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物理化學
（大連理工大學建設的慕課）
鎖定
物理化學是大連理工大學建設的慕課、新世紀網絡課程、國家精品課程、雙語教學示範課程、國家級精品資源共享課、國家精品在線開放課程、國家級一流本科課程。該課程分為（一）（二）兩部分，於2016年10月10日在中國大學MOOC首次開課【（一）（二）同時】，於2020年2月15日在學銀在線首次開課【（一）（二）同時】，授課教師為王旭珍、王新葵、王新平、石川、紀敏、宋雪旦。截至2022年1月，據中國大學MOOC官網顯示，該課程（一）（二）兩部分均已開課11次；據學銀在線官網顯示，該課程（一）（二）兩部分均已開課3期。
[1-8]
- 中文名
- 物理化學
- 類 別
- 慕課、新世紀網絡課程、國家精品課程、雙語教學示範課程、國家級精品資源共享課、國家精品在線開放課程、國家級一流本科課程
- 建設院校
- 大連理工大學
- 授課平台
- 中國大學MOOC、學銀在線
- 首開時間
- 中國大學MOOC：2016年10月10日（一）（二）同時；學銀在線：2020年2月15日（一）（二）同時
- 授課教師
- 王旭珍、王新葵、王新平、石川、紀敏、宋雪旦
物理化學課程建設
2003年11月3日，物理化學及物化實驗課程通過中華人民共和國教育部辦公廳“新世紀網絡課程建設工程”第一、二批項目驗收，結果為“通過”；
[11]
2013年12月20日，物理化學及實驗課程入選中華人民共和國教育部高等教育司第三批國家級精品資源共享課立項項目；
[14]
2016年6月28日，物理化學及實驗課程被中華人民共和國教育部辦公廳確定為第一批“國家級精品資源共享課”
[15]
；10月10日，物理化學（一）與物理化學（二）課程上線中國大學MOOC
[1]
[3]
；
2020年2月15日，物理化學（一）與物理化學（二）課程上線學銀在線
[5]
[7]
；5月21日，物理化學實驗課程上線中國大學MOOC
[17]
；11月24日，物理化學課程被中華人民共和國教育部認定為首批國家級一流本科課程（線上一流課程）
[18]
。
（注：“物理化學及實驗”課程在中國大學MOOC分為理論課程“物理化學”與實驗課程“物理化學實驗”兩部分上線，在學銀在線僅上線理論課程部分。）
物理化學課程性質
物理化學課程背景
物理化學是化學中重要的一個分支學科，它是用物理學的理論和實驗技術來研究化學變化中的普遍規律。物理化學與其他學科之間有着千絲萬縷的聯繫，小到微觀的物質組成與結構，大到宏觀的工業生產過程，無一不藴含着物理化學原理。物理化學與國計民生密切相關，無論化工、農業、航空航天，還是在能源、環境和材料等領域，所涉及過程的可能性和現實性都離不開物理化學原理的指導。
[1]
物理化學課程定位
該課程既是化工與製藥大類專業（包括化學工程、化學工藝、催化化學與工程、電化學工程、精細化工、能源化學工程、材料化工、高分子材料與工程、製藥工程）的專業大類基礎課程，又是研究生入學考試專業基礎課，也是非化工專業少學時必修課。通過該課程的學習，使學生比較牢固地掌握物理化學基礎理論知識及其計算方法，得到一般科學方法的進一步訓練，培養在科學研究和生產實際中提出問題、分析問題和解決問題的能力，為學生繼續學習相關專業課程打下必要的物理化學理論基礎。
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[4]
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物理化學適應專業
物理化學課程簡介
該課程講解與化學變化有關的物理變化的基本原理和規律，主要是平衡規律和變化速率的規律。物理化學（一）課程介紹熱力學基本概念和熱力學三大定律的表述、基本運算，及其在簡單狀態變化過程、相變化過程、化學變化過程、單組分系統、多組分系統中的具體應用。物理化學（二）課程學習化學動力學，介紹研究與控制化學反應速率和反應歷程的方法，應用熱力學和動力學的研究方法，處理高度分散系統、光化學和電化學反應系統的具體問題，以及用統計熱力學基本原理解決從微觀到宏觀系統性質的方法。
