展现基础理论的闪光点培养创新人才.ppt.ppt

展现基础理论在高新技术中的闪光点培养创新人才 北京大学化学与分子工程学院 高盘良 实验的地位 黄子卿语录 在科研工作中 实验在前 理论在后 实验是最基本的 实验的地位 戴安邦语录 为贯彻全面的化学教育，既要有化学教学传授化学知识与技术，更须通过实验训练科学方法和思维，还应培养科学精神和品德。而化学实验课是实施全面的化学教育的一种最有效的教学形式。 实验的地位 丁肇中语录 要投身任何一项科研有两点最关键： 一是兴趣，只有兴趣才能引导你 继续往前走 二是要注意自然科学中实验和理论同样重要。 学生对化学实验持三种态度 一类是对实验及研究充满激情，他们可以放弃节假日，埋头于实验室工作，他们的才智在实验室中得以充分体现，他们是“创新人才”的苗子。 学生对化学实验持三种态度 一类是对实验既无热情也不排斥，只是把实验当成取得学分的手段，这类学生也许能成为合格的化学人才，但决不能成为创新人才； 试金石 对待实验室工作的态度是创新人才的“试金石”，也是化学教育家的“试金石” 有远见的化学教育家应创造机会让优秀学生脱颖而出 基础课教学的几个关系 一、经典原理与内容更新的关系 二、基本理论与基本方法的关系 三、基础理论与科技前沿的关系 四、教材与教师的关系 经典原理与 内容更新的关系 经典原理，随着整个科学的发展又有了新的认识和内涵 对与错的评判标准有时代性 陶行知:千教万教 教人求真 不可逆过程：熵 天然过程 生命 化学反应之方向性 “黄河之水天上来，奔流到海不复回。” （自然） “君不见高堂明镜悲白发， 朝如青丝暮成雪” （生命） “欲死灰之复燃，艰乎为力 ”（化学反应） 乱七八糟是否就是混乱度大？ 混乱度 无序度 概率最大的状态 一篇论文的题目（1999） Shuffled Cards, Messy Desks , and Disorderly Dorm Rooms_ Examples of Entropy Increase? Nonsense! 乱七八糟是否就是混乱度大？ 为什么？ 大量粒子 (1mol粒子) 微观状态 （平动，转动，振动） 概率最大的状态组合 （均匀，混乱） 生活语言与科学语言的原则区别 熵的概念 可逆过程热温商 有序无序的度量 发展为 负熵，信息熵…… 由物理学 延伸向 信息科学、生命科学…… 负熵，信息熵 信息是负熵。举例，有一堆汉字： 不 处 啼 与 知 晓 夜 雨 风 眠 花 多 处 来 闻 声 知 落 觉 少 春 经诗人加工（注入信息）就成为一首美妙的 千年传诵的唐诗： 春眠不觉晓 处处闻啼鸟 夜来风雨声 花落知多少 由杂乱无章（均匀）到诗歌（有序）， 熵减少了， 故信息是一种“负熵”。 熵变与过程方向的关系 无引力场下的熵变预示着 退化式的变化 非热平衡变为热平衡 有序变为无序 熵变与过程方向的关系 引力场下的熵变预示着 进化式的发展 热平衡发展为非热平衡 无序向有序 简单到复杂 低级到高级 这与人类社会发展 乃至宇宙的进化规律相吻合 活化能 十九世纪晚期 普通反应物分子吸收能量转变为活化分子反应才能发生 活化能恒为正 活化能 负活化能： 基元反应的负活化能 是发生“超催化”的原因 总反应层次上活化能只 是反应速率的温度系数 活化能 现代反应动力学 活化能不仅有数量的要求 更对能量品种 （平动能、转动能、振动能） 有特定的要求 这就是活化能的选择性 教学内容的更新 要增加化学上的新发现 经典内容的现代诠释上