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主管单位：中国科协
主办单位：中国化学会
出版周期：月刊
出版地址：江苏省南京市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1001-4861
国内刊号：32-1185/O6
邮发代号：28-133
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1985
期刊收录：
CA 化学文摘(美)(2009)
SCI 科学引文索引(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉：
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作者简介:许驭,中国原国防科工委新能源试验开发基地科研副总工程师,研究方向:“共生矿的形成机理与生命起源”等自然科学整体化原始创新探索。
附录:
国内外多学科专家高度评价许驭科研组的原创科研成果
肯定许驭原创的多学科汇聚理论创新成果不是他个人的事,而是国家大事,目的是宣传新能源技术革命起源于中国的真实性,以及美国后来居上、中国没有重视的紧迫性。
2009年10月31日,北京相对论研究联谊会、美国《格物》杂志编辑部联合在北京召开第99届卢鹤绂学术论坛,邀请原国防科工委新能源基地副总工、上海恒变新能源研究所所长许驭总工做《低能、中能与高能超分子微腔光子学》主题报告。此次评议会上,以及会前会后,国内外多学科专家高度评价许驭的《低能、中能与高能超分子微腔光子学》原创科研成果。
中国气象科学研究院著名学者任振球教授评介:“科学界主流学派不相信水基燃料(水变油)的真实性,主要原因是理论上讲不通;现在这个重大理论难题被原国防科工委新能源基地许驭总工创立的《高能超分子微腔光子学》基本解决了。许驭教授长期刻苦从事的叫做‘自然科学整体化原创研究’,他以强大的科技资讯全面综合能力,几乎把所有的交叉学科、前沿学科都统起来了,就是把宇观、宏观、微观都统一起来了。”“许驭教授历经18年的艰辛探索研究,在王洪成的技术情报启发下,破解了地球与土卫六油气藏的真实形成过程,创立了“古海洋水中链式‘氧核冷裂变’形成大型油气藏共生矿”理论,实现了“氧核冷裂变”原始创新理论的整体性重大突破。从宏观到微观,许驭已经打破了多学科交叉研究的学术障碍,将天、地、矿、生、数、理、化、医有关多学科前沿知识与实验成果连成一体,做到了融会贯通。一旦获得支持,许驭此项新发现的整体性基础理论原创成果,必将引发一系列新科技革命、新产业革命,其引发的新科技革命和世界经济转型的革命性意义必将载入科学史册。”
北京航空航天大学的高歌教授认为:许驭总工原创的“氧核冷裂变”基础研究不但有广度,而且有深度;从宏观到微观已经连成一条线,做到了融会贯通;这项重大原始创新理论的方向是正确的,其会聚技术的工艺是新型的。清华大学校友、旅美学者王怀安教授认为:许驭提出的“氧核冷裂变”原始创新理论的整体性重大突破以及与“氧核冷裂变”有关的十大新兴战略产业,应该列为比美国“曼哈顿计划”更重大的超“曼哈顿计划”。北京大学楮德萤教授等认为:肯定宣传许驭原创的多学科汇聚理论成果不是他个人的事,而是强调、宣传新能源技术革命起源于中国的真实性,以及美国后来居上、中国没有重视的紧迫性。
北京大学生物工程专家褚德莹教授,中国中医人体科学研究专业委员会主任林中鹏教授,北京总装备部航天医学研究所宋孔智教授等专家,认真听取后认为,许驭提出的发现生物有机半导体与揭示经络本质的新定义,能够自圆其说,比较完美,富有创意性,有助于引发、促进以中医药现代化为主、中西医高层次紧密结合的21世纪新医学的诞生,有利于利及亿万民众、推动低成本整体医疗新技术的组合集成与蓬勃发展。
国际著名的《特勒肖―伽利略科学院》顾问委员会顾问、国际著名物理学家迪耶戈写信给他的中国朋友、英籍华人陈一文先生,对许驭的原创科研成果表达发自内心的赞叹。物理学家迪耶戈教授认为:“许驭教授的原创科研成果是了不得的成就,能学习许驭的科研成果令我激动。我可以想象,许驭教授历经17年的艰辛工作、耐心创立有关自然科学全面理论的背景、汇聚更多新学科的意义以及他所承受的孤独与牺牲。这是了不得的成就!我很想知道许驭的科研工作最终是否能够得到(中国)官方的支持。我已经将许教授的科研成果报告这个消息发给了俄罗斯院士彼得・伽利耶夫(Gariaev)教授,我们计划与伽利耶夫教授一道,继续关注许驭教授此项重大科研成果事态发展。希望邀请许驭教授合作研究科学整体化原创课题。”
国家发改委原副司长严谷良高工,在帮助撰写此课题立项报告时评议:许驭总工历经17年的艰辛探索研究,在吸取国内外多学科相关子课题研究成果的基础上,已经实现了链式“氧核冷裂变”原始创新理论的整体性重大突破。
2009年1月4日至5日召开的量子信息与健康上海论坛上,上海市科委原副主任、上海市针灸经络研究中心创始人、经络专家魏瑚教授、上海市“经络物质基础”课题论证“领军人物、著名经络专家、复旦大学费伦教授,对许驭总工首先把超分子有机半导体量子微腔概念引入经络本质研究领域,从超分子微腔量子光学的新方向提出了经络的新定义,予以高度评价。魏瑚教授认为:从许驭的研究成果看,许驭甘坐十多年冷板凳,潜心学习的自然科学多学科基础扎实,汇聚交叉的新学科多,并且做到了举一反三,融会贯通。能取得这样的原创成果很不容易。
环糊精（Cyclodextrin，CD）是一种水溶性、非还原性、不易被酸水解的白色晶体，无毒，可食用，具有多孔性。β-环糊精“内疏水，外亲水”的分子结构使其具有很多化学特性和用途。能与CD形成包合物的客体非常广泛，如有机分子、无机离子、生物小分子、配合物、聚合物甚至惰性气体[1]。分子大小适于其洞穴尺寸的客体分子，只要极性小于水，就有可能代替小分子而进入CD空腔形成包合物。我国环糊精的研究始于20世纪70年代末，发展到现在β-环糊精已经工业化生产。
环糊精化学基础研究最早涉及的范围包括：催化高选择反应、类酶催化反应和不对称催化反应。各种新的分析技术的完善和新仪器的出台，吸引了各领域科学家的关注，推动环糊精化学的发展。
包合物的形成条件
能够形成包合物是环糊精最重要的性质之一，在包合物中，被包结的化合物分子常被称为“客体”，环糊精分子被称为“主体”。环糊精包合物能否形成受内在因素和外在条件的影响。内在因素取决于环糊精和其客体的基本性质。归纳起来主要有以下三方面[2] ：主客体之间疏水亲酯相互作用；主客体符合空间匹配效应；氢键与释出高能水。上述三个因素不但影响着环糊精包合物能否形成，而且还直接影响着形成物的稳定性。即包合物的稳定性也取决于客体分子基团的性质、空腔尺寸、分子大小及空间构型等。A' genes Buvari-Barcza[3]讨论了客体性质、β-环糊精取代度对包合物形成的影响。认为包合物的稳定性依赖于客体分子的空间匹配性，即客体的尺寸和形状。另外，包合物的形成还受反应时间、反应温度、搅拌（或超声波震荡）时间、反应物浓度等外在条件的影响。
包合物的制备方法
包合物制备方法较多，在实际研究应用中应根据主客分子的性质、投料比例，选择适应的制备方法。
超声波法
β-环糊精饱和溶液加入客体分子药物，混合后立即用超声波破碎仪或超声波清洗机，选择合适强度，超声震荡处理适当时间，代替搅拌力，将析出的沉淀如饱和溶液法处理得包合物。
饱和溶液法
饱和溶液法也称重结晶法，先将β-环糊精制成饱和水溶液，加入客体分子药物，对于水不溶性药物，可先溶于适当有机溶剂，再注入β-环糊精饱和水溶液，搅拌直到成为包合物为止。用适当方法使包合物析出，再将得到的固体包合物过滤、洗涤、干燥即可。将挥发油的提取工艺与β-CD包合工艺偶合，形成了两种新的包合工艺：液一液包合法和气一液包合法，从而简化了工艺，提高了制备效率。
