关键词：《材料电化学》；教学改革；教学实践
中图分类号：G642、0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）10-0154-02
一、引言
材料是人类赖以生存和发展的物质基础，材料科学的发展与突破可促进时代的变迁，推动人类物质文明和社会进步。随着当今科学技术的蓬勃发展，材料学和电化学交叉领域的研究越来越受到科技工作者的关注，例如化学电源中电极材料的表面修饰与改性、新型纳米结构材料的电化学制备、电解质材料的研发、传感材料与信息转换材料的发展等。而现代电化学与材料科学相互交叉、渗透，也逐渐形成了新的分支――材料电化学。鉴于材料电化学研究的广度和深度呈现快速增长的趋势，越来越多的高校在材料学相关专业开设了电化学原理课程，并将其作为专业的重要基础选修课程之一。与材料专业其他选修课相比，《材料电化学》是一门综合性、专业性和实践性很强的课程，其内容涉及电化学、材料、物理、化学等领域，具有涵盖范围广、知识点复杂以及知识更新快的特点。要清楚地教授课程内容并取得良好的教学效果存在一定的难度，迫切需要在课程教学自身进行创新和改革。本文通过分析《材料电化学》课程的教学现状，初步探讨了如何结合功能材料专业特点和电化学基础课程内容，对教学内容、教学方法以及考核方式等方面的改革进行了探讨，以期提高教学效果。
二、《材料电化学》课程的教学现状
《材料电化学》课程的教学目标：（1）掌握电化学的基础理论知识，包括电化学热力学和电化学动力学两大方面的基础理论。（2）熟悉材料电化学的研究方向和热点，包括材料电化学制备和化学电源。通过这两大内容的学习旨在使学生掌握一定的材料电化学的综合知识，加深对应用于材料领域的电化学知识的理解，学会分析和解决材料电化学应用领域中的各种实际问题的能力，并着重培养学生多向思维能力，为后续金属腐蚀与防护、电化学测试技术和能源材料等专业课程学习奠定基础。
目前在课堂教学过程中存在以下问题：（1）教学内容与教材的匹配。《材料电化学》是一门新兴的综合性学科，尚未见有与材料科学与基础、材料力学性能和材料制备方法等基础课所匹配的经典教材。（2）课程教学以教师在课堂中教授为主，学生非主动接受枯燥和丰富的知识，没有相关实验辅助，对许多抽象内容难以理解。（3）课程的考核方式以笔试为主，导致学生对于知识的综合理解运用能力得不到锻炼。以上3个典型问题导致学生学习积极性不够、教学效果差，因此《材料电化学》课程在功能材料专业本科教学中进行改革是十分有必要的。
三、课程教学策略
1、教学内容的构建。我校的功能材料专业主要是培养具有金属功能材料、磁性材料、储能材料和发光材料等新型功能材料专业背景，满足能在新型功能材料制备、加工和测试等领域教学和技术开发的综合性科学研究与工程技术人才。因而在教学内容实践中要综合考虑材料学与电化学两门学科的特点，国内目前还没有教材可以完全综合了电化学基础和材料电化学应用两方面的知识。考虑到本科生在前期学习中掌握的电化学方面的知识有限，本课程教学以基础教学为主，因此选用普通高校“十一五”规划教材――李荻编著的《电化学原理》作为本课程中电化学的基础知识教材，兼顾参考赵辉译著的《纳米材料电化学》作为本课程中材料电化学制备知识教材。
最后，教学内容分成基础知识和实例应用两大部分展开。（1）介绍概括性强的电化学基础知识：①电化学热力学知识，包括电解质溶液、相间电位、可逆电极、不可逆电极和平衡电极电位；②电化学动力学知识，包括电极/溶液界面的结构与性质、电极过程、液相传递步骤动力学和电子转移步骤动力学。（2）按照电化学在材料科学的应用介绍实例部分：①电化学方法制备纳米材料，以电沉积法制备半导体量子点薄膜为实例；②化学电源电极材料，以锂离子电池为实例，阐述电池的工作原理及其电极材料的研发进展。通过实例介绍来引导学生将电化学基础与材料学知识之间进行比较和整合，从而牢固地把握所学的材料电化学基础知识，也为后继其他专业课的教学打下坚实的基础，形成良性循环。
2、教学方式的改革。目前，课堂教学中以多媒体教学为主，多媒体教学虽然可以节省教学板书时间，但是不容易让学生把握教学重点和难点内容，尤其是重点知识点的分析需要独立思考，难点知识的阐释需要互动探讨，所以有必要安排不同的学习活动，引导学生从感性体验走向理性分析，再开展批判性阐释。在教学实践中，讲到一些重要知识点，例如关于平衡电极电位的计算，适当地使用板书，逐步写出电极反应方程式，根据能斯特方程计算出电极电位，这种逐步讲解的过程可以使学生有更多的思考时间，理解和消化讲解内容。
《材料电化学》是一门与实践结合紧密的课程，单一的理论知识的讲解容易导致学生对于知识点的理解不够深入。由于该课程的教学课时十分紧张，没有安排实验与实践环节，为了弥补实验环节的缺失，可以充分利用多媒体教学的优势引入典型电化学实验的视频，例如铜锌原电池的构建。通过视觉感受加深学生对原电池的构建，电极反应的现象和原电池电动势的计算的理解和认识。
3、考核方式的设计。目前高校中，理论课程的考核方式仍以笔试为主，期末考试成绩通常占总成绩的70%以上，然而这种考核评价方式使得大多数学生对知识与技术的学习走进误区，被动记住书本中相关知识点即可，从而忽略了自身的批判性独立思考与深入理解，不利于认知结构的积极建构。在我们的课程中，期末考核采用开卷考试方式，最终成绩由平时成绩（20%）、课后作业（20%）及开卷考试成绩（60%）构成最终成绩。其中，平时成绩主要包括课堂出勤、问答互雍屠砺壑识点随堂测试等方面的考核；课后作业考察学生对知识点的理解和运用；开卷考试检验学生对教学内容的掌握情况。采用这种考核机制，期望有效调动学生的学习主观能动性，加深对基础知识的理解和掌握。
四、结语
通过上述对《材料电化学》课程开设所采取的改革措施与实践，明确了我校功能材料R翟诟每纬讨械慕萄内容、教学方式和考核方式，将抽象的电化学基础知识与材料领域的实例应用紧密结合起来，有利于发挥学生的学习主动性，使学生掌握材料电化学的基本理论，为将来的学习和工作奠定基础。
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The Curriculum Teaching "Materials Electrochemistry" Study and Practice
QIN Hai-ying
(Hangzhou Dianzi University College of Materials& Environmental Engineering,Hangzhou,Zheijiang 310036,China)
一、精心组织教学内容
