眼科学眼科学基础

眼科学眼科学基础（精选8篇）

1.眼科学眼科学基础 篇一

在新企业所得税法出台之后，其实施条例也于2007年岁末由国务院颁布。昨日，省地税局专门举办企业所得税法讲座，详解企业所得税新变化。

据了解，新税法实施以后，所得税税率统一为25%，这让银行业和白酒行业受益最大。过去由于没有税收优惠，部分费用不能据实在税前予以扣除，导致这两个行业实际税率远高于目前33%的所得税税率。

合理工薪支出均可税前扣除

老个税中规定了内资企业税前工资扣除标准，即每人每月为1600元，超过部分不能在税前扣除，相应的职工教育经费、工会经费和职工福利费等都统一实行计税工资扣除。新所得税法取消了计税工资制度，企业真实合理的工资支出都可在税前据实扣除，并且规定对企业的职工福利费、工会经费、职工教育经费支出调整为按照“工资薪金总额”的14%、2%、2.5%扣除，从而减少了所得税的税基，提高企业的税后净利，特别是对高收入行业的净利润影响很大，如银行业、房地产业等。

企业广告费的扣除标准从老法的2%、8%、25%以及特定期间全额扣除的多标准，变成了广告投入可按销售收入的15%税前列支，超过部分准予在以后纳税结转扣除，这对广告费用投入较大的食品饮料企业较为有利。

新法规定业务招待费由原来的在一定比例内扣除，变成了按照实际发生额的60%扣除，并不得超过当年销售(营业)收入的5‰。

分公司应到总部缴纳企业所得税

与过去相比，新《企业所得税法》对“居民企业”的判断标准，在“注册地”标准之外，新增加了“实际管理和控制地”这个标准。按新标准，那些设在国外，但由中国内地管理和控制的公司，就需要将其全球所得在中国纳税。这些公司可能包括在我国香港上市但在内地运营的红筹股企业以及在中国设立亚太地区总部的跨国性企业。

问题：工资薪金总额的14%可以税前扣除，总额是指税法规定的计税工资还是企业的工资总额？

答复：依据《中华人民共和国企业所得税法实施条例》第四十条的规定，企业发生的职工福利费支出，不超过工资薪金总额14％的部分，准予扣除。这里的工资薪金总额指企业实际发生并准予税前扣除的合理的工资薪金支出。

关于业务招待费的扣除，企业发生的与生产经营活动有关的业务招待费支出，按照发生额的60%扣除，但最高不得超过当年销售是（营业）收入的0.5%。例如：公司100w销售额，实际发生餐费10000，怎么算，若实际发生2000又怎么算

扣除标准（1）100×0.5%=5000

（2）若实际发生10000×60%=6000

看（1）与（2）谁低，其扣除标准就取谁，因此，其扣除标准应为5000。

若实际发生2000，未超过（1）100×0.5%=5000 的标准，(2)2000×60%=1200,（1）与（2）比较，（2）最低，取（2），其费用扣除标准为1200元，按1200扣除费用，在所得税税前列支!

比方业务招待费2000元填第一列；按税法规定计算只允许1200元在税前列支，填第二列“税收金额”为1200元；第三列“调增金额”为800元。

业务招待费支出在什么情况下也不会出现第一列小于第二列。只有在不发生业务招待费支出时才有 第一列等于第二列。

最佳答案

根据《国家税务总局关于企业工资薪金及职工福利费扣除问题的通知》国税函〔2009〕3号文件规定：

三、关于职工福利费扣除问题

《实施条例》第四十条规定的企业职工福利费，包括以下内容：

（一）尚未实行分离办社会职能的企业，其内设福利部门所发生的设备、设施和人员费用，包括职工食堂、职工浴室、理发室、医务所、托儿所、疗养院等集体福利部门的设备、设施及维修保养费用和福利部门工作人员的工资薪金、社会保险费、住房公积金、劳务费等。

（二）为职工卫生保健、生活、住房、交通等所发放的各项补贴和非货币性福利，包括企业向职工发放的因公外地就医费用、未实行医疗统筹企业职工医疗费用、职工供养直系亲属医疗补贴、供暖费补贴、职工防暑降温费、职工困难补贴、救济费、职工食堂经费补贴、职工交通补贴等。

（三）按照其他规定发生的其他职工福利费，包括丧葬补助费、抚恤费、安家费、探亲假路费等。

因此，职工个人负担的社保费，不能计入“福利费”，即使计入“福利费”，在年底汇算清缴时，应当纳税调整。

新准则新税法下工资与福利费的列支范围

根据《企业会计准则――职工薪酬》规定，“应付职工薪酬”会计科目不仅包括过去的“应付工资”“应付福利费”的内容，而且还包括工会经费、职工教育经费、社会保险费、住房公积金等。不论是新会计准则还是新所得税法对于工资、福利费的开支范围，均沿用了过去的相关规定，因此有必要对工资与福利费的列支范围介绍如下：

（一）工资总额范围

工资总额是企业在一定时期内直接支付给本企业全部职工的劳动报酬总额。90年国家统计局重新发布了《关于工资总额组成的规定》（国函[1989]65号），93年国家统计局又发布了《关于工资总额组成的规定若干具体范围的解释》（统制字[1990]1号）对企业工资总额的组成范围作出了规定。根据这个二个规定，工资总额具体有以下六部分组成：

（1）计时工资

这是指按计时工资标准支付的工资，包括实行结构工资制的企业支付给职工的基础工资和职务工资，也包括新参加工作的实习工资（学徒的生活费）。

（2）计件工资

是指对已做工作按计件单价支付的工资，包括按包干办法支付给个人工资和提成工资。

（3）奖金

是指支付给职工的超额劳动报酬增收节支的劳动报酬。具体包括：生产奖（包括年终奖）、节约奖、劳动竞赛奖、机关事业单位的奖励工资、其他奖金。

（4）津贴和补贴

是指为了补偿职工特殊或额外的劳动消耗和因其因特殊原因支付给职工的津贴，以及为了保证职工工资水平不受物价影响支付给职工的物价补贴。津贴的内容比较复杂，主要包括从事特殊的津贴、保健性津贴、技术性津贴、年功性津贴（主要指工龄工资）以及其他津

贴。如企业免费午餐，或发现金和餐票给职工，不属于津贴的范围；企业报销书报的，不属于津贴的范围；但如每月发给书报费，就属于津贴的范围了。补贴主要是指物价补贴，目前这个项目基本上没有了。

（5）加班加点工资

（6）其他支付的工资

这主要是根据国家有关法律法规及政策的规定，因病、工伤、产假、婚丧假、事假、探亲假、休假等情况下支付的工资。还包括附加工资、保留工资。

（二）工资总额不包括的项目

1，根据国务院据有关部门的规定颁发的发明奖、自然科学奖、技术改进奖等等奖金2，劳动保险和职工福利方面的各项支出

具体有：职工死亡丧葬费及抚恤费、公费医疗卫生费、职工生活困难补助费、集体福利事业补贴、工会文教费、集体福利费、探亲路费、冬季取暖费、上下班交通费、洗理费等。3，离退休、退职人员待遇的各项支出

4，劳动保护支出

具体有：工作服、手套等劳保用品，消毒剂、高温清凉饮料，以及63年劳动部规定的五类等特殊工种享受的保健食品支出。

5，非雇佣性劳务报酬

6，租赁经营单位的承租人的风险性补偿收入

7，本企业职工购买本企业股票和债券支付的股息和利息

8，解除劳动合同时支付费用

9，应建立雇佣关系而支付给劳动部门的各种费用

10，支付给参加企业劳动的在校学生的补贴

11，计划生育独生子女补贴

此外，企业发给职工的上下班交通补贴和因工负伤医疗期间的伙食补助，以及发给职工的洗理费、卫生费等福利费也不属于工资总额范围。

（三）职工福利费开支范围

职工福利制度是指企业职工在职期间应在卫生保健、房租价格补贴、生活困难补助、集体福利设施，以及不列入工资发放范围的各项物价补贴等方面享受的待遇和权益，这是根据国家规定，为满足企业职工的共同需要和特殊需要而建立制度。职工福利的资金来源，主要是从企业提出的职工福利费和住房补助基金。

（1）职工福利费的开支范围

1，职工医药费

2，职工的生活困难补助

是指对生活困难的职工实际支付的定期补助和临时性补助。包括因公或非因工负伤、残废需要的生活补助3，职工及其供养直系亲属的死亡待遇

4，集体福利的补贴

包括职工浴室、理发室、洗衣房，哺乳室、托儿所等集体福利设施支出与收入相抵后的差额的补助，以及未设托儿所的托儿费补助和发给职工的修理费等。

5，其他福利待遇

主要是指上下班交通补贴、计划生育补助、住院伙食费等方面的福利费开支。

2）不属于职工福利费的开支

1，退休职工的费用

2，被辞退职工的补偿金

3，职工劳动保护费

4，职工在病假、生育假、探亲假期间领取到补助

5，职工的学习费

6，职工的伙食补助费（包括职工在企业的午餐补助和出差期间的伙食补助）

3）住房、医疗和工伤等保险费用

目前社会保险各地规定不统一，应查询各地有关文件。

（四）工资与福利费的关系

从本质上讲，工资与福利费是一致的，并无本质上的差异。福利费是传统计划经济的产物，是我国旧的分配体制的一部分，其本质是小范围的社会再分配。在计划经济时期，分配趋向平均化，但由于各地各人情况差异较大，这种平均化分配实际上是无法实现的，因此需要一种分配制度予以调整，这就形成了现在的福利制度。在目前市场经济的情况下，已经没有必要再区分工资与福利费。

（五）税法对工资的规范

《企业所得税法》以及《企业所得税法实施条例》的颁布，重新规范了税法所确认的工资的范围，拓宽了工资薪金支出的范围。

《企业所得税法实施条例》第三十四条规定：“企业发生的合理的工资薪金支出，准予扣除。前款所称工资薪金，是指企业每一纳税支付给在本企业任职或者受雇的员工的所有现金或者非现金形式的劳动报酬，包括基本工资、奖金、津贴、补贴、年终加薪、加班工资，以及与员工任职或者受雇有关的其他支出。”

也就是说，2008年1月1日新所得税法实施后，执行了若干年的计税工资制度寿终就寝了，工资薪金只要属于合理的、实际发生的完全是可以据实扣除的。

目前，我们掌握的“工资总额”的概念和口径是1989年国家统计局第1号令《关于职工工资总额组成的规定》，企业实际发生的劳动成本中，许多奖金、津贴和补贴并没有统计在工资总额中，造成劳动成本统计的不准确。为区别于传统的工资总额概念，新税法采用“工资薪金支出”的新概念来概括企业的劳动成本。我认为其关键有两点：

一是存在“任职或雇佣关系”；

二是任职或雇佣有关的全部支出，包括现金或非现金形式的报酬。

所谓任职或雇佣关系，一般是指所有连续性的服务关系，提供服务的任职者或雇员的主要收入或很大部分收入来自于任职的企业，并且这种收入基本上代表了提供服务人员的劳动。所谓连续性服务并不排除临时工的使用，服务的连续性应足以对提供劳动的人确定计时或计件工资。因任职或雇佣关系支付的劳动报酬应与所付出的劳动相关，这是判断工资薪金支出合理性的主要依据。

企业职工除了取得劳动报酬外，可能还持有该企业的股权，甚至是企业的主要股东，因此，必须将工资薪金支出与股息分配区别开来，因为股息分配不得在税前扣除。特别是私营企业私人控股公司，其所有通过给自己或亲属支付高工资的办法，变相分配利润，以达到在企业所得税前多扣除费用的目的。企业支付给其所有者及其亲属的不合理的工资薪金支出，应该推定为股息分配。

职工在企业任职过程中，企业可能根据国家政策的要求，为其支付一定的养老、失业等基本社会保障缴款；按照劳动保障法律的要求支付劳动保护费；职工调动工作时支付一定的旅费和安家费；按照国家计划生育政策的要求，支付独生子女补贴；按照国家住房制度改革的要求，为职工承担一定的住房公积金；按照离退休政策规定支付给离退休人员的支出等，这些支出虽然是支付给职工的，但与职工的劳动并没有必然关联，因此应将其排除在工资薪金支出范围之外。

根据相关规定，工资薪金支出的范围与“工资总额”相比在以下几方面有所扩大：1，企业给职工发放的误餐补贴全部计入工资薪金支出。因为从近几年的实际情况年，企业以误餐补贴形式支付给职员的支出越来越大，而且基本上与误餐与否不直接挂钩的，实际上已成为工资薪金支出的一个重要组成部分。

2，各种名目的奖金，包括创造发明奖、科技进步奖、合理化建议奖和技术进步奖。3，住房补贴。指根据省级税务机关审核确认的标准支付的住房补贴，不包括从住房周转金中支付的住房补贴。

（1）法定免税项目

按照现行个人所得税法规定，个人取得的下列所得免予缴纳个人所得税：

 省级政府、国务院部委和中国人民解放军军以上单位，以及外国组织、国际组织颁发的科学、教育、技术、文化、卫生、体育、环境保护等方面的奖金；  国债和国家发行的金融债券利息。即个人持有中华人民共和国财政部发行的债券而取得的利息所得和经国务院批准发行的金融债券而取得的利息所得；  按照国家统一规定发给的补贴、津贴，即按照国务院规定发给的政府特殊津贴、院士津贴、资深院士津贴，以及国务院规定免纳个人所得税的其他补贴、津贴；

 福利费、抚恤金、救济金。所说的福利费，是指根据国家有关规定，从企业、事业单位、国家机关、社会团体提留的福利费或者工会经费中支付给个人的生活补助费；所说的救济金，是指国家民政部门支付给个人的生活困难补助费；  保险赔款；

