時間：2023-02-21 15:35:54
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論文關鍵詞：材料化學專業實驗，實驗教學，探索
材料化學是一個理工結合、學科交叉的新興學科，在信息、能源、環境、航天等前沿科學領域起到越來越重要的作用。目前, 許多高校設置了材料化學專業實驗, 我們根據我校辦學經驗和實際條件,并結合蘇州經濟社會發展對人才的需求，建立了與之相適應的培養目標及專業實驗內容。為了讓學生了解先進的材料合成與制備方法，掌握高技術材料性能的最佳測試技術，具體設置了材料合成與加工和材料性能測試相結合的專業實驗教學大綱[1-2]。本文結合我們的教學實踐過程，談一下材料化學專業實驗教學過程中的一些做法和體會。
重視實驗室建設，保證教學質量。實驗室建設主要包括兩個方面，硬件條件和軟件條件。具體的說，硬件條件包括實驗室基礎設施建設，實驗儀器和大型設備的購置等等；軟件條件包括實驗教學大綱制定優化，教師隊伍思想道德素質，教育教學能力等方面的建設。具備優良的實驗室硬件條件和優秀的教師隊伍是保證教學質量的必要條件。
1．實驗室硬件條件建設
必要的基礎設施和優良的實驗條件，是順利開展實驗課程，保障實驗室安全的先決條件。我校材料化學專業的實驗室面積達到500 m2，實驗室分為材料合成實驗室和材料性能測試實驗室兩部分，主要承擔了材料化學專業的專業實驗和本科畢業論文等教學任務。
隨著現代化儀器技術的高速發展化學論文，培養掌握現代化測試技術的人才是社會發展的迫切需要。為此，我校花大力氣引進了一大批與材料化學專業有關的先進測試儀器，并為材料化學專業開設了現代分析與測試實驗課程，主要目的是引導學生全面熟悉和系統掌握測試材料的常規科研方法，包括紅外光譜、紫外分光光度計、熒光分光光度計、熱分析儀、比表面儀、納米粒度儀、電化學分析儀等儀器多種測試方法的介紹和使用，這些儀器偏向于基礎化學性質研究，它有助于學生掌握材料的各項微觀性能。
同時，我們還開設了用于研究材料電學、硬度、力學等性質測試的實驗。實驗儀器包含了納米Zeta電位測試儀、體積電阻測試儀、簡支梁試驗機、布氏硬度計、電熱平板硫化機、單螺桿擠出機、桌型老化試驗機、氧指數儀等大型儀器。學生在學校里熟悉了這些儀器的操作和使用以后，我們還會積極聯系一些相關的單位，引導學生到企業進行相關的實習操作，使學生能夠將學到的理論知識和具體實際相結合。
2．實驗室軟件條件建設
軟件條件建設的主要摘要對教學內容深入了解，合理組織編排，采用合適的教育教學手段，與同學多做交流，不斷總結教學過程中發現的優缺點，找到最佳的傳授知識手段。
2.1 緊跟專業方向特色，制定實驗教學大綱
材料化學專業實驗從大三開始開設，此時學生以及通過前兩年的基礎實驗課程的學習掌握了實驗的基本操作技術，更容易接受一些較為專業，相對復雜的實驗項目，同時也要緊跟材料化學專業的專業方向特色，這就成了我們在制定實驗教學大綱時的宗旨。
我校的材料化學的專業實驗分為高分子與無機兩個方向論文格式。我們根據理論課與實驗課相銜接的原則，通過開設一些與高分子物理，高分子化學，無機功能材料等課程相關的典型高分子和無機材料合成實驗、性能表征及加工修飾實驗，加大對學生動手能力的培養力度，使他們對高分子材料研究領域有更深一步的體會，對高分子材料制備工藝、組成、結構與性能之間的相互關系及其規律有更加明確和深刻的認識。
2.2 精心選擇實驗，合理編排順序
我校根據材料化學的專業背景和培養目標，對材料化學高分子方向的實驗總共安排8個實驗，其中6個為必修實驗，2個選修實驗從教學大綱中的14個實驗中根據實驗需要選取。8個實驗中有材料的合成實驗，也有材料性能加工測試實驗化學論文，安排實驗順序時我們依據連貫性的原則，盡量使兩個甚至三個實驗能夠串聯起來，形成一條鏈，例如，我們通過“聚乙烯醇縮甲醛(PVF)膠黏劑的制備及性能測定”這個綜合性實驗，學生可以掌握聚乙烯醇與甲醛在酸性條件下發生縮合反應的基本原理，以及縮合反應的具體實驗技術，最后收集到的產物我們可以作為下一個實驗“GPC法測定聚合物分子量及分子量分布”的一個輔助測試原材料，學生可以進一步了解凝膠滲透色譜的基本原理，掌握GPC法測定聚合物分子量及分子量分布的實驗技術及數據處理。這樣的實驗安排有利于將各自獨立的單個實驗有效的串聯起來，增加實驗的綜合性，更加有利于學生以后從事科學研究思路的培養，提高學生分析、解決問題的能力。
2.3嚴格考核制度，提高學習效果
只有嚴格要求學生，規范考核制度，才能有效的提高學生的學習效果和學習積極性。我們的教學與考核方式采取實驗預習報告、實驗操作技能和實驗報告綜合評價的辦法，即實驗前，試驗中，試驗后這樣一個辦法。實驗總成績采用百分制記分，預習報告占總成績的30 %，實驗操作技能考核占總成績的30 %，實驗報告占總成績的40 %。只有嚴格要求學生寫實驗預習報告，他們才會去查閱本實驗相關的文獻資料，對實驗機理、實驗步驟有相當程度的熟悉和了解，尤其對于一些設計性實驗，會對實驗的設計方案有更多更好的想法與思路，同時也增加了學生做實驗的樂趣性。在實驗的進行過程中，老師對實驗的過程進行指導和監督，對學生提問，考核學生對實驗的認識與理解程度，并予以打分。最后，實驗報告綜合反映了學生對實驗的理解，數據處理等的完成情況化學論文，也是評價學生學習效果的一個重要因素。
2.4 加強師資隊伍建設，提高教師素質
