非金属材料范文

非金属材料篇1

无机非金属材料是20世纪40年代以后才提出来的，随着现代科学技术的发展，从传统的硅酸盐材料演变而来的。它与有机高分子材料和金属材料并列三大材料之一。主要用于传统工艺上面，比如水泥、陶瓷、玻璃以及耐火材料等等。对现代工艺发展，具有重要的意义。但是，无机非金属材料这个材料并不是大部分人都了解，为了其有利的发展，必须要将其引导至适用其发展的行业上面，本文针对无机非金属这一材料，在未来的发展道路上，该如何发展，如何适应时代要求，做出了相应的发展趋势的探讨。

【关键词】

高效；高科技设备；智能化；引进；升华

无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物，氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有从材料的统称。无机非金属材料是现代材料当中必不可少的，水泥、玻璃、陶瓷、等等材料的运用，尤其是建筑业，都是需要无机非金属材料的支撑，它关系着国家的命脉以及人类发展中所必要的材料。随着现代各行各业的发展速度，无机非金属材料也随着现代技术的发展而往更高层次的发展。

一、顺势环境发展，与环境合二为一

现在人们都追求“高利润”“高速度”发展，而没有考虑到环境对人类的重要性。特别是在材料这方面，材料的加工、制作以及运输都是特别容易产生废弃物，如果这些废弃物得不到很好的解决，最坏的结果就是破坏自然环境，打破生态环境。环境是人类赖以生存的基础，人类都是在环境里面生存的，这个是雷打不动的事实，如果一味的靠破坏环境来求得生存，最终都会被自然所抛弃。所以，在强调无机非金属材料的发展中，必须要保证与环境合二为一，确切的保证环境不能遭到污染，生态不能遭到破坏，做到人与自然“和谐发展”。

二、高效、节能、减排三合一

由于传统无机非金属材料产业是一个相对耗能高，环境污染严重的领域。随着世界各地对环境的关注度，务必使这种落后的传统生产方式得到改变，无论是在生产方式还是在经营理念方面，都要进行改变，以便探索出新的研发工艺。社会发展的速度很快，要想顺应社会的发展速度，必须要强调“高效”发展。而在环境保护这方面，必须要节能减排，以便做到与环境的合二为一。高效、节能、减排三合一是适应时展的产物，是社会经济发展与环境协调的体现。无机非金属材料在现实社会中的运用，必须要做到高技术设备与高素质人才并用。高效、节能、减排是国家发展中提出的综合考虑环境因素所做出的发展生产力的方案。

三、与国外发达国家相接

众所周知，中国国内的发展力跟某些发达国家相比较，还是有很大的差距的。中国的发展不能闭关锁国，或者是照搬外国的，这些都是错误的，而且是不现实的。要想获得发展，并且在技术上得到提升，必须要与发达国家相比较，再取其精华去其糟粕，最好是引进一些高素质的专业人才。最好是加快人才的培养，不断进行革新教育设置，把最新的相关知识写入教材，是学习者对无机非金属材料得到认识，让无机非金属材料技术得到升华，推动该项技术的发展。

四、引进国外的高科技设备，提升设备优势

综上所述，发达国家的技术以及设备，甚至是专业人才都是较高的。要想求得该项技术的发展，必须要适当的引进国外的高科技设备，综合所引进的技术，结合国内的发展，再加以提升，不能只是模仿，而不结合本国本地的实际需求，必须要做到“引进与提升”并用，促进无机非金属材料的更好的运用到实际中。

五、大型化生产能力逐渐取代单线生产能力

以往的无机非金属材料的生产能力就是流水线那种很简单的生产能力，大部分都是那种小厂甚至是私人承办的单线生产，没有达到大规模甚至大型化的生产能力。而现代社会发展速度如此之快，单靠这种小型的发展技术是不可能满足现代社会发展需求的，必须要有大型化的生产能力，来支撑这个市场。大型化的生产能力必须是要促进形成若干个有国际竞争力的大型建材集团，建立以企业为主导的新型建材工业科技创新体系，以提高无机非金属新材料品种的多样性。

六、智能化材料取代一体式

现在无论是手机还是电脑，大家都知道智能。智能化的机器设备已经逐渐取代以往的一体式的机器了。智能化的材料能够更好的体现出人性化，而且更符合时代的发展。智能化的无机非金属材料，是现代社会所缺乏的，人与人之间的沟通都是需要技巧的，更何况材料所运用的技术了。无机非金属材料在技术上采取智能化的设计，是材料性能的多元化，接受外部环境变化的信息，并能适时进行反馈。智能化主要应用的领域就在于建筑方面的智能化，这个是为了提高建筑材料的安全性，所以，智能化无机非金属材料是遵循时展要求的。