 军人的转业费、复员费；

 按照国家统一规定发给干部、职工的安家费、退职费、退休工资、离休工资、离休生活补助费；

 按照中国有关法律规定给予免税的各国驻华使馆、领事馆的外交代表、领事官员和其他人员的所得；

 中国政府参加的国际公约、签订的协议中规定免税的所得；

 经国务院财政部门批准免税的所得。它是一个概括性项目，主要是针对可能出现的一些确需免税的情况而定的。如独生子女补贴、托儿补助费；个人举报、协查各种违法、犯罪行为而获得的奖金；个人办理代扣代缴税款按规定提取的手续费；个人转让自用达5年以上并且是惟一的家庭生活用房取得的所得；对于已达到离退休年龄，但确因工作需要，适当延长离退休年龄的高级专家，其在延长离退休期间的工资、薪金所得，视同退休工资、离休工资免纳个人所得税等等。

（2）法定减征项目

按照个人所得税法实施条例的规定，纳税人有下列情形的，经批准可以减征个人所得税，其减征的幅度和期限由省、自治区、直辖市人民政府规定：

 残疾、孤老人员和烈属的所得；

 因严重自然灾害造成重大损失的；

 其他经国务院财政部门批准减税的。

年终奖金如何缴纳个人所得税？

根据《国家税务总局关于调整个人取得全年一次性奖金等计算征收个人所得税方法问题的通知》（国税发[2005]9号）文件的规定，纳税人取得全年一次性奖金，单独作为一个月工资、薪金所得计算纳税，并按以下计税办法,由扣缴义务人发放时代扣代缴：

（一）先将雇员当月内取得的全年一次性奖金，除以12个月，按其商数确定适用税率和速算扣除数。

如果在发放年终一次性奖金的当月，雇员当月工资薪金所得低于税法规定的费用扣除额，应将全年一次性奖金减除“雇员当月工资薪金所得与费用扣除额的差额”后的余额，按上述办法确定全年一次性奖金的适用税率和速算扣除数。

（二）将雇员个人当月内取得的全年一次性奖金，按本条第（一）项确定的适用税率和速算扣除数计算征税，计算公式如下：

1.如果雇员当月工资薪金所得高于（或等于）税法规定的费用扣除额的，适用公式为：应纳税额=雇员当月取得全年一次性奖金×适用税率-速算扣除数

2.如果雇员当月工资薪金所得低于税法规定的费用扣除额的，适用公式为：

应纳税额=(雇员当月取得全年一次性奖金-雇员当月工资薪金所得与费用扣除额的差额)×适用税率-速算扣除数

（三）在一个纳税内，对每一个纳税人，该计税办法只允许采用一次。A如果当月工资是4000，年终奖是2800，怎样计算年终奖的个人所得个人所得税。

B如果当月工资是1500，年终奖是1600，怎样计算年终奖的个人所得个人所得税。

A 2800/12=233.33233.33对应的税率是5%年终奖应纳个人所得税=2800X5%=140

B（1600-（1600-1500））/12=125125对应的税率是5%年终奖应纳个人所得税=（1600-（1600-1500））X5%=75

2.眼科学眼科学基础 篇二

一、基础科学教育中的实验概述

基础教育科学课程 (包括综合科学、分科科学, 如物理、化学、生物) 是中小学教育的重要组成部分。科学课程建立在对科学本质认识的基础上, 引导学生逐步认识科学的本质, 以达到培养和发展学生的科学素养这一宗旨。科学是认识自然最有效的途径, 是以多样统一的自然界为研究对象的探究活动, 因此以实验为基础是科学教学的主要特征。值得一提的是科学教学中的实验除主要在科学实验室进行的活动外, 还广泛包括一切与动手有关的实践性活动。自从科学进入教育课堂以来, 实验教学就成了理科课程中的一个重要议题。19世纪后期欧美国家率先在中等学校开始设置科学课程以来, 就很重视实验教学。如在英国, 首先提倡实验教学的是早期的化学教育工作者, 他们认为实验教学有助于教会学生如何学习, 后来这种观点拓展到生物学和物理学[1]。而我国早期的科学教育中也注意到了实验教学, 比如徐寿在上海格致书院作化学科学问题的演讲时, 就用到了“课堂示教实验”教学方法[2]。

在基础科学教育中, 实验教学可以为学生提供丰富的感性认识材料, 帮助学生从感性到理性形成科学概念, 获得科学原理;可以让学生通过亲自操作和实验探究, 培养学生的实验技能和能力, 尤其是实验能力、观察能力、思维能力和探究能力;可以培养学生尊重客观事实、实事求是、一丝不苟、严谨求实的科学态度, 以及训练学生的科学方法;可以让学生尝试和体验实验过程的乐趣和实验成功的喜悦, 激发和发展学生的学习兴趣;可以培养学生的辩证唯物观, 形成正确的价值观。可见, 实验在科学教学中具有十分重要的作用。

然而现行的基础教育科学实验教学往往不尽如人意, 笔者通过对某校教育实习基地科学实验教学的调研和对来该校参加省级教师培训的科学教师访谈, 发现不少的学校对实验在教学中的功能认识不全, 把实验只是作为训练实验操作技能、验证科学知识的工具, 未能发挥实验更多的教学功能;更有不少学校认为实验费工、费物、难做, 不安全, 做实验不如讲实验、背实验、画实验, 因而黑板实验代替了整个实验。究其原因, 除了实验经费不足和片面追求升学率外, 主要是对以实验为基础的科学教学认识不到位, 没有构建起以实验为基础的科学教学观。基础教育科学课程改革的一个亮点就是重视发挥实验教学的育人功能, 增加实验数目, 提高实验内容占整个课程内容的比例。教育部发布的《高中理科教学仪器配备标准》, 要求各校根据标准, 加快普通高中理科教学仪器的配备, 切实保障普通高中新课程实验的顺利实施。为了落实推广新课程, 更好地发挥科学实验的教学功能, 全面发展和提高学生的科学素养, 我们认为很有必要在科学素养教育理念指导下构建起以实验为基础的科学教学观。

二、以实验为基础的科学教学观的构建

科学素养是当今国际科学教育的中心议题, 其一直作为一个口号代表着理科课程改革的一面旗帜, 我国第八次基础教育科学课程改革, 课标研制者将科学素养引入科学课程, 将发展和提高学生的科学素养作为科学新课程的主旨[3]。科学素养作为来源于西方国家的专有名词, 其概念是动态变化的, 不同时代不同学者对其有不同的定义。从美国2061计划和国家科学教育标准中提到的科学素养文本来看, 科学素养包括两方面, 一是科学学科内容, 二是与学科相关的社会、政治、文化、历史、哲学等内容[4]。结合我国当前基础教育中的科学课程, 科学素养内容至少包括知识与技能、过程与方法、情感态度价值观、科学探究、科学史等, 下面就这五个方面构建以实验为基础的科学教学观。

1. 知识与技能教学以实验为基础

科学教学中的知识与技能主要包括科学基本事实、概念、原理和科学实验基础知识、基本技能等。知识与技能是科学素养的重要组成内容, 也是现行基础科学教育十分强调的“双基”。形成统一的科学概念和原理, 可以通过科学实验, 借助实验仪器、设备和实验条件的控制等实验手段, 使物质发生物理的和化学的变化, 通过直观、生动、鲜明的宏观现象表现出来, 让学生观察和体验。高度概括的科学基本概念和基本理论的获得, 更需要通过科学实验, 让学生先获得感性知识和体验, 然后对感性材料进行分析、比较、归纳、抽象, 概括出事物的本质和规律。科学实验操作技能只能在科学实验的具体操作实践中获得, 是其他教学形式不可代替的, 故在知识与技能教学中应以实验为基础开展教学。如金属钠的性质, 教学中通过从煤油中取出钠, 切割钠, 将钠放入滴加酚酞的水中等实验, 观察钠的颜色, 体验钠的质地硬软, 观察钠在水中的现象, 从而分析推理出钠的性质。这种以实验为基础的知识与技能教学利于学生科学基本概念和基本理论的获得, 利于学生知识的构建。

2. 过程与方法教学以实验为基础

科学教学中的过程与方法主要是包括对生命科学、物质科学及其变化等进行探究的基本过程, 以及问题意识、科学方法和问题解决能力、交流评价能力等。基础知识、基本技能加上科学方法才能有效转化为能力, 可见科学过程与方法在科学教学中具有相当重要的地位, 因此新课程对过程与方法教学的改革力度相当大。科学学习过程是从感性到理性, 由具体到抽象, 由现象到本质的特殊认识过程。通过科学实验探究, 可以使学生亲身体验探究过程, 学习实验探究方法。科学实验过程既包括感性认识的获取, 更包括理性认识的获取, 实验过程中既训练了感性认识、观察与实验的方法, 以及与实验有关的实验条件控制、测定、实验记录、数据处理等科学方法, 又训练了以比较、分析、综合、归纳、演绎、推理、科学抽象、假说、模型为主的理性认识的科学方法, 从而培养了学生的观察能力、思维能力和问题解决能力, 故在过程与方法教学中应以实验为基础开展教学。

3. 情感态度价值观教学以实验为基础

科学教学中的情感态度价值观主要是包括热爱科学学习, 乐于探究物质奥秘, 认识社会、科学、技术的联系, 树立科学态度和科学学习的责任感等。情感态度价值观教学是教学观中片面关注学科知识转向关注学生科学素养发展的重要体现。科学实验中经物理、化学、生理变化产生的新奇、生动、鲜明的各种实验现象, 以及实验对象本身和实验仪器设备的新奇、鲜明性都可引发学生的好奇心理, 激发学生的认识兴趣和强烈的求知欲, 发展和深化学生的科学学习兴趣, 使他们的科学学习由兴趣向乐趣、志趣转化;实验过程对实验现象的观察、实验操作和数据的记录处理等都要认真仔细、实事求是, 这样利于培养学生的科学态度和辩证唯物观。科学在社会生产生活实践方面的实验能让学生体会到科学对社会发展的巨大贡献, 激发学习兴趣和责任感, 故在情感态度价值观教学中应以实验为基础开展教学。如开展环境保护研究性学习, 学生分小组对学校附近的水质进行监测分析, 采点抽水样, 使用multilogpro数据采集分析仪器 (学生科学探究仪器) 完成对水质的p H值、电导率这2个指标的分析。从p H值分析江河水质的酸碱性, 从电导率判断水体中无机盐离子含量的情况和富营养化状况。这样让学生设计实验, 参与科技活动, 利于激发学生的学习兴趣, 体会科学的力量和作用, 培养科学的态度, 树立正确的价值观和学好科学的责任感。

4. 科学探究教学以实验为基础

科学探究是基础教育科学新课程改革的突破口, 如化学课程基本理念提出, “通过以化学实验为主的多种探究活动, 使学生体验科学研究的过程, 激发学习化学的兴趣, 强化科学探究的意识, 促进学习方式的转变, 培养学生的创新精神和实践能力”。科学探究是新课改提倡的主要学习方式, 科学探究是一种以学生的知识探究活动为主的学习方式, 学生根据探究性问题以及与主题相关的学习资料, 主动进行假设、探究、验证、归纳、解释以及讨论活动, 解决相关的探究性问题。实验是开展科学探究的主要方式, 故应以实验为基础开展科学探究教学。如月饼盒中常放一小包脱氧剂, 可以利用这一日常生活中学生熟悉的情景, 引导学生对脱氧剂成分进行探究, 观察其颜色。根据其脱氧原理及颜色进行假设与猜想, 进行实验探究, 将粉末分别加入水、碱、酸中, 观察到前两者没有明显变化, 后者冒气泡, 过一段时间加硫氰化钾溶液, 发现变红, 即存在铁离子, 逐步引导学生抽象出脱氧剂粉末中存在铁粉这一结论。让学生经历这种以科学实验为主的科学探究活动, 学生获得知识方法的同时, 体验到了科学探究过程中的快乐与艰辛, 获得探究乐趣。

5. 科学史教学以实验为基础

科学史作为科学素养的重要组成内容, 在基础教育科学课程改革中受到了前所未有的重视, 这从综合科学和分科科学的课程标准和新教科书中涉及的有关科学史内容可知。如普通高中化学课程的基本理念提出, “结合人类探索物质及其变化的历史与化学发展的趋势, 引导学生进一步学习化学的基本原理和基本方法, 形成科学的世界观”。人教版初高中化学新教材中涉及的化学史人物有92位, 呈现方式和教育形式多样化[5]。这表明, 基础教育科学新课程改革相当重视科学史在科学教学中的作用。科学史, 实际上是一部运用实验方法进行实验探索, 建立科学理论的实验发展史。它既包括发现的科学知识和科学方法, 更包括科学家为之奋斗的忘我精神、坚韧不拔的创新过程, 这些无一不与实验相关, 故在科学教学中应以实验为基础开展科学史教学。例如, 在“生长素的发现”的教学中, 教师首先提问:达尔文所做的实验得出的结论是否可靠?这种推测应如何通过实验来验证呢?有的学生提出可以用仪器来测, 有的学生提出可以用化学显色反应的方法, 这时提醒学生:在当时的条件下, 这些方法可操作吗?如果尖端产生了某种物质, 是否有什么材料可以收集它呢?这时再引入温特实验。在温特实验中琼脂的作用是什么?如何知道琼脂是否吸附了尖端产生的物质?在达尔文实验的基础上, 学生经过讨论认为应该设计一个对照实验:分别把接触过尖端的琼脂小块和未接触过尖端的琼脂小块放在切去尖端的胚芽鞘上, 并观察实验现象, 得出结论[6]。这样开展以实验为基础的科学史教学, 学生通过亲自探究实验, 学会观察、比较、分析、推理及解决一些基本的科学实际问题的能力, 获得科学理论知识和科学方法, 培养正确的情感态度价值观。

落实以实验为基础的科学教学观, 关键应在科学素养教育理念指导下转变传统片面关注客观知识的科学知识教学观, 积极倡导关注学生科学素养发展的科学文化教学观。转变基于传统科学观的科学知识教育范式, 如将科学教育目标定位于单一的认知领域、将科学教育内容看作是确定的知识系统、将科学教育方式等同于忠实地传受科学知识;积极倡导基于科学观的科学文化教育范式, 将科学教育目标定位于发展学生的科学素养、将科学教育内容从科学知识扩大到科学文化、将科学教育方式由授受转变为对话与建构[7]。综上所述, 科学素养教育理念下以实验为基础的科学教学观中的“实验”应体现四方面内容, 一是实验应作为一种教学手段, 为学生提供丰富的感性认识, 是学生经过感性到理性、具体到抽象、现象到本质而认识物质结构及其变化规律的前提, 应贯穿于科学基本概念、基础理论的学习之中;二是实验应作为一种科学探究活动, 让学生处于主体地位, 充分发挥学生的主观能动性, 是发现与建构知识, 训练实验与技能, 培养探究意识、实践能力和创新精神的重要实践活动, 应贯穿于学生知识、技能、能力、情感、态度、价值观的学习之中;三是实验应作为一种科学方法, 使学生的知识转化为真知, 真知转化为能力, 是实施实验探究过程与问题解决的依据, 应贯穿于解决科学问题的实验探究过程之中;四是实验应作为一种科学文化, 科学实验本身就是一种科学文化, 科学文化分为文化表层和文化内核两部分, 表层是科学事实性知识、科学用语、科学理论性知识、科学实验等。内核是指科学共同体成员之间的批判、协商和共同建构知识的方式、基本观点、思想方法、态度等, 科学文化的表层和内核是互相联系和作用, 不可分割的, 因此应将实验作为一种科学文化应用于科学教学中[8]。

参考文献

[1]魏冰.中学理科课程中实验教学的若干问题探析.全球教育展望, 2010 (7) .

