时间：2023-02-21 15:35:54
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论文关键词：材料化学专业实验，实验教学，探索
材料化学是一个理工结合、学科交叉的新兴学科，在信息、能源、环境、航天等前沿科学领域起到越来越重要的作用。目前, 许多高校设置了材料化学专业实验, 我们根据我校办学经验和实际条件,并结合苏州经济社会发展对人才的需求，建立了与之相适应的培养目标及专业实验内容。为了让学生了解先进的材料合成与制备方法，掌握高技术材料性能的最佳测试技术，具体设置了材料合成与加工和材料性能测试相结合的专业实验教学大纲[1-2]。本文结合我们的教学实践过程，谈一下材料化学专业实验教学过程中的一些做法和体会。
重视实验室建设，保证教学质量。实验室建设主要包括两个方面，硬件条件和软件条件。具体的说，硬件条件包括实验室基础设施建设，实验仪器和大型设备的购置等等；软件条件包括实验教学大纲制定优化，教师队伍思想道德素质，教育教学能力等方面的建设。具备优良的实验室硬件条件和优秀的教师队伍是保证教学质量的必要条件。
1．实验室硬件条件建设
必要的基础设施和优良的实验条件，是顺利开展实验课程，保障实验室安全的先决条件。我校材料化学专业的实验室面积达到500 m2，实验室分为材料合成实验室和材料性能测试实验室两部分，主要承担了材料化学专业的专业实验和本科毕业论文等教学任务。
随着现代化仪器技术的高速发展化学论文，培养掌握现代化测试技术的人才是社会发展的迫切需要。为此，我校花大力气引进了一大批与材料化学专业有关的先进测试仪器，并为材料化学专业开设了现代分析与测试实验课程，主要目的是引导学生全面熟悉和系统掌握测试材料的常规科研方法，包括红外光谱、紫外分光光度计、荧光分光光度计、热分析仪、比表面仪、纳米粒度仪、电化学分析仪等仪器多种测试方法的介绍和使用，这些仪器偏向于基础化学性质研究，它有助于学生掌握材料的各项微观性能。
同时，我们还开设了用于研究材料电学、硬度、力学等性质测试的实验。实验仪器包含了纳米Zeta电位测试仪、体积电阻测试仪、简支梁试验机、布氏硬度计、电热平板硫化机、单螺杆挤出机、桌型老化试验机、氧指数仪等大型仪器。学生在学校里熟悉了这些仪器的操作和使用以后，我们还会积极联系一些相关的单位，引导学生到企业进行相关的实习操作，使学生能够将学到的理论知识和具体实际相结合。
2．实验室软件条件建设
软件条件建设的主要摘要对教学内容深入了解，合理组织编排，采用合适的教育教学手段，与同学多做交流，不断总结教学过程中发现的优缺点，找到最佳的传授知识手段。
2.1 紧跟专业方向特色，制定实验教学大纲
材料化学专业实验从大三开始开设，此时学生以及通过前两年的基础实验课程的学习掌握了实验的基本操作技术，更容易接受一些较为专业，相对复杂的实验项目，同时也要紧跟材料化学专业的专业方向特色，这就成了我们在制定实验教学大纲时的宗旨。
我校的材料化学的专业实验分为高分子与无机两个方向论文格式。我们根据理论课与实验课相衔接的原则，通过开设一些与高分子物理，高分子化学，无机功能材料等课程相关的典型高分子和无机材料合成实验、性能表征及加工修饰实验，加大对学生动手能力的培养力度，使他们对高分子材料研究领域有更深一步的体会，对高分子材料制备工艺、组成、结构与性能之间的相互关系及其规律有更加明确和深刻的认识。
2.2 精心选择实验，合理编排顺序
我校根据材料化学的专业背景和培养目标，对材料化学高分子方向的实验总共安排8个实验，其中6个为必修实验，2个选修实验从教学大纲中的14个实验中根据实验需要选取。8个实验中有材料的合成实验，也有材料性能加工测试实验化学论文，安排实验顺序时我们依据连贯性的原则，尽量使两个甚至三个实验能够串联起来，形成一条链，例如，我们通过“聚乙烯醇缩甲醛(PVF)胶黏剂的制备及性能测定”这个综合性实验，学生可以掌握聚乙烯醇与甲醛在酸性条件下发生缩合反应的基本原理，以及缩合反应的具体实验技术，最后收集到的产物我们可以作为下一个实验“GPC法测定聚合物分子量及分子量分布”的一个辅助测试原材料，学生可以进一步了解凝胶渗透色谱的基本原理，掌握GPC法测定聚合物分子量及分子量分布的实验技术及数据处理。这样的实验安排有利于将各自独立的单个实验有效的串联起来，增加实验的综合性，更加有利于学生以后从事科学研究思路的培养，提高学生分析、解决问题的能力。
2.3严格考核制度，提高学习效果
只有严格要求学生，规范考核制度，才能有效的提高学生的学习效果和学习积极性。我们的教学与考核方式采取实验预习报告、实验操作技能和实验报告综合评价的办法，即实验前，试验中，试验后这样一个办法。实验总成绩采用百分制记分，预习报告占总成绩的30 %，实验操作技能考核占总成绩的30 %，实验报告占总成绩的40 %。只有严格要求学生写实验预习报告，他们才会去查阅本实验相关的文献资料，对实验机理、实验步骤有相当程度的熟悉和了解，尤其对于一些设计性实验，会对实验的设计方案有更多更好的想法与思路，同时也增加了学生做实验的乐趣性。在实验的进行过程中，老师对实验的过程进行指导和监督，对学生提问，考核学生对实验的认识与理解程度，并予以打分。最后，实验报告综合反映了学生对实验的理解，数据处理等的完成情况化学论文，也是评价学生学习效果的一个重要因素。
2.4 加强师资队伍建设，提高教师素质
