力学性能论文范例

【摘要】多孔材料是一种新兴的材料，制备较易，成本较低。相对于一般连续介质材料而言，多孔材料具有比强度高、比表面积高、相对密度低、重量轻、隔音、隔热等优点。它最大的特点是具有排列规则、大小可调的孔道结构，在建筑材料中也有很多的应用。因此，对非均匀孔洞与均匀孔洞建筑材料力学性能的研究是很重要的课题。论文通过建立非均匀孔洞和均匀孔洞的有限元模型，对比分析两种模型的受力性能，更好地进行多孔建筑材料的推广和使用。

【关键词】多孔建筑材料；非均匀孔洞；均匀孔洞；力学性能

1引言

多孔材料内部有一系列相互连通或封闭的孔洞，构成网状结构。多孔材料性能优良，具有较高的孔隙率和比面积、良好的化学性能、物理性能、吸附性能和渗透性能。目前已经成为重要的功能结构材料，广泛应用于石油化工、航空航天、建筑材料、过滤分离等领域，并作为催化剂、超级电容器、吸附剂和过滤装置等使用[1]。但是多孔材料在制作工艺上也存在一定的困难，在制作材料时，孔洞要与承压面垂直，这就对原材料的要求比较高，在多孔材料的制备技术研发上能力不足，生产效率低下。此外，在制备过程中，对材料中的孔径及孔隙度等微观结构仍不能进行很好的控制与调控。近年来，我国也在不断推进对多孔材料的制备及应用研究，并且取得了很大进展。多孔结构材料在建筑材料中的应用很多，主要集中在砌筑材料和混凝土材料，如焦渣空心砖、水泥空心砖、小型混凝土砌块、空心粘土砖、加气混凝土砌块等以及加气混凝土、大孔性混凝土、粉煤灰加气混凝土等。多孔材料中非均匀孔洞与均匀孔洞对材料性能的影响是不同的。本文基于ABAQUS软件，通过建立非均匀孔洞模型和均匀孔洞模型，分析研究其对材料性能产生的不同影响。

2多孔材料的特性

多孔材料是一种特殊的结构，可以看作材料与空气的复合材料，这样不仅可以减轻材料的质量，又可以很好地实现各种功能。由于具备很多优异性能，多孔材料在航空航天、石油化工以及建筑工程等领域都具有广泛的应用价值。①质量轻，强度高。多孔材料内部有很多孔隙，或分布均匀，或分布不均与，比强度和比模量高。例如，泡沫铝的表观密度为200～500kg/m3，屈服强度为20～60MPa，比强度在0.04～0.3MPa·kg/m3，远高于普通混凝土0.012MPa·kg/m3和低碳钢0.053MPa·kg/m3的数值[2]。轻质高强材料应用于新型墙体中，既能确保材料轻质环保又能满足高层建筑墙体要求，促进了我国建筑材料行业的发展。②吸声性能好。多孔材料由于具有大量内外连通的孔洞和孔隙，当声波射入内部时，会引起空隙中空气的振动。孔隙内空气的黏滞效应导致曳力引起空气表面产生剪应力，从而产生声阻尼，使声能转换为热能[3]。在材料进行安装时，多孔材料背后留有空腔，低频的吸声系数会有所提高。例如，无机高强隔声板是一种既可以隔声又能够防潮防腐的板材。当室内湿度偏高时，多孔结构可以吸收湿气，调节湿度，使它具有良好的透气性能。

3非均匀孔洞与均匀孔洞对材料性能的影响

摘要:

针对土木工程材料专业的特点，立足于实验教学的基础性、系统性和层次性，强调综合性和创新性，创新性的构建了土木工程材料专业的独立实验教学体系，单独设立材料科学基础、材料制备、性能测试、材料分析技术、专业方向综合实验、毕业论文设计等实验课程，并在教学中逐次推进，实现了实验教学的独立性和系统性。

关键词:

