量子化學(xué)理論精選(九篇)

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第1篇：量子化學(xué)理論范文

本書是《化學(xué)鍵》一書中的第2卷，卷1討論對化學(xué)鍵的物理理解，并介紹了幾種解釋分子結(jié)構(gòu)與反應(yīng)活性的方法，共11章；卷2描述現(xiàn)論模型在化學(xué)鍵中的應(yīng)用。這些化學(xué)鍵存在于含有主族元素、過渡金屬元素、鑭系與錒系元素的分子，包括團(tuán)簇、固體內(nèi)與表面上。其中還特別為弱作用力設(shè)了一個(gè)章節(jié)，包括彌散、鹵鍵與氫鍵。

本書共分18章：1.主族元素之間的化學(xué)鍵，包括雜化缺陷、外d軌道、二次周期等內(nèi)容；2.重主族原子之間的多重鍵，介紹了E2（E=N-Bi）分子的鍵分析、E2H2（E=C-Pb）分子的鍵分析、E2H2（E=C-Pb）分子不同結(jié)構(gòu)的解釋及能量分解分析；3.超價(jià)分子中的結(jié)合對成鍵，介紹了SFX（X=1-6）、OF2物質(zhì)的低能態(tài)三重態(tài)等內(nèi)容；4.主族元素中的電子給受結(jié)合體，主要介紹了主族元素之間單到二中心復(fù)合物的共價(jià)鍵；5.硼烷、多面體硼原子與富硼固體等團(tuán)簇鍵的電子計(jì)數(shù)規(guī)則，介紹了Wade規(guī)則、軌道兼容性、In-堿金屬團(tuán)簇等內(nèi)容；6.單價(jià)金屬團(tuán)簇高自旋狀態(tài)下的緊密結(jié)合在一起的三聯(lián)體對；7.過渡金屬化合物的化學(xué)鍵；8.開殼層過渡金屬復(fù)合物的化學(xué)鍵，包括密度矩陣、第一性原理、局域自轉(zhuǎn)、鍵級等方面的內(nèi)容；9.用多尺度量子化學(xué)方法建模金屬-金屬多重鍵；10.過渡金屬表面膠合與表面活性的量子化學(xué)研究；11.鑭系元素與錒系元素的化學(xué)鍵，包括f區(qū)化合物、鈾酰復(fù)合物等內(nèi)容；12.用能量分解分析方法直接估計(jì)配合、超共軛與芳香族化合物結(jié)構(gòu)，包括EDA方法、1，3丁二烯、丁二炔，多烯，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的相關(guān)性等內(nèi)容；13.芳香族化合物與芳香過渡狀態(tài)的磁性能，包括芳香族化合物、分子的磁性能，磁化率的各向異性，苯與富勒烯等內(nèi)容；14.無機(jī)芳香化合物的化學(xué)鍵；15.固體中的化學(xué)鍵，包括布洛赫軌道、費(fèi)米能級、電子局域化等內(nèi)容；16.色散相互作用與化學(xué)鍵，包括分散能、WFT、DFT、SAPT及相關(guān)例子等內(nèi)容；17.氫鍵；18.定向靜電鍵，包括分子周圍靜電勢分布的各向異性，純靜電模型，定向非共價(jià)作用力等內(nèi)容。

本書反映了最能描述化學(xué)鍵模型的量子化學(xué)理論，與卷1一起，適合化學(xué)學(xué)科對量子化學(xué)有些基礎(chǔ)的學(xué)生或者研究人員閱讀。

第2篇：量子化學(xué)理論范文

關(guān)鍵詞：Gaussian程序；教學(xué)實(shí)踐；應(yīng)用教學(xué)

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）27-0162-02

Gaussian程序起源于上世紀(jì)七八十年代，當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)硬件條件很差，只能計(jì)算比較簡單的分子，且計(jì)算級別較低，所以幾乎不能應(yīng)用于解決化學(xué)問題。隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算方法的不斷優(yōu)化改良，到上世紀(jì)八九十年代，人們已經(jīng)逐漸可以借助量子化學(xué)計(jì)算程序去對實(shí)驗(yàn)中的化學(xué)體系進(jìn)行模擬和研究。值得一提的是，1998年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予科恩和波普爾，以表彰他們在理論化學(xué)領(lǐng)域做出的重大貢獻(xiàn)。他們的工作使實(shí)驗(yàn)和理論能夠共同協(xié)力探討分子體系的性質(zhì)，引起整個(gè)化學(xué)領(lǐng)域經(jīng)歷一場革命的變化，使化學(xué)不再是一門純粹的實(shí)驗(yàn)科學(xué)。其中，波普爾正是Gaussian程序的原創(chuàng)者之一，此次得獎(jiǎng)也是為Gaussian程序在世界范圍內(nèi)被接受和認(rèn)可奠定了基礎(chǔ)。Gaussian的版本從上世紀(jì)開始有Gaussian 70、Gaussian 80、Gaussian 90、Gaussian 98等一系列程序。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著Gaussian 98、Gaussian 03、Gaussian 09[1]等版本的持續(xù)更新和改進(jìn)，Gaussian程序的功能也越來越強(qiáng)大，應(yīng)用范圍也越來越廣。目前，Gaussian的主要功能包括：過渡態(tài)能量和結(jié)構(gòu)、反應(yīng)路徑、熱力學(xué)性質(zhì)、分子軌道、鍵和反應(yīng)能量、原子電荷和電勢、核磁性質(zhì)、紅外和拉曼光譜、振動頻率、極化率和超極化率等，計(jì)算不僅可以對具體體系的基態(tài)進(jìn)行計(jì)算，還可以對其激發(fā)態(tài)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行研究。另外，它還可以用來預(yù)測周期體系的能量、結(jié)構(gòu)和分子軌道。因此，Gaussian可以作為功能強(qiáng)大的工具，用于研究許多化學(xué)領(lǐng)域的課題，例如取代基的影響，化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，勢能曲面和激發(fā)能等。該程序近年來的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用使其成為化學(xué)學(xué)科的科研教學(xué)人員必須掌握的工具之一。目前國內(nèi)很多知名高校和科研院所都已經(jīng)開展了Gaussian程序應(yīng)用這門課程，并且作為相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的必修課程。鑒于此，我院于2014年也開展了Gaussian程序應(yīng)用作為研究生選修課程，這對于提高我院研究生專業(yè)素養(yǎng)和科研水平具有重要的意義。

一、Gaussian程序應(yīng)用的參考教材選取

有很多關(guān)于Gaussian程序應(yīng)用方面的書籍，包括中文的和英文的。針對這門課來說，我選擇的參考教材主要是Foresman和Frisch編著的《Exploring chemistry with electronic structure methods》[2]以及可在Gaussian官網(wǎng)下載的與其配套的例子。該書分為三個(gè)部分，分別是基本概念和技術(shù)（包括第一章計(jì)算模型、第二章單點(diǎn)能計(jì)算、第三章幾何優(yōu)化、第四章 頻率分析）、計(jì)算化學(xué)方法（包括第五章基族的影響、第六章理論方法的選擇、第七章高精度計(jì)算）和應(yīng)用部分（包括第八章研究反應(yīng)和反應(yīng)性、第九章激發(fā)態(tài)、第十章溶液中的反應(yīng)）。我選擇此書的出發(fā)點(diǎn)是：它的內(nèi)容從基礎(chǔ)到應(yīng)用、從淺至深地介紹了Gaussian程序的主要功能和應(yīng)用。書中的例子涉及分子能量和結(jié)構(gòu)研究、過渡態(tài)的能量和結(jié)構(gòu)研究、化學(xué)鍵以及反應(yīng)的能量、振動頻率、分子軌道、偶極矩和多極矩、原子電荷和電勢、紅外和拉曼光譜、核磁、極化率和超極化率、熱力學(xué)性質(zhì)、IRC反應(yīng)途徑等計(jì)算，另外還舉例模擬了在氣相和溶液中的體系、模擬基態(tài)和激發(fā)態(tài)分子的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。這些具體例子能夠幫助從事化學(xué)及其相關(guān)領(lǐng)域的科研工作人員、教師和研究生等從不同的視角把握分子模型設(shè)計(jì)和計(jì)算模擬的策略、原則和方法，從而能夠讓研究人員全面了解Gaussian程序計(jì)算的模擬方法和應(yīng)用實(shí)例。

二、Gaussian教學(xué)內(nèi)容的選取

Gaussian程序主要是以分子力學(xué)和量子力學(xué)等為理論依據(jù)，借助計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行化學(xué)問題研究的一門交叉學(xué)科。該課程教學(xué)涉及內(nèi)容多、范圍廣，這就要求學(xué)生具有良好的數(shù)學(xué)、計(jì)算化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等眾多專業(yè)知識的積累。學(xué)習(xí)這門課有助于拓寬學(xué)生的知識面，培養(yǎng)學(xué)生綜合多種學(xué)科知識，解決實(shí)際復(fù)雜的化學(xué)問題的能力。然而這門課理論概念抽象，學(xué)生理解起來非常困難，教學(xué)難度也較大。選修這門課的學(xué)生主要來自物理化學(xué)專業(yè)和有機(jī)化學(xué)專業(yè)。對于物理化學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說，他們的結(jié)構(gòu)化學(xué)、計(jì)算化學(xué)和物理化學(xué)知識基礎(chǔ)較好，這門課的學(xué)習(xí)不是非常困難。然而對于有機(jī)化學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說，這門課學(xué)起來就比較困難了，因?yàn)樗麄兊挠?jì)算化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)知識比較薄弱。如何將抽象的化學(xué)知識簡單化，形象化，幫助學(xué)生理解復(fù)雜的有機(jī)反應(yīng)機(jī)理，提高學(xué)習(xí)積極性，這對老師的教學(xué)方法和方式有很高的要求。

針對不同化學(xué)專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)和他們將來要從事的職業(yè)，我更加注重實(shí)踐教學(xué)而不是抽象概念的講解和公式的推導(dǎo)。對于量子化學(xué)計(jì)算中涉及的一些算法學(xué)生只需了解，如果有學(xué)生對于基礎(chǔ)知識非常感興趣，我建議他們?nèi)ヂ犃孔恿W(xué)和結(jié)構(gòu)化學(xué)課程。在課堂上，我重點(diǎn)講解Gaussian程序的常用計(jì)算方法、思路和一些典型案例，以及如何運(yùn)用這些方法解決科研中碰到的實(shí)際問題。比如講解什么是半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算、什么是Hartree-Fock近似、什么是密度泛函理論、什么是分子力學(xué)算法等，講解他們的區(qū)別以及在不同情況下如何選擇不同的算法。此外，我還重點(diǎn)講解基于量化計(jì)算的分子結(jié)構(gòu)（包括穩(wěn)定態(tài)和過渡態(tài)）的優(yōu)化，分子光譜的計(jì)算和反應(yīng)機(jī)理研究。這些內(nèi)容對于化學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說都是非常有意義的，可以幫助他們后續(xù)的科研工作。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的自主性，讓學(xué)生積極參與到課堂的專題實(shí)驗(yàn)交流活動，提高課堂教學(xué)的效果，我會教學(xué)生使用一些軟件圖形界面如Gaussview等，直接生動地展示和分析一些分子的三維結(jié)構(gòu)，將抽象的化學(xué)分子通過色彩鮮艷的三維立體形象界面予以展示，并教會他們?nèi)绾问褂肎aussview建立分子模型和分析計(jì)算結(jié)果。在用Gaussview軟件建立模型的過程中，我首先對主工具欄里邊的元素工具和環(huán)工具等建模工具做了講解，然后再對編輯工具即鍵長、鍵角和二面角工具做了使用演示，另外還講了加H工具和原子消除工具的使用。事實(shí)上，上述的這幾個(gè)工具如果能掌握好，學(xué)生們基本上就能根據(jù)所學(xué)化學(xué)知識來建立相應(yīng)的分子的三維結(jié)構(gòu)模型。隨后，在課堂上我再演示如何用鼠標(biāo)操作來旋轉(zhuǎn)、移動、縮放和疊加結(jié)構(gòu)，如何用鼠標(biāo)操作來改變分子的顯示形式和顏色，如何查看結(jié)果如能量數(shù)據(jù)，以及如何顯示分子的原子電荷和分子軌道性質(zhì)等。等學(xué)生基本掌握了Gaussview的模型建立和結(jié)果分析工具，我會給他們講解如何將分子模型通過設(shè)置不同的關(guān)鍵詞來提交相應(yīng)任務(wù)給Gaussian程序去執(zhí)行，如結(jié)構(gòu)優(yōu)化的關(guān)鍵詞是OPT，頻率計(jì)算的關(guān)鍵詞是FREQ等。由于Gaussian的功能強(qiáng)大，授課時(shí)間有限，我們只介紹一些基本操作和簡單例子給學(xué)生。例如讓學(xué)生對鄰位、間位和對位的二取代苯進(jìn)行在不同計(jì)算級別（如HF/6-31G（d，p）水平下）進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化模擬，然后對其能量比較分析哪個(gè)異構(gòu)體在氣相和液相下最穩(wěn)定。對于反應(yīng)機(jī)理，我會讓學(xué)生通過尋找一些簡單的常見化學(xué)反應(yīng)如Diels-Alder反應(yīng)、SN2親核取代反應(yīng)的過渡態(tài)的構(gòu)型來加深對反應(yīng)通道的理解，通過IRC計(jì)算直觀的看出化學(xué)反應(yīng)中分子結(jié)構(gòu)的變化。此外，我還會講一些實(shí)例介紹光譜的預(yù)測，比如首先我們會在基態(tài)下用DFT方法優(yōu)化發(fā)光分子的結(jié)構(gòu)，然后對其進(jìn)行TDDFT計(jì)算來預(yù)測其紫外吸收光譜和熒光光譜等發(fā)光性質(zhì)，從而為功能分子的設(shè)計(jì)提供便利。最后，根據(jù)本院實(shí)際科研需要，我們會適當(dāng)進(jìn)行一些應(yīng)用教學(xué)來滿足不同專業(yè)學(xué)生的需求。

