量子化学理论精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的量子化学理论主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：量子化学理论范文

本书是《化学键》一书中的第2卷，卷1讨论对化学键的物理理解，并介绍了几种解释分子结构与反应活性的方法，共11章；卷2描述现论模型在化学键中的应用。这些化学键存在于含有主族元素、过渡金属元素、镧系与锕系元素的分子，包括团簇、固体内与表面上。其中还特别为弱作用力设了一个章节，包括弥散、卤键与氢键。

本书共分18章：1.主族元素之间的化学键，包括杂化缺陷、外d轨道、二次周期等内容；2.重主族原子之间的多重键，介绍了E2（E=N-Bi）分子的键分析、E2H2（E=C-Pb）分子的键分析、E2H2（E=C-Pb）分子不同结构的解释及能量分解分析；3.超价分子中的结合对成键，介绍了SFX（X=1-6）、OF2物质的低能态三重态等内容；4.主族元素中的电子给受结合体，主要介绍了主族元素之间单到二中心复合物的共价键；5.硼烷、多面体硼原子与富硼固体等团簇键的电子计数规则，介绍了Wade规则、轨道兼容性、In-碱金属团簇等内容；6.单价金属团簇高自旋状态下的紧密结合在一起的三联体对；7.过渡金属化合物的化学键；8.开壳层过渡金属复合物的化学键，包括密度矩阵、第一性原理、局域自转、键级等方面的内容；9.用多尺度量子化学方法建模金属-金属多重键；10.过渡金属表面胶合与表面活性的量子化学研究；11.镧系元素与锕系元素的化学键，包括f区化合物、铀酰复合物等内容；12.用能量分解分析方法直接估计配合、超共轭与芳香族化合物结构，包括EDA方法、1，3丁二烯、丁二炔，多烯，实验数据的相关性等内容；13.芳香族化合物与芳香过渡状态的磁性能，包括芳香族化合物、分子的磁性能，磁化率的各向异性，苯与富勒烯等内容；14.无机芳香化合物的化学键；15.固体中的化学键，包括布洛赫轨道、费米能级、电子局域化等内容；16.色散相互作用与化学键，包括分散能、WFT、DFT、SAPT及相关例子等内容；17.氢键；18.定向静电键，包括分子周围静电势分布的各向异性，纯静电模型，定向非共价作用力等内容。

本书反映了最能描述化学键模型的量子化学理论，与卷1一起，适合化学学科对量子化学有些基础的学生或者研究人员阅读。

第2篇：量子化学理论范文

关键词：Gaussian程序；教学实践；应用教学

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）27-0162-02

Gaussian程序起源于上世纪七八十年代，当时计算机硬件条件很差，只能计算比较简单的分子，且计算级别较低，所以几乎不能应用于解决化学问题。随着计算机硬件技术的发展和计算方法的不断优化改良，到上世纪八九十年代，人们已经逐渐可以借助量子化学计算程序去对实验中的化学体系进行模拟和研究。值得一提的是，1998年诺贝尔化学奖授予科恩和波普尔，以表彰他们在理论化学领域做出的重大贡献。他们的工作使实验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质，引起整个化学领域经历一场革命的变化，使化学不再是一门纯粹的实验科学。其中，波普尔正是Gaussian程序的原创者之一，此次得奖也是为Gaussian程序在世界范围内被接受和认可奠定了基础。Gaussian的版本从上世纪开始有Gaussian 70、Gaussian 80、Gaussian 90、Gaussian 98等一系列程序。进入21世纪，随着Gaussian 98、Gaussian 03、Gaussian 09[1]等版本的持续更新和改进，Gaussian程序的功能也越来越强大，应用范围也越来越广。目前，Gaussian的主要功能包括：过渡态能量和结构、反应路径、热力学性质、分子轨道、键和反应能量、原子电荷和电势、核磁性质、红外和拉曼光谱、振动频率、极化率和超极化率等，计算不仅可以对具体体系的基态进行计算，还可以对其激发态的结构和性质进行研究。另外，它还可以用来预测周期体系的能量、结构和分子轨道。因此，Gaussian可以作为功能强大的工具，用于研究许多化学领域的课题，例如取代基的影响，化学反应机理，势能曲面和激发能等。该程序近年来的高速发展和广泛应用使其成为化学学科的科研教学人员必须掌握的工具之一。目前国内很多知名高校和科研院所都已经开展了Gaussian程序应用这门课程，并且作为相关专业本科生和研究生的必修课程。鉴于此，我院于2014年也开展了Gaussian程序应用作为研究生选修课程，这对于提高我院研究生专业素养和科研水平具有重要的意义。

一、Gaussian程序应用的参考教材选取

有很多关于Gaussian程序应用方面的书籍，包括中文的和英文的。针对这门课来说，我选择的参考教材主要是Foresman和Frisch编著的《Exploring chemistry with electronic structure methods》[2]以及可在Gaussian官网下载的与其配套的例子。该书分为三个部分，分别是基本概念和技术（包括第一章计算模型、第二章单点能计算、第三章几何优化、第四章 频率分析）、计算化学方法（包括第五章基族的影响、第六章理论方法的选择、第七章高精度计算）和应用部分（包括第八章研究反应和反应性、第九章激发态、第十章溶液中的反应）。我选择此书的出发点是：它的内容从基础到应用、从浅至深地介绍了Gaussian程序的主要功能和应用。书中的例子涉及分子能量和结构研究、过渡态的能量和结构研究、化学键以及反应的能量、振动频率、分子轨道、偶极矩和多极矩、原子电荷和电势、红外和拉曼光谱、核磁、极化率和超极化率、热力学性质、IRC反应途径等计算，另外还举例模拟了在气相和溶液中的体系、模拟基态和激发态分子的结构及性质。这些具体例子能够帮助从事化学及其相关领域的科研工作人员、教师和研究生等从不同的视角把握分子模型设计和计算模拟的策略、原则和方法，从而能够让研究人员全面了解Gaussian程序计算的模拟方法和应用实例。

二、Gaussian教学内容的选取

Gaussian程序主要是以分子力学和量子力学等为理论依据，借助计算机模拟进行化学问题研究的一门交叉学科。该课程教学涉及内容多、范围广，这就要求学生具有良好的数学、计算化学、结构化学、物理化学、有机化学、无机化学和计算机科学等众多专业知识的积累。学习这门课有助于拓宽学生的知识面，培养学生综合多种学科知识，解决实际复杂的化学问题的能力。然而这门课理论概念抽象，学生理解起来非常困难，教学难度也较大。选修这门课的学生主要来自物理化学专业和有机化学专业。对于物理化学专业的学生来说，他们的结构化学、计算化学和物理化学知识基础较好，这门课的学习不是非常困难。然而对于有机化学专业的学生来说，这门课学起来就比较困难了，因为他们的计算化学、结构化学和计算机科学知识比较薄弱。如何将抽象的化学知识简单化，形象化，帮助学生理解复杂的有机反应机理，提高学习积极性，这对老师的教学方法和方式有很高的要求。

针对不同化学专业学生的特点和他们将来要从事的职业，我更加注重实践教学而不是抽象概念的讲解和公式的推导。对于量子化学计算中涉及的一些算法学生只需了解，如果有学生对于基础知识非常感兴趣，我建议他们去听量子力学和结构化学课程。在课堂上，我重点讲解Gaussian程序的常用计算方法、思路和一些典型案例，以及如何运用这些方法解决科研中碰到的实际问题。比如讲解什么是半经验计算、什么是Hartree-Fock近似、什么是密度泛函理论、什么是分子力学算法等，讲解他们的区别以及在不同情况下如何选择不同的算法。此外，我还重点讲解基于量化计算的分子结构（包括稳定态和过渡态）的优化，分子光谱的计算和反应机理研究。这些内容对于化学专业的学生来说都是非常有意义的，可以帮助他们后续的科研工作。为了激发学生的学习兴趣，调动学生的自主性，让学生积极参与到课堂的专题实验交流活动，提高课堂教学的效果，我会教学生使用一些软件图形界面如Gaussview等，直接生动地展示和分析一些分子的三维结构，将抽象的化学分子通过色彩鲜艳的三维立体形象界面予以展示，并教会他们如何使用Gaussview建立分子模型和分析计算结果。在用Gaussview软件建立模型的过程中，我首先对主工具栏里边的元素工具和环工具等建模工具做了讲解，然后再对编辑工具即键长、键角和二面角工具做了使用演示，另外还讲了加H工具和原子消除工具的使用。事实上，上述的这几个工具如果能掌握好，学生们基本上就能根据所学化学知识来建立相应的分子的三维结构模型。随后，在课堂上我再演示如何用鼠标操作来旋转、移动、缩放和叠加结构，如何用鼠标操作来改变分子的显示形式和颜色，如何查看结果如能量数据，以及如何显示分子的原子电荷和分子轨道性质等。等学生基本掌握了Gaussview的模型建立和结果分析工具，我会给他们讲解如何将分子模型通过设置不同的关键词来提交相应任务给Gaussian程序去执行，如结构优化的关键词是OPT，频率计算的关键词是FREQ等。由于Gaussian的功能强大，授课时间有限，我们只介绍一些基本操作和简单例子给学生。例如让学生对邻位、间位和对位的二取代苯进行在不同计算级别（如HF/6-31G（d，p）水平下）进行结构优化模拟，然后对其能量比较分析哪个异构体在气相和液相下最稳定。对于反应机理，我会让学生通过寻找一些简单的常见化学反应如Diels-Alder反应、SN2亲核取代反应的过渡态的构型来加深对反应通道的理解，通过IRC计算直观的看出化学反应中分子结构的变化。此外，我还会讲一些实例介绍光谱的预测，比如首先我们会在基态下用DFT方法优化发光分子的结构，然后对其进行TDDFT计算来预测其紫外吸收光谱和荧光光谱等发光性质，从而为功能分子的设计提供便利。最后，根据本院实际科研需要，我们会适当进行一些应用教学来满足不同专业学生的需求。

