科技前沿讲座论文

第一篇：科技前沿讲座论文

科技前沿讲座论文

题目：催化技术在环境保护的研究与应用综述

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催化技术在环境保护的研究与应用综述

【摘要】：主要讲述了催化技术在环境保护中的应用，归纳了催化技术在空气污染治理、水污染治理、固体废物治理领域的应用现况和实例，最后对催化技术在环境治理领域中的进一步应用进行了展望。

【关键词】：催化技术

空气污染治理

水污染治理

固体废物治理

催化剂又叫触媒，是一种改变反应速率但不改变反应总标准吉布斯自由能的物质。对化学反应有催化作用。在新世纪，催化剂作用在降低及阻止环境污染等方面正扮演非常重要的角色。在全球气候变化、环境污染和能源危机等问题引起广泛关注的背景下,催化剂对化学反应的优越性越来越明显，因此，国内外都开展了广泛的催化技术研究，并取得了很多进展。目前许多新型催化剂和催化技术已经应用到了工业生产和环境保护。

一、空气污染治理的应用

（一）室内污染物的去除

室内有害气体, 主要有装饰材料等放出的甲醛及生活环境中产生的甲硫醇、硫化氢、氨气以及各类臭气等。作为空气净化材料TiO2光催化剂与一些气体吸附剂(沸石、活性炭、SiOx等)相结合在弱紫外光激发条件下就可有效地将吸附于其表面的这些物质分解、氧化, 从而使这些物质降低或去除。

古政荣等[1]以具有直通孔的成形支承体胶枯活性炭(A C)为复合载体, 采用浸涂法在复合载体上形成纳米二氧化钦光催化剂薄壳层, 制备出可用于室内空气净化的活性炭一纳米二氧化铁光催化净化网。实验结果表明, 以功率为6W、波长为254 n m 的紫外杀菌灯照射3h , 其甲苯净化率为98.8 % , 三氯乙烯(T C E)净化率为99.5 % , 硫化氢净化率为99.6 % , 氨气净化率为96.5 % , 甲醛净化率为98.5 % , 一氧化碳净化率为60.1 %。通过对比实验还表明, 所研制的复合型空气净化网具有单纯活性炭、单纯光催化剂Ti 0 2、活性炭与二氧化钦简单混合等净化网所不具备的综合优势, 通过复合提高了光催化效率, 同时达到活性炭原位再生的目的。

（二）在汽车尾气装置上的应用[2]

由于汽车尾气对环境的污染，推进了催化材料的发展。在20 世纪末，许多具有全新结构的材料得以广泛应用：例如作为催化剂载体的陶瓷或整体金属材料，比表面积大，压降低，热稳定性好，在高气流量下具有优良的转化效率。这些载体材料，主要由氧化物稳定剂(如La、Ba、Si 等)修饰并活化的高比表积Al2O3。在温度高达1100℃、含有大量水蒸气的尾气中仍能维持高的比表面积。为了防止烧结，在催化剂中添加稀土金属催化剂得以稳定化。

日本最近开发出一种纳米压电陶瓷一PZT(钦锆酸铅),其断裂强度可达1 5 0 MPa。, 断裂韧性为1.5MPa·m 0.5, 比传统PZT 提高了3.4 倍[3]。在交流电压下, 经反复加载疲劳测试, 结果表明该材料明显能抵抗裂纹扩展, 有极好的机械和电性能, 可用于制作汽车发动机缸体, 其所能承爱的温度和压强比普通金属缸体要高得多, 这样可大大提高燃烧温度及嫩烧效率, 减少汽车尾气排放量及燃油使用量。另外, 如在建筑物的外墙板上、隧道内照明灯和离速路两旁路灯灯罩玻璃上涂以纳米TiO2涂层, 也可以净化由于各种汽车、摩托车排出的N Ox、油、积炭及扬起的尘埃, 并能够杀菌防污[4]。

二、水污染治理的应用

采用半导体光催化氧化技术降解水中污染物是近年来环境治理工作中的一个研究热点, 已有大量研究证明众多难降解有机物在光催化氧化的作用下可有效得以去除或降解。

王怡中等[5]利用悬浮式反应器研究了活性艳红、活性黄、阳离子桃红等初始浓度为20 mg/L 的八种染料光降解, 在TiO2 投量为1 g/ L, 光照4 h 后, 各种染料降解率均达90% 以上。周祖飞[ 6] 等人研究了奈乙酸的光降解, 在TiO2 投量为100 mg/ L、253 nm 紫外光照及曝气的条件下, 初始浓度为50 mg/L 的奈乙酸经3 h 反应降至6 mg/ L以下。潭小萍等人[7] 采用悬浮式光催化反应器降解垃圾渗滤液, 在TiO2 投量为10 g/L, 光照2 h 后, 溶液COD 值降低40% 以上。John C 等人[ 8] 采用活性炭固定TiO2 处理硝基苯类废水获得较好的效果。Dionysios D[9] 等人将TiO2 颗粒固定于不锈钢薄板上(7.6 cm *7.6 cm *0.5 cm), 制成转盘式光反应器, 以365 nm 光源照射氯酚及杀虫剂废水, 停留时间20 h 的降解率可达80% 以上。Kumara 等人[10] 利用TiO2 — 玻璃薄膜制成固定式光反应器(膜表面积与反应器体积成一定比例), 废水在反应器中以100 mL/ h 的流速连续流动, 在太阳光照的条件下, 水中酚类有机物最终全部矿化。

三、在固体废物处理中的应用

固体废弃物处理与处置过程中, 微波诱导催化技术可用于土壤净化、矿渣解毒和固体废弃物微波辐照资源化利用等方面。常压下利用微波辐射含有有机污染物的土壤, 可降解有机物污染物, 消除污染。

A.Rudo lph 等[ 11] 人研究了土壤中有机污染物的微波降解。研究发现, 在一些催化剂(如Cu2O、Zn、Al、NaOH 等)存在下, 微波辐射含污染物的土壤, 大部分污染物可被降解掉, 被氧化分解为二氧化碳、水及无机盐类。梁波等[ 12] 将微波技术应用到工业废料铬渣的解毒研究中, 经测定, 铬渣中六价铬的转化率高达99%以上, 实现了铬废渣的无害化。微波技术在废旧轮胎回收利用方面的应用也已经有许多研究[ 13-15 ]。目前利用微波处理废旧轮胎的工厂已有不少, 利用该法能够回收36% 的碳, 33% 的产品为高性能的活性炭和其他碳化产品, 残余的氢气、甲烷混合气可用于系统的热源。此法采用密封处理, 避免副产物二恶英等造成的二次污染。

四、结语

催化技术在大气污染控制、水污染控制及固体废弃物处理与处置等污染治理领域表现出良好的应用前景。但是必须认识到仍有许多催化反应机制的研究还不够深入, 一些研究结论仍存在争议，而且某些实验室研究成果并不能很好地应用于生产实践。不过相信随着科学的发展及研究的深入, 更多的催化剂科研成果将被应用到环境保护领域, 人们将能控制和消除废物对人类和环境造成的污染和危害,使绿色化学成为现实，让我们环境变得更加美好。