土木工程;材料专业;实验课程;教学体系

创新源于问题，始于实践［1］。实验是理论课程抽象知识的具体化，是理论的延伸，是理论再实践的深化。实验是所有工学和理学科技工作者必须掌握的基本手段。实验不同于理论，往往理论是美好的，实践时却经常因某个细节而造成实验结果与理论预期不相符，而某些细节经过研究探索，可能会促进理论的发展。因此，对以实验为基础的学科，实验和理论显得更相辅相成。土木工程材料属于传统材料，属于典型的应用型科学，更是以实验为基础的学科的典型代表，其大量的科学理论首先来源于实际经验的总结，来源于实验规律的总结和提升。

1实验教学的分析

良好的实验教学是促进并实现“工学并举”的重要手段。实验教学不同于理论教学，更注重于培养学生理论联系实际、综合运用知识、观察与思考的能力，即培养学生动手，用所学知识解决实际问题的能力;通过观察实验现象、分析实验问题和结果，培养学生在实践中的探索和创新意识。我校郑家茂校长指出:相对于理论教学，实验教学更有利于促进学生主动构建科学的知识体系、促进理论与实践结合;更有利于突出研究探索，培养学生创新意识和能力;更有利于提高学生综合科学素质、突出知、情、意、能的高级复合作用，帮助学生取得创新成果并得到全面综合发展［1］。如何通过实验有效地培养学生的动手能力呢？以往的实验教学一般均作为理论教学的一部分，采用非单独设课方式，以平时成绩计入课程总分，一般占10～30%，但多为论证性实验，仅针对某单一目标，对课程整体理论的连贯性理解不足，对知识的综合运用能力不足。事实上，培养一个学生动手能力和实践能力，应在满足若干学时的基础上，通过一个与课程紧密相关但又相对独立的完整实践体系的实施，才能实现［3］。同时，高水平的实验教师队伍也是提高实验教学、提高单独设课效果的基本保障。我校材料专业实验室拥有多位博士和全校仅有的两位教授级高工，在院系的支持下，构建了独立实验教学体系，建立了实验课程间、不同实验间的紧密联系，并从2011级学生开始实践。采用单独设课，实验教师具有较大的自主权，但同时对实验教师和学生的要求更高［2］，要求实验教师兼具扎实的理论知识、丰富的实践经验、足够的科研经历。

【摘要】木质工程材料在木结构建筑中的设计和应用是当前建筑行业的一大趋势，木质工程材料包含多种类型，力学强度高，在建筑领域有着十分重要的应用价值和潜力。论文主要针对木质工程材料在木结构建筑中的应用进行探究，希望能为木质工程材料的合理应用提供一定的参考。

【关键词】木质工程材料；木结构建筑；应用

1引言

木质工程材料在木结构中的设计和应用过程中存在的问题制约着木结构建筑行业的发展，无法充分满足木结构建筑行业的使用要求，因此，需要加强对木质工程材料的设计应用研究，明确木质工程材料应用过程中需要注意的问题以及相关设计应用的不足，并采取针对性的措施进行解决，进一步提高木质工程材料的应用效率和应用价值。

2木质工程材料概述

2.1木质工程材料的类型

根据木质工程材料的加工处理特点，可以将木质工程材料分为胶合木结构、胶合板、大片刨花板等多种类型。工程木质材料保持了原有木材的无辐射、减震、调湿的优势，且能够有效解决木材易发生火灾、易被虫蛀以及容易变形的缺陷，也是当前建筑行业进行新型木结构建设的首选材料。胶合木主要是采用小方材或者板材，按照木纤维的平行方向在长度、宽度以及厚度方面通过胶合而制备成的木材产品。胶合木制造的构件尺寸可以打破树木尺寸的限制。胶合板普遍应用于轻型木结构房屋的墙面板、屋面板以及楼面板[1]。大片刨花板指的是长度为7cm、宽度为2cm、厚度约为0.8mm的大片刨花。平面结构上随机铺装制成工程用单板层积材也被称之为切片，胶合木质量轻、强度高、耐候性好，在工程建设领域有十分重要的应用价值。定向刨花板以木间伐材以及小径材等为原料，通过专用设备加工成长条刨花经过定向铺装、施胶以及干燥之后，热压成型的人造板为定向刨花版。定向刨花具有线膨胀性小、结合力强、强度高、耐水性好以及握钉力高等多种优势。

