石墨烯材料范文
时间：2023-03-20 10:11:21
导语：如何才能写好一篇石墨烯材料，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。
篇1
石墨烯的碳原子排列与石墨的单原子层相同，可想象为由碳原子和其共价键所形成的原子网格。石墨烯极其稳定，同时也非常灵活。它的热能和电能的传导系数比金属更好，并且像玻璃一样透明。硅是目前制作芯片的基本物质，而石墨烯的电子迁移率是硅的100倍，可以发展出导电速度更快的新一代电子组件或晶体管，能够极大地提高电脑的性能。
石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在实验中成功地从石墨中分离出石墨烯，证实了它并非是假设性的结构，它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。而接下来的问题是，我们可以用这种神奇的材料做什么呢？这个问题的答案值10亿欧元，欧盟将在10年内投入10亿欧元的巨额研究经费支持石墨烯的应用研究项目。除此以外，三星和诺基亚等大型的IT公司也已经开始了在石墨烯领域的研究工作。
电脑技术的飞跃
100GHz的处理器和充电时间仅需数秒的电池，是目前石墨烯应用研究领域最为人所称道的项目。不过，虽然石墨烯具备实现这些应用的半导体特性，但是发掘石墨烯的宝藏并不是一件容易的事情。下面，CHIP将为大家介绍这中间必须要解决的问题以及更多石墨烯的新项目。
特性：超硬、超导
电子流能以较高的速度通过石墨烯，该材料非常坚硬，同时又具备柔性和透明的特点。
原子结构图揭示了石墨烯的秘密，碳原子组成的六边形网格中，每一个碳原子将与相邻的3个碳原子共同使用外层的3个电子，而第四个电子是可以自由移动的。前者使石墨烯结构更稳定和坚固，后者则赋予石墨烯良好的电导性和热导性。碳原子之间相互作用的纽带，使得石墨烯在层的方向上像钻石一样坚硬。但同时，六边形网格结构可以延伸自身约20%左右，碳原子之间的连接很柔韧，因而，石墨烯同时也是很柔韧的。
另外，石墨烯光栅即使损坏了，在催化剂（钯、镍）的作用下也可自我填充愈合，只需供应充足的碳原子用于修补即可。可以自由移动的外层电子在电脑方面的应用更有意义，它赋予了石墨烯特殊的属性：通过自由移动的外层电子相互转化，电子流能以更高的速度几乎毫无阻力地从石墨烯光栅通过。因而，使用石墨烯晶体管制成的电脑芯片将可以工作在更高的频率下，而不会受到热量的影响。2011年6月，IBM的研究人员宣布，他们已经成功地创造出了第一个以石墨烯为基础的芯片，它的工作频率高达100GHz。
大规模生产方面的研究进展
是否能够大量生产是阻碍石墨烯应用梦想实现的第一大问题，石墨烯生产方法有很多种，而目前主要采用的方法有3种。首先是剥离法，通过在高定向热裂解石墨上剥离石墨烯薄片，可以生产出高质量石墨烯，但该技术存在产量低和成本高的不足，无法满足工业化和规模化生产的要求，目前只能在实验室中进行小规模生产。
其次，碳化硅在大约1 000℃时会蒸发，蒸发后可得到二氧化硅，含碳的气体将会残留在碳化硅的表面，利用碳化硅的这一特点，将碳沉积在硅间隙同样可以生产出石墨烯。目前，由石墨烯层和碳化硅基板组成的50mm内径的晶圆就是采用这种方法生产的，但是埃尔兰根大学的一个团队的研究人员发现，这些晶圆虽然适合用于生产晶体管，但是载体材料的电子减速，电子迁移率大约为2 000cm2/Vs左右，虽然比目前广泛使用的掺杂硅（1400cm2/Vs）要高，但远小于石墨烯理论上的极限值（200 000cm2/Vs）。
另外还有化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition，CVD），该方法通过在铜表面上沉积分解的含碳气体，再通过化学刻蚀，刻蚀掉不适合作为载体材料的铜，最后将分离得到的石墨烯薄膜加在硅基板上，这样生产出的材料可以实现更高的电子迁移率（16 000cm2/Vs左右）。目前来说，CVD或许是未来大规模生产的最佳方法。
晶体管：
计划与蓝图
石墨烯无法直接取代硅作为晶体管的材料，因为这个神奇的材料需要进行适当的调整。
晶体管是电脑芯片的基本组成部分，这些微小的电子电路每一个代表着一个位。目前常见的晶体管以半导体硅作为主要材料，不同于石墨烯，硅的4个外层电子中的每一个都与它的相邻原子形成共价键，硅没有可以自由移动的电子。因而，需要掺杂其他材料加入外来原子，例如源极和漏极进行N型掺杂，掺入外层有5个电子的砷，如果砷被硅吸收，那么就会多出一个自由移动的外层电子。通道进行P型掺杂，掺入只有3个外层电子的硼，由于反而少了1个电子，所以就会形成一个所谓的“空穴”。当施加电压时，硅晶体管中通道打开，电子从源极流到漏极。所施加的电压，其大小取决于掺杂的材料与程度。硅的禁带宽带为1.1eV（电子伏特），这是电子越过导带和价带之间的禁带所需要的能量。只有当电子能够跳跃至导带，晶体管才处于打开的导电状态。但是石墨烯没有禁带，电子在导带中总是存在，如果作为晶体管材料，那么石墨烯晶体管将一直处于打开的状态，缺少关闭状态。
打造石墨烯半导体
石墨烯必须具有禁带才能够成为适合用于晶体管的材料，在过去的几个月该领域已经有了一些突破。一个科学家小组在佐治亚理工学院使用碳化硅方法已经可以重建石墨烯纳米带。由于石墨烯形成了波浪的形状，所以这将会产生0.5eV的禁带宽度。
除此之外，日本研究人员已经先行了一步，他们已经通过CVD法开发出了30nm的石墨烯晶体管（最新的英特尔三栅极晶体管为22nm）。日本的研究人员使用氦离子轰击石墨烯，产生干扰形成树状结构。由于这样形成的禁带宽度很小，所以他们采用了两个栅极来控制电子的流动。
日本研究人员目前正计划制造这种晶体管的晶圆，以证明他们的方法是否适合大批量生产。不过，也许改变传统的晶体管模型可以设计出更好的石墨烯晶体管。在英国曼彻斯特大学的一个研究项目中，研究人员通过CVD法，将两层石墨烯用一层钨（IV）硫化物（WS2）分隔开来。这将产生一个2.1eV的禁带宽度，必须施以足够的能量，电子才能够从一个石墨烯层移动到另一个。
应用：内存、电池
石墨烯对于电脑相关的其他设备同样意义重大，其中显示器将会是第一位。
在研究出如何使用石墨烯作为晶体管的材料之后，设计出一种快速并能够长期保存数据的闪存单元就不会是一件太难的事情了。瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员已经建立了一个用石墨烯制作浮栅的闪存单元，其工作原理就像一个晶体管。当施加电压时，电子流从源极到漏极。唯一的区别是，栅极和通道之间多了一个石墨烯制作的浮栅。这个浮栅实际上是闪存单元的存储元件，浮动栅中电子的数量决定了该位的值。当施加电压时读出该值，施加高电压，当正电压超过10V时将填充浮栅，施以相应的负电压则清空浮栅中的电子。
这个闪存单元原型通道由同样具有卓越电子特性的矿物辉钼矿（二硫化钼）制成，在石墨烯禁带宽度为1.8eV的情况下，二硫化钼的电子迁移率很高。此外，石墨烯闪存单元可以更长期地保存数据，因为它比使用硅闪存的固态硬盘或者闪存盘的删除周期更长。其次，石墨烯闪存单元能在一个较低的电压下运作和删除，且具有较高的读取和写入速度。
石墨烯优异的导电性注定了它将被用于太阳能电池或电池组，纽约的伦斯勒理工学院的实验表明，使用石墨烯作为材料，电池的充电时间可以从12min减少到90s。
由于石墨烯不仅导电性非常好，同时还是透明的，因而，也非常适用于各种类型的显示器。早在2010年，斯坦福大学的研究人员就已经研发出了使用石墨烯电极的有机发光二极管（OLED），使用石墨烯取代透明的但昂贵的铟锡氧化物（ITO），这种电极也同样可以应用于太阳能电池。
篇2
关键词：石墨烯；复合材料；纳米银；制备及应用
石墨烯作为一种由单层单质原子组成的六边形结晶碳材料，其特殊性能的应用一直是近几年研究的重点。但是石墨烯的生产效率低，需经常将其进行改性，达到以较少的添加量获得更好性能的目的。其中，纳米银的出现在一定程度上扩大了石墨烯在导电[1]，导热方面的应用。而且纳米银的生产效率高，很好地解决了石墨烯/纳米银的生产问题，为石墨烯在诸多技术领域的应用拓展了[2]空间。金属粒子由于含有自由移动的电子和极大的比表面积，在导电性和导热性方面有着出色的表现。而纳米银颗粒，纳米银棒，纳米银线则可以在复合基体中形成网络通路，提高材料的导电性和导热性。
1石墨烯/纳米银复合材料的制备方法
目前，石墨烯掺杂纳米银复合材料可以根据纳米银的形貌特征分为石墨烯/纳米银颗粒复合材料和石墨烯/纳米银线复合材料。纳米银的加入使得石墨烯复合材料的导电性和导热性以及石墨烯的表面硬度均得到了提高[3]。
1.1机械共混法
机械共混法可分为搅拌法和熔融共混[4]法。刘孔华利用搅拌法制备得到石墨烯/纳米银线杂化物，在50℃下搅拌，升温至210℃，最后降至常温得到石墨烯/纳米银线杂化物。熔融共混法是利用密炼机或者挤出机的高温和剪切作用力下将石墨烯、纳米银和基材熔融后，共混得到石墨烯/纳米复合材料。该方法用途广泛，适用于极性和非极性聚合物和填料的共混。并且纳米银的烧结温度在180℃，对于纳米银颗粒可以烧结形成一定规模的网络结构。此方法制备的复合材料所需时间短，且纳米银线是单独制备，所以可以单独控制纳米银线的长度和长径比。但是由于是机械共混，纳米银在石墨烯材料中的分散性不是很好，且容易发生团聚，达不到形成大量网络结构的目的。
1.2化学还原法
化学还原法是目前比较常见的将金属纳米粒子附着在石墨烯表面的方法。其主要是通过在石墨烯表面化学还原一些金属前驱体，经常伴随原位复合法和溶液插层法。郑[5]璐等以联胺为还原剂制得纳米银插层的石墨烯。附着在石墨烯表面的银的粒径在20[6]nm左右。王宇鹏等运用柠檬酸钠作为还原剂制得水溶性石墨烯/纳米银线杂化导电体。此方法得到的附着纳米银线直径在40nm左右，长度在2μm，银线断面呈现规则的立方[7]体结构。Mislav等在碱性条件下，利用肼还原银离子，3步法制备纳米银棒附着的石墨[8]烯。Hooman等对石墨烯先进行酸处理，再将纳米银线与石墨烯按照质量比1∶6比例混合搅拌，得到纳米银石墨烯复合材料。该方法制备的复合材料中，纳米银线分散均匀，且长径比较大，一次制备所得产物较多，实验过程稳定，可随时观察反应状态，是目前较为实用的方法。
1.3无溶剂微波
加压法微波辐射法是利用微波反应器产生的快速且大量的热量促使银盐的分解。而且石墨烯具有很好的吸收微波的能力，使得银颗粒可以在短的时间里附着在石墨烯表面。同时，因是无溶剂，得到的产物产率相比于普通溶剂得到的产物有较大的提升，但是实验需要通过对环境施加额外的压力，才能达到试验条件。[9]Lin等用一个典型的反应方式将银颗粒附着到石墨烯表面。试验结果表明，微波处理时间对银颗粒的粒径存在影响。而且由于石墨烯是层状材料，可反应的面积大，相比于碳纳米管，石墨烯表面附着的银颗粒粒径较小。并且由于银颗粒的附着使得石墨烯的表面硬度得到增加。这种方法不需要溶剂溶解且反应时间短，纳米银在石墨烯表面分布也较为均匀，可以得到足量的产物。但是实验仪器较为苛刻，实用性较低。同时石墨烯会吸收一定的微波功率，反应过程存在不确定因素和安全问题。目前，使用此类方法制备石墨烯/纳米银复合材料不是很广泛。