具备一只优秀的教师队伍是保障本科教学质量的基础和前提。我校材料化学专业实验指导教师和实验专职教师共计5人，其中教授2人，博士3人，硕士2人，已经形成了一支年龄、学历结构较为合理的实验教学队伍。实验专职教师实行坐班制，负责实验室相关仪器的日常管理和养护工作，根据实验教学大纲安排实验教学进程表。我们严格要求实验教师认真备课，每个实验项目开始前都要做预实验，对实验中可能出现的各种现象和各种注意点都记录下来，对于一些实际的样品，测出准确的数据，做到心中有数。实验教师在实验指导过程中要充分调动学生的积极性,激发学生的潜能。激发学生的潜能可以有很多方法,比如说改进实验方法,改变原料配比,改变模具形状,改变测量方式等等,都是很好的尝试[3]。教师的业务水平直接影响到实际的教学效果，所以教师在平时的教学过程中要注重积累，努力提高自身各方面素质。
3. 结语
通过材料化学专业实验的教学实践与探索，我们认识到只有努力加强实验室各方面条件的建设，在教学过程中不断培养学生的兴趣和分析、解决问题的能力，挖掘学生潜能，使学生的综合素质得到提高，从而发挥最佳的教学效果。
参考文献
[1]王秀华,刘莉,阙荣辉.材料化学专业实验教学中学生创新能力的培养.科技信息[J], 2010, 20: 443
[2]陈桂华,闫瑞强.材料化学专业实验教学研究.洛阳师范学院学报[J], 2009, 28(2): 150-151
[3]付一政,李迎春,刘亚清等.高分子材料与工程综合实验教学探索与实践[J ]. 太原科技, 2008 , (3) : 90-91
一、优化材料化学专业课程体系的必要性
1．高等教育改革的需要。目前，优化课程体系，改革教学内容，构建合理的知识结构，注重理论联系实际，更新教学手段是高等教育改革的需求。优化课程体系不仅要使它所包含的专业基础课、专业课、实践课等形成相互联系的统一整体，而且要充分体现培养目标和培养规格。
2．现代科学技术发展的需要。近年来，随着材料化学专业教育课程论及教育理念的发展，我们根据材料科学发展规律，对材料化学专业课程体系进行了两次优化调整（分别为2008年下半年和2012年上半年）。我们优化的材料化学专业课程体系能够体现材料化学专业教育特色，完善材料化学专业课程体系，加强材料化学专业的学科方法论教育。
3．市场经济发展的需要。优化材料化学专业课程体系能够反映社会和市场经济对综合性专业人才的要求。优化的材料化学专业课程体系应该充分体现以就业为导向的思想。我们倡导与专业相关的知名企业家走进课堂开展必修课教学，实现在校内与企业的对接，强化学生的就业意识，提高学生的专业技能。
二、现行课程体系存在的问题及其成因
1．办学特色不明确。专业建设存在一些薄弱环节，如材料化学课程体系的基础课平台不够规范，课程设置不够科学，教学进程安排不够合理，等等。此外，由于材料化学专业办学时间短，存在专业学科定位不准，专业人才培养目标不够明确，课程体系不够科学等问题。近年来，为提高教学质量，适应社会对人才的需求，很多高校开展了人才培养和教学体系研究。因此，有必要对材料化学专业课程体系的建设进行思考。
2．课程设置理念滞后。在材料化学专业课程设置中，我们受传统的重视知识传授的狭义专业概念的限制，不够重视独立思考习惯、自学能力、动手能力和生存能力的培养。同时，在课程设置中存在社会需求、学生的就业取向、市场前景等的考虑程度不够周到等问题。合理的课程设置理念是让每一位学生不仅受到本专业的学术训练，而且受到广泛的通识教育，把学生培养成有专业知识、有爱心、有责任心和有雄心的智者。
3．实验教学条件欠缺。优化实践教学应该体现以下三个方面内容：一是毕业实习、毕业论文（设计）实行“分类指导，分流培养”。学生可根据个人从业需要，撰写高水平的实习报告，获取名副其实的学分。二是优化实践教学进程。各专业可根据专业特点和人才培养需要，科学、合理地确定毕业实习的时间和进程。三是增设创业实践环节。学生可通过创业训练、第二课堂与创新活动，获得创新、创业学分。而我们现行的材料化学专业的实践教学环节，因人力资源和物质资源等原因，欠缺根据学生需要安排实习和创新性实践内容。
4．师资队伍建设力度不够。师资队伍是优化课程体系的执行者，也是培养材料化学专业人才的主导者。先有优秀的教师，后有优秀的学生，再有品牌专业［2］。材料化学专业成立以来，我们加大力度引进了固体材料化学、无机功能材料、催化材料、分子生物学等领域的博士研究生数名，充实了本专业的教师队伍。目前我们正在通过各方努力引进高水平教师，加强材料化学专业的师资队伍建设。
三、课程体系的优化策略
课程体系是高校人才培养目标、课程指导思想、课程设置、课程结构及教学管理模式的综合体现，是学校办学特色、学科专业特色和人才培养特色的综合反映。课程体系是构建人才培养方案的核心内容，其是否科学合理，对培养高质量人才目标具有决定性的意义。我们通过选择、整合与调适课程体系等措施优化了材料化学专业课程体系。
1.调整教学计划，优化专业基础课内容。
