力學性能論文范例

【摘要】多孔材料是一種新興的材料，制備較易，成本較低。相對于一般連續介質材料而言，多孔材料具有比強度高、比表面積高、相對密度低、重量輕、隔音、隔熱等優點。它最大的特點是具有排列規則、大小可調的孔道結構，在建筑材料中也有很多的應用。因此，對非均勻孔洞與均勻孔洞建筑材料力學性能的研究是很重要的課題。論文通過建立非均勻孔洞和均勻孔洞的有限元模型，對比分析兩種模型的受力性能，更好地進行多孔建筑材料的推廣和使用。

【關鍵詞】多孔建筑材料；非均勻孔洞；均勻孔洞；力學性能

1引言

多孔材料內部有一系列相互連通或封閉的孔洞，構成網狀結構。多孔材料性能優良，具有較高的孔隙率和比面積、良好的化學性能、物理性能、吸附性能和滲透性能。目前已經成為重要的功能結構材料，廣泛應用于石油化工、航空航天、建筑材料、過濾分離等領域，并作為催化劑、超級電容器、吸附劑和過濾裝置等使用[1]。但是多孔材料在制作工藝上也存在一定的困難，在制作材料時，孔洞要與承壓面垂直，這就對原材料的要求比較高，在多孔材料的制備技術研發上能力不足，生產效率低下。此外，在制備過程中，對材料中的孔徑及孔隙度等微觀結構仍不能進行很好的控制與調控。近年來，我國也在不斷推進對多孔材料的制備及應用研究，并且取得了很大進展。多孔結構材料在建筑材料中的應用很多，主要集中在砌筑材料和混凝土材料，如焦渣空心磚、水泥空心磚、小型混凝土砌塊、空心粘土磚、加氣混凝土砌塊等以及加氣混凝土、大孔性混凝土、粉煤灰加氣混凝土等。多孔材料中非均勻孔洞與均勻孔洞對材料性能的影響是不同的。本文基于ABAQUS軟件，通過建立非均勻孔洞模型和均勻孔洞模型，分析研究其對材料性能產生的不同影響。

2多孔材料的特性

多孔材料是一種特殊的結構，可以看作材料與空氣的復合材料，這樣不僅可以減輕材料的質量，又可以很好地實現各種功能。由于具備很多優異性能，多孔材料在航空航天、石油化工以及建筑工程等領域都具有廣泛的應用價值。①質量輕，強度高。多孔材料內部有很多孔隙，或分布均勻，或分布不均與，比強度和比模量高。例如，泡沫鋁的表觀密度為200～500kg/m3，屈服強度為20～60MPa，比強度在0.04～0.3MPa·kg/m3，遠高于普通混凝土0.012MPa·kg/m3和低碳鋼0.053MPa·kg/m3的數值[2]。輕質高強材料應用于新型墻體中，既能確保材料輕質環保又能滿足高層建筑墻體要求，促進了我國建筑材料行業的發展。②吸聲性能好。多孔材料由于具有大量內外連通的孔洞和孔隙，當聲波射入內部時，會引起空隙中空氣的振動?？紫秲瓤諝獾酿獙е乱妨σ鹂諝獗砻娈a生剪應力，從而產生聲阻尼，使聲能轉換為熱能[3]。在材料進行安裝時，多孔材料背后留有空腔，低頻的吸聲系數會有所提高。例如，無機高強隔聲板是一種既可以隔聲又能夠防潮防腐的板材。當室內濕度偏高時，多孔結構可以吸收濕氣，調節濕度，使它具有良好的透氣性能。

3非均勻孔洞與均勻孔洞對材料性能的影響

摘要:

針對土木工程材料專業的特點，立足于實驗教學的基礎性、系統性和層次性，強調綜合性和創新性，創新性的構建了土木工程材料專業的獨立實驗教學體系，單獨設立材料科學基礎、材料制備、性能測試、材料分析技術、專業方向綜合實驗、畢業論文設計等實驗課程，并在教學中逐次推進，實現了實驗教學的獨立性和系統性。

關鍵詞:

