化学材料科学与工程范文

导语：如何才能写好一篇化学材料科学与工程，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】化工材料科学与工程 发展现状 趋势分析 研究

化工材料科学与工程是社会经济发展的主要驱动力之一，同时能够带动信息技术与生物技术的发展。在以科学技术为主导的当今社会中，无论是高校中还是化工企业中，都需要培养化工材料科学与工程的专业人才，创新材料科学与工程的发展。从化工材料科学与工程的发展中找寻其中存在的问题，以便于后期的工程技术研发。

1 化工材料科学与工程的发展现状分析

1.1 化工材料科学与工程的发展历程

化工材料科学与工程的从个个单一分来的学术系统中，逐渐实现走向了科学之间的相互融合。在社会发展的进程中，材料科学的应用与社会建设步伐息息相关。单一化的材料科学发展不能适应社会发展需求，各个材料学科之间应该实现相互交叉、渗透、移植，从细分最终走向综合化的发展。在20世纪40年代，基础科学与工程之间的相互渗透较差，固体物理学与材料工程学之间的互不融合。从60年代起，材料科学与工程学能够实现交互，材料科学与材料工程之间的大部分内涵能够实现重叠，化工材料科学与工程得到了教育界的广泛认可[1]。

1.2 化工材料科学与工程在教育界的发展

化工材料科学与工程是高校教育中的重点内容，该门学科经过多变的研究与演变，衍生出中诸多的子学科。以美国麻省理工学院材料学科专业演变为例，与化工材料科学与工程相关的专业课程有：地质与采矿工程、采矿与冶金、冶金与材料科学等。欧美等国家将在材料教育方面的认识比较深，将很多高校中的冶金、陶瓷、电子材料等科目统称为材料，材料教学内容逐渐扩大，应用到社会建设中的诸多领域中。目前，我国重点高校相继设立材料科学与工程学院，针对于化工方面的教学改革，在原设置专业的基础上，补充了非金属的工程材料的内容。化工材料科学与工程的发展能够打破原专业设置的界限，加强专业间的渗透和联系，教学内容实现了更新。截止至2003年7月份，具备材料科学与工程的院校占据我国的高校的总数的34%。化工材料科学与工程的教学逐渐展现出了新思路[2]。

2 化工材料科学与工程的发展趋势

2.1 化工材料科学与工程教学中创新性人才培养

化工材料科学与工程的发展，以来社会化工企业的技术研发还远远不够，为了更好的促进化工材料科学的发展，在未来的科技社会中，化工材料科学与工程还需要与教育实现紧密结合。促进化工新材料的研发与应用，需要在高校中培养优秀的材料科学人才，与社会高精尖材料研发机构构成联动机制。对于材料科学的人才培养要求极为严格，一方面需要学生具有较好的结构力学基础，另一方面还要向学生传授学生微系统、纳系统、生物系统。同时还需要进行材料结构、性能、工艺等工程的研究，以计算机技术进行材料科学的模拟研发。高校能够为社会输送创新性的人才，是社会化工企业实现稳步发展的关键。创新性人才的能够促进化工新材料的研发，保障化工材料领域更新[3]。

2.2 化工新材料的研发

在科技信息不断发展的当今社会中，对于化工材料的研发技术越来越先进，我国化工材料科学与工程的未来发展，需要与科技信息技术相互融合，研发出具有更多功能的化工新材料。这些新材料的研发与应用能够在传统材料的优势基础上，为人们的生活提供更多的便利。

2.2.1 纤维材料

化工新材料“十三五”发展规划在即，很多具有高技术含量、高价值知识密集和技术密集的新型材料，在社会建设中能够发挥出无线的潜力。这些新材料与传统的材料相比，在质量上更加的轻便，在性能上的更加的好，在功能上更加的强大，附加值更加的高。那么何为化工新材料，化工新材料是指一些包含高性能纤维复核材料，这些才能够在国防军工、航空航天、新能源及高科技产业中应用广泛，同时化工新材料在建筑、通信、机械、环保以及海洋开发中用途更大。有专家指出，全球纤产量在近十年内的长幅为3%，而高性能的纤维在全球范围内产量增长能够达到30%，也就是说，在未来的几年间是高性能纤维发展的黄金期[4]。

2.2.2 聚酰亚胺

有机高分子材料也是化工新材料的另一类，与传统的高分子材料相比，聚酰亚胺的综合性比较强，特点突出。聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、分离膜、纳米、液晶、激光等领域。在物理性质上，耐高温达 400℃以上，长期使用温度范围-200～300℃，熔点特征不明显。并且该种材料绝缘性能极高。通常情况下，103赫下介电常数为4.0；在化学性质上，聚酰亚胺可以被分为脂肪族、芳香族、半芳香族聚酰亚胺三种。聚酰亚胺，因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，其在微电子领域发挥着重要的作用。

3 结语

综上所述，化工材料科学与工程化工研发领域中的重点内容，提升对于化工材料科学与工程的研发，能够有效的促进化工领域发展。本文对化工材料科学与工程的发展现状进行分析，与社会发展趋势相互结合，研究其在未来的发展方向。在未来，需要对化工材料科学与工程教学中进行创新性人才培养，鼓励化工新材料的研发，实现科技创造未来。

参考文献：

[1]刘海定，汤爱涛，潘复生，左汝林.材料科学数据库的研究现状及其发展趋势[J].材料报，2004，09：5-7.

