時(shí)間：2022-03-13 02:37:36
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇量子化學(xué)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
論文摘要：將量子化學(xué)原理及方法引入材料科學(xué)、能源以及生物大分子體系研究領(lǐng)域中無(wú)疑將從更高的理論起點(diǎn)來(lái)認(rèn)識(shí)微觀尺度上的各種參數(shù)、性能和規(guī)律，這將對(duì)材料科學(xué)、能源以及生物大分子體系的發(fā)展有著重要的意義。
量子化學(xué)是將量子力學(xué)的原理應(yīng)用到化學(xué)中而產(chǎn)生的一門(mén)學(xué)科，經(jīng)過(guò)化學(xué)家們的努力，量子化學(xué)理論和計(jì)算方法在近幾十年來(lái)取得了很大的發(fā)展，在定性和定量地闡明許多分子、原子和電子尺度級(jí)問(wèn)題上已經(jīng)受到足夠的重視。目前，量子化學(xué)已被廣泛應(yīng)用于化學(xué)的各個(gè)分支以及生物、醫(yī)藥、材料、環(huán)境、能源、軍事等領(lǐng)域，取得了豐富的理論成果，并對(duì)實(shí)際工作起到了很好的指導(dǎo)作用。本文僅對(duì)量子化學(xué)原理及方法在材料、能源和生物大分子體系研究領(lǐng)域做一簡(jiǎn)要介紹。
一、在材料科學(xué)中的應(yīng)用
（一）在建筑材料方面的應(yīng)用
水泥是重要的建筑材料之一。1993年，計(jì)算量子化學(xué)開(kāi)始廣泛地應(yīng)用于許多水泥熟料礦物和水化產(chǎn)物體系的研究中，解決了很多實(shí)際問(wèn)題。
鈣礬石相是許多水泥品種的主要水化產(chǎn)物相之一，它對(duì)水泥石的強(qiáng)度起著關(guān)鍵作用。程新等[1,2]在假設(shè)材料的力學(xué)強(qiáng)度決定于化學(xué)鍵強(qiáng)度的前提下，研究了幾種鈣礬石相力學(xué)強(qiáng)度的大小差異。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，含Ca鈣礬石、含Ba鈣礬石和含Sr鈣礬石的Al-O鍵級(jí)基本一致，而含Sr鈣礬石、含Ba鈣礬石中的Sr，Ba原子鍵級(jí)與Sr-O，Ba-O共價(jià)鍵級(jí)都分別大于含Ca鈣礬石中的Ca原子鍵級(jí)和Ca-O共價(jià)鍵級(jí)，由此認(rèn)為，含Sr、Ba硫鋁酸鹽的膠凝強(qiáng)度高于硫鋁酸鈣的膠凝強(qiáng)度[3]。
將量子化學(xué)理論與方法引入水泥化學(xué)領(lǐng)域，是一門(mén)前景廣闊的研究課題，它將有助于人們直接將分子的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能聯(lián)系起來(lái)，也為水泥材料的設(shè)計(jì)提供了一條新的途徑[3]。
（二）在金屬及合金材料方面的應(yīng)用
過(guò)渡金屬(Fe、Co、Ni)中氫雜質(zhì)的超精細(xì)場(chǎng)和電子結(jié)構(gòu)，通過(guò)量子化學(xué)計(jì)算表明，含有雜質(zhì)石原子的磁矩要降低，這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常一致。閔新民等[4]通過(guò)量子化學(xué)方法研究了鑭系三氟化物。結(jié)果表明，在LnF3中Ln原子軌道參與成鍵的次序是：d＞f＞p＞s，其結(jié)合能計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值定性趨勢(shì)一致。此方法還廣泛用于金屬氧化物固體的電子結(jié)構(gòu)及光譜的計(jì)算[5]。再比如說(shuō)，NbO2是一個(gè)在810℃具有相變的物質(zhì)(由金紅石型變成四方體心)，其高溫相的NbO2的電子結(jié)構(gòu)和光譜也是通過(guò)量子化學(xué)方法進(jìn)行的計(jì)算和討論，并通過(guò)計(jì)算指出它和低溫NbO2及其等電子化合物VO2在性質(zhì)方面存在的差異[6]。
量子化學(xué)方法因其精確度高，計(jì)算機(jī)時(shí)少而廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)中，并取得了許多有意義的結(jié)果。隨著量子化學(xué)方法的不斷完善，同時(shí)由于電子計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展和普及，量子化學(xué)在材料科學(xué)中的應(yīng)用范圍將不斷得到拓展，將為材料科學(xué)的發(fā)展提供一條非常有意義的途徑[5]。
二、在能源研究中的應(yīng)用
（一）在煤裂解的反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)方面的應(yīng)用
煤是重要的能源之一。近年來(lái)隨著量子化學(xué)理論的發(fā)展和量子化學(xué)計(jì)算方法以及計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步，量子化學(xué)方法對(duì)于深入探索煤的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)性之間的關(guān)系成為可能。