[2]曹元宇.中学化学史话.南京:江苏科学技术出版社, 1979.

[3]Wei, B.Science curriculum reform in post-compulsory education in the People’s Republic of China:The case of senior secondary school chemistry curriculum.Science Education International2005.

[4]Wei, B.&Thomas, G.P.An examination of the change of the junior secondary school chemistry curriculum in the People’s Republic of China:In the view of scientific literacy.Research in Science Education, 2006.

[5]关婷婷.中学化学教学与教材中化学史的研究.广州:广州大学, 2006.

[6]袁维新.科学史融入科学课程的原则、方式和策略.课程.教材.教法, 2006 (10) .

[7]袁维新.科学观的文化转向与科学教育.中国教育学刊, 2010 (10) .

3.基础科学不可忘 篇三

技术者，器物加诸技巧也。虽然中国近代吃了对技术无知而又傲慢的亏，但对技术之上的“道”的眷恋，实是这个古老民族对生存发展的深刻认识。

在人类发明史上，火器技术、蒸汽机技术无疑都属于颠覆性技术，但本质上说，它们颠覆的并非冷兵器和风车这些器物。应该说，它们颠覆的是人类利用能量的传统方式，颠覆了按老传统、老办法行事的模式。

同理，科学发现上的颠覆也指向人类的思维方式。日心说对于地心说是一种颠覆，量子力学对于经典力学也是一种颠覆。科学之为科学，就在于它可以被证伪，这个过程就是颠覆人类思维方式的过程，也是人类进步的根本动力。

因此，我们意欲追问，为何当代受到热议的多种技术却无科学呢？形成这种状况的原因有多方面，但从科学自身来检讨，至少有三方面原因。

首先，20世纪下半叶以来，人类基础科学研究鲜有喝彩和掌声。科技人员的关注点多在基于以往基础科学研究成果的技术应用和开发。

其次，从20世纪初开始，各国政府对科技的投入呈现攀比式增长，在产出效果与投入不成比例的情况下，人们倾向于憧憬颠覆性技术的降临。

最后，世界科技领域呈现的氛围是，技术产品开发商们出于利益的驱动，在全球范围内吹起了颠覆性技术会造就奇迹的超级神话。

在热捧颠覆性技术的同时必须指出，对当前热议的3D打印、大数据、能源互联网等技术可能改变人类思维方式的论断，需要谨慎看待。一般而言，科学理论的突破对人类认知的颠覆性影响一目了然，而林林总总的技术发明，有些固然能产生颠覆性影响，有些却未必。如当下热议的3D打印技术，有人将它吹嘘为颠覆性技术。但正如数控车床没能颠覆普通车床一样，3D打印技术也只是基于铸造、编织等传统增材加工技术的精密技术加工而已，远谈不上对人类认知的颠覆。又如大数据技术，虽然人们对它赋予了许多期许，但它能否颠覆什么，恐怕还得用时间检验。

遥想当年蘑菇云在洛斯阿拉莫斯升起后，爱因斯坦当即断言，原子弹改变了我们除思维方式以外的一切。爱因斯坦为什么不认为原子弹能颠覆人类传统的认知模式？原因在于原子弹只是狭义相对论的应用技术产品，真正颠覆人类认知的是相对论。以此类比，我们对今天许多所谓的颠覆性技术都不能不打个问号。

4.材料科学基础(总结) 篇四

离子键由原子通过相互得失价电子形成正、负离子，正、负离子的相互吸引而形成的键。共价键通过相邻原子间形成共用电子的方式使每个原子的最外层电子数都达到稳定的八个，其形成的键为共价键。

金属键金属很容易失去最外层的价电子而形成正离子和自由电子，当许多金属结合时，失去价电子的金属正离子常在空间整齐排列，而自由电子则在正离子之间自由运动，依靠这种方式结合起来的键称金属键。

晶体其基本粒子（原子、分子、原子团等）在三维空间内周期性地重复排列的材料。具有各向异性。可分为金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体四种

结晶由液体转变为晶体的过程。有体积的突变。通过形核和长大两个过程实现。凝固由液体转变为非晶体的过程。无体积的突变。单晶体由一个晶核生长而形成的晶体称为单晶体。

多晶体由许多个晶核同时生长而形成的许多个微小单晶体组成的。

单晶体具有各向异性而多晶体具有伪各向同性。

第二部分 材料中的晶体结构

晶胞构成晶格的最基本单元称为晶胞。

简单晶胞只在晶胞的角顶上有阵点，而每个角顶上的阵点又分属八个简单晶胞。每个晶胞中只含一个阵点。又称初级晶胞。

复合晶胞。除晶胞的角顶外，在其体心、面心或底心等位置上也有阵点，晶胞含有一个以上的阵点。

晶胞的选取原则及表示方法。

① 充分反映整个空间点阵的对称性；② 在满足①的基础上，晶胞要有尽可能多的直角；③ 在满足①、②的基础上，所选取的晶胞体积要小。

表示方法。以晶胞一角为原点，以晶胞三个棱为轴（六方晶胞除外），建立坐标系。用三个棱边的长度 a，b，c(点阵常数)及其夹角α，β，γ共六个参数来描述晶胞及整个点阵

面向立方结构与密排六方结构的异同性比较:同配位数与致密度相同;密排面上原子排列相同;八面体间隙和四面体间隙几何特点一致。异堆垛方式：‘A-B-C-A„„’ 的堆垛方式形成面心立方结构！‘A-B-A-B„„’ 的堆垛方式形成密排六方结构！

面心立方γ-Fe、Cu、Ni、Al、Ag、Au、Pt、Mn 体心立方α-Fe、V、Nb、Mo、Cr、W 密排六方Mg、Zn、Be、α-Ti、α-Co 鲍林关于离子晶体结构的三大规则：

1、鲍林第一规则 离子晶体中，正离子周围形成一个负离子配位多面体，正负离子之间的平衡距离取决于离子半径之和，而正离子的配位数则取决于正负离子半径之比。

2、鲍林第二规则---电价规则 鲍林第二规则回答了负离子配位多面体的顶点上的负离子的共有关系问题。即该负离子连接的负离子配位多面体的数量。

3、鲍林第三规则：在一配位结构中，负离子配位多面体之间共用棱特别是共用面的存在，会使这个结构的稳定性降低。对于电价高、配位数低的正离子来说，这个效应尤为显著。即负离子配位多面体之间尽可能采用顶点的连接，然后是棱的连接，最后是面的连接。

第三部分 晶体缺陷

1、点缺陷的平衡特性。

①点缺陷在晶体中必然会存在。在一定的温度条件下，晶体中存在一定浓度的点缺陷以使其处于最低的能量状态，使结构最稳定。

② 在一定温度下并非所有的原子都能离开衡位置形成缺陷，只有比原子的平均能量高出缺陷形成能μ的那部分原子才能形成点缺陷。

③ 温度升高，则晶体中原子的热运动加剧，点缺陷浓度增大

位错滑移① 位错滑移的滑移面为位错线与柏氏矢量所决定的平面，对刃型位错而言是唯一的，而对螺型位错来说却不是唯一的。

② 不论刃位错或螺位错，使位错滑移的切应力方向与位错的柏氏矢

量方向必须一致。

③ 位错的滑移必须在某一滑移面上切应力达到某一临界值后才能发生。④ 位错滑移时其位错线实际运动方向为位错线的法线方向，位错通过

后晶体所产生的滑移方向与柏氏矢量方向相同。

攀移1）位错的攀移存在正攀移（原子离开半原子面）和负攀移两种情况。

（2）位错的攀移受应力和温度的影响

3）只有刃型位错才能进行攀移，螺型位错不能攀移。

4）位错的攀移比滑移困难得多，因此位错的主要运动形式为滑移。（5）位错攀移时常常形成许多割阶。

2、小角度晶界的本质。

①小角度晶界的位向差θ小于10度。均由位错组成，晶界上位错密度随位相差的增大而增大。

② 对称倾侧晶界的结构模型：晶界由位错按一定的距离对称均匀的排列而构成，为最简单的小角度晶界模型。位错的间距D与晶界角度θ有下列关系：D = b/θ

第四部分 纯金属的结晶

均匀形核 晶体结晶时，晶核的形成不借助于任何的外界帮助、而仅靠液态金属内部存在的结构和能量及成分起伏来完成

非均匀形核液体形核时，依靠存在于液体金属中的各种固体颗粒 或依附于母相中某些界面上的形核过程

液态金属的结构特点： “长程无序、短程有序、此起彼伏、时聚时散” 液态金属中存在着浓度、结构和能量三大起伏

粗糙（光滑）型界面晶体的生长 固/液界面上所有位置对于由液体向固体转移的原子都是等效的，长大过程为：通过液相原子向界面上所有位置同时转移的方式进行，使整个界面沿其法线方向向液相中移动。固/液界面平面推进，垂直生长

光滑型界面晶体 液/固界面基本为完整的平面，单个原子的附着会提高能量，增加表面积。其生长方式为：首先在有台阶的地方原子不断添加到台阶上，从而使晶核不断长大；在无台阶时，则首先在平整的界面上形成二维晶核，随后原子在二维晶核的侧面台阶处添加不断扩展直至覆盖整个界面，然后再形成二维台阶，如此往复。

减小晶粒尺寸的方法：① 增加环境冷却能力，控制过冷度。② 化学变质法。③ 增强液体流动。④ 外加振动。

第五部分 二元合金的相结构与结晶

用热分析法建立二元相图：① 选择典型成分的合金② 作出所选合金的冷却曲线；③ 根据冷却曲线确定相变关键点的温度；④ 在“成分—温度”图上确定相应点的位置；⑤ 将同类型点的连接成线，构成相应的区域。

相图与性能的关系：

1、使用性能

使用性能包括力学性能、物理性能、化学性能等。

2、工艺性能

工艺性能包括铸造性能、焊接性能、热处理性能、压力加工性能、切削加工性能等。

第六部分 铁碳合金

含碳量对铁碳合金平衡组织、力学性能的影响规律。

（1）随着碳含量的逐渐增高，其相应的组织变化（1）随着合金中碳含量的增加，硬度几乎呈直线增加。

（2）随着合金中碳含量的增加，强度先增加而后下降，在共析成分附近达到最大值。（3）随着合金中碳含量的增加，塑性、韧性下降。

第八部分 材料的变形和断裂

再结晶：加工硬化的金属加热至某一临界温度以上，通过在畸变的加工硬化基体上重新形成新的、等轴状的、无畸变的晶核并长大，直至加工硬化基体完全消失，金属由等轴状的、无畸变的晶粒所构成，而性能也恢复到加工硬化前的状态的过程。

滑移变形与孪晶变形的比较滑移和孪生是金属在常温下发生塑性变形的两种主要方式，但滑移比孪生更常见。滑移是在切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分在一特定的晶面（滑移面）上沿特定的方向（滑移方向）所进行的相对滑动.晶体滑移时，滑动的晶体中所有质点的移动距离相同。孪生是晶体在切应力作用下，沿一定的晶面（孪晶面）和晶向（孪生方向），在一个区域内发生连续顺序的切变，孪生时孪生区中质点移动的距离并不相等。

晶体进行交滑移的过程指螺型位错在两个相交的滑移面上的滑移。如图8-15所示，由于螺位错的滑移面可在与位错线相平行的无数个平面上进行，当螺位错在A面上的滑移受阻后转移到B面上进行滑移，其后又重新回到A面上进行滑移，这样的滑移称为交滑移。发生交滑移后，其滑移线呈波纹状。

双交滑移进行位错增殖的机制对高层错能的面心立方和体心立方金属，变形时位错的增殖主要靠双交滑移。图8-21，在（110）面上有一位错环，环段S表示螺位错，环段E表示刃位错。如螺位错CD线段遇到某种阻碍可交滑移到（101）面上，滑过一段距离后又交滑移回到（110）平面，在新的（110）面上又扩展为位错环。在（101）面上的两段位错线都为刃型位错，只能在（101）面上滑动，这样，在两个平行的（110）面上可形成两个F-R源，两个F-R源通过两段刃型位错相连接。若这一过程在一系列平行的（110）面上重复进行，则可形成许多F-R位错源，使位错密度迅速增殖。

金属热变形及对组织与性能的影响铸态下的粗大柱状晶和等轴晶破坏，重新再结晶形成细小的等轴晶粒；减小显微偏析，使铸锭内原有的内部气孔（未被氧化）和疏松等焊合，均化成分，减少缺陷；第二相和夹杂物沿流变方向分布，出现热纤维组织，使金属产生各向异性。

第九部分 扩散

扩散一定温度下，材料中原子在晶格的平衡位置作热运动，有些原子能量较高可以脱离周围原子的束缚而又原来的平衡位置转移到另一平衡位置，这种原子的迁移的微观过程及由大量原子迁移此而引起的物质的宏观流动称为扩散。