摘要:

高分子材料与工程专业课程设计局限于绘制模具图，已不适应企业人才需求。课程设计改革在内容上增加了材料改性及工艺探索的题目，并通过两次试点，在人员、进度安排及突发情况等方面进行了探索。结果表明课程设计选题应因人定题，与学生就业意愿相结合，在进度安排方面应制定应急预案，预留机动时间。相关改革成果为2015级本科生培养方案中增设“专业综合实验”环节提供了实践依据。

关键词:

高分子材料与工程专业;课程设计;改革成果

课程设计环节作为高分子材料与工程专业实践教学的重要环节，所占学时仅次于毕业设计环节，历年来均以绘制塑料模具图为课程设计内容。但从学生就业情况来看，从事高分子材料产品生产管理、原材料改性、成型工艺制定等工作的学生已占2/3，而从事高分子材料成型模具设计的学生仅总人数1/3左右。显然，课程设计的教学内容已无法适应企业的人才需求。课程设计环节迫切需要补充材料改性以及工艺制定等内容，以便在有限的实践教学学时以及有限的设备条件下让更多学生获得材料改性及工艺制定方面的训练［1］。从2012年起，笔者承担了高分子材料与工程专业课程设计改革的相关教研课题，在课程设计指导工作中增加了材料改性及工艺探索的题目，由学生独立完成。通过两届学生试点，证实了学生在4周内完成材料改性及工艺探索相关内容的可行性，也在课程设计题目选取、人员进度安排及突发情况处理等方面积累了经验。相关改革成果为2015级新生培养方案中增设“专业综合实验”环节提供了重要的实践依据。

1课程设计改革内容简介

2012年秋季学期，笔者承担了课程设计改革相关教研项目。按照进度安排，第一次试点放在2013秋季学期，从笔者指导的5名2010级学生中抽选了2名学生完成材料改性相关课题，主要是验证学生在4周内完成材料改性课题的可行性;2014年秋季学期进行了第二次试点，从笔者指导的11名2011级学生中指定4名学生完成配方探索及工艺制定相关内容，这一阶段主要是在课题选取、实验进度安排及突发情况处理方面进一步积累经验。

摘要：专业选修课是对必修课的补充和提升，有利于构建本科教育的完善专业知识体系。以辩证唯物主义哲学理论为导引，探索高校教学原则在本科教学实践中贯彻的科学路径，其宗旨是实现高校教学实践科学性和思想性的统一，使本科生在构建完善的专业知识体系的同时，树立辩证唯物主义的世界观。

关键词：高等教育；选修课；纳米材料导论；科学世界观

高等教育突出专业教育，高等学校根据自身的性质和社会需求设置专业，各个专业设置相应课程来完成专门人才定向培养。高校课程根据对专业的适用性可分为必修课程和选修课程。前者是重点讲授本专业必须掌握的基础知识和技能，教学内容具有系统性、完整性和相对稳定性，后者则是作为必修的一种补充，有利于培养学生专业特长，系统构建专业知识和专业技能。在高校教育目标实现过程中，高等学校教学原则始终处于指导地位。教学规则是根据教学目的和教学规律制定出来的对教学的基本要求，对教学过程实施起到约束和规范作用，是成功进行教学活动必须贯彻的准则。如何在教学实践环节中，灵活运用、落实高等学校教学原则，是高校教师必须直面的重要课题。纳米材料导论是苏州大学材料专业开设的选修课，重点介绍纳米材料的基本概念和基本性质，着重介绍纳米粒子、纳米薄膜、纳米固体等材料的制备方法和基本性能。该课作为材料学专业重要选修课之一，如何在教学过程中，深入践行高等学校教学原则是本文探究的重点。

