無(wú)機(jī)材料方向優(yōu)秀論文范文參考一：

　　《2020中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》[1]顯示，影響農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量的主要污染物是重金屬。隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化不斷推進(jìn)，重金屬污染已成為中國(guó)當(dāng)前最突出的土壤環(huán)境問(wèn)題[2]，開(kāi)展重金屬污染土體治理與修復(fù)工作迫在眉睫。

　　固化穩(wěn)定化被美國(guó)國(guó)家環(huán)保局(USEPA)認(rèn)為是處理有毒有害固廢的最佳技術(shù)[3]，其應(yīng)用比例顯著高于其他修復(fù)技術(shù)，是當(dāng)前環(huán)境巖土領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[4]。固化后污染土中重金屬的遷移性、滲透性、生物有效性均降低[5-6]，但局限性在于該技術(shù)并未降低重金屬總量，在污染土資源化利用過(guò)程中重金屬可能重新溶出。因此，固化土在復(fù)雜環(huán)境中的浸出特性直接決定了其是否具有長(zhǎng)期化學(xué)穩(wěn)定性及可利用性。曹智國(guó)等[7]研究表明，8種水泥、石灰配比的固化鉛污染土均滿足干濕循環(huán)要求;楊潔等[8]發(fā)現(xiàn)反復(fù)凍融處理會(huì)使穩(wěn)定化土壤中砷的不穩(wěn)定形態(tài)增加19.81%，浸出濃度由115.5 μg/L增加至151.5 μg/L。

　　目前，學(xué)者們主要致力于固化土在不同環(huán)境中的力學(xué)特性如無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度等的研究[9-11]，少有的浸出特性研究也聚焦干濕循環(huán)、凍融循環(huán)，尚未考慮極端濕度、溫度條件對(duì)重金屬浸出的影響。中國(guó)暴雨、高溫天氣頻現(xiàn)，二次利用的固化污染土有可能暴露在長(zhǎng)期浸水、高溫環(huán)境中。筆者以環(huán)境效應(yīng)及失穩(wěn)機(jī)制研究為目標(biāo)，借助固化率初篩適宜的固化材料配比，模擬干濕循環(huán)、長(zhǎng)期浸水、高溫、凍融循環(huán)等環(huán)境，以浸出毒性為評(píng)價(jià)指標(biāo)，探討水泥、水泥+粉煤灰、石灰固化鎘鉛鎳污染土的環(huán)境效應(yīng)及失穩(wěn)機(jī)制，力求為固化重金屬污染土在工程中的實(shí)際應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

　　1 試驗(yàn)材料與方法

　　1.1 試驗(yàn)材料

　　試驗(yàn)用粉質(zhì)黏土的物理化學(xué)性質(zhì)見(jiàn)表1。

　　固化材料的主要化學(xué)成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)見(jiàn)表2。水泥為普通硅酸鹽42.5#水泥;粉煤灰取自天津楊柳青電廠，主要由煤灰和爐渣組成(質(zhì)量比是7：3)，主要成分為SiO2、Al2O3及Fe2O3;石灰為白色粉末狀固體，CaO含量(灼燒后)≥99%。

　　1.2 試驗(yàn)方法

　　1.2.1 試樣的制備及固化率測(cè)試

　　根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》(GB 36600—2018)[12]，按第一類用地管制值配置47 mg/kg的鎘污染土、800 mg/kg的鉛污染土、600 mg/kg的鎳污染土。

　　依據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTG 3430—2020)[13]，將風(fēng)干土研磨過(guò)2 mm篩，將Cd(NO3)2·4H2O、Pb(NO3)2、Ni(NO3)2·6H2O溶液淋入土壤并充分?jǐn)嚢杈鶆?，按與干土質(zhì)量百分比摻入固化材料并充分混合。參考已有研究[14-16]，水泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%、20%、30%、40%、50%、60%;保持水泥和粉煤灰總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%不變，用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的粉煤灰代替水泥，配比為36%水泥+4%粉煤灰、32%水泥+8%粉煤灰、28%水泥+12%粉煤灰、24%水泥+16%粉煤灰;石灰質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%、4%、6%、8%、10%。

　　干濕及凍融循環(huán)試驗(yàn)過(guò)程中試樣內(nèi)水分遷移會(huì)導(dǎo)致重金屬的遷移，造成試樣中重金屬分布不均。因目前業(yè)內(nèi)尚無(wú)試樣尺寸的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，故在設(shè)計(jì)試樣尺寸時(shí)適當(dāng)降低高度，以減小重金屬隨高度分布不均對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。采用靜壓法制備直徑為60 mm、高度為40 mm的試樣(圖1)。試樣含水率設(shè)定為25%(無(wú)機(jī)材料完全水解所需水量的理論值)。

　　固化率測(cè)試過(guò)程根據(jù)《固體廢物 浸出毒性浸出方法 醋酸緩沖溶液法》(HJ/T 300—2007)，步驟為：

　　1)試樣在溫度25 ℃，濕度≥90 %條件下養(yǎng)護(hù)28 d;

