時間:2023-03-20 16:14:33
緒論:在尋找寫作靈感嗎?愛發表網為您精選了8篇材料化學論文,愿這些內容能夠啟迪您的思維,激發您的創作熱情,歡迎您的閱讀與分享!
材料化學工程是由化學工程學科和材料學科交叉滲透所形成的一門分支學科,其研究方向主要有兩個:一是以新材料為基礎,不斷發展反應過程的反應技術,比如吸附過程、膜過程、催化過程等。該方向主要是通過材料的特征將其分離并進行反應,其目的是揭示材料微觀結構中物質進行傳遞和反應機理,進而總結出適用于材料設計和反應過程優化的理論方法和工藝技術。二是在材料制備的過程中,用化學工程的理論方法解決所遇到的關鍵問題,比如如何運用微結構的性能關系來實現對材料微觀結構和性能的控制,從而完成從材料制備到定向制備的轉化。新材料的開發是材料化學工程發展的關鍵和先導,直接可以衡量出國家的材料化學發達與否,因此,開發新材料對于材料化學工程的發展至關重要。材料化學包括陶瓷材料、聚合物材料、磁性材料、化學傳感材料、電子材料、超硬材料、無機非金屬材料、催化和吸附材料和薄膜材料等,這些材料很大程度上豐富了材料化學工程的領域,對其發展做出重要貢獻。
2新材料的開發
我國在新材料的開發領域取得了很多亮點,這些新材料的開發成為分離和反應過程的重要基石。一些研究所和大學正在開發一種非晶態的金催化材料,這種材料很有發展前途,因為它具有非常明顯的催化特性,而且其催化活性還具有特殊的選擇性,具有顯著的催化活性和特殊的選擇性。對這種材料進行流程綜合和技術集成,可以有助于我國新型石油化工技術的構建。石油化工科學研究院也開發出一種新型的鈦硅分子篩催化材料,這種材料具有定向氧化催化作用,可以實現“原子經濟”,使“零排放”工藝成為可能,而且也具備工業化生產的可能性。而在新材料的分離技術方面,我國也取得了很大的進步,其中南京工業大學發展了以陶瓷膜材料為原料的新單元技術,同時加強了對集成單元技術的開發,這些研究不僅使我國陶瓷技術更加趨于成熟,而且還形成了陶瓷膜新產業,為我國帶來巨大的社會和經濟效益。
3材料化學工程技術的進展
材料化學主要是對產品微結構進行調控,其主要手段是在加工材料時,將化學方法引入進去,這樣我們就可以通過宏觀條件來調控產品的微觀結構,從而為材料的加工和制備提供理論和技術指導。因此,化學工程技術的改進將直接促進材料化學工程的發展。我國在化學工程技術改進方面已經取得了非常大的進展。清華大學在碳納米粉體材料的制備過程中,引入了傳統的流化床技術,大大降低了生產成本,從而使此生產技術可以用于工業化生產,帶來巨大的經濟效益。北京化工大學則用超重力場技術來放大納米材料生產過程中的形貌控制問題,這樣就可以通過調節超重力場的強度來調節和改變產品的粒徑,。通過這種方法,我國已經成功制備出碳酸鋇、碳酸、碳酸鋰、氫氧化鋁和碳酸鍶等納米粉體,并且形成了工業化生產的技術體系,為我國帶來巨大的經濟效益。
4展望
材料化學工程作為一門交叉學科,不僅促進了材料工業的發展,而且也豐富了傳統化學工程學科的內容,因此,具有非常重大的研究意義。我國材料化學工程的研究已經取得很多可喜的成就,很多成果在世界上都位于領先水平。但是,材料化學工程中仍然有很多問題需要我們解決,因此,我們需要再接再厲,爭取使材料化學工程的研究更加深入,使其更好地為人類服務。
5結語
(一)碳族元素在周期表中的位置
ⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA
BCNOF
AlSiPSCl
GaGeAsSeBr
InSnSbTeI
TlPbBiPoAt
(二)碳碳元素及其單質的性質變化規律
元素名稱元素符號原子半徑
(nm)主要
化合價單質的性質
顏色、狀態密度
(g·cm—3)熔點
(℃)沸點
(℃)
碳C0.077+2,+4金剛石:無色固體
石墨:
灰黑色固體3.51
2.253550
3652
—3697
(升華)4827
4827
硅Si0.117+2,+4晶體硅:灰黑色固體2.32—2.3414102355
鍺Ge0.122+2,+4銀灰色固體5.35937.42830
錫Sn0.141+2,+4銀白色固體7.28231.92260
鉛Pb0.175+2,+4藍白色固體11.34327.51740
碳族元素化合價主要有+4和+2,C、Si、Ge、Sn的+4價化合物是穩定的,而Pb的+2價化合物是穩定的。
例PbO2有強氧化性
閱讀下列材料,回答有關的問題
錫、鉛兩種元素的主要化合價+2價和+4價,其中+2價錫元素和+4價鉛元素的化合物均是不穩定的,+2價錫離子有強還原性,+4價鉛元素的化合物有強氧化性。例如Sn2+還原性比Fe2+還原性強。PbO2的氧化性比Cl2氧化性強。
(1)寫出下列反應的化學方程式
①氯氣跟錫共熱__________;②氯氣跟鉛共熱__________;③二氧化鉛跟濃鹽酸共熱__________;
(2)能說明Sn2+還原性比Fe2+還原性強的離子方程式______________。
答案:
(1)
①
②
③
(2)
二.碳族非金屬氧化物比較
COCO2SiO2
類別
酸性
氧化還原性強還原性弱氧化性弱氧化性
毒性有毒無毒無毒
反應實例:
酸性:H2CO3>H2SiO3
與堿反應:CO2+2OH—=CO32—+H2OCO2+H2O+CO32—=2HCO3—CO2+OH—=HCO3—
思考:CO2通入NaOH溶液中生成的鹽是什么?