研磨法
如肉桂油β-CD的制备中，将β-CD加蒸馏水研匀后，加入肉桂油或肉桂油的乙醇溶液混匀，置胶体磨中，充分研磨至糊状，过滤，冷风吹干即得。
浆状法
即CD和客体分子不需要溶解，只是在室温条件下通过剧烈搅拌，将它们悬浮于少量水中。若使用超声波，可促进固相的分散。
揉捏法
此法的特点是所需的水比浆状法更少。CD先与少量的水揉捏混合，然后将计算好配比的客体分子直接加入，不需要任何溶剂。
冷冻干燥法
易溶于水的环糊精包合物，不易结晶沉淀，或在加热干燥时易分解、变色的包合物，可用冷冻干燥法干燥。冷冻干燥法使包合物外形疏松，溶解性能好，可制成粉针剂。
喷雾干燥法
如制得的包合物易溶于水，遇热性质稳定，可用喷雾干燥法制备，干燥温度高温受热时间短，产率较高。
包合物的鉴定
研究环糊精包合物常在固态和液态两种状态下进行。用于检测固态包合物的手段有很多，例如X射线衍射、差热分析、薄层色谱、红外光谱和核磁共振等。
β-环糊精包合物的应用进展
β-CD在医药、日化、食品、轻工、农业和其它工业方面有广泛的用途[4]，在此主要介绍以下两个方面：β-CD可与有机化合物生成包合化合物，具有独特的能吸附各种物质的包合性质，可以起到稳定、缓解、乳化、提高溶解度和减少药物的刺激性和毒副作用等多种作用。将β-CD用于食品业，具有抗氧化作用，可保持食品稳定，改良和提高组织结构，去除和减轻苦涩味，并保持食品的风味。
综上所述，环糊精及其衍生物在生物医药、食品、环境保护等领域有着广泛的应用前景。
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增设必要工科基础课程，夯实工科基础应用化学专业兼具理科和工科的特点，需要有坚实的化学基础理论还需要兼具必要的化工基础理论。原有的《化工基础及实验》是为非工科化学类专业开设的基础课程，已远远不能适应目前应用化学专业的培养目标。因此，必须采用化工基础理论课程———《化工原理及实验》取代原有的化工基础及实验课程。《化工原理》是以四大化学为前修课程的一门化工基础理论课程。开设学时设定为72+36学时，分别在第四学期和第五学期开课。《化工原理实验》课程设置36学时，第五学期开课。此外，工科学生的培养，尤其是化工方向，离不开相应的电子电工学基础以及工程制图或化工制图等方向的课程。在保证数学、物理等学科基础平台课程的基础上，必须在专业基础平台课程中增设《电子电工学及实验》和《工程制图》课程及金工实习环节。《电子电工学及实验》设置共72学时，其中36学时讲授，36学时实验，第三学期开课。《工程制图》设置为54学时，第三学期完成课程教学。金工实习2周，第五学期进行。
开设“宽口径”专业选修课程模块应用化学还是一个包容性很强的学科。从全国重点高校的应用化学专业培养方案来看，各个高校的专业课程体系特色模块差异较大，但是都体现自己的科研特色。例如北大，具有核药物化学、辐射化学和辐射高分子、超分子化学与材料、新能源与材料和核环境化学5个特色研究方向，并开设应用辐射化学、应用放射化学等方面的选修课程。因此在专业课程设置中必须和学科科研特色结合起来，开设相关课程。根据自身学科科研特色以及师资力量，我们设置3类可供选择的专业选修课程:偏向理学的应用化学方向模块课程、偏向工科的专业方向模块以及高分子材料方向模块。此外，根据目前我院教师们的学术专长、特色研究方向和未来发展趋势，开设了应用化学前沿讲座、日用化学品、阻燃技术，农药化学、高分子助剂及应用、染料化工与助剂、催化原理、精细化学品开发与设计等选修课程，开阔学生视野的同时，分享老师们研发产品的经验、教训以及研发思路。
以“大论文”为抓手，强化实践教学环节
实践教学是培养学生创新能力和应用型综合人才的重要环节。在强化“基础课程实验—专业实验—金工实习，工厂见习和顶岗实习—毕业论文”多层次课内实践教学体系［2］的基础上，我们采用以毕业论文环节为抓手，强化实践教学环节。毕业论文是本科生人才培养链条中的一个重要综合性实践教学环节，对于保证人才质量、与人才市场对接是至关重要的。针对目前毕业论文环节设置不合理，时间短，任务重，监管不严的问题，我们采取“大论文”措施改革毕业论文环节，通过延长时间，注重过程，加强监管，使其真正成为“培养学生创新能力”的平台。“大论文”之“大”主要体现在:思想意识上对毕业论文重视程度的提高;毕业论文要求的拔高;毕业论文时间的增加;毕业环节和专业课程的关联与衔接更加密切;学生能力培养也更加综合、立体等方面。首先，毕业论文开始时间提前到第五学期，在学生专业基础课程学习完之后，即对学生开展毕业论文要求的教育，同时结合学院教师科研特色开展专业研究方向介绍，开阔学生视野，帮助学生了解相关研究领域、研究方向，并在此基础上双向选择学生感兴趣的课题和指导老师。然后根据课题，在指导老师的指导下，使学生有目的地选修必要的专业选修课程，为进入课题研究打下扎实的理论基础。结合第五学期设置的文献检索课程和专业英语课程，在相关课程教师和课题指导老师的共同指导下，围绕自选课题进行相关文献信息的检索，和专业文献的阅读与翻译，相应考核成绩分别记录为文献检索及专业英语的课程成绩。第六到第八学期，学生进入实验室，在指导老师的指导下进行课题的初步探索。并在课题老师的指导下继续选择必要的专业课程进行学习。这个过程中，实施论文中期检查回报和毕业答辩的监管。严格管理程序，设置必要的奖励机制和淘汰机制，激发学生的主动性和创造热情。
增加学生选课自由度，逐步实现自我规划，自我培养
改革教学方法，贯彻启发式学习理念
培养学生创新思维是教育的关键，而创新源于兴趣、起于自主、发于尝试。传统“教师中心论”的教学模式，教师处于完全的主导地位，在课堂上只向学生灌输知识，而不注意把握学生的心理，这与创新格格不入。因此要改革教学方法，贯彻启发式学习理念，充分调动学生学习的积极性。
(一)理论讲授要精心设计，遵循学生认知思路，突出以学生为中心的教学模式教学活动是学生在教师的指导下进行的有目的、有计划的学习活动。化学基本原理中大量公式的教学，应当是在教师引导下训练学生有意识地进行抽象逻辑思维活动。教师要设计一系列问题，并留出学生积极思考的时间，通过师生间的讨论和交流，使学生主动得出结论。如在讲授化学热力学中化学反应方向的判断时，教师可以设计下列的教学程序。首先，在压力为标准态和温度为298．15K时，判断标准是ΔrGθm(298．15K)，它可以由参与反应的各个物质的ΔfGθm(298．15K)而计算出来，这一点学生都清楚。其次，教师引导学生思考“若压力仍是标准态，但温度不是298．15K，该怎么办?”并提示ΔrHθm(T)和ΔrSθm(T)与温度无关，提醒学生可以用吉—亥公式求解。然后，进一步发问:“若压力不是标准态，温度也不是298．15K，该怎么办?”此时提示学生利用热力学等温方程式中的ΔrGm与ΔrGθm的关系，将非标准状态化为标准状态，从而求解。通过学生和教师间的这种互动、提问、设疑、解答，学生在自觉、主动、多层次的参与过程中不但学会了复杂的化学反应原理，而且也掌握了分析问题、解决问题的科学方法。
(二)应用部分要勇于放手，让学生走向讲台教育的关键是使学生具备将所学知识应用于实际的能力。化学应用部分的目的正是培养学生利用所学的化学原理分析、解决工程实际问题的能力。在学生课后自学和相互讨论的基础上，学生和教师换位，由学生讲解该部分内容，对专业中遇到的实际问题，如金属腐蚀的防护与利用上升到化学原理加以分析，论述自己的观点。学生为了讲解清楚课堂内容必须认真预习，做好充分的准备。因此，他们在主动获取知识的同时，无形中提高了对这门课程的学习积极性。
