新材料導論論文范文
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【關鍵詞】導師制;畢業論文;材料化學;本科
本科生畢業設計是高校本科教育的一個重要部分,是培養大學生綜合素質的重要教學形式,提高學生運用知識和技能分析、研究、解決問題能力,是對大學生本科四年學習成果的階段性總結和審核,同時也是大學生從事科學研究的最初嘗試。
本科生,尤其是理工科的學生在大學階段普遍缺乏系統的從事科學研究的經歷,因此,有必要經過本科畢業設計這樣一個過程的系統訓練為以后繼續深造從事科研或者服務社會打下基礎。同時,本科生畢業設計對于高校實現人才培養目標、加強學生的知識綜合運用能力、培養學生的科學研究能力及獨立工作能力、培養具有創新精神和實踐能力的專門人才等方面,都具有重要意義。因此,完成本科畢業論文是每個大學生畢業的基本條件[1-2]。
1 材料化學本科畢業論文的現狀及原因
材料化學專業是研究從制備到廢棄全過程中材料的化學性質,其研究范圍很廣,既包含了整個材料領域,又包括各類應用材料在有機和無機等多領域的化學性能,它是一門應用基礎理論和方法研究解決在工業化生產中與化學和材料有關的問題的學科。它既是材料科學的一個重要分支,又是化學學科的一個組成部分。材料化學跨越了材料和化學兩大類學科。是一門既具有交叉邊緣學科性質又含有應用理學性質的綜合性學科。同時,正由于材料化學學科的交叉性和復雜性,從而導致在日常的教學過程中凸顯出相對于其他傳統學科所不同的教學難點和盲區。這就給學生在平時的學習提高了難度,也對教師的教學過程提出了更高的要求。
于此同時,由于近年來高校的擴招,高等教育由精英化向大眾化不斷的轉變,高校學生的綜合素質也在逐年下降。高校教師指導的學生和畢業論文的數量大幅增加,從而導致每個學生得不到足夠的指導。并且在考研、就業等諸多因素的影響下,很多大學生無法提供足夠的時間和精力于畢業設計方面的工作,對畢業論文持應付態度,得過且過,導致論文質量普遍不高。畢業論文工作易流于形式有的選題偏大或選題落后于當前社會和科技的發展水平;有的理論與實踐不相符,內容空泛,缺乏現實依據和說服力,更沒有從理論到實踐轉化,解決實際問題的能力;有的試驗設計和研究技術路線不合理,試驗數據錯誤;有的畢業論文僅僅是羅列了相關的文獻內容,簡單概述他人的成果與現狀,并沒有提出自己的理念和想法,甚至存在著抄襲論文的惡劣行為。在這樣的背景下,盡管學生完成的畢業論文已經達到了所需的某些硬性要求,但其論文的質量并沒有實現質的變化。因此,改變本科畢業論文的現行狀況,提高本科畢業論文的質量,已經成為當前高校迫切需要解決的現實問題[3]。
2 提高本科畢業論文質量的幾點對策
2.1 提高對畢業論文重要性的認識
本科畢業論文不僅僅是一個常規的本科教學環節,它是高校實現高層次人才培養的重要輔助手段,是本科教育理論與實踐相結合的首要環節,是學生對四年所學的理論知識進行深化和升華的重要過程,是學生進入社會前的綜合技能訓練。要想提高本科生畢業設計論文的質量,首當其沖的是要提高對其重要性的認識,不僅僅是對學生,同時也是對老師的要求。通常可以采取動員大會、學術論文大賽等多種方式,進行廣泛宣傳,從而使教師、學生乃至管理人員認識到畢業論文工作是教學環節的重要組成部分,是學生科研能力、實踐能力、信息檢索能力形成和提高的重要過程,是其他教學環節無法取代的。
2.2 加強過程管理,實施質量監控
畢業論文設計的全過程需要學生、指導老師和組織協同配合,以學生為畢設主體,指導老師為主導,組織管理提供保障。從畢業論文的實施過程來看,主要包括從選題到答辯等諸多環節,每一個部分都需要制定相關的規章制度和要求,從而使畢業設計的管理更加合理規范。具體到每個環節,首先應嚴把命題關,完善選題管理辦法,所選題目應具有時效性。其次要明確指導教師的資格,指導教師的專業知識結構和教師的指導水平直接影響著學生畢業論文的質量。最好畢業論文的組織撰寫,教師應明確各階段的要求,檢查進行情況,并及時總結出現的問題加以指導。畢業論文在經過指導老師和的審查合格之后,學生才可進行畢設答辯,同時成績的評定標準必須堅持公平公正,實事求是的原則,只有這樣才能夠保證畢業論文的質量。
實施質量監控機制也是提高畢業論文質量的一項非常重要的措施,監控機制主要包括初期檢查、中期檢查和后期檢查三個部分。由校、院、系三級共同承擔整個機制的運行和管理,對畢業論文工作的每個環節實行跟蹤監督,結合本科教學評估的標準和要求,強化過程管理,嚴格執行和落實各項制度,保證畢業論文質量的提高。
2.3 全面實施導師制,充分發揮教師的指導作用
指導教師作為畢業設計全過程的主導,發揮著重要的作用,建立指導教師的篩選機制,保證指導教師隊伍的高質量,形成一支責任心強并且科研經驗豐富的指導教師隊伍,這是提高畢業論文指導質量的強有力保證。在學校鼓勵學生進行學術探索和課題申報的大環境下,應盡快確定本科生指導老師,鼓勵學生積極參加指導老師的研究課題。在科研實踐過程中,學生發現新的問題,分析并解決了這些問題,在不斷的發現和解決問題過程中,學生不僅可以鞏固課堂所學知識,而且學生的思維也得到了應有的訓練,使其科研創新意識和創新能力得到不斷提高。這些不僅可為后期的畢業論文的開展奠定基礎,為畢業論文質量的提高提供了可能,更為以后繼續深造從事科研或者服務社會打下基礎。
3 科研導師制的特點
科研導師制是多層次本科生導師制的實施模式之一[4-5]。以科研作為紐帶,充分利用教師的科研能力讓學生參與課題研究,促進教師在育人中的主導作用。本科生導師制度不同于研究生階段實行的導師制。本科生導師制度的特點主要有以下幾個方面:
3.1 以學生為本,師生積極互動
實行科研導師制,主要目的在于培養高校學生的創新思維,提出、分析并解決問題的能力,提高學生在科研方面的思維和能力。在高等教育大眾化的時代,為了滿足不同的需求,高等教育必須在實施群體化教育的同時適時的提供個性化學習的機制,以個性化教育的實施有效的補充群體化教育所帶來的在個體方面的不足。
3.2 注重培養學生的科研意識和科研能力
在大眾化高等教育的現行模式下,絕大多數的學生依然將大部分的精力停留在書本上,缺乏獨立開展開學研究的能力和實踐訓練,也很難有機會將自己的想法和創新應用于實踐。但在科研導師制的模式下,學生在老師的指導下有目標、有步驟的進行科研研究,既可以將自己的創新思維付諸研究實踐,又能提高科研創新能力。在科學研究過程中,導師也可以全面深入的了解不同學生的特點和專長,從而制定出適合不同學生的學習方案,使學生在研究實踐的整個過程中,科研意識和科研能力都能得到不斷的提高[6]。
3.3 操作性、實踐性較強
科研導師和學生之間通過一個有價值的科研課題相聯系,圍繞著這個課題雙方展開交流和溝通。科研導師要想引導學生深入課題進行研究,產生獨到的見解,富有創新性,實用性,就必須加強實踐環節。只有深入到實踐中去,才可以讓學生對課題產生更深層次的理解。
3.4 工作具有延續性
通過本科生導師制度的建立,幫助學生樹立正確的人生觀、價值觀、世界觀,制定科學的專業學習計劃,確立明確的專業發展方向。在校四年期間,除常規教育之外,學生還接受了導師從科研到工作、從思想到行為各個環節全方位的教導,使學生得到全方位的提高。
4 科研導師制在本科畢業論文指導過程中運用的重要意義
本科畢業論文中所存在的諸多問題,既有學生主觀上的原因,也有教學和管理上的客觀原因。總的來說,所反映出畢業生科研意識淡薄、科研態度不夠端正、科研能力低下等問題是相當突出的。導師制有利于培養本科生的科研意識,端正科研態度,提高科研能力。為畢業論文指導工作提前打下堅實的基礎,可以有效地解決畢業論文中存在的諸多問題,對畢業論文質量的提高具有顯著的促進作用。
本科生導師制實行的根本目標不在于提高學生從事科研的能力,而是旨在鍛煉學生的創新思維,促進學生的個性化發展,開拓其眼界,并同時使其科學實踐能力得到提高。實施本科生導師制,可以讓學生多層次領域學科的學習成為可能。這種教育模式也為大學生對自身潛能的在開發提供了機遇。同時,學生較早的參與到科研活動中去,在科學實踐中學生可以不斷的發現和提出問題,從而提高了學生觀察和解決問題的能力。
本科生導師制也是一種教學相長的過程,在科研之余,導師同時要負擔起引導學生樹立正確的人生觀、價值觀、世界觀,這些都要求導師在平時的工作和生活中不斷提高對自身的要求,自覺加強專業知識的學習,以身作則,從而更好的發揮引導和榜樣的作用。
本科生導師制也是對我們現有的學生思想政治工作的一種補充。隨著網絡對高校思想政治工作帶來的強大沖擊,以及大學生對新事務接受能力強但分辨能力弱的特點,更需要對他們進行正確的引導和教育。學生與導師之間、同學之間開展積極的思想交流,要求學生提出并論證自己的觀點,并能夠接受他人建設性的批評和建議。這種教學方法可以培養學生的獨立思考能力,不僅有助于學生的學業,而且還有助于通過遷移培養學生的其他能力。
綜合分析以上情況,本研究項目擬探討將本科生導師制工作與學生畢業論文指導工作結合起來,本科生從低年級就開始參與到導師的科學研究工作中來,改變現有學生在大三下學期甚至大四才著手畢業論文工作的運行模式,改善現有導師制的運行狀況和提高本科畢業論文質量。作為探索專業發展特色和提高教學質量的新運行模式,值得深入研究和探討。
【參考文獻】
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關鍵詞:材料科學與工程;材料導論;教學創新
中圖分類號:G640 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)35-0053-02
材料是社會文明和科技進步的物質基礎和先導,材料科學是現代科學技術的三大支柱之一,其發展水平已成為一個國家綜合國力的主要標志。材料導論課程是介紹材料基本知識以及材料科學與工程基本概念的入門課程,本課程的授課時間一般設置在大一第一學期,作為一門先導課程,對于培養大一新生學習專業知識的興趣非常重要。目前國內外許多知名高校均將《材料導論》課程作為一門核心和主干課程,還有許多高校將其列入擬將開設的重要課程,充分體現了本課程的重要地位。但是國內外現有的《材料導論》課程內容過于專業,難以滿足專業基礎課程尚未開展的本專業低年級學生初步了解材料科學與工程專業的需求。課堂不應是學生聽取講授的場所,而是學生獲取信息的場所;教師的講授不是信息本身,而僅僅是信息的載體。為了使學生通過課程學習,達到了解學科內容,激發學習興趣,啟迪思維,開拓視野的目的,需要對材料導論課程教學內容、教學方法、教學手段、教師團隊等方面進行創新與改革。
一、課程內容設計