　　2)用試劑水稀釋17.25 mL冰醋酸定容至1 L，配置成浸提劑;

　　3)取粒徑小于9.5 mm的樣品于提取瓶中，按液固比20：1加入浸提劑，25 ℃下翻轉(zhuǎn)振蕩20 h;

　　4)在壓力過(guò)濾器上裝好0.45 μm濾膜，過(guò)濾獲得浸出液;

　　5)為保證重金屬完全浸出，浸出液用硝酸酸化至pH<2，并于4 ℃冷藏保存;

　　6)用原子吸收分光光度計(jì)(圖2)測(cè)定浸出液中重金屬濃度，按式(1)計(jì)算固化率。

　　式中：Q為固化率，%;C0為未添加固化材料重金屬初始浸出濃度，mg/L;C為添加固化材料后重金屬浸出濃度，mg/L。

　　1.2.2 環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)

　　干濕環(huán)境模擬：依據(jù)美國(guó)ASTM D4843-88 [17]，將固化土放在透水石上再放入水槽中，加水至土樣高度的1/2，直至土樣上表面出水;取出試樣，放入20 ℃養(yǎng)護(hù)室內(nèi)脫水24 h，為一次干濕循環(huán)，循環(huán)0、1、3、5、7、10次。

　　浸水環(huán)境模擬：將土樣完全浸入水面以下，浸泡時(shí)間為7、14、21、28 d。

　　高溫環(huán)境模擬：利用烘箱調(diào)節(jié)溫度，土樣被分別放置50、60、70 ℃條件下12 h。

　　凍融環(huán)境模擬：依據(jù)京津冀近50年氣候條件，選擇-20 ℃為凍結(jié)溫度，20 ℃為融化溫度，土樣包裹保鮮膜放入快速凍融試驗(yàn)機(jī)內(nèi)，凍結(jié)12 h、融化12 h為一次凍融循環(huán)，循環(huán)0、1、3、5、7、10次。

　　對(duì)干濕、凍融循環(huán)后土樣進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)，即在試樣剖面中軸線處由下至上等距依次取5個(gè)樣測(cè)試浸出濃度。預(yù)試驗(yàn)結(jié)果表明，不同取樣位置處重金屬浸出濃度幾乎沒(méi)有差別，因此，降低試樣高度能夠保證水分遷移過(guò)程中重金屬分布的均勻性。另?yè)?jù)文獻(xiàn)報(bào)道[18]，相較于水分，溫度是影響重金屬浸出的主要因素，故干濕、浸水、凍融、高溫環(huán)境下均從中心取樣點(diǎn)(圖3)取樣，測(cè)試浸出毒性。采用Tessier連續(xù)提取法進(jìn)行重金屬形態(tài)分析試驗(yàn)[19]。

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1 無(wú)機(jī)固化劑適宜摻量的確定

　　水泥對(duì)土中鎘、鉛、鎳的固化率分別為90.20%、86.48%、90.06%(圖4(a))，且隨水泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，重金屬的固化率上升，但40%～60%時(shí)，固化率幾乎保持不變，水泥的最佳摻量為40%。采用粉煤灰替換等量水泥后，鎘、鉛、鎳的固化率在8%替換量下分別提升了3.33%、5.70%、2.38%(圖4(b))，但隨粉煤灰質(zhì)量分?jǐn)?shù)的繼續(xù)增大，重金屬固化率大幅度下降，說(shuō)明粉煤灰在改善固化效果方面具有局限性，過(guò)多粉煤灰不利于固化。石灰對(duì)鎘、鎳的固化率可分別達(dá)93.59%、92.05%，高于單一水泥固化效果，但石灰對(duì)鉛的固化效果不佳，出現(xiàn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，固化率反而降低的情形(圖4(c))，石灰不適用于鉛的固化。

　　從整體上看，3種無(wú)機(jī)材料對(duì)重金屬的固化效果均為Cd>Ni>Pb，但不同重金屬對(duì)固化材料依然存在選擇性。結(jié)合固化效果及經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，鎘、鉛、鎳污染土適宜選用的固化材料及配比分別為石灰(8%)、水泥+粉煤灰(32%+8%)、水泥+粉煤灰(32%+8%)，其中水泥+粉煤灰(32%+8%)的通用性較好，適用于混合污染土。

　　2.2 固化重金屬污染土環(huán)境效應(yīng)分析

　　2.2.1 水泥固化鎘鉛鎳污染土的環(huán)境效應(yīng)

