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第1篇：新材料導論論文范文

關鍵詞：車聯網工程；導論課程；整體設計；綜合素質

TN0-4；G642

隨著物聯網產業的興起、移動互聯網業務的拓展、云計算等計算模式的應用、泛在服務的推廣，物聯網被麥肯錫全球研究院（MGI）在2013年5月的預測報告中認為是12項顛覆性技術之一[1]。車聯網是典型的物聯網，涉及汽車業、通信業和信息業三大戰略性新興產業，因此車聯網的發展，必然會帶動全新的產業鏈的建立和快速成型。

湖北汽車工業學院（以下簡稱“我校”）位于湖北省十堰市，該市因車而建、因車而興，不僅是東風汽車公司的發源地，而且擁有國家級汽車關鍵零部件產業基地和國家商用車零部件高新技術產業化基地，汽車工業在十堰市國民經濟中處于主導地位[2]。因此，在我校專業建設規劃中，學校依據自身的發展定位和人才培養目標，充分發揮大工程背景優勢，緊密圍繞“汽車產業鏈”，優化專業結構，拓寬專業面，按照“調整結構，突出特色，發揮優勢，注重內涵，提高質量”的專業建設與發展路徑，分層次、分類別的開展專業建設，并提出要圍繞“汽車產業鏈”積極培育汽車產業發展和地方經濟建設急需的新專業，如：新材料、新能源汽車、車聯網等國家戰略性新興產業相關專業或專業方向。

因此，我校結合當前車聯網發展的大趨勢和在科研、教研中積累的科研和教學資源，設置了電子信息科學與技術專業（車聯網工程方向）。在車聯網專業方向的綜合改革過程中，需要面對的一個重要課題是如何對新生進行專業教育，激發學生對本專業方向的興趣，進而為后續學習奠定良好的基礎。導論課程將承擔這一任務[3]?！盾嚶摼W導論》課程首次對2011級學生開課。在課程的教學過程中，借鑒了國外大學的教學方法，注重學生自主學習能力的培養，經過4年的教學過程，取得了較好的效果。

一、《車聯網導論》課程整體設計

（一）內容和方法并重

《車聯網導論》課程是本專業方向學生接觸到的第一門具有專業內容的課程，教學內容的設計十分重要。不僅要能夠全面概括本專業方向所涉及到的大學四年的教學內容，而且要能夠清楚地說明大學四年的教學課程之間的關系，讓學生對本專業方向的專業相關課程有一個有機整體的概念。

因此，設計本課程的目的和內容是“車聯網是能夠對車用信息進行采集、識別、傳輸、融合和利用的一種物聯網，能夠實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理，被認為是最容易形成系統標準、最具備產業潛力的物聯網應用。本課程從車聯網的感知層、傳輸層、支撐層和應用層這四層分別進行闡述，使電子信息科學與技術（車聯網工程）專業學生對車聯網的基本概念、技術框架、應用范圍具有初步認識，為后續相關課程的學習打下基礎?！?/p>

好的教學方法能夠對教學起到錦上添花的作用。在本門課程中，對學生的考核方法是“課程報告（60%）+課堂匯報（40%）?！边@個考核方法要求學生在課后發揮主觀能動性，查閱資料，針對一個主題，以正式的科技文獻的形式完成相應課程報告，同時，還要以PPT演示的方式對課程報告進行匯報。這對學生來說，不僅具有很大的挑戰性，而且具有很強的趣味性。挑戰性體現在，學生剛剛從高中被動式學習向大學的主動式學習轉變，課程考核要求學生從查、思、寫、講等多個方面全面挑戰自己以前的學習方法；趣味性體現在，學生以團隊的形式完成考核，不僅能夠在合作中找到樂趣，而且能夠在PPT匯報過程中，體驗評價他人和自我對比的樂趣。

（二）前后知識貫穿

《車聯網導論》課程的一個重要內容是要清楚地說明本專業方向的專業相關課程之間的關系[3]。為了能夠組織教學課程關系，本課程在感知層、傳輸層、支撐層和應用層等四層的車聯網分層基礎上，通過把專業相關課程和車聯網體系結構各層進行分學期的對應，使學生能夠清楚地了解未來所學專業相關課程在車聯網中處于什么位置。專業相關課程與某層的分學期對應關系如下圖所示，其中，左圖分類課程中紅色字體的課程表示該課程與車聯網直接相關。

另外，本門課程在大一上學期開設，同期，學生正在學習《計算機操作基礎》課程，其中包括Word和PowerPoint等內容。本門課程要求學生用Word軟件完成課程匯報，用PowerPoint軟件完成課堂匯報的演示文稿。這不僅鍛煉了學生對所學知識的應用能力，而且讓學生體會到學有所用的成就感。

二、培養綜合素質

在《車聯網導論》課程的教學過程中，還對學生的綜合素質進行了培養。這種培養主要表現在三個方面。

一是對學生文獻檢索和科技寫作能力的培養。由于課程考核要求學生以正式的科技文獻的形式完成相應課程報告，因此，不僅需要學生在課外查閱大量資料，而且需要學生對科技寫作進行實踐。文獻檢索能力的培養過程以中國知網CNKI中的文獻檢索為例，給學生演示了如何從學校主頁找到圖書館主頁，進而一步步找到所需要的數據庫并進行關鍵字檢索。盡管演示很簡單，但是學生了解了文獻檢索的基本過程，為學生后續的文獻檢索工作打下了基礎。在科技寫作能力的培養過程中，以“湖北汽車工業學院學報”為例，給學生演示了如何查找期刊主頁，進而一步步找到所需要的投稿模版和論文撰寫要求。這里面涉及到的內容包括論文格式、論文組織方式、參考文獻，以及摘要、引言、結論等各個部分的撰寫要求等。同樣地，盡管演示很簡單，但是學生了解了科技寫作的基本要求，為學生未來的畢業論文以及科技資料撰寫打下了基礎。特別令人欣喜的是，通過任務式的教導方法，學生對文獻檢索和科技寫作的目的有了深刻的認識，不僅能夠找到所需要的參考文獻，而且撰寫了在形式和內容上都頗為專業的課程報告。

二是對學生表達能力的培養。由于本門課程還要求學生以10分鐘PPT演示的方式對課程報告進行匯報，因此，學生還要準備正式的課堂匯報。這不僅要求學生能夠清楚地表達課程報告內容，而且在匯報內容組織、課堂過程、儀態等方面都要做精心的設計。雖然部分學生是第一次以這樣的形式完成課程考核，但是都認真對待，順利完成了課堂匯報。每一屆學生的都能夠帶來驚喜，例如，有的學生充分利用圖文并茂、視頻穿插的設計，使得匯報內容豐富多彩；有的學生進行課堂互動，活躍課堂氣氛；有的學生語言幽默，結合當前時事和網絡語言，提升學習興趣。教師對每一組同學的課堂匯報都要即時點評，包括PPT的內容和形式、學生的表達能力和課堂組織等；這里需要特別注意的是，點評要突出優點，使得學生增強自信，但同時也不能回避缺點，但是要注意語言表達，不能挫傷學生的積極性。另外，還有一個附加效果是在最初設計課程教學時所沒有想到的，即學生對站在三尺講臺的教師課堂教學有了直接和深刻的感受，即這并不是一件隨意可以完成的事情，只有在課前做好充分的準備才能夠真正上好一堂課。

三是對學生團隊精神的培養。本門課程要求學生分組完成課堂匯報和課程報告，學生可以自由組合。在任務分配過程中，學生也需要自己選擇主事人，分配各個任務。只有大家分工合作才能夠出色地完成課程考核要求。在學生提交課程報告時，需要注明本組成員的分工，在考核成績上，會根據分工給予考慮。從對2011級學生開設本門課程開始，學生基本都屬于90后，大部分都是獨生子女。通過本門課程的小組任務，學生們理解了團隊精神的重要性。

三、課程教學效果

盡管《車聯網導論》只有16個學時的授課時間，但是課程信息量大，同時盡可能地對學生的綜合素質進行培養，取得了較好的效果，如圖2所示。

四、結束語

《車聯網導論》課程是我校電子信息科學與技術專業（車聯網工程方向）新生進行初步專業教育的重要課程。本文對該課程的課程教學進行了研究和實踐，主要包括課程內容和考核方法的設計，如何通^本門課程把前后知識貫穿起來，并闡述了在課程教學中對學生綜合素質的培養，特別強調了學生課堂匯報的有益效果。通過上述方法，課程教學取得了較好的效果；未來還需要在學生自我評價方面進行改進和探索。

參考文獻：

[1]盧錫城；顛覆性創新與信息技術――兼談高水平計算機人才培養[J].中國大學教學， 2015（8）：4-8.

