化学前沿领域的简介与发展历程
摘要：传统的肿瘤治疗方法如手术、放疗和化疗等由于其各自的局限性，有时治疗效果并不令人满意。光热治疗技术作为一种新型的治疗策略，已经在肿瘤治疗方面引起了高度关注。本文概述了纳米材料、光热治疗及光热剂;综述了基于前沿领域光热治疗的纳米材料的发展。
关键词：前沿;光热治疗;肿瘤;纳米材料
在全球范围内，癌症已经成为导致死亡的主要原因之一。现有的临床治疗手段，包括放射治疗、化疗、激素治疗等，经常会引起一些副作用。光热治疗(PTT)是近年来发展起来的一种治疗癌症的方法，具有较高的选择性和较小的侵害性。通过给予光热转换剂一定时间的近红外光照射，PTT治疗可以特异性的消融肿瘤组织，并且不会对周围正常组织产生明显伤害。
1 简介
1.1 肿瘤与纳米材料
恶性肿瘤已经成为导致人类死亡的主要疾病之一，据2011年世界卫生组织最新的统计结果显示，预计到2020年，全球癌症发病率将增加50%，即每年将增加1500万癌症患者。因而，采用新技术提高现有癌症预警与早期诊断、转移检测、疗效预测及有效治疗的临床方法是目前我国公共卫生领域亟待解决的重大问题之一。
纳米科学与技术被誉为当今三大前沿领域之一。随着纳米颗粒材料、高生物兼容性表面修饰处理技术和手段的快速发展，如何应用纳米特性如小尺寸效应、纳米表面效应、量子效应、纳米结构独特的光、电、热、磁等特殊性质来改进癌症的体外检测、活体影像以及药物的靶向递送与治疗等方法，是目前生命科学对纳米科技提出的最具挑战性的问题。
1.2光热治疗
光热热疗(Photo-thermal Therapy，PTT)是通过加温的方法，采用具有超强组织穿透力的近红外光(NIR)，利用毒性低的光热剂对光的吸收和转换能力来改变肿瘤细胞所处环境，使肿瘤细胞变性、坏死，达到治疗的目的。
1.3光热剂
理想的光热剂在近红外光区具有很强的吸收，并且能够有效地将近红外光转换成热量。此外，用于光热治疗的光热剂还应具有低毒性和较高的肿瘤靶向性。无机纳米材料，主要包括不同结构的金纳米材料、碳纳米材料、钯纳米片、硫化铜纳米材料和其他新型纳米材料，都已经被用作光热剂应用到光热治疗中。
2纳米材料在光热治疗中的发展历程
根据纳米材料的研究特点可分为3个阶段：第1阶段是1990年以前，主要是在实验室制备纳米材料，对纳米材料有了初步的了解;第2阶段是1994年以前，用已知的关于纳米材料的知识制备纳米复合材料，使纳米材料具备更丰富的作用;第3阶段是1994年至今，研究热点是人工组装各种纳米材料，使该组装体系拥有人们所需要的特性，应用于生物、物理和医学等领域。
2.1第一代光热材料——贵金属纳米颗粒
2.1.1 金纳米粒子(AuNPs)
金纳米粒子(AuNPs)在可见光区域有很强的吸收，在对癌细胞进行光热消除时可以采用可见光作为光源。金纳米材料是一种研究较多的光热治疗剂。由于具有局部表面等离子体共振效应，能在激光照射下迅速升温，再加上其易合成、易表征、性质稳定、生物相容性好等优点，使其成为肿瘤光热治疗的研究热点之一。通过调控金纳米材料的尺寸和形态可以改变其光学性质。常见的金纳米材料有金纳米棒、金纳米笼、金纳米壳等，其中研究较多的为金纳米棒，它在近红外光照射下发挥多种抗肿瘤作用。
2.1.2钯纳米粒子
以钯(Pd)纳米片为代表的一类在NIR区域有强吸收的、LSPR峰可调的重金属纳米结构已经被研究应用于PTT。在2009年，Zheng等人制备出蓝色的六角形Pd纳米片。含27 ppm钯纳米片溶液在近红外光(808 nm，1 W/cm2)照射下，溶液温度可以从28.0℃升高到48.7℃，而在同样条件下，对照组(纯水)温度只变化0.5 ℃。并且与基于金、银的纳米结构相比，钯纳米片的光热稳定性显著提高。
2.2第二代光热材料——碳类材料
2.2.1 碳纳米材料
碳纳米材料，如碳纳米管、碳纳米球、石墨烯等在近红外区具有较好的光学吸收，因此也可以用于光热治疗。2005 年，人们首次发现，以CNTs 为光热剂对癌细胞进行光热治疗是一种高效的治疗方式。Moon等人将PEG修饰的SWNTs 采用瘤内注射方式，得到的光热效果显著。研究发现，恶性上皮KB肿瘤在808 nm激光照射3 min后完全被破坏。多壁碳纳米管(MWNTs)在NIR区域也表现出较强的吸收。Ghosh等人发现将DNA装载到MWNTs中，瘤内注射到PC3移植瘤中，用1064 nm激光(2.5 W/cm2)照射70秒后可以使肿瘤完全消除。
2.3第三代光热材料——金属与非金属化合物材料
2.3.1 硫化铜纳米结构材料
硫化铜作为一类铜的硫属纳米材料，已经被证明是一种新型的光热剂。通常采用湿法化学法制备CuS纳米粒子，并且制备的纳米粒子在900-1000 nm间有最大NIR吸收，但是，CuS的光热转换效率较低，限制了CuS在光热治疗上的应用。
2.3.2氧化钨基纳米材料
氧化钨基纳米材料由于具有独特的结构及性能特点得到了广泛应用。在混合价态的钨基材料中，W18O49(WO2.72)可以纯态的形式存在于自然界中，且该材料具有强烈的近红外吸收功能并可迅速将光能转化为热能，使肿瘤局部升温导致肿瘤细胞死亡。Chen等研究表明，低强度的近红外光照射注入聚乙二醇化的W18O49纳米线材料的肿瘤细胞，可使细胞温度迅速升高到(50.0± 0.5)℃，进而对肿瘤进行有效治疗。
2.4第四代光热材料——有机染料物质
鉴于无机纳米材料存在的一些缺点，近年来研究人员发展了多种有机光热试剂，包括近红外染料[吲哚菁绿(ICG)、IR825和IR820]和有機共轭高分子材料[聚吡咯、聚 (3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)和聚苯胺]等。有机光热试剂具有良好的生物相容性、光学稳定性和较强的光热转化效率，因此成为新型肿瘤诊断和光热治疗试剂。
2.4.1 近红外染料
近红外染料的优点是近红外区吸收高、生物相容性较好和能荧光成像等，缺点是存在浓度依赖性、稳定性较差、在生物体内易与生物大分子发生作用等。ICG是美国FDA批准的可用于临床近红外成像的有机小分子。由于它在近红外区存在吸收，当近红外激光照射后，ICG染料电子会跃迁至单线激发态，而当电子由单线激发态回落至基态时，能量就会以光和热能的形式释放出来，因此它可用作临床诊断和光热治疗试剂。
2.4.2有机共轭高分子纳米材料
共轭高分子纳米材料具有光学吸收性强、导电率高、光热稳定性较好、生物相容性良好、吸收峰易红移、光热转换效率较高、合成成本相对较低等优点，是一种具有良好应用前景的光热试剂。但缺点是在水溶液中不稳定，易发生聚集。聚吡咯在近红外区具有较强的光学吸收，能用于肿瘤的光热治疗，同时也可用作光声成像试剂。Song等合成了白蛋白-聚吡咯纳米颗粒，经静注后进行808 nm激光照射能发挥明显的肿瘤治疗效果。
3总结
纳米材料和纳米技术在生物治疗中发挥着重要作用，为探索恶性肿瘤治疗新方法开辟了道路。虽然一些新材料仍然停留在實验阶段，还有一些纳米材料不可避免地存在一些缺陷，例如金基纳米颗粒难以在生物体内降解等，这些都不能阻碍研究人员探索新材料和改进现有材料，而利用纳米材料的表面改性改造而得的材料也可拥有所需的生物特性。目前，在探索和改进纳米材料的过程中也会遇到一些问题，例如使纳米材料具有良好的生物相容性和可降解性、特异的靶向性和较低的细胞毒性等，这也将是光热转换材料的研究热点。
作者：林彬彬 赵耀 金青霞
通常可以将物理知识分为经典物理和前沿物理(现代物理)两大块,这两块知识有着各自不同的思维方法和研究思路[1]。经典物理学更多地表现为一种控制逻辑,体现的是“知识即工具”这一理念;而前沿科学研究特别是纯科学研究体现的是对前人的质疑与超越,例如相对论打破了经典力学的绝对时空观,量子力学打破了可控测量过程的梦想,混沌粉碎了拉普拉斯的机械决定论……[2]但长期以来,物理教学尤其中学物理教学中,往往忽略了前沿物理,这导致了物理教育的“片断化”,物理教育成了物理“断代史”的教育,使学生只知物理学的昨天,不知物理学的今天,也不见物理学的明天;而且造成了学生对物理学的许多错误认识,比如认为物理学对科技的贡献只属于过去,物理学科已经趋于完备、已经没有什么发展的余地等等。
如果将前沿物理知识渗透于物理教学中,让前沿物理走进大学文科物理课堂,让学生多了解物理学日新月异、激动人心的变化,往往能够激发他们的认知兴趣,引起探究欲望。下面具体探讨一下前沿物理走进大学文科物理课堂的意义,以及如何更好地使前沿物理走进大学文科物理课堂。
