新材料导论论文精选(九篇)

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第1篇：新材料导论论文范文

关键词：车联网工程；导论课程；整体设计；综合素质

TN0-4；G642

随着物联网产业的兴起、移动互联网业务的拓展、云计算等计算模式的应用、泛在服务的推广，物联网被麦肯锡全球研究院（MGI）在2013年5月的预测报告中认为是12项颠覆性技术之一[1]。车联网是典型的物联网，涉及汽车业、通信业和信息业三大战略性新兴产业，因此车联网的发展，必然会带动全新的产业链的建立和快速成型。

湖北汽车工业学院（以下简称“我校”）位于湖北省十堰市，该市因车而建、因车而兴，不仅是东风汽车公司的发源地，而且拥有国家级汽车关键零部件产业基地和国家商用车零部件高新技术产业化基地，汽车工业在十堰市国民经济中处于主导地位[2]。因此，在我校专业建设规划中，学校依据自身的发展定位和人才培养目标，充分发挥大工程背景优势，紧密围绕“汽车产业链”，优化专业结构，拓宽专业面，按照“调整结构，突出特色，发挥优势，注重内涵，提高质量”的专业建设与发展路径，分层次、分类别的开展专业建设，并提出要围绕“汽车产业链”积极培育汽车产业发展和地方经济建设急需的新专业，如：新材料、新能源汽车、车联网等国家战略性新兴产业相关专业或专业方向。

因此，我校结合当前车联网发展的大趋势和在科研、教研中积累的科研和教学资源，设置了电子信息科学与技术专业（车联网工程方向）。在车联网专业方向的综合改革过程中，需要面对的一个重要课题是如何对新生进行专业教育，激发学生对本专业方向的兴趣，进而为后续学习奠定良好的基础。导论课程将承担这一任务[3]。《车联网导论》课程首次对2011级学生开课。在课程的教学过程中，借鉴了国外大学的教学方法，注重学生自主学习能力的培养，经过4年的教学过程，取得了较好的效果。

一、《车联网导论》课程整体设计

（一）内容和方法并重

《车联网导论》课程是本专业方向学生接触到的第一门具有专业内容的课程，教学内容的设计十分重要。不仅要能够全面概括本专业方向所涉及到的大学四年的教学内容，而且要能够清楚地说明大学四年的教学课程之间的关系，让学生对本专业方向的专业相关课程有一个有机整体的概念。

因此，设计本课程的目的和内容是“车联网是能够对车用信息进行采集、识别、传输、融合和利用的一种物联网，能够实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，被认为是最容易形成系统标准、最具备产业潜力的物联网应用。本课程从车联网的感知层、传输层、支撑层和应用层这四层分别进行阐述，使电子信息科学与技术（车联网工程）专业学生对车联网的基本概念、技术框架、应用范围具有初步认识，为后续相关课程的学习打下基础。”

好的教学方法能够对教学起到锦上添花的作用。在本门课程中，对学生的考核方法是“课程报告（60%）+课堂汇报（40%）。”这个考核方法要求学生在课后发挥主观能动性，查阅资料，针对一个主题，以正式的科技文献的形式完成相应课程报告，同时，还要以PPT演示的方式对课程报告进行汇报。这对学生来说，不仅具有很大的挑战性，而且具有很强的趣味性。挑战性体现在，学生刚刚从高中被动式学习向大学的主动式学习转变，课程考核要求学生从查、思、写、讲等多个方面全面挑战自己以前的学习方法；趣味性体现在，学生以团队的形式完成考核，不仅能够在合作中找到乐趣，而且能够在PPT汇报过程中，体验评价他人和自我对比的乐趣。

（二）前后知识贯穿

《车联网导论》课程的一个重要内容是要清楚地说明本专业方向的专业相关课程之间的关系[3]。为了能够组织教学课程关系，本课程在感知层、传输层、支撑层和应用层等四层的车联网分层基础上，通过把专业相关课程和车联网体系结构各层进行分学期的对应，使学生能够清楚地了解未来所学专业相关课程在车联网中处于什么位置。专业相关课程与某层的分学期对应关系如下图所示，其中，左图分类课程中红色字体的课程表示该课程与车联网直接相关。

另外，本门课程在大一上学期开设，同期，学生正在学习《计算机操作基础》课程，其中包括Word和PowerPoint等内容。本门课程要求学生用Word软件完成课程汇报，用PowerPoint软件完成课堂汇报的演示文稿。这不仅锻炼了学生对所学知识的应用能力，而且让学生体会到学有所用的成就感。

二、培养综合素质

在《车联网导论》课程的教学过程中，还对学生的综合素质进行了培养。这种培养主要表现在三个方面。

一是对学生文献检索和科技写作能力的培养。由于课程考核要求学生以正式的科技文献的形式完成相应课程报告，因此，不仅需要学生在课外查阅大量资料，而且需要学生对科技写作进行实践。文献检索能力的培养过程以中国知网CNKI中的文献检索为例，给学生演示了如何从学校主页找到图书馆主页，进而一步步找到所需要的数据库并进行关键字检索。尽管演示很简单，但是学生了解了文献检索的基本过程，为学生后续的文献检索工作打下了基础。在科技写作能力的培养过程中，以“湖北汽车工业学院学报”为例，给学生演示了如何查找期刊主页，进而一步步找到所需要的投稿模版和论文撰写要求。这里面涉及到的内容包括论文格式、论文组织方式、参考文献，以及摘要、引言、结论等各个部分的撰写要求等。同样地，尽管演示很简单，但是学生了解了科技写作的基本要求，为学生未来的毕业论文以及科技资料撰写打下了基础。特别令人欣喜的是，通过任务式的教导方法，学生对文献检索和科技写作的目的有了深刻的认识，不仅能够找到所需要的参考文献，而且撰写了在形式和内容上都颇为专业的课程报告。

二是对学生表达能力的培养。由于本门课程还要求学生以10分钟PPT演示的方式对课程报告进行汇报，因此，学生还要准备正式的课堂汇报。这不仅要求学生能够清楚地表达课程报告内容，而且在汇报内容组织、课堂过程、仪态等方面都要做精心的设计。虽然部分学生是第一次以这样的形式完成课程考核，但是都认真对待，顺利完成了课堂汇报。每一届学生的都能够带来惊喜，例如，有的学生充分利用图文并茂、视频穿插的设计，使得汇报内容丰富多彩；有的学生进行课堂互动，活跃课堂气氛；有的学生语言幽默，结合当前时事和网络语言，提升学习兴趣。教师对每一组同学的课堂汇报都要即时点评，包括PPT的内容和形式、学生的表达能力和课堂组织等；这里需要特别注意的是，点评要突出优点，使得学生增强自信，但同时也不能回避缺点，但是要注意语言表达，不能挫伤学生的积极性。另外，还有一个附加效果是在最初设计课程教学时所没有想到的，即学生对站在三尺讲台的教师课堂教学有了直接和深刻的感受，即这并不是一件随意可以完成的事情，只有在课前做好充分的准备才能够真正上好一堂课。

三是对学生团队精神的培养。本门课程要求学生分组完成课堂汇报和课程报告，学生可以自由组合。在任务分配过程中，学生也需要自己选择主事人，分配各个任务。只有大家分工合作才能够出色地完成课程考核要求。在学生提交课程报告时，需要注明本组成员的分工，在考核成绩上，会根据分工给予考虑。从对2011级学生开设本门课程开始，学生基本都属于90后，大部分都是独生子女。通过本门课程的小组任务，学生们理解了团队精神的重要性。

三、课程教学效果

尽管《车联网导论》只有16个学时的授课时间，但是课程信息量大，同时尽可能地对学生的综合素质进行培养，取得了较好的效果，如图2所示。

四、结束语

《车联网导论》课程是我校电子信息科学与技术专业（车联网工程方向）新生进行初步专业教育的重要课程。本文对该课程的课程教学进行了研究和实践，主要包括课程内容和考核方法的设计，如何通^本门课程把前后知识贯穿起来，并阐述了在课程教学中对学生综合素质的培养，特别强调了学生课堂汇报的有益效果。通过上述方法，课程教学取得了较好的效果；未来还需要在学生自我评价方面进行改进和探索。

参考文献：

[1]卢锡城；颠覆性创新与信息技术――兼谈高水平计算机人才培养[J].中国大学教学， 2015（8）：4-8.