非金属材料篇2

无机非金属材料专业实验建设与改革

1师资建设方面

无机非金属材料工程专业实验师资建设应遵循年龄结构均衡、职务结构合理和学历结构高层化的建设原则，在师资队伍发展方面，注重引进人才，同时从科研和教学两方面培养青年教师。材料实验中心现有专职教师5人，应加大人才的引进，鼓励高学历及高职称教师参与专业实验教学及实验室建设和管理，鼓励实验室人员不断深造和充电，加强自身修养和业务水平，鼓励实验室人员积极参与科学研究。力求经过几年的努力，使教师年龄结构日趋合理，教师学历和学位层次明显提高，职称结构平稳，师资队伍结构全面优化，现已形成一支富有奉献和创新精神、治学严谨、相对稳定的教师队伍。

2专业实验课程体系建设

无机非金属材料工程专业实验课程体系建设要从培养无机非金属材料行业生产一线的工程应用型本科人才出发，以素质教育为主题，以工程教育为主线，把人才培养与社会需求紧密结合起来，把材料学科及产业发展与传统办学特色紧密结合起来，把材料科学与材料工程紧密结合起来;把培养工程意识和工程能力与培养学习习惯和学习能力有机结合起来，把适应近期就业的针对性专业训练与适应职业变换的能力教育有机的结合起来［3］。在无机非金属材料专业实验课程体系建设中要注重以下几点:⑴以“深化课程基础实验教学、加强综合实验能力训练、注重创新意识和创新能力培养”为宗旨，根据无机非金属材料工程专业培养目标、要求，构建“大材料”学科共同的知识和技能平台实验室;⑵注重我院专业特色，充分体现土木工程材料的特点;⑶实验课程设计不完全依附理论教学，充分体现实验教学自身的作用;⑷增加综合设计性实验，充分体现学生的创新性;⑸编写自己的实验指导书，注重启发性教学，加强探索性引导;⑹专业实验课程应及时体现无机非金属材料的最新进展。

3实验室建设

无机非金属实验室的建设要根据专业培养计划开展，考虑到我院的经济状况，可采取整体规划，逐年完善的方针进行建设。经过近几年的发展建设，无机非金属专业实验室已有初步的雏形，但实验室建设仍然面临场地不足、设备老化、设备配置不合理、设备购置混料等一系列问题。考虑到我院土木建筑材料的特色，要加强这方面的建设，首先建设一条模拟水泥生产线，并开辟一块土木工程材料原料堆放场地。最后还要加强材料性能评价实验室的建设，争取配备一些先进的性能测试设备，争取在未来的几年内把无机非金属实验室建设成配置有大量国内外先进的实验设备，可进行先进材料的制备、结构分析、材料性能评价等实验，实验教学条件已达到省内一流先进水平的现代化实验室。

4实验室管理建设

加强实验室管理建设，是提高实验教学质量的保证。在实验室管理建设中，要规范与完善规章制度，在实验室工作中建立激励机制。完善实验室和仪器设备的责任制管理制度。分别制订实验室和仪器设备的责任制管理制度，由专人负责对贵重仪器和低值仪器设备分别进行分类管理。单价5万元以上的贵重仪器，除实行专人责任制管理外，并逐件建立仪器档案，仪器档案上交由学院综合档案室统一管理，既使贵重仪器实现了全院资源共享，也强化了管理。建立激励机制，实行工作业绩与晋升职称、津贴分配等挂钩的考核制度，有力地促进了实验室的管理建设。结合学院的有关规章制度，每学期进行一次考核，根据量化的考核标准，把考勤情况、实验室教学和科研工作量以及工作效率等综合考核结果，直接与个人的晋升职称、津贴分配等直接挂钩，鼓励多劳多得，优质优酬。加强开放实验室的管理机制［4］，制定具体开放流程，理清责任。实验室开放时，必须有指导教师值班，负责做好教学秩序、器材供应、实验室安全等管理工作，并认真做好实验室开放记录。学生进入实验室实行登记制度，在实验室进行实验应遵守实验室的各项规章制度。损坏仪器设备的需按有关规定处理。

小结

无机非金属材料专业实验的建设与改革要建立在“大学科”背景下，以材料的制备与加工、组成与结构、性质、使用性能等四个要素及其相互关系为基础，建立无机非金属材料专业实验课程体系，体现素质结构、能力结构、知识结构协调发展的原则。以深化课程基础实验教学、加强综合实验能力训练、注重创新意识和创新能力培养为宗旨，通过不断实践、不断总结认识无机非金属材料专业实验教学体系逐步完善，以满足培养具备解决实际工程问题能力人才的需要。