三、開展Gaussian程序應(yīng)用課程的前景展望

自然科學(xué)發(fā)展的歷史和規(guī)律表明，多學(xué)科的優(yōu)勢交叉促進(jìn)了最基本的微觀過程和最復(fù)雜的宏觀過程的統(tǒng)一認(rèn)識。在這個(gè)信息大爆炸的時(shí)代，Gaussian這一量子化學(xué)計(jì)算程序應(yīng)運(yùn)而生并被廣泛認(rèn)可和應(yīng)用。它既要求使用者有一定的量子力學(xué)等數(shù)理基礎(chǔ)來理解計(jì)算流程，而且要求他們對于化學(xué)問題有深刻認(rèn)識和獨(dú)特見解，屬于一門高度交叉的新興方法和工具，涉及應(yīng)用化學(xué)、理論化學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等眾多領(lǐng)域。目前，Gaussian程序已經(jīng)成為理論化學(xué)計(jì)算中的常規(guī)方法之一，開展此門課程可以使科學(xué)研究人將其用于未來的反應(yīng)機(jī)理研究、反應(yīng)的立體和化學(xué)選擇性的解釋、化合物結(jié)構(gòu)及其光譜等性質(zhì)預(yù)測，并可指導(dǎo)設(shè)計(jì)小分子催化劑甚至新型催化反應(yīng)，減少實(shí)驗(yàn)上的盲目性和偶然性，從而達(dá)到節(jié)省人力、物力和財(cái)力的最終目的。

理論計(jì)算化學(xué)在近幾十年來取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，已從根本上改變了人們對于化學(xué)只是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)的認(rèn)知，它已經(jīng)成為化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要組成部分。我國的理論計(jì)算研究發(fā)展迅速，化學(xué)學(xué)科正處于從單純實(shí)驗(yàn)到以實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算相輔相成轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期，從專業(yè)發(fā)展的角度而言，開展理論計(jì)算化學(xué)相關(guān)課程如Gaussian程序應(yīng)用具有非常廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)：

第3篇：量子化學(xué)理論范文

【關(guān)鍵詞】 缺陷化學(xué)；研究生；教學(xué)改革

缺陷化學(xué)是固體化學(xué)的一個(gè)重要分支學(xué)科，屬于材料科學(xué)的范疇。材料的所有物理性質(zhì)都是由它們的精確結(jié)構(gòu)與顯微組織所決定的，所以其性質(zhì)也與其缺陷結(jié)構(gòu)和濃度相關(guān)，缺陷化學(xué)理論正是解釋這些關(guān)系的。我們已經(jīng)充分認(rèn)識到新材料已經(jīng)成為各個(gè)高新技術(shù)的發(fā)展的突破口，而材料的性能很大程度上取決于其結(jié)構(gòu)，缺陷化學(xué)所研究的固體材料中的微觀、顯微微觀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生、缺陷的平衡等問題對我們了解電子材料、高溫材料等的工藝控制和性能具有重要意義。缺陷化學(xué)中的許多概念、原理與理論對材料學(xué)科有重要的指導(dǎo)作用，如點(diǎn)缺陷理論，該課程對學(xué)生其它課程的理論學(xué)習(xí)和理解，以及科研素養(yǎng)的培養(yǎng)有著重要作用。因此，缺陷化學(xué)作為高等院校材料類專業(yè)研究生的主要基礎(chǔ)課，應(yīng)受到足夠的重視。景德鎮(zhèn)學(xué)院一直將其作為材料學(xué)碩士研究生的必修基礎(chǔ)課，是一門理論性和應(yīng)用性都較強(qiáng)專業(yè)主干課程。

隨著現(xiàn)代教育體制的不斷發(fā)展和完善，國內(nèi)各高校都針對自身的學(xué)科建設(shè)和研究生培養(yǎng)，對課程開設(shè)和內(nèi)容改革都進(jìn)行了不斷創(chuàng)新和有益嘗試。景德鎮(zhèn)學(xué)院作為以無機(jī)非金屬材料為重點(diǎn)發(fā)展方向的的地方性特色高校，在調(diào)研國內(nèi)一些著名學(xué)校該課程的建設(shè)和發(fā)展的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)院多年教學(xué)體會和實(shí)踐，得出了不少有益的經(jīng)驗(yàn)和啟發(fā)。

一、改革教學(xué)方法、優(yōu)化教學(xué)手段

在現(xiàn)有教學(xué)大綱基本要求下，改變過去以“教——學(xué)”為主要方法的授課模式，打破以教師為中心的教學(xué)價(jià)值觀，改為注重教師的引導(dǎo)作用，不再以系統(tǒng)簡釋理論知識為主線，而是強(qiáng)調(diào)啟發(fā)學(xué)生的問題意識。合理分配學(xué)時(shí)，在保證有足夠時(shí)間講述重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容的前提下，將屬于拓展提高、細(xì)化應(yīng)用等內(nèi)容調(diào)整為學(xué)生提問、資料查閱的方式來完成；對于學(xué)生的問題，教師學(xué)會傾聽，不忽視研究生的創(chuàng)新思想火花，而是引導(dǎo)學(xué)生了解其不足，鼓勵(lì)學(xué)生大膽深入討論；同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生制作課件試講，老師有針對性的點(diǎn)評，有意識的將一些與缺陷化學(xué)有關(guān)的題目留給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源，主動獲取知識，以此充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。例如：“原子尺度缺陷結(jié)構(gòu)的生成分布”、“點(diǎn)缺陷結(jié)構(gòu)域高技術(shù)陶瓷性能”等；教師在課堂教學(xué)中善于捕捉隨時(shí)出現(xiàn)的新問題，這些問題有的來自教師的教學(xué)準(zhǔn)備工作，有的來自教師參與的科研實(shí)驗(yàn)工作，有的來自研究生的課題工作。

采用現(xiàn)代教育技術(shù)編寫、制作、使用多媒體技術(shù)。學(xué)院《缺陷化學(xué)》多媒體教學(xué)已經(jīng)嘗試多年，目前制作完成2套課件，包含100多幅實(shí)例圖片，運(yùn)用于教學(xué)實(shí)踐后取得良好的教學(xué)效果。多媒體技術(shù)可以把微觀世界的抽象性在虛擬世界里具體化，借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)，學(xué)生能夠直觀感受原子、分子和固體內(nèi)部，探索微觀世界的奧妙，從而顯著改善教學(xué)效果。多媒體教學(xué)廣泛采用分子圖形軟件制作立體感強(qiáng)、可實(shí)時(shí)操作的動態(tài)模型，徹底解決了實(shí)物模型種類有限、數(shù)量不足的困難。通過繪制原子尺度缺陷結(jié)構(gòu)、點(diǎn)缺陷模型、晶體三維點(diǎn)缺陷等，使抽象的概念具體化，最終改進(jìn)教學(xué)效果。

針對課程重點(diǎn)難點(diǎn)，在教學(xué)中明確教學(xué)內(nèi)容，合理分配學(xué)時(shí)，分類將屬于基礎(chǔ)性知識點(diǎn)交由學(xué)生自學(xué)，如晶體缺陷的類型、點(diǎn)缺陷的表示方法及缺陷反應(yīng)方程式等；重點(diǎn)難點(diǎn)由老師詮釋講解，如電子缺陷、缺陷的類化學(xué)平衡等，將屬于拓展提高、疑難問題辨析討論，進(jìn)一步應(yīng)用細(xì)節(jié)等內(nèi)容調(diào)整為給學(xué)生提問題，引導(dǎo)學(xué)生通過思考、查閱資料的方式完成，如含有雜質(zhì)的晶體中缺陷的平衡等內(nèi)容。

二、充分結(jié)合自身特點(diǎn)，利用科研促進(jìn)教學(xué)

學(xué)院材料學(xué)研究生主要課題方向集中在無機(jī)非金屬材料方面，以高性能結(jié)構(gòu)陶瓷、功能材料為主，這就要求我們的專業(yè)基礎(chǔ)課程要能夠很好的為學(xué)生開展課題研究打下基礎(chǔ)。

我們通過介紹缺陷化學(xué)與材料學(xué)專業(yè)其他課程的關(guān)系，使學(xué)生了解缺陷化學(xué)對其專業(yè)學(xué)習(xí)的重要性，引起學(xué)生對本課程學(xué)習(xí)的高度重視。比如講到晶體結(jié)構(gòu)和由于摻雜引起的缺陷內(nèi)容時(shí)，可以介紹當(dāng)前高科技領(lǐng)域的發(fā)展基本都是通過摻雜引起材料能帶發(fā)生變化的特點(diǎn)，激勵(lì)同學(xué)努力學(xué)習(xí)好這門大部分高科技所需要的基礎(chǔ)知識；以固體材料的點(diǎn)缺陷結(jié)構(gòu)為主線，引導(dǎo)學(xué)生深刻理解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的原理，比如為了讓學(xué)生更好地掌握晶體的結(jié)構(gòu)缺陷和性質(zhì)的關(guān)系，如必須使學(xué)生真正理解什么是位錯(cuò)運(yùn)動，實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中的位錯(cuò)是什么樣子。

在教學(xué)中結(jié)合教師開展的科研課題，準(zhǔn)確恰當(dāng)?shù)氖褂脤?shí)例在說明利用缺陷化學(xué)原理指導(dǎo)制備功能材料的方法。如“BaTiO3正溫度系數(shù)熱敏材料的研制”，在家用電器、醫(yī)療等方面有廣泛應(yīng)用的BaTiO3熱敏材料的研制正日益受到國內(nèi)外廣泛關(guān)注，這種材料正式利用缺陷化學(xué)原理與晶界理論而制造與發(fā)展的。又如“外界氣氛對TiO2性能的影響”，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TiO2在強(qiáng)氧化氣氛下進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，可以獲得金黃色的介質(zhì)材料，如在還原氣氛下燒結(jié)，卻得到一種灰黑色材料，該種材料具有半導(dǎo)體性。為何在不同的氣氛下燒結(jié)所得到的材料在性質(zhì)上有如此大的差別，就可以利用缺陷化學(xué)的有關(guān)知識做出解釋。

三、與時(shí)俱進(jìn)，加快課程內(nèi)容的更新，鼓勵(lì)交叉學(xué)科內(nèi)容的充實(shí)

從1926年弗倫克爾為了解釋AX離子晶體導(dǎo)電的實(shí)驗(yàn)事實(shí)提出“佛倫克爾”缺陷模型以及“肖脫基缺陷”的提出開始，到現(xiàn)在電子能級的缺陷的控制成為新材料研制開發(fā)的關(guān)鍵，缺陷化學(xué)理論一直在科研實(shí)踐中逐步發(fā)展，并且越來越對高新技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的影響。缺陷化學(xué)的教學(xué)也應(yīng)本著“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的要求，不斷使研究生更新知識，以適應(yīng)科技發(fā)展和科研工作的需要。如：缺陷化學(xué)為剖析點(diǎn)缺陷對陶瓷材料特性提供了極其有效的工具，陶瓷材料的電導(dǎo)率、擴(kuò)散傳導(dǎo)、化學(xué)反應(yīng)速率和傳質(zhì)的動力學(xué)都與缺陷的形態(tài)和數(shù)目密切相關(guān)，目前發(fā)展較快的功能陶瓷和納米陶瓷傳感器就是很好的教學(xué)例證。