1.4溶剂热悬涂法
[10]溶剂热悬涂法是一种利用溶剂的温度配合晶核在一定温度下沿某一固定晶面生长[11]的方法。徐士才采用溶剂热悬涂法，利用氯化银为晶核，甲醛将银离子还原为银单质，制备得到长度为30μm，直径为20～50[12]nm的纳米银线。Dinh等用VitaminC在N/H条件下制备石墨烯/纳米银复合材料，将22纳米银线悬涂在石墨烯表面。该方法具备了化学还原法的稳定性和无溶剂微波加压法的高效性，并且可以得到超长纳米银线。
2石墨烯/纳米银复合材料的应用
目前，虽然石墨烯是优良的导电纳米材料，但是生产成本高，且提升石墨烯本身导电导热能力由石墨烯的厚度决定，所以有一定的局限性。因此，银的导电导热能力都很出色，且成本不太高，可以很好地解决上述问题。同时，银线的生成在石墨烯中可以提[13]供良好的导电通路，大幅降低材料电阻。
2.1导热性能应用
在众多散热硅脂中，银含量是衡量散热硅脂性能的一个重要指标。同时，石墨烯也具备很好的导热能力。因此将银表面附着或者插层能够很好地提高材料的导热性能。[8]Hooman等在40℃条件下，加入0.1%的石墨烯/纳米银复合材料，热导率提高22.22%。
2.2导电性能应用
在如今高科技年代，人们对电子领域的要求越来越高，其中石墨烯和纳米银线制备[14]的透明电极和透明导电膜等得到了广泛关[15，16]注与发展。Liu等利用石墨烯和纳米银的高透过率和高效的光催化能力，成功研制[17][7]出透明电极。Mislav等研究发现，在高电场环境下，石墨烯/纳米银复合物的临界电[18]流密度得到提高。Lee等研究制备了可见光透过率为94%，表面电阻为33Ω/sq的可延伸电极。
2.3光学性能应用
纳米银可以作为表面增强拉曼光谱（SERS）的基质。同时，由于纳米银拥有灵敏的非线性光学响应，可用来制备光学电器件。目前，SERS的增强机理主要有电磁增强[19]机理和化学增强机理。张太阳等制备了聚苯乙烯/石墨烯/纳米银复合材料和层析硅胶/石墨烯/纳米银复合材料，均发现拉曼光谱[20]G峰和D峰有明显增强。Lu等将纳米银/石墨烯复合材料作为SERS基底，可实现对芳香族[21]分子的检测。Kumar等降低了对邻氨基苯硫[22]磺和三聚氰胺的检测限，Ren等使得对叶酸的检测低至9nmol/L。
2.4其他性能的应用
[23]在生物应用方面，Lu等研究发现了银纳米粒子在基体材料上的附着可以实现对血糖和HO的检测。其作为传感器具有高效，灵22敏，可靠的特点，并在临床医学，食品安全[24]和环境质量检测中发挥重要的作用。同[25]时，银的加入也增加了材料的抗菌能力。[26]Chen等成功实现了对DNA分子的无标记测[27]量。Kim等制备了高性能的蛋白质传感器。[28]Bae等成功制备了石墨烯透明触摸屏。
3结语
篇3
关键词：超级电容器；石墨烯；金属氧化物；导电聚合物；石墨烯复合材料
引言
超级电容器，也被称为电化学电容器或超能电容器，特点是充/放电快速，使用寿命长，在很多应用领域甚至可以替代电池。根据工作机制的不同，可以将超级电容器分为双电层电容器（EDLCs）和法拉第赝电容器。前者通过离子吸附来储存能量，后者是通过电极表面上的电解质溶液和活性材料之间的快速氧化还原反应储能。电极材料也可以分为两种类型：双电层型材料和赝电容型材料。典型的双电层材料如碳材料。赝电容材料包括金属氧化物和导电聚合物。但是，由于金属氧化物和导电聚合物导电性差，在反复的充/放电过程中容易引发材料体积的变化，导致了其相对较差的稳定性。将石墨烯（graphene）与金属氧化物或导电聚合物相结合，可以缓冲纳米粒子微观结构的破坏，使graphene复合材料作为超级电容器电极材料具有更加优异的性能。
1 基于石墨烯复合材料在超级电容器中的应用
graphene是一种由sp2-杂化碳原子包裹成蜂窝状晶格结构的碳材料，被认定有着极大的化学和热稳定性、高机械灵活性、优越的电导率和大的比表面积。基于graphene的复合材料可用于制备性能优异的超级电容器电极。
1.1 石墨烯/金属氧化物复合材料在超级电容器中的应用
单独的金属氧化物导电性差，在测试寿命的过程中，循环稳定性差，比电容变化很大，而复合了石墨烯之后，这些缺点均有很大改善。
如采用简单的一步水热法得到了graphene/MnO2花瓣状纳米片和graphene/MnO2纳米棒“三明治”结构的复合材料，并用作超级电容器的电极材料[1]。在1moL/L 硫酸钠（Na2SO4）电解质中，graphene/MnO2花瓣状纳米片复合材料的比电容值高达516.8F/g，且表现出良好的循环稳定性。
1.2 石墨烯/导电聚合物复合材料在超级电容器中的应用
导电聚合物具有生产成本低、掺杂状态具有高导电性、高存储能量/孔隙度/可逆性、可调节的氧化还原活性及环境友好等优势。通过本身存在的一种π共轭体系，能够发生快速、可逆的氧化还原反应，显示出良好的电容性能。但单独使用聚合物作为电极材料有一定的限制，结构不够坚固，耐用性有限。而graphene不仅能够提供良好的双电层性能，而且导电聚合物也表现出法拉第赝电容性。PANI、PPY和PTH以及它的衍生物等，已应用于超级电容器的研究。
以GO和苯胺作为原料，一步电化学法合成大面积的graphene/PANI复合物薄膜[2]。通过调控铟锡氧化物（ITO）的面积可以得到不同尺寸的薄膜。得到的graphene/PANI复合膜具有比表面积大，高导电性，良好的生物相容性和快速氧化还原特性，有完善的分层和封装结构。在超级电容器这一应用中，电化学测试结果表现出了640 F/g的比电容，在1000圈充/放电循环后，比电容仍能保持为初始值的90%，有着良好的循环稳定性。
其他导电聚合物如PTH及其衍生物聚乙撑二氧噻吩（PEDOT）和聚苯乙烯（PS）等，这些导电聚合物与graphene的复合亦有许多研究。例如Alvi等人采用化学氧化聚合技术合成了石墨烯/聚噻吩（graphene/PTH）复合材料，并研究其超电容性能，测其比电容为154 F/g。Jacob等人先利用电泳沉积graphene到铟锡氧化物（ITO）表面上，再继续电聚合一层3，4-乙烯二氧噻吩（EDOT）单体，得到graphene/PEDOT复合物，其平均电容高达1410F/g。
1.3 石墨烯/碳材料复合材料在超级电容器中的应用
在基于graphene的超级电容器电极材料中，graphene的堆叠可能导致活性比表面积的减小。为了尽可能地避免这个问题的产生，可以用一些碳材料如碳纳米管（CNT）作为间隔物来构建graphene层与层之间的纳米孔，同时提供良好的导电性。CNT是一种比较常见的一维碳材料，由于具有良好的导电性、规律性的孔隙结构和电子传输通道、大的比表面积和化学惰性，被认为是优良的超级电容器电极材料，在能源存储器件中有很好的应用前景。Fan等将CNT作为间隔物的概念应用在三维graphene/CNT三明治结构的制备中，采用了CVD法在graphene层与层之间生长CNT[3]。所得三明治结构的graphene/CNT比表面积约为612m2/g，比graphene（202m2/g）的高很多。在10mV/s的扫描速率下，比电容可高达386F/g，这表明所述混合碳电极具有优异的电化学性能。
1.4 石墨烯/金属硫化物复合材料在超级电容器中的应用
金属硫化物纳米粒子如二硫化钼（MoS2），作为一种半导体材料在很多领域已广泛研究，如场效应晶体管（FET）、发光二极管（LED）、光催化、太阳能电池、生物传感器（Sensor）等，近年来在超级电容器方面获得越来越多的关注。Patil等报道了通过应用层-层（LBL）技术得到二硫化钼/石墨烯（MoS2/graphene）纳米片复合膜，并研究了其电化学性能[4]。在20mV/s的扫描速度下，其比电容值为282F/g，在超过1000圈的恒电流充放电后，比电容值仍能高于初始值的93%，具有良好的循环稳定性。
1.5 基于石墨烯三元复合材料在超级电容器中的应用
常见的基于石墨烯三元复合物有石墨烯/碳纳米管/金属氧化物、石墨烯/碳纳米管/导电聚合物和石墨烯/金属氧化物/导电聚合物等复合材料，它们在超级电容器中的应用均已有报道。
Jin等报道了基于graphene的类补丁状碳纳米管/二氧化锰（CNT/MnO2）三元复合物graphene/CNT/MnO2。graphene的存在使CNT/MnO2复合物的比电容由280F/g增加至486.6F/g，而且在长时间充放电后，仍能保持良好的稳定性。Alshareef等先制备出MnO2/CNT复合材料，然后将其与graphene混合超声，接着抽滤成膜，制成graphene/MnO2/CNT复合电极材料，将其应用到柔性电容器中，测得其比电容为310F/g。与此相反，Liu等先合成出graphene/MnO2复合材料，然后将其与CNT混合均匀后，再抽滤成膜，制备出柔性的graphene/MnO2/CNT复合薄膜，该材料具有很好的机械性能和电容性能，比电容为372F/g。当然，除了MnO2外，也有报道将NiO、Co3O4、ZnO及TiO2等与碳材料复合，同样获得了良好的电容性能。比如Lee等制备出四氧化三钴/多壁碳纳米管/石墨烯（Co3O4/MWCNT/graphene）复合薄膜，比电容可达294F/g。Lu等利用自组装法制备得到层状结构的graphene/PANI/CNT三元复合物薄膜。在该结构中，同轴的PANI/CNT纳米电缆均匀地夹在graphene层中，这种结构具有导电性高的优点，有利于促进电解质离子和PANI的接触，更有效地存储法拉第能量。Zhang等则先利用原位部分解压CNTs海绵制备得到CNT/graphene复合物海绵，再电聚合PPY到该复合物海绵上，形成CNT/graphene/PPY三元复合物海绵，比电容为225F/g，在1000个循环后，仍能维持初始比电容的90.6%。
2 结束语
在碳材料中，石墨烯以其独特的电子结构以及优异的物理、化学性能，在超级电容器中应用广泛。将石墨烯与金属氧化物、导电聚合物、碳材料、金属硫化物等纳米材料复合，一方面石墨烯可以在很大程度上提高复合材料的导电性，加速电子转移，减小接触电阻；另一方面，纳米粒子的引入可以增加材料的比表面积，抑制石墨烯的堆叠，提供高的比电容值，进而提高材料的电化学性能。基于石墨烯的复合材料以其多样性和重要性一直是超级电容器活性电极材料研究的热点，其在一定程度上弥补了单一材料的缺陷，提高了复合材料的电化学性能。相信随着研究的深入，制备方法更加新颖，表征手段更加客观，会有越来越多优异的石墨烯基复合材料应用于超级电容器中。尽管基于石墨烯的复合材料在超级电容器中已取得一定的进展，但主要应用还是集中在实验室阶段的基础研究，要想运用到实际生产中还需要进一步改善。这主要是由于复合材料本身存在一些缺陷，如合成技术不能大批量生产化、实验结果重复性不好、制备材料的过程相对繁琐、稳定性差等。
参考文献
[1]Feng X M，Yan Z Z，Chen N N，Zhang Y，Ma Y W，Liu X F，Fan Q L，Wang L H，Huang W. J. Mater. Chem. A，2013，1：12818-12825.