1 前沿物理走进大学文科物理课堂的意义
1.1 激发学习兴趣
文科学生在高中开始就实行了文理分科,他们中大部分学生物理基础较差,有些人曾经惧怕物理、讨厌物理,针对这一情况,就要想方设法激发文科学生的学习兴趣。在教学内容设置上引入一些生动有趣的前沿物理知识,例如能源(太阳能、核能、风能、水能等)、武器(核武器、激光武器等)、电磁波(电视、雷达、手机、电磁炉等)等方面的问题,就能很好地激发文科学生的学习兴趣。
1.2 有利于学生开阔视野,形成合理的科学观
科学教育不能以偏概全,以单维度的实证科学观来代替全面、立体的科学观。物理前沿知识中有大量说明科学相对性、不确定性的事例,如果将其渗透于教学中,能够使学生开阔视野,启迪他们质疑旧的科学观,逐渐形成具有现代意蕴的科学观[3]。
例如讲到核能时,要让学生深刻认识到:核能一面是天使;另一面是魔鬼。明智的人类把核能用于和平目的,作为洁净的能源。可以给学生介绍田湾核电站、秦山核电站和大亚湾核电站的发电情况;同时也要让学生意识到日本福岛核电站核泄漏给人类所带来的危害,以及核武器给人类带来的威慑作用。使学生认识事物更全面,分析事物更透彻。
1.3 有利于学生追求“真善美”
科学求“真”,但科学对真理的追求往往也是对“善”和“美”的追求。因此,物理课程也就有相应的拓展功能,这一点在物理前沿教学中很明显,将物理前沿知识融人物理课堂中,可使学生在学习具体物理知识的同时进行了“善”和“美”的教育[4]。
物理前沿对“善”的追求具体体现在科学家的价值追求上。例如,爱因斯坦放弃就任以色列总统的机会而追求科学真理,他曾经说过:“照亮我的道路,并且不断地给我新的勇气去愉快地正视生活的理想,是善、美和真。人们所努力追求的庸俗的目标—财产、虚荣、奢侈的生活——我总觉得都是可鄙的。”著名科学家钱学森放弃国外优越的条件,历经千辛万苦回到祖国的怀抱,投身于中国的科技事业。邓稼先在新中国半个多世纪的科技发展中,“健康生命全不顾,精忠报国重天山”。
物理前沿领域既变革了对“美”的传统看法,又蕴含着大量深邃、内在的美。如弱相互作用下宇称不守恒的发现使人们反思以往的审美观,在今天,“对称中存在破缺”已经成为一条基本的美学原则。物理之美可以是抽象的:如狭义相对论的数学基础是四维连续时空概念;广义相对论建立在黎曼几何的基础上;量子力学概念的数学基础是希尔伯特空间。这些数学相当抽象却又非常美丽[5]。物理之美也可以是直观的:通过计算机对微观世界、分形理论的模拟研究形成了大量的绘制图,这些图形本身就具有很高的美学价值。将这些物理之美呈现于教学中,能帮助审美主体去发现美,鉴赏美,进而热爱美,追求美。
2 如何使前沿物理更好地走进大学文科物理课堂
2.1 巧用多媒体技术,渗透前沿物理知识
现代多媒体技术具有丰富的表现力,可以自然逼真地表现多姿多彩的视听世界,使学生有身临其境的感觉。因此可以从网上下载一些视频资料,结合现代科学技术的发展和应用讲解前沿物理知识,学生更感兴趣,也更容易接受。例如讲解“激光”时,首先利用多媒体播放:激光的形成、激光武器、激光键盘、激光舞等视频资料,然后提出问题,让学生思考,接着讲解该节内容。由于有了之前生动的画面,学生的求知欲增强,在讲到枯燥的概念、原理时,学习劲头也很足。
2.2 发挥教师的主导作用,瞄准世界科技发展前沿
现代科技发展日新月异,这就要求教师要充分发挥自己的主导作用,关心社会、关心世界各地的科技发展,瞄准世界科技发展前沿,在文科物理教学中更好地渗透现代科技知识。
例如讲到天体物理时,可以给学生讲解天体物理与宇航工程的关系,将世界各国宇航技术的发展史、中国神州号载人飞船和探月工程、以及各种卫星技术等渗透到文科物理教学中。使学生了解并体会物理学对经济、社会发展的贡献,使他们有意识地关心国内、外宇航事业发展的现状与趋势。
2.3 发挥学生的主体作用,让学生参与到教学活动中
在文科物理教学过程中渗透前沿物理知识,必须充分发挥学生的主体作用,才能起到较好的教学效果。例如讲到“神奇的太阳能”时,可以让学生上网搜索有关太阳黑子、太阳辐射、太阳能电池等相关的知识,并做成PPT课件。上课时让学生上台讲解,并讨论太阳黑子活动会对地球产生哪些影响?太阳能有哪些应用?太阳能电池的发展现状及应用等。
2.4 前沿物理知识与日常生活相结合
物理现象和规律大部分来自于生活,又必将服务于生活。人们日常生活的各个方面,以及现代高科技的前沿问题都与基础物理的研究有关。因此,给学生讲解前沿物理知识时应当联系生活实际。例如讲到混沌理论,即“蝴蝶效应”时,可以结合经济、政治、军事以及日常生活讲解,学生就非常感兴趣,还容易接受。(注:“蝴蝶效应”是美国麻省理工学院气象学家洛伦兹提出的著名的混沌理论:一只蝴蝶在巴西扇动翅膀,有可能会在美国的德克萨斯引起一场龙卷风[6]。)
再例如讲到“电磁波”时,可以讲解在生活中如何使用手机才能避免电磁辐射。可以有以下几种方法:(1)一般情况下,手机接通瞬间释放的电磁波容易产生不好的影响,所以手机响时,一秒后再接听手机。(2)在使用手机时,可以采用手机专用耳机,实现远距离使用。(3)注意手机的摆放位置。医学专家建议我们,手机不用时最好放在包里,但不要放在胸前的口袋中,也不要直接挂在胸前。(4)休息时不要将手机置于枕头边。
3 讲授前沿物理的注意要点
对文科学生讲授前沿物理知识,教师必须很好地把握一个准则:在“量”上应遵循“少而精”的原则,以能体现物理学新思想、新方法的内容为主;在“度”上应以介绍和渗透为主,注重的是思想、方法的熏陶而非繁杂的公式推导。教学中应避免大量新现象、新知识的简单罗列,否则,物理就会变得枯燥无味[3]。
4 结语
前沿物理走进大学文科物理课堂具有重要的意义,不仅有利于激起学生学习物理的兴趣,而且可以开阔学生的视野,使学生形成合理的科学观,还有利于学生追求“真善美”。为了使前沿物理更好地走进大学文科物理课堂,可以巧用多媒体技术,在“量”上遵循“少而精”,在“度”上以介绍和渗透为主。另外要将前沿物理知识与日常生活相结合,使学生能够学以致用。前沿物理走进大学文科物理课堂的过程中要充分发挥教师的主导作用以及学生的主体作用。
参考文献
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作者：欧阳秋云 李春燕 齐立红 姜海丽
物理化学课程作为一门化工专业的基础理论课程，既承担着将无机化学、有机化学和分析化学等课程的知识上升到更高理论层次的责任，也扮演着承担化工原理、化学反应工程等课程的理论基础的角色[1]。另一方面，物理化学作为一门研究化学体系中物质结构和变化基本规律的学科，从20世纪以来，通过量子力学和现代物理方法，在化学热力学、化学动力学、结构化学和电化学等领域取得了大量令人兴奋的科研成果，加上物理化学和其他学科的交叉和渗透，驱动了很多新颖的，如生命、材料、能源和环境等前沿研究领域[2-4]。本文将以大庆师范学院化学化工学院化工专业本科生教学为例，从物理化学前沿成果的获取、前沿成果的引入在提高教师课堂教学以及学生学习效率等方面的作用，就引入物理化学前沿成果对课程教学质量的提高进行初步的探讨。
一获取前沿成果的方式
1教学科研相结合
随着科学技术手段的进步，学科之间的不断融合与交叉，物理化学的研究成果也早已实现了在电子-原子-分子水平上去探索物质的性能和演化规律[3]。前沿的最新成果日新月异，全面把握前沿成果似乎不太可能，但是初步的了解还是能够做到的，最好的途径就是教师自身的科学研究。缺少科研的教学没有底蕴，缺少教学的科研不够全面。只有将教学和科研紧密结合，既传递知识，又探索、创新知识，教学相长，才能促进教学的良性循环和科研的高效发展。在科研中，无论教师还是学生都在不断地总结前人的成果，发现未解决的问题，寻找新的方法，提出新的观点，取得新的成果。这些过程无时无刻不与科研最新的动态紧紧相连。因此，教研相结合不仅是获取前沿成果的最佳途径，更是培养创新型人才的必要手段。
2其他途径