　　干濕循環(huán)條件下固化鎘鉛鎳污染土的浸出毒性小于未經(jīng)過(guò)干濕循環(huán)的污染土，均遠(yuǎn)小于限值(圖5(a))。干濕循環(huán)1～3次固化污染土的浸出毒性呈小幅度下降趨勢(shì)，3次循環(huán)后鎘、鉛、鎳的浸出毒性分別下降了0.218、0.893、0.46 mg/L，3～10次循環(huán)后保持穩(wěn)定。長(zhǎng)期浸水條件下具有相似的性質(zhì)，浸水后7 d浸出毒性下降，7 d后基本保持不變(圖5(a))。原因是水環(huán)境下養(yǎng)護(hù)28 d的試樣中水泥的水化作用其實(shí)只完成了2/3[20]，循環(huán)中土體頻繁接觸H2O、空氣中的CO2，為水泥水化創(chuàng)造了有利條件，水化得以繼續(xù)進(jìn)行，生成更多水化產(chǎn)物以繼續(xù)固化重金屬，故重金屬的浸出毒性下降。不同點(diǎn)在于，長(zhǎng)期浸水條件水下封閉體系使固化體不能接觸空氣，影響了水解速率，故在穩(wěn)定后污染土的浸出毒性高于干濕循環(huán)條件下的浸出毒性。

　　隨溫度升高，水泥固化污染土的浸出毒性顯著增大，70 ℃下鎘污染土、鎳污染土的浸出毒性超標(biāo)，分別達(dá)到1.204、5.316 mg/L(圖5(b))。在凍融作用下，水泥固化污染土鎘、鉛、鎳的浸出毒性在1～5次循環(huán)時(shí)增加，5次循環(huán)的浸出毒性較未循環(huán)分別增加了0.221、2.06、1.628 mg/L，逼近限值，在5～10次循環(huán)中上下波動(dòng)但變化幅度不大(圖5(b))。

　　依據(jù)《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》(GB 5085.3—2007)[21]中的重金屬浸出限值，在水環(huán)境(干濕循環(huán)、長(zhǎng)期浸水)條件下，水泥固化重金屬污染土具有較好的環(huán)境效應(yīng)，可以維持穩(wěn)定性，但水泥固化污染土對(duì)環(huán)境溫度具有敏感性。在水泥的固化反應(yīng)(硅相和鋁相反應(yīng))作用下[22]，污染土中生成了大量的C-S-H凝膠、塊狀Ca(OH)2和針狀的鈣礬石(圖6(a))，同時(shí)，自由移動(dòng)的重金屬污染物被比表面積較大的C-S-H凝膠所吸附并封閉起來(lái)，生成了CSH-重金屬絡(luò)合物;鈣礬石也通過(guò)離子置換和表面負(fù)電性吸附重金屬，有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)重金屬含量占據(jù)主導(dǎo)，水泥固化重金屬污染土自身是具有穩(wěn)定性的，這與文獻(xiàn)[23-24]的研究結(jié)果一致。但溫度的改變會(huì)導(dǎo)致重金屬形態(tài)及土體微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。70 ℃下固化后污染土團(tuán)聚體發(fā)生破裂，呈現(xiàn)出較多碎散晶體狀(圖6(b))，鎘、鉛、鎳的可交換態(tài)較25 ℃增加6.91%、6.07%、5.54%，鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)含量上升，穩(wěn)定態(tài)含量下降12.13%、10.07%、12.50%。凍融循環(huán)過(guò)程中伴隨溫度不斷變化，土體結(jié)構(gòu)由緊密變?yōu)樗缮顟B(tài)，孔隙增大，顆粒間距增加(圖6(c))，鎘、鉛、鎳的穩(wěn)定態(tài)含量分別下降7.28%、2.57%、6.08%，可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)含量上升。5～10次循環(huán)土體不斷調(diào)整適應(yīng)了溫度變化，整個(gè)粒度成分向均一性發(fā)展[25]，浸出毒性也趨于穩(wěn)定。溫度的改變會(huì)引起較大粒級(jí)顆粒團(tuán)聚體間的分裂，進(jìn)而破壞CSH-重金屬結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定性，導(dǎo)致可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)的含量增多，浸出毒性增強(qiáng)，這一結(jié)論與文獻(xiàn)[8]一致。溫度是水泥固化土二次應(yīng)用必須考慮的因素。

　　2.2.2 水泥粉煤灰固化鎘鉛鎳污染土的環(huán)境效應(yīng)

　　水泥粉煤灰固化污染土環(huán)境效應(yīng)的變化規(guī)律與水泥固化時(shí)大致相同(圖7)，水環(huán)境條件下浸出毒性均遠(yuǎn)小于限值。原因是在水泥水化的堿性環(huán)境中，適量的粉煤灰與硅相反應(yīng)的生成物Ca(OH)2反應(yīng)，生成吸附、包裹重金屬的C-S-H，加快水化速度，但反應(yīng)生成的C-S-H覆蓋在粉煤灰顆粒表面，阻礙了剩余粉煤灰的活化(圖8(a));且粉煤灰進(jìn)行反應(yīng)消耗了一部分后續(xù)鋁相水化所需的OH-，減緩了水化進(jìn)程，而最佳的粉煤灰摻量對(duì)水泥水化起促進(jìn)作用，經(jīng)3次干濕循環(huán)，鎘、鉛、鎳的浸出毒性分別下降0.04、0.598、0.618 mg/L。干濕循環(huán)5次、浸水7 d浸出毒性的穩(wěn)定值均低于水泥單獨(dú)固化。