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
思考:盛放堿液的試劑瓶為什么不能用玻璃塞?
氧化還原性
三、Na2CO3與NaHCO3的比較
Na2CO3NaHCO3
俗稱純堿(蘇打)小蘇打
溶解性易溶易溶
溶液度Na2CO3>NaHCO3
穩定性穩定不穩定
與酸反應出CO2速率慢(分二步)
CO32—+H=HCO3—
HCO3—+H+=H2O+CO2快(一步)
HCO3—+H+=H2O+CO2
相互轉化
方程式如下:
Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
四、知識網絡
(一)碳及其化合物
(二)硅及其化合物
五.硅酸鹽工業
水泥玻璃陶瓷
原料黏土(CaCO3)純堿、石灰石、石英黏土
一、從天然樹脂到合成樹脂
一些樹木的分泌物常會形成樹脂,不過琥珀卻是樹脂的化石,蟲膠雖然也被看成樹脂,但卻是紫膠蟲分泌在樹上的沉積物。由蟲膠制成的蟲膠漆,最初只用作木材的防腐劑,但隨著電機的發明又成為最早使用的絕緣漆。然而進入20世紀后,天然產物已無法滿足電氣化的需要,促使人們不得不尋找新的廉價代用品。
早在1872年德國化學家拜耳(A.Bayer)首先發現苯酚與甲醛在酸性條件下加熱時能迅速結成紅褐色硬塊或粘稠物,但因它們無法用經典方法純化而停止實驗。20世紀以后,苯酚已經能從煤焦油中大量獲得,甲醛也作為防腐劑大量生產,因此二者的反應產物更加引人關注,希望開發出有用的產品,盡管先后有許多人為之花費了巨大勞動,但都沒有達到預期結果。1904年,貝克蘭和他的助手也開展這項研究,最初目的只是希望能制成代替天然樹脂的絕緣漆,經過三年的艱苦努力,終于在1907年的夏天,不僅制出了絕緣漆,而且還制出了真正的合成可塑性材料——Bakelite,它就是人們熟知的“電木”、“膠木”或酚醛樹脂。
Bakelite一經問世,很快廠商發現,它不但可以制造多種電絕緣品,而且還能制日用品,愛迪生(T.Edison)用于制造唱片,不久又在廣告中宣稱:已經用Bakelite制出上千種產品,于是一時間把貝克蘭的發明譽為20世紀的“煉金術”。
以煤焦油為原粒的酚醛樹脂,在1940年以前一直居各種合成樹脂產量之首,每年達20多萬噸,但此后隨著石油化工的發展,聚合型的合成樹脂如:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及聚苯乙烯的產量也不斷擴大,隨著眾多年產這類產品10萬噸以上大型廠的建立,它們已成當今產量最多的四類合成樹脂。合成樹脂再加上添加劑,通過各種成型方法即得到塑料制品,到今天塑料的品種有幾十種,世界年產量在1.2億噸左右,我國也在500萬噸以上,它們已經成為生產、生活及國防建設的基礎材料。
二、從天然纖維到合成纖維
人類使用棉、毛、絲、麻等天然纖維的歷史已經有幾千年,但由于全球人口的不斷增加和對紡織品質量的更高要求,從19世紀起,人們就為尋求新的紡織品原料而努力。
1846年制成硝化纖維;1857年制成銅氨纖維;1865年制成醋酸纖維;1891年制成粘膠纖維。由于粘膠纖維的原料是來源豐富的木材漿粕、棉短絨及棉紗下腳料等,再加上制成的纖維性能好,以至它的產量到20世紀50年代已經超過羊毛。
盡管上述幾種稱為“纖維素纖維”或“人造纖維”的出現是繼紡織機械發明之后的又一次紡織革命,但它仍意味著人只是用化學方法,對天然植物纖維的再加工,而通過化學方法,制取全合成的、性能更為優異的紡織纖維階段,才迎來了第三次紡織革命。
1928年32歲的美國化學家卡羅塞斯(W.H.Carothers)博士從大學崗位上應聘到杜邦公司,負責對不久前才興起的高分子化學的基礎研究,他們研究了多種脂肪族二元酸與二醇或二元胺的縮合反應,由于保證了反應物料的嚴格配比,從而獲得分子量很高的縮聚物,但大多數產物的熔點偏低、不耐水,雖然有的可以抽絲,但不適于用做紡織纖維。反復不斷地失敗使卡羅塞斯在精神上受到很大打擊,以至身上經常攜帶著一小瓶準備自殺的氰化鉀。一直到工作6年后的1934年,終于在合成的數百種產品中,找到有希望成為優良紡織纖維的聚酰胺-66,尼龍(Nylon)是它在投產時公司使用的商品名。
杜邦公司為了使它工業化,動員了230多名各方面專家,花費2200萬美元,到1939年始正式投產。這一成功不僅是合成纖維的第一次重大突破,也是高分子科學的重要進展。
尼龍投產后,杜邦公司馬上宣布他們生產了比蜘蛛絲還細,比鋼還結實的全新有機纖維。盡管當時第二次世界大戰已經開始,仍然引起各方面關注。用它織成的女絲襪,銷售第一天就賣出400萬雙,報紙上還報道了當時許多銷售店曾引起“尼龍騷動”的場面,可惜的是卡羅塞斯本人卻沒有看到這種情況。41歲的他,雖然知道尼龍的研究已經取得突破性進展,但卻總感到心力交瘁地被失敗所纏繞,終于在1937年服毒自殺,留下深深的遺憾。