在課程內容體系上打破傳統大類材料知識的灌輸式教學,應多從生活常識中尋找材料實例,闡述材料特點、發展及其應用存在的問題,高度概括地介紹材料科學與工程的基本概念、發展歷史、學科地位、研究范疇、核心要素、分類方法、各種新型材料與工藝,通過介紹材料科學與工程的最基本知識和相關的前沿應用,同時突出生物材料、信息材料、智能材料、納米材料等新型材料的迅猛發展,激發學生對材料科學與工程的濃厚興趣,實現系統性、普及性、趣味性和專業性四性統一。此外,材料種類繁多,每一種材料在各自領域都有其重要性,加之學時、專業性限制,課程內容不可能面面俱到或者平行設計,因此在課程內容設計上還應充分考慮本校材料學科研究的優勢項目,在保證課程內容系統性的同時,應重點介紹本校的優勢方向,這樣有利于學生在了解學科結構的同時,了解本校的特色和科研動態,為學生在今后學習過程中起到導向作用。
二、教學方法與手段改革
在教學方法方面,知識不僅僅靠老師傳授,要讓學生能夠主動獲取知識,為學生營造一個自覺發現問題、思考問題和解決問題的環境。在實踐本課程教學的過程中,要建立一種良好的教學模式,讓同學們一方面全面接觸材料科學相關的知識體系、研究方法等,另一方面培養同學如何自我獲取材料科學知識的手段,如何表達自己的學術觀點等。本課程將采用學生參與的互動式教學方法,以多媒體教學、課堂討論等形式,鼓勵學生進行研究型學習,啟發學生在學習知識的同時,深入思考,培養創新意識。另一方面,盡可能采用雙語授課,即使用英語講授和中文解說相結合,或用英文輔助關鍵詞語表達的方式進行教學,同時讓學生接受更多的信息量。樹立以學生為本的理念,積極實行啟發式、討論式、探究式、開放式等教學方法,實行因材施教,有效促進學生自主性學習和創造性學習;要充分尊重學生個性特長,注重教學民主和師生互動,實現教學相長。在教學手段方面,應巧妙使用多媒體技術。關于多媒體教學,目前大部分高校均已經實現,并應用多年,教師和學生并不陌生。但是,隨著該項技術的長期使用,以及生活中隨處可見多媒體信息,學生逐漸對此產生了審美疲勞,甚至出現上課思想不集中,下課拷貝授課ppt作為復習材料的現象。在國際學術組織中也有類似的認同,比如最近報道的,費米實驗室大強子對撞機雙周論壇的組織者就開始限制使用ppt做報告,他們認為,沒有ppt,參與者可以脫離腳本,促進互動和激發好奇心。其實無論是使用或不使用ppt,其目的均是為了激發聽者的興趣,更好地傳遞講授者的思路,因此,在教學手段方面應該以吸引學生注意力、便于學生理解為目的,而不是以方便教授講授為目的,巧妙地使用多媒體技術,采用大量與生活緊密聯系、切合教學內容的圖片、圖形、動畫、音效、視頻,降低學生理解知識點的難度,為學生創設更為生動、真實、準確的學習氛圍,激發學生學習的興趣。此外,在課程中還可以設計模擬國際會議教學,首先由教師指定會議主題,讓學生課后自行查閱相關文獻,撰寫學術報告。在模擬會議中,由學生擔任會議的主持人、學術報告宣講人和翻譯,作為觀眾的學生在宣講結束后可自由提問,由宣講人對所提問題進行解答,最后由教師進行點評。運用多種媒體展示學生對信息資料的搜集、加工、處理成果,為學生搭建一個表現自己思想的舞臺。實踐證明,通過模擬使學生搜集資料、整理資料、提煉知識、處理問題等方面的能力得到充分的鍛煉和提高,也對本專業有了更深層次的認識,同時也使學生對于“自主學習”有了初步的認識,讓學生能夠逐漸從被動學習向主動學習轉變。
三、教師團隊建設
對于課程建設,教師隊伍的建設是重要的工作之一,本課程將重視教學團隊的建設,包括教師組成知識結構、教師能力培養、教師年齡結構設計幾個方面。材料導論學科涉及知識面廣,為了實現教學的系統性、普及性、趣味性和專業性,必須有一個知識結構合理、由老中青構成的教學團隊。此外,積極開展對青年教師授課水平的培養工作,為青年教師安排經驗豐富的輔導老師,并制定青年教師培養計劃及培養目標,要求其跟班聽課并擔任助教,使青年教師更好地、全面地理解了課程的背景和知識要點、教學要求和內容,掌握各種教學方法。采取聽課、研討等活動,要求青年教師在擔任主講任務前必須在教研室對課程的主要章節進行試講,通過開展觀摩名師教學、青年教師授課競賽、教案展評、多媒體課件制作評比等活動,使青年教師教學水平逐年提高,全部能夠獨立走上講臺。與此同時,充分調動教師的工作積極性,在教學團隊建設中,做到意識超前、觀念更新、措施和培養方案操作性強,本著“培養”、“引進”、“提高”并重的原則,采取學術交流、國內外訪問進修與考察、學歷提升、產學研結合項目開發等措施,建立健全管理機制,努力建成一支教學水平高、結構合理、責任心強、師德高尚的教師隊伍。
以上是筆者對于材料導論課程教學的幾點認識,在教學過程中需要進一步提高和改進,努力堅持探索和創新,通過課程內容設計、教學方法與手段改革、教師團隊建設幾個方面,提高教學質量,為學生今后專業課程的學習起到良好的引導作用。
參考文獻:
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篇3
關鍵詞: 畢業論文 工科大學生 存在問題 解決對策
自1981年全國實行學位制度以來,本科畢業生都要通過撰寫畢業論文這關,以獲得學位。對于工科大學生而言,畢業論文是大學本科教育最后也是最重要的環節,它可以培養學生綜合運用所學專業和基礎理論知識進行解決和分析實際工程問題的能力,是訓練學生獨立工作和思考問題,參與科技創新及培養科學素養的重要實踐環節。但近年來由于受到高校擴招、學生面試、就業等因素的沖擊,教學質量持續下降。因此,如何做好畢業論文工作,與時俱進,是工科大學教學環節中亟待解決的重大課題。
一、工科畢業論文目前存在的主要問題
1.畢業生頻繁就業面試,嚴重影響畢業論文工作正常進行。
工科本科生畢業論文工作包括選題、文獻綜述、開題、實驗、論證、撰寫論文、答辯等諸多環節,通常博士生、碩士生完成相同工作,需要2年以上時間,而本科生的畢業論文工作一般都安排在最后一學期,所有事務必須在短短4個月內完成,然而在此期間不少學生卻把主要精力放在參加各種社會考試、面試及找工作上,根本無暇顧及畢業論文的各項工作,而學校也往往會為了提高學生就業率暗中降低對本科畢業論文的要求,這樣就導致了論文質量的嚴重下滑。以我的工作實踐為例,2006屆到2011屆染整專業本科畢業生進實驗室工作情況如圖1所示。
從圖1中不難看出,學生實驗時間逐年下降,工科畢業論文多屬科學研究型或技術應用型,必須進行大量實驗,摸索研究,充分論證。課題實驗時間過短,一方面將導致無法完成既定任務,另一方面可能會得出錯誤結論,給高校的教學和學生本人能力的培養造成極大損失。
2.資金設備短缺,難以達到課題創新性要求。
總書記在2006年兩院院士大會上指出:“創新型科技人才的成長是一個綜合培養的過程,不可能一蹴而就,首先要從教育這個源頭抓起”,“要以系統的觀點統籌小學、中學、大學直到就業等各個環節,形成培養創新型科技人才的有效機制”。[1]
培養創新型人才,大學教學當之無愧是最重要的環節,而畢業論文質量的高低又直接反映了大學培養創新型人才的成敗,所以指導教師制定課題應充分考慮實用性,強調創新性。但實際情況是很多課題既刻板又重復,究其原因主要是實驗室條件及經費的限制。如今學科交錯現象在畢業論文中屢見不鮮,不少指導教師在制定課題時往往突破自己的專業領域,向具有較好應用前景的領域探索,這就導致原有的實驗室條件難以支持課題進行,比如紡織專業實驗室原本側重于物理機械性能檢測及織造工藝設計,但現在整個學科向材料及染整靠攏,進行新材料合成及應用時,只能借用設備,支付高昂的使用費。此外,本科畢業論文實驗經費過于緊張,購買實驗藥品尚顯不足,故難以對課題進行反復研究,對實驗中出現的問題,也無經費去加以解決,往往造成研究的中斷、放棄,浪費了老師與學生的大量精力與時間。
市場經濟下,不少高校為吸引生源,不惜負債經營,把學校擴建成豪華校區,據有關報導2002年底央屬的76所高校貸款總額為88億元,而至2005年底貸款總額已高達336億元,2007年7月初,全國高校貸款總額已達到2500億元左右[2]。高校負債擴建對高校日常教學造成許多不利影響,由于財務困難,不少地方高校在引進和培養高水平師資、改善教學和科研條件等方面資金不足。這無形中就給課題創新性戴上了無法突破的桎梏。
3.高校學員擴招導致高素質教師資源缺乏。
從1999年開始,高等教育開始由精英教育的培養模式發展為大眾化教育的培養模式,普通高校招生人數迅速增加,而高校師資隊伍建設速度卻相對滯后。目前,不少專業師生比例失調,幾年前每位教師指導3―5名學生,而如今增至8―10名,每位學生的面授指導時間成倍減少,而且學生的學習態度與水平本就參差不齊,在畢業論文工作中解決實際問題時的能力存在極大差別,一旦教師指導的學生太多,工作上難免會顧此失彼,這勢必影響畢業論文的質量。此外,很多學校都規定,同級學生的畢業課題不得彼此一致,每個教師在規定年限內不得重復以前的課題,如此可促進教師積極創新,但每年教師必須針對多個不同的新課題進行指導,所以工作負擔很重。
4.部分學校領導、教師和學生對畢業論文的重要性思想上認識不到位。
目前,由于學生的畢業論文成績與教師的個人利益無太大聯系,有些指導教師忙于私事,工作責任心不強,按照規定,畢業論文期間,教師每天至少有兩個學時用于指導學生,但如今大多數高校教師很難達到這一要求,甚至有少數教師把往屆的畢業論文直接交給學生抄襲,或者根本不指導,任由學生“發揮”,等等,造成嚴重后果。近年來實驗室爆炸、灼傷、電擊等事例屢有發生。而院校領導對指導教師管理相對松散,學院負責人往往對指導老師僅要求按時上交材料,至于材料的來源,質量如何,并不關心。就學生方面而言,有相當數量的學生對畢業設計不夠重視,加上求職、網游和拜金主義等因素的影響,他們對畢業論文往往持消極應付的態度。所撰寫的畢業論文如同“行尸走肉”,缺乏必要的“靈魂”,有的甚至直接抄襲或請人。“打假斗士”方舟子曾說:“畢業論文是刺激造假的溫床。”大量的本科畢業論文導致了教育繁榮的假象,實際上卻存在相當數量的糟粕,由此引發了本科畢業論文有沒有必要存在的討論。華中師范大學涂艷國教授建議取消本科畢業論文。“本科畢業論文并非必不可少。在美國,不僅本科生不寫畢業論文,連碩士生都不用寫畢業論文。高等教育日益大眾化,取消本科畢業論文可能是大勢所趨。”根據中國青年報在2007年的網絡調查顯示,有42.5%的人贊成取消本科畢業論文[3]。畢業論文成績如同學生的各科學習成績,如果僅僅是因為學生就業壓力大,就可降低標準,甚至是干脆取消,那么學生在校的學分制度是不是也可以取消?是不是學生的學科成績不合格,也可以降低標準讓其順利畢業?退一步說,取消了畢業論文,給學生一個學期的時間去找工作,學生就可以順利就業嗎?