量子化學(xué)計(jì)算在研究煤的模型分子裂解反應(yīng)機(jī)理和預(yù)測(cè)反應(yīng)方向方面有許多成功的例子,如低級(jí)芳香烴作為碳/碳復(fù)合材料碳前驅(qū)體熱解機(jī)理方面的研究已經(jīng)取得了比較明確的研究結(jié)果。由化學(xué)知識(shí)對(duì)所研究的低級(jí)芳香烴設(shè)想可能的自由基裂解路徑，由Guassian98程序中的半經(jīng)驗(yàn)方法UAM1、在UHF/3-21G*水平的從頭計(jì)算方法和考慮了電子相關(guān)效應(yīng)的密度泛函UB3LYP/3-21G*方法對(duì)設(shè)計(jì)路徑的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了計(jì)算。由理論計(jì)算方法所得到的主反應(yīng)路徑、熱力學(xué)變量和表觀活化能等結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比有較好的一致性，對(duì)煤熱解的量子化學(xué)基礎(chǔ)的研究有重要意義[7]。（二）在鋰離子電池研究中的應(yīng)用
鋰離子二次電池因?yàn)榫哂须娙萘看?、工作電壓高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全可靠、無(wú)記憶效應(yīng)、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，被人們稱之為“最有前途的化學(xué)電源”，被廣泛應(yīng)用于便攜式電器等小型設(shè)備，并已開(kāi)始向電動(dòng)汽車、軍用潛水艇、飛機(jī)、航空等領(lǐng)域發(fā)展。
鋰離子電池又稱搖椅型電池，電池的工作過(guò)程實(shí)際上是Li+離子在正負(fù)兩電極之間來(lái)回嵌入和脫嵌的過(guò)程。因此，深入鋰的嵌入-脫嵌機(jī)理對(duì)進(jìn)一步改善鋰離子電池的性能至關(guān)重要。Ago等[8]用半經(jīng)驗(yàn)分子軌道法以C32H14作為模型碳結(jié)構(gòu)研究了鋰原子在碳層間的插入反應(yīng)。認(rèn)為鋰最有可能摻雜在碳環(huán)中心的上方位置。Ago等[9]用abinitio分子軌道法對(duì)摻鋰的芳香族碳化合物的研究表明，隨著鋰含量的增加，鋰的離子性減少，預(yù)示在較高的摻鋰狀態(tài)下有可能存在一種Li-C和具有共價(jià)性的Li-Li的混合物。Satoru等[10]用分子軌道計(jì)算法，對(duì)低結(jié)晶度的炭素材料的摻鋰反應(yīng)進(jìn)行了研究，研究表明，鋰優(yōu)先插入到石墨層間反應(yīng)，然后摻雜在石墨層中不同部位里[11]。
隨著人們對(duì)材料晶體結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和計(jì)算機(jī)水平的更高發(fā)展，相信量子化學(xué)原理在鋰離子電池中的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)更廣泛、更深入、更具指導(dǎo)性。
三、在生物大分子體系研究中的應(yīng)用
生物大分子體系的量子化學(xué)計(jì)算一直是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域，尤其是生物大分子體系的理論研究具有重要意義。由于量子化學(xué)可以在分子、電子水平上對(duì)體系進(jìn)行精細(xì)的理論研究，是其它理論研究方法所難以替代的。因此要深入理解有關(guān)酶的催化作用、基因的復(fù)制與突變、藥物與受體之間的識(shí)別與結(jié)合過(guò)程及作用方式等，都很有必要運(yùn)用量子化學(xué)的方法對(duì)這些生物大分子體系進(jìn)行研究。毫無(wú)疑問(wèn)，這種研究可以幫助人們有目的地調(diào)控酶的催化作用,甚至可以有目的地修飾酶的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)并合成人工酶；可以揭示遺傳與變異的奧秘,進(jìn)而調(diào)控基因的復(fù)制與突變，使之造福于人類；可以根據(jù)藥物與受體的結(jié)合過(guò)程和作用特點(diǎn)設(shè)計(jì)高效低毒的新藥等等，可見(jiàn)運(yùn)用量子化學(xué)的手段來(lái)研究生命現(xiàn)象是十分有意義的。
綜上所述，我們可以看出在材料、能源以及生物大分子體系研究中，量子化學(xué)發(fā)揮了重要的作用。在近十幾年來(lái)，由于電子計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展和普及，量子化學(xué)計(jì)算變得更加迅速和方便。可以預(yù)言，在不久的將來(lái)，量子化學(xué)將在更廣泛的領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。
參考文獻(xiàn)：
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[6]閔新民.化學(xué)學(xué)報(bào),1992,50(5):449
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[9]AgoH,KatoM,YaharaAK.etal.JournaloftheElectrochemicalSociety,1999,146(4):1262
經(jīng)過(guò)約200多年的努力，化學(xué)進(jìn)入現(xiàn)代時(shí)期?？偨Y(jié)起來(lái)說(shuō)現(xiàn)代化學(xué)有五大特點(diǎn)和兩個(gè)發(fā)展方向。
五大特點(diǎn)是
（1）化學(xué)家對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)和研究，從宏觀向微觀深入。20世紀(jì)以來(lái)，化學(xué)家已用實(shí)驗(yàn)打開(kāi)原子大門(mén)，深入地了解原子內(nèi)部的情況，并且用量子理論探討原子內(nèi)的電子排布、能量變化等。就是對(duì)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，也可以測(cè)量反應(yīng)機(jī)理，了解反應(yīng)過(guò)渡態(tài)的情況以及分子、原子間能量的交換。