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[3]Fan Z，Yan J，Zhi L，Zhang Q，Wei T，Feng J，Zhang M，Qian W，Wei F. Adv. Mater.，2010，22：3723-3728.
篇4
关键词 [HTSS]石墨烯； 纳米金（GNPs）； 葡萄糖； 无酶传感器； 电化学
1 引 言
葡萄糖的分析与检测对人体的健康及疾病的诊断、治疗和控制有着重要意义，因此，葡萄糖传感器的研究始终是化学与生物传感器研究的热点之一。在诸多类型的葡萄糖传感器中，有关葡萄糖电化学传感器的研究较多[1,2]。常见的葡萄糖电化学传感器主要分为有酶和无酶两种类型。有酶传感器是基于酶对底物的特异性识别功能，具有专一性及高度选择性。然而，由于酶的活性易受到周围环境如温度、湿度及化学环境等因素的影响[3]，且固载的酶可能会泄漏，以致影响传感器的稳定性及使用寿命，在一定程度上限制了该类传感器的应用范围。无酶葡萄糖传感器是一种基于葡萄糖分子在相关催化活性材料表面的电催化氧化信号对其进行定性及定量检测的传感装置。近年来，一些具有催化性能的纳米材料已被广泛用于制备新型的无酶葡萄糖传感器，此类传感器因制备简单、稳定性好，可重复利用，价格低廉，能在无酶情况下直接检测葡萄糖，目前已成为葡萄糖电化学传感器研究领域的热点[4]。Kumiawan等[5]研究了金纳米颗粒修饰的金电极与未修饰的金电极分别在碱性溶液中对葡萄糖的响应情况，结果表明：在相同条件下， 金纳米颗粒修饰的电极对葡萄糖的催化氧化电流高于未修饰的金电极。俞建国等[6]采用电刻蚀法制得微镍电极，利用碱性条件下葡萄糖在该修饰电极表面的电催化氧化性质，制备了新型抗干扰无酶葡萄糖微传感器。目前，基于金属纳米材料与碳纳米管等碳基材料复合物的无酶葡萄糖传感器研究多有报道[7～10]。石墨烯作为一种具有二维结构的新型碳基材料，因其具有更大的比表面积及高电子传导能力、原料易得且价格便宜等优点，已成为继碳纳米管后新一代的理想电极修饰材料[11,12]。将其代替碳纳米管等材料应用到无酶葡萄糖传感器的制备尚未见报道。
本研究结合金纳米颗粒与石墨烯的优点，通过同步还原法制得石墨烯/纳米金复合材料，再采用滴涂法并利用Nafion的稳定作用将该复合材料修饰在玻碳电极表面，研制出一种高性能的无酶葡萄糖生物传感器。该传感器可用于对临床样品的检验，具有灵敏度高， 选择性和稳定性好等特点。2 实验部分
2.1仪器与试剂
CHI660D电化学工作站（上海辰华仪器公司）；电化学测量采用三电极系统：玻碳电极（Φ＝3 mm）或修饰电极为工作电极，饱和甘汞电极（SCE）为参比电极，铂丝电极为对电极；KQ100E型超声清洗机（昆山市超声仪器有限公司）；BSZ24S型分析天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）；GL16Ⅱ型离心机（上海安亭科学仪器厂）；5500型原子力显微镜（AFM，美国安捷伦科技有限公司）。葡萄糖（上海生物工程有限公司）；Nafion（5%，Sigmaaldrich公司）；纳米级石墨粉（40 nm），抗坏血酸（AA），尿酸（UA），氯金酸（阿拉丁试剂公司）；实验所用试剂均为分析纯，实验用水均为二次去离子水。
2.2 石墨烯的合成
氧化石墨烯（GO）的制备在Hummers法[13]的基础上进行了改进。即称取1 g纳米级石墨粉和0.5 g NaNO3于250 mL烧杯中，在冰浴中混合并搅拌，缓慢加入23 mL H2SO4，控制溶液温度在20 ℃以下。在剧烈搅拌下加入3 g KMnO4，在冰浴中控制溶液温度低于20 ℃；随后移去冰浴升温到（35±3） ℃，保持反应30 min（在20 min后，液体变粘稠且有少量气体挥发）；然后将46 mL H2O缓慢加入到粘稠组分中，搅拌（有大量气泡产生，温度会升到98 ℃）；保持温度反应15 min，随后用温水稀释至140 mL，用3% H2O2还原过量的KMnO4，还原后溶液呈亮黄色。
以8000 r/min离心10 min，移去上层清液，重复3次；以4000 r/min离心5 min，取上层亮黄色氧化石墨烯溶液；最后将氧化石墨烯还原，即得石墨烯产品，产率约为10%。
2.3 石墨烯/纳米金复合材料的制备
采用同步还原法制备石墨烯/纳米金复合材料。首先将80
SymbolmA@ L 5 mmol/L HAuCl4•3H2O溶液与20
SymbolmA@ L 1.0 g/L GO溶液混合；随后加入800
SymbolmA@ L H2O稀释, 并使之混合均匀，在超声振荡条件下加入100
SymbolmA@ L 0.1 mol/L 抗坏血酸溶液，维持该条件反应20 min，所得混合物于室温下静置48 h。在复合材料的制备过程中，石墨烯表面含氧官能团的数量对其与金纳米颗粒间的连接起至关重要作用[14]。未加入抗坏血酸前，GO表面大量的含氧官能团为Au3＋在其表面的有效吸附提供了保证；加入抗坏血酸后，GO表面的Au3＋首先被还原成微小的金核，随后逐渐形成金纳米颗粒，而GO表面未吸附有Au3＋的含氧官能团则直接被抗坏血酸还原，最终得到稳定的石墨烯/纳米金复合材料。该复合材料的原子力显微镜图像（图1）表明，所得的石墨烯材料的厚度约为1 nm，其上面负载纳米金颗粒的粒径约为5 nm。
[TS（][HT5”SS]图1 石墨烯/纳米金复合材料的AFM形貌图
Fig．1 AFM topography of grapheme（Gr）/gold nanoparticle （GNPs） nanocompsites [TS）]
2.4 修饰电极的制备
将玻碳电极用Al2O3 粉在抛光布上抛光，然后依次用蒸馏水，无水乙醇和二次蒸馏水超声清洗1 min。洗净的电极再用二次蒸馏水冲洗，最后用N2吹干，备用。
实验前将电极修饰材料（石墨烯、石墨烯/纳米金复合物）预先超声分散30 min，移取5
SymbolmA@ L悬浮液滴涂于已抛光好的玻碳电极表面，置于红外灯下干燥2 h，然后在修饰过的电极表面滴5
SymbolmA@ L 1% Nafion乙醇溶液，置于室温下晾干，即制得相应材料修饰的玻碳电极。用伏安法测定前，修饰电极需置于K3Fe（CN）6 溶液中循环扫描（电位扫描范围－0.6～0.6 V, 扫描速率100 mV/s），直到获得重复性响应且氧化还原峰电位差在80 mV以内。
2.5 实验方法
实验采用三电极体系，以NaOH溶液作为支持电解质，加入适量葡萄糖溶液，分别采用循环伏安法和线性扫描法进行测试。电位扫描范围为－0.6～0.6 V （vs. SCE），扫描速率为100 mV/s；电化学测量均在室温条件下进行。除特别说明，所有测试底液均通高纯氮气20 min除氧，并在整个实验过程中保持氮气气氛。
3 结果与讨论
3.1 葡萄糖在不同修饰电极上的电化学行为
将制得的石墨烯/纳米金修饰电极、石墨烯修饰电极及裸玻碳电极分别置于含0.01 mol/L葡萄糖的NaOH溶液进行循环伏安扫描，实验前未通N2除氧，结果如图2所示。
[TS（][HT5”SS] 图2 葡萄糖在石墨烯/纳米金修饰电极（a）、石墨烯修饰电极（b）以及裸玻碳电极（c）上的循环伏安曲线
Fig．2 CVs of glucose at Gr/GNP/GCE（a）, Gr/GCE（b） and bare GCE（c） in 0.20 mol/L NaOH solution[TS）]
由图2可知，葡萄糖在裸玻碳电极及石墨烯修饰电极上均无明显电化学响应，而在石墨烯/纳米金修饰电极上则可观察到明显的氧化还原信号。表明纳米金颗粒在无酶葡萄糖传感器的构建中具有产生电化学氧化还原信号的重要作用。相对于裸玻碳电极，葡萄糖在石墨烯修饰电极上具有更高的背景电流，表明石墨烯的高电子传导能力可有效地增强修饰电极的信号强度，进而提高传感器的灵敏度。在石墨烯/纳米金修饰电极上，当扫描电位由－0.60 V向0.60 V变化时，分别在－0.30， 0.08和0.35 V处观察到3个氧化峰，其中－0.30 V处的氧化峰归因于葡萄糖的直接电化学氧化，0.08 V的氧化峰对应着葡萄糖氧化产物“葡萄糖酸内酯”的进一步氧化[15，16]，表明石墨烯/纳米金修饰电极对葡萄糖的电化学氧化具有良好的电催化活性，0.35 V处的氧化峰对应着在碱性条件下金氧化物的形成[5]。在电位由0.60 V向－0.60 V反向扫描的过程中，在－0.04 V处可观察到一个明显的氧化峰同时该峰在－0.3 V附近还伴有一个肩峰。位于－0.04 V处的氧化峰是由反向扫描过程中金氧化物被还原后，葡萄糖的二次氧化产生的[17]。考虑到实验之前未进行通N2除氧步骤，位于－0.3 V处的肩峰是由于溶液中溶解氧的还原产生的[18]。介于－0.04 V处的氧化峰具有良好的峰形和显著的峰电流，在随后的实验中将以该氧化峰的电流强度与葡萄糖的浓度做工作曲线对葡萄糖进行定量分析。
3.2 检测条件对传感器响应特性的影响
3.2.1 OH－离子强度的影响 葡萄糖氧化电流的强度不仅与其自身的浓度有关，OH－浓度也是重要的影响因素。OH－的存在能够使葡萄糖分子更容易吸附于电极表
面的石墨烯/纳米金上，并降低了葡萄糖氧化的活化能[16]。 本实验将10
SymbolmA@ L 1 mol/L葡萄糖标准溶液分别加入10 mL浓度为0.02, 0.05, 0.10, 0.20和0.30 mol/L的NaOH底液中，用循环伏安法考察了OH－浓度对葡萄糖氧化峰电流的影响（图3）。
由图3可知，随着NaOH浓度,即溶液中OH－浓度的增加，葡萄糖的氧化峰电流逐渐增大，当OH－浓度高于0.20 mol/L时，峰电流随底液浓度增加而降低。因此，本实验以0.20 mol/L NaOH溶液作为葡萄糖电化学检测的支持电解质。
3.2.2 溶解氧对传感器的影响
实验中所配制的溶液在存放过程中均会溶解一定量的氧气，溶液中的溶解氧对测定有一定的影响。因此，本实验采用通氮气20 min除氧，然后在氮气保护气氛下进行测定，以消除溶解氧的干扰。实验结果如图4所示。
[TS（][HT5”SS]图4 A. 修饰电极在NaOH支持电解质中未除氧（a）与除氧后（b）的循环伏安曲线；B. 修饰电极在含葡萄糖的NaOH溶液中未除氧（a）与除氧后（b）的循环伏安曲线
Fig．4 A. CVs of modified electrode in NaOH supporting electrolyte solution without exclusion O2（a） and with the exclusion of O2 （b）; B: CVs of modified electrode in the NaOH solution of glucose without exclusion O2（a） and with the exclusion of O2（b）[TS）]
由图4可知，向样品溶液中通氮气20 min后，修饰电极在NaOH底液中的循环伏安曲线更加平整，在含葡萄糖的NaOH底液进行循环伏安扫描时，通氮气前位于－0.3 V处的肩峰消失，此结果进一步表明了原－0.3 V处的肩峰与溶解氧的还原有关。