一、教学实践中选修课教学的科学性与思想性统一

本科教育过程是专业科学知识体系构建过程，同时也是本科生世界观逐步确立的过程。高等学校教学的首要原则是科学性和思想性统一。科学性要求教学要客观传授专业科学理论，而思想性则要求教学要体现社会主义教育的政治方向，培养学生树立正确的世界观和人生观。在纳米材料导论课程教学过程中，针对纳米材料特性这一章节中，重点揭示材料构效关系中所蕴含的哲学原理，即利用唯物辩证法的量变质变关系原理引导学生认知纳米材料特性。材料是人类赖以生产和生活的物质基础。材料是客观的物质，纷繁的材料构成了多彩的物质世界，层次的划分使复杂的物质世界变得清晰而富于条理。物质可分为若干层次，每个层次又可分为若干个亚层次。目前，三层次理论为人们所共识，即以典型尺度划分，物质可分为微观、宏观、宇观三个层次，不同层次的物质服从不同的运动规律。微观世界到宏观世界尺寸的划分不应当是截然的，具有一定的模糊性，即它们之间必然存在一个介观，处于介观领域的物质其典型尺寸为1～100nm（小于1nm为微观世界；大于100nm为宏观世界），该范围也称为纳米尺寸范围。这一过渡区域的特点表现为宏观规律和微观规律的互相交叠。一方面，牛顿经典力学的规律尚起重要作用；另一方面，量子力学的各种效应已十分显著，其结果是出现了新的尺寸效应。其中，既有本构特性变化的尺寸效应，又有新的物理和化学机制出现的尺寸效应。具体表现为宏观块状物质的本构特性与特征尺寸无关，而当物质的特征尺寸减小到某一临界值时，其本构特性变成与特征尺寸相关，或者出现新的物理和化学机制，即纳米尺寸效应，其包括小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等。团聚是纳米材料制备过程中材料尺寸控制的关键。纳米材料在制备过程中容易发生团聚，造成团聚发生的内因是由于纳米材料尺寸极小，比表面过大，比表面能过高，使材料体系处于不稳定状态，有自发通过接触团聚增大颗粒尺寸，降低比表面能使体系趋于稳定的趋势。造成团聚的外因是材料制备或煅烧过程中存在着范德华力、氢键和毛细管效应。这里小尺寸，高比表面能是团聚发生的根据，是第一位的，它决定着纳米材料团聚发生的基本趋势；而范德华力、氢键和毛细管效应是团聚发生的外部条件，它是第二位的，对事物的发展起着加速或促进作用，外因必须通过内因而起作用。学生通过辩证分析，在掌握教学知识点的同时，确立辩证唯物主义科学世界观，实现了纳米材料教学实践中科学性和思想性的统一。

二、纳米材料导论教学中实践教学与科学研究相结合

本科教育过程是知识的传承，更是科学研究方法的领略，通过个性的抽象思考，领悟共性的哲学精髓，将会开启本科生的创新之路。高教理论研究表明，探索、研究的本质是对未知领域的求索，而教学是已知的传承，二者的区别在于认识的客观对象不同，任务也不一样。但是两种认识过程又是互相依存和互相转化的。在专业选修课教学过程中，高校教师在传授系统知识的同时，有必要向学生传授一些科学研究的思维方法，在学生的兴趣中埋下探索的火种，实现科学思维的启迪。尖晶石型氮氧化物是一种新型的陶瓷材料，具有出色的光学性能、力学性能、热学性能、介电性能等，但氮氧铝制备相当复杂。尖晶石型氮氧化铝合成有三种方法，最普遍的方法是碳热还原氮化氧化铝法；第二种方法以金属铝为原料，借助燃烧反应来氧化氮化制备氮氧化铝；第三种方法是用气相反应合成氮氧化铝。这些方法的共同的特点是制备过程必须在高温下进行，高温、氮气、金属铝是合成不可缺少的条件；碳热还原氮化氧化法中，高温、氮、碳是必备的条件，因此，只要具备上述两种条件，就能够合成氮氧铝。经典爆轰理论表明，含能材料TNT爆轰，瞬间可释放出很高的能量，形成高温、高压、强冲击波能量场，高温、氮、碳均已具备的条件下，适当引入铝粉，就可以实现氮氧铝的制备。通过对自己课题组已有科研成果的介绍，将具体的思考方法传授给学生，经过综述、归纳分析，让学生感受到创新不光是靠偶然的灵感和顿悟，是有章法可循的。这种将研究方法和教学方法相互渗透的方式，能有效启迪学生们的创造性思维。