[2]张钧林.材料科学与工程的学科发展、现状及人才培养[J].甘肃科技，2008，15：165-168+132.

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关键词：卓越工程师；材料力学；改革方案

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0102-02

据报道，截至2013年底我国开设工科专业的本科高校1047所，占本科高校总数的91.5%；高等工程教育的本科在校生达到452.3万人，占高校本科在校生规模的32%。当前我国高等工程教育的目标是培养社会需要的高级工程技术人才，但是现阶段的教育模式并不能满足社会发展所急需要的专业技术人才，随着城镇化建设进程的加速，在今后很长时期内，工程建设领域对创新型高素质工程技术人才的需求将日益迫切。[1]教育部2010年6月正式启动的“卓越工程师教育培养计划”旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量的各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。然而在实践过程中，高校除了面临着更新教学理念、提高教师能力、增加教育投入、加强学风考风建设等诸多问题之外，课程建设同样面临着配套改革的艰巨任务。

由于材料力学课程作为土木工程、输电工程、给排水、工程管理、热能动力、建筑环境、机械等相关专业的重要专业基础课，因此其课程体系、教学内容与教学方法能否适应卓越工程师教育培养计划要求对于后续专业课的开展具有深远影响。本文以东北电力大学“卓越工程师教育培养计划”试点专业开设的材料力学课程为背景，就教学改革的内容和具体措施开展研讨，旨在探索材料力学课程在卓越工程师教育培养过程中的改革途径，提高教学质量。

一、课程特点及改革的必要性

材料力学课程是一门与工程实际紧密联系的内容体系成熟的经典课程，具有较强的理论性、逻辑性和系统性。课程以杆件的变形破坏分析为主，要求学生掌握杆件的内力、应力和变形的分析研究方法，能对杆件进行合理的强度、刚度和稳定性设计。同时材料力学也是一门与工程实际紧密联系的课程，有助于培养学生科学的思维方式和分析解决工程实际问题的能力。要求学生具备良好的高等数学基础、大学物理基础和理论力学基础，还要求学生具有良好的科学素质和动手能力。在系统地理解基本概念和基本理论的基础上，需要足够的复习时间并完成一定量的作业题，同时结合课程内容设计相应的实践环节。

传统的课程模式注重的是讲授知识，教学偏向学术化、对授课效果和学生掌握程度的考量主要以卷面成绩为主要手段，而对学生工程实践环节学习效果的评价多以考查方式进行。同时教师多是毕业后直接进入高校工作，工程背景不足且缺少深入施工现场的机会和时间，使得教师的课堂教学难以结合工程实例进行。因此造成多数教师和学生对实践环节缺乏足够的重视，经常流于形式。

“卓越工程师教育培养计划”的重要内容之一是强化学生的工程能力与创新能力，因此，传统的课程模式严重影响了卓越工程师教育培养计划的实施效果。为了适应卓越工程师教育培养计划的实施需要，材料力学课程必须从理念、内容、方法等各方面进行相应的改革，必须借助计算机等新技术手段及成果，强化学生的实践能力、设计能力和创新能力培养，探索新的教学改革途径。

二、课程改革途径探索

1.确立“以学生为本”的现代教育理念

鉴于材料力学课程理论性较强，采用传统以教师为中心的教学方法容易产生“枯燥、难懂、不生动”的不良效果。学生长期处于被动接受的状态就会直接或间接扼制创新能力的发展。要在教学过程中充分发挥学生的主动性，必须树立“以学生为本”、“以学生为中心”的理念。教学应以培养学生、发展学生为目的。教师以最专业化、最佳的服务促进学生最大限度的发展，才能体现教师劳动的最大社会价值。应以充分发挥教师的主导作用，突出学生主体地位，体现因材施教、个性培养和鼓励创新的教学思想来指导教学改革。

2.设定合理的课程结构

按照卓越工程师教育培养计划的目标要求，我校“卓越班”的材料力学课程最多安排84学时，其中理论学时72学时，实验12学时；制订了针对不同专业卓越工程师教育培养计划的教学大纲；开设讨论课和综合课，培养学生全局思路和解决方法，引入教学楼、电厂厂房设计等工程实例，引导学生的工程思维。实验教学中增设了综合性、设计性、创新性内容，对培养学生的动手能力、科学研究能力、观察能力、创新能力起到重要作用。安排如桁架设计等小型综合性作业，运用载荷计算、应力分析、截面尺寸设计、变形及稳定性分析等材料力学知识提高学生的综合能力。

3.整合及精简教学内容

根据工程需求整合教学内容及结构。将课程中一些繁琐的理论推导进行部分删减，如惯性积的转轴公式、畸变能公式。内容顺序进行适当调整，如将轴向拉压变形、扭转变形及弯曲变形的超静定问题归纳到一起讲解，优化课程结构。在缩减课时的同时突出了重点。

根据具体授课对象选择教材及授课内容。结合本校实际，调查各开课专业对材料力学内容的职业需求，以及后继课程的需要，进一步精选传统内容，拓宽基础内容，为引入当代前沿技术开设窗口与接口，并进一步强化基本知识、基本理论与基本方法对于卓越工程师人才培养的重要性。