物理化学是隶属于化学的二级学科，个人研究方向更是物理化学中的“三级学科”。因此，仅通过个人科研工作还很难全面把握物理化学的前沿成果。想要获取这些成果，就需要通过一定的途径。国家自然科学基金委员会定期的学科前沿总结以及获批项目的研究方向为物理化学的前沿成果提供了一个很好的导向；再者，物理化学杂志超过120种，其中以美国、中国、英国、德国、荷兰等国为主的化学会承办的各种主流学术杂志如：Journal of Physical Chemistry A/B/C（简称JPC）， Journal of Chemical Physics（简称JCP）等发表了大量的学术成果。根据ESI（Essential Science Indicators）对1999年1月1日至2009年6月30日期间所有杂志发表论文和引用数目的统计结果显示，JPC系列杂志发表论文44724篇，被引用586924次（在世界所有杂志中排名第10，化学类排名第2），JCP杂志发表文章25071篇，被引用376662次（在世界所有杂志中排名第20）[4]。可见这些学术杂志和期刊上刊载的成果很好地反映了物理化学学科发展的程度和深度。此外，国内外定期举办的化学会议为物理化学近期取得的成果和未来展望提供了很好的总结；当然，国内外重要的物理化学实验室、课题组的成果也为了解物理化学的前沿成果提供了很好的启发。
二结合前沿成果提高课堂教学质量
1合理引入前沿成果
物理化学作为一门基础课程，其教学内容大体分为：化学热力学、化学动力学、量子化学和统计力学。大多数教师头脑中都存在一种“基础课程的内容是经典的知识，不存在更新的理由”的思维定势。因此，教师应当结合教学内容，获取相关的前沿成果，简单而且清晰地介绍成果的基本原理和基础知识之间的联系。以量子化学为例，自1900年，从普朗克提出辐射量子假说开始，通过爱因斯坦、狄拉克、海森堡等人被建设成了一门物理化学的重要的分支学科。课程内容的讲述也基本局限于这些经典内容。实际上，量子化学作为强大的理论工具，能够很好地帮助人们认识微观世界。1998年的诺贝尔化学奖授予两位卓越的量子化学家：美国加利福尼亚大学的沃尔特·科恩（Walter. Kohn）和美国西北大学的约翰·波普尔（John A. Pople），以奖励他们在密度泛函理论和量子化学计算方法方面的贡献。这是对量子化学在科学界地位的充分肯定。然而，在教科书中，对于这些前沿成果的介绍和应用却是难得一见，显然是不合适的。在此，教师可以用简单的氢气分子或甲醛等简单分子为例，介绍求解薛定谔方程的原理，进而得出微观结构中的能量、结构参数等简单信息。这样既使学生对所学知识的用途有所了解，激发了学生的学习兴趣，又不会使学生陷于繁琐的公式推导。
2经典内容和前沿成果相辅相成
物理化学家Atkins早在1987年就指出，“传统的物理化学已经处于革命的前夜，因为化学家终于可以关注真实而且高度复杂的体系了，新课程必须反映这个巨大的变化，计算机正在开始改变我们的思维以及教学的方式”[5-6]。经典的教学内容相比于前沿的成果似乎略显陈旧，而且在受到考研、课时量减少、和无机化学、大学物理等课程存在重复内容等因素的影响下，各类高校都在精简物理化学经典内容的比重，这是一种很好的现象。但在精简过程中，教师应该注意到，经典内容是物理化学学科的根基，也是前沿进展的基石。在讲述这些经典内容时，一定要把握住经典内容的核心所在，让学生能够抓住主线，不要仅关注前沿，而忽略基础。以热力学三大定律为例，其核心所在就是如何使用这三大定律去判断化学反应的方向、限度以及能量转换的问题。这部分内容在无机化学中已经有过简略的介绍，因此，教师完全可以让学生进行预习，在课堂讲解的同时，引入前沿成果。例如，引入线性和非线性非平衡态的热力学，对比平衡态的热力学，在开放体系中判断系统变化的方向和限度，区分平衡态和耗散结构。但要注意，应仅限于原理和概念的简单介绍，这样既巩固了平衡态热力学，又开拓了学生的眼界，而且不会陷于前人的争论以及复杂的数学推导。
3引入前沿成果要配合教育理念的更新
在教学中，前沿高新技术信息的融入，既可以使教师在物理化学的教学时，感到时代感与吸引力，同时还可以培养学生的科学素养，使其具有更加明确的学习目的性[7]。然而，机械地介绍前沿成果，往往会占用大量课时，降低学生学习的积极性，使教学内容主次不清，知识混乱。因此，引入先进前沿的成果，更需要先引进先进的教育理念。美国教育家杜威指出：教育并不是一种“告诉”和“被告诉”的事情，而是一个主动和建设的过程[8]。我们应当以学生为中心，以学生为主体，尊重学生提出的问题，解答学生的疑惑。首先，改变填鸭式的教学模式，跳出教师的主观误区，即，教师总是认为课时太少，怕学生学得不够多，理解得不够深，考试的成绩不够理想等等。这样做的结果很有可能使学生的学习从主动变成被动。因此，教师应当教会学生学习，使学生能动地自主学习，主动提出问题，提出知识的前沿应用。其次，提高教师指导作用。教师应当在有限的课时内，合理安排教学内容，适当引入前沿成果，激发学生的学习灵感，引导学生探索课程内容，提出个人见解。再者，因材施教。注意优秀学生以及多数学生的鲜明个性，尊重他们的独特见解，因势利导，使学生产生学习的兴趣，发挥学生的优势，从而加深学生对课程内容的理解。
三课堂外延，提高学生应用能力
受限于课堂教学的时间，经典基础知识和前沿成果之间本末关系的影响，在课堂上不可能大篇幅地讲述科研的成果，课外教学讨论就成为了一个扩充课堂内容、提高学生能力的有效途径。以大庆师范学院化学化工学院2010级的学生为例，我们将每一章的最后一次课设置成习题讨论课。在此之前，教师会将本章的重、难点内容以及相关的前沿热点预先布置，引导学生分组去查找相关资料和文献，进行小组讨论，形成自己的观点，最后带到课堂上进行成果展示，小组之间进行讨论，并将学生的成果纳入最终的成绩考核，满足学生的成就感。以相律为例，相律的知识不仅是物理化学的重要知识，更是化工原理的重要基础。根据学生人数，我们将学生4-5名分为一个小组。教师事先将石油精炼的内容以及科研成果的查找方法告知学生，经1-2周的准备，让学生形成简单报告，进而在课堂上，每个小组就自身感兴趣的问题进行介绍，进而小组间谈论。促使学生反复思考，互相启发，进而对课堂上基础知识进行反馈，再接受，同时对知识应用和前沿成果简单了解，最终深刻地掌握课程内容的实质，激发了学生探索未知世界的兴趣。
物理化学学科发展日新月异，前沿成果层出不穷。物理化学课程教学内容相比之下略显陈旧。为了适应社会对于人才的要求，改革物理化学的教学模式，已经成为一个亟待解决的问题。前沿成果的引入对于提高物理化学的教学效果，加深学生对知识的理解，提高学生的学习效率等都是一个行之有效的途径。
参考文献
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作者：慈成刚 何丹凤
有机合成中的生物催化
07级化学三班郑黄涛
背景介绍
近年来生物科学发展迅速，酶科学方面研究颇多，许多人将微生物转化或者酶转化技术应用在有机化学合成中，在各方面取得了长足的进步。许多复杂有机化合物的合成工艺中的某些重要反应都已可以用生物转化或是微生物转化替代。尤其随着对单一对映体功能的药物需求量的增长，生物催化也已经用于不对称合成中。
研究对象
生物催化指的是，利用某种酶将有机合成原料(底物)转化为另一种物质(产物)。在通常的生物体内，酶仅作为一种生物催化剂，催化生物新陈代谢中必须的反应，但它的催化作用并不局限于生物自身的物质，同时也能转化外源物质，即催化非天然反应。 相对于传统的有机合成方法，酶催化有以下一些优势：
1、高效率
通常情况下，相比于传统催化剂，酶促反应可以将速率提高108-1010倍，有时甚至高达1014倍，大大超出传统催化剂催化能力[1]。
2、环境友好传统的有机合成催化剂，有些需要强酸强碱高温高压这样的苛刻条件，实现这些条件需要耗费大量的能源，有些催化剂含有Cd2+、Hg2+等重金属离子，甚至CN-这样的剧毒物质，对环境也是大大的不利。而酶本身来源于生物体系，自然是可以被自然界降解的。
3、温和条件使用，大大避免了副反应
4、酶彼此相容[2]由于各种酶催化条件相似，专一性又强，由此可以采用一锅煮地方法，连续催化多步反应，省去了转移中间体的麻烦。
5、强选择性酶促反应就很强的选择性特别是立体选择性，因此可用于不对称合成。 研究方法
针对各类生物催化反应，改变影响生物转化速率的各个因素，比如微生物种类及培养方法、反应介质、底物结构以及一些物理因素如氧的供应、搅拌系统、搅拌程度和温度等，以研究各种条件下的转化速率。
国内外研究现状
当今生物转化领域已经进入了充满活力蓬勃发展的阶段，在当今有机合成中酶已经占据重要地位[3~5]。
