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關鍵詞: “材料科學基礎” 哲學概念 教學意義
“材料科學基礎”是材料科學與工程學科的主干課程之一,國內大多數院校都把該課程當作研究生入學考試課程。
對于這樣一門專業性很強的課程,教學改革一般是積極吸收學科領域內的新知識、新理論,使學生學到更加前沿的知識。我在此基礎上,另辟蹊徑,挖掘、提煉該課程中蘊涵的豐富哲學知識,從而使學生在專業知識學習的同時,還感受到哲學思想與哲學方法的魅力,將自然科學范疇的材料專業知識與人文科學范疇的哲學知識有機地結合起來。
一、哲學教學的困惑
從知識學習的角度講,本科生需要更加高深的專業知識和更為寬廣的學術視野。因此,本科教學的一般思路是加深、加寬專業知識。加深知識靠更為高深的專業理論,而拓寬知識則必須吸收最新的科技成果。
如果站在高于知識的思想與方法的角度上,則僅限于專業知識范疇是不夠的,還必須讓學生具備一定的哲學思想,掌握一定的哲學方法,從而應對專業以外的事物。因為在當今社會,純粹專業內部的事物是極少的,科學研究、生產實踐往往涉及其他學科的知識,往往需要處理人際事物。因此,從最高層面的哲學入手,來強化學生的素質非常必要。
然而,當我們把教育的視野延伸到哲學的高度時,就會發現一個令人困惑的難題,即哲學的巨大作用與這種作用很難實現之間的矛盾。也就是說,雖然哲學是人類知識形態的極致,但由于哲學非常抽象,因此教學難度非常大。不難看出,理工科中的哲學教學,既有巨大需求,又難以操作。
應該指出,目前理工科開設的“科學技術哲學”選修課程,是這方面的一種積極嘗試,該課程對于學生的哲學素養的提高確實起到了一定的作用。盡管如此,無論是從學時數還是從教學效果看,僅僅一門課程還難以起到太大的作用。同時,理工科學生趨于定型的學習習慣,也制約了該課程功效的發揮。例如,有些學生對于“科學技術哲學”不感興趣,有些則難以適應這類文科課程的教學方法。
凡此種種,都說明理工科哲學教學中所面臨的窘境。因此,要想突破這種狀況,我們就必須轉變觀念,另辟蹊徑,從而找到一條更加適合理工科的哲學教學之道。
二、“材料科學基礎”哲學概念的提煉
課程的教學基礎是知識的生成,沒有知識課程就無法生存。但是,要想在理工科專業課中實施哲學教學,僅僅有專業知識是不夠的,還必須把這些專業知識背后的哲學概念、方法提煉出來。下面以實例的方式展示理工科課程中哲學知識的提煉過程與結果,歸納提煉的方法。
1.牛頓第二定律的哲學意義。
牛頓第二定律本不屬于“材料科學基礎”課程范疇。之所以拿它作為例子,是因為該定律是自然科學的經典,所以人人都能夠理解。而直接選用“材料科學基礎”課程中的例子,由于專業性很強,讀者不易理解。
牛頓第二定律為f=ma,換一種表述形式就是a=f/m。根據語義流源理論,可以把屬于物理學的專有概念轉化為哲學表述。例如,f是外力,這是一種物理表述,但根據語義流源,外力退化為外界作用;m是質點質量,它也可以表述為事物的內在屬性,因為質點說到底還是一種事物,而質量是用來描述質點屬性的;a是質點加速度,它退化為事物的行為;“二”退化為關聯,因為“二”不過是關系(關聯)的一種特殊形式。
在完成了上述轉換之后,牛頓第二定律就有了哲學意味,其新的表述為:事物的行為既與其內在屬性有關,又與外界對于該事物的作用有關[1]。不難看出,這是一個典型的哲學規律,潘懋元先生提出的高等教育內外部關系規律,恰好是這一哲學規律在教育中的體現。換言之,自然科學的牛頓第二定律與教育學的高等教育內外部關系規律,具有哲學意義的統一性。
2.“材料科學基礎”中的哲學概念。
牛頓第二定律的哲學抽象不僅展示了一條哲學規律,而且展示了抽象過程的一般方法。按照這一方法,就可以處理“材料科學基礎”課程中的相關知識,以使它們上升到哲學的高度。同時,由于基本的提煉方法在牛頓第二定律中已經展示,因此在下面的例子中更多地介紹過程與結果,以避免過多的專業介紹帶來理解困難。
(1)晶體缺陷
它是材料學科中一個極為重要的概念,表示晶體中不但存在缺陷,而且缺陷有可能以平衡的方式存在。
從哲學的角度看,缺陷無非是一種新的物質存在方式。換言之,缺陷造成了物質存在的多樣性,而多樣性概念就屬于哲學范疇了。因此,材料缺陷的哲學抽象就是:事物以多樣性的方式存在,優于單一的存在方式。這個規律在自然界與社會領域都是顛撲不破的真理。
(2)凝固(相變)過程
在材料的凝固過程中,形核理論至關重要。該理論的基本預設是,在原來的液相中產生具有固相結構的小核心,且它們隨機出現、時聚時散。一旦過冷度足夠大,這些小核心就能長大,直至完全凝固。
從哲學的角度看,凝固形核現象是舊事物中存在新事物的范例。存在于舊事物中的新事物盡管是不穩定的,但它包含了新事物的“基因”,且一旦環境條件適合,這些“弱小稚嫩”的新事物就能由小到大、由弱變強,直至完全取代舊事物。
(3)界面平衡偏析
這個材料概念可以用來展示哲學認識論的一般程序,也就是邏輯學中的屬+種差理論。一般來說,一個新概念總是由幾個舊概念組合而成。在組成新概念的舊概念中,必有一個是基本的,而其他是從屬的。例如,知識經濟概念中,經濟是基本的,而知識是從屬的。邏輯學把這種處于基礎地位的概念稱為屬,從屬概念稱為種差[2]。
以界面平衡偏析為例,最基本的屬就是偏析這一概念,而平衡是從屬概念。因此,平衡偏析概念的根本意義由偏析決定,它意味著成分的(空間)差異,平衡偏析無非是說這種成分差異處于熱力學穩定的狀態,因此稱為平衡。當我們建立了平衡偏析概念之后,它就成了新的起點,即新的屬,而相對于這個屬,界面就是種差。因此,界面平衡偏析就是:與界面有關的平衡偏析。換言之,界面平衡偏析=界面(種差)+平衡偏析(屬)。
不難看出,盡管界面平衡偏析概念本身沒有演繹出什么哲學意味的東西,但對于它的認識卻能從方法的角度上升到邏輯學的層次,從而具有哲學意義的普遍性。
(4)規則溶液自由能表達式
在二元合金固溶體的自由能表達式中,學生的學習難點并不在表達式的數學形式。教學實踐發現,他們產生模糊認識的根源在于:該表達式說的是誰。
按著德國哲學家弗雷格的指稱理論[3],一個事物的認識與三個要素密不可分,即事物的名稱、事物的內涵和事物的所指,其中名稱與內涵很容易理解,而事物的所指(這是一個哲學專有名詞)是需要進一步說明的。按理說,認識過程涉及所指應該是常識,如黃山,它有名稱(就是黃山),有內涵(如險峻、秀美等),還有就是作為物質存在的那些花崗巖構成的山巒。因此,所指就是指向物質存在的,因此理解起來似乎并不難。但是,當某個所需認識的對象以抽象的、看不見的方式存在時,所指就不像黃山那么清晰了。在初學的過程中,所指往往被學生忽略,甚至是遺忘,而只記住三要素中的名稱與內涵。這種所指認識的缺失會帶來嚴重的問題,如把對象搞混。不難看出,弗雷格的指稱理論有助于強化學生的認識對象意識,而這種意識的強化在面對數學公式具有特殊的價值。
(5)相變定義
根據馮端院士的定義[4],“相變”指:“在外界條件發生變化的過程中物相于某一特定條件下發生突變。”但是,相變的定義也可以簡化為:凡是結構發生變化的過程都是相變。不難看出,與馮端院士的定義相比,新的相變定義粗略了很多。
如何看待這種由于簡化而帶來的粗略,是一個超越材料專業的問題,而知識范疇的超越本身就具有哲學的意味。顯然,這里涉及思想方法的問題,對于不同思想方法的認識與把握,恰恰是學生應該努力的新方面。這個問題的重心不在于孰是孰非的細節探討,而在于認識效率等更高的層次范疇。換言之,細節的是非判斷轉向了效率考量,這種價值標準的轉向對學生思維訓練具有重要作用。
三、“材料科學基礎”哲學概念的教學意義
從上面的論述看出,在材料專業知識中提煉具有哲學意味的概念與方法并非難事,其中的關鍵是思想觀念的轉換,具體就是從單純專業視野拓展到更為寬廣的哲學領域。站在哲學的高度重新看待“材料科學基礎”課程的教學,它有了新的意義和價值。
1.豐富了教學內容,深化了專業知識。
到目前為止,理工科專業課改革的思路重點在更新教學內容,具體方法是積極吸收新專業知識,反映學科的新發展。不難看出,這種改革的視野仍然局限在專業、學科的范疇之內。
因此,本文給出的哲學概念提煉的思路,是一種新的嘗試。按著這樣的思路,教學內容同樣得以豐富。同時,還可以深化課程的內容,如上面列舉的弗雷格指稱理論,屬種+差的認識理論,都具有很高的認知難度,這些哲學概念的學習會極大地深化課程內容。
2.建立了理解的新維度。
就本科生學習而言,理解的重要性遠大于高中生。從某種意義上講,理解是本科生學習的生命,而高中生的學習還帶有相當成分的記憶因素。因此,深化理解就成了本科生學習的當務之急。
但是,深入剖析理解概念會發現,理工科學生的理解視野是不夠寬廣的,他們的理解維度主要集中在以下幾個方面。首先是事實和自然科學定律,這是理解不可或缺的維度;其次是簡單邏輯,因為理解的過程往往是邏輯推理過程;最后就是數理方法,因為理工科中大量的知識是建筑在數理基礎上的。但是,僅僅把理解的視野向這些方面展開是不夠的,因為這些維度的綜合也不具備超越的功能和開拓創新的意味。因此,有必要把理解的維度進一步向哲學、方法論的層次展開,以便提高學生的理解水平,進而提高他們的思維能力。
3.開拓了通識教育的新視野。
在本科教學中,通識教育盡管非常重要,但它的實際操作卻一直令人困擾。其中的重要問題是不同門類的知識各行其是,結果是多而不通。本文提出的理工科知識的哲學提煉與教學,為解決這一問題的提供了新的思路,因為通識教育的終極價值在于一個“通”字,即融會貫通。但由于不同學科之間的天然差異,因此直接貫通是不可能的。但是,如果使不同學科的知識都升華為哲學概念,則在哲學層面就能實現貫通。
參考文獻:
[1]吳鏘.從博雅教育、通識教育到人文素質教育.南京理工大學學報(社會科學版),2004,1.