参考文献：

[1]古政荣, 陈爱平, 戴智铭.活性炭一纳米二氧化钦复合光催化空气净化网的研制.华东理工大学学报，2 0 0 0 , 2 6(4): 3 6 7 ~ 3 7 2 [2]张敬.环境友好催化技术发展趋势.中国环境保护优秀论文集,2005,2226~2230 [3]张立德, 牟季美.纳米材料.北京: 化学工业出版社,20 0 0 [4]胡圣飞, 龙万堂, 黄光斗.纳米粒子及其改性涂料.精细与专用化妆品, 2 0 0 0 ,(8)2 : 1 3 ~ 1 4 [5] 王怡中.不同类型染料化合物太阳光光降解研究[ J].太阳能学报, 1998, 19(2): 117-127.[6] 周祖飞.水溶液中奈乙酸的光降解研究[ J].环境科学,1997, 18(1): 35-40.[ 7] 潭小萍.光催化法深度处理垃圾渗滤液[ J].中国给水排水, 1999, 15(5): 52-55.[ 8] John C, et al.Decontamination of Water Using Adsorption of Photocatalysis[ J].J Water Res, 1997, 31(1): 411-418.[9] Dionysios D, et al.Continuous-mode photocatalytic degradation of chlorinated phenols and pesticides in water using a bench-scale TiO2 rotating disk reactor[ J].Applied Catalysis, 2000, B(24): 139-155.[ 10] Kumara G R R A, Sultanbawa F M.Continuous flow photochemical reactor for solardecontamination of water using immobilized TiO2 [ J].Solar Energy Materials & Solar Cells, 1999(58): 167-171.[11] Rudolph A, Abmm ovith, H uang B ang Zhou, et al Decomposition of PCBS and other polyehlorinated arom at ics in soil using microwave Energy[ J].C hemosphere, 1998, 37(8): 1 42798.[ 13] Sharma VK, Minearini M, Fortuna F, eta1.Disposal of waste tyres for energy recovery and safe environment review [ J].Energy Conversion Management, 1998, 39(5 /6): 511-528.[ 14 ] Kenneth Michael Holland.Microwave treatment of rubber scrap[ P].UK Paten t 2196637, 1988.[ 15] Adhlkari B, De D, Ma it is.Reclaimation and recycling of waste rubber[J].Progress in Polymer Science, 2000,(25): 909-948.

第二篇：物理教师要走在科技前沿

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物理教师要走在科技前沿

作者：李志龙

来源：《中学生导报·教学研究》2013年第11期

当今科学技术正在迅速发展，知识经济已初见端倪，世界各国之间的竞争也日趋激烈，为此，各国对教育的改革与发展都给予了极大的关注.谁掌握了21世纪的教育，谁就在未来的信息社会及国际竞争中取得主动权.面对新形势，实施素质教育，尤其是物理教学现代化已成了时代的要求.与这种现代化要求相伴随的是中学物理教师必须把握物理学前沿的脉搏.为了能与物理学前沿接轨，中学物理教师该怎么办呢

一、中学物理教师应更新教育思想，树立全新的教育理念

我国中学物理教学传统的讲课风格是细嚼慢咽式的，教师把知识组织得井井有条，滴水不漏，对课程内容的每一个细节都作详尽的解说，对学生可能出现的问题一一予以告诫，久而久之，学生养成了唯书、唯师的学习习惯，缺乏创造的热情和竞争的态势.出现这一系列现象的根源是陈旧的教育观念.教育部长陈至立最近强调：必须转变教育只为分数服务的目标观，树立教育为提高人民素质，为社会主义现代化服务的目标观.我们的中学物理教学一定要给学生日后接受各种新观念、新思想作好铺垫，而不能将中学物理讲得太“绝对”，太“确定”，太“线性”.应当让中学生体验到物理学是一门发展中的科学，是现代前沿科学中最为激励人心的学科之一.这就要求我们每个中学物理教师不盲从权威，不迷信教条，敢于大胆想象，大胆创新.二、中学物理教师应补充新知识，提高自身的文化素养由于历史的原因，目前绝大多数的中学物理教师是狭窄的专业模式中培养出来的，教师在大学时代学习的知识很多已经陈旧、过时，如果试图靠吃老本，那是绝对行不通的.现代社会青少年学生的知识信息来源非常广泛，各种渠道的信息扩大了学生的知识面，但也给他们带来了各种新问题，他们希望从教师那里找到正确答案.“要想给学生一杯水，教师就得有一桶水”.当今学生这个“杯子”越来越大了，如果教师还靠自己桶里原来那么点水，怎么能够学生舀的呢？更重要的是，我们应有一桶流动的水，常言说，流水不腐，即我们的知识应该吐故纳新，使我们具有一桶永远是新鲜、富有营养、受学生欢迎的高质量的水.21世纪的物理学已取得的成就是极其辉煌的.时至今日，物理学仍是一门充满生机和活力的学科，它的创造性进展仍日新月异，整个物理学，在未来将有一个更加辉煌的发展.由于物理学研究对象的扩展，从宏观到微观，从传统的物理过程到化学过程，从无生命到有生命，以至很难用传统的眼光来界定什么是物理学了.正如国外物理学家风趣地说：“什么是物理学？物理学家所做的工作就叫物理学.”从这种发展趋势来看，中学物理教师必须跟踪物理学的前沿进展，按照物理学发展的趋势，改变我们单一的知识结构，以适应新形势的要求.

第三篇：材料成形加工技术科技前沿概览

材料成形加工技术科技前沿概览

200811102039

王志

摘要：论述了材料成形加工技术的作用及地位，介绍了快速产品与工艺开发系统、新一代制造工艺与装备、模拟与仿真3项关键先进制造技术，指出轻量化、精确化、高效化将是未来材料成形加工技术的重要发展方向。

正文：

一、引言：

材料先进制备与成型加工技术的研究开发，是近二三十年来材料科学技术领域最为活跃的方向之一。一大批先进技术和工艺不断发展和完善，并逐步获得实际应用，如快速凝固、定向凝固、连续铸轧、连续铸挤、精密铸造、半固态加工、粉末注射成型、陶瓷胶态成型、热等静压、无模成型、微波烧结、离子束制备、激光快速成型、激光焊接、表面改性等，促进了传统材料的升级换代，加速了新材料的研究开发、生产和应用，解决了高技术领域发展对特种高性能材料的制备加工与组织性能精确控制的急需。

二、历史沿革：

从人类社会的发展和历史进程的宏观来看，材料是人类赖以生存和发展的物质基础，也是社会现代化的物质基础和先导。而材料和材料技术的进步和发展，首先应归功于金属材料制备和成型加工技术的发展。人类从漫长的石器时代进化到青铜时代（有学者称之为“第一次材料技术革命”），首先得益于铜的熔炼以及铸造技术进步和发展，而由铜器时代进入到铁器时代，得益于铁的规模冶炼技术、锻造技术的进步和发展（所谓“第二次材料技术革命”）。直到16世纪中叶，冶金（金属材料的制备与成型加工）才由“技艺”逐渐发展成为“冶金学”，人类开始注重从“科学”的角度来研究金属材料的组成、制备与加工工艺、性能之间的关系，迎来了所谓的“第三次材料技术革命”——人类从较为单一的青铜、铸铁时代进入到合金化时代，催生了人类历史的第一次工业革命，推动了近代工业的快速发展。