二、提高工科畢業論文工作質量的對策措施
1.調整教學計劃,優化課程設置,提前進入畢業論文階段。
針對畢業論文工作中出現的時間沖突問題,不少院校進行了教學改革,大四上學期課程快結束時就開始布置畢業論文工作,放寒假前學生已經選好題目,指導教師下達任務書,學生利用寒假期間查找資料,開學時上交文獻綜述、開題報告。但這種做法仍有很大的不足之處,首先期末是同學們復習功課,迎接期末考試、研究生入學考試的重要時刻;其次,學生離開學校后,對于文獻的查找相當困難,無論網絡,還是當地圖書館都不能給予學生足夠的幫助;再次,大多數同學放寒假都必須回家過年,活動很多,要求同學們靜下心來做學問實在勉為其難;最后,即使學生在期末下載打印出材料,帶回家研習,但在遇到疑難問題時,得不到指導老師及時的解惑,也無法找資料釋疑,容易造成瓶頸,難以繼續下去,所以寄希望同學們充分利用寒假,可行性不高。我認為畢業論文工作應進一步提前,以錯開學生應聘、就業時間,與時俱進,適應新時代的社會需求,體現以人為本的教育理念。日本學生大三末期開始根據個人的愛好和興趣選擇研究室,學校根據學生的志愿進行分配和調劑,一進入四年級,就到各自的研究室上班,學生一進入研究室就完全體會到一種學術研究的氛圍,博士生、碩士生和四年本科生搭配形成梯隊式結構。我國本科畢業論文工作可以借鑒國外的先進經驗,調整教學計劃,優化課程設置,加長畢業論文的時間。可以參考博士、碩士的培養方法,把課程教學與畢業論文合理搭配。以染整工程專業為例,公共基礎課程如高數、英語等合并,全校所有專業合并,分班滾動開課,由各專業學生自行選擇上課班級;專業基礎課如有機化學、無機化學等可安排在第一兩個學年內完成,所有專業選修課如染整機械、染整環保工程等則安排在第三學年。在第五學期開始就進行畢業論文工作,主要完成師生雙選、選題、文獻綜述、初步確定研究方向。學生可根據指導教師要求或課題研究需要選擇專業選修課,而教學院部也應該對選修課的設置進行優化,多開設一些前沿課程,如測配色技術、光化學技術,并將部分原有課程進行撤并,如生態紡織品檢測與儀器分析,等等;第六學期完成開題工作,并初步進行實驗嘗試,驗證其可行性;第七學期建立嚴格的實驗實施方案,系統進行科學實驗研究;第八學期完成畢業論文的撰寫,進行必要的補充性實驗,進行畢業論文答辯。
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2.擴大選題范圍,加強實驗室建設,提高課題的創新性與實用性。
畢業論文的教學過程為培養學生的創新意識提供了一個實踐平臺,所以畢業論文的選題要盡可能反映當代科技發展的水平,落后于時代的題目不能采用,在滿足教學基本要求不變的前提下,可以廣泛地從教師承擔的科研任務、專業所處行業的生產實際、專業技術發展的最新領域中選題,使其具有一定的深度與廣度,也可以引導學生到工廠調研,與工人師傅和技術人員座談,分析生產實際問題,確定研究方向。
前教育部部長周濟在第三屆中外大學校長論壇的講話中指出:“高水平實驗室是培養創新人才的重要陣地,是科技創新的主要場所,實驗室的數量與水平是一所高校科技創新能力的基本標志之一。”[4]畢業論文創新性成果得以實現,很重要的一點就是專業實驗室的建設狀況,如果學校不重視實驗室資源建設,就很難向大學生提供實際動手操作的條件和機會,這將直接影響學生今后的發展方向,也難以在科學研究領域占一席之地。因此,在實驗設備上應加大經費投入,改善實驗室環境,提高本科生實驗經費標準,更好地為高校創新人才的培養提供雄厚的物質基礎,同時應加強生產企業、兄弟院校的聯系,互通有無,確保畢業論文實驗工作的順利進行。
3.加強高素質指導教師隊伍建設,引進高水平專業人士共同指導。
指出:“教師是人類文明的傳承者,推動教育事業又好又快發展,培養高素質人才,教師是關鍵。”[5]目前,高校擴招對畢業論文的指導工作產生了巨大的壓力,師生比例嚴重失調。為緩解壓力,不少高校大量引進教師,但部分教師素質不高、責任心不強、缺乏創新能力,直接影響了學生素質能力的提高。因此,加強指導教師隊伍的建設迫在眉睫,不僅要培養他們強烈的創造意識和善于創造的本領,廣博精深的專業基礎知識和技能及教學功力,更要培養他們愛崗、敬業、奉獻的崇高精神境界和真摯的教育情感。古人云:“師者,傳道授業解惑也。”但如今部分教師忙于拉關系、搞項目、開公司、為商人炒作,而給學生傳道授業,卻引不起他們的興趣。上課時照本宣科,避重就輕,上一節課放一節課,或是干脆讓他們的研究生給本科生上課。可以想象讓這樣的教師,即使是知名教授、社會達人,指導學生做論文,質量可想而知。大學四年是人生觀形成的最后,也是最重要的時期,指導教師的人格、品德、人生觀、科研能力和學術精神能隨時潛移默化地影響著學生。老師尚不愛崗敬業,學生又怎能健康成長,所以在指導教師的選用上決不能濫竽充數,必須制定嚴格的制度。要嚴格考查指導教師職稱等級、實踐能力及論文水平;對于其他工作比較繁忙的教師,不推薦其指導論文;限制每位教師指導的學生數為2―4人;擴大指導教師選擇范圍,解決教師資源短缺的問題,可以聘用其他高校教師、離休教師、優秀博士生,甚至聘用企事業單位的高級工程師;打破專人指導的局限性,對于一些復雜的課題,可以多人聯合指導,由不同研究方向的教師組成課題組,對學生進行指導。這樣,可以彌補單個教師知識的缺陷,使學生遇到問題時,能得到最專業的指導,提高學生的綜合設計能力。
4.加強畢業論文的規范管理,嚴把答辯關,綜合評定學員成績。
教育部袁貴仁部長指出:“要加強學風建設,堅決反對沽名釣譽、弄虛作假,大力倡導淡泊名利、科學嚴謹的學風,切實加強師德師風建設,引導學生養成勤奮好學、誠實守信的優良品質,嚴懲學術不端行為。”[6]良好學風的形成離不開嚴格的管理。畢業論文中,指導教師是主導,學生是主體,組織管理是保證。學校教學管理部門和各院(系)應層層負責,齊抓共管,加強過程化管理,抓好每一個環節。我們要充分發揮校院兩級教學督導的作用,對畢業論文工作進行全程跟蹤式檢查和督導。
在論文選題階段,本著因材施教的原則,從學生自身的興趣出發,進行雙向選擇。每個老師必須提供多于所帶學生數的題目,由專門成立的畢業論文選題專家組,對每一個題目的創新性、可行性、實用性進行分析、審核,在內容上嚴格保證工作量、難度和質量。學生根據興趣、公布的題目、指導教師科研現狀,填寫2―3個志愿,再由老師選擇學生,最后通過教研室進行調整。
在論文進行階段,仿照博士、碩士培養方法,指導老師每周須組織學生開課題組組會,主要進行考勤、檢查、答疑等工作,并做好記錄,作為評定成績的重要依據,同時學校須建設好網絡教學平臺,方便學生通過電子郵件、在線答疑等方式與指導老師聯系。學院也應定期檢查教師與學生雙方面工作是否達到預定目標,發現問題及時改正。
在論文寫作階段,本科畢業論文應該注重實質,堅持原創,嚴禁找人、抄襲,湊字數。由于學生在進行畢業設計之前,沒有撰寫科技論文的經驗,院系應用舉辦科技論文寫作專題講座或者直接開設相關選修課程,系統地向學生講述論文寫作需要注意的事項,指導教師在檢查畢業論文時,嚴格把關,提高規范化程度。
在論文答辯時,推行學生答辯資格審查制,特別請專人進行外文摘要的評審,嚴把答辯關,對不遵守學校紀律,不符合答辯要求的學生,不允許答辯。答辯分組進行,導師一概回避,嚴格按程序進行,避免答辯走過場的現象。要加強公共監督,可以參照各種展覽會的形式,將本專業學生分成3―4組,每組學員必須制作能反映課題意義、內容及成果的墻報,在規定時間、規定地點張貼,并回答參觀學生或教師提出的各種問題。
畢業論文成績評定既要做到標準化,又要注意靈活化。缺乏統一的標準,就難以給出公平的成績。為了避免出現不公平的現象,必須對評定標準進行統一規范。比如可以細化量化成績如表1所示。
各工科院校可以根據學校實際情況制定標準,但成績的評定也不能僵硬地套搬標準,對于論文有重大突破,很高實用價值的學員應適當加分。可參照歐美學生論文考核的是4個方面:①論文的背景知識是否與專業相符,有何意義;②論文中應用了什么樣的專業原理;③論文中得到了什么樣的解決方案;④論文有沒有給出什么特別的個人建議和創意,由院系組織專家組綜合評定成績。
三、結語
2001年教育部下發的《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見》(4號文件)明確指出:“要高度重視畢業實習,提高畢業設計、畢業論文的質量。”我們要認真貫徹教育部4號文件精神,充分認識搞好畢業設計工作的重要性,共同努力,抓好畢業設計工作的每一個環節,促進學生的綜合素質與創新能力的提高。
參考文獻:
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[3]王興芳,國芳.本科畢業論文不寫也罷?中國青年報,2007-12-17.