具備一只優秀的教師隊伍是保障本科教學質量的基礎和前提。我校材料化學專業實驗指導教師和實驗專職教師共計5人，其中教授2人，博士3人，碩士2人，已經形成了一支年齡、學歷結構較為合理的實驗教學隊伍。實驗專職教師實行坐班制，負責實驗室相關儀器的日常管理和養護工作，根據實驗教學大綱安排實驗教學進程表。我們嚴格要求實驗教師認真備課，每個實驗項目開始前都要做預實驗，對實驗中可能出現的各種現象和各種注意點都記錄下來，對于一些實際的樣品，測出準確的數據，做到心中有數。實驗教師在實驗指導過程中要充分調動學生的積極性,激發學生的潛能。激發學生的潛能可以有很多方法,比如說改進實驗方法,改變原料配比,改變模具形狀,改變測量方式等等,都是很好的嘗試[3]。教師的業務水平直接影響到實際的教學效果，所以教師在平時的教學過程中要注重積累，努力提高自身各方面素質。
3. 結語
通過材料化學專業實驗的教學實踐與探索，我們認識到只有努力加強實驗室各方面條件的建設，在教學過程中不斷培養學生的興趣和分析、解決問題的能力，挖掘學生潛能，使學生的綜合素質得到提高，從而發揮最佳的教學效果。
參考文獻
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[2]陳桂華,閆瑞強.材料化學專業實驗教學研究.洛陽師范學院學報[J], 2009, 28(2): 150-151
[3]付一政,李迎春,劉亞清等.高分子材料與工程綜合實驗教學探索與實踐[J ]. 太原科技, 2008 , (3) : 90-91
一、優化材料化學專業課程體系的必要性
1．高等教育改革的需要。目前，優化課程體系，改革教學內容，構建合理的知識結構，注重理論聯系實際，更新教學手段是高等教育改革的需求。優化課程體系不僅要使它所包含的專業基礎課、專業課、實踐課等形成相互聯系的統一整體，而且要充分體現培養目標和培養規格。
2．現代科學技術發展的需要。近年來，隨著材料化學專業教育課程論及教育理念的發展，我們根據材料科學發展規律，對材料化學專業課程體系進行了兩次優化調整（分別為2008年下半年和2012年上半年）。我們優化的材料化學專業課程體系能夠體現材料化學專業教育特色，完善材料化學專業課程體系，加強材料化學專業的學科方法論教育。
3．市場經濟發展的需要。優化材料化學專業課程體系能夠反映社會和市場經濟對綜合性專業人才的要求。優化的材料化學專業課程體系應該充分體現以就業為導向的思想。我們倡導與專業相關的知名企業家走進課堂開展必修課教學，實現在校內與企業的對接，強化學生的就業意識，提高學生的專業技能。
二、現行課程體系存在的問題及其成因
1．辦學特色不明確。專業建設存在一些薄弱環節，如材料化學課程體系的基礎課平臺不夠規范，課程設置不夠科學，教學進程安排不夠合理，等等。此外，由于材料化學專業辦學時間短，存在專業學科定位不準，專業人才培養目標不夠明確，課程體系不夠科學等問題。近年來，為提高教學質量，適應社會對人才的需求，很多高校開展了人才培養和教學體系研究。因此，有必要對材料化學專業課程體系的建設進行思考。
2．課程設置理念滯后。在材料化學專業課程設置中，我們受傳統的重視知識傳授的狹義專業概念的限制，不夠重視獨立思考習慣、自學能力、動手能力和生存能力的培養。同時，在課程設置中存在社會需求、學生的就業取向、市場前景等的考慮程度不夠周到等問題。合理的課程設置理念是讓每一位學生不僅受到本專業的學術訓練，而且受到廣泛的通識教育，把學生培養成有專業知識、有愛心、有責任心和有雄心的智者。
3．實驗教學條件欠缺。優化實踐教學應該體現以下三個方面內容：一是畢業實習、畢業論文（設計）實行“分類指導，分流培養”。學生可根據個人從業需要，撰寫高水平的實習報告，獲取名副其實的學分。二是優化實踐教學進程。各專業可根據專業特點和人才培養需要，科學、合理地確定畢業實習的時間和進程。三是增設創業實踐環節。學生可通過創業訓練、第二課堂與創新活動，獲得創新、創業學分。而我們現行的材料化學專業的實踐教學環節，因人力資源和物質資源等原因，欠缺根據學生需要安排實習和創新性實踐內容。
4．師資隊伍建設力度不夠。師資隊伍是優化課程體系的執行者，也是培養材料化學專業人才的主導者。先有優秀的教師，后有優秀的學生，再有品牌專業［2］。材料化學專業成立以來，我們加大力度引進了固體材料化學、無機功能材料、催化材料、分子生物學等領域的博士研究生數名，充實了本專業的教師隊伍。目前我們正在通過各方努力引進高水平教師，加強材料化學專業的師資隊伍建設。
三、課程體系的優化策略
課程體系是高校人才培養目標、課程指導思想、課程設置、課程結構及教學管理模式的綜合體現，是學校辦學特色、學科專業特色和人才培養特色的綜合反映。課程體系是構建人才培養方案的核心內容，其是否科學合理，對培養高質量人才目標具有決定性的意義。我們通過選擇、整合與調適課程體系等措施優化了材料化學專業課程體系。
1.調整教學計劃，優化專業基礎課內容。