[2]楊風.全力推進“國際商用車之都”建設――記十堰市汽車產業基地[J].專用汽車， 2015（10）：72-75.

第2篇：新材料導論論文范文

【關鍵詞】材料化學；改革；探索

中圖分類號：G64　文獻標識碼：A　文章編號：1006-0278(2011)10-098-03

現代高科技的競爭在很大程度上依賴于人才的培養，因而社會對人才的綜合素質提出了更高的要求。培養專業知識面寬、實踐能力強、具備創新精神的高素質人才，是高等院校義不容辭的責任，是歷史賦予的使命。近年來，為了全面推進素質教育，提升大學生的社會競爭力，學院以教學為中心，不斷深化課程教學改革，創新教學體系，取得了顯著的成效。實踐表明，課程教學改革是一項圍繞人才培養目標而展開的系統工程，需要學校各方面的支持、配合以及全體師生的共同參與。筆者結合本校的課程教學改革實踐對《材料化學》課程進行了定位，并討論了該課程教學方法和內容的改革探索與實踐。

一、材料化學的定位

(一)材料化學的定義

材料化學是一門研究材料的制備、組成、結構、性質、應用及其相互關系的科學，它是材料科學的一個重要分支，又是核心內容。材料化學是一門新興的邊緣學科，是在學科的生長和發展中互相交叉、互相滲透下形成的，是作為基礎學科的化學更直接地介入到材料科學中的一個具體體現。因此，可以說《材料化學》課程是化學基礎課和材料學專業課程之間的一個重要橋梁。

為打破原有專業劃分的界限，在制定《材料化學》的教學內容時，必須進行以加強基礎、拓寬專業知識面和加強實踐訓練為主要目的的課程改革；在課程建設中，必須結合實際，明確了《材料化學》課程的定位：通過對這一課程的理論學習，使學生在掌握材料化學的基本原理基礎上，學習運用基礎化學理論解決實際問題。

(二)材料化學教材的選擇

材料化學學科的著眼點是培養創新型人才，而課程教學是實現高素質創新型人才培養的重要環節，它對全面加強學生知識、技能、能力、創新精神和綜合素質培養有著舉足輕重的作用。隨著現代科學技術的快速發展與知識的不斷更新，教材的選擇是關鍵點。自從2005年開設《材料化學》這門課程，我國出版的教材在質上發生了一些微妙的變化。最早的教材是1994年廈門大學丁馬太教授出版的《材料化學導論》，該教科書還被復旦大學、西北大學等采用，但內容相對比較陳舊。其后，北京師范大學李奇老師主編了《材料化學》，上海交通大學唐小真教授主編了《材料化學導論》以及南京師范大學周志華教授主編了《材料化學》等。直到2008年，中山大學曾兆華老師根據自己多年的教學經驗和實踐體會出版了《材料化學》教材，前半部分涉及材料的制備、結構、性能等材料化學的基本內容，后半部分則以金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料和復合材料四大類材料為主線，對不同種類的材料進行介紹，其中涉及各種現代先進材料如高性能金屬材料、電子信息材料、納米材料、功能陶瓷、感光材料、生物醫用材料、航空航天材料、能源材料等，并敘述各種材料的性能和行為與其成分及內部組織結構之間的關系，這些內容與本課程以前的教學內容不謀而合?？傊滩氖侵敢龑W生入門的工具，作為教師一定要把好教材關，找到適合自己學生的教材，方能做到事半功倍。

二、材料化學課程教學改革探索與實踐

雖然材料化學是一門理論性較強的專業基礎課程，但隨著材料科學的飛速發展，材料化學領域的研究成果逐漸得到應用。例如Motorola、保潔等公司每年都會招聘材料化學方向的人才到其研發中心進行新產品新工藝的開發。因此，從培養創新型人才角度來看，教學過程中應加強實踐性教學內容，增強材料化學理論知識與科研、生產實踐中的實際問題的聯系，從而提高學生綜合運用材料化學知識解決實際問題的能力，培養學生創新意識和創新能力。然而，由于受傳統教學方法的影響，其教學主要以教師、課堂、教材為申心教學模式。該模式過于依賴理論教學，由于材料化學綜合了材料學，普通化學等方面的內容，涉及的理論知識較為抽象，內容較為難懂，因此，單純地采取傳統教學模式，在授課過程中，教師很難將復雜的知識簡單化，把抽象的知識具體化，降低了學生對該課程的學習興趣。我們要培養創新型人才，就必須建立有利于培養創新型人才的教學體系，因此，進行材料化學課程的教學模式改革是十分必要的。

(一)教學方法與手段的改革探索與實踐

(1)采用循環式教學方法，加強理論與實際的聯系

科學地組織教學內容，采用循環式教學方法，使學生在學習理論知識的同時，加強能力的培養和訓練。在教學過程中，首先從生活或生產實際出發，讓學生了解一些材料的性能及應用知識，激發學生學習本課程的基本理論的興趣，再運用材料化學基本理論來解釋材料結構與功能之間的關系，凝煉出材料設計與制備的原理和方法，并以此原理和方法來設計和制各出有一定社會需求的新型材料。這種循環式教學方法既能提高學生的理論水平，又能培養學生解決實際問題的綜合能力。

2、實施三結合教學方式，營造生動活潑的教學氛圍

在教學中，我們采用自創三結合教學方式，即講解與討論相結合、講授與自學相結合、期末考試與平時小論文相結合。我們改革了傳統的“注入式”教學，建立了“啟發式”教學模式，采取“以學生為主體、教為引導”的方式，突出學生的學習主導地位。在教學過程中注意調動學生參與教學的積極_陛，隨時讓學生提出問題，然后大家共同討論，以此不斷提高他們分析問題的能力和對問題的理解、認知和表達能力。通過我們有意識地將講解與討論相結合，較大力度地變教師為主的傳統教學方式為教師與學生互動的教學形式。在教學過程中我們發現，最新的科研成果往往最能激發學生的興趣和開發學生的思維。因此在相應的章節教學中，我們會及時有效地插入一些最新的研究成果與數據，通過這種方式培養學生掌握學科最新發展動態和開拓知識的能力。

通過近幾年教學實踐表明，我們的教學方法在培養學生的新思維和新思路方面發揮了獨到的作用。通過三結合教學方式進一步鍛煉了學生解決問題的能力、表達能力、自學能力以及撰寫科技論文的能力，有利于學生綜合素質的提高。

3、豐富教學手段，提高學生的學習興趣

現代化教育技術的應用在很大程度上促進了教學手段的多元化，首先在參考其他學校相近課程課件的基礎上結合本課程的教學內容制作了《材料化學》電子課件。綜合運用圖片、動畫、文字等多種形式向學生提供豐富的感性材料，直觀而又形象地揭示事物的本質和內在聯系，有效地突破教學難點，提高課堂教學質量。例如在緒論部分，將材料科學發展的相關圖片做成課件在課堂上放映，使學生對本課程的發展、意義、主要內容有生動而深刻的印象；在納米材料章節中，一些納米材料的圖片能更形象、直觀，有效地幫助學生理解和掌握 知識點。此外，我們還充分利用flas直觀易理解的優勢，例如在材料的結構一章中，插入14種空間點陣結構模型，金屬晶體的3種典型堆積模型，晶體間隙的形成、缺陷和位錯的形成等：在材料的制各一章中，插入多個物理氣相沉積和化學氣相沉積裝置動畫；在無機非金屬材料一章中針對石英光纖的制各，插入了多幅動畫。在整個教學過程中，該課件產生了很好的教學效果極大地提高了學生的學習興趣。

另外，互聯網也是老師和學生、學生與學生之間交流的平臺，將主講教師的電子信箱告訴學生，學生可以給教師發電子郵件談學習、談思想，交流學習中存在的問題，以及學習、生活中的感受和困難，利用現代化的手段，拉近師生間以及學生之間的距離。

(二)教學內容改革探索與實踐

材料化學是從化學的角度研究材料的制備、組成、結構、性質及其應用的一門科學。它既是材料科學的一個重要分支，又是化學學科的一個組成部分，具有明顯的交叉學科、邊緣學科的性質，并且是材料科學的核心部分，具有明顯的應用理科性質，在理論和實踐上的重要性是不言而喻的。