《功能材料》涵盖的内容相当广泛，从材料物质性分类，它包括无机非金属材料、金属材料、高分子材料和复合材料；从材料功能性分类，它包括电子材料、磁性材料、光学材料、生物材料、各种功能转换材料，如光电转换材料、热电材料等等。从材料的应用领域分类，可分为信息材料、生物医用材料、能源材料、生态环境材料、航空航天材料等等。我们不能在有限的课时内将如此庞大的材料系统一一讲解给学生，因此需要精心组织教学内容。
由于材料科学是一个不断发展的科学领域，随着现代信息技术及纳米科学的飞速发展，促使材料科学以前所未有的速度向前发展，新的理论、新的发现层出不穷。作为当代材料专业大学生，理应掌握材料科学的最新发展状况。在组织教学内容时，多收集最新资料，将热点问题带进课堂，以激发学生学习兴趣。这就对教师要求较高，要实时跟踪材料领域世界先进水平，并且还要将这些热点进行剖析，从理论和实践两个方面，帮助学生去理解、分析其原理和意义。这些热点内容所涉及的原理一定要跟该课程的教学大纲相适应，让学生在兴趣中积极、主动地学习。比如近年来网络通信领域得到飞速发展，大学生对计算机、通信和网络等都有着浓厚的兴趣，同时对这些领域所要用到的材料也有着特别的感情，鉴于此，该教学内容中专门安排一节为光导纤维。内容包括光导纤维的光导原理、光纤的种类、制备方法以及未来光纤的发展趋势。另外还专门组织学生到相关企业参观学习，由企业的工程技术人员专门针对光纤的具体应用现状进行讲解，跟实际紧密结合起来。这样，学生对所学内容产生的兴趣促使他们自觉地学习该课程内容，并自发地组织课外小组进行专题讨论。通过学习该小节，学生发现自己学习的专业对社会、对人们的生活竟有如此重要的作用，这是以前没有想到的。因此组织这种教学内容，不仅促进了学生学习的积极性，而且端正了部分同学的专业思想，达到一举两得的效果。
当然并非《功能材料》教学大纲的内容都是当前热点问题，还有很多是非热点知识，这些内容往往研究得比较成熟，并且已经系统化。有的材料已形成产品，并且有一定的经济效益。这些材料我们大学生也要掌握，将来很有可能分配到相关厂家负责材料的开发和工艺等工作岗位。针对这些内容，教师要搜集大量关于材料生产厂家和公司的信息，结合教学大纲组织教学内容。
功能陶瓷是功能材料这门课程中主要的教学内容。功能陶瓷是在传统陶瓷的研究基础上发展起来的，现已形成很多分支，如电介质陶瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、热释电陶瓷、半导体陶瓷等等。其中有很多类型的陶瓷制备工艺相当成熟，已有大量的生产厂家，学生将来可能会到这些单位工作。因此在组织教学内容时，要涵盖这些材料。然而功能陶瓷章节的课时有限，不可能讲解众多的功能陶瓷分支，只能有选择性地讲解，其余内容要采取适当的教学方法让学生自觉地学习，将在下一节专门探讨教学方法。
二、基于问题学习法的教学方法
基于问题的学习是1969年由美国神经病学教授Barrows在加拿大的首创，先后在60多所医科学校中推广、修正。现在，很多院校采用这种方法进行教学或教学改革，包括教育学院、商学院、工程学院等以及一些高级中学，目前已成为国际上较流行的一种教学方法。基于问题的学习是以信息加工心理学和认知心理学为基础的，属于建构主义学习理论的范畴，是建构主义教学改革设想当中的“一条被广泛采用的核心思路”。此方法与传统以学科为基础的教学法有很大的不同，首先，它强调以学生的主动学习为主，而不是传统教学中强调的以教师讲授为主，同时学生必须要有对他们自己学习任务的责任性，学习者要全身心投入于问题中；其次，教师要为学生设计真实性任务和问题，基于问题学习法中的问题情景必须是结构不良的、能够自由探索的，是现实世界中有一定价值的；第三，鼓励自主探究，在自主学习中学生所学到的知识必须能够用来分析和解决问题；第四，激发和支持学习者的高水平思维，鼓励争论以及让学生对学习内容和过程进行反思等。与“做中学”及发现学习相比，基于问题学习法在强调以问题解决为中心，认为学习应该是广泛学科或主题的整合，强调社会性交流合作的作用，强调支持与引导等［1~3］。
《功能材料》这门课，涵盖了大量的理论知识，且应用性较强。教师不可能在有限的课时内将所有的功能材料知识讲授给学生，有必要合理地组织教学内容，采用基于问题学习法进行教学，培养学生自学的能力和方法，让学生在课外主动学习，自觉获取新知识。具体可采取下列步骤实施教学：
1、按班级人数将学生分组，同一时期，布置给学生具有相同新知识点的问题，如同属于功能陶瓷类材料，或同属于信息材料类材料。可以事先告诉学生，或者让学生自己形成学习需要，分析出新知识要点。
2、由教师对学生的分析提出质疑、引导的方法，来帮助学生分析需要获取的新知识。因为可能学生提出的新知识要点只是对旧知识的综合应用，这不是真正意义上的新知识。
3、帮助学生找到各种可利用的资源，如图书馆，相关网站，甚至咨询有关专家，要求小组内学生尽可能多交流。自主学习新的知识，并将新学到的知识运用到问题解决中，并评价自己是否实现了学习目标和问题解决的目标。在此期间，教师需要对学生进行监控，鼓励，引导他们进行高水平的思维。
4、评价各小组的总结报告，并分析比较不同小组的结果。对他们获取的新知识要点进行比较，在全班展开讨论，以精练知识。
5、为比较不同教学方法的教学效果，部分知识点，教师仍然采用传统的教学方法，以教师为主导，学生被动接受知识的方式，并且先讲知识点，然后再讲知识点的运用，调查学生，评价不同的学习效果。
通过比较，明显感到学生在基于问题学习的教学方法下，可以学到更全面的知识，并提高了解决问题的能力，团队合作的能力，应对变化的能力，自学的能力，自我评价的能力和良好的沟通能力，学生受益匪浅。
参考文献
关键词： 功能高分子材料 课程教学 教学探索
功能高分子材料是建立在高分子化学和高分子物理基础上，并与物理学、医学甚至生物学密切联系的一门综合性课程，在培养高分子材料专业人才过程中占有重要地位。功能高分子材料课程涉及的领域非常广泛，涵盖功能高分子的主体内容，如反应型高分子材料、导电高分子材料、液晶高分子材料、光敏高分子材料、吸附性高分子材料、医用高分子材料、高分子功能膜材料等。通过本课程的学习可以拓宽学生的知识面，认识高分子学科与相关学科的交叉、渗透，以及相辅相成发展的客观规律，夯实高分子专业的知识基础。该课程教学质量的优劣决定了学生能否深入了解功能高分子材料的制备、表征和应用，对培养学生的专业综合能力非常重要。
我校功能高分子材料课程是在大三的下学期开设，考虑到这个阶段的学生面临考研复习、实习及为未来就业做各种准备等问题，较难静下心来对课程进行深入学习，而且采用传统的教学方法已经难以达到满意的教学效果。针对这些现象，结合我校高分子材料专业的实际教学情况，我们对功能高分子材料课程的教学方式和手段、教学方法、考核体系等进行了探索和改革，以期提高学生的学习兴趣和主动性，取得良好的教学效果。