根据最新科技发展对材料力学课程的要求及卓越工程师教育培养计划需要，及时充实新的教学内容。组合出单元式的课程内容模块，形成按需选用的开放式课程体系。

4.强化工程能力的培养

（1）强化工程应用能力的实践训练。以基础性、综合性、设计性实验为主体，将实验内容进行模块化整合。开展“创新性”实验教学活动，提高学生的综合能力和素质。综合性实验培养学生具有良好的团队精神；设计性的实验锻炼学生自主设计方案解决工程实际问题的能力；创新性实验则由学生提出课题，在教师指导下进行，旨在提高学生的动手能力、分析问题及解决问题的能力。

（2）强化工程创新能力的实战训练。围绕“能力”与“创新”，要求学生积极参加大学生创新活动计划项目及国家或省市技能竞赛，接受创新意识和工程能力的训练。让学生学会找出问题、分析问题和解决问题的方法。[2]与材料力学课程直接相关的竞赛（如结构设计竞赛、机械设计竞赛、大学生力学竞赛等各种大学生科技竞赛）可以作为实施卓越工程师教育培养计划的重要实践平台。以2013年吉林省高校联合举办的结构设计竞赛中，学生根据所学的力学知识查阅桁架结构的设计资料，从结构构件的受力特点出发对构件的结构形式、截面选择及节点的受力分析做了大量的工作，设计出了多种高跷方案，并取得了良好的竞赛成绩，让所学知识能够学以致用，通过实战培养了学生的工程创新能力。

（3）强化综合应用能力的先导性训练。材料力学课程是多专业共享的一门重要专业基础课。在许多相关专业中，结合工程实际问题的毕业设计选题都会涉及到材料力学知识的综合运用，如对火力发电厂主厂房建筑物的结构选型、对结构中的梁、柱的结构计算均要用到材料力学知识。因此，在课程教学期间提前组织先导性训练，结合毕业设计题目需求进行适当内容的铺垫能够激发学生的学习兴趣，同时还能促进学生理论与实际的结合，使学生学以致用。

5.改革考试、考核方法

科学的考试制度有助于良好教风、学风的形成，有利于教学质量的稳步提升。“卓越班”的考核既要考查学生掌握知识的情况，更重要的要考查学生运用知识解决实际问题的能力和认知创造能力。以考核来引导学生不拘泥于书本，不迷信权威、独立思考、大胆探索的精神。

实践中，采取分解考核项目，加大平时考核力度，笔试和面试相结合的形式，增加学生课堂上的参与意识，注重学生综合能力的培养。加大平时成绩在总成绩中所占的比例，将实验成绩记入到学生的考试总成绩中。安排有兴趣的同学参与教学课件制作及课堂教学评价来提高学生的学习积极性。对于参加与相关的竞赛取得好成绩的学生，按照一定的比例计入学生的平时成绩或替代实践成绩，取得了满意的考核效果。

6.积极运用现代化教学手段，探索新的教育模式

由麻省理工学院和哈佛大学发起的慕课（MOOCs）是新近涌现出来的一种在线课程开发模式，具有时间空间灵活、使用客观、自动化的线上学习评价系统，运用大型开放式网络处理学生的互动和回应，学生自我管理学习进度、自动批改、相互批改、小组合作等，保证教学互动、全天候开放等优势，为学生提供了更大的选择权。但“慕课”的出现对授课教师也带来了更为严峻的挑战，教师需要更快地提高自己的教育技能。总体来看，“慕课”的出现为卓越工程师教育培养计划的实施提供了更广阔的空间，“慕课”良好的教育资源与培养工程技术人才所需要的实践环节有机结合，必将为材料力学课程改革注入新的生机与活力。

三、结束语

卓越工程师教育培养计划的主要目标是培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。本文提出的基于卓越工程师教育培养计划的材料力学课程改革方案，经近两年的实践，在更新教育观念、改进教学方法、探索新的考试、考核方式以及采用新的教学手段方面进行了广泛探索，对课程进行了大胆改革和实践。东北电力大学材料力学课程2005年荣获吉林省优秀课程称号，2007年被评为吉林省省级精品课程。但新的课程体系还需要经过更多的实践和验证，今后还将继续更新和完善，以培养更多高素质的卓越工程师后备人才。

参考文献：

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关键词：水利施工 软土地基 处理方法

中图分类号：TV5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（a）-0086-02

在水利工程的建设中，对软土地基的处理会直接影响到水利工程的质量及其安全性，要做好水利工程中对软土地基的处理，有效加强软土地基的稳定性，提高水利工程地基的质量，确保水利工程能够按照一定的要求完成。水利工程设计的范围很广，是一个综合性非常高的建设施工工程。由于具有软土地基富含大量的水分、土质也比较疏松和土质的空隙也较大等特点，使得软土地基无法承受水利工程的压力，因而容易引发安全问题。

1 软土地基概述

软土地基是指由软土构造而成的地基，其主要成分是软土。软土地基的主要组成包括泥炭、富含大量颗粒的松软土和孔隙较大的质土等，这些土质有的富含大量的水分，有的土质比较疏松，有的压缩性很强，但是，软土地基的抗压能力不高，难以承受过大的压力。因此，软土地基一般具有低强度、低透水、高压缩、沉降快和不均匀等特点。

2 软土地基的特点

2.1 强度低

由于软土地基主要是由一些软土疏松的土质构成，进而使得软土地基的强度较低。在水利建设施工的过程中，软土地基的低强度很容易造成坍塌和裂缝等现象，进而影响水利建筑施工的质量。