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[5].在全國優秀教師代表座談會上的講話.人民日報,2007-8-31.
[6]袁貴仁.加強教育系統學風建設嚴懲學術不端行為.中國教育報,2011-2-12.
篇4
關鍵詞先進陶瓷,結構陶瓷,研究進展
1前言
20世紀60年代以來,新技術革命的浪潮席卷全球,計算機、微電子、通信、激光、新能源、航天、海洋和生物工程等新興技術的出現和發展,對材料提出了很高的要求,能夠滿足這些要求的先進陶瓷材料應運而生,并在這些技術革命中發揮著重要的作用[1~4],同時也極大地促進了陶瓷科學的發展和應用,使陶瓷材料又一次煥發出了青春, 在尖端科學領域得到廣泛的應用, 如航天、航空、汽車、體育、建筑、醫療等領域[4,5]。
先進陶瓷是有別于傳統陶瓷而言的,不同國家和不同專業領域對先進陶瓷有不同叫法。先進陶瓷也稱高技術陶瓷、精細陶瓷、新型陶瓷、近代陶瓷、高性能陶瓷、特種陶瓷、工程陶瓷等[1]。先進陶瓷是在傳統陶瓷的基礎上發展起來的,但遠遠超出了傳統陶瓷的范疇,是陶瓷發展史上一次革命性的變化。通常認為,先進陶瓷是指采用高度精選的原料,具有能精確控制的化學組成,按照便于進行的結構設計及便于控制的制備方法進行制造、加工的,具有優異特性的陶瓷。
先進陶瓷按用途可分為結構陶瓷和功能陶瓷兩大類。結構陶瓷是指用于各種結構部件,以發揮其機械、熱、化學相生物等功能的高性能陶瓷。功能陶瓷是指那些可利用電、磁、聲、光、熱、彈等性質或其耦合效應以實現某種使用功能的先進陶瓷。先進結構陶瓷材料由于具有一系列優異的性能,在節約能源、節約貴重金屬資源、促進環保、提高生產效率、延長機器設備壽命、保證高新技術和尖端技術的實現方面都發揮了積極的作用。本文著重介紹近年來結構陶瓷的研究進展及發展趨勢。
2先進結構陶瓷及其應用
先進結構陶瓷若按使用領域進行分類可分為:(1)機械陶瓷;(2)熱機陶瓷;(3)生物陶瓷;(4)核陶瓷及其它。若按化學成分分類可分為:(1)氧化物陶瓷(Al2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、TiO2、ThO2、UO2);(2)氮化物陶瓷(Si3N4、賽龍陶瓷、AlN、BN、TiN);(3)碳化物陶瓷(SiC、B4C、ZrC、TiC、WC、TaC、NbC、Cr3C2);(4)硼化物陶瓷(ZrB、TiB2、HfB2、LaB2等);(5)其它結構陶瓷(莫來石陶瓷、MoSi陶瓷、硫化物陶瓷以及復合陶瓷等)[1]。
由于先進結構陶瓷具有耐高溫、高強度、高硬度、高耐磨、耐腐蝕和抗氧化等一系列優異性能[4],可以承受金屬材料和高分子材料難以勝任的嚴酷工作環境,已成為許多新興科學技術得以實現的關鍵,在能源、航空航天、機械、交通、冶金、化工、電子和生物醫學等方面有著廣泛的應用前景。
2.1 耐高溫、高強度、耐磨損陶瓷
2.1.1 氮化物陶瓷[6~8]
氮化物陶瓷是近20多年來迅速發展起來的新型工程結構陶瓷。氮化硅陶瓷和一般硅酸鹽陶瓷不同之處在于其中氮和硅的結合屬于共價鍵性質的鍵合,因而有結合力強、絕緣性好的特點。
氮化硅的燒結與一般陶瓷的燒結工藝不同,采用的是反應燒結法,此法制造的氮化硅陶瓷,不能達到很高的致密度,一般只能達到理論密度的79%左右,不能制造厚壁部件。提高氮化硅陶瓷致密度的有效方法之一就是在高溫下進行加壓燒結,由此可得到熱壓氮化硅陶瓷,其室溫抗彎強度一般都在800~1000MPa。如果在其中添加少量氧化釔和氧化鋁的熱壓氮化硅,室溫抗彎強度可達到1500MPa,在陶瓷材料中名列前茅,硬度很高,是世界上最堅硬的物質之一;極耐高溫,強度一直可以維持到1200℃的高溫而不下降,受熱后不會熔成融體,一直到1900℃才會分解;有驚人的耐化學腐蝕性能,能耐幾乎所有的無機酸(氫氟酸除外)和30%以下的燒堿溶液,也能耐很多有機酸的腐蝕,同時又是一種高性能電絕緣材料。由于其熱膨脹系數小,抗溫度急變能力很強,因此氮化硅陶瓷具有優良的力學性能,在工程技術的應用上已占有重要地位。
氮化硅陶瓷制品的種類很多,應用也日益廣泛,例如可做燃氣輪機的燃燒室、晶體管的模具、液體或氣體輸送泵中的機械密封環、輸送鋁液的電磁泵的管道和閥門、鑄鋁用永久性模具、鋼水分離環等。利用氮化硅摩擦系數小的特點用作軸承材料,特別適合作為高溫軸承使用,其工作溫度可達1200℃,比普通合金軸承的工作溫度提高2.5倍,而工作速度是普通軸承的10倍;使用陶瓷軸承還可以免除系統,大大減少對鉻、鎳、錳等原料的依賴。氮化硅作為高溫結構陶瓷最引人注目的就是在發動機制造上獲得了突破性進展。美國用熱壓氮化硅制成的發動機轉子成功地在5000轉/min的轉速下運轉很長時間。
2.1.2 碳化硅陶瓷[9,10]
工業化生產碳化硅的方法是將石英、碳素(煤焦)、木屑和食鹽混合,在電爐中加熱到2200~2500℃下制成。碳化硅陶瓷和許多陶瓷的不同之處,在于它在室溫下既能導電,又耐高溫,是一種很好的發熱元件。用碳化硅制成的電熱棒叫硅碳棒,在空氣中能經受1450℃的高溫;質量好的重結晶法制成的硅碳棒甚至可耐1600℃的高溫,遠高于金屬電熱元件(除了鉑、銠等貴金屬外),這是因為它在高溫空氣中會氧化生成一層致密的氧化硅薄膜,起到隔離空氣的作用,大大減慢了內層碳化硅的進一步氧化,從而使它能在高溫下工作。用熱壓工藝可以制得接近理論密度值的高致密碳化硅陶瓷,它的抗彎強度即使在1400℃左右的高溫下仍可達到500~600MPa,而其它陶瓷材料在1200℃以后,強度都會急劇下降。因此,碳化硅是在高溫空氣中強度最高的材料。
高溫燃氣渦輪發動機要提高效率,就必須提高工作溫度,而解決問題的關鍵是找到能承受高溫的結構材料,特別是發動機內部的葉片材料。碳化硅陶瓷在高溫下有足夠的強度,且有良好的抗氧化能力和抗熱震性,這些優良品質都使它極其適合作為高溫結構材料使用。用于在1200~1400℃下工作的高溫燃氣渦輪發動機葉片的材料,許多科學家認為它和氮化硅陶瓷是最有希望的候選材料。
碳化硅陶瓷的熱傳導能力僅次于氧化鈹陶瓷。利用這一特性,可作為優良的熱交換器材料。太陽能發電設備中被陽光聚焦加熱的熱交換器,其工作溫度高達1000~1100℃,具有高熱傳導性的碳化硅陶瓷很適合做這種熱交換器的材料,從試驗情況來看,碳化硅陶瓷熱交換器的工作狀態良好。此外,在原子能反應堆中碳化硅陶瓷可用作核燃料的包封材料,還可作為火箭尾噴管的噴嘴及飛機駕駛員的防彈用品。
此外,為了提高切削刀具的切削性能,20世紀以來,刀具材料經過了高速鋼和硬質合金兩次發展過程,目前正在進入陶瓷刀具大發展的階段。新型陶瓷以其耐高溫、耐磨削的特點,已在20世紀初引起了高速切削工具行業的注意。陶瓷刀具不僅紅硬性高,而且具有高硬度、高耐磨性,因此便成為制造切削刀具的理想材料。目前,制造陶瓷切削刀具的材料主要有氧化鋁、氧化鋁-碳化鈦、氧化鋁-氮化鈦-碳化鈦-碳化鎢、氧化鋁-碳化鎢-鉻、氮化硼和氮化硅等[11]。以這類材料制作的刀具沒有冷卻液也可以工作,比起硬質合金來具有切削速度高、壽命長等優點。目前,歐美各國都已廣泛使用陶瓷材料做鉆頭、絲錐和滾刀;原蘇聯確定了7000多個品種的合金刀具,用噴涂表面陶瓷涂層的辦法來提高車刀的工作速度和使用壽命。
陶瓷除作切削刀具外,利用其耐磨、耐腐蝕的特性還可用作各種機械上的耐磨部件。如用特種陶瓷制作農用水泵、砂漿泵、帶腐蝕性液體的化工泵及有粉塵的風機中的耐磨、耐腐蝕件或密封圈等都已取得良好的實用效果。此外,高純氧化鋁(剛玉)可制作金屬拉絲模,尤其在高溫下的熱拉絲更顯示出陶瓷的優越性;工業陶瓷中納球磨筒和磨球,金屬表面除銹用的噴砂嘴,噴灑農藥用的噴頭等。總之,凡是需要耐磨、耐腐蝕的場合,幾乎都會看到特種陶瓷的存在。
2.2 耐高溫、高強度、高韌性陶瓷
新型陶瓷具有高強度、高硬度、耐高溫、耐磨損、抗腐蝕等性能,因此在冶金、宇航、能源、機械等領域有重要的應用。由于陶瓷的韌性差,因此也限制了它的使用范圍。1975年澳大利亞的伽里耶(Garie)首次成功地利用添加氧化鋯來大大提高陶瓷材料的強度和韌性,自那時起世界各國利用氧化鋯增韌這一辦法,開發出多種具有高強度和高韌性的陶瓷材料,掀起了尋求打不碎陶瓷的熱潮。
氧化鋯能夠增加陶瓷材料韌性和提高強度的原因,至今雖沒有完全搞清楚,但研究結果已經表明,它和均勻彌散在陶瓷基體中的氧化鋯晶粒的相變有關。一種增韌理論認為相變膨脹導致的微裂紋可以阻止造成脆斷的裂紋擴展;另一種理論認為應力誘導相變,而相變可吸收應力的能量,從而起到增韌的作用[12~14]。總之,在某些陶瓷材料中引入一定量亞穩氧化鋯微粒,并使其均勻分布都可大大提高陶瓷材料的強度和韌性。
