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一、生物醫(yī)用高分子材料的特點(diǎn)
生物醫(yī)用高分子材料是一種聚合物材料,主要用于制造人體內(nèi)臟、體外器官、藥物劑型及醫(yī)療器械。按照來源的不同,生物醫(yī)用高分子材料可以分為天然生物高分子材料和合成生物高分子材料2種。前者是自然界形成的高分子材料,如纖維素、甲殼素、透明質(zhì)酸、膠原蛋白、明膠及海藻酸鈉等;后者主要通過化學(xué)合成的方法加以制備,常見的有合聚氨酯、硅橡膠、聚酯纖維、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯等。按照材料的性質(zhì),生物醫(yī)用高分子材料可以分為非降解材料和降解材料。前者主要包括聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴,芳香聚酯、聚硅氧烷等;后者包括聚乙烯亞胺—聚氨基酸共聚物、聚乙烯亞胺—聚乙二醇—聚(β-胺酯)共聚物、聚乙烯亞胺—聚碳酸酯共聚物等。
生物醫(yī)用高分子材料作為植入人體內(nèi)的材料,必須滿足人體內(nèi)復(fù)雜的環(huán)境,因此對材料的性能有著嚴(yán)格的要求。首先,材料不能有毒性,不能造成畸形;其次,生物相容性比較好,不能與人體產(chǎn)生排異反應(yīng);第三,化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng),不容易分解;第四,具備一定的物理機(jī)械性能;第五,比較容易加工;最后,性價(jià)比適宜。其中最關(guān)鍵的性能是生物相容性。
根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(InternationalStandardsOrganization,ISO)的解釋,生物相容性是指非活性材料進(jìn)入后,生命體組織對其產(chǎn)生反應(yīng)的情況。當(dāng)生物材料被植入人體后,生物材料和特定的生物組織環(huán)境相互產(chǎn)生影響和作用,這種作用會(huì)一直持續(xù),直到達(dá)到平衡或者植入物被去除。生物相容性包括組織相容性、細(xì)胞相容性和血液相容性。
二、生物醫(yī)用高分子材料的發(fā)展歷史
人類對生物醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用經(jīng)過了漫長的階段。根據(jù)記載,公元前3500年,古埃及人就用棉花纖維和馬鬃縫合傷口,此后到19世紀(jì)中期,人類還主要停留在使用天然高分子材料的階段;隨后到20世紀(jì)20年代,人類開始學(xué)會(huì)對天然高分子材料進(jìn)行改性,使之符合生物醫(yī)學(xué)的要求;再后來人類開始嘗試人工合成高分子材料;20世紀(jì)60年代以來,生物醫(yī)用高分子材料得到了飛速發(fā)展和廣泛的普及。1949年,美國就率先發(fā)表了研究論文,在文中第1次闡述了將有機(jī)玻璃作為人的頭蓋骨、關(guān)節(jié)和股骨,將聚酰胺纖維作為手術(shù)縫合線的臨床應(yīng)用情況,對醫(yī)用高分子的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。這被認(rèn)為是生物醫(yī)用高分子材料的開端。
在20世紀(jì)50年代,人類發(fā)現(xiàn)有機(jī)硅聚合物功能多樣,具有良好的生物相容性(無致敏性和無刺激性),之后有機(jī)硅聚合物被大量用于器官替代和整容領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展,20世紀(jì)60年代,美國杜邦公司生產(chǎn)出了熱塑性聚氨酯,這種材料的耐屈撓疲勞性優(yōu)于硅橡膠,因此在植入生物體的醫(yī)用裝置及人工器官中得到了廣泛應(yīng)用。隨后人工尿道、人工食道、人工心臟瓣膜、人工心肺等器官先后問世。生物醫(yī)用高分子材料也從此走上快速發(fā)展的道路。
三、生物醫(yī)用高分子材料的發(fā)展現(xiàn)狀、前景和趨勢
據(jù)相關(guān)研究調(diào)查顯示,我國生物醫(yī)用高分子材料研制和生產(chǎn)發(fā)展迅速。隨著我國開始慢慢進(jìn)入老齡化社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的逐步提高,植入性醫(yī)療器械的需求日益增長,對生物醫(yī)用高分子材料的需求也將日益旺盛。2015年1月28日,中國醫(yī)藥物資協(xié)會(huì)的《2014中國單體藥店發(fā)展?fàn)顩r藍(lán)皮書》顯示,2014全年全國醫(yī)療器械銷售規(guī)模約2556億元,比2013年度的2120億元增長了436億元,增長率為20.06%。但是相比于醫(yī)藥市場總規(guī)模(預(yù)計(jì)為13326億元)來說,醫(yī)藥和醫(yī)療消費(fèi)比為1∶0.19還略低,因此業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,醫(yī)療器械仍然還有較廣闊的成長空間,生物醫(yī)用高分子材料也將迎來良好的發(fā)展前景。
根據(jù)evaluateMedTech公司基于全球300家頂尖醫(yī)療器械生產(chǎn)商的公開數(shù)據(jù)而得出的報(bào)告《2015-2020全球醫(yī)療器械市場》預(yù)測,2020年全球醫(yī)療器械市場將達(dá)到4775億美元,2016-2020年間的復(fù)合年均增長率為4.1%。世界醫(yī)療器械格局的前6大領(lǐng)域包括:診斷、心血管、影像大型設(shè)備、骨科、眼科、內(nèi)窺鏡,其中生物醫(yī)用高分子材料在其中都得到了廣泛的應(yīng)用。
以往的醫(yī)學(xué)研究對組織和器官的修復(fù),更多是選擇一種替代品,實(shí)現(xiàn)原有組織和器官的部分功能。隨著再生醫(yī)學(xué)和干細(xì)胞技術(shù)的迅速發(fā)展,利用生物技術(shù)再生和重建器官、個(gè)性化治療和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)已經(jīng)成為趨勢。因此傳統(tǒng)的生物醫(yī)藥高分子材料已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的需求,需要模擬生物的結(jié)構(gòu),恢復(fù)和改進(jìn)生物體組織與器官的功能,最終實(shí)現(xiàn)器官和組織的再生,這也是生物醫(yī)用高分子材料未來的發(fā)展方向。
生物醫(yī)用高分子材料在醫(yī)療器械領(lǐng)域中得到了非常廣泛的應(yīng)用,主要體現(xiàn)在人工器官、醫(yī)用塑料和醫(yī)用高分子材料3個(gè)領(lǐng)域。
1.人工器官
人工器官指的是能植入人體或能與生物組織或生物流體相接觸的材料;或者說是具有天然器官組織或部件功能的材料,如人工心瓣膜、人工血管、人工腎、人工關(guān)節(jié)、人工骨、人工肌腱等,通常被認(rèn)為是植入性醫(yī)療器械。人工器官主要分為機(jī)械性人工器官、半機(jī)械性半生物性人工器官、生物性人工器官3種。第1種是指用高分子材料仿造器官,通常不具有生物活性;第2種是指將電子技術(shù)和生物技術(shù)結(jié)合;第3種是指用干細(xì)胞等純生物的方法,人為“制造”出器官。目前生物醫(yī)用高分子材料主要應(yīng)用在第1種人工器官中。
目前,植入性醫(yī)療器械中骨科占據(jù)約為38%的市場份額;隨后是心血管領(lǐng)域的36%;傷口護(hù)理和整形外科分別為8%左右。人工重建骨骼在骨科產(chǎn)品市場中占據(jù)了超過31%的市場份額,主要產(chǎn)品是人工膝蓋,人工髖關(guān)節(jié)以及骨骼生物活性材料等,主要應(yīng)用的生物醫(yī)用高分子材料有聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯、聚砜、聚左旋乳酸、乙醇酸共聚物、液晶自增強(qiáng)聚乳酸、自增強(qiáng)聚乙醇酸等。心血管產(chǎn)品市場中支架占據(jù)了一半以上的市場份額,此外還有周邊血管導(dǎo)管移植、血管通路裝置和心跳節(jié)律器等。
目前各國都認(rèn)識(shí)到了人工器官的重要價(jià)值,加大了研發(fā)力度,取得了一些進(jìn)展。2015年,美國康奈爾大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一種輕量級(jí)的柔性材料,并準(zhǔn)備將其用于創(chuàng)建一個(gè)人工心臟。在我國,3D打印人工髖關(guān)節(jié)產(chǎn)品獲得國家食品藥品監(jiān)督管理總局(CFDA)注冊批準(zhǔn),這也是我國首個(gè)3D打印人體植入物。
人工器官未來發(fā)展趨勢是誘導(dǎo)被損壞的組織或器官再生的材料和植入器械。人工骨制備的發(fā)展趨勢是將生物活性物質(zhì)和基質(zhì)物質(zhì)組合到一起,促進(jìn)生物活性物質(zhì)的黏附、增殖和分化。血管生物支架的發(fā)展趨勢是聚合物共混技術(shù),如海藻酸鈉/殼聚糖、膠原/殼聚糖、膠原/瓊脂糖、殼聚糖/明膠、殼聚糖/聚己內(nèi)酯、聚乳酸/聚乙二醇等體系。
2.醫(yī)用塑料
醫(yī)用塑料,主要用于輸血輸液用器具、注射器、心導(dǎo)管、中心靜脈插管、腹膜透析管、膀胱造瘺管、醫(yī)用粘合劑以及各種醫(yī)用導(dǎo)管、醫(yī)用膜、創(chuàng)傷包扎材料和各種手術(shù)、護(hù)理用品等。注塑產(chǎn)品是醫(yī)用塑料制品當(dāng)中產(chǎn)量最大的品種。與普通塑料相比,醫(yī)用塑料要求比較高,嚴(yán)格限制了單體、低聚物、金屬離子的殘留,對于原材料的純度要求很高,對加工設(shè)備的要求也非常嚴(yán)格,在加工和改性過程中避免使用有毒助劑,通常具有表面親水、抗凝血等特殊功能。常用醫(yī)用塑料包括聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)、熱塑性聚氨酯(TPU)、聚碳酸酯(PC)、聚酯(PET)等。
目前醫(yī)用塑料市場約占全球醫(yī)療器械市場的10%,并保持著每年7%~12%的年均增長率。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,美國每人每年在醫(yī)用塑料領(lǐng)域消費(fèi)額為300美元,而我國只有30元,由此可見醫(yī)用塑料在我國的發(fā)展?jié)摿Ψ浅4蟆?/p>