1、優化課程結構

優化課程結構的重點在于突出理論知識的應用和實踐能力的培養，基礎理論教學以應用為目的，專業課教學強調針對性和實用性。在構建新的課程體系過程中一方面要規劃好專業的主干課程，另一方面以技術應用能力培養為主線，理順相關課程開課順序，加大實踐教學的比例，強化實踐性教學環節，實現理論教學和實踐教學并重。我院在課程設置上力求反映材料化學專業的培養目標、專業特點和培養要求，注意改變知識簡單任意拼湊、課程之間相互脫節的狀況，整個課程以通識教育課程、學科類基礎課程、專業必修課、選修課、跨學科任意選修課和實踐教學構成。選修課開設的原則是：有利于培養學生的一專多能、拓寬學生的知識面以及培養學生的實際工作能力和創新精神等。根據專業方向的不同，開設課程也有所區別。同時，結合專業特點，在課程體系中實施改革，增加人文教育內容，強化人文素質教育，促進專業教學質量的提高。

2、教學內容與特色學科建設相結合

材料化學以普通化學基礎和材料學理論為基礎，涉及的理論知識比較抽象，從學習的角度將，要求學生在學習過程中從宏觀的概念轉化到微觀。如從電子，原子、分子水平來理解材料的基本性能。因此，教學難度比較大，如果單純地采用單一的教學方式，會導致理論與試劑脫離，增加了教學難度，在一定程度上不利于培養學生對本課程的學習興趣。所以，在教學過程中，應該結合我院材料學科建設的特點，拓寬教材內容，結合我院材料學科的優勢和特色，在教學內容中融入我院金屬材料、無機納米材料的物理化學性能，以使學生更加容易接受，增強教學效果。同時結合材料的最新研究動態，理論聯系實際地將新興材料的最新進展向學生介紹，從而提高學生學習的興趣和實際應用能力。

3、教學內容體現材料化學專業人才的培養方案

針對材料化學課程特點，依托學科特色，圍繞培養和造就富有創新意識和能力的寬口徑、厚基礎、高素質、顯個性的人才培養理念并結合本專業現有的教學科研條件，對材料化學學課程進行了改革和探索。材料化學教學內容的選材要體現基礎寬、起點高、內容新、知識活的原則，強調從化學角度提出問題、分析問題、解決問題的方法和思路。教學內容應讓學生了解材料學科的概況和發展趨勢；了解材料制各過程中的化學現象和反應特征；了解所制得材料的形貌、物相和物理化學性質之間的關系：掌握材料制備過程中的化學原理與方法：了解材料的化學改性方法和新材料設計和開發的研究方法，同時也要培養學生的創新思維、創新意識、創新能力和創新精神。實踐證明，通過改革，學生的實踐能力、創新能力和綜合素質明顯得到提高。

(三)教師隊伍的建設

高校師資隊伍是學校發展的根本所在，是學科建設的重中之重。一所高水平大學必須擁有一支高水平的教師隊伍。師資是衡量大學水平的最重要的指標和要素。由于材料化學課程是介于材料學和化學之間的一門邊緣學科，所涉及面較廣。單純有純化學背景的教師或純材料學背景的教師上課，由于知識面的問題，會導致教師教的費勁，學生學得困難。對于材料化學課程教師隊伍應該持續充電，完善知識結構。要鼓勵材料材料化學課程教師積極對外交流，這樣有利于學科交叉和吸取其他高校的成功經驗，同時還要做到教學和科研相結合，緊跟材料科學研究的前沿。在教學過程中，教師要對教學內容進行延伸，不僅僅是單純地講述課本上的內容，這樣就使本來很單調的內容變得比較有趣，活躍了課堂氣氛，讓學生學到最新和最現代的知識和技術。因此，在材料化學課程教學改革探索與實踐中，必須加強高校師資隊伍建設。

第3篇：新材料導論論文范文

他是分管科研工作的校領導，同時又是浙江省應用化學“重中之重”學科帶頭人、化學工程與技術一級學科博士點及應用化學博士點負責人、綠色化學合成技術國家重點實驗室培育基地主任、浙江省國家大學科技園發展有限公司董事長。他還是一個科技事業活動家，不僅兼任著中國化學會理事、中國有機電化學和工業協會副理事長、中國石油和化工理事會常務理事、浙江省化學會副理事長、浙江省化工學會副理事長和浙江省納米材料協會副理事長等近20個職務，還兼任著《化學學報》、《化工學報》等10余種雜志的編委、主任等職。

為了事業嘔心瀝血

畢業于北京大學化學系物理化學專業的馬淳安，在學校從事教學、科研和管理工作已28年。2000年12月，原擔任科技處處長的他被任命為副校長，分管學?？蒲泄ぷ?。馬淳安覺得壓力更大，時間更緊了。他不斷地感慨自己的時間不夠用，要做的事情實在太多太多。他說：“雖然科學研究是我這輩子的愛好和追求。也是我的本行，但學校把這么重大的擔子交給我，我不能不擔負起這個責任，更不能辜負大家對我的期望?！?/p>

這位在常人眼里“執著”得有些“癡”的校領導，28年來，一共只回東陽老家過了3次年。每年的年三十、年初一，他幾乎都在學校的實驗室或辦公室度過：不分晝夜、不分節假日，平均每天十四、五個小時，他都是在學校里工作。

為了更好地調動廣大教師和科研人員從事科研和學術探討的積極性，多出高水平的科研成果。促進學校科研水平的快速發展，馬淳安協助學校主要領導開展了創新性的工作――學校及時調整了縱、橫項科研分配政策。有效地設立了專利基金、論文獎勵基金、獲獎成果獎勵基金、學術交流基金、重大項目配套基金以及研究生教材和專著基金。幾年來，學校的科研經費、研究論文、發明專利等各項工作取得了令人矚目的成績。如，科研經費從幾千萬突破到2005年的2.43億元、SCIE論文數量在全國高校中排名第55位、專利申請和授權數排名全國高校第10位。此外，一些具有突破性和標志性的大項目、大成果、大獎項不斷出現，從而凸顯了浙工大在省屬高校以及國內高校中的地位。

多年來，在校黨委的正確領導下。馬淳安還致力于國家重點實驗室、一級學科博士點、國家級大學科技園等具有標志性的學科平臺建設項目的建設工作。

2002年，為了申報成功綠色化學合成技術國家重點實驗室培育基地．馬淳安多次往返于北京和學校之間。答辯期間，為了確保成功，馬淳安全神貫注地整理申報材料、準備答辯演習，連續十多天忙至凌晨2、3點鐘，然后又奔赴北京參加緊張的答辯。由于長時間睡眠不足，精神高度緊張，回學校后的馬淳安漸漸感覺到身體的不適，他卻未當一回事，繼續忙著學校的工作，直至累倒住院。

此后，由學校牽頭組織建起的浙江省國家大學科技園，申報過程中遭遇“非典”和國家對園區嚴格整頓的干擾，這時。馬淳安教授和其他校領導采取了積極措施。如今，浙江省國家大學科技園已獲國家科技部和教育部批準，成為全國50家國家級大學科技園之一。

為了社會無私奉獻

作為國內知名的電化學工程專家，馬淳安的追求就是如何利用自己的電化學工程技術，為國家和社會多作貢獻。因此，馬淳安非常強調在國際前沿領域開展自主創新工作，他認為，原始創新是科學，過程創新是技術，集成創新是產品，科學研究的最終目標是在自然界中獲取更多的物質利益。為人類所用。要想讓一個新產品走向市場，轉化為經濟效益，就必須走學科交叉、集成創新的道路。只有這樣，才能讓國家富強、人民受益。

幾十年來。馬淳安從未因各種事務繁忙而停止過教學和科研工作。至今他已培養和指導本科生100余人、碩士生和博士生40余人。他先后主持和完成了納米碳化鎢的微結構及催化性能研究等30余項國家873前期專項、國家自然科學基金、浙江省重大攻關等國家計劃項目，其中15項已通過技術鑒定，均處于國內領先或國際先進水平。

近年，馬淳安又帶頭先后完成了“1500T／Y丁二酸電解合成生產技術”等10多項技術合同項目，其中有5項已投AT業化生產，取得了良好的經濟和社會效益。

在這些工業化生產項目中，有的是廠家慕名找上門來要求合作研究的。 “二氯吡啶甲酸綠色電合成生產技術”就是這樣的一個例子。2004年，浙江某化工有限公司在國際上了解到一種利用有機電化學方法生產的高效、無毒的新農藥在國內尚無人研究開發，就到處尋求合作單位。他們跑遍了長春、北京、上海等一些高校和中國科學院的電化學研究機構，然而，令他們感到驚訝的是，他們每跑一處找到該領域的專家，該領域的專家就以該項目難度大、承擔不了為由，一致推薦馬淳安教授。