[2]杨风.全力推进“国际商用车之都”建设――记十堰市汽车产业基地[J].专用汽车， 2015（10）：72-75.

第2篇：新材料导论论文范文

【关键词】材料化学；改革；探索

中图分类号：G64　文献标识码：A　文章编号：1006-0278(2011)10-098-03

现代高科技的竞争在很大程度上依赖于人才的培养，因而社会对人才的综合素质提出了更高的要求。培养专业知识面宽、实践能力强、具备创新精神的高素质人才，是高等院校义不容辞的责任，是历史赋予的使命。近年来，为了全面推进素质教育，提升大学生的社会竞争力，学院以教学为中心，不断深化课程教学改革，创新教学体系，取得了显著的成效。实践表明，课程教学改革是一项围绕人才培养目标而展开的系统工程，需要学校各方面的支持、配合以及全体师生的共同参与。笔者结合本校的课程教学改革实践对《材料化学》课程进行了定位，并讨论了该课程教学方法和内容的改革探索与实践。

一、材料化学的定位

(一)材料化学的定义

材料化学是一门研究材料的制备、组成、结构、性质、应用及其相互关系的科学，它是材料科学的一个重要分支，又是核心内容。材料化学是一门新兴的边缘学科，是在学科的生长和发展中互相交叉、互相渗透下形成的，是作为基础学科的化学更直接地介入到材料科学中的一个具体体现。因此，可以说《材料化学》课程是化学基础课和材料学专业课程之间的一个重要桥梁。

为打破原有专业划分的界限，在制定《材料化学》的教学内容时，必须进行以加强基础、拓宽专业知识面和加强实践训练为主要目的的课程改革；在课程建设中，必须结合实际，明确了《材料化学》课程的定位：通过对这一课程的理论学习，使学生在掌握材料化学的基本原理基础上，学习运用基础化学理论解决实际问题。

(二)材料化学教材的选择

材料化学学科的着眼点是培养创新型人才，而课程教学是实现高素质创新型人才培养的重要环节，它对全面加强学生知识、技能、能力、创新精神和综合素质培养有着举足轻重的作用。随着现代科学技术的快速发展与知识的不断更新，教材的选择是关键点。自从2005年开设《材料化学》这门课程，我国出版的教材在质上发生了一些微妙的变化。最早的教材是1994年厦门大学丁马太教授出版的《材料化学导论》，该教科书还被复旦大学、西北大学等采用，但内容相对比较陈旧。其后，北京师范大学李奇老师主编了《材料化学》，上海交通大学唐小真教授主编了《材料化学导论》以及南京师范大学周志华教授主编了《材料化学》等。直到2008年，中山大学曾兆华老师根据自己多年的教学经验和实践体会出版了《材料化学》教材，前半部分涉及材料的制备、结构、性能等材料化学的基本内容，后半部分则以金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料四大类材料为主线，对不同种类的材料进行介绍，其中涉及各种现代先进材料如高性能金属材料、电子信息材料、纳米材料、功能陶瓷、感光材料、生物医用材料、航空航天材料、能源材料等，并叙述各种材料的性能和行为与其成分及内部组织结构之间的关系，这些内容与本课程以前的教学内容不谋而合。总之，教材是指引学生入门的工具，作为教师一定要把好教材关，找到适合自己学生的教材，方能做到事半功倍。

二、材料化学课程教学改革探索与实践

虽然材料化学是一门理论性较强的专业基础课程，但随着材料科学的飞速发展，材料化学领域的研究成果逐渐得到应用。例如Motorola、保洁等公司每年都会招聘材料化学方向的人才到其研发中心进行新产品新工艺的开发。因此，从培养创新型人才角度来看，教学过程中应加强实践性教学内容，增强材料化学理论知识与科研、生产实践中的实际问题的联系，从而提高学生综合运用材料化学知识解决实际问题的能力，培养学生创新意识和创新能力。然而，由于受传统教学方法的影响，其教学主要以教师、课堂、教材为申心教学模式。该模式过于依赖理论教学，由于材料化学综合了材料学，普通化学等方面的内容，涉及的理论知识较为抽象，内容较为难懂，因此，单纯地采取传统教学模式，在授课过程中，教师很难将复杂的知识简单化，把抽象的知识具体化，降低了学生对该课程的学习兴趣。我们要培养创新型人才，就必须建立有利于培养创新型人才的教学体系，因此，进行材料化学课程的教学模式改革是十分必要的。

(一)教学方法与手段的改革探索与实践

(1)采用循环式教学方法，加强理论与实际的联系

科学地组织教学内容，采用循环式教学方法，使学生在学习理论知识的同时，加强能力的培养和训练。在教学过程中，首先从生活或生产实际出发，让学生了解一些材料的性能及应用知识，激发学生学习本课程的基本理论的兴趣，再运用材料化学基本理论来解释材料结构与功能之间的关系，凝炼出材料设计与制备的原理和方法，并以此原理和方法来设计和制各出有一定社会需求的新型材料。这种循环式教学方法既能提高学生的理论水平，又能培养学生解决实际问题的综合能力。

2、实施三结合教学方式，营造生动活泼的教学氛围

在教学中，我们采用自创三结合教学方式，即讲解与讨论相结合、讲授与自学相结合、期末考试与平时小论文相结合。我们改革了传统的“注入式”教学，建立了“启发式”教学模式，采取“以学生为主体、教为引导”的方式，突出学生的学习主导地位。在教学过程中注意调动学生参与教学的积极_陛，随时让学生提出问题，然后大家共同讨论，以此不断提高他们分析问题的能力和对问题的理解、认知和表达能力。通过我们有意识地将讲解与讨论相结合，较大力度地变教师为主的传统教学方式为教师与学生互动的教学形式。在教学过程中我们发现，最新的科研成果往往最能激发学生的兴趣和开发学生的思维。因此在相应的章节教学中，我们会及时有效地插入一些最新的研究成果与数据，通过这种方式培养学生掌握学科最新发展动态和开拓知识的能力。

通过近几年教学实践表明，我们的教学方法在培养学生的新思维和新思路方面发挥了独到的作用。通过三结合教学方式进一步锻炼了学生解决问题的能力、表达能力、自学能力以及撰写科技论文的能力，有利于学生综合素质的提高。

3、丰富教学手段，提高学生的学习兴趣

现代化教育技术的应用在很大程度上促进了教学手段的多元化，首先在参考其他学校相近课程课件的基础上结合本课程的教学内容制作了《材料化学》电子课件。综合运用图片、动画、文字等多种形式向学生提供丰富的感性材料，直观而又形象地揭示事物的本质和内在联系，有效地突破教学难点，提高课堂教学质量。例如在绪论部分，将材料科学发展的相关图片做成课件在课堂上放映，使学生对本课程的发展、意义、主要内容有生动而深刻的印象；在纳米材料章节中，一些纳米材料的图片能更形象、直观，有效地帮助学生理解和掌握 知识点。此外，我们还充分利用flas直观易理解的优势，例如在材料的结构一章中，插入14种空间点阵结构模型，金属晶体的3种典型堆积模型，晶体间隙的形成、缺陷和位错的形成等：在材料的制各一章中，插入多个物理气相沉积和化学气相沉积装置动画；在无机非金属材料一章中针对石英光纤的制各，插入了多幅动画。在整个教学过程中，该课件产生了很好的教学效果极大地提高了学生的学习兴趣。

另外，互联网也是老师和学生、学生与学生之间交流的平台，将主讲教师的电子信箱告诉学生，学生可以给教师发电子邮件谈学习、谈思想，交流学习中存在的问题，以及学习、生活中的感受和困难，利用现代化的手段，拉近师生间以及学生之间的距离。

(二)教学内容改革探索与实践

材料化学是从化学的角度研究材料的制备、组成、结构、性质及其应用的一门科学。它既是材料科学的一个重要分支，又是化学学科的一个组成部分，具有明显的交叉学科、边缘学科的性质，并且是材料科学的核心部分，具有明显的应用理科性质，在理论和实践上的重要性是不言而喻的。