（1）優化材料化學專業的無機化學課程內容材料化學專業課程體系是材料化學專業人才培養方案的核心，課程體系的科學性直接影響材料化學專業的人才培養質量。因此，隨著材料化學專業辦學條件的改善和教學理念的科學化，有必要優化材料化學專業課程體系。我們現行的材料化學專業課程體系中無機化學課程是大學一年級學生的必修課程。此門課程的指導思想直接影響學生在大學學習的思維模式和獲取知識的習慣，這個階段也是在大學一年級學生從中學學習模式轉變成大學學習模式的關鍵時期。因此我們有意識地培養學生的獨立思考意識和自學能力，為學生將來的學習工作打下良好的基礎。無機化學課程內容包括理論部分和元素部分。我們認為無機化學理論部分內容是無機化學課程的核心部分，元素部分內容是輔助部分。目前無機化學課程詳細介紹理論部分內容和元素部分內容。我們對材料化學專業的三屆（2007、2008、2009級學生）90名同學進行問卷調查，結果80名同學不贊成全部介紹無機化學元素部分內容，而是希望在老師的指導下以自學方式完成無機化學元素部分內容的學習。對元素部分內容我們采取了抓典型元素性質的分析和討論，引導學生掌握學習元素化學知識的方法；通過實例指導學生去認識一個元素、一族元素或一類元素；逐步了解結構—性能—功能之間的關系；初步掌握如何通過查閱參考書、手冊汲取知識的模式。其余元素部分內容我們設置為自學內容。（2）優化材料化學專業的高等數學課程內容高等數學作為高等院校的基礎學科，承擔著培養學生數學能力，提高學生邏輯思維能力，為專業課程學習提供數學思想和數理方法論的任務。高等數學是化學、生物、物理、材料物理、材料化學專業的基礎課程。目前一些普通高等院校的課程設置中有生物、化學、材料化學專業的“生化材”類高等數學教育教學。而隨著材料化學學科與數學學科的交叉日益加深，定性定量分析發展迅速，材料結構分析、材料物理性能測試計算時需要更深的高等數學知識，所以我們把材料化學專業的“生化類”高等數學調整為“理工類”高等數學教學。同時我們在材料化學專業的高等數學課程內容中增加了線性代數的內容，以便達到材料結構測試和性能計算的知識要求。（3）材料結構分析方法課程的教學形式的優化測試方法在材料化學專業的發展起著非常重要的作用。隨著科學技術的發展，人們對材料性能的要求日益廣發和苛刻，對材料性能及其組分和微觀結構的關系越來越感興趣，因而不斷出現新的研究方法。測試手段也越來越多樣化，實驗方法的數量隨著科學技術的發展而急速增加。因此我們把材料結構分析方法課程的教學形式進行優化。具體做法是任課老師在課堂上介紹材料結構和性能測定儀器的原理，然后到實際儀器設備房間進行教學。學生在儀器管理人員的指導下，利用化學與環境科學學院和內蒙古功能材料物理與化學重點實驗室的科學儀器設備完成本課程的學習內容。這樣設置學生自己動手測定樣品的結構和性能的課程，有助于提高學生的動手能力和解決實際問題的能力。（4）以專業前沿知識講座充實課程內容課程內容應當隨著社會、企業、科技的發展及時充實新知識。材料化學專業教材的內容常常是數年，甚至數十年前的人類材料科學知識的概括。所以，任課老師要根據自身研究工作經歷及時充實現代材料科學知識，優化課程內涵結構。材料化學專業老師可以采用以下三種方法：一是將現代材料科技成果恰當地融入到基礎課教學中，用新的材料科技內容去改造、替代、充實陳舊的教學內容，并處理好知識的繼承和發展的關系，使其有機地融合在一起；二是開設材料加工新技術課程內容或開展材料設計加工科技活動，激發學生的興趣，提高他們的動手能力；三是開展能夠反映本學科專業前沿知識、最新科技成就的專題講座。
2.加強實踐教學，優化課程類型。
根據“高等院校理工科教學指導委員會通訊”所提倡的高等院校材料化學專業規范討論稿的要求，材料化學專業的實踐課程有基礎課實驗、專業基礎課實驗、專業課實驗、專業實習、畢業論文等內容［3］。多元化的實踐教學是培養學生創新和動手能力的最有效手段，通過實驗來研究物質及其變化規律，使學生獲取基本的實驗動手能力、綜合分析問題的能力、解決問題的能力，一定的科學研究能力和創新能力［4］。在材料化學專業實驗教學上，充分考慮實驗內容的科學性和系統性，選擇具有一定難度和較大覆蓋面的交叉型綜合實驗作為實驗教學的主要內容，著重培養學生的創新能力。全面開放所有實驗室，給學生創造開展專業綜合技能訓練的場所，提高學生的專業素質。目前，在各級有關部門的支持下，按材料化學課程體系要求能完成基礎課、專業基礎課和專業課的實驗教學任務。但是經濟欠發達地區的高等院校的材料化學專業的實踐教學課程出現了一些新情況。以往三四十人的實習隊伍進入企業、經濟實體完成實踐教學任務。而今，大型企業自動化程度很高，實習生很難進入車間進行實地實踐學習，微小企業又沒有能力接收大量實習生，加上專業實習經費的缺乏等原因，材料化學專業的實踐教學課程無法實現“大部隊”形式的實習任務。所以，我們對材料化學專業實踐教學課程進行了優化。我們設置了適合地區特點的、按學生興趣分成由五—八人組成的“小組”進入不同的微小企業進行不同內容的實踐的多元化實踐教學模式。在不同的微小企業完成實踐教學課程時我們注重學生自身管理和實踐指導老師巡視管理相結合，保證實踐教學過程中的實習效率和學生安全問題。改變材料化學專業現行畢業論文模式，允許學生做畢業論文時根據自身興趣愛好和就業取向選擇課題，可以在學院老師的指導下完成畢業論文課題，也可以在科研所、企業、經濟實體完成畢業論文課題。
3.增設自學選修課程，優化課程結構。
我國產學研一體化教育觀念已經深入到各高等院校的辦學理念之中，成為人才培養中的重中之重。我國的產學研合作主要是以高校、企業及科研單位相互合作的模式為主。在此合作過程中，由于各合作主體之間的利益關系從而導致合作方在資源和信息上的不對等致使企業缺乏必要的合作愿望同時相關政策的落后又使得合作雙方缺失組織機構及激勵機制，從而造成高校產學研合作無法建立良性的運行機制。科研、教學、生產、應用之間的脫節缺乏推動產學研合作深化的利益機制是導致這一現象的主要原因，如何做好企業與高校的有效結合是高校人才培養中亞需解決的問題。