　　同樣地，溫度變化會(huì)破壞水泥粉煤灰水化產(chǎn)物和重金屬固化體系的結(jié)構(gòu)，土顆粒間距增大。凍融循環(huán)5次，鎘、鉛、鎳的穩(wěn)定態(tài)含量分別下降10.26%、6.6%、8.78%，非穩(wěn)定態(tài)含量上升。70 ℃下大的團(tuán)聚體幾乎分解為游離的小顆粒(圖8(b))，鎘、鉛、鎳的穩(wěn)定態(tài)減少13.05%、10.84%、6.3%。

　　2.2.3 石灰固化鎘鉛鎳污染土的環(huán)境效應(yīng)

　　由圖9可見(jiàn)，干濕循環(huán)和長(zhǎng)期浸水條件下石灰固化污染土的浸出毒性趨于穩(wěn)定，3種重金屬浸出毒性維持在0.452～0.482、3.174～3.325、2.318～2.402 mg/L范圍內(nèi)。沉淀物作為固化產(chǎn)物具有水穩(wěn)定性，溶解度不受浸水與否的影響，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境效應(yīng)，重金屬的浸出毒性幾乎不變。凍融循環(huán)作用下鎘、鉛、鎳的浸出毒性略有上升。

　　與水泥固化土不同的是，高溫條件下浸出毒性上升但幅度不大，原因在于石灰?guī)?lái)的強(qiáng)堿性環(huán)境直接將重金屬轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的氫氧化物、碳酸鹽沉淀，重金屬的形態(tài)直接轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定態(tài)(圖10)，沉淀并不會(huì)隨溫度升高而分解，浸出毒性小幅上升主要是溫度對(duì)重金屬浸出的促進(jìn)作用。

　　石灰固化污染土的浸出毒性受環(huán)境變化影響較小，在水環(huán)境和溫度環(huán)境中均具有較好的穩(wěn)定性。

　　3 討論

　　溫度會(huì)對(duì)固化污染土產(chǎn)生明顯影響，所有固化體的浸出毒性均升高。固化污染土的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，夏季持續(xù)高溫暴曬使地表溫度容易達(dá)到70 ℃以上，固化土的高溫環(huán)境效應(yīng)予以重視。研究發(fā)現(xiàn)，水泥、水泥粉煤灰固化污染土浸出毒性在5次凍融循環(huán)時(shí)逼近限值。在大面積土壤應(yīng)用中，固化劑和土壤混合程度及凍融溫度條件處于非理想狀態(tài)，Tao等[26]、羅仁杰等[27]、Meeravali等[28]的研究中，試樣尺寸、凍融溫度、時(shí)間、循環(huán)次數(shù)指標(biāo)的選取都不盡相同，雖然均得出浸出毒性隨凍融次數(shù)的增加先增大后穩(wěn)定的統(tǒng)一規(guī)律，但不同試驗(yàn)條件獲得的重金屬浸出極值有差距，因此，在大面積推廣前，還應(yīng)研究室內(nèi)模擬試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)原位修復(fù)的差別。

　　采用降低試樣高度的方法以保證水分遷移過(guò)程中重金屬分布的均勻性，若后續(xù)涉及力學(xué)性質(zhì)如抗壓、抗剪強(qiáng)度的測(cè)定，試樣高度需滿足一定要求以便于觀察分析試樣的破壞形態(tài)，則可以參考馮亞松[29]用乳膠膜、PVC護(hù)筒包裹土樣，并用尼龍繩扎緊的方法使重金屬在土中分布更均質(zhì)。因此，試樣制備前應(yīng)充分考慮試樣高度有無(wú)特殊要求，進(jìn)而采取針對(duì)性措施以達(dá)到重金屬均勻分布的目的。

　　研究發(fā)現(xiàn)水環(huán)境(干濕、浸水)條件下無(wú)機(jī)材料固化重金屬污染土均不存在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，其浸出毒性均低于《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》(GB 5085.3—2007)中的限值。而查甫生等[30]、張雪芹[31]研究表明，水泥固化污染土的浸出毒性隨干濕循環(huán)次數(shù)先減小后增大，原因是他們的研究中重金屬離子濃度為5 000 mg/kg的高濃度，高于筆者研究的濃度。故高濃度污染土的固化處置需進(jìn)行特殊考慮，稀釋降低其濃度水平是提升固化效果的有效措施。

　　石灰固化鉛試樣在浸水21 d左右發(fā)生了破碎(見(jiàn)圖11)，這是由于石灰含量?jī)H為2 %，不能為土體提供強(qiáng)度支撐，土體顆粒間孔隙較大，浸水后水填充進(jìn)入土體內(nèi)部空隙導(dǎo)致破壞，但增加石灰摻量會(huì)顯著降低鉛的固化率。

　　污染土的二次應(yīng)用需要統(tǒng)籌考慮固化率、環(huán)境效應(yīng)和土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等因素，按本試驗(yàn)中的適宜配比，8%的粉煤灰代替水泥可以降低修復(fù)成本，每立方米污染土修復(fù)約節(jié)省40.96元。