第十部分 金属材料的热处理原理

固态相变的主要特点、基本类型。

① 相变阻力大②新旧相之间往往存在一定的晶体学位向关系 ③ 新相往往优先在旧相(母相)的缺陷处形成.扩散性相变；非扩散性相变；半扩散性相变

片状珠光体加热向奥氏体转变的基本过程：铁由体心立方向面心立方的晶体结构的转变 ；复杂斜方结构的渗碳体分解；碳溶入到奥氏体中；碳在奥氏体中扩散均匀化。

片状珠光体和粒状珠光体的性能特点：片状珠光体：钢缓慢冷却时发生共析转变形成的铁素体与渗碳体的机械混合物，由一层铁素体与一层渗碳体交替紧密堆叠而成的珠光体。片状珠光体中，一对铁素体和渗碳体的总厚度称为珠光体片间距。粒状珠光体：以铁素体为基体，其上分部有粒状的渗碳体。一般由片状珠光体经退回而形成。可进一步分为粗粒状珠光体、粒状珠光体和细粒状珠光体及点状珠光体。

合金元素对奥氏体→珠光体转变的影响：当合金元素溶入奥氏体中，除Co外，所有常用合金元素都增大过冷奥氏体的稳定性，使珠光体（先共析铁素体）转变曲线鼻子右移，推迟珠光体转变，降低转变速度。除Ni外，所有常用合金元素均使珠光体（先共析铁素体）转变曲线鼻子右移向高温区移动。

马氏体转变的主要特点：（1）表面浮凸与切变共格（2）马氏体转变的无扩散性（3）马氏体转变具有一定的位向关系和惯习面（4）马氏体转变是在一温度范围内完成的

板条马氏体、片状马氏体的显微组织形态、亚结构、性能：板条马氏体：在金相显微镜下由许多成群的板条组成。由于某些钢种板条不易侵蚀出来而呈现为块状，又称为块状马氏体。板条马氏体是低碳钢的典型马氏体组织，又称为低碳马氏体。板条状马氏体的亚结构主要为位错，又称为位错型马氏体。片状马氏体： 在金相显微镜下呈针状或竹叶状，常见明显的中脊，又称针状马氏体和竹叶状马氏体。其空间形态呈双凸透镜片状，又称为透镜片状马氏体。是高碳钢中典型的马氏体组织，又称为高碳马氏体片状马氏体的亚结构主要为孪晶，又称为孪晶型马氏体。片状马氏体的惯习面是奥氏体的（225）面或（259）面。片状马氏体与母相的位向关系是K-S关系或西山关系。

上贝氏体、下贝氏体的显微组织形态、亚结构、性能：上贝氏体是在贝氏体形成温度区域的高温部分形成。又称高温贝氏体。用B上表示。金相显微镜下上贝氏体呈羽毛状。上贝氏体中成束且大致平行的铁素体板条自奥氏体晶界的一侧或两侧向奥氏体晶粒内生长，而渗碳体呈粒状或链珠状或短杆状分布于铁素体板条之间。下贝氏体形成温度比上贝氏体低，又称低温贝氏体，以B下表示，在金相显微镜下下贝氏体呈针状，其空间形状为透镜片状在电子显微镜下，每片下贝氏体实际是由一片状铁素体和铁素体中呈颗粒状排列成行的碳化物组成。碳化物行以55°-60°的角度与铁素体针的长轴相交。上贝氏体形成时往往产生大致平行的表面浮凸。下贝氏体也会产生表面浮凸，往往呈“V”形。贝氏体转变过程是马氏体转变和碳原子扩散的综合过程。

过冷奥氏体等温转变及其影响因素：过冷奥氏体分解的一种方式。将奥氏体迅速冷到A1以下某一温度并保持，过冷奥氏体在该温度下发生的转变（分解）。合金元素除Co外，常用合金元素都增加过冷奥氏体的稳定性，推迟转变和降低转变速度，使C曲线右移，延长过冷奥氏体开始和终了转变时间。非（弱）碳化物形成元素，其影响与碳的影响相似，减慢珠光体和贝氏体的形成，降低Ms点。碳化物形成元素，减慢珠光体的作用大于减慢贝氏体的形成作用，同时降低Ms点。奥氏体晶粒越大则对珠光体转变推迟作用越大，对贝氏体转变的影响则相对较小。原始组织、加热温度和保温时间① 在相同的加热条件下，原始组织越细，越易得到均匀的奥氏体，等温转变的C曲线右移，Ms点降低。原始组织相同，提高奥氏体化温度或延长保温时间，将促使碳化物溶解、奥氏体成分均匀，等温转变的C曲线右移，Ms点降低。塑性变形对过冷奥氏体进行塑性变形使其稳定性降低，促进等温转变，使C曲线左移。

钢的临界冷却速度及其主要影响因素：(1)钢的临界冷却速度连续冷却时，使过冷奥氏体不析出先共析铁素体（亚共析钢）、先共析碳化物（过共析钢在高于Accm奥氏体化）或不转变为珠光体、贝氏体的最低冷却速度分别称为抑制先共析铁素体、先共析碳化物、珠光体和贝氏体转变的临界冷却速度。(2)钢的临界（冷却）淬火速度取决于抑制珠光体转变的临界冷却速度。(3)钢的临界（冷却）淬火速度取决于抑制贝氏体转变的临界冷却速度。(4)碳含量(5)合金元素(6)奥氏体晶粒度(7)奥氏体中非奥金属夹杂物和稳定碳化物

回火及其主要目的：将淬火后的钢重新加热到A1以下预定温度保温然后以一定方式冷却，使淬火亚稳定组织向相对稳定的回火组织转变的一种工艺。主要目的消除淬火后钢中的残余内应力；提高钢的塑性和韧性；获得钢不同的强韧性组合，满足工程需要。

低温回火脆性、高温回火脆性及其主要特点：低温回火脆性是指钢在200℃-350℃回火温度范围内出现的回火脆性，又称为第一类回火脆性。① 低温回火脆性的不可逆性：将产生低温回火脆性的钢在更高温度下回火后，其脆性消失，再将其在产生回火脆性的温度回火，也不会重新产生脆性。② 低温回火脆性的必然出现性：对于存在低温回火脆性的钢种，只要其在低温回火脆性出现的温度范围内回火，不论是快冷还是慢冷，都会出现回火脆性。③ 低温回火脆性的普遍性：一般钢种甚至是碳含量极低的钢种，在200℃-350℃温度范围内回火都会出现回火脆性。高温回火脆性是指钢在450℃-650℃回火温度范围内出现的回火脆性，又称为第二类回火脆性① 回火脆性出现与否与回火 后的冷却方式密切相关，在产生回火脆性的温度回火后缓慢冷却产生回火脆性，而快速冷却则不产生回火脆性。② 高温回火脆性的可逆性：将已产生回火脆性的钢重新回火并快速冷却则韧性恢复，回火脆性消失；将高温回火后处于韧性状态的钢再经脆化处理（在高温回火脆性温度范围内加热保持后缓慢冷却）后又会变成脆性状态④ 不同原始组织经脆化处理后其脆化倾向不同，其中马氏体最大，贝氏体次之，而珠光体最小。

习题集

多相体系中的相平衡条件：任一组元在各相中的化学位相等。

金属热变形及对组织与性能的影响：热变形时再结晶能很快发生，材料始终保持高的塑性状态；热加工可以可使金属内部的组织与性能得以改善。铸态下的粗大柱状晶和等轴晶破坏，重新再结晶形成细小的等轴晶粒；减小显微偏析，使铸锭内原有的内部气孔（未被氧化）和疏松等焊合，均化成分，减少缺陷；第二相和夹杂物沿流变方向分布，出现热纤维组织，使金属产生各向异性。

固体金属扩散的条件：存在扩散驱动力（该驱动力可以是化学位梯度、温度梯度、应力梯度、表面自由能差及外加电磁场等，但浓度梯度不是扩散的驱动力。）；扩散原子必须固溶（扩散原子要固溶到基体金属的晶格中形成固溶体，否则不能进行扩散。铅不溶于铁，不能在铁中扩散，故钢铁可以在铅浴中加热获得光亮表面）；要有足够高的温度（保证扩散原子具有足够高的能量克服扩散激活能）；要有足够长的时间。

柯肯达尔效应：在置换固溶体中由于两组元的原子以不同的速率相对扩散从而引起相应的扩散偶之间的界面标记漂移的现象称为柯肯达尔效应。

淬火钢的硬度与含碳量的关系：

1、曲线1即为完全淬火后所得的硬度曲线，当C量低时，淬火后马氏体的硬度随碳量增加而升高；当C量高时，Mf已在0℃以下，淬火后得到M+A双相组织。故随C量增高，A量增加，由于A硬度低，硬度反而下降。曲线2，对于过共析钢采用的是高于AC1的不完全淬火，所得马氏体中碳含量即为该温度下A的饱和C浓度，温度不变时均相同，故随碳含量增高，硬度基本不变。曲线3采用完全淬火并进行冷处理，使奥氏体全部转化为马氏体，所得即为马氏体硬度和碳含量关系。如果过共析钢加热温度超过Acm，将导致渗碳体消失，奥氏体晶粒粗化，淬火后得到粗大针状马氏体，残余奥氏体量增多，硬度和耐磨性降低，脆性增大；如果淬火温度过低，可能得到非马氏体组织，则钢的硬度达不到要求，过共析钢淬火通常是在Ac1以上 30--50℃。

用位错理论解释低碳钢的应变时效现象：溶质原子向位错线下聚集过程是一个扩散过程，受扩散条件（时间和温度等）的控制。要使被柯垂尔气团“钉扎” 的位错运动，开始必须施加较大的力，但一旦位错开动，柯垂尔气团“钉扎”作用消失，位错运动所需的力下降至正常水平。

柯垂尔理论认为，卸载后立即重新加载，位错已经脱钉，因此不再出现屈服现象。放置或加热后再加载，位错被重新定扎，因此会再次出现屈服现象。位错増殖理论认为，卸载后立即重新加载，位错已经増殖，因此不再出现屈服现象。放置或加热后再加载，发生了回复，位错发生重排和抵消，因此会再次出现屈服现象。CCT图冷却至室温后的组织：以（a）速度冷却（冷至500℃需0.7s）时，冷至Ms点（360℃）的过程中过冷奥氏体不发生扩散型转变，室温得到板条和片状马氏体同时共存的组织（包括5%的残余奥氏体）。以（b）速度冷却（冷至500℃需5.5s）时，分部与铁素体、珠光体、贝氏体析出线和Ms线相交，最终得到5%F、50%P、13%B和30%M的混合组织（包括2%的残余奥氏体）。以（c）速度冷却（冷至500℃需260s）时，最终组织为35%F+65%P。

F-R位错源：晶体中存在一两端固定的位错CD，在外加切应力作用下逐渐弯曲形成圆弧形。当位错弯曲成以CD为直径的半圆形时，外加切应力达最大值（G×b/CD）；超过此临界值后，位错线不稳定了，此时位错线以C、D为中心发生卷曲；随着位错线的卷曲扩展，两端点的位错线相遇，由于其柏氏矢量大小相等、方向相反，在相互抵消后，形成了一个环形位错和直线位错CD。重复上述过程则位错CD可源源不断的形成位错环，使位错不断增殖。

成分过冷及其对晶体生长的影响：固溶体结晶时，在正温度梯度下，由于溶质原子在固/液界面前液相中聚集，导致界面前沿液相中某一区域内的液体处于过冷状态，这种由成分的不均匀分布而引起的过冷称为成分过冷。随成分过冷的逐渐增大，晶体的生长形态由平面生长到胞状生长、胞状树枝生长、树枝胞状生长、树枝生长、液体中重新成核生长逐渐转变 交滑移：指螺型位错在两个相交的滑移面上的滑移。由于螺位错的滑移面可在与位错线相平行的无数个平面上进行，当螺位错在A面上的滑移受阻后转移到B面上进行滑移，其后又重新回到A面上进行滑移，这样的滑移称为交滑移。

马氏体转变的主要特点：表面浮凸与切变共格（马氏体的切变共格转变引起表面侧倾，产生表面浮凸。）；马氏体转变的无扩散性（马氏体可以在极低的温度下进行，转变速度极快，转变时无原子的扩散，转变前后原子之间的相邻关系没有改变，浓度无变化）；马氏体转变具有一定的位向关系和惯习面；马氏体转变是在一温度范围内完成的（由于马氏体转变所需的驱动力大，通常情况下只有不断降低温度，马氏体转变才能继续进行，冷却中断，转变停止。）碳钢淬火后回火时的组织转变：碳钢淬火后的组织为淬火马氏体和残余奥氏体，回火时随着温度升高，将发生碳在马氏体中的偏聚、马氏体的分解、残余奥氏体的分解、碳化物的析出和α相状态的变化及碳化物聚集长大等过程。

铸锭的晶区特点以及形成原因：表面细等轴晶区：高温液态金属浇入冷铸型后受到铸型的激冷而形成，晶粒细小，组织致密，厚度很小，一般为几毫米左右。具体厚度及晶粒大小与铸型及浇注条件有关。内部柱状晶区：由垂直于型壁的粗大柱状晶所构成，柱状晶区具有各向异性。同一方向生长的柱状晶彼此间比较平直，气泡、缩孔等缺陷很小，组织致密。中心组等轴晶区：由粗大的等轴晶所构成，等轴晶区无各向异性。等轴晶生长时晶粒彼此交叉，枝杈间搭接牢固，裂纹不易扩展，不存在明显的薄弱面。显微缩孔较多，组织不致密。但可用通过压力加工的方法改善甚至消除。

氢键：氢原子与电负性大、半径小的原子X（氟、氧、氮等）以一种特殊的分子间作用力结合，若与电负性大的原子Y（与X相同的也可以）接近，在X与Y之间以氢为媒介，生成X-H„Y形式的键，即为氢键。