二、產學研一體化在材料工程類人才培養中的實施途徑
材料工程類人才培養需以“依據學科、面向應用、個人培養”為宗旨啟理調整專業結構不斷增強專業設置與市場需求的契合度提高學生的實踐操作能力和創新能力，為盡快適應社會生產打下牢固的基礎。
1.明確人才培養目標合理設置課程體系。
材料科學是一門理論與實踐緊密結合的學科。要想學生能夠更好的適應社會成為具有創新能力的專業人才必須具有扎實的理論知識周此在課程設置過程中應注重基礎理論課程的學習。只有掌握扎實全面的理論基礎并且加以融會貫通才能夠在將來實際生產中做到學以致用。結合新科技的發展不斷擴充自己的知識面不斷完善自己的創新能力在自己的專業領域才能有更好的發展。在課程選擇上除了必修的課程之外，可以針對材料類各專業方向的發展狀況增加專業選修課的設置由實踐經驗豐富的教師進行授課開拓學生的視野了解專業發展的最新動態。在此過程中要充分體現產學研合作的特點赴企業真正參與到教學環節中。企業可以結合當前工業的發展狀況，在專業課程設置過程中提出意見和建議加培養模式的確定、教學內容和方法、實踐性教學環節等。同時積極聽取企業對專業課程體系建設和規劃的意見與建議，tD實將實踐與理論、學習與創新、應用豐富教學內容改善教學方式。
2.構建實驗教學平臺焙養學生拓展能力。
實驗教學是高校培養學生動手能力最直接、最有效的方法。注重實驗教學才能更好地培養學生愛動手、愛動腦的習慣，以便于更好地適應社會需要。在課堂教學中書本內容難免過于枯燥無味無法激發學生的學習興趣河如果把實驗教學融入到課堂教學中把上課地點由課堂轉移到實驗室邊講、邊學、邊做遇到問題及時溝通就有可能充分激發學生的參與意識與主動性。在實驗過程中掌生的動手能力得到了鍛煉，創新意識也自然得到了培養，對專業學習的需求自然會提高。以《材料測試技術》課程為例與其在黑板上洋洋灑灑地介紹設備是如何裝備如何操作，不如帶領學生親自去實驗室對應著設備進行解剖分析甚至可以讓學生自己操作，這種教學方式更能加深學生的印象。另外值得注意的是在實驗教學中應注重綜合性、設計性實驗的設置。與驗證性實驗不同的是綜合性、設計性實驗需要學生對多門課程的內容進行綜合運用。教師可以結合科研方向及企業課題選擇實驗題目拓寬學生的專業知識面提高學生的專業水平。另外掌校應加大實驗室平臺的建設工作，為學生提供良好的實驗資源共享平臺。同時加強與企業間的聯合高等院校可以與企業共建研發機構洪建聯合實驗室、教學實驗示范中心、工程技術中心等研究機構企業對高校專業領域技術創新進行持續投入從而更好地實現資源共享焙養高素質的技術人才，保證科研的連續性，實現專業領域的不斷進步。
3.加強實踐教學環節真正實現校企聯合。
培養高素質的應用型工程人才必須要提高學生的實踐能力而學生的實踐能力取決于實踐教學。目前高校實現實踐教學環節最主要的方式就是校企聯合通過建立校內實習基地赴學生進行實踐活動。加強實踐教學環節就應該考慮學科知識的前后銜接合理安排實踐的內容及順序選擇合適的企業，實現真正的校企聯合。以實習為例材料專業可設置認識實習、生產實習和畢業實習三大實踐教學環節。這三大實習有先有后需要合理安排。畢業設計也是人才培養中重要的實踐教學環節之一。學生在選擇畢業設計題目時可以結合教師的縱向、橫向科研項目來選擇池可以按照自己的專業興趣方向選擇。對于已簽訂就業協議的或有就業意向的同學，則可實現企業和學校雙向培養的模式，允許學生到即將工作的單位結合該單位的實際生產情況選擇合適的課題真題真做河以更快地適應技術發展需要。通過校企聯合加強設計與實踐的結合，能更快地將專業知識運用到實際的研究和工程設計中去提高學生自身的實踐能力。
三、產學研一體化運作的應用前景
關鍵詞:化學灌漿無公害環氧樹脂聚氨酯丙烯酸鹽酸性水玻璃化學灌漿泵
1我國化學灌漿技術發展成績
化學灌漿(ChemicalGrouting)是將一定的化學材料(無機或有機材料)配制成真溶液,用化學灌漿泵等壓送設備將其灌入地層或縫隙內,使其擴散、膠凝或固化,以增加地層強度、降低地層滲透性、防止地層變形和進行混凝土建筑物裂縫修補的一項地基處理和混凝土修補技術.即化學灌漿是化學與工程相結合,應用化學科學和化學漿材解決地基和混凝土缺陷處理(加固補強、防滲堵漏),保證工程的順利進行或借以提高工程質量的一項工程技術.隨著化學灌漿技術的發展和進步,現己成為現代工程中頗具特色且不可或缺的一項先進技術
國外化學灌漿最初是適應于地基處理和采礦業發展的需求而發展起來的,其可*性得到公認并被廣泛采用至今己有80年以上的歷史.我國的化學灌漿技術應用與研究起步較晚,但發展較快并有自已的獨創.如果以1953年在佳木斯等地采用堿性水玻璃進行化學灌漿算起,也才只有50年的歷史五十年來,我國在化學灌漿技術這個小領域取得了成績[3],主要表現在以下方面:
(1)化學灌漿從無到有,從小到大發展起來,已成為我國現代工程技術不可或缺的一個組成部分
(2)國外有的常用化學灌漿漿材品種,我國基本上都已開發出來(如環氧[1]、甲凝、丙凝、丙烯酸鹽、酸性和堿性水玻璃、水溶性、非水溶性和彈性聚氨酯、脲醛樹脂、鉻木素等)
(3)化學灌漿漿材品種開發中還有一些獨創.如甲凝、彈性聚氨酯,甲氰凝和環氧—聚氨酯,丙烯酸酯—聚氨酯等互穿網絡灌漿材料
(4)化學灌漿設備的研制開發已基本能適應和滿足國內化灌工程的要求[8].如化學灌漿泵、灌漿阻塞器、密閉配輸漿裝置和各種封縫材料等.