进入20世纪以后，材料合成技术、符合技术的出现和发展，推动了现代工业的快速发展，而电子信息、航天航空等尖端技术的发展，反过来对高性能先进材料的研究开发提出了更高的要求，起到了强大的促进作用，促成了一系列新材料和新材料技术的出现和发展。

一般而言，材料需要经历制备、成型加工、零件或结构的后处理等工序才能进入实际应用，因此，材料制备与成型加工技术，与材料的成分和结构、材料的性质一起，构成了决定材料使用性能的最基本的三大要素。

先进工业国家对材料制备与成型加工技术的研究开发十分重视。美国制定了“为了工业材料发展计划”，其核心是开放先进的制备与成型加工技术，提高材

料性能，降低生产成本，满足未来工业发展对材料的需求。德国开展的“21世纪新材料研究计划”将材料制备与成型加工技术列为六个重点内容之一。在欧盟的“第六框架”计划中，先进制备技术时新材料领域的研究重点之一。日本在20世纪90年代后期，先后实施了“超级金属”、“超钢铁”计划，重点是发展先进的制备加工技术，精确控制组织，大幅度提高材料的性能，达到减少材料用量、节省资源和能源的目的。

新材料的研究、开发与应用，综合反应了一个国家的科学技术与工业化水平，而先进制备与成型加工技术的发展，对于新材料的研制、应用和产业化具有决定性的作用。先进制备与成型加工技术的出现与应用，加上了新材料的研究开发、生产和应用进程，促成了诸如微电子和生物医用材料等新兴产业的形成，促进了现代航天航空，交通运输，能源环保等高技术产业的发展。

传统结构材料向高性能“，复合化，结构功能一体化发展，尤其需要先进制备与成型加工技术及装备，可使材料的生产过程更加高效，节能和洁净，从而提高传统材料 产业的国际竞争力。

另一方面，开展本科学领域色前沿和基础研究，并综合利用相关学科基础理论和科技发展成果，提供预备新材料的新原理新方法，也是材料科学与工程学科自身发展的需求。

因此，材料先进制备与成型加工技术发展，对提高国家综合实力，突破先进工业国家的技术壁垒与封锁，保障国家安全，改善人民生活质量，以及促进材料科学与技术自身的进步与发展，具有十分重要的作用，也是国民经济和社会可持续发展的重大需求。

三、研究现状

1.快速凝固

快速凝固技术的发展，把液态成型加工推进到远离平衡的状态，极大地推动了非晶、细晶、微晶等非平衡新材料的发展。传统的快速凝固追求高的冷却速度而限于低维材料的制备，如非晶丝材、箔材的制备。近年来快速凝固技术主要在两个方面得到发展：①利用喷射成型、超高压、深过冷，结合适当的成分设计，发展体材料直接成型的快速凝固技术；②在近快速凝固条件下，制备具有特殊取向和组织结构的新材料。目前快速凝固技术被广泛地用于非晶或超细组织的线材、带材和体材料的制备与成型。2.半固态成型

半固态成型是利用凝固组织控制的技术.20世纪70年代初期，美国麻省理工学院的Flemings教授等首先提出了半固态加工技术，打破了传统的枝晶凝固模式，开辟了强制均匀凝固的先河。半固态成型包括半固态流变成型和半固态触变成形两类：前者是将制备的半固态浆料直接用于成型，如压铸成型（称为半固态流变压铸）；后者是对制备好的半固态坯料进行重新加热，使其达到半熔融状态，然后进行成型，如挤压成型（称为半固态触变挤压）。3.无模成型

为了解决复杂形状或深壳件产品冲压、拉深成型设备规模大、模具成本高、生产工艺复杂、灵活度低等缺点，满足社会发展对产品多样性（多品种、小规模）的需求，20世纪80年代以来，柔性加工技术的开发受到工业发达国家的重视。典型的无模成型技术有增量成型、无摸拉拔、无模多点成型、激光冲击成型等。4.超塑性成型技术

超塑性成型加工技术具有成型压力低、产品尺寸与形状精度高等特点，近年来发展方向主要包括两个方面：一是大型结构件、复杂结构件、精密薄壁件的超塑性成型，如铝合金汽车覆盖件、大型球罐结构、飞机舱门，与盥洗盆等；二是难加工材料的精确成形加工，如钛合金、镁合金、高温合金结构件的成形加工等。5.金属粉末材料成型加工

粉末材料的成型加工是一种典型的近终形、短流程制备加工技术，可以实现材料设计、制备预成型一体化；可自由组装材料结构从而精确调控材料性能；既可用于制备陶瓷、金属材料，也可制备各种复合材料。它是近20年来材料先进制备与成型加工技术的热点与主要发展方向之一。自1990年以来，世界粉末冶金年销售量增加了近2倍。2003年北美铁基粉末。相关的模具、工艺设备和最终零件产品的销售额已达到91亿美元，其中粉末冶金零件的销售为64亿美元。美国企业生产的粉末冶金产品占全球市场的一半以上。可以预见，在较长一段时间内，粉末冶金工业仍将保持较高的增长速率。

粉末材料成型加工技术的研究重点包括粉末注射成型胶态成型、温压成型及微波、等离子辅助低温强化烧结等。6.陶瓷胶态成型

20世纪80年代中期，为了避免在注射成型工艺中使用大量的有机体所造成的脱脂排胶困难以及引发环境问题，传统的注浆成型因其几乎不需要添加有机物、工艺成本低、易于操作和控制等特点而再度受到重视，但由于其胚体密度低、强度差等原因，他并不适合制备高性能的陶瓷材料。

进入90年代之后，围绕着提高陶瓷胚体均匀性和解决陶瓷材料可靠性的问题，开发了多种原位凝固成型工艺，凝胶注模成型工艺、温度诱导絮凝成形、胶态振动注模成形、直接凝固注模成形等相继出现，受到严重重视。原位凝固成形工艺被认为是提高胚体的均匀性，进而提高陶瓷材料可靠性的唯一途径，得到了迅速的发展，已逐步获得实际应用。7.激光快速成型

激光快速成形技术，是20实际90年代中期由现代材料技术、激光技术和快速原型制造技术相结合的近终形快速制备新技术。采用该技术的成形件完全致密且具有细小均匀的内部组织，从而具有优越的力学性能和物理化学性能，同时零件的复杂程度基本不受限制，并且可以缩短加工周期，降低成本。目前发达国家已进入实际应用阶段，主要应用于国防高科技领域。国内激光快速成形起步稍晚于发达国家，在应用基础研究和相关设备建设方面已有较好的前期工作，具备了通过进一步研究形成自身特色的激光快速成形技术的条件。8.电磁场附加制备与成型技术

在材料的制备与成形加工过程中，通过施加附加外场（如温度场、磁场、电场、力场等），可以显著改善材料的组织，提高材料的性能，提高生产效率。典型的温度场附加制备与成形加工技术有熔体过热处理、定向凝固技术等；典型的力场附加制备与成形技术有半固态加工等；典型的电磁场附加制备与成形加工技术有电磁铸轧技术、电磁连铸技术、磁场附加热处理技术、电磁振动注射成形技术等。近年来，有关电磁场附加制备与成形加工技术的研究在国际上已形成一门新的材料科学分支——材料电磁处理，并且得到迅速发展。9.先进连接技术