非金属材料篇3

（一）碳族元素在周期表中的位置

ⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA

BCNOF

AlSiPSCl

GaGeAsSeBr

InSnSbTeI

TlPbBiPoAt

（二）碳碳元素及其单质的性质变化规律

元素名称元素符号原子半径

（nm）主要

化合价单质的性质

颜色、状态密度

（g·cm—3）熔点

（℃)沸点

（℃）

碳C0.077+2，+4金刚石：无色固体

石墨：

灰黑色固体3.51

2.253550

3652

—3697

（升华）4827

4827

硅Si0．117+2，+4晶体硅：灰黑色固体2.32—2.3414102355

锗Ge0．122+2，+4银灰色固体5.35937.42830

锡Sn0．141+2，+4银白色固体7.28231.92260

铅Pb0．175+2，+4蓝白色固体11.34327.51740

碳族元素化合价主要有+4和+2，C、Si、Ge、Sn的+4价化合物是稳定的，而Pb的+2价化合物是稳定的。

例PbO2有强氧化性

阅读下列材料，回答有关的问题

锡、铅两种元素的主要化合价+2价和+4价，其中+2价锡元素和+4价铅元素的化合物均是不稳定的，+2价锡离子有强还原性，+4价铅元素的化合物有强氧化性。例如Sn2+还原性比Fe2+还原性强。PbO2的氧化性比Cl2氧化性强。

（1）写出下列反应的化学方程式

①氯气跟锡共热__________；②氯气跟铅共热__________；③二氧化铅跟浓盐酸共热__________；

（2）能说明Sn2+还原性比Fe2+还原性强的离子方程式______________。

答案：

（1）

①

②

③

（2）

二．碳族非金属氧化物比较

COCO2SiO2

类别

酸性

氧化还原性强还原性弱氧化性弱氧化性

毒性有毒无毒无毒

反应实例：

酸性：H2CO3>H2SiO3

与碱反应：CO2+2OH—=CO32—+H2OCO2+H2O+CO32—=2HCO3—CO2+OH—=HCO3—

思考：CO2通入NaOH溶液中生成的盐是什么？

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

思考：盛放碱液的试剂瓶为什么不能用玻璃塞？

氧化还原性

三、Na2CO3与NaHCO3的比较

Na2CO3NaHCO3

俗称纯碱（苏打）小苏打

溶解性易溶易溶

溶液度Na2CO3>NaHCO3

稳定性稳定不稳定

与酸反应出CO2速率慢（分二步）

CO32—+H=HCO3—

HCO3—+H+=H2O+CO2快（一步）

HCO3—+H+=H2O+CO2

相互转化

方程式如下：

Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3

NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O

四、知识网络

（一）碳及其化合物

（二）硅及其化合物

五．硅酸盐工业

水泥玻璃陶瓷

原料黏土（CaCO3）纯碱、石灰石、石英黏土

反应原理复杂反应原理

非金属材料篇4

【关键词】无机非金属 课程教学 教学模式

【基金项目】本论文受江西省高等学校教学改革研究课题，2013“卓越计划”背景下无机非金属材料工程专业课程创新改革研究（编号：JXJG-13-7-14）项目资助。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）09-0232-01

随着现代无机非金属材料领域的迅猛发展、知识体系的扩充及翻新、学科之间竞争的加剧、交叉学科的涌现以及工业领域对人才素质要求的提高，无机非金属材料行业的发展面临着更多挑战，同时对高校教育，尤其是无机非金属材料专业的学生在专业课程的学习和掌握方面提出了更高的要求。此外，在我国高等教育进入大众化教育阶段，“就业难”现象的凸显再一次印证了我国高等教育不应单纯关注于人才的数量，在人才培养质量，尤其是高级应用技术性人才质量的保证方面，任重而道远。因此，无机非金属材料专业想要达到或满足相关的标准，解决目前所面临的问题，必须对本专业的课程进行相应改革。