氧化鋯增韌陶瓷已在工程結構陶瓷研究中取得重大進展,經過增韌的陶瓷品種日益增多。現在已經發現可穩定氧化鋯的添加物有氧化鎂、氧化鈣、氧化鑭、氧化鈰、氧化釔等單一氧化物或它的復合氧化物。被增韌的基質材料,除了穩定的氧化鋯外,常見的有氧化鋁、氧化釷、尖晶石、莫來石等氧化物陶瓷,還有氮化硅和碳化硅等非氧化物陶瓷。日本在氧化鋁基質(強度為400MPa、斷裂韌性為5.2 J/m2)材料中,添加16%體積百分數的氧化鋯進行增韌處理,制得材料的強度高達1200MPa,提高了3倍,斷裂韌性達到15.0J/m2,幾乎也提高了3倍,基本達到了低韌性金屬材料的程度[12]。最近的研究表明,強度和韌性是相互制約的。盡管如此,許多陶瓷材料通過氧化鋯增韌,大大拓寬了應用領域,增強了取代某些金屬材料的能力,出現了喜人的應用前景。利用氧化鋯增韌陶瓷可替代金屬制造模具、拉絲模、泵機的葉輪、特種陶瓷工業用的磨球、軸承,替代手表中的單晶紅寶石。日本用增韌氧化鋯做成剪刀,既不會生銹,又不導電,可以放心地剪斷帶電的電線。氧化鋯增韌陶瓷還可用于制造汽車零件,如凸輪、推桿、連動桿、銷子等。
2.3 耐高溫、耐腐蝕的透明陶瓷[4,15]
現代電光源對構成材料的耐高溫、耐腐蝕性及透光性有很高的要求,而同時滿足這些性能的材料直到20世紀50年代后期才開始得到發展。1957年,美國通用電器公司的科布爾等人在平均尺寸只有0.3μm的高純超細氧化鋁原料中,添加氧化鎂,混勻后壓成小圓片,放在通氫氣的高溫電爐中燒制,意外地發現它像玻璃一樣透明。科布爾還發現,把透明的陶瓷片放在顯微鏡下觀察,幾乎看不到微氣孔。經過多次實驗觀察和研究分析發現,陶瓷的透光能力和內部氣孔大小有很大關系,當微氣孔的大小在1μm左右時,厚度為0.5mm的陶瓷試樣只要含有千分之三的氣孔就能使光線的透過率減少90%。一般氧化鋁陶瓷中所含的氣孔都超過這個數字。因此,構成氧化鋁陶瓷的剛玉小晶體本身能夠透過光線,而陶瓷還是不透明。使陶瓷透明的關鍵,是坯體中只能有一種晶型的晶體,而且對稱性愈高愈好,否則會發生雙折射,此外氣孔要愈少愈好,有人做過試驗,當氣孔小到埃的數量級時,光會沿著微氣孔發生繞射現象,這有助于透明度的提高。
氧化鋁陶瓷是高壓鈉燈極為理想的燈管材料,它在高溫下與鈉蒸氣不發生作用,又能把95 %以上的可見光傳送出來。這種燈是目前世界上發光效率最高的燈。在相同功率下,一只高壓鈉燈要比2只水銀燈或10只普通白熾燈發出的光還要亮,壽命比普通白熾燈高20倍,可使用2萬小時以上,是目前壽命最長的燈。人眼對高壓鈉燈的黃色譜線十分敏感,而且黃光能穿過濃霧,特別適合街道、廣場、港口、機場、車站等大面積的照明,效果極好。目前,許多國家正在推廣使用,其發展速度之快,超過了以往任何一種電光源。由此不難看出,新型透明氧化鋁陶瓷的出現,引起了電光源發展過程中的一次重大飛躍,帶來了巨大的社會經濟效益。
除半透明氧化鋁陶瓷外,研究得較多的還有氧化鎂、氧化鈣、氧化鈹、氧化鋯、氧化釔、氧化釷、氧化鑭等。透明氟化鎂、氰化鈣、硫化鋅、硒化鋅、硒化鎘等也有報道。用氧化鋁和氧化鎂混合在1800℃高溫下制成的全透明鎂鋁尖晶石陶瓷,外觀極似玻璃,但其硬度、強度和化學穩定性都大大超過玻璃,可以用它作為飛機擋風材料,也可作為高級轎車的防彈窗、坦克的觀察窗、炸彈瞄準具,以及飛機、導彈的雷達天線罩等。
2.4 纖維、晶須補強陶瓷復合材料[12,16~18]
近年來,以陶瓷為基體、纖維或晶須補強的復合材料由于其韌性得到提高而受到重視。碳化硅晶須增韌的氧化鋁陶瓷刀具在20世紀80年代初開始研究,1986年已作為商品推向市場。碳化硅晶須的加入大大提高了氧化鋁陶瓷的斷裂韌性,改善了切削性能。用碳纖維和鋰鋁硅酸鹽陶瓷復合,材料的強度已接近或超過1000MPa,其斷裂功高達3000J/m2,即達到了鑄鐵的水平。用鉭絲補強氮化硅的室溫抗機械沖擊強度增加到30倍;用直徑為25μm的鎢絲沉積碳化硅補強氮化硅,這種纖維補強陶瓷的斷裂功比氮化硅提高了幾百倍,強度增加60%;用莫來石晶須來補強氮化硼,其抗機械沖擊強度提高10倍以上。可以認為,繼20世紀70年代出現的相變增韌熱后,晶須、纖維增強、均韌復合陶瓷已成為結構陶瓷發展的主流。高性能(強度、韌性)、高穩定性、高重復性的晶須、纖維復合陶瓷材料的獲得,除要求晶須、纖維與基體間化學、物理相容性較好以外,從復合工藝上,還必須保證晶須纖維在基體中能均勻地分散,才能獲得預期的效果。最近,利用“織構技術”,在某些陶瓷坯體中生長出纖維狀態針狀第二相物質如莫來石晶體進行“自身內部”復合,這種復合增韌是一項簡便易行的陶瓷補強新技術。目前高性能陶瓷復合材料,還處在深化研究階段,關鍵在于改進工藝和降低成本,提高其實際應用的競爭力。
2.5 生物陶瓷[4,5,19]
生物陶瓷材料是先進陶瓷的一個重要分支,它是指用于生物醫學及生物化學工程的各種陶瓷材料。它的總產值約占整個特種陶瓷產值的5%。生物陶瓷目前主要用于人體硬組織的修復,使其功能得以恢復。全世界1975年才開始生物陶瓷的臨床應用研究。但是,最近10多年間,各國在這方面的基礎應用研究很活躍。
目前生物植入材料在人體硬組織修復中應用的有:金屬及合金、有機高分子材料、無機非金屬材料和復合材料。材料被埋在體內,在體內的嚴酷條件下,由于氧化、水解會造成材料變質;長期持續應力作用會造成疲勞或者破裂、表面磨損、腐蝕、溶解等,這些都可引起組織反應,腐蝕產物不僅在種植體附近聚集,還會溶入血液和尿中,引起全身反應。因此,對生物植入材料的要求是嚴格的、慎重的。陶瓷材料作為生物植入材料和其他材料相比,它和骨組織的化學組成比較接近,生物相容性好,在體內的化學穩定性、生物力學相容性和組織親和性等也較好,因此,生物陶瓷越來越受到重視。目前國內一些高等院校已對羥基磷灰石及氧化鋁陶瓷等進行了研究,并已開始臨床應用。
隨著人類社會物質文明的發展,人們對提高醫療保健水平和健康長壽的要求必然成為廣泛的社會需要。可以相信,生物陶瓷材料今后必將會有重大發展。
3結構陶瓷的發展趨勢
當今世界,材料,特別是高性能新材料由于以下原因而得到迅速發展:(1)國際軍事工業激烈競爭,航空航天技術的發展需要;(2)新技術的需要促進了新材料的發展;(3)地球上金屬資源與化石能源越用越少,石油、天燃氣等在本世紀末將用盡,開發與節約能源成為當務之急;(4)科學技術的進步為新材料的發展提供了條件[14]。目前使用的金屬合金,在無冷卻條件下,最高工作溫度不超過1050℃,而高溫結構陶瓷,如Si3N4和SiC則分別在1400℃和1600℃以上仍保持著較高的強度和剛性[16]。先進結構陶瓷所表現出的優異性能,是現代高新技術、新興產業和傳統工業改造的物質基礎,具有廣闊的應用前景和巨大的潛在社會經濟效益,受到各發達國家的高度重視,對其進行廣泛的研究和開發,并已取得了一系列成果。但結構陶瓷的致命弱點是脆性、低可靠性和重復性。近20年來,圍繞這些關鍵問題已開展了深入的基礎研究,并取得了突破性的進展。例如,發展和創新出許多制備陶瓷粉末、成形和燒結的新工藝、新技術;建立了相變增韌、彌散強化、纖維增韌、復相增韌、表面強化、原位生長強化增韌等多種有效的強化、增韌方法和技術;取得了陶瓷相圖、燒結機理等基礎研究的新成就,使結構陶瓷及復合陶瓷的合成與制備擺脫了落后的傳統工藝而實現了根本性的改革,強度和韌性有了大幅度的提高,脆性得到改善,某些結構陶瓷的韌性已接近鑄鐵的水平。
先進結構陶瓷今后的重點發展方向是加強工藝-結構-性能的設計與研究,有效地控制工藝過程,使其達到預定的結構(包括薄膜化、纖維化、氣孔的含量、非晶態化、晶粒的微細化等),重視粉體標準化、系列化的研究與開發及精密加工技術,降低制造成本,提高制品的重復性、可靠性及使用壽命。目前,高性能結構陶瓷的發展趨勢主要有如下三個方面:
3.1 單相陶瓷向多相復合陶瓷發展
當前結構陶瓷的研究與開發已從原先傾向于單相和高純的特點向多相復合的方向發展[20]。復合的主要目的是充分發揮陶瓷的高硬度、耐高溫、耐腐蝕性并改善其脆性,其中包括纖維(或晶須)補強的陶瓷基復合材料;異相顆粒彌散強化的復相陶瓷;自補強復相陶瓷(也稱為原位生長復相陶瓷);梯度功能復合陶瓷[21]。以往研究的微米-微米復合材料中,微米尺度的第二相顆粒(或晶須、纖維)全部分布在基體晶界處,增韌效果有限,要設計和制備兼具高強度、高韌性且能經受惡劣環境考驗的材料十分困難,納米技術和納米材料的發展為之提供了新的思路。