1、优化课程结构

优化课程结构的重点在于突出理论知识的应用和实践能力的培养，基础理论教学以应用为目的，专业课教学强调针对性和实用性。在构建新的课程体系过程中一方面要规划好专业的主干课程，另一方面以技术应用能力培养为主线，理顺相关课程开课顺序，加大实践教学的比例，强化实践性教学环节，实现理论教学和实践教学并重。我院在课程设置上力求反映材料化学专业的培养目标、专业特点和培养要求，注意改变知识简单任意拼凑、课程之间相互脱节的状况，整个课程以通识教育课程、学科类基础课程、专业必修课、选修课、跨学科任意选修课和实践教学构成。选修课开设的原则是：有利于培养学生的一专多能、拓宽学生的知识面以及培养学生的实际工作能力和创新精神等。根据专业方向的不同，开设课程也有所区别。同时，结合专业特点，在课程体系中实施改革，增加人文教育内容，强化人文素质教育，促进专业教学质量的提高。

2、教学内容与特色学科建设相结合

材料化学以普通化学基础和材料学理论为基础，涉及的理论知识比较抽象，从学习的角度将，要求学生在学习过程中从宏观的概念转化到微观。如从电子，原子、分子水平来理解材料的基本性能。因此，教学难度比较大，如果单纯地采用单一的教学方式，会导致理论与试剂脱离，增加了教学难度，在一定程度上不利于培养学生对本课程的学习兴趣。所以，在教学过程中，应该结合我院材料学科建设的特点，拓宽教材内容，结合我院材料学科的优势和特色，在教学内容中融入我院金属材料、无机纳米材料的物理化学性能，以使学生更加容易接受，增强教学效果。同时结合材料的最新研究动态，理论联系实际地将新兴材料的最新进展向学生介绍，从而提高学生学习的兴趣和实际应用能力。

3、教学内容体现材料化学专业人才的培养方案

针对材料化学课程特点，依托学科特色，围绕培养和造就富有创新意识和能力的宽口径、厚基础、高素质、显个性的人才培养理念并结合本专业现有的教学科研条件，对材料化学学课程进行了改革和探索。材料化学教学内容的选材要体现基础宽、起点高、内容新、知识活的原则，强调从化学角度提出问题、分析问题、解决问题的方法和思路。教学内容应让学生了解材料学科的概况和发展趋势；了解材料制各过程中的化学现象和反应特征；了解所制得材料的形貌、物相和物理化学性质之间的关系：掌握材料制备过程中的化学原理与方法：了解材料的化学改性方法和新材料设计和开发的研究方法，同时也要培养学生的创新思维、创新意识、创新能力和创新精神。实践证明，通过改革，学生的实践能力、创新能力和综合素质明显得到提高。

(三)教师队伍的建设

高校师资队伍是学校发展的根本所在，是学科建设的重中之重。一所高水平大学必须拥有一支高水平的教师队伍。师资是衡量大学水平的最重要的指标和要素。由于材料化学课程是介于材料学和化学之间的一门边缘学科，所涉及面较广。单纯有纯化学背景的教师或纯材料学背景的教师上课，由于知识面的问题，会导致教师教的费劲，学生学得困难。对于材料化学课程教师队伍应该持续充电，完善知识结构。要鼓励材料材料化学课程教师积极对外交流，这样有利于学科交叉和吸取其他高校的成功经验，同时还要做到教学和科研相结合，紧跟材料科学研究的前沿。在教学过程中，教师要对教学内容进行延伸，不仅仅是单纯地讲述课本上的内容，这样就使本来很单调的内容变得比较有趣，活跃了课堂气氛，让学生学到最新和最现代的知识和技术。因此，在材料化学课程教学改革探索与实践中，必须加强高校师资队伍建设。

第3篇：新材料导论论文范文

他是分管科研工作的校领导，同时又是浙江省应用化学“重中之重”学科带头人、化学工程与技术一级学科博士点及应用化学博士点负责人、绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地主任、浙江省国家大学科技园发展有限公司董事长。他还是一个科技事业活动家，不仅兼任着中国化学会理事、中国有机电化学和工业协会副理事长、中国石油和化工理事会常务理事、浙江省化学会副理事长、浙江省化工学会副理事长和浙江省纳米材料协会副理事长等近20个职务，还兼任着《化学学报》、《化工学报》等10余种杂志的编委、主任等职。

为了事业呕心沥血

毕业于北京大学化学系物理化学专业的马淳安，在学校从事教学、科研和管理工作已28年。2000年12月，原担任科技处处长的他被任命为副校长，分管学校科研工作。马淳安觉得压力更大，时间更紧了。他不断地感慨自己的时间不够用，要做的事情实在太多太多。他说：“虽然科学研究是我这辈子的爱好和追求。也是我的本行，但学校把这么重大的担子交给我，我不能不担负起这个责任，更不能辜负大家对我的期望。”

这位在常人眼里“执着”得有些“痴”的校领导，28年来，一共只回东阳老家过了3次年。每年的年三十、年初一，他几乎都在学校的实验室或办公室度过：不分昼夜、不分节假日，平均每天十四、五个小时，他都是在学校里工作。

为了更好地调动广大教师和科研人员从事科研和学术探讨的积极性，多出高水平的科研成果。促进学校科研水平的快速发展，马淳安协助学校主要领导开展了创新性的工作――学校及时调整了纵、横项科研分配政策。有效地设立了专利基金、论文奖励基金、获奖成果奖励基金、学术交流基金、重大项目配套基金以及研究生教材和专著基金。几年来，学校的科研经费、研究论文、发明专利等各项工作取得了令人瞩目的成绩。如，科研经费从几千万突破到2005年的2.43亿元、SCIE论文数量在全国高校中排名第55位、专利申请和授权数排名全国高校第10位。此外，一些具有突破性和标志性的大项目、大成果、大奖项不断出现，从而凸显了浙工大在省属高校以及国内高校中的地位。

多年来，在校党委的正确领导下。马淳安还致力于国家重点实验室、一级学科博士点、国家级大学科技园等具有标志性的学科平台建设项目的建设工作。

2002年，为了申报成功绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地．马淳安多次往返于北京和学校之间。答辩期间，为了确保成功，马淳安全神贯注地整理申报材料、准备答辩演习，连续十多天忙至凌晨2、3点钟，然后又奔赴北京参加紧张的答辩。由于长时间睡眠不足，精神高度紧张，回学校后的马淳安渐渐感觉到身体的不适，他却未当一回事，继续忙着学校的工作，直至累倒住院。

此后，由学校牵头组织建起的浙江省国家大学科技园，申报过程中遭遇“非典”和国家对园区严格整顿的干扰，这时。马淳安教授和其他校领导采取了积极措施。如今，浙江省国家大学科技园已获国家科技部和教育部批准，成为全国50家国家级大学科技园之一。

为了社会无私奉献

作为国内知名的电化学工程专家，马淳安的追求就是如何利用自己的电化学工程技术，为国家和社会多作贡献。因此，马淳安非常强调在国际前沿领域开展自主创新工作，他认为，原始创新是科学，过程创新是技术，集成创新是产品，科学研究的最终目标是在自然界中获取更多的物质利益。为人类所用。要想让一个新产品走向市场，转化为经济效益，就必须走学科交叉、集成创新的道路。只有这样，才能让国家富强、人民受益。

几十年来。马淳安从未因各种事务繁忙而停止过教学和科研工作。至今他已培养和指导本科生100余人、硕士生和博士生40余人。他先后主持和完成了纳米碳化钨的微结构及催化性能研究等30余项国家873前期专项、国家自然科学基金、浙江省重大攻关等国家计划项目，其中15项已通过技术鉴定，均处于国内领先或国际先进水平。