三、开展Gaussian程序应用课程的前景展望

自然科学发展的历史和规律表明，多学科的优势交叉促进了最基本的微观过程和最复杂的宏观过程的统一认识。在这个信息大爆炸的时代，Gaussian这一量子化学计算程序应运而生并被广泛认可和应用。它既要求使用者有一定的量子力学等数理基础来理解计算流程，而且要求他们对于化学问题有深刻认识和独特见解，属于一门高度交叉的新兴方法和工具，涉及应用化学、理论化学和计算机科学等众多领域。目前，Gaussian程序已经成为理论化学计算中的常规方法之一，开展此门课程可以使科学研究人将其用于未来的反应机理研究、反应的立体和化学选择性的解释、化合物结构及其光谱等性质预测，并可指导设计小分子催化剂甚至新型催化反应，减少实验上的盲目性和偶然性，从而达到节省人力、物力和财力的最终目的。

理论计算化学在近几十年来取得了实质性进展，已从根本上改变了人们对于化学只是一门实验科学的认知，它已经成为化学学科的一个重要组成部分。我国的理论计算研究发展迅速，化学学科正处于从单纯实验到以实验和理论计算相辅相成转变的关键时期，从专业发展的角度而言，开展理论计算化学相关课程如Gaussian程序应用具有非常广阔的应用前景和发展空间。

参考文献：

第3篇：量子化学理论范文

【关键词】 缺陷化学；研究生；教学改革

缺陷化学是固体化学的一个重要分支学科，属于材料科学的范畴。材料的所有物理性质都是由它们的精确结构与显微组织所决定的，所以其性质也与其缺陷结构和浓度相关，缺陷化学理论正是解释这些关系的。我们已经充分认识到新材料已经成为各个高新技术的发展的突破口，而材料的性能很大程度上取决于其结构，缺陷化学所研究的固体材料中的微观、显微微观结构的产生、缺陷的平衡等问题对我们了解电子材料、高温材料等的工艺控制和性能具有重要意义。缺陷化学中的许多概念、原理与理论对材料学科有重要的指导作用，如点缺陷理论，该课程对学生其它课程的理论学习和理解，以及科研素养的培养有着重要作用。因此，缺陷化学作为高等院校材料类专业研究生的主要基础课，应受到足够的重视。景德镇学院一直将其作为材料学硕士研究生的必修基础课，是一门理论性和应用性都较强专业主干课程。

随着现代教育体制的不断发展和完善，国内各高校都针对自身的学科建设和研究生培养，对课程开设和内容改革都进行了不断创新和有益尝试。景德镇学院作为以无机非金属材料为重点发展方向的的地方性特色高校，在调研国内一些著名学校该课程的建设和发展的基础上，结合学院多年教学体会和实践，得出了不少有益的经验和启发。

一、改革教学方法、优化教学手段

在现有教学大纲基本要求下，改变过去以“教——学”为主要方法的授课模式，打破以教师为中心的教学价值观，改为注重教师的引导作用，不再以系统简释理论知识为主线，而是强调启发学生的问题意识。合理分配学时，在保证有足够时间讲述重点难点内容的前提下，将属于拓展提高、细化应用等内容调整为学生提问、资料查阅的方式来完成；对于学生的问题，教师学会倾听，不忽视研究生的创新思想火花，而是引导学生了解其不足，鼓励学生大胆深入讨论；同时鼓励学生制作课件试讲，老师有针对性的点评，有意识的将一些与缺陷化学有关的题目留给学生，引导学生利用网络资源，主动获取知识，以此充分调动学生学习的积极性和主动性。例如：“原子尺度缺陷结构的生成分布”、“点缺陷结构域高技术陶瓷性能”等；教师在课堂教学中善于捕捉随时出现的新问题，这些问题有的来自教师的教学准备工作，有的来自教师参与的科研实验工作，有的来自研究生的课题工作。

采用现代教育技术编写、制作、使用多媒体技术。学院《缺陷化学》多媒体教学已经尝试多年，目前制作完成2套课件，包含100多幅实例图片，运用于教学实践后取得良好的教学效果。多媒体技术可以把微观世界的抽象性在虚拟世界里具体化，借助于计算机技术，学生能够直观感受原子、分子和固体内部，探索微观世界的奥妙，从而显著改善教学效果。多媒体教学广泛采用分子图形软件制作立体感强、可实时操作的动态模型，彻底解决了实物模型种类有限、数量不足的困难。通过绘制原子尺度缺陷结构、点缺陷模型、晶体三维点缺陷等，使抽象的概念具体化，最终改进教学效果。

针对课程重点难点，在教学中明确教学内容，合理分配学时，分类将属于基础性知识点交由学生自学，如晶体缺陷的类型、点缺陷的表示方法及缺陷反应方程式等；重点难点由老师诠释讲解，如电子缺陷、缺陷的类化学平衡等，将属于拓展提高、疑难问题辨析讨论，进一步应用细节等内容调整为给学生提问题，引导学生通过思考、查阅资料的方式完成，如含有杂质的晶体中缺陷的平衡等内容。

二、充分结合自身特点，利用科研促进教学

学院材料学研究生主要课题方向集中在无机非金属材料方面，以高性能结构陶瓷、功能材料为主，这就要求我们的专业基础课程要能够很好的为学生开展课题研究打下基础。

我们通过介绍缺陷化学与材料学专业其他课程的关系，使学生了解缺陷化学对其专业学习的重要性，引起学生对本课程学习的高度重视。比如讲到晶体结构和由于掺杂引起的缺陷内容时，可以介绍当前高科技领域的发展基本都是通过掺杂引起材料能带发生变化的特点，激励同学努力学习好这门大部分高科技所需要的基础知识；以固体材料的点缺陷结构为主线，引导学生深刻理解物质的结构决定性质的原理，比如为了让学生更好地掌握晶体的结构缺陷和性质的关系，如必须使学生真正理解什么是位错运动，实际晶体结构中的位错是什么样子。

在教学中结合教师开展的科研课题，准确恰当的使用实例在说明利用缺陷化学原理指导制备功能材料的方法。如“BaTiO3正温度系数热敏材料的研制”，在家用电器、医疗等方面有广泛应用的BaTiO3热敏材料的研制正日益受到国内外广泛关注，这种材料正式利用缺陷化学原理与晶界理论而制造与发展的。又如“外界气氛对TiO2性能的影响”，实验发现TiO2在强氧化气氛下进行烧结时，可以获得金黄色的介质材料，如在还原气氛下烧结，却得到一种灰黑色材料，该种材料具有半导体性。为何在不同的气氛下烧结所得到的材料在性质上有如此大的差别，就可以利用缺陷化学的有关知识做出解释。

三、与时俱进，加快课程内容的更新，鼓励交叉学科内容的充实

从1926年弗伦克尔为了解释AX离子晶体导电的实验事实提出“佛伦克尔”缺陷模型以及“肖脱基缺陷”的提出开始，到现在电子能级的缺陷的控制成为新材料研制开发的关键，缺陷化学理论一直在科研实践中逐步发展，并且越来越对高新技术领域产生巨大的影响。缺陷化学的教学也应本着“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的要求，不断使研究生更新知识，以适应科技发展和科研工作的需要。如：缺陷化学为剖析点缺陷对陶瓷材料特性提供了极其有效的工具，陶瓷材料的电导率、扩散传导、化学反应速率和传质的动力学都与缺陷的形态和数目密切相关，目前发展较快的功能陶瓷和纳米陶瓷传感器就是很好的教学例证。

随着越来越多交叉学科的出现及其在认识世界和改造世界中发挥作用的不辩事实， 交叉学科在科学领域中的生命力都得到了充分的证明。缺陷化学是一门新兴的交叉学科，涵盖了化学、物理、材料学等课程内容，在教学中结合量子力学、量子化学等的知识可以更加深入的讲解知识点，使学生能够更综合的考虑问题，能够全面的分析解决问题。比如量子化学中基于局域密度泛函和赝势的第一性原理方法可以用来研究金红石相TiO2点缺陷的电子性质，而且对点缺陷模型、点缺陷能量的计算机模拟和第一原理研究也是目前一个研究的热点内容，这对于拓宽学生的知识面，激发学习兴趣，提高其科研水平具有重要意义。

综上所述，缺陷化学在材料类研究生的课程体系中起着相当的重要作用。通过创新思想，利用先进的教学方法和手段，以学促教，融会贯通相关学科内容，以科研带动教学，将充分改善教学效果，大大提高学生的基本素质和创新能力，达到培养21世纪创新人才的迫切需要。

【参考文献】

[1] 于长凤，朱小平. 缺陷化学概论[M] .武汉：武汉理工大学出版社，2010.

