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【關鍵詞】化工材料科學與工程 發展現狀 趨勢分析 研究

化工材料科學與工程是社會經濟發展的主要驅動力之一，同時能夠帶動信息技術與生物技術的發展。在以科學技術為主導的當今社會中，無論是高校中還是化工企業中，都需要培養化工材料科學與工程的專業人才，創新材料科學與工程的發展。從化工材料科學與工程的發展中找尋其中存在的問題，以便于后期的工程技術研發。

1 化工材料科學與工程的發展現狀分析

1.1 化工材料科學與工程的發展歷程

化工材料科學與工程的從個個單一分來的學術系統中，逐漸實現走向了科學之間的相互融合。在社會發展的進程中，材料科學的應用與社會建設步伐息息相關。單一化的材料科學發展不能適應社會發展需求，各個材料學科之間應該實現相互交叉、滲透、移植，從細分最終走向綜合化的發展。在20世紀40年代，基礎科學與工程之間的相互滲透較差，固體物理學與材料工程學之間的互不融合。從60年代起，材料科學與工程學能夠實現交互，材料科學與材料工程之間的大部分內涵能夠實現重疊，化工材料科學與工程得到了教育界的廣泛認可[1]。

1.2 化工材料科學與工程在教育界的發展

化工材料科學與工程是高校教育中的重點內容，該門學科經過多變的研究與演變，衍生出中諸多的子學科。以美國麻省理工學院材料學科專業演變為例，與化工材料科學與工程相關的專業課程有：地質與采礦工程、采礦與冶金、冶金與材料科學等。歐美等國家將在材料教育方面的認識比較深，將很多高校中的冶金、陶瓷、電子材料等科目統稱為材料，材料教學內容逐漸擴大，應用到社會建設中的諸多領域中。目前，我國重點高校相繼設立材料科學與工程學院，針對于化工方面的教學改革，在原設置專業的基礎上，補充了非金屬的工程材料的內容?；げ牧峡茖W與工程的發展能夠打破原專業設置的界限，加強專業間的滲透和聯系，教學內容實現了更新。截止至2003年7月份，具備材料科學與工程的院校占據我國的高校的總數的34%。化工材料科學與工程的教學逐漸展現出了新思路[2]。

2 化工材料科學與工程的發展趨勢

2.1 化工材料科學與工程教學中創新性人才培養

化工材料科學與工程的發展，以來社會化工企業的技術研發還遠遠不夠，為了更好的促進化工材料科學的發展，在未來的科技社會中，化工材料科學與工程還需要與教育實現緊密結合。促進化工新材料的研發與應用，需要在高校中培養優秀的材料科學人才，與社會高精尖材料研發機構構成聯動機制。對于材料科學的人才培養要求極為嚴格，一方面需要學生具有較好的結構力學基礎，另一方面還要向學生傳授學生微系統、納系統、生物系統。同時還需要進行材料結構、性能、工藝等工程的研究，以計算機技術進行材料科學的模擬研發。高校能夠為社會輸送創新性的人才，是社會化工企業實現穩步發展的關鍵。創新性人才的能夠促進化工新材料的研發，保障化工材料領域更新[3]。

2.2 化工新材料的研發

在科技信息不斷發展的當今社會中，對于化工材料的研發技術越來越先進，我國化工材料科學與工程的未來發展，需要與科技信息技術相互融合，研發出具有更多功能的化工新材料。這些新材料的研發與應用能夠在傳統材料的優勢基礎上，為人們的生活提供更多的便利。

2.2.1 纖維材料

化工新材料“十三五”發展規劃在即，很多具有高技術含量、高價值知識密集和技術密集的新型材料，在社會建設中能夠發揮出無線的潛力。這些新材料與傳統的材料相比，在質量上更加的輕便，在性能上的更加的好，在功能上更加的強大，附加值更加的高。那么何為化工新材料，化工新材料是指一些包含高性能纖維復核材料，這些才能夠在國防軍工、航空航天、新能源及高科技產業中應用廣泛，同時化工新材料在建筑、通信、機械、環保以及海洋開發中用途更大。有專家指出，全球纖產量在近十年內的長幅為3%，而高性能的纖維在全球范圍內產量增長能夠達到30%，也就是說，在未來的幾年間是高性能纖維發展的黃金期[4]。

2.2.2 聚酰亞胺

有機高分子材料也是化工新材料的另一類，與傳統的高分子材料相比，聚酰亞胺的綜合性比較強，特點突出。聚酰亞胺作為一種特種工程材料，已廣泛應用在航空、航天、微電子、分離膜、納米、液晶、激光等領域。在物理性質上，耐高溫達 400℃以上，長期使用溫度范圍-200～300℃，熔點特征不明顯。并且該種材料絕緣性能極高。通常情況下，103赫下介電常數為4.0；在化學性質上，聚酰亞胺可以被分為脂肪族、芳香族、半芳香族聚酰亞胺三種。聚酰亞胺，因其在性能和合成方面的突出特點，不論是作為結構材料或是作為功能性材料，其在微電子領域發揮著重要的作用。

3 結語

綜上所述，化工材料科學與工程化工研發領域中的重點內容，提升對于化工材料科學與工程的研發，能夠有效的促進化工領域發展。本文對化工材料科學與工程的發展現狀進行分析，與社會發展趨勢相互結合，研究其在未來的發展方向。在未來，需要對化工材料科學與工程教學中進行創新性人才培養，鼓勵化工新材料的研發，實現科技創造未來。

參考文獻：

[1]劉海定，湯愛濤，潘復生，左汝林.材料科學數據庫的研究現狀及其發展趨勢[J].材料報，2004，09：5-7.