（1）优化材料化学专业的无机化学课程内容材料化学专业课程体系是材料化学专业人才培养方案的核心，课程体系的科学性直接影响材料化学专业的人才培养质量。因此，随着材料化学专业办学条件的改善和教学理念的科学化，有必要优化材料化学专业课程体系。我们现行的材料化学专业课程体系中无机化学课程是大学一年级学生的必修课程。此门课程的指导思想直接影响学生在大学学习的思维模式和获取知识的习惯，这个阶段也是在大学一年级学生从中学学习模式转变成大学学习模式的关键时期。因此我们有意识地培养学生的独立思考意识和自学能力，为学生将来的学习工作打下良好的基础。无机化学课程内容包括理论部分和元素部分。我们认为无机化学理论部分内容是无机化学课程的核心部分，元素部分内容是辅助部分。目前无机化学课程详细介绍理论部分内容和元素部分内容。我们对材料化学专业的三届（2007、2008、2009级学生）90名同学进行问卷调查，结果80名同学不赞成全部介绍无机化学元素部分内容，而是希望在老师的指导下以自学方式完成无机化学元素部分内容的学习。对元素部分内容我们采取了抓典型元素性质的分析和讨论，引导学生掌握学习元素化学知识的方法；通过实例指导学生去认识一个元素、一族元素或一类元素；逐步了解结构—性能—功能之间的关系；初步掌握如何通过查阅参考书、手册汲取知识的模式。其余元素部分内容我们设置为自学内容。（2）优化材料化学专业的高等数学课程内容高等数学作为高等院校的基础学科，承担着培养学生数学能力，提高学生逻辑思维能力，为专业课程学习提供数学思想和数理方法论的任务。高等数学是化学、生物、物理、材料物理、材料化学专业的基础课程。目前一些普通高等院校的课程设置中有生物、化学、材料化学专业的“生化材”类高等数学教育教学。而随着材料化学学科与数学学科的交叉日益加深，定性定量分析发展迅速，材料结构分析、材料物理性能测试计算时需要更深的高等数学知识，所以我们把材料化学专业的“生化类”高等数学调整为“理工类”高等数学教学。同时我们在材料化学专业的高等数学课程内容中增加了线性代数的内容，以便达到材料结构测试和性能计算的知识要求。（3）材料结构分析方法课程的教学形式的优化测试方法在材料化学专业的发展起着非常重要的作用。随着科学技术的发展，人们对材料性能的要求日益广发和苛刻，对材料性能及其组分和微观结构的关系越来越感兴趣，因而不断出现新的研究方法。测试手段也越来越多样化，实验方法的数量随着科学技术的发展而急速增加。因此我们把材料结构分析方法课程的教学形式进行优化。具体做法是任课老师在课堂上介绍材料结构和性能测定仪器的原理，然后到实际仪器设备房间进行教学。学生在仪器管理人员的指导下，利用化学与环境科学学院和内蒙古功能材料物理与化学重点实验室的科学仪器设备完成本课程的学习内容。这样设置学生自己动手测定样品的结构和性能的课程，有助于提高学生的动手能力和解决实际问题的能力。（4）以专业前沿知识讲座充实课程内容课程内容应当随着社会、企业、科技的发展及时充实新知识。材料化学专业教材的内容常常是数年，甚至数十年前的人类材料科学知识的概括。所以，任课老师要根据自身研究工作经历及时充实现代材料科学知识，优化课程内涵结构。材料化学专业老师可以采用以下三种方法：一是将现代材料科技成果恰当地融入到基础课教学中，用新的材料科技内容去改造、替代、充实陈旧的教学内容，并处理好知识的继承和发展的关系，使其有机地融合在一起；二是开设材料加工新技术课程内容或开展材料设计加工科技活动，激发学生的兴趣，提高他们的动手能力；三是开展能够反映本学科专业前沿知识、最新科技成就的专题讲座。
2.加强实践教学，优化课程类型。
根据“高等院校理工科教学指导委员会通讯”所提倡的高等院校材料化学专业规范讨论稿的要求，材料化学专业的实践课程有基础课实验、专业基础课实验、专业课实验、专业实习、毕业论文等内容［3］。多元化的实践教学是培养学生创新和动手能力的最有效手段，通过实验来研究物质及其变化规律，使学生获取基本的实验动手能力、综合分析问题的能力、解决问题的能力，一定的科学研究能力和创新能力［4］。在材料化学专业实验教学上，充分考虑实验内容的科学性和系统性，选择具有一定难度和较大覆盖面的交叉型综合实验作为实验教学的主要内容，着重培养学生的创新能力。全面开放所有实验室，给学生创造开展专业综合技能训练的场所，提高学生的专业素质。目前，在各级有关部门的支持下，按材料化学课程体系要求能完成基础课、专业基础课和专业课的实验教学任务。但是经济欠发达地区的高等院校的材料化学专业的实践教学课程出现了一些新情况。以往三四十人的实习队伍进入企业、经济实体完成实践教学任务。而今，大型企业自动化程度很高，实习生很难进入车间进行实地实践学习，微小企业又没有能力接收大量实习生，加上专业实习经费的缺乏等原因，材料化学专业的实践教学课程无法实现“大部队”形式的实习任务。所以，我们对材料化学专业实践教学课程进行了优化。我们设置了适合地区特点的、按学生兴趣分成由五—八人组成的“小组”进入不同的微小企业进行不同内容的实践的多元化实践教学模式。在不同的微小企业完成实践教学课程时我们注重学生自身管理和实践指导老师巡视管理相结合，保证实践教学过程中的实习效率和学生安全问题。改变材料化学专业现行毕业论文模式，允许学生做毕业论文时根据自身兴趣爱好和就业取向选择课题，可以在学院老师的指导下完成毕业论文课题，也可以在科研所、企业、经济实体完成毕业论文课题。
3.增设自学选修课程，优化课程结构。
我国产学研一体化教育观念已经深入到各高等院校的办学理念之中，成为人才培养中的重中之重。我国的产学研合作主要是以高校、企业及科研单位相互合作的模式为主。在此合作过程中，由于各合作主体之间的利益关系从而导致合作方在资源和信息上的不对等致使企业缺乏必要的合作愿望同时相关政策的落后又使得合作双方缺失组织机构及激励机制，从而造成高校产学研合作无法建立良性的运行机制。科研、教学、生产、应用之间的脱节缺乏推动产学研合作深化的利益机制是导致这一现象的主要原因，如何做好企业与高校的有效结合是高校人才培养中亚需解决的问题。