第4篇：量子化学理论范文

（安徽理工大学机械工程学院，安徽 淮南 232001）

【摘　要】简述了缓蚀剂的基本理论与其发展状况，着重论述了国内新型环境友好型缓蚀剂的进展和最新成果，指出天然提取物与有机合成是当前理想和热门的新型缓蚀剂来源。在提出了一些问题与挑战后，对新型缓蚀剂的研发方向、技术手段和应用前景进行了展望。

关键词 缓蚀剂；环境友好；进展；提取；合成

小到机械零件的腐蚀破坏，大到化工生产与物料运输的重要环节因腐蚀而遭到破坏，腐蚀在人类的生产生活与发展中长期扮演着潜伏极深而无法根除的反面角色，对生产生活造成无形的亏损、加重了经济负担。缓蚀剂的添加作为一种经济性好且方便有效的防腐方式起到了不可或缺的作用，而传统缓蚀剂效能虽不弱，却常有毒性和污染环境，因而环境友好型缓蚀剂必将在新型缓蚀剂的研发重点中占据一席之地。

1　缓蚀剂理论简述

1.1　分类

依据缓蚀剂对腐蚀的电化学过程的阻滞作用可分为阳极型（阻滞阳极反应）、阴极型（阻滞阴极反应）和混合型（对阴极、阳极反应均有阻滞作用）；习惯上按缓蚀剂成分分为有机、无机两大类（也常将聚合物单独分为一类）[1]；遵照成膜机理等的划分法也较为常见。

1.2　机理

目前公认的理论主要是成膜原理（氧化、沉淀成膜，氧化成膜也叫钝化成膜）、吸附原理（也称为吸附成膜）、电极抑制原理（对电极化学反应的抑制作用）三种。

氧化成膜多为有氧化性（或者有促进溶解氧氧化金属表面的能力）的无机盐，通过在金属表面生成致密钝化保护膜实现腐蚀抑制。沉淀膜型缓蚀剂依赖于其在阴极区的反应生成的沉积物来覆盖金属表面，因而是阴极型缓蚀剂，但单纯的沉淀膜常因不够密集而效果不佳。近年来成为研发热点的绿色环保型缓蚀剂多为有机物（包括聚合物），通常以吸附原理为主要作用，它们的主要功能来源于其基团特性，如以亲水基附于金属表面、憎水基则成膜起隔绝作用，此外，与金属离子络合后产生的化学吸附也至关重要。

1.3　历史发展概况

起初铬酸盐、重铬酸盐等的缓蚀应用较为广泛，但因为其有毒而污染环境逐渐被限制，20世纪60年代起，一系列高效、有机、无毒缓蚀剂被研发出来，20世纪末，美国等国家更加注重缓蚀剂的环境友好性，21世纪以前，国内关于缓蚀剂的多数研究只关注其功能强弱，很少考虑其环境性能，约从2002年起，人们越来越意识到环保的重要性，缓蚀剂的环境性能也迅速成为新型缓蚀剂性能评价的重要指标之一，包括钼酸盐、钨酸盐等在内的无毒或低毒无机缓蚀剂与以生物提取物和有机合成物为主的可降解有机化合、聚合物缓蚀剂逐渐占据舞台。

2　环保新型缓蚀剂的进展

近几年来新型缓蚀剂的研发多为天然提取物或基于已有类型的复配、合成与改性，以下对环保新型缓蚀剂按研发来源进行分类，并着重介绍国内近几年来的一些研究成果。

2.1　天然植物提取物

李向红等于2012年对滑竹竹叶提取物（YPLE）进行实验[2]，运用失重法测得YPLE在1.0 mol/L HCl溶液中浓度为1.0g/L时对铝的缓蚀率达88.7%，其吸附特性为混合吸附，其动电位极化曲线、电化学阻抗谱分析显示YPLE在1.0g/L时缓蚀率分别为91.2%和90.9%，与失重法检测结果一致。张万友等于2013年研究了米糠浸提液的铜缓蚀性能[3]，该实验采取了微波-超声波协同处理工艺从米糠中提取植酸，其植酸提取率为6.75个百分点，重量法实验测得其5mg/L时高达94.16%的缓蚀率，金相显微观察及电化学分析支持实验结果。2014年，谢彦等对红茶提取液（BLE）进行实验[4]，索氏提取法提取后，经过电化学实验、动电位极化曲线和交流阻抗谱分析，得出这种混合抑制型缓蚀剂在1.0mol/L 空白盐酸溶液中，对Q235碳钢单分子吸附，缓蚀效率达91%以上。

植物提取物来源广、基础成本不高，所得的缓蚀剂往往无毒且具有优良的生物降解性能，此外，对天然物质的探索具有提供打破常规研究方式的新物质、新思想的潜力，是理想而有光明前景的缓蚀剂开发渠道。

2.2　有机合成

具有开发价值的有机原料包括醛类、胺类、羧酸类、杂环化合物等[5]，如肉桂醛、核苷酸类（如嘌呤类、嘧啶类等）、咪唑啉及其衍生物和各类氨基酸。2013年李学坤等研究合成了两种咪唑啉季铵盐[6]，属于阳极型缓蚀剂，主要通过提高铁的极化阻力来降低腐蚀速度。缓蚀率可达85.6%，高于二甲苯脱水剂工艺，且有无毒、合成反应温度低、工艺简单的优点。2013年张凤华等研究合成的新型曼尼希碱缓蚀剂[7]在HCI-H2S-H2O的腐蚀环境下、用量为0.9%时可以以93%以上的缓蚀率抑制碳钢腐蚀。2014年古户波等研究合成的新型、绿色、无毒的鸟嘌呤-氨基酸缓蚀剂[8]，其缓蚀机理为分子中-NH2基N原子与水中氢离子作用形成（-NH3）鎓离子，其反应为：

由此产生阳离子对金属表面阴极区的弱物理吸附保护作用，并形成配位键产生强化学吸附保护作用，减缓金属腐蚀，在0.1mol/L盐酸溶液中，其对X80碳钢的缓蚀效率最高可达93.2%。此外，近年来对咪唑啉、季铵盐、吡啶类、噻二唑、嘧啶类等及它们的衍生物的拓展研究和改性也是热点之一。

基于分子结构的生成能、分子量、分子间作用力等特性及QSAR关系，可人为有目的地设计具备所需功能的缓蚀剂分子结构，或对已有类型进行改性，由于可供作为合成原料的有机物种类广泛，且其常可在一定程度上实现对废弃物和排污物的再利用，这种研发方式分支极多、极细，有着充足的拓展空间。

2.3　其他研究

在新型缓蚀剂特性的探索和实际应用的层面上，业内人士对缓蚀剂复配、性能影响因素等方面的研究也做出了很大贡献。如陈艳敏等于2014年研究了聚天冬氨酸与苯并三氮唑等复配后对几种金属的缓蚀性能、乔建明等基于量子化学理论运用分子模拟的方法分析了氨基酸类缓蚀剂的吸附行为和分子特性，堵锡华等基于密度泛函理论对苯并咪唑类缓蚀剂的性能预测等，均取得了一定成果。

3　问题与展望

目前环保理念已被充分接受并应用于缓蚀剂的研发中，但仍存在一些挑战，相关理论在体系上仍较为松散，缺乏指导研发、评价与生产应用等方面的较为完备的理论。通过大量研究，各类提取物、合成物虽然在缓蚀性能上得到了认可，却多未能走出实验室，同时，重复或相似的研究较多，或研究偏离实际需求，实际效率不高；再者，评价环境性能的方法显然不够全面（往往只关注降解性能、有无毒性和污染等），如：提取物虽天然绿色环保、原料丰富，但若提取率不高、大量索取于自然也可能走回破坏自然的老路。

随着交叉学科理论的渗透和工业应用的拓展，缓蚀剂发展前景体现在研究理论与实际应用探索两个方面。理论上，更完备具体的环保性能评估办法亟待提出；神经网络、密度泛函理论等计算机科学、量子化学等研究方法应更好地被应用到新型缓蚀剂的研发与评估中来；实际应用上，针对高温、碱性、气液两相、固态等特殊环境的缓蚀剂研究是一大热点和难点；应用于不同工况的针对性功能型缓蚀剂将有更细化的研究与应用；已开发的高效新型缓蚀剂的性能完善、综合评价和生产技术也需要深入探索。