土木工程;材料專業;實驗課程;教學體系

創新源于問題，始于實踐［1］。實驗是理論課程抽象知識的具體化，是理論的延伸，是理論再實踐的深化。實驗是所有工學和理學科技工作者必須掌握的基本手段。實驗不同于理論，往往理論是美好的，實踐時卻經常因某個細節而造成實驗結果與理論預期不相符，而某些細節經過研究探索，可能會促進理論的發展。因此，對以實驗為基礎的學科，實驗和理論顯得更相輔相成。土木工程材料屬于傳統材料，屬于典型的應用型科學，更是以實驗為基礎的學科的典型代表，其大量的科學理論首先來源于實際經驗的總結，來源于實驗規律的總結和提升。

1實驗教學的分析

良好的實驗教學是促進并實現“工學并舉”的重要手段。實驗教學不同于理論教學，更注重于培養學生理論聯系實際、綜合運用知識、觀察與思考的能力，即培養學生動手，用所學知識解決實際問題的能力;通過觀察實驗現象、分析實驗問題和結果，培養學生在實踐中的探索和創新意識。我校鄭家茂校長指出:相對于理論教學，實驗教學更有利于促進學生主動構建科學的知識體系、促進理論與實踐結合;更有利于突出研究探索，培養學生創新意識和能力;更有利于提高學生綜合科學素質、突出知、情、意、能的高級復合作用，幫助學生取得創新成果并得到全面綜合發展［1］。如何通過實驗有效地培養學生的動手能力呢？以往的實驗教學一般均作為理論教學的一部分，采用非單獨設課方式，以平時成績計入課程總分，一般占10～30%，但多為論證性實驗，僅針對某單一目標，對課程整體理論的連貫性理解不足，對知識的綜合運用能力不足。事實上，培養一個學生動手能力和實踐能力，應在滿足若干學時的基礎上，通過一個與課程緊密相關但又相對獨立的完整實踐體系的實施，才能實現［3］。同時，高水平的實驗教師隊伍也是提高實驗教學、提高單獨設課效果的基本保障。我校材料專業實驗室擁有多位博士和全校僅有的兩位教授級高工，在院系的支持下，構建了獨立實驗教學體系，建立了實驗課程間、不同實驗間的緊密聯系，并從2011級學生開始實踐。采用單獨設課，實驗教師具有較大的自主權，但同時對實驗教師和學生的要求更高［2］，要求實驗教師兼具扎實的理論知識、豐富的實踐經驗、足夠的科研經歷。

【摘要】木質工程材料在木結構建筑中的設計和應用是當前建筑行業的一大趨勢，木質工程材料包含多種類型，力學強度高，在建筑領域有著十分重要的應用價值和潛力。論文主要針對木質工程材料在木結構建筑中的應用進行探究，希望能為木質工程材料的合理應用提供一定的參考。

【關鍵詞】木質工程材料；木結構建筑；應用

1引言

木質工程材料在木結構中的設計和應用過程中存在的問題制約著木結構建筑行業的發展，無法充分滿足木結構建筑行業的使用要求，因此，需要加強對木質工程材料的設計應用研究，明確木質工程材料應用過程中需要注意的問題以及相關設計應用的不足，并采取針對性的措施進行解決，進一步提高木質工程材料的應用效率和應用價值。

2木質工程材料概述

2.1木質工程材料的類型

根據木質工程材料的加工處理特點，可以將木質工程材料分為膠合木結構、膠合板、大片刨花板等多種類型。工程木質材料保持了原有木材的無輻射、減震、調濕的優勢，且能夠有效解決木材易發生火災、易被蟲蛀以及容易變形的缺陷，也是當前建筑行業進行新型木結構建設的首選材料。膠合木主要是采用小方材或者板材，按照木纖維的平行方向在長度、寬度以及厚度方面通過膠合而制備成的木材產品。膠合木制造的構件尺寸可以打破樹木尺寸的限制。膠合板普遍應用于輕型木結構房屋的墻面板、屋面板以及樓面板[1]。大片刨花板指的是長度為7cm、寬度為2cm、厚度約為0.8mm的大片刨花。平面結構上隨機鋪裝制成工程用單板層積材也被稱之為切片，膠合木質量輕、強度高、耐候性好，在工程建設領域有十分重要的應用價值。定向刨花板以木間伐材以及小徑材等為原料，通過專用設備加工成長條刨花經過定向鋪裝、施膠以及干燥之后，熱壓成型的人造板為定向刨花版。定向刨花具有線膨脹性小、結合力強、強度高、耐水性好以及握釘力高等多種優勢。