(三)改革考试方法，以课程论文、实验设计代替闭卷考试学生学学化学的基本原理和方法的目的不是为了成为化学家，而是具备基本的化学素养的化学思维，能以化学的眼光、角度、世界观分析和解决工程实际中遇到的化学问题。若通过做习题来检测学生的学习效果，不管是开卷或闭卷的考核形式都没有意义。相反，布置课程论文，让学生在查阅资料的基础上，对一些典型案例抽象化，建立理论模型，再用课堂上所用的原理进行分析，提出自己的见解;或者要求学生运用化学基本原理，结合专业特点，对自己感兴趣的内容自行构思、自拟方案，完成一个综合实验设计，并通过实验验证。这两种方式表面上不直接考察学生理论知识，实际上考察他们运用理论知识解决实际问题的能力是更深层次的要求［4］。实践证明，布置论文或综合实验设计的考核方式行之有效，很多学生写出了较高质量的论文，大学化学实验设计也深受学生欢迎，真正达到了培养学生创新能力的目的。
(四)开设专题讲座，配合课堂教学抽出一定时间讲授绿色化学、新型化学电源、膜分离、纳米材料、超分子、生物芯片等体现科技发展前沿的内容［5］。专题讲座可以拓展学生的视野，加大教学信息量，把枯燥的理论知识变得生动、鲜明而易于理解和掌握，同时使学生体验到化学与人类的美好生活、科技的繁荣、生产的进步息息相关，感受到化学无比广阔的应用前景，认识到化学是一门满足人类、社会需要的具有实用型、创造性的中心科学，从而激发学生学习化学、学好化学、用好化学的热情，启迪学生的创新思维和创新意识。
实行本科生导师制、以科研促进教学
关键词：优化内容；改革方法；寓学于乐
中图分类号：TQ；G6420 文献标志码：A 文章编号：1005-2909(2012)04-0053-03
在当今科技高度发展、学科交叉进一步加强的时代，化学已经渗透到建筑、信息、材料、能源、机电、生命、环保等学科领域。大学化学是高校建筑类专业的公共基础课程，它在化学基本理论与工程具体实践之间搭起了一座桥梁。大学化学课程对优化学生的知识结构，培养学生用化学的观点分析、认识科学技术和社会实际中的化学问题，对把学生培养成为厚基础、宽口径、强能力、高素质的创新人才有着重大的现实意义。
一、围绕专业需求，安排教学内容
大学化学是建筑类专业学生大学期间唯一一门化学类课程，具有相对的独立性和完整性。教师在讲授大学化学时，经常会犯“讲得过多”和“讲得过少”两类错误［1］。所谓“讲得过多”是指教师系统地介绍现代化学的所有内容，力图追求化学理论知识的完善；而“讲得过少”则是指教师只罗列一些与化学有关的热点问题和案例，基本不阐述化学的基础原理和规律。实践证明，“讲得过多”和“讲得过少”都不利于理论与实际的结合，不利于建筑类专业学生创新能力的培养。
因此，要针对建筑类专业的实际需要［2］，合理安排教学内容，需要对教学内容进行适当删减、强化、增加。删减、回避过细的化学计算和复杂的化学公式；强化水化学、胶体化学、材料化学等建筑领域中所必需的化学基础知识的教学，使学生能运用化学理论、观点和方法审视环境、能源、材料等社会热点论题；增加化学学习与专业应用之间的联系以及化学在工程实践应用中新成果。如华中科技大学针对建筑类专业学生的特点，在电化学原理部分的教学中，增加了阳极氧化和电解抛光知识。从电化学的角度出发，介绍了阳极氧化和电解抛光原理以及电解液的选用，分析和讨论这两种工艺的应用及其优缺点，让学生理解化学知识与专业实际息息相关，与工程技术紧密联系，并能学以致用。
二、改革教学方法，贯彻启发式学习理念
培养学生创新思维是教育的关键，而创新源于兴趣、起于自主、发于尝试。传统“教师中心论”的教学模式，教师处于完全的主导地位，在课堂上只向学生灌输知识，而不注意把握学生的心理，这与创新格格不入。因此要改革教学方法，贯彻启发式学习理念，充分调动学生学习的积极性。
（一）理论讲授要精心设计，遵循学生认知思路，突出以学生为中心的教学模式
教学活动是学生在教师的指导下进行的有目的、有计划的学习活动。化学基本原理中大量公式的教学，应当是在教师引导下训练学生有意识地进行抽象逻辑思维活动。教师要设计一系列问题，并留出学生积极思考的时间，通过师生间的讨论和交流，使学生主动得出结论。如在讲授化学热力学中化学反应方向的判断时，教师可以设计下列的教学程序。
首先，在压力为标准态和温度为298.15 K时，判断标准是ΔrGθm(298.15 K)，它可以由参与反应的各个物质的ΔfGθm(298.15 K)而计算出来，这一点学生都清楚。其次，教师引导学生思考“若压力仍是标准态，但温度不是298.15 K，该怎么办？”并提示ΔrHθm(T)和ΔrSθm(T)与温度无关，提醒学生可以用吉—亥公式求解。然后，进一步发问：“若压力不是标准态，温度也不是298.15 K，该怎么办？”此时提示学生利用热力学等温方程式中的ΔrGm与ΔrGθm的关系，将非标准状态化为标准状态，从而求解。
通过学生和教师间的这种互动、提问、设疑、解答，学生在自觉、主动、多层次的参与过程中不但学会了复杂的化学反应原理，而且也掌握了分析问题、解决问题的科学方法。
（二）应用部分要勇于放手，让学生走向讲台
教育的关键是使学生具备将所学知识应用于实际的能力。化学应用部分的目的正是培养学生利用所学的化学原理分析、解决工程实际问题的能力。在学生课后自学和相互讨论的基础上，学生和教师换位，由学生讲解该部分内容，对专业中遇到的实际问题，如金属腐蚀的防护与利用上升到化学原理加以分析，论述自己的观点。学生为了讲解清楚课堂内容必须认真预习，做好充分的准备。因此，他们在主动获取知识的同时，无形中提高了对这门课程的学习积极性。
（三）改革考试方法，以课程论文、实验设计代替闭卷考试
学生学学化学的基本原理和方法的目的不是为了成为化学家，而是具备基本的化学素养的化学思维，能以化学的眼光、角度、世界观分析和解决工程实际中遇到的化学问题。若通过做习题来检测学生的学习效果，不管是开卷或闭卷的考核形式都没有意义。相反，布置课程论文，让学生在查阅资料的基础上，对一些典型案例抽象化，建立理论模型，再用课堂上所用的原理进行分析，提出自己的见解；或者要求学生运用化学基本原理，结合专业特点，对自己感兴趣的内容自行构思、自拟方案，完成一个综合实验设计，并通过实验验证。这两种方式表面上不直接考察学生理论知识，实际上考察他们运用理论知识解决实际问题的能力是更深层次的要求［4］。
【关键词】 头孢曲松钠； 晶体结构； 晶习； X-射线衍射
ABSTRACT Studies of differential scanning calorimetry (DSC)， Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy， and X-ray powder diffraction (XRPD) on ceftriaxone sodium purified in laboratory indicate that the ceftriaxone sodium crystal belongs to monoclinic crystal system and space group of P21/c. The crystal structure of ceftriaxone sodium was determined on workstation SGI IRIX of Cerius2 based on the minimizing energy law; the crystal habit was predicted by BFDH law and AE law， respectively， of which the crystal habit predic-ted by AE law was plate， close to the practical habit grown from solution. The effects of crystal growth conditions on crystal habit of ceftriaxone sodium were qualitatively studied by experiments.