参考文献

［1］闫康平，陈匡民．过程装备腐蚀与防护[M]．北京:化学工业出版社，2009．

［2］李向红，邓书端，付惠．滑竹叶提取物在盐酸介质中对铝的缓蚀性能[J]．应用化学，2012，29（8）:962-967．

［3］张万友，沈兴磊，周立文，等．米糠浸提液作为铜缓蚀剂的研究[J]．东北电力大学学报，2013，33（3）:64-68．

［4］谢彦虬，阴军英，刘元伟，等．红茶提取液在盐酸中对碳钢的缓蚀作用[J]．应用化学，2014，31（4）:469-473．

［5］王慧龙，郑家燊．环境友好缓蚀剂的研究进展[J]．腐蚀科学与防护技术，2002，14（5）:275-279．

［6］李学坤，安骄龙，成西涛，等．新型咪唑啉季铵盐缓蚀剂合成工艺研究与性能评价[J]．应用化工，2013，42（11）:2005-2008．

［7］张风华，徐艳飞，王松，等．新型曼尼希碱的合成及缓蚀性能评价[J]．化工科技，2013，21（3）:20-22．

第5篇：量子化学理论范文

【摘要】：在健康-疾病的连续统假设之下，以理性主义的目光审视被逐渐微观化的研究领域，随着观察数量级的逐渐减小，悖论也应运而生：当对疾病的考察达到可以用量子力学—纯粹粒子化的结构世界进行描述时，一个被观察主体赋予决定性作用的客体对象将丧失其确定性：薛定谔猫佯谬—粒子无法在健康与疾病两种对立的状态中被确定，结论为是否患病完全取决于观察者对粒子行为发生的概率性捕捉：未对粒子最终行为确定之前，人的身心可以任意在健康与疾病之间进行跨度，甚至生死也不例外，这仅仅取决于粒子在某个时刻恰好被观察到的随机行为。这个极端的思想实验不仅说明了量子力学的不完备性，也以某种戏谑的方式间接暴露了临床医学基础理论的脆弱性。

【关键词】：临床医学 量子物理学 科学哲学 交叉学科 科学难题

临床医学，作为一门交叉学科，其理论瓶颈间接反映了作为其后盾的自然科学基础理论所存在的重大缺陷。对于一种治疗胃溃疡的新药问世，它能够带给人类的成就感还远不足以掩盖众多病因不明的疾病所造成的伤痛与不安。即便人们对医学前景盲目乐观，也必须做出最坏的打算：在超级细菌泛滥成灾或大规模流行病席卷全球、死状狰狞的尸体堆满病理解剖室却死因不明时，我们不会发生这样的悔恨：今天的一切结果完全归咎于最初的临床医学！

鉴于医学理论本身的纷繁复杂，本文仅从以下三个片段进行简要论述。

一、对临床医学本身的病史回顾

临床医学就是现代西方医学的同义词，其全部理论基础源自启蒙运动以来的自然科学结晶及理性主义在逐渐占据历史主导地位过程中不断斗争的必然结果。临床医学不仅在诸多领域赢得了话语权，也以其典型的工具主义巧妙的回避了来自各种本体论的诘难：医生只负责治病救人，当这种行为在社会中起到一定的积极作用时，我们认为临床医学是成功的。医生不需要知道疾病的真正病因是什么（甚至这种病因是无法被追溯或还原的）。医生只需要知道这个疾病的症状，检验结果的异常及相应的治疗方式。

临床医学的进步，很大程度上是工具主义与形而上学的分道扬镳，是偶适真理替代归纳论证，是唯理主义与神学的毅然决裂。

表面上看来，此种实用主义的确在一定程度上解决了那些宗教时代的巫医所不能解决的问题：对于癫痫的病因，我们摒弃了恶灵附身的解释，选择相信大脑功能性异常放电的假说。显而易见的事实却是：这种病因假说并不能真正指导我们进行病因治疗，因为绝大多数临床治疗都只是对症治疗。更具讽刺意味的是，虽然病因假说往往比治疗手段还要丰富多样，但使用价值几乎为零，仅仅作为一种填补理论空白尴尬的自我圆说。例如：当对癌症病因的假说类型超过对癌症的治疗方式，“方法论”和实践之间存在严重的不对称，假说背后没有相对应可操作性的实践检验作为理论支撑，那么从逻辑实证主义的角度断定，这些假说是毫无意义的认识论空谈乃至胡说。类似于理论物理学界为了发展超弦理论而制造出大量既不能被证实，也不能对实验结果进行预言的数学模型，如同理论泡沫般占据并消耗着实验资源，这便是当代物理学危机。因此，临床医学的理论瓶颈仍然和其他自然科学殊途同归：临床医学的局限，就是自然科学的局限。

二、泛经验主义下的恶性循环。

临床医学是一门高度不确定的边缘学科，主张并坚持经验主义可获得更多确定性事实和认识论的强化。但这种经验主义往往扼杀了其他可能性，将效果论包装在社会权威中进行盲目夸大。即便是各大报刊媒体推荐的名医，也不能解释癫痫真正的病因。医生规范化培训就是这样一个目的：医生并没有获得任何有关病因探究的指引或灵感，只是不断在前辈的带领之下重复执行那些经验性、常规性的操作，直到技能变成一种条件反射。当看到病人突发抽搐时，医生立刻会想到癫痫和卡马西平（一种治疗癫痫的药物）。

总之，医生的成功是制度的成功，是经验主义的奏效，而不是医术高明的表现，更不是他对疾病有某种先进的认识论。例如：高居重点医院的“名医”在脱离医院强大制度和环境支撑后将无法行医，相比一些非法行医的江湖医生，这些昔日的“专家”甚至处理不了一个普通的小儿感冒，因为这些“名医”的经验并不是通行的法则，在突如其来的变故之下，很难保证他们还能正襟危坐的从容应对。其次，经验主义的盛行往往给教条主义的滋生提供了温床。医界的一个公共笑话：医生一边查阅资料一边给病人诊断，按图索骥般的头痛医头，脚痛医脚。换言之，经验主义所产生的实用价值并不能说明它是完备的。相反，一旦经验主义成了思维定式，对于新问题和特殊问题的处理将会出现偏差甚至酿成大错！

三、基础理论的反馈抑制。

当新理论取代旧理论的同时，也像宗教信条般深深植入人们的观念。故，尝试并努力改变基础理论是十分艰巨甚至危险的任务，不敢越雷池一步有时反而成

为崇尚科学的辩护词和明哲保身的做法。其结果是：医学乃至整个自然科学基础领域在近30年的发展几乎处于止步不前的状态。我们不再会看到类似“相对论”诞生和“DNA双螺旋结构”的发现等突破性、里程碑式的成果，取而代之的是诸如“某粒子加速器速度提高了10倍”等技术性细节的提升和改进。

虽然基础领域的改变可以改变整个人类的认识论并重组知识的结构，技术领域的改变只对某个局限的范围产生作用或影响，但当今绝大多数科学工作者还是会选择做一个低风险高收获的机会主义和功利主义者。

基础领域大量人才流失，学术氛围一潭死水，学术垄断、政治化、形式化等作为制约科学发展的外部因素依旧不容小觑：这既是科学进步的阻力，也是固步自封、安于现状的始作俑者。

综上所述，在自然科学基础领域的若干重大问题尚未解决之前，临床医学很难有实质性的革新。21世纪的人类正面临诸多前所未有的科学挑战，在沿用旧理论屡屡遭遇瓶颈之时，是否考虑去质疑基础理论本身？科学精神就是怀疑一切的态度。当这些坚如磐石的旧科学基础保持着百年不变唯我独尊的姿态时，我们是否有足够的勇气和决心重新构建另一座理论丰碑来领航并发掘科学的新大陆呢？笔者和大家拭目以待。

【参考文献】：

[1] 米歇尔·福柯．临床医学的诞生[M]．南京：译林出版社，2001

[2] L·斯莫林. 物理学的困惑[M]．长沙：湖南科技出版社，2008

第6篇：量子化学理论范文

[关键词] 物理化学实验 虚拟实验室 学生

物理化学实验是一门理论和实践性很强的基础实验课程,与其它化学实验课程(无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验)相比,其实验内容更侧重于定量地解释化学过程的规律,实验手段基本是采用各种各样的实验仪器,涉及到热、电、光、声、磁等物理方面的内容较多,这要求学生掌握一些仪器的操作,同时更注重培养学生解决问题时的研究方法和思路。该课程的特点决定了其在培养学生实验基本技能、独立操作能力、综合实验能力以及创新能力方面的特殊意义。相对于其它化学实验来说,物理化学实验显得更为抽象和复杂。