二、产学研一体化在材料工程类人才培养中的实施途径
材料工程类人才培养需以“依据学科、面向应用、个人培养”为宗旨启理调整专业结构不断增强专业设置与市场需求的契合度提高学生的实践操作能力和创新能力，为尽快适应社会生产打下牢固的基础。
1.明确人才培养目标合理设置课程体系。
材料科学是一门理论与实践紧密结合的学科。要想学生能够更好的适应社会成为具有创新能力的专业人才必须具有扎实的理论知识周此在课程设置过程中应注重基础理论课程的学习。只有掌握扎实全面的理论基础并且加以融会贯通才能够在将来实际生产中做到学以致用。结合新科技的发展不断扩充自己的知识面不断完善自己的创新能力在自己的专业领域才能有更好的发展。在课程选择上除了必修的课程之外，可以针对材料类各专业方向的发展状况增加专业选修课的设置由实践经验丰富的教师进行授课开拓学生的视野了解专业发展的最新动态。在此过程中要充分体现产学研合作的特点赴企业真正参与到教学环节中。企业可以结合当前工业的发展状况，在专业课程设置过程中提出意见和建议加培养模式的确定、教学内容和方法、实践性教学环节等。同时积极听取企业对专业课程体系建设和规划的意见与建议，tD实将实践与理论、学习与创新、应用丰富教学内容改善教学方式。
2.构建实验教学平台焙养学生拓展能力。
实验教学是高校培养学生动手能力最直接、最有效的方法。注重实验教学才能更好地培养学生爱动手、爱动脑的习惯，以便于更好地适应社会需要。在课堂教学中书本内容难免过于枯燥无味无法激发学生的学习兴趣河如果把实验教学融入到课堂教学中把上课地点由课堂转移到实验室边讲、边学、边做遇到问题及时沟通就有可能充分激发学生的参与意识与主动性。在实验过程中掌生的动手能力得到了锻炼，创新意识也自然得到了培养，对专业学习的需求自然会提高。以《材料测试技术》课程为例与其在黑板上洋洋洒洒地介绍设备是如何装备如何操作，不如带领学生亲自去实验室对应着设备进行解剖分析甚至可以让学生自己操作，这种教学方式更能加深学生的印象。另外值得注意的是在实验教学中应注重综合性、设计性实验的设置。与验证性实验不同的是综合性、设计性实验需要学生对多门课程的内容进行综合运用。教师可以结合科研方向及企业课题选择实验题目拓宽学生的专业知识面提高学生的专业水平。另外掌校应加大实验室平台的建设工作，为学生提供良好的实验资源共享平台。同时加强与企业间的联合高等院校可以与企业共建研发机构洪建联合实验室、教学实验示范中心、工程技术中心等研究机构企业对高校专业领域技术创新进行持续投入从而更好地实现资源共享焙养高素质的技术人才，保证科研的连续性，实现专业领域的不断进步。
3.加强实践教学环节真正实现校企联合。
培养高素质的应用型工程人才必须要提高学生的实践能力而学生的实践能力取决于实践教学。目前高校实现实践教学环节最主要的方式就是校企联合通过建立校内实习基地赴学生进行实践活动。加强实践教学环节就应该考虑学科知识的前后衔接合理安排实践的内容及顺序选择合适的企业，实现真正的校企联合。以实习为例材料专业可设置认识实习、生产实习和毕业实习三大实践教学环节。这三大实习有先有后需要合理安排。毕业设计也是人才培养中重要的实践教学环节之一。学生在选择毕业设计题目时可以结合教师的纵向、横向科研项目来选择池可以按照自己的专业兴趣方向选择。对于已签订就业协议的或有就业意向的同学，则可实现企业和学校双向培养的模式，允许学生到即将工作的单位结合该单位的实际生产情况选择合适的课题真题真做河以更快地适应技术发展需要。通过校企联合加强设计与实践的结合，能更快地将专业知识运用到实际的研究和工程设计中去提高学生自身的实践能力。
三、产学研一体化运作的应用前景
关键词:化学灌浆无公害环氧树脂聚氨酯丙烯酸盐酸性水玻璃化学灌浆泵
1我国化学灌浆技术发展成绩
化学灌浆(ChemicalGrouting)是将一定的化学材料(无机或有机材料)配制成真溶液,用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内,使其扩散、胶凝或固化,以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项地基处理和混凝土修补技术.即化学灌浆是化学与工程相结合,应用化学科学和化学浆材解决地基和混凝土缺陷处理(加固补强、防渗堵漏),保证工程的顺利进行或借以提高工程质量的一项工程技术.随着化学灌浆技术的发展和进步,现己成为现代工程中颇具特色且不可或缺的一项先进技术
国外化学灌浆最初是适应于地基处理和采矿业发展的需求而发展起来的,其可*性得到公认并被广泛采用至今己有80年以上的历史.我国的化学灌浆技术应用与研究起步较晚,但发展较快并有自已的独创.如果以1953年在佳木斯等地采用碱性水玻璃进行化学灌浆算起,也才只有50年的历史五十年来,我国在化学灌浆技术这个小领域取得了成绩[3],主要表现在以下方面:
(1)化学灌浆从无到有,从小到大发展起来,已成为我国现代工程技术不可或缺的一个组成部分
(2)国外有的常用化学灌浆浆材品种,我国基本上都已开发出来(如环氧[1]、甲凝、丙凝、丙烯酸盐、酸性和碱性水玻璃、水溶性、非水溶性和弹性聚氨酯、脲醛树脂、铬木素等)
(3)化学灌浆浆材品种开发中还有一些独创.如甲凝、弹性聚氨酯,甲氰凝和环氧—聚氨酯,丙烯酸酯—聚氨酯等互穿网络灌浆材料
(4)化学灌浆设备的研制开发已基本能适应和满足国内化灌工程的要求[8].如化学灌浆泵、灌浆阻塞器、密闭配输浆装置和各种封缝材料等.