我國醫(yī)用塑料制品產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展,取得了長足的進(jìn)步。中國醫(yī)藥保健品進(jìn)出口商會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2015年上半年,紗布、繃帶、醫(yī)用導(dǎo)管、藥棉、化纖制一次性或醫(yī)用無紡布物服裝、注射器等一次性耗材和中低端診斷治療器械等成為我國醫(yī)療器械的出口大戶。但是也必須清醒地認(rèn)識(shí)到,我國的醫(yī)用塑料發(fā)展水平還比較落后。醫(yī)用塑料的原料門類不全、生產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范、新技術(shù)和新產(chǎn)品的創(chuàng)新能力薄弱,導(dǎo)致一些高端原料導(dǎo)致國內(nèi)所需的高端產(chǎn)品原料還主要靠進(jìn)口。
目前各國都認(rèn)識(shí)到了醫(yī)用塑料的重要價(jià)值,加大了研發(fā)力度,取得了一些進(jìn)展。2015年,英國倫敦克萊蒙特診所率先開展了塑膠晶狀體移植手術(shù),不僅可以治療遠(yuǎn)視眼或近視眼,還可以恢復(fù)患有白內(nèi)障和散光者的視力;住友德馬格公司推出一種聚甲醛(POM)齒輪微注塑設(shè)備,在新型白內(nèi)障手術(shù)器械中具有重要作用;美國美利肯公司開發(fā)了一項(xiàng)技術(shù),可使非處方藥和保健品塑料瓶的抗?jié)裥院涂寡趸蕴岣?0%;MHT模具與熱流道技術(shù)公司開發(fā)出了PET血液試管,質(zhì)量不足4g,優(yōu)于玻璃試管;Rollprint公司與TOPAS先進(jìn)高分子材料公司合作,采用環(huán)烯烴共聚物作為聚丙烯腈樹脂的替代品,以滿足苛刻的醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn);美國化合物生產(chǎn)商特諾爾愛佩斯推出了一款硬質(zhì)PVC,以取代透明醫(yī)療零部件中用到的PC材料,如連接器、止回閥、Y接頭、套管、魯爾接口配件、過濾器、滴注器和蓋子,以及樣本容器。
未來醫(yī)用塑料的發(fā)展趨勢是開發(fā)可耐多種消毒方式的醫(yī)用塑料,改善現(xiàn)有醫(yī)用塑料的血液相容性和組織相容性,開發(fā)新型的治療、診斷、預(yù)防、保健用塑料制品等。
3.藥用高分子材料,
藥用高分子材料在現(xiàn)代藥物制劑研發(fā)及生產(chǎn)中扮演了重要的角色,在改善藥品質(zhì)量和研發(fā)新型藥物傳輸系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。藥用高分子材料的應(yīng)用主要包括2個(gè)方面:用于藥品劑型的改善以及緩釋和靶向作用,此外還可以合成新的藥物。
藥物緩釋技術(shù)是指將衣物表面包裹一層醫(yī)用高分子材料,使得藥物進(jìn)入人體后短時(shí)間內(nèi)不會(huì)被吸收,而是在流動(dòng)到治療區(qū)域后再溶解到血液中,這時(shí)藥物就可以最大限度的發(fā)揮作用。藥物緩釋技術(shù)主要有貯庫型(膜控制型)、骨架型(基質(zhì)型)、新型緩控釋制劑(口服滲透泵控釋系統(tǒng)、脈沖釋放型釋藥系統(tǒng)、pH敏感型定位釋藥系統(tǒng)、結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)等)。
貯庫型制劑是指在藥物外包裹一層高分子膜,分為微孔膜控釋系統(tǒng)、致密膜控釋系統(tǒng)、腸溶性膜控釋系統(tǒng)等,常用的高分子材料有丙烯酸樹脂、聚乙二醇、羥丙基纖維素、聚維酮、醋酸纖維素等。骨架型制劑是指向藥物分散到高分子材料形成的骨架中,分為不溶性骨架緩控釋系統(tǒng)、親水凝膠骨架緩控釋系統(tǒng)、溶蝕性骨架緩控釋系統(tǒng),常用的高分子材料有無毒聚氯乙烯、聚乙烯、聚氧硅烷、甲基纖維素、羥丙甲纖維素、海藻酸鈉、甲殼素、蜂蠟、硬脂酸丁酯等。
我國的高分子基礎(chǔ)研究處于世界一流,但是藥用高分子的應(yīng)用發(fā)展相對滯后,品種不夠多、規(guī)格不完整、質(zhì)量不穩(wěn)定,導(dǎo)致制劑研發(fā)能力與國際產(chǎn)生差距。國內(nèi)市場規(guī)模前10大種類分別為明膠膠囊、蔗糖、淀粉、薄膜包衣粉、1,2-丙二醇、PVP、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、微晶纖維素、HPC、乳糖。高端藥用高分子材料幾乎全部依賴進(jìn)口。專業(yè)藥用高分子企業(yè)則存在規(guī)模小、品種少、技術(shù)水平低、研發(fā)投入少的問題。
目前,藥物劑型逐步走向定時(shí)、定位、定量的精準(zhǔn)給藥系統(tǒng),考慮到醫(yī)用高分子材料所具備的優(yōu)異性能,將會(huì)在這一發(fā)展過程中發(fā)揮關(guān)鍵性的作用。未來發(fā)展趨勢是開發(fā)生物活性物質(zhì)(疫苗、蛋白、基因等)靶向控釋載體。
四、結(jié)語
雖然生物醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用已經(jīng)取得了一些進(jìn)展,但是,隨著臨床應(yīng)用的不斷推廣,也暴露出不少問題,主要表現(xiàn)出功能有局限、免疫性不好、有效時(shí)間不長等問題。如植入血管支架后,血管易出現(xiàn)再度狹窄的情況;人工關(guān)節(jié)有效期相對較短,之所以出現(xiàn)這些問題,主要原因是人體與生俱來的排異性。
生物醫(yī)用高分子材料隸屬于醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè),其發(fā)展備受政策支持。國務(wù)院于2015年5月印發(fā)的《中國制造2025》明確指出,大力發(fā)展生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械,重點(diǎn)發(fā)展全降解血管支架等高值醫(yī)用耗材,以及可穿戴、遠(yuǎn)程診療等移動(dòng)醫(yī)療產(chǎn)品。可以預(yù)見,在未來20~30年,生物醫(yī)用高分子材料就會(huì)迎來新一輪的快速發(fā)展。
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目前高分子材料專業(yè)英語的教材有不少,覆蓋了高分子化學(xué)、高分子物理和高分子材料加工等課程內(nèi)容。但這些內(nèi)容大多摘選自國外早期的原版專業(yè)書籍,不少內(nèi)容陳舊,體裁單一,一方面不能反映高分子材料專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,同時(shí)讓學(xué)生感到應(yīng)用性不強(qiáng),缺乏學(xué)習(xí)興趣。針對以上教材內(nèi)容的缺陷,筆者在有選擇的講述教材內(nèi)容的同時(shí),精心選擇一些著名國際高分子專業(yè)期刊,如《Macromlecules》、《Polymer》、《MacromolecularRapidCommunications》等期刊的部分相關(guān)內(nèi)容作為教材的補(bǔ)充,同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生上網(wǎng)搜索一些相關(guān)資料,如美國化學(xué)會(huì)下的Chemical&EngineeringNews下有關(guān)高分子材料方面的報(bào)道,這些內(nèi)容反映當(dāng)今高分子材料發(fā)展的前沿,拓寬了學(xué)生的知識(shí)面。同時(shí)考慮到學(xué)生畢業(yè)之后在工作中或進(jìn)一步深造中會(huì)接觸到專利、說明書、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、市場報(bào)告等多種體裁的專業(yè)文獻(xiàn),在課堂教學(xué)中適當(dāng)增加這部分實(shí)用性的內(nèi)容,起到學(xué)以致用的效果。
二、課堂理論教學(xué)方法的革新
專業(yè)英語教學(xué)內(nèi)容一般為專業(yè)知識(shí)的論述,具有很強(qiáng)的邏輯性和學(xué)術(shù)性。為提高學(xué)生的專業(yè)英語閱讀、翻譯、初步寫作的能力,筆者采取的方法如下。
1.師生互動(dòng)是專業(yè)英語教學(xué)的重要手段
傳統(tǒng)專業(yè)英語的教學(xué)模式是先講解詞匯,再閱讀和翻譯課文,這樣的課堂單調(diào)且冗長,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。考慮到語言教學(xué)的特殊性,為達(dá)到好的教學(xué)效果,需要學(xué)生在課堂中的積極參與,嘗試改變以往教師講學(xué)生聽的簡單教學(xué)模式,采用多種形式與學(xué)生互動(dòng)交流。通過提前布置作業(yè),學(xué)生做好預(yù)習(xí)工作,每次帶著問題上課,在課堂上再隨機(jī)指定學(xué)生朗讀并講解翻譯,其他同學(xué)進(jìn)行補(bǔ)充或修正,最后教師結(jié)合專業(yè)內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)評,并講解相關(guān)的重要知識(shí)點(diǎn)和專業(yè)詞匯。這樣,充分調(diào)動(dòng)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,使之從被動(dòng)學(xué)習(xí)變成主動(dòng)學(xué)習(xí),加深了學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解和認(rèn)識(shí)。
2.適當(dāng)進(jìn)行多媒體教學(xué),豐富課堂教學(xué)內(nèi)容