近年来,各种先进的物理化学研究手段和仪器设备发展迅速,尤其是计算机技术的发展使物理化学实验技术的更新逐年增大,但目前物理化学实验内容大多仍在沿用经典教材。这直接导致目前物理化学实验教学中普遍存在如下的问题:

1.学生操作仪器时间较少

物化实验的特点是使用电子仪器多,而前几门化学实验课大多用玻璃仪器,所以学生对所使用仪器陌生;在预习实验中,学生仅在教材中看到仪器的草图,对仪器的整体构造,没有大致了解;而且相当大部分的仪器只在一个实验中使用,在反复压缩课时的情况下,实验时间又少,实验拖堂是无法避免的问题。尽管教师延长教学时间,但使学生在有限的实验时间内,熟练掌握所用的各种仪器仍是难题。因此物化实验普遍存在学生不能熟练掌握所用仪器。

2.实验仪器不足

物理化学实验大都需要使用比较精密的仪器,价格比较昂贵,因此仪器的数量就受到了一定的限制,一些大型仪器只能多人组开设,使部分学生动手机会少;有些实验因为仪器价格太高,在教学中只能选择放弃,这都影响了实验教学效果。

3.实验教学形式单一

物理化学实验教学模式通常是学生预习,教师现场讲解,学生再进行实验。学生在整个实验过程没有发挥主体作用,缺乏学习的主动性和积极性,对实验课不重视,教学效果差, 达不到实验教学的目的。

4.物理化学理论教学内容与实验内容不同步

物理化学实验教学中, 普遍存在教学内容落后于实验内容的情况。学生还没有学到相关方面的基础理论知识, 就要开始这方面的实验, 学生要在不知道实验理论基础、没见过实验仪器的情况下完成实验。这样做既不利于学生实验思维能力的提高, 也不能激发学生的积极性和创造性, 更不能将所学理论知识通过实验进一步消化理解。

正是由于这些问题的存在制约了物理化学实验的教学。基于此,构建现代物理化学实验教学新体系势在必行,我们提出了虚拟物理化学实验室的的课程教学计划。该课程计划的目的是通过网络多媒体工具与建立网络虚拟实验室,使学生能在实际操作之外更多地学习和巩固物理化学实验的相关理论和操作;克服传统物理化学实验教学时间少, 缓解实验设备不足的现状;提高学生的创造能力,使学生获得了更多的实验信息,从而有利于实验教学质量的提高,真正实现物理化学实验教学的全部目标。该课程教学计划包括:(1)修订完善编制的物化教材与网上教学资料;(2)根据本校实验仪器录制实验教学片;(3)制作部分仿真实验;(4)开设开放性实验。

1.全新的物理化学实验教材

现有物理化学实验教材的编写通常是依据编者所在单位的仪器设备条件而定的,而我院实验室的实际仪器装备条件不可能与其完全一致。而且随着科技的进步,新型设备的不断引入,也会出现部分实验步骤不一致的情况。目前,我们已经编制适合现代物理化学实验仪器的实验教材。该教材的电子版可以在网站上浏览,更与利于学生的自学,同时可以根据实验设备的更新而同步更新。该教材更新的主要部分有:(1)计算机辅助开放性的物理化学实验,有燃烧热,熔解热,金属二元相图,凝固点降低法测物质的摩尔质量。在整个实验过程中,利用计算机进行实验记录和数据处理。修订了原有的实验操作步骤使之与新设备吻合。(2)增加了分子结构的构建与模拟实验。利用免费的分子模拟软件以及我院购买版权的量子化学软件,增加了小分子分子结构的设计以及分子轨道、振动频率、偶极距等计算。使学生一方面对分子的结构有直观的认识,进而对物质结构方面实验有一些理论上的了解;另一方面,可以让学生对物理化学科学前沿的发展有一个简单的了解。(3)针对不同专业方向的设计实验,例如燃烧热实验,化工专业可以选择化工产品,食品专业可以选择食物。解决了实验内容的更新慢而且与专业联系不足的缺点。

2.利用新设备制作操作实验录像

利用实验室近几年更新的计算机控制处理的实验设备,重新录制比较标准的实验教学录像片。该教学片系统地讲授物理化学实验技术以及每个实验的实验原理、具体的操作步骤、正确的实验现象。学生在实验前通过观看教学录像,了解所用实验仪器的原理和操作方法、实验中的现象,使学生在进入实验室后,能在有限的实验教学时间内,熟悉所用仪器,加深对物理化学研究方法的了解,拓宽学生知识面,增强学生学习兴趣,完善学生的知识结构,全面理解实验的各个步骤,进而熟练的进行实验操作。同时可以在某种程度上缓解实验设备不足的现状。

3.多媒体与虚拟仿真实验

把一些验证性的实验和设备价值较高无法开设的实验改成仿真摸拟实验, 帮助理解物化理论知识, 使学生对物化实验及仪器使用有一个感性认识。可以通过校园网络, 开设实验教学网站,制作仿真实验软件, 让学生能根据理论课进度, 进行模拟仿真实验, 这样, 提高了学生对理论课知识的理解和对实验的兴趣,还可为学生提供现有的各种仪器的工作原理和使用说明, 使他们通过网络熟悉仪器, 产生感性认识, 为必修实验打下基础。同时,生活生产中与物理化学实验相关的材料也可以以多媒体的形式挂在网站上,开阔学生的眼界。通过仿真模拟实验, 实现了物理化学实验的第一层次要求, 既使学生对物化实验产生了兴趣, 又使学生获得了更多的实验信息, 从而有利于实验教学质量的提高。

4.开设开放性实验

在学生有了一定的实验操作动手能力、调动起了学习积极性的基础上,可以进行开放性实验探讨。开设开放性大多为具有一定深度和前沿性的小课题或直接参与老师的科研项目,学生自己查阅相关资料、设计实验方案, 确定实验内容和实验时间,自己动手做一切与实验相关的工作。以学生为主体的开放性实验, 学生自主学习, 独立思考, 自由发挥, 从而激发学生的创造性思维和探索精神, 培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,实验室与实验设备也得到充分利用,学生通过对实验结果的检测, 使用到大型的精密仪器设备, 学以致用, 更进一步激发学生对实验的兴趣。

整个课程教学改革计划四部分内容是一个有机的整体,学生学习物理化学实验的步骤按照:实验教材中的实验对应的实验录像多媒体与虚拟仿真实验实验室操作,开放性实验则是最后的检验环节。该计划可以一方面解决目前物理化学实验教学中普遍存在的多种问题,全面实现物理化学实验教学目的;另一方面可以在有限的实验教学时间内,扩大学生的知识面,使学生了解物理化学实验与实际生产的联系,激发学生们的求知欲望和探索精神, 提高了学生的创造能力。

结论:

该课程计划首次把多媒体技术,电影,虚拟仿真技术联合应用到物理化学实验教学上,构建一个完整的虚拟物理化学实验室。其目的是使学生能掌握物理化学实验的基本方法和技能,从而能根据所学原理设计实验,选择和使用仪器,培养动手能力,锻炼学生的观察能力,正确记录数据、处理数据、分析实验结果的能力,培养学生的创新精神以及严肃认真、事实求是的科学态度和作风。其特色和创新之处在于:

1.多媒体技术+电影+仿真技术有机结合的虚拟实验室。可以更新的电子版实验书以及相关的多媒体资料,使学生了解原理的同时开阔眼界,标准的实验录像使学生对实验有一个直观的了解,易于掌握实验的标准化操作。仿真实验使学生利用电脑模拟真实环境,并根据真实环境中的理论和实际操作情况在虚拟的环境中进行操作、验证、设计、运行。在此基础上,学生进入实验室进行操作。优点:投资小,收效高;维护简单,更新方便;资源丰富,适用面广;提高设备利用效率,使用灵活;利于学生自主学习,提高学习效率。

2.真正的开放性实验。虚拟实验室的建立不仅节省了学生的学习时间,节约了设备的投入,关键是培养了学生自己学习设计实验,选择和使用仪器和进行开放性实验的能力。

参考文献:

[1]张西亚.浅谈物理化学实验教学改革的必要性.石油化工应用.2008,27(5):119-120.

[2]刘弋潞,胡晓洪,梁舒萍.建现代物理化学实验教学新体系.实验室研究与探索,2009,28(4):133-136.

[3]邓型深.改革物理化学实验教学,提高学生的创造能力.实验室科学,2008,(6):30-31.

[4]过家好,陈俊明.物理化学实验教学的探索与改革.广州化工,2009,37(5):232-234.

[5]李茂莲,郑韵英,陆来仙.论物理化学实验的开放式教学与学生能力拓展.钦州学院学报,2008,23(6):75-77.