2.2 透水低

淤泥质粘性土质也是构成软土地基的一个组成部分，在水利施工过程中，一般会有很多水分排除，因此，软土地基还具有一定的透水性。为了保证水利施工的顺利完成，一定要采取有效措施及时排除水分，以提高软土地基的稳固性。

2.3 高压缩

由于软土具有很多独特的特性，使得软土地基的强度一般较低，因而具有较高的压缩性。在水利工程的施工过程中，随着水利工程的不断进行，软土地基承受的压力会越来越大，造成软土地基很容易出现坍塌等现象。

2.4 沉降快

由于软土地基具有高压缩性，进而导致软土地基的沉降速度快。并且软土地基的沉降速度会随着水利施工的进度而逐渐增大，软土地基的沉降速度越快，对水利施工带来的问题越大。

2.5 不均匀

软土地基是由很多种不同的土质构造而成，而且不同的土质都具有不同的密度、硬度和强度等特点，使得软土地基具有不同承受压力的能力。同一软土地基具有不同的承压能力增加了对软土地基施工控制的难度，也会影响水利施工的质量。

3 水利施工中软土地基处理时应注意的问题

3.1 施工准备工作

在进行水利施工前，一定要提前对软土地基进行严格的检查，注意施工前的准备工作，以保证施工设备的正常运行。水利施工前的准备工作一般包括做好施工场地的清理工作和施工材料的检查工作等，从而提高水利施工的质量。

3.2 施工过程中的相关事项

在水利软土地基施工的过程中，还应该注意施工中的一些相关事项。按照软土地基施工的工序进行施工，同时，还应做好水利施工过程中的安全防护工作，加强对施工设备的维护和保养工作，保证水利施工过程能够顺利进行。

3.3 水利工程的相关要求

在水利施工建设过程中，要以我国水利工程相关的法律法规和相关要求进行施工，由于水利工程的用途一般不一样，因而需要制定高质量的施工标准，尤其是对软土地基的处理，还有助于施工单位选择更加合理的施工方案。

3.4 软土地基的施工量

在进行处理水利施工软土地基时，软土地基的质量非常重要。水利施工应该根据不同的要求，选择不同的施工方案，以确保水利施工的高效进行。因此，软土地基的质量是水利施工中非常关键的因素之一，也是影响水利施工质量的关键，因此，注意软土地基的施工质量显得非常重要。

3.5 软土地基的施工工期

在水利施工的过程中，一般要先对软土地基进行处理，注意软土地基的施工工期，制定出合理的施工方案。充分考虑软土地基的加固时间，这对于选择合理的软土地基处理方法很重要，还能确保在设计的时间范围内完成软土地基的处理工作。

3.6 软土地基的施工环境

在水利施工的过程中，施工环境的影响也很大，不同的施工环境会有不同的施工方案，使得软土地基的处理方法也会不一样。为了确保水利施工的质量，注意软土地基的施工环境，以提高软土地基的处理质量，这对于水利施工的质量非常重要。

4 水利施工中软土地基处理的方法研究

4.1 换填管理法

换填管理法是一种非常常见的软土地基处理方法，采用适合水利施工要求的土质取代软土地基的土质，从而使换取后的土质能够满足水利施工的基本要求。在采用换填管理法进行施工过程中，应该提前将不符合水利施工要求的土质全部排出，再根据水利施工的具体要求选取满足水利施工要求的土质，以确保水利施工的顺利进行。选择填充的一般是一些富含碎石和粗砂等硬度较大成分土质，这样能保证地基的稳固性。在实际的换填管理法过程中，土质填充一般会分为几层进行，第一层是碎石层，这一层主要为了增大地基的透水性，同时，碎石还能保证地基具有较高的强度，以确保水利施工的质量。第二层为灰土层，这一层主要是为了提高地基的承压能力，同时，确保地基的平衡性，加强地基的稳固性。第三层是砂层，砂能够促进软土地基中水分的排除，从而提高地基的硬度，以提高地基的承载力。当然，在实际的水利施工过程中，应该根据具体情况采用换填管理法，充分做好软土地基的处理工作。

4.2 排水砂垫层法

排水砂垫层法也是软土地基一种非常重要的处理方法。排水砂垫层法主要是将软土地基中一些含水量较大的土质排出，同时还能将软土地基中的水分除去，以增强土质的强度，使得软土地基能够满足水利施工的地基设计要求。在施工过程中，排水砂垫层法首先是在软土地基的底层填充一层具有高透水性能的砂垫层，随着水利施工进度的加快，含有丰富水分的土质所承受的压力就会越来越大，使得水分被不断地排出。通过排水砂垫层法，能够加固软土地基的稳固性，提高软土地基的强度，使得软土地基能够满足水利施工的基本要求。当然，为了更好地防止出现地下水反渗的现象，在砂垫层上面还需要加一层隔水性较好的粘土层。但是，对于砂垫层材料的选择也有很多要求，一般采用的是粗砂等硬度较高的透水材料，以确保透水较好的情况下，还能提高软土地基的强度。在进行砂垫层的填充时，还要做好软土地基的固定工作，同时，应该将砂垫层的材料进行均匀搅拌。做好软土地基的出水工作，从而将渗透出来的水分进行有效的排出，提高地基的质量，水利施工软土地基加固强度的影响情况如表1所示。