1、讲好绪论课，激发学生的学习兴趣
功能高分子材料主要研究的是新的制备方法、性能表征、构效关系、应用开发等，其教学内容具有多、杂、广、深的特点，要使学生在32个学时中，学习并掌握其全部内容确实存在困难。因此，有必要精选授课内容，认真讲好绪论课，激发学生的自主学习兴趣。我们在绪论课上从功能高分子材料的发展历史讲起，着重介绍课程特点、课程主要内容及学习方法，特别突出学科的新兴前沿和不断完善，说明本课程所涵盖的研究领域，让学生认识到该课程的重要地位，明确学习本课程的目的、任务、意义及要求，通过绪论课的学习对本课程产生兴趣，从而促使他们积极主动地学习课程，为后续章节的教学奠定基础。
2、增加新颖和实用的教学内容
功能高分子材料是高分子材料中发展最快的领域，每隔一段时间都有新的研究成果诞生。从事功能高分子材料教学工作的教师更要把握时代脉搏，了解最先进、最前沿的技术，不断调整、丰富和更新教学内容，利用多媒体教学及时地把最新的功能高分子材料的研究成果介绍给学生，扩大学生的功能高分子材料知识面，增强学习意义。此外，我们还注意课程内容与社会热点问题相结合，通过学习让学生了解功能高分子材料在日常生活、军事、航空航天等领域具有的一些不可替代的作用，加深学生对功能高分子材料实用性的认识。
3、鼓励学生利用互联网资源学习
在计算机应用技术高度发达的今天，互联网上的各种资源取之不尽，名师在线、网络课堂、精品课程等学习平台如果不加以利用，实为一种资源浪费。我们在进行课堂教学时，经常鼓励学生通过互联网学习，并教会学生利用中国知网、万方数据库等查询学习资料。学生可以在数据库检索到自己关注的专业知识，并了解与功能高分子材料相关的最前沿的科研动态。
除此之外，鼓励学生浏览科学网（http：//）、小木虫论坛（http：//）等门户论坛网站，在以高分子材料为主题的论坛社区上提出各种问题，某些会员会给出答案。论坛上的会员可能是专家、学者、教师，甚至是学生，大家集思广益，从而拓展思路，解决难题。实践表明，这些是比较有效的方式，能引导学生利用网络进行学习。
4、互动式教学，让学生做专题报告
针对功能高分子材料课程涵盖领域多的特点，从热门的领域中选择几个作为报告题目，把学生分成几个小组，让各小组成员通过教材、网络和图书馆查找资料，写出报告讲稿。而后适当地拿出一部分课堂时间，让小组代表上台做“学术报告”，老师也和其他同学一起对所介绍的内容进行提问。这种方式不仅活跃了课堂气氛，提高了学生的积极性和对功能高分子材料的兴趣，而且让学生由被动听讲变成主动学，自主学习能力得以增强。这种互动式教学提高了学生查阅、整理文献的能力，增强了学生的团队合作意识，锻炼了学生的口头表达能力。
5、举办功能高分子材料知识竞赛
功能高分子材料课程的知识内容十分丰富，要求学生掌握的内容较多，在每章内容讲授结束时举办功能高分子材料知识竞赛，是在紧密结合课堂教学的基础上，考查学生对教材理论知识掌握程度和解决实际问题能力的比赛。竞赛设置了奖励分值的详细规则，并作为课程考核的一个组成部分，因而能大大调动学生的主观能动性，起到调动学生学习和掌握专业知识的积极性，提高学生在功能高分子材料领域中运用基础知识解决实际问题的能力的作用。开展功能高分子材料知识竞赛活跃了课程的学习氛围，有利于提高学生的学习兴趣和促进良好学风的形成，是一种有益的教学方式。
6、建立多元化的考核评价体系
传统的理论课程的综合成绩以期末考试成绩为主，这种单一的考评方式存在较多缺陷，不能全面反映学生的真实学习情况。功能高分子材料课程的考核既要考查学生对基础知识的掌握能力，又要考查学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。在对学生的考核中，总成绩的评定采用“平时成绩+考试成绩”的模式，平时成绩占60%，考试成绩占40%，更加注重对学生学习过程的评价。平时成绩主要考查学生的学习状况，由出勤率、课堂提问、小组讨论、专题报告、知识竞赛和完成作业组成。这种多元化的考核评价体系避免了由期末考试决定学习成绩的弊端，鼓励学生端正学习态度，不做考前突击，不搞死记硬背，有利于学风和考风建设。
7、结语
教学内容、教学方法和考核体系的探索和实践是教育改革的重要组成部分。授课教师只有努力提高自身知识水平，及时总结教学经验，不断学习和尝试新的教学手段，才能为社会培养出高素质人才。在传统教学的基础上，通过增加学习过程的评价，调动学生的学习积极性，培养学生多方面的综合素质，这方面的教学探索是有益的。但如何更好地提高教学质量和达到良好的教学效果，需要继续努力、认真思考和完善每一个教学环节，促进自身教学水平的提高，从而为我校的功能高分子材料课程教学作出积极贡献。
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一、当前建筑装饰专业教学存在的问题
1、课程教材滞后于行业的发展水平，是导致学生知识结构陈旧，不能迅速适应社会、市场变化，从而削弱学生就业竞争力的根源之一。
我国建筑装饰专业教材虽然数次更新，但由于行业发展太快，其中不少内容不能与工程实际相符合，尤其在设计理念、装饰材料构造作法方面表现更甚。2l世纪建筑装饰实践，表现为由功能、审美模式向生态建筑装饰模式转变，由建筑装饰生态模式理念引发的装饰材料、装饰构造，以及装饰设计元素的一系列变革与进化，而这些至为关键的嬗变因子，都未能在课程教材中系统地体现出来，这正是专业教育滞后于行业发展水平的原因所在。
2、缺少实验环节，理论不能联系实际。
中专院校建筑装饰专业课程教学，在很大程度上单纯依靠传统的课堂教学来完成，教师按课本讲，学生看课本听，以空对空，看不到真实的材料，看不到真实的机械和构造，同样也看不到真实的工程环境，理论知识和实际相分割，教学效率很低。背离了建筑装饰工程实践的特点，学生学到的知识无法转化为能力，在教与学两方面同样被动的教学过程中，限制了学生创新能力的培养。
3、实验室投入不足，实验环节形同虚设。
如前所述，建筑装饰专业具有很鲜明的工程实践和职业化特征，建筑装饰专业教学中的课程实验是必不可少的重要环节。而目前开设建筑装饰专业的高校真正拥有专业实验室的数量很少，其中又有相当一部分实验室因投入不足，持续投入更少得可怜而导致实验室建设困难重重。实验室的材料、设备、工机具及实验场地无法保证课程实验环节的正常运转。更由于新型装饰材料的补充和现代化工程机械的更新无法落实，致使相当数量的实验室功能残缺、形同虚设，难以发挥应有的作用。
二、自主创新教学模式系统构建
1、自主创新教学模式的内涵。