現(xiàn)在多媒體及網(wǎng)絡(luò)等教學(xué)手段已廣泛引入到課堂教學(xué)中,這些教學(xué)手段使課堂教學(xué)更加直觀生動(dòng),增大了課堂的信息量,提高課堂效率,激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。為此,在每次課文內(nèi)容講解結(jié)束后,筆者播放一些相關(guān)內(nèi)容的科普性英文短片,比如介紹高分子材料合成、成型、應(yīng)用等方面。由于剛學(xué)完相關(guān)內(nèi)容,所以學(xué)生表現(xiàn)出濃厚的興趣,通過看、聽、講述,留下了直觀的知識(shí),同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的聽說能力。把一些信息量大、實(shí)用性強(qiáng)的專利、論文、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等專業(yè)資料制作成多媒體課件進(jìn)行課堂講解,在有限的課堂時(shí)間內(nèi)給學(xué)生傳遞了較多的信息內(nèi)容,提高了課堂效率。
3.教學(xué)效果的檢驗(yàn)
考核方式是教學(xué)中的重要環(huán)節(jié),是檢驗(yàn)教學(xué)效果和鞏固學(xué)生所需知識(shí)的重要手段。考核主要涉及兩個(gè)層次,平時(shí)考核與期末考試。平時(shí)主要考核學(xué)生以英語為工具進(jìn)行專業(yè)信息交流的能力,期末考試則通過試卷形式檢驗(yàn)學(xué)生對專業(yè)詞匯的掌握情況,以及快速閱讀科技論文并從中獲取信息的能力。在完成每一階段的教學(xué)環(huán)節(jié)后,教師要不斷總結(jié),了解學(xué)生對所授知識(shí)的掌握程度,確定考核指標(biāo),根據(jù)考核結(jié)果來修正下一階段的目標(biāo),設(shè)計(jì)下一階段的教學(xué)內(nèi)容。平時(shí)的階段性考核可以有多種方式,如根據(jù)教學(xué)內(nèi)容,學(xué)生抽簽選擇一個(gè)題目用英語講述,考察聽說能力。或針對知識(shí)點(diǎn),把常見的錯(cuò)誤總結(jié)出來,引導(dǎo)學(xué)生糾錯(cuò),考察語法知識(shí)的掌握情況。在課堂教學(xué)將結(jié)束的時(shí)候,我們對學(xué)生進(jìn)行分組合作完成一次科研課題的匯報(bào),學(xué)生自行分工,查找資料、設(shè)計(jì)制作多媒體課件、上臺(tái)匯報(bào)講演。在這個(gè)過程中,學(xué)生不但提高了自己的專業(yè)英語水平,還培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作的能力。
三、結(jié)束語
【關(guān)鍵詞】高分子化學(xué);雙語教學(xué);教學(xué)改革;科研導(dǎo)向
隨著人類文明的進(jìn)步與社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活的發(fā)展,能源危機(jī)、人類重大疾病相關(guān)問題、環(huán)境問題等一系列對全球造成影響的科學(xué)技術(shù)問題的出現(xiàn)使得化學(xué)學(xué)科、特別是高分子學(xué)科成為所有學(xué)科的中心學(xué)科。例如,基于共軛聚合物半導(dǎo)體材料的有機(jī)發(fā)光二極管、場效應(yīng)晶體管和聚合物太陽電池等最新的科研成果將成為未來社會(huì)生活中主要的半導(dǎo)體元器件;高分子藥物的出現(xiàn)將能夠很大程度上對藥物釋放、藥物靶向性等方面進(jìn)行控制而不需要增加更多的臨床藥物試驗(yàn);生物醫(yī)用高分子在改善人類生活質(zhì)量方面更是意義非凡。而各種塑料、纖維、橡膠、涂料、粘合劑等高分子材料更是關(guān)系到人們衣、食、住、行的方方面面。可以說,現(xiàn)代人的生活已經(jīng)離不開高分子化學(xué)和高分子材料。因此,對高分子科學(xué)的研究越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。高分子科學(xué)的誕生源于高分子合成化學(xué),其基本概念源自于有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等化學(xué)、材料學(xué)科,這種情況導(dǎo)致我國現(xiàn)有的高分子科學(xué)領(lǐng)域從業(yè)人員來源多樣。其中,從本科階段即接受高分子化學(xué)教育的比例依然很低,很多從事高分子材料、高分子化學(xué)、高分子物理、高分子工程等領(lǐng)域研究的人員本科主修為無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、材料學(xué)等專業(yè)。一定程度上,這些研究人員存在對高分子化學(xué)體系缺乏系統(tǒng)認(rèn)知的可能。在我國高等學(xué)校進(jìn)行高分子化學(xué)教學(xué)教育活動(dòng),是提高我國現(xiàn)有的高分子科學(xué)領(lǐng)域的從業(yè)人員基本素養(yǎng)與技能、促進(jìn)我國高分子科學(xué)發(fā)展、壯大的重要途徑。近年來,高等學(xué)校為主導(dǎo)的國家級(jí)或省級(jí)“協(xié)同創(chuàng)新中心”的設(shè)置,使我國高等學(xué)校進(jìn)入新一輪的由教學(xué)型(教學(xué)科研型)大學(xué)向科研型大學(xué)轉(zhuǎn)變的歷程中。為快速實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變,培養(yǎng)高層次、研究型的高分子科學(xué)領(lǐng)域人才愈發(fā)顯得必要和重要。目前,主要的國際學(xué)術(shù)會(huì)議、頂級(jí)國際學(xué)術(shù)期刊均以英語為主。
通過學(xué)術(shù)會(huì)議、、論文檢索等在這些國際知名的學(xué)術(shù)舞臺(tái)上進(jìn)行高分子方面學(xué)術(shù)活動(dòng)與信息交流,觀察國際高分子學(xué)科的發(fā)展動(dòng)向,無疑是我國高分子學(xué)科跟進(jìn)國際學(xué)術(shù)發(fā)展步伐和超越世界學(xué)術(shù)水平的基本條件。為此,我們必須建立培養(yǎng)能夠熟練使用英語進(jìn)行高分子化學(xué)相關(guān)學(xué)科聽、說、讀、寫應(yīng)用的國際性專業(yè)人才的教育體制和培養(yǎng)機(jī)制,強(qiáng)化我國高分子方面的科技隊(duì)伍建設(shè)。換言之,在本科階段開展高分子化學(xué)雙語教學(xué),為培養(yǎng)具有國際化交流能力的研究生和高層次高分子科學(xué)從業(yè)者,對我國高分子學(xué)科的發(fā)展具有非常重要的意義。在高等學(xué)校開展高分子化學(xué)雙語教學(xué)存在諸多問題亟待解決。現(xiàn)有的雙語教學(xué)限于學(xué)生專業(yè)英語基礎(chǔ)薄弱、高分子化學(xué)本身內(nèi)容龐雜、學(xué)生在以往幾乎沒有任何高分子化學(xué)學(xué)習(xí)經(jīng)歷和基礎(chǔ)等多方面、多層次原因?qū)е赂叻肿踊瘜W(xué)雙語教學(xué)過程中面臨如下問題:1)學(xué)生的基礎(chǔ)參差不齊,授課對象中有部分學(xué)生在高中階段甚至從未學(xué)過化學(xué);2)課程的知識(shí)體系中涉及較多的有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)理論;3)我們選用的教材是理工兼用、教材全面但缺乏系統(tǒng)和針對性,而英文教材價(jià)格昂貴、內(nèi)容更是紛繁復(fù)雜;4)高分子化學(xué)雙語課程的目標(biāo)除了教給學(xué)生基本的高分子合成化學(xué)的基本原理和方法外,還需要使學(xué)生建立起英文思維的習(xí)慣和基礎(chǔ)概念,如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),也是需要我們進(jìn)行探索和研究的;5)高分子化學(xué)這門課程相關(guān)無論中英文教材均在理論綜合性,如何將這些貌似無用的枯燥理論加以應(yīng)用,同時(shí),在教學(xué)中從工程的角度予以描述,以彰顯其重要實(shí)用性作用,需要我們加以思考;6)某些高校尚不具備同時(shí)兼顧專業(yè)知識(shí)和相應(yīng)英語水平的教師,學(xué)生極少有機(jī)會(huì)接觸國際交流的學(xué)術(shù)活動(dòng),缺乏感性認(rèn)識(shí),無法調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性。更多情況則是雙語教學(xué)流于形式,課上、課下全漢語,單純的授課課件是英語;或者脫離了知識(shí)傳遞的根本目標(biāo),語言障礙導(dǎo)致學(xué)生不能有效的掌握高分子化學(xué)的知識(shí)。這樣,雙語教學(xué)的“形”與“體”脫節(jié),成為“兩張皮”。無論哪種情況的出現(xiàn),對高分子化學(xué)雙語教學(xué)都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。另外,高分子化學(xué)雙語教學(xué)的執(zhí)行情況的另一重要考量指標(biāo)是教學(xué)質(zhì)量。特別是以科學(xué)研究和國際交流為導(dǎo)向時(shí),考察雙語教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的指標(biāo)也需慎重考慮,并加以確認(rèn)。在教學(xué)實(shí)踐中,我們發(fā)現(xiàn)完善教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)方式與手段,通過激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和專業(yè)興趣,能克服其對雙語教學(xué)中英文的畏懼和排斥都有益處;制作精減的英文講義、多媒體課件深入研制等方法和措施的實(shí)施,安排學(xué)習(xí)英文講座視頻等都有利于雙語課程的講授。