已在有機電化學領域研究了近20年的馬淳安，接到該項目后，僅花了1年多的時間。就突破了許多關鍵技術，順利完成了小試和中試的研究工作，并于2005年11月建成了我國第一條二氯吡啶甲酸綠色電化學合成生產線。由于該產品高效、無毒，國外定單源源不斷，經濟效益十分顯著。

電化學的應用領域十分廣泛，加之馬淳安非常強調多學科交叉，所以，他研制和開發的產品種類也較多。2005年，馬淳安研究了20多年的碳化鎢電催化材料又有了重大突破。馬淳安等人不但在國際上首次成功制備了具有介孔結構空心球狀的納米碳化鎢粉體，而且利用該材料通過表面激光熔覆方法，使基體合金材料表面的硬度、韌性大幅度增強，遠優于未經熔覆的合金材料?！斑@一新技術和新材料在國際上屬首創。可能會在表面材料領域掀起一場小小的革命?！苯ǔ闪宋覈谝粭l二氯吡啶甲馬淳安自信地表示。

一分耕耘，一分收獲。幾十年如一日默默耕耘的馬淳安先后獲國家教育部科技進步二等獎2項，浙江省科技進步一、二等獎4項，浙江省高?？萍歼M步一、二等獎5項，聯合國TIPS中國國家分部頒發的“發明創新科技之星獎”1項。“國家級新產品”1項等數十項獎項。他研制的產品有5項被授權為中國發明專利，另外還有4項發明專利已被國家知識產權局受理。

第4篇：新材料導論論文范文

關鍵詞:梯度功能材料,復合材料,研究進展

TheAdvanceofFunctionallyGradientMaterials

JinliangCui

(Qinghaiuniversity,XiningQinghai810016,china)

Abstract:Thispaperintroducestheconcept，types，capability，preparationmethodsoffunctionallygradedmaterials.Baseduponanalysisofthepresentapplicationsituationsandprospectofthiskindofmaterialssomeproblemsexistedarepresented.ThecurrentstatusoftheresearchofFGMarediscussedandananticipationofitsfuturedevelopmentisalsopresent.

Keywords:FGM；composite；theAdvance

0引言

信息、能源、材料是現代科學技術和社會發展的三大支柱?，F代高科技的競爭在很大程度上依賴于材料科學的發展。對材料,特別是對高性能材料的認識水平、掌握和應用能力,直接體現國家的科學技術水平和經濟實力,也是一個國家綜合國力和社會文明進步速度的標志。因此,新材料的開發與研究是材料科學發展的先導,是21世紀高科技領域的基石。

近年來,材料科學獲得了突飛猛進的發展[1]。究其原因,一方面是各個學科的交叉滲透引入了新理論、新方法及新的實驗技術;另一方面是實際應用的迫切需要對材料提出了新的要求。而FGM即是為解決實際生產應用問題而產生的一種新型復合材料，這種材料對新一代航天飛行器突破“小型化”，“輕質化”，“高性能化”和“多功能化”具有舉足輕重的作用[2]，并且它也可廣泛用于其它領域，所以它是近年來在材料科學中涌現出的研究熱點之一。

1FGM概念的提出

當代航天飛機等高新技術的發展，對材料性能的要求越來越苛刻。例如：當航天飛機往返大氣層，飛行速度超過25個馬赫數，其表面溫度高達2000℃。而其燃燒室內燃燒氣體溫度可超過2000℃，燃燒室的熱流量大于5MW/m2,其空氣入口的前端熱通量達5MW/m2.對于如此大的熱量必須采取冷卻措施，一般將用作燃料的液氫作為強制冷卻的冷卻劑，此時燃燒室內外要承受高達1000K以上的溫差,傳統的單相均勻材料已無能為力[1]。若采用多相復合材料,如金屬基陶瓷涂層材料,由于各相的熱脹系數和熱應力的差別較大,很容易在相界處出現涂層剝落[3]或龜裂[1]現象，其關鍵在于基底和涂層間存在有一個物理性能突變的界面。為解決此類極端條件下常規耐熱材料的不足，日本學者新野正之、平井敏雄和渡邊龍三人于1987年首次提出了梯度功能材料的概念[1]，即以連續變化的組分梯度來代替突變界面,消除物理性能的突變,使熱應力降至最小[3],如圖1所示。

隨著研究的不斷深入，梯度功能材料的概念也得到了發展。目前梯度功能材料(FGM)是指以計算機輔助材料設計為基礎，采用先進復合技術，使構成材料的要素（組成、結構）沿厚度方向有一側向另一側成連續變化，從而使材料的性質和功能呈梯度變化的新型材料[4]。

2FGM的特性和分類

2.1FGM的特殊性能

由于FGM的材料組分是在一定的空間方向上連續變化的特點如圖2,因此它能有效地克服傳統復合材料的不足[5]。正如Erdogan在其論文[6]中指出的與傳統復合材料相比FGM有如下優勢:

1)將FGM用作界面層來連接不相容的兩種材料,可以大大地提高粘結強度;

2)將FGM用作涂層和界面層可以減小殘余應力和熱應力;

3)將FGM用作涂層和界面層可以消除連接材料中界面交叉點以及應力自由端點的應力奇異性;

4)用FGM代替傳統的均勻材料涂層,既可以增強連接強度也可以減小裂紋驅動力。

圖2

2.2FGM的分類

根據不同的分類標準FGM有多種分類方式。根據材料的組合方式，FGM分為金屬/陶瓷，陶瓷/陶瓷，陶瓷/塑料等多種組合方式的材料[1]；根據其組成變化FGM分為梯度功能整體型（組成從一側到另一側呈梯度漸變的結構材料），梯度功能涂敷型（在基體材料上形成組成漸變的涂層），梯度功能連接型（連接兩個基體間的界面層呈梯度變化）[1]；根據不同的梯度性質變化分為密度FGM，成分FGM，光學FGM，精細FGM等[4]；根據不同的應用領域有可分為耐熱FGM，生物、化學工程FGM，電子工程FGM等[7]。

3FGM的應用

FGM最初是從航天領域發展起來的。隨著FGM研究的不斷深入,人們發現利用組分、結構、性能梯度的變化,可制備出具有聲、光、電、磁等特性的FGM,并可望應用于許多領域。FGM的應用[8]見圖3。

圖3FGM的應用

功能

應用領域材料組合

緩和熱應

力功能及

結合功能

航天飛機的超耐熱材料

陶瓷引擎

耐磨耗損性機械部件

耐熱性機械部件

耐蝕性機械部件

加工工具

運動用具:建材陶瓷金屬

陶瓷金屬

塑料金屬

異種金屬

異種陶瓷

金剛石金屬

碳纖維金屬塑料

核功能

原子爐構造材料

核融合爐內壁材料

放射性遮避材料輕元素高強度材料

耐熱材料遮避材料

耐熱材料遮避材料

生物相溶性

及醫學功能

人工牙齒牙根

人工骨

人工關節

人工內臟器官:人工血管

補助感覺器官

生命科學磷灰石氧化鋁

磷灰石金屬

磷灰石塑料

異種塑料

硅芯片塑料

電磁功能

電磁功能陶瓷過濾器

超聲波振動子

IC

磁盤

磁頭

電磁鐵

長壽命加熱器

超導材料

電磁屏避材料

高密度封裝基板壓電陶瓷塑料

壓電陶瓷塑料

硅化合物半導體

多層磁性薄膜

金屬鐵磁體

金屬鐵磁體

金屬陶瓷

金屬超導陶瓷

塑料導電性材料

陶瓷陶瓷

光學功能防反射膜

光纖;透鏡;波選擇器

多色發光元件

玻璃激光透明材料玻璃

折射率不同的材料

不同的化合物半導體

稀土類元素玻璃

能源轉化功能

MHD發電

電極;池內壁

熱電變換發電

燃料電池

地熱發電

太陽電池陶瓷高熔點金屬

金屬陶瓷

金屬硅化物

陶瓷固體電解質

金屬陶瓷

電池硅、鍺及其化合物

4FGM的研究

FGM研究內容包括材料設計、材料制備和材料性能評價。FGM的研究開發體系如圖4所示[8]。

設計設計

圖4FGM研究開發體系

4.1FGM設計

FGM設計是一個逆向設計過程[7]。

首先確定材料的最終結構和應用條件,然后從FGM設計數據庫中選擇滿足使用條件的材料組合、過渡組份的性能及微觀結構,以及制備和評價方法,最后基于上述結構和材料組合選擇,根據假定的組成成份分布函數,計算出體系的溫度分布和熱應力分布。如果調整假定的組成成份分布函數,就有可能計算出FGM體系中最佳的溫度分布和熱應力分布,此時的組成分布函數即最佳設計參數。