无机非金属材料概论是无机非金属专业的基础课程，该课程具有涵盖内容广、综合性强、学科交叉特性突出、知识系统丰富等特点，它主要研究无机非金属材料的成分和制备工艺、组织结构及材料性能之间的相关关系，包括玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料、复合材料及新型陶瓷材料等。传统的教学模式主要采用接受性学习的方式授课，抽象化的授课方式增加了学生对相关知识的掌握难度。同时，学生长期处于被动接受知识状态，对其思维能动性和创造性均不利。此外，在课程设置方面，教学内容继续沿用过去传统的精英教学模式，单一、僵化的教学方法和手段不利于调动学生的积极性；课程实验及工程实践经验的缺乏进一步导致学生对相关知识是理解和掌握仅停留于理论阶段，不利于学生发散性思维的培养。总之，对目前教学方式进行改革，引入新的学习方式，着重培养学生的自主意识和发散思维能力；以问题为导向，通过探索式学习、合作式学习、自主式学习、探讨式学习等方式，将传统的以教师为主导的课堂，变成学生主导，教师统筹的“气氛”课堂，最终实现知识点的梳理和问题的解决。“气氛”课堂不仅仅限于对知识的理解和掌握，它更注重教师与学生的情感、态度以及价值观的实现，重视个体的主体性和创造性价值的培养。在“气氛”课堂中，小组合作学习教学法是一种非常实用的教学方式，所谓小组合作学习教学法，是指根据一定的合作性程序和方法促使学生在异质小组中共同学习，从而利用合作性人际交往促进学生认知、情感的教学策略体系[1]。在这种教学方式中，教师创造情景、学生在相互合作与对话中主动构建知识。教师作为问题的设计和开发者，在学生学习过程中发挥着促进者和合作者的角色，而学生通过相互帮助、协作和理解，最终促成问题的解决[2]。因此，以“气氛”课堂取代传统精英教学方式，将为目前所面临诸多问题提供新的解决方案。

在传统的无机非金属材料概论课堂教学过程中，教师往往只注重理论授课。但是，作为工科专业教学中的重要内容，学生的应用能力和工程能力的培养往往被忽视。因此，在掌握扎实理论知识的前提下，提高学生的工程素质和实践能力对学生就业率的提高有非常重要的影响。由于“无机非金属材料概论”属于认知性基础课程，鉴于本课程的特殊性，在教学过程中，引入动画、视频和模拟仿真技术等现代教学手段，将抽象的理论知识、处理工艺进行直观的展示，学生对相关知识点和工艺有更直观的认识[3]。此外，通过增加生产技能实训、无机非金属材料工艺实训、无机非金属材料课程设计与实践等环节，能够进一步对所学基础知识进行加深和巩固。

总之，在无机非金属材料概论的教学实践过程中，针对目前无机非金属材料专业面临的一些问题，我们对本课程的教学方式作了一定的探索与改革，良好的教学效果也印证了改革的可行性。因此，今后我们对相关教学方法进行推广，以期改进学生的学习方式、提升学习能力，为满足“卓越工程师培养计划”而努力。

参考文献：

[1]刘明龙. 大学课堂合作学习绩效及其影响因素研究[D]. 陕西：陕西师范大学，2009

[2]刘宏波.近十年无机非金属材料工程专业的教学改革[J]. 广州化工，2016，44（8）：201-202

[3]王春香，李之锋，蒋鸿辉等.卓越计划背景下无机非金属材料专业课程改革初探[J].大学教育，2016（1）：129-130

作者简介：

非金属材料篇5

我国的高等教育在20世纪末进行了大力改革，取得了令人瞩目的成绩。但是，由于长期形成的教学理念及经费等方面的原因，各类理工科专业在实验教学体系改革中成效不显著。尤其对于无机非金属材料这类实验学科，必须将实验教学体系的改革和整个教学体系的改革通盘考虑，同时将高校培养自主创新人才的目标与实验教学改革相结合,只有这样才能在新的教学计划中实现既定的人才培养目标，培养出基础雄厚、勤于思考、善于动手的新时代大学生。

一、我校无机非金属材料专业现状

1998年，国家教育部新颁布了普通高校本科专业目录，对原有专业设置和专业结构进行了调整，旨在拓宽专业口径，提高学生基本素质，以增强学生对社会主义市场经济和科学技术不断发展的适应性[1]。

我校在新的专业目录中，无机非金属材料专业需要培养具备材料科学与工程方面的专业基础知识，掌握材料科学与工程领域的相关专业知识，能在无机材料、复合材料和纳米材料结构研究与分析、材料的制备、材料成型与加工等领域从事科学研究、技术开发、工艺设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。无机非金属材料专业课程体系、教学内容和实验教学体系的制定都是围绕着这一目标，对于培养综合型人才，实验教学环节显得尤为重要。

二、我校无机非金属材料专业实验教学体系中目前存在的主要问题

1、实验教学的内容设置过于依赖理论课程。在传统教学理念中，实验教学一直被认为是理论课程教学的补充，忽视了实验教学作为课程主体的独立性；在传统教学方法中，往往只考虑实验教学内容与理论课程设置的一致性，而忽视了实验课程本身所具有的规律及特点。

2、实验教学内容上，存在着“四多四少”：依赖于课程理论教学的验证性实验多，能发挥学生能动性、积极性的设计性实验少；经典的理论性实验多，有特色的、能反映学科最新研究动态和工程实践的实验少；孤立的单元性实验多，多学科内容复合的综合性实验少；老师讲解并演示指导操作的实验多，学生自主思考动手设计操作的实验少。