5.无机材料科学基础教案 篇五

绪论

1、材料的发展动向及本课程的重要地位；

2、本课程的特色及基本要求。

3、无机材料物理化学的科学内涵

4、无机材料物理化学的研究方法

5、参考文献

第一章

结晶学基础

§1-1—§1-6内容在结晶学课程中讲授 §1-7

晶体化学基本原理

一、结晶化学定律（Goldschmidt——哥希密特定律）

1、数量关系

2、大小关系

3、极化性能

二、决定晶体结构的基本因素

（一）原子半径和离子半径

（二）球体紧密堆积原理

1、等径球的最紧密堆积及其空隙（1）六方最紧密堆积 1）六方最紧密堆积方式 2）六方最紧密堆积特点（2）面心立方最紧密堆积 1）立方最紧密堆积方法 2）立方最紧密堆积特点（a）最紧密堆积的堆积系数

（b）紧密堆积中的空隙类型与数目

2、不等径球的堆积

一、配位数与配位多面体

1、配位数（CN）

2、配位多面体

二、离子极化

三、电负性（X）

四、鲍林规则（L.Pauling）

（一）第一规则——配位多面体规则

1、第一规则的意义

2、配位数与临界半径比（极限半径比）

（二）第二规则——电价规则（最重要的规则）

1、电价规则的意义——可确定负离子的CN或电价

2、可分析晶体结构是否稳定并分析结构中配位多面体的连接方式

（三）第三规则—共顶、共面、共棱规则

（四）第四规则——岛式规则

（五）第五规则——节约规则 作业：P37 1-10 四面体键角109.28； 思考题： P37

1-7； 1-9；

第二章

晶体结构与结构缺陷

§2-1

典型结构类型

一、金刚石结构与石墨结构

（一）描述晶体结构的方法

1．点坐标法—描述结构基元的位置 2．投影法—也叫标高法。

3、球体紧密堆积法—反映质点的堆积特点和充填情况；

4．多面体的连接方式——对复杂的晶体结构，其质点数目多，用其他方法表示不易找出特点，而用此法则简单明了地描述其结构特点。

（二）金刚石结构

（三）石墨结构

金刚石是目前硬度最大的材料，石墨则是最软的材料。性质差异的原因是结构上的差异。

二、NaCl型结构

NaCl从化学式上说是属于AX型化合物：

（一）NaCl型结构分析

NaC晶体的空间群：Fm3m F——表示布拉格点阵类型（面心立方）

m——表示对称面[在（001）面上有一对称面]； 3——对称轴[在（111）面上有一个三次轴；

m——表示倒转轴[在垂直于（110）方向有对称面）

[

2=m]



1、从堆积方式上分析

＋－

2、Na、Cl在晶体中的位置分布规律

（二）具有NaCl型结构的物质有32种

氧化物：MgO、CaO、SrO、BaO、MnO、FeO、CoO、NiO 氮化物：TiN、LaN、TiC、ScN、CrN、ZrN 这些物质其晶系、堆积方式、正负离子配位数、点阵类型均相同，仅晶格常数不同。

三、闪锌矿型结构——（ZnS）

1、立方型ZnS结构分析

2、具有闪锌矿结构的晶体——有27种

四、纤锌矿型结构——（ZnS）

1、六方ZnS结构分析

2、具有六方ZnS结构的晶体——有23种如： BeO、ZnO、AlN

五、萤石型（CaF2）结构

（一）萤石结构

1、萤石结构分析

2、结构特点

（1）内部空隙较大——1/2有立方体空隙是空的

（2）可看作是正离子作面心立方堆积，F-离子充填在四面体中；

3、晶体的特性

（1）该结构的晶体可作离子导电体即此结构有利于负离子扩散；因为内部存在较大的空隙（立方体空隙）

（2）沿（111）面有解理；在（111）面上Ca-Ca之间距最小，有斥力，易沿此面解理

4、具有萤石结构的晶体

（二）反萤石结构

1、反萤石结构

——保持萤石结构中的晶型和点阵类型不变，只是将正负离子的位置互换而构成的结构称之

2、具有反萤石结构的晶体

这类化合物的共同特性是：熔点低——常作为助熔剂使用

六、金红石（TiO2）型结构

1、金红石结构分析

2、晶体的特性

七、碘化镉（CdI2）型结构

八、刚玉型结构（-Al2O3）

1、结构分析

2、晶体特性

3、类似结构的晶体：

九、钙钛矿型（CaTiO3）结构 结构通式：ABO3

A——低价离子（二价或一价）B——高价离子（四价或五价）

1、钙钛矿型结构分析

2、晶体的特性

3、类似结构的晶体

十、尖晶石型结构（MgAl2O4）通式：

AB2O4（正尖晶石）其中：

A——低价（2+）

B——高价（3+）

[总价=+8]

（一）MgAl2O4尖晶石结构分析

1、结构分析

2、正尖晶石结构的规律

3、晶体的特性

（二）反尖晶石结构

典型结构分析方法归纳：

A、负离子的堆积方法——由晶胞图可点阵类型来分析 B、正负离子的配位数——分别由第一、第二规则来分析 C、正离子充填情况——由化学式和第一规则直接判断 D、多面体之间的连接方式——由第二规则来分析 §2-2 硅酸盐晶体结构

一、硅酸盐晶体的组成、结构特点与分类

（一）化学组成表示法

1、化学式——氧化物表示法

2、结构式——无机络盐的表示法

3、结构式的意义

（二）结构的共性规律

（三）结构分类

二、岛状结构

（一）硅酸盐晶体结构的分析方法

1、按O/Si比判断结构类型

2、分析附加阳离子的作用并由鲍林第一规则确定其配位数；

3、分析各多面体之间的连接方式（应用第二规则）

4、结合晶胞图或投影图，分析了解硅氧骨干在晶胞中的分布规律或特点；

（二）Mg2SiO4结构分析

三、组群状结构

（一）组群状结构的特点

1、由n个[SiO4]构成结构单元其n=2,3,4,6；O/S=3～3.5；

2、硅氧骨干之间不直接连接，由附加阳离子将其连成整体。

（二）绿宝石（绿柱石）结构

1、结构特点

2、具有类似结构的材料及其特性

四、链状结构

（一）特点与类型

1、特点

2、类型

A、单链——通式{SinO3n} O/Si=3；透辉石 CaMg[Si2O6] B、双链——由2条单链平行连结而成；通式——[SinO3n-1] O/Si=2.5～2.75

（二）透辉石晶体结构

1、O/Si=3 n=2——单式2元链

2、链之间由CaMg相连接

3、Ca.Mg可由其他离子取代，（三）晶体特性

A、附加正离子的电价——环状有二、三价；链状只有[2价]低价； B、外加正离子大小——与CN及空隙大小有关，环状中空隙大。

五、层状结构

（一）层状结构的形成与特点

1、所有桥氧都在同一平面上，所有活性氧都指向相同方向。

2、结构通式

3、晶体是由[SiO4]与八面体层[附加阳离子充填层]沿C轴重叠堆积而成。

（二）高岭石结构

1、结构分析

（1）[Si2O5]是单网形[2层矿]（2）附加阳离子Al的CN=6，（3）属于二八面体矿物

2、矿物特性

3、类似结构的矿物

（三）蒙脱石结构

1、结构分析

2、矿物特性

3、类似矿物

（四）伊利石与白云母结构

1、伊利石结构

2、白云母结构 KAl2 [AlSi3O10](OH)2

（五）分析层状结构归纳

1、矿物的层型（单网或复网

2、八面体形式（二八面体、三八面体）

3、层中离子的取代位置和程度（是发生在四面体内还是八面体内）

4、层间结合力（范氏力、氢键、离子键）

5、层间水的有无

六、架状结构

（一）形成与特点

（二）石英晶体结构

1、石英的主要晶型

2、石英、鳞石英、方石英结构上的主要差异（1）石英晶体结构（2）鳞石英（3）方石英

（三）长石晶体结构

1、特点

2、长石晶体的特性

3、透长石的结构分析 §2-3 晶体结构缺陷

一、点缺陷

（一）点缺陷的类型

1、点缺陷的存在形式

2、热缺陷

（1）弗仑克尔（Frenker）缺陷（2）肖特基(Schttky)缺陷

3、杂质缺陷（组分缺陷）

4、非化学计量结构缺陷

（二）缺陷化学反应表示法

1、克罗格—明克符号

2、缺陷反应方程式的规则

3、缺陷反应式的写法举例

（三）缺陷浓度的计算

（四）点缺陷的化学平衡

1、弗仑克尔缺陷

2、肖特基缺陷

3、缺陷平衡浓度计算举例

二、固溶体

（一）固溶体的基本概念

（二）固溶体的分类

分类方法有二种：

1、按溶质原子在溶剂晶格中的位置分类（1）置换式（取代式）（2）间隙式

2、按溶质的溶解度分类（1）连续固溶体

(2)有限固溶体（也叫不连续固溶体或部分互溶固溶体）

（三）连续置换型固溶体的形成条件

1、离子尺寸因素

2、晶体的结构类型

3、离子电价或总电价

4、电负性

（四）不等价置换固溶体中的缺陷形式

1、不等价取代固溶体中缺陷类型

2、固溶分子式的写法

(A)以基质（溶剂）的分子式为基准形式(B)基质原子写在前，取代原子写在其后

(C)根据缺陷式的位置数取代情况，将取代后的原子分数（或小数）写在相应原子的右下角

（五）间隙型固溶体的影响因素

1、杂质原子半径大小

2、基质晶格间隙大小

3、不等价取代时，电价的平衡可由形成空位或复合阳离子置换来满足

三、非化学计量化合物

（一）非化学计量化合物特点

（1）由外界条件变化而引起的，缺陷浓度随氧分压而变化（2）产生在变价元素的氧化物晶体中；（是同一元素不同价氧化物构成的固溶体）（3）材料中往往存在自由电子和电子空穴，故材料有半导性

（二）非化学计量化合物类型

有正负离子空位、正负离了填隙共四类：

1、阴离子缺位型（TiO2-x、ZrO2-x）

2、阳离子填隙型（Zn 1+xO）

3、阴离子填隙型(UO2+x)

4、阳离子缺位型(FeO1-x、CuO2-x)

（三）非化学计量化合物意义

四、固溶体的研究方法及意义

（一）研究内容

（二）固溶体类型判别

（三）研究固溶体的意义

五、线缺陷（位错）

P73

（一）刃位错及其特点

1、刃位错的形成

2、刃位错的符号

3、刃位错的特点

（二）螺位错及其特点

作业 P75 2-1、6、7、8、9、11、12

第三章 熔体与玻璃体

本章主要讨论硅酸盐熔体和玻璃体的结构、性质、产生原因与形成条件及其影响因素等。熔体——物质在高温时以液体存在的一种状态； 玻璃体——由熔体过冷却而形成的非晶态固体。§3-1 熔体结构的聚合物理论

一、关于熔体结构的聚合物理论要点

随着研究手段和测试技术的进步，对熔体结构的认识已逐渐形成。由许多实验结果表明，熔体的结构与玻璃结构十分相近，其共同特点是：近程有序——从局长小范围看质点排列有规则；

