冶金工程论文:冶金工程建设论文 1管理目标 实际执行QHSE管理的过程中,我们会将以上四个基本目标针对班组、职工、项目、设备系统等管理节点进行分解。QHSE虽然是一个体系化管理模式,但是,针对每一个目标,QHSE都有着完全独立的监控管理模式。其PDCA循环可以概括为:计划、实施、检查、改进四个方面。计划是对单一目标的QHSE目标给出总体的评价指标和实现方式。其中,QHSE并不是简单的下达目标和考核目标的管理模式,而是就整个目标实现过程作出分解和提出指导意见,同时对分解目标进行合理的论证,防止项目中不可完成节点的存在。实施过程也是根据既定的计划目标和分解目标,逐步实现的过程,因为QHSE提供了逐步考核的管理模式,特别是QHSE信息管理系统的应用,使得执行团队的执行考核更加客观。检查过程是指对于整个项目的执行过程的每一个分解目标进行逐一的监控,对于已经出现的管理事故和实施中出现的不和谐因素及其他问题进行汇总和研究,以便及时发现整个项目目标的问题,以便在出现更加严重问题前给出适当调整,防止企业因为管理问题蒙受损失。改进是紧随检查过程之后的重要过程,也是QHSE管理模式的管理原动力所在,通过对检查结果制定改进方案,使整个管理体系得到不断的完善。 2管理实例分析 某冶金工程建设项目占地面积185亩,为一年消耗赤铁矿石180万吨的大型高炉式炼铁厂,该炼铁厂拥有550立方米高炉4座,设计年产量150万吨,建设阶段,需要安装高炉4座,粉磨机8台,常温空压机12台,高温空压机8台,风选机4台,布袋除尘机8台,给煤分离器4台,排烟风机4台。各类皮带机、链板机及风槽设备若干。此项目的建设过程中,转载点较多,控制系统较为复杂,设备联合运转难度较大,牵扯的施工单位也较多,所以,文章项目管理过程中的QHSE分解工作就显得尤为重要,现将存在的问题与对策梳理如下。 2.1业务量化和细化程度不够 QHSE的最大难点在于常见业务的分解上,如果能够将常见业务制定完全量化的评价目标和完全细化的目标分解,就可以保证QHSE管理落到实处。但是,冶金建设是一个复杂的工业项目。目前大多数冶金建设单位的董秘办公室或者行政办公室的文书中,没有人能够完全掌握整个作业流程的足够的细节。而工程技术人员多数对于管理业务和管理实务并不熟悉。这就造成了整个项目中缺少可以编制企业整体QHSE目标和计划的责任人。实际执行过程中,企业的QHSE管理分解工作是直接下发给各个部门由各个部门技术负责人分别制定的。这个过程相当于整个项目的QHSE都是由没有任何管理经验的人员编制,使得其管理效能受到了严重的削弱,甚至很多基层单位的QHSE目标分解不具备可执行性。使用这种业余人员制定的QHSE目标管理整个项目,很容易造成管理上的混乱。所以,建议在项目管理中QHSE管理采用合同责任制。因为承包单位对于项目管理的细节较为熟悉,在施工开始前,由承包单位在竞标书中提出QHSE分解方案,直接将该目标写入分包合同中,会更加有效的实现QHSE的目标贯彻。 2.2管理信息系统操作水平不足 因为QHSE管理系统的业务操作十分复杂,目前的项目管理技术公司已经将整个流程封装成了管理信息系统。但是,即便是对于管理信息系统的操作,也有很多企业难以找到足够的管理技术人员对该系统进行完整的部署。不少承包单位更是不能充分意识到该系统的重要性,对于“额外增加”的管理内容抱有负面情绪。这些现象较为严重的影响到了QHSE管理模式在冶金企业的推广。 2.3项目管理人员存在侥幸心理 不少项目目前已经开始通过较为严厉的行政介入手段推行本QHSE的管理模式,但是,因为冶金建设项目内部绝大多数管理部门的人员都存在类似的执行困难,所以,基于法不责众的原理,项目几乎不可能因为QHSE管理模式推进的不作为撤换所有的承包单位。所以这种矛盾状态使得单纯的行政施压的方式无法有效的促进生产单位完成QHSE的执行。因为项目承包单位对于QHSE的推进难度主要来自项目管理人员素质的问题,所以建议项目在推行QHSE的过程中,执行QHSE准入制,使得进入项目的所有执行和承包企业在参与项目之前就紧密围绕QHSE的四个要素的要求进行。 2.4顽固问题被搁置 以往的QHSE推进工作中,存在了很多因为QHSE的超前性,特别是QHSE对于环境和健康等难量化问题的量化难度带来的实际工作问题被大量搁置,因为关键问题没有得到有效处理,使得QHSE的推进工作没有办法得到切实落实。建议企业在QHSE的推进工作中,首先将此推进工作作为一个重点管理项目来进行研究,积极的针对问题解决问题,使得QHSE推进的阻力被最大程度的解除。 3结束语 QHSE如果得到有效推进,可以提升整个冶金工程建设的项目管理水平,但QHSE的推进过程有着很多实际困难。冶金工程建设的传统管理模式存在重生产轻思想的痼疾,藉本次QHSE管理模式的推进工作,冶金工程建设项目可以对以往的行政管理中的一系列的问题进行梳理,使得整体行政管理水平得到提高,进一步解决QHSE推进工作中的管理问题。通过合理的管理推进,QHSE是可以在冶金工程建设项目中得到深入贯彻应用的。 作者:刘著 单位:中冶赛迪工程技术股份有限公司 冶金工程论文:冶金工程专业实践教学改革论文 一、充分利用网站资源,强化学生对冶金工艺过程的全局观 网络是现代社会良好的资源平台。在冶金行业,由国际钢铁协会发起成立的钢铁大学网站是行业内认可度较高的专业网站。该网站涵盖的知识面较广,主要使用对象为在校师生和企业员工。在网站上,可以使用钢铁生产的所有原理,包括基本知识、冶金工艺、热力学和动力学原理等。然而网站最突出的特色不是对这些知识的应用,而是一系列灵活的、涉及炼钢生产的像游戏般的模拟。这对于年轻大学生们来说,很具有吸引力。我校冶金工程专业自2010年开始对国际钢协举办的网络炼钢大赛给予了高度关注。经过两年时间对该赛事进行深入调研和初步探索之后,于2012年参加了由中国金属学会主办、武汉科技大学协办的“2012全国网络虚拟炼钢大赛培训班”,事后就培训的相关内容结合钢铁生产的基础知识和计算机操作技巧,发展成专门的一门课,并将这门课纳入到我校的“个性化教育”实践环节,同时每年筛选出成绩优异的学生参加全国炼钢大赛。2013年3~4月,还曾协助河北省冶金学会承办了河北省首届网络模拟炼钢大赛,获集体三等奖。 通过这两届“网络炼钢大赛”的开展,教师们发现学生参加大赛,有助于其将大学四年所学的知识尤其是专业知识融会贯通。例如,在网上模拟转炉炼钢工艺时,学生必须首先对炼钢的工艺过程有全面的了解和掌握,熟知钢铁料和造渣材料的加入时间与方式、氧枪的操控制度(何时开始吹氧、纯吹氧时间、氧流的大小)等各个知识点,并将这些知识点有机结合到一起,运用到冶炼过程中,最终炼得符合规格要求的钢种。事实上,网络模拟炼钢的过程,可以使学生真正体验到当“炉长”的感觉,并有助于其建立炼钢工艺的全局观。通过成功地冶炼一炉钢水,不仅使学生将整个钢铁生产串联起来,了解各生产工艺的原理、特点和操作,还极大地满足了他们的自我成就感,加深了学生与本行业的情感。最后,通过对毕业生的回访了解到,他们在进入企业参加工作轮岗时,在很多岗位上都有一种“似曾相识”的感觉,因为网络炼钢培训使其对工艺的各个环节有了较深刻的认识,也熟知了相应岗位上的操作。由此可见,网络炼钢训练对毕业生工程实践能力的提高起到了积极的作用。 二、开展实验室开放项目,提升学生的创新能力和动手能力 实验教学是实践教学体系中的一个重要组成部分,是培养学生实践能力和科技创新能力的关键环节。而实验室开放项目与普通的实验相比,在创新能力和动手能力方面的要求更高。作为成立不久的新专业,面对科研基础薄弱、设备和经费不足的局面,如何促进实验室开放项目的顺利开展并且保证实施的效果,是全体教师关注的焦点。为此,系里分别从硬件环境、软件师资和参研学生的筛选三个方面进行了充足准备。首先,冶金工程专业的实验中心经过了大规模的升级改造,不仅新增了感应炉、高温烧结炉等一系列教学科研设备,实验中心的布局及环境也得到了良好的提升,为实验室开放项目的开展提供了强有力的硬件保证。其次,在师资方面,经过自愿报名和专家组评选,最终挑选有经费、有能力的优秀教师指导开放项目,从而为项目的选题、经费和实施提供了保证。最后,在实验室开放项目的学生人选方面分三个阶段进行选定。第一阶段,对自愿报名的学生进行摸底调查,调查内容主要是学习成绩和学习时间的投入多少,选择成绩较好且学习时间投入较少的学生,这样能保证被选中的学生有比较充足的时间进行项目的执行;第二阶段,对选择出来的学生进行简单的项目背景介绍,引导其进入课题,之后分配给学生一到两个月的自学时间,深入全面地了解课题,这是为了考察学生的自学能力、创新能力和查阅文献的能力;第三阶段为课题答辩环节,学生需要将查阅的文献进行归纳总结、消化吸收,完全理解之后再在答辩环节表达出来。通过答辩的学生才是最终参加开放项目的人选。选定学生之后就可以深入开展项目,在项目执行过程中要严格遵循“以学生为主体”的原则,即从实验方法的选择、实验方案的制定到具体的实验操作,以及后期的数据处理等全部由学生来完成,教师则主要起到“三导”作用,即“引导、指导和督导”。因此,学生执行项目的过程实际上就是运用知识解决问题的过程,可以很好地锻炼其动手能力和创造力。 三、充分利用生产实习,强化学生的职业认识 我校的实践环节共包括以下几个部分:金工实习、生产实习、毕业实习、课程设计、个性化教育、专业技能培训、毕业设计(论文),其中在生产实习中,学生与企业的直接接触时间最长,且有充足的机会与现场工人师傅讨论交流,这是强化其职业认识的最佳途径。目前国内高校生产实习的主要方式有跟班式、参观式、现场讲座式以及座谈交流式。考虑到我校的生产实习周期短(一般2到3周)、任务重(炼焦车间、烧结车间、炼铁车间、炼钢车间、炼铸车间等)以及学生自身的安全问题,历年来的生产实习多采用“参观式”。整个实习下来给学生的感觉就是“走走看看”,学生缺乏对岗位的深入了解,印象不深刻,实习效果较差。为此,自2012年开始专业对“参观式”的实习方式进行了改进,并增加了现场讲座式和座谈交流式。在“现场参观”的过程中,要避免“走马观花”,首先要对学生们明确实习的目的,及时下放任务书及实习计划安排,然后有选择、有重点地参观:对有高炉、转炉、轧机等设备的车间,多分配时间,多做讲解;对炼焦炉、烧结机、制氧机、缓冷机等附属设备则“提纲挈领”式讲解。带队教师要尽量安排时间让学生向一线工人师傅取经,内容包括现场操作经验、岗位特点、工作制度等,使学生对各岗位有充分的认识。“现场讲座式”实习方式是邀请具有5年以上工作经验的工程师,为学生讲解其负责的设备(如烧结机、高炉等)特点及该设备在整个工艺流程中的位置和作用、基本原理等内容。有的工程师在讲座的过程中还进行现身说法,就大家敏感的考研、工作、自身职业发展和钢铁行业的历史规律、最新动态等内容进行互动交流,效果颇佳。“座谈交流式”实习主要是请有经验的现场人员为学生解答一些参观过程中遗留的与实际生产相关的问题,并就其多年的工作经验和对本行业的了解对学生的价值观进行引导,加深学生对本行业的认识,从而帮助学生树立良好的职业意识。 四、区别安排毕业论文(设计),促进毕业生与未来对接 毕业论文(设计)是我校冶金工程专业实践环节的最后一环,学生做完论文就面临着就业或者进入高校继续深造。由于我校的冶金工程专业暂时还没有硕士点,因此,毕业论文(设计)模式按照“985工程”或“211工程”等高校通常采用的“博士带硕士,硕士带本科生”的方式难以实施,近几年的毕业论文(设计)都是由指导教师亲自指导,“手把手”式地教学生如何一步步进行实验。这种方式存在以下三个问题:第一,由于每位教师指导的学生人数太多,而且学校要求“一人一题”,且四年内的论文题目不能相同和类似,因此每年的毕业论文题目都是教师们绞尽脑汁想出来的,缺乏必要的研究基础和课题的深度。第二,做实验需要有经费支撑,而指导教师大多参加工作时间尚短,处于课题研究的摸索探究期,未形成明确的研究方向,而且很少有经费入账,因此对于他们而言,大部分毕业论文的费用只能自己筹集。第三,从学生角度考虑,这一环节的安排还涉及到与毕业去向的对接问题:对于毕业之后攻读研究生的学生而言,跟着指导教师做科研是合适的和必需的,因为可以很好地锻炼其深入钻研课题的能力;但是对于毕业之后参加工作的学生而言,他们更需要多了解和熟悉工厂的布局、设备等情况,以缩短其就业后的适应期。根据师生的实际情况,并吸取兄弟院校的经验,自2012年起对我校冶金工程专业的毕业设计实践环节的实施进行了合理改革,在原来单一的“做实验”型毕业设计基础上,增加了设计型和在企业做课题的选题模式。安排的原则是:对毕业后参加工作的学生安排设计类课题和在签订工作的企业做课题,前者如设计工厂布局、高炉车间或转炉车间、高炉、转炉或轧机等,通过做设计让学生深入掌握现场的车间格局、设备构造,并通过对设备的掌握进一步加深对工艺原理基础知识的理解;而在企业做的课题往往是由企业提出,他们希望毕业生提前进入工作状态。指导教师则全程监督指导,保证论文质量。考研的学生则偏重于做毕业论文,通过文献的查阅和综述、实验方案的设计和实验过程的具体执行,培养学生的创新能力、思考问题和解决问题的能力,为考研学生日后继续深造奠定坚实的基础。 五、结语 实践能力是大学生综合素质的重要组成部分,如何提高学生的工程实践能力是高校教育工作者应该长期思考的问题。目前我校的冶金工程专业根据自身的历史和专业特点,通过“两条腿走路”来探索实践教学改革,即分别从教师和学生两方面入手,通过下企业培训、顶岗实习和不定期走访等措施强化教师的实践能力和实践背景,为培养实践能力强的学生提供师资保证;通过改革实践教育模块——生产实习、实验室开放项目和毕业论文(设计),全面提升学生的实践能力。 作者:孙会兰 王波 国栋 代永娟 姚云峰 单位:河北科技大学材料科学与工程学院 冶金工程论文:冶金工程技术服务论文 摘要:马钢设计院有限责任公司是一家以冶金工程技术服务为主体的公司,2001年开始进行信息化管理工作建设,本文是几年来的这方面工作概略描述和一些感想。关键词:设计管理信息化一、概况马钢设计研究院有限责任公司成立于2002年,注册资本2050万,是由马钢股份公司、马钢国际贸易公司和本院的自然人共同出资组成的有限责任公司,持有国家冶金、建筑、和环境工程甲级设计资质、工程监理和工程造价甲级资质,从事工程设计、工程咨询、工程监理和工程总承包服务,设置冶金、轧钢、机械、电气与自动化、能源与环境保护和规划6个专业设计研究所,职能管理部门8个,全院职工260多人,其中高级职称的技术人员占职工总数的50%以上,2005年营业收入1.96亿。马钢设计院综合管理信息系统是以工程设计项目管理为优秀,由市场经营、(设计)项目管理、档案管理、人力资源管理、系统管理、客户关系管理、综合办公管理等模块组成。二、MIS系统建设过程1、调研(1)建设的时机的考虑尽管行业协会在“十五”就提出设计企业信息化建设纲要,但是具体何时进行设计院综合管理信息系统的建设,还是要认真地考量,其中CAD应用普及程度,硬件设施特别是网络硬件的建设程度对建设时机还是有影响的。(2)建设方式的考虑当前,设计院MIS系统的建设方式主要有以下几种方式:a)完全自主开发。很多大院,信息人才众多,技术实力雄厚,往往采用这种方式。采用该方式有利于对系统的全面掌握,用户的需求比较容易采集,对外界的技术依赖程度低,维护方便。b)咨询合作开发。寻找一个对信息技术和企业的管理技术均比较了解的专业咨询公司,由他来代表企业进行系统的建设管理,并负责对企业的培训和系统开发企业的过程管理。3)完全委托,自我管理。这是我院采用的建设方式,这是我们根据我院的实际情况全面衡量后采取的策略。4)平台引进,二次开发。就是从外部引入一个相对成功的基本成熟的平台,自已略加二次开发后加以应用,一般这样的基础平台的价格比较昂贵,而且对这个平台的完全消化也不是短时间内就能实现的,此外对某个具体的企业来讲,平台软件的功能可能有多余。(3)体系平台的考虑在已经建成使用的和在建的管理信息系统中,多采用C/S体系结构,但是考虑到技术的发展的趋势,以及未来系统维护的方便性,我们认为最好采用B/S结构,随着·NET技术的日益成熟和普及,坚定了我们的信心。(4)行业现状的调研在建设部和协会的“十五”信息化工作指导方针的指引下,国内勘察设计行业MIS系统建设纷纷开始起步,与国外公司相比起步相对较晚,但是一批院还是取得了相当的成果,在我们了解到的设计院中不少院在信息化建设方面各有特色、各有建树。此外,我们还对与我们有业务接触的国外工程公司的信息化工作进行了解,其中主要有德国的SMS、比利时的CMI等,西方发达国家企业今天信息化的现状应该就是我们努力追赶的方向,人家能做到的,我们也应该能做到。对中国的设计企业来讲,与国外发达国家的工程公司相比,我们的主要差距在管理以及管理的信息化,技术上的差距不是主要的,这是我们研究分析国内、外的设计类企业后所得到的一个感受。2、理清思路,统一认识,确立目标理清思路,统一认识,确立目标是我们进行MIS系统建设的过程中首先要解决的问题。企业对MIS系统建设出于被动,思路不清楚,目标不明确,是很难取得成功的,实施过程中就会带有很大的盲目性。我们在决定实施信息化建设首先明确的是:1)建设的目的:实施流程再造,提高主业工作效率;细化管理,以进一步提高管理水平和企业的竞争力;2)建设的目标(可测量):实现CAD电子文件有效存档,实现项目管理信息化的突破;在设计类企业中搞信息化建设,首先从设计“项目管理”抓起,而不是先从通常的OA及人力资源管理起步,我们有自己的想法,即我们的做法是“先难后易”,而传统的做法多是“总体规划、分步实施、先易后难”。而这种做法最大风险是:容易做的、可有可无的模块先做出来了,而最难做的部分也是企业最优秀、最需要的的部分,最后却做不出来,信息化工作只得几上几下。最优秀的业务管理问题一直没能解决,这也是许多MIS建设失败的模式,我们决定反其道而行,就是要避开这样的怪圈。3、认真做好需求分析在院领导思想统一的前提下,院最高领导层对管理信息系统亲自过问、亲自管,同时适时结合BPR,这对软件企业更快、更好地了解企业的业务流程是非常有利的,金慧公司在与我们的交流过程中,几易其稿、在讨论交流的过程中,双方逐步达成了共识,把目标和思路都理清楚了。经过重新改进后的流程与ISO9001贯标文件进行有机的协调,使业务流程文件化。必须要说明的是:1)用户的需求也不是一下子就能完全说明清楚的,即使说明清楚的流程也有变更的可能;2)只有用户自己最清楚自己需要什么,只望软件开发单位拿出来一个企业的流程方案是不可想象的,这样做的结果很可能就是系统的失败。我院的领导层和管理层在用户需求阶段投入大量的时间与软件开发公司共同研究用户需求和流程方案为我院MIS的成功打下了良好的基础。4、全院参与明确管理责任管理信息系统的建设需要全体人员的参与,这就好比一个集体性质的体育项目,任何一个人的不投入都有可能影响最后的结果;当然MIS建设首先是一个“一把手”工作,企业的最高领导必须亲自认真过问;我们还专门指定分管领导配合协调MIS建设工作;强调全员的参与,主要表现在对全体人员的培训和考核;通过多种会议沟通和网络宣传的方式营造氛围,说明MIS建设的意义和过程,以求得全院上下的共识;5、分步推进最终走向集成应用在系统正式使用之前,进行1个多月的过渡期(05年8月10—05年9月15日),在这期间,鼓励大家使用系统,但是过渡期满后,全院的项目管理只在一条路上进行,不搞旁路,就是必须从系统内组织项目管理和发图,从项目任务的下达、项目的策划、图纸的设校审到图文出版,没有其它的路可走。这样一方面促进大家对系统的快速掌握,二来促进软件公司对系统进行全面的完善,三确保了CAD的图纸的完全存档。加上系统提供的电子自动签名技术,使困困扰设计单位多年的CAD电子文件有效归档问题在我院得到初步的解决。三、MIS系统建设现状1、经营计划管理经营计划管理主要是为经营计划管理部门提供一个项目信息、生产计划、台帐、合同信息、收费、客户信息管理的工作平台;具体业务功能包括:项目台帐管理、生产任务下达(合同评审、领导审批、项目下达)、月度计划管理、项目计划检查(可依项目、时间、部门、专业、个人等进行完成情况和在手项目情况的检查)、项目收费管理、客户信息管理、查询统计等。项目任务的下达,将启动项目管理众多的流程,而项目信息又为财务收费和内部分配提供原始信息。2、项目管理项目管理子系统是整个系统的优秀部分,也是开发与实施难度最大的一个部分。它为经营、项目管理及专业设计生产部门提供了一个协同作业的机制,包括设计项目的进度计划管理、生产过程人力资源管理、ISO质量管理、产品过程管理等,完全贯彻ISO9001质量管理体系的思想。主要内容有:项目策划管理(WBS与OBS分解)、项目设计输入与要求的下达、协作计划的管理(制订、执行结果的检查等)、专业协作资料互提管理(版本化管理)、设计成果上传,三级校审核与专业会签、电子签名、ISO表单自动管理、图文出版、电子文件归档、生产过程中间环节的实时检查等。3、人力资源管理人力资源系统作为整个系统的重要组成部分,是其他业务系统的基础模块,为其他系统的应用提供人力资源支撑,其它业务系统有关人员的信息都构建在这个系统之上,所以该模块的设计和规划需要考虑其他业务系统的需要,所有业务系统的人、岗位和组织信息都来自该模块,项目管理等其他业务模块也需要将有关结果性的数据传回给人力资源系统,比如员工业绩等。4、图档管理从项目管理系统中输出的产品(CAD文件等),自动进入图档管理系统,该系统具有档案管理、科技档案在线查阅(按权限与密级)、档案下载(按权限与密级)、复用与再利用等功能,与传统的档案系统相比,其具有查阅快捷,再用方便的特点,直达个人桌面的应用,为管理部门及内部用户提供非常便捷的平台。5、综合办公管理及其他目前我院的MIS还设有以下一些功能模块,如通常的办公信息、网站管理、权限管理、个人工作平台(任务管理,邮件管理,工作报警,个人设置,个人查询)管理、企业论坛等;由于这些系统多不影响优秀业务流程(项目管理)的运行,还有待进一步开发完善,毕竞系统的完善和优化是没有止境的。四、存在的问题1、现有系统功能有待进一步完善。管理信息系统的功能,一方面是工作协同平台,也应该是一个信息和知识快速获取的平台,以便实施有效的管理和调度,更进一步应为实施有效的决策提供支持(DSS),为快速提高工作速度和工作质量提供方便(KB),目前系统在快速提供信息方面还有进一步优化和改进的空间;企业管理最难的是人的管理,而人员管理中最难的是对人的评价。我院MIS运行的结果目前还没有完全进入人力资源管理系统,同时业绩考评模型也处在探索阶段。如何依托信息系统提取的数据实施有效、科学的考评,是我们系统完善的一个方向。目前系统的三级校审采用两条腿走路——硬拷贝与电子文件同时进行,由于计算机屏幕较小,审阅图纸要完全基于网络进行较为困难,硬拷贝提供查阅的方便,而MIS系统则保证工作过程的真实和评审意见、技术版本的管理有序。这个问题要完全指望MIS本身来解决,困难较大,但是基于计算机网络环境下的工程设计审批作业如何有效的实施将是一个有意义的课题。此外,用户界面的友好性和操作的方便性方面还有较大的改进空间;2、人员对MIS系统的适应性有待进一步提高。对工程设计企业来讲,人员的工作方式从传统的面对面的交流,转向大多基于网络的交流,是一个较大的变革,如何适应这个变化对每个人都至关重要,此外还要碰到传统模式下不曾有的问题,如人员外出如何办?异地办公的身份确认等。3、系统的安全性需要加强。随着信息系统应用的深入,安全问题也更加突出。系统的安全包括网络平台本身的安全和数据的安全,这一方面要加强人员的安全意识教育,建立严格的保密管理制度,防范窃密和泄密,保护知识产权不受侵犯,此外还要在软、硬件系统的建设上进一步加强安全机制。4、更多的产品要管理到目前为止,我们仅对工程设计管理进行了讨论,有关工程监理和工程总承包的管理尚没有开始,而工程总承包工作将是设计型企业未来发展的一个重点领域。五、结语企业信息化建设对具体一个企业来讲,可能是一项前所未有的事业,遇到的困难自然也是前所未有,也许这就是为什么企业信息化工作失败案例多于成功案例的原因。在我国,勘察设计企业的信息化工作最近才刚刚兴起,勘察设计协会“十一五”信息化工作指导思想为我们的工作指明努力的方向,就企业自身而言,信息化工作绝对是一个“一把手”工程,如果没有领导层思想的高度一致,没有明确的目标,并以目标驱动的方式进行强力推进,要取得实效的确比较困难的。此外,企业的信息化工作是一个开创性的工作,要求企业与软件技术的提供者(软件公司)密切合作,充分沟通,用双赢的心态进行合作,单纯地指望单方完成这项工作基本是不可能的,一个合格的软件来自双方的努力,同样一个合格软件的成功的应用也依赖双方的合作,这一点是管理类软件不同于其他软件的特点,毕竟是“管理”信息系统,而实施“管理”的主要方面在企业而不在软件公司。应用无止境,信息化工作的建设也是一个动态的过程,只有开始没有结束,我们将继续努力搞好我院的信息化建设工作,与设计同行业一道,为我们共同事业的而努力。 冶金工程论文:冶金工程教学培养建设发展 本文作者:刘晓荣 袁 悦 孙亚琴 陈建斌 胡继业 单位:上海应用技术学院 冶金工程是一门研究从资源中有效提取钢铁或有色金属材料并进行加工的学科,培养掌握现代科学和冶金工程相关基础理论和专业知识,能应用现代信息技术和管理技术、冶金环保与资源高效利用技术,进行冶金工程及相关领域的生产、管理经营、工程设计和科技创新的高级专门人才。冶金工程的特点主要体现在以下两个方面:一是通过冶金过程的优化和新技术开发最大限度地满足相关产业对高品质冶金材料的要求,二是最大限度地减少冶金生产的资源、能源消耗和环境污染。原冶金工程一级学科下设冶金物理化学、钢铁冶金和有色金属冶金3个二级学科。冶金物理化学专业方向的学习内容包括冶金新理论与新方法、冶金与材料物理化学、材料制备物理化学、冶金和能源电化学等。钢铁冶金和有色金属冶金专业方向的学习内容包括钢铁和有色金属冶金新工艺、新技术和新装备的研究、现代冶金基础理论和冶金工程软科学、冶金资源的综合利用、优质高附加值冶金产品的制造和特殊材料的制备技术等。近年来,由于能源与环境越来越受到重视,冶金能源与环境工程方向备受关注,该方向的学习内容包括冶金工程环境控制、燃料的清洁燃烧与能源极限利用、工艺节能与余能回收、工业固体废弃物、城市垃圾处理、大气污染控制、技术及新产品的开发与试验工作,等。这些分支领域构成了冶金工程的重要组成部分[1-2]。 一、上海高校冶金工程专业建设及产业发展 冶金工业是国民经济的基础和支柱产业之一,在社会经济发展过程中,城镇化、工业化量大面广,基础建设任务繁重,冶金产业发展强劲,市场对冶金工程专业人才的需求呈现旺盛状态。有关统计数据显示,市场需求是该专业实际毕业生人数的10倍,如此大的需求为该专业的学子提供了广阔的就业前景[3]。目前,全国已有30多所高校开设有冶金工程专业。上海地区开设冶金工程专业的高校有上海大学和上海应用技术学院。上海大学以培养冶金工程科学技术型人才为主,学科优势体现在钢铁冶金材料。上海应用技术学院冶金工程专业以培养钢铁冶金方向应用型工程技术人员为主,主要课程包括黑色和有色冶金基本理论、工艺和设备、实验研究、设计方法、环境保护及资源综合利用。多年来形成了“依托行业、服务企业,培养具有创新精神和实践能力的冶金工业一线工程师”的办学特色,人才培养质量受到社会各界普遍认可。上海“十一五”规划把重点发展产业分成现代服务业、先进制造业、信息产业三大块,要求优先发展现代服务业和先进制造业,把提高自主创新能力作为产业结构优化升级的中心环节,以信息化为基础提升产业能级,促进二、三产业融合发展。在上海先进制造业的内部结构调整过程中,钢铁工业占制造业的比重从12.38%下降到7.51%。近几年来,上海金融业、现代物流、高新技术产业及文化产业等的飞速发展,从客观上要求对产业结构进行调整,上海由生产型经济向服务型经济转变,形成服务经济为主的产业格局已成为必然的趋势。上海市“十二五”规划中“,现代服务业”再次被推向首位[4-5]。钢铁产业链主要指从生产制造为主的上游行业,到贸易流通为主的中游行业,再到消费使用为主的下游行业,形成钢铁产业主链。围绕着产业主链,又衍生出物流配送、融资担保、交易市场(包括现货交易、中远期交易和期货交易)、工程设计、结构安装、科研教育、节能环保、信息资讯、咨询管理、会展旅游以及企业信息化等产业支链,也就是围绕钢铁产业衍生出来的钢铁服务业。其服务对象不仅包括钢铁制造业,也包括与钢铁相关的制造业,如钢铁制造业的下游产业———船舶制造业、汽车制造业、装备制造业、建筑产业、家电制造业等,还包括钢铁制造业的上游企业,如铁矿石企业、生铁企业、废钢铁企业,等[6]。钢铁产业在经历了长期粗放型扩张后,面临产业结构调整和振兴的必然,淘汰落后产能、提高产业集中度、控制总量、提高钢铁产品的技术含量,促进钢铁产业平稳运行、健康发展已大势所趋。产业集中度提高后,上海地区钢铁冶炼企业仅存宝钢集团一家,上海钢铁产业特征转型为以钢铁服务业为主。对定位大力发展现代服务业的上海来说,钢铁服务业作为生产性服务业的重要组成部分,不仅是发展现代服务业的重要内容,同时也成为钢铁产业发展的延伸和支撑,成为上海钢铁产业向产业链和价值链高端突破的重要载体。产业结构决定就业结构,就业结构又决定本科教育的专业设置和人才培养定位。因此,在上海地方经济发展和冶金产业结构调整变化之际,本文于2011年初对上海应用技术学院6届冶金工程专业本科毕业生的就业状况进行调研分析,为冶金工程专业人才培养定位和培养计划、课程体系的改革提供信息支持。 二、冶金专业毕业生就业情况调研分析 上海应用技术学院成立于2000年,是由原上海冶金高等专科学校、原上海化工高等专科学校、原上海轻工高等专科学校合并组建而成的应用型本科院校,冶金工程专业的办学历史已有50多年。合并建校之初,冶金工程专业是学院首批建设的一级学科本科专业,2007年调整为材料科学与工程学科冶金技术专业方向(以下仍称为冶金工程专业)。从合并建校至2010年,已培养了6届冶金工程专业本科毕业生,共计172人。本文采用问卷调查、电话访问及座谈的方式,对6届毕业生的就业和事业发展状况进行了调研,并对所回收的96份有效调研问卷进行了归纳、整理和分析。 (一)毕业生就业单位属性调研上海应用技术学院冶金工程专业6届毕业生就业单位所属行业性质分布情况可知,有35%的毕业生在钢铁冶炼、铸造等生产企业工作,有8%的毕业生在政府机构、党群组织工作。值得关注的是,有47%的毕业生就业于钢铁服务性行业。其中,有21%的毕业生在商贸企业工作,有15%在学校、科研单位工作,从事IT与计算机、物流业、自主创业等的毕业生占11%。本专业大部分毕业生学以致用,主要从事的行业与所学专业相关。在钢铁服务业工作的毕业生所占比例较大,这也符合上海经济发展的趋势及上海钢铁产业的变化特征。对毕业生就业企业的单位性质调研情况表明,本专业毕业生进入国企的占38%,工作与专业对口。进入民营企业的占39%,进入中外合资或外资企业的占16%,其他占7%,包括自主创业、考研及进入行业协会工作的学生。本专业毕业生就业方向较灵活,随着中国第三产业的快速增长,客观上也为大学生提供了较多的灵活就业岗位,中外合资企业和外资企业、民企逐渐成为吸纳大学毕业生就业的主力单位。 (二)毕业生工作现状调研结果表明,本专业的毕业生有43%在专业技术岗位从事一线工程师的工作。有17%的学生通过自身努力,已走上管理岗位。另有25%在行政岗位工作,有14%在供销岗位工作。从对毕业生所从事的实际工作与专业对口情况的调研结果可见,53%的毕业生实际工作与专业基本对口,47%的毕业生觉得自己的实际工作与专业不对口,说明目前的人才培养计划有待完善,以使知识结构更加符合地方经济与社会发展的需要。 三、人才培养应主动适应社会发展 人才培养定位是本科教育与社会需求的结合点,是毕业生就业畅通和本科院校办学质量的根本保证。冶金工程专业是一个实践性很强的专业,目前,多数高校以培养理论型、研究型的冶金人才为目的,这种培养理念符合冶金行业处于高速发展的初级阶段。随着冶金行业的成熟和稳定发展,企业需要有一定实践能力、能很快进入工作岗位角色的毕业生。因此,本校冶金工程专业以培养应用型人才为目标,面向行业、面向基层、培养卓越的一线工程师。针对服务于上海地区的冶金工程专业应用型人才培养,其定位必须充分体现本地区经济发展模式和经济成分的变化,产业、行业和职业结构的调整以及技术结构、劳动力结构、就业结构等的发展势态,培养行业和企业发展需要的各类技术应用型、现场管理型以及产品服务型人才。在保持专业设置的相对稳定性、体系性的同时,根据上海经济发展和冶金产业调整对人才需求变化的要求,冶金工程专业应以培养掌握钢铁冶金基础知识为主,融合钢铁产品服务相关知识的复合型人才为目标。根据毕业生的就业情况,可在课程设置中增加金属材料商品学、市场营销、物流管理、国内外贸易等产品服务类课程,形成涵盖冶金原料准备冶炼过程加工成型产品服务的系统专业知识链,主动适应社会的发展变化,拓宽学生的知识面,增加学生的就业能力,实现与产业的良好对接。同时,适当减少传输原理、计算机在冶金中的应用、材料基础等课程的学时,并不断更新课程内容,使专业和课程的设置保持可持续发展。 冶金工程论文:冶金工程造价监管经验与心得 1正确决策项目方案 由于钢铁企业新上马的项目一般都具有技术装备先进,超大规模、自动化程度高、专业性强、投资数额巨大的特点[1]。因此投资决策阶段确定的项目规模、工艺水平、设备选型等相关的技术、经济决策,对项目投资以及项目建成后的经济效益具有决定性的意义。只有在这个阶段应做好方案比选、投资估算的编制及管理、投资估算的评估审查等工作,才能确定相应的估算指标,编制科学合理的投资估算,有效控制冶金工程造价。 2加强工程设计管理 冶金工业设计是冶金工程造价具体化,设计质量的优劣不仅影响冶金工程质量和未来产品的市场份额,也直接影响着工程的投资经济性。抓好设计阶段,不仅满足功能需求,而且还能有效地控制了工程造价。据不完全统计,在初设阶段,影响程度可占到项目投资约50%~70%;在技设阶段,影响程度就下降到25%~50%;在施设阶段,能降至最低点10%~20%。由此可见要十分重视、优化设计方案,必须运用价值工程、限额设计等方法,做好方案比选、设计概算的的审核[2]。 3认真做好工程招投标 按照国家发改委及冶金行业的政策规定,在冶金工程建设中广泛推广了工程量清单计价体系,这对于建立有效的竞争机制、降低建安投资、提高冶金企业的投资效益均起到了良好的作用,较好地保证和推动了冶金工程建设的有序进行,招投标阶段主要应做好两方面的工作。 1)推进工程量清单招标,科学合理地编制标底。推行工程量清单计价方法是体现“控制量、指导价、由企业自主报价”工程造价计价改革思路的一项重要措施[3]。实行工程量清单,由招标单位根据工程实际情况编制工程量清单,施工单位不必计算工程量,只根据自身企业的竞争力进行投标报价,这样可以体现企业生产水平的先进性,同时节省了施工方大量的施工图计算时间及人力付出,为减少招标周期,提高工作效率,奠定了坚实的基础。此时施工单位完全可以依据自己企业掌握的独特技术、优秀的管理方法,对不同项目进行测算,更充分反映投标人的实力和价格水平,而作为招标人则可更好地确定、控制工程造价。 2)积极推广和实行最高控制价。评标最高控制价是指由建设单位工程造价管理部门根据自身企业运行管理情况,同时对国家、省市定额进行充分的研究,在了解市场的基础上,对拟建工程具体情况进行分析,掌握了大量以往工程的建设数据、经济指标、规程文件的基础上,对本工程的工程量项确定一种单价形式。它的出现是市场经济下的一种新模式,也是建设企业在大量招标情况下的一种对策。同样在考虑了各种因素后,能够比较准确地反映工程总价情况,对于投资控制起到了不可缺少的作用。这样可以减少不平衡报价及高价围标情况的出现,避免各种人为因素对造价的影响,提高了招投标工作的透明性,使评标依据更加客观和公正,对项目投资费用做到提前控制和掌握[4]。 4强化施工过程造价控制 施工阶段是冶金建筑产品形成阶段,也是投资支出最集中的阶段。由于施工周期长,受多种因素影响,所以施工阶段的造价管理也十分重要。 1)认真做好签证,降低工程造价。在冶金建设施工过程中,由于不断变化的现场各种实际因素,往往出现需要调整项目工期、工程造价金额的情况。签证是工程造价的基础资料,也是现场施工情况的客观反映。签证的准确性对整个工程建设造价的控制有十分重要的意义,也是项目管理最重要的内容之一,因此在具体工作中应特别注意涉及到工程量增减方面的签证,应区分哪些该签,哪些不该签;对签证的签署内容也要有一定的标准和要求,如项量的确认需经监理公司和甲方的专职人员签署明确的意见,石粉、混料等回填应注明该回填量的状态(实方、虚方或自然方),土方和障碍物外运距离应为施工现场至弃土场地的实测最近距离。原则上现场签证单不得以“工日”和“机械台班”替代工程项量,对不同情况结算时应有不同的分析处理意见,并要有相应的文字记录。 2)加强对工程变更的管理。变更要用图表或文字将需要变更的部位、产生的原因及技术要求表达清晰,变更应有建设单位、设计单位、监理单位、施工单位主管人员会签才能生效。设计变更和现场签证内容不能混淆以避免重复计算。设计变更部分不能以现场签证替代作为结算依据,当变更涉及改变原设计路线或工艺时,应说明原图部分是否已经完工。同时不能形成工程实体的工作内容不得以设计变更替代现场签证,如,地下障碍物处理、石粉回填量、土方开口图、返工工程量等。 5认真审核竣工结算 竣工阶段工程结算真正反映工程的实际造价,这是控制工程造价不可忽视的重要组成部分。首先,工程量计算方面要十分重视对竣工图纸、设计变更、联系单、国家统一规定的计算规则等对结算内容进行要求。这些是审核结算的依据,对不合适的量项审核时注意,对现场要及时进行勘察;对技术规范、清单规范、设计规范都要有了解;同时对包括在定额中内容情况要做到心中有数,防止工程量重复计算。此外,还要提高计算精度,对计量单位也要认真对待,避免由于计算误差导致的不必要的失误。其次,要对所套定额的内容充分理解,到底含什么内容,不含什么内容,相应的换算如何进行,都要明白。对缺项子目更应该进行查阅相关资料,或向当地定额站进行询问、确认,以便在审查时能有全面的理解、准确的判定,防止不看懂定额解释,不懂得换算,乱套定额现象的出现。目前综合单价因为是全费用单价,必须对相关计算规则和工作内容做全面了解,特别是安装专业中包含土建项目时更要注意,如管道中包含土方挖运等。材料价格方面主要是对相应材料规格、型号、材质的价格要认知,除项目单位特殊规定的材料价格外,大部分是采用市场信息价,这些全要注意。费用计算方面要注意是否按照工程类别划分、对相应的费率进行调整,防止高套费用的情况出现。 6严格履行合同 合同管理是工程项目管理的优秀,对冶金工程造价控制起着极其重要的作用。冶金建设工程往往具有周期长,工程价值量大,干扰事件、工程变更多的特点。合同管理不仅包含对每一项合同的履行、变更、解除的过程控制和管理,还包括筹划所有合同的内容。建设单位各方管理人员必须充分理解和熟悉合同条款,将不必要的费用降低到最低,以减少开支,降低造价成本。投资项目所有合同履行完成后,建设单位应对合同管理进行统计、分析,总结合同管理的成功经验,分析管理过程中存在的问题,并配合项目的审计。 7结语 大型冶金工程造价管控是一项涉及面广、专业性强的工作,直接反映了工程建设的质量和管理水平。所以在冶金工程建设中,必须把造价管理工作当作优秀工作来抓,认真对待造价工作,逐步掌握符合冶金工程特点的工程造价管理新方法,提高冶金项目建设的经济效益和社会效益。 冶金工程论文:冶金工程设计的发展策略探究 摘要:在当前我国社会经济的飞速发展条件下,冶金工程也赢得了较好的发展机遇。冶金工程设计对于冶金工程发展有重大意义。在近些年理论和实践的双重发展下,我国已经具备了现代大型钢铁厂的流程设计、设备设计、工艺设计等专业能力。冶金工程设计理论也在不断完善。形成较为先进的冶金厂工程设计理念,以及先进的设计方法。我国产出的可循环钢铁厂,已经具备了国际先进水平。得到国际上许多国家的借鉴和认可。本文主要分析的就是冶金工程设计的发展。 关键词:冶金;工程;设计;发展 1我国冶金工程设计体系历史发展过程 1.1传统的冶金工程设计体系 我国的冶金工程设计已经具有一定的发展历史,最早可以追溯到19世纪后期的“洋务运动”。在之后,我国的冶金工程设计后来又在半殖民地、半封建社会中艰难发展。到了建国之后,我国冶金工程设计开始向着前苏联的先进手段。在这一时期,我国的冶金工程设计得到了较大的发展,设计方式、设计步骤,以及设计工具等都有了较大的进步。但是也正是理论严重匮乏的时期。到了20世纪末期,我国的钢铁工业发展开始走向产能扩张、基建投资的方向。冶金工程设计理论也开始逐渐增多,但是仍然局限于细节技术、单体工艺上。很少有研究者从钢铁制造全流程优化的角度去深入探究。因此,虽然冶金工程设计取得了一定的发展,但是在装备升级、工艺进步等方面存在较大局限。 因此,很难实现对钢铁企业整体优化起到根本性的推动作用。从而导致我国的许多钢铁厂追求片面发展道路,企业内部生产流程较为混乱,存在能源消耗高、经济效益降低、环境污染等问题。从理论研究发展来看,我国的冶金工程理论大多是建立在反应解析、过程解析的“三传一反”的基础之上的。因此引起我国的研究集中于微观课题当中,十分关注单元工序或单一装置的强化上。 1.2传统冶金工程设计体系的缺陷 在我国改革开放之前,冶金工程生产大多停留在粗放型、简单式的生产上。我国冶金工程借鉴了前苏联生产模式、生产工具,关注对不同工序装备能力进行全方位的静态估算。将这些估算方式与之前生产工序进行匹配连接,逐渐走向粗放型的生产流程。这种生产方式的特点就是局限于单元工序的局部,分别预留出不同的富裕能力。从根本上来讲,各个工序装备能力的“富裕系数”是由设计人员个人需求决定的。各个工序之间的连接方式实则是堆砌性的静态连接。这种连接方式的缺陷就在于,在实际运行中,缺乏动态运行的能力。那么由此而开展的钢铁厂生产流程和工艺装备,无法实现各个环节之间的协调,极易出现信息不顺畅、功能不协调等问题。这种粗放式、堆砌的设计理念,一直在我国冶金工程中占据重要地位。在一定程度上,使得我国冶金工程缺乏基于整体流程的设计理念,阻碍了更加成熟的分析工具的发展。 1.3我国冶金工程设计理念的创新与成果 在20世纪90年代之后,我国许多冶金工程相关研究者都开展了对钢铁制造流程结构的探索。深入分析了国外的钢铁工业发展优势,对我国的钢铁工业技术进行了更加精准的定位,并不断完善钢铁工业生产理论,从根本上推动了我国钢铁工业的发展。在这一时期,研究者深入分析了钢铁制造流程的多因子物质流控制、钢铁厂结构优化模式、绿色制造观念等。在这些理论的推动下,我国的许多钢铁厂实现了更加完善的工艺流程结构。大大推动了我国钢铁行业的快速发展。到了21世纪左右,我国的钢铁工业已经有了较大的进步,许多钢铁厂实现了内部结构优化,新技术、新设备都开始投入使用。 2我国冶金工程设计的发展前进分析 2.1冶金工程设计的发展方向 从当前的情况来看,我国在冶金工程设计领域已经取得了较好的发展。现在已经具备了流程设计、工艺设计、系统集成等现代化的技术能力。建立了符合新时展标准的高效紧凑界面设计、动态设计,工程设计学科的理论基础也得到了较大的发展。我国许多冶金工程设计企业实现了大规模的钢铁联合生产,产品生产流程系统性较强。在未来的发展中,我国冶金工程设计将会实现冶金流程工程学理论及其动态设计方法,技术成熟后就可以在我国新建或改建的钢铁厂进行大范围运用。 2.2冶金工程设计发展思路 通过对我国冶金工程历史发展情况,以及当前的发展趋势进行分析发现,我国今后需要坚持的总体战略思路是:以冶金流程工程学,以及动态——精准设计的理论作为指导冶金工程设计的重心。共同建设一个冶金工程设计现代体系。同时还要结合档案新建和改建钢铁厂工程建设情况,进行顶层设计和需求引导。将冶金工程设计创新理念与工程化技术集成创新作为重要基础,实现更加高效、科学的制造流程建设。从根本上提升我国冶金工程设计能力,促进我国钢铁制造业的快速转型,提升竞争能力。 2.3冶金工程设计发展的目标 在今后的一段时间,我国的冶金工程应当关注现代钢铁厂的“三个功能”的完善。从当前的发展形势来看,我国的钢铁厂设计目标应当拜托以往单一的钢铁制造功能。增加多重目标的属性。深入分析市场需求,形成一个资源节约型的生产方式,从经济效益和环境保护角度考虑,大力发展循环经济。改建和新建的钢铁厂在进行工程设计时,要坚持低成本、高效率、高质量的生产理念。与此同时,还要向着高利用、低排放的能源转换体系以及余热余能回收系统等方向发展。 3结语 我国的钢铁工业生产主要目的是满足国内生产和生活的需求,并没有十分依赖大量出口获得经济效益。我国政府大力支持钢铁工业生产的发展,促进了冶金工程设计人才的培养,以及理论的不断完善。在当前资源节约型生产的理念指导下,我国新建和改建的钢铁厂,都要在生产中加入资源节约、环境保护的内容。中国钢铁工业的进步对我国,乃至全世界都有较大的意义。在经济全球化背景下,我们可以与其余国家合作,借鉴各国先进设计、生产经验,促进冶金工程事业的发展。 作者:张密单位:河北钢铁集团衡水薄板有限责任公司 冶金工程论文:微波技术在冶金工程中的运用 摘要:随着经济的发展,科技的建设与创新,冶金工程在发展中也取得了明显的进步。微波技术具有对提高金属的回收率、降低冶金工程中消耗的能源、降低工作时间等特点,所以在冶金工程的生产中得到广泛的运用。基于此,本文就微波技术在冶金工程中的运用进行科学有效的研究与分析。 关键词:微波技术;冶金工程;运用;研究与分析随着科学技术的快速发展,冶金行业也在发展过程中发生了巨大的转变。现如今,实际的生产的速度已经不能够满足在生产中的要求。微波技术自身具有的各种特点成为提炼金属的有利方法。 一、微波技术的简要分析 微波技术源于上个世纪初始时期,在种类繁多的冶金技术中,微波技术作为新型的技术在发展中独占鳌头,在市场中找到了前进的方向,并且得到社会各界的关注。因为微波技术具有稳定性等特点,其选择性加热的特征逐渐获得重视,在后期技术的发展阶段和均匀加热、内部加热以及快速加热等方式逐渐被人们的发掘出来。所以在冶金工程的利用中,人们根据其自身的各种特征对矿物的浸出、煅烧等进行冶炼。所以说,冶金工程在生产期间不能够没有微波技术的融入,在冶金工程中受到一定程度的重视。 二、微波技术在冶金工程中的有效利用 (一)萃取的有效利用 在进行冶金工程的生产阶段,微波技术不能不被重视,其原因就是本身具有萃取辅助技术,在经济不断发展的过程中逐渐被利用。这种技术在萃取阶段,利用介质之间的传递促进物体的逐渐加热,这样才能够将萃取的过程有效的完成。有效的运用微波技术将萃取技术的结合,其目的就是能够最大限度的缩短萃取所利用的时间,提高萃取的效率。与此同时,更要注意的是,要想使得溶剂的活性程度有所提升,在进行萃取的初始阶段就应该选择易容效果好的溶液来完成生产。在对铂元素和钯元素的萃取过程中,所在的离子成分能够通过微波的辐射作用而发生一定的转变。由此可见,微波技术有效的利用在冶金工程当中,其技术能够在创新中,带来更多可以利用的价值。此外,萃取辅助技术的萃取率一般情况下都很高,所以冶金工程对金属资源的提取成本比以往的情况要低许多。 (二)浸出的有效利用 在微波技术浸出有效利用阶段,因为在冶金工程生产过程中,其材料在利用中经常有质量优劣不等的现象发生,这种情况下就造成了冶金原料在方式选择处理中有着较大的差异性。而现阶段冶金原料的质量都不能够符合标准,因此在方法的选择上经常选择湿法工艺来处理,处理妥善后才能够进行下一步的操作。虽说完成后的产品与其他技术方法之间的差距并不是很大,但是这种方法的浸出效果不是非常理想好。在处理的过程中加工的时间比较久,不能保证工作效率的问题。根据矿石自身的特殊性质而言,其总碳量的逐渐降低就使得与预期值更加靠近能。 (三)干燥处理的有效进行 在微波技术的处理阶段,因为微波技术本身存在许多特殊性质,在干燥处理过程中成为不可缺失的一项重要阶段。微波技术能够被水吸收,在干燥处理时常会触及到辐射等各个领域。根据微波技术自身情况开说,干燥水平不仅能够促进速率升高,在此期间也能够确保物品的完整性。在硼酸干燥的试验阶段,当微波技术的功率达到一定的范围时,实验对象在温度的变化中也会发生改变,虽说能够达到初始的目标,但是在下降中不能够实现水与实验对象的离析。在实验中硼酸的外表情况并未发生变化,就说明实验得到成功,同时意在表明在微波技术的干燥处理中,是非常成功的。 (四)热碳还原的有效利用 在利用微波技术进行冶金中,最重要的就是碳热的处理阶段,在进行处理时的工作原理是在高温的状态下可以吸收物质,在冶金过程中碳可以发挥出自身存在的微波状态下的反映状况,而实效高温的效果。在此阶段,碳可以根据还原剂作用将微波技术下放映出的物质吸收,这种方式就是微波碳热还原技术。现阶段主要运用的方式就是利用还原氧化物的形式来实现碳的吸收,在微波的作用中,可以冶炼出金属化合物。就微波技术而言,在加热时要尽量的防止冷中心问题,从而使得提炼能够达到最好状态。除此之外,微波技术自身的废渣处理也展现出其效果,特别是含有铁的废渣的处理中,可以把磁铁矿和碳进行同时处理,这样不但能够使原有的加热进程加快,也能将其中受到的铁进行回收利用。 综上所述,随着科学技术的不断发展,在现有的冶金工程中,微波技术是最有竞争力的一项技术,其自身拥有的各种特殊性质在业界中不断受到肯定。其中金属回收率技术不仅能够降低成本的开销,也能为社会节约更多的资源。对于企业的建设发展来看,这种技术能够在一定程度上减少工作的时间,在冶金行业中得到广泛的使用。 作者:冯海军 单位:酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司碳钢薄板厂 冶金工程论文:冶金工程专业工程师能力培养 一、改革实验教学环节 (一)实验教学独立设课实验教学在培养学生创新能力,尤其是分析解决问题能力、独立动手能力、正确思维方法及严谨工作作风等方面起着不可替代的作用,是培养创新型人才的重要途径[5-9]。将“冶金原理”和“钢铁冶金学”课程中的实验学时拿出来,设立48学时“冶金工程实验”课程,系统传授实验原理。打破传统以理论教学为主、以实验为辅的局面,改变了实验教学附属于理论课的地位,使理论学习和实验同时进行,实验教学目的更加明确,且单独考核,易于管 (二)开设综合性、设计性实验开设综合设计性、有创新意义的实验项目,学生4人一组,根据实验题目共同设计实验方案,选择实验设备、拟定实验程序、观察实验现象、做好实验记录。以“减重法测定铁矿石的还原度”实验为例,每个学生分工不同,有的负责高温还原炉的设计与选择,有的负责实验方法的确定,大家共同完成实验过程、分析处理实验数据、撰写实验报告等工作。在共同完成一个实验项目的过程中,不仅改变了传统实验中学生被动学习、缺乏独立思考的状态,而且培养了团队合作和创新精神。 二、多手段并用,改善实习效果 (一)多媒体辅助实习冶金工程属于高温高压行业,具有较高的危险性。同时,冶金企业受到企业效益和生存、发展的制约,接收学生实习的积极性不断下降,实习效果难以达到教学目标的要求。为此,安排有现场经验的教师采用冶金工艺流程软件进行辅助实习。软件包括烧结、高炉炼铁、转炉炼钢、二次精炼、连铸、电炉炼钢等工序。例如,高炉炼铁部分包括高炉本体、冷却系统、煤气净化系统、喷煤系统、热风系统、上料系统、渣铁系统和高炉冶炼原理等部分,既能让学生宏观掌握高炉炼铁整个过程,又能把握高炉内微观反应细节,提高了认识和理解的深度,也克服了实习所受到的时间与空间限制。 (二)网络辅助炼钢实习“国际网络炼钢大赛”是由国际钢铁协会举办的钢铁行业世界性模拟生产技能竞赛。学校自2011年开始组队参加国际网络炼钢大赛。先进行校内选拔赛,优胜者再参加国际比赛。把这种模拟训练过程引入实践教学,通过对炼铁和炼钢过程进行全面模拟,理解原料和冶炼过程中工艺参数选取、产品指标优化等,深化了学生对钢铁生产的认识,树立了创新意识、成本意识和团队意识,弥补了生产现场不能动手操作的不足,使网络模拟成为培养冶金工程专业高素质应用型人才的辅助方式。 三、通过毕业论文提高科研创新能力 (一)毕业设计过程网络化管理毕业论文是本科教育中最后一个实践教学环节,通过毕业论文,可以使学生四年里所学到的理论知识、专业技能、分析问题解决问题能力以及撰写科研论文归纳能力融合在一起。在完成毕业论文过程中,学生必须独立工作,主动学习,了解课题相关的学术前沿,接触先进科学仪器,从而培养科研创新能力[10]。学校自主开发“材冶学院本科生毕业论文双选系统”,教师确定题目课题、学生选择题目、选择导师、教师选择学生、下达任务书、开题报告、中期检查报告、答辩申请等各个环节都在系统中进行,严格按照时间节点开展毕业论文工作。指导教师对毕业论文的各个阶段进行有效监控与指导,保障高效率、高质量完成毕业论文。 (二)精心选择课题,保证一人一题,独立完成冶金工程专业教师都具有比较丰富的科研工作经验,涉及研究方向包括高炉炼铁、炼钢及连铸、有色冶金、冶金过程节能环保、冶金用耐火材料、冶金物理化学、冶金过程仿真计算等。教师从生产实际和科研内容出发,及早酝酿课题,在第七学期末提出毕业设计课题,保证一人一题,写出详细毕业论文任务书,要求三年内毕业论文题目不雷同。这就使得学生必须独立开展查阅文献、撰写开题报告、设计实验方案等工作,从根本上杜绝抄袭论文的可能。课题完成过程中,学生独立开展文献调研、实验方案制定、实验设备准备、实验过程及数据测量、实验数据分析处理及讨论和毕业论文撰写等工作,培养独立科研和撰写论文能力,注重对学生思维创造性的启发。 四、科研训练贯穿始终 (一)实行导师制开展“本科生导师制”,即本科生入校后就选定某一教师作为指导教师,帮助学生进行大学四年的学习规划,在学完基础课后跟随导师参与实验室工作,和研究生一起参与科研项目,直接和大四时的毕业论文环节衔接。由于参与课题的时间长,对课题理解加深,投入精力增多,有助于学生更好的完成课题,争取本科阶段撰写专利、,促使学生各方面综合素质得到提高。 (二)开展大学生创新项目注重学生实践能力和创新能力培养,如组织学生参加全国、省部级等各级科技竞赛和科技创新项目研究;设置校级学生科技创新基金,开展学生科技创新活动。每年开展大学生科技创新项目的立项,其成果以或申请专利发明为主要验收指标,引导学生参与科研项目。充分发挥学生学习积极性及创新能力,学生在撰写科研项目申请报告、实验研究及结题报告等过程中,科研创新能力得到显著提高。 五、结语 通过采用多种形式、全方位培养途径,将工程实践能力培养提升到创新能力培养和“卓越工程人才”培养层次。构建了创新型人才培养多主体、全过程、闭环式协同机制,创新了工程实践能力培养和创新能力培养内容、措施及实现途径,实现冶金人才培养层次由“应用”到“卓越”的跨越。 作者:张军红 鲁艺 何志军 庞清海 卢艳青 刘坤 单位:辽宁科技大学 材料与冶金学院 大连理工大学 管理与经济学部 冶金工程论文:低碳经济冶金工程技术分析 一、低碳经济下冶金工程改革必要性 钢铁工业作为我国经济发展的重要组成部分,在全国二氧化碳排放总量大概占12%左右,并且这个占比仍然呈现出上涨趋势,新时期面临严峻的节能减排压力。为了能够有效降低二氧化碳排放量,应该大力推动低碳经济发展,促进钢铁行业能够健康持续发展,创造更大的经济效益[1]。低碳冶金工程技术,是冶金工业发展的主要趋势,受到了世界各国政府广泛关注和重视,并大力推动低碳冶金工程技术发展。基于此,为了能够推动冶金工业健康持续发展,应该明确冶金工程的节能减排要求。尤其是在当前的煤炭资源和铁矿资源急剧减少,温室效应愈加明显的形势下,在不同程度上影响社会生产生活。因此,新时期低碳冶金工程技术逐渐成为有待解决的关键性问题。 二、低碳经济下的冶金工程技术 1.可循环钢铁流程。钢铁工业在建设和发展中,对于资源和能源的消耗量较大,加之生产规模大,流程长,很多工序复杂、密集。所以,在生产过程中伴随着不同程度上的能量和物质排放,可能会污染生态环境,成为新时期循环经济发展的关键切入点。大力推行新一代循环钢铁流程,有助于优化钢铁工业生产和物质排放的缺陷,切实提升资源和能源利用效率,推动冶金工业发展。从我国新一代可循环钢铁流程工艺分析来看,具有突出的连续、紧凑和动态的流程特点,同时也可以有效降低能源消耗,实现废物回收利用[2]。2.氢冶金。氢是一种无污染的能源,国内外对其重视程度不断提升,并投入了大量的资金予以开发和研究。同时,氢气是一种清洁的还原剂,不需要转换剂即可参与到还原反应中,比碳的还原效率要高,可以作为还原剂创新冶金技术,有效降低冶金中的二氧化碳排放问题,实现无碳冶金成为可能,与可持续发展战略相契合。氢冶金主要是用于钢铁冶金中,受到了社会各界广泛的关注和重视,通过对铁矿石的氢还原反应,消除冶金中的二氧化碳排放。同时,氢气低温还原工艺主要是在固态条件通过氢气来还原铁矿物质,从而获取一定金属性质的海绵铁。当前,铁矿石中氢气低温还原反应中对于氧气的消耗量较大,资源利用效率偏低,原料供热以及反应装置设计中还存在一系列问题有待完善。3.冶金环保和节能。第一,在冶金二次资源综合利用。主要是将炉渣二次回收利用,由于炉渣中八廓铁合金渣、高炉渣以及电炉渣,在二次资源回收利用中取得了较为可观的成效。当前,我国的冶金渣更多的是用于制作矿渣水泥,但由于冷却工艺不同,具体用途存在一定的差异,主要包括高速公路路基材料、铁路道渣、农业肥料和矿渣铸石等,作出了重大的贡献[3]。转炉渣中含有一定数量的铁物质,如何能够有效提取和利用成为当前首要的工作方向。而转炉渣在广泛推广和应用中,可以用做水泥原材料,优化配合比。第二,烟气脱硫技术。二氧化硫主要是含硫化石燃料燃烧后产生,而我国是一个以煤炭资源为主的国家,煤炭资源消耗量较高,钢铁行业二氧化硫排放量仅排在电力行业之后,在全国第二位。因此,钢铁行业中的二氧化硫排放更多的是来源于烧结环节,在企业二氧化硫排放总量占70%以上。所以,如何能够有效脱硫成为当前冶金工程技术创新和发展的关键。 三、结语 在低碳经济下,为了能够建立资源节约型社会,应该明确当前时展要求,注重对冶金工程技术的创新和完善,融入低碳经济发展理念,尽可能降低冶金工业中的能源和资源消耗,提升资源利用效率,降低环境污染,推动社会和谐发展。 作者:李晓翔 单位:中冶京诚工程技术有限公司 冶金工程论文:冶金工程项目投资控制与管理 摘要:随着我国社会经济的不断发展,越来越多的冶金工程建设项目如雨后春笋般纷纷出现,怎样对冶金工程建设项目投资进行控制和管理是一个非常重要的问题。基于此本问主要对冶金工程项目投资控制以及管理进行分析。 关键词:冶金工程;项目投资;控制与管理 前言: 冶金行业作为我国经济产业的重要组成部分,它的快速发展也能有效的带动其他行业的快速发展。因此,越来越多的冶金工程建设项目纷纷出现,在冶金工程建设项目中,怎样有效的对冶金工程项目建设的投资进行有效的控制以及管理是当前我国各个冶金建设工程项目部分急需解决的问题。 1从源头抓起,加强设计审查,合理控制工程项目投资 1.1强化初步设计和设计方案的审查 对冶金工程建设项目的初步设计以及其设计方案进行严格的审查,学习国外先进的控制以及管理方法,在保证施工技术以及施工设备符合施工条件,施工人员的安全和施工环境做出保证的同时,额减少其它设施所占用的资金比例,对工程投资进行合理的控制。而且,还需要对项目建设工程的设计方案和内容进行定期的检查,对所占投资比例较大的建设工程项目,对其进行严格详细的分析与研究。要将设计优化和方案优化贯穿于整个工程项目建设的始终,制定相关措施,避免"少用脑筋,多用建材"现象的发生。 1.2合理确定设备与材料的选型 设计工作人员在进行设计任务的时候,要在达到其任务书以及相关标注要求的同时,可以尽可能的将先进施工工艺以及施工设备运用到冶金工程建设项目中,最大化的减少设计上的不足,同时也要对施工材料的质量进行严格的控制。 1.3强化设计图纸的审查和会审 首先,要按工程设计标准化要求,加强设计图纸的审查与会审,为批量采购创造条件。同时在没有进行充分论证或没有充分把握的前提下,尽量选择通用材料或采用成熟的施工工艺。其次,在施工设计图纸完成后,及时组织有关专家、经验丰富的专业人员、施工单位、监理单位进行联合审查。对重点工序、部位的施工方案进行评审,对实施方案进行优化。 2以招标采购为重点,规范招标采购程序 招标采购阶段是工程项目投资全过程控制的重要阶段,在此阶段,投资控制主要体现在招标文件编制审查和合同的拟定签订。 2.1提高工程量清单编制质量 工程量清单编制质量是招标文件编制成功与否的关键。首先要通过实地考查、参照以往项目、总结经验教训、发挥所有专业人员自身的优势等方式提高工程量清单编制的全而性、系统性、正确性、准确性,尽量避免出现漏项、工程量不准确、单项补充或可能引起投标商不平衡报价的隐患。 2.2合理编制招标控制价 项目责任单位相关专业人员一定要参与及配合对标工作,为费用的对标工作提供准确的工程项量、工程内容、项目特征、环境描述和特殊措施的项量内容以及与清单项目内容的界限,便于造价管理人员准确测算合理的综合单价,确保招标控制价的合理性,达到投资控制的目的。 2.3拟定合同条款 根据项目建设性质和设计深度,结合项目的实际情况,确定项目的招标范围、承发包模式、计价方式、材料供货方式、工程进度款支付时问和方式、竣工结算时问和方式及奖罚条款,确保合同条款的严密性。 2.4加强招标文件的审查 组织相关各专业人员参加招标文件的审查,不能仅仅依靠个别经济管理人员;不严谨或存在漏洞的招标文件是导致工程索赔的原因之一,尤其要注重工程量清单相关内容的审核。 2.5选择恰当的招标时机 各项目责任单位要选择恰当的招标时机,在不影响开工和连续施工的前提下,要通过各种渠道尽量掌握项目更详细的信息,进而提高招标文件的编制质量,避免盲目招标引发不必要的风险。 3正确履行合同,加强工程项目投资的过程控制 工程项目的实施阶段虽然影响工程项目投资的程度较不,一般在5%-10%,但作为建设工程全过程造价控制的重要和关键环节,也是资金投入量最大的阶段,受外部环境及自身的复杂多变,使得投资的控制难度加大。为此,本阶段建设单位应从以下几方而进行投资控制。 3.1以合同为准绳,正确履行合同,加强索赔管理 首先加强学习合同,对项目管理人员进行合同文本交底。合同文本不仅合同管理员和经济管理人员掌握,各项目管理人员也要熟悉合同、学习合同,只有及时、正确地行使合同约定的权利和履行相应的义务,才能主动地控制索赔与反索赔。其次慎重变更合同,各项目单位不得随意变更合同约定,包括变更材料供应方式、变更分部分项工程承包商、擅自扩大或缩不承包范围、随意变更分项工程的计价方式等。如遇实际图纸与原工程量清单不一致的地方,要及时按相关程序进行处置;单价问题要慎重,严格执行合同约定,尽量减少重新测定单价,避免自目参照其他合同单价带来风险。最后建立健全相关制度及台账。各项目责任单位要建立合同、付款、异议处理、预算、结算以及材料、设备供应等基本经济信息台账,注重痕迹管理,及时通过台账统计出的数据及趋势来指导投资和造价控制的方向。 3.2抓好预算管理,提高资金使用效率 首先,要及早引进造价咨询单位参与工程造价的控制,充分调动造价咨询人员的积极性和主动性,鼓励其提前发现问题和解决问题。其次建立预算审批制度,要按合同约定督促施工单位编报施工图预算,通过提前审核甲供材料和预算,做到合理支付工程进度款和甲供材料费用,规避无图纸招标而隐藏的超付风险。审核预算时,不但要核对施工图纸的工程项、量,而且要与现场实际或实物进行核对并签署明确意见,不符时要查清原因并合理处置。 4加强竣工结算阶段的投资控制 4.1核对合同价款,把好审核关 审核竣工工程内容是否符合合同条件要求,工程是否竣工验收合格。尤其要注意工程变更内容是否已被合同内容包含,对合同条款明确包含的费用、属于风险费包含的内容、未按合同条款执行的工程费用等额外支付要坚决抵制。 4.2保证工程变更的真实性和合理性 做好隐蔽工程验收记录是进行工程结算的前提,在审查隐蔽工程的价款时,一定要严格审查验收记录手续的完整性、合法性。在验收记录上,除了要有相关人员签字认可外,还要加盖各相关单位公章并注明记录日期,防比事后补办记录或虚假记录的发生。对项目建设过程中发生的每一项设计变更、工程变更,均应由设计人(工程变更不签)、项目业主、监理方、施工方共同签证确认,否则结算审核时不予认可。在审查设计变更时,除了要有完整的变更手续外,还要注意工程量的计算,对计算有误的工程量要实时进行调整。 总结: 若要对冶金工程建设项目的投资进行合理的管理与控制,需要满足的的基础条件是,建立一个科学合理的程序,在进行冶金工程项目建设的时候,要对施工阶段的每一个投资项目进行合理的管理与控制。其中,管理程序的构架大体上可以分为:目标控制、投资过程控制、投资结算控制等几个控制管理。我国的冶金工程建设投资的控制与管理,现阶段还处在一个相对较为落后的阶段,这就需要我们坚持不断的进行创新与学习,实现对其投资进行有效的管理与控制。 冶金工程论文:我国钢铁冶金工程技术的现状及未来 【摘要】钢铁产业是国民经济重要的基础产业,是国家经济发展重要的组成部分,在当前市场饱和、行业整体发展低迷的国情下,需要企业改变以往的发展模式,打破传统的思维方式。本文通过对钢铁冶金工程技术现状和问题的分析,以期对钢铁冶金工程技术的可持续发展提供帮助。 【关键字】冶金工程;钢铁;现状;发展 改革开放以来,我国经济整体得到了大幅度的提升,作为国家重要原材料工业之一的钢铁行业,在经济发展中承担了十分重要的作用。钢铁行业包含金属铁、铬、锰等矿物采选业、铁合金冶炼业、炼铁业、钢加工业、炼钢业、钢丝及其制品业等,是以从事黑色金属矿物采选和黑色金属冶炼加工等工业生产活动为主的工业行业。而冶金工程技术,则是钢铁行业得以发展的基础,是整个行业高速提升的保证。 尤其是进入21世纪之后,钢铁行业在经历了高速发展之后,又遇到了市场萎缩、产能过剩的困难。据统计,2007年到2011年上半年,我国钢铁行业处于稳定上升阶段,2011年上半年,整体资产规模高达48640亿元。随后,由于国内需求的降低,钢材价格的持续走低,钢铁行业整体进入"寒冰期"。2013年5月,重点大中型钢铁企业利润仅有1.5亿元,其中甚至有四成的企业亏损。而2015年,钢铁企业的"日子"更加不好过,钢铁价格持续创下新低,供需矛盾持续突出,产能过剩仍是最大问题。1月份价格持续下降,降幅达7.17%;2月份降幅减缓,但仍有2.68%。据钢协统计,2015年1月到4月,钢铁企业亏损面高达45.54%,利润持续增亏,钢铁行业成为"最不赚钱的工业"。 而国际大环境环境,同样不景气。随着我国经济的放缓和大宗商品的价格持续下跌, 多个国家的新兴市场发展缓慢,作为大宗商品巨头的嘉能可,2015年股价持续下跌70%,成为FTSE 100指数中表现最差的公司。嘉能可的危机和新兴市场的困难,进一步折射出当前钢铁市场的艰难程度。 困难当前,对于钢铁行业而言,既是挑战,也是机遇。而发展冶金工程技术,则是钢铁行业面对挑战的方法之一。冶金技术自古以来,就深深联系着人民生产和生活,是从矿石中提取金属和金属化合物,然后制成具有一定性能金属材料的工业技术。提升冶金技术水平,不仅可以节约能源和原材料,降低企业生产的成本,还有利于生产过程中的创新,突破旧有的难点,从而不断推动钢铁行业的可持续发展。 1,我国钢铁冶金工程技术的发展成果 近些年,在科学技术不断突飞猛进的条件下,我国钢铁冶金工程技术也获得了不错的进展。新一代钢铁生产流程工艺与装备新理念是国家重点研究项目,通过优化现有生产装备和生产工艺,对生产过程进行洁净化。薄板坯连铸连轧紧凑流程技术不仅丰富了钢铁冶金工程技术的理论基础,也将高效、清洁的概念引入了钢铁生产之中。 优化钢铁生产流程理论是钢铁冶金工程技术发展的第一步,钢铁生产流程不仅是维系企业生产顺利进行的根本,也是优化钢铁企业整体的基础,通过对流程的研究,可以发现生产活动中存在的问题,并有针对地采取处理措施。如今,能源转化、废弃物排放、产品制造都成为流程需要考虑的对象,而新的理论,要求对流程进行解析、优化,最后再进行集成,实现钢铁生产的动态有序。早在"十一五"国民经济和社会发展规划纲要中,就已经提及对钢铁生产流程的重视。而如今的科学技术又取得了突破,智能化和自动化的发展,进一步要求钢铁生产流程的科学、合理、高效。 由中国金属学会理事长翁宇庆博士主持组织撰写的《Ultra-fine Grained Steels》是一本英文版超细晶钢专著,这本专著的海外出版,不仅显示我国的超细晶钢的理论研究已经处于国际领先水平,也进一步推动了我国超细晶钢的规范化生产。超细晶钢的国家标准和使用规范已经公布,在规范生产应用的基础上,进一步推动钢铁生产的成本节约和资源节约,提高钢材的利用率。 2,我国钢铁冶金工程技术的发展现状与未来 维系生存,是所有企业必须考虑的问题。我国钢铁行业在经历了高速发展的同时,也不得不面对一些必须去面对的问题。当前,国内大多数钢铁企业生产模式相似,产品也集中在中低端市场,缺乏企业的独有"保命"技术。同时,由于以往钢铁行业"黄金期"的掩盖,钢铁行业在冶金工程技术的缺陷也逐步增多。受到企业的直接影响,我国钢铁冶金工程技术总体上较为雷同,既缺乏独有的高水平技术,也没有应地制宜的生产流程。在工程设计上,对于优秀技术的投入不足,过于依靠以往的经验和国外的外围知识,很难"突入"到钢铁冶金工程技术的"优秀地带"去。久而久之,创新变成拷贝和剽窃,效益变成扩大规模,技术和产品同质化严重,造成国内各家钢铁企业之间的"恶性竞争",大打"价格战",进一步阻碍了钢铁行业的整体发展。 国内外需求市场的转变也是造成钢铁冶金工程技术目前困境的原因之一,在国内房地产等行业异常火热时,带来了巨大的市场需求,带动了钢铁行业的迅速发展。大经济环境的稳定,也让国内钢铁企业的出口顺风顺水。在这种情况下,大多数企业选择借助国外的技术和设备,满足工程项目的需求,而忽视对自主创新的重视,较少将资金投入技术的研发。在国内外需求减少,市场回落时,由于企业缺乏优秀技术,无法抢占高端市场的份额,甚至国内的部分高端市场,都受到国外企业的挤压和抢占。 盲目扩大产能,缺乏优秀技术的同时,国内钢铁冶金工程技术对于节约能源、保护环境方面考虑的较少。随着国家对于"绿色制造"的提倡和对重污染企业的严惩,钢铁行业这方面的问题被进一步放大。据统计,我国每生产一吨钢,排放的污物总量就比国外发达国家高40%,我国大多数规模以上钢铁企业都位于酸雨和二氧化硫控制区内,对钢铁冶金工程技术环保上的技术要求,进一步加大。 "绿色制造"是钢铁产业不变的主题,在"绿色制造"的同时,钢铁企业也需要借助冶金技术的发展积极转型,全面淘汰落后的企业和设备,谋求生产流程和产品技术上的突破。主动配合相关部门,遵循国家环保政策的指引,对不合规的设备、规划进行改造,从根本上减少生产造成的污染,早日达到国际水准。 在"一带一路"得到提倡的今天,钢铁冶金工程技术也需要与国际化进行接轨。学习国外先进的管理、设计经验,优化生产流程和管理运作模式,从而提升整体的生产水平。在员工培养上,要结合"产、学、研",积极与研究机构合作,培养一批专业的技术人才,为创新奠定人力基础。另外,利用国家实行"一带一路"方针的机遇,沿着"一带一路"的路线图,走出国门,打开国外市场。 当前行业的问题,是钢铁冶金工程技术发展过程中所必须经历的,是机遇,也是挑战。市场的萎缩倒逼钢铁冶金工程技术转换发展思路,寻求技术上的突破。积极与国际化接轨,努力掌握优秀技术,开拓国内外高端市场,未来的钢铁冶金工程技术,必将为祖国的繁荣昌盛作出贡献。 冶金工程论文:重视全国冶金工程专业人才的培养 摘 要:冶金工业对于国民经济的左右尤为重要,甚至在全国高校的相关专业培养中,对冶金工程专业招生也非常重视,而且国家对于专业人才的培养也提出了大量的规范和指示,因此,在实际的教学中,必须对冶金专业的教学做出必要的分析,尽可能的提高该专业的办学特色以及注重人才的专业化培养,这也是日后冶金专业教学的重要发展趋势。本文主要对目前冶金工业的现状做一些回顾,并针对性的分析存在的相关问题,希望能够对冶金专业的发展做一定的指导。 关键词:冶金工程;人才培养;专业人才 1 冶金工业在我国的发展 冶金工业的发展主要分布在钢铁和有色金属上,在2009年对于冶金工业企业的统计中,中国占据500强的大概有70家所占到的比例约为14%。在这些集团中,宝钢集团处在行业中的前端,处于第12位的名词。钢铁工业对于国家经济的发展有着重要的作用,中国矿产资源丰富,需要通过促进资源的贸易提高我国经济的产量,钢铁工业所涉及到的面非常的广,它牵涉到了国家经济发展中的财政收入、国防建设等多个方面,钢铁工业对消费的拉动也非常之强。中国作为钢铁工业生产的重要大国,粗钢产量甚至一直在全球保持第一的位置,但是我们也存在很多管理以及技术上的不足,我们虽然产量多但是却无法做到钢铁强国的地位。而在有色金属的领域,21世纪以来我国的发展态势是非常迅速的。我国加大了对有色金属技术的研究,并且不断的改善产成的质量,将一些产能落后的生产线给淘汰掉,开发利用好相关的境外资源,才能扩大有色金属的生产规模。2008年我国包括铝、铅在内的有色金属的产量处于总共2520吨的数量,这样的规模在全国的GDP中占据了将近1.9%的比例,也促进了冶金工业的人员的就业。 冶金工业是一种相对传统的发展模式,在现在国家的发展趋势中,不断的往信息化以及城镇化等方式前进,这些新技术的加入也让冶金工业一直保持着基本的发展规模。新技术让传统的生产方式做到了根本性的转变,一些相对落后的企业都会在这样的情势下被淘汰掉,并且也加快了企业与企业之间的资产重组,让原先的发展方式得到了有效的改善,冶金工业很朝着产业结构优化的方向前进。在发展冶金工业的同时,加快对于冶金工程的教学建设,培养出适应社会发展的高素质人才,帮助提升冶金工业目前技术含量的提升,这是非常有必要的。 2 全国专科的设置情况 对于冶金专业的专科领域,我国相关的学校在专业的设置上有很大的新增态势,并且在专业的设置上也大多会集中在冶金工程的专业[1]。几乎每所学校在招生的数量上都会在60人以上,甚至有些学校会在100人以上。大规模的招生数量为冶金行业的发展输入了大量的人才,并且也加深了人们对冶金工业的了解。特别是国家在实施新世纪的教育改革里,在国家特色专业的遴选上很多学校也表现除了不俗的实力,这对于我国冶金队伍质量的提高有很大的帮助。 3 全国高校硕士研究生招生的情况 冶金工程的研究有大致三个方向,一种是对冶金新兴的理论和方法的研究的物理化学方向,另外一种是对钢铁和有色金属相关技术和工艺的提高进行深入的探讨,第三种涉及到了能源与环境工程方面的提高。这三种几乎涵盖了冶金工程未来发展的主要方向,并且在院校的招生中,国内被授予教学的单位大概有31家,这些教学都使得冶金工程领域的人才被不断的输入。 4 一些思考 注重特色教育是我国在人才培养上的一个关键点,特色才是一个搞笑保持可持续发展的重要关注方向,无论是在民办还是公办的学校发展里,只要注重个体特色的培育必然会加大专业在社会中的竞争力。有特色的高校将会树立比较好的形象,也促使着更多的额学生来报考相关股的专业。教学过程中学校需要加大对教学模式的改革和优化,尽可能的办出特色的教育规模。冶金工业在中国的发展是有很大的影响力的,而特别是对高质量的相关专业人才更是缺乏,近几年的发展中,我们可以看到无论是专科还是研究生的学历,都能实现在就业上的落实,几乎达到了100%的水平。当然,我们都知道,一个专业教学模式的培养并不是一蹴而就的事情,我们需要打好学校的教学基础,比如在师资力量的配置上,这些都需要学校在发展中注重培养的[2]。 钢铁和有色工业已经有了很大幅度的增长规模,因此,在这样的基础上,企业更需要的是对目前的工艺技术的改造,运用新型的信息技术来融入到建设中,将新的技术手段与传统冶金技术想结合,尽快的调整生产结构,提高生产的质量的同时也要控制好资金的投入,以此为趋势来增加钢铁行业在全国发展中的竞争力。冶金工业有着多年的发展经验,用技术虽然能在一定程度上加快企业的发展进程,但是在速度上还是无法追上与高新技术的发展的。但是,冶金工业是中国国民经济中重要的一环,它有着它存在的不可替代性。而终归随着加入WTO,更是对企业的发展提出了更多的要求。企业如果无法做到有效的生存,很容易会被来自世界范围内的技术所淘汰掉。因此,冶金工业作为我国发展的重要部分,需要做好规范化控制来提高我国的综合实力。我们必须明白,冶金工业的发展方向还是需要集中在运用新技术的手段来大力解放企业的生产力,因此,国家在人才的培养中更是不能松懈,只有让更多的人才涌入的冶金领域中,才能为这个行业提供新的活力。 5 结语 目前冶金工业的人才特别是在技术上的应用型人才是非常匮乏的,这也是我国冶金专业高就业率的原因。国家的政策不断的强调做好环境的保护措施,做好节能减排,但是在实际的生产中,必须主要到对冶金工业技术的投入才能让产业得到根本性的转变。目前企业对于人才的渴求是非常大的,因此在高校的培育中,加强自身的培育质量才能提高学生的综合实力。学校要加大自身特色的建设,加大对学生实践能力的培养才能让其在激烈的竞争中获得一定的优势才能加大其就业的可能性。如果学校无法做到特色教育,即便目前市场人才需求多,也很难达到高就业的水平。因此,高校要在教育中积极的引导,利用学校的优势尽可能的为企业提供高素质的人才,为国家在国际上的竞争增加软实力。 冶金工程论文:冶金工程实验室安全管理实践与思考 摘 要 实验室安全管理是高等院校安全工作的重点内容,针对冶金工程实验室中常见安全事故及管理方面的不足,苏州大学沙钢钢铁学院从加强实验室基础设施建设、完善实验室管理制度、落实安全责任制等方面提出建设实验室安全管理体系的具体内容。同事强化对实验操作人员安全知识培训,加强对实验室安全管理工作。 关键词 冶金工程 实验室 安全体系 安全教育 苏州大学沙钢钢铁学院成立于2010年成立,是苏州大学与江苏沙钢合作创办的新型钢铁学院。学院下设冶金工程系、资源循环科学与工程系、金属材料工程系、复合材料工程系及实验中心,共有实验室36个,实验室及校内实习基地6000平方米,校外实习基地4500平方米,仪器设备697台套。 实验室是实验教学和科研创新的重要场所,是培养创新人才的重要课堂。①近年来,高校实验室事故频发,实验室安全关系到实验教学与科研能否顺利进行、实验室财产与实验者人身安全能否得到保障。②对于冶金实验室,如高温动力学实验室、金属热处理实验室、电化学实验室等,若操作不当,会引发消防、爆炸等安全事故。因此,分析冶金实验室常见安全事故,制定相应的实验室安全管理体系显得尤为重要。 1 冶金实验室常见安全事故 冶金实验室具有高温、高压、有毒及易燃、易爆等危险因素,易发生安全事故。冶金工程实验室中常见的安全事故有以下几种形式。 1.1 电气安全 冶金实验室中高温炉等设备的运行都涉及电,若通电时间过长,会因过热而发生电气火灾,因此该类设备运行时,禁止实验人员长时间脱岗。实验室中电线的老化或者电路容量不足时,使用大功率设备会造成电路过载、发热引起火灾。此外,电流还能直接作用于人体,造成触电事故。 1.2 中毒 冶金工程实验中常使用各种化学药品,部分化学药品具有毒性,若违反实验操作规程或管理不当,易造成有毒药品外流,导致实验人员中毒。实验室中还会涉及有毒气体,如铁矿石还原性能测定实验中,采用CO和N2的混合气体进行还原性实验,若气体管道发生泄漏或尾气处理不当,很可能会发生CO中毒事件。 1.3 爆炸与喷溅 实验室中压力气瓶经强碰撞会引起爆炸,钢瓶存储应避免明火和热源。存放可燃、爆炸性气体气瓶的房内照明设备必须防爆,严禁易燃易爆气体与氧气等同室储存。 部分实验向液态钢液中加入Ca、Mg等活泼金属的合金时会发生喷溅。某大学冶金实验室在熔炼铝合金过程中加入金属锂时发生喷溅,由于没有佩戴防护面具,导致实验老师面部及眼部重伤。 1.4 机械伤害 冶金专业实验涉及到钢铁材料的加工、制备,常见的机械伤害有割伤、撞伤、飞出物伤害等。某高温熔炼实验室研究生在更换炉管时手指砸伤,指甲脱落。实验人员在进行落锤冲击、拉伸等实验时,需做好防护措施。 2 实验室安全管理体系的建立与实践 实验室的安全管理直接影响到科研与教学效果,是实验人员生命安全与实验室财产安全的关键。实验室人员,特别是学生的安全意识和安全技能相Ρ∪酰在面对突发情况时,如不能采取有效措施,可能会造成重大损失。针对冶金实验室常见的安全事故产生原因以及管理过程中的不足,沙钢钢铁学院建立了实验室安全管理体系。 2.1 加强实验室基础安全设施建设 实验室基础设施主要包括实验台、水电、通风设施等。作为新建学院,沙钢钢铁学院在实验室基础设施如实验室整体规划、布局、电路容量、水管布置、实验台及通风设备位置等做了全面规划。 冶金实验室中几乎所有实验都有水、电的要求,为了保证正常的教学和科研环境,水、电的布置显得尤为重要。在设计实验室布局时,保证每个实验室安装总水阀和分水阀,水池需安装渗水装置。部分冶金实验室中大功率高温炉,为防止突发断水而影响实验进行,如真空感应熔炼实验室等应配置循环水冷却塔。需要气氛控制的实验室应配置压力气瓶,并用铁链固定。实验室电路的排布符合需方便、安全。根据各实验室的设备具体情况设计电路容量,选择合适的电线或电缆,禁止超负荷用电。在冶金实验中常会用到有毒试剂,为营造安全的实验室教学环境,实验室必须安装通风设备。配制有毒、有害试剂时必须在通风厨中进行。此外,对于有刺激气味的药品,实验室设置了一个专用通风橱来摆放。 2.2 建立及完善实验室管理规章制度 荀悦曾曰:“防为上,救次之,戒为下”,实验室安全必须防患于未然。建立完善的实验室安全管理制度是确保实验室安全运行的基础。③沙钢钢铁学院建院初期相关管理制度、条例还处于空白状态。随着学院的发展,各专业教学与科研实验室先后投入使用,实验中心根据国家相关法律法规及学校相关管理制度,结合学院的相关课程设置,先后制定了:实验室安全隐患排查与治理制度、实验室安全管理责任制度、实验室安全事故报告与调查处理制度、实验室仪器设备管理制度、特种设备及特种作业管理制度、危险源安全管理制度、实验室安全培训制度、实验室学生实验守则、消防安全管理制度、气体钢瓶的安全使用与管理办法、安全专业设备检测和维护管理制度、安全文件和档案管理制度等实验室管理制度。 与其事后痛哭流涕,不如事前遵章守纪。在建立健全各项实验室安全规章制度的基础上,学院将逐步完善并细化现有安全管理制度和操作规程,强化实验室安全意识。 2.3 落实实验室安全责任制 实验室安全工作不仅要有健全的制度作为保障,还要明确岗位分工、明确工作职责、明确管理范围,确立并实施实验室安全工作责任制,做到职责分明,责任到人,提升实验室安全管理水平。④沙钢钢铁学院为进一步加强学院实验室安全管理,推进实验室安全工作的制度化、标准化、常态化,实行了院长总负责,实验中心主任与各实验技术人员具体负责的安全制度的执行。 教学实验室由实验中心统一管理,落实实验仪器设备管理、消防安全等责任制,并确定各实验室安全负责人。负责人针对实验室具体情况,在实验室放置相关安全资料,并在醒目位置张贴“注意高温”、“禁止触摸”等各类警示标志、应急事故处理联系人及联系方式等,墙上张贴安全标语,应急疏散图。实验技术人员对所负责实验室定期组织安全检查,主要包括用电有无违章、各警示标志是否完整、消防设施是否完好,灭火器材配置是否在位等,落实安全隐患整改,对涉及实验室安全的重大问题及时汇报并处理。 节假日及寒暑假期间安排专人值班,制定并实施相应的实验室工作计划,保障教师科研工作的顺利进行。科研实验室教师签订安全责任书,由教师负责个人科研实验室的安全责任。此外,沙钢钢铁学院还建立了实验室安全奖惩制度,对违规操作实验设备,玩忽职守造成的火灾、污染、人身重大伤害以及大型精密仪器设备损坏等事故,安全负责人应立即向实验中心报告,实验中心要及时对事故做出处理,并追究相关人员责任。 实验室安全容不得半点大意,只有建立从院领导到实验人员安全事故人人有责的观念,做到安全责任层层落实,责任到人,才能有力保证实验室安全运行。 2.4 制定事故应急预案,降低事故危害 实验室工作人员安全意识的强弱和应对事故时技术水平的高低,对能否确保实验室的安全有着决定性影响。 针对实验室可能发生的消防事故、用电事故、放射性事故等,实验中心根据有关法律法规,制定了相应的应急预案。对于X射线衍射仪、高压压力容器等特种设备,由负责人根据其不同的特点和要求,制定专项紧急预案,并将应急处理的要求和具体操作写入设备操作规程,张贴上墙。以确保发生实验事故时,能够及时有效地实施紧急救援,尽可能地减少事故的危害和损失,保证实验操作人员的生命安全和实验室财产安全。 根据应急预案的不同,实验中心每学期采取实际演练、桌面演练、讨论式演练等多种应急预案演练形式,对实验室人员及研究生开展应急演练工作,并根据实际效果,及时评价和改进应急预案内容,尽量将事故的危害降到最低。 2.5 深化实验室专项管理 2.5.1 危险化学品管理制度 部分实验室在实验中涉及危险化学品使用,危险品的安全管理与使用是实验教学与科研顺利进行的保障。因此,学院对易燃易爆物品及有毒有害物品设专人保管、发放、专处存放。 沙钢钢铁学院建立了危险化学品领用登记制度,危险化学品进入实验室后存放在专用药品柜中并由保管员记录每次使用情况和存量,随用随取,各教学、科研实验室只能存放当日使用量,严格控制物品的存放量。申请人领用危险化学品时,需经实验室主任及危险药品管理人员的批准后方可领用。使用过程中,实验人员必须佩带防护用品以保障安全,并详细记录危险品的使用量;实验结束后,剩余或者菏辈挥玫奈O掌沸柙谖O栈学品领用登记簿上注明,并由实验中心回收,统一存放在危险化学品储藏室,不得随意丢弃或任意存放,防止危险品外流。实验危险废弃物实行分类收集,做好无害化处理、包装和标识。 2.5.2 大型仪器设备专人管理制度 沙钢钢铁学院严格执行学校关于大型仪器及特种设备的预约使用及操作培训制度。为提高实验仪器的使用水平及效率,更好地为全院师生的科研服务,实验中心对大型仪器实现专人管理。特种设备如X射线衍射仪、扫描电镜等仪器管理人员必须经过专门的培训后方可上岗;高压压力容器设备等操作人员需要取得特种设备作业人员证。设备管理人员主要负责仪器的操作分析及日常保养维护,并且做好设备使用情况的记录,主要包括:仪器预约情况、使用开始及结束时间、设备使用前后运行状况、操作人姓名及联系方式及导师姓名等。通过记录设备使用情况,设备管理人员可以了解设备运行状况,发生设备故障时可以及时进行维修,使仪器的功能能够得到充分的利用。同时,如果由于违规操作发生安全事故导致人身安全和财产损失,通过该记录表可以追溯到责任人,并且根据沙钢钢铁学院实验室安全奖惩制度对相关人员进行处罚。 为了培养研究生及本科生的实际操作能力,实验中心定期举行大型仪器的操作培训,鼓励高年级的本科生参加该类培训,考试合格后由实验中心发放操作许可证。实验室实行操作人员准入制度,取得资格证的人员方可操作。 3 强化实验室安全知识教育培训 实验室中的主体是操作人员,为了防止安全事故的发生及提高实验人员应对紧急事件的处理能力,对实验人员的安全培训是必不可少的。⑤低年级的学生在进入实验室时还存在仪器设备操作步骤不明确、实验技术不熟练、实验室安全观念淡薄、处理实验室突发事件不成熟等问题。了解实验室仪器设备的操作规程及相应的事故应对机制是进行安全实验的前提,本科生在进入实验室开始实验前,根据各创新实验室的不同情况,由导师对其进行实验室仪器设备的操作培训,并介绍实验过程中的注意事项。具体实验过程中,必须由指导教师或研究生指导3次以上方可独立实验,这不仅完善了实验室中“传帮带”的机制,还有效地避免了安全事故的发生。 此外,实验中心针对实验室安全管理人、教师、实验技术人员、研究生和本科生等不同岗位人员,分别制定实验室安全教育培训计划。沙钢钢铁学院实验中心本着“安全第一、预防为主”的宗旨,积极组织全院实验技术人员、研究生及进入创新实验室的本科生参加相应的教育培训工作。研究生及本科生只有通过该考试后方可进入实验室进行实验。依托于苏州大学实验室安全教育网的培训考试模块,组织实验师及学生对实验室安全相关的课件资料、规章制度等进行集中培训,再利用业余时间对化学危险品、实验室安全、消防安全、新生安全、用电安全等各知识点自学。在此基础上,学院实验中心组织实验室安全知识培训考试,通过测试,成绩合格者可获得电子证书。 实验中心通过组织实验室安全知识培训考试的活动,提高了进入实验室的研究生、本科生的实验室安全意识,目前实验室未发生重大安全事故。只有在保证实验室安全的前提下,才能有效地开展科研创新实验,从而将理论与实践相结合,达到培养人才的目的。 4 结语 实验室安全直接关系到实验人员的生命安全和学校实验室财产安全,沙钢钢铁学院作为一个新建学院,在实验室安全建设方面借鉴国内外实验室管理的先进经验,建立健全了实验室安全管理体系。在实践中落实到责任到人,深化危险化学品及大型仪器管理制度。实验室安全是一项长久的工作,只有坚定地落实实验室安全管理制度,加强对实验人员的安全知识教育培训,让安全意识成为每一个人的习惯,做到“实验室安全无小事”,才能有力地保障实验室安全。 冶金工程论文:冶金工程设计的发展现状和展望 【摘 要】冶金工程的设计工作对于整个冶金行业的发展有着非常重要的意义,我国目前已经具有基本的流程、设备以及工艺设计的能力,通过动态-精准体系的建设,使我国的冶金工程设计水平跻身于国际先进水平。本文分析了冶金工程设计体系的发展历程,阐述了冶金工程设计的发展现状,针对冶金工程设计的发展趋势和展望进行了深入的研究,从发展方向、发展思路以及发展目标三个方面提出了未来冶金工程设计应该达到的目标和水平,希望促进我国冶金企业的可持续发展。 【关键词】冶金工程设计;现状;展望 我国的冶金工程设计体系自动上世纪五十年代从苏联引入之后,就一直沿用苏联的设计方法和设计理念,在八十年代之后,又开始引入欧洲以及日本的设计方法,但是整体上都属于半经验、半理论的静态O计方法。现阶段我国的冶金工程设计包含工程哲学、冶金流程工程学以及冶金流程集成理论与方法于一体的学科体系,具有一定的国际影响力。 1 冶金工程设计体系的发展历程 1.1 传统冶金工程设计体系 早在洋务运动时期,我国就已经开始进行冶金工程设计,一直到改革开放初期,尽管一直引进国外的设计方法、设计步骤,但是一直缺乏有效的理论体系支撑。直到上世纪末,我国钢铁工业在发展过程中以基建投资以及产能扩张为主。在开展科研工作时,开始侧重研究局部领域理论以及相关的材料、单体技术,没有从整个冶金工程的全过程的优化去分析,虽然有一些进步,但是对于整个冶金行业的结构优化没有起到很大的推动作用,进而引发了许多诸如生产效率低、能源消耗大、环境污染等问题。产生这种问题的主要原因是冶金行业的制造流程长期处于不受重视地位,理论研究更多的是单元工序或者单一零件,缺乏相应的整体制造流程理念。单元工序的优化只能解决企业生产过程中局部问题,不能对全局以及整体结构优化起到一定的帮助和促进作用,但是产品的质量、生产效率、成本以及环保问题都与流程的好坏有直接的关系,进而关系到冶金企业的生存以及发展[1]。 1.2 传统设计体系的弊端 我国冶金行业的发展方式有着简单、粗放的特点,采用前苏联设计模式,采取静态设计法衡量对不同工序装备的能力进行估算,各个工序之间通过匹配连接的方式形成了一种粗放的生产工艺流程。仅仅从单元工序出发,提前预留富裕能力,很少与其上下流程之间建立起相应的联系,而实际的“富裕系数”也只是设计人员的大致估算,与实际的生产活动有一定的出入,因此难以做好前后工序能力相匹配、功能相协调以及信息传递通畅等工作,增大了控制的难度。 冶金企业“静态估算、简单堆砌”的设计方式,没有从企业的整体出发,缺乏整体流程的设计理念,在进行分析时也难以做到整体分析[2]。这种传统设计理念方法现阶段仍被广泛应用,进而导致设计方式很难有大的进步,仅仅在局部不断地优化。传统工程设计方式无法充分发挥出企业的生产优势,在产品质量以及运行效率方面难以取得突破性的进展,对企业经济效益的提高造成了非常大的阻碍。 2 冶金工程设计的发展现状 2.1 冶金工程设计总体进展 2000年以后,我国不仅在冶金工艺以及技术设备方面取得了非常大的进步,同时还在理论研究方面有了突破性的进展。基于冶金工程设计结构流程优化的基础上,创造出了冶金流程工程学,该理念可以通过冶金生产过程的物质、能量以及信息的传递,进而使得整个冶金工艺向着有序、协调以及连续的方向发展。冶金流程工程学已经逐步成为现代冶金工程设计的主要理论基础,很多冶金企业在进行整体布置、流程设计、流程优化以及工艺技术的选择时,都以冶金流程工程学作为理论基础。 现阶段我国已经具备了足够的实力去建设现代化冶金企业,能够高效实现流程、工艺、装备的设计能力和系统集成的能力。我国目前的冶金行业已经开始从以往只追求数量逐渐转变为对市场竞争力的追求,同时对于产品质量、节能减排、环境保护等方面不断提出更高的要求,随着冶金市场的竞争越来越激烈,传统的生产方式以及设计理念已经无法满足冶金企业发展的需求,无法帮助冶金企业在激烈的市场竞争中占据有利地位。因此,需要不断提高设计的高度以及广度,立足国际先进水平的基础上,创新发展新的设计理念,促进整个冶金行业的发展。 2.2 冶金工程设计的总体成效 新世纪以来,我国多数冶金企业在进行冶金厂的设计时已经开始采用“动态―精准”设计理论。通过不断的探究冶金流程工程科学问题,在冶金工程理论、方法以及设计方面取得了突破性的进展,同时完美的将创新成果应用到了实际的生产过程中,节约了冶金企业的投资成本,使得冶金企业在进行智能化集成控制以及整体流程控制方面有了一定的理论基础。同时,在一些关键单元以及整个工程集成化技术方面有了巨大的进步,在许多重要的科研领域取得了一系列骄人的成绩,为冶金行业的整体发展提供保障[3]。 3 冶金工程设计的发展趋势和展望 3.1 发展方向 在冶金工程设计方面,我国已经有足够的能力进行现代化钢铁厂的建设,在理论研究以及实际应用方面都取得了很大的成效。我国目前冶金企业的优势在于将各个钢铁企业联合在一起建设了现代特大规模钢铁联合企业,同时将新的产品、工艺以及技术完美的融合在一起[4]。在未来,我国冶金行业还会有更大的进步。首先要做得就是将冶金流程工程学理论和动态-精准设计法更好的应用和推广到新建或者改建的冶金工程项目中,扩大应用范围,实现我国冶金企业全面现代化。其次,需要在实际的应用过程中不断进行总结,对新的理论和方法的应用进行验证,与实际的生产结合在一起,时整个冶金生产流程向可循环方向发展,促进我国冶金行业的发展和转变,增强我国冶金市场的竞争力,推动我国冶金企业的健康可持续发展[5]。 3.2 发展思路 在未来一段时间内,我国冶金行业的主要发展目标就是以冶金流程工程学以及动态―精准设计理念为指导,实现我国冶金工程设计的全面优化和创新,使之成为一个完成的理论体系[6]。同时与行业的实际需求相结合,将新的设计理念和技术装备应用到新建或者改建的冶金企业工程项中,对我国冶金制造流程进行优化和完善,更好的发挥出我国冶金工程设计的创新成果,推动我国冶金企业的转型和发展,增强冶金企业的市场竞争力[7]。 3.3 发展目标 未来的冶金企业,不仅具有冶金功能,还需要全方面进行提升。在保证生产效率和生产质量的同时,做好环境保护工作,更好的满足市场的需求,增强企业的市场竞争力,促进企业的可持续发展。新的冶金企业发展目标应该是:降低成产升本、提高生产效率、节能减排以及废弃物回收利用[8]。冶金企业想要实现这种目标,需要优化生产流程、不断引进新的生产 以及工艺方式、保证利益最大化,同时一定要做好环境保护工作,与生态环境和谐发展。 4 结束语 我国目前在冶金工程设计理论与工艺方面有了巨大的进步,但还需要加强将新技术理论在冶金企业生产过程中的应用力度,全面实现我国冶金企业的现代化发展,同时在实际的应用过程中,还需要与生产结合在一起,不断进行创新和图片,以降低成产升本、提高生产效率、做好环境保护工作作为主要的发展目标,增强我国冶金企业的国际竞争力,推动我国冶金行业向着国际先进水平去发展,提升我国的综合国力。 冶金工程论文:建设冶金工程实践教育示范中心的实践与探索 摘要:基于冶金工程卓越工程师培养,从目标定位、体系建设、平台建设和培养机制四方面系统探讨了冶金工程实践教育示范中心的建设思路,构建了“三层次、四结合、五模块”的实验教学体系,搭建了“基础、综合、创新”三层次的实验平台,创立了联合培养人才的新机制,为实现卓越人才培养计划奠定基础。 关键词:卓越工程师;实践教育示范中心;冶金工程 一、建设目标与定位 冶金工程实践教育示范中心由苏州大学沙钢钢铁学院和沙钢集团联合建立,以提升大学生的创新能力和实践能力,培养适应冶金企业需求的高素质创新性人才为目标,新模式深化实践教学改革、创建校企合作培养人才和合作建设实践教学平台,将实践教育中心向更高层次推进,为建设部级的冶金工程实验教学示范中心奠定基础,并在相关领域发挥重要的示范与引领作用。 中心为冶金人才培养提供工程实践训练和岗位实践训练的平台,从而满足冶金行业工程实践人才和卓越工程师教育培养计划的要求。通过培养标准和评估机制的建设,构建理论与实践相结合、应用与创新相结合、多学科专业相互融合的培养新模式,从而为本校工科的发展打造出特色模式,进一步强化学校与企业的全方位合作,双方充分发挥各自科研和技术装备的优势,通过优化资源配置,在人才培养、成果转化等方面实现共赢发展,为地方经济的发展做出更大的贡献。 二、完善实验教学体系,建设多层次实验平台 (一)构建“三层次、四结合、五模块”的实验教学体系 冶金工程领域是研究从矿石等资源中提取金硕或金属化合物,并制成具有良好的使用性能和经济价值材料的工程技术。基于冶金工程学科的特点,以加强学生实践能力与创新能力培养为出发点,秉承“注重实践、倡导创新,尊重个性、全面发展”的方针,不断优化人才培养模式与人才培养体系的思路,建立起新型的冶金工程实践的实验教学体系并在实践中应用。为提升大学生的创新和实践能力,培养适应冶金企业需求的高素质创新人才,我们将中心建设成为省级实验教学示范中心,发挥积极的示范与引领作用。以解决实际问题为立足点,以培养能力为优秀,以实践创新为最终目的,构建“三层次、四结合、五模块”的实验教学体系。此实验教学体系是指分层次、分阶段、分类别设计实验教学体系及其内容,对不同年级的学生进行分层次的能力培养,分为基础层次、综合层次和创新层次,并将课堂教学与实践教学、校内实践与校外实践、虚拟仿真与现场实践、学术实践与科研创新相互对应、相互结合,构建基础实验模块;自主综合试验、认知实习和生产实习模块;虚拟实训和课程设计模块;自主创新实验和本科科技创新模块;本科毕业论文模块,以提高学生专业基础技能与实践创新能力。 (二)优化实验教学内容和结构,增强实践性及综合性 1.不断调整和更新实验内容,如增加冶金资源高效利用、湿法有色冶金、微波冶金等新领域实验内容,适应当前科技和行业发展,同时达到为学生补充新知识的目的。 2.增加动手课时,将实验分为必做、选做实验,满足学科发展和学生兴趣的需要,增强学生的自主选择性,尊重个性。即“以学生为本”,引导学生个性发展,拓宽知识面,激发学生的求知欲,提高学生的综合素质。 3.在实验教学过程中取消了大部分演示实验,提高综合性、设计性实验比例至90%以上,同时必须注重提升实验内容的质量,通过高质量的综合性实验训练,培养学生的创新精神,全面达到了提高学生综合把握和运用学科知识能力的目的。 (三)建O合作培养实践教学平台 建设校内工程实践教育中心子平台。 1.两个基础实验平台――冶金过程基础实验平台和先进冶金技术实验平台。通过这两个平台,学生可以学习掌握冶金过程的基础物性和全流程冶金工艺技术的测试方法,培养工程实践和科学研究的能力。 2.两个综合实验平台――生态与循环冶金实验平台和冶金工艺流程虚拟实践平台。学生通过固体废弃物利用、生物冶金等实验的学习,开展冶金二次资源处理与利用研究,了解冶金资源与环保等方面的前沿知识。通过冶金工艺流程虚拟实践平台实现“虚实”交互式实践教学,通过高炉炼铁工艺虚拟仿真、炼钢工艺虚拟仿真和连铸工艺虚拟仿真等模块,开展钢铁冶金虚拟仿真实践。 3.一个创新实验平台――创新教育平台。冶金工程学科教师直接参与实验教学环节,将先进理论、技术与科研方法融入实验教学内容,并结合钢铁企业生产的热点和重要技术问题,引导学生开展科技创新活动。在教师指导下开展创新立项活动,学生组成小组,自行设计、实施和完成项目,并选拔优秀项目,参加大学生创新创业训练以及企业技术创新和工程开发,通过理论联系实践,使学生的工程实践能力得到进一步提高,提升学生科学研究和科技创新的能力,充分体现了科研支持实验教学、服务人才培养的作用。 三、创立联合培养人才的新机制 (一)健全创新实践活动组织和管理办法 1.完善钢铁模拟大赛制度。逐步形成成熟的大赛机制,增加考题的数量,让比赛内容更加丰富;改进考题的内容,使大赛更加准确地结合生产与理论;合理比赛时间,保证学生能够参与大赛;完善大赛规则,使大赛更加公平合理;设立炼铁、炼钢和连铸单独奖项和综合奖项,颁发个人奖与团队奖,使得大赛向更加健全和规范的方向发展。 2.开设竞赛式自主创新实验。在已有的实践教学中,开设自主实验,通过这些实验,增强学生的自主创新、综合实践能力。但实验内容相对于学有余力的学生来说,实验方式灵活性小,学生发挥的空间小,因此拟引入竞争的形式,开设竞赛式的自主创新实验,拓宽学生发挥想象的空间,激发学生的自主创新实践热情。 3.创立“双师延续协导实践型科技创新与毕业论文设计”的实践创新能力培养机制,即采用校内校外双导师制度,全程协助指导学生的实践型科技创新,并延续科技创新方向,开展毕业论文设计研究。该实践创新能力培养机制,不仅能解决当前本科生科技创新活动与毕业论文设计存在的问题,而且增强了毕业论文设计的工作量、难度以及创新性,从而提升了大学生的综合实践创新能力。 (二)设计教师队伍的培养、引进和激励制度 1.教师队伍的培养:定期开展校内实验教师的岗前培训和专题培训,选派中心的实验教师到外进修;建设期间,鼓励教师申请留学基金,前往国外大学进修实践教学知识与技能;从外聘请专家,到中心交流座谈;从国内外大学引进兼职的实践教学教师,保持教师队伍的先进性。 2.教师队伍的引进要注重年龄、学历、经验的均衡组合,使得队伍具有较好延续性。将从企业引进经验丰富的现场专家与从大学引进教学实践经验丰富的教师相结合,在保证实验教学的同时紧密的结合实际,最终打造一支多元化的年龄、能力和知识结构的实验教学教师队伍。 3.建立教师激励制度。中心要结合教师工作特点,制定科学合理的教学评估指标体系和规范简便的评估办法,用制度和机制来保障教师的实验教学质量。中心对成果突出、进步明显的教师进行表彰,激励教师队伍不断前进。 四、结语 我校冶金工程实践教育中心充分发挥校企深度合作优势,将校内实习实训基地与校外实践教育基地实行一体化建设,全面解决了认识与生产实习时间短、学生多,难于深入观察了解,更无动手操作条件等问题,使其成为国内领先的冶金工程实习基地。 “三层次、四结合、五模块”的实验教学体系,明晰实验教学体系的过程、环节和指导思想及其相互关系,为提升学生的创新和实践能力,培养适应冶金企业需求的高素质创新人才,提供了实践教学体系保证。通过创立“虚实”交互式实践教学和“双师延续协导实践型科技创新与毕业论文设计”以及建设虚拟实验自主学习平台,改进和创新了学生能力培养环节,建成了实践教学创新能力培养体系,为实现卓越人才的培养奠定了基础。 冶金工程论文:冶金工程专业生产实践教学深化及评价体系的构建 摘 要 作为实践性最强的工科专业之一,冶金工程的生产实践教学是整个教学的重点之一。华北理工大学冶金工程专业通过多年的努力,不断深化实践教学模式改革,并在此基础上初步建立了实践教学的评价体系,以期进一步提升实践教学的改革效果。 关键词 冶金工程专业 生产实践教学 评价体系 冶金工程是最具实践特色的工科专业之一,学生就业面相对较窄,主要面向冶金企业和相关研究和设计单位,因此生产实践环节的学习是重中之重。①但近年来,冶金行业整体形势的下滑,给学生的实践学习带来了前所未有的困难。②因此,如何在现有条件下达到实践教学目的,同时构建对生产实践教学环节的评价体系成为冶金工程专业实践教学环节的一大难点。华北理工大学冶金工程专业针对上述问题,对生产实践教学环节进行了系统的改革,并对相应的评价体系进行了初步的构建,以期进一步提高实践教学的效果。 1当前存在的问题 目前,华北理工大学冶金工程专业的实践教学环节包括课程实验、校内实践、校外实践、创新实验和课程设计、毕业设计六大部分,而主要问题集中出现在校外实践,也就是生产实践环节。 1.1 客观条件的制约 (1)招生人数大幅增加。上世纪90年代末,随着钢铁行业的快速发展,开设冶金工程专业的高校及专业招收人数迅速攀升,以华北理工大学为例,2000年冶金工程专业应届毕业生仅为50余人,而2014年包括一本、三本和专科的应届毕业生达到700余人,涨幅超过10倍,专业实践压力略见一斑。(2)企业支持力度下降。近年来,随着行业竞争日益激烈,企业加强生产安全管理和技术保密,并通过整合企业资源进行减员增效。而学生到企业实习并不会为企业带来经济效益,且学生毕业未必会到实习企业工作,特别是大批学生同时到企业进行轮岗式的生产实习,给实际生产带来了巨大的安全压力,而这导致企业在接受学生实习上积极性不高。 1.2 人员条件的制约 (1)年轻教师实践经验不足。在华北理工大学博士点立项建设和繁重的教学压力下,专业在近五年引进了多名具有博士学位的年轻教师,但所引进人才中仅一人有在企业工作过的经历,大多数年轻教师缺乏钢铁企业各生产环节的实践经验,甚至有部分教师非冶金工程专业出身,这就给实践教学带来更大的困难。(2)学生实践缺乏积极性。目前,钢铁行业处在产业调整阶段,毕业生大多走向偏远国企和民营企业,因此学生对专业的认同感变差,大部分学生开始选择考研来缓解就业矛盾。生产实习也开始变得尴尬,部分学生为挤出时间复习考研科目,忽略了生产实践这一学知识的宝贵机会。同时,随着生活条件的改善,学生对未来的工作环境要求也越来越高,部分学生在进入实习单位后对钢厂的环境产生恐惧,专业认同感的下降,大大影响了实践教学的效果。 1.3 评价体系缺失 目前,华北理工大学冶金工程专业的实践成绩包括实习现场表现、网络炼钢成绩和实习报告成绩三个部分,这也是多年来遵循的固定模式。客观上讲,由于生产实践所占学分较多,成绩评定有较强的主观色彩,学生本身就对成绩存在较多的疑问;另外最终的成绩并不能反映出学生真实的实践收获,其结果无法起到应有的反馈效果。 上述原因直接导致实践教学改革缺乏实践主体(学生)的需求,因此有必要进一步加强实践教学的评价体系建设,一方面完善对学生的评价考核,另一方面了解学生对实践教学的认识。 2实践教学改革 针对上述问题,华北理工大学冶金工程专业对生产实践教学环节进行了一系列的深化,具体措施如下。 2.1 与企业签订全面战略合作协议 科技创新是企业发展的命脉,我校通过加强和唐钢、邯钢、国丰等各大钢铁企业在科研、生产、培训等方面的合作,通过各种科技攻关合作,全方位地开展互助互惠的校企战略合作机制。企业发展需要专业人才,需要专项技术,学校可以通过科技服务、人才培训、技术咨询等帮助企业排忧解难。通过与多家企业建立合作伙伴关系,为学生的实习和就业打下坚实的基础。 2.2 制定青年教师企业培养计划 实践过程中,指导教师起主导作用,实践教学效果的好坏,与指导教师的能力和素质有很大关系。针对当前青年教师实践经验缺失的现状,学院积极与唐钢、国丰等合作企业联系,建立教师定期挂职锻炼和顶岗工作的机制,联合设立挂职或顶岗工作岗位;同时在考核和各类评优中,对有企业工程实践经历的教师优先考虑,进一步提高了青年教师参与实践的积极性。 2.3 高水平企业专家的引进 近年来,专业引进了一批具有丰富实践经验的企业退休老专家作为实践教师,在学生实践前后,为学生具体讲解企业的实际生产情况和应注意的问题。通过老专家的讲解,帮助学生明确实习的目的;同时学生将实习中遇到的问题与老专家进行交流,进一步强化了学生的实践效果。 2.4 开展专业认知教育提高学生的实习主动性 提高学生对实习教学的兴趣,调动学生的学习积极性,是顺利完成实习任务的保障。提升学生的实习主动性,关键要解决两个问题:一是如何做好考研复习的准备工作,二是如何调整学生浮躁的心态。 教师在课程教授阶段,多以一个考研成功者的身份向学生传授考研心得,这也从另一方面保障了学生的实习安全。与此同时,为提高学生的实习兴趣,在实习前,引导学生根据兴趣设计一些专题,要求学生在实习中进行调研。在实习结束时,学生对所选择的专题进行讨论分析,在查找文献的基础上撰写专题报告和总结。学生带着问题进入企业,学习更具有针对性,实习内容具有更具广度、深度;不仅强化了实习教学,还锻炼了学生的文献总结、专题研讨能力,使学生对冶金生产过程的认识上升到理论高度。 3实践教学评价体系的初步构建 冶金工程专业构建实践教学评价体系包括两个环节,一个是对学生生产实践的考核评价,一个是学生对实践环节的整体评价。 3.1 对学生的考核评价 对学生生产实践环节的考核评价即学生生产实践的最终成绩。原有考核内容除网络炼钢成绩相对较为客观外,实习报告和实习过程表现均带有较强的指导教师主观色彩,学生往往对成绩带有一定的疑问,因此制定一个客观量化的学生成绩评定指标对指导教师和学生都具有非常重要的意义。 在新的实践条件下,冶金工程专业的成绩考核包括四个部分。一是学生参加实践的出勤情况,包括课程讲座和生产实践环节,占总成绩的30%;二是课程讲座后的小测验,占总成绩的15%;三是学生参加网络炼钢模拟的成绩,占总成绩的15%;四是学生参加企业生产实践后实习报告的成绩,占总成绩的40%。 在新的生产实践大纲修订后,学生的实习成绩并不是简单依靠报告字数,而是对实习报告所涉及到的关键点以及对相关内容的阐述情况进行给分,这样最为最终成绩关键部分的实习报告就有了相应的量化指标,进一步提高了学生对成绩的认可度。 3.2 学生对实践环节的整体评价 生产实践的效果是以学生最终的收获来衡量的。为了更好地改革实践环节,就必须建立以学生为评判主体的实践教学评价体系。 冶金工程专业通过结合兄弟院校和专业的经验,建立的评价体系包括两个层次。③④⑤第一层次包括四个方面:实践教学背景评价、实践教学投入评价、实践教学过程评价和实践教学效果评价,每部分所占比重不同。实践效果最为重要,比重0.35;实践过程其次,比重0.30;实践教学投入比重0.25;实践教学背景比重0.10。 实践教学背景评价第二层次包括教学观念、教学目的和教学计划三个方面。教学计划最为重要,比重为0.65,教学观念比重0.15,教学目的比重0.20。 实践教学投入评价的第二层次包括师资力量投入、实践基地建设和经费投入三个方面。师资力量投入最为重要,比重为0.55,实践基地建设投入比重0.25,经费比重0.20。 实践教学过程评价第二层次包括教学内容、教学方法和教学监管及考核三个方面。教学方法最为重要,比重0.50,教学监管及考核比重0.35,教学内容比重0.15。 实践教学效果评价第二层次包括学生实践能力、改革与创新和社会认可度三个方面。学生实践能力最为重要,比重0.55,社会认可度比重0.30,改革与创新比重0.15。 通过评价体系的构建制定相应的调查问卷,然后在第七学期对学生进行匿名调查,以期更好地对实践教学进行改革。 4 结束语 冶金工程专业的自身特点决定了其实践教学的重要性。针对当前条件的制约,在进一步深化实践教学模式改革的基础上,初步建立了实践教学的评价体系,包括对学生生产实践的考核评价和学生对实践环节的整体评价两个部分,以期进一步提升实践教学的改革效果。
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冶金工程人才培养探讨:冶金工程专业人才培养现状 摘要:在新工科背景下,分析目前冶金工程专业人才培养现状,着重讨论了双语教学、仿真平台的建设的重要性。指出冶金工程或工科应顺应市场需求而改变,非常规冶金是未来的一个方向。 关键词:新工科,综合素质,冶金工程,人才培养 冶金工程专业以物理化学、冶金原理、传输原理为基本理论基础知识为基础,现已拓展到钢铁冶金、有色金属冶金、生物冶金及冶金能源与二次资源回收等方向。 1国内外冶金工程专业分布 我国冶金高校分布见表1所示。可见,冶金工程专业的分布,紧紧围绕资源而建。那么本专业毕业生需掌握基本原理及实验技能、具有一定的创新能力和实践能力,能在相关领域从事生产、设计、科研和管理工作的专业技术及管理人才。因此,除基础优秀课程外,还应重视特色课程,比如:双语教学课程、研究型课程、讨论型课程和资源特色课程。根据贵州省的资源特色,贵州大学冶金特色课程有锰冶金学、钛冶金。另外一方面,随着时代的发展,各种信息技术的进步,国内外冶金工程专业正在缓慢的转型,国外冶金表现尤为突出。表2是国外传统冶金高校的分布。比如:化工冶金、矿物冶金,冶金材料和生物冶金等,这是顺应社会与市场发展的需要。同时,在本科教学的基础上,着重对其进行引导创新及高层次方向研究。因此,非常规冶金发展非常迅速,真空冶金、微波冶金、超重力冶金、超声波冶金等,并独树一帜。比如昆明理工大学的真空冶金与微波冶金,北京科技大学的超重力冶金,其无论是基础理论,还是在冶金领域的运用,效果都优于常规冶金,可能是未来的一个大的方向。 2新兴产业相关工科专业分布 最近,教育部高等教育司印发了“关于开展新工科研究与实践的通知”,“新工科”已经成为教育领域关注的热点,随后各个高校举行了相关专题讨论研讨会[1]。新工科建设需要重点把握教与学、创新创业与实践;新工科是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出[2]。因此,在这样基础氛围下,目前全国工科专业建设注重专业设置前瞻性,一些紧缺学科专业也加快建设和发展,2010年后相关新兴专业分布见表3所示。那么冶金工程专业的发展也应该顺应时代,强化自身专业素养,提高冶金工程工科专业的责任与使命感,回报社会。 3冶金专业人才培养面临的主要问题 基础课程建设培养方已问题不大,关键在于冶金工程专业实施专业英语及双语教学,因为其是培养高水平复合型人才的基本要求,是顺应我国冶金工程行业发展趋势的体现;也是为了服务国际化、全球化的中国钢铁行业,所以如何全面提高专业英语或双语教学已刻不容缓[4]。20世纪70年代,专业英语的教学理论和实践已在欧美、日本等很多国家得以普及。对于冶金工程专业的学生,简单地说专业英语不仅能帮助了解国际上本领域的研究现状,还能对日程英语的交流学习起到促进作用[5]。但通过某地区高校冶金专业英语教学调研可知:教材绝大多数是自编讲义,详见表4,而且授课语言基本上是“以汉语为主”[6]。由此可见,冶金专业英语教学过程问题较多,而且该领域专业的师资力量薄弱,远远达不到学生的需求,诸多问题严重影响了冶金专业英语教学质量和效果。 4结语 由于冶金工程专业的特殊性,课程涉及面广、实践性强,实习过程危险性大等,因此一些企业不愿意接待学生的认识实习与生产实习。但好在部分高校已经开始运行虚拟仿真实践教学平台系统。虚拟仿真包括高炉炼铁、转炉炼钢、板坯连铸、LF精炼及铝电解等各工艺过程的2D/3D动画、视频、教科书电子资源、论文电子资源等专业相关的素材库;这样让学生更直接行动形象地了解整个工艺过程,而且学生通过仿真系统可以在线学习,数值建模某个工艺流程,以获得较好的教学效果[7]。因此,仿真系统平台的建设是未来冶金工程教学教辅的必备平台。 作者:黄润 陈朝轶 单位:贵州大学材料与冶金学院 贵州省冶金工程与过程节能重点实验室 冶金工程人才培养探讨:冶金工程专业应用型“卓越工程师”创新人才培养计划的思索与实践 摘 要 选用冶金工程专业为工程教育的研究对象,遵循卓越工程师培养计划理念,并将该理念贯穿在专业学习的全过程,运用卓越计划教育模式对该专业的教与学进行思索和实践,提出适合该专业的人才培养模式,由此提高学生在分析和解决问题、独立创新、团队合作等方面的能力。 关键词 卓越计划 冶金工程专业 工程教育 伴随工业化进程的不断深入,产业机构和生产方法发生重大的变化,当前社会需要一大批具有工程实践能力和工程创新意识、专业面宽、动手能力强、综合素质高、能够解决生产一线实际问题的应用型人才,因此,教育部提出的“卓越工程师培养计划”(以下简称“卓越计划”)作为《国家中长期教育改革与发展规划纲要(2010-2020)》组织实施的一项重大项目,其宗旨在于从工程教育大国迈向工程教育强国。①通过借鉴世界上工程教育水平先进的国家的经验和方法,结合我国高校和企业的合作实际,以工程技术为主线,着重提高学生的工程意识和工程实践能力,培养一大批适应企业发展需要、创新能力强的卓越工程师。② 青海省教育厅和青海省国资委联合下文(青教高[2011]64号)批准青海大学四个专业开设卓越工程师教育培养计划,其中由机械工程学院承担冶金工程等三个专业开展卓越工程师培养工作。2011年年底,在机械工程学院2011级冶金工程专业92名学生中经过选拔、面试、公示等环节,组成“冶金工程”卓越班(32名)于2012年3月开展试点工作。经过2年多的摸索与实践,取得了一定的成绩,有了一些心得体会。 1 “卓越工程师”创新人才培养计划的目标和要求 发达国家美国与欧洲都是在保持科学基础前提下,强调加强工程实践,注重综合素质培养,在课程内容上强调综合和集成。③因此,结合我校高等教育现状,思索适合于西部高校的“卓越计划”培养模式。 以实施卓越计划为突破口,促进工程教育改革和创新,全面提高我省工程教育人才培养质量。探索产学研联合培养应用型人才的新途径,造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量高层次工程应用型技术人才,为实现青海省工业化和现代化奠定坚实的人力资源优势。学生主要学习冶金的基础理论、生产工艺和设备,掌握实验研究、设计方法、环境保护及资源综合利用的基本理论和基本知识,进行冶炼工艺制定及工程设计的基本训练。具有分析和解决实际问题及探索新工艺等方面的基本能力。 实行本科应用型工程师培养模式,工程教育实践贯穿于四年本科教育阶段,本科专业培养计划年限为3年,培养方式以理论教学为主,实践教学为辅;与企业联合培养年限为1年,培养方式以实践教学为主,由本专业教师和定点企业内的工程师共同培养。 毕业生应获得以下几方面的知识和能力:(1)掌握制图、机械、电工与电子技术和计算机应用等自然科学和冶金工程技术科学的基础理论;(2)掌握冶金原理、冶金传输原理、物理化学、工程材料、钢铁冶金学、轻金属冶金学、重金属冶金学等专业知识及相关的工程技术知识;(3)具有冶金工艺制定、生产组织、技术经济、企业管理、环境保护的基础知识和工业设计的初步能力;(4)具有分析和解决本专业生产中实际问题的能力,具备较强的实践能力和计算机应用能力,具有较强的自学能力,掌握不断扩展知识面及终身获取新知识的方法;(5)适应科学发展和经济建设的需要,具有较强的开拓创新能力,能够进行新工艺、新技术的探索,新设备和新材料的设计和研发。 2 “卓越工程师”创新人才培养计划思路与措施 改革和创新工程教育人才培养模式,创立高校与行业企业联合培养人才的新机制,着力提高学生服务企业和社会的责任感、勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力。明确冶金工程专业卓越工程师培养的总体思路,建立以创新能力为优秀的人才培养模式,改革课程内容、学习方式、考核方式和评价标准,加强实践教学及能力培养方式等关键环节,实施“全过程、递进式”的实践教学体系,培养学生的动手能力、基本技能、表达能力和工程综合能力,思索出一条行之有效的工程教育模式。 在常规课堂教学内容基础上,加强理论冶金工程应用方面的知识;加强实验与实践环节的教学,充分利用学校和企业实验室和校内外实习基地。具体将冶金工程专业的课程划分为主干课程、专业主干课程、主要实践教学性环节和主要专业实验4个部分。主干课程为冶金工厂设计基础、预焙槽炼铝、冶金传输原理;专业主干课程包括重金属冶金学、轻金属冶金学、钢铁冶金学、冶金自动检测与控制、冶金设备设计原理等;主要实践教学环节包括金工实习、综合性设计实验、校外教学实习基地实习以及毕业设计(论文)等;主要专业实验包括冶金检测技术、传输原理、熔体物性测定实验等。并且利用经培训获得国家创新工程师资格的师资队伍,对冶金卓越班学生开设创新方法公共选修课程,使学生TRIZ④理论中各种方法和工具,更好地将学习到的方法应用于实践,为将来成为创新型人才步入企业解决工程实际问题奠定基础。 冶金工程专业的知识体系分为校内阶段的培养和校企联合培养。在与中国铝业股份有限公司青海分公司签订的“战略合作框架协议”和“四年不间断工程实践”原则基础上,聘请企业富有工程实践经验的高级工程技术人员与专业教师共同对培养方案和教学计划进行优化完善,重点体现在冶金工厂设计基础、预焙槽炼铝、碳素生产等专业课程企业授课及配合课程进行生产工艺、设备运作、技术操作等方面的课程实习。 冶金工程专业实训具有产业链长、技术密集、工艺复杂、生产现场高危作业等特点。因校内生产性实训基地受到“高投入建设、高成本运行、高环保要求”的限制,学院正在投入巨资建设了填补国内空白的炼铁、炼钢仿真模拟实训系统,但像烧结、球团、高炉炼铁、转炉炼钢、焦化等生产性实训仍然无法进行,通过建立西部矿业、中国铝业青海分公司、西宁特殊钢集团等稳定的大型企业实习基地进行弥补。将产学研相结合的思想融入工程教育整体培养过程,通过教学、实践、科研和应用有机结合,把课程设计、毕业设计的内容与工程设计相结合,真正体现校企联合培养。 学生在企业实习期间,要进行工作质量和学习效果的评估。通过制定《青海省电解铝行业卓越工程师培养通用标准》,结合实际生产装置,密切跟踪最新的技术发展和各种技术规范,形成对培养人才进行监督和评估的标准和机制。 在教学方法上,改变了原来相对单一的教学方式,积极采取有效的新型教学方法,注重因材施教。根据学生的个人特点、就业方向等设计学习内容。实行本科生校企双导师制;专业基础课的分层次、分阶段教学;学生之间的合作学习;探索性和创新性的实验设计课、教师组织研讨课等等。对于在校内进行实验实训模式进行创新和改良,如利用实验室现有设备和实训模拟软件、鼓励学生自主设计实验内容,激发学生的兴趣。项目负责人已经获批2012年科技厅科技条件平台建设计划“基于TRIZ理论面向有色产业技术创新平台的建设”经费50万元,中国铝业股份有限公司青海分公司项目配套20万元,主要开展:(1)师资培养;(2)推广培训平台建设阶段;(3)专利技术创新平台建设,这将极大促进企业专利成果的孕育转化和产品创新设计,同时可组织冶金工程“卓越班”学生进行专利成果收集和申报,结合实际生产培养毕业生创新能力。 3 结束语 以“卓越计划”为指导,借鉴国内外一些先进的教学研究成果,注重因材施教,着重培养学生的实践能力和创新能力。课程改革应注意理论知识、工程能力和综合素质之间的关系,及时根据冶金行业实际发展更新教学内容。按照“实用、有效”的原则,对冶金工程专业的培养计划进行优化和完善。注重教学方法的改革,思索以学生为主体,理论知识、工程能力和综合素质共同发展的教学模式。 实施“卓越计划”精心设计后的课程,使学生在基础理论知识、分析和解决问题的方法、与创新理论工具应用得到有效的结合,具有系统性完整性,更利于学生综合能力的培养。 冶金工程专业是传统的高耗能产业相关的学科。当前轻、重金属冶金向高精密、合金化的方向转型,所以要打破现有僵局,在废弃物利用,冶金新工艺方面大力研究。这方面的高校教学落后于生产实际,迫切需要学生掌握最新的知识,为跟上冶金行业发展步伐,需要探索一条新的培养模式。 冶金工程人才培养探讨:面向工程实践人才培养的冶金工程专业建设与实践 摘要:苏州大学严格按照卓越工程师要求制订冶金工程的培养计划,构建了合理的通识课程平台、基础课程平台、特色课程平台、选修课程平台的课程体系;对实验教学课程的建设、实验教学课程内容的改革、开放实验室、实验教材建设、信息化平台建设等方面进行了实验教学改革;加强了实践教学师资队伍的工程实践能力的培养。从而推进冶金工程专业学生工程实践能力的培养和提高。 关键词:工程实践人才;冶金工程;专业建设 苏州大学与世界500强的钢铁企业——沙钢集团联合办学,于2010年5月成立了苏州大学沙钢钢铁学院,并于2011年首届招收冶金工程本科学生。苏州大学非常重视与世界500强的沙钢集团合作的机会,严格按照卓越工程师要求来制订冶金工程的培养计划。主要体现在课程体系建设、实验教学改革、师资队伍的建设等三方面。 一、面向工程实践人才培养的课程体系建设 苏州大学严格按照卓越工程师要求来制订冶金工程的培养计划,以培养工程实践人才为出发点,制订的冶金工程培养计划着力培养综合素质高、专业基础扎实、富于工程实践的工程科技人才。 1.通识课程平台——注重自然科学与社会科学的有机结合。培养方案中设置了社会科学和自然科学相结合的综合化教育课程,即通识课程。针对学生所必需的知识和基础,注意培养学生的基本素质,着眼于学生的可持续发展并且为学生继续学习打基础,使学生获得较宽厚的通识基础学科、专业基础学科的知识。通识课程平台占总学分的23%。 2.基础课程平台——拓宽专业口径,培养复合型人才。基础课程涵盖无机化学、工程制图、工程力学、电工与电子技术、金工实习等课程。上述做法使学生基础扎实,具有冶金、材料、化学、化工、机械兼顾的知识结构。基础课程平台占总学分的45%。 3.特色课程平台——接触学科前沿,注重设计和实践能力。本专业方向特色课程平台为本专业方向的支柱课程,有理论、有实验、有课程设计。特色课程平台针对本方向的技术发展,选择接触学科前沿的学生必备的专业知识。特色课程平台占总学分的17.5%。 4.选修课程平台——鼓励学生交叉选修,注重专业拓展能力。选修课程平台有有色金属冶金学、冶金反应工程学、信息检索与利用、冶金厂环保、热工仪表及自动化、金属压力加工等课程。通过选修课程的学习,更好地拓展了冶金工程相关的工程实践能力。特色课程平台占总学分的14.5%。 二、面向工程实践人才培养的实验教学改革 1.实验教学课程的建设。专业实验教学打破按课程开设课内实验和集中实验的格局,专业实验教学课全部开设成独立实验课程。针对学生的专业、能力和知识结构层次,设置基础性实验、综合设计性实验和创新性实验,其中综合设计性实验达到30%以上。 2.实验教学课程内容的改革。注重将实验内容、实验教学与教师的科研相结合,及时将科研引入实验教学中去。以工厂实际问题为原型,引导学生进行理论分析和工艺处理,丰富实验教学内容并且提高学生的工程实践能力,确保实验课的年更新率达到10%。充分发挥仿真实验的载体和平台作用,让学生利用计算机观察实验现象,了解实验的全过程。现代化辅助实验教学手段的应用使实验教学更加完善,这样不但可以使学生在实际操作该大型仪器之前对该仪器的性能和使用有一个感性和理性的了解,而且有利于学生操作实际仪器的学习效果。 3.开放实验室。通过学生自选和教师指导相结合,学生直接参加教师的科研课题,参加工厂的技改项目和解决来自于工厂的实际问题,自己动手解决自身提出的问题。 4.实验教材建设。为了配合实践性教学环节的教学,改变以往教师为主的实验教材编写方式,聘请富有实践经验的企业技术骨干共同参与实验教材的编写,形成有自身特色的自编实验教材。 5.信息化平台建设。进行网络教学资源的建设和共享,为学生提供主要实验课程的网络课件和电子教案,并在网站上提供仪器使用手册、设备操作方法等。学生可以在网上开展专题讨论、课程疑难问题以及对实验教学的意见和建议,更好地发挥师生互动的教学效果。在网络教学平台上向学生实时公布各课程的实验教学计划、实验和实践要求。 随着计算机技术的发展和冶金工业信息化建设速度的加快,我国冶金行业自动化程度在不断提高,对冶金行业专业人才的要求也在不断变化,冶金行业信息化人才需求将不断加大,尤其是软件人才。目前相对于其他行业来说,冶金行业信息化水平仍然处于比较落后的现状。生产过程的自动化、计算机在线监测与控制、计算机仿真模拟等信息化建设正处于不断探索发展的快速成长期。由于冶金行业自身的特殊性,专门学习计算机软件的学生很难满足企业的要求,因为他们对所从事行业、职业岗位需求了解不够,缺乏行业实践经验,不具备相应的职业素质。未来冶金行业迫切需要高校大量培养一批熟悉软件工程技术,具备软件系统分析、软件整体开发设计和项目管理能力,实践能力强并具有一定冶金专业知识的复合型、应用型高级软件工程技术人才。 三、面向工程实践人才培养的实践教学师资队伍的建设 实践教学师资队伍应该由丰富工程实践经验的教师梯队组成,以苏州大学的教授、副教授和其他教师与管理人员为主,同时,聘请一部分来自于企业的高级专家和技术人员。为了做好工程实践教学师资队伍的建设,主要措施是: 1.首先要保证工程实践教学师资队伍都有丰富的工程实践经验和一定的管理经验,在中心工作的正、副教授要通过相关程序的遴选。 2.加强青年教师工程实践能力的培养力度,要有计划、有针对性地选派青年教师到冶金企业培训,回校后在中心工作或兼职一段时间;或者选派工程实践能力强的老教师担任青年教师的指导教师,以老带新。 3.鼓励广大教师和实验室工作人员开展工程实践教学方面的研究与实践,鼓励理论课教师从事实验教学,实验教师兼任理论课教学,互相融合,形成学科带头人或高水平教师积极投身实验教学工作的良好氛围。 由于冶金工程专业培养的学生基础宽厚、理论扎实、技能全面,同时,又具备冶金和金属材料加工等方面的知识和技能。加之,冶金行业属于国民经济的基础和支柱产业之一,因而,毕业生择业面宽,适应能力强。毕业生可以到冶金、化工、材料、环境保护及其相关行业的生产、科研和管理部门从事生产技术管理、工程设计、技术开发、新型结构材料和功能材料的研制和开发等工作,也可以到高等院校和高等职业学校从事专业教学工作。祖国蓬勃的建设事业需要冶金工程方面大量的专业人才,众多的钢铁冶金,有色金属冶金企业等都是学子们一展身手的好地方。 随着现代科技的迅猛发展,该专业对从业人员的综合素质也提出了较高的要求,如计算机控制技术在冶金工程领域的广泛应用,也就使得学生在大学里就要逐步接触并掌握到丰富而实用的计算机知识。另外,该领域在国内的发展与国外先进技术的交流也日益频繁,对学生外语的使用也提出了相当高的要求。 作者简介:钟胜奎(1974-),男,湖南新邵人,博士,教授,主要从事冶金及材料物理化学的研究。 冶金工程人才培养探讨:面向工程实践人才培养的冶金工程专业建设与实践 摘要:苏州大学严格按照卓越工程师要求制订冶金工程的培养计划,构建了合理的通识课程平台、基础课程平台、特色课程平台、选修课程平台的课程体系;对实验教学课程的建设、实验教学课程内容的改革、开放实验室、实验教材建设、信息化平台建设等方面进行了实验教学改革;加强了实践教学师资队伍的工程实践能力的培养。从而推进冶金工程专业学生工程实践能力的培养和提高。 关键词:工程实践人才;冶金工程;专业建设 苏州大学与世界500强的钢铁企业——沙钢集团联合办学,于2010年5月成立了苏州大学沙钢钢铁学院,并于2011年首届招收冶金工程本科学生。苏州大学非常重视与世界500强的沙钢集团合作的机会,严格按照卓越工程师要求来制订冶金工程的培养计划。主要体现在课程体系建设、实验教学改革、师资队伍的建设等三方面。 一、面向工程实践人才培养的课程体系建设 苏州大学严格按照卓越工程师要求来制订冶金工程的培养计划,以培养工程实践人才为出发点,制订的冶金工程培养计划着力培养综合素质高、专业基础扎实、富于工程实践的工程科技人才。 1.通识课程平台——注重自然科学与社会科学的有机结合。培养方案中设置了社会科学和自然科学相结合的综合化教育课程,即通识课程。针对学生所必需的知识和基础,注意培养学生的基本素质,着眼于学生的可持续发展并且为学生继续学习打基础,使学生获得较宽厚的通识基础学科、专业基础学科的知识。通识课程平台占总学分的23%。 2.基础课程平台——拓宽专业口径,培养复合型人才。基础课程涵盖无机化学、工程制图、工程力学、电工与电子技术、金工实习等课程。上述做法使学生基础扎实,具有冶金、材料、化学、化工、机械兼顾的知识结构。基础课程平台占总学分的45%。 3.特色课程平台——接触学科前沿,注重设计和实践能力。本专业方向特色课程平台为本专业方向的支柱课程,有理论、有实验、有课程设计。特色课程平台针对本方向的技术发展,选择接触学科前沿的学生必备的专业知识。特色课程平台占总学分的17.5%。 4.选修课程平台——鼓励学生交叉选修,注重专业拓展能力。选修课程平台有有色金属冶金学、冶金反应工程学、信息检索与利用、冶金厂环保、热工仪表及自动化、金属压力加工等课程。通过选修课程的学习,更好地拓展了冶金工程相关的工程实践能力。特色课程平台占总学分的14.5%。 二、面向工程实践人才培养的实验教学改革 1.实验教学课程的建设。专业实验教学打破按课程开设课内实验和集中实验的格局,专业实验教学课全部开设成独立实验课程。针对学生的专业、能力和知识结构层次,设置基础性实验、综合设计性实验和创新性实验,其中综合设计性实验达到30%以上。 2.实验教学课程内容的改革。注重将实验内容、实验教学与教师的科研相结合,及时将科研引入实验教学中去。以工厂实际问题为原型,引导学生进行理论分析和工艺处理,丰富实验教学内容并且提高学生的工程实践能力,确保实验课的年更新率达到10%。充分发挥仿真实验的载体和平台作用,让学生利用计算机观察实验现象,了解实验的全过程。现代化辅助实验教学手段的应用使实验教学更加完善,这样不但可以使学生在实际操作该大型仪器之前对该仪器的性能和使用有一个感性和理性的了解,而且有利于学生操作实际仪器的学习效果。 3.开放实验室。通过学生自选和教师指导相结合,学生直接参加教师的科研课题,参加工厂的技改项目和解决来自于工厂的实际问题,自己动手解决自身提出的问题。 4.实验教材建设。为了配合实践性教学环节的教学,改变以往教师为主的实验教材编写方式,聘请富有实践经验的企业技术骨干共同参与实验教材的编写,形成有自身特色的自编实验教材。 5.信息化平台建设。进行网络教学资源的建设和共享,为学生提供主要实验课程的网络课件和电子教案,并在网站上提供仪器使用手册、设备操作方法等。学生可以在网上开展专题讨论、课程疑难问题以及对实验教学的意见和建议,更好地发挥师生互动的教学效果。在网络教学平台上向学生实时公布各课程的实验教学计划、实验和实践要求。 随着计算机技术的发展和冶金工业信息化 设速度的加快,我国冶金行业自动化程度在不断提高,对冶金行业专业人才的要求也在不断变化,冶金行业信息化人才需求将不断加大,尤其是软件人才。目前相对于其他行业来说,冶金行业信息化水平仍然处于比较落后的现状。生产过程的自动化、计算机在线监测与控制、计算机仿真模拟等信息化建设正处于不断探索发展的快速成长期。由于冶金行业自身的特殊性,专门学习计算机软件的学生很难满足企业的要求,因为他们对所从事行业、职业岗位需求了解不够,缺乏行业实践经验,不具备相应的职业素质。未来冶金行业迫切需要高校大量培养一批熟悉软件工程技术,具备软件系统分析、软件整体开发设计和项目管理能力,实践能力强并具有一定冶金专业知识的复合型、应用型高级软件工程技术人才。 三、面向工程实践人才培养的实践教学师资队伍的建设 实践教学师资队伍应该由丰富工程实践经验的教师梯队组成,以苏州大学的教授、副教授和其他教师与管理人员为主,同时,聘请一部分来自于企业的高级专家和技术人员。为了做好工程实践教学师资队伍的建设,主要措施是: 1.首先要保证工程实践教学师资队伍都有丰富的工程实践经验和一定的管理经验,在中心工作的正、副教授要通过相关程序的遴选。 2.加强青年教师工程实践能力的培养力度,要有计划、有针对性地选派青年教师到冶金企业培训,回校后在中心工作或兼职一段时间;或者选派工程实践能力强的老教师担任青年教师的指导教师,以老带新。 3.鼓励广大教师和实验室工作人员开展工程实践教学方面的研究与实践,鼓励理论课教师从事实验教学,实验教师兼任理论课教学,互相融合,形成学科带头人或高水平教师积极投身实验教学工作的良好氛围。 由于冶金工程专业培养的学生基础宽厚、理论扎实、技能全面,同时,又具备冶金和金属材料加工等方面的知识和技能。加之,冶金行业属于国民经济的基础和支柱产业之一,因而,毕业生择业面宽,适应能力强。毕业生可以到冶金、化工、材料、环境保护及其相关行业的生产、科研和管理部门从事生产技术管理、工程设计、技术开发、新型结构材料和功能材料的研制和开发等工作,也可以到高等院校和高等职业学校从事专业教学工作。祖国蓬勃的建设事业需要冶金工程方面大量的专业人才,众多的钢铁冶金,有色金属冶金企业等都是学子们一展身手的好地方。 随着现代科技的迅猛发展,该专业对从业人员的综合素质也提出了较高的要求,如计算机控制技术在冶金工程领域的广泛应用,也就使得学生在大学里就要逐步接触并掌握到丰富而实用的计算机知识。另外,该领域在国内的发展与国外先进技术的交流也日益频繁,对学生外语的使用也提出了相当高的要求。 作者简介:钟胜奎(1974-),男,湖南新邵人,博士,教授,主要从事冶金及材料物理化学的研究。