1938年德國研制出聚酰胺-6,即聚己內酰胺;1941年英國制出了聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維,商品名Dacron、“的確涼”、或滌綸;1939年德國人又研制出聚丙烯腈纖維,但到1949年才在美國投產,商品名Orlon,我國稱腈綸,此又出現多種新型合成纖維,滿足了多種需要,但從應用范圍和技術成熟等方面看,仍以上述幾種為主,其產量約占總量的90%。
三、從天然橡膠到合成橡膠
自然界中雖然含有橡膠的植物很多,但能大量采膠的主要是生長在熱帶雨區的巴西橡膠樹。從樹中流出的膠乳,經過凝膠等工藝制成的生橡膠,最初只用于制造一些防水織物、手套、水壺等,但它受溫度的影響很大,熱時變粘,冷時變硬、變脆,因而用途很少。
1839年美國一家小型橡膠廠的廠主古德易(Goodyear)經過反復摸索,發現生橡膠與硫黃混合加熱后能成為一種彈性好、不發粘的彈性體,這一發現推進了橡膠工業迅速發展。在這之前,橡膠的年產量只有388噸,但到1937年已增加到100萬噸,即100年間增加了2000倍,這在天然物質利用史上是十分罕見的,尤其是1920年以后,由于汽車工業興起,進一步擴大需求,以致世界各國開始把天然橡膠作為軍用戰略物資加以控制,這就迫使美、德等汽車大國,但卻是天然橡膠的窮國開展合成橡膠的研究,這種研究是以制造與天然橡膠相同物質為目的開始的,因為人們已知它是由多個異戊二烯分子通過順式加成形成的聚合體。
1914年爆發第一次世界大戰,德國由于受到海上封鎖,開展了強制性的合成橡膠研制和生產,終于實現了以電石為原料合成甲基橡膠的工作,到終戰的1918年,共生產出2350噸。
戰后,由于暫時性天然橡膠過剩,使合成橡膠的生產也告中止,但其研究工作仍在進行。先后研制成聚硫橡膠(1931年投產)、氯丁橡膠(1932年)、丁苯橡膠(1934年)、丁腈橡膠(1937年)等。
第二次世界大戰期間,尤其是日本偷襲珍珠港、占領東南亞后,美國開始擴大合成橡膠生產,并納入國防計劃,1942年產量達84.5萬噸,其中丁苯橡膠為70.5萬噸。1950年以后,由于出現了齊格勒納塔催化劑,在這種催化劑的作用下,生產出三種新型的定向聚合橡膠,其中的順丁橡膠,由于它的優異性能,到20世紀80年代產量已上升到僅次于丁苯橡膠的第二位。此后又有熱塑性橡膠、粉末橡膠和液體橡膠等問世,進一步滿足了尖端科技發展的需要。
回顧過去,展望未來,在新世紀里新技術將更加迅猛發展,與此同時,作為技術革命物質基礎的,以合成高分子為代表的新材料的研制和開發,也將越來越起著重要作用。
參考文獻
關鍵詞:專業英語 教學方法 改革
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)02(c)-0187-02
英語是全世界分布最廣泛的語言,也是國際交流中應用最多的語言,眾多國際機構都以英語作為交流語言,絕大多數具有較高影響因子的期刊也將英語作為自己的刊物語言,或者將刊物所的摘要添加英語翻譯。據統計,世界上超過80%的權威學術期刊都以英語作為自己的刊物語言[1],多個領域的研究前沿動態都是以英文報道,學好專業英語對提高學生學術素養的重要性不言而喻[2]。大學階段一般高校都會開設兩門英語課,公共英語和專業英語[3]。前者針對絕大部分專業授課,旨在提高學生的公共英語交流水平,在教學方式上幾乎沒有任何專業差異,大多數都是由英語專業的老師授課,而后者旨在提高學生的專業技能,熟悉自己主修專業的英語詞匯及其表達方法,要求教師在熟悉英語的同時還需熟練地掌握專業知識,往往由英語較好的專業教師授課。普通英語是本科教育中的必修課,學習過程中學生往往迫于考試的壓力和大學英語四級或六級等級考試的壓力不得不竭盡全力學習以求考試通過,而專業英語常常只是作為一門專業選修課且考試大多以開卷的形式,對本科階段的學生來說所面臨的考試壓力相對較小,因此常常得不到學生的重視。與此同時,相比普通英語的學習,學生在學習專業英語時由于專業性和科普性太強[4],公共英語學習中幾乎從未出現的詞匯眾多,且材料化學專業在化學化工領域涉及面廣,專業性強[5],部分學生表示在學習過程中經常聽不懂、難以理解。又由于很多老師上課時僅僅以專業詞匯或學術論文的翻譯作為教學和考核的重點,致使學生對專業英語失去學習興趣。因此,教師的教學方法對學生是否能夠學好專業英語尤為重要,只有使學生了解到學習專業英語的樂趣,以及它對畢業設計的文獻調研或者后期深造的重要性,才能讓學生不再感到專業英語枯燥乏味,逐漸從詞匯、段落和表達能力上學好專業英語。