KEY WORDS Ceftriaxone sodium; Crystal structure; Crystal habit; X-ray powder diffraction
晶体的微观结构与物质的宏观物理、化学性质密切相关，决定着物质的晶形、密度、熔点等。对物质晶体结构的了解，将有助于在原子尺度上阐明物质各种性能的机制，对研究物质结构与性能之间的关系和规律具有重要意义［1］。晶习是表征晶体外部整体形态的量［2］。晶态有机固体的外形是其固液分离体系设计和操作的一个重要参数，影响下游操作过程(如过滤、洗涤、干燥)的效率和物质的性能(如堆密度、机械应力、润湿性)［2～4］。晶体内部结构特性以及外部生长环境都能影响晶习［5］，如何利用这些信息去预测和控制真实条件下生长晶体的晶习在精细化工领域，尤其是制药业，越来越受到关注和重视［6～8］。 头孢曲松钠(ceftriaxone sodium，C18H16N8Na2O7S3·3.5H2O)，曾译头孢三嗪，是新型、长效、广谱的第三代半合成头孢菌素，属于β-内酰胺类抗生素，结构式如Fig.1所示［9］，1978年由瑞士Roche公司研发成功，1982年首次在瑞士上市，1984年12月21日获得FDA认证，1996年专利到期。自上市以来，产品畅销全世界，2000年头孢曲松钠在世界前200个畅销药中列第43位，在国内的销售额居各抗感染药物之首［10，11］。目前头孢曲松钠的研究热点集中于合成以及药理，鲜有报道其晶体结构和晶习方面的研究。由于头孢曲松钠难以培养出满足测试要求的单晶，本文通过X-射线粉末衍射分析，应用分子设计软件Cerius2(4.6
Fig.1
Structure of ceftriaxone sodium
版本)根据能量最小化方法得到了头孢曲松钠分子空间结构，并在此基础上预测了产品晶习，为头孢曲松钠工业结晶过程的设计、优化提供了理论指导。
1 实验部分
1.1 实验原料
头孢曲松钠粗品由山东瑞阳制药有限公司提供，实验室精制后产品纯度经高压液相色谱(HPLC)检测不小于99.5%。试样再经研磨、筛分，选取粒度范围在38～45μm之间的细晶用于X-射线粉末衍射测试。
1.2 DSC分析
差示扫描量热仪(NETZSCH Thermal Analysis DSC204)：样品置于封口的Al2O3坩锅中，参比物为空的α-Al2O3坩锅；升温速率为5℃/min，升温范围从室温到330℃；载气为N2，流量50ml/min。仪器的热焓采用铟作为标准物校正。
1.3 TG分析
本文采用NETZSCH TG209热重分析仪测试头孢曲松钠的TG曲线，升温速率为10℃/min，载气为N2，流量为18ml/min。样品用量为5.08mg，升温范围从室温到200℃。
1.4 红外分析
本文采用KBr压片法在NICOLET 560型傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)上对头孢曲松钠进行红外光谱分析。
1.5 扫描电镜(SEM)
本文采用Hitachi X650扫描电镜(SEM)表征实验样品的晶习，操作电压15kV，样品放在黏着双面胶的金属片上，在观察前需在氩气保护下间歇喷金。
1.6 X-射线粉末衍射分析
头孢曲松钠的X-射线粉末衍射数据在日本理学(Rigaku)D/max-2500型单色X-射线衍射仪上收集，CuKα射线(λ＝1.5405)，石墨单色器，扫描速率1s/step，工作电压40kV，工作电流100mA，测试温度(25±1)℃。为保证样品表面与测角仪轴心平行共面，装样采用铝板背压法。
2 实验结果与讨论
2.1 DSC曲线
头孢曲松钠的DSC谱图如Fig.2所示，样品在260℃附近存在一个尖锐的放热峰，在放热峰前还存在两个小的吸热峰。头孢曲松钠DSC曲线260℃附近的放热峰是样品热分解放热所致［12，13］，实验测定的热分解峰顶温度TP为262.30℃，接近文献值240～265℃［12，13］。与其他大多数头孢菌素一样［13］，头孢曲松钠的DSC曲线也没有熔点峰，表明头孢曲松钠在熔化前已发生热分解，故无法用量热法来测定其纯度。
2.2 TG-DTG分析
头孢曲松钠的TG-DTG谱图如Fig.3所示，虽然TG曲线没有表现出明显的直角台阶状，但DTG曲线的双峰却说明了头孢曲松钠在室温至200℃之间的失重是分两步完成的。根据TG线的失重百分率计算结果可知，第一步失重约6.30%，第二步失重约3.31%。头孢曲松钠分子中结晶水的理论百分含量是9.53%，参照中国药典(CP2005)附录M水分测定法中的费休氏法测得头孢曲松钠水分含量为9.5%，而实验测得TG失重为9.61%，与理论结晶水含量基本相符。因此可推断头孢曲松钠在室温至200℃之间的TG失重是脱除结晶水所致［14］，Fig.2中DSC曲线热降解放热峰前出现的两个小峰正是头孢曲松钠分两步脱水而产生的吸热峰。而且，头孢曲松钠的DSC曲线并未再出现脱溶剂峰，结合Fig.3所示的TG-DTG谱图，可以初步判定实验精制头孢曲松钠过程中未见形成溶剂化合物。
2.3 红外分析
实验室制备的头孢曲松钠与市售国外产品的红外谱图如Fig.4所示。β-内酰胺与杂环并接产生的特征峰出现在1740cm-1处，在3440～3260cm-1处出现的强而宽的峰是-OH和-NH伸缩振动引起的谱带，-OH和-NH的伸缩振动频率在此区域相互重叠而不易区分，由于分子内氢键，吸收频率向低频方向还存在一定的平移。1610cm-1附近处的强峰是芳核骨架振动的特征峰，1000cm-1附近的特征峰是芳环C-H面向弯曲振动引起的强吸收峰，但Ar-H在3030cm-1附近的特征峰由于-OH和-NH的存在而不明显。1740cm-1处的强峰是羰基伸缩振动的特征峰，而1650cm-1处的强峰则是酰胺的羰基伸缩振动引起的。
2.4 X-射线粉末衍射分析
测试中发现当2θ>50°后，头孢曲松钠的XPRD谱图不再出现明显的衍射峰，因此在Rigaku D/max-2500X射线衍射仪上收集5°
2.5 头孢曲松钠晶体结构的确定
分子的空间结构信息对于确定晶体结构，研究晶体所属空间群和原子位置具有重要作用。因此，在研究晶体结构之前研究分子的空间结构是必要的。分子的空间结构一般可以由两种方法得到：一是通过实验的方法，主要包括X-射线单晶衍射和2D-NMR技术；另一个是通过计算机辅助分子设计的理论计算方法，目前主要包括“原始”机制、半经验机制以及分子机制模型，其中分子机制模型又有能量最小化、网格搜索、蒙特卡罗(Monte Carlo)以及分子动力学模拟等方法［15］。虽然单晶结构分析是诸多固态物质结构分析方法中提供信息最多、最常用的研究方法，已经成为合成化学及其相关学科、晶体工程和超分子化学等研究领域中必不可少的研究手段［16］，但目前X-射线单晶衍射仪对测试晶体的三维尺度(最小维的空间尺度不小于0.01mm)和质地(晶体不能出现缺陷)有严格的要求，由于头孢曲松钠晶体是薄片状晶习，难以培养出合乎单晶测试要求的晶体，有一维的空间尺度小于0.01mm。头孢曲松钠是一种大分子有机盐类，具有离子化合物的特性。因此本论文应用分子设计软件Cerius2(4.6版本)中的3D-sketcher环境画出分子结构图，再通过电荷分配，选择Dreading 2.21力场，最后根据能量最小化方法得到可能的头孢曲松钠分子空间结构如Fig.6所示。