隨著越來越多交叉學(xué)科的出現(xiàn)及其在認(rèn)識世界和改造世界中發(fā)揮作用的不辯事實(shí)， 交叉學(xué)科在科學(xué)領(lǐng)域中的生命力都得到了充分的證明。缺陷化學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科，涵蓋了化學(xué)、物理、材料學(xué)等課程內(nèi)容，在教學(xué)中結(jié)合量子力學(xué)、量子化學(xué)等的知識可以更加深入的講解知識點(diǎn)，使學(xué)生能夠更綜合的考慮問題，能夠全面的分析解決問題。比如量子化學(xué)中基于局域密度泛函和贗勢的第一性原理方法可以用來研究金紅石相TiO2點(diǎn)缺陷的電子性質(zhì)，而且對點(diǎn)缺陷模型、點(diǎn)缺陷能量的計(jì)算機(jī)模擬和第一原理研究也是目前一個(gè)研究的熱點(diǎn)內(nèi)容，這對于拓寬學(xué)生的知識面，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高其科研水平具有重要意義。

綜上所述，缺陷化學(xué)在材料類研究生的課程體系中起著相當(dāng)?shù)闹匾饔?。通過創(chuàng)新思想，利用先進(jìn)的教學(xué)方法和手段，以學(xué)促教，融會貫通相關(guān)學(xué)科內(nèi)容，以科研帶動教學(xué)，將充分改善教學(xué)效果，大大提高學(xué)生的基本素質(zhì)和創(chuàng)新能力，達(dá)到培養(yǎng)21世紀(jì)創(chuàng)新人才的迫切需要。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 于長鳳，朱小平. 缺陷化學(xué)概論[M] .武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2010.

第4篇：量子化學(xué)理論范文

（安徽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，安徽 淮南 232001）

【摘　要】簡述了緩蝕劑的基本理論與其發(fā)展?fàn)顩r，著重論述了國內(nèi)新型環(huán)境友好型緩蝕劑的進(jìn)展和最新成果，指出天然提取物與有機(jī)合成是當(dāng)前理想和熱門的新型緩蝕劑來源。在提出了一些問題與挑戰(zhàn)后，對新型緩蝕劑的研發(fā)方向、技術(shù)手段和應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞 緩蝕劑；環(huán)境友好；進(jìn)展；提?。缓铣?/p>

小到機(jī)械零件的腐蝕破壞，大到化工生產(chǎn)與物料運(yùn)輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)因腐蝕而遭到破壞，腐蝕在人類的生產(chǎn)生活與發(fā)展中長期扮演著潛伏極深而無法根除的反面角色，對生產(chǎn)生活造成無形的虧損、加重了經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。緩蝕劑的添加作為一種經(jīng)濟(jì)性好且方便有效的防腐方式起到了不可或缺的作用，而傳統(tǒng)緩蝕劑效能雖不弱，卻常有毒性和污染環(huán)境，因而環(huán)境友好型緩蝕劑必將在新型緩蝕劑的研發(fā)重點(diǎn)中占據(jù)一席之地。

1　緩蝕劑理論簡述

1.1　分類

依據(jù)緩蝕劑對腐蝕的電化學(xué)過程的阻滯作用可分為陽極型（阻滯陽極反應(yīng)）、陰極型（阻滯陰極反應(yīng)）和混合型（對陰極、陽極反應(yīng)均有阻滯作用）；習(xí)慣上按緩蝕劑成分分為有機(jī)、無機(jī)兩大類（也常將聚合物單獨(dú)分為一類）[1]；遵照成膜機(jī)理等的劃分法也較為常見。

1.2　機(jī)理

目前公認(rèn)的理論主要是成膜原理（氧化、沉淀成膜，氧化成膜也叫鈍化成膜）、吸附原理（也稱為吸附成膜）、電極抑制原理（對電極化學(xué)反應(yīng)的抑制作用）三種。

氧化成膜多為有氧化性（或者有促進(jìn)溶解氧氧化金屬表面的能力）的無機(jī)鹽，通過在金屬表面生成致密鈍化保護(hù)膜實(shí)現(xiàn)腐蝕抑制。沉淀膜型緩蝕劑依賴于其在陰極區(qū)的反應(yīng)生成的沉積物來覆蓋金屬表面，因而是陰極型緩蝕劑，但單純的沉淀膜常因不夠密集而效果不佳。近年來成為研發(fā)熱點(diǎn)的綠色環(huán)保型緩蝕劑多為有機(jī)物（包括聚合物），通常以吸附原理為主要作用，它們的主要功能來源于其基團(tuán)特性，如以親水基附于金屬表面、憎水基則成膜起隔絕作用，此外，與金屬離子絡(luò)合后產(chǎn)生的化學(xué)吸附也至關(guān)重要。

1.3　歷史發(fā)展概況

起初鉻酸鹽、重鉻酸鹽等的緩蝕應(yīng)用較為廣泛，但因?yàn)槠溆卸径廴经h(huán)境逐漸被限制，20世紀(jì)60年代起，一系列高效、有機(jī)、無毒緩蝕劑被研發(fā)出來，20世紀(jì)末，美國等國家更加注重緩蝕劑的環(huán)境友好性，21世紀(jì)以前，國內(nèi)關(guān)于緩蝕劑的多數(shù)研究只關(guān)注其功能強(qiáng)弱，很少考慮其環(huán)境性能，約從2002年起，人們越來越意識到環(huán)保的重要性，緩蝕劑的環(huán)境性能也迅速成為新型緩蝕劑性能評價(jià)的重要指標(biāo)之一，包括鉬酸鹽、鎢酸鹽等在內(nèi)的無毒或低毒無機(jī)緩蝕劑與以生物提取物和有機(jī)合成物為主的可降解有機(jī)化合、聚合物緩蝕劑逐漸占據(jù)舞臺。

2　環(huán)保新型緩蝕劑的進(jìn)展

近幾年來新型緩蝕劑的研發(fā)多為天然提取物或基于已有類型的復(fù)配、合成與改性，以下對環(huán)保新型緩蝕劑按研發(fā)來源進(jìn)行分類，并著重介紹國內(nèi)近幾年來的一些研究成果。

2.1　天然植物提取物

李向紅等于2012年對滑竹竹葉提取物（YPLE）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)[2]，運(yùn)用失重法測得YPLE在1.0 mol/L HCl溶液中濃度為1.0g/L時(shí)對鋁的緩蝕率達(dá)88.7%，其吸附特性為混合吸附，其動電位極化曲線、電化學(xué)阻抗譜分析顯示YPLE在1.0g/L時(shí)緩蝕率分別為91.2%和90.9%，與失重法檢測結(jié)果一致。張萬友等于2013年研究了米糠浸提液的銅緩蝕性能[3]，該實(shí)驗(yàn)采取了微波-超聲波協(xié)同處理工藝從米糠中提取植酸，其植酸提取率為6.75個(gè)百分點(diǎn)，重量法實(shí)驗(yàn)測得其5mg/L時(shí)高達(dá)94.16%的緩蝕率，金相顯微觀察及電化學(xué)分析支持實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2014年，謝彥等對紅茶提取液（BLE）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)[4]，索氏提取法提取后，經(jīng)過電化學(xué)實(shí)驗(yàn)、動電位極化曲線和交流阻抗譜分析，得出這種混合抑制型緩蝕劑在1.0mol/L 空白鹽酸溶液中，對Q235碳鋼單分子吸附，緩蝕效率達(dá)91%以上。

植物提取物來源廣、基礎(chǔ)成本不高，所得的緩蝕劑往往無毒且具有優(yōu)良的生物降解性能，此外，對天然物質(zhì)的探索具有提供打破常規(guī)研究方式的新物質(zhì)、新思想的潛力，是理想而有光明前景的緩蝕劑開發(fā)渠道。

2.2　有機(jī)合成

具有開發(fā)價(jià)值的有機(jī)原料包括醛類、胺類、羧酸類、雜環(huán)化合物等[5]，如肉桂醛、核苷酸類（如嘌呤類、嘧啶類等）、咪唑啉及其衍生物和各類氨基酸。2013年李學(xué)坤等研究合成了兩種咪唑啉季銨鹽[6]，屬于陽極型緩蝕劑，主要通過提高鐵的極化阻力來降低腐蝕速度。緩蝕率可達(dá)85.6%，高于二甲苯脫水劑工藝，且有無毒、合成反應(yīng)溫度低、工藝簡單的優(yōu)點(diǎn)。2013年張鳳華等研究合成的新型曼尼希堿緩蝕劑[7]在HCI-H2S-H2O的腐蝕環(huán)境下、用量為0.9%時(shí)可以以93%以上的緩蝕率抑制碳鋼腐蝕。2014年古戶波等研究合成的新型、綠色、無毒的鳥嘌呤-氨基酸緩蝕劑[8]，其緩蝕機(jī)理為分子中-NH2基N原子與水中氫離子作用形成（-NH3）鎓離子，其反應(yīng)為：

由此產(chǎn)生陽離子對金屬表面陰極區(qū)的弱物理吸附保護(hù)作用，并形成配位鍵產(chǎn)生強(qiáng)化學(xué)吸附保護(hù)作用，減緩金屬腐蝕，在0.1mol/L鹽酸溶液中，其對X80碳鋼的緩蝕效率最高可達(dá)93.2%。此外，近年來對咪唑啉、季銨鹽、吡啶類、噻二唑、嘧啶類等及它們的衍生物的拓展研究和改性也是熱點(diǎn)之一。

基于分子結(jié)構(gòu)的生成能、分子量、分子間作用力等特性及QSAR關(guān)系，可人為有目的地設(shè)計(jì)具備所需功能的緩蝕劑分子結(jié)構(gòu)，或?qū)σ延蓄愋瓦M(jìn)行改性，由于可供作為合成原料的有機(jī)物種類廣泛，且其常可在一定程度上實(shí)現(xiàn)對廢棄物和排污物的再利用，這種研發(fā)方式分支極多、極細(xì)，有著充足的拓展空間。

2.3　其他研究

在新型緩蝕劑特性的探索和實(shí)際應(yīng)用的層面上，業(yè)內(nèi)人士對緩蝕劑復(fù)配、性能影響因素等方面的研究也做出了很大貢獻(xiàn)。如陳艷敏等于2014年研究了聚天冬氨酸與苯并三氮唑等復(fù)配后對幾種金屬的緩蝕性能、喬建明等基于量子化學(xué)理論運(yùn)用分子模擬的方法分析了氨基酸類緩蝕劑的吸附行為和分子特性，堵錫華等基于密度泛函理論對苯并咪唑類緩蝕劑的性能預(yù)測等，均取得了一定成果。

3　問題與展望

目前環(huán)保理念已被充分接受并應(yīng)用于緩蝕劑的研發(fā)中，但仍存在一些挑戰(zhàn)，相關(guān)理論在體系上仍較為松散，缺乏指導(dǎo)研發(fā)、評價(jià)與生產(chǎn)應(yīng)用等方面的較為完備的理論。通過大量研究，各類提取物、合成物雖然在緩蝕性能上得到了認(rèn)可，卻多未能走出實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)，重復(fù)或相似的研究較多，或研究偏離實(shí)際需求，實(shí)際效率不高；再者，評價(jià)環(huán)境性能的方法顯然不夠全面（往往只關(guān)注降解性能、有無毒性和污染等），如：提取物雖天然綠色環(huán)保、原料豐富，但若提取率不高、大量索取于自然也可能走回破壞自然的老路。

隨著交叉學(xué)科理論的滲透和工業(yè)應(yīng)用的拓展，緩蝕劑發(fā)展前景體現(xiàn)在研究理論與實(shí)際應(yīng)用探索兩個(gè)方面。理論上，更完備具體的環(huán)保性能評估辦法亟待提出；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、密度泛函理論等計(jì)算機(jī)科學(xué)、量子化學(xué)等研究方法應(yīng)更好地被應(yīng)用到新型緩蝕劑的研發(fā)與評估中來；實(shí)際應(yīng)用上，針對高溫、堿性、氣液兩相、固態(tài)等特殊環(huán)境的緩蝕劑研究是一大熱點(diǎn)和難點(diǎn)；應(yīng)用于不同工況的針對性功能型緩蝕劑將有更細(xì)化的研究與應(yīng)用；已開發(fā)的高效新型緩蝕劑的性能完善、綜合評價(jià)和生產(chǎn)技術(shù)也需要深入探索。