（2）從定性和半定量化向高度定量化深入。雖然近代化學(xué)也曾廣泛地使用各種定量化工具，但是還只能說(shuō)停留在定性和半定量化水平。本世紀(jì)60年代后，電子計(jì)算機(jī)大規(guī)模地引進(jìn)化學(xué)領(lǐng)域，用它來(lái)計(jì)算分子結(jié)構(gòu)已取得巨大的成功。如今任何化學(xué)論文如無(wú)詳盡的定量數(shù)據(jù)就難以發(fā)表，發(fā)表了也難取得公認(rèn)。而且如今化學(xué)實(shí)驗(yàn)的精密度愈來(lái)愈高，幾乎所有儀器都是定量化的，有的還用電子計(jì)算機(jī)來(lái)控制。
（3）對(duì)物質(zhì)的研究從靜態(tài)向動(dòng)態(tài)伸展。近代化學(xué)對(duì)物質(zhì)的研究基本上停留在靜態(tài)的水平或從靜態(tài)出發(fā)，推出一些動(dòng)態(tài)情況。例如，從熱力學(xué)定律出發(fā)，通過(guò)狀態(tài)函數(shù)的變化，從始態(tài)及終態(tài)情況推斷反應(yīng)變化中一些可能情況。現(xiàn)代化學(xué)已擺脫這種間接研究推理，而采用直接的方法去了解或描述動(dòng)態(tài)情況，特別是激光技術(shù)、同位素技術(shù)、微微秒技術(shù)、分子束技術(shù)在現(xiàn)代化學(xué)里的大規(guī)模應(yīng)用。化學(xué)家目前已能了解皮秒內(nèi)微粒運(yùn)動(dòng)的情況，反應(yīng)中化學(xué)鍵的斷裂以及能量交換等情況。特別值得一提的是有關(guān)動(dòng)態(tài)薛定諤方程的研究，一旦成功它將會(huì)為動(dòng)態(tài)研究開(kāi)辟光輝前景。
（4）由描述向推理或設(shè)計(jì)深化。近代化學(xué)幾乎全憑經(jīng)驗(yàn)，主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)了解和闡述物質(zhì)。雖然也有一些理論如溶液理論、結(jié)構(gòu)理論等可以指示研究方向，但總體來(lái)說(shuō)近代化學(xué)基本上是描述性的。原來(lái)化學(xué)中四大學(xué)科（無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)）彼此存在很大獨(dú)立性。然而現(xiàn)代化學(xué)已打破傳統(tǒng)的界限，化學(xué)不僅自身各學(xué)科相互滲透，而且跟物理、生物、數(shù)學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科相互交融和滲透。特別是近年量子化學(xué)的發(fā)展，已滲透到各學(xué)科，使化學(xué)擺脫歷史傳統(tǒng)，可以預(yù)先預(yù)測(cè)和推理，然后用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證或合成。例如，當(dāng)今許多高難度的合成工作都事先根據(jù)理論設(shè)計(jì)，然后決定合成路線。著名的維生素B12的合成工作就是一個(gè)典范，它標(biāo)志著化學(xué)已從描述向設(shè)計(jì)飛躍。
（5）向研究分子群深入。近代化學(xué)對(duì)化學(xué)的研究通常只停留在一個(gè)或幾個(gè)分子間的作用。即所謂0級(jí)、1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)反應(yīng)，對(duì)多分子的反應(yīng)是無(wú)能為力的。但是近代化學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際需要了，特別是研究生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)，就要研究多個(gè)分子甚至一大群分子間的反應(yīng)了。例如，一個(gè)活細(xì)胞內(nèi)往往需要幾十種酶作催化劑，同時(shí)催化許多化學(xué)反應(yīng)。因此研究分子群關(guān)系，已成為現(xiàn)代化學(xué)的一個(gè)特點(diǎn)。
現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展方向，一是化學(xué)向分子設(shè)計(jì)方向前進(jìn)。分子設(shè)計(jì)就是說(shuō)化學(xué)家像建筑師造房子那樣設(shè)計(jì)好再建造。由于電子計(jì)算機(jī)、各種能譜技術(shù)、微微秒技術(shù)、激光技術(shù)、同位素技術(shù)等在化學(xué)上的應(yīng)用，使分子設(shè)計(jì)逐漸趨向現(xiàn)實(shí)。上面說(shuō)過(guò)的著名有機(jī)合成大師伍德沃德合成難度極大的維生素B12，就是按他創(chuàng)立的前沿軌道理論出發(fā)，計(jì)算后設(shè)計(jì)出最佳合成路線和原料配比，一舉成功并傳為佳話。目前全世界每年合成幾千種抗癌藥，大都是先設(shè)計(jì)好合成路線，而后進(jìn)入生產(chǎn)的。
現(xiàn)代化學(xué)第二個(gè)發(fā)展方向是向分子群研究進(jìn)軍。在自然界中生物的活動(dòng)常常同時(shí)發(fā)生幾十個(gè)甚至幾百個(gè)化學(xué)反應(yīng)，才能使生物體生命延續(xù)。就是完成一項(xiàng)簡(jiǎn)單工作也必須是多個(gè)分子同時(shí)工作才能實(shí)現(xiàn)。例如，根瘤菌體內(nèi)的固氮酶，就有兩種蛋白質(zhì)分子，一種是含鐵的，另一種是含鉬的，這兩種分子必須同時(shí)工作才能把氮?dú)夤潭ㄏ聛?lái)。目前化學(xué)家已合成主要生命基礎(chǔ)物質(zhì)，并引進(jìn)酶技術(shù)、仿生技術(shù)、膜技術(shù)等，使研究分子群的情況成為可能。這也是為揭開(kāi)生命秘密做好基礎(chǔ)工作。