1)高分子化學(xué)雙語教學(xué)的核心是知識(shí)而非形式。對于知識(shí)性的內(nèi)容編排,我們的做法是做了三份相互關(guān)聯(lián)的輔助教材:a)專業(yè)術(shù)語的定義和解釋,并針對性的配插圖,方便學(xué)生理解和記憶;b)對于課程內(nèi)容去蕪存菁,制作一份大約5萬字的全英文簡明讀本,內(nèi)容從高分子化學(xué)歷史、命名法、聚合方法、原理、典型計(jì)算、逐步聚合和鏈?zhǔn)骄酆稀⒕巯N、活性聚合等內(nèi)容進(jìn)行覆蓋,完善高分子化學(xué)知識(shí)體系,使學(xué)生從整體上把握教材的主線,掌握高分子化學(xué)概念、分子量概念、各種聚合方法、聚合反應(yīng)原理、高分子材料分類與理化特性等;c)收集經(jīng)典英文文獻(xiàn)14篇。此外,對于上述內(nèi)容另配置各一份講義,輔助閱讀。這樣做的目的包括:簡明讀本覆蓋了經(jīng)典教材核心內(nèi)容并包含教材內(nèi)容總體的80%,重復(fù)利用教學(xué)和課余時(shí)間,讓全部學(xué)生盡可能的掌握這部分分內(nèi)容而不是試圖讓學(xué)生學(xué)100%的內(nèi)容,但只是掌握更低比例———當(dāng)然,對于學(xué)有余力的同學(xué),鼓勵(lì)其在教師輔助下,完成全部教學(xué)內(nèi)容的掌握。
2)在教學(xué)方法上做出努力,采用高分子理論框架、線索教學(xué)法;講薄到講厚教學(xué)法;關(guān)鍵詞教學(xué)法;避免按章節(jié)步步為營的方法等。例如,理論框架、線索教學(xué)法的執(zhí)行發(fā)方法是,每次課都用5分鐘左右,把課程內(nèi)容以簡短的內(nèi)容說明,并指出其與其他章節(jié)內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)性,讓學(xué)生能更好的把握課程脈絡(luò)。“講薄到講厚”是指,每學(xué)期開學(xué)以兩次課分別用中文和英文分別解釋全部簡明教程相關(guān)講義,讓學(xué)生一開始就熟悉全部內(nèi)容的關(guān)鍵處,這樣,其閱讀輔助材料和課堂學(xué)習(xí)思路更明確清晰,真正能明白課程“精要80%”的含義。“關(guān)鍵詞教學(xué)法”是指在厘清脈絡(luò)框架的基礎(chǔ)上,對輔助教材中文獻(xiàn)部分涉及的理論相關(guān)關(guān)鍵詞,集中突破,讓學(xué)生能理論和實(shí)踐兩方面都獲得提高。
3)利用視頻和錄像內(nèi)容輔助教學(xué)。制作教學(xué)錄音和錄像,給學(xué)生共享,讓學(xué)生課下可以繼續(xù)觀摩課堂內(nèi)容,培養(yǎng)其聽和說的能力。不斷構(gòu)建新的新的本科雙語教育模式,使本科生能從雙語教學(xué)過程中分享課程教育國際化的機(jī)會(huì),從中受益,并獲得在其他場所不能獲得的實(shí)踐和能力鍛煉,從而提高整體素質(zhì)、創(chuàng)新意識(shí)及綜合能力。安排學(xué)生參加國際學(xué)術(shù)會(huì)議,到場聽取英語母語國家的專家匯報(bào),同時(shí)錄制會(huì)議報(bào)告錄像和錄音。
4)組織學(xué)生檢索高分子化學(xué)基礎(chǔ)理論相關(guān)英文文獻(xiàn)、制作課件,并互相評閱,提升學(xué)生使用英文交流的能力。從科研的角度讓學(xué)生體會(huì)雙語教學(xué)“重點(diǎn)在讀懂、其次在會(huì)寫,然后是能聽懂和能說”的含義。
5)對于課堂教學(xué)效果的考察采用按照學(xué)習(xí)內(nèi)容分段考核,并以英文形式呈現(xiàn)。例如,逐步聚合及其原理和聚酯、聚酰胺放在一起考核;自由基聚合物及其原理和實(shí)施方法一起考核;工程塑料、天然產(chǎn)物、環(huán)境污染和降解與穩(wěn)定化放在一起考核等。這樣的做法,讓授課內(nèi)容的排列更加緊湊,也讓學(xué)生更好的把握知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)性。
6)強(qiáng)調(diào)背景預(yù)備知識(shí)積累,強(qiáng)化雙語教學(xué)對其他相關(guān)化學(xué)課程的關(guān)聯(lián)性,培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)英語綜合素養(yǎng),以期對學(xué)生閱讀英文文獻(xiàn)、其他相關(guān)英文課程教科書有所裨益。上述的教學(xué)思想和教學(xué)新方法的采用雖然在一定程度上大幅度增加了教師備課、授課工作量,但是從全局的角度看,能通過高分子化學(xué)單獨(dú)一門功課的教授,培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)英語的掌握,甚至到一定時(shí)間,可以接受全英文教學(xué)。在實(shí)施兩年后,我們大體有以下一些感受。1)教與學(xué)雙方的主動(dòng)性都被調(diào)動(dòng)起來,讓教學(xué)過程變得更豐富;教師自編教學(xué)講義,必然會(huì)更加熟悉,更加明白其意義,在講授過程中,看到自己的成果被學(xué)生接受,會(huì)更加有熱情。2)國際會(huì)議現(xiàn)場交流,前言文獻(xiàn)和研究內(nèi)容引入課堂等顯著增加了學(xué)生對英文感性認(rèn)識(shí),增加其學(xué)習(xí)熱情,更有利于雙語教學(xué)的實(shí)施。3)全局教學(xué)、富有線索和邏輯的分段教學(xué)、合理的考核內(nèi)容安排讓學(xué)生能更好的認(rèn)識(shí)到自己學(xué)習(xí)的不足,避免學(xué)生到了期末才開始突擊學(xué)習(xí)的壓力和無奈,把問題發(fā)現(xiàn)在平時(shí)。通過階段考核,讓教師能合理的調(diào)節(jié)講授的節(jié)奏。4)課外文獻(xiàn)調(diào)研和互評報(bào)告能提供學(xué)生自主學(xué)習(xí)的靈活空間,讓學(xué)生能主動(dòng)的進(jìn)行自我培養(yǎng),有利于獨(dú)立學(xué)習(xí)能力的提高。總之,在過去幾年的高分子化學(xué)雙語教學(xué)中,我們通過合理的教學(xué)改革措施的使用,提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果,為將來這些接受良好英語授課培養(yǎng)的學(xué)生進(jìn)入科研崗位,從事研究生學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。當(dāng)然,這些方法也有繼續(xù)改進(jìn)的空間,我們也將繼續(xù)進(jìn)行深入研究與探索,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),探索培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力的高分子科學(xué)人才的新思路和新方法。
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根據(jù)國家有關(guān)規(guī)劃和有關(guān)部門的科技項(xiàng)目安排,結(jié)合糧食行業(yè)實(shí)際情況,我局現(xiàn)開始組織申報(bào)*6年國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。現(xiàn)將有關(guān)事項(xiàng)通知如下:
一、項(xiàng)目申報(bào)主要范圍
(一)生物能源。開展燃料乙醇、生物柴油、生物質(zhì)成型燃料、工業(yè)化沼氣等在內(nèi)的生物能源產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。主要包括以木薯、甜高粱、秸稈等非糧食原料生產(chǎn)的燃料乙醇,以棉籽、油菜籽、廢棄油及其他木本油料植物為原料生產(chǎn)的生物柴油,以秸稈、農(nóng)林業(yè)廢棄物等為原料壓縮成型生產(chǎn)的生物質(zhì)成型燃料,以及利用有機(jī)廢棄物開展大型工業(yè)化沼氣生產(chǎn)和利用。
(二)生物材料。開展以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)可生物降解高分子材料和替代石油基產(chǎn)品的基礎(chǔ)化工材料的產(chǎn)業(yè)化。主要包括可生物降解的生物質(zhì)塑料,淀粉與可生物降解高分子材料共混得到的環(huán)境友好高分子材料單體及聚合物,生物合成高分子材料,新型炭吸附材料等。
(三)生物質(zhì)原料的高效生產(chǎn)。重點(diǎn)支持邊際性土地(如沙荒地、鹽堿地、山坡地等)高產(chǎn)作物、植物的育種及新品種產(chǎn)業(yè)化,基因工程高產(chǎn)淀粉質(zhì)、纖維質(zhì)、油料作物等的品種改造與新品種產(chǎn)業(yè)化等。
二、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目的實(shí)施原則
為確保高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目能夠取得應(yīng)有的效果,在項(xiàng)目實(shí)施過程要把握好以下幾項(xiàng)原則:
(一)注重自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新、技術(shù)開發(fā)和技術(shù)引進(jìn)相結(jié)合,以提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性和形成成套工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)為核心,促進(jìn)重點(diǎn)技術(shù)和產(chǎn)品的新突破。
(二)促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合,重點(diǎn)扶持合作關(guān)系清晰、合作實(shí)體明確、合作任務(wù)落實(shí)的產(chǎn)學(xué)研合作重大項(xiàng)目的實(shí)施。
(三)充分利用市場機(jī)制,發(fā)揮國家投資引導(dǎo)的作用,促進(jìn)企業(yè)和社會(huì)投資發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)業(yè),培育具有較強(qiáng)開發(fā)能力和市場競爭力的企業(yè)。