自主更新的课程教材常新机制，是以行业发展为依据，对课程教材进行调整，保留现行教材中流行的设计方法、材料和构造作法，增加成熟的先进理念、符合生态建筑要求的新材料和新工艺，介绍行业前沿的发展动态。通过定期调整，随机增补的方法，自主更新课程教材内容，最大限度地避免专业教育滞后于行业发展的弊端，避免现行教材使用周期过长带来的副作用，与行业发展同步，至少接近行业发展的水平；运用多样化的教学手段，即强化实验教学，以工程实践为主线，采取各种高效率、多元复合的教学手段组织教学；搭建功能齐全的实验平台，是在现有水平和条件下，采取学校投资、校企合作等各种有效手段，产、学、研相结合，开发实验室自主造血功能，多方位探索实验室在困难条件下的发展途径，提高实验室实验教学的能力；全面提高教师专业能力，是基于课程教材常新机制的建立，教学手段的多样，实验室功能的拓展，对建筑装饰专业任课教师提出了新的要求。在教师原有知识结无法支持教学的情况下，研究如何提高教师专业化程度的方法，促使任课老师全面提高专业素养，向“双师型”类型转变就成为必然。教师的专业综合素养高，才可能保证教学效果，这是控制教学质量的关键所在。
2、自主更新课程教材机制的建立。
自主的课程设置、自主的教材编选、自主的教学模式是高等教育的特征。对应21世纪装饰市场的巨大变化，以及生态建筑促使建筑装饰生态模式概念的不断深化，高校建筑装饰专业课程教材的改革，不但要求教师根据具体的课程实施情况，区域文化及经济水平等因素对原有课程教材做出经常性的选择、修正、重构，而且要求教师转变角色，从单纯的课程执行者转变为课程的编制者和评价者，后者也是自主更新课程教材机制得以建立的前提条件。
3、多样化教学手段的运用。
提到课堂教学手段的多样化，绝大多数人会联想到多媒体现代技术的应用。诚然，由于多媒体课件的使用，在一定程序了改变了传统教学的面貌，屏幕上出现的色彩图案、文字，提高了学生的学习兴趣，但它仍然是老师讲、学生听，知识满堂灌，只不过黑板变成了屏幕，鼠标取代了板书而已。有专家对欧美国家高校同类专业调研后感叹：我们的学生上课时在听，人家的学生上课时在动，一静一动，差别何其大。
互动、多元、鲜活的多样化教学手段完全可以贯穿于课程教学的全过程。它与传统教学模式最大的区别是：第一，它注重研究、分析事物发展过程的合理性、科学性；第二，它将单科课程紧密复合联系在一起，极大地提高了学习效率，为课程的优化重构创造了条件；第三，学生上课真正由听课变为动手演练，学生自主发现问题、分析问题、解决问题有利于创新能力的培养；第四，为教师更新知识结构、提高专业素养，向“双师型”人才成功转变提供了学习研究的机会。
互动、多元、鲜活的多样化教学手段以真实再现为原则，以全过程强化实验环节为宗旨。根据实际情况，充分利用实验室、工程现场、装饰材料市场等有效资源，辅以装饰材料性能介绍和工艺作法等相关技术资料的积累，让学生掌握更多先进、科学、实用知识，与基础理论相结合，使知识结构更加完善。
4、多功能实验平台的构建。
关键词：材料科学 专家系统 材料设计
专家系统是一种计算机程序系统，这种系统的原理是模拟人类专家解决领域问题的方法来解决领域问题，这种系统特别善于处理非线性关系，由于这种系统模拟专家的方法，因此专家系统特别善于处理需要大量专业知识和经验解决的专业问题。专家系统包括五个部分，包括接口、知识库、推理机以及数据库等，专家系统的工作方式就是运用系统中存储的知识进行推理，从而得出解决问题的方法，处理专业问题。专家系统已经广泛应用到各个领域，包括材料科学领域，材料科学领域传统依靠实验进行研究的方法会消耗大量的人力、物力以及时间，将专家系统应用到材料科学研究中，能够通过较少的实验得出研究结果，节约了大量资源。
一、材料科学中的专家系统发展概述
1、发展历程
20世纪80年代早期，科学家们开始研究应用于材料科学的专家系统，随后科学家们相继进行了许多研究，得到了很大的发展。80年代晚期，我国开始研究应用于材料科学领域的专家系统，在合金设计和无机材料设计方面做了许多研究。
纵观国内外的研究历史，虽然材料领域的专家系统的研究时间并不长，但是在短时间内取得了很大的发展，取得许多研究成果。20世纪90年代，材料科学领域的专家系统成为研究热点，近年来，专家系统已经应用到了材料科学的各个领域，为材料科学的发展起到了相当大的促进作用。
2、应用领域
根据材料自身的性质对材料进行分类，可以将材料分为高分子材料、金属材料、复合材料等。根据材料的作用分类，可以将材料分为功能材料和结构材料。近10年来，材料科学领域的专家系统主要应用于金属材料中，而且大部分应用于作为结构材料用的金属材料中。这是因为金属材料具有易加工性和优良的机械性能，在各个行业中都得到了广泛了应用，这种需求促使应用于金属材料领域中的专家系统的快速发展；其次，由于资金的限制，许多组织在应用新技术时，一般希望通过最少的资源取得最多的研究成果，而人类对于金属材料的应用和研究使用时间比较长，对于金属材料的特点积累了许多的理论和经验，因此，在金属材料领域更可能开发出成功的专家系统。
3、应用类型
可以按照多种不同的方法对专家系统进行分类，根据构建方法进行分类，可以分为人工神经网络专家系统、基于Web的专家系统、基于框架的专家系统等；根据解决的问题，可以将专家系统分为监视、仿真以及诊断等11中。应用于材料领用的专家系统的主要功能是设计和优选，这是因为材料科学发展的需求。当前研究先进材料不能像过去一样一味地追加在实验上的投入，急需设计制造该材料的制造工艺以及选择制备该材料的设备，通过设备和工艺指导材料的制备，研制出先进的材料；其次，由于在设计和优选方面积累了大量的理论和经验，因此比较容易开发出设计和优选类的专家系统。
二、材料设计专家系统
材料设计专家系统是指应用积累的经验、知识、科学原理以及实验规律进行推理，得出满足要求的制造工艺的计算机程序系统。近年来，材料设计专家系统在合金材料设计、复合材料设计以及成型过程中得到了广泛的应用。应用材料设计专家系统对材料的制造工艺进行设计，能够让科技人员学习到更多的材料设计的知识，同时还能减少研制、开发消耗的时间和经费，从而降低生产成本。材料设计专家系统研究的时间最长，取得的数据最多，是研究的主流，但是材料设计专家系统仍然存在许多问题。
1、对材料的工艺、组分以及性能之间的内在联系不够明确，缺乏有助于建模的定量规则。
2、材料科学的一大发展方向是开发新材料，但是人们对于新材料不够了解，新材料的信息十分模糊和复杂，使得新材料的开发变得更加艰难。
三、人工神经网络材料专家系统
人工神经网络不需要任何先验函数的假设，也不需要预先给定公式的形式，直接从已有的实验数据出发，经过有限次迭代计算而得到一个反映实验数据内在规律的数学模型，而且还可利用经过训练的网络模型进行推理预测，特别适合于研究复杂非线性系统。在材料领域中，人工神经网络已用于材料选择、成分设计、智能加工与控制、工艺优化、相变规律的研究，特别是在材料性能、缺陷以及相变点等预测方面，应用更为突出。