摘要:

高分子材料與工程專業課程設計局限于繪制模具圖，已不適應企業人才需求。課程設計改革在內容上增加了材料改性及工藝探索的題目，并通過兩次試點，在人員、進度安排及突發情況等方面進行了探索。結果表明課程設計選題應因人定題，與學生就業意愿相結合，在進度安排方面應制定應急預案，預留機動時間。相關改革成果為2015級本科生培養方案中增設“專業綜合實驗”環節提供了實踐依據。

關鍵詞:

高分子材料與工程專業;課程設計;改革成果

課程設計環節作為高分子材料與工程專業實踐教學的重要環節，所占學時僅次于畢業設計環節，歷年來均以繪制塑料模具圖為課程設計內容。但從學生就業情況來看，從事高分子材料產品生產管理、原材料改性、成型工藝制定等工作的學生已占2/3，而從事高分子材料成型模具設計的學生僅總人數1/3左右。顯然，課程設計的教學內容已無法適應企業的人才需求。課程設計環節迫切需要補充材料改性以及工藝制定等內容，以便在有限的實踐教學學時以及有限的設備條件下讓更多學生獲得材料改性及工藝制定方面的訓練［1］。從2012年起，筆者承擔了高分子材料與工程專業課程設計改革的相關教研課題，在課程設計指導工作中增加了材料改性及工藝探索的題目，由學生獨立完成。通過兩屆學生試點，證實了學生在4周內完成材料改性及工藝探索相關內容的可行性，也在課程設計題目選取、人員進度安排及突發情況處理等方面積累了經驗。相關改革成果為2015級新生培養方案中增設“專業綜合實驗”環節提供了重要的實踐依據。

1課程設計改革內容簡介

2012年秋季學期，筆者承擔了課程設計改革相關教研項目。按照進度安排，第一次試點放在2013秋季學期，從筆者指導的5名2010級學生中抽選了2名學生完成材料改性相關課題，主要是驗證學生在4周內完成材料改性課題的可行性;2014年秋季學期進行了第二次試點，從筆者指導的11名2011級學生中指定4名學生完成配方探索及工藝制定相關內容，這一階段主要是在課題選取、實驗進度安排及突發情況處理方面進一步積累經驗。

摘要：專業選修課是對必修課的補充和提升，有利于構建本科教育的完善專業知識體系。以辯證唯物主義哲學理論為導引，探索高校教學原則在本科教學實踐中貫徹的科學路徑，其宗旨是實現高校教學實踐科學性和思想性的統一，使本科生在構建完善的專業知識體系的同時，樹立辯證唯物主義的世界觀。

關鍵詞：高等教育；選修課；納米材料導論；科學世界觀

高等教育突出專業教育，高等學校根據自身的性質和社會需求設置專業，各個專業設置相應課程來完成專門人才定向培養。高校課程根據對專業的適用性可分為必修課程和選修課程。前者是重點講授本專業必須掌握的基礎知識和技能，教學內容具有系統性、完整性和相對穩定性，后者則是作為必修的一種補充，有利于培養學生專業特長，系統構建專業知識和專業技能。在高校教育目標實現過程中，高等學校教學原則始終處于指導地位。教學規則是根據教學目的和教學規律制定出來的對教學的基本要求，對教學過程實施起到約束和規范作用，是成功進行教學活動必須貫徹的準則。如何在教學實踐環節中，靈活運用、落實高等學校教學原則，是高校教師必須直面的重要課題。納米材料導論是蘇州大學材料專業開設的選修課，重點介紹納米材料的基本概念和基本性質，著重介紹納米粒子、納米薄膜、納米固體等材料的制備方法和基本性能。該課作為材料學專業重要選修課之一，如何在教學過程中，深入踐行高等學校教學原則是本文探究的重點。