[2]中國人民大學哲學系.邏輯學.中國人民大學出版社,1996:27.
關鍵詞: 《材料科學基礎》課程 教學改革 教學質量
《材料科學基礎》課程是材料專業首要的專業基礎課,是學生全面進入專業領域、從基礎課到專業課的過渡課程。它具有概念多、學科知識面寬、應用基礎理論廣的特點,既包括基本原理,又涉及工程實踐應用,無論教師教起來,還是學生學起來都有相當難度。為了提高該課程的教學質量,必須改革教學內容、教學方式和優化教學手段并注重教學反思,在課堂教學中,積極探索適應素質教育需要的教學方法。
1.教學內容的改革
我校使用的參考教材是高等教育出版社出版的余永寧教授主編的普通高等教育“十五”國家級規劃教材《材料科學基礎》,共有十二章:晶體學基礎、固體材料中的電子運動狀態、晶體缺陷、非晶態與半晶態、相圖、有序介質中的點缺陷和線缺陷、面缺陷和體缺陷、固體中原子的擴散、材料的形變、相變的基本原理、凝固、固態轉變。對于學生來說,通過這門課程的學習,目的是學習、掌握材料科學學科的基本概念、基本原理和基礎理論知識,建立起成分、結構與性能之間關系的基本思維模式。對于教師來說,教學的目的就是要幫助學生達到上述目的,正確地引導學生進入這一材料科學領域。為了達到上述目的,我對教學內容進行了增減。
增加的部分主要是與材料學教學內容有關的國內外最新的科技成果,緊跟當前科研前沿動態,介紹國際上一些最新成果和研究進展,學術界比較關心的熱點和難點、疑點問題,把當前國內外最新的研究成果融進教學中,增加教學的時效性。如學過“塑性變形”章節后,我在課堂上介紹了2004年度中國十大科技成果之一的“超高強度高導電性納米孿晶純銅”,通過這個成果,我把強度―結構材料的性能、導電―功能材料的性能、孿晶―材料的塑性變形性能和納米技術聯系在一起,讓學生把一個個孤立的知識點有機地結合,讓學生感受、理解某一知識、發明或創造產生和發展的過程,培養學生的獻身科研的精神和創新思維的習慣,同時又要求學生腳踏實地,知識的大廈是靠平時點滴的積累。
精講某方面知識的專題,如我把材料的強韌化與材料的缺陷理論知識構成一個小專題。學生在學習材料的缺陷章節時,感到枯燥,因為概念定義繁多,又抽象,如刃位錯、螺位錯、全位錯、不全位錯等,只有把它們放到材料強化的知識中去講才能賦予這些位錯以生命,滑移、攀移等這些概念才能被學生掌握。我在課堂上利用納米銅三氧化二鋁(Cu/Al2O3)復合材料的實例,讓學生知道純銅的變形能力優異。我在課堂上直接演示純銅管的變形,讓學生思考在銅基復合材料中銅的優良塑性變形能力哪里去了?Al2O3的作用是什么?從而講清了位錯、沉淀強化、彌散強化等概念,加深了學生的認知程度。
由于課時是有限的,增加的教學內容占用了一定的課堂時間,因而必須減去一定的教學內容。我在教學的過程中刪掉了與具體制備工藝有關的內容,如鑄錠的凝固、熔焊及特殊凝固工藝、玻璃體的形成于晶化、聚合物的結晶、燒結過程、熱處理過程等。這些內容留待具體的專業課講授。
2.教學手段的綜合應用
當前我國高校普遍還是采取在課堂上“滿堂灌、填鴨式”的教學方式,這樣減少了學生自己閱讀、思考、消化的時間,使他們消極、被動地接受知識的單向輸入,導致繼承性有余,開拓性、創新性不足。本科生,特別是高年級的學生,都會認為教師“照本宣科”,不去上課業余時間自學也行,造成學生大面積“翹課”(當然學生“翹課”原因多種多樣,我只是從教師的主觀、自我反思的角度認識問題)。來上課的學生同樣抱有這個觀點,有的認為聽課沒意思,思想“開小差”,有的干脆上課講話,發短信,課堂一派“繁忙景象”。
我在教學中摒棄傳統教學方法,科學引進靈活的教學方法啟發教學,留給學生更多思考的空間和機會,加強方法的傳授,弱化知識灌輸。實施方法論教學,而非一味灌輸現成的知識,教師的主導作用主要表現在處處想方設法地啟發學生的思維,引起其興趣,有意識地留出“空白時間”讓學生以充分的思考、發問,而不是代替其談出問題的結論。同時教師要進行研究性教學,選取合適的研究性課題,合理設計教學進程,制定好研究方案,引導學生進行探索研究,研究成果撰寫成研究報告。
如何充分發揮學生在學習過程中的主動性、積極性和創造性,變被動學習為主動學習,變“讓他學”為“我要學”?我認為著力點是變革教師的思想、教學觀念、教學策略和教學方法,使教師由傳授者、灌輸者變為學生學習的組織者、指導者、幫助者和促進者。為此,我作了如下一些嘗試。
(1)課后習題的多樣性
除了常規的課后習題,用于鞏固當堂所學的知識外,我在每講一個新內容之前,先給學生講一、兩個生產中的實際事例,讓學生自己發現存在的問題,指出解決問題所需的理論知識,讓學生自己試著解決問題。這樣既可以培養學生的學習興趣和積極性,又可以啟發學生理論聯系實際的思維方式,還可以培養學生分析問題、解決問題的基本能力。例如在講“回復與再結晶”內容之前,先讓學生去了解“冷作硬化”的現象,讓學生自己體會怎樣不利用工具折斷細鐵絲,怎樣更容易讓銅管子彎等實際問題。讓學生帶著問題走進課堂,走進知識的海洋,這樣課堂的教學氣氛和諧,教師與學生的互動熱烈,教學效果理想。
(2)課堂教學中溶入科研
我認為教學與科研是高度統一的。教學能發現科研中存在的問題,科研能促進教學水平的提高,在這方面,二者并沒有根本沖突,而是互相幫助、互相提高的關系。科研對教學的促進作用是:一是科研充實教學的內容,教學內容的更新和深化的基礎是科研。我在材料學的教學過程中,書本上有一章節只是簡單涉及環境因素對凝固的影響,教科書中只是一筆帶過。由于我有相關的科研課題,在平時的實驗過程中積累了許多的經驗或者是彎路,便在課堂上列舉了一些因素,如溫度、濕度等,豐富了教學內容。同時也涉及地域對溫度的影響。在實驗條件中,經常會有“室溫條件”,我就具體到不同地域的“室溫條件”,講清實驗結論的差異所在。如某種金屬材料的性能在我國南部地區是能滿足零件技術要求的,而在我國北部地區就有可能不能滿足零件的技術要求。究其原因是環境溫度的差異。北部地區的冬天溫度,如2009年的溫度低于零下三四十度,很有可能接近了材料的脆性轉變溫度區間,會發生脆性斷裂的幾率明顯增大。我通過講解自己的科研工作,不但培養了學生的科研欲望、獻身科研的精神,而且培養了學生做任何事情都要嚴謹、精益求精的作風。二是科研深化教學的手段和方法。教學手段和方法的創新和深化其基礎也是科研。教師通過科研,更能把握全局,以點帶面,避免“滿堂灌”,給學生更多的學習空間。教學也有利于科研的進一步深化,因為教學過程是一個師生互動和教學相長的過程,同時也是一個知識發現過程。教學是目的,科研是手段,要想把教學搞好,就要不斷研究教學內容和教學手段,否則教學就是蒼白、單調的,教師就是一位“教書匠”而已,而且有可能會誤人子弟。所以,要想結出甜美的教學之果,就要多進行科研方面的投入,根好才能葉壯,果實才有可能是豐碩的。