FGM設計主要構成要素有三:

1)確定結構形狀,熱—力學邊界條件和成分分布函數;

2)確定各種物性數據和復合材料熱物性參數模型;

3)采用適當的數學—力學計算方法,包括有限元方法計算FGM的應力分布,采用通用的和自行開發的軟件進行計算機輔助設計。

FGM設計的特點是與材料的制備工藝緊密結合,借助于計算機輔助設計系統,得出最優的設計方案。

4.2FGM的制備

FGM制備研究的主要目標是通過合適的手段,實現FGM組成成份、微觀結構能夠按設計分布,從而實現FGM的設計性能。可分為粉末致密法:如粉末冶金法(PM),自蔓延高溫合成法(SHS);涂層法:如等離子噴涂法,激光熔覆法,電沉積法,氣相沉積包含物理氣相沉積(PVD)和化學相沉積(CVD);形變與馬氏體相變[10、14]。

4.2.1粉末冶金法(PM)

PM法是先將原料粉末按設計的梯度成分成形,然后燒結。通過控制和調節原料粉末的粒度分布和燒結收縮的均勻性,可獲得熱應力緩和的FGM。粉末冶金法可靠性高,適用于制造形狀比較簡單的FGM部件,但工藝比較復雜,制備的FGM有一定的孔隙率,尺寸受模具限制[7]。常用的燒結法有常壓燒結、熱壓燒結、熱等靜壓燒結及反應燒結等。這種工藝比較適合制備大體積的材料。PM法具有設備簡單、易于操作和成本低等優點,但要對保溫溫度、保溫時間和冷卻速度進行嚴格控制。國內外利用粉末冶金方法已制備出的FGM有:MgC/Ni、ZrO2/W、Al2O3/ZrO2[8]、Al2O3-W-Ni-Cr、WC-Co、WC-Ni等[7]。

4.2.2自蔓延燃燒高溫合成法(Self-propagatingHigh-temperatureSynthesis簡稱SHS或CombustionSynthesis)

SHS法是前蘇聯科學家Merzhanov等在1967年研究Ti和B的燃燒反應時,發現的一種合成材料的新技術。其原理是利用外部能量加熱局部粉體引燃化學反應,此后化學反應在自身放熱的支持下,自動持續地蔓延下去,利用反應熱將粉末燒結成材，最后合成新的化合物。其反應示意圖如圖6所示[16]：

圖6SHS反應過程示意圖

SHS法具有產物純度高、效率高、成本低、工藝相對簡單的特點。并且適合制造大尺寸和形狀復雜的FGM。但SHS法僅適合存在高放熱反應的材料體系,金屬與陶瓷的發熱量差異大,燒結程度不同,較難控制,因而影響材料的致密度,孔隙率較大,機械強度較低。目前利用SHS法己制備出Al/TiB2,Cu/TiB2、Ni/TiC[8]、Nb-N、Ti-Al等系功能梯度材料[7、11]。

4.2.3噴涂法

噴涂法主要是指等離子體噴涂工藝,適用于形狀復雜的材料和部件的制備。通常,將金屬和陶瓷的原料粉末分別通過不同的管道輸送到等離子噴槍內,并在熔化的狀態下將它噴鍍在基體的表面上形成梯度功能材料涂層?？梢酝ㄟ^計算機程序控制粉料的輸送速度和流量來得到設計所要求的梯度分布函數。這種工藝已經被廣泛地用來制備耐熱合金發動機葉片的熱障涂層上,其成分是部分穩定氧化鋯(PSZ)陶瓷和NiCrAlY合金[9]。

4.2.3.1等離子噴涂法(PS)

PS法的原理是等離子氣體被電子加熱離解成電子和離子的平衡混合物,形成等離子體,其溫度高達1500K,同時處于高度壓縮狀態,所具有的能量極大。等離子體通過噴嘴時急劇膨脹形成亞音速或超音速的等離子流,速度可高達1.5km/s。原料粉末送至等離子射流中,粉末顆粒被加熱熔化,有時還會與等離子體發生復雜的冶金化學反應,隨后被霧化成細小的熔滴,噴射在基底上,快速冷卻固結,形成沉積層。噴涂過程中改變陶瓷與金屬的送粉比例,調節等離子射流的溫度及流速,即可調整成分與組織,獲得梯度涂層[8、11]。該法的優點是可以方便的控制粉末成分的組成,沉積效率高,無需燒結,不受基體面積大小的限制,比較容易得到大面積的塊材[10],但梯度涂層與基體間的結合強度不高,并存在涂層組織不均勻,空洞疏松,表面粗糙等缺陷。采用此法己制備出TiB2-Ni、TiC-Ni、TiB2-Cu、Ti-Al[7]、NiCrAl/MgO-ZrO2、NiCrAl/Al2O3/ZrO2、NiCrAlY/ZrO2[10]系功能梯度材料

圖7PS方法制備FGM涂層示意圖[17]（a）單槍噴涂（b）雙槍噴涂

4.2.3.2激光熔覆法

激光熔覆法是將預先設計好組分配比的混合粉末A放置在基底B上,然后以高功率的激光入射至A并使之熔化,便會產生用B合金化的A薄涂層,并焊接到B基底表面上,形成第一包覆層。改變注入粉末的組成配比,在上述覆層熔覆的同時注入,在垂直覆層方向上形成組分的變化。重復以上過程,就可以獲得任意多層的FGM。用Ti-A1合金熔覆Ti用顆粒陶瓷增強劑熔覆金屬獲得了梯度多層結構。梯度的變化可以通過控制初始涂層A的數量和厚度,以及熔區的深度來獲得,熔區的深度本身由激光的功率和移動速度來控制。該工藝可以顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱及電氣特性和生物活性等性能,但由于激光溫度過高,涂層表面有時會出現裂紋或孔洞,并且陶瓷顆粒與金屬往往發生化學反應[10]。采用此法可制備Ti-Al、WC-Ni、Al-SiC系梯度功能材料[7]。

圖8同步注粉式激光表面熔覆處理示意圖[18]

4.2.3.3熱噴射沉積[10]

與等離子噴涂有些相關的一種工藝是熱噴涂。用這種工藝把先前熔化的金屬射流霧化,并噴涂到基底上凝固,因此,建立起一層快速凝固的材料。通過將增強粒子注射到金屬流束中,這種工藝已被推廣到制造復合材料中。陶瓷增強顆粒,典型的如SiC或Al2O3,一般保持固態,混入金屬液滴而被涂覆在基底,形成近致密的復合材料。在噴涂沉積過程中,通過連續地改變增強顆粒的饋送速率,熱噴涂沉積已被推廣產生梯度6061鋁合金/SiC復合材料?？梢允褂脽岬褥o壓工序以消除梯度復合材料中的孔隙。

4.2.3.4電沉積法

電沉積法是一種低溫下制備FGM的化學方法。該法利用電鍍的原理,將所選材料的懸浮液置于兩電極間的外場中,通過注入另一相的懸浮液使之混合,并通過控制鍍液流速、電流密度或粒子濃度,在電場作用下電荷的懸浮顆粒在電極上沉積下來,最后得到FGM膜或材料[8]。所用的基體材料可以是金屬、塑料、陶瓷或玻璃,涂層的主要材料為TiO2-Ni,Cu-Ni,SiC-Cu,Cu-Al2O3等。此法可以在固體基體材料的表面獲得金屬、合金或陶瓷的沉積層,以改變固體材料的表面特性,提高材料表面的耐磨損性、耐腐蝕性或使材料表面具有特殊的電磁功能、光學功能、熱物理性能,該工藝由于對鍍層材料的物理力學性能破壞小、設備簡單、操作方便、成型壓力和溫度低,精度易控制,生產成本低廉等顯著優點而備受材料研究者的關注。但該法只適合于制造薄箔型功能梯度材料。[8、10]