3、教学方法上，缺乏创新，教学手段单一、方法古板。在大多数的实验课程中，教师将实验讲义准备的越来越详细，实验用具也准备的越来越具体。对于学生而言，只需要按照老师的讲义，“照方抓药”即可完成实验。这类实验进行的多了，学生便会对实验缺乏兴趣与主动性，进而导致忽视实验课程在教学过程中的作用。

4、在其他方面，存在着实验设备陈旧；部分实验设备缺乏，不能满足每个实验组的要求，造成实验设备在实验教学时高负荷操作等问题。

三、无机非金属材料专业实验教学体系的改革思路

实验教学体系的构建是否科学、合理，对能否培养出既掌握扎实理论知识，又具有动手实践能力的综合性人才有着重要的影响。结合国家的教育方针与政策、无机非金属专业的培养目标、社会对本专业的实际需求、学生对实验教学内容的建议及上文中提到的所存在的各种问题等，我们提出了我校无机非金属材料专业实验教学体系的改革思路。

A、实验教学体系构建的指导思想及原则：

1、以创新能力、动手能力培养为实验教学的核心。从单纯的讲授知识、传授技能转变为培养学生自主创新能力；培养学生将课堂专业知识与实验技能相结合的能力；培养学生在实验中发现新现象，解释新现象的能力；培养学生动脑思考、独立设计实验并完成的能力。

2、优化课程实验配置，积极压缩验证性实验，多开设综合性和设计性实验，大力发展开放性实验。开设能够反映本学科最新研究动态及工程实践方面的实验内容，增加学生自主设计性实验、多学科综合性实验及单方向深入研究性实验。

3、提倡以学生为主体的意识，因材施教，注重学生个性的发展。改进教学方法，由以前的教师一包到底，转变到学生为主、教师辅导的形式，充分调动并发挥学生的主观能动性、积极性和创造性。

4、以无机非金属材料的制备工艺、性能测试、结果分析为主线，构建与专业理论教学相平行的实验教学体系。两者之间既要做到相互独立、各自发展，又要做到互相补充，共同进步。充分体现实验在材料设计、研究、生产过程中的主导地位。

5、在实验教学过程中，注意使用现代化教学手段，引入多媒体教学等内容；在实验教材的安排上，根据实验课程内容的调整，重新编制内容新颖的实验教材；在实验设备上，加大投资力度，尽可能满足学生对实验条件的要求。

6、合理设置实验室，加强实验室与教研室之间的联系，建立健全的实验教学体制。加强对实验教师的培训，使其能充分调动学生对实验课程的学习积极性。

B、实验教学体系的构建思路和具体方法

遵循上述指导思想和原则，我们拟定了无机非金属材料专业实验教学体系的构建思路和具体方法。我校的无机非金属材料专业实验教学体系应该是一个“四种方式、三个阶段、两种综合、一个目标、以能力培养为核心并贯穿整个培养计划始终的实验课程体系。”

1、“四种方式”是指学生在校期间的实验教学可以分为四种不同的方式。分别为：前期的公共性实验、中期的开放性实验和专业实验、后期的毕业论文实验。

公共性实验是指学生在大一大二学习基础课程时，对本专业相关的基础实验内容的学习。这种方式有利于学生打下良好的实验基础，有利于其熟悉实验操作、实验手段，掌握最基本的操作技能，为进一步的专业学习及实验打下良好的基础。

开放性实验和专业实验也非常重要，这是在学生学习专业知识的过程中进行的。我们一方面强化专业基础实验教学，提高教学时数，且单独设课，重要的是我们根据材料类专业的共同特点，建立了专业基础课的公共实验平台，即将专业基础实验构建为四类公共实验：材料合成与制备实验、材料成形与加工实验、材料结构与表征实验、材料性能测试实验；另一方面，我们针对无机非金属材料量多面广的特点，设立了各种设计性的专业实验，这些实验完整再现了一个具体材料的设计过程，而且多是教师们的科研课题，非常具有时效性、前沿性。

这两种方式非常有利于学生进一步了解自己所学专业的内涵及发展前景，有利于形成和强化学生的专业思想，为日后的进一步学习或工作打下基础。

毕业论文实验是对学生四年大学学习的一个总结，是理论知识和专业知识有效的结合。对于进一步考研深造的学生而言，可以尽早进入研究状态；对于工作的同学而言，也可使其更快的熟悉工作岗位。

2、“三个阶段”是指学生在校期间的实验教学可分为三个阶段，并使其对应到上述的“四种方式”中。

首先是前两年的理论学习及基础实验阶段。在这期间，学生需要掌握基础实验所需要的理论知识，如化学、物理及物理化学等；学会进行基本的实验操作，能够独立完成教师布置的实验任务。