參考文獻(xiàn)

［1］閆康平，陳匡民．過程裝備腐蝕與防護(hù)[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009．

［2］李向紅，鄧書端，付惠．滑竹葉提取物在鹽酸介質(zhì)中對鋁的緩蝕性能[J]．應(yīng)用化學(xué)，2012，29（8）:962-967．

［3］張萬友，沈興磊，周立文，等．米糠浸提液作為銅緩蝕劑的研究[J]．東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，33（3）:64-68．

［4］謝彥虬，陰軍英，劉元偉，等．紅茶提取液在鹽酸中對碳鋼的緩蝕作用[J]．應(yīng)用化學(xué)，2014，31（4）:469-473．

［5］王慧龍，鄭家燊．環(huán)境友好緩蝕劑的研究進(jìn)展[J]．腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2002，14（5）:275-279．

［6］李學(xué)坤，安驕龍，成西濤，等．新型咪唑啉季銨鹽緩蝕劑合成工藝研究與性能評價(jià)[J]．應(yīng)用化工，2013，42（11）:2005-2008．

［7］張風(fēng)華，徐艷飛，王松，等．新型曼尼希堿的合成及緩蝕性能評價(jià)[J]．化工科技，2013，21（3）:20-22．

第5篇：量子化學(xué)理論范文

【摘要】：在健康-疾病的連續(xù)統(tǒng)假設(shè)之下，以理性主義的目光審視被逐漸微觀化的研究領(lǐng)域，隨著觀察數(shù)量級的逐漸減小，悖論也應(yīng)運(yùn)而生：當(dāng)對疾病的考察達(dá)到可以用量子力學(xué)—純粹粒子化的結(jié)構(gòu)世界進(jìn)行描述時(shí)，一個(gè)被觀察主體賦予決定性作用的客體對象將喪失其確定性：薛定諤貓佯謬—粒子無法在健康與疾病兩種對立的狀態(tài)中被確定，結(jié)論為是否患病完全取決于觀察者對粒子行為發(fā)生的概率性捕捉：未對粒子最終行為確定之前，人的身心可以任意在健康與疾病之間進(jìn)行跨度，甚至生死也不例外，這僅僅取決于粒子在某個(gè)時(shí)刻恰好被觀察到的隨機(jī)行為。這個(gè)極端的思想實(shí)驗(yàn)不僅說明了量子力學(xué)的不完備性，也以某種戲謔的方式間接暴露了臨床醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)理論的脆弱性。

【關(guān)鍵詞】：臨床醫(yī)學(xué) 量子物理學(xué) 科學(xué)哲學(xué) 交叉學(xué)科 科學(xué)難題

臨床醫(yī)學(xué)，作為一門交叉學(xué)科，其理論瓶頸間接反映了作為其后盾的自然科學(xué)基礎(chǔ)理論所存在的重大缺陷。對于一種治療胃潰瘍的新藥問世，它能夠帶給人類的成就感還遠(yuǎn)不足以掩蓋眾多病因不明的疾病所造成的傷痛與不安。即便人們對醫(yī)學(xué)前景盲目樂觀，也必須做出最壞的打算：在超級細(xì)菌泛濫成災(zāi)或大規(guī)模流行病席卷全球、死狀猙獰的尸體堆滿病理解剖室卻死因不明時(shí)，我們不會發(fā)生這樣的悔恨：今天的一切結(jié)果完全歸咎于最初的臨床醫(yī)學(xué)！

鑒于醫(yī)學(xué)理論本身的紛繁復(fù)雜，本文僅從以下三個(gè)片段進(jìn)行簡要論述。

一、對臨床醫(yī)學(xué)本身的病史回顧

臨床醫(yī)學(xué)就是現(xiàn)代西方醫(yī)學(xué)的同義詞，其全部理論基礎(chǔ)源自啟蒙運(yùn)動以來的自然科學(xué)結(jié)晶及理性主義在逐漸占據(jù)歷史主導(dǎo)地位過程中不斷斗爭的必然結(jié)果。臨床醫(yī)學(xué)不僅在諸多領(lǐng)域贏得了話語權(quán)，也以其典型的工具主義巧妙的回避了來自各種本體論的詰難：醫(yī)生只負(fù)責(zé)治病救人，當(dāng)這種行為在社會中起到一定的積極作用時(shí)，我們認(rèn)為臨床醫(yī)學(xué)是成功的。醫(yī)生不需要知道疾病的真正病因是什么（甚至這種病因是無法被追溯或還原的）。醫(yī)生只需要知道這個(gè)疾病的癥狀，檢驗(yàn)結(jié)果的異常及相應(yīng)的治療方式。

臨床醫(yī)學(xué)的進(jìn)步，很大程度上是工具主義與形而上學(xué)的分道揚(yáng)鑣，是偶適真理替代歸納論證，是唯理主義與神學(xué)的毅然決裂。

表面上看來，此種實(shí)用主義的確在一定程度上解決了那些宗教時(shí)代的巫醫(yī)所不能解決的問題：對于癲癇的病因，我們摒棄了惡靈附身的解釋，選擇相信大腦功能性異常放電的假說。顯而易見的事實(shí)卻是：這種病因假說并不能真正指導(dǎo)我們進(jìn)行病因治療，因?yàn)榻^大多數(shù)臨床治療都只是對癥治療。更具諷刺意味的是，雖然病因假說往往比治療手段還要豐富多樣，但使用價(jià)值幾乎為零，僅僅作為一種填補(bǔ)理論空白尷尬的自我圓說。例如：當(dāng)對癌癥病因的假說類型超過對癌癥的治療方式，“方法論”和實(shí)踐之間存在嚴(yán)重的不對稱，假說背后沒有相對應(yīng)可操作性的實(shí)踐檢驗(yàn)作為理論支撐，那么從邏輯實(shí)證主義的角度斷定，這些假說是毫無意義的認(rèn)識論空談乃至胡說。類似于理論物理學(xué)界為了發(fā)展超弦理論而制造出大量既不能被證實(shí)，也不能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)言的數(shù)學(xué)模型，如同理論泡沫般占據(jù)并消耗著實(shí)驗(yàn)資源，這便是當(dāng)代物理學(xué)危機(jī)。因此，臨床醫(yī)學(xué)的理論瓶頸仍然和其他自然科學(xué)殊途同歸：臨床醫(yī)學(xué)的局限，就是自然科學(xué)的局限。

二、泛經(jīng)驗(yàn)主義下的惡性循環(huán)。

臨床醫(yī)學(xué)是一門高度不確定的邊緣學(xué)科，主張并堅(jiān)持經(jīng)驗(yàn)主義可獲得更多確定性事實(shí)和認(rèn)識論的強(qiáng)化。但這種經(jīng)驗(yàn)主義往往扼殺了其他可能性，將效果論包裝在社會權(quán)威中進(jìn)行盲目夸大。即便是各大報(bào)刊媒體推薦的名醫(yī)，也不能解釋癲癇真正的病因。醫(yī)生規(guī)范化培訓(xùn)就是這樣一個(gè)目的：醫(yī)生并沒有獲得任何有關(guān)病因探究的指引或靈感，只是不斷在前輩的帶領(lǐng)之下重復(fù)執(zhí)行那些經(jīng)驗(yàn)性、常規(guī)性的操作，直到技能變成一種條件反射。當(dāng)看到病人突發(fā)抽搐時(shí)，醫(yī)生立刻會想到癲癇和卡馬西平（一種治療癲癇的藥物）。

總之，醫(yī)生的成功是制度的成功，是經(jīng)驗(yàn)主義的奏效，而不是醫(yī)術(shù)高明的表現(xiàn)，更不是他對疾病有某種先進(jìn)的認(rèn)識論。例如：高居重點(diǎn)醫(yī)院的“名醫(yī)”在脫離醫(yī)院強(qiáng)大制度和環(huán)境支撐后將無法行醫(yī)，相比一些非法行醫(yī)的江湖醫(yī)生，這些昔日的“專家”甚至處理不了一個(gè)普通的小兒感冒，因?yàn)檫@些“名醫(yī)”的經(jīng)驗(yàn)并不是通行的法則，在突如其來的變故之下，很難保證他們還能正襟危坐的從容應(yīng)對。其次，經(jīng)驗(yàn)主義的盛行往往給教條主義的滋生提供了溫床。醫(yī)界的一個(gè)公共笑話：醫(yī)生一邊查閱資料一邊給病人診斷，按圖索驥般的頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳。換言之，經(jīng)驗(yàn)主義所產(chǎn)生的實(shí)用價(jià)值并不能說明它是完備的。相反，一旦經(jīng)驗(yàn)主義成了思維定式，對于新問題和特殊問題的處理將會出現(xiàn)偏差甚至釀成大錯(cuò)！

三、基礎(chǔ)理論的反饋抑制。

當(dāng)新理論取代舊理論的同時(shí)，也像宗教信條般深深植入人們的觀念。故，嘗試并努力改變基礎(chǔ)理論是十分艱巨甚至危險(xiǎn)的任務(wù)，不敢越雷池一步有時(shí)反而成

為崇尚科學(xué)的辯護(hù)詞和明哲保身的做法。其結(jié)果是：醫(yī)學(xué)乃至整個(gè)自然科學(xué)基礎(chǔ)領(lǐng)域在近30年的發(fā)展幾乎處于止步不前的狀態(tài)。我們不再會看到類似“相對論”誕生和“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)”的發(fā)現(xiàn)等突破性、里程碑式的成果，取而代之的是諸如“某粒子加速器速度提高了10倍”等技術(shù)性細(xì)節(jié)的提升和改進(jìn)。

雖然基礎(chǔ)領(lǐng)域的改變可以改變整個(gè)人類的認(rèn)識論并重組知識的結(jié)構(gòu)，技術(shù)領(lǐng)域的改變只對某個(gè)局限的范圍產(chǎn)生作用或影響，但當(dāng)今絕大多數(shù)科學(xué)工作者還是會選擇做一個(gè)低風(fēng)險(xiǎn)高收獲的機(jī)會主義和功利主義者。

基礎(chǔ)領(lǐng)域大量人才流失，學(xué)術(shù)氛圍一潭死水，學(xué)術(shù)壟斷、政治化、形式化等作為制約科學(xué)發(fā)展的外部因素依舊不容小覷：這既是科學(xué)進(jìn)步的阻力，也是固步自封、安于現(xiàn)狀的始作俑者。

綜上所述，在自然科學(xué)基礎(chǔ)領(lǐng)域的若干重大問題尚未解決之前，臨床醫(yī)學(xué)很難有實(shí)質(zhì)性的革新。21世紀(jì)的人類正面臨諸多前所未有的科學(xué)挑戰(zhàn)，在沿用舊理論屢屢遭遇瓶頸之時(shí)，是否考慮去質(zhì)疑基礎(chǔ)理論本身？科學(xué)精神就是懷疑一切的態(tài)度。當(dāng)這些堅(jiān)如磐石的舊科學(xué)基礎(chǔ)保持著百年不變唯我獨(dú)尊的姿態(tài)時(shí)，我們是否有足夠的勇氣和決心重新構(gòu)建另一座理論豐碑來領(lǐng)航并發(fā)掘科學(xué)的新大陸呢？筆者和大家拭目以待。

【參考文獻(xiàn)】：

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[2] L·斯莫林. 物理學(xué)的困惑[M]．長沙：湖南科技出版社，2008

第6篇：量子化學(xué)理論范文

[關(guān)鍵詞] 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn) 虛擬實(shí)驗(yàn)室 學(xué)生

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門理論和實(shí)踐性很強(qiáng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程,與其它化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程(無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn))相比,其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更側(cè)重于定量地解釋化學(xué)過程的規(guī)律,實(shí)驗(yàn)手段基本是采用各種各樣的實(shí)驗(yàn)儀器,涉及到熱、電、光、聲、磁等物理方面的內(nèi)容較多,這要求學(xué)生掌握一些儀器的操作,同時(shí)更注重培養(yǎng)學(xué)生解決問題時(shí)的研究方法和思路。該課程的特點(diǎn)決定了其在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本技能、獨(dú)立操作能力、綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约皠?chuàng)新能力方面的特殊意義。相對于其它化學(xué)實(shí)驗(yàn)來說,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)顯得更為抽象和復(fù)雜。