[2]張鈞林.材料科學與工程的學科發展、現狀及人才培養[J].甘肅科技，2008，15：165-168+132.

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關鍵詞：卓越工程師；材料力學；改革方案

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0102-02

據報道，截至2013年底我國開設工科專業的本科高校1047所，占本科高?？倲档?1.5%；高等工程教育的本科在校生達到452.3萬人，占高校本科在校生規模的32%。當前我國高等工程教育的目標是培養社會需要的高級工程技術人才，但是現階段的教育模式并不能滿足社會發展所急需要的專業技術人才，隨著城鎮化建設進程的加速，在今后很長時期內，工程建設領域對創新型高素質工程技術人才的需求將日益迫切。[1]教育部2010年6月正式啟動的“卓越工程師教育培養計劃”旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量的各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。然而在實踐過程中，高校除了面臨著更新教學理念、提高教師能力、增加教育投入、加強學風考風建設等諸多問題之外，課程建設同樣面臨著配套改革的艱巨任務。

由于材料力學課程作為土木工程、輸電工程、給排水、工程管理、熱能動力、建筑環境、機械等相關專業的重要專業基礎課，因此其課程體系、教學內容與教學方法能否適應卓越工程師教育培養計劃要求對于后續專業課的開展具有深遠影響。本文以東北電力大學“卓越工程師教育培養計劃”試點專業開設的材料力學課程為背景，就教學改革的內容和具體措施開展研討，旨在探索材料力學課程在卓越工程師教育培養過程中的改革途徑，提高教學質量。

一、課程特點及改革的必要性

材料力學課程是一門與工程實際緊密聯系的內容體系成熟的經典課程，具有較強的理論性、邏輯性和系統性。課程以桿件的變形破壞分析為主，要求學生掌握桿件的內力、應力和變形的分析研究方法，能對桿件進行合理的強度、剛度和穩定性設計。同時材料力學也是一門與工程實際緊密聯系的課程，有助于培養學生科學的思維方式和分析解決工程實際問題的能力。要求學生具備良好的高等數學基礎、大學物理基礎和理論力學基礎，還要求學生具有良好的科學素質和動手能力。在系統地理解基本概念和基本理論的基礎上，需要足夠的復習時間并完成一定量的作業題，同時結合課程內容設計相應的實踐環節。

傳統的課程模式注重的是講授知識，教學偏向學術化、對授課效果和學生掌握程度的考量主要以卷面成績為主要手段，而對學生工程實踐環節學習效果的評價多以考查方式進行。同時教師多是畢業后直接進入高校工作，工程背景不足且缺少深入施工現場的機會和時間，使得教師的課堂教學難以結合工程實例進行。因此造成多數教師和學生對實踐環節缺乏足夠的重視，經常流于形式。

“卓越工程師教育培養計劃”的重要內容之一是強化學生的工程能力與創新能力，因此，傳統的課程模式嚴重影響了卓越工程師教育培養計劃的實施效果。為了適應卓越工程師教育培養計劃的實施需要，材料力學課程必須從理念、內容、方法等各方面進行相應的改革，必須借助計算機等新技術手段及成果，強化學生的實踐能力、設計能力和創新能力培養，探索新的教學改革途徑。

二、課程改革途徑探索

1.確立“以學生為本”的現代教育理念

鑒于材料力學課程理論性較強，采用傳統以教師為中心的教學方法容易產生“枯燥、難懂、不生動”的不良效果。學生長期處于被動接受的狀態就會直接或間接扼制創新能力的發展。要在教學過程中充分發揮學生的主動性，必須樹立“以學生為本”、“以學生為中心”的理念。教學應以培養學生、發展學生為目的。教師以最專業化、最佳的服務促進學生最大限度的發展，才能體現教師勞動的最大社會價值。應以充分發揮教師的主導作用，突出學生主體地位，體現因材施教、個性培養和鼓勵創新的教學思想來指導教學改革。

2.設定合理的課程結構

按照卓越工程師教育培養計劃的目標要求，我校“卓越班”的材料力學課程最多安排84學時，其中理論學時72學時，實驗12學時；制訂了針對不同專業卓越工程師教育培養計劃的教學大綱；開設討論課和綜合課，培養學生全局思路和解決方法，引入教學樓、電廠廠房設計等工程實例，引導學生的工程思維。實驗教學中增設了綜合性、設計性、創新性內容，對培養學生的動手能力、科學研究能力、觀察能力、創新能力起到重要作用。安排如桁架設計等小型綜合性作業，運用載荷計算、應力分析、截面尺寸設計、變形及穩定性分析等材料力學知識提高學生的綜合能力。

3.整合及精簡教學內容

根據工程需求整合教學內容及結構。將課程中一些繁瑣的理論推導進行部分刪減，如慣性積的轉軸公式、畸變能公式。內容順序進行適當調整，如將軸向拉壓變形、扭轉變形及彎曲變形的超靜定問題歸納到一起講解，優化課程結構。在縮減課時的同時突出了重點。

根據具體授課對象選擇教材及授課內容。結合本校實際，調查各開課專業對材料力學內容的職業需求，以及后繼課程的需要，進一步精選傳統內容，拓寬基礎內容，為引入當代前沿技術開設窗口與接口，并進一步強化基本知識、基本理論與基本方法對于卓越工程師人才培養的重要性。

根據最新科技發展對材料力學課程的要求及卓越工程師教育培養計劃需要，及時充實新的教學內容。組合出單元式的課程內容模塊，形成按需選用的開放式課程體系。

4.強化工程能力的培養

（1）強化工程應用能力的實踐訓練。以基礎性、綜合性、設計性實驗為主體，將實驗內容進行模塊化整合。開展“創新性”實驗教學活動，提高學生的綜合能力和素質。綜合性實驗培養學生具有良好的團隊精神；設計性的實驗鍛煉學生自主設計方案解決工程實際問題的能力；創新性實驗則由學生提出課題，在教師指導下進行，旨在提高學生的動手能力、分析問題及解決問題的能力。