此领域的重点研究方向就是其在手性药物合成中的应用。由于生物体对药物手性要求非常高，往往只有一种对映体有药效，另一种无药效甚至有毒性，于是药物的手性合成就显得尤为重要。酶本身源自生物体系，有很强的立体选择性，在此方面自然极其有用。一个有代表性的例子是先锋霉素的生产，当用化学—酶法时，制备步骤有以前的l0步减少到了6步[6]。 水解酶由于对底物要求宽泛，对映选择性高，不需要辅酶因子，最常用于有机物生物转
化，对水解酶的研究最多，应用也最多。[7]
随着化学家对非天然化合物生物转化研究的加深，也促进了越来越多的不同形式与纯度的的酶的商业开发与应用。[8]
研究前景展望
此领域有待开发一套简单的模型以帮助预测一个给定反应的立体化学结果。另外还需要寻找更丰富的可用于生物转化领域的酶，以扩大该领域的应用面。
总之，随着人们对绿色化学的重视，以及对有机产品手性要求的提高，有机合成中生物转化的应用将越来越宽泛，相信它在不久的将来将会体现出不可估量的价值!
参考文献
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6、 Menger FM(1993)Acc.Chem. Res. 26:106 Only proteases are exceptions to this rule for obvious reasons. Turner MK (1995)Trends Biotechnol. 13:253 Faber K,Franssen MCR(1993)Trends Biotechnol.11:461 Faber K(1997)Pure Appl. Chem.69:1613 Bruggink, A. In Enzymes in Action, Green Solutions for Chemical Problems,
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7、
8、
对《化学前沿》系列讲座的感想
高采 化基1101班
20110902203 很荣幸我能够选修这一学期的《化学前沿》这一门很有意义的课程，通过听24位优秀的化学界的专家的讲座，感受颇丰。通过老师们介绍各自的研究项目与研究成果，以及他们的未来的研究目标，我了解了化学研究的各个领域，对化学科研道路有了更深的认识。在大三下学期这一关键的时期，对于我们这些即将面对读研选导师的学生来说，这些讲座是一个很大的帮助。
对于这些专家的讲座，我个人觉得都是非常优秀的，他们在各自的领域都取得了特别显著的成就，其中，我对一位老师的讲座印象特别深刻。下面我讲一下自己通过本课程学习后的感受与体会。
其中一位作报告的是化工院的顶级专家--俞汝勤院士。讲座上，俞汝勤院士称，化学对人类所做的贡献是巨大的，一项化学合成如同棋手的一步棋，为人类创造了许多奇迹。化学对人类健康的贡献大体可以分为以下四个方面：
一、化学与人类的生存、繁衍和健康息息相关。利用化学知识提取药物、研发医药，为解决人类健康问题做出了巨大的贡献。
二、生命科学已进入分子(化学)层次，利用化学知识可以解决生命的疑难，揭示生命的奥秘。
三、化学能为信息、材料及能源等学科提供关键支撑。无论是高分子化合物材料、光化学电池、生物质能源，还是人们日常的衣、住、行，都是通过化学合成材料做成，与化学息息相关。
四、就化学与环境方面，俞汝勤院士提倡对此应给予公正合理的评价。他表示，虽然化学在环境保护方面曾走过一些弯路，但我们对未来的科学应充满信心，展望化学“万木逢春”的景象。最后，俞院士期望我们化学系的学生不要忽视化学知识的学习，让化学在帮助实现自己的人生理想进程中，发挥更大的作用。
通过听这位德高望重的院士的讲座，对我影响最大的不仅是俞汝勤院士的丰富的学术知识，更多的是俞汝勤院士的个人魅力。在讲座中，俞汝勤院士传递出一种昂扬的乐观的积极的人生态度，虽已是满头银发，但是字字句句铿锵有力，引人瞩目。他的讲座让我感受到了一位优秀的科研者的积极的态度。作为化学界的泰斗，在与我们本科生的交流中，俞汝勤院士显示出的不是趾高气扬的气势，而是平易近人和蔼可亲，很认真的回答我们的问题。俞汝勤院士的品质非常值得我学习。
其他导师的讲座各有千秋，就不一一做陈述了。从这些做《化学前沿》系列的讲座的老师身上，我深深地感受到了真正的科研的魅力，科研者的魅力所在。虽然他们所属不同的化学领域，但是，他们身上体现了相同的科研者的共同的品质：丰富的科研知识与技能;严谨的科研态度;创新的科研思维„„
这些品质是我们这些即将步入科研队伍的新生必须培养和具备的专业素养，通过这次讲座，我发现了自己的知识和性格上的一些不足，但是我相信，在这些优秀导师们的带领下，站在巨人的肩膀上的我们，一定能提升和完善自我，成为一个优秀的科研者。
金属罐消解- 石墨炉原子吸收法直接测定
土壤中镉和镍
董杰
(河西学院化学化工学院化学化学121班，1251101105，1563509541@qq.com)
摘要: 利用金属罐加热酸消解- 石墨炉原子吸收法直接快速测定土壤中的Cd 和Ni。该方法前处理操作过程简便、省力，干扰小，空白低，所用设备简单，成本低廉。试验结果表明，该方法测定土壤中的重金属，测定结果准确可靠，重复性好。经国家一级土壤标准物质样品测定验证，结果与标准值吻合。Cd、Ni 的回收率分别为97.5% ～ 102.5%、98.7% ～ 101.6%，相对标准偏差为3.25%、1.12%，方法检出限为0.1、1.0 μg /L。 关键词: 金属罐 消解 石墨炉 土壤 Cd Ni 土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是生态环境的重要组成部分。随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重。重金属在土壤中积累，达到一定程度便会对农作物的产量和品质产生不良影响，进一步通过食物链最终影响[1]人体健康。在中国，随着污灌面积不断扩大，土壤重金属的污染问题日益严重，近年来，突发性的环境污染事件骤增，其中重金属污染的案例占很大比例。重金属污染问题已日益严
[2]重，对污染环境的治理迫在眉睫，因此，对土壤中的重金属进行定性和定量分析，对于防治重金属污染，维持生态平衡，保护人们的健康，都有着十分重大的意义。目前，常用的土
[3][4]壤重金属检测分析方法有: 激光诱导击穿光谱法，感应耦合电浆质谱法，火焰原子吸[5][6][7]收光谱法，石墨炉原子吸收光谱法和分光光度计比色法。上述方法或者样品前处理较为麻烦; 或者测量时间长精密度不高; 或者使用的仪器较为复杂，测量成本高。而GB /T 17141—1997《土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》测定Cd 的方法，又存在着检测限太高，干扰大，需加基体改进剂而导致的效果不好、稳定性差、波动性大等问题。本文采用金属罐消解- 石墨炉法快速直接测定土壤样品中的Cd、Ni 含量，具有操作简单，进样量少，准确度高，定量准确、迅速等优点，所得结果准确、可靠。
1 实验部分
1.1 主要仪器与试剂
美国PE—600 原子吸收分光光度计，镉、镍空心阴极灯，与主机配套石墨炉，自动进样器，塞曼扣背景。浓硝酸、氢氟酸，均为GB 以上级。高纯氩气: 纯度为99.999%。标准储备溶液: 镉、镍质量浓度均为1.00 mg /mL( 标准物质研究中心) 。标准工作溶液: 镉、镍质量浓度均为0.01 mg /mL，使用时按要求逐级稀释。实验用水为去离子水。 1.2 仪器测量条件
测量条件见表1。
表1 石墨炉测量条件
1
[8 - 9]1.3 金属罐消解溶解方法
称取土壤样品0.1 g( 精确至0.000 1 g) 于聚四氟乙烯消解罐中，加入1 mL HF + 2 mL HNO3溶液，将聚四氟乙烯管放置于金属罐中密封，置烘箱中于180 ～ 190 ℃加热24 ～ 30 h，冷却，将聚四氟乙烯管取出，放置在电热板上蒸至近干( 140 ℃左右) ，再加少许HNO3 ( < 1 mL) ，蒸干( 干透) ，加入2 mLHNO3 + 3 mL 去离子水，如前密封，置烘箱内于140 ℃加热4 ～ 5 h，冷却至室温，直接定容到100 mL 容量瓶中，待测。随同做空白试样。 1.4 校准曲线的绘制
准确配制0、0.0
5、0.1、0.