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一、导言 在中国供给侧结构性改革的大背景下,去产能、去库存等措施被越来越多的人知晓。但与此同时,我国仍存在人口红利衰减、产能过剩的问题,大城市人口红利逐渐消失,在此背景下,逐步引导进城务工人员返乡创业,在其家乡激发出新的人口红利无疑是当务之急。“进城务工人员返乡创业”对于扩大就业、促进当地经济发展和产业结构升级等方面具有重大意义。从中央到地方均已出台相关政策,但进城务工人员返乡创业仍面临诸多现实困难,以江苏地区为例存在人员资本积累不足;自身素养低;创业后劲不足;部分地区政府相关扶持政策未到位;信息条件受制约;已经创办的企业技术层面不足和组织化程度低等问题。为了更好地了解进城务工人员对于返乡创业的实际需求以及政府对于该情况的政策出台、普及情况,本调研团队借助“大学生实践创新训练计划”项目,通过问卷调查、实地调研、走访问谈相结合的方式,选取苏南代表地区南京市以及苏北代表地区宿迁市及下属各县,问卷调查江苏南京仙林、雨花、秦淮、建邺四区,与476位来宁务工人员进行访谈,实地走访江苏宿迁市、泗洪县、泗阳县政府,切身了解当地返乡创业情况,得到政府部门的大力支持。在掌握足够一手数据基础上,本团队对江苏苏北与苏南地区返乡创业问题进行研究。 二、江苏省返乡创业现状及问题 (一)江苏省返乡创业现状 江苏省返乡创业者多数来自于苏北、苏中地区,在2008年经济危机以前这些“创业者”多以务工人员身份在苏南、上海、广东等地区打工。后来伴随着江苏经济区域性转移,苏北、苏中地区的发展环境改善,大量务工人员返乡,在当地政府的扶持下进行各式的创业活动。根据2017年《江苏省返乡务工人员创业调查》的数据显示(下文简称“调查”),目前江苏返乡创业呈现以下主要特点: 1.返乡创业务工人员在数量上呈现逐年递增趋势。从2010年到2016年返乡创业的务工人员数量占被调查人数的比例,由0.75%上升到36.75%。其原因主要是江苏各地区政府出台了相应的创业政策鼓励务工人员返乡创业,呈现出务工人员由农村转入城市、城市返回农村的“双向流动”的新格局。 2.返乡创业务工人员年龄结构呈现年轻化。返乡创业的务工人员年龄主要在20~45岁,占了被调查人数的96.5%。这个年龄段的务工人员在城市中拼搏了一段时间,有了一定的经济基础,并且社会阅历也丰富,为返乡创业打下了基础。3.返乡创业务工人员文化程度普遍不高。从调查结果来看,返乡创业务工人员的文化程度大多在初中和高中水平,两个层次的文化水平人数占被调查总人数的74.5%。 (二)江苏省返乡创业目前存在的问题 1.外出务工人员技能水平不足、资金缺乏 据江苏省统计局数据显示,截至2017年年末,江苏省城镇人口数量相较2016年末上升1.04个百分点,城镇新增就业148.6万人,新增转移农村劳动力26.3万人。江苏省农村劳动力不断向城市转移,为调查阻碍江苏省务工人员返乡的原因,调研团队选取南京进城务工人员为主要调查对象,根据务工人员的总量及分布结构特点,结合具体调查的可操作性,在仙林、秦淮、雨花、建邺四区进行了随机抽样调查,共回收有效问卷476份。根据调查数据显示,在宁务工人员以青年(20~40周岁)女性为主,其文化水平集中在大专及高中水平,所从事的行业大多为美发、销售及个体经营等基础性行业,技术水平较低,其专业知识技能水平无法满足其回乡创业的条件。在宁务工期间,从事的职业较为基础,对其知识水平和个人素质并未有大幅度的提升,进一步阻碍其创业发展。除此之外,资金问题也是在宁务工人员较为关注的问题。在某种程度上,起初其可能因家中负担沉重而外出打工,家庭条件较为普通,且基于其从事的职业,工资水平并不高,并无多余存款用以支付其创业资金需求。 2.政府政策的引导力度不足 通过对宿迁市及其管辖的泗洪县进行实地调研,虽然宿迁地区出台了一系列鼓励创业政策,对进城务工人员返乡创业起到了一定的推动作用,但是政策引导力度仍显不足。宿迁市在资金补贴、金融信贷、税收优惠三个方面对返乡创业者进行鼓励和支持,资金补贴包括一次性创业补贴、创业场地租金补贴、社会保险补贴等;金融信贷包括创业担保贷款、小微创业贷、苏科贷等;税收优惠包括自主创业税收优惠、企业吸纳税收优惠等。虽然宿迁市政府注重创业扶植,但在政策方面仍然存在着不足之处。首先,宿迁市的创业水平仍有局限,虽然宿迁市始终把“互联网+创业“作为突进全民创业的重要抓手,但其创业环境、创业手段与一二线城市相比仍然显得低级与滞后。其次,考核指标体系不健全,“重数轻质”现象客观存在,但对于创业主体的质量要求存在一定程度的忽视,在税收贡献、品牌创建、吸纳劳动力就业等方面缺乏相应考核。最后,资金瓶颈制约明显,“嫌贫爱富”现象客观存在。创业主体反映,以生产场所为例,宿迁市主要路段的商铺租金增幅迅猛,幸福中路50㎡左右的店面租金已达到8000元/月,而与此同时,受信贷体制影响,小微企业和个体工商户普遍遭遇贷款门槛高、程序较为繁杂等情况。泗洪县政府对返乡创业也采取了一系列的鼓励措施,通过相关政策进行引导:1.强化推介引导,开展“创业在家乡”活动;2.精准摸排信息,建立返乡务工人员信息库;3.加大扶持力度,成立创业服务指导中心等。泗洪县创业政策仍然较为宏观,在政策实施效果实地调研过程中,我们发现其引导力度仍然不足,具体情况如下:第一,政府未实现精准宣传。虽然政府对返乡创业政策进行了宣传,但是由于创业者们文化程度和使用媒介习惯有很大不同,对政府返乡创业政策了解程度存在差异,有的创业者认为政府给予资金支持才是最有效的,他们并未了解政府扶持的方向和特点,仅凭自己经验做出不合实际的预想,难以利用政策提升创业水平。第二,优质劳动力不充足。有返乡创业者说,自己在家门口创业因为招工难,很难做到预期规模。很多创业园区专注吸引创业者入园,并未宣传入园务工的优惠,缺乏高质量的劳动力。第三,泗洪县返乡创业内容相似性高,竞争力不高。很多创业者的渠道有限,生产形式是家庭作坊,没有清晰的规划和定位。 三、江苏省返乡创业难点原因分析 从南京、宿迁两地调研结果来看,进城务工人员返乡创业主要受自身需求和创业政策环境两部分的影响: (一)外出务工人员的自身需求原因 1.身心发展的需要 (提升自我和子女教育)从受教育程度的影响来看,大部分来宁务工人员的受教育水平并不高,大学及以上学历只占到21%,主要集中在高中、大专等较低学历水平,且其创业意愿并不强烈。就江苏地区而言,由于市场门槛日益增高,这些受教育程度较低的人员因缺乏一定的知识和市场意识,很难通过创业的形式进入市场,因而,为提升自己,大部分人员会选择进城务工,利用更广阔的平台框架来提升自己,使自己拥有更多的人力资本和市场资源。此外,根据调查对象的婚姻状况,其中未婚占58%、已婚有子女占34%为主要分析对象。从已婚人员的数据中可以看出,有子女的人员占大多数。因独生子女政策的落实,子女的教育发展成为务工人员的首要考虑因素。 2.高收益和广阔的发展空间 根据马斯洛的需求理论,生理需求的满足是人们的首要追求,其主要目标就是寻求货币收入的提高和家庭经济状况的改善,满足了物质基础才能追求心里的满足。且新一代的进城务工人员不仅仅是在追求城市的高收益,更多的实在追求一种社会认同。而大城市相比于这些人员的家乡,无疑有着更大的发展空间。 3.启动资金的匮乏 调查表明,近30%的务工人员表示希望得到资金的支持。进城务工人员倘若要回乡创业,在创业初期主要依靠自有资金,将务工所得的有限资金用于租地建厂和设备投资,后期缺少流动资金的情况较为严重。而造成回乡创业启动资金缺乏的原因主要有以下几个方面:(1)农村资金回流城市,储蓄存款比例较高。务工人员带回的现金有相当一部分转化为储蓄存款,但又极少有银行向乡镇企业或农户个体发放贷款,造成吸收的存款大部分回流到城市,返乡创业的人员只能依靠民间借贷或信用社进行融资。(2)贷款利息高。银行主要是通过对个人信用进行评级来发放贷款,但进城务工人员的受教育程度普遍偏低,且创造财富的能力有限,银行发放的贷款利率都较高,造成创业成本的上升。(3)政策性贷款和财政扶持贷款少。尽管每年的财政拨款数额都较大,但是最后分配到个人的数额都较少,无法满足其创业需求。但随着“精准扶贫”力度的加大,这一方面也会有一定的改善。 4.专业技能的落后 “市民化”是新时代进城务工人员的主要特征,其对于城市的认同感较高,但是相较于城市劳动力,仍会因缺乏必要的专业技能和市场本领等无法真正地融入市场。且根据调查结果,有20%的人员希望提升自己的专业技能,注重向上流动的机会,以此增强自身的竞争力,提升其归属感和工作效率,进而提高其工作满意度和结业稳定性。 (二)江苏省返乡创业环境与政策的外部原因 1.基础设施建设落后或处于起步阶段 基础设施落后制约了农民工返乡创业的发展。目前,江苏县城地区部分基础设施仍然比较薄弱,乡村公路建设较落后,路面狭窄交通不便,电网供电不稳、容量小、价格高。由于发展基础差、经费少,基础设施建设进度落后于县域经济社会的发展,无法满足务工人员返乡创业所必需的场地要求、生产要求、物流运输要求。即使是已经建立创业园区的地区,仍存在园区建设投入不足,服务能力尚未完全建立,综合服务功能发挥不足,配套能力建设比较薄弱等问题。 2.政策落实的监管体系不完善 务工人员返乡创业缺乏足够的重视,监管体系仍不够完善。地方政府更为重视引进大企业与外资企业,而认为务工人员返乡创业只是较少数的个体行为,无法形成气候,更无法促进乡镇经济发展。因此,政府时常无法完全落实相关创业政策,审批企业难、办企业手续繁杂、政府收费乱等“卡、管、压”的现象仍然存在。此外,政府出台的有些优惠政策在实践过程中经常大打折扣,致使返乡创业政策和机制难以取信于民;行政审批程序没有得到进一步简化,返乡创业投资者对政府部门的办事效率不尽满意。3.返乡创业宣传工作有待加强尽管目前我国相关部门已经出台了多项通知,大力呼吁进城务工人员返乡创业,但由于务工人员信息来源有限、政府宣传不到位,返乡创业宣传工作仍待进一步加强。通过对泗洪县的调研我们发现,虽然政府对返乡创业政策进行了宣传,但是由于创业者文化程度和使用媒介习惯有很大不同,对政府返乡创业政策了解程度有不同。在对返乡创业者的采访中我们发现,有的创业者认为政府给予资金支持才是最有效的,他们并未了解政府扶持的方向和特点,仅凭自己经验做出不合实际的预想,难以利用政策提升创业水平,可见政府在扩大宣传广度的同时还应加大宣传深度与精准度。 四、江苏省返乡创业难点的解决办法和政策建议 问卷调查结果显示,江苏省苏南地区外来务工人员多来自于苏北、安徽地区,其中苏北又以宿迁地区人员为主,故本文在政策建议上主要针对宿迁地区提出切实可行的建议与方案。 (一)加强对务工人员返乡创业的财政扶持的力度 宿迁市、泗洪县以及泗阳县政府目前对于当地返乡创业情况,以资金支持为主。虽然资金投入较多,但仍需向改善自身创业环境迈进。三个地区政府的政策帮扶主线还是提供资金鼓励以及租金减免等政策,这对于创业者来说显然是不够的,因此,政府也应采取其他相应措施,如泗洪县鼓励五小创业、宿迁市建立创业谷、泗阳县引进创业淘汰机制、对于返乡创业者实行税收减免政策、降低创业成本等等,这些措施相对于传统的资金支持来说,无疑对于激发创业者创业活力具有着深远的影响。在具体措施实行上,团队拟出了如下几条参考方案:1.创业培训补贴。补贴对象为农村转移就业劳动者,城镇登记失业人员。网络创业培训补贴对象为劳动年龄范围内城乡未就业人员。对以上符合条件人员开展创业培训,部分可以免收培训费的,使他们可以申请创业培训补贴。2.创业担保贷款。申请对象:化解过剩产能企业职工和失业人员、返乡创业农民工等,当这些人群开展创业活动经费或流动资金不足时,可申请创业担保贷款;3.创业担保贷款贴息。补贴对象:成功申请创业担保贷款的个人和企业,按期还本付息的,可申请创业担保贷款贴息。在于宿迁市政府的交谈中,相关部分负责人也表示在接下来的几年中,这些政策将代替传统资金支持逐渐成为主流。 (二)建立健全农民工回乡创业辅导和培训服务体系 1.政府创新创业宣传活动形式 政府在保持原有宣传方式的基础上,利用微博、微信、QQ等自媒体平台,在微博平台上通过制作视频已经推文,以现代网络形式普及政府相关政策,获取舆论的关注和网民的点击量。在微信平台上可以通过公众号的形式推送政府相关政策,更重要的是,政府需要关注进城务工人员集群的现象,他们往往会建立老乡群等网络组织,政府可通过询问已返乡创业者的方式获取这些群体的联系方式,做到定点集中宣传。 2.政府制定创业培训服务体系 要做好进城务工人员返乡创业培训工作,需要健全创业服务工作体系。宿迁、泗洪及泗阳县政府,可以首先建立由财政局、工商局、税务局、银行等多部门参加的领导小组,对创业帮扶工作的全面开展起指导作用。加强培训中心自身建设,进行政策解读、政策领会,加强业务培训,开展学习政策会议,提高在岗工作人员的工作效率。培养工作人员吃苦耐劳的工作作风。表彰、激励创业培训工作人员的服务意识,对在创业培训工作中成绩突出的人员给予奖励,激励其他工作者努力工作,取得更大的成绩。 (三)完善加强当地金融信贷体系 降低返乡创业者信贷门槛,推行完善当地金融信贷发展,在返乡创业者的金融信贷问题上,推行新的管理办法。1.扩大政策的适用人群范围。例如宿迁市,突破户籍限制,降低贷款的信贷准入门槛,对申请人信贷记录要求由“申请人及其家庭成员”调整为“创业者个人及其配偶”。2.提高贷款额度,规定面向创业者个人的贷款最高额度为10万元,合伙创业的,按自主创业人数每人不超过10万元计算。3.在贷款期限上,面向创业者个人发放的创业担保贷款期限最长不超过3年,如到期确需延长的,经小贷中心和经办银行同意可以展期1次,展期期限不超过1年;面向小微企业放的创业担保贷款期限最长不超过2年。 (四)在“互联网+”环境下推动创业资源优化 互联网营销平台拓宽市场,发展互联网电商助力创业借鉴宿迁市发展案例,苏北各县可以依托目前“互联网+”大背景下的优势,发展互联网营销平台、拓宽市场、推动当地创业项目,例如:(1)加强电子商务平台建设。(2)提升仓储物流配送能力。(3)扶持初始网络创业。(4)鼓励电商企业做大做强、经营地方名优产品。(5)推动工业企业发展电子商务。 参考文献: [1]黄振华.我国农民工返乡创业调查报告[R].华中师范大学,2011(08). [2]卞红兰.江苏返乡农民工创业调查分析与扶持政策研究———基于对苏北、苏中地区的实证调研[J].南京审计学院管理学院,2011(05). [3]单敏.江苏省返乡农民工创业调查[R].江苏工程职业技术学院,2017(08). [4]江苏省统计局.江苏统计年鉴—2017[J].江苏省统计局,2017. [5]黄建新.社会流动视角下的农民工返乡创业研究[J].福建农林大学人文社会科学学院,2009(02). [6]许德友.社会流动与流动渠道:农民工城市打工现状的理论解释[J].江苏省行政学院经济社会发展研究所,2007(07). 作者:马宇聪 陈林萍 严悦菲 单位:南京师范大学商学院
金融工程专业人才培养研究:金融工程专业人才培养模式探讨 摘要:本文梳理了金融工程专业文理交叉的学科特色,比较了国内外院校的专业培养方案,进而提出具有中国特色的财经类院校的培养模式:即相关院系联合培养、课堂教学与试验、实践教学结合、团队学习以及金融工程基础学习和研究不同层次相衔接的专业人才培养思路。 关键词:金融工程;学科特色;培养模式 金融工程学(Financial Engineering)是一门工程型的新兴交叉学科,诞生于上世纪80年代末、90年代初,伴随公司金融、投资银行与证券投资业务等多种创新型金融业务而迅速发展。金融工程学标志着传统金融学走向了产品化和工程化,成为现代金融学的最新发展。 一、金融工程课程体系产生于引入的宏观认识 金融工程最初的狭义定义是组合金融工具和风险管理技术的研究。金融工程研究领域所涉及的范围包括如下层次:对创新型金融产品与工具的研发;设计开发新的金融手段;创造性地解决现实中的金融问题。各层次由浅入深,展现了递进的三个层次。各层次对应实例表现如下:第一层次包括对银行账户、共同基金,以及面向企业的期货、期权,可转换债券、新型优先股等给予创新型设计;第二层次包括银行金融制度等的再设计;第三层次包括创新企业融资结构,新型现金流管理策略的给出等。金融工程学创始人之一的约翰・马歇尔,曾任全美金融工程师协会执行主席,从实务角度也对金融工程的研究范围进行了概括。其认为应包括如下四方面,即证券及衍生产品等金融工具的交易,投资与货币管理,公司理财和风险管理。在特定条件下,传统型金融工具往往难以迎合公司兼并、收购等特定融资需求,其亟需金融工程师为其设计出能够恰当解决问题的融资方案。在诸多金融衍生工具的交易方面,主要目标是开发各种套利交易策略,涉及不同地点、不同时间、不同金融工具、法律法规和税率等多方面,包括纯套利性质交易策略和准套利性质的交易策略。其是将高风险投资工具转化为低风险投资工具的系统,包括开发“高收益”共同基金,货币市场共同基金,以及正向回购和反向回购协议等。金融工程所对应的风险管理强调,将多种风险管理方法进行组合,以对金融风险进行分析和管理,即根据企业的风险管理目标,对企业风险进行识别并测度,继而利用已有的金融工具构造出降低或规避风险的方案。 二、国内外金融工程专业方向学科特色比较 1.设在工程学院的金融工程硕士课程设置。(1)哥伦比亚大学和普林斯顿大学是把金融工程硕士设置在工程学院培养的代表性学校。其中,哥伦比亚大学的金融工程专业位居北美金融工程专业第二,普林斯顿大学的金融工程运用专业位居北美金融工程专业第九。其中,哥伦比亚大学的金融工程科学硕士学位(Master of Science in Financial Engineering)由工程与应用科学学院授予,普林斯顿大学的金融工程硕士学位(Master of Engineering in Financial Engineering)由工程与应用科学学院授予。从哥伦比亚大学金融工程硕士专业设置中,我们了解到,运用工程学和统计学的相关技术解决金融实际问题是该校进行培养的特点,该校所毕业的学生应具备在银行、证券及金融投资公司等各种金融机构从事相关分析工作的基本能力。哥伦比亚大学要求其学生必须掌握七门必修课程(金融工程随机模型、金融工程统计工具、金融基础原理、金融工程最优化、蒙特卡洛方法、资产定价与投资、连续时间序列),并将把统计学知识与工程学知识统一起来解决金融问题的能力作为考核要点。 2.对于设在数学或统计学院的金融工程硕士培养课程,是因为在美国,金融工程课程被一些学校安排在数学或统计学院进行讲授。此种模式的代表学校包括芝加哥大学、斯坦福大学和康乃尔大学等。通过分析上述几所排名前列学校的情况,我们发现,此种模式侧重于理论方面的研究。康乃尔大学出版了《Mathematical Finance》,是金融工程学领域的第一个学术期刊;斯坦福大学和芝加哥大学的金融工程相关研究成果也位于此研究领域中的领先位置。为此,培养金融工程领域中的专业学术型人才,是将金融工程专业设在数学或统计学院进行模式的一大鲜明特色。在该培养模式下,未来继续攻读博士学位的硕士研究生比例明显高于其他,而且所毕业的学生还将获得数理金融科学硕士学位(Master of Science in Financial Mathematics)。芝加哥大学的金融数学硕士课程设置中对数学成绩的要求很高,而且学习难度也较大,其侧重于对学生学术理论的培养。具体来讲,该校此专业所设置的课程有高等数学与概率论,经济学,金融分析与金融模拟等。培养既能利用数学模型和数学方法对金融问题进行定量分析,又能以此对衍生产品进行设计和定价的能力。 3.加州大学Berkeley分校把金融工程专业设置在Hass商学院。纵观排名于北美金融工程专业前20的学校,将金融工程专业设在金融学院进行硕士培养的学校,仅此一家。不仅如此,Hass商学院还是全美商学院主导下惟一提供金融工程学位计划的学院。相比较于普林斯顿大学工程与应用科学学院授予的金融工程硕士学位,芝加哥大学授予的数理金融科学硕士学位而言,Hass商学院授予的是金融工程文学硕士学位(Master's in Financial Engineering)。文学硕士的培养模式较前者来讲,更偏重于实际运用,属于职业导向型教学模式,其对学生的理论分析能力要求较低。经济金融领域中实用性质较强的课程中,如公司金融、金融机构分析、金融创新案例、应用金融设计等课程,均被Hass商学院金融工程硕士课程设置在内。此类课程的设置将会使其培养的学生更易适应将来的工作,要求国内金融工程课程设置充分考虑资本市场的发展现状。 比较发达国家和地区排名靠前大学金融工程专业课程设置后发现:首先,美国金融工程人才培养集中于硕士培养,而现阶段我国金融工程人才的培养主要集中于本科阶段,目标是金融工程本科人才,为此,美国模式对于我们来讲存在较大差异性,不适宜直接照搬。其次,我国的资本市场尚处于转型阶段。这一时期的资本市场,往往层次感并不是很清晰、市场产品不能呈现多元化与多样性,在法律监管、技术保证等方面还存在一系列的缺陷。这使得有效市场假说和现代金融理论基本分析方法,这些金融工程研究所依附的基本理论并不能实现在我国的充分使用。目前,国内诸多大学均在结合本校的综合优势,开设金融工程专业及其相关专业,力求培养出金融工程人才。经济类学校教学的缺陷是,在工程教学上并无优势。一般有着金融经济理论和工商管理的基础和优势。因此,财经类大学开办金融工程专业如何展现出自身特点?所培养出的毕业学生如何在工作领域中与综合性大学学生进行竞争?财经类学校的金融工程专业的可持续发展性何在?这都是我们一直在要探索、思考和研究的问题。适应市场发展,以需求为导向是我们的立足点。 真正适应我国情况的金融工程课程体系是,一方面以立足我国国情的实务性应用性课程为主,另一方面,由于我国的金融衍生品市场还会不断被丰富发展,在完全成熟规范之后仍需数理性较强的研究作为支撑,因此还需在应用性金融工程知识的基础上增加定量性的金融工程相关知识。金融工程学科发展简史告诉我们,金融理论是支持金融工程学形成与发展的理论基础,现代的经济学相关理论、数学定价方法的理论、统计学的数值分析理论、会计学和财务分析的理论、金融与法学理论和税收策划理论等其他学科理论,也正在向金融领域渗透。 因此,金融工程学科的建设应该以金融与经济学结合的理论为基础,借鉴工程论的方法、以信息技术为支撑手段,为资本市场、金融中介和公司财务的发展提供创新服务。所以,对于财经类大学培养金融工程专业的本科生,培养目标具体包括:造就能够拥有广泛而扎实的经济学与金融学基本知识,数学知识背景适度,能够运用多种计算机模拟测算技术熟练地进行数值计算和仿真建模模拟的金融工程应用人才。 三、财经类院校在金融工程人才培养的模式 1.设立院与院,系与系,甚至院与系之间的联合培养模式。金融工程学本身就属于交叉学科,学科交叉的特点明显强于其他学科,其要求各个学校在都应充分发挥自身优势的同时,需要在相关院系之间尽可能地进行横向与纵向联系,以共同培养金融工程人才。其中,尤其以将管理学院的管理特色和金融学院的金融优势结合起来培养学生为亮点。 2.建立灵活多样的课程制订规划。由于金融工程专业与实务领域中的诸多问题有着直接的密切联系,故而,灵活多样应该是其课程设计的一大特色,以保证其前沿性与持续性。课程制订规划的具体内容可以划分为如下三方面:①结合金融工程的学科特点和学校自身的发展优势,制订出体现学校培养特点的金融工程课程体系;②基于现实中一系列客观金融实际,以及实践课题需要,设计出相应的课程体系;③根据学生兴趣、特长、爱好,给予一定数目的,能够涵盖全学科的广泛的选修课程体系。 3.实施课堂教学与试验、实践教学结合的模式。强化实践性的金融工程学,应对其给予实验与实践的高度重视,课堂讲授与课堂练习的相辅相成,互相结合。课堂讲授是一种“分析模式”的教学模式,其更多强调的是学习的抽象性,对问题思考的垂直化,对确定性的追求,个体工作的独自性等。在课堂教学与实践结合的基础上,需要重视金融工程专业的案例教学训练。结合形式多变的金融市场,更多地开展案例式的教学方法,与金融实务教学是实验教学中较为突出的特点。 4.强调团队学习模式。合作学习和小组工作结合是试验与实践教学采用较多的方法。可以按照实际项目或某个实验,将学生分成若干学习小组,由学科教师进行辅导。学生们之间相互协作,共同完成项目,从中掌握相关知识,并使综合学习能力得到提升,学会分工协调,团队合作。 5.提倡不同层次之间相互衔接的培养模式。金融工程专业人才的培养上应注意将本科、硕士、博士不同层次的不同要求,注重将各层次的人才培养进行衔接。其应是复合型、应用型的金融技术人才。为此,在本科培养阶段,应强调培养和提升学生的整体,并将理论实践结合对接点的识别作为重要的培养点,继而培养学生对金融工程方法、理念、意识的认知。这些是金融工程专业人才培养本科阶段的主体任务。在硕士研究生培养阶段,如何能够掌握现代金融理论和金融工程技术实践能力是培养中所对应的重点。在博士研究生培养阶段,强调提升金融工程课题的研究素质和实践能力是对应的重点。 总之,金融工程将不仅仅作为一门技术性的学科,而是将逐渐成为一种创新和开放的思想方法,日益渗透到金融、经济乃至社会生活中。相应地,金融工程教学科研工作也应保持开放的心态和学习的热情,不断借鉴、思考、创新和合作,从更高的角度来看待和发展金融工程学科,才能培育出好的金融工程人才。 作者简介:张元萍(1955-),女,天津财经大学金融系教授;温博慧(1982-),女,天津财经大学金融系讲师。 金融工程专业人才培养研究:商科院校金融工程专业人才培养目标与模式研究 摘要:由于金融工程专业的交叉学科特性以及在我国高校设立的时间较短等原因,到目前为止,我国金融工程专业人才培养还没有一个比较成熟的模式。尽快形成符合我国特点的金融工程专业人才培养模式,特别是结合不同院校的自身学科优势,定位各具特色的培养模式,对于提高金融工程专业人才培养质量,具有非常重要的作用。 关键词:商科院校;金融工程专业;培养目标;培养模式 一、金融工程的应用及人才需求 金融工程学是20世纪80年代末90年代初兴起的新兴综合学科,它将工程思维引入金融领域,综合地运用各种工程技术设计、开发和实施新的金融产品,创造性地解决各种金融问题,以实现风险管理。而随着金融业的发展,金融竞争的焦点已转向金融产品服务,如何以特定的金融产品解决实际金融问题,即金融产品化指向已成为金融业运作的主要趋势。这种发展趋势将要求金融企业能够根据市场需求的变化,借鉴工程管理的思维,将现代工程方法和高新技术引入金融领域,综合运用各种工程的、信息的方法,及时设计开发有针对性的金融产品,向客户提供个性化的投资理财方案。因此,金融业运行已离不开金融工程思想和技术的运用,其运用领域也越来越广泛。 从目前来看,金融工程研究及应用的领域主要是:资本市场的研究与实践;企业估值和资产定价理论的研究与实践;公司财务的研究与实践;商业银行和投资银行风险管理的研究与实践;金融创新的研究与实践;仿真、近似计算等金融工程技术方法的研究与实践等。 金融工程专业的毕业生在不断成长和发展的国际和国内金融市场中有大量的需求,他们可以到投资银行、证券公司、商业银行、保险公司、基金管理公司、风险管理等部门工作;也可以到非金融类大型企业从事金融工程相关工作,还可以到证券市场的监控部门工作,金融和非金融机构的金融信息系统和管理也需要金融工程的相关人才。 二、商科院校金融工程专业人才培养目标 金融工程作为一个创造性很强的专业,其专业培养目标必须能够适应社会主义市场经济建设对金融专门人才的需要。由于社会经济发展以及高等学校自身的层次性和多样性,因此,高等教育金融工程专业人才培养目标应该体现层次性和多样性。不同层次的学校应该有不同的人才培养目标,不同类型的学校也应该有不同的人才培养目标。一般来说,金融工程专业的人才培养目标,在本科阶段主要是强调相对完整的知识与系统的专业理论和知识,培养通才型、应用型人才;在硕士阶段主要是强调知识的深度和实际研究能力、创新能力的教育,培养专业型、国际化人才;在博士阶段主要是强调专业理论知识的精深发展和专业研究、创新能力的进一步提高,培养研究型、创新型人才。 作为商科类院校,金融工程专业的培养目标确定为:培养具备扎实的经济理论基础,掌握现代金融理论、金融工具知识和数理工程知识,具有合理设计金融工具组合方案并进行定价分析和效果分析、综合运用各种金融工具的能力,熟练掌握金融工程业务技能,能够在各类金融机构、工商企业、各类服务组织中以及政府部门从事理财或经济管理,能够进行投融资风险管理的应用型、复合型高级专门人才。 专业培养所要达到的基本要求:第一,掌握较为扎实而宽广的经济、金融学科的基本理论、基本知识;具有获取知识、运用知识和创造性的汲取新知识的能力;第二,掌握金融工程的理论与实务知识,具有处理银行、证券等方面业务的基本能力和创新能力;第三,具备金融工具的设计、定价与分析的基本能力,具备从事风险管理与收益分析、金融工程咨询等服务工作的能力;第四,熟悉国家有关金融的方针、政策和法规及了解本学科理论前沿和发展动态;第五,掌握文献检索、资料查询的基本方法,具有一定的科学研究和实际工作的能力;第六,至少熟练掌握一门外语,在听、说、读、写、译等方面均达到较高的水平;第七,熟练掌握计算机的应用,并能从事简单的编程。 作为商科类普通高校,根据培养目标,金融工程专业的定位不宜过于强调专业性,而主要应定位在复合型、应用型上。复合型、应用型金融人才的知识和特征主要表现在:具有扎实的经济金融理论基础和复合型知识结构;系统的专业知识;能够熟练地从事实际业务操作;完备的信息处理能力;良好的职业操守和人文素养;较强的适应能力、合作能力和创新能力;熟悉经济金融法律法规;具有国际化视野和较高的外语水平。 三、商科院校金融工程专业人才培养模式 (一)发挥各自优势,实现跨学院联合培养 由于金融工程具有很强的交叉学科特性,综合性强,各个学校都应该发挥自身的综合优势与相关学院联合培养金融工程人才。以哈尔滨商业大学为例,属商科院校,应结合管理学院和会计学院的管理优势、金融学院的金融优势、基础学院和计算机学院的数理优势及计算机优势联合培养学生。这样,学生才能较好地掌握金融工程专业所需要的各个学科所涉及的专业知识,才能培养学生在金融工程领域较为出色的能力。 (二)注重理论教学与实践教学相结合 一般来讲,我国本科教学的传统做法是以教师课堂讲授为中心,教学模式基本上是一种“分析模式”,它强调的是垂直思考、抽象学习、简化分解、追求确定性、个人独自工作等,这对于打好数理基础是必要的。但金融工程是一门实践性很强的科学,所以应注重试验与实践、教学与课堂讲授相辅相成,前者对课堂教学的改革也将起到一定的促进作用。在课堂教学与实践结合的基础上,也要重视案例教学。我们设置了金融工程案例研究,讨论金融工程实务,结合风云变换的金融市场来讨论金融衍生产品的设计与开发。因此,在金融工程专业教学过程中,必须增加实践教学的比例,加大实践教学的力度,让学生增加对金融工程实践的进一步了解和认识,对相关问题有足够的理解和把握。 (三)树立团队意识,倡导合作学习 试验与实践教学采用较多的方法是合作学习和小组工作结合。针对某个实际项目或实验,学生可以分成若干小组,几个学科的教师联合指导,学生通过合作完成该项目,从中学习相关知识和提高综合能力,锻炼横向思考能力与处理一些不确定性因素的能力,学会团队合作工作的配合等。这一方面满足了该学科交叉的特性,可以充分发挥具有不同优势指导教师的特点;另一方面也符合金融工程合作开发的基本要求,可以大大提高工作效率。 (四)注重阶梯次序,搞好不同层次衔接 金融工程专业人才是高级复合型应用金融技术人才,在培养方案设计上应注意本科、硕士、博士不同的层次有不同的要求,注意各层次间的衔接。本科阶段要注重学生的整体素质培养,以及理论与实践结合对接点识别能力的初步培养。在培养中夯实基础与关注发展潜力同样重要,在掌握基础理论和工具的基础上,对学生培养金融工程方法、意识、感觉是本科阶段金融工程专业人才培养的主体任务;硕士研究生的培养重点是掌握现代金融理论和金融工程技术的应用能力;博士研究生的培养则注重从事金融工程课题的研究素质和实践能力的提高。这样就使得处于不同层次上的学生学习的重点有所区别,也能较好地满足不同阶层学生对不同层面金融工程知识的需求。 金融工程专业人才培养研究:国内金融工程发展现状与专业人才培养 【摘要】 金融工程的发展对我国金融工程专业人才培养提出了新的要求。本文根据金融工程的特点制定人才培养目标,并据此提出合理使用应用性、实验性教学方法和案例教学,同时强调国内金融工程师职业培训的发展现状和创新思维培养,以期积极寻找适合国内发展需要的金融工程教学方式。 【关键词】 金融工程人才培养创新 一、金融工程的特点 金融工程是一门研究运用各种金融工具和策略来解决金融财务问题的新兴金融学科。它将工程思维引入金融科学的研究,综合地运用各种工程技术的方法,设计、开发和实施新型的金融产品,创造性地解决各种金融问题。 作为一门前沿学科,金融工程融合了金融学和投资学的相关理论,同时又吸收了数学和系统科学的精华。从理论上讲,它是一门融现代金融学、信息技术与工程方法于一体的交叉性学科;从教学方面讲,它是一门由现代金融理论支撑、以实务操作为导向的高科技金融学科。 1、金融工程具有应用型交叉学科的基本特征 首先,金融工程是金融科学的工程化,是一门从实际情况出发针对实际问题的应用型学科。其次,金融工程集合了金融学的基础理论和工程学的基本分析方法并且又具备自身的特征――强调学科间的相互渗透和交叉。除了运用数学和统计学知识为主要分析手段外,金融工程还引入了最新的计算机技术、仿真技术、人工神经网等前沿技术,也运用到了决策科学和系统科学的有关理论。 2、金融工程是一门具有量化特色的学科,重视模型化和最优化 金融工程的一个突出特点就是广泛运用定量分析的方法来解决金融实务中的各类问题。量化分析的第一步是把没有数量特征的各种实际对象转变成具有数量特征和某种相关关系的变量。在数学模型提出来后,接下来的任务就是针对不同类型的模型进行分析、求解、推导和论证。金融工程在数学方法上的特点是需要将实际问题的不确定性和提炼问题的最优化紧密结合,因此关于优化理论的学习和研究在金融工程中是贯穿始终而至关重要的。 3、金融工程重视创新思维 创新是金融工程的灵魂,金融工程的创造性特点主要体现在两个方面:一是运用各种工程分析手段对收益和风险特征进行量化、分解和组合,创造性地改变收益和风险结构,实现新型金融工具的引入和运用;二是通过对各类金融要素的重新组合和创造性的变革实现解决方案的优化、市场范围的拓展和金融服务的创新。 二、国内金融工程应用现状 目前,国内金融工程应用主要分为两大块,一块是风险控制,另一块是量化投资。前者多见于保险和商业银行业,后者主要应用证券业和投资银行业。在量化投资的方法上,以券商为例又可以分为从基本面出发和从金融数学理论出发两个角度。 大多数券商的金融工程研究方法选择了基本面角度,他们对于行业财务指标进行遴选,从基本面、资金面双重角度出发,最终做出基于ROE、PE、PEG、EPS等的投资组合。例如,东方证券的EPS增长模型应用的就是这类方法,海通、中信这样比较大的券商的金融工程报告也常是如此。考虑到国内金融工程研究刚刚起步,这是可以理解的。 另外,也有不少券商将金融工程论应用到市场中,做出了一些成果。比如,长江证券在考虑市场的实际情况后,在研究报告中分析了短期反转和成交量这两项因素与收益率的关系。 目前,国内金融工程研究的瓶颈在于与实际市场的结合。中国的证券市场是一个不成熟而且有着高度投机特性的市场,市场的波动与货币流动性多少高度相关。因此,把基于理想化市场假设的金融工程理论应用于中国市场得到的结论,通常与市场实际情况有较大背离。另一方面,金融工程理论具有较强的专业性,即使是证券从业人员,如果没有经过系统化学习,也无法理解其中的演算原委,这种知识上的隔阂导致反馈的缺失。 比较美欧成熟市场,国内金融工程领域的研究才刚刚起步,未来的前景十分广阔。未来的研究方向将是基本面、技术面、资金面以及金融数学原理的结合,通过金融工程的建模、金融市场的反馈,最终找到适合于中国市场特性的金融模型。 三、国内金融工程教育现状和人才培养目标 我国高等院校开展金融工程教育的时间虽然不长,但发展非常迅速。目前我国已有40余所高校设立了金融工程专业,开设金融工程课程教学的高校达60多所。但是总的来说,我国对于金融工程尚处于系统介绍和初步研究的阶段,需要我们对金融工程的研究和人才的培养给予更多的关注。 在金融人才的培养方面,我国金融教学主干课程的主要内容都是宏观经济学与国际经济学内容的一部分,还没有从金融工程的高度来设置相应的课程;同时,金融教学基本以描述与定性方式为主,缺乏应有的数理分析和定量分析内容,而且与实际联系不紧密,所培养出的人才实际运用能力差。上述问题成为金融工程在我国发展的主要障碍。可以说,我国的金融创新和发展明显滞后于整个经济的改革和发展。 根据金融工程的特点和国内金融市场的发展现状,我国金融工程专业的培养目标应立足于使学生熟练地运用已有的金融产品定价和风险管理模型,并具有一定的金融产品开发能力的应用型人才。 1、理论基础 金融工程的专业人才应该具有比较扎实的经济、金融理论基础,尤其要系统掌握现代金融经济学的基本理论。熟练掌握金融工程的基本理论框架,熟悉公司财务、金融市场与证券投资以及银行经营管理等方面的理论知识,具有相应的基本运作技能。 2、相关专业的知识 金融工程的专业人才应该熟悉与金融工程学科相关的原理性知识,并有较高的数学、统计学、外语与计算机操作水平。具备扎实的数理分析基础和运用数学模型的能力,能够对金融、经济问题进行科学的分析和处理;能够熟练地使用计算机进行信息处理。为了适应国际金融市场的激烈竞争,金融工程的专业人才不仅要具备较高的外语水平,还应该熟悉会计、税务等方面的原理性知识。 3、金融实物工作能力 金融工程的专业人才应该具备一定的从事金融实务工作的能力。能够灵活运用掌握的理论知识和技术方法开展工作,进行调查研究、分析和解决实际问题,从事资产评估、风险管理以及金融产品设计与开发等方面的实务工作。 4、较强的实践能力 金融工程的专业人才应该具有较强的市场经济意识、创新思维能力和社会适应能力。金融工程的产生和发展是与金融市场密不可分的,金融工程研究开发的每一项结果,都是为了满足金融市场的需要,而推出的一项创新的金融产品,这就要求金融工程的专业人才具有金融创新的意识和思维。 四、金融工程课程设计设想 1、强调基础的经济金融理论教学,培养学生具备扎实的经济金融理论素质 金融工程本科专业的设置必须立足于经济金融理论,这是培养合格的金融工程专业本科生的基石,这些理论应包括基础的经济学、金融学、管理学等学科以及一定的现代金融理论,如开设货币银行学、国际金融、公司财务、投资学、金融经济学、金融风险管理等课程。另外,还应辅之以保险、税收、金融法等方面的知识。 2、适度开设数学类课程,培养学生掌握比较全面的数学和统计学的技能 为培养各类专门的金融工程人才,使学生掌握比较全面的数学和统计学的技能已经成为必需。为此我们开设了微分方程与动态经济学、概率论基础、数理统计、运筹学、应用随机过程、金融时间序列分析等课程。此外还有随机分析、决策分析、经济数学模型等课程供学生选修。这些课程的教学大纲不仅体现数学课程本身的内容,而且充分结合金融工程的需要,强调数学方法在金融领域的应用。 3、体现金融计算、数学建模的重要性 培养学生具备数值计算、建模技巧及数据分析的能力。通过使用计算机及软件对金融数据进行分析,研究金融运行规律是当今金融信息全球化的重要手段,为此我们设置了如数值计算、经济数学模型、计算机C语言程序设计、数据分析应用软件、金融实证分析等课程,培养学生能够从复杂的金融环境中分析出关键因素并设计建模方案的基本素质,以及具备通过数值计算对金融问题进行数据分析和检验解决问题的可能方案的能力。 4、构建金融工程的专门化课程,培养学生成为复合型的金融工程人才 围绕金融工程我们开设了如衍生金融工具、金融工程学、金融工程案例和应用、金融风险的量化分析、金融产品设计与开发等课程,学生可以通过教学了解金融工程的优秀以及运用相关金融工具和策略解决金融问题。 五、应用型为主的金融工程师教育 从学科性质来看,金融工程属于应用型的学科,这一性质决定了在金融工程学科建设中,必须充分强调实际应用能力的教育和培养。 1、开设实践类和信息类课程 利用金融实验室进行金融市场、金融交易模拟实践;采用分散性现场参观与观摩的形式感受真实交易的氛围;通过互联网访问中央银行、大型商业银行网站,了解金融中介业务运作。实践性教学的目的是增强本课程理论与实践结合的紧密程度,增加学生对所学知识的感性认识,培养学生的实践能力和知识技能的应用能力。引导学生养成通过网络、媒体积极吸收市场、经济和技术信息的习惯。丰富的信息是学习的动力,也是创新和应用的源泉,现代社会对信息的敏锐程度和吸收能力已经成为人才竞争的重要元素。 2、重视实际的技术能力培养 这主要是指诸如SAS和Matlab等课程的开设。金融工程的大部分问题都需要通过软件技术加以解决,比如:数学建模、数值计算、网络图解、仿真模拟等,因而技术能力也反映了学生在实际工作中的应用水平。在国外的金融工程人才培养中,不少大学将Matlab作为必修课之一,从而保证学生能迅速的将金融问题转化为技术问题并加以解决。 3、强化案例教学 案例教学有助于巩固和提高学生基础理论知识,拓宽学生的视野,培养学生的动手能力、实践能力和应用能力。不仅如此,案例教学对于培养对金融工程至关重要的“创造性”的思维,也是非常有用的。在数十年的发展过程中,金融工程应用已经积累了很多创造性地解决金融问题的案例,这些案例在一定程度上是一种思想财富。案例教学是学习、培养和提高这种能力的重要组成部分。 4、积极发展实习教学 在美国是否提供实习机会,是许多开展金融工程教育的学校吸引优秀生源的重要手段之一。事实上,在我国,由于金融人才的缺乏,金融工程的实习教学对于学校和实业界来说是一个双赢的策略,学校应加强同实业界的交流与合作,为学生提供实习机会。 六、金融工程师职业教育和创新思维培养 金融工程师的称谓起始于上世纪80年代初的伦敦金融界,区别于传统的金融理论研究和金融市场分析人员,金融工程师更加注重金融市场交易与金融工具的可操作性,将最新的科技手段、规模化处理方式(工程方法)应用到金融市场上,创造出新的金融产品、交易方式,从而为金融市场的参与者赢取利润、规避风险或完善服务。金融工程师通常受雇于投资银行、商业银行、证券公司、金融中介机构以及非金融性质的公司。 因为金融工程师具有一系列专业化的、仅凭技术所无法达到的素质,并且由于金融创新的速度超过了市场产生称职金融工程师的能力,金融工程师总体上供不应求,其就业机会显得格外光明,并且毫无疑问,其工作带来了丰厚的回报。 有专家认为,金融工程师更为广阔的天地在东方,尤其是在金融市场正处于开发并具有巨大发展潜力的中国。伴随着中国经济的高速发展,中国金融市场变得越来越复杂多变。加入世贸后,金融市场的开放和外资金融机构的进入,将使中国金融业面临前所未有的挑战。因此,培养一批懂得现代金融原理,掌握现代金融技术的高级人才显得十分紧迫和重要。尤其是掌握金融创新与风险管理技术的金融工程师将成为金融行业的急需专业人才。未来的国际金融中心上海将为金融工程师搭建广阔的展示平台。 国内金融工程师的职业教育还处于起步阶段,将专业教育和职业培训结合是金融市场发展的必然,在为职业培训提供新方向的同时,也提出了新的要求:不仅需要更专业的培训机构和专业技能更强的培训师,而且需要符合中国市场发展的培训方式,从而为我国金融工程专业人才的发展提供良好的教育培训环境。 金融工程自身的特点要求有一定的创新能力。首先,金融工程的基本职能是创造,就是在金融市场中根据客户的需要来创造新的产品以实现收益和规避风险。因此,一个成功的金融工程师必须“常常能迅速理解和接收新的观念,并能轻易看透细节进而把握基本结构的各个部分;他们还倾向于倡导智力上的开放以避免封闭式的思维扼杀创造性。与大多数人不同,他们不认为金融世界是由一定的事物构成的,当他们被告知模式不能做或无法做时,他们的最先反应是问为什么。其次,由于金融工程师要解决的问题往往超出个人的知识基础而需要进行小组工作,以处理复杂的金融、法律、税收、会计、产业、计算技术、市场营销等方面的问题。因此,作为小组优秀的金融工程师,合作的精神、沟通的技巧和协调的能力是必备要素之一。 总之,在金融工程领域的教学和科研过程中,从发展的趋势来看,金融工程将不仅仅作为一门技术性的学科,而是将逐渐成为一种创新和开放的思想方法,日益渗透到金融、经济乃至整个社会生活中来。 金融工程专业人才培养研究:金融工程专业人才培养的现状分析 摘要:金融工程专业人才的培养必须与金融工程的发展相适应,本文结合我国高校金融工程人才培养的内容分析了金融工程人才培养的现状,思考人才培养中可能的问题,从完善课程体系和加强实验教学方面提出建议。 关键词:金融工程;人才培养;现状 一、引言 金融工程是一门交叉性很强的新兴学科,引入到我国的时间并不长,金融工程研究运用各种金融工具和策略解决金融财务问题,管理金融风险,它综合运用各种工程技术的方法,开发和设计金融产品,解决经济运行中的各种金融问题。基于金融工程的特点,金融工程专业人才的培养也具有一定的特殊性,既需要数理、数量分析、财务、投资、软件应用等方面的扎实基础,又要有很强的动手操作能力来解决实际问题。 二、我国金融工程专业发展现状 目前,我国金融工程发展分金融数学和金融工程两个方向,这主要体现在高校专业设置上,金融工程的应用主要是风险控制和量化投资两方面,风险控制主要应用于商业银行和保险业,量化投资主要应用于投行和证券业。在实践中,金融工程已被部分商业银行、保险公司和投行应用于风险管理和投资领域。基于我国证券市场的不成熟及其高投机性,使得国内金融工程的研究经常与实际市场相背离。此外,金融工程理论的专业性较强,对从业人员的专业性要求很高,如果从业人员没有经过系统化和专业化学习,理论的实践无法得到反馈和再次验证,这将是一大缺失。和欧美成熟市场相比,我国金融工程领域的研究尚处于起步阶段,发展前景广阔,金融工程专业人才需求量将很大。 三、我国金融工程专业人才培养现状 高校是我国金融工程专业人才的培养主要基地,高校金融工程专业的培养模式,反映了我国金融工程人才培养的现状。下面结合金融工程专业培养的内容分析我国金融工程人才培养的现状。 金融工程人才培养的内容应包括以下三方面: 1.理论教学与实践教学结合,实验教学与实践教学结合 理论与实践相辅相成,为了调动学生学习的积极性,启发学生的创造性思维,提高学生分析解决问题的能力,引入实践教学能巩固和深化理论知识;引入实验教学主要是为了提高学生的动手操作能力和培养创新思维模式,仿真模拟实验能为学生提供近似真实的市场环境,缩小教材与现实的距离。 2.“三个主要模块”的教学实践 “三个主要模块”分别是金融知识、数理方法和相关软件。金融工程教学,应让学生掌握这三个主要模块的知识和技能。 (1)金融知识包括西方经济学、金融学、投资学、财务管理、会计学、国际金融学等基础理论知识以及远期和期货、期权、互换、金融资产定价、金融风险管理等内容。 (2)数理方法,是数学知识和计算机方法在金融领域的应用。如利用代数知识、微积分、线性代数、微分方程、概率论、随机过程等数学知识,设计优化算法或建立金融仿真模型,定量研究金融活动。 (3)相关软件的熟悉与应用。作为一门实践性很强的学科,学生不仅需要具备夯实的数理金融知识基础,还要掌握计算机软件的应用。因为金融工程教学必须由理论教学和实验教学紧密结合方能成为一个体系,实验教学有数据收集处理、仿真模拟交易和金融模型建立等,不掌握相关软件的使用,无法将所学的金融工程专业知识有效应用到实践中解决实际问题。 3.“四项基本能力”的培养 (1)金融衍生产品设计。金融衍生产品的设计、定价和应用金融工程研究的重要内容。如期货、期权、FRA、互换等衍生产品,随着经济发展,其产品结构越来越复杂,定价和应用也更为复杂。通过熟悉金融衍生产品的种类,掌握无套利定价原理、风险中性定价原理等定价方法,设计金融衍生产品、合理定价,有效规避金融风险,创造利润。 (2)风险管理。金融工程或者说金融衍生产品最主要的功能就是风险转移和规避。通过熟悉各种金融衍生产品和资产组合,模拟分析公司面临的风险和不同风险回报的投资组合,找到最优的风险管理方法和工具。 (3)金融建模。金融模型能在一定程度准确模拟出一项投资或投资组合在不同经济环境中的变化路径,进而帮助企业准确迅速地决策。 (4)金融数据分析。学习金融数据的收集和分析,使学生能应用金融统计方法和计量分析方法,分析市场和产品定价的有效性,寻找套利机会,开展实证研究。 我国高校金融工程人才培养的“瓶颈”在于学校与社会的脱节,即学生的实践能力和动手操作能力差,无法将所学知识应用到解决实际问题中。这与最初的构想差距甚远,需要改进和完善的地方还很多。 四、金融工程人才培养现状的思考 1.完善金融工程教学课程体系 合理的课程体系直接决定了教学质量的高低,科学设计金融工程教学课程体系,兼顾专业间的协调性,能提高学生对理论知识的掌握程度并在一定程度上激发学生的学习兴趣。 2.加强实验教学,提高学生动手能力 现阶段金融工程教学的挑战在于如何提高学生的动手能力,只有通过有效开展实验课程教学,完善实验课程体系,将理论知识与实践相结合,通过多种多样的金融实验激发学生学习兴趣,拓宽学生思维,提高学生分析问题和解决问题的能力,培养学生的创新能力。 作者简介: 王旭霞(1986.4- ),女,汉族,硕士,现任职于曲靖师范学院数学与信息科学学院,助教,研究方向:金融投资分析。 金融工程专业人才培养研究:金融工程专业人才培养研究 摘要: 文章先对应用型高校金融工程专业人才培养现状进行分析,然后根据金融工程发展特点和学科特性,从人才培养目标定位、课程体系设置等方面对金融工程专业人才培养进行探讨,提出了实际有效的改革举措。 关键词: 应用型高校;金融工程;人才培养;目标体系 金融工程学自产生以来,迅速应用到金融市场的各个领域[1-2]。但金融工程学科建设不完善,人才培养缺乏成功模式和经验,国内迫切找到适合的人才培养模式,提高人才培养的质量与效率。 1金融工程专业人才培养现状 自2002年教育部批准部分高校设立金融工程学科以来,一批高校被获批设置金融工程本科专业。但是国内开设金融工程学专业的院校仍不足百所,依然处于起步阶段。不同类型的高校把金融工程专业设置在不同院系,大多高校设置在金融学院或者管理学院,也有的设在数学学院、工程管理学院等。金融工程专业课程设置、人才培养理念和模式没有统一标准,主要更具学校自身情况而定。目前金融工程人才培养没有标准模式,很多学校就照搬国外培养模式,即采用金融应用型模式、工程研发型模式或数理研究型模式[3]。 2金融工程专业人才培养存在的问题 应用型本科高校是人才培养的前沿阵地,它培养出的金融工程人才必须具备全面的理论功底、极强的实践操作能力、活跃的创新思维和快速学习能力。实践中金融工程专业人才培养取得了一些成果,但仍有很多问题亟待解决与完善。 2.1人才培养目标体系不完整,定位不清晰目前应用型高校对人才培养目标没有形成体系,只是按专业单独设立培养目标,很少考虑学校自身特点和理念,没有融合市场经济对金融工程专业需求。对专业人才定位层次不清,人才知识结构不完善,多数院校本科阶段人才培养目标把握不准,脱离学生条件和市场需求的实际状况。忽略了不同层次和类型的学校应该有不同的金融工程人才培养目标,但实际培养中落实较难。 2.2学校人才培养特色不突出应用型高校金融工程专业人才培养通常要求过高,脱离学校自身实际情况,片面的最求学生的综合素质培养,往往失去了学校自身特色和地方经济特点,培养出来的人才理论知识广而不精,实践动手能力差,金融事务工作经验不足,缺乏预测与把握市场经济变化能力、创新思维能力和社会适应能力。学生基本上处于知其然而不能用的尴尬境地。 2.3专业课程体系设置缺乏系统性和灵活性国内金融工程专业的课程设置多数是参考国外学校课程模式,对相关课程进行适当的取舍和添加,但是金工程专业发展经验少,应用型高校自身的师资不足,致使金融工程专业课程设置缺乏系统性,课程设置形式单一、种类少且范围比较狭窄,课程之间衔接性不足。另外,部分应用型高校在金融工程专业课程设置上缺少灵活性,没有结合学生培养去向去适当调整课程,进行统一标准。 2.4金融工程专业教材建设落后优秀的人才培养受很多因素决定,其中优秀教材使用是重要因素。金融工程刚引入国内之初,适合教学的教材很少,除了引进国外优秀教材外,很多有能力的高校都自编教材。但总体看来,优秀教材偏少,教材存在重复抄袭现象或简单雷同的问题。 2.5教师队伍建设跟不上,教学实践形式化金融工程专业教学内容广泛且学科交叉较多,客观上要求教师具有多学科教育背景和很强的综合知识体系。然而目前应用型高校金融工程专业教学人员急缺。同时我国高校金融工程专业大都设在文科类学院,而文科类学院的教师大多是数理基础欠缺;也有部分高校理科类学院开设金融工程专业,它们的教师数理基础好,可经济金融知识却没有一点基础,很难胜任金融工程专业教学。 3金融工程专业人才培养对策 市场的发展离不开人才培养,人才是搞好金融市场的之源,金融工程人才培养决定了我国金融市场发展的长期稳定。应用型高校肩负着金融工程专业人才培养重要使命,但其培养过程中出现的问题,需要从以下方面进行解决。 3.1构建总分-阶段式培养目标体系,明确金融工程人才培养目标定位金融工程是作为一个应用性、创造性很强的专业,其专业人才培养目标必须体现纵向层次性,同时注重横向全面性[4]。首先,建立总分式人才培养目标架构,总的目标必须符合社会主义经济发展建设对金融工程人才的需要,为地方经济发展的服务;分目标要体现不同层次与类型的学校对金融工程专业人才培养的要求,注重形成各校人才培养目标特色。其次,建立阶段式人才培养目标定位,对于本硕博不同阶段金融工程人才培养要有层次性,同时注重目标的连续性。让学生在本科四年形成相对完整知识体系架构,扎实的专业基础理论知识,培养通才型应用型人才;同时,本科阶段的培养目标也要有阶段性,通过目标阶段化,是学生能够更清楚自己每个学段的任务。 3.2加强金融工程专业人才培养特色应用型高校在金融工程专业人才培养上要注重共性原则,夯实学生金融工程专业基本知识与加强技能训练。同时要结合学校自身的特色和地方经济需求,根据学生自己兴趣,导向性地培养学生在理论研究、金融事务服务、投资理财规划、风险管理技术,产品设计研发、数据收集处理及模型构建等方面,选择其一或二方面重点培养,做好做精,培养出服务于地方经济发展的专才。 3.3完善金融工程专业课程设置体系,强化课程设置的系统性和灵活性应用型院校金融工程课程体系设置,要以培养服务型与应用型人才目标为前提,逐步分层设计和制定课程体系。课程体系设置应满足系统性和灵活性,注重公共必修、专业必修和专业辅修及其他素质教育相结合。在专业课程设置保持较高的系统性前提下,要与地方经济发展需求保持一致,结合学校自身特点,适当删减课程或增减课时或增加新的课程,以适应金融工程人才培养目标要求,课程设置体现服务社会经济功效。但是必须注意不能随意改变课程,要有一定的调查研究和专家评估,更不能依据教师而改变课程设置。另外,课程设置的灵活性还体现在培养目标阶段性上,对于不同阶段要合理调配不同课程组合,以供不同程度的和要求的学生选择,根据导向性就业去向去自主学习必要课程。 3.4加快建设金融工程专业教材体系,打造适合课程教学的精品教材金融工程学科专业人才培养,要求学生懂得多专业的基础课程,需要精心挑选适当教材。首先,要建立应用型本科高校金融工程专业教材体系,建立不同专业课程的教材库,提供适合教学的公共基础课教材、专业课教材、专业选修教材等,并经常性更新教材库。其次,要加快引进国外优秀教材速度,注重原版教材使用,同时组织精通外文的金融专家翻译高质量的国外金融工程专业教材;另一方面,鼓励国内专家编写适合于国内金融工程专业教学的精品教材,使教材更加贴近专业培养目标及学校特色。最后,要学会充分高效利用教材,组织教研活动进行教材筛选与教学内容取舍,经过不断地研讨,最终根据自己学校专业特点编写相关教材。 3.5加强人才培养的师资队伍建设,注重院系联合培养金融工程学科的交叉性特点决定了其教学的难度,不仅对学习的素质提出要求,更是对教师自身综合素质的一种挑战,要培养出高水平的金融工程人才需要高质量的教学与实践,更需要高水平的教师团队。加强应用型高校教师队伍建设:首先,需要充分调动本校师资力量,采取各院系联合培养,强调各学科教师之间的配合,一门课程配备多名教师进行综合教学,解决暂时性的师资短缺问题;其次,要加强学校中青年教师的培养,鼓励教师外出专业进修、读博及参与企业的培训等,建立起适合于本校学科专业教学的教师队伍;最后,要力所能及的引进金融工程专业海外人才,提升教师队伍总体水平。 作者:何静 单位:安徽铜陵学院
冶金工业论文:控制仪表用于冶金工业论文 1控制仪表的分类及发展 20世纪60年代开始大量使用的单元组合式控制仪表是根据控制系统中各个组成环节的不同功能和使用要求,分成能独立实现某种功能的八大单元,各单元之间用统一的标准信号联系,应用灵活、通用性强,可以构成多种复杂的自动检测和控制系统,便于仪表的生产、维护及备品库存等。我国生产的电动(DDZ)、气动(QDZ)单元组合仪表经历了Ⅰ型(1958年研制,1964年投产)、Ⅱ型(1965年研制,1970年统一规范)、Ⅲ型(1975年前后研制)三个发展阶段,DDZ-Ⅲ型采用了国际通用的4-20mA信号制,以集成电路作为放大元件,并具备了安全防爆功能。20世纪70年代又推出了组装式控制装置,它可根据用户要求,以成套装置形式提供给用户,使自控系统的施工、安装以及调试工作量大大减小,维护、检修等工作得到简化。1975年,美国霍尼韦尔(Honeywell)公司推出世界上第一套集散控制系统(DCS)。20世纪80年代,我国开始引进和生产以微处理器为优秀、控制功能分散、显示操作集中的集散控制系统,将控制仪表及装置推向高级阶段,同时出现了以微处理器为优秀的单回路可编程调节器,并进一步发展成智能式单元组合仪表,如DDZ-S型系列仪表。进入90年代,北京和利时、浙大中控、上海新华等相继推出自己的DCS系统。目前国产DCS系统已到达成熟期,由于国产DCS的价格低,能满足基本技术要求,且因开发较晚,某些技术较国外产品先进,其应用业绩不仅在国内市场占有一席之地,而且已经走出了国门。20世纪90年代出现了新一代工业控制系统—现场总线控制系统(FCS),它是计算机网络技术、通信技术、控制技术和现代仪器仪表技术的最新发展成果。现场总线的出现改变了传统控制系统的结构,将具有数字通信能力的现场智能仪表连接成工厂底层网络系统,并同上一层监控级、管理级通过网络连接构成全分布式的新型控制网络。FCS具有网络化,全分散性,系统开放性,对环境的适应性,现场总线仪表的互换性、互操作性和功能自治性等特点,其性能和功能均比传统控制系统优越。FCS将越来越多地应用于工业自动化系统中,与传统DCS相结合,构成技术更先进的混合型分布式控制系统。DCS和FCS的发展推动了采用模拟数字混合技术的DDZ-S型系列仪表和智能仪表的发展,智能仪表以微处理器为优秀,采用先进传感器与电子技术,具有检测、控制、显示、报警、存储、诊断、通信等功能,其精度、稳定性与可靠性均比模拟式仪表优越,可以传输模拟、数字混合信号或全数字信号,可以通过现场总线通信网络与上位计算机连接,能满足集散控制系统和现场总线控制系统的应用要求。按信号形式控制仪表装置可分为模拟式、模拟数字混合式、全数字式三大类。计算机网络技术的迅速发展,使数字通信一直延伸到现场,传统的4~20mA直流模拟信号制将逐步被双向数字通信的现场总线所取代,目前生产中多采用模拟数字混合式仪表和全数字式仪表,随着DCS和FCS发展,无线仪表和短程无线网络开始应用于工业现场,无线网络与有线网络的有机结合,将进一步完善系统功能,提高工业自动化水平。 2冶金工业控制仪表的应用 目前,冶金工业现场已经很少使用模拟式控制仪表,取而代之是模拟数字混合式的智能控制仪表,其传输信号是4~20mADC和HART或(Foundationfieldbus、Profibus)等,近年全数字式的现场总线控制仪表也得到了应用。要实现生产过程自动控制,必须由变送器、控制器和执行器等三种优秀仪表,再附加某些辅助仪表构成过程控制系统。下面根据对十几家企业的调查,主要介绍冶金工业生产过程中控制仪表的应用情况。 2.1变送器类控制仪表 冶金工业应用变送器检测的物理参数主要是温度、压力、流量、物位等四大热工参数。一般来说,压力类变送器可以实现压力、差压、液位、流量等参数的检测。目前,冶金企业采用的压力类变送器多数是横河川仪、威尔泰、西仪、北京远东、德国E+H、Honey-well、ROSEMOUNT、YOKOGAWA等仪表生产厂家生产的智能压力/差压变送器,这类仪表一般输出4~20mADC模拟信号,同时采用HART协议以数字信号输出现场仪表信息,可以通过支持HART协议的手持终端或现场通信器与变速器进行数字通信,实现远程设定零点和量程等组态操作。有些仪表除了支持HART协议,还支持其他通信协议,如横河川仪的EJA系列差压变送器还支持BRAIN协议、FF和PROFIBUS协议,可以通过BRAIN手操器或CENTUMCS/μXL或HART275手操器相互通讯,通过它们进行设定和监控等;Honeywell的ST3000/900系列全智能在线式压力变送器还支持FF、DE协议,可与霍尼韦尔的ExperionPKSTM集散控制系统和智能现场通讯器(SFC)实现双向数字通讯,消除了模拟信号传输误差,方便了变送器的调试、校验和故障诊断。鉴于生产过程对流量精确测量的要求,有些企业选用多参数流量变送器,在测量流量的同时实现对流量的压力和温度补偿,如中冶京诚(营口)装备技术有限公司使用的加拿大SAILSORS的智能压力变送器是V10F多参数质量流量变送器,传输信号是4~20mADC和HART,采用实时全参数动态数字补偿技术(实现温度补偿功能)和满量程静压补偿技术,实现更高精度和宽量程比。企业使用的温度变送器主要是一体化温度变送器、普通温度变送器和变送器模块。重庆迪洋的DAD系列变送器、深圳万讯的温度变送器都属于普通温度变送器。SBWR/Z系列一体化的热电偶/热电阻温度变送器,它是DDZ-S系列仪表中的现场安装式温度变送单元,它采用二线制传送方式,输出与被测温度成线性的4-20mA电流信号。变送器可以安装于热电偶、热电阻的接线盒内形成一体化结构,也可单独安装于仪表盘内作转换单元。南京菲尼克斯电气有限公司的MCR-SL-PT100-UI,是可组态的3端隔离温度测量变送器,适用于根据IEC60751,采用2,3和4线连接技术连接Pt100热电阻,可输出4种模拟电压和模拟电流信号。西仪集团等仪表生产厂家生产了多种类型的智能温度变送器,具有HART协议和FF通信功能,便于连接现场通信装置和组成DCS系统,具有较好的应用前景。 2.2控制器类控制仪表 目前,多数企业主要使用DCS和PLC实施控制,常用的控制器有SIEMENS的S7-300、400系列PLC,AB公司的PLC,Honeywell的PKS、TCS型DCS,YOKOGAWA的DCS,浙大中控的SUPCON,和利时的DCS等。有些企业还使用国产的智能调节器及普通的显示调节仪等,如,中冶京诚(营口)装备技术有限公司使用上海岛电自动化控制系统工程有限公司PID调节器、江阴众和电力仪表有限公司的智能温度调节仪,天津市中环温度仪表有限公司的XMTW4000系列智能显示调节仪,百特XMB52U6P智能温度调节仪等。 2.3执行器类控制仪表 各企业使用的执行器比较繁杂,某炼铁厂目前使用的DKJ型电动执行器约占44%,奥托克的IKM系列执行器(德国技术)约占18%,其他国内不同厂家如鞍山热工仪表调节阀有限公司、鞍山拜尔自控有限公司、大连新科执行器厂等生产的不同型号的执行器占38%。目前,电动执行器的生产厂家较多,产品的质量标准良莠不齐,特别是存在仿冒产品,企业在选用执行器时,往往选择有规模、有资质、知名度高的企业产品。有些企业最近设计选用的执行器主要有英国Rotork、德国四门子公司SIPOS、重庆川仪等厂家的电动执行机构和气动执行机构。当用户对阀门控制精度要求高,或者工作环境复杂、以及需要实现远程控制,一般都选择智能型阀门电动执行器。 2.4辅助控制仪表 要构成过程控制系统,除了变送器、控制器和执行器等优秀仪表外,还需要配置显示记录仪表和其他辅助控制仪表,辅助控制仪表主要有电源箱、配电器、隔离器、操作器、安全栅、阀门定位器等。目前,企业使用的各类辅助仪表主要是国产的DDZ-Ⅲ/S型仪表,有些企业选用了智能操作器和HART安全栅,如包钢集团使用国产DFP配电器约占47%,现场评价很好。有些企业选用国外的安全栅和阀门定位器,如本钢炼铁使用P+F公司Z787H齐纳安全栅和SIMMENS的6DR50系列电气阀门定位器,包钢集团使用日本koso的EPA/EPB系列电气阀门定位器和SIMMENS的Ps2、6DR50系列电气阀门定位器,现场评价很好。 3结语 冶金工业控制仪表的应用和发展极大地推动了冶金工业的发展,是实现冶金生产自动化的关键所在。围绕工厂整体自动化的总目标,冶金工业正在大量采用DCS、FCS系统,智能控制仪表特别是现场总线控制仪表的市场占有量的逐年增加是控制仪表应用发展的必然趋势。 作者:方景林 李红 才勇智 单位:辽宁科技学院电气与信息工程学院 冶金工业论文:污水回收利用冶金工业论文 1污水处理系统需求 以往仅只满足污水处理要求的处理系统,通常总的处理环节为:分离-沉淀-排污,然而现如今除了最基本的污水处理需要外,对于环境保护、节约资源更提出了新的要求。不仅需要对治污排污量予以精确严格的监测与计量,对于输入的原水、沉淀池用水、调节池用水等利用量、循环回用量均需严格计算与检测。这也是我们此篇文章所要介绍之方案所拥有的特色系统功用,详见下文。 2工艺流程 2.1基本工艺流程 基本工艺流程中分项工艺总体难度适中,实现无困难,衔接得体,目的清晰,便于管理。 2.2各环节加强化学处理,高效分离 冶金污水通过收集沟道进入预先设置的集水池,随后进入沉淀池,由提升泵提升至浅层气浮系统(后文将详加解述)。废水经提升泵提升后,投加混凝剂PAC,通过充分混合搅拌使得PAC混凝剂药剂与冶金污水充分混合,之后流至机械搅拌反应池,利用机械搅拌加速其化学反应,污水中的悬浮物逐渐形成絮体。随之连接特别设置的旋流反应器,加强在PAC混凝剂作用下的化学反应。然后在旋流反应器后仍旧连接相同的管道混合器,其内投加絮凝剂PAM,使得投加PAC后形成的絮体絮凝反应后增大。絮凝好的污水混合物随之进入浅层气浮,利用加压溶气系统产生的溶气水经减压释放形成的微小气泡与废水中的悬浮物絮体互相接触,水中悬浮絮体自然粘附在微小气泡上,随气泡的上升一起浮到水面,形成与下层水体有明显分层界限的浮渣,最后除去表层浮渣,从而达到了净化水质的目的。而经过浅层气浮处理后的清水则由重力原因流到地下清水池储存起来,由回用水泵抽取提升后送至冶金生产车间继续循环使用,且回用率相当可观。浅层气浮浮渣和污泥最终排放至污泥池,经过压滤机固化处理后外运并进行深挖填埋,保证不影响周边环境与生态。反应池、浅层气浮中的放空废水以及板框压滤机的滤液排到污水池之后通过污水泵的提升,回到污水处理系统进行循环处理。 2.3浅层气浮回流原理,缩短分离时间 本项目解决方案采用QF型高效浅层的气浮装置。该气浮装置针对以往之一般气浮池在进出水等方面的劣势,特别将其原水进口和净化水的出口设计为移动式,其目的在于缩短原水气泡整个上浮过程所经历的时间,意即在原水向气浮池流动的同时,池中布水管向着原水流出的相反方向而移动,使得进入池中的原水相对于水池基本处于相对静止之状态,水中的气泡因此而沿着与水平面相垂直的方向向上浮向水面,上浮速度接近原水中固态物质的上浮速度(4~10cm/min),因此原水中的悬浮物能够以接近于T=3min的上浮速度很快的浮到水面上,而浮渣层下的净化水仍停留在下层的原处,当净化水抽提管移到此处时,净化水就能被抽送水泵抽取而排到水池外。在这里,为求达到使得水泡垂直上浮的效果,最突出的问题便是需要使进、出水口能够同步移动,我们在此项目解决方案中,将该机设计为圆形,进、出口管均安放在一定的装置上,使它围绕着转轴中心旋转,这种旋转移动的布水方式巧妙的解决了我们的优秀问题。由于原水中的悬浮物从水中浮到表面的速度快,可以达到三分钟净化原水达标的效果。净化时间缩短,在整个系统的污水处理能力与效率上自然获得了显著的提升。 QF型高效气浮主机系统详述气浮物理固液分离技术在污水处理中应用非常广泛,适用于气浮处理的设备也有多种,但其优秀都是通过产生微生气泡,使絮凝颗粒附气上升分离。微细气泡的产生主要是通过电解、分散空气和溶解空气再释放等方式。QY-QF型高效气浮设备引进日本新技术,运用高效溶气泵将水、气混合加压溶解形成溶气水,再减压释放,微细气泡析出与悬浮颗粒高效吸附而上浮,从而达到固液分离的目的。气浮系统集进水、絮凝、分离、集水、出水于一体,与传统气浮设备类似,设有稳流室、溶气释放室,使处理性能更稳定,不但效果更优越,而且对于传统设备改造尤为适宜。尤为其中的QF型高效气浮主机系统有代表性,它集凝聚、气浮、清渣、沉淀、除泥为一体,整体呈圆柱形,结构紧凑,池深较浅。气浮装置的主体由池体、旋转布水机构、溶气释放机构、转架机构、集水机构,撇渣机构六部分而组成,进、出水口与排渣口全部集中在池体中央部分,布、集水机构、清渣机构都与框架紧密连接在一起,围绕池体中心转动。 新型浅池气浮装置系圆形气浮池,最大的工艺结构特点是中心进水旋转布水,掺入混凝剂发生絮凝后的原水与溶气系统产生的溶气水相互接触混合之后,在稳流,整流装置的作用下,水流基本处于稳定的状态,在此环境条件下完成固液的分离反应与传统气浮装置比较,从根本上改变进、出水方式,消除了固液在水流动态情况下进行的不利因素,使水的停留时间仅保持在4-6分钟以内(由旋转速度调整),也随之将气浮池的有效水深降低到仅400-500mm之间,较之传统气浮装置池子的深度降低了3-5倍以上。这里凝絮好的原水是指在原水中加入絮凝药剂PAC或PAM(PAC为400-1000mg/I,PAM为PAC的1/5左右),经10-15分钟的有效地絮凝反应,形成的原水。具体药量及絮凝时间,絮凝效果须由实验测定。提供成套设备总成及控制系统,通过集中控制与分散控制相结合,以使设备达到最佳运行状态。由于旋转布水器和稳流整流装置发挥作用,使得池内产生了无数个互不干扰的分离反应区,各分离反应区也随着循环周期(可调整的旋转速度)所产生的时间差相继出现或结束。分离反应结束之后在池内自上而下形成了浮渣层、清水层以及泥沙沉积层,其分别配备了同步与之转动的池底清泥装置,在这里,除了泥沙将被按时定时的从池底排出泥槽以外,净化水、浮渣再次循环进入分割的中心筒之内,从池底连续排出池体最终流入储存池,以上述过程为完整的工作循环,设备如此周而复始的连续工作。总体功能特点①.溶气泵边水和气同步吸收,在泵内进行加压混合、气液溶解率高、细微气泡大小平均小于等于30um;②.溶气的水溶解率高达80-99%,较传统气浮效率高3倍;③.自动控制可行性高,易操作、易维护、噪音污染低;④.溶气泵可取代循环泵、空压机、溶气罐、射流器及释放头等组成的复杂系统。 3结语 我国选矿及冶炼工业废水的排放量约占全国工业废水总排放量的12%左右。因此,提高废水处理率与水重复利用率是冶金行业内实现节能减排与资源化的关键环保手段之一。工业循环水排污水的处理是实现"零排放"的关键。我们提供的污水处理系已经经过相当一段时间的生产实践在实际项目中的验证,系统设计成熟,可应用性强,该系统可以说是目前设计最优化、成本核算最小化的系统,而且占地面积小,安装简单,同时可节约了大量安装成本。冶金污水处理手段方法不一,原理及工艺更是千差万别,更出于不同项目所产生的废水的种类繁多,因此不可能有统一的废水处理模式,对不同的企业应该有不同的处理工艺来优化处理废水问题。但当前的时代任务告诉我们,目前虽然有很多污水处理的研究和成熟的处理工艺,但大部分企业只进行了部分处理,只是在一定程度上降低了污水对环境造成的污染,并未真正意义上关注在污水处理影响下的可持续发展,因此我们要积极推广类似本文所述的新产品,新工艺,不只将污水处理拘泥于简单的处理两个字上。提倡以废治废,降低成本,提高废水的回用率,从源头根本上解决污染问题。 冶金工业论文:厂房维修冶金工业论文 一、根据实际情况,确定维修保养计划 xxxx钢铁公司地处沿海地区,应根据气候环境及使用功能确定工业建筑物的维修内容、施工方法;并考虑成本控制及工期(影响生产主线、危及人员安全的要按抢修模式组织施工)要求,从工业建筑物的现状入手、必要时进行可靠度鉴定;准确判断该建筑物的地基基础、结构主体、屋面防水等现有状态。建筑饰面维护,可以结合厂容厂貌美化要求进行涂装;屋面工程的维修维护,要从渗漏点分布、屋面板开裂情况及钢筋锈蚀程度、屋面板变形等入手,分析原因,制定屋面维修方案时采用更换防水层、补强结构、封堵裂缝;或是拆除结构层、翻新,或者平改坡完善防水功能。随着产品生产线提升,需要对原有建筑物进行技术改造,而功能改变的维修是一种对原有建筑物使用性质、结构受力的改变,特别需要慎重。首先对建筑物进行结构鉴定,再委托有资质的设计单位进行结构验算、设计。 二、房屋维修的系统管理 1.维修工程的特殊性 维修工程的施工对象、施工方法、施工环境、施工机械的使用与新建工程差别很大。特点:施工对象是对已有建筑物;施工方法,维修工程工程量小,原样修复,材料品种、规格甚至颜色都受到原有建筑物限制,要通过现场查看、市场比对采购、安装(修复),效率低、速度慢;施工队伍的选择:首先选具有总承包资质的维保公司进行施工管理,包括施工质量、迅速反应、成本控制及安全管控,它必须具有健全的管理体系和规章制度,保障能力强。根据其特点:允许分包技术性较强的专业施工,如专业测量队伍、专业钢结构施工队伍等;施工环境:维修工程大多局限在已有建筑物内,场地小,施工材料运输、机具入场困难,作业时间、作业空间,受生产设备运转限制,效率难以充分发挥,施工场所存在各种危险源,时刻危及着生命安全及职业伤害。施工前要办理各种施工手续,三方挂牌。必须配备的劳动保护用品有安全帽、安全鞋、安全带及氧气报警仪和煤气报警仪;加上周围环境影响施工如噪音、灰尘、油污及有害气体,还必须佩戴防尘口罩、手套、护目镜、耳塞等。废弃物、渣土大多为有毒有害物质,要定点处理,不可乱弃,避免二次污染。受工作面的限制,施工机械难以施展,只能使用使用一些手头工具,效率低,安全和质量控制难度大,即使使用机械器具,措施费用相当昂贵。 2.根据维修工程特点,进行维修管理策划 根据点检状况,确定维修内容、范围、标准,编制维修工程预算、施工方案及验收办法约定工期,减少随意性和盲目性。施工队伍是长协合同单位,有相应资质、业绩和荣誉,一专多能;在合同中约束费率,实行总成本控制。项目安排,受资金投入限制,不一味地强调逢损必修,而是分轻重缓急,以满足生产需要及安全保障为前提,注重结构安全。尽量避免生产和维修同时进行,施工时切断水、电、气源,点检、操作、施工三方挂牌作业,减少因交叉作业带来的安全隐患;施工场所要封闭,减少周边环境和施工的相互影响。同时遵守建筑物安全使用“十不准”的要求,不破坏原结构、不破坏防水系统、不损坏沉降观测标志、不乱开孔打洞等。根据现场条件允许,选择小型的施工机械时,需要检查相关证件及办理安全作业手续。动土作业,首先确认地下管线现状,并办理动土作业手续。 3.过程控制,确保质量 维修工程有时需要更换部分结构件,需要查阅档案,走访建设期的管理人员,以便掌握建筑物现状,准确编制维修方案。拆除是对现有建筑物隐蔽工程的揭露,拆除后,会出现与原设计要求不符的情况。一是设计有变更,另一方面是原建筑物已进行过改造,还有可能就是建筑施工时质量关控制不严。施工管理人员在拆除阶段进行随时的跟踪,发现问题,及时反馈给技术人员,以便对原定的维修计划进行完善。条件允许的情况下,进行改善性维修。例如:在进行金属屋面维修时,发现受恶劣环境侵蚀,屋面檩条锈蚀严重,且檩距较大,请示研究后修改方案,将檩距进行加密,由4.5m改为3.0m,油漆由醇酸漆改为MP钢结构专用防腐涂膜,延长结构使用寿命。还有电气室砼屋面渗水,拆开防水层后发现防水卷材直接铺贴在结构屋面板上,修复施工时,进行建筑找坡,防水卷材由SBS改为三元乙丙、KR防水专用胶水。维修工程施工过程要跟踪,根据维修方案,将难点、关键点作为质量控制点。对重要的隐蔽工序要指出停止点、见证点、旁站点;数量较大且在重要部位的施工材料,要进行必要的抽样检测;对于办公场所的装饰材料,要进行对人体有害物质的检测。安全施工,预防为主。屋面翻修施工,要搭好临边防护;室外粉刷要搭设双排脚手架,特别注意连墙件设置可靠。在密闭的空间进行施工时,要注意通风,佩戴煤气、氧气报警仪,以防止发生窒息、中毒。每一年度的点检情况要进行整理,形成书面《工业建(构)筑物安全评估》报告,主要内容有查出的问题记录、处理措施、处理结果,未整改的遗留问题。报告要上报给生产使用方及本单位上级领导,以便安排工业建(构)筑物下一年度维修计划和资金投入。细节决定成败,过程产生结果。只有细致点检,精心组织,才能确保冶金工业厂房维修工程的功能、质量、安全目标的实现。 作者:张景才 周建波 史琳 单位:上海宝钢工业技术服务有限公司宁波分公司 宁波钢铁有限公司焦化厂 冶金工业论文:车间通风冶金工业论文 1输送气体中含有一定的一氧化氮等物质 除了硫磷物质之外,在冶金企业车间生产过程中,一氧化氮是一种重要的伴生气体,对车间内空气的影响比较强烈,不但危害了车间的作业工人,同时也对周围环境造成了严重影响,因此,有害气体必须得到及时处理。输送气体中含有较多的固体小颗粒。结合冶金企业车间生产实际,除了气体污染之外,在车间内也含有大量的固体小颗粒,对作业工人的呼吸系统造成了严重的危害。因此,正确分析冶金企业车间的气体成分和性质,对制定具体的通风措施具有重要作用。 2冶金企业车间通风应做好风机选型 风机根据工作区域不同分布,对粉尘和各种气体浓度比较大的工作区域采取多个风机共同作用,几个为一组的方式,沿着尾气处理排放的方向布置。为了满足铸造车间内的环境要求,通风机通常配有整体消声器。在调节空气质量的同时,通风机可达到减小噪声的作用,经叶轮作功后,从通风机出口高速喷出。基于这一认识,做好风机选型,是提高冶金车间通风效果的重要措施,对冶金企业车间安全生产具有重要的促进作用。结合当前冶金企业车间气体的性质,在风机选型上,应从以下几个方面入手:(1)风机选择必须满足高效性原则。在风机选择过程中,基于风机在通风中的重要作用,风机只有在工作效率上满足实际需要,达到较高的通风效率,才能满足冶金企业车间通风需要。因此,风机选择中应将高效性作为衡量风机是否达到工作要求的重要指标,做好风机的选择工作。(2)风机选择应对硫磷气体有较强的针对性。由于冶金企业生产车间内硫磷气体含量较高,在通风过程中,只有对硫磷气体排放具有较强的针对性才能满足车间生产需要。为此,在风机选择过程中,应将硫磷气体作为重要的衡量指标,保证硫磷气体的排放能够被迅速排风系统带走,达到净化车间空气的目的。(3)风机选择应重视其抗腐蚀和换气率等指标。在冶金企业生产过程中,车间内气体中硫磷的含量较高。而硫磷会对风机产生较大的腐蚀。因此,在风机选择过程中,将风机的抗腐蚀性和换气率作为主要指标是十分重要的。基于这一认识,风机选择必须满足抗腐蚀和换气率等基本指标。 3冶金企业车间通风应做好除尘器选择 在冶金企业车间通风过程中,除了气体之外,空气中的灰尘也是重要的污染源。在这一前提下,做好除尘器的选择,是消除空气中多种杂质的有效手段。为此,做好除尘器选择,是提高冶金企业车间通风效果的重要手段。通过了解发现,常用的除尘器主要有分室反吹袋式除尘器,机械回转扁布除尘器,低压脉冲长袋除尘器,三种除尘器各有优缺点。静电除尘系统由除尘机和附属设备组成。为确保集尘、除尘效果需要配备水处理装置、送风机、控制器、高压发生机、计测器等装置。工作机理是在带负电放电极周围的空气被电离形成电晕区,电晕区内的空气电离后,正离子很快向负极移动。基于各种除尘器的优点,冶金企业车间在通风过程中的除尘器选择应把握以下原则:(1)除尘器必须具有较强的针对性。由于冶金企业车间的粉尘含量较为复杂,要想提高除尘效果,就要在除尘器的选择中使除尘器能够实现对特殊粉尘的清除,保证车间内的空气质量满足实际需要,达到净化空气和提高空气质量的目的,提高车间的整体除尘水平。(2)除尘器应满足车间除尘的工作指标。在除尘器选择过程中,除了要提高除尘器的针对性之外,还要使除尘器满足除尘的工作指标,使除尘器的工作效率能够满足实际需要,达到提高除尘器除尘效果的目的。因此,将工作指标作为重要的衡量标准,是提高除尘器除尘效果的关键。(3)除尘器应能够适应冶金企业车间的恶劣环境。由于冶金企业车间的生产环境相对恶劣,除尘器在选择过程中只有具备适应恶劣工作环境的能力,才能提高冶金企业车间除尘效果的目的,保证冶金企业车间的除尘和通风满足实际需要。因此,工作环境是除尘器选择必须考虑的因素。 4结束语 通过文章的分析可知,在冶金企业车间生产过程中,应对通风引起足够的重视,并从做好输送气体的性质、做好风机选型和做好除尘器选择入手,提高冶金企业车间的通风效果,保证冶金企业车间通风质量满足实际需要,达到保障冶金企业车间安全生产管理需要的目的,为冶金企业安全生产管理提供有力支持。 作者:孙纳 林洁 单位:无锡市疾病预防控制中心 冶金工业论文:新工艺及新技术冶金工业论文 一、教师在课堂中的作用 学生完成任务之后,教师要进行纠正说明以及总结评价,从而保证学生所讲内容的正确性以及完整性,进一步深化教学内容。除了专业问题外,每位学生要发表学习过程中的一些感受,其他学生要进行提问,使学生们都参与到课堂中来,提高学生们的学习兴趣。在学好专业知识的基础上,培养学生们的创新意识及科学素养。最后由教师进行总结与评价,评价内容包括学生在此次任务完成中的表现,对目标知识掌握的程度以及解决问题的能力和创新思维的能力等。 二、立体式教学法的应用 立体式教学法旨在保障知识传授的基础上,强化思维能力的训练。经过对三届选修冶金工程新工艺及新技术课程的研究生进行的对比实验教学,选取72名无显著差异的研究生作为研究对象,对立体式教学法进行了探索与研究。 1.对于拓展视野的帮助 研究生的学习需要以开阔的眼界来观察与研究专业领域内的热点问题。研究生不能沉浸在周围的小环境下,需要放眼世界,从更大的角度去审视问题、分析和处理问题。结果表明,绝大多数学生认为立体式教学法有助于拓展学生的视野,但仍有8%的学生认为该教学法无助于拓展学生视野。究其原因,主要有以下四点:(1)教师所设置的任务所包含知识面还不够广泛,具有一定的局限性;(2)学生在完成任务的过程中查找资料的途径比较局限,文献查阅能力有待提高;(3)教师应当收集一些学生收集能力范围之外的有用信息教授学生,从而起到引领作用;(4)各个学生在讲述自己所准备的材料过程中,因为个人表达能力等方面因素的差异,导致信息传递不畅。 2.思维创新能力的培养 有23%的学生认为,该课堂教学法对于其思维创新能力的培养非常有效,44%的学生认为该方法是有效的,完全认同的学生数量相对较少,同时,也有5%的学生认为该教学法对于其思维创新能力的培养没有效果。这主要是因为:(1)受大纲对于课程内容规定的限制,课程内容涉及面仍显较窄。因此,应该进一步加强授课内容的改进,强调交叉融合。(2)交流不足,学生们还没有完全适应该教学法,课堂上稍显怯懦,同时,教师由于长期受到传统教学思维的影响,在这种新型教学的课堂上,并没有完全消除“填鸭式”教学法的影响,教师往往在点评过程中,进行了某些灌输,对学生们的思考有些束缚。在立体式教学过程中,可适当邀请某些冶金领域知名教授前来参与课堂教学活动,与学生们开展对话与交流,锻炼学生的胆量,同时,也可以从自身实际出发,启迪学生们的思维,引导学生去发现问题。 3.对于提高科研能力的帮助 良好的科研能力是研究生所必须具备的基本功,这包括资料收集与处理的能力、科研创新能力、发现问题及解决问题的能力、逻辑思维与口头表达的能力等。研究发现,仅有20%的学生认为该教学法对于提高自身科研能力具有很大的帮助,这说明,就培养学生科研素养而言,该教学法仍需适当改进,以进一步提高学生的认可度。同时仍有3%的学生认为该教学法对于提高其科研能力没有帮助。究其原因,主要是:(1)学生的学习主动性有待提高。这需要教师融理论教学于实际之中,让学生明白所学专业知识的用途以及运用的方式,从而激发学生的学习热情。(2)在教学过程中,科研方法方面的内容应进一步增强,也就是增加方法论方面的内容,教授学生科学思考及科学研究的方法,从而帮助学生提高科研能力。 4.知识收获方面 对研究生而言,重在能力及方法的学习,但是作为课堂教学,知识的传授也必不可少,只是与本科生相比,所获得的知识应更加前沿,更加接近实际。通过调查发现,有20%的学生认为,通过该教学法,其所获取的知识量一般,更有5%的学生认为,并没有通过该教学法获取更为丰富的前沿知识。鉴于此,在应用这种方法开展教学时,应着重注意:(1)注重价值引导,强调知识的作用,诱发学生获取新知的欲望;(2)注意研究生教育过程中存在的“重科研、轻教学”的问题,处理好之间的关系,重视课堂教学,使学生的课堂学习与科学研究有机结合,实现课程学习为科研服务,在科研活动中又获取新知的良性循环。 三、结束语 基于冶金新工艺及新技术课程的立体式教学法,激发了学生主动接受最新前沿知识、科研动态及思维方法的兴趣,新工艺及新技术对于挖掘学生的创新潜能,培养学生的科学精神,调动学生的主动意识以及提高学生的创新素质具有良好的效果。同时,调查结果也可以看出,立体式教学法仍有进一步提升的空间。 作者:李林波 武姣娜 方钊 单位:西安建筑科技大学冶金工程学院 冶金工业论文:技术史价值冶金工业论文 一、冶金工业遗产所承载的技术史价值:以铁桥峡为例 以焦炭炼铁开始的近代冶金业的技术创新在工业革命时期对人类文明影响巨大,因此在工业遗产保护领域受到普遍重视。如英国于20世纪80年代末启动了历史遗迹保护项目,钢铁工业历史遗迹作为其重要部分,形成了398个影像资料和70个文件的档案记录。[4]在英国所有与冶金工业有关的遗址中,最重要的当然是位于伯明翰西北50公里的泰尔福德(Telford)地区的铁桥峡。近代冶金工业遗产对工业文明带来的巨大影响,其根本上是钢铁冶炼新技术及其大规模普及所带来的,从这一意义上,我们认为冶金工业遗产的技术史价值可以从四个方面来概括:一是优秀技术的发明或引进;二是新旧技术体系的交替;三是冶金产品如钢铁及其重要景观的形成;四是新技术及其生产系统对社会和文化的影响。而铁桥峡遗址具备了上述四种技术史价值的全部要素,围绕这些要素,相应的工业遗产保护和开发实践得以展开:第一,焦炭炼铁技术的发明和使用,是铁桥峡成为工业革命主要发源地的根本原因,也是其作为工业遗产的优秀价值所在。铁桥峡之所以成为工业革命的主要发源地,是因为1709年亚伯拉罕.达比(AbrahamDarby,1676-1717)在此成功地用焦炭炼出生铁,这一技术创新使炼铁业摆脱了对木材的依赖而获得充分的发展空间,也拉动了煤矿业的进一步繁荣。以钢铁为原料的动力机械、工程建筑和铁路交通因此得以大规模发展,人类开始进入“钢铁时代”。[5]基于焦炭炼铁在技术史上的意义,铁桥峡成为了英国工业遗产保护的首要对象之一,1959年,达比的焦炭炼铁高炉也因此成为首个被挖掘和保护的对象,其最初的目的是纪念Coalbrookdale公司成立250周年。直到1968年铁桥峡博物馆基金(theIronbridgeGorgeMuseumTrust)创立,负责对方圆6平方英里的铁桥峡地区的工业遗产进行保护和研究,铁桥峡工业遗产的保护和开发由此全面展开。第二,焦炭炼铁试验成功后,铁桥峡地区经历了近半个世纪的新旧技术系统交替的时期,这直接体现在高炉动力系统的变革上,这是焦炭炼铁系统得以最终确立并使这一地区成为工业革命摇篮的又一因素,也成为铁桥峡工业遗产保护和展示的主要内容之一。达比的高炉最初是靠上下水池的落差形成动力来鼓风的,为解决干旱的夏天上水池枯水的问题,最初是通过修建马车轨道来输送水,1742年,纽可门蒸汽机代替了马车,用于水的提升,高炉鼓风的动力仍然来自水轮机。直到1776年,直接将博尔登-瓦特蒸汽机用于鼓风的方法得以成功研制,蒸汽机才在高炉炼铁中取代了水力鼓风[5]。在铁桥峡,达比二世修建的上下水池间的运水轨道被保存下来,成为体现新旧动力系统交替过程的主要景观。科尔布鲁克代尔铁博物馆(CoalbrookdaleMuseumofIron)用文字、图片和模型,完整地展示了该地区新旧高炉技术系统的变迁过程,达到了更清晰地再现工业革命是如何发生的效果。第三,1779年修建的铁桥,作为世界上第一座用生铁建造的桥,是工业革命时期新炼铁技术所带来的钢铁新产品和新景观,构成了铁桥峡技术史价值的另一重要内容,这是炼铁新技术实现产业化的直接产物。而人们如何首次用生铁来建造这样一座大桥,本身就是另一项很重要的技术创新。针对高炉和铁桥,联合国教科文组织为铁桥峡作为世界文化遗产作出了以下两点评价:1)科尔布鲁克代尔高炉使亚伯拉罕•达比一世在1709年发明焦炭炼铁的历史得以永存。铁桥作为第一座生铁构建的大桥,同样是体现人类创造天才的杰作。2)科尔布鲁克代尔高炉和铁桥在技术和建筑发展历史上有着重要的影响。可见,正是因其在技术发展史上的意义,铁桥和达比的高炉成为铁桥峡工业遗产的优秀价值所在。此外,铁桥本身的建造技术的复原也成为了工业遗产的重要研究内容。1997年,瑞典画家伊莱亚斯•马丁1779年的一幅水粉画在斯德哥尔摩曝光,这幅画描绘了铁桥建造的方法。随后,大卫(DavidDeHaan)等人进行了详细的考古学、历史学和图片的研究,为了验证画中描绘的方法的可行性,2001年在铁桥峡地区的比利斯特山露天博物馆的运河上,一座按1:2的比例的铁桥使用18世纪的材料和技术建造起来,这一成果成为了展示铁桥建造技术的景观之一。第四,新技术引发的工业化导致运输、生活方式和城镇景观的改变,是铁桥峡地区在整体上作为工业遗产的价值体现,正如联合国教科文组织对铁桥峡价值评价的第3条称:“铁桥峡提供了近代工业地区发展的一个极具魅力的缩影。采矿区、运输业、生产企业、工人住所以及交通网络被很好地保留下来,形成了一个非常协调的整体,具有显著的潜在教育价值。”如果说炼铁炉和铁桥承载着技术本身的历史,那么因冶金业的兴盛而形成的工业社会,则属于“外史”范畴。对这一层面的历史价值进行挖掘,可以为工业遗产的保护和开发提供更广阔空间。铁桥峡现有的10个博物馆中,BlistsHill维多利亚城镇(BlistsHillVictorianTown)是游客参观人次最多的景观,19世纪后半叶的维多利亚时代被认为是英国工业革命的峰端,通过BlistsHill维多利亚城镇的重建,铁桥峡地区还原了19世纪经过工业革命后的英国人的生活状况,这个露天景观包括维多利亚时期普通工人的住房、银行、公立学校、药店、食品店、糖果店、铸铁厂、蜡烛厂、印刷厂,以及火车站和铁路等。这些展示也使铁桥峡地区作为工业遗产景区,更具观赏性和吸引力。 二、中国近代冶金工业遗产的技术史价值特征 中国是世界上发明和使用生铁最早的国家,然而土法炼铁技术是与传统的农业社会相适应的,并未导致工业社会的诞生。近代西式钢铁技术在中国的兴起始于19世纪80年代。相对于西方工业化国家而言,中国近代冶金技术与工业化历史有其自身的特点,使中国近代冶金工业遗产的技术史价值具有一些不可忽视的特殊性:第一,中国近代冶金技术史是一段单向的技术转移过程,且这一时期的技术引进并未带来中国钢铁工业的发达,这是中国近代冶金工业遗产技术史价值首要的特殊性。1885年至1936年,先后有贵州青溪铁厂、汉冶萍公司等钢铁企业在中国创办(见表1),主要设备和技术全部来自英、德、美、比利时等国,其中汉冶萍公司是唯一的煤铁一体化企业,其炼铁和炼钢设备的产能超过中国钢铁企业总产能的2/3,1926年随着汉冶萍公司冶炼设备全部停产,中国近代冶金工业化走向了谷底,中国所需的钢材回到了完全依赖进口的状况。[6]虽然中国近代冶金工业最终走向衰败,但这一时期的冶金工业遗产有着不容忽视的技术史价值。首先,汉冶萍公司等企业的遗存作为中国冶金工业近代化的起点,见证了中国最初的技术近代化的努力,无论其成败以否,意义均非常巨大。其次,客观还原这段艰难而曲折的技术引进史应成为中国早期冶金工业遗产挖掘和保护的主旨所在,对中国来说,这段充满挫折的记忆或许更值得珍视,这是中国近代冶金工业遗产与英美等国的不同所在。第二,在大规模引进西方技术的同时,近代中国广大的乡村仍然长期存在一个土法冶炼系统,为人们日常耕作和生活提供材料。中国早在春秋以前就发明了生铁冶炼,几千年来,铁是支撑中国传统农业经济系统的主要技术要素之一。明清时期,山西因坩埚炼铁的发展和丰富的铁矿资源,逐渐成为铁的最大产地,(图3)这一状况一直持续到19世纪末20世纪初。相对于欧洲,中国近代新旧冶炼技术的交替显得更为艰难和特殊。在对中国近代冶金工业遗存进行挖掘和保护时,我们不能将目光仅仅锁定在新式冶金工业遗存,还应该重视逐渐消亡的近代土法冶炼遗存的价值。正如下塔吉尔宪章所说:“许多旧的或废弃的生产工艺中人类的技艺,是极为重要的资源,一旦失传无可替代。应当被详细记录并传给后代。”而目前中国对在工业化进程中逐渐消失的传统冶炼遗存的关注远远不够。第三,近代新冶炼技术和工业发展所带来的社会变迁,是这段并不成功的工业化进程给中国社会和文化带来的最大影响,是中国近代冶金工业遗产技术史价值另一重要内涵,值得工业遗产价值保护中深入的挖掘和展示。近代随着汉阳铁厂等现代工业的兴起,以农民和乡绅两大社会阶层为基础的传统社会关系逐渐改变。首先,部分农民从乡村手工业者转变成了新式产业的工人。其次,乡绅阶层也发生明显转变。以汉冶萍公司为例,地方乡绅参与到大冶铁矿和萍乡煤矿的开发中。此外,为培养技术人员,士绅的后代被公司选派出国攻读采矿冶金等专业,成为中国第一批本土钢铁工程师。[6]从工业遗产的角度来说,中国目前保留下来的近代冶金设备、厂矿建筑等实物留存已经非常罕见,但我们在现存的企业档案文献中可以挖掘出一批反映技术与社会变迁极具价值的遗产。例如我们在英国谢菲尔德大学找到的汉冶萍公司送培英国的留学生的档案。借助对相关文献的挖掘和整理,可以使中国冶金工业遗产的内涵更丰富,也更具讲述历史和教育后人的功能。 作者:方一兵 姚大志 单位:中国科学院 冶金工业论文:冶金设备维修冶金工业论文 1企业要积极深入开展冶金设备精度维修 精度维修是指按照厂家所规定的维修方法对设备进行维修,让设备能恢复到出厂时的状态。开展精度维修主要包括一下几个方面的内容:在平常的设备巡检和管理中,对检测设备显示出来的异常情况作出正确的判断。企业要对设备的日常点巡检与维护进行重点关照,使用相应的检测仪器对设备进行检查,然后在所检测出数据基础上进行科学合理的分析和判断,将分析后的数据交给专家后,结合专家的意见制定出科学合理的检修方案,与此同时设备的操作者也要主要保护好机械设备,培养其爱护设备的责任感,让其平常使用设备的时候注意对设备的保护,做到爱护设备、科学的使用设备。另外企业要制定出合理的设备使用时间和润滑剂的添加方案,周期性地对设备使用润滑油,让其在良好的状态下运行,延长他们的使用寿命。如今,设备的振动是减少设备寿命的原因,设备振动的情况不仅反映了设备运转是否良好,它也是检测设备检测设备事故原因的重要参数,这对机械的维修有重要的意义,因此我们要对设备的振动情况高度重视,在买回来新的设备后,要依据说明书来对设备的振动情况进行检测,对于振动不合理的设备要严格把关,禁止其运行。在对设备的进行日常检查的时候要依据厂家的维修说明来进行,对需要维修的项目提前做好维修的标准,对设备运行的各个参数进行检查,确定好问题,在对设备维修前要将维修的项目、标准与措施的技术告知每个维修人员,务必要让每个参检人员心中有数,对一些重点的维修项目要重点控制,并且要对维修的质量严格要求,等验收人员验收达标后再对下一项进行维修检测;细节决定成败,企业要对设备进行精细化管理,尽可能延迟机械设备的使用寿命,在对机械设备日常的维护中务必做到严格管理,把好质量关,实行这种管理制度首先要做的就是保证设备的运行情况达到规定的标准与精度,设备的配件质量标准也要严格控制,保证其光洁度、精度与热处理都要达到标准,在维修的时候也要执行这种标准,每个维修步骤都要认真严格完成,做到真正的精细化管理。[2] 2企业要根据需求协调人员分工且进行培训 企业在制定生产工艺和设备的维护检修方案时,把参与维修的人员的任务分配下去,将时间和空间协调好,做到不浪费人力和物力,每个人都要做适合自己的工作,建立有自己特色的设备维修管理模式和运行机制。在进行设备维修的时候要将资源统一调配,让维修计划快、精、准,并且尽可能地降低维修成本。对维修方进行安全教育培训。人员培训包括作业技能的培训与人员的安全教育培训。有一点要引起重视,人员的培训教育工作要好充分的准备工作,相关人员要拿出相应的计划,在进行人员的考核和检查时也要做好科学合理的安排:一要严格控制好参与机械设备操作最低标准,在人员上岗之前要将三级安全教育工作落实到实处;二是对于现场的操作人员要让其熟悉机械设备的安全生产知识与安全操作规程,让每个操作人员人手一本册子;三对于机械设备管理人员也要加强其安全责任意识。每一位设备管理人员都要树立一种理念,那就是“全员安全教育培训”。只要涉及到机械设备,不管是直接还是间接都要参加安全教育培训。不仅是领导层面的人员,甚至包括生产者的家属,加强他们对生产劳动安全的意识,学会自我保护的方法和应急事故的处理办法,摆正自己的思想,重视安全生产,才能从根本上避免安全事故的发生。 3结论 如今随着科学技术和经济的发展,如今的冶金产品也不是过去能够比拟的了,现代化的冶金设备已经走在了高精度、大型化的道路上,以往的的冶金设备管理和维修的制度已经不能满足高精度的冶金设备的要求了,企业要想提高其市场竞争力,增加其经济收益,就要采用先进的机械设备维修和管理手段。 作者:刘莫言 单位:鞍山宝得钢铁有限公司 冶金工业论文:承包企业现场装配冶金工业论文 一、现场装配进程中的细节把控 1、现场装配进程中的进度把控 整体承包企业对分管企业所上交的整体规划,需对其项目规划做好详细的校验,进而保障可实施性。分管单位在规划、制造、装配、调整等各个程序时段需安排专业工程师做好督促监管工作。在装配进程中的进度把控上,分管单位和整体承包与业主要求做好沟通调整工作。为了达到项目进展把控的整体目标,需把处在同一时段的分管项目抑或是不同时段的分管项目整合成一个总体,从而方便对项目的整体做好把控。再者,将完整的项目规划作为基本,编订出每年、每月、每周的规划等,分派到每个施工分部,其再依据获得的各层规划做好人力、物料、器械的调整和协作工作。在具体的实施进程中,需根据各层规划对关键环节实施考核,督促规划的贯彻实施情况,从而规避在工作进程中发生延期的状况。 2、现场装配进程中的质量把控 唯有过程中的质量完全合乎要求,项目的整体质量方可以保证合格。所以在详细的施工进程中,需采取动态管控,应用防止和质量严抓综合的工作形式。对工程质量的检验关注点需集中在对规划实施成效的检验上,工程负责人要求亲自对质量规划的落实情况做好查验,要是发生偏颇,需即时做好调整。质量进程把控,其要求以每个分管企业的自控查验为根基,整体承包企业的监督机构对它进行核实,最终再让业主做好验收的三大层级查验机制。整体承包工程负责机构唯有在三方查验合格后才能够付款。工程部全部职员均需要具有质量是根本的理念,需明晰有关职位的质量权责与重任。 二、怎样处理进度和质量两者间的不可调和性 1、加班追赶 在工程开动的初期,假若现场出现质量不妥的情况,应当采用各种举措来做出补救。然而在工程中期,为了保证工程可以依照规划开展下去,从工程总体来看,加班不失为好的策略,尤其是当工程接近末期时,在最后期限和业主等各方压迫下,加班是加速进展的最佳选择。然而加班会加大人力成本与别的福利费用,并且长期加班不仅会削减施工效率,还会由于加班职员不可以如常休息而影响后面的正常工作。 2、资源的再调配 工程责任人必定要明晰在诸多要素里面,什么是影响工程成效的重点要素,假若在工程施工进程中发现的质量难题没法获得解决,那一定是重要环节出现了问题。原因剖析完毕后,则能够对已有的资源做好再调配。由于对整体工程来讲,其间有些项目能够拖延施工,如此则能够把这项资源调配到重要项目上。然而在采取上面方法时要求考虑全面,以防由于考虑不全面而制约到总体的项目进展。 三、造成过程管控付诸东流的原因 1、业主层面的原因 第一,整体工程项目的施工期限太短,造成得标单位没法在确保质量规范的基础上按时竣工。第二,在招投标进程中,没有对投标价位与施工期限做好科学的安排,没有充分预估项目造价受工时削减的影响。最后可能会虽是标价减少,然而总体质量没法达成要求的水准,最后造成把控的目标没法实现。 2、分管单位和整体承包单位的原因 第一,没有编订科学的施工规划,所编订的规划由于业主原因而和现实情况相差甚大。第二,在投标时段为了得标,没有对项目工时和总体造价做好合理预估,造成在往后的施工时,由于总体造价太低,极难要求详细的施工承包企业添加投资,最后造成工程不能如期竣工。 四、结束语 进程控制是通过自身改变的应对机制,可以高效解决进展与质量关系的改变,可以在规划许可的范畴内快速做好调整,确保进度过程把控目的地达成,已变成当代冶金工业工程统筹的关键方法。这篇文章经过阐述冶金项目中面临的各大难题给出了控制方略,以期字往后的实施中可以规避以上问题,更为顺畅地实施施工。 作者:李淑玲 田增强 单位:河北大自然中宇安全评价有限公司 唐山市古冶国义炼焦制气有限公司 冶金工业论文:铌钽矿处理冶金工业论文 1.二次金属回收 铌钽资源价格昂贵,因此二次资源有着重要的回收价值。铌钽二次资源主要来自铌钽冶炼过程中产生的肥料及铌钽制品在使用过程中报废的元器件[25]。对于纯金属废料,一般经化学清洗后再采用真空熔炼、电子束熔炼和氢化制粉等火法回收[26]。对于硬质合金废料,铌钽的含量较低,仅作为富集物回收,处理方法有锌处理法及硝酸钠熔融富集法,经处理后的富集物含铌钽可达30%。对于铌钽电容器废料的处理比较复杂,首先得采用化学法或机械法除去外壳,然后采用钠还原或碳还原脱氧,然后再进行电子束熔炼得到铌钽锭[27]。此外,对于废铌钽酸锂单晶回收,开发出了铝热还原法,碱处理法等[1,27]。 2.冶金技术方法 2.1酸法 2.1.1氢氟酸法 对于铌钽精矿来说,氢氟酸法是一种应用比较常用的处理方法。该法一般采用60~70%的氢氟酸在90~100oC下进行反应,浸取反应通常在内衬铅,钼镍合金或镶砌石墨板的反应器中进行,搅拌装置需要蒙耐尔合金。值得注意的是,浸出液中铌钽的存在形式,与氢氟酸的浓度是密切相关的,对铌而言,随着酸浓度的增加,其存在形式会出现氟氧铌酸络合物型向氟铌酸络合物型的过渡:H2NbOF5H2NbF7HNbF6;对钽而言,则出现H2TaF7HTaF6的转化。当HF浓度 20%时,主要有如下反应:除了铌、钽外,其他元素如铁、锰、锡、钛、硅等也都能以络合物HFeF3,HMnF3,H2SnF6,H2TiF6,H2SiF6等的形式进入溶液,而稀土、铀、钍、钙等碱金属元素等会生成难溶的氟化物REF3,UF4,ThF4,CaF2等进入浸取渣中。对于后续的分离,主要用到的是萃取的方法。铌钽氟络合酸在一定酸度下能被有机溶剂(如甲基异丁基酮)选择性的萃取出溶液体系。萃取后的有机相再经酸洗、反萃铌、反萃钽、氨水中和等步骤可分别得到钽、铌氢氧化物;再经过干燥及煅烧,即可得到氧化铌和氧化钽产品。为加快反应速度以及提高钽铌矿的分解率,浸取时会加入硫酸。硫酸的加入也有利于后续萃取工段去除杂质的效果。典型的操作步骤为采用60~70%浓度的HF,反应温度为90~100oC,耗浓硫酸量按照化学反应计量比的105~110%,精矿的磨碎粒度 74μm。反应时,首先控制反应液的温度在50oC左右,将磨好的精矿边搅拌边加入到反应器中,此时需要控制加料速度,防止反应剧烈造成HF的挥发。加料完成后,升高反应器的温度至90~100oC并搅拌继续反应约4h。反应完成后,冷却反应液至室温并过滤,滤液进入下一步的萃取工序。利用该法铌钽的浸取率在98%以上。氢氟酸的使用不可避免的会产生很多环境问题,虽然有很多研究人员已经着手解决该问题,如Meyer[28],Brown等人[29]等,但治理成本较高,工业应用前景并不被看好。如何开发出高效提取铌钽矿中有价资源的无氟化工艺路线,将是铌钽工业的研究热点。 2.1.2硫酸法 硫酸法主要用于易分解的复合矿,可以回收矿石中的有价金属,有着较高的浸取率。硫酸法可以分为硫酸溶液浸取(100~200oC)和硫酸化焙烧(200~330oC)。铌钽能和硫酸作用生成多种硫酸盐,不过铌更易于被还原成低价以及发生水解。在硫酸介质中铌很容易被锌汞齐、金属镁和碱金属还原到+3价,而钽很难被还原,而且只能到+4价,铌和钽在硫酸介质中表现出较大的差别。硫酸溶液浸取时,反应温度控制在120~200oC,硫酸浓度为40~60%,可使精矿中的大部分组分都能转化成可溶性的硫酸盐。过滤后的滤液,用少量的水稀释溶液,碱土元素的硫酸盐水解产生沉淀,分离沉淀后调节溶液的pH值,可分别沉淀出铌钽的氢氧化物纯液,不过也可以直接从硫酸溶液中萃取分离铌和钽。为强化铌钽的浸出效果,硫酸溶液浸取过程中常加入氟化铵等[11]或硝酸[4,30]。在硫酸溶液浸取中加入硝酸,主要起到氧化剂的作用[4,30]。El-Hussaini和Mahdy[4]曾经利用硫酸-硝酸混合溶液,对含有褐钇铌矿、黑稀金矿和铁钛铀矿的原矿进行了有价金属元素的提取。通过各因素如温度、硫酸-硝酸浓度、时间、矿/酸比等的考察,得到了较优的浸取条件:混合酸中硫酸浓度为10.8M、硝酸浓度为5.3M、酸矿比为3:1、反应温度为200oC、反应时间为2h。结果表明几乎全部的铌和钽全部浸取出,同时Th和稀土元素的浸取率能分别达到86%和70%。硫酸化焙烧对于铈铌钙钛矿的分解有着很好的效果。一般是将铌钽粗精矿和浓硫酸(85~92%)按照一定的质量比(1:2~3)进行配料,然后置于马弗炉中进行焙烧,温度为150~200oC。此外,在焙烧时常加入少量的硫酸铵以防止反应物烧结。焙烧过程中,铌和钽在大量钛存在的条件下以同晶形杂质进入硫酸钛复盐。焙烧完后对熟料进行水浸可使铌钽可以进入溶液中。此外,熟料也可以采用硫酸(150~300g•L-1)及双氧水(10~30g•L-1)溶液浸取的方法。这时主要生成可溶性的过氧络合物,如H2NbO4(H2NbO2(O2))、H2TaO4(H2TaO(O2)2)等,溶液再进入下一步的分离纯化。当硫酸铵的用量较高(粗精矿:硫酸铵=1:1.4)时,在硫酸化焙烧温度为230~270oC的条件下,所生成的铌钽复盐不会被钛所同晶置换。此时将熟料进行水浸,铌和钽则以络合硫酸盐的形式进入到溶液中。 2.2碱法 碱法分解钽铌矿主要采用氢氧化钠和氢氧化钾试剂,也常采用NaOH+Na2CO3或KOH+K2CO3的混合试剂来降低熔融物的熔点和粘度。按照分解工艺来说,碱法可以分为碱熔法、碱性水热法和KOH亚熔盐法。 2.2.1碱熔法 碱熔法的一般工业实施方法基本相似,首先将混合试剂放入到钢制坩埚中在400~500oC下进行熔融,然后边搅拌边加入粒度为0.1mm的精矿,此时应控制精矿的加入速度,加入速度过快会引起激烈反应而导致熔体喷溅。精矿按照与氢氧化钠(钾)重量比为3:1的比例进行加入。加入完成后,将反应釜的温度升高至800oC,并维持约30min,然后将熔体倒入到水中进行水淬,或薄层倒入铁盘中。钠分解时多钽酸钠和多铌酸钠与氧化铁、氧化锰均转入到沉淀中,而大部分硅、锡、钨、铝等元素以硅酸盐的形式进入到溶液中,实现了与铌钽的分离。过滤分离后的固体渣用盐酸在一定温度下进行分解,铁与锰则进入到溶液中,多钽酸钠和多铌酸钠转为氢氧化钽和氢氧化铌,经水洗,烘干等步骤,即可获得工业纯钽铌化合物。用氢氧化钾做熔剂时,水浸反应完成后的熔体,大部分的钽和铌以可溶性的多钽酸钾和多铌酸钾的形式进入到溶液中,氧化铁、氧化锰和钛酸钾则留在水浸渣中。此时向水浸液中加入氯化钠,可以使得铌和钽以多钽酸钠和多铌酸钠沉淀的形式全部沉淀出来。再经过盐酸处理即可获得钽和铌的混合氢氧化物。该法的缺点是钽铌的回收率偏低,约为80%,不过采用氢氧化钾分解所得钽铌混合物的纯度较采用氢氧化钠制得的要高,相对来说流程较长。 2.2.2碱性水热法 为解决碱熔法分解钽铌矿中的不足,前苏联学者开发出了碱性水热法,亦称碱溶液高压釜分解法。利用该法可使得钽铌的浸取率在90%以上,并使得碱耗降至碱熔法的1/6,不过该法一直未实现工业化。该法采用30~40%的NaOH或KOH在温度150~200oC下与精矿进行反应2~3h,分解时首先生成可溶性的多钽酸和多铌酸,随后转化为不溶性的偏钽酸和偏铌酸。将用NaOH水热法处理钽铌矿后得到的溶液过滤,滤液补充碱后返回釜中再利用。滤渣用15%的盐酸(固液比1:1)在温度80~90oC下进行酸洗30min,得到的不溶性偏钽酸钠和偏铌酸钠在室温下即可被10~20%的氢氟酸所溶解,进入下一步的钽铌的萃取分离。采用KOH对钽铌矿进行分解时,典型反应条件为33~37%的KOH,反应温度为200oC。为提高生成多钽酸和多铌酸的速度,需要加入一定量的氧化剂。根据生成的六钽(铌)酸钾在KOH溶液与水溶液中溶解度的差异,可先将分解后的沉淀物进行水洗,将钽铌转入到溶液中。然后将溶液进行蒸发浓缩,重新加入KOH以沉淀出六钽(铌)酸钾,得到的沉淀物经盐酸分解后即可得到纯度较高的铌钽混合氧化物。 2.2.3KOH亚熔盐法 最近几年来,中国科学院过程工程研究所张懿等[31-34]从生产源头着手,研发了KOH亚熔盐强化浸出低品位、难分解铌钽矿的清洁化工冶金共性技术。亚熔盐为原始创新的反应/分离介质,定义为提供高化学活性和高活度负氧离子的碱金属高浓度离子化介质,具有低蒸汽压、沸点高、流动性好等优良物化性质和高活度系数、高反应活性、分离功能可调等优良反应、分离特性。 2.3氯化法 氯化法主要是利用铌钽矿中各元素的氯化衍生物的蒸汽压的差别,把精矿中的主要组分加以分离。该法在工业上一般用于处理复杂的钽铌精矿或锡渣。典型的工艺流程为:精矿在还原剂(如木炭、石油焦等)的作用下,在400~800oC下进行氯化反应,生成的沸点较低的铌、钽氯化衍生物在氯化过程中可被气体带走,经冷凝之后可回收。而沸点较高的氯化物,包括稀土,钠,钙及其他的氯化物则留在反应器中形成氯化物熔盐。还原剂的加入,可以使得氯化反应能有效的进行,并能提高反应速率,起着还原与活化的双重作用。工艺流程上一般分为团块氯化和熔盐氯化两种。团块氯化是将钽铌精矿和还原剂混合配料后,加入料浆或煤焦油进行压团成块,干燥之后置于700~800oC下进行焙烧,然后氯化。熔盐氯化是将磨细的铌钽精矿和石油焦一起加到熔融的氯化钠和氯化钾混合盐中,氯气由氯化器底部风嘴进入,氯气经过熔盐起到鼓泡的作用,使得精矿中各组分能发生氯化反应。与团块氯化相比,熔盐氯化具有氯化反应速度快并能连续化操作的优点。 2.4其他方法 值得注意的是,前述的方法大多适用于高品位的精矿。但对于难以富集的低品位矿来说,这些方法并不适用,尤其是对硅含量较高的铌钽矿,会引起大量的酸耗及碱耗,并造成分离纯化困难。相应地,其他方法,如硫酸氢钾法等也有了相应的研究。El-Hazek等[23]利用硫酸氢钾对埃及当地的铌钽原矿(Nb2O51.25%,Ta2O50.13%,SiO274%)进行了煅烧浸取,系统考察了矿/硫酸氢钾质量比、煅烧温度、煅烧时间等因素对铌钽提取率的影响,确定出较优的反应条件为:矿/硫酸氢钾=1:3,反应温度650oC,煅烧时间为3h,此时铌钽的提取率分别达到了98.0%和99.3%。虽然该法在铌钽浸取率上几乎达到100%,但其工业价值及应用前景还有待验证。另外KHF2熔融法主要用于化学分析,这些试剂价格比较高,工业应用价值并不高。 3.技术分析 处理铌钽矿常用的冶金方法及技术特点见于表1中。从表1可以看出,工业上目前最常用的方法仍是氢氟酸法。对于氢氟酸法来说,该工艺流程简单,分解温度较低(90~100oC)且浸取率高(98~99%),适于浸取高品位的精矿。不过,在精矿分解过程中,会有6~7%的HF挥发造成物料损失并会引起操作环境的危害。此外,该法对设备的材质要求很高,增大了成本投入。硫酸法应用范围较窄,只能用于易于分解的钛钽铌复合精矿,对于其他铌钽矿来说并不具有普遍性。硫酸法对反应器材质要求较氢氟酸法低,不过也存在着操作复杂,酸耗量大等问题。碱熔法是铌钽冶金工业上最早采用的方法之一,但也存在着碱消耗量大(约为理论碱矿比的6~8倍)、对设备要求高、碱性熔体操作困难、铌钽的单程回收率较低(仅为80%)等问题,目前该法在工业应用上已经面临淘汰。氯化法适于处理复杂的铌钽精矿或锡渣,不过也存在着设备腐蚀严重,对环境不友好,操作条件严苛等缺点,不符合当前节能减排的方针政策,目前在工业上的应用已经很少。 4.结语 本文总结了国内外铌钽工业中常用的技术路线及方法,并对各工艺技术特点分别进行了分析,结果表明,目前国内外铌钽矿的冶金技术仍主要以氢氟酸法为主。利用高浓度的氢氟酸产生的苛性条件来分解铌钽矿,这不仅对操作环境及周围环境有着危害,浸取之后的废渣同样给环境带来了巨大的污染。寻找出无氟化高效提取铌钽的工艺路线,是当前铌钽工业需要解决的难题之一。另外,我国的铌钽矿多为低品位难处理矿,如何开发出较为经济合理的处理低品位铌钽矿的工艺路线,是我国铌钽工业亟需解决的另一个问题。为解决这些难题,最新的实验室研究进展主要集中在亚熔盐法,硫酸化焙烧法和硫酸氢钾法等。这些方法对于处理低品位的铌钽矿都有着很好的效果,铌钽的浸取率都维持在一个很高的水平,有着良好的工业化的前景,不过为实现最终的工业化应用,还需要铌钽冶金学者大量的工作和进一步的努力。 作者:高文成 温建康 单位:北京有色金属研究总院 冶金工业论文:钢铁资源化冶金工业论文 1钢铁冶金渣的常规利用方式 钢铁冶金渣的常规利用方式可分为冶金返回材料、路和建筑材料以及生产农用肥料和土壤改良剂3种。转炉渣多用作冶金返回材料,相关研制开发分为烧结矿熔剂、高炉和化铁炉熔剂以及用作炼钢返回渣等利用方式,转炉渣中含有大量的氧化钙,可以替代石灰石,用作烧结熔剂加以使用,即在烧结矿中加入适量转炉渣,在烧结造球的同时还能提高烧结速度,并与转炉渣中的铁、氧化铁产生放热反应,为钙、镁碳酸盐的再分解提供所需热量;转炉渣还可以用作高炉或化铁炉的转熔剂,这样可以节省石灰石和生产所需的热能,只是目前这种利用方式并不多见,其原因在于高炉现多使用高碱度烧结矿来完成冶炼,石灰石已经很少采用,转炉渣替代石灰石的作用也因此受到了限制。由于冶金渣的物理性能和天然岩石比较相近,因此也广泛用作道路及建筑材料,在一些基础工程建设中的使用量非常大,如对矿渣砖的利用,加入适量的胶凝材料,再进行搅拌、成型、养护,进而制成建筑用砖,这种砖可用于房屋修建和地下荐椎等;对矿渣混凝土的利用,则是以高炉水渣为原料,加入水泥熟料、石灰等,混合放入轮辗机中,并加入水和骨料碾磨,进而制成矿渣混凝土,主要用作小型的混凝土预制件;再有,冶金渣碎石的颗粒强度还可以满足地基工程的需求,其密度及性能易与沥青结合,多被用作地基用碎石,用于铁路等地基工程的回填。此外,冶金渣的主要成分为氧化钙、二氧化硅,并含有各种复合矿物及微量元素,如Zn、CU等,这些均为农作物成长所必备的肥料,对冶金渣中的的有效成分加以利用,可以用作生产农用肥料和土壤改良剂,如未经炉外脱磷处理的铁水,对其进行提取可适合缺磷的碱性土壤使用;将转炉渣中的二氧化硅磨细,可用作硅肥使用;提取转炉渣内的氧化钙等物质,将其磨碎后便可用作酸性土壤的改良剂。 2实现我国钢铁冶金渣子资源化利用的有效途径 目前,我国钢铁冶金渣资源化利用过程中存在很多问题,集中体现体现为利用冶金渣开发的产品,其附加值不高,且潜热也未能得到充分利用,冶金渣集中使用在代替砂石方面,也就是用于水泥的生产以及建筑材料的使用,关于冶金渣作为农家肥和土壤改良剂虽然在研究与开发上取得了一些进展,但是,只是停留在对冶金渣一些有效成分的简单使用上,在利用过程中,对其炉内所排放出的高温,还没有找到有效的利用途径,有必要对这些问题予以解决。 2.1充分激发冶金渣的活性 以往,对于冶金渣资源化的利用有着很成功的经验,进而使冶金渣大量的用于水泥生产方面,只是对其进行利用的附加值并不高,致使其用于水泥生产所显现出的活性也不高,有鉴于此,应充分激发冶金渣的活性,使之能够达到与硅酸盐水泥活性接近的程度,进而才能实现冶金渣附加值利用的最大化。当前,机械方法是激发冶金渣活性的常用手段,其原理为通过该方法来降低冶金渣的颗粒度,提高其水硬胶凝性能,进而使其颗粒表面积得以增大,从而增加新生颗粒的内能和表面能,与此同时,使晶体结构和表面物理化学相反应,促使冶金渣中的矿物质能够更大面积的与水面接触,进而提高矿物与水的水化反应速度。 2.2生产缓释性钾肥 目前,将冶金渣用于生产缓释性钾肥已经成为冶金渣资源化利用的新兴技术手段,这种肥料易溶于植物根部,其性质能够有效的减少因灌溉与雨水冲击所引起的肥料流失问题,而且现代农业对这种肥料的需求量也越来越大[4]。氮磷钾是促进植物生产的最重要因素,而植物在生产的过程中对于钾肥的需求量是比较小的,但是在结果期对钾肥的需求量却很大,因此,这就要求钾肥的肥效要相对较长,具备良好的时效性,也就是要求钾肥要具有缓释性。 3总结 随着我国钢铁产量的不断增加,冶金渣量不断提升,而对冶金渣传统的处理方法不仅浪费了资源,还对环境造成了污染,加重了环境负担,因此,实现钢铁冶金渣资源化的利用是当前社会以及行业发展的必然要求。这就要求要结合当前冶金渣资源化利用的现状,针对所存在的不足来一一进行完善,包括充分激发冶金渣的活性以及生产缓释性钾肥,只有这样才能有效的实现钢铁冶金渣资源化的利用。 作者:于加兵 单位:贵州大学 冶金工业论文:自动化技术应用于冶金工业论文 1我国有色冶金工业自动化发展现状 从国外引进的先进的自动化系统和设备后,我们将其进行消化和创新,改造出了与我国实际冶金生产相适应的设备,已经具备了较高的水平。不过从国际角度出发,我国自动化技术产品的生产还有很大的提升空间。我国自动化技术不具备自主的知识产权,主要还是以进口为主,而这些系统来自于不同的国家,甚至有一部分是国外已经淘汰的系统,阻碍了平台集合。此外,自然环境的污染和能源结构的破坏,要求生产必须要提高效率和降低消耗,一些老旧的设备应该淘汰。 2自动化技术在有色冶金工业中的应用 2.1现场总线技术 现场总线控制技术简称FCS,至今已经发展了30多年,在其发展过程中,已经在国际上拥有60多个不同生产厂家生产的总线产品。现场总线控制技术具有自身的特征,其拥有多种不同系统的无缝集成、控制设备和企业高层联系等,能够使系统开发和不同系统之间可以功能自治,也可以相互操作,并且能够进行系统结构分数,因此,其在有色冶金工业中得到了广泛的应用。 2.2管理信息系统在工业中的应用 企业的管理是企业的整体发展的重要部分,企业如果配备了一个良好的管理模式,那么就可以有效的提高企业的市场竞争力,推动企业的快速发展。企业信息化系统的自动控制是在冶金工业中,将冶金一系列程序的所有信息进行集成,从而通过实施管理、技术、生产的控制的信息集成,进行及时采集生产过程中所产生的数据。对有色冶金质量管理、实时监测和故障诊断进行智能管理,能够有效的降低生产成本,利用信息化管理能够达到能源管理和动态管理智能管理的目的,从而为企业的发展提供创新的基础。 3以太网在有色冶金自动化技术中的应用 3.1以太网的特点 随着有色冶金企业的持续扩大和发展,加大了有色冶金领域的竞争力。