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物理化學課程大綱
物理化學（一） | |
物理化學（一）導論 課程導學 第一章 化學熱力學基礎 1.1 熱力學基本概念 1.2 體積功的計算 1.3 準靜態過程 1.4 可逆過程和可逆途徑 1.5 熱力學第一定律和熱力學能 1.6 定容熱、定壓熱和焓 1.7 定容變温過程和定壓變温過程 1.8 理想氣體的可逆絕熱過程方程 1.9 實際氣體 1.10 相變焓 1.11 化學反應的標準摩爾焓 1.12 熱力學第二定律 1.13 熱力學第三定律 1.14 亥姆霍茲函數和吉布斯函數 1.15 熱力學基本關係式 1.16 單組分相變熱力學 第二章 多組分系統熱力學 2.1 偏摩爾量與化學勢 | 2.2 化學勢判據和氣體組分化學勢 2.3 拉烏爾定律和亨利定律 2.4 理想液態混合物 2.5 稀溶液性質 2.6 真實液態混合物和真實溶液 第三章 化學平衡 3.1-1 為什麼要計算化學反應的標準摩爾吉布斯函數的變化？ 3.1-2 反應程度沒有限度的化學反應 3.1-3 範特霍夫定温方程 3.2 化學反應的標準平衡常數 3.3-1 用於不同反應系統的範特霍夫定温方程 3.3-2 用範特霍夫定温方程判斷過程的自發方向 3.3-3 純固體化合物的分解壓 3.4 範特霍夫方程 3.5-1 耦合反應 3.5-2 同時平衡 第四章 相平衡 4.1 相律及單組分系統相圖 4.2 二組分液體完全互溶的氣-液平衡相圖 4.3 二組分液體完全不互溶和部分互溶的液-液和氣-液平衡相圖 4.4 兩組分固-液相圖 |
物理化學（二） | |
物理化學（二）導論 課程導學 第五章 界面化學 5.1 表面張力和表面能 5.2 液體表面的熱力學性質 5.3 物質的亞穩態 5.4 表面鋪展與潤濕 5.5 溶液表面的吸附 5.6 固體表面對氣體的吸附 5.7 溶膠 第六章 化學動力學 6.1 化學動力學概述 6.2 化學反應速率 6.3 積分反應速率方程 6.4 建立反應速率方程的方法 6.5 元反應與質量作用定律 6.6 温度對反應速率的影響 6.7 典型複合反應 6.8 複合反應近似處理方法 6.9 元反應速率理論 6.10 催化劑對反應的影響 6.11 氣-固相催化反應 6.12 液相反應 6.13 鏈反應 第七章 光化學反應 7.1-1 光化學反應及其特殊性 | 7.1-2 光化學定律 7.1-3 光化學反應進行方向的判據 7.1-4 光化學反應的平衡常數 7.2 光化學反應動力學 第八章 電化學 8.1 電化學基本概念及法拉第定律 8.2 電解質溶液的導電性質 8.3 電解質溶液的熱力學性質 8.4 可逆電池 8.5 電動勢產生的機理與電極電勢 8.6 電動勢測定的應用 8.7 不可逆電極過程 第九章 統計熱力學初步 課時 9.1-1 基本概念 9.1-2 粒子態和系統的微態 9.1-3 最概然分佈 9.1-4 一種分佈所佔有的系統微態數 9.2-1 玻爾茲曼分佈 9.2-2 粒子的配分函數及其析因子性質 9.2-3 粒子配分函數能量零點的選擇 9.3-1 粒子配分函數的計算 9.3-2 振動配分函數的計算 9.3-3 轉動配分函數的計算 9.3-4 平動配分函數的計算 9.4 粒子配分函數與熱力學函數的關係 |
物理化學（一） | |