(5)化学灌浆技术已在国内水电(大坝、堤防、水库、电站)、建筑(地上、地下、人防)、交通(公路、铁路、隧道、桥梁、港口、机场)和采矿等四大部门得到推广应用
(6)化学灌浆技术应用已解决了许多工程难题,取得良好的效益.以水利为例,如三峡[4]、葛洲坝、龙羊峡、丹江口、陈村、凤滩、万安等水利枢纽都是采用化学灌浆技术解决一些工程技术难题的典型例子
(7)化学灌浆已从工程完建后的应用,发展到工程兴建前设计中就采用.如三峡化灌帷幕预计15000米,化灌加固地基预计3000米
(8)化学灌浆技术在一些方面已具国际先进水平,如青海龙羊峡大坝采用中化798环氧浆材处理G4伟晶岩劈裂带和三峡大坝采用CW环氧浆材处理F1096软弱夹层及断层破碎带的水泥—化学复合灌浆技术均堪称国际上处理低渗透性软弱岩土地层的先进技术
(9)化学灌浆理论上也有一些突破和创新[6][7].如浆液扩散半径的计算理论、浆液湿面粘接理论、减低浆液毒性的拮抗理论、浆液吸渗理论等
(10)化学灌浆技术出版物取得丰收.自上世纪八十年代以来己出版专着十余部.包括水利学报、水利水电技术、岩土工程学报、岩石力学与工程学报、
长江科学院院报在内的全国132家科技期刊都选登化学灌浆的研究论文.近5年选登的论文就有200余篇
以上十个方面成绩,足以说明我国化学灌浆技术的进步和发展水平.此外,全国研究化学灌浆技术的工程科技人员已成立了中国水利学会化学灌浆分会,现挂*在长江科学院.追溯到1968年,学会己举行过16次学术交流活动,出版了7部论文集,这些学术活动对推动我国化学灌浆材料的研发和化学灌浆技术的发展起了很好的作用
论文关键词：木结构,古建筑,火灾,修缮
1 古建筑结构特点
中国古代建筑有着辉煌的历史，使中国的建筑风格树立于世界建筑之林。但是由于科学技术的限制，中国古代建筑也有一定的缺陷存在。具体而言，中国古代建筑结构的特点主要有以下几点。
（1）以木材为主要材料。中国古代建筑都是以木材为主要材料，如松木、柏木和楠木等。而且，建筑的结构也是以木材为主，只有在连接处采用铜钉等。
（2）建筑风格以庭院为主。中国古代建筑大多以群体建筑为主，用小的单位组成建筑群落，最终组成庭院的形式。
（3）建筑结构有层次感。古建筑的大型庭院大多有高大的台基和开阔的空间，形成错落有致的布局，在空间上有很好的层次感。
古建筑是历史留下来的宝贵财富，也是国家的标志性建筑，有着重要的意义。因此，保护好古建筑，做好消防安全是一项重大的任务。如果发生火灾，也要尽全力修缮，使古建筑能够最长时间地保留。
2 木结构古建筑火灾特点
2.1 燃烧速度较快
中国古建筑是以木材为主要的建筑材料，其框架结构也是木材。所以，一旦发生火灾，燃烧的速度将非常快，温度迅速上升，进一步加快燃烧的速度。如果在短时间内无法扑灭明火，将会出现大面积的火灾，其核心的温度将接近1 000 ℃。
2.2 烟雾量大
物体如果燃烧不充分就会产生大量的烟雾，烟雾的量也和材料燃烧物质的材料有直接的关系。根据科学实验的结果，木材燃烧生成的烟雾体积将达到其本身体积的300倍。而且，木材的密度较小，结构疏松，在短时间内燃烧超过20公斤的木材，其烟雾将充满整个空间，给火灾的扑救增加了难度。
2.3 火灾容易蔓延
以木材为主要结构的建筑，其火灾载荷要远高于国家标准的火灾负荷量，特别是古建筑的结构较为疏松，整体的结构框架都是木结构，所以发生火灾后，会快速蔓延。古建筑在布局上有一定的规律，这在前面也提到过，大多以群体建筑为主，用小的单位组成建筑群落，最终组成庭院的形式。因此，由于走廊和建筑的连接，建筑群没有必要的防火隔离带，一旦发生火灾，将迅速蔓延，出现大面积燃烧的现象。这是导致我国古建筑在火灾中被严重损坏的主要原因。
2.4 火灾初期扑灭较难
古代建筑没有太多的消防意识，在设计时就没有考虑火灾的因素在内。一些规模较大的古建筑，至今没有建立消防站，所以消防安全一直是古建筑最难攻克的一点。以目前的技术而言，消防的措施大多对建筑物有不同程度的损伤，对于古建筑而言，这些损伤再加上火灾的损伤就会导致整个古建筑重大的损伤。
3 木结构古建筑火灾后的修缮技术
3.1 墩接柱根和包镶柱根
木结构会随着时间而产生变化，时间越长，其内部结构越疏松。外加空气的腐蚀和各种动植物对木结构的损害，其本身就比较脆弱。发生火灾后，更是进一步破坏了木结构的承受能力。在这种情况下，就需要对整个古建筑受损的柱子做局部的修缮处理。一般而言，处理火灾后柱体的方式有两种，中小企业融资论文它们分别是墩接和包镶。
修缮柱体选择的方式跟具体的情况有关，若柱体表面的烧损面积超过了50%，且烧损深度不超过柱体的20%，选择包镶的方式处理柱体。若柱体的烧损较为严重，烧损的深度超过了其直径的30%时，则选择墩接的方式处理。
3.2 化学材料浇筑加固
用化学材料的方式加固火灾烧损的木结构是近年来才出现的修缮措施，处理的过程较为简单，效果也很好。但是化学材料浇筑加固的方式也有自身的限制条件，即木结构烧损的不是很严重。其具体的操作是用不饱和的聚酯树脂浇筑加固烧损的柱体，待其凝固后，再涂上油漆，达到修缮的效果。
3.3 抽换柱子和增加辅柱
如果火灾对木柱造成了较为严重的损伤或者损伤的部位较高时，就不能采用墩接的方式进行修缮。面对这种情况，一般采用抽换柱子和增加辅柱的方式。抽换柱子是将原来的柱体抽离，然后换上新的柱子，具体的做法是用千斤顶等支撑结构先将整个古建筑梁柱支撑起来，把损伤的柱体换下来，然后换上新的柱体。这种方式会产生局部地振动，也会引起屋顶裂缝等情况，需要事后妥善地处理。进行抽换柱子的操作最重要的是事先做好稳妥的措施，将梁和柱等结构支撑稳定，创造出抽离柱子的条件，然后抽出旧的柱子，换上新的。