①铝合金激光焊接 ②镁合金激光焊接

③机器人智能焊接 10.表面改质改性

在材料的使用过程中，材料的表面性质和功能非常重要，许多体材料的失效也往往是从表面开始的。通过涂覆（或沉积、外延生长）表面薄层材料或特殊能量手段改变原材料表面的结构（即对处理进行表面改性），赋予较廉价的体材料以高性能、高功能的表面，可以大大提高材料的使用价值和产品的附加值，是数十年来材料表面加工处理研究领域的主要努力方向。

四、发展前景

材料加工技术的总体发展趋势，可以概括为三个综合，即过程综合、技术综合、学科综合。由于上述材料加工技术的总体发展趋势，可以预见，在今后较长一段时间内，材料制备、成型与加工技术的发展将具有以下两个主要特征：

（1）性能设计与工艺设计的一体化。

（2）在材料设计、制备、成型与加工处理的全过程中对材料的组织性能和形状尺寸进行精确控制。

实际上，第一个特征实现材料技术的第五次革命、进入新材料设计与制备加工工艺时代的标志。实现第二个特征则要求具备两个基本条件：一是计算机模拟仿真技术的高度发展；二是材料数据库的高度完备化。

基于上述材料加工技术的总体发展趋势和特征，金属材料加工技术的主要发展方向包括以下几个方面。

1）常规材料加工工艺的短流程化和高效化。

打破传统材料成形与加工模式，工艺环节，实现近终形、短流程的连续化生产提高生产效率。例如，半固态流变成形、连续铸轧、连续铸挤等是将凝固与成形两个过程合二为一，实行精确控制，形成以节能、降耗、提高生产效率为主要特征的新技术和新工艺。

目前国外铝合金和镁合金半固态加工技术已经进入较大规模工业应用阶段。铝合金半固态成型方法主要有流变压铸、2）发展先进的成形加工技术，实现组织与性能的精确控制

例如，非平衡凝固技术、电磁铸轧技术、电磁连铸技术、等温成形技术、低温强加工技术、先进层状复合材料成形、先进超塑性成形、激光焊接、电子束焊接、复合热源焊接、扩散焊接、摩擦焊接等先进技术，实现组织与性能的精确控制，不仅可以提高传统材料的使用性能，还有利于改善难加工材料的加工性能，开发高附加值材料。

3）材料设计（包括成分设计、性能设计与工艺设计）、制备与成形加工一体化

发展材料设计、制备与成型加工一体化技术，可以实现先进材料和零部件的高效，近终形，短流程成型。典型的技术有喷射技术、粉末注射成形、激光快速成型等，是不锈钢、高温合金、钛合金、难熔金属及金属间化合物、陶瓷材料、复合材料、梯度功能材料零部件制备与成型加工的研究热点。材料设计、制备与成形加工的一体化，是实现真正意义上的全过程的组织性能精确控制的前提和基础。

4）开发新型制备与成形加工技术，发展新材料和新产品 块体非晶合金制备和应用技术、连续定向凝固成形技术、电磁约束成型技术、双结晶器连铸与充芯连铸复合技术、多坯料挤压技术、微成形加工技术等，是近年来开发的新型制备与成形加工技术。这些技术在特种高性能材料或制品的制备与成形技术加工方面具有各自的特色，受到国内外的广泛关注。

5）发展计算机数值模拟与过程仿真技术，构建完善的材料数据库

随着计算机技术的发展，计算材料科学已成为一门新兴的交*学科，是除实验和理论外解决材料科学中实际问题的第3个重要研究方法。它可以比理论和实验做得更深刻、更全面、更细致，可以进行一些理论和实验暂时还做不到的研究。因此，基于知识的材料成形工艺模拟仿真是材料科学与制造科学的前沿领域和研究热点。根据美国科学研究院工程技术委员会的测算, 模拟仿真可提高产品质量5～15倍，增加材料出品率25％，降低工程技术成本13%～30%，降低人工成本5%～20%，提高投入设备利用率30%～60%，缩短产品设计和试制周期30%～60%等。

目前，模拟仿真技术已能用在压力铸造、熔模铸造等精确成形加工工艺中，而焊接过程的模拟仿真研究也取得了可喜的进展。

高性能、高保真、高效率、多学科及多尺度是模拟仿真技术的努力目标，而微观组织模拟（从mm、μm到nm尺度）则是近年来研究的新热点课题。通过计算机模拟，可深入研究材料的结构、组成及其各物理化学过程中宏观、微观变化机制，并由材料成分、结构及制备参数的最佳组合进行材料设计。计算材料科学的研究范围包括从埃量级的量子力学计算到连续介质层次的有限元或有限差分模型分析，此范围可分为4个层次：纳米级、微观、介观及宏观层次。在国外，多尺度模拟已在汽车及航天工业中得到应用。

铸件凝固过程的微观组织模拟以晶粒尺度从凝固热力学与结晶动力学两方面研究材料的组织和性能。20世纪90年代铸造微观模拟开始由试验研究向实际应用发展，国内的研究虽处于起步阶段，但在用相场法研究铝合金枝晶生长、用Cellular Automaton法研究铝合金组织演变和汽车球墨铸铁件微观组织与性能预测等方面均已取得重要进展。锻造过程的三维晶粒度预测也有进展。

6）材料的智能化制备与成形加工技术

材料的智能化制备与成形加工技术是1986年由美国材料科学界提出的“第三代”材料成形加工技术，20世纪90年代以来受到日本等先进工业国家的重视它通过综合利用计算机技术、人工智能技术、数据库技术和先进控制技术等，以成分、性能、工艺一体化设计与工艺控制方法，实现材料组织性能与成形加工质量，同时达到缩短研制周期、降低生产成本、减少环境负荷的目的。

材料的智能化制备与成形加工技术的研究尚处于概念形成与探索阶段，被认为是21世纪前期材料成形加工新技术中最富潜力的前沿研究方向之一。

其他的材料先进制备与成形加工前沿技术

电磁软接触连铸、钛合金连铸连轧技术、高性能金属材料喷射成形技术、轻合金半固态加工技术、泡沫铝材料制备、钢质蜂窝夹芯板扩散-轧制复合、金属超细丝材制备技术、超细陶瓷粉末燃烧合成、模具表面渗注镀复合强化、金属管件内壁等离子体强化技术、钛合金激光熔覆技术、非纳米晶复合涂层制备技术等。