3.2.3 扫描初始电位对传感器的影响 线性扫描伏安法是一种常见的定量分析手段，通过线性扫描的峰电流与标准样品的浓度之间的关系即可确定传感器的工作曲线。在线性扫描的过程中初始电位的正确选择与否会直接影响到传感器的检测性能。本实验在0.20 mol/L NaOH溶液中加入适量葡萄糖，使其最终浓度为0.01 mol/L，并通过线性扫描伏安法测定了不同初始电位对葡萄糖氧化峰电流的影响，实验中扫描初始电位分别为0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7和0.8V，扫描终止电位为－0.6 V，扫描速率100 mV/s，结果如图5所示。
[TS（][HT5”SS] 图5 A. 不同初始电位下0.01 mol/L葡萄糖在0.2 mol/L NaOH溶液中的反向线性扫描伏安（LSV）曲线； B. LSV的初始电位对葡萄糖氧化峰电流的影响
Fig．5 A. Linear scanning voltammetric (LSV) curves of 0.2 mol/L NaOH solution containing 0.01 mol/L glucose with different initial potentials in negative scans; B. Effect of initial potentials of LSV on peak current of glucose oxidation[TS）]
由图5可知，随着线性扫描初始电位的正移，响应电流呈先增大再减小的变化趋势，在扫描初始电位为0.6 V处传感器的响应电流达到最大值，即在该初始电位下该传感器的灵敏度最高，因此，本实验以0.6 V作为线性扫描初始电位。
3.2.4 石墨烯与纳米金的比例对传感器的影响
在石墨烯/纳米金复合材料的制备过程中，固定5 mmol/L HAuCl4•3H2O溶液与1.0 g/L GO溶液的总体积为100
SymbolmA@ L，改变两者的体积比分别为1∶9, 2∶ 8, 3∶7, 4∶6, 5∶5, 6∶4, 7∶3, 8∶2, 9∶1, 制得不同石墨烯/纳米金比例的复合材料，在上述优化条件下对0.01 mol/L 葡萄糖进行线性扫描伏安法测定，葡萄糖氧化峰电流与V(HAuCl4•3H2O∶V(GO)的关系见图6。
[TS（][HT5”SS] 图6 HAuCl4•3H2O, GO的比例与葡萄糖氧化峰电流的关系
Fig．6 Relationship between the ratio of HAuCl4•3H2O and graphene oxide （GO） and the peak currents of glucose oxidation[TS）]
由图6可知，随着混合物中HAuCl4•3H2O比例的增加，葡萄糖在修饰电极表面的氧化峰电流强度逐渐增加。当两者体积比达到8∶2时, 峰电流达到最大值，之后呈微弱的下降趋势。即在原料比为8∶2时得到的复合材料修饰电极可使传感器获得最大电流响应，故最终选用该复合材料修饰电极构建无酶葡萄糖生物传感器。
3.3 线性检测范围及检出限
在上述选定的最佳实验条件下，用线性扫描伏安法测定葡萄糖的氧化峰电流与浓度之间的关系。传感器的线性范围为0.1～20 mmol/L； 线性回归方程为Y（
SymbolmA@ A）＝2.4544＋0.6659X （mmol/L），相关系数为 0.9994；其检出限为1.6×10－5 mol/L （S/N＝3），5次平行实验的相对标准偏差（RSD）在2%～5%之间，表明方法重现性良好。本传感器具有较宽的线性范围和较低的检出限，其性能可与无酶葡萄糖传感器相媲美。由于正常人体内的葡萄糖含量在3.0～8.0 mmol/L范围内[19]， 本传感器可满足人血清样品中葡萄糖含量测定的要求。
3.4 传感器的选择性
在实际样品测定时，一些葡萄糖共存物可能对测定会产生影响。本实验对可能产生干扰的物质，如尿酸（UA），抗坏血酸（AA）等，进行了干扰测试。据文献[21]报道，健康人血清中的UA与AA的含量分别是0.02和0.1 mmol/L，在含5 mmol/L葡萄糖的0.2 mol/L NaOH溶液中分别加入0.2 mmol/L UA和1.0 mmol/L AA后，葡萄糖氧化峰电流分别增加了1.3%和2.6%，表明UA和AA的加入对葡萄糖的测定几乎不产生影响。这主要是由于修饰电极表面的Nafion膜具有排斥中性分子和阴离子的能力，从而可以选择性地透过某些电活性物[22]。在碱性条件下，UA和AA均为阴离子，被Nafion阳离子交换膜挡在传感器外，有效阻止了UA和AA向电极表面扩散，因而可有效消除这些电活性物质的干扰。
3.5 传感器的重复性及稳定性
在优化实验条件下使用同一支修饰电极对葡萄糖浓度为1 mmol/L的溶液重复测定10次，电流氧化峰电流平均值为3.47
SymbolmA@ A，其相对标准偏差为2.7%。实验后将传感器于4 ℃下悬于0.2 mol/L NaOH溶液中保存，每天检测一次，10 d后电极的响应信号为初始的 87.4%。表明该传感器具有较好的稳定性。这主要是由于石墨烯/纳米金修饰电极表面所滴涂的Nafion膜可防止电极修饰材料在溶液中脱落，进而提高了传感器的稳定性。
3.6 血清中葡萄糖的检测
分别取1.0 mL血清样品（商丘市中心医院提供），用0.2 mol/L NaOH溶液稀释至10.0 mL，按上述方法测定；同时，为了进一步考察此修饰电极的实用性，与常用市售血糖检测仪进行了测试比较。结果见表1。连续测定5次，3份样品的分析结果的RSD均小于3%，样品加标回收率在96.2%～103.2%之间，本方法
13.81a, 4.3b, 4.9c0.50022.07a103.2a
27.42a, 8.0b, 7.6c0.5004.33a97.6a
317.26a, 18.2b, 17.6c0.50012.30a96.2a
[BHDFG3*2,WKZQ0W] a. 本方法，b. 罗氏卓越型血糖仪，c. 强生稳豪倍优型血糖仪（a. The present method; b: by Roch AccuChek performa blood glucose meter; c: by Johson OneTouch ultraVue blood gluscose meter）。 [BG）W][HJ]
检测结果与常用市售血糖仪的偏差较小，具有良好的实用性。
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Investigation of Nonenzymatic Glucose Biosensor Based on
Graphene/Gold Nanocomposites
ZHU Xu1, LI ChunLan1, LIU Qin2, ZHU XiaoHua1, ZHANG YinTang1, XU MaoTian*1
1（Department of Chemistry, Shangqiu Normal University, Shangqiu 476000）
2（Department of Chemistry and Environment, South China Normal University, Guangzhou 510631）
Abstract Graphene/gold nanoparticles（GNPs） nanocomposites were synthesized by a simple chemical reduction method. A novel nonenzymatic biosensor for glucose based on graphene/GNPs modified glassy carbon electrode was prepared by electrochemical method. The electrochemical behavior of different modified electrodes was investigated by cyclic voltammetry （CV）. Meanwhile，the effects of solution ion intensity, dissolved oxygen and initial scan potential on the sensor response characteristics were studied. Under the optimal conditions, the resulting biosensor displayed a rapid response to glucose. It shows a linear range from 0.1×10－3 to 20×10－3 mol/L with a detection limit of 1.6×10－5 mol/L（S/N＝3）. The relative standard deviation was 2.7% for 1 mmol/L glucose （n＝10）. The biosensor shows high sensitivity, good reproducibility, stability and can avoid the interference of commonly coexisted substances. The established method was successfully applied for the determination of glucose in human serum samples with the recovery of standard addition between 96.2% and 103.2%.
篇5
关键词：模具材料；教学设计；慕课；课堂讨论；立体式教学模式
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）38-0176-02
引言：
教学过程是一个信息加工和信息传递的过程，教师应根据学生的专业和层次，对课程内容进行教学设计，综合运用多种教学手段，以实现最优化的信息传递，让学生成为信息加工的主体和知识意义的主动构建者，以达到最佳的教学效果[1-3]，提高学校的教学效益。
“模具材料”课程是以工程材料、金属热处理等课程为基础，为模具设计、模具制造等服务的一门专业入门课，涉及材料、物理化学、力学、机械、电子和信息等学科，能直接服务于生产实际。该课程拥有复杂的知识结构体系，生涩的专业术语，概念繁多，微观原理抽象晦涩难懂，而且工艺方法实践性强，特别强调理论知识与实际应用紧密结合。而过去传统教学模式则以黑板板书为主，挂图为辅助手段，黑板上勾画材料相图，粉笔头上输出概念的教学模式，这种教学模式已经不能满足现代教学要求，很难以生动、有趣地体现“模具材料”课程设计、制造，模具材料性能特征，材料微观组织结构之间的关系，更不可能体现制造业恢宏的生产现场[1]。加之我校开设的“模具材料”课仅40学时，学时少，需要掌握的知识量大，缺乏实践经验和对工艺知识感性认识的学生，习惯了基础课上推导演绎的教学方法，普遍感到该课程抽象、枯燥、难学。如何用较短的课时，高质量、高效率地完成该课程的教学任务，就必须进行教学模式改革，采用新的思维体系对“模具材料”课程重新进行教学设计，改进教学方法，采用多元教学模式，构建立体化的教学模式从而达到教学目标，提高教学投资收益比，这与我校倡导的721人才培养模式改革思路是一脉相承的。