近年來,各種先進(jìn)的物理化學(xué)研究手段和儀器設(shè)備發(fā)展迅速,尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的更新逐年增大,但目前物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多仍在沿用經(jīng)典教材。這直接導(dǎo)致目前物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在如下的問題:

1.學(xué)生操作儀器時(shí)間較少

物化實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是使用電子儀器多,而前幾門化學(xué)實(shí)驗(yàn)課大多用玻璃儀器,所以學(xué)生對所使用儀器陌生;在預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生僅在教材中看到儀器的草圖,對儀器的整體構(gòu)造,沒有大致了解;而且相當(dāng)大部分的儀器只在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中使用,在反復(fù)壓縮課時(shí)的情況下,實(shí)驗(yàn)時(shí)間又少,實(shí)驗(yàn)拖堂是無法避免的問題。盡管教師延長教學(xué)時(shí)間,但使學(xué)生在有限的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi),熟練掌握所用的各種儀器仍是難題。因此物化實(shí)驗(yàn)普遍存在學(xué)生不能熟練掌握所用儀器。

2.實(shí)驗(yàn)儀器不足

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)大都需要使用比較精密的儀器,價(jià)格比較昂貴,因此儀器的數(shù)量就受到了一定的限制,一些大型儀器只能多人組開設(shè),使部分學(xué)生動手機(jī)會少;有些實(shí)驗(yàn)因?yàn)閮x器價(jià)格太高,在教學(xué)中只能選擇放棄,這都影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式單一

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式通常是學(xué)生預(yù)習(xí),教師現(xiàn)場講解,學(xué)生再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程沒有發(fā)揮主體作用,缺乏學(xué)習(xí)的主動性和積極性,對實(shí)驗(yàn)課不重視,教學(xué)效果差, 達(dá)不到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。

4.物理化學(xué)理論教學(xué)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不同步

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中, 普遍存在教學(xué)內(nèi)容落后于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的情況。學(xué)生還沒有學(xué)到相關(guān)方面的基礎(chǔ)理論知識, 就要開始這方面的實(shí)驗(yàn), 學(xué)生要在不知道實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)、沒見過實(shí)驗(yàn)儀器的情況下完成實(shí)驗(yàn)。這樣做既不利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)思維能力的提高, 也不能激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性, 更不能將所學(xué)理論知識通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步消化理解。

正是由于這些問題的存在制約了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)。基于此,構(gòu)建現(xiàn)代物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系勢在必行,我們提出了虛擬物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的的課程教學(xué)計(jì)劃。該課程計(jì)劃的目的是通過網(wǎng)絡(luò)多媒體工具與建立網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室,使學(xué)生能在實(shí)際操作之外更多地學(xué)習(xí)和鞏固物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)理論和操作;克服傳統(tǒng)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間少, 緩解實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足的現(xiàn)狀;提高學(xué)生的創(chuàng)造能力,使學(xué)生獲得了更多的實(shí)驗(yàn)信息,從而有利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高,真正實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全部目標(biāo)。該課程教學(xué)計(jì)劃包括:(1)修訂完善編制的物化教材與網(wǎng)上教學(xué)資料;(2)根據(jù)本校實(shí)驗(yàn)儀器錄制實(shí)驗(yàn)教學(xué)片;(3)制作部分仿真實(shí)驗(yàn);(4)開設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)。

1.全新的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材

現(xiàn)有物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材的編寫通常是依據(jù)編者所在單位的儀器設(shè)備條件而定的,而我院實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際儀器裝備條件不可能與其完全一致。而且隨著科技的進(jìn)步,新型設(shè)備的不斷引入,也會出現(xiàn)部分實(shí)驗(yàn)步驟不一致的情況。目前,我們已經(jīng)編制適合現(xiàn)代物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的實(shí)驗(yàn)教材。該教材的電子版可以在網(wǎng)站上瀏覽,更與利于學(xué)生的自學(xué),同時(shí)可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新而同步更新。該教材更新的主要部分有:(1)計(jì)算機(jī)輔助開放性的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn),有燃燒熱,熔解熱,金屬二元相圖,凝固點(diǎn)降低法測物質(zhì)的摩爾質(zhì)量。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中,利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)記錄和數(shù)據(jù)處理。修訂了原有的實(shí)驗(yàn)操作步驟使之與新設(shè)備吻合。(2)增加了分子結(jié)構(gòu)的構(gòu)建與模擬實(shí)驗(yàn)。利用免費(fèi)的分子模擬軟件以及我院購買版權(quán)的量子化學(xué)軟件,增加了小分子分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及分子軌道、振動頻率、偶極距等計(jì)算。使學(xué)生一方面對分子的結(jié)構(gòu)有直觀的認(rèn)識,進(jìn)而對物質(zhì)結(jié)構(gòu)方面實(shí)驗(yàn)有一些理論上的了解;另一方面,可以讓學(xué)生對物理化學(xué)科學(xué)前沿的發(fā)展有一個(gè)簡單的了解。(3)針對不同專業(yè)方向的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),例如燃燒熱實(shí)驗(yàn),化工專業(yè)可以選擇化工產(chǎn)品,食品專業(yè)可以選擇食物。解決了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的更新慢而且與專業(yè)聯(lián)系不足的缺點(diǎn)。

2.利用新設(shè)備制作操作實(shí)驗(yàn)錄像

利用實(shí)驗(yàn)室近幾年更新的計(jì)算機(jī)控制處理的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,重新錄制比較標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)錄像片。該教學(xué)片系統(tǒng)地講授物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)以及每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、具體的操作步驟、正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前通過觀看教學(xué)錄像,了解所用實(shí)驗(yàn)儀器的原理和操作方法、實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象,使學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后,能在有限的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間內(nèi),熟悉所用儀器,加深對物理化學(xué)研究方法的了解,拓寬學(xué)生知識面,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu),全面理解實(shí)驗(yàn)的各個(gè)步驟,進(jìn)而熟練的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。同時(shí)可以在某種程度上緩解實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足的現(xiàn)狀。

3.多媒體與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

把一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)和設(shè)備價(jià)值較高無法開設(shè)的實(shí)驗(yàn)改成仿真摸擬實(shí)驗(yàn), 幫助理解物化理論知識, 使學(xué)生對物化實(shí)驗(yàn)及儀器使用有一個(gè)感性認(rèn)識。可以通過校園網(wǎng)絡(luò), 開設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站,制作仿真實(shí)驗(yàn)軟件, 讓學(xué)生能根據(jù)理論課進(jìn)度, 進(jìn)行模擬仿真實(shí)驗(yàn), 這樣, 提高了學(xué)生對理論課知識的理解和對實(shí)驗(yàn)的興趣,還可為學(xué)生提供現(xiàn)有的各種儀器的工作原理和使用說明, 使他們通過網(wǎng)絡(luò)熟悉儀器, 產(chǎn)生感性認(rèn)識, 為必修實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。同時(shí),生活生產(chǎn)中與物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的材料也可以以多媒體的形式掛在網(wǎng)站上,開闊學(xué)生的眼界。通過仿真模擬實(shí)驗(yàn), 實(shí)現(xiàn)了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的第一層次要求, 既使學(xué)生對物化實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了興趣, 又使學(xué)生獲得了更多的實(shí)驗(yàn)信息, 從而有利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

4.開設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)

在學(xué)生有了一定的實(shí)驗(yàn)操作動手能力、調(diào)動起了學(xué)習(xí)積極性的基礎(chǔ)上,可以進(jìn)行開放性實(shí)驗(yàn)探討。開設(shè)開放性大多為具有一定深度和前沿性的小課題或直接參與老師的科研項(xiàng)目,學(xué)生自己查閱相關(guān)資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案, 確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)時(shí)間,自己動手做一切與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的工作。以學(xué)生為主體的開放性實(shí)驗(yàn), 學(xué)生自主學(xué)習(xí), 獨(dú)立思考, 自由發(fā)揮, 從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和探索精神, 培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力,實(shí)驗(yàn)室與實(shí)驗(yàn)設(shè)備也得到充分利用,學(xué)生通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢測, 使用到大型的精密儀器設(shè)備, 學(xué)以致用, 更進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的興趣。

整個(gè)課程教學(xué)改革計(jì)劃四部分內(nèi)容是一個(gè)有機(jī)的整體,學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的步驟按照:實(shí)驗(yàn)教材中的實(shí)驗(yàn)對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)錄像多媒體與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室操作,開放性實(shí)驗(yàn)則是最后的檢驗(yàn)環(huán)節(jié)。該計(jì)劃可以一方面解決目前物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在的多種問題,全面實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的;另一方面可以在有限的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間內(nèi),擴(kuò)大學(xué)生的知識面,使學(xué)生了解物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)與實(shí)際生產(chǎn)的聯(lián)系,激發(fā)學(xué)生們的求知欲望和探索精神, 提高了學(xué)生的創(chuàng)造能力。

結(jié)論:

該課程計(jì)劃首次把多媒體技術(shù),電影,虛擬仿真技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用到物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)上,構(gòu)建一個(gè)完整的虛擬物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。其目的是使學(xué)生能掌握物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本方法和技能,從而能根據(jù)所學(xué)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),選擇和使用儀器,培養(yǎng)動手能力,鍛煉學(xué)生的觀察能力,正確記錄數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神以及嚴(yán)肅認(rèn)真、事實(shí)求是的科學(xué)態(tài)度和作風(fēng)。其特色和創(chuàng)新之處在于:

1.多媒體技術(shù)+電影+仿真技術(shù)有機(jī)結(jié)合的虛擬實(shí)驗(yàn)室?？梢愿碌碾娮影鎸?shí)驗(yàn)書以及相關(guān)的多媒體資料,使學(xué)生了解原理的同時(shí)開闊眼界,標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)錄像使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)有一個(gè)直觀的了解,易于掌握實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化操作。仿真實(shí)驗(yàn)使學(xué)生利用電腦模擬真實(shí)環(huán)境,并根據(jù)真實(shí)環(huán)境中的理論和實(shí)際操作情況在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行操作、驗(yàn)證、設(shè)計(jì)、運(yùn)行。在此基礎(chǔ)上,學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作。優(yōu)點(diǎn):投資小,收效高;維護(hù)簡單,更新方便;資源豐富,適用面廣;提高設(shè)備利用效率,使用靈活;利于學(xué)生自主學(xué)習(xí),提高學(xué)習(xí)效率。

2.真正的開放性實(shí)驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立不僅節(jié)省了學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間,節(jié)約了設(shè)備的投入,關(guān)鍵是培養(yǎng)了學(xué)生自己學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),選擇和使用儀器和進(jìn)行開放性實(shí)驗(yàn)的能力。

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第7篇：量子化學(xué)理論范文

關(guān)鍵詞：化學(xué)教育；化學(xué)價(jià)值；化學(xué)教育的科學(xué)素養(yǎng)價(jià)值

教育是有意識的，以影響人的身心發(fā)展為直接目標(biāo)的社會活動，本質(zhì)是促進(jìn)人的發(fā)展。而科學(xué)教育作為教育事業(yè)的重要組成部分，其目的在于培養(yǎng)全體國民的科學(xué)知識、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)方法及科學(xué)精神，即培養(yǎng)公民的科學(xué)素養(yǎng)?；瘜W(xué)是化學(xué)教育的內(nèi)容，屬于科學(xué)的一個(gè)重要分支，然而每一次的課程改革都要面臨著一種選擇，都在思考“為什么把化學(xué)設(shè)為學(xué)校教育的主要課程之一？為什么我們都要學(xué)習(xí)化學(xué)”等這樣一些涉及化學(xué)教育價(jià)值的問題。正確理解和認(rèn)識化學(xué)教育的價(jià)值，不僅是化學(xué)教育工作者為了卓有成效地進(jìn)行化學(xué)教育而必備的一種化學(xué)教育理論修養(yǎng)，而且也是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)動機(jī)的重要因素之一。因此本文試從化學(xué)教育的定義入手討論化學(xué)教育的價(jià)值問題。

一、化學(xué)教育的界定

化學(xué)教育是化學(xué)科學(xué)與教育科學(xué)融合的產(chǎn)物，而不是“化學(xué)”與“教育”的簡單相加，因此至少包括這樣兩個(gè)方面，即“化學(xué)”既是教育的“目的”，也是教育的“手段”。作為手段，學(xué)生通過學(xué)習(xí)化學(xué)理論知識和實(shí)驗(yàn)操作技能知識來提高思維能力和分析問題解決問題的能力，形成良好的個(gè)性品質(zhì)和心理結(jié)構(gòu)；作為目的，學(xué)生要學(xué)會化學(xué)、理解化學(xué)和掌握化學(xué)，即要通過化學(xué)教育使學(xué)生獲得基礎(chǔ)的化學(xué)知識、基本的化學(xué)技能和重要的化學(xué)思想，形成正確的化學(xué)觀和一定的化學(xué)意識。