（2）強化工程創新能力的實戰訓練。圍繞“能力”與“創新”，要求學生積極參加大學生創新活動計劃項目及國家或省市技能競賽，接受創新意識和工程能力的訓練。讓學生學會找出問題、分析問題和解決問題的方法。[2]與材料力學課程直接相關的競賽（如結構設計競賽、機械設計競賽、大學生力學競賽等各種大學生科技競賽）可以作為實施卓越工程師教育培養計劃的重要實踐平臺。以2013年吉林省高校聯合舉辦的結構設計競賽中，學生根據所學的力學知識查閱桁架結構的設計資料，從結構構件的受力特點出發對構件的結構形式、截面選擇及節點的受力分析做了大量的工作，設計出了多種高蹺方案，并取得了良好的競賽成績，讓所學知識能夠學以致用，通過實戰培養了學生的工程創新能力。

（3）強化綜合應用能力的先導性訓練。材料力學課程是多專業共享的一門重要專業基礎課。在許多相關專業中，結合工程實際問題的畢業設計選題都會涉及到材料力學知識的綜合運用，如對火力發電廠主廠房建筑物的結構選型、對結構中的梁、柱的結構計算均要用到材料力學知識。因此，在課程教學期間提前組織先導性訓練，結合畢業設計題目需求進行適當內容的鋪墊能夠激發學生的學習興趣，同時還能促進學生理論與實際的結合，使學生學以致用。

5.改革考試、考核方法

科學的考試制度有助于良好教風、學風的形成，有利于教學質量的穩步提升。“卓越班”的考核既要考查學生掌握知識的情況，更重要的要考查學生運用知識解決實際問題的能力和認知創造能力。以考核來引導學生不拘泥于書本，不迷信權威、獨立思考、大膽探索的精神。

實踐中，采取分解考核項目，加大平時考核力度，筆試和面試相結合的形式，增加學生課堂上的參與意識，注重學生綜合能力的培養。加大平時成績在總成績中所占的比例，將實驗成績記入到學生的考試總成績中。安排有興趣的同學參與教學課件制作及課堂教學評價來提高學生的學習積極性。對于參加與相關的競賽取得好成績的學生，按照一定的比例計入學生的平時成績或替代實踐成績，取得了滿意的考核效果。

6.積極運用現代化教學手段，探索新的教育模式

由麻省理工學院和哈佛大學發起的慕課（MOOCs）是新近涌現出來的一種在線課程開發模式，具有時間空間靈活、使用客觀、自動化的線上學習評價系統，運用大型開放式網絡處理學生的互動和回應，學生自我管理學習進度、自動批改、相互批改、小組合作等，保證教學互動、全天候開放等優勢，為學生提供了更大的選擇權。但“慕課”的出現對授課教師也帶來了更為嚴峻的挑戰，教師需要更快地提高自己的教育技能?？傮w來看，“慕課”的出現為卓越工程師教育培養計劃的實施提供了更廣闊的空間，“慕課”良好的教育資源與培養工程技術人才所需要的實踐環節有機結合，必將為材料力學課程改革注入新的生機與活力。

三、結束語

卓越工程師教育培養計劃的主要目標是培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才。本文提出的基于卓越工程師教育培養計劃的材料力學課程改革方案，經近兩年的實踐，在更新教育觀念、改進教學方法、探索新的考試、考核方式以及采用新的教學手段方面進行了廣泛探索，對課程進行了大膽改革和實踐。東北電力大學材料力學課程2005年榮獲吉林省優秀課程稱號，2007年被評為吉林省省級精品課程。但新的課程體系還需要經過更多的實踐和驗證，今后還將繼續更新和完善，以培養更多高素質的卓越工程師后備人才。

參考文獻：

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關鍵詞：水利施工 軟土地基 處理方法

中圖分類號：TV5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（a）-0086-02

在水利工程的建設中，對軟土地基的處理會直接影響到水利工程的質量及其安全性，要做好水利工程中對軟土地基的處理，有效加強軟土地基的穩定性，提高水利工程地基的質量，確保水利工程能夠按照一定的要求完成。水利工程設計的范圍很廣，是一個綜合性非常高的建設施工工程。由于具有軟土地基富含大量的水分、土質也比較疏松和土質的空隙也較大等特點，使得軟土地基無法承受水利工程的壓力，因而容易引發安全問題。

1 軟土地基概述

軟土地基是指由軟土構造而成的地基，其主要成分是軟土。軟土地基的主要組成包括泥炭、富含大量顆粒的松軟土和孔隙較大的質土等，這些土質有的富含大量的水分，有的土質比較疏松，有的壓縮性很強，但是，軟土地基的抗壓能力不高，難以承受過大的壓力。因此，軟土地基一般具有低強度、低透水、高壓縮、沉降快和不均勻等特點。

2 軟土地基的特點

2.1 強度低

由于軟土地基主要是由一些軟土疏松的土質構成，進而使得軟土地基的強度較低。在水利建設施工的過程中，軟土地基的低強度很容易造成坍塌和裂縫等現象，進而影響水利建筑施工的質量。

2.2 透水低

淤泥質粘性土質也是構成軟土地基的一個組成部分，在水利施工過程中，一般會有很多水分排除，因此，軟土地基還具有一定的透水性。為了保證水利施工的順利完成，一定要采取有效措施及時排除水分，以提高軟土地基的穩固性。