中期是指学生在大三学年接触专业知识之后，安排一定的与专业知识内容相关的学科前沿课题，或者工程实践课题等实验项目。从而使学生在理论上及实践上均对专业内容进行了解。这一阶段应该是学生锻炼实验能力的主要阶段。

后期是指学生在大四阶段对专业知识深入了解之后，同时结合毕业论文环节，进一步查漏补缺，进而弥补自己在理论或实验技能上的不足。

3、“两种综合”是指在实验教学体系中要做到实验课程内容综合化和教学方法综合化。

实验课程内容综合化，是指在实验内容的安排上，尽量取消验证性实验，尽可能安排综合性和设计性实验，并注重体现专业特色。在条件允许的情况下，也可以选择跨专业的综合性实验安排。在实验内容的综合化方面，要根据不同的学生情况进行不同的安排。

教学方法的综合化是指在实验教学的过程中，引入各种教学方式，如多媒体教学，演示教学、计算机模拟等。对于验证性、综合性实验等，采取传统的封闭式教学方法；对于设计性、研究性实验，则可以采取学生分组，自主讨论研究，方案自定、共同协作的开放式教学方法。

4、“一个目标”即实验教学改革的唯一目标为培养具有丰富理论知识、具有自主创新思想和专业思想、拥有较强动手能力的新时代大学生，使学生在毕业后能顺利地进入研究或工作中。

四、结束语

在我们的改革思路中，充分考虑了本校以往实验教学中所存在的一些问题，并针对这些问题结合本校教学及学生的实际情况，提出了解决方案。

非金属材料篇6

[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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[4]李娜，王武，王红玲．实习基地外延拓展与校企合作内涵建设研究[J]．实验技术与管理，2012，29(10)：185-187．

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[6]李志辉，张国栋，李婷，等．卓越工程师培养与实习基地建设的研究[J]．实验技术与管理，2013，30(3)：169-179．

非金属材料篇7

【关键词】有限元；非线性；金属结构；安全裕度

Nonlinear Analysis of The Typical Civil Aircraft Metal Structure

WANG Fa-mu TANG Jia-li

（Shanghai Aircraft Design and Research Institute of COMAC，Shanghai 201210，China）

【Abstract】A method to determine the margin of safety in nonlinear analysis is proposed in this paper. Based on this method， the strength analysis of the metal stiffening rib is carried out by using FEM software.

【Key words】FEM； Nonlinear； Metal Structure； Margin of safety

0 引言

有限元法最初是用来处理固体力学问题，直到1956年，波音飞机工程师Turner，Clough等人首次将有限元法用机机翼结构分析，吹响了有限元应用的号角。到了20世纪80年代，伴随着计算机技术的提升，有限元结构分析方法及软件呈现出井喷式的发展。目前为止，有限元法被广泛的应用于工程实际中，比如航空航天、船舶、土木工程等。

飞机在飞行过程中受到外力作用，某些构件有可能会处于高应力状态，工程上对于这种情况的分析，一般基于材料线弹性假设，而真实的材料应力应变曲线[1]如图1所示。当材料应力高于比例极限时，随着应变的增加，材料进入屈服状态，应力增加变缓。所以传统工程计算方法在处理结构高应力问题时具有一定的保守量。为了提高材料利用率，减轻飞机结构重量，更加准确地模拟出结构真实的应力应变状态，需要考虑材料非线性对结构进行分析。

图1 材料应力应变曲线图

1 材料非线性数值模拟时的结构安全裕度确定方法

结构的安全是指在预计的寿命内，结构具有承受设计载荷的能力。

经典的飞机强度设计方法均采用这样的准则[2]：使设计结构的最小计算承载能力大于估算的最大设计载荷，并且常引入大于1的安全系数。

在飞机结构设计中，根据第四强度理论[3]，金属结构的安全裕度计算方法如下：

其中，σb为材料的极限拉伸强度，σ为Von Mises应力，由三个方向的主应力按照一定形式组合而成。

当材料应力大于比例极限时候，有限元计算所得到的应力会大于实际的应力值，从而导致结构安全裕度偏保守。此时，如果出现安全裕度小于零的情况，就简单地对结构进行加强，将导致结构不必要的增重。因此，在工程中遇到这种情况，需要在模型中引入材料非线性，进行进一步的计算，得到屈服极限σy下的应变值ε'。只要ε'小于材料拉伸率，则结构依然是满足强度要求的。

但上述方法的缺陷在于无法给出结构的真实安全裕度，因为此时材料已进入非性，简单的许用应力（应变）/应力（应变）不能真实地反映出结构继续承载的能力。

为了得到非线性情况下结构继续承载的能力，可以按照以下步骤来计算结构的安全裕度：（1）当外载荷为F时，通过非线性分析得到的最大应变为ε；（2）通过调整外载荷，假设其值为n・F时，非线性分析得到的最大应变εmax达到了材料的拉伸破坏应变，则可得该结构安全裕度如下：