5、1.0、2.5 μg /L的镉标准溶液及0、
5、
10、20、30、50 μg /L 的镍标准溶液，按照表1 设定的仪器条件测定标准溶液，绘制标准曲线。同时测定空白试样。 1.5 样品测定
将已处理好的土壤样品在测定标准曲线相同条件下进行测定，同时做全程序试剂空白，然后计算其含量。
2 结果与讨论
2.1 样品消解方法
采用金属罐消解法消解土壤样品时，为控制好空白，避免样品损失，消解液加入量不宜太多，温度不宜太高，时间不宜太长。金属罐消解通过样品与酸的混合体内部发热，热量损失很少，从而使样品快速分解。消解时，硝酸加入量要适宜，太高会造成测定结果偏低，而且在高温下硝酸对石墨炉具有腐蚀性，造成仪器的损害。如果消解后硝酸残留量多，可在通
[10]风橱中低温加热，蒸发至近干。用混合酸分解土样，能彻底破坏土壤晶格，适于重金属的测定，消解过程中要控制好温度和时间。 2.2 金属罐消解条件的选择
对HNO3 - HF 这一消解体系，按照不同用量、消解温度及消解时间进行试验。结果表明，酸比例为2 ∶
1、温度为190 ℃、消解时间在24 ～ 30 h，能获得满意的结果。试验结果如图1 ～ 3 所示。
2
图1 混酸不同比例与A 的关系
图2 消解时间与A 的关系
3
θ /℃
图3 消解温度与A 的关系
2.3 方法检出限
以空白溶液测定10 次的标准偏差的3 倍所对应的浓度作为检出限，测得镉的检出限为0.1 μg /L，镍的检出限为1.0 μg / L。此检出限可以满足日常监测要求。 2.4 干扰试验
++2 +2 +2 +3 + 试验表明，在所选试验条件下，5000 倍的K 、Na 、Ca、Mg、Zn， 250 倍的Fe、4 +6 +2 +2 +2 +Mn、Mo、Cu， 800 倍以下的Pb、Co 对测定无干扰。 2.5 方法的精密度及稳定性试验
土壤测定用ESS—1 质控样作分析质量控制样，测定15 次，其重复性和稳定性见表2。由表2 看出，Cd、Ni 的测定值在标准值的范围之内，RSD 分别为3.25%及1.12%。 2.6 线性方程与线性范围
将Cd、Ni 标准溶液均用1% 的HNO3溶液介质逐级稀释配制系列标准工作溶液，系列准工作溶液质量浓度见表3，按1. 2 仪器条件测定标准溶液的谱线强度，对谱线强度X 和标准溶液的浓度Y 进行线性回归，得线性方程与相关系数( 表3) 。
表2 ESS—1 质控样重复性和稳定性实验结果
4
2.7 加标回收率试验
按照限定的工作条件和金属罐消解程序，在样品中分别加入不同量的Cd、Ni 标准溶液进行加标回收试验，结果见表4，由表4 可知，待测元素Cd、Ni的回收率均接近100%，表明方法准确可靠。 2.8 样品测定
用本试验方法对实际土壤样中的Cd、Ni 含量进行测试，结果如表5 所示。由表5 可看出所采集土壤中Cd、Ni 的含量情况，Cd 含量范围在0.052 ～0.266 mg /kg之间，Ni 含量范围在15.7 ～ 58.2 mg /kg之间。均能达到土壤的环境质量标准要求。
表5 土壤样品的分析结果
5
3 结语
(1) 用金属罐消化样品快速、完全、易保存。
(2) 用石墨炉原子吸收法直接测定土样，用ESS—1 质控样作对照测定及加入标准作回收试验，试验结果证明方法可靠。
参考文献
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物理前沿讨论课小感想薛燕博 200911141966
(一) 有趣的物理学
物理前沿讨论课第一课上，冯世平老师向大家展示了一个妙趣横生的物理学，例如隐身技术、超导材料、磁悬浮列车等等。和大家探讨了物理学在日常生活和科技前沿方面的广泛应用与巨大潜力。这堂课确实给人很深的触动。
记得在初二刚接触物理这门学科的时候，就觉得这门学科充满了乐趣，它和生活的联系是如此之紧密，课本上学的知识都是我们日常生活中十分常见的东西和现象，不同的是我们通过物理课堂知道了其中的一些原理并可以用所学的东西解释生活中的现象，这让人觉得十分兴奋，更有好多简单有趣的物理实验，让我们通过自己动手掌握知识。可以说初中的物理课是我最爱学习的一门课。
到了高中，随着物理学习的深入，已经不再是一些简单的感性的对物理现象的认知了，有了很多理论上的计算与推导，不过这反而让人觉得更有收获，能将很多东西定量的计算出来，让人感受到了物理理论的博大精深，在学习过程中也能充分体验到理性思维的魅力。总之对物理的兴趣始终不减，也正是因此，在选择大学专业的时候，我毫不犹豫的选择了物理学专业，想继续更深入的了解物理知识，也有志于终身和物理打交道。
初到大学，依旧对即将到来的物理学习充满了期待。不过接下来的的几周课程，却给了我当头一棒，物理学似乎没有以前的那样有趣了，最大的问题是运算特别繁琐，同样的一个问题，大学好像是把简单的东西弄的更复杂了(后来知道实际上是更具普遍性了)，尤其是在没有高等数学基础的情况下，算那些物理问题更是无从下手。第一学期下来，几乎有点浑浑噩噩，似乎也没闲着，但有点麻木了，对物理更是谈不上什么兴趣。第二学期，开了一门普物实验课，可和中学的那种近乎是娱乐活动的实验课大不相同了，实验操作复杂不说，数据处理更是一个极大地挑战。似乎我长久来对物理兴趣在不到一年的时间里已经消耗殆尽了。
还好这学期的前沿讨论课确实给我了很多触动，通过老师们对物理前沿的介绍让人觉得眼前忽然明亮起来，不再是那么茫茫不知所措。虽然老师讲的大多数东西我们都还难以理解很深，但透过老师的讲解我们看到了物理的前景与其中的乐趣。那些物理推导计算或许繁琐，但正是因为那些繁琐的计算之后往往能得出惊人的发现，那些式子可能蕴藏着或许可以改变世界的伟大能量。从研究宇宙的起源，到解决人类所面临的资源环境问题，物理工作者的身影无处不在，他们所关心的并不是一个个公式与实验，而是在寻求人类从哪来又到哪去的终极答案。这样看来，我们所学习的物理学是那样的有意义。