一、教學實踐中選修課教學的科學性與思想性統一

本科教育過程是專業科學知識體系構建過程，同時也是本科生世界觀逐步確立的過程。高等學校教學的首要原則是科學性和思想性統一?？茖W性要求教學要客觀傳授專業科學理論，而思想性則要求教學要體現社會主義教育的政治方向，培養學生樹立正確的世界觀和人生觀。在納米材料導論課程教學過程中，針對納米材料特性這一章節中，重點揭示材料構效關系中所蘊含的哲學原理，即利用唯物辯證法的量變質變關系原理引導學生認知納米材料特性。材料是人類賴以生產和生活的物質基礎。材料是客觀的物質，紛繁的材料構成了多彩的物質世界，層次的劃分使復雜的物質世界變得清晰而富于條理。物質可分為若干層次，每個層次又可分為若干個亞層次。目前，三層次理論為人們所共識，即以典型尺度劃分，物質可分為微觀、宏觀、宇觀三個層次，不同層次的物質服從不同的運動規律。微觀世界到宏觀世界尺寸的劃分不應當是截然的，具有一定的模糊性，即它們之間必然存在一個介觀，處于介觀領域的物質其典型尺寸為1～100nm（小于1nm為微觀世界；大于100nm為宏觀世界），該范圍也稱為納米尺寸范圍。這一過渡區域的特點表現為宏觀規律和微觀規律的互相交疊。一方面，牛頓經典力學的規律尚起重要作用；另一方面，量子力學的各種效應已十分顯著，其結果是出現了新的尺寸效應。其中，既有本構特性變化的尺寸效應，又有新的物理和化學機制出現的尺寸效應。具體表現為宏觀塊狀物質的本構特性與特征尺寸無關，而當物質的特征尺寸減小到某一臨界值時，其本構特性變成與特征尺寸相關，或者出現新的物理和化學機制，即納米尺寸效應，其包括小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應等。團聚是納米材料制備過程中材料尺寸控制的關鍵。納米材料在制備過程中容易發生團聚，造成團聚發生的內因是由于納米材料尺寸極小，比表面過大，比表面能過高，使材料體系處于不穩定狀態，有自發通過接觸團聚增大顆粒尺寸，降低比表面能使體系趨于穩定的趨勢。造成團聚的外因是材料制備或煅燒過程中存在著范德華力、氫鍵和毛細管效應。這里小尺寸，高比表面能是團聚發生的根據，是第一位的，它決定著納米材料團聚發生的基本趨勢；而范德華力、氫鍵和毛細管效應是團聚發生的外部條件，它是第二位的，對事物的發展起著加速或促進作用，外因必須通過內因而起作用。學生通過辯證分析，在掌握教學知識點的同時，確立辯證唯物主義科學世界觀，實現了納米材料教學實踐中科學性和思想性的統一。

二、納米材料導論教學中實踐教學與科學研究相結合

本科教育過程是知識的傳承，更是科學研究方法的領略，通過個性的抽象思考，領悟共性的哲學精髓，將會開啟本科生的創新之路。高教理論研究表明，探索、研究的本質是對未知領域的求索，而教學是已知的傳承，二者的區別在于認識的客觀對象不同，任務也不一樣。但是兩種認識過程又是互相依存和互相轉化的。在專業選修課教學過程中，高校教師在傳授系統知識的同時，有必要向學生傳授一些科學研究的思維方法，在學生的興趣中埋下探索的火種，實現科學思維的啟迪。尖晶石型氮氧化物是一種新型的陶瓷材料，具有出色的光學性能、力學性能、熱學性能、介電性能等，但氮氧鋁制備相當復雜。尖晶石型氮氧化鋁合成有三種方法，最普遍的方法是碳熱還原氮化氧化鋁法；第二種方法以金屬鋁為原料，借助燃燒反應來氧化氮化制備氮氧化鋁；第三種方法是用氣相反應合成氮氧化鋁。這些方法的共同的特點是制備過程必須在高溫下進行，高溫、氮氣、金屬鋁是合成不可缺少的條件；碳熱還原氮化氧化法中，高溫、氮、碳是必備的條件，因此，只要具備上述兩種條件，就能夠合成氮氧鋁。經典爆轟理論表明，含能材料TNT爆轟，瞬間可釋放出很高的能量，形成高溫、高壓、強沖擊波能量場，高溫、氮、碳均已具備的條件下，適當引入鋁粉，就可以實現氮氧鋁的制備。通過對自己課題組已有科研成果的介紹，將具體的思考方法傳授給學生，經過綜述、歸納分析，讓學生感受到創新不光是靠偶然的靈感和頓悟，是有章法可循的。這種將研究方法和教學方法相互滲透的方式，能有效啟迪學生們的創造性思維。