4.3 化学固结法

由于很多常规的软土地基不能很好的对地基进行处理，采用化学固结法能取得较好的效果。化学固结法是采用一定的化学材料，对软土地基进行填充和改造等方法对软土地基进行处理，以加强软土地基的强度，还能较好地提高软土地基的承载能力，从而保证软土地基能够满足水利施工建设的质量。常见的化学固结法包括以下几种，第一，灌浆法。灌浆法是运用电气和电化学的原理，采用一些石灰石等化学材料对软土地基进行填充处理，促进化学反应的发生，从而实现对软土地基的加固处理，确保软土地基能够承载一定的承载压力。第二，人工合成材料加筋加固法。在软土地基的处理过程中，将一些高强度的化学合成材料填充到软土地基中，同时，对填充的材料进行高压处理，以促进人工合成材料能够和软土紧密地结合在一起，从而加强软土地基的强度，人工合成材料还能较好地防止软土地基发生沉降的现象，从而保证软土地基的稳定性。第三，硅化加固法。硅化加固法是指利用硅酸钠和氯化钙发生一定的化学反应，生产一些胶状的物质加强软土地基的强度，提高软土地基的硬度，以满足水利施工地基设计的要求。第四，深层搅拌法。深层搅拌法是指将水泥等物质通过充分搅拌，使得水泥和软土进行搅拌均匀，水泥凝固之后，以实现加强软土地基的目的，提高软土地基的硬度。

4.4 物理旋喷法

物理旋喷法是一种非常常见的软土地基处理方法，在软土地基的处理过程中，物理旋喷法是将喷头插入到软土的底部，然后进行缓慢的提升，利用高速旋喷的方法将适合的加固物质填充到软土地基之中。这种加固软土地基的方法能够有效地提高地基的切向硬度，还能较好地防止软土地基发生扭动等现象，从而提高水利施工软土地基的强度，以满足水利施工建设的质量。

5 结语

在水利施工过程中，软土地基的处理方法很多，不同的软土地基适合不同的处理方法。因此，在处理地基时，一定要根据实际的情况对软土地基的处理方法进行选择。同时，注意施工中出现的各种问题，加强对软土地基的改造，按施工质量的要求，掌握时间，完善软土地基的处理体系，按时按质完成任务。

参考文献

[1] 代建兵.水利施工中软土地基处理技术[J].中国水运，2013，13（8）：223-224.

[2] 赵连港.软土地基基础上水利施工处理方法[J].水利科技，2013（36）：193.

[3] 邹岫桦，王雷.浅谈水利施工中软土地基处理的方法[J].工程技术，2012（11）：198.

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关键词 可生物降解；聚膦腈；合成；研究；发展趋势

中图分类号：O631 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）11-0002-02

自新一轮的工业革命开展以来，在全球发展最快的技术，除了计算机技术以外，材料技术的发展速度也不可小觑。材料的发展和我们的生活息息相关，我们生活的每个细节都离不开材料，由此看来，材料的快速发展有利于我们生活水平、生活质量的提高。然而，近几年以来各种各样的化学物质的合成材料难降解、毒性大，给环境带了了极大的威胁，和现在和谐发展的理念是相违背的，因此可生物降解的概念被提了出来。

我们在运用的时候有多种的可生物降解高分子，并且现在在组织工程、医学工程等方面都有了长足的发展，聚膦腈是一类结构独特的高分子，具有很好的生物相容性，现在在生物方面的应用比较普遍，但是由于聚膦腈的研究成本相对比较高，且降解的速度很慢，这就阻碍了该类材料的进一步发展，而近几年以来采用与可生物降解的聚酯相结合为聚膦腈材料的发展带来了新的生机。

1 聚膦腈的简介

聚膦腈的结构十分独特，其主链是以氮磷单双键交替的，有机侧链基团的连接具有选择性，它是选择与磷原子相连接。较好的生物相容性是聚膦腈的特点之一，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条件，聚膦腈在降解后得到的降解产物一般是小分子的氨、磷酸盐和相对应的侧基，这些小分子团都是无毒的，由此可以看出水解敏感的取代基的种类可以决定聚膦腈的水解速度，因此我们就可以通过设计不同的侧链来得到各种各样的降解速度不同的材料。自二十世纪六十年代以来，聚二氯磷腈得以合成后，世界各国的科研人员在聚膦腈方面的研究就进入了一个新的时代，研究成果也是瞩目的，现在大多数的已合成的可生物降解聚膦腈在生物学上的可利用性比较的大，在此方面的发展前景也最好。现在合成可生物降解聚膦腈的方法一般是首先通过热开环聚合法，然后就进行关键的一步：取代基取代聚二氯膦腈上的氯原子，当然是易水解的取代基，但是，这种研究方法的成本一般是比较高的，这就为进行大量的实验带来了很大的困难，局限了这种降解材料的高速发展，而且聚膦腈的降解速度很慢，离我们现在对可降解材料的降解速度还有很大的差距，要克服材料在这方面的瑕疵，我们现在所采取的方法一般是与可生物降解的聚酯或聚酸酐共同混合使用，这样就会令研究成本降低，且提高了聚膦腈的降解速度，达到了双赢的目的，也可以促进聚膦腈的推广应用和研究的进行。