企业要想提升竞争力,就必须要改造落后的设备,引进新设备。不断更新的新技术,造成新技术与旧技术不能实现在控制系统上的高度集成。以太网是自动化的控制网络,其能够有效的解决此问题。以太网具有较高的数据传输速度,并且可以提供足够的带宽需求,存在时间相对较长,在设置、诊断等方面的具有较高的应用价值。以太网有相同的通信协议,其能够允许不同的通信协议在同一个总线上运行,为企业提供了一个公共网络平台基础。 3.2以太网在有色冶金自动化技术中的应用 在有色冶金工业生产过程中,通过以太网能够将不同类型的网络化的仪器仪表与工业计算机相连,并且在相同的总线上运行,从而对所有的系统进行控制。以太网在有色冶金自动化技术中的应用,减少了对原材料的铜矿石进行成分分析的步骤,这些分析大部分都能够利用网络化实现,检测结果直接传达到相关部门,同时还可以将这些数据结果进行共享,企业的成员及客户都可以通过网络进行查找所需数据。如图1,在现场利用以太网网络进行通讯,将可编程逻辑控制器作为主站,其余设备为副站,对所有独立系统的稳定性起到重要的保障作用。 4结语 随着经济的快速发展,有色金属的需求也越来越大,将自动化技术应用在有色冶金工业中,一方面能够有效的提升生产效率、产品质量,一方面还能够减少工作人员实际操作的危险,是有色冶金工业发展的必然趋势。不过我国引进自动化技术相对较晚,技术水平与国际相比还存在较大的不足,因此,我国有色冶金企业应该大力培养科研人员,投入资金,不断研发自动化技术,从而提高我国有色冶金工业自动化水平,推动有色冶金企业的发展。 作者:李其凡 单位:首钢京唐钢铁联合有限责任公司 冶金工业论文:接触式冶金工业论文 1阐述物位检测仪表的工作方式 在开展系统的过程控制中以及物料高度值的显示方面,完全能够利用总线方式连接到计算系统中。此方面的物位检测仪表在一般情况会称作物位变送器或者物位检测仪;其二,以某设定位置为基准,在容器中的物料高度远远高出设定的位置时,传感器在输出方面一般为基电极的开路信号。此信号往往会用在报警器动作或者驱动指示灯当中,此类物位检测仪表一般会称作物位开关。 2物位检测仪表在安装过程中的注意事项 2.1若将仪表设备安装于存在较大灰尘或者露天的场所中时,需要将防护罩加装在物位计的上部。一方面能够确保物位计不会遭受碰撞或者踩踏,另一方面也会达到防尘防雨的效果。 2.2要拧紧接线盒的出线锁紧头,以此来避免在接线盒中产生赃物、灰尘和水汽。 2.3在安装仪表设备之间的准备阶段中,需要根据相关的设计文件细致的核对附件、材质、规格、型号和位号,外观需要保持完好无缺的状态。 2.4安装的阶段,精密性是物位检测仪表显著的特征,因此需要对物位检测仪表轻拿轻放,以此来防止发生碰撞的现象。 3接触式物位检测仪表在冶金工业中的安装与应用 3.1电容式物位开关在冶金工业中的安装与应用 因为电容式物位开关,具体是探测固体料位,针对拥有较大的颗粒的固体物料,想要防止在进料的过程中将探头砸坏,有必要将一根较比探头要长的角钢,焊在探头的正上方,一般情况角钢会设置在L50mm×50mm×5mm左右。然而物料若是粉尘状,想要防止由于附着的残余物料,在探头上造成物位开关的错误指令,则有必要把探头下倾斜18°左右。 3.2静压式液位变送器在冶金工业中的安装与应用 在安装静压式液位变送器的过程较为方便、简单,主要是缆绳的直接投入式。可是,在对静压式液位变送器进行安装的过程中,需要选取较为适当的安装电位,才能够实现其便捷度。静压式液位在安装相关部件的位置时,有必要相应的避让液体的出口和进口。当静压式液位变送器应用在某钢厂的高炉工程当中时,会因为存在较大的浊环回水量,促使此变送器产生了较大的探头摆动现象,造成在测量过程中失去了真实性。通过分析该工程工作人员利用加装测量保护管,消除了变送器的失真状况。 3.3差压式液位变送器在冶金工业中的安装与应用 在测量敞开式容器的液位时,变送器需要在容器最底部位置的液位工艺零点处安装。针对差压式液位变送器,若对于导管的测量,和变送器的“-”压室、“+”压室呈现出相反的状态时,则需要反向的设置变送器所测量的量程,也就是不需要对导压管改变连接状态。在安装差压式液位变送器时,其高度不能够比下部的取压口高。在测量密闭式容器中的液位时,下部中的取压点需要利用变送器“+”压室与导压管的连接状态,使其变送器“-”压室和上部取压点相互连接。因为在密闭容器当中,把被测液体中的静压除外,在容器的内部还会拥有一部分的气压,并且气体拥有着极强的可压缩性。因此,在应用的阶段,有必要将导压管内部所储存的气体彻底的排放干净,以此来保证对导管的测量,能够拥有液体都是被测状态,可以确保测量的真实性。针对容器的内部所存在的较大黏度液体、容易自聚液体或者杂质凝聚液体等,需要合理的选取毛细管式的差压变送器,以其来防止导管在测量时的堵塞情况。 4结语 在安装物位检测仪表的准备工作中,有必要透彻的了解物位检测仪表的安装与应用,对于仪表的施工工艺也需要相应的掌握。力求保证能够正确的安装物位检测仪表,从而实现物位检测仪表在运行的可靠性与正确性。 作者:柏宏艳 陆明敏 周少华 单位:苏州海易达消防检测技术有限公司 科林环保装备股份有限公司 梅思安苏州安全设备有限公司 冶金工业论文:冶金工业工程论文 1冶金工业工程的特点 (1)非正常的施工条件下施工。 在正常的施工条件下,冶金工业工程按照多数施工企业具备的机械装备程度,施工中常用的施工方法、施工工艺和劳动组织,以及合理工期和合格工程进行编制的,反映了社会平均消耗水平。如安装工程主要指:①设备、材料、成品、半成品、构件完整无损,符合质量标准和设计要求,附有合格证书和试验记录。②安装工程和土建工程之间的交叉作业正常。③安装地点、建筑物、设备基础、预留孔洞等均符合安装要求。④水、电供应均满足安装施工正常使用。⑤正常的气候、地理条件和施工环境。由于市场竞争激列,企业上一个项目,都希望尽快产生效益,难免赶工期、赶进度;改建、大修、维修项目多发生生产与施工同时进行、地下障碍物、现场干扰、采用特殊的施工方法、施工工艺和劳动组织等情况。 (2)设计变更较多。 由于钢铁行业已产能过剩,目前冶金工业工程改造、大修、维修居多,设计上,新旧交接的位置、尺寸较难准确把握;新旧接合的整体功能满足上也容易出现问题,有的尺寸视施工时的现场情况临时定,因功能无法满足,现场变更设计等情况也较多。 2冶金工业工程造价管理的主要特征 2.1预、结算的计价依据多样化 通常情况下,工程预算、结算的计价依据为各省市在全统定额基础上编制的《消耗量定额》,而冶金工业工程的行业特殊性及存在大量大修、维修的工程内容,在《消耗量定额》上很多找不到子目可套用,须结合使用《冶金工业建设工程预算定额》、《钢铁企业检修工程预算定额》、《电力建设工程预算定额》以及企业自编定额。特别是小的改造项目、检修、维修性质的项目,需自编定额或单独议价定价。如:土建工程中的清除淤泥、凿墙洞、基础拆除、凝固性水渣凿除等。 2.2概算估算不准,预算偏差大 在施工过程中,工程不可预见的情况较多发生、非正常的施工条件下施工等产生的费用变化是在概算估算阶段无法准确估计的,加之施工过程中产生的设计变更费用上的增减也难以在预算时准确计算。 2.3结算审核争议多 (1)由于《冶金工业建设工程预算定额》、《钢铁企业检修工程预算定额》的修订工作存在滞后性,有的新工艺、新方法在定额子目中不能及时体现,结算编制与审核时只能找接近的参考套用,不同人对定额的理解不同,加之对施工过程了解的程度不同,在定额的套用上往往达不成一致的合理意见。 (2)多种定额同时使用,有的分部分项工程在不同的定额中均有合适的可套用,承、发包方站的角度不同,认可的子目也不同。 2.4招投标标文、合同计价依据 冶金工业工程招标文件与合同需要结合不同的工程特点区别对待,并考虑多样化。固定总价合同均产生包干工作内容外增加费用、定额计价与部分固定单价包干相结合、一份合同同时套用四五种定额等是冶金工业工程合同中常见的特色。此外,定期分析、编制容易引起争议的分部分项工程定额子目是造价部门的重要管理工作。 3控制冶金工业工程造价控制措施 3.1将预算的加强与创新奖励机制相结合,建立改善提案机制,有效控制投资 建立并完善工程造价的提案机制,主要目的为通过创新奖励机制,有效激发企业员工工作的积极性和创造性,使其开动脑筋,不断改进施工措施,优化项目设计方案,以实现节省投资、提高工程质量和缩短施工周期的密度,同时保证施工的安全。通过对比不同的施工预算方案,选择最优的造价方案,以实现有效控制工程投资的目的。比如在优化是工程设计和工程施工组织方案时,主要以节约基建技术改造,或者增加投资费用,通过改善奖励方案,实施正面激励。在方案实施之后,改善成果,采用两重递进式来奖励员工。 3.2严格控制工程全过程管理 施工全过程造价管理有如下意义: (1)提高结算审核质量与效率。 表现三个方面:①承包方有的造价管理薄弱,预算员素质及水平不够,结算编制质量差,业主主动事前提醒合同执行的注意事项,指导签证办理,可提高结算提交速度及结算编制质量。比如维修工程因项目小利润低,有实力的承包商不愿承接,小的承包商往往无专职预算员,有的为施工员兼职,签证的表达、结算编制非常不规范,在结算审核环节无法顺利完成合同履行。通过结合造价要求来规范签证,在施工过程中,业主施工代表及承包人施工代表才能够及时办理有质量的签证。②指导施工详图的绘制,结合造价要求与施工管理部门共同制定具体的绘图标准与要求,使之标准化、规范化,确保造价审核的顺利进行。③对每一签订合同的承包人做事前告知工作,把业主的结算习惯、结算程序、工程施工过程中可遇见的特殊情况等整理成专门的资料,与承包人进行详细交底。 (2)了解施工情况,提高定额套用的准确性。 很多定额争议的解决是建立在熟悉施工情况的基础上的,只有熟悉施工情况,才能分析子目的消耗量与工作内容是否相对吻合。有利于制定更为准确的企业定额。在了解熟悉施工情况的基础上,结合造价审定结果,对每一工程进行造价分析,从而制定出企业定额。 (3)弥补设计缺陷,及时完善结算资料。 设计缺陷在赶工期赶进度的工程项目中时常发生,如:钢结构图纸设计不完整表现之一为只是简单的示意、不画结点板,这些都不利于档案资料保存的完整性以及结算依据的有效性和充分性。造价人员的跟进可及时提出要求,确保及时完成施工详图的设计。许多检修性质的工程设计图中也往往只标注:具体位置、尺寸现场定。如未在施工过程中及时补画或不画详图,事后弥补将造成很大的困难。工程概算阶段的投资控制,根据施工图纸来确定工程量,并套用施工合同确定的工程定额、取费等,按照国家规定的材料价格、设备同比价格作为主要的控制依据。在施工过程中,施工单位应按照施工图来编制预算方案,报审预算方案。根据所编制和制定的设备材料报表,严格控制设备材料的价格。同时,在施工现场的控制中,根据实际情况的变化,比如生产需要、设计变更或者设备的修配改等情况,及时补充费用,严格控制措施费用。 3.3工程决算阶段的造价控制 冶金工程的决算是指对实际工程量的最终确定。而决算造价是否真实、是否能够真实反映工程量,对工程投资的影响是决定性的。而工程量的决算程序包括:在工程竣工验收合格之后,施工单位应按照施工中的设计变更、工程联系单和现场签证等,按照工程定额、招标文件和工程量清单等进行汇总,从而形成冶金工程的决算书,进行初审。在工程开工之前,按照施工图纸来编制施工图预算,在施工过程中如果出现设计修改、补充或者设计变更,则应根据双方合同中的变化条款,重新确定预算,并共同协商确定,批复之后完成决算。在这一阶段,控制的重点有以下几个方面:①严格检查施工单位的工程决算书是否真实、是否有效等;②严格检查竣工图纸中的设计变更与工程联系单内容是否完全符合;③在检查过程中,如果出现设计变更,明确是否有联系单。在施工过程中,及时联系单位监理单位确认,在决算时,重点审查该部分内容,防止费用的增加;④严格检查工程量的变更能够根据合同、附件执行到位。 4结语 冶金工程的投资是比较大的,在本文中的第一部分,笔者分析了冶金工程投资特点,包括需要维修的项目比较多、非正常施工下的工程比较多和设计变更比较多等,因此,工程投资控制难度大。因此,这就要求明确和加强项目投资控制。在本文中,笔者从提高控制造价管理人员素质、加强全过程造价控制和决算阶段的控制等几个方面分析了该命题。希望本文对于提高冶金工业工程造价管理有一定的借鉴意义。 作者:郑方玉 单位:福建三钢集团有限责任公司 冶金工业论文:冶金工业给排水设计探究论文 1关于水量规范 随着资源的开发和工业的发展,环境保护问题日益严峻,水资源的保护和控制更成为世界性的突出问题,我国的环境保护法和水污染防治法,对水资源的保护和水污染的控制提出了更加严格的要求。《污水综合排放标准》(GB8978-96)中规定中,对水排放量及污染物总量进行限制。因而,对选冶金厂的给排水设计和管理提出了更高的要求。为此,在拟定给排水系统和水量平衡时,就应以充分利用循环水(回水)和减少排放为主导思想。 2冶金企业循环给水系统的特点 循环供水系统在各类工业生产中早已普遍应用,不过大多为供水量大、用水点少的情况,个别甚至采用一泵一机的供水形式,系统比较简单,而冶金生产企业循环供水系统通常单台设备的用水量小,用水点多,安全供水要求高,若考虑不周,将造成设备损坏事故,因此对供水压力要求严格。 有的设汁者由于对冶金工艺和设备性能的特点了解不深,供水管设计的水压降过大,致后面的设备水压不足,甚至形成负压、无水可供的情况,造成设备损坏。因此设计此类循环给水系统,应慎重考虑供、排水管的压力平衡,并应在进、出水管处采取相应技术措施,以确保系统运行的安全可靠。 3具体设计措施 根据笔者在工程中的实际体会,对于金属火眭冶炼企业生产设备循环给水系统的具体设计,可采取如下措施: 3.1供、排水管道采用大阻力、同程式系统大阻力、同程式系统、在供热、空调专业应用较多,在给水处理构筑物中也有应用,如采暖、热水供应、集中空调和给水处理的大阻力快滤池项目等。这类工程均有出水点压力要求严、用水点多、出水量少的特点。冶金生产企业循环供水系统的特点最与此类似,适宜于此类技术移植采用。即将进、出水水管的管径偏大采用,理论上使进、出水干管从起至终点的压力损失趋近予零,阻力主要集中在没备部分;管道配置中考虑先供水的设备先排水,后供水的设备后排水,尽量使水在管道中流经的距离近似相等。这种配置方式能确保进、出水管压力基本平衡,供水水量仅随支管管径大小而变化,可靠地避免了形成负压、出现断水的情况。 3.2设备进、出水连接管分别设置阀门、压力表由于市场经济的变化多样及原料供应等多方面的原因,工厂调整冶炼工艺流程和产品种类的事时有发生。在设备的进、出水连接管上分别设置阀门和压力表,可随时根据变化了的工况,对供水状况进行适当微调,并可实测相关数据,以累积经验,满足生产需要。 3.3设置供水压力略小于循环水泵的备用水源由于我国电力供应仍比较紧张,循环水泵一般不设双电源和应急电源,临时断电在所难免,故需设置供水压力略小于循环水泵的常高压备用水源。与此配套,还需在供水干管上设置阀门及逆止阀、压力表和断水报警装置,排水干管上设应急外排旁通管和阀门。采取了上述措施,正常工作时,由于循环泵工作压力大于备用水源压力,备用水源供水管关闭;停电时,断水报警系统动作,备用水源开通,即可保证设备安全运行。 3.4安装调速装置循环水系统担负着选冶金企业主要设备用水的供给,输送水流量较大,电耗较高,如何减少循环水系统不必消耗的电力,是应引以重视的一个问题。特别当选别系列较多,而循环水泵工作台数较少时,一旦系列变化循环水泵往往不是在高效率区间工作。为此,建议循环水泵配置调速装置,根据生产系列的变化,调节环水泵的转速,使送出流量满足循环水量要求,并使水泵在高效区间工作,尽量避免采取调节闸阀消耗能量,同时不致因选别系列的变化,而引起工作系列水量水压的波动。调速设备可采用变频调速、液力耦合器调速和可控硅串级调速等,调速控制可依循环水泵压出管上的流量计读数为控制参数。应尽可能设计成在正常运行时,不论安装了几台循环水工作泵,只需其中一台泵调速运行,以节省调速设施投资。 4结语 给排水设施设计的合理性、操作性、适应性和可靠性是冶金企业维持正常和高效生产的重要前提,也是环境保护和水污染防治的基本要求;所以,设计人员在设计时应综合考虑技术、工程投资等各方面的因素,通过经济技术比较,确定安全可靠的方案,选用质优、价廉的给排水设备,为厂方提优质的设计。当然,给排水系统的科学管理和严密监控是实施上述要求的根本保证。设计和生产管理的协调配合才是促进生产技术不断完善、不断发展的有力保证。 关键词:冶金工业排水设计 冶金工业论文:冶金工业给排水设计论文 1关于水量规范 随着资源的开发和工业的发展,环境保护问题日益严峻,水资源的保护和控制更成为世界性的突出问题,我国的环境保护法和水污染防治法,对水资源的保护和水污染的控制提出了更加严格的要求。《污水综合排放标准》(GB8978-96)中规定中,对水排放量及污染物总量进行限制。因而,对选冶金厂的给排水设计和管理提出了更高的要求。为此,在拟定给排水系统和水量平衡时,就应以充分利用循环水(回水)和减少排放为主导思想。 2冶金企业循环给水系统的特点 循环供水系统在各类工业生产中早已普遍应用,不过大多为供水量大、用水点少的情况,个别甚至采用一泵一机的供水形式,系统比较简单,而冶金生产企业循环供水系统通常单台设备的用水量小,用水点多,安全供水要求高,若考虑不周,将造成设备损坏事故,因此对供水压力要求严格。 有的设汁者由于对冶金工艺和设备性能的特点了解不深,供水管设计的水压降过大,致后面的设备水压不足,甚至形成负压、无水可供的情况,造成设备损坏。因此设计此类循环给水系统,应慎重考虑供、排水管的压力平衡,并应在进、出水管处采取相应技术措施,以确保系统运行的安全可靠。 3具体设计措施 根据笔者在工程中的实际体会,对于金属火眭冶炼企业生产设备循环给水系统的具体设计,可采取如下措施: 3.1供、排水管道采用大阻力、同程式系统大阻力、同程式系统、在供热、空调专业应用较多,在给水处理构筑物中也有应用,如采暖、热水供应、集中空调和给水处理的大阻力快滤池项目等。这类工程均有出水点压力要求严、用水点多、出水量少的特点。冶金生产企业循环供水系统的特点最与此类似,适宜于此类技术移植采用。即将进、出水水管的管径偏大采用,理论上使进、出水干管从起至终点的压力损失趋近予零,阻力主要集中在没备部分;管道配置中考虑先供水的设备先排水,后供水的设备后排水,尽量使水在管道中流经的距离近似相等。这种配置方式能确保进、出水管压力基本平衡,供水水量仅随支管管径大小而变化,可靠地避免了形成负压、出现断水的情况。 3.2设备进、出水连接管分别设置阀门、压力表由于市场经济的变化多样及原料供应等多方面的原因,工厂调整冶炼工艺流程和产品种类的事时有发生。在设备的进、出水连接管上分别设置阀门和压力表,可随时根据变化了的工况,对供水状况进行适当微调,并可实测相关数据,以累积经验,满足生产需要。 3.3设置供水压力略小于循环水泵的备用水源由于我国电力供应仍比较紧张,循环水泵一般不设双电源和应急电源,临时断电在所难免,故需设置供水压力略小于循环水泵的常高压备用水源。与此配套,还需在供水干管上设置阀门及逆止阀、压力表和断水报警装置,排水干管上设应急外排旁通管和阀门。采取了上述措施,正常工作时,由于循环泵工作压力大于备用水源压力,备用水源供水管关闭;停电时,断水报警系统动作,备用水源开通,即可保证设备安全运行。 3.4安装调速装置循环水系统担负着选冶金企业主要设备用水的供给,输送水流量较大,电耗较高,如何减少循环水系统不必消耗的电力,是应引以重视的一个问题。特别当选别系列较多,而循环水泵工作台数较少时,一旦系列变化循环水泵往往不是在高效率区间工作。为此,建议循环水泵配置调速装置,根据生产系列的变化,调节环水泵的转速,使送出流量满足循环水量要求,并使水泵在高效区间工作,尽量避免采取调节闸阀消耗能量,同时不致因选别系列的变化,而引起工作系列水量水压的波动。调速设备可采用变频调速、液力耦合器调速和可控硅串级调速等,调速控制可依循环水泵压出管上的流量计读数为控制参数。应尽可能设计成在正常运行时,不论安装了几台循环水工作泵,只需其中一台泵调速运行,以节省调速设施投资。 4结语 给排水设施设计的合理性、操作性、适应性和可靠性是冶金企业维持正常和高效生产的重要前提,也是环境保护和水污染防治的基本要求;所以,设计人员在设计时应综合考虑技术、工程投资等各方面的因素,通过经济技术比较,确定安全可靠的方案,选用质优、价廉的给排水设备,为厂方提优质的设计。当然,给排水系统的科学管理和严密监控是实施上述要求的根本保证。设计和生产管理的协调配合才是促进生产技术不断完善、不断发展的有力保证。 关键词:冶金工业排水设计 冶金工业论文:冶金工业排水设计论文 1关于水量规范 随着资源的开发和工业的发展,环境保护问题日益严峻,水资源的保护和控制更成为世界性的突出问题,我国的环境保护法和水污染防治法,对水资源的保护和水污染的控制提出了更加严格的要求。《污水综合排放标准》(GB8978-96)中规定中,对水排放量及污染物总量进行限制。因而,对选冶金厂的给排水设计和管理提出了更高的要求。为此,在拟定给排水系统和水量平衡时,就应以充分利用循环水(回水)和减少排放为主导思想。 2冶金企业循环给水系统的特点 循环供水系统在各类工业生产中早已普遍应用,不过大多为供水量大、用水点少的情况,个别甚至采用一泵一机的供水形式,系统比较简单,而冶金生产企业循环供水系统通常单台设备的用水量小,用水点多,安全供水要求高,若考虑不周,将造成设备损坏事故,因此对供水压力要求严格。 有的设汁者由于对冶金工艺和设备性能的特点了解不深,供水管设计的水压降过大,致后面的设备水压不足,甚至形成负压、无水可供的情况,造成设备损坏。因此设计此类循环给水系统,应慎重考虑供、排水管的压力平衡,并应在进、出水管处采取相应技术措施,以确保系统运行的安全可靠。 3具体设计措施 根据笔者在工程中的实际体会,对于金属火眭冶炼企业生产设备循环给水系统的具体设计,可采取如下措施: 3.1供、排水管道采用大阻力、同程式系统大阻力、同程式系统、在供热、空调专业应用较多,在给水处理构筑物中也有应用,如采暖、热水供应、集中空调和给水处理的大阻力快滤池项目等。这类工程均有出水点压力要求严、用水点多、出水量少的特点。冶金生产企业循环供水系统的特点最与此类似,适宜于此类技术移植采用。即将进、出水水管的管径偏大采用,理论上使进、出水干管从起至终点的压力损失趋近予零,阻力主要集中在没备部分;管道配置中考虑先供水的设备先排水,后供水的设备后排水,尽量使水在管道中流经的距离近似相等。这种配置方式能确保进、出水管压力基本平衡,供水水量仅随支管管径大小而变化,可靠地避免了形成负压、出现断水的情况。 3.2设备进、出水连接管分别设置阀门、压力表由于市场经济的变化多样及原料供应等多方面的原因,工厂调整冶炼工艺流程和产品种类的事时有发生。在设备的进、出水连接管上分别设置阀门和压力表,可随时根据变化了的工况,对供水状况进行适当微调,并可实测相关数据,以累积经验,满足生产需要。 3.3设置供水压力略小于循环水泵的备用水源由于我国电力供应仍比较紧张,循环水泵一般不设双电源和应急电源,临时断电在所难免,故需设置供水压力略小于循环水泵的常高压备用水源。与此配套,还需在供水干管上设置阀门及逆止阀、压力表和断水报警装置,排水干管上设应急外排旁通管和阀门。采取了上述措施,正常工作时,由于循环泵工作压力大于备用水源压力,备用水源供水管关闭;停电时,断水报警系统动作,备用水源开通,即可保证设备安全运行。3.4安装调速装置循环水系统担负着选冶金企业主要设备用水的供给,输送水流量较大,电耗较高,如何减少循环水系统不必消耗的电力,是应引以重视的一个问题。特别当选别系列较多,而循环水泵工作台数较少时,一旦系列变化循环水泵往往不是在高效率区间工作。为此,建议循环水泵配置调速装置,根据生产系列的变化,调节环水泵的转速,使送出流量满足循环水量要求,并使水泵在高效区间工作,尽量避免采取调节闸阀消耗能量,同时不致因选别系列的变化,而引起工作系列水量水压的波动。调速设备可采用变频调速、液力耦合器调速和可控硅串级调速等,调速控制可依循环水泵压出管上的流量计读数为控制参数。应尽可能设计成在正常运行时,不论安装了几台循环水工作泵,只需其中一台泵调速运行,以节省调速设施投资。 4结语 给排水设施设计的合理性、操作性、适应性和可靠性是冶金企业维持正常和高效生产的重要前提,也是环境保护和水污染防治的基本要求;所以,设计人员在设计时应综合考虑技术、工程投资等各方面的因素,通过经济技术比较,确定安全可靠的方案,选用质优、价廉的给排水设备,为厂方提优质的设计。当然,给排水系统的科学管理和严密监控是实施上述要求的根本保证。设计和生产管理的协调配合才是促进生产技术不断完善、不断发展的有力保证。
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冶金行业电气自动化技术研究:冶金行业电气自动化控制技术分析 一.冶金工业自动化控制技术的创新与发展 随着我国冶金行业的快速发展,科学技术进步日新月异,我国冶金电气自动化技术应用取得了显著的成效。我国不断引进大量自动化控制技术,进一步提高冶金生产集成控制水平。企业经过初期的资本积累,从原料准备到生产出最终产品,注重将资金投入到研发新技术、新工艺上。繁杂的生产工艺既促进了自动化控制技术在冶金行业的应用,也给企业带来了旺盛的生机和活力。在冶金企业的生产过程采取引进部分先进技术,不断发展中对自动化控制技术,实现适合自身发展的电气自动化设备的功能提升和技术创新。 二.冶金电气自动化技术的基本特点 20世纪80年代以前,冶金电气自动化技术的特点主要表现在适应冶金企业生产需要,主要从国外引进冶金工程自动化系统控制软件,基本属于流程型。到后期,冶金工程自动化系统控制软件技术的应用与创新有较大提升,生产过程工艺环节逐渐变多、连续性增强,逐渐意识到自主研发的重要性和适用性,而且包含有复杂的物理和化学过程,实现了较大的历史性转变。随之而来,生产流程存在着各种突变和不确定因素,更加注重向技术要效益理念的培育。其中,原燃料成分和生产技术条件经常发生波动。为确保新一代冶金工业工程自动化系统控制软件平台的应用冶金生产的顺利进行,生产人员需要根据生产工艺要求对物料、能量、质量等,制定最优的生产作业计划,推行自动化管理,使得冶金工业自动化管控效率和水平达到了国际领先地位。 三、冶金电气自动化技术的重要作用 随着工业技术的进步和自动化控制软件的研发,在生存中求发展的历史阶段下,冶金电气自动化技术在生产过程中发挥着越来越重要的作用。兴起了自主研发的冶金工业工程自动化控制平台技术类软件,大幅度降低人工操作故障率。在应用水平、管控质量、运行效率等方面通过采用冶金生产应用电气自动化技术,在很多环节和细节,创造出可观的经济效益。变人工操作为自动化操作,逐渐取代进口软件,使所用相关设备按照程序逻辑,优于国外进口自动化系统控制软件。按部就班的进行,在工业生产中得到了较为广泛的采用和实践,大幅度减少人力,使得国有大中型企业领军的能源管理控制系统等领域有了长足的进步和提升,从而节约生产成本。基于节能环保与钢铁产品制造流程优化的设计,保证设备正常运转,提高工作效率。 四、冶金自动化控制系统的未来发展趋势 早期的冶金工业自动化控制技术的应用主要局限在装备性能、产品质量、生产成本、运行效率等。虽然在创新的路上经历一些磨难挫折,但我国的电气自动化冶金控制技术已经取得了很大的发展,基本实现了生产效率的最大化、生产能耗的最小化。但也存在一些问题,例如我国各地的冶金技术水平仍然存在未来亟待解决的不平衡问题,因此对钢铁工业生产的结构、功能以及效率进行进一步优化和改善,自主研发创新已经成为未来发展的趋势。(1)提高并改善自主集成数字化控制系统的水平加强对制造整体流程的研究和投入。在坚持原有钢铁工艺流程的基础上,加大计算机模拟仿真技术研究,对生产过程进行改善,引入绿色环保、节能降耗等理念。改进控制系统的同时,也提高了生产效率。在数据采集方面利用最新的仿真计算,防止不合格产品的产生和资源的浪费。对历史生产过程调整模拟,建立广义模型、优化和完善控制技术过程,在脱离冶炼过程下改变参数与模型,从毕建良而实现全程自动化控制。(2)自动化控制技术数据挖掘与应用通过改善自动化控制系统的水平,对钢铁工业各环节产品实行实时监测、评估与控制生产出优质的钢铁产品,运转高效、误差率较低,工业产品质量得到有效保障。在钢铁自动化控制系统中,基于在线分析检测监控技术,对生产过程的实时数据进行收集整合,实施动态实时监控。并通过数学模型的优化,研发出对生产设备实施全过程实时诊断的新型自动化控制技术,达到对生产过程的精细化管理以及生产的自动控制。(3)冶金自动化控制系统优秀的服务提高冶金自动化控制技术优秀科技的服务是技术产业之源,需要由被动服务向主动服务转变。以科学理论的研发为基础,对服务的质量要求与日俱增,可以在冶金工业科技研究领域取得历史性进步。目前,冶金企业追求一种零故障的目标,这就要求自主研发一套先进的冶金工业自动化控制技术体系。除了设备软硬件配套衔接,本身的检修外,还需要产学研相结合,改善操控系统。提供标准化的服务,提高生产工艺技术水平。(4)冶金自动化控制系统要不断开拓创新自动化控制系统产业创新主要以技术创新为基础,要想长期生存并保持旺盛的生命力,必须走自主发展的道路,取人所长补己所短,发挥自身优势,不断开拓创新。未来一些新技术,在其原有冶金流程的基础上,融入到自动化控制系统中,例如将智能仿真技术运用在控制系统运算比对上。机电一体化测量也必将取代现代的测量技术,通过仿真模拟计算,将测量精度大大的提高,调整出最佳控制效果。 五、冶金工业自动化控制系统的建议 我国建国以来,冶金工业自动化控制技术取得了很大的进步,步入国际领先水平。但是由于科技人才相对缺乏,与国外的一些先进技术还有不小的差距,在总体技术实力上还无法抗衡。因此,笔者提出如下建议:(1)提高整套控制系统的实时性和可靠性当前,由于我国企业在某些方面技术的不成熟,对实时性要求偏低,硬件技术的差距仍然很大。想要产出优秀的大型自动化控制系统,需要对各项数据进行综合分析并进行科学处理;相关专业人才应该开拓创新,提高整个系统的运算速度,研发出属于自己的硬件技术与产品,及时调整参数配比,进而迅速缩小与世界领先技术的距离。(2)要实现数据挖掘和运用通过采集最新数据,改善整套控制平台系统的运行质量和水平,加大创新意识,走自主研发道路。加强宣传推广实时性和可靠性的优势,增加企业与科研机构等的合作研究。注重对实时数据参数进行收集,促成冶金生产的电气自动化技术及其应用的更新和发展。对数字模型经过全过程优化,实现冶金工业的健康、和谐和可持续发展。 作者:毕建良 冶金行业电气自动化技术研究:电气自动化技术对冶金行业的应用 摘要:电气自动化技术是现代社会发展的主要技术形式之一,新技术在社会发展领域的综合性探索,是提升冶金行业技发展速率,并逐步进行行业技术创新应用的发展新趋势,本文对电气自动化技术在冶金行业中应用分析,基于电气自动化技术的基本特点,对电气自动化技术在冶金行业的应用进行分析。 关键词:电气自动化技术;冶金行业;应用 网络信息传输结构的逐步完善,为现代社会的发展提供了技术开发的炫新渠道。电气自动化技术在传统工业应用技术的基础上,融合计算机自动化系统,实现技术应用效果的进一步创新,结合现代电气自动化技术的基本设计,对冶金行业的电气自动化技术进行分析。 一、电气自动化技术的特点 电气自动化技术是基于传电气技术的基础上,融合计算机系统中自动化技术,达到传统技术与新技术的综合性对接,提升冶金行业效率的作用,电气自动化技术的特点分析主要包括:其一,电气自动化技术的技术广泛性较强[1],技术兼容性大,电气自动化技术技术的融合发展是中包含计算机技术,生产系统技术等多方面技术,在社会发展的多个领域都可以得到融合应用;其二,自动化技术性高,电气自动化技术的实现主要是基于计算机设计系统的基础上,从系统的单一性操作向集中化转变,大大提升了现代冶金行业整体生产加工效率;其三,电气自动化技术的安全性高[2],冶金行业是工业生产的主要领域,冶金行业的金属冶炼整体技术的应用与分析具有相应的危险性,实施电气自动化技术可以实现冶金行业危险职业由自动化代替人工操作,使冶金行业的安全性得到保障。结合以上对电气自动化技术基本概念及特点的分析,结合现代冶金行业对电气自动化技术的应用进行综合性探索,实现现代电气自动化技术在社会发展中的作用。 二、电气自动化技术在冶金行业中的应用 电气自动化技术在现代冶金行业的应用,实现了现代冶金行业生产效率的提升,生产系统一体化发展,并在电气自动化技术的逐步应用中逐步进行技术额综合性探究,从而实现现代工业生产技术的综合性完善的探究。 (一)冶金电力保护中的应用 电气自动化技术在冶金行业的应用,实现了电力资源供应系统电力资源应用结构的自动化发展,电力供应是冶金行业的发展动力,电气自动化技术的应用中包含了电力供应,例如:冶金领域的电气自动化趋向能保障电力资源供应中及时为冶金机械的加工生产提供相应的电力供应保障,同时实现电力供应资源的科学循环发展;另一发面,电气自动化技术在冶金领域的应用也可以达到现代冶金体系职工继电器的保护作用。例如:电力供应系统中继电器的检测保护主要包括继电器的运转信号的采集,分析,判断以及诊断几部分,电气自动化技术可以将这一过程综合为一个整体,并及时将冶金领域的供电系统进行电力维护,实现冶金行业的继电装置供电稳定性提高,电压应用的稳定性提升。 (二)冶金生产传感器 冶金行业中电气自动化技术的应用,在冶金行业的生产传感器的应用上具有体现。电气自动化技术中传感器技术可以把外部接收的信号转化为内部信号,自动化系统在计算机系统的控制作用下,能够快速的进行信号传输整理,在较短的时间内将冶金中接收的外部信号转化为电信信号。这一过程是冶金生产得以全面性自动化实施的基础。例如:冶金行业的技术应用主要是通过外部冶金材料的信息判断,到达控制性内部冶金加工的温度,加工的时间等问题,由此可见,冶金生产中传感器的应用是发挥电气自动化技术作用的技术基础。 (三)冶金温度检测器 电气自动化技术在现代冶金行业的应用中,温度检测器也是主要技术之一,温度检测器与压力传感器的应用往往是结合使用。一方面,冶金温度检测器在冶金领域的应用主要是从冶金生产的外部控制对冶金自动化具有控制作用,例如:钢铁冶炼的最佳温度,钢铁冶炼的外部温度和钢铁熔点之间的关系,冶金温度检测器的作用是通过系统对冶炼中温度的辐射温度收集进行信号传输,为电气自动化技术操作系统提供冶金中所需要的信息内容,把握冶金中温度的均衡性发展;另一方面,压力传感器技术是对冶金中的受压情况转化为技术分析,并将收集到的压力直接转化为信号,实现信号PLC控制中心的冶金环节的综合性控制分析。 (四)PLC技术应用 PLC技术是电气自动化技术的优秀部分,PLC技术也可以叫做可编程逻辑监控器,冶金领域的的自动化控制技术在计算机系统的基础上,实现冶金生产环节的的生产环节的一体化管理。例如:PLC技术在钢铁冶炼行业中应用,可以实现钢铁冶炼环节脱硫、熔炉、除氧、转化以及水循环等环节的一体化控制,同时及时进行冶金环节的生产电波综合性转换,PLC技术的实施大大提升了我国冶金行业技术转换与循环的结构循环;同时,PLC技术的应用也可以与化学处理技术,冶金材料的运输部分结合在一起,扩展了现代电气自动化技术在冶金领域的综合应用。例如:PLC技术与冶金钢材运输结合应用,现代冶金技术的综合运输交流中采用PLC编程系统设定冶金产品的加工包装,将冶金行业的技术应用与技术应用综合性融合。 (五)冶金生产变频器的应用 电气自动化技术在冶金行业的应用也逐步达到冶金生产变频器的综合应用,变频器可以实现冶金电力资源供应中实现直流电转化为交流电再转化为交流电的系统性电力应用应用过程,新的电力供应系统在冶金行业的应用大大提升了冶金技术设备的变频速率,同时保障电力资源应用整体规划结构的电力信号在较短的时间内可以与系统接收传输信号进行同步融合,变频器的综合性拓展完善了传统冶金行业单一的电力资源应用作用,从不同的角度对电力资源的供应与传输进行多样化的融合。结合以上对电气自动化技术在冶金行业的技术应用分析,积极探索现代工业生产加工技术的未来发展趋势,推进我国工业生产技术的创新探索。 三、结论 电气自动化技术的综合应用,是现代工业发展的主要技术形式,基于电气自动化技术的基本特点,对电气自动化技术在现代冶金领域的开发与应用提供新的探索空间。 作者:陈建宏 何寅钦 单位:宁波宝新不锈钢有限公司 宁波东投置业有限公司 冶金行业电气自动化技术研究:试论电气自动化技术在冶金行业中的应用 摘 要:在当前的时展过程中,科学技术正在不断的进步,在冶金行业中,较多的应用了电气自动化技术,这项技术具有显著的效果,因此具有广阔的适用范围,运用电气自动化技术主要是进行检测,其自身的优点也是十分丰富的,具有广阔的适用范围,更是能够让冶金行业更加安全的进行生产,冶金产品的质量也能得到有效的保障。因此本文重点对这项技术进行分析,探究其在冶金行业中的应用,希望可以促进这项技术在今后更加完善,应用在更多的领域中。 关键词:电气自动化技术;冶金特征;应用 在当前社会的发展进程中,人们对于生活提出了越来越高的要求,所以冶金产品的需求量呈现出不断提高的趋势,在这种情况下,要想进一步发展市场,满足市场的要求,就要让产品种类更加多元化,本文重点分析了电气自动化技术在冶金行业中的应用,在当前的冶金行业,应用这项技术以后可以让产品实现自动化的生产,进一步促进冶金行业的进步。希望那个通过本文的论述能够让相关工作者的工作更加顺利。 1 电气自动化技术的特征 从特征上进行分析,电气自动化技术具有较广的涵盖面,并且也涉及较广的领域,所以在行业发展的过程中能够获得十分理想的效果。在对技术应用得过程中,这项技术的科技含量较高,应用也十分广泛,尤其是在冶金行业发展的过程中,可以朝着自动化的方向进行生产。这种技术主要是通过软硬件相结合的方式进行的,并且严重依赖着电子技术,所以失去电子技术,那么生产系统就无法得到正常的应用。将其应用在冶金行业中,如果没有电子技术的支持,那么同样也会影响生产的安全性,在当前的电子技术应用过程中,种类十分丰富,不同电子技术具有的功能各不相同,如果能够将两种技术有机的结合,那么效果将会是十分明显的。 2 电气自动化技术在冶金行业中的应用 2.1 工业以太网 在电气自动化技术应用的过程中,工业以太网是其中之一,首先从技术方面进行分析,工业以太网不但可以共同使用,还能与商用以太网相互兼容,在实际应用的过程中,这项技术在工业发展中具有良好的效果,这样才能让生产建设更加顺利。材质的选择十分重要,做好相关的监测工作,让生产系统更加安全与稳定。在冶金产品的监测过程中,工业以太网的应用可以起到检测产品的作用,尤其是在仪表检测的过程中,效果也是十分显著的,并且还能将检测的准确性得到进一步的提升,实现信息技术的顺利传输。冶金行业中大多都采用工业以太网,人工操作可以得到进一步的简化,同时还能实现对图像的高效处理,有效的保证了行业的发展。 冶金基础自动化系统。DSC、PLC以及工业控制计算机是该系统的主要代表,主要作用是控制现场冶金自动化设备。DSC极大的改善了顺序控制功能,PLC则能够使得回路控制功能得以加强,同时PLC是最基础的自动化控制系统,也是主要的冶金流程控制。冶金企业想要提高生产管理水平,必须做好系统优化工作,还要掌握自动化控制系统运行中存在的问题,优化冶金的流程。工业以太网还具有网络通讯功能,其结构比较特殊,在对信息进行监测后,可以利用网络将信息传输到控制中心。冶金行业的竞争性比较强,为了提高企业的竞争能力,必须实现自动化生产,还要利用流程仿真以及模拟技术,对冶金产品的生产流程进行控制以及优化。电气自动化技术是提高冶金企业综合实力的有效措施,冶金企业的管理者一定要认识到这项工作的重要性,还要做好协调工作,使不同的电气自动化技术可以应用在不同的生产环节中,这样才能冶金产品生产的质量以及效率。工业以太网在每一级使用的结构都不相同,常用的结构形式有树形和环形等等,使得纵向方面的管理、计划、生产、控制信息得以集成,横向方面的铁、钢、金冶炼数据得以传递。 2.2 继电保护技术 随着冶金行业的进步,冶金企业在生产数量上得到了不断的发展,将其应用在生产过程中,实现了自动化的发展。继电保护技术的应用主要是以数字式计算机为基础的,可以运用单片实现智能化保护。如果低压短路出现故障,那么就会降低时限,起到节约成本的作用。在冶金产业中,钢铁冶金是一类负荷,所以对产品具有很高的灵活性,这时就要求冶金供电系统应该与其他的工艺系统相互配合使用,这样才能起到保护与监控的作用,在所面向的对象中,也包含了对110kv变压器的保护。 2.3 传感器的应用 在电气自动化设备中,传感器是一种基础性的设备,冶金行业中的应用是十分广泛的,在实际的应用过程中,传感器的作用主要是进行检测,可以对外部环境进行感知,这样就能够将所感知的信息收集起来,并且按照相应的规律加以转换,从而得到可以使用的信息,换句话来说,环境信息通过传感器,可以转化为一种电信号,在传感器中,主要包含两方面内容,一是转换组件,一是敏感组件,在传感器的应用中,主要是用来传递信息以及处理信息等,随着现代化的发展,冶金行业中,传感器已经成为自动检测与控制的重点。 压力传感器。该传感器常用在仪器仪表控制和工业实践中,同时在其他工业的自控环境中也常常被运用,如交通、水利水电、军工、航天航空、电力、油井、石化等的众多的行业。压力传感器主要是感受压力的变化,并将其转化为电压或者是电流的变化,压力传感器运用在装运煤和高炉的上煤,从而可以统计用煤量以及测量、控制上煤。 温度传感器。该传感器可以感受到温度,并且将温度信息转化成可以输出的信号,温度传感器主要是用在高炉炉体以及锅炉炉体的温度检测和控制。温度测量仪表的优秀就是温度传感器,在工业的生产过程中,一些物体的表面温度通常使用辐射测温法来测量,比如熔融金属在坩埚或者冶炼炉中德温度等等。除了这两种传感器之外,还有流量传感器。该传感器可以感受到流体的流量,并且将流量信息转化为可以输出的信号,流量传感器常常运用在不需要精确的保护流量值的情形下。锅炉中的蒸汽管道、送风管道、给水管道常常使用该传感器,通过它对管道中流体的流速、流量进行测量。 结束语 总而言之,本文重点对电气自动化的相关技术进行了分析,促进冶金自动化朝着更加稳定的方向发展。之所以要将电气自动化技术应用在冶金行业中,主要是为了促进经济效益的提高,并且让工作效率得到有效的提升。企业在应用了这项技术以后,也确实获得了较为理想的收益,让产品的产量得到有效的改观。通过这一技术的应用,还能将工作人员的工作量得到降低,对于成本来说也得到了显著的减少。所以为了促进冶金产业更加长远的发展,也要加强对电气自动化技术的优化。 冶金行业电气自动化技术研究:电气自动化技术在冶金行业中的应用 [摘 要]近年来,随着科技的不断发展,电气自动化技术在冶金行业中应用越来越广泛,而且收到了良好的效果,提高了冶金企业的生产效率以及产量。电气自动化技术是一种先进的检测技术,其有着较多的优点,适用范围也比较广,可以有效保证冶金行业安全的生产,还可以保证冶金产品的质量。本文对电气自动化技术的特征进行了介绍,还对电气自动化技术在冶金行业中的应用进行进了分析,以供参考。 [关键词]电气自动化技术 冶金 特征 应用 随着社会的不断发展,人们的生活水平越来越高,对冶金产品的需求量也越来越高,冶金企业为了更好的满足市场以及顾客的需求,必须增加产品种类的丰富性,还要优化生产工艺,提高产品质量标准。在很多现代化的冶金企业中,引进了电气自动化技术,实现了冶金产品的自动化生产,而且推动了冶金事业的发展。 一、电气自动化技术的特征 电气自动化技术有着一定特征,这项技术涵盖面比较广,而且涉及的领域比较宽,在很多行业的应用中都收到了良好的效果。这项技术有着较高的科技含量,而且应用性也比较强,在冶金行业的应用中,可以实现冶金产品的自动化生产。在应用电气自动化技术时,可以采用软硬件结合的方式,企业管理人员还要做好市场调研工作,根据市场的需求合理应用电气自动化技术。在应用电气自动化技术时,还对电子技术有着较强的依赖性,如果离开电子技术,可能造成生产系统无法正常运行。在冶金的各个环节,都涉及到电子技术,电子技术的种类很多,而且有着不同的功能以及适用范围,其可以收集信息,还可以对信号进行处理,将电气自动化技术与电子技术结合在一起,可以提高生产控制的水平,还可以保证生产安全的进行。 二、电气自动化技术在冶金行业中的应用 1、工业以太网 工业以太网是一项先进的电气自动化技术,从技术方面分析,工业以太网与商用以太网是可以兼容的,但是在实际设计以及应用的过程中,工业以太网在工业行业有着良好的应用效果,可以满足工业生产的需求,在应用的过程中,需要做好材质选择以及监测工作,还要保证生产系统的可靠性。工业以太网的监控系统在冶金产品生产中发挥着重要的作用,其对仪表的检测有着良好的应用效果,可以提高检测的准确性,还可以对检测到的信息技术实施传输。工业以太网在冶金行业应用比较广,其可以简化人工操作,还可以提高图像处理以及多媒体虚拟技术。互联网在冶金企业分布比较广,所以,利用光纤技术,可以检测设备的运行情况,利用工业以太网这项自动化技术,可以提高传输网络的抗干扰能力。 冶金基础自动化系统。DSC、PLC以及工业控制计算机是该系统的主要代表,主要作用是控制现场冶金自动化设备。DSC极大的改善了顺序控制功能,PLC则能够使得回路控制功能得以加强,同时PLC是最基础的自动化控制系统,也是主要的冶金流程控制。冶金企业想要提高生产管理水平,必须做好系统优化工作,还要掌握自动化控制系统运行中存在的问题,优化冶金的流程。工业以太网还具有网络通讯功能,其结构比较特殊,在对信息进行监测后,可以利用网络将信息传输到控制中心。冶金行业的竞争性比较强,为了提高企业的竞争能力,必须实现自动化生产,还要利用流程仿真以及模拟技术,对冶金产品的生产流程进行控制以及优化。电气自动化技术是提高冶金企业综合实力的有效措施,冶金企业的管理者一定要认识到这项工作的重要性,还要做好协调工作,使不同的电气自动化技术可以应用在不同的生产环节中,这样才能冶金产品生产的质量以及效率。工业以太网在每一级使用的结构都不相同,常用的结构形式有树形和环形等等,使得纵向方面的管理、计划、生产、控制信息得以集成,横向方面的铁、钢、金冶炼数据得以传递。 2、继电保护技术 冶金企业的不断发展,其生产的规模在不断的增长,生产所用设备的自动化也在不断的提高,从而使得现代的冶金企业能够更加广泛的使用继电保护技术,该技术建立的基础是数字式计算机,主要依靠单片来进行机智能保护。当低压短线路出现在冶金供电系统中时,可以适当降低时限的要求,节约成本。由于钢铁冶金企业是属于一类负荷,需要让该类企业的电器系统配合上DCS系统或者是工艺系统,同时在产品要求上也有很高的灵活性。RCSDD9600CS系列装置被使用在保护监控产品中,而它的配置也需要按照面向对象的思路来进行,其中也包括了适合110KV的变压器保护。 3、传感器的应用 传感器作为一种基础的电气自动化设备在冶金工业中也运用的比较广泛,传感器的本质是一种检测装置,它能够感知外部环境的信息并将信息按照一定的规律转换成可以使用的信息,换言之,传感器可以将环境信息转化成电信号。转换组件和敏感组件是传感器的主要组成部分,传感器的主要作用是信息的传递、处理、储存、记录以及控制等等,在现代的冶金工业中,传感器是实现工作能够自动检测控制的关键环节。 压力传感器。该传感器常用在仪器仪表控制和工业实践中,同时在其他工业的自控环境中也常常被运用,如交通、水利水电、军工、航天航空、电力、油井、石化等的众多的行业。压力传感器主要是感受压力的变化,并将其转化为电压或者是电流的变化,压力传感器运用在装运煤和高炉的上煤,从而可以统计用煤量以及测量、控制上煤。 温度传感器。该传感器可以感受到温度,并且将温度信息转化成可以输出的信号,温度传感器主要是用在高炉炉体以及锅炉炉体的温度检测和控制。温度测量仪表的优秀就是温度传感器,在工业的生产过程中,一些物体的表面温度通常使用辐射测温法来测量,比如熔融金属在坩埚或者冶炼炉中德温度等等。除了这两种传感器之外,还有流量传感器。该传感器可以感受到流体的流量,并且将流量信息转化为可以输出的信号,流量传感器常常运用在不需要精确的保护流量值的情形下。锅炉中的蒸汽管道、送风管道、给水管道常常使用该传感器,通过它对管道中流体的流速、流量进行测量。 三、结语 电气自动化技术是实现冶金自动化系统稳定进行的有效方式,冶金企业的管理者为了提高企业的经济效益以及工作效率,引进了较多的自动化技术以及先进的设备,提高了冶金产品的产量,而且增加了企业的生产效益。合理利用电气自动化技术,可以降低生产的成本,还可以减轻工作人员的工作量,节省人力资本。在应用这些先进技术的同时,还要结合企业实际做好改进与优化工作,这样才能提高电气自动化技术的应用效果,才能保证冶金企业更加稳定、长远的发展。 冶金行业电气自动化技术研究:电气自动化技术在冶金行业中的应用探讨 摘 要:冶金行业是当前能源消耗比较大的企业,电气自动化也已经在各种变电厂和发电站中得到了更加广泛的应用,对发电供电的管理起到了至关重要的作用。本文就电气自动化的技术在冶金行业热电厂的应用加以分析,以及其对冶金行业热电厂的经济效益和社会效益的巨大贡献加以阐述。 关键词:电气自动化;电力企业;通信控制 随着我国的电气自动化技术持续不断的发展,电气自动化技术已经到了相对比较成熟的地步。在通讯、电子、机械、电气等许多行业的广泛应用中,也得到了人们的认可。但是,电气自动化技术属于高新技术,还属于新兴技术。所以,对电气自动化技术的普及工作还不够,对电气自动化技术的相关知识的宣传力度需要加强。才能提高人们对电气自动化的认识和理解。才能促进电气自动化技术应用的普及,以及技术的提高。 热电厂是通过烧煤发热进而发电的电力企业,为满足人们的供电需求。随着国民经济的持续提高,人们对电力的需求也在不断上升,传统的电气技术已经不能满足扩大化的电网结构。而电气自动化在各种变电厂和发电站中的应用可以看出其技术的优势,将电气自动化技术引入热电厂的生产中,能有效的提高热电厂工作的效率,促进经济的发展。 一、电气自动化的概述 (一)电气自动化的定义 电气自动化有效的结合了计算机技术、通信技术和现代网络技术,对于热电厂的自动化管理和远程遥控有着非常重要的作用。在当前的电力生产领域中,电气自动化技术的发展和应用得到了很大的提升。 (二)电气自动化的优势 操作简单易懂:由于电力应用范围的不断增加,也为电力企业提出了更高的要求,而电气自动化技术的应用,为电力企业的电力供应能力大幅度的提高了。并且,由于电气自动化的操作简单,也最大化的降低了工作人员的工作力度,极大的推动了电力企业的效率,促进了电力行业的发展。 更完善的结构和性能:与传统的电气技术相比,电气自动化技术从系统到结构都更加的完善,设备的应用也更加的全面。而随时时代的发展,传统的电气技术已经不能满足当前的电气行业的要求。就必须对传统的电气技术进行改革,才能适应电气行业的快速发展。 更强的适应能力:传统的电气技术的结构和系统都较为简单,操作方式也过于单一。而电气自动化技术的操作方式则是很多样的,能够适应大多数人的操作,比起传统的电气技术,极大的提高了适应能力。良好的适应能力可以提高工作的效率,以及更好的效果。 二、电气自动化技术对热电厂的重要性 (一)提升热电厂发电变电的效率 随着经济的持续发展,人们的对用电的需求也在逐渐增大。于是,对热电厂的要求也在提高。由于电网规模的扩大,传统的电网发电技术在实际应用的过程中已经不能满足当前的发电要求。而电气自动化的技术则能有效的提升发电的效率,并在电气自动化技术的持续优化的过程中,对电热厂的潜力能进一步的挖掘。 (二)降低热电厂发电变电的成本 在热电厂的发电过程中,石油和煤炭是主要的发电能源。但在实际的发电过程中,往往会出现是有或煤炭的燃烧不完全等情况,极大的浪费了能源。而通过电气自动化技术的引入,能够有效的解决这一问题,能够将没有燃烧完全的剩余材料进行从分的燃烧,从而,不仅节约了热电厂发电的成本,还有效的减少了对能源的浪费。 (三)优化热电厂的资源配置 在以往的热电厂的发电过程中,由于对工作人员、发电设备、以及发电材料的配置和管理有一定的不足,造成了对各方资源的浪费,发电的效率也不高。而电气自动化的技术加入,在火电厂的发电过程中,能够对人力、设备、材料等资源进行充分的利用和配置,在提升发电的效率的同时,还能对设备的故障及时维修,保障火电厂工作的正常开展。 三、电气自动化技术在热电厂的应用 (一)热电厂一体化 电气自动化可以有效的为电热厂的一体化提供支持,一体化是对发电机、火炉、以及电的单元制进行脱衣的监控和运行。通过一体化的运行方式,可以有效的对整个火电机组的运行状态的参数和信息总体收集汇总并整理和分析。对火电机组的潜力进一步的挖掘,发挥其最大功效,从而增加了工作的效率,并降低整体的造价和成本。 (二)建设保护系统 在以往的系统保护的建设机制中,常常采用的方式是通过报警的方式,提醒错误的发生。或者直接通过跳机,对发电系统的及时阻止来防止失误发生所造成的破坏。但是在热电厂采用电气自动化的方式进行系统保护,则可以在工作过程中,对所有环节的运行状况加以检测和控制,在失误发生前就预测到有可能发生的情况,进而对系统进行修改等发生,有效的防范于未然,避免了失误的发生。除此之外,在对一些不可避免的事故,在已经发生了之后,也能及时的通过系统的操作方式,对失误进行控制,保证火电厂的正常运行。 (三)通信控制 热电厂需要对远程控制和交互控制进行更深远的发展,而在这过程中,就必须要建立起完善的通信系统,对之后电热厂的系统进行全程的通信管理,以促进热电厂的发展。在目前的火力发电厂的电气自动化系统中,还不能完全的满足对电气全通信的控制,不仅在通信速度上还有待提高,在系统可靠性的方面也存在着一些问题。只有处理好热工工艺的连锁,才能实现对电气全通信控制模式的建立,不仅对电气后台系统的实际应用水平有着极大的改善和提高, 而且对当前阶段的基本运行状态的监视功能也能实现更加的健全和丰富, 才能有效的提高电气自动化系统的整体控制能力,并且对电力系统的自动化水平也能得到有效的提高。 (四)网络结构 在电气自动化的系统中,网络结构的建立有着非常重大的意义。通过建立从办公自动化环境到控制机,直至整个电气自动化系统范围内的网络通讯产品网络结构,可以形成对所有热电厂现场的控制和监督。才能保证整个热电厂的的设备和系统,甚至计算机之间的数据信息的传输能够畅通,进而实现全体的自动化。 四、结语 通过对电气自动化以及在火电厂的应用可以得知,电气自动化比起传统的电气技术有很大的优势,需要引起人们的更加重视。而且电气自动化不仅是在热电厂,对其他的行业内也能得到同样的普遍应用。而在热电厂的电气自动化的道路上,需要结合实际情况,把电气自动化的技术进一步发展,才能使得电气自动化技术的价值能够更充分的体现,推动热电厂的创新和现代化,在自动化的进程中大步向前,最终促进电力事业的发展,为社会的稳定发展提供支持。
冶金技术论文:冶金厂房钢结构施工技术论文 1.钢结构在冶金厂房建筑中的应用优势 1.1钢结构制作简单方便,施工周期短 钢结构在施工的过程中使用的材料比较简单,同时加工的方法没有非常大的难度,同时很多的流程都可以借助机械来完成,所以钢结构通常是在专业化的金属结构厂就已经生产出比较精确的构件,之后直接将其应用在施工当中,在构件拼装的过程中还可以在工地使用非常简单的普通螺栓和高强度螺栓进行连接,如果条件允许也可以使用施工现场的便利条件将其设置成大单元,之后再完成吊装施工,这样就可以很好的提高施工的效率,缩短施工的周期。这种结构对已经完成建设的钢建筑也有着非常好的改建和加固效果,在施工的过程中如果出现了非常严重的以外情况,可以根据工程建设的实际需要来对整个工程进行拆除,在拆除的过程中不需要很长的时间,同时经济损失也比较小,这些性能都是混凝土建筑结构所不具备的。 1.2钢结构符合可持续发展政策 钢结构建筑是一项绿色环保建筑产业,相对于钢筋混凝土结构、砖混结构而言,钢结构对资源、能源的利用相对合理,对环境的破坏相对较少,是解决环境问题的一个有效突破口。钢材作为一种高强、高效能的材料,不但具有很高的再循环价值,而且材料的边角料也可回收利用。据统计,与其他类型的同等规模建筑物相比,钢结构建筑在建造过程中有害气体的排放量降低35%左右。此外,钢结构具有工厂化生产、现场施工周期短的优点,能够最大限度地减少施工过程对周围环境的影响,同时砂石、土和水泥等散料也很少使用,能够从根本上避免尘土飞扬、环境污染、废物堆积以及噪声污染等问题。钢结构作为一种新型体系可以带动其他节能环保材料的推广使用,钢结构体系具有十分可观的灵活性,各种轻质高强墙体材料都可以应用到钢结构中,推动实现墙体材料的改革和成套应用。 1.3结构自重轻 抗震能力强根据比较,对于同一种建筑造型,一栋六层钢结构住宅重量仅相当于一栋四层砖混结构住宅的重量。建筑总重量小,地震力效应较小,延性良好,对应的抗震性能十分优越,多次震后资料对比都说明了这一点。 2.工业厂房大跨度钢结构的安装施工 2.1大跨度钢结构施工安装的总流程 因为施工条件的限制,在施工的过程中不能采用四跨同时施工的方式,所以也就只能选择按照先后的顺序进行施工,施工程序的选择对整个结构的质量和形式都有着非常重大的影响,如果施工的过程中采用的是从两个边跨逐渐向中间施工,就很有可能因为之前施工中出现的偏差而使得结构自身产生非常大的应力,如果在施工中选择从中间跨向两边跨施工,就可以很好的避免上述的问题。 2.2钢柱吊装 因为钢柱整体的刚度正好和整个结构的形状呈现出对称的状态,所以对吊点的选择没有非常大的限制、钢柱单件的重量最大为13吨,在施工的过程中也应该选择50吨的汽车吊,卡环吊也应该选择性能较好的吊车,在计算之后发现其可以很好的满足施工的标准和要求,在进行吊装施工之前首先应该对柱底螺栓的位置进行严格的检查,看其是否出现了移位的现象,如果出现了偏位,一定要对其进行及时的校正,同时还要对螺母的丝扣进行有效的保护,防止其出现严重的损坏现象,在螺栓的调整和校对全部结束之后才能进行吊装施工。将钢柱柱脚的中线对准测量放线的轴线,如误差过大则用千斤顶将柱脚轴线误差调校至规范要求范围内,满足设计要求。用垫铁将钢柱标高调校至设计要求范围内,使钢柱只能水平方向位移,不能上下移动。将标高、柱底轴线调校好的钢柱利用四个准备好的手动葫芦调校垂直,将调校好的钢柱与预埋件焊接固定,即钢柱的校正工作完成。 2.3临时支撑的安装 临时支撑标准节横截面尺寸为:2mx2m,高度为:2m;非标准节横截面尺寸为2mx2m,高度为:1m;立柱采用qbl40x6钢管,斜腹杆和横杆采用合适的钢管,钢材材质均为Q345B。非标准节顶部设有可调节高度的装置,通过标准节和非标准节的组合可随意调整临时支撑的整体高度,使得临时支撑可灵活应用于任意高度的支撑。临时支撑的位置布置根据主桁架的具体施工方案而定,在桁架断点处设置临时支撑作为临时支撑点。临时支撑采用钢筋混凝土独立基础,在临时支撑四周设置1.5m高防撞护栏,并用彩钢板进行维护,在顶部搭设操作平台。 2.4桁架安装 桁架的安装采用分段吊装高空拼装方法,主要安装流程为:钢柱的安装_临时支撑的安装_桁架吊装及高空拼装_檩条及屋面板的安装_临时支撑拆除。具体每一跨或者每一榀桁架的安装方法会根据具体的施工条件来确定。 3.结语 和传统的混凝土结构的建筑相比,钢结构建筑可以更好的实现工厂化的生产,同时在施工的过程中也可以对施工的质量进行更加严格和细致的控制,但是在施工中还需要不断的加强对这种结构和技术的研究,只有这样才能更好的推动钢结构施工的质量,使其在冶金工业厂房建设中发挥更大的积极作用,促进建筑行业发展的同时,也为冶金厂房的正常使用奠定了良好的基础。 作者:李游 仲磊 单位:鑫诚建设监理咨询有限公司黑龙江分公司 冶金技术论文:冶金行业电气自动化技术论文 1、电气自动化元件在冶金行业的应用 电气自动化元件在冶金行业的应用非常广泛,常见的一些自动化元件例如:继电器:一种输入回路和输出回路的电子控制装置,其运作方式是通过控制电流,从而在电路中达到一个转换电路、控制电流等作用,是常见的电路安全装置。高压隔离开关:自动化系统中稳定性较高的一种安全保护装置,保证电路使用过程中操作人员的人身安全,隔离高压电源对人身和设备可能存在的安全隐患。高压熔断器:当电路电流超过负载或者超出规定值的一段时间后,高压熔断器会自动融化从而分离电流,断开电源,有效保证电路及人身安全。传感器:感知外界的信息并将其转化为可用信号的一种检测装置,被广泛应用于各个生产加工环节。传感器由敏感原件和转换组件两部分构成,常见的传感器有压力传感器(将压力变化转变为电流或电压的传感器)、温度传感器(能感受温度变化并将其转换为可输出信号的传感器)、流量传感器(可以感受流体流量并将其转换为输出信号的传感器)。 2、PLC技术在冶金行业的应用 PLC作为电气自动化技术现已在冶金行业中得以广泛运用。其本身是一种数字运算操作的电子装置,在工业生产环境的各个角落都可以得到有效利用。PLC技术的工作原理是通过可编程储存器来执行各种逻辑顺序运算,正确的完成指令,在工业生产中,PLC技术可以通过数字模拟输入输出的进给量与操作量,从而控制各类机械的生产过程。目前,PLC技术也被广泛应用与冶金行业,以此保障高温高电压的工作环境下,设备和操作人员的安全。其常见的实际应用,例如:物料管理系统中,PLC技术可以控制不同仓库的物料管理,并且实现有效控制。对物料进行编码储存管理,高效的运算能力可以保证大型仓库的物流管理实现可调节、高效运作的模式。同时可以连接各仓库系统中的通讯网络,保证良好的通讯网络构建。在冶金生产中,常见的生产原料和生产单位称重、同时将所得数据进行有效整理,这都是现如今PLC技术实际应用中可以轻松完成的,其在很大程度上提高了控制系统的自动化程度,为冶金行业的生产提供了有力保障。冶金生产中最难以解决的废料、废水处理问题,现如今也已经采用PLC技术代替原有的处理系统。首先,原有处理系统是利用离子交换树脂,从而将废水吸收。但这种做法对于使用时效不长的树脂原料耗损巨大,缺点明显。如今所采用的PLC自动化控制系统,可以通过高效的控制,让树脂还原处理系统与离子交换系统同时运行,即保证了废水的有效清除,又能保证工作的可循环性和稳定性,极大的提高了工作效率。 3、电气自动化技术在冶金行业中未来的发展方向 3.1提高自动化控制程度 随着工业发展的不断进步,市场对于生产要求的不断提高,高效稳定的工业化生产才能更好的满足市场的需要。在冶金行业中,自动化控制系统已经越来越符合工业生产的要求,其综合性、有效性实现了冶金过程中的快速判断和快速处理,保障了工作质量,同时提高产量、减少原材料消耗、减少废弃物污染以及保障设备和人员的安全。因此,提高电气自动化的控制程度已经成为在众多企业的竞争中脱颖而出的重要因素。 3.2提高自主集成数字化的控制水平 通过对整套控制系统进行实时监控,从而提高控制的有效性和安全性,并且实现对冶金过程的准确把握,避免出现操作失误。对于自主集成的数字化控制系统,要做到实时监控有效把握,不断提高数据探索技术的应用水平。 3.3提高自动化服务的水平 自动化系统在冶金生产中的发展方向,就是要通过优化与升级,在服务水平上做到精确稳定,减少故障与误差,提高服务标准,在今后的电气自动化发展中向着智能化、信息化以及微型化的发展方向不断前进,实现自动化系统的更高效利用。 4、结语 综上所述,冶金行业生产多在环境恶劣的条件下进行,其制作工艺流程繁多并且要求精确,对生产的产品质量要求很高,因此对先进技术的应用就显得尤为重要。电气自动化技术在冶金生产的过程中具有非常重要的地位和作用,其本身就代表着先进的生产力,只有更好的将电气自动化技术与冶金行业的生产相结合,才能提高行业竞争力,为社会创造出更大的价值。 作者:唐琦 陈汝强 冶金技术论文:新工艺及新技术冶金工业论文 一、教师在课堂中的作用 学生完成任务之后,教师要进行纠正说明以及总结评价,从而保证学生所讲内容的正确性以及完整性,进一步深化教学内容。除了专业问题外,每位学生要发表学习过程中的一些感受,其他学生要进行提问,使学生们都参与到课堂中来,提高学生们的学习兴趣。在学好专业知识的基础上,培养学生们的创新意识及科学素养。最后由教师进行总结与评价,评价内容包括学生在此次任务完成中的表现,对目标知识掌握的程度以及解决问题的能力和创新思维的能力等。 二、立体式教学法的应用 立体式教学法旨在保障知识传授的基础上,强化思维能力的训练。经过对三届选修冶金工程新工艺及新技术课程的研究生进行的对比实验教学,选取72名无显著差异的研究生作为研究对象,对立体式教学法进行了探索与研究。 1.对于拓展视野的帮助 研究生的学习需要以开阔的眼界来观察与研究专业领域内的热点问题。研究生不能沉浸在周围的小环境下,需要放眼世界,从更大的角度去审视问题、分析和处理问题。结果表明,绝大多数学生认为立体式教学法有助于拓展学生的视野,但仍有8%的学生认为该教学法无助于拓展学生视野。究其原因,主要有以下四点:(1)教师所设置的任务所包含知识面还不够广泛,具有一定的局限性;(2)学生在完成任务的过程中查找资料的途径比较局限,文献查阅能力有待提高;(3)教师应当收集一些学生收集能力范围之外的有用信息教授学生,从而起到引领作用;(4)各个学生在讲述自己所准备的材料过程中,因为个人表达能力等方面因素的差异,导致信息传递不畅。 2.思维创新能力的培养 有23%的学生认为,该课堂教学法对于其思维创新能力的培养非常有效,44%的学生认为该方法是有效的,完全认同的学生数量相对较少,同时,也有5%的学生认为该教学法对于其思维创新能力的培养没有效果。这主要是因为:(1)受大纲对于课程内容规定的限制,课程内容涉及面仍显较窄。因此,应该进一步加强授课内容的改进,强调交叉融合。(2)交流不足,学生们还没有完全适应该教学法,课堂上稍显怯懦,同时,教师由于长期受到传统教学思维的影响,在这种新型教学的课堂上,并没有完全消除“填鸭式”教学法的影响,教师往往在点评过程中,进行了某些灌输,对学生们的思考有些束缚。在立体式教学过程中,可适当邀请某些冶金领域知名教授前来参与课堂教学活动,与学生们开展对话与交流,锻炼学生的胆量,同时,也可以从自身实际出发,启迪学生们的思维,引导学生去发现问题。 3.对于提高科研能力的帮助 良好的科研能力是研究生所必须具备的基本功,这包括资料收集与处理的能力、科研创新能力、发现问题及解决问题的能力、逻辑思维与口头表达的能力等。研究发现,仅有20%的学生认为该教学法对于提高自身科研能力具有很大的帮助,这说明,就培养学生科研素养而言,该教学法仍需适当改进,以进一步提高学生的认可度。同时仍有3%的学生认为该教学法对于提高其科研能力没有帮助。究其原因,主要是:(1)学生的学习主动性有待提高。这需要教师融理论教学于实际之中,让学生明白所学专业知识的用途以及运用的方式,从而激发学生的学习热情。(2)在教学过程中,科研方法方面的内容应进一步增强,也就是增加方法论方面的内容,教授学生科学思考及科学研究的方法,从而帮助学生提高科研能力。 4.知识收获方面 对研究生而言,重在能力及方法的学习,但是作为课堂教学,知识的传授也必不可少,只是与本科生相比,所获得的知识应更加前沿,更加接近实际。通过调查发现,有20%的学生认为,通过该教学法,其所获取的知识量一般,更有5%的学生认为,并没有通过该教学法获取更为丰富的前沿知识。鉴于此,在应用这种方法开展教学时,应着重注意:(1)注重价值引导,强调知识的作用,诱发学生获取新知的欲望;(2)注意研究生教育过程中存在的“重科研、轻教学”的问题,处理好之间的关系,重视课堂教学,使学生的课堂学习与科学研究有机结合,实现课程学习为科研服务,在科研活动中又获取新知的良性循环。 三、结束语 基于冶金新工艺及新技术课程的立体式教学法,激发了学生主动接受最新前沿知识、科研动态及思维方法的兴趣,新工艺及新技术对于挖掘学生的创新潜能,培养学生的科学精神,调动学生的主动意识以及提高学生的创新素质具有良好的效果。同时,调查结果也可以看出,立体式教学法仍有进一步提升的空间。 作者:李林波 武姣娜 方钊 单位:西安建筑科技大学冶金工程学院 冶金技术论文:技术史价值冶金工业论文 一、冶金工业遗产所承载的技术史价值:以铁桥峡为例 以焦炭炼铁开始的近代冶金业的技术创新在工业革命时期对人类文明影响巨大,因此在工业遗产保护领域受到普遍重视。如英国于20世纪80年代末启动了历史遗迹保护项目,钢铁工业历史遗迹作为其重要部分,形成了398个影像资料和70个文件的档案记录。[4]在英国所有与冶金工业有关的遗址中,最重要的当然是位于伯明翰西北50公里的泰尔福德(Telford)地区的铁桥峡。近代冶金工业遗产对工业文明带来的巨大影响,其根本上是钢铁冶炼新技术及其大规模普及所带来的,从这一意义上,我们认为冶金工业遗产的技术史价值可以从四个方面来概括:一是优秀技术的发明或引进;二是新旧技术体系的交替;三是冶金产品如钢铁及其重要景观的形成;四是新技术及其生产系统对社会和文化的影响。而铁桥峡遗址具备了上述四种技术史价值的全部要素,围绕这些要素,相应的工业遗产保护和开发实践得以展开:第一,焦炭炼铁技术的发明和使用,是铁桥峡成为工业革命主要发源地的根本原因,也是其作为工业遗产的优秀价值所在。铁桥峡之所以成为工业革命的主要发源地,是因为1709年亚伯拉罕.达比(AbrahamDarby,1676-1717)在此成功地用焦炭炼出生铁,这一技术创新使炼铁业摆脱了对木材的依赖而获得充分的发展空间,也拉动了煤矿业的进一步繁荣。以钢铁为原料的动力机械、工程建筑和铁路交通因此得以大规模发展,人类开始进入“钢铁时代”。[5]基于焦炭炼铁在技术史上的意义,铁桥峡成为了英国工业遗产保护的首要对象之一,1959年,达比的焦炭炼铁高炉也因此成为首个被挖掘和保护的对象,其最初的目的是纪念Coalbrookdale公司成立250周年。直到1968年铁桥峡博物馆基金(theIronbridgeGorgeMuseumTrust)创立,负责对方圆6平方英里的铁桥峡地区的工业遗产进行保护和研究,铁桥峡工业遗产的保护和开发由此全面展开。第二,焦炭炼铁试验成功后,铁桥峡地区经历了近半个世纪的新旧技术系统交替的时期,这直接体现在高炉动力系统的变革上,这是焦炭炼铁系统得以最终确立并使这一地区成为工业革命摇篮的又一因素,也成为铁桥峡工业遗产保护和展示的主要内容之一。达比的高炉最初是靠上下水池的落差形成动力来鼓风的,为解决干旱的夏天上水池枯水的问题,最初是通过修建马车轨道来输送水,1742年,纽可门蒸汽机代替了马车,用于水的提升,高炉鼓风的动力仍然来自水轮机。直到1776年,直接将博尔登-瓦特蒸汽机用于鼓风的方法得以成功研制,蒸汽机才在高炉炼铁中取代了水力鼓风[5]。在铁桥峡,达比二世修建的上下水池间的运水轨道被保存下来,成为体现新旧动力系统交替过程的主要景观。科尔布鲁克代尔铁博物馆(CoalbrookdaleMuseumofIron)用文字、图片和模型,完整地展示了该地区新旧高炉技术系统的变迁过程,达到了更清晰地再现工业革命是如何发生的效果。第三,1779年修建的铁桥,作为世界上第一座用生铁建造的桥,是工业革命时期新炼铁技术所带来的钢铁新产品和新景观,构成了铁桥峡技术史价值的另一重要内容,这是炼铁新技术实现产业化的直接产物。而人们如何首次用生铁来建造这样一座大桥,本身就是另一项很重要的技术创新。针对高炉和铁桥,联合国教科文组织为铁桥峡作为世界文化遗产作出了以下两点评价:1)科尔布鲁克代尔高炉使亚伯拉罕•达比一世在1709年发明焦炭炼铁的历史得以永存。铁桥作为第一座生铁构建的大桥,同样是体现人类创造天才的杰作。2)科尔布鲁克代尔高炉和铁桥在技术和建筑发展历史上有着重要的影响。可见,正是因其在技术发展史上的意义,铁桥和达比的高炉成为铁桥峡工业遗产的优秀价值所在。此外,铁桥本身的建造技术的复原也成为了工业遗产的重要研究内容。1997年,瑞典画家伊莱亚斯•马丁1779年的一幅水粉画在斯德哥尔摩曝光,这幅画描绘了铁桥建造的方法。随后,大卫(DavidDeHaan)等人进行了详细的考古学、历史学和图片的研究,为了验证画中描绘的方法的可行性,2001年在铁桥峡地区的比利斯特山露天博物馆的运河上,一座按1:2的比例的铁桥使用18世纪的材料和技术建造起来,这一成果成为了展示铁桥建造技术的景观之一。第四,新技术引发的工业化导致运输、生活方式和城镇景观的改变,是铁桥峡地区在整体上作为工业遗产的价值体现,正如联合国教科文组织对铁桥峡价值评价的第3条称:“铁桥峡提供了近代工业地区发展的一个极具魅力的缩影。采矿区、运输业、生产企业、工人住所以及交通网络被很好地保留下来,形成了一个非常协调的整体,具有显著的潜在教育价值。”如果说炼铁炉和铁桥承载着技术本身的历史,那么因冶金业的兴盛而形成的工业社会,则属于“外史”范畴。对这一层面的历史价值进行挖掘,可以为工业遗产的保护和开发提供更广阔空间。铁桥峡现有的10个博物馆中,BlistsHill维多利亚城镇(BlistsHillVictorianTown)是游客参观人次最多的景观,19世纪后半叶的维多利亚时代被认为是英国工业革命的峰端,通过BlistsHill维多利亚城镇的重建,铁桥峡地区还原了19世纪经过工业革命后的英国人的生活状况,这个露天景观包括维多利亚时期普通工人的住房、银行、公立学校、药店、食品店、糖果店、铸铁厂、蜡烛厂、印刷厂,以及火车站和铁路等。这些展示也使铁桥峡地区作为工业遗产景区,更具观赏性和吸引力。 二、中国近代冶金工业遗产的技术史价值特征 中国是世界上发明和使用生铁最早的国家,然而土法炼铁技术是与传统的农业社会相适应的,并未导致工业社会的诞生。近代西式钢铁技术在中国的兴起始于19世纪80年代。相对于西方工业化国家而言,中国近代冶金技术与工业化历史有其自身的特点,使中国近代冶金工业遗产的技术史价值具有一些不可忽视的特殊性:第一,中国近代冶金技术史是一段单向的技术转移过程,且这一时期的技术引进并未带来中国钢铁工业的发达,这是中国近代冶金工业遗产技术史价值首要的特殊性。1885年至1936年,先后有贵州青溪铁厂、汉冶萍公司等钢铁企业在中国创办(见表1),主要设备和技术全部来自英、德、美、比利时等国,其中汉冶萍公司是唯一的煤铁一体化企业,其炼铁和炼钢设备的产能超过中国钢铁企业总产能的2/3,1926年随着汉冶萍公司冶炼设备全部停产,中国近代冶金工业化走向了谷底,中国所需的钢材回到了完全依赖进口的状况。[6]虽然中国近代冶金工业最终走向衰败,但这一时期的冶金工业遗产有着不容忽视的技术史价值。首先,汉冶萍公司等企业的遗存作为中国冶金工业近代化的起点,见证了中国最初的技术近代化的努力,无论其成败以否,意义均非常巨大。其次,客观还原这段艰难而曲折的技术引进史应成为中国早期冶金工业遗产挖掘和保护的主旨所在,对中国来说,这段充满挫折的记忆或许更值得珍视,这是中国近代冶金工业遗产与英美等国的不同所在。第二,在大规模引进西方技术的同时,近代中国广大的乡村仍然长期存在一个土法冶炼系统,为人们日常耕作和生活提供材料。中国早在春秋以前就发明了生铁冶炼,几千年来,铁是支撑中国传统农业经济系统的主要技术要素之一。明清时期,山西因坩埚炼铁的发展和丰富的铁矿资源,逐渐成为铁的最大产地,(图3)这一状况一直持续到19世纪末20世纪初。相对于欧洲,中国近代新旧冶炼技术的交替显得更为艰难和特殊。在对中国近代冶金工业遗存进行挖掘和保护时,我们不能将目光仅仅锁定在新式冶金工业遗存,还应该重视逐渐消亡的近代土法冶炼遗存的价值。正如下塔吉尔宪章所说:“许多旧的或废弃的生产工艺中人类的技艺,是极为重要的资源,一旦失传无可替代。应当被详细记录并传给后代。”而目前中国对在工业化进程中逐渐消失的传统冶炼遗存的关注远远不够。第三,近代新冶炼技术和工业发展所带来的社会变迁,是这段并不成功的工业化进程给中国社会和文化带来的最大影响,是中国近代冶金工业遗产技术史价值另一重要内涵,值得工业遗产价值保护中深入的挖掘和展示。近代随着汉阳铁厂等现代工业的兴起,以农民和乡绅两大社会阶层为基础的传统社会关系逐渐改变。首先,部分农民从乡村手工业者转变成了新式产业的工人。其次,乡绅阶层也发生明显转变。以汉冶萍公司为例,地方乡绅参与到大冶铁矿和萍乡煤矿的开发中。此外,为培养技术人员,士绅的后代被公司选派出国攻读采矿冶金等专业,成为中国第一批本土钢铁工程师。[6]从工业遗产的角度来说,中国目前保留下来的近代冶金设备、厂矿建筑等实物留存已经非常罕见,但我们在现存的企业档案文献中可以挖掘出一批反映技术与社会变迁极具价值的遗产。例如我们在英国谢菲尔德大学找到的汉冶萍公司送培英国的留学生的档案。借助对相关文献的挖掘和整理,可以使中国冶金工业遗产的内涵更丰富,也更具讲述历史和教育后人的功能。 作者:方一兵 姚大志 单位:中国科学院 冶金技术论文:自动化技术应用于冶金工业论文 1我国有色冶金工业自动化发展现状 从国外引进的先进的自动化系统和设备后,我们将其进行消化和创新,改造出了与我国实际冶金生产相适应的设备,已经具备了较高的水平。不过从国际角度出发,我国自动化技术产品的生产还有很大的提升空间。我国自动化技术不具备自主的知识产权,主要还是以进口为主,而这些系统来自于不同的国家,甚至有一部分是国外已经淘汰的系统,阻碍了平台集合。此外,自然环境的污染和能源结构的破坏,要求生产必须要提高效率和降低消耗,一些老旧的设备应该淘汰。 2自动化技术在有色冶金工业中的应用 2.1现场总线技术 现场总线控制技术简称FCS,至今已经发展了30多年,在其发展过程中,已经在国际上拥有60多个不同生产厂家生产的总线产品。现场总线控制技术具有自身的特征,其拥有多种不同系统的无缝集成、控制设备和企业高层联系等,能够使系统开发和不同系统之间可以功能自治,也可以相互操作,并且能够进行系统结构分数,因此,其在有色冶金工业中得到了广泛的应用。 2.2管理信息系统在工业中的应用 企业的管理是企业的整体发展的重要部分,企业如果配备了一个良好的管理模式,那么就可以有效的提高企业的市场竞争力,推动企业的快速发展。企业信息化系统的自动控制是在冶金工业中,将冶金一系列程序的所有信息进行集成,从而通过实施管理、技术、生产的控制的信息集成,进行及时采集生产过程中所产生的数据。对有色冶金质量管理、实时监测和故障诊断进行智能管理,能够有效的降低生产成本,利用信息化管理能够达到能源管理和动态管理智能管理的目的,从而为企业的发展提供创新的基础。 3以太网在有色冶金自动化技术中的应用 3.1以太网的特点 随着有色冶金企业的持续扩大和发展,加大了有色冶金领域的竞争力。企业要想提升竞争力,就必须要改造落后的设备,引进新设备。不断更新的新技术,造成新技术与旧技术不能实现在控制系统上的高度集成。以太网是自动化的控制网络,其能够有效的解决此问题。以太网具有较高的数据传输速度,并且可以提供足够的带宽需求,存在时间相对较长,在设置、诊断等方面的具有较高的应用价值。以太网有相同的通信协议,其能够允许不同的通信协议在同一个总线上运行,为企业提供了一个公共网络平台基础。 3.2以太网在有色冶金自动化技术中的应用 在有色冶金工业生产过程中,通过以太网能够将不同类型的网络化的仪器仪表与工业计算机相连,并且在相同的总线上运行,从而对所有的系统进行控制。以太网在有色冶金自动化技术中的应用,减少了对原材料的铜矿石进行成分分析的步骤,这些分析大部分都能够利用网络化实现,检测结果直接传达到相关部门,同时还可以将这些数据结果进行共享,企业的成员及客户都可以通过网络进行查找所需数据。如图1,在现场利用以太网网络进行通讯,将可编程逻辑控制器作为主站,其余设备为副站,对所有独立系统的稳定性起到重要的保障作用。 4结语 随着经济的快速发展,有色金属的需求也越来越大,将自动化技术应用在有色冶金工业中,一方面能够有效的提升生产效率、产品质量,一方面还能够减少工作人员实际操作的危险,是有色冶金工业发展的必然趋势。不过我国引进自动化技术相对较晚,技术水平与国际相比还存在较大的不足,因此,我国有色冶金企业应该大力培养科研人员,投入资金,不断研发自动化技术,从而提高我国有色冶金工业自动化水平,推动有色冶金企业的发展。 作者:李其凡 单位:首钢京唐钢铁联合有限责任公司 冶金技术论文:钢铁冶金行业自动化技术论文 1钢铁冶金行业对自动化技术的需求 钢铁冶金行业对自动化技术的需求比较大,主要是在科学技术发展的带动下,体现出了自动化技术的优势。钢铁冶金行业的生产规模越来越大,涉及到的工艺和技术呈现复杂化的发展趋势,需要利用自动化技术,支持钢铁冶金行业的发展,分析钢铁行业对自动化技术的需求,如下:自动化技术的逻辑控制需求,其在钢铁冶金行业中发挥准确的控制作用,提供机械化、信息化的控制方式,落实自动化技术的控制途径,保障钢铁冶金行业的生产效率。钢铁冶金行业利用自动化技术实现智能控制,辅助智能化的编程,充分应用自动化的技术与系统,为钢铁冶金行业提供可靠的技术支持,确保钢铁冶金的效率与效益,有利于钢铁冶金行业的综合化发展,通过自动化技术优化了钢铁冶金行业的生产环境,保障多学科的融合化发展,满足钢铁冶金行业对自动化技术的实践需求。 2自动化技术在钢铁冶金行业中的未来发展 自动化技术在钢铁冶金行业中起到重要的作用,一方面提高钢铁冶金的自动化水平,另一方面改进钢铁冶金的生产工艺,体现技术型的控制优势。自动化技术成为钢铁冶金行业的重点,表现出良好的发展趋势,分析自动化技术的未来发展。 2.1自动化控制的高效性发展钢铁冶金行业的自动化技术,其对控制性能的要求比较高,需要具备高效性的特点,由此才能适应钢铁冶金行业的发展。现代钢铁冶金行业中引进了智能化、数字化的技术,增加了自动化控制的负担,所以针对自动化技术提出高效性的发展要求,促使其在未来发展中达到高效的规范标准,适应钢铁冶金行业的发展需求,最大程度地提高自动化的控制效率。高效性是钢铁冶金行业自动化技术的基础发展,辅助钢铁冶金行业改进生产工艺,保障自动化生产的效率。 2.2自动化技术的一体化发展一体化的自动化技术具有集成的特点,其在钢铁冶金行业中涉及到电子、电气等多项技术,推进自动化技术一体化的融合性发展。一体化的自动化技术解决了传统技术在钢铁冶金行业中出现的应用问题,落实一体化的操作途径。例如:钢铁冶金行业自动化技术中的EIC,联合了仪表、电气等技术,明确划分钢铁冶金行业中的生产工艺,充分利用逻辑控制的方式,避免出现逻辑上的问题,EIC还能在自动化技术一体化的基础上,引进运行软件的应用,提高EIC软件控制的能力,按照钢铁冶金行业的需求,推进EIC的一体化发展,表明自动化技术一体化的应用价值。 2.3低成本发展趋势低成本是指自动化技术的资源控制,在保障自动化技术准确应用的基础上,降低钢铁冶金行业的资源投入,还要提高自动化技术的运行效益。自动化技术低成本的发展趋势,需要采用模块化的发展方式,优化钢铁冶金行业的资源配置,而且低成本是现代工业的一种趋势,其在钢铁冶金自动化方面体现出了积极性。例如:冶金行业中的自动化技术,利用IPC模块,结合CIMS、STD,限制资源投入的规模,有目的的控制成本的投入,打破冶金行业资源高消耗的方式,自动化技术的低成本发展,更有利于自动化技术的应用,展示自动化技术低成本的优势。低成本已经成为自动化技术在钢铁冶金中的一项趋势,满足钢铁冶金行业的未来需求,体现自动化技术低成本的实践性。 3结语 自动化技术改善了钢铁冶金行业的发展,促使其在未来具备良好的发展趋势。钢铁冶金行业的自动化发展,提高了对自动化技术的应用力度,也是自动化技术未来发展的因素。自动化技术提升了钢铁冶金行业的发展水平,完善钢铁冶金制造的环境,体现了自动化技术的应用价值和优势,缓解了钢铁冶金行业的发展压力。 作者:万延林单位:江苏省镔鑫钢铁集团 冶金技术论文:冶金行业电气自动化技术论文 随着中国工业技术、经济的转型,钢铁企业的淘汰与重组,钢铁企业的冶炼技术越来越精准,钢铁企业的高端设备越来越多,电气自动化水平越来越高。虽然冶金行业电气自动化水平得到了提高,但仍然不能满足工业技术发展的要求,不能满足钢铁企业生产效率的要求。只有改进和优化冶金电气自动化技术,才能提高钢铁企业的生产产量,提高经济效率,加快冶金行业的快速发展。 1、冶金电气自动化技术的特点 我国钢铁企业自动化水平还不够高,普及不够,大部分钢铁企业存在生产技术内容太广,生产工艺太复杂和电气自动化依赖太强等特点。 1.1冶金生产技术涉及内容太广 钢铁企业冶炼环节多,涉及内容非常广泛,生产过程中涉及物理变化和化学变化,生产过程中突变因素多,冶炼过程涉及的技术非常复杂,生产过程中要控制好生产原材料,监控物理变化参数和环境的化学参数。电气自动化控制系统应该能控制或跟踪生产过程的全过程,电气自动化控制系统涉及内容非常广泛,只有这样的控制系统才能保证生产过程的安全性,提高冶炼产品的产量,提高钢铁企业的经济效益。 1.2冶金生产工艺太复杂 冶金生产工艺复杂,实际生产过程中工艺流程比较全,冶金电气自动化控制系统要覆盖全生产过程,实现软件与硬件的配合,优化生产过程。冶金电气自动化系统呈现技术难度高,虽然技术人员具有非常专业的知识,掌握专业技巧,这样才能真正做到提高生产效益。 1.3冶金自动化高依赖电气技术 随着我国钢铁联合企业的生产能力的扩大,大部分小钢铁企业重新组合,形成更具竞争优势的联合企业。这些企业大量引进全自动化生产线,电气自动化水平不断提高,几乎涵盖了冶金全过程,冶金自动化高依赖电气技术,通过电气技术完成信号采集、信号转换和结果运算等操作,实现钢铁企业的全自动化。 2、冶金电气自动化技术应用现状 冶金电气自动化系统是利用智能控制技术、计算机网络技术、神经网络技术、监控技术等控制和管理冶金企业生产过程中的各环节。就钢铁企业来说,通过冶金电气自动化控制系统控制轧钢、高炉、转炉,铸造等技术环节,解决冶金过程中高温,高热等问题,为钢铁企业生产解决了许多实际困难。许多大型钢铁企业设计或改造了许多电气自动化控制系统,这些系统都能实实现人工智能操作,自动化操纵体系是单位操纵体系的主要构成,普遍运用在单位制造管制的每个环节,其中最重要的运用是智能化操纵技术%智能化技术中的专家体系,模糊操纵,神经网络等技术被运用到钢铁行业的轧钢体系、高炉、转炉、连铸车间、轧钢调节体系等,版型在线监测、冷热轧薄板、维修保养监控等功能。通过中央计算机系统控制各个子系统,实现子模块与子模块之间的转换。冶金电气自动化控制系统使用现场总线技术,数据交换传送技术,电脑合成技术等,推动冶金过程的标准化,程序化;通过人工智能技术,使用机器人手臂特自动化设备提高冶金企业的生产力,让钢铁企业取得长足的发展,提高市场竞争力。 3、冶金电气自动化技术应用前景 我国许多大型钢铁联合企业通过引进电气自动化技术,整合行业信息化水平,通过自动化控制系统提高生产控制精度,提高产品质量,进一步压缩生产成本,降低资源消耗。这些电气自动化控制系统增加了冶金生产过程的稳定性、可靠性和安全性。从这些电气自动化控制系统可以总结出我国冶金电气自动化技术的应用前景,包括低成本自动化、行业信息化、智能控制、冶炼过程控制和综合一体化控制等方面。 3.1低成本自动化 所谓低成本自动化是利用高精尖技术,通过自动化技术科学合理投资,减少投资成本,降低投资风险。许多中小型钢铁企业通过使用微型计算机作服务器,精准的实现对全过程、全流通实现电气自动化控制,为企业实现了低成本自动化,也解决了中小型企业的约束。 3.2行业信息化 所谓钢铁行业信息化就通过计算机系统,实现信息资源共享,实现企业信息化管理的标准化和系统化。大部分钢铁企业通过电气自动化控制系统采集生产过程中的原始数据,利用信息化技术手段分析和研究这些原始数据,使用科学管理决策分析软件,挖掘潜在数据,为企业的发展提供科学合理的数据支持。 3.3智能控制 虽然电气自动化控制系统广泛应用自适应、优化、模型预测等控制策略,但仍然不能满足技术的要求,因为传统的PID控制理论是适应数学模型复杂且变化大的特点,而智能控制对总控制程序具有良好的适应性,尤其是对于复杂程度较高的综合控制系统,能分级控制智能设备,有着很大的发展空间。 3.4冶炼过程控制 电气自动化控制系统可以对产品质量监督、环保监控及物流跟踪等多个方而实施全过程监控。电气自动化控制系统采用新型传感器、数据融合处理等高精尖技术对原材料质量、钢水纯度、熔渣成分、温度、固废监控等环节进行全程控制,提高钢铁企业的效益。 3.5综合一体化控制 电气自动化综合一体化控制系统是未来的发展方向,这种系统打破了传统的计算机、仪表、电气在控制设备方面的专业界限与分工,实现了逻辑控制对模拟量进行控制的难题,极大地提高了系统的实用性与操作性。简化了程序,降低了成本,电气自动化综合一体化控制系统系统将是钢铁行业电气自动化发展的重要方向。 4、结语 冶金电气自动化系统是使用计算机网络技术,人工智能技术和自动化技术实现的控制系统,优化与改进冶金电气自动化控制技术,可以提高冶金行业的生产效率利用自动化控制技术,可以保证生产流程更加规范,还可以保证我国冶金行业更好的发展电气自动化控制是冶金行业发展的主流趋势,对冶金企业的发展力向有着引导作用。钢铁企业要积极主动引进或改造自动化控制系统,提高钢铁企业的市场竞争力,增加钢铁企业冶炼产量,提高企业的经济效益,促进可持续发展。 作者:辛娅玲 单位:新钢公司自动化部 冶金技术论文:冶金工程技术服务论文 摘要:马钢设计院有限责任公司是一家以冶金工程技术服务为主体的公司,2001年开始进行信息化管理工作建设,本文是几年来的这方面工作概略描述和一些感想。关键词:设计管理信息化一、概况马钢设计研究院有限责任公司成立于2002年,注册资本2050万,是由马钢股份公司、马钢国际贸易公司和本院的自然人共同出资组成的有限责任公司,持有国家冶金、建筑、和环境工程甲级设计资质、工程监理和工程造价甲级资质,从事工程设计、工程咨询、工程监理和工程总承包服务,设置冶金、轧钢、机械、电气与自动化、能源与环境保护和规划6个专业设计研究所,职能管理部门8个,全院职工260多人,其中高级职称的技术人员占职工总数的50%以上,2005年营业收入1.96亿。马钢设计院综合管理信息系统是以工程设计项目管理为优秀,由市场经营、(设计)项目管理、档案管理、人力资源管理、系统管理、客户关系管理、综合办公管理等模块组成。二、MIS系统建设过程1、调研(1)建设的时机的考虑尽管行业协会在“十五”就提出设计企业信息化建设纲要,但是具体何时进行设计院综合管理信息系统的建设,还是要认真地考量,其中CAD应用普及程度,硬件设施特别是网络硬件的建设程度对建设时机还是有影响的。(2)建设方式的考虑当前,设计院MIS系统的建设方式主要有以下几种方式:a)完全自主开发。很多大院,信息人才众多,技术实力雄厚,往往采用这种方式。采用该方式有利于对系统的全面掌握,用户的需求比较容易采集,对外界的技术依赖程度低,维护方便。b)咨询合作开发。寻找一个对信息技术和企业的管理技术均比较了解的专业咨询公司,由他来代表企业进行系统的建设管理,并负责对企业的培训和系统开发企业的过程管理。3)完全委托,自我管理。这是我院采用的建设方式,这是我们根据我院的实际情况全面衡量后采取的策略。4)平台引进,二次开发。就是从外部引入一个相对成功的基本成熟的平台,自已略加二次开发后加以应用,一般这样的基础平台的价格比较昂贵,而且对这个平台的完全消化也不是短时间内就能实现的,此外对某个具体的企业来讲,平台软件的功能可能有多余。(3)体系平台的考虑在已经建成使用的和在建的管理信息系统中,多采用C/S体系结构,但是考虑到技术的发展的趋势,以及未来系统维护的方便性,我们认为最好采用B/S结构,随着·NET技术的日益成熟和普及,坚定了我们的信心。(4)行业现状的调研在建设部和协会的“十五”信息化工作指导方针的指引下,国内勘察设计行业MIS系统建设纷纷开始起步,与国外公司相比起步相对较晚,但是一批院还是取得了相当的成果,在我们了解到的设计院中不少院在信息化建设方面各有特色、各有建树。此外,我们还对与我们有业务接触的国外工程公司的信息化工作进行了解,其中主要有德国的SMS、比利时的CMI等,西方发达国家企业今天信息化的现状应该就是我们努力追赶的方向,人家能做到的,我们也应该能做到。对中国的设计企业来讲,与国外发达国家的工程公司相比,我们的主要差距在管理以及管理的信息化,技术上的差距不是主要的,这是我们研究分析国内、外的设计类企业后所得到的一个感受。2、理清思路,统一认识,确立目标理清思路,统一认识,确立目标是我们进行MIS系统建设的过程中首先要解决的问题。企业对MIS系统建设出于被动,思路不清楚,目标不明确,是很难取得成功的,实施过程中就会带有很大的盲目性。我们在决定实施信息化建设首先明确的是:1)建设的目的:实施流程再造,提高主业工作效率;细化管理,以进一步提高管理水平和企业的竞争力;2)建设的目标(可测量):实现CAD电子文件有效存档,实现项目管理信息化的突破;在设计类企业中搞信息化建设,首先从设计“项目管理”抓起,而不是先从通常的OA及人力资源管理起步,我们有自己的想法,即我们的做法是“先难后易”,而传统的做法多是“总体规划、分步实施、先易后难”。而这种做法最大风险是:容易做的、可有可无的模块先做出来了,而最难做的部分也是企业最优秀、最需要的的部分,最后却做不出来,信息化工作只得几上几下。最优秀的业务管理问题一直没能解决,这也是许多MIS建设失败的模式,我们决定反其道而行,就是要避开这样的怪圈。3、认真做好需求分析在院领导思想统一的前提下,院最高领导层对管理信息系统亲自过问、亲自管,同时适时结合BPR,这对软件企业更快、更好地了解企业的业务流程是非常有利的,金慧公司在与我们的交流过程中,几易其稿、在讨论交流的过程中,双方逐步达成了共识,把目标和思路都理清楚了。经过重新改进后的流程与ISO9001贯标文件进行有机的协调,使业务流程文件化。必须要说明的是:1)用户的需求也不是一下子就能完全说明清楚的,即使说明清楚的流程也有变更的可能;2)只有用户自己最清楚自己需要什么,只望软件开发单位拿出来一个企业的流程方案是不可想象的,这样做的结果很可能就是系统的失败。我院的领导层和管理层在用户需求阶段投入大量的时间与软件开发公司共同研究用户需求和流程方案为我院MIS的成功打下了良好的基础。4、全院参与明确管理责任管理信息系统的建设需要全体人员的参与,这就好比一个集体性质的体育项目,任何一个人的不投入都有可能影响最后的结果;当然MIS建设首先是一个“一把手”工作,企业的最高领导必须亲自认真过问;我们还专门指定分管领导配合协调MIS建设工作;强调全员的参与,主要表现在对全体人员的培训和考核;通过多种会议沟通和网络宣传的方式营造氛围,说明MIS建设的意义和过程,以求得全院上下的共识;5、分步推进最终走向集成应用在系统正式使用之前,进行1个多月的过渡期(05年8月10—05年9月15日),在这期间,鼓励大家使用系统,但是过渡期满后,全院的项目管理只在一条路上进行,不搞旁路,就是必须从系统内组织项目管理和发图,从项目任务的下达、项目的策划、图纸的设校审到图文出版,没有其它的路可走。这样一方面促进大家对系统的快速掌握,二来促进软件公司对系统进行全面的完善,三确保了CAD的图纸的完全存档。加上系统提供的电子自动签名技术,使困困扰设计单位多年的CAD电子文件有效归档问题在我院得到初步的解决。三、MIS系统建设现状1、经营计划管理经营计划管理主要是为经营计划管理部门提供一个项目信息、生产计划、台帐、合同信息、收费、客户信息管理的工作平台;具体业务功能包括:项目台帐管理、生产任务下达(合同评审、领导审批、项目下达)、月度计划管理、项目计划检查(可依项目、时间、部门、专业、个人等进行完成情况和在手项目情况的检查)、项目收费管理、客户信息管理、查询统计等。项目任务的下达,将启动项目管理众多的流程,而项目信息又为财务收费和内部分配提供原始信息。2、项目管理项目管理子系统是整个系统的优秀部分,也是开发与实施难度最大的一个部分。它为经营、项目管理及专业设计生产部门提供了一个协同作业的机制,包括设计项目的进度计划管理、生产过程人力资源管理、ISO质量管理、产品过程管理等,完全贯彻ISO9001质量管理体系的思想。主要内容有:项目策划管理(WBS与OBS分解)、项目设计输入与要求的下达、协作计划的管理(制订、执行结果的检查等)、专业协作资料互提管理(版本化管理)、设计成果上传,三级校审核与专业会签、电子签名、ISO表单自动管理、图文出版、电子文件归档、生产过程中间环节的实时检查等。3、人力资源管理人力资源系统作为整个系统的重要组成部分,是其他业务系统的基础模块,为其他系统的应用提供人力资源支撑,其它业务系统有关人员的信息都构建在这个系统之上,所以该模块的设计和规划需要考虑其他业务系统的需要,所有业务系统的人、岗位和组织信息都来自该模块,项目管理等其他业务模块也需要将有关结果性的数据传回给人力资源系统,比如员工业绩等。4、图档管理从项目管理系统中输出的产品(CAD文件等),自动进入图档管理系统,该系统具有档案管理、科技档案在线查阅(按权限与密级)、档案下载(按权限与密级)、复用与再利用等功能,与传统的档案系统相比,其具有查阅快捷,再用方便的特点,直达个人桌面的应用,为管理部门及内部用户提供非常便捷的平台。5、综合办公管理及其他目前我院的MIS还设有以下一些功能模块,如通常的办公信息、网站管理、权限管理、个人工作平台(任务管理,邮件管理,工作报警,个人设置,个人查询)管理、企业论坛等;由于这些系统多不影响优秀业务流程(项目管理)的运行,还有待进一步开发完善,毕竞系统的完善和优化是没有止境的。四、存在的问题1、现有系统功能有待进一步完善。管理信息系统的功能,一方面是工作协同平台,也应该是一个信息和知识快速获取的平台,以便实施有效的管理和调度,更进一步应为实施有效的决策提供支持(DSS),为快速提高工作速度和工作质量提供方便(KB),目前系统在快速提供信息方面还有进一步优化和改进的空间;企业管理最难的是人的管理,而人员管理中最难的是对人的评价。我院MIS运行的结果目前还没有完全进入人力资源管理系统,同时业绩考评模型也处在探索阶段。如何依托信息系统提取的数据实施有效、科学的考评,是我们系统完善的一个方向。目前系统的三级校审采用两条腿走路——硬拷贝与电子文件同时进行,由于计算机屏幕较小,审阅图纸要完全基于网络进行较为困难,硬拷贝提供查阅的方便,而MIS系统则保证工作过程的真实和评审意见、技术版本的管理有序。这个问题要完全指望MIS本身来解决,困难较大,但是基于计算机网络环境下的工程设计审批作业如何有效的实施将是一个有意义的课题。此外,用户界面的友好性和操作的方便性方面还有较大的改进空间;2、人员对MIS系统的适应性有待进一步提高。对工程设计企业来讲,人员的工作方式从传统的面对面的交流,转向大多基于网络的交流,是一个较大的变革,如何适应这个变化对每个人都至关重要,此外还要碰到传统模式下不曾有的问题,如人员外出如何办?异地办公的身份确认等。3、系统的安全性需要加强。随着信息系统应用的深入,安全问题也更加突出。系统的安全包括网络平台本身的安全和数据的安全,这一方面要加强人员的安全意识教育,建立严格的保密管理制度,防范窃密和泄密,保护知识产权不受侵犯,此外还要在软、硬件系统的建设上进一步加强安全机制。4、更多的产品要管理到目前为止,我们仅对工程设计管理进行了讨论,有关工程监理和工程总承包的管理尚没有开始,而工程总承包工作将是设计型企业未来发展的一个重点领域。五、结语企业信息化建设对具体一个企业来讲,可能是一项前所未有的事业,遇到的困难自然也是前所未有,也许这就是为什么企业信息化工作失败案例多于成功案例的原因。在我国,勘察设计企业的信息化工作最近才刚刚兴起,勘察设计协会“十一五”信息化工作指导思想为我们的工作指明努力的方向,就企业自身而言,信息化工作绝对是一个“一把手”工程,如果没有领导层思想的高度一致,没有明确的目标,并以目标驱动的方式进行强力推进,要取得实效的确比较困难的。此外,企业的信息化工作是一个开创性的工作,要求企业与软件技术的提供者(软件公司)密切合作,充分沟通,用双赢的心态进行合作,单纯地指望单方完成这项工作基本是不可能的,一个合格的软件来自双方的努力,同样一个合格软件的成功的应用也依赖双方的合作,这一点是管理类软件不同于其他软件的特点,毕竟是“管理”信息系统,而实施“管理”的主要方面在企业而不在软件公司。应用无止境,信息化工作的建设也是一个动态的过程,只有开始没有结束,我们将继续努力搞好我院的信息化建设工作,与设计同行业一道,为我们共同事业的而努力。 冶金技术论文:冶金职业院校模拟电子技术教学效果 [摘要]冶金职业院校模拟电子技术课程内容抽象,概念多、公式多、分析方法多,冶金职业院校学生掌握有难度。以任务驱动的方式展开教学,利用“工学结合、教学做一体化”教学、多媒体课件、电子产品组装与调试训练和网络课程等教学手段,使模拟电子技术课程生动直观,具有趣味性、职业性、实践性,有利于提高学生学习兴趣和学生综合职业能力的培养。 [关键词]模拟;电子;组装;调试;网络课程 1前言 冶金职业院校模拟电子技术课程在传统教学形式下,老师在教室里授课,一块黑板一支粉笔,课件无动画、教具陈旧老化,不能直观展现抽象的模拟电子知识中的微观现象,学生难以掌握电子知识与技能。通过教学改革,在教学过程中实施“工学结合、教学做一体化”教学方法,以任务驱动的方式展开教学,在授课过程中运用多媒体课件、电子虚拟软件、电子产品组装与调试训练和网络课程等教学手段,使模拟电子技术课程生动直观,实践性强,激发了学生的学习兴趣和学习动机,学生通过学习使得模拟电子课程知识、技能和职业能力均获得很大提高,100%学生获得职业资格技能证书,学生就业率高,就业质量好。在课程建设中,首先确定模拟电子课程的知识点和技能点,确定教学目标,以任务驱动方式实施教学,在教学过程中按照资讯计划决策实施检查评价教学反馈等七个环节进行,激发学生的学习动机,促使学生积极参与,培养学生综合职业能力。由于科学的制定教学目标,使教学目标充分发挥其导向、激励和评价的功能,培养出懂知识、会操作、职业素质高的技能型人才。 2确定课程的知识点和技能点 2.1知识点 电子元件识别与检测、电子元件作用原理、单管放大、带有负反馈放大电路、两级放大、射极输出器、功率放大器、振荡电路、直流稳压电源等。 2.2技能点 电子元件识别与检测方法、单管放大安装与调2017年第5期试、带有负反馈放大电路安装与调试、两级放大电路安装与调试、射极输出器安装与调试、功率放大器安装与调试、振荡电路安装与调试、直流稳压电源安装与调试。根据课程的知识点与技能点的要求,选择典型的电子产品———调幅收音机,其电子电路涵盖于知识点与技能点的要求。课程任务确定为:电子电路的组装与调试,通过电子产品的组装与调试使学生掌握模拟电子课程中的知识与技能。 3确定学习目标 (1)通过对超外差式调幅收音机的安装,掌握电子元件识别与检测、电子元件作用原理、单管放大、带有负反馈放大电路、两级放大、射极输出器、功率放大器、振荡电路、直流稳压电源等工作过程。更加熟练掌握电子产品整机安装的工艺。(2)通过收音机的调试,掌握单管放大电路调试、带有负反馈放大电路的调试、两级放大电路的调试、射极输出器的调试、功率放大器的调试、振荡电路安装与调试、直流稳压电源的调试。深刻理解电子产品调试的目的与要求。(3)通过对超外差式调幅收音机的安装、调试,提高对电子产品故障判别与检修的能力。为今后从事电子专业方面的工作奠定基础。(4)以超外差式调幅收音机的组装与调试为任务驱动,能够使读者学会超外差式调幅收音机的组装调试技术,掌握在超外差式调幅收音机调试过程中中频调试、频率范围调试、统调、收音机质量检测及故障检查与排除的技能点,通过对超外差式调幅收音机的组装调试巩固仪器仪表的使用、PCB板元件组装步骤、整机安装等的技能点。(5)培养学生团队合作、爱护工具仪器仪表、爱岗敬业、一丝不苟的工作态度。 4以任务驱动式教学方法 指导学生从基本放大电路入手分别学习电子元件作用———单管放大———带有负反馈放大电路———两级放大———射极输出器———功率放大器,引导学生由浅入深、由易到难渐进式学习,完成每个教学内容。以任务驱动的方式,采用“教学做一体化”教学方法,工学结合,提高学生学习兴趣。下达任务单:调幅收音机电子电路分析,以试听收音机节目台数、音质开始,把学生带入学习的情境中。收音机电路图如图1所示,其中的VT4就是低频放大器,VT5、VT6两个三极管组成了共集电极放大电路,又称射极输出器。这两个射极输出器对称连接,形成互补对称功率放大器。电路中元件作用是:由T1及C'1a组成的调谐电路感应出广播电台的调幅信号,通过选频F1信号输入到VT1三极管的基极。本振信号选频F2进入VT1三极管发射极,由VT1三极管进行变频,在VT1集电极输出回路通过T3选取465KHz中频信号(就是F2与F1的差频信号)。中频信号分别经VT2第一级中频放大器和VT3第二级中频放大器中频放大后,进入检波器(由C5、R6、Rp、C11的元件组成)检波后经过VT4低频放大器放大,再由VT5、VT6两只三极管与变压器耦合,组成功率放大器进行功率放大,最后推动扬声器输出悦耳动听的声音。T3、T4为中周(中频变压器),既是放大器的交流负载又是中频选频器,该机的灵敏度、选择性等指标靠中频放大器保证。T5、T6为音频变压器,起交流负载及阻抗匹配的作用。通过为学生进行实物分析,提高他们的学习兴趣。 5能力培养分析 5.1教学实施过程共分六个环节 5.1.1资讯环节教师要分析学生是否掌握了超外差式收音机的基本工作原理及实际应用。教师要通过展示、操作已安装好的实际电子产品,介绍超外差式收音机的安装与实际应用,说明本学习情境的学习任务。以案例教学法把学生带入情境之中。教师组织学生分组,布置学习任务并讲解任务要求。5.1.2计划环节根据对工作任务的分析及领会,制定工作计划,确定小组成员分工,明确阶段成果及检查的项目。在完成“任务相关资讯”部分学习后,在自己现有的知识与技能的基础上,根据学习情境的要求,制定组装一台调幅收音机需要在元器件选择元器件检测PCB板组装整机安装调试故障检查与排除工作任务完成时限工作所需工具设备等方面开展工作的计划并填写“计划单”进行工作任务分配。在制定计划过程中可以制定数个计划。学生在教师指导下制定工作计划。学生可以集思广益,各抒己见制定多种工作计划5.1.3决策环节学生在教师指导下,在多个计划安排中,分析讨论出实施可操作性、工作条件的安全性强的方案,确定为实施方案。在确定实施方案后,按照PCB板安装、产品整机安装、产品调试、质量检测等工序填写工作“决策单”。5.1.4实施环节教师用案例教学法对已安装好的收音机进行讲解,分析电路原理、安装与调试方法,电路元器件的选择与检测;按实验演示法授课,介绍收音机的组装工艺,学生进行收音机的组装训练,教师以教学做一体化教学模式介绍收音机的调试方法,学生进行收音机的调试训练。学生在教师指导下完成元器件、材料、工具等清单填写,进行收音机的组装训练,最后进行收音机调试训练。5.1.5检查环节电子产品组装完毕,要对成果先进行小组自查,然后小组之间互查,最后教师检查,提出整改意见。通过检查环节检查学生自主学习能力,从而培养学生严肃认真的工作态度和责任感。5.1.6评价环节对成果的评价以小组自评、小组之间互评、教师点评的方式进行,并给出本学习情境的学习成绩,从中培养学生的判断能力、检查能力、评价能力。学生先进行分组汇报,小组互评,最后教师来总结评价结果。5.1.7反馈环节学生专业能力、方法能力、社会能力是否得到提高,在教学反馈中能够得到验证。例如在教学反馈中让学生针对以下问题进行反馈:比较任务驱动式教学方法与传统教学哪种更适合你;通过学习常用电子元器件的识别、检测与代换训练,你是否掌握本学习情境的知技点;是否学会收音机的组装、收音机的调试训练效果等,从而了解学生学习情况。通过教学反馈,使教师了解学生对本学习情境工作任务的掌握情况,为教师提高教学水平,进行教学改革提供依据。 5.2职业能力培养分析 5.2.1在常用电子元件识别与检测训练中培养职业能力教学过程中要进行电阻、电容、电感、变压器、二极管、三极管检测。重点培养常用电子元器件识别能力,万用表使用能力,二极管、三极管工作原理分析能力,电容、电感、变压器工作原理与检测能力。5.2.2在电路板安装训练过程中培养职业能力要进行电容器的整形、安装与焊接,三极管的整形、安装与焊接,电阻器、二极管的整形、安装与焊接,振荡线圈与中周的安装与焊接。重点培养学生的电子元件整形能力、对元器件引线或引脚进行镀锡处理能力、元件焊接能力。元器件安装质量及顺序会直接影响整机的质量与功率,合理的焊接安装需要认真思考和具备实践经验。5.2.3在电子产品调试与检查训练中培养职业能力要防止变压器原边与副边之间短路,测量变压器原边与副边之间的电阻。检查输出、输入变压器原、副级,检查VT5,VT6的电流放大倍数(放大系数)相差应不大于20%,检查印制板的铜箔线条是否完好,有无断线及短路,调试电路是否正常运行,从而培养学生严肃认真的工作态度、看图接线能力、按照操作规程工作的能力、电子产品检测、调试与排故维修能力以及电子产品评价能力。 6建设网络课程 (1)提供“教、学、做”一体化的网络课程资源。如:教案、演示课件、技能训练指导、重点难点指导、习题、参考资料、案例库/专题讲座库/素材资源库、演示/虚拟/仿真实际操作训练、授课录像及其他辅助学习的资源,表现形式多样化。(2)学习过程体现师生交互、人机交互的特点,在课程网站中,学生能在线完成练习、作业和综合测验,客观题能实现自动批改;仪器操作训练、考核能实现人机交互及时给予成绩并有统计显示交互内容。(3)网站中有专门的疑难解答板块、交流论坛、文字聊天室、在线答疑、能使更多的学生、电子爱好者、工程技术人员参与,学生的提问能得到及时的回答,网络更新频率高。 7应用多媒体教学课件、仿真软件等技术手段 制作各种教学课件,利用动画、视频、照片等描述电子运动微观现象,使抽象知识形象化,利于学生对知识的理解。利用EWB、proteus等仿真软件展现电路运行过程,使学生直观看到电路动作结果,节省大量教学资源,事半功倍,教学效果非常好。此外,带领学生在企业进行实践教学,如在学习SMT表面安装技术时,老师先利用多媒体动画模拟讲授,以真实的工作内容与虚拟工作内容相结合,实现先虚拟后真实,提高学生职业能力。在教学内容呈现方式中体现了数字化、媒体化,传输方式网络化。在教案中有配音、有动画,有虚拟操作训练,充分体现了信息化教学特点。在网络课程中图、文、音、视、动画等多媒体形式灵活运用,有利于促进学生自主学习和主动学习,提高学习兴趣,使学生在快乐中学习。 8创新与实用 在模拟电子课程中引入电子产品组装与调试,让学生在学习中工作,并在工作中学习,让学生学以致用,增强学生的学习兴趣,提高学生的动手能力,培养学生的分析问题、解决问题的能力和创新能力。本课程是教学做一体化教学,在网络中真正实现人机交互动手操作,以鼠标代替学习者的手,进行仪器仪表使用、焊接技术训练、电子产品组装、电子产品调试等项目的实施,立意新颖,构思独特,设计巧妙。适用于实际教学,有推广性。 9教学效果 通过教学改革,在模拟电子课程中引用“工学结合、教学做一体化”教学和方法,以任务驱动的教学方式,以电子产品为载体,让学生在设定的学习情境中“做中学、学中做”激发了学生学习兴趣,教学成绩得到提高。我校应用电子技术专业的学生在劳动部举办的无线电调试工职业技能鉴定考核中获得优异成绩证明教学效果得到有效提升。经过本课程学习的学生不仅参加职业技能考核100%顺利通过,而且还有15名学生在参加各级电子技能大赛时获奖。学生在学习过程中专业能力、方法能力、社会能力等职业能力得到提高。 10结论 在冶金职业院校模拟电子课程中引用“工学结合、教学做一体化”教学和方法,以真实的工作内容与虚拟工作内容相结合,在网络中真正实现人机交互动手操作,学生的工作态度、动手能力、分析问题和解决问题的能力得到明显提高,教学效果得到有效提升。 作者:丁峰 单位:天津冶金职业技术学院 冶金技术论文:冶金业PLC技术研究 1PLC的选型 PLC选型方式灵活,根据控制对象和控制任务的不同,我们可以选择不同型号的PLC及其模板类型和数量。首先我们根据具体的控制任务决定出需要采集和控制的点数,即DI/DO点数和AI/AO点数,然后像搭积木一样搭出所需PLC的模板配置及其模板的数量。一般来说:点数在100点以下,选用S7-200系列;点数在1000点以下,选用S7-300系列;点数在1000点以上,选用S7-400系列;模板的数量等于点数除以单个模板的通道数。因此唐钢冷轧厂———镀锌生产线所采用的PLC就是S7-400系列。 2西门子PLC的连接方式 西门子PLC的连接方式主要有以下2种:(1)下位连接,即PLC与远程单元的连接,就是主站与从站单元的连接。西门子PLC可以通过PROFIBUS-DP通讯方式与ET200系列远程站构成分布式自动化系统,方便的实现现场级自动化。PROFIBUS-DP通讯数据传输率最大为12Mbit/s,从I/O传送信号到PLC控制器只需短至毫秒级的时间,确保了从单元层到现场层的集成通信。这种连接使现场只有一根总线,彻底避免了多电缆硬线连接容易造成的故障,简化了施工与维护。(2)同位连接,即PLC与PLC之间的连接主要是多台PLC主站之间连接。多台PLC通过通讯模板连接在一起,在S7网络组态中指定2台PLC的伙伴关系,就产生共同的ID号,用来识别网络上构成伙伴通信关系的2台PLC,再通过S7的标准功能FC5(AG-SEND)和(AG-RECV)编程定义数据的发送与接收。如果采用的通讯模板是PROFIBUS网卡,构成伙伴通信关系的2台PLC采用FDL协议;如果采用的通讯模板是工业以太网网卡,构成伙伴通信关系的两台PLC采用ISO协议。 3INTOUCH操作站 上位监控软件INTOUCH是西门子公司推出组态软件平台,它可用于自动化领域中所有的操作员控制和监控任务。INTOUCH使用方便功能强大,使用INTOUCH组态软件可开发出较强的组合画面。以下是INTOUCH组态软件所具备的一些功能:(1)显示功能:用图形实时地显示生产线上各个设备的运行情况,动态显示生产工艺流程;动态显示模拟量信号、开关量信号、各种累计信号的数值,通过按钮、开关、信号灯、颜色、百分比、填充等手段实时生动地表达出来。(2)数据管理:能够建立和产生数据库,操作信息库,故障信息库。(3)数据处理:在INTOUCH的曲线跟踪功能中,它既可以显示实时数据,也可查询历史数据。(4)报警功能:当某一模拟量(如温度,压力,流量等)超出给定范围或某一开关量(如电机启停,阀门开关等)发生变位时,根据不同的需要发出不同等级的报警。(5)报表功能:即时报表,日报表,月报表,年报表。(6)安全功能:按不同的操作级别分别加密,不同级别的操作员操作权限不同。(7)打印功能:可以实现报表和图形的打印,以及各种报警的实时打印。(8)INTOUCH操作站硬件基础是工控机和工业网卡,软件构成为WIN98/NT/2000系统。 4西门子工业通讯网络 (1)工业以太网ETHERNET:工业以太网是基于国际标准的网络,专为工业应用而优化设计。工业以太网技术上与1EEE802.3/802.3u兼容,使用ISO和TCP/IP通讯协议。工业以太网是基于1EEE802.3的强大的区域和单元网络。(2)现场总线PROFIBUS网:现场总线是指将现场设备与工业过程控制单元、现场操作站等互连而成的计算机网络,具有全数字化、分散、双向传输和多分支的特点,是工业控制网络向现场发展的产物。PROFIBUS主要由PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-DP三部分组成。其中PROFIBUS-DP是一种高速(传输速率9.6kbps~12Mbps)、经济的设备级网络,主要用于现场控制器与分散I/O之间的通讯,可满足交直流调速系统快速相应的时间要求;PROFIBUS-PA用IECII58-2标准,传输速率为31.25kbps,提供本质安全特性,适用于安全性要求较高以及由总线供电的场合;PROFIBUS-FMS主要解决车间级通信问题,完成中等传输速度的循环或者非循环数据交换任务。唐钢———镀锌车间采用的就是PROFIBUS-DP通讯。 5结语 由西门子可编程控制器和INTOUCH操作站构成的监控系统解决了整个系统实时集中控制和各种数据的在线管理问题,实现了对控制目标的直接数字化控制,大大提高了控制过程的技术水平。西门子PLC技术在唐钢一期镀锌生产线的自动控制系统的应用实践证明该系统具有良好的稳定性,可操作性,完全达到设计的控制要求。 冶金技术论文:冶金业自动化技术研究 1历史回顾 自动化硬件技术仍然以国外产品为主的局面尚未被打破,但是自动化技术应用软件的发展开始取得了实质性突破。以冶金工业为例,一些优秀控制软件技术已经打破国外封锁,自主开发出了一批具有世界领先水平的优秀控制软件。如自动化炼钢技术、高炉专家系统、冶金企业能源管理系统等,其优秀算法、主要解法、控制思想、知识法则等,都是由我国技术人员自主创新研制成功。事实证明,在自动化优秀技术方面,单靠引进是不成功的,也是模仿不来的,只有自主创新,才是最正确的道路。大型自动化系统的集成与创新,要以自主技术与产品为优秀,虽然还没有取得实质性进展,但已经取得了阶段性成果,如自动化炼钢技术的成功开发并应用于生产实际,就是最好的案例。在实现系统开环控制、系统仿真、局部闭环控制等方面,特别是随着总线技术、嵌入式技术等方面的推广应用,取得的成绩是比较明显的。自动化技术在冶金生产流程中已经成为生产工艺中重要的组成部分。同时自动化技术的应用在冶金工业生产工艺文件编制、工艺流程优化、操作手册的制定等各个方面发挥的作用越来越大。 2存在的问题 我国自动化系统的发展在经历了PLC(ProgrammableLogicController,可编程控制器)、DCS(DistributedControlSystem,分散性控制器)、FCS(FieldbusControlSystem,现场总线控制系统)、PAC(ProgrammableAutomationController,开放式自动化)等几个阶段后,现在已经开始进入大规模采用数学模型、实现智能控制的新时期。我国自动化信息技术的应用,虽然取得了阶段性成果,但和国际领先水平相比,还存在一定距离。要实现真正意义上的两化融合,还有许多路要走。 (1)我国自动化硬件技术市场,目前国外的产品与技术依然占主要地位,缩小这一差距,还要靠我国硬件生产厂家的努力。 (2)目前许多自动化控制系统还处于开环控制,在局部环节实现了闭环控制,这从客观上影响了自动化系统效果的发挥。 (3)以自主创新的产品与技术为优秀实现自动化系统的集成与创新还有许多工作要做,如与自动化控制系统相关的仪表、传动等专业的技术水平,也有可能影响到自动化系统的集成与创新工作。 (4)自动化系统的优秀技术,有许多还被国外厂商垄断或封锁。 (5)作为自动化产业而言,有些方面比较“浮”,商业色彩浓厚,炒作内容较多,这是一个社会问题。应当鼓励和提倡踏踏实实做事情,认认真真做学问。自动化行业的规模虽然已基本形成,但要做大做强,使之成为我国的支柱产业,还有许多工作要做。 3我国冶金工业自动化技术发展的预测与分析 制造业自动化技术的发展在很大程度上受到制造业本身特点的制约,行业特点比较明显,冶金自动化技术的发展,离不开冶金工业的发展,我国“两化融合”政策的推出,为今后我国自动化技术的发展与应用在理论层面指明了方向,在操作层面,要求也更加具体、明确。对于冶金自动化技术的发展,目前完全可以定位于高端优秀自动化技术与产品的创新与应用。 3.1物联网技术在冶金企业中的应用 物联网是指人们通过各类传感器实现物与物、物与人、人与人之间按需的信息获取、传递、储存、认知、分析和使用。 3.1.1物联网技术在工业领域中的应用 工业是物联网应用的重要领域。具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节,可大幅提高制造效率,改善产品质量,降低产品成本和资源消耗,将传统工业提升到智能工业的新阶段。从当前技术发展和应用前景来看,物联网在工业领域的应用主要集中在以下几个方面。 (1)供应链管理物联网应用于企业原材料采购、库存、销售等领域,通过完善和优化供应链管理体系,提高了供应链效率,降低了成本。 (2)冶金生产过程工艺优化物联网技术的应用提高了生产线过程检测、实时参数采集、生产设备监控、材料消耗监测的能力和水平。生产过程的智能监控、智能控制、智能诊断、智能决策、智能维护水平不断提高。钢铁企业应用各种传感器和通信网络,在生产过程中实现对加工产品的宽度、厚度、温度的实时监控,从而提高了产品质量,优化了生产流程。 (3)产品设备监控管理各种传感技术与制造技术融合,实现了对产品设备操作使用记录、设备故障诊断的远程监控。通过传感器和网络对设备进行在线监测和实时监控,并提供设备维护和故障诊断的解决方案。 (4)环保监测及能源管理物联网与环保设备的融合实现了对工业生产过程中产生的各种污染源及污染治理各环节关键指标的实时监控。在重点排污企业排污口安装无线传感设备,不仅可以实时监测企业排污数据,而且可以远程关闭排污口,防止突发性环境污染事故的发生。 (5)工业安全生产管理把感应器嵌入和装备到矿山设备、油气管道、矿工设备中,可以感知危险环境中工作人员、设备机器、周边环境等方面的安全状态信息,将现有分散、独立、单一的网络监管平台提升为系统、开放、多元的综合网络监管平台,实现实时感知、准确辨识、快捷响应、有效控制。 3.1.2冶金工业领域物联网应用的关键技术 从整体上来看,物联网还处于起步阶段。物联网在冶金工业领域的大规模应用还面临一些关键技术问题,概括起来主要有两个问题。 (1)进行关键特殊传感器的研制生产工业用传感器。工业用传感器是一种检测装置,能够测量或感知特定物体的状态和变化,并转化为可传输、可处理、可存储的电子信号或其他形式信息。工业用传感器是实现工业自动检测和自动控制的首要环节。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到最好的质量。可以说,没有众多质优价廉的工业传感器,就没有现代化工业生产体系。 (2)进行工厂传感网的布局和建设工业无线网络技术。工业无线网络是一种由大量随机分布的、具有实时感知和自组织能力的传感器节点组成的网状(Mesh)网络,综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等,具有低耗自组、泛在协同、异构互连的特点。工业无线网络技术是继现场总线之后工业控制系统领域的又一热点技术,是降低工业测控系统成本、提高工业测控系统应用范围的革命性技术,也是未来几年工业自动化产品新的增长点,已经引起许多国家学术界和工业界的高度重视。 3.2过程控制数学模型的开发与应用要实现新突破 数学模型是冶金自动化中的优秀技术。“牵牛要牵牛鼻子”,如果掌握了数学模型的这项技术,就掌握了自动化的主动权、话语权。优秀技术是买不来的。要生产国家急需的钢铁产品,就要有相应的高端自动化技术来做支撑,国外厂商出于自身利益,不会转让这类高端自动化技术与产品,他们所能转让的技术都是有条件限制的技术或已经过时的产品与技术。开展高端冶金自动化领域数学模型的自主创新条件基本成熟。市场需求非常广阔,我国的冶金自动化水平已经发展到了一定的水平,一支技术创新的团队已经基本形成,而且许多冶金企业都有着丰富的实践经验,这些都为开展二级数学模型的自主创新创造了极为有利的条件。数学模型是控制对象的表征,是对象可执行的表述,正是由于它与信息技术、自动控制技术、工艺能力的有效结合,发挥了重要的指挥与优化作用,所以数学模型才被称之为自动化与信息化的优秀技术。建立高可用性、高精度的数学模型是我国钢铁工业开发和生产出满足国民经济发展需要的钢材品种;提高产品质量、节约能源、降低成本,从而实现可持续发展,提升优秀竞争力的技术基础。审视整个钢铁工业自动化信息化的发展趋势,过程控制数学模型是钢铁工业自动化信息化最直接最有效的领域,也是最优秀的技术,没有或者不掌握这种技术,钢铁工业的自动化信息化就难免流于形式,难以收到理想的效果。过程控制数学模型在国内钢铁行业的应用与发展,目前还刚刚起步,方兴未艾,随着需求的发展,未来的数学模型还有着极大的发展空间。从现在起,形成社会的关注,这对数学模型的未来发展,会起到一定的积极作用。打破数学模型的神秘感。相信自己的力量,鼓足自己的信心,模型应用从低级向高级逐步发展,不断积累技术,不断培养人才,踏下心来,抓上几个项目,就一定能搞出名堂来,收到明显的经济效益与社会效益。发展以数学模型为优秀的自动化技术,是落实“科技创造未来”的具体体现,也是我国钢铁工业实现新的腾飞的助推器。在过程控制数学模型的研发与应用上,要实现重点突破,开发出有中国特色的数学模型产品与技术,走出一条“研制一批,储备一批,生产一批”以科研促生产、以生产出产品、以产品保应用的新的可持续发展之路来。 3.3以国产化创新型产品与技术为优秀的自动化系统的集成与创新 经过几年的努力,我国制造业自动化领域已经拥有了一批自主开发创新的产品与技术。这为今后自动化、信息化技术的发展奠定了坚实的基础。但这仅仅是开始,坚冰虽然打破,但水下仍然潜藏着巨大的冰块,所以发展以国产化的创新型产品与技术为优秀的自动化系统的集成与创新今后还有许多工作要做。 3.3.1博弈要有实力 要在国际自动化领域取得话语权,就要靠实力。以前,依靠市场换取技术,只是一种低层次的对外开放,而且依靠钱是买不来优秀技术的。如果我国在一定程度上掌握了自己的自动化、信息化优秀技术,就可以由低层次的对外开放方式上升到较高层次的对外开放与交流。形成你中有我,我中有你的态势,达到优势互补、互利共赢的良性局面。我国在引进先进技术与产品的同时也可以对外输出自己的产品与技术,同时还可以开展联合研发等科技活动。 3.3.2新型自动化系统的集成与创新要实现全过程的集成与创新 目前,我国冶金工业自动化系统的建设,许多都处于开环控制或局部闭环控制阶段。而要实现真正意义的自动化系统的集成与创新就要在全过程方面实现真正的闭环。当然,这还要涉及到有关执行机构、检测单元等方面的支持与配合。其优秀是国产化的技术与产品,并广泛采用国内外其他先进技术做支持,以保证整套系统的品质与质量。如果仍然还是停留在实现局部闭环控制上,就不能真正称之为系统的集成与创新。对于全过程的认识,我国著名自动化专家柴天佑院士曾经有过一段精彩的论述:“采用自动化技术,以计算机和网络技术为手段,将生产过程的生产工艺、设备运行技术和生产过程管理技术进行集成,实现生产过程的控制、运行、管理的优化集成,从而实现管理的扁平化和与产品质量、成本、消耗相关的综合生产指标的优化。”以国产化创新型产品与技术为优秀的自动化系统的集成与创新是在控制系统、控制工程设计和组态软件、工业通信网络、制造管理和执行软件等多方面的基础上,通过集成与优化,实现真正意义上的生产管控一体化和生产过程控制智能化。 3.4能源管控一体化建设是下一阶段冶金自动化工作的重点 冶金工业是耗能大户,能耗将制约冶金工业的发展,我国冶金工业也正面临着由粗放型向精细化转型。以耗能来核定产能,或许将成为可能。所以整个冶金工业的节能降耗、低碳减排工作十分繁重,利用自动化技术来实现降低能耗,是冶金工业节能减排、实现绿色工厂的重要手段之一。冶金企业能源管控一体化建设,如果只停留在数据采集阶段,那么意义不大。这也是目前已经普遍实现的事实。针对冶金工业能源管控的特点,一是耗能大户,二是在冶金生产过程中,又伴生出大量的可燃性气体,如焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气等。所以能源管控的工作重心是能源使用管理的优化、二次能源的安全合理使用、多种能源介质统一平台操作、改变传统的能源计量方式以及能源安全管理预警等。能源管控中心建设的特点是控制模型和管理模型的融合。这也是能源实现智能化管控的着眼点,建设一套全新的基于热值流分析的能源管控一体化系统,实现从计划层、执行层到控制层的一体化;实现多种能源介质协同一体化;单项能源管控一体化,同时引进先进算法,确定科学的解法。 