近年，马淳安又带头先后完成了“1500T／Y丁二酸电解合成生产技术”等10多项技术合同项目，其中有5项已投AT业化生产，取得了良好的经济和社会效益。

在这些工业化生产项目中，有的是厂家慕名找上门来要求合作研究的。 “二氯吡啶甲酸绿色电合成生产技术”就是这样的一个例子。2004年，浙江某化工有限公司在国际上了解到一种利用有机电化学方法生产的高效、无毒的新农药在国内尚无人研究开发，就到处寻求合作单位。他们跑遍了长春、北京、上海等一些高校和中国科学院的电化学研究机构，然而，令他们感到惊讶的是，他们每跑一处找到该领域的专家，该领域的专家就以该项目难度大、承担不了为由，一致推荐马淳安教授。

已在有机电化学领域研究了近20年的马淳安，接到该项目后，仅花了1年多的时间。就突破了许多关键技术，顺利完成了小试和中试的研究工作，并于2005年11月建成了我国第一条二氯吡啶甲酸绿色电化学合成生产线。由于该产品高效、无毒，国外定单源源不断，经济效益十分显著。

电化学的应用领域十分广泛，加之马淳安非常强调多学科交叉，所以，他研制和开发的产品种类也较多。2005年，马淳安研究了20多年的碳化钨电催化材料又有了重大突破。马淳安等人不但在国际上首次成功制备了具有介孔结构空心球状的纳米碳化钨粉体，而且利用该材料通过表面激光熔覆方法，使基体合金材料表面的硬度、韧性大幅度增强，远优于未经熔覆的合金材料。“这一新技术和新材料在国际上属首创。可能会在表面材料领域掀起一场小小的革命。”建成了我国第一条二氯吡啶甲马淳安自信地表示。

一分耕耘，一分收获。几十年如一日默默耕耘的马淳安先后获国家教育部科技进步二等奖2项，浙江省科技进步一、二等奖4项，浙江省高校科技进步一、二等奖5项，联合国TIPS中国国家分部颁发的“发明创新科技之星奖”1项。“国家级新产品”1项等数十项奖项。他研制的产品有5项被授权为中国发明专利，另外还有4项发明专利已被国家知识产权局受理。

第4篇：新材料导论论文范文

关键词:梯度功能材料,复合材料,研究进展

TheAdvanceofFunctionallyGradientMaterials

JinliangCui

(Qinghaiuniversity,XiningQinghai810016,china)

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

Keywords:FGM；composite；theAdvance

0引言

信息、能源、材料是现代科学技术和社会发展的三大支柱。现代高科技的竞争在很大程度上依赖于材料科学的发展。对材料,特别是对高性能材料的认识水平、掌握和应用能力,直接体现国家的科学技术水平和经济实力,也是一个国家综合国力和社会文明进步速度的标志。因此,新材料的开发与研究是材料科学发展的先导,是21世纪高科技领域的基石。

近年来,材料科学获得了突飞猛进的发展[1]。究其原因,一方面是各个学科的交叉渗透引入了新理论、新方法及新的实验技术;另一方面是实际应用的迫切需要对材料提出了新的要求。而FGM即是为解决实际生产应用问题而产生的一种新型复合材料，这种材料对新一代航天飞行器突破“小型化”，“轻质化”，“高性能化”和“多功能化”具有举足轻重的作用[2]，并且它也可广泛用于其它领域，所以它是近年来在材料科学中涌现出的研究热点之一。

1FGM概念的提出

当代航天飞机等高新技术的发展，对材料性能的要求越来越苛刻。例如：当航天飞机往返大气层，飞行速度超过25个马赫数，其表面温度高达2000℃。而其燃烧室内燃烧气体温度可超过2000℃，燃烧室的热流量大于5MW/m2,其空气入口的前端热通量达5MW/m2.对于如此大的热量必须采取冷却措施，一般将用作燃料的液氢作为强制冷却的冷却剂，此时燃烧室内外要承受高达1000K以上的温差,传统的单相均匀材料已无能为力[1]。若采用多相复合材料,如金属基陶瓷涂层材料,由于各相的热胀系数和热应力的差别较大,很容易在相界处出现涂层剥落[3]或龟裂[1]现象，其关键在于基底和涂层间存在有一个物理性能突变的界面。为解决此类极端条件下常规耐热材料的不足，日本学者新野正之、平井敏雄和渡边龙三人于1987年首次提出了梯度功能材料的概念[1]，即以连续变化的组分梯度来代替突变界面,消除物理性能的突变,使热应力降至最小[3],如图1所示。

随着研究的不断深入，梯度功能材料的概念也得到了发展。目前梯度功能材料(FGM)是指以计算机辅助材料设计为基础，采用先进复合技术，使构成材料的要素（组成、结构）沿厚度方向有一侧向另一侧成连续变化，从而使材料的性质和功能呈梯度变化的新型材料[4]。

2FGM的特性和分类

2.1FGM的特殊性能

由于FGM的材料组分是在一定的空间方向上连续变化的特点如图2,因此它能有效地克服传统复合材料的不足[5]。正如Erdogan在其论文[6]中指出的与传统复合材料相比FGM有如下优势:

1)将FGM用作界面层来连接不相容的两种材料,可以大大地提高粘结强度;

2)将FGM用作涂层和界面层可以减小残余应力和热应力;

3)将FGM用作涂层和界面层可以消除连接材料中界面交叉点以及应力自由端点的应力奇异性;

4)用FGM代替传统的均匀材料涂层,既可以增强连接强度也可以减小裂纹驱动力。

图2

2.2FGM的分类

根据不同的分类标准FGM有多种分类方式。根据材料的组合方式，FGM分为金属/陶瓷，陶瓷/陶瓷，陶瓷/塑料等多种组合方式的材料[1]；根据其组成变化FGM分为梯度功能整体型（组成从一侧到另一侧呈梯度渐变的结构材料），梯度功能涂敷型（在基体材料上形成组成渐变的涂层），梯度功能连接型（连接两个基体间的界面层呈梯度变化）[1]；根据不同的梯度性质变化分为密度FGM，成分FGM，光学FGM，精细FGM等[4]；根据不同的应用领域有可分为耐热FGM，生物、化学工程FGM，电子工程FGM等[7]。

3FGM的应用

FGM最初是从航天领域发展起来的。随着FGM研究的不断深入,人们发现利用组分、结构、性能梯度的变化,可制备出具有声、光、电、磁等特性的FGM,并可望应用于许多领域。FGM的应用[8]见图3。

图3FGM的应用

功能

应用领域材料组合

缓和热应

力功能及

结合功能

航天飞机的超耐热材料

陶瓷引擎

耐磨耗损性机械部件

耐热性机械部件

耐蚀性机械部件

加工工具

运动用具:建材陶瓷金属

陶瓷金属

塑料金属

异种金属

异种陶瓷

金刚石金属

碳纤维金属塑料

核功能

原子炉构造材料

核融合炉内壁材料

放射性遮避材料轻元素高强度材料

耐热材料遮避材料

耐热材料遮避材料

生物相溶性

及医学功能

人工牙齿牙根

人工骨

人工关节

人工内脏器官:人工血管

补助感觉器官

生命科学磷灰石氧化铝

磷灰石金属

磷灰石塑料

异种塑料

硅芯片塑料

电磁功能

电磁功能陶瓷过滤器

超声波振动子

IC

磁盘

磁头

电磁铁

长寿命加热器

超导材料

电磁屏避材料

高密度封装基板压电陶瓷塑料

压电陶瓷塑料

硅化合物半导体

多层磁性薄膜

金属铁磁体

金属铁磁体

金属陶瓷

金属超导陶瓷

塑料导电性材料

陶瓷陶瓷

光学功能防反射膜

光纤;透镜;波选择器

多色发光元件

玻璃激光透明材料玻璃

折射率不同的材料

不同的化合物半导体

稀土类元素玻璃

能源转化功能

MHD发电

电极;池内壁

热电变换发电

燃料电池

地热发电

太阳电池陶瓷高熔点金属

金属陶瓷

金属硅化物

陶瓷固体电解质

金属陶瓷

电池硅、锗及其化合物

4FGM的研究

FGM研究内容包括材料设计、材料制备和材料性能评价。FGM的研究开发体系如图4所示[8]。

设计设计

图4FGM研究开发体系

4.1FGM设计

FGM设计是一个逆向设计过程[7]。

首先确定材料的最终结构和应用条件,然后从FGM设计数据库中选择满足使用条件的材料组合、过渡组份的性能及微观结构,以及制备和评价方法,最后基于上述结构和材料组合选择,根据假定的组成成份分布函数,计算出体系的温度分布和热应力分布。如果调整假定的组成成份分布函数,就有可能计算出FGM体系中最佳的温度分布和热应力分布,此时的组成分布函数即最佳设计参数。