【摘要】集料作为公路桥梁建设的基础材料，其质量对工程整体质量有决定性影响。因此，在公路桥梁工程建设中必须重视相关试验检测工作。论文以集料试验检测技术为研究对象，对其技术类型及检测指标进行分析，并结合某桥梁项目，探讨集料质量控制措施，旨在为类似工程提供参考。

【关键词】集料；试验检测；检测指标；质量控制

1引言

公路桥梁建设对交通运输业的发展具有重要作用，是国家重要的基础工程。集料是公路桥梁建设过程中最基本的工程材料，使用量占总质量的70%以上，由小粒径的砂到大粒径的碎石，其形状和物理、化学性能影响着结构的安全性和耐久性。

2集料试验检测技术和概述

集料质量对路桥工程的整体质量起着至关重要的作用，粗集料和细集料分别起骨架作用和填充作用[1]。因此，必须重视混凝土中的集料使用，施工过程中对集料试验检验工作必须符合有关规范要求，选择粒径合适、级配好、试验检测技术指标满足工程建设要求的集料，减小水灰比提高混凝土强度，保证整体施工安全。

3集料试验检测技术类型

摘要:高分子物理实验课程是高分子物理理论课程的重要实践教学形式。结合目前高分子物理实验课程的教学特点和现状，从教学内容和类型改革、教学方法和模式的改革、大型仪器在高分子物理实验中的应用改进以及实验评价形式的优化等方面对近年来高分子物理实验课程教学改革的研究进行梳理总结。分析了不同方面改革对该课程教学所起的作用，指出高分子物理实验课程改革的重点和方向，并对其进一步发展做出展望。

关键词:高分子物理实验;教学改革;进展

“高分子物理实验”课是配合高分子物理理论课开设的一门重要实验课程，它可以帮助学生进一步理解抽象的理论概念，提高他们的实验动手能力，培养他们对高分子材料专业的学习兴趣，进而提高自身的创新能力。长期以来，受传统教学模式和不同层次学校客观条件的限制，高分子物理实验课程仍存在着一些普遍的问题，如，“浇灌式”教学、“围观式”教学的现象，基础性实验较多，缺乏综合型、设计型和研究型实验的问题，不易调动学生的主观能动性，不利于因材施教的问题等等［1］。所以围绕高分子物理实验课的教学改革研究，许多学者和老师发表了一些切实可行的方案，交流了自己的教学经验。这些教学改革的研究主要围绕以下几方面进行:一是教学的实验内容和类型的改革;二是教学方法和模式的改革;三是大型仪器在高分子物理实验中的应用改进;四是实验教学评价形式的优化。本文对上述研究进行总结，以求为进一步做好高分子物理实验课程的改革理清思路。