20世紀90年代末,Niihara教授領導的研究小組報道了一些有關納米復相陶瓷的令人振奮的試驗結果,如Al2O3-SiC(體積分數為5%)晶內型納米復合陶瓷的室溫強度達到了單組分Al2O3陶瓷的3~4倍,在1100℃下強度達1500MPa[8~12,22~26],這些都引起了材料研究者的極大興趣。從那時直到現在,納米復相陶瓷的研究不斷深入[13~17,27~31],我國也相繼開展了一系列的工作,目前對納米復相陶瓷的研究已處于國際一流水平[18~22,32~36]。
3.2 微米陶瓷向納米陶瓷發展
1987年,德國Karch等[37]首次報道了納米陶瓷的高韌性、低溫超塑。此后,世界各國對發展納米陶瓷以解決陶瓷材料脆性和難加工性寄予了厚望。從20世紀90年代開始,結構陶瓷的研究和開發已開始步入陶瓷發展的第三個階段,即納米陶瓷階段。結構陶瓷正在從目前微米級尺度(從粉體到顯微結構)向納米級尺度發展。其晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、氣孔尺寸以及缺陷尺寸都屬于納米量級,為了得到納米陶瓷,一般的制粉、成形和燒結工藝已不適應,這必將引起陶瓷工藝的發展與變革,也將引起陶瓷學理論的發展乃至建立新的理論體系,以適應納米尺度的需求。由于晶粒細化有助于晶粒間的滑移,使陶瓷具有超塑性,因此晶粒細化可使陶瓷的原有性能得到很大的改善,以至在性能上發生突變甚至出現新的性能或功能。納米陶瓷的發展是當前陶瓷研究和開發的一個重要趨勢,它將促使陶瓷材料的研究從工藝到理論、從性能到應用都提升到一個嶄新的階段。
納米陶瓷的關鍵技術在于燒結過程中晶粒尺寸的控制。為解決這一問題,目前主要采用熱壓燒結、快速燒結、熱鍛式燒結、脈沖電流燒結、預熱粉體爆炸式燒結等致密化手段[39~43],但總的來說,以上各種手段,雖對降低燒結溫度、提高致密度有一定作用,但對燒結過程中晶粒長大的抑制效果并不理想,大塊納米陶瓷的制備一直是目前國際上納米陶瓷材料研究的前沿和難點。目前納米陶瓷在商業應用方面尚未取得突破性進展,若能制備出真正意義上的納米陶瓷,則將開創陶瓷發展史上的新紀元,陶瓷的脆性問題也將迎刃而解[44]。大量的研究結果表明[45~49],將等離子噴涂技術與納米技術相結合,以納米陶瓷粉末為原料經等離子噴涂技術制備的納米陶瓷結構涂層表現出極其優異的性能,已經使納米材料的應用逐步進入大規模實用化的階段。
3.3 由經驗式研究向材料設計方向發展
由于現代陶瓷學理論的發展,高性能結構陶瓷的研究已擺脫以經驗式研究為主導的方式,陶瓷制備科學的日趨完善以及相應學科與技術的進步,使陶瓷材料研究工作者們有能力根據使用上提出的要求來判斷陶瓷材料的適應可能性,從而對陶瓷材料進行剪裁與設計,并最終制備出符合使用要求的適宜材料。
陶瓷材料常常是多組分、多相結構,既有各類結晶相,又有非晶態相,既有主晶相,又有晶界相。先進結構陶瓷材料的組織結構或顯微結構日益向微米、亞微米,甚至納米級方向發展。主晶相固然是控制材料性能的基本要素,但晶界相常常產生著關鍵影響。因此,材料設計需考慮這兩方面的因素。另外,缺陷的存在、產生與變化、氧化、氣氛與環境的影響,對結構材料的性能及在使用中的行為將產生至關重要的作用。所以這也是材料設計中要考慮的重要問題,材料的制備對結構與缺陷有著直接影響,因此人們力求使先進陶瓷材料的性能具有更好的可靠性和重復性,制備科學與工程學將在這方面發揮重要作用。
陶瓷相圖的研究為材料的組成與顯微結構的設計提供了具有指導性意義的科學信息。最近提出的陶瓷晶界應力設計,企圖利用兩相或晶界相在物理性質(熱膨脹系數或彈性模量)上的差異,在晶界區域及其周圍造成適當的應力狀態,從而對外加能量起到吸收、消耗或轉移的作用,以達到對陶瓷材料強化和增韌的目的[1]。為克服陶瓷材料的脆性而提出的仿生結構設計,通過模仿天然生物材料的結構,設計并制備出高韌性陶瓷材料的新方法也成為研究熱點[12,50]。
4結語
先進結構陶瓷材料在粉體制備、成形、燒結、新材料應用以及探索性研究方面取得了豐碩的成果,這些新材料、新工藝、新技術,在節約能源、節約貴重金屬資源、促進環境保護、提高生產效率,延長機器設備壽命以及實現尖端技術等方面,已經并繼續發揮著積極的作用,促進了國民經濟可持續發展、傳統產業的升級改造和國防現代化建設。
先進結構陶瓷材料的研究,需要跟蹤國際科技前沿,對新設想、新技術進行廣泛探索。自蔓延高溫燃燒合成技術(SHS)、凝膠注模成形技術、微觀結構設計已成為研究熱點。
陶瓷材料的許多獨特性能有待我們去開發,所以先進陶瓷的發展潛力很大。隨著科技的發展和人們對陶瓷研究的深入,先進陶瓷將在新材料領域占有重要的地位。
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Research Progress on Advanced Structural Ceramic Materials
Lu XuechengRen Ying
(Handling Equipment Mechanical Department, Academy of Military TransportationTianjin300161)
篇5
關鍵詞:軍校;裝備保障;研究生培養
作者簡介:邵新杰(1969-),男,河南西平人,軍械工程學院車輛與電氣工程系,副教授;田廣(1981-),男,河北安國人,軍械工程學院車輛與電氣工程系,講師。(河北 石家莊 050003)
基金項目:本文系總裝軍事訓練理論研究課題“信息化條件下部隊集成訓練研究”的研究成果。
中圖分類號:G643 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)28-0026-03
當前,隨著科學技術的迅猛發展,帶動了全球范圍的軍革,傳統的軍事斗爭理論、戰爭意識形態、作戰方式手段和武器裝備運用等均發生了翻天覆地的變化。新技術、新工藝、新材料的發展及其在武器裝備上的大量應用促進了我軍武器裝備的飛速發展,武器裝備操作運用和技術保障的難度越來越大,對部隊技術保障人才的培養提出了更新、更高的要求。如何做好未來軍事斗爭準備,一方面部隊要加強“殺手锏”武器裝備的發展和提高,另一方面要加強高素質、高層次、適應部隊武器裝備技術發展的人才的培養。從某種意義上講,后者更為重要。
軍隊院校研究生教育在高層次軍事人才的培養中起著龍頭和核心的作用,肩負著為國防現代化和信息化建設培養高素質新型軍事人才的重任,擔負著為部隊培養滿足部隊各種崗位任職需要、適應部隊武器裝備現代化和信息化發展、具有創新能力和綜合素質強的高層次人才的重要使命。
軍隊研究生教育經過近幾十年的發展,為軍隊建設培養了一大批高層次人才,尤其是大量高層次畢業生走向了軍隊建設的重要崗位,對我軍裝備技術保障、優化人才結構、適應未來軍事斗爭需求作出了卓越的貢獻。為切實進一步提高研究生培養質量,第六屆全軍研究生教育改革工作會議專門研究了新世紀我軍高層次人才的培養和改革問題,明確提出了要全面推進素質教育,突出研究生創新能力、實踐能力和創造精神的培養。會議明確指出,軍隊院校研究生教育要“實現由培養學術型研究生為主向以培養應用型研究生為主轉變”。
因此,必須深化軍隊院校研究生教育改革,準確對軍隊院校研究生教育進行定位,落實研究生培養政策,完善研究生培養制度,改進研究生培養模式,優化研究生培養方案,創新研究生培養方法,提高研究生的培養水平。充分體現軍隊院校研究生的教育特色,嚴格遵循軍隊院校研究生教育的發展規律,培養和造就一支緊跟部隊裝備發展、精通裝備性能、掌握裝備結構和原理、利用先進的儀器設備排除各種故障、解決部隊技術保障疑難雜癥的技術專家隊伍。
一、軍隊院校研究生培養存在的問題
隨著軍隊現代化和信息化建設的發展,新知識、新工藝、新技術和新裝備對軍校研究生的知識、能力結構提出了更高的標準和要求。緊貼部隊裝備發展來提高軍校研究生培養質量體現在研究生培養的方方面面。目前,軍校研究生培養過程中還存在一些問題。
1.軍校研究生培養重理論、輕應用