第7篇：量子化学理论范文

关键词：化学教育；化学价值；化学教育的科学素养价值

教育是有意识的，以影响人的身心发展为直接目标的社会活动，本质是促进人的发展。而科学教育作为教育事业的重要组成部分，其目的在于培养全体国民的科学知识、科学态度、科学方法及科学精神，即培养公民的科学素养。化学是化学教育的内容，属于科学的一个重要分支，然而每一次的课程改革都要面临着一种选择，都在思考“为什么把化学设为学校教育的主要课程之一？为什么我们都要学习化学”等这样一些涉及化学教育价值的问题。正确理解和认识化学教育的价值，不仅是化学教育工作者为了卓有成效地进行化学教育而必备的一种化学教育理论修养，而且也是激发学生学习化学动机的重要因素之一。因此本文试从化学教育的定义入手讨论化学教育的价值问题。

一、化学教育的界定

化学教育是化学科学与教育科学融合的产物，而不是“化学”与“教育”的简单相加，因此至少包括这样两个方面，即“化学”既是教育的“目的”，也是教育的“手段”。作为手段，学生通过学习化学理论知识和实验操作技能知识来提高思维能力和分析问题解决问题的能力，形成良好的个性品质和心理结构；作为目的，学生要学会化学、理解化学和掌握化学，即要通过化学教育使学生获得基础的化学知识、基本的化学技能和重要的化学思想，形成正确的化学观和一定的化学意识。

根据“目的与手段相统一”的哲学原理，掌握化学知识是至关重要的。忽视知识，实际上“在很大程度上是形而上学思维方式的产物，割裂了知识与方法、知识与能力之间的关系”。可以相信，无论什么时候，扎实的知识功底、广博的知识视野、合理的知识结构和良好的知识素养，都是教育所要追求的目标，这在知识激增时代也不例外，甚至更加重要。通过知识而获得发展，这算得上是一条颠扑不破的教育真理。这表明，化学教育的“化学方面”与“教育方面”两者是统一的，两者之间必然要保持一定的均衡，忽视哪一方面都是不合理的。

因此，要探讨化学教育的价值，至少包括化学科学的价值和化学中教育的价值两个方面。

二、化学科学的价值

化学科学的价值，是指化学对自然科学的产生与发展的作用和意义。化学科学是化学教育的内容，认清化学科学的价值是认识化学教育的价值的重要条件。它是基于原子、分子层次上认识物质世界的科学，主要研究物质的结构、性质、变化及其规律。作为最古老科学之一的化学，不仅在人类由古代穴居的野蛮人生活进化到今天这样一个可以跟自然和谐相处的现代文明世界的变化中起了至关重要的作用，而且还在不断地与其他学科渗透交融的过程中创造着自己乃至整个科学的美好前程。

美国加州大学柏克莱分校化学教授，原美国总统科学顾问皮门答尔早在20世纪80年代就已提出了“化学是一门满足社会需要的中心的科学”；诺贝尔化学奖获得者、日本量子化学家福井谦一曾说过，“在古老的物理学―化学―生物学的排序中，化学注定是中心位置的占有者”，还有美国Tatex大学化学教授福克斯在第13届国际化学教育会议上提出“化学是中心学科，化学在发展过程中使有关学科有了新的发现”，所有这些都证明了“化学是一门中心的、实用的、创造性的学科”。

另外，化学与每个人每天都会接触到的营养和食物、环境保护、水源和能源、材料等衣食住行，文明生活密切相关，可以说已深入到国民经济一切领域。从社会需求看，化学为社会发展、人类生活水平的提高做出了卓越的贡献。

三、化学教育的科学素养价值

化学教育作为教育系统中的一个子系统，其本身的性质要受到整个系统及其他系统的制约和影响。同时，化学教育通过对科学、文化、经济、生态的作用和影响亦成为推动和影响社会发展的一个重要有生教育力量，在整个化学教育系统中蕴涵着对社会发展起积极作用的各种因素与机能。

化学知识、在化学探究活动中形成的化学研究方法、科学思想与科学精神，并不是简单地拿来就用，而应根据教育学、心理学的最新成果，经过化学教育工作者的总体构思、恰当重组与再创造，将知识的学术形态转化成知识的教育形态，并且采取合理的呈现方式，才能深刻地作用于学生的心灵。因此，化学科学的价值必须通过化学教育才能实现。

刘知新认为化学教育承载着启智、益智、育人和笃行的特殊任务，李晶、何彩霞则认为化学教育的价值表现为这三个方面：化学教育的文化价值、化学教育的学术价值和化学教育的学生发展价值。这些观点都表明了化学教育在社会发展和人才培养中的重要作用，正如《教育――财富蕴藏其中》一书所强调的：“教育在社会发展和个人发展中起基础性作用。”

化学教育对社会发展的有效作用机制，主要有两条基本途径：一是通过向全体社会成员有效地传播人类社会生存发展所需要的化学科学知识、方法及化学科学技术价值观念，为整个社会的进步奠定思想文化基础，即通过全民族化学科学文化素质的培养与提高，间接地为社会文化、教育、生态指标水平的提高作出贡献。二是通过培养和造就各种化学技术专门人才直接从事科技、经济事业，直接带动社会生产水平和科学技术水平及经济的增长。

化学教育系统具备的教育价值主要体现在：

1.传递化学知识

教育的一个重要功能就是传承人类文化，化学教育也不例外。科学迅速发展，知识不断更新，化学科技成果已无处不在，化学教育通过传递一些基本的化学概念、化学原理、化学方法和化学实验知识等，为培养人们终身学习化学的能力打好基础。

2.培养动手能力和科学态度

任何一门自然科学都离不开实验，化学更是依赖于实验。化学实验很有特色，无论是简单的离子鉴别还是复杂的分析分离，无论是合成反应还是性质表征，都应让学生动手操作，亲身体验科学实验的一般过程，细心观察，培养一丝不苟的科学态度、分析问题的思维能力与解决问题的实践能力及严谨求实的科学精神。

简而言之，化学教育主要不是培养未来的化学科学家，而是使所有受教育者具备最基本的常识、能力和情感。化学教育的结果是要提高学生的科学素养，教会学生学习，引起学生观念和行为上的变化。

当然，化学教育的价值是多元化的，化学教育价值分类只应具有相对性，不应该绝对化。因为价值是客观的，是从主体和客体之间的供需关系中产生的，因而价值应是主观需要和客观可能的辩证统一。在化学教育活动中，运用辩证统一的价值观，指导化学教育实践，实现化学教育的化学科学性质和化学科学素养价值。

参考文献：

[1]刘知新.化学教学论：第3版[M].北京：高等教育出版社，2003.

[2]裴新宁.化学课程与教学论[M].杭州：浙江教育出版社，2003（7）.

[3]高剑南，王祖浩.化学教育展望[M].上海：华东师范大学出版社，2001.

[4]李晶，何彩霞.化学新课程与学科素质培养：化学教育新视野[M].北京：中国纺织出版社，2002.

第8篇：量子化学理论范文

世界文化胸怀是一种对人的心灵空间的全面拓展，这种全面拓展应从学生的心灵活动开始，重心是个人的文化体验和精神感受，以及从这种文化体验和精神感受中获得的快乐和意义。在大学这个充满各种梦想的好高骛远的理想主义的阶段，让生命渗透着一种强烈的美感吧，沐浴着艺术、哲学与科学的美感沉潜到人类精神的最底层，是多么优美而崇高的享受啊。高雅的艺术、哲学与科学有着海洋底层的性格和气质，尽管海面上波涛汹涌，可海水深处总是宁静的，静穆的，安详的。作为大学生，首先要培养艺术的感觉，艺术的感觉实际上就是一种审美的修养，是一种可持续性的对美好形式与美好色彩的激情。观察一下吧，凡是审美修养高的人，他（她）的言和行往往都有一种超越性。康德讲：美具有超越性与普遍性。美的超越精神永远引领我们超越现实而指向未来。在我看来，唯有超越，人才可能浪漫；唯有超越，人才显得天真可爱；唯有超越，人生才值得一过。因此，在人生的道路上，我一直倡导要用“人生的艺术化”这种审美的态度来对待生活。这里，人生的艺术化从何开始呢？我认为人生的艺术化应从培养一个人的艺术的感觉开始，这就需要我们至少掌握一种艺术形式（音乐、文学、美术、舞蹈、摄影等）来走向生活。艺术的感觉是个体生命展开的精神基础，如果人生没有这一精神基础，个体生命实际上就只是人的符号，而缺少人的内涵。西方人说：一个不懂音乐的人会失去一半的生命，如果再不懂文学就会失去另一半的生命。我却说：一个人如果不懂艺术，他只是在求生存，只有学会了用艺术语言来表达情感，能够享受人类的艺术语言，他才算是真正地进入了生活。