一、教学设计
根据国家教育委员会提出高等学校工程专科应“重在实践，理论以必需够用为度”的精神，本着为了培养学生的自学能力、创新能力、实践能力和工程意识的原则，在教学的选择上，该课程选用了《模具材料及热处理》（北理工版）作为学生使用的教材。作者用“模具材料看熔炼，组织结构识相图，机械性能靠试验，改性处理依工艺筹”四句顺口溜高度囊括了该教材的主要讲授内容，并且依据教学要求，理清了该课程体系的内涵及处延，通过整合资源，对该课程进行了全新的教学设计。
本课程课堂教学内容着重讲授模具材料的概括和现代制造业中经常使用的模具材料种类和各种热处理方法。学生在课后则可以通过自学方式了解其他模具材料及其表面处理技术。其中，模具材料部分以材料的典型牌号、成分、组织性能及其用途为主线，坚持讲授内容“浅、宽、通”的原则，授课重点放在如何讲清楚各种模具材料物理意义及其实际应用上。本课程热处理部分则应重点讲清楚传统热处理方法和其他各种表面改性方法的选择及其加工工艺路线，并结合企业的实际和生产视频等影像资料，针对具体牌号开展案例项目式教学，如冷作模具钢，重点介绍Cr12MoV，D2，Cr12等模具材料的应用以及表面处理新技术，热作模具材料重点介绍目前应用最多H13，塑料模具材料部分重点介绍目前应该广泛的P20，718的表面处理工艺及其应用。教学内容强调“少、精、宽、新”，重点做到只需解剖一只“麻雀”、学生就能触类旁通，提升教学效果。通过采用案例教学法，使学生学以致用，既增加了学生的知识面，拓宽了视野，培养了学生的工程技术实践能力[4-5]。
通过对教学内容进行重新组织和安排，可以使学生对本课程有一个初步、全面系统的了解，起到了既见树木，又见森林的效果。同时，使学生对模具材料及其改性热处理工艺领域有清晰的认识和了解，进一步培养学生的专业学习兴趣。
二、立体化教学模式的构建
“模具材料”是一门原理性、工艺性、实践性很强的教学课程，它不像基础课或其他专业基础课那样，以教授理论知识为主，而是要求教师在教学过程中应密切联系实际、原理联系工艺，课前预习与课堂讨论相结合，视频教学与动手实验互促进，这样才能提高该课程的教学效果。因此，我们在课程预习、讲授、讨论、实验以及实训等教学过程中采用了PPT电子教案、多功能模型教具、Flas、教学录像等多媒体形式，全面、生动、直观地向同学们铺展庞杂的课程结构体系，以教材和多媒体课件为蓝本，以模具材料实验和模具设计制造实训为支撑，以微课和慕课（Mooc）等新兴授课手段为表现形式的立体化教学模式。
针对“模具材料”课程教学内容多、图表多、概念难的特点，在教学过程中，将每章节的授课提纲、教学目的、教学要求、教学重点、难点、学习方法、结论和小结，文字和以及重要的图表制成幻灯片（PPT），并将重要的授课知识点制作成微课，并录制成每集不超过6分钟的慕课视频，上传至学校慕课课程中心，供学生在线观看，让学生提前预习，对将要学的知识有初步了解，这样进一步加大了该课程堂课教学的信息量，培养了学生兴趣，扩宽了学生视野，并且使学生对每堂课要达到学习的目的更加明确，对每章节的教学内容有了全面系统了解，学习更有主动性和针对性，较大地提高了课堂教学利用率和课堂讨论效果[2-3]。
1.微课制作和慕课应用相得益彰。作者所在的课程教学团队将“模具材料”课程核心内容拆分成若干个重要知识点，并分工合作制作了系列微课PPT。该微课内容制作形象生动、图文并茂，信息量巨大，清楚地展现了模具材料的类别，描述了模具材料的微观组织结构；如采用三维立体图形来展示晶体结构和缺陷等，让学生可以直观地观察其形体特征和内部结构等，清晰、形象和生动；如采用二维或三维动画可视化模拟位错运动，结晶和重结晶微观过程，大大降低了学生学习的难度。作者将制作好的重要知识点如冷作模具钢D2，热作模具材料H13，塑料模具材料718的微课PPT加上教师精讲点拨，录制成视频应用于慕课教学，并结合微课PPT，使得授课过程形象生动、直观、感染力很强。教学过程从过去变单纯的听觉语言改为视听同步的动画模拟演示，有效化解了许多教学难点。通过视频讲解，弥补了学生工艺原理和专业知识方面的不足，增强了学生的感性认识，提高了学生的认知能力，使本课程教学内容更加具体化、形象化、生动化和简单化，学生更易于理解和掌握，极大地调动了学生的学习主动性和积极性，激发了学生的学习兴趣性[6]，提高了教学效率和教学效果。
2.实验教学与课堂讨论互相促进。“模具材料”是一门综合性很强的专业入门课程。针对专业性很强的课程教学，如果学生仅能做听众，而不进行动手实践，则会给学生造成枯燥无味、纸上谈兵的感觉，尤其是对“模具材料”这种理论和实际生产联系密切的课程，更加如此。作者所在的课程教学团队开设了模具材料选用及热处理综合实验和模具设计、制造工程实践训练等实践环节。在此基础上，作者结合微课PPT、慕课视频和综合实验开展了8次课堂讨论，将一个课堂分成若干个讨论小组，每组5～6人，尽量采用以项目为主的案例式教学，尽可能地在课堂教学上就具体模具材料牌号、具体工艺路线方案展开讨论，每个小组的学生可以按照自己的兴趣，根据慕课视频的讲授内容选择1～2个案例深入讨论，并上台演讲，这样既有利于发挥教师的专业特长，又为学生提供了自由的展示自我的平台，体现了“教”与“学”双向的主动性和灵活性，通过预习、讨论和上台演练及课程实验就把该课程的重要知识点牢牢掌握了，使教学投资收益比最大化，培养了学生工程技术应用能力和综合素质[7-8]。
三、结束语
“模具材料”课程的教学是一门系统工程，知识面广，涉及面大，与工程实际应用密切相关，在今后的教学过程中可能会遇到各种教学难题，这就要求我们需要不断改进教学模式和方法，总结教学经验，并借助于现代化教学手段，提升教学品质。随着社会信息化进一步发展，可以期待在不久的将来能通过智能手机APP进行模具材料课程教学，该APP平台能介绍模具材料的应用及发展前沿，可以录入教学大纲、备课教案、课件和教学录像，选编相应习题方便学生复习和自测[6]，做到掌中教学，同时设立师生互动平台，让学生随时可以学习，教师能随手解答学生所提出的问题，进一步提高教学投资收益比。
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篇6
关键词：多项目；建筑材料；集中采购
一、引言
随着国家经济由快速发展步入平稳发展的新常态，“十三五规划”提出大力投资发展城市基础设施、城市综合体等工程项目的建设，工程规模越来越大，大多数以项目集合、多项目的形式进行，工程建筑材料需求量明显增加，特别是大宗建筑材料的需求量巨大，建筑企业如何做好建筑材料的合理供应成为亟待解决的热点问题。
二、多项目大宗建筑材料采购供应的特点
在多项目工程同时开工建设的背景下，工程建设规模大，工期长，建设工程对建筑材料的供应要求高，这就要求建筑企业采用结合大宗建筑材料的物资需求特点制定高效的采购供应模式。（1）需求量大、质量要求高。由于多项目工程同时开工的特点，项目需要的大宗建筑材料量很大，而大宗建筑材料（钢筋、商品混凝土等）的供货质量直接影响到工程项目的施工质量，从而最终影响到建筑工程能否按照业主质量要求交付。（2）资源供应组织难度较大。多项目建设过程中，施工资源的需求有冲突，特别是商品混凝土的配送过程中由于其具有无库存、时效性的特点，而要满足多个项目之间的协调供应对于建筑企业的组织管理水平有较高的要求。（3）占工程成本比重大。由于建筑材料等采购费用占工程成本的60%～70%，如何做好大宗建筑材料的采购管理工作对于控制多项目工程建设成本起重要的作用。
三、多项目工程建材采购模式的变革
1.传统建设工程建材分散采购模式
传统的工程项目采购管理中，建筑材料供应商与建筑企业之间合作常以项目为纽带，尚未形成长期合作的战略合作关系，大多是工程项目采用自行分散采购模式采购建筑材料，导致同一个建筑企业管理下的各个项目对于同种建筑材料的采购价差异性较大，建筑企业为降低工程成本，在采购活动中常常对供应商进行压价、索取回扣等现象，由此引起建材供应商为了保证自身的利润，在供应的材料中会发生以次充好等现象，从而严重影响到建筑工程的施工质量。在多项目工程中，对建筑材料的合理供应要求更高，因此建筑材料的采购环节显得尤为重要。
2.多项目工程采用集中采购招标模式
为了适应多项目工程的建材供应需要，建筑企业推行建筑材料集中采购模式，以规范建材供应管理环节，从而可以有效的降低施工成本，使得建筑企业能够与建材供应商建立战略合作关系，从而引导建筑行业向规模化、集约化发展。集中采购模式具有以下优点：（1）通过将多项目工程的建筑材料需求进行汇总，形成规模化采购订单，从而增强大型建筑企业在采购活动中的议价能力，有利于降低采购成本。（2）通过集中采购模式，供应商能够取得长期稳定的建材订单，有利于发挥供应商生产供应能力，已形成建筑企业与供应商之间长期合作的“双赢”关系，有利与提升建筑企业的核心竞争能力。
四、多项目建材集中采购模式的设计
1.基本思路
在多项目工程的背景下，以满足多项目建筑工程的建材需求和供应为前提，搭建多施工工地—建筑企业—建材供应商的建材集中采购供应模式，以建立建筑企业与建材供应商长期战略合作的关系，通过建筑企业对多项目建材需求信息以及建材供应商供应能力的整合，形成多项目工程物资需求、物资供应的一体化功能，实现多项目工程建设物资的采购需求，以提高建筑企业的核心竞争能力。
2.采购模式设计
集中采购供应模式是建筑企业采购部门集合各个项目的采购需求，然后通过招标、询价等方式来集中采购并优选建材供应商，然后建材供应商结合各个施工工程项目反馈的进度需要及时对各个施工工地进行资源供应的过程，此过程是一个不同部门、不同单位之间的信息流、资金流之间整合管理的复杂系统工程，因此需要对建材集中采购供应流程进行相关的规范化设计管理。（1）建立集中采购中心负责制的采购部门。建筑企业通过设立统一的物资采购管理中心对建筑材料统一调度，根据各个工程项目的施工进度及物资需求制定采购供应计划，对多项目需求的建筑材料采购环节进行统一管理，同时根据建筑材料的类别对建筑材料供应商数据库中的不同类别的潜在供应商进行动态考核评估管理。（2）建立建材分类分级管理模式。根据不同建筑材料的特点及多项目工程资源需求的特性，对通用建筑材料中的大宗建筑材料，采取招标采购，统一竞价的模式，有利于形成公平的竞争局面，通过与潜在的建筑材料供应商进行谈判议价，与供应商达成长期合作供应协议；对于专用的建筑材料，通过邀请有竞争力的供应商进行招标，甄选出价格合理、信誉较好的供应商进行供应。（3）建立集中采购信息化平台。建立供应商、建筑企业、施工现场之间的信息共享平台，通过将各个施工现场的订货需求反馈到物资采购中心，建筑企业根据采购需求与建材供应商签订订货合同，建材供应商根据各个施工工地提供的进度要求及物资需求信息对施工工地及时进行供应，使得建材需求信息与供货信息保持同步，提高了施工工地-建筑企业-供应商三方的信息沟通能力。
作者:赵利军 陈海龙 邹汪平 单位:华东交通大学
参考文献:
[1]刘宇伟.对铁路项目建设工程物资集中采购供应模式的探索[J].贵州工业大学学报：自然科学版，2008，37（6）：206-210.