(3)多媒體的靈活使用
教師可以把理論教學與實踐教學有機地結合起來。在傳統的教學模式中,因教學手段落后,教師往往很難將理論與實踐有機統一起來。多媒體教學是利用計算機的主動交互功能,產生出新的圖文并茂、豐富多彩的人機交互方式,這種交互式的教學過程能充分激發學生的學習興趣,使學生產生強烈的學習欲望。例如,教師通過Flash等形象地演示點缺陷的產生、運動過程,有助于學生的理解。有的教師在一些課上從頭至尾都用多媒體,這樣用機器取代教師,對學生實施“目中無人”的教學,既違背了教學規律,又忘記了教師是教學的主導。計算機只能起到輔助教學的作用,教師應根據教學目標和教學內容選擇相應的教學手段,如公式的推導,我認為應該用板書較好,充分發揮教師在教學中的主導作用。只有將教師的主導性與多媒體的輔結合起來,才能獲得良好的教學效果。
《材料科學基礎》的教學實踐證明:上述課堂教學的一些做法,較好地體現了“學生主體,教師主導”的教學思想,不僅保證了每一個環節的教學任務落到實處,而且較好地調動了學生學習的積極性、主動性和創造性,達到了事半功倍的教學效果。
參考文獻:
關鍵詞： 銀紋；材料疲勞破壞；安全隱患
中圖分類號：V267 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）01-0293-02
飛機客艙玻璃，存在多種損傷形式，常見的有裂紋、劃痕、分層等。但有一種損傷，在日常維護中容易被忽略，這就是銀紋。那么，什么是銀紋呢？在英文中銀紋被稱為“crazing”，波音將其定義為“Many very fine fissures with no visible width at the surface of a ply”。銀紋一般是不容易檢查到的，必須在一定的角度和光線下才能看到，它是發生在玻璃表層并且寬度不可測的細小裂縫，這種狀態屬于微觀裂紋。
有機玻璃線膨脹系數比金屬材料相差很大，如果安裝在金屬骨架內的有機玻璃沒有足夠的熱間隙，材料膨脹收縮受到限制，也會產生應力集中，這種應力及使用應力將加速裂紋的擴展。
高分子聚合物的疲勞破壞機理在拉應力作用下，由于非晶態聚合物的表面和內部會出現銀紋，因此，不同結構的聚合物疲勞破壞機理也有差異，易產生銀紋的非晶態聚合物的疲勞破壞過程主要決定于外加名義應力。高循環應力時，應力很快便達到或超過材料銀紋的引發應力，產生銀紋，并隨之轉變成裂紋，擴展后導致材料疲勞破壞；中應力循環時也會引發銀紋，并轉變為裂紋，裂紋擴展速度比高應力區低，但機理、過程相同；低應力循環時因難以引發銀紋，由材料微損傷累積及微觀結構變化產生微孔洞及裂紋，并導致宏觀破壞。
飛機從地面到空中又回到地面的循環過程，被稱為飛行循環。在每一次飛行循環中，飛機將承受溫度的變化，這是從地面常溫到升空后降到-36℃至-55℃的冷熱變化；同時飛機還將承受機械應力變化，這是從地面的正常大氣壓力到升空后的機外壓力降低引起的壓力變化。客艙玻璃是由內外層玻璃組成的套件，外層復合材料的有機玻璃在受到溫度變化和機械應力變化的反復循環中將承受熱疲勞和機械疲勞，然后逐步產生銀紋。有機玻璃零件中存在大的內應力及裝配時應力過高，也會誘發銀紋甚至裂紋。
銀紋是復合材料的有機玻璃發生失效的先兆，是復合材料的有機玻璃發生疲勞破壞的必然過程，如果不采取有效措施消除隱患可能會造成嚴重的安全后果。英國在1954年就發生過因類似原因引發的空難。盡管在這幾十年間高分子聚合物的研發得到了長足的發展，復合材料的有機玻璃壽命也不可同日而語，但銀紋的形成并最終發展成裂紋導致宏觀破壞依然是是客觀存在的。應用到飛機上，則是由于客艙外層玻璃破損導致座艙失密的隱患也是客觀存在的。
如何在維護工作中消除銀紋所帶來的安全隱患呢？首先應按照飛機制造廠家的相關文件制定定期的檢查計劃，國航的維修計劃中規定每24個月或4000飛行循環對玻璃進行檢查，別的航空公司也有類似的維修計劃；其次要對銀紋的特點有詳細的認知并應用到實際工作中。銀紋的初始階段會呈現細小的密密麻麻的點狀，肉眼看起來是很多細小的白點（圖1），這是該舷窗疲勞（熱疲勞+壓差疲勞）失效的先兆，這最初的點狀會逐步發展為微觀裂紋，從而形成銀紋。在充分照明的條件下，變換光源角度，如果發現有銀色反光，就可確定銀紋已從其初始階段演變為銀紋了；最后就是必須采取有效措施消除隱患。每個飛機制造廠都有相應的更換和修理標準。
以波音為例，根據波音手冊AMM56-21-00的要求，玻璃允許出現銀紋，當銀紋深度達到手冊標準才更換，即邊緣的銀紋深度超過0.03英寸，中央的銀紋深度超過0.05英寸（圖2-1和圖2-2）。但銀紋深度的測量必須有特殊工具并且要在拆下的狀態下測量才準確，這對于航線維護來說，測量工作的不可操作性較大，因此在維護工作中一旦確認有銀紋存在，最簡潔有效的措施就是將其更換，拆下的玻璃送廠修理。銀紋可以通過打磨去除，只要打磨后的玻璃剩余厚度超過0.265英寸（6.731毫米），則修理后的玻璃仍然可用。另外，在組裝玻璃套件的施工過程中，工作者往往可能會擔心漏氣而將內外層玻璃進行緊配合安裝，這種做法是錯誤的，必須按飛機制造廠家手冊或部件制造廠家手冊中的標準施工程序完成組裝，避免因裝配時應力過高，誘發銀紋。
對于航空公司來說，客艙玻璃銀紋損傷的安全性問題來自于日常維護中該損傷易被忽略且不太容易被發現，從而錯過最佳維護時機導致埋下了安全隱患。但這種情況并非不能避免，只要對銀紋有了足夠的認知并在日常工作中嚴格執行相關規定和檢查標準，這一安全隱患完全可以消除。
參考文獻：
[1]BOEING 737NG AMM Part II， P&P D633A101-BEJ， Revision No. 51.
[2]BOEING 737-FTD-56-11004： Passenger Window Outer Pane Cracks and Departures.
[3]BOEING 737NG MPD，D626A001.