4结语 通过对能源生产管理模型的研究与开发,特别在能源预警模型、能源优化管理与调度模型,多种能源介质统一综合平衡成本分析与预警模型,以及热值能耗模型要有新的突破,争取为我国的能源战略的发展做出新的贡献。五年沧桑,十年巨变,曾经的辉煌只是昨日烟云。“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”,在冶金工业自动化领域还有许多工作要做,所以寻找新的创新切入点,根据不同的环境,会有所不同,一家之言不能概全貌,通过大家共同的努力,从不同角度、不同方面寻求新的自动化专业发展的新思路,这也是笔者的初衷,让我们共同谱写十二五期间自动化专业发展新篇章! 冶金技术论文:冶金业脱氧技术发展走势 1固体电解质金属液无污染脱氧 固体电解质脱氧是指利用氧离子导体渗透膜,把其置于不同氧势的两端之间组成闭合回路时,氧离子会从高氧势的一端向低氧势的一端流动,脱除高氧势端的氧,原理示意图见图1。固体电解质脱氧的方式有两种,一种是主动的,依靠化学势驱动;另一种是被动的,依靠电场力驱动。根据固体电解质两端驱动氧方式的不同,可分为外加电势法[2-4]、混合导体法[5-6]和浓差电池短路法[7-9]三种。 1.1外加电势法 外加电势法是在固体电解质两侧施加定向外电势,通过电场力和氧势差的作用实现脱氧。在不超过固体电解质极限电流的情况下,施加电势越大,电流越大,脱氧也越快。根据外加电势极性的不同可分两种,其等效电路图分别见图2的(a)和(b)。图中(a)是在外加电场作用下,氧离子克服固体电解质两侧氧势差的阻力,从低氧侧迁移到高氧侧;而图中(b)是在外加电场和固体电解质两侧氧势差的共同作用下,氧离子从高氧侧迁移到低氧侧。对于外加电势法,选取的阳极物质多为空气,脱氧速度的控制至少有两种可能:在高氧浓度范围和低外加电势时是氧离子在固体电解质中的传递;在低氧浓度范围和高外加电势时是金属熔体中氧原子向金属熔体-固体电解质界面的扩散。对于不同体系条件,氧浓度范围或外加电势范围可能不同,在脱氧过程中控速环节可能是变化的。另外,耐火材料的分解及金属熔体的再氧化对固体电解质脱氧有较大的影响[4]。外加电势法目前存在两个问题:一是外加电势太高或与熔体接触的固体电解质界面氧浓度很低时会导致固体电解质在电流作用下离解;二是固体电解质的电子导电性在温度升高或在低氧分压范围内时会显著增大,将明显降低电流效率。因此,提出了混合导体法脱氧。 1.2混合导体法 混合导体法[5-6]是利用渗透膜同时具有离子电导和电子电导的属性,在阴、阳极两侧氧势差的推动下,仅通过渗透膜内部的自由电子在电场作用下形成的短路实现脱氧,相当于电池本身构成一个回路。但是短路电流的存在减弱了阻碍氧离子在渗透膜中迁移的电场。固体电解质一般都有一定的电子导电性[10],理论上可认为都是离子和电子的混合导体,只不过电子导电大小不同而已。相对于外加电势法,混合导体法的脱氧速率要慢得多。原因在于混合导体法中,氧离子通过电解质的迁移必伴随着等量而方向相反的电子迁移来维持电中性,而电解质中残存的电子导电性仅相当于离子导电的一小部分(约1/10),致使脱氧速率较慢。因此有研究者[6]认为,混合导体法脱氧控速环节是电子在电解质中的传递。另外,电解质电子电导率随温度下降呈指数衰减,不适宜用于低温熔体中。 1.3浓差电池短路法 针对以上利用固体电解质脱氧方法的不足之处,一种全新的脱氧方法—─浓差电池短路法[7-9]应运而生。该方法操作简便易行,提高了利用固体电解质功能材料进行脱氧的效率。图3示出了此脱氧方法的原理。当脱氧体浸入金属液后,在氧位差的推动下,金属液中的氧会以离子形态穿过固体电解质半透膜,并与后者内含的脱氧剂结合,从而达到脱氧的目的。由于反应产物不在钢液内生成,解决了以前脱氧剂所带来的污染问题。不过,在此脱氧过程中,固体电解质的外表面(与金属液接触的界面)会积累正电荷,而内表面(与脱氧剂接触的界面)则积累负电荷,它们将形成一个电场并阻碍氧离子的继续迁移。如果不能及时消除这种电荷的积累并破坏形成的电场,脱氧过程就无法继续进行。高温电子导电材料的存在解决了这一问题。高温电子导电材料不但有封堵脱氧体填料口的功能,同时也把固体电解质脱氧剂界面所积累的自由电子传递到钢液-固体电解质界面,使两个界面所积累的电荷中和,从而保证了脱氧过程继续进行,直至脱氧反应达到平衡[11]。浓差电池短路脱氧选取的阳极物质是H2、CO等还原性气体、碳和金属Al等物质,以提供低氧势。控速环节多为电路中的总电阻大小和氧在金属熔体中的扩散。随氧浓度的不断降低,控速环节也有变化,可采取相应措施改善脱氧动力学条件。与其它脱氧方法相比,这种无夹杂物的脱氧方法具有许多优点:不产生任何气体及氧化物夹杂,并且使用简单方便。随着固体电解质技术的发展和再生技术的运用,此方法的成本将不断降低。目前浓差电池短路法的研究重点:新型固体电解质功能材料的开发、脱氧体加入方式的改进以及脱氧体内采用新脱氧剂等。尽管这些方法克服了固体电解质外加电场法某些方面的不足,从氧渗透膜脱氧的实际要求来看,上述的脱氧方法仍嫌复杂,生产成本较高。它们有一个共同的特点,全都依赖固体电解质。为了克服上述问题,考虑到氧化锆固体电解质在固态时所呈现的氧离子导电性,研究能否用液态的氧离子异体代替固体电解质。 2渣-金属间外加电场无污染脱氧 熔渣也是一种具有离子导电特性的电解质,它含有氧离子、各类金属阳离子以及不同的复合离子团。根据固体电解质外加电场法脱氧的原理,如果能够找到一种氧离子迁移为主体的熔渣,则可用这种熔渣代替固体电解质作为反应的中介,以其作为金属液中溶解氧向外传输的“通道”。在金属熔体与覆盖于其上的熔渣之间施加定向直流电场(见图4),可控制氧离子在熔渣体系中的传导方向和速度。由于熔渣是以液态的形式存在,更易于离子的迁移,因此从理论上,完全可以实现比固体电解质电解脱氧更理想的脱氧效果[12-13]。根据电化学原理,步骤(2)使金属-炉渣界面积累正电荷,步骤(4)使炉渣/石墨电极的接触界面积累负电荷,如果不消除这些积累的电荷,就会形成一个电场,将阻碍氧离子的进一步迁移,最终导致脱氧过程的停止。而反向外加电场的施加,即可消除或者减小这个阻碍电场,使氧离子不断向渣相迁移,直至到阳极发生反应生成CO气体,脱离反应体系为止。不难看出,用液态炉渣代替昂贵的固体电解质,克服了采用氧化锆类固体电解质或相关功能陶瓷造成的成本过高的问题。液态炉渣是金属熔体最好的保护层,它既可以防止金属的二次氧化,又可以起到保温作用。金属熔体内的氧位、脱氧速度及强度可通过调节外加电势来控制。从以上分析可以看出,渣-金属间外加电场脱氧技术具有工业化应用的前景。目前,己在实验室开展了相关研究,取得了一定的结果。 3结语 利用氧离子传导电解质材料进行脱氧,反应过程中可将还原剂(或阳极物质)与被脱氧(还原)的物质隔离开,避免了被脱氧物质的污染。渣-金间外加直流电场脱氧的方法避免了对金属液的污染,而且不受固体电解质的限制,成本比较低廉,因而这是生产洁净金属或对金属含氧量进行调整的好方法。在冶金工业上,它可以作为一种独立的精炼手段,也适合与后续的连铸加工设备配合使用,还可应用于其他相关金属熔体的脱氧过程,因此,渣-金间外加电场脱氧技术具有广阔的应用前景。但是炉渣毕竟不同于固体电解质,要真正起到和固体电解质相类似的作用,而且能够应用到实际的冶金生产中,还需要进行大量的理论和实验工作。 冶金技术论文:国外冶金工业轨道衡技术研究 1前言 日本冶金工业轨道衡技术的发展应追溯到日本战后经济振兴的年代。随着经济的发展,使日本冶金工业迅速崛起,成为世界上技术最强的冶金大国之一。改革开放以来,我国冶金行业的特大型钢铁生产企业,如宝钢、首钢、武钢、太钢、鞍钢、昆钢、济钢等,都先后随着大项目的引进,进口了代表日本先进技术的Yamato电子称重技术,其中不乏各种轨道衡技术。下面分别介绍Yamato的几种轨道衡技术,看日本冶金工业轨道衡技术的发展与应用。 2轨道衡在钢铁企业生产流程中的应用 大型冶金钢铁企业生产全过程中采矿、选矿、烧结、炼铁(铁水罐车或鱼雷罐车的铁水液面计量)、焦化煤塔用宽轨装煤车计量、炼钢(宽轨铁水包车或钢水包车计量)、轧钢型材、板材、线材(宽轨车计量)。外进原料如原料煤、矿石、铁精矿、石灰石、耐火材料、合金料、废钢计量、高炉灰,矿碴等副产品出厂的标准轨道衡的计量。 3整体式秤台结构轨道衡 早期日本冶金行业甚至最近还在使用的称重轨道衡,除了采用标准轨距、标准车辆外,还有大量的非标车型的深基坑超大型整体式秤台结构轨道衡。根据车辆参数轨距、轴距、轴数、心盘距、转向架数,全轴距、钩舌距的不同,从而采用不同类型的轨道衡。其中轨距从1435-6700mm,轴距从900-2000mm,轴数从2-16轴,心盘距6680-14230mm,转向架数2-3个,钩舌距从1210-25800mm,载荷规格从10-800t。其中较为典型的Yamato整体式秤台结构,大多为厚钢板箱型焊接大梁,横向采用X型联系梁形成整体结构。限位采用拉杆或碰撞式相结合,构成复合式纵、横向限位装置。秤台特点为安装简便、秤台刚度大、适用于称重频率大的场合。整体式秤台基础一般为深基坑或浅基坑基础。称重传感器采用日本Yamato经典的CC2/CC5系列摇柱式电阻应变式称重传感器,该传感器采用了抽真空充氮全密封焊接结构以及超高度不倒翁结构,使秤台受冲击后回复性优于其它任何结构。传感器规格从10-500t。准确等级符合OIMLR60C级1000-3000分度。该传感器是当今日本和我国冶金行业在用的传感器使用寿命最长的优选产品之一。称重仪表采用日本Yamato在九十年代中期开发的一款多功能超小型的EDI-800型通用工业仪表。该仪表最大的特点是显示码可达300000,采样速度为100次/秒,自我诊断,人机对话,屏幕菜单,各种I/O定值控制,各种通讯接口以及三菱CC-link现场总线联网技术。 4轨枕式电子轨道衡 日本Yamato在八、九十年代,开发了一种适用于因现场条件所限,秤台必须横向分离的轨枕式电子轨道衡。规格从100~800t,秤量方式为静态。该秤台最大特点是两根独立的称重大梁,就像两根长轨枕。承重梁厚度仅为100mm左右,整个秤台高350mm,承重梁与底座采用特殊密封技术,纵、横向限位采用了弹簧膜片式,两个秤台之间仅有数根力矩杆连接。每个秤台横向分别有一个或两个CC2/CC5传感器支承。一台鱼雷罐车可配置4-8个秤台。该装置特别适用于超长秤台无法运输,现场有障碍物使秤台必须横向分离的场合。安装调试也特别方便。该种类型的电子轨道衡已在日本新日制铁、韩国的项浦钢铁、上海宝钢4000m3炼钢高炉鱼雷罐车计量得到了广泛的应用。一般冶金行业的大型炼铁高炉有2个出铁口,相应有4个鱼雷罐车位。现场设置称重显示装置,并将信号送高炉中控室。主要输出信号为总重(4-20mA/0-F.S)、皮重(4-20mA/0-F.S)、鱼雷罐车号(BCD2位);主要输入信号为净重(4-20mA/0-F.S)、90%重量值(4-20mA/0-F.S)、100%重量值(4-20mA/0-F.S)、鱼雷罐车号(BCD2位)。 5模块式电子轨道衡 日本Yamato在九十年代又开发了一种适用于宽轨铁路车辆称重的模块式电子轨道衡。规格为100~240t,秤量方式静态。适用于现场条件所限,不允许长时间施工的线路。整体高度低,大大节约土建成本。特别方便拆卸、维修、调试。每一个模块为一个单独的称量箱,每一个模块相当于一个称重单元,从而取消了大型机械构件的秤台。在不影响线路正常运输情况下,可利用间隙时间完成安装调试。其秤台最大的特点是类似于我国的板式结构。在每根钢轨下密排着称重模块(称量箱)。现场安装与维修可很方便地装、拆称重模块。 6车轮测定用电子轨道衡 日本Yamato近年来,为了适应铁路车辆超偏载检测的需要,开发了一种适用于铁路车辆、机车车辆的轮重、轴重进行偏载测定的车轮测定用电子轨道衡。其特点小巧轻便,无须秤台,可低速动态称重。此装置已在日本的铁路车站、编组站、机车车辆厂、修理厂得到了广泛的应用。测定范围0.1~10t/轮,分度值10kg,静态准确度:±1%,动态准确度:±3%,动态车速小于10km/h。该装置另一个特点是可附带现场测力标定装置。 7不断轨电子轨道衡 日本在不断轨轨道衡的研究技术上虽未见大量公开的报导,实际上也与西方各国一样进行了大量的试验研究。最近日本Yamato最新推出的不断轨、具有数字化标定功能的电子轨道衡,足以证明了这一点。该装置为无秤台、不断轨结构,整个机械结构仅有2套剪切式数字传感器,每套传感器分别由2个左、右侧固定传感器组成,每个传感器用高强度螺栓固定在钢轨腹部。秤量轨支承点长度为600mm,2套传感器中心距为400mm,仪表有效采样段为200mm,该装置最大秤量为100t,分度值为100kg,秤量范围10-100t,静态准确度可达1%。目前由于种种因素的制约,其动、静态计量准确度,还未达到可以作为贸易计量的用途。该装置为无秤台、不断轨结构,整个机械结构仅有2套剪切式数字传感器,每套传感器分别由2个左、右侧固定传感器组成,每个传感器用高强度螺栓固定在钢轨腹部。秤量轨支承点长度为600mm,2套传感器中心距为400mm,仪表有效采样段为200mm,该装置最大秤量为100t,分度值为100kg,秤量范围10-100t,静态准确度可达1%。目前由于种种因素的制约,其动、静态计量准确度,还未达到可以作为贸易计量的用途。根据材料力学关于受集中载荷的简支梁的常规弯矩与剪力分析很容易看出:轮重P在400mm称量段中心位置Xi=0.5×L时,弯矩最大MX=P×L/4,而轮重P在400mm称量段内剪力却是恒定的QXi=P×Xi/L,其值与轮重P成正比。从称量钢轨截面进行力学分析可知,其中性轴上的剪应力最大为τMax=Q×S(/Jx×b),剪应变γMax=τMax/G,中性轴45°方向主应力σ=τMax,主应变ε=±0.5×γMax。即当列车通过测量区时,车轮重量通过称重轨下剪力传感器对剪应力产生的两个拉压对应的主应力的测试,将重量转换成电压信号,进行放大与A/D转换,完成车辆的称重。日本Yamato最新开发的USUI型剪切型钢轨传感器的特点是由于具有左、右侧两种传感器成对设置,称重段内的载荷不均匀将不影响计量准确度。具有高灵敏度,耐高温对策。应变片基底及接线采用耐用热高分子材料,电缆采用硅胶电缆,这样可使传感器保存温度达到150℃,使用温度达到100℃。不锈钢弹性体激光焊接密封,电缆接头采用O型圈密封,可适用于各种恶劣的高温、粉尘、潮湿的环境。USUI型传感器可实现现场安装,拆装方便。也可根据需要选择钢轨单面或双面安装。该传感器另一最大的特点是具有独特的现场测力标定装置,供用户作模拟加载测试。上图为USUI型传感器的外观尺寸图。该不断轨轨道衡的控制器为日本Yamato最新款的EDI-910型称重显示控制器。采用了ΔΣ型20位高速A/D转换。该仪表具有独特的数字化标定功能,可输入所有传感器的灵敏度值,对其进行数字化的标定,并开放其零点,量程的标定系数,便于了调整和互换。可对称量批次,时间、累计值、平均值、称量范围、偏差、极限值等数据进行统计存储,并能存储出错记录和断电瞬时的数据及自我诊断功能。该仪表具有各种丰富的通讯接口功能,外部参数输入可分成命令设置和自动设置二种,分时分批设置。可通过串行口与PLC联网,并支持欧姆龙的Hostlink协议和三菱CC-LINK协议,通过现场总线融入企业的ERP管理系统。 8结束语 总之,各种型式的电子轨道衡是根据不同的生产需要而发展起来的。由于称量物质的不同、工作环境与工况的不同、车辆型式的不同、用户需求的不同,因此产生了不同的称量手段与措施。我们不能笼统地说,不同型式的轨道衡产品的好与坏。从以上介绍日本Yamato不同时期提供给冶金、铁路系统的不同型式的轨道衡产品,可以从某一侧面反映了日本冶金行业轨道衡技术的发展与应用。秤体结构从整体式———轨枕式———模块式———不断轨式的发展过程,秤体结构的发展也伴随着传感器技术与称重仪表技术的发展与更新换代。从“用户至上”的理念出发,不断轨技术的应用、现场模拟测力标定装置的应用,以及仪表数字化标定技术、数字化通讯与联网技术并融入企业的ERP管理系统,都是在用户不同的需求中发展起来的。日本轨道衡产品技术在冶金行业的发展与应用,同样值得我国同行的借鉴。 冶金技术论文:冶金业热管技术运用 一、高炉热风炉余热回收 炼铁高炉的热风炉是蓄热式炉型,在蓄热过程中排放出的烟气温度有时可高达400℃,用这部分烟气去加热燃烧所需的助燃空气,不仅可以节省燃料,更重要的是可提高蓄热炉的炉顶温度,从而可使入炼铁炉的热风温度升高,热风温度升高可使炼铁焦比下降,一般情况下,温度在1000℃以上的热风每提高100℃,每t铁所耗焦炭可节约15kg。我国第一台高炉热风炉热管空气预热器于1982年在马鞍山第一炼铁厂正式投用。使用后效果显著,燃料煤气耗量减少了4%,另由于使用热管空气预热器后入炉热风温度升高,结果使每t铁的焦炭耗量减少了10kg,当年即可收回全部投资。 经过近10年的发展,至20世纪90年代,此技术已趋于完善,目前国内许多大型钢铁企业都采用了这一技术,最大换热量已达20000kW,由于容量大,且多为双预热(同时预热空气和煤气),因之都采用分离式的热管空气预热器。图为某钢铁公司高炉热风炉余热回收的流程及其参数。从热风炉排出的烟气(250℃)通过分离式热管换热器的加热段降至145℃,由烟囱排入大气。分离式热管换热器的冷却段由两部分组成,一部分加热助燃空气,另一部分则加热燃料煤气,这种双预热系统使燃料煤气和助燃空气同时被加热到130℃以上入炉燃烧,大大提高了燃烧效率。 运行表明:该炉的热风温度比过去不采用此项技术前的热风温度提高了42.4℃,这样使每t铁的焦炭耗量节约了6.36kg。1993年6月份,该高炉产铁184787t,共节约焦炭1175t。约合人民币43万元/月,同时煤气的消耗量也有所下降,按热值计节约8648.3kg/月,约合人民币10.2万元/月。 二、烧结机的余热回收 冶金烧结工序能耗较高,约占钢铁冶金总能耗的10%~12%,根据冶金行业对部分烧结厂的热平衡测定,一般烧结厂的总能耗达250~300GJ/t,烧结热效率仅50%左右,余热量很大。如何合理有效地开发和利用烧结矿余热,一直是国内外烧结工作者所关注的课题。 经过十多年的不断研制与推广,从24~300m2的烧结机,回收的余热可产生0.5~1.6MPa的蒸汽3~20t/h,所产生的蒸汽可直接用于拌料,使给料温度大大提高,从而提高产率4~5%,并使每吨的动力消耗下降0.5kW•h。经测定计算一台75m2的烧结机回收此项余热的经济效果可达70万元/年。一般情况下设备投资在8个月可以回收,系统全部投资回收不超过14个月。 冶金技术论文:冶金工业清洁技术研究 1冶金企业废弃物回收利用模式 1.1清洁生产及其实现 1992年在里约联合国环境开发大会上,正式承认清洁生产是可持续发展的先决条件.《中国21世纪议程》中也将其列入其中,并制定了相应的法律[1].清洁生产的实现途径包括清洁材料、清洁工艺和清洁产品,要求在提高生产效率的同时,必须兼顾削减或消除危险物及其他有毒化学品的用量,改善劳动条件,减少对操作者的健康威胁,并能生产出安全的与环境兼容的产品.清洁生产的实施途径包括:1)材料投入,有用副产品的利用,回收产品的再利用,以及对原材料的就地再利用,特别是在工艺过程中的循环利用;2)生产工艺或制造技术,改善工艺控制,改造原有设备,将原材料消耗量、废物产生量、能源消耗、健康与安全风险以及生态的损坏减少到最低程度;3)自然资源使用以及空气、土壤、水体和废物排放的环境评价;根据环境负荷的相对尺度,确定其对生物多样性、人体健康、自然资源的影响评价. 1.2冶金企业废弃物回收利用模式 废弃物的采集、回收、储存、运输、加工处理、利用途径等各个环节构成了钢铁生产废弃物的回收系统,这个系统中具有输入、输出、转化处理、环境制约等要素.系统输入就是来源于生产过程的废弃物.系统输出则是具有价值的再生资源、加工原料,能够重新投入钢铁生产和其他部门使用的消费品.系统转换是指将废弃物变为再生资源的全过程,其中废弃物的采集回收、捡选分类、加工处理是系统转换的重要环节,直接关系着作为再生资源的数量、质量和价值.同时,废弃物的资源管理、计划管理、信息管理、运作管理也是系统转换中必不可少的内容.社会的发展,钢铁工业水平,科技进步与人员素质,资源能源现状对回收系统起着环境制约的作用,图1为钢铁企业废弃物回收利用模式. 2冶金工业中清洁生产技术 2.1建立冶金协同优化体系 冶金协同优化体系,将涉及钢材制造过程、加工组装过程、使用过程、废弃过程、回收利用过程等因果链,组成若干区域性的兼顾社会整体节能、降低社会环境负荷、协同优化的冶金生产体系是一种发展趋势.诸如钢厂与发电厂的结合,钢厂与建筑材料厂的结合,甚至某些地区的钢厂(利用排出的CO、CH4、H2等)与石油加工或某些化工厂的结合,是一种社会的需求.冶金企业还可成为污染处理基地,如高炉喷吹废塑料是消除“白色污染”的最佳途径.这样,在某些特定条件下,有可能形成包括冶金生产企业在内的工业生态链,甚至形成工业生态区. 2.2冶金流程及工艺的改进 冶金制造过程正以积极推进最有效技术为基本,不断使冶金制造流程从间歇—停顿—流程长向紧凑化—准连续化—流程短的方向发展,以使物质收得率最大化、能源效率最佳化和制造流程时间最小化.从铁矿石+能源—钢材—制品(工程)—废弃—再利用的过程看,分析不同类型钢厂的能源效率和环境负荷显得尤为重要,如短流程钢厂的能耗及吨钢有害气体排放量都远低于高炉长流程钢厂[2].在冗长的钢铁冶金过程中,频繁地加热和冷却物料引起了能量消耗增高.从钢水浇注成钢锭开始到锻造、轧制成各种钢材、型材,经历了台车式退火炉、室状炉、均热炉、连续加热炉、步进式加热炉、辊底式退火炉等多种炉型的反复加热、冷却,多次加热及不同目的退火处理,钢经历了漫长多次的热循环过程,消耗了巨大能源,包括煤气、重油、电能、天然气等的消耗.这大量能源的燃烧,消耗了巨大的热能.研究钢的热循环工艺;建设和改造高炉热风炉、大型烧结冷却机、轧钢加热炉等生产装置的余热回收装置,提高余热回收率;开展连铸热装热送等,在不同工序上大面积的进行工艺改革,使加热工艺、热处理工艺全面系列化、规范化、科学化,必为冶金企业节能降耗,提高生产率及改进钢的冶金质量带来巨大经济效益和社会效益.在冶金生产过程中实现清洁生产,注意工艺变革,可以将污染消除在过程内.如南非Saldanha钢铁厂率先在钢铁企业实现了工业化的清洁生产,其工艺引起了全世界同行的关注.它将Corex熔态还原工艺,Midrex直接炼铁工艺,电炉炼钢和薄板连铸集成,将CorexC2000产生的大量剩余气体经除CO2净化工序后,用作Midrex直接还原铁法的还原气体,由Corex产出的生铁和Midrex的直接还原铁再作为电炉炼钢的原料,时间短,有害元素少,提高炼钢效率,从而形成了一条完整的绿色钢铁生产工艺;根据我国钢铁企业的经济和生产特点,提出的基于多级流化移动床的熔态还原新工艺[3],可以彻底解决污染问题. 2.3冶金过程排放清洁处理 冶金企业从原料、焦化、烧结到炼铁、炼钢、连铸以及轧钢的生产过程中产生大量含有可利用热量的废气、废水、废渣,同时在各工序之间存在着含有可利用能量的中间产品和半成品. 2.3.1再能源化冶金企业排放的废气主要包括:烧结废气、高炉煤气、电炉烟气和轧钢加热炉烟气等,其余热回收后可用于预热助燃空气、预热煤气和生产蒸汽.1)烧结废气在钢铁生产过程中,烧结工序的能耗约占总能耗的10%,仅次于炼铁工序而位居第二.在烧结工序总能耗中,有近50%的热能以烧结机烟气和冷却机废气的显热形式排入大气,既浪费了热能又污染了环境.采用热管蒸汽发生器可回收烧结废气余热.2)高炉煤气高炉煤气的回收利用比其它废气的回收利用意义更为重大,因为这涉及到冶金企业的气体燃料平衡、减少烧油等重要的能源问题,所以应是废气余热、余能回收利用的重点之一.对钢铁联合企业来说,目标应当是努力降低高炉煤气的放散率,增加混合煤气量,或采用低热值煤气燃烧技术将其用于轧钢加热炉;对独立铁厂而言,则应尽快建设高炉煤气电站.3)电炉烟气电炉炼钢过程中的废气余热回收技术,有可能使电炉炼钢节电100kW•h/t(钢)以上,并提高电炉的生产效率.在电弧炉的热平衡中,烟气显热一般占电炉热量的20%.一台100t电弧炉废钢预热器的综合效益为:废钢平均预热温度可达200~250℃;电能消耗减少40~50kWh/t;熔炼时间缩短5~8min;电极消耗下降0.2~0.4kg/t;电炉热效率达70%(不预热废钢时一般为50%~60%)[4].4)轧钢加热炉烟气可通过以下措施来提高轧钢加热炉烟气回收利用率:采用高保温性能、高密封性能的轻型地上烟道和高回收率的多行程优化排列的翅片或插入件强化传热的金属换热器;采用绝热性能良好的热回收管路;采用炉顶间隔墙来改善炉内热交换及降低排烟温度;采用能在高预热温度下以全热风方式工作的高效燃烧装置. 2.3.2再资源化以回收废钢为原料,在电弧炉内溶化.溶化后的钢水在钢包内进行精练,再经过连铸和轧制成型.最初再生法只能生产低级产品,特别是钢筋,现在它占钢铁市场份量越来越大.目前美国40%以上的钢是用这种方法炼的.美国环境保护局的测试表明,使用废钢代替铁矿石炼钢时,总能耗降低近2/3,空气污染排放物可减少86%.冶金生产中产生许多种排放物,对这些排放物进行适当处理,不仅可防止二次污染,而且可回收作为资源利用.例如:1)废油回收设备油水分离器做燃料.2)粉尘和污染除尘器和脱水后污泥造球做烧结原料或转炉原料.3)碎耐火砖回收分选和加工供制造厂做原料.4)废料回收再生利用.5)矿渣高炉渣重矿渣做道路修道路或做混凝土骨料;高炉渣水淬渣脱水加工做水泥原料或肥料;转炉渣重矿渣破碎、磁选返回燃结、转炉做原料或修道路. 2.3.3无害化处理冶金企业的无害化处理比较集中在水处理、烟尘处理以及某些有害刺激性气体的处理上.冶金企业废水排放量大.掌握各工序废水的特点,对整体研究企业节水及废水治理、以废治废大有益处.例如利用不同工序的酸性废水和碱性废水调节混合,中和为中性后,不仅可满足环保上对废水pH值的要求,而且可消除废水复用时对管道的腐蚀,提高废水循环复用的实际可能性.另外,利用有些废水混合后反应产生沉淀物及产生的沉淀物的吸附性能,降低废水中悬浮物含量及其它有害物质含量,不仅提高废水水质,而且可使本不能复用的废水能够复用.然而更为根本的问题是:如何少用水、不用水或是水的充分循环利用.作为再能源化和不用水的绝妙结合的例子就是干熄焦(CDQ).北美有的新建焦炉将原来炼焦—化工系统转为炼焦—发电系统也是值得注意的新动向.烟气脱硫对于酸雨等大面积区域生态环境以及居民的健康有着直接的影响.目前氮氧化合物(NOx)的防治也应引起人们的重视. 3结语 冶金工业是国民经济支柱产业,钢铁仍然是非常重要的结构材料和迄今为止产量最大的功能材料,在众多的使用领域内钢铁仍属必选材料,是工、农业、交通运输业和国防工业的基础.冶金工业属于流程制造业,在冶金制造体系中大量的物质/产品流、大量能量转换过程、多种形式的排放过程和大量的排放/废弃物都对环境造成不同层次、不同程度上的影响,其污染困惑着这一行业的发展,走清洁生产的道路是冶金工业面向新世纪的重要命题. 冶金技术论文:有色金属冶金技术路线图分析 环境治理和资源保障:重金属污染得到有效防控,资源综合利用水平明显提高,2015年重点区域重金属污染物排放量比2007年减少15%。在淘汰落后产能方面,铜冶炼需要淘汰鼓风炉、电炉、反射炉炼铜工艺及设备;铅冶炼需要淘汰采用烧结锅、烧结盘、简易高炉等落后的炼铅工艺及设备,未配套制酸及尾气吸收系统的烧结机炼铅工艺、烧结鼓风炉炼铅工艺;锌冶炼需要淘汰采用马弗炉、马槽炉、槽罐、小竖罐等进行焙烧,采用简易冷凝设施进行收尘等落后的炼锌或生产氧化锌工艺设备;锑冶炼需要淘汰采用地坑炉、坩埚炉、郝氏炉等落后方式炼锑。 1行业准入条件 行业准入条件从生产规模、工艺装备、能源消耗、资源综合利用、环境保护等多个方面对冶炼行业提出了要求,需要严格遵守,现有的主要有色重金属行业准入条件。 2资源情况 我国有色金属矿产资源特点一是有色矿产资源总量很大,但人均占有资源量却很低;二是贫矿较多,富矿少,开发利用难度大;三是共生伴生矿床多,单一矿床少;四是分布范围广,区域不均衡。 2.1主要有色重金属的生产及消费表2为2005年以来主要有色重金属的生产及消费情况。可以看出,主要有色重金属的产量和消费量基本逐年增加,其中铜、锌、镍的消费量大于产量,对进口产品的依赖程度很大。 2.2主要有色金属资源问题及建议在铜资源方面,未来中国的铜冶炼产能仍将保持快速扩张趋势,对进口原料依赖程度将继续加大,在加大国内找矿力度及国际合作项目的同时,各企业应更加重视废铜资源的回收再利用工作,走绿色经济发展的道路[1-2]。铅锌资源的主要问题包括资源禀赋欠佳、定价话语权缺乏、冶炼原料供应不足,应进一步加大找矿力度,淘汰落后产能和生产工艺,促进企业重组,防止产能过分扩张,保护国内铅锌资源。与此同时,不断开发新技术,加快再生铅锌产业的发展[3-4]。我国镍资源非常缺乏,对国外原料的依赖程度非常高,镍原料价格的波动或供给发生短缺时,经常会对产业造成严重冲击,因此,确保镍原料长期而稳定供应是镍产业发展的重要课题[5]。国锡资源的主要问题在于缺口逐渐拉大、冶炼技术水平较低、存在私挖滥采现象,建议加强政府层面的监管,保护锡资源;不断开发锡冶炼新技术,增加产品的附加值;促进企业之间的兼并重组,形成大型的生产公司或企业集团,增加市场的竞争力和话语权。我国锑资源的主要问题在于过量和非法开采造成资源浪费、环境污染问题严重、流通和出口秩序混乱,走私严重。建议加强地质勘查工作,鼓励商业性勘查;继续实行保护性开采,规范生产经营秩序;依靠科技进步,调整和优化产品结构;加大企业整合力度,提高集中度;规范出口渠道,整顿出口秩序[6]。 3技术发展现状 我国有色重金属冶金产业经过多年的发展,工艺和装备水平得到显著提高,表3为2005年以来主要有色重金属的冶炼综合能耗。从表中可以看出,铜、锌、锡冶炼综合能耗逐年下降,铅冶炼能耗2007年指标略高于2006年指标,但总体呈下降趋势,镍和锑冶炼能耗虽然整体呈下降的趋势,但下降幅度不大。 3.1铜冶炼铜主要采用火法的方法冶炼,包括闪速熔炼和熔池熔炼。闪速熔炼可分为奥托昆普闪速炉和因科闪速炉。熔池熔炼按包括诺兰达法、奥斯麦特/艾萨法、白银法、水口山炼铜法、瓦纽柯夫熔炼法、特尼恩特熔炼法、三菱熔炼法、卡尔多炉熔炼法、旋涡顶吹熔炼法等。闪速熔炼的主要优势在于产能大、节能环保效果好、自动化控制水平高、炉体寿命长,而熔池熔炼的优势在于对产能限制小及对原料要求较低。 3.2铅冶炼铅几乎全部采用火法方式生产。目前的熔炼工艺包括烧结焙烧—鼓风炉还原、氧气底吹熔炼—鼓风炉还原(SKS法)、奥斯麦特/艾萨法、卡尔多法、QSL法、基夫赛特法等。烧结焙烧—鼓风炉还原是传统的炼铅方法,优点在于工艺稳定,技术成熟,对原料适应性强,但烟气SO2浓度低、难于制酸,热量利用率低,劳动条件差。QSL法改善了卫生条件,简化了操作,但其烟尘率和渣含铅较高。SKS法主要优点在于工艺简单,缺点在于氧枪和炉寿周期短、规模受限、流程长、炉体难以密闭存在低空污染。奥斯麦特/艾萨法主要优点是设备简单、投资相对较低、原料适应性强,缺点是氧化和还原需在不同的炉子内完成,且氧枪寿命短,需要定期更换。Kaldo法使熔炼、还原和精炼在同一炉内完成,炉体结构紧凑,环保效果好,但该法的阶段性作业,不利于SO2的回收利用[7]。Kivcet法的优点是工艺过程连续稳定、设备寿命长、原料适应性强、环保效果好,缺点是电热还原区相对静止,影响传质传热速度、电耗较高,且炉型相对复杂,一次投资较高。 3.3锌冶炼锌的冶炼方法主要为湿法,包括浸出、净化和电积三个工序。1)浸出。浸出方式包括氧压浸出和富氧常压浸出,二者都可以直接处理硫化锌精矿,不需要焙烧脱硫制酸工序,没有大气污染。只是氧压浸出在硫的熔点以上进行,压力较高,反应速度快,但对反应器制作要求高,控制难度大。而常压富氧浸出反应器在常压下工作,温度相对低,设备安全可靠性上有很大优点,但同时由于反应速度慢,同样处理量下设备要庞大的多[8]。2)净化。净化方法主要有锌粉—锑盐法,锌粉-黄药法、锌粉—砷盐法、锌粉—β萘酚法等。流程一般有一段、二段、三段和四段之分,视溶液杂质含量而定。作业方式有间断作业和连续作业。连续作业的优点是生产率高,易于实现自动化,但操作控制要求较高。3)电积。目前电积仍以传统工艺为主,新的电积工艺包括联合电解法和气体扩散阳极电积法,但并未得到大规模应用。 3.4镍冶炼镍主要采用火法的方式生产,可分为鼓风炉、矿热电炉、反射炉、闪速炉、转炉及奥斯麦特炉。鼓风炉熔炼是最早的炼镍方法之一,现已逐步淘汰[9]。矿热电炉的优点在于可以有效控制温度、烟气量小、金属回收率高,但电耗大,生产成本往往较高。反射炉结构简单、对原料和燃料的适应性较强、生产中耗水少、作业率高、适合大规模生产,缺点是燃料消耗量大、热效率低、烟气中SO2浓度低、占地面积大、消耗大量耐火材料等。闪速炉的优点在于生产能力大、烟气量相对小、可减少环境污染、综合能耗低、容易实现自动化,但相对烟尘率较大,物料准备要求较高。转炉具有热效率高、炉体体积小,拆卸容易,更换方便等优点,但具有间歇作业,操作频繁,烟气量和烟气成分呈周期变化等缺点。奥斯麦特炉则采用浸没喷枪技术,烟气量小,投资较低,炉体密闭具有环保优势,缺点是喷枪需要经常更换,单台设备的生产能力有限。 3.5锡冶炼锡主要采用火法的方法生产,包括反射炉、电炉及奥斯麦特炉。反射炉熔炼是传统的炼锡方法,对原料、燃料的适应性强,操作简便,但其生产效率低、热效率低、燃料消耗大、劳动强度大,有被强化熔炼方法取代的趋势。电炉熔炼具有炉床能力高、直收率高、热效率高、渣含锡低等优点,但需要电能丰富的地区采用。奥斯麦特技术是目前世界上最先进的锡强化熔炼技术,具有熔炼效率高、物料适应性强、热利用率高、环保效果好、自动化程度高、占地面积小、投资等优势,是取代反射炉等传统炼锡设备较理想的技术设备。 3.6锑冶炼锑主要采用火法的方法生产,可分为单一硫化矿、氧化矿的处理和复杂锑铅矿的处理。1)单一硫化矿、氧化矿的处理。主要的处理方法包括挥发焙烧(熔炼)———还原熔炼。还原熔炼主要在反射炉内进行,挥发焙烧设备包括回转窑、沸腾炉、烧结机、转窑、鼓风炉、旋涡炉等。目前挥发设备主要采用的是鼓风炉,优点是对原料适应性强、可处理硫化矿和氧化矿、挥发率高、回收率高、锑氧品位高、生产能力大、劳动条件好、SO2可以制酸、污染小。2)复杂锑铅矿的处理。目前应用于生产的冶炼工艺为火法沸腾炉焙烧脱硫—反射炉还原熔炼—两次吹炼再还原熔炼[10]。存在的主要问题包括返料多、流程长、锑铅分离困难。由于生产流程返料多,锑铅的回收率很低,导致加工费高,企业仅有薄利。低浓度SO2和氧化砷烟气直接排放污染环境。综合回收差,银的回收率仅60%。传统工艺问题较多,需要开发新的工艺来替代。 4产业技术路线图及重点研究方向 4.1技术路线图内容包括工艺研究、优秀装备研究及工程示范应用。研究成果首先应用于联盟内部成员单位,并积极向外推广,从而形成对整个产业的带动和辐射效果,促进技术的不断进步。 4.2重点研究方向通过对行业内典型企业、高校和科研院所的调研,在未来几年重有色行业重点技术需求、研究开发方向。 5结语 本技术路线图的结合了产业政策、资源情况、市场情况、技术发展现状以及典型企业的技术需求,提出了未来几年的技术需求和重点研发方向,可供实施相关创新项目参考。 作者:阮建国 王志刚 单位:中国瑞林工程技术有限公司
材料科学与工程论文:材料科学与工程专业认识实习改革与思考 摘 要:该文介绍了近年来中国矿业大学材料科学与工程专业的认识实习的组织,改革以及实习基地建设等方面的工作。认识实习一直以来都是材料科学与工程专业重要的教学环节,得到多方的关注。该文对该专业认识实习的现状进行了分析与研究,发现存在的问题,并对所存在的问题进行改革与实践,取得良好的效果。实践证明,认识实习的开展对于培养学生对该专业的兴趣,理论与实际相结合的能力都具有积极的作用。 关键词:材料科学与工程 认识实习 实践 改革 材料科学技术的发展,是国民经济发展的重要基础,为航天、航空、信息、国防、交通等高新技术进步提供了有利的支撑作用。材料科学与工程专业以物理学、化学为理论基础,系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能,并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面研究的学科[1]。随着社会经济和科学技术的不断发展,材料科学与工程专业人才培养的实践能力和综合素质的要求也越来越高。实习是把理论教学和社会实践联系起来的有效途径,因而实习课程已经成为材料类本科生培养计划中的重要教学环节。 为了使课堂教学与生产需求密切联系,培养学生理论联系实际的能力,提高学生实践能力和综合素质,必须强化认识实习环节。大二结束时,大多数工科学生完成基础课程的学习,开始转入专业课程的学习。此时,学生对该专业课程的学习和未来的就业方向充满期待但又缺乏了解,认识实习作为学生了解该专业在实际生产中的应用窗口,能够帮助学生建立初步的专业概念并激发其学习专业课程的兴趣和爱好,为其未来两年的专业课程学习提供动力。因而,精心安排的认识实习对学生培养至关重要。 1 材料科学与工程专业认识实习现状分析 在多年实习教学的基础上,我们总结了开展实践教学的经验,同时也发现一些问题。认识实习中常遇到或发生的问题主要有实习单位的落实,实习教学的模式以及学生思想重视程度等问题。 近年来,受金融危机的影响,一些行业不景气,相关企业的经济形势也非常严峻,有些甚至都停工检修。这些单位不愿意接纳本科生进行认识实习,而且在生产不旺盛的企业里实习,学生的收获非常有限,甚至会影响其学习该专业的积极性。有一年,认识实习在一个从事金属件热处理的工厂进行,该厂工艺设备陈旧,能耗高,工人作业环境恶劣。当时就听到有学生悄悄说到“材料专业毕业后就在这样的工厂工作啊, 真不该报考材料”。显然,实习单位的选择不当大大影响学生的学习热情。还有一些企业出于安全考虑,对接受大学生参观实习缺乏积极性,不愿意承担相应的社会责任。因此很难与之建立起长效的合作机制。 由于材料专业人数众多,大多数实习单位场地局促,都是让企业负责人员带领学生参观生产流程的各个环节,且生产现场噪音大,大多数学生反映无法听清工作人员的讲解,对生产流程中各个环节的运转掌握不到位,实习效果不尽如人意。 有些学生重视理论课程的学习,而轻视实践教学,对实习重要性的认识不够。在实习过程中,这些同学走马观花,无意于对生产流程的观察,也就很难对复杂的生产流程建立起整体印象,对专业理论知识在实际中的应用也难以建立感性认识。这也使得实习效果不尽如人意。 2 材料科学与工程专业认识实习的改革与思考 为了提高认识实习的效果,提高实习质量,我们从实习单位的选择,实习模式以及实习效果的考核等3个方面进行了改革。 2.1 实习单位的选择 单位的选择应以学生为主体,按照本科生的培养计划,结合该专业特色来选择适合的实习单位,为学生了解专业的典型生产流程提供信息渠道。具体来说,实习单位的选择应本着能给学生产生良好、正面印象的原t。一些知名的国内外大中型企业,拥有先进技术和设备,往往更能够引起学生的关注,激发学生的实习兴趣。并且,这些企业重视其社会责任和企业形象,愿意支持与配合高校的认识实习工作,为认识实习提供更多的便利条件。此外,实习单位的选择还应该考虑是否适合认识实习的开展。例如,一些大型企业,其自动化程度高,大多数生产过程都通过控制仪表来完成,现场少有人工操作。在这样的企业实习,学生无法观察生产线内部的流程和工艺,连续生产设备如同原料和产品之间的黑匣子,难以产生感性认识,对于专业的了解帮助不大。这类企业虽然技术先进,但并不适合认识实习。相反,一些中小型企业,由于自动化程度不高,学生可以深入生产车间参观生产流程,近距离观察各种设备,甚至是人工的生产操作,因而对原料到产品的生产过程有深刻的感性认识。所以认识实习单位的选择要综合考虑多方面的因素,以适合认识实习的开展,达到实习目的为根本。 为了更好地开展认识实习工作,我们利用校企合作平台以及校友的力量在重型工程机械著称的徐州和经济活跃的常州建设了实习基地。实习单位涵盖了大中型国企,徐工集团,中车集团,德资Bosch-Rexroth公司以及中煤科工集团常州研究院有限公司等多家大中型国企外企下属的工厂和车间,为认识实习的顺利、高效的开展提供了强有力的保障[2]。 2.2 改进实习模式 为了提高实习的质量,改善实习效果,我们对实习模式进行改革,一改以往直接把学生送到实习地点,学多学少都是学生自己掌握,无法保证实习质量,而是按照实习前准备―进厂实习―实习后总结的思路开展实习工作。实习之前,在学校召开实习动员大会,首先把即将参观实习的厂家企业提前告知学生,布置学生查阅相关资料,对实习单位的产品、工艺流程进行了解,以及对所涉及到的专业知识做到心中有数。实习过程中,到达一个实习单位,首先请实习单位的技术负责人介绍,使学生对实习对象有个理性的认识,然后分成几个小组,每个小组分别由一个企业技术人员和一个指导教师带队,参观和实习生产流水线,将所学理论放到实践中验证;参观完毕后,全体集合,对参观产生的疑问进行统一解答,从实践又回到理论。通过理论―实践―理论的思路,取得了最佳实习效果[3]。 2.3 改革综合考核措施 有效的考核方式,能够帮助学生树立对认识实习的正确认识,在培养计划改革中,加大认识实习课程的学分,有利于提高学生对认识实习课程的重视,在机制上起到促进和激励学生认真参与认识实习的作用。考核不仅是保证实习效果的必要手段,而且能够促使学生在实习过程中深入钻研,琢磨理论知识和生产实际的有机结合。每个实习单位的参观完毕并不意味着实习的结束,我们要求学生对每一次参观有详细的现场实习日记,并转化成实习报告。实习报告的内容不仅包含所实习企业的基本概括,更重要的是要对现场技术人员讲解的生产原理、工艺流程、主要控制参数等内容进行总结归纳,内化成自己的知识。此外,实习报告中还要求学生针对自己的专业方向,结合实习的内容,阐述个人的理解和体会,以启发学生思考问题,拓展思路。同时,为了提高学生的主动性和积极性,我们鼓励他们与现场指导人员互动与交流,对生产流程提出问题,并及时记录学生在实习过程中的学习状态。通过综合考核现场实习情况和实习报告,树立学生对实习的正确态度,来督促学生对教学内容掌握,以期达到良好的实习效果。 3 结语 中国矿业大学历来重视学生的实习环节,近年来,学校加大对学生实习的经费投入,加强学生实习教学质量的控制和提高。经过多年的努力,我们在材料科学与工程专业认识实习教学的探索和实践中,已经在徐州和常州初步建设一批管理科学,技术先进的实习基地。在实习教学过程中,我们丰富了实践经验,拓宽了学生的专业知识和视野,提高了学生独立思考的能力,也培养了学生的工程意识。但是,我们也意识到:实习质量的提高是一项艰巨的、长期的任务,只有通过不懈的努力,用于探索与实践,不断完善现有实习条件,最大限度地启发学生的创新思维,激发他们对专业方向的兴趣,为专业课程的学习打下良好的基础。 材料科学与工程论文:材料科学与工程专业新创新型人才培养模式 【摘 要】学校依托材料工程领域部级人才培养模式创新实验区建设,探索材料类创新型人才培养模式。建立了以材料科学与工程一级学科招生,按材料科学、材料工程、材料应用三个专业方向培养的创新型人才培养模式。并通过创新平台的搭建,使教学内容及实践环节更贴近社会发展的需要,以科研带动教学,促进学生实践能力及创新能力的提高。 【关键词】材料科学与工程专业 新创新型人才 培养模式 一、引 言 现阶段我国高等教育从“知识传授”向“能力培养”转变,从“精英教育”向“大众教育”转型,单一的学科发展很难培养出社会适应性好、厚基础、宽口径、高素质复合型创新人才。[1]材料科学与工程专业作为我校的优势学科,担负着服务西部地方经济建设的重任。探索如何培养适应服务西部、面向全国的厚基础、宽口径材料类人才是学校人才培养方面的重点研究课题。 过去在材料类专业人才培养中,按工种(行业)分割专业的单一培养模式已很难适应当前市场经济发展及毕业学生就业模式发生的变化。[2]国家通过四次专业大调整、四次材料学科专业目录调整和修订,在学科领域发展上已从单一的材料物理;材料化学;金属、非金属材料;高分子材料领域向交叉融合的方向发展,较大程度的拓宽了专业知识面。[3]随着材料科学与工程专业规范、专业目录的制定,学科知识体系趋向多学科、交叉融合发展,新材料的研发和工业化生产与材料的应用管理之间的有机联系正成为发展的主要趋势,这些变化将导致材料类专业教学体系、教育手段、教学方法与内容等诸多因素发生变革,势必导致专业教育模式的重大转变。 近年来,依托材料工程领域部级人才培养模式创新实验区建设,我校材料科学与工程专业在人才培养模式的探索上取得了很大的发展。建立了以材料的结构与成分、合成与加工、服役行为和性能四个基本要素为优秀的知识体系,以材料科学与工程一级学科招生,按材料科学、材料工程、材料应用三个专业方向培养的创新型人才培养模式。从培养目标、课程体系设置等方面突出“科工贸并举,理工管渗透”的办学特色,体现了各学科间的相互融合和支撑,有利于培养厚基础、宽口径、高素质的创新复合型人才。 二、我校材料科学与工程专业发展历程 我院材料科学与工程专业最早可追溯到1956年开办的“混凝土及建筑制品”专业,即为后来的“水泥”专业前身,1979年撤销。1970年增设了西北地区唯一一家“耐火材料”专业,1993年,经原国家教委批准,又增设了“无机非金属材料”专业。1999年国家专业大调整,将“硅酸盐工程”专业和“无机非金属材料”专业合并为“无机非金属材料工程”专业。学院为了较大程度地扩大学生知识面,结合我院本专业发展历程,当时的“无机非金属材料工程专业”按一二年级统一培养,三年级分为“水泥、无机即耐火材料、建材”三个模块培养,这就成为当前新创新型人才培养模式的前身。2002年“无机非金属材料工程”专业调整,将其提升为“材料科学与工程”专业一级学科招生。三、新创新型人才培养模式的构建 1.培养模式的确定 全国200多所普通高校都设有材料科学与工程专业,其主要教育模式有三类:①基地班/试点班模式;②一、二年级统一开课,不分专业,三、四年级按二级学科分专业进行教学;③按照一级学科招生,按二级或三级学科进行培养。 结合我校办学实际,以及我校材料科学与工程专业的专业改革,从2002年开始我校材料科学与工程专业按材料科学与工程一级学科招生,以原有无机非金属材料工程专业为背景,下设的材料科学、材料工程、材料应用自主设立办学方向,这是独立于前三种教育模式之外的,具有我校特色的办学模式。这一培养模式的建立对其它开设有材料类专业的本科院校具有一定的参考和示范作用。 2.培养目标的定位 依据材料“四要素”,坚持“以无机非金属材料为主,向金属材料渗透,与土木建筑学科交叉融合”为特色的办学思想,在本科培养方案及课程设置制定中,将一级学科分为三个专业方向培养:即材料科学、材料工程与材料应用。 材料科学方向重点培养具有从事材料性质研究和新材料研发方面知识的高级专门人才;材料工程方向重点培养掌握各种材料工业化的生产技术、工艺过程和系统控制等方面知识的高级专门人才;材料应用方向重点培养具有材料的应用推广、流通中的材料管理、性能检测、商务活动等能力的高级专业人才。 3.培养方案的修订 学校在2004版、2008版培养方案的基础上,围绕教学改革的主导思想,结合社会人才市场的需要,按照材料科学与工程专业3个方向具体培养目标,对教学计划进行认真细致的研讨与修订,我校材料科学与工程专业2009版培养计划更加突出三个办学方向各自的办学特色。 (1)材料科学方向以高温陶瓷材料为背景,注重材料性能及结构表征研究、新材料研发,兼顾材料工艺设计与开发,以高温陶瓷材料和冶金工程专业的交叉融合为特色。 (2)材料工程方向以无机非金属材料为背景,注重与材料的规模化工业生产相关的理论及技术,以生态建筑材料新工艺、新设备开发为特色。 (3)材料应用方向以建筑材料为背景,注重建筑材料在土木工程中的应用,相关理论和技术以及土建施工过程中建筑材料的物流和管理,以建筑材料与土木工程及工程管理专业交叉融合为特色。 4.课程设置体系的构建 结合学校学分制改革,材料科学与工程专业2009版培养方案对原有培养方案总学分进行了压缩,课程设置由必修课、选修课(公选课、限选课、任选课)、实践性教学环节3部分组成,其中适当压缩必修课(尤其是专业必修课),增加了专业类选修课,提高了实践环节的比重,更加注重扩大学生知识面,培养学生的实践、创新能力。2009版培养计划中必修课、选修课、实践性教学环节三者比例为53∶22∶25。 课程体系设置在充分满足三个培养方向所需的共同理论与实践基础的同时,还按照三个方向各自的特点处理好各个方向之间的交叉、渗透和融合。三个方向具有相同的基础课和专业基础课,如:数理化、制图、英语以及材料科学基础、材料工程基础、材料研究方法等公共基础及专业基础课;在专业课模块中,开设具有各自特色的专业方向课和专业方向选修课,在满足学生兴趣的同时,扩大学生的知识面。 为了规范课程内容及知识体系,学校以材料科学与工程专业规范为依据,结合材料四要素,确定了知识领域、知识单元和知识点三个层次的知识体系。由知识点的任意组合来确定教学大纲,使课程体系更具体,实现课程设置、教学大纲的规范化,克服了任意设课、课程名称与教学内容不符等弊端。 5.教学手段、方法的改进 随着现代化教学手段不断成熟,多媒体课件、各类专业课程网站逐渐走进课堂,多媒体动画将繁杂的公式、实验等以动态化的形式向学生讲授。通过近几年的努力,我院《材料工程基础》、《土木工程材料》已获评省级精品课程,《材料科学基础》、《材料物理性能》获评校级精品课程。并在原有“材料与标本陈列馆”的基础上,结合先进网络技术和数字技术,建设“材料与矿物数字博物馆”网站,提高材料类相关学科及课程的教学质量。在双语教学方面,2007年开始在专业选修课部分增加双语内容,为了让学生更快的了解材料学科的前沿发展,学校在2009版培养方案中将双语课程提升为专业必修课,极大地促进了双语教学的开展。 6.创新平台的搭建 近年来,学校利用多年来在材料科学与工程领域所积累的雄厚的科研实力和完备的科研设施条件,不断为本科教学搭建平台。以“产学研”结合的培养模式,科研带动教学,加强本科生实践创新能力培养。学院依托“省部共建西部建筑科技重点实验室”;“部级材料工程领域人才培养模式创新试验区”;8个部级、省部级以上工程中心;10个校企工程中心和12个校外实习基地的建设,听取来自科研、生产一线的校外专家意见,着力实现理论教学和实践教学内容与社会的发展需求紧密结合,解决好青年教师和学生实践能力不强的问题,提高师资总体水平,改进实习基地及实验室条件。确保既有“科工贸并举,理工管渗透”的培养方向,又具有培养知识面宽、基础雄厚、综合实力、实践能力较强的复合型、创新型材料类本科专业人才的培养目标。 四、结束语 1.我校材料科学与工程专业本科按照材料科学与工程一级学科招生,按材料科学、材料工程、材料应用三个专业方向培养,从培养目标、课程体系设置等方面突出“科工贸并举,理工管渗透”的办学特色,体现了各学科间的相互融合和支撑,有利于培养厚基础、宽口径、高素质的创新复合型人才。 2.我校材料科学与工程专业按照材料的四要素确定了合理的专业培养目标及课程教学体系,并按照学科发展不断完善培养方案、规范课程教学,促进教学质量的提高。 3.学校通过创新平台的搭建,使教学内容及实践环节更贴近社会发展的需要,按照“产学研”结合的培养模式,以科研带动教学,同时促进学生实践能力及创新能力的提高,有助于培养知识面宽、基础扎实、实践能力较强的创新型材料类专业本科人才。 材料科学与工程论文:探讨材料科学与工程专业的课程体系和实验教学体系建设 摘要:在如今“大学科”的背景下,材料科学与工程专业应加强对课程体系和实验教学体系的建设,主要包括材料的组成与结构、材料的性质、使用性能、制备与加工等四个方面。构建了以公共基础课、专业基础课、专业优秀课、公共选修课、专业选修课等为基础的课程体系,并且构建了以加强学生的实验能力、培养其创新意识和创新能力为目标的,基础知识、专业实践能力和创新意识相结合的实验教学体系。材料科学与工程专业的课程体系和实验教学体系建设,为社会培养了更加符合时代需求和具有创新意识的专业人才。 关键词:材料科学与工程专业;课程体系;实验教学体系建设 材料科学与工程是一门研究材料的组成与结构、材料的性质、使用性能、制备与加工以及它们之间相互关系的规律,以及对材料的生产技术和生产过程进行研究的学科。材料科学近年来迅速发展成一门独立的学科,并呈现出与工程相互交叉渗透的发展趋势。作为基础学科,单纯的注重培养专业素质明显已经不能适应社会发展的需求。随着我国材料科学与工程教育改革的逐步实行和迅速发展,高等院校的相关材料专业也从课程教育体系、实验教学体系、教学方法等方面进行了改革。该体系应树立新型的教学模式,优化教学方案,建设完善的课程体系和实验教学体系,从而能不断提高教学质量,充分培养学生的创新意识和创新能力,全面推动材料科学与工程教育的改革。 本文根据我校的实际情况,借鉴其他院校改革的相关经验,对材料科学与工程专业的课程体系和实验教学体系建设进行了探讨和分析。 一、课程体系建设 材料科学与工程专业的课程体系建设,应符合21世纪高等教育的发展趋势。树立以素质为前提,知识为载体,能力是关键的新型人才观。还要把各类材料和相关的合成技术以及分析测试技术当做一个整体,进行分析,真正形成“大学科”,才能满足社会和时展的要求。课程体系建设主要包括以下几个方面。 1.公共基础课。公共基础课主要包括两个方面,分别是:社会科学基础课程体系和自然科学基础课程体系,占总学分的45%。公共基础课主要包括了人文社会科学知识、自然科学知识以及工具性知识,主要是为了培养学生的思想道德品质、文化素质和身心素质、获取知识的能力。 2.专业基础课和专业优秀课。专业基础课包括数字电子技术基础,画法几何与工程制图、工程力学等课程,占总学分的6%。专业基础课以培养学生的工程素质、工程应用能力和工程技术知识。 专业优秀课是材料科学与工程专业的重点组成部分,密切围绕学科专业的基本要求和培养目松柚茫即可以突出学科专业的共同特点又可以体现不同院校的办学特色。专业优秀课主要包括:材料科学基础、材料工程基础、材料物理化学、材料物理性能、材料科学研究方法、材料设计与制备、计算机在材料科学与工程中的应用七大课程,占总学分的14%。充分体现了“大材料”学科的共同知识体系。有利于学生更有效的掌握专业知识,更好地培养学生形成良好的的科学素质、知识应用能力、创新能力。 3.专业选修课。按照二级学科设置专业选修课,占总学分的13%。主要包括无机非金属材料的主干课程,和金属材料的主干课程。学生通过选修这类课程,可以在掌握“大材料”学科共同知识的基础上,对于无机非金属材料和金属材料的基本知识结构体系也能有一定的了解。此外,还开设了高分子材料、复合材料、材料成型加工工艺与设备和一些特色选修课,使优秀课程得到深化,也激发了学生的学习兴趣。 4.公共选修课。公共选修课包括各种素质类课程和任选课程,占总学分的8%。这类课程开设的主要目标是加强学生的人文主义和经济管理等教育,促进学生的个性发展,提高学生的综合素质。 5.实验设计。实验设计包括实验课程、设计及实习等。实验设计是理论教学知识的延伸,有利于培养学生的实际操作能力,激发学生对科学研究的兴趣。主要的内容包括:课程设计、材料性能实验室、材料设计与制备综合实验室、毕业实习等。占总学分的14%。 二、实验教学体系建设 随着社会经济的发展和科学技术的进步,对于材料和工程专业的人才的要求也不断提高,他们应掌握材料现代测试技术与研究方法,并且要具备从事各种材料合成制备、性能与结构分析研究、新材料开发及应用的能力。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,根据材料科学与工程专业培养目标要求,构建课程基本知识-专业综合-设计创新三层次实验教学体系。课程基本知识实验教学体系服务于专业理论课程的实验教学;专业综合实验教学体系是独立于专业理论课程平台的实验教学,包括课程设计、材料设计与制备综合实验、毕业设计;设计创新实验教学体系是为学生自主设计创新服务的平台实验教学。[1] 材料科学与工程专业平台实验室下设材料制备实验室、材料成分测试实验室、材料组织结构分析实验室、材料物理性能表征实验室、材料计算机模拟实验室,形成了即独立又相互联系的实验教学体系。这种实验教学体系不但能够满足材料科学与工程专业优秀课程的需要,也为材料综合实验教学水平的提高和学生自主创新设计创造了条件。 材料科学与工程专业安排了专门的时间来进行材料设计与制备实验,学生通过亲自动手做实验,能够熟练掌握材料科学研究的一般程序,对材料设计与制备、成分与结构分析、性能表征等也有了全面的了解,有助于理解材料的设计思路与研究方法。学生还可以根据教师布置的实验题目,为了获得性能达标的各种材料,设计出较合理的制备工艺制度,利用平台实验室进行材料制备,从而了解材料制备方法、工艺、设备性能与操作方法。利用材料成分测试实验室、材料组织结构分析实验室、材料物理性能表征实验室对所制备的材料成品各种无力性能进行分析,并对实验结果进行综合分析。综合实验的训练,培养了学生分析及解决问题的能力。 三、讨论 综上所述,我校在“大学科”的背景下,构建以材料的组成与结构、材料的性质、使用性能、制备与加工等四个方面以及其相互关系为基础的材料科学与工程专业体课程体系,体现了素质结构、能力结构、知识结构协调发展的原则。构建了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的材料科学与工程专业实验教学体系。但是教学改革不可能一蹴而就,是一个不断发展的过程,只有通过不断探索和实践,总结经验,才能不断完善材料科学与工程专业的课程体系和实验教学体系,以满足社会对相关材料科学与工程专业人才的需求。 材料科学与工程论文:道路材料科学与工程专业研究生实践教学培养模式探索 摘要:研究生实践能力的培养是研究生创新与素质教育的关键内容。道路材料科学与工程专业作为一门材料科学与工程和交通运输工程相结合的学科,其在实践教学方面的成熟模式很少。本文紧密结合我校专业特色和我国经济建设需要,对道路材料科学与工程专业的创新型人才培养的实践模式进行探索,完善道路材料科学与工程专业实践教学模式框架构建和系统设计。 关键词:道路材料科学与工程;研究生;实践教学;创新型人才 一、引言 道路工程作为国家重要的基础设施、国民经济的大动脉和大众化的交通工具,在现代运输体系中发挥着极为重要的作用。目前,我国公路交通建设正在由规模扩张型向规模与质量效益并重型转变,国家日益重视交通特种材料的研究与创新人才培养体系建设,组织开展了多项技术难题的科技攻关和研究团队建设,在基础理论研究和新材料开发等方面取得了丰硕成果,特别是具有自主知识产权的新材料在工程建设中的应用,对建立资源节约型、环境友好型交通所要求的节能减排、环境保护等技术起到了有力的推动作用,并培养了大批优秀的研究和工程技术人员。然而,由于缺乏先进的实践教学模式和创新体制,限制了广大研究生实践能力的提高和创新型人才的培养,不利于交通材料领域人才培养体系建设和可持续发展。 作为工程科学技术的承载者,新的生产力的创造者,工科研究生创新与实践素质的水平不仅制约着工科科学与技术的传承与发展,还决定着工程实践的开展乃至工业化进程的推M。同时,作为一门材料科学与工程和交通运输工程相结合的学科,其在实践教学方面的成熟模式很少。因此,为了适应现代工程教育与建设的需要,本论文结合道路材料科学与工程专业特点,提出合理的创新型人才培养实践方案,并根据长安大学材料学院道路材料科学与工程专业实验、实践教学改革实践经验,推进道路材料科学与工程专业实验教学内容、方法、手段、队伍、管理及实验教学模式的改革与创新。 二、道路材料科学与工程专业创新型人才培养实践教学模式的理论依据 首先从当代公路交通建设对道路材料科学与工程专业人才的需求特性出发,研究创新型人才的特质与具体表现形式,依赖创新学、材料学理论,研究道路材料科学与工程专业创新型人才的特质,同时调查分析目前我省各高校道路交通领域研究生的创造能力表现,采用对比分析查找我国道路材料科学与工程专业研究生与国际上先进国家相比在创新力上存在的差距,查找我国道路材料科学与工程专业在研究人才培养模式上与国外的差异,从中研究分析研究生创新培养存在的问题。然后研究道路材料科学与工程实践教学的理念、教学机理,制定适合我校的道路材料科学与工程专业创新型人才培养实践教学模式的理念和教学机理,作为深化教学改革,全面推广和系统设计道路材料科学与工程专业创新型人才培养实践教学模式的重要理论依据。 三、我国道路材料科学与工程专业现行实践教学发展现状 首先,在全国分别选取5所不同类型的兄弟院校,根据学校的办学定位以及社会对不同层次人才的需求分析,依照工科研究生创新素质的构成要素、内在结构、要素间的交互作用机理以及其三要素驱动模型,运用层次分析法构建出我国道路材料科学与工程专业研究生创新素质发展现状的评价指标体系。其次,依照设计出的评价指标体系、遵循量表设计的一般原则,设计出道路材料科学与工程专业创新素质发展现状量表,并选取研究样本进行测量。再次,依托测量数据,从整体视角和分类视角对道路材料科学与工程专业研究生创新素质的发展现状进行分析,实现对学生实践能力和创新素质发展现状及存在问题的总体把握。 四、实践教学模式框架构建和系统设计 结合我校传统专业特色与教学经验,改革实验教学内容,在相关学科专业和课程建立包括基础实验、综合实验和工程实验等不同能力层次,既与理论教学有机结合又接近交通运输、土木建筑等工程实际的综合实验教学体系,设计实验教学项目与教学大纲,实行因材施教。 为促进高层次人才培养与社会经济建设的有效沟通与有机结合,联合领域内具有优质资源的科研院所、大型企业集团组建联合培养基地,建立以培养研究生创新思维和创新能力为优秀、以培养高层次研发型、应用型人才为重点的研究生培养平台。其中,“长安大学―青海交科院研究生联合培养示范工作站”已获陕西省教育厅批准,成为陕西省研究生联合培养示范工作站(如图1所示)。 并且,已建立严格的校外实践管理细则。将负责人听课制度,以任课教师考勤为基础、负责人听课为辅助、管理部门不定期抽查为重点、学生评课为补充的方式,构建考勤、听课、查课、评课四位一体的教学检查制度。要将教学检查结果与学生评奖评优及中期考核等环节挂钩、与教师考核评价挂钩,督促学生与任课教师重视课堂教学环节。要按照学校及设站单位制定的文件要求加强研究生论文开题和中期考核工作,严格工作纪律,对未通过开题报告及中期考核者,提出学业预警,给予延期开题、补修、延期毕业等相应处理,不允许其进入研究生培养的下一阶段。研究生院组织工作人员对研究生论文开题、中期考核情况进行随机抽查,审核预警制度的执行情况。将进一步加大学位论文重复率检测力度,对重复率超过15%的,研究生院将通报导师、约谈学生并要求限期整改。还将进一步加大学位论文盲审比例,尤其加大未参加盲审的硕士学位论文的抽查力度。校外研究生培养平台的建立,不仅能加快科技转化,还将大幅提升我国交通领域高端科技人才的培养质量和水平,提高学生创新性综合素质,完善创新型人才培养体系。 五、加强实验室管理的软件建设 根据材料学院实验室建设现状,制定或修订《高等院校道路材料科学与工程专业实验室管理条例》、《道路材料科学与工程专业实验教学工作规程》、《道路材料科学与工程专业实验教学研究中心开放管理条例》等管理文件,建立一套科学合理的实验教学管理规章制度,包括:实验教学人员、实验工作人员岗位职责,实验人员考核、培训办法;仪器设备维护与管理制度;实验操作基本制度;安全检查制度;实验室基本信息收集制度等。 六、Y语 通过研究与国际交通建设发展水平实质对等的、基于工程教育专业的实践教学方案和人才培养体系,为我国的道路材料科学与工程专业研究生实践教学培养探索了新途径。本文提出道路材料科学与工程专业创新型人才的特质与要求,为我校高等教育发展到新阶段一切以学生为本、注重专业内涵建设、重视质量提升提供了新思路。 材料科学与工程论文:材料科学与工程专业综合实践教学平台的建设与创新 摘 要 本文根据材料科学与工程专业综合实践教学平台的建设与创新实践,通过专业实践教学体系改革,搭建高水平校内实践平台,建设稳定的校外实习基地,建设实践教学信息与管理平台,实践教学手段与方法改革,提高学生创新实践能力。对提高毕业生就业率与就业质量,培养能够适应和支撑纺织产业发展、具有创新实践能力的高素质工程技术人才具有重要的应用与推广价值。 关键词 材料科学与工程专业 综合实践教学 平台 建设 创新 目前,我国高等教育还存在的教学计划、教学方法、仪器设备和师资队伍与学生实践能力培养不相适应,致使大学毕业生缺乏解决实际工程问题的能力,远远满足不了我国能将科技成果及时转化为物质产品和为现实生产服务的技术型人才的要求。本研究是在材料科学与工程专业专业“科研促教学,教与研相长”的办学思路指导下,依托学科在纤维材料的特色优势和资源,突出纤维材料特色,建设高水平综合实践教学平台,对提高毕业生就业率与就业质量,培养能够适应和支撑纺织产业发展、具有创新实践能力的高素质工程技术人才具有重要的应用与推广价值。 1 专业实践教学体系改革 对实验课程进行整合,构建起“一个贯穿、两种模式、三个载体、四个模块”的实验教学体系。“一个贯穿”即学生四年实验教学不断线。“两种模式”即将学生按研究型和工程应用型两种培养模式分别进行培养。“三个载体”即实验教学通过实验中心、产学研实践基地、课题实验室”三个实验载体完成。“四个模块”即基础实验模块、专业实践模块、综合实验模块、创新性实践技能分类教学模块。创新性实践技能分类教学模块要按照研究型和工程应用型两种类型分别进行,研究型方向的学生在学校教师的指导下开展毕业论文的研究,工程应用型方向学校到企业开展在岗实习,并在企业和学校导师的共同指导下完成毕业设计。 2 搭建高水平校内实践平台 通过校企合作,在企业专家和技术人员的参与和指导下,加强校内实践教学环境建设,增加教学仪器和工程实训设备,购置的仪器设备向教学倾斜,专业实践教学平台与校内仿真实训基地的角色整合,在专业实践教学平台基础上,购置了PET /PA仿真聚合装置、纺丝机等小型设备,进行了实验室环境的仿真改造。实现校内实验与企业生产检验零距离、校内工程实训环境与工业生产环境零距离。在培养学生实践能力的同时,还可以为企业新产品开发服务,最重要的还是可以开设更多的综合性、设计性、研究性、创新性实验,强调理论在实践应用中的相关性和综合性,引导和激发学生科学研究的兴趣,重视学生创新能力的培养。 3 建设稳定的校外实习基地 加强校企合作,建设稳定的校外实习基地。与国内有影响力的化纤企业签订产学研合作协议,通过开展产学研合作项目,可将校企合作贯穿到整个实践教学过程中,充分发挥校企双方人才、资源以及科研各自的优势,构建适应社会发展需求的产、学、研紧密结合的先进技术信息平台,在人才培养、项目开发、成果推广等方面实现“无缝对接”,实现资源共享、优势互补,促进校企共赢,共同实现“可持续发展”。树立以“面向企业为主”的基本指导思想,形成几个或十几个长期合作和联合培养的产学研联合体,使学校的人才培养目标明确,针对性强证。在校企联合培养人才过程中,进一步强化人才培养的“两出、两进”,即学生走出校门深入化纤企业现场学习、实习、实践,教师走出校门深入企业进行研究和实践;把化纤企业中具有丰富实践经验的资深人士请进学校讲学,把企业先进技术、设备和生产中的问题引进学校,建立校企联合实验室和研发中心。 4 建设实践教学信息与管理平台 将实验室资源从新整合,依照功能重新设置;安装了门禁系统,具有实验室开放预约登记等管理功能,学生刷卡可以进入实验室自主开展实验;建立了实验教学网站,学生可以网上浏览实践教学资源。开展基于实验过程的多样化教学方法改革,充分利用多媒体教学平台,并加强师生互动交流。 5 实践教学手段与方法改革 (1)通过验证实验,加强学生对化学纤维的基本知识和基本原理的理解。在《化纤工艺实验》中开设验证实验,加强学生对化学纤维的基本知识和基本原理的理解,并不断改革教学方法,增强立体教学。广泛使用电脑多媒体课件讲解实验,重要的基本操作均有教学录像在课程网站上,体现了立体、形象的教学效果。例如声速法测纤维取向度和模量、纤维拉伸试验及纤维切片和摄影等均有录像进行讲解,学生可以在课前、课中和课后观看,提高学生操作水平和对实验内容的充分理解与掌握。(2)通过综合纺丝实验,实施案例教学,开设设计性、综合性和选作实验,提高学生实践能力。开设让学生自己动手的设计性、综合性实验,突出实践环节教学的作用,培养学生的工程实践能力与创新能力。这种大型工艺实验是生产全过程的一种模拟,学生可以在各个环节上亲自动手;此外,课程网站上有企业生产现场影视片,可以体验和真正理解理论课上所讲的化学纤维成形加工技术,对于完善学生的知识结构和培养学生的工程实践能力起了很好的作用。(3)通过开放实验室与课外科技创新活动,激发学生的学习兴趣,促进学生创新能力的培养。近五年来本科生积极参加科研活动和参加课外科技活动,36人次获得各级奖励。材料专业70%的同学报名参加了材料科学研究会,50%的本科生(大二至大四)被分配到16个材料学科创新科研团队及研究小组,17人次获得部级、省部级等各级、各类的创新大赛奖项。在本科生教学中营造了一个良好的学术氛围。在学生科技作品竞赛活动中,课程组老师指导学生7人次获得各级奖励。 6 结语 材料科学与工程专业专业通过不断改革,实现了校内实验与实训信息化管理,学生凭卡可网上预约、进入实验室、自主实验;实现了校内实验与企业生产检验零距离、校内工程实训环境与工业生产环境零距离;强化了综合性、设计性、研究性、创新性实验,引导和激发学生科学研究的兴趣;强化了人才培养的“两出、两进”,学生、教师走进企业学习实践、企业的工程师和管理人才请进学校,实现校企互动,在材料、纺织、化纤工业专门人才的培养中起到了重要作用。 基金项目:天津市教育科学“十二五”规划立项课题(HE4009);天津市普通高等学校本科教学质量与教学改革研究计划(B01-0804) 材料科学与工程论文:材料科学与工程学院人才培养方案修订及改革初探 摘 要: 在分析总结国内外材料科学与工程专业人才培养模式和方案的基础上,结合江苏大学本科培养计划修订的要求和材料科学与工程学科发展的特点,学院对专业人才培养方案进行了全面修订,在拓宽学科基础平台、增大选修课比例、强化实践教育、鼓励自主学习、推进国际化等方面进行了改革尝试。 关键词: 人才培养方案 材料科学与工程学院 主案修订 专业人才培养目标和人才培养模式改革的研究是一项长期的、不断探索的、永恒的课题,为了深化学校人才培养模式改革,促进教学质量的不断提高,实现学校培养人才的总体目标,有必要不断探索人才培养方案的改革,以适应社会的发展,更好地培养人才,服务社会。 材料科学与工程学院遵照江苏大学《关于制定2012版人才培养方案的指导意见》,认真梳理学院现行人才培养方案,在广泛调研的基础上,以培养“重基础理论、重创新精神、强实践技能、强综合素质”的应用型创新人才为目标,探索科学合理的满足学生多元化需求的人才培养体系。 一、现状分析 材料科学与工程学院现行人才培养方案为2006年修订,随着本科教育的发展和社会对人才要求的逐步提高,尤其是材料科学与工程学科的迅速发展,现行人才培养方案已经不能满足社会对人才提出的“知识面广、知识结构科学,创新意识、创新思维、创新能力和实践较强”的要求。存在的主要问题有: 1.现有专业划分很细:不能满足知识面广的要求,也不能反映大材料的特点及社会对材料类人才的需求,有的学生完成了四年的学业,却连对大材料方面的科普知识都不是很了解。 2.课程设置上不能有效衔接,有些课程重复性较大,不同的课程却介绍了部分相同的内容,造成课时的浪费;有些课程由于前序课程没有开或者开设时间不合适,造成学生听不懂或者很难听懂。 3.在“重实践”方面有所欠缺,材料类相关专业属于工科专业,实践性很强,要求在学习过程中安排大量的实验、实践环节,目前的状况还远远达不到要求,以致部分学生到了工作岗位,很难快速适应工作。 4.创新能力培养方面还有待改进,目前采用的授课方式大多是课堂讲课式教学,老师讲,学生听,部分课程设置了讨论环节,这种方式与国外授课方式差距很大,不能有效培养学生的自学能力,尤其对创新能力培养极不利。 5.国际化程度不够高,一方面体现在全英文课程及双语课程的建设方面,另一方面体现在授课方式方面。现行培养计划中以双语课程为主,全英文课程建设情况较差,分析其可能的原因,一方面是师资力量薄弱,另一方面是重视程度不够,部分教师有畏难情绪。 二、修订的目标 江苏大学提出的人才培养计划修订的指导思想是:牢固确立“一切为了学生”和“为了一切学生”的办学理念,以《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《江苏省中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》为引导,深刻领会“建设人力资源强国”和“创新型国家”对高等教育提出的新要求、新挑战;认真总结在实施“卓越工程师教育培养计划”等教育改革实践中形成的新理念、新举措;准确把握高等教育在下一轮大众化、多元化、国际化和特色化发展进程中,本科人才培养工作的新坐标、新路径;全力构建融合队伍、学科、专业、课程、实验室和实习基地建设系列成果,彰显学校办学特色的本科教育教学新体系、新方案。 具体到材料科学与工程学院,我们的指导思想是:适应社会对复合型、开放型人才的需求,适应现代科学技术不断分化,又不断综合的新特点。拓宽知识面,优化专业知识结构,培养具有较强学习能力、适应能力、创新精神和实践能力的工程应用型人才。修订的目标与内容是:平台拓宽,总学时缩减,选修增加,方向明确,实践优化,着力于学生工程应用能力的培养。 三、具体做法 1.广泛调研,理清思路。 通过走访、网上调查等方法进行国内外广泛调研,如高分子材料工程专业利用高访教师及网上调研的方式,对包括剑桥大学、牛津大学在内的英国材料专业前17名高校和包括麻省理工学院、伊利诺伊大学香槟分校在内的美国材料专业前18名高校,以及国内吉林大学、四川大学、山东大学等著名高校进行调研,结果发现:由于原来的基础和特色不同,各高校材料类专业的改革思路和立足点各有千秋。一种是全材料科学与工程的教学模式,不分专业,是通才教育;一种是专才教育,从学科基础知识到专业方向、课程设置的安排,基本上按照原来的专业教学计划来培养。大部分学校对材料类各专业的培养计划在逐步改革。改革碰到的问题很多,难度也很大,关键是对于学科内涵的理解和对人才培养目标的把握和定位。 根据各方面因素的综合分析,我校材料类各专业培养目标的定位是培养工程应用创新型高级人才,其内涵是知识面宽、知识结构科学,创新意识、创新思维和创新能力较强。 2.拓宽学科基础平台,培养宽口径专业人才。 中国工程院和科学院在中国材料发展现状及迈入新世纪对策的咨询报告中指出:“我国培养的本科生专业过窄,具体的生产知识,甚至操作知识过多过细;专业课过多,不利于加强基础和科学技术发展新知识的接受……”最近几年的研究生面试暴露了这些问题,材料类专业的学生对大材料方面的科普知识都不是很了解。经过四年的学习,材料类专业的学生对材料科学与工程学科没有一个宏观的认识、系统的概念和本质的理解,甚至对自己本专业也是如此。国际上早就兴起了实施MSE(Materials Scienceand Engineering,简称MSE)素质教育的热潮,不断进行教学改革。MSE大学科一体化素质教育是必然趋势。 各个专业在新一轮人才培养计划修订过程中,充分体现了MSE素质教育的思想和理念,打破了专业壁垒,拓宽了学科基础平台,设置了材料科学基础、材料科学研究方法、材料测试方法、材料物理性能、材料力学性能、材料分析化学等平台课程,主要目的是培养学生的MSE素质。 3.增加选修课比例,加大学生自主选择权。 《科学时报》2011年有一篇题为“选修课比重是真正大学的首要标志”的文章,作者认为:就中国当下体制的学校而言,真正大学的首要标志应该是选修课比重的高低[1]。我们认为,提高选修课比例正是MSE素质教育必需的,文中提到的60%的比例很高,当然,计算方法可能有差异,但是,加大选修课比重对于引导和培养学生的自主学习和终身学习能力确实是非常重要的,这也是教学计划修订的一个要求。为此,各个专业在课程设置上均增加了选修课的比例,比如,无机非金属材料工程由13.7%提高到26.8%,复合材料工程专业由13.8%提高到30%等。同时,根据信息时展的特点和学校的要求,我们还增设了网络选修课模块,在专业方向选修课中统一增设网络选修课,利用信息化平台,通过网上授课、网上学习和网上测试等方法,使学生学习的灵活性、自主性增强。 4.强化实践教育,培养学生创新能力。 实践教学是指直接培养学生专业能力和创新能力的课程和活动,它是教学体系中一个极其重要的组成部分,是不可忽视的教学环节。材料类相关专业属于工科专业,实践性很强,要求在学习过程中安排大量的实验、实践环节。各个专业均充分认识到实践教育对培养和发展学生能力具有不可替代的作用,教学计划的修订必须进一步强化实践教育。在原有的基础上均不同程度地增加了实践环节。如金属材料工程专业通过减少专业课程的实验学时,按专业方向独立设置专业综合实验课程,增加课外实践训练和按专业方向设置综合课程设计的方式强化实践环节。冶金工程专业增设“冶金工程实验技术”综合实践课程。要求学生在教师的指导下通过相关文献资料的阅读理解自主提出实验方案,完成材料设计、熔炼、浇铸、加工、检测等实验内容,全面掌握金属材料制备的相关知识和技能。在现有的实践环节上调整实践内容,比如专业讲座,由目前主要有学校老师逐步调整为聘请大型企业的厂长、高工等介绍最新的工艺和技术及发展趋势。材料成型及控制工程专业通过增加金属材料综合性实验、课外实践活动的形式提高实践环节的比重,同时根据专业特点,通过举办铸造工艺设计大赛和国际焊接工程师培训的方式为学生的课外实践活动搭建平台,增强学生的创新意识和创新能力。无机非金属材料工程专业强调学生科技创新能力的培养,实践环节多层次、系统化。将学生的自主实践纳入培养体系,增设“课外实践活动”的环节。增设“专业技能提高训练”课程,面向成绩较好的学生,以研究型学习为主。拟根据实验室的容量限定人数,也可与创新性实验相结合。通过此方式,不仅强化实践环节,而且与创新能力培养相结合,有利于因材施教,增强学生的创新意识和创新能力。 5.改变教学思路,推进教育国际化。 启迪学生的创新思维,不仅要培养分析和解决问题的能力,更重要的是培养发现和提出问题的能力。创新素质的培养,涉及很多方面,其中教学方法很重要。一般来说,研究性教与学的特征有:问题性、过程性、互动性、独立性、参与性和开放性等方面[2]。我们在课程教学的各个环节进行了探索,实施研究性教学,主要包括以学生为主体的课堂讨论、互动式问题性的启发激疑、开放性综合作业小论文、供讨论的课后思考题等教学环节。结合国内外很多高校的做法,在新生入学的第一学期设置了专业导论课或新生导论课,由相关专业资深教授给学生上课,使学生在入学后很快能接触到本专业最新的前沿知识,激发学习激情。同时,在授课方式上,除了课堂教学外,还设了一个学分的课外实践环节,通过查阅资料、课外分组讨论等多种形式完成课堂上留下的作业,培养学生的自主学习能力。在其他课程的教学过程中,也对授课老师提出要求,通过实施激疑—启发式教学方法,提高学生的学习兴趣,增强学习效果。 材料学科的发展速度很快,科技成果日新月异,科技人才辈出,近几年,学院引进了多名海外博士或有海外经历的老师,充分利用这个优势,各个专业均开设了两门双语课程和一门全英文课程。如高分子材料工程专业从英国克兰菲尔德大学全职引进的教授为学生开设了《仿生材料及仿生原理》全英语课。无机非金属材料工程专业由海归博士为学生开设了《材料导论》全英文课程。 四、结语 《国家中长期教育改革和发展规划纲要》(2010-2020)提出要更新人才培养观念,创新人才培养模式。遵循教育规律和人才成长规律,深化教育教学改革,创新教育教学方法,探索多种培养方式,形成各类人才辈出、拔尖创新人才不断涌现的局面。人才培养模式的改革是一项系统工程,需要在实践中不断摸索、不断学习、不断提高。人才培养质量的提高除了依赖科学的人才培养方案外,如何贯彻、实施人才培养方案也是关键。 材料科学与工程论文:材料科学与工程专业《流体力学》课堂教学改革初探 摘要:根据材料科学与工程专业的课程设置与流体力学课程内容的特点,结合本专业的教学实践与教学现状,从改革教学方法、提升教学效率等方面对适合于本专业流体力学教学改革进行了探讨。指出通过提高课堂教学效率、重视工程实践等策略,充分激发学生对本课程的学习兴趣,优化学习效果。 关键词:材料科学与工程专业;流体力学教学;实验教学 流体力学是一门研究流体的受力与运动规律的严密科学,是一门材料科学与工程专业中理论性和实践性都较强的专业基础课程。在流体力学的教学过程中,涉及到的数学公式很多,过程较为复杂。历年来,学生们普遍认为流体力学课程枯燥无味,难以学懂,兴趣不大,导致教学效果较差。分析材料科学与工程专业现状可知,目前,该课程体系教学中存在着较大弊端:一方面,太偏重于数学推导与公式的理解,忽视了课程理论的物理意义与工程应用的有效结合;另一方面,忽视了课程的基础作用,片面强调课程的专业性。为此,本文结合材料科学与工程专业的课程设置,对课程的教学环节进行了改革探索。课堂教学是提升学生认知的重要手段。笔者认为可以从以下几个方面来提高流体力学的教学质量。 一、优化教学内容 纵观材料科学与工程专业的流体力学课程体系,可将之分为基本理论知识、基本应用、实验部分、与其他学科的交叉内容、工程实际应用等方面。在教学过程中,笔者认为采用模块化教学方式能够达到较好的效果。所谓模块化教学是指根据学科或专业的不同需求选择学习内容,将每个内容或环节定义为模块。每个模块的目标明确,针对性强,而且学时数相对较少,容易提高学生的学习效率。当然,各个模块之间并不是孤立的,在教学实施过程中,模块是相对独立的,但从课程的整体架构上来说又是有机关联的,步步为营,内容丰富,难度螺旋式上升,使整个流体力学课程具有较强的系统性和完整性。目前,国内材料科学与工程专业的流体力学课程体系基本按照如下形式贯穿:流体静力学理想流体运动动力学实际流体运动:一元流体相似理论泵与风机。每部分的研究方法较为统一,所形成的体系由简到繁、由易到难,并且很容易实现模块化处理。例如在讲授流体运动学基础、动力学基础时,可以先从实际流体流动的基本方程入手,使学生在本门课程开始就接触到流体动力学的总的轮廓和最基本的理论方程,后面的理想流体动力学及一元流体动力学问题作为其特殊情况处理,将理想流体、一元流动的条件代入有关方程,即可得到理想流体、一元流动的动力学方程。建立的这种模块体系具有由一般到特殊的特点,条理清楚。这样一来,教师在讲完一般形式的方程组后再来讲具体一元流体动力学及理想流体动力学问题,就可略去大量的公式推导过程,节省了大量的课时,内容组织层次感较强,讲起来重点更突出,教学过程却相对简化。 二、更新教材结构 同时,考虑到材料科学与工程专业的特色与应用范畴,非常有必要对教材内容进行优化处理,根据材料科学与工程的课堂要求,淡化一些理论推导过程,以工程应用为根本。从学生的学习规律来看,一般学生刚学习课程的时候积极性和重视程度都比较高,在学习时花费时间较长,但随着课堂内容的推进,学生们的兴趣减弱,教学内容和教学方法的改革与优化势在必行。材料科学与工程专业的流体力学课程内容并不包括本领域的全部专业知识,主要讲授流体流动的基本原理与基本思路,并侧重于工程应用。因此,教材的选取要更具科学性,要根据专业特点和需要,结合学生兴趣与学习层次,有针对性地选取讲义,教材要更侧重于基本原理与基本公式的讲述与应用,做到简单易懂,实用性较强。 三、激发学习兴趣 在流体力学教学的开始,教师就应该紧紧抓住学生们的学习兴趣,在紧扣教学计划的基础上,以当前热点问题为引导,充分调动学生们的学习积极性。因此,在流体力学教学的过程中,如何将教学内容与工程实践相结合,与热点问题相结合,激发学生的学习兴趣是提升教学效果的重要措施之一。比如在给学生上绪论课的时候,可以通过一些生动的图片、视频、动画给学生形象地展示大自然与人类生活密切相关的流体力学现象,增强学生对流体力学的感性认识与兴趣,如汽车为什么要做成流线型的;高尔夫球为什么在表面有很多坑;火箭为什么能够上天;海岸为什么是弧形;战斗机为什么头部是尖的等。这些问题是日常生活中经常见到的,通过这些问题的设计与引导,可以让学生们知道本课程的主要学习目标是什么,能解决什么样的实际问题,让学生们带着疑问和兴趣去学习,效果将事半功倍。 四、改革教学手段 目前,流体力学教学过程中教学手段较为丰富,但仍以板书和多媒体教学两种方法为主。更多采用“多媒体为主,板书为辅”的方法。多媒体教学较为直观、形象,所传输的信息量巨大。同时,伴随着信息网络化大形势的进一步深化,网络电子资源更加丰富,这样大大缩短了教师们的备课时间。但这种方式也有不足之处,最主要表现在多媒体授课速度偏快,学生尚未形成知识结构体系就一带而过,课堂上考虑的时间不足,很难形成师生之间的互动。相对而言,板书备课时间较长,课堂上书写时间也较长,对于一些较难理解的内容,可以给学生们足够的思考空间,并在课堂上按照既定授课思路进行,这样能够涵盖较为琐碎的知识点,易于形成师生间的“一问一答”式的互动关系。因此,在流体力学授课过程中宜采用二者结合的方式,对于系统性较差的知识点来说采用多媒体方式,而对于重点、难点内容则主要采用板书的形式,真正做到对该知识点的侧重讲解,疏而不漏。只有这样才能使学生对课程既有充足的知识量,又有重点突出,进而提高学生的学习效率。 五、重视实验与工程教学 流体力学课是一门与工程实践结合紧密的学科。因此,在课程开展的过程中应该对实验课与工程教学进行重点关注。实验教学目前可以分为演示型和验证型,但教学方法单一,限制了学生分析问题、解决问题的能力;同时,由于长期以来实验教学从属于理论教学,实验教学与工程教学的课程建设与发展受到了严重制约。因此非常有必要对实验与工程教学进行改革来适应目前高校的培养模式。首先,实验与工程教学要注重同专业知识相结合。传统的实验教学较多适用于试验台环境下,是国家根据课程规划以及人才的知识结构需要设立的,这严重阻碍了学生们与工程实践的有效沟通,因此,可以针对学生所学专业逐步设立既符合本专业又具有工程背景的可操作性较强的实验项目,用以适应学生对专业领域知识的理解与创新需求。其次,有效利用高校科研优势,促进实验与工程教学的发展。以学科为依托,实现科研与教学互补,将科研成果引入实验教学,这样可以开阔学生视野,激发学生的创新思维。第三,实现基础实验与个性实验的互补。在基础实验训练的基础上,开展一些更具有研究性和综合性的实验,这样对理论知识的学习有一个较为有利的补充,同时也可以锻炼学生们实验设计、整体规划的能力,积极调动学生们的学习积极性。 材料科学与工程论文:基于材料科学与工程专业特色的课程设置方案实践与探讨 摘 要 针对材料科学与工程专业涵盖面广及交叉性、实践性和应用性强的特点,结合发达国家在专业课程设置方面的经验,提出模块化及有针对性地加强选修课、强化实践环节等课程设置思路,取得良好的教学效果。 关键词 课程设置;材料科学与工程专业;实践教学 1 引言 作为人类文明和社会进步的重要标志,材料科学技术在经济和社会发展中扮演着越来越重要的角色,并与能源、信息技术构成现代科技的三大支柱。高等学校材料科学与工程专业教育在肩负着为国家和社会培养材料类高级专业科技人才的历史使命的同时,也面临着材料科学技术迅猛发展带来的一系列问题和挑战[1]。在材料科学与工程专业高等教育快速发展的今天,探索出符合材料科学与工程专业特色的课程设置体系和方案,是材料科学与工程高等教育的重要任务和目标。本文在分析和总结材料科学与工程专业发展历程及特点的基础之上,提出了符合材料科学与工程专业特色的课程设置方案,为材料科学与工程专业高等教育和改革提供有益的尝试。 众所周知,虽然材料的使用和研究已有非常悠久的历史,但真正将“材料科学与工程”作为一个独立的专业和学科进行人才培养和教育还仅始于20世纪60年代[2]。我国材料科学与工程专业教育经历了由借鉴苏联模式进行严格的专业教育到逐渐学习欧美系统的学科教育的发展历程[3]。从新中国成立到20世纪90年代后期,我国已有144所高校设有材料类专业,涵盖的专业有硅酸盐工程、无机非金属材料、建筑材料、电子材料及元器件、钢铁冶金、有色冶金、粉末冶金、金属材料及热处理、腐蚀与防护、水泥、玻璃、陶瓷、高分子材料、高分子化工、塑料工程、橡胶工程、化学纤维、复合材料、材料物理、材料化学等20余个[4]。严格按照材料的专业方向进行人才培养的缺点是:专业划分过细,基础知识相对薄弱,毕业生就业面窄,工作适应能力差[5]。 为了克服上述缺点,教育部于1998年在“重基础、宽口径”的指导思想下,对材料类本科专业目录进行了调整,将上述20余个专业合并为冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、材料物理、材料化学等6个专业,并同时在一级学科专业目录材料科学与工程下进行招生[6]。目前我国设有材料类专业的各高等学校均在此次专业目录调整基础之上更新培养方案和教学内容,并结合自身学科的优势和特色、国家及地区经济发展需求等,确立自身的优势学科方向。截止2009年7月,我国具有材料类二级学科的普通高校已有415所,绝大多数“211工程”大学都设置了材料类专业,可以说我国材料科学与工程专业高等教育正处于蓬勃发展的关键时期[7]。 2 国内外高校材料科学与工程专业课程设置情况对比 目前,我国各高校材料科学与工程专业大多按照教育部颁布的《普通高等学校本科专业目录》以及《普通高等学校本科专业设置规定》等文件的要求,构建了以公共基础课、专业基础课、专业课和选修课为主的模块化的课程设置体系[7]。其中,公共基础课(包括外语、数学、人文及社会科学、物理、化学等专业平台课程等)按材料科学与工程一级学科所必需的公共基础知识进行设置,约占全部课程的50%;专业基础课按材料科学与工程二级学科进行设置,占全部课程的20%~35%;专业课及选修课则按二级学科以及各高校设置的专业方向和办学特色进行设置,约占全部课程的15%~20%。 和上述我国材料科学与工程专业的课程设置方式相比,国外发达国家对材料专业的课程体系没有设置统一的规定,各高校可以根据自己的学科发展方向和特色等灵活地进行课程体系设置,并体现出特色鲜明、注重交叉学科人才的培养、课程设置涉及面广和突出实践能力培养等特点。 1)突出特色。国外各高校可以根据学科发展方向和特色有侧重地进行课程设置,如美国宾夕法尼亚大学材料科学与工程系在纳米材料和生物材料领域的研究工作相当出色,因此该校在本科生教学计划及课程设置中突出了纳米材料和生物材料等相关课程及最新研究进展。 2)注重交叉学科人才的培养。国外各知名高校大多设置了多层次的课程体系以满足不同学生对知识结构要求的差异,在培养计划中除设置材料学科的主要课程,还可以引导学生学习相关交叉学科的优秀课程,如生物学、化学、经济学、管理学等,从而为将来打算从事生物、医药、经济、法律、工商管理等领域工作的学生打下基础。 3)课程设置涉及面广。国外各高校均对理工科学生要求有相当的人文知识背景以及交叉学科的相关知识,很多学校都安排了大量的选修课供学生选修,特别是材料科学与相关学科以及社会科学的交叉课程,如与生物、医药、环境、电子工程、化学工程、土木工程等理工技术学科的交叉课程,以及与经济、法律、艺术、财务、管理等人文社会学科的交叉课程。 4)注重实践教学环节的设计和安排。如英国牛津大学材料系的课程设置,从一年级开始到四年级,每个学年均安排了工矿企业的参观或实习,二年级时就要求有6~8周的工业实习。同时,实验教学时间也非常充足,一年级每周有5~6小时的实验教学安排,二年级则安排了15~18小时的实验教学。另外,国外很多大学均安排了四年级两个学期的时间进行毕业设计或毕业论文撰写[8-10]。 3 材料科学与工程专业的特点及对应的课程设置思路 作为一个蓬勃发展的专业,材料科学与工程专业已表现出如下特点,并对课程体系设置改革带来了重要启示。 专业涵盖面广与模块化的课程设置 如上所述,材料科学与工程专业涵盖了冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料工程、材料物理和材料化学等6个二级学科,其中每一个二级学科又包含若干专业方向。学科涵盖范围广与专业教育的系统性要求材料科学与工程专业高等教育在贯彻教育部“重基础、宽口径”指导思想、强化基础理论知识学习的同时,也应考虑到各二级学科及专业方向的特色,使学生在拓宽知识面和就业口径的同时,也能完整、系统地掌握自身专业方向的理论体系和精髓,从而在苏联严格的专业教育模式和欧美系统的学科教育模式之间找到平衡点,解决目前材料科学与工程专业教育中存在的广度与深度之间的矛盾。 考虑到材料科学与工程专业教育中存在的上述矛盾,昆明理工大学从2004年开始对材料科学与工程专业培养方案进行改革和调整,不仅强化了公共基础课和学科基础课的基础地位,而且有针对性地提出了专业模块课的概念,即在夯实学科基础的同时,为满足各二级学科方向的特色、知识结构的系统性、完整性以及专业教育深度的要求,设置了金属材料工程、无机非金属材料工程等方向的模块课。通过模块课的设置,使学生能够系统掌握所学专业方向的知识结构和框架,深入地理解本专业方向的特点和精髓,从而在满足教育部提出的“重基础、宽口径”的指导思想的同时,也能够系统深入地掌握本专业的知识和技能,解决目前材料科学与工程专业教育中存在的学科涵盖范围广与专业特色教育系统性和深度之间的矛盾。 学科交叉性强与有针对性的选修课设置 材料科学与工程学科是一门涉及材料科学、物理学、化学、工程科学以及计算科学的综合性交叉学科,随着科学技术的进步和发展,各个学科之间相互渗透、交叉、复合的程度越来越深,分界线则越来越模糊,新的材料领域层出不穷并不断发展。材料科学与工程学科交叉性强的特点要求在进行课程设置时,应有针对性地在材料物理、材料化学、材料工程技术以及计算材料科学等领域开设相应课程,弥补由于学科交叉性强而带来的某些学科领域的空白,进而引导学生的兴趣,开阔学生的视野。 基于此,昆明理工大学材料科学与工程专业自2004年起就选择在相关教学和科研领域具有丰富实践经验的教师,有针对性地在材料科学与物理学、化学、计算科学、生物科学、能源科学技术等学科领域之间开设生物材料、能源材料、纳米材料、复合材料、计算材料学、材料物理、材料化学等选修课程,利用这些课程的开设填补材料科学与其他相关学科领域之间的空白,使学生掌握材料与其他学科交叉领域的知识,有目的地引导学生的学习兴趣,从而适应材料科学与工程学科交叉性强的特点。 实践性、应用性强及对应的培养方案改革 材料科学与工程专业同样是一门实践性、应用性很强的专业,只有材料科学的基础知识、基本理论在实践中得到灵活应用,才能体现出学科的真正价值,而且无论传统材料、新兴材料的生产、制备和整个使用过程,均和实际密切联系。因此,在本专业学生的整个培养过程中均应强调知识的灵活运用能力、动手能力、工程实践能力和创新能力的培养。 针对材料科学与工程学科实践性和应用性强并强调知识灵活运用的特点,昆明理工大学自2004年起即有针对性地对实践性教学环节进行了改革,降低了重复性、演示性实验教学环节的比例,提高了探索性、研究性实验教学环节的比例,充分调动学生的积极性、主动性,增强学生对专业的兴趣与学习热情,培养学生的科研方法及分析问题与解决问题的能力。在毕业设计论文改革环节中,积极引导学有余力的学生提前进入导师课题组,鼓励学生参与各类创新、创业大赛,并将其作为毕业设计成绩的一部分,从时间上、制度上保证了毕业设计的质量,使其成为学生灵活运用所学知识进行创新活动的重要环节。在学生实习环节,学院充分利用和挖掘一切资源,与一些科研院所、厂矿企业等合作,共同建立产学研实习基地,使其成为学生了解实际生产情况、综合运用所学知识的场所和日后顺利走向社会的桥梁与纽带。 4 课程设置方案实例 通过学习和借鉴国外大学在材料科学与工程专业课程设置方面的成功经验。与此同时,针对材料学科专业涵盖面广,交叉性、应用性和实践性强的特点,昆明理工大学自2004年起就结合上述学科特点,对材料科学与工程专业本科生培养方案进行了调整和改革,调整后的课程设置体系如表1所示。调整后的课程设置体系不仅符合教育部提出的“重基础、宽口径”的指导思想,而且通过专业模块课的设置较,好地体现了材料科学与工程学科各专业方向对专业教育系统性的要求,而有针对性的任选课的开设则很好地填补了材料学科与其他学科交叉领域的空白。除此之外,还对实践教学环节的形式进行了改革,在认识实习、生产实习和毕业设计环节中突出学生灵活运用知识解决实际问题的能力和创新能力的培养和提高。 5 课程设置方案改革效果 通过上述课程体系改革和实践,昆明理工大学材料科学与工程各专业方向本科毕业生综合素质显著改善,考取研究生比例和就业率均显著提高。根据近年来毕业生就业后的跟踪调查,用人单位普遍认为昆明理工大学材料科学与工程专业毕业生基础知识、专业技能扎实,适应能力、创新能力、分析解决问题的能力强。一批优秀毕业生已经成为国内高校、科研院所及企事业单位的业务骨干和中坚力量,受到了社会的高度评价。学生在参与各类科技创新竞赛中屡获佳绩,已获得获第六届中国青少年科技创新奖一项,第十一届全国大学生课外学术科技作品竞赛三等奖一项,云南省首届大学生“创业计划”大赛金奖一项。 在今后的教学改革和实践活动中,将继续密切结合材料科学与工程专业的特色,不断更新培养方案,为蓬勃发展的材料科学与工程专业高等教育做出新的贡献。 材料科学与工程论文:材料科学与工程专业创新人才培养模式下的专业课程体系构建 摘要:本文针对材料科学与工程专业课程体系建设中存在的问题,从自身实际出发,以专业优秀课程群、专题选修课群、工程实践课程群构建了应用复合型创新人才的课程体系,全方位培养学生创新能力。 关键词:材料科学与工程专业;培养模式;课程体系;创新人才 面对21世纪的挑战,如何加强学生创新能力的培养,已成为我国当前高等教育改革的重要课题。随着社会经济发展和科学进步的需要,多学科已交叉渗透到与材料制备、结构、性质和应用各个领域。在科学技术高速发展,各种材料不断创新涌现,产业化的背景下,材料科学与工程专业以“宽专业、厚基础、高素质、重实践、强能力”原则,深化改革“材料工程应用复合型专业创新人才”培养方案,突破专业个性培养模式的约束。精心设计课程体系是实施创新教育的关键,是培养具有创新能力人才的优秀环节,也是培养复合型人才的最有效途径之一。目前,“大材料”学科相互交叉渗透融合已成共识,专业课程却内容相对陈旧,逻辑和结构衔接不够紧密;设计性、综合性、创新性、开放性实验相对较少,支持专业培养目标的力度不够等问题日益凸显。在此背景下,本专业以材料的材料制备/加工、组织结构/成分、性能、应用四个要素及其相互关系为基础,构建专业优秀课程群、专题选修课群、工程实践课程群为基本框架的课程体系。 一、整合课程内容,构建专业优秀课程群 材料科学与工程专业培养计划从2007年开始,以全面系统的知识学习和综合思考能力培养为主,以材料制备/加工、组织结构/成分、性能及应用等四要素及其关系构成的材料学科共同基础知识作为重要的教学内容,构筑了“理论教学、实践教学、科学研究三个维度基本框架的新型课程教学体系”。目前,贵州大学材料科学与工程专业设置了“金属材料”、“材料压力加工”方向课程。为了满足“宽专业、厚基础、高素质、重实践、强能力”的培养目标,材料科学与工程专业按金属材料、材料压力加工二个方向的共同的或相近的学科基础、科学内涵、研究方法与研究设备,设计专业优秀课程群,体现“大材料”学科共同的知识体系。如《固态相变》与《热处理工艺学》整合成《热处理原理及工艺》,《材料分析方法》与《材料物理性能》整合成《材料现代研究方法》,融入CAD、Origin、Matlab等软件组建新《计算机在材料中的应用》课程等;构建6~8门具有基础性、系统性、发展性特点的“专业优秀课程群”(图1)。专业优秀课程群以材料科学基础作为主线,安排各门课的教学内容,既相互衔接、循序渐进,又各有侧重、特点突出。便于学生学习材料共性规律,掌握有关材料及其关系构成的材料学科共同基础知识。鼓励教师把科研项目涉及优秀课程相关的基础原理理论引入课堂教学,帮助学生树立完整、基本的知识观念,最大限度地拓展学生的知识结构,是培养应用复合型专业人才的重要组成部分。 二、设置专题选修课群,适应学生个性发展 加强理论基础同时,适当拓宽知识面,注重培养学生适应社会多样化、复杂化的能力。根据地方经济发展需求和学生个性发展,结合材料科学进展、专业教师科研特色,本专业在培养方案个性课程模块中设置“专题选修课程群”,让学生拓宽渠道获取更多学科专业知识,各得其所、各展其长,完善学生的知识结构系统,满足学生个性发展。学生根据其兴趣、未来发展、就业需要,自主选择相关课程。具体措施是:确定3~4个重点学术方向,每一方向下设置由3~4门课程组成的专题选修课程(图2)。学生可选择进入其中一个方向学习相关专业课程,使学生在熟悉共性知识基础上,掌握一种在国内处于领先水平的材料制备及组织控制技术。从而培养学生运用宽口径专业基础知识解决具体实际问题的应变能力和素质,提高学生适应知识经济社会的能力。 三、强化工程实践课程群,培养学生创新能力 实践课程是理论教学的延续。实践课程群主要包括《综合实验》、《认识实习》、《生产实习》、《毕业实习》、《毕业论文(设计)》及《综合素质拓展》等课程。为了进一步增加实验教学的综合性、研究性、设计性、先进性,对专题实验1、2、3内容进行整合,开设《综合实验》,强化学生创新能力和实践能力。专题实验1中验证性、演示性实验设计成综合性实验;专题实验3中引入3个教师科研项目创新性实验。鼓励学生积极参加国家数学建模比赛、省级节能减排设计研究、校级SRT计划等素质拓展活动,培养学生专业素质技能和实践创新的能力。校外实习基地涵盖材料制备—过程处理—组织观察—性能测试—应用的生产流程,可以满足各种实习教学的要求。引入电化教学等改革手段,学生能在短时间内吸收消化更多学科知识,掌握专业实习重点、难点,提高了实习质量。毕业论文采用“本科导师制”,选定基地技术人员或专业老师为导师,让学生提前进入导师课题组,熟悉设备操作,以不同的企业生产问题或科研课题内容加以培养创新能力。 从自身实际出发,材料科学与工程专业构建了应用复合型创新人才的课程体系。课程体系实施是一项系统工作,不可能一蹴而就,还需强化试验平台建设、教学改革、师资建设,课程评价体系等措施,才能确保其顺利实施和有效运行。 作者简介:张晓燕(1960-),女,贵州贵阳人,教授,材料工程系主任,研究方向:有色金属材料。 材料科学与工程论文:电化教学在材料科学与工程专业生产实习教学改革中的作用 摘要:本文针对材料科学与工程专业生产实习的实践教学现状,探讨电化教学在生产实习教学改革中的作用。实践表明,电化教学有助于激发学生的实习兴趣和积极性,启迪思维,拓宽知识视野,全面提高学生的综合素质,有力地提高实习教学质量,为生产实习教学改革注入新的活力。 关键词:电化教学;材料科学与工程专业;生产实习;改革;作用 贵州大学材料科学与工程专业生产实习教学是安排在学生学习《材料科学基础》、《热处理原理及工艺》等专业基础课程后进行。然而实习内容多,概念抽象,理论性强,理解困难,常常缺乏成分-结构-性能-用途相互之间的连贯性,综合分析能力欠缺。还有实习安全责任、设备老化、生产环境、经费不足、技术更新等诸多因素,往往使得实习难以深入开展,流于形式,很容易引发学生失落心理,缺乏专业兴趣。生产实习是培养学生工程意识、创新意识和工程实践能力的不可替代实践教学环节。电化教学具有知识表达的多样性、交互科学性、反馈性、以及教学管理的开放性、灵活性等突出的特点。在这种背景下,电化教学在生产实习教学迎来了创新式发展,必将对实践教学改革有着积极的作用。 一、运用电化学教学,激发学生的实习兴趣 兴趣是对客观事物选择的态度,是积极认识某种事物或参加某种活动的心理倾向,表现出高度集中的注意力和较强的求知欲。电化教学能创设生动、形象、直观、视听结合的教学环境,以其新颖性、多样性、生动性、趣味性易吸引住学生的注意力,激发学生的学习兴趣。精心筛选学院专业教师、企业校友研究成果简介和科研项目。以形象、直观、生动的“看图识知”方式向学生介绍材料在生产、生活、社会发展中的重要性。学生通过大信息、多角度的授课模式,感受到“材料与社会生活息息相关”,树立学好材料学科的决心和信心。学生观看本专业教师研制的新型GDL-1汽车齿轮、新型GDL-2钎杆、EA4T高速重载列车车轴、大型燃油退火炉等产品制备过程图像,了解材料制备、检测、使用过程须用的知识,深刻体会新材料可以推动社会经济文明发展,科技创新生活,明确自己将从事材料领域工作必有良好的专业基础,从而激发学生对材料学科的学习兴趣和求知欲,自觉地提高了学生对实习教学内容的重视。 二、利用电化学教学,增设实习教学内容,突出重点难点 电化学教学能克服实习环节时空的局限性,将图像、文字、声音、动画等信息有机融合,形象生动、直观突出重点、难点、疑点,注重物理、化学内容有机糅合,不断优化充实实习内容。实习电化教学按照成分-结构-性能-用途主线的科学性和逻辑性,将多学科零散的知识点连贯熔融起来,化静为动,化虚为实,化远为近,化抽象为直观,由表及内,深入浅出,解释疑惑。比如在贵阳某钢厂实习钢材的制备过程以及中航集团某公司表面处理车间的化学表面处理过程时,用电化教学讲解GDL-1汽车齿轮、GDL-2钎杆、EA4T高速重载列车车轴等材料冶炼、铸造、锻打、塑性变形、热处理/表面处理、检测、使用等程序。在对应的程序里巧妙地串联产品生产、检测设备以及使用过程中的操作步骤和方法,把虚构球形化原子间的物理化学作用机理融解于组织结构、性能演变、理论分析等重点、难点内容,让人一目了然。在较短实习时间内,电化教学提供大量无法从实习过程中直接获取的知识,多学科知识贴近材料实物的生产实践,解决传统实习教学无法讲清、难以理解的重点、难点内容,更加充分地、清晰地揭示材料生产过程的本质。学生在实习中发现材料生产问题,用抽象-具体-形象的思维加以分解,逐层展示,由易到难、突出重点、剖析难点,步步深入理解多学科的有机交融统一,拓宽渠道获取更多知识。 三、利用电化教学,提高实习教学质量 电化教学使微观世界宏观化,抽象内容具体形象化,活跃了实习教学气氛,增加了实习改革教学的感染力,提高了实习效果和质量。如模拟仿真软件,演示新型GDL钢材料制备-过程处理-组织观察-性能测试的生产过程,以虚构的球形化原子来展示微观运动的特点,演绎不同成分GDL钢材料冶炼-凝固相变、塑性形变、表面化学处理等过程中相应的组织、性能演变,来理解GDL钢不同的用途要求。抽象化生动,让学生清晰地认识、分析材料设计、制备、检测、使用全过程。以材料用途为目标,微观世界宏观化、具体形象化,学生能独立地步步深入,多角度综合分析选取材料以及生产过程,有利于巩固、吸纳相关学科知识,理解材料成分-组织-性能-用途内在联系,清晰地认识材料学科的整体性、复杂性以及关联性,树立了正确的材料学科观念,培养学生用辩证唯物主义的物质运动、变化、发展的观点,合理地、系统地、创新地解决问题的能力,有效地保证实习教学改革质量和效果,也为学生将来就业、工作增添了自信心和竞争力。 四、利用电化教学,全面提高学生的素质 电化教学可以有效地培养学生的综合素质。在实习电化教学过程中,齿轮、钎杆、高速重载列车车轴等典型材料成功生产案例,潜移默化塑造学生正确的人生观、价值观、世界观。典型材料成分-组织结构-性能-用途交替对应演示,强化学生唯物辩证的工程意识,激发学生的专业兴趣,主动积极地去获取交叉学科知识和发展智力,有力地培养了学生的观察能力、思维辩证能力、分析问题能力、解决问题能力和创新能力。在中航集团公司某热处理车间实习期间,以军工企业文化熏陶塑造人,6~8位学生一组的形式参与某液压泵零件热处理工艺培训教材的动漫插图比赛,全面训练了学生用脑、眼、手的基本技能。学生触发多种感官功能后,能持久保持学习兴趣,最大限度地调动实习教学的积极性。学生十分愿意接触学习现代先进技术和知识,调动了学习材料与计算机学科知识的主动性,求知欲热情高涨,激发了他们的想象力和创造力。学生间通力合作,充分发挥聪明才智,培养了学生的团队合作与竞争创新能力。 实习电化教学改革,有效地激发了学生的实践积极性,充分发挥其主动获知的精神。学生能在短时间内掌握专业实习重点、难点,加深理解材料学科的辩证统一内在联系本质,吸收消化更多学科知识,开阔视野,发展智力,提高了实习质量。反之,有力促进电化教学在实习教学改革中创新地发展。 作者简介:李远会(1976-),男,苗族,贵州遵义人,副教授,主要研究方向:材料表面改性。 材料科学与工程论文:材料科学与工程专业加强校外实习基地的建立与建设 摘要:大学生实践教学是高等教育的重要教学环节之一,是加强学生理论联系实际、培养学生综合素质与创新意识的重要途径,在人才培养中有着其他教学方式不可替代的特殊作用。实践教学基地是促进教学与生产相结合,理论与实践相结合,培养学生动手能力和综合应用能力的重要场所。因此,明确建立校外实践基地的原则和条件,加强校外实习基地的建设和管理是提高大学生实践能力,提高实践教学质量的重要保证。 关键词:实践教学;基地建立;建设;实践教学质量 实践教学是高等院校教学的重要组成部分,是树立学生工程意识,培养学生实践能力和创新能力,提高学生综合素质的重要环节。提高实践教学质量不仅是学校师生自己的事情,还与接收实习方即实践基地的自身条件和双方配合有直接的关系。所以根据不同的实习阶段,选择适宜的实习单位是非常重要的。但是,随着招生数量的增多,办学规模的扩大,实践教学基地建设工作依然存在着建设速度慢、管理不规范、与学校结合不稳定等诸多方面的问题。如何有效地解决这些问题,是我们进一步提高人才培养质量的关键。河南理工大学材料科学与工程专业从1995年招生以来,毕业生已有近七百人之多。从用人单位的反馈信息和历届毕业设计中反映的问题来看,部分毕业生的处理现场工程的能力欠缺,这说明我们的实践教学环节比较薄弱。材料科学与工程专业实践教学除了实验室教学和工科学生共有的金工实习之外,还有结合材料专业特点安排的专业实习,包括认识实习、生产实习和毕业实习,共十周。从目前的教学计划来看,实践教学时数已占有相当大的比例。从单纯增加实践教学时数来提高大学生实践能力是不现实的。因此,要提高大学生实践能力必须从构建优秀的创新实习基地和实践教学模式,加强实习基地建设,提高毕业生的社会竞争能力和适应能力,加强其实践能力的培养,全面提高毕业生的综合素质入手。 一、校外实习基地类型 根据校外教学实习基地的基本情况和材料专业的具体实习要求,将校外实习基地分为两种类型:即短期的校外实习基地和综合型校外实习基地。短期的校外实习基地主要安排学生教学参观实习和专业认识实习,这类基地一般技术含量较高,机械化自动化程度较高,企业效益、企业文化和环境都很好。大学生参观学习这类企业能提高专业印象,稳定专业思想,加强专业学习。综合型校外实习基地主要安排学生较长期的毕业实习,学生根据自己的专长、课题研究方向或就业进行选择。 二、校外教学实习基地的建立 结合材料专业专业自身的特点,以培养学生技术应用能力和提高专业素质为主线,以经济建设社会需求和学校发展目标为依托,以行业科技和社会发展的先进水平为标准与生产、建设、管理、服务第一线相一致,充分体现规范性、先进性和实效性,实现真实或仿真的环境,形成教学、科研、生产以及技能培训和鉴定等多功能并用的实践教学基地。形成多渠道、多模式的格局。 1.建立校外教学实习基地的基本原则和条件。(1)选择实习基地首先应该能满足我们的实习要求。企业应该具备比较完整的生产设备,生产工艺流程,一定数量的生产技术人员。即应具备足够的实力和规模。(2)在生产经营类型和资源、生态等方面有区域或行业代表性,有一定的生产、开发规模和较先进的技术、管理水平,基地建设和发展基础较好。(3)基地能够选派具有相应专业技术职务的指导教师对学生进行指导,并熟悉所实习专业培养计划和实纲。(4)基地建设坚持“就近”的原则,立足本区、本市,既便于开展工作,又有利于节约经费开支。(5)部门领导有远见,重视企业技术革新,尊重知识,尊重人才,重视教育。基地的领导重视实习基地的建设;要具备实习条件和管理环境;学生能有效地参与实践活动,顺利完成教学实习计划;能帮助解决实习学生所需的食宿、劳动保护和卫生等条件。(6)通过在实习基地的实习,获得运用专业文化知识与管理知识的实践技能;满足学生获取本专业的知识技能,建立起一个宽阔的知识基础和能力培养;培养学生观察、动手、思考的能力,并能在教学实习过程中体现出学生的创新能力与创新精神。(7)形成自己的实习基地特色,使学生了解本专业的工作性质和特点,增强职业适用性。(8)基地的建立应有利于促进产、学、研相结合,有利于促进学校与基地资源共享、互惠互利、共同发展。既能满足我校相关专业学生的实践教学需求,又具备科研成果转化与推广的条件,有同我校合作的积极性。 2.实习基地性质多样化、规模多样化、行业多样化。省内外有众多的同类工厂和相关单位,包括各种性质企业、生产品种、生产规模、技术水平和经营方式等具体情况,进行分类比较,选择性质多样化、规模多样化、行业多样化的各种实习基地。我们材料专业实习基地有生产电视电脑显像管显示屏的大型高科技上市企业——中国500强的安彩集团,有全国水泥行业的龙头企业海螺集团、山水集团,有国家大型二级企业转型的股份制企业——焦作花台陶瓷有限公司,还有近期迅速兴起的不定型耐火材料的个体企业——焦作振德窑业。实习基地性质多样化。从企业性质上有国企、外企、个企;从生产规模上有大型企业、中小型企业;从生产品种和产品类型上有传统材料、特种材料或新型材料。学生在不同性质的企业实习,从中可以感受不同的管理方法和经营模式。个体企业规模虽然较小,但管理模式简单高效,学生能感受个体企业的创建及发展,能激发可贵的创业精神。实习基地规模多样化,了解行业的存在状况,不能一味地追求国有大中型企业,不能只看到企业的亮点和兴奋点,不能只参观示范性的企业、高科技或上市企业,还应该看到那些处于困境中的企业,通过分析探讨企业发展和振兴之策,试着自己去栽树,获取培育发育缺陷的树,这比一味在别人的树下乘凉要好得多,激发学生的开拓创新。实习基地行业多样化。传统材料包括水泥、陶瓷、玻璃、耐火材料、人工晶体等,为了增加就业面,拓宽知识面,利于专业课的学习,材料专业的认识实习和生产实习都要到这几个行业的工厂进行实习,实习的工厂种类多。 3.校外实习基地协议书的签订。校外实习基地共建双方有合作意向,在符合建立校外实习基地条件的基础上,经协商后可由学院与基地所在单位签订建立校外实习基地协议书。协议书应包括以下内容:(1)双方合作目的;(2)基地建设目标与受益范围;(3)双方权利和义务;(4)实习师生的住宿、学习、交通等安排;(5)协议合作年限;(6)其他。校外实习基地一定要签订协议书。因为协议书的正式签订对校企协作双方共尽责任和义务起到了共同约束的作用,实习的联系和实习安排都会比较顺利,有章可循,同时基地会安排专人负责实习事宜,不会出现敷衍了事的现象,为提高实习质量提供保障。 4.校外实习基地挂牌。校外实习基地按照要求,由学院与企业签订合作协议后,统一挂牌子,而且一定要把牌挂在厂门口最醒目的地方。因为实习基地协议书的签订是与企业管理层之间签订的协议,影响面比较小,各车间领导和工人不一定了解。正式挂牌之后,企业从领导阶层到每位职工都认可,从内心愿意配合学生的实习,会认真地讲解和手把手的教授。同时,企业也提升了自身形象,是校企双赢。 三、加强实习基地建设 1.完善管理制度,科学制定建设规划。为适应实习基地建设需要,学校将建立和健全各项实习基地建设的管理规定,使之科学化、制度化,确保实习基地建设的顺利开展。各学院要根据专业发展规划和专业特点及本单位的优势,制定本单位实习基地建设规划,明确实习基地建设的目标、内容、进程,同时明确实习基地建设负责人,有计划地开展工作。 2.巩固和加强对实习基地的建设。对于教育实习基地的建设应突出专业性,与学校教师教育类专业的建设保持一致。各学院要与实习基地学校一起研究建立和健全教育实习保障体系,使接受教育实习工作成为实习基地学校的日常工作之一。 3.聘请实习基地具有丰富实践经验的工程技术人员作为兼职实习指导教师。在学生进入实习车间前熟悉了解各种实习指导书,兼职指导教师具体介绍车间的生产工艺流程、工艺控制、设备的维护和操作等内容,使学生对实习装置有基本的了解,以利于学生的实习。 4.以焦作市为重点,有计划、有步骤地开展实习基地建设工作。充分利用学校的地缘优势和人力资源优势和社会各行业的优质校友资源,我院已建实习基地有焦作坚固水泥有限公司,焦作市华泰陶瓷,焦作咏春塑胶有限公司,焦作市振德窑业有限公司等等。材料科学与工程专业目前的实习基地主要在河南省,以焦作、济源、新乡为主,实习单位的种类主要有陶瓷、水泥、玻璃等传统材料生产单位,而且每个城市都是多种行业企业共存,不必花费大量的时间和资金在路程上。 5.政府对实习基地实行扶植,政策优惠。政府对承担实习任务的企业实行优惠政策,如贷款优先,新上项目优先,减免税收等优惠政策,以鼓励企业承担实习任务。 6.设立实习基地建设专项经费,加大对实习基地建设的投入。学校设立实习基地建设专项经费,各学院应从本单位的资金中拨出一定比例的经费用于实习基地建设。学校专项经费由教务处统一管理,各学院采用项目申报的形式,申请建设专项经费。主要用于资助双方共建项目,双方研究成果的奖励,实习基地建设工作表彰,联系、调研工作的旅差费和工作量补助,共建研讨、检查、总结等会议支出。 7.坚持“互惠互利、双向受益”的原则。学校利用基地条件安排学生实习,培养学生的实践能力和创新能力;基地则可借助学校的科研、师资力量加强生产、教学及人员培训等工作。学校优先向基地提供技术信息服务及先进的计算、实验、测试手段,帮助基地解决生产中的技术难题,积极承担实习基地委托的技术开发项目,并优先转让实习基地所需要的技术成果。 8.重视教师、特别是青年教师实践教学技能的培养和训练。院(系)应有计划、有目的地安排教师到实习基地进行锻炼,以提高教师的实践能力。学校派专人负责某个实习基地的建设工作 9.实施优秀实习基地评选制度。学校将根据实习基地发挥作用情况,定期对实习基地进行检查评估,对那些热情支持我校学生实习的单位和个人予以奖励,以促进我校校外实习基地的建设。 总之,实习基地的建立和建设应着眼于培养从事本专业相关领域必须具备的各方面的知识基础和能力的人才。实习基地的功能应该是学校与社会相结合的桥梁,是学生与社会相接触的实践训练基地,具有满足实习教学各个实践环节要求,具有激发学生创新思维、创新精神、创新能力,培育学生综合能力和综合素质的重要功能。 材料科学与工程论文:材料科学与工程专业协同创新实践的探索与效果 摘要:首先分析了中原工学院材料科学与工程专业工程实践教育遇到的问题,结合超硬材料在河南省具有的区域优势特色,联合研究所和行业内知名企业建立了超硬材料制品工程协同创新中心,通过促进校企共建科学研究平台、提升科学研究水平、强化教师工程实践教学水平、革新创新人才培养模式和提高人才培养质量等方面加强专业工程实践能力的探索,大大强化了材料科学与工程专业工程实践能力的教育教学效果。 关键词:协同创新;材料科学与工程;工程实践 作者简介:张旺玺(1967-),男,河南淮阳人,中原工学院材料与化工学院院长,教授;彭竹琴(1964-),女,河南三门峡人,中原工学院材料与化工学院,副教授。(河南 郑州 450007) 一、专业发展背景及工程实践教育面临的主要问题 我国现有高等学校中有170多所大学设有材料科学与工程类本科专业330个(包括金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料工程、复合材料工程、冶金工程、材料物理、材料化学等专业),各学校由于发展的历史不同形成了各自的特色,适应了社会发展对不同材料的人才需求,为国家培养了大量的材料科学与工程技术人才。[1]新材料是21世纪支柱产业或战略性新型产业之一,材料科学与工程学科不断快速发展与演化,新知识、新理论、新方法、新技术层出不穷,学科交叉日益深化。同时,随着社会经济的快速发展,高新技术产业急速发展,人民的生活质量日益提高,基础产业需要改造和不断升级,这些重大需求都对材料科学与工程专业人才培养提出了更高要求。 中原工学院是一所省属地方普通高等学校,长期具有明显的纺织机电行业特征。经过50多年的奋斗历程,现在已经发展成为以工为主、以纺织服装为特色,工、管、文、理、经、法、艺协调发展的教学型大学。为适应学校的规模发展和学科、专业建设的需要,学校于2002年设立了材料科学与工程本科专业。对于一个快速发展的省属地方高校来说,由于专业设立时间不长,资本投入不足,高层次人才匮乏,材料科学与工程专业发展面临很多问题,因此如何培养适应社会和科技发展需求的具有较强工程实践能力的高级应用型人才,成为目前最迫切需要解决的问题。[2] 教学过程中存在的影响工程实践能力提高的主要问题有:专业办学历史较短,校内实验教学条件不足;校外实习实践教学时间不充分、效果差;实践教学组织和管理不能满足工程实践能力培养目标的要求。 二、建立有区域优势特色的协同创新中心 2011年总书记在庆祝清华大学建校100周年大会上提出,要积极推动协同创新,通过机制创新和政策项目引导,鼓励高校同科研机构、企业开展深度合作,建立协同创新的战略联盟,促进资源共享。2012年教育部实施了以推进协同创新为优秀内容的“高等学校创新能力提升计划”,即“2011计划”。推进协同创新成为国家全面提升高等教育质量的重要战略举措。在这一背景下,中原工学院积极联合相关科研院所和行业知名企业等单位,建立了校级“超硬材料制品工程”协同创新中心。 选择超硬材料制品工程这一方向作为材料科学与工程学科的协同创新中心是基于如下考虑:中国是世界上超硬材料生产第一大国,占全球产量95%,而河南省是超硬材料大省,产量占全国的70%以上。河南省是全国唯一的“国家火炬计划超硬材料产业基地”、全国唯一的“超硬材料特色产业链”建设基地。目前河南省超硬材料产业已形成明显的产业链,专业化特点明显。郑州是我国超硬材料及制品产业的主要发源地和行业中心,是技术和人才的辐射源,是我国超硬材料的重要生产研发基地。根据服务于中原经济区建设的要求,作为一所地方高校,选择具有突出区域特色产业优势的超硬材料制品工程建设协同创新中心,通过建立协同创新联盟,真正促进政产学研用紧密协作,是实现人才培养工程实践能力快速有效提高的新要求。 三、通过协同创新提高工程实践能力的路径和效果 1.促进校企科学研究水平提升 作为一所地方高校,教师的科研活动受到实验室条件、仪器设备、研究经费和研究人员等多方面的制约,原创性、高层次的项目难以立项。为了完成学校对科研经费任务的考核,教师们主动到企业联系横向课题。材料与化工学院也有目的的组织教师到企业进行产学研合作、培育科研团队。通过产学研合作,以企业为主体,以市场为导向,教师有了科研项目、经费,研究的课题解决了企业的实际问题,双方受益形成了良性循环,不断扩大了双方合作的空间。 协同创新中心把企业同高校、研究机构结合起来,实现了单个主体所无法实现的组织目标和结果,类似于复合材料因为基体材料和增强材料的协同作用,使得复合材料的某些性能既优于其基体材料,又优于增强材料。企业同高校、研究机构协同创新的效率远远高于企业独立创新和模仿创新的效率,[3]尤其是通过协同创新中心建设的实施,协同创新联盟各方都感受到了实实在在的受益,效果显著。协同的本质是复杂系统中各子系统相互协同和作用,以实现单个主体所无法实现的组织目标和结果。如2011年由中原工学院提出,把与郑州华晶、郑州三磨所三方合作多年的“触媒法合成高品级金刚石关键设备与成套工艺技术开发”项目,联合申报国家科技进步奖,最后该成果获得了国家科技进步二等奖,对提升学校美誉度和企业创新能力及声誉具有重要影响。 2.促进共建科学研究平台建设 作为一所地方高校,设备投入和实验室条件都很有限。中原工学院通过实施协同创新,联合郑州三磨所、郑州华晶、中南杰特、河南富耐克等国内知名研究所和企业,申报共建了高档超硬材料工具河南省工程实验室、郑州市金刚石锯切工具工程技术研究中心。另外,还联合郑州博特硬质材料有限公司共建了郑州市超硬复合材料刀具工程研究中心。协同创新思想突破了传统线性、链式创新模式,呈现出非线性、多角色、开放性的多元主体互动协同特征。通过实验室共建,共享分析仪器和实验设备资源,促进了人员交流,提高了科研效率。 3.促进教师工程实践教学水平提高 在协同创新中心,学校与研究所、企业各方可以实现有条件的互相兼职和聘任。材料与化工学院根据政策,通过“博士服务团”、“企业博士后科研工作站”、“科技特派员”等多种形式选送教师到企业挂职锻炼。如材料与化工学院一教授通过与许昌恒源公司的合作,作为带头人建设了“基于发制品用途的化学纤维绿色工艺技术研究”河南省创新型科技团队。现在材料与化工学院大部分教师都有了在企业工作或兼职科研工作的亲身经历,学生感受到教师的授课不再空洞乏味,而是非常实际和富有兴趣,对提高材料科学与工程专业学生的工程实践教育教学质量具有较大影响。 4.促进创新人才培养模式优化 “协同创新”已经成为学校人才培养活动中的重要理念,并在教育实践中形成了一系列富有成效的人才培养模式。[4,5]通过协同创新使原本各单位独立的资源变成了创新联盟内共享的资源,一些潜在的能量得到了充分释放。形成的新机制和新体制为协同创新各方激发了无限生机与活力,对人才培养模式的影响尤其深刻。协同创新实施之前,按照传统的人才培养模式,理论教学和实验教学都在学校内进行,全部由高校教师授课,教学效果不理想,学生普遍感到枯燥乏味、不感兴趣;而需要到企业进行的认识实习、生产实习和毕业实习等实践教学环节,由于资金投入不足和企业不愿意接待等诸多难题,实习质量大打折扣,学生的实习环节基本上变成了“参观”,走马观花下来,学生受益很少。协同创新实施以后,学生可以根据个人爱好加入不同的科研兴趣小组和导师制教学团队,学生到企业“出入自由”,在科研中遇到的实际问题,可以及时在企业联络员的帮助和许可下到现场获得第一手资料与信息,随着参与时间的延长,学生很容易亲自动手进行操作。在课堂教学环节,聘任了企业技术人员和高层管理人员为学校兼职教授,可以给学生进行生动的具有丰富实践经验的教学,学生的兴趣明显提高,也收到了良好的教学效果。 5.促进学生工程实践能力提高 通过协同创新工作的不断深入,科研促进教学的效果极其明显。教师联合企业进行科学研究,把获得的成果有针对性的在教学过程中传授给学生,这种知识的传授不仅可以在理论课堂上进行,也可在科研兴趣小组的科研活动中进行;而同时学生在该科研创新活动中会发现很多问题,提出的问题也可反馈给教师。这种知识传授和学习的过程是一个双向激励的过程,双方通过互相影响和碰撞,教学效果和质量在潜移默化中快速提高。 学生在协同创新中心联盟单位内共享资源,教育活动的空间和时间都被扩大,在参与科研和实习创新活动中,不仅可以使用实验室、仪器和设备等硬件资源,同时还得到了研究所和企业技术人员及一线工人的亲身教育,对社会及企业对人才的真实需求有了实在的认识和了解,对学习目的和就业导向有了明确的方向。在研究生教育和本科生毕业论文环节聘任研究所和企业技术人员为指导教师或合作导师已成为常态。 在参与科研活动时,学生能亲临企业参与生产一线的科研课题,通过解决实际问题和获得一定的薪酬,不仅提高了兴趣,感受到了成功的快乐,还能在自己实实在在的科研活动中提高工程实践能力。通过接触和工作实践,学生毕业后能快速适应工作岗位,强化的工程实践能力将会在新的工作岗位上充分显现其效果,协同创新中心联盟企业对此也非常认可。 四、结语 国家实施协同创新战略的目的是把政产学研用具有不同功能的主体联合到一起,产生综合创新能力质变提升效应。中原工学院材料与化工学院结合超硬材料在河南省的区域优势特色,联合研究所和行业内知名企业建立了超硬材料制品工程协同创新中心,通过促进共建科学研究平台、提升科学研究水平、强化教师工程实践教学水平、革新创新人才培养模式和提高人才培养质量,获得了协同创新中心联盟单位的一致认同,大大强化了材料科学与工程专业工程实践能力的教育教学效果。 