冯老师的讲座，也让人明白了物理发现并不是科学家的专利。只要你留心生活，热爱思考，指不定也能做出自己的贡献。就想坦桑尼亚的中学三年级学生盘姆巴发现热水比冷水结冰更快，最终这个效应被命名为盘姆巴效应。
在将近一年的学习中，我似乎又能渐渐地找回差点失去的对物理学的兴趣了。而此刻自己对物理的理解也不在单纯的停留在有趣好玩的层面上，学好物理更是一种责任，既然选择了这个领域，就该当一直努力下去。
(二) 初识相对论
爱因斯坦的相对论可谓家喻户晓，我也在很小的时候就听过爱因斯坦其人其事，可真正接触相对论理论却是在上大学以后《力学》课里的。
初次学习相对论，确实给人极大地冲击，觉得自己所熟悉的时空观被彻底的颠覆了，从中学就知道空间具有相对性，相对论告诉我们时间也是相对的，也就是说在一处观察同时发生的一件事在另一处观察就可能不是同时发生的了。这确实让人觉得难以置信，但透过洛伦兹变换的推导，我们知道了这却是无可争辩的事实。所以在那段时间人总是心存疑惑，但一时半会又难以想的很明白，只是在按书上的结论做一些计算而已。不过相对论深邃的内涵还是时刻吸引着我，我觉得随着时间的推移与学习的深入，这个问题总有一天能理解的更到位的。
这学期的前沿课上，刘文彪老师和马永革老师都向我们介绍了相对论的有关知识。马老师比较系统的介绍了相对论的发展过程，我觉得通过了解前人走过的探寻足迹，我对相对论的理解又加深了一步，最起码觉得它不再那么神秘莫测，而是一个甚至堪称明显的事实。
相对论从无到有确实经历了一个漫长的过程。牛顿力学的建立为物理学科的发展做出了划时代的贡献，甚至改变了人们长久来对自然的认识，从此人们知道了自然界中的现象都是有规律支配着的(而不是上帝)，而人们是可以探知期中的规律的。牛顿力学最基本的运动规律都是建立在绝对空间和绝对时间基础上的，也就是说两个事件发生的时间间隔与测量时间所用的钟的运动状态没有关系，两点的空间距离与测量距离所用的尺的运动状态无关。这种观点和我们日常生活经验十分相符，似乎是没有什么课疑问的。可是到了十九世纪末随着电磁理论的发展，人们就发现了其中所存在某些矛盾，电磁波是以光速传播的，但那是相对与什么而言呢?为了解释这个事实，科学家们试图引入“以太”的概念，认为空间中存在静止的“以太”，电磁波在“以太”中传播，通过光行差实验科学家们发现“以太”是相对于太阳静止的，可是迈克尔逊莫雷的实验又与此结论矛盾。相对性原理的提出，又和通过实验所验证的光速不变性产生了不可调和的矛盾。在二十世纪初，整个物理学陷入了巨大的矛盾之中，也预示着大变革即将到来。经过反复的推理之后爱因斯坦创造性的提出了狭义相对，他觉得要使相对性原理和光速不变性得以共存，就必须摒弃经典力学的绝对时空观，一旦抛开这个人们多年来相信不疑的观念，一切就变得明了起来，时间不是绝对的了，物理学的新时代宣告来临。广义相对论也在随后被爱因斯坦提出，二十世纪中期，爱因斯坦的相对论原理也接收住了时间的考验。
虽然我们当今的物理学已经取得了巨大的成就，但科学家也不得不面对一个事实，就是当今已经比较成熟且经过实践验证的两大理论——广义相对论和量子力学存在着难以调和得矛盾，而人们始终相信这个世界时受一个终极理论所约束的，这个理论可以解决自然界中的所有问题，也就是说这两个理论至少有一个是不完善甚至是错误的，如何寻找一个统一的理论，正是物理界当今乃至以后相当长一段时间的努力方向。
(三) 前景广阔的超导材料
中科院物理所的靳常青老师给我们介绍了现在超导材料的研究进展。通过这节课，我们知道了高温超导的广阔前景。
自从1911年荷兰物理学家昂尼斯发现超导现象以来，超导以其神奇的物理特性，例如零电阻、抗磁性等就吸引着无数物理工作者的目光。因为如果有一天人们能找到在室温下呈现超导特性的物质，毫无疑问，将会对这个社会产生革命性地影响。想想现在那些因为电力传输而损耗掉的电能，那些发热的发动机，还有此时手中滚烫的笔记本，很容易想起如果高温超导在生活中得以应用，对我们来说意味着什么。这也只是超导一个性能的应用，超导的抗磁性在磁悬浮列车上面更是十分有价值。利用超导的磁悬浮列车不仅节约能源，甚至不用担心列车会滑出轨道，依靠磁性就可以将列车悬浮并束缚于轨道之上。我曾在物理楼演示实验室观看过超导小火车的演示实验，在液氮的冷却下火车呈现出超导特性，只需轻轻一推，火车便可以在圆形轨道上平稳运行很长时间，如果有一天这种技术能 运用在我们日常的交通之中，人们一定会为他的高效节能，舒适平稳而惊异。
超导材料虽然具有这么广阔的应用前景，但寻找超导材料却不是一件容易的事。超导材料的研究从1911年超导现象被发现到1986年75年期间，超导材料的临界温度才从4.22k提高到23.2k 。1986年，高温超导体的研究取得了重大的突破。掀起了以研究金属氧化物陶瓷材料为对象，以寻找高临界温度超导体为目标的“超导热”。全世界有260多个实验小组参加了这场竞赛。很快，超导温度被提高到了100K以上。这对超导的研究来说是个跨越式的进步，因为只要超导温度超过77K ，在实验室就可以用液氮来作为冷却材料，比起之前的液氢，实验成本大为降低，这也在很大程度上推动了超导的研究工作。
超导材料的研究过程也给了我们很大的启示。在1986年以前，人们总是习惯性的在导体中寻找高温超导材料，认为只有导体在温度降低到一定程度时才会体现出超导特性。可是这种思路却使人们在75年间仅仅将超导温度提高了19K ，直到1986年有人发现金属氧化物在更高的温度下可以呈现超导特性才极大地开阔了人们的视野，在这种思路的指引下人们很快在超导研究方面取得了突破式的成果。这就说明在搞科学研究时要能尽量摆脱一些直观感受的影响，敢于挣脱已有知识的束缚，才能取得创造性的成就。
翻开人类的近代文明史，几乎每一项重要的物理学进步都会带来人类社会的一场变革。牛顿力学的建立解放了人们的思维，带动了一系列的科技进步，从而引发了工业革命，使人类进入蒸汽时代;电磁理论的建立使人类步入了更加高效的电气时代;微电子技术的进步是人类进入了信息时代„„我们有理由相信，超导技术的发展也有这样的潜力改变我们这个时代!