關鍵詞：高分子材料；功能；研究現狀；發展前景
前言
在我們的日常生活中，材料隨處可見，材料的發展水平直接影響我們的生活質量。高分子材料在我們日常生活的應用中擁有很多的優勢，與現代化生產非常吻合，同時它也產生了很高的經濟效益等，因此它在工業上發展的十分迅速。在過去，20世紀60年展起來的功能高分子材料是屬于那時的一個新興領域，這個新興領域同時滲透到能源和電子以及生物三大領等。而如今，21世紀的科技不斷創新，也有了新型有機功能高分子材料，它們在人們的生產和生活中扮演著一個越來越重要的角色。
1 功能高分子材料的定義
功能高分子材料是指同時兼顧有兩種性能的復合高分子材料，性能一：傳統高分子材料的所體現出來的性能，性能二：某些特殊功能的基團所體現出來的性能。一般說來，具有傳遞信息、轉化能量和貯存物質作用的高分子及其復合材料為功能高分子材料，或者還可以理解為具有能量轉換的特性、催化特性、化學反應活性、磁性、光敏特性、藥理性、導電特性、生物相容性、選擇分離性等功能的高分子及其復合材料，同時還具有原有力學性能的基礎。
2 功能高分子材料的工程實際應用
目前，在工程上應用較廣泛而且具有重要應用價值的一些功能高分子材料主要分為以下幾種：光功能高分子、液晶高分子、電功能高分子、吸附分離功能高分子、反應型功能高分子、醫用功能高分子、環境降解功能高分子、高分子功能膜材料等。下文中具體從這幾方面闡述：
（1）光功能高分子材料。指在光的作用下能夠產生物理變化，如光導電、光致變色或者化學變化，如光交聯、光分解的高分子材料，或者在物理或化學作用下表現出光特性的高分子材料。光功能高分子材料主要應用在電子工業和太陽能的開發利用等方面。
（2）液晶高分子材料。液晶高分子是一種新型的功能高分子材料，它是分子水平的微觀復合，由纖維與樹脂基體在宏觀上的復合衍生而來，也可以理解為在柔性高分子基體中以接近分子水平的分散程度分散增強劑（剛性高分子鏈或微纖維）的復合材料。強度高、模量大是液晶高分子材料的主要特點，它在復合材料、纖維和液晶顯示技術等方面的應用非常廣泛。
（3）電功能高分子材料。電功能高分子材料主要表現為在特定條件下表現出各種電學性質，如熱電、壓電、鐵電、光電、介電和導電等性質。根據其功能劃分，主要包括導電高分子材料、電絕緣性高分子材料、高分子介電材料、高分子駐極體、高分子光導材料、高分子電活性材料等。同時根據其組成情況可以分成結構型電功能材料和復合電功能材料兩類。電功能高分子材料在電子器件、敏感器件、靜電復印和特殊用途電池生產方面有廣泛應用。
（4）吸附分離高分子材料。吸附分離功能高分子按吸附機理分為化學吸附劑、物理吸附劑、親和吸附劑，按樹脂形態分為無定形、球形、纖維狀，按孔結構分為微孔、中孔、大孔、特大孔、均孔等，吸附分離功能高分子主要包括離子交換樹脂和吸附樹脂。
（5）反應型功能高分子材料。反應功能高分子是有化學活性、能夠參與或促進化學反應進行的一種高分子材料。它是將小分子反應活性物質通過共價鍵、離子鍵、配位鍵或物理吸附作用結合于高分子骨架，主要用于化學合成和化學反應。
（6）醫用功能高分子材料。在生物體產生生理系統疾病時，一些特殊的功能高分子材料有對疾病的診斷、治療、修復或替換生物體組織或器官，增進或恢復其功能的作用，此類特殊的功能高分子材料稱為醫用功能高分子材料。一般來說，醫用功能高分子材料多用于對生物體進行疾病的診斷和疾病的治療以及修復或替換生物體組織或器官和合成或再生損傷組織或器官，具有延長病人生命、提高病人生存質量等作用，在醫療方面被廣泛應用。
（7）環境降解高分子材料。高分子材料在發生降解反應的條件有許多，如機械力的作用下發生的降解稱為機械降解，此外在化學試劑的作用下可發生化學降解，在氧的作用下可發生氧化降解，在熱的作用下可發生熱降解，在光的作用下可發生光降解，在生物的作用下可發生生物降解等。具有此類功能的高分子稱為環境降解高分子材料。
（8）高分子功能膜材料。高分子功能膜是一種具有選擇性透過能力的膜型材料，同時也是具有特殊功能的高分子材料，一般稱為分離膜或功能膜。使用功能膜分離物質具有以下突出的優點：具有較好的選擇性透過性，透過產物和原產物位于膜的兩側，便于產物的收集；分離時不發生相變，同時也不耗費相變能。從功能的角度，高分子分離膜具有識別物質和分離物質的功能，此外，它還有轉化物質和轉化能量的其它功能。利用其在不同條件下顯出的特殊性質，已經在許多領域獲得應用。
3 功能高分子材料的發展前景
人類賴以生存和發展的物質基礎離不開材料，材料的發展關系到社會發展和國民經濟以及國家的安全，同時也是體現國家綜合實力的重要標志。高新技術和現代工業發展的基石離不開高分子材料，國民經濟基礎產業以及國家安全不可或缺的重要保證同樣也離不開高分子材料。而功能高分子材料由于其優越性，使得其在材料行業中發展迅速。
未來材料科學與工程技術領域研究的重要發展方向離不開功能高分子材料，材料、信息和能源理所當然的被評為新科技革命時代的三大根基，信息和能源發展離不開材料領域中功能高分子材料作為它們物質基礎所起到的重要作用，新型功能高分子材料的研究與發展主要取決于現代學科交叉程度高這一特點。在傳統的三大合成材料以外，陸陸續續又出現了具有光、電、磁等特殊功能的高分子材料以及功能高分子膜，同時也出現了生物高分子材料，隱身高分子材料等許多具有特殊功能的高分子材料，與此同時功能高分子材料的發展速度依然保持著加快的狀態，顯然它們對新技術革命影響非常之大。這些新型的功能高分子材料在我們的尖端科學技術領域和工農業生產以及日常生活中扮演著越來越重要的角色，21世紀人類社會生活必將與功能高分子材料密切相關。
4 結束語
功能高分子材料是一門研究高分子材料變化規律以及實際應用技術的一門學科，在高分子材料科學領域中的發展速度是最快的，同時也是與其它科學領域交叉最為密切的一個研究領域。它是以高分子物理、高分子化學等相關學科為基礎，同時與物理學和生物學以及醫學密切聯系的一門學科。因此學習這門學科能讓我們很好的將高分子學科的知識綜合運用起來，進而使我們對高分子學科有更深刻的認識，讓我們受益匪淺。
參考文獻
[1]張青，陳昌倫，吳狄.功能高分子材料發展與應用[J].廣東化工，2015，42（06）：119-120.
[2]武帥，魯云華.功能高分子材料發展現狀及展望[J].化工設計通訊，2016，42（04）：82.
[3]賴承鉞，鄭寬，赫麗萍.高分子材料生物降解性能的分析研究進展[J].化學研究與應用，2010，03（01）：1-7.
>> Python語言在ABAQUS中的應用 Python語言編程在計算機理論教學上的應用探索 Python程序設計課程中計算思維的應用 Python在Blender引擎中的動態模擬應用研究 Python語言在自動化測試系統中的應用 Python在校園數據分析中的應用 論數學在計算機科學中的應用 計算機科學在智能電網中的應用 淺談邏輯在計算機科學中的應用 R和Python軟件在《概率論與數理統計》教學中應用初探 發掘python的教學應用潛力 淺談計算機科學技術在計算機教育中的應用 計算機科學技術在計算機教育中的應用 計算機科學技術在計算機教育中的應用研究 計算機科學技術在高校計算機教育中的應用 計算機科學技術在計算機教育中的應用研究 淺談《計算機在材料科學中的應用》的教改方案 計算機技術在農業管理中的科學應用 計算機科學與技術在工程建設監理項目管理中的應用 計算機科學技術在高校教學管理中的應用 常見問題解答 當前所在位置：l的1個示例3D作圖來說明用Python進行科學計算的方便快捷。
在三維坐標上畫出一個網格圖，代碼如下：
from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d #導入3D作圖庫axes3d
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
fig = plt.figure（）
ax = fig.add_subplot（111， projection='3d'） #定義3維坐標
X， Y， Z = axes3d.get_test_data（0.2） #從3D作圖庫中獲取測試數據，即X，Y，Z的值
ax.plot_wireframe（X， Y， Z） #作圖，
plt.show（）
結果如圖1所示。
5 結語
Python語言簡潔，因此開發效率高、易于維護，而且擁有強大的科學計算庫。另外Python是一門通用語言，除了科學計算外，從系統維護到黑客程序，從web編程到游戲開發，從大數據到云計算，都有Python代碼的存在。因此Python適合各個領域的科研人員使用。
1啟發教學法