四、材料科学中的专家系统发展趋势
目前，专家系统的开发和研究已进人稳步上升的阶段。展望未来，材料科学中的专家系统将会朝着实用化、商品化的方向发展。
功能强大是材料专家系统实用化和商品化的基础。伴随专家系统理论和技术的进步，尤其是在有效解决知识表示和获取、提高系统推理能力的前提下，集成多智能技术的混合系统，将克服单一技术不足的缺点，成为材料类专家系统的发展趋势。
信息技术的集成是材料专家系统实用化和商品化的保障多媒体技术、计算机网络、远程通讯、数据库、过程控制、并行计算等技术都会逐渐应用到材料各类专家系统中。
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[关键词]生物功能材料 化学 材料学 生命科学
生物功能材料是材料科学领域中正在发展的多种学科相互交叉渗透的领域，其研究内容涉及材料科学、生命科学、化学、解剖学、病理学、临床医学、药物学等学科，同时还涉及工程技术和管理学科的范畴。而面对刚由高中迈向大学校门的本科生时，如何能引导学生由浅及深的深入生物功能材料专业的学习，并掌握专业所涉及的多领域专业理论知识和专业技能，成为社会需要的生物功能材料专业的人才，则需要一个系统周密的教学计划及教学策略。
一、外语与生物功能材料的交叉性
目前，国外的生物功能材料领域的研究已经得到迅猛发展，而在中国，生物功能材料领域则是属于一个新兴起步阶段，同时国际间的专业交流和合作也是必不可少，因此无论是从学习的角度还是合作交流的角度考虑，及时了解国际上专业领域最新研究进展是保证生物功能材料专业教学紧跟时展的必要工作，而外语水平的高低则直接限制了对国外研究工作的了解和领会程度。目前已经出现了系统的生物材料专业英语。因此，在引导学生深入生物功能材料专业知识学习之前，就应该督促学生掌握扎实的外语水平和实际应用能力。
二、化学与生物功能材料的交叉性
化学是研究物质的组成、结构、性质、以及变化规律的科学。世界是由物质组成的，化学则是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一，它是一门历史悠久而又富有活力的学科，它的成就是社会文明的重要标志。化学是一门是实用的学科，它与数学物理等学科共同成为自然科学迅猛发展的基础。化学的核心知识已经应用于自然科学的各个区域，化学是改造自然的强大力量的重要支柱。
化学与其他学科的交叉与渗透，产生了很多边缘学科，如生物化学、地球化学、宇宙化学、海洋化学、大气化学等等，使得生物、电子、航天、激光、地质、海洋等科学技术迅猛发展。学生在深入学习生物功能材料专业知识之前，需要系统学习各类基础化学知识如无机化学、有机化学、分析化学以及化学与其他学科交叉而来的生物化学、物理化学、高分子化学等专业基础知识，并需要掌握扎实的化学实验功底，为将来学习生物功能材料专业知识并开展相关专业领域的研究工作打下坚实的基础。
三、材料学与生物功能材料的交叉性
生物功能材料本身就是材料学的一个分支学科。而总的来讲，材料学是研究材料组成、结构、工艺、性质和使用性能之间相互关系的学科，为材料设计、制造、工艺优化和合理使用提供科学依据。在系统学习生物功能材料专业知识之前，除了化学基础知识以外，学生还应接受系统的材料学基础理论的学习，包括材料加工工程及材料物理化学课程的学习。现代材料学科更注重研究各类材料及它们之间相互渗透的交叉性和综合性。
四、生命科学与生物功能材料的交叉性
由生物功能材料的定义可知，生物功能材料是用于人体组织和器官的诊断、修复或增进其功能的一类高技术材料，即用于取代、修复活组织的天然或人造材料，其作用药物不可替代。生物功能材料能执行、增进或替换因疾病、损伤等失去的某种功能，而不能恢复缺陷部位。因此，生物功能材料的应用对象就直接决定了生物功能材料学与生命科学的密切相关性。目前，可降解的生物材料已经得到了越来越多的研究者的关注。这类生物材料在植入到生物体内以后，会与机体组织发生一系列的相互作用，如生物体内多种生物酶对材料降解的促进作用、材料降解产物需要在生物体内沿着特定途径完成代谢、材料产物的降解对生物体生理环境的反作用，等等。除了这些问题，研究者还要分别从个体、细胞、分子等水平研究生物功能材料与生物体之间的相互作用，所有的这些研究内容无不体现了生物科学与生物功能材料的相互渗透。
五、解剖学、病理学与生物功能材料的交叉性
解剖学就是了解正常人体结构的学科，是涉及生命体的结构和组织的生物学分支学科。解剖学的主要分支有比较解剖学、组织学和人体解剖学。生物体内部结构非常复杂，所以解剖学内容包含不同的层次，从最小的细胞到最大的器官，以及器官之间的关系。而病理学是研究人体疾病发生的原因、发生机制、发展规律以及疾病过程中机体的形态结构、功能代谢变化和病变转归的一门基础医学课程，它具有很强的实践性和临床性。生物功能材料是直接用于人体组织器官置换的一类材料，因此学生在从事生物功能材料专业方向研究时，需要大量的动物实验来配合研究工作的开展，这就需要研究人员具备基本的解剖学知识和实际的解剖操作能力，并能够针对动物实验观察阶段出现的各种病理学问题进行科学分析且得出正确的结论。
六、药物学与生物功能材料的交叉性
目前，越来越多的研究者将重点放在载药生物材料的研究上。在制备载药的生物功能材料时，研究者需要具备基本的药物合成的知识，并对所使用的药物的结构、性能、药物对机体的影响及机体对药物的影响等知识有系统的学习。
在以上介绍的与生物功能材料相关的学科中，外语、化学是最基本的两大类学科，这是每个从事与生物功能材料相关专业学生所必须具备扎实功底的知识。材料学、生命科学也是相对比较基础的学科，但相对于前两种介绍的学科，其内容要相对专业，而解剖学、病理学及药物学是在前面介绍的几种学科基础上深入研究后应具备较高专业素养和技能时需要涉足的领域。
综上所述，作为新兴学科，生物功能材料涉及多个专业领域的知识，正是它的交叉性和边缘性才使得生物功能材料充满了突破和创新，目前世界各国对生物功能材料十分重视，中国也把生物功能材料列为重点发展的科研项目之一。生物功能材料的研究将对人类的生产方式和生活方式产生巨大的影响。随着生物功能材料领域研究的进行，必然有越来越多的学生开展此专业的学习，因此全面了解生物功能材料专业与其它专业的交叉性并以此为根据来确定专业课程的范围是十分重要的。
[参考文献]
[1]柳斌、郑斌、王定华、《创新教育案例全书》，北京教育出版社出版，1999、
[2]文国华、《课程与教学论》、上海：上海教育出版社，2007、
关键词：校内实习基地；生产实习；重点学科；材料物理