五、个人认识与评论

中国已是制造大国，仅次于美、日、德，居世界第4位。中国虽是制造大国，但与工业发达国家相比，仍有很大差距，表现在：（1)制造业的劳动生产率低，不到美国的5%；（2）技术含量低，以CAD为例，仍停留在绘图功能上；（3）重要关键产品基本上没有自主创新开发能力。材料成形加工行业是制造业的重要组成部分，材料成形加工技术是汽车、电力、石化、造船及机械等支柱产业的基础制造技术，新一代材料加工技术也是先进制造技术的重要内容。铸造、锻造及焊接等材料加工技术是国民经济可持续发展的主体技术。据统计，全世界75%的钢材经塑性加工成形，45%的金属结构用焊接得以成形。又如我国铸件年产量已超过1400万t，是世界铸件生产第一大国。汽车结构中65%以上仍由钢材、铝合金、铸铁等材料通过铸造、锻压、焊接等加工方法成形。但是，我国的材料成形加工技术与工业发达国家相比仍有很大差距。举例说, 重大工程的关键铸锻件如长江三峡水轮机的第一个叶轮仍从国外进口；航空工业发动机及其他重要的动力机械的核心成形制造技术尚有待突破。因此，在振兴我国制造业的同时，要加强和重视材料成形加工制造技术的发展。高速发展的工业技术要求加工制造的产品精密化、轻量化、集成化；国际竞争更加激烈的市场要求产品性能高、成本低、周期短；日益恶化的环境要求材料加工原料与能源消耗低、污染少。为了生产高精度、高质量、高效率的产品，材料正由单一的传统型向复合型、多功能型发展；材料成形加工制造技术逐渐综合化、多样化、柔性化、多学科化。因此, 面对市场经济、参与全球竞争，必须十分重视先进制造技术及成形加工技术的技术进步。

材料成形及控制工程专业发展战略研究中值得思考的几个问题

1.明晰专业内涵，确定发展方向

材料成形及控制工程专业作为1998年专业调整时设立的一个新的专业，由于其涵盖范围较广泛，涉及的内容较繁杂，因而使其专业内涵不够明确。

材料成形及控制工程专业是以成形技术为手段、以材料为加工对象、以过程控制为质量保证措施、以实现产品制造为目的的工科专业。材料成形及控制工程专业与机械设计制造及自动化专业、工业设计专业和工程装备与控制工程专业均隶属于机械学科，要求共同的机械工程基础理论。以材料为加工对象的特点决定了材料科学也成为本专业的基础知识，而以过程控制为质量保证措施这一特点，决定了控制理论也成为本学科基础知识的重要组成部分。因此，材料类学科专业和自动化专业及计算机科学与技术专业等都成为与本专业密切相关的学科。此外，随着科学技术的发展和学科交叉，本专业比以往任何时候都更紧密地依赖诸如数学、物理、化学、微电子、计算机、系统论、信息论、控制论及现代化管理等各门学科及其最新成就。

材料成形及控制工程这一隶属于机械学科、具有机械类学科典型特征的专业，同时还具有浓厚的材料学科的色彩，成为一个业务领域宽、知识范围广的名副其实的宽口径专业。继续进行深入研究，准确界定专业内涵，对专业的发展具有重要的意义。

2.培养目标的定位

培养目标定位很重要，涉及到材料成形及控制工程专业的发展和人才培养适应市场需求的问题。尽管我国的高等教育已由精英教育迈入大众化教育阶段，但这并不意味着社会市场只需要通才，而不需要专才。并且科学研究和工程应用这两方面的需求也要求培养不同类型的专业人才。因此，不同类型学校应根据市场的需求和自身的特点来培养不同类型的人才。一部分高等院校应该担负起精英教育的责任，以培养材料成形及控制工程学科的科学研究型和科学研究与工程技术

复合型高层次人才为主，本科阶段应是以通识为主的专业教育；另一部分学校应以普及高等教育为主，负起大众化教育的责任，以培养本学科的工程技术型、职业应用复合型人才为主，本科是通识与专业并重的教育；高等职业技术学院则以培养职业应用型、职业应用复合型人才为主，专科是完全职业专业教育。各学校可根据学校自身的层次来确定专业培养目标。

在材料成形及控制工程专业培养目标的定位中，还应考虑市场需求。本科教育培养通才还是专才，是以普通教育为中心还是以职业教育或专业教育为中心，历来是高等教育激烈争辩的问题。西方国家本科通才教育是建立在完善的继续教育基础上的，我国在这方面还有较大的差距。一方面是一些大型企业公司已有完善的教育培训体制和充足的教育经费，而另一方面是大量的中小企业仍然需要行业背景强的毕业生，因而高校应进一步适应市场的需求，根据不同的培养目标，调整通识教育与专业教育的比例，拓宽专业口径，灵活专业方向，建立和健全第二学位、主副修制度等。

3.创新精神和能力培养的实践落脚点

当前，就高校自身来说，首先应抓好以下工作：(1)教师队伍建设是关键。教师的真本事，主要不是课堂上的公式运用和解题技巧，而是在于提出的解决问题的思路。教师过教学关、过外语关、过现代信息技术关、接受科研训练以及参加国内外的各种学术交流等，在当前显得特别重要。(2)在教学领域应当全方位地“联合行动”，即：突破传统观念，强化创新意识；提倡教育民主，尊重创新精神；改革评价方式，建立创新机制；关注个性培养，营造创新氛围；拓宽知识视野，夯实创新基础；开发情感智力，培养创新品质等等。(3)当前应特别注意加强教学方法和考试方法的改革，根据学生的不同年级，逐渐使学生从以教师、书本和课堂为中心的教学模式中“向外突围”，通过教学管理制度的改革，增加学生的自学时间，组织学生参加有指导的小型课堂讨论(Seminar)，引导学生参加教师的科研工作，鼓励学生参加课外科技和实践活动等等。(4)建设和改造一批能够培养学生动手能力的实践训练中心(基地)，克服困难，保证实践和实验教学环节的落实。

六、结论

通过对材料成形专业领域的科技前沿技术的整理总结，我终于清楚地知道了我的专业（材料成形与控制工程）的发展方向，并对本专业有了深层次的了解和认识，这为我以后的学习指明了道路。看到还有许多富有潜力的先进技术还没有进行实际应用，这激发了我奋斗的激情，我争取通过自身的学习和努力在材料成形领域有较大发展，推动材料成形技术的在社会生活中的应用，为人类的发展作出应有贡献。

参考文献

《21世纪材料成形加工技术》、《材料先进制备与成形加工技术》、《材料成形新技术》、《中国材料工程大典》、《先进材料定向凝固》、《材料成形界面工程》、《材料科学与工艺》、《材料成形技术基础》、《材料成形工艺基础》、《工程材料与成形技术》、《材料加工工程》、《先进制造技术》

第四篇：学科前沿讲座论文

研究生课程论文

课程名称：学科前沿讲座

姓名：臧宁宁 学号：1049731602549 学院：汽车工程学院

专业：车辆工程专硕

班级：163班

2016年 12 月 28 日

车网互联（V2G）技术浅析

臧宁宁

（武汉理工大学汽车工程学院；车辆工程163班；1049731602549）

摘要：针对城市高峰电力负荷大、持续时间短的特点，采用车网互联（V2G）模式，通过电动汽车集群晚间低谷充电，白天停驶时反馈给电网以支持高峰电力负荷，有利于城市电网削峰填谷，并提高能源利用效率。文章首先介绍了V2G研究的意义及其经济性，而后介绍了V2G的试现方法，V2G研究的关键问题：智能管理策略、双向充电器，最后对我国V2G技术的进一步发展提出了相关建议。