(5)化學灌漿技術已在國內水電(大壩、堤防、水庫、電站)、建筑(地上、地下、人防)、交通(公路、鐵路、隧道、橋梁、港口、機場)和采礦等四大部門得到推廣應用
(6)化學灌漿技術應用已解決了許多工程難題,取得良好的效益.以水利為例,如三峽[4]、葛洲壩、龍羊峽、丹江口、陳村、鳳灘、萬安等水利樞紐都是采用化學灌漿技術解決一些工程技術難題的典型例子
(7)化學灌漿已從工程完建后的應用,發展到工程興建前設計中就采用.如三峽化灌帷幕預計15000米,化灌加固地基預計3000米
(8)化學灌漿技術在一些方面已具國際先進水平,如青海龍羊峽大壩采用中化798環氧漿材處理G4偉晶巖劈裂帶和三峽大壩采用CW環氧漿材處理F1096軟弱夾層及斷層破碎帶的水泥—化學復合灌漿技術均堪稱國際上處理低滲透性軟弱巖土地層的先進技術
(9)化學灌漿理論上也有一些突破和創新[6][7].如漿液擴散半徑的計算理論、漿液濕面粘接理論、減低漿液毒性的拮抗理論、漿液吸滲理論等
(10)化學灌漿技術出版物取得豐收.自上世紀八十年代以來己出版專著十余部.包括水利學報、水利水電技術、巖土工程學報、巖石力學與工程學報、
長江科學院院報在內的全國132家科技期刊都選登化學灌漿的研究論文.近5年選登的論文就有200余篇
以上十個方面成績,足以說明我國化學灌漿技術的進步和發展水平.此外,全國研究化學灌漿技術的工程科技人員已成立了中國水利學會化學灌漿分會,現掛*在長江科學院.追溯到1968年,學會己舉行過16次學術交流活動,出版了7部論文集,這些學術活動對推動我國化學灌漿材料的研發和化學灌漿技術的發展起了很好的作用
論文關鍵詞：木結構,古建筑,火災,修繕
1 古建筑結構特點
中國古代建筑有著輝煌的歷史，使中國的建筑風格樹立于世界建筑之林。但是由于科學技術的限制，中國古代建筑也有一定的缺陷存在。具體而言，中國古代建筑結構的特點主要有以下幾點。
（1）以木材為主要材料。中國古代建筑都是以木材為主要材料，如松木、柏木和楠木等。而且，建筑的結構也是以木材為主，只有在連接處采用銅釘等。
（2）建筑風格以庭院為主。中國古代建筑大多以群體建筑為主，用小的單位組成建筑群落，最終組成庭院的形式。
（3）建筑結構有層次感。古建筑的大型庭院大多有高大的臺基和開闊的空間，形成錯落有致的布局，在空間上有很好的層次感。
古建筑是歷史留下來的寶貴財富，也是國家的標志性建筑，有著重要的意義。因此，保護好古建筑，做好消防安全是一項重大的任務。如果發生火災，也要盡全力修繕，使古建筑能夠最長時間地保留。
2 木結構古建筑火災特點
2.1 燃燒速度較快
中國古建筑是以木材為主要的建筑材料，其框架結構也是木材。所以，一旦發生火災，燃燒的速度將非常快，溫度迅速上升，進一步加快燃燒的速度。如果在短時間內無法撲滅明火，將會出現大面積的火災，其核心的溫度將接近1 000 ℃。
2.2 煙霧量大
物體如果燃燒不充分就會產生大量的煙霧，煙霧的量也和材料燃燒物質的材料有直接的關系。根據科學實驗的結果，木材燃燒生成的煙霧體積將達到其本身體積的300倍。而且，木材的密度較小，結構疏松，在短時間內燃燒超過20公斤的木材，其煙霧將充滿整個空間，給火災的撲救增加了難度。
2.3 火災容易蔓延
以木材為主要結構的建筑，其火災載荷要遠高于國家標準的火災負荷量，特別是古建筑的結構較為疏松，整體的結構框架都是木結構，所以發生火災后，會快速蔓延。古建筑在布局上有一定的規律，這在前面也提到過，大多以群體建筑為主，用小的單位組成建筑群落，最終組成庭院的形式。因此，由于走廊和建筑的連接，建筑群沒有必要的防火隔離帶，一旦發生火災，將迅速蔓延，出現大面積燃燒的現象。這是導致我國古建筑在火災中被嚴重損壞的主要原因。
2.4 火災初期撲滅較難
古代建筑沒有太多的消防意識，在設計時就沒有考慮火災的因素在內。一些規模較大的古建筑，至今沒有建立消防站，所以消防安全一直是古建筑最難攻克的一點。以目前的技術而言，消防的措施大多對建筑物有不同程度的損傷，對于古建筑而言，這些損傷再加上火災的損傷就會導致整個古建筑重大的損傷。
3 木結構古建筑火災后的修繕技術
3.1 墩接柱根和包鑲柱根
木結構會隨著時間而產生變化，時間越長，其內部結構越疏松。外加空氣的腐蝕和各種動植物對木結構的損害，其本身就比較脆弱。發生火災后，更是進一步破壞了木結構的承受能力。在這種情況下，就需要對整個古建筑受損的柱子做局部的修繕處理。一般而言，處理火災后柱體的方式有兩種，中小企業融資論文它們分別是墩接和包鑲。
修繕柱體選擇的方式跟具體的情況有關，若柱體表面的燒損面積超過了50%，且燒損深度不超過柱體的20%，選擇包鑲的方式處理柱體。若柱體的燒損較為嚴重，燒損的深度超過了其直徑的30%時，則選擇墩接的方式處理。
3.2 化學材料澆筑加固
用化學材料的方式加固火災燒損的木結構是近年來才出現的修繕措施，處理的過程較為簡單，效果也很好。但是化學材料澆筑加固的方式也有自身的限制條件，即木結構燒損的不是很嚴重。其具體的操作是用不飽和的聚酯樹脂澆筑加固燒損的柱體，待其凝固后，再涂上油漆，達到修繕的效果。
3.3 抽換柱子和增加輔柱
