课题研究材料（共8篇）
《信息技术与学科教学的有效整合研究》实施方案
随着社会经济的飞速发展，信息技术作为现代教育技术手段已得到普遍采用，并对现代教育产生了巨大的影响：一方面，以个人电脑、网络技术和多媒体技术为主要内容的现代信息技术的出现，为教学方式与教学模式的变革提供了新的物质基础。另一方面，知识经济时代，信息素养已成为科学素养的重要组成部分。加强信息技术与学科课程的有效整合，有利于培养学生的综合素质。
现代社会正在呼唤大批“开拓型”、“综合型”、“创造型”人才，与此相适应，现代教育理论十分强调通过教育来培养学生的“自我意识”、“竞争意识”、和“创新意识”，竭力倡导以“学生的发展为本” 新课程教育理念。在这样的教育理念引领下，创设情景、建立协作、进行会话和通过意义建构形成认知结构成为现代教育过程的基本要素。因此，体现这些基本要素的现代教育过程必须建立于良好的学习环境之上：即贯穿教学过程始终，具有“疑”、“趣”、“难”等特征的发现问题的学习情景；能体现学生自主学习、主动探索解决问题途径的探索情景；能实现对所学知识进行初步应用和有利于培养创新精神的应用情景。现代信息技术在对多种媒体信息进行整合与传输时所表现的集成性、交互性、开放性、情景性、智能性等优点，能够最大限度地满足上述学习环境的创设，不仅为课堂教学提供多元化的教学资源，而且提供智能化交互性的教学过程。将信息技术与课程整合，有效地激发学生的学习兴趣和学习主动性，创建良好的学习环境，构建学生自主学习、发现问题、探索问题的高度交互的教学模式，创建既能发挥教师主导作用又能充分体现学生主体作用的新型教学模式。
人们对教学模式的探讨和研究由来已久。就各学科课程而言，我国广大教育工作者和教学研究人员在广泛吸收国内外教学理论精华的基础上，结合我国中小学教学的实际构建了相当数量、且在教学实践中收到积极效果的教学模式。但是，由于受到教学技术手段的制约，在实际教学中，对于如何更好地创设能够体现现代教学理念的教学情景，即如何能更好地激发学生的学习兴趣和学习主动性，创建一个在良好的学习氛围环境下，通过学生自主学习的方式发现问题、探索问题、进行意义建构的教学模式，仍然是当前努力和探索的方向。
我校提出《信息技术与学科教学的有效整合研究》这一课题，旨在通过研究信息技术与课程的整合，促进我校课堂教学方式与学生学习方式的根本转变，从而达到提高教学质量，促进学生素质全面发展。
本课题主要从理论和实践两方面进行研究
理论研究方面：研究信息技术、课程、信息技术与课程整合、现代课堂教学模式的内涵与特性，对信息技术与课程整合进一步理解。
实践研究方面：一是探索信息技术与学科教学内容的整合，即研究如何将各种信息资源通过信息技术融合到学科教学中，形成学科教学资源，以便为学生的学习提供良好的认知活动环境。二是探索信息技术与学科教学方式、方法的整合，构建高度交互的课堂教学模式，即研究如何将多媒体技术运用于课堂教学，提高信息技术在课堂教学中的使用水平和效率，优化教学过程，并初步形成学科教学模式或教学法。三是探索信息技术与学科研究性学习的整合，培养学生获取信息、分析和处理信息、应用信息的能力。
研究方法
1.文献研究法。信息技术与课程整合是一种教育革新，体现了新课程的教学理念，因此要在文献研究中学习相关的理论并要借鉴他人的经验。通过查询有关的报刊杂志、光盘及网上资料，进行分析研究，掌握与本课题有关的研究动态、前沿进展及已取得的相应成果等。
2.行动研究法。本课题是一项具有重要意义的群众性的教学实践活动，研究与课堂教学密不可分，研究是在教学中开展研究，现时在研究中深化教学。将按照计划、行动、观察和反思的顺序，就教学问题在理论指导下老师进行探索、实践，并对实践的结果作出总结和反思，为继续开展研究提供参考。3.经验总结法。课题组成员对某一阶段教育活动过程进行简单回顾，描述今后自己在信息技术与课程整合研究过程中的主要措施、实施情况及主要教学效果，对措施与效果之间的因果关系进行讨论，形成在今后教学工作中的想法与建议。