关键词：V2G：实现方法；智能管理策略；双向充电器

Abstract：For the city peak power load, short duration characteristics, the use of car network interconnection(V2G)model, through the electric car cluster evening trough charging during the day and suspended feedback to the grid to support the peak load, is conducive to urban power grid Valley, and improve energy efficiency.In this paper, the significance of V2G research and its economy are introduced.Secondly, the key techniques of V2G are introduced, such as intelligent management strategy, bi-directional charger, and some suggestions for further development of V2G technology in China.Keywords：V2G;implementation method;intelligent management strategy;bi-directional charger

引言

电动汽车以电为动力，作为智能电网的重要组成部分，其动力电池可以理解为电网中一个移动的分布式储能单元，具有清洁、高效、环保等特点。由此形成了“车—电”互联(Vehicle to Grid，简称V2G)的概念，即车辆与电网在受控状态下，实现能量、信息双向互动，将动力电池看成不仅是车辆的动力源，也是重要的移动储能介质。当车载动力电池需要充电，则电能从电网流向汽车。当汽车暂停使用时，也可以把车载电池中的电能反送给电网系统。电动汽车V2G充放电模式的应用，是电动汽车能源供给体系中的重要形式之一，也是智能电网建设的重要内容。采用 V2G 模式可对电网起到削峰填谷的作用，从而减少电力建设投资，提高能源利用效率。

图1.1 电网供应图

1.V2G研究的意义

现在的电网实际上效率并不是非常高，因为一是成本较高，再就是容易造成浪费。图1.1和1.2是电网的供应和需求图，将两图进行对比，可以看出：在用电高峰期，电网的供应难以满足需求，一般采用增建调峰电厂或调峰机组解决；而在用电低谷时，大量的电力被浪费。

图1.2电网需求图

V2G的核心思想就是利用大量电动汽车的储能源作为电网和可再生能源的缓冲，如图2所示。当电网负荷过高时，由电动汽车储能源向电网馈电；而当电网负荷低时，用来存储电网过剩的发电量，避免造成浪费。通过这种方式，电动汽车用户可以在电价低时，从电网买电，电网电价高时向电网售电，从而获得一定的收益。

图2 V2G示意图

现在，插电式混合动力汽车（PHEV）和纯电动汽车（EV）正慢慢进入市场。当这些汽车的数量足够大时，其电池的总容量是相当巨大的，因而可以将其作为电网以及可再生能源系统的缓冲。但是，电动汽车并不能随意地、毫无管理地接入到电网中，这是因为如果电网正处于峰值负荷需求，大量汽车的充电要求必然会对电网产生极其严重的影响；对于汽车而言，除了为电网提供辅助服务外，还必须能够满足日常的行驶需求。因此在向电网馈电的过程中，还必须兼顾汽车自身的能量存储状态，以避免影响汽车的正常使用。综合上述两个方面，非常有必要对电动汽车 V2G 进行研究，协调汽车与电网间的充电和放电，使得既不会影响电网的运行，也不会限制汽车的正常使用。

2.V2G的经济性

《车网互联（V2G）支持高峰电力的技术经济分析》一文中，以带有 30 k W·h 动力电池的电动车集群集中放电来支持上海地区 12 h 的800 MW 高峰电力为例，通过V2G 模式中成本和收益的经济核算，发现电动车主和电网企业都能从 V2G 模式中受益。

文章还对V2G技术的环保价值进行了评估。通过 V2G 模式，一方面可以提高火电机组的发电效率和输配电设备的利用效率，减少发电和输电设备的投资；另一方面还可以提高可再生能源的使用比例。就纯电动车使用而言，其过程是零排放，既无 CO2排放，也无污染物排放。目前我国 70%-80%的电力来自煤电，电动车使用电力驱动间接上还是产生 CO2和污染物排放，如果把煤电的生产环节考虑在内，其 CO2排放量仍然保持在 120 g/km 左右。通过 V2G 模式可以提高能源利用效率，增加可再生能源电力的比例，从而减少二氧化碳和污染物的排放。因此与风能、太阳能一样，V2G 模式是一种节能、环保、可持续发展的模式。

3.V2G的实现方法

根据应用对象的不同，可以将 V2G实现方法分成四类。

3.1集中式的 V2G 实现方法

所谓集中式的V2G是指将某一区域内的电动汽车聚集在一起，按照电网的需求对此区域内电动汽车的能量进行统一的调度，并由特定的管理策略来控制每台汽车的充放电过程。由于此种方式采用统一的调度和集中的管理，可以实现整体上的最优，例如通过先进的算法可以计算每台汽车的最优充电策略，保证成本最低及电力最优利用。3.2自治式的 V2G 实现方法

自治式 V2G 的电动车经常散落在各处，无法进行集中的管理，因而一般采用车载式的智能充电器，它们可以根据电网发布的有、无功需求和价格信息，或者根据电网输出接口的电气特征（如电压波动等），结合汽车自身的状态（如电池 SOC）自动地实现 V2G 运行。由于不受统一的管理，每台电动车的充放电具有很大的随机性，是否能保证整体上的最优还需进一步研究，此外，车载充电器还会增加电动汽车的成本。3.3基于微网的 V2G 实现方法

基于微网的 V2G 实现方法，实际上是将电动汽车的储能设备集成到微网中，它与前边两种实现方法的区别在于，这种 V2G 方法作用的直接对象不是大电网，而是微网。微网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统，它可同时提供电能和热量；微网内部电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必需的控制；微网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并可同时满足用户对电能质量和供电安全等的要求。

3.4基于更换电池组的 V2G 实现方法

基于更换电池组的 V2G 实现方法，其源于更换电池组的电动汽车供电模式。它需要建立专门的电池更换站，在更换站中存有大量的储能电池，因而也可以考虑将这些电池连到电网上，利用电池组实现 V2G。这种方法的原理类似于集中式 V2G，但是管理策略上会有所不同，因为电池最终是要用来更换的，所以必须确保一定比例的电池电量是满的。它的实现迫切需要统一电池及充电接口等部件的标准。

4.V2G研究的关键问题

4.1智能管理策略

4.1.1 从电网角度分析

电网各个发电单元的作用不相同：容量较大的发电单元价格便宜，但是响应速度慢，适用于提供基本负荷；容量较小的单元价格昂贵，但响应速度快，一般用于峰值负荷。管理策略的制定就是利用 V2G 尽可能减少电网对昂贵发电单元的依赖，并减少无功补偿装置的使用。这就需要电网根据自身的负荷状况、可再生能源的发电状况以及 V2G 单元可用容量等信息，事先计算出对各 V2G 单元的有功和无功需求，并给出合理的电价。

对此问题的处理可以分为两种方式，第一种是由电网直接对接入的每台电动车连同其他发电单元进行统一调度，采用智能的算法来控制每台汽车的V2G 运行。第二种方式是在电网与电动汽车群之间建立一个中间系统。该中间系统将一定区域内接入电网的电动汽车组织起来，成为一个整体，服从电网的统一调度。这样电网可以不必深究每台电动车的状态，只需根据自己的算法向各个中间系统发出调度信号（包括功率的大小、有功还是无功以及充电还是放电等），而对电动汽车群的直接管理，则由中间系统来完成。4.1.2 从用户角度分析

