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【摘要】从研究生教育的目的和高等物理化学学科的研究内容出发，阐述了物理化学在研究生培养中的作用，提醒研究生和研究生的教育者要充分重视高等物理化学的学习和教学。
【关键词】高等物理化学 创新思维 研究生教育
【基金项目】辽宁科技大学研究生教育创新计划基金，项目号：2013YJSCX05。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）11-0018-01
研究生教育是整个教育链的最高端，是为了培养掌握本学科坚实的基础理论和系统的专业知识，具有创新精神和从事科学研究、教学、管理或独立担负专门技术工作能力的高级专门人才的学历教育，是对社会需要的专门人才的培养。研究生教授的知识学术性、专业性、系统性更深更强。
1、高等物理化学学科研究范畴
物理化学是从化学现象与物理现象的联系中寻求化学变化的规律的科学，是以物理学的理论和实验技术为基础，从宏观唯象到微观分子层面研究物理变化（包括温度、压力、浓度、体积等）以及物理因素（如声、光、电、磁等）对化学过程的影响，发现并建立化学体系中一般规律的学科。因此，物理化学是一切与分子科学相关科学问题的基础科学[1]。物理化学的研究内容包括热力学、动力学和物质结构，其基础理论包括热力学、统计力学和量子力学，它研究系统的状态及状态变化过程的方向与限度、速率和机理及其影响因素。
2、物理化学在交叉学科中的地位
自19世纪末以来，物理化学学科逐步形成了以化学热力学、结构化学、化学动力学、催化化学、胶体化学、光化学、量子化学和电化学等为核心内容的知识体系[1]。这些核心内容逐步发展和完善，使其成为许多其他学科攻坚科学难关的武器库。随着学科间的交流和渗透的日益密切，其他学科应用物理化学方法日益普遍，而物理化学已深入到其他学科，以其他学科的重大问题为自己的研究对象。从诺贝尔化学奖颁发的一百多年的历史可以发现，和物理化学相关的课题占化学奖的大多数，物理化学家占了很大比例。由此可见，物理化学学科自身及其培养出来的人才，在重大科学发现中扮演了关键的角色。物理化学需持续不断地为相关学科提供新思想和新方法以及掌握这些思想方法的人才，发挥其对化学以及其他原子、分子层次上的学科的牵引与支撑作用[1]。
3、物理化学在研究生培养中的作用
3.1为研究生的专业知识学习提供理论基础
化学热力学是以大量粒子组成的宏观系统为研究对象。解决物质系统的P、V、T变化、相变化和化学变化等物质系统的变化过程的能量效应（功和热）及变化过程的方向与限度等问题，亦即研究解决有关物质系统的热力学平衡的规律（构成化学热力学）[2]。进入20世纪以来，化学热力学已发展得十分成熟并在化工生产中得到广泛的应用。如有关酸、碱、盐生产的基础化学工业以及大规模的合成氨工业、石油化工工业、煤化工工业、精细化工工业、高分子化工工业等等的工艺原理，如原料的精制、反应条件的确定、产品的分离等无不涉及化学热力学理论[3]。量子力学研究的对象是由个别的电子和原子核组成的微观系统，用数学复函数（ψ）描述一个微观系统的运动状态。将量子力学原理应用于化学，探求原子结构、分子结构，从而揭示化学键的本质，阐明波普原理，了解物质的性质与其结构的内在关系则构成了结构化学研究的内容。化学动力学就是研究浓度、温度、催化剂对反应速率及反应机理的影响规律——质量作用定律及著名的阿仑尼乌斯方程[2]。界面层是在两相之间形成的厚度约为几个分子大小的一薄层。由于界面上不对称力场的存在，产生了与本体相不同的许多性质——界面性质[2]。若将物质分散成细小微粒构成高度分散的物质系统或将一种物质分散在另一种物质之中形成非均相的分散系统，则会产生许多界面现象。有关界面性质和分散性质的理论与实践被广泛应用于石油化工、化学工业、轻工业、农业、农学、医学、生物学、催化化学、海洋学、水利学、矿冶以及环境科学等多种领域。
3.2为研究生的创新思维培养提供启示