2.3 高壓縮

由于軟土具有很多獨特的特性，使得軟土地基的強度一般較低，因而具有較高的壓縮性。在水利工程的施工過程中，隨著水利工程的不斷進行，軟土地基承受的壓力會越來越大，造成軟土地基很容易出現坍塌等現象。

2.4 沉降快

由于軟土地基具有高壓縮性，進而導致軟土地基的沉降速度快。并且軟土地基的沉降速度會隨著水利施工的進度而逐漸增大，軟土地基的沉降速度越快，對水利施工帶來的問題越大。

2.5 不均勻

軟土地基是由很多種不同的土質構造而成，而且不同的土質都具有不同的密度、硬度和強度等特點，使得軟土地基具有不同承受壓力的能力。同一軟土地基具有不同的承壓能力增加了對軟土地基施工控制的難度，也會影響水利施工的質量。

3 水利施工中軟土地基處理時應注意的問題

3.1 施工準備工作

在進行水利施工前，一定要提前對軟土地基進行嚴格的檢查，注意施工前的準備工作，以保證施工設備的正常運行。水利施工前的準備工作一般包括做好施工場地的清理工作和施工材料的檢查工作等，從而提高水利施工的質量。

3.2 施工過程中的相關事項

在水利軟土地基施工的過程中，還應該注意施工中的一些相關事項。按照軟土地基施工的工序進行施工，同時，還應做好水利施工過程中的安全防護工作，加強對施工設備的維護和保養工作，保證水利施工過程能夠順利進行。

3.3 水利工程的相關要求

在水利施工建設過程中，要以我國水利工程相關的法律法規和相關要求進行施工，由于水利工程的用途一般不一樣，因而需要制定高質量的施工標準，尤其是對軟土地基的處理，還有助于施工單位選擇更加合理的施工方案。

3.4 軟土地基的施工量

在進行處理水利施工軟土地基時，軟土地基的質量非常重要。水利施工應該根據不同的要求，選擇不同的施工方案，以確保水利施工的高效進行。因此，軟土地基的質量是水利施工中非常關鍵的因素之一，也是影響水利施工質量的關鍵，因此，注意軟土地基的施工質量顯得非常重要。

3.5 軟土地基的施工工期

在水利施工的過程中，一般要先對軟土地基進行處理，注意軟土地基的施工工期，制定出合理的施工方案。充分考慮軟土地基的加固時間，這對于選擇合理的軟土地基處理方法很重要，還能確保在設計的時間范圍內完成軟土地基的處理工作。

3.6 軟土地基的施工環境

在水利施工的過程中，施工環境的影響也很大，不同的施工環境會有不同的施工方案，使得軟土地基的處理方法也會不一樣。為了確保水利施工的質量，注意軟土地基的施工環境，以提高軟土地基的處理質量，這對于水利施工的質量非常重要。

4 水利施工中軟土地基處理的方法研究

4.1 換填管理法

換填管理法是一種非常常見的軟土地基處理方法，采用適合水利施工要求的土質取代軟土地基的土質，從而使換取后的土質能夠滿足水利施工的基本要求。在采用換填管理法進行施工過程中，應該提前將不符合水利施工要求的土質全部排出，再根據水利施工的具體要求選取滿足水利施工要求的土質，以確保水利施工的順利進行。選擇填充的一般是一些富含碎石和粗砂等硬度較大成分土質，這樣能保證地基的穩固性。在實際的換填管理法過程中，土質填充一般會分為幾層進行，第一層是碎石層，這一層主要為了增大地基的透水性，同時，碎石還能保證地基具有較高的強度，以確保水利施工的質量。第二層為灰土層，這一層主要是為了提高地基的承壓能力，同時，確保地基的平衡性，加強地基的穩固性。第三層是砂層，砂能夠促進軟土地基中水分的排除，從而提高地基的硬度，以提高地基的承載力。當然，在實際的水利施工過程中，應該根據具體情況采用換填管理法，充分做好軟土地基的處理工作。

4.2 排水砂墊層法

排水砂墊層法也是軟土地基一種非常重要的處理方法。排水砂墊層法主要是將軟土地基中一些含水量較大的土質排出，同時還能將軟土地基中的水分除去，以增強土質的強度，使得軟土地基能夠滿足水利施工的地基設計要求。在施工過程中，排水砂墊層法首先是在軟土地基的底層填充一層具有高透水性能的砂墊層，隨著水利施工進度的加快，含有豐富水分的土質所承受的壓力就會越來越大，使得水分被不斷地排出。通過排水砂墊層法，能夠加固軟土地基的穩固性，提高軟土地基的強度，使得軟土地基能夠滿足水利施工的基本要求。當然，為了更好地防止出現地下水反滲的現象，在砂墊層上面還需要加一層隔水性較好的粘土層。但是，對于砂墊層材料的選擇也有很多要求，一般采用的是粗砂等硬度較高的透水材料，以確保透水較好的情況下，還能提高軟土地基的強度。在進行砂墊層的填充時，還要做好軟土地基的固定工作，同時，應該將砂墊層的材料進行均勻攪拌。做好軟土地基的出水工作，從而將滲透出來的水分進行有效的排出，提高地基的質量，水利施工軟土地基加固強度的影響情況如表1所示。