远程无序——从整体结构上看内部质点排列是无序的；

二、聚合程度与温度、组成的关系

——熔体的聚合程度取决于温度和组成。

（一）温度的影响（组成不变时）

（二）组成的影响（温度不变时）§3-2 熔体的性质

一、粘度

（一）粘度的定义及表达式

1、粘度的定义

2、粘度的理论解释（略讲）（1）绝对速度理论（2）自由体积理论（3）过剩熵理论

（二）影响粘度的因素

1、温度

2、组成（1）R2O的作用（2）RO的作用（3）RO的作用

3二、表面张力-表面能

（一）表面张力与比表面能

（二）影响因素

1、组成的影响

2、温度的影响 §3-3 玻璃的通性 通性——指无论其化学组成如何，只要是玻璃都具有的宏观共性。

一、各向同性

二、介稳性

三、熔融态向玻璃转化的可逆性与渐变性

四、熔融态向玻璃态转化时理化性质随温度变化的连续性 §3-4 玻璃的形成

主要介绍玻璃形成时的动力学条件和结晶化学条件。教学主要围绕以下内容： 玻璃是怎样形成的？——形成方法

什么样的条件才能形成玻璃？——动力学条件 什么样的物质易形成玻璃？——结晶化学条件 ——主要是探讨玻璃形成的内在规律与外部条件；

一、形成方法

(略讲)玻璃的形成方法较多，大体上可从传统玻璃、与特种玻璃两方法来介绍

1、传统玻璃

2、特种玻璃

二、玻璃形成的热力学条件

三、玻璃形成的动力学条件（略讲，在相变一章中详细讲解）

（一）临界冷却速率

1、临界冷却速率

2、转变的体积分数与时间、温度的关系

3、三T图的意义

(二)影响临界冷却速率的因素

临界冷却速率是随熔体组成而变化的，组成对临界冷却速率的决定作用可具体表现为：

1、高温粘度

2、Tg比值

Tm

四、玻璃形成的结晶化学条件

主要是从物质内部的化学键特性、质点的排列状况等本质原因上来寻求解释

（一）键强（单键能）

键强（P）也叫单键能——由化合物的分解能除以正离子配位数

1、玻璃网络形成体

P＞335 KJ/mol

2、网络改（变）性体

P＜250 KJ/mol

3、网络中间体

P=250~330 KJ/mol

（二）键型

§3-5 玻璃的结构

一、晶子假说

（一）实验发现

1、折射率在573℃有突变

2、X-射线（XRD）衍射分析表明钠硅玻璃的衍射峰与偏硅酸钠晶体的相一致

3、红外光谱分析表明玻璃与晶体的吸收波的极大值相一致

（二）理论要点

（三）存在问题

二、无规则网络假说

（一）理论要点

（二）实验支持

1、XRD小角度衍射结果表明：

径向分布函数曲线进一步说明玻璃中的有序程度仅为10~12Å左右；与晶胞大小相近。

2、径向分布函数图的意义

3、玻璃的径向分布函数图分析：

（三）对玻璃性质的解释

（四）两假说的异同 §3-6 常见玻璃类型

一、硅酸盐玻璃

（一）石英玻璃

1、石英玻璃的结构

2、特性

（二）硅酸盐玻璃

1、结构描述

2、玻璃的性质

（三）网络结构参数

1、网络参数及意义

2、Y值的计算示例

3、Y值与玻璃性能的关系

二、硼酸盐玻璃

（一）硼酸盐玻璃的结构

（二）硼反常现象

作业：P104~105：——3—1、2、3、4、5、6、8、11、12

第四章

表面与界面

§4-1 固体的表面

一、固体表面的特征

（一）固体表面的不均一性

（二）固体表面力场

1、范德华力（短程力）（1）定向作用力（2）诱导作用力

（3）色散力（分散作用力）

2、长程力

二、晶体表面结构

（一）离子晶体的表面结构

1、离子晶体表面双电层结构

2、表面双电层与离子极化性能及的关系

（二）玻璃体表面结构

（三）晶体表面的几何结构

三、固体的表面能

1、表面能理论式的推导

2、共价键晶体的表面能计算示例

3、离子晶体的表面能计算示例 §4-2 界面行为

一、弯曲表面效应

（一）曲面压差

（二）曲面上的蒸气压

（三）微小晶粒的溶解度及熔点

二、润湿与粘附

（一）接触角与润湿作用

（二）润湿的三种类型

1、铺展润湿

2、附着润湿（也叫粘附润湿）

3、浸渍润湿

（三）影响润湿的因素

三、吸附与表面改性

（一）吸附与表面改性定义

（二）表面改性在硅酸盐工业中应用的实例

1、改善成型性能（1）Al2O3瓷

（2）CaTiO3电容器陶瓷

2、减水作用

3、提高球磨效率

（三）润湿与相分布

1、固-固-气接触系统

2、固-固-液接触系统 §4-3 晶 界（略讲）§4-4 粘土-水系统胶体化学

一、粘土的荷电性

1、负电荷——主要来自两个方面

2、两性电荷——断键引起

3、净电荷

二、粘土的离子吸附与交换性

（一）粘土阳离子吸附与交换的特点

1、粘土阳离子吸附与交换现象

2、粘土阳离子吸附与交换特点

3、交换条件

（二）粘土阳离子交换容量及影响因素

1、交换容量的意义（2、影响交换容量的因素

（三）粘土阳离子交换序

三、粘土胶体的动电性质

（一）粘土与水的作用

1、作用原因

2、粘土胶团中水的存在形式

3、结合水量及其影响因素

（二）粘土胶体的电动电位——ζ电位

1、粘土胶团与ζ电位

2、影响ζ电位的因素

3、ζ电位与泥浆性能的关系

四、粘土-水系统的胶体化学性质

（一）流变学基础——流变曲线的类型（略讲）

下面根据流动曲线，介绍流动类型、流动方程及其特点：流体的流动分为以下几类：

1、牛顿型流动

2、宾汉型流动

3、塑流型

4、假塑性流动——也叫剪切稀释型

5、胀流型——也叫剪切稠化型

（二）泥浆的流动性与稳定性

1、流动性、稳定性

2、稀释现象及机理

3、稀释条件

4、稀释效果与注浆性能

（三）泥浆的触变性

1、触变性

2、触变结构

3、影响触变性的因素（1）泥浆含水量（2）矿物的组成（3）颗粒大小与形状（4）电解质种类与加入量（5）温度

（四）粘土的可塑性

1、应力-应变曲线

2、可塑泥料中引力-斥力分析

3、影响可塑性的因素

4、调整改善可塑性的方法

五、瘠性料的悬浮与塑化

（一）瘠性料的悬浮

1、控制料浆的PH值

2、PH值与和-电位的关系

3、Al2O3胶团结构及形成

（二）有机添加剂对瘠性料的作用

1、悬浮作用

2、聚沉作用

3、塑化作用

作业：

P139—4—1、2、3、4、5、7、9、10

第六章

相平衡

§6-1 硅酸盐系统相平衡特点

一、热力学平衡态与非平衡态

（一）平衡态的特征与条件

（二）硅酸盐系统的特点

（三）相图的指导意义

二、硅酸盐系统中的组分、相及相律

1、相律

2、自由度数

3、相

4、凝聚系统的相律 §6-2 单元系统一、水型物质与硫型物质

（一）单元相图回顾

（二）水型物质与硫型物质相图特征

二、具有多晶转变的单元相图 相区、界线、点代表的意义

1、相区

2、界线

3、点

三、SiO2系统

（一）相图简介

1、各点、线、面的含义

2、晶型转变点

（二）SiO2多晶转变特点

（三）多晶转变对生产的影响

1、各种转变产生的体积效应

2、体积效应对生产的影响

（四）SiO2相图应用

四、ZrO2系统

§6-3 二元系统一、基本类型简介

（一）最简单二元相图

1、相图特征

2、各点线面的含义

3、析晶路程分析

4、杠杆规则及应用

（二）生成化合物的二元相图

1、生成一个一致熔化合物的二元相图

2、生成一个不一致熔化合物的二元相图

3、生成一个固态分解化合物的二元相图

（三）具有多晶转变的二元相图

（四）生成固溶体的二元相图

1、形成连续固溶体的二元相图

2、形成有限固溶体的二元相图

（五）形成二液分层的相图

1、相图特征：

2、析晶路程：

二、实际二元相图举例

（一）分析二元相图的一般方法

（二）Al2O3-SiO2相图

1、相图特征

2、相图应用

（三）MgO-SiO2相图

1、相图介绍

2、相图应用

三、凝聚系统相图测定方法

作业：P224 6—2、3、5、6、7、8、9 §6-4 三元系统 一、三元相图概述

（一）组成表示法

1、浓度三角形

2、读取方法

（二）浓度三角形中组成变化的规则

1、等含量规则

2、定比例规则

3、背向性规则

（三）杠杆规则

（四）重心原理

1、重心位规则

2、交叉位规则

3、共轭位规则

（五）最简单三元系统立体图与投影图

1、立体图

2、平面投影图

3、温度表示法

4、析晶路程分析

（1）在初晶区内的析晶（2）在界线上的析晶（3）在三元无变点上的析晶（4）各相量的计算 二、三元相图的基本类型

（一）生成一个一致熔二元化合物的三元相图

1、相图特征

2、相图分析

（二）生成一个不一致熔二元化合物的三元相图

1、相图特征

2、分析三元相图的几个重要规则（1）连线规则（2）切线规则（3）重心原理（4）三角形规则

（5）划分副三角形的原则与方法

3、析晶路程分析

4、熔融（加热）过程分析

（三）生成一个固态分解的二元化合物的三元相图

1、相图特征

2、过渡点（R）的特性

生成一个一致熔三元化合物三元相图

1、相图特征

2、相图分析

（四）生成一个不一致熔三元化合物的三元相图

1、具有双升点（单转熔点）的类型

2、具有双降点（双转熔点）的类型

作业：P226 6—1、10、11、12、13

（五）其他类型简介

1、具有多晶转变的相图

2、形成一个二元连续固溶体的相图（1）相图特点

（2）析晶路程分析示例

3、具有液相分层的相图

分析三元相图方法与步骤归纳

1、怎样判读三元相图

2、析晶路程的方法归纳

3、分析熔融路程的方法 三、三元实际相图举例

（一）K2O-Al2O3-SiO2相图

1、相图介绍

2、相图应用举例

（二）MgO-Al2O3-SiO2相图

1、相图介绍

2、相图应用

（三）Na2O-CaO-SiO2相图

1、相图介绍

2、相图应用举例

作业：P226~227 6—

18、第七章

扩散与固相反应

§7-1 晶体中扩散的基本特点与宏观动力学方程

一、扩散的基本概念与特点

1、何谓扩散

2、固体中扩散的特点

二、扩散动力学方程——宏观规律

（一）菲克第一定律（Fick）

1、公式推导

2、各向异性体的扩散方程

3、适用条件

（二）菲克第二定律

（三）扩散的布朗运动理论

1、无序扩散——即无规则行走（布朗运动）

2、无序扩散系数

三、扩散动力学方程的应用举例

（一）稳定扩散举例

（二）不稳定扩散举例

1、短时解

2、长时解

§7-2 扩散过程的推动力、微观机构与扩散系数

一、扩散的热力学解释

（一）扩散的推动力

（二）自扩散系数与互扩散系数

1、自扩散系数

2、互扩散系数

二、微观机构与扩散系数

（一）固体中扩散的方式

1、空位扩散

2、间隙扩散

3、推填式扩散（亚间隙式）

4、易位扩散

5、环形换位扩散

（二）扩散系数的理论公式

（三）本征扩散与非本征扩散

1、本征扩散与非本征扩散

2、各自的特点

三、非化学计量化合物中的扩散

1、正离子空位扩散型

2、氧离子空位扩散型 §7-3影响扩散的因素

一、扩散介质的组成、键性与结构

（一）晶体组成的影响

（二）键强与键性

（三）晶体结构

1、扩散介质的结构紧密程度

2、表面及晶界的影响

二、扩散物的本性

1、半径的影响（电价相同时）

2、电价的影响

三、温度与杂质的影响

1、温度的作用

2、杂质的影响

作业：

P254~255：7—1、2、3、5、6 §7-4 固相反应及其动力学特征

一、固相反应及其特点

（一）固相反应的定义

（二）固相反应的特点

二、固相反应的分类

（一）按反应物的聚集状态分类

（二）按反应的性质分类

（三）按反应控制机理分类 §7-5 固相反应动力学方程 一、一般动力学关系

(一)固相反应速率表达式(二)固相反应控制过程的确定

二、化学反应控制的动力学方程

三、扩散控制的动力学方程

（一）杨德尔方程

1、平板模型——抛物线方程

2、杨德尔方程（Jander）

（二）金斯特林格方程

1、推导条件：

2、金氏方程与杨氏方程的比较

（三）卡特方程（1960年提出）（略讲）§7-6 影响固相反应的因素

一、反应物的化学组成与结构

1、活性与热处理条件

2、晶型转变点附近晶格活化反应能力大

3、新分解产物的反应活性大

二、颗粒尺寸及分布

三、温度、气氛、压力

1、温度

TKD

2、气氛

3、成型压力

四、矿化剂的作用

1、影响晶核形成速率

2、活化晶格

3、降低熔点，形成低共熔物

作业：

P254~255

7——7、8、9、10、11、12、13

第八章

相

变

一、研究相变过程的意义

二、本章目的与要求 §8-1 相变的分类

一、相变的热力学分类

（一）一级相变

（二）二级相变

二、按相变机理分类

（一）成核-生长相变

（二）连续型相变（Spinodal分解）

（三）马氏体相变

（三）有序无序转变

三、按质点迁移特征分类

（一）扩散型相变

（二）无扩散型相变 §8-2 液-固相变热力学

一、相变过程的不平衡态及亚稳区

1、不平衡与亚稳区

2、亚稳区的性质

二、相变过程的推动力

1、相变过程的温度条件

2、压力条件和浓度条件

三、晶核形成条件

（一）成核过程的能量变化

（二）临界晶核半径及其意义

（三）临界晶核形成能 §8-3 液-固相变动力学

一、成核过程动力学

(一)均匀成核（本征成核）

1、成核速率（2、IV）

IV—T关系分析

（二）非均匀成核

1、非均匀成核的特点

2、非均匀成核势垒与润湿角的关系

3、非均匀成核速率——

IS

二、晶体生长过程动力学

（一）晶体生长过程分析

（二）晶体生长的线速度

uT关系分析

（三）三、总结晶速率

（一）相变总速率方程（X）

（二）阿伏拉米方程

四、析晶过程及控制

（一）过冷度T对析晶的影响

（二）析晶过程的控制

1、有析晶区存在的系统

2、无析晶区的系统

五、影响析晶能力的因素

（一）熔体组成

（二）熔体的结构

（三）界面状况

（四）外加剂

（五）温度 §8-4 液-液相变过程

一、液相的不混溶现象

（一）分相的机理及特征

1、亚稳分相（成核-生长机理）

2、不稳分相（连续型相变也称Spinodale分解）

3、成核—生长分相与不稳分相比较（1）亚稳分相与不稳分相在在G-C曲线上的特征分析（2）亚稳分相与不稳分相的比较

三、分相的结晶化学观点

作业：

P282：8——1、2、3、5、6、7、9

第九章

烧

结

§9-1 概 述

一、烧结过程与定义

（一）烧结过程

（二）烧结的定义

二、几个概念

1、烧结与烧成

2、烧结与熔融

3、烧结与固相反应

三、烧结的推动力

1、推动力

2、烧结的条件

3、如何判断材料烧结难易

四、烧结模型 §9-2 固态烧结

一、蒸发-凝聚传质

（一）传质原因（机理）

（二）传质的条件

（三）动力学方程

1、冷凝速率(Um)

2、颈部半径增长速率（X/r）

3、公式分析

（四）传质特点

二、扩散传质

（一）颈部应力与空位浓度的关系

（二）扩散途径

（三）扩散传质初期特点及动力学方程

1、初期的特点

2、颈部半径增长率

3、公式分析

（四）扩散传质中期、后期特点及控制

1、中期的特点

2、烧结中期模型

3、烧结中期动力学公式

4、后期的特点及动力学方程 §9-3 液相参与的烧结

一、液相烧结的特点与分类

（一）液相烧结特点

（二）液相烧结的分类

二、流动传质

（一）粘性流动

1、粘性流动初期模型及动力学方程

2、粘性流动中期、后期动力学方程

（二）塑性流动

三、溶解-沉淀传质

（一）传质条件与过程

（二）颗粒重排

（三）溶解-沉淀传质

1、溶解-沉淀传质理论模型

2、致密化速率

四、各种传质机理分析比较 §9-4 晶粒生长与二次重结晶

一、晶体生长

（一）晶粒生长的基本概念

1、晶粒生长的现象

2、晶粒生长的推动力

3、晶界移动速率与晶粒生长速率（1）晶界移动速率（2）晶粒生长速率

（二）晶粒长大的几何规律

（三）晶粒生长的控制

1、晶界移动与气孔移动的几种情况

2、晶粒生长的极限尺寸及控制 二、二次重结晶（晶粒异常长大）

（一）产生原因

（二）工艺控制途径

1、工艺控制途径

2、措施

（三）晶粒生长与二次重结晶的比较

三、晶界在烧结中的作用 §9-5 影响烧结的因素

一、粉料的起始粒度

二、外加剂的作用

1、外加剂与主晶相形成固溶体

2、外加剂与主晶相形成化合物

3、阻止晶型转变

4、外加剂与主晶相形成液相

5、扩大烧结温度范围——使之在较低温度下出现液相，拓宽了下限温度；

三、烧结温度和保温时间

(一)温度

（二）保温时间

四、气 氛

五、成型压力

六、盐类的选择及其煅烧条件

1、煅烧条件

2、盐类的选择

作业题： P317：9—1、2、4、6、8、9、10、12 §9-6 特种烧结原理（略讲）

一、热压烧结

6.眼科学眼科学基础 篇六

怀疑主义、科学怀疑精神与科学信任--论现代专家信任系统的建构基础

专家信任系统是信任的制度保障的重要一环.专家信任系统是建立在科学的基础之上的,而科学应当是一项诚信的事业.专家信任系统具有两个重要的基础:认识的确定性和科学家品质的可靠性.但怀疑主义对认识的确定性的冲击,近年科学界本身出现的.种种科学不规范行为对科学家品质可靠性的置疑,使得公众对这一系统的可信任性产生怀疑.如何消除公众的怀疑心理,建构现代专家信任系统?这需要重新界定怀疑主义、怀疑精神,并构建一条从怀疑走向信任的科学通道.