头孢曲松钠晶体的晶胞投影如Fig.7所示，晶胞中每2个头孢曲松钠分子和7个水分子按Fig.6所示组成一个不对称单元。由Fig.1可知，头孢曲松钠是一种大分子有机羧酸钠盐，存在钠离子(Na+)与头孢曲松酸根离子(C18H16N8O7S3)2-之间强的离子键；除此之外，每个晶胞中还存在众多既是质子受体又能提供质子的水分子，而且每个(C18H16N8O7S3)2-中还含有2个-NH(与电负性大的N原子形成强极性键的氢原子)和6个-CO-(电负性大且又能提供孤对电子的氧原子)，易与水分子或其它头孢曲松钠分子之间的-CO-和-NH形成氢键，如Fig.7中虚线所示。
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2.6 头孢曲松钠晶习预测
在获得头孢曲松钠晶体结构以及晶胞参数等数据以后，应用分子设计软件Cerius2(4.6版本)中的morphology模块，分别选取BFDH模型、AE模型对头孢曲松钠进行晶习预测，结果如Fig.8、Fig.9所示。由于完全基于晶体几何结构理论的BFDH模型没有考虑原子、键型、局部电荷、生长环境等对晶习的影响，当晶体中分子间的键能越大，各向异性越明显时，模型预测的晶习与实际晶习的一致性也就越差［8］。头孢曲松钠是一种大分子有机钠盐，金属钠离子以及分子间氢键的存在，以及生长环境中溶剂极性、杂质的影响，使得采用BFDH模型预测的头孢曲松钠晶习(呈短棒状)与在水-丙酮体系中生长的头孢曲松钠实际晶习(呈薄片状)相差较大(Fig.10)。
较之BFDH模型，AE模型考虑了晶体的内部结构单元以及相互作用对晶习的影响，因而采用AE模型预测的晶习与实际晶习更相近，也呈薄片状(如Fig.10所示)， 这也表明晶体内部结构基元以及相互作用键能对晶体的形态有重要的影响。AE模型预测的头孢曲松钠晶习由10个晶面包围构成，101、101、002、011、011及其对应的等价晶面101、101、002、011、011。应用分子设计软件Cerius2(4.6版本)中的surface builder模块中的cleave crystal surface命令，可以展现出头孢曲松钠晶体不同晶面上的分子排列方式和密度，如Fig.11所示。
由Fig.11可见，不同晶面显露出的原子或基团及其排列密度是不一样的，图中小球代表氧原子。虽然晶面氨基和羰基交替显露，但羰基上的甲基基团增加了空间位阻，不利于头孢曲松钠分子之间或头孢曲松钠分子与极性溶剂分子之间形成氢键。101晶面上的氨基以一定角度显露，羰基沿法线方向显露，较101晶面更易形成分子间氢键。002、011、011晶面也都有羰基、氨基显露，而没有甲基显露增加空间位阻，更有利于氢键的形成。因此101及其等价对称晶面101具有较慢的生长速率，表现出较大的显露面，而101、002、011、011晶面较101有更快的生长速率，表现出较小的显露面，导致头孢曲松钠晶体呈片状晶习。
2.7 生长环境对头孢曲松钠晶习的影响
影响晶习的主要因素除了晶体内部结构外，还有晶体生长过程中所处的外部环境， 例如温度、 溶剂体系、杂质等［2～4］。本文定性考察了不同结晶操作条件以及含钠离子添加剂对头孢曲松钠溶析结晶产品晶习的影响。
由于头孢曲松钠的热敏性以及溶解度特性［9，11，14，17～20］，一般采用溶析结晶法分离、提纯头孢曲松钠［11，21］。相同实验条件下分别采用乙醇和丙酮作溶析剂得到的头孢曲松钠结晶产品的电镜照片如Fig.12所示，晶习都呈薄片状。这表明在实验范围内选用不同的溶析剂并未从宏观上改变头孢曲松钠结晶产品的晶习。
相同溶析剂不同溶析结晶温度得到的头孢曲松钠产品晶习的电镜照片如Fig.13所示，在实验选定温度范围内，虽然温度升高会导致晶面生长速率增大，但各晶面的相对生长速率并没有明显变化，所以温度并没有对头孢曲松钠溶析结晶产品的晶习造成明显的影响，只是使得温度较高时得到的产品的平均粒度有所增大。
相同操作条件下，考察了氯化钠、碳酸氢钠、阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对头孢曲松钠溶析结晶产品晶习的影响，结果如Fig.14所示。含钠离子添加剂的加入，头孢曲松钠溶析结晶产品的晶习并没有什么明显的变化，还是呈薄片状，这说明在实验条件下氯化钠、碳酸氢钠、阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对头孢曲松钠晶体各晶面的相对生长速率没有明显的影响。
3 结论
(1)头孢曲松钠溶析结晶产品的DSC、TG、FT-IR和XRPD分析测试结果表明，在实验条件下得到的头孢曲松钠晶体具有相同的晶体结构。
(2)采用JADE 4.0软件对XRPD数据进行指标化、精修，得到头孢曲松钠晶胞参数为a=9.2493，b=15.779，c=20.619，α=γ=90°，β=121.34°，属于单斜晶系，空间群为P21/c。
(3)在Cerius2工作站SGI IRIX上应用能量最小化法确定了头孢曲松钠的晶体结构；基于BFDH、AE模型预测了头孢曲松钠晶体的晶习，其中AE模型预测的晶习与实际生长晶习相近，呈薄片状。
(4)定性实验研究范围内，溶析剂种类、结晶温度、含钠粒子添加剂对头孢曲松钠溶析结晶过程产品的晶习没产生明显的影响。
(5)为获得片状晶习的头孢曲松钠晶体产品，工业上可以采用乙醇或丙酮作为溶析剂，但氯化钠、碳酸氢钠、阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠不宜选作头孢曲松钠结晶产品晶习的改进剂。
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博雅塔下，未名湖畔，有这么一首有关于化学的诗在燕园深处回荡。诗的作者是北大化学与分子工程学院副教授郭海清。
仰望北大百余年历史星空，名师荟萃，星光灿烂，包罗万象。而作为我国化学研究的重地，100多年来，北大化学学科在教学与科研上取得了辉煌成就，先后吸纳和涌现出许多在学界领衔的著名学者。
与这些著名的学者相比，郭海清更愿意将自己称为科海中的一“粟”，普通化学科技工作者中的一员。虽然渺小，但一直努力以科研先辈为榜样，在专业科教领域发挥着自己的一份光，一份热。“站在巨人的肩膀上”，他一直践行北大“勤奋、严谨、求实、创新”的学风，快乐埋首于奇妙的化学分子研究世界之中，立志创新，力戒浮躁，一步一步走出了特色，展现了一名身在燕园的普通化学教研工作者应有的风采。
扎实创新演绎化学之美
人类识吾路漫漫，前仆后继恒向前。金石三黄仙丹炼，未成神仙寿命完。原子分子本质现，崭新世界换人间。能源材料环生命，我为基础竞争妍。
――引自郭海清《化学咏・化学总论》后半段