可生物降解聚膦腈是由一种或者多种较易水解的敏感有机基团组成其侧链，比如咪唑基、氨基酸酯基等。其被取代的形式有所不同可将其区分为两种，一种是相同的基团单一取代，另一种是不同的基团混合取代；其连接的取代基不同也可以分为两类，烃氧基取代和氨基取代聚膦腈；还可以根据其与水的相容特性不同来分类，疏水性聚膦腈（如：以氨基乙羟肟酸酯、缩酚肽酯、氨基酸酯、二肽酯等为侧链）和水溶性聚膦腈（如：侧链带有乙氧基吡咯烷酮、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为两步，即先将通过热解分解生成聚二氯膦腈（PDCP），然后根据侧基容易被水解的特性将其被Cl原子取代，具体化学过程如式1。

2.1 合成单一取代基聚膦腈

单一取代其侧基的合成方法应用较为广泛，类型也多种多样，形成的可生物降解聚膦腈包括烃氧基聚膦腈、氨基聚膦腈、等。将聚膦腈中空间位阻较小的亲核试剂作用于聚二氯膦腈，其摩尔比例控制在5：1左右，反应的常用溶剂为苯、四氢呋喃（THF）、二氧六环等。

2.1.1 合成烃氧基聚膦腈

醇酸酯类聚膦腈的合成由式2中的聚合物来完成合成，其将聚二氯膦腈与处在钠盐中的醇酸酯反应，又因为醇酸酯在四氢呋喃中的溶解度不够大，所以在合成的过程中需要很多的相关试剂。国外有很多研究员都针对此情况进行了分析，其中Allcock等人将反应温度定在50℃，实验结果表明这种情况下在保证避免聚膦腈主链被破坏的同时，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类型中包括聚二（对羧基乙基苯氧基）膦腈（PCEP）和聚二（对羧基苯氧基）膦腈（PCPP），如式3所示。

2.1.2 多官能团亲核试剂取代聚膦腈的合成

被引入到聚二氯膦腈中的基团可以含有一种或者多种官能团，当多种官能团被利用时，就要考虑它们之间的相互影响，为了防止其相连引起其相关功能的减退，必须对每个官能团进行重点保护，如式4中的甘油基取代过程，他其中包括三个羟基，其可行的方式为用丙酮或甲醛与其反应生成异丙叉甘油、甘油缩甲醛，这样可以保护住这两个羟基，再将其通过试剂化学反应与聚二氯膦腈相结合，最后可以用乙酸再进一步处理。

2.2 合成混合取代聚膦腈

在混合取代聚膦腈的过程中可以分为两种方法：可以根据一定的顺序进行逐步的取代；也可以在利用两种以上的亲核试剂进行竞争取代。第一种方法利用广泛且技术较为成熟，在实际的应用过程中也是主要的应用手段。

2.2.1 完全取代聚二氯膦腈中氯原子

在进行基团取代的过程中，因为其空间内的位置阻力无法完全完成取代，导致聚膦腈的无法合成，实际中可以通过一些位阻比较小的基团来进行Cl的取代，如甲氨基或甘氨酸乙酯等，雌激素酮等通过相应甾类羟基负离子连结到聚膦腈侧链上，没有被完全代替下来的氯原子通过与正丁胺、甘氨酸乙酯、甲胺或乙胺反应来使较为完全反应。

2.2.2 调节聚膦腈降解速度

生物降解聚膦腈降解速度从机理上来讲跟替代基团的水解敏感性有很大的关系，此性质较高的基团可改善其降解的速度，改良此化学材料的性质。咪唑基在酸和强碱中要有比其他的氨基酸基团更敏感的水解性质，甲氨基咪唑膦腈相对于甲氨基膦腈来说，在相同的条件下更容易被分解。如果在聚膦腈的侧链被替换为位阻较大的相关官能团时就会使此类物质难以被降解，例如聚丙氨酸乙酯对甲基苯氧基膦腈和聚丙氨酸乙酯联苯氧基膦腈的对比中就可以得到类似的结果。

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处就在于可以发挥多种基团的优势功能，聚合物的多功能化已经慢慢成为此类研究的大趋势，合成的聚膦腈对很多外界因素都较为敏感，如温度和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为侧基的混合取代聚膦腈，它可降解性和温度敏感性都很强。

2.3 合成共聚或共混聚膦腈

无论是单一替代还是混合替代，都有自己的优势所在，将两种或多种聚合物进行混合生产或者将聚膦腈与其它可生物降解聚合物混合，都会得到较为良好的可降解材料，根据配比来控制降解的速度。

3 结束语

在可生物降解聚膦腈的研究过程中有很多方法可以实现，但是必须通过聚二氯膦腈进行合成，无论是单一还是混合合成都可以生产可降解的聚合物，侧链的合理替代安排也是此聚合物性质是否完善的关键，可生物降解聚膦腈的多功能性可以促进相关高分子材料的发展，新的科学技术会在此领域带来新的革命。

参考文献

[1]张爱迪，德润，朱香利，等.生物降解高分子材料研究应用进展[J].化工新型材料，2011，32（12）.

[2]侯洪江，陈复生，程小丽.可生物降解材料降解性的研究研究进展[J].塑料科技，2009，37（3）.