作 者：吴秋兰 WU Qiu-lan  作者单位：福建师范大学公共管理学院,福建福州,350007 刊 名：福建师范大学学报（哲学社会科学版）  PKU CSSCI英文刊名：JOURNAL OF FUJIAN NORMAL UNIVERSITY(PHILOSOPHY AND SOCIAL SCIENECS EDITION) 年，卷(期)：2005 “”(2) 分类号：B82-057 关键词：专家信任系统   怀疑主义   怀疑精神   科学信任  

7.眼科学眼科学基础 篇七

关键词：高等学校,国家自然科学基金,基础科学研究,学科能力

在国家和地区创新体系中,知识创新能力是一个国家和地区创新体系构建和经济社会发展的决定因素。“科学能力的作为特殊的生产力,推动科学知识的创生、发育、增长和变化,并且给社会生产提供着力点,进而决定科学事业的兴衰。”[1]高校作为国家和区域创新体系中的重要力量之一,是知识创新的重要基地,它和企业的技术创新相结合,形成了一个国家和地区创新发展的重要链条。自然科学基础研究能力是一个高校原创性研究方面能力高低的重要标志,也是一所高校优势学科的重要反映。国家自然科学基金作为资助高校基础研究的重要主渠道之一,高校所获得的数量和资助额度基本反映了高校在国家基础研究能力和优势学科领域的地位状况。因此,从国家自然科学基金的视角来研究和探讨高校基础科学研究能力、知识创新能力和优势学科的特点和发展规律,有利于我们理解一个国家或地区创新能力的高低和经济社会发展的潜力。

1 河南省高校获国家自然科学基金资助总体情况

河南省是我国的经济大省和人口大省,高等教育发展在近十年间取得了长足的进步,无论是高等学校的数量还是人才培养的数量和质量都取得了重大突破,高层次人才培养的能力也得到大幅提升。2009年,高校和科研机构共有博士学位授权一级学科点11个,博士点106个;硕士学位授权一级学科点103个,硕士点845个。全省高等教育总规模达227.96万人,高等教育毛入学率达22.02%。在校大学生人数达136.88万人,在校研究生的数量达26431人[2] 。2009年河南省获得国家科技进步奖25项,其中特等奖1项(全国共3项),一等奖3项(全国共17项),获奖质量和数量均创历史新高;专利授权量首次突破万件,达11 428件。自主创新体系建设取得重大突破,5个实验室被批准为国家重点实验室,实现了河南省国家重点实验室“零”的历史性突破。新增国家工程中心3个,新组建66个省工程技术研究中心。新组建了15个省级重点实验室,省级重点实验室达到62个[3]。河南省高等教育的快速发展和科技平台的建设都为河南省科学研究能力的提升奠定了坚实的基础。

1999—2010年,河南省115所高校(包括普通高校、中外合作办学、高职高专、独立学院、民办高校)共获得国家自然科学基金项目1 282项,资助金额累计近3.4亿元[4]。其中获得国际(地区)合作与交流项目67项,金额为255万元,资助的学科主要是数学、工商管理、管理科学与工程、物理学I、高分子科学、有机化学、地理学、宏观管理与政策、药物学等;国家基础科学人才培养基金6项,金额为521万元,资助的学科主要是化学、天文学等;国家杰出青年科学基金4项,金额为580万元,资助的学科主要是药物学、力学、植物学、肿瘤学;联合资助基金项目9项,金额为428万元,资助的学科主要是电子学与信息系统、水利科学与海洋工程、天文学、无机非金属材料;面上项目821项,金额为23 115万元,资助的学科主要是无机化学、有机化学、数学、农学基础与作物学、地理学、机械工程、肿瘤学、中药学、化学工程及工业化学等;青年科学基金项目349项,金额为6 817万元,资助的学科主要是地理学、有机化学、物理学II、数学、无机非金属材料、无机化学、计算机科学等;重大研究计划11项,金额为503万元,资助的学科主要是无机化学、数学、中医学等;重点项目5项,金额为850万元,资助的学科主要是力学[5] 1999—2010年河南省高等学校共获得面上项目821项,资助金额为23 115万元,分别占河南省高校所获全部项目总数和金额的64%和68%。从资助的学科来看,主要是无机化学、有机化学、数学、农学基础与作物学、地理学、机械工程、肿瘤学、中药学、化学工程及工业化学等。从项目数和金额数来看,国家自然科学基金面上项目是支撑河南省高等学校基础科学研究的主渠道。其中获得20项资助以上的依托单位有14个,超过100项的有郑州大学(404项),河南大学(156项),河南师范大学(116项)。获得资助金额超过1 000万元的依托单位有9个,超过2 000万元的有5个。其中郑州大学获得面上项目数量和获资助金额远远超过河南省其它高校,两项都占河南高等学校面上项目总数和获资助金额总量的49%。

3 河南省高等学校获得国家自然科学基金青年科学基金项目资助情况分布

青年科学基金项目是国家自然科学基金人才项目系列的重要类型,主要支持青年科学技术人员在国家自然科学基金资助范围内自主选题,开展基础研究工作,培养青年科学技术人员独立主持科研项目、进行创新研究的能力,激励青年科学技术人员的创新思维,培育基础研究后继人才[5]。 2004年,河南省正式提出实施“人才强省战略”,大力推动人才的引进和培养,“人才强省战略”获得重大发展。2004—2008年,河南省“引进硕士学位以上的高层次人才5万多人,培训专业技术人员350多万人次,培训机关事业单位技术工人50 多万人次,考核选拔工人技师2万人。”[6]高层次创新人才工作获得重大突破,“2009年两位中青年学者当选两院院士。……在豫的两院院士达到17人,2009年专业技术人才总量达到248万人,比2004年增长77%。引才引智也取得了新突破,5人入选国家海外高层次人才引进‘千人计划’,12人入选省‘百人计划’,2004年以来共实施引进国外人才项目2000余项、国外专家3万人次。”[7]截止到2009年年底,河南省人才规模进入全国前10名,人才贡献率在全国排名第12位,“人才强省战略”的实施极大地支撑了河南省经济社会发展,支撑了河南省高等学校人才引进工作和办学水平的提升,也为河南省高等学校开展基础科学研究提供了强有力的人才支持。

从1999—2010年河南省高等学校获得青年科学基金项目的资助情况来看,共获得基金项目349项,资助金额为6 817万元,分别占到河南省高校所获全部项目总数和金额的27%和20%。获得10项资助以上的依托单位有8个,郑州大学(101项),河南大学(44项),河南理工大学(37项),河南科技大学(27项),河南师范大学(25项),中国人民解放军信息工程大学(22项),河南农业大学(21项),河南工业大学(12项)。获得资助金额超过400万元的依托单位有7个,超过2 000万元的有1个。其中郑州大学获得项目数量和获资助金额远远超过河南省其他高校,两项分别占河南高等学校青年科学基金项目总数和获资助金额总量的29%和30%。从资助的学科来看,主要是地理学、有机化学、物理学II、数学、无机非金属材料、无机化学、计算机科学等。从1999—2010年青年科学基金获资助项目数和资助金额的增长趋势来看,2010年比1999年都增加了100多倍,充分显示了青年学者群体正日益成为河南省高等学校基础科学研究的有生力量。

续上表

4 河南省高等学校获得国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目资助情况分布

国际(地区)合作交流项目旨在鼓励科学基金项目承担者开展广泛的国际合作交流活动,推动在研科学基金项目的科学创新、人才培养和学科建设,提升基金项目的研究水平。同时,鼓励科学家通过广泛的合作与交流,与国外合作伙伴保持良好的双边和多边合作关系。国际(地区)合作交流项目主要资助我国科学家与国外同行就双方共同感兴趣的、与基金项目有关的科学问题所进行的各类合作交流活动。国际(地区)合作研究项目资助科研人员立足国际科学前沿,有效利用国际科技资源,本着平等合作、互利互惠、成果共享的原则开展实质性国际合作研究,提高我国科学研究水平和国际竞争能力,力争在前沿领域有所突破[5]。

从1999—2010年河南省高等学校获得国际(地区)合作与交流项目的资助情况来看,获得资助经费在10万元以上的依托单位有7个,超过10项的有郑州大学(20项),河南师范大学(13项),郑州航空工业管理学院(10项)。从资助的学科来看,主要是数学、工商管理、管理科学与工程、物理学I、高分子科学、有机化学、地理学、宏观管理与政策、药物学等。这反映了随着高等教育国际化的不断发展,河南省各高校也在积极推动高等教育的国际交流和合作,这些都有利于推动河南省中长期教育改革和发展规划纲要中确立的“建立健全我省与友好省州、姊妹城市和国际组织的教育工作磋商机制,推动教育国际合作与交流全方位、多层次、宽领域发展。鼓励各级各类学校发挥自身特色和优势,开展形式多样的国际交流与合作,不断提升整体办学实力和国际竞争力”[8]的规划要求。

续上表

5 河南省高等学校获得国家自然科学基金其他项目资助情况分布

从河南省高等学校获得国家自然科学基金项目支持的情况分析来看,除了在面上项目、青年科学基金项目、国际(地区)合作与交流项目上获得比较多的资助,显示出了较强的发展潜力和发展后劲,而在其他项目方面明显出现了不均衡,尤其在推动国家基础科学原创性研究方面的能力还需要进一步提升。从资助的学科来看,国家基础科学人才培养基金资助的学科主要是化学、天文学等;国家杰出青年科学基金资助的学科主要是药物学、力学、植物学、肿瘤学;联合资助基金项目资助的学科主要是电子学与信息系统、水利科学与海洋工程、天文学、无机非金属材料;重大研究计划资助的学科主要是无机化学、数学、中医学等;重点项目资助的学科主要是力学。

从国家自然科学基金资助的重点类项目来看,河南省高等学校在推动若干重要领域或科学前沿取得突破的重点项目、提升基础研究源头创新能力的重大项目、实现若干重点领域和重要方向跨越发展的重大研究计划、造就一批进入世界科技前沿优秀学术带头人的国家杰出青年科学基金、围绕某一重要研究方向进行基础研究和应用基础研究的创新研究群体科学基金、支持国家基础科学人才培养基地建设的国家基础科学人才培养基金等项目方面承担的数量明显偏少。从这些项目支持的方向和领域来看,这些项目类别都是在已有研究基础上的进一步创新性研究。如重点项目是针对已有较好基础的研究方向或学科生长点开展深入、系统的创新性研究,促进学科发展,推动若干重要领域或科学前沿取得突破。重大项目是面向国家经济建设、社会可持续发展和科技发展的重大需求,选择具有战略意义的关键科学问题,汇集创新力量,进一步提升我国基础研究源头创新能力。重大研究计划针对国家重大战略需求和重大科学前沿两类核心基础科学问题,结合我国具有基础和优势的领域进行重点部署,凝聚优势力量,实现若干重点领域和重要方向的跨越发展。国家杰出青年科学基金支持在基础研究方面已取得突出成绩的青年学者自主选择研究方向开展创新研究,培养造就一批进入世界科技前沿的优秀学术带头人。创新研究群体科学基金资助国内以优秀科学家为学术带头人、中青年科学家为骨干的研究群体,围绕某一重要研究方向在国内进行基础研究和应用基础研究[5]。从这些项目的要求来看,这些项目主要支持有一定研究基础的原创性研究工作,而河南省高等学校在这方面承担的项目数量和获得的资助额度明显不足。从已承担的这些研究项目的依托单位来看,这些高校大都是在基础科学研究方面具有一定优势的学校,如郑州大学、河南大学、河南师范大学等,而其他高校在这方面的研究能力还需要进一步提升,这说明河南省高等学校还需要进一步凝练学科发展方向,加大原创性研究的力度。

同时,从海外或港、澳青年学者合作基金、海外及港澳学者合作研究基金项目来看,河南省高等学校与海外及港澳科技资源优势互补、资源共享、吸引海外及港澳优秀人才为河南服务等方面还有许多工作要做。

6 小 结

从河南省高等学校获得国家自然科学基金资助项目来看,河南省高等学校基础科学研究能力和优势学科发展呈现出以下的发展趋势:

(1)基础科学研究能力发展迅速。1999年河南高校共获得16项,资助金额为278万元。2010年,获得336项,资助金额为9 770万元。项目数量和资助金额分别增长了21倍和35倍,大大高于同一时期国家自然科学基金项目总数和金额总量的增长速度(2001—2009年,国家自然科学基金项目增长了2倍,资助金额增长了5倍)反映了河南高校在基础科学研究能力方面的提升非常迅速。

(2)基础科学研究能力发展不均衡。1999年只有5所高校获得资助,2010年有28所高校获得资助,但是与河南省高校总数相比较,获得率偏低。同时,从项目的依托单位来看,主要集中在郑州大学、河南大学等高校,其他高校获得项目还较少,虽然近几年如黄河科技学院和郑州铁路职业技术学院等都获得过项目资助,显示了多样化的发展趋势。但从整体上来讲,河南省高等学校整体的基础科学研究能力还偏弱,没有形成集团化的优势。实力较强的高校和实力较弱的高校之间差距明显。