一首诗，一生情。对于自己将从事一生的化学事业，郭海清总是投以极大的热情。在他看来，这一学科正如诗中所诠释的，虽“历尽沧桑”，但其地位和作用终会显现：“自从人类认识了化学的本质即原子分子论建立以来，人类避害兴利，合成得到了原来世界上没有的很多新物质，改变了世界的面貌，真像是‘换了人间’”。
那么，化学的奇妙作用在哪里？从古时候的炼丹炉，到四大发明之一的火药；从蒸馏水的应用到香水的制作……在中华民族五千年的历史里，化学就像是一剂“催化剂”，催化着人类社会文明的不断进步。当历史的车轮驶向现代文明社会，如今的化学学科已经建立起日益精细而齐备的研究体系。
在郭海清的高分子及复合材料化学研究世界里，即包含有用来作生物医学荧光标记，用于肿瘤等疾病和食品农药残留等检测、开发平板显示技术、制作太阳能电池等应用的发光半导体纳米材料研究；也可以包含有用作表面修饰剂和香料原料等应用的新型巯基酸有机分子研究……随着研究日益深入，新型显示和照明技术――有机电致发光器件（OLED）用发光材料、新型高分子材料及其合成技术等研究逐渐成为相关领域的研究热点，而郭海清置身于学科发展的“风口浪尖”，带领着他的团队实实在在地“翱翔”、探索其中，收获了陶醉科研带来的成就感，多年致力创新，换来了硕果满园。
在水溶性发光量子点的研究中，他和他的团队水相直接合成的CdTe等水溶性量子点，其发光量子效率达80%以上，在同类方法产品中处于世界领先水平。目前相关产品正在进行市场化推广中，具有良好的市场前景。单从各种现有试剂盒来说，如果能用量子点代替现有的有机染料技术，市值在亿元以上。值得一提的是，在合成CdTe等水溶性量子点的关键试剂研究中，郭海清及其团队的新型巯基酸有机分子研究技术也走在了世界前列；
在OLED用发光材料研究中，郭海清及其团队设计合成的二嗪类（6元芳环中含有两个N原子）配体Ir（III）配合物，突破了现有国内外此类材料的专利限制，其发光性质优异，可望用于OLED市场；
在高分子合成方面，他们探索了新的高分子合成方法，提出了用超分子组装体为结构单元的“高分子板块构筑法”，合成了“分子型”可溶无机/有机复合发光材料；另一方面，发展了“自由基/正离子转化聚合”方法，用该方法合成了一系列新型嵌段、接枝和星型共聚物……
就这样，靠着扎实从研，创新以求突破的精神，郭海清及其团队攻克了一座又一座“高山”，为推动我国高分子及复合材料化学研究走在国际前沿贡献了一己之力。其中，他们历尽10余年潜心研究发展的高分子可控合成方法-自由基/正离子转化法在科学和应用方面均具有重要意义。上述结果发表在国内外核心期刊上的论文有48篇，取得中国发明专利（授权）3项。
科学探索永无止境。虽然在创新方面有所收获，但郭海清和他的研究同伴们心里很清楚，这是一条漫长的科研道路，中国要想在这条道路上不至落于人后，就必须时刻保持追赶的姿态。以半导体芯片集成电路用光刻胶研究为例，目前我国在光刻胶生产方面较国际上落后很多，北京大学北京分子科学国家实验室（筹）高分子及复合材料化学研究团队近来发展了一种高分子合成的新方法-CTCR聚合，采用CTCR聚合合成了新型的248nm光刻胶中的成膜树脂。这一自主创新的突破为打开我国光刻胶市场奠定了坚实基础。在此基础上，郭海清及其团队意图寻求更大的突破，他有一个并不遥远的“梦”：欲寻高分子树脂合成企业或光刻胶生产企业，进一步研发、中试、直至生产。
“能源材料环生命，我为基础竞争妍。”正如郭海清诗中所说，化学作为一门中心学科在医学、生命科学、材料、能源与环境等诸多领域绽放了绚丽的风采。为将化学之魅力发挥得更加淋漓尽致，郭海清和他的科研同伴还将会继续追索。
薪火相承期盼桃李芬芳
桃随绿叶风中舞，李伴青枝雨里吟。芬自心间袭肺腑，芳飘万里醉鬼神。
――郭海清《化学咏・总结――愿》
一首“桃李芬芳”的藏头诗，将郭海清对于“园丁育人”这份职业的深厚感情展露无疑。他用这首诗鼓励学生要能历尽风雨，做到真诚豁达，期待他们有朝一日能成为对社会有用之材。
薪火相承是北大历来重视的传统，而郭海清正是这一传承的受益者。三十多年前，他突破千军万马，成为北大燕园化学系莘莘学子中的一员，沐浴在浓厚的学术氛围中，聆听恩师教诲，吸取深厚积韵精华；三十多年后，昔日学子摇身一变成为反哺学校的“园丁”，力求以恩师为榜样，同样以严谨从研，平和做人的态度“撒播阳光”“孕育桃李”。
以基础、应用基础为先导 构建知识、技术创新的平台
近年来，插入化学这一概念已逐渐被国际学术界认可并成为研究热点，十年间发表的SCI论文数目几乎增加了一倍，2004年达到2029篇。以长江学者段雪教授领衔的科研团队通过这一前沿领域的研究，在国内外著名学术刊物上发表被SCI收录研究论文100余篇，为完善和丰富超分子插层组装理论做出了贡献，奠定了在国际、国内相关研究领域的学术地位；近5年以来,共申报国际发明专利17项（已公开5项，并有2项进入国家阶段），申报国家发明专利99项，授权国家发明专利32项、公开国家发明专利29项，针对结构与技术创新构筑了较为完整的自主知识产权体系。基于应用基础研究和工程化及产业化的科技成果，2004年获国家技术发明二等奖1项，2001年获国家科技进步二等奖1项，还先后获得省部级成果奖励5项，形成了稳定的、有特色的、具有国际影响力的优势研究方向。
开发共性、关键技术 为行业科技进步服务
作为一家具有行业特色的高校，学校针对行业中一些关键、共性技术，组织研究、攻关，并将成果及时在企业中推广应用，这些成果在解决经济建设、社会发展和国防建设中的重大问题方面做出了突出贡献，产生了显著的经济效益和社会效益。
如，“丁基橡胶生产技术“于2002年8月用于工业生产中，生产结果表明，该技术已处于国际先进水平。这一关键技术的攻克为企业创造了5亿多元的经济效益。“大型高效搅拌槽/反应器的成套技术及装置”这一共性技术的开发，结束了我国关键的大型搅拌槽/反应器设备长期依赖进口的历史，与国内外技术相比，具有适应性强、单台设备生产能力高、操作弹性大、性能价格比高等特点，有明显的竞争优势。“特殊物料分离技术”已应用在高粘度、易自聚、含固体颗粒物料等270多套装置中。2003年对应用该技术的10家企业近三年的情况作了调查，他们开具的证明表明，三年内取得经济效益13亿元，节省蒸汽一百多万吨，减少化学污染物料排放约4万多吨。这一共性技术的开发应用，对推动行业的科技进步，大幅度提高生产能力、产品质量和经济效益，减少能耗物耗和污染物排放等方面做出了重要贡献。
上述案例说明，关键技术、共性技术对推动行业的科技进步，提高行业的国际竞争力有着十分重要的作用。与企业不同，学校开发的这类技术不求自身独占，而总是力求让更多企业使用，以充分发挥它在推动经济和社会发展中的作用。
扶植、培育新的生长点 加强对高新技术的研究开发
近几年，学校生物化工技术的研究开发得到了长足的发展，环境领域项目明显增加，计算机应用技术研究持续发展，农业工程有关的研究工作开始显现成效。在生物技术加工过程，特别是微生物发酵平台技术和脂肪酶催化，在国内有一定的优势。在生物资源和生物能源领域，开发了从青霉素菌丝体中提取麦角固醇、壳聚糖和氨基葡萄糖的新工艺，先后获得2001年中国石油化工科技进步二等奖，2002年国家发明二等奖。酶法合成生物柴油的小试已于2004年1月通过了技术鉴定。在分离工程和中药现代化方面，开发了中药连续多级逆流多级萃取设备及工艺，获中国商业联合会科学技术进步一等奖、2005年国家科技进步二等奖。