根據(jù)“目的與手段相統(tǒng)一”的哲學(xué)原理，掌握化學(xué)知識是至關(guān)重要的。忽視知識，實(shí)際上“在很大程度上是形而上學(xué)思維方式的產(chǎn)物，割裂了知識與方法、知識與能力之間的關(guān)系”?？梢韵嘈?，無論什么時(shí)候，扎實(shí)的知識功底、廣博的知識視野、合理的知識結(jié)構(gòu)和良好的知識素養(yǎng)，都是教育所要追求的目標(biāo)，這在知識激增時(shí)代也不例外，甚至更加重要。通過知識而獲得發(fā)展，這算得上是一條顛撲不破的教育真理。這表明，化學(xué)教育的“化學(xué)方面”與“教育方面”兩者是統(tǒng)一的，兩者之間必然要保持一定的均衡，忽視哪一方面都是不合理的。

因此，要探討化學(xué)教育的價(jià)值，至少包括化學(xué)科學(xué)的價(jià)值和化學(xué)中教育的價(jià)值兩個(gè)方面。

二、化學(xué)科學(xué)的價(jià)值

化學(xué)科學(xué)的價(jià)值，是指化學(xué)對自然科學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展的作用和意義。化學(xué)科學(xué)是化學(xué)教育的內(nèi)容，認(rèn)清化學(xué)科學(xué)的價(jià)值是認(rèn)識化學(xué)教育的價(jià)值的重要條件。它是基于原子、分子層次上認(rèn)識物質(zhì)世界的科學(xué)，主要研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化及其規(guī)律。作為最古老科學(xué)之一的化學(xué)，不僅在人類由古代穴居的野蠻人生活進(jìn)化到今天這樣一個(gè)可以跟自然和諧相處的現(xiàn)代文明世界的變化中起了至關(guān)重要的作用，而且還在不斷地與其他學(xué)科滲透交融的過程中創(chuàng)造著自己乃至整個(gè)科學(xué)的美好前程。

美國加州大學(xué)柏克萊分?；瘜W(xué)教授，原美國總統(tǒng)科學(xué)顧問皮門答爾早在20世紀(jì)80年代就已提出了“化學(xué)是一門滿足社會需要的中心的科學(xué)”；諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者、日本量子化學(xué)家福井謙一曾說過，“在古老的物理學(xué)―化學(xué)―生物學(xué)的排序中，化學(xué)注定是中心位置的占有者”，還有美國Tatex大學(xué)化學(xué)教授福克斯在第13屆國際化學(xué)教育會議上提出“化學(xué)是中心學(xué)科，化學(xué)在發(fā)展過程中使有關(guān)學(xué)科有了新的發(fā)現(xiàn)”，所有這些都證明了“化學(xué)是一門中心的、實(shí)用的、創(chuàng)造性的學(xué)科”。

另外，化學(xué)與每個(gè)人每天都會接觸到的營養(yǎng)和食物、環(huán)境保護(hù)、水源和能源、材料等衣食住行，文明生活密切相關(guān)，可以說已深入到國民經(jīng)濟(jì)一切領(lǐng)域。從社會需求看，化學(xué)為社會發(fā)展、人類生活水平的提高做出了卓越的貢獻(xiàn)。

三、化學(xué)教育的科學(xué)素養(yǎng)價(jià)值

化學(xué)教育作為教育系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)，其本身的性質(zhì)要受到整個(gè)系統(tǒng)及其他系統(tǒng)的制約和影響。同時(shí)，化學(xué)教育通過對科學(xué)、文化、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)的作用和影響亦成為推動和影響社會發(fā)展的一個(gè)重要有生教育力量，在整個(gè)化學(xué)教育系統(tǒng)中蘊(yùn)涵著對社會發(fā)展起積極作用的各種因素與機(jī)能。

化學(xué)知識、在化學(xué)探究活動中形成的化學(xué)研究方法、科學(xué)思想與科學(xué)精神，并不是簡單地拿來就用，而應(yīng)根據(jù)教育學(xué)、心理學(xué)的最新成果，經(jīng)過化學(xué)教育工作者的總體構(gòu)思、恰當(dāng)重組與再創(chuàng)造，將知識的學(xué)術(shù)形態(tài)轉(zhuǎn)化成知識的教育形態(tài)，并且采取合理的呈現(xiàn)方式，才能深刻地作用于學(xué)生的心靈。因此，化學(xué)科學(xué)的價(jià)值必須通過化學(xué)教育才能實(shí)現(xiàn)。

劉知新認(rèn)為化學(xué)教育承載著啟智、益智、育人和篤行的特殊任務(wù)，李晶、何彩霞則認(rèn)為化學(xué)教育的價(jià)值表現(xiàn)為這三個(gè)方面：化學(xué)教育的文化價(jià)值、化學(xué)教育的學(xué)術(shù)價(jià)值和化學(xué)教育的學(xué)生發(fā)展價(jià)值。這些觀點(diǎn)都表明了化學(xué)教育在社會發(fā)展和人才培養(yǎng)中的重要作用，正如《教育――財(cái)富蘊(yùn)藏其中》一書所強(qiáng)調(diào)的：“教育在社會發(fā)展和個(gè)人發(fā)展中起基礎(chǔ)性作用?！?/p>

化學(xué)教育對社會發(fā)展的有效作用機(jī)制，主要有兩條基本途徑：一是通過向全體社會成員有效地傳播人類社會生存發(fā)展所需要的化學(xué)科學(xué)知識、方法及化學(xué)科學(xué)技術(shù)價(jià)值觀念，為整個(gè)社會的進(jìn)步奠定思想文化基礎(chǔ)，即通過全民族化學(xué)科學(xué)文化素質(zhì)的培養(yǎng)與提高，間接地為社會文化、教育、生態(tài)指標(biāo)水平的提高作出貢獻(xiàn)。二是通過培養(yǎng)和造就各種化學(xué)技術(shù)專門人才直接從事科技、經(jīng)濟(jì)事業(yè)，直接帶動社會生產(chǎn)水平和科學(xué)技術(shù)水平及經(jīng)濟(jì)的增長。

化學(xué)教育系統(tǒng)具備的教育價(jià)值主要體現(xiàn)在：

1.傳遞化學(xué)知識

教育的一個(gè)重要功能就是傳承人類文化，化學(xué)教育也不例外?？茖W(xué)迅速發(fā)展，知識不斷更新，化學(xué)科技成果已無處不在，化學(xué)教育通過傳遞一些基本的化學(xué)概念、化學(xué)原理、化學(xué)方法和化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識等，為培養(yǎng)人們終身學(xué)習(xí)化學(xué)的能力打好基礎(chǔ)。

2.培養(yǎng)動手能力和科學(xué)態(tài)度

任何一門自然科學(xué)都離不開實(shí)驗(yàn)，化學(xué)更是依賴于實(shí)驗(yàn)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)很有特色，無論是簡單的離子鑒別還是復(fù)雜的分析分離，無論是合成反應(yīng)還是性質(zhì)表征，都應(yīng)讓學(xué)生動手操作，親身體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的一般過程，細(xì)心觀察，培養(yǎng)一絲不茍的科學(xué)態(tài)度、分析問題的思維能力與解決問題的實(shí)踐能力及嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神。

簡而言之，化學(xué)教育主要不是培養(yǎng)未來的化學(xué)科學(xué)家，而是使所有受教育者具備最基本的常識、能力和情感。化學(xué)教育的結(jié)果是要提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，教會學(xué)生學(xué)習(xí)，引起學(xué)生觀念和行為上的變化。

當(dāng)然，化學(xué)教育的價(jià)值是多元化的，化學(xué)教育價(jià)值分類只應(yīng)具有相對性，不應(yīng)該絕對化。因?yàn)閮r(jià)值是客觀的，是從主體和客體之間的供需關(guān)系中產(chǎn)生的，因而價(jià)值應(yīng)是主觀需要和客觀可能的辯證統(tǒng)一。在化學(xué)教育活動中，運(yùn)用辯證統(tǒng)一的價(jià)值觀，指導(dǎo)化學(xué)教育實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)化學(xué)教育的化學(xué)科學(xué)性質(zhì)和化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)價(jià)值。

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第8篇：量子化學(xué)理論范文

世界文化胸懷是一種對人的心靈空間的全面拓展，這種全面拓展應(yīng)從學(xué)生的心靈活動開始，重心是個(gè)人的文化體驗(yàn)和精神感受，以及從這種文化體驗(yàn)和精神感受中獲得的快樂和意義。在大學(xué)這個(gè)充滿各種夢想的好高騖遠(yuǎn)的理想主義的階段，讓生命滲透著一種強(qiáng)烈的美感吧，沐浴著藝術(shù)、哲學(xué)與科學(xué)的美感沉潛到人類精神的最底層，是多么優(yōu)美而崇高的享受啊。高雅的藝術(shù)、哲學(xué)與科學(xué)有著海洋底層的性格和氣質(zhì)，盡管海面上波濤洶涌，可海水深處總是寧靜的，靜穆的，安詳?shù)?。作為大學(xué)生，首先要培養(yǎng)藝術(shù)的感覺，藝術(shù)的感覺實(shí)際上就是一種審美的修養(yǎng)，是一種可持續(xù)性的對美好形式與美好色彩的激情。觀察一下吧，凡是審美修養(yǎng)高的人，他（她）的言和行往往都有一種超越性。康德講：美具有超越性與普遍性。美的超越精神永遠(yuǎn)引領(lǐng)我們超越現(xiàn)實(shí)而指向未來。在我看來，唯有超越，人才可能浪漫；唯有超越，人才顯得天真可愛；唯有超越，人生才值得一過。因此，在人生的道路上，我一直倡導(dǎo)要用“人生的藝術(shù)化”這種審美的態(tài)度來對待生活。這里，人生的藝術(shù)化從何開始呢？我認(rèn)為人生的藝術(shù)化應(yīng)從培養(yǎng)一個(gè)人的藝術(shù)的感覺開始，這就需要我們至少掌握一種藝術(shù)形式（音樂、文學(xué)、美術(shù)、舞蹈、攝影等）來走向生活。藝術(shù)的感覺是個(gè)體生命展開的精神基礎(chǔ)，如果人生沒有這一精神基礎(chǔ)，個(gè)體生命實(shí)際上就只是人的符號，而缺少人的內(nèi)涵。西方人說：一個(gè)不懂音樂的人會失去一半的生命，如果再不懂文學(xué)就會失去另一半的生命。我卻說：一個(gè)人如果不懂藝術(shù)，他只是在求生存，只有學(xué)會了用藝術(shù)語言來表達(dá)情感，能夠享受人類的藝術(shù)語言，他才算是真正地進(jìn)入了生活。