(四)重視項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)和申報(bào)單位的建設(shè)條件。申報(bào)單位應(yīng)具備較強(qiáng)的經(jīng)營、管理籌資等方面的能力。
三、項(xiàng)目進(jìn)度安排和相關(guān)要求
請各省糧食局積極推薦符合高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目申報(bào)條件的企業(yè),我局將結(jié)合糧食行業(yè)實(shí)際情況,積極組織推薦申報(bào)工作,并組織指導(dǎo)有關(guān)企業(yè)編寫資金申請報(bào)告。
各企業(yè)請于3月5日前,將資金申請報(bào)告和有關(guān)附件等材料一式五份報(bào)送我局,同時(shí)提供電子文本。
特此通知。
附件:
國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目資金申請報(bào)告編制要點(diǎn)
一、項(xiàng)目意義和必要性。國內(nèi)外現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢,對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用與影響,產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度分析,市場分析,與國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)總體思路、原則、目標(biāo)等關(guān)聯(lián)情況。
二、項(xiàng)目技術(shù)基礎(chǔ)。成果來源及知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況,已完成的研究開發(fā)工作及中試情況和鑒定年限,技術(shù)或工藝特點(diǎn)以及與現(xiàn)有技術(shù)或工藝比較所具有的優(yōu)勢,該重大關(guān)鍵技術(shù)的突破對行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要意義和作用。
三、項(xiàng)目建設(shè)方案。項(xiàng)目的產(chǎn)能規(guī)模、建設(shè)的主要內(nèi)容、采用的工藝技術(shù)路線與技術(shù)特點(diǎn)、設(shè)備選型及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、建設(shè)地點(diǎn)、建設(shè)工期和進(jìn)度安排、建設(shè)期管理等。
四、項(xiàng)目投資。項(xiàng)目總投資規(guī)模,投資使用方案、資金籌措方案以及貸款償還計(jì)劃。
五、環(huán)境保護(hù)、資源綜合利用、節(jié)能與原材料供應(yīng)及外部配套條件落實(shí)情況等。
六、項(xiàng)目法人基本情況。項(xiàng)目法人的所有制性質(zhì),主營業(yè)務(wù),近三年來的銷售收入、利潤、稅金、固定資產(chǎn)、資產(chǎn)負(fù)債率、銀行信用等級(jí),項(xiàng)目負(fù)責(zé)人基本情況及主要股東的概況等。
七、項(xiàng)目財(cái)務(wù)分析、經(jīng)濟(jì)分析及主要指標(biāo)。內(nèi)部收益率、投資利潤率、投資回收期、貸款償還期等指標(biāo)的計(jì)算和評估,項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分析,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益分析。
八、資金申請報(bào)告報(bào)告附件:
1、銀行承貸證明(省分行以上)文件;
2、項(xiàng)目法人近三年的經(jīng)營狀況(包括損益表、資產(chǎn)負(fù)債表、現(xiàn)金流量表)和項(xiàng)目法人自籌資金保證落實(shí)文件;
3、地方、部門配套資金及其它資金來源證明文件;
4、前期科研成果證明材料(需經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證或出具技術(shù)檢測報(bào)告、專利證書等);前期科研成果的成熟度,應(yīng)能夠滿足產(chǎn)業(yè)化試驗(yàn)或產(chǎn)業(yè)化示范的要求;
5、相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)主管部門意見;
6、有關(guān)部門出具的產(chǎn)品生產(chǎn)、經(jīng)營許可文件(醫(yī)藥、生物、農(nóng)藥、信息安全產(chǎn)品等);
1 產(chǎn)品簡介
“靈渠天成”塑料模板是桂林天成公司運(yùn)用PVC塑料加工設(shè)備,高分子材料改進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新突破及公司對板材生產(chǎn)工藝進(jìn)行長期研發(fā),改進(jìn)制成的最新產(chǎn)品。憑借技術(shù)優(yōu)先,質(zhì)量過硬,“靈渠天成”塑料模板,在2012年、2013年先后獲得由中華人民共和國國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的“實(shí)用新型專利證書”、由國家建筑材料測試中心頒發(fā)的“檢測報(bào)告”。同時(shí),多次的國內(nèi)外展覽,都獲得各方的贊揚(yáng)。更曾在北京建筑材料展覽會(huì)上,被舉辦方留下做樣板。而“順應(yīng)低碳經(jīng)濟(jì),倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保”的國家政策,一直是公司發(fā)展的宗旨。公司生產(chǎn)的PVC模板,是一種可循環(huán)利用的節(jié)能環(huán)保建材,是21世紀(jì)建筑業(yè)“以塑代模”、“以塑代竹”、“以塑代鋼”的低碳節(jié)能環(huán)保新一代產(chǎn)品。
2 產(chǎn)品性能
“靈渠天成”塑料模板表面光滑平整、色澤統(tǒng)一,拆模時(shí)無需涂刷脫模離型劑,即可輕松脫模,節(jié)省了大量成本及保養(yǎng)費(fèi)用。另外,天成模板是用高分子材料及工程塑料制成,所以穩(wěn)定性好,不分層、不起泡,不會(huì)產(chǎn)生裂縫、翹曲,更具有不吸水、不變形的特性。除了防水性能,“靈渠天成”模板還具有阻燃、重量輕、強(qiáng)度高、韌性強(qiáng)、易釘、易鋸刨,并且使用率高達(dá)30次以上,可回收的特性。力求做到“高品質(zhì)、高性能”,是天成公司誠信高效精神的保證點(diǎn)。
3 產(chǎn)品優(yōu)勢
與傳統(tǒng)的模板相比較,“靈渠天成”PVC模板與竹模板、木模板的最大差別是:木模板遇水后容易逐步分層,因此木模板只能使用3到5次。而PVC模板周轉(zhuǎn)率達(dá)到30次以上。另外,它還耐火阻燃,絕緣性能可靠,比竹模板、木模板更為安全;與鋼模板相比的最大差別是:“靈渠天成”PVC模板因使用高分子材料制成,所以耐濕、耐腐蝕、耐酸堿,并且不變形、重量輕。常規(guī)的915mm*1830mm型號(hào)的模板,只有16kg,大大提高了工作效率。公司除了生產(chǎn)常規(guī)模板,更可根據(jù)要求,生產(chǎn)異性模板,讓其強(qiáng)度高、任性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮的淋漓盡致。
4 重點(diǎn)項(xiàng)目介紹
在啟動(dòng)儀式上,我很榮幸的作為代表領(lǐng)誓,那時(shí)的我就在思考,這次去的目的是什么?不同于其他兩隊(duì)的留守兒童,我們是到技術(shù)科研的最前沿,是走到科技生產(chǎn)的最前面,我們要學(xué)些什么,獲得些什么呢?同時(shí),看著身上穿著的湖南大學(xué)的文化衫,我漸漸感到了使命的份量,這次出去時(shí)代表學(xué)校,而不再僅僅是自己,我們承載的是湖南大學(xué)的風(fēng)范,是材料學(xué)院的榮耀。
整個(gè)過程中,讓我體會(huì)最深的就是我們強(qiáng)大的團(tuán)隊(duì),整個(gè)團(tuán)隊(duì)的和諧運(yùn)轉(zhuǎn)是我們這次活動(dòng)不能不提到的部分。葉拓作為組長,沒有強(qiáng)制性的要求,但總以貼心的提醒讓我們每個(gè)人都積極的完成每一項(xiàng)既定的任務(wù),我與劉鳳丹負(fù)責(zé)新聞與宣傳,曹英堯和李之洋負(fù)責(zé)溝通與交流,李駿馳負(fù)責(zé)技術(shù)及相關(guān)事項(xiàng)。整體的和諧帶動(dòng)了每一個(gè)人的熱情,在短短的兩天里我們收獲的是友誼,還有三下鄉(xiāng)的我們共同的酸甜苦辣。
以專業(yè)為背景,技術(shù)為依托,我院的指導(dǎo)方針現(xiàn)在看來是十分正確的。在當(dāng)前的以科技發(fā)展,自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)發(fā)展為重頭的發(fā)展潮流下,來到株洲南車時(shí)代集團(tuán),這樣的將技術(shù)快速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的企業(yè),是極具代表性和指導(dǎo)意義的。特別是株洲新材,該企業(yè)注重與高校相結(jié)合(現(xiàn)已與國防科技大學(xué),華南理工大學(xué)實(shí)施聯(lián)合培養(yǎng)模式),注重產(chǎn)學(xué)研一體化,實(shí)現(xiàn)企業(yè)與高校的雙贏,這樣的模式也十分有助于兩型社會(huì)模式的探討與研究。
其實(shí),這次值得我們學(xué)習(xí)的地方有很多。在株洲工塑,徐副總工和我們座談時(shí)說道:我們要“走好兩條鋼軌,走出兩條鋼軌”。這對我們的企業(yè)概念和發(fā)展方向都是指導(dǎo)性的。做為企業(yè),要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上做大做強(qiáng),做到一流,做到壟斷,不斷擴(kuò)大在該行業(yè)的領(lǐng)先地位,但同時(shí),不能把雞蛋全放在一個(gè)籃子里,要做到統(tǒng)籌兼顧,還要開發(fā)新的產(chǎn)品,兩手都要抓,兩手都要硬。做為個(gè)人,也是如此,在保持個(gè)人優(yōu)勢的時(shí)候要不忘發(fā)展新的優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞:建筑;防水工程;新材料;選擇;應(yīng)用