(3)承担重大项目的优势不明显,重点类项目方面的原创能力还需要进一步提升。从国家自然科学基金资助的重点类项目来看,河南省高等学校在重点项目、重大项目、重大研究计划、国家杰出青年科学基金、创新研究群体科学基金、国家基础科学人才培养基金等方面承担的数量明显偏少。与海外及港澳科技资源优势互补、资源共享、吸引海外及港澳优秀人才为河南服务等方面的双边交流和合作还有巨大的发展潜力。

(4)优势学科分布主要集中在基础研究领域,应用领域的成果减少,对社会经济发展的支撑能力需要进一步提升。从资助的学科来看,资助的学科主要集中在传统的化学、农学、地理学等基础研究领域,反映现代新技术发展趋势和中原经济区建设要求的新兴学科、交叉学科和应用基础学科较弱,这与河南省目前正在推动的传统产业和新型战略产业的发展要求还有一定的距离。②

推动高校在国家和地区创新体系的发展,基础在于推动高校大力发展优势学科的形成及科学研究能力提升,并把这种能力及时转化为技术创新成果,才能不断增强服务经济社会发展的能力。这就要求高校要紧密结合国民经济发展的实际,围绕人才建团队,不断加大支持力度,并围绕国民经济发展面临的重大技术难题开展原创性研究,开展重大基础性研究。只有这样,高校在地区创新体系的构建中才有基础,才有优势,才能在参与国家创新体系的构建中拥有一席之地,从而更好地促进河南省高等学校基础科学科学研究能力的稳步提升。

参考文献

[1]赵红洲.科学能力学引论[M].北京:科学出版社,1984:7

[2]河南省教育厅.河南省教育统计提要[R].郑州:河南省教育厅,2001—2010

[3]河南省科技厅.加快自主创新体系建设为经济社会科学发展提供强大支撑——在2010年全省科技工作会议上的工作报告[R].郑州:河南省科技厅,2010

[4]国家自然科学基金委.国家自然科学基金委统计1999—2010[R].北京:国家自然科学基金委

[5]百度.自然科学基金[EB/OL].http://baike.baidu.com/view/725762.htm

[6]全面贯彻落实科学发展观努力开创我省人事编制工作新局面[J].人才资源开发,2008(1):6-9

[7]河南人才工作会议召开人才发展将有“十年总纲”[EB/OL].东方今报,(2010-09-16)[2010-09-16].http://www.chinadaily.com.cn/dfpd/henan/2010-09-16/content_877284.html

8.论科学探究实验的逻辑基础 篇八

一、科学探究实验的逻辑以学生原有知识储备为基础

教学过程中，将教材中的验证性实验改为探究性实验，以提高学生的科学素养，满足不同层次学生的需求。

但并非所有验证实验都能改为探究性实验。有些验证性实验改为探究性实验后，非但起不到原有的提高科学素养的要求，而且也让探究性实验失去了实证逻辑性的公信力。

浙教版科学七年级上册第四章第1节《物质的结构》第1课时，在设计“分子之间存在空隙”实验时，一些教师将教材的验证性实验改为探究性实验。

教材实验如下：

1.往一端封闭的细径玻璃管内注入近一半的清水，再沿内管壁缓缓注入酒精，使酒精上液面距管口约5 厘米，标出酒精上液面的位置。

2.用手指封住管口，将玻璃管反复颠倒几次，使酒精和水充分混合。此时混合液的液面将______原先所标的液面位置。

为了进一步理解以上实验的结果，我们做了一个模拟实验：

1.在量筒中先倒入黄豆，再倒入芝麻。记下黄豆和芝麻的总体积：          毫升。

2.将量筒反复摇晃几次，使黄豆和芝麻混合。可以看到， 混合后的总体积将          混合前的总体积。

显然，教材先提出“分子之间存在空隙”，再通过“水和酒精混合后体积减小”的实验来验证“水和酒精分子之间存在空隙”。但由于分子是微观粒子，对学生来说比较抽象，没有生活体验，教材顺势增加了“芝麻和黄豆混合”实验来模拟“水和酒精混合”实验，通过类比更好地理解“分子之间存在空隙”。

如果我们将“分子之间存在空隙，水分子和酒精分子之间存在空隙，所以水与酒精混合后体积会减小”作为正命题，用“水与酒精混合”实验来验证“分子之间存在空隙”的结论是合乎逻辑的。

正命题成立，是否意味着逆命题也成立？通过实验发现“水和酒精混合体积减小了”，是否能推论得到“水和酒精分子之间存在空隙”呢？实践表明，按学生的逻辑思维无法形成上述的结论。

一次教学公开课活动中，教师将上述实验改为探究性实验。

活动：水和酒精混合，体积减小。

问：水和酒精混合后总体积小于两者原有体积之和，这说明什么问题？

生1：说明水和酒精发生了化学反应，总体积变小了。

生2：说明水分子和酒精分子在它们混合后，水分子或酒精分子自身的体积变小了。

生3：说明水和酒精分子之间存在空隙，混合后分子彼此进入对方的空隙，体积变小了。

三位学生的逻辑推理都是合理的，而且逻辑思维能力都是可圈可点，不见得生3的答案逻辑思维能力就比生1、生2强。

对七年级学生来说，由于学生还没有“化学反应”的知识，也不能理解“水与酒精混合时，分子自身体积大小不会变化”，所以，不可能证伪生1、生2的回答。

这位教师在遇到学生如上的三个答案后，有些束手无策。最后只能告诉学生，生1、生2的推论不可能成立。

卡尔·波普尔在其著作《猜想与反驳》中提出，[1]科学和非科学划分的依据是其是否具有可证伪性。非科学的本质不在于它的正确与否，而是在于它的不可证伪性。我们不能说基于七年级学生的学力水平，不能证伪学生1、2的推论，就说本探究实验的结论就是个伪科学，但是，由于它们在本实验过程中的不可证伪性，使本探究性实验结论形成的合理性存在严重问题。

这种将验证性实验改为探究性实验，只是增加了探究性实验的形式，完全失去了探究性实验应具有的探究本质，这样，不但不能达成提高科学素养的目的，而且造成严重的科学态度的偏颇，成为典型的伪探究实验。所以，当要将验证性实验改为探究性实验时，要严格评估改变后的教学风险、可能造成的利弊以及对可能出现的突发现象进行预设。

二、科学探究实验的逻辑以科学思维发展自洽为基础

科学逻辑自洽是按照科学自身的逻辑推演，自己可以证明自己不是矛盾或者错误的。科学探究实验的逻辑必须是自洽性的。一个类似于“同义反复”的条件与结论论证，毫无科学性而言。

浙教版科学九年级上册第二章第2节是《金属的化学性质》，主要介绍金属活动性。教材第1课时介绍了金属与氧气反应（代表金属有镁、铜）、金属与酸反应（代表金属有镁、锌、铜），通过比较反应的速率来说明：不同金属的金属活动性是不同的;镁的金属活动性大于锌，锌的金属活动性大于铜。本课时结束，教材没有要求形成上述几种金属活动性强弱的结论，只是介绍了置换反应的概念。

第2课时的主要内容是金属的活动性顺序。教材首先通过一个探究实验来展开：比较铁与铜、铜与银的化学活动性。提供的实验物品包括铜丝、铁丝、硫酸亚铁溶液、硫酸铜溶液、硝酸银溶液等。显然，这个探究实验是想通过“活动性较强的金属能把另一种活动性较弱的金属从它的盐的水溶液中置换出来”，用来达到活动目的，即铁丝能将硫酸铜溶液中的铜置换出来，说明铁的金属活动性强于铜，铜丝若能将硝酸银溶液中的银置换出来，说明铜的金属活动性强于银。教材提供的实验方案中，“提出问题，建立假设”是这样的：一种活动性较强的金属能把另一种活动性较弱的金属从它的盐的水溶液中置换出来。

显然，此探究实验的方案的逻辑是不能自洽的。如果这个探究实验的目的是为了“比较铁与铜、铜与银的化学活动性”，则“一种活动性较强的金属能把另一种活动性较弱的金属从它的盐的水溶液中置换出来”就不应该是假设，而是完成本实验的理论基础和前提条件，而如果实验是为了验证“一种活动性较强的金属能把另一种活动性较弱的金属从它的盐的水溶液中置换出来”，则“铁的金属活动性强于铜、铜的金属活动性强于银”就应该是本探究实验的事实前提与基础，而不应该是探究实验的目的。此实验方案的目的与假设是两个互为探究前提的内容，这严重违背了逻辑自洽性原则。endprint

其实，只要我们进行适当的调整，教材探究实验的内容还是可以达成正常的逻辑自洽的。首先，第1课时结束时，通过控制变量的方法，通过实验，形成“镁的金属活动性比锌强，锌比铜强”的结论。其次，第2课时的实验目的就是探究“一种活动性较强的金属是否能把另一种活动性较弱的金属从它的盐的水溶液中置换出来”，金属与盐之间的反应还是在镁、锌、铜之间进行。

逻辑自洽是科学探究实验的逻辑基础，没有自洽的逻辑，科学探究实验违反了科学最基本存在的条件。

三、科学探究实验的逻辑以操作性定义为基础

操作主义者认为，科学概念与相应的操作是同义的，凡是不能与操作相联系、不能由操作定义的概念都是没有意义的。而对初中学生来说，科学概念是抽象的，是难以在实验中直接体现的，这就需要给科学概念下操作性定义，使之转换为可以直接被测量、被观察的对象。科学探究实验的逻辑就是以操作性定义为基础的。

浙教版科学七年级上册第四章第4节是物质的比热，因为比热概念太过抽象，七年级学生较难理解。

造成学生难以理解的不仅仅是因为概念本身的抽象性，更有教学过程的不切合性。分析此章节干扰学生实验建构比热概念的因素大体有：没有掌握热量的概念，难以区别温度与热量的关系，难以将热量、温度、比热等概念“生活化”等。这些科学概念在学生头脑中还仅仅是停留在科学术语阶段的文字，而没有与实践生活中的具体形象相关联，即还没有达到实验可操作的程度。我们需要将科学概念进行实验可表达的转化，这就是下操作性定义，它是基于把科学概念与经验过程、操作过程联系起来，是操作主义的主要观点。

在进行下操作性定义时，要对形成科学概念的前提条件的种种细节要素进行分析。根据学生已有的经验，将这些经验分解为一系列可理解的要素，尽可能准确地描述或再现经验。

在探究“物体吸热的多少与哪些因素有关”的实验中，用“夏天的沙滩上，沙子的温度为什么比海水要高”导入是比较贴切的，这个问题直接引导学生提出问题：物体吸热的多少是否与物质种类有关，即为建构比热概念服务。而“质量”“变化的温度”两个因素对吸热的影响的实验探究，并非本课题的内容（本课题主要是建立比热概念），但为使整个探究实验较完整，可以引导学生用生活实例去说明。如“用同样的热源烧一壶水比烧半壶水时间更久（吸热更多），这是质量大小影响吸热多少”“用同样热源烧一壶水到80℃比到100℃用的时间短（吸热更少），这是变化的温度影响吸热的例子”。

但此时，最好不要让学生尝试去解决“沙子温度比海水高”，问题指向与实验研究目的指向并非同向，尝试解决问题反而会对形成比热概念产生干扰。

为了解决几个实验概念易混淆的问题，我们需要对几个概念进行下操作性定义。比如，同样的热源，吸收热量的多少用“同样的热源加热物体，加热时间越长，吸热越多”理解，这样抽象的、不可操作的热量就转化为可实验测量的“加热时间”;而物质温度的变化，可以用温度计去测量。

用实验探究“物体吸热的多少与物体种类有关”时，各取50克水和50克沙子，用同样的热源（两盏相同的酒精灯或放在同一个电炉上）给它们加热，保持水和沙子的初温相同，要求学生每半分钟读一次水和沙子的温度，并设计表格进行记录

实验结果显示，用相同的热源加热相同质量、相同初温的水和沙子，当加热时间相同时，沙子升高的温度较高，这说明，水和沙子的物质种类不同，影响了它们的吸热多少。

仅仅获得这样的结果，还是无法建构比热的概念，也无法解决“夏天沙滩上沙子温度比海水高”的问题，只是通过实验重复了一次“沙子比海水温度高”的现象而已。

科学解决问题的精要之处，就在于通过现象看本质，抽象现象背后的本质，形成抽象的概念。为了建构比热的概念，继续要求学生对获得的实验数据进行比较：

水和沙子升高相同的温度，它们吸收的热量相同吗？

显然，实验数据显示，水和沙子达到相同的温度（如50℃），它们加热的时间不同，加热水的时间比沙子长，即加热水和沙子到相同的温度，水需要吸收更多的热量。

这说明水和沙子吸热本领（能力）的不同。就像不同的人吃饭一样，名字叫“水”的人吃了三碗饭才饱，而名字就“沙子”的人吃了两碗就饱了，我们说名字叫“水”的人会吃饭（吃饭本领强）。

至此，比热概念得以建构。

上述实验的目的并非为了直接去建构比热的概念，即实验不是去比较“水和沙子吸热本领谁大”，而是说明“水和沙子吸热本领不同，影响了它们吸热的多少”，只是在分析实验数据的过程中，发现水和沙子的吸热本领不同，从而建构了比热的概念。这两者的逻辑关系是不一样的：本实验的自变量是物质种类（即比热），但由于比热概念正是需要此节课去建构的，所以获取实验数据进行分析时，在“质量”和“升温”相同情况下，通过“吸收的热量”不同，建构比热的概念。

比热概念的构建，基于实验之前的操作性定义。如果混淆了“吸收热量”与“升高温度”的关系，比热概念的构建几乎是不可能的。

当科学探究实验在结论形成过程中存在逻辑缺陷时，探究性实验本身就失去了存在的意义，探究性的存在价值没有“法理”基础。而科学探究实验的逻辑缺陷就是缺失了逻辑基础造成的。

参考文献：