电动汽车 V2G 的智能充放电管理策略描述的是这样一个过程：中间系统根据电动汽车的充电需求对能量进行合理的供应，同时根据电网需求将电动汽车能量反馈给电网。对于每一台与电网相连的电动汽车而言，一方面要通过 V2G 来提供辅助服务，另一方面还要从电网获取能量为电池充电。但是，不论是提供辅助服务（放电）还是从电网获取能量（充电），其过程并不是随意地，毫无限度的，它需要实时考虑电动汽车当前及未来的状况，如电池 SOC、未来行驶计划、当前的位置、当前电力价格以及连网时间等信息。这样做是为了在保证正常行驶的前提下使用户获得最优。

对于电动汽车智能充放电管理策略的研究，主要涉及如何对各电动车进行协调充电；制定管理策略寻找最大化车主利益的最优方案，例如在电价便宜时为电动车充电，电价昂贵时向电网提供服务。大多数管理策略只适用于 V2G 运行的某一方面，有的适用于频率调节，有的适用于调峰，并没有提出一个统一的策略。4.2 V2G 双向充电器

要使电动汽车实现 V2G，需要在电网和汽车

间配备双向的智能充电器。此双向充电器必须具有为电动汽车电池充电的功能，同时产生最小的电流谐波，也应具有根据调节向电网回馈能量的能力。

一般来讲，双向充电器由滤波器、双向 DC-DC变换器以及双向 AC-DC 变换器组成。当充电器工作于电池充电模式时，交流电首先通过滤波器滤除不期望的频率分量，然后通过双向 C-DC 变换器将交流整流成直流。由于双向 AC-DC 变换器的输出电压可能与直流储能单元的电压不匹配，还需要一个双向 DC-DC 变换器来保证合适的充电电压。当变换器工作于电池放电模式时，其过程则恰好相反。

5.结论

随着电网负荷的快速发展,电网峰谷差逐年增大,电网调峰压力越来越大。如今大力开发和利用新能源的发展战略进一步加大了各电网的调峰和调频的难度。V2G技术给未来电网的调峰和调频问题开辟了新思路。

目前，我国正大力发展电动汽车产业，考虑到 现阶段我国智能电网的发展水平，V2G 的发展可适当参考以下两条建议：

（1）在建设电动汽车基础设施过程时，尽量考虑V2G因素，建设方便于V2G技术的设施。

（2）建立 V2G 试点工程，进行适当宣传，使广大电动汽车用户了解V2G技术的益处。参考文献

[1] 钱科军，周承科，袁越.纯电动汽车与电网相互关系的研究现状[J].电网与清洁能源，2010, 26(11): 1-7.[2] 杨健，王媚，张屹，等.电动汽车动力电池参与电网 调 峰 的 应 用 [J].华 东 电 力，2010，38(11): 1685-1687.[3] 廖强强，周国定，葛红花，等.车网互联（V2G）支持高峰电力的技术经济分析[J].中国电力，2012,45（4）：93-95.[4] KEMPTON W, TOMIC J.Vehicle-to-grid power fundamentals: Calculating capacity and net revenue ［J］.Journal of Power Sources,2005,144（1）:268-279.[5] Turton H, Moura F.Vehicle-to-grid systems for sustainable development: an integrated energy analysis[J].Technological Forecasting and Social Change, 2008, 75(8): 1091-1108.

第五篇：论文撰写讲座

怎样写好小学科学教学论文

教学论文就是“讨论”或“研究” 有关教学问题的文章。因此，也就有论文的一般特点：要有正确、鲜明的论点,要有典型的论据,还要有恰当的论证过程和方法。这是论文的三要素。2007年，浙江省教育厅教研室组织了教学论文获奖共40篇，其中6篇一等奖，10篇二等奖，24篇三等奖。本文将以这40篇论文为例，谈谈在当前怎样写好小学科学教学论文。

一、当前小学科学论文撰写关注什么

1.从关注的内容看，分为六大类：课堂教学、课外活动、学生学习、教师专业发展、课程资源开发和教材。其中：课堂教学22篇（教学目标

2、教学方法

4、教学过程

11、教学评价

2、环境创设 2、课型研究1）；课外活动2篇（自编

1、教材延伸1）；学生学习与评价 8（后进生

1、学习方法

1、价值观

1、证据意识

2、观察能力

1、质疑能力

1、前概念

1、评价1）；教师专业发展2篇（兼职教师学习

1、学习途径1）；课程资源1；教材3（德育渗透、概念、学科整合）。

课堂教学研究最为集中，特别是关于教学过程中的问题的研究有11篇（交流

2、记录、数据收集与整理、教学现象、纪律、教师指导、教学意外

2、教学环节或全过程2）。课堂教学研究对老师来说最为熟悉也最能写出文章来。

对教学的“有效性”探讨是焦点，在题目中出现“有效“两个字的就有7篇，占18.5%。

2．从论文的形式看，分为理论探讨型、实证研究型、经验总结型三大类。

(1)理论探讨型主要从思辨的角度对某一现象或教学概念进行理性探讨，可以包括什么是该教学现象（概念）？为什么会产生这一教学现象（概念）？这一教学现象（概念）的类型、价值等问题的理性思考。对教师来说，按照为什么研究？它是什么（内涵与外延）？我们该怎么做？的思路撰写教学论文，尤其应深入思考前两个问题。40篇文章中，一等奖《小学科学教学中师生非逻辑性对答剖析》属于该类型。

(2)实证研究型论文是指研究者通过观察、访谈、调查或实验基础上写就的研究报告，具体包括调查报告、教学诊断和实验报告三类。

教学调查报告如：《建立科学探究差异研究共同体，改善后三分之一孩子的认知结构》；《蜡烛燃烧的条件—— 关注小学生对“燃烧概念”的相异构想》； 1

《谈学生养蚕上簇率不高的成因及对策》

教学诊断如：《基于课堂后测的评课范式》；《基于数据收集的科学课型探讨》；《小学生实验数据作假现象探因及教学策略》等；

这40篇文章严格地说，没有实验报告。

经验总结型可分为：经验总结型的论文包括教学策略、实践反思、教学随笔、个案分析等形式。

教学策略是指教师从多年的教学实践中，对自身的某些教学行为有成功感，以大量的例证说明事理。例如：《让“概念”为“探究”掌舵 ——对“科学概念教学”的认识与实践》《科学课中促进师生有效交流的对策》、《小学生家庭实验室项目实施问题与对策》、《小学科学学科“学生成长记录袋”评价的再实践与反思》；实践反思是指教师从各种教学实践中观察或体验到困惑，对其进行分析、并提出教学建议。《刍议小学科学课的有效记录》；教学随笔的文章一般比较短小、观点鲜明、内容单一，往往根据某一具体事情引发出来的议论。（做个“无事生非”的老师）；个案分析是指选择某一典型教学对象作为研究重点，通过对其学习行为的研究，提出教学对策。如：《在推测与验证的思维过程中建构科学概念》，《也谈农村小学生科学观察能力的培养策略》。

当前，对于小学科学教学论文的基本情况来看，涉及的研究主题范围比较广，尤其是对学生的关注与教材的研究成为亮点。但对教学研究的兴趣比较仍显薄弱。论文的类型比较丰富，实证研究中调查报告为一线教师们青睐，然而占主体的仍是经验总结类文章。