目前新型防水材料主要可以分為五大類別:高聚物改性瀝青類防水卷材;合成高分子防水卷材;防水涂料;密封材料;剛性防水材料。各種防水材料分別具有不同的性能特點(diǎn),將其用于它所適宜的防水部位,可有效的解決工程防水問題。
1.高聚物改性瀝青類防水卷材;
傳統(tǒng)的紙?zhí)ナ蜑r青類防水卷材是由原紙作為胎體以石油瀝青作涂蓋層構(gòu)成的厚度約1mm左右的卷材,這種因以石油瀝青為涂蓋物而造成低溫易脆裂、耐高溫能力差的卷材,因以紙為胎基而造成強(qiáng)度較低、無延伸率、吸油率低而胎基易腐爛、厚度過薄而只能采用多層熱油施工作業(yè),不但施工手段落后,生產(chǎn)效率低,勞動(dòng)強(qiáng)度大,而且還污染環(huán)境,由紙?zhí)ナ蜑r青防水卷材的綜合性能更決定了它的使用壽命一般只能有2~5年左右,因此使防水工程經(jīng)常處于反復(fù)翻修狀態(tài)。
選擇、應(yīng)用高聚物改性瀝青防水卷材應(yīng)注意下述方面:采用熱熔施工的方法施工的高聚物改性瀝青防水卷材的厚度必須達(dá)到4mm、3mm,3mm厚以下的卷材和自粘型橡膠瀝青卷材一般采用冷粘法施工;表面覆PE膜的高聚物改性瀝青防水卷材在以冷粘法進(jìn)行搭接縫處理時(shí),應(yīng)消除PE膜對冷粘劑的隔離作用;在地下室等長期泡水的環(huán)境中應(yīng)用的高聚物改性瀝青防水卷材不易使用以含棉、麻等易腐爛的植物纖維為胎體的卷材。
2.合成高分子防水卷材品種和特點(diǎn)
合成高分子防水卷材具有傳統(tǒng)的紙基石油瀝青油氈無可比擬的高強(qiáng)度和高延伸率,很好的高低溫性能,有的合成高分子防水卷材還具有很好的彈性,很好的耐久性,幾乎所有的合成高分子防水卷材都有很輕的質(zhì)量,并可采用單層冷粘工法施工,改善了施工環(huán)境,因此合成高分子防水卷材具有較強(qiáng)的生命力。
合成高分子卷材的品種繁多,目前在國內(nèi)最有影響的品種為三元乙丙橡膠防水卷材,氯化聚乙烯――橡膠共混防水卷材,聚氯乙烯卷材,氯化聚乙烯防水卷材,聚乙烯防水卷材等。防水卷材按原材料的區(qū)別可分為兩大類,合成橡膠類防水卷材、合成樹指類防水卷材,根據(jù)防水卷材的應(yīng)用特點(diǎn),防水卷材又被分別設(shè)計(jì)為纖維增強(qiáng)型和非增強(qiáng)型等品種。(1)合成橡膠類防水卷材:是以合成橡膠或以熱塑性彈性體改性合成橡膠形成的高分子合金為主體材料,并配以適量的硫化劑、硫化促進(jìn)劑、防老劑以及增塑劑、補(bǔ)強(qiáng)劑及其他加工助劑等多種材料經(jīng)塑煉、密煉、混煉、壓延或擠出成型,經(jīng)過硫化等工藝,加工而成的硫化型或不經(jīng)硫化工藝的非硫化型合成橡膠防水卷材。(2)合成樹脂類防水卷材:是以合成樹脂或以合成橡膠改性合成樹脂形成的高分子合金為主體材料,并配以適量的增塑劑、穩(wěn)定劑、劑、填料及其他加工助劑等多種材料經(jīng)捏合、密煉、擠出成型或吹塑成型而成的熱塑型的防水卷材。
3.防水涂料
建筑防水涂料是建筑防水工程中應(yīng)用范圍最廣泛的另一大類重要的防水材料,防水涂料在應(yīng)用前是可流動(dòng)或粘稠的液體,經(jīng)現(xiàn)場涂刷后固化形成防水層。防水涂料具有防水卷材所不具有的一些特點(diǎn),如:防水性能好,固化后可形成無接縫的防水層;操作方便,可適應(yīng)各種形狀復(fù)雜的防水基面;與基層粘結(jié)強(qiáng)度高;有良好的溫度適應(yīng)性;施工速度快,易于維修等。
防水涂料的品種較多,按成膜物的成分分類,、可以分為合成高分子涂料和改性瀝青類涂料。合成高分子涂料中包括聚氨酯系列涂料、丙烯酸酯類系列涂料,硅橡膠系防水涂料以及合成橡膠系防水涂料按涂料的溶劑類型分類。又可分為水乳型涂料和溶劑型涂料、聚合物水泥基復(fù)合涂料等。這些涂料各具特色的性能,決定了防水涂料有非常寬闊的應(yīng)用范圍,最適于使用防水涂料解決的防水工程是:構(gòu)造復(fù)雜,穿墻管道多,防水要求高面積狹小的工程。采用涂料防水的廚房、廁浴間,可將各衛(wèi)生潔具、穿墻管道與基層結(jié)合部位,包封嚴(yán)密、形成無接縫的整體防水層,達(dá)到很好防水效果。防水涂料還可應(yīng)用于地下防水工程,以及屋面防水工程中的一道防線,墻面防水、屋面防水層的保護(hù)層、卷材防水的輔助材料,以及防水工程的維修材料。
4.建筑密封材料
隨著建筑形式的多樣化,及新型墻體材料的大量應(yīng)用,建筑密封材料在防水密封工程中的作用越來越重要。建筑密封材料按產(chǎn)品形式分類,可分為三大類:定型密封材料;半定型密封材料;無定形密封材料。在建筑防水工程中應(yīng)用最多的是各種建筑密封膏,近幾年來,密封膏的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大。
建筑密封膏類非定型密封材料有很好的粘結(jié)力,并能長期保持不出現(xiàn)剝離現(xiàn)象;有隨動(dòng)性,能承受一定的接縫位移;具有一定的內(nèi)聚力,自身不會(huì)破壞。耐疲勞性能好,反復(fù)變形仍能充分恢復(fù)原有性能和狀態(tài)。有很好的高低溫性能,高溫不下垂和流淌,低溫下不會(huì)脆裂,還有良好的施工性能,擠注性能,貯存穩(wěn)定性,無毒和低毒性。外露使用的密封膏,應(yīng)有優(yōu)良的耐候性。一般采用嵌縫槍施工。建筑密封帶一般以合成橡膠為主體材料。在工廠預(yù)制成為有一定厚度的粘性條狀物。外覆隔離紙。在現(xiàn)場按預(yù)制形狀或任何需要的形狀填封。
5.剛性防水材料
剛性防水材料主要可分為兩大類防水混凝土和防水砂漿。主要原理是將外加劑或合成高分子材料經(jīng)合理摻配加入水泥砂漿或混凝土中,起到減少或抑制孔隙率,堵塞毛細(xì)孔,增加密實(shí)性作用,而形成的具有一定抗?jié)B能力的防水砂漿或防水混凝土。
防水混凝土是建筑物地下防水設(shè)防中的重要防水措施。地下工程防水技術(shù)規(guī)范中已明確規(guī)定:建筑物主體結(jié)構(gòu)的地下防水應(yīng)以防水混凝土結(jié)構(gòu)為主防水層。
防水砂漿是將防水劑或合成高成子乳液等以一定量摻加到水泥砂漿中去,起到生成不溶物、堵塞毛細(xì)孔的作用。防水砂漿的防水能力與防水劑的種類、防水劑摻入量、防水砂漿的施工工藝有很大關(guān)系,尤其防水砂漿層與基層的粘結(jié)性能極為關(guān)鍵,防水砂漿只有和基層結(jié)合為一體共同作用才可能產(chǎn)生預(yù)期的防水效果。
6.結(jié)束語
總之,在每種材料的選擇上,根據(jù)工程的部位、條件、所處的環(huán)境、建筑的等級(jí)、功能需要,選用適當(dāng)?shù)牟牧?因?yàn)槊糠N材料都各有其特性,因建筑物的不同,才能讓各類材料的特性發(fā)揮好,才能獲得最佳的防水效果。■
參 考 文 獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:防水設(shè)計(jì);防水材料;細(xì)部構(gòu)造
Abstract: building leakage (especially roof) is a common building quality "disease", one of the law at present, there is no cure. Through to the waterproof material selection, waterproof design, waterproof construction management and use of the maintenance briefly, in order to achieve leakage phenomenon of building the change.
Keywords: waterproof design; Waterproof materials; Detail structure
中圖分類號(hào):S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
1.引言
據(jù)資料統(tǒng)計(jì),我國城市建筑的滲漏率平均高達(dá)70%,新建房屋兩年內(nèi)出現(xiàn)滲漏的比例平均為57%,而世界先進(jìn)國家的滲漏率只有5%,法國的滲漏率只有千分之幾,由此看來,我國的防滲漏技術(shù)與世界先進(jìn)水平相比還存在很大的差距。我國每年用于維修的費(fèi)用達(dá)幾十億,房屋滲漏已成為建筑工程的通病,嚴(yán)重影響到人們的正常生產(chǎn)和生活。屋面防水是屬于一個(gè)系統(tǒng)工程,涉及到材料選擇、體系構(gòu)造設(shè)計(jì)、施工工藝措施、保護(hù)管理等方面的密切配合,材料是基礎(chǔ),設(shè)計(jì)是前提,施工是關(guān)鍵,管理是保證。其質(zhì)量直接關(guān)系到房屋的使用功能,生活質(zhì)量和人居環(huán)境,如何制定有效的防水措施,徹底治理滲漏,保證房屋建筑的使用功能,已成為建筑業(yè)刻不容緩的大事。本文主要從防水等級(jí),防水材料,節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)三方面來闡述屋面防水問題。
2.選擇合理的防水等級(jí)及屋面防水材料
根據(jù)國家規(guī)范要求,屋面防水等級(jí)分為四級(jí),使用年限和設(shè)防要求分別為:一級(jí)25年,三道或三道以上防水設(shè)防,二級(jí)15年,二道防水設(shè)防,三級(jí)10年,一道防水設(shè)防,四級(jí)5年,一道防水設(shè)防。根據(jù)建筑物類別選擇好等級(jí)是很必要的。
屋面工程所采用的防水材料應(yīng)有材料質(zhì)量證明文件,并經(jīng)指定質(zhì)量檢測部門認(rèn)證,確保其質(zhì)量符合《屋面工程技術(shù)規(guī)范》(GB50207--94)或國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。材料進(jìn)入施工現(xiàn)場后,施工單位應(yīng)按規(guī)定取樣復(fù)檢,經(jīng)復(fù)檢合格,提出復(fù)檢試驗(yàn)報(bào)告方可在防水工程中應(yīng)用,嚴(yán)禁在工程中使用不合格的防水材料.