材料科学与工程论文:材料科学与工程类研究生培养质量保障机制探析 摘要:本文阐述了高校研究生教育质量保障机制的意义与重要性,并结合太原科技大学材料科学与工程这一特色学科的研究生教育质量保障的实际情况,分析了材料科学与工程类研究生教育质量保障存在的问题,并提出了改进和加强研究生培养质量保障的有效性对策。 关键词:材料科学与工程 研究生教育 质量保障 保障并提高研究生的培养质量,成为高校对国家、社会和学生应尽的责任。近年来,随着我国研究生教育规模的迅速扩大,研究生教育质量问题逐渐凸现出来。同时,时展与进步对培养创新型人才的要求与当前研究生创新能力严重不足的现实矛盾,也使得研究生教育管理人员和众多学者对研究生教育质量格外关注。但是在我国目前的研究生教育质量保障机制中,政府在质量评价和保障中发挥着主导性作用,而高校自身始终处于一种被动地位,这导致了“以评促改,以评促建,评建结合,重在建设”的质量评估原则没有得到充分体现,质量评价的重要功能也没有得到充分发挥。我校2008年经批准设立材料科学与工程一级学科硕士点,自承办研究生教育以来取得了长足的发展,实现了历史性的突破,但面对新的挑战,肩上的任务更加沉重。本文就如何构建材料科学与工程类研究生的培养质量保障机制,从切实可行的几个方面加以阐述。 一、研究生教育质量保障的概念与特征 质量保障(quality assurance,又称为“质量保证”),是管理学中的一个重要概念,在上世纪80年代中期首先由英国的教育部门引入到本国的高等教育管理领域,并由此兴起了一场教育质量保障运动。质量保障在管理学中的涵义是“质量管理中致力于对达到质量要求提供信任的部分”。质量保障并不是一般意义上的保证质量,而是具有特殊含义。它强调对用户负责,即为了使用户或者相关方能够相信组织的产品、过程和体系的质量能够满足规定的要求,必须提供充足的证据,以证明组织有足够的能力满足相应的质量要求。因此,质量保障是指为提供某实体达到质量要求的适当信赖程度,在质量体系内部实施的,并且按照需要进行证实的有策划的系统性活动。 高校研究生教育管理不同于企业管理,它具有自身的特殊性,而且学术界对教育质量保障体系的研究与理解也未形成共识。陈伟等人将高校内部研究生教育质量保障定义为:旨在提高研究生教育质量,并为有关人员提供质量证明和担保的全部政策和过程。因此,建立研究生教育质量保障体系的主要目的在两个方面:第一是向高等教育的利益关系人提供充分的质量证据,证明高校自身提供的产品与服务质量是值得信赖的,并由此增强利益关系人对研究生教育质量的信心;第二是促进教育质量的稳步。为了达到上述目的,需要通过一系列配套政策和过程的实施,以保证成功达到培养目标。已有文献对设立独立的质量保障机构、制定ISO教育质量标准、建立教育质量评价程序等配套政策和过程进行了报道。因此,“全过程管理”与“全员参与”是研究生教育质量保障体系建立的原则。全面质量管理是研究生教育质量保障机制建立的指导思想。构建一整套体现现代教育理念,适应当代科技进步与市场经济迅速发展所要求的研究生教育管理体系,有助于提高究生教育的整体质量。 二、材料科学与工程类研究生质量保障存在的问题 高校研究生教育属于国家事业,因此政府直接管理与调节其教育行为。研究生教育质量保障活动作为高等教育管理的重要组成部分,必须接受政府部门的直接领导。由于我国高校管理体制的局限性,研究生教育由校、院二级共同管理,而以二级学院管理为主。地方一般高校对于研究生招生相对很是被动,在教学质量、培养质量和制度建设等方面还存在不少问题亟待解决。因此,本文结合太原科技大学材料科学与工程这一特色学科的研究生教育质量保障的实际情况,指出材料科学与工程类研究生教育质量保障存在的问题,期待能为保障增强研究生教育质量提供新的思路。 1.高校没有明确的定位理念,质量保障意识缺乏。高校进行人才培养的前提是解决学校自身的定位问题和研究生教育质量观的问题。学校管理者关于学校的定位理念直接影响管理者发展研究生教育的决策理性、制度理性、管理理性和文化理性。进而对研究生培养质量产生巨大影响。首先,它影响到管理者决定发展本科教育、研究生教育等哪一层次作为学校发展的重点;第二,影响高校决策者决定把哪些学科门类作为本校的特色学科和新的学术增长点,即把哪些学科作为重点学科,并把其作为硕士或博士层次学科的优先发展对象;最后,影响高校管理者对于研究生教育质量文化的培育。目前全国有近200个材料类研究生招生单位,材料类研究生的培养和招生竞争激烈。一些学位授权点少的院校寻求更多的授权点,有硕士学位授权点的院校则追求博士学位授权点,似乎数量越多越好,层次越高越好,从而把学位授权点的数量和层次作为吸引高水平生源的一个硬件条件,这实际上偏离了研究生教育的本质,影响了研究生教育质量的提高。高校为了提高声誉,吸引更多学生,投入大量财力、物力、人力到国家重点学科、省级重点学科的资格争取上;投入到重点实验室和科学研究中心的建设上;把大量精力投入到教师科研立项、科研成果上和学校所能获得的荣誉上;而没有把研究生教育质量放到第一位。在研究生培养环节和管理环节都缺乏质量意识。 2.研究生教育质量评估主体单一。研究生教育质量评估是保障研究生教育质量的基本手段之一,在研究生教育质量保障体系中有举足轻重的地位。我国在“十五”和“十一五”期间,进一步制定和完善了研究生教育质量评估制度,逐步建立了科学的研究生教育质量评估机制和指标体系。目前,我国的研究生教育质量评估属于行政教育评价,其最突出的特点在于行政主管部门是唯一的评价主体,评价过程由政府部门主导,这样就造成了教育质量保障的重心过于向中央政府层面倾斜,而高校、市场与社会力量等保障主体可以发挥其自身保障能力的空间不大,自然也没有足够的积极性,因此高等学校只是被动的参加教育质量评估。教育行政对高校研究生培养过程干预过多,极大束缚了学校的自主发展,造成学校内部结构失调,严重影响了高校的办学效益与水平。 3.教育质量管理制度建设不健全。管理部门比较注重过程管理和目标管理,这是表面上的有序化管理。而实际情况是,管理文件出台后,管理人员就照章办事,缺乏对实时过程的监控和管理,缺乏灵活性。不能及时把握研究生教育的最新动态的问题,对于教育质量的保障实效性和及时性很薄弱。从管理队伍来看,由于研究生招生规模的不断扩大及培养类别的增多,管理工作非常繁重,而管理人员未能及时更新管理观念、缺乏管理艺术与创新能力,管理水平亟待提高。 同时,由于高等院校没有明确的定位理念,造成了个别高校对自身的培养目标、培养方案、学科发展等一系列问题的认识相对模糊,研究生教育质量得不到切实保障。材料科学与工程作为一类紧跟当代科技进步与发展的学科门类,在其研究生培养的课程体系中,研究生的课程内容显得陈旧,前沿性不足。不能反映本学科最新研究成果,不能及时跟上经济建设和社会发展更新的步伐。在课程结构上,专业课与公共基础课之间的关系问题一直是棘手问题。以太原科技大学为例,要求硕士研究生毕业之前通过大学英语六级考试,学生不得不将很多精力投入到英语课和英语等级考试上,专业课就相对被忽视。而且公共课占培养方案中总课程很大的比例。根据太原科技大学材料科学与工程一级学科硕士研究生课程设置,最低要求学生修满26学分,其中公共课就占到了11学分。另外,在专业课程的教学方式上,仍以授课方式为主,小组讨论、辩论、沙龙等体验式教学方式运用较少,有时甚至沦于形式,很难启发学生的思考能力和培养学生的创新能力。 4.校企合作缺乏应有的措施保障。材料科学与工程专业要求学生具有独立开展有关材料合成、材料结构性能研究、材料制备与加工、材料改性与应用等方面的科学技术研发能力,具有较好的管理工作的能力。因此,本学科具有很强的工程应用背景,而且随着研究生招生规模的扩大以及培养模式的多样化,走“校企合作、工学结合”之路是研究生教育发展的必然要求。研究生教育的发展需要企业的深度参与,可以说,企业参与硕士研究生教育的程度决定了研究生教育是否能真正承担起为社会培养高素质的生产、管理和服务一线的技术技能型人才的教育使命。但是,目前校企合作缺乏长效机制,不少企业没有认清自身在研究生培养环节中担当角色的重要性,企业也没有过高的积极性。理论上讲,企业会由于参与研究生教育而更好地促进自身的发展,但在现实中,由于存在政府、企业、学校、学生等多重主体、多方力量,在利益的博弈过程中,企业倾向于将参与人才培养的成本和风险转嫁至其他企业。所以,需要有相应的约束机制来督促和规范企业的参与行为。 三、材料科学与工程硕士研究生培养质量保障的有效性策略 1.转变政府教育管理职能。着研究生教育体制改革的深化,政府自上而下对教学活动的控制职能逐渐弱化,转而通过政策、评估、制订教学质量标准等方式对高校进行教学质量管理。在实践中,政府部门应通过制度创新完善管理研究生教育质量的相关职能,从直接性、事务性的管理转变为间接性、宏观性的管理。并通过立法及制定教学质量标准来指导、统筹、协调、检查和监督教育质量。政府应进一步扩大高校办学自主权,增大研究生教育的投入力度,在经费拨款方面向办学质量高、办学特色明显的培养单位倾斜,适时建立绩效拨款制度等,采用竞争手段和淘汰机制有效配置稀缺教育资源。 2.支持社会组织和用人单位参与教育质量评估与保障。在研究生教育质量保障的实践中,应该鼓励和支持社会团体、工商业界代表和毕业生代表等多元主体参与教育质量评估与保障,将各方利益人的意见纳入到实践中来,这样做有助于使教育产品满足社会多方面的要求,同时形成校外机构共同监督教育质量的良好氛围。为了提高研究生教育的国际竞争力,还可以考虑吸收国际教育专家参与到评估过程,例如荷兰等西欧国家正积极推进高等教育认证制度的国际多元化,促进国际交流达成一致。研究生教育的根本任务是向社会输送高层次人才,用人单位对研究生教育质量的高低具有评价权。因此,高校要从需求的角度重视用人单位对毕业生的监控与评价意见,并建立起常态化、规范化、全面化的机制,使之能收集、分析和处理用人单位对学生评价的反馈信息,形成完善的研究生情况追踪和定期反馈机制。 3.强化教育质量保障意识,营造良好质量保障氛围。政府主管部门和高校共同通过宣传和引导、激励等机制,宣传教育质量保障的重要性,奖励在教育质量保障方面有成就的集体与个人,以此营造良好的教育质量保障氛围,使管理者、教育者、受教育者认识到研究生教育质量是学校的“生命线”。只有当教育质量成为所有参与主体共同信奉的优秀价值,成为所有主体的内在追求时,才能增强个人工作的自觉性。例如太原科技大学为了强化研究生质量保障意识,出台了《太原科技大学研究生教学督导管理办法》、《太原科技大学研究生课程教学网络评价办法》等规章制度,实施教学质量评价,加强对研究生培养过程的监控和指导。围绕拔尖创新人才的培养目标设立科学合理的评价指标,对研究生教学的课程结构、内容、课程教学、教学管理等培养过程进行规范,建立了研究生评价、第三方督导、学院及学校考核的教学质量监督和评价体系。 4.加强全过程质量监控与管理。在管理学中,全面质量管理(即TQM)是指一个组织以质量为中心,以全员参与为基础,目的在于通过顾客满意和本组织所有成员及社会受益而达到长期成功的管理途径。在全面质量管理中,质量这个概念和全部管理目标的实现有关。因此,将TQM管理理念引入到研究生培养质量保障体系中,学校应树立全面的质量观,进行全方位、全过程的质量监控与管理。在实际管理工作中,学校要坚持统筹考虑输入、培养、输出等各个环节,将质量意识贯穿到招生、培养、学位论文、学位授予等研究生培养的全过程,让所有涉及到研究生培养的主体和学生本人都积极参与到研究生培养的各个环节,实现教育质量的提高和学校的可持续发展。例如,太原科技大学材料科学与工程学院形成了学院、研究所、系三级教学质量监控系统,研究生学院起全程监督作用,在这样一个全方位、多层次的闭合管理体系中,研究生的科研能力和教学质量都得到了大幅度的提高。 材料科学与工程论文:按材料科学与工程一级学科构建人才培养体系的思考 摘要:在分析总结国内外材料科学与工程专业人才培养模式演变规律的基础上,针对所设定的人才培养目标,构建与之相适应的课程教学体系和实践教学体系,以培养素质全面、创新能力突出的综合性专业人才。 关键词:人才培养;材料科学与工程;教学改革 材料是人类文明与社会进步的物质基础与先导,是实施可持续发展战略的关键;材料技术是现代高科技与新经济的三大重要组成部分,在以高科技为主要特征的知识经济时代,世界各国在产业政策、科学研究、教育与人才培养等方面都给予了材料科学重点支持、优先发展的政策。随着我国社会经济和科学技术的发展,对材料科学与工程专业人才的知识结构与实践能力提出新的要求,因此,高校材料科学与工程专业人才培养方案需要作出相应的调整,以满足社会经济发展对材料科学与工程专业人才的需求。如何构建满足社会经济发展需求的材料科学与工程专业人才培养体系成为当务之急。 一、材料科学与工程专业人才培养的演变 材料科学与工程教学始于1865年美国Columbia University、英国Sheffield University、Emperical Mining College等设立的矿冶专业,侧重于炼钢、铸铁、冶炼工艺等方面教学,以金属材料为主。20世纪40年代后为适应非金属材料的发展需要,Birmingham、Cambridge等大学开始组建冶金与材料专业,并在教学计划中加入了“广泛材料”基础理论及非金属材料课程。80年代后[1],欧美等国逐渐将材料类人才培养模式统一到材料科学与工程一级学科上来。 新中国成立前,中国的材料教育主要是培养矿冶人才,这一时期材料学科教育的突出特点是不划分专业,教学内容包括采矿、选矿、冶金、材料等内容,是一种宽领域培养模式[2]。新中国成立以后,由于经济建设的需要,按照苏联的培养模式与教学体系,我国的材料教育先后开设了金相、轧钢、金属材料热处理、腐蚀与防护、有色金属冶金及热处理、有色金属及其合金压力加工、粉末冶金物化、高分子材料(含复合材料)等十几个专业[3]。随着经济、社会和科学的发展,材料科学与材料工程之间的界线开始模糊,几大材料之间有了更多的内在联系和共性。复合材料、陶瓷材料、功能材料等新材料的出现和广泛应用,计算机等先进技术的快速推广,都使各方面的创新更加强调基础及横向与纵向的联系。实际上,各类学科越来越相互交叉、渗透、借鉴和移植,从应用上来说,越来越大规模的相互替用、组合已成为客观事实。 面对国际材料科学技术飞速发展、高新技术发展对材料科学与工程人才培养需求的变化、国外材料科学与工程教育的改革,我国材料科学与工程教育改革迅速发展,几乎全国所有设有材料专业的院校均已不同程度地参与了材料科学与工程教育改革,借鉴欧美诸国材料科学与工程教育模式与体系,培养模式由“专业培养”向“学科培养”发展,从狭窄的专业教育向全面的素质教育转变,从钻研狭窄的单科教育向建立工程意识教育转变;同时,吸收欧美国家的“材料学科共同基础知识”作为重要的教学内容,课程设置从学科式课程向整合式课程转变,专业课程从中心地位向载体地位转变,课程内容从以学科发展为中心向以培养学生为中心转变[4,5]。总体来说,我国高校材料教育正在不断打破旧的专业范围的约束,向其他专业甚至其他一级学科渗透,按材料科学与工程一级学科来构建人才培养体系已经成为必然的趋势。 二、人才培养目标设定 材料科学与工程专业本科人才培养的总目标是培养具有优良的思想政治素质、扎实的科学文化基础、良好的身体心理素质,在材料科学与工程学科及相关专业领域比较系统地掌握基础理论、基本知识、基本技能,能够从事材料科学与工程领域的技术研发、装备使用与维护以及管理工作的专业技术人才。 在思想政治方面,要求掌握马克思主义基本原理和相关的人文社会科学知识;具有必备的政治行为和道德行为能力;政治立场坚定,法纪意识牢固,思想品行端正。 在科学文化方面,要求比较系统地掌握自然科学基本理论和公共工具课程知识;具有较强的思维能力、实践能力、表达能力、交往合作能力和获取知识能力;具备良好的科学素养和文化修养。 在专业业务方面,要求系统掌握材料科学与工程基础理论和实验技能;掌握一定的化学、电工、电子、计算机、力学等方面的知识;初步具备从事材料工程及其它相关专业的科学研究、技术开发、工程设计等的实际工作能力;具备较好的专业素养和较强的创新精神。掌握一门外语,能够较熟练地查阅专业外文文献,初步具备应用外语进行交流的能力。 在身体心理方面,要求掌握体育运动的一般知识和心理学的基本知识;具有体育运动的基本技能、良好的心理适应能力;具备良好的健康意识、强健的体魄和健康的心理。 图1课程体系结构图 三、课程教学体系设置 针对人才培养目标设置课程体系,所有课程按照培养阶段分为公共基础课程、学科基础课程和专业课程3个层次,按照修读要求分为必修课程、选修课程、自修课程和讲座课程4种类别。课程体系结构如图1所示: 公共基础课程由政治理论、人文社科与自然科学系列课程组成,约占总课程教学学时数的60%。政治理论系列课程涵盖马列理论、思想道德修养、历史、社会主义理论等,主要培养学生的价值观和方法论;人文社科系列课程由外语、文学、心理学等组成,主要培养学生的外语应用能力与文学修养;自然科学系列课程涵盖数学、物理、生物等,主要培养学员科学方法和思维。 学科基础课程与专业课程主要培养学生的学科基础、工程素养、技能与方法,服务业务岗位的需要,约占总课程教学学时数的40%。学科基础课程可区分为大类(或相关)学科基础课程(电子与计算机系列、力学系列)和专业学科基础课程(化学系列、材料科学系列),其中大类学科基础课程由电工与电路基础、模拟电子技术、自动控制原理、计算机程序设计、计算机硬件技术基础、工程力学等课程组成,主要培养学生掌握相关学科基础理论,拓宽知识面,适应未来岗位转换的需要;专业学科基础课程由无机化学、物理化学、有机化学、高分子化学及物理、材料科学基础、复合材料原理等课程组成,课程设置跨化学与材料两个一级学科,强调化学与材料学科的交叉。 专业课程从材料体系、工艺、性能与分析四个方面组织课程教学,主要包括工程材料学、功能材料学、先进复合材料概论、材料力学性能、材料物理性能、材料工艺学、材料研究方法、材料失效分析等课程,主要培养学生材料的合成与制备、成型与加工、成分与结构分析表征等专业知识与基本技能,了解材料学科发展前沿、趋势及其在装备中的应用。 三、实践教学体系构建 材料科学与工程属于基础学科,但又具有极强的工程实践性,因此,在构建人才培养体系时,既要突出其基础学科的属性,同时要重视工程实践能力的培养。在人才培养体系中,除公共基础课程所涉及的课程实验外,整个专业教学实践环节包括专业实验课程、工程实践与毕业论文。工程实践集中安排在实习工厂进行,一般为2~3周,主要是强化学生对工程实际的认识;毕业论文是学生对学科基础与专业知识的综合运用,安排在第8学期进行。 材料科学与工程专业实验课程教学贯穿整个专业课程学习,其主要目的是通过科学、合理、规范的实验教学体系,培养学生的专业实验技能与动手能力,进而提高学生创新意识和创新能力。实验课程教学区分为3个层次,即基础型实验、综合设计型实验与研究创新型实验,如表1所示。 基础型实验由3门实验课程构成,强调学生材料科学与工程基本知识和基本技能培养。通过将材料科学与工程实验基本操作、实验基本技能的培养与对应的理论课程的衔接,使两者相辅相承,互相促进;通过将材料科学与工程基本操作、基本技能的培养与实际应用相衔接,做到学以致用。 综合设计型实验开设1门实验课程,属于大材料科学与工程意义下不同实验课程之间的大综合。该平台的实验,从制备加工方法训练到性能测试分析和组织结构表征的深化,培养学生的科研能力与工程意识。 研究创新型实验开设1门课程,由多个模块组成,学员选修其中一个模块,实行导师制。目的是让学生在学习了基础性实验和综合性实验后可以自主设计、自主创新地进行新的实验。逐步建立起学生自主学习为中心的实验教学模式,形成自主式、合作式、研究式为主的学习方式。 四、结束语 我国高校材料教育正在不断打破旧的专业范围的约束,按材料科学与工程一级学科来构建人才培养体系已经成为发展趋势。本文针对设定的材料科学与工程专业人才培养目标,科学合理地设置课程教学体系与实践教学体系,体现出重基础、宽口径,注重实践和创新的特色,较好地满足了全面素质教育的要求。但人才培养的改革是一项长期的工作,需要持续不断地创新与实践,才能永保人才培养方案的科学性与时代性。 材料科学与工程论文:洛阳理工学院材料科学与工程系往届毕业生职业意识跟踪调查 摘要:通过对洛阳理工学院材料科学与工程系2007~2009届900名往届毕业生的职业意识进行问卷调查、电话访谈,对毕业生“跳槽”较多的用人单位进行实地考察等方式,分析了材料专业类往届毕业生的职业意识现状,并将发展较好的毕业生与普通毕业生的职业意识进行对比,初步了解往届毕业生职业意识中存在的问题,旨在为进一步研究影响大学生职业意识的因素,制定提高大学生职业意识的对策提供可靠的理论依据。 关键词:洛阳理工学院;材料科学与工程系;2007~2009毕业生;职业意识;现状 据我国教育部的资料,2011年,全国高校大学毕业生人数将达到760万左右,创历史新高。同时,大学毕业生待业人数也将逐年增长。2011年,全国高校往届加应届毕业生待业人数将达到400万左右。可见,大学生“就业难”已成为一个不争的事实。但同时,在就业难的严峻形势下,大学生毁约、“跳槽”的比例也居高不下。 材料行业在我国国民经济中占有很大比例,因此,材料专业类大学生能否很好地就业、工作和发展将直接影响我国经济和社会的发展。为此,笔者对洛阳理工学院材料科学与工程系在校生的职业意识进行了研究,同时,对2007~2009届往届毕业生的职业意识进行了跟踪调查,初步了解到材料类专业往届毕业生的职业意识现状以及存在问题,目的是为研究影响大学生职业意识的因素,制定提高大学生职业意识的对策提供可靠的理论依据。 研究方法 通过E-mail或外调函发放调查问卷,对已经参加工作的2007~2009届材料工程技术、高分子材料应用技术和复合材料应用技术三个专业的毕业生共900人(每届每个专业分别以班为单位进行调查,调查人数100人)进行了跟踪调查,发放问卷900份,回收问卷900份,问卷有效率为100%。 分别对2007~2009届材料工程技术、高分子材料应用技术和复合材料应用技术专业各随机抽取了30名毕业生(共270人)以“材料专业类毕业生校友访谈录”的形式进行了电话回访。 对学生“跳槽”、违约、毁约比例较高的用人单位进行了电话采访和实地考察,同时,对与我院材料专业类大学生签约较多的用人单位进行了“企业用人标准和大学生职业意识的关系”问卷调查,发放问卷300份,回收问卷300份,问卷有效率为100%。 研究的结果 (一)材料专业类已就业大学生的“跳槽”情况 “跳槽”率高 从表1可以看出,材料专业类毕业生“跳槽”相当频繁,半年至两年内“跳槽”比例增长较快。就业半年内约有三成学生“跳槽”,就业三年内有约80%的学生“跳槽”,其中,有为数不少的学生“跳槽”不止一次。另外,部分学生毕业后到单位不到一个月,甚至还没有进入工作岗位,就以“不适合自己”或“与上一个单位没有多大区别”等理由将单位否定了。 “跳槽”速度快 由表2可知,44.4%的用人单位表示大学生到单位后,发现报酬、福利、环境等与自己的想法不一致时,半年之后就会选择“跳槽”;38.9%的用人单位表示大学生在进入单位一年之后会选择离开,说明半年到一年期间是毕业生“跳槽”的高峰期和浮躁期。 (二)材料专业类已就业大学生的职业意识现状 职业定位高 在对270名已就业的往届毕业生进行的“材料专业类毕业生校友访谈录”的电话调查中发现,毕业生对自己所从事的职业期望仍很高。对“您最终会给自己什么样的定位?”的调查结果是,有约三成的毕业生给自己的职业定位是公司领导;约35%的毕业生给自己的定位是高级工程师。 过分看中待遇 在回答“什么样的工作条件会让您稳定下来”的问题时,有90%的毕业生提到:首先要有合适的工资待遇,其次是能够实现自己的价值,再次是工作时间为每周5天,每天8小时。 对所在单位满意度低 对“您对现在的工作是否满意,哪些地方满意,哪些地方不满意”的调查结果是,回答“满意”的占10.8%;回答“基本满意,还凑合”的占41.2%;有30.6%的毕业生表示对现在的工作不太满意;有17.4%的学生表示对现在的工作不满意,正在寻找其他单位。 认为“跳槽”有利也有弊 对“您认为频繁换工作利大于弊还是弊大于利”的调查结果是,约10%的学生回答“利大于弊”;10%的学生回答“弊大于利”;80%的学生没有正面回答这个问题,但大都认为有利也有弊。大部分学生认为只有通过换工作,才能知道什么是自己喜欢、感兴趣的职业,什么职业适合自己。 (三)发展较好的毕业生与普通毕业生的职业意识对比 通过对2007届300个毕业生进行“材料专业类毕业生校友访谈录”调查后发现,这300个毕业生中发展相对较好的大约有30人,笔者对这30名毕业生的访谈资料进行了分析。 “跳槽”率低 从调查结果看,这30名毕业生中有“跳槽”经历的仅有6人,其中,有一人“跳槽”两次,“跳槽”比例约为23.3%,远远低于我院材料专业类毕业生约80%的“跳槽”比例。 对所从事工作的满意度较高 在对“您对现在的工作是否满意,哪些方面满意,哪些方面不满意”的调查统计结果发现,有12人(占40%)表示对现在的工作满意;有15个人(占50%)表示基本满意;有2人(占6.7%)表示不太满意,要等一段时间再看;仅有1人(占3.3%)表示不满意,准备改换工作。 看重发展空间 对工作不满意的学生提的较多是发展空间小,单位前景不好;因为工资低对单位不满意的比例相对较少;部分学生表示,趁年轻学到真正的知识,拓展自己以后的发展空间是关键。 存在问题 个人主义倾向严重 在材料专业类往届毕业生“跳槽”的人当中,有85%将“待遇好”作为就业的首选标准;约50%的学生表示,如有单位“条件好、待遇高”,他们会随时“跳槽”;85%的高分子材料应用技术和复合材料加工与应用技术专业的学生表示,如果用人单位的条件合适,他们愿意放弃所学的专业。可见,材料专业类往届毕业生在就业过程中主要强调自我因素而非社会因素。 职业意识仍不成熟 材料专业类往届毕业生的职业意识仍不成熟,普遍存在从众、攀比、求全等心理。部分学生“跳槽”是因为了解到同班或同宿舍的学生比自己工资高,从事的工作比自己环境好,心理不平衡。另外,材料专业类往届毕业生普遍没有对自己进行过深入的分析,不知道自己的兴趣爱好、性格特点和自己的价值观等等,于是导致职业意识不稳定,频繁“跳槽”。 职业情感严重缺乏 材料专业类往届毕业生严重缺乏职业情感。从2007~2009届900名往届毕业生的调查问卷分析结果可知,从事材料行业工作的毕业生占34%,从事与材料相关专业工作的占22%,其余44%的学生从事的工作都与材料无关。 职业道德滑坡严重 对往届毕业生的应聘材料进行随机抽查发现,大部分毕业生的求职材料都经过了人为的包装。约45%的毕业生在求职材料中写到自己是中共党员,曾担任学生干部,多次获得“优秀学生奖学金”,而这些学生在校期间大多没有获得过这些荣誉;另外,约30%的毕业生通过电脑软件修改在校期间的考试成绩;有的毕业生在工作期间专业技能、工作经验并没有得到多大提高,却把自己包装成有经验的“工作者”等等,职业道德滑坡严重。 职业目标缺失 材料专业类往届毕业生职业目标缺失严重,对自己的职业发展考虑不多,没有计划,对职业的报酬、福利、地位等实际利益的考虑多于对个人事业长远发展和对社会贡献的考虑。 作者简介: 袁霄梅(1980—),女,硕士,洛阳理工学院材料科学与工程系讲师,主要从事学生管理和大学生就业指导方面的教学与研究。(本栏责任编辑:王恒) 材料科学与工程论文:材料科学与工程专业综合性实验的PBL教学 摘要:PBL是以问题为优秀,让学生围绕问题展开知识建构过程,藉此过程使学生发展高层次的思维技能、解决问题能力及自主学习能力的教学模式,正越来越多地被各学科的教学所重视。问题的设置是教学中最关键的环节,本文给出了材料专业二维材料合成制备及性能测试综合性实验的问题设置,阐述了问题的解决过程与知识建构的联系。 关键词:材料科学与工程专业;综合性实验;PBL教学; PBL是以问题为优秀,让学生围绕问题展开知识建构的过程,藉此过程使学生发展高层次的思维技能、解决问题能力及自主学习能力的教学模式[1],正越来越多地被各学科的教学所重视,但其应用还存在许多问题。笔者曾撰文对该教学模式在材料科学与工程专业实验教学中的适用性进行了陈述,也讨论了在材料科学与工程专业实验教学中应用该教学模式需要研究的问题[2,3]。其中,问题的设置是教学中最关键的环节,也是非常需要研究的课题。本文给出材料科学与工程专业二维材料合成制备及性能测试综合性实验的问题设置,阐述了问题的解决过程与知识建构的关系,以明晰问题设置的合理性。PBL教学模式中问题的设置原则主要是:设置的问题既要与生活中真实情景有一定联系,又要使学生能激活或引出所学的概念原理,问题还要有一定的复杂性、动态性,包含多个概念及相互作用。好的问题还能随着问题的解决的同时自然地给学生提供反馈,让他们很好地对知识、学习策略进行评价,并能促进他们的预测和判断。根据以上原则,将材料科学与工程专业实验教学中的材料合成与制备部分和材料的性能测试部分综合起来,设计综合的专业实验。由于通常按材料的维度来划分材料科学与工程专业的实验教学体系,因此设计了二维材料的合成、制备与性能测试实验,将实验的问题设置为:在某种基片上用指定的材料和指定的方法制备出均匀致密的、具有一定性能指标的膜。 一、问题的情景 教师在启动这个问题时,需要把问题与生活中真实情景的联系明确化,如选择手表大小的便携式薄膜发光器件中的发光层或载流子注入层作为问题的载体或依托。这些器件是生活中常见和常用的,构造和发光原理等背景知识可以利用具体的器件进行非常具体明确的讲解,讲解不必非常深入,但器件中的膜所存在或需要解决的问题要讲解得非常具体,制膜达到的指标也要明确,要使学生在已有知识基础上感觉非常容易理解,能快速对目标形成统一认识,并激发学生解决问题的兴趣。指定基片和材料的种类以及制膜的方法,既是处于真实情景的需要,也是出于教学资源配置及学时数限制的考虑。如果不做限定,这个问题实质上会演变成基于项目的学习过程,工作量会过大而无法实施。但教师应该在启动问题时清楚地告知学生基片、材料种类和制膜方法选择的原因。制得符合要求的膜是实验教学顺利实施的关键。基片的处理工艺、膜材料的合成工艺和制膜的工艺参数都将明显地影响膜的质量,没有唯一正确的合成及制膜工艺参数的选择,因此评价的标准也不是单一的。但教师应该针对具体器件的要求设定具体的膜质量指标,以便学生顺利的内化问题和对问题解决的结果进行评价。 二、问题的复杂性与动态性 围绕以上问题的解决,需要涉及多个概念、原理及相互作用:学生需要从了解膜发光器件的构造及发光原理开始,了解所制备的膜在器件中所起的作用、膜的制备方法及性能表征手段、膜质量的评价方法等问题。随着学生的问题内化过程的进行,新的问题自然而然被引发出来,而且问题是多方面的、变化的:为制备出高质量的膜如何选择膜材料的合成方法、如何得到最佳的合成工艺、如何处理基片和选择膜制备中的工艺参数等。学生要讨论并制定非常具体的实验方案,制定方案的过程中必须形成对实验结果的预期或假设,以此为依据假定和选择实验中的变量,并讨论如何在实验技术上控制这些变量,因此设计实验方案时不断有新的问题产生,变量的选择与控制也要根据实验结果而改变,直到能够制备出所期望的膜,即问题的最终解决。全过程中,问题是多层次的、复杂的、动态的,重要的是,内化问题的过程中和解决问题的过程中,第二层次乃至更高层次的很多问题是由第一层次的问题自然引发而又需要学生自己提出的,所需学习的新知识也要学生自己来确定。但所有问题的提出及解决方案的制定是由第一层次的问题来指引方向的,学生也在这样的过程中不断思考各个问题之间的关联,以此促进他们对下一次实验实施后所得结果的预测与判断力。 三、问题的解决过程与知识建构 事实上,对专业实验教学来说,问题最终是否得以完美的解决不是最重要的,最重要的是学生思维技能、解决问题能力及自主学习能力的培养和提高。因此,实验教学过程中,教师可以根据教学资源配备的具体情况和学时数的限制调整问题解决的难度和学生的工作量,同时,针对问题的需要,学习如何自己提出问题、如何确定所需的新知识、如何与小组成员合作、如何分享他人的观点或信息、如何灵活应用所学知识等,从而逐渐形成解决问题的图式,这也是问题的知识建构意义所在。在比较粗浅的程度上,膜制备、发光器件、发光原理等背景知识学生已有接触,此时所学习的内容大部分用教科书为载体,学生较容易确定到哪里寻找合适的书本,也有相应的自学能力自己学习。针对某具体器件时,这部分知识需要进一步深入学习,而问题具体到器件中具体的膜材料、具体的膜制备方法及调控、膜的具体性能指标时,教科书已经不能提供足够的信息供他们较好地内化问题。他们还无法将这些需要选择的参量与最终的制膜目标直接关联起来,此时就需要开始借助数据库等信息支持系统,要查找相关资料,阅读和分析这些资料。收集信息过程中首先遇到的问题就是在大量的信息中如何取舍,这里,激活和调动他们头脑里已有的知识存贮的过程就开始了。在所有这些知识中建立关联的最关键步骤之一是实验中变量的确定或选择。这在一开始也是困难的,学生通常应该被告知关联的大的范畴,如膜的性能与结构关联,结构与制备工艺关联。但由于膜的性能与膜结构、膜结构与膜制备工艺之间的关联是复杂的,是非常典型的结构不良的问题,这也是教师在此过程中要更多地给予学生辅助,有时应该给予非常具体的指导的原因。在知识中建立关联的最关键步骤之二是反馈和问题的动态变化及解决过程,即在按实验方案制得膜之后,如何对膜进行评价,并在评价之后如何调整实验方案。这里膜的评价包括如何选择膜结构和膜性能的表征方法、对实验结果的分析及根据这些分析如何调整变量的控制。虽然学生在专业实验教学之前学习过很多有关结构和性能表征的课程,但由于是传统教学模式下的学习,这些知识还只是学生头脑中的记忆碎片,他们还没有能力判断在什么条件下要启用哪一个碎片以及实验结果如何指导下一步的实验。此时教师也要更多辅助学生,帮助他们启用记忆碎片,并在运用实验结果指导下一步实验方案制定的过程中真正把这些碎片关联起来。这样的过程反复后,学生就能将一个膜产品从原料配置、材料的合成和膜制备的工艺控制到结构表征与性能测试全过程中涉及到的所有知识联系起来,构建成一个以问题解决为目的的、逻辑而系统的体系。最重要的是,他们开始学会针对问题,自主作出假设和灵活运用所学知识判断所需控制的变量,在实验中大胆尝试,并学会分析尝试的结果和利用这些结果对自己的实验方案进行批判性思维过程,逐步寻找和摸索解决问题的正确方向,因此逐渐形成解决问题的图式。 当然,需要补充说明的是,按PBL教学模式,由于设置的问题里包含的工作量和时间的限制,以上实验目标不可能由独立个体单独作业来完成,学生要组成小组并分工合作和相互交流。小组中的每个人可以负责完成一个变量控制的实验,如果实验量大,教师还可以统筹安排几个组之间的合作,每个组完成某方面变量的控制实验,然后各组间相互交流,分享实验结果,这有利于节省时间,使学生更快地解决问题。但作为学习的个体,对所启用的知识和学习的新知识的理解是独特的,因为实验全过程都不存在一个唯一正确的答案,而且由于实验中的很多问题是结构不良的,比如微观结构的解读和结构—性能关联的解读,每个学生完全可以有自己的独特理解,他们也在相互交流中分享小组成员对同一个问题的独特理解,因此,学生个体是自己知识的建构者,他通过主动参与真实情景的实验活动,学习何时以及如何应用知识,学习高层次思维技能和终身学习技能,问题的解决过程充分体现了知识建构的意义。 作者简介:顾少轩(1967-),女,吉林人,博士,副教授,主要从事材料化学、材料物理、材料科学的教学和教学管理工作以及玻璃及光电功能材料研究;郭丽玲(1964-),女,湖北人,博士,教授,主要从事材料化学专业的教学和材料的设计、计算的研究;雷丽文(1976-),女,湖北人,博士,副教授,主要从事材料化学专业的教学及巨磁材料的研究;张枫(1971-),女,湖北人,硕士,副教授,主要从事材料科学专业的教学及铁电陶瓷材料的研究;黄学辉(1963-),男,陕西人,教授,主要从事材料科学与工程专业的教学和教学管理工作及声学材料的研究。 材料科学与工程论文:浅谈材料科学与工程创新基地班建设 摘要:材料科学与工程创新基地班是郑州大学在工科院系设立的第一个人才培养实验班,实行精英型个性化培养方案,在加强理论知识教学的基础上,更加注重创新能力和科研素质的培养。这一人才培养模式带动了全院教学环境的改善和教学质量的提升,在培养有创新意识的应用型人才方面颇具特色,为实现区域人才战略起到了示范作用。 关键词:创新人才培养;本科教育;基地班 高校是培养人才的前沿阵地,肩负着人才培养的光荣任务,制定合理的人才培养方案和科学的管理制度是高素质人才顺利成长的有力保障。材料科学与工程创新基地班是郑州大学在工科院系设立的第一个人才培养实验班,实行精英型个性化培养方案,注重厚实的基础知识教学,进行全新的创新能力和科研素质的培养,以培养具有材料科学专业思想、熟悉掌握材料科学的基本特点最终能够制造先进材料的精英人才为目的。这一人才培养方案的实施为解决我国面临的高层次创新型人才匮乏等难题提供了有效途径,有望打开创新人才培养模式的新局面,加快我国从人力资源大国向人力资源强国转化的进程,为人才规划实施作出应有的贡献。 一、材料科学与工程创新基地班的定位 郑州大学材料科学与工程创新基地班于2006年12月正式成立,其定位为:“立足于为河南经济建设和社会发展服务,发挥学科齐全、梯次结构合理的优势,本科与研究生培养并重,全面提升学科、专业实力和水平,努力建设成为培养工程应用和科学研究创新型人才教学研究型学院。”依据学院学科和教学基础,结合所承担的国家教改项目“发挥学科与区域优势,构筑材料三级实践载体,培养具有创新意识的应用型人才”,以“厚基础、宽专业、重创新、高素质”的复合型人才为目标,培养适应未来发展要求具有科学前沿意识、创新精神和创业能力的高级研究型人才和实践应用型人才。 二、材料科学与工程创新基地班的培养方案 围绕专业建设和人才培养目标,材料科学与工程创新基地班对本科生的培养方案进行了较大规模的调整,体现了素质教育和创新教育理念,并遵循人才成长规律,注重系统性、前沿性和适应性,强调材料科学类课程与材料工程类课程的协调统一和同步建设。在学校政策引导和学院学科发展的统一要求下,构建起“平台+模块+课程群”的课程体系,其中平台课程注重学科基础教育,强调重视教育、体现宽口径;模块课程突出学科发展特色,设立了高分子材料科学与工程、无机非金属材料科学与工程、金属材料科学与工程三个模块,课程分别由主干课和实践教学环节构成;课程群由学科选修课和跨学科选修课组成,总学分控制在173学分。改革后的教学培养计划既体现了“厚基础”,又体现了“宽专业”,并强调学生创新能力的培养,在主体培养应用型人才的基础上,分层次、分步骤培养不同的人才,适应不同应用领域的需求,分别从事应用实践、技术创新、科研管理等工作。 1.注重基础,夯实理论教学 在课程体系方面,基地班强化国外名校、名教材英语教学课程和研究性教学课程,采用国际上通用的原版教材、自编教材及国内优秀教材,知名教授讲授基础课和专业课,采取双语授课。主要课程有高等数学、大学物理及实验、线性代数、物理化学、材料科学与工程基础(部级精品课程)、材料近代研究方法(英文)、材料成型原理、材料科学与工程导论、工程制图、普通化学、电工学、工程力学、机械设计基础、高分子化学(英文)、高分子物理、材料成型原理、合金及熔炼、无机材料科学、无机复合材料学(英文)、陶瓷工艺原理(部级精品课程)等。 在教学计划方面,实行第一、二学年所有课程打通,第三学年第一学期部分课程打通,第三学年第二学期必修课和全院范围内的限选课组中任选相结合。 2.加强技能,拓宽专业知识 基地班覆盖材料学、材料加工工程以及材料物理化学等领域,以金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的合成和成型加工为重点,学习现代新材料、新技术所依赖的基本知识和技能,掌握材料合成原理、工艺、结构与性能之间的关系,进行各种材料的成分设计、合成、成型加工和应用。 3.重视创新,强调因材施教 在夯实学生科学文化知识基础的同时,基地班还着力培养学生的创新精神和创新能力。 在实践教学环节,引导和鼓励学生尽早进入实验室参与科学研究。近三年内,学院已经有12个由学生主持的实验项目获得国家大学生创新实验项目支持,其中大部分学生是基地班的。学院实验中心对基地班学生全面开放,学生可以利用课余时间在实验中心开展实验实践活动,全面提高自己在实验中发现问题、分析问题和解决问题的能力。 此外,学院还积极与校内外部级重点实验室、工程技术中心联合建立独特的实习基地;在毕业实习和设计环节中,引入类似硕士研究生的训练模式,以培养学生的前沿科学意识和独立的创新能力。 4.强化素质,注重全面发展 发达国家的高校都将提高学生的素质作为主要目标。他们充分利用学校的各种资源开展诸多实践教育,有效地开阔了学生的知识面,增强了学生认识科学和揭示科学的信心。基地班始终注重学生的德、智、体、美全面发展,鼓励学生选修学校的素质教育课程,并增设开放实验和暑期课堂学分,鼓励学生跨学科进行开放实验,拓展知识面。在暑期,鼓励学生走进高新企业研究机构或者国内知名科研院所进行跟班学习,使学生通过接触或参与实际科学和技术难题的攻关,掌握科学研究的基本思路和方法,并将所学习的基础理论知识与实践应用联系起来,提高学习兴趣和实践动手能力。这些实践教育可以强化素质教育,有效提高学生的实践创新能力。 三、材料科学与工程创新基地班建设和管理模式 1.基地班建设 成立基地班建设工作小组,由院长、分管教学的院长、骨干教师和管理人员组成。基地班建设工作小组的主要职责有以下6项。 (1)研究制定基地班建设总体规划和基地班建设管理办法等文件,审核基地班发展规划,对基地班发展方向和改革决策提出指导性意见。 (2)指导、监督和推进基地建设与改革,检查基地班教学效果和培养质量。 (3)筹措基地班建设的经费并监督经费的使用情况和使用效果。 (4)组织基地班建设项目和方案的筛选、审定。 (5)商讨解决基地班建设中存在的问题,协调教学、科研、实验室等有关部门的工作为基地班建设服务。 (6)迎接上级主管部门的检查和评估。 基地班建设工作小组实行例会制度,定期商讨基地班建设过程中出现的各种问题,帮助解决实际问题,重大问题直接向党政联席会汇报。 学院设基地班建设工作小组办公室,负责基地班建设与各基地班的日常教学管理工作,办公室设在本科教学办公室,并配设秘书负责基地班的日常教学工作。 2.基地班管理模式 基地班的管理采用“三制”,即班主任制、导师制和末尾淘汰制。实行班主任和导师双层管理,学院主管教学的副院长担任基地班班主任,负责全院各年级基地班的建设与培养工作。前两个学年按成绩高低实行滚动,基地班末尾5名学生与非基地班学生交换,实行末尾淘汰。 在博士生导师和部分知名教授中为基地班遴选导师,学生在导师的指导下完成基础平台课、专业基础课、专业课、素质课的学习以及毕业实习和毕业设计。 四、基地班学生选拔办法 基地班每届招收30人,首届自2006级本科生开始。基地班学生的选拔需经过3个步骤。 (1)材料科学与工程专业本科生根据第一学期末相关公修理论课程(含外语)的总成绩进行排名,初选前50名学生。 (2)以英语、数学、大学物理的三个学科的单科成绩为依据,低于75分者被淘汰,剩下的学生以三科总成绩排名,选出前36名。 (3)经专家面试,最终选取30名进入基地班学生。基地班学生确定后公示5天,对不符合条件的入选者经核实后取消其资格,所缺人员根据排名递推增补。 五、材料科学与工程创新基地班建设成效 经过近4年的成长,材料科学与工程创新基地班已经逐步形成完善的创新型应用人才的培养模式,并成功培养了第一届毕业生。这些学生中有多人在省级以上的大学生科技竞赛活动中获得奖项,其中白阳同学主持的“一种使用新型材料处理废水的装置”项目获得第十一届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛三等奖。首届30名毕业生中有24人考入诸如浙江大学、中国科学研究院等国内著名院校或研究机构进行研究生阶段的学习,其余6人分别进入美的微波电器制造有限公司、比亚迪汽车销售有限公司、中铁隧道装备制造有限公司等著名企业从事技术研发和管理工作。 基地班人才培养模式的改革探索不仅是国家教改项目研究的一个重要研究内容,而且作为工科类基地班的试点,在三级实践载体建设、师资力量的配置、创新人才培养计划的调整、本科生提前进入实验室、开设开放性实验、实行导师制、学生的创新活动开展等方面都具有一定的可借鉴性,同时这一应用型人才培养经验还可进一步推广到其他工科专业,以提高相关专业本科生的培养质量。 在探索创新型应用人才培养模式的同时,基地班的建设也促进了学院教学环境的改善和教学质量的提升,其中在国家教学质量工程项目建设方面取得的成效尤其显著:由关绍康、张锐等教授完成的“构筑三级实践载体,培养具有创新意识的应用型人才”教学成果曾获得部级教学成果二等奖,有多个由学生负责的项目获得国家大学生创新科技创新型实验项目支持,同时学院还拥有《材料科学基础》《陶瓷工艺原理》两门部级精品课程、材料科学与工程部级实验教学示范中心、材料学系列课程部级教学团队、部级教学名师1人。此外,材料科学与工程学院近年在大学生科技创新、学科竞赛、学生活动等方面也取得了突出成绩,已成为郑州大学学生培养特色单位,大学毕业生就业率连年位居全校前列。 以上成果的取得不仅极大地提高了本科生的教学质量和教学水平,还促进了材料科学与工程学科建设与科研开发。创新实践载体所依托的材料加工工程学科已被建成河南省工科类唯一的部级重点学科,也是“211工程”院校国家重点建设学科。这充分展现了基地班成果的辐射效应,尤其在就业压力较大的形势下,这一成果探索的具有创新意识的应用型人才培养模式和教学过程良性运转结果有良好的示范作用,更具有推广意义和价值,并为探索应用型人才培养提供了基础知识体系和专业理论支撑。 责编:赵东
机械工程与自动化论文:机械工程与自动化的关系探讨 [摘 要]在我们国家,机械工程和自动化学科的研究主要是研究的机电产品的设计与自造和控制的学科。伴随着我们国家的该科开放的进行,同时还有国内外的经济的交流不断频繁,这样同国际的交流也就变得越来容易。在中国,有着广泛的土地和廉价的劳动了,国内外的许多制造业工厂都来中国进行投资建厂,工业发展之后如雨后春笋纷纷建立起来,这就带动了我们国家的机械制造和自动化的发展,怎样很好的协调之间的关系,为了探讨两者的关系,在实践中吧机械工程和自动化进行有机的结合起来,这样就能很好的促进我们国家的经济发展。 [摘 要]机械工程;自动化;机械制造 在进行机械制造的过程中,总会遇到与自动化相关的内容,是因为接卸工程和自动化是具有内在关系的两个学科,在这个过程中,机械工程涉及到很多的领域,像是各种各样的领域中都会遇到机械制造,机械制造业为我们国家的农业、工业和交通运输业、能源开采等各行各业都会用到机械技术的支持,只有很好的机械技术,才能为了各行各业的发展提供优良的技术支持,同时还会使各行业的工作效率得到十足的发展,不断提高工作效率,推进我们国家的经济发展。自动化是通过更改传统的技术理念,进行机械技术代替传统的手工技术,通过依靠先进的技术手段,用机器代替手工进行工作,这样不仅节省了大量的人力,同时还会提高了生产效率和安全生产。通过将机械工程和自动化技术进行相互的结合,对提高劳动的生产效率,保障安全的生产提供了强有力的支持,同时在一些高危职业上有很强的积极意义。 1 机械工程与自动化的内涵 1.1 机械工程的内涵 在中国,要用到很多的机械制造工程,只有通过一些机械的制造才能进行一些工作。机械工程是一个与社会各行各业都有着很多联系的一个学科,通过进行相互的联系进行机械的制造。在进行机械设备的生产过程中,依据各种不同的功能进行划分很多的机械。像是各种粉碎性的机械、动力性的机械,原材料的搬运和交通运输机械设备。在这些设备中,都是与机械工程紧密相关的设备。同时按照其他的情况进行分类的话,比如进行服务的门类进行分类的情况,可以分为农业的机械、工业的机械制造和交通运输的机械。在进行机械制造和研发设计,同时使用的过程中需要到不同的阶段,在这个过程中,机械工程会分成若干个相互哦诶和和连接的不同体系。像是机械的研发和制造,同时还要伴随着维修工作的进行,在此过程汇总,各学科进行彼此补充和交叉重叠,形成了相互渗透和促进的科学群进行发展,形成了一个相互交叉发展的科学体系。随着我们国家经济的发展,机械工程的作用越来越重要,变成了支持国名经济发展的基础性行业,同时伴随着科学技术的迅猛发展,机械工程技术会朝着更加成熟的方向进行发展。相信在不久的将来,我们国家的机械工程会得到很好的发展与进步。 1.2 自动化的内涵 所谓的自动化就是指的是在进行生产过程中,依靠各种各样的机械记性设定程序或者预先各种各样的指令,让机械进行自动完成一份工作,同时在这个过程中所要要道很少的人力进行人为的干预工作。在进行工作的时候,自动化产生的目的就是在进行简化日益复杂的机械操作过程中,像是各样的现代汽车的制造和轮船的制造过程中,都会用到自动化进行简化操作。现代化的技术和产品的研发过程中使用自动化学科,通过对自动化学科的不断完善,加之在进行电子学和应用数学等学科的交叉进行工作,都会通过自动化进行。在自动化的应用中,很多企业的生产过程都是从原料的采购和生产加工过程中,都会实现了半自动和全自动化的进行,自动化技术广泛应用到社会生产的各个层面,不仅仅在各样的制造业上,同时还涵盖了科研和国防军工业等领域,推动了我们国家的经济的快速的发展。 2 机械工程和自动化的关系 现如今伴随着我们国家经济的快速发展,对生产效率提出了更为高效的要求,这就使得机械工程的自动化技术之间的关系变得越来密切。在进行机械生产领域进行自动化的过程,会使得机械工业的生产和技术会向着机械自动化的方向进行发展。同时还会向着机械自动化生产程序的发展中进行迈进。在国外会通过对自动化程序进行设置,会进行一套生产单元标准,通过这个过程进行提高生产工艺的水平,在设计的结构上实现自动化进行安装,促进集成化和自动化的建立和发展。通过这个技术的发展,可以进行自动化发展模式的大量推进,这样就会节约大量的劳动力,使自动化技术进行生产,提高了工程质量和节约资金,提高资源的利用率。 3 发展机械工程与自动化关系的方法 在现代社会的不断发展和进步中,特别是电子计算机的发展,就使得电子技术和机械工程进行很好的结合开来,现代电脑的使用就为了机械自动化发展提供了强有力的技术支持。虽然这个成为了一个发展趋势,但是我们国家的机械工程和自动化技术在机电一体化过程中,存在了很多的落后型,这样就会影响了机械工程生产的质量。为了实现机械工程和自动化的有效结合过程,需要到各类的优质软件和硬件的相互结合和发展。特别是在软件发展层面,要想实现生产无人化、自动化,首先应该推进集成化综合软件和分级计算机操控系统的综合发展。 在巩固机械工程和自动化关系, 促进两者和谐发展的过程中我们应该坚持科学发展策 略, 重视理论研究, 全面探究现代控 制理论与系统工程在机械工程领域的实际应用 。同时还要加强重点关键技术的研究工作,充分结合现代化发展过程中对机械自动化发展的要求,探究现代电子计算机操控技术等的相关技术的发展,除此之外,还要探究各种多用途的自动化装置的使用,开发各类计算机操控系统的使用等工作的进行。 结束语 在进行机械制造时候,要协同机械工程的发展,机械工程行业既是服务部门也是生产部门,同时还是我们国家国民经济的一项支柱产业,各类机械制造业的发展需要不断提高自身的技术的革新过程,提升自己的优秀竞争力,同时还要不断提升自己产品的技术含量,将机械工程和自动化相互进行结合,有利于技术发挥出应有的优势,这样就会大量节省人员的工作量,提升自己的质量和生产效率,适应世代的发展。为我们国家的经济发展起到应有的推动作用。 个人简历 赵昂:1973年3月出生,1995年毕业于哈尔滨电工学院-工业电气自动化专业。从事质量管理专业18年,中级工程师职称。 机械工程与自动化论文:浅析机械工程自动化技术的相关问题与措施 摘 要:本文结合自身工作经验,针对机械工程自动化技术的一些问题进行阐述,并提出了相应的措施,望同行参考指正。 关键词:机械工程;自动化技术;问题;措施 1 自动化技术在机械工程中应用的重要意义 1.1 自动化技术本身是一种高新技术,融入到机械工程当中能够使企业的生产工艺发生很大的变化,可提高企业生产的整体运行效率。 1.2 在机械工程中,生产加工是重要的操作环节,而自动化技术主要就是给生产加工提供便捷,给企业带来更多的经济效益。 1.3 增强企业的市场竞争力。在机械工程中,应用自动化技术调控整个生产流程,能够很好地保证生产成本和质量,从而在很大程度上缩短生产周期。目前,自动化技术在机械工程中的应用已经取得了明显的效果,随着社会的不断进步,其必然会普及到各行各业当中。 2机械工程自动化技术的现状及问题 2.1 机械工程自动化技术的现状 我国的机械自动化在自动化技术方面,还处于单子自动化、刚性自动化阶段。而工业发达国家自动化技术方面普遍实现了智能化、柔性化和集成化;在机械自动化的生产管理方面,我国的大多数企业依然采用传统的管理模式,而工业发达国家已经实现了计算机管理,并且在工业组织与管理生产模式方面不断进行着创新和升级;在人才管理方面,没有好的、适宜的人才管理机制,理论人才过多,不够全面性;在机械设计方面,我国还没有做到及时更新,设计水平也没有很大的提升;在工艺水平方面,我国的数控加工技术还多停留在精细加工等初级阶段,在复合加工手段的采用上尚未真正掌握,仍处于追赶阶段。 2.2 机械工程自动化技术存在的问题 自动化技术在我国的机械工程中存在着一些问题,例如缺乏相关技术人才,自动化技术相对落后,自动化技术的应用范围不够宽广等等。人才是发展进步的关键,我国大多数人只有知识理论而没有实践经验技术,对人才的管理培养不够合理、全面。要结合理论和实践经验,不断研究创新,才能提高实际自动化技术。自动化技术的进步将会大大推动我国现代机械制造产业的发展和进步,但是我国的自动化技术尤其是数控系统是传统的封闭式体系结构,必须提高水平,改变落后的状况我国的自动化技术应用的领域还不够广泛,缺乏自动化技术的科研投入和制定自动化技术的管理策略。 3 改善机械工程自动化技术的措施 3.1 注重高科技人才培养促进发展 通过自动化的道路发展来促进我国机械工程的发展,因此这就需要按照相应的机械自动化方向来实施教学提升,将人才发展放在第一位,培养一批具有时代特色的创新型人才,从基础教育做起,国家出台相应的政策,积极鼓励学校培养自动化科技人才,不论是才技术理论还是从实践上都应该对其进行加强。从发展的角度为我国企业输送合理的人才,通过教育制度的改革以及国家政策的支持,势必能够获得良好的成功,为我国机械工程自动化的发展打下人才基础。 3.2 合理运用机械自动化技术分析 根据目前我国的机械生产技术的发展,我国仍然是处在了自动化发展的初级阶段,因此在当前情况下,正在全面的发展科技信息技术,对于自动化技术的使用显得非常合理,在使用过程中要考虑到发展的需求,以及自动化工艺的成熟度,以此来加强对整体自动化技术的管理。对于自动化技术的使用,要从现实出发,考虑其使用的可行性和安全性,而且在使用过程中要注重对机械工程设备,工艺操作的程序进行合理的配置,以此来实现自动化的合理执行,否则一旦使用不当那么就会产生严重的后果。 3.3 提升自主创新能力,创造自主知识产权。 我国消化吸收国外柔性制造系统(Pseudo-FMS),是要确保必要的生产柔性的前提下,优化人机界面,不过分追求自动化,尽可能建立较为完善的信息系统,充分发展计算机管理的效益。系统中先进的自动化装备和普通设备并存,系统的某些环节允许人工干预。我国目前在消化呼吸、融会贯通国际上有用的自动化技术理论的基础上,要努力做到从我国机械制造业的实际情况出发,发展创新,形成有国情特征的发展自动化技术理论和学说,进行围绕计算机技术的柔性自动化技术的开发研究,以适用为前提,急需什么就解决什么,取得实践经验再推广应用。 3.4 加强与国外的专业交流 中国有一句古话,活到老,学到老。机械工程及自动化方面的人才培养模式也应该是这样。时代是在不断的发展的,社会也是在不断地进步,如果机械工程行业没有跟着时代的发展的发展,跟着社会的进步而进步的话,那么,今天的所谓的机械工程及自动化技术,如果还是停留在原始社会时期的刀耕火种的水平,所制造出来的工具,还是简单的石斧、石具等工具,这是十分荒谬可笑的,因此,就必须要关注机械工程及自动化的科学合理发展。而对机械工程及自动化的人才培养来说,从事机械工程及自动化的相关研究的人员必须时刻关注时展和社会发展的新成果,不仅要继往开来,学习古今中外的优秀经验,更要处在能主动学习的状态下,对最新的科技研究成果有着敏锐的嗅觉,及时学习最新的科学技术水平,促进自身的发展。特别是欧美国家的机械工程自动化技术发展水平向来都是比较先进的。机械工程及自动化的可持续发展,必须要对其进行溯源追踪,把视野放到海外去。早在一千年前,宋朝的大学者朱熹就提出过:“问渠那得清如许,为有源头活水来”。任何一个领域,如果不实行走出去战略,就会如同闻一多笔下的死水一样,毫无生气,只有等着发臭和被人遗忘,根本不可能获得实际的发展。机械工程及自动化也一样,要想得到充分的技术发展,最有效的一个方法是进行行业内部的人员交流,众人拾柴火焰高,集思广益的结果,必然会带来极大的经济效益和社会效益,行业本身也能得到真正的发展。定期进行走出去战略,积极进行交流和互动,整个行业就是源源不断的活水,永远不会流于固步自封与停滞不前。在有着充分条件的高等院校,走出去的战略思想更体现在走出国门,与国际接轨,学习国际上的先进机械工程及自动化水平。 3.5 注重自动化技术的发展趋势及前景 坚持走自动化技术的发展道路,对于机械自动化技术的发展至关重要。目前,机械制造自动化技术的发展向朝着数字化、绿色化与智能化方向发展。数字化是先进制造技术发展的优秀,是制造技术、计算机技术、网络技术与现代管理科学交叉作用的共同结果,这将是机械自动化技术发展的必由之路。随着人们对人类与环境之间的关系这一问题认识的逐渐加深,实现人类与环境之间的协调、可持续发展是当代经济发展必须遵循的原则。机械自动化技术的发展也同样要遵循这一原则,实现绿色化发展之路。近20年来,制造系统正在由原来的能量驱动型转变为信息驱动型,这就需要制造系统不但要具备一定的柔性,同时还要表现出一定的智能,实现在对大量复杂信息处理的同时,能够自主进行选择与处理这既是现代科学技术发展的必然结果,也是人类社会进步的重要标志。 4 结束语 机械自动化生产是一个长期的目标,因此在加强自动化生产建设的过程中,要从根本出发来加强整个机械工程自动化的实施,以不断提升我国的机械自动化制造作为其技术发展的目标,将我国的机械工程的自动化生产推向一个新的世界高度。 机械工程与自动化论文:机械工程与自动化中PLC技术的应用 摘 要:PLC即可编程程序控制器(Programmable Logic Controller,PLC),是建立在微型计算机的基础上的工业自动控制装置。PLC以其独特的体积小、应用性高、工作效率高等优势,如今已经被广泛应用在机械制造、食品生产与检测、重工业等多个领域。本文首先对于PLC技术的具体含义以及应用价值进行简单的介绍,然后针对PLC技术在机械工程与自动化的多个具体环境中的工作模式以及作用展开较为详细的分析及阐明,为提升PLC技术对于机械工程与自动化的贡献价值奠定基础。 关键词:机械工程;自动化;PLC技术;介绍;应用 0 引言 工业产值作为世界经济的重要贡献者,推进工业的发展对于世界经济水平的提升以及社会的进步均有重要的意义。伴随着工业化进程的脚步,社会对于机械工程的可控性以及自动化技术的应用价值提出了更高的要求,人们急需一种兼顾实用性、可靠性、灵活性的应用技术来推进机械自动化领域乃至社会各个领域的革新。届时,PLC技术应运而生。 PLC技术是一种将机器或装置的运转与数字运算进行有机结合的控制性器件,是站在传统继电器技术的基础之上糅合互联网、自动化等现代科技形成的创新型技术。在现代社会,PLC技术以及被广泛地应用在各行各业,影响着人们的工作方式以及日常生活。认识PLC技术,了解PLC技术在机械工程与自动化中的实际工作模式,对于我国工业的进步以及生产力的提高有着重要的战略价值。 1 PLC技术的实用价值与优势 时代的发展推动了工业前进的步伐,随着现代社会劳动力成本的节节攀升以及智力资源的日渐珍贵,工业生产上精简人力资源的消耗、扩大机械化程度的趋势已成必然,给机械工程以及自动化技术提出了更高的要求。PLC技术作为现代工业普遍应用的控制型器件,不仅体积小巧、易于安装、具有广泛通用性。而且用户可以通过编写程序轻松实现个性化控制方式,很大程度上提高机械装置以及自动化技术的灵活性以适用性。不仅如此,PLC还有提供多方面强大功能支持,同时兼具高性价比、高可靠性以及低功耗等等优点,已经成为了自动化控制的优秀技术,成为了我国构建自动化控制技术自主知识产权、推进机械工程与自动化发展进程的主要操作对象。 PLC技术的应用涉及生产管理、生产监控、顺序控制等方面,多个操作体系的协调与配合需要实现PLC处理器优秀与控制设备之间及时沟通。互联网的高速发展为其提供了通讯技术支持,而PLC技术抗干扰能力强、可靠性高的特点则为准确通信提供了安全保障。甚至可以预测,在今后社会发展中,PLC技术将与机器人、CAD共同组成主流基础管理设备体系。接下来将从三个方面具体介绍PLC技术特点: 1.1 操作简单 通用性高 现在,绝大多数PLC均支持程序语言互译,用户无需专门学习某一中语言,仅需运用自己常用语言编写代码后,用器件自带的翻译功能进行语言的转换即可实现对PLC的编程,降低编程语言门槛。并且PLC的安装及调试简单,外部接线较少,促使简化实际操作系统结构,进而缩短系统运行的周期,工作效率得到改善。 除此之外,为了提高PLC实用价值,全球PLC均统一使用国际标准通信协议,给不同厂家生产的PLC之间的互换提供了可能,也给PLC的调试提供了方便,极大程度地提高了PLC产品的通信开放度。 1.2 体积小 能耗少 PLC装置是集成电子线路技术的重要应用体现,安装尺寸通常均在10cm以下,重量更是不足150g,为机电一体化提供了实现基础。同时在实际使用中PLC的消耗功率一般只有个位数,为节省能耗做出了贡献。 1.3 抗干扰能力强 在实际应用中,目前广泛应用于PLC中并且符合国家标准的AS一工总线、 Profibus总线以及Device Net总现场总线与PLC界面之间通常保持良好契合度,为准确通信提供了保障。另外PLC装置采用抗干扰的电路排布与制造工艺,保证在工作过程中抵御电磁、电路的干扰,具有较高的可靠性,为PLC系统之间有效通信的展开提供了有效保障。现在的PLC装置甚至采用了多重抗干扰技术,哪怕是置于极端恶劣环境,它也能够正常工作。 2 PLC技术在机械工程与自动化中的应用 2.1 远程通信控制与系统控制中PLC技术的应用 在现代通用的机械自动化控制系统中,其他继续结构的控制工作通常是由PLC技术实现完成的。不仅如此,随着科技的不断创新与进步,PLC技术还被积极地运用于自动化系统本身,根据指令完成纠正系统逻辑错误以及排查系统故障等工作,为系统的正常运转提供了有力保障。在实际的工业自动化生产过程中,应用PLC技术的自动化系统会对机器操作的每一步骤展开监控,并在步骤完成后根据完成情况返回累积误差值,当累计误差值超过系统设置的误差允许上限时,表示此时设备运转出现异常,同时该自动化系统也会出现逻辑紊乱,无法继续运转。此时PLC控制系统将自动对逻辑发生混乱的原因进行逐一排查,诊断出问题后立马发出报警通知到用户。PLC的高通信开放度为不同系统的PLC提供通信交流的可能。在保证互联网模块以及信息传输界面正常工作的前提之下即可实现PLC控制系统的远程监控。 2.2 逻辑运算中PLC技术的应用 数字运算是PLC技术的重要组成部分。在自动化控制系统中,PLC主要使用数据处理与逻辑运算这两种计算方法。实现诸如数据运算、数据筛选、数据整理以及二进制开关等等功能。运用PLC技术,可以简单高效地完成大量数据的分析、排查、整理,极大地提高了提取结论、对比优化的工作效率。例如现在许多的食品制造企业、电子生产企业甚至交通监管部门,都是运用PLC技术实现对于实时数据的监控。除此之外,PLC还可以充当二进制开关,有效提高软接触点数目,促进自动化系统的优化。 在资源消耗方面,相比较传统继电器,PLC的能耗极低,符合资源节约型社会理念。高机械化系统帮企业节省了人力资源的投入,在劳动力成本激增的今天具有重要价值。在流水线工作模式中,自动化PLC控制系统可以直接运用PLC的二进制开关功能,通过1与0的互变实现由一个工作流程到下一工作流程的转变,避免了另外安装检验装置,简化系统提高工作效率的同时也给企业节省了投入成本。 2.3 生产系统自动化控制中PLC技术的应用 应用PLC技术控制自动化系统指的是系统中的主机、通信、顺序控制、位置控制、参数设置等等工业自动化生产模块均是在PLC技术的控制之下开展工作的。在实际的生产过程中, 用户可以结合企业实际生产环境以及生产的具体需求,根据实际生产过程中具体化的操作对象以及监控对象特点,合理改造PLC控制指令,优化PLV控制模块的组合模式。在尽力减少模块数目以及优化工作结构的条件下,实现对于生产进程的多元化有效控制以及生产自动化系统的正常运转。 运用PLC控制系统中模拟参数控制模块指的是通过具体指令的输入,使用PLC技术监控生产过程中某变量的变化,若变量达到一定条件PLC则控制相关机器或装置进行一定操作,直至监控变量没有达到条件为止。例如饮水机的热水装置就是通过监测热水槽中的水温,如果水温低于100℃就显示红灯,并控制加热电路正常工作,及时对热水槽里的水进行加热。在这一过程中PLC需要对水温变化进行实时监控,是一个过程化控制。截止到目前为止,世界上绝大多数国家均已实现运用PLC技术完成机械工程和自动化设备的监测与控制,PLC技术的应用不仅推动了工业自动化的发展,还为企业经济效益的提高,乃至社会经济水平的提升做出了重要的贡献。除此之外,PLC技术还被积极地运用在了食品、服务、电子、冶金等轻重工业领域,改变了传统生产制造模式,影响着国民的工作与生活。甚至直到现在,PLC的作用领域与影响力仍在不断高涨。 3 总结 我们的社会已经步入了高速发展的信息化时代,随着工业化进程的推进,机械工程及自动化水平已经成为评估国家工业发展的重要依据,对于衡量国家综合实力以及未来发展趋势有着举足轻重的影响。PLC技术作为机械自动化控制的主要支持,对其进行主动的改良与创新对于工业的发展以及经济社会的进步有着重要的意义。本文以PLC的价值以及优势作为切入点,对于PLC技术在机械工程与自动化中的应用开展探究,为全面推广PLC技术提供了有力支持。 机械工程与自动化论文:机械工程及自动化专业建设与优化探究 摘 要:随着我国社会经济的不断发展,我国对机械工程以及自动化专业的人才需求量逐渐增加,并对中职培养机械工程及自动化专业人才提出了更高的要求,需要中职不断完善教学方法,丰富教学内容,提高教学质量,运用先进的教学手段为社会培养高水平的机械工程及自动化专业人才,让该专业的学生满足企业的要求,进而推动社会的发展。 关键词:机械工程;专业建设;优化探究 随着我国社会经济的不断发展,我国对机械工程以及自动化专业的人才需求量逐渐增加,并对中职培养机械工程及自动化专业人才提出了更高的要求,需要中职不断完善教学方法,丰富教学内容,提高教学质量,运用先进的教学手段为社会培养高水平的机械工程及自动化专业人才,让该专业的学生满足企业的要求,进而推动社会的发展。 1 应用先进的教学模式 企业对机械工程及自动化专业人才要求较高,需要中职学生具有较高的专业能力。因此,中职学校应重视该专业人才的培养,利用先进的教学模式进行课程设置,科学设置课程进度,完善课程内容,不断地加深学生对基础知识的理解,保证学生能够有效地掌握相关理论知识。与此同时,教师进行机械工程以及自动化专业教学时,应重视并培养学生相关知识的应用能力,培养学生的创新能力、思维能力、实践能力,使学生能够有效利用基础知识来解决实际问题。中职学校应用先进的教学模式时,应根据机械工程以及自动化专业特点,科学设置教学课程,将专业课程进行分类。中职学校可根据专业的侧重点不同,设置不同的课程,为社会培养管理型、制造型和设计型等类型的人才。同时,中职学校应重视机械工程以及自动化社会实际应用情况,根据机械工程市场变化情况,对该专业的课程进行调整,分析社会对机械工程以及自动化专业人才要求的重点,研究社会新出现的知识和相关技术,让学生及时掌握该专业知识的应用动态情况,以适应社会的需求。中职学校设置专业课程时,应重视新知识和新技术,并将这些知识融入到教学中,丰富教学内容,保证机械工程以及自动化专业的先进性。 2 建立实践教学系统 机械工程以及自动化专业具有很强的实践性,而建立实践教学系统能够有效培养学生应用专业知识的能力,强化学生的工程意识,使学生的创新能力、技术应用能力得到培养。中职学校培养机械工程以及自动化专业人才时,应科学分配理论课程与实践课程,让学生在牢固掌握专业理论知识的同时具备较强的知识应用能力。建立实践教学系统时,应加大对实验设施和实习项目的投入,加强与企业的沟通与交流,建立实习基地,为实践教学的开展奠定基础。教师进行机械工程以及自动化专业的实践教学时,应重视学生实践能力、创新能力、思维能力等能力的培养,重视与学生之间的互动,掌握学生学习的动态,引导学生自主学习,进而充分发挥实践教学的作用。 3 建立系统性的教学体系 机械工程以及自动化专业知识较多,且社会对该专业人才的实际要求较高,不仅需要该专业人才具有较丰富的理论知识,还需要具备过硬的操作技能。对此,中职学校应根据机械工程以及自动化的市场需求,结合学生的职业发展和国内外该专业的教学经验,建立系统性的教学体系。教师开展机械工程以及自动化教学时,可以在初期将教学重点放在理论知识和基本技能方面,让学生牢固掌握机械工程以及自动化的基础知识,在中、后期,将教学重点放在专业知识的巩固和实际应用方面,提高学生的专业水平,使学生综合应用专业知识的能力得到提高。且中职学校应制定教学目标,科学设置教学大纲,并合理规划教学进度,为机械工程以及自动化专业教学质量的提高奠定基础。 4 建设专业的师资队伍 中职学校培养机械工程以及自动化专业人才时,需要专业水平较高、经验丰富的教师进行教学。因此,中职学校应建设专业的师资队伍,充分发挥机械工程以及自动化教师的专业性,不断提高学校专业教师的素质,优化该专业教师的结构,以推动该专业的发展,为社会培养合格的机械工程以及自动化专业人才。中职学校建设专业的师资队伍时,应根据机械工程以及自动化专业特点和学生的发展需求进行。中职学校应开展各项进修项目,让本校的教师到具备先进知识和技术的单位进行学习,使教师的素质和专业水平均得到提高,且不断提高学校教师的科研、创新能力,为全面提高教学质量打下基础。中职学校应科学建立教师管理制度,重视年轻教师的发展,让教学经验丰富的教师帮助年轻教师,并培养教师不断学习的习惯,使学校教师的整体教学水平不断地得到提升。 5 建设人才培养质量保障体系 中职学校培养机械工程以及自动化专业人才时,应鼓励教师积极完善该专业的教学内容和教学模式,强化教师的服务意识,支持教师积极进行该专业内容的科学研究,提高该专业的技术水平,丰富该专业的教学内容。中职学校应建设人才培养质量保障体系,根据机械工程以及自动化专业的教学特点,结合该专业的市场需求,科学制定教学目标,合理进行课程规划,并设置教学管理制度和教学评价制度,保障机械工程以及自动化专业人才的培养。且中职学校应积极应用实验教学模式,增加机械工程以及自动化实验室建设,为机械工程以及自动化专业的教学质量提供保障。 6 结束语 随着我国社会的不断进步,社会需要机械工程以及自动化专业人才的数量逐渐增多,而中职作为培养机械工程以及自动化专业人才的重要渠道,应根据社会时代的要求培养合格的机械工程以及自动化专业人才。对此,中职学校应根据机械工程以及自动化专业的特点,应用先进的教学模式以完善教学内容,建立实践教学系统以培养学生的实践应用能力,建立系统性的教学体系以改善教学质量,建设专业的师资队伍以提高学校的教学水平,并建设人才培养质量保障体系,为社会培养具有过硬专业能力的机械工程以及自动化专业人才。 机械工程与自动化论文:机械工程与自动化中PLC技术的应用 【摘要】本文首先介绍了PLC的特点,然后介绍了PLC的发展状况,接着介绍了PLC的应用及重要性分析,最后介绍了机械工程中自动化技术的应用分析。 【关键词】机械工程,自动化,PLC技术,应用 一、前言 PLC技术是一种将数字运算与机械操作综合起来使用的控制装置,起源于传统的继电器技术,后来发展成综合计算机技术、网络通信技术以及自动控制技术的自动化控制系统工程。将机械工程与自动化中的PLC结合推动了自动化的发展。 二、PLC的特点 1、PLC灵活性、通用性强 对于PLC技术,当工艺过程进行适当修改时,只需将内部程序作相应的修改即可,外部接线的改动量可以很少,甚至可以不必改动,其灵活性和通用性是继电器控制电路无法比拟的。 2、可靠性高,抗干扰能力强 在PLC控制系统中,大量的开关动作是由无触点的半导体电路来完成的,加之PLC在硬件和软件方面都采取了强有力的措施,使产品具有极高的可靠性和抗干扰能力可以直接安装在工业现场稳定地工作。 三、PLC的发展状况 1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电器控制装置的要求,第二年美国数字公司研制出了第一台编程序控制器,满足了GM公司装配线的要求。随着集成电路技术和计算机技术的发展,现在已有第五代PLC产品了。 20世纪70年代中末期,PLC进入实用化发展阶段,此时的计算机技术已经开始全面引入可编程控制器中。PLC具有了超小型体积、更高的运算速度、更可靠的工业抗干扰设计、PID功能、模拟量运算及极高的性价比。 20世纪80年代初,PLC在一些先进工业国家中获得广泛应用。这个时期PLC发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。此阶段的另外一个特点是世界上生产PLC的国家逐渐增多,产量也持续上升。这标志着PLC技术已步入成熟阶段。 20世纪末期,PLC的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说,这个时期主要发展了大型机和超小型机;从控制能力上来说,出现了特殊功能单元,用于压力、温度、转速、位移等控制场合;从产品的配套能力上来说,生产出了各种通信单元、人机界面单元,这些使得应用PLC的工业控制设备的配套更加容易。目前,PLC在机械制造、石油化工、冶金钢铁、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。 四、PLC的应用及重要性分析 1、PLC技术在生产系统自动化控制中的应用 在自动化生产中,PLC一般通过模拟参数控制模块、位置控制模块、计数模块、主机模块、通信模块和I/O接口模块六个模块进行工业自动化生产控制。在实际工业生产时,PLC技术通过对生产过程的具体了解,根据生产过程中所需要控制的动作以及监控的对象,对PLC系统的控制模块进行合理调整和优化组合,最终以最少的模块和最合理的方式组建出一个功能全面而完善的自动化控制系统,可以保证生产过程的正确运行和对生产中的灵活控制调整。在PLC控制系统运行过程中,模拟参数模块主要功能是对整个生产过程进行监控,并向监控仪表传输控制语句,从而达到改善控制精度的目的,如控制锅炉温度的升降或保温工作,维护热处理的正常进行。 2、PLC技术在控制逻辑运算中的应用 对于自动化控制系统来说,PLC的另一个巨大作用是进行逻辑运算和数据处理,如开关量的控制、数据位处理、数据转换与传输、数据筛查与运算等功能。通过PLC的运算功能,来完成生产数据的处理,如数据采集、数据分析和工作总结,目前大多数食品、冶金以及造纸工业都利用PLC进行数据信息控制;通过PLC进行开关量的控制,可以有效的增加软接触点,提高工业自动化系统的质量,为企业节省大量的人力和物力成本,与传统的继电器相比,具有操作简单,可靠性好,控制迅速和维修方便的特点,目前已经基本代替了大部分继电器的工作。 3、PLC在系统控制和远程通信控制中的应用 在现代自动化控制系统中,PLC技术不仅用于控制其他的继续结构,还用于对自动化系统自身进行控制,也就是说,PLC技术能够对自身系统进行故障排查和逻辑错误纠正,这样的自动化控制系统才能够稳定运行。在实际工业自动化生产中,设备的每一个动作都会有自动化系统控制,同时应用系统的检测装置对执行过程中产生的累积误差进行调整,如果设备的运行状态异常,整个PLC系统的逻辑关系就会穿行混乱,PLC控制系统的就会通过这些混乱的逻辑关系进行故障诊断并报警。在PLC进行不同系统间远程通信控制时,只要保持联网通信模块和信息传输接口的正确性,PLC技术就能进行稳定的远程通信。 五、机械工程中自动化技术的应用分析 1、柔性自动化技术在机械工程中的应用分析 对于柔性自动化技术而言,其主要是随着计算机信息技术的发展而产生的,因而是一种新兴技术,此技术不仅可以实现技术性操作的自动化进行,还可以在明确加工目标的情况下进行智能操作。因此,将柔性自动化技术应用于机械工程中可以实现生产效率的提高,从而实现机械领域的工业化发展目标。如今,柔性技术已经成为机械工程中不可缺少的一部分,其将数控技术为优秀,同时结合先进的计算机信息化设备、信息科技技术及现代机械生产技术三个方面,推动了机械制造工业的不断发展和进步。由此可知,柔性自动化技术在机械工程中的应用,对于整个工业发展而言具有相当深远的意义,不仅能够实现生产数量及其生产效率的大幅提高,减轻劳动人员的工作强度,还大大提高了生产的质量,实现了生产成本的大幅降低以及产品效益的不断扩大。由此可见,柔性技术在机械制造行业的应用具有全球化趋势。 2、集成自动化技术在机械工程中的应用分析 集成自动化技术主要指的是对目前现有信息技术不断进行改进,以确保机械制造过程更为具体化,此外,还负责将机械制造生产过程中相关的各种技术及其生产信息进行高效集成,以实现机械生产的不断扩大,最终实现集成能力的不断增强。正是由于具有如此多的优势,因此,如今集成技术在机械工程中的应用已受到了十分普遍的认可,且在信息集成系统不断发展和完善的过程中,集成自动化技术也得到了不断的发展。集成技术涵盖了众多方面,如数据库集成、质量系统工程以及一些复杂程度较高的工业系统设计。就如今的发展情况而言,集成自动化技术在机械工程领域的应用,无论对于产品研发,还是生产和控制都可以取得相当好的效益。 3、智能自动化技术在机械工程中的应用分析 智能自动化技术指的是通过人工智能技术、神经网络等技术对某过程进行模拟,促使系统能够像人脑一样进行数据的分析或信息的采集,进而实现系统的自动化。此技术在实现机械智能化的同时,还通过集成化技术实现了控制的自动化,因而可以说是一门集智能技术和集成技术于一体的自动化综合技术。此技术在机械工程中的应用有效实现了人工智能技术以及机械制造过程的高效融合,不仅对生产过程的监控十分有利,有效降低了人力资源成本的投入,还实现了生产效率的大幅提高。此外,此技术通过神经网络实现信息的识别,因而使得机械系统运行时具有相对较强的自主适应能力,这对于生产过程中突发事件的快速响应及其解决十分有利。 六、结束语 在工业化、信息化发展迅速的今天,机械工程及自动化的水平已经成为一个国家工业水平的代表,而PLC技术的发展是提高工业生产自动化水平的重要方面。PLC技术应用于机械工程中有利于机械工程的发展。 机械工程与自动化论文:机械工程与自动化的关联 【摘要】本文结合工作实际,从机械工程与自动化技术的概念及特点出发,分析了机械工程与自动化技术之间的关联应用,并就自动化技术在机械工程领域中的未来发展前景进行了展望。 【关键字】机械工程;自动化;关联 一、机械工程与自动化技术概述 1、机械工程与自动化技术的相关概念 机械工程是结合了机械学、动力学、工业控制学等多个学科为一体的综合性工程学科,它以控制技术、计算机技术、通信技术、微处理技术等新型学科技术为理论基础,并结合了实际生产中的相关技术经验与技术理论,以用于研究与解决各种机械设备在开发、设计、制造、安装、使用等多个方面的实际问题。目前,机械工程主要可划分为机械科研、机械设计、机械制造、机械使用等若干个互相衔接且互相配合的分支系统。 而自动化技术则是实现机械产品在制造、安装、使用等多个方面自动化的方法与技术,它以工业生产中各类参数的控制为主要目的,以实现在不需要人工直接干预的情况下,按照预定目标进行机械设备的自动加工、自动测量、自动监控等多种功能。 2、自动化技术在机械工程中的应用特点 目前,自动化技术在机械工程领域中有着广泛的普及与应用,其主要应用特点有: (1)便捷性 在机械工程领域中,对于生产实践中经常遇到的较为复杂的流程优化或系统优化问题,利用传统的计算方法进行解决时,往往面临着处理时间长、计算复杂度高等问题。而通过自动化技术的应用,能借助多种自动化控制系统以及自动化理论,不仅能对相关问题进行优化求解,从而保证了问题解决的方便与便捷,而且能实现机械产品生产流程的自动化,信息处理的自动化,从而极大的提高了生产效率与生产质量。 (2)可靠性与安全性 利用自动化技术的相关程序化语言和逻辑体系,使机械设备在故障诊断、自动化控制以及机械设计等多个方面,都能实现信息的自动化和智能化的采集、分析和处理,从而保证了决策结果的正确与可靠。而且通过其自动监控与自动保护等功能,还能有效避免生产过程中出现的误操作、误指挥等问题,从而避免了安全事故的发生,提高了机械设备在生产和使用过程中的安全性。 (3)经济性 通过自动化技术的有效应用,一方面极大改善了机械工业生产中的劳动条件,通过优化人员配置,实现了人员作业调度的经济性;另一方面,自动化技术还能实现机械设备的自动加工、自动测量、自动监控等多种功能,从而保证了各种机械设备在运行管理上的经济性,实现了降低设备运行损耗、节省能源的目的。 二、机械工程与自动化技术的关联应用 1、机械自动化系统的构成与功能 机械工程与自动化技术最典型的关联应用,即实际生产中所较常采用的机械自动化系统(如下图1所示),它主要由信息控制器、执行器、传感器、信号处理器、D/A单元、A/D单元等部分所组成。 图1 机械自动化系统示意图 如图1所示,机械自动化系统通过人机接口实现指令信息的输入,然后通过信息控制单元和信息处理单元,以实现机械设备生产过程中的状态监控与动作调整,从而使机械设备能始终保持在理想的工作状态。而D/A单元、A/D单元则是作为信息的传输和转换单元,通过将生产中机械设备的电压、电流、压力、速度等模拟量转换为数字量,从而实现对机械设备各种工作参数的有效控制。 2、自动化技术在机械设备状态监控与故障诊断中的关联应用 自动化技术在机械设备状态监控与故障诊断中的关联应用,是综合利用神经网络技术(BP网络、概率网络、径向基网络等)、模糊理论、改进三比值技术、信息融合技术(D-S证据)等多种自动化技术于一体,不仅能改进传统设备监控与故障诊断方法中的缺陷与效率低的问题,而且对于提高和改进监控效率以及故障诊断的准确率都能起到很好的效果。 以机械设备的故障诊断为例,利用自动化技术不仅能获得更多源信息的支持,以提高故障诊断的准确性,而且能同时满足离线诊断与在线诊断的要求,从而保证了故障诊断信息的多层次性与灵敏性。在具体故障诊断过程中,首先通过自动化技术以系统得出和获取机械设备的试验数据、常规检查数据、运行检修数据等,以此作为故障分析的数据源,并通过多项试验项目以判断机械设备是否正常运行;其次,再利用神经网络技术诊断系统模块的故障性质,利用改进三比值技术诊断系统故障的类型,利用模糊理论和信息融合技术进行故障的分析与判断等等;最后,再利用专业的自动化软件,并结合机械设备的系统运行情况与检修情况,以综合得出故障的具体发生部位与性质,并提出相应的故障解决方案。 3、自动化技术在机械设备生产控制中的关联应用 (1)开关量的自动化控制。基于自动化技术的关联应用,能够对各机械设备的开关量进行逻辑化控制,以保证在开关控制上的组合逻辑、延时逻辑以及时序逻辑等问题得到有效解决,从而保证了机械设备在多种运行工作条件的自动化控制需要。 (2)模拟量的自动化控制。由于各种机械设备在运行过程中,其温度、电压、电流、功率等运行参数均为模拟量,其参数值是连续而变化的,难以有效控制与采集。而利用自动化技术,能将模拟量有效转换为数字量,并加以有效的控制,以保证各机械设备运行的连续性与安全性。 三、自动化技术在我国机械工程中的未来发展前景 1、智能化 智能化即是指通过自动化技术中的神经网络技术、模糊理论、专家系统、信息融合技术等来模拟人的大脑,以进行机械生产的自动分析、识别、测量以及控制等活动。 通过智能化的发展,机械自动化系统不仅能具备决策的优化功能,能最大限度的自行解决系统在生产运行过程中所遇到的各种难题,而且还能实现信息间的高度共享与合理配置,在优化工作参数选择、优化质量控制方案、优化加工路线等多个方面都能起到重要的作用。 2、绿色化 机械工业虽然是我国重要的支柱型产业,但同样面临着极大的资源消耗,以及日趋严重的资源浪费和环境污染问题。随着近年来我国对环境控制要求的日益提高,绿色化也将成为自动化技术在机械工程领域中的主要应用与发展方向。 绿色化的优秀理念,是将机械设备从产品开发、设计、制造、安装、使用、维护、回收等各个环节纳为一个整体,在设备的整个循环周期内,尽量达到对周围环境影响最小,而资源利用率最高的目的,从而使得企业的经济效益、环境效益与社会效益之间得到优化与协调。 总结: 进入21世纪以来,随着计算机技术、信息技术、微处理技术的发展,以及各类机械自动化系统及自动化理论的研究与进步,自动化技术在机械领域中有着广泛的关联与应用,并逐渐朝着智能化、绿色化、模块化等方向发展。 机械工程与自动化论文:浅谈机械工程自动化技术特点与改善措施 【摘要】随着社会的飞速发展,对机械化工程的需求也逐渐增加,为了能够有效的提高机械化项目的整体水平,必须提高自动化技术在机械工程的使用。所以机械工程单位一定要明确自动化技术的重要性,并制定改善措施。本文首先阐述了自动化技术在机械工程运用中的特点,对机械工程自动化技术的现状问题进行简要分析,并提出了机械工程自动化技术的改善措施。 【关键词】机械自动化技术;特点;现状问题;改善措施 一、自动化技术在机械工程运用中的特点 1、集成自动化技术特点。集成自动化技术是我国主要的机械自动化技术。集成自动化技术是信息技术在原来的基础上进行的一定改进,使得机械工程的全部制造过程可以变得更完善。集成自动化技术最大的特征是将原来的IT技术进行改进,也可以联合自动化和生产相关的信息,进而扩大机械化工程的生产和开发。随着科学技术的进一步发展,集成自动化技术也是一直在不断的发展,所以采用集成自动化技术可以协助企业进一步的提高机械管理程度,进而不断的提高企业的经济效益。 2、使用灵活的自动化技术特点。柔性自动化技术是现在发展先进的技术之一,柔性自动化技术是基于在计算机基础上,所以最显著的特点是能够灵活的使用自动化技术,机械工程生产目标智能化运营管理。因此,采用灵活的自动化技术,能够有效地改善科学和智能的机械工程,进而提升企业的机械化的效率。柔性自动化技术,现在经营范围被广泛使用,并得到了广大企业的信任和认可。 3、智能自动化技术的特点。智能自动化技术是升级版的柔性自动化技术,自动化技术的功能,一定要在网络的基础上创建的,因此,智能自动化技术可以是机械工程仿真与控制的过程。智能技术可以作为机械数据的科学解析,也可以收集数据或信息,所以智能自动化技术,能有效的提升机械效率,不断扩大应用的智能自动化技术的范围。因此自动化技术的功能,最大的特点可以替代人工管理,进而节省了部分的企业的人力资源成本。所以,自动化技术的功能,将成为机械工程的将来发展方向,有必要进一步的加强,以更好地提高生产效率和经济效益,完善智能自动化技术的开发和利用。 二、机械工程自动化技术的现状问题分析 对于自动化技术在机械工程的发展,我国尚处在初级阶段,在机械工程自动化生产经营中,很多企业还是采用传统的管理和经营模式。人才管理,我们的人才管理机制是不实际的,仍采用国外的人才管理方式,并没有形成适合自身的人才格局,主要集中高素质的专业员工队伍,雄厚的理论,但实际的技术低。在技术方面,精密机械加工和其他初级阶段的水平来看,虽然得到广泛应用,但在复合加工仍处于追赶阶段。在机械设计,没有即时有效的将科技成果转化,更多的设计文案设计水平不高。 机械工程自动化技术在我国也有一些问题:缺少实际应用的专业技术人员。在发展进程中,过于强调理论,都忽略了现实培养人才,造成实际机械工程自动化中,技术化程度较低。大多数人只知道理论,但在技术上却没有实践经验,只有不断的研究和创新,以提升实现机械工程自动化技术,但自动化技术仍然是传统封闭式体系结构。对于机械工程自动化应用,技术的实际广度,缺少专业的关注和准确的科研投入,并没有具体的管理策略,以此来发展自动化技术。 三.机械工程自动化技术的改善措施 1、采用先进的机械加工自动化技术。在制造业领域中,与发达国家还存在着一定的差别。没有达到高度自动化程度,计算机集成制造系统的应用并不广泛,基础技术储备不充分,应该尽量消化和吸收国外技术和成熟经验,根据自身的特点,通过技术突破壁垒,达成知识产权。现在在机械加工生产进程中,产生相对大量的部件,并且需要组装,以半自动为主。对于成品应该引入先进的设备,采用先进的机器设备,以实现高度自动化的加工,降低资源浪费,提高良好的经济性。对于单件小批量生产,应提倡成组技术人才,采取数控机床或加工中心的应用程序的正常发展。此外,自动化的应用不是不同的产品在不同行业中的简单复制,应该集重在于差异化和优化。技术信息、新材料等进一步的发展,将为我们带来更广阔的空间,以追赶和发挥的空间。新一代自动化技术在PC和开放式体系结构的发展,驱动装置朝向交流、数字化方向的发展。通信数字网络的发展,自动化系统的控制性能朝着智能化的方向发展。随着推进工业自动化进程,智能化将占据工业生产十分重要的地位。 2、以信息技术改进机械工程自动化技术。以工业自动化为基础,在一定程度上根据信息技术的发展。信息化促进机械工程自动化的发展,体现在工业设计、制造和管理等方面,加速传统产业的发展,调整产业结构的转变,完善制造业的硬实力和软实力。机械工程自动化的发展是不容易的,是经过循序渐进,步步为营,从简单到复杂的进程,在整个进程中,自动化逐渐取代手工操作,这是一个重要的技术开发应用程序性能的做法。我们根据对自动化水平较低的机械工程的实际情况,以发展机械工程自动化技术,有必要引进和学习国外先进的机械制造理论和技术,从教育出发,注重教育部门,根据企业生产和发展的实际需要和市场需求作为根本导向,制定相关的专业技术教育,重视应用科学和技术创新,扩大科技投入,优化自动化产业链。要从实际出发,效率和质量相结合,充分认识到市场经济中信息技术的重要性。 3、重视高技术人才培养。坚持以机械工程自动化技术发展的道路上,我们一定要提高机械自动化教育体系的发展,打破应试教育的限制,完善校企合作,努力培养人才。现在我国的技术人员,尤其是缺少高技能人才,已成为中国经济持续健康发展的瓶颈,造成严重影响。 四、结束语 采用自动化技术能够有效的推动机械工业的发展水平。要立足于机械工程的特点,有针对性的综合自动化技术和学习,以确保机械工程的自动化技术能力的可持续发展。自动化技术对科学技术的需求高,现在我国的机械化工程发展不高,有必要制定一个长远的发展规划,以奠定在机械工程可持续发展基础。 机械工程与自动化论文:有关机械工程与自动化的探究 摘 要:随着中国经济的不断发展,机械自动化技术对中国工业的发展有着极大的影响和推动作用,随着中国加入WTO,重工业产业因为技术与生产力落后的原因,始终没有跟上世界同步水平,导致近年来,中国工业生产水平止步不前,而机械自动技术的产生,可以改变这尴尬的情况,帮助中国工业生产重振雄风,机械工程自动化技术是指在机械制造工业中应用计算机智能自动化生产技术,实现对加工对象的连续自动生产,不断优化自动生产的过程,提高工业生产的效益,加快生产投入物的加工变换,能有效提升生产的流动速度。 关键词:机械工程;自动化;技术 建筑工程作为整个城市化建设工程的重要工程之一,按时、按质、按量地完成建筑工程是相关人员研究的重点课题。除了信息化、计算化等技术的不断深入引用外,机械工程自动化技术也在建筑工程中得到了较为广泛的应用。其中,特别是一些大中型现代化机械设备的应用为建筑工程提供强而有力的帮助,并在工程建设中起到极大的作用。如今,机械自动化技术的研发已取得较大的进步,各种现代化的建筑机械设备大规模使用,成为了现代建筑业的主要生产手段,是建筑生产力的主要体现。 1.机械工程自动化对我国的影响力 中国作为一个发展中的国家,全部的技术都必须建立在一个基本前提上,那就是是否与我国的基本国情相匹配,是否能够带动我国经济、工业的发展,而不会造成严重的后遗症,所以针对这些问题,我们看到,我国的当前的国情是,我国是通过不断消化吸收国外的柔性制造系统完成自身工业发展不断地成熟壮大,这是一个最基本的国情,而需要解决的方法就是,根据国外的先进技术,结合当前的实际情况,研制、开发和推广适合我国国情的技术。 我们国家目前应该在消化吸收、融汇贯通国际上的自动化技术理论的基础上,努力做到从我们国家机械制造业的实际情况出发,发展创新,形成有国情特征的发展自动化技术理论和学说,进行围绕计算机技术的柔性自动化技术开发研究。 针对我国目前的发展的整体情况,相关人士认为应当先发展低成本自动化技术,因为该项技术发展的潜力巨大,前景非常广阔,投资小而且见效迅速,对于目前中国的工业情况而言,是非常实用的技术,有利于提高生产的自动化程度,可以收到事半功倍的经济效果。 2.机械工程自动化的发展方向 以微电子技术、软件技术、计算机技术以及通信技术为优秀而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命,不仅能深刻地影响着全球的军事、社会、经济和科技的发展,而且也深刻影响着机械自动化的发展趋势。 (1)光机电化方向 机械工程自动化的发展有一个极为重要的发展发展就是光机电化发展方向,因为在这一方向上,我们可以把整个进行有效的组合,在光机电化系统中,整个系统是由传感系统、信息处理系统、动力系统、能源、机械结构等部件组成,最重要系统则是光学感应系统,在机械自动化的发展中,通过引进光学技术,利用光学技术的先天优势,就能有效地改进机械自动化的传感系统、能源系统和信息处理系统。光机电化技术可省过去靠机械传动链连接的各个相关动作部分,改用几台电机分别驱动,或用电力电子器件,或用电子电控装置进行相关动作控制来实现。光机电化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节拍频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式,能以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序。 (2)智能化方向 智能制造是20世纪80年展起来的一门新兴学科,具有很重要的前景,智能制造的涵义,有众多说法,可以认为智能制造是指将专家系统、模糊推理、人工神经网络和遗传基因等人工智能技术应用到控制中,解决多种复杂的决策问题,提高制造系统的水平和实用性,人工智能的作用是要代替熟练工人的技艺,具有学习工程技术人员实践经验和知识的能力,并能在生产实际中长期发挥作用。 (3)全球信息化方向 随着全球信息化的程度不断加深,机械自动化也在往全球信息化方向发展着,据我们所知,在跨国的并购和国际产业转移的过程当中,全球化的另外两个特征:全球采购与配套、全球设计与制造,相应形成。众所周知,经济全球化的快速发展,拉动了信息化和信息技术的全面发展,信息化、信息技术的发展又推动了全球化的进程,如果没有全球的信息网络做为运行环境的支撑,我们根本无法想象,全球的工业、生产制造业是否还能继续维持下去。全世界的制造与设计,由于有了更广阔的信息与网络,不仅得到实现,并且能在24小时不间断地工作,全球采购与配套,只有借助了信息技术才能有效地进行。 3.自动化技术促进机械工程建设快速发展 (1)精密机械 精密机械是高科技制造业的基础,两者互动密切,相辅相成。精密机械工业的推动,可加速高科技产业升级,全面调整经济结构;高科技产业的发展,又可相对扩大对精密机械的市场需求,带动机械成长茁壮。精密机械技术包含了NG工具机,超精密加工技术,纳米加工技术,新精密机械技术等领域。 (2)工具机技术 未来工具机产业将以发展高速切削、硬切削技术为主,而高速切削加工机之主要发展项目应以高速主轴及高速进给技术为主。在进给系统高速化方面,未来线性马达之应用应会普及化,故硬加速协助业者进行高速切削工具机相关技术之研发。 (3)半导体制程设备技术 我国半导体工业在过去十年来蓬勃发展,已为半导体工业相关技术扎根,也带来信息相关产业的进步与发展。而今由于全球通信息产业日正当中,已有多家国内业者投入所需之Ⅲ-Ⅴ族半导体关键高速及高频元件生制造。目前Ⅲ-Ⅴ族半导体晶园厂量产技术尚在萌芽阶段,生产制程与设备尚有很大的改善空间。我国湾砷化镓产业已成型,并且成为全球唯一投入砷化镓晶园代工的地区,依各业者规划的产能计算,不仅可拿下近五成的晶圆制造市场,并有机会延续硅晶圆发展模式,再创另一个半导体产业高峰。 当今科技的进步与市场的需求对于机械工程的建设提出了前所未有的挑战,同时又提供了更广阔的发展空间。正是这种挑战与机遇共存成为了机械工程发展的动力,在自身不断完善发展的同时又从各个学科领域中获得新的启示与技术支持提高改进和创新的能力。只要我们在做好机械自动化技术的相关研究之后,保障并完善机械自动化设备的管理与维护制度,不断探索,不断进取。那么,机械自动化技术一定会在建筑工程发挥更大、更有效的作用,在保障人民生活工作的同时提高社会的安全、舒适度,以及社会经济效益。在广阔的市场需求与人才不断扩充的前提下,我们不仅要加强自身的建设与发展更要积极的向国际最尖端的领域学习借鉴,相信我国的机械工程会引领世界。 机械工程与自动化论文:关于机械工程及自动化专业建设与优化探究 摘要:文章研究了注重师资队伍建设、构建实践教学体系、优化和创新教学模式、完善教学体系以及落实实验和人才培养质量保障体系建设等中职学校机械工程及自动化专业建设与优化内容,以期为机械工程及自动化专业建设与优化提供一些参考,提升机械工程及自动化专业教学质量。 关键词:机械工程以及自动化专业;教学;优化 近年来,随着我国改革开放的不断深入,推动了我国经济和社会的快速发展。目前,我国对机械工程及自动化专业人才的需求量不断增大,为中职学校的机械工程及自动化专业的人才培养提出了新的标准和要求。因此,中职学校应当加强机械工程及自动化专业建设与优化,不断提高机械工程及自动化专业教学质量。 一、注重师资队伍建设 在现代中职学校的机械工程以及自动化专业教学中,教师是培养人才的关键。对于师资队伍建设,改革开放总设计师邓小平同志有着“一个学校能不能为社会主义建设培养合格人才,培育德智体全面发展、有社会主义觉悟的、有文化的劳动者,关键在教师”的论述。因此,中职学校在机械工程及自动化专业建设与优化时,应当注重师资队伍的建设。中职学校在开展机械工程及自动化专业教学过程中,应当充分发挥教师在教学过程中的关键性作用,同时明确中职学校机械工程及自动化专业教学相关要求,注重教师结构的优化,并加强教师师资队伍建设,不断提升师资队伍的整体素质和质量,推动我国中职学校机械工程及自动化专业教学的不断发展,为社会培养更多机械工程及自动化专业性人才。中职学校在进行机械工程及自动化专业师资队伍建设时,应当结合中职学校机械工程及自动化专业的实际情况,对专业的发展需求和教师结构与特点进行仔细分析。一方面,中职学校应当不断提高教师的育人素质和专业技术水平,同时提高教师的创新能力和科研能力,并积极鼓励和支持教师进行进修,不断提高学校的师资力量。另一方面,中职学校应当不断完善教师制度和工作制度,让教学经验丰富的教师充分发挥传、帮、带的作用,指导年轻教师的发展,同时积极鼓励和支持教师树立终身学习的理念,提高中职学校机械工程及自动化专业教师的整体水平。 二、构建实践教学体系 实践教学体系即是在教学过程中以实践教学为目的,不断提高学生的工程意识和实际操作能力,培养学生的技术应用能力和创新能力。目前,面向社会培养更多的实践型人才和应用型人才是各大中职学校机械工程及自动化专业的人才培养目标。中职学校在开展机械工程及自动化专业人才培养时,应当重点突出对学生的实践能力的培养,在教学过程中构建专业理论技术知识与知识应用能力有机结合的实践教学体系,不断提高学生的问题分析能力和解决能力。中职学校在进行实践教学体系构件时,中职学校应当加强师生间的交流和合作,注重研发实习设备和实验设备,为中职学校开展的实践教学提供服务,同时注重校内实践基地的建设,为中职学校培养实践型机械工程及自动化专业人才提供基础保障。此外,中职学校应当加大校企合作力度,为学生提供社会型实践基地,提高学生的实践能力和自主创新能力。 三、优化和创新教学模式 中职学校机械工程及自动化专业对学生的能力要求相对较高,因此,中职学校在开展机械工程及自动化专业教学过程中,应当注重课程的设置和人才培养方案的制定,不断优化和创新教学模式,在确保学生具备扎实的理论知识的基础上,不断培养学生的创新能力和实践能力,为社会培养更多的机械工程及自动化专业性人才。中职学校在进行教学模式的优化和创新时,一方面,应当根据机械工程及自动化专业自身特点,对教学课程进行合理设计。中职学校在设计机械工程及自动化专业相关课程时,应当注重课程群的建设,将专业课程进线管系统分类,以实现“培养大型施工祝艟盼没计、制造与使用管理人才”的中职学校机械工程及自动化专业教学目标。另一方面,中职学校应当注重机械工程及自动化专业课程的动态调整,及时根据市场对机械工程及自动化专业人才的实际需求对教学内容和课程进行调整,使中职学校培养的机械工程及自动化专业人才更加适合社会的需要。此外,中职学校在进行机械工程及自动化专业教学模式的优化和创新时,应当融入当今社会先进的科研项目,及时更新械工程及自动化专业课程教学内容,确保中职学校机械工程及自动化专业课程具备学科前沿性。 四、完善教学体系 中职学校在进行机械工程及自动化专业建设和优化时,应当根据学生发展和社会实际需要,结合中职学校自身的实际发展情况,同时借鉴国内其他中职学校机械工程及自动化专业游戏经验,不断完善教学体系。一方面,中职学校在进行机械工程及自动化专业教学时可以采用分段式宽口径教学方式,在前期注重对学生进行机械工程及自动化基础知识和基本技能的培养,在教学后期根据学生自身发展和社会对机械工程及自动化专业人才的实际需要,对学生进行专业培养。另一方面,学生应当制定中职学校机械工程及自动化专业人才总体培养目标,并围绕制定人才培养目标开展日常的机械工程及自动化专业教学,不断提升中职学校机械工程及自动化专业教学质量。 五、落实实验和人才培养质量保障体系建设 中职学校在机械工程及自动化专业教学过程中,应当对教学服务意识不断进行强化,鼓励和支持教师在机械工程及自动化专业教学内容和方法上的改革和创新,同时倡导机械工程及自动化专业教师积极进行教研教学,不断提升教师的科研水平和教学实力。中职学校在机械工程及自动化专业教学过程中,也应当大力推行产学结合的教学模式,积极开展实验式教学,并加大在专业实验室建设的投入,不断丰富和完善中职学校机械工程及自动化专业实验教学,在提升中职学校机械工程及自动化教学质量的同时,使中职学校机械工程及自动化教学具有专业特色。 中职学校开展机械工程及自动化专业建设优化时,还应当注重人才培养质量保证体系的建设。中职学校应当在现有的教学模式和制度的基础上,制定全方位教学质量管理目标和制度,同时完善机械工程及自动化专业教学评价体系,不断提升中职学校机械工程及自动化专业人才培养质量,为社会培养更多机械工程及自动化专业人才。 六、结束语 随着我国工业化进程的不断加快,社会对机械工程及自动化专业人才的需求量不断增大。因此,中职学校在培养机械工程及自动化专业人才时,应当注重师资队伍建设,构建实践教学体系,优化和创新教学模式,同时完善教学体系,并不断落实科学研究和人才培养质量保障体系建设,加强机械工程及自动化专业建设与优化,使中职学校机械工程及自动化教学根据专业特色,提升机械工程及自动化专业教学质量,为社会培养更多机械工程及自动化专业人才,推动我国机械工程及自动化行业的不断发展。 机械工程与自动化论文:论机械工程与自动化的关联 摘 要:随着科技的进步,机械工程与自动化在实际生活中的应用也逐步的扩大,而其地位也越发显得重要。这两门学科主要的研究也涉及到更广泛的内容,如:电产品的设计、开发、制造和控制。而我国科技不断进步,改革开放也不断深入,与国外的交流也越来越紧密。又因为在本国有这丰富的土地资源和特别多的廉价劳动力,所以外国的许多制造业都选择在我国投资办厂。正因如此,国内的工业加工业也像春天的花朵纷纷的建立起来。这一切,都与机械工程和自动化有着紧密的联系,前者带动了后者的发展,而研究两者之间的联系也日益显得重要,能够在实践中把机械工程与自动化如何紧密的联系起来,如何有机化的结合成了我们的首要任务,因为只有这样,才能更好的促进我国的经济建设和发展。 关键词:机械工程 自动化 关联 一、引言 机械工程与自动化是两个本身就具有内在联系的学科,而机械工程它所涉及的领域相当的广泛,比如:国家农业,国家工业,国家交通运输业,能源开采业等等。机械自动化又同时为这些行业提供非常的大的技术支持,使得它们的工作效率有着显著很的上升,从而从这一方面推动了我们经济发展的步伐。自动化则是在机械工程的基础上用机器的自动化代替人工的智能操控,它依靠的是先进的技术手段,用机器的智能化代替人工操作,大量的人力被节省下来,有效的提高的工作上的生产率和生产安全。所以,把机械工程和自动化有机的相结合将大大的节省人力,提高生产水平,同时也确保了生产的安全性,尤其是在一些高危险行业这一点显得特别重要。 二、机械工程与自动化的内涵 (一)机械工程的内涵 机械工程是一门同社会各项生产事业关系都很紧密的学科,而机械设备又可以多方面的应用与很多不同的生产事业,如果从它的功能上来分的话它包含:粉碎型机械、动力型机械、原材料搬运和交通运输设备等等;而按照服务门类的对象分的话它包含:农业机械、工业机械、交通运输等。机械在研发、设计、制造和使用需要经过几个不同的工作阶段。所以机械工程能够分成许多个小的分支。比如,机械制造,机械研发,机械维修等等,每个学科之间都彼此的相互交融,互相促进的科学发展体系[1]。 (二)自动化的内涵 定义:自动化指的是在生产过程中,依靠在机器上设定的程序或预先发出的指令在机器自动完成工作,能够比较少的实用人力,甚至在工作过程中不需要人力的参与来自动进行生产。简化日益复杂的机械化的操作,是自动化的目的所在。比如:现代轮船、汽车等交通工具都有应用自动化的简化操作。自动化如学科果要完善的话,还需要现代技术和产品的研发,其中更多的是必须要融入电子学和数学学科的知识。在自动化产生以来,在很多企业在生产加工中都实现了半自动化或者全自动化。这门技术广泛的应用于实际生活中的各行各业,甚至连国防事业都有应用,这一学科很大程度上推动了国民经济的快速发展。 三、机械工程与自动化的关联 随着社会的迅猛发展,我们对生产效率的要求也随之节节攀升,由于这一原因,机械化工程和自动化技术之间的关系更加的紧密,更加的密切。要使得机械工业生产产品、生产技术向着自动化的方向发展,而且要将各种各样的机械零件都归入自动化生产的过程中这一目标实现,我们必须得在机械生产领域不断扩大推广。 国外的发达国家,他们对于自己的自动化生产都设置了比较完善的一整套单元体系,以用来提高工业化的生产,同时在设计结构方面能够自动化的组合和安装,以促进集成化、微型化的控制装置模式的建立。微型便利化的自动化操控装置和一体化电动机装置在实际的应用中有着操作便利、性能可靠的优势,这种机械工程的自动化发展模式能够大量的节约了劳动力。而自动化技术在提高工程质量、节约资金和能源、提高国民经济的快速发展、加强自己国家的国防事业等等各个方面都有着重要的作用。我们能够从劳动生产中解放出来,能够从事管理和研究工作,能够是脑力与体力劳动的完美结合,有了它们才有了今天的我们,想想在短短的几十年前,我们从事的什么样的生产,而如今又是什么样的生产,这一切的一切都要归功于机械自动化的发展,一切都要感谢机械工程和自动化的完美结合[2]。 四、发展机械工程与自动化关联的方法 前面我们提到了机械工程和自动化和它们紧密结合的那么多好处,那么我们下面将说说如何发展机械工程与自动化的联系。现代科技迅猛的发展,尤其是计算机技术和现代科技的飞速进步,从而导致微电子技术与机械工程相结合。目前,机电结合已经发展成为自动化机械工程技术的发展趋势。但是我国当今的科技水平和计算机水平和国外比起来还落后很多,所以,在机械工程的自动化过程中跟国外比起来有很多的不足,也因为这样在自动化工程生产产品也会很大方面的影响产品的质量。对于这一情况,我们国家应该加大科技发展的投入,发展更多的创新人才,从而来使得我们国家的机械工程和自动化的完美结合,从而全方位的提高我国的产品质量。 想要事项机械工程与自动化的有效结合,需要各方面的软件和硬件方面的支持,在软件方面尤为重要,这一切与计算机水平息息相关。首先,我们应该先发展集成化综合软件的升级和分级计算机操控系统的全面发展,这样才能实现生产无人化、自动化。在发展机械工程和自动化的关系时,首要任务就是要促进两者之间的和谐发展的过程中我们应该坚持科学发展为首要策略,把理论的研究全面的与系统工程在机械工程领域的实际应用中去。这只是一方面,在另一方面。还要加强重点优秀技术的研究,充分的迎合现代化发展对机械工程和自动化的要求,深入的研究目前的电子计算机操控技术、提高微型计算机的应用、和提高与此相关联的固件与硬件软件的技术;深入的研究自动化机械工程中相关联的仿真技术,科学的应用数字化的模拟,精确的应用计算机模拟技术对自动化系统的计算和实验[3]。 五、结束语 无论哪种技术的开发与发展都离不开人,认识这一切的来源,而这一切也都是为人服务。所以,要强化自己的科学技术,计算机水品等等,就必须培养出更多的杰出的人才。机械工程行业既是生产行业同时也是服务行业,是每个国家经济发展必不可少的一项产业支柱,不管哪个国家都在不断给各类机械制技术创新,而我们国家要想赶上国外先进的国家也要从这一方面下手,革新自身的科学技术和机械制造,从而提升自己产品的技术含量。而作为一个企业也一样,把自动化有机的结合在机械工程技术上面,发挥更大的优势,从而更多的节约劳动力,并且提高产品质量用来跟上时展的脚步。为促进我过经济发展起到有力的推动作用。 机械工程与自动化论文:浅议机械工程与自动化中PLC技术的重要性 摘 要:文章对PLC技术进行了简单的阐述,对PLC的通信功能及特点进行了分析,具体说明了PLC在机械工程及自动化发展中的重要性以及PLC技术在机械工程自动化领域的应用现况,为PLC技术在机械工程自动化的广泛应用打下了基础,也为机械工程与自动化的发展提供了支撑。 关键词:PLC技术;机械工程与自动化;应用;分析 1 引言 PLC技术是一种将数字运算与机械操作综合起来使用的控制装置,起源于传统的继电器技术,后来发展成综合计算机技术、网络通信技术以及自动控制技术的自动化控制系统工程。目前,在机械工程及自动化领域中,PLC技术已经得到了广泛的应用,国内各行各业的自动化水平都得到了一定的提高,为国家的发展和人们生活水平的提高提供了技术支撑。本文对PLC技术在机械工程与自动化领域的重要性进行了分析,以供参考。 2 PLC技术及特点 PLC是目前工业领域单台设备自动化控制的典型设备,具有体积小、安装方便、编程容易、可靠性高以及不易受干扰的特点。近年来,PLC技术发展越来越快,软件、硬件以及技术开发也有了较大的进步,功能越来越强大,系统的兼容性和开发性越来越好,使PLC的性价比也越来越高。现在,PLC已经开始广泛应用在机械、化工、电力以及冶金等领域,成为自动化控制的重要支柱之一,大大推动了机械工程与自动化的发展进程。 PLC技术主要包括过程控制、位置控制、生产监控、顺序控制以及生产管理等,而完成这些复杂控制必须解决控制设备与PLC处理器优秀之间的通信问题,而通信技术最重要的是保证通信的正确性和稳定性。PLC技术的通信功能是最稳定的,下面对PLC技术进行数据传递或共享的特点进行具体的分析: 2.1 采用国际标准通信协议。PLC的生产厂家为了便于PLC的推广和用户使用的方便,规定使用统一的国际标准通信协议,这样不仅使不同的生产厂家的PLC系列产品的生产互换性大大提高,还极大的方便了用户进行维修,提高了PLC产品的通信开放程度。 2.2 现场总线的接口契合度。大多数PLC生产厂家都生产现场总线,并且在通信领域广泛使用,如目前在PLC中广泛使用并且已经进入国家标准的DeviceNet、Profibus、AS-I总线。这些现场总线与PLC接口的契合度极高,大大保证了通信的稳定性。 2.3 简单化的程序编辑。大多数PLC生产厂家为PLC用户设计了专门的计算机与PLC进行通信的软件,进行程序翻译,减轻了用户的编程工作量,使PLC编程不在受限于专业人员,大大降低了PLC编程的准入门槛。 3 PLC的应用及重要性分析 3.1 PLC技术在生产系统自动化控制中的应用 在自动化生产中,PLC一般通过模拟参数控制模块、位置控制模块、计数模块、主机模块、通信模块和I/O接口模块六个模块进行工业自动化生产控制。在实际工业生产时,PLC技术通过对生产过程的具体了解,根据生产过程中所需要控制的动作以及监控的对象,对PLC系统的控制模块进行合理调整和优化组合,最终以最少的模块和最合理的方式组建出一个功能全面而完善的自动化控制系统,可以保证生产过程的正确运行和对生产中的灵活控制调整。在PLC控制系统运行过程中,模拟参数模块主要功能是对整个生产过程进行监控,并向监控仪表传输控制语句,从而达到改善控制精度的目的,如控制锅炉温度的升降或保温工作,维护热处理的正常进行。 3.2 PLC技术在控制逻辑运算中的应用 对于自动化控制系统来说,PLC的另一个巨大作用是进行逻辑运算和数据处理,如开关量的控制、数据位处理、数据转换与传输、数据筛查与运算等功能。通过PLC的运算功能,来完成生产数据的处理,如数据采集、数据分析和工作总结,目前大多数食品、冶金以及造纸工业都利用PLC进行数据信息控制;通过PLC进行开关量的控制,可以有效的增加软接触点,提高工业自动化系统的质量,为企业节省大量的人力和物力成本,与传统的继电器相比,具有操作简单,可靠性好,控制迅速和维修方便的特点,目前已经基本代替了大部分继电器的工作。 3.3 PLC在系统控制和远程通信控制中的应用 在现代自动化控制系统中,PLC技术不仅用于控制其他的继续结构,还用于对自动化系统自身进行控制,也就是说,PLC技术能够对自身系统进行故障排查和逻辑错误纠正,这样的自动化控制系统才能够稳定运行。在实际工业自动化生产中,设备的每一个动作都会有自动化系统控制,同时应用系统的检测装置对执行过程中产生的累积误差进行调整,如果设备的运行状态异常,整个PLC系统的逻辑关系就会穿行混乱,PLC控制系统的就会通过这些混乱的逻辑关系进行故障诊断并报警。在PLC进行不同系统间远程通信控制时,只要保持联网通信模块和信息传输接口的正确性,PLC技术就能进行稳定的远程通信。 3.4 PLC技术在各个生产领域的重要性 目前,PLC已经成为世界上大多数国家实现机械工程自动化的标准设备,它的应用范围已经覆盖了冶金、化工、交通、娱乐和食品等所有的轻重工业领域,是自动化领域用途最广,也最为重要的控制设备。在2009年,全国的PLC生产件数高达一千五百万件,而2010年的产量达一千八百万件,2011年的最终产品达到了二千三百万件。经统计,这些PLC产品的最终使用的领域如表1所示。 表1 PLC的使用领域分布表 4 结束语 在工业化、信息化发展迅速的今天,机械工程及自动化的水平已经成为一个国家工业水平的代表,而PLC技术的发展是提高工业生产自动化水平的重要方面。本文通过对PLC在各个领域自动化设备中的应用,论述了PLC在机械工程与自动化方面的重要作用,为PLC在自动化控制领域的推广提供了支持。 机械工程与自动化论文:浅谈机械工程与自动化的关系 摘要:科技水平的不断向前发展,工业生产规模的不断扩大,使得机械工程及自动化技术得到了大力发展,本文基于机械工程与自动化技术的概念及其应用,分析了机械工程及自动化技术的关系,并总结了其未来发展策略,机械工程与自动化技术的综合应用提高了生产效率,极大的促进了经济效益和社会效益。 关键字:机械工程;自动化;关系 引言 机械工程自动化,即自动化技术在机械制造过程中广泛推广与应用,已达到更快速的加工原材料的同时实现机械生产过程中的原材料流动速度的加快,进而提高了劳动效率,也使得机械工程自动化技术得到飞速发展。自动化技术的应用不仅促进了机械工程的大力发展,也利于自动连续生产,以达到优化生产效率和简化生产过程的目的。就目前我国整体机械化水平程度来看,自动化水平还处于初级阶段,水平较低。因此我国还需大力发展机械工程自动化技术。 1.机械工程概述 机械制造过程中生产必备基础工具为机械设备,依服务对象划分可分为交通运输、工业设备、农业机械。依功能划分可分为动力机械、粉碎机械、交通运输机械及物料机械,依照工作原理划分可分为热力机械、透平机械、仿生机械及流体机械。依照服务产业划分可分为农业机械、化工机械、矿山机械与纺织机械。机械设备须经过不同的工作性质阶段如研究、开发、设计、制造及应用等阶段,因此,依照工作性质可分为互相衔接配合的几类系统,如机械科研、机械设计、机械制造、维修、运用等。以上各学科的充分融合发展使得机械工程细化为许多学科分支,各学科的交织发展使得各分支相互促进和渗透。现代化技术、科学技术的不断发展及社会化进程的不断深入,使得机械工业对于国民经济的发展越发重要。 2.自动化技术概述 自动化技术即指生产过程中主要依赖预设指令或者程序自动完成相应工作,不依赖或较少依赖人的干预。自动化技术来源于人们简化控制过程及实现机械代替人类来实现简单重复工作的目的,及便利人们日常生活如汽车、飞机的使用。大量机械设备的使用使得控制系统越发复杂,使得单一的手工控制无法实现。应用数学、电子学等方面的发展也促进了自动化技术理论的发展。随着自动化水平的不断提高,传统的单机、局部的生产制造自动化发展为全盘、综合的自动化进程。目前,大部分生产企业的生产过程都实现了半自动化或全自动化,使得生产环境变得高效、高速、优质。这些企业通常采用了许多自动化装置、电子仪表及计算机控制技术,而不是仅采用单机的自动化装置。目前自动化技术已经应用到了科研、生产、国防等各个领域,且其规模不断扩大,自动化技术的广泛应用也极大的促进了我国的经济发展。这些应用如联合钢铁企业的自动化应用(开采矿山、冶炼、选矿、轧制、运输包装及剪裁)。总之,自动化技术目前已经得到并将进一步扩大其应用范围。 3.机械工程与自动化技术的关系及其发展策略 3.1.应用现状我国有关自动化在机械工程的应用方面还很有限,在管理和生产方面还采用传统的方式,人才管理机制模式方面大多数企业也是直接由外国引进,这种管理模式表现在理论性强,人员专业素质高,但实用性不高,因为没有形成适合企业自身与中国国情的人才模式,使得其在本土不适用。从机械设计方面来说,现阶段大多设计部分都是照搬照抄,而且设计水平较为低下,且设计常常不能有效转化为具体科技成果。从工艺技术水平方面来说,目前加工初级阶段如精细加工等已经得到较为广泛的应用,但是复合加工还有待加强。 我国自动化在机械工程方面尽管已经等到了广泛应用,但是仍然存在一些问题:(1)缺乏实用型人才。最近一段应用过程中,企业大多过分重视理论人才和研究的培养,使得在实际工程应用中,技术应用程度低下。(2)实践经验不足。目前我国主要注重理论知识的培养,而实践经验不足,当然在理论知识和实践经验的培养中,应不断培养创新精神,这样才能不断在实际中提高机械自动化技术。在应用方面,我国实际应用的广度和深度都不够,缺乏正确的科研投入与对专业人才的重视及没有形成特有的自动化的管理模式。 3.2.两者之间的关系机械工程与自动化技术中存在非常密切的关系,机械工业采用自动化的生产方式,使得生产技术自动化、机械工业产品得到大力发展。零件的机械加工中引入数控、程控、自动化的生产工艺及工程的思想全面引进系统节省了人力物力及提高了经济效益。自动化机械装置的一体化及微型便利化进程使得生产过程维护方便、可靠性高、设备的自锁功能使得其无需工作人员的监视和维护。机械工程自动化过程中电子计算机技术、各类自动化装置的应用极大的提高了劳动生产率,并且保障了机械工程质量、降低消耗成本、资金的积累,促进了经济的发展。机械工程自动化的引进使人们不需花费大量的精力在复杂、繁重的体力劳动中,也可以一定程度的减轻脑力劳动。所以,自动化技术促进了机械工业的发展,而机械工业也在一定程度上提供了自动化迅速发展的平台。 3.3.发展策略 3.3.1.深化机械工程自动化方面的科学研究。机械工程自动化系统需要大量的优质硬件和软件,因此,应促进分级计算机控制系统和集成化综合软件的全面发展以实现自动化、无人化的生产。在巩固自动化与机械工程之间的关系,促进二者相互促进相互发展的过程中应以注重理论基础研究、坚持科学发展战略,开展新型转换能量技术、装置的研究,新型调速交流技术、理论、新线路、新机电、新器件的研究。优化自动化系统监控检测技术,以提升机械自动化工程中在线检测的精度、可靠性及自动化测试水平、效果。提高自动化机械工程技术中的仿真技术,利用计算机及数字模拟等技术实现大型系统参数及总体结构的设计及实验、以达到选择最佳参数和系统的目的。 3.3.2.努力提升自动化应用水平。机械操作人员主要对生产过程进行技术管理,及管理自动化技术装置、系统中采用的各种计算机等装置。因而相关技术操作人员应该具有相应的操作技术和自动化技术相关理论知识,否则难以保证自动化系统的正常运行,因此应该加强操作人员的培训以提高其自动化应用水平。 4.总结 机械工程与自动化技术的应用都极大的促进了我国工业经济的发展,因此如何理解并处理好二者之间的关系至关重要。机械工程与自动化技术的结合极大的增加了劳动生产率,且便于操作和管理。 机械工程与自动化论文:机械工程及自动化专业建设与优化探索 摘要:针对江西理工大学当前机械工程及自动化专业建设及人才培养中存在的问题,从专业建设的思路、人才培养方案、课程体系、师资队伍、实践与就业保障体系、专业反馈机制和自行考核评估机制、教学内容和教学手段及教学管理等方面探讨本专业的结构优化与人才培养模式,进一步提升教学研究型大学机械工程及自动化专业的人才培养质量。 关键词:人才培养;教学改革;机械工程;专业建设 作者简介:古莹奎(1976-),男,河南南阳人,江西理工大学机电工程学院副院长,工程实训中心主任,教授;何学文(1971-),男,江西赣州人,江西理工大学机电工程学院副院长,教授。(江西赣州341000) 基金项目:本文系江西省高等院校教学研究省级教改立项课题(课题编号:JXJG-10-6-1)、江西省教育科学“十一五”规划课题(课题编号:09YB428)的研究成果。 中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)08-0038-02 机械工程及自动化专业是机械工程人才的孵化器,主要培养从事机械工程领域的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理、经营销售等装备制造业领域的高等工程科技人才。[1]针对当前机械类大学生普遍存在的实践应用能力差、科技创新意识薄弱、知识结构单一等缺陷,机械工程及自动化专业应该运用全新的教学理念指导教学改革,明确建设思路与方案,优化专业结构,加大建设力度。[2]本文结合江西理工大学机械工程及自动化专业的建设探讨本专业的结构优化与人才培养模式。 一、当前专业建设和人才培养存在的问题 当前,机械工程及自动化专业在建设方面存在一些问题,严重影响了机械类创新人才的培养和学科专业的进一步发展。主要表现在以下几个方面: (1)学生知识面狭窄,课程内容落后于时代,缺乏反映学科发展前沿的有关新学科、新技术和新思维的知识。不能激发学生思考新问题、探讨新知识的创新欲望。 (2)教学方法呆板,过于重视考试和成绩。缺乏启发式、研究式的学习氛围。高校必须高度重视培养学生的创新精神和创新能力。 (3)重理论、轻实践,重计算推理、轻实验论证,理论脱离实际,不利于培养学生发现问题和解决问题的能力。[3]缺少一种面向未来的精神,过于守成,缺乏创新。 (4)较浅的人文底蕴,大学教育习惯于按专业招生,分专业培养。在培养过程中过于强调专业,忽略了学生在人文、社会和科学方面的教育,不利于学生的多样化和个性化发展,无法适应社会的快速发展。 (5)渐趋职业化。在强调理论联系实际的同时,局部培养过于职业化。在学生培养过程中,应重视学生科学思维、科学方法、科学精神的培养,不仅要让学生学会学习、学会工作,还要使学生学会探索、学会创造,避免将本科生培养成单一的技术工人。 (6)学分与学知识的矛盾。目前学校各专业普遍实施学分制,并且按照宽口径、厚基础的思想进行学分分配,尽管专业教学计划的制定是本着较优的比例进行必修课和选修课的设置,但学生往往在选课过程中由于缺乏系统的指导,抑或是仅仅为了拿学分而盲目选课,造成很多主干专业课没有选而学分已经达到要求的状况出现,不利于学生专业素质的培养。 (7)具有工程背景的教师比例较低。由于教师缺乏工程实践经历,难以引导学生进行理论联系实际能力和创新能力的培养。 二、专业建设与优化的途径 鉴于以上种种不利因素的存在,江西理工大学机械工程及自动化专业在建设过程中不断转变教育观念,进行结构优化,改革教学方法,主要采取以下措施。 1.明确专业建设的思路 作为省级重点学科、省级品牌专业和国家特色专业,江西理工大学机械工程及自动化专业在近期得到了长足发展。 明确提出其建设思路为立足江西,面向市场,面向矿山、冶金行业,把积极加强发展和培养“口径宽、基础厚、能力强、高素质”的机械设计与制造领域的应用型和复合型本科生作为主要培养目标,完善特色培养模式的教学计划和教学大纲;加强师资队伍建设,推动和深化教学改革,改革教学内容、课程体系、教学方法及手段,强调理论和实践的紧密结合,积极探索高级应用型人才的培养规律;进一步加强校企合作,加强校外实习基地的建设,大力加强实验实训基地的建设和专业教材建设;推进科技服务水平和科研水平。 2.继承与拓展已有教学科研成果 在继承传统矿山机械、冶金机械和设备管理专业已有教学和科研成果的前提下,紧跟当前矿山机械、冶金机械和工程机械的最新发展趋势,将本专业向更广更深层次拓展。使本专业成为涵盖矿山机械、冶金机械和工程机械新产品研发、自动控制、设备工况监测与故障诊断、机电液气一体化工程以及矿冶设备可靠性、维修性、安全性的极具行业特色的新型专业。 3.以服务地方、行业经济为导向,制定复合型创新人才培养方案 作为江西省具有矿山、有色、冶金行业背景的机械专业,江西理工大学机械工程及自动化专业理应承担起为地方和行业经济发展服务的重任,找准人才培养与地方需求的最佳结合点,与地方形成互利共赢、互动发展的良好局面,为地方和行业经济发展输送更多的复合型创新机械类工程技术人才。根据地方和行业(矿业工程、有色冶金、钢铁冶金)对机械类人才的需求,确立“以能力培养为主线,宽口径、厚基础、强能力、高素质、重特色”的人才培养模式,使学生在结合矿业工程和有色、冶金工程的生产过程中,学习专业机械设计与制造的技术基础理论和专业知识。 4.以有色、冶金行业的典型工艺和设备优化专业课程体系 创新能力来源于宽厚的基础知识和良好的素质。