二、优秀论文的基本特点

1．论文的选题针对小学科学教育的热点问题，源于教学实践，做到人无我有，人有我新，人新我实。

《小学生家庭实验室项目实施问题与对策》——课外活动，做到人无我有。《让科学教育插上德育之花 ——在科学教学中有机渗透德育的尝试》——德育渗透，人无我有；

《建立科学探究差异研究共同体，改善后三分之一孩子的认知结构》——关注差生，做到人有我新。

《《小学科学学科“学生成长记录袋”评价的再实践与反思》——学生评价，做到人新我实；

2．论文的主要论点有自己独到的见解，给人以启发，少有“正确的废话”。

如《小学科学教学中师生非逻辑性对答剖析》；《让“概念”为“探究”掌舵 ——对“科学概念教学”的认识与实践》。《在推测与验证的思维过程中建构科学概念》一文，如果能从个例的研究提升为一类，则能增加文章的分量，因为概括的水平越高，推广就越有价值。

3、论文结构合理，分类标准统一。

论文的结构有三种：并列式、递进式和并列递进式

并列式如《“与思维同行”：小学科学有效探究的原点追求》（插入具体内容）递进式：

4、论文的例证新颖，引证有说服力，论证有深度。

《回摆——科学目标落实过程中存在的问题及解决策略》；《基于数据收集的科学课型探讨》

5、研究思路与方法严谨、科学。

学术论文要严谨，不要简单的引用某某人的话，要注明参考文献；实验数据的处理，不能用百分数来定论。

《关注小学生对“燃烧概念”的相异构想》

6、研究成果或教学对策能指导实践

三、论文撰写的策略与建议：

（一）选题

问题：

1、选题过大。《科学教育需要均衡发展》，与角色对称

2、选题追风。《培养形象思维，开发小学生创新潜能》

3、选题过时。事物的产生有过程，选题要跟上节奏。

建议：角度要小而新，小题大做

从行动中选题：

最烦恼的问题，最感兴趣的问题，获得成功的方法，你警觉的现象，震动你的新理念； 从别人的研究成果中选题：

从其他学科的研究选题中嫁接

定期查阅教学刊物；

（从全省的论文文献来看，比较欠缺）

选题建议：（冷门中的热门话题）、参与式培训、命题研究、前概念探查、基于前概念的教学改进、跟着主流研究的步伐，不过时。

（二）行文：

1.标题要明确：第一、在内容上，标题应准确反映研究的主题与范围。

第二、在语言上，标题应注意准确性、简洁性。

例2：《“与思维同行”：小学科学有效探究的原点追寻

——小学科学课堂“探究秀”的反思与纠正》

第三、在表达形式上，标题应注意新颖性、生动性。但不要弄巧

成拙。

例：《科学教育需要均衡发展

——对新课程实施中兼职科学教师培训的一些思考》

例2：让“概念”为“探究”掌舵 ——对“科学概念教学”的认识与实践

2、结构严谨，分类标准要统一，不要面面俱到。

文字并不是越多越好，不要让观点淹没在文字之中——“一个身材苗条的女子穿了一件臃肿的棉袄”；

例：《浅谈小学科学有效教学的实施策略》（8758字）

一、前测，把握起点，进入话语系统

［4］

二、材料，注重结构，指向科学概念

三、问题，指向明确，形成探究目标

四、设计，重在过程，理清探究步骤

五、活动，主动建构，指向科学概念

六、探究，反复验证，获取探究事实

七、讨论，充分质疑，达成探究共识

3、论点和具体例证要统一，例证要充分典型。

由于论点和论据的联系可以有多种方式,因此,论证方法也有多种多样。撰写教学论文常用的论证方法主要有以下几种：

第一种，举例论证，简称例证法。

首先，论点和具体例证要统一。

其次,例证应是典型的,而不能是个别偶然的。

再次,结合例证要进行分析,以揭示论点与论据之间的内在联系。有了论据,并不一定就能有力地证明论点。

例：《基于后测的评课范式》

思考

（一）：以课后调查了解真正的课堂效率。

思考

（二）：以对比调查理解真切的教学问题。

思考

（三）：以课后反馈把握真实的课堂影响。

思考

（四）：以课标理念开展科学的课堂后测。

第二种引用论证,简称引证法。作者为了阐述自已的观点,引用别人的话来证明。在运用引证法时应注意什么呢?

首先，尽可能引用权威的观点。

其次，引文要准确。如果是部分引用，则不能是断章取义，也不能牵强附会、歪曲原意。所以，引用时一定要吃透原文的精神。

再次，引用的形式可以是原文引用,也可以摘要大意。

最后，需要说明，引证与例证一样，引证还要结合个人的分析，谈出自己的理解。

4．提出问题需要归因分析，建议才能有针对性；

例：《小学科学教学中师生非逻辑性对答剖析》

一、主题的由来：

教学的生成总是由许多不为人注意的客观因素诱发而成的，这种诱因从表性的角度来观察具有很强的“非逻辑性”。

二、一个“非逻辑性”对答的典型案例

1、案例情景

2、几次“非逻辑对答”发展的解晰

3、导致教学未按教师设计的“逻辑轨道”发展的客观因素

三、对“非逻辑”的界说：

四、小学科学教学中“非逻辑”对答的主要成因

在小学科学教学中，导致学习活动出现“非逻辑”现象的因素是多源性的，主要涉及“问题”、“材料”、“教师理答”、“学习情景”等方面。

1、问题指向不明

2、材料产生的负影响

3、教师理答方式带来的影响

4、无关信息的干扰

5、问题情景的复杂性

五、提高教学活动“逻辑性”的思考

1、要尽可能地让学问逻辑服从学生的认知逻辑，更要让教学逻辑服从学生的认知逻辑

2、把“附合问答式”问题改成“操作性”问题

3、把握学生的概念基础

(三)写作套路与思维习惯（以我的文章为例）

1、套路一：三段式：

例1：《“与思维同行”：小学科学有效探究的原点追寻

——小学科学课堂“探究秀”的反思与纠正》

一、构建探究常规，擦燃思维火花。

◆现象点击：◆原因透析：◆调矫建议：

建议一：“讨论”——注意尺度

建议二：“交流”——结合点面

建议三：“倾听”——请勿打扰

建议四：“叫停”——强调技巧

二、转化探究问题，促进思维发展。

◆现象点击：◆原因透析：◆调矫建议：

建议一：“问题”——精选粗筛

建议二：“妙引”——探究期待

三、组织探究材料，挖掘思维潜能

◆现象点击：◆原因透析：◆调矫建议：

建议一：“选材”——因课而异

建议二：“选材”——情趣为先

建议三：“选材”——典型全面



四、引导探究活动，提升思维深度

◆现象点击：原因透析：◆调矫建议：

建议一：“激发动机”——缜密设计

建议二：“探究条件”——精心创设

建议三：“探究方法”——巧妙指导

2.习惯：常收集资料、常反思、常整理与分析资料、常修改。

写论文与一般文学文章不同，学术的严谨，需要理性思维的参与、需要实证精神，不要简单用枚举思维，仅罗列教学现象而无分析和归因，文章就会显得随意、主观臆断。

不要简单地引用某某人的话，要有参考文献，这样会使文章看上去有深度。