其中，n为外载荷调整系数，其值大于1并以0.01的步长向上增长。具体流程如图2所示。

2 算例

2.1 典型金属加强肋结构

民用飞机典型金属加强肋结构主要用于结构维形、传递局部气动载荷和集中载荷，增加蒙皮弦向刚度，提高蒙皮及长桁临界失稳应力，为蒙皮及长桁提供边界支持。本文金属加强肋采用7050-T7451厚板机加成型，缘条及腹板厚3mm，与蒙皮采用螺栓连接，同时在耳孔处承受较大的集中载荷，结构形式如图3所示。根据《MMPDS-05》[1]可知材料性能如表1所示。

2.2 有限元模型

采用二阶四面体单元对典型金属加强肋结构进行了网格划分，所建立的有限元模型约260000个节点，160000个单元。在加强肋表面与蒙皮连接处施加面内约束，即U1=U2=0，耳孔点施加集中载荷，如图4所示，材料曲线如图5所示。

2.3 数值模拟结果

线弹性分析，得到的结果如图6所示，肋腹板孔边最大Von Mises应力为955MPa，远高于材料的拉伸极限强度，结构安全裕度为

由于高应力区域集中在肋腹板孔边局部，根据工程判断，结构仍然拥有继续承载的能力，因此可以利用材料非线性分析来计算结构真实的应力应变状态。通过计算，得到了如图7所示的应力和应变云图。由图7可知，孔边最大应变25240，小于材料的延伸率30000，满足强度要求。

2.4 结构安全裕度计算

根据图2所示的方法，对典型金属加强肋结构进行安全裕度计算。令n从1开始，以0.01的步长进行计算，可以得到如表2的结果。

由表2可得当n=1.05时，最大应变为29270με；当n=1.06时，最大应变为30200με，大于材料的延伸率30000με。因此，结构的安全裕度为

M.S.=n-1=1.05-1=0.05

3 结论

本文在参考一般工程计算方法的基础上，提出了一种材料非线性数值模拟时的结构安全裕度确定方法，并通过有限元软件对民用飞机典型金属加强肋结构进行的强度分析，从而验证了该方法的有效性，为飞机结构处理高应力问题时提供了一种可行的方法。

【参考文献】

[1]FAA，Metallic Materials Properties Development and Standardization（MMPDS） [M]，2010.

[2]杜志明，范军政.安全裕度研究与应用进展[J].中国安全科学学报，2004，14（6）：6-10.

非金属材料篇8

关键词：校企共建； 人才培养； 无机非金属； 实践教育基地

项目来源：广西教育厅项目（2012JGZ119）；广西教育科学“十二五”规划2013年计划项目（2013 C030）

Explortion of School and Enterprises Practical Education Bases building in Inorganic Non-metallic Materials Professional

Abstract： The build of school and enterprise practical education bases not only satisfied the requirement of training applied talents，but also expanded the breadth and depth of school-enterprise cooperation and achieved mutual promotion. The article mainly expounded the construction target，construction ideas and construction methods of school and enterprises practical education bases in inorganic non-metallic materials of Guilin University of Technology， analysed the advantages of school and enterprises practical education bases.

Key words： school-enterprises cooperation； personnel training； inorganic non-metallic materials professional； practical education base

1.引言

实践教育基地是大学生认识行业、了解社会和深入生产一线的窗口，汇集了丰富的教育资源、企业资源。校内外实习实践活动是一种更深层次的学习和实践活动，通过这种活动，大学生能将所学理论及时用于实践并进行检验，拓宽理论学习的平台，培养学生独立思考、解决问题及创新的能力，提升自身专业水平和服务社会的能力。另外，校内外实践基地也是一个保证校企双边活动得以开展和深化的载体，通过“互利双赢，走向融合”模式建立的校内外实践基地，在各自不同利益基础上为寻求发展、谋求共同利益而展开活动，真正实现产学研的紧密结合。

2.建设目标

在现有基础上进一步优化运行机制，完善实践教学的组织与管理，形成一套学生实习管理办法；完善实践教学体系，丰富实践教学方式，拓宽实践教学渠道，加强学生工程能力培养；在桂林理工大学材料科学与工程学院打造一支专业知识扎实、工程背景深厚、具有广阔国际视野的工程实践教育中心师资队伍；依托工程实践教育中心，进一步加强桂林理工大学材料科学与工程学院与广西鱼峰水泥股份有限公司的校企合作，扩大双方合作的广度与深度，实现产学研的相互促进，达到共赢目的；努力将本校该专业的实践教育基地建设成全区具有示范性的工程实践教育中心。