啟發教學法就是在教學過程中通過教師的活動啟發引導學生主動、自覺地去獲得知識。其出發點是要學生形成一種自求自得的學習意識，并最終做到學懂會用，教師在這里扮演的角色就是“授人以漁”。這種教學方法強調在傳授知識的同時，重視學生創造性思維能力的培養；強調學生既是受教育對象，又是具有主觀能動性的認識主體，可極大地調動學生學習的積極性與主動性。隨著知識經濟的興起，社會對創新型人才需求日益迫切，啟發式教學作為培養創新型人才的有效手段正被廣泛地應用于教學實踐。在課堂教學中，掌握圍繞主題發問的技巧，精心沒計各種啟發式問題，進行互動提問，鼓勵學生大膽發表自己的見解，讓他們有充分的空間進行自主學習、獨立思考，對于提高學生學習的主動性，培養學生的實踐能力和創新能力是至關重要的。課堂是求知的地方，既為求則必有疑，為此在教學過程中應根據具體問題巧設疑問，多設計“是什么”、“為什么”等問題，留給學生思考的余地、判斷的空間，才能調動學生學習的積極性，真正引導學生學會發現問題、思考問題和解決問題。例如金屬凝固原理中的形核理論這部分內容概念、原理、規律及公式推導多，既抽象又難以理解，學生學習興趣不高。為此在處理這部分內容時利用形象、恰當地舉例，并且在舉例過程中層層設疑，吸引學生的注意力，激發學習興趣，最大限度地調動學生在課堂上動腦筋想問題的積極性，讓他們隨同老師攻克一個又一個難點。比如關于非自發形核的內容，就以人工降雨引入，人工降雨學生都知道，即通過向空中發射AgI炮彈來增大降雨量，于是我就以此作為切人點，向學生提出問題“為什么人工降雨能增大降雨量?”帶著這個“啟”就能有效地引導學生主動的“發”，在講解的過程中又不斷穿插與之相關的問題，迫使學生主動地去思考，自己去找尋問題的答案，最終就會得出“非自發形核與自發形核相比可降低形核功，從而提高形核率”的結論。
2直觀教學法
直觀教學法就是通過運用實物、掛圖、模型等教學媒體創設具有情緒色彩的具體生動的形象或場景，激發學生的學習興趣，使學生在學習過程中達到精神集中與愉悅的境界。運用直觀性教學法，可以培養學生敏銳的觀察力、豐富的想象力和準確的判斷力，充分發揮學生認知的主體作用，培養學生學習的積極性、主動性和創造性，發展學生分析、歸納、推理判斷等各種能力，對提高該課程的教學效果具有非常重要的實際意義。為了更好地進行直觀教學法，首先課前教師應該認真鉆研教材，深刻領會授課內容，做到胸有成竹，這樣講課時才能深入淺出，才能使學生真正聽懂。另外要選擇好直觀教具，明確所要達到的目的和要求，處理好講課和使用教具的關系，使直觀性教學有利于啟發學生的思維，有利于學生獲得深刻的記憶。這就要求教師在備課時，要仔細考慮如何引導學生對直觀教具進行觀察、分析并提出問題，啟發學生積極思維、形成概念、找到規律、加深記憶，這樣才能使直觀性教學收到預期的效果。例如，工程中許多零件，如齒輪、軸、彈簧等，它們在實際使用中受到的是交變載荷，主要的失效形式是疲勞斷裂，疲勞斷裂往往是在低于零件的屈服極限下發生的，斷裂前幾乎不發生任何塑性變形，是一種無任何預兆的、突然的脆性斷裂，危險性極大。以前學生在學習這部分內容時，往往不理解何謂疲勞斷裂，因此教師在講述金屬的疲勞這部分內容時，就可以選擇一根鐵絲作為教具進行現場演示：用手在鐵絲兩端使勁拉不能把它拉斷，而反復彎折卻能把它折斷。我就問學生：“為什么會出現這種現象呢?”通過教師的演示實驗并提出問題可以啟發學生思維，使學生的全部認知能力都積極地活動起來，從而培養學生創造性的思維能力。在此期間教師再進行適當地思維引導，學生就會明白原來這是由于鐵絲在來回彎曲過程中受到的是交變載荷，交變載荷的反復作用使鐵絲在外加應力小于抗拉強度時，在鐵絲內部或表面的某些缺陷處萌生裂紋，而裂紋擴展導致鐵絲最終產生了疲勞斷裂。
3導學討論教學法
在教師指導下的學生自主學習稱為導學。皮亞杰的建構主義學習理論認為，知識不是通過傳授得到的，而是學習者在一定的情境即社會文化背景下，借助他人f包括教師與學習伙伴)的幫助，利用必要的學習資料，主動建構知識的過程，學習者要以原有知識經驗為基礎，對知識進行加工、改造、提煉、創造，從而建構起新的知識。他的建構理論強調了學習主體的主觀性和主動性。導學討論教學法是教師根據教學目的設計出具有一定深度的問題，并根據學生的實際，把握學生的程度，預測學生的熱情，組織好課堂討論。在實施這種教學法時要注意以下幾點：
(1)討論的問題要有一定深度，并具有啟發性。要使學生動腦之后才得以回答，這樣的討論才能達到良好的效果。太簡單，學生不假思索就能回答；太難，學生又會失去信心。
(2)討論的問題要有程序性。
(3)討論的形式可以采用小組式即一個問題幾個人共同商量的小組討論法或全班集體討論法。
(4)討論的時間要充足，切忌蜻蜓點水。教師在組織學生討論之前，就應考慮到留給學生充分的獨立思考與集體討論的時間。否則，議論時間倉促，討論不到位，敷衍了事，根本就達不到討論的目的。
(5)討論時教師要及時參與、啟發指導，切忌放任自流。課堂討論不僅僅是學生活動，教師作為組織者也要積極“投身到學生討論的洪流中”，使討論充滿互動性，這樣才能使課堂討論達到理想的效果。
(6)及時對課堂討論進行總結。對課堂討論進行總結十分重要，它不僅會使討論中暴露出的問題得到及時修正，使學生獲得正確的觀點和系統的認識，而且能進一步加深學生對基本理論的理解。通過教師的畫龍點睛、切中要害地總結分析，學生們才會獲得比較明確的認識，這樣的討論式教學學生才會真正有收獲。例如，在講到鐵碳相圖這部分內容時，由于學生在此之前已經學習過二元合金相圖的基本知識，而鐵碳相圖實際上是由幾種基本的二元合金相圖f一個包晶相圖、一個共晶相圖、一個共析相圖、兩個勻晶相圖)組合而成，因此在教學中對于這部分教學內容嘗試導學討論法效果就非常不錯。在課堂討論前的1-2周將討論題告訴學生，要求學生以組為單位在查閱相關資料的基礎上寫出發言提綱。課堂討論時每題由各小組派代表發言，闡述自己觀點，通過討論以達到取長補短，完善各自認識的效果。期間我及時對課堂討論內容進行啟發指導和總結，并對學生表現進行打分。導學討論教學法讓學生積極主動地參與到教學中來，把學習的主動權交給學生，能讓學生對已經學過的知識進行自我整合，可以提高學生的自主學習能力，充分調動他們的學習積極性，從而收到事半功倍的效果。
4比較教學法
比較是人們認識、鑒別事物的一種方法，也是一種有效的教學方法。俄國教育家烏申斯基說：“比較是一切理解和思維的基礎；我們都是通過比較來了解世界的一切。”比較教學法就是把彼此之間具有某種聯系的教學內容放在一起加以對比分析，以確定異同關系。在課程教學中運用比較教學法有利于引導學生利用已有知識與經驗，主動探索知識的發生與發展，可以使學生能更準確、更深層次地把握教學內容，更好地認識事物的本質與特征，使學生獲得的新知識更加鮮明、準確、深刻、牢固。根據教學內容的不同，可采取列表比較法、異同比較法等。列表比較法是教學中經常采用的一種教學方法。材料科學基礎課程涉及面廣、內容繁而雜，需要掌握的知識點很多，因此在教學中采用列表法可以幫助學生將零散孤立的知識串聯起來，化繁為簡，突出重點，在比較中加深理解和記憶，提高對知識的掌握效果。例如鋼鐵材料這一章內容龐大，涉及鋼的種類繁多，易于混淆、不便記憶，因此筆者在教學中對于這部分內容采用了列表比較法，表格中包括鋼的類別、典型牌號、含碳量、合金元素作用、熱處理特點、使用態組織、性能要求及用途等，表格在上課前交給學生，由學生自己填充，這樣可以引導學生課下在已有知識的基礎上通過自學對學習內容進行分析、歸納、概括和總結，而課堂則采取以學生為主、教師為輔的教學方式對表格內容進行分析討論。這種列表比較法與導學討論法的有機結合可以激發學生學習興趣，開拓思維，提高他們分析問題與解決問題的能力。在“材料科學基礎”課程中有許多性質相近的概念，學生學習起來很容易混淆，采用異同比較法可以在比較鑒別中加深對概念的認識，從而促進理解和記憶。例如索氏體與回火索氏體，都屬于珠光體類型的組織，從相組成上來講它們都是由儀和Fe3C兩相構成，這是它們的相同點；但索氏體是通過正火得到的組織，而回火索氏體需先淬火再高溫回火，正是由于它們形成條件不同，因此其組織形態不同，索氏體中的滲碳體呈片狀，而回火索氏體中的滲碳體呈顆粒狀，組織形態的差異造成其力學性能的不同。通過以上的分析比較，不僅可以使學生從本質上認清這兩個概念的異同點，而且可以教會學生一種學習和研究的方法，從而舉一反三、觸類旁通，提高學生對知識的消化、遷移和運用的能力，培養學生的創造性思維。
[關鍵詞]室內安全學生態學構建
1人類的安全健康需求企盼“室內安全生態學”誕生
1．1室內不安全不衛生因素是危害現代人類安全健康的最重要因素之一