1高分子物理实验课教学内容和类型的改革

实验课教学的内容是实验课程的核心，所以开设什么内容的实验项目一直是实验课程的中心任务。根据高分子物理实验课的特点，一般将实验项目类型分为验证性、综合性、设计性三大类。结合这几种类型，各高校对实验课的内容进行着不断的改革和完善。验证性实验是最基础的一类实验。它的特点是每个实验内容针对高分子物理的课堂教学中的某个知识点，不同实验之间关联不大，但它们作用在于重点培养学生的基本操作能力，让学生通过实验加深对理论知识的理解，为培养学生解决和分析实际问题的能力打好基础［1］，因此该部分实验是必开内容，并且在上述三类实验类型中所占比例最大。目前教学改革中涉及到这一部分内容的改革变化不大，一般采用的都是教学大纲中的经典实验。综合实验一般分为三类［2］:(1)与高分子材料性质的变化相关的综合实验;(2)与高分子材料或高分子化学课程相结合的综合实验;(3)与老师科研相结合的高分子物理实验。设置这些综合实验，可以使学生进一步加深对高分子物理理论知识的理解，提高学生综合运用知识分析和解决问题的能力，从而提高学生的综合素质。这类实验往往是在验证性实验完成的基础上再行开展。由于它们具有较大变化性，所以针对该类实验教学的改革内容是大家研究的热点。如徐世爱等［1］利用偏光显微镜开设的“结晶聚合物的熔融和动力学”实验。学生通过该实验能同时观察到聚合物在不同温度下的结晶和熔融过程，以及球晶的生长和形态变化等。该实验涉及聚合物结晶性能的许多知识点，是一个非常有代表性的高分子物理综合实验项目。吴强等［3］通过开设热塑性材料加工制备及其力学性能表征的综合实验，使学生不仅可以了解多种热塑性高分子材料的加工特性与力学特性，而且可以掌握多种材料力学性能的表征手段。体现了高分子物理与材料加工相结合的特点。将高分子化学和高分子物理相结合来开设综合实验是许多高校常选择的方案。目前这类综合实验的内容重点体现在突出高分子化学的合成特点与高分子物理结构与性能特点相结合这方面。以苯乙烯的悬浮聚合和分子量测定为例，首先要求利用高分子化学知识完成苯乙烯的聚合，然后结合高分子物理知识，利用凝胶渗透色谱(或与激光光散射仪联用)测定所制备的聚苯乙烯的分子量和分子量分布［4－6］。其它类似的实验如，赵成吉［7－8］将不同体系聚合物的制备与所得样品的热性能分析相结合，利用热失重分析仪、差示扫描量热仪和动态热机械分析仪等设备引导学生分析样品的热稳定性、玻璃化转变、模量等变化与其结构的关系。刘晶如等［9］提出串联多个简单实验的思路改进综合实验。他们以“聚丙烯的结晶形态”为例，在实验中加入成核剂，改变样品结晶过程，最终改变其力学、光学和耐热性能。将涉及到上述测试的几个高分子物理实验串联起来形成一个有机整体运用于教学。朱利平等［10］提出采用组合化教学方法对高分子物理实验课程进行改革，他们将原本简单但关联性较强的实验组合在一起，选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对苯二甲酸乙二醇酯作为盲样，由学生选取一种，结合上述组合实验的要求，自行设置实验方案和参数，分别完成实验设计。上述多种实验能有效地发挥学生的积极性和主动性，提高动手能力和创新能力，加深了学生对高分子物理各知识点的理解和关联。设计性实验主要是根据实验目的、要求和条件，要求学生通过思考选择原料及配方，设计实验方案。它们是在综合实验基础上的提升。设计性实验的开设给学生提供了充分发挥自己主观能动性的空间，可以调动学生的积极性，激发他们的学习兴趣和创新意识。这部分实验项目所占比例不宜过大，主要是针对学有余力的学生开设，实验过程中有很强的研究性质。有时为了强度科学研究性特点，有的学校分的更细，把设计性和研究性实验分开来讲。开设与高分子材料鉴定有关的实验就属于常见的一类设计性实验。实验对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鉴定［1］，还有如聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯的混合物的鉴别［11］。为了完成这些实验，学生首先要从不同的出发点考虑分析问题，查阅相关文献，然后设计实验步骤，选用不同的仪器表征等等，最终实验方案也不尽一致。通过这种设计型实验，学生可以有效地培养独立分析问题、解决问题的能力。与老师科研成果相结合又是开展该类实验的一个特点。如王继虎等［12］将教师的校基金项目“功能化丙烯酸酯导电压敏胶的研制”中的有些工作添加到高分子物理实验当中进行教学尝试。李战胜等［13］以不同材料分子量测定为对象开展科研与实验教学相融合的改革探索。史以俊等［14］以纳米碳酸钙改性聚丙烯为例，详细介绍了开展高分子物理研究性实验教学的实施方法。吴广峰等［15］介绍了通过梯度式设计实验教学内容和结合科研实验的两种途径进行高分子物理实验教学改革的工作。张予东［16－17］在这方面也做了一些尝试工作。结合自身科研课题，指导学有余力的大三学生对聚甲醛的结晶行为、聚丙烯抗氧化剂的结晶和流变行为等项目开展研究性实验工作，学生反映良好，其中部分考上研究生的学生反馈信息，认为这种实验经历对他们科研素质的培养起了很好的帮助作用。