　　無(wú)機(jī)材料方向優(yōu)秀論文范文參考二：

　　無(wú)機(jī)材料的發(fā)展伴隨著整個(gè)人類文明的進(jìn)程，無(wú)機(jī)材料制備技術(shù)也隨之不斷突破。面對(duì)科技的飛速進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)的不斷革新，無(wú)機(jī)材料制備技術(shù)的知識(shí)體系日益龐大，相關(guān)課程也面臨著知識(shí)理論不系統(tǒng)、更新速度慢的困境[1]。為積極應(yīng)對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，教育部提出“新工科建設(shè)”的工程教育改革方向，旨在對(duì)傳統(tǒng)工程教育課程進(jìn)行改革和創(chuàng)新，以培養(yǎng)具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力、跨學(xué)科整合能力和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才[2]。為推動(dòng)無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)“新工科”人才培養(yǎng)目標(biāo)，有 必要開(kāi)展無(wú)機(jī)材料新技術(shù)新工藝課程建設(shè)。

　　一、無(wú)機(jī)材料新技術(shù)新工藝課程教學(xué)現(xiàn)狀

　　無(wú)機(jī)材料新技術(shù)新工藝是無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，匯集了眾多無(wú)機(jī)材料制備技術(shù)的最新發(fā)展成果。課程以結(jié)構(gòu)陶瓷材料、多維無(wú)機(jī)材料、新型建筑材料等典型無(wú)機(jī)非金屬材料為對(duì)象，分類介紹不同材料的制備新技術(shù)及其應(yīng)用場(chǎng)景。學(xué)生通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，掌握新型無(wú)機(jī)非金屬材料合成與制備方法，獲得運(yùn)用科學(xué)思維開(kāi)發(fā)新型無(wú)機(jī)材料的基本素養(yǎng)。在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的時(shí)代背景下，材料制備技術(shù)快速更迭，傳統(tǒng)的教學(xué)模式難以實(shí)現(xiàn)課程 的教學(xué)目標(biāo)，課程教學(xué)仍存在一些問(wèn)題。

　　(一)教學(xué)內(nèi)容繁多且更新滯后

　　無(wú)機(jī)材料新技術(shù)新工藝課程教學(xué)內(nèi)容主要由課程負(fù)責(zé)人圍繞本校無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo) 自行確定。目前，安徽工業(yè)大學(xué)無(wú)機(jī)材料新技術(shù)新工藝的課程內(nèi)容包含新型高技術(shù)陶瓷材料制備原理、先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷材料制備與應(yīng)用、零維納米材料制備新技術(shù)、一維纖維與晶須材料制備與應(yīng)用、新型薄膜材料制備技術(shù)、新型膠凝材料制備技術(shù)、新型保溫材料制備技術(shù)，共計(jì)9章內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容涵蓋范圍廣，知識(shí)點(diǎn)分散。然而，課程僅安排了32學(xué)時(shí)，課時(shí)緊任務(wù)重，難以取得良好的教學(xué)效果。此外，當(dāng)前材料制備新技術(shù)層出不窮，但教學(xué)內(nèi)容更新較慢，與學(xué)科前沿脫節(jié)，有些材料制備技術(shù)甚至已在實(shí)際生產(chǎn)中被淘汰，學(xué)生難以 獲得最新的理論知識(shí)。

　　(二)教學(xué)方法單一

　　由于缺少相關(guān)教材，學(xué)生僅通過(guò)授課教師展示的PPT學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)理論，缺少課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)的相關(guān)教學(xué)資料。這種教學(xué)方式不僅難以有效傳遞理論知識(shí)，也降低了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。此外，在以教師為中心的授課過(guò)程中，師生缺乏溝通交流的有效途徑，難以評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。盡管課程已開(kāi)通網(wǎng)絡(luò)授課平臺(tái)(如雨課堂、學(xué)習(xí)通等)，但網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)資源建設(shè)嚴(yán)重不足。

　　無(wú)機(jī)材料新技術(shù)新工藝課程內(nèi)容所涉及的領(lǐng)域廣泛，對(duì)授課教師專業(yè)知識(shí)的廣度和深度均提出了較高的要求。然而，課程采用傳統(tǒng)的責(zé)任教師制，授課教師所熟知的研究方向較窄，難以涵蓋大部分的授課內(nèi)容。教 師授課形式呆板，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性較低。

　　(三)課程考核方式簡(jiǎn)單

　　無(wú)機(jī)材料新技術(shù)新工藝課程考核采用的是論文成績(jī)與平時(shí)成績(jī)相結(jié)合的方式，課程論文成績(jī)占總成績(jī)的60%，平時(shí)成績(jī)占總成績(jī)的40%。雖然平時(shí)成績(jī)綜合了課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)完成情況，但平時(shí)成績(jī)不能真實(shí)有效地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。另一方面，課程論文的考核要求低，考核形式呆板，學(xué)生僅通過(guò)簡(jiǎn)單地總結(jié)相關(guān)文獻(xiàn)即可完成課程論文，難以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意 識(shí)和運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