從人類告別了洞穴學會建筑房屋算起，人類以人工建筑室內作為棲身之地的室內居家文明已有上萬年的歷史，有史料記載的完整的室內設計活動至少也有5000多年的歷史川。這期間，室內設計與裝潢技術隨著人類社會科學技術(建筑力學、藝術美學、材料科學技術)的不斷進步和發展得到了前所未有的發展。特別是近幾十年來，隨著現代建筑學、室內裝飾藝術和裝飾材料科學技術的發展，人類賴以生存的室內環境日益向舒適、藝術和豪華方向發展，甚至正在形成片面追求豪華程度的現代室內文化。
科學技術的不斷進步和發展，使現代人類生活、工作在室內的時間越來越長。據研究，現代人一生有70％一80％的時間在是室內度過的。現代建筑室內設計與裝潢技術為人們提供了寬敞、舒適、藝術的居住環境，而現代家電產品、家具及各種各樣的室內工作、生活用產品為現代人類的室內生活和工作提供了各種各樣的支持和便捷手段，從而使現代人類在享受水平、舒適性、藝術性和工作與生活的效能方面有了空前的提高和飛躍。然而，高科技進入現代室內環境在給人類舒適、享受、方便、美感的同時，也給人類帶來了前所未有的隱型災難和嚴重的安全、健康問題。近年來，新購買的居家室內甲醛(HCHO)、氨(NH3)和苯系物(C6Ha))等有毒有害氣體嚴重超標，許多人、許多家庭由于人住了安全質量先天低劣的住房或因時尚的室內裝修而使家人身患絕癥生死難測，甚至全然不知其原因所在。
例如，20__年3月，武漢市建筑材料放射性檢測中心，對武漢1400個新居住戶(4．2萬平方米)的裝修材料進行了一次大規模實地采樣檢測，發現所檢瓷磚、花崗巖、大理石、洗臉瓷盆、陶瓷坐便器等新型材料的放射性嚴重超標達24％。
北京“現代城”開發商為增進冬季施工的進度，在建筑材料和室內裝飾中摻用了氨成分極強的物質，結果導致所售新房中充滿氨味，致使新人住居民被迫退房退款。
20__年初春北京兒童醫院血液科主任醫師臧晏在問診時進行了一次因素性調查，意外發現：90％的白血病患兒家中半年至一年內均曾有過裝修，而且大部分人都曾用了豪華石材和時尚型裝修材料。
無獨有偶，哈爾濱第一醫院血液病研究所的長期臨床資料更讓人們震驚：該研究所10年中收治的1000多名白血病患兒中，竟有46％的孩子是因家中半年內曾進行過室內裝修而染上此癥!專家結論：居室裝修材料中的有害物質是引發近年來兒童白血病高發的重要原因之一。
現代裝修材料中開始出現含有苯系物的傾向，包括甲苯、二甲苯等毒性物質，以膠粘劑類尤為突出。而現代臨床專家研究表明，暴露于低劑量甲醛中的女性，對其會造成較大危害，主要表現為妊娠綜合征、染色體異常、月經不調、呼吸道疾病。長期在甲醛環境中生活的人，可誘發鼻腔、口腔、咽喉癌，還能導致皮膚和消化道癌癥，女性在懷孕時還可致畸胎；苯系物除了可對人的眼睛、嗅覺系統和皮膚造成傷害外，最具毒性的是使胚胎和血液發生改變，并直接發生癌變。國外的流行病學研究和調查表明，接觸建筑材料中過量的苯毒，即使濃度很低，其白血病和惡性淋巴瘤的發病率也明顯高于一般人群。
氡(Rn)與氡子體能引起人呼吸道癌癥，已為世界所公認。另外，氡與人的脂肪有較高的親和力，能潛入式地影響人的神經系統，使人神態不清，昏昏欲睡。據聯合國原子輻射效應科學委員會1982年報告，建筑材料和建筑物是室內氡及氡子體最重要的來源。目前，我國每年約5萬人因氡及其子體致肺癌而死亡。美國每年有20__～5000人因在．有氡氣的室內環境而患上肺癌斃命。
20__年貴州“中天宅吉大廈”因房地產商在建筑時用了大量的煤渣磚這種被稱為輻射磚的材料，氡濃度超過國家安全標準的30％，結果造成居民家中養的魚一條又一條莫名其妙地死掉，許多入住居民終日精神不振、頭暈耳鳴、昏昏欲睡。
當代電子技術一日千里，計算機和現代家電設備已成為現代室內環境的重要組成部分，由此而來的室內電磁輻射污染、微波泄露污染、噪聲污染和危害等問題，已引起人們的普遍關注。據國內外有關資料報道，惡性腫瘤、白血病等多種疾病的發病原因與人們周圍的環境輻射本底有很大關系，其發病潛伏期一般在15年以上。
據研究，許多室內觀賞花卉、樹種(18個科的52種植物)含有促癌物[4)。環境中促癌物可通過不同途徑誘導人體內EB病毒對淋巴細胞的轉化，促進由腫瘤病毒或化學致癌物質引起的腫瘤生長。
現代人居家生活中大量使用鋁質炊具，結果造成老年癡呆癥患者越來越多(癡呆癥病人腦內鋁的含量是一般人的4倍)。醫學專家預言，老年癡呆癥的流行與蔓延將是新世紀人類面臨的新災難，目前世界已有1000多萬這種病人，在美國，老年癡呆癥是僅次于心血管病、癌癥及中風的第四殺手。
最近上海市疾病預防控制中心對全市20個區縣200戶家庭進行一項抽樣調查研究結果表明，22．8％的家用物品細菌污染嚴重。其中，牙刷最甚(50．5％重度污染)，竟然每兩支中就有一支嚴重污染。特別值得指出的是，有5．9％的牙刷受到可引起胃潰瘍和胃癌的致病因子——幽門螺桿菌的污染；其次為衛生潔具(55．5％)；洗衣機(27．5％)；肥皂(27．1％)。家庭日常物品大腸桿菌菌群污染率為50．2％，其中以抹布最嚴重，陽性率高達61．8％。調查結果還表明，在一年中，家庭成員中曾發生與微生物感染有關疾
病的家庭占82．1％，除了呼吸道疾病的上升是與使用空調沒有注意經常通風有關外，胃腸道疾病、皮膚病和口腔疾病的發生都與家庭居家生活中清潔衛生用品受污染有關。
1.2 人類的安全健康需要是“室內安全生態學”產生和發展的動力
安全是人類生存和發展的最基本的需求之一，而人的安全與健康又是人類古今最關心的頭等大事。當今，幾乎沒有任何事情能比人們關心自身的安全與健康更重要。一般的生產技術(主要是指獲取物質財富的科學技術)如同一把雙刃劍，通常具有兩面性：一方面可促進生產力的發展，增加物質財富并提升人類的舒適、享受水平；另一方面也會導致環境污染、人類生存環境(包括室內環境)惡化、事故與災害發生、危及人類健康的新疾病流行和蔓延。特別在20世紀60年代后，生產技術的這種兩面性表現更是令人震驚。隨著各種生產技術的發展，如何認識人類活動與人類賴以生存的環境間的相互作用關系，如何解決人類活動與自身安全的關系就成為現代人類必須認真思考的兩大科學問題。由于人們科學地認識人類活動與人類生存環境相互作用關系的需要，導致了生態學的產生和快速發展；由于人們要解決人類活動與自身安全健康的問題，不得不在發展生產技術的同時相應發展自我保護的安全措施。20世紀90年代，人們對安全科學的研究已由零散的、部門性研究，逐漸進入到全面的、系統的、本質的研究階段，于是一門新的學科——安全科學技術誕生，并迅速發展成為新興的一級學科。
同其他學科的產生和發展一樣，生態學和安全科學一級學科的產生和發展，再一次表明這樣一個真理：人類社會由低級文明向高級文明不斷發展的客觀需要，是新興學科產生和發展的源泉和動力。因此，今天，人類又迫切需要一門新的專門的科學技術，一門以室內環境和安全問題為研究對象，從安全科學技術(包括安全衛生學)和生態學的角度來審視建筑室內文明的發展過程，以安全科學、生態學原理、方法來研究、辨識現代室內環境對人類安全、健康的危害及其科學預防和治理難題，研究和探索現代室內環境安全化、綠色化規律，指導人們正確認識和從本質上預防和治理來自室內的各種危險、各種自然的或技術的危害，為提高人們生活質量提供科學依據，最終實現讓每個人都能置身于安全、舒適、綠色的生活和工作環境中，推動現代可持續文明和社會、經濟的可持續發展。于是，一門新的科學——室內安全生態學，便應運而生。
2室內安全生態學的概念及主要研究內容
2．1室內安全生態學的概念
室內安全生態學，簡單地講，它是一門關于室內(包括各種載人運載工具駕駛倉室、乘客倉室)安全化、無害化、舒適化和綠色化的專門學問，是一門綜合運用現代安全科學技術和生態學、環境科學的原理、方法研究人類行為與室內環境；室內環境因素對人類安全健康的影響；室內環境危險辨識、預防和本質治理；現代室內及家具、家電、設備類產品安全設計、綠色設計、安全管理的新興的交叉學科(科學技術)。其目的旨在為人們科學地營造安全、舒適、綠色、宜人的現代室內環境，最大限度地消除室內環境對人類安全、健康的不利影響，切實提高現代人生活質量，提供科學理論和技術方法。
2．2室內安全生態學的主要研究內容
室內安全生態學所研究的內容非常廣泛，不僅僅涉及房屋樓宇設計、室內環境設計、室內裝璜設計、裝飾材料等，還涉及立法、法規、技術標準、衛生、環保、人文習慣，并涉及所有家用電器、家具、用具、陳設品、用品的設計制造和在室內的貯藏、陳示、管理等問題。筆者認為在初級研究階段，將集中于以下方面的探討：
(1)建筑安全設計。主要研究建筑物的安全結構、安全化建筑材料、消防設計、應急安全逃生技術等。
(2)室內安全工程學。包括居室安全學和辦公室安全學。主要研究室內安全的本質、規律，實現安全的基本原理、原則和一般方法；室內安全設計、安全管理方法、室內危險源自動識別與監控報警，室內安全狀態評價等。
(3)室內環境衛生學。主要研究室內環境中的化學、微生物、毒物毒理學和室內環境因素致病理論、室內安全衛生和無害化設計等問題。