中图分类号：G646 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）49-0056-02
一、引言
材料物理专业系工科材料类专业，已在全国80余所高等院校开设，是上世纪末在新的历史条件下开设的交叉学科专业，办学时间短，社会认知度较低。2011年，教育部专业调整后，材料物理专业的内涵是研究各种材料特别是各种先进结构材料、新型功能材料物理基础、微观结构以及与性能之间关系的基本规律，为各种高新技术发展提供科学依据的应用基础学科，是理工融合的学科。由于材料物理专业都是各高校调整内涵后或新开办专业，各学校对其培养目标的描述定位不一，均依据学校自身的优势和学科特色来定位。
在实践教学方面，开设材料物理专业的院校也是根据其国家或地区的产业化需要，结合专业自身特色来开展实习教学环节的。但在实际实习过程中，还存在很多问题与困难，主要表现在：校内培养实践能力的教学设施落后，难以满足实践能力培养的要求；企业机制改革后，实行持证上岗制度，使学生实际参加企业生产实际的机会大大减少；企业产品开发和技术创新涉及知识产权、技术保密等问题，也不允许学生亲临生产工艺线；师资队伍工程实践经验不足，因此，在提高学生实践能力的同时，首先要提高教师的工程实践能力。这些实际问题与困难极易导致学生实习工作只能以参观为主，达不到实践教学的目的，极其不利于学生实际动手能力、创新能力的培养。
我国高校扩招以来，大学生就业难成为高等教育中的热点和难点问题，严峻的就业形势，对每个大学生都提出了更高的期望和要求，学生必须将课本知识转化为实践能力和创新能力，而连接的桥梁就是实践活动。实习是实践活动中的关键环节，校内外实习基地是学生实习的重要场所，因此，建设适合专业发展、提高学生实践能力的实习基地势在必行。
二、我校材料物理专业所属的学科优势
我校依据在电子信息材料及应用方面的特色和市场需求，于2004年开设了材料物理专业，设在材料科学与工程学院，并成立了材料物理系。材料学科是河北工业大学“211工程”重点建设的学科之一，在国内享有较高的声誉和知名度。现有材料科学与工程博士后科研流动站，材料科学与工程一级学科博士点，材料科学与工程一级学科硕士点及“材料工程”工程硕士点，材料物理与化学国家重点学科，材料学、材料物理与化学两个河北省重点学科，“生态环境与信息特种功能材料”河北省省部共建教育部重点实验室，新型功能材料河北省重点实验室，光电功能晶体河北省工程实验室，长江学者特聘教授岗位。
材料物理系的前身可追溯到20世纪60年代创立的河北工业大学半导体材料研究所。本系所属二级学科为材料物理与化学，该学科为部级重点学科，学科积淀深厚，实力强劲。拥有河北省新型功能材料重点实验室、生态环境与特种信息功能材料省部共建重点实验室、光电功能晶体河北省工程实验室三个省部级科研平台，并设有信息功能材料研究所。
本系长期以来，围绕国民经济和学科建设的需要，专注于半导体材料、磁性材料的科学研究、技术开发和人才培养工作。本系实验设备完善，建有材料制备、加工、性能测试与分析实验室；师资力量雄厚，现有教职工17人，其中河北省科学技术突出贡献奖1人，洪堡学者1人，教育部新世纪优秀人才2人，博士生导师3人，三分之一的教师具有海外学习和工作经历，多名教师在全国学术组织中任职，具有重要影响。承担多项国家科技支撑计划、国家“863”，国家自然科学基金等部级科研项目及省市级科研项目；获河北省科学技术突出贡献奖，省部级科技进步奖8项，国家发明专利30余项；在国内外学术刊物300余篇，出版著作4部；多项成果转化为生产力，形成了鲜明的产、学、研特色，最为突出的是河北晶龙集团，已成为世界上最大的太阳能级硅单晶生产基地，被评为全国产学研成功案例100例之一。
三、校内实习基地的建设与实践
专业生产实习是工科专业重要的教学环节，对于培养学生的实践能力与综合素质具有重要作用。校内实习基地是校外实习基地的先导，通过校内实习基地，学生可初步了解部分相关的工艺过程，为校外实习打下基础。校内试验基地的建设以材料物理与化学部级重点学科、信息功能材料研究所和光电功能晶体材料河北省工程实验室为依托，发挥本系在半导体材料和磁性材料方面的科研优势，整合原有实验室、实习基地，打造学生实习的重要场所。通过整合优化，建立了以以下几个专业实验室为基础的具有不同功能的校内实习基地。
1、晶体生长实验室。该实验室拥有直拉单晶炉、区熔单晶炉、磁控溅射设备、氢化物气相外延炉、等离子增强气相沉积、甩带晶体生长炉等材料制备设备，虽然设备比企业生产实际中的落后，但设备结构和生长工艺原理是相同的，学生通过在本实验室的实习，对晶体制备工艺有了感性认识，并对设备结构有一定的了解，理论与实际相结合的实践能力得到提升。
2、半导体材料基本参数测试分析实验室。通过本实验室的实习，学生可掌握直拉单晶硅的晶体定向、晶体硅基本参数，如导电类型、电阻率、少子寿命的基本测试方法及生产实际对材料质量的要求；掌握晶体中杂质含量测试方法以及缺陷腐蚀与显示技术；掌握材料在热处理工程中的性能变化等，并进一步理解材料质量与生长工艺的关系，为实际生产应用打下良好基础。
3、光电功能材料制备及性能测试分析实验室。本专业毕业生大部分在光伏行业就业，太阳能光电转换材料是光伏技术的核心。学生在本实验室的实习，可掌握化合物光电转换材料的制备及性能分析，熟悉晶体硅太阳能电池制备工艺中的制绒、扩散、减反层等各个工艺环节及相关检测分析方法和技术，为校外生产实习打下良好基础。
4、磁性材料制备与性能测试分析实验室。使学生熟悉常见磁材料的制备方法，掌握磁化曲线和磁滞回线的测量原理，了解不同类型磁性材料的磁滞回线的差异，加深对饱和磁化强度、剩磁和矫顽力等概念的理解；了解居里温度的测量原理，理解磁性材料居里温度的物理本质。
经过几年不断的建设和发展，本专业依托材料物理与化学部级重点学科和产学研基地，依托老一代教师在行业的影响，经过教师们的共同努力，建立了校内实习基地。通过校内实习基地的实习，学生可初步了解生产实际中应用的制备设备、工艺流程及性能分析技术，为校外生产实习打下良好基础，使校外生产实习效果更好，与校外生产实习基地形成互补，在学生实践能力培养方面发挥了重大作用。通过生产实习教学环节不断的探索与实践，本专业教学成果显著，在全国开设材料物理专业的学校中我校排名第11位。
多年来，本专业为国民经济建设输送了一批批高素质的专业技术人才，其中多数人已在优势行业、支柱行业、骨干产业以及新兴产业中发挥着重要作用，成为技术骨干和管理人才。
四、结语
实习基地的建设是一项综合的系统工程，利用我校学科优势，结合材料物理专业的特点、产业化实际，优化整合专业实验室，建立了校内实习基地，并与校外实习基地形成互补，为学生创造了良好的工程实践场所，达到教学与生产、理论与实践的有机结合，全面提高了实习教学的质量与效果。