防水材料選擇應(yīng)滿足主要物理性能指標(biāo)的要求,考慮施工的環(huán)境條件和工藝的可操作性、相容性,廢棄后可以回收再用的高性能、多功能復(fù)合防水材料,它可以分為剛性和柔性兩種防水材料。
2.1柔性防水材料
柔性防水材料有一定的延伸性和適應(yīng)變形能力,如高聚物改性瀝青防水卷材、合成高分子防水卷材、合成高分子防水涂料等。
2.1.1改性瀝青防水卷材
改性瀝青防水卷材是在原有的瀝青卷材的基礎(chǔ)上加以技術(shù)處理,以形成經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的新型防水材料。主要有SBS彈性體改性瀝青和APP改性瀝青防水材料兩種。SBS彈性體改性瀝青防水材料是以聚脂纖維等為胎體,以SBS橡膠改性瀝青為面層,兩面覆以隔離材料或表面粘連塑料薄膜而制成的建筑防水材料(簡稱SBS卷材),具有防水性能好,延伸率高、耐低溫、使用壽命長、施工方便等特點(diǎn)。APP的構(gòu)造及使用性能與SBS卷材基本相同,只是以無規(guī)聚丙烯(APP)等為瀝青的改性材料形成的,也是目前使用較多的防水卷材之一。
2.1.2高分子卷材
高分子卷材以橡膠和樹脂為主體制成,具有彈性好、使用壽命長、易施工、質(zhì)量輕、污染性低等優(yōu)點(diǎn)。近些年來建筑上常用的防水材料有三元乙丙橡膠卷材、聚氯乙烯(PVC)防水卷材防水卷材等系列產(chǎn)品。它們原則上都是塑料或橡膠經(jīng)過改性,或兩者復(fù)合以及多種材料復(fù)合,得到滿足防水的制品。目前,科技含量較高的超高分子聚氯乙烯(uHMwPvc)改性氯化聚乙烯(C P E)防水卷材已經(jīng)問世。其強(qiáng)度、耐老化、耐高低溫等綜合性指標(biāo)均超過高分子材料。高分子或超高分子卷材防水主要取決于卷材和粘結(jié)劑質(zhì)量和相應(yīng)的施工工藝,且價(jià)格較貴,給推廣帶來一定的難度。
2.1.3合成高分子防水涂料
防水涂料具有對形狀復(fù)雜、變截面以及設(shè)施較多的屋面,容易施工并能形成連續(xù)、彈性、無縫、整體防水層的特點(diǎn)。
2.2剛性防水材料
剛性防水材料有細(xì)石防水混凝土、金屬板、各種瓦材等抗拉強(qiáng)度低等材料。其中以細(xì)石防水混凝土為主要?jiǎng)傂苑浪牧稀?/p>
細(xì)石混凝圭雖具有憎水性和密實(shí)性。但不足以防水。由于水中多余水的蒸發(fā)形成了許多空隙和毛細(xì)管網(wǎng)造成滲漏,細(xì)石混凝士只有通過增加防水劑、采用微膨脹和嚴(yán)格控制水灰比、加強(qiáng)振搗以提高密實(shí)性才能作為屋面的剛性防水層。為適應(yīng)剮性防水層變形,需要配制鋼筋網(wǎng)片。剛性防水層的主要優(yōu)點(diǎn)是施工方便、節(jié)約材料、造價(jià)經(jīng)濟(jì)和維修方便。但由于混凝土溫度收縮裂縫,以及較多的節(jié)點(diǎn),這些都構(gòu)成了滲漏的隱患。
3.屋面防水設(shè)計(jì)及細(xì)部構(gòu)造
屋面防水工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一是節(jié)點(diǎn)密封構(gòu)造處理,據(jù)統(tǒng)計(jì),節(jié)點(diǎn)細(xì)部滲漏占屋面防水層滲漏總數(shù)的70%,節(jié)點(diǎn)細(xì)部是屋面結(jié)構(gòu)變形、溫差變形、干縮變形的薄弱環(huán)節(jié),且節(jié)點(diǎn)部位表面復(fù)雜,工作環(huán)境差,易變形破壞,造成節(jié)點(diǎn)細(xì)部施工難度大。而女兒墻、穿屋面管道和水落口的節(jié)點(diǎn)防水是屋面防水工程設(shè)計(jì)重中之重。
3.1女兒墻
女兒墻的防水施工要做好下部的附加層,鋪貼立墻卷材要滿貼,涂刮要均勻,壓實(shí)應(yīng)一致,將下面的空氣全部排走。水泥砂漿,塊體材料或細(xì)石砼保護(hù)層與女兒墻之間應(yīng)予留寬度為30mm的縫隙,并用密封材料嵌填嚴(yán)實(shí)。另外找 坡層的排氣設(shè)計(jì)對屋面的防水起著非常重要的作用,現(xiàn)在國內(nèi)的找坡層設(shè)計(jì)上較多采用水泥珍珠巖材料,由于整個(gè)防水工程一般施工較長,施工期間難免遭遇下雨,而珍珠巖一旦遇水就會(huì)粘合成塊產(chǎn)生較多的孔隙,這些孔隙會(huì)將水分藏匿其中,施工后遇熱將導(dǎo)致水汽膨脹,使整個(gè)覆蓋層上拱開裂,甚至可達(dá)4cm的上拱高度,這種
上拱作用不僅導(dǎo)致找平層開裂,也連帶破壞了防水系統(tǒng)的完整性。所以在找坡層設(shè)的分格縫可兼作排氣道,排氣道宜縱橫設(shè)置間距為6m,犀面面積每36m宜設(shè)一個(gè)排氣孔。排氣孔的設(shè)置避免因水汽造成的收縮、溫度變化等原因形成裂縫而引起滲漏。
3.2穿屋面管道節(jié)點(diǎn)防水
穿屋面管道防水也是防水的重點(diǎn),凡管道穿屋面時(shí),在澆屋面板混凝土?xí)r必須先予埋鋼套管,套管上焊上止水環(huán),在立管上再套上一截套管做滴水線同時(shí)把卷材或鍍鋅鐵皮收頭于套管內(nèi)。設(shè)計(jì)時(shí)須在管道四周與混凝土間留有凹槽,一般20 X20(mm),填嵌密封材料,并將管根部墊高,做成1/10排水坡,以利排水,然后做防水層,伸出屋面防水層管道還要求防水層與管道弊扎牢固,再以密封膏密封,地下室、蓄水池和衛(wèi)生間采用套管防水處理,即澆灌混凝土?xí)r先預(yù)埋套管,并焊有幾道止水片,當(dāng)管道通過套管后,兩端用密封材料填嵌。
3.3水落口節(jié)點(diǎn)防水
水落口是屋面排水的總出口,若處理不規(guī)范極易造成堵塞而溢水或沿水落口漏水。其設(shè)計(jì)要選擇與防水材料相適應(yīng)的水落口配件及水落口管徑,在水落口與基層交接處留有凹槽,密封材料嵌固,對水落口的標(biāo)高與坡度要合理確定,一般水落口四周500ram范圍內(nèi)排水坡度不小于5%,防水材料選用涂料宜做成無接縫的整體涂膜,并鋪設(shè)附加層和防水層。
4.屋面防水施工要求
4.1對屋面施工前的技術(shù)準(zhǔn)備
屋面工程施工前,施工單位應(yīng)組織技術(shù)管理人員會(huì)審屋面工程圖紙,掌握施工圖中的細(xì)部構(gòu)造及有關(guān)技術(shù)要求并根據(jù)工程的實(shí)際情況編制屋面工程的施工方案或技術(shù)措施。
4.2適應(yīng)新型防水施工技術(shù)發(fā)展
防水施工工藝的發(fā)展是現(xiàn)代新型建筑防水技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志之⋯。各種新型防水材料如改性瀝青、熱溶油氈、玻纖胎和化纖胎油氈、高分子材料等的出現(xiàn),需要有與之相配套的施工方法。與防水卷材相對應(yīng)的施工方法的研究與發(fā)展迅速得到各國重視。如防水卷材施工工藝由傳統(tǒng)的熱粘貼發(fā)展到冷粘貼、熱溶粘貼、熱風(fēng)焊接、自粘法、壓埋法和機(jī)械固定法;粘貼方法除滿貼外,出現(xiàn)了空鋪、占粘、條粘等方法。防水涂料施工出現(xiàn)了冷刷涂、噴涂等工藝。這些施工方法經(jīng)不斷完善而形成―套完整的施工技術(shù)體系,大大提高了建筑物的防水性能和防水層的耐久年限。
4.3加強(qiáng)建筑防水施工管理
另外,加強(qiáng)施工期問的質(zhì)量監(jiān)督和做好完工后的定期維護(hù),也是避免建筑物滲漏的關(guān)鍵所在。如是否按設(shè)計(jì)、規(guī)范要求施工,卷材接縫是否合格等,要由建設(shè)單位管住管好。諸如構(gòu)造節(jié)點(diǎn)的處理,要精心細(xì)致。保證不留隱患。工程完工交付使用后,應(yīng)定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。對屋面排水溝要經(jīng)常疏通,以免堵塞產(chǎn)生積虎,導(dǎo)致局部節(jié)點(diǎn)滲漏。
4.4防水層施工質(zhì)量的控制
(1)防水層施工前,必須將基層上的塵土、砂粒、碎石,雜物、油污及砂漿疙瘩清除干凈,在施工過程中還應(yīng)隨時(shí)清掃。
(2)防水層施工順序:當(dāng)有高低跨時(shí),應(yīng)按。先高后低”的原則,在同一跨中應(yīng)按“先遠(yuǎn)后近”的原則,從最低標(biāo)高處開始。
(3)防水卷材鋪貼方向要按坡度大小確定。上下層及相鄰兩幅卷材搭接應(yīng)錯(cuò)開;卷材搭接方法,寬度應(yīng)符合規(guī)程規(guī)定,鋪貼卷材時(shí),不得污染檐口的外側(cè)和墻面。
(4)各種卷材和不同工藝的卷材搭接寬度不應(yīng)小于規(guī)范值。
5結(jié)語
綜上所述,高質(zhì)量的屋面防水,應(yīng)設(shè)計(jì)出切實(shí)可行的防水工程方案,施工中嚴(yán)格執(zhí)行屋面防水規(guī)范要求,認(rèn)真處理細(xì)部構(gòu)造,采用相應(yīng)的屋面裂縫控制措施,才能徹底解決屋面滲漏問題,形成有效的防水體系。
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關(guān)鍵詞:教學(xué)理念;教學(xué)改革;教學(xué)內(nèi)容;工程意識(shí);創(chuàng)新意識(shí)
12高等建筑教育2012年第21卷第6期12JOURNAL OF ARCHITECTURAL EDUCATION IN INSTITUTIONS OF HIGHER LEARNINGVol21 No. 6 2012
中圖分類號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):10052909(2012)06007003土木工程材料是土木工程、港口工程、地下工程等專業(yè)必修的一門學(xué)科基礎(chǔ)課程。課程系統(tǒng)講授土木工程材料的基礎(chǔ)理論和工程應(yīng)用,包括土木工程所用各種材料的組成、結(jié)構(gòu)、制備、性質(zhì)等。課程為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí),如房屋建筑學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、土木工程施工、工程造價(jià),以及畢業(yè)后從事土木工程設(shè)計(jì)、施工、管理和科學(xué)研究等提供了必備的理論基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí),起到了承上啟下的作用,其學(xué)習(xí)效果直接關(guān)系到后續(xù)課程的學(xué)習(xí),乃至工作。
國家工程建設(shè)的日新月異推動(dòng)了材料科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,新材料、新工藝的需求持續(xù)增長,急迫需要大量掌握專業(yè)最新知識(shí)的高素質(zhì)人才。新形勢下,如何上好土木工程材料課程,達(dá)到理想的教學(xué)效果是課程教師一直思索并不斷努力的方向。近年來筆者致力于培養(yǎng)具有時(shí)代特點(diǎn)的專業(yè)技術(shù)人才,通過潛心研究、探討課程教學(xué)改革,從教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、方法及教材建設(shè)等方面進(jìn)行了有益探索與實(shí)踐。
一、更新教學(xué)理念
教學(xué)理念是教學(xué)改革的靈魂。以培養(yǎng)適應(yīng)新形勢下建筑工程需要的高素質(zhì)工程技術(shù)人員為課程改革的基本思路,以著力培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際工程能力,強(qiáng)化學(xué)生工程意識(shí)和責(zé)任意識(shí),注重激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為教學(xué)理念,以期獲得最佳的教學(xué)效果。
二、改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及教學(xué)方法
(一)改革教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)內(nèi)容是衡量教學(xué)質(zhì)量高低的關(guān)鍵性指標(biāo)。在教學(xué)中為順應(yīng)土木工程材料學(xué)科的快速發(fā)展,根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)大綱要求,對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了精選和優(yōu)化。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。一是,根據(jù)專業(yè)及專業(yè)方向的不同,適度調(diào)整教學(xué)內(nèi)容組合和深度,制定不同的教學(xué)大綱。如:土木工程專業(yè)對有關(guān)結(jié)構(gòu)材料性能的知識(shí)要求較高,授課必須達(dá)到規(guī)定深度。工程管理專業(yè)在深度上可適當(dāng)降低,但要有一定廣度,因此應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)充功能材料、裝飾材料等內(nèi)容。又如:有關(guān)瀝青材料的內(nèi)容多且難理解,對土木工程專業(yè)建筑工程方向的學(xué)生,僅介紹瀝青的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及在防水工程中的應(yīng)用即可;對道橋工程方向的學(xué)生則應(yīng)重點(diǎn)講授瀝青及瀝青混合料的路用性能,且要達(dá)到規(guī)定的深度。港口工程專業(yè)對材料的防腐、耐久等性能要求更高,這方面應(yīng)作深入講解。