研究过程
根据课题研究方案，本课题研究已经顺利进行了两个阶段：
第一阶段是课题立项初期，这一阶段是预研究阶段。主要工作包括了解信息技术与学科整合的历史发展，建立课题研究的实验设想，组建课题研究组织，并成立子课题研究小组，集中学习有关理论，听取有关专家对课题研究的指导，撰写研究方案。同时课题组成员学习和掌握有关信息技术。
第二阶段是制定研究方案至今，这一阶段是探索研究阶段。主要工作是包括定期开展研讨活动——研究组成员理论培训、开设研究课、观摩课，按行动研究的要求，认真反思得失，形成系列化的研究课案例，在此基础上总结在各学科教学中应用信息技术的经验。
《信息技术与学科教学的有效
整合研究》课题组机构
课 题 研 究 计 划
将信息技术与各学科课程加以有机整合，近年来国内已有许多地区、许多单位在不同的学科领域进行试验性探索，并已在不同程度上取得效果，其中有些效果还相当突出，很令人鼓舞。我们提出《信息技术与学科教学的有效整合研究》这一课题，旨在通过研究信息技术与课程的整合，促进我校课堂教学方式与学生学习方式的根本转变，从而达到提高教学质量，促进学生素质全面发展。这一课题在我校立项以来，课题按研究方案正常开展工作。本学年，课题研究将做好以下工作：
一、加强教师培训工作
1．对教师开展信息技术与课程整合的理论与实践培训。2．对教师开展现代教育技术的应用培训，其中重点是网页制作、多媒体课件制作、信息化教案设计培训。
3．课题组开展专题性教学观摩活动。
4．在先进的教学理论的指导下，把信息技术作为促进学生自主的认知工具、情感的激励工具、教学环境的创设工具，并综合地应用到课程实施过程中，使教学资源、教学要素和教学环境整体化产生聚集效应，促进教学内容呈现方式、学生学习方式、教师教学方式和师生互动方式的变革，为学生的多样化学习创造环境，使信息技术真正成为学生认知、探究和解决问题的工具，培养学生的信息素养及利用信息技术自主探究、解决问题的能力，提高学生学习的层次和效率。
二、研究依据
建构主义学习理论：建构主义理论学派认为，理解依赖于个人经验，即由于人们对于世界的的经验各不相同，人对于世界的看法也各不相同。知识是个体与外部环境交互作用的结果，知识是学习者在与情景的交互作用过程中自行构建的，学生应该处于中心地位，教师是学习的帮助者。
三、研究工作
1．建立《信息技术与学科教学的有效整合研究》的课题研究专题网页。
2．各学科在实践研究的基础上，探讨多媒体技术与学科整合、网络环境下教学模式。
3．采取行动研究，完成两轮对某一问题的教学研究工作，撰写反思报告。
4．积极撰写《信息技术与学科教学的有效整合研究》相关研究论文，参加论文评比活动。
5．收集课题研究过程使用的多媒体素材、课题研究资料（研究成果、教学案例等装订成册）。
6．针对评估中出现的问题，调整研究方案，制定下一阶段工作计划，并按计划开展研究工作。
课 题 研 究 进 度
第一阶段：（2007年4月至5月）确立并巩固计算机多媒体辅助教学的课堂教学基本模式。
根据我国基础教育的实际，现有的学校——班级为主渠道的教学形式，在今后相当长的时间内仍将占主导地位。由于这种形式的教育以集中教学为特征，教师与学生、学生与学生的信息交流、情感交流具有一定的空间性和时间性，这种特定的时间与空间既是对教师与学生、学生与学生交流的限制，也为教师与学生、学生与学生交流提供了方便条件。因此，充分、合理地利用现代信息技术所具有的对多种媒体信息进行集成性、可控性、开放性等多元化的处理优势，创建符合实际的计算机辅助课堂教学模式，可以对现有班级授课起到扬长避短的效果，课题组成员仍然把计算机多媒体辅助课堂教学作为研究的重点进行研究：一方面，运用多媒体教学演示，丰富教学资源，以充分调动学生的多种感官的运动。另一方面，利用多媒体教学软件中的图形、图像或动画等手段，以形象地帮助学生理解讲解的内容，激发学生的学习兴趣，活跃课堂氛围，提高课堂教学效益。通过计算机多媒体的综合运动，在创设教学情景、使教学信息结构、教学信息传输途径等方面做到多样化，切实发挥教师引导、学生主体和媒体辅助的作用，并带动课堂组织形式和教学方法的变革，初步形成了“设疑激趣——讨论探索——意义建构”等三个环节构成的计算机多媒体辅助课堂教学基本模式并得到坚持。