化學熱力學基礎 熱力學基本概念 體積功的計算 準靜態過程 可逆過程和可逆途徑 熱力學第一定律和熱力學能 定容熱、定壓熱和焓 定容變温過程和定壓變温過程 理想氣體的可逆絕熱過程方程 實際氣體 相變焓 化學反應的標準摩爾焓 熱力學第二定律 熱力學第三定律 亥姆霍茲函數和吉布斯函數 熱力學基本關係式 單組分相變熱力學 多組分系統熱力學 偏摩爾量 化學勢和化學勢判據 | 氣體組分的化學勢和逸度 稀溶液的兩個經驗定律 理想液態混合物 理想稀溶液 稀溶液的依數性 實際液態混合物和實際溶液 化學平衡 化學反應的限度 化學反應的標準平衡常數 範特霍夫定温方程的應用 影響化學平衡的因素 耦合反應和同時平衡 相平衡 相律 單組分相圖 二組分液體完全互溶的氣/液相圖 二組分液體完全不互溶的液/液及氣/液相圖 液態部分互溶的二組分液/液、氣/液相圖 二組分液/固相圖 |
物理化學（二） | |
界面化學和高度分散系統 表面張力和表面能 液體表面的熱力學性質 物質的亞穩態 表面鋪展與潤濕 溶質在溶液表面上的吸附 固體表面對氣體的吸附 溶膠 界面化學單元測試 化學動力學 化學動力學概述 化學反應速率方程 積分反應速率方程 建立反應速率方程的方法 元反應與質量作用定律 温度對反應速率的影響 典型複合反應 複合反應近似處理方法 元反應速率概論 催化劑對反應的影響 | 氣體、-固相催化反應 液相反應 鏈反應 光化學反應 光化學反應熱力學 光化學反應動力學 電化學 電化學基本概念和定律 電解質溶液的導電性質 電解質溶液的熱力學性質 可逆電池 電動勢產生的機理與電極電勢 電動勢測定的應用 不可逆電極過程 電化學單元測試 統計熱力學初步 統計熱力學基本概念 玻爾茲曼分佈與粒子配分函數 粒子配分函數的計算 熱力學函數與粒子配分函數的關係 |
物理化學開課信息
- 中國大學MOOC
開課次數 | 開課時間 | 授課教師 | 學時安排 | 參與人數 |
|---|---|---|---|---|
第1次開課 | 2016年10月10日-2016年12月25日 | 王新平、石川、紀敏、王旭珍、王新葵、宋雪旦 | 3-4小時每週 | 6093 |
第2次開課 | 2017年3月6日-2017年6月26日 | 8186 | ||
第3次開課 | 2017年9月6日-2018年1月5日 | 7122 | ||
第4次開課 | 2018年3月5日-2018年6月24日 | 3-5小時每週 | 4381 | |
第5次開課 | 2018年9月3日-2018年11月18日 | 5907 | ||
第6次開課 | 2019年2月25日-2019年5月20日 | 3058 | ||
第7次開課 | 2019年9月2日-2019年11月22日 | 王新平、石川、紀敏、王旭珍、王新葵、宋雪旦、任素貞 | 4860 | |
第8次開課 | 2020年2月23日-2020年5月25日 | 王新平、石川、紀敏、王旭珍、王新葵、宋雪旦 | 6139 | |
第9次開課 | 2020年8月31日-2020年12月27日 | 王新平、石川、紀敏、王旭珍、王新葵、宋雪旦、任素貞 | 6058 | |
第10次開課 | 2021年3月1日-2021年6月6日 | 王新平、石川、紀敏、王旭珍、王新葵、宋雪旦 | 3030 | |
第11次開課 | 2021年8月30日-2021年12月8日 | 5902 |
開課次數 | 開課時間 | 授課教師 | 學時安排 | 參與人數 |
|---|---|---|---|---|
第1次開課 | 2016年10月10日-2017年1月8日 | 王旭珍、王新葵、王新平、石川、紀敏、宋雪旦 | 3-4小時每週 | 4169 |
第2次開課 | 2017年3月6日-2017年6月26日 | 4618 | ||
第3次開課 | 2017年9月6日-2018年1月5日 | 4270 | ||
第4次開課 | 2018年3月5日-2018年6月24日 | 3-5小時每週 | 3437 | |
第5次開課 | 2018年9月3日-2018年11月18日 | 4027 | ||
第6次開課 | 2019年2月25日-2019年5月27日 | 2583 | ||
第7次開課 | 2019年9月2日-2019年11月29日 | 3378 | ||