通过校企联合创建人才培养模式,按照用人单位的“零适应期”要求,共同对专业课程体系进行规划,形成能够满足不同用人要求的专业课程体系,增设专业必修课模块,使每个特色专业方向设有3~5门的特色专业课程。把课程建设作为重点,制定课程建设规划、教学改革方案,全面应用现代教育技术。以精品课程、优质课程、特色课程和双语课程建设为主线,加大投入力度,全面推进课程建设。 5.转变教育观念,大力培养创新型教师 建设开放型、多元化师资队伍,以专业特色和行业背景为要求,制定本专业师资队伍建设规划和青年教师培养计划;同时,采用灵活的用人机制,聘用校外的专家、高级技术人员乃至学术团队作为企方教师,共同参与特色专业的教学工作。 6.建立渐进式、长效性的实践与就业保障体系 积极开展以有色冶金机械、矿业工程机械、钢铁冶金机械为背景的实践教学改革与研究,进一步加强校企合作和校外实习与就业基地建设,并共同规划实践教学的目标、任务以及实施办法,以实习促就业,以就业带动新的实习基地建设,实现专业培养目标与企业用人需求接轨。完善实践教学体系,使实践教学围绕特色专业课程,从专业技术基础课程的实验、实习贯穿到专业课程的实训、课程设计、毕业设计等环节。加强毕业设计环节的管理。实施毕业设计与科研课题和现场课题相结合的方式,使毕业设计面向生产一线,面向工程实际。在校企双方教师共同参与指导下,实现毕业设计现场化、工程化,进一步增强学生的工程实践背景。 7.建立和完善专业反馈机制和自行考核评估机制 经常校正专业建设的正确性。建立反馈机制,定期对生源、就业、社会影响进行评估和调查,及时了解市场、社会动态、时代需求,做到及时进行教学计划和课程体系改革,保证教学和学生培养质量。将校内教学督导制、助教制由校内延伸到企方,由校企双方共同对专业理论教学和实践教学环节进行监督,使专业教学质量的监督与评估更具有实效性。通过对专业教学、科研网络平台的建设,加强学校与合作企业的联系和沟通,使校、企在教学资源、科研资源等方面具有实时性、共享性和开放性。 8.改革教学内容和教学手段 着力改革课堂教学手段,加强教师与学生间的互动,要营造民主、宽松的学术氛围,激发学生独立思考;对学生的评价要以促进和激励学生创新能力的发展为主导。合理使用多媒体,加强多媒体教学手段的研究,提高多媒体课件的制作质量,使传统教学手段与多媒体教学形成互补,出台课前、课中与课后保证教学质量的有关规定。进一步重视教育资源的开发利用。对本专业各门课程的教学内容进行优化组合,避免重复讲授,提高授课和学习效果,并对实验条件和实验内容、实验手段进行系统的改造,通过优化组合、改造、整合和更新实验,使之成为综合性、设计性、开发性和开放性的实验;为本专业学生在实验、课程设计、毕业设计中进行专业技能、实际动手能力、计算机应用能力和创新能力的培养创造条件。加强网络化教学、科研信息平台的建设。设置自学型课程、讨论型课程、工程设计型课程、创业训练课程等,使课堂教学形式由单一的传授知识向互动交流、研究型、开发型教学形式转变。 9.加强教学管理 全面贯彻实施学校教学质量建设体系、专业建设实施方案、学科建设规划、课程建设实施方案、实验教学改革实施方案;进一步加强教学督导制、助教制,形成本学科的教学特色。把发挥教师主导作用与发挥学生主体作用结合起来,促进学生主动参与教学过程,充分调动其学习的积极性和主动性,全面提高课堂教学效果。 10.加强学生思想与学业的引导 为学生配备学业导师和思想导师,对学生的思想问题进行疏通,学业问题进行引导。在学生选课、科技创作、课外活动等方面进行充分的引导,避免出现学分与知识的矛盾。鼓励学生主动开阔视野,加强人文、社会和科学方面的教育。加强校园文化建设,精心设计、着力构建适合大学生成才的校园文化环境和学术氛围。 三、结束语 机械工程及自动化专业在建设过程中,始终坚持以培养矿业工程、有色冶金、钢铁冶金机械类高级技术人才为目标,以加强教学能力建设为重点,以改革人才培养模式为优秀,将本专业建设成为办学理念先进、教学条件优越、理论与实践结合紧密,在有色、冶金行业及江西地区起到引领辐射作用的示范性机械类专业。目前,江西理工大学机械工程及自动化专业已包含工程机械、机械电子、机械制造及其自动化、模具设计与制造和冶金机械五个本科专业方向,在机械设计及理论、机械电子工程、机械制造及其自动化、车辆工程四个硕士点招收研究生,已建设成为江西省“十一五”重点学科,江西省品牌专业,并获批为国家第三批高等学校特色专业和江西省“十二五”重点学科。 机械工程与自动化论文:机械工程与自动化中PLC技术的应用 [摘 要]作为一种新型控制技术,PLC技术能够把数字运算和机械操作结合起来,其最初是由传统继电器技术发展而来的,最终发展成为了综合计算机技术、网络通信技术以及自动控制技术的自动化控制系统工程。现阶段,在我国的机械工程及自动化领域当中,PLC技术已经获得了相当广泛的运用,为社会的进步与经济的提高提供了必要的保障。下面,本文就针对机械工程与自动化中PLC技术的应用进行简单分析,以供参考。 [关键词]机械工程与自动化;PLC技术;应用 目前,随着工业化与信息化的快速发展,就针对于一个国家的工业发展而言,机械工程与自动化水平是一个非常重要的标志。从本质上来说,通过PLC技术的科学运用,能够在很大程度上促进工业生产自动化水平的提升。本文主要探讨在各个领域自动化设备中PLC的应用,并且分析机械工程和自动化中PLC的重要作用,进而为自动化领域中PLC的推广提供参考依据。 一、PLC技术的基本概述 (一)PLC技术的内涵 现阶段,就针对于我国的工业领域来说,PLC属于单台设备自动化控制较为典型的设备,有着不易受干扰、可靠性高、编程简单、安装快捷以及体积小等优点。最近几年以来,PLC技术得到快速发展,技术、硬件以及软件的开发都得到了十足进步,功能强大,系统开发性与兼容性比较好,PLC技性比较高。在冶金、电力、化工以及机械等方面PLC得到广泛应用,是自动化控制的主要支柱,推动了自动化与机械工程的持续发展。PLC技术包含生产管理、顺序控制、生产监控、位置控制以及过程控制等,要想将这些复杂控制完成就需要将PLC处理器优秀同控制设备之间所产生的通信问题解决,对于通信技术的重点是确保通信的稳定性与正确性。 (二)PLC技术的特点 从本质上来讲,PLC技术在通信方面,有着较强的功能性特征,以下几点分析PLC在数据共享或者是传递中的主要特点。第一,程序编辑简单化。大部分的PLC生产厂家均为PLC用户设计了专业的通信软件以及计算机软件,进而完成程序的翻译,使用户编程工作量得以减轻,进而使得PLC编程不在仅仅局限在专业人员,PLC编程门槛大大的降低。第二,应用国际上标准的通信协议。为了方便PLC用户的使用以及PLC的推广,PLC生产厂家规定需要使用国际统一的标准通信协议,这样在一定程度上提高不同生产厂家PLC产品进行生产互换的可能性,同时还为PLC用户的维修带来了便利,使PLC产品通信开放程度得到大大提高。第三,现场总线界面之间的契合度[1]。PLC的大部分生产厂家都能生产出现场总线,并且广泛应用于通信领域中,比如,目前广泛应用于PLC中并且符合国家标准的AS一工总线、以及DeviceNet总线。这类的现场总线同PLC界面有着较高的契合度,在一定程度上使通信稳定性得到保证。 二、机械工程与自动化中PLC技术的应用分析 (一)PLC技术在远程通信控制中的应用 在F代通用的机械自动化控制系统中,其他继续结构的控制工作通常是由PLC技术实现完成的。不仅如此,随着科技的不断创新与进步,PLC技术还被积极地运用于自动化系统本身,根据指令完成纠正系统逻辑错误以及排查系统故障等工作,为系统的正常运转提供了有力保障。在实际的工业自动化生产过程中,应用PLC技术的自动化系统会对机器操作的每一步骤展开监控,并在步骤完成后根据完成情况返回累积误差值,当累计误差值超过系统设置的误差允许上限时,表示此时设备运转出现异常,同时该自动化系统也会出现逻辑紊乱,无法继续运转。此时PLC控制系统将自动对逻辑发生混乱的原因进行逐一排查,诊断出问题后立马发出报警通知到用户。PLC的高通信开放度为不同系统的PLC提供通信交流的可能。在保证互联网模块以及信息传输界面正常工作的前提之下即可实现PLC控制系统的远程监控[2]。 (二)PLC技术在逻辑运算中的应用 在自动化控制系统中,PLC对于逻辑运算与数据处理有着非常重要的影响作用,例如运算功能、数据筛查功能、数据传输功能、数据转换功能、数据位处理功能以及控制开关量等。利用PLC运算功能,进而对生产数据进行处理,比如数据的分析、采集以及工作总结等,目前大部分的造纸工业、冶金以及食品等都是通过PLC对数据信息进行监控。通过PLC控制开关量,可以使软接触点得到有效的增加,进而使工业自动化系统质量得以提升,企业能够节省大量的物力成本与人力成本,对比传统意义上继电器,其可靠性较好、操作简单、便于维修、迅速控制,目前基本上能替代大多数的继电器。 (三)PLC技术在生产系统自动化控制中的应用 简单来说,应用PLC技术控制自动化系统,就是指系统中的主机、通信、顺序控制、位置控制、参数设置等等工业自动化生产模块均是在PLC技术的控制之下开展工作的。在实际的生产过程中,用户可以结合企业实际生产环境以及生产的具体需求,根据实际生产过程中具体化的操作对象以及监控对象特点,合理改造PLC控制指令,优化PLV控制模块的组合模式。在尽力减少模块数目以及优化工作结构的条件下,实现对于生产进程的多元化有效控制以及生产自动化系统的正常运转。运用PLC控制系统中模拟参数控制模块指的是通过具体指令的输入,使用PLC技术监控生产过程中某变量的变化,若变量达到一定条件PLC则控制相关机器或装置进行一定操作,直至监控变量没有达到条件为止。例如饮水机的热水装置就是通过监测热水槽中的水温,如果水温低于100℃就显示红灯,并控制加热电路正常工作,及时对热水槽里的水进行加热。在这一过程中PLC需要对水温变化进行实时监控,是一个过程化控制。截止到目前为止,世界上绝大多数国家均已实现运用PLC技术完成机械工程和自动化设备的监测与控制,PLC技术的应用不仅推动了工业自动化的发展,还为企业经济效益的提高,乃至社会经济水平的提升做出了重要的贡献。除此之外,PLC技术还被积极地运用在了食品、服务、电子、冶金等轻重工业领域,改变了传统生产制造模式,影响着国民的工作与生活。甚至直到现在,PLC的作用领域与影响力仍在不断高涨。 三、结语 总而言之,现阶段,我国已经进入了高速发展的信息化时代,并且,随着工业化的不断推进,机械工程及自动化水平已经逐渐发展成为我国工业发展水平的评价依据。PLC技术作为机械自动化控制的主要支持,对其进行主动的改良与创新对于工业的发展以及经济社会的进步有着重要的意义。在日后的发展过程中,要求我们应该加大对PLC技术的投入,促使其能够更好的为工业发展提供帮助。 机械工程与自动化论文:机械工程与自动化中PLC技术的应用分析 摘要:随着社会的不断进步以及经济的快速发展,我国的机械制造行业也得到了较快的发展,进而就对机械工程中的设备自动化技术提出了更高的要求。而不断的将PLC技术应用在机械工程的自动化过程中,对于有效的提高机械工程自动化的工作效率以及有效的推动自动化控制和提高自动化生产的重要技术力量都具有至关重要的作用。因此,我们应加强研究与分析机械工程与自踊中PLC技术的应用,进而不断的将PLC技术运用在机械工程的自动化过程中,从而不断的提高机械工程的自动化工作效率。 关键词:机械工程;自动化技术;PLC技术;应用分析 PLC技术主要是一种综合使用机械操作与数字运算的一种控制装置。因此,PLC技术就具有一定的体积小、应用性高以及工作效率高等优势。而不断的将PLC技术运用在机械工程的自动化过程中对于有效的解决传统机电控制系统的构造复杂、可靠性差以及能耗高等问题具有至关重要的作用。因此,我们应不断的将PLC技术运用在机械工程的自动化中,进而有效的促进机械工程行业的快速稳定发展。本文就针对机械工程与自动化中PLC技术的应用展开具体的分析与讨论。 一、PLC技术的特点 通过对PLC技术特点的认识与了解,我们可更高效的将PLC技术运用在机械工程的自动化技术中,进而有效的实现机械工程的自动化性能。下面,就针对PLC技术的特点展开具体的分析与讨论。 (一)使用国际标准通信协议 使用国际标准通信协议是PLC技术所具备的主要特点。其中,相应的PLC生产商为了有效的保证PLC技术的推广和用户使用到的便利性,就有效的使用了国际标准的通信协议,进而就在一定程度上有效的增加了人们使用的便利性。此外,不断的在PLC技术中使用国际标准通信协议,还能在一定程度上增加市场的流通性,从而不仅能够有效的方便人们对设备的维修与保养,而且还有效的提高了PLC设备的使用效率。 PLC技术生产厂商为了有效的减轻用户的使用难度,就在一定程度上简化了PLC技术的程序算法,以此有效的提高了人们的使用效率。此外,PLC技术的生产商还专门设计了连接计算机与PLC设备之间的通信软件,进而不仅在一定程度上降低了技术人员的使用要求,而且还在一定程度上提高了PLC技术设备的使用性能。 (三)现场总线的接口契合度 现场总线的接口契合度的质量在一定程度上影响着PLC技术的使用质量。其中,多数的生产商都可生产出一定的现场总线,并且不断的将其运用在通信领域中,以此来有效的提高PLC设备的使用效率。 二、PLC技术在生产自动化控制中的应用 随着机械工程行业的不断快速稳定发展,PLC技术在生产自动化控制中的应用也越来越广泛,进而就在一定程度上有效的实现了机械设的自动化生产,从而也就提高了机械设备的运行效率。下面,就针对PLC技术在生产自动化控制中的运用展开具体的分析与讨论。 在机械工程的生产自动化控制过程中,PLC设备主要是通过模拟参数控制模块、位置控制模块等六个模块来有效的达到工业生产的自动化目的,进而不断的提高机械设备的自动化性能。此外,在将PLC技术运用在机械工程的自动化生产中,还应不断的对机械工程的生产过程进行细致的调查,进而有效的对相应的控制对象进行调查,以此来了解相应自动化设备的使用性能,进而不断的提高机械设备的使用效率,以此来有效的保证机械工程生产过程的高效运行。 其中,当PLC技术运用在相应的机械工程的自动化中,其中的模拟参数模块就能有效的对整个生产流程进行监控,以此来有效的了解整个生产流程的运行情况,从而有效的促进机械工程的自动化技术获得更高的控制精度。而PLC技术对整个机械工程自动化过程的控制主要包括:对锅炉温度的控制等。通过对锅炉温度的控制,可有效的保证温度处于一个稳定值,进而有效的促进控制热处理过程的正常运行。此外,我们还可有效的将PLC技术运用在饮水机中,以此来有效的实现饮水机的自动控温目的。 此外,随着科技技术的不断创新以及机械制造行业的不断发展,PLC技术在机械工程自动化过程中的应用也越来越广泛,进而就在一定程度上有效达到了生产自动化控制的目的,从而也就有效的提高了精密仪器的生产精度,从而也就有效的促进了我国机械制造行业的长期稳定发展。 三、PLC技术在控制逻辑运算中的运用 PLC技术在机械工程的自动化过程中的应用,还可看成为一个二进制开关,进而通过相应的逻辑运算来有效的对机械工程的生产过程进行精确的控制,进而不断的提高机械工程的自动化控制水平。此外,不断的将PLC技术运用在机械工程的自动化生产过程中,还可有效的通过控制相关开关量的大小以及数据位的处理等,来达到逻辑运算的控制目的,进而不断的提高机械设备的工作效率。此外,由于PLC技术中的逻辑运算功能具有收集生产数据的特性。因此,PLC技术主要用于食品的加工、金属的冶炼以及造纸加工等行业中,进而有效的达到生产自动化控制的目的,从而提高生产的效率。 四、PLC在系统控制和远程通信控制中的应用 PLC技术不仅可以应用在控制逻辑运算中,而且还可应用在系统的控制和远程的通信控制中,进而不断的达到生产自动化控制的目的。其中,PLC技术在机械工程自动化中的应用,可有效的检查出系统自身所出现的问题,进而及时的采取相应的解决措施,以此来有效的实现对设备故障点的检修与保护,从而不断的促进系统的正常运行。此外,PLC技术还可及时的感知故障的发生情况,进而通过一定的逻辑运算功能,来有效的对系统所出现的故障问题进行报警,从而促进机械设备的正常运转,以此来有效的提高设备的运行效率。 五、总结 随着机械制造行业的快速稳定发展,不断的研究与分析机械工程自动化中的PLC技术的应用,对于不断的提高机械设备的运行性能以及有效的实现设备自动化生产的目的都具有至关重要的作用。因此,我们应首先认识与了解PLC技术的应用,进而认识到PLC技术在生产自动化控制中、控制逻辑运算中以及系统控制和远程通信控制中的应用,进而不断的促进PLC技术在机械工程自动化过程中的应用,以此来有效的提高设备的运行性能,从而有效的实现自动化生产的目的,以此来有效的促进我国机械制造行业的长期稳定发展。 机械工程与自动化论文:自动化技术在机械工程中的应用与发展 【关键词】自动化技术 机械工程 发展 随着自动化技术的发展,在国内外都受到广泛关注,提高了对其应用和发展重视程度。而自动化技术在机械工程中的应用在减少经济投入、改进生产技术、提高劳动生产率等方面发挥着巨大作用。但是我国的自动化技术在机械工程中还处于起步阶段,发展还不很稳定。因此将自动化技术高效的应用到机械行业中去是机械领域发展的首要任务,促进我国机械自动化水平的提高和国际竞争力的增强。 1 自动化技术在机械工程中的应用 在社会生产中将自动化技术应用到机械工程中去,在提高产品生产率、降低产品生产成本、缩短产品生产周期、提高企业的经济效益方面发挥着重大重要。而自动化技术在机械工程中的应用主要体现在以下四方面。 1.1 装配系统 机械工程中应用自动化的装配系统对机械行业各方面的提升都有很大帮助。自动化的装配系统是一种将不规则形状的零部件按照一定的技术标准,采取搬运、调试、组合、检验等手段,将其组合在一起形成一件完成的产品的过程。确保机械产品质量的重要环节就是装配工作,应用自动化的装配系统代替了传统依靠人力的技能去操作的复杂工作程序,在节省人力消耗的同时增强了产品的质量和产品的生产效率,是机械工程中一项重要的应用。 1.2 加工系统 在机械工程中应用自动化的加工系统将从多方面提升机械制造工作效率,自动化的加工系统能够自动的进行加工循环工作,另外还能够自动的进行工件的装卸工作。自动化的这种加工系统在某种程度上取代了工人的体力劳动,减少了机械生产中由于人为因素而导致的操作失误的事件发生的几率,有效的保证了产品的质量和产量。 1.3 物流供输系统 自动化的物流供输系统在机械工程中非常重要,是不可缺少的组成部分。它能够将制造系统中所需要的成品或原料运送到相应的指定地点,使产品运输更加简便快捷,自动化物流供输系统主要表现形式有自动输送系统和单机自动装置等,促进了机械工程的进步。 1.4 信息流 自动化的信息流在机械工程中的应用主要包括产品数据管理系统、计算机辅助设计、计算机辅助工艺设计和计算机辅助制造等,产品数据管理系统主要是指在设计生产过程中对其产生的数据和信息加以管理的系统。计算机辅助设计是设计人员采用计算机的图形设备进行机械设计工作的技术。计算机辅助工艺设计主要起中枢纽带作用,优化工艺设计的质量,提高设计工作效率,并使其标准化程度加深。计算机辅助制造主要指在生产过程中采用计算机技术,提高产品生产率。 2 自动化技术在机械工程中的发展前景 自动化技术在机械工程中的发展要以企业生产的实际需要为原则,如若违背了这一原则,会使我国的机械的自动化应用发展产生偏离,与科技发展脱轨,不能够为社会创造更多的经济效益。只有结合我国国情和实际发展情况对自动化技术加以有效利用,才可以实现机械自动化效益最大化,增大国民经济效益。 2.1 结合企业实际情况引进自动化技术 在将自动化应用到机械工程时要考虑企业自身的实际情况,根据其实际生产情况进行引进,防止出现自动化技术引进与实际需求想脱离的现象,还要充分考虑企业的经济实力,在企业具有良好经济承受能下时再加以引进,确保自动化技术为企业带来经济效益。另外我国自动化技术应用虽有一定成效,但仍处于初级阶段,发展投资少、见效快的自动化技术还是符合大多数企业的实际情况,只有集合企业实际发展情况,已实用为发展的原则,自动化技术才能有效的促进企业的发展,提高企业的经济效益。通过发展实用性强和适合企业的自动化技术,为我国自动化技术奠定坚实的基础,将企业现有的机械设备有效加以利用、改造,在此基础上对自动化技术不断熟悉,实现机械的自动化技能。 2.2 结合国情引进自动化技术 自动化技术具有很多优势,将其应用到机械工程中去是时展的必然趋势。在实际应用中要充分考虑我国的国情,不能以下完全实现机械的自动化,要逐渐的经历一个过程,一步一步的有规律的进行。有计划的从简单的机械开始应用,然后到复杂的机械全面实现自动化,建立一套健全的机械自动化应用体系。在我国改革开放之后,和其他先进国家相比,机械自动化技术水平还是相对比较落后的,发展过程也不是很顺利,因此需要我们不断积累经验,从我国实际国情出发,同时借鉴发达国家的技术和制定符合我过自动化发展的方案。根据时间实际生产需要引进相关设备。在引进发达国家的先进技术时要取其精华、去其糟粕,不能全盘接收,不断学习发展。实现我国机械的自动化全面应用,实现生产过程全自动化的目标。 2.3 为自动化技术发展奠定坚实基础 发展机械的自动化需要做好其基础建设,加强自动化应用的基础工作和推广工作。不仅要发展主机的应用,还要配套发展零部件和控制系统。自动化应用到机械中的关键就是生产大量自动化水平高和性能优的机电产品。自动化实际生产过程中,在系统的质量耐性和结构等方面都对其有着重大影响,依靠相关产品的技术更新,实现机械与自动化技术结合的良好发展。而其信息的交换、运算和判断等都要与计算机信息处理技术相结合应用,自动化的发展离不开相关的技术打下的坚实基础,只有在良好的技术基础上才能有效的实现自动化技术的优势,将其应用到机械工程中实现机械行业的快速发展。 3 结论 机械行业的发展对于我国综合国力的提升具有重要作用,因此我们要加强对机械行业的发展,使其与科学技术发展同步,逐渐引入新科技,实现其自动化。将自动化技术结合我国实际国情应用到机械工程中去,将二者完美结合,健康的走上高效、高能技术之路。
力学性能论文:瓦楞纸板力学性能论文 1引言 近年来随着经济社会的发展和人们生活水平的不断提高,使得社会对物质产品消费不断提高,从而促进了作为商品重要包装形式的瓦楞纸板行业迅速发展,瓦楞纸板的需求量十分巨大。商品在流通过程中,瓦楞纸板这类纸质包装材料受到流通环境温度、湿度制约,其力学性质和动力学特性也直接受到环境的影响[1]。所以要求产品包装必须满足流通运输环境要求,保证产品的安全可靠性。在实际的流通运输环境下,引起瓦楞纸板力学性能变化的影响因素很多,温度和湿度的变化影响尤其显著,直接影响到瓦楞纸板包装物品的安全性和使用时限。王俊丽、李广生、肖文娟、程小琴等[2-5]通过在不同的含水率条件下瓦楞纸板力学性能的测定,得出瓦楞纸板的力学性能随纸板含水率的增加而下降。DongMeiWang[6]等人在不同温度下,研究温度对纸蜂窝夹层板的含水率的影响,结果表明瓦楞纸板的含水率随着温度的升高而下降;随着温度的变化,瓦楞纸板的含水率发生了变化,最终影响到瓦楞纸板的力学性能。在实际运输过程中,瓦楞纸板的力学性能在不同温湿度环境下的变化比较显著,但目前对瓦楞纸板在模拟运输环境下力学性能的研究却鲜有报道。当前,瓦楞纸板的种类繁多,不同类型的瓦楞纸板会有不同的力学性能。三层UV型瓦楞纸板的需用量非常大,已在精细产品、中小型和高档包装领域逐渐扩展,特别是在一些精密仪表、中小型家电、玻璃陶瓷器皿、医药、干鲜果品、饮料及礼品等的包装上体现得尤为明显。为了更好的解决三层UV型瓦楞纸板实际使用过程中出现的问题,为企业提供更多实际可行的借鉴方案,很有必要的对三层UV型瓦楞纸板的力学性能进行深入研究。 2材料与方法 2.1材料与仪器 实验材料:三层UV型瓦楞纸板,A型,克重为180g/cm2,南宁新大海纸箱厂。实验仪器:17-76型抗压强度测试仪,美国TMI仪器制造公司;LP-80U型恒温恒湿实验试验箱,广东宏展科技有限公司。 2.2实验方法 选择在流通环境下比较常见的温湿度。一般在车厢里面或集装箱内的温度为10℃-50℃,湿度为30%-80%。结合实验室相关条件,相对湿度选取40%、50%、60%、70%、80%、90%,100%的7个水平。温度选取20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃的7个水平。裁切100mm×25mm(长×高)的试样,试样采用GB/T22906.2-2008《纸芯的测定第2部分:试样的温湿处理》[7]进行试样温湿度处理。平压强度采用GB/T22906.9-2008《纸芯的测定第9部分:平压强度的测定》[8];边压强度采用GB/T6546-1998《瓦楞纸板边压强度的测定法》[9],粘合强度采用GB/T6548-2011,《瓦楞纸板粘合强度的测定》[10]。 3结果与讨论 3.1温湿度对瓦楞纸板力学性能的影响 3.1.1温湿度对瓦楞纸板平压强度的影响 不同湿度条件下,随着温度升高,各条曲线呈上下波动趋势,波动值在20℃-30℃和40℃-50℃范围内变化不大,在30℃-40℃范围内的变化大,说明三层UV型瓦楞纸板平压强度在温度为30℃-40℃时的影响大;引起这一变化的原因是在30℃-40℃时,在各相对湿度下,瓦楞纸板内的纤维之间容易散失水分,瓦楞纸板的含水率不高,纸板纤维间的氢键力作用比较大。相对湿度为80%时的曲线波动最大,说明温度对相对湿度为80%时的影响是最大的;相对湿度为100%时的曲线波动最小,说明当相对湿度达到最大值时,在各个温度条件下瓦楞纸板内的含水率都非常高,平压强度在此湿度下随着温度的变化比较小。当相对湿度为40%,温度在35℃-45℃时,瓦楞纸板的平压强度达到最大值,这是因为纸板内纤维之间的水分含量比较低,纤维之间的作用力比较大。不同温度时,当瓦楞纸板的相对湿度增加到70%-80%,瓦楞纸板的平压强度下降明显加快。影响瓦楞纸板平压强度主要因素是纤维的作用力,纤维间水分的含量直接影响着纤维间的相互作用力,当环境相对湿度增加到70%后,纸板纤维润胀达到最大程度,纤维间的氢键就会被破坏,使瓦楞纸板的平压强度下降。 3.1.2温湿度对瓦楞纸板边压强度的影响 不同湿度条件下,随着温度升高,各条曲线呈上下波动趋势,波动值在20℃-30℃范围内,变化大,在30℃-50℃范围内,波动值小。说明三层UV型瓦楞纸板边压强度在低温时容易受到温度变化的影响;引起这一变化的原因是当温度升高到25℃左右时,纸板纤维之间的作用力变小造成的;相对湿度为90%和100%时的曲线波动最大,说明在高湿度环境下,瓦楞纸板内随着温度的升高水分散失严重;从图可看出边压强度最大值范围出现在相对湿度为40%温度在35℃-45℃之间,这是因为在低湿高温的环境下,纸板内的水分含量低,水分对纸板结构力学造成的影响比较小,所以纸板结构力比较大。边压强度随着相对湿度的增大不断地变小。不同温度时,当瓦楞纸板湿度增加到80%,瓦楞纸板的边压强度下降更快,说明当瓦楞纸板的湿度到达80%以上时,瓦楞纸板的平压强度受湿度的影响加大,若湿度继续增加,瓦楞纸板就可能失效,在运输中就丧失了作为运输包装的保护产品的功能。 3.1.3温湿度对瓦楞纸板粘合强度的影响 不同湿度条件下,随着温度升高,各条曲线呈上下波动趋势,波动值在30℃-40℃范围内,变化比较大,说明三层UV型瓦楞纸板粘合强度对高温的影响是比较明显的,粘合强度主要的影响因素是粘合剂,在此温度范围内,水分的散失比较慢,导致粘合剂的含水量大,降低了粘合剂的粘合力。从图3还可以看出,随着湿度的增大,粘合强度都在不断下降。粘合强度的最大值范围出现在相对湿度40%,温度为40℃-50℃时,在高温低湿环境下,粘合剂的含水量比较少,粘合剂的粘合力比较大。当相对湿度大于70%时,三层UV型瓦楞纸板的粘合强度下降速率非常大,可能由于相对湿度大于70%时,水分增加较快,瓦楞纸板的粘合剂开始慢慢变软,粘合剂的粘合力不断下降,使得瓦楞纸板的粘合强度下降的速率变大。综合图1-图3所示,在温度为35℃-45℃的运输条件下,当相对湿度为40%时,三层UV型瓦楞纸板的三种力达到相对的最大值,在此条件下最适合物品的运输,可以更好的保护产品。对三层UV型瓦楞纸板力学性能影响比较大的是相对湿度,温度次之。 4结论 本文探讨了模拟流通环境中不同温度和湿度对三层UV型瓦楞纸板的力学性能的影响。研究表明,流通环境的相对湿度对瓦楞纸板的影响较大,温度对瓦楞纸板影响次之;当温度在35℃-45℃之间、相对湿度为40%的状态下,瓦楞纸板的力学性能达到最佳值,此时瓦楞纸板可以最大限度的保证产品的安全性。在运输流通环境下,保证相对湿度不超过70%,瓦楞纸板可以更好保护产品。但要探究其原因,还需要从微观层面,楞纸板的内在纤维的影响等因素进行深入研究,在未来的瓦楞纸板力学性能研究中需要结合结构力学,材料力学等进行细致地分析瓦楞纸板内在的影响因素,开展深层理论研究。 作者:黄剑宗 单位:广西大学轻工与食品工程学院 力学性能论文:汽车用钢连续退火力学性能论文 1试验材料及方法 试验原料为真空冶炼并锻造而成的锻坯,首先在锻坯上截取直径为4.0mm、长10.0mm的圆柱试样,采用热膨胀仪测得合金钢材料的A1和A3分别为710℃和930℃。采用二辊轧机将1200℃保温90min的锻坯热轧为厚度为3.0mm的热轧板,并对其依次进行酸洗、冷轧,最后得到厚度为1.2mm的双相钢冷轧薄板,其主要化学成分w(%):0.10C、1.35Si、1.88Mn、0.007P、0.0056S,余量为Fe。在冷轧钢板上沿轧制方向截取长220mm、宽60mm双相钢试样,并进行连续退火试验。根据实验测得的A1和A3,确定退火温度分别为735、760、785、810和835℃。将试样加热至退火温度并进行保温处理,保温时间为6min,然后将试样冷却至685℃后淬火到240℃,保温12min后冷却至室温。对工艺参数不同的退火板取样,利用热场发射扫描电子显微镜及EBSD技术对其进行显微组织观察和相结构分析,并采用电子万能试验机对其力学性能按照国标要求进行测试。 2试验结果及分析 2.1显微组织 图1是退火温度为735、760、785、810和835℃时双相钢连续退火后的组织。可以看出,不同温度条件下的退火组织均为马氏体和铁素体,无明显差异。同时发现马氏体(硬相)呈凸起岛状,且均匀分布在铁素体(软相)的晶界上,形成了由软相和硬相组成的双相组织[4]。通过ImagesProPlu和彩色金相图片对不同退火温度下马氏体的体积分数进行定量分析,研究组织中的相构成[5]。统计数据显示,马氏体的体积分数随退火温度的升高由13.8%增加至19.7%,且马氏体岛尺寸增大。这是由于在退火过程中,奥氏体随退火温度的升高逐渐增多;同时,C元素以及其他合金元素的扩散率也增大,奥氏体的尺寸增大。大部分奥氏体组织在淬火处理后转变为马氏体,增加了马氏体的体积分数以及尺寸。由图1还可以看到,马氏体岛中心位置颜色较暗,而与铁素体交界区域出现了光亮圈。这是因为C元素的热扩散速率较大,使其在连续退火过程中扩散较充分,使铁素体与奥氏体中的碳浓度达到了平衡状态。而Mn元素在奥氏体组织中的扩散速率小于其在铁素体组织中的扩散速率,导致铁素体与奥氏体的交界区域成为富Mn区,而淬透性与Mn的含量呈正比例关系,不同淬透性导致其内部较暗,而与铁素体的交界呈现光亮圈。 2.2相结构 退火温度分别为735℃和785℃时,汽车用高Si双相钢材料连续退火后的EBSD图像如图2所示。(采用黑色标记残余奥氏体,其他颜色标记马氏体和铁素体)可以看出,不同退火温度条件下双相钢组织中均得到了分布于铁素体晶界上的粒状残余奥氏体组织。这是由于双相钢材料中Si元素的含量较高,在退火过程可促进铁素体中C元素向奥氏体扩散,提高了奥氏体相中的含碳量;同时在冷却过程中Si元素还可以对碳化物的析出起到抑制作用,降低了奥氏体相中的碳损失。高碳奥氏体相的Ms点较低,因此具有较高的热稳定性,在室温条件下稳定存在并被保留。经测量,残余奥氏体的晶粒直径均小于1μm,稳定性较高。图3给出了双相钢在760℃时退火后的透射照片。可以看出,部分残余奥氏体组织呈薄膜状,分布于板条马氏体组织中。薄膜状奥氏体由于尺寸较小,同时周围包裹了马氏体束,提高了其成核所需表面能,因此增加了其向马氏体转变的难度。 2.3力学性能 表1给出了不同退火温度下双相钢连续退火后的力学性能。可知,随着退火温度升高,试验钢抗拉强度呈现先升高后降低。这是由于当退火温度高于735℃后,马氏体的体积分数开始急剧增加,抗拉强度也随之大幅提高;当退火温度超过785℃后,马氏体的体积分数不再增加,但在冷却阶段生成的铁素体体积分数逐渐增加,相比原始铁素体,新生铁素体的含碳量较高,导致马氏体的含碳量下降,抗拉强度也随之降低。传统低Si双相钢材料的抗拉强度为630MPa时,伸长率为23.0%。相比之下,退火温度为785℃时高Si双相钢材料的综合力学性能较高,抗拉强度为702MPa时,伸长率为25.5%,均高于传统低Si双相钢。伴随退火温度的升高,试验钢的屈强比未发生明显变化,最大为0.58,最小为0.44。传统低Si双相钢材料的屈强比为0.47,相比之下,除735℃退火外,双相钢的屈强比较低,因此其成型性能较好。这是由于钢中的Si元素不仅可以降低铁素体中C元素的含量,还可以对冷却及时效过程中碳化物的析出起到抑制作用,使C元素聚集在奥氏体中;此外,由于新生铁素体出现的无沉淀区降低了双相钢的屈服强度,因此其屈强比也随之下降。 3结论 (1)在汽车用高Si双相钢在连续退火后,铁素体晶界上均匀分布有岛状马氏体和粒状残余奥氏体,这是由于Si元素在退火过程中促进C元素的扩散,在冷却过程中抑制碳化物的析出造成的。(2)随着退火温度的升高,双相钢的抗拉强度呈现先升高后降低。当退火温度为785℃时,高Si双相钢的综合力学性能均高于传统低Si双相钢,有利于改善双相钢的成型性能。 作者:莫树懂 单位:广西交通职业技术学院 力学性能论文:复合水泥物理力学性能论文 1试验 1.1原材料 熟料:采用华新水泥厂的新型干法熟料(石膏外掺),其物理力学性能见表1;硬石膏:其化学成分见表2;脱硫渣:采用武钢的干法烟气脱硫渣,其化学成分见表3;粉煤灰:采用青山热电厂的二级粉煤灰;矿粉:取自武钢粉磨厂,其SO3含量为0.35%;标准砂:采用的标准砂是厦门ISO标准砂。 1.2方法 水泥标准稠度用水量、凝结时间和安定性检验按照GB/T1346—2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》[6]进行。水泥胶砂流动度按照GB/T2419—1999《水泥胶砂流动度测定方法》[7]进行。水泥胶砂强度按照GB/T1767l—1999《水泥胶砂强度检验方法》[8]进行。水泥胶砂干缩试验按照JC/T603—2004《水泥胶砂干缩试验方法》[9]进行。 1.3试验配合比 试验中控制熟料掺量为35%,矿粉掺量为30%,通过调节脱硫渣和硬石膏掺量,探讨了脱硫渣及硬石膏掺量的变化对复合水泥性能的影响规律。其中,在脱硫渣和硬石膏复掺试验中,脱硫渣与硬石膏中所含SO3比例为1∶1。 2结果与讨论 2.1硬石膏(未掺脱硫渣)对水泥性能的影响 从A-1到A-3的试验结果中可以看出:随着石膏掺量的增加,水泥标准稠度用水量逐渐增大;水泥的凝结时间有所延长,SO3含量的变化从3.0%~4.0%,水泥初凝时间增加近60min,终凝时间增加近30min;此外,每组水泥的初凝和终凝时间相差60min左右。作出水泥各龄期力学强度随石膏掺量变化趋势图,见图1。从图1中可知,该组水泥试样的3d和28d的抗折强度均随着硬石膏掺量的增加而逐渐增大,其抗压强度与抗折强度有着相同的规律。 2.2脱硫渣(未掺硬石膏)对水泥性能的影响 从B-1到B-3的试验结果中可以看出:随着脱硫渣掺量的增加,水泥的标准稠度用水量呈逐渐增大的趋势,水泥凝结时间也逐渐延长,同样,SO3含量的变化从3.0%~4.0%,水泥的初凝及终凝时间均增加近150min;此外,每组水泥的初凝和终凝时间差达到180min左右。与A-1到A-3的试验结果对比发现,SO3含量相同两组试验,掺脱硫渣的水泥试样的标准稠度用水量、初凝及终凝时间均要大于掺硬石膏的水泥试样,并且随着SO3含量的增加,水泥凝结时间延长的幅度也随之加大。当SO3含量都为3.0%时,两者初凝相差10min,终凝相差131min;SO3含量都为3.5%时,两者初凝相差25min,终凝相差137min;SO3含量都为4.0%时,两者初凝相差103min,终凝相差241min。由此可见,脱硫渣能够明显延缓水泥的凝结时间,并且其缓凝效果要强于硬石膏。脱硫渣对水泥的缓凝作用,增大了水泥初凝和终凝的时间间隔,并且合理掺量的脱硫渣对水泥的缓凝效果能满足相应规范对水泥凝结时间的要求。作出水泥各龄期力学强度随脱硫渣掺量变化趋势图,见图2。从图2中可知,该组水泥试样3d抗折、抗压强度随着脱硫渣掺量的增加先降低后增大,而28d抗折、抗压强度则逐渐增大,并且28d强度值比较接近,脱硫渣掺量从9.2%增加到13.7%,28d抗压强度提高了6.01%。但与A-1到A-3的试验结果对比可发现,相同SO3含量的两组试验,掺有脱硫渣的水泥试样的3d抗折、抗压强度均低于掺硬石膏的水泥试样。与A-1试样相比,B-1试样的3d抗折、抗压强度分别降低11.1%和10.9%;与A-2试样相比,B-2试样的3d抗折、抗压强度分别降低34.1%和40.2%;与A-3试样相比,B-3试样的3d抗折、抗压强度分别降低38.6%和43.2%;然而掺有脱硫渣的水泥试样28d抗压强度值却偏高,与A-1试样相比,B-1试样的28d抗压强度提高了36.2%;与A-2试样相比,B-2试样的28d抗压强度提高了32.8%;与A-3试样相比,B-3试样的28d抗压强度提高了18.6%。由此可见,与硬石膏相比,脱硫渣的掺入对水泥早期强度的发展不利,且随着脱硫渣掺量的增加,3d强度降幅增大;但脱硫渣有利于水泥后期抗压强度的增长。 2.3脱硫渣和硬石膏复掺对水泥性能的影响 从C-1到C-3的实验结果中可以看出:随着SO3含量的增加,水泥试样的标准稠度用水量逐渐增大,但水泥凝结时间相近,变化不明显,水泥初凝时间将近10h,终凝时间到达12h左右,水泥凝结时间明显偏长。由此说明脱硫渣与石膏复掺时会出现更强的缓凝效果,水泥凝结时间大幅延长。作出水泥各龄期力学强度随SO3含量变化趋势图,见图3。从图3中可知,该组水泥试样3d抗折、抗压强度随着SO3含量的增加先降低后增大,28d抗折强度逐渐增大,28d抗压强度却逐渐降低。但是,在相同SO3含量的情况下,与A组实验进行比较发现,其变化规律与B组和A组比较结果的变化规律相似,即C组水泥试样3d强度低于A组试样,但28d抗压强度仍然高于A组试样;与A-1试样相比,C-1试样的28d抗压强度提高了45.2%;与A-2试样相比,C-2试样的28d抗压强度提高了36.2%与A-3试样相比,C-3试样的28d抗压强度提高了13.2%。通过上述分析可知,脱硫渣和硬石膏进行复掺,使复合水泥的凝结时间大幅延长,其凝结时间已经不能满足复合水泥对凝结时间的要求,但其对水泥强度的影响规律和单掺脱硫渣的水泥类似。因此,两者复掺主要对水泥的凝结时间影响较大,可能是由于两者掺配比例不合理的原因。 2.4脱硫渣对水泥干缩性能的影响 为了研究脱硫渣对水泥干缩性能的影响,本次试验中选取A-1、B-1、B-2及B-3四组配比,测定了水泥砂浆的不同龄期的干缩率,试验结果见图4。从图4中可以看出,4组水泥试样的干缩率均随着龄期的增加而增大,在养护的初期阶段,水泥干缩率的增长速率较快,养护14d后,水泥干缩率的增长速率降低;比较A-1和B-1可知,在相同SO3含量的情况下,掺有脱硫渣的水泥试样在各龄期的干缩率均低于掺硬石膏的水泥试样;从B-1到B-3可看出,水泥试样各龄期的干缩率随着脱硫渣掺量的增加而降低。由此可见,脱硫渣的掺入能明显改善水泥的干缩性能,且随着脱硫渣掺量的增加,改善效果越好。 2.5脱硫渣对水泥缓凝及补偿收缩效应机理分析 脱硫渣中Ca(OH)2的含量较高,这使水泥在水化初始即形成Ca(OH)2的高度过饱和液相,对钙矾石生成影响最大的Ca2+、OH-浓度与普通水泥相比要大的多,在水化初始形成钙矾石的诸离子的溶度积K即超过了形成钙矾石所需的临界值Ksp,钙矾石的析晶速率更快,晶体尺寸更小,生成更具有屏蔽作用的胶体状钙矾石覆盖在水泥颗粒表面,延缓了水泥特别是C3A的水化[10]。而CaSO3·1/2H2O与C3A体系在纯水中水化30min时即可生成胶体状的C3A·CaSO3·11H2O覆盖在C3A的表面,也可能造成C3A在开始之初水化延缓。由于脱硫渣中同时含有硫酸钙和亚硫酸钙这两种物质,可能由于两者的双重作用效果,使得脱硫渣的缓凝效果要强于硬石膏。袁润章等人研究了矿渣在不同介质下呈现出水硬活性的能力,矿渣通常只有在pH值大于12的碱性环境下才能呈现出一定的胶凝能力,同时CaSO4和Ca(OH)2共同作用下对矿渣的激发效果比Ca(OH)2单独激发的效果更加显著[11]。脱硫渣中含有大量的Ca(OH)2、CaSO4等活性激发组分,在大幅度提高水泥水化液相碱含量的同时,不仅可以促进矿渣和粉煤灰活性更早地被激发,还能大大提高矿渣和粉煤灰的二次水化反应程度,进而提高水泥后期强度增长率[12]。通过掺入脱硫渣能促进水泥水化过程中钙矾石晶体的生成,通过钙矾石的吸水肿胀和结晶膨胀作用来达到微膨胀的作用,显著改善水泥的收缩和抗裂性能。 3结论 a.脱硫渣与硬石膏相比,比表面积较大,需水量多。b.脱硫渣对复合水泥的缓凝效果要好于硬石膏,其缓凝时间能满足复合水泥对凝结时间的要求,脱硫渣能够取代硬石膏用做水泥缓凝剂。但将两者复掺时,复合水泥的凝结时间却大幅延长,其缓凝时间不能满足复合水泥对凝结时间的要求,两者复掺比列还需进一步研究。c.脱硫渣对复合水泥早期强度影响不利,却能提高水泥后期强度的增长率;在SO3含量相同时,B组水泥试样(脱硫渣掺量9.2%~13.7%)与A组相比,3d抗压强度下降10.9%~43.2%,而28d抗压强度提高了18.6%~36.2%。d.在合理掺量范围内,脱硫渣的掺入能明显改善复合水泥的干缩性能,且随着脱硫渣掺量的增加,改善效果越好。 作者:拓守俭 单位:武汉理工大学 力学性能论文:高温后纤维混凝土力学性能论述 摘要:研究了普通混凝土、聚丙烯纤维混凝、钢纤维混凝土及混杂纤维混凝土高温后的抗压强度、抗折强度及力学性能残余率的变化规律。结果表明,混凝土的力学性能随着温度的升高而逐渐降低;温度小于400℃时,聚丙烯纤维混凝土力学性能有所改善,温度大于400℃时,改善作用不明显;800℃时,钢纤维混凝土力学性能残余率都较高;混杂纤维混凝土抗压强度改善作用最显著,残余率最高。 关键词:高温;纤维;混凝土;力学性能 我国城市化水平的迅速提高,带动建筑业的飞速发展。房屋密集程度加大,高层超高层建筑越来越多,人口居住密度不断增大,建筑物发生火灾的概率明显加大。建筑物一旦发生了火灾,将给人民群众的生命财产和安全造成巨大的损失[1,2]。据统计,现阶段我国每年发生的火灾中,建筑火灾占火灾总数的一半以上,直接经济损失占火灾总损失的80%以上[3]。混凝土以其取材方便、制备简单、适应性强等特点,被作为结构的主导材料大量应用于土建工程中,并且还将会长期占据土木工程领域的主导地位。纤维混凝土是以混凝土为基体,以金属纤维或有机纤维增强材料组成的一种水泥基复合材料,最常见的纤维就是钢纤维、聚丙烯纤维及二者混杂使用[4~6]。掺入的纤维可以有效地克服混凝土抗拉强度低、易开裂、抗疲劳性能差等固有缺陷[7,8]。聚丙烯纤维混凝土、钢纤维混凝土及混杂纤维混凝土在工程中实际都有大量的应用,因此研究其高温后的力学性能变化十分有必要。研究普通混凝土、聚丙烯纤维混凝土、钢纤维混凝土及混杂纤维混凝土在高温后力学性能的变化及残余值,对火灾后建筑物的安全评定及加固提供指导。 1原材料及试验方法 1.1原材料 江西海螺P•O42.5普通硅酸盐水泥;江西德安碎石,5~20mm连续级配;赣江中砂,细度模数2.7,含泥量0.8%。聚丙烯纤维由长沙博赛特建筑工程材料有限公司提供,性能参数如表1所示:钢纤维来自浙江博恩金属制品有限公司,性能参数如表2所示。 1.2试验方法 抗压强度试件采用100mm×100mm×100mm模具成型,抗折强度试件采用100mm×100mm×400mm模具成型。1d后脱模,在标准养护室中养护至28d龄期进行相应测试。高温炉升温速度为10℃/min,分别升高至200℃、400℃、600℃和800℃,保持3h以保证试件内外温度一致,加热结束后自然冷却,7d后进行力学性能测试。 1.3混凝土配合比 以强度等级为C40混凝土为研究对象,研究其高温后力学性能的变化。配合比如表3所示,其中纤维量按照体积掺量掺入。 2结果与讨论 2.1纤维混凝土高温后抗压强度变化 普通混凝土及纤维混凝土在20℃、200℃、400℃、600℃和800℃后抗压强度值及抗压强度残余率如图1、图2所示。如图1所示,普通混凝土及纤维混凝土抗压强度值都随着温度的升高而降低,在相同温度条件下,各组混凝土抗压强度值的大小都呈现如下规律:普通混凝土<聚丙烯纤维混凝土<混杂纤维混凝土<钢纤维混凝土。如图2所示,普通混凝土及纤维混凝土抗压强度残余率都随着温度的升高而降低,在相同温度条件下,各组混凝土抗压强度残余率变化规律与强度值变化规律有所不同:普通混凝土<聚丙烯纤维混凝土<钢纤维混凝土<混杂纤维混凝土。这说明纤维混凝土较普通混凝土具有更高的耐高温性能。不同温度条件下,各组混凝土受温度影响也不尽相同。200℃时,普通混凝土抗压强度残余率为79%,而纤维混凝土都保持在85%~88%之间;400℃时,普通混凝土抗压强度残余率只有54%,纤维混凝土达到70%~73%;600℃时,普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土的抗压强度残余率为38%左右,钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土抗压强度残余率大于50%;800℃时,普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土的抗压强度残余率为23%左右,钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土抗压强度仍具有33%残余。普通混凝土随着温度的增加,都呈现出明显的强度损失;当温度小于400℃时,纤维混凝土都具有很高的抗压强度残余率,当温度大于400℃时,聚丙烯纤维混凝土抗压强度残余率显著降低;钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土在不同温度条件下,都具有较高的抗压强度残余率。 2.2纤维混凝土高温后抗折强度变化 普通混凝土及纤维混凝土在20℃、200℃、400℃、600℃和800℃后抗折强度值及抗压强度残余率如图3、图4所示。如图3所示,各组混凝土抗折强度值都随着温度的升高而降低,在相同温度条件下,各组混凝土抗折强度值的大小与抗压强度具有相同规律,不同的是,钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土的抗折强度明显高于普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土。如图4所示,各组混凝土抗折强度残余率都随着温度的升高而降低;200℃、400℃和600℃条件下,各组混凝土抗折强度残余率规律相同:混杂纤维混凝土<钢纤维混凝土<普通混凝土<聚丙烯纤维混凝土,温度为800℃时为:普通混凝土<聚丙烯纤维混凝土<混杂纤维混凝土<钢纤维混凝土。钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土的抗折强度在各个温度条件下都明显大于普通混凝土及聚丙烯纤维混凝土;聚丙烯纤维的掺入使得混凝土抗折强度略有增长,但不明显;钢纤维和混杂纤维显著增加了混凝土的抗折强度。在800℃条件下,钢纤维混凝土的抗折强度仍大于7MPa,与20℃时普通混凝土抗折强度相差不大(8.3MPa)。 2.3机理分析 混凝土及纤维混凝土在高温后力学性能发生明显变化,究其原因主要分为以下两方面:一是混凝土自身原因,另一个是不同种类纤维的理化性能不同。200℃时,自由水和物理结合水逸出,Aft发生分解,水化产物有所减少,水泥浆的热膨胀,会导致骨料水泥浆体界面处原始裂纹的发展,从而导致混凝土强度衰减[9,]。400℃左右时,水泥浆体中的水化硅酸钙和水化铝酸钙开始脱水,同时大量水蒸气的外逸冲刷和挤胀作用,又扩大了裂纹和孔隙,使水泥浆体中孔隙平均尺寸和微裂纹迅速增大,混凝土力学性能进一步降低。500℃时,水泥石中的氢氧化钙晶体受热分解,引起吸热反应,孔隙含量急剧增加[10];硅质骨料中的二氧化硅晶体发生相而体积膨胀,骨料体积的增加使得骨料与水泥浆体之间的裂缝增大。600℃时,孔隙水完全失去,混凝土宏观破坏开始,因而其力学性能大幅下降,在600~700℃之间C-S-H凝胶分解[11]。800℃时石灰岩骨料膨胀、开裂,并产生二氧化碳气体,混凝土强度进一步降低。聚丙烯纤维熔点较低(168℃),在高温下熔解而失去作用,但因其液态体积远小于固态所占空间,于是形成众多小孔隙,并由于聚丙烯纤维分散的均匀性及纤维细小且量又多,使得混凝土内部孔结构发生了变化,孔隙的连通性加强,为混凝土内部水分的分解蒸发提供了通道,从而缓解了由于水分膨胀所形成的分压,使内部压力大大降低,从而降低了水蒸气的冲刷和挤胀作用,降低裂纹的扩展[12]。因此在温度小于400℃时,聚丙烯纤维混凝土强度显著大于普通混凝土。钢纤维熔点高,自身力学性能受温度影响较小,另外,钢纤维的桥接作用和阻裂作用限制了混凝土在温度急剧变化和高温环境下产生的体积变化,减轻了混凝土内部微缺陷的引发和扩展,使混凝土在高温条件下表现出较好的力学性能[13]。 3结论 (1)混凝土及纤维混凝土的抗压强度、抗折强度及其残余率都随着温度的升高而降低。(2)纤维的掺入对混凝土高温力学性能具有改善作用,聚丙烯纤维在温度不超过400℃时改善作用显著,钢纤维在800℃时改善作用仍明显。(3)混杂纤维混凝土高温后抗压强度残余率最高。 作者:郑腰华 单位:江西铁建工程检测有限公司 力学性能论文:复合微粉对硅酸盐水泥力学性能的影响 摘要:本文利用复合微粉氮化硅和氧化铝对水泥净浆进行改性,研究了不同复合微粉氮化硅和氧化铝的掺量以及比例对水泥净浆的力学强度的影响。 关键词:复合微粉;水泥净浆;比例;掺量;力学强度 1研究背景 随着现代材料科学的进步,混凝土已逐渐向高强度、高性能、多功能和智能化方向发展,而水泥作为混凝土的主要材料之一,对其性能的改善,可以在很大程度上提高混凝土的性能。随着超细粉体领域研究的深入,应用微细粉对水泥材料进行改性的研究已经开始起步[1]。特别是近年来,人们在提高水泥硬化浆体的微观结构和性能方面做了许多改进性的工作。 2研究试验 试验所用原材料:P.O42.5普通硅酸盐水泥;Si3N4微粉;Al2O3微粉;水。 2.1试验方案 本试验在保持用水量不变的情况下,将复合微粉Si3N4和Al2O3按不同的比例(1:0、1:1、1:2、1:3、0:1)和不同的水泥取代量(0%、1%、3%、5%、9%),配制水泥净浆试块,分别研究复合微粉Si3N4和Al2O3不同的比例和取代水泥量时,对水泥净浆的物理力学性能影响规律。净浆试验空白配比为:水泥500g,水140ml。 2.2试验方法 试验采用抗压强度为测试指标,分别测定Si3N4和Al2O3微粉以不同的比例和水泥取代量对水泥净浆的物理力学性能的影响。试件成型脱模后放入标准养护室养护至相应龄期,再分别测定其3d、7d和28d的抗压强度,并与空白试验作比较。 3试验结果 3.1单掺Si3N4对水泥净浆的抗压强度的影响 不同水泥取代量的Si3N4微粉的水泥净浆的3d、7d和28d抗压强度结果。 3.2单掺Al2O3对水泥净浆的抗压强度的影响不同水泥取代量的Al2O3的水泥净浆的3d、7d和28d抗压强度。 3.3掺加复合微粉Si3N4和Al2O3对水泥净浆的抗压强度的影响 (1)复合微粉Si3N4和Al2O3比例为1:1时,不同水泥取代量的水泥净浆的3d、7d和28d抗压强度。(2)复合微粉Si3N4和Al2O3比例为1:2时,不同水泥取代量的水泥净浆的3d、7d和28d抗压强度。(3)复合微粉Si3N4和Al2O3比例为1:3时,不同水泥取代量的水泥净浆的3d、7d和28d抗压强度。 (4)分析。当Si3N4和Al2O3的质量之比为1:2、取代水泥量为5%时,水泥石的早期和后期强度均达到最大,此时微粉的掺量和比例是复掺时的最佳掺量,其后期强度最高的原因,可以归纳为以下两点:(1)Si3N4在水泥石中起到微集料效应,填充在水泥颗粒之间,使水泥石结构密实。(2)Al2O3在碱性条件下,生成了铝胶,起到填充的作用,使水泥石结构更加的致密。随着水泥取代量的增加,当超过一定量时,其后期强度随着水泥取代量的增加呈现降低的现象,是由于复合微粉取代水泥超过一定量后,致使水泥水化产物的数量减少,且Al2O3水化生成了C-A-H固溶体,因此即使有Si3N4和铝胶的填充作用,不足以弥补由于水泥用量的减少和C-A-H固溶体而引起的水泥石强度的降低。 4结论 通过对复合微粉Si3N4和Al2O3在水泥中不同的取代量对水泥石力学强度试验的机理分析可以得出:(1)Si3N4微粉在水泥石中主要起到的是填充的作用,主要体现在提高水泥石的早期强度上。Al2O3微粉在水泥石中发生了反应,在早期主要生成铝胶,填充于水泥颗粒间,提高其早期强度。(2)当Si3N4和Al2O3微粉在复掺比例为1:2,取代水泥量为5%时,可以最大限度的提高水泥石的强度。此时,水泥石的强度要高于单掺Si3N4和单掺Al2O3的任何掺量的强度。此掺量即为复合微粉Si3N4和Al2O3的最佳掺量。 作者:楚菁苗 单位:中铁二十局集团第二工程有限公 力学性能论文:激发剂对水泥基材料力学性能的影响 摘要:以强度作为评价指标,选取硫酸钠、氯化钙、二水石膏三种激发剂进行了试验,分析了不同激发剂及其掺量对水泥基材料力学性能的影响,并得到了掺入激发剂水泥基材料的强度发展规律,结果表明:氯化钙的后期激发效果最好。 关键词:激发剂,水泥基材料,抗压强度 中图分类号:TU502 文献标识码:A 0引言 生产1t水泥熟料,将向大气排放1t二氧化碳,严重污染了大气环境。随着人类对环境保护愈加重视,建材工业也提出了发展生态型、绿色环保材料的目标。如何减少水泥基材料中的水泥用量,同时又能达到材料的使用强度要求,已成为建筑材料研究中的一个热点问题[1]。目前,粉煤灰作为一种工业废渣,在建筑材料方面得到了较为广泛的应用[2]。粉煤灰活性激发较为有效的方法主要有3种:1)物理活化,在机械粉磨破坏作用下,粉煤灰的玻璃体将更加分散,比表面积大幅增加,从而分子热运动加速,促进粉煤灰的水化;2)化学活化,即通过碱(石灰、水玻璃等)、硫酸盐(CaSO4,Na2SO4等)、氯盐等化学激发剂来激发粉煤灰的活性;3)热力激发方法,热力激发是指粉煤灰在蒸汽养护的水热条件下,使其硅氧四面体聚合体解聚成单聚体和双聚体[3,4]。相比其他激发方式,化学激发受场地和工艺条件制约影响小,是较为常用的激发方式。到目前为止,许多学者采用不同化学激发剂,进行了一些水泥砂浆和混凝土的化学激发试验,取得了许多成果。蔺喜强等认为单掺氯化钙对粉煤灰水泥砂浆的激发效果优于氯化钠等化学分析[4]。刘妍等认为硫酸钠对钛石膏—粉煤灰复合胶凝材料的激发效果较好,并根据其具体试验条件得到了最佳掺量[5]。从许多研究可以看出,对于同种化学激发剂的激发效果存在一些矛盾的结论。事实上,化学激发的效果和具体试验条件密切相关,一些文献中的矛盾应归因于不同的实验条件[6]。通常,最佳的激发措施和激发剂的掺量都要通过试验得到。本文拟通过选取不同激发剂,替代部分水泥用量,以强度作为评价指标,研究不同化学激发剂对水泥基材料力学性能的影响,为水泥基材料绿色环保化提供一定的试验依据。 1原材料与配合比 水泥:宁波市售海螺32.5级复合硅酸盐水泥(P.C32.5),其物理力学性能指标见表1,化学成分指标见表2;粉煤灰为浙江宁波北仑港电厂生产的Ⅰ级粉煤灰(FA),化学成分指标和物理性质见表2和表3;水:自来水;砂:普通河砂,细度模数为2.7,Ⅱ区级配合格。激发剂:硫酸钠、氯化钙、二水石膏。试验配合比见表4。为研究不同激发剂对水泥砂浆性能的影响,优选出较好效果的激发剂,选取硫酸钠、氯化钙、二水石膏作为激发剂进行了试验。采用标准砂,制作砂浆试件,来研究这几种激发剂对不同试块强度的影响。激发剂的用量按水泥用量的百分比来进行计算,分别为1%,3%,5%,试验配合比见表4。 2制备与测试方法 按照各配合比和规范GB/T17671水泥砂浆强度检验方法进行试验,制作160mm×40mm×40mm的水泥砂浆试块,24h后拆模,并移入水池中进行室温下的浸水养护,到3d,7d,28d时对水泥砂浆试块抗压强度进行测试。 3试验结果与分析 3.1不同激发剂对抗压强度的影响 图1表示了各激发剂掺量均为1%时,3种激发剂对砂浆不同养护龄期时抗压强度的影响规律。由图1看出,掺加3种不同激发剂的粉煤灰水泥胶砂在3d和7d早期的强度均高于未掺加激发剂的空白样,但二水石膏对早期3d的激发效果不明显,氯化钙和硫酸钠的激发效果较好,分别提高了20%和16%。在28d时,各激发剂对强度增长的贡献较大。氯化钙的后期激发效果最好,比空白样高约5.7MPa,二水石膏的后期激发效果最小,仅比空白样高3.9MPa。上述3种激发剂对粉煤灰的激发作用大小为氯化钙>硫酸钠>二水石膏。这种现象应归因于粉煤灰的化学性质为弱酸性,主要成分是SiO2,Al2O3,其在碱性环境中OH-的作用下,粉煤灰颗粒表面的硅氧键和铝氧键断裂形成不饱和键,容易与水泥体系中形成的Ca(OH)2反应生成水化硅酸钙C-S-H和水化铝酸钙C-A-H等胶凝材料。然而粉煤灰火山灰反应所需的Ca(OH)2只有在后期才能较为充分地生成。这就是掺加激发剂试块的强度在早龄期略高于空白样,而水化后期强度比空白样有了很大的提高的原因。 3.2不同激发剂掺量对抗压强度的影响 对不同激发剂在不同掺量条件下的粉煤灰水泥胶砂强度进行了研究,根据表4的试验配合比成型试件进行测试,试验结果分别见图2~图4。图2表示了二水石膏对粉煤灰水泥胶砂抗压强度的影响。由图2中结果可知,在本论文研究的二水石膏0%~5%范围内,3d龄期时,各种二水石膏掺量的水泥胶砂试块抗压强度差别不大,均略高于基准空白胶砂,这说明在3d龄期时水泥胶砂的抗压强度提高不明显,起不到早期使水泥能够强度变快的作用。但随着龄期增加,掺二水石膏的胶砂强度增长较快,在28d时,掺1%二水石膏的水泥胶砂比基准胶砂强度提高22%。图3表示了硫酸钠对粉煤灰水泥胶砂抗压强度的影响。由图3可知,在本文研究的硫酸钠0%~5%范围内,3d龄期时,各种硫酸钠掺量的水泥胶砂试块抗压强度差别不大,均略高于基准空白胶砂,但可看出,随着硫酸钠掺量增大到5%,抗压强度相比1%和3%掺量时更低。随着龄期增加,掺硫酸钠的粉煤灰水泥胶砂强度增长较快,在28d时,掺1%硫酸钠的水泥胶砂比基准胶砂强度提高27%。图4表示了氯化钙对粉煤灰水泥胶砂抗压强度的影响。由图4可知,在本文研究的氯化钙0%~5%范围内,3d龄期时,相比前述的硫酸钠和二水石膏,各种氯化钙掺量的水泥胶砂试块抗压强度较高,可见氯化钙的早期激发效果更好;但亦可看出,随着氯化钙掺量增大到5%,28d抗压强度相比1%和3%掺量时更低,对于氯化钙而言,掺量不宜过高;随着龄期增加,掺氯化钙的粉煤灰水泥胶砂强度增长较快,在28d时,掺1%硫酸钠的水泥胶砂比基准胶砂强度提高32%。本文采用的激发剂对粉煤灰水泥胶砂的激发机理主要有以下几个方面,试验中所用激发剂主要成分为硅酸盐和硫酸盐,二水石膏的主要成分为二水硫酸钙,含有较多的钙离子,因此激发剂中的硫酸根离子在钙离子的作用下,可以与溶解在液相石膏中的氧化铝发生水化反应生成钙矾石(AFt),与此同时,和水泥水化机理一样,激发剂中所含有的硅酸盐水化后也能够形成C-S-H凝胶,这些水化生成的钙矾石和C-S-H凝胶可以填充粉煤灰水泥砂浆中的孔隙和空隙,降低其孔隙率,使水泥砂浆更加致密,从而强度更高。从图2~图4的结果可以看出,各种激发剂的掺量存在极限,在给定的实验条件下有一个最佳掺量。这要归因于激发剂本身的组成与性质,其主要成分是盐,如果掺量过高,在粉煤灰水泥胶砂水化后期,激发剂会在试样表面以薄层结晶的形态析出,即激发剂中的硫酸盐成分会引起泛霜现象[7]。 3.3掺激发剂对粉煤灰水泥胶砂经济性的影响 根据本文的实验结果,在掺1%胶凝材料总量的激发剂时,以粉煤灰等量取代20%水泥配制的粉煤灰水泥砂浆,其力学性能(抗压强度)高于不掺激发剂的空白组试件22%~30%,明显优于空白组的抗压强度。相比水泥的价格,粉煤灰是工业废渣,非常廉价,本文采用的氯化钙激发剂的掺量很小,仅为1%。所以,选择合适的激发剂种类,掺加适量的激发剂,可以节约水泥20%,既能满足其力学性能要求,又是环保节能的绿色建材,且降低了建材的成本。 4结语 1)掺有激发剂的粉煤灰水泥胶砂早期强度均高于空白样,相比氯化钙,硫酸钠和二水石膏激发剂对粉煤灰早期活性的激发作用不明显;在水化28d时,各激发剂单掺对粉煤灰的激发作用大小为氯化钙>硫酸钠>二水石膏。2)各种激发剂在不同掺量的情况下,硫酸钠与二水石膏对粉煤灰的激发效果随着其掺量的增加而减弱,在1%掺量时最佳;氯化钙对粉煤灰的激发效果在其掺量为1%和3%时均较好,在5%掺量时反而抗压强度下降。3)氯化钙激发剂对粉煤灰活性的激发效果最好。这表明选择合适的激发剂种类,掺加适量的激发剂,可以节约水泥20%,既能满足其力学性能要求,又是环保节能的绿色建材,且降低了建材的成本。 作者:杨颖志 单位:中国铁路总公司广州铁路( 集团) 公司职工住房建设指挥部 力学性能论文:热处理对TB8钛合金棒材力学性能的影响 摘要:文章介绍了紧固件用TB8棒材的生产流程,研究了热处理制度对TB8棒材力学性能的影响。结果表明棒材在750℃~830℃保温0.5h~2h,抗拉强度为800MPa~1000MPa,剪切强度大于570MPa;随后因时效温度的变化,分别可得到1100MPa、1200MPa、1300MPa不同强度级别的棒材。 关键词:紧固件;TB8钛合金;力学性能 TB8钛合金属亚稳定β钛合金,名义成分Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si,国外对应牌号为Beta-21S(UNSNumberR58210)。该合金具有优良的比强度、焊接性能、抗蠕变性能、高温抗氧化性能和耐腐蚀性能,同时经热处理可获得高强度。TB8钛合金可以在固溶状态和固溶时效状态下使用,固溶状态的使用温度为200℃,固溶后冷成型状态的使用温度为150℃,固溶时效状态的最高使用温度为550℃[1]。由于优异的综合性能,TB8钛合金已成为理想的航空航天紧固件用材料[2,3],并拟纳入GJB2219《紧固件用钛合金棒(线)材规范》修订版中。规范中固溶制度为(780~810)℃保温(0.5~2)h,空冷;时效制度为(520~560)℃保温(8~12)h,空冷。文章通过研究热处理工艺对TB8紧固件用棒材力学性能的影响,为今后该合金的工业化制备及应用提供参考数据。 1棒材制备 由于TB8钛合金含有较多的Mo、Nb等β稳定元素,铸锭采用3次真空自耗电弧炉熔炼制备,铸锭规格为直径φ580mm,化学成分见表1。铸锭在β相区经多火次锻造后,制备为直径φ150mm、组织均匀的棒材坯料,并进行了表面机加工处理。采用金相法对TB8相变点进行测定,结果为810~815℃。随后成品棒材制备并未采用传统的精锻后轧制工艺,而是采用了效率更高的高速连轧工艺。分2次将φ150轧制为直径10mm的棒材,单只棒材重量约为25kg。 2热处理结果及分析 2.1固溶制度及力学性能 对制备的φ10mm棒材,截取试样后在780℃~850℃分别进行7组试样的固溶处理,温度间隔为10℃。因棒材规格小,固溶时间均采用0.5小时,冷却方式采用空冷。同时在相变点上及相变点下,分别选取800℃及830℃两个温度,固溶时间从0.5h~1.5h做了固溶试验,固溶时间间隔为0.5h。固溶处理的具体制度及性能见表2。 2.2时效制度及力学性能 选用800℃/0.5h.AC作为固溶制度,时效温度在460℃~620℃,时效时间为8.5h,进行了9组时效处理,时效温度间隔为10℃。同时在固溶及时效温度不变的前提下,对时效时间从6~12分别进行了时效处理,时间间隔为1小时。固溶处理的具体制度及性能见表3。 2.3热处理与力学性能的分析 由表2可以看出,连轧工艺生产的TB8棒材,在相转变点以上40℃范围内固溶,因固溶时间短,温度范围小,因此晶粒尺寸相对稳定,固溶温度对棒材的力学性能影响很小;在相转变点以下30℃范围内固溶,随着固溶温度降低,棒材强度有下降趋势,塑性逐渐上升,在此温度区间内力学性能并不会有显著变化。同时在相变点附件的温度区间内延长固溶时间,对于力学性能并不会显著变化。因此在工业化生产中,小规格棒材可适当减少固溶时间,有利于经济型。后期试验证明经800℃/0.5h.AC固溶处理的棒材试样,晶粒度评级为7级,剪切强度为620MPa;冷顶锻工艺中,锻后高度与锻前高度之比为1:3时,棒材表面无裂纹。完全满足航空紧固件用棒材的要求。由表3可知,时效温度对棒材力学性能影响显著,随着时效温度的降低,强度增加,塑性降低;但延长时效时间并不能对力学性能产生显著影响。通过调整时效温度,可以获得不同强度级别的棒材。 3结束语 (1)TB8钛合金固溶温度控制在相变点附近40℃内,强度和塑性可得到较好的匹配,强度Rm≥820,延伸率A≥15%,断面收缩率Z≥15%,且随着固溶的时间延长,强度及塑性不会有显著变化。(2)时效温度对TB8钛合金的抗拉强度影响显著,在(620-480)℃随着时效温度降低,强度提高,塑性降低。(3)对于连轧工艺生产的TB8钛合金紧固件用棒材,通过热处理可得到强度级别为1300MPa、1200MPa和1100MP的棒材。 作者:胡志杰 冯军宁 马忠贤 王田 单位:宝钛集团有限公司 力学性能论文:热成型工艺对金相组织力学性能的影响 摘要:为了验证热成型工艺对Q345R热轧钢板力学性能的影响,通过模拟成型热加工方法,采用正火处理Q345R热轧钢板,分析其力学性能和组织变化。结果表明,Q345R热轧钢板采用热成型工艺制备封头时,由于热成型过程中,轧制强化效果减弱,组织粗化、力学性能降低。因此Q345R热轧钢板不适合用于制作强度富裕度小的热成型封头。 关键词:力学性能;热成型;金相组织 Q345R钢板是由原来的16Mng、16MnR和19Mng组合并成的[1],具有良好的综合力学性能和工艺性能。目前,Q345R钢板是我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板,广泛应用于辅机和化工容器壳体设计。封头是用热轧钢板热成型的,成型后是否需要重新热处理,在HG/T20584《钢制化工容器制造技术要求》标准的加工和成型中规定为:热轧状态使用的钢材,热加工后一般可在加工状态使用。Q345R在《GB713—2008锅炉和压力容器用钢板》中其热处理状态为热轧、控轧或正火。由于热轧钢板的经济性,特别是控轧热轧钢板,在容器设计中,如能满足要求,一般首选控轧热轧钢板。按封头成型的控制温度,一般分为冷成型和热成型。冷压变形后(旋压也是在冷态下进行的),封头的硬度、强度增大,塑性、韧性降低,出现加工硬化现象;同时由于成型原因,冷成型时尺寸精度和减薄量相对于热成型要差。根据GB150—2011规定:对于碳钢、低合金钢,成型后减薄量大于10%且变形率超过5%的,应在成型后进行相应热处理,恢复材料的性能。对于热成型,由于加热可以提高材料的塑性、降低变形抗力;相比于冷成型,其减薄量要小,而且成型尺寸好,能很好地满足尺寸要求。由于封头尺寸大、板厚,变形抗力很大,不易变形,同时为保证封头环缝的对接尺寸,一般采用热成型。Q345R钢的临界温度点Ac3为850℃左右,正火温度为880~940℃[2],封头热成型时,一般采用将封头板料加热至950~980℃,即既要保证原材料充分奥氏体化、又要避免温度过高,造成晶粒粗大从而损害其理化性能。根据Q345R钢的临界温度点及封头成型工艺的要求确定封头热成型的加热温度,温度的制度应尽量提高加热温度,便于封头的压制及成型,同时避免钢加热时导致过热发生。我们制定了Q345R控制热轧钢板制备封头热成型工艺的加热温度,通过模拟成型热加工方法,采用正火处理Q345R控制热轧钢板,分析其力学性能和组织变化,为封头的热成型生产提供参考。 1试验材料 实验采用压力容器专用的Q345R钢板,其屈服强度为340MPa,状态分别为:热轧、控轧或正火。伸长率大于21%(60mm以上为20%),0℃的V型冲击功大于41J,本实验采用26mm厚热轧钢板。根据Q345R钢冷却临界点Ar3(约820℃)[2],压制时加热一般分为950~980℃和900~930℃两种情况(即终压温度在Ar3以上和以下两种情况),工艺图见图1。因此分别采用975、915℃对钢板进行正火处理,分析钢板的力学性能变化。采用模拟封头热成型的加热过程对钢板进行处理,具体工艺参数,见图1。采用拉伸试验机、冲击试验机检测模拟处理态钢板的力学性能;研究正火处理对模拟封头成型处理Q345R钢板力学性能的影响;采用光学显微镜观察材料的组织。 2试验结果与分析 表1为Q345R钢板原材料化学成分及力学性能,表中数值是2次实验的评价值,A、B组原材料为不同批次的供货材料,可见不同批次的原材料力学性能有一定的差异。表2为经过975℃正火后钢板的力学性能,与表1中的力学性能比较,正火使Q345R的屈服强度从430MPa降低到305MPa;抗拉强度从560MPa下降到505MPa。对比A、B组原材料的数据,可知B组的力学性能高于A组,根据原材料的元素含量可知,B组试样中C、Mn含量比A试样高,这是其力学性能差异的主要原因。表3为920℃正火后钢板的力学性能,从表3可知,在920℃正火后Q345R的力学性能比原材料状态也有较大的降幅,力学性能与975℃正火一致。对比表2和表3可知,降低正火温度对Q345R热轧钢板力学性能没有改善,也就是说,采用Q345R热轧钢板制作容器封头,不适合采用热成型工艺。图2为Q345R钢板的金相组织形貌图,其中图2(a)为热轧态,具有明显的带状组织结构,晶粒度细小均匀;图2(b)和2(c)为正火态。由图可知,与热轧态相比,正火态的组织变粗;随着正火温度的升高,组织粗化,975℃正火的组织明显比915℃的大。正火导致组织的粗化是强度、冲击功等力学性能下降的原因。从表1、表2、表3及图2可知,热加工对热轧板的金相形貌、力学性能具有较大的影响。图2(a)为热轧态组织,通过控制加热温度、轧制温度、变形制度等工艺参数,控制奥氏体组织的变化规律和相变产物的组织形态,达到细化组织,获得高的强度和韧性,如表1数据所示。其控制轧制温度、压下量、冷却速度、以及终轧温度等措施,使钢板的性能达到良好的强韧性配比。良好的力学性能是因为γ相和α相相晶粒尺寸之间的联系,α组织的细化主要通过γ晶粒细化而达到;在非再结晶区进行最后的压制,在再结晶温度以下的变形生成“螺旋式加工”的γ晶粒组织,形成较细的α晶粒。热轧钢板通过形变后获得了较高的屈服强度、较低的冲击转变温度、良好的冷成型性、特别是冷弯性能,改善了韧性和焊接性[3]。在容器封头成型过程中,正火在提高热轧板成型工艺性能的同时,也降低了控轧控冷热轧钢板的抗拉强度,降低80~120MPa;与钢板热轧成型相比,由于封头成型过程中变形力比热轧力小很多,变形量几乎可以忽略,并且随后的冷却控制也不如热轧钢板,这样导致热轧钢板正火后其晶粒度比原始态粗大,见图2(b)和2(c)。考虑到热处理的需要,适当提高了钢的碳当量,虽然会导致热轧后钢板的延伸率或冲击功有所降低,但延伸率或冲击功可以采用正火处理获得提高[4-7]。 3结论 在915~975℃之间对Q345R热轧钢进行正火热处理,会导致其组织变粗,拉伸强度、冲击功等力学性能降低;因此对于强度要求较高,屈服强度富裕度小于20MPa的封头不宜采用热轧态Q345R钢板进行热成型工艺生产。 作者:朱超兵 银润邦 王筱磊 单位:东方电气集团东方锅炉股份有限公司 力学性能论文:热解炭涂层的微观结构及力学性能 摘要:采用准稳态流化床沉积工艺制备了各向同性热解炭涂层材料,利用X射线衍射、偏光显微镜、扫描电镜、透射电镜对所制备的涂层材料进行观察,并对其热处理前后的力学性能进行了测试.结果表明,该涂层材料结构均匀,孔隙较少,主要由直径约为0.5~1μm的类球形颗粒堆积而成,颗粒之间由片层状热解炭相连,材料内部只有乱层结构热解炭和β-SiC两种物相.此外,所制备的涂层材料还具有较高的纳米硬度和弹性模量,在热处理之后,材料的弹性模量保持不变,纳米硬度略有降低. 关键词:热解炭;微观结构;力学性能 引言 热解炭(Pyc)是气态碳氢化合物在热基体表面通过脱氢作用而形成的炭材料[1].起初热解炭是作为核燃料的包裹材料,而随着研究的深入,热解炭不断被应用在航空、航天、电池、生物医学、机械等领域[2-4].在生物医学领域,由于热解炭具有良好的生物相容性、化学惰性及优异的力学性能,特别是在加入硅之后,还具有较强的耐磨性,是制作人工心脏瓣膜的主要材料[5-6].热解炭通常采用流化床沉积工艺制备,但由于沉积反应较为复杂并且各种参数相互影响,使得制备出的热解炭的质量难以控制,因此对热解炭的微观结构及性能的继续研究就显得很有必要.本文采用准稳态流化床化学气相沉(FBCVD)工艺制备出各向同性热解炭涂层材料,利用X射线、偏光显微镜、扫描电镜、透射电镜观察其微观结构,并利用纳米压痕仪测量了热处理前后的纳米硬度及弹性模量,同时对其微观结构与力学性能之间的关系进行了探讨. 1实验 1.1材料的制备 采用FBCVD工艺,以丙烷为前驱气体、硅烷为硅源、氩气作为载气和稀释气体、氧化锆作为床层粒子,以厚度为1.5mm、直径为25mm并经过抛光处理的高纯度石墨圆片为基体.利用高频感应加热炉圈将炉体加热到1250℃.床层粒子会在混合气体的吹动下,在炉内形成流态化.在高温下,丙烷发生热解反应,并沉积在石墨基体上,待沉积一定厚度后,停炉冷却至室温并出炉. 1.2微观结构观察方法 从石墨基体上割出热解炭涂层试样,并对各面进行研磨与抛光处理.利用D8DiscoverX射线衍射仪对样品进行X射线(XRD)分析;利用XPV-203E型偏光显微镜(PLM)对热解炭的光学特征进行分析;利用JSM-5610LV扫描电镜(SEM)对样品的断面形貌进行观察分析;样品经过机械减薄和离子减薄后,制成透射电镜所需样品,再利用FEITecnaiG2F30S-Twin型透射电子显微镜(TEM)观察样品的微观结构. 1.3力学性能测试 将沉积得到的热解炭样品重新放回沉积装置中进行热处理,热处理温度为1350℃,通入氩气进行保护,在保温1h后随炉冷却至室温并取出.采用MTS公司生产的NANOG200型纳米压痕仪分别对热处理前及热处理后的样品进行纳米压痕测试,所用压头为Berkovich三棱锥压头,最大压痕深度为2000nm. 2结果与分析 2.1微观组织结构观察 图1为热解炭涂层材料的XRD图谱.XRD图谱分析结果表明,所制备的热解炭涂层含有两种物相:乱层结构热解炭和β-SiC.观察热解炭的衍射曲线可以发现,(002)衍射峰较强但不尖锐,其余的衍射线较小且不明显,符合乱层结构的特征[7].根据Bragg和Scherrer公式计算得到制备的热解炭涂层材料的石墨片层间距d002为0.3476nm,晶粒尺寸Lc为3.15nm.图2为热解炭的偏振光照片.图2中,较暗的部分为石墨基体,结构较为疏松,较亮的部分为沉积的热解炭.观察沉积的热解炭可以发现,在热解炭内部均匀地分布着一些形状不规则的闭合孔隙,这些孔隙的存在使得材料的密度降低.在用偏光显微镜观察抛光表面时,转动样品光线无明显变化,并且没有观察到十字消光线,表现出各向同性热解炭特征[8].图3为热解炭的SEM照片,从图3中可以看出,热解炭样品的断面形貌呈现颗粒状结构,片层无明显的取向,符合各向同性热解炭的特征[9].观察热解炭断面照片可以发现,所制成的热解炭主要由直径大约为0.5~1μm的类球形颗粒无序的堆积而成,并且相邻的类球形颗粒之间有部分的融并现象,在类球形颗粒无取向的堆积过程中,颗粒间形成了一些闭合孔隙,这些孔隙对材料的密度和力学性能有较大的影响[7].另外,观察在制样时颗粒球被剥去而留下的凹坑可以发现,类球形颗粒是被片层状热解炭所包裹,并且片层状结构将类球形颗粒球紧密相连。图4为类球形颗粒的内部TEM照片.从图4(a)中可以看出,类球形颗粒内部有着更为精细的结构,它是由核-壳结构组成[9].在其中心区域是直径约为50nm呈现多边形状的石墨多晶内核,为气固二相异质形核中心[10].核是均匀地向四周进行生长,生长的层结构逐层向外推进,形成核-壳结构.图4(b)是壳结构高倍照片,从图4(b)中可以看出,壳层排列相对整齐,具有一定的取向性. 2.2力学性能测试 图5为热处理前后热解炭材料的载荷-位移曲线.从图5中可以看出,热解炭的加载和卸载曲线几乎完全重合,是典型的脆性材料性质[11],在加载的过程中,涂层表面先是发生弹性变形,而随着载荷的增加塑性变形逐渐出现,卸载的过程是弹性形变恢复的过程.对于载荷-位移曲线,加载曲线的积分面积是作的总功,而卸载曲线的积分面积是弹性分量,塑性功部分就是加载曲线和卸载曲线包围部分的面积[12],从图5中可以看出,热处理之后的塑性功略大于热处理前,这说明热处理后的热解炭在实验过程中发生了很小的塑性变形.图6为热处理对热解炭涂层的力学性能影响.从图6中可以看出,热处理前热解炭涂层的纳米硬度为5.0GPa,弹性模量为32GPa,再经高温处理之后,热解炭涂层的纳米硬度有所降低,减小到4.7GPa,而弹性模量保持不变,仍为32GPa. 3讨论 国内外文献中提出了很多CVD制备的热解炭沉积机理模型,主要有:分子沉积机理、液滴机理、固态粒子机理、黏滞小液滴机理等[13-15].但由于热解炭的沉积过程极其复杂,各学者之间还没达成共识.本实验采用FBCVD工艺制备热解炭,热解炭的沉积一般主要包括以下几个步骤:1)热解.在高温下,丙烷气体发生热解,生成线性分子及芳香烃,然后经过一系列的反应生成大分子的稠环芳香烃(PAHS);2)成核.随着热解反应的进行,当气相中出现饱和蒸汽压后,PAHS便会发生液化形成具有一定粘度的液滴;3)生长.液滴在生成以后,会通过与其他液滴发生融合及PAHS在其表面的加聚反应进行生长;4)炭化.在流态化的气氛中,当液滴碰撞到石墨基体,便会沉积到石墨基体上,并与先前沉积的热解炭发生部分融并,最后脱氢炭化形成热解炭固体颗粒.在液滴长大的过程中,当气相中生成的热解产物在碰撞到液滴之后,便会在液滴表面发生加聚反应,由于粘性液滴具有一定的流动性,加聚在液滴表面的热解产物便会以液滴为优秀发生重排,随着加聚反应的不断进行,会在液滴表面形成一层壳状结构并包裹着液滴,而后液滴就这样逐层往外生长,形成球状结构,在中心的液滴完全炭化后,形成多边形结构.最终形成如图4(a)所观察到的核-壳结构.在扫描电镜下,观察到样品断面形貌主要有类球形颗粒无取向的堆积而成,在颗粒球之间偶有孔隙存在,并且在类球形颗粒外面包裹着一层片层状结构热解炭.根据材料的结构特征,认为在本实验的沉积温度和浓度下,沉积主要是以类球形颗粒沉积为主,线性分子沉积为辅,当类球形颗粒沉积到基体上之后,会被线性分子所包裹,形成片层状结构,并将类球形颗粒紧密粘接到一起.由于类球形颗粒为主要的结构单元,在类球形颗粒沉积到基体上后会因颗粒间的相互连接而形成一些孔隙.材料的微观结构对其性能特性有着直接的影响.由于本实验所制备热解炭由类球形颗粒组成,所以宏观性能表现出各向同性,同时由于材料较为致密,孔隙少,石墨化程度低等因素使得材料具有较高的弹性模量和纳米硬度[7].另外,弹性模量是材料内部原子结合力的一种度量[16],原子结合能和配位数越高,键长越小,则弹性模量越大[12].乱层结构炭是网平面二维有序而三维无序的堆积,而石墨是网平面三维有序的堆积,在经高温热处理后,乱层结构会向三维有序的石墨结构转变,层间距减小,层间作用力增大,弹性模量会随之增加.本实验的热解炭样品也经1350℃的高温热处理,但其热处理前后弹性模量保持不变,这是由于所制备的热解炭为各向同性热解炭,这类热解炭较难石墨化[8],即使经过高温处理,其石墨化也很低.纳米硬度是材料对接触载荷承受能力的度量[17],乱层结构碳的硬度相比于石墨结构大很多[12],在经过高温处理后,包裹在类球形颗粒表面的片层状热解炭发生部分石墨化,结果导致热处理后样品的纳米硬度有所降低. 4结束语 本文采用FBCVD工艺制备出热解炭涂层材料,结果表明:制备的涂层材料只有乱层结构热解炭和β-SiC两种物相,主要由直径约为0.5~1μm的类球形颗粒无序堆积而成,材料呈现出均匀的各向同性结构,其中也均匀地分布些闭合孔隙.材料的纳米硬度为5.0GPa,弹性模量为32GPa,由于所制备的材料较难石墨化,在经过高温热处理之后,弹性模量基本保持不变,而纳米硬度略有降低. 作者:李威龙 张建辉 单位:杭州电子科技大学机械工程学院 力学性能论文:PAN基碳纤维表面镀镍及力学性能研究 摘要:碳纤维表面镀镍不但可以有效提高碳纤维与金属液间的浸润性,而且可以避免高温状态下金属铝与碳纤维发生界面反应。基于此,对PAN基碳纤维表面镀镍和镀镍碳纤维在高温下的力学性能进行研究,探究镍层对碳纤维力学性能的影响规律。研究结果表明:碳纤维表面的金属镍层致密、均匀,与碳纤维紧密结合,表面镀镍对碳纤维束的抗拉强度影响不大;高温状态下镀镍碳纤维与氧发生反应,形成孔状结构,导致镀镍碳纤维抗拉强度随着温度的升高而逐渐减小;高温真空处理后的镀镍碳纤维可以有效保持镀镍碳纤维的抗拉强度。 关键词:PAN基碳纤维;镀镍;高温;力学性能 金属基复合材料(MetalMatrixComposites,MMC)的研究起步于20世纪60年代,与树脂基复合材料相比,金属基复合材料除了具有高比强度、高比模量和低热膨胀系数等特点外,还具有耐高温、横向强度和刚度高、高导热与导电率、抗辐射等优点,因而受到国内外研究者的高度重视,在航空、航天、军事和汽车等领域显示出巨大的应用潜力[1-2]。目前,金属基复合材料有铝基、镁基、钛基、镍基、高温合金基和铜基等,增强纤维有碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维和金属合金丝等。碳纤维力学性能优异且密度小,是目前可作为金属基复合材料增强相的高性能连续纤维中价格最便宜的一种,一般用于耐热、轻型结构材料的增强纤维[3-5]。碳纤维作为增强相时,首选石墨纤维,而选PAN基碳纤维作为金属基复合材料增强相的研究报道较少[6-7]。从降低碳纤维增强金属基复合材料的原材料成本的角度出发,通过对PAN基碳纤维进行适当处理后,将其作为增强相加入金属基体,制备材料性能要求不是很高的金属基复合材料,可能是一种不错的选择,非常有利于碳纤维增强金属基复合材料在民用领域的推广应用。制备纤维增强金属基复合材料的方法有很多种[8-9],如加压铸造法、液态金属浸渍法、粉末冶金法、扩散粘接法和超声波焊接技术等,但无论采取何种方法制备金属基复合材料,都会使碳纤维处于高温状态,为此,碳纤维的高温力学性能,将直接影响碳纤维增强金属基复合材料的最终力学性能[10]。碳纤维与铝液间的浸润性及界面结合强度是得到高性能复合材料的前提条件。表面镀镍的碳纤维可以有效提高碳纤维与金属液间的浸润性,而且可以避免高温状态下金属铝与碳纤维发生界面反应,生成脆性相。因此,本文选取PAN基碳纤维作为研究对象,首先对其进行表面镀镍处理,然后研究镀镍碳纤维在室温、高温有氧和真空高温加热状态下的拉伸力学性能,探索镍层对碳纤维力学性能的影响规律,为PAN基碳纤维在金属基复合材料中的推广应用提供理论基础。 1碳纤维表面镀镍 在碳纤维增强铝基复合材料中碳纤维表面与金属基体润湿性差,并且高温下与铝发生化学反应,直接影响铝基复合材料的最终力学性能。采用表面金属化方法可有效改善碳纤维与铝基体间的界面结合问题。目前,对纤维进行表面金属化处理的方法有:化学气相沉积法、物理气相沉积法、电镀和表面喷涂等。本文实验中的PAN基碳纤维均购自天津飞荣达科技有限公司。利用该公司提供的电镀技术对12K国产普通PAN基碳纤维进行表面镀镍处理。利用电子显微镜对镀镍碳纤维的横截面进行观察,如图1所示,图中发亮部分为镍层,金属镍层组织致密、均匀,镍层与碳纤维结合较好,碳纤维横截面并非标准圆截面,镀镍碳纤维单丝直径8.4μm,镍层厚度0.7μm. 2镀镍碳纤维拉伸性能试验 利用高低温拉伸试验机和真空加热炉对12K镀镍碳纤维复丝分别进行了室温拉伸、高温有氧条件下拉伸和真空800℃加热后室温拉伸,加载速率均为0.5mm/min. 2.1镀镍碳纤维室温拉伸试验 碳纤维束和镀镍碳纤维束在室温(20℃)拉伸作用下的力-位移曲线分别如图2所示。选取力的最大值除以纤维束的横截面面积,得到纤维束的最大应力值,相应的结果见表1.对比图2中各条曲线,可知:(1)镀镍碳纤维束的拉伸曲线波动明显,未镀镍碳纤维束拉伸曲线比较光滑;镀镍碳纤维束在加载上升段时,每次波动中基本包含两次小波动。出现此现象的主要原因是:在拉伸作用下,纤维束中每根纤维的长度很难保证完全相等,相对较短的纤维首先发生断裂,因而出现了加载过程中的波动现象。对于镀镍碳纤维束中的每根单丝,由于碳纤维的弹性模量远远高于镍层的弹性模量,所以碳纤维承受大部分载荷,镍层仅仅承受很小部分的载荷。结合图3可以看出,在变形量相同的条件下,首先镍层发生断裂,然后纤维丝断裂,这主要是由于镍层的抗拉强度较低且塑性较差所引起的。(2)由表1可以看出,在常温条件下镀镍碳纤维束的抗拉强度(1112.52MPa)与未镀镍碳纤维束的抗拉强度(1134.24MPa)基本相近,说明碳纤维表面镀镍对碳纤维束抗拉强度的影响不大。 2.2镀镍碳纤维高温有氧条件下的拉伸试验 为了研究氧气对镀镍碳纤维束的抗拉强度的影响,分别在300℃、400℃、500℃和600℃对12K镀镍碳纤维束进行高温拉伸性能试验。采用进行多次拉伸实验,并对实验结果取平均值的方法,以保证实验数据的有效性和合理性。镀镍碳纤维束在不同温度下进行拉伸实验,得到纤维束的最大应力值,相应的结果见表2,分析表2可知:(1)随着温度的升高,镀镍碳纤维束的抗拉强度逐渐减小。在600℃时,镀镍碳纤维束的平均抗拉强度为21.51MPa,已经不具备承载能力。主要原因是高温条件下,首先是镍层与氧反应,随后是碳纤维本身与氧发生化学反应,烧损后的碳纤维呈现多孔结构,如图4所示。这种多孔状的结构用手一捻纤维变成粉末。(2)与常温下的镀镍碳纤维的抗拉强度相比,Fig.4Theporousstructureofcarbonat600℃在300℃、400℃、500℃和600℃条件下,所对应温度的抗拉强度下降的百分比分别为22.63%、36.89%、54.01%和98.07%.结果表明:PAN基碳纤维与氧发生化学反应,导致镀镍碳纤维束的抗拉强度减小,温度越高,抗拉强度越小。所以在高温状态下,应尽量避免与氧气接触。 2.3镀镍碳纤维真空高温加热后的拉伸试验 为了研究真空下高温加热对镀镍碳纤维束的抗拉强度的影响,利用FJL560Ⅱ型超真空磁控与离子束联合溅射设备,对镀镍碳纤维束进行800下的真空处理,保温时间20min,真空下自然冷却,然后在常温下进行拉伸实验,其实验结果见表3.观察表3可知:(1)与600℃有氧条件下的镀镍碳纤维束相比,在真空条件下,镀镍碳纤维经历了800℃的高温,其室温下的抗拉强度平均值仍然保持在900MPa以上。由图5可以看出没有出现蜂窝状结构,而且镍层表面变得更加致密。真空状态可以有效保持镀镍碳纤维的抗拉强度,发挥其增强相的作用。(2)800℃真空处理后的镀镍碳纤维的抗拉强度减小了18.44%.主要原因可能是由于碳纤维及镍层本身的缺陷在高温热处理过程中残余热应力增大所导致的。结果表明,高温真空处理后的镀镍碳纤维可以有效保持镀镍碳纤维的抗拉强度。所以,在利用碳纤维作为增强相制备金属基复合材料时,应尽可能的保持其真空状态,或者采用吹惰性保护气体的方法。 3结论 (1)利用电镀法对PAN基碳纤维进行表面处理,所得金属镍层组织致密、均匀,与碳纤维结合良好,镍层改善了碳纤维对金属液的浸润性、防止界面反应,表面镀镍对碳纤维束的抗拉强度影响不大。(2)高温有氧条件下,首先是镍层与氧反应,随后碳纤维本身与氧反应,形成蜂窝状结构,使得镀镍碳纤维抗拉强度随着温度的升高而逐渐减小;到600℃时,碳镀镍碳纤维已经不具备承载能力。(3)高温真空处理后的镀镍碳纤维可以有效保持镀镍碳纤维的抗拉强度,发挥其增强相的作用。因此,利用PAN基碳纤维作为增强相制备金属基复合材料时,应尽可能的保持其真空状态,或者采用吹惰性保护气体的方法。(4)对于真空800℃加热后的镀镍碳纤维来说,虽然是无氧条件,但其抗拉强度仍然减少了18.44%,可见提高PAN基碳纤维的质量尤为重要。 作者:晋艳娟 杨昆 李盛静 张柱 杨雪霞 单位:太原科技大学 应用科学学院 力学性能论文:金枪鱼延绳钓钓钩力学性能研究 1材料与方法 1.1钓钩拉伸实验 选取一系列环形钩与圆形钩进行拉伸实验,测试钓钩的结构强度,确定钓钩刚开始出现塑性变形时的拉力值A(精确到0.01kN)。拉力实验机性能参数如表1。实验方法:(1)用钓钩专用夹具分别固定好钓钩的上下两端,并分别挂到拉力机的上下受力点;(2)启动开关,按合适的速度(100mm/min)将钓钩拉伸至完全变形;(3)读出显示器上拉力的数值,记录拉力值A。 1.2钓钩有限元模型的建立 经市场调研,14/0号圆形钩(线径4.5mm)为需求量最大的金枪鱼钓钩,选取3.4寸环形钩(线径4.5mm)作为对照组。钓钩各部位的名称如图1,两种钓钩各部分的尺寸见表2。对两种钓钩运用UG软件建立三维实体模型(图2)。钓钩有限元网格模型的建立钓钩为小型不规则构件,为提高求解效率,在不影响分析结果的前提下,对钓钩的轴头、倒刺、尖芒部位的部分尺寸进行适当简化,如简化尖芒的外形尺寸,倒刺的定位基准等。钓钩材料为马氏体不锈钢Cr13,密度ρ=7750kg/m3,弹性模量E=217GPa,泊松比μ=0.27,抗拉强度1000MPa,屈服强度850MPa[9]。安全系数取1.3,许用应力为650MPa。根据钓钩实体模型及结构力学特性,采用四面体与六面体结合的方法(钓钩是非规则件)对钓钩结构进行自动精细网格(尺寸为0.5mm×0.5mm)划分。综上建立圆形钩和环形钩的有限元网格模型(图3)。钓钩的边界条件与加载方式钓钩在海水中由支绳在轴头孔处拴住,当鱼咬上钩时,锋利的尖芒迅速刺穿鱼体的上颚,伴随鱼体在海水中的剧烈挣扎,鱼体的上颚会沿钓钩的轮廓移动,在此过程中,钓钩主要受鱼体作用力和支绳张力作用。由于支绳属柔性体,钓钩可以绕轴头孔任意转动和移动,因此在有限元分析时轴头孔处可以看作铰链约束。当鱼体的挣扎使支绳和干线绷紧时,支绳、轴头孔和金枪鱼施加于钓钩的咬钩力在同一条直线上,钓钩受到的外力最大,在此位置进行建模,分析钓钩的应力、强度和变形。为了便于计算,假设此时支绳、钓钩以及咬钩力均处于竖直位置。支绳绷紧后,不再考虑支绳的伸长,钓钩在轴头孔处沿竖直方向的位移假设为0。由于鱼体咬钩的随机性,咬钩力的作用点可以在靠近倒刺下方的前弯至钓钩受力张紧时竖直位置最低点间的圆弧AD上(图4)。为了比较咬钩力作用点不同对钓钩强度的影响,确定钓钩产生最大应力时施力点的位置,对该段圆弧均匀选取4个点A、B、C、D(图4),分别施加相同的载荷,选取产生最大等效应力的点作为后续分析时鱼体施加给钓钩的载荷作用点。 1.3钓钩有限元分析求解 将实验中建立的钓钩网格模型导入有限元分析软件ANSYS中的结构静力分析模块中,通过施加载荷、设置边界条件,然后进行静力学结构分析得到钓钩的等效应力云图和变形云图,从等效应力图中可以看出应力分布规律以及最大应力的大小和位置,标出最大应力以此进行强度分析。受力变形云图可导出总变形云图及沿X、Y、Z方向的变形云图,从变形云图中可看出钓钩各部位的变形程度及变形分布规律、最大变形量的大小及位置,以此来确定变形率。按下列公式计算变形率:δ1=X轴最大变形量/钩宽×100%δ2=Y轴最大变形量/尖高×100%若计算出的变形率超过12%,则钓钩失去使用价值[10]。钓钩在海水中主要受鱼体作用力F和干线张力T作用(将钓钩与支绳部分等效为一点)。鱼上钩后干线张力的大小随鱼体作用力的变化而变化(图5)。 2结果 2.1钓钩的拉伸试验结果 钓钩拉伸试验测得一系列环形钩与圆形钩的拉力值(表3)。通过实验数据对比,可得:(1)钓钩随着线径增大,其能承受的拉力也逐渐增大。说明钓钩线径与强度呈正相关关系。(2)同线径环形钩能承受的最大拉力大于圆形钩15.80%~29.40%,说明环形钩的结构强度要优于圆形钩。(3)通过观察拉伸实验过程,可知钓钩主要的变形区域集中在钩弯处,由于钓钩的材料属于超塑性材料,其伸长率可超过25%,硬度超过159HB[9],所以钓钩的失效形式主要为变形率过大(超过12%),钩弯拉平,尖芒外凸,失去使用意义。但实验过程中钓钩未出现断裂。 2.2钓钩有限元分析结果 钓钩施力点位置的确定按照实验加载方案对圆形钩施加拉力650N后得到的计算结果如表4。在A点,也就是假设支绳、钓钩以及咬钩力均处于竖直位置时的最低点。环形钩与圆形钩结果类似。圆形钩有限元分析对圆形钩最低点处施加650N拉力得到等效应力分布云图,(图6)圆形钩的最大等效应力出现在钓钩后弯处,应力分布区域从钓钩钩底一直延伸至轴头处,轴头孔处存在应力集中,等效应力值为620MPa,小于等效应力的最大值。尖芒、倒刺、钓钩前弯及轴头顶端区域受到的应力很小。钓钩后弯内侧受拉应力,外侧受压应力,两侧应力分布相似,圆形钩等效应力最大值为636.68MPa,其值较大,这是由于假设鱼体咬钩力是作用于钓钩最低点的一个集中力,实际作业中,鱼体咬钩力因鱼嘴具有一定宽度,是一个分布力,应力值会较小。此时,钓钩不会变形,这与当拉力是650N时才开始出现塑性变形的结果(表4)较为接近。因此,圆形钩基本满足强度设计要求。最大值在圆形钩后弯圆弧中心偏上处,且应力分布随着后弯应力最大值点向圆弧两侧逐渐减小,最小值在尖芒下端,由此可看出,外载荷主要由圆形钩后弯部分来承担,约占整体应力的86.00%。图7为其总变形云图及沿X、Y、Z方向的变形云图,圆形钩整体变形集中在钩弯处,而鱼体拉力亦主要由钩弯承受,因此钩弯是钓钩的主要受力区域,也是产生变形甚至失效的主要区域。钓钩整体最大变形出现在钓钩前弯外侧。钓钩整体最大变形量,在X、Y和Z轴的最大变形量,X轴和Y轴变形率见表5。由表5得出钓钩的主要变形集中在X轴方向。最大变形率为11.1%,接近12%,基本满足钓钩力学性能设计要求[10]。 2.3环形钩有限元分析 对环形钩于最低点处分别施加650N的拉力得到等效应力分布云图(图8)。在与圆形钩承受相同载荷650N的情况下,环形钩的等效应力最大值为557.25MPa,小于圆形钩。说明环形钩的结构强度优于圆形钩。图9为对其施加850N拉力所得到的等效应力分布云图。在850N的拉力作用下,最大等效应力出现在环形钩后弯圆弧中心偏上处,等效应力最大值为629.94MPa,与钓钩材料的许用应力接近,与实验结果接近,基本满足强度设计要求。应力分布特征与圆形钓钩类似,轴头与钩轴连接处存在应力集中,而尖芒、倒刺、钓钩前弯及钩柄顶端区域几乎不受力。应力分布随着后弯最大值点沿钓钩轴线向轴头、尖芒处逐渐减小,最小值在尖芒下端,由此可看出外载荷主要由环形钩后弯承担,约占整体应力的83.00%。图10为环形钩总变形云图及沿X、Y、Z方向的变形云图,环形钩的变形特征与圆形钩相似,钩弯和钩轴是环形钩整体变形最集中的区域,钩弯是环形钩的主要受力区域,也是产生变形甚至失效的主要区域。钓钩整体最大变形出现在钓钩前弯外侧。钓钩整体最大变形量,在X轴、Y轴和Z轴的最大变形量,X轴和Y轴的最大变形率见表5。由表5可看出环形钩的主要变形集中在X轴方向。最大变形量均未超过12%,基本满足钓钩刚度性能设计要求[10]。有限元分析结果从有限元分析中可以得出:(1)圆形钩与环形钩的力学性能基本满足设计使用要求,在线径相同的条件下,承受相同载荷时,环形钩X、Y轴最大变形率比圆形钩分别小3.00%和0.21%,说明环形钩的强度更高,抗变形能力更强。(2)圆形钩与环形钩的主要受力区域都在钩弯处,分别占86.00%、83.00%,轴头与钩轴连接处皆存在应力集中,最大变形都出现在钓钩前弯外侧,而尖芒、倒刺及钩柄顶端区域受到的力很小,因此钩弯的设计对钓钩整体性能的影响至关重要。(3)14/0号圆形钩可承受的最大拉力为650N,已经超过了50kg大眼金枪鱼所能产生的动拉力(450N),说明该钓钩已能满足使用要求。但在实际捕捞作业中,可能有更大的渔获,如大眼金枪鱼最大可达138kg,对应的动拉力是1250N,这时,钓钩的强度已经不够,故需增加钓钩的强度或更换更大尺寸的钓钩。 2.4圆形钩的结构优化 优化后的圆形钩有限元分析对圆形钩,其具体优化方案:(1)对钩柄、钩弯进行压扁操作,将其原有的圆形截面压扁成近似于长方形的截面,其压下率(压下量与轧件轧制前的宽度之比)为15%。(2)适当增大钓钩前弯的圆弧曲率,原前弯曲率半径为14mm,现增至16mm。钩轴采用圆弧过渡以避免应力集中。采用与上述分析类似的步骤,按照优化方案,重新对14/0号圆形钩建模,然后导入ANSYS软件进行分析,求解后的等效应力如图11。求解后得到的最大等效应力值为613.64MPa,小于优化前的最大等效应力值636.68MPa,说明在用料相同的情况下,强度提升了3.60%。有限元分析初步证实上述优化方案可以有效提升圆形钩的结构强度。优化后的圆形钩拉伸实验选取14/0号圆形钩(线径4.5mm)和结构优化后的14/0号圆形钩进行拉伸实验,针对实验中的两种措施分别测试相应可承受的最大拉力值,拉力A为增大圆弧曲率后的拉力值,拉力B为压扁操作后的拉力值(表6)。实验数据对比发现:优化后的圆形钩较优化之前抗拉强度分别提升了4.60%、10.80%,其结构强度较之前有了提高,在应对金枪鱼的主要捕捞群体(10~50kg)方面能满足使用要求,但在应对超大型金枪鱼(超过100kg)时强度欠缺。 3讨论 3.1钓钩的力学性能及优化 经过有限元分析与实验研究可得:环形钩的部分力学性能(强度和刚度)优于圆形钩,但圆形钩亦满足正常的使用要求,钓钩线径与抗拉强度呈正相关关系。钩弯是主要受力及变形区域,其设计对钓钩整体性能的影响至关重要。钓钩的主要受力区域在后弯处,轴头孔下端存在应力集中。适当增加钓钩钩弯的圆弧曲率并对表面进行压扁处理、钩轴采用圆弧过渡可避免应力集中,压扁操作有效增大了惯性矩,根据材料力学理论,材料一定的条件下(弹性模量不变时),惯性矩越大,抗弯刚度越大,钓钩的承载能力也越强。通过钓钩拉伸实验证实,上述措施可有效提升圆形钩的力学性能。结合钓钩拉伸实验结果与软件分析的钓钩力学性能,环形钩虽然部分力学性能优于圆形钩,但其结构容易造成鱼体死亡,会威胁海龟等保护动物的生存,而圆形钩是良好的生态保护型钓钩,可降低对海龟等保护动物的兼捕,满足生态保护等要求[12],且其力学性能基本满足使用要求。Cooke等[12]分析得出圆形钩是有效的保护型钓钩。Andrew[13]通过实验对比得出,在延绳钓渔业中使用圆形钩可降低海龟的死亡率。Hall[14]研究表明,与传统环形钩相比,金枪鱼延绳钓渔业中使用圆形钩使海龟的钓获率下降44%~88%。戴小杰等[15]通过实验证明使用环形钩确实会引起海龟的兼捕。由此可初步认定,圆形钩相对于环形钩而言,可以减少海龟等的兼捕,有效保护濒危物种,是良好的生态保护型钓钩,是今后钓钩发展的趋势,在尺寸相同的条件下,圆形钩的强度虽比环形钩低,但仍能满足使用要求,在延绳钓作业中可放心使用,但在钓大型金枪鱼时需选用大尺寸钓钩。 3.2展望 钓钩的偏角对渔获的捕获率、伤害和死亡率产生影响[16-19]。因此,具有偏角的钓钩的力学性能研究势在必行。另外,有学者指出大号圆形钩能防止海龟的误捕,但小号圆形钩和传统的环形钩对海龟的钓获率没有实质性区别[20-21]。 作者:马骏驰 袁军亭 宋利明 单位:上海海洋大学工程学院 上海海洋大学海洋科学学院 力学性能论文:高温时效对力学性能的影响 目前火力发电厂广泛使用的汽轮机组主要有亚临界、超临界和超超临界三种,汽轮机的安全稳定运行对保障电厂安全具有重要的现实意义。螺栓是汽轮机上广泛使用的紧固件,螺栓的质量对汽轮机能否安全运行至关重要。由于GH4145合金在980℃以下具有良好的耐腐蚀和抗氧化性能,800℃以下具有较高的强度,700℃以下具有良好的抗蠕变性能,540℃以下具有良好的抗松弛性能[1],故这种合金已被广泛用于制造亚临界机组汽轮机汽缸、主汽门、法兰等部件的紧固螺栓,而且目前对于600MW以上的超(超)临界机组也开始使用该材料制作的紧固螺栓,其最高使用温度可达677℃(见《火力发电厂高温紧固件技术导则》DL/T439-2006)。GH4145螺栓的显微组织在服役过程中(高温、高应力作用下)会发生变化,造成其性能下降[2]。关于GH4145合金在700~870℃之间的组织、性能演变规律已有一些研究报道[3-5],但这种合金在超(超)临界工况(服役温度为566和600℃)下的组织、性能演变规律还未见报道。因此,本文拟对GH4145合金在超(超)临界机组服役温度(566℃)下组织和性能的演变规律进行研究,以便为保障超(超)临界机组的安全运行提供试验和理论依据。 1试验材料及方法 试验材料为国产GH4145合金,其冶炼方法为真空感应炉熔炼+电渣重熔,具体化学成分见表1。首先对直径为60mm的试验合金轧制棒材进行标准热处理,即固溶处理(1130℃/2h/空冷)+双时效处理(845℃/24h/炉冷+705℃/20h/空冷)。然后分别将其在566℃时效100、300、500、750和1000h。将时效后的材料线切割成10mm×10mm×10mm的试样,采用不同型号的砂纸对平行于棒材纵截面的试样表面进行打磨,并经机械抛光后,在15gCuCl2+100mLHCl+100mLC2H5OH溶液中侵蚀30~60s,制得用于观察显微组织的试样。采用20%H2SO4+80%CH3OH溶液对上述打磨试样进行电解抛光(电解电压为20V,时间为20s),然后在150mLH3PO4+10mLH2SO4+15gCrO3溶液中对其进行电解侵蚀(电解电压为5V,时间为3s),制得用于观察析出相的试样。利用光学显微镜观察试样的显微组织,利用ZEISSSUPRA55场发射扫描电子显微镜(scanningelectronmicroscope,SEM)观察试样中的析出相,利用Photoshop软件采用截线法测定试样的平均晶粒尺寸,利用Image-ProPlus软件采用面积法分别测定试样中大、小晶粒的平均尺寸。综合利用Photoshop和Image-ProPlus软件测定试样中析出相的平均尺寸和体积分数。采用普通布氏硬度计(型号:XHB-3000,压头直径:5mm,施加载荷:7.355kN)按照国标GB/T231.1-2002中的规定测量所有时效试样的布氏硬度。按照国标GB/T228.1-2010、GB/T4338-2006和GB/T229-2007中的规定分别对未时效、时效500和1000h的材料进行室温与高温拉伸以及室温冲击试验。拉伸试样直径为5mm,标距为25mm;冲击试样尺寸为55mm×10mm×5mm,缺口类型为V型。 2试验结果与讨论 2.1高温时效过程中GH4145合金显微组织的演变 2.1.1显微组织试验合金在566℃时效不同时间后的显微组织如图1所示,可以看出,未时效和时效不同时间后的试验合金均由等轴晶组成,且晶内有孪晶和带状夹杂物存在。晶粒大小不太均匀,存在着尺寸相差较大的大、小两种晶粒,随时效时间的延长,晶粒尺寸无明显变化。对566℃时效不同时间试样的平均晶粒尺寸、较小和较大晶粒的平均尺寸分别进行统计,结果如图2所示。试验合金的平均晶粒尺寸、较小和较大晶粒的平均尺寸随时效时间变化的规律基本相同,时效初期(时效时间小于100h)随着时效时间的延长,合金的平均晶粒尺寸、较小和较大晶粒的平均尺寸均逐渐增大,而后趋于稳定,基本保持不变。2.1.2γ'强化相据报道[4-5],GH4145合金中的析出相主要为γ'强化相和碳化物,图3显示出了标准热处理后试验合金中析出相的形貌。可以看出,除γ'强化相外,在晶界和晶内均存在着形状和尺寸不同的碳化物。断续地分布于晶界上的碳化物呈不规则的长条状,尺寸相对较小;随机分布于晶内的碳化物呈较规则的多边形状,尺寸相对较大,为一次碳化物。对这些碳化物进行EDS(energydispersivespectrometry)能谱分析,结果表明:无论是晶界碳化物还是晶内一次碳化物,其中Nb和Ti的含量均明显高于基体(见图4),说明这些碳化物均为含Nb、Ti的碳化物。此外,试验合金中γ'强化相的形状和尺寸也不尽相同,弥散分布于晶内的近似立方形的γ'相尺寸较大,其平均尺寸约为97.5nm;在这些大γ'相之间以及在晶界和晶内一次碳化物周围分布的近似球形的γ'相尺寸较小,前者的平均尺寸约为39.6nm;后者的平均尺寸约为20.7nm。时效过程中镍基合金中γ'相的形状变化序列一般是:小球形大球形立方形二隅体或八隅体[6-7]。对于γ'相与基体之间错配度较小的合金,析出初期界面能是控制γ'相形状的主要因素,故刚析出的γ'相呈球形且与基体共格;随着γ'相的长大,弹性应变能逐渐增大,当其达到一定值后,γ'相就会从球形转变成立方形,其与基体间的界面也会变为半共格或非共格界面,因为在此过程中弹性应变能的减少大于界面能的增加,系统总能量会降低。此后,弹性应变能成为控制γ'相形状的主要因素。为了降低系统的弹性应变能,立方形γ'相会通过在自身不同部位发生回溶而分裂,最终变成二隅体或八隅体形状。试验合金中尺寸较大的近似立方形的γ'相是在双时效前期析出的,此时充足的γ'相形成元素和足够的时间使其可以充分长大,当其尺寸长大到一定值后便由球形转变成了立方形。而大尺寸γ'相之间的小尺寸γ'相则是在双时效后期或冷却过程中形成的,它们因其周围基体不能在较短时间内提供足够的γ'相形成元素而不能充分长大,因而尺寸较小,仍保持球形。由于晶界和晶内碳化物均为含Nb、Ti的碳化物,这些碳化物的析出必然会使其周围基体中Nb、Ti的含量降低,又由于Nb、Ti是γ'相形成元素,它们的贫化必然会推迟γ'相的析出和长大,因而晶界和晶内碳化物周围的γ'相尺寸较小,呈球形[8]。由于标准热处理态试验合金中的γ'相都是在双时效过程中形成的,故均为二次γ'相[9]。566℃时效不同时间后试验合金中γ'强化相的形貌如图5所示。可以看出,时效后尺寸较小的球形二次γ'相的形状无明显改变;部分尺寸较大的立方形二次γ'相发生了分裂,但直至时效1000h,分裂过程也未完成,故在时效试样中未能观察到二隅体或八隅体的γ'相。对时效试样中各种二次γ'相的尺寸和体积分数进行统计,结果表明:与标准热处理态相比,时效试样中各种二次γ'相的平均尺寸和体积分数均变化不大,尺寸较大的近似立方形的γ'相的体积分数保持在22%左右。但是,当时效时间达500h后,合金中出现了尺寸更加细小(平均尺寸约为12.3nm)的球形三次γ'相,且随着时效时间的进一步延长,其平均尺寸和体积分数均逐渐增大,分别从时效500h后的12.3nm、0.8%增加到了时效1000h后的14.2nm、1.49%。此外,566℃时效1000h后,试验合金晶界和晶内碳化物的形状与尺寸均无明显变化。 2.2高温时效过程中GH4145合金力学性能的演变 对566℃时效不同时间后的试样进行布氏硬度测量,结果如图6所示。随着时效时间的延长,合金的硬度逐渐增加。这是由于时效500h后合金中析出了三次γ'强化相,且随着时效时间的进一步延长,三次γ'相的数量逐渐增多。当时效时间超过750h后,合金的硬度已超出电力行业标准DL/T439-2006《火力发电厂高温紧固件技术导则》中规定的上限值331HBW。因此,GH4145合金螺栓在使用过程中容易出现硬度超标的问题。对未时效和566℃时效500、1000h的试样进行室温和高温(566℃)拉伸试验,结果如图7所示。随着时效时间的延长,无论是室温还是高温拉伸,合金的强度指标(屈服强度、抗拉强度)均逐渐增加,而塑性指标(断后伸长率、断面收缩率)却略有下降。比较室温和高温拉伸试验结果可知,高温下合金的强度指标均低于室温;而塑性指标却高于室温或与室温相当。对未时效和566℃时效500、1000h的试样进行室温冲击试验,结果如表2所示。可以看出,随时效时间的延长,合金的冲击吸收功变化不大。 3结论 1)标准热处理态下试验合金由等轴晶组成,且晶内有孪晶和带状夹杂物存在。晶粒大小不太均匀,存在着尺寸相差较大的大、小两种晶粒。566℃下,随着时效时间的延长,时效初期合金的平均晶粒尺寸、较小和较大晶粒的平均尺寸均有所增大,而后趋于稳定,基本保持不变;2)标准热处理态下试验合金中存在着形状和尺寸不同的二次γ'相,弥散分布于晶内的近似立方形的γ'相尺寸较大,在这些大γ'相之间近似球形的γ'相尺寸较小,在晶界和晶内一次碳化物周围聚集分布的近似球形的γ'相尺寸最小。566℃下,随着时效时间的延长,部分尺寸较大的立方形二次γ'相发生了分裂;当时效时间超过500h后,合金中还析出了尺寸更加细小的球形三次γ'相,且随着时效时间的进一步延长,其平均尺寸和体积分数均逐渐增大;3)566℃下,随着时效时间的延长,试验合金的塑性指标略有下降,冲击吸收功变化不大,而硬度和强度逐渐增高,因此,GH4145合金螺栓在使用过程中容易出现硬度超标的问题。 作者:单位: 力学性能论文:回火温度对石油套管钢力学性能的影响 由于高密度油粘度大,所以抽采难度很大,一般采用热力开采。利用注入蒸汽的热量使高密度油温度升高,易于流动,便于开采。开采过程中,套管被固定在井筒中处于约束状态,不能自由膨胀和收缩,在注入高温高压蒸汽阶段套管由于受热膨胀和受约束而承受很大的压应力,停注采油时,由于降温收缩松弛而承受很大的拉应力,套管反复承受高的拉-压应力而极易损坏[1-3]。针对热采油开采的环境,国内外该类产品的开发思路大体一致,即通过合理的钢种成分设计,使得套管材料具有高温强度高、在工况温度下强度下降小、热稳定性能高、抗挤毁强度高的特点。国内已经开发的注蒸汽热采套管有TP90H、TP100H、TP110H、TP120H等,材质为Cr-Mo系钢[4-10]。虽然能够满足热采管的使用工况,但Mo的加入使Cr-Mo系钢种生产成本较高,因此,为降低成本,笔者提出以Mn替代Mo,即Cr-Mn钢,这种新型石油套管钢属P110钢级,按客户要求,其设计标准性能要求为:抗拉强度≥862MPa,屈服强度758~880MPa,伸长率≥20%,0℃下的纵向冲击性能≥48J,硬度要求≤HRC30。本文主要研究不同回火温度对该新型石油套管钢力学性能的影响,为该新型钢管在高密度原油开采中的推广应用提供可靠依据。 1实验材料及方法 采用连铸法生产铸坯,经穿孔、轧管、定径后,生产出规格为177.8mm×10.36mm的钢管,变形比为6.7。在箱式电阻炉中进行调质热处理实验,调质热处理工艺参数为:920℃淬火,保温60min后水冷,570~620℃回火,保温120min后水冷,具体调质热处理工艺参数如表1所示。采用CMT5305型微机控制电子万能试验机,根据GB/T228-2002标准进行室温拉伸试验,对热处理后的试料加工成规定尺寸的管状拉伸试样,每组试验做3个试样取平均值。用TH320型全洛氏硬度计测定热处理后试样表面硬度,压头为金刚石,载荷为150kg,取3次试验的平均值。采用ZOOM6045型显微镜观察试样的显微组织。采用300J冲击试验机对每组3个试样进行冲击试验,并采用EVOMA18型电子扫描显微镜观察试样的断口形貌。 2结果与分析 2.1回火温度对材料力学性能的影响 为了确定该新型石油套管钢的调质热处理工艺,对不同回火温度下材料的力学性能进行了研究。图1为不同回火温度下材料的抗拉强度和屈服强度。由图可知,随着回火温度的提高,材料的抗拉强度和屈服强度均降低,但基本能够达到设计标准性能要求(抗拉强度≥862MPa,屈服强度758~880MPa),仅当回火温度为620℃时,其强度值未达到设计标准性能要求。这是由于随着回火温度的升高,元素扩散速度加快,扩散越充分,伴随着马氏体的分解,残留奥氏体的转变,渗碳体的聚集长大以及铁素体的回复再结晶,使淬火导致的晶格畸变能越小,位错密度降低,从而使强度下降。图2为不同回火温度下材料的伸长率和硬度,其中箭头向左黑色实线表示该钢种设计的标准伸长率要求,即≥20%;箭头向右黑色虚线表示该钢种设计的标准硬度要求,即≤30HRC。由图可知,随着回火温度的提高,材料的伸长率呈上升趋势,而硬度随之下降,且当回火温度为570℃时,硬度超过标准硬度要求,当回火温度为620℃时,伸长率刚刚满足最低标准要求。这是因为随着回火温度的升高,马氏体转变越充分,通过元素的扩散,晶界的迁移,马氏体转变为回火索氏体,从而使材料的硬度下降,韧性提高,伸长率增大。采用冲击试验测定不同回火温度下各试样的冲击功表征材料的冲击韧性,图3为不同回火温度下分别进行3次冲击试验的冲击功柱状图,黑色实线表示该钢种设计标准冲击功要求,即≥48J。由图可知,冲击韧性总体变化趋势是随着回火温度的升高,冲击韧性增加,且当回火温度为570℃和580℃时,冲击功未达到标准要求。由图2可知,随着回火温度的升高,材料的韧性增加,因此相对应,材料的冲击功增加,冲击韧性增强。图4为调质处理(回火温度600℃)后材料进行冲击试验后的断口形貌。由于所配制的材质以Cr和Mn为主要合金元素,从元素构成方面看,材质具有严重的高温回火脆性。由于杂质元素在原奥氏体晶界上的聚集,隔断晶界的连贯性,导致回火后晶界强度降低,因而采用回火保温后水冷的方式。水冷的冷速较快,使杂质元素失去了向晶界扩散的动力而来不及聚集,因而获得的晶界表面较为纯净,结合强度高。由图4可知,试样断口韧窝面积大,脆性面积小,二次裂纹数量减少,表面发现少量夹杂物,如图4(b)所示,夹杂物的尺寸约为8μm。综上所述,该新型石油套管钢的调质热处理工艺为:淬火温度920℃,保温时间60min,水淬,然后在590~610℃回火,保温时间120min,回火保温后进行水冷。通过该调质工艺处理的试样其性能满足钢种设计标准要求。 2.2调质处理后材料的显微组织 图5为试样经调质处理后(淬火温度920℃,保温时间60min,水淬,然后在600℃回火,保温时间120min,回火保温后进行水冷)的显微组织。经过调质处理后,由于淬火时原奥氏体晶粒较为细小,回火后组织比较致密。原奥氏体晶粒轮廓下的马氏体组织在回火温度下,经过长时间的保温,发生碳元素的扩散,碳化物的析出,晶界的迁移,以及出现碳化物的聚集。因此,调质处理后试样的组织以细小铁素体为主,在铁素体基体上弥散分布着细粒状碳化物,形成回火索氏体[11-12],碳化物的弥散分布提高了铁素体基体的强度和韧性,使得回火组织具有优良的力学性能。 3结论 1)通过研究不同回火温度下试样的力学性能,较适宜的调质热处理工艺为:920℃保温60min水淬,590~610℃保温120min回火后水冷;2)经优化后的调质工艺处理后,钢种的各项力学性能指标为:抗拉强度882~916MPa,屈服强度798~813MPa,伸长率21%~22%,硬度26.2~27.8HRC,冲击功53~83J;3)调质后得到的组织为回火索氏体,即在铁素体基体上弥散分布着细粒状碳化物,碳化物的弥散分布提高了铁素体基体的强度和韧性,使得回火组织具有优良的力学性能。 作者:曹晶晶 李河宗 李阳 赵文武 单位:河北工程大学机电工程学院 力学性能论文:沥青防水卷材力学性能检测分析 建筑施工对建筑的防水性能有较高的要求,为了使防水施工取得更好的结果,应该选用合适的防水卷材。现在防水工程中常用的防水卷材有沥青防水卷材、高分子防水卷材、防水涂料等,这些防水卷材中沥青防水卷材使用范围最广。沥青防水卷材进行物理力学性检测可以对沥青防水材料的性能做出良好的反映。下面是对沥青防水卷材检测中的力学性能的检测分析。 1影响沥青防水卷材力学性能检测的因素 1.1仪器设备的影响 沥青防水卷次检验中会用到多种仪器设备,这些仪器设备会对检测的结果产生一定的影响。需要使用的仪器设备有拉力机、不透水仪、电热恒温箱等。沥青防水卷材检测中用到的拉力机的测量范围应该是0-1000N,如果拉力机的测量范围大于这个规定值,那么检测的精度就得不到保障。如果测量范围小于这个规定,测量程就满足不了实际要求。检测中使用的不透水仪对测量结果也有一定的影响,不透水仪在使用的过程中密封性应该保持良好,保证其可以长时间承受压力。在检测过程中如果不透水仪存在漏水的情况,那么其就不能保持在规定的压力内,从而影响到不透水仪的检测结果。电热恒温箱也是检测中的一个必备装置,电热恒温箱在使用过程中应该有热风循环装置,运用此装置来保证箱内温度的均衡,保证试件可以均匀受热,如果受力不均匀则会对最终检测结果造成影响。 1.2取样和制样的影响 取样和制样是沥青防水卷材料检测中的重要步骤,取样和制样过程中也极容易对检测结果造成影响。取样时应该选取尺寸、卷重、外观等均合格的产品中选出一卷,纵向上截取50cm,横向上截取250cm作为试验件[1]。选取试验品时要保证沥青防水卷材的表面没有孔洞、裂缝、麻面、露胎等情况,如果出现有这些情况会影响到最终检测的准确性。制样过程切取拉力试件时应该保证切口的垂直整齐,防止切口出现坡口的情况,坡口的情况一旦出现会使最终的检测结果或者偏高或者偏低。如果切口出现不整齐的情况,试件的边缘会出现不平滑的现象,会导致检测结果偏低。另外样品的卷头和边缘的材质在生产的过程中会出现疏松、不匀的现象,这样的情况会对沥青防水卷材的透水性、柔度和耐热性产生一定的影响。 1.3试验条件的影响 沥青防水卷材具有较好的感温性,在检测的过程中容易受到外部环境温度的影响,这也要求式样应该放在干燥的地方,温度保持稳定。一些试验显示在不同的温度下开展试验,沥青防水卷材的检测结果会出现差别,在纵向和横向上温度高的试样所能承受的拉力较小。另外在试验的过程中对试样进行不透水性试验时所采用的水应该是蒸馏水或者洁净的淡水。如果选用了含有较多杂质的水来做试验会导致水中所含的杂质与试件的覆盖层发生反应,使试件的抗渗透性有所下降,同时水中所含的杂质也会阻碍水的自由渗透,导致检测结果最终出现偏差。 2沥青防水卷材力学性能的检测 沥青防水卷材力学性能检测中延伸率的检测是一项重要内容,断裂延伸率可以把拉伸试验后试件完全断开作为断裂延伸率的判断指标,也可以把试件沥青层出现空洞、裂缝等时的伸长率作为断裂延伸率的判断标准。在测量的过程中对试件所处的状态要加以注意,有时试件断裂时所用的拉力不一定最大,当运用最大的拉力时试件也不一定断裂,因此试件测试必须在规定的状态下记行,防止测得的延伸率不准确。对沥青卷材做拉伸实验时断裂在夹具20mm内时试件就应该作废,应该重新取样进行试验。试件进行检测时试件会经常从夹具处断裂,这容易出现内部胎基整体滑移的现象。对于这种情况可以采用缠绕式夹具或者在卷材的两端处缠绕上胶布来增加夹具接触处的摩擦阻力,这样可以有效避免类似问题的产生。检测中一般不同种类的沥青防水卷材有着不同的检测标准,所以在检测的过程中就应该根据防水卷材的种类选好相应的标准。对于同一种卷材的试件而言,不同的规格型号,其物理力学性能的指标也不尽相同。这也要求检验人员在监测的过程中认真区分这些不同的卷材[2]。在很多情况下由于送检单位对卷材的种类了解不清楚,出现了将试样品种填错的情况,这就导致了在检测过程中检测标准运用错,导致最后检测结果出现了不准确的情况。沥青防水卷材进行拉力检测时加荷速度会影响到最终的测试值,如果加荷速度快,测试值则会偏高,反之,测试值就会偏低。因此拉伸速度应该保持在标准所规定的测试速度范围内。 3结语 沥青防水卷材作为防水工程的重要材料在防水工程中发挥了重要的作用。沥青防水卷材的力学性能的检测是对其总体性能的一个反映,应该采取切实措施保证力学性能检测的准确性。对于影响检测结果的因素要努力加以避免,采取正确的方式进行法检测,保证最终检测结果的准确。 作者:夏力哈尔·阿山哈孜 单位:新疆省伊犁州产品质量检验所 力学性能论文:退火温度对超细晶钢力学性能的影响 随着汽车工业的飞速发展,安全、能耗和环境问题越来越受到各国的关注。为了节约能源并且减少汽车尾气排放,先进高强度汽车用钢的开发是主要研究方向[1]。近年来,美国科罗拉多矿校JohnSpeer教授提出了一种新型热处理—Q&P工艺[2-5],成为高强度汽车用钢研究的热点。该工艺通过先奥氏体化退火再淬火至Ms~Mf温度得到一定量的马氏体和残留奥氏体,再在稍高于Ms温度控制C元素从马氏体向残留奥氏体配分,最后淬火得到富集C的残留奥氏体和马氏体的复相组织。由于残留奥氏体的相变诱发塑性(TRIP)效应故Q&P钢具有良好的综合力学性能。Q&P工艺的关键是通过设计合理的成分、制定合理的退火工艺来获得一定量并且具有合适稳定性的残留奥氏体[6]。Q&P工艺按退火温度分有完全奥氏体化Q&P工艺和两相区Q&P工艺,前者室温组织为残留奥氏体+马氏体,后者为铁素体+残留奥氏体+马氏体。本实验通过两相区Q&P退火工艺,在传统Q&P钢成分基础上添加适量Nb和Ni来提高其力学性能。Nb具有细化晶粒的作用[7],而Ni是强烈的稳定奥氏体元素[8],并且Mn钢热轧板室温组织马氏体含量较多,冷轧易出现边裂现象,另外Ni的固溶强化比Mn低,冷轧容易进行,同时添加Ni能改善钢的耐蚀性,故采用少量Ni取代部分Mn。本文模拟连续退火工艺对实验钢在不同退火温度下的显微组织和力学性能进行了对比和研究。 1实验材料与方法 实验用钢采用50kg真空感应炉熔炼,化学成分如表1所示。采用Thermo-Calc软件进行热力学计算实验钢的相变点,其Ac1、Ac3、Ms点温度分别为650、726和170℃。实验钢浇铸成锭并锻造成100mm×60mm×40mm的锻坯,锻坯经1200℃保温1h后热轧,开轧温度1150℃,经五道次轧制,终轧温度为870℃,卷取温度为660℃。热轧板经酸洗除磷后冷轧,冷轧压下率为50%,得到厚度为1.5mm的冷轧板。Q&P热处理工艺示意图如图1所示。先将实验钢在两相区奥氏体化退火,然后淬火至160℃,接着在400℃进行配分处理,最后淬火至室温。连续退火工艺在ULVACCCT-AY-Ⅱ型板材退火模拟试验机上进行,退火温度分别为650、670、690和710℃。根据国标GB/T228.1-2010,将热处理后的钢加工成50mm标距的标准拉伸试样,并在室温下进行拉伸试验,对每种状态的拉伸试样进行两次拉伸测试,性能指标取其平均值。退火后钢板的金相试样经机械抛光和4%硝酸酒精侵蚀后,在ZEISSAX10光学显微镜(OM)和QuantaFEG450热场发射环境扫描电镜(SEM)下观察其显微组织形貌和各相的形态分布。EBSD技术用于决定残留奥氏体相分布,高分辨率EBSD图片在步长为50nm放大倍数为10000×条件下获得,并用HKLChannel5软件进行数据处理。 2实验结果及讨论 2.1退火温度对组织的影响 实验钢经两相区Q&P工艺之后的显微组织如图2所示。其显微组织由块状铁素体+残留奥氏体/马氏体混合组织组成。其中,白色组织为铁素体,深色组织为块状残留奥氏体/马氏体。从图中可以看出,晶粒尺寸达到了亚微米级别,光学显微镜的分辨尺度下很难辨认组织的细节与状态。随着退火温度的升高,白色区域逐渐减少,深色区域逐渐增多。图3为实验钢Q&P处理后的SEM照片。经历两相区退火后,从图中可以看出,深色块状下凹区域为铁素体,细小的碳化物弥散分布在铁素体基体上,白色块状为马氏体或残留奥氏体。在650℃退火时,由于刚到Ac1温度,马氏体/残留奥氏体组织很少,组织中存在大块的冷轧变形的未再结晶区和弥散的未溶碳化物颗粒;高于Ac1退火时,随退火温度升高,未再结晶区和碳化物逐渐减少,马氏体/残留奥氏体逐渐增加。当退火温度为670℃时,形变基体的再结晶程度增加,同时有块状马氏体/残留奥氏体组织增多,说明退火温度已经处于两相区的温度范围;当退火温度为690℃时,超细化的马氏体/残留奥氏体弥散的分布在基本再结晶的基体上,同时未溶解的渗碳体已经很少;当实验钢在710℃退火时,基体中基本不存在碳化物。 2.2退火温度对力学性能的影响 图4为不同退火温度下实验钢工程应力应变曲线。实验钢在弹性变形结束后,出现了不同的加工硬化现象,当退火温度为650℃以及670℃时,实验钢拉伸曲线的塑性变形阶段呈现出双曲的特征,即曲线在塑性变形的初期即开始出现局部变形,拉伸曲线逐渐下降,随后又产生一定的加工硬化,拉伸曲线逐渐上升,直至断裂;当退火温度为690℃时,应力应变曲线出现了吕德斯类型台阶,这与局部应变有关,应变局部存在于狭窄的变形带中[11],当应变约为0.09时,由于应变积累到一定程度,残留奥氏体发生马氏体转变产生加工硬化出现了第一个台阶,当应变积累达到约0.23时,实验钢发生失稳断裂。当退火温度达到710℃时,出现了明显的加工硬化现象,这主要是因为710℃时钢中残留奥氏体含量较多,残留奥氏体相变产生TRIP增塑效应的结果,之后应力应变曲线呈锯齿状,这称为PLC效应,直至失稳断裂。退火温度为650、670和690℃时,随温度升高,断后伸长率逐渐升高,抗拉强度和屈服强度逐渐降低,这是因为随退火温度升高铁素体回复再结晶程度增大,且渗碳体逐渐减少。图5不同退火温度Q&P钢的力学性能Fig.5MechanicalpropertiesofthesteeltreatedbyQ&Pprocessatdifferentannealingtemperatures图5是实验钢不同退火温度条件下力学性能对比。从图看出,随退火温度升高,抗拉强度有下降的趋势,但变化幅度不大,而断后伸长率呈现先上升后下降的趋势,且在690℃达到最大,峰值为23.5%。由图中可知,退火温度为690℃时,强度和塑性达到最佳结合,强塑积最大,达到28GPa•%。 2.3残留奥氏体的XRD测量结果 采用X射线衍射技术对不同退火温度处理后样品中残留奥氏体含量进行了测定。不同温度下的XRD谱如图6所示。由图中可见,退火温度为650℃时,几乎没有残留奥氏体峰,随退火温度升高,残留奥氏体相对衍射强度逐渐增大且(200)γ和(211)γ峰基本以相同比例增加而铁素体峰却逐渐较弱。这主要是因为退火温度升高,两相区得到的残余奥氏体增多,在随后的淬火和配分中,C配分稳定的奥氏体含量大于奥氏体分解或相变的量。留奥氏体体积分数逐渐升高。退火温度为650℃时,奥氏体中碳含量最大,这主要是因为此时残留奥氏体含量较少,因此TRIP效应不明显导致塑性较差,说明此时残留奥氏体体积分数是影响塑性的主要因素。退火温度在650℃以上时,残留奥氏体碳含量先升高后降低,在690℃时达到最大,这和图5断后伸长率表征结果趋势一致,说明当退火温度在Ac1以上时,残留奥氏体中碳含量是影响塑性的主要因素。 3残留奥氏体增塑效应分析 残留奥氏体在Q&P钢中至关重要,其体积分数、化学成分、尺寸、形貌、以及位置都是影响残留奥氏体稳定性的因素。残留奥氏体对塑性有3个效应,一个是TRIP效应,另一个是阻碍微裂纹扩展(BMP)效应,最后是残留奥氏体吸收位错(DARA)效应[12]。图8是通过HKLChannel5数据处理软件得到的FCC相和BCC相分布结果。图中灰色和黑色是由于位错密度等缺陷导致的衬度不同所致,其中灰色为铁素体,黑色为位错密度高马氏体,蓝色块状为残留奥氏体,绿色线条代表2°~15°晶界,一般认为是亚晶界,黑色线条为>15°晶界,一般认为晶界。从图中可以看出,随着退火温度的升高,残留奥氏体的比例逐渐增高,到710℃时,达到最大,这是由于随退火温度升高,退火时两相区奥氏体含量逐渐升高,相当一部分被保留在室温成为残留奥氏体。但是由于710℃时,残留奥氏体块较大且分布不均匀,导致残留奥氏体稳定性下降,因此此温度下塑性较差。