4.3 化學固結法

由于很多常規的軟土地基不能很好的對地基進行處理，采用化學固結法能取得較好的效果。化學固結法是采用一定的化學材料，對軟土地基進行填充和改造等方法對軟土地基進行處理，以加強軟土地基的強度，還能較好地提高軟土地基的承載能力，從而保證軟土地基能夠滿足水利施工建設的質量。常見的化學固結法包括以下幾種，第一，灌漿法。灌漿法是運用電氣和電化學的原理，采用一些石灰石等化學材料對軟土地基進行填充處理，促進化學反應的發生，從而實現對軟土地基的加固處理，確保軟土地基能夠承載一定的承載壓力。第二，人工合成材料加筋加固法。在軟土地基的處理過程中，將一些高強度的化學合成材料填充到軟土地基中，同時，對填充的材料進行高壓處理，以促進人工合成材料能夠和軟土緊密地結合在一起，從而加強軟土地基的強度，人工合成材料還能較好地防止軟土地基發生沉降的現象，從而保證軟土地基的穩定性。第三，硅化加固法。硅化加固法是指利用硅酸鈉和氯化鈣發生一定的化學反應，生產一些膠狀的物質加強軟土地基的強度，提高軟土地基的硬度，以滿足水利施工地基設計的要求。第四，深層攪拌法。深層攪拌法是指將水泥等物質通過充分攪拌，使得水泥和軟土進行攪拌均勻，水泥凝固之后，以實現加強軟土地基的目的，提高軟土地基的硬度。

4.4 物理旋噴法

物理旋噴法是一種非常常見的軟土地基處理方法，在軟土地基的處理過程中，物理旋噴法是將噴頭插入到軟土的底部，然后進行緩慢的提升，利用高速旋噴的方法將適合的加固物質填充到軟土地基之中。這種加固軟土地基的方法能夠有效地提高地基的切向硬度，還能較好地防止軟土地基發生扭動等現象，從而提高水利施工軟土地基的強度，以滿足水利施工建設的質量。

5 結語

在水利施工過程中，軟土地基的處理方法很多，不同的軟土地基適合不同的處理方法。因此，在處理地基時，一定要根據實際的情況對軟土地基的處理方法進行選擇。同時，注意施工中出現的各種問題，加強對軟土地基的改造，按施工質量的要求，掌握時間，完善軟土地基的處理體系，按時按質完成任務。

參考文獻

[1] 代建兵.水利施工中軟土地基處理技術[J].中國水運，2013，13（8）：223-224.

[2] 趙連港.軟土地基基礎上水利施工處理方法[J].水利科技，2013（36）：193.

[3] 鄒岫樺，王雷.淺談水利施工中軟土地基處理的方法[J].工程技術，2012（11）：198.

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關鍵詞 可生物降解；聚膦腈；合成；研究；發展趨勢

中圖分類號：O631 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）11-0002-02

自新一輪的工業革命開展以來，在全球發展最快的技術，除了計算機技術以外，材料技術的發展速度也不可小覷。材料的發展和我們的生活息息相關，我們生活的每個細節都離不開材料，由此看來，材料的快速發展有利于我們生活水平、生活質量的提高。然而，近幾年以來各種各樣的化學物質的合成材料難降解、毒性大，給環境帶了了極大的威脅，和現在和諧發展的理念是相違背的，因此可生物降解的概念被提了出來。

我們在運用的時候有多種的可生物降解高分子，并且現在在組織工程、醫學工程等方面都有了長足的發展，聚膦腈是一類結構獨特的高分子，具有很好的生物相容性，現在在生物方面的應用比較普遍，但是由于聚膦腈的研究成本相對比較高，且降解的速度很慢，這就阻礙了該類材料的進一步發展，而近幾年以來采用與可生物降解的聚酯相結合為聚膦腈材料的發展帶來了新的生機。

1 聚膦腈的簡介

聚膦腈的結構十分獨特，其主鏈是以氮磷單雙鍵交替的，有機側鏈基團的連接具有選擇性，它是選擇與磷原子相連接。較好的生物相容性是聚膦腈的特點之一，要想得到可以生物降解的聚合物，水解敏感的取代基是必不可少的，也是聚膦腈水解的必要條件，聚膦腈在降解后得到的降解產物一般是小分子的氨、磷酸鹽和相對應的側基，這些小分子團都是無毒的，由此可以看出水解敏感的取代基的種類可以決定聚膦腈的水解速度，因此我們就可以通過設計不同的側鏈來得到各種各樣的降解速度不同的材料。自二十世紀六十年代以來，聚二氯磷腈得以合成后，世界各國的科研人員在聚膦腈方面的研究就進入了一個新的時代，研究成果也是矚目的，現在大多數的已合成的可生物降解聚膦腈在生物學上的可利用性比較的大，在此方面的發展前景也最好?，F在合成可生物降解聚膦腈的方法一般是首先通過熱開環聚合法，然后就進行關鍵的一步：取代基取代聚二氯膦腈上的氯原子，當然是易水解的取代基，但是，這種研究方法的成本一般是比較高的，這就為進行大量的實驗帶來了很大的困難，局限了這種降解材料的高速發展，而且聚膦腈的降解速度很慢，離我們現在對可降解材料的降解速度還有很大的差距，要克服材料在這方面的瑕疵，我們現在所采取的方法一般是與可生物降解的聚酯或聚酸酐共同混合使用，這樣就會令研究成本降低，且提高了聚膦腈的降解速度，達到了雙贏的目的，也可以促進聚膦腈的推廣應用和研究的進行。

可生物降解聚膦腈是由一種或者多種較易水解的敏感有機基團組成其側鏈，比如咪唑基、氨基酸酯基等。其被取代的形式有所不同可將其區分為兩種，一種是相同的基團單一取代，另一種是不同的基團混合取代；其連接的取代基不同也可以分為兩類，烴氧基取代和氨基取代聚膦腈；還可以根據其與水的相容特性不同來分類，疏水性聚膦腈（如：以氨基乙羥肟酸酯、縮酚肽酯、氨基酸酯、二肽酯等為側鏈）和水溶性聚膦腈（如：側鏈帶有乙氧基吡咯烷酮、糖基、咪唑基、苯氧基羧基等）。