如果火災對木柱造成了較為嚴重的損傷或者損傷的部位較高時，就不能采用墩接的方式進行修繕。面對這種情況，一般采用抽換柱子和增加輔柱的方式。抽換柱子是將原來的柱體抽離，然后換上新的柱子，具體的做法是用千斤頂等支撐結構先將整個古建筑梁柱支撐起來，把損傷的柱體換下來，然后換上新的柱體。這種方式會產生局部地振動，也會引起屋頂裂縫等情況，需要事后妥善地處理。進行抽換柱子的操作最重要的是事先做好穩妥的措施，將梁和柱等結構支撐穩定，創造出抽離柱子的條件，然后抽出舊的柱子，換上新的。
3.4 大木拆安
若火災燒損了大木構架部分的構件，必須進行構件的重新組裝，這一過程長采用大木拆安的方式進行修繕。拆安是指將構件拆開后更換不能使用的部位，換上新的構件后再重新組裝起來。大木拆安的具體操作是先給所有的構件打上標號，然后拆開整個結構，仔細檢查燒損的構件，若燒損比較輕微，則進行簡單地修正操作，若燒損較為嚴重，則更換新的構件，然后把整個結構組裝起來。
3.5 復原工程
有一些古建筑物有著特殊的歷史意義，或者該古建筑已經成為標志性的建筑，若被火災焚毀，則需要進行重建修復的操作。重建修復的最終目標是將古建筑最大程度地復原，這是個較為復雜的過程，需要嚴格地按照步驟進行，具體操作如下所述。
（1）分析考證。進行掛建筑的重建修復，首先需要充分考證和分析，取得充分的證據，以便于恢復到最初的形態。
（2）繪制設計圖和工程圖。在分析考證之后，就需要繪制設計圖和工程圖，完成后要經過反復地檢驗和考核，確定跟原建筑最大程度的相似。
（3）審批。圖紙繪制完畢后，要將整個工程交由國家部門審批，審批通過后才可以進行下一步的操作。
（4）施工。審批結束后，就要進行施工的操作，用原材料、原做法和原工藝對古建筑進行重建修復的操作。
4 結語
古建筑的結構并不復雜，也正因為這樣，它在火災中的損傷較為嚴重。在進行古建筑火災后的修繕工作時，首先要熟悉建筑的整體結構，因地制宜地制定修復措施，靈活地應用修復方法。另外，在修繕火災后的古建筑時，還要嚴格地遵守國家制定的古建筑文物保護原則，發揮主觀能動性，用最好的方式、最小的投入完成整個修繕的過程。
參考文獻
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我國化學的基礎研究逐漸開始與|世界前沿化學研究接軌，正處于新的歷史發展時期。化學科研隊伍有了較大發展，已經形成了一支規模較大、素質良好、年齡分布合理、學科門類齊全的化學研究隊伍，優秀人才隊伍不斷擴大，形成多學科前沿創新研究團隊。研究水平快速提升，國際影響力曰益增強，在國際組織和期刊中任職的中國學者越來越多，凸顯我國化學學科的國際地位明顯提高。專利申請和授權大幅度增加，自主創新的理念深入人心，自主知識產權的核心技術初具規模，為我國石油、化工產業和國民經濟的快速發展正在和必將作出重要貢獻。國家財政投入大幅增加，創新研究環境達到較大改善，具備了從事重大科學問題研究的條件和基礎。
我國在化學領域發表的文章總數和被引用文章數以及論文的引用次數逐年上升，已經躍居世界前列。在2000—2010年期間，中國在化學研究領域發表的SCI論文總量列世界第2位；2007、2008年成為SCI論文增長速度最快的國家見圖1、圖2)，在此期間論文被引用次數名列世界第四位；2005—2008年，中國在化學領域被引論文的數量超過曰本，成為重要研究成果的主要產出國家之一。論文的數量與質量同步提高，質量提高更快（見圖4)。中國化學在國際化學界頂尖1的論文比例從1998年的0.3%增加到2008年的8.1%中國人在化學領域發表的文章從19W—2!丨n3年的9%上升到2丨104—2丨IIm年的17%(有中國作者在內的所有文章）（源于基本科學指標.湯姆森-路透影響力的提高，我國化學家在包括IUPAC重要學術機構的擔任重要職務的人數越來越多，越來越多的中國化學家擔任包括Acc.Chem.Res.,Chem.Soc.Rev.,J.Am.Chem.Soc.,Angew.Chem.Int.Ed.,Adv.Mater.等重要學術期刊的編輯、副主編、編委、顧問編委。
我國化學領域越來越重視對知識產權的保護，專利申請數量穩步增力口。2009年中國化學科學領域在中國申請的專利件數已經超過曰本和美國(見圖5)。
我國生產的化工產品的銷售額占全球的比例有了大幅度提升，2009年已經超過美國，成為繼歐盟之后的第二大化工產品大國（圖6)。
中國化學發展存在的問題
近年來在化學領域頂尖刊物上發表的論文已經有了較大幅度的增長，專利申請有了較快增長，在國際化學界有了一定的影響。但是，我們必須清楚地看到，我國化學的發展與具有傳統研究優勢的歐美和曰本相比，仍然存在著較大的差距，這主要體現在：高質量、原創性和系統性的研究成果仍然較少；國際頂尖科學家還很少；研究隊伍在化學的各個分支研究方向結構不甚合理；缺乏與其他學科的深度交叉融合，缺乏化工產業的核心技術以及對相關產業的發展缺乏引領作用等。因此，充分的認識目前我國化學發展的制約因素和存在的問題，在“十二五”期間進行正確的引導，對維護我國化學的健康和可持續發展具有重要的意義。
中國化學學科發展的戰略
一是要保持已有優勢，發展新的特色領域。在已有的研究基礎上，繼續深入開展以化學合成及理論為核心，以材料科學、能源科學、生命科學、農業科學、環境科學和信息科學等領域的重大需求為導向，發展定向、高效、低耗、綠色的化學合成、能量和物質轉換體系及相關技術，加強基礎研究思想和方法向原理器件設計和制備技術的轉化，強化探索和創新意識，注重基礎研究和應用研究的結合與協調發展，加快化學科學的全面發展。