【摘要】集料作為公路橋梁建設的基礎材料，其質量對工程整體質量有決定性影響。因此，在公路橋梁工程建設中必須重視相關試驗檢測工作。論文以集料試驗檢測技術為研究對象，對其技術類型及檢測指標進行分析，并結合某橋梁項目，探討集料質量控制措施，旨在為類似工程提供參考。

【關鍵詞】集料；試驗檢測；檢測指標；質量控制

1引言

公路橋梁建設對交通運輸業的發展具有重要作用，是國家重要的基礎工程。集料是公路橋梁建設過程中最基本的工程材料，使用量占總質量的70%以上，由小粒徑的砂到大粒徑的碎石，其形狀和物理、化學性能影響著結構的安全性和耐久性。

2集料試驗檢測技術和概述

集料質量對路橋工程的整體質量起著至關重要的作用，粗集料和細集料分別起骨架作用和填充作用[1]。因此，必須重視混凝土中的集料使用，施工過程中對集料試驗檢驗工作必須符合有關規范要求，選擇粒徑合適、級配好、試驗檢測技術指標滿足工程建設要求的集料，減小水灰比提高混凝土強度，保證整體施工安全。

3集料試驗檢測技術類型

摘要:高分子物理實驗課程是高分子物理理論課程的重要實踐教學形式。結合目前高分子物理實驗課程的教學特點和現狀，從教學內容和類型改革、教學方法和模式的改革、大型儀器在高分子物理實驗中的應用改進以及實驗評價形式的優化等方面對近年來高分子物理實驗課程教學改革的研究進行梳理總結。分析了不同方面改革對該課程教學所起的作用，指出高分子物理實驗課程改革的重點和方向，并對其進一步發展做出展望。

關鍵詞:高分子物理實驗;教學改革;進展

“高分子物理實驗”課是配合高分子物理理論課開設的一門重要實驗課程，它可以幫助學生進一步理解抽象的理論概念，提高他們的實驗動手能力，培養他們對高分子材料專業的學習興趣，進而提高自身的創新能力。長期以來，受傳統教學模式和不同層次學?？陀^條件的限制，高分子物理實驗課程仍存在著一些普遍的問題，如，“澆灌式”教學、“圍觀式”教學的現象，基礎性實驗較多，缺乏綜合型、設計型和研究型實驗的問題，不易調動學生的主觀能動性，不利于因材施教的問題等等［1］。所以圍繞高分子物理實驗課的教學改革研究，許多學者和老師發表了一些切實可行的方案，交流了自己的教學經驗。這些教學改革的研究主要圍繞以下幾方面進行:一是教學的實驗內容和類型的改革;二是教學方法和模式的改革;三是大型儀器在高分子物理實驗中的應用改進;四是實驗教學評價形式的優化。本文對上述研究進行總結，以求為進一步做好高分子物理實驗課程的改革理清思路。