(四) 隐身技术遐想
冯世平老师教和张向东老师在做前沿讲座的时候都提到过一个很吸引眼球的课题，那就是隐身技术。人类的科技水平发展到现在这个阶段，几乎实现了人类在古代所有的幻想，比如登月，千里眼，顺风耳等等，可人类早就幻想的隐身能力，却还没有一个成熟的技术使其成为现实。
《西游记》里的孙悟空就具有隐身的能力，闯入妖怪洞府时，他可以使自己隐身起来，就像空气一样，完全不被人所察觉;美国科幻电影《透明人》也幻想了一种可以使人完全隐身药剂，注射体内后就可以使人完全“消失”不见;各种各样的电脑游戏里也为主人公加上了隐身能力。这些现象都体现了长久以来对隐身技术的追求与兴趣。
当今的隐身技术已经取得了巨大的发展，例如在军事方面大家耳熟能详的F-22隐形战斗机、B-2隐形轰炸机等都采用了隐身技术，不过这些隐身技术并不是可以使一个真真切切的物体彻底隐身不可见，而只能使这个物体难以被雷达所探测到，在雷达屏幕上“隐身”，所以又叫“低可探测技术”。不过就是这种不是真正意义上的隐身技术，就能够使其拥有者在军事上取得巨大的技术优势，如果有朝一日真能实现完全隐身，那样的军事技术真不知道对人类意味着什么。咱们暂且不论隐身技术在军事上的应用可能给人类带来的麻烦，就从人类与生俱来的好奇心来说，对隐身的追求是不可能停止的，何况这种技术对人类来说也未必是弊大于利。
现在的隐身技术虽然无法在可见光的波段实现隐身，即对我们的肉眼隐身，但对未来隐身技术的发展，却给明了前进的方向。例如隐形战机就是利用其雷达发射面积小，且表面涂层可以吸收电磁波，从而减少雷达接受的反射波达到隐身的目的。同理，要实现真正意义上的隐身，就要消除自然光照射到物体表面反射进入人眼的光线，而达到这一代点绝非易事。
张向东老师向我们介绍的光子晶体就显示了在隐身技术方面所具有的潜力。利用光子晶体的负折射现象，可以使光线发生特殊的折射，如果将该种材料用在物体表面，就可以使照射的物表面的光线由于折射而绕过物体继续向前传播，这样人眼就无法察觉到物体的存在，不过现在的技术还只能在非可见光的波长范围内应用，要在可见光的范围内使用才能达到真正的隐身。
这还只是研究隐身技术所面临的一个难题，还有一个巨大的问题是如果要制作隐身衣的话很难解决的。因为光路是可逆的，当光线绕过人传播时，处在隐身衣内部的人也就接收不到任何光线，这就是说身着隐身衣的人不但别人看不见他，他也同样看不见别人。除非把人的眼睛留出来，不过这样的话当人身着隐身衣的时候，就会被看见两个眼睛悬浮在空中，这样就有十分点恐怖了。
人们对隐身衣的研究很大程度上是受好奇心所驱使的，这也再次证明了好奇心对科学研究的重要性。相信在不远的将来，隐身衣就会被研发出来，至于是福是祸，就到时候再说吧，总之这不能成为我们停止探索的理由。
关于物理教学所见所感
前沿课上，郭玉英老师和李春密老师都讲到了物理教学的有关问题，这对于我们师范生来说，确实有很多问题值得我们思考。
在这个应试教育早已被广为诟病的时代，似乎批评者也并不能拿出一个能够替代应试教育的实际可行的教育模式，所以可以想见在未来很长一段时间内应试教育还将作为教育的主要形式而存在。但这是不是意味着我们的物理教学就止步不前呢?我想答案是否定的。
先说说我自身对现在物理教学的体会。进入大学，我接了一份初二的物理家教，在教学过程中，我发现了很多现在教育方式存在的严重问题。在北京这样一个中国的文化中心，海淀又作为一个教育非常强势的地区而闻名全国，但就是在这样一个地区，应试教育的弊端反而体现的淋漓尽致。作为一个刚刚接触物理的初二学生，本应是感受物理学科的魅力的最佳阶段，如果这个时候老师能给学生呈现一个精彩的物理世界，在加上孩子们与生俱来的好奇心，毫无疑问会对学生未来整个的物理学习打下坚实的基础。但遗憾的是一接触到物理，他们最直接的感受是又有一门课开始了铺天盖地的发卷子了。学生完全沉浸在做题当中不能自拔，为什么学生对做题这么热衷呢，不光因为现在学生压力大，自觉性高，还因为每逢大小考试，老师都会在某些场合透露说：“同学们，这次考试大家把某某某几份卷子弄会，就八九十分了!”这样学生们肯定充满激情的去做那几份卷子，老师也没说谎，题果真是从那几份卷子里出的，当学生们尝到甜头以后，这种现象就愈演愈烈了。
当我和学生交流的时候，明显发现他们的思维确实存在很大的问题，对物理的理解不够深入，只是会做一些题，而且还喜欢照背已做过的原题，一旦遇到没做过的，便束手无策了。我不知道这和咱们的物理教学的初衷差了多远了。咱们物理教学的目的是让学生理解物理的本质性东西，更好的理解这个世界，可现在似乎就是为了做题得分而已了。
没错，在应试教育的大背景下这种教育模式是有生命力的，因为它似乎能够提高学生的考试成绩，但实际上是在扼杀学生的思维能力，榨干学生的潜能。其实如果我们改变教学方式，增强一下学生对物理概念的理解，减少一定的作业量就一定会导致学生考试成绩下降吗?我觉得也不尽然。
物理这门学科对学生的思维要求很高，光凭记忆是记不住的，只有正确理解物理规律的本质，才能触类旁通，举一反三。我们在实际中会发现，真正物理学的好的学生并不是酷爱做题的学生，一定是那些善于思考，理解问题本质的同学。所以在物理教学中要做出思维误区，认为多做题就能提高学生的成绩，这是错误的，因为会做题并不代表学生理解物理知识，但反过来能理解物理知识却一定能够把题做得很好。
不可否认，这样做并不是物理老师的初衷，但面对激烈的竞争，这也只是无奈之举。但也应该看到。如果物理老师这样做也是一种不负责任的行为，省去了自己苦思冥去设计一堂堂生动有趣的物理课的过程，而将提高学生成绩的任务强加给学生，让学生陷入题海之中，摧残着一个个幼小的身心。如果面对质疑，就满脸无奈，将责任都推给“万恶的应试教育”，逃避责任。
强调理解的物理课堂和应试教育其实并不矛盾，真正理解物理知识的同学做题自然不会有什么障碍，但要达到让大多数同学都理解知识，对教师却要求很高，
需要付出巨大的心血与努力。作为未来教育事业的接班人，我们要有更高的责任心与使命感，改变当前物理教育的现状，让物理不再成为很多学生心中永远的痛。
1. 宇宙演化的观测与分析中物理规律的应用(天体物理，宇宙学)
2. 超导体的基本性质和研究历史(凝聚态物理)
3. 量子纠缠和量子测量(量子物理)
4. 相变和量子相变的研究(理论物理，凝聚态物理)
5. 对构成物质的基本粒子的认识(粒子物理)
企业内部审计在内部控制中的问题
《内部审计基本准则》指出：内部审计是指组织内部的一种独立客观的监督和评价活动，它通过审查和评价经营活动及内部控制的适当性、合法性和有效性来促进组织目标的实现。在此对企业内部审计存在的诸多问题进行分析和探讨。
伴随中国经济近三十年来的持续增长,国内企业的规模也在不断壮大,各种经济类型的企业都急需建立和健全自身的内部控制机制。2008年以来,美国的华尔街爆发了金融危机并愈演愈烈,已在西方发达国家演变成一场经济危机。无数国际知名企业、投资银行、政府深陷其中。我国国内经济形势伴随国际形势也存在诸多不确定的因素,企业经营风险正在不断增加。国际上的经济危机以及多家著名企业的倒闭和破产再次印证了内部控制执行的有效性不仅是西方发达国家跨国企业的立足之本,同时更是像中国企业这样的新兴经济体组织的“防火墙”。
一、企业内部审计在内部控制实践中存在的问题
1.内部审计机构缺乏内在动力。目前我国许多企业设立内部审计机构主要是迫于政府压力,并非是自觉的认识。企业的高级管理层只是资产的经营者,而不是资产的所有者。他们客观上想摆脱所有者的监督和约束,心理上存在排斥内部审计的观念,对内部审计抵触情绪较大。有的甚至将内部审计机构和审计人员当作异己力量,不愿意也不敢配备精通业务的审计人员,目的是“防范于未然”。而且,我国立法上存在缺陷,设立内部审计机构没有强制性。因此,每逢精简机构,内部审计便首当其冲。这就使许多公司内部审计机构极不稳定,力量单薄,难以发挥内部审计的监督作用,更难以赋以内部审计咨询的功能。
2.内部审计缺乏独立性。莫茨(Mautz， 1990)曾指出：“独立性问题对内部审计总是一个难题”。内部审计作为企业中的一个职能部门,其人员配置、职务升迁、工作地位等都由本企业领导决定,导致内部审计在组织、工作、经济等方面都不独立。一些单位负责人或领导人认为:设立这样一个机构来监督自己,就等于给自己套上了一个“紧箍咒”，因此采取不欢迎、不重视甚至是消极抵触的态度。从内部审计的工作过程看,内部审计报告的形成、采用和跟踪整改等等无不依赖本企业领导的意识和行为。即使有时候内部审计人员发现了本企业领导或其他部门或其他相关人物违反财经法律、财务制度和经济违法犯罪问题,也无权处理。因此内部审计在某种意义上看对本企业领导来说是形同虚设。再从监督和作用看,有权力者监督无权力者最为有效,上级监督下级效果也是显著的。而同级之间的监督,因权力相当、互相制约、互相抗衡,效果会大打折扣,而下级监督上级,可能是正面效力无几,负面效应随之而来。