第8次開課 | 2020年2月23日-2020年5月25日 | 王旭珍、王新葵、王新平、石川、紀敏、宋雪旦、任素貞 | 5332 | |
第9次開課 | 2020年8月31日-2020年12月27日 | 王旭珍、王新葵、王新平、石川、紀敏、宋雪旦 | 4830 | |
第10次開課 | 2021年3月1日-2021年6月6日 | 王旭珍、王新葵、王新平、石川、紀敏、宋雪旦、任素貞 | 2357 | |
第11次開課 | 2021年9月5日-2021年11月21日 | 王旭珍、王新葵、王新平、石川、紀敏、宋雪旦 | 2328 |
- 學銀在線
開課次數 | 開課時間 |
|---|---|
第1期開課 | 2020-02-15至2020-07-31 |
第2期開課 | 2020-08-27至2021-01-31 |
第3期開課 | 2021-04-06至2021-07-31 |
開課次數 | 開課時間 |
|---|---|
第1期開課 | 2020-02-15至2020-07-31 |
第2期開課 | 2020-08-27至2021-01-31 |
第3期開課 | 2021-04-06至2021-07-31 |
物理化學課程特色
該課程在教學內容方面強化基本知識、基本理論和基本方法的講解，注重通過科研和生產應用實例培養實踐能力。
該課程提供了各教學小節的授課微視頻，以便教師進行多種混合式教學。
該課程為每章教學內容提供了作業題，便於教師選擇使用。
物理化學教學目標
- 總體目標
- 有利於學生掌握物理化學的基礎理論體系，能夠運用物理化學基礎理論分析解決化學研究和工業生產中的實際問題；
- 有助於學生深入掌握物理化學的知識體系，提高科研素養和拓寬科學視野；
- 學習物理化學基礎知識和基本理論，掌握基本規律和科學的研究方法；
- 掌握化學熱力學、統計熱力學、化學動力學、界面和分散系統、電化學等基礎知識，能夠利用原理性知識進行相關計算和分析，解決化學化工相關的科學問題；
- 使學生得到一般科學方法的進一步訓練，培養學生嚴謹的治學態度和邏輯思維能力；
- 使學生了解物理化學學科的前沿和新發展動向，培養學生追求創新的態度和意識；
- 分章目標
章節標題 | 章節目標 |
|---|---|
化學熱力學基礎 | 1.理解狀態函數、可逆過程、液體飽和蒸氣壓的概念。 2.掌握不同過程體積功的計算方法。 3.理解在準靜態過程中系統壓強與環境壓強的關係。 4.掌握可逆過程的特點。 5.掌握熱力學第一定律的應用。理解熱力學能的構成要素。 6.掌握定容熱與熱力學能變、定壓熱與焓變的關係。 7.掌握定容變温過程的熱力學能變、定壓變温過程的焓變與過程熱的關係及計算。 8.理解理想氣體的可逆絕熱過程方程。 9.理解實際氣體與理想氣體在熱力學能的構成要素上的差別。理解節流過程。 10.掌握不同温度正常相變焓的關係、非正常相變焓的計算。 11.牢固掌握基希霍夫公式的應用。 12.牢固掌握熵增原理的應用、系統熵變和環境熵變的計算。 13.掌握標準熵的計算。 14.牢固掌握亥姆霍茨函數判據，吉布斯函數判據的應用。 15.牢固掌握熱力學基本方程的應用。 16.理解從相平衡條件推導克拉佩龍方程和克拉佩龍-克勞修斯方程的方法，掌握有關應用計算。 |
多組分系統熱力學 | 1.掌握偏摩爾量與化學式的定義及意義。 2.理解與應用化學勢判據，掌握理想氣體和真實氣體的化學勢表達式。 3.掌握拉烏爾定律和亨利定律的數學表達式、適用條件及相關計算。 4.掌握理想液態混合物的定義、任一組分化學勢表達式，理解理想液態混合物的混合性質。 5.掌握理想稀溶液的定義、溶質和溶劑的化學勢表達式，掌握理想稀溶液的依數性及相關計算。 6.瞭解真實液態混合物和真實溶液的各組分化學勢表達式。 |