　　二、無(wú)機(jī)材料新技術(shù)新工藝課程建設(shè)策略

　　(一)創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

　　新工科背景下，教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)突出以學(xué)生為中心，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。然而，無(wú)機(jī)材料新技術(shù)新工藝課程對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)水平要求較高，學(xué)生經(jīng)常因其知識(shí)點(diǎn)太過(guò)抽象，且無(wú)專業(yè)教材作為學(xué)習(xí)媒介，而導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性不高。為此，應(yīng)以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為導(dǎo)向，創(chuàng)新課程的教學(xué)策略。

　　首先，傳統(tǒng)課堂教學(xué)多以授課教師為中心，學(xué)生被動(dòng)接收相關(guān)知識(shí)，缺乏自主學(xué)習(xí)能力的鍛煉[3]。為改變這一情況，在教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)時(shí)，注重學(xué)生的主體性，采用“課前引導(dǎo)式自主學(xué)習(xí)，課中研討型互動(dòng)教學(xué)，課后個(gè)性化素質(zhì)拓展”的教學(xué)模式。在線下授課前，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)預(yù)先發(fā)布與本次課程內(nèi)容相關(guān)的話題和教學(xué)視頻，引導(dǎo)學(xué)生提前學(xué)習(xí)相關(guān)背景知識(shí)。在課堂教學(xué)過(guò)程中，邀請(qǐng)幾位學(xué)生針對(duì)上述話題發(fā)表自己的看法，以話題研討的方式，引出本次課程的核心知識(shí)點(diǎn)。這不僅能加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，更能培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、持續(xù)創(chuàng)新的能力。例如，在講授多孔陶瓷制備新技術(shù)時(shí)，課前預(yù)先通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)發(fā)布介紹多孔陶瓷性能、用途和傳統(tǒng)制備方法的相關(guān)視頻，并發(fā)布討論話題：“多孔結(jié)構(gòu)陶瓷有哪些種類，可分別用于哪些領(lǐng)域?目前的使用性能存在哪些不足?你認(rèn)為這與傳統(tǒng)制備方法有什么關(guān)系?”課堂上安排3～5名學(xué)生發(fā)言，隨后教師總結(jié)現(xiàn)有多孔陶瓷比強(qiáng)度低、顯氣孔率高的問(wèn)題，引出高強(qiáng)度閉孔發(fā)泡陶瓷制備新技術(shù)——高溫發(fā)泡工藝，闡述其制備原理和性能優(yōu)勢(shì)。最后，布置發(fā)散性思維的課后思考題，要求學(xué)生結(jié)合課堂知識(shí)，繼續(xù)深挖材料制備新技術(shù)的發(fā)展方向。例如，在學(xué)習(xí)完高溫發(fā)泡工藝后，讓學(xué)生思考如何解決高溫?zé)蓭?lái)的高能耗問(wèn)題。

　　其次，在線下教學(xué)過(guò)程中增設(shè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，利用現(xiàn)有科研平臺(tái)，將課堂由教室?guī)нM(jìn)實(shí)驗(yàn)室。這不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能將抽象的理論知識(shí)實(shí)現(xiàn)可視化，促進(jìn)學(xué)生對(duì)新技術(shù)和新工藝的理解。例如，在講述水熱合成法制備納米陶瓷粉體時(shí)，帶領(lǐng)學(xué)生觀摩相關(guān)教師的科研過(guò)程，以實(shí)踐觀摩的方式體會(huì)新技術(shù)的魅力。

　　再次，實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。由教師指定某一材料合成新技術(shù)，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，讓每組學(xué)生自行查找相關(guān)資料，制作PPT和相關(guān)視頻。隨后由各組代表進(jìn)行課堂講授，其余各組學(xué)生提問(wèn)并評(píng)價(jià)打分，以此鍛煉學(xué) 生自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

　　(二)更新教學(xué)內(nèi)容，突出科技前沿

　　近年來(lái)科技快速發(fā)展，新型無(wú)機(jī)功能材料層出不窮，其背后是材料制備技術(shù)的不斷突破。只有不斷更新課程內(nèi)容，才能從本質(zhì)上推動(dòng)無(wú)機(jī)材料新技術(shù)新工藝課程的建設(shè)。授課教師應(yīng)關(guān)注相關(guān)領(lǐng)域的最新科研動(dòng)態(tài)，分析材料制備技術(shù)的新發(fā)展，及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，并收集相關(guān)教學(xué)資料。

　　結(jié)合本校無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的培養(yǎng)方案、師資情況，規(guī)劃課程教學(xué)大綱，更新教學(xué)內(nèi)容。安徽工業(yè)大學(xué)無(wú)機(jī)非金屬材料專業(yè)的培養(yǎng)方向主要分為功能陶瓷和建筑材料，且在先修課程中已安排了高技術(shù)陶瓷材料、建筑材料、膠凝材料工藝學(xué)等相關(guān)課程。在本課程內(nèi)容修訂時(shí)，始終圍繞上述兩個(gè)方向的最新科研成果和行業(yè)發(fā)展。例如，在介紹建筑材料新技術(shù)新工藝時(shí)，圍繞“雙碳”目標(biāo)，增加堿激發(fā)膠凝材料制備技術(shù)和碳化養(yǎng)護(hù)制磚技術(shù)等內(nèi)容，與先修課程膠凝材料工藝學(xué)、建筑材料等有效銜接，讓學(xué)生了解行業(yè)發(fā)展需求，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維。