2 可生物降解聚膦腈的合成

得到可生物降解聚膦腈一般分為兩步，即先將通過熱解分解生成聚二氯膦腈（PDCP），然后根據側基容易被水解的特性將其被Cl原子取代，具體化學過程如式1。

2.1 合成單一取代基聚膦腈

單一取代其側基的合成方法應用較為廣泛，類型也多種多樣，形成的可生物降解聚膦腈包括烴氧基聚膦腈、氨基聚膦腈、等。將聚膦腈中空間位阻較小的親核試劑作用于聚二氯膦腈，其摩爾比例控制在5：1左右，反應的常用溶劑為苯、四氫呋喃（THF）、二氧六環等。

2.1.1 合成烴氧基聚膦腈

醇酸酯類聚膦腈的合成由式2中的聚合物來完成合成，其將聚二氯膦腈與處在鈉鹽中的醇酸酯反應，又因為醇酸酯在四氫呋喃中的溶解度不夠大，所以在合成的過程中需要很多的相關試劑。國外有很多研究員都針對此情況進行了分析，其中Allcock等人將反應溫度定在50℃，實驗結果表明這種情況下在保證避免聚膦腈主鏈被破壞的同時，也可以使聚二氯膦腈的Cl被取代。

在可生物降解的聚膦腈的含有羧基苯氧基的類型中包括聚二（對羧基乙基苯氧基）膦腈（PCEP）和聚二（對羧基苯氧基）膦腈（PCPP），如式3所示。

2.1.2 多官能團親核試劑取代聚膦腈的合成

被引入到聚二氯膦腈中的基團可以含有一種或者多種官能團，當多種官能團被利用時，就要考慮它們之間的相互影響，為了防止其相連引起其相關功能的減退，必須對每個官能團進行重點保護，如式4中的甘油基取代過程，他其中包括三個羥基，其可行的方式為用丙酮或甲醛與其反應生成異丙叉甘油、甘油縮甲醛，這樣可以保護住這兩個羥基，再將其通過試劑化學反應與聚二氯膦腈相結合，最后可以用乙酸再進一步處理。

2.2 合成混合取代聚膦腈

在混合取代聚膦腈的過程中可以分為兩種方法：可以根據一定的順序進行逐步的取代；也可以在利用兩種以上的親核試劑進行競爭取代。第一種方法利用廣泛且技術較為成熟，在實際的應用過程中也是主要的應用手段。

2.2.1 完全取代聚二氯膦腈中氯原子

在進行基團取代的過程中，因為其空間內的位置阻力無法完全完成取代，導致聚膦腈的無法合成，實際中可以通過一些位阻比較小的基團來進行Cl的取代，如甲氨基或甘氨酸乙酯等，雌激素酮等通過相應甾類羥基負離子連結到聚膦腈側鏈上，沒有被完全代替下來的氯原子通過與正丁胺、甘氨酸乙酯、甲胺或乙胺反應來使較為完全反應。

2.2.2 調節聚膦腈降解速度

生物降解聚膦腈降解速度從機理上來講跟替代基團的水解敏感性有很大的關系，此性質較高的基團可改善其降解的速度，改良此化學材料的性質。咪唑基在酸和強堿中要有比其他的氨基酸基團更敏感的水解性質，甲氨基咪唑膦腈相對于甲氨基膦腈來說，在相同的條件下更容易被分解。如果在聚膦腈的側鏈被替換為位阻較大的相關官能團時就會使此類物質難以被降解，例如聚丙氨酸乙酯對甲基苯氧基膦腈和聚丙氨酸乙酯聯苯氧基膦腈的對比中就可以得到類似的結果。

2.2.3 功能化生物降解聚膦腈的合成

混合取代合成方法的好處就在于可以發揮多種基團的優勢功能，聚合物的多功能化已經慢慢成為此類研究的大趨勢，合成的聚膦腈對很多外界因素都較為敏感，如溫度和PH值，在Song等人的研究成果中，就有甲氧基聚乙二醇和氨基酸酯以及甲氧基聚乙二醇和二肽乙酯為側基的混合取代聚膦腈，它可降解性和溫度敏感性都很強。

2.3 合成共聚或共混聚膦腈

無論是單一替代還是混合替代，都有自己的優勢所在，將兩種或多種聚合物進行混合生產或者將聚膦腈與其它可生物降解聚合物混合，都會得到較為良好的可降解材料，根據配比來控制降解的速度。

3 結束語

在可生物降解聚膦腈的研究過程中有很多方法可以實現，但是必須通過聚二氯膦腈進行合成，無論是單一還是混合合成都可以生產可降解的聚合物，側鏈的合理替代安排也是此聚合物性質是否完善的關鍵，可生物降解聚膦腈的多功能性可以促進相關高分子材料的發展，新的科學技術會在此領域帶來新的革命。

參考文獻

[1]張愛迪，德潤，朱香利，等.生物降解高分子材料研究應用進展[J].化工新型材料，2011，32（12）.

[2]侯洪江，陳復生，程小麗.可生物降解材料降解性的研究研究進展[J].塑料科技，2009，37（3）.