1 詞匯方面指導學生從記英文簡稱開始
詞匯是語言的基本母核,學習任何語言都是以W習詞匯開始,專業英語也不例外。相比公共英語詞匯大多源于普通社會交往和生活交流,材料化學專業英語詞匯往往在普通英語讀物中難以見到且具有較為復雜的表達方式,常常令學生望而生畏。在作者所帶的材料化學專業的學生中,部分普通英語較為優異、詞匯量較大的學生也認為材料化學專業英語詞匯沒有普通英語詞匯中的規律,難以形成較為系統的記憶。由于材料化學專業英語的詞匯大多數為專業詞匯,涵蓋高分子材料、無機材料、復合材料等眾多材料的專有名詞,數量眾多,對大三年級的本科生初學者來說很難形成較為系統的記憶,因此在學習過程中很難激發學生的興趣。而在部分材料化學專業課程中,特別是《儀器分析》課程的教學中時常需要穿插以英文首字母為簡稱的儀器分析方法,如X射線衍射法(X-ray diffraction)簡稱為XRD,掃描電子顯微鏡(Scanning electron microscopy)簡稱為SEM等。同樣地,該類簡稱在高分子材料學中也十分常見,如聚乙烯(polyethylene)簡稱為PE,聚氯乙烯(Polyvinyl chloride)簡稱為PVC等。相比復雜的專業詞匯的英文全稱,英文簡稱顯然更容易被學生牢記,并且英文簡稱在實際生活中也應用較多,學生除了能夠從課本中學到專業詞匯外,也能比較容易地在生活中了解到某種材料的英文簡稱,進而了解該材料的英文全稱,由此形成聯想記憶,方可較為容易地尋找到材料化學專業英語詞匯的一般規律,增加專業英語的詞匯量。因此在教學過程中,對剛剛進入材料化學專業英語學習的大三學生,可先幫助其回憶專業課上學過的英文簡稱,進而對其解釋該簡稱的英文全稱,一方面可帶領學生復習之前所學的專業內容,另一方面可由此增加學生對專業英語的興趣,使學生在專業英語學習過程中能夠有成就感。
關鍵詞: 初中化學;教育科研;方法
中圖分類號:G630文獻標識碼:A文章編號:1003-2851(2010)08-0070-01
隨著中學化學課程改革的推進,“教師即研究者”、“向教育科研要質量”已成為教育界乃至全社會普遍認同的理論和努力追求的目標。因此,在化學教學中掌握教育科研的常用方法已經勢在必行。本文中,筆者就如何在化學教學中掌握一些基本的教育科研方法略談拙見,以供參考。
一、初中化學教育科研的常用方法
化學教育科研方法是指在化學教學中,為達到研究目的而采用的途徑、手段和工具的總和。常用的方法有文獻法,觀察法,實驗法,調查法四種。在研究中往往采用起主導作用的某一種方法,又配合運用其它方法。
(一)文獻法。文獻法是運用文獻史料進行研究的方法。它適用于研究以往的化學教學實踐和教學理論,通過研究歷史資料來認識化學教學的發展規律,吸取歷史上化學教學經驗的精華,總結教訓,探討化學教材、教學和學習理論的原則和規律,以指導當前的化學教學實踐。
文獻法的操作有四個步驟:一是文獻檢索,二是文獻收集,三是文獻鑒別,四是文獻的研究與運用。
在研究過程中應注意:盡可能搜集第一手材料;既要搜集正面材料,又要搜集反面材料;要善于辨證分析史料的價值,選擇能反映本質規律的材料。
(二)觀察法。觀察法是在教育教學處于自然狀態下,研究者有目的、有計劃地直接觀察教學、學習和實驗等外部表現,搜集化學教學的感性材料,探求化學教學規律或經驗教訓的一種方法。
觀察的方式有定量觀察和定性觀察兩種。定量觀察常通過填寫觀察量表來進行。設計觀察量表最主要的是根據課題需要確定觀察項目,再將項目分解成可以觀察的目標行為。定性觀察只需盡可能詳細地對觀察對象的表現做原原本本的記錄,不追求量的確定。
觀察的要求是:觀察要有目的、有計劃、有重點;觀察前要閱讀有關的基本理論和經驗總結等文獻資料;觀察者要作實事求是的、全面的、詳細的記錄;觀察后要及時整理觀察資料。
(三)實驗法。實驗法是人們根據研究目的,適當控制或模擬客觀現象,排除干擾,突出主要因素,有計劃地逐步變化條件,探討其條件與現象之間因果關系的研究方法。在化學教學研究中,這種方法應用是較多的。一般有實驗室實驗和現場實驗之分。實驗室實驗較多應用于摸索某些實驗的最優方案或化學反應機理等。現場實驗一般用來檢驗不同教學方法,不同教學手段等。
實驗法的一般步驟是:首先是提出問題、訂立計劃;然后進行實驗,再從理論上加以探討驗證;最后得出結論、撰寫論文。
其基本要求是:實驗必須周密設計,系統進行,精確測量,反復進行;廣泛參考、吸取前人的經驗教訓,不斷學習新理論,采用新方法。
(四)調查法。調查法是通過訪問、問卷、座談、測驗等方式,有計劃地收集化學教學工作某一方面的資料,并從大量事實中概括出化學教學的某些規律的方法。它常與實驗法、觀察法配合應用,方法比較簡單易行。可以用它去研究范圍較廣,涉及面較大,時間較長的化學教學現象。