其次，大学生还需要培养哲学思辨的头脑：培养哲学思辩的头脑主要是通过系统阅读《西方哲学史》与《中国哲学史》以及《中西哲学名著选读》来实现。这是每个优秀人才的基本素质的训练。在我看来，哲学对个体人生的核心意义是，为我们的内心世界灌注一种独与天地精神往来并享受孤独的精神气质，铸造我们一种“仰望星空与俯察大地”的高贵感。哲学思辩的头脑就是智慧的头脑，因为哲学本身就是智慧的同义词。哲学思想是思想的至高点、是时代精神的先锋，哲学教会我们不是片面地思考而是整体地思考，教会我们安静下来回归内心的精神生活，让我们学会沉思与冥想，学会静观与玄览，学会与天地人进行心灵的对话。受过较长时间哲学熏陶并深爱哲学的人会从内心深处升发出一种“会当凌绝顶，一览众山小”的摧枯拉朽的气势与一往无前的批判精神。真正的哲学代表了一个民族的精神和灵魂。什么是哲学？简单地说，哲学就是宏观思考问题的智慧与激情，是对思维着的事物所作的形而上的考察，是系统化与理论化的世界观和方法论，是我们认识世界与改造世界的有力思想武器。德国诗人海涅曾告诫人们“千万不要轻视闭门苦思的哲学家，因为他们可以产生出雷霆万钧的力量。”马克思说：“真正的哲学都是自己时代精神的精华，……它是文明活的灵魂。”根据我的感受，一个人要挤身于强者之林，就不能没有哲学思维。德国著名物理学家、1914年诺贝尔奖获得者M 劳厄在《我的物理学道路》一书中说了一段激动人心的话：“我从来就没有听过哲学课，但是我对康德哲学却很花了一番功夫，作了深入研究。开始的时候，我读了库诺・费舍尔的哲学史，后来我便一而再、再而三地钻研康德的纯粹理性批判，以及他的其它一些论著，主要是伦理学著作。我对康德哲学的热情发端于中学时代，奥托・B是我的启蒙老师。不过我认为只有进了大学我才开始成熟到理解哲学。哲学从根本上改造了我的生命存在，从此以后，甚至物理学的内在价值也在于为哲学提供了一种基本的手段。我的看法是，整个科学都必须把哲学视为它们共同的中心，并围绕着它来运转。科学的内在目标乃是为哲学做出贡献。这样，也只有这样，面临科学日益专业化，我们才能保有科学文化的统一性。倘若没有这种统一性，整个文化就会崩溃。”这真是一段真知灼见和鼓舞人心的自白。

最后，大学生还需要培养科学的实证精神：科学的实证精神就是一种解决实际问题的思维能力与行动能力，需要我们学会用实验化、逻辑化、模型化与定量化的科学思维方式来认识问题、分析问题与解决问题，以使我们能取得更大的成功。实验化的思维方式是一种运用观察、实验等感性方法以获取数据的思维方式；逻辑化的思维方式就是一种通过概念、判断与推理来进行的一种思维方式，它主要有分析与综合，归纳与演绎、判断与推理等思维形式；模型化的思维方式就是一种建立模型的思维方式，模型是一种以简单的图形、符号、实体等表示一个真实系统的简化形式，模型是为了化繁为简，便于对真实系统进行分析、说明、控制和试验而建立的，建立模型是科学研究中最基本的研究方法和核心环节；定量化的思维方式就是一种在定性分析的基础上进行定量计算，以及用数量来表达关系与结果的思维方式。

有了“艺术的感觉、哲学的思辩、科学的实证”这三大核心素质，我们就有了充分享受人生的基础。人生是多面而相互和谐的整体。每个人的生命史就是他自己的艺术作品。艺术是情趣的活动，哲学是智慧的活动，科学是解决问题的活动。所谓享受人生也就是享受情趣丰富的人生、享受探索智慧的人生以及享受解决问题的人生。有艺术感觉的人是体验丰富和情感极其饱满的人，他（她）能通过“音乐、文学、美术”去体验不同时间与不同空间的各种各样的优美与崇高、粗俗与高雅、保守与反叛，激情与浪漫，他（她）能通过一株草、一棵树感受四季的变化和宇宙的存在，他（她）能从平淡的一首诗、一支歌曲中感受人类真挚的情感；有哲学思辨的人是善于思考和思想博大精深的人，他能通过思辩，从混顿和杂乱的现象中整理出秩序和规律，他能享受世界思想名著并与世界智者进行心灵的对话，放大了认知、扩展了思维，从而思想变得像大海般的宁静与深沉；有科学实证的人是善于分析与勇于实践的人，他的生活始终是以解决问题为中心，尝试着用实验化、逻辑化、模型化与定量化的科学思维方式来认识问题、分析问题与解决问题，从而因善于解决问题而找到成功的感觉。现在，在大学这个充满理想主义与浪漫主义的人生阶段，让我们“学会诗意地栖居”并出自内心地欣赏生命吧，正像一首诗写道：欣赏生命吧，让我们的心有一个沉静的时候，笑看生命中那些愉美的瞬间，体味那种无以名状的感动。在秋夜，静听秋虫的低吟；在冬晨，欢呼漫天的飞雪；在夏天，为几只知了而童心大发；在春天，为整个世界被唤醒而鼓舞。生命给了我们清新的早晨和怡人的黄昏，生命给了我们激荡的音乐和忧伤的诗歌，甚至，生命给了我们一个雨季，让我们怀想那个打着油纸伞，结着丁香般愁怨的姑娘。生命给了我们许多，生命是值得珍惜和欣赏的呀。欣赏生命吧，这实际上是欣赏我们灿烂多姿的自己。人生多美好，聪明的人总是能够把握住每个人生的机会。一路走，慢慢欣赏啊……

其次，对于追求真理，作为继承文明与发展新思想为使命的大学，还需要把学生们培养成为善于解决问题的人。善于解决问题的人，也就是掌握一定专业技术的具有创造精神与创造能力的人。这里，对大学生“解决问题的创造性能力”的培养就突显为大学教育的主要任务。作为创造性核心的创造精神与创造能力是一个民族与一个国家生命活力的象征，是社会朝气蓬勃全面发展的动力源泉。为了使大学教育充满对个体潜能的充分激发与创造性素质的全面培养，我认为主要应从下面两个方面入手：

第一，创造首先要培养审美人格。审美人格是一种“逍遥游”的人生境界；一种澄明、敞亮、与万物为友与天地为一的阔大心胸；一种体验“道”的内在感觉；一种道法自然的本真生命状态；一种以出世精神做入世工作的内在动力与内在素质。人格由低层次向高层次发展大致可分为功利人格、审美人格与创造性人格三种类型。功利人格追求的是物质利益第一、精神利益第二；审美人格追求的是精神利益第一、物质利益第二。审美人格可以走向创造，功利人格也可以走向创造，但是，功利人格立足的是求生存而创造，以满足自己生理的需要与安全的需要为主，审美人格立足的是求发展而创造，以满足自己审美的需要与自我实现的需要为主，其创造的层次及其创造的数量与质量都会远远高于功利人格的创造。因此，由审美人格到创造性人格再到创造性的精神向物质的转化，这是开发人类创造潜能的最佳途径，也是提高人类生活质量与生活水平的最佳途径。由此可见，大学要尽可能通过人文精神与科学精神的系统训练来激活学生们的创造意识，让学生们的“身、心、灵”都沉潜到创造的感觉中，并深深体会到创造的种种乐趣。生命唯有创造才有欢乐；创造需要强烈的性格与强烈的生命；创造是什么？创造就是把自我意识灌注到世界中去的一种情感冲动，是自我实现的最高表现形式；创造就是生命的再生，不论是精神方面的或肉体方面的，创造总是脱离躯壳的樊笼，卷入生命的旋风，与日月争辉，与神明同寿；创造就是消灭死，就是永生，就是不朽……一个真正的创造者，一生都要与精神同行去极积而勤劳地开拓着自己的理想世界；创造者比其他人更加需要精神，关心精神，重视精神，精神就是自我意识，也就是说，自我意识就是纯粹精神和绝对精神；创造必须要达到纯粹精神与绝对精神的高度，才能创作出有个性、有思想、有生命力的作品。作为一个追求卓越的创造者，与纯粹精神同行并抱持“真理至上”与“学术至上”的内心信念，是一件极难做到的事情，他不但要有“野性而又高贵”的人格，有强烈的自我意识，有一种能把创新的感觉推到极致的内在生命的爆发力，有一颗简单的心、洁净的灵魂与宁静的心态，而且还要有为理想而献身的品格，是为真理、为理想、为信仰而创造。创造者必须要与审美精神同行并修炼出一种纯粹精神与绝对精神，然后才能走向有生命力的创造。

第二，参与以解决问题为中心的研究实践。一要有兴趣，二要有能力，这是一切成功的基础。兴趣是一种选择，能力是在实践中培养起来的――实践，实践，再实践，这就是培养能力的秘诀。这里，培养创造性素质的重要途径是自我确定研究课题或跟随导师确定的研究课题进行理论联系实际的科研实践。在科研实践中积累成功的经验与失败的教训，以更好地完善自己的各方面的能力。在我看来，一个好的研究人员的素质主要有：审美人格与全面的知识；问题意识；彻底投入实践的生命体验，以及由此生发出的见解与创造性的学术洞见。为此，我们需要注重以下三大研究素质的培养。