12高等建筑教育2012年第21卷第6期
吳東云,等新形勢下土木工程材料課程教學(xué)改革與建設(shè)探究
二是,對已較少應(yīng)用或逐漸淡出的材料少講或不講;對工程實(shí)際中應(yīng)用量大、重要的結(jié)構(gòu)性材料著重講解,以突出重點(diǎn)。如:對木材作為結(jié)構(gòu)性材料的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了削減,將其合并到裝飾材料中;而高分子材料發(fā)展極快,應(yīng)用范圍廣,應(yīng)適當(dāng)增加學(xué)時(shí)。
三是,重點(diǎn)分析材料的工程性能及其影響,突出工程應(yīng)用。教學(xué)中要抓住材料組成、結(jié)構(gòu)與材料性能,以及材料性能與應(yīng)用這兩條主線,保證教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性與概括性,并突出科學(xué)的思維方法與研究方法,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力。
四是,經(jīng)過精選,新教學(xué)內(nèi)容基本理論——材料的基本理論、基本概念及基本性質(zhì);結(jié)構(gòu)材料——膠凝材料、建筑鋼材、水泥、混凝土、砂漿、墻體材料;功能材料——瀝青、絕熱材料、吸聲隔聲材料;有機(jī)高分子材料——塑料、粘合劑等;裝飾材料——木材、石材、玻璃、陶瓷、高分子材料等。
五是,結(jié)合教師科研和工程實(shí)踐,將新材料、新工藝、新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)引入課堂,確保課堂教學(xué)內(nèi)容與工程應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)一致,保證課堂教學(xué)的先進(jìn)性和適度超前性。例如:講混凝土?xí)r,適當(dāng)介紹現(xiàn)代混凝土的發(fā)展趨勢,包括泵送混凝土、自流平混凝土、噴射混凝土、水下施工混凝土、大體積混凝土的概念及技術(shù)特點(diǎn),做到理論聯(lián)系實(shí)際。講防水材料時(shí),介紹當(dāng)前防水材料的發(fā)展方向及其新技術(shù)、有機(jī)高分子材料即化學(xué)建材在土木工程中的快速發(fā)展及應(yīng)用等。此外,對新型節(jié)能、環(huán)保、“綠色”墻體材料的發(fā)展應(yīng)適當(dāng)介紹,拓展學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和廣度。
六是,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容適時(shí)引入典型工程實(shí)例,強(qiáng)調(diào)工程的應(yīng)用性。如:汶川地震中被網(wǎng)友稱為“最牛小學(xué)”的工程實(shí)例,“911事件”對鋼結(jié)構(gòu)材料的工程啟示,鳥巢、水立方工程中新材料、新技術(shù)地運(yùn)用等。這些富有時(shí)代特點(diǎn)的工程實(shí)例極大地吸引了學(xué)生的注意力,增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),激發(fā)了求知的欲望和探索精神,培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識(shí)和責(zé)任意識(shí),以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。
(二)改革教學(xué)方式
“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重能力、求創(chuàng)新”的教學(xué)改革目標(biāo)要求專業(yè)課程有所增加,課程學(xué)時(shí)相應(yīng)縮減,教學(xué)內(nèi)容要不斷更新、補(bǔ)充。教學(xué)傳統(tǒng)模式難以完成教學(xué)內(nèi)容,學(xué)生感性認(rèn)識(shí)缺乏,教學(xué)效果相對較差。為此,必須改革傳統(tǒng)教學(xué)方式,開發(fā)研究以多媒體課件為主的立體化教學(xué),使學(xué)生得到全方位信息交流。教師充分運(yùn)用先進(jìn)的教學(xué)手段,把形象、生動(dòng)、直觀、動(dòng)態(tài)的圖文聲像等綜合信息制作成多媒體課件帶入課程教學(xué)。這樣既增加了課堂教學(xué)的信息量,簡化了信息傳輸過程,增加了教學(xué)內(nèi)容的趣味性和吸引力,而且還激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性,提高了教學(xué)效果和效率。
與此同時(shí),利用網(wǎng)絡(luò)資源輔助課堂教學(xué),建立了土木工程材料課程網(wǎng)站,利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了課程學(xué)習(xí)、在線輔導(dǎo)、答疑等功能,極大地方便了學(xué)生;同時(shí)課程網(wǎng)站有大量關(guān)于新材料、新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)的信息資源,并與各專業(yè)網(wǎng)站建立了鏈接,開闊了學(xué)生眼界,拓展了學(xué)習(xí)空間,優(yōu)化了教學(xué)環(huán)境,對學(xué)生鞏固和延伸課堂知識(shí)都起到了極好的促進(jìn)作用。
(三)改革教學(xué)方法
教學(xué)方法的改革是教學(xué)改革的重要內(nèi)容。在教學(xué)方法上,根據(jù)不同章節(jié)的教學(xué)目的和教學(xué)內(nèi)容,靈活選用課堂講授、自學(xué)、專題討論等形式,采用啟發(fā)式、討論式、研究式、課題式等教學(xué)方法,適時(shí)引入典型工程實(shí)例調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,引導(dǎo)學(xué)生積極思維。例如:為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力,引入天津奧體中心工程或中央電視臺(tái)新臺(tái)基礎(chǔ)工程大體積混凝土施工中出現(xiàn)水化熱過高的實(shí)例,引導(dǎo)學(xué)生從水泥的特性入手,對工程中出現(xiàn)的問題從材料的角度提出解決問題的思路和方法,從而激發(fā)學(xué)生的求知欲和對專業(yè)的熱情,強(qiáng)化其工程意識(shí)和責(zé)任意識(shí)。又如:在介紹有機(jī)高分子塑料管材在工程中的應(yīng)用時(shí),可給出工程實(shí)例讓學(xué)生展開討論,分析工程特點(diǎn)、材料性質(zhì),找出問題所在,提出解決工程問題的方法。再如:介紹裝飾材料時(shí),可以命題的方式給學(xué)生布置大作業(yè),要求學(xué)生寫調(diào)研報(bào)告,讓學(xué)生走出去,到裝飾城、施工現(xiàn)場展開調(diào)研,了解最新的材料及其應(yīng)用情況,以擴(kuò)大學(xué)生的視野,培養(yǎng)學(xué)生多方面獲取知識(shí)的能力。
對于實(shí)驗(yàn)教學(xué),實(shí)驗(yàn)課注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能及動(dòng)手能力的培養(yǎng)。在完成教學(xué)基本要求的前提下,對學(xué)有余力的學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)室,布置相應(yīng)的創(chuàng)新性命題,引導(dǎo)學(xué)生探索、完成創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。如混凝土強(qiáng)度實(shí)驗(yàn),可指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)成多組不同配合比,相同組分不同量、不同組分摻入,考慮外加劑、摻合料等多種情況,使學(xué)生在不同的實(shí)驗(yàn)條件下得出不同的結(jié)論,以此加深對課堂知識(shí)的理解,并使之延伸,以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究作風(fēng)以及探索與創(chuàng)新精神。
針對不同內(nèi)容采用不同的教學(xué)方法,以培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析問題、解決實(shí)際問題的能力。同時(shí),注重講課內(nèi)容的邏輯性、條理性、形象性、生動(dòng)性和趣味性,提高講課藝術(shù)和教學(xué)效果。通過這些教學(xué)方法的運(yùn)用,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)能力大大提高,科研積極性空前高漲,考試成績顯著提高,達(dá)到了提高課程教學(xué)質(zhì)量的目的。
三、課程教材建設(shè)
教材建設(shè)是衡量教學(xué)團(tuán)隊(duì)業(yè)務(wù)水平高低的重要標(biāo)志之一,教材質(zhì)量的好壞直接影響教師教學(xué)質(zhì)量及學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量。
(一)精選教材、參考書,為課程教學(xué)奠定基礎(chǔ)
根據(jù)土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案及教學(xué)目標(biāo)要求,結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)、學(xué)科方向及畢業(yè)生去向,綜合考慮教材的科學(xué)性、權(quán)威性及適用性選用教材。隨著新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的大量更新,學(xué)校選用高等教育精品教材《土木工程材料》作為課本,教材引入了新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),章節(jié)編排合理,并附有大量習(xí)題,適于學(xué)生課后復(fù)習(xí)、鞏固、提高。另外,還指定了其他版本的《土木工程材料》《土木工程材料典型題解析及自測試題》等輔導(dǎo)教材,《建筑工程材料手冊》《新型墻體材料標(biāo)準(zhǔn)手冊》等工具書,還為學(xué)有余力的學(xué)生推薦了如《混凝土》《高強(qiáng)混凝土及其應(yīng)用》《建筑功能材料》《建筑工程質(zhì)量事故分析》《建筑設(shè)計(jì)的材料表達(dá)》等參考書。這些參考資料既有一定的深度,也具有一定的廣度,為學(xué)生拓展課程知識(shí)奠定了基礎(chǔ),學(xué)生反映良好。
(二)自編特色講義,豐富教學(xué)
追蹤材料科學(xué)發(fā)展趨勢,適時(shí)將新材料、新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)引進(jìn)課堂,編寫教師易用、學(xué)生易學(xué)的課程講義,通過大量工程實(shí)例豐富教學(xué)內(nèi)容,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
(三)充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,擴(kuò)大學(xué)生視野,促進(jìn)課堂教學(xué)
將課程教學(xué)相關(guān)信息(大綱、教案、習(xí)題與測試、常見問題分析等)及時(shí)上網(wǎng)鏈接,方便學(xué)生查閱,開展師生互動(dòng),充分發(fā)揮其輔助教學(xué)的作用。網(wǎng)站還與有關(guān)期刊、標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)站、報(bào)紙等重要優(yōu)秀專業(yè)網(wǎng)站鏈接,最大限度地方便學(xué)生獲取新知識(shí),了解材料的最新發(fā)展動(dòng)態(tài),補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容,使課堂教學(xué)內(nèi)容具有先進(jìn)性和適度超前性。
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