所谓创新思维是指有创见的思维，是指人类在某种创造性活动中所特有的思维过程，是人类思维的高级过程。它不仅能揭示事物的本质，且能在此基础上提供新的具有社会价值的思维成果。物理化学的主要内容就是有系统地介绍19世纪中叶到今天诸多物理化学家的理论的和实验的成果[4]。例如迈耶（Mayer J R）和焦耳（Joule J P）的实验工作（1840-1848）为能量守恒定律即热力学第一定律的实质的认识奠定了实验基础；卡诺（Carnot S）设计的理想热机，为热力学第二定律的建立奠定了实验基础；吉布斯（Gibbs J W）推导出相律，奠定了多相系统热力学理论基础；化学动力学也汇集了众多先辈科学家的大量研究成果。如第一位获得诺贝尔化学奖的荷兰化学家范特霍夫，他在化学反应速度、化学平衡和渗透压方面取得了突出的研究成果。他的成功在于：实验——诱惑之源，坚持——成功之道，尊重事实——第一规则。以上科学家的研究经历可以给研究生以启示：针对前人的知识和经验，要批判地接收，敢于怀疑和敢于创新，善于提出自己的理论和见解，只有这样，才能推动科学不断向前发展。
3.3为研究生的科学研究提供检测技术
物理化学的首要任务之一是为化学和相关学科提供新的理论方法和实验技术手段。新研究工具和研究手段能够带领我们去探索新的未知领域。近几十年来，物理化学应用实验研究手段和测量技术，特别是各种谱学技术，取得不少里程碑式的成就。如对材料表面检测的技术有扫描显微技术，非线性光学技术；对生物分子结构的精确测定和生物成像的检测技术有X射线，现代质谱技术，高分辨核磁共振技术；对化学反应过程的直接测量技术有闪光光解技术， 对基元化学反应过程的研究有纳秒及飞秒激光技术，交叉分子束技术；等等。所有这些重要检测技术为研究生提供了科学研究手段[1]。
4、 结论
物理化学教学的本质不在于教会学生多少知识，而是在于激励、鼓舞学生研究和创新的激情，学会智慧地思考问题，培养学生创新思维的能力。在学生学习的过程中，要使其切实感受到物理化学不仅仅是一门课程，是从事有关科学研究所必需具有的知识背景和科研手段，是完成一个科研的项目所需要的思维方式，知识储备和严谨的态度。通过高等物理化学的学习能使他们更快的适应现代社会对高端人才培养的需要。
参考文献：
[1]“物理化学发展的瓶颈与思路”论坛总结. 物理化学学报2007， 23（3）：447-454
[2]郝策，纪敏.物理化学.大连理工大学出版社，大连，2014，第一版
[3]蒋红胜.物理化学教学在化学工程与工艺专业中的实用性研究.化工管理，2014，（8）：236
[4] 赖红伟，曹宏梅，陆钊.加强物理化学理论教学，培养学生的创造性思维.科技创新导报， 2013，（31）：127-128
通讯作者：
高丽娟（1962-），女，教授，从事物理化学教学研究工作。
【关键词】高等物理化学 创新思维 研究生教育
【基金项目】辽宁科技大学研究生教育创新计划基金，项目号：2013YJSCX05。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）11-0018-01
研究生教育是整个教育链的最高端，是为了培养掌握本学科坚实的基础理论和系统的专业知识，具有创新精神和从事科学研究、教学、管理或独立担负专门技术工作能力的高级专门人才的学历教育，是对社会需要的专门人才的培养。研究生教授的知识学术性、专业性、系统性更深更强。
1、高等物理化学学科研究范畴
物理化学是从化学现象与物理现象的联系中寻求化学变化的规律的科学，是以物理学的理论和实验技术为基础，从宏观唯象到微观分子层面研究物理变化（包括温度、压力、浓度、体积等）以及物理因素（如声、光、电、磁等）对化学过程的影响，发现并建立化学体系中一般规律的学科。因此，物理化学是一切与分子科学相关科学问题的基础科学[1]。物理化学的研究内容包括热力学、动力学和物质结构，其基础理论包括热力学、统计力学和量子力学，它研究系统的状态及状态变化过程的方向与限度、速率和机理及其影响因素。
2、物理化学在交叉学科中的地位
自19世纪末以来，物理化学学科逐步形成了以化学热力学、结构化学、化学动力学、催化化学、胶体化学、光化学、量子化学和电化学等为核心内容的知识体系[1]。这些核心内容逐步发展和完善，使其成为许多其他学科攻坚科学难关的武器库。随着学科间的交流和渗透的日益密切，其他学科应用物理化学方法日益普遍，而物理化学已深入到其他学科，以其他学科的重大问题为自己的研究对象。从诺贝尔化学奖颁发的一百多年的历史可以发现，和物理化学相关的课题占化学奖的大多数，物理化学家占了很大比例。由此可见，物理化学学科自身及其培养出来的人才，在重大科学发现中扮演了关键的角色。物理化学需持续不断地为相关学科提供新思想和新方法以及掌握这些思想方法的人才，发挥其对化学以及其他原子、分子层次上的学科的牵引与支撑作用[1]。