3.4 大木拆安
若火灾烧损了大木构架部分的构件，必须进行构件的重新组装，这一过程长采用大木拆安的方式进行修缮。拆安是指将构件拆开后更换不能使用的部位，换上新的构件后再重新组装起来。大木拆安的具体操作是先给所有的构件打上标号，然后拆开整个结构，仔细检查烧损的构件，若烧损比较轻微，则进行简单地修正操作，若烧损较为严重，则更换新的构件，然后把整个结构组装起来。
3.5 复原工程
有一些古建筑物有着特殊的历史意义，或者该古建筑已经成为标志性的建筑，若被火灾焚毁，则需要进行重建修复的操作。重建修复的最终目标是将古建筑最大程度地复原，这是个较为复杂的过程，需要严格地按照步骤进行，具体操作如下所述。
（1）分析考证。进行挂建筑的重建修复，首先需要充分考证和分析，取得充分的证据，以便于恢复到最初的形态。
（2）绘制设计图和工程图。在分析考证之后，就需要绘制设计图和工程图，完成后要经过反复地检验和考核，确定跟原建筑最大程度的相似。
（3）审批。图纸绘制完毕后，要将整个工程交由国家部门审批，审批通过后才可以进行下一步的操作。
（4）施工。审批结束后，就要进行施工的操作，用原材料、原做法和原工艺对古建筑进行重建修复的操作。
4 结语
古建筑的结构并不复杂，也正因为这样，它在火灾中的损伤较为严重。在进行古建筑火灾后的修缮工作时，首先要熟悉建筑的整体结构，因地制宜地制定修复措施，灵活地应用修复方法。另外，在修缮火灾后的古建筑时，还要严格地遵守国家制定的古建筑文物保护原则，发挥主观能动性，用最好的方式、最小的投入完成整个修缮的过程。
参考文献
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我国化学的基础研究逐渐开始与|世界前沿化学研究接轨，正处于新的历史发展时期。化学科研队伍有了较大发展，已经形成了一支规模较大、素质良好、年龄分布合理、学科门类齐全的化学研究队伍，优秀人才队伍不断扩大，形成多学科前沿创新研究团队。研究水平快速提升，国际影响力曰益增强，在国际组织和期刊中任职的中国学者越来越多，凸显我国化学学科的国际地位明显提高。专利申请和授权大幅度增加，自主创新的理念深入人心，自主知识产权的核心技术初具规模，为我国石油、化工产业和国民经济的快速发展正在和必将作出重要贡献。国家财政投入大幅增加，创新研究环境达到较大改善，具备了从事重大科学问题研究的条件和基础。
我国在化学领域发表的文章总数和被引用文章数以及论文的引用次数逐年上升，已经跃居世界前列。在2000—2010年期间，中国在化学研究领域发表的SCI论文总量列世界第2位；2007、2008年成为SCI论文增长速度最快的国家见图1、图2)，在此期间论文被引用次数名列世界第四位；2005—2008年，中国在化学领域被引论文的数量超过曰本，成为重要研究成果的主要产出国家之一。论文的数量与质量同步提高，质量提高更快（见图4)。中国化学在国际化学界顶尖1的论文比例从1998年的0.3%增加到2008年的8.1%中国人在化学领域发表的文章从19W—2!丨n3年的9%上升到2丨104—2丨IIm年的17%(有中国作者在内的所有文章）（源于基本科学指标.汤姆森-路透影响力的提高，我国化学家在包括IUPAC重要学术机构的担任重要职务的人数越来越多，越来越多的中国化学家担任包括Acc.Chem.Res.,Chem.Soc.Rev.,J.Am.Chem.Soc.,Angew.Chem.Int.Ed.,Adv.Mater.等重要学术期刊的编辑、副主编、编委、顾问编委。
我国化学领域越来越重视对知识产权的保护，专利申请数量稳步增力口。2009年中国化学科学领域在中国申请的专利件数已经超过曰本和美国(见图5)。
我国生产的化工产品的销售额占全球的比例有了大幅度提升，2009年已经超过美国，成为继欧盟之后的第二大化工产品大国（图6)。
中国化学发展存在的问题
近年来在化学领域顶尖刊物上发表的论文已经有了较大幅度的增长，专利申请有了较快增长，在国际化学界有了一定的影响。但是，我们必须清楚地看到，我国化学的发展与具有传统研究优势的欧美和曰本相比，仍然存在着较大的差距，这主要体现在：高质量、原创性和系统性的研究成果仍然较少；国际顶尖科学家还很少；研究队伍在化学的各个分支研究方向结构不甚合理；缺乏与其他学科的深度交叉融合，缺乏化工产业的核心技术以及对相关产业的发展缺乏引领作用等。因此，充分的认识目前我国化学发展的制约因素和存在的问题，在“十二五”期间进行正确的引导，对维护我国化学的健康和可持续发展具有重要的意义。
中国化学学科发展的战略
一是要保持已有优势，发展新的特色领域。在已有的研究基础上，继续深入开展以化学合成及理论为核心，以材料科学、能源科学、生命科学、农业科学、环境科学和信息科学等领域的重大需求为导向，发展定向、高效、低耗、绿色的化学合成、能量和物质转换体系及相关技术，加强基础研究思想和方法向原理器件设计和制备技术的转化，强化探索和创新意识，注重基础研究和应用研究的结合与协调发展，加快化学科学的全面发展。