而690℃时,残留奥氏体尺寸相近且均匀弥散分布于铁素体基体上,由图7可知,此时奥氏体碳含量也相对较高,因此,残留奥氏体也相对稳定,塑性最好。 4结论 1)实验钢在传统C-Si-Mn钢成分基础上,添加适量Nb和Ni,得到了亚微米级别的晶粒尺寸,并且在室温获得了大量稳定存在的残留奥氏体;2)采用两相区Q&P工艺处理,得到了块状铁素体+块状马氏体+残留奥氏体组织。基体为铁素体,随着退火温度增加,残留奥氏体含量逐渐增多,且残留奥氏体晶粒逐渐增大;3)不同退火温度下实验钢表现出不同的力学性能,在690℃退火时,得到最佳的力学性能。其强度为1195MPa,断后伸长率为23.5%,强塑积达到28GPa•%。 作者:苗丹阳 唐荻 赵征志 丁然 单位:北京科技大学冶金工程研究院 力学性能论文:热处理对微晶玻璃力学性能的影响 过去的几十年我国工业迅速发展的同时,增大了对矿产资源的需求量。而矿产资源开采及选别过程中产生了诸如煤矸石、铁尾矿类大量的工业危险固体废弃物[1],大量废弃物的堆存带来的诸如土壤、空气和水体污染等一系列的问题。长期以来我国的一次能源消耗中70%来自煤炭。大量的煤炭开采、选别过程中产生了占原煤产量10%~15%煤矸石[2],大多数的煤矸石被露天堆放在陆地上,2014年统计数据表明,我国煤矸石的堆存量已经达到50亿吨,占地约1.2万公顷[3-4]。而钢铁行业发展中产生的铁尾矿在工业固体废弃物中的比例也越来越大,来自金属矿山的尾矿堆存超过120亿吨,铁尾矿占到了其中的1/3[5-6]。我国煤矸石和铁尾矿的堆存总量接近100亿吨,已经成为一个紧迫的环境问题,因此对它们进行资源化利用是相当必要的。国内外许多研究机构、生产企业对煤矸石和铁尾矿的资源化利用进行了研究与报道,可大多数研究、应用集中在制备传统的低附加值建筑材料如水泥[7]、砖[8]。微晶玻璃具有高耐磨性、耐腐蚀强和机械性能高的细粒度多晶材料[9-10],被广泛的关注和应用。通常煤矸石和铁尾矿的矿物组成为长石和石英[11-12],主要化学成分为Fe、Al、Si等,以及其它的Na、Ti等次要与元素,这些矿物和化学元素是制备微晶玻璃所必需的条件。同时,煤矸石和铁尾矿组分中SiO2含量可以达到70%,相比较粉煤灰、高岭土和红柱石等工业废料和矿物质,可以成为低成本的硅源生产微晶玻璃。本文采用熔融法浇铸制备微晶玻璃,同时分析微晶玻璃的结晶行为、微观结构和性能,为研究煤矸石和铁尾矿制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃提供理论依据和技术基础。 1实验原料与方法 1.1实验原料 实验选用房山煤矸石(煅烧后)和山西灵丘铁矿尾矿,其化学成分列于表1。由表1可知,煤矸石、铁尾矿原料中SiO2及Al2O3组分总计为79.35%和62.40%,原料中含有的TiO2,为微晶玻璃晶体成核提供了条件。煤矸石煅烧后其矿物成分以石英和钙长石为主,伴有少量白云母、赤铁矿,铁尾矿的矿物成分以石英为主,伴有角闪石、斜长石等。为改善微晶玻璃使用性能和工艺性能,在煤矸石和铁尾矿主要原料的基础上,加入化学分析纯二氧化硅与氧化铝纯作为成分调整剂,NaNO3与Sb2O3化学分析纯作为澄清剂加入,调质后的基础玻璃的化学成分见表1。 1.2实验方法 1.2.1材料的预处理原状煤矸石经预先破碎至-2mm后烘干至含水率在1%以下,用装料量为5kg质量级配为钢球60kg、钢锻40kg的SM500mm×500mm试验用球磨机粉磨,控制磨后细度为0.08mm方孔筛筛余10%以下,用CD-1400X型马弗炉经750℃煅烧3h去除原料有机杂质。1.2.2微晶玻璃的制备实验将一定配比的原料与成分调节剂、澄清剂等原料置于刚玉坩埚,而后置入CD-1700X型马弗炉,在1500℃下充分融化、澄清,保温180min。将均一的熔浆体浇铸成12cm×12cm×4cm的正方体大块并迅速放入650℃的晶化炉保温2h,以1℃/min降至室温以消除玻璃内应力。在马弗炉内升温至1450℃,并保温4h充分澄清、均化。将均一的熔浆体浇铸成12cm×12cm×4cm的正方体大块并迅速放入650℃的晶化炉保温5h,以1℃/min降至室温以消除玻璃内应力。将上述玻璃大块切磨成6mm×10mm×40mm长条试块。分别置于不同的核化温度(680、720、760、800)℃和核化时间3h、晶化温度(920、960、1000、1040)℃和晶化时间1h条件下,进行强度测试。实验所用的强度测试方法按照GB/T6569-2006《精细陶瓷弯曲强度试验方法》进行。DSC分析采用差热分析仪(STA409C/CDNetzschGertebauGmbH,selb);XRD分析仪为M21X超大功率X射线衍射仪,额定管电压20~60kV,最大额定电流500mA;SEM分析所用仪器为聚焦离子束场发射扫描电子显微镜。 2结果与讨论 2.1热分析与组成 差示扫描量热法(DSC)能够精确的测定物质与热量有关的物理化学反应,为微晶玻璃的核化和晶化温度的确定提供了重要依据[13]。将1500℃熔融的煤矸石铁尾矿微晶玻璃浆体急冷水淬,制备成水淬渣,经过烘干、破碎、研磨至74μm基础玻璃粉末进行DSC分析。图1为煤矸石铁尾矿基础玻璃的热分析曲线,从图1中可见DSC曲线上有2处明显的与热相关的反应:即745℃的吸热反应和917℃的放热反应。745℃的吸热峰是转变温度,不是核化吸热,而是在热处理中基础玻璃粉末吸热发生软化变形后微观结构重排引起的。实际上,玻璃转变温度为700~800℃温度区间。为了讨论微晶玻璃制备中核化温度的影响,选择核化温度为680、720、740和760℃。917℃处尖锐的放热峰,为玻璃的析晶放热反应,为了讨论微晶玻璃制备中晶化温度的影响,选择晶化温度为900、940、980和1020℃。 2.2核化温度对微晶玻璃结构和性能的影响 玻璃的主晶相的种类和数量被原料成分控制,而玻璃的结构和性能受热处理工艺制度影响[14]。为了优化玻璃的热处理温度,将微晶玻璃在680、720、740和760℃下核化3h,所得的不同核化温度微晶玻璃X射线衍射结果如图2所示。图2曲线(1)中经核化后的微晶玻璃试样,在2θ=26.48°、29.66°与43.22°处显示有晶体小峰,其主晶相为普通辉石(Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6),说明玻璃试样中已经有部分晶核的形成。此外,由于XRD谱中含有数目众多的毛刺小峰,说明微晶玻璃中含有一定数量的玻璃相。曲线(2)~(4)中,玻璃试样经720、760和800℃核化保温3h后,微晶玻璃试样析出晶相种类均为普通辉石,但是随温度从720℃升高到800℃,衍射峰呈现逐渐增强趋势,说明析出的普通辉石晶相数量有变化,曲线(4)中经800℃的核化处理后的微晶玻璃试样,其主晶相衍射峰最强。图3为微晶玻璃经1%HF溶液腐蚀、清洗、干燥并喷碳处理,经用扫描电子显微镜对核化后(680、720、740、760℃)保温2h的4组样品进行了SEM和EDS分析图。从图3的SEM中可以观察到微球状颗粒析出,且随着核化温度的升高,微球状颗粒的分布越来越均匀,致密度也相应的提高。从图3(a)中可以看出,核化温度为680℃时开始出现微晶玻璃的单粒状晶体,也出现了几个粒径较大的球状晶粒,晶粒尺寸约为200nm,其中还存在少数晶粒为30~40nm不等的小晶粒,这些微晶粒的出现,预示着试样结晶的开始。对粒状晶体1进行EDS半定量分析,并结合图2的XRD分析可知,该晶体为普通辉石。图3(b)中经720℃核化处理后,微晶玻璃的晶粒开始变小而且均匀化,晶粒尺寸为30~100nm,视域中可见个别形貌清晰的晶粒凝聚的现象,图中左上角的团簇由若干个30~40nm晶粒凝聚而成约100nm微晶粒,同时在右下角区域可见粒径在100nm以下的微球粒。经760℃核化后的微晶玻璃中出现纳米级别的微晶粒数量增多,遍布于整个视域中,晶粒大小更加均匀,晶粒尺寸为50~100nm,图中可见个别粒径较大的晶粒,由若干个30~40nm晶粒团簇凝聚而成,其粒径约200nm。800℃核化后的SEM图3(d)中,可以观察到晶粒比较典型的凝聚成团的现象,晶粒呈现大量凝聚,纳米级的晶粒边界开始消失[14]。由于弯曲强度离散性小,准确可靠,而且试样容易制备,因而弯曲强度作为考察微晶玻璃强度的主要指标之一[15]。将经过核化保温的4组微晶玻璃试样,以5℃•min-1升温速率匀速升温至900℃后,晶化保温1h,分析核化温度对弯曲强度的影响。经过测得的数据,得到不同的核化温度对微晶玻璃弯曲强度影响的关系图4。从图4中可以看出,在晶化温度为900℃保温1h条件下,试样的弯曲强度呈现为随着核化温度的升高,核化温度为760℃的微晶玻璃试样强度最大,达到204.32MPa。随着核化温度的进一步提高,微晶玻璃的弯曲强度减小,当核化温度达到800℃时,微晶玻璃试样弯曲强度下降到156.47MPa。结合图3可知,随着核化温度的升高,微晶玻璃的晶粒数量呈增大趋势,致密度提高,且晶粒分布越来越均匀,虽然有大量细小均匀的晶粒产生,但微晶玻璃内仍有大量连续的玻璃体存在(由图2可知),微晶玻璃材料的破坏通常是沿着晶界玻璃体进行的,由于基体内玻璃体的存在断裂强度较大,所以微晶玻璃的弯曲强度较低[16]。760℃核化处理后,微晶玻璃基体内晶粒明显增多,其内部玻璃体减少,玻璃体的连续被打破,晶粒间分布均匀致密,此时微晶玻璃有最大的弯曲强度值。而800℃核化后,微晶玻璃内部的微观组织出现缺陷,这可嫩由于过高的核化温度使得晶粒凝聚、重熔导致微晶玻璃内部过大的组织应力而出现微裂纹,从而使微晶玻璃的弯曲强度下降[16]。 2.3晶化温度对微晶玻璃结构和性能的影响 为了确定微晶玻璃优化的热处理温度,将基础玻璃试样在760℃下核化3h,然后在900、940、980和1020℃晶化处理1h,所得微晶玻璃试样的X射线衍射结果如图5所示。由不同的晶化温度得到的XRD可以看出,在900、940、980和1020℃晶化温度下得到的主晶相为普通辉石(Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6)。在2θ角等于30°和35°时,XRD曲线中有非晶相引起的比较平缓馒头峰,这说明微晶玻璃试样中不仅存在普通辉石的晶态结构,同时也有未完全结晶的非晶成分,馒头峰整体比较平缓,说明晶化处理后的微晶玻璃析晶情况良好。随着晶化温度从900℃升高到1020℃,主晶相普通辉石的衍射峰呈现逐渐增强趋势,曲线(3)中微晶玻璃试样在980℃的晶化处理后,主晶相衍射峰最强,当晶化处理温度升高到1020℃时,曲线(4)中的晶体衍射峰减弱。图6为经900、940、980和1020℃晶化处理后的微晶玻璃试样的SEM图。试样经过核化后,通过晶化处理能够使数目众多的晶核形成。经过900℃晶化处理的图6(a)中,有大量形貌接近于圆形形态的晶粒生成,一些晶粒尺寸30~50nm的晶粒团聚在一起,排列紧密,同时视域中左上角还存在一些尺寸约100nm的晶粒,晶体排列相对疏松。随着晶化温度的升高,940℃晶化处理的图片6(b)中可以观察到晶粒比较典型的凝聚成团的现象,大量尺寸约100nm的晶粒之间排列紧密,晶粒间的边界相对于图6(a)晶粒尺寸增大,其形状更趋向规则化且结构致密。这对提高微晶玻璃的物化性能有利,是比较理想的晶化处理结果。与图6(b)相比较,图6(c)中尺寸约100nm的晶粒间相互接触,但晶粒边界清晰可见,图中区域出现两块大的晶粒凝聚,晶粒间的边界开始消失。在图6(d)中,试样随着温度的升高的延长,在整个空间内出现了晶粒的大量凝聚,在团簇体中的某些区域,已经观察不到纳米晶粒的边界,部分晶粒已发生重熔。图7为晶化后的微晶玻璃试样与弯曲强度的关系。可以看出,随着晶化温度的升高,弯曲强度值呈现先增大而后降低的趋势,在980℃时弯曲强度的最大值达到236.63MPa。当晶化温度为1020℃时,弯曲强度下降到199.27MPa。微晶玻璃的力学性质不仅受晶体粒晶(材料构成)的影响,还受到的气孔、裂纹、微应力,玻璃相和自身空隙等的大小、分布、形状和分布状态等因素影响。如将这些影响因素,可以认为,微晶玻璃的粒晶越小,成核密度越大,则强度越高。结合图6可知,随着晶化温度的升高,微晶玻璃试样形成晶粒数量逐渐增多,晶体含量增加,且晶粒分布越来越均匀,致密度提高。在980℃晶化处理后,微晶玻璃基体内产生了大量细小均匀的晶粒,整体析晶状况良好,此时微晶玻璃有最大的弯曲强度值。而1020℃晶化后,微晶玻璃内部的微观组织出现缺陷,发生了晶粒回收的重熔现象,导致晶体内部结构产生了缺陷,试样的弯曲强度反而降低。 3结论 1)利用煤矸石和铁尾矿为主要原料,可以制备具有优异机械强度的CaO-MgO-Al2O3-SiO2体系微晶玻璃,其主晶相为普通辉石(Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6);2)通过热处理制度对微晶玻璃结构和性能的研究可知,煤矸石铁尾矿在最佳热处理制度为:760℃核化3h,晶化温度980℃,保温1h的条件下,可制备抗弯强度为236.63MPa的微晶玻璃;3)随热处理温度升高,煤矸石铁尾矿微晶玻璃主晶相的种类没有改变,但其衍射峰呈现先增强后减小的趋势。同时,微晶玻璃的弯曲强度会提高,但热处理温度过高内部就会出现晶粒凝聚、重熔导致微晶玻璃内部过大的组织应力而出现微裂纹,从而使微晶玻璃的弯曲强度下降。 作者:王长龙 梁宝瑞 郑永超 刘世昌 杨建 单位:北京科技大学土木与环境工程学院工业典型污染物资源化处理北京市重点实验室 河北工程大学土木工程学院 清华大学材料科学与工程学院先进材料教育部 力学性能论文:水滑石对EVA阻燃及力学性能的影响 乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)具有良好的耐冲性和耐应力开裂性,在较宽温度范围内有良好的柔韧性,在日常生活中应用相当广泛,但其氧指数仅为19,极易燃烧,且燃烧产物含有一氧化碳,所以对其进行阻燃研究一直是个热门课题[1-3]。目前我国常用的阻燃剂有卤系阻燃剂和无机阻燃剂,由于卤系阻燃剂燃烧时会释放大量烟雾和有毒气体,目前已逐渐被限制使用。无机系阻燃剂具有安全性好、无毒、对环境影响小、应用面广且原料丰富等优点,在市场上所占份额日益增加[4]。氢氧化铝与氢氧化镁是无机系阻燃剂中用量最大的两种[5],Mg(OH)2是一种添加型高抑烟阻燃剂,具有很好的抑烟效果,但其在有机材料中的分散性和相容性较差,无法直接用作阻燃剂[6];而铝化合物阻燃剂必须经过大量的填充,才能起到阻燃效果,从而影响了材料的力学性能[4]。水滑石是一种层柱状双金属氢氧化物(简称LDHs),既兼具了Mg(OH)2和Al(OH)3的优点,又客服了各自的不足[7]。LDHs层间含有CO32-和结晶水,层板上有大量羟基,添加到聚合物中的镁铝水滑石阻燃剂受热分解时,放出的二氧化碳和水能稀释可燃气体浓度并隔绝氧气的进一步侵入,从而减弱火势,达到阻燃的目的[8]。而分解产生的MgO和Al2O3可形成隔热层;同时受热分解时吸收大量的热量,降低燃烧体系的温度。由此可见,LDHs具有阻燃、消烟、填充等多种功能,是一种发展前途广阔的阻燃剂新品种[9]。本文主要通过微波晶化法合成含有不同层间阴离子插层组装的锰镁铝水滑石,与EVA混合制备水滑石含量分别为5%和20%的复合材料,并对复合材料进行阻燃性能和力学性能的测定。 1实验部分 1.1微波晶化插层法制备锰镁铝水滑石 称取5.8g硬脂酸于加入100mL蒸馏水的四口瓶中,在70℃、氮气保护条件下溶解。待完全溶解后,用10mL1.0mol•L-1的Al(NO3)3,39.5mL1.0mol•L-1的Mg(NO3)2及1.0mL0.5mol•L-1的Mn(NO3)2的混合溶液进行滴定,控制滴定速率,使其约1h完成,最后用1.2mol•L-1的NaOH溶液调节pH值为7~8。在70℃下晶化1.5h。最后,将反应浆液倒入干净的大烧杯中,在微波炉中微波30min。微波后的浆液经洗涤,抽滤,干燥,粉碎及过筛之后获得硬脂酸插层的锰镁铝水滑石粉末。采用同样的方法获得硼酸、十二烷基硫酸钠及碳酸根插层的锰镁铝水滑石粉末。其中,碳酸根插层时用Na2CO3和NaOH的混合碱液代替NaOH溶液进行滴定,无需进行氮气保护。采用混合阴离子溶液进行插层的时候,方法与上面相似。将5.8g硬脂酸、6.0g硼酸、6.0g十二烷基硫酸钠一起溶于蒸馏水中,分别用1.2mol•L-1的NaOH溶液和混合碱液进行滴定,以下步骤与上面方法相同。分别获得混合阴离子插层不含CO32-锰镁铝水滑石粉末和混合阴离子插层含CO32-的锰镁铝水滑石粉末。以上晶化法合成的碳酸根插层锰镁铝水滑石,硼酸根插层锰镁铝水滑石,硬脂酸插层锰镁铝水滑石,十二烷基硫酸根插层锰镁铝水滑石,硼酸根、十二烷基硫酸根、硬脂酸根混合插层锰镁铝水滑石,硼酸根、十二烷基硫酸根、硬脂酸根、碳酸根混合插层锰镁铝水滑石,本文分别简写为:LDHC、LDHB、LDHC18、LDHC12、LDHM3、LDHM4。 1.2改性水滑石与EVA制备复合材料 本实验采用转矩测量仪混料,设定温度为150℃,转速60r•min-1,将各种阴离子插层锰镁铝水滑石样品按5%、20%的比例添加到EVA28中,混合后加入到转矩测量仪,混合时间为10min。出料后立即压板,防止产生过多气泡,影响测定结果,取出后压片,热压温度为135℃,热压时间为2min,压力10MPa;之后再冷压,阻燃系数测定板厚为3mm,力学性能测定板厚为1mm,压板后用模具切割出各种尺寸的样条,供性能测试。 1.3FT-IR测定 FT-IR分析技术已广泛应用于获取水滑石层间阴离子、结晶水及层中晶格氧振动及杂质的有关信息。实验所用仪器为美国生产的Avatar360型FT-IR红外分光光度计,测定波数范围为400~4000cm-1。 1.4XRD测定 实验所用仪器为日本理学生产的D/MAX2200VPC型X射线衍射仪,Cu_Kα辐射源,辐射源,管电压40kV,管电流30mA。 1.5氧指数测定 实验所用仪器为江宁县分析仪器厂生产的JF-3型氧指数测定仪。参照GB/T2406-1993的方法测定氧指数,氧指数样条尺寸:长120mm,宽6.5mm,厚3.0mm。根据实验需要设定氧气瓶、氮气瓶气压为0.4MPa,根据实验需要设定氧气、氮气的流量,待各部分气压气流稳定后将标记好长度的样品放入燃烧池,点燃,记录时间,不断调整氧气氮气的百分比,使得样品燃烧的时间恰好为3min,记录氧气百分比。 1.6力学性能测定 此性能测试采用微机控制电子万能试验机,仪器设定为大变形非金属测定,试样速度为50mm•min-1,标距25mm,将样品装入仪器,上下固定牢靠,测定结束后,保存测量结果,调出数据。 2结果与讨论 2.1FT-IR分析 由图1可以看出,产物均在3460cm-1附近出现层中-OH的氢氧键伸缩振动峰[10],这是由于水滑石层间含有大量的羟基。由于样品表面吸附和层间空隙插入了一定数量的H2O,因此,在1634cm-1附近出现结晶水的-OH的弯曲振动峰。从红外谱图可以看出LDHC表面吸附或晶格层间插入的水分子含量最多。波数1562cm-1处为硬脂酸的C=O键不对称伸缩振动峰,波数为1236cm-1出现的吸收峰均为十二烷基硫酸根离子的S=O伸缩振动峰,1365cm-1的吸收峰属于碳酸根中C-O的面内弯曲振动特征峰。从红外谱图(a)分析可知,本实验成功地将碳酸根插层到锰镁铝水滑石。从红外谱图(d)分析可知,本实验成功地将硬脂酸根插层到锰镁铝水滑石。在(e)谱图中的波数1090cm-1、1038cm-1附近的吸收峰为SO42-的特征吸收峰[11],由此可知,本实验成功的将十二烷基硫酸根插层的锰镁铝水滑石。在(f)谱图中的波数1012cm-1、850cm-1处的吸收对应B-O键的伸缩振动[12],由此可知,本实验成功地将硼酸根插层到锰镁铝水滑石。在谱图(b)、(c)中,既含有波数1090cm-1、1038cm-1附近SO42-的特征吸收峰,又含有波数为1562cm-1C=O键不对称伸缩振动峰。所以,可以认为在混合组装插层时,成功地将十二烷基硫酸根和硬脂酸根同时插层到锰镁铝水滑石。 2.2XRD分析 由图2可看出,六种插层组装的水滑石均表现出反映水滑石的层状结构(003)、(006)和(012)晶面的特征衍射峰和反映层板结构的(110)晶面的特征衍射峰[13],说明均成功合成出了锰镁铝水滑石;此外,相比于谱图2(a),其他谱图的(006)晶面衍射峰位置向小角度偏移,而(110)晶面附近的衍射峰位置没有发生变化,说明不同阴离子插层进入层间后,引起了层间距的变化,并没有影响水滑石层板结构。2(d)和2(e)的(003)衍射峰不明显,说明无机相的长程有序结构被破坏,LDH片层被剥离分散形成层离型结构[14]。从图2还可看出碳酸根插层锰镁铝水滑石(LDHC)基线低且平稳,衍射峰峰型窄而尖且无其他杂质峰,表明晶面生长的有序程度最高,结晶度好,晶相单一。 2.3阻燃性能分析 极限氧指数(LOI)是指在规定条件下,试样在氧、氮混合气流中,维持平稳燃烧所需的最低氧气浓度,以氧所占的体积百分数表示。LOI的大小表示了材料相对的燃烧难易程度。从表1可以看出,六种类水滑石/EVA复合材料的氧指数较纯EVA28都有一定程度的提升,5%LDHB掺杂后提升最低为0.7%,而掺杂20%LDHC后EVA的阻燃性能提升最高,达到6.5%,说明各种阻燃剂对EVA均有阻燃作用。类水滑石受热分解时,由于吸热,会降低EVA表面温度,释放出的水蒸气能稀释可燃气体浓度;同时,由于类水滑石特殊的层状结构赋予其较大的比表面积,可以吸附EVA燃烧过程产生的微粒和有害气体,从而起到消烟作用;分解产生的氧化镁、氧化铝、氧化锌等残余物形成隔热层,并隔绝空气中的氧气,从而起到阻燃作用。除了LDHC12-EVA复合材料外,其他复合材料是均随着水滑石含量的增大而呈增大的趋势,LDHC12-EVA复合材料随着水滑石含量的增大而呈减小的趋势,原因是由于层间插入的十二烷基硫酸根中含有大量碳氢硫,起到了助燃的效果。含量为20%的LDHC-EVA极限氧指数最高,是由于其含有的水分子数量最多,吸热释放的结晶水最多。 2.4力学性能分析 实验所用仪器为深圳市瑞格尔仪器有限公司生产的微机控制电子万能试验机,拉伸速率为50mm/min,间距为25mm。从表2可以看出,复合材料的断裂拉伸强度较纯EVA28均有所提升,掺杂5%LDHC后EVA断裂拉伸强度最高提升12.14MPa,掺杂20%LDHM3后EVA的提升幅度最小,为0.64MPa,掺杂5%LDHC12后EVA的断裂伸长率提高282.1%;随着水滑石含量的升高,复合材料的力学性能有所下降,这主要是由于添加量较高时水滑石在EVA基体中分散性较差,影响了EVA分子之间的结合力,从而对其力学性能产生不利影响;添加量为20%时,LDHM4-EVA的断裂伸长率最小为933.3%,较EVA28下降6.3%,下降幅度较小,可能是因为结晶度增加,对拉伸强度有好处,但结晶程度太高,则会导致断裂伸长率的降低。各类复合材料在提高阻燃效率的同时,它们的机械性能并没有出现明显下降的趋势,所以可以作为良好的阻燃剂。 3结论 1)通过傅立叶红外光谱分析可证明,该实验成功地将硬脂酸、十二烷基硫酸根、硼酸根插层到水滑石层间。同时,LDHM3和LDHM4的谱图相似,基本相同,并没有因为碳酸根的加入有明显变化,所以可以得出结论:硬脂酸、十二烷基硫酸根对水滑石的的插层能力比碳酸根更强。2)XRD谱图分析可表明,插层的水滑石的特征衍射峰与碳酸根型水滑石相比发生明显的小角度偏移,说明硬脂酸、十二烷基硫酸根、硼酸根等阴离子成功的插层到水滑石层间。3)氧指数分析可看出,六种类水滑石/EVA复合材料的氧指数较纯EVA28都有一定程度的提升,掺杂20%LDHC后EVA的阻燃性能提升6.5%,阻燃效果明显。除了LDHC12-EVA复合材料外,其他复合材料的氧指数分别随着水滑石添加量的加大而呈增大的趋势,但是增幅较小。LDHC12-EVA复合材料随着水滑石添加量的加大而呈减小,原因可能是层间插入的十二烷基硫酸根是有机离子,起到了助燃的效果。4)力学性能测试数据分析表明,水滑石的添加量对复合材料的力学性能有一定影响,掺杂5%LDHC后EVA断裂拉伸强度提升12.14MPa,断裂伸长率较EVA28也提高147.3%,而即使掺杂量达到20%,EVA的力学性能也没有受到显著影响,所以相比容易影响材料力学性能的Mg(OH)2和Al(OH)3而言,锰镁铝水滑石可作为良好的阻燃剂。 作者:张晓璐 丁彤 王丽丽 马智 单位:天津大学化工学院 东北林业大学理学院 力学性能论文:微观组织对力学性能的影响 热机械加工工艺在工业部件制造中有着及其重要的作用,其不仅可用来获得预期的加工工件形状,还可得到预期的材料微观结构及织构演变。相比其他强化机制,晶粒细化是唯一一种可以同时提高材料强度和韧性的机制。因此,细化晶粒成为热机械加工工艺的重要研究目的。细化晶粒有很多优点,包括:(1)避免添加贵重的合金元素,从而减少成本,促进再循环;(2)无需额外的固溶时效热处理工艺来提高强度,从而降低了制作消耗;(3)提高了金属的可焊性;(4)为二次加工提供适当温度下的高应变速率超塑性[1-2]。大塑性变形被认为是制备超细晶化材料的重要工艺,因此对大塑性变形制备高性能的金属和合金的工艺参数和流程路线进行了大量的研究,等径角挤压(ECAP)、高压扭转变形(HPT)、多向锻(MAF)以及累积叠轧焊(ARB)等大塑性变形工艺随之被开发。然而,这些工艺中的复杂模具形状限制了其应用范围,因此只能适用于实验室规模。尽管多向锻(MAF)及累积叠轧焊(ARB)具有可开发且适用于大规模工业生产的应用前景,但是由于其自身的间歇批生产工艺,限制了效益最优化。另外,累积叠轧技术只能应用于板材的生产,极大地限制了其应用[3-6]。目前,大塑性变形细化晶粒工艺主要应用于低强度、低塑性的单相金属或合金,然而KumarP等[7]对高强度双相合金的大塑性变形工艺也进行了研究。采用大塑性变形工艺来得到高强度珠光体双相钢的晶粒细化,并分析了对硬度的影响规律。综上所述,大塑性变形工艺可以通过超细化晶粒来显著提高力学性能。铸态钛合金通常要经过一系列热机械加工流程,β相的体积分数会随温度的升高而增加,从而影响合金的力学性能。同时,温度对晶体织构的产生也有重要的影响。温轧作为一种有效细化晶粒的途径可制备高强度低弹性模量的钛合金。HaoYL和ZhangZB等[8-9]通过热模锻和温轧研究Ti-24Nd-4Zr-8Sn合金的晶粒细化过程,并分析了细化晶粒对力学性能的影响。韩雄伟等对钛合金等通道转角挤压时工艺参数进行了数值模拟分析及优化处理,并分析了不同条件下材料的微观组织[10]。考虑到温轧工艺对材料组织性能的综合影响,本文研究目的是通过多道温轧工艺制备超细晶化的Ti-6Al-4V合金,同时研究了工艺参数对组织、力学性能的综合影响,获得较优的轧制工艺。 1实验过程及数据 实验所用原始材料是热锻后直径为Φ150mm的两相Ti-6Al-4V合金棒材,其标定化学成分如表1所示。从原始棒材截取45mm×45mm×200mm的板坯,分别在650,700和750℃下进行温轧,总压下量约92%,总应变为2.6。在轧辊机上多道间歇加热的槽纹轧辊上进行轧制。经过每道轧辊时,板坯旋转1/4圈,从而改变90°的轧制方向,最终,合金经过水淬来保持高温下的组织。沿长度方向取标距为25mm、直径为Φ6.25mm的圆棒作为拉伸试样。试样经过抛光后,用凯勒试剂腐蚀后进行金相观察。采用电子背散射衍射(EBSD)技术测试显微织构,并通过TSLOIM6软件采集分析晶粒取向数据。 2实验结果及分析 2.1显微组织演化 如图1中Ti-6Al-4V合金的扫描电镜下和光学显微镜下所示,原始材料中α相的平均晶粒尺寸为15μm。图2为Ti-6Al-4V合金在650,700和750℃下,均匀累积应变为2.6时的多道次温轧后的合金微观结构。由图2可见,与单一相结构相比,初始微观组织中包含(α+β)双相结构,在轧制过程中将获得完全不同的结果。轧制后的层状双相板材试样中,β几乎不可见。不同轧制温度下,可观察到完整的β相碎片及其在α相中的均匀分布。650℃下,β相非常细小,且均匀分布在试样的横断面上,如图2a所示。随着轧制温度的升高,β相的尺寸呈单调递增的趋势,如图2c和图2e所示。为进一步观察微观组织演化过程,采用EBSD对材料不同成形阶段的相组织进行分析,如图3所示。由图3a、图3c和图3e可分析出变形过程中沿边界部分β相的分布情况。对比两相比例不难发现,随着成形温度的不断升高,β相所占比重逐渐降低,具体数据为650℃占16.9%,700℃占8.8%,750℃占2.2%。α钛的平均晶粒尺寸在3种成形温度下分别为0.25,0.36和0.53μm。IPF图同时显示,大部分α晶粒方向分布在{1011}轧向。 2.2织构演变 不同成形条件下α相的织构演变过程如图4所示。在<1010>面沿轧制方向形成一定的丝织构,且随着成形温度的升高,织构强度逐渐降低。图4中清晰地表现出650℃时大多数晶粒具有沿<1010>面的取向,但随着成形温度的不断升高,一些晶粒会向<2110>方向旋转。 2.3力学性能 图5为Ti-6Al-4V在不同温度下进行多道次温轧所获得的力学性能比较。由图5可以得出,多道次温轧可很大改善该种钛合金的力学性能,最大的屈服强度为1191MPa。650℃、伸长率为10%时的抗拉强度为1299MPa。换言之,多道次温轧时,在无任何塑性指标损失的情况下,抗拉强度提高了50%,屈服强度提高了47%。 3结论 (1)通过多道次温轧工艺,可获得Ti-6Al-4V钛合金的超细晶棒材,且目前已获得直径为Φ12mm的Ti-6Al-4V棒材,材料的长度可达几米,甚至更长,可为具体的工业应用提供了非常好的试验基础。(2)轧制工艺可提高材料的力学性能,如抗拉强度提高50%,屈服强度提高47%。650℃时可获得的抗拉强度为1300MPa,屈服强度为1200MPa。(3)通过多道次温轧工艺,可获得平行于轧制方向的丝织构,且通过改变工艺参数,可对α相的织构进行控制。 作者:凌敏 单位:贵州理工学院 材料与冶金工程学院
材料科学论文:浅谈《材料科学基础》课程的教改认识与实践 【摘 要】《材料科学基础》是材料科学与工程类专业学科中一门重要的基础课程。在多年的教学工作中,通过不断的学习与实践,在优化教学方法,融会贯通理论知识等教学改革措施中,大大提高了教学效果,并很好地培养了学生的学习能动性。 【关键词】材料科学基础;教学方法;知识体系 材料是人类文明进步的里程碑,时代的发展需要材料,而材料又推动时代的发展,所以人们把材料视为现代文明的支柱之一[1]。《材料科学基础》是材料科学与工程类专业学科中一门重要的基础课程,是相关材料学学科的基础和媒介,它起着公共基础课与专业课程之间的纽带作用,特别是在各学科相互交叉融合不断加强的今天,《材料科学基础》在高校教学中的地位更加的突出和明显。通过《材料科学基础》课程的教学,使学生很好的掌握材料科学的基本理论,是学生学习其它专业课程的基础,也是今后从事材料科学研究工作的重要基础。 伴随着材料科学技术的迅猛发展,《材料科学基础》课程内容不断扩充更新,《材料科学基础》课程的教学改革问题也日益显现。学生在学习过程中,普遍反映课程内容枯燥、抽象,知识点太多,难于理解等,学习具有一定难度。结合近几年的教学实践和体会,本文探讨了《材料科学基础》课程教学改革的几点认识与实践。 1 优化教学方法,提高教学效果 1.1 多媒体辅助教学 《材料科学基础》课程涉及到物理、化学、高分子等多个相关学科,课程具有内容多,概念多,理论抽象等特点。针对这些特点,《材料科学基础》课程教学方法改革的主要措施是:改变过去单一的粉笔加黑板的传统教学方法,制作多媒体课件辅助教学,将看不见摸不着、又极为抽象复杂的材料内部结构形态,生动、直观的表达出来,使学生易于理解和接受。如三元相图的空间模型,晶体结构的大量空间堆叠,空间粒子间的错综复杂的相互联系,位错的各种交互作用等,需要很丰富的空间想象力去理解。这些教学内容单靠课本上简单的平面图形和教师的静态模型,难以让学生理解和掌握。结合《材料科学基础》课程内容及课程特点,采用多媒体教学为主的教学方式,大大提高了教学效果。在讲述三元相图时,将相图进行拆分、重组,可以很清晰的把点、线、面的具体位置及相互关系展示给学生。多媒体教学通过形象、逼真的动画形式,从静态到动态、从平面到立体、从单色到彩色、具有局部结构解析功能、全方位演示课程的重点和难点教学内容,极大的丰富了《材料科学基础》课程的教学信息量,扩充了教学内容,既有利于学生空间概念的建立,正确理解材料微观结构的特点和宏观性质及其应用之间的相互关系, 又提高了教学效率和学生的学习积极性,使教学效果得到了明显的提高。 1.2 “参与式”和“互动式”教学 在《材料科学基础》课程的讲授过程中,让学生作为学习的主体参与教学,针对不同的教学内容,采用学生分组讨论、学生代表上台讲授、同学间辩论、老师点评等教学方法,使学生感受到自己是教学的主体,引导他们在民主、宽松、和谐的课堂气氛中自主学习、合作学习与探究学习。让学生变“被动学习”为“自主学习”,变“要我学”为“我要学”。充分发挥学生的积极性、主动性、创造性为前提,培养学生的学习热情,使学生“爱学习”。促进学生掌握学习的正确方法,使学生“会学习”。另外,通过布置部分教学内容自学、阅读一些必要的参考书、撰写小论文等形式,引导学生提出问题,独立思考,大大提高了学习的能动性。 2 知识体系的融会贯通 高效的课堂要以扎实的教学内容为载体。扎实的教学内容是课堂教学促进学生发展的载体。课堂教学并不是教学内容越“多”越好,也不是越“难”越好[2],而是要在了解学生的实际发展水平和特点的基础上,合理地确定教学内容的重点。因此,课堂上教师要以“精讲多练”方式落实教学重点,要让学生扎实掌握基础知识,发展熟练的基本技能。在分析和讲解各种材料理论体系时,我们都从理论范畴和科学体系层面进行融会贯通。例如在讲授材料中的质点扩散、结构缺陷类型、界面偏析、相变类型、表面带电等时均进行了整合贯通,使学生既能够把握材料的共性,又能熟悉材料的个性。 材料科学在理论上的交叉融合已日益明显,材料制备和使用过程中许多概念、现象和转变都存在着许多相似之处[3]。例如马氏体相变理论最初由金属学家建立,广泛应用于钢的热处理理论解释。而氧化锆增韧陶瓷中同样也发现了马氏体相变现象,并作为陶瓷增韧的一种有效方法。又如缺陷行为、平衡热力学、扩散、塑性变形和断裂机理、界面的精细结构与行为、晶态和非晶态结构、不同类型材料中的电子迁移理论等可以用来解释不同类型材料的行为。这些都为材料科学基础课程的内容整合提供了十分良好的基础和可能性。 3 注重实践环节,学以致用 《材料科学基础》课程所面临的学时数不足与当代知识信息量迅速增加、课程内容的不断拓展和更新的矛盾日益加剧,深化教学改革迫在眉睫。如何提高《材料科学基础》课程的教学效果,形成知识传授、思维方法与能力培养、创新精神相互渗透形成的完整系统,课题组成员进行了深入的尝试和探索,从教学内容的整合、教学方法与教学手段的改进,到融汇情感教育,千方百计调动学生学习积极性,注重实践环节,要求学生学以致用,达到了较理想的教学效果。实验环节可帮助学生巩固和加深对理论知识的理解,掌握基本实验技能,培养理论联系实际,自己动手分析、解决问题的能力。目前,我们材料科学基础实验室,通过实验课程的基本训练,学生拥有了较多的实践和动手机会,实践技能和创新能力得到较大程度的培养。实验教学在材料科学与工程专业人才的培养中占有重要地位,加强《材料科学基础》课程的实验教学,可以帮助学生巩固理论知识,掌握实验技能。 《材料科学基础》课程是一门与实验和工程实践紧密相联的学科。强化课程实验和实践环节的教学,无论对于学生基础理论的掌握还是工程实践能力的培养都具有举足轻重的作用。以提高学生分析和解决实际问题的能力是我们高校教育的重中之重,但长期以来《材料科学基础》实验的开设都是沿用实验教材上所设置的内容,大多是一些验证性实验。为了培养学生的动手能力,我们的实验部分逐步调整为两个部分:一部分为验证性实验,训练学生材料配置的基本技能和掌握相关基础知识;另一部分则为综合性实验,如样品的制备、材料的分析等,提前将实验内容布置给学生,让学生查阅资料,自拟实验方案,准备实验材料,一直到自主完成实验操作,处理好数据,上交数据报告等全过程。这对学生的独立性培养很有益处,对他们将来做科研也很有帮助,对我们老师也有了更高的要求。在教学实践中,将“粘土性能测定及差热分析”设计为综合实验,涉及到粘土白度、表面电位、阳离子交换容量、膨胀容、胶质价等物理性能测定,粘土的钠化、有机改性,差热分析等。学生在教师指导下分析粘土的物理性能,对改性前后粘土进行查热分析并对比,对实验结果进行数据处理,锻炼了实际动手能力,培养了分析问题能力。在实验教学中打破传统教学中学生被动接受的缺点,使学生逐步形成以自助式学习方式,将实验教学由封闭变为开放,有效地提高了学生的学习积极性和学习质量。针对材料科学基础课程已经学习过的内容安排验证性实验,巩固已学过的知识,培养学生动手和亲自设计实验的能力,通过加强实验和实践的教学环节,使学生加深了材料的成分结构的了解。 在加强实践的教学改革中,采取实验教学课程建设与学院平台实验室建设相结合的方式,推进课程实践教学的全面提高。通过加强实验和实践的教学环节,使学生加深了材料的成分、组织结构、材料制备工艺材料、使用性能之间有着相互依存、彼此影响的复杂关系的理念,有效地调动学生的主观能动性,激发学生的创新意识,使学生既提高了实验动手能力,又进一步巩固了课堂教学的内容,取得了新教学培养模式的良好的教学效果。 在不断的教学改革实践中,良好的教学效果已初见端倪。但教育教学改革是一个新的事物,总会出现这样那样的新问题,这就需要我们认真地区对待去解决,从中改进我们的教学效果,提高我们的教学质量。此外,从与科学技术和人类文明社会发展相适应的角度上说,教育教学改革也是永无止境的。教学质量是高等教育的主题,只有不断总结教学经验,深化《材料科学基础》课程教学改革,才能提高材料科学基础工程专业人才的培养质量。必须正确认识到《材料科学基础》教学改革是一项涉及面广、科学性强的系统工作。在教学改革中,必须始终抓住基础理论和工程实践相结合的特征。只有勇于实践和探索,并不断充实和完善,才能达到培养具有创新能力、高素质和复合型人才的目标。今后我们要对《材料科学基础》课程改革做更多的具体的探索和调查研究,以总结其中的教改效果和经验教训,通过不断地实践、不断地认识、不断地完善,相信我们定会走出一条适合于材料科学专业人才培养的成功之路。 材料科学论文:原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用 摘要:本文主要讲述原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程,并详细讲述原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用,以及原位反应自生法的研究发展趋势。原位反应自生法广泛应用在制备金属基复合材料、金属陶瓷复合材料等方面。本文作者认为原位反应自生法制备复合材料可以应用在材料科学与工程专业的教学实践中,应该增加一些原位反应自生法制备复合材料的实验课程,从而提高实践教学质量。 关键词:原位反应自生法 复合材料 材料科学与工程专业 实验教学 研究 应用 一、前言 在材料科学与工程专业的本科教学工作中,本科学生在高年级就开始学习材料科学与工程专业的基础课程和专业课程。其中在材料科学与工程专业课程教学中,在讲述材料的制备工艺方法中讲述过原位反应自生法制备复合材料。原位反应自生法是制备金属基复合材料,金属陶瓷复合材料,以及金属间化合物/陶瓷基复合材料的主要方法。原位反应自生法是在一定条件下通过化学反应在基体内原位生成一种或几种增强相从而达到强化的目的。这种方法可得到增强体颗粒尺寸细小,热力学性能稳定,界面结合强度高的复合材料,是一种很有前途的颗粒增强复合材料制造工艺。原位反应自生法制备复合材料由于具有可以达到净近尺寸成形的优势,所以能够广泛应用于工程领域中。在材料科学与工程专业的本科课程教学中,在材料加工工程和材料制备方法中都讲述过原位反应合成技术。此外还可以将原位反应自生法制备复合材料作为一项实验教学内容安排学生进行实验,使学生认识和了解原位反应自生法制备复合材料的工艺过程。所以原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业教学实践中得到广泛的应用。本文首先讲述原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程,并讲述原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业教学实践中的研究和讨论。并对原位反应自生法制备复合材料的未来发展趋势进行分析和预测。 二、原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程 为了克服传统方法制备的复合材料存在增强体颗粒尺寸粗大,热力学不稳定以及界面结合强度低等缺点,出现了原位合成技术,即在一定条件下通过化学反应在基体内原位生成一种或几种增强相从而达到强化的目的。原位自生法是通过原料粉末中的某些化学反应生成所需要的反应产物并通过热压烧结工艺制备出复合材料试样。原位反应自生法可得到增强体颗粒尺寸细小,热力学性能稳定,界面结合强度高的复合材料,是一种很有前途的颗粒增强复合材料制造工艺。目前报道的原位合成技术主要有原位反应热压烧结技术,原位复合技术,定向氧化技术,熔体浸渍技术,反应结合技术及自蔓延高温合成技术等。定向氧化合成技术是利用放热反应在金属或金属间化合物基体中原位分散金属间化合物或陶瓷颗粒或晶须的原位复合技术。原位自生法是通过反应物之间的反应生成所需要的反应产物并通过热压烧结工艺实现致密化。原位合成法是利用化学反应在原位生成补强组元-晶须或长径比较大的晶粒来补强基体材料的制备工艺。原位合成法主要具有如下优点:简化工艺,降低材料成本,实现特殊显微结构设计和获得特殊材料性能,具有很好的热力学稳定性。金属间化合物/陶瓷基复合材料的制备方法主要有原位复合技术和定向氧化技术以及原位反应热压烧结工艺。可以采用原位反应热压烧结工艺制备金属间化合物/陶瓷基复合材料。原位复合技术是由于金属间化合物反应的形成热相对较低,因而采用自蔓延燃烧时系统不易达到较高的绝热温度,故一般采用原位复合技术制备和合成复合材料。原位复合技术是利用放热反应在金属或金属间化合物基体中原位分散金属间化合物或陶瓷颗粒或晶须的原位复合技术。传统的方法是将粉末压坯在恒定速率下加热到可使反应自发的产生并在整个混合物中处处发生反应。定向氧化技术是定向金属氧化工艺可用于制备金属基复合材料。原位反应热压烧结工艺是将原位反应和热压烧结工艺相结合制备致密的复合材料。 三、原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用 原位反应自生法主要用于制备金属陶瓷,金属间化合物,金属间化合物/陶瓷复合材料等。在材料科学与工程专业的教学课程中,其中材料加工工程和材料制备与合成方法讲述过原位反应自生法。原位反应自生法同粉末冶金技术和液相烧结技术一样都是材料制备技术。原位反应自生法同样是热加工工艺,原位反应自生法涉及到反应物高温化学反应制备产物的过程。在材料科学与工程专业课程的课堂教学中,在有些专业课程中原位反应自生法只是作为了解,对于原位反应自生法制备复合材料的具体内容和制备工艺步骤的研究和应用了解很少。所以就需要在材料科学与工程专业的实践教学课程中增加一些关于原位反应自生法制备复合材料的实验课程。通过原位反应自生法制备复合材料的实践教学活动可以使学生认识和了解原位反应自生法制备复合材料的原理,制备工艺过程以及对经过原位反应自生工艺后得到的金属基复合材料烧结制品的物相组成,显微结构和性能进行研究,使学生通过对复合材料的制备与研究过程可以加深学生对材料科学与工程专业课程学习的认识和了解。对于本科学生的教学实践课程,可以在本科学生的本科专业课程设计和本科毕业设计过程中安排采用原位反应自生工艺制备金属基复合材料和金属陶瓷复合材料的教学内容。例如采用原位反应自生工艺可以制备金属陶瓷复合材料,先将金属陶瓷粉末通过压力成型工艺制成坯体,并通过原位反应自生工艺和高温烧结工艺制备金属陶瓷复合材料。高温烧结工艺可采用常压烧结工艺,热压烧结工艺和放电等离子烧结工艺以及热等静压烧结工艺。采用原位反应合成工艺可以制备金属间化合物/陶瓷基复合材料,通常先将金属间化合物粉末和陶瓷粉末通过压力成型过程在一定压力下压制成具有一定形状和致密度的预制件,通过原位反应自生法和高温烧结工艺形成金属间化合物/陶瓷基复合材料。高温烧结工艺可采用常压烧结工艺,热压烧结工艺和放电等离子烧结工艺以及热等静压烧结工艺。有时将原位反应自生法和热压烧结工艺相结合制备致密的复合材料烧结块材。通过实验教学过程使学生认识和了解到原位反应自生法制备金属陶瓷复合材料的制备工艺过程,提高学生对专业课程学习的认识和了解。使学生通过实验教学认识和了解了原位反应自生工艺制备复合材料的制备工艺原理,使用方法和制备过程,以及对得到产物的物相组成和显微结构进行分析和测试。原位自生法可以制备金属基复合材料,金属陶瓷复合材料等。采用原位反应自生法可以制备颗粒增强的金属基或陶瓷基复合材料。 原位反应自生工艺制备复合材料涉及到反应物在高温下发生化学反应生成反应产物的过程,原位反应合成技术操作过程比较简单,对设备要求较低,只需要高温烧结炉,可以进行现场操作,因此可以作为本科学生的实验课程教学内容,可作为材料科学与工程专业课程的辅助教学实验,也可以作为本科专业课程设计和本科毕业设计教学内容。使学生通过实践教学来加深对材料科学与工程专业课程的认识和掌握。使学生认识到金属基复合材料的制备过程以及金属陶瓷复合材料的制备过程等,并使得学生对原位反应自生法得到的烧结制品进行分析和测试,使学生对材料的分析和检测水平有较大的提高。对于拓展学生的知识面有很大的帮助。为本科学生以后的本科专业课程设计和本科毕业设计打下坚实的实验基础。 四、原位反应自生法制备复合材料的未来发展趋势和应用 原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程领域有着广泛的研究和应用。原位反应自生技术由于制备工艺简单,成本较低,对设备要求较低,只需要高温烧结炉,所以被广泛的应用到金属基复合材料,金属陶瓷复合材料,金属间化合物/陶瓷基复合材料等的合成与制备中。利用原位反应自生法可以开发新型的金属基复合材料和金属陶瓷复合材料以及金属间化合物/陶瓷基复合材料。采用原位反应自生技术可以开发出很多种类型的金属基复合材料和金属陶瓷复合材料。所研究和开发的材料种类也逐渐增多,应用范围也越来越广泛。原位反应自生技术在材料科学与工程专业教学与实践中也得到广泛的推广和应用,原位合成技术已经成为材料科学与工程专业实践教学课程进行的实验内容。所以本文作者认为应该在材料科学与工程专业的教学实践中增加一些采用原位反应自生技术制备复合材料的实验课程。 五、结论 本文主要讲述原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程,并详细讲述原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用。原位反应自生法广泛应用在制备金属基复合材料,金属陶瓷复合材料等领域中。本文作者认为原位反应自生法制备复合材料可以应用在材料科学与工程专业的教学实践中,应该增加一些原位反应自生法制备复合材料的实验课程,扩大学生学习的知识面,提高学生的认识了解能力,从而提高实践教学质量。通过原位自生法制备复合材料的实验教学过程提高学生的知识水平和认识能力。 材料科学论文:材料科学专业双语教学的研究与实践 【摘 要】结合我国国情和广西地区特色分析双语教学的重要性,简单介绍双语教学的含义、教学模式及其存在的问题。研究我校材料学科的双语教学,对教学实践进行详细阐述,对教学初步成效进行总结。探讨双语教学对培养具有国际竞争力人才的促进作用。 【关键词】双语教学;材料学科;国际竞争力;人才培养 随着改革开放的深入以及WTO的加入,中国逐渐与世界接轨,因此急需既精通专业知识又有很强的外语语沟通能力的高素质人才来应对日益剧增的经济、科技方面的交流与合作。为缩短与他国的信息交流距离,减少沟通障碍,培养优秀的、具有国际竞争力人才,教育部明确提出在高等院校要大力发展双语教学,要求高等学校用英语讲授基础课和专业课的比例达到10%[1-3]。而当前,中国-东盟自贸区的建立以及广西“14+4”千亿元产业计划和北部湾经济建设,促使广西的经济面临着新的发展机遇,为促进广西材料工业与国际接轨,必须培养大批的材料专业复合型双语人才。 1 双语教学的含义及教学模式 双语教学是指在学校里使用第二种语言或外语进行各门学科的教学。要求教师在学科教育中交互使用本族与与外语甚至完全使用外语进行教学活动,以满足学习者的工具型学习动机和融合型学习动机[4]。 双语教学的实施有很多种类型,最为常见有三种模式:(1)沉浸式,在学校使用一种与学生母语不同的语言进行教学;(2)保持式,学生进入学校时以其母语进行教学,然后逐渐地使用第二种语言进行部分学科的教学;(3)过渡式,学生进入学校以后部分或者全部使用其母语进行教学,然后逐步转变为只使用第二种语言进行教学[5]。 2 双语教学存在的问题 2.1 学生外语水平较低,难以真正掌握专业知识,限制双语教学的实施和推广。长期以来,传统的教学方法和考试、考核制度使大多数学生学习英语的目的只为应付考试、升学、过四六级,很少为培养阅读和交流能力而学,导致大多数学生学习英语的兴趣逐渐下降。同时,由于生活环境、文化等差异,学生缺乏相应的英语思维能力,在客观上阻碍了双语教学的发展[6]。 2.2 师资水平制约了双语教学的开展。在目前双语教学实施过程中,同时具备专业素质与外语能力的教师十分缺乏。一些有经验的教师虽然具有广博的专业知识,但外语水平可能较差;而一些年轻教师虽然有一定的外语功底,却又缺乏教学经验和深厚的理论基础,因此,真正符合双语教学要求的师资十分有限。 2.3 教材的选择问题。对于专业课的双语教学,必须考虑教师的教学负担和学生的接受能力,阅读英文原版对于刚接触专业英语的学生来说,会面临既不懂英文又也不懂专业的困境,且由于教学理念不同,也将增加教师的教学负担,因而在教材的选择上,应该酌情考虑。 2.4 没有建立相应的评价措施。从各高校的情况来看,一般从事双语教学的教师基本都是本学科骨干教师,他们的业务水平和英语水平为同行中的佼佼者。然而他们的教学水平如何评估,却成为一个问题。缺乏专业的教学评估,就无法有针对性的对教学进行改革,因此,需要建立符合双语教学规律和特点的评价机制[7]。 3 材料科学双语教学实践 针对双语教学存在的问题,以及我校材料学科双语教学改革的需要,我院教师采取以下措施来进行双语教学改革,促进双语教学的顺利进行。 3.1 合理选择教材 由于本科生正在进行专业知识的全面学习,对专业知识的深度了解不够,且接触英文资料的机会较少。因此,在对教材进行筛选时,选择便于学生学习的双语教材,而非全英文教材,同时首选行业资深学者所著作的书籍,因而对专业知识的覆盖度较全面。我校材料学科选择的教材是华中科技大学张军教授主编的《材料专业英语译写教程》。该教材涵盖专业术语、常见词汇短语、短句翻译、长句分析、段落解析、科技论文赏析以及科技论文写作练习。由浅到深,由易到难,逐级深入式教学模式让学生先适应后接受双语教学。 3.2 以英语水平高的教授开设材料学双语教学课程 在我校的材料专业,开设双语教学课程的教师都具有国外留学经历,并且都是本校教授。他们在国外经历过系统的专业能力培训,也亲自感受过国外的教学理念和人文环境。在专业水平上,是本学科教师行列中的权威,而其英语水平,亦是同行中的佼佼者。因此,由他们开设专业课程的双语教学,专业知识的传授和精准的英文表达都能较好的进行。 3.3 建立互动式的课堂 3.3.1 授课方式 采用多媒体教学,信息量大,重点和难点更容易突出。教师根据教学大纲,将授课内容编入Power Point(PPT)内,在课堂上进行有序的、逐渐深入式的教学。 3.3.2 课堂互动 督促学生开口和动手,让学生对专业英语有直观理解能力。将专业词汇编入短句中,以课堂小测验的形式,要求学生随堂口头翻译;或让学生走上讲台,以板书的形式进行翻译,教师从旁指导。 3.3.3 课后习作 对于刚开始接触专业英语的学生,熟知专业术语是基石,而看懂科技论文和学会写作是最终目的。因此,在每次课后都必须布置一定内容的课后练习,由简入繁,从记忆单词到习作,使学生逐步掌握看科技论文的要领和写作技巧。 3.4 建立教学效果评估体系 3.4.1 开放式教学效果评估 我校开设网络教学平台,教师可以将课堂录像、课程PPT、学生作业等上传到网络平台,该平台对学生和教师开放。本院的材料学双语教学改革中,教师对课堂实况进行录像,以便课后对教师和学生的表现进行研究,并针对存在的问题,及时进行更正。教学录像可供全校教师观摩,在必要时,可以向专家提供教学资源,由专家鉴定,并提出修改意见。 3.4.2 考试 考试是一种带有强制性的学习环节,教师通过考试来检测学生对专业英语的掌握和运用情况。考试采用闭卷形式,其内容来自于书本和科技论文,但并非课堂讲授内容,考察学生对专业的了解和专业英语的灵活运用能力。专业词汇是必须要求掌握的知识,因此全部为汉译英,要求学生能够书写出专业词汇。长短句是写作的另一个关键,学生必须掌握分析句子的技巧和习作能力;命题作文灵活多样,其内容一般包括日常内容和专业内容,考察学生对日常用语和专业英语的掌握程度。 4 结语 通过对材料科学的双语教学实践,发现对教师的英语教学能力是一个考验,而对学生的英语水平则有很大的提高。通过专业英语的学习,学生对专业词汇认识度提高,对长句难句的分析能力逐步提升,从刚开始的对英文资料茫然到逐步可以慢慢看懂,并且可以运用专业英语进行简单的写作。而我们的教学初步目的在于教会学生如何掌握专业英语,从学生的课堂表现和考试答题来看,已经初步达到我们的教学目的。但还需要进一步努力,最终把学生培养成复合型双语人才。 材料科学论文:“材料科学基础”课程教学改革的探索与实践 摘 要:结合本校材料化学专业学科方向,尝试对“材料科学基础”这门课程的教学内容及注重点、课程实验等方面进行教学变革,以期能更好地满足社会对材料科学人才素质的要求。 关键词:“材料科学基础”;课程教学;改革 材料物理与化学是材料科学与工程的二级学科,“材料科学基础”这门课程是连接基础课与专业课的桥梁。学生在学习过程中普遍反映概念多、抽象、学习起来困难。对相关专业的学生来说,学好这门课程意义重大,笔者对这门课程的改革作以下探讨: 一、精简课程内容,保留课程精华 “材料科学基础”内容繁多,在保证达到教学目标,保证教学质量的前提下,结合教学中的实际情况对该课程内容进行有目的的删除和保留,使学生明确学习重点。 1.突出课程重点,让学生学有所得 “材料科学基础”涉及材料的组成、性质及结构等方面的问题,对材料及材料的使用性能进行了探讨。“材料科学基础”中公认的重要知识点有:晶体的结构、位错、晶界、相及相的组成、组织特点、合金元素的作用及热处理等,这些知识点环环相扣,内容繁多且对学生的理解能力要求较高。教师在课堂教学中应当注意与实际生活相联系,运用生活中的物品、材料进行讲解,加深学生对知识点的理解。 2.联系学科进展,增添学生的学习兴趣 当前我国载人航天及新功能复合材料领域与“材料科学基础”的内容息息相关,学生对新事物往往有着好奇的心理,在授课时穿插一些建立在本课程知识基础之上的科技前沿动态,通过新材料具体性能的介绍调动学生学习的积极性。例如:在讲授晶粒的概念时,可以将纳米技术的应用及进展介绍给学生听,展现纳米材料独特物理化学性质,来吸引学生。 3.温故而知新,让学生所学的知识成为一个体系 科学编排“材料科学基础”课程内容,教授新内容时,带领学生复习上节课的学习内容,通过合理的教学安排使每节课的授课内容具有承前启后的作用。学生学习新内容就不再感到突兀和陌生,有助于学生对整个课本知识的融会贯通,提高他们利用所学知识分析和解决问题的能力。 二、教学手段的改革 1.角色互换教学 传统教学手法一般以教师为中心,教师的说教,学生只能被动听课,容易造成学生听课不在状态,甚至酣然入睡的情况发生。为了避免这种情况发生,有必要将重心从老师转移到学生身上,开展学生之间,学生和老师之间的互动。比如尝试让学生去讲课,老师点评的办法来提高学生的参与度。 2.多媒体教学 多媒体作为辅助教学的手段,能否利用好多媒体达到教学事半功倍的效果,关键在于老师的运用。多媒体教学应用较广泛,但真正达到教学预期的目标比较困难。结合笔者经验,在使用多媒体教学前,要做好所讲内容的图片,比如讲授晶体时,就需要老师收集各方面资料,制作好晶体模型,以便学生可以对晶体结构有直观认识。 三、对课程实验的改革 要学好“材料科学基础”,就需要理论与实验结合,用理论来指导实验,用实验结果来验证理论。一般来说,本课程传统实验主要安排有:铁碳合金的平衡组织观察、钢的热处理和硬度实验、钢热处理后的显微组织观察和其他材料的显微组织观察等实验项目。这些实验多为验证性的,不利于学生实验创新能力的提高。我们可以对传统的实验项目进行变革,合理整合相关实验,引进对学生创新能力要求较高的实验来达到提高教学质量的目的。例如:我们可以将原本是几个独立实验的钢的热处理和硬度实验、钢热处理后的显微组织等实验合并起来,既避免了实验耗时太长的缺点,又加强了学生对材料科学基础重要知识点的理解。 支持学生对教学重点内容开发新的实验,尝试设计实验方案,鼓励学生运用实验室的器材进行验证,并对实验结果进行分析。教师只要对学生的实验步骤或目的提出合理化建议,有利于学生动手能力的培养,有利于学生自主创新能力的提高。实验项目的确定,可以通过交流探讨,发扬民主,结合课程、当地实际与学生兴趣来进行选择。 对“材料科学基础”进行教学改革,要综合考虑各方面因素,抓住学生的兴趣,通过对教学课程的合理设置,教学方法的提高及实验内容的创新来达到预期改革目标。笔者结合教学经验对“材料科学基础”课程的教学改革及探索作了简单分析,还望广大同仁进行批评指正。 材料科学论文:《无机材料科学基础》的教学改革与实践 【摘要】《无机材料科学基础》是无机非金属材料工程及相关专业的专业基础课。本文从课程的性质和内容出发,围绕课程建设和提高教学质量这一优秀任务,在教学实践中进行了一系列改革和探索。通过改进教学方法、优化教学手段、加强实验教学、改革考核方式等措施,激发了学生的学习兴趣,拓宽了学生视野,收到了较好的教学效果。 【关键词】无机材料科学基础 教学改革 教学实践 教学方法 《无机材料科学基础》是无机非金属材料工程及相关专业的一门重要专业基础课,同时也是研究生入学考试的必考课。该课程科学系统,内容广泛,逻辑严谨,注重新概念、新理论、新材料、新工艺及不同学科知识的运用和融合;同时还涵盖了结构化学、物理化学与结晶化学的基本原理,探究了无机非金属材料宏观性能与微观结构之间的内在联系,是专业课程学习和材料研发的重要理论基础。 随着高等教育课程体系改革的深入,课程存在的学时数减少与知识信息量的拓展与更新之间的矛盾日益加剧。《无机材料科学基础》内容丰富,知识体系零乱、抽象且难于理解,学生普遍反映难学,甚至表现出厌学情绪。因此,深化教学改革、提高教学质量已势在必行。结合近几年的教学实践和体会,本文对《无机材料科学基础》课程教学改革的方法进行了探讨。 1.改进教学方法,提高教学效果 在传统的粉笔加黑板的教学方法中,由于板书时间花费较长,讲授时间相应减少,从而引起教学质量下降甚至教学任务难以完成。有些抽象性内容仅凭口授很难表述清楚,学生也很难完全理解,传统教学方法的劣势日益显现。多媒体和网络技术的运用与发展,不但可以实现更多的信息量的传递,而且可以更加生动形象地模拟物质结构和动态过程,能更好地帮助学生理解相关知识点,提升教学效果。然而,学生长时间观看屏幕会导致视觉疲劳、走神甚至跟不上教学进度等问题。因此,采用何种教学方法使学生易于接受,从而达到最佳教学效果是教学改革永恒的主题。 1.1启发式教学法 启发式教学法是在教学过程中通过教师的启发引导帮助学生主动、自觉地去涉猎知识。在课堂教学中,教师精心设计各种启发式问题,进行互动式提问,鼓励学生大胆发表见解,引导学生自主学习、独立思考,教师只扮演“授人以渔” 的角色。比如在讲授非自发形核知识点时,就以人工降雨引入。人工降雨是通过向高空发射AgI炮弹来增加降雨量,引入时就向学生提问“为什么人工降雨能增大降雨量?”,带着这个“启”有效地引导学生主动的“发”,在讲解的过程中不时穿插有关问题,迫使学生主动思考,自寻答案,最终就会获得“非自发形核小于自发形核功,从而提高形核率”的结论。 1.2直观式教学法 直观式教学法就是使用实物、挂图、模型等教学媒体创建具体生动的形象或场景的教学方法。对于培养观察力、判断力和想象力,激发学习的积极性、主动性和创造性,提高教学效果具有非常重要的意义。例如,在介绍材料缺陷时,点缺陷和刃位错可以用“玉米棒上玉米粒子的分布”形象地表示出来;在学习材料的疲劳内容时,课堂中以一铁丝为教具进行现场演示,用手在铁丝两端使劲拉不能将其拉断,而反复弯折却能将其折断。然后以此现象为切入点,通过系列提问以启发引导学生思维,最终让学生理解:铁丝在弯折过程中受到的力属于交变载荷,交变载荷的反复作用使铁丝在外加应力小于抗拉强度时,在铁丝内部或表面的某些缺陷处或薄弱处萌生裂纹,裂纹的扩展最终导致疲劳断裂。 1.3提问式教学法 在教学过程中,适时地提出问题并引导学生有意识地去思考,对提高教学效果很有好处。上课开始时,在复习上次课内容的基础上,花两分钟时间以提问方式引出新课内容,达到引人入胜的效果;在讲授到易出现错误理解的知识点时,及时提出相关问题,帮助学生正确吸收相关内容;每堂课结束前提出几个具有启发性问题,引导学生课后进一步阅读相关文献资料,加深对所学内容的理解和知识体系的拓宽。通过提问式教学,激发了学生的学习欲望,增强了学生学习的兴趣。 1.4讨论式教学法 课堂讨论不但能引导学生对要讨论的问题进行积极思考,而且可以提高学生的思维能力和语言表达能力。在学习硅酸盐晶体结构时,提前2周将讨论主题告知学生,让学生分为若干小组,每个小组在课下准备讨论内容。课堂讨论时由各组选派代表上台发言,要求学生将几种典型结构的桥氧数、组成单元的络阴离子及硅氧比、晶胞分子数、四面体和八面体空隙的填充情况及连接情况、结构与性质的关系等内容进行对比介绍,通过讨论以达到取长补短,完善各自认识的效果。期间教师及时对讨论内容进行启发指导和总结,并对学生表现进行打分。 2.优化教学手段,提高教学效率 传统的教学手段主要采用板书,这种教学方法使师生交流更易实现,对于启发学生思维、发展智力起到很重要的作用;然而板书存在授课量偏少、上课效率较低、特别对很多抽象的知识点难以讲解清楚等不足,教学效果不是很好。结合《无机材料科学基础》内容和特点,采用多媒体教学为主、板书为辅的教学方式,极大地丰富了教学信息量,提高了教学效果和学生的学习兴趣。 在多媒体课件制作中,将比较重要的、提醒学生注意的地方用记号标示出来;尽量减少文字的出现,以避免视觉疲劳;需要详细讲解和强调的地方,则采用板书讲授;在抽象难懂的地方适量运用动画视频形式。比如,在讲述最紧密堆积时,可以通过视频动画展示面心立方、密排六方堆积及其四面体和八面体空隙,同时配合实物模型、挂图等辅助手段提高学生的空间想象能力;在讲述晶体结构时,通过flash动画将抽象的三维晶体结构以立体的、动态的形式展现出来,便于学生理解吸收;在学习缺陷内容时,通过多媒体多角度直观展现点缺陷、刃位错和螺位错形成的过程,使学生从直观上掌握了这些缺陷的基本特征。 3.加强实验教学,注重能力培养 《无机材料科学基础》是一门理论联系实际比较紧密的学科,实验教学无论对于学生基础理论的学习和掌握还是工程实践能力的培养和提高都具有至关重要的作用,是培养学生工程意识、创新能力和动手实践能力的重要途径。结合课程的内容,将实验整合为基础型、设计型及综合型三大类。对于基础型实验,实验原理、实验步骤及注意事项都要讲解清楚;对于设计型实验,只给出实验题目和方案,由学生独立实验和处理数据;对于综合型实验,只给出题目和方向,给定实验条件,由学生自己制定方案、独立完成实验。在实践过程中,通过开设部分教学动画演示实验替代部分验证性实验,将有限经费尽可能投入到研究型和综合型实验中。 4.改革考核方式,促进学生发展 目前,国内高校对学习的评价方式主要是依据学生的考试成绩,考试形式比较单一,大多为一次性闭卷考试,强调答案的唯一性,导致学生学习被动,自主学习能力差,不善于灵活运用所学知识分析解决实际问题,普遍缺乏创新精神。因此,《无机材料科学基础》应采取较为灵活的考核手段。我们尝试了一系列改革,取得了良好的效果。比如,注重平时课堂上的表现,鼓励学生在课堂上积极提出问题、回答问题并进行讨论;学习晶体结构时,课后要求学生用相关软件绘制几种典型结构的三维模拟图;学完一章内容后,根据学生自身的喜好,就某一知识点提交一篇小论文。平时作业、考勤、课堂讨论、小论文全部纳入平时成绩,总成绩则由平时成绩、期中考试成绩和期末考试成绩构成。多样化的考核,使学生开阔了专业视野,提高了学习兴趣。 5.结束语 《无机材料科学基础》课程的教学改革是一项科学性强、涉及面广、任务繁重、意义深远的系统工程。在改革过程中必然遇到新的情况和问题,过程永无止境。在平时的教学中,必须依据教学大纲和时展的要求,与时俱进,以人为本,充分调动学生自主学习的积极性,不断改革,勇于实践,才能进一步提高教学质量,实现“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的创新人才培养目标。 作者简介: 杨海平(1976-),男,湖南新宁人,工学博士,湖北工程学院化学与材料科学学院讲师,主要从事无机功能材料的研究工作。 材料科学论文:《材料科学实验》的创新教学模式与实践探索 【摘 要】针对《材料科学实验》的课程设置和教学模式,提出以拓宽基础、突出应用为目标导向,围绕材料的力学、电学、磁学、光学、以及材料加工、材料成型等领域创新教学内容和教学模式,使学生全面了解和掌握材料的合成、制备、测试、分析等基本实践操作和数据分析能力,搭建课堂教学与实验实践的桥梁。 【关键词】材料科学实验;实验教学;创新 0 引言 《材料科学实验》是材料专业的主要实验基础课之一,主要面向高年级本科生和低年级硕士研究生开设。《材料科学实验》以物理学、化学、物理化学、材料科学基础、材料性能学等课程为基础,教学内容涵盖材料的力学、电学、磁学、光学、以及材料加工、材料成型等诸多领域,是材料专业基础理论的重要实践环节,也是搭建课堂教学与实验实践之间的桥梁。《材料科学实验》力求通过了解和掌握材料的合成、制备、性能测试、分析等基本实验实践操作和数据分析能力,解决科研生产和实践工作中的实际问题。本文针对当前形势下社会对创新性综合型人才的需求,提出以拓宽基础、突出应用为目标导向,对《材料科学实验》课程的教学模式进行创新与实践探索。 1 当前课程教学分析 在国家对材料专业人才培养的高度重视与大力支持下,大部分高校具备了材料专业本科生和硕士研究生人才培养的资格。但材料专业的主要实践课程之一《材料科学实验》的现有教学内容、教学模式与教学效果之间还存在一些问题,主要体现在以下三个方面:一是学科分工精细化使知识缺乏系统性。在高年级本科生和研究生阶段,学生的知识领域逐渐向二级学科和三级学科(即研究方向)靠拢,忽视了一级学科的总体目标要求。例如高分子材料方向的学生对金属材料方面的知识重视不够。二是对知识的理解与运用缺乏连贯性。如前所述,学生的知识范畴通常是局限在二级学科或三级学科领域,忽略了大学(在某种程度上)作为一种通式教育以及综合型人才培养的重要载体这一特征。更有甚者,目前很多以考研为目的的学生只掌握了所需考试的那几门课程的知识,其它课程便是无人问津,更加谈不上实验实践了。即,过于强调知识的“点”,而缺乏“线”和“面”层次的理解。三是重理论轻操作。理论固然重要,但是少了实践环节,很多创新性思维就难以得到发挥,也容易导致教学与实践的脱节。因此,从新形势下社会对材料专业人才的需求与高校人才培养目标的一致性出发,本着培养创新性综合型材料专业人才的宗旨,我们提出在《材料科学实验》的课程设置和教学模式上进行创新,以拓宽基础、突出应用为目标导向,努力培养出满足当今国家和社会需求的高素质人才。 2 创新教学模式与实践探索 以拓宽基础、突出应用为目标导向,从课程开设的目的、方法、内容和效果等方面对《材料科学实验》课程的教学模式进行创新。 2.1 课程设置上体现创新性和综合性 近年来,通过不断摸索,全面规划,以掌握材料的合成、制备、测试、分析等方面的知识和实践能力作为出发点,围绕材料的力学、电学、磁学、光学、以及材料加工、材料成型、材料表面处理等诸多领域开设实验项目,以拓宽基础、突出应用为目标导向,为开展与材料专业有关的实验实践活动打下宽广而坚实的基础,并搭建材料专业的基础理论和实践应用之间的桥梁。把各知识点连接起来,融会贯通,使知识由“点”的层次跃迁到“线”和“面”的层次,举例如表1所示。 2.2 创新教学模式、提高教学效果 通过不断探索,建立了一套比较完善的教学体系、考评体系以及质量保障体系,重点解决了以下几个关键问题。 1)多学科交叉授课的协同性。《材料科学实验》涉及到材料的力学、电学、磁学、光学、以及材料加工、材料成型、材料表面处理等诸多领域,每个实验项目均由教学经验较丰富的副教授及以上人员担任,每名教师只负责一个实验项目,解决了多学科知识背景与多名教师授课之间的协同性。 2)创新教学方式。首先通过实验原理、实验目的、设备结构和工作原理等方面知识的系统讲解与分析,阐述本实验项目与基础理论知识之间的关联性;然后老师做出演示实验,进一步展示实验原理和有关的操作方法;最后每个学生自己动手开展实验,结合老师的讲解和自己在实验操作过程中的体会,对有关实验现象进行总结、对实验结果进行分析、对所遇到的问题进行剖析并提出解决途径,将所学的理论知识与实验实践紧密结合起来。 3)完善知识体系。通过《材料科学实验》课程的系统学习和实践操作,补充以前所学知识的漏洞。同时也为不同专业方向的学生拓宽视野、扩充知识范畴,并且利用各专业方向各自的优点和不同学科之间的互补性提高学生综合运用知识的能力。 4)搭建公共实验平台。在《材料科学实验》平台建设方面,通过购置新设备、综合利用部分科研设备、改造或扩展现有仪器设备功能等三个方面为《材料科学实验》课程的教学搭建先进和较为齐全的实验教学平台,平台建设注重基础知识和跟踪科技前沿的双重目标。在材料科学实验这个平台上,使学生的创新能力和知识运用能力得到了充分的锻炼和培养。同时该平台也为学生的课外实践、第二课堂、国家大学生创新训练计划、广西大学生创新训练计划等提供了重要场所,深受广大学生的欢迎。 5)构建公平合理的考评体系。按照实验现场操作、数据分析与解决实际问题能力、期末考核三方面对学生的基础知识运用和实验实践操作进行综合测评。 6)建立健全的质量保证体系。实验项目的现场指导均由从事一线教学的骨干教师负责,教学管理员负责协调各实验项目的开展,分管领导进行督查,这样一整套的实验实践教学和管理系统确保了教学的顺利进行并取得了预定的效果。 3 结语 以先进教育思想为指导,系统规划课程的各实验项目,以拓宽基础、突出应用为目标导向,构建了具有鲜明特色的《材料科学实验》课程教学软硬件平台,形成了有利于培养学生实践能力和创新能力的教学模式,全面提高了实验教学水平和教学效果。 材料科学论文:材料科学与工程专业英语教学改革思考 摘要:专业英语教学是继传统英语教学之后,提高材料科学与工程专业大学生对本专业英语应用能力的重要手段。本文通过对现行专业英语教学现状进行分析,针对目前教学中存在的问题,探讨今后教学内容及教学方法,着重培养学生专业外语的自学能力及应用能力。 关键词:专业英语;材料科学与工程;教学改革 1. 专业英语教学现状 专业英语是一门综合性较强的课程,即包括基础英语的基本知识又包含了特定专业的专业知识,因此其既具有语言教学的规律性又具有专业教学的规律性[1]。但目前,专业英语教学任务分散在各个学院,专业外语教师师资力量较薄弱,而且专业外语课时少,很难实现科技英语系统教学[2]。而学生从基础英语教学模式一下子转变为专业英语教学模式,面对大量复杂的专业词汇及长句、难句,同学们初学时不易掌握,不会进行长句结构分析,不会词性的转换及词序的灵活处理,因此翻译课文经常不能表达原意。而且,一般专业英语课程开设在第六学期,此时同学们刚刚接触本专业基础课程,对专业知识和技能的理解和掌握有限,因此对于教材中一些专业性很强的知识很难理解,学生掌握起来较吃力而使其失去学习兴趣,课堂中形成了老师为主的翻译模式[3,4]。由于缺少了对科技英语体系的系统学习部分,同学们对科技论文的结构及撰写格式不甚了解,在毕业设计环节,本科生撰写英文摘要等方面的表现很差。 为了提高材料科学与工程专业学生的专业英语水平,本文从教学内容及教学方法上进行了一系列探索,力求提高学生专业外语的自学能力及应用能力。 2. 教学内容改革 目前,材料科学与工程专业选择的专业英语教材主要内容包括水泥、玻璃、陶瓷及耐火材料等传统工程材料的制备原理及工艺,专业性很强,部分内容因为学生未接触本专业课程,缺乏专业背景而很难理解。因此。针对本专业学生的实际情况,在充分调研国外相关教材的基础上,将国外原版教材中过于水泥、玻璃、陶瓷及耐火材料的精华部分作为课堂教学的一部分,让同学们掌握科学、客观、较标准的英文表述习惯,而内容和难易程度则与专业知识结合紧密,以各种材料概述、制备工艺、性能及应用为主,不再涉及一些专业性太强的理论知识。课程中除了讲解专业知识外,在课程绪论部分给学生一个过渡,让学生了解专业英语与基础英语之间的区别以及专业英语句式结构的特点,使学生能够对专业英语的语法结构有一个大致的了解。同时,为了提高学生科技论文查阅及写作能力以及国际交流能力,教材中将设置有关专业论文结构与撰写的章节。 3. 教学方法改革 专业外语课时设置都较短,一般为32~48学时,在短短的32学时内,要求学生“听、说、读、写”全面发展几乎是不可能的。因此,课内教学主要仍以“能读会写”为主要教学目标。但教学方法将不再以教师为主角,改变原来“老师讲、学生听”这种填鸭式的教学方式,通过翻转课堂,让同学们走上讲台,完成课文的翻译及讲解过程。老师主要负责专业词汇的讲解及引伸,扩展同学们的专业词汇,通过讨论对同学们在翻译过程中产生的问题进行纠正及讲解,剖析复杂长句及难句的句式结构。结合目前同学们专业外语学习现状,将在课堂上引入大量的科技外文文献,使同学们掌握其主要结构及撰写要求,重点培养同学们掌握本专业论文英文摘要的撰写。 专业外语听说能力的培养同样至关重要,而且培养过程需要一个长期的过程,并非通过 一两次课堂教学就能一蹴而就,因此,这部分能力的培养主要是通过鼓励学生自主学习来完成,鼓励学生观看相关材料介绍的视听文件,在课堂翻译过程中要求同学首先对原文进行朗诵然后进行讲解,这就要求同学们在课前要做好充分的预习,提高他们的自学能力。此外,根据同学们撰写的专业论文英文摘要,要求学生在课堂上做一个presentation,逐步提高同学们专业英语表达的自信,最终目的是培养同学们国际交流及应用的能力。 4. 结语 随着时代的发展,在英语日益成为国际主要交流工具的今天,加强材料科学与工程专业外语教学水平,根据教学目标的正确定位来及时调整教学内容以及采用丰富有效的教学方法是培养学生学习兴趣以及提升英文阅读、写作及交流能力的重要方面。因此,积极进行专业英语有效教学方法改革的研究,对于提高学生专业外语的自学能力及应用能力有着重要的意义。 参考文献: [1] 刘秀梅, 贺杰. 优化机械专业实践性教学方法的研究[J]. 科技创新导报. 2014(2):158. [2] 陈静如, 田砾, 万小梅. 专业外语教学内容与方法改革[J]. 中国冶金教育. 2014(1):69-70. [3] 王振廷, 孟君晟, 孙剑峰, 武万良. 材料类专业外语课教学模式改革与探索[J]. 黑龙江教育:高教研究与评估. 2008(10):47-48. [4] 饲觳. 高分子材料与工程专业科技外语阅读教学浅谈[J]. 吉林化工学院学报. 2013(2):21-22. 断裂力学力学、材料科学和化学的集成 材料的断裂和裂纹缓慢增长是材料(微观结构)对力学效应、化学驱动力和温度影响行为的联合反应。因此,有必要考虑化学和热环境影响下的建模,其中需要考虑微观结构的随机影响。作者用本书作为断裂力学本科生和研究生的课程教材,也是基于作者在里海大学的工作团队进行的断裂力学、表面和电化学、材料科学的研究。 本书分为10章:1.引言; 2.断裂力学的物理基础;3.裂缝的应力分析; 4.断裂韧性的实验测定;5.设计(安全)的断裂考虑;6.亚临界裂纹增长;蠕变控制的裂纹扩展;7.亚临界裂纹扩展:应力,腐蚀开裂和疲劳裂纹增长(现象学);8.亚临界裂纹增长: 在区域负载环境下提高裂纹扩展(或应力腐蚀开裂); 9.亚临界裂纹增长: 在区域负载环境下提高裂纹扩展(或腐蚀疲劳) ;10.以科学为基础的概率建模和寿命周期工程及管理。 本书适合力学、材料科学、化学和多学科的研究人员、工程师、教师和研究生阅读和参考。 材料科学论文:“材料科学与工程”学科建设与未来发展对策 摘要:以学科评估为契机,立足我校“材料科学与工程”学科现状,围绕学科建设与未来发展,从师资队伍、学科平台建设、科学研究水平、人才培养质量等方面的现状进行了分析与探讨,对材料学科未来的发展提出对策。 关键词:学科建设;平台建设;科学研究;人才培养 高等学校是知识创新和创新人才培养的基地,其优秀是学科建设。大学在国际及国内的排名主要取决于该校学科的发展水平。世界上一流的院校,首先是拥有一流的学科。“材料科学与工程”学科既是基础科学,又是新技术革命的先导。津工业大学“材料科学与工程”学科近年来围绕学科建设这条主线,以学科评估为契机,在师资队伍、学科平台建设、科学研究水平、人才培养等方面开展了卓有成效的工作。但国家对新材料的要求不断提高、国际材料领域发展迅猛,学校对材料学科的总体发展寄予了更高的希望,学科建设工作仍存在较大的努力空间,如:①学科尚缺乏在国际、国内具有较大影响力的领军人物;②学科尚无部级的科研平台;③学科在教学方面尚无部级的教学名师及教学成果。在我校“材料科学与工程”学科现有的基础下,如何采取积极有效的措施,保持我校材料学科在市属高校现有的领先地位,实现跨越式可持续发展,尽早步入国家重点学科的行列,仍然是材料学科目前面临的紧迫任务。 一、师资队伍的现状与未来发展 1.师资队伍的现状。有了高水平的学科领军人才建设高水平学科,才能出高水平成果,提高学科的整体水平。有了高水平的学科,才能吸引高水平的学科骨干人才。因此师资队伍建设对学科水平的提升起着至关重要的作用。目前,材料学科有教职员工84人,学历层次、职称层次较高,学缘结构、年龄结构合理,已拥有国家百千万一层次人才2人、中科院百人计划入选者1人、教育部新世纪人才2人。但部分学科人员分散在学校其他部门,总人数在相同学科中仍属于中等偏少的状态。部级人才较少,仍达不到高水平师资队伍的要求。 2.师资队伍的建设及未来发展。学科现有5个特色研究方向:高性能与功能纤维材料、膜材料与膜过程、新型功能材料物理与化学、材料设计、结构与性能和无机功能材料。2012年学科以自由组合的方式形成了7支年龄、学历、职称结构合理的学术团队,每个团队根据自己的优势科研方向建立了学术梯队,取得了显著的科研成果,有效地提升了学科的科研水平。近年来,我校材料学科积极贯彻落实校人才工作会议精神,广开引进人才渠道,坚持培养本学科优秀学术人才与选拔、引进国内外材料学科优秀中青年科研工作者相结合的方法。2010~2013年已引进加拿大滑铁卢大学、日本东北大学、中科院山煤化所等国内外著名科研院所的优秀中青年学者来校工作。2014~2015年材料学科将继续依据各方向的发展需要,适度引进树脂基复合材料、生物医用材料和金属材料方面的优秀科研、教学人才,充实和加强师资队伍。目前已意向引进美国宾州大学、加拿大卡尔加里大学等国际知名院校优秀博士毕业生。“十二五”末学科教职工总数预计达到100人左右,整合分布在院外的本学科骨干教师,总体形成专职教师95人左右的队伍。材料学科将继续对教师实行分类考核,加强完善教师的考核机制,根据教师的能力和特点,强化教师自身的特长,确定以教学、应用基础理论研究、应用研究等为重点的发展方向。重视青年教师的培养,结合青年教师的专业和科研方向,帮助青年教师尽快融入现有科研团队,促进他们专业专长的发展,做到“人尽其才、才尽其用”,充分发挥每一位人才的作用。近年来,学科通过实施国内外访问学者、中青年学术骨干教师出国访学研修等项目,着力培养了一批年轻有为、有较大科研潜力的中青年学术骨干学者,储备了学科拔尖人才和学术领军人才后备力量。目前,材料学科已具备冲击部级人才称号的实力,将在教育部新世纪人才、国家教学名师、青年千人计划等方面有所突破,预计到“十二五”末新增部级和省部级称号人才5人次,为材料学科建设以及整个教师队伍科研能力的提升发挥重要作用。 二、学科平台的现状与未来发展 1.学科平台的现状。“材料科学与工程”学科是天津市重中之重学科、天津市高等学校“十二五”综合投资I类建设学科,建有一级学科博士点、一级学科博士后流动站。高水平的科研创新平台和基地不仅是凝聚人才、科研工作者展示智慧的舞台,更是学科创新和进入当代国际科学研究前沿的重要基础平台。多年来,天津工业大学材料学科重视科研平台的建设和管理,目前已建有“部级实验教学示范中心”、“中空纤维膜材料与膜过程”省部共建重点实验室、“改性与功能纤维”天津市重点实验室、天津市膜技术工程中心、膜分离技术协同创新中心等科研平台。实验室面积16000m2,设备总金额达9000万以上,万元以上设备400余台套。实验室管理体制健全,制定了一系列规章和管理制度,如《天津工业大学实验室工作规程》、《天津工业大学校级、学院(系)管实验室管理办法》等。 2.学科平台的建设与未来发展。材料学科既重视提高本学科的科研水平,还不断加强与其他学科的交叉融合,发现和形成新的学科生长点。2013年“材料科学与工程”一级学科与“环境科学与工程”学科交叉设置了“环境材料科学与工程”二级学科硕士点,与“电子信息工程”学科交叉设置了“材料检测与系统”和“生物医学工程”二级学科硕士点。通过与其他学科的交叉融合,进一步优化了“材料科学与工程”学科的结构,提高了学科整体水平,促进了相关学科的发展。目前,材料学院的“无机非金属材料工程”专业教师承担着多项国家高技术研究发展(863)计划课题、国家自然基金等部级、省部级课题,无机功能材料与器件相关研究已处在国内该领域的前沿,已形成自己的优势与特色。2014~2015年,材料学科拟在现有工作的基础上,继续组织力量论证、筹建“能量存储材料”天津市重点实验室,加速材料学科建设的发展。材料学科及时跟踪国家重点学科建设情况,对比学科发展找差距,积极组织实施,确保全面完成天津市“十二五”综合投资I类学科建设任务,争取市重点学科建设取得更大成绩,早日具备申报国家重点学科的条件。此外,未来几年材料学科将进一步健全管理体制和激励政策,争取尽快建成省部共建国家重点实验室、部级协同创新中心,实现市属高校部级科研平台的突破,通过协同创新,做大、做强学科科研平台。 三、科学研究水平的现状与未来发展 1.代表性学术论文质量。代表性学术论文质量的衡量标准包括ESI情况、SCI影响因子、他引次数等几个方面。材料学科已出台激励政策加强引导、鼓励教师发表高水平科研论文、出版专著和教材。在学科奖励政策的指导下,2011~2013年教师和研究生发表的科研论文被SCI、EI、ISTP检索的数量及JCR一、二区论文数出现了较大幅度的增加,科研论文的质量迅速提高,但高影响因子和高他引次数的论文数仍相对较少,国内学术刊物论文的他引次数也有待提高。2013年材料学科制定了“材料科学与工程学院学术资助计划”,并从学科建设经费中给予支持。一年来学院教师参加国内外学术交流30余人次,提升了学院的学术氛围,同时,教师的质量也有较大提高,鼓励教师“多出成果、出高水平成果”,巩固和提高学科整体科研水平。 2.科研获奖。近年来,学科在中空纤维膜材料、功能及智能纤维、相变材料微/纳胶囊、高性能纤维等领域形成了较大的优势和特色。过去5年中连续获得了3项国家科技二等奖,2012年获得天津市科学技术一等奖和中国纺织工业协会一等奖各1项,2013年获得中国粮油学会科技奖三等奖1项,2012~2013年获得天津市滨海新区技术发明奖等省市级其他奖项9项。近几年科研获奖是材料学科的优势,但未来应注意培养新的增长点,继续引导教师培育国家和省部级科技奖励成果,保持不断有新的成果出现。 3.专利转化与签订技术合同情况。“专利转化”是我校的强项,材料学科2011年获得授权发明专利12项,2012年获得授权发明专利22项,2013年获得授权发明专利38项,取了迅猛发展的好形势。未来几年,材料学科将有计划、有组织的加强科技成果转化工作,加大对取得显著成绩的教师的奖励力度,提高成果转化率。对转化前景好的专利,积极寻找转化对象,对于暂时难以转化的专利,以授权使用的方式转让高新技术企业,为提高转化水平积累经验。近年来材料学科引进青年教师人数较多,学科通过实施“青年教师下企业”、“青年教师进企业博士后工作站”、“滨海新区科技特派员”等措施,加强培养青年教师的实践能力,加强其与企业合作的意识,及时引导青年教师进行成果转化。 4.科研项目。2012年材料学科新获批国家科技支撑计划1项、973前期预研项目1项、国家“十二五”军工配套科研项目1项、参与承担国家863计划项目1项、国家自然基金14项。2012年材料学科新增科研项目数、纵向科研立项以及项目总经费均较2011年有较大幅度的增加,总体发展较为平稳,科研经费到位相对充裕,但至今无主持承担973重大科研项目。未来几年,材料学科将继续巩固和加强在科研立项方面的成绩,组织教师培训交流,稳步提高科研经费额,年增长率保持在25%以上,到“十二五”末达到年新增科研经费2000万元,五年累计科研经费6800万元。 四、人才培养的现状与未来发展 1.教学与教材质量。近年来,笼统的“学科专业建设”已被“学科建设”与“专业建设”所取代,概念的分离反映出提高教学质量在“学科建设”中的作用日益提升。在政策的导向作用下,材料学科教师出版专著和教材的积极性逐年增加,但缺少部级精品教材与部级教学成果,教学与教材建设亟待加强。学科拟尽快组织开展全国调研和学科内研讨会,认真探索、总结经验、迅速研究出台相应的奖励政策,以减免工作量和学校实验教学团队建设经费,奖励教师出版部级和省部级规划教材和实验教材,积极发展交叉学科的教材建设,使教材建设与学科建设同步发展。 2.优秀学位论文及优秀学生。学位论文作为研究生学习的最终结果,学位论文质量是研究生教育的重要体现,也是评价研究生培养质量的综合指标。本学科近年来部分优秀硕士毕业生攻读了本校纺织学科的博士研究生,累计为纺织学科培养了4名博士生获得国家优博论文提名奖,材料学科目前只获得两篇天津市优秀博士学位论文,总体上差距较大。2013年本学科分别出台了“材料科学与工程学科硕士、博士研究生优秀学位论文培育基金和助学金管理办法”和“博士研究生国际会议交流资助计划”。学科对有潜力的研究生重点培育,鼓励研究生参加高水平国际会议,加快取得发明专利等科研成果的进度,鼓励研究生安心论文工作,早出成果。材料学科将在现有水平的基础上,继续提升天津市优秀博士学位论文和硕士学位论文数量,期待在“十二五”末在国家优秀百篇博士学位论文提名奖方面取得突破。 师资队伍、科研平台建设、科学研究水平、人才培养是高校建设高水平学科长期性、基础性的工作。本论文针对天津工业大学“材料科学与工程”学科的现状进行了全面的分析与探讨,立足于充分发挥学科的优势,以政策为导向,对本学科未来的发展和建设提出行之有效的对策,也为其他地方院校材料学科的建设和发展提供了一定的参考与借鉴。 作者简介:张兴祥(1962-),男,山东莱州人,天津工业大学材料科学与工程学院院长,教授。 材料科学论文:材料科学与工程专业学生专业素质培养方法的探究 摘要:在分析当前形势、国家发展方向、社会需求及当代大学生的特点的基础上,结合材料科学与工程专业的特点,探讨学生专业素质培养方法,包括专业理论知识学习、实践能力培养、自学能力和创新意识培养、科技创新能力培养,以培养具有较强专业素质的复合型人才。 关键词:材料科学与工程;专业素质;培养方法 一、当前形势分析 2012年11月召开的中国共产党第十八次代表大会提出了两个百年奋斗目标:在中国共产党成立一百年时全面建成小康社会;在新中国成立一百年时建成富强民主文明和谐的社会主义现代化国家[1]。为了实现这两个奋斗目标,需要有大量的人才作为基础。十八大指出要“把立德树人作为教育的根本任务,培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人”。十八大为我国的高等教育发展指明了方向,同时对人才培养也提出了要求。 为了拉动内需,提高国民素质,我国的高校从1999年开始进行扩招。高等教育的毛入学率从1998年的9.8%快速增长到2009年的24.2%。到2012年,我国高等教育的毛入学率已达到30%。2013年,我国高校毕业生人数达到了创历史新高的699万人。据有关分析数据显示,今后几年中,我国高校的毕业生人数将基本稳定在700万人左右。高校毕业生的就业压力将越来越大。自2009年以来,受全球金融危机的影响,国内大量的工业企业发展动力不足,企事业单位提供的就业岗位数量下降,使得2013年成为“史上最难就业季”,出现了部分高校毕业生“一毕业就失业”的现象。 材料科学与工程是多学科交叉的新兴学科,与工程技术有着密不可分的关系,有很强的应用目的和明确的应用背景。材料、能源和信息被认为是21世纪国民经济的三大支柱,材料科学技术的发展为能源和信息技术的发展提供了保障。 在当前形势下,如何贯彻落实好十八大精神,把握好材料科学与工程专业的发展方向,适应社会发展,培养出满足国家和社会发展需要的高素质复合型人才,成为教育工作者、专家及学者共同关注的热点。 二、国家发展方向、社会需求及当代大学生的特点 在当前形势下,要培养出满足国家和社会发展需要的高素质复合型人才,需要掌握三个方面的内容。首先,掌握国家和经济社会的发展方向。只有很好地掌握了国家和经济社会发展的方向,才能够顺应时代的发展,培养出适应国家和社会发展的合格人才。其次,掌握社会对当代大学生的需求特点。大学培养人才是为社会培养的,只有充分了解社会对当代大学生的需求特点才能培养出适应社会发展需求的有用人才。最后,掌握当代大学生的特点。高等教育要以人为本,只有很好地了解培养对象的特点才能培养出合格的社会主义接班人。 1.掌握国家的发展方向。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议》指出,要对经济结构进行战略性调整,建设资源节约型、环境友好型社会,改造提升制造业。制造业发展重点是优化结构,改善品种质量,增强产业配套能力,淘汰落后产能。发展先进装备制造业,调整优化原材料工业,改造提升消费品工业,促进制造业由大变强。完善依托国家重点工程发展重大技术装备政策,提高基础工艺、基础材料、基础元器件研发和系统集成水平。支持企业技术改造,增强新产品开发能力和品牌创建能力。培育发展战略性新兴产业。科学判断未来市场需求变化和技术发展趋势,加强政策支持和规划引导,强化优秀关键技术研发,突破重点领域,积极有序发展新一代信息技术、节能环保、新能源、生物、高端装备制造、新材料、新能源汽车等产业,加快形成先导性、支柱性产业,切实提高产业优秀竞争力和经济效益。 2.社会对当代大学生的需求。首先从材料科学与工程专业学生的毕业去向方面来看,以河南理工大学为例,近几年来,毕业生中有三分之一左右的学生考取了高校及科研院所的研究生,进一步进行深造,另外三分之二的学生到社会上的工矿企业及事业单位就业工作。无论是高校及科研院所,还是工矿企业及事业单位,都需要高校毕业生是具有较强的综合能力的复合型人才,如理论知识的运用能力、创新能力、适应环境能力、社会交际能力、语言表达能力、动手能力、竞争能力、沟通能力等。 3.当代大学生的特点。压力大,接触的信息量大,思维活跃,务实,他们思想前卫,追求时尚,具有观念优势;接受和理解能力较强,具有认知优势;性格外向、善于表达,逻辑表述和归纳总结能力更加突出,具有可塑优势;许多学生在入学前没有经受过压力,遭受过挫折,一路较为顺利地升入大学,具有明显的经历优势。独生子女的家庭环境使当代大学生较多地带有一些以自我为中心的意识。他们表现出较强的好胜心和自尊心,但承受挫折和打击的能力较差。同时,他们在传统的以升学为唯一目的的教学模式下受训多年,习惯于传统的填鸭式教育,造成的学习依赖性使他们难以自发调整自己,克服学习困难。当代大学生不管在生活上还是学习上,个性鲜明,反映出明显的时代特征。实践表明,采用传统的思路进行教学改进,不仅不能起到很好的效果,反而压制学生的主动创新心理。 三、材料科学与工程专业学生专业素质培养方法 为了满足国家和社会发展的需求,全面培养学生的综合素质和能力,河南理工大学材料科学与工程专业对原有的培养方案进行了修订,加大了人文素质和实践能力培养课程的比重,相应地压缩了专业教学课程的比重。在相对短的专业课程教学中,如何培养好学生的专业素质?我们认为应该从以下几个方面着手。 1.专业理论知识学习。大学生虽然具有一定的自学能力,但由于理论基础薄弱,认识和实践经验的不足,专业理论知识的学习还应当以课堂学习为主,辅之以课外学习。在做好专业理论知识学习方面,一方面要充分发挥教师的指导作用;另一方面,也要充分发挥学生的学习积极性。要提高专业理论知识的学习效率,就必须做好教与学两方面的工作。相对于传统的填鸭式课堂教育,我们将教学工作的重心逐步从“以教师为中心”转移到“以学生为中心”,在专业理论学习中最大限度地发挥大学生自主学习的作用。为了做好这些工作,我们主要在教学工作的三个重要部分:课前准备,课堂教学和课外辅导与交流这三个方面做工作。首先,在课前准备方面,由新老教师共同组成课程教学组,由具有丰富教学经验的老教师从事主干课的教学工作,年轻教师进行助课。老教师主要侧重于教学方法的研究,年轻则发挥其精力充沛,接受新信息快的特点,收集、制作和整理大量与教学内容相关的视频、图片以及文字资料,与老教师共同研究和丰富教学内容,制作精美的多媒体课件,通过引入大量的实例来说明专业理论知识的应用。一方面丰富了教学内容,扩展了学生认识;另一方面,也引起了学生学习的兴趣,调动了学生学习的积极性。其次,在课堂教学方面,由具有丰富教学经验的老教师进行教学内容的讲解,并根据学生上课掌握专业知识的情况进行分类指导和讲解说明。同时,引入美式课堂教育中常见的“课程项目”(Term Project),要求学生运用所学知识解决实际问题,并且在课堂上向教师与同学汇报,这样极大地提高了学生的学习兴趣与动手、沟通的能力。另外,在课外辅导方面,我们除了延用传统的辅导方式,即在指定的时间和地点,由老师对学生专门进行辅导外,我们还充分利用现代化的通讯联系方式来对学生进行辅导。QQ、微信、微博、飞信、电话、短信、E-mail和网络平台等通讯联系方式是目前最为流行、最为方便快捷的,而且,这些通讯联系方式也是大学生最喜欢和最常用的。我们采用这些现代化的通讯联系方式对学生进行辅导,大大地方便了学生与教师的沟通和交流。我们的实践表明,采用这些通讯联系方式可以更加灵活方便地对学生学习过程中遇到的问题进行辅导和答疑,极大地方便了学生在专业理论知识方面的学习。 2.实践能力培养。大学生在高校里所学到的专业理论知识最终都将应用于工程实际中,并在实践中得到检验、提高和发展。因此,大学生的实践能力培养是专业素质培养中的重要一环。高校的实践教学主要包括两大部分内容,即实习和实验教学。目前,国内高校在实践教学方面存在的不足主要在于理论与实践联系不够紧密,实践教学方法简单,方式单调。为了能让学生在实践中得到锻炼并在实践中得到提高,我们在实践教学方面做了一些尝试。在实习方面,首先,精选实习单位。我们根据大学生在不同学习阶段的能力特点以及实践教学计划和要求精选实习单位,以便学生在实习过程中能够很好地将所学专业理论知识与实践结合起来。其次,做好实习动员。在实习动员过程中,我们将实习单位的特点及实习内容给学生做详细的说明,同时,将实习中要注意解决的问题发给学生,以便学生在实习开始前提前做好预习和准备。另外,通过实习动员,进一步提高学生对实习的重要性的认识,使学生在思想上对实习工作高度重视。再次,开展实习中的答辩。在实习过程中,我们请实习单位中有经验的工程技术人员对实习单位的特点进行讲解,然后带领学生进行实习。在实习中,我们针对实习中每一部分的内容及特点,随机地抽一些同学进行现场答辩,接着,由其他同学对其进行评判和补充,然后由指导教师进行综合解答。这样充分地调动起学生实习的积极性和主动性,避免了实习过程中走马观花现象的出现,提高了实习的质量。最后,完成实结。在实习结束后,我们要求学生根据每天的实习日记做好实结,对实习中发现的问题及相关问题的思考写成实习报告,并由指导老师进行批改,批改后再发给学生进行学习。在实验教学方面,为了进一步提高实验教学的质量,我们主要做了几方面的工作。第一,提前将实验任务下达给学生,让学生做好充分的预习,对实验原理、实验方法和实验内容进行充分地了解和学习。第二,在实验过程中,指导教师对实验内容进行认真讲解,并提出相应的问题和要求。学生在实验过程中注意实验仪器和设备的使用,数据的分析与处理,以及在实验过程中发现的问题和处理方法。第三,实验结束后,组织学生对实验内容进行分析和讲评,进一步提高学生对实验内容的认识,并写出详细的实验报告。第四,指导教师将实验报告批改后发给学生,对指导教师提出的问题进行分析和解答。通过这些工作,学生对实验教学内容有了全面的认识,同时,实践能力在实验过程中得到了很大的提高。 3.自学能力培养。高校是培养专业人才的地方,但大学生仅靠在大学里学到有限的专业知识是很难解决今后在实际工作中所遇到的各种问题。要解决在实际工作中所遇到的各种各样的问题,就需要大学生具有很强的自学能力,在充分发挥所学专业理论的基础上,自学相关理论知识,以解决在实际工作中所遇到的问题。因此,在高校专业人才培养中,自学能力的培养也是非常重要的。 要培养好大学生的自学能力,除了发挥大学生自主学习的作用外,教师的指导和引导作用也是至关重要的。为了更好地提高大学生的自学能力,我们做了以下几方面的工作。第一,充分发挥教师的指导和引导作用。材料科学工程专业涉及的材料种类繁多,知识面广,为了避免学生盲目学习,我们对相关材料进行分类介绍,引导学生结合自己的兴趣进行自学。同时,引导学生参加各种学术讲座和学术报告,通过这些讲座和学术报告进一步提高学生对专业的认识和兴趣。第二,充分发挥学生自主学习的主导作用。学会利用高校丰富的资源进行自学。除了在图书馆查阅相关专业资料外,大学生还能够很好地利用学校的数据库进行专业理论知识的学习。同时,部分学生还能够主动地进入一些专业的学术论坛进行专业理论知识的学习。第三,加强对学生的辅导。由于大学生的专业理论基础还较薄弱,实践经验少,在自学过程中往往会碰到大量的问题。为了保障学生的自学效果,我们采用多种形式对学生进行辅导答疑,及时解答学生自学过程中遇到的问题,使学生的专业理论知识得到进一步提高。 4.科技创新能力培养。多年来,我国本土的科技工作者没有获得过代表着最高研究水平的自然科学方面的诺贝尔奖,国内的教育专家对其原因做出了深入的研究,其中,普遍的共识是现有的教育模式限制了科技工作者的科技创新能力[2-5]。为了更好地培养大学生的科技创新能力,我们为材料科学与工程专业的大学生营造了良好的科技创新氛围,创造了良好的科技创新条件。首先,为大学生灌输科技创新理念。从大学生入校开始,我们就对学生科技创新能力的重要性进行讲解说明,引导学生注重自身创新能力的发展,鼓励学生结合自己的兴趣积极参与到校内外的各种科技创新活动中去。其次,为大学生的创新能力发展制造机会、创造条件。目前,河南理工大学开展的校内外科技创新活动非常丰富多彩。校外的科技创新活动主要有国家大学生创新实验计划、大学生研究训练计划(SRTP)、河南省重点实验室开发基金、数学建模等,校内的主要有“步步高”大学生科技攀登计划项目,河南理工大学材料科学与工程专业学生创新研究基金,以及教师从事的各种科研项目研究活动等。通过积极参与这些科技创新活动,大学生的科技创新能力得到了很大的提高。再次,为大学生的创新能力发展提供辅导和支持。除了学生自主地与有关教师联系辅导以后,我们专门指派一批有经验的教师为学生的科技创新活动提供全程的指导和帮助,及时解决了学生在创新活动中遇到的各种困难。学生通过参与科技创新活动,不仅提高了自己的科技创新能力,发现问题和处理问题的能力,综合应变能力等方面也都得到了提高。 四、结论 通过多年来对材料科学与工程专业学生专业素质培养方法的探索、创新和实践,我们培养出来的大学毕业生的专业素质有了很大的提高,毕业生的质量也有了明显提升。近年来,毕业生的考研录取率逐年攀升,2013届毕业生的考研录取率达到了36.8%。毕业生的一次就业率一直稳定在95%以上。毕业生在工作岗位上能够很快进入状态,为工作单位各项事业的发展做出了突出的贡献,同时,也为国家和经济社会的发展做出了积极的贡献。 作者简介:袁海滨(1971-),博士,副教授,主要从事材料科学与工程专业的教学和科研工作,河南理工大学教改项目“国外先进教育理念在材料科学与工程专业教学改革中的应用研究”的项目负责人。 材料科学论文:浅谈《计算机在材料科学中的应用》的教改方案 [摘 要]随着计算机技术的不断发展壮大,计算机在材料科学中的应用越发普遍和显著。开设计算机在材料科学中的应用课程能让材料科学专业学生适应现代新材料研究,融入社会新潮。不同高校由于材料科学的具体研究方向不一,因而课程内容都依据专业特色而设置,结合自身专业特点,从教学方法、教学内容以及实验教学三方面对计算机在材料科学中的应用课程进行教改方案的探讨。 [关键词]计算机 材料科学 虚拟课题 教改方案 一、引言 在当今社会中,计算机在社会发展中显示了其强有力的推动作用。随着计算机技术的不断发展壮大,计算机在材料科学中的应用也越发普遍和显著,如信息检索、数据分析和图像处理、计算模拟、材料组分和结构分析等等。对大学高等教育而言,开设计算机在材料科学中的应用课程是为了让学生初步掌握计算机在材料科学应用中的方法、步骤和应用领域等,从而促进专业课的学习。 结合我校高分子材料与工程专业的特点以及毕业生需进行的毕业设计环节,在高分子材料科学的学习研究过程中需要涉及多种软件的应用,最基本的包括文献检索、实验方案的设计、数据分析、图形处理等等,而这些都离不开计算机技术。在书本式教育和多媒体PPT教育为基础的理论教学模式下,教学效果并不是十分理想。在往届的教学质量反馈中,多数学生反映单纯的理论教学形式枯燥、效果不良,一旦涉及实际应用往往束手无策,其原因是众多软件的学了需要了解基本的理论知识外,更重要的是要反复的上机练习以熟悉各种软件的操作,形成更为扎实的操作意识,而很多学生做不到这一点。因而如何更好的让学生理解、吸收、掌握众多软件的基本操作并活用到今后的学习、科研或工作中,这是大学教育所要思考的地方。 教育部颁布的新课程标准明确提出了“提高科学素养,在课堂中开展探索性学习的理念,提倡通过探索式教学,培养学生的自主科学探索能力,加强学生对科学本质的认识”。 二、教学方案的设计 (一)教学方法设计 为提高教学效果,在计算机在材料科学中的应用这门课程中,首先将课堂搬到备有多媒体设备的机房。多媒体技术具有良好的直观性、形象性和趣味性等特点,是教学的一大帮手,能进一步将课堂内容的理论教学与实际操作同步进行,更好的让学生学习、吸收课程内容。在课程设计中,引入虚拟课题作为教学方案,将多种软件的使用和课题的研究思路结合起来,以课题研究思路为教学的基本大纲路线,按步骤在各个环节中引入所需的常用软件,从而将计算机作为理论教学和实际应用的缓冲结合点,通过虚拟课题的方法将学生在课堂所学的理论知识融会贯通,为实际课题研究以及论文写作奠定基础。 (二)教学内容设计 课程规划上主要以虚拟课题的相关文献为案例,通过探讨课题的研究思路和方法,研究过程中所需要处理的问题等,循序渐进,逐渐介绍文献检索、实验设计(chemical office)、数据分析(IR,NMR)、图形处理(Origin,Adobe Photoshop)等等,为毕业论文的展开做铺垫。教学内容具体如下: 1.首先确立学生所感兴趣的研究方向或课题,并以此对学生进行简单的分组,以方便后期进行更多的教学互动。在此过程中向学生介绍常见搜索引擎,如Google,Yahoo,百度等,这些常用搜索引擎可以较为方便的提供一定的信息。而常用数据库,如中国知网(CNKI),万方数据库,ScienceDirect,RSC,ACS,Wiley-Blackwell等,借助简单的检索字段,包括Any Field(全文)、Title(篇名)、Abstract(文摘)、Author's Name(作者姓名)、Journal Title(期刊名称)等可以检索到相关研究论文文献,让学生带着自身目的去学习、掌握、运用诸多数据库进行文献检索。 2.当课题资料的收集结束之后,设想课题如何进行,设计一定的实验方案。该过程中利用chemical office是较为普遍的一款应用软件、可以满足各种分子结构的设计、反应方程式的设计、基本示意图的设计以及核磁结构的模拟分析。具体教学内容以虚拟课题中的文献相关图谱为案例,通过对文献图谱的剖析,让教学更为直观,同时上机模拟作图,加深印象和增强操作熟练度,并且鼓励设计新的设计路线,如反应合成路线、实验基本示意图等。 3.随着课题探讨的深入,课堂内容会不断涉及结构分析表征,如IR,NMR等。在此,IR,NMR软件的常规使用与分析,包括常见结构的特征峰和化学位移、峰值面积的积分比较等等都将成为基本的教学内容,让学生尽可能的认识到在材料科学研究中结构分析的重要性。 4.在众多的数据处理中,Origin由于功能强大,被公认为是最快、最灵活、使用最容易的工程绘图软件。因此教学中需要重点介绍Origin在数据处理中的应用。着重介绍各种图谱,包括数据的调整、排序、计算,统计和曲线拟合,以及直线图、散点图、饼图、柱状图、三维图表的绘制。以虚拟课题中出现的文献案例为教学案例,循序渐进,让学生由简入难,由粗到细。 5.随着文献的阅读和自我作图的实践,学生会发现优秀文献中的图谱总是让人赏心悦目。教学中通过与优秀文献中图片处理效果的对比,逐渐提高学生对数据处理的要求。Adobe Photoshop简称PS,使用其众多的编修与绘图工具,可以有效地进行图片编辑工作。因而学会将PS的图片处理功能运用到材料科学研究领域中则会使图片效果大大提升,做到科学严谨又不失观赏性。 6.当有了出色的研究成果之后,需要的便是如何更好的呈现自身的工作。为此,如何运用PPT技术制作一份精美的论文报告是展现成果的关键。鉴于计算机课程的普遍性,相信学生对简单的PPT制作并不陌生,因而课程内容中转为更高层次的PPT技术讲解,包括论文报告型PPT的一般逻辑思路、PPT中的图形制作、模板的设计、PPT的美化等等,让学生能体会到PPT制作对论文结果报告的重要性,提高学生在PPT的制作上的布局和美化意识,为毕业设计环节的PPT制作提前做准备。 (三)实验内容设计 针对常用化学软件学习的实践性、应用性较强的特点,我们将理论教学和实际上机操作设计成同步进行。而同步进行的教学模式能让学生加深课堂印象,也更有利于学生及时发现自身在软件操作应用上的盲区,因而能更好的将知识讲解和动手操作相结合,起到以点带面、强化应用的作用。如在讲解chemical office作图时,首先可以让学生学习模仿,而后鼓励学生自行设计,更深一步的让学生去体验挖掘chemical office中的作图技巧。 三、教学方案特色 通过虚拟课题的引入,使得本文所提出的教学方案的特色在于:1.课程内容的确立有学生的参与,虚拟课题的选定由学生自主分组确定,逐渐让学生主导课堂,教师则成为摆渡护航的角色;2.教学内容符合学生所需,为毕业设环节做铺垫,课题内容设计上更有针对性;3.教学过程中时时刻刻充满师生的互动,学生在自我的求知欲望下能更好的投入课程学习中,从而营造更好的教学氛围,以便获得更优的教学成果。 四、小结 本文结合自身专业特色,提出了基于虚拟课题的教学方案,目的在于让教学更好的触及学生所需要和学生所感兴趣的领域,从而提高学生学习的兴趣、专注度,同时将理论多媒体教学与实际上机操作同步进行,进一步提高课程教学的直观性和趣味性,以期获得更好的教学成果。总的来说,改善计算机在材料科学的应用课程的教学是一个系统的工程,对于高分子材料专业的学生来说,如何将计算机知识和高分子专业知识,以及自身所需有机地结合起来具有更加重要的意义。只有将三者有机结合,才能使学校教育真正满足学生的需求,让老师教得舒心,学生学得开心。再者,除去教学内容的不断改善之外,教师对教学的投入度,对学生的关爱度也是教学成功的一个重大因素所在,因而不论是教学内容还是教学态度都将是我们应改善的地方。 材料科学论文:关于材料科学基础实验教学改革的探索与思考 摘要:介绍了材料科学基础课程的主要内容及其实验教学现状,提出了对实验教学改革的具体方法和措施,总结了实验教学改革的预期效果。 关键词:材料科学基础;实验教学改革;预期效果 材料科学基础是材料科学方法与工程专业一级学科公共主干课,是介于一般基础课与专业课之间的专业基础课,在教学中占有极其重要的地位,是学习其他相关专业课程的基础。材料科学基础实验是与材料科学基础课程教学配套的实践性课程,该课程的主要目的是培养学生的基本实验、实践能力,能应用所学的基本知识分析实验现象,解决实验中出现的问题。能根据要求查阅资料,设计实验方案,正确分析实验结果。通过实验培养学生分析和解决问题的能力以及创新精神。 随着国家高教改革的实施,实验课在教学中越来越受重视,很多高校以把实验课作为一门独立的课程来计算学分,为提高学生的动手能力,使实验与教学有机的结合起来,让学生在以后的工作中能学以致用,我们进行了一些探索和讨论,希望目前实验教学中一些不合理、不适合的方面能得以改进,充分发挥发挥实验教学在专业教学中的作用。 一、课程的主要内容及实验教学的现状 本课程将系统全面介绍材料科学的基础理论知识,诸如固体材料的结合键,材料的结构与性能,材料中的扩散,材料的相变,材料的塑性变形与强化,以及材料科学研究方法等,将金属材料、无机非金属材料、聚合物材料紧密地结合在一起。通过学习,要求学生掌握材料组织结构―成分―工艺―性能相互关系的基本规律和基本理论,深入理解他们之间的相互关系,培养学生应用所学的知识,分析、解决材料研究、开发和使用中实际问题的能力。初步掌握材料科学研究的思路和方法,为后续课程的学习和进一步深造奠定理论基础。 目前,我院材料科学基础实验课程存在着一个全国高校实验教学普遍存在的问题――实验与专业课之间为隶属关系。实验内容往往各自独立,实验之间缺乏连贯性,由于实验主要以分析材料的组织为主,因此常常出现重复实验操作的现象,往往造成实验室效益低下,教师、设备、房屋等的极大浪费。实验的模式,往往是以验证性实验为主,大多是按照实验指导书,在实验室人员的指导下按部就班地进行实验,学生做完实验后常常不知道做此实验的目的、意义是什么,使学生缺乏对实验过程的理解及相关理论知识的融会贯通,不能充分掌握和利用所学知识进行创新。同时,目前实验主要以验证实验为主,大大阻碍了学生创新能力的培养。有的实验操作具有重复性,学生常常由于重复相似的实验,而失去对实验的兴趣,进而对实验抱着敷衍的态度。如,钢铁平衡组织及铸铁组织的观察、马氏体形态观察、金属的低倍组织缺陷观察等,目前主要是学生用金相显微镜对各种组织的标样进行观察,实验具有相似性,学生做实验时实验兴趣逐渐减退,往往做完实验很快就忘了。 二、实验教学改革的内容 1.验证型实验加深学生对基本理论的理解。由于材料科学基础实验是学生首次进入专业实验室,因此他们对实验室的基本情况都不了解。基础实验,主要使学生了解实验室的规章制度、注意事项及实验设备的相关知识,掌握实验设备的结构、功能,及其操作方法。本部分的实验包括金相显微镜结构与使用、金相试样的制备、金相显微摄影技术,要求学生能按实验指导书的要求,正确进行实验,联系课堂所学知识,加深对所学知识的理解,使学生掌握金相试样的制备方法,金相显微镜的使用方法和金相显微镜的数码照相法。 2.综合型实验培养学生综合实践能力。在这一实验环节中,要求学生能根据实验目的,合理设计实验方案,正确进行实际操作,应用所学的理论知识分析问题实验结果,解决实验中出现的问题。如铁碳合金平衡组织的观察与分析等。这些实验可与材料热处理、材料工艺学课程的学习一起进行。将一个班的学生分成若干个组,每组4~6名学生,由学生根据材料热处理、材料工艺学课程所学知识,在老师的指导下,学生从原料的选择、加工开始,进行配料、成型、热处理、制备金相试样,进而进行金相实验,分析各组间观察到的金相图像不同的原因。 3.设计型实验提高学生创新能力。在有关教师的指导下,学生应用所学本课程的理论知识,在本学科的前沿进行一些探索性的实践,可以在本课程时间内提出有创新性的设想和研究方案,而后在开放实验室中进行,也可以是教师科研工作中与本课程内容有关的小课题,鼓励学生应用所学的知识提出创新性的设想。如:“高强铝合金组织与性能研究”的实验。首先,学生在研究生的指导下完成相关文献的查阅,通过查阅文献,拟定出实验目的。提高铝合金强度的方法很多,如添加合金元素、制定合理的热处理工艺、采用最佳的制备工艺等,本实验的实验目的即选取适当的方法以提高铝合金的强度。其次,学生在结合文献的基础上,根据实验室条件,选择适当的实验设备。如,我院实验室可选相应实验设备有:电阻熔炼炉、金相显微镜、硬度计、力学性能实验机、扫描电子显微镜等。学生可通过所选实验设备进行合金熔铸、合金热处理、力学性能分析、显微结构分析等实验。然后,学生结合文献在老师的指导下拟定切实可行的实验步骤。在研究生的参与下完成实验。在实验实施过程中,可以几个同学一起完成,这样又可培养学生的协作能力。 4.实验报告的撰写。目前,大多数学生在撰写专业实验报告时,仍按照大学物理实验报告的模式来撰写,包括实验题目、实验目的、实验器材、实验原理、实验步骤、实验数据处理以及问题的分析讨论几个主要部分。但综合型实验与设计型实验的实验报告要求按正规期刊上发表的小论文的格式进行撰写。这样有利于培养学生的逻辑思维、文字表达能力。较好的小论文还可以进行发表,以此来提高学生学习的兴趣、学习自信,及学院的教学影响力。 三、教学实验改革的预期效果 材料科学基础通常开设在第五学期,是我院材料类本科生接触的第一门专业基础课程,课时多,课程难度也比较大,其实验课主要围绕组织的金相分析为主,有一定的操作重复性,学生实验后往往记不住实验的内容,缺乏实验兴趣。经过实验教学改革,开设综合型实验及设计型实验后,在实验过程中,学生都是实验的主体,整个实验都是在实验室老师的指导下由学生独立完成,综合实验对培养学生主动学习、灵活运用所学理论知识及创新的能力,激发学生的学习热情,提高学生解决分析问题的能力,都具有一定的效果。 四、结束语 以上是本人在材料科学基础实验教学过程中,对实验教学改革的一些思索。实验环节是工科学生学习期间的重要环节,实验教学工作的好坏,直接影响到学生专业知识学习能力、实践动手能力及创新能力的培养,因此,实验教学的改革是一项势在必行的艰巨任务,如何开展材料科学基础实验的教学改革是值得进一步深思和探讨的。 材料科学论文:混合式教学模式在《微机在材料科学中的应用》课程中的探索应用 【摘要】针对《微机在材料科学中的应用》课程自身大量运用信息手段的特点,在布鲁姆教育目标分类理论指导下开展混合式教学模式的研究,以网络教学平台为主要技术手段的多种信息技术融入日常教学活动中,对课程内容进行梳理和整合,分配网络教学时间,为学生提供完善的课上授课和课下自主学习的要求和内容,从而规范教学行为,提高教学有效性。 【关键词】混合式教学模式 微机 材料科学 在高等教育信息化逐步深入的大背景下,混合式教学已经成为大家共同关注的问题。混合式教学是指综合运用不同的学习理论、不同的技术和手段以及不同的应用方式来实施教学的一种策略。当前主要是指面对面的课堂学习和在线学习这两种典型教学形式的有机融合。 在布鲁姆教育目标分类理论指导下开展混合式教学模式的研究,旨在推动教师熟悉面向知识分类和目标导向的教学方法,提高教学设计能力,将以网络教学平台为主要技术手段的多种信息技术融入日常教学活动中,从而规范教学行为,提高教学有效性。 《微机在材料科学中的应用》课程是针对目前国内高校材料科学与工程学院所涵盖各专业大学生开设的一门专业基础课程,是将先进的绘图工具、分析软件、办公软件应用在材料生产中对产品、原材料及中间产品进行分析、测定、绘制、表述的具体应用。该课程的知识与实践能力对材料制备中的配料、原料成分数据有重要的指导作用,对产品质量检测结果、材料性能分析等方面起着重要的支撑作用。学生毕业进入企业之后,正确、高效使用先进计算机软件来提高科研、生产能力,正确处理、分析数据的能力欠缺。 目前材料科学与工程学院以培养从事材料领域科学研究与教学、技术开发、工艺设计及经营管理等方面工作,基础厚、能力强、素质高、具有创新精神的应用型高级人才为目标。为了满足该专业培养目标,《微机在材料科学中的应用》课程在教学内容、实验项目应该进行改革与创新,为做好材料科学与工程学院各专业学生从学校到社会的良好衔接,培养学生实践动手能力,与企业实际需要对接,培养实践能力强的应用型技术人才奠定基础。 主要工作流程: 1.梳理知识点:打破章节界限,将逻辑相关的知识点进行整合,然后根据前序和后续课程的关系,明确学生要掌握的知识点。 2.确定网络学时:分清以教师讲授为主的知识点和以学生自主学习为主的知识点,并根据以学生自主学习为主的知识点的难易程度和数量设置网络学时。 3.编写教学目标:按照布鲁姆的教育目标分类学的要求,编写知识点的教学目标,明确知识的类别和认知过程要求。 4.编写测评方式:根据知识类别和认知过程要求,编写能够检验学生是否达到教学目标的测评方式。 5.拟定教学策略,编排教学活动:根据教学目标和测评方式,选择恰当的教学媒体,采用恰当的教学方法,拟定恰当的教学策略,其中重点突出基于网络的线上教学和课堂教学两种方式的融合,并编排课堂教学活动的流程。 6.形成完整的教学方案:以教学设计为基础,参照学校提供的教学方案模板,最后形成以知识点为基本单元的详细的教学方案。 结合本课程特点,本课题主要研究内容涉及课程教学内容设计、上机项目优化、授课模式的改革以及考核体系的改革。现有的教学模式不能充分适应该课程的特点,理论知识的储备比例偏高,在学生具备基本的计算机操作能力的前提下,应加大理论知识和动手能力的结合,增加上机操作环节的比例,提高学生本身实践能力。针对考核体系改革,试卷考核的方式及其不适用于该门课程的考核。造成学生死记硬背,知识运用能力差,与素质教育的宗旨相违背,并且不能合适的评价学生的真是水平和能力。因此应改革考核方式,主要体现在:考试形式多样化,考题设置应用化,成绩评定多元化。 其中,课程内容的优化,授课模式的改革作为建设的重点内容。根据学生就业企业的需要以及进一步研究所需要的专业技能需求,调整和更新本课程的课程内容和授课模式是本研究要解决的关键问题,主要涉及两方面的内容:一是企业实际需要就业学生具备什么计算机在材料加工、分析、测试方面的素质和技能,二是如何处理好基础理论讲授与实际应用的关系,要求在保障学生掌握基本原理和实验操作技能的基础上,增加对实际问题分析、处理、总结、反馈、改进的技能培养。 针对《微机在材料科学中的应用》课程自身大量运用信息手段的特点,通过混合式教学模式的建设,对课程内容进行梳理和整合,分配网络教学时间,为学生提供完善的课上授课和课下自主学习的要求和内容,提高教学效率和教学成果,着重培养学生综合运用各种分析绘图软件解决在研究、生产过程中遇到的实际问题的能力。在建立和完善能够提高材料科学与工程学院各专业本科生《微机在材料科学中的应用》教学内容和实验体系的同时,可以使该课程内容和实验项目更贴近于工科学生工作后的实际需要,为探索如何提高材料专业本科生应用先进计算机软件解决实用问题的能力提供有益的思路。为培养能够适应现代社会经济需要的高级工程技术人才、现代化的工程师进行有益的探索。为促进我国高等工程教育改革,培养高层次工程技术人才做出贡献。 材料科学论文:材料科学与工程专业协同创新实践的探索与效果 摘要:本文对材料科学于工程专业工程实践进行分析,通过促进校企共建科学研究平台、提升科学研究水平、强化教师工程实践教学水平、革新创新人才培养模式和提高人才培养质量等方面加强专业工程实践能力的探索,大大强化了材料科学与工程专业工程实践能力的教育教学效果。 关键词:协同创新;材料科学与工程;工程实践在 引言 实践教学是人才培养过程中的重要环节,在培养学生的动手能力、实践能力和综合素质方面发挥着重要的作用。实践教学对于材料科学与工程专业创新型人才的培养尤为重要,而实践教学体系是提高实践教学质量的重要保障,改革和完善工程类实践教学体系是我国高等工程教育面临的重要问题之一。 一、科学发展观是协同创新的理论指导 科学发展观从以人为本、全面整体、密切合作等方面,体现了协同、和谐、创新的思维特点;科学发展观从建设创新型国家的战略高度,要求我们在积极提升原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新能力的同时,提出了积极推动协同创新的重要思想。因此,科学发展观是协同创新的重要指导理论。 二、协同创新是地方高校发展的重要机遇 协同创新战略,既要研究和解决科技尖端领域前沿性问题,也要研究国家和地方急需的战略性问题,涉及国计民生和地方经济发展的重大公益性问题。服务地方经济发展是协同创新的必然要求,也是地方高等院校的地域优势所在。进入本世纪以来,国家和区域科技创新活动进入难得的历史机遇期,科技创新的竞争态势出现了新格局,地方高校面临着新的机遇和挑战。其挑战主要表现在科技资源配置方面,高端人才和项目资助越来越趋向重点高等院校集中且集中度不断升级。另外,在科技创新重大成果方面,竞争更加激烈。由于企业作为创新主体的迅速崛起,高校的传统优势出现衰减迹象,越来越多的高校以参与者、合作方出现。地方高校要在日趋激烈的科技竞争中争得一席之地,就要敢于竞争和创新,同时也要善于协同合作。 另一方面,协同创新有利于重点突破制约创新能力提升的内在机制障碍,打破高校与其他创新主体间的体制壁垒,实现多方共赢,最终提升高等教育质量。地方高校应紧紧抓住教育部实施高等学校创新能力提升计划的契机,加快融入形式多样的协同创新联合体中,以构建“协同创新中心”这个载体作为推动地方高校发展的新机遇。 三、协同创新是材料科学与工程学科发展的必然需要 材料被公认为人类社会进步的里程碑。虽然材料是一个早已存在的概念,但材料科学的提出只是20世纪60年代初的事情。1957年前苏联人造卫星首先上天,美国认为自己落后的主要原因是先进材料落后,于是在一些大学(如麻省理工学院、康奈尔大学、宾夕法尼亚州立大学等)相继成立材料研究中心和材料研究实验室。采用先进的科学理论和实验方法对材料进行深入的研究并取得重要成果。从此,材料科学这个名词开始流行。 材料科学的形成实际上是多学科科学技术协同发展的结果。在材料科学形成之前,固体物理、无机化学、有机化学、物理化学等学科的发展推动了对物质本质的了解。冶金学、陶瓷学、金属学、高分子科学的发展对材料制备、结构、性能及其相互关系的研究大大加强,各种先进分析测试手段的出现为材料科学的形成打下坚实的基础。材料科学具有多学科交叉的重要属性,它是物理学、化学、冶金学、陶瓷、高分子化学及计算科学相互融合与交叉的结果。材料学与实际应用结合非常密切,发展材料科学的目的在于开发新材料,提高材料的性能和质量,合理使用材料,同时降低材料成本和减少污染。材料的不同应用领域又牵涉到不同学科的知识;材料科学是一个正在发展中的科学,不像物理学、化学等已经有一个很成熟的体系,材料科学将随着各有关科学的发展而得到完善。 四、通过协同创新提高工程实践能力的路径和效果 1、促进校企科学研究水平提升 作为一所地方高校,教师的科研活动受到实验室条件、仪器设备、研究经费和研究人员等多方面的制约,原创性、高层次的项目难以立项。为了完成学校对科研经费任务的考核,教师们主动到企业联系横向课题。材料与化工学院也有目的的组织教师到企业进行产学研合作、培育科研团队。通过产学研合作,以企业为主体,以市场为导向,教师有了科研项目、经费,研究的课题解决了企业的实际问题,双方受益形成了良性循环,不断扩大了双方合作的空间。 协同创新中心把企业同高校、研究机构结合起来,实现了单个主体所无法实现的组织目标和结果,类似于复合材料因为基体材料和增强材料的协同作用,使得复合材料的某些性能既优于其基体材料,又优于增强材料。企业同高校、研究机构协同创新的效率远远高于企业独立创新和模仿创新的效率,尤其是通过协同创新中心建设的实施,协同创新联盟各方都感受到了实实在在的受益,效果显著。协同的本质是复杂系统中各子系统相互协同和作用,以实现单个主体所无法实现的组织目标和结果。如2011年由中原工学院提出,把与郑州华晶、郑州三磨所三方合作多年的“触媒法合成高品级金刚石关键设备与成套工艺技术开发”项目,联合申报国家科技进步奖,最后该成果获得了国家科技进步二等奖,对提升学校美誉度和企业创新能力及声誉具有重要影响。 2、促进教师工程实践教学水平提高 在协同创新中心,学校与研究所、企业各方可以实现有条件的互相兼职和聘任。材料与化工学院根据政策,通过“博士服务团”、“企业博士后科研工作站”、“科技特派员”等多种形式选送教师到企业挂职锻炼。如材料与化工学院一教授通过与许昌恒源公司的合作,作为带头人建设了“基于发制品用途的化学纤维绿色工艺技术研究”河南省创新型科技团队。现在材料与化工学院大部分教师都有了在企业工作或兼职科研工作的亲身经历,学生感受到教师的授课不再空洞乏味,而是非常实际和富有兴趣,对提高材料科学与工程专业学生的工程实践教育教学质量具有较大影响。 3、促进创新人才培养模式优化 “协同创新”已经成为学校人才培养活动中的重要理念,并在教育实践中形成了一系列富有成效的人才培养模式。[4,5]通过协同创新使原本各单位独立的资源变成了创新联盟内共享的资源,一些潜在的能量得到了充分释放。形成的新机制和新体制为协同创新各方激发了无限生机与活力,对人才培养模式的影响尤其深刻。协同创新实施之前,按照传统的人才培养模式,理论教学和实验教学都在学校内进行,全部由高校教师授课,教学效果不理想,学生普遍感到枯燥乏味、不感兴趣;而需要到企业进行的认识实习、生产实习和毕业实习等实践教学环节,由于资金投入不足和企业不愿意接待等诸多难题,实习质量大打折扣,学生的实习环节基本上变成了“参观”,走马观花下来,学生受益很少。协同创新实施以后,学生可以根据个人爱好加入不同的科研兴趣小组和导师制教学团队,学生到企业“出入自由”,在科研中遇到的实际问题,可以及时在企业联络员的帮助和许可下到现场获得第一手资料与信息,随着参与时间的延长,学生很容易亲自动手进行操作。在课堂教学环节,聘任了企业技术人员和高层管理人员为学校兼职教授,可以给学生进行生动的具有丰富实践经验的教学,学生的兴趣明显提高,也收到了良好的教学效果。 4、促进学生工程实践能力提高 通过协同创新工作的不断深入,科研促进教学的效果极其明显。教师联合企业进行科学研究,把获得的成果有针对性的在教学过程中传授给学生,这种知识的传授不仅可以在理论课堂上进行,也可在科研兴趣小组的科研活动中进行;而同时学生在该科研创新活动中会发现很多问题,提出的问题也可反馈给教师。这种知识传授和学习的过程是一个双向激励的过程,双方通过互相影响和碰撞,教学效果和质量在潜移默化中快速提高。 学生在协同创新中心联盟单位内共享资源,教育活动的空间和时间都被扩大,在参与科研和实习创新活动中,不仅可以使用实验室、仪器和设备等硬件资源,同时还得到了研究所和企业技术人员及一线工人的亲身教育,对社会及企业对人才的真实需求有了实在的认识和了解,对学习目的和就业导向有了明确的方向。在研究生教育和本科生毕业论文环节聘任研究所和企业技术人员为指导教师或合作导师已成为常态。 在参与科研活动时,学生能亲临企业参与生产一线的科研课题,通过解决实际问题和获得一定的薪酬,不仅提高了兴趣,感受到了成功的快乐,还能在自己实实在在的科研活动中提高工程实践能力。通过接触和工作实践,学生毕业后能快速适应工作岗位,强化的工程实践能力将会在新的工作岗位上充分显现其效果,协同创新中心联盟企业对此也非常认可。 结束语 科学发展观是协同创新的理论指导,协同创新是地方高校提高人才培养质量、服务区域经济社会发展的有效手段,也是科学发展观的重要体现。在科学发展观指导下与相关科研院所、企事业单位开展协同创新,是地方高校学科建设和发展的必然要求。 材料科学论文:结合学校特色,提升材料科学与工程专业的培养水平 摘 要 对材料科学与工程专业的培养水平进行提升,主要通过人才培养模式的创新、专业培养方案的修订、教学团队建设、课程及教学内容的优化、提高学生实践能力,拓宽实践平台等各项措施,突出学校特色的基础上,满足“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的人才培养目标,体现素质、能力和知识结构协调发展的原则,从而培养出社会需要的、认同的材料类人才。 关键词 材料科学与工程专业 提升 策略 0 引言 材料科学与工程是21世纪国家重点发展领域。材料科学与工程专业属于一级学科,涵盖了金属材料工程、冶金工程、无机非金属材料工程、高分子材料工程、材料物理和材料化学等二级学科专业,目前,我国大部分理工科高校都设有材料类学科,各学校的定位和特色也有所区别。 重庆交通大学材料科学与工程专业始于上世纪50年代的建材教研室,2000年成立了以公路工程材料应用为特色的材料科学与工程专业,同年获得材料学专业硕士学位授权资格。材料科学与工程专业自2001年招生,立足学校在交通土建方面的行业优势,结合土木工程专业培养满足交通建设需要的材料专业技术人才,通过吸收兄弟院校的办学经验,遵循“厚基础、宽专业、强能力、高素质”的原则,强化基础理论,不断优化组合土木相关课程;加强基本实验技能和实践环节训练提高学生的实践能力。为进一步理清专业建设思路、明确专业建设目标、明晰专业建设方向,立足长远,拟定切实可行的具体措施,扎实推进专业内涵建设,完善专业人才培养体系,规范教学过程,切实增强专业的办学水平、社会适应度和社会声誉,从2011年开始进行专业提升计划的实施,目前正按计划、有步骤地逐步实现。 1 明确专业定位,凝练专业特色 重庆交通大学材料科学与工程专业依托我校在交通土木行业的优势,与交通土建材料的研究、开发和应用方面的学科交叉,以无机非金属材料、有机高分子材料为基础,向相关功能材料领域拓展,教学与科研并举,立足重庆,面向西南,走向全国,建设市内绝对领先,在国内有一定影响的教学研究型材料科学与工程专业,为交通土建行业培养高层次的人才,提供高水平的科技服务。本专业经过几年的办学实践,已经形成了以土木工程材料、复合材料为特色的专业,构建了科学合理、特色鲜明的人才培养方案、课程结构体系及实践教学体系,并建立了较为完善的本科教学质量监控及质量保障体系,且运行良好,保证了教学质量,目前,已为国家特别是西部地区培养了大批优秀交通建设材料科技人才。 2 材料科学与工程专业培养水平的提升策略 2.1 人才培养模式的创新 继续发挥学校特色优势,在材料科学与工程专业现有的人才培养模式基础上,改革单一化的人才培养模式,突出学生个性发展的同时,探索具有交通特色的材料科学人才培养模式。 (1)加强学科专业调研,深入把握重庆市、西部地区及全国经济结构调整、人才市场需求和国际竞争能力的需要,结合我校由教学型向教学研究型过渡的特点,进一步明确材料科学与工程专业建设和结构调整的方向,突显办学特色。 (2)以材料科学与工程专业班级为依托,调整和完善人才培养方案、课程体系、实践教学体系等,不断完善具有交通特色的材料科学创新型人才培养方案。 (3)以全面性、开放性、主体性、实践性、差异性为培养方法,实现个体创新能力的挖掘和培养。主要体现在以下几个方面:①建立以本科生导师制为优秀的全过程引导的培养模式。从入学起,就建立专业老师、辅导员联系、沟通的制度,加强学生的人生目标规划,加强对学生的指导,根据每个学生的自身特点提出阶段性的发展计划,帮助学生形成优良的计划能力和实现目标的执行能力。②在兼顾共性和个性的基础上,制定个性化培养方案。根据每个学生的特点来制定学习方案,充分发挥学生的个人特长,最大程度地挖掘每个学生的潜力。③针对现代研究型人才素质培养特点,鼓励本科生参与指导教师的科研项目研究,重在研究意识、过程与方法,学习与研究相互促进,实现个体创新能力的挖掘和培养。 2.2 培养方案修订 按照学校材料科学与工程专业人才培养目标和规格的要求,并针对我国、尤其西部地区公路工程材料人才培养方面的专业几乎为空白,进一步开展学科多层次、多尺度交叉,构建适合交通行业的高素质人才培养方案和培养模式,实现教学与科研相结合、科学与工程相促进,深化专业内涵,进一步完善以公路工程材料应用为特色的人才培养方案,同时考虑培养方案能够适应社会需求的动态变化。突出本专业的特色,按照“以科研促教学,以实践促创新,以特色促发展”的思路,培养大批在工程材料领域内的高层次、高质量、高能力的创新性复合人才。具体措施是:(1)在已重点调研国内高校办学情况的基础上,对材料科学与工程专业人才培养方案进行修改和调整,将力求与社会对材料学科人才的需求相统一,并与对应的行业单位、 企业开展对话,进一步分析并把握未来的市场需求;(2)注重专业间的协调与发展,完善课程体系,优化理论教学与实际教学环节体系及比例,扩大选修课程设置,增加实践环节,既满足人才全面发展的共性要求,又顾及学生的个性需要。(3)在材料科学与工程专业人才培养方案中将继续体现边缘学科的交叉和前沿学科的发展,并将进一步丰富其内容,及时将本专业科研成果作为专题进行讲座,以开拓学生的视野。 2.3 课程及教学内容优化 材料科学与工程专业的课程设置不但要符合专业规范,还必须突出交通行业的特色,并随着社会和专业不断发展的需求而进行必要的调整,做到需求为首,与时俱进。材料科学与工程专业的课程建设主要考虑了以下几个方面:(1)以工程材料应用特色为主线,加强工程实践能力为优秀来构建本专业的优秀课程、特色课程;(2)对原有课程设置加以调整,优化优秀、特色课程的知识结构体系。例如,近年来本专业先后对建材实验与检测技术基础、胶凝材料学、混凝土学、沥青与沥青混合料等主干课程进行优化和教学内容的改革,取得了明显效果;(3)加强重点课程和精品课程的建设,加强课程整合,更新教学内容、不断改革教学方法和教学手段;(4)在课程教材的建设上,坚持编、选并重的原则,选用质量上乘、科学适用的优秀教材,同时也进一步加强自编教材的编写水平和出版工作;(5)利用现有试验条件,为专业课程服务,促进本科教学质量的提高。 2.4 教学团队建设 根据材料科学与工程专业特色方向所建设的目标,重点建设宽容、和谐的教学团队,培养教学团队的优秀竞争力,激发团队的凝聚力。积极展示团队学术成果,加强对团队及团队带头人的宣传,从而培养一个优秀的教学团队。目前具体采取的主要措施有: (1)重视教学队伍“双师”结构建设,利用学校的优惠政策引进高层次的人才,有效吸引骨干教师积极参与专业建设和人才培养,采取多种措施鼓励本校青年老师脱产攻读博士学位,安排出国或在国内名牌大学访学、进修,鼓励教师参加校内外多种形式的学术交流活动,并发挥每个团队成员的特长,实现每个人都是所学专业领域的专家,教学和科研都很出色,锻炼和培养一个高水平的教师团队。 (2)在教育教学研究方面,本专业全体教师积极开展课程建设、教材建设、多媒体课件建设等;编写先进、适用的高教特色教材;积极开展教学标准、课程体系、教学内容、课件、案例、实训实习项目、教学指导等教学资源的建设,同时,促进与外校各专业合作、同校各系、教研室的合作交流,进行跨学科、跨院系、跨专业的教学改革尝试,从而提高人才的培养质量,也为形成教师的教学合作机制和协作氛围起到积极推动的作用。 (3)扩大和吸引材料专业领域的一线人员到校,通过讲学、做报告、开设短期课程等形式,形成专兼结合的高水平教师队伍,并进一步建立与企业进行更深层次的资源共享与人员交流的机制。 2.5 提高实践能力,拓宽实践平台 实践教学是通过调查、实验、实习实训、课外实践活动、科研训练、毕业论文等方式培养学生的实践动手能力,实践教学是理论教学的巩固与升华。目前,实践教学环节主要是实验环节和实习环节。实验环节要增加综合型和设计型实验内容,增加实验设备和学生实验时间。实习环节要扩大实习单位的数量,到设备先进和与教学内容相关的企业去,并联系企业的生产和课堂学习内容,制定合适的实习题目,让学生带着问题去学习,观察或解决问题。通过强化理论和实践两个课堂互动的方式,来提高学生的动手实践能力,同时,从解决社会或企业实际问题入手,以提高综合训练的实践效果出发,做好综合设计(论文)工作的选题和过程管理,使毕业设计环节理论联系实际,真正做到“真题真做”。 3 结论 目前,材料科学与工程已呈现出与多学科相互渗透、交叉综合的发展趋势。单一的行业工程师人才已经满足不了人才市场对材料类专业人才的要求,材料科学与工程人才的培养,应结合实际办学条件,在突出学校特色的同时,还必须要满足“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的人才培养目标,培养出社会需要的、认同的材料人才,这是材料科学与工程专业建设的重任,也是材料科学与工程专业提升的最终目的。 重庆交通大学教育教学改革研究基金资助项目(1203005)