針對軍事人才的培養,同志曾經深刻指出:“迎接新的軍事發展的挑戰,關鍵在人才。沒有一大批高素質人才,無法掌握新的武器裝備,就無法創造和運用新的戰法,也就不可能贏得未來戰爭的勝利。”從世界軍事斗爭來看,未來戰爭就是高技術支撐的局部戰爭,決定戰爭勝負的關鍵在于是否擁有一支熟練駕馭高新技術武器裝備、適應戰爭各種需求的新型軍事人才隊伍。而長期以來,我軍研究生人才的培養一直以學術型人才培養為主,研究生教育目標定位在研究型人才上,主要面向院校和科研部門。但是,根據近幾年我院研究生畢業的工作去向統計數據,絕大多數研究生畢業后還是到基層部隊崗位任職。他們在面臨部隊工作實際時,經常會遭遇所學的用不上、所用非所學的困惑。如何將研究生培養過程中取得的研究成果與武器裝備的技術保障特點結合起來,并將其應用到工作實際中,進而轉化形成戰斗力和保障力,成為目前研究生培養中面臨的一個重要問題。
在研究生培養過程中,由于時間和精力的局限,研究生對新型武器裝備的性能特點、結構形式、工作原理、維護保養和運用環境等往往沒有清晰具體的認識,概念比較模糊。在平時學習和課題研究過程中,雖然做了一些與裝備相關的小型試驗,對裝備相關知識有了一些了解,但與裝備的全面知識掌握不是很全面,導致課題研究成果同裝備技術保障實際之間有脫節現象。因此,軍校研究生創新能力的培養絕不能僅僅停留在理論知識上,否則需要很長時間才能實現從理論研究到工程實踐的素質提高。同時,如果缺乏針對裝備在部隊中技術應用方面的培養,走上工作崗位后就會對動手實踐產生畏懼,解決不了裝備的技術問題,難以實現部隊第一任職的需要,久而久之很可能失去面對高技術裝備解決實際難題的信心,更談不上進一步的創新性研究。因此,培養應用型軍事技術人才是應對當前裝備科技發展大趨勢的正確選擇,是部隊人才需求的根本所在,不僅有利于軍校研究生素質培養的全面發展,也有利于軍隊戰斗力和保障力的總體提高。
2.論文選題脫離部隊裝備實際,缺乏針對性和實用性
研究生的學位論文選題是研究生撰寫論文的開端,是研究生進行科學研究的必經階段,是研究生培養的一個重要環節。所選擇的研究題目質量的高低直接影響著最后學位論文水平的高低:選題得當有利于研究生研究課題的順利展開,有利于研究課題的順利完成,有利于寫出水平高的學位論文;選題不當,就不利于課題的研究,往往事倍功半,甚至半途而廢。因此,科學選題是提高學位論文質量的關鍵。目前研究生對部隊裝備技術保障的重點和難點問題的把握不到位,缺乏對部隊裝備技術保障業務的了解,對選題的軍事需求和應用價值的概念比較模糊,到部隊調研往往是局限在形式上,不能深入了解部隊亟待解決的裝備技術保障重點和難點問題,脫離部隊裝備技術保障實際,研究課題缺乏部隊裝備技術保障的針對性和實用性。
3.實踐操作技能相對薄弱,制約技術保障需求
近年來,計算機技術的高速發展為研究生的課題研究提供了良好的軟硬件研究工具,使他們在理論推導、仿真模擬和理想化實驗方面提供了便利條件,課題研究的測量精度、模型計算以及可靠性仿真的水平都比較高,同時,跟蹤我軍現役高技術裝備和理論研究中的先進新概念武器的能力很強,往往容易造成軍校研究生在課題研究過程中“以理論計算為主、實踐操作為輔”的現象。雖然軍隊院校一般都擁有部隊的所有大型復雜裝備和相關的教學設備,但由于各種原因,研究生在課題研究的時候很少動用這些裝備進行武器系統的實踐操作。對于如何將自己的研究課題與實際裝備緊密結合沒有比較清晰的概念,根本談不上熟練掌握武器裝備的性能特點、結構形式、工作原理、維護保養、故障排除和技術保障等各種環節的技術要領,學位論文的結論也就會和武器裝備的實際脫節。因此,研究生相對薄弱的實踐操作技能必然制約研究生在部隊的崗位任職,制約裝備技術保障工作的勝任,甚至影響將來在部隊的進一步發展。
4.培養目標滯后,難以適應部隊崗位工作需要
目前,大部分軍事院校的研究生培養目標仍主要以專業學科的劃分來定位,利用相關武器裝備的預研、型號研制和維修保障的研究課題,把相應學科的工程技術要求作為研究生培養目標。隨著我國國力的大幅度提高,軍事裝備技術得到了很大發展,部隊逐步裝備了大量高新技術裝備,軍隊院校就應該適應部隊裝備的發展趨勢,以新武器系統為背景進行研究生培養必將成為軍隊院校的首選。
據不完全統計,我軍目前具有碩士以上學位的軍官主要集中在院校、科研單位等,在部隊一線崗位的仍然是少數。因此,積極灌輸研究生畢業之后到野戰部隊、基層部隊的意識已逐漸成為一種趨勢。為使研究生教育在部隊軍事活動中充分發揮效益,軍校研究生教育必須貼近部隊實際,緊貼裝備辦學,使具有一定的學術研究能力和解決裝備實際問題能力的研究生運用所學理論和裝備知識解決部隊實際問題的能力和技術創新能力得到提高,盡快適應部隊崗位任職的需求,緩解部隊應用型人才嚴重不足的狀況。
二、提高研究生培養質量的對策
1.面向基層,培養部隊急需的裝備人才
以前有人認為,基層部隊建設任務重、管理嚴格、條件簡陋、環境艱苦,高學歷的研究生干部沒有用武之地,也缺乏足夠的吸引力。實際上,近年來我軍研制和裝備了大量新型復雜裝備,基層部隊建設非常需要高學歷的裝備人才。因此,軍校研究生培養由學術型研究生向應用型研究生轉變,面向基層,為部隊服務,一方面引導研究生樹立建設基層、扎根基層和在基層部隊建功立業的意識;另一方面,通過調整學科結構、完善考評機制、加大模擬代職鍛煉力度,讓在校研究生想方設法了解基層,熟悉部隊,為畢業后勝任基層崗位工作打下良好的基礎。
2.利用院校優勢,緊貼裝備培養研究生
軍校研究生培養轉向部隊建設實際,瞄準部隊建設一線,并不意味著對研究生培養的檔次降低了,要求放寬了,不注重用前沿理論武裝頭腦了。相反,更需要嶄新的視角和超前的思維,探索和掌握新形勢下部隊建設的特點、規律。軍校應充分利用自身的特點和優勢,鼓勵研究生參與高技術武器裝備的應用技術研究,在科研中開闊研究生的視野,培養綜合創新能力,采取各種措施提高研究生的培養質量。比如,在教學模式上,聘請總部領導、機關主管參謀和與裝備知識相關的軍區技術專家為研究生授課,了解總部政策和裝備整體情況;在培訓方式上,組織研究生到裝備承研承制單位跟產學習,了解裝備制造方面的知識;在實習組織上,組織研究生到部隊參觀見學,使研究生樹立裝備作戰和保障的觀念,了解裝備作戰與技術保障的特點,增強其對未來裝備戰場環境、技術保障、作戰組織指揮的感性認識,激發他們對高技術戰爭裝備指揮、技術保障等理論的研究熱情。通過這些有效的指導、學習和交流,可使他們真正成為適應軍隊裝備現代化建設需要、“學有所為、學有所用”的高層次軍事人才。
3.改革教學方法,提高實踐應用能力
培養學術型的軍校研究生要求學員多讀書、勤思考,著重培養邏輯思維能力;培養應用型的研究生,則更加注重實踐環節,提高學員的實際應用能力和技術素養。首先,必須改革傳統的填鴨式教學方法,采用討論式和啟發式等各種教學方法,引導研究生用所學的理論知識分析解決部隊建設的實際問題。其次,要注重與學員的互動交流。軍校研究生學員大多來自一線部隊,對部隊現代化建設中出現的新情況、新問題感受比較直接、真實,研究分析比較全面具體。加強與這類學員的交流,一方面能提高學員的邏輯思維能力,拓寬學員視野;另一方面,能夠增強導師對部隊的了解,使教學研究更加符合部隊實際和學員的需求。同時,在指導學員論文的選題上更應強調應用性和實踐性,結合裝備技術保障實際直接為部隊建設和裝備保障服務。
4.緊貼裝備實際,創新培養方式
軍校要加強應用型研究生培養,使研究生在校期間所學的知識、所做的研究都離不開部隊技術保障實際。結合部隊工作實際和裝備實際來進行學術科研既能取得較高水平的研究成果,又能為將來部隊崗位任職打下良好的基礎。研究生的培養方式改革要貼近部隊裝備實際,建立軍隊院校和野戰部隊聯合培養的模式,采取雙導師制度,聘任部隊在裝備技術保障一線工作的知名專家為研究生的第二導師,接受院校和部隊兩個導師、兩種途徑的共同指導,在培養過程中實行部隊與院校的共同培養,達到理論解釋問題與現實解決問題的統一,完成從理論到實踐再到理論的良性循環過程,使研究生學習到部隊導師豐富的任職經驗和實踐體會,了解部隊裝備使用、保障等過程中遇到的難題,全面提高自身素質。提倡軍校研究生積極到部隊代職鍛煉和學習,多參加與本學科密切相關的部隊演習和其他重大軍事行動,以豐富基層閱歷、拓展思維空間、加快知識更新,提高軍校研究生從事部隊崗位所需的決策指揮、維修保障和研究分析等方面的能力素質。同時,鼓勵研究生多接觸部隊,了解熟悉部隊,找準自己專業的研究方向和部隊建設實踐的結合點,增強課題研究的針對性和指導性。
5.把握部隊建設需要,完善研究生課程教學模式
軍隊院校研究生培養工作必須全面跟蹤部隊裝備技術保障的實際情況,準確把握部隊裝備的實際需要,立足現實、著眼未來,結合裝備技術的發展及其戰場運用特點,提出科學、合理的人才培養模式,以適應部隊建設的需要。比如,引入一些與部隊裝備有關的課程,使得學員在學習本專業的課程時能夠更好地將所學知識與部隊裝備現實相結合。另外,在課程設置和教學方法上也應當有所改革,加大裝備實際案例課程以及現地裝備教學、參觀見學等課程的開設力度,使研究生愿意到部隊一線去,勤于調查研究,掌握第一手的材料。還要根據部隊裝備發展情況及時更新課程內容,課程內容必須著眼于部隊的實際,突出裝備特點的課程內容的授課。