(4)室內安全裝璜與陳設技術。主要研究如何實現安全裝修、不留任何危及人安全、健康的隱患或使裝修后的室內環境不超出國內外公認的標準界限。
(5)室內安全綠化學。主要研究室內綠化植物、觀賞花卉等對人類生存安全和健康的影響；植物、花卉與人的相互作用關系；使人致病植物、花卉的致病機理、條件和預防問題。
(6)寵物對人類安全健康影響學。主要研究寵物可能對人類安全健康的影響，寵物與人類疾病的互相傳播，寵物因素與人類因素相互作用對誘發某些疾病的可能性及其規律等。
(7)室內安全人機學。主要研究室內人性化、宜人化設計理論與方法，包括室內噪聲控制和聲光設計、空間布局設計、熱環境和小氣候處理及家具、設備人性化設計等。
(8)室內安全、衛生標準和立法研究。主要研究適用于審理、仲裁因建筑設計、施工、裝修、銷售失誤造成的不安全、影響人健康案件的法律法規和各種有關技術標準。如室內安全、衛生設計標準，室內裝飾立法與安全衛生技術標準，家用電器、家具、用具、物品的安全、衛生設計和綠色、環保設計標準等。
3室內安全生態學的學科知識構成
任何一門新學科的產生都是建立在人類整個現有科學基礎之上的，其學科知識的構成主要決定于其研究內容和目的，室內安。全生態學也不例外。根
據室內安全生態學的定義、目的和主要研究內容，筆者認為，室內安全生態學主要是由“建筑室內與裝飾”、“安全科學與技術”、“生態學”、“環境衛生學”、“系統科學”、“人類工效學”、“法學”、“材料科學”、“毒物毒理學”、環境藝術、動植物學等眾多相關學科高度交叉、融合構成的新興學科。其主干部分為“室內建筑與裝飾”、“安全科學技術”、“生態學”、“人類工效學”和“環境衛生學”。其知識涉及建筑設計、建筑施工、建材、裝飾材料、室內設計與裝飾，安全設計、安全檢測與評價、人機工程學、毒物毒理學、毒物檢測、環境衛生學、生態學理論、環境保護、立法、人文、管理、自動識別與監控技術、家電家具安全衛生設計技術等眾多領域知識，其涉及知識領域之多難以枚舉，上述所列僅是其中的一部分。
4 結束語
室內安全生態學是一門新興的高度綜合的交叉科學，其產生和發展，是現代科學技術高度分化、同時又高度綜合的結果；它的科學體系、知識結構和學科的發展以及課程的形成，都將是非常復雜的。
室內安全生態學是一門交叉學科，它在今天的產生和發展是歷史的必然，不以人的意志為轉移。當然，作為一個從前無的新興學科，開始很可能難以被人理解，甚至有的學者可能會持不同觀點，這都是正常的。筆者堅信，它一定會被承認并受到重視，因為它是人民大眾安全與健康迫切需要的新的科學理論和知識。
受筆者知識和研究水平所限，僅對“室內安全生態學”作了一般性論述，對它的幾個基本概念和主要研究方面談了一些個人看法，僅是個人觀點。筆者撰寫的初衷是感到在我國，應進入系統地研
究“室內安全生態學”的階段了。其目的旨在拋磚引玉，愿所有關心此項事業的人們，仁者見仁、智者見智，共同研究和探討“室內安全生態學”問題，加速其發展和建設，使其能盡快地為現代安全、綠色的室內設計，為人們能夠享受安全、舒適、綠色、宜人的室內環境，為人們能夠安全、健康、高效能地生存、工作和生活，發揮其科學指導作用。
參考文獻
1董 赤等．室內設計導學．合肥：安徽科學技術出版社，20__：18．
2陳建輝，張田勘，劉靜．別讓新居因美麗變成殺手．婦女之友，20__(7)：20一21．
3吳戈．現代家庭輻射知多少？．東西南北，20__(5)：20～21．
4海東．52種植物上了促癌“黑名單”．北京晚報，1999．2．1(第8版)．
5趙永碧．老年癡呆癥正逼近我們．家庭生活指南，20__(6)：48～49．
6曾廣巖(摘自《重慶晚報》)．可毀滅人類的20種災禍．東西南北，20__(3)：44—45．
高新技術在國外一般稱之為高技術(HighTechnology)，而在我國則有狹義和廣義之分。狹義的高新技術是具有國際可比性的高技術的概念，廣義的高新技術，則包括“高技術”和“新技術”。
高技術本身是一個動態的、發展的概念，國內外目前關于高技術、高技術產品和高技術產業的界定沒有統一的定義，處于眾說紛紜的狀態。關于高技術，有以下一些代表性觀點：
美國學者的定義。美國學者D.Crane指出：應用研究如果同科學有聯系，那么它有時被稱為高技術；如果沒有聯系，它就被稱為低技術。美國的J.Utterback認為：高技術在不同時期有不同所指，冷藏技術、電器、汽車和航空技術，都曾是不同時期的高技術，高技術不局限于電子學、計算機、生物工程、材料、激光、海洋工程等六個領域。美國《韋氏第三版新國際辭典增補9000詞》定義高技術是：使用或包含尖端方法或儀器用途的技術。
日本學者的定義：建立在當代尖端技術和下一代科學技術基礎上的技術即為高技術。日本學者津曲辰一郎認為高技術是經濟過程中的主導技術，他將高技術定義為下述技術的總稱：①為提高現有商品功能的必要的中心技術；②具有能賦予產品以新功能的主導技術；③構成下一代產品基礎的技術。
國內學者的觀點。高技術是指能帶來高效益、具有高增殖作用，并且能向經濟和社會廣泛滲透的技術，它是第二次世界大戰以后涌現的新技術群的核心。王伯魯提出枚舉定義法，即當代高技術領域是指：微電子與計算機技術、信息技術、自動化與機器人、生物技術（包括制藥技術）、新材料技術、新能源技術（包括核技術）、航空和航天技術（空間技術）、海洋開發技術。
從以上各種定義可以看出，高技術應是一個相對的動態的概念，不同時代的高技術內涵是不同的。現代高技術應反映如下3個方面的要求：
從技術的結構看，高技術是尖端技術，其主要原理建立于人類最新科學成就的基礎上，是建立在現代科學技術基礎之上的技術，這一點有別于傳統技術，傳統技術是經驗的積累；從時間上看，高技術是新技術，是以最新成就為基礎的技術；從與科學的關系來看，高技術是基于科學的發現而產生的技術，即高技術是Science-based技術。
因此，高技術是一種建立在科學基礎上的最新尖端技術。必須強調，新技術不一定是高技術，新技術僅僅代表了技術發展過程中出現的相對新穎的技術形態，而不是技術內涵的革命。
綜上所述，我們認為所謂高技術，是指運用當代最新科學知識和尖端技術而形成的技術群，它們構成新一代產品的基礎技術和主導技術，對一個國家經濟社會有重大影響，具高增殖作用和廣泛的滲透功能。
2高新技術產品的界定
美國科學基金會的定義：高技術產品是指每1000名職工中有25名是科學家和工程師，并把3.5%以上的凈銷售額用于研究開發而生產的新產品。
美國商務部依據某類產品銷售額中R&D支出的比重和科學家、工程師、技術工人占全部職工的比重為標準確定的高技術產品為：①導彈以及航空器；②無線電及電視接收設備；③通訊設備；④電子元器件；⑤飛機及零部件；⑥辦公設備及計算、會計儀器；⑦軍械用品；⑧醫藥制品；⑨工業用無機化工制品；⑩專用設備及科學儀器；(11)發動機及渦輪機；(12)塑料材料及其合成制品，合成纖維及其他人造纖維（不包括玻璃制品）。美國海關合作理事會在以往對高技術產品定義和分類進行研究的基礎上，又增加了定性分析，對高技術產品進一步篩選，把滿足以下兩個條件的產品定義為高技術產品：①產品的主導技術必須屬于所確定的高技術領域；②產品的主導技術必須包括高技術領域中處于技術前沿的工藝或技術突破。據此所確定的技術10大領域為：①生物技術；②生命科學技術；③光電技術；④計算機及通信技術；⑤電子技術；⑥計算機集成制造技術；⑦材料設備技術；⑧航天技術；⑨武器技術；⑩核技術。
廣東省“高技術企業統計方法研究”課題組認為：符合下述條件的①、②、③、④中的任一項及⑤、⑥兩項者，即為高技術產品：①（在國際或國內）首次應用新科學原理生產的產品；②（在國內或省內）首先應用我國獨創的新工藝或國際上最新工藝，并使產品質量或功能或勞動生產率、成本有顯著改進的產品；③采用新材料、新結構、新技術、新生物品種，并使質量或勞動生產率或成本或功能有顯著改進的產品；④符合國家或有關部門公布的高技術產品目錄；⑤符合國際標準或技術先進國家標準，若無國際標準，則應根據具體情況符合國家、專業、地方或企業標準；⑥達到本年代技術先進水平。
我們認為，所謂高技術產品，是以高技術為主導技術而生產的具有新的用途和性能，或質量、勞動生產率、成本有顯著改進的產品。
3高新技術產業的界定