设疑激趣：利用现代计算机多媒体技术手段，联系生产和生活实际，选择既贴近生活而又具有时代气息的事例，以图文并茂、形象生动且有利于学生内心体验的表现手法向学生展示问题情景，使学生在认知结构上产生知与不知的矛盾激发学生的学习兴趣和学习动机。
讨论探索：进一步挖掘以计算机多媒体技术手段所具有的深化问题情景的表现手法，多视角地为学生自主探索问题创设可供引发发散性思维的问题情景，为学生进行发散性思维过程提供保障。在此基础上，教师引导学生分组讨论、交流，以整理出解决问题的正确思路。
意义建构：充分利用计算机多媒体技术具有的对媒体信息进行的编辑与再现功能，结合学生的认知水平，通过对相关信息的再加工，如对微观过程放大、对宏观场景小、对瞬间过程定格等处理，针对在探索过程中确立的有关事物表象的认识，两次通过合作交流，创设有利于学生意义建构的良好的学习情景，让学生在主动参与、内心体验的基础上，感知事物，通过归纳、演绎、比较、抽象等思维方式，形成较为完整的认知结构。
“设疑激趣——讨论探索——意义建构”计算机多媒体辅助教学不仅促进课堂教学手段的多样化，而且带动课堂组织形式、教学方法的多样化，更促进了教学过程信息交流、认知方式的多元化。
第二阶段：（2007年6月至7月）积极探索基于信息技术与现代网络技术条件下的网络化课堂教学模式，形成网络化教学的思路。
随着信息技术和现代网络技术的迅猛发展，以互联网和信息高速公路为标志的网络社会正逐步形成并趋向成熟，并对人类社会的经济、政治、文化等产生深刻的影响，继续教育、终身教育成为摆在每个社会成员面前不可回避的问题。为此现代教育理论特别强调学校要重视培养学生获取、处理、表达信息的能力，网络化的课堂教学可以为实现这一目标提供了一条十分有效的途径。
课题研究过程中，全体成员充分认识到利用网络技术进行课堂教学的积极意义，特别是对满足学生的个性差异、培养学生自主学习能力方面所具有重要作用，并积极开展探索，寻找开展网络化课堂教学的有效方法和程序，充分利用多媒体计算机友好、方便的人机交互界面特点，为学习者提供一个优良的个别化、自主探索的学习环境。形成了初步的“创设情境——搜寻信息——意义建构”的自主学习的网络化教学思路。
创设情境：即创设学生自主学习的学习环境。学生的学习过程就是学生与周围环境相互作用的过程，因此，网络课堂教学的必须为学生主动建构提供充足的、不同层次的有得意义建构的信息资源，造成学生的认知结构与周围环境的不平衡，从而引起学生的注意与兴趣，激发学生学习的动力，这是学生开展自主学习的必要条件。同时，也有利于不同层次的学生在意义建构过程中选择不同的学习方式、学习进程。为学生提供充足的信息资源，既可以由教师将与学习有关的文本、图片、声音、动画、视频集合在一起以供学习者方便快捷地调用，也可以利用因特网上现有的各种学习资源，来弥补教师和教材的局限性。
搜寻信息：学生根据既定的学习目标，通过现代网络技术及媒体技术自主广泛地搜寻与学习目标有关的来自因特网或其他学习资源中的相关信息，使自己通过分析、比较、归纳、猜想、抽象等思维方式形成有关事物的认知，在内心产生体验，初步完成自主学习。为了使网络化的课堂教学有效地进行，作为教师应在先前让学生了解并掌握有关网络技术（主要是有关教学软件）的特征与使用方法。
意义建构：即充分运用现代网络的交互功能，通过人机对话及其他形式的交流手段，对所探究的问题进行全面深入的思考，借助于集体或他人的智慧，进一步加深对所研究问题的内心体验，由表及里、由浅入深地对事物之间的内在联系进行深入的分析、总结和归纳，从而构建起关于事物完整的本质联系与规律，形成符合学习主体特征的认知结构。