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一、细化纳税对象，找准管理方法。
现在纳税人各种经济成份鱼龙混杂，行业千姿百态，过去税收管理单一，采取眉毛胡子一把抓，造成征纳矛盾较多。我们从细化管理对象入手，把道县共2500多户纳税人细化分五大类20种行业及特种纳税人，一类纳税人为28户一般纳税人企业和50户小规模企业、29户加油站、8户总商、4户大中型超市、6户家电、8户通讯器材销售店、18户小水电站；二类纳税人为12户皮鞋制造厂、10户药品零售店、48户个体砖厂、2户金属材料制品厂、35户木材加工厂、；三类纳税人为10户矿产采掘户、全县的定点屠宰；四类纳税人为道江镇起征点以上个体工商户、农村城镇的小超市；五类纳税人为道江镇起征点以下个体工商户、农村个体工商户和零散税收。并明确一、二类纳税人为全局的重点纳税户，对一类纳税人实行驻厂税收管理员管理办法，对二类纳税人实行行业税收管理员管理办法；三类纳税人为代征纳税人，由各专业管理办公室代征办法；四类纳税人为普通纳税人，五类纳税人为监管纳税人，这两类纳税人实行分路段、乡镇实行税收管理责任区管理办法
二、摸索行业特点，细化管理办法。
明确了四类纳税人50种行业或特种纳税人，选取一些典型户来调查各行业及纳税人的特性，针对行业特点，在税收精细化管理上想实招，下苦功。通过反复探索和不断总结完善，从年下半年开始我们分别对加油站、砖厂、药店、超市、家电、通讯器材销售、总商、皮鞋、小水电、废旧金属制品等10个行业145户纳税人的税收管理摸索出了一套行之有效的办法，取得了明显成效。
一是帐实核对，抓好加油站税收管理。道县共有29户成品油销售纳税人，加油站点46个，加油机都安装了税控装置。年8月，我局成立了成品油管理小组，对加油站实行专业化管理。在对全县所有的加油站进行了调查了解的基础上，掌握了各加油站油罐数量、形状、尺寸，把采集来的数据和各种类型油罐的计算公式全部录入电脑，在以后的工作中只要量出油罐内的油面高度，就能准确计算出库存油量，顺利解决了加油站库存油难以核实的难题。同时，建立健全了加油站日销售台帐与进货报验制度，加油站每天登记日销售数量，进货时，应在进货前一至两天向成品油管理小组申报进货数量，货到后必须报告管理小组到场验证核实数量、金额后，经双方签字方可入库，并在增值税专用发票上签字后，方可认证抵扣，杜绝了虚开增值税专用发票的行为。今年5月份，通过盘存核实加油站销售数量，道县农机加油站核实库存差96635.63升，隐瞒销售收入347179.01元，补增值税59020.43元，道县上关加油站核实库存差22430.54升，隐瞒销售收入84910.52元，补增值税14434.78元；道县城北加油站核实库存差39160.15升，隐瞒销售收入146181.14元，补增值税24850.79元，共计查补增值税98306元。根据管理需要，我局还建立了油价涨跌报告制，油价涨跌加油站应及时通知国税部门，及时调整税控装置的计税价格，实行动态管理；每月至少分上、中、下旬到各加油站抄录税控加油机数据，不定期巡查各加油站，以防止加油站不经过加油机加油。对税负明显偏低、财务欠健全的加油站，将其纳入重点纳税评估和稽查范围，认真分析、研究原因，实施稽查；对账务不健全、收入有明显差距，连续两个月零申报、负申报的，取消进项税抵扣，采取核定税款或预储税款等征收方式，今年就有2个加油因机外加油补缴增值税3.3万元。
二是以电控税，抓好砖厂和废旧金属制品行业税收管理。县局专门成立砖厂税收管理组，制定了全县砖厂实行以电控税征管办法，按生产规模、年产量、年销售量、年耗电量、年定税额、实际入库税款、砖厂引风形式，实行以电定产、以产核销、以销计税的征管方法进行税收征管。核实了各砖厂每度电生产砖坯数量，剔除了非生产用电因素，核定自然引风的轮窑砖厂，每耗用1度电缴纳增值税0.18元，机械引风的轮窑砖厂，每耗用1度电缴纳增值税0.15元的大致计税标准。通过有效控管，48户砖厂年应纳税额由年度的18万元增长到年的42万元，今年1-9月已入库315805.6元。
道县有2户利用废旧的金属材料进行冶炼制造线材的企业，根据这个行业耗电量大，产品多少与用电量息息相关的特点，由税收管理员进行了驻厂调查，掌握了线材的销售价、收购废旧金属的成本，得出了产品耗电比，每吨产品均耗电1200度，按这个耗电标准，由耗电量得出生产量，再由生产数与产品结存数计算出销售数量，按市场线材的价格核实销售收入，监控这两户企业准确申报纳税。原来这两户企业总是以没有生产多少产品，每吨产品没有什么毛利为借口，一年最多缴税4万多元，现在进行准确监控后，企业的销售收入准确清楚，今年1到9月申报缴税26.4万元。
三是以票管税，抓好药店、家电、通讯器材销售、小水电等的税收管理。
年7月，针对药店行业实行柜组销货，集中收款，收款员凭售货员开具的收款单收款，容易核实销售额的实际，他们有针对性地采取了抓紧、抓细、抓实的征管措施，向10户药店下达建账通知书，责令限期建账；并统一印制了《道县国税局药店货物销售发票》作为药店行业货物销售法定凭证，以此作为纳税申报依据。在试行过程中，有个别药店想少缴税，不开具《道县国税局药店货物销售发票》，他们派人前往药店收集证据，核实后按规定进行行政处罚。两个月后，药店行业税收管理走上了正轨，月入库税收由6000元上升到现在的20000余元，今年1到9月就入库了增值税209690元。
年8月，我局将药店行业管理经验在家电、通讯器材销售行业进行了推广，要求家电与通讯器材销售行业在任何情况下都必须按规定开具、使用发票，并将其使用的信誉卡视同纳税资料进行管理，定期检查其印制、使用、库存等情况。为有效监控各经营业户的开票行为，我们在外部管理上一方面加大电视等宣传力度，同时采取有奖举报等方式，促使经营者自觉按规定开具发票。在内部管理上抽调部分人员“坐店”监管，明处的坐守，暗地里盯紧，记录的记录，巡查的巡查。经过去年长达四个多月的不懈努力，掌握了纳税人大量的原始数据与经营信息，为核实应纳税额提供了充足的依据。同时要求设置会计账簿和进销货登记表，按日分次如实记载经营事项，按实申报经营收入。今年1到9月，6户家电户入库增值税180666.7元，8户通讯器材销售商入库增值税110119.3元，比年同期又增加税收16.4万元。
全县18户小水电发电企业，销售都要用票，但用票量不大，每月只开具一份票。我局专门设立了一个水电行业税收管理员，各小水电站领取的发票由税收管理员进行代管监开，准确掌握各小水电站的销售额，保证小水电站纳税人能准确申报。今年1到9月小水电站已入库增值税67.6万元。
四是坐店核销，抓好超市税收征管。
我局对超市采取管理组管户法，设立四人超市管理组，根据超市的营业时间调整专管员的工作时间，专门进行超市税收管理。管理组根据超市报送的收款计算机核算软件，在每天上午、晚上超市收款员交接班时，到超市记录当班次每台计算机自动生成的销售货物金额，收取超市签字认可的日销售汇总表。每月随机确定3天进行现场跟班验票，记录销售情况，核实登记每笔收入，推算出月营业额，掌握超市大概销售情况。曙光超市原月定税只有8000元，现在每月均缴税17184元，生源百货超市原定税为8000元，现月均缴税为16267元，道县好又多超市原定税600元，现月均缴税为1100元，道县信和祥超市原定税800元，现月均缴税1400元，并对生源超市与曙光超市根据其销售额超过180万元的情况认定其为一般纳税人按一般纳税人进行管理。
五是以进核销，抓好总、总经销商税收管理。
针对个体总、总经销户进货渠道正常，先款后货、商品流通交易手续完备、品牌销售不易隐藏的特点，我们首先要求其进行建帐，同时经常从各专业银行调取其电汇信汇数据或调取进货发票，再根据进货、销货线索，核实其销售收入，促其进行正常申报缴税。如对道县酒类经销商李文军原只定税为2000元一个月，现每月申报税款达6000多元；雕牌洗涤用品商刘德增原只定税1200元，现在每月申报税款超过4000元。
六是以工人人数管税，抓好皮鞋制造行业税收管理。
道县皮鞋闻名全国，销路较好，而且是道县的一个特色行业，一直存在厂子红火但税收不高的局面。我们针对皮鞋厂销售与工人人数、车板机台数、销售网点三大因素相关的特点，特别是与工人人数成直线联系的特点，对全县的皮鞋厂采取按工人的人数来核实其销售收入，督促进行纳税申报。经多次测定并与皮鞋厂进行交流，核定每个工人一天生产两双皮鞋这个标准，按皮鞋厂老板每月提供其计件工资发放表上的工人数再乘以道县当地皮鞋平均销售价来核实其销售额，并每月进行6次随机抽查工人人数，如老板提供不符人数的按最高人数计算。今年1到9月全县12户皮鞋厂实现销售收入296万元，实现增值税17.8万元。
五、创新管理思路，深化管理成果。
一是改变管理思路，强化纳税评估。对一类纳税人的28户增值税一般纳税人和50户小规模纳税人企业，我们除了“驻厂税收管理”外，同时全面建立健全纳税评估，强化日常管理。我局制定了《道县国家税务局纳税评估管理操作规程》和《道县国家税务局纳税评估与各业务岗位工作衔接办法》，对企业产品成本比率异常和税负低入预警税负的，结合纳税人的生产经营情况和行业特点分别从纳税申报、税收稽核、信息采集、数据分析、纳税约谈等方面进行探索和尝试，按纳税评估规程要进行约谈，企业如不能说明原因的，或者理由不充分的列为重点管理对象，问题严重的，及时移送稽查部门查处。如对与能源供应关系密切的金属矿冶炼行业、非金属矿冶行业企业纳税评估中，我局核定了冶炼行业原材料、成品产出比例，即每生产1吨产成品应耗用不同标号矿渣的数量，进而以产定耗，测定企业耗用和购进原材料、辅料的数量，由税收管理员开展实地调查，对纳税人进行约谈，了解企业的生产经营情况，结合纳税人报送的纳税申报资料、企业财务报表和其他资料进行审核分析，计算相关指标，初步确定各企业的产品成本比率,掌握企业购进材料情况。道县双丰电化厂通过购销比对被查补增值税2万余元，道县鑫利冶炼有限公司通过耗用能源测定，核实销售收入71万元，补缴增值税12万余元。湖南千金医药股份公司道县配送站税负率差异辐度达273%，通过分析与约谈，核实该企业把认定一般纳税人以前购进的货物放在以后取得增值税专用发票进行认证抵扣，补交增值税104048.99元。截至年10月份，我局共对16户企业进行了纳税评估，其中企业所得税1户，增值税15户，通过评估，调账补税130余万元。
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一、全日制专业学位研究生培养模式探索
（一）培养目标与定位
我们对全日制材料工程专业研究生培养提出了“133”的目标与定位，即全日制材料工程专业研究生培养要建立“一个”明确的培养目标，坚持“三个面向”（面向学科前沿，面向企业，面向市场），实现“三师教育”（材料设计师、材料加工师、材料检测评估师）。全日制材料工程专业研究生培养目标定位为：掌握材料工程领域坚实的基础理论、宽广的专业知识和扎实的工程实践能力，能够承担材料工程领域专业技术或管理工作，具有良好职业道德的高层次、应用型专门人才。全日制材料工程研究生培养要坚持“三个面向”：面向学科前沿要求全日制材料工程专业研究生培养要立足学科前沿，把握学科方向；面向企业要求全日制材料工程专业研究生培养要立足企业需求，提升解决制约企业发展瓶颈问题的能力；面向市场要求培养的研究生了解企业产品性能与适应领域，能研发适应市场发展的新产品，并顺应市场需求来设计、改变产品组成和加工过程。“三师教育”是结合企业产品生产过程提出的具体培养措施。材料设计师要求培养学生产品研发能力，让学生利用所学的材料基础理论进行新产品的开发与改性；材料加工师要求培养学生的产品生产管理能力与对产品生产线技术改造的能力；材料检测评估师要求培养学生的产品性能检测和销售能力。
（二）探索全日制专业学位研究生培养新模式
1.制订好一套切实可行的培养方案。
培养方案是对研究生实施培养的主要依据，能够充分体现培养目标和培养要求。培养方案制订要做到了解学科前沿，与企业和市场需求结合。培养方案以宽基础、重实践为特点，以学校教师和企业技术人员团队指导为亮点。加强案例分析类课程比重，要求研究生必须选修至少一门企业管理方面的课程。考核内容上改变过去注重“标准答案”去死记硬背就可得高分的模式，安排一些综合案例分析等考查内容。真正考查研究生掌握、运用知识的能力，从而激发他们学习的积极性、自主性和创新性，提高运用知识解决实际问题的能力。