化學平衡 | 1.理解出現化學反應的限度的原因。 2.認知沒有限度化學反應的特點。掌握利用熱力學數據計算標準平衡常數的方法。 3.掌握範特霍夫定温方程判斷反應是否自發發生的方法。掌握通過純固體化合物的分解壓給出標準平衡常數和系列熱力學數據的方法。 4.掌握利用範特霍夫方程由一個温度下的標準平衡常數估算另一個温度下標準平衡常數的方法。 5.瞭解同時反應的化學平衡和耦合反應的化學平衡。 |
相平衡 | 1.瞭解相律的推導，理解相律的意義和應用。掌握單組分系統相圖的特點和應用。 2.掌握二組分液體完全互溶的氣液相圖，包括壓力-組成圖，温度-組成圖；能夠用槓桿規則進行分析計算。 3.掌握二組分液體完全不互溶的液-液和氣-液平衡相圖，掌握二組分液體部分互溶的液-液和氣-液平衡相圖。 4.掌握兩組分固液系統典型相圖的特點和應用，能夠由實驗數據繪製簡單相圖。 |
界面化學 | 1.理解表面張力與表面能的概念。 2.理解與應用Laplace公式、Kelvin方程、Young方程，能夠用彎曲液麪產生的附加壓強、以及彎曲液麪飽和蒸氣壓與曲率半徑的關係，分析和解釋純液體的一些表面現象。 3.會分析物質存在亞穩態的原因。 4.會判斷液體在固體表面潤濕與否，及在液體或固體表面鋪展情況。 5.能夠應用吉布斯吸附定温式分析解釋溶液界面吸附現象。 6.理解物理吸附和化學吸附。掌握蘭繆爾單分子層吸附理論的基本假設及吸附定温式的推導。能夠應用蘭繆爾吸附方程，依據L-H機理或E-R機理處理多相催化反應動力學。 7.瞭解分散系統的分類、膠體分散系統的定義及主要特徵。理解雙電層理論、溶膠的膠團結構，瞭解溶膠的電學性質。理解溶膠的穩定性，會分析電解質對溶膠的聚沉作用。 |
化學動力學 | 1.瞭解化學動力學的基本內容及發展。 2.理解化學反應轉化速率、定容反應速率的定義，用不同反應參與物表示的反應物消耗速率、產物增長速率間的關係，以及反應速率常數、反應級數的概念。會寫一級、二級和零級反應的微分速率方程。 3.掌握積分速率方程及其動力學特徵（直線關係，半衰期，速率係數的單位）；速率方程中各物理量的計算。 4.會應用積分法、微分法、半衰期法及隔離法等建立反應的速率方程，確定反應級數。 5.理解元反應的概念、反應分子數，會應用元反應的質量作用定律。 6.掌握阿侖尼烏斯方程的各種表示形式及其相關應用，理解反應的摩爾活化能和指前因子的定義、托爾曼對活化能的統計解釋，掌握相關計算。 7.掌握平行反應、對行反應的主要特徵及應用，瞭解連串反應及反應速率控制步驟的概念。 8.會應用穩態近似法、平衡態近似法推導或證明覆雜反應機理的速率方程，推導表觀活化能與元反應活化能的關係。 9.瞭解元反應的簡單碰撞理論和活化絡合物理論（過渡態理論）的模型假設和基本要點。閾能、概率因子的概念；過渡狀態、勢能面、鞍點、能量最低反應途徑。 10.瞭解催化作用的共同特徵。催化劑的構成、活性中心等概念。 11.會推導氣-固相催化反應的動力學方程，計算表觀活化能。 12.瞭解液相反應的基本特點，籠效應的概念。 13.瞭解鏈反應的特點和分類。 |
光化學反應 | 1.理解光化學基本定律、光能與光化學反應平衡的概念。會表達光化學反應平衡常數。 2.瞭解光化學的量子效率及温度對光化學反應速率的影響。 |
電化學 | 1.掌握電化學基本概念及法拉第定律。 2.理解電解質溶液導電性質的物理量（電導率、摩爾電導率、離子遷移數）及離子獨立移動定律。 3.理解電解質溶液的平均活度和平均活度因子。理解離子強度的概念，會運用德拜-休克爾極限公式計算。 4.理解可逆電池的概念。 5.瞭解電動勢的產生機理，掌握電極電勢及其計算。 6.掌握能斯特方程。掌握電池電動勢的計算及其實際應用。 7.理解極化作用和超電勢的概念。掌握電解時電極反應的競爭。 |
統計熱力學初步 | 1.瞭解統計熱力學研究的內容和方法。理解粒子態和系統微態的概念。掌握最概然分佈的計算。 2.理解粒子的配分函數及其析因子性質。 3.會計算特定的（簡單的）粒子配分函數。 4.理解統計熱力學對理想氣體系統的應用。 |
物理化學學習預備
物理化學預備知識
物理化學學習資料