二是要鼓励具有原创性的新思想、新概念、新理论、新方法的提出，鼓励变革性研究项目，对重大基础问题科学研究应给予持续性的支持，使我国在一些重要的研究领域取得突破，形成一些由我国科学家提出的、在国际上具有重要影响的学术思想和理论，使我国在化学科学的若干领域的研究水平跨入世界先进行列，且在一些领域形成优势和特色。
三是要在化学科学的前沿和新兴领域取得重要突破，赶超国际先进水平。在化学科学的前沿及其新兴领域，选择具有一定基础和优势、关系国计民生和国家安全的关键科学问题，集中力量，重点突破。争取在揭示分子及其组装体的可控合成、设计规律、性质与微观结构的本质关系，在高性能、不同凝聚态结构化学材料体系的制备、表征、理论模拟和计算方法，在高效能源和物质转化催化剂的设计和机理，在关乎人类生存和健康的药物设计和合成等领域取得重要研究成果。
四是要加强学科交叉，形成新的生长点，有重点地发展一些新的国际前沿研究领域。瞄准化学科学前沿和国家战略需求，完善学科布局与结构，注重和加强化学科学各分支学科及其与材料科学、生命科学、信息科学、纳米科学等学科的交叉、渗透和融合，推动学科建设，形成新的学科生长点，赋予化学科学新的内涵和生命力。前瞻性地重点部署和发展一些新的具有战略意义的国际前沿研究领域（例如：能源、环保、生物、催化等），组织学科交叉研究和多学科综合研究。
五是要面向国民经济与国防建设的重大需求，取得一批具有自主知识产权的应用性成果。深入开展与化石能源高效绿色转化、太阳能和核能利用相关的能源科学和材料研究，深入开展与光、电、磁等的发生、转换、存储、输运、显示和掩蔽相关的信息和防护科学和技术研究，深入开展与人体健康相关的检测、诊断和治疗药物和技术研究，深入开展与动植物生长、发育和抗逆性相关的农业科学和技术研究，深入开展以水资源、土壤和空气等相关的分离净化科学和技术研究，坚持不懈地推动关键领域技术的群体突破。
一、联系课外内容,增强学生的实用感
课堂教学是学校教学活动的主体,课堂教学应摒弃传统的教学模式,在课内渗透社会生活中的化学,并使其紧密结合教学内容和进度来进行,只有这样才能巩固课内知识,同时也能及时拓展课外知识,使课内、外知识有机地结合起来,使学生在学习的过程中没有累赘感,反而觉得所学知识更丰富,实用性更强。例如,在“氮和磷”的教学中,以“我们每时每刻都在氮气的包围之中”的现实场景引入氮气的物理性质,说明氮气的化学性质不活泼,进而引出氮气的分子结构和化学性质。通过紧密结合教材基础知识或重点知识的应用性知识的补充、讨论与交流,一方面可以使学生从化学的角度逐步认识自然与环境的关系,分析有关的社会现象,培养学生联系生活、社会中的化学问题的意识,另一方面可以提供给学生未来发展所需要的基础的化学知识和技能,培养学生运用化学知识和科学方法分析和解决简单问题的能力。
二、联系生活热点,使化学教学贴近于社会实践
教学过程中为学生提供与学习内容相关的各种情景素材如化学史料,日常生活中生动的自然现象和化学事实等,能够强化学生对化学与生活有关、对生活有用的意识,激发学生的学习动机。如现行高中化学教材中“人类保护臭氧层的行动”,这既是一个自然科学问题,也是一个“人文意识”问题,围绕“从电冰箱的普及与换代到臭氧层”开展探究,指导学生查阅文献,访问网站,获得知识。在讲授重金属汞的性质时,可以结合生活实际讨论其危害,讲述汞蒸汽对人体的危害可以使学生们认识到用行动防止汞污染的重要性,例如怎样清理破碎的水银温度计、如何处理含汞的废旧电池、废日光灯管等,使学生养成良好的生活习惯,这使化学教学更贴近于社会实践,同学们在学习过程中会觉得所学知识富有时代感,具有实用价值,有助于培养学生对未来的人文关怀,将自然科学融入整个人类文化的背景中思考和分析。
三、开展专题教学,介绍化学领域新发展
高中化学专题教学能有助于激发学生的学习兴趣,并可拓展学生的知识面,具体教学形式可以将生活中的化学与书本中的化学的联系以专题讲座的形式介绍给学生,介绍化学的过去、现在和未来,介绍世界高新技术发展的动态与趋势,介绍化学在高新科技领域中的作用,介绍化学与其它学科之间的相互渗透,介绍化学与社会的关系,如健康、保健、能源、资源、环境等社会问题。例如可以向学生讲解当前化学合成材料的发展概况,人类已经可以制造出可以替代人体多个部位的化学材料。
四、进行生活化的实验,培养学生的动手能力
化学实验是进行科学研究的重要手段,是培养学生动手操作能力的有效途径,在化学实验的基础上,学生从具体的形象思维转入抽象的逻辑思维,从而提高理性认识。化学实验还可以培养学生谨慎的科学态度,以贴近生活和发生在身边的化学现象为素材,组织探究实验活动,既培养学生学习化学兴趣,又使学生感受到化学在国民经济及生活中的实际运用。例如选取日常生活的素材可进行“自制肥皂与肥皂的洗涤作用”、“用生活中的材料制作简易电池”、“温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响”等实验。通过化学实验来解释和解决日常生活和社会实际问题,对于拓展化学实验的功能,提高学生的科学素养,具有十分重要的意义和价值。
五、布置生活化的作业,培养学生的实践能力
（一）在建筑材料方面的应用
水泥是重要的建筑材料之一。1993年，计算量子化学开始广泛地应用于许多水泥熟料矿物和水化产物体系的研究中，解决了很多实际问题。