1高分子物理實驗課教學內容和類型的改革

實驗課教學的內容是實驗課程的核心，所以開設什么內容的實驗項目一直是實驗課程的中心任務。根據高分子物理實驗課的特點，一般將實驗項目類型分為驗證性、綜合性、設計性三大類。結合這幾種類型，各高校對實驗課的內容進行著不斷的改革和完善。驗證性實驗是最基礎的一類實驗。它的特點是每個實驗內容針對高分子物理的課堂教學中的某個知識點，不同實驗之間關聯不大，但它們作用在于重點培養學生的基本操作能力，讓學生通過實驗加深對理論知識的理解，為培養學生解決和分析實際問題的能力打好基礎［1］，因此該部分實驗是必開內容，并且在上述三類實驗類型中所占比例最大。目前教學改革中涉及到這一部分內容的改革變化不大，一般采用的都是教學大綱中的經典實驗。綜合實驗一般分為三類［2］:(1)與高分子材料性質的變化相關的綜合實驗;(2)與高分子材料或高分子化學課程相結合的綜合實驗;(3)與老師科研相結合的高分子物理實驗。設置這些綜合實驗，可以使學生進一步加深對高分子物理理論知識的理解，提高學生綜合運用知識分析和解決問題的能力，從而提高學生的綜合素質。這類實驗往往是在驗證性實驗完成的基礎上再行開展。由于它們具有較大變化性，所以針對該類實驗教學的改革內容是大家研究的熱點。如徐世愛等［1］利用偏光顯微鏡開設的“結晶聚合物的熔融和動力學”實驗。學生通過該實驗能同時觀察到聚合物在不同溫度下的結晶和熔融過程，以及球晶的生長和形態變化等。該實驗涉及聚合物結晶性能的許多知識點，是一個非常有代表性的高分子物理綜合實驗項目。吳強等［3］通過開設熱塑性材料加工制備及其力學性能表征的綜合實驗，使學生不僅可以了解多種熱塑性高分子材料的加工特性與力學特性，而且可以掌握多種材料力學性能的表征手段。體現了高分子物理與材料加工相結合的特點。將高分子化學和高分子物理相結合來開設綜合實驗是許多高校常選擇的方案。目前這類綜合實驗的內容重點體現在突出高分子化學的合成特點與高分子物理結構與性能特點相結合這方面。以苯乙烯的懸浮聚合和分子量測定為例，首先要求利用高分子化學知識完成苯乙烯的聚合，然后結合高分子物理知識，利用凝膠滲透色譜(或與激光光散射儀聯用)測定所制備的聚苯乙烯的分子量和分子量分布［4－6］。其它類似的實驗如，趙成吉［7－8］將不同體系聚合物的制備與所得樣品的熱性能分析相結合，利用熱失重分析儀、差示掃描量熱儀和動態熱機械分析儀等設備引導學生分析樣品的熱穩定性、玻璃化轉變、模量等變化與其結構的關系。劉晶如等［9］提出串聯多個簡單實驗的思路改進綜合實驗。他們以“聚丙烯的結晶形態”為例，在實驗中加入成核劑，改變樣品結晶過程，最終改變其力學、光學和耐熱性能。將涉及到上述測試的幾個高分子物理實驗串聯起來形成一個有機整體運用于教學。朱利平等［10］提出采用組合化教學方法對高分子物理實驗課程進行改革，他們將原本簡單但關聯性較強的實驗組合在一起，選取典型的高聚物如全同聚丙烯、高密度聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯和聚對苯二甲酸乙二醇酯作為盲樣，由學生選取一種，結合上述組合實驗的要求，自行設置實驗方案和參數，分別完成實驗設計。上述多種實驗能有效地發揮學生的積極性和主動性，提高動手能力和創新能力，加深了學生對高分子物理各知識點的理解和關聯。設計性實驗主要是根據實驗目的、要求和條件，要求學生通過思考選擇原料及配方，設計實驗方案。它們是在綜合實驗基礎上的提升。設計性實驗的開設給學生提供了充分發揮自己主觀能動性的空間，可以調動學生的積極性，激發他們的學習興趣和創新意識。這部分實驗項目所占比例不宜過大，主要是針對學有余力的學生開設，實驗過程中有很強的研究性質。有時為了強度科學研究性特點，有的學校分的更細，把設計性和研究性實驗分開來講。開設與高分子材料鑒定有關的實驗就屬于常見的一類設計性實驗。實驗對象一般是外形相同的聚合物材料，如高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的鑒定［1］，還有如聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯的混合物的鑒別［11］。為了完成這些實驗，學生首先要從不同的出發點考慮分析問題，查閱相關文獻，然后設計實驗步驟，選用不同的儀器表征等等，最終實驗方案也不盡一致。通過這種設計型實驗，學生可以有效地培養獨立分析問題、解決問題的能力。與老師科研成果相結合又是開展該類實驗的一個特點。如王繼虎等［12］將教師的?；痦椖?ldquo;功能化丙烯酸酯導電壓敏膠的研制”中的有些工作添加到高分子物理實驗當中進行教學嘗試。李戰勝等［13］以不同材料分子量測定為對象開展科研與實驗教學相融合的改革探索。史以俊等［14］以納米碳酸鈣改性聚丙烯為例，詳細介紹了開展高分子物理研究性實驗教學的實施方法。吳廣峰等［15］介紹了通過梯度式設計實驗教學內容和結合科研實驗的兩種途徑進行高分子物理實驗教學改革的工作。張予東［16－17］在這方面也做了一些嘗試工作。結合自身科研課題，指導學有余力的大三學生對聚甲醛的結晶行為、聚丙烯抗氧化劑的結晶和流變行為等項目開展研究性實驗工作，學生反映良好，其中部分考上研究生的學生反饋信息，認為這種實驗經歷對他們科研素質的培養起了很好的幫助作用。