大学统计论文:大学统计学教学分析论文 摘要:统计学被列为财经类专业本专科专业的必修优秀课程之一。其教学面临诸多挑战,应当顺应统计学教学的发展趋势,将统计学和计算机技术有机地结合起来,运用EXCEL的有关功能对教学内容、教学方法、考试方法进行改革。 关键词:统计学;教学模式;EXCEL 进入21世纪,随着我国市场化步伐的加快,社会对新知识的需求日益增加,无论是国民经济管理,还是公司企业乃至个人的经营、投资决策,都越来越依赖于数量分析,依赖于统计方法,统计方法已成为管理、经贸、金融等许多学科领域科学研究的重要方法。教育部也将《统计学》课程列为财经类专业本、专科专业的优秀必修课程之一。力图通过《统计学》的学习,使学生掌握探索各学科内在的数量规律性,并用这种规律性的解释来研究各学科内在的规律。同时,由于统计学所倡导的尊重客观实事,通过调查研究用实事说话,这也有利于培养学生的实事求是的学习、工作和科学研究精神。 一、《统计学》课程教学面临的挑战 1、内容日益丰富。长期以来,在我国存在两门相互独立的统计学——数理统计学和社会经济统计学,分别隶属于数学学科和经济学学科。20世纪80年代以来,建立包括数理统计学和社会经济统计学在内的大统计学,逐步成为我国统计学界的共识。1992年11月,国家技术监督局正式批准统计学上升为一级学科。国家颁布的学科分类标准已将统计学单列为一级学科。随着大统计学思想的建立和统计学在实质学科中的应用的需要,大多数学校和老师在财经类专业的本、专科专业《统计学》教学过程中,除了保留社会经济统计学原理中仍有现实意义的内容,如统计学的研究对象方法、统计的基本概念、统计数据的搜集整理、平均及变异指标、总量指标、相对指标、抽样调查、时间序列、统计指数等;同时也系统的充实了统计推断的内容,如:统计数据的分布特征、假设检验、方差分析、相关与回归分析、统计决策等。这一变化使得《统计学》的内容更适合相关实质学科的发展需要。 2、学生的学习难度加大。首先、结合《统计学》的课程特点——概念多而且概念之间的关系十分复杂、公式多且计算有一定难度等。如果学生不做必要的课外阅读、练习和实践活动,是很难理解和掌握的。对于财经类专业的本、专科专业的学生来说,本身的专业课学习负担已不轻。其次、对于财经类专业的本、专科专业的学生来说,由于其本专业的课程体系要求,使得学生的数学或者数理统计的基础不是特别好,对于专科学生来说更不用说,推断统计将是他们学习的困难。再说,《统计学》作为专业基础课,一般安排在一年级或二年级第一学期,在这个学习时段也是大多数专科生和本科生忙于计算机课程和英语课程的考证时段。如果以牺牲授课内容和降低要求来减轻学生的学习负担,显然有悖于《统计学》课程的教学和相关专业的发展要求。所有这一切对于学生学好这一课程面临的困难可想而知。 3、教师的教学难度加大。授课内容越来越丰富;课程难度太大可能导致学生兴趣下降;在倡导学生自主性学习的背景下,授课时数大为减少(一般安排一个学期共17~19教学周,每周2~3课时);高等教育扩招后,由于师资力量一时没有跟上,大多数学校,授课班级学生人数越来越多,一个教师跨越不同专业授课不再新鲜。这要求授课教师必须深刻领会授课内容的优秀和相互关系,学会控制和驾驭课堂教学,学会激发学生的兴趣,注重统计学在不同专业领域的具体应用等等。作为这门学科的授课教师特别需要认真考虑该怎么办? 二、《统计学》教学的发展趋势分析 1、统计学从数学技巧转向数据分析的训练。在计算机及计算机网络非常普及的今天,统计计算技术不再是统计学教学的重点了。统计思想、统计应用才应该是重点。现代统计方法的实际应用离不开现代信息处理技术。统计软件的使用,不仅使统计数据的计算和显示变得简单、准确,而且使统计教学由繁琐抽象变得简单轻松、由枯燥乏味变得趣味盎然。所以,在统计教学过程中,大量的内容只需要给学生讲清楚统计基本思想、计算的原理和正确应用的条件、正确解读计算的结果,而对大量复杂具体的计算可以交给计算机去完成。 比如方差分析,手工计算量非常大,没有计算机软件的支撑,是很难教学实际问题分析的。现在我们只要讲清楚方差分析要做什么,为什么方差分析要解决的中心问题是判断有无条件误差,而原假设又是K种不同水平下总体的理论均值是否相等,检验结果表示什么等就可以了,大计算量的工作让计算机去完成。 2、通过统计实践学习统计。也就是以学生为中心,通过课堂现场教学、引导学生先读后写再议、模拟实验、利用课余时间完成项目、利用假期时间,通过参加学校组织的某些团队、小组或自己组织去开展一些与专业有关的活动,如社会调查、专题研究、提供咨询、参与企业管理等方法。全方位地激发学生的学习兴趣、培养学生的专业能力、方法能力和社会能力。 比如依同学们在设计调查问卷和调查方案的基础上,让他们组成若干调查小组(如以寝室为单位),在校园内真正进行一次统计调查活动,从具体调查对象和单位的确定,样本的抽取(不一定要很大),问卷的发放、回收与审核,数据输入与资料整理,估计与分析,一直到调查报告的编写,调查总结或体会的形成,全部由同学自己来完成。这样,同学们就亲身参与了统计调查、统计整理和统计分析(含统计推断)的整个过程,效果很好。 三、基于EXCEL的《统计学》教学设想 如何从烦琐的数理统计技巧转向数据处理的训练,同时还要使学生容易掌握并有机会辅之于实践。教师的导向是第一位的,要求必须选择容易获得而且普及性比较强的统计分析软件,并在课堂教学和引导学生实践中广泛采用。 (一)微软公司开发的EXCEL软件无疑是我们最好的选择 专业的统计分析软件SPSS、SAS、BMDP、SYSTAT其功能固然强大,统计分析的专业性、权威性不可否认,但是对于没有开设统计学专业的院校这些软件并不常用,如果学生要进行自主性学习也比较难以找到相应的工具,此外专业统计分析软件的英文操作界面,也让中国人用起来不是很顺手。微软公司开发的EXCEL软件作为一款优秀的表格软件,其提供的统计分析功能虽然比不上专业统计软件,但它比专业统计软件易学易用,便于掌握。在Windows操作系统极为流行的今天,EXCEL也是随处可见。对于《统计学》这门课程而言,利用EXCEL提供的统计函数和分析工具,结合电子表格技术,已能满足统计方面的要求。 (二)基于EXCEL的《统计学》教学设想 1、在教学内容上,依据EXCEL的函数功能、电子表格功能、数据分析功能,结合统计学原理的基本理论和方法,整合教学内容。比如传统的统计学原理教学过程中,对统计数据的搜集主要强调统计报表制度,在EXCEL环境应该更注重抽样推断,EXCEL提供的随机抽样工具使得抽样调查不再是十分复杂的技术,统计图也可以被广泛运用于对数据的描述;再比如现有统计学教材很多都讲根据整理的数据计算平均数时,都用加权平均的方法,当用组距式变量数列计算平均数时,用组中值作为各组的代表值进行计算。我们知道,组中值作为各组的代表值是假定各组变量值在组内是均匀分布的,如果实际数据与这一假定相吻合,计算结果比较准确,否则误差比较大。事实上实际数据往往就不是均匀分布的,因此用组中值计算的平均数都是近似的,而且相同资料编制的不同变量数列计算的平均数还不相等。其实为了编制变量数列,我们必须输入原始数据,EXCEL的有关程序可以得到准确平均数,哪里还有必要按加权算术平均的方法计算近似的平均数呢?那么有没有必要编制变量数列、特别是组距式变量数列呢?有没有必要按加权的方法计算平均数呢?我们认为有必要,但是组距式变量数列的主要功能不再是提供计算资料了,而是用于表现资料的分布状况和进行分析用;加权平均方法主要是介绍和要求学生掌握加权平均的思想,用于综合评价分析中。 2、案例教学成为《统计学》课程的重要内容。案例教学法不仅可以将理论与实际紧密联系起来,使学生在课堂上就能接触到大量的实际问题,而且对提高学生综合分析和解决实际问题的能力大有帮助。结合学生所学专业精选案例教学,比如对于金融专业的学生可以设计用几何平均数计算投资的平均收益率、运用标志变异指标考察投资组合的风险大小等。对于经管专业的学生,精选抽样推断、假设检验、方差分析对于控制产品质量,经营决策等方面的案例,深入浅出地介绍这些方法的基本思想、并用EXCEL进行分析。既激发了学生的兴趣、扩大了学生的视野,也使统计学的课堂不再是教师一块黑板、一支粉笔、一本教材、一张嘴巴就能将一门专业课程从头讲到尾。 3、改革考试方式和内容,合理评定学生成绩。考试是教学过程中的一个重要环节,是检验学生学习情况,评估教学质量的手段。对于《统计学原理》的考试,多年以来一直沿用闭卷笔试的方式。这种考试方式对于保证教学质量,维持正常的教学秩序起到了一定的作用,但也存在着缺陷,离考试内容和方式应更加适应素质教育,特别是应有利于学生的创造能力的培养之目的相差较远。在过去的《统计学》教学中,基本运算能力被认为是首要的培养目标,教科书中的各种例题主要是向学生展示如何运用公式进行计算,各类辅导书中充斥着五花八门的计算技巧。从而导致了学生在学习《统计学》课程的过程中,为应付考试搞题海战术,把精力过多的花在了概念、公式的死记硬背上。这与财经类专业培养新世纪高素质的经济管理人才是格格不入的。为此,需要对《统计学》考试进行了改革,主要包括两个方面:一是考试内容与要求不仅体现出《统计学》的基本知识和基本运算以及推理能力,还注重了学生各种能力的考查,尤其是创新能力。二是考试模式不具一格,除了普遍采用的闭卷考试外,还在教学中用讨论、答辩和小论文的方式进行考核,采取灵活多样的考试组织形式。学生成绩的测评根据学生参与教学活动的程度、学习过程中提交的读书报告、上机操作和卷面考试成绩等综合评定。这样,可以引导学生在学好基础知识的基础上,注重技能训练与能力培养。 大学统计论文:基于引文与论文著者统计的《北京林业大学学报(自然科学版)》分析 摘 要:文章运用文献计量学和NE统计功能,以2010、2011、2012年三年的《北京林业大学学报(自然科学版)》为样本,选取载文量、引文量、合著率、基金论文比等指标对《北京林业大学学报(自然科学版)》进行引文与论文著者的统计与分析,得出《北京林业大学学报(自然科学版)》篇均引文率高、合著率高、基金论文比高,具有高水平与广泛影响力,说明该期刊论文学术水平高,科研实力强。但也存在一定问题,编辑部在今后应加快审稿速度,缩短DPA,审稿中应该加强对参考文献的审核,注重文献的科学性、及时性、权威性等,以提高学报论文质量和影响力,把进入国际知名数据库作为目标。 关键词:北京林业大学学报 引文 合著 基金论文 《北京林业大学学报》(原名《北京林学院学报》)创刊于1979年,由教育部主管、北京林业大学主办,国内外公开发行的多学科、综合性学术刊物。设有林学、生物学、园艺学、食品科学与工程林业工程、环境科学与工程、综合评述、研究简报等栏目。《北京林业大学学报(自然科学版)》为中文优秀科技期刊、中国自然科学优秀期刊、科技部“中国科技论文统计源期刊”,连续收录《北京林业大学学报》的著名检索期刊和数据库有:美国《化学文摘》(CA)、俄罗斯《文摘杂志》(AJ)、英国“国际农业与生物科学研究中心”数据库(CABI)、英国《动物学记录》(ZR)、中国科技论文引文数据库(CSTPCD)、中国科学引文数据库、《中国生物学文摘》、中国林业科技文献数据库等。 作为双月刊,《北京林业大学学报(自然科学版)》创刊至今已经出版35卷,本文以2010―2012三年内出版的18期《北京林业大学学报(自然科学版)》作为统计与分析样本,运用文献计量的方法和NE统计功能,对《北京林业大学学报(自然科学版)》的载文、作者和引文进行统计分析。 一、统计对象和方法 本文以清华同方的《中文学术期刊及学位论文全文数据库》(2010―2012年)为主要数据源,结合现有馆藏期刊,共计分析载文540篇(不包括各年的增刊)。运用文献计量学的原理方法与NE统计分析功能,对所得数据进行了分析和处理。 二、载文情况分析 期刊论文是学术研究成果的一种重要表现形式,论文数量的多少也是衡量学术界某一领域发展状况的重要指标之一。依据《中国学术期刊影响因子年报指标体系》,载文量为期刊在指定时间范围内刊载的各种文体形式文献的总数,等于可被引文献量与不计被引文献量之和,本文只统计可被引文献量。由表1可见,2010―2012年《北京林业大学学报(自然科学版)》共出版18期,载文540篇,每期平均载文29.94篇,篇均页数为5.74(页/篇),统计发现,虽然每年的载文量有所下降,从2010年的35.83篇下降到2012年的26.5篇,但仍比我国主要中文科技期刊载文量的平均值13.5篇高16.44篇,而且篇均页数从2010年的5.61(页/篇)上升到2012年的5.86(页/篇),说明其稿件质量愈来愈高,研究愈来愈精细,为林学、园艺学、林业工程、生物学研究人员提供了展示自己的研究成果及进行学术交流的舞台。 三、引文统计分析 引文量为期刊在某一给定时间内所引用参考文献的数量,一定程度上反映了作者利用文献和吸收情报信息的能力,标志着科学的发展及其发展走向。引文是一篇科学论文结构的重要组成部分,它既能表明论文的科学依据和历史背景,又能显示一个学科的发展历程以及多个学科之间在内容上的联系与区别;另外,引文也能表明作者对前人劳动成果的尊重以及在前人的研究成果之上的提高、发展与创新。由此可见,引文是衡量学术期刊信息吸收能力和相互渗透能力的重要指标。表2显示《北京林业大学学报(自然科学版)》近3年来的540篇论文,不但引文率为100%,而且引文量不断增加,篇均引文率也保持上升的趋势,2012年篇均引文量达到22.72条,且其中的英文文献所占的比重也在不断增大,平均英文文献引用率也达到44.8%,说明作者积极了解国际学术进展,英文文献受到重视程度的不断增加;其他语种文献有减少的趋势,三年总共为21条,且均为日语文献。其中,历年的的篇均引文数都达到了20篇以上,与国外科技人员的篇均引文数平均水平高出很多。说明《北京林业大学学报》论文作者对各种文献的重视和利用以及吸收信息、获取情报的能力超前,大力借鉴国内外学术研究方法、研究技术和研究成果,对提高我国学术论文水平和期刊出版|量都具有重大意义。 四、合著分析 合著度是指某一时期内刊物载文的篇均著者数,合著率是一本期刊统计期内合著论文占刊载论文总量的比率,即非独立著者文献量与总文献量的比值。这两项指标是评价期刊论文合作程度的重要指标。由于论文合著度和合著率可以从一个侧面反映学术研究合作紧密程度和团队精神,因此,在现代科学文献统计中,论文合著数和合著率作为评价某一学科领域学术研究合作程度一项重要指标的指向是学术论文研究的深度和广度。 表3显示《北京林业大学学报(自然科学版)》合作度居高,平均合著者为4~5人,而且合作度逐年增高,从2010年的4.23上升到2012年的4.45,同样合作率也从2010年的98.61%上升到2012年的98.74%。依据相关研究的结果,2007年,《北京大学学报(自然科学版)》的合著率为96.38%,《南开大学学报(自然科学版)》为88.98%,《东南大学学报(自然科学版)》为99.11%,由此可见,《北京林业大学学报(自然科学版)》的合著率与之相比,还处于比较高的水平,应该继续保持课题组与研究团队的合作,提高论文的学术水平与研究质量。 五、基金论文比分析 基金论文比是一本期刊统计期内各类基金资助的论文占全部论文的比例。基金项目的著录是学术论文的一个重要组成部分,也是评价高校期刊学术水平的重要指标之一。既可以反映该项目的资金投入力度,也可以从一个侧面反映出该课题在相关领域的学术、经济或社会价值。因此,在各项期刊评价指标中,基金论文比有时还会比影响因子更能代表学术期刊的学术质量。 《北京林业大学学报(自然科学版)》的资助基金部级的主要有国家自然科学基金、“十一五”国家科技支撑计划项目、973国家重点基础研究发展项目、863国家高技术研究发展计划项目,省部级基金有科技部林业公益性行业科研项目、中国林业科学院林业研究所重点项目、中国科学院知识创新工程重要方向性项目、国家林业局重点项目等,专项基金主要有国家林业局林业公益性科研专项、林业公益性行业科研专项、中央高校基本科研业务费专项基金项目等,市级基金主要有各级地方市级基金如北京市科委重大项目等,校级基金主要有各学校的学术科研基金,如北京林业大学青年教师创新计划基金、宁夏大学自然科学基金项目等。 从表4可以看出,《北京林业大学学报(自然科学版)》2010―2012年间基金支持率均达到100%,而且每篇论文的基金支持在2个左右。各年的部级基金支持个数,均大于其他级别的基金支持个数,篇均部级基金支持比例稳定在80%左右。2010年基金总个数达427个,篇均基金个数为1.98个,2011年篇均基金个数虽有降低,但2012年有回升到1.96个。充分表明,《北京林业大学学报(自然科学版)》论文受各项基金支持率高,为一些重大项目、重点项目的成功提供了资金保障的同时,也为研究人员提供了良好的科研条件,使得基金项目论文的学术水平一般都比较高。 六、结论与建议 2010―2012年的统计数据显示,三年来载文数有所下降,主要是因为刊载的论著型论文比例增多,篇幅增长,这也是学报学科发展的反映;三年年均合著率为98.71%,篇均引文率为100%,篇均引文条数为21.51篇,说明作者更注重团队合作、吸收和借鉴国内外先进的研究成果,以提高论文的学术水平;论文基金支持率为192.4%,其中部级和省部级基金比例居高,说明学报论文的学术水平高、科研实力强。 但也存在一定问题,编辑部在今后应该:(1)加强对作者的培养,使投来的稿件和退修的稿件力求规范化、标准化,以节约审稿时间。(2)加快审稿速度,加大退稿率,缩短DPA,争取更多作者的高质量、高影响力论文。(3)审稿中应该加强对参考文献的审核,注重文献的科学性、及时性、权威性等,以提高学报论文质量和影响力。(4)作为反映当前中国林业学科发展的代表性刊物,学报也应把加入国际知名数据库作为发展目标,不断提升国际影响力。 (作者简介:作者简介:王昕(1976―),女,河北遵化人,北京林业大学图书馆馆员,硕士,主要研究方向图书资源建设。) 大学统计论文:2007―北华大学高等教育领域发表高被引论文的统计分析 摘 要:本文以中国知网CNKI数据库为信息源,统计分析了北华大学2007年2016年高等教育领域发表的全部论文中的高被引论文,从年代分布、引文频次,引文著者、刊载期刊、发文机构、研究主题等方面进行了深入的统计和分析,旨在揭示近10年北华大学高被引文献的发展规律及特点,旨在为北华大学师生开展科研活动、提升论文水平提供参考依据。 关键词:北华大学 高被引论文 统计分析 北华大学作为吉林省省属重点综合性大学之一,是东北老工业基地发展的动力站,承担着吉林省生产知识和培养人才的重任。近年,学校拥有35个国家和省级科研平台,1个省博士后科研创业基地,14个省级创新团队。随着学校科研平台的搭建和科研团队的组建,北华大学已经成为吉林省科学研究的重要基地。因此,通过统计分析北华大学2007年至今高等教育领域发表的全部论文中的高被引论文,来揭示近10年北华大学高等教育领域发表高被引文献的发展规律及特点,达到合理地利用现有的科研资源,提高全校师生的科研质量,力图展现北华大学的论文科研成果的影响力。 1 数据与方法 利用《中国知网CNKI数据库》的高级检索功能,学科领域选择社会科学Ⅱ辑中高等教育,时间段为2007―2016年,以北华大学为作者单位进行检索,按被引降序排列共检索到1620篇论文[1]。通过研究检索结果,根据北华大学发表的论文被引量情况,本文把被引排序在前100篇的被引论文作为高被引论文作为统计数据,检索时间为2016年11月22日。 利用 EXCEL2007对本文数据进行年代分布、引文频次,引文著者、刊载期刊、发文机构、研究主题等情况进行分析。 2 结果与分析 2.1 年代分布 从表1高被引论文的年代分布来看,2011年数量合计量最多,发表高被引论文19篇,占高被引论文总数的19%,高被引频次合计为273次,单篇平均被引次数14.37次,2015年数量合计量最少,发表高被引论文2篇,占高被引论文总数的2%,高被引频次合计为13次,单篇平均被引次数14.37次,结果显示可能存在发表时间较早的文章,被引用的次数可能相对较多因素。 2.2 被引频次分布 北华大学发表的高被引论文被引频数的分布较为集中,高被引论文总被引频次1316次,单篇平均被引13.16次,单篇平均被引频次较低,如表2所示,被引频次在1-10次的高被引论文占全部数据的50%,被引频次在10-20次的占全部数据的40%,被引频次在20次以上的占全部数据的10%,被引频次最高的文献为林永柏在2008年发表的《浅谈高校教师教学能力的构成及其养成》一文,共被引66次,结果表明近10年北华大学高等教育领域发表高被引论文被引频数相对较少,期望师生能够发出质量更高的论文来提高引用频数。 2.3 作者统计 合著率是分析作者合作情况的重要指标,能更直观反映研究的合作情况。[2]统计显示,北华大学高等教育领域发表高被引论文合作撰写的较多,论文合著率为47%, 在合作撰写的高被引论文中以2人合作比例明显最高。 根据数据分析的实际情况,本文把发表3篇及以上高被引文作者作为多产作者见3表,结果表明2007-2016年北华大学高等教育领域发表的100篇高被引论文共有79为作者(仅统计独立作者和第一作者),发文数量最多的为教育科学学院的林永柏,论文被引频次合计为176次,其次为刘和忠、赵贵臣、王晓龙等人,说明他们是北华大学高等教育领域发表高被引论文的多产作者,其发表的论文学术水平高,内涵丰富,推动了北华大学高等教育领域研究的发展。 2.4 刊载期刊 统计结果表明: 2007-2016年北华大学高等教育领域发表高被引论文分别刊载在48种期刊上,其中刊载2篇高被引论文以上的期刊12种(见表2),刊载1篇高被引论文的期刊36种,8篇高被引论文刊载在北大优秀期刊(2015年8月正式印发目录)上,12种期刊刊载高被引论文64篇,占高被引论文总数的64%,被引频次次943,占被引频次总数的71.66%。进一步分析得出,54%的高被引论文集中刊载在约14.58%(7种)期刊上,分别为《现代教育科学》《教育与职业》《黑龙江高教研究》《中国高等教育》《北华大学学报》《情报科学》《现代交际》。可以认为,这7种期刊是2007-2016年北华大学高等教育领域发表高被引论文的重要期刊,《现代教育科学》刊载高被引论文量最多,刊载高被引论文16篇,占高被引论文总数的16%,被引频次216次,占被引频次总数的16.41%,单篇被引频次13.5,因此,《现代教育科学》在北华大学高等教育领域研究中占据重要的地位。 表5统计了发文4篇及以上的机构,结果表明:2007-2016年北华大学高等教育领域发表高被引论文主要来源于43个机构,其中教学院部有27个,占机构总数的62.8%,校办公室、人事处 、附属医院、高等教育研究所党政、直属、附属等机构16个,其中教育科学学院以发文量16篇居首位,其次是马克思主义学院、机械工程学院、机械工程学院校办公室、经济管理学院、政法学院等机构,以上结果表明,教育科学学院以发文量16篇居首位,其次是马克思主义学院、机械工程学院、机械工程学院校办公室、经济管理学院、政法学院等机构是北华大学高等教育领域文章的重要来源。 2.6 主题分析 按照中图分类号对论文进行主题分析具有一定的科学依 据[3],提取2007-2016年北华大学高等教育领域发表高被引论文的分类号,进行中图分类查询,见表6,结果显示:2007-2016年北华大学高等教育领域发表高被引论文主要以“学校管理”、“思想政治教育、德育”、“教学理论、教学法”、“教师与学生”、“教学研究与改革”、“教学法与教学组织”等为主题,其中“学校管理”这一主题的高被引论文共有28篇,总被引频次396次,这些研究主题都是目前教育学研究领域重要课题或热点问题,教育学的学科发展具有一定的导向意义。 3 结语 通过对2007-2016年北华大学高等教育领域发表高被引论文的统计分析得出结论如下:2007-2016年北华大学高等教育领域发表高被引论文2011年数量合计量最多,发表高被引论文19篇,高被引频次合计为273次,单篇平均被引次数14.37次,可能存在发表时间较早的文章,被引用的次数可能相对较多因素;高被引论文总被引频次1316次,单篇平均被引13.16次,单篇平均被引频次较低;林永柏、刘和忠、赵贵臣、王晓龙等人为北华大学高等教育领域发表高被引论文的多产作者;《现代教育科学》《教育与职业》《黑龙江高教研究》《中国高等教育》《北华大学学报》《情报科学》《现代交际》等期刊是2007-2016年北华大学高等教育领域发表高被引论文的重要期刊;教育科学学院、马克思主义学院、机械工程学院、校办公室、经济管理学院、政法学院等机构是北华大学高等教育领域文章的重要来源;学校管理、思想政治教育、德育、教学理论、教学法、教师与学生、教学研究与改革、教学法与教学组织”等为北华大学高等教育领域发表高被引论文的集中主题。因此,北华大学高等教育领域应该在今后的工作中加强对重要发文机构、多产作者、鲜明主题等研究项目的资助,加强重要期刊的合作,鼓励作者继续发表高等教育领域高质量的论文,不断提高北华大学高等教育领域的学术质量,继续扩大北华大学高等教育领域的影响力。 作者简介:邓佳玫(1991-),吉林德惠市人,北华大学教育科学学院,硕士研究生,研究方向:高等教育管理。 张志强(1987-),吉林吉林市人,吉林农业科技学院实验员,北华大学教育科学学院,硕士研究生,研究方向:高等教育原理。 大学统计论文:―河海大学SCIE收录论文统计与分析 摘 要:通过Web of Science统计河海大学2010―2014 年SCIE收录论文情况,从年代分布、文献类型、研究方向、语种、基金资助机构、期刊影响因子、被引次数、合作机构八个方面进行分析,提出学校在提高论文数量的同时需进一步提高论文质量。 关键词:SCIE;河海大学;统计分析;影响因子;被引数 科学引文索引(Science Citation Index、缩写:SCI)是由美国科学情报研究所(Institute for Scientific Information,简称ISI)于1960年编辑出版的一部期刊文献检索工具,其出版形式包括印刷版期刊和光盘版及联机数据库(SCIE)。SCI是目前国际上被公认的最具权威的科技文献检索工具。科研机构被SCI收录的论文总量, 反映整个机构的科研、尤其是基础研究的水平;个人的论文被收录的数SCI量及被引用次数, 反映他的研究能力与学术水平。本文通过2010-2014河海大学SCIE收录论文的情况进行分析与统计,发现问题,为学校政策的制订提供依据。 1 数据来源 2010-2014河海大学SCIE数据来源于ISI Web of Science 检索平台, 选择Science Citation Index Expanded (SCI-EXPANDED) 即SCIE,检索条件设置如下: 地址 =hohai,检索时间跨度为2010―2014,检索时间是2015年05月5 日,共检索3162条记录。需要说明的是: 第一, 本次检索未包括河海大学人员以其他单位名称发表的论文;第二, 由于各期刊发行时间与数据库更新时间不同步, 2014年SCIE可能会有个别遗漏; 第三,检索结果未区分我校是否为第一单位,即只要地址中包括hohai的论文都包含在3162条记录内。[1] 2 数据统计分析 1.收录论文年代分布 如图1可以看出,5年来河海大学SCIE收录的论文总量呈逐年上升趋势,从2011年开始数量剧增,2013年收录的论文数量是2010年的2倍。由此可以看出近几年学校教师的数量有了显著提高,说明教师个人和学校整体科研能力和水平在逐年提高。 2. 文献类型 2010-2014河海大学SCIE论文文献类型分布如下表1: 可看出论文共涉及8种文献类型。其中ARTICLE (文章)3092篇,占论文总数的97.79%,说明我校师生写论文特别注重文章的研究性和原创性。 3 论文研究方向 2010-2014河海大学SCIE论文分布在61个研究方向,共5434篇次,其中13个研究方向发表100 篇次以上(表2),依次为:工程、水资源、环境、材料科学、数学、地质、计算机科学、物理、力学、化学、气象学大气科学、其他科学技术和冶金工程,前6个方向论文3220篇次,占总篇次的59%。说明我校在这6个方向科研能力较强,其他研究方向科研能力相对薄弱,当然这跟我校的学科分布有直接关系。 4 语种 从2010-2014河海大学SCIE收录情况来看,基本上都是以英文写的论文,这跟SCIE的收录来源有很大关系,目前SCIE收录的主要是英文文献。有学者曾指出,世界各国科研人员都倾向于用英文在国际上发表文章,这主要是便于科技人员进行学术交流和扩大自身的国际影响力,凡有重要影响的文献都倾向于发表在英文期刊上。[2]因此, 要提高河海大学SCIE收录率,科研人员应多发表英语语种的论文。 5 基金资助机构 2010-2014河海大学SCIE论文中2784篇被各类基金资助,资助率占88%,说明高质量论文的发表都是建立在具有创新性的项目研究基础上。其中论文资助来源最多的是中国国家自然科学基金,共1631篇,占收录总数的52%,说明国家自然科学基金对学校成果的支持力度比较大。 6 期刊影响因子 2010-2014河海大学SCIE在469种期刊,平均刊载6.7篇,其中发表7篇及以上论文的~刊102种,51%(1624篇)都发表在这些期刊。刊载论文最多的前10种期刊见表5,从表中可以看到,这些来源期刊的影响因子不高或无,说明我校SCI论文质量有待提高,因此,科研人员必须提高科研能力,写出高质量的学术论文,才能提高科研成果的影响力[3]。 7 论文被引次数 一般来讲,论文的水平越高,被引次数就越高。论文被引次数反映了论文在国际上的影响力,论文被引次数越大,说明论文在同行中引起的关注越多。[4]科学评论索引(ISR)认为,阐述一种理论的论文被他人引用达50 次,那么这种论文可作为所在学科经典论著;一般的看法是,关于一种继承性研究而发表的论文如被他人引用达到10 次,那么这些论文的总学术价值相当于专著[5]。2010-2014河海大学SCIE篇论文合计被引次数次,每篇平均被引用次。其中1283篇被引次数为0,也就是说,40%的论文只是发表了而已,并没有被同行过多关注过。566篇即18%的收录论文被引用1 次,337篇即11%的论文被引用2次,被引用10 次以上的277篇仅占总数的8%,引用50 次以上的只有8篇。从这些数据进一步说明河海高水平论文数量不多,论文质量需要进一步提高,因此首先要提高老师科研水平,二要引导教师多往影响因子高的期刊上投稿,才能获得较高的被引用次数。 通过以上统计和分析, 可以看出近年来河海大学SCIE论文从数量上看, 呈现出快速增长的趋势,这与学校总体发展目标一致,也与广大师生科研水平的提高有着直接联系,但是我们也要看到当中存在的缺点,比如论文的来源期刊影响因子普遍不高,论文被引用率比较低,研究面比较集中等,在提高数量的同时,也要注意提高论文的质量。目前学校正在制订相关奖励政策,扶持弱势学科,根据论文的影响因子分级奖励,鼓励广大师生重视论文质量。因此科研人员在提高科研水平的同时,要及时抓住创新点,有新想法、新思路的时候及时总结发表,同时尽量往影响因子高的SCI期刊投稿,提高论文的知名度和科研成果的影响力。 作者简介 郝建霞,女,助理研究员,河海大学。 大学统计论文:我国研究型大学2008―国际合作论文统计与分析 【摘 要】 本文以2008-2012年署名为上海交通大学的Article、Review和Letter三种文献类型为研究对象,对国际合作论文的数量、质量、国际合作率、主导率等进行了分析。结果表明,五年来上海交大国际合作论文的数量和比重呈现稳步增长的态势,论文质量高于非国际合作论文;国际合作广泛,主要国际合作国家是美国、日本、英国和澳大利亚,与哈佛大学、密西根大学、新加坡国立大学、悉尼大学、加州大学洛杉矶分校等五所国外大学的合作最为紧密,不同学科之间的国际科技合作活跃度存在差异,医学、生物、电子信息、物理等学科国际合作最为活跃。但是,与国外一流大学相比,上海交大国际合作论文的数量、质量有待进一步提升的空间还很大。 【关键词】 国际合作论文 统计分析 随着全球化在经济、政治、文化和教育等领域的全面渗透,科学研究活动越来越呈现出国际化的趋势,国际性已成为当今时代一个鲜明的特征。人类在生态、气候、能源、海洋、环境、健康、自然灾害等领域的研究活动越出了国界,需要国际间通力合作。尤其是在“大科学”时代,一些“大科学”计划的实施,比如国际热核聚变实验堆计划、国际综合大洋钻探计划、全球对地观测系统等,已非一国之力可以解决,只有在主要科技大国之间通力开展合作,才能有效地解决人类生存所面临的一些深层次问题。今天,科学研究日益向纵深发展,学科之间高度交叉与融合,需要不断进行学科分工与整合,即使是在一个传统的二级学科领域,研究者要全面通晓其领域已变得极其困难,需要多学科跨专业合作加以解决[1]。由于西方主要发达国家在科学技术研究方面占有绝对优势,因此,对于处在发展中的国家来说,要实现技术赶超,实现国家的现代化,就必须加强与西方主要发达国家的国际合作,充分利用其在信息、技术、知识、资源等方面的优势,从而实现自身的现代化转型。国际合作论文是高校开展国际合作、促进知识溢出的有效载体,在一定程度上反映出高校的科技创新活力和在国际舞台上的活跃程度。本文以Web of Science数据库为依据,以2008-2012年署名为上海交通大学(以下简称上海交大)的Article、Review和Letter三种文献类型为研究对象,根据文献计量方法,多视角考察上海交大五年以来在国际科技合作方面的成效和趋势,并通过与清华大学的对比,探求研究型大学国际科技合作论文的共性和规律性,以期为我国研究型大学国际科技合作的发展和规划提供参考,为国际科研管理的决策提供科学依据[2]。 1 2008-2012年国际合作论文基本情况 1.1 国际合作论文数量逐年增加,占总数比例逐步提高 根据Web of Science数据库,2008-2012年上海交大共发表国际合作论文5849篇,占总数(27864篇)的比例达到21%,每年均保持增长态势,2011年国际合作率达到24.32%。国际合作论文数由2008年的794篇大幅增加到2012年的1659篇,5年增加了近1.1倍,年均增幅达到20.29%。上海交大在国际合作中起到主导作用(以论文第一作者作为判断依据)的百分比每年均维持在46%以上。具体见图表1。 上述数据表明国际合作在上海交大科研活动中所占的比重正在逐步上升,相关国际科技合作的政策导向收到一定的效果。 1.2 国际合作的国别具有广泛性,以发达国家为主 与上海交大有科技合作的国家超过100个,从图表2可以看出,上海交大国际合作的对象主要以发达国家为主,合作居于前列的国家分别为美国、日本、英国、澳大利亚、德国、加拿大、法国、新加坡。与上述国家的合作论文数占上海交大国际合作论文总数的90.61%,其中又以与美国的合作最为密切,合作论文数量接近合作论文总数的一半(49.62%),且数量与比例均有逐年上升的趋势,与其余国家的合作论文数维持在一个比较稳定的水平。 从(表3)可以看出,近五年来上海交大与哈佛大学、密西根大学、新加坡国立大学、悉尼大学、加州大学洛杉矶分校等5所国外大学的合作最为紧密,国际合作论文总数达到564篇,接近总数的1/10。哈佛大学是其中与上海交大合作最多的世界一流大学,五年合作论文总数达到134篇,2011和2012年在上海交大国外合作的机构中排名第一,且合作态势非常良好,这从一个侧面反映了上海交大国际合作水平的逐年提升。 1.3 的期刊广泛,总体质量水平较高 2008-2012年刊载上海交大国际合作论文的期刊达到1349种,具有广泛性。2008-2012年上海交大在国际四大名刊(Nature、Science、Cell、PNAS)共63篇,其中,95%的论文为国际合作完成。四大名刊伦恩中,以我为主的合作论文21篇,占总数的三分之一;与美国合作发表23篇,占总数的60.5%;与法国合作发表4篇,占总数的10.5%,其次是英国(7.895%)、日本(7.895%)、韩国(5.263%)和瑞典(5.263 %)。从期刊AB档情况看,上海交大国际合作论文(以我为主)AB档比例年均达到41.56%,高出SCI论文总数AB档比例近11个百分点,见表1。以上上述数据显示,国际合作是提升研究能力和水平的重要途径。 合作最集中的前四本杂志分别为Plos One、Physical Review、Journal of biological chemistry和physical review letters,所刊载论文数分别占总数的1.97%、1.09%和0.65%。集中程度前十的期刊共刊载论文数412篇,占国际论文总数的7.93%,其中,AB档(302篇)占总数的73.3%,从一个侧面说明国际合作论文质量较高。物理学科的集中程度最高,集中程度前十的期刊中,4本为物理期刊,另有2本为与物理相关(工程技术类)的期刊。具体见(表4)。 1.4 医学、生物、电信、物理等学科国际合作最为活跃 从各学科的国际合作情况来看,上海交大五年来国际合作论文最多的6个学科分别为生物化学与分子生物学(共416篇,占总数的 7.11%)、内科学(395篇,占6.75%)、计算机科学(342篇,占5.85%)、电气工程(262篇,占4.48%)、物理化学(219篇,占3.74%) 和肿瘤学(172篇,占2.94%),这六个学科发表的论文总数超过国际论文总数的 1/4。发表国际合作论文较多的其它学科分别为:化学交叉学科(170篇,2.91%)、材料交叉学科(169篇,2.89%)、神经学(166篇,2.84%)和物理交叉学科(131,2.44%)。见(图3)。 以上数据显示上海交大在医学、生物学、材料学、物理化学、电子通讯、电气工程等领域均表现出较强的国际合作活力,化学、物理、材料等学科在交叉领域展现了非常活跃的国际合作能力,说明国际合作与学科发展呈正相关关系。 1.5 国际合作论文以国内基金支持为主 从基金资助情况看,上海交大国际合作论文大多得到国内基金的支持。其中,受国家自然科学技术基金支持而发表的论文为2222篇,占总数的比例高达37.99%,其次是国家973计划,481篇,占总数的8.22%,再次是上海市科委计划,383篇,占总数的6.55%。 受国外基金支持发表的论文相对较少,仅500篇左右,占总数比例不到10%,其中,受欧盟资助而发表的论文数最多,共51篇,占总数的0.92%,其次是美国能源部,受其资助的论文为50篇,占总数的 0.90%。具体见表5(分别列出国内外基金支持前十)。 1.6 与清华大学国际合作情况比较 (1)主要合作国家基本无差别,都以美国、日本、英国、加拿大等经济发达国家为主。上海交大国际合作的国家数目更多,超过100个,而五年间与清华大学有国际合作关系的国家仅为74个。 (2)清华大学国际合作比例也呈现逐年上升趋势,国际合作比例及其增长率均高于上海交大,尤其是年均增长率较上海交大高出4个百分点,但从五年篇均被引频次来看,二者间无明显差异,具体见表6。 (3)清华大学与各国研究机构之合作关系更为紧密,这主要体现在与国外机构合作论文数量及国外基金支持两个方面。表7所示为清华大学与上海交大国际合作机构情况,主要列举排名前24的合作机构中的国外合作机构,从中可以看出,清华大学与国外大学与研究机构的合作关系较上海交大更为紧密,与其合作最多的前24个机构中有18个为国外大学或研究机构(上海交大为14个),其合作论文的数目均大于100篇(上海交大仅为4个),合作论文总数达2548篇,占合作论文总数的41.47%(上海交大为20.51%)。最高为与加州大学伯克利分校的合作,其五年合作论文数达256篇。清华大学与麻省理工、牛津大学、剑桥大学等国际顶级大学的合作也均明显高于上海交大。 (4)表8所示为两校国际合作中国外基金支持情况(显示前十个支持基金),清华大学受国外基金支持的数目明显高于上海交大,受基金支持发表的论文数均在60篇以上。除表中列出的各个基金以外,清华大学受支持数高于50篇的国外基金还有10个。而上海交大受基金支持发表的论文数高于50篇的仅有2个。 2 存在的主要问题 2.1 国际合作主导能力存在不足 从国际合作主导情况来看(主导率=本校作为第一作者单位的国际合作论文数目/国际合作论文总数),上海交大国际合作论文的年均主导率仅为45.82%,未达到50%。进一步分析发现,历年的主导论文篇均被引频次均低于国际合作论文总体的篇均被引频次,仅达到总体篇均被引频次的77%左右。这从一个侧面反映了上海交大国际合作主导能力仍略有不足,且主导的论文影响力(被引频次)低于国际合作论文的总体水平。具体见表9。 2.2 国际合作还有进一步上升的空间 与国外一流大学相比,上海交大国际合作论文的数量、质量还处在起步阶段。从国内情况看,上海交大国际合作的深度与清华大学存在一定差距。清华大学五年来国际合作比例稳步、快速提升,其国际合作比例及国际合作篇均被引次数均高于上海交大。清华大学与国外著名高校或研究机构的合作更为紧密,所受国外基金支持的程度较上海交大要好得多。清华大学近5年在SCIENCE和NATURE国际合作发文达到53篇,其中,以清华大学为主导的合作比例接近60%,而上海交大合作发文为21篇,合作主导率不到10%。清华大学国际合著论文的快速发展,得益于其国际化办学的政策导向,这反过来又促进了清华大学国际科技合作的发展,提升了清华大学的学术影响力。由此可见,上海交大在加强与国际合作对象的合作紧密程度、合作深度上及合作水平上仍有待进一步提高。 3 结论与建议 通过上述对2008-2012年上海交大国际合作论文的分析,发现五年来上海交大国际合作论文的数量和比重呈现稳步增长的态势,国际合作论文质量高于非国际合作论文;国际合作广泛,主要国际合作国家是美国、日本、英国和澳大利亚,与哈佛大学、密西根大学、新加坡国立大学、悉尼大学、加州大学洛杉矶分校等5所国外大学的合作最为紧密,不同学科之间的国际科技合作程度存在差异,医学、生物、电子信息、物理等学科国际合作最为活跃。但是,与国外一流大学相比,上海交大国际合作论文的数量、质量还处在起步阶段。从国内情况看,上海交大国际合作的深度与清华大学存在一定差距。清华大学五年来国际合作比例稳步、快速提升,其国际合作比例及国际合作篇均被引次数均高于上海交大。 为提高研究型大学的国际合作水平,提升国际学术声誉和国际影响力,基于上述对上海交大及清华大学国际合作论文的分析,对研究型大学开展国际合作提出如下建议: 3.1 通过政策引导鼓励开展国际合作与交流 国际合作对于提高高校科研水平及国际影响的重要性不言而喻,关键是如何推动?笔者认为,研究型大学首先要强化国际化的办学方向,要与世界一流大学建立实质性的合作关系,比如,互派学者、学生到对方合作交流,联合办学,联合建立科研机构,促进资源共享,积极推动协同创新,提高教师基础研究能力与学术水平。以上海交大为例,为了推进国际合作与交流,学校先后成立交大密西根学院,上海交大巴黎卓越工程师学院,通过引入国际一流的师资和国际上先进的办学理念和管理模式,推进上海交大科研能力的提升。与此同时,上海交大在部分院系建立学科国际评估制度,将国际合作与科研评价体系挂钩,加大海外人才的引进,与海外机构建立联合实验室,在学校层面成立专门机构加强对国际合作活动的组织与策划,使得上海交大的国际合作从被动的单兵作战向整体推进转变,与国际一流大学、科研机构和知名企业的合作不断走向深入。学校不断引导教师转变观念,注重申报国外合作项目。如前所述,得到国外基金资助的项目在科研活动中的比重还不够,因此,还必须在政策层面加以引导,改变国际合作活动的偶然性、分散性和短期性,积极鼓励有特色的研究队伍参与国际合作与交流,切实提高学校的科技竞争力。 3.2 提高国际科技合作的自主性和创新性 扩大国际合作与交流,关键是要不断增强自主创新能力。然而在以往的国际科技合作项目中,上海交大表现出较差的自主性,多属于从属地位,国际合作论文主导率显得不够。作为研究型大学,在国际合作中不应只起到参与、学习的作用,不应当是跟踪模仿,还应当以我为主,通过做出领先世界的成果提高对其它研究团队的吸引力。这就要求学校必须通过政策创新,鼓励在国际上做出领先研究成果的研究团队,通过自身优势将本领域的相关研究队伍整合到一些国际重大项目的攻关中,为造福人类、解决全球性重大问题做出贡献。 3.3 重视与国外一流科研机构的长期稳定合作 在“大科学”时代,一些“大科学”计划的实施,比如国际热核聚变实验堆计划、国际综合大洋钻探计划、全球对地观测系统等,越来越依赖于中、美、欧、日等主要大国之间的国际深度合作,这就需要相关研究机构之间建立长期的合作关系。对于研究型大学而言,长期、持续的国际合作显得尤为重要。如前所述,清华大学五年来国际合作比例稳步、快速提升,正是得益于其与国外著名高校或研究机构的长期合作关系,并源源不断地得到国外基金的支持。众所周知,长期、稳定的合作关系有利于开展多领域、高层次的深度合作,从而提高学校的学术影响力,并有利于学科发展、培养创新性科研队伍及高层次人才。因此,在大科学时代,研究型大学更应重视与国外研究机构的长期、持续的合作关系,要以建立联合实验室为载体,以重大项目为依托,将国际合作变成“你中有我、我中有你”的格局,不断提升学校的科研水平,从而加快世界一流大学建设的进程。 3.4 注重不同学科的国际合作建设与发展 学科是的主要生长点。在加大国际科研合作力度的目标下,对不同学科要采取分层次的差异化国际科技合作方式和策略。对国际科技合作程度的非优势学科,其目标是要将其纳入国际学术规范,引入国际合作机制,从而增强其学科实力和水平;对于国际合作程度低的优势学科,应引导其加大国际合作的力度,挖掘学科潜力,从而催生新的学科点,通过学科建设,将部分学科引入世界一流水平,从而提高学校的国际声誉;对国际合作程度较高的优势学科,应充分发挥优势学科的影响力,进一步扩大优势学科的国际竞争力,不断提升以我为主的创新能力,从而带动学校整体国际合作能力的提升。 大学统计论文:至北京交通大学SCI收录论文统计与分析 摘 要:本文以SCI(科学引文索引数据库)为研究平台,以计量学理论为基础,对2004年至2012年北京交通大学师生发表的论文进行统计分析,以学科发展和评价为主线,对高校的国际竞争力进行了定量分析与客观评价。 关键词:北京交通大学 科学引文索引 SCI 学科评价 引文分析 科学引文索引(Science Citation Index,简称SCI),是全世界最大最权威的引文索引数据库。[1]我国高校非常重视学校师生的论文被SCI收录情况和被引用情况,并已经成为公认的评价一所高校的科研实力与水平、衡量学术地位的重要指标和重要依据。 本文通过对2004年至2012年SCI收录的北京交通大学科技论文进行计量分析,从论文数量、学科分布、被引用情况等不同维度,了解北京交通大学的科研论文的产出情况及相关学科的发展现状,为学校今后的学科发展提供参考。 1 数据来源和研究方法 本文以科学引文索引-扩展版(SCI-Expanded)数据库为统计源,以北京交通大学为单位,对2004年至2012年发表的论文进行了统计。考虑到该校2003年恢复使用“北京交通大学”校名,在高级检索页面,编写检索式:“AD=beijing jiaotong univ”,时间跨度选择“20040101-20121231”,在所有出版文献类型和语言中检索。共检出3810篇,对检出文献逐一核对,结合数据库平台的分析工具以及Excel数据表的统计分析、筛选计算等功能,对北京交通大学SCI论文进行了计量分析。 2 结果与分析 2.1 论文数量和增长趋势 SCI收录的论文数量是衡量科研国际化水平和实力的重要指标,直接反映了学校的科研生产力。2004年至2012年北京交通大学共有3810篇文献被SCI数据库收录。通过对发表年度进行统计分析,可以看到:八年来,北京交通大学SCI论文呈快速、平稳增长趋势,在2004年发表SCI论文158篇,2012年高达606篇,是2004年的近4倍,年平均增长率达11.11%。(见图1)说明北京交通大学近年来高度重视科学研究,取得了长足的发展,科研成果的增长呈现良好的发展态势。 2.2 论文作者分布和合作情况 2004年至2012年SCI收录北京交通大学的3810篇文献中,共有1910名作者参与,其中发表10篇以上的332人,发表50篇以上的23人,发表100篇以上的7人。说明北京交通大学SCI发文的参与面广,参与学者比例较高,而且优秀科研人员队伍已经形成。表1所列为发文量位居前10的学者。 再通过对3810篇论文的作者署名单位进行分析,结果显示:北京交通大学的科研合作伙伴遍及美国、新加坡、加拿大、英国、日本、澳大利亚等37个国家和地区。美国最多,共266篇,其次为加拿大,共77篇。如图2所示。 此外,北京交通大学与世界范围内400多个大学、研究机构都有合作关系。其中,与中国科学院、清华大学、南洋理工大学、北京大学、中国科技大学、香港城市大学等合作密切,不过从前20名可以发现(表2),国内机构占了绝大多数,说明北京交通大学与国内其它高校、科研机构的合作度较高,但需进一步加强与国外高水平大学和机构的合作研究。 2.3 论文学科分布 通过利用Web of Science 的分析工具对3810篇论文的学科进行统计分析,可以看到(图3):北京交通大学科技论文的学科覆盖面很广,共涉及103个学科类别,广泛涉及电子电气、物理、材料科学、光学、计算机科学、电信学、数学、力学等基础学科和应用学科。其中,共有23个学科的论文产出总数达到百篇以上,可见电子电气、物理、计算机科学、工程学是北京交通大学最为活跃的研究领域,具有较强的学术研究能力。 2.4 刊载论文的期刊分布 检索出的3810篇文献分布于519种国内外期刊上,平均每种期刊刊载7.34篇。载文最多的是《ACTA PHYSICA SINICA》,高达136篇,其次为《SPECTROSCOPY AND SPECTRAL ANALYSIS》,刊文117篇。其中,共有83种刊物上的载文在10篇(含10篇)以上,占论文总量的53.4%,说明论文分布比较集中。 从排列前10位的来源出版物可以看到(表3),有5种期刊来自中国,说明学校论文收录在国内刊物较多,国际影响力不高,物理学、计算机科学、工程学等学科是北京交通大学SCI论文的重要载文期刊和学科来源,应得到相关科研管理人员的重视。 2.5 论文被引用情况 论文被引频次反映了该论文在国际上的影响力,论文被引频次越大,说明论文的利用率越高,论文在同行中引起的关注就越多。北京交通大学被SCI收录的3810篇论文,被引频次总计13095次,去除自引的被引频次总计10448。施引文献达10019余篇,去除自引的施引文献8692篇。 经过统计发现(图4),单篇文献被引用频次30次以上的共54篇,10~29次共326篇,6~9次共305篇,1~5次共1587篇,1538篇无被引。可见,北京交通大学论文的总体影响力偏低。 3 结论与建议 通过以上的统计和分析,我们可以得出以下结论: 其一,SCI收录的北京交通大学科技论文数量呈现出持续、平稳增长的趋势,该校近年来科学研究气氛活跃,科研实力、科研水平逐年递增。 其二,从论文作者统计结果看出该校的科研人员比例较高,优秀科研人员队伍已经形成,该校科研的可持续发展形成了金字塔式的人力资源保障。 其三,从收录论文的学科分布来看,该校的优势学科集中在工程类应用学科,其中工程学、物理、计算机科学是今后的优势学科。 其四,刊载论文的期刊和论文篇均被引用频次都较低,说明该校的论文影响力较低,论文质量需要提高。 通过本文的分析,希望借此能引起学校相关部门的重视,在今后科研政策的制定上要引导师生加强对论文质量的重视,加强对外国际交流,提高学校在国际上的影响力;要制定相应的学科发展规划,保障优势学科向更高、更强的方向发展,并培育交叉学科、新兴学科以及协调发展薄弱学科。“没有科学的评价,就没有科学的管理;没有科学的评价,就没有科学的决策。”[2]希望本文有助于北京交通大学开展科学的管理和评价,为今后的发展和研究提供参考和思路。 大学统计论文:2003~SCI收录内蒙古农业大学学术论文的统计分析 摘要:检索了SCI数据库,对2003~2012年收录内蒙古农业大学论文的数量、文献类型、学科领域、语种、刊物来源、作者和引用情况进行了统计分析,结果显示:该校发表的论文数量和引用次数呈快速增长的态势,形成了一批优秀作者群,说明该校的科研能力和水平有了很大的提高,科学研究队伍已经形成。通过统计分析提出了提高论文被SCI收录方面、应用方面的一些建议和意见。 关键词:科学引文索引;统计分析;内蒙古农业大学 中图分类号:G254.9文献标识码:A文章编号:1674-9944(2013)10-0279-03 1引言 SCI、ISTP和EI是国际公认的3大著名检索工具,不仅具有文献检索功能,还具有对期刊和论文影响力的评估、科研成就的评价等功能,通过评价收录论文的数量和质量,在一定程度上反映某一地区或机构科学研究水平和实力。内蒙古农业大学图书馆2011年购买引进了web of science(SCI)数据库,SCI作为世界知名的3大检索工具之一,能够及时准确地反映学术研究的重大突破、学科前沿的最新研究动态和热点难点问题,是衡量一个机构学术水平和科研能力的重要因素。一所高校发表的论文被SCI收录的情况反映了该校的学术地位和综合研究能力。定量分析了2003~2012年10年来的科技实力和发展趋势,以为内蒙古农业大学学科建设、科研决策及人才培养提供客观公正、科学准确的评价数据和理论依据。 数据来源为登录SCI数据库,检索策略为地址= (inn* mong* agr* univ*);出版年= (2003-2012);引文数据库=Science Citation Index Expanded (SCI-EXPANDED);Conference Proceedings Citation Index-Science (CPCI-S);CCR-EXPANDED; IC。 2结果统计与分析 共检索到署单位名称为内蒙古农业大学的作者发表的论文716篇,本次统计不包括本校人员以其他形式署单位名称发表的学术论文。 2.1论文数量分析 2003~2012内蒙古农业大学发表的论文被SCI收录的情况见表1、图1。从图表中可以看出10年间,内蒙古农业大学每年发表的论文被SCI收录的数量呈快速递增的趋势,2007年发表的文章被SCI收录60篇,以后逐年增加,到2012年发表的文章被SCI收录达164篇,这说明本校的科学技术研究水平和能力在逐年提高。近年来,学校每年对发表被SCI等3大引文系统收录文章的教师给予奖励,既提高了内蒙古农业大学的学术地位,又激发和提高了老师的科研能力,从而形成了良性循环,这将会对该校科学研究的发展会发挥更大的作用。 2.8论文主要国际国内合作情况 通过合作,可以更快地将自己的科研成果传播到世界。研究表明,合作研究成果的论文一般比独立完成的论文要获得更多的引用,具有更高的参考价值。我校科研人员参与发表的716篇SCI收录论文中有228篇通过机构间合作完成,占31.8%,合作机构达105个,合作国别有17个国家和地区。可见,我校科研人员国际国内合作是比较广泛。 3总结与建议 经过以上统计分析,近几年被SCI收录的论文数量虽然逐年在增加,但还存在一些问题。 (1)从引文量来看,除去自引文献,实际被引的数量并不高,说明我们整体论文的科技水平还偏低,论文质量有待提高。 (2)从发表文章的期刊影响因子来分析,只有一种期刊的影响因子超过了5,大部分都在1以下。分析其有两方面的原因,其一,每一学科 SCI收录的期刊种数较多,其影响因子各不相同,影响因子高的期刊,所要求的论文科技水平质量就高,如果我们科研人员的论文质量达不到此类刊的质量要求,拒收比例就高,论文投不到此类刊上,投到影响因子较低的刊上相应影响因子就不会高。其二,我们的科研人员的论文质量较高,但是没有认真地去选刊,产生了高水平的文章投到了影响因子较低的刊物上,因而表现出了大部分作者的论文所发表的期刊影响因子整体偏低。建议作者今后在努力提高论文质量的基础上,在文章发表时,作者一定要认真比较分析同一学科不同种刊物影响因子,正确评价文章的质量,做到适得其所。 (3)继续加强国内外机构间的科研合作,提高科研水平。我校科研人员总体发文量与全国其他高校想比,数量和质量还相差甚远,我校现有的科研水平和科技投入与经济发展需要还不是很相称;其次,由于许多国外刊物不符合中国国情,不少优秀学术论文没有被该系统收录。主观原因是我们的教师和科研人员国际合作的意识是有,但强强联合是不够的,没有通过国际合作这个大舞台大幅度提升自己科研水平的想法。因此,我们应正确看待和认真分析我校的科研现状,进一步加强和鼓励教师们走出去和请进来的方式,加强学术国际间的合作,产出具有一定影响力的论文,努力提升我校整体科研实力。 大学统计论文:2004—“一村一名大学生计划”研究论文统计分析 摘 要:采用文献计量学的方法对“一村一名大学生计划”研究论文进行统计分析,主要对论文年代分布、期刊分布、主题分布、作者分布、著者合著率、发文机构等进行分析,以期发现目前研究的现状与问题,为“一村一名大学生计划”的可持续发展提供相关依据。 “一村一名大学生计划”是教育部发展农村高等教育的一项新举措。该计划已于2004年开始实施,依托全国广播电视大学系统,集成全国相关高校的优质教育资源及实用技术课件,采用广播、电视、卫星和互联网等现代教育技术手段,将高等职业教育延伸到县及乡镇,为农村培养农业技术应用带头人、发家致富带头人、推动农村社会和经济发展带头人[1]。随着“一村一名大学生计划”的实施,其培养模式也相对成熟起来,有关的研究论文也不断增多。笔者通过对2004—2012年 “一村一名大学生计划”研究论文的统计分析,指出了目前该项目实施的现状与存在的问题,为今后的可持续发展提供相关依据。 1 数据来源和统计方法 1.1 数据来源 CNKI是中国目前最大的知识资源库,其学术期刊网络出版总库收录了全国99%正式出版的期刊,文献收全率达到99.9%[2]。截止到2012年6月,收录了国内出版的7 900多种学术类优秀期刊与专业特色期刊的全文,目前累计全文3 400多万篇,部分期刊可以回溯至1915年。专业覆盖基础科学、工程科技、农业科技、医药卫生科技、哲学与人文社会科学、信息科技、经济与管理等。网上数据每日更新。中国学术期刊网络出版总库对其收录的每一篇文章均提供文章篇名、作者、作者所在单位名称、关键词、摘要、基金名称、来源期刊等信息,并提供全文的原貌显示、打印和下载等功能。 1.2 统计方法 笔者在学术期刊网络出版总库中以“2004—2012”为检索时间、“全部期刊”为来源类别、“一村一名大学生计划”为题名进行模糊检索,共检索到相关文献98篇,去掉无关信息(如一村一品、大学生村官等),共检索到有效文献91篇。用Excel进行数据统计,以文献计量学的基本定律作为数据的分析方法,对所检论文进行统计分析。 2 论文统计分析 2.1 年代分布 对某一学科、专题年代的统计分析可以从时间的概念上了解该学科、专题研究的发展历程[3]。2004—2012年有关“一村一名大学生计划”的研究论文,按时间分布如表1。 从表1可以看出:(1)2004—2006年为该领域的研究起步阶段,3年所发表的论文有20篇,占总发文量的25%。说明自2004年实施以来,该项目正在逐步引起关注。(2)从2007年至今,为该领域的快速升温阶段,每年的发文量较最初的3年几乎是成倍增长,总发文量达74篇,占发文总量的75%。说明该领域受到学术界高度关注,其发文总量尽管偏少,但已经成为一个新兴研究热点。 2.2 论文主题分布 按照论文主题的分布,将全部论文分为四大类:意义、培养模式及教学研究、现状与成效、问题与对策,将不属于上述四个类别的论文归入“其他”类,按年份统计,如表2所示。为便于对比,使用Excel软件自动生成折线图(图1)。 通过对2004—2012年间“一村一名大学生计划”主题情况的统计分析,结合表2和图1,可以发现以下方面的问题。 首先,培养模式及教学研究是该领域的研究热点,发文量占总发文量的1/3。该项目作为一个新生事物,并没有现成的模式可供借鉴。所以,教学管理模式、教学资源利用、教学质量保障体系等都是需要尽快解决的问题。其次,在实施的过程中,不可避免的要遇到各种各样的问题,如何解决这些问题也是刻不容缓的。所以有关问题与对策的研究论文也是研究的热点。虽然相关的研究论文比较多,但缺乏理论研究,大多为经验总结。 2.3 论文期刊分布 对来源期刊进行统计分析的目的是为了揭示该研究领域论文的空间分布特点,确定该研究领域的优秀期刊,以便为人们深化该领域的研究提供有效的参考源[4]。 根据布拉德福定律,优秀期刊区所载论文量要占总论文量的1/3[5]。本研究领域的论文总量为91篇,故其优秀区所载的论文数应为31篇。 由表3可以看出:(1)表中列出了数3篇及以上8种期刊,这8种期刊发文总量占全部论文总数的40.68%,超过论文总数的1/3,所以其优秀区期刊分别为《湖北广播电视大学学报》《江西广播电视大学学报》、《内蒙古电大学刊》《中国远程教育》、《广西广播电视大学学报》、《福建广播电视大学学报》、《山西广播电视大学学报》、《高等函授学报(哲学社会科学版)》。这8种期刊除《高等函授学报(哲学社会科学版)》外,均为广播电视大学系统所办刊物。可见,电大系统期刊是发表“一村一名大学生计划”研究论文的基本阵地。(2)笔者所统计的91篇论文,分别发表在55种期刊上,具有分散性,平均每种期刊仅发文1.65篇。但论文分布又具有相对集中性,8种优秀区期刊发表的论文数占论文总数的40.68%,即14.55%的期刊发表了40.68%的论文,呈现出很高的集中趋势。总的来说,文献的分布符合集中、分散规律。 2.4 论文作者分布 在所统计的91篇论文中,共有作者74人(按照第一作者统计),发文篇数和作者分布见表4。 经过统计,发表1篇研究论文的有63人,占总作者数的85.14%,此数据与洛特卡定律[6]中1篇论文作者为60.79%的经典学科参考值差距较大,说明该领域的研究存在过热现象,大多出于对学术热点的追逐,单独研究的作者比较多,同时没有进行进一步的研究;也说明该研究领域的优秀作者比较集中。 根据普赖斯定律[7],优秀作者的论文下限为N=0.749×ηmax平方根子,其中ηmax为最高产作者的论文数。本表中ηmax为3篇,N取邻近最大整数为2篇。我们将发文2篇及以上者列为该研究的优秀作者。虽然优秀作者只有11位,仅占作者总人数的14.86%,但是发文24篇,占发文总量的26.37%,符合优秀作者发文量应占发文总量1/5的统计要求。除康国光、瞿宏杰、周敏3人来自全日制高校外,其余8人均来自广播电视大学系统,说明关注该研究领域的主要是广播电视大学系统人员,而全日制高校人员对此领域的关注和研究较少。 2.5 著者合著率 著者合著率是指在一定的论文集合中合著文章与单作者论文的比例[8],这一概念可以反映一个领域内论文的合作写作情况,进而可以反映出一个学科领域内研究的深度和广度,以及该研究领域的学科性质和研究方法等,还有助于弄清合作的特点以及影响合作的主要因素,有助于组织合作研究。目前,国内外学者分析论文合著率有两种方法[9]:一是一类期刊在一定时期内每篇论文的平均作者数;二是一类期刊在一定时域内多著者论文数与总论文数之比。论文作者数为单人、2人、3人及以上合著情况如表5所示。 笔者共统计了91篇论文,有4篇没有著者信息,著者总人数为142人,按照合著率的第一种定义,平均每篇论文有1.56个作者。按照第二种定义计算得出的历年合著率如表5所示,从中可以看出该研究领域历年的合著率不稳定,在23.07%~77.77%上下浮动。有一半以上的作者是独自一人,2人和3人及以上作者发文数量基本相当。这表明该研究领域群体合作意识还不够,总体合著率较低,也说明该领域研究的深度和广度都不够。 2.6 发文机构 由表6我们可以看出,华中农业大学、内蒙古广播电视大学、浙江广播电视大学、中央广播电视大学、江西赣州广播电视大学、山西广播电视大学、湖南广播电视大学、河北广播电视大学、江西广播电视大学、广西广播电视大学、湖北孝感广播电视大学等机构,发文数量都在3篇及以上,是该研究领域的优秀机构。从这些机构也可以看出,除华中农业大学外,其余均为广播电视大学系统内机构。作为该项目主要实施单位的广播电视大学系统依然是该领域的主要研究力量。 3 结论与讨论 (1)“一村一名大学生计划”自2004年实施以来,虽然该领域已经引起社会的关注,研究论文数量不断增加,但是总体发文数量偏少。研究论文大多是广播电视大学系统人员所发,全日制高校的人员对此关注不够,尤其是对于依托全日制高校实施的全日制、函授教育形式的“一村一名大学生计划”等的研究还不多[10]。 (2)该领域所发论文大多发表在广播电视大学系统内刊物,外刊发文少。为进一步扩大该项目的影响力,实施该项目的单位应把研究成果多向外刊投稿。 (3)著者合作率总体较低,不太稳定,大多以个人研究为主要方式,这也是缺乏深入研究的主要原因之一。为保证该项目的可持续发展,各实施单位应加强沟通和交流,在深度和广度上发表更多研究成果。 (4)无论是培养模式及教学研究,还是问题与对策研究论文,大多停留在经验总结上,缺乏理论研究,还需要进一步加强理论研究对实践的推动。 大学统计论文:北京交通大学2007―被SCIE收录论文的统计分析 摘要:对2007―2009年间北京交通大学发表的论文采用web of Science的“分析检索结果”,进行了多种类型的统计分析,并提出了提高北京交通大学论文被SCIE收录的措施。 关键词:SCIE科学引文索引;统计分析;论文收录 中图分类号:G640文献标志码:A文章编号:1673-291X(2010)06-0255-04 SCI(Science Citation Index)即《科学引文索引》,是美国科学情报研究所(Institute for Scientific Information,简称ISI)出版的一部自然科学领域基础理论学科方面的重要的期刊文献检索工具。SCI收录全世界出版的数、理、化、农、林、医、生命科学、天文、地理、环境、材料、工程技术等自然科学各学科的优秀期刊约3 500种。ISI通过它严格的选刊标准和评估程序挑选刊源,而且每年略有增减,从而做到SCI收录的文献能全面覆盖全世界最重要和最有影响力的研究成果。 SCI是国际通行的一种对自然科学基础研究成果进行评价的比较客观、定量和易操作的指标,它在衡量国家、科研机构或大学的科研实力,评价科研人员学术水平等方面发挥着重要的作用。 一、数据来源 本文以检索北京交通大学2007―2009年被SCIE收录的论文为例,采用Web 0f Science的“分析检索结果(Analyze Results)”对2007―2009年北京交通大学发表的1 215篇论文(其中:2007年358篇,2008年405篇,2009年452篇)进行多种类型的统计分析,讨论北京交通大学的学科研究发展现状与趋势。 二、统计分析 1.论文被SCIE收录作者分析。北京交通大学2007―2009发表的论文被SCIE收录数量在20篇以上的作者一共有24位,具体收录篇数及所占比例(见表1和图1)。 由图1及表1可以看出,其中只有四位作者的论文收录量逐年增加,四位作者分别是JIAN,SS、NING,TG、WANG,YS、LiJ。三年论文收录量持续下滑的作者七位,而北京交通大学近三年被SCIE收录的论文是逐年递增的。这说明,虽然前二十四位作者的论文收录量中有29.2%作者的论文量呈下滑走势,但是被SCIE收录的论文作者范围在扩大,也就是说更多的老师积极投稿,并且被SCIE收录。这表明北京交通大学近三年不同学科的研究成果层出不穷,学校提倡的科技创新、激励教师发表高质量学术成果的举措已取得了较好的成效。 2.论文被SCIE收录合作国家/地区。分析北京交通大学近三年论文被SCIE 收录合作国家/地区分析(见表2)。 由表2可以看出,在北京交通大学近三年所发表的被SCIE收录的文章中,与国外作者合作的文章所占比例较少,但趋势是上升的,与国外合作者的国别逐年增加,合作文章数目逐年增加。从2007年的358篇文章作者反映出,与美国、新加坡、德国、日本、韩国、新西兰、加拿大、英国等15个国家/地区的作者合作发表67篇文章;2008年的405篇文章,其中与美国、新加坡、台湾、德国、日本、意大利、荷兰、加拿大、英国、北爱尔兰等22个国家/地区的作者合作发表文章88篇;2009年在被SCIE收录的452篇论文中,分别与美国、加拿大、日本、德国、英国、台湾、新加坡、葡萄牙、苏格兰、西班牙、比利时、喀麦隆、斯洛文尼亚等24个国家/地区的作者合作发表文章119篇。根据中国科技信息研究所每年《中国科技论文统计与分析简报》的统计,近些年中国发表的SCI论文中,国际合作产生的论文一直占中国SCI总数的20%左右。表2表明北京交通大学的论文参与国际合作的机会逐年增多,但并未达到平均水平,有进一步开发、提高的可能性,应进一步加强学校整体科研能力、提高科研人员国际合作意识。 3.论文被SCIE收录语种分析。北京交通大学近三年被SCIE收录论文语种分析(见表3)。 由表3可以看出,北京交通大学近三年被SCIE收录的论文语种平均90%以上为英语,这是因为SCIE检索工具是美国研制的,编辑语言为英语,收录文献时,英文文献被首先考虑。 4.论文被SCIE收录主题内容分析。北京交通大学近三年被SCIE收录论文的主题内容分析见表4。由表4可以看出,北京交通大学近三年每年超过20篇的学科主题有6个,分别是光学、多学科物理学、多学科材料科学、电力与电子工程学、应用物理学、应用数学,其中属于自然科学基础研究的学科有5个。可以看出SCIE侧重收录自然科学基础研究的成果,工程技术领域收录的数量不多。北京交通大学被收录的论文大多数由本校国家重点实验室、部级重点学科产出,说明学校重点实验室和重点学科的建设正稳步、健康地向前推进。 三、提高北京交通大学论文被SCIE收录的措施 从以上的统计分析可以看出,北京交通大学近三年被SCIE收录的论文数逐年递增,但增长幅度与排名靠前大学收录论文的增长率相比有较大差距,为了进一步提升学校的研究水平,必须采取更为有力的措施,力争在SCIE收录论文的数量与质量上有较大突破。 1.学科带头人的传、帮、带。北京交通大学近三年发表的论文被SCIE收录数量在20篇以上的作者一共有24位,这些作者都是学科带头人,因此在鼓励中青年教师和学生向这些知名度高的专家和教授请教的同时,学科带头人应以自身的经验和学识带动一些教师和学生,提高撰写科研论文的水平,进一步提升北京交通大学的科研水平和知名度。通过分析,虽然近三年来收录论文达到20篇的作者有下滑趋势,但因为在学校鼓励、学科带头人示范作用下,其他老师也在不断提高质量,增加论文被收录机会,因此,论文收录数不降反增。 2.制定一系列国际科技合作和交流的政策。北京交通大学近三年被SCIE收录的论文参与国际合作的机会较少,因此,学校的相关部门应该制定一系列国际科技合作和交流的政策,鼓励优秀人才去著名学术机构学习进修,参加国际著名学术机构的科研活动和学术团队,扩大科研人员的学术视野和跟踪国际科技前沿动态的能力,增强国际合作意识。 3.投稿时尽量用英文。SCI本身的期刊源多数来自于英美,占总数的60%以上。而我国科技人员撰写的被SCI收录论文中英语语种达90%以上。从北京交通大学2007―2009年的统计结果看,1 215篇论文中只有115篇发表在中文期刊上,其余1 100篇是国内的英文期刊或外刊,占总数的90.6%。由此可见,用英文撰写是进入SCIE的一个重要优势。 4.确切了解SCIE的收录范围。SCIE侧重收录自然科学基础研究成果,工程技术领域的内容收录较少。所以,准备发表文章的作者应了解这方面的知识,从而使自己的研究成果在科学评价体系中获得认可,以提高科研工作的效率。 大学统计论文:大学统计学教学论文 摘要:统计学被列为财经类专业本专科专业的必修优秀课程之一。其教学面临诸多挑战,应当顺应统计学教学的发展趋势,将统计学和计算机技术有机地结合起来,运用EXCEL的有关功能对教学内容、教学方法、考试方法进行改革。 关键词:统计学;教学模式;EXCEL 进入21世纪,随着我国市场化步伐的加快,社会对新知识的需求日益增加,无论是国民经济管理,还是公司企业乃至个人的经营、投资决策,都越来越依赖于数量分析,依赖于统计方法,统计方法已成为管理、经贸、金融等许多学科领域科学研究的重要方法。教育部也将《统计学》课程列为财经类专业本、专科专业的优秀必修课程之一。力图通过《统计学》的学习,使学生掌握探索各学科内在的数量规律性,并用这种规律性的解释来研究各学科内在的规律。同时,由于统计学所倡导的尊重客观实事,通过调查研究用实事说话,这也有利于培养学生的实事求是的学习、工作和科学研究精神。 一、《统计学》课程教学面临的挑战 1、内容日益丰富。长期以来,在我国存在两门相互独立的统计学——数理统计学和社会经济统计学,分别隶属于数学学科和经济学学科。20世纪80年代以来,建立包括数理统计学和社会经济统计学在内的大统计学,逐步成为我国统计学界的共识。1992年11月,国家技术监督局正式批准统计学上升为一级学科。国家颁布的学科分类标准已将统计学单列为一级学科。随着大统计学思想的建立和统计学在实质学科中的应用的需要,大多数学校和老师在财经类专业的本、专科专业《统计学》教学过程中,除了保留社会经济统计学原理中仍有现实意义的内容,如统计学的研究对象方法、统计的基本概念、统计数据的搜集整理、平均及变异指标、总量指标、相对指标、抽样调查、时间序列、统计指数等;同时也系统的充实了统计推断的内容,如:统计数据的分布特征、假设检验、方差分析、相关与回归分析、统计决策等。这一变化使得《统计学》的内容更适合相关实质学科的发展需要。 2、学生的学习难度加大。首先、结合《统计学》的课程特点——概念多而且概念之间的关系十分复杂、公式多且计算有一定难度等。如果学生不做必要的课外阅读、练习和实践活动,是很难理解和掌握的。对于财经类专业的本、专科专业的学生来说,本身的专业课学习负担已不轻。其次、对于财经类专业的本、专科专业的学生来说,由于其本专业的课程体系要求,使得学生的数学或者数理统计的基础不是特别好,对于专科学生来说更不用说,推断统计将是他们学习的困难。再说,《统计学》作为专业基础课,一般安排在一年级或二年级第一学期,在这个学习时段也是大多数专科生和本科生忙于计算机课程和英语课程的考证时段。如果以牺牲授课内容和降低要求来减轻学生的学习负担,显然有悖于《统计学》课程的教学和相关专业的发展要求。所有这一切对于学生学好这一课程面临的困难可想而知。 3、教师的教学难度加大。授课内容越来越丰富;课程难度太大可能导致学生兴趣下降;在倡导学生自主性学习的背景下,授课时数大为减少(一般安排一个学期共17~19教学周,每周2~3课时);高等教育扩招后,由于师资力量一时没有跟上,大多数学校,授课班级学生人数越来越多,一个教师跨越不同专业授课不再新鲜。这要求授课教师必须深刻领会授课内容的优秀和相互关系,学会控制和驾驭课堂教学,学会激发学生的兴趣,注重统计学在不同专业领域的具体应用等等。作为这门学科的授课教师特别需要认真考虑该怎么办? 二、《统计学》教学的发展趋势分析 1、统计学从数学技巧转向数据分析的训练。在计算机及计算机网络非常普及的今天,统计计算技术不再是统计学教学的重点了。统计思想、统计应用才应该是重点。现代统计方法的实际应用离不开现代信息处理技术。统计软件的使用,不仅使统计数据的计算和显示变得简单、准确,而且使统计教学由繁琐抽象变得简单轻松、由枯燥乏味变得趣味盎然。所以,在统计教学过程中,大量的内容只需要给学生讲清楚统计基本思想、计算的原理和正确应用的条件、正确解读计算的结果,而对大量复杂具体的计算可以交给计算机去完成。 比如方差分析,手工计算量非常大,没有计算机软件的支撑,是很难教学实际问题分析的。现在我们只要讲清楚方差分析要做什么,为什么方差分析要解决的中心问题是判断有无条件误差,而原假设又是K种不同水平下总体的理论均值是否相等,检验结果表示什么等就可以了,大计算量的工作让计算机去完成。 2、通过统计实践学习统计。也就是以学生为中心,通过课堂现场教学、引导学生先读后写再议、模拟实验、利用课余时间完成项目、利用假期时间,通过参加学校组织的某些团队、小组或自己组织去开展一些与专业有关的活动,如社会调查、专题研究、提供咨询、参与企业管理等方法。全方位地激发学生的学习兴趣、培养学生的专业能力、方法能力和社会能力。 比如依同学们在设计调查问卷和调查方案的基础上,让他们组成若干调查小组(如以寝室为单位),在校园内真正进行一次统计调查活动,从具体调查对象和单位的确定,样本的抽取(不一定要很大),问卷的发放、回收与审核,数据输入与资料整理,估计与分析,一直到调查报告的编写,调查总结或体会的形成,全部由同学自己来完成。这样,同学们就亲身参与了统计调查、统计整理和统计分析(含统计推断)的整个过程,效果很好。 三、基于EXCEL的《统计学》教学设想 如何从烦琐的数理统计技巧转向数据处理的训练,同时还要使学生容易掌握并有机会辅之于实践。教师的导向是第一位的,要求必须选择容易获得而且普及性比较强的统计分析软件,并在课堂教学和引导学生实践中广泛采用。 (一)微软公司开发的EXCEL软件无疑是我们最好的选择 专业的统计分析软件SPSS、SAS、BMDP、SYSTAT其功能固然强大,统计分析的专业性、权威性不可否认,但是对于没有开设统计学专业的院校这些软件并不常用,如果学生要进行自主性学习也比较难以找到相应的工具,此外专业统计分析软件的英文操作界面,也让中国人用起来不是很顺手。微软公司开发的EXCEL软件作为一款优秀的表格软件,其提供的统计分析功能虽然比不上专业统计软件,但它比专业统计软件易学易用,便于掌握。在Windows操作系统极为流行的今天,EXCEL也是随处可见。对于《统计学》这门课程而言,利用EXCEL提供的统计函数和分析工具,结合电子表格技术,已能满足统计方面的要求。 (二)基于EXCEL的《统计学》教学设想 1、在教学内容上,依据EXCEL的函数功能、电子表格功能、数据分析功能,结合统计学原理的基本理论和方法,整合教学内容。比如传统的统计学原理教学过程中,对统计数据的搜集主要强调统计报表制度,在EXCEL环境应该更注重抽样推断,EXCEL提供的随机抽样工具使得抽样调查不再是十分复杂的技术,统计图也可以被广泛运用于对数据的描述;再比如现有统计学教材很多都讲根据整理的数据计算平均数时,都用加权平均的方法,当用组距式变量数列计算平均数时,用组中值作为各组的代表值进行计算。我们知道,组中值作为各组的代表值是假定各组变量值在组内是均匀分布的,如果实际数据与这一假定相吻合,计算结果比较准确,否则误差比较大。事实上实际数据往往就不是均匀分布的,因此用组中值计算的平均数都是近似的,而且相同资料编制的不同变量数列计算的平均数还不相等。其实为了编制变量数列,我们必须输入原始数据,EXCEL的有关程序可以得到准确平均数,哪里还有必要按加权算术平均的方法计算近似的平均数呢?那么有没有必要编制变量数列、特别是组距式变量数列呢?有没有必要按加权的方法计算平均数呢?我们认为有必要,但是组距式变量数列的主要功能不再是提供计算资料了,而是用于表现资料的分布状况和进行分析用;加权平均方法主要是介绍和要求学生掌握加权平均的思想,用于综合评价分析中。 2、案例教学成为《统计学》课程的重要内容。案例教学法不仅可以将理论与实际紧密联系起来,使学生在课堂上就能接触到大量的实际问题,而且对提高学生综合分析和解决实际问题的能力大有帮助。结合学生所学专业精选案例教学,比如对于金融专业的学生可以设计用几何平均数计算投资的平均收益率、运用标志变异指标考察投资组合的风险大小等。对于经管专业的学生,精选抽样推断、假设检验、方差分析对于控制产品质量,经营决策等方面的案例,深入浅出地介绍这些方法的基本思想、并用EXCEL进行分析。既激发了学生的兴趣、扩大了学生的视野,也使统计学的课堂不再是教师一块黑板、一支粉笔、一本教材、一张嘴巴就能将一门专业课程从头讲到尾。 3、改革考试方式和内容,合理评定学生成绩。考试是教学过程中的一个重要环节,是检验学生学习情况,评估教学质量的手段。对于《统计学原理》的考试,多年以来一直沿用闭卷笔试的方式。这种考试方式对于保证教学质量,维持正常的教学秩序起到了一定的作用,但也存在着缺陷,离考试内容和方式应更加适应素质教育,特别是应有利于学生的创造能力的培养之目的相差较远。在过去的《统计学》教学中,基本运算能力被认为是首要的培养目标,教科书中的各种例题主要是向学生展示如何运用公式进行计算,各类辅导书中充斥着五花八门的计算技巧。从而导致了学生在学习《统计学》课程的过程中,为应付考试搞题海战术,把精力过多的花在了概念、公式的死记硬背上。这与财经类专业培养新世纪高素质的经济管理人才是格格不入的。为此,需要对《统计学》考试进行了改革,主要包括两个方面:一是考试内容与要求不仅体现出《统计学》的基本知识和基本运算以及推理能力,还注重了学生各种能力的考查,尤其是创新能力。二是考试模式不具一格,除了普遍采用的闭卷考试外,还在教学中用讨论、答辩和小论文的方式进行考核,采取灵活多样的考试组织形式。学生成绩的测评根据学生参与教学活动的程度、学习过程中提交的读书报告、上机操作和卷面考试成绩等综合评定。这样,可以引导学生在学好基础知识的基础上,注重技能训练与能力培养。 大学统计论文:大学统计学教学论文 摘要:统计学被列为财经类专业本专科专业的必修优秀课程之一。其教学面临诸多挑战,应当顺应统计学教学的发展趋势,将统计学和计算机技术有机地结合起来,运用EXCEL的有关功能对教学内容、教学方法、考试方法进行改革。 关键词:统计学;教学模式;EXCEL 进入21世纪,随着我国市场化步伐的加快,社会对新知识的需求日益增加,无论是国民经济管理,还是公司企业乃至个人的经营、投资决策,都越来越依赖于数量分析,依赖于统计方法,统计方法已成为管理、经贸、金融等许多学科领域科学研究的重要方法。教育部也将《统计学》课程列为财经类专业本、专科专业的优秀必修课程之一。力图通过《统计学》的学习,使学生掌握探索各学科内在的数量规律性,并用这种规律性的解释来研究各学科内在的规律。同时,由于统计学所倡导的尊重客观实事,通过调查研究用实事说话,这也有利于培养学生的实事求是的学习、工作和科学研究精神。 一、《统计学》课程教学面临的挑战 1、内容日益丰富。长期以来,在我国存在两门相互独立的统计学——数理统计学和社会经济统计学,分别隶属于数学学科和经济学学科。20世纪80年代以来,建立包括数理统计学和社会经济统计学在内的大统计学,逐步成为我国统计学界的共识。1992年11月,国家技术监督局正式批准统计学上升为一级学科。国家颁布的学科分类标准已将统计学单列为一级学科。随着大统计学思想的建立和统计学在实质学科中的应用的需要,大多数学校和老师在财经类专业的本、专科专业《统计学》教学过程中,除了保留社会经济统计学原理中仍有现实意义的内容,如统计学的研究对象方法、统计的基本概念、统计数据的搜集整理、平均及变异指标、总量指标、相对指标、抽样调查、时间序列、统计指数等;同时也系统的充实了统计推断的内容,如:统计数据的分布特征、假设检验、方差分析、相关与回归分析、统计决策等。这一变化使得《统计学》的内容更适合相关实质学科的发展需要。 2、学生的学习难度加大。首先、结合《统计学》的课程特点——概念多而且概念之间的关系十分复杂、公式多且计算有一定难度等。如果学生不做必要的课外阅读、练习和实践活动,是很难理解和掌握的。对于财经类专业的本、专科专业的学生来说,本身的专业课学习负担已不轻。其次、对于财经类专业的本、专科专业的学生来说,由于其本专业的课程体系要求,使得学生的数学或者数理统计的基础不是特别好,对于专科学生来说更不用说,推断统计将是他们学习的困难。再说,《统计学》作为专业基础课,一般安排在一年级或二年级第一学期,在这个学习时段也是大多数专科生和本科生忙于计算机课程和英语课程的考证时段。如果以牺牲授课内容和降低要求来减轻学生的学习负担,显然有悖于《统计学》课程的教学和相关专业的发展要求。所有这一切对于学生学好这一课程面临的困难可想而知。 3、教师的教学难度加大。授课内容越来越丰富;课程难度太大可能导致学生兴趣下降;在倡导学生自主性学习的背景下,授课时数大为减少(一般安排一个学期共17~19教学周,每周2~3课时);高等教育扩招后,由于师资力量一时没有跟上,大多数学校,授课班级学生人数越来越多,一个教师跨越不同专业授课不再新鲜。这要求授课教师必须深刻领会授课内容的优秀和相互关系,学会控制和驾驭课堂教学,学会激发学生的兴趣,注重统计学在不同专业领域的具体应用等等。作为这门学科的授课教师特别需要认真考虑该怎么办? 二、《统计学》教学的发展趋势分析 1、统计学从数学技巧转向数据分析的训练。在计算机及计算机网络非常普及的今天,统计计算技术不再是统计学教学的重点了。统计思想、统计应用才应该是重点。现代统计方法的实际应用离不开现代信息处理技术。统计软件的使用,不仅使统计数据的计算和显示变得简单、准确,而且使统计教学由繁琐抽象变得简单轻松、由枯燥乏味变得趣味盎然。所以,在统计教学过程中,大量的内容只需要给学生讲清楚统计基本思想、计算的原理和正确应用的条件、正确解读计算的结果,而对大量复杂具体的计算可以交给计算机去完成。 比如方差分析,手工计算量非常大,没有计算机软件的支撑,是很难教学实际问题分析的。现在我们只要讲清楚方差分析要做什么,为什么方差分析要解决的中心问题是判断有无条件误差,而原假设又是K种不同水平下总体的理论均值是否相等,检验结果表示什么等就可以了,大计算量的工作让计算机去完成。 2、通过统计实践学习统计。也就是以学生为中心,通过课堂现场教学、引导学生先读后写再议、模拟实验、利用课余时间完成项目、利用假期时间,通过参加学校组织的某些团队、小组或自己组织去开展一些与专业有关的活动,如社会调查、专题研究、提供咨询、参与企业管理等方法。全方位地激发学生的学习兴趣、培养学生的专业能力、方法能力和社会能力。 比如依同学们在设计调查问卷和调查方案的基础上,让他们组成若干调查小组(如以寝室为单位),在校园内真正进行一次统计调查活动,从具体调查对象和单位的确定,样本的抽取(不一定要很大),问卷的发放、回收与审核,数据输入与资料整理,估计与分析,一直到调查报告的编写,调查总结或体会的形成,全部由同学自己来完成。这样,同学们就亲身参与了统计调查、统计整理和统计分析(含统计推断)的整个过程,效果很好。 三、基于EXCEL的《统计学》教学设想 如何从烦琐的数理统计技巧转向数据处理的训练,同时还要使学生容易掌握并有机会辅之于实践。教师的导向是第一位的,要求必须选择容易获得而且普及性比较强的统计分析软件,并在课堂教学和引导学生实践中广泛采用。 (一)微软公司开发的EXCEL软件无疑是我们最好的选择 专业的统计分析软件SPSS、SAS、BMDP、SYSTAT其功能固然强大,统计分析的专业性、权威性不可否认,但是对于没有开设统计学专业的院校这些软件并不常用,如果学生要进行自主性学习也比较难以找到相应的工具,此外专业统计分析软件的英文操作界面,也让中国人用起来不是很顺手。微软公司开发的EXCEL软件作为一款优秀的表格软件,其提供的统计分析功能虽然比不上专业统计软件,但它比专业统计软件易学易用,便于掌握。在Windows操作系统极为流行的今天,EXCEL也是随处可见。对于《统计学》这门课程而言,利用EXCEL提供的统计函数和分析工具,结合电子表格技术,已能满足统计方面的要求。 (二)基于EXCEL的《统计学》教学设想 1、在教学内容上,依据EXCEL的函数功能、电子表格功能、数据分析功能,结合统计学原理的基本理论和方法,整合教学内容。比如传统的统计学原理教学过程中,对统计数据的搜集主要强调统计报表制度,在EXCEL环境应该更注重抽样推断,EXCEL提供的随机抽样工具使得抽样调查不再是十分复杂的技术,统计图也可以被广泛运用于对数据的描述;再比如现有统计学教材很多都讲根据整理的数据计算平均数时,都用加权平均的方法,当用组距式变量数列计算平均数时,用组中值作为各组的代表值进行计算。我们知道,组中值作为各组的代表值是假定各组变量值在组内是均匀分布的,如果实际数据与这一假定相吻合,计算结果比较准确,否则误差比较大。事实上实际数据往往就不是均匀分布的,因此用组中值计算的平均数都是近似的,而且相同资料编制的不同变量数列计算的平均数还不相等。其实为了编制变量数列,我们必须输入原始数据,EXCEL的有关程序可以得到准确平均数,哪里还有必要按加权算术平均的方法计算近似的平均数呢?那么有没有必要编制变量数列、特别是组距式变量数列呢?有没有必要按加权的方法计算平均数呢?我们认为有必要,但是组距式变量数列的主要功能不再是提供计算资料了,而是用于表现资料的分布状况和进行分析用;加权平均方法主要是介绍和要求学生掌握加权平均的思想,用于综合评价分析中。 2、案例教学成为《统计学》课程的重要内容。案例教学法不仅可以将理论与实际紧密联系起来,使学生在课堂上就能接触到大量的实际问题,而且对提高学生综合分析和解决实际问题的能力大有帮助。结合学生所学专业精选案例教学,比如对于金融专业的学生可以设计用几何平均数计算投资的平均收益率、运用标志变异指标考察投资组合的风险大小等。对于经管专业的学生,精选抽样推断、假设检验、方差分析对于控制产品质量,经营决策等方面的案例,深入浅出地介绍这些方法的基本思想、并用EXCEL进行分析。既激发了学生的兴趣、扩大了学生的视野,也使统计学的课堂不再是教师一块黑板、一支粉笔、一本教材、一张嘴巴就能将一门专业课程从头讲到尾。 3、改革考试方式和内容,合理评定学生成绩。考试是教学过程中的一个重要环节,是检验学生学习情况,评估教学质量的手段。对于《统计学原理》的考试,多年以来一直沿用闭卷笔试的方式。这种考试方式对于保证教学质量,维持正常的教学秩序起到了一定的作用,但也存在着缺陷,离考试内容和方式应更加适应素质教育,特别是应有利于学生的创造能力的培养之目的相差较远。在过去的《统计学》教学中,基本运算能力被认为是首要的培养目标,教科书中的各种例题主要是向学生展示如何运用公式进行计算,各类辅导书中充斥着五花八门的计算技巧。从而导致了学生在学习《统计学》课程的过程中,为应付考试搞题海战术,把精力过多的花在了概念、公式的死记硬背上。这与财经类专业培养新世纪高素质的经济管理人才是格格不入的。为此,需要对《统计学》考试进行了改革,主要包括两个方面:一是考试内容与要求不仅体现出《统计学》的基本知识和基本运算以及推理能力,还注重了学生各种能力的考查,尤其是创新能力。二是考试模式不具一格,除了普遍采用的闭卷考试外,还在教学中用讨论、答辩和小论文的方式进行考核,采取灵活多样的考试组织形式。学生成绩的测评根据学生参与教学活动的程度、学习过程中提交的读书报告、上机操作和卷面考试成绩等综合评定。这样,可以引导学生在学好基础知识的基础上,注重技能训练与能力培养。 大学统计论文:大学统计学教学论文 摘要:统计学被列为财经类专业本专科专业的必修优秀课程之一。其教学面临诸多挑战,应当顺应统计学教学的发展趋势,将统计学和计算机技术有机地结合起来,运用EXCEL的有关功能对教学内容、教学方法、考试方法进行改革。 关键词:统计学;教学模式;EXCEL 进入21世纪,随着我国市场化步伐的加快,社会对新知识的需求日益增加,无论是国民经济管理,还是公司企业乃至个人的经营、投资决策,都越来越依赖于数量分析,依赖于统计方法,统计方法已成为管理、经贸、金融等许多学科领域科学研究的重要方法。教育部也将《统计学》课程列为财经类专业本、专科专业的优秀必修课程之一。力图通过《统计学》的学习,使学生掌握探索各学科内在的数量规律性,并用这种规律性的解释来研究各学科内在的规律。同时,由于统计学所倡导的尊重客观实事,通过调查研究用实事说话,这也有利于培养学生的实事求是的学习、工作和科学研究精神。 一、《统计学》课程教学面临的挑战 1、内容日益丰富。长期以来,在我国存在两门相互独立的统计学——数理统计学和社会经济统计学,分别隶属于数学学科和经济学学科。20世纪80年代以来,建立包括数理统计学和社会经济统计学在内的大统计学,逐步成为我国统计学界的共识。1992年11月,国家技术监督局正式批准统计学上升为一级学科。国家颁布的学科分类标准已将统计学单列为一级学科。随着大统计学思想的建立和统计学在实质学科中的应用的需要,大多数学校和老师在财经类专业的本、专科专业《统计学》教学过程中,除了保留社会经济统计学原理中仍有现实意义的内容,如统计学的研究对象方法、统计的基本概念、统计数据的搜集整理、平均及变异指标、总量指标、相对指标、抽样调查、时间序列、统计指数等;同时也系统的充实了统计推断的内容,如:统计数据的分布特征、假设检验、方差分析、相关与回归分析、统计决策等。这一变化使得《统计学》的内容更适合相关实质学科的发展需要。 2、学生的学习难度加大。首先、结合《统计学》的课程特点——概念多而且概念之间的关系十分复杂、公式多且计算有一定难度等。如果学生不做必要的课外阅读、练习和实践活动,是很难理解和掌握的。对于财经类专业的本、专科专业的学生来说,本身的专业课学习负担已不轻。其次、对于财经类专业的本、专科专业的学生来说,由于其本专业的课程体系要求,使得学生的数学或者数理统计的基础不是特别好,对于专科学生来说更不用说,推断统计将是他们学习的困难。再说,《统计学》作为专业基础课,一般安排在一年级或二年级第一学期,在这个学习时段也是大多数专科生和本科生忙于计算机课程和英语课程的考证时段。如果以牺牲授课内容和降低要求来减轻学生的学习负担,显然有悖于《统计学》课程的教学和相关专业的发展要求。所有这一切对于学生学好这一课程面临的困难可想而知。 3、教师的教学难度加大。授课内容越来越丰富;课程难度太大可能导致学生兴趣下降;在倡导学生自主性学习的背景下,授课时数大为减少(一般安排一个学期共17~19教学周,每周2~3课时);高等教育扩招后,由于师资力量一时没有跟上,大多数学校,授课班级学生人数越来越多,一个教师跨越不同专业授课不再新鲜。这要求授课教师必须深刻领会授课内容的优秀和相互关系,学会控制和驾驭课堂教学,学会激发学生的兴趣,注重统计学在不同专业领域的具体应用等等。作为这门学科的授课教师特别需要认真考虑该怎么办? 二、《统计学》教学的发展趋势分析 1、统计学从数学技巧转向数据分析的训练。在计算机及计算机网络非常普及的今天,统计计算技术不再是统计学教学的重点了。统计思想、统计应用才应该是重点。现代统计方法的实际应用离不开现代信息处理技术。统计软件的使用,不仅使统计数据的计算和显示变得简单、准确,而且使统计教学由繁琐抽象变得简单轻松、由枯燥乏味变得趣味盎然。所以,在统计教学过程中,大量的内容只需要给学生讲清楚统计基本思想、计算的原理和正确应用的条件、正确解读计算的结果,而对大量复杂具体的计算可以交给计算机去完成。 比如方差分析,手工计算量非常大,没有计算机软件的支撑,是很难教学实际问题分析的。现在我们只要讲清楚方差分析要做什么,为什么方差分析要解决的中心问题是判断有无条件误差,而原假设又是K种不同水平下总体的理论均值是否相等,检验结果表示什么等就可以了,大计算量的工作让计算机去完成。 2、通过统计实践学习统计。也就是以学生为中心,通过课堂现场教学、引导学生先读后写再议、模拟实验、利用课余时间完成项目、利用假期时间,通过参加学校组织的某些团队、小组或自己组织去开展一些与专业有关的活动,如社会调查、专题研究、提供咨询、参与企业管理等方法。全方位地激发学生的学习兴趣、培养学生的专业能力、方法能力和社会能力。 比如依同学们在设计调查问卷和调查方案的基础上,让他们组成若干调查小组(如以寝室为单位),在校园内真正进行一次统计调查活动,从具体调查对象和单位的确定,样本的抽取(不一定要很大),问卷的发放、回收与审核,数据输入与资料整理,估计与分析,一直到调查报告的编写,调查总结或体会的形成,全部由同学自己来完成。这样,同学们就亲身参与了统计调查、统计整理和统计分析(含统计推断)的整个过程,效果很好。 三、基于EXCEL的《统计学》教学设想 如何从烦琐的数理统计技巧转向数据处理的训练,同时还要使学生容易掌握并有机会辅之于实践。教师的导向是第一位的,要求必须选择容易获得而且普及性比较强的统计分析软件,并在课堂教学和引导学生实践中广泛采用。 (一)微软公司开发的EXCEL软件无疑是我们最好的选择 专业的统计分析软件SPSS、SAS、BMDP、SYSTAT其功能固然强大,统计分析的专业性、权威性不可否认,但是对于没有开设统计学专业的院校这些软件并不常用,如果学生要进行自主性学习也比较难以找到相应的工具,此外专业统计分析软件的英文操作界面,也让中国人用起来不是很顺手。微软公司开发的EXCEL软件作为一款优秀的表格软件,其提供的统计分析功能虽然比不上专业统计软件,但它比专业统计软件易学易用,便于掌握。在Windows操作系统极为流行的今天,EXCEL也是随处可见。对于《统计学》这门课程而言,利用EXCEL提供的统计函数和分析工具,结合电子表格技术,已能满足统计方面的要求。 (二)基于EXCEL的《统计学》教学设想 1、在教学内容上,依据EXCEL的函数功能、电子表格功能、数据分析功能,结合统计学原理的基本理论和方法,整合教学内容。比如传统的统计学原理教学过程中,对统计数据的搜集主要强调统计报表制度,在EXCEL环境应该更注重抽样推断,EXCEL提供的随机抽样工具使得抽样调查不再是十分复杂的技术,统计图也可以被广泛运用于对数据的描述;再比如现有统计学教材很多都讲根据整理的数据计算平均数时,都用加权平均的方法,当用组距式变量数列计算平均数时,用组中值作为各组的代表值进行计算。我们知道,组中值作为各组的代表值是假定各组变量值在组内是均匀分布的,如果实际数据与这一假定相吻合,计算结果比较准确,否则误差比较大。事实上实际数据往往就不是均匀分布的,因此用组中值计算的平均数都是近似的,而且相同资料编制的不同变量数列计算的平均数还不相等。其实为了编制变量数列,我们必须输入原始数据,EXCEL的有关程序可以得到准确平均数,哪里还有必要按加权算术平均的方法计算近似的平均数呢?那么有没有必要编制变量数列、特别是组距式变量数列呢?有没有必要按加权的方法计算平均数呢?我们认为有必要,但是组距式变量数列的主要功能不再是提供计算资料了,而是用于表现资料的分布状况和进行分析用;加权平均方法主要是介绍和要求学生掌握加权平均的思想,用于综合评价分析中。 2、案例教学成为《统计学》课程的重要内容。案例教学法不仅可以将理论与实际紧密联系起来,使学生在课堂上就能接触到大量的实际问题,而且对提高学生综合分析和解决实际问题的能力大有帮助。结合学生所学专业精选案例教学,比如对于金融专业的学生可以设计用几何平均数计算投资的平均收益率、运用标志变异指标考察投资组合的风险大小等。对于经管专业的学生,精选抽样推断、假设检验、方差分析对于控制产品质量,经营决策等方面的案例,深入浅出地介绍这些方法的基本思想、并用EXCEL进行分析。既激发了学生的兴趣、扩大了学生的视野,也使统计学的课堂不再是教师一块黑板、一支粉笔、一本教材、一张嘴巴就能将一门专业课程从头讲到尾。 3、改革考试方式和内容,合理评定学生成绩。考试是教学过程中的一个重要环节,是检验学生学习情况,评估教学质量的手段。对于《统计学原理》的考试,多年以来一直沿用闭卷笔试的方式。这种考试方式对于保证教学质量,维持正常的教学秩序起到了一定的作用,但也存在着缺陷,离考试内容和方式应更加适应素质教育,特别是应有利于学生的创造能力的培养之目的相差较远。在过去的《统计学》教学中,基本运算能力被认为是首要的培养目标,教科书中的各种例题主要是向学生展示如何运用公式进行计算,各类辅导书中充斥着五花八门的计算技巧。从而导致了学生在学习《统计学》课程的过程中,为应付考试搞题海战术,把精力过多的花在了概念、公式的死记硬背上。这与财经类专业培养新世纪高素质的经济管理人才是格格不入的。为此,需要对《统计学》考试进行了改革,主要包括两个方面:一是考试内容与要求不仅体现出《统计学》的基本知识和基本运算以及推理能力,还注重了学生各种能力的考查,尤其是创新能力。二是考试模式不具一格,除了普遍采用的闭卷考试外,还在教学中用讨论、答辩和小论文的方式进行考核,采取灵活多样的考试组织形式。学生成绩的测评根据学生参与教学活动的程度、学习过程中提交的读书报告、上机操作和卷面考试成绩等综合评定。这样,可以引导学生在学好基础知识的基础上,注重技能训练与能力培养。 大学统计论文:大学统计学教学模式论文 一、《统计学》课程教学面临的挑战 1、内容日益丰富。长期以来,在我国存在两门相互独立的统计学——数理统计学和社会经济统计学,分别隶属于数学学科和经济学学科。20世纪80年代以来,建立包括数理统计学和社会经济统计学在内的大统计学,逐步成为我国统计学界的共识。1992年11月,国家技术监督局正式批准统计学上升为一级学科。国家颁布的学科分类标准已将统计学单列为一级学科。随着大统计学思想的建立和统计学在实质学科中的应用的需要,大多数学校和老师在财经类专业的本、专科专业《统计学》教学过程中,除了保留社会经济统计学原理中仍有现实意义的内容,如统计学的研究对象方法、统计的基本概念、统计数据的搜集整理、平均及变异指标、总量指标、相对指标、抽样调查、时间序列、统计指数等;同时也系统的充实了统计推断的内容,如:统计数据的分布特征、假设检验、方差分析、相关与回归分析、统计决策等。这一变化使得《统计学》的内容更适合相关实质学科的发展需要。 2、学生的学习难度加大。首先、结合《统计学》的课程特点——概念多而且概念之间的关系十分复杂、公式多且计算有一定难度等。如果学生不做必要的课外阅读、练习和实践活动,是很难理解和掌握的。对于财经类专业的本、专科专业的学生来说,本身的专业课学习负担已不轻。其次、对于财经类专业的本、专科专业的学生来说,由于其本专业的课程体系要求,使得学生的数学或者数理统计的基础不是特别好,对于专科学生来说更不用说,推断统计将是他们学习的困难。再说,《统计学》作为专业基础课,一般安排在一年级或二年级第一学期,在这个学习时段也是大多数专科生和本科生忙于计算机课程和英语课程的考证时段。如果以牺牲授课内容和降低要求来减轻学生的学习负担,显然有悖于《统计学》课程的教学和相关专业的发展要求。所有这一切对于学生学好这一课程面临的困难可想而知。 3、教师的教学难度加大。授课内容越来越丰富;课程难度太大可能导致学生兴趣下降;在倡导学生自主性学习的背景下,授课时数大为减少(一般安排一个学期共17~19教学周,每周2~3课时);高等教育扩招后,由于师资力量一时没有跟上,大多数学校,授课班级学生人数越来越多,一个教师跨越不同专业授课不再新鲜。这要求授课教师必须深刻领会授课内容的优秀和相互关系,学会控制和驾驭课堂教学,学会激发学生的兴趣,注重统计学在不同专业领域的具体应用等等。作为这门学科的授课教师特别需要认真考虑该怎么办? 二、《统计学》教学的发展趋势分析 1、统计学从数学技巧转向数据分析的训练。在计算机及计算机网络非常普及的今天,统计计算技术不再是统计学教学的重点了。统计思想、统计应用才应该是重点。现代统计方法的实际应用离不开现代信息处理技术。统计软件的使用,不仅使统计数据的计算和显示变得简单、准确,而且使统计教学由繁琐抽象变得简单轻松、由枯燥乏味变得趣味盎然。所以,在统计教学过程中,大量的内容只需要给学生讲清楚统计基本思想、计算的原理和正确应用的条件、正确解读计算的结果,而对大量复杂具体的计算可以交给计算机去完成。 比如方差分析,手工计算量非常大,没有计算机软件的支撑,是很难教学实际问题分析的。现在我们只要讲清楚方差分析要做什么,为什么方差分析要解决的中心问题是判断有无条件误差,而原假设又是K种不同水平下总体的理论均值是否相等,检验结果表示什么等就可以了,大计算量的工作让计算机去完成。 2、通过统计实践学习统计。也就是以学生为中心,通过课堂现场教学、引导学生先读后写再议、模拟实验、利用课余时间完成项目、利用假期时间,通过参加学校组织的某些团队、小组或自己组织去开展一些与专业有关的活动,如社会调查、专题研究、提供咨询、参与企业管理等方法。全方位地激发学生的学习兴趣、培养学生的专业能力、方法能力和社会能力。 比如依同学们在设计调查问卷和调查方案的基础上,让他们组成若干调查小组(如以寝室为单位),在校园内真正进行一次统计调查活动,从具体调查对象和单位的确定,样本的抽取(不一定要很大),问卷的发放、回收与审核,数据输入与资料整理,估计与分析,一直到调查报告的编写,调查总结或体会的形成,全部由同学自己来完成。这样,同学们就亲身参与了统计调查、统计整理和统计分析(含统计推断)的整个过程,效果很好。 三、基于EXCEL的《统计学》教学设想 如何从烦琐的数理统计技巧转向数据处理的训练,同时还要使学生容易掌握并有机会辅之于实践。教师的导向是第一位的,要求必须选择容易获得而且普及性比较强的统计分析软件,并在课堂教学和引导学生实践中广泛采用。 (一)微软公司开发的EXCEL软件无疑是我们最好的选择 专业的统计分析软件SPSS、SAS、BMDP、SYSTAT其功能固然强大,统计分析的专业性、权威性不可否认,但是对于没有开设统计学专业的院校这些软件并不常用,如果学生要进行自主性学习也比较难以找到相应的工具,此外专业统计分析软件的英文操作界面,也让中国人用起来不是很顺手。微软公司开发的EXCEL软件作为一款优秀的表格软件,其提供的统计分析功能虽然比不上专业统计软件,但它比专业统计软件易学易用,便于掌握。在Windows操作系统极为流行的今天,EXCEL也是随处可见。对于《统计学》这门课程而言,利用EXCEL提供的统计函数和分析工具,结合电子表格技术,已能满足统计方面的要求。 (二)基于EXCEL的《统计学》教学设想 1、在教学内容上,依据EXCEL的函数功能、电子表格功能、数据分析功能,结合统计学原理的基本理论和方法,整合教学内容。比如传统的统计学原理教学过程中,对统计数据的搜集主要强调统计报表制度,在EXCEL环境应该更注重抽样推断,EXCEL提供的随机抽样工具使得抽样调查不再是十分复杂的技术,统计图也可以被广泛运用于对数据的描述;再比如现有统计学教材很多都讲根据整理的数据计算平均数时,都用加权平均的方法,当用组距式变量数列计算平均数时,用组中值作为各组的代表值进行计算。我们知道,组中值作为各组的代表值是假定各组变量值在组内是均匀分布的,如果实际数据与这一假定相吻合,计算结果比较准确,否则误差比较大。事实上实际数据往往就不是均匀分布的,因此用组中值计算的平均数都是近似的,而且相同资料编制的不同变量数列计算的平均数还不相等。其实为了编制变量数列,我们必须输入原始数据,EXCEL的有关程序可以得到准确平均数,哪里还有必要按加权算术平均的方法计算近似的平均数呢?那么有没有必要编制变量数列、特别是组距式变量数列呢?有没有必要按加权的方法计算平均数呢?我们认为有必要,但是组距式变量数列的主要功能不再是提供计算资料了,而是用于表现资料的分布状况和进行分析用;加权平均方法主要是介绍和要求学生掌握加权平均的思想,用于综合评价分析中。 2、案例教学成为《统计学》课程的重要内容。案例教学法不仅可以将理论与实际紧密联系起来,使学生在课堂上就能接触到大量的实际问题,而且对提高学生综合分析和解决实际问题的能力大有帮助。结合学生所学专业精选案例教学,比如对于金融专业的学生可以设计用几何平均数计算投资的平均收益率、运用标志变异指标考察投资组合的风险大小等。对于经管专业的学生,精选抽样推断、假设检验、方差分析对于控制产品质量,经营决策等方面的案例,深入浅出地介绍这些方法的基本思想、并用EXCEL进行分析。既激发了学生的兴趣、扩大了学生的视野,也使统计学的课堂不再是教师一块黑板、一支粉笔、一本教材、一张嘴巴就能将一门专业课程从头讲到尾。 3、改革考试方式和内容,合理评定学生成绩。考试是教学过程中的一个重要环节,是检验学生学习情况,评估教学质量的手段。对于《统计学原理》的考试,多年以来一直沿用闭卷笔试的方式。这种考试方式对于保证教学质量,维持正常的教学秩序起到了一定的作用,但也存在着缺陷,离考试内容和方式应更加适应素质教育,特别是应有利于学生的创造能力的培养之目的相差较远。在过去的《统计学》教学中,基本运算能力被认为是首要的培养目标,教科书中的各种例题主要是向学生展示如何运用公式进行计算,各类辅导书中充斥着五花八门的计算技巧。从而导致了学生在学习《统计学》课程的过程中,为应付考试搞题海战术,把精力过多的花在了概念、公式的死记硬背上。这与财经类专业培养新世纪高素质的经济管理人才是格格不入的。为此,需要对《统计学》考试进行了改革,主要包括两个方面:一是考试内容与要求不仅体现出《统计学》的基本知识和基本运算以及推理能力,还注重了学生各种能力的考查,尤其是创新能力。二是考试模式不具一格,除了普遍采用的闭卷考试外,还在教学中用讨论、答辩和小论文的方式进行考核,采取灵活多样的考试组织形式。学生成绩的测评根据学生参与教学活动的程度、学习过程中提交的读书报告、上机操作和卷面考试成绩等综合评定。这样,可以引导学生在学好基础知识的基础上,注重技能训练与能力培养。 摘要:统计学被列为财经类专业本专科专业的必修优秀课程之一。其教学面临诸多挑战,应当顺应统计学教学的发展趋势,将统计学和计算机技术有机地结合起来,运用EXCEL的有关功能对教学内容、教学方法、考试方法进行改革。 关键词:统计学;教学模式;EXCEL 大学统计论文:大学统计学教学论文 一、《统计学》课程教学面临的挑战 1、内容日益丰富。长期以来,在我国存在两门相互独立的统计学——数理统计学和社会经济统计学,分别隶属于数学学科和经济学学科。20世纪80年代以来,建立包括数理统计学和社会经济统计学在内的大统计学,逐步成为我国统计学界的共识。1992年11月,国家技术监督局正式批准统计学上升为一级学科。国家颁布的学科分类标准已将统计学单列为一级学科。随着大统计学思想的建立和统计学在实质学科中的应用的需要,大多数学校和老师在财经类专业的本、专科专业《统计学》教学过程中,除了保留社会经济统计学原理中仍有现实意义的内容,如统计学的研究对象方法、统计的基本概念、统计数据的搜集整理、平均及变异指标、总量指标、相对指标、抽样调查、时间序列、统计指数等;同时也系统的充实了统计推断的内容,如:统计数据的分布特征、假设检验、方差分析、相关与回归分析、统计决策等。这一变化使得《统计学》的内容更适合相关实质学科的发展需要。 2、学生的学习难度加大。首先、结合《统计学》的课程特点——概念多而且概念之间的关系十分复杂、公式多且计算有一定难度等。如果学生不做必要的课外阅读、练习和实践活动,是很难理解和掌握的。对于财经类专业的本、专科专业的学生来说,本身的专业课学习负担已不轻。其次、对于财经类专业的本、专科专业的学生来说,由于其本专业的课程体系要求,使得学生的数学或者数理统计的基础不是特别好,对于专科学生来说更不用说,推断统计将是他们学习的困难。再说,《统计学》作为专业基础课,一般安排在一年级或二年级第一学期,在这个学习时段也是大多数专科生和本科生忙于计算机课程和英语课程的考证时段。如果以牺牲授课内容和降低要求来减轻学生的学习负担,显然有悖于《统计学》课程的教学和相关专业的发展要求。所有这一切对于学生学好这一课程面临的困难可想而知。 3、教师的教学难度加大。授课内容越来越丰富;课程难度太大可能导致学生兴趣下降;在倡导学生自主性学习的背景下,授课时数大为减少(一般安排一个学期共17~19教学周,每周2~3课时);高等教育扩招后,由于师资力量一时没有跟上,大多数学校,授课班级学生人数越来越多,一个教师跨越不同专业授课不再新鲜。这要求授课教师必须深刻领会授课内容的优秀和相互关系,学会控制和驾驭课堂教学,学会激发学生的兴趣,注重统计学在不同专业领域的具体应用等等。作为这门学科的授课教师特别需要认真考虑该怎么办? 二、《统计学》教学的发展趋势分析 1、统计学从数学技巧转向数据分析的训练。在计算机及计算机网络非常普及的今天,统计计算技术不再是统计学教学的重点了。统计思想、统计应用才应该是重点。现代统计方法的实际应用离不开现代信息处理技术。统计软件的使用,不仅使统计数据的计算和显示变得简单、准确,而且使统计教学由繁琐抽象变得简单轻松、由枯燥乏味变得趣味盎然。所以,在统计教学过程中,大量的内容只需要给学生讲清楚统计基本思想、计算的原理和正确应用的条件、正确解读计算的结果,而对大量复杂具体的计算可以交给计算机去完成。 比如方差分析,手工计算量非常大,没有计算机软件的支撑,是很难教学实际问题分析的。现在我们只要讲清楚方差分析要做什么,为什么方差分析要解决的中心问题是判断有无条件误差,而原假设又是K种不同水平下总体的理论均值是否相等,检验结果表示什么等就可以了,大计算量的工作让计算机去完成。 2、通过统计实践学习统计。也就是以学生为中心,通过课堂现场教学、引导学生先读后写再议、模拟实验、利用课余时间完成项目、利用假期时间,通过参加学校组织的某些团队、小组或自己组织去开展一些与专业有关的活动,如社会调查、专题研究、提供咨询、参与企业管理等方法。全方位地激发学生的学习兴趣、培养学生的专业能力、方法能力和社会能力。 比如依同学们在设计调查问卷和调查方案的基础上,让他们组成若干调查小组(如以寝室为单位),在校园内真正进行一次统计调查活动,从具体调查对象和单位的确定,样本的抽取(不一定要很大),问卷的发放、回收与审核,数据输入与资料整理,估计与分析,一直到调查报告的编写,调查总结或体会的形成,全部由同学自己来完成。这样,同学们就亲身参与了统计调查、统计整理和统计分析(含统计推断)的整个过程,效果很好。 三、基于EXCEL的《统计学》教学设想 如何从烦琐的数理统计技巧转向数据处理的训练,同时还要使学生容易掌握并有机会辅之于实践。教师的导向是第一位的,要求必须选择容易获得而且普及性比较强的统计分析软件,并在课堂教学和引导学生实践中广泛采用。 (一)微软公司开发的EXCEL软件无疑是我们最好的选择 专业的统计分析软件SPSS、SAS、BMDP、SYSTAT其功能固然强大,统计分析的专业性、权威性不可否认,但是对于没有开设统计学专业的院校这些软件并不常用,如果学生要进行自主性学习也比较难以找到相应的工具,此外专业统计分析软件的英文操作界面,也让中国人用起来不是很顺手。微软公司开发的EXCEL软件作为一款优秀的表格软件,其提供的统计分析功能虽然比不上专业统计软件,但它比专业统计软件易学易用,便于掌握。在Windows操作系统极为流行的今天,EXCEL也是随处可见。对于《统计学》这门课程而言,利用EXCEL提供的统计函数和分析工具,结合电子表格技术,已能满足统计方面的要求。 (二)基于EXCEL的《统计学》教学设想 1、在教学内容上,依据EXCEL的函数功能、电子表格功能、数据分析功能,结合统计学原理的基本理论和方法,整合教学内容。比如传统的统计学原理教学过程中,对统计数据的搜集主要强调统计报表制度,在EXCEL环境应该更注重抽样推断,EXCEL提供的随机抽样工具使得抽样调查不再是十分复杂的技术,统计图也可以被广泛运用于对数据的描述;再比如现有统计学教材很多都讲根据整理的数据计算平均数时,都用加权平均的方法,当用组距式变量数列计算平均数时,用组中值作为各组的代表值进行计算。我们知道,组中值作为各组的代表值是假定各组变量值在组内是均匀分布的,如果实际数据与这一假定相吻合,计算结果比较准确,否则误差比较大。事实上实际数据往往就不是均匀分布的,因此用组中值计算的平均数都是近似的,而且相同资料编制的不同变量数列计算的平均数还不相等。其实为了编制变量数列,我们必须输入原始数据,EXCEL的有关程序可以得到准确平均数,哪里还有必要按加权算术平均的方法计算近似的平均数呢?那么有没有必要编制变量数列、特别是组距式变量数列呢?有没有必要按加权的方法计算平均数呢?我们认为有必要,但是组距式变量数列的主要功能不再是提供计算资料了,而是用于表现资料的分布状况和进行分析用;加权平均方法主要是介绍和要求学生掌握加权平均的思想,用于综合评价分析中。 2、案例教学成为《统计学》课程的重要内容。案例教学法不仅可以将理论与实际紧密联系起来,使学生在课堂上就能接触到大量的实际问题,而且对提高学生综合分析和解决实际问题的能力大有帮助。结合学生所学专业精选案例教学,比如对于金融专业的学生可以设计用几何平均数计算投资的平均收益率、运用标志变异指标考察投资组合的风险大小等。对于经管专业的学生,精选抽样推断、假设检验、方差分析对于控制产品质量,经营决策等方面的案例,深入浅出地介绍这些方法的基本思想、并用EXCEL进行分析。既激发了学生的兴趣、扩大了学生的视野,也使统计学的课堂不再是教师一块黑板、一支粉笔、一本教材、一张嘴巴就能将一门专业课程从头讲到尾。 3、改革考试方式和内容,合理评定学生成绩。考试是教学过程中的一个重要环节,是检验学生学习情况,评估教学质量的手段。对于《统计学原理》的考试,多年以来一直沿用闭卷笔试的方式。这种考试方式对于保证教学质量,维持正常的教学秩序起到了一定的作用,但也存在着缺陷,离考试内容和方式应更加适应素质教育,特别是应有利于学生的创造能力的培养之目的相差较远。在过去的《统计学》教学中,基本运算能力被认为是首要的培养目标,教科书中的各种例题主要是向学生展示如何运用公式进行计算,各类辅导书中充斥着五花八门的计算技巧。从而导致了学生在学习《统计学》课程的过程中,为应付考试搞题海战术,把精力过多的花在了概念、公式的死记硬背上。这与财经类专业培养新世纪高素质的经济管理人才是格格不入的。为此,需要对《统计学》考试进行了改革,主要包括两个方面:一是考试内容与要求不仅体现出《统计学》的基本知识和基本运算以及推理能力,还注重了学生各种能力的考查,尤其是创新能力。二是考试模式不具一格,除了普遍采用的闭卷考试外,还在教学中用讨论、答辩和小论文的方式进行考核,采取灵活多样的考试组织形式。学生成绩的测评根据学生参与教学活动的程度、学习过程中提交的读书报告、上机操作和卷面考试成绩等综合评定。这样,可以引导学生在学好基础知识的基础上,注重技能训练与能力培养。