其次，大學(xué)生還需要培養(yǎng)哲學(xué)思辨的頭腦：培養(yǎng)哲學(xué)思辯的頭腦主要是通過系統(tǒng)閱讀《西方哲學(xué)史》與《中國哲學(xué)史》以及《中西哲學(xué)名著選讀》來實(shí)現(xiàn)。這是每個(gè)優(yōu)秀人才的基本素質(zhì)的訓(xùn)練。在我看來，哲學(xué)對個(gè)體人生的核心意義是，為我們的內(nèi)心世界灌注一種獨(dú)與天地精神往來并享受孤獨(dú)的精神氣質(zhì)，鑄造我們一種“仰望星空與俯察大地”的高貴感。哲學(xué)思辯的頭腦就是智慧的頭腦，因?yàn)檎軐W(xué)本身就是智慧的同義詞。哲學(xué)思想是思想的至高點(diǎn)、是時(shí)代精神的先鋒，哲學(xué)教會我們不是片面地思考而是整體地思考，教會我們安靜下來回歸內(nèi)心的精神生活，讓我們學(xué)會沉思與冥想，學(xué)會靜觀與玄覽，學(xué)會與天地人進(jìn)行心靈的對話。受過較長時(shí)間哲學(xué)熏陶并深愛哲學(xué)的人會從內(nèi)心深處升發(fā)出一種“會當(dāng)凌絕頂，一覽眾山小”的摧枯拉朽的氣勢與一往無前的批判精神。真正的哲學(xué)代表了一個(gè)民族的精神和靈魂。什么是哲學(xué)？簡單地說，哲學(xué)就是宏觀思考問題的智慧與激情，是對思維著的事物所作的形而上的考察，是系統(tǒng)化與理論化的世界觀和方法論，是我們認(rèn)識世界與改造世界的有力思想武器。德國詩人海涅曾告誡人們“千萬不要輕視閉門苦思的哲學(xué)家，因?yàn)樗麄兛梢援a(chǎn)生出雷霆萬鈞的力量?！瘪R克思說：“真正的哲學(xué)都是自己時(shí)代精神的精華，……它是文明活的靈魂?！备鶕?jù)我的感受，一個(gè)人要擠身于強(qiáng)者之林，就不能沒有哲學(xué)思維。德國著名物理學(xué)家、1914年諾貝爾獎(jiǎng)獲得者M(jìn) 勞厄在《我的物理學(xué)道路》一書中說了一段激動人心的話：“我從來就沒有聽過哲學(xué)課，但是我對康德哲學(xué)卻很花了一番功夫，作了深入研究。開始的時(shí)候，我讀了庫諾?費(fèi)舍爾的哲學(xué)史，后來我便一而再、再而三地鉆研康德的純粹理性批判，以及他的其它一些論著，主要是倫理學(xué)著作。我對康德哲學(xué)的熱情發(fā)端于中學(xué)時(shí)代，奧托?B是我的啟蒙老師。不過我認(rèn)為只有進(jìn)了大學(xué)我才開始成熟到理解哲學(xué)。哲學(xué)從根本上改造了我的生命存在，從此以后，甚至物理學(xué)的內(nèi)在價(jià)值也在于為哲學(xué)提供了一種基本的手段。我的看法是，整個(gè)科學(xué)都必須把哲學(xué)視為它們共同的中心，并圍繞著它來運(yùn)轉(zhuǎn)。科學(xué)的內(nèi)在目標(biāo)乃是為哲學(xué)做出貢獻(xiàn)。這樣，也只有這樣，面臨科學(xué)日益專業(yè)化，我們才能保有科學(xué)文化的統(tǒng)一性。倘若沒有這種統(tǒng)一性，整個(gè)文化就會崩潰?！边@真是一段真知灼見和鼓舞人心的自白。

最后，大學(xué)生還需要培養(yǎng)科學(xué)的實(shí)證精神：科學(xué)的實(shí)證精神就是一種解決實(shí)際問題的思維能力與行動能力，需要我們學(xué)會用實(shí)驗(yàn)化、邏輯化、模型化與定量化的科學(xué)思維方式來認(rèn)識問題、分析問題與解決問題，以使我們能取得更大的成功。實(shí)驗(yàn)化的思維方式是一種運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)等感性方法以獲取數(shù)據(jù)的思維方式；邏輯化的思維方式就是一種通過概念、判斷與推理來進(jìn)行的一種思維方式，它主要有分析與綜合，歸納與演繹、判斷與推理等思維形式；模型化的思維方式就是一種建立模型的思維方式，模型是一種以簡單的圖形、符號、實(shí)體等表示一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)的簡化形式，模型是為了化繁為簡，便于對真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行分析、說明、控制和試驗(yàn)而建立的，建立模型是科學(xué)研究中最基本的研究方法和核心環(huán)節(jié)；定量化的思維方式就是一種在定性分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行定量計(jì)算，以及用數(shù)量來表達(dá)關(guān)系與結(jié)果的思維方式。

有了“藝術(shù)的感覺、哲學(xué)的思辯、科學(xué)的實(shí)證”這三大核心素質(zhì)，我們就有了充分享受人生的基礎(chǔ)。人生是多面而相互和諧的整體。每個(gè)人的生命史就是他自己的藝術(shù)作品。藝術(shù)是情趣的活動，哲學(xué)是智慧的活動，科學(xué)是解決問題的活動。所謂享受人生也就是享受情趣豐富的人生、享受探索智慧的人生以及享受解決問題的人生。有藝術(shù)感覺的人是體驗(yàn)豐富和情感極其飽滿的人，他（她）能通過“音樂、文學(xué)、美術(shù)”去體驗(yàn)不同時(shí)間與不同空間的各種各樣的優(yōu)美與崇高、粗俗與高雅、保守與反叛，激情與浪漫，他（她）能通過一株草、一棵樹感受四季的變化和宇宙的存在，他（她）能從平淡的一首詩、一支歌曲中感受人類真摯的情感；有哲學(xué)思辨的人是善于思考和思想博大精深的人，他能通過思辯，從混頓和雜亂的現(xiàn)象中整理出秩序和規(guī)律，他能享受世界思想名著并與世界智者進(jìn)行心靈的對話，放大了認(rèn)知、擴(kuò)展了思維，從而思想變得像大海般的寧靜與深沉；有科學(xué)實(shí)證的人是善于分析與勇于實(shí)踐的人，他的生活始終是以解決問題為中心，嘗試著用實(shí)驗(yàn)化、邏輯化、模型化與定量化的科學(xué)思維方式來認(rèn)識問題、分析問題與解決問題，從而因善于解決問題而找到成功的感覺?，F(xiàn)在，在大學(xué)這個(gè)充滿理想主義與浪漫主義的人生階段，讓我們“學(xué)會詩意地棲居”并出自內(nèi)心地欣賞生命吧，正像一首詩寫道：欣賞生命吧，讓我們的心有一個(gè)沉靜的時(shí)候，笑看生命中那些愉美的瞬間，體味那種無以名狀的感動。在秋夜，靜聽秋蟲的低吟；在冬晨，歡呼漫天的飛雪；在夏天，為幾只知了而童心大發(fā)；在春天，為整個(gè)世界被喚醒而鼓舞。生命給了我們清新的早晨和怡人的黃昏，生命給了我們激蕩的音樂和憂傷的詩歌，甚至，生命給了我們一個(gè)雨季，讓我們懷想那個(gè)打著油紙傘，結(jié)著丁香般愁怨的姑娘。生命給了我們許多，生命是值得珍惜和欣賞的呀。欣賞生命吧，這實(shí)際上是欣賞我們燦爛多姿的自己。人生多美好，聰明的人總是能夠把握住每個(gè)人生的機(jī)會。一路走，慢慢欣賞啊……

其次，對于追求真理，作為繼承文明與發(fā)展新思想為使命的大學(xué)，還需要把學(xué)生們培養(yǎng)成為善于解決問題的人。善于解決問題的人，也就是掌握一定專業(yè)技術(shù)的具有創(chuàng)造精神與創(chuàng)造能力的人。這里，對大學(xué)生“解決問題的創(chuàng)造性能力”的培養(yǎng)就突顯為大學(xué)教育的主要任務(wù)。作為創(chuàng)造性核心的創(chuàng)造精神與創(chuàng)造能力是一個(gè)民族與一個(gè)國家生命活力的象征，是社會朝氣蓬勃全面發(fā)展的動力源泉。為了使大學(xué)教育充滿對個(gè)體潛能的充分激發(fā)與創(chuàng)造性素質(zhì)的全面培養(yǎng)，我認(rèn)為主要應(yīng)從下面兩個(gè)方面入手：

第一，創(chuàng)造首先要培養(yǎng)審美人格。審美人格是一種“逍遙游”的人生境界；一種澄明、敞亮、與萬物為友與天地為一的闊大心胸；一種體驗(yàn)“道”的內(nèi)在感覺；一種道法自然的本真生命狀態(tài)；一種以出世精神做入世工作的內(nèi)在動力與內(nèi)在素質(zhì)。人格由低層次向高層次發(fā)展大致可分為功利人格、審美人格與創(chuàng)造性人格三種類型。功利人格追求的是物質(zhì)利益第一、精神利益第二；審美人格追求的是精神利益第一、物質(zhì)利益第二。審美人格可以走向創(chuàng)造，功利人格也可以走向創(chuàng)造，但是，功利人格立足的是求生存而創(chuàng)造，以滿足自己生理的需要與安全的需要為主，審美人格立足的是求發(fā)展而創(chuàng)造，以滿足自己審美的需要與自我實(shí)現(xiàn)的需要為主，其創(chuàng)造的層次及其創(chuàng)造的數(shù)量與質(zhì)量都會遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于功利人格的創(chuàng)造。因此，由審美人格到創(chuàng)造性人格再到創(chuàng)造性的精神向物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，這是開發(fā)人類創(chuàng)造潛能的最佳途徑，也是提高人類生活質(zhì)量與生活水平的最佳途徑。由此可見，大學(xué)要盡可能通過人文精神與科學(xué)精神的系統(tǒng)訓(xùn)練來激活學(xué)生們的創(chuàng)造意識，讓學(xué)生們的“身、心、靈”都沉潛到創(chuàng)造的感覺中，并深深體會到創(chuàng)造的種種樂趣。生命唯有創(chuàng)造才有歡樂；創(chuàng)造需要強(qiáng)烈的性格與強(qiáng)烈的生命；創(chuàng)造是什么？創(chuàng)造就是把自我意識灌注到世界中去的一種情感沖動，是自我實(shí)現(xiàn)的最高表現(xiàn)形式；創(chuàng)造就是生命的再生，不論是精神方面的或肉體方面的，創(chuàng)造總是脫離軀殼的樊籠，卷入生命的旋風(fēng)，與日月爭輝，與神明同壽；創(chuàng)造就是消滅死，就是永生，就是不朽……一個(gè)真正的創(chuàng)造者，一生都要與精神同行去極積而勤勞地開拓著自己的理想世界；創(chuàng)造者比其他人更加需要精神，關(guān)心精神，重視精神，精神就是自我意識，也就是說，自我意識就是純粹精神和絕對精神；創(chuàng)造必須要達(dá)到純粹精神與絕對精神的高度，才能創(chuàng)作出有個(gè)性、有思想、有生命力的作品。作為一個(gè)追求卓越的創(chuàng)造者，與純粹精神同行并抱持“真理至上”與“學(xué)術(shù)至上”的內(nèi)心信念，是一件極難做到的事情，他不但要有“野性而又高貴”的人格，有強(qiáng)烈的自我意識，有一種能把創(chuàng)新的感覺推到極致的內(nèi)在生命的爆發(fā)力，有一顆簡單的心、潔凈的靈魂與寧靜的心態(tài)，而且還要有為理想而獻(xiàn)身的品格，是為真理、為理想、為信仰而創(chuàng)造。創(chuàng)造者必須要與審美精神同行并修煉出一種純粹精神與絕對精神，然后才能走向有生命力的創(chuàng)造。

第二，參與以解決問題為中心的研究實(shí)踐。一要有興趣，二要有能力，這是一切成功的基礎(chǔ)。興趣是一種選擇，能力是在實(shí)踐中培養(yǎng)起來的――實(shí)踐，實(shí)踐，再實(shí)踐，這就是培養(yǎng)能力的秘訣。這里，培養(yǎng)創(chuàng)造性素質(zhì)的重要途徑是自我確定研究課題或跟隨導(dǎo)師確定的研究課題進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際的科研實(shí)踐。在科研實(shí)踐中積累成功的經(jīng)驗(yàn)與失敗的教訓(xùn)，以更好地完善自己的各方面的能力。在我看來，一個(gè)好的研究人員的素質(zhì)主要有：審美人格與全面的知識；問題意識；徹底投入實(shí)踐的生命體驗(yàn)，以及由此生發(fā)出的見解與創(chuàng)造性的學(xué)術(shù)洞見。為此，我們需要注重以下三大研究素質(zhì)的培養(yǎng)。

1.樹立問題意識?？茖W(xué)研究是從問題開始的?；蛘哒f問題是科學(xué)研究的起點(diǎn)，是研究任何一門科學(xué)的鑰匙。由此可知，樹立問題意識是科研素質(zhì)的基本功。問題產(chǎn)生于主體與被認(rèn)知對象的相互接觸的過程中。要真正做到正視問題，我們就必須要端正對問題與知識的認(rèn)識，知識是對解決了的問題的思想、理論、方法、資料的積累，問題解決得越多，知識量越大。問題是對既定知識的質(zhì)疑或否定，它是知識積累和發(fā)展的邏輯動力。因此，問題可視為生長新知識的種子，此時(shí)，知識便是問題的果實(shí)。但是，種子與果實(shí)之間始終存在著相互轉(zhuǎn)化的辯證關(guān)系，所以，知識同時(shí)也是引發(fā)問題的種子，而問題又成了知識的產(chǎn)物?？蒲腥藛T要善于從現(xiàn)有知識與成果的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)研究領(lǐng)域中未解決的問題。了解這些問題主要有兩大途徑，一是通過自學(xué)來了解，二是通過老師來了解。老師是掌握知識的先行者，在教學(xué)中，應(yīng)向?qū)W生介紹本學(xué)科或相關(guān)學(xué)科的疑難問題，有爭論的問題、前沿問題或?yàn)榻鉀Q相關(guān)學(xué)科的問題而提供新思路和新方法。鼓勵(lì)學(xué)生思考問題、提出問題，提倡把老師問倒，在研究中培養(yǎng)提出問題、分析問題與解決問題的能力?，F(xiàn)代科學(xué)哲學(xué)家波普爾十分強(qiáng)調(diào)問題的重要意義。他說：“正是問題激發(fā)我們?nèi)W(xué)習(xí)、去發(fā)展知識，去實(shí)驗(yàn)、去觀察。”提出問題，才能激發(fā)人們的好奇心，吸引人們進(jìn)入科研領(lǐng)域，從而積極、主動地去學(xué)習(xí)、去創(chuàng)造。