總之，現(xiàn)代化學(xué)的特點(diǎn)決定現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展方向，反過(guò)來(lái)現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展方向也決定現(xiàn)代化學(xué)的五大特點(diǎn)，它們是相輔而成、相得益彰的。
徐仲榆自詡的“第三個(gè)春天”從這里起步。
“人家不要了，我撿回來(lái)不是蠻好的”
一位體魄健康的長(zhǎng)者，一輛破舊的單車，一副永遠(yuǎn)在路上思考的模樣。這就是徐仲榆在路上給人的第一印象。
徐仲榆創(chuàng)業(yè)的“工棚”――湖南大學(xué)新型碳科學(xué)研究所也和他一樣質(zhì)樸，不注重外表。研究所總共約有600平方米，主車間約百十平方米，里邊堆滿了自制的機(jī)床。在它的一角，用幾張桌子拼成簡(jiǎn)易的多用途車間會(huì)議室，接洽談判、給學(xué)生授課、師生交流都在這里進(jìn)行。西墻上一幅國(guó)畫(huà)《不老松》是一名工友之作，下邊有一塊大黑板，用來(lái)記載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
徐仲榆的辦公室設(shè)在一個(gè)復(fù)式結(jié)構(gòu)的“閣樓”上，沿主車間東墻南側(cè)一架窄窄的鐵梯拾梯而上便到了――中間幾張桌子拼一塊兒，旁邊不知是哪踅摸來(lái)的一個(gè)小書(shū)架，上下兩層都是書(shū)，相當(dāng)簡(jiǎn)陋。緊鄰主車間西墻北側(cè)，是一間狹長(zhǎng)的閱覽室，幾張桌子湊到一塊就是一個(gè)大展臺(tái)，自北向南依次擺放著各種榮譽(yù)證書(shū)、優(yōu)秀論文指導(dǎo)教師獎(jiǎng)杯、博士生論文、碩士生論文、本科生論文、歷年科研鑒定、各類碳科學(xué)刊物、實(shí)驗(yàn)材料等。再往里是幾間小房子，每間不過(guò)十幾平方米，多是實(shí)驗(yàn)室。幾張老式電腦桌，每張中間立塊玻璃就是實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
實(shí)驗(yàn)室里除去做實(shí)驗(yàn)用的儀器設(shè)備外，里邊坐的、用的，都是些老掉牙的電器家具，包括舊空調(diào)、舊器具和那些雜七雜八的桌子、椅子、立柜……在徐仲榆眼里都是寶貝，他把它們從學(xué)校的各個(gè)角落撿來(lái)，修繕后再用，其中有百十個(gè)被丟棄的干燥器，差不多得值萬(wàn)把塊錢，也被他搜羅來(lái)，都派上了用場(chǎng)。
“人家不要了，我撿回來(lái)不是蠻好的？”徐仲榆對(duì)研究所的設(shè)備頗為滿意。
“恢復(fù)搞業(yè)務(wù)，60歲起是我的第三個(gè)春天”
13年前，徐仲榆從湖南大學(xué)常務(wù)副校長(zhǎng)的位子上下來(lái)時(shí)，已年屆六十。至此，從他做系主任算起，已經(jīng)連續(xù)搞了10年行政。再往前，他教過(guò)物質(zhì)結(jié)構(gòu)及固體物性、量子力學(xué)、量子化學(xué)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)、復(fù)合材料等課程；再前，他教過(guò)英語(yǔ)、俄語(yǔ)、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)，做過(guò)載波、測(cè)量，搞過(guò)選礦理論與應(yīng)用研究，并且取得了顯著成果。
“60歲，人家退休，我開(kāi)始恢復(fù)搞業(yè)務(wù)。”13年前，他說(shuō)自己人生的第三個(gè)春天該是時(shí)候了。
徐仲榆的第一個(gè)春天是在剛解放時(shí)，那時(shí)他是一個(gè)非常激進(jìn)的熱血青年，至今他還清晰地記得當(dāng)時(shí)參加全上海200萬(wàn)人街頭游行的壯觀場(chǎng)面。
徐仲榆的第二個(gè)春天就是粉碎“”以后全中國(guó)知識(shí)分子的春天。
徐仲榆的第三個(gè)春天，是從這“工棚”――湖南大學(xué)新型碳科學(xué)研究所開(kāi)始的。
“工棚”的前身是金防（金屬腐蝕防腐）電鍍車間，由于年久失修，早已破爛不堪，徐仲榆卸任副校長(zhǎng)之際，決定利用這地方開(kāi)辦湖南大學(xué)新型碳材料研究所，瞄準(zhǔn)世界碳材料領(lǐng)域開(kāi)創(chuàng)自己的又一春，把耽誤的時(shí)間補(bǔ)回來(lái)。
徐仲榆躊躇滿志地找到“金防”管事的，用自己的經(jīng)費(fèi)換來(lái)了早已破爛的車間。接著，他又爭(zhēng)取到了創(chuàng)業(yè)的合法身份――湖南大學(xué)新型碳材料研究所。有了牌子，有了公章，在他來(lái)看，這就夠了。剩下的一切都要靠自己。
今天的徐仲榆回憶起往日從工棚起步的艱難，連用了三個(gè)排比，“這就是從一個(gè)荒草叢生的地方，從一個(gè)灰塵堆滿的地方，從一個(gè)狼籍到處的地方，變成了今天這樣?！?/p>
沒(méi)有開(kāi)辦費(fèi)，他從自己課題經(jīng)費(fèi)中拿，沒(méi)有幫手，他用自己課題經(jīng)費(fèi)雇了一個(gè)退休職工…… 天下無(wú)難事，只怕只有心。在徐仲榆等的努力下，研究所終于像模像樣地辦起來(lái)了。
從那時(shí)開(kāi)始，湖南大學(xué)新型碳材料研究所和徐仲榆研究成果不斷涌現(xiàn)。其中，“高模量炭纖維連續(xù)長(zhǎng)絲及新型纖維石墨化設(shè)備”獲1995年湖南科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)；“ZGJ―100―26X真空感應(yīng)燒結(jié)爐”獲1996年司法部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)；鋰離子二次電池用炭負(fù)極材料的性能指標(biāo)已超過(guò)國(guó)家同類產(chǎn)品的性能。