2与大型仪器应用相关的高分子物理实验教学改革

由于许多高分子物理实验都要用到大型精密仪器，对仪器的依赖性强是高分子物理实验的特点，如何应用好相关的大型仪器服务高分子物理实验，许多学校在这方面进行了有益的探索。唐萍等［18］结合本单位大型仪器用于高分子物理实验教学的情况强调大型仪器在高分子物理实验教学中具有独特作用。目前，在高分子物理实验教学改革中讨论较多是与热分析仪器相关的高分子物理实验。如赵成吉分别进行了热重分析仪［7］、示差扫描量热仪［19］、动态机械分析仪［20］在高分子物理实验教学中应用的实例分析。翁秀兰［21］、李明玲［22］、姚芳［23］、刘素霞［24］和于欣欣［25］等老师以热分析技术或热分析仪器为题探讨了其在实验教学中的应用情况。王艳色等［26］利用DSC技术对PET材料的热转变实验进行细致研究，从而用于学生实验教学。致所以大家把热分析仪器作为热点进行高分子实验课方面的讨论，这至少说明两个原因:一是热分析仪器在高分子物理实验中应用已非常普及;二是热分析技术是与物质性能测试相关的一类技术，涉及到多种热分析仪器，联系着高分子物理的许多理论知识点，可以衍生出多项实验内容。其次与高分子物理实验改革涉及较多的仪器是用于聚合物的球晶测试的偏光显微镜，其中代表性的工作是羊海棠等［27］以偏光显微镜观察为例详细探讨了其在高分子物理实验项目改革中作用。另外，刘宇艳等［28］以聚合物分子量测试的渗透色谱仪为例，列举了在GPC实验中常见的一些问题，讨论了凝胶填料的种类、不同的装柱方法、溶剂以及样品浓度、柱温改变等对实验结果的影响。疏瑞文［29］和唐萍［30］分别将旋转流变仪和门尼黏度仪应用于本科实验教学中，从而帮助学生加深对聚合物流变性质、分子链及链段运动等相关理论知识的理解与巩固。

环境工程专业实验课研究型教学的主要特点

传统教学模式中，教师不但列出了实验目的和实验步骤，还明确了实验器材和药品的数量、试剂的纯度、实验方法，甚至连仪器组装都包办了。研究型实验教学模式，强调教师和学生之间的教学互动，教师帮助学生根据实验目的，让学生自己运用已有的知识和上网检索到的知识，与同组学习成员交流合作，让学生自己根据学校实验条件确定实验药品和仪器的类型、数量、实验方法和实验步骤，在研究中培养学生的能力。例如在“Fenton试剂降解阿特拉津动力学性能的测定”实验中，教师要引导学生自己确定使用什么仪器和方法测定溶液中阿特拉津的浓度，如何用计算机软件绘制测定阿特拉津浓度的标准曲线，让学生自己思考FeSO4和H2O2用量对阿特拉津降解速率的影响，如何求降解过程中的速率常数和反应的活化能。

传统教学模式中，实验内容只是局限于所选用的实验教材，这在相当程度上影响了学生对知识的综合应用能力与分析问题、解决问题的能力。而在研究型教学模式中，实验内容不再局限于实验教材，教师鼓励学生联系日常生活、学校周边工厂和家庭所在地的环境问题，鼓励学生积极参与教师科研，注重实验内容的开放性。例如笔者经常组织学生到学校所在市调查冶金、印染、电镀、制药等化工行业以及城市污水处理厂和垃圾填埋场的污水处理情况，经常从这些行业带样品让学生做实验，为学校周边地方行业污水处理提供实验参数、检测方法和污水处理工艺。这样学生的实验内容不再拘泥于实验教材，而这种来源于生产实践的实验项目大大提高了学生的积极性，学生的能力在研究性的实验中也得到了极大地提升。