調查的一般步驟為:一確定調查課題,制定調查計劃。二搜集材料,這是調查的關鍵環節。可以綜合運用實地考察、開調查會、問卷或測驗等調查手段。必要時要設計調查表格,問卷過程中設計的調查表,較好的方法是讓學生用“√”或“×”進行選擇。三整理材料,將原始材料的可靠性和統一性進行檢查并進行統計處理。四撰寫調查報告。
在調查過程中要求調查目的明確、選樣方法科學、收集手段多樣、統計方法合理。
二、化學教育研究論文的撰寫
研究論文的撰寫是課題研究的最后階段,直接關系到科研成果的呈現。 其基本組成包括:
(一)題目、作者及單位、摘要和關鍵詞。題目要求醒目、新穎、具有科學性。作者及單位需如實填寫。關鍵詞是表示全文主要內容信息款目的單詞或術語,字數一般控制在3~5個以內。摘要需用最簡潔、精練的詞語表達出論文研究的問題、方法、意義等,字數一般不超過論文總字數的5%。
(二)緒論緒論要求簡明扼要,有吸引力。主要用以說明研究課題的背景,意義及方法。
(三)本論。本論是全文的精髓,占論文的絕大部分篇幅。要求論述充分,論證有力,重點突出,層次分明,布局合理。要說明研究的過程、方法、樣本和所使用的測量方法。用調查法或實驗法研究的課題,要列出和研究密切有關的數據、表格和圖表等等。
(四)結論。主要論述研究結論,特別說明有創見的論點。
(五)參考文獻。一般論文習慣于把參考文獻列在最后,有時把引用的文句在腳注中表明出處。參考文獻的著錄有相應的國家標準,一般格式如下。
圖書著作:主要作者.書名.版次(初版不寫).出版地.出版者,出版年.起始頁碼。
期刊雜志:作者.刊名,卷或年(期).起始頁碼。
報紙文獻:作者.論文題目.報紙名,年.月.日.(版次).
網絡文獻:網址.題名,下載年.月.日。
化學教育科研不是某些人的專利,不是深不可測、高不可攀的玄虛過程。做好化學教育科研不僅有利于化學教育教學質量的全面提高,更有利于化學教師專業的成長。因此,作為新世紀的化學教師應當將化學教育科研作為一項迫切的、長期的、重要的、艱巨的任務,認真學習,不斷掌握、探索化學教育科研的過程和方法,全面提升自己的化學教育科研能力。
作者簡介:周 沫(1984―),南京工業大學圖書館館員。
InCites 是湯森路透集團在匯集和分析Web of Science (SCIE/SSCI/AHCI)權威引文數據的基礎上建立起來的科研評價工具[1]。該評價工具綜合了各種文獻計量指標和1981―2012年來各學科各年度的國際標桿數據[2]。這些指標為評價分析高校排名、水平和學術影響力提供了客觀有效的支撐數據。InCites數據庫于2014年上半年更新,所有數據截至2013年年底。[KH+3mmD]
1 全國高校及南京工業大學化學、工程、材料學科排名情況[KH+3mm]
全國進入InCites科研評價工具的高校共計304所,表1、2、3列出了化學、工程學、材料學三學科領域綜合評價指標在全國前20的高校排名。
1.1 化學學科(見表1)
以論文數量指標來看,排名在前三位的分別是中國科學院、浙江大學、吉林大學;從所屬機構影響力指標看,排名在前三位的分別為大連理工大學、武漢大學、清華大學。該指標即某機構在某學科領域內的篇均被引頻次與該機構總體論文篇均被引頻次的比值[3]。該值若>1,則說明該組論文的篇均被引頻次高于其所屬機構的平均水平;該值若
1.2 工程學科(見表2)
以論文數量指標來看,排名在前三位的分別是中國科學院、清華大學、上海交通大學;從所屬機構影響力指標看,排名在前三位的分別為江南大學、東華大學、南京工業大學。南京工業大學綜合指標排名在第46位。
1.3 材料學科(見表3)
以論文數量指標來看,排名在前三位的分別是中國科學院、哈爾濱工業大學、清華大學;從所屬機構影響力指標看,排名在前三位的分別為復旦大學、南開大學、中國科學院大學。南京工業大學綜合指標排名在第43位。
2 全國高校科研生產力分析
985工程是我國政府為建設若干所世界一流大學和一批國際知名的高水平研究型大學而實施的高等教育建設工程,985院校包括北京大學、清華大學、浙江大學、天津大學、大連理工大學等39所院校[4]。九校聯盟(C9)是中國首個頂尖大學聯盟,成員包括北京大學、復旦大學、哈爾濱工業大學、南京大學、清華大學、上海交通大學、西安交通大學、浙江大學、中國科學技術大學9所高校[5]。筆者以下會對南京工業大學與985院校、C9院校各指標進行對比分析。
2.1 南京工業大學與985、C9論文數量分析
與985院校相比,南京工業大學化學學科的論文數量相對于工程學科和材料學科來說,還是有一定優勢的,比值為1:1.97;但在工程、材料方面與985、C9院校依然存在著較大的差距,尤其是工程,比值為1:7.11;材料學科論文比值為1:2.76(見圖1)。