美國方面的研究。美國勞工統計局的定義：研究試制費和科技人員與職工總數的比例，比整個制造業高出1倍以上的產業，即為高技術產業。美國國立科學財團的定義為：研究和開發費用在銷售額中所占的比重為3.5%以上，職工中每千人中有25人以上的科學家和高級工程師的產業，即為高技術產業。美國商務部的定義為：研究開發費用在總附加值中所占的比重為10%以上，而科學家和工程師在總職工中所占的比重為10%以上的產業，即為高技術產業。美國學者納爾遜(R.Nelson)在《高技術政策的五國比較》一書中指出：所謂高技術產業是指那些以大量投入研究與發展資金，以及迅速的技術進步為主要標志的產業。美國學者戴曼斯敘(D.Dimancescu)在《高技術》雜志上指出：對高技術企業的定義，主要依據兩大特點：一是專業技術人員的比重高；二是銷售收入中用于研究與發展的投資比例高。這兩大特點又反映了一個共同的東西，即知識密集，這是高技術產業的一個必要成份，也是技術持續創新的必需。美國學者杜迪(F.D.Doody)和芒塞(H.B.Muntser)認為，高技術部類可以被定義為是一類體現出高增長率、高額的研究與開發費用、高附加價值、強烈的出口導向和勞務密集（這里專指高技能的勞務）的生產技術公司。
在英國，高技術產業被認為是一組包含新信息技術、生物技術和許多位于科學和技術進步前沿的其它技術的產業群體。
法國經濟學家認為，只有當一種產品使用生產線生產，具有高素質勞動力隊伍，擁有一定的市場且已形成新分支產業時，才能稱其為高技術產業。
在加拿大，高新技術產業被定義為是一種技術水平相對高的生產部門，這種相對高的技術水平通過勞動力的技術素質或用于研究與開發的經費來反映。
在澳大利亞，科學與技術部將高技術產業定義為投入大量研究與開發經費，與科學技術人員聯系緊密，產生新產品并且有科學或技術背景企業的產業。
在日本，日本長期信用銀行的定義為：能節約資源和能源，技術密度高，技術革新速度快，且由于增長能力強，能在將來擁有一定水平的市場規模，能對相關產業產生較大波及效果的產業。
經濟合作與發展組織(OECD)把R&D密集度（R&D經費占工業總產值的比重）作為界定高技術產業的標準，將相對于其他制造業而言具有較高R&D密集度的產業定義為高技術產業。
《歐盟科學技術指標報告》把有很高的經濟增長率和國際競爭能力，有較大的就業潛力，同時R&D投入高于所有部門平均水平的航空航天制造業、化工產品制造業、醫藥品制造業、汽車及零部件制造業、科學儀器制造業等產業作為技術密集型或先導產業。
在中國，目前采取的主要是概括法，也叫例舉法，即按技術類型定義高技術產業。《中國科技產業》公布的目錄包括：①微電子科學和電子信息技術（產業）；②空間科學和航空航天技術；③光電子科學和光機電一體化技術；④生命科學和生物工程技術；⑤材料科學和新材料技術；⑥能源科學和新能源、高效節能技術；⑦生態科學和環境保護技術；⑧地球科學和海洋工程技術；⑨基本物質科學和輻射技術；⑩醫藥科學和生物科學工程；(11)其它的新工藝、新技術。
從以上各種定義可以看出，高技術產業具有以下4項特點：
它是技術密集型產業，生產所用的設備、材料涉及到現代技術領域的許多尖端成果；它是資本高度密集型產業，其科研費用和設備投資大，產品的附加值高；它是知識密集型產業，需要大量的科技開發人員和富有創新精神的經營管理人員；它的產品具有國際性和前景良好的市場需求。
綜上所述，我們認為高技術產業是指由高技術成果轉化形成的具有知識密集、R&D投入高、附加價值高、增長速度快、技術進步快等特征的先導型產業。
【參考文獻】
1蔡莉，王新.高技術產業的劃分及發展分析[J].科學學與科學技術管理，1997(12)
關鍵詞：大回轉角；彎管；氣固兩相；沖蝕失效
引言
管道沖蝕廣泛發生在離心風機管道、海洋石油運輸，天然氣管道的內壁面上，沖蝕損耗是造成管道破壞的重要形式[1，2]，沖蝕損耗用管道內表面材料損耗來表征，查閱相關材料，鍋爐事故中，有相當一部分發生在管道上，而管道失效則有三分之一為沖蝕磨損；各種泵體部件如葉片、管道的損毀約一半為沖蝕失效；彎頭磨損較之直管線路要高出五十余倍[3]。可見對管道沖蝕的研究有可觀的經濟意義，各領域學者對于氣固兩相、液固兩相流的沖蝕研究已有近十年以上的實驗經驗，內容涵蓋了能源、化工、機械、水利水電、土木工程等各領域的管路、線路，但是對象多為線路的沖蝕機理，或常見的直角彎頭，但是實際生產中彎頭形式多種多樣如管線繞過障礙物時的大回轉角較之其他彎頭優先失效，造成經濟損失，所以有必要針對特定形式的彎頭重點研究，為管路結構優化和工藝改進提供數據支持。
1 氣固兩相流場控制方程及沖蝕模型
1.1 離散相模型（DPM模型）
多相場中對粒子間的相互作用一般不予考慮[4]，并由Lagrange方程求解粒子跡線。因粒子濃度小、空氣流速高、兩相間濃度差較為明顯，忽略粒子所受作用力[5]。進而可以寫出離散相粒子運動方程：
（1.1）
式中：f為連續相值，P為和離散相值；x為位置坐標；u為速度；t為時間；？籽為密度i為坐標軸分量；F為離散相粒子的拖曳力；D為離散相粒子直徑；CD為拖曳系數，按公式1.2計算：
（1.2a）
（1.2b）
1.2 沖蝕計算模型
管材和沖蝕粒子不同，沖蝕模型結構不一，一般取決于沖蝕速度和沖蝕角[6，7]。文章應用美國塔爾薩大學E/CRC中心的沖蝕模型[8]：
（1.3a）
（1.3b）
（1.3c）
式中：ER為靶材的磨損率；C為靶材常數；HB為靶材布氏硬度；Fp為沖蝕粒子形狀因數，n為流場的速度指數；Vp為離散相粒子沖蝕速率；f（？茲）為沖擊角度函數，按公式（1.3c）；PR為靶材沖蝕率；■p為離散相粒子質量流率；？籽w為靶材密度；Ac為網格單元面積；？茲為離散相粒子沖擊角弧度數；？茲0，a，b，w，x，y，z為由靶材確定的經驗常數。
2 計算模型與恢復方程
2.1 計算模型
20攝氏度下，以空氣為連續相，密度1.205kg/m3，以FLUENT提供的wood作為離散相顆粒，密度1500 kg/m3；管材為普通碳鋼。大轉角彎頭如圖1所示，具體尺寸已標出，求解域采用結構化網格，網格形式如圖1右側所示。
2.2 壁面碰撞恢復方程
在沖蝕發生的過程中必然存在能量的轉換，一般用速度分量的變化來描述，并將碰撞前后速度分量的比值定義為恢復系數，該比值主要取決于靶材與顆粒的物理屬性，常見形式有stochastic恢復系數方程以及Forder[1-3]恢復系數方程[7]，文章應用的是前者，其后者形式如公式（1.4）：
（1.4）
式中：T和N分別代表切向和法向方向。
3 計算結果與分析
3.1 流場分析
流場基本方程的求解是其他仿真結果的先決條件，彎頭沖蝕一般都依賴于流場的分布情況。圖2及圖3分別給出了速度分布情況以及離散相粒子軌跡情況，根據這兩個結果大致可以知道，大回轉角彎頭沖蝕較為嚴重的區域可能有三處圖2的A、B及圖3的C，這三處明顯的特征是速度分布較為集中或者粒子濃度較為密集，進而可知彎頭幾何機構的變化影響了速度分布與粒子濃度，間接影響沖蝕率。
圖2 速度分布云圖 圖3 流場跡線圖
3.2 沖蝕率分析
圖4給出的是沖蝕率云圖，是文章最想獲得的仿真結果，可從該云圖上清晰地看到危險區域與大小，可以看到，管路彎頭較大時，內壁面磨損較為嚴重的區域為流體進入彎頭1/2出靠前的位置，以及該位置對應的外測內壁面，次之區域為出流管道外側的內壁面，設計管線大彎頭使用壽命時應以這些位置作為參考，圖4是在流速1m/s、粒徑0.001的結果。
4 結束語
（1）文章通過美國塔爾薩大學沖蝕研究中心提供的沖蝕模型對大回轉角彎管進行沖蝕模擬，確定大回轉角彎頭危險區域與位置，為設計人員對該機構的壽命設計提供了參考。（2）進一步探究了流體速度、離散相粒子粒徑對大彎頭管線的綜合影響，使用時應盡量避免有危害直徑的粒子射入并根據實際情況控制流速，延長使用壽命。
參考文獻
[1]董剛，張九淵.固體粒子沖蝕磨損研究進展[J].材料科學與工程學報，2003，21 （2）：307-312.
[2]馬穎，任峻，李元東，等.沖蝕磨損研究的進展[J].蘭州理工大學學報，2005，31（1）：21-15.
[3]黃勇，蔣曉東，施哲雄.彎頭的沖蝕問題及其預測和預防[J].煉油技術與工程，2005，35（2）：31-36.
[4]Suzuki M，Inaba K，Yamamoto M.Numericalsim ulation of sand erosion in asquare-section 90-degree bend. Journal of Fluids Science and Technology.2008，3（7）：868-880.
[5]H.M.Badr，M.A.Habib，R.Ben-Mansour.Numerical investigation of erosion threshold velocity in a pipe with sudden expansion. Computers and Fluids.2005.
[6]沈天耀，林建忠.葉輪機械的氣固兩相流基礎[M].機械工業出版社，1994.
[7]Grant G，Tabakoff W.Erosion Prediction in Turbomachinery Resulting from Environmental Solid Particles. Journal of Aircraft . 1975，12：471-479.