2.建设好一批精品课程。
目前全日制专业学位研究生培养工作刚起步，各高校都在探索中前进，缺乏成功经验借鉴，更缺乏完善的课程体系和教材。部分高校索性采用学术研究生的课程体系，适当增加实践环节教学，这与专业学位研究生培养目标相违背。高校要重视课程建设，以达到事半功倍的成效。材料工程专业研究生课程强调理论性与应用性结合，突出应用性。在课程设置方面凸显了知识面、强实践性，彰显学生多学科知识背景，强化工程实践理念。如专业开设的《产品设计与制造技术》课程，以产品为牵引，介绍产品设计、工艺、结构和组成的关系。课程内容紧密结合企业生产实际，并安排一定学时的企业现场教学。
3.建立好一批实践基地。
实践环节是专业学位研究生培养的重要环节。充足的、完善的和高质量的专业实践环节是教育质量的重要保证，是专业学位不同于学术型研究生的最大区别。如果实践环节缺失，就失去了专业学位研究生教育改革的意义，失去了高层次应用型工程人才的办学特色。实践环节的保证有赖于建设一批高质量的实践基地。发挥产学研过程中建立的企业研究生工作站和研究生创新中心的作用，使之成为专业学位研究生实践的坚强后盾。
4.建设好一支企业导师队伍。
全日制专业学位教育的特点决定了培养过程必须校企联合，其实现途径是建设好一支企业导师队伍，实行导师组联合培养机制。由于目前大学排行榜注重考查学校的科学研究水平，导致高校过分注重科研成果的质量和数量，缺乏对教师工程实践能力的培养；学校在教师的引进、考核、职称评审、经费划拨中也主要与科研成果挂钩，这一导向必然导致教师投入更多的时间和精力追求学术成果，无暇顾及自身工程实践能力的提高。这种重科学、轻工程的评价导向严重影响了工程师人才的培养质量，影响了工程教育的科学发展。因此要弥补不足，必须发挥企业导师工程实践功底厚实、经验足的优点，走出一条校企联合培养的路子。
二、全日制专业学位研究生教育管理探索
（一）目前存在的问题
1.全日制专业学位研究生教育社会认可度有待提高。
一是社会长期以来形成的偏见。长期以来专业学位研究生教育主要是为企业培养研发人员，实行在职培养，过程不严谨，得不到高校的高度重视。二是全日制专业学位研究生培养工作刚起步，志愿报考人数极少，生源多数来自学术型研究生的调剂生。三是学校管理配套的滞后，学校学术型研究生与专业学位研究生在管理和资源分配方面存在不均。四是部分专业博士学位未设置，全日制专业学位较学术型研究生失去提前攻读博士的机会。以上原因造成专业学位研究生认可度较低。
2.全日制专业学位研究生班级管理难度加大。
专业学位研究生培养过程基本上是在课题组内进行的，他们对课题组存在归属感和依赖感，与课题组师兄、师姐交流频繁，与班级同学交流稀少。据笔者调查有80％的专业学位研究生对课题组的归属感强烈，对班级缺乏归属；有20％的研究生甚至不能认识本班全部同学。研究生教育注重学生研究能力的培养，缺少必要的班级活动。在企业实践阶段，同学们各奔东西，联系偏少，班级活动几乎缺失。以上因素造成专业学位研究生实体班级难以统一管理，思政教育基本载体缺失。目前高校在专业学位研究生管理上实行的是导师负责制，导师不仅是科研的指导者，而且是德育的塑造者。现实情况是导师重视对研究生的科研指导，缺少对研究生必要的思想道德教育。
3.德育内涵有待提升。
道德教育是完善研究生综合素质的重要方面。现阶段专业学位研究生德育得到高校的普遍重视，但内涵还停留在成长成才、如何掌握知识等方面，很少涉及职业任职能力等内容，不利于研究生综合素质的培养，有待于提升。
（二）解决教育管理存在问题的有效途径
1.加强专业学位的宣传，提高对专业学位的正确认识。
社会和学校对专业学位研究生教育的认识水平关系到专业学位研究生生源和培养质量，关系到国家全日制专业学位研究生改革的推进，关系到专业学位研究生良好道德品质的形成。因此，社会和学校要加大专业学位教育的宣传力度，创新宣传形式，让学生及时了解国家的相关政策，了解学校相关的培养措施，了解专业学位研究生培养是我国研究生教育体制改革、结构优化的必然，是实现研究生培养与社会需求相结合，更好地适应国家经济建设和社会发展对高层次应用型人才的迫切需要，及时让专业学位研究生消除偏见。及时掌握专业学位研究生的思想变化，了解研究生的经济状况和学习生活状况，在全日制专业学位研究生的学籍管理、生活补助、科研津贴、奖学金评定、助学贷款、学生权益、就业服务等政策措施上要与学术型研究生同等对待。
2.发挥新媒体优势，开拓思政管理工作新形式。
互联网诞生掀起规模空前的传媒革命，它所创造的传播内容、传播方式和传播影响，相对于传统的印刷类、电子类媒体而言，实现了革命性的飞跃，具有快捷性、开放性、全时空、虚拟化等特征。面对专业学位研究生实体班级难以管理状况，借助新媒体优势，建立网络虚拟班级，设置班级博客、导师博客等内容，在网络平台上实现对研究生的思想教育，实现同学之间的交流沟通，开拓全日制专业学位研究生管理工作新局面。利用网络平台开展思想政治教育工作，也易于研究生接受，也能提高思想政治教育的针对性和实效性。全日制专业学位研究生无论在学习期间还是在企业实践期间都存在道德行为、道德意识的塑造，都会受到导师无形的影响。因此，必须发挥导师在专业学位研究生培养过程中育人作用，实现导师不仅授业而且传道的作用。
篇9
[关键词]无机非金属材料工程；卓越计划；生产实习
“卓越工程师教育培养计划”(“卓越计划”)是为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010年至2020年)》而提出的高等教育重大改革计划。旨在培养具有较强工程实践能力、创新能力和良好综合素质的优秀工程应用型人才，提高我国工程教育的质量，进而努力提升我国产业的国际竞争力，对我国经济建设事业有着至关重要的意义。该计划强调培养学生的现场工作能力、设计能力、工程项目实施能力以及新产品开发与技术改造能力，这就要求有强有力的专业实践教学作为支撑。无机非金属材料工程是实践性很强的工科专业，实践教学方面要求较高，传统的无机非金属材料专业的实践教学主要是学生在校外集中进行的认识实习和生产实习。由于实习时间较短、经费紧张等原因，两者在形式和内容安排上不可避免地出现交叉和重合，影响实习与实践教学效果。因此需要探索新型的适应“卓越计划”要求的无机非金属材料工程专业生产实习模式，以保证实习效果。
1生产实习常规开展方式与新需求分析[1]
在科学技术飞速发展、经济社会不断变化的大背景下，无机非金属材料工程专业涉及领域不断拓宽及作为实践教学重要组成部分的生产现场发生了翻天覆地的变化。如专业涉及领域由传统的水泥、玻璃、陶瓷和特种材料拓展到光伏玻璃、膜材料、复合材料等多种新型功能复合材料；而生产现场自动化程度越来越高、场地越来越小、密封性越来越好。同时，企业对技术的保密意识越来越强。显然传统的实践教学无论是教学内容、教学方式都不利于符合生产现场要求的高素质工程技术人才。因而在专业教学学时不断减少的现状下，进行无机非金属材料工程卓越计划教学与实践的改革与创新势在必行。
2生产实习的重要性[2,3]
实践是工程的灵魂和根本，产学研结合是工程教育的重要特征和本质要求，“卓越计划”创立了高校与企业联合培养人才的新机制，以期从根本上解决工程人才培养中校企脱节的现象。
2.1企业参与“卓越计划”的重要性
企业参与“卓越计划”的重要性主要体现在2个方面。(1)企业在工程人才培养方面有着重要的指导作用。企业在激烈的市场竞争中，对本行业的现状和发展趋势最了解，也就最清楚当今社会和未来世界对工程人才的需求，包括人才层次、类型、规格等方面。因此企业参与卓越工程师的培养，使它们由单纯的用人单位变成共同培养单位，充分发挥了企业在整个工程人才培养过程中不可替代的指导作用，使校企合作培养出来的工程人才能够达到“卓越计划”的培养目标。(2)企业拥有高校所不具备的真实的工程环境，这对于卓越工程师的培养至关重要。为了生存、发展和竞争，企业必须拥有最先进的生产设备和制造技术，这些是作为教学单位的高校所无法达到的；企业所需要解决的生产、技术、研发、市场、管理方面的问题，是训练和培养工程人才能力的最好题材；企业所拥有的一批经验丰富的工程师，他们的工程经历和实践能力正是高校工程教育专业教师所不及的；企业所拥有的研发设计、生产制造和市场营销的场地和机构，是工程人才未来发挥作用的场所。因此，只有开展校企合作，发挥各自优势，实现资源、设备、师资的最佳组合，才能在知识、能力和素质方面培养出满足“卓越计划”培养标准要求的卓越工程师。总之，企业的参与是“卓越计划”成败的关键。这就要求实践指导教师必须具有扎实的基础理论知识及基本操作技能，培养实事求是、科学严谨的工作作风，从自身做起，严格要求自己，并且关注相关学科理论的新进展，丰富更新自己的知识体系，同时积极参加相关工作，把科研与教学紧密结合起来，提高教学质量，借着带领学生进行工程实践的机会，真正地深入到企业、车间、班组中去，本着与学生共同学习的态度，带着问题去学习，以弥补自身偏重理论教育而工程实践较少的不足。
2.2企业实践
我们聘请有较丰富实践经验的企业工程技术人员担任企业导师，采取校内导师＋企业导师的双导师制度，原则上每7名学生聘请1名企业导师，同时配备1名校内导师。校内导师将学生带到企业后，首先接受企业的进厂安全培训以及各车间、生产线的工艺流程培训。然后，学生要深入企业生产一线，进入实验室、车间、班组，在企业导师、工艺人员、师傅的带领下，认真学习每一个生产工艺中设备布置、工艺制度、操作制度等细节部分。在对岗位较为熟悉后，可助岗或顶岗工作一段时间，与工程实践亲密接触，丰富专业知识，进而探究现有工艺过程的优缺点，帮助企业进行调研，同时较早接触社会，学会与人相处，增长人生阅历。实践对于学生来说是一个非常重要的环节。学生在第7学期熟悉所在企业、车间的原料准备、成型工艺、烧成工艺、窑炉制度、检选包装等工艺流程，做到理论知识与实践相结合。第8学期，双导师与学生共同研究实践题目，指导学生完成毕业论文(设计)，毕业论文(设计)题目，可以是产品的研发、制品的使用跟踪，也可以是几种原料的性能比较、原料不同含量对制品性能的影响，各工艺、制度研究，或是对企业某项产品质量及市场需求进行调研，不拘泥于题目类别与研究形式，只要是在这其中学生学习到了知识，提高了实践能力及发现、分析、解决问题的能力，为学生的进一步深造、更好地胜任工作打下坚实的基础就是最好的。
3与企业合作生产实习模式[4,5]
在当今社会经济发展大环境下，校企合作成为衡量高校人才培养模式的参考点，是高校教育发展的流行趋势，也是企业获取新的发展和参与社会竞争的主要选择。近年来，我校坚持“厚基础、重实践、求创新、高素质”的办学方向，坚持以服务社会为导向，以教学为中心，以特色求发展，突出创新型应用型的人才培养模式，以鲜明的专业特色带动校企合作，合作模式不断创新，取得了较好的效果。主要采取的校企合作模式有如下几点：
(1)“企业引入”模式。
由学院提供场地及其他各种服务，将企业引入学校，建成校内生产性实训基地，为学生提供生产性实训岗位。通过合作方式，企业得到了学校在厂房、技术及技术工人等方面的支持，降低了生产成本，而学校获得了学生顶岗实习、教师参与技术开发等机会，取得了生产与教学双赢的效果。
(2)“设备共享”模式。
由企业和学校共同提供设备，建立生产性实训基地，企业进行生产的同时，为学生提供生产性实训岗位。这种合作模式实现了校企资源的互补和共享，使双方的设备兼具教学和生产功能，大大提高了设备利用率。
(3“)技术推广”模式。
由企业提供先进的生产设备(企业产品)，以学院教师为主体针对本院学生及社会人员开展的新设备、新技术应用培训。通过这种合作，学生获得了最新的技术培训，掌握了先进设备的操作技能，而企业则达到了发展潜在客户的目的。
(4)“岗位承包”模式。
学院承接企业生产流程外包业务，在企业技术人员的支持下开展生产活动，教师成为生产过程中的技术与管理人员，学生交替进行顶岗工作。通过这种合作，企业降低了生产成本和人力成本，而学院的师生都得到了真实生产的锻炼。
(5)“校企共训”模式。
将企业的内训机构引入到学院，学院免费提供场地和设备，双方共同组建“捆绑”式培训团队，为企业员工和学院的学生进行专业技能培训。这种直接引入企业培训课程和培训师资的模式，使学院的课程能紧跟企业要求和技术发展，同时扩充了兼职教师队伍。