“搞出了成績(jī)，外國(guó)人也會(huì)找你合作”
2004年4月13日，一位法國(guó)人下飛機(jī)，出機(jī)場(chǎng)，上高速，行色匆匆趕到徐仲榆的“工棚”――湖南大學(xué)新型碳科學(xué)研究所，他是來(lái)履行合約安裝調(diào)試設(shè)備的。
這是徐仲榆的最新動(dòng)作。他剛剛搞了一個(gè)名叫高溫分析示范實(shí)驗(yàn)室的法中聯(lián)合體，從法國(guó)引進(jìn)了一套高溫?zé)岱治鰞x。據(jù)他介紹，這種設(shè)備國(guó)外只有法國(guó)和德國(guó)兩個(gè)國(guó)家有，我們國(guó)家只有沈陽(yáng)金屬研究所和湖南大學(xué)新型碳材料研究所各有1臺(tái)。
這套設(shè)備的到來(lái)，表明徐仲榆和湖南大學(xué)新型碳材料研究所的研究成果和權(quán)威地位進(jìn)一步得到國(guó)際同行的認(rèn)可。
早在2002年10月，徐仲榆就因其成就被在北京召開(kāi)的Carbon’02國(guó)際碳素會(huì)議推選為大會(huì)名譽(yù)主席，并代表中國(guó)作了大會(huì)報(bào)告。這次會(huì)上，他一人帶去了5篇論文，讓與會(huì)者驚訝不已。
2003年10月，經(jīng)過(guò)極為嚴(yán)格的推選程序，他獲得首屆中國(guó)碳素杰出成就獎(jiǎng)。徐仲榆的研究成果，不僅受到同行的肯定，也引起了一位搞熱分析研究的法國(guó)專家的極大興趣。這位法國(guó)專家向法國(guó)Setaram公司總部匯報(bào)后，受總部指派多次往返于法中之間與徐仲榆洽談合作事宜，最終促成了高溫分析實(shí)驗(yàn)室法中聯(lián)合體在湖南大學(xué)新型碳材料研究所的誕生。
法國(guó)人的這套設(shè)備也叫綜合熱分析儀，最高使用溫度只有2400度，比不上徐仲榆自己設(shè)計(jì)制造的最高使用溫度可達(dá)3000度的爐子。雖然如此，它的作用仍不可小視。比如在進(jìn)行基礎(chǔ)理論研究時(shí)，通過(guò)一個(gè)熱天平，可以稱量出到達(dá)某個(gè)溫度時(shí)，試樣由于熱分解失去的重量。而這一點(diǎn)恰是徐仲榆原有設(shè)備的不足。這套設(shè)備，為研究所攻克碳纖維加熱中有關(guān)速度上的技術(shù)難點(diǎn)創(chuàng)造了條件。
徐仲榆是個(gè)談判高手。綜合熱分析儀從法方最初要價(jià)人民幣300萬(wàn)，一路猛跌到93萬(wàn)元，還外搭3個(gè)軟件、7種易消耗件，可以派人到法國(guó)去培訓(xùn)，路費(fèi)、學(xué)費(fèi)全由法方負(fù)擔(dān)等，中方只需回報(bào)一個(gè)條件，就是以實(shí)驗(yàn)室名義發(fā)表文章，給他們做招牌。
為官之道：領(lǐng)導(dǎo)就比群眾多1
徐仲榆常說(shuō)：“我本赤條條來(lái)，還將赤條條去，留下幾個(gè)腳印，當(dāng)回首往事的時(shí)候，腳印沒(méi)歪，就足已了?！?/p>
他55歲就任當(dāng)副校長(zhǎng)時(shí)，就職演說(shuō)只一句話：“在位時(shí)想想下位的時(shí)候?！焙x有兩層：第一，我本是老百姓，不要盛氣凌人；第二，上臺(tái)不為人，下臺(tái)必受窘。他這么說(shuō)也這么做，在那個(gè)位子上為官5年，管科研、工廠、設(shè)計(jì)院、資產(chǎn)，所有財(cái)物進(jìn)出都有明細(xì)帳，一分不貪，一分不欠；所有房子、課題經(jīng)費(fèi)都給別人；妻子是有色冶金設(shè)計(jì)院的高級(jí)工程師，有一段時(shí)間單位效益不好，他當(dāng)時(shí)分管設(shè)計(jì)院，不說(shuō)是校領(lǐng)導(dǎo)，就是單憑教授、博導(dǎo)，把妻子調(diào)過(guò)來(lái)也不能說(shuō)是過(guò)分要求，可是他恪守“五子登科我不沾”這條戒律，堅(jiān)持沒(méi)把妻子調(diào)過(guò)來(lái)。
徐仲榆想：“你要找我調(diào)愛(ài)人，我自己愛(ài)人沒(méi)調(diào)來(lái)；你要找我要房子，我自己沒(méi)有房子。這樣腰板才挺得直，說(shuō)話才有底氣。”他家住房最寬綽時(shí)不過(guò)70來(lái)平方米。
“領(lǐng)導(dǎo)就比群眾多1，群眾是零；1減0等于1，但1非常重要，后邊帶的0越多，群眾越多，帶1個(gè)0是10，帶兩個(gè)0是100，帶3個(gè)0是1000……倒過(guò)來(lái)，你躲到后邊，那就成了0.1，0.01 ，0.001……”他這樣形象生動(dòng)地總結(jié)為官之道。
在徐仲榆看來(lái)，為官為學(xué)同樣的道理?！肮づ铩崩?，冬天沒(méi)有暖氣，夏天沒(méi)有冷氣，他全然不顧。從官位上下來(lái)這么多年，他遠(yuǎn)離塵囂，遠(yuǎn)離利祿，和學(xué)生們、工友們一起，一個(gè)猛子扎進(jìn)“工棚”，寒來(lái)暑往，悉心鉆研。
“他們是我的一千只手，一萬(wàn)只手”
徐仲榆的“工棚”還有個(gè)后花園。與“工棚”內(nèi)不同，后花園是一派地道的田園風(fēng)光，清新、恬靜，還有幾分幽香。園里有葡萄架和各種樹(shù)木，玉蘭樹(shù)、黃楊木、羅漢松、雪松、桃樹(shù)、枇杷樹(shù)、石榴樹(shù)、桂樹(shù)、柚子樹(shù)……樹(shù)旁有綠地、花卉、水池、甬道，置身其中，好不愜意。最顯眼的當(dāng)屬南墻上的一塊碑刻《桃李園》，是他的工友之作。