FGM设计主要构成要素有三:

1)确定结构形状,热—力学边界条件和成分分布函数;

2)确定各种物性数据和复合材料热物性参数模型;

3)采用适当的数学—力学计算方法,包括有限元方法计算FGM的应力分布,采用通用的和自行开发的软件进行计算机辅助设计。

FGM设计的特点是与材料的制备工艺紧密结合,借助于计算机辅助设计系统,得出最优的设计方案。

4.2FGM的制备

FGM制备研究的主要目标是通过合适的手段,实现FGM组成成份、微观结构能够按设计分布,从而实现FGM的设计性能。可分为粉末致密法:如粉末冶金法(PM),自蔓延高温合成法(SHS);涂层法:如等离子喷涂法,激光熔覆法,电沉积法,气相沉积包含物理气相沉积(PVD)和化学相沉积(CVD);形变与马氏体相变[10、14]。

4.2.1粉末冶金法(PM)

PM法是先将原料粉末按设计的梯度成分成形,然后烧结。通过控制和调节原料粉末的粒度分布和烧结收缩的均匀性,可获得热应力缓和的FGM。粉末冶金法可靠性高,适用于制造形状比较简单的FGM部件,但工艺比较复杂,制备的FGM有一定的孔隙率,尺寸受模具限制[7]。常用的烧结法有常压烧结、热压烧结、热等静压烧结及反应烧结等。这种工艺比较适合制备大体积的材料。PM法具有设备简单、易于操作和成本低等优点,但要对保温温度、保温时间和冷却速度进行严格控制。国内外利用粉末冶金方法已制备出的FGM有:MgC/Ni、ZrO2/W、Al2O3/ZrO2[8]、Al2O3-W-Ni-Cr、WC-Co、WC-Ni等[7]。

4.2.2自蔓延燃烧高温合成法(Self-propagatingHigh-temperatureSynthesis简称SHS或CombustionSynthesis)

SHS法是前苏联科学家Merzhanov等在1967年研究Ti和B的燃烧反应时,发现的一种合成材料的新技术。其原理是利用外部能量加热局部粉体引燃化学反应,此后化学反应在自身放热的支持下,自动持续地蔓延下去,利用反应热将粉末烧结成材，最后合成新的化合物。其反应示意图如图6所示[16]：

图6SHS反应过程示意图

SHS法具有产物纯度高、效率高、成本低、工艺相对简单的特点。并且适合制造大尺寸和形状复杂的FGM。但SHS法仅适合存在高放热反应的材料体系,金属与陶瓷的发热量差异大,烧结程度不同,较难控制,因而影响材料的致密度,孔隙率较大,机械强度较低。目前利用SHS法己制备出Al/TiB2,Cu/TiB2、Ni/TiC[8]、Nb-N、Ti-Al等系功能梯度材料[7、11]。

4.2.3喷涂法

喷涂法主要是指等离子体喷涂工艺,适用于形状复杂的材料和部件的制备。通常,将金属和陶瓷的原料粉末分别通过不同的管道输送到等离子喷枪内,并在熔化的状态下将它喷镀在基体的表面上形成梯度功能材料涂层。可以通过计算机程序控制粉料的输送速度和流量来得到设计所要求的梯度分布函数。这种工艺已经被广泛地用来制备耐热合金发动机叶片的热障涂层上,其成分是部分稳定氧化锆(PSZ)陶瓷和NiCrAlY合金[9]。

4.2.3.1等离子喷涂法(PS)

PS法的原理是等离子气体被电子加热离解成电子和离子的平衡混合物,形成等离子体,其温度高达1500K,同时处于高度压缩状态,所具有的能量极大。等离子体通过喷嘴时急剧膨胀形成亚音速或超音速的等离子流,速度可高达1.5km/s。原料粉末送至等离子射流中,粉末颗粒被加热熔化,有时还会与等离子体发生复杂的冶金化学反应,随后被雾化成细小的熔滴,喷射在基底上,快速冷却固结,形成沉积层。喷涂过程中改变陶瓷与金属的送粉比例,调节等离子射流的温度及流速,即可调整成分与组织,获得梯度涂层[8、11]。该法的优点是可以方便的控制粉末成分的组成,沉积效率高,无需烧结,不受基体面积大小的限制,比较容易得到大面积的块材[10],但梯度涂层与基体间的结合强度不高,并存在涂层组织不均匀,空洞疏松,表面粗糙等缺陷。采用此法己制备出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

图7PS方法制备FGM涂层示意图[17]（a）单枪喷涂（b）双枪喷涂

4.2.3.2激光熔覆法

激光熔覆法是将预先设计好组分配比的混合粉末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,便会产生用B合金化的A薄涂层,并焊接到B基底表面上,形成第一包覆层。改变注入粉末的组成配比,在上述覆层熔覆的同时注入,在垂直覆层方向上形成组分的变化。重复以上过程,就可以获得任意多层的FGM。用Ti-A1合金熔覆Ti用颗粒陶瓷增强剂熔覆金属获得了梯度多层结构。梯度的变化可以通过控制初始涂层A的数量和厚度,以及熔区的深度来获得,熔区的深度本身由激光的功率和移动速度来控制。该工艺可以显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热及电气特性和生物活性等性能,但由于激光温度过高,涂层表面有时会出现裂纹或孔洞,并且陶瓷颗粒与金属往往发生化学反应[10]。采用此法可制备Ti-Al、WC-Ni、Al-SiC系梯度功能材料[7]。

图8同步注粉式激光表面熔覆处理示意图[18]

4.2.3.3热喷射沉积[10]

与等离子喷涂有些相关的一种工艺是热喷涂。用这种工艺把先前熔化的金属射流雾化,并喷涂到基底上凝固,因此,建立起一层快速凝固的材料。通过将增强粒子注射到金属流束中,这种工艺已被推广到制造复合材料中。陶瓷增强颗粒,典型的如SiC或Al2O3,一般保持固态,混入金属液滴而被涂覆在基底,形成近致密的复合材料。在喷涂沉积过程中,通过连续地改变增强颗粒的馈送速率,热喷涂沉积已被推广产生梯度6061铝合金/SiC复合材料。可以使用热等静压工序以消除梯度复合材料中的孔隙。

4.2.3.4电沉积法

电沉积法是一种低温下制备FGM的化学方法。该法利用电镀的原理,将所选材料的悬浮液置于两电极间的外场中,通过注入另一相的悬浮液使之混合,并通过控制镀液流速、电流密度或粒子浓度,在电场作用下电荷的悬浮颗粒在电极上沉积下来,最后得到FGM膜或材料[8]。所用的基体材料可以是金属、塑料、陶瓷或玻璃,涂层的主要材料为TiO2-Ni,Cu-Ni,SiC-Cu,Cu-Al2O3等。此法可以在固体基体材料的表面获得金属、合金或陶瓷的沉积层,以改变固体材料的表面特性,提高材料表面的耐磨损性、耐腐蚀性或使材料表面具有特殊的电磁功能、光学功能、热物理性能,该工艺由于对镀层材料的物理力学性能破坏小、设备简单、操作方便、成型压力和温度低,精度易控制,生产成本低廉等显著优点而备受材料研究者的关注。但该法只适合于制造薄箔型功能梯度材料。[8、10]

4.2.3.5气相沉积法

气相沉积是利用具有活性的气态物质在基体表面成膜的技术。通过控制弥散相浓度,在厚度方向上实现组分的梯度化,适合于制备薄膜型及平板型FGM[8]。该法可以制备大尺寸的功能梯度材料,但合成速度低,一般不能制备出大厚度的梯度膜,与基体结合强度低、设备比较复杂。采用此法己制备出Si-C、Ti-C、Cr-CrN、Si-C-TiC、Ti-TiN、Ti-TiC、Cr-CrN系功能梯度材料。气相沉积按机理的不同分为物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)两类。