依靠现代化工技术 改造和建立新型化工产业
现代化工技术主要特点是“绿色化，资源高效、集约化，进而改善产品结构，降低资源消耗并从根本上减少环境污染。”利用现代化工技术改造传统化工基地，建立新型化工产业，提高其竞争力具有举足轻重的作用。如：具有国际领先或先进水平的研究成果超重力技术，在长江学者陈建峰教授的带领下，在较宽领域中进行了大量有关超重力高新技术的研究。学校首创超重力法制备纳米材料技术，成功合成出纳米碳酸钙、纳米阻燃剂、纳米电子化学品、纳米白碳黑、复合纳米材料等产品，并成功实现纳米碳酸钙的大规模工业化生产；在世界上首先实现了超重力法油田注水脱氧的商业运行；协助美国Dow Chemical公司建成了世界上最大的超重力反应分离装置，取得了巨大的经济效益；多项超重力反应与分离示范技术已出口美国、新加坡和台湾地区。中心在超重力反应与分离、制备纳米材料技术以及高技术产业化方面走在世界的前列，取得了一批具有国际影响的成果：2001年获北京市科技进步一等奖、2002年获中国高校科学技术（发明）二等奖、2003年获国家技术发明二等奖，近200篇，申请国际发明专利9项（已授权2项），申请国家发明专利35项（已授权10项）。
积极开展科研组织的创新
结合当前国家经济社会发展的重大需求，在基地、团队建设基础上，学校组建安全科学与监控工程中心、国防新材料研究中心、资源与环境研究中心、能源工程研究中心。在这四个中心建设的指导思想中，首先改变了学科建设以学科点申报为导向和目标的习惯做法，其所涉及研究领域大多数尚未完整体现于现有学科专业分类体系中，而是紧密结合了经济社会发展面临的重大问题。学科专业是知识划分和知识生产制度化的产物，学科制度通过规范有效地推动了学科新知识的增长，但同时形成了学科之间相对封闭甚至冲突，不利于学科之间的交流，从而在一定程度上抑制了学科内部的知识创新活力。其次，打破现行人员行政隶属关系的壁垒，包括绩效考核体系、利益分配管理办法等方面对学科交叉与融合形成的人为阻滞因素。第三，通过人事聘任制度的深化改革，加强学科建设中个体责任意识，大力扶植各层次科技创新团队。
加强统筹、协调 实现集成科学和技术、工程的重点突破
由于历史原因，学校在科研基地建设方面相对薄弱。通过努力，学校近年新增2个北京市重点实验室、2个教育部重点实验室和1个教育部工程中心。
2突破传统的教学理念与方法，夯实理论基础
讲授法教学仍然是目前多数课程所用的最基本的教学方式，具有一定的优势，即教师能连贯地向学生传授基础知识，并配合其它方法，可将基本概念、基本原理及相关课程知识传授给学生。教授法运用得当，不仅能将讲授内容系统、科学而准确地传递给学生，而且还能很好地突显讲授内容的重点和难点。然而，实际教学过程中若自始至终均采用这一方法，学生极易疲劳，产生厌倦甚至烦躁的心理。事实上，有些教师一直喜欢满堂灌和填鸭式教学，教师在课堂上洋洋洒洒、痛痛快快地大讲特讲，却完全忽略了学生作为教学主体的作用。这种教学，只是教师知识的倾泻，而不是传授，其结果是教师教得非常累，学生听得更累，因而教学效果往往显得特别差。在近几年材料化学专业的学生对《大学化学》课程的授课评价中我们可以清楚地看到，学生对那些采取满堂灌式教学的教师微词颇多，普遍要求采用灵活多样的教学方法，要充分激发学生学习的积极性。在我系《大学化学》课程教学团队中，我们都十分重视教学理念的转变、更新和教学方法的改革。我们都视其为课程能否鲜活生动的源泉。首先，我们确立了以学生学习为中心的教学观念，以学生最大程度掌握好专业基础知识为目标。如果把教师作为工程师或技术工人，那么学生将可看成为其加工的“产品”。“产品”质量的优劣，能否赢得市场，是检验作为教师教学质量是否合格的标准。要做到这一点，必须对学生进行科学合理地训练和培养。因此，在课堂教学上，教师要积极引导，在十分融洽的环境下合理有序地向学生传授知识，并能激起学生的求知欲，使其在课后有进一步跟踪并深入研究的渴望。其次，为更好地传授知识，改革教学方法，要采用灵活多样、切实可行的教学方法，使学生以最直接、最有效的方式获得知识。比如，在课前，教师要布置任务，设置问题，引导学生进行预习，通过多种途径了解有关课题的成就以及最新发展动态，以吸引学生的注意力，让其对所学内容产生浓厚的兴趣。在课堂上，以多媒体教学为主，必需的板书为辅;以探讨和学生参与教学作为主线，以教师补充和更正作为辅线;以经典基础知识的教学和实际应用为主要教学内容，以相关科学前沿知识的穿插为辅助内容。课后，学生以完成经典题目作业为主要巩固课程内容的方式，以查阅相关知识，进行实验和撰写课程小论文来扩大视野，等等。《大学化学》课程理论众多，在有限的课时里让学生牢固掌握众多理论，难度较大。我们主要通过精选教学内容，采用精讲、精练的方式，理论与实际相结合，科学前沿介绍与教师的科研课题相结合，深入简出，形象生动地向学生进行传授。通过具体的材料合成与应用示例，夯实基础理论，加深《大学化学》与材料化学之间的联系，使学生产生强烈的欲望和浓厚的兴趣。
3转变课程的管理机制
课程管理机制的建立与课程改革相适应，课程管理机制的优劣将直接关系到课程教学质量。课程改革的深入开展应是课程教学管理的核心内容，我们应积极探索新的教学理念，大力开展创新教育，逐步推进教学新模式的转变，确保教学质量的提高。第一，我们要求《大学化学》课程教师都要进行教学研究，特别注重课堂教学、教学内容、教学模式以及教学细节方面的探索与研究。通过对课堂教学过程、特别是教学细节等方面的研究，让教师更加重视教学规律。第二，加强课堂教学的诚信教育和情感交流，培养师生感情，帮助学生正确掌握求知观，不仅要培养学生的道德情操和知识品德，还要增进学生服务于社会的意识和责任感。第三，不断转变教学方式，由封闭式教学向开放式教学转变，由单向式教学向双向式教学转变。第四，教师要转变自己的角色，尽快由“教书匠”转变为“研究者”，由知识的“储备者”向知识的“传播者”转变。教师要经常进行反思，逐步实现深层次创新，使自己成为一个教学理念、教学实践的开拓者和研究者，崇尚科学，崇尚学术。第五，加强课堂教学的监督机制。我们主要通过教学督导、教研室听课与评教、院领导随机听课以及学生期中进行教学评价等方式来提高课堂教学的管理与监督机制。第六，加强课程学习的奖惩机制。对本课程学习比较优秀的学生应及时进行表扬、鼓励甚至奖励，树立模范。对那些不爱学习、偷懒疲沓的学生要及时教育、激励以及必要的课程惩罚，如阅读几篇科学论文，撰写小论文等。
4加大学生实践与创新能力的培养