2與大型儀器應用相關的高分子物理實驗教學改革

由于許多高分子物理實驗都要用到大型精密儀器，對儀器的依賴性強是高分子物理實驗的特點，如何應用好相關的大型儀器服務高分子物理實驗，許多學校在這方面進行了有益的探索。唐萍等［18］結合本單位大型儀器用于高分子物理實驗教學的情況強調大型儀器在高分子物理實驗教學中具有獨特作用。目前，在高分子物理實驗教學改革中討論較多是與熱分析儀器相關的高分子物理實驗。如趙成吉分別進行了熱重分析儀［7］、示差掃描量熱儀［19］、動態機械分析儀［20］在高分子物理實驗教學中應用的實例分析。翁秀蘭［21］、李明玲［22］、姚芳［23］、劉素霞［24］和于欣欣［25］等老師以熱分析技術或熱分析儀器為題探討了其在實驗教學中的應用情況。王艷色等［26］利用DSC技術對PET材料的熱轉變實驗進行細致研究，從而用于學生實驗教學。致所以大家把熱分析儀器作為熱點進行高分子實驗課方面的討論，這至少說明兩個原因:一是熱分析儀器在高分子物理實驗中應用已非常普及;二是熱分析技術是與物質性能測試相關的一類技術，涉及到多種熱分析儀器，聯系著高分子物理的許多理論知識點，可以衍生出多項實驗內容。其次與高分子物理實驗改革涉及較多的儀器是用于聚合物的球晶測試的偏光顯微鏡，其中代表性的工作是羊海棠等［27］以偏光顯微鏡觀察為例詳細探討了其在高分子物理實驗項目改革中作用。另外，劉宇艷等［28］以聚合物分子量測試的滲透色譜儀為例，列舉了在GPC實驗中常見的一些問題，討論了凝膠填料的種類、不同的裝柱方法、溶劑以及樣品濃度、柱溫改變等對實驗結果的影響。疏瑞文［29］和唐萍［30］分別將旋轉流變儀和門尼黏度儀應用于本科實驗教學中，從而幫助學生加深對聚合物流變性質、分子鏈及鏈段運動等相關理論知識的理解與鞏固。

環境工程專業實驗課研究型教學的主要特點

傳統教學模式中，教師不但列出了實驗目的和實驗步驟，還明確了實驗器材和藥品的數量、試劑的純度、實驗方法，甚至連儀器組裝都包辦了。研究型實驗教學模式，強調教師和學生之間的教學互動，教師幫助學生根據實驗目的，讓學生自己運用已有的知識和上網檢索到的知識，與同組學習成員交流合作，讓學生自己根據學校實驗條件確定實驗藥品和儀器的類型、數量、實驗方法和實驗步驟，在研究中培養學生的能力。例如在“Fenton試劑降解阿特拉津動力學性能的測定”實驗中，教師要引導學生自己確定使用什么儀器和方法測定溶液中阿特拉津的濃度，如何用計算機軟件繪制測定阿特拉津濃度的標準曲線，讓學生自己思考FeSO4和H2O2用量對阿特拉津降解速率的影響，如何求降解過程中的速率常數和反應的活化能。

傳統教學模式中，實驗內容只是局限于所選用的實驗教材，這在相當程度上影響了學生對知識的綜合應用能力與分析問題、解決問題的能力。而在研究型教學模式中，實驗內容不再局限于實驗教材，教師鼓勵學生聯系日常生活、學校周邊工廠和家庭所在地的環境問題，鼓勵學生積極參與教師科研，注重實驗內容的開放性。例如筆者經常組織學生到學校所在市調查冶金、印染、電鍍、制藥等化工行業以及城市污水處理廠和垃圾填埋場的污水處理情況，經常從這些行業帶樣品讓學生做實驗，為學校周邊地方行業污水處理提供實驗參數、檢測方法和污水處理工藝。這樣學生的實驗內容不再拘泥于實驗教材，而這種來源于生產實踐的實驗項目大大提高了學生的積極性，學生的能力在研究性的實驗中也得到了極大地提升。