篇5

关键词： 行业特色高校 物流专业 教学改革

一、引言

近年来，随着物流热的不断升温，以及高等教育大众化的发展，设置物流专业的高校数量迅猛增长，其中不乏行业特色高校的积极参与。这些行业高校大多由过去隶属中央部委行业部门到现今划转归地方政府或教育部管理，为适应国家和地方经济社会发展的需求，纷纷在学科专业结构和办学功能上表现出“多学科化、大规模化、地方化、市场化”的特点［1］。据有关数据显示，截至2010年底，我国已有378所本科高校开设物流相关专业。在经历如此快速增长的学科发展趋势同时，我国高校物流专业的教育培养正呈现较大程度的同质化现象，与一般综合性大学或高职高专院校所设物流专业相比，行业高校的专业人才培养模式大同小异、缺乏独有特色。在这样的背景下，如何在大同中寻找不同、在专业中凸显特色，成为行业高校物流专业教学改革与发展所面临的一个现实问题。本文以南京信息工程大学物流专业教学改革为例，讨论如何在专业人才培养的过程中保持和发扬行业特色，以期对其他行业特色高校相关专业的发展起到一定参考借鉴作用。

二、气象行业背景与物流专业的关系

南京信息工程大学是一所典型的行业特色高校，前身是创建于1960年素有“中国气象人才摇篮”美誉的南京气象学院，由中国气象局管理40年后于2000年划归江苏省管理，其行业背景是以大气科学为核心的气象事业。在特色人才培养的过程中，首先需要理清气象行业与物流专业之间的关系。纵观整个物流流程，其主要物流操作环节如运输、仓储和信息技术都与气象密切相关，即一个物流运作方案的完美执行需要气象知识的支撑［2］。

1.实现物流的运输环节极易受到天气的影响，低云、浓雾、雷电等气象条件会制约航空运输，台风、暴雨、大风等极端天气会威胁水路、公路和铁路运输安全。因此，既要注重通过搜集气象资料获得较准确的天气预报，又要坚持以安全经济的原则拟定合理运输线路，选择有利天气，避开不利天气，保障运输安全、提高运输效率、降低运输成本。

2.气象条件在物资的仓储环节发挥重要的作用，主要影响因素有温度和湿度。如高温高湿常会引起物资的霉变、虫蛀、老化、融化、串味等损伤，需要根据专业气象预报服务，采取相应防护措施，防止物资的质量、使用价值、性能或可靠性遭受损失。

3.物流信息技术的成功应用离不开气象条件的支持。常见的物流信息技术如全球定位系统GPS，现已被广泛应用于物流运输、应急救援、交通系统等领域，国外很多物流企业都采用GPS来定位运输车辆。而值得注意的是GPS卫星不是同步卫星，易受气象影响，如云层、雨雪、雷电都会干扰GPS的正常运作，从而影响物流活动的顺利进行。

事实上，国外一些专业物流公司非常关注极端天气的影响，如联邦快递就组织气象专家成立专门团队致力于天气状况分析，并依照所获气象数据提前设置物流优化路线。这个气象分析团队提供诸如货物途经香港时是否会遭遇台风、台风将在多大程度上影响运输业务，以及应该采取哪些物流应对措施等辅助决策信息。综上，物流与气象行业密切相关，在气象行业特色高校的物流专业人才培养中应加强两学科间的融合与交叉，使物流专业学生具备基础气象知识背景，形成具有一定特色的复合型气象物流人才。

三、气象行业特色的物流专业教学改革

将气象行业特色的物流人才培养目标定位为：以物流专业为主、气象学科为辅，培养具有扎实物流管理理论和气象学科基础知识、具备使用现代信息技术开展气象勘测和制定物流决策的能力，可胜任国内外大型物流公司气象分析或气象部门物流指导工作的复合型人才。

1.课程设置

为了更好地培养能够进入物流领域的气象学科特色毕业生，在本科高校学习的总八个学期里，可推行“1331”的教学课程体系：即所有物流专业学生在第一学期仅进行《计算机基础》、《高等数学》、《大学英语》等公共基础课程的学习；第二至第四学期间开始学习物流管理专业必修课程与大气基础课程，同时在第四学期末安排为期2―4周的一次实习活动；第五至第七学期逐步深入接触物流管理与气象专业方向选修课，其中可在第六学期重点设置两学科交叉衔接课程；最后第八学期，要求学生自主进行为期2―4个月的工作实习。

除“基础课程+物流专业课程+大气基础课程+交叉学科衔接课程”这个课程体系设置外，物流专业也可结合气象行业背景建立独特的专业体系，形成具有一定特色的气象物流经济等学科，以鼓励物流专业毕业生进入气象领域工作。可引导物流专业学生选择五门（中国气象局要求非气象专业进入气象领域工作的学生必须培训的五门课）或十门（南信大发辅修证书）气象类课程，形成“气象+物流”的综合型人才，拓宽学生的就业面。

2.教学资源

（1）教材选择

在气象行业特色物流人才培养的过程中合理选择教材：物流专业课程方面应选用高质量教材，在引进、消化和使用国际优秀主流教材的同时注意适应我国社会物流发展的实际需求；气象相关课程方面可依托学校优势，采用学校气象专家自编的教材，通过灵活施教更有利于提高气象知识教授的质量和效率；而对于物流与气象两学科交叉课程，可选择性组织资深物流专家与气象专家共同合作编著教材并进行定点试验，也可参考借鉴国外部分教材和最新研究进行筛选重整。

（2）师资队伍

要培养出优秀的、有特色的学生，必须有一支特色化的师资队伍做保障。气象行业特色物流专业的师资力量应由物流与气象专业两学科教师组成，双方专业教师都须完成对方专业基础课程知识的学习，即气象专业教师在教授课程之前需进行基础物流培训，同样物流教师也需接受大气科学基础知识的普及。另外，应组织任课老师分期、分批到物流企业或气象部门实习，参加各类培训和学术活动，积极开展校际间的教学交流和观摩学习，掌握物流和气象行业的新动态。同时可选择性聘请一些从事相关工作的资深人士担任课程的兼职教师。