　　“新工科”建設(shè)的重要目標(biāo)之一是培養(yǎng)具備解決實(shí)際工程問(wèn)題的系統(tǒng)性分析能力的人才[4]。在無(wú)機(jī)材料新技術(shù)新工藝課程內(nèi)容推陳出新的過(guò)程中，不能一味追求“高、新、尖”技術(shù)，而是要緊跟時(shí)代和行業(yè)的發(fā)展需求，這也要求授課教師緊跟行業(yè)發(fā)展，與企業(yè)密切聯(lián)系，明確行業(yè)對(duì)新技術(shù)新工藝的現(xiàn)狀和發(fā)展需求，及 時(shí)修訂教學(xué)大綱、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。

　　(三)改進(jìn)教學(xué)模式，推進(jìn)線上線下教學(xué)融合

　　靈活運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，推進(jìn)線上線下教學(xué)融合，是豐富無(wú)機(jī)材料新技術(shù)新工藝課程教學(xué)內(nèi)容，完善課程教學(xué)手段，創(chuàng)新課程教學(xué)設(shè)計(jì)的必要途徑[5]。首先，根據(jù)課程大綱合理利用線上教學(xué)平臺(tái)，建立各章節(jié)教學(xué)資源，有針對(duì)性地解決專業(yè)教材缺乏的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。教師將課程課件以及搜集的相關(guān)資料分享至線上平臺(tái)，便于學(xué)生預(yù)習(xí)與復(fù)習(xí)，同時(shí)也有助于教師追蹤課程建設(shè)軌跡，完善課程內(nèi)容建設(shè)。其次，針對(duì)課時(shí)緊張的問(wèn)題，可充分利用線上教學(xué)平臺(tái)資源豐富、學(xué)習(xí)靈活的特點(diǎn)，將課堂延伸至課后。最后，利用線上教學(xué)平臺(tái)的課前討論、課程簽到、作業(yè)發(fā)布、線上答疑、成績(jī)分析等多樣化的功能，使教師從關(guān)注教學(xué)結(jié)果轉(zhuǎn)變到關(guān)注教學(xué)過(guò)程，幫助授課教師及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)而 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)，提高教學(xué)效果。

　　(四)融合課程思政，加強(qiáng)思想引領(lǐng)

　　在工科類專業(yè)課程建設(shè)中，深挖課程中的思政元素，推進(jìn)課程思政建設(shè)，是實(shí)現(xiàn)全程育人和全方位育人目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)[6]。在課程教學(xué)中，挖掘新技術(shù)誕生源頭的關(guān)鍵人物和事跡，培養(yǎng)學(xué)生不畏艱難，勇于創(chuàng)新的精神。例如，在學(xué)習(xí)二維材料——石墨烯的制備技術(shù)時(shí)，可突出介紹高鴻鈞院士以光刻技術(shù)制備單晶石墨烯的新方法，這種新方法突破了傳統(tǒng)方法的局限，為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、低成本、高效率地制備單晶石墨烯提供了新思路。

　　我國(guó)一代又一代科技工作者不懈努力，不斷突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，在無(wú)機(jī)材料新技術(shù)新工藝教學(xué)過(guò)程中，引入我國(guó)科學(xué)家突破國(guó)外技術(shù)封鎖、開(kāi)創(chuàng)技術(shù)先河的實(shí)際案例，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情和民族自信。例如：在介紹一維材料碳纖維的制備技術(shù)時(shí)，重點(diǎn)介紹我國(guó)科學(xué)家在聚丙烯腈基高強(qiáng)度碳纖維生產(chǎn)技術(shù)上突破技術(shù)封鎖，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，助力我國(guó)航空航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展。

　　材料制備新技術(shù)的突破和發(fā)展通常與時(shí)代需求密切相關(guān)，在全球氣候變暖、生態(tài)環(huán)境惡化的現(xiàn)實(shí)情況下，我國(guó)提出“雙碳”發(fā)展目標(biāo)，鼓勵(lì)各行各業(yè)創(chuàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。在介紹新型膠凝材料制備技術(shù)時(shí)，不僅要讓學(xué)生了解新技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，還要讓學(xué)生領(lǐng)悟材料低碳化制備技術(shù)對(duì)環(huán)境保護(hù)的現(xiàn)實(shí)意義， 培養(yǎng)出以國(guó)家和社會(huì)發(fā)展為己任的新一代工程人才。