徐仲榆的科研工作也有后花園――帶學(xué)生。帶的學(xué)生，既有本科生和碩士研究生，還有博士研究生。他帶他們一起做實(shí)驗(yàn)，給他們講課，指導(dǎo)論文。他的閱覽室、柜子里，有很多學(xué)生的畢業(yè)論文。學(xué)生畢業(yè)后，他就是用自己的經(jīng)費(fèi)把他們的論文，包括他們的考卷、筆記，一一整理，裝訂成冊(cè)，然后編號(hào)、排序、歸檔。另外，在他這里還有各項(xiàng)科研成果鑒定材料、參加國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議的材料，以及國(guó)內(nèi)外有關(guān)的各種雜志等等。徐仲榆說(shuō)，學(xué)生到了他這里，要讀書(shū)有書(shū)，要做實(shí)驗(yàn)?zāi)茏鰧?shí)驗(yàn)，要查文獻(xiàn)有文獻(xiàn)，他就是要給學(xué)生們提供最好的環(huán)境。
“人是社會(huì)性的，有好影響也有壞影響。”徐仲榆認(rèn)為，傳道授業(yè)解惑，首要的在于傳道。作為一個(gè)教育工作者，重要的是培養(yǎng)人，“我們不是為搞科研而搞科研，更重要的是通過(guò)科研培養(yǎng)一批人，使他們?cè)诳蒲兄谐砷L(zhǎng)。”他說(shuō)他之所以要把學(xué)生論文擺在榮譽(yù)桌前邊，就是體現(xiàn)這個(gè)主導(dǎo)思想，他之所以有力量，就是因?yàn)椤斑@批人已經(jīng)是我的一千只手，一萬(wàn)只手了”。
“有心人天不負(fù)?！爆F(xiàn)在，他培養(yǎng)的博士生在美國(guó)的有16個(gè)，都是在國(guó)家一級(jí)的實(shí)驗(yàn)室。還有很多學(xué)生在國(guó)內(nèi)教育、科研等部門(mén)以及碳素行業(yè)擔(dān)任要職。眼下他還帶著8名學(xué)生。
碩士研究生陳晗說(shuō)：“徐仲榆導(dǎo)師讓我受益終身，做事認(rèn)真，要求嚴(yán)格，不能有半點(diǎn)馬虎。有一次停電了，我卻忘記關(guān)閉電源，結(jié)果燒壞了爐子，他很嚴(yán)厲地批評(píng)了我，話不多，卻刻骨銘心?！?/p>
得意門(mén)生劉超說(shuō)：“能來(lái)這里很幸運(yùn)。徐仲榆導(dǎo)師不僅傳授給我們知識(shí)，而且用行動(dòng)教育我們做人。比如下雨了，他可以把傘讓給學(xué)生。像這樣細(xì)微的事情很多，常常讓我們感動(dòng)。”
【關(guān)鍵詞】理科平臺(tái)課 基礎(chǔ)化學(xué) 課程體系
【中圖分類號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2014）10-0066-02
我國(guó)高?；瘜W(xué)專業(yè)本科課程體系的基本框架形成于20世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)借鑒前蘇聯(lián)模式，以培養(yǎng)高級(jí)專門(mén)人才為目標(biāo)，構(gòu)建了四大化學(xué)課程體系，實(shí)驗(yàn)依附于理論課程，實(shí)施專業(yè)教育。近年來(lái)，隨著高等教育的不斷發(fā)展和教育改革的不斷深入，對(duì)于大學(xué)化學(xué)教育提出了新的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)包括：（1）社會(huì)需要?jiǎng)?chuàng)新型的人才，需要在快速變革下的社會(huì)里具有應(yīng)變能力和高度競(jìng)爭(zhēng)力的人才，國(guó)內(nèi)大學(xué)的教育模式發(fā)生了顯著變化；（2）社會(huì)價(jià)值觀的多元化使得教育培養(yǎng)的目標(biāo)開(kāi)始多元化，從培養(yǎng)專門(mén)化學(xué)人才向培養(yǎng)具有化學(xué)背景的高素質(zhì)人才過(guò)渡；（3）學(xué)生的自主意識(shí)逐漸增強(qiáng)，從被動(dòng)接受轉(zhuǎn)為主動(dòng)選擇。學(xué)生已經(jīng)擁有更多選擇課程、選擇專業(yè)甚至選擇院系的自由。
此外，課程結(jié)構(gòu)不盡合理的矛盾也越來(lái)越突出。學(xué)科專業(yè)課程中，四大化學(xué)基礎(chǔ)課比重大、學(xué)時(shí)多，內(nèi)容重復(fù)嚴(yán)重，造成學(xué)時(shí)浪費(fèi)，導(dǎo)致講的內(nèi)容用不上，要用的內(nèi)容沒(méi)有講。同時(shí)課程結(jié)構(gòu)和課程內(nèi)容有交錯(cuò)重疊或銜接不緊密的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了課程結(jié)構(gòu)整體功能的發(fā)揮和教學(xué)效果的提高。
在此情況下，國(guó)內(nèi)一些實(shí)力較強(qiáng)的學(xué)校，紛紛開(kāi)展教學(xué)改革，改變?cè)械谋究平虒W(xué)思想和培養(yǎng)目標(biāo)，在課程體系、教學(xué)內(nèi)容和培養(yǎng)方法方面開(kāi)展探索，建設(shè)適合大理科模式人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)化學(xué)課程新體系。改革的出發(fā)點(diǎn)都是以“加強(qiáng)基礎(chǔ)、淡化專業(yè)、因材施教、分流培養(yǎng)”為辦學(xué)方針，充分利用本校學(xué)科齊全的優(yōu)勢(shì)和良好的教學(xué)資源，實(shí)踐本科階段低年級(jí)通識(shí)和基礎(chǔ)教育、高年級(jí)寬口徑專業(yè)教育相結(jié)合的培養(yǎng)模式，突出基礎(chǔ)、能力、素質(zhì)三要素的全面發(fā)展，為研究生教育輸送高素質(zhì)、創(chuàng)新型生源；同時(shí)也為社會(huì)提供適應(yīng)能力強(qiáng)的本科畢業(yè)生。這其中做得比較好的有北京大學(xué)、南京大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等，而北京大學(xué)和南京大學(xué)的理科平臺(tái)課設(shè)置方案又最具有代表性。