2.培養(yǎng)科研精神?？蒲芯窬褪窃诳茖W(xué)研究過程中所表現(xiàn)出來的研究態(tài)度與研究作風(fēng)?？蒲芯窨梢詮暮芏鄠€(gè)方面來進(jìn)行闡釋，但我認(rèn)為最重的科研精神主要有三大精神，即享受研究樂趣的精神、挑戰(zhàn)科研難題的精神與走向科學(xué)實(shí)證的精神。對于充滿創(chuàng)造性的人來說，走向科學(xué)研究道路的核心動機(jī)主要就是研究本身所帶來的自我實(shí)現(xiàn)的樂趣，如果一個(gè)人不能從研究過程中享受科研所帶來的自我實(shí)現(xiàn)的樂趣，那么，就應(yīng)該放棄研究而轉(zhuǎn)向做其它工作，科研樂趣會使一個(gè)研究人員在面對困難時(shí)，仍能堅(jiān)持不懈、吃苦耐勞地堅(jiān)持下去，直到做出成果，或者否定最初設(shè)計(jì)的方案而另尋新思路；敢于挑戰(zhàn)科研難題這是衡量一個(gè)研究人員的勇氣、信心與研究水平的重要指標(biāo)，也是衡量一個(gè)國家科研水平的重要指標(biāo)。一個(gè)國家與一個(gè)大型企業(yè)的科學(xué)研究主要有“基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、開發(fā)研究”這三種形態(tài)，國家與企業(yè)科研發(fā)展的比例是“基礎(chǔ)研究∶應(yīng)用研究∶開發(fā)研究=2∶3∶5”為最優(yōu)的結(jié)構(gòu)。這里，我們應(yīng)該清醒地意識到，基礎(chǔ)理論與應(yīng)用開發(fā)是水漲船高的關(guān)系?；A(chǔ)研究是對新理論、新原理的探討，屬探索性的科學(xué)研究，它的主要任務(wù)是認(rèn)識自然，研究自然界各種物質(zhì)運(yùn)動的基本規(guī)律，揭示各種自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系，并加以理論的說明。它的目的并不是立即直接地應(yīng)用于生產(chǎn)，而在于創(chuàng)新知識，為應(yīng)用和開發(fā)研究提供具有指導(dǎo)意義的共同理論基礎(chǔ)。應(yīng)用研究既有基礎(chǔ)研究認(rèn)識自然的一面，又有開發(fā)研究改造自然的一面，是介于它們之間并成為溝通它們的橋梁。應(yīng)用研究有兩方面的任務(wù)：（1）探索基礎(chǔ)研究成果應(yīng)用的領(lǐng)域和可能性，研究如何對它們進(jìn)行應(yīng)用的原理和方法；（2）研究生產(chǎn)中提出的帶有方向性或共同性的科學(xué)技術(shù)問題，找出某一生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)的具體規(guī)律，有的還包括在實(shí)驗(yàn)室階段創(chuàng)造新技術(shù)、新方法、新流程等。開發(fā)研究是把應(yīng)用研究的成果應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐的研究。它的主要任務(wù)不是獲得知識，而是展開知識，把應(yīng)用研究的成果發(fā)展成為某項(xiàng)工程的或某種商品生產(chǎn)的技術(shù)，使實(shí)驗(yàn)室的成果進(jìn)一步地?cái)U(kuò)大和具體化，包括進(jìn)行工業(yè)性中間試驗(yàn)、定型設(shè)計(jì)、小批量生產(chǎn)或大田試驗(yàn)等。這三大研究領(lǐng)域存在著許多科研難題，我們要敢于挑戰(zhàn)基礎(chǔ)性的研究難題，造就大師級的科學(xué)家以此來帶動國家整體科研水平的提高。專門從事科學(xué)研究的人，如果忽視了對“基本問題”的關(guān)注，往往只能成為工匠型的專才，對于人類進(jìn)步的貢獻(xiàn)只能停留在某些技術(shù)的層面。因此，敢于挑戰(zhàn)科研難題是造就大科學(xué)家振興國家科研水平的戰(zhàn)略思維。走向科學(xué)實(shí)證的精神就是指抱持科學(xué)的經(jīng)驗(yàn)性、精確性與可檢驗(yàn)性相統(tǒng)一的精神?？茖W(xué)以經(jīng)驗(yàn)為出發(fā)點(diǎn)和歸縮。起于經(jīng)驗(yàn)（由觀察、實(shí)驗(yàn)而來）迄于經(jīng)驗(yàn)（用實(shí)驗(yàn)與所得到的科學(xué)認(rèn)識進(jìn)行檢驗(yàn)），力求不超越經(jīng)驗(yàn)?？茖W(xué)要求得到的結(jié)論是具體而精確的，一般都能用公式、數(shù)據(jù)、圖形來表示，其誤差限制在一定的范圍之內(nèi)，科學(xué)的最終結(jié)果不是籠統(tǒng)的、有歧義的普遍性規(guī)范，而是個(gè)別確定的、具體的命題，它們在可控條件下可以重復(fù)接受實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)（可重復(fù)性）。其中可檢驗(yàn)性是關(guān)鍵，它是經(jīng)驗(yàn)性的基礎(chǔ)和精確性的保證。在科學(xué)研究中極為重要，后來被稱為實(shí)證原則的可證實(shí)性標(biāo)準(zhǔn)，正是對科學(xué)可檢驗(yàn)性特征的一種哲學(xué)反思。實(shí)證性在某種意義上就是可檢驗(yàn)性?？蓹z驗(yàn)性（可實(shí)證性）至少包含這層意思：首先它意味著科學(xué)實(shí)驗(yàn)是基本的科學(xué)實(shí)踐活動，實(shí)驗(yàn)方法是科學(xué)的標(biāo)志，是最重要的科學(xué)方法；其次，它為科學(xué)假說提供了一個(gè)基本的方法論原理，不論提出假說還是鑒別假說都應(yīng)當(dāng)遵循這個(gè)可檢驗(yàn)性的道理；最后它是科學(xué)發(fā)現(xiàn)獲得社會承認(rèn)的基本條件，在這里表現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)結(jié)果必須可以再現(xiàn)的重復(fù)性特點(diǎn)。

3.掌握研究方法?？茖W(xué)研究要從樹立問題意識入手，通過培養(yǎng)科研精神與掌握研究方法才能將以解決問題為中心的科研實(shí)踐進(jìn)行到底。掌握研究方法就是對展開研究活動的全過程進(jìn)行方法論訓(xùn)練以內(nèi)化為自己的研究素質(zhì)。研究方法的全過程主要由如下幾個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成：科研選題方法――獲取科學(xué)事實(shí)的方法與進(jìn)行科學(xué)抽象的方法――建立科學(xué)假說與科學(xué)理論的方法。下面分別對這幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行簡要的闡述。

掌握研究方法的第一步：掌握科研選題的方法。發(fā)現(xiàn)和提出問題是科學(xué)研究的開始，科學(xué)研究首先要從科技發(fā)展需要與社會需要中發(fā)現(xiàn)和提出問題，搜集資料并提出假說與設(shè)計(jì)研究方案。選擇課題，一般需要通過社會調(diào)研和查閱情報(bào)資料，搜集有關(guān)素材，準(zhǔn)確掌握有關(guān)理論、學(xué)說及研究動向，在綜合已有信息的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)研究課題，對目標(biāo)與約束條件進(jìn)行必要的分析研究，提出假說構(gòu)想。與此同時(shí)，還需用數(shù)學(xué)方法或圖表等形式，對初步確認(rèn)的研究目標(biāo)進(jìn)行科學(xué)表述，并設(shè)計(jì)可行性的研究方案。最后要進(jìn)行論證與評價(jià)。對所立課題的研究目標(biāo)、立論根據(jù)、前期工作、實(shí)驗(yàn)手段、研究方法、實(shí)施條件等逐一論證；其次，對課題應(yīng)開展綜合性評價(jià)，估價(jià)科學(xué)價(jià)值、社會效益、經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)全面系統(tǒng)的可行性、可靠性論證評價(jià)后，才可確認(rèn)課題。

掌握研究方法的第二步：掌握獲取科學(xué)事實(shí)的方法與進(jìn)行科學(xué)抽象的方法。獲取科學(xué)事實(shí)的方法主要有觀察方法、實(shí)驗(yàn)方法與模擬方法等。觀察方法是人們?yōu)榱苏J(rèn)識事物的本質(zhì)和規(guī)律，通過感覺器官或借助一定的儀器，有目的、有計(jì)劃地考察和描述自然發(fā)生的自然現(xiàn)象的一種科學(xué)方法；實(shí)驗(yàn)方法是人們根據(jù)一定的科學(xué)研究目的，應(yīng)用一定的物質(zhì)手段（科學(xué)儀器和設(shè)備），在人為控制或變革客觀事物的條件下獲得科學(xué)事實(shí)的方法；模擬方法是以客觀事物某些相似方面為基礎(chǔ)，用模型模擬原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)，稱為間接實(shí)驗(yàn)方法。通過這三種方法積累感性經(jīng)驗(yàn)與原始數(shù)據(jù)，為進(jìn)行科學(xué)抽象作好經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)備與資料準(zhǔn)備。

進(jìn)行科學(xué)抽象的方法主要有邏輯思維方法、思想實(shí)驗(yàn)方法與系統(tǒng)科學(xué)方法。邏輯思維方法又稱理論思維或抽象思維方法。它是在感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上，運(yùn)用概念、判斷、推理的思維形式對客觀世界進(jìn)行抽象與概括的方法。常見的有歸納與演繹，分析與綜合，比較、分類與類比等方法；思想實(shí)驗(yàn)方法是一種運(yùn)用想象力在人們頭腦中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方法。它既沒有實(shí)在的儀器設(shè)備，也沒有實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作，擁有的“實(shí)驗(yàn)”為特定的思維活動形式所提供。思想實(shí)驗(yàn)不受限制，借助于想象能力，可以把實(shí)驗(yàn)者置身于任何對象的環(huán)境之中。愛因斯坦稱它為“思維的自由創(chuàng)造”，是“理智的自由發(fā)明”。要獲取它，既要對要解決的問題有深刻的洞察，又要進(jìn)行長期艱苦的思索和多種多樣的嘗試。系統(tǒng)科學(xué)方法是指按照系統(tǒng)科學(xué)的整體化觀念、模型化觀念、最優(yōu)化觀念與系統(tǒng)科學(xué)的整體原理、有序原理、反饋原理以及系統(tǒng)科學(xué)的“系統(tǒng)論、信息論、控制論、耗散結(jié)構(gòu)論、協(xié)同論、突變論”的理論，把研究對象視為系統(tǒng)來認(rèn)識問題、分析問題與解決問題的方法體系。系統(tǒng)科學(xué)方法把注意力集中于研究對象的整體關(guān)系，集中于研究對象的普遍聯(lián)系和永恒運(yùn)動的總體過程，全面把握環(huán)境與系統(tǒng)，系統(tǒng)與要素，要素與要素之間相互作用和變化的規(guī)律。倡導(dǎo)用系統(tǒng)――要素――層次，結(jié)構(gòu)――功能――漲落，狀態(tài)――過程――轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)分析法來考察研究的對象，以達(dá)到最優(yōu)化的認(rèn)識世界和改造世界的目的。系統(tǒng)科學(xué)方法是一種由分析走向綜合的方法。我們常用的主要有八種方法：系統(tǒng)分析方法、信息分析方法、反饋控制方法、耗散結(jié)構(gòu)方法、黑箱認(rèn)識方法、功能模擬方法、系統(tǒng)規(guī)劃方法、系統(tǒng)工程方法。