2.2 全國各院校學科領域論文數百分比分析
選取的10所院校中化學學科前三名分別是浙江大學、清華大學、華東理工大學;工程學科排名前三的是清華大學、浙江大學、東南大學;材料學科排名前三的是清華大學、浙江大學、大連理工大學。這10所院校中,清華大學的工程學科論文數所占比例最高,百分比為1.09%,在1%以上;而南京工業大學則處于較低水平,三個學科均排在倒數三名(見圖2)。
3 全國高校科研影響力分析
3.1 南京工業大學與985院校、C9院校總被引頻次分析
南京工業大學與985院校、C9院校的差別很大,總被引頻次較低,三個學科均與C9院校總被引比值相距較遠。其中,材料學科論文總被引頻次與985院校差距相對來說較小,比值為1:1.86,雖然南工這三個學科已進入ESI前1%排名,但與985院校和C9院校相比還是有一定的差距的(見圖3)。
3.2 南京工業大學與985院校、C9篇均被引頻次分析
南京工業大學的化學和材料學學科篇均被引頻次均低于985院校和C9院校,而工程學科篇均被引頻次高于985院校和C9院校,反映出南京工業大學工程科學研究的自主創新能力、基礎研究水平、國際科研影響力正在不斷攀升(見圖4)。
3.3 全國各院校學科領域影響力對比
表4介紹了10所院校在化學、工程學、材料學這三個學科的學科領域的篇均被引頻次與全球相應學科領域篇均被引頻次的比值,若此值大于1,則說明該學科篇均被引頻次高于全球相應學科領域平均水平;若此值小于1,則反之(見表4)。
在化學學科,清華大學影響力最高,為1.36,其次是大連理工大學,浙江大學排第三;在工程學科,影響力排名前三的高校分別為江南大學、南京工業大學、北京化工大學;在材料學科,影響力前兩名分別為華東理工大學、北京化工大學,清華大學與浙江大學并列第三。
清華大學、浙江大學、華東理工大學三個學科篇均被引頻次均高于全球相應學科領域平均水平;北京化工大學的工程學、材料學高于全球相應學科領域平均水平;大連理工大學化學學科高于全球相應學科領域平均水平;東南大學、天津大學、江南大學的工程學科高于全球相應學科領域平均水平;而江蘇大學三個學科均低于全球相應學科領域平均水平。總的來說,南京工業大學三個學科的影響力相對偏弱,亟待加強。
3.4 全國各院校學科領域被引用率對比分析
從圖5可以看出,大連理工大學的化學被引用率最高,達到74.23%,清華大學第二,浙江大學第三;南京工業大學的工程學科被引用率最高,江南大學第二,北京化工大學第三;材料學科屬北京化工大學被引用率最高,達72.24%,浙江大學第二,華東理工大學第三,南京工業大學排名第5位(見圖5)。
光學信息科學與技術國際學術會議1997年8月26至30口在莫斯科召開來自22個國家的210多位科學家,分別在大會、分會和專題討論會上266篇。分會的主題是光學存儲和神經網絡,光學生物電子學和生物計算,光存儲機制和材料,計算機光學和衍射光學元件。隨著信息時代的發展,對信息的獲取、存儲、處理、傳輸與顯示的方法和技術提出了越來越高的要求。
為滿足這些要求,在發展現代電子和電子計算機科學與技術的同時,人們對光學信息科學與技術也有極大的興趣。這是因為,由光束、光波或光子作為信息的載體時,不僅信息容量大、傳播速度快,而且并行性高、互連能力強,存在著巨大的潛在優勢。在這次會議上,近三分之一的論文是關于光學存儲和神經網絡的。大會主席、俄羅斯科學院的A.IJ.Mik。!邊n院士在大會報告“全息存儲、現狀與預期應用”中綜述了俄羅斯以及國際上在這個領域的研究狀況。
在分會報告中也充分反映了這一領域非常活躍。例如,美國加州理工學院的D‘Psaltis教授介紹了他們在一立方厘米大小的光折變品體中存人10()()0幅圖像的基礎上,所完成的小型化光學全息存儲器,引起與會者的極大興趣。該存儲器的存儲容量高達1TB(即10(j0GB),已接近實用化。由于是按頁并行存取信息,讀寫速率比現在的CDR()M高出2一3個數量級。人們認為這將是繼綜合孔徑雷達(光學信息處理)、光纖通信(信息傳輸)、光盤‘存儲)和激光打印機與激光電視(顯示)之后,光學信息技術的又一重大突破。義如,英國Heriot一wat:大學的B.Wherrett教授為解決芯片與芯片間通信速度瓶頸而設計的光互連靈巧像素陣列(SmartPixelArrays)。該器件的使用可使芯片間的數據傳輸速率超過1TBPs(即xTeraBit。perSeeond)。神經網絡方面的論文也很多,主要是關于神經網絡光電混合硬件系統和神經網絡模式識別方面的,這是神經網絡得以推廣應用的關鍵。筆者報道了基于液晶神經元陣列和光互連的神經網絡系統,受到會議的重視。該文除了和其他論文一樣在SPIE論文集上發表外,大會主席Mikealian院士還在會后通過e一mail要求我將該報告寫得更詳細些,在他所主編的國際學術刊物<()ptiealMemoryandNeuralNetworks》上發表。與光學存儲密切相關的領域是光存儲機制和材料研究,這個分會上發表的論文也占三分之一左右。