篇5

關鍵詞： 行業特色高校 物流專業 教學改革

一、引言

近年來，隨著物流熱的不斷升溫，以及高等教育大眾化的發展，設置物流專業的高校數量迅猛增長，其中不乏行業特色高校的積極參與。這些行業高校大多由過去隸屬中央部委行業部門到現今劃轉歸地方政府或教育部管理，為適應國家和地方經濟社會發展的需求，紛紛在學科專業結構和辦學功能上表現出“多學科化、大規?；?、地方化、市場化”的特點［1］。據有關數據顯示，截至2010年底，我國已有378所本科高校開設物流相關專業。在經歷如此快速增長的學科發展趨勢同時，我國高校物流專業的教育培養正呈現較大程度的同質化現象，與一般綜合性大學或高職高專院校所設物流專業相比，行業高校的專業人才培養模式大同小異、缺乏獨有特色。在這樣的背景下，如何在大同中尋找不同、在專業中凸顯特色，成為行業高校物流專業教學改革與發展所面臨的一個現實問題。本文以南京信息工程大學物流專業教學改革為例，討論如何在專業人才培養的過程中保持和發揚行業特色，以期對其他行業特色高校相關專業的發展起到一定參考借鑒作用。

二、氣象行業背景與物流專業的關系

南京信息工程大學是一所典型的行業特色高校，前身是創建于1960年素有“中國氣象人才搖籃”美譽的南京氣象學院，由中國氣象局管理40年后于2000年劃歸江蘇省管理，其行業背景是以大氣科學為核心的氣象事業。在特色人才培養的過程中，首先需要理清氣象行業與物流專業之間的關系。縱觀整個物流流程，其主要物流操作環節如運輸、倉儲和信息技術都與氣象密切相關，即一個物流運作方案的完美執行需要氣象知識的支撐［2］。

1.實現物流的運輸環節極易受到天氣的影響，低云、濃霧、雷電等氣象條件會制約航空運輸，臺風、暴雨、大風等極端天氣會威脅水路、公路和鐵路運輸安全。因此，既要注重通過搜集氣象資料獲得較準確的天氣預報，又要堅持以安全經濟的原則擬定合理運輸線路，選擇有利天氣，避開不利天氣，保障運輸安全、提高運輸效率、降低運輸成本。

2.氣象條件在物資的倉儲環節發揮重要的作用，主要影響因素有溫度和濕度。如高溫高濕常會引起物資的霉變、蟲蛀、老化、融化、串味等損傷，需要根據專業氣象預報服務，采取相應防護措施，防止物資的質量、使用價值、性能或可靠性遭受損失。

3.物流信息技術的成功應用離不開氣象條件的支持。常見的物流信息技術如全球定位系統GPS，現已被廣泛應用于物流運輸、應急救援、交通系統等領域，國外很多物流企業都采用GPS來定位運輸車輛。而值得注意的是GPS衛星不是同步衛星，易受氣象影響，如云層、雨雪、雷電都會干擾GPS的正常運作，從而影響物流活動的順利進行。

事實上，國外一些專業物流公司非常關注極端天氣的影響，如聯邦快遞就組織氣象專家成立專門團隊致力于天氣狀況分析，并依照所獲氣象數據提前設置物流優化路線。這個氣象分析團隊提供諸如貨物途經香港時是否會遭遇臺風、臺風將在多大程度上影響運輸業務，以及應該采取哪些物流應對措施等輔助決策信息。綜上，物流與氣象行業密切相關，在氣象行業特色高校的物流專業人才培養中應加強兩學科間的融合與交叉，使物流專業學生具備基礎氣象知識背景，形成具有一定特色的復合型氣象物流人才。

三、氣象行業特色的物流專業教學改革

將氣象行業特色的物流人才培養目標定位為：以物流專業為主、氣象學科為輔，培養具有扎實物流管理理論和氣象學科基礎知識、具備使用現代信息技術開展氣象勘測和制定物流決策的能力，可勝任國內外大型物流公司氣象分析或氣象部門物流指導工作的復合型人才。

1.課程設置

為了更好地培養能夠進入物流領域的氣象學科特色畢業生，在本科高校學習的總八個學期里，可推行“1331”的教學課程體系：即所有物流專業學生在第一學期僅進行《計算機基礎》、《高等數學》、《大學英語》等公共基礎課程的學習；第二至第四學期間開始學習物流管理專業必修課程與大氣基礎課程，同時在第四學期末安排為期2―4周的一次實習活動；第五至第七學期逐步深入接觸物流管理與氣象專業方向選修課，其中可在第六學期重點設置兩學科交叉銜接課程；最后第八學期，要求學生自主進行為期2―4個月的工作實習。

除“基礎課程+物流專業課程+大氣基礎課程+交叉學科銜接課程”這個課程體系設置外，物流專業也可結合氣象行業背景建立獨特的專業體系，形成具有一定特色的氣象物流經濟等學科，以鼓勵物流專業畢業生進入氣象領域工作。可引導物流專業學生選擇五門（中國氣象局要求非氣象專業進入氣象領域工作的學生必須培訓的五門課）或十門（南信大發輔修證書）氣象類課程，形成“氣象+物流”的綜合型人才，拓寬學生的就業面。

2.教學資源

（1）教材選擇

在氣象行業特色物流人才培養的過程中合理選擇教材：物流專業課程方面應選用高質量教材，在引進、消化和使用國際優秀主流教材的同時注意適應我國社會物流發展的實際需求；氣象相關課程方面可依托學校優勢，采用學校氣象專家自編的教材，通過靈活施教更有利于提高氣象知識教授的質量和效率；而對于物流與氣象兩學科交叉課程，可選擇性組織資深物流專家與氣象專家共同合作編著教材并進行定點試驗，也可參考借鑒國外部分教材和最新研究進行篩選重整。

（2）師資隊伍

要培養出優秀的、有特色的學生，必須有一支特色化的師資隊伍做保障。氣象行業特色物流專業的師資力量應由物流與氣象專業兩學科教師組成，雙方專業教師都須完成對方專業基礎課程知識的學習，即氣象專業教師在教授課程之前需進行基礎物流培訓，同樣物流教師也需接受大氣科學基礎知識的普及。另外，應組織任課老師分期、分批到物流企業或氣象部門實習，參加各類培訓和學術活動，積極開展校際間的教學交流和觀摩學習，掌握物流和氣象行業的新動態。同時可選擇性聘請一些從事相關工作的資深人士擔任課程的兼職教師。