4.2.3.5氣相沉積法

氣相沉積是利用具有活性的氣態物質在基體表面成膜的技術。通過控制彌散相濃度,在厚度方向上實現組分的梯度化,適合于制備薄膜型及平板型FGM[8]。該法可以制備大尺寸的功能梯度材料,但合成速度低,一般不能制備出大厚度的梯度膜,與基體結合強度低、設備比較復雜。采用此法己制備出Si-C、Ti-C、Cr-CrN、Si-C-TiC、Ti-TiN、Ti-TiC、Cr-CrN系功能梯度材料。氣相沉積按機理的不同分為物理氣相沉積(PVD)和化學氣相沉積(CVD)兩類。

化學氣相沉積法(CVD)是將兩相氣相均質源輸送到反應器中進行均勻混合,在熱基板上發生化學反應并使反映產物沉積在基板上。通過控制反應氣體的壓力、組成及反應溫度,精確地控制材料的組成、結構和形態,并能使其組成、結構和形態從一種組分到另一種組分連續變化,可得到按設計要求的FGM。另外,該法無須燒結即可制備出致密而性能優異的FGM,因而受到人們的重視。主要使用的材料是C-C、C-SiC、Ti-C等系[8、10]。CVD的制備過程包括：氣相反應物的形成；氣相反應物傳輸到沉積區域；固體產物從氣相中沉積與襯底[12]。

物理氣相沉積法(PVD)是通過加熱固相源物質,使其蒸發為氣相,然后沉積于基材上,形成約100μm厚度的致密薄膜。加熱金屬的方法有電阻加熱、電子束轟擊、離子濺射等。PVD法的特點是沉積溫度低,對基體熱影響小,但沉積速度慢。日本科技廳金屬材料研究所用該法制備出Ti/TiN、Ti/TiC、Cr/CrN系的FGM[7~8、10~11]

4.2.4形變與馬氏體相變[8]

通過伴隨的應變變化,馬氏體相變能在所選擇的材料中提供一個附加的被稱作“相變塑性”的變形機制。借助這種機制在恒溫下形成的馬氏體量隨材料中的應力和變形量的增加而增加。因此,在合適的溫度范圍內,可以通過施加應變(或等價應力)梯度,在這種材料中產生應力誘發馬氏體體積分數梯度。這一方法在順磁奧氏體18-8不銹鋼(Fe-18%,Cr-8%Ni)試樣內部獲得了鐵磁馬氏體α體積分數的連續變化。這種工藝雖然明顯局限于一定的材料范圍,但能提供一個簡單的方法,可以一步生產含有飽和磁化強度連續變化的材料,這種材料對于位置測量裝置的制造有潛在的應用前景。

4.3FGM的特性評價

功能梯度材料的特征評價是為了進一步優化成分設計,為成分設計數據庫提供實驗數據,目前已開發出局部熱應力試驗評價、熱屏蔽性能評價和熱性能測定、機械強度測定等四個方面。這些評價技術還停留在功能梯度材料物性值試驗測定等基礎性的工作上[7]。目前,對熱壓力緩和型的FGM主要就其隔熱性能、熱疲勞功能、耐熱沖擊特性、熱壓力緩和性能以及機械性能進行評價[8]。目前,日本、美國正致力于建立統一的標準特征評價體系[7~8]。

5FGM的研究發展方向

5.1存在的問題

作為一種新型功能材料,梯度功能材料范圍廣泛,性能特殊,用途各異。尚存在一些問題需要進一步的研究和解決,主要表現在以下一些方面[5、13]:

1）梯度材料設計的數據庫（包括材料體系、物性參數、材料制備和性能評價等）還需要補充、收集、歸納、整理和完善；

2）尚需要進一步研究和探索統一的、準確的材料物理性質模型，揭示出梯度材料物理性能與成分分布，微觀結構以及制備條件的定量關系，為準確、可靠地預測梯度材料物理性能奠定基礎；

3）隨著梯度材料除熱應力緩和以外用途的日益增加，必須研究更多的物性模型和設計體系，為梯度材料在多方面研究和應用開辟道路；

4）尚需完善連續介質理論、量子（離散）理論、滲流理論及微觀結構模型，并借助計算機模擬對材料性能進行理論預測，尤其需要研究材料的晶面（或界面）。

5)已制備的梯度功能材料樣品的體積小、結構簡單,還不具有較多的實用價值;

6)成本高。

5.2FGM制備技術總的研究趨勢[13、15、19-20]

1）開發的低成本、自動化程度高、操作簡便的制備技術；

2）開發大尺寸和復雜形狀的FGM制備技術；

3）開發更精確控制梯度組成的制備技術（高性能材料復合技術）；

4）深入研究各種先進的制備工藝機理，特別是其中的光、電、磁特性。

5.3對FGM的性能評價進行研究[2、13]

有必要從以下5個方面進行研究：

1）熱穩定性，即在溫度梯度下成分分布隨時間變化關系問題；

2）熱絕緣性能；

3）熱疲勞、熱沖擊和抗震性；

4）抗極端環境變化能力；

5）其他性能評價，如熱電性能、壓電性能、光學性能和磁學性能等

6結束語

FGM的出現標志著現代材料的設計思想進入了高性能新型材料的開發階段[8]。FGM的研究和開發應用已成為當前材料科學的前沿課題。目前正在向多學科交叉,多產業結合,國際化合作的方向發展。

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第5篇：新材料導論論文范文

論文摘要： 物理學是一門以實驗為基礎的學科。物理實驗在物理教學乃至整個科學教育中占有重要的地位，實驗是中學物理教學的重要內容，新課程標準的實施為物理實驗提供了一片沃土。作者通過對相關文獻及資料的分析，以及新課程標準指導下的高中物理實驗課教學，對物理探究性實驗的界定、物理探究性實驗的內容的選擇和設計原則進行了探討。

物理學是一門以實驗為基礎的自然學科。實驗是物理探究的重要科學方法，高中物理實驗教學的改革應當關注探究思想的介入，改變將實驗的功能僅歸于驗證理論和培養動作技能的觀點。2003年3月31日教育部頒布了《普通高中物理課程標準(實驗)》，指出高中物理的課程的基本理念是：①在課程目標上注重提高全體學生的科學素養;②在課程結構上重視基礎，體現課程的選擇性;③在課程的設置上體現時代性、基礎性、選擇性;④在課程實施上注重自主學習，提倡教學方式多樣化;⑤在課程評價上強調新觀念，促進學生發展。課程目標從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三個維度提出了要求。科學探究被提到前所未有的高度，科學探究己經成為物理課程的基本理念之一，被列入課程目標和內容標準，同時還被作為重要的教學建議之一。

基于以上原因，在新課程實施的初期，對新課標下物理探究性實驗進行研究具有一定的理論和實踐意義，可以為課改和新課程的實施提供參考。

1.物理探究性實驗的定義

物理探究性實驗是為了探求物理知識，學會一定的物理研究方法等而進行的涉及提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據、分析與論證、評估、交流與合作等活動。它是物理領域中的科學探究。在具體的教學實施過程中，可以涉及科學探究的某幾個環節，也可以是全過程，分別是“部分探究”和“完整探究”。實驗探究現己成為理科教學的重要標志，也是日前一些發達國家的中小學理科教學的基本教學手段和學生活動的主要形式。

2.物理探究性實驗的設計原則

2.1主體性原則。整個探究性實驗學習活動始終要圍繞學生自己發現—選擇—探究—解決問題這個研究活動過程來設計，以學生的活動為中心，放手讓學生自己去研究、探索，把學習活動的主動權交給學生，教師在其中只起點撥的指導、領路作用。在設計探究性實驗時，要充分考慮如何激發學生對問題情境或探究內容的興趣和探究動機，要保證探究活動過程對學生的開放性，給學生提供自主探索、自主創造的機會，讓他們各盡所長，充分發揮。

2.2目標的原則。做每個實驗都要有明確的目的，具體到探究的每一步也要有明確的目標。這里的目標包括知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三方面。當然具體到每個探究性實驗，其目標可能有所側重。只有明確了要達到的目標，探究就有正確的方向，學生就能在探究過程中經受住困難或挫折的考驗，從而對探究過程的艱辛與樂趣體驗得更深刻。

2.3科學性原則。探究性實驗設計中的實驗原理科學、裝置合理、操作程序和方法正確，探究性實驗設計的全過程都科學、合理，所采用的設計標準、方法、步驟等都有一定的理論依據或實踐基礎，得出的實驗結論就可能是正確的。在整個探究過程中，要著重培養學生科學思維方法，觀察和記錄實驗的方法，以提高學生的科學素養，這也正是探究性實驗設計的宗旨。