一 課程體系概況
北京大學(xué)首先在元培計(jì)劃實(shí)驗(yàn)班中開(kāi)設(shè)了理科平臺(tái)課，而南京大學(xué)與此相對(duì)應(yīng)的是理科強(qiáng)化班。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)班均是在低年級(jí)實(shí)行通識(shí)教育和大學(xué)基礎(chǔ)教育，在高年級(jí)實(shí)行寬口徑的專業(yè)教育。一般是在第一學(xué)年設(shè)置大平臺(tái)課程，學(xué)生在第一學(xué)年學(xué)習(xí)完畢后，在對(duì)自身特點(diǎn)、學(xué)校的學(xué)科狀況、專業(yè)設(shè)置、培養(yǎng)目標(biāo)以及其他情況有了進(jìn)一步了解后，選擇進(jìn)一步學(xué)習(xí)的專業(yè)領(lǐng)域。第二學(xué)年按模塊設(shè)置核心課程，學(xué)生可以選修數(shù)理類、化學(xué)生物類核心課程。從這一學(xué)年開(kāi)始，無(wú)論是元培計(jì)劃實(shí)驗(yàn)班還是理科強(qiáng)化班的學(xué)生，均開(kāi)始按照各院系的教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行選修課程的學(xué)習(xí)，但還歸元培班或強(qiáng)化班管理。從第三學(xué)年開(kāi)始，學(xué)生分流到各個(gè)院系，這一學(xué)年開(kāi)設(shè)課程為各個(gè)專業(yè)的核心課程，第四學(xué)年為選修課程、科研訓(xùn)練課程和畢業(yè)論文階段。由此可以看出，改革后課程體系建設(shè)的重心是第一學(xué)年的大平臺(tái)課程。
二 課程體系的設(shè)計(jì)與安排
北京大學(xué)理科平臺(tái)課中的化學(xué)課程為普通化學(xué)原理，課程開(kāi)設(shè)對(duì)象為化學(xué)、生物、環(huán)境、地礦類專業(yè)方向的學(xué)生（數(shù)學(xué)、物理、信息、力學(xué)與工程專業(yè)方向的學(xué)生學(xué)學(xué)化學(xué)）。對(duì)于修化學(xué)專業(yè)方向的學(xué)生，隨后開(kāi)設(shè)的主干課程有定量分析、儀器分析、無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)及相關(guān)實(shí)驗(yàn)等。從課程內(nèi)容上來(lái)講，他們所開(kāi)設(shè)的平臺(tái)課普通化學(xué)原理類似于傳統(tǒng)授課方式中的無(wú)機(jī)化學(xué)（上），但在內(nèi)容處理上又與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)化學(xué)（上）有較大的區(qū)別。普通化學(xué)原理教材為一冊(cè)，包含的內(nèi)容主要有六部分：（1）物態(tài)（氣體、液體、溶液）；（2）化學(xué)熱力學(xué)初步；（3）化學(xué)動(dòng)力學(xué)初步；（4）溶液化學(xué)（四大平衡）；（5）物質(zhì)結(jié)構(gòu)（原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)和配合物）；
（6）元素化學(xué)導(dǎo)論。
他們?cè)谡n堂教學(xué)中減少了新概念比較少的四大平衡、溶液等部分內(nèi)容，而把更多的時(shí)間放在對(duì)理解化學(xué)原理更為重要且學(xué)生感到比較困難的原理部分，如熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)化學(xué)等。雖然這其中也列出了元素化學(xué)部分，但其課時(shí)數(shù)較少，僅僅是對(duì)元素化學(xué)進(jìn)行簡(jiǎn)單的概況介紹，更為詳細(xì)的內(nèi)容放在了化學(xué)學(xué)院開(kāi)設(shè)的后學(xué)的課程無(wú)機(jī)化學(xué)中。這樣的課程設(shè)計(jì)真正體現(xiàn)了普通化學(xué)原理作為理科平臺(tái)課的作用，因?yàn)閷?duì)于非化學(xué)專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，過(guò)多地學(xué)習(xí)元素化學(xué)的知識(shí)沒(méi)有多大必要。
南京大學(xué)理科平臺(tái)課中的化學(xué)課程為“化學(xué)原理”，從字面意思可以看出，它們與北京大學(xué)一樣，都是著重化學(xué)原理的講授，但課程開(kāi)設(shè)對(duì)象更廣，包括數(shù)學(xué)、物理、天文、化學(xué)、生物、地質(zhì)、地理、大氣等專業(yè)方向的學(xué)生。后續(xù)的模塊課程包括有機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（上）、譜學(xué)原理、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)（上）、儀器分析實(shí)驗(yàn)、生物化學(xué)為化生大類學(xué)生的必修課程。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（下）和物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)（下）為化學(xué)生物大類學(xué)生的選修課程。在通過(guò)大理科平臺(tái)課程和化生模塊課程后，專修化學(xué)方向的學(xué)生可以進(jìn)一步修讀材料與結(jié)構(gòu)、結(jié)晶化學(xué)、高分子化學(xué)、高等無(wú)機(jī)化學(xué)和高等有機(jī)化學(xué)等化學(xué)專業(yè)核心課程以及其他化學(xué)類選修課程。交叉方向如生物物理方向等在通過(guò)平臺(tái)課程后，根據(jù)需要可選修譜學(xué)原理、有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的部分課程。