1.目前存在的問題
渭南師范學院有5個化學類本科專業一化學(師范專業)、應用化學、材料化學、高分子材料與工程以及材料科學與工程,每年畢業學生約200~300人,畢業論文有綜述和實驗(包含設計)兩種類型。據作者近5年的畢業論文指導經驗,發現在論文完成過程中主要存在下述幾個問題。
1.1論文格式問題突出
論文格式問題集中表現在中英文摘要、結論和參考文獻部分。摘要是對整個論文的高度概括,必須包括研究的目的、方法、結果和結論4方面的內容,然而學生一般對此不甚清楚,過多強調方法和結果,忽略了目的和結論;而在英文摘要寫作時,多采用翻譯軟件翻譯,出現句子不通順、語法混亂,內容與中文摘要不對應等問題。結論是整個論文的總結,但又不同于摘要,很多同學不清楚二者的差異,直接復制摘要作為結論。參考文獻則普遍存在引用文獻數目偏少、偏舊、外文文獻很少、文獻內容不全、英文作者姓名辨認錯誤、外文期刊題目縮寫不正確等問題。此外,還存在一些小的格式問題,例如,圖表、反應方程式和流程圖繪制不美觀、不清晰、Copy文獻的,表格未采用三線表,化學式中上、下角標混亂,以及單位和物理量的符號標識不規范等。
1.2 論文的科學性不強
科學性是指論文的立論要實事求是,論據要翔實充分,論證要合理嚴密、符合邏輯。學生論文的科學性不強的問題主要表現有:(1)引言部分的思路混亂、內容邏輯性不強,未寫清楚論文的目的、意義以及研究的思路和方法;(2)對實驗過程的描述沒有次序和主次之分;(3)分析討論部分只是數據的羅列,結果分析不深入或缺失;(4)語句口語化、不準確、不凝煉;(5)引用文獻時隨心所欲,斷章取義;(6)綜述型論文的題目和內容之間的對應關系不強,各部分內容之間的邏輯性、條理性較差。
1.3論文的創新性不足
創新性不足是畢業論文中的普遍問題。在實驗型論文中的主要表現是選題范圍偏小,實驗內容較少,表征不全面,“驗證性”實驗嫌疑大,研究方向和實驗設計不夠新穎。而在綜述型論文中,創新性不足的問題表現尤為突出,諸如論文的正文中所羅列文獻內容不全面、不新,對內容的綜述和分析過于膚淺,沒有自己獨到的見解,論文的最后一部分大多是對內容的總結而非研究前景展望,文字復制比高達20~40%,達不到綜述全面性和前瞻性的學術高度。
2.原因分析
2.1資源有限
作為地方高師院校,資金相對短缺,完成畢業論文工作可用的資源極其有限。(1)網絡資源有限:在數據庫尤其是外文數據庫的投入方面與重點大學相比遠遠不足,這為師生了解學術前沿和動態帶來了極大的不便,導致教師在設計選題和實驗方案時創新性受到限制,也使學生在引用文獻時難以獲得一次外文文獻。另外,學生查閱資料需要在圖書館或機房進行,時間和空間都大大受限。(2)實驗資源有限:指導教師沒有自己的實驗室,學生畢業論文使用教學用公共實驗室和教學實驗儀器,必須錯開教學實驗時段,場地和儀器明顯不足,不光影響實驗進度,也難以保證所有學生都做實驗型論文。另外,還有一些大型表征儀器缺乏,例如:核磁共振儀、質譜、凝膠滲透色譜儀等,這就使得即使做出的結果難以得到及時、有效的表征,影響了論文的進度和質量。
(3)實驗經費不足:學校劃撥給畢業論文的經費多年來一直維持80元/生的標準,這與省內外其他高校平均160~300元/生[5,6]的標準相差較多,這對需要消耗大量試劑和藥品的化學類學科而言明顯短缺。而且畢業論文經費捆綁下撥,并未明確規定經費的實際投入比例,導致指導教師不能獨立、及時購置實驗耗材,影響實驗進程。再者,地方高校的地位決定了教師的科研經費很少,這就使實驗型論文的比例一直難以得到大幅度提高。
2.2學生不重視,基本功差
當前大學擴招導致了學生水平普遍降低,而就業的壓力導致學校和學生都將就業放在了第一位。畢業論文工作在大四展開,第7學期有數周理論課,緊接著是生產實習,這期間學生又忙于找工作、考公務員、考教師資格證、考研甚至考駕照,無暇顧及畢業論文;而第8學期開學就是3月了,5月底至6月初答辯,實際用于完成畢業論文的時間不足兩個月。時間緊迫,而學生思想上卻并不重視此項工作,總覺得有了工作或考上了研究生,學校還能不讓畢業?還有些人覺得自己以后不從事專業相關的工作,于是抱著混的態度做畢業論文。現狀就是,多數同學是能寫綜述絕對不做實驗;而做實驗的同學又以研究生復試、工作面試等理由將實驗時間一再縮短。如此狀況,為了保證學生畢業,畢業論文的選題質與量都只能被迫下降。