3、物理化学在研究生培养中的作用
3.1为研究生的专业知识学习提供理论基础
化学热力学是以大量粒子组成的宏观系统为研究对象。解决物质系统的P、V、T变化、相变化和化学变化等物质系统的变化过程的能量效应（功和热）及变化过程的方向与限度等问题，亦即研究解决有关物质系统的热力学平衡的规律（构成化学热力学）[2]。进入20世纪以来，化学热力学已发展得十分成熟并在化工生产中得到广泛的应用。如有关酸、碱、盐生产的基础化学工业以及大规模的合成氨工业、石油化工工业、煤化工工业、精细化工工业、高分子化工工业等等的工艺原理，如原料的精制、反应条件的确定、产品的分离等无不涉及化学热力学理论[3]。量子力学研究的对象是由个别的电子和原子核组成的微观系统，用数学复函数（ψ）描述一个微观系统的运动状态。将量子力学原理应用于化学，探求原子结构、分子结构，从而揭示化学键的本质，阐明波普原理，了解物质的性质与其结构的内在关系则构成了结构化学研究的内容。化学动力学就是研究浓度、温度、催化剂对反应速率及反应机理的影响规律——质量作用定律及著名的阿仑尼乌斯方程[2]。界面层是在两相之间形成的厚度约为几个分子大小的一薄层。由于界面上不对称力场的存在，产生了与本体相不同的许多性质——界面性质[2]。若将物质分散成细小微粒构成高度分散的物质系统或将一种物质分散在另一种物质之中形成非均相的分散系统，则会产生许多界面现象。有关界面性质和分散性质的理论与实践被广泛应用于石油化工、化学工业、轻工业、农业、农学、医学、生物学、催化化学、海洋学、水利学、矿冶以及环境科学等多种领域。
3.2为研究生的创新思维培养提供启示
所谓创新思维是指有创见的思维，是指人类在某种创造性活动中所特有的思维过程，是人类思维的高级过程。它不仅能揭示事物的本质，且能在此基础上提供新的具有社会价值的思维成果。物理化学的主要内容就是有系统地介绍19世纪中叶到今天诸多物理化学家的理论的和实验的成果[4]。例如迈耶（Mayer J R）和焦耳（Joule J P）的实验工作（1840-1848）为能量守恒定律即热力学第一定律的实质的认识奠定了实验基础；卡诺（Carnot S）设计的理想热机，为热力学第二定律的建立奠定了实验基础；吉布斯（Gibbs J W）推导出相律，奠定了多相系统热力学理论基础；化学动力学也汇集了众多先辈科学家的大量研究成果。如第一位获得诺贝尔化学奖的荷兰化学家范特霍夫，他在化学反应速度、化学平衡和渗透压方面取得了突出的研究成果。他的成功在于：实验——诱惑之源，坚持——成功之道，尊重事实——第一规则。以上科学家的研究经历可以给研究生以启示：针对前人的知识和经验，要批判地接收，敢于怀疑和敢于创新，善于提出自己的理论和见解，只有这样，才能推动科学不断向前发展。
3.3为研究生的科学研究提供检测技术
物理化学的首要任务之一是为化学和相关学科提供新的理论方法和实验技术手段。新研究工具和研究手段能够带领我们去探索新的未知领域。近几十年来，物理化学应用实验研究手段和测量技术，特别是各种谱学技术，取得不少里程碑式的成就。如对材料表面检测的技术有扫描显微技术，非线性光学技术；对生物分子结构的精确测定和生物成像的检测技术有X射线，现代质谱技术，高分辨核磁共振技术；对化学反应过程的直接测量技术有闪光光解技术， 对基元化学反应过程的研究有纳秒及飞秒激光技术，交叉分子束技术；等等。所有这些重要检测技术为研究生提供了科学研究手段[1]。
4、 结论
物理化学教学的本质不在于教会学生多少知识，而是在于激励、鼓舞学生研究和创新的激情，学会智慧地思考问题，培养学生创新思维的能力。在学生学习的过程中，要使其切实感受到物理化学不仅仅是一门课程，是从事有关科学研究所必需具有的知识背景和科研手段，是完成一个科研的项目所需要的思维方式，知识储备和严谨的态度。通过高等物理化学的学习能使他们更快的适应现代社会对高端人才培养的需要。
参考文献：
[1]“物理化学发展的瓶颈与思路”论坛总结. 物理化学学报2007， 23（3）：447-454
[2]郝策，纪敏.物理化学.大连理工大学出版社，大连，2014，第一版
[3]蒋红胜.物理化学教学在化学工程与工艺专业中的实用性研究.化工管理，2014，（8）：236
[4] 赖红伟，曹宏梅，陆钊.加强物理化学理论教学，培养学生的创造性思维.科技创新导报， 2013，（31）：127-128
通讯作者：
高丽娟（1962-），女，教授，从事物理化学教学研究工作。