钙矾石相是许多水泥品种的主要水化产物相之一，它对水泥石的强度起着关键作用。程新等[1,2]在假设材料的力学强度决定于化学键强度的前提下，研究了几种钙矾石相力学强度的大小差异。计算发现，含Ca钙矾石、含Ba钙矾石和含Sr钙矾石的Al-O键级基本一致，而含Sr钙矾石、含Ba钙矾石中的Sr，Ba原子键级与Sr-O，Ba-O共价键级都分别大于含Ca钙矾石中的Ca原子键级和Ca-O共价键级，由此认为，含Sr、Ba硫铝酸盐的胶凝强度高于硫铝酸钙的胶凝强度[3]。
将量子化学理论与方法引入水泥化学领域，是一门前景广阔的研究课题，它将有助于人们直接将分子的微观结构与宏观性能联系起来，也为水泥材料的设计提供了一条新的途径[3]。
（二）在金属及合金材料方面的应用
过渡金属(Fe、Co、Ni)中氢杂质的超精细场和电子结构，通过量子化学计算表明，含有杂质石原子的磁矩要降低，这与实验结果非常一致。闵新民等[4]通过量子化学方法研究了镧系三氟化物。结果表明，在LnF3中Ln原子轨道参与成键的次序是：d＞f＞p＞s，其结合能计算值与实验值定性趋势一致。此方法还广泛用于金属氧化物固体的电子结构及光谱的计算[5]。再比如说，NbO2是一个在810℃具有相变的物质(由金红石型变成四方体心)，其高温相的NbO2的电子结构和光谱也是通过量子化学方法进行的计算和讨论，并通过计算指出它和低温NbO2及其等电子化合物VO2在性质方面存在的差异[6]。
量子化学方法因其精确度高，计算机时少而广泛应用于材料科学中，并取得了许多有意义的结果。随着量子化学方法的不断完善，同时由于电子计算机的飞速发展和普及，量子化学在材料科学中的应用范围将不断得到拓展，将为材料科学的发展提供一条非常有意义的途径[5]。
二、在能源研究中的应用
（一）在煤裂解的反应机理和动力学性质方面的应用
煤是重要的能源之一。近年来随着量子化学理论的发展和量子化学计算方法以及计算技术的进步，量子化学方法对于深入探索煤的结构和反应性之间的关系成为可能。
量子化学计算在研究煤的模型分子裂解反应机理和预测反应方向方面有许多成功的例子,如低级芳香烃作为碳/碳复合材料碳前驱体热解机理方面的研究已经取得了比较明确的研究结果。由化学知识对所研究的低级芳香烃设想可能的自由基裂解路径，由Guassian98程序中的半经验方法UAM1、在UHF/3-21G*水平的从头计算方法和考虑了电子相关效应的密度泛函UB3LYP/3-21G*方法对设计路径的热力学和动力学进行了计算。由理论计算方法所得到的主反应路径、热力学变量和表观活化能等结果与实验数据对比有较好的一致性，对煤热解的量子化学基础的研究有重要意义[7]。
（二）在锂离子电池研究中的应用
锂离子二次电池因为具有电容量大、工作电压高、循环寿命长、安全可靠、无记忆效应、重量轻等优点，被人们称之为“最有前途的化学电源”，被广泛应用于便携式电器等小型设备，并已开始向电动汽车、军用潜水艇、飞机、航空等领域发展。
锂离子电池又称摇椅型电池，电池的工作过程实际上是Li+离子在正负两电极之间来回嵌入和脱嵌的过程。因此，深入锂的嵌入-脱嵌机理对进一步改善锂离子电池的性能至关重要。Ago等[8]用半经验分子轨道法以C32H14作为模型碳结构研究了锂原子在碳层间的插入反应。认为锂最有可能掺杂在碳环中心的上方位置。Ago等[9]用abinitio分子轨道法对掺锂的芳香族碳化合物的研究表明，随着锂含量的增加，锂的离子性减少，预示在较高的掺锂状态下有可能存在一种Li-C和具有共价性的Li-Li的混合物。Satoru等[10]用分子轨道计算法，对低结晶度的炭素材料的掺锂反应进行了研究，研究表明，锂优先插入到石墨层间反应，然后掺杂在石墨层中不同部位里[11]。
随着人们对材料晶体结构的进一步认识和计算机水平的更高发展，相信量子化学原理在锂离子电池中的应用领域会更广泛、更深入、更具指导性。
三、在生物大分子体系研究中的应用
生物大分子体系的量子化学计算一直是一个具有挑战性的研究领域，尤其是生物大分子体系的理论研究具有重要意义。由于量子化学可以在分子、电子水平上对体系进行精细的理论研究，是其它理论研究方法所难以替代的。因此要深入理解有关酶的催化作用、基因的复制与突变、药物与受体之间的识别与结合过程及作用方式等，都很有必要运用量子化学的方法对这些生物大分子体系进行研究。毫无疑问，这种研究可以帮助人们有目的地调控酶的催化作用,甚至可以有目的地修饰酶的结构、设计并合成人工酶；可以揭示遗传与变异的奥秘,进而调控基因的复制与突变，使之造福于人类；可以根据药物与受体的结合过程和作用特点设计高效低毒的新药等等，可见运用量子化学的手段来研究生命现象是十分有意义的。
综上所述，我们可以看出在材料、能源以及生物大分子体系研究中，量子化学发挥了重要的作用。在近十几年来，由于电子计算机的飞速发展和普及，量子化学计算变得更加迅速和方便。可以预言，在不久的将来，量子化学将在更广泛的领域发挥更加重要的作用。
参考文献：
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[9]AgoH,KatoM,YaharaAK.etal.JournaloftheElectrochemicalSociety,1999,146(4):1262
[10]SatoruK,MikioW,ShinighiK.ElectrochimicaActa1998,43(21-22):3127
[11]麻明友,何则强,熊利芝等.量子化学原理在锂离子电池研究中的应用.吉首大学学报,2006,27(3):97.
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