3.建设思路

遵照教育部“卓越工程师培养计划”相关精神，立足广西鱼峰水泥股份有限公司整体实力和我校桂林理工大学材料科学与工程专业特色，整合优质资源，加强校企合作，实现从知识传授向创新能力、工程实践能力、管理能力培养的转变，做到“知行合一”，推动创新型工程人才培养模式改革，在工程教育领域培养引领桂林理工大学无机非金属材料专业发展的卓越工程师。

工程实验教育基地以加强无机非金属材料相关专业的实践教学和与合作企业深度融合联合培养高素质应用型人才为目标，结合我校实际和办学特色，在广西特色专业“无机非金属材料工程专业”的基础上打造与材料学相关的综合实践教学平台，探索具有本校特色的应用型特色人才实践教学模式，建设产学研一体的高校与企业深度融合的工程实验教育基地。

1）深入开展学校人才培养与企业实践的互动，从生产实习、课程设计、毕业设计的选题全程由企业提供部分实践教学场地和工程师指导，创造出理论与生产实践相结合的工程环境，使学生学以致用，提高学生工程实践能力。

2）利用桂林理工大学材材料科学与工程学院的师资力量、科研平台、学科平台和教学优势，为企业提供员工培训、职业技能鉴定、成人教育等方面的服务与支持。

3）集中校企双方的智力优势和科研力量，实施协同创新战略，联合开展科技攻关，联合申报科研课题，引导更多教师向双师型方向发展。

4）双师型教师与外聘企业工程师对学生授课，试点改革部分课程从目前的“教案式”教学转向“项目式”的教学，培养学生成长为卓越工程师的基本素质。

5）联合企业开展订单式人才培养模式探讨，为企业输送高素质的应用型人才。

4.实践教育基地建设

4.1校内实践教育基地建设

更新并补充教学设施及教学相关软件配置，完善教学体系，增加与本专业教学相关的生产、设计及操作实习相关软件条件。建成集教学、实习、科研、技能考核、技术推广与服务为一体，多功能、综合性校内工程实践教育基地，为学生进入企业工程实践教育中心提供岗前培训，使校内实践教学基地成为联系高校与企业的桥梁，成为学生职业素质培养、工程实践能力训练以及技术服务的窗口，实现企业与高校实践教学资源共享。另外，校内实践教育基地还为校企联合开发项目提供交流的平台和科研的场地。

4.2校外实践教育基地建设

1）成立校外工程实践教育中心。工程实践教育中心教师队伍由各企业中级职称以上的技术人员和高级管理人员、学校推荐的有较强工程实践能力的专业教师以及外聘的其他企业（或设计院）工程技术人员和优秀的退休工程师等兼职人员组成。中心主任由企业总工程师以上主要管理人员担任，负责建设中心、指导教师队伍、制定师资培训计划。实践教育中心主要负责学生校外实习工作的总体筹划、校企合作项目的申报和研究开发、校内老师工程实践教育的安排。

2）与各企业签订培养协议，聘用校外实习指导教师，负责指导学生校外实习。在企业设置多种生产过程的操作岗位，让学生了解工艺流程、设备、测量和控制系统，熟悉工厂生产装置、运行管理、环境保护等相关法规；参与企业一定规模的技术改造或新系统建设项目的立项―设计―工程施工―试车全过程，参与生产及运作系统的设计、运行和维护、新产品开发和设计。根据企业生产的技术改造、新建项目及其相关的研究开发需要，由学校和企业（或设计院）共同选定合适的设计题目、指导学生完成相关设计任务。使高校与企业、市场紧密稳定地结合；学校与企业共同管理、共同考核，确保实践环节教学质量，形成企业工程实践教育基地运行管理长效机制，充分满足学生生产性实习和顶岗实习的需要。

3）与企业联合开发项目，充分利用学校的人力资源、教育资源，企业的技术人员、生产平台，既缩短科研成果转化的周期，也保障了科研选题的前沿性，进一步深化校企合作。

4）根据企业存在的一些情况，进一步完善实践教育基地的硬件及软件设施条件，增设专门的实践教育基地办公场所，由实践教育中心派专人负责管理，并制定相应的开放制度，满足学校和企业实习、科研的要求。

5.结语

校内外实践教育基地作为实践教育平台在人才培养过程中发挥着极其重要的作用，对构建实践教学体系，完善应用型人才培养模式及促进校企深度合作等方面起着关键的作用。实践教育基地的建设不仅满足学校应用型人才培养的需求，还扩大校企双方合作的广度与深度，实现产学研的相互促进，达到“双赢”目的。解决了目前大多数院校存在的实习经费紧张、实习基地难寻、科研成果转化困难等难题。校企共建实践教育基地是工科院校大学生培养的一次飞跃，也是企业寻求合作、寻求技术创新的一个突破。

参考文献

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