二是要鼓勵具有原創性的新思想、新概念、新理論、新方法的提出，鼓勵變革性研究項目，對重大基礎問題科學研究應給予持續性的支持，使我國在一些重要的研究領域取得突破，形成一些由我國科學家提出的、在國際上具有重要影響的學術思想和理論，使我國在化學科學的若干領域的研究水平跨入世界先進行列，且在一些領域形成優勢和特色。
三是要在化學科學的前沿和新興領域取得重要突破，趕超國際先進水平。在化學科學的前沿及其新興領域，選擇具有一定基礎和優勢、關系國計民生和國家安全的關鍵科學問題，集中力量，重點突破。爭取在揭示分子及其組裝體的可控合成、設計規律、性質與微觀結構的本質關系，在高性能、不同凝聚態結構化學材料體系的制備、表征、理論模擬和計算方法，在高效能源和物質轉化催化劑的設計和機理，在關乎人類生存和健康的藥物設計和合成等領域取得重要研究成果。
四是要加強學科交叉，形成新的生長點，有重點地發展一些新的國際前沿研究領域。瞄準化學科學前沿和國家戰略需求，完善學科布局與結構，注重和加強化學科學各分支學科及其與材料科學、生命科學、信息科學、納米科學等學科的交叉、滲透和融合，推動學科建設，形成新的學科生長點，賦予化學科學新的內涵和生命力。前瞻性地重點部署和發展一些新的具有戰略意義的國際前沿研究領域（例如：能源、環保、生物、催化等），組織學科交叉研究和多學科綜合研究。
五是要面向國民經濟與國防建設的重大需求，取得一批具有自主知識產權的應用性成果。深入開展與化石能源高效綠色轉化、太陽能和核能利用相關的能源科學和材料研究，深入開展與光、電、磁等的發生、轉換、存儲、輸運、顯示和掩蔽相關的信息和防護科學和技術研究，深入開展與人體健康相關的檢測、診斷和治療藥物和技術研究，深入開展與動植物生長、發育和抗逆性相關的農業科學和技術研究，深入開展以水資源、土壤和空氣等相關的分離凈化科學和技術研究，堅持不懈地推動關鍵領域技術的群體突破。
一、聯系課外內容,增強學生的實用感
課堂教學是學校教學活動的主體,課堂教學應摒棄傳統的教學模式,在課內滲透社會生活中的化學,并使其緊密結合教學內容和進度來進行,只有這樣才能鞏固課內知識,同時也能及時拓展課外知識,使課內、外知識有機地結合起來,使學生在學習的過程中沒有累贅感,反而覺得所學知識更豐富,實用性更強。例如,在“氮和磷”的教學中,以“我們每時每刻都在氮氣的包圍之中”的現實場景引入氮氣的物理性質,說明氮氣的化學性質不活潑,進而引出氮氣的分子結構和化學性質。通過緊密結合教材基礎知識或重點知識的應用性知識的補充、討論與交流,一方面可以使學生從化學的角度逐步認識自然與環境的關系,分析有關的社會現象,培養學生聯系生活、社會中的化學問題的意識,另一方面可以提供給學生未來發展所需要的基礎的化學知識和技能,培養學生運用化學知識和科學方法分析和解決簡單問題的能力。
二、聯系生活熱點,使化學教學貼近于社會實踐
教學過程中為學生提供與學習內容相關的各種情景素材如化學史料,日常生活中生動的自然現象和化學事實等,能夠強化學生對化學與生活有關、對生活有用的意識,激發學生的學習動機。如現行高中化學教材中“人類保護臭氧層的行動”,這既是一個自然科學問題,也是一個“人文意識”問題,圍繞“從電冰箱的普及與換代到臭氧層”開展探究,指導學生查閱文獻,訪問網站,獲得知識。在講授重金屬汞的性質時,可以結合生活實際討論其危害,講述汞蒸汽對人體的危害可以使學生們認識到用行動防止汞污染的重要性,例如怎樣清理破碎的水銀溫度計、如何處理含汞的廢舊電池、廢日光燈管等,使學生養成良好的生活習慣,這使化學教學更貼近于社會實踐,同學們在學習過程中會覺得所學知識富有時代感,具有實用價值,有助于培養學生對未來的人文關懷,將自然科學融入整個人類文化的背景中思考和分析。
三、開展專題教學,介紹化學領域新發展
高中化學專題教學能有助于激發學生的學習興趣,并可拓展學生的知識面,具體教學形式可以將生活中的化學與書本中的化學的聯系以專題講座的形式介紹給學生,介紹化學的過去、現在和未來,介紹世界高新技術發展的動態與趨勢,介紹化學在高新科技領域中的作用,介紹化學與其它學科之間的相互滲透,介紹化學與社會的關系,如健康、保健、能源、資源、環境等社會問題。例如可以向學生講解當前化學合成材料的發展概況,人類已經可以制造出可以替代人體多個部位的化學材料。
四、進行生活化的實驗,培養學生的動手能力
化學實驗是進行科學研究的重要手段,是培養學生動手操作能力的有效途徑,在化學實驗的基礎上,學生從具體的形象思維轉入抽象的邏輯思維,從而提高理性認識。化學實驗還可以培養學生謹慎的科學態度,以貼近生活和發生在身邊的化學現象為素材,組織探究實驗活動,既培養學生學習化學興趣,又使學生感受到化學在國民經濟及生活中的實際運用。例如選取日常生活的素材可進行“自制肥皂與肥皂的洗滌作用”、“用生活中的材料制作簡易電池”、“溫度對加酶洗衣粉的洗滌效果的影響”等實驗。通過化學實驗來解釋和解決日常生活和社會實際問題,對于拓展化學實驗的功能,提高學生的科學素養,具有十分重要的意義和價值。
五、布置生活化的作業,培養學生的實踐能力