環境工程專業實驗課研究型教學的主要教學過程

實驗課研究型教學的主要教學過程包括：創設情境、確定實驗項目的研究內容、設計實驗、研究性實驗、效果評價五個階段。以“D201樹脂吸附法處理石油化工生化尾水”為例，論述環境工程專業實驗課研究型教學的主要教學過程。在環境工程專業實驗教學中，教師可結合生活實際、工廠實踐和學生已具備的基本概念、原理等來創設情境，激發學生的求知欲和實驗動機。例如，石油化工水平關系到一個國家的國計民生，石油化工行業的污水是怎樣處理的，石油化工行業的污水經生化處理后，是否能夠達到國家的排放標準。樹脂吸附法作為一種低能耗的固相萃取分離方法受到廣泛重視，樹脂吸附法具有分離效率高、溶劑消耗少、操作安全、能循環使用等優點；樹脂吸附法在處理難降解生化尾水的同時，可對生化尾水中難生化的有毒污染物吸附、分離與回收，經樹脂處理后可提高尾水的可生化性，樹脂還能循環使用。這樣引入實驗“D201樹脂吸附法處理石油化工生化尾水”。確定實驗項目的研究內容是研究型教學的關鍵，因為它是整個實驗研究型教學過程的載體。實驗項目的研究內容應在學校實驗條件允許的前提下具有探究性、可接受性，且能激發學生的實驗興趣。例如在“D201樹脂吸附法處理石油化工生化尾水”實驗中，教師可引導學生上網查閱“石油化工行業的污水排放標準”。在國家標準的指導下結合學校實驗條件，確定實驗的研究內容：樹脂處理前后化學需氧量（CODCr）、生化需氧量（BOD5）、氨氮、pH值、電導率等參數的測定、樹脂吸附法處理石油化工生化尾水的實驗優化條件。

根據實驗項目的研究內容，學生上網查閱“中國期刊網”、“Elsevier”、“Wiley”數據庫，仔細查看和閱讀“與實驗項目研究內容”相類似的研究論文；學生在小組討論的基礎上明確實驗目的和實驗原理，并具體設計實驗，確定實驗步驟、儀器藥品的種類和數量。例如在“D201樹脂吸附法處理石油化工生化尾水”的實驗中，在查閱文獻基礎上，學生確定了具體的實驗步驟：第一步，選擇樹脂。依據樹脂對石油化工生化尾水中CODCr的去除率和樹脂的解吸效率，從眾多的商業樹脂中篩選出D201樹脂。第二步，優化樹脂吸附條件。以生化尾水中CODCr的去除率為指標，從溶液pH值、溫度、樹脂用量、生化尾水的上樣濃度、流速等因素優化樹脂的吸附條件。第三步，在最優條件下重復實驗，確定樹脂的循環次數。依據設計的實驗，學生小組分工協作，在教師指導下認真做實驗。詳細記錄實驗數據和實驗現象，并認真分析實驗現象產生的原因，要求學生學會運用origin或MicrosoftOfficeExcel等軟件分析處理數據和制作圖表。在這一過程中，教師一定要注意培養學生良好的科學態度，讓其學習科學研究的方法。

這一階段在學生小組集體討論的基礎上，由學生完成實驗報告或研究小論文，鍛煉學生分析、歸納和總結問題的能力。教師可針對學生的小論文或實驗報告，面對面地給學生批改，幫助學生進一步分析實驗現象和數據，以及如何用科學規范的語言來書寫實驗報告和論文，這樣可進一步提高學生的科學語言的表達能力。教師也可就實驗原理、數據處理、實驗方法和儀器使用等方面，組織學生進行實驗答辯。例如在“D201樹脂吸附法處理石油化工生化尾水”實驗中，筆者組織學生進行答辯。答辯中請學生回答：D201樹脂的骨架是什么；D201樹脂上是否有電荷，如果有電荷，如何定量測量D201樹脂上的電荷；D201樹脂上的電荷對實驗有什么影響；D201樹脂去除石油化工生化尾水中CODCr的原理是什么；如何確定D201樹脂吸附達平衡；為什么溫度越低樹脂吸附效果越好；為什么pH值在8左右樹脂吸附效果好等問題。通過對這些問題的回答，有利于學生對實驗原理和實驗方法的鞏固提高，能幫助學生對實驗原理和實驗方法進行再次建構，有利于培養學生將實驗原理和實驗方法遷移應用到其他實際問題中的能力。