1.树立问题意识。科学研究是从问题开始的。或者说问题是科学研究的起点，是研究任何一门科学的钥匙。由此可知，树立问题意识是科研素质的基本功。问题产生于主体与被认知对象的相互接触的过程中。要真正做到正视问题，我们就必须要端正对问题与知识的认识，知识是对解决了的问题的思想、理论、方法、资料的积累，问题解决得越多，知识量越大。问题是对既定知识的质疑或否定，它是知识积累和发展的逻辑动力。因此，问题可视为生长新知识的种子，此时，知识便是问题的果实。但是，种子与果实之间始终存在着相互转化的辩证关系，所以，知识同时也是引发问题的种子，而问题又成了知识的产物。科研人员要善于从现有知识与成果的基础上发现研究领域中未解决的问题。了解这些问题主要有两大途径，一是通过自学来了解，二是通过老师来了解。老师是掌握知识的先行者，在教学中，应向学生介绍本学科或相关学科的疑难问题，有争论的问题、前沿问题或为解决相关学科的问题而提供新思路和新方法。鼓励学生思考问题、提出问题，提倡把老师问倒，在研究中培养提出问题、分析问题与解决问题的能力。现代科学哲学家波普尔十分强调问题的重要意义。他说：“正是问题激发我们去学习、去发展知识，去实验、去观察。”提出问题，才能激发人们的好奇心，吸引人们进入科研领域，从而积极、主动地去学习、去创造。

2.培养科研精神。科研精神就是在科学研究过程中所表现出来的研究态度与研究作风。科研精神可以从很多个方面来进行阐释，但我认为最重的科研精神主要有三大精神，即享受研究乐趣的精神、挑战科研难题的精神与走向科学实证的精神。对于充满创造性的人来说，走向科学研究道路的核心动机主要就是研究本身所带来的自我实现的乐趣，如果一个人不能从研究过程中享受科研所带来的自我实现的乐趣，那么，就应该放弃研究而转向做其它工作，科研乐趣会使一个研究人员在面对困难时，仍能坚持不懈、吃苦耐劳地坚持下去，直到做出成果，或者否定最初设计的方案而另寻新思路；敢于挑战科研难题这是衡量一个研究人员的勇气、信心与研究水平的重要指标，也是衡量一个国家科研水平的重要指标。一个国家与一个大型企业的科学研究主要有“基础研究、应用研究、开发研究”这三种形态，国家与企业科研发展的比例是“基础研究∶应用研究∶开发研究=2∶3∶5”为最优的结构。这里，我们应该清醒地意识到，基础理论与应用开发是水涨船高的关系。基础研究是对新理论、新原理的探讨，属探索性的科学研究，它的主要任务是认识自然，研究自然界各种物质运动的基本规律，揭示各种自然现象之间的联系，并加以理论的说明。它的目的并不是立即直接地应用于生产，而在于创新知识，为应用和开发研究提供具有指导意义的共同理论基础。应用研究既有基础研究认识自然的一面，又有开发研究改造自然的一面，是介于它们之间并成为沟通它们的桥梁。应用研究有两方面的任务：（1）探索基础研究成果应用的领域和可能性，研究如何对它们进行应用的原理和方法；（2）研究生产中提出的带有方向性或共同性的科学技术问题，找出某一生产领域内的具体规律，有的还包括在实验室阶段创造新技术、新方法、新流程等。开发研究是把应用研究的成果应用于生产实践的研究。它的主要任务不是获得知识，而是展开知识，把应用研究的成果发展成为某项工程的或某种商品生产的技术，使实验室的成果进一步地扩大和具体化，包括进行工业性中间试验、定型设计、小批量生产或大田试验等。这三大研究领域存在着许多科研难题，我们要敢于挑战基础性的研究难题，造就大师级的科学家以此来带动国家整体科研水平的提高。专门从事科学研究的人，如果忽视了对“基本问题”的关注，往往只能成为工匠型的专才，对于人类进步的贡献只能停留在某些技术的层面。因此，敢于挑战科研难题是造就大科学家振兴国家科研水平的战略思维。走向科学实证的精神就是指抱持科学的经验性、精确性与可检验性相统一的精神。科学以经验为出发点和归缩。起于经验（由观察、实验而来）迄于经验（用实验与所得到的科学认识进行检验），力求不超越经验。科学要求得到的结论是具体而精确的，一般都能用公式、数据、图形来表示，其误差限制在一定的范围之内，科学的最终结果不是笼统的、有歧义的普遍性规范，而是个别确定的、具体的命题，它们在可控条件下可以重复接受实验的检验（可重复性）。其中可检验性是关键，它是经验性的基础和精确性的保证。在科学研究中极为重要，后来被称为实证原则的可证实性标准，正是对科学可检验性特征的一种哲学反思。实证性在某种意义上就是可检验性。可检验性（可实证性）至少包含这层意思：首先它意味着科学实验是基本的科学实践活动，实验方法是科学的标志，是最重要的科学方法；其次，它为科学假说提供了一个基本的方法论原理，不论提出假说还是鉴别假说都应当遵循这个可检验性的道理；最后它是科学发现获得社会承认的基本条件，在这里表现为实验结果必须可以再现的重复性特点。

3.掌握研究方法。科学研究要从树立问题意识入手，通过培养科研精神与掌握研究方法才能将以解决问题为中心的科研实践进行到底。掌握研究方法就是对展开研究活动的全过程进行方法论训练以内化为自己的研究素质。研究方法的全过程主要由如下几个环节构成：科研选题方法――获取科学事实的方法与进行科学抽象的方法――建立科学假说与科学理论的方法。下面分别对这几个环节进行简要的阐述。

掌握研究方法的第一步：掌握科研选题的方法。发现和提出问题是科学研究的开始，科学研究首先要从科技发展需要与社会需要中发现和提出问题，搜集资料并提出假说与设计研究方案。选择课题，一般需要通过社会调研和查阅情报资料，搜集有关素材，准确掌握有关理论、学说及研究动向，在综合已有信息的基础上发现研究课题，对目标与约束条件进行必要的分析研究，提出假说构想。与此同时，还需用数学方法或图表等形式，对初步确认的研究目标进行科学表述，并设计可行性的研究方案。最后要进行论证与评价。对所立课题的研究目标、立论根据、前期工作、实验手段、研究方法、实施条件等逐一论证；其次，对课题应开展综合性评价，估价科学价值、社会效益、经济效益。经全面系统的可行性、可靠性论证评价后，才可确认课题。

掌握研究方法的第二步：掌握获取科学事实的方法与进行科学抽象的方法。获取科学事实的方法主要有观察方法、实验方法与模拟方法等。观察方法是人们为了认识事物的本质和规律，通过感觉器官或借助一定的仪器，有目的、有计划地考察和描述自然发生的自然现象的一种科学方法；实验方法是人们根据一定的科学研究目的，应用一定的物质手段（科学仪器和设备），在人为控制或变革客观事物的条件下获得科学事实的方法；模拟方法是以客观事物某些相似方面为基础，用模型模拟原型的形态、特征和本质，称为间接实验方法。通过这三种方法积累感性经验与原始数据，为进行科学抽象作好经验准备与资料准备。

进行科学抽象的方法主要有逻辑思维方法、思想实验方法与系统科学方法。逻辑思维方法又称理论思维或抽象思维方法。它是在感性认识的基础上，运用概念、判断、推理的思维形式对客观世界进行抽象与概括的方法。常见的有归纳与演绎，分析与综合，比较、分类与类比等方法；思想实验方法是一种运用想象力在人们头脑中进行实验的方法。它既没有实在的仪器设备，也没有实际的实验操作，拥有的“实验”为特定的思维活动形式所提供。思想实验不受限制，借助于想象能力，可以把实验者置身于任何对象的环境之中。爱因斯坦称它为“思维的自由创造”，是“理智的自由发明”。要获取它，既要对要解决的问题有深刻的洞察，又要进行长期艰苦的思索和多种多样的尝试。系统科学方法是指按照系统科学的整体化观念、模型化观念、最优化观念与系统科学的整体原理、有序原理、反馈原理以及系统科学的“系统论、信息论、控制论、耗散结构论、协同论、突变论”的理论，把研究对象视为系统来认识问题、分析问题与解决问题的方法体系。系统科学方法把注意力集中于研究对象的整体关系，集中于研究对象的普遍联系和永恒运动的总体过程，全面把握环境与系统，系统与要素，要素与要素之间相互作用和变化的规律。倡导用系统――要素――层次，结构――功能――涨落，状态――过程――转化的系统分析法来考察研究的对象，以达到最优化的认识世界和改造世界的目的。系统科学方法是一种由分析走向综合的方法。我们常用的主要有八种方法：系统分析方法、信息分析方法、反馈控制方法、耗散结构方法、黑箱认识方法、功能模拟方法、系统规划方法、系统工程方法。