3.内部审计机构人员配备单一。企业内部审计组织中,审计人员清一色是会计出身的。他们中有正规学历并经过相应工作实践的人很少,大多数是在旧的财会制度下通过多年的会计工作实践,通过职称岗位培训出来的。他们具有会计的实践经验,对加工对外会计报表的工作驾轻就熟,但是对企业自身需要运用的管理会计以及控制理论与实践、风险管理、经济预警等方面,还是显得很不够,其知识结构与企业发展的需要相距甚远。企业在审计机构的设置上忽视其独立性、专职性、有效性和权威性,对企业自身的特点及控制管理上的实际需要考虑粗略,缺乏对不同专业人才的合理搭配。简单地发个文件,组成一个审计处或审计科,内部审计机构就算建立了。企业内部审计机构设置较为随意,许多企业内部审计机构设了又并,并了又设,审计人员很不稳定。
4.内部审计投入严重不足。目前,在会计电算化普及的时代,企业内部审计还依然停留在经验估计、手工操作阶段,审计经费极其有限,相关信息不通畅。审计人员的工作视线一般只是放在企业生产经营活动的事后,平日主要干的事是进行查错防弊的财务收支审计,审计损益表等会计报表。审计范围是历史的财务记录,检查评价的是过去的利润或亏损。而内部审计的重心-企业经营审计和管理审计几乎没有涉及。即使在一些企业有类似内部审计的工作,也做得过于形式化,粗略化。内部审计部门与企业其他职能部门相互脱离,审计人员工作中也很少顾及企业控制管理以及其他部门的需要。审计工作往往等到企业销售、供应、生产等经营活动完毕后,再去对其经济价值综合反映的财务会计那里“找刺”,不注重经济活动的事前或业务执行过程中的检查和评价。
5.内部审计很少关注风险因素。在审计行为导向上,内部审计已经经历了账项基础审计、制度基础审计和风险基础审计三个阶段。很长一段时间,西方发达国家对风险基础审计进行了广泛深入的探索和研究,取得了很多成果,并陆续将这些成果用于审计实践。国际内部审计师协会更是通过修订内部审计新定义和《内部审计实务标准》把内部审计全面推向风险基础审计和风险审计。而我国目前的内部审计在确定审计对象和审计范围时很少关注企业的风险因素,甚至对企业的内部控制都不做过多的了解,完全将审计工作机械地停留在账目的具体审查上。这样的审核检查根本不能适应目前内部审计所面临的形势,也不能满足经济发展对内部审计的要求,使内部审计变得既无效率又无效果。
6.内部审计服务内容单一。随着内部审计工作重点向经营审计和管理审计倾斜,内部审计除了对企业的财务资料是否合法、公允、经营活动目标是否恰当、管理组织是否合理、管理机能是否健全、管理工作是否有效等做出确认评价外,还应该积极主动提供咨询服务,就内部控制的建立、健全、经营目标的确立、经营方式的选择、管理理念的确定、管理措施的实行等方面为管理层提供有益的建设性意见,与确认服务一道为组织增加价值。而我国的内部审计长期局限在财务
信息的查错防弊上,很少涉及组织的经营管理,不注重,也难以为组织的经营管理活动提供建设性的意见与建议。
二、企业实施内部控制的方法
1.完善公司内部治理。在现有工作的基础上，我们一方面可以借助资本市场和法律规章为主体的外部监督机制，另一方面要加强内部监控机制，积极探索采用新的监控方式，如加强董事会建设，提高外部独立董事的比重，增强董事会的独立性，利用独立董事多元化的知识背景增加决策的科学性和透明性;董事会下设必要的专业委员会如审计委员会，对内部控制和内部审计等工作进行评估和监督，提升内部审计部门的地位和归属，合理配置审计资源，解决内部审计监督不力和“对下不对上”的状况。
2.提高认识，增强内部控制意识。只有所有员工都清楚他们在企业、在内部控制系统中的位置和角色，并协调一致，才能推动内部控制的有效运转。其中，企业领导者的内部控制意识和行为又是关键。企业领导者经营活动中的随意性往往会限制内部控制作用的发挥，严重的甚至会影响到整个企业的发展。反之企业领导者注重内部控制，加强信息沟通与交流，便能减少管理者与被管理者之间的隔阂，形成强大的企业合力，就能促进整个企业健康、持续、快速发展。 3.强化内部审计的作用。企业能否建立完善的内部控制系统并切实予以实施，需要有监督力量。作为企业董事会和管理层控制手段的内部审计，在企业管理尤其是风险管理、内部控制以及公司治理中的地位与作用日益突出。内部审计具有相对独立性，更能从企业全局角度监控内部控制有效运行;与外部审计相比，内部审计决不止于提出问题，更能从企业利益与实际出发，积极主动地提供防范风险加强内控的有效建议，帮助管理层落实整改措施。因此加强内部审计建设显得尤为重要。一要建立有精通财务会计专业的人士组成审计委员会，对企业内部审计制度的建立和实施、内审业务开展以及内审资源的配置进行指导、监督;二要挑选素质高、业务精的人士担任内部审计师，并保持内审团队的稳定性;三要建立完善内部审计制度和工作流程，规范内部审计行为，不断改进审计方法，提高内部审计效率和内部审计管理水平;四要积极转变内审工作方向，向内部控制、风险管理和公司治理方面延伸，努力帮助企业增加价值。
4.建立统
一、高效、开放的信息沟通系统。先进的信息系统，可以极大地解决信息不对称带来的负面影响。信息沟通系统是否通畅，决定着企业能否及时收集外部和内部信息，及时掌握营运状况和组织中发生的各种情况，能否实现信息在企业各层次、各部门之间迅速地传递和交流，把握先机，对可能发生的异常状况做出反映，从而及时报告，防止重大损失的发生。 5.建立系统的培训体系。内部控制实施最重要的一项工作就是培训，首先要端正态度，正
确认识什么是内部控制，为什么要进行内部控制，从思想上重视内部控制。金融危机是美国公司惹的祸，但实际上我们企业也确实存在很多问题，现行制度规定企业的重大问题由集体决策，集体决策的结果就是谁也不承担责任或推卸个人责任。这种培训是让每位员工都有内部控制的意识和责任。其次要完善制度、流程、授权和职责分工，加强实务指导，让每位员工都知道自己在内部控制中应该做什么，怎么做，做到什么程度，有什么责任。真正将内部控制融入员工日常工作中。最后要提高内控检查人员工作能力，真正掌握内部控制实施技术、方法和工具，要“知其然”更要“知其所以然”，才能在现有基础上不断创新、发展。
6.梳理完善内部控制制度。内部控制是以制度的形式存在的，我们要围绕财务报告真实性、提高经营效率和效果、达成企业发展战略和遵循法律法规四个目标，从控制环境、控制活动、风险评估、信息与沟通、监督五个方面建立一套渗透所有业务环节的内部控制制度和管控机制。
7.加强内部控制检查监督
从当前国内外内部控制实践看，企业内部控制检查监督大多由内部审计部门承担，这对企业内部审计资源安排和专业能力产生重大影响。据统计，内部控制实施初期1-2年内审部门会将大部分审计资源用于内部控制，被迫减少常规审计项目，从第3年开始会降低分配给内部控制的审计资源比例，但仍占审计资源的40%左右。从笔者所在企业看，现有内审资源远不能满足内部控制检查需要，临时从下属企业抽调人员组成工作团队的方式也有其弊端，不仅团队人员不够稳定，而且工作人员专业能力得不到持续提升，给内部控制检查工作的质量带来重大影响。
参照美国公司内部控制检查较为成功的做法，内审部门要积极改变现有工作方式，采用先进技术和方法加强内部控制检查力度，比如我们可以使用内部控制自评(CSA)技术，将内部控制检查工作逐步转移到下属单位和业务管理部门，即由下属单位和管理部门开展自我评价工作，内部审计进行指导，并进行抽样检查。这种方法对于管理部门来说，管理人员可以更清楚地了解业务流程、重要风险、关键控制点以及存在的缺陷，有利于加强管理;对于内审部门来说，可以减少检查工作量，节省审计资源，也可以缓解内部审计人员执行工作时人际关系的紧张。另外，我们也可以积极采用信息化手段，建立内部控制管理信息系统，固化内部控制检查程序和方法论，规范内部控制检查、报告、披露、归档、后续跟进等工作，提高内部控制信息汇总和分析能力。
总之,建立一个独立的、权威的、综合性强的内部审计部门,是建立健全现代企业制度的内在要求,也是企业发展壮大的迫切需要。充分发挥内部审计的职能作用,针对当前企业内部审计存在的诸多问题,企业应积极开展监督、评价、咨询活动,不仅可以有效地监督与评价企业管理活动的效率性、效果性和经济性,还可以把握企业经营管理的关键所在,为企业管理层决策提供准确、有
用的信息。
参考文献：
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时代经济出版社。
[5]严守一，2003-12-25:内部公司治理与内部控制， http:///node2/node9/node32/userobject1ai13346.html. [10]劳伦斯·索耶.《现代内部审计实务》.
Shanxi university of Finance and Economics
《审计学发展前沿》作业
学院：会计学院 班级：07审计班 姓名：贾瑞雪 学号：200710030115
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