(6)“培训移植”模式。
移植跨国公司的员工培训项目，由企业提供设备及教师培训，教师取得企业的资格证书后，为企业培训员工，同时面向学生实施“订单式”培训。通过这种合作模式，学校不仅在设备、技术上获益，学生的就业质量也得到了保证。
(7)“实训承包”模式。
由学院提供场地，企业提供设备和师资，在校内建设仿真实习场所，对企业员工进行培训，同时承包学院的相关实训课程。
4结束语[6]
实践是检验真理的唯一标准，实践也是培养学生掌握知识和提高能力的最有效方法。经学生和实习基地反馈，此培养方法效果较好，学生熟悉了专业、企业，培养了能力，企业较早培训了有就业意向的学生，学校真正完成了对人才的培养，实现学生、用人单位、学校的三赢。高等教育应面向国家发展需要和市场需求，培养具备较高工程实践能力的卓越工程师，实现高等教育和有志青年的价值。
参考文献
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【关键词】 EPC 核电工程 项目管理 材料控制
工程总承包（Engineer Procure Construct）简称EPC，是指工程业主方选择一家总承包商负责整个工程项目的设计、采购、施工及试运行，提供完整可交付使用工程成果的国际工程承包方式，是当前国际承包市场上技术较复杂项目建设通常采用的总承包模式。为适应当前核电大规模发展速度，核电工程EPC总承包管理模式应运而生，目前国内核电工程建设大多采用该模式进行管理。
1 核电EPC材料控制的重要作用
在核电工程项目建设中，设备材料是最基本、最重要的资源，其供货质量、进度和数量直接影响着工程的顺利开展。设备材料“适时、适量、适地、适质、适价”地交付是按期实现工程总体进度目标的前提和保证，也是减少工程投资费用、实现项目利润的重要举措。
1.1 设备材料质量是工程质量的基础
核电设备可以分为安全相关设备与非安全相关设备两大类，安全相关设备的设计制造需要符合RCCM、RCCE等核规范要求。部分具有能动安全功能的机械承压设备与LS级的非承压设备，不仅需要符合RCCM要求，同时还需要进行标准鉴定和事故鉴定。核电设备的质量是整个核电工程质量的重要组成部分，是保证工程质量的内在基础。由于核电站的特殊性，质量问题就显得异常突出，材料控制工作必须把设备材料的质量放在首要位置。
1.2 材料控制是保证工程进度的前提
在核电工程建设的不同阶段，设备材料的需求也不同。从土建阶段预埋设备（主要是核岛）到安装阶段的主设备、大宗材料，供应进度滞后对现场施工都会造成较大的影响，如果使得工程整体进度延期，甚至可能导致业主索赔。
设备材料交付必须“适时、适量”，与施工图纸的交付、现场的施工区域尽可能匹配起来，既要满足施工进度的需要，又不至于过早、过多到货造成仓库的积压。过早、过多到货会增加采购和仓储管理费用，这并不符合工程建设成本合理有效控制的原则。
1.3 材料控制是费用控制的重要组成
核电项目工期长、投资大，费用控制非常重要。设备材料的成本约占总投资的60%～70%，对设备材料成本的控制是实现项目利润最大化的重要途径。但是，在追求设备支出成本最低化原则的同时，必须考虑降低成本的可行性和合理性，决不能为了降低成本而忽视质量标准的要求。
2 核电EPC材料控制存在的问题
材料控制通过对核电工程建设全过程的计划、预测、跟踪和调整等工作实施监测，报告最新状态。从材料的设计、采购、供应、库存等方面为项目提供基础监测数据[1]，及时发现存在的问题并积极协调解决。由于核电工程总承包模式刚刚起步，管理体制在不断完善过程中，材料控制工作存在以下几方面问题。
2.1 材料控制重要性认识不充分
虽然材料控制对工程的顺利实施起着非常重要作用，但部分管理人员对其重要性仍认识不足，材料控制管理理念有待进一步加强。材料控制与项目管理中的费用控制、质量控制和进度控制有着密切的联系。一是材料采购所需的费用支出在整个项目的支出中占据着相当大的比例；二是项目设备、材料的质量将直接决定项目的质量控制目标；三是施工现场的材料供应是施工项目进度控制的关键，可见材料管理与费用控制和质量控制、进度控制相互制约、相辅相成[2]。由于工程材料对于整个工程项目的重要性，材料控制甚至被提出作为项目控制的一个独立分支，对设备从采购、库存管理、发放、安装进行全过程的控制。
2.2 材料控制体系不明确
材料控制工作贯穿于核电工程建设的全过程，涉及到设备采购计划管理、设备接口资料提交、设备加工制造到货、设备安装移交调试等各个环节，相关的业务部门和工作接口也比较多。因此，必须建立责、权、利明确结合的管理体系才能取得理想的效果。在材料控制管理体系中，项目控制部是实施责任部门，设计、采购、施工等业务部门必须在控制部统一安排部署下开展工作，材料控制相关人员也必须有相应的责任、权利及利益相配套的管理体制加以约束和激励，要层层落实逐级管理，形成一个完整的材料控制管理体系。这些管理方法要做到系统、合理和具有操作性，使得材料控制有章可依、有据可查。
2.3 项目管理人员统筹管理的观念不强
目前，在项目管理领域普遍存在一种片面认识，即在项目内部，技术管理人员认为只需负责技术和质量，施工管理人员认为只需负责施工生产和工程进度，设备采购管理人员认为只需负责采购供货。表面上看起来工作职责清晰、分工明确，但实际上在材料控制工作过程中并非如此。材料控制不是靠某一个人或一些人去管理的，而是依靠整个项目管理团队。如果技术管理人员为了保证工程质量而选用可行但昂贵的方案，施工成本必然会增加；如果采购管理人员只从设备质量角度出发采购没必要的高标准高价设备，材料数量控制的再好也会增加成本。
2.4 不重视材料控制各环节接口协调
材料控制是一个涉及多方面的综合管理工作，包括设计、施工、采购、安装等环节，需要协调的部门接口关系比较多。在项目前期和设计阶段，要充分考虑设计工作对设备采购和土建施工可能带来的影响。优先安排采购周期长、制约土建施工的相关设计工作，及时编写设备技术规格书，根据工程进度计划将设备采购、设计工作纳入计划体系，做到设计、采购、安装工作的合理衔接。设备制造供货方面，必须加强对厂家的管理，并全程跟踪设备的制造进展情况，既要保证设备的质量又要保证安装制造进度计划进行。设备安装方面要根据现场的施工情况并结合设备最新预计供货情况，制定合理的安装计划，并协调安装单位准备相应的人力物力，既要保证安装工作的顺利开展，又不至于出现窝工误工问题。
3 核电EPC材料控制的原则
在控制工程中必须遵循如下的原则[1]。
3.1 材料支出成本的最低化原则
材料控制要尽可能的减少工程项目成本的支出，使得项目的效益最大化。在核电EPC工程项目中，材料、设备的成本所占总投资的比重达60%～70%，对材料全过程的控制是实现项目利润最大化的重要途径[4]。但是，需强调的是在追求材料支出成本最低化原则的同时，必须注意降低成本的可行性和合理性，决不能一味的追求成本的降低而忽视质量标准的要求。尤其是有核级或抗震级要求的设备材料，使用标准绝对不能出现以低代高的情况。
3.2 材料控制全面管理原则
材料控制全面管理的原则要求，材料控制不仅仅是材料控制工程师的事情，而是整个项目管理团队全员参与全过程管理的过程。只有各个方面的密切配合，材料控制才可能得到有效的管理。同时，材料控制工作也需要设计、采购、施工等部门的协作配合[2]，尤其是作为整个工程基础的设计工作，EPC总承包项目管理对设计人员提出了更高的要求。
3.3 材料控制动态控制的原则
核电工程建设项目的周期一般长达5～6年，材料控制应重视工程不同阶段的中间控制过程。在项目启动阶段，应重点审查材料的技术规格书、设计标准、质量要求是否满足国家或行业规范。在项目实施阶段，要保证按照进度计划的要求进行材料的采购和交货，并对材料的替代、转移和发放得到有效的控制。
3.4 材料控制目标管理的原则
材料控制过程必须要有明确的目标，目标管理的内容应包括：做好目标的设定和分解；检测目标的执行效果；评价修正的目标并形成目标管理的计划、实施、检查、修正的循环。
3.5 责、权、利相结合的原则
材料控制过程对相关管理人员做到奖惩分明，做到责、权、利落实到每个人，可极大的调动工作的责任心和积极性。材料控制部门的主要职责是通过组织协调和监督服务，满足项目现场施工对材料的数量和进度要求，为实现项目的总目标服务。其主要职责是制定项目材料控制计划，建立项目的材料控制基准，进行项目材料的日常监督和跟踪[3]。
4 加强核电EPC材料控制的途径
4.1 建立清晰的组织机构
材料控制涉及的范围比较广，参与的管理人员也比较多，因此，必须建立责、权、利结合的管理体系，制定清晰的工作流程，才能保证工作的顺利开展。材料控制工作以项目经理为最高决策者，项目控制部为责任部门，控制经理为责任人，材料控制工程师为主要管理者，其他业务部门人员共同参与。设计、采购、施工等部门必须在控制部统一安排部署下开展工作，每一个人的工作职责和范围进行明确界定，赋予相应权利，承担相应责任。
4.2 加强采购计划管理
设备采购的关键程序包括采购计划的制定、设备质量标准的确定、供应商的选择、设备的到货时间和库存计划。在核电工程初期和设计阶段，要充分考虑到设计对采购和施工的影响，优先安排订货周期长、制约施工关键控制点的设计工作，及时制定订货技术规格书，根据工程进度计划将重要物项采购纳入计划体系，做到设计、采购和施工的合理衔接。设计人员编制订货技术规格书后，需对供货商提前进行设计技术交底，同时参与订货技术评审工作。通过对采购设备材料的评审为进一步优化选材方案降低投资创造条件，保证供货质量，加快供货速度。
4.3 材料控制事前管理
设备供货延期、接口资料提交滞后是核电工程材料控制过程中出现最多的问题，往往对现场施工造成很大影响。事前管理、预先控制是解决这两类问题的重要途径。按照工程进度计划要求，提前梳理设备的供货周期，制定详细的采购、供货计划并进行跟踪管理，及时分析出现的进度偏差问题，采取必要的应对措施。同样，对于接口资料提交要求滞后问题，也应根据工程进度计划制定相应的接换进度表。对于设计与采购、设计与建安、采购与建安的接口问题需重点关注并提前梳理，有针对性的跟踪控制，发现问题及时采取纠偏措施，把对后续工程的影响程度降低到最小[5]。
4.4 材料控制动态控制
核电工程建设周期长达5～6年，必须重视不同阶段的材料控制工作。前期阶段重点控制技术规格书提交、招评标工作、合同签订等过程。在施工建设阶段，紧紧围绕现场施工进度合理安排设备供货，对于因施工较快而需要提前交货的设备，发提前交货预警函。在安装阶段，严密监控设备的安装和材料使用情况，对材料的替代、转移和发放有效进行控制。
4.5 使用专业管理软件
随着计算机技术的广泛应用和工程管理水平的提高，材料控制管理理念得到了深化和完善，工作内容也有了新的范畴。使用材料控制软件是加强材料控制管理工作的重要途径，从设备材料的采购、监造、仓储等过程进行跟踪管理、数据查询、报表汇报等工作。工程建设领域比较成功的材料控制软件有Marian、Focus等，实践表明使用软件进行材料控制是一种行之有效的方法。
4.6 借鉴已有的经验措施
在工程施工过程中应建立良好的经验反馈机制。根据核电工程建设的特点，并结合工程实际开展情况，充分借鉴国内外同类型核电站的建设经验，制定有针对性的材料控制管理措施。针对设备材料控制中出现的问题，做好经验总结工作，对后期可能出现的问题提前进行预判，制定应对措施，不断完善材料控制各环节工作，提供整体管理水平。
5 结语
材料控制是核电工程总承包项目管理中的重要内容，是保证工程施工进度、费用控制和质量控制的重要前提。材料控制工作要遵循一定的原则，尽可能做到全面、合理、有效控制。在工作过程中建立经验反馈机制，提高管理水平，建立完整的材料控制工作程序，加强材料控制管理是提高核电工程管理水平的重要途径，对项目管理目标的实现和强化成本管理工作都具有重要意义。
参考文献：
[1]赵士进，沙裕.Marian材料控制在EPC项目管理上的应用.化工设备及管道，2008，45（6）：64-66.
[2]李罗秦.EPC总承包项目的材料控制.工程建设与设计，2003，（6）：29-31.
[3]李健.项目管理中的材料控制.化工设计，1998，（6）：52-54.