在做畢業論文的過程中,大部分同學缺乏積極主動性,對選題一知半解,等老師給文獻、給實驗方案,對實驗過程和實驗結果不加思考,很浮躁。半數以上同學的實驗基本功較差,例如,基本的稱量、玻璃儀器洗滌、減壓蒸餾裝置搭建等操作都不過關。答辯中基本概念不清楚,甚至出現自己寫的納米材料方面的綜述,說不清楚納米材料的概念。
2.3 指導教師不足
地方高師院校普遍存在生師比過高的問題。渭南師范學院化學類學生與教師的比例約18:1,即卩,畢業論文指導教師在承擔著繁重的教學任務、完成個人科研任務的同時,還需要指導8~12個以上同學的畢業論文。在這種情況下,學生和指導教師基本沒有選擇權利,畢業論文的指導任務都是分配的。在這種情況下,很難兼顧選題創新性、選題數量以及學生的專業方向,更難一對一指導每個學生畢業論文的全過程。況且,畢業論文的完成過于集中,指導教師精力和水平有限,想要在短短幾天內將問題百出的學生論文修改得可圈可點那是難上加難。與重點大學相比,地方院校的很多老師沒有研究生經歷,這也對指導本科生畢業論文造成一定的不利影響。
2.4管理不到位
在畢業論文“選題一開題一做實驗一寫論文一修改一答辯一提交論文及表格”的整個過程中,學校和學院雖然制定了畢業論文工作實施細則和手冊,但僅限于對畢業論文完成時間和類型的要求和督促,缺乏細化的規范,例如:畢業論文格式規范、重復率檢測細則、優秀畢業論文范本以及答辯形式要求等。開題和論文評閱工作流于形式,論文的質量全憑指導教師把關,而論文答辯還是以板書為主。在信息化程度很好的現代社會,計算機展示工作成果的方式已非常普遍,以板書為主的答辯方式顯然不適應社會需求,也對學生的能力培養不夠全面。
3.改革對策
3.1 重視技能培養
在畢業論文中反應出來的學生基本功較差的問題源于對基礎知識、實驗技能、計算機操作和科技論文寫作等掌握的不熟練,這需要加強理論教學和實踐教學。尤其在實驗教學中,應該嚴格考勤制度、實驗報告的批閱以及實驗課程的考試,讓學生從思想上、行動上重視實驗技能的培養,學會寫實驗報告,學著思考,學著發現問題、分析問題、解決問題。關于計算機技能和論文寫作能力的問題,除了開設相關的課程,還應該在諸如專業英語、文獻檢索、科研訓練等課程中都應涉及相關知識的教授,不斷強化學生的技能培養。
3.2優化選題,科學指導
畢業論文選題首先需要考慮的就是的科學性、可行性和新穎性,這其實是對指導教師科研水平的考驗。其次,在設計選題時還應考慮學生自身的實驗基礎,據此確定選題的難度和工作量。指導教師應充分了解學生的興趣、實習、就業或考研方向,以便據此設計出與學生后續發展相關的畢業論文題目,讓學生切身體驗到“學以致用”,提高做畢業論文的興趣和積極性,這對順利完成畢業論文有很大的促進作用。對于基礎較好的學生,教師可設計與自己科研方向貼近、相對較難、創新性好的題目;而對于基礎較差的學生,教師則可從教學實驗和生產生活實際出發,設計較小、較淺的選題。這樣既能保證學生都完成論文,同時也能夠培養出不同層次的人才。
在論文的指導過程中,教師的責任重大,必須把握好指導的“度”。對于學生的指導要“多引導,少包辦”,避免直接幫學生解決問題,盡量采用啟發式教學法,多引導學生自己通過網絡、查閱資料解決問題。在學生實驗不順利的時候,多給予鼓勵,幫助學生分析問題。定期檢查學生的實驗記錄,指出其中的不足;讓學生定期匯報實驗進展,一方面可督促實驗進度,另一方面可幫助學生養成定期總結的良好科研習慣。另外,指導教師應以自己淵博的學識和嚴謹求實的科研作風感染學生,讓學生在學校教育的最后階段學會誠實做人、老老實實做學問,切記弄虛作假、抄襲和剽竊他人研究成果,杜絕學術不斷行為的發生。
3.3鼓勵學生盡早介入科研
科研能力的培養并非一夕之功,也遠非一個畢業論文能夠大幅提高的,必須經過長期系統的訓練。這對實驗條件相對不足的地方院校而言的確比較困難。當前國家和各學校推行的“大學生創新創業計劃項目”是個很好的方式,可以讓學生盡早介入到科研中,通過項目的方式得到系統的實驗技能訓練,同時可將成果作為畢業論文,可以緩解集中完成畢業論文的場地、儀器和經費壓力。希望學校能夠增加項目的批準數量,同時降低此類項目的準入門檻和成果考核標準,使得更多的學生可以參與并從中了解科研的過程、提高實驗技能。
3.4進行教師隊伍建設
國內重點高校的教授在有研究生協作的情況下也不過指導2~4人的本科論文[7],與之相比,地方高校的教師本身科研水平不高且指導畢業論文的人數過多。從長遠發展的角度講,地方高校需要進行教師隊伍建設,走“引進”和“培養”相結合的道路,以提高教師的科研水平,從而達到提高指導論文水平的目的。在適當引進數名高層次科研人才充實教師隊伍的同時,給予在崗教師多一些外出參加學術會議以及在國內國際知名大學訪學的支持和機會,可以增加教師的見識,提高教師的科研水平,并學習先進的學生管理經驗,為提高畢業論文質量奠定基礎。
3.5增加投入,加強過程管理