创新是关乎国家和民族昌盛兴旺的灵魂和永不衰竭的动力源泉。创新人才的培养是大学教育义不容辞的责任。当代大学生创新人才的培养可以分为创新能力和创业素质的训练两个部分。《大学化学》作为专业基础学科，在大学生创新能力培养方面具有更重要的基础性作用，是其他学科无可替代的。因此，结合我系材料化学专业近几年的发展，通过《大学化学》课程的教学与实践，主要在以下几个方面实施对大学生创新能力大力进行培养。(1)教师首先要有创新意识和创新实践活动。通过教师教研和科研课题的申报与立项，教学改革的实施，教学方法的改进，教师进行各种形式的进修，通过指导学生申报课题项目，引导学生参与科学研究。带领大学生参与各种竞赛，领导学生直接服务于社会等，切实提高教师的创新意识和实践活动。(2)精选并优化教学内容，使教学内容更加系统化、科学化。将大学化学课程中无机化学与化学分析中的相关知识紧密结合起来，尽量节省课时。(3)加大基础实验的权重，增设综合性、设计性实验和开放性实验。(4)教师进行课题讲座，通过专题研究，加强《大学化学》课程与专业学习的联系。同时，挑选一些能力较强的学生在课堂上进行小专题报告，培养和锻炼学生进行理论交流的能力。(5)积极邀请学生参与教师课题组或科研课题中来。让学生参与教师的课题研究，不仅使学生了解科研的一般途径，更重的是培养了学生的科研意识和素质，能使学生在进行课程学习时不自觉地提高了科学分辩和吸收的能力。
应用化学是以化学理论为基础、跨学科、跨领域、具有活力的学科，在材料、能源、信息、环境等与国民经济密切相关的领域占有重要地位。目前全国有300余所学校设置应用化学本科专业，既有综合性理科院校或师范院校利用理科优势建立的与化学专业并存的理科应用化学专业，也有工科或单科性院校利用工科优势设立的工科应用化学专业。然而，应用化学专业缺乏大家公认的基本特征，在培养机制方面理工融合不足，由此引起的学生能力和优势单一的倾向已明显制约学生全面发挥创新思维，限制其解决问题的能力。如何彰显应用化学专业内涵，培养社会需要的具有扎实理论基础和实践创新能力的人才，是高等理工科教育不断探索和实践的重大课题。
北京化工大学应用化学专业始建于1986年，是多科性大学中的理科专业。经过二十多年的探索与实践，找到一条理工融合的应用化学专业办学之路，逐步形成了显著的理工融合专业特色，分别于2008年和2009年成为北京市、教育部特色专业建设点。
一、明确人才培养目标及专业定位，以理工同强的优势学科推进专业建设
高等学校承担着培养人才、发展科学和服务社会的三大职能，专业定位及人才培养目标的确定要同时考虑学术培养和社会需求。国家中长期科技发展规划纲要提出“企业要成为技术创新的主体”，而目前国内企业少有正规的研发机构，科技创新人员缺乏，人才缺口较大。北京化工大学是一所以“大化工”为特色的多科性大学，支撑应用化学专业的主干学科化学工程与技术是国家一级重点学科，应用化学是国家二级重点学科，化学学科是北京市一级重点学科。根据学科发展前沿、国家发展重大需要和企业创新对应用化学专业高素质创新人才的需求，确立了为学科发展及“企业成为创新主体”培养理工融合的创新人才的培养目标及定位。
培养理工融合的人才需要理工融合的“土壤”和条件。我校具有理工同校、化学化工同强的优势，拥有“化工资源有效利用”国家重点实验室、“新危险化学品评估及事故鉴定”国家发改委基础研究实验室、“环境有害化学物质分析”北京市重点实验室。应用化学本科专业依托强势的工科和迅速崛起的理科进行建设，以国家、北京市和学校教学改革项目和“十一五”期间各级质量工程建设项目为抓手，调整专业方向、规划课程设置、改革教学内容，依托国家精品课程群、高等学校教学名师奖获得者、国家级教学团队、国家级实验教学示范中心、大化工类创新人才培养基地以及校外实习基地等优质教学资源，实现高素质创新人才的培养目标。
二、造就一支教学水平高、科研能力强、理工兼备并具有国际视野的师资队伍
1.建设亦理亦工的师资队伍。结构合理的高素质师资队伍是育人的保障。我们坚持“引进与培养相结合、校内与校外相结合”的方针，建设一支理工融合、学缘结构合理的师资队伍。本专业教师的毕业院校既有北京大学、吉林大学、南开大学等综合性较强的院校，也有清华大学、北京化工大学、天津大学等工科背景较强的学校，具有工学硕士或博士学位的教师约占1/3。同时，注重从国内外企业和研究院所引进具有工程技术经验的高层次人才进入教师队伍。采用引进海外知名学者和输送优秀在职青年教师出国进修等多种方式，加强师资队伍的国际化视野，目前应用化学专业教师队伍中具有海外留学经历的占28%。
2.在理工融合的科学研究和技术开发实践中培养师资队伍。应用化学专业教师以国家重大项目为引导，遵循“基于国际学术前沿和国家实际需求凝练科学问题-基础和应用基础研究-工程化及产业化研究”模式开展科研工作，承担了多个国家级项目以及企业委托项目。充分发挥学科专业优势，在发表高水平学术论文的同时，加速科技成果向产业化发展，服务国家经济建设。理工融合的研究思想不仅造就了一支理工融合的师资队伍，也融入教学过程，为学生创新意识的养成创造良好氛围。
3.多种方式增强师资队伍的工程能力。通过聘请企业高层次专家为我校兼职教授、邀请高级技术人员来校授课和讲学交流等方式，充实师资队伍力量。通过定期组织青年教师去大庆石化、辽化、吉化等企业参加工程实践培训和暑期科技服务及社会实践学习团，为青年教师提供深入企业、走进基层的实践机会。这些措施的实施，使教师能够了解企业的实际需求，从而找到与企业结合的科研方向和课题。教师将生产实践中的实际问题、示例引入课堂教学中，学生受益匪浅。
师资队伍在教学和科研工作中不断发展壮大。目前，应用化学专业拥有中科院院士1人，高等学校教学名师奖获得者2人，国家杰出青年基金获得者3人，教育部新（跨）世纪人才6人。“超分子结构功能材料的插层组装”团队被列入教育部长江学者和创新团队发展计划，“工科化学系列课程教学团队”被批准为首批国家级教学团队。
三、构建理工融合的应用化学人才培养方案
基于理工融合、理论与技术结合、知识和能力并重的人才培养理念，构建了以学习知识、培养能力为核心的应用化学专业人才培养方案以及与之相适应的课程体系。应用化学专业课程体系包括：强化理论基础的化学课程群，强化工程意识和培养工程能力的课程群，体现特色的专业方向课程群，拓展性的第二课堂。如图所示。
其中有机化学、物理化学、仪器分析、计算化学、大学化学实验、化工原理等被评为国家精品课程，无机化学、分析化学等被评为校级精品课程；无机化学、有机化学、仪器分析等被评为国家双语示范课程，物理化学等被评为校级双语示范课程。
依据专业发展历史和学科发展趋势，凝练出具有鲜明理工融合特色的分析科学与技术、功能材料科学与技术、有机合成化学和精细化学品化学四个专业方向。其中，分析科学与技术方向是我校应用化学专业的传统特色专业，教师队伍具有优秀的教学实践能力和浓厚的学术研究氛围，在国内外具有良好声誉。该专业方向特色专业课程有分离科学与技术、复杂物质剖析、分析测试质量保证、商品检验基础等，教学内容既包含分析科学领域的基础知识、基础理论，也包含专业技术、技能，还有最新研究成果介绍和技术进展报告等。功能材料科学与技术方向骨干教师主要来源于“化工资源有效利用”国家重点实验室研究人员，这些教师着眼于满足社会需求的无机功能材料设计与开发，已形成了无铅热稳定剂、耐老化沥青紫外阻隔剂、焦化脱硫废液资源化技术等工业化生产技术。产学研一体化的平台成为具有理工融合创新意识的人才培养沃土。
四、构建多方位、立体化人才培养平台
1.构建理科化学基础精品课程平台，强化理科基础。依托首批国家级化学基础课程教学团队和多名教学名师，建设化学基础理论必修课群和选修课群，加强化学基础理论。在教学内容中融入工业实例，强化理论对实践的指导作用。