6.跟蹤裝備發展,科學指導論文選題
隨著全球范圍內科學技術的迅猛發展,科學技術轉化為戰斗力的速度也越來越快,世界各國都把最新的科學技術成果首先運用到軍事領域,新型武器裝備不斷出現,在未來戰場上必將出現各種各樣的新式武器,未來戰爭必然是高技術戰爭。作為我軍培養高層次、高素質人才的軍事院校,承擔著許多與裝備前沿相關的科研課題。這些課題基本上都與部隊裝備建設緊密相關,與裝備的發展結合緊密,目的是解決部隊急需的技術運用和勤務保障問題,突出保證高新技術裝備形成保障力和戰斗力的需要。在導師的指導下,研究生在選題的時候要圍繞解決軍事斗爭準備的重點、難點問題,充分利用院校科研課題,結合裝備保障實際進行學位論文的選題工作。要有選擇性、有針性地選題,對一些有關部隊建設的重要的、根本性問題進行研究,使研究生盡快適應未來高技術條件下現代化戰爭,使他們“懂理論、會管理、精技術”,盡快成為具備較強分析綜合能力和創造能力的新型軍事人才。
三、結束語
緊貼裝備實際,跟蹤裝備發展,把握部隊急需,著眼部隊需求,培養面向基層的應用型研究生,是當前軍校研究生教育改革的一項重點工作。為了切實提高軍校研究生的培養質量,適應裝備維修改革需求,軍隊院校應該積極調整研究生培養類型結構,樹立素質教育和創新教育的觀念,逐漸將軍校研究生教育從以培養學術型人才為主向以培養應用型人才為主轉變,達到“加強基礎,拓寬知識,重視實踐,培養能力,激勵創新,講究綜合,提高素質”的總要求,努力提高軍校研究生自身的綜合能力,加強對知識的實際應用能力,使他們積極投入到裝備現代化建設的洪流中去。
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篇6
關鍵詞:運輸通道 區域運輸網絡 發展趨勢
交通運輸是我國國民經濟的命脈,是人民生活水平日益提高的重要保證。發展協調高效的綜合運輸體系,是交通運輸發展的必要趨勢。其中關鍵則是大力規劃和建設各具特色的綜合運輸通道。發展高效的運輸通道,能夠有效的利用各種運輸資源,降低流通的成本,提高服務的質量,滿足人民物質文化生活水平的提高。我國"十一五"綜合交通發展規劃中也明確提出,未來的發展重點是能源運輸大通道、經濟圈之間結構合理的運輸大通道。因此,在我國運輸網絡中占據著十分重要的地位。
一、運輸通道的概念分析
運輸通道的概念最早于20世紀60年代在美國出現。運輸通道通常是由兩種以上的交通方式組成的運輸線路束,也稱運輸走廊。它是一個國家綜合運輸網的主骨架,在運輸業和整個國民經濟中占有舉足輕重的地位。其含義主要包括以下幾個方面的內容:
1、運輸通道是一個運輸的地帶,并不是運輸線。
2、運輸通道是連接客貨流發源地與目的地的客貨流的密集地帶。
3、運輸通道一般是由平行的多種運輸方式的運輸線路互相補充,共同提供服務。雖然單一的運輸方式的運輸線路也可以租稱運輸通道,但是只有單一的運輸方式有多條運輸線路構成運輸密集帶,才能稱之為運輸通道。
4、運輸通道不僅包括各種運輸線路,而且包括樞紐、港口、車站、機場以及運輸生產相配套的服務設施,形成運輸通道的統一體。
二、我國交通運輸通道建設的現狀
我國的綜合運輸體系建設始于60年代,自80年代開始運用通道理論指導并進行規劃。交通部在1990年提出了,從"八五"開始,建設以"國道主干線"為主的大運輸系統,主要由"五縱七橫"十二條公路組成,總里程為3.5萬公里,貫通首都、各省省會、經濟特區、主要交通樞紐和重要交通口岸。鐵道部在"十五"規劃中明確提出建設"八縱八橫"的鐵路運輸通道,總里程達3.4萬公里,涵蓋了我國絕大部分的大中型城市,主要旅游點和大部分產品的產銷地。
經過了20多年的建設,交通部、鐵道部提出的鐵路、公路、水運通道,在目前已具雛形,各種運輸方式在社會化的運輸范圍內和統一的運輸過程形成了一定的交通運輸綜合體系,通道技術裝備水平有了大幅提高,并逐步由性能單一性通道向綜合型通道演化,形成了以國道和鐵路主干線、內河水運通道為軸的多條國家級綜合運輸通道和區域運輸通道。其中,有6條通道組成了國家通道干線網絡的雛形:(1)哈大通道;(2)山海關至杭州的東部地區南北通道;(3)北京至廣州的中部地區南北通道;(4)山西能源基地煤炭外運通道;)5)連云港至西北地區的歐亞大陸橋;(6)西南出海(出境)通道。城市通道建設也是由80年代以道路運輸為主體向地鐵、輕軌等大容量運輸方式構成的綜合交通通道演化。
三、運輸通道在區域運輸網絡中的作用
區域運輸網絡上聯系多個重要城市和地區,對國家政治經濟文化有重大影響且運量巨大的運輸線路稱運輸通道。運輸通道有如下重要作用:
1、運輸通道能夠加強區域之間運輸經濟的發展。運輸通道的建設將降低沿線地區運輸成本,提高區域中心城市的輻射能力,帶動端點城市和沿線地區的快速發展,引導區域產業合理布局,形成多個交通經濟增長點,從而推動區域整體的社會經濟發展。
2、運輸通道有助于調整運輸結構,發揮運輸網絡的作用。不同的運輸方式有不同的優勢和特點,將不同的運輸方式組合在一起,有助于調整運輸結構,改善運輸布局,發揮綜合運輸網的重要作用。
3、運輸通道可以改善沿海港口布局,形成與社會經濟發展相適應的幾大港口群,使沿海和內地的經濟發展互相補充,互相支持,相得益彰。
4、運輸通道完善了區域綜合運輸體系,是區域客貨聯系流通的重要保證。區域綜合的運輸通道作為區域綜合交通運輸體系的重要組成部分,擔負著區域之間的穩定、龐大的客貨運輸任務,維系著區域內的人流、物流、商流以及信息流的交換流通。區域綜合運輸通道能力的提升、結構的升級,將完善區域間綜合運輸體系,加快區域客貨流通運轉的效率,滿足區域內層次化、多樣化的出行需求。
因此,運輸通道是區域運輸網絡的骨干,對區域運輸網絡的發展具有重大的作用。
四、運輸通道的發展趨勢
1、結構復雜化,運輸能力大型化
隨著高速公路、高速鐵路等新技術的應用,通道內的路徑和樞紐引入的線路也逐漸增多,通道的結構也變得更加復雜。重載列車的行使和多車道高速公路的修建,將使得通道的運輸能力有了很大的提高。高速鐵路客運專線、磁懸浮列車技術、真空管道技術的發展和應用,將會使得通道內運輸工具的行駛速度大大提高,特別是未來真空管道技術的發展和應用。
2、運輸通道內的運輸方式間進行分工協作
將各種運輸方式有機的組合起來,實現優勢互補,這是各種運輸方式分工協作的體現,也是未來的發展趨勢。同時,運輸通道內各個路徑的分工協作關系也將加強,并且分別承擔著不同的運輸需求任務。目前,隨著社會經濟的快速發展,更多的家庭擁有了小汽車,在一定范圍內,運輸通道內的公路和鐵路的競爭會發生變化,將由高速公路普通客運與高速鐵路之間的競爭轉變為小汽車與高速鐵路的競爭。
3、運輸通道與環境的關系趨于和諧化
目前,人類追的理想目標是--人與自然的協同進化與和諧共存。要么維護自己生存的搖籃,要么毀壞自己存在的基礎,這既取決于人類自身的認識和利用自然、改造自然地理性程度,又取決于人類對于自身存在的價值。在進行運輸通道的規劃與建設時,人類已逐漸開始關注,并將繼續關注交通運輸社會經濟的可持續發展,鼓勵采用先進的科學技術和新工藝、新材料,應盡量減少運輸通道建設對自然資源的占用和污染等負面作用,努力實現人與自然的和諧,運輸通道與自然地和諧、一體。
4、運輸通道趨于網絡化,其骨干作用更加明顯
隨著經濟的發展,區域對外的聯絡加強,市場的不斷擴大和發展要求與更多的地區加強聯系,原來單一區域的聯系已不能滿足經濟的發展和市場的不斷擴大。交通運輸需求的網絡化要求供應的網絡化,從而要求運輸通道體系向網絡化的方向發展,并且智能交通技術的應用,將與通道有關的所有交通活動納入一體,想成立體化的運輸體系,在區域中的骨干作用也得到充分的發揮和體現。
五、結論
在快速發展的現代社會中,運輸通道是區域運輸網絡中的重要組成部分,對交通運輸具有重要的作用。運輸通道的結構更加復雜,運輸能力進一步提高;各種運輸方式間相互分工協作;與環境的關系更加和諧;并且不斷趨于網絡化,在運輸網絡中的骨干作用更加明顯。我們需要了解和認清運輸通道的發展趨勢,以使能夠更好地利用運輸通道的優勢和特點,促進運輸網絡的不斷發展。
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