参考文献：
[1]薛人中，王永强，李涛，等、材料物理专业生产实习教学改革与研究[J]、中国电力教育，2012，（26）：97-98、
这份荣誉是对高树森董事长几十年来情系纳米耐火材料,专注于技术创新,通过自主创新与自主知识把一家民营企业不断地做强做大,为高温工业耐火材料的科研开发及产业化做出不懈努力的充分肯定。付出总有回报!据了解,高树森董事长还是教授级高工,山西省耐火材料工程技术研究中心主任兼首席专家,中国节能协会玻璃窑炉专业委员会副主任委员。因多项重大科研创新,他曾多次被冶金部、山西省政府、太原市政府授予劳动模范、先进科技工作者等荣誉称号。
高树森告诉《中国科技财富》:推动创新是国家发展和民族崛起的客观要求。纳米材料是21世纪最富有活力,对各个领域将产生深远影响的高新技术,也将对我国经济的发展提供新的机遇。随着纳米材料和纳米技术进入更多的传统产业和传统产品中,纳米科技将带来更大的经济和社会效益,对人类社会进步产生深远的影响。纳米经济是战略性新兴产业,是新科技和新型产业的深度融合,代表未来发展的方向,紧紧抓住新科技革命带来的战略机遇,使纳米产业尽快成为国民经济的先导与支柱产业,为加快经济发展模式转变提供强有力支撑具有积极意义。
创建耐材行业领军企业
太原高科耐火材料有限公司于1989年由高树森董事长基于创新耐火材料,服务产业经济的梦想而发起创立。在成立之初,这只是一家简易的小型耐火材料厂,经过几年的艰苦奋斗,企业取得了初步的发展。1992年经山西省高新技术委员会认定、国家太原高新技术开发区管委会批准,成立了太原高科耐火材料有限公司(简称太原高科)。
公司建立了耐火材料生产厂和专业的耐火材料技术研究中心,成为耐火材料行业中唯一的部级高新技术企业,并承担山西省高端重点行业用耐火材料的技术研究与开发工作,先后研究开发出多种耐火材料高新技术产品,并及时将研究成果转化为生产力,大大促进了企业的发展,为技术研究和自主创新提供了雄厚的资金支持,形成了生产与科研相互促进的良好局面。同时,在眼界开阔的高董事长的带领下,公司注重与国内有关院校及相关专业的专家的联系与交流,早早的构建了以企业为主体的产学研机制,这些都对企业的快速发展提供了有力的支撑。
随着公司的不断发展,原有的生产能力远不能满足市场的需求,2005年公司在阳曲县投资8000余万元,建设了总占地面为150多亩的现代化工厂和企业技术研发中心,该项目被列为山西省“1311”重点工程、高科技产业化项目及山西重点引进关键科技开发项目。
新工厂于2006年竣工投入生产,特种高效不定形耐火材料年产能5、5万吨。新建的企业技术研究中心具有较先进完善的试验检验条件和设备仪器,还拥有一批经验丰富素质高的研发技术人员,具备研究开发自主创新和生产高新技术耐火材料的能力。该企业技术中心分别于2007年被山西省科技厅批准成为耐火材料行业工程技术研究中心,2009年被山西省认定为企业技术中心担负着耐火材料行业关键技术的研发和创新工作,并在自主创新方面取得多项重大创新成果。
成功绝非偶然!这首先归功于高树森董事长对这份事业的执着与热爱,其次自公司创办以来,他始终坚持科学发展观,把握行业发展的前沿方向。更为重要的是敢于在科研上大量投入,自主研发新项目,将研究成果广泛应用于生产实践,在科技创新与产业兴国上走出了一条符合企业自身特点的康庄大道。
中国缔造的纳米耐材“高”度
在高树森董事长的带领下,太原高科通过不断科技创新,申请知识产权,推动成果产业化,缔造了我国民营企业纳米科技发展的新高度。
高树森作为公司的董事长,时刻不忘技术研究,公司的众多科技创新都是在他亲自参于下获得成功,公司在纳米技术上的每一份突破都浸染着他辛勤的汗水。
太原高科研制成功磷酸盐结合的Al2O3―C质耐火材料浇注料在太钢1200m3大型高炉炉缸部位使用获得成功。这是国内外高炉史上一大创举,也为新型不定型耐火材料进入高温炼铁领域奠定了基础。这项新技术通过了部级技术鉴定,专家给予充分肯定,无论是新材质含碳耐火浇注料或是在大型高炉炉缸部位使用成功,都是重大的自主创新和发明创造,具有重大的技术意义与经济意义。
高树森在国内率先提出“大型玻璃炉强化密封保温”理论及结构,并自主研发了SiO2陶瓷―磷酸盐复合结合硅质不定形耐火浇注料。其主要特点是对耐高温性能和抗热震性得到显著提高,在炼铁高风温热风炉、玻璃熔窑、炼焦炉中都取得了成功的使用经验。1992年该项技术在炼铁高风温热风炉中应用获江苏省和南京市科技成果奖;在玻璃熔窑中应用经山西省科委进行技术鉴定,鉴定认为:玻璃密封与强化保温技术是项系统工程,涉及行业和技术领域广泛,为国内首创,国际领先水平。
公司生产的不定型耐火材料在大型钢铁联合企业各种高温炉窑中进行推广应用,先后在炼铁高炉、热风炉、炼钢电炉、轧钢加热炉、均热炉、退火炉、烧结机点火器、钢包内衬整体浇注、钢液RH真空处理吸咀等热工设备中都得到成功的使用,效果突出,为不定型耐火材料在冶金联合企业中推广应用和发展作出了卓越贡献,该项目在全国科学大会上获得科学技术进步奖。
在硅酸铝系耐火材料中,莫来石是高温下唯一稳定的矿物,还具有热膨胀系数低、抗热震性好、高温体积稳定、耐玻璃侵蚀、污染玻璃倾向性小等优异性能。为充分显现其在高温状态下的稳定性,太原高科研发成功了莫来石制品、莫来石刚玉制品、刚玉莫来石制品等一系列高科技产品,并在冶金建材等高温工业得到广泛应用,取得了突出使用效果,得到客户的高度评价,并获得省、市科学技术进步二等奖。
亚微米陶瓷结合Al2O3―尖晶石浇注料及其在钢包整体浇注中的应用项目是在实施山西“1311”结构调产高科技产业化中重点产品项目。高董事长研发的新型Al2O3―尖晶石浇注料完全解决了钢水精炼对钢包衬的材质、质量、安全性等要求,这项自主研发项目在太钢等大型钢厂得到成功应用。这种新材料还可实施连续套修补新工艺,平均累计使用寿命1000次以上,并且更节能、环保、减排,为功能化的新型绿色耐火材料带来了巨大的发展空间,并荣获太原市十大自主创新产品奖,成为太原高科专有技术,拥有独立知识产权。
大量的创新事迹使太原高科真正走上了“中国创造”之路,公司体现的社会效益与经济效益十分明显。哪怕是在金融危机冲击下,中国钢铁材料领域显得发展有些举步为艰的情况下,公司生产、产值、利润都未受到严重影响,并得到了一定的发展,公司的潜在产值利润发展空间都显得十分广阔。高树森董事长坦言:这说明了太原高科依靠科技创新走上了科学发展的良性轨道,也侧面说明了以企业为主体的创新机制对科研成果迅速转化为生产力具有重要推动作用。