　　(五)實(shí)施多教師授課制度

　　實(shí)施多教師授課制度，組建由責(zé)任教師和兼任教師構(gòu)成的動(dòng)態(tài)化授課團(tuán)隊(duì)。課程的教學(xué)內(nèi)容由責(zé)任教師根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和當(dāng)前的行業(yè)熱點(diǎn)先行確定，再由責(zé)任教師根據(jù)授課內(nèi)容，邀請(qǐng)相關(guān)研究領(lǐng)域的教師兼任授課教師，從而組建高水平的專業(yè)教師團(tuán)隊(duì)，為課程教學(xué)改革提供保障。此外，對(duì)于與工程實(shí)踐緊密結(jié)合的材料制備新技術(shù)新工藝，可聘請(qǐng)來(lái)自企業(yè)的技術(shù)專家作為兼職教師，為培養(yǎng)具備工程實(shí)踐能力的綜合性人 才奠定基礎(chǔ)。

　　(六)改革評(píng)價(jià)機(jī)制，實(shí)施形成性評(píng)價(jià)

　　多元化的評(píng)價(jià)機(jī)制能準(zhǔn)確反映課程教學(xué)效果，對(duì)提高課程教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性具有重要意義[7]。豐富無(wú)機(jī)材料新技術(shù)新工藝課程的考核手段，可以實(shí)施形成性評(píng)價(jià)方法。在形成性評(píng)價(jià)過(guò)程中，不僅要考查學(xué)生課堂出勤、課堂討論、課后作業(yè)等情況，還要重點(diǎn)考查課前預(yù)習(xí)、課后線上學(xué)習(xí)等自主學(xué)習(xí)情況，以及翻轉(zhuǎn)課堂、實(shí)踐課程等實(shí)際表現(xiàn)。把課程評(píng)價(jià)機(jī)制貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，全方位跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。另一方面，在以課程論文為考核方式的基礎(chǔ)上，需要調(diào)整課程論文的撰寫要求，突出對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。例如，當(dāng)以“高性能混凝土的制備方法及其關(guān)鍵工藝”為主題布置課程論文時(shí)，要求學(xué)生在綜述現(xiàn)有研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合“雙碳”目標(biāo)，思考高性能混凝土低碳化發(fā)展的可行路徑。通過(guò)增加開(kāi)放性的 話題，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考的意識(shí)和創(chuàng)新精神。

　　三、無(wú)機(jī)材料新技術(shù)新工藝課程建設(shè)成效

　　教學(xué)改革實(shí)踐表明，上述課程建設(shè)策略對(duì)提升課程的教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力具有顯著的效 果。

　　(一)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提升

　　通過(guò)搭建“超星學(xué)習(xí)通”線上教學(xué)平臺(tái)，增設(shè)線下認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，使枯燥的灌輸式學(xué)習(xí)變成了隨時(shí)隨地的自主學(xué)習(xí)和實(shí)地可見(jiàn)的實(shí)踐學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯提升。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生總能提出對(duì)某一材料合成新工藝的認(rèn)識(shí)和看法。另一方面，思政案例的融入也明顯提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的 社會(huì)責(zé)任感。

　　(二)學(xué)生的實(shí)踐能力增強(qiáng)

　　通過(guò)增設(shè)“實(shí)驗(yàn)進(jìn)課堂”線下認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生對(duì)典型無(wú)機(jī)材料制備技術(shù)的理解更加深刻。在學(xué)習(xí)本課程后，部分學(xué)生積極聯(lián)系導(dǎo)師進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室參與材料研究工作，學(xué)生的實(shí)踐能力有了提升。學(xué)生普遍認(rèn)為認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)為畢業(yè)論文工作和未來(lái)的研究深造提 供了良好的基礎(chǔ)。

　　(三)教學(xué)效果良好

　　在“超星學(xué)習(xí)通”線上教學(xué)平臺(tái)上傳的教學(xué)視頻、發(fā)布的課前討論話題、布置的課后作業(yè)及解析均對(duì)學(xué)生開(kāi)放，相關(guān)資源的點(diǎn)擊率已超過(guò)80%，學(xué)生課后作業(yè)的質(zhì)量也有明顯提升。得益于形成性評(píng)價(jià)機(jī)制和線上教學(xué)平臺(tái)，在每章節(jié)學(xué)習(xí)后，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)生的課堂出勤、課堂討論和課后作業(yè)完成情況，結(jié)合線上資源自主學(xué)習(xí)頻率，授課教師能及時(shí)掌握每位同學(xué)的學(xué)習(xí)情況。經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)監(jiān)控和跟蹤調(diào)整，學(xué)生的課堂出勤率和課后 作業(yè)完成率均超過(guò)99%，課程及格率為100%。

　　四、結(jié)語(yǔ)

　　無(wú)機(jī)材料新技術(shù)新工藝課程作為匯集無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)新技術(shù)、新理論的專業(yè)課程之一，在新工科背景下，通過(guò)創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)、更新教學(xué)內(nèi)容，并采用線上線下融合式教學(xué)模式、多教師授課制度以及形成性評(píng)價(jià)手段，開(kāi)展課程建設(shè)，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的高素質(zhì)工程人才，促進(jìn)無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

如果您現(xiàn)在遇到期刊選擇、論文內(nèi)容改善、論文投稿周期長(zhǎng)、難錄用、多次退修、多次被拒等問(wèn)題，可以告訴學(xué)術(shù)顧問(wèn)，解答疑問(wèn)同時(shí)給出解決方案 。