（3）教学设施

气象行业特色物流专业的教学过程涉及物流仿真模拟实验和气象观察实践环节：关于物流实验室的建立，应注意侧重围绕物流核心业务流程和物流技术设备的操作、优化和管理，设置一些演示性实验、模拟性实验、制作性实验、设计性实验、创新实验，等等［3］，可以秉承实用性与先进性相结合、经济性与方便性相结合的原则，联合同一地区的其他高校积极整合资源，共同建立物流实验室或物流模拟基地；有关气象类课程实验，可依托学校自身拥有的先进气象设施优势，与气象类专业学生共用实验设备，也可将简单的气象观察实验融进物流实验室的整体规划中。

3.教学方式

（1）教学手段

突破以知识传授为中心的传统教学手段，探索以能力培养为主的教学模式：充分利用多媒体课件、网络教学等现代教学技术，这些技术的运用有利于学生注意力的集中和学习兴趣的激发、有利于增强学生的感官效应和提高学习效率、有利于反映学科前沿的新思想新成果等［4］；注意推进启发式教学，采用探究式、研究式等新的教学方法，如分组案例讨论等。另外，由于特色专业的本身是物流与气象的结合，故应该注意两学科教学手段之间的相互借鉴，双方以长补短、相辅相成，实现气象优势学科带动物流普通学科的特色发展并快速形成竞争优势的目的。

（2）重视实践

一切理论知识脱离了实践都会显得苍白无力，气象行业特色物流人才的培养过程中尤其要重视实践课程的编排与开展。实践课程的设置应当基于现代物流的核心理论和关键流程，结合学校气象行业背景全面系统地考虑，避免“空洞型”、“肤浅型”实践课程的出现。可采取将实践环节得分作为课程考核的重要组成部分，以求让教师和学生从思想上重视实践，逐渐改变教师和学生缺乏互动、专业特色和行业发展相脱离的流于形式的课程实践现状。

（3）校企合作

目前我国大多数物流企业并未关注气象分析，这给气象行业特色物流人才的培养提供了很大的合作空间与机会。凭借气象行业特色，积极主动地与大型物流企业建立良好合作关系，尝试与企业共建物流实训基地。实训基地是理论教学的实践训练场所，是加强学生理解理论知识和提高学生操作能力的平台。气象行业特色的物流专业可以采取与物流企业共同建立特色物流实训基地，如运输过程气象分析室，不仅能为学生提供真实的实践环境，而且可为企业员工提供短期理论培训，最终为企业培养定制专业方向的特色人才、为社会输送实践性强的复合型气象物流人才。

四、行业特色高校物流专业教学改革的推广

各行业特色高校间天然具有一些相同的特点和优势，如行业特色高校均是由过去的单学科走向多学科，人才培养上需要在多学科的基础上进行重新设计，保持人才培养在行业中优势和特点的同时迫切要求学生具有更广泛的学科背景，体现多学科的融合与交叉等。因此，本文所探讨的气象行业特色物流专业教学改革可在同类高校做适当推广。

1.南京工业大学是一所由原先化工部门划归地方管理的以工为主的省属高校，其化工材料科学与工程是优势学科，而物流活动与各种化学材料息息相关（物流运输离不开包装，包装的质地、重量、抗压力等都会直接影响到物资的品质），故南工大的物流专业可依托行业背景积极培养材料物流特色人才。

2.原隶属于农业部的南京农业大学于2000年划归教育部，以农业和生命科学为优势学科，其主干农业学科接近或已达到国际先进水平。科学的农业背景知识可降低农产品的物流操作成本、提升农产品价值、提高农业整体经济效益。如若知晓某种农作物在仓储时需要干燥的环境，则在物流仓库选址时就会注意避开有地下水上渗的地区。故南农大的物流专业可重点关注农产品物流，着重培养农作物物流的交叉学科人才，有助于农产品物流的专业化和规模化。

3.南京邮电大学也是由过去隶属的邮电部被划拨至以地方政府管理为主的一所行业特色高校，其以通信、计算机等电子信息学科为鲜明特色，在通信和信息系统、信号与信息处理、计算机应用领域有重要影响。而我国现阶段物流信息化程度较低，信息化系统功能欠完善，可以说，物流信息系统工程人才非常匮乏。所以南邮大也可以依托信息系统学科优势开展物流专业特色教学，培养出可从事物流信息化工程的特色物流人才。

五、结语

综上所述，依托各行业高校进行物流专业人才的特色培养，既可在一定程度上有效避免物流人才的同质化现象，又可在行业特色学科的推动下提高物流专业教学水平，使物流真正成为具有专业特色市场和美好需求前景的新型热门专业。然而，基于交叉学科融合的特色物流人才培养是一个复杂的系统工程，只有在其教学活动中不断探寻合适培养模式，才能真正实现为社会输送具有创新和实践能力的、多学科交叉特色的实用物流人才。

参考文献：

［1］别敦荣.行业划转院校改革与发展的形势、任务和战略［J］.阅江学刊，2011，（1）：12-18，23.

［2］章澄昌.产业工程气象学［M］.北京：气象出版社，1997.