环境工程专业实验课研究型教学的主要教学过程

实验课研究型教学的主要教学过程包括：创设情境、确定实验项目的研究内容、设计实验、研究性实验、效果评价五个阶段。以“D201树脂吸附法处理石油化工生化尾水”为例，论述环境工程专业实验课研究型教学的主要教学过程。在环境工程专业实验教学中，教师可结合生活实际、工厂实践和学生已具备的基本概念、原理等来创设情境，激发学生的求知欲和实验动机。例如，石油化工水平关系到一个国家的国计民生，石油化工行业的污水是怎样处理的，石油化工行业的污水经生化处理后，是否能够达到国家的排放标准。树脂吸附法作为一种低能耗的固相萃取分离方法受到广泛重视，树脂吸附法具有分离效率高、溶剂消耗少、操作安全、能循环使用等优点；树脂吸附法在处理难降解生化尾水的同时，可对生化尾水中难生化的有毒污染物吸附、分离与回收，经树脂处理后可提高尾水的可生化性，树脂还能循环使用。这样引入实验“D201树脂吸附法处理石油化工生化尾水”。确定实验项目的研究内容是研究型教学的关键，因为它是整个实验研究型教学过程的载体。实验项目的研究内容应在学校实验条件允许的前提下具有探究性、可接受性，且能激发学生的实验兴趣。例如在“D201树脂吸附法处理石油化工生化尾水”实验中，教师可引导学生上网查阅“石油化工行业的污水排放标准”。在国家标准的指导下结合学校实验条件，确定实验的研究内容：树脂处理前后化学需氧量（CODCr）、生化需氧量（BOD5）、氨氮、pH值、电导率等参数的测定、树脂吸附法处理石油化工生化尾水的实验优化条件。

根据实验项目的研究内容，学生上网查阅“中国期刊网”、“Elsevier”、“Wiley”数据库，仔细查看和阅读“与实验项目研究内容”相类似的研究论文；学生在小组讨论的基础上明确实验目的和实验原理，并具体设计实验，确定实验步骤、仪器药品的种类和数量。例如在“D201树脂吸附法处理石油化工生化尾水”的实验中，在查阅文献基础上，学生确定了具体的实验步骤：第一步，选择树脂。依据树脂对石油化工生化尾水中CODCr的去除率和树脂的解吸效率，从众多的商业树脂中筛选出D201树脂。第二步，优化树脂吸附条件。以生化尾水中CODCr的去除率为指标，从溶液pH值、温度、树脂用量、生化尾水的上样浓度、流速等因素优化树脂的吸附条件。第三步，在最优条件下重复实验，确定树脂的循环次数。依据设计的实验，学生小组分工协作，在教师指导下认真做实验。详细记录实验数据和实验现象，并认真分析实验现象产生的原因，要求学生学会运用origin或MicrosoftOfficeExcel等软件分析处理数据和制作图表。在这一过程中，教师一定要注意培养学生良好的科学态度，让其学习科学研究的方法。

这一阶段在学生小组集体讨论的基础上，由学生完成实验报告或研究小论文，锻炼学生分析、归纳和总结问题的能力。教师可针对学生的小论文或实验报告，面对面地给学生批改，帮助学生进一步分析实验现象和数据，以及如何用科学规范的语言来书写实验报告和论文，这样可进一步提高学生的科学语言的表达能力。教师也可就实验原理、数据处理、实验方法和仪器使用等方面，组织学生进行实验答辩。例如在“D201树脂吸附法处理石油化工生化尾水”实验中，笔者组织学生进行答辩。答辩中请学生回答：D201树脂的骨架是什么；D201树脂上是否有电荷，如果有电荷，如何定量测量D201树脂上的电荷；D201树脂上的电荷对实验有什么影响；D201树脂去除石油化工生化尾水中CODCr的原理是什么；如何确定D201树脂吸附达平衡；为什么温度越低树脂吸附效果越好；为什么pH值在8左右树脂吸附效果好等问题。通过对这些问题的回答，有利于学生对实验原理和实验方法的巩固提高，能帮助学生对实验原理和实验方法进行再次建构，有利于培养学生将实验原理和实验方法迁移应用到其他实际问题中的能力。