目前,太原高科已通过了ISO9001―2000国际质量体系认证和ISO14001:2004环境管理体系认证,被山西省科委确定为“山西省科技先导型企业”、太原市科技局授予“太原市科技创新示范单位”、太原高新区授予“十佳技术创新项目企业”及“质量管理先进企业”、山西省认定为企业技术中心。最近,中国耐火材料行业协会授予太原高科耐火材料有限公司、山西省耐火材料工程技术研究中心“行业纳米材料产业化示范基地” 的称号。实践证明,坚持科学发展观,坚持走自主研发和自主创新的道路是太原高科发展的根本。
剪不断的纳米情结
自上世纪80年代末纳米科技诞生以来,高树森对于纳米科技一直有一种难以割舍的情节,为了这项事业,他生命不息,奋斗不止。作为一个企业家,他是指路明灯,为太原高科指明了一条崛起壮大的道路。作为一个科学家,他执着奋进,善于把握科学发展的前沿方向,为我国纳米耐火材料的发展做出了重大贡献。
如今已年过古稀的高树森仍忙于工作一线,为我国纳米技术的开发应用,推动绿色低碳的可持续经济发展而全面奔波。他告诉记者,这一切都是为了二十一世纪新一代耐火材料的开发,为钢铁、有色金属、建材、石化、环保、电子、国防等行业的大力发展提供必要的技术支持与基础原料。
为了这份情结,他统筹公司全局,带领技术中心研究人员对纳米技术、纳米材料及其在耐火材料领域中的应用开展了长期的、多方面的探索与尝试,并在此基础上还进行了专题研究和自主创新工作。这些工作是艰苦而富有开拓性,需要强烈的事业心、责任感和奉献精神;但为了这份利国利民的事业,高树森以“天降大任于斯人”的情怀坚持并享受着纳米耐火材料带给他的这片新天地,并结出了累累硕果。他的科研结果表明,采用纳米技术制备的纳米陶瓷粉体材料所具有的功能特性,在纳米耐火材料领域的应用都得到了充分的显示并予以确认。采用纳米技术和纳米材料制成的纳米耐火材料产品,在钢铁工业新技术(如炼钢二次精炼)中使用,也显示出令人振奋的使用效果。
近年来,高树森董事长对纳米技术和纳米材料进行了深入研究创新,自2008年至2009年底一年多时间内,他以发明人的身份共申报了五项纳米耐火材料国家专利项目,前4项发明专利均已公布,并经有关部门严格筛选后评定,被列为年度国家重点发明专利项目,并纳入国家发明专利实施转化项目中。前两项发明专利获第九届香港国际发明博览会金奖,又获第十二届中国北京国际科技产业博览会杰出贡献奖。有同行专家评价,这在国际上也是非常重要的创新,具备国际领先水平。这5项专利分别是:
纳米复合氧化物陶瓷结合铝-尖晶石耐火浇注料及其制备方法(公布号:101397212A)
纳米Al2O3薄膜包裹的碳-铝尖晶石耐火浇注料及其制备方法(公布号:101417884A)
纳米Al2O3、MgO复合陶瓷结合尖晶石-镁质耐火浇注料及其制备方法(公布号:101544505A)
纳米Al2O3、MgO薄膜包裹的碳-尖晶石镁质耐火浇注料及其制备方法(公布号:101555153A)
纳米Al2O3、SiC薄膜包裹碳的Al2O3-MA-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法(申请号:200910223490、0)
纳米耐火材料系列发明专利的公布,是纳米技术和纳米材料在耐火材料领域中成功应用的重要标志,也是纳米技术和纳米材料与传统产业中自主研发、自主创新的重要发展方向,对钢铁等高温工业的发展和高新技术的应用,作出了重要贡献。同时,发展纳米科技是转变经济发展方式,实现可持续发展的关键。
该系列纳米耐火材料研究项目充分利用山西省资源优势生产特种高效耐火材料,为山西省耐火材料资源的利用和行业发展提供了新思路。该项目的实施对改变山西当地的资源原料输出型方式,对山西省利用资源优势,用高新技术带动改造传统产业,带动资源产业发展具有重要的意义。开发的新型纳米耐火浇注料及其整体浇注技术,大幅度提高浇注的整体炉衬的使用寿命,节省资源,且节能环保,生产成本相对较低,经济适应性强,无粉尘,无排放有害气体,特别是无纳米粉体的污染,是真正的绿色耐火材料,具有显著的经济效益和社会效益,已达到国际先进水平。该系列项目的大力推广也将为我国丰富的耐火矿产资源在现代耐火材料应用提供广阔的发展前景,将资源变为产品,推动市场效益,可带动资源产业的更快发展。
太原高科纳米耐火材料的研究,大大地推动了我国纳米技术、纳米材料的进步,为耐火材料的发展开辟了一片新天地,也为开发更长寿、更节能、无污染、功能化的新型绿色耐火材料带来了巨大的发展空间。为进一步深入开展纳米技术在耐火材料领域中的应用研究,使纳米在耐火材料领域中得到更广泛的应用,创造更多的纳米耐火材料专利项目,满足钢铁等高温工业发展需求,为钢铁等高温工业新技术的实施与发展提供了最佳服务。
为加快经济发展模式转变提供支撑
转变经济发展方式是事关经济发展质量和效益、事关我国经济的国际竞争力和抵御风险能力、事关经济可持续发展和经济社会协调发展的战略问题,也是经济领域的又一场深刻变革,更是决定中国现代化命运的重大转折。
高树森董事长认为:在纳米材料领域进行深入研究,对于我国经济转型、经济的平稳快速发展,特别是对于提升传统产业来说意义重大。纳米材料只有真正用于工业生产才能彰显价值,推动产业升级改造。纳米材料的产业化目前面临着如下瓶颈:一是降低纳米材料的制备成本;二是发展大规模生产纳米材料的分散技术问题;三是发展纳米材料应用技术问题,以制取分散性好、组织结构均匀并能形成纳米结构基质的新型高效纳米耐火浇注料。
太原高科在高树森的带领下,多年来坚持科学发展观,坚持自主创新,在纳米科技和纳米材料研发创新、纳米耐火材料产业化、纳米耐火材料在钢铁新技术中应用,都取得了卓有成效的成绩。高树森表示:在今后的工作中仍将加倍努力,预计在1-2年中,研发创新多项纳米耐火材料发明专利成果,以使我国在国际纳米科技、纳米耐火材料领域的竞争中占有一席之地。
重视并积极进行纳米耐火材料的探索与应用已成为全球共识,为了推动我国纳米科技的发展与产业化,高树森提出了如下建议:
1、太原高科对纳米科技和纳米耐火材料的研究开发和自主创新作出了长期的艰苦努力,取得多项发明专利成果,并且已进行了纳米耐火材料规模化生产。最近,经中国耐火材料行业协会认定,授予太原高科耐火材料有限公司、山西省耐火材料工程技术研究中心“行业纳米耐火材料产业化示范基地”的称号,现向发改委、科技部等有关单位申请批准成立“部级纳米耐火材料产业化示范基地”,以促进纳米耐火材料产业化发展。
2、太原高科建立了以企业为主体的技术中心,对企业发展起到了重要作用。太原高科技术中心于2005年被太原市科技局批准为耐火行业技术研究中心,2007年被山西省科技厅批准成为耐火材料行业工程技术研究中心、2009年被山西省认定为企业技术中心。多年来,技术中心担负着耐火材料行业关键技术的研发和创新工作,并在自主创新方面取得了多项重大创新成果。现向科技部等有关单位申请批准成立“部级纳米耐火材料研究中心”,以发展纳米技术和纳米耐火材料,增强国际竞争力。