化学气相沉积法(CVD)是将两相气相均质源输送到反应器中进行均匀混合,在热基板上发生化学反应并使反映产物沉积在基板上。通过控制反应气体的压力、组成及反应温度,精确地控制材料的组成、结构和形态,并能使其组成、结构和形态从一种组分到另一种组分连续变化,可得到按设计要求的FGM。另外,该法无须烧结即可制备出致密而性能优异的FGM,因而受到人们的重视。主要使用的材料是C-C、C-SiC、Ti-C等系[8、10]。CVD的制备过程包括：气相反应物的形成；气相反应物传输到沉积区域；固体产物从气相中沉积与衬底[12]。

物理气相沉积法(PVD)是通过加热固相源物质,使其蒸发为气相,然后沉积于基材上,形成约100μm厚度的致密薄膜。加热金属的方法有电阻加热、电子束轰击、离子溅射等。PVD法的特点是沉积温度低,对基体热影响小,但沉积速度慢。日本科技厅金属材料研究所用该法制备出Ti/TiN、Ti/TiC、Cr/CrN系的FGM[7~8、10~11]

4.2.4形变与马氏体相变[8]

通过伴随的应变变化,马氏体相变能在所选择的材料中提供一个附加的被称作“相变塑性”的变形机制。借助这种机制在恒温下形成的马氏体量随材料中的应力和变形量的增加而增加。因此,在合适的温度范围内,可以通过施加应变(或等价应力)梯度,在这种材料中产生应力诱发马氏体体积分数梯度。这一方法在顺磁奥氏体18-8不锈钢(Fe-18%,Cr-8%Ni)试样内部获得了铁磁马氏体α体积分数的连续变化。这种工艺虽然明显局限于一定的材料范围,但能提供一个简单的方法,可以一步生产含有饱和磁化强度连续变化的材料,这种材料对于位置测量装置的制造有潜在的应用前景。

4.3FGM的特性评价

功能梯度材料的特征评价是为了进一步优化成分设计,为成分设计数据库提供实验数据,目前已开发出局部热应力试验评价、热屏蔽性能评价和热性能测定、机械强度测定等四个方面。这些评价技术还停留在功能梯度材料物性值试验测定等基础性的工作上[7]。目前,对热压力缓和型的FGM主要就其隔热性能、热疲劳功能、耐热冲击特性、热压力缓和性能以及机械性能进行评价[8]。目前,日本、美国正致力于建立统一的标准特征评价体系[7~8]。

5FGM的研究发展方向

5.1存在的问题

作为一种新型功能材料,梯度功能材料范围广泛,性能特殊,用途各异。尚存在一些问题需要进一步的研究和解决,主要表现在以下一些方面[5、13]:

1）梯度材料设计的数据库（包括材料体系、物性参数、材料制备和性能评价等）还需要补充、收集、归纳、整理和完善；

2）尚需要进一步研究和探索统一的、准确的材料物理性质模型，揭示出梯度材料物理性能与成分分布，微观结构以及制备条件的定量关系，为准确、可靠地预测梯度材料物理性能奠定基础；

3）随着梯度材料除热应力缓和以外用途的日益增加，必须研究更多的物性模型和设计体系，为梯度材料在多方面研究和应用开辟道路；

4）尚需完善连续介质理论、量子（离散）理论、渗流理论及微观结构模型，并借助计算机模拟对材料性能进行理论预测，尤其需要研究材料的晶面（或界面）。

5)已制备的梯度功能材料样品的体积小、结构简单,还不具有较多的实用价值;

6)成本高。

5.2FGM制备技术总的研究趋势[13、15、19-20]

1）开发的低成本、自动化程度高、操作简便的制备技术；

2）开发大尺寸和复杂形状的FGM制备技术；

3）开发更精确控制梯度组成的制备技术（高性能材料复合技术）；

4）深入研究各种先进的制备工艺机理，特别是其中的光、电、磁特性。

5.3对FGM的性能评价进行研究[2、13]

有必要从以下5个方面进行研究：

1）热稳定性，即在温度梯度下成分分布随时间变化关系问题；

2）热绝缘性能；

3）热疲劳、热冲击和抗震性；

4）抗极端环境变化能力；

5）其他性能评价，如热电性能、压电性能、光学性能和磁学性能等

6结束语

FGM的出现标志着现代材料的设计思想进入了高性能新型材料的开发阶段[8]。FGM的研究和开发应用已成为当前材料科学的前沿课题。目前正在向多学科交叉,多产业结合,国际化合作的方向发展。

参考文献：

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第5篇：新材料导论论文范文

论文摘要： 物理学是一门以实验为基础的学科。物理实验在物理教学乃至整个科学教育中占有重要的地位，实验是中学物理教学的重要内容，新课程标准的实施为物理实验提供了一片沃土。作者通过对相关文献及资料的分析，以及新课程标准指导下的高中物理实验课教学，对物理探究性实验的界定、物理探究性实验的内容的选择和设计原则进行了探讨。

物理学是一门以实验为基础的自然学科。实验是物理探究的重要科学方法，高中物理实验教学的改革应当关注探究思想的介入，改变将实验的功能仅归于验证理论和培养动作技能的观点。2003年3月31日教育部颁布了《普通高中物理课程标准(实验)》，指出高中物理的课程的基本理念是：①在课程目标上注重提高全体学生的科学素养;②在课程结构上重视基础，体现课程的选择性;③在课程的设置上体现时代性、基础性、选择性;④在课程实施上注重自主学习，提倡教学方式多样化;⑤在课程评价上强调新观念，促进学生发展。课程目标从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度提出了要求。科学探究被提到前所未有的高度，科学探究己经成为物理课程的基本理念之一，被列入课程目标和内容标准，同时还被作为重要的教学建议之一。

基于以上原因，在新课程实施的初期，对新课标下物理探究性实验进行研究具有一定的理论和实践意义，可以为课改和新课程的实施提供参考。

1.物理探究性实验的定义

物理探究性实验是为了探求物理知识，学会一定的物理研究方法等而进行的涉及提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等活动。它是物理领域中的科学探究。在具体的教学实施过程中，可以涉及科学探究的某几个环节，也可以是全过程，分别是“部分探究”和“完整探究”。实验探究现己成为理科教学的重要标志，也是日前一些发达国家的中小学理科教学的基本教学手段和学生活动的主要形式。

2.物理探究性实验的设计原则

2.1主体性原则。整个探究性实验学习活动始终要围绕学生自己发现—选择—探究—解决问题这个研究活动过程来设计，以学生的活动为中心，放手让学生自己去研究、探索，把学习活动的主动权交给学生，教师在其中只起点拨的指导、领路作用。在设计探究性实验时，要充分考虑如何激发学生对问题情境或探究内容的兴趣和探究动机，要保证探究活动过程对学生的开放性，给学生提供自主探索、自主创造的机会，让他们各尽所长，充分发挥。

2.2目标的原则。做每个实验都要有明确的目的，具体到探究的每一步也要有明确的目标。这里的目标包括知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三方面。当然具体到每个探究性实验，其目标可能有所侧重。只有明确了要达到的目标，探究就有正确的方向，学生就能在探究过程中经受住困难或挫折的考验，从而对探究过程的艰辛与乐趣体验得更深刻。

2.3科学性原则。探究性实验设计中的实验原理科学、装置合理、操作程序和方法正确，探究性实验设计的全过程都科学、合理，所采用的设计标准、方法、步骤等都有一定的理论依据或实践基础，得出的实验结论就可能是正确的。在整个探究过程中，要着重培养学生科学思维方法，观察和记录实验的方法，以提高学生的科学素养，这也正是探究性实验设计的宗旨。