2.4趣味性原則。探究性實驗的設計要充分考慮學生心理特點和認知水平，實驗設計要生動、有趣，能使學生在進行實驗探究時，自始至終保持很高的興趣。

2.5簡約性原則。簡約性是指要用盡可能簡單的實驗方法和實驗裝置，用較少的實驗步驟和器材，在較短時間內達到預期的日的。用簡單易行的、合理的實驗設計，沖淡學生怕實驗準備工作麻煩的情緒;用新材料、新工具降低實驗的操作難度。實驗設計簡約，裝置簡單，操作簡便，節約時間，整個實驗過程中沒有過多的干擾，學生將主要精力集中在探究目的上。簡單就是美，恰當的實驗設計既突出實驗重點，又沒有冗長的實驗步驟。

2.6互動性原則?，F代教育理論指出，教學過程是師生交往、積極互動、共同發展的過程，師生互教互學形成一個真正的“學習共同體”。在教學中，存在著師生間、生生間的交往。交往的基本屬性是互動性和互惠性。信息交流實現了師生互動，相互溝通、相互影響、相互補充，從而達到了共識、共享、共進。

3.新課標下高中物理探究性實驗內容的選擇

實驗內容是實施物理實驗并使教學效果達到預期目標的根本。物理實驗中蘊藏著極為活躍的因素，隨時會出現許多學生意想不到的問題，對與活化學生學習的知識和訓練思維有很大的好處。在實際選擇內容時要考慮到以下幾個問題。

3.1目標的全面性。傳統的實驗教學在目標上主要強調知識的獲取，包括一些具體的實驗技能。而探究實驗教學應具有更加全面的目標，不僅包括知識方面，而且應該包括態度、情感、能力等諸多方面。按照新課程標準的要求就是知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀這三個維度的要求。課程標準對科學探究及物理實驗能力要求，即提出問題、猜想和假設，制定計劃與設計實驗，進行實驗與收集數據，分析與論證、評估，以及交流與合作。

3.2內容要在學生的“最近發展區”內。所謂“最近發展區”，就是學生獨立解決問題時的實際發展水平與學生在教師引導下解決問題時的潛在發展水平之間的距離。教師的引導應高于學生原有的水平，否則學生得不到應有的發展;但也不能差異過大，否則會導致學生學習失敗，對學習失去興趣。

3.3內容要貼近生活、貼近社會。很好地聯系學生的生活實際和社會實際，可以提高學生對物理的學習興趣，使學生感到物理就在自己身邊，也可以使學生在知道和理解物理知識的基礎上，能夠清楚所學的知識能用于做什么和怎么做，同時對物理的本質和價值，有一個正確的認識。

3.4內容要結合課程標準。新課程標準中的實驗可以分成幾類。

第一類是在表述上有“通過實驗，探究……”等字樣的實驗，是一類基本的探究性實驗，是課程標準規定了的。這樣的實驗的例子有以下一些：通過實驗，探究加速度與物體質量、物體受力的關系；通過實驗探究決定導線電阻的因素，知道電阻定律；通過實驗，探究單擺的周期與擺長的關系。

第二類是在表述上有“通過實驗知道……”“通過實驗認識……”“通過實驗了解……”“通過實驗理解……”“經歷……實驗過程，了解……”等字樣的實驗。這樣的例子有：通過實驗認識滑動摩擦、靜摩擦的規律，能用動摩擦因數計算摩擦力；通過實驗了解物體的彈性；通過實驗理解光的折射定律；通過實驗知道常見傳感器的工作原理。對于這樣的一類實驗，可以根據實際需要，把它們設計成探究性實驗。

有些課程標準上要求“通過實驗演示……”等字樣的實驗，這類實驗，也可根據情況設計成探究性實驗，比如：用錄像片或計算機模擬演示以粒子散射實驗。

還有些實驗是不適合被設計成探究性實驗的，主要是儀器使用、操作訓練等類型的實驗。比如：初步了解多用電表的原理；通過實際操作學會使用多用電表；以多用電表為測量工具，判斷二極管的正負極，判斷大容量電容器是否斷路或者漏電。

4.展望

新課程的實施勢在必行，科學探究作為基礎物理課程改革的基本理念，體現在課程目標、課程內容、教學方式、學習目標和課程評價等方面。實驗是物理探究的重要科學方法，高中物理實驗教學的改革應當關注探究思想的介入，改變將實驗的功能僅歸于驗證理論和培養動作技能的觀點。從這個意義上說，物理探究性實驗教學的升展是必然趨勢。在新課程標準下如何更好地進行物理探究性實驗的教學，還有很多問題值得探討，比如，如何安排實驗探究的內容、時間，如何對物理探究性實驗進行評價，如何開發物理實驗方面的教學資源比如實驗室資源、教師人力資源，等等。

參考文獻

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第6篇：新材料導論論文范文

論文摘要:管理科學研究中的學術規范問題已受到廣泛關注。明確管理科學學術規范體系構成與其分析框架是規范研究中的核心。通過與霍爾的系統工程方法論的類比，從邏輯、范式、類型三維視角建立管理科學學術規范體系與分析框架，從學術創新、學術編撰、學術評價角度闡明了管理學學術道德規范、學術過程規范、學術表達規范的基本內容、分析規范與特征。

0引言

    近年來，學術規范與學術規范體系的建立已經受到整個學術界的關注。在對學術規范問題探討過程中，建立整個學術規范體系、從更高的層面、從更廣闊的領域正視學術規范問題在學術界已形成共識。然而，學術規范問題的界定必然涉及學術規范體系。國內史學研究領域似乎對學術規范的問題有較早的介人以及深人的研究。在2002年4月召開的“史學期刊發展研討會”上，對學術規范體系作了如下陳述:“學術規范是一個多層次的體系，是一個立體的系統。它包括學術研究規范、學術道德規范、學術批評規范和學術寫作的技術規范等四個方面。學術研究規范包括學術價值觀取向、思維方式、指導思想、理論方法、選題指向等方面，是學術規范的最深層次;學術道德規范，包括尊重前人的研究成果，科學誠實的研究態度，將把握學術史的發展作為研究的基礎和前提等;學術批評規范，是專門就如何開展學術批評所制定的行為準則;學術寫作的技術規范，是簡單的技術層面的東西，是科研成果表述方式的規范化。這是國內基于史學研究對學術規范探索的完整闡述。學術規范的研究也在此基礎上得到進一步深化?！秾W術規范導論》《學術規范讀本》等對學術規范的研究成果，以學術規范研究規范著作的問世以及《高等學校哲學社會科學研究學術規范》的頒布為標志，奠定了學術規范理論與實踐研究的基礎。

    追溯管理科學的發展歷史不難發現，管理學研究的先驅十分關注管理學的規范研究，已經深人地探索了管理學的范式問題，分析了管理科學規范性研究蘊涵著管理的科學性、邏輯性、結構化及信度、效度評價等內容。應該說，管理學的規范研究有著較好的范式與傳統。但應該看到，由于種種原因，目前國內管理研究存在著令人擔憂的“失范”現象，這些“失范”現象使管理學研究中需要思考管理學規范研究體系的重建問題。本文在目前學術規范研究成果集成的基礎上，建立管理學規范研究的分析框架，闡明管理學規范研究的基本內容與方法，運用系統分析方法，通過邏輯、范式、類型三維視角建立管理科學學術規范體系與分析框架，從學術創新、學術編撰、學術評價角度闡明管理學學術道德規范、學術過程規范、學術表達規范的基本內容、分析規范的特征。本研究對于推進管理科學的規范研究、建立和完善規范研究體系有重要意義。

1管理學學術規范體系的基本分析框架

1.1管理學學術規范體系的系統工程方法論分析

1.1.1霍爾(a. d hall)系統工程方法論體系

    美國系統工程專家霍爾(a. d hall )1969年所提出的系統工程方法論為大型工程分析與決策提供了統一的思想方法，在許多對象系統分析中有重要的參考價值。這一分析方法將研究對象描繪成展示系統工程各項工作內容的三維(時間維、邏輯維、知識維)結構圖?；魻柸S結構集中體現了系統工程方法的綜合化、最優化、程序化和標準化的特點。這一方法將系統工程整個活動過程分為前后緊密銜接的七個階段和七個步驟，同時還考慮了為完成這些階段和步驟所需要的各種專業知識和技能。這一系統工程的方法論框架也是解決其他類型的重要參考范式。