從南京大學(xué)的課程設(shè)計(jì)來(lái)看，他們對(duì)原有的化學(xué)課程進(jìn)行了充分的整合和充實(shí)。新設(shè)計(jì)的化學(xué)原理內(nèi)容豐富，包括原無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)（化學(xué)分析部分）和物理化學(xué)三門(mén)課程的主要內(nèi)容，分上、下兩冊(cè)出版，具體內(nèi)容包括：（1）物態(tài)（氣體、液體、固體）；（2）溶液化學(xué)（四大平衡）及定量分析化學(xué)；（3）熱力學(xué)基礎(chǔ)（包含統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)簡(jiǎn)介）；（4）化學(xué)動(dòng)力學(xué)；（5）物質(zhì)結(jié)構(gòu)（原子、分子、晶體和配合物結(jié)構(gòu)）；（6）元素化學(xué)。
由于化學(xué)原理涵蓋的內(nèi)容很多，因此不再開(kāi)設(shè)后續(xù)課程無(wú)機(jī)化學(xué)。這樣設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）從基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)的總體要求出發(fā)，刪減了原三門(mén)課程中的重復(fù)部分和陳舊內(nèi)容，融入了近現(xiàn)代化學(xué)的思想、內(nèi)容和發(fā)展成就，增加了新的涉及學(xué)科前沿的內(nèi)容。（2）該課程及教材的特色是注重全面系統(tǒng)地介紹化學(xué)學(xué)科的基本理論，使一年級(jí)學(xué)生對(duì)整個(gè)化學(xué)領(lǐng)域有全面的了解和認(rèn)識(shí)，從而為進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)化學(xué)及其相關(guān)的知識(shí)打下良好的基礎(chǔ)。（3）大大縮減學(xué)時(shí)（從原先的240學(xué)時(shí)減至140學(xué)時(shí)），為學(xué)生的主動(dòng)性學(xué)習(xí)提供了時(shí)間保證。（4）配置有系列后續(xù)理論課程，如譜學(xué)原理、有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、材料與結(jié)構(gòu)等，構(gòu)成了完整、全新的基礎(chǔ)化學(xué)課程體系。
從兩者的課程設(shè)計(jì)來(lái)看，南京大學(xué)的改革更徹底、更完善，課程體系中已經(jīng)完全不見(jiàn)了無(wú)機(jī)化學(xué)和定量分析化學(xué)的蹤影。這樣的設(shè)計(jì)既有利也有弊，好處是大大縮減了學(xué)時(shí)，利于教授授課和學(xué)生自學(xué)，不利之處是這樣的課程設(shè)計(jì)極大地增加了一年級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，對(duì)學(xué)生的知識(shí)接受能力要求較高。
三 實(shí)施效果
由上不難看出，通過(guò)理科平臺(tái)課模式培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生將具有知識(shí)面寬、創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)、對(duì)交叉、邊緣學(xué)科的適應(yīng)性好的特征。學(xué)生有深厚的數(shù)理和化生基礎(chǔ)、獨(dú)特的知識(shí)結(jié)構(gòu)，能夠在不同學(xué)科方向之間作選擇。如物理方向的學(xué)生可以在化學(xué)領(lǐng)域，特別具有向理論化學(xué)、量子化學(xué)等方向發(fā)展的潛力，在物理領(lǐng)域內(nèi)也特別適合在凝聚態(tài)物理的某些方向發(fā)展；化學(xué)方向的學(xué)生也可以在物理、材料、生物、環(huán)境等學(xué)科發(fā)展，成為能適應(yīng)邊緣學(xué)科和很快進(jìn)入學(xué)科前沿的人才。這樣的學(xué)生將來(lái)走上科研道路后，與其他學(xué)生相比也將有更為出色的成就。據(jù)統(tǒng)計(jì)，南京大學(xué)強(qiáng)化班的學(xué)生在研究生階段普遍都有高水平高質(zhì)量的于國(guó)內(nèi)外科技期刊。
總之，南京大學(xué)強(qiáng)化班的課程設(shè)計(jì)同北京大學(xué)元培班的課程設(shè)計(jì)相比，向前邁的步子更大，培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生知識(shí)面更寬。但這種模式的推行至少需要兩個(gè)條件，一是學(xué)校的整體實(shí)力，二是學(xué)生的知識(shí)接受能力及智力水平，正因如此，這種理科平臺(tái)課的人才培養(yǎng)模式在短期內(nèi)還不能在更多的學(xué)校內(nèi)實(shí)行。
參考文獻(xiàn)
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