2.4趣味性原则。探究性实验的设计要充分考虑学生心理特点和认知水平，实验设计要生动、有趣，能使学生在进行实验探究时，自始至终保持很高的兴趣。

2.5简约性原则。简约性是指要用尽可能简单的实验方法和实验装置，用较少的实验步骤和器材，在较短时间内达到预期的日的。用简单易行的、合理的实验设计，冲淡学生怕实验准备工作麻烦的情绪;用新材料、新工具降低实验的操作难度。实验设计简约，装置简单，操作简便，节约时间，整个实验过程中没有过多的干扰，学生将主要精力集中在探究目的上。简单就是美，恰当的实验设计既突出实验重点，又没有冗长的实验步骤。

2.6互动性原则。现代教育理论指出，教学过程是师生交往、积极互动、共同发展的过程，师生互教互学形成一个真正的“学习共同体”。在教学中，存在着师生间、生生间的交往。交往的基本属性是互动性和互惠性。信息交流实现了师生互动，相互沟通、相互影响、相互补充，从而达到了共识、共享、共进。

3.新课标下高中物理探究性实验内容的选择

实验内容是实施物理实验并使教学效果达到预期目标的根本。物理实验中蕴藏着极为活跃的因素，随时会出现许多学生意想不到的问题，对与活化学生学习的知识和训练思维有很大的好处。在实际选择内容时要考虑到以下几个问题。

3.1目标的全面性。传统的实验教学在目标上主要强调知识的获取，包括一些具体的实验技能。而探究实验教学应具有更加全面的目标，不仅包括知识方面，而且应该包括态度、情感、能力等诸多方面。按照新课程标准的要求就是知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观这三个维度的要求。课程标准对科学探究及物理实验能力要求，即提出问题、猜想和假设，制定计划与设计实验，进行实验与收集数据，分析与论证、评估，以及交流与合作。

3.2内容要在学生的“最近发展区”内。所谓“最近发展区”，就是学生独立解决问题时的实际发展水平与学生在教师引导下解决问题时的潜在发展水平之间的距离。教师的引导应高于学生原有的水平，否则学生得不到应有的发展;但也不能差异过大，否则会导致学生学习失败，对学习失去兴趣。

3.3内容要贴近生活、贴近社会。很好地联系学生的生活实际和社会实际，可以提高学生对物理的学习兴趣，使学生感到物理就在自己身边，也可以使学生在知道和理解物理知识的基础上，能够清楚所学的知识能用于做什么和怎么做，同时对物理的本质和价值，有一个正确的认识。

3.4内容要结合课程标准。新课程标准中的实验可以分成几类。

第一类是在表述上有“通过实验，探究……”等字样的实验，是一类基本的探究性实验，是课程标准规定了的。这样的实验的例子有以下一些：通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系；通过实验探究决定导线电阻的因素，知道电阻定律；通过实验，探究单摆的周期与摆长的关系。

第二类是在表述上有“通过实验知道……”“通过实验认识……”“通过实验了解……”“通过实验理解……”“经历……实验过程，了解……”等字样的实验。这样的例子有：通过实验认识滑动摩擦、静摩擦的规律，能用动摩擦因数计算摩擦力；通过实验了解物体的弹性；通过实验理解光的折射定律；通过实验知道常见传感器的工作原理。对于这样的一类实验，可以根据实际需要，把它们设计成探究性实验。

有些课程标准上要求“通过实验演示……”等字样的实验，这类实验，也可根据情况设计成探究性实验，比如：用录像片或计算机模拟演示以粒子散射实验。

还有些实验是不适合被设计成探究性实验的，主要是仪器使用、操作训练等类型的实验。比如：初步了解多用电表的原理；通过实际操作学会使用多用电表；以多用电表为测量工具，判断二极管的正负极，判断大容量电容器是否断路或者漏电。

4.展望

新课程的实施势在必行，科学探究作为基础物理课程改革的基本理念，体现在课程目标、课程内容、教学方式、学习目标和课程评价等方面。实验是物理探究的重要科学方法，高中物理实验教学的改革应当关注探究思想的介入，改变将实验的功能仅归于验证理论和培养动作技能的观点。从这个意义上说，物理探究性实验教学的升展是必然趋势。在新课程标准下如何更好地进行物理探究性实验的教学，还有很多问题值得探讨，比如，如何安排实验探究的内容、时间，如何对物理探究性实验进行评价，如何开发物理实验方面的教学资源比如实验室资源、教师人力资源，等等。

参考文献

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［8］保罗·朗格朗著.终身教育导论［M］.华夏出版社，1988年版.

第6篇：新材料导论论文范文

论文摘要:管理科学研究中的学术规范问题已受到广泛关注。明确管理科学学术规范体系构成与其分析框架是规范研究中的核心。通过与霍尔的系统工程方法论的类比，从逻辑、范式、类型三维视角建立管理科学学术规范体系与分析框架，从学术创新、学术编撰、学术评价角度阐明了管理学学术道德规范、学术过程规范、学术表达规范的基本内容、分析规范与特征。

0引言

    近年来，学术规范与学术规范体系的建立已经受到整个学术界的关注。在对学术规范问题探讨过程中，建立整个学术规范体系、从更高的层面、从更广阔的领域正视学术规范问题在学术界已形成共识。然而，学术规范问题的界定必然涉及学术规范体系。国内史学研究领域似乎对学术规范的问题有较早的介人以及深人的研究。在2002年4月召开的“史学期刊发展研讨会”上，对学术规范体系作了如下陈述:“学术规范是一个多层次的体系，是一个立体的系统。它包括学术研究规范、学术道德规范、学术批评规范和学术写作的技术规范等四个方面。学术研究规范包括学术价值观取向、思维方式、指导思想、理论方法、选题指向等方面，是学术规范的最深层次;学术道德规范，包括尊重前人的研究成果，科学诚实的研究态度，将把握学术史的发展作为研究的基础和前提等;学术批评规范，是专门就如何开展学术批评所制定的行为准则;学术写作的技术规范，是简单的技术层面的东西，是科研成果表述方式的规范化。这是国内基于史学研究对学术规范探索的完整阐述。学术规范的研究也在此基础上得到进一步深化。《学术规范导论》《学术规范读本》等对学术规范的研究成果，以学术规范研究规范著作的问世以及《高等学校哲学社会科学研究学术规范》的颁布为标志，奠定了学术规范理论与实践研究的基础。

    追溯管理科学的发展历史不难发现，管理学研究的先驱十分关注管理学的规范研究，已经深人地探索了管理学的范式问题，分析了管理科学规范性研究蕴涵着管理的科学性、逻辑性、结构化及信度、效度评价等内容。应该说，管理学的规范研究有着较好的范式与传统。但应该看到，由于种种原因，目前国内管理研究存在着令人担忧的“失范”现象，这些“失范”现象使管理学研究中需要思考管理学规范研究体系的重建问题。本文在目前学术规范研究成果集成的基础上，建立管理学规范研究的分析框架，阐明管理学规范研究的基本内容与方法，运用系统分析方法，通过逻辑、范式、类型三维视角建立管理科学学术规范体系与分析框架，从学术创新、学术编撰、学术评价角度阐明管理学学术道德规范、学术过程规范、学术表达规范的基本内容、分析规范的特征。本研究对于推进管理科学的规范研究、建立和完善规范研究体系有重要意义。

1管理学学术规范体系的基本分析框架

1.1管理学学术规范体系的系统工程方法论分析

1.1.1霍尔(a. d hall)系统工程方法论体系

    美国系统工程专家霍尔(a. d hall )1969年所提出的系统工程方法论为大型工程分析与决策提供了统一的思想方法，在许多对象系统分析中有重要的参考价值。这一分析方法将研究对象描绘成展示系统工程各项工作内容的三维(时间维、逻辑维、知识维)结构图。霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的综合化、最优化、程序化和标准化的特点。这一方法将系统工程整个活动过程分为前后紧密衔接的七个阶段和七个步骤，同时还考虑了为完成这些阶段和步骤所需要的各种专业知识和技能。这一系统工程的方法论框架也是解决其他类型的重要参考范式。

1.1.2基于霍尔(a.d hall)系统工程方法论体系的管理学学术规范体系

    显然，比较霍尔的系统工程方法论体系，管理学学术规范体系与之有许多相近之处。基于霍尔的系统工程方法论体系，可以从研究维度、各维度的主要内容，研究问题的思想方法等不同方面对管理学术规范体系进行类比研究。以下是两种体系主要部分的类比，见表。