1.1.2基于霍爾(a.d hall)系統工程方法論體系的管理學學術規范體系

    顯然，比較霍爾的系統工程方法論體系，管理學學術規范體系與之有許多相近之處。基于霍爾的系統工程方法論體系，可以從研究維度、各維度的主要內容，研究問題的思想方法等不同方面對管理學術規范體系進行類比研究。以下是兩種體系主要部分的類比，見表。

    由表1的類比可知，管理學學科體系是一個由多元要素組成的具有層次性的系統?；魻柕南到y工程方法論體系對于管理學學術規范體系在目標維、階段維、步驟維、知識維方面有許多相似之處，其系統工程方法論體系是完全可以用于解決管理學科體系的規范性研究。

1.2管理科學學術規范體系的分析框架

    一項完整的管理科學學術活動首先有眾多學術活動主體的參與;其次，管理科學學術活動一定在一個特定的學術環境中;再者，管理科學學術活動必然有一個從學術活動起始到學術活動結束以及繼續發揮作用的循環往復過程。涉及眾多要素，由于這些要素各有不同的歸屬，在管理科學學術活動中扮演著不同的角色，比如一項管理科學學術活動，可以按照不同的特征將其要素分為不同的維度。

    管理科學學術規范體系框架是多項完整的管理科學學術活動的概括和提煉。顯然每一項管理科學學術活動都經歷一個起始、發展、終結的過程，它是在一定的時間坐標中完成的，因而時間維度的存在是必然的。另一方面，這一管理科學學術活動具有學術共同體所共有的學科規范，即“范式”(paradigm)或“學科基質”(disciplinarymatrix )，在這些學科規范的基礎上，各學科在長期管理科學學術活動中形成了一定的學術規范即一定學術系統中的邏輯范式。這是學術規范體系中的邏輯范式維。與時間維組成了一定的學術規范體系平面。我們知道，不同的學

科體系所形成的學術規范是有差異的，也就是說，按學科的不同形成學術規范體系的另一視界，即學術規范體系的知識維。從而我們看到管理科學學術規范體系的基本框架如圖1。管理科學學術規范體系框架從三個相互獨立的視角表征其規范體系，這些包括方法論邏輯、范式、類型。由于每一個視角表征整體學術規范體系都體現出某種局限性，只有從多維角度能夠更全面表征學術規范體系。

    一項管理科學學術活動首先是一個從活動起始、活動進展到活動過程完成幾個主要環節，從而體現出持續性、過程性，這是管理科學學術活動所具備的時間維度，這些管理科學學術活動體現一定的生命周期。因而這些過程包括問題闡述、研究假設與設計、文獻收集與分析、結論與理論闡釋。在這里，管理科學學術活動的規范體現為一定的結構性、一定范圍內的程式，這種程式在一般管理科學學術活動范圍內是必要的;另一方面，在管理科學學術活動的每一個階段都要遵守一定的學術規范，這些包括學術研究道德、研究過程、研究表達三個主要內容，這是學術規范體系的邏輯維，體現學術規范的不同側面，表明規范的全過程;顯然，學術規范體系在不同的學科體系中有不同的內容框架。因此，學術規范體系有一重要的側面即類型維。體現不同學術研究內容對其的影響。這些類型包括:學術創新、學術編撰與學術評價。因此，從三維視角我們可以清晰地了解科學研究規范的內容。

2管理科學學術規范體系的基本內容

    從方法論邏輯維、范式維、學術類型維，可以更為清晰地了解管理科學學術規范體系的基本框架，在此基礎上，進一步將其涉及內容細化，可得到學術規范體系的基本內容。以下對管理科學學術活動過程中類型維學術創新、學術編撰、學術評價三種類型分別進行分析，從而確立學術規范體系的一般內容。

2.1管理科學學術創新學術規范體系的基本內容

    一般管理科學學術創新是指在管理科學學術共同體內的主要學術活動，是以人類知識寶庫中增加新的知識元素為目標。其主要是在繼承、消化既有管理知識體系和管理科學學術成果的基礎上，運用管理學科專業的理論與方法，基于承繼、結合、開拓的不同過程提出的新論點、新見解、新材料、新理論、新方法，從而達到豐富和深化人們對研究對象的演變規律及本質的認識。按照管理科學學術規范的體系框架，管理科學學術創新學術規范體系的基本內容如表2。

2.2管理科學學術編撰學術規范體系的基本內容

    管理科學學術編撰學術規范體系的基本內容可以在以上闡述的基礎上進一步拓展，如表3。管理科學學術編撰是指對已有管理學科領域現有成果進行鑒定、評價、綜述或總結。其在管理科學學科發展與學術研究中起著展示學術動態、闡明管理科學學術研究趨向、確立本領域學術研究定位的作用。雖然管理科學的創新并沒有使學術成果有明顯增加，但對學術發展的意義不容忽視。隨著當代科技的迅猛發展以及學術研究的系統化、規范化，目前，管理科學學術成果海量增加、管理科學學術研究的門類與學術形式全面拓展。因而，給學術研究領域的學術成果更新、不同學派觀點的梳理、學術成果價值的評價提出了更高的要求。因此，需要對研究成果進行進一步的鑒定、評價、分類，分析其重要程度、應用價值、歸屬領域，并對研究成果進行梳理、做出評述，進而進行總結，作為新的知識體系，將更為便捷、更有指導意義提供給使用與研究者。比如多數工具書的編纂也屬此類工作，編纂者在文獻的梳理過程中，需要對現有全部相關成果進行鑒定和分類，并將它們概括并凝練為簡明和完整的文字。顯然，這種編撰的過程和結果是重要的學術過程，需要遵循規范的學術研究標準。按照道德規范、過程規范、內涵與表達規范及科學問題設定、設計與假設、文獻、數據收集與分析、結論與理論闡述可以對管理科學學術編撰類型作深人的探析，見表3。

2.3管理科學學術評價學術規范體系的基本內容

    管理科學學術評價是同行學者對評價對象是否符合一定學術標準及符合程度做出權威判斷的學術活動。在當今社會不斷重視科技創新及科技成果推廣與應用的宏觀環境下，管理科學學術評價正在經濟社會中發揮著越來越重要的作用。從管理科學學術視角看，這一領域學術

評價具有界定性、權威性與導向性作用。目前，管理科學學術評價效應的主流是積極的。學術評價在學術活動中發揮著鼓勵學術創新、引領學術發展方向、規范和控制學術行為、引導學術研究資源分配的作用;另一方面，由于學術評價“失范”現象，學術評價過程中的負面效應也是明顯的，在大量的學術評價過程中，出現了學術資源的不合理與不公正分配，學術成果評價的失衡、失準，行政權力、不正當競爭介人學術資源分配過程，因而造成學術質量下降與學術資源的不合理分配，從而污染圣潔的學術殿堂、滋生學術腐敗。可見，推進學術評價的規范化是極為重要的。

    管理科學學術評價的主要要素與內容包括學術評價主體與客體、學術評價標準、學術評價過程、學術評價方法四個方面。

    (1)管理科學學術評價的主體與客體。學術評價主體指學術評價過程的實施者，主要是針對評價客體所選擇的具備一定評價能力與水平的評價者對評價對象進行直接或間接地評估，確定評價對象的綜合能力及水平的價值判斷。主要包括學術共同體、學術組織、個體學者等。學術評價的客體是指學術評價的主要對象，主要涉及國家與組織學術實力、學術規劃與計劃、學術項目、學術人員的學術水平、學術能力、學術成效的評價。

    (2)管理科學學術評價標準。學術評價的基本原則是堅持客觀、公正、公開性。對于從事管理科學學術活動的主體及學術成果評價應以學術價值或社會效益為基本標準，對基礎研究成果的評價，應以學術積累和學術創新為主要尺度，對應用研究成果的評價，應注重其社會效益或經濟效益。對于理論成果一般側重于是否揭示了客觀現象之間的相互關系，闡明研究成果所提供的對客觀現象更準確、更符合實際的認知結論，表明這些對知識積累和知識創新是否發揮了積極作用。

    (3)管理科學學術評價過程。學術評價過程是指學術評價活動中評價主體與評價實施組織按一定程序規范進行計劃、組織與實施，達到評價過程的客觀、公開與公正。

    (4)管理科學學術評價方法。學術評價方法是指學術評價過程中每一個環節所應用的具體工具、方法。是評價主體為達到對評價對象的客觀公正評價所采取的不同評價方式與評價定式。

    按照學術規范的三維度范式表述，對于學術評價規范，在范式維與方法論邏輯維，其基本內容如表4。

3結論與討論