（3）教學設施

氣象行業特色物流專業的教學過程涉及物流仿真模擬實驗和氣象觀察實踐環節：關于物流實驗室的建立，應注意側重圍繞物流核心業務流程和物流技術設備的操作、優化和管理，設置一些演示性實驗、模擬性實驗、制作性實驗、設計性實驗、創新實驗，等等［3］，可以秉承實用性與先進性相結合、經濟性與方便性相結合的原則，聯合同一地區的其他高校積極整合資源，共同建立物流實驗室或物流模擬基地；有關氣象類課程實驗，可依托學校自身擁有的先進氣象設施優勢，與氣象類專業學生共用實驗設備，也可將簡單的氣象觀察實驗融進物流實驗室的整體規劃中。

3.教學方式

（1）教學手段

突破以知識傳授為中心的傳統教學手段，探索以能力培養為主的教學模式：充分利用多媒體課件、網絡教學等現代教學技術，這些技術的運用有利于學生注意力的集中和學習興趣的激發、有利于增強學生的感官效應和提高學習效率、有利于反映學科前沿的新思想新成果等［4］；注意推進啟發式教學，采用探究式、研究式等新的教學方法，如分組案例討論等。另外，由于特色專業的本身是物流與氣象的結合，故應該注意兩學科教學手段之間的相互借鑒，雙方以長補短、相輔相成，實現氣象優勢學科帶動物流普通學科的特色發展并快速形成競爭優勢的目的。

（2）重視實踐

一切理論知識脫離了實踐都會顯得蒼白無力，氣象行業特色物流人才的培養過程中尤其要重視實踐課程的編排與開展。實踐課程的設置應當基于現代物流的核心理論和關鍵流程，結合學校氣象行業背景全面系統地考慮，避免“空洞型”、“膚淺型”實踐課程的出現。可采取將實踐環節得分作為課程考核的重要組成部分，以求讓教師和學生從思想上重視實踐，逐漸改變教師和學生缺乏互動、專業特色和行業發展相脫離的流于形式的課程實踐現狀。

（3）校企合作

目前我國大多數物流企業并未關注氣象分析，這給氣象行業特色物流人才的培養提供了很大的合作空間與機會。憑借氣象行業特色，積極主動地與大型物流企業建立良好合作關系，嘗試與企業共建物流實訓基地。實訓基地是理論教學的實踐訓練場所，是加強學生理解理論知識和提高學生操作能力的平臺。氣象行業特色的物流專業可以采取與物流企業共同建立特色物流實訓基地，如運輸過程氣象分析室，不僅能為學生提供真實的實踐環境，而且可為企業員工提供短期理論培訓，最終為企業培養定制專業方向的特色人才、為社會輸送實踐性強的復合型氣象物流人才。

四、行業特色高校物流專業教學改革的推廣

各行業特色高校間天然具有一些相同的特點和優勢，如行業特色高校均是由過去的單學科走向多學科，人才培養上需要在多學科的基礎上進行重新設計，保持人才培養在行業中優勢和特點的同時迫切要求學生具有更廣泛的學科背景，體現多學科的融合與交叉等。因此，本文所探討的氣象行業特色物流專業教學改革可在同類高校做適當推廣。

1.南京工業大學是一所由原先化工部門劃歸地方管理的以工為主的省屬高校，其化工材料科學與工程是優勢學科，而物流活動與各種化學材料息息相關（物流運輸離不開包裝，包裝的質地、重量、抗壓力等都會直接影響到物資的品質），故南工大的物流專業可依托行業背景積極培養材料物流特色人才。

2.原隸屬于農業部的南京農業大學于2000年劃歸教育部，以農業和生命科學為優勢學科，其主干農業學科接近或已達到國際先進水平?？茖W的農業背景知識可降低農產品的物流操作成本、提升農產品價值、提高農業整體經濟效益。如若知曉某種農作物在倉儲時需要干燥的環境，則在物流倉庫選址時就會注意避開有地下水上滲的地區。故南農大的物流專業可重點關注農產品物流，著重培養農作物物流的交叉學科人才，有助于農產品物流的專業化和規模化。

3.南京郵電大學也是由過去隸屬的郵電部被劃撥至以地方政府管理為主的一所行業特色高校，其以通信、計算機等電子信息學科為鮮明特色，在通信和信息系統、信號與信息處理、計算機應用領域有重要影響。而我國現階段物流信息化程度較低，信息化系統功能欠完善，可以說，物流信息系統工程人才非常匱乏。所以南郵大也可以依托信息系統學科優勢開展物流專業特色教學，培養出可從事物流信息化工程的特色物流人才。

五、結語

綜上所述，依托各行業高校進行物流專業人才的特色培養，既可在一定程度上有效避免物流人才的同質化現象，又可在行業特色學科的推動下提高物流專業教學水平，使物流真正成為具有專業特色市場和美好需求前景的新型熱門專業。然而，基于交叉學科融合的特色物流人才培養是一個復雜的系統工程，只有在其教學活動中不斷探尋合適培養模式，才能真正實現為社會輸送具有創新和實踐能力的、多學科交叉特色的實用物流人才。

參考文獻：

［1］別敦榮.行業劃轉院校改革與發展的形勢、任務和戰略［J］.閱江學刊，2011，（1）：12-18，23.

［2］章澄昌.產業工程氣象學［M］.北京：氣象出版社，1997.