    由表1的类比可知，管理学学科体系是一个由多元要素组成的具有层次性的系统。霍尔的系统工程方法论体系对于管理学学术规范体系在目标维、阶段维、步骤维、知识维方面有许多相似之处，其系统工程方法论体系是完全可以用于解决管理学科体系的规范性研究。

1.2管理科学学术规范体系的分析框架

    一项完整的管理科学学术活动首先有众多学术活动主体的参与;其次，管理科学学术活动一定在一个特定的学术环境中;再者，管理科学学术活动必然有一个从学术活动起始到学术活动结束以及继续发挥作用的循环往复过程。涉及众多要素，由于这些要素各有不同的归属，在管理科学学术活动中扮演着不同的角色，比如一项管理科学学术活动，可以按照不同的特征将其要素分为不同的维度。

    管理科学学术规范体系框架是多项完整的管理科学学术活动的概括和提炼。显然每一项管理科学学术活动都经历一个起始、发展、终结的过程，它是在一定的时间坐标中完成的，因而时间维度的存在是必然的。另一方面，这一管理科学学术活动具有学术共同体所共有的学科规范，即“范式”(paradigm)或“学科基质”(disciplinarymatrix )，在这些学科规范的基础上，各学科在长期管理科学学术活动中形成了一定的学术规范即一定学术系统中的逻辑范式。这是学术规范体系中的逻辑范式维。与时间维组成了一定的学术规范体系平面。我们知道，不同的学

科体系所形成的学术规范是有差异的，也就是说，按学科的不同形成学术规范体系的另一视界，即学术规范体系的知识维。从而我们看到管理科学学术规范体系的基本框架如图1。管理科学学术规范体系框架从三个相互独立的视角表征其规范体系，这些包括方法论逻辑、范式、类型。由于每一个视角表征整体学术规范体系都体现出某种局限性，只有从多维角度能够更全面表征学术规范体系。

    一项管理科学学术活动首先是一个从活动起始、活动进展到活动过程完成几个主要环节，从而体现出持续性、过程性，这是管理科学学术活动所具备的时间维度，这些管理科学学术活动体现一定的生命周期。因而这些过程包括问题阐述、研究假设与设计、文献收集与分析、结论与理论阐释。在这里，管理科学学术活动的规范体现为一定的结构性、一定范围内的程式，这种程式在一般管理科学学术活动范围内是必要的;另一方面，在管理科学学术活动的每一个阶段都要遵守一定的学术规范，这些包括学术研究道德、研究过程、研究表达三个主要内容，这是学术规范体系的逻辑维，体现学术规范的不同侧面，表明规范的全过程;显然，学术规范体系在不同的学科体系中有不同的内容框架。因此，学术规范体系有一重要的侧面即类型维。体现不同学术研究内容对其的影响。这些类型包括:学术创新、学术编撰与学术评价。因此，从三维视角我们可以清晰地了解科学研究规范的内容。

2管理科学学术规范体系的基本内容

    从方法论逻辑维、范式维、学术类型维，可以更为清晰地了解管理科学学术规范体系的基本框架，在此基础上，进一步将其涉及内容细化，可得到学术规范体系的基本内容。以下对管理科学学术活动过程中类型维学术创新、学术编撰、学术评价三种类型分别进行分析，从而确立学术规范体系的一般内容。

2.1管理科学学术创新学术规范体系的基本内容

    一般管理科学学术创新是指在管理科学学术共同体内的主要学术活动，是以人类知识宝库中增加新的知识元素为目标。其主要是在继承、消化既有管理知识体系和管理科学学术成果的基础上，运用管理学科专业的理论与方法，基于承继、结合、开拓的不同过程提出的新论点、新见解、新材料、新理论、新方法，从而达到丰富和深化人们对研究对象的演变规律及本质的认识。按照管理科学学术规范的体系框架，管理科学学术创新学术规范体系的基本内容如表2。

2.2管理科学学术编撰学术规范体系的基本内容

    管理科学学术编撰学术规范体系的基本内容可以在以上阐述的基础上进一步拓展，如表3。管理科学学术编撰是指对已有管理学科领域现有成果进行鉴定、评价、综述或总结。其在管理科学学科发展与学术研究中起着展示学术动态、阐明管理科学学术研究趋向、确立本领域学术研究定位的作用。虽然管理科学的创新并没有使学术成果有明显增加，但对学术发展的意义不容忽视。随着当代科技的迅猛发展以及学术研究的系统化、规范化，目前，管理科学学术成果海量增加、管理科学学术研究的门类与学术形式全面拓展。因而，给学术研究领域的学术成果更新、不同学派观点的梳理、学术成果价值的评价提出了更高的要求。因此，需要对研究成果进行进一步的鉴定、评价、分类，分析其重要程度、应用价值、归属领域，并对研究成果进行梳理、做出评述，进而进行总结，作为新的知识体系，将更为便捷、更有指导意义提供给使用与研究者。比如多数工具书的编纂也属此类工作，编纂者在文献的梳理过程中，需要对现有全部相关成果进行鉴定和分类，并将它们概括并凝练为简明和完整的文字。显然，这种编撰的过程和结果是重要的学术过程，需要遵循规范的学术研究标准。按照道德规范、过程规范、内涵与表达规范及科学问题设定、设计与假设、文献、数据收集与分析、结论与理论阐述可以对管理科学学术编撰类型作深人的探析，见表3。

2.3管理科学学术评价学术规范体系的基本内容

    管理科学学术评价是同行学者对评价对象是否符合一定学术标准及符合程度做出权威判断的学术活动。在当今社会不断重视科技创新及科技成果推广与应用的宏观环境下，管理科学学术评价正在经济社会中发挥着越来越重要的作用。从管理科学学术视角看，这一领域学术

评价具有界定性、权威性与导向性作用。目前，管理科学学术评价效应的主流是积极的。学术评价在学术活动中发挥着鼓励学术创新、引领学术发展方向、规范和控制学术行为、引导学术研究资源分配的作用;另一方面，由于学术评价“失范”现象，学术评价过程中的负面效应也是明显的，在大量的学术评价过程中，出现了学术资源的不合理与不公正分配，学术成果评价的失衡、失准，行政权力、不正当竞争介人学术资源分配过程，因而造成学术质量下降与学术资源的不合理分配，从而污染圣洁的学术殿堂、滋生学术腐败。可见，推进学术评价的规范化是极为重要的。

    管理科学学术评价的主要要素与内容包括学术评价主体与客体、学术评价标准、学术评价过程、学术评价方法四个方面。

    (1)管理科学学术评价的主体与客体。学术评价主体指学术评价过程的实施者，主要是针对评价客体所选择的具备一定评价能力与水平的评价者对评价对象进行直接或间接地评估，确定评价对象的综合能力及水平的价值判断。主要包括学术共同体、学术组织、个体学者等。学术评价的客体是指学术评价的主要对象，主要涉及国家与组织学术实力、学术规划与计划、学术项目、学术人员的学术水平、学术能力、学术成效的评价。

    (2)管理科学学术评价标准。学术评价的基本原则是坚持客观、公正、公开性。对于从事管理科学学术活动的主体及学术成果评价应以学术价值或社会效益为基本标准，对基础研究成果的评价，应以学术积累和学术创新为主要尺度，对应用研究成果的评价，应注重其社会效益或经济效益。对于理论成果一般侧重于是否揭示了客观现象之间的相互关系，阐明研究成果所提供的对客观现象更准确、更符合实际的认知结论，表明这些对知识积累和知识创新是否发挥了积极作用。

    (3)管理科学学术评价过程。学术评价过程是指学术评价活动中评价主体与评价实施组织按一定程序规范进行计划、组织与实施，达到评价过程的客观、公开与公正。

    (4)管理科学学术评价方法。学术评价方法是指学术评价过程中每一个环节所应用的具体工具、方法。是评价主体为达到对评价对象的客观公正评价所采取的不同评价方式与评价定式。

    按照学术规范的三维度范式表述，对于学术评价规范，在范式维与方法论逻辑维，其基本内容如表4。

3结论与讨论