書名 | 作者 | 出版社 | 出版時間 | ISBN |
|---|---|---|---|---|
王新平、王旭珍、王新葵 | 高等教育出版社 | 2018-12-25 | ||
《基礎物理化學解題指導（第二版）》 | 王新葵、王旭珍、王新平 | 2018-04-04 |
物理化學教師簡介
王旭珍，大連理工大學化工學院教授、博士生導師、碩士生導師，主要科研領域是功能納米材料的控制合成及其環境/能源應用基礎研究。
[19]
石川，大連理工大學化工學院教授、博士生導師、碩士生導師，主要研究方向是以能源小分子活化轉化和氣態污染物催化消除為背景，開發新型催化材料和外場耦合催化反應新過程，實現分子的精準活化與高效轉化。
[22]
- 參考資料
-
- 1. 物理化學（一）第1次開課課程首頁視頻（中國大學MOOC/2016）00:27-01:27 ．中國大學MOOC[引用日期2022-01-13]
- 2. 物理化學（一）第11次開課 ．中國大學MOOC[引用日期2022-01-13]
- 3. 物理化學（二）第1次開課 ．中國大學MOOC[引用日期2022-01-13]
- 4. 物理化學（二）第11次開課 ．中國大學MOOC[引用日期2022-01-13]
- 5. 物理化學（一）第1期 ．學銀在線[引用日期2022-01-13]
- 6. 物理化學（一）第3期 ．學銀在線[引用日期2022-01-13]
- 7. 物理化學（二）第1期 ．學銀在線[引用日期2022-01-13]
- 8. 物理化學（二）第3期 ．學銀在線[引用日期2022-01-13]
- 9. 基礎物理化學（第二版） ．高等教育出版社產品信息檢索系統[引用日期2022-01-13]
- 10. 基礎物理化學解題指導(第二版) ．高等教育出版社產品信息檢索系統[引用日期2022-01-13]
- 11. 教育部辦公廳關於公佈“新世紀網絡課程建設工程”第一、二批項目驗收結果的通知 ．中華人民共和國教育部政府門户網站[引用日期2022-01-13]
- 12. 教育部 財政部關於批准2008年度國家精品課程建設項目的通知 ．中華人民共和國教育部政府門户網站[引用日期2022-01-13]
- 13. 教育部 財政部關於批准2009年度雙語教學示範課程建設項目的通知 ．中華人民共和國教育部政府門户網站[引用日期2022-01-13]
- 14. 關於公佈第三批國家級精品資源共享課立項項目名單及有關事項的通知 ．中華人民共和國教育部政府門户網站[引用日期2022-01-13]
- 15. 教育部辦公廳關於公佈第一批“國家級精品資源共享課”名單的通知 ．中華人民共和國教育部政府門户網站[引用日期2022-01-13]
- 16. 教育部辦公廳關於公佈2017年國家精品在線開放課程認定結果的通知 ．中華人民共和國教育部政府門户網站[引用日期2022-01-13]
- 17. 物理化學實驗 ．中國大學MOOC[引用日期2022-01-13]
- 18. 教育部關於公佈首批國家級一流本科課程認定結果的通知 ．中華人民共和國教育部政府門户網站[引用日期2022-01-13]
- 19. 王旭珍 ．大連理工大學教師個人主頁[引用日期2022-01-13]
- 20. 王新葵 ．大連理工大學教師個人主頁[引用日期2022-01-13]
- 21. 王新平 ．大連理工大學教師個人主頁[引用日期2022-01-13]
- 22. 石川 ．大連理工大學教師個人主頁[引用日期2022-01-13]
- 23. 紀敏 ．大連理工大學教師個人主頁[引用日期2022-01-13]
- 24. 紀敏 ．中國大學MOOC[引用日期2022-01-13]
- 25. 宋雪旦 ．大連理工大學教師個人主頁[引用日期2022-01-13]
- 26. 任素貞 ．大連理工大學教師個人主頁[引用日期2022-01-13]
- 27. 任素貞 ．中國大學MOOC[引用日期2022-01-13]
- 收起