（一）在建筑材料方面的應用
水泥是重要的建筑材料之一。1993年，計算量子化學開始廣泛地應用于許多水泥熟料礦物和水化產物體系的研究中，解決了很多實際問題。
鈣礬石相是許多水泥品種的主要水化產物相之一，它對水泥石的強度起著關鍵作用。程新等[1,2]在假設材料的力學強度決定于化學鍵強度的前提下，研究了幾種鈣礬石相力學強度的大小差異。計算發現，含Ca鈣礬石、含Ba鈣礬石和含Sr鈣礬石的Al-O鍵級基本一致，而含Sr鈣礬石、含Ba鈣礬石中的Sr，Ba原子鍵級與Sr-O，Ba-O共價鍵級都分別大于含Ca鈣礬石中的Ca原子鍵級和Ca-O共價鍵級，由此認為，含Sr、Ba硫鋁酸鹽的膠凝強度高于硫鋁酸鈣的膠凝強度[3]。
將量子化學理論與方法引入水泥化學領域，是一門前景廣闊的研究課題，它將有助于人們直接將分子的微觀結構與宏觀性能聯系起來，也為水泥材料的設計提供了一條新的途徑[3]。
（二）在金屬及合金材料方面的應用
過渡金屬(Fe、Co、Ni)中氫雜質的超精細場和電子結構，通過量子化學計算表明，含有雜質石原子的磁矩要降低，這與實驗結果非常一致。閔新民等[4]通過量子化學方法研究了鑭系三氟化物。結果表明，在LnF3中Ln原子軌道參與成鍵的次序是：d＞f＞p＞s，其結合能計算值與實驗值定性趨勢一致。此方法還廣泛用于金屬氧化物固體的電子結構及光譜的計算[5]。再比如說，NbO2是一個在810℃具有相變的物質(由金紅石型變成四方體心)，其高溫相的NbO2的電子結構和光譜也是通過量子化學方法進行的計算和討論，并通過計算指出它和低溫NbO2及其等電子化合物VO2在性質方面存在的差異[6]。
量子化學方法因其精確度高，計算機時少而廣泛應用于材料科學中，并取得了許多有意義的結果。隨著量子化學方法的不斷完善，同時由于電子計算機的飛速發展和普及，量子化學在材料科學中的應用范圍將不斷得到拓展，將為材料科學的發展提供一條非常有意義的途徑[5]。
二、在能源研究中的應用
（一）在煤裂解的反應機理和動力學性質方面的應用
煤是重要的能源之一。近年來隨著量子化學理論的發展和量子化學計算方法以及計算技術的進步，量子化學方法對于深入探索煤的結構和反應性之間的關系成為可能。
量子化學計算在研究煤的模型分子裂解反應機理和預測反應方向方面有許多成功的例子,如低級芳香烴作為碳/碳復合材料碳前驅體熱解機理方面的研究已經取得了比較明確的研究結果。由化學知識對所研究的低級芳香烴設想可能的自由基裂解路徑，由Guassian98程序中的半經驗方法UAM1、在UHF/3-21G*水平的從頭計算方法和考慮了電子相關效應的密度泛函UB3LYP/3-21G*方法對設計路徑的熱力學和動力學進行了計算。由理論計算方法所得到的主反應路徑、熱力學變量和表觀活化能等結果與實驗數據對比有較好的一致性，對煤熱解的量子化學基礎的研究有重要意義[7]。
（二）在鋰離子電池研究中的應用
鋰離子二次電池因為具有電容量大、工作電壓高、循環壽命長、安全可靠、無記憶效應、重量輕等優點，被人們稱之為“最有前途的化學電源”，被廣泛應用于便攜式電器等小型設備，并已開始向電動汽車、軍用潛水艇、飛機、航空等領域發展。
鋰離子電池又稱搖椅型電池，電池的工作過程實際上是Li+離子在正負兩電極之間來回嵌入和脫嵌的過程。因此，深入鋰的嵌入-脫嵌機理對進一步改善鋰離子電池的性能至關重要。Ago等[8]用半經驗分子軌道法以C32H14作為模型碳結構研究了鋰原子在碳層間的插入反應。認為鋰最有可能摻雜在碳環中心的上方位置。Ago等[9]用abinitio分子軌道法對摻鋰的芳香族碳化合物的研究表明，隨著鋰含量的增加，鋰的離子性減少，預示在較高的摻鋰狀態下有可能存在一種Li-C和具有共價性的Li-Li的混合物。Satoru等[10]用分子軌道計算法，對低結晶度的炭素材料的摻鋰反應進行了研究，研究表明，鋰優先插入到石墨層間反應，然后摻雜在石墨層中不同部位里[11]。
隨著人們對材料晶體結構的進一步認識和計算機水平的更高發展，相信量子化學原理在鋰離子電池中的應用領域會更廣泛、更深入、更具指導性。
三、在生物大分子體系研究中的應用
生物大分子體系的量子化學計算一直是一個具有挑戰性的研究領域，尤其是生物大分子體系的理論研究具有重要意義。由于量子化學可以在分子、電子水平上對體系進行精細的理論研究，是其它理論研究方法所難以替代的。因此要深入理解有關酶的催化作用、基因的復制與突變、藥物與受體之間的識別與結合過程及作用方式等，都很有必要運用量子化學的方法對這些生物大分子體系進行研究。毫無疑問，這種研究可以幫助人們有目的地調控酶的催化作用,甚至可以有目的地修飾酶的結構、設計并合成人工酶；可以揭示遺傳與變異的奧秘,進而調控基因的復制與突變，使之造福于人類；可以根據藥物與受體的結合過程和作用特點設計高效低毒的新藥等等，可見運用量子化學的手段來研究生命現象是十分有意義的。
綜上所述，我們可以看出在材料、能源以及生物大分子體系研究中，量子化學發揮了重要的作用。在近十幾年來，由于電子計算機的飛速發展和普及，量子化學計算變得更加迅速和方便。可以預言，在不久的將來，量子化學將在更廣泛的領域發揮更加重要的作用。
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