利用信息技术与现代网络技术条件开展网络化课堂教学过程中，学生是主动建构者，教师要注意发挥学生的主动性积极性，要让学生从对外部信息被动应激者变为对外部信息的主动获取者、加工者。“学习情境”和“自主学习”是这一课堂教学模式的两个重要因素，“一切为了每一位学生的发展”是这一课堂教学模式的核心理念。教师不仅是信息资源和学习环境的提供者，也是学生自主学习的帮助者，教师在帮助学生掌握有关网络技术的特征与使用方法的同时，还要帮助学生学会分析、鉴别、筛选信息的方法。
第三阶段：（2007年8月至9月）尝试信息技术与学科研究性学习的整合，寻找开展研究性教学活动的突破口。
智能材料是模仿生命系统、能感知环境变化并能实时地改变自身的一种或多种性能参数、自身可作出所期望的能与变化后的环境相适应的自我调整的复合材料或材料的复合, 它不但可以判断环境, 而且可以顺应环境[1]。自1989年以来, 日本、美国乃至世界各国材料界相继开始研究智能材料, 科学家们将必要的仿生功能引入材料, 使材料和结构达到更高的层次, 具有类似于活的生物肌体组织一样的病变自诊断、外部伤口自愈合、环境自适应、预告寿命, 甚至自分解、自学习、自增值、自组装、自恢复、应对外部刺激自身积极发生变化等功能效应[2]。智能材料组成的智能结构常常把高技术传感器或敏感元件与传统结构材料和功能材料结合在一起, 具备传感、驱动和控制三个基本要素, 赋于材料崭新的性能, 使无生命的材料变得有了"感觉"和"知觉", 并能通过自身的感知, 做出判断, 发出指令, 并执行和完成动作, 实现自检测、自诊断、自监控、自校正、自修复及自适应等多种功能[3,4]。按材料基质的不同, 可将智能材料分为无机非金属智能材料 (智能陶瓷、智能玻璃、智能混凝土等) 金属系智能材料和高分子系智能材料三大类。本文仅对智能玻璃材料及其应用前景进行详细介绍。
2 智能玻璃材料的研究
2.1 智能玻璃材料
玻璃窗能透光、挡风和阻挡灰尘, 是建筑物和居室必不可少的组件。由于夏季室外气温升高室内光线增强和温度升高, 人们不得不打开空调或拉上窗帘, 使窗户失去原来的一些作用。能不能有一种窗玻璃随着气温的变化而自动调节室温和亮度?智能玻璃就应运而生了。2.1.1具有调光功能的智能玻璃。最先出现的是一种具有调光功能的智能玻璃, 可根据室外光强的变化来调节窗玻璃颜色的深浅。例如美国几家公司开发的一种玻璃制作工艺, 可把5层薄薄的特殊陶瓷材料烘到玻璃板上, 而陶瓷层厚度只及人的头发直径的五分之一。如果对该玻璃板的陶瓷涂层通上电流, 玻璃的颜色便会发生变化:电压越高, 玻璃变得越黑。用这种玻璃制作的窗户成为白天理想的挡光工具, 将电流控制旋扭拧到最大时, 窗户能阻挡95%的光线。2.1.2能排除热气的智能玻璃。与上面的电致变色玻璃有异曲同工之妙的是新加坡开发的一种能排除热气的智能玻璃窗。这种玻璃窗是个多层电极化窗口, 在两层玻璃之间加入两层薄薄的氧化钨和氧化钡电解液, 以及一条接到窗檐内的普通电池电线。通电后, 玻璃之间的化学成分产生电脉冲, 使玻璃随阳光强弱改变颜色。当阳光强时, 玻璃呈蓝色, 95%的阳光被反射出去;当阳光弱时, 玻璃无色, 变成透明状, 所以光线可进入室内。
2.1.3 根据气温变化来调节透明度的智能玻璃。这
种玻璃的结构实际上是在两个玻璃层之间填入一种带颜料的高分子微小颗粒, 这种微小颗粒可随着温度的变化改变自己的体积。当温度上升时, 其体积最大可增大30倍;当温度降低后, 又可恢复原状。这种智能玻璃在气温超过30℃时透明度降低, 可把80%的光遮蔽掉;若气温在30摄氏度以下时, 80%的光可通过。气温到过多少摄氏度才开始遮光, 通过对材料处理后自行设定。2.1.4身兼窗帘功能的窗玻璃。它的夹层里有一层水溶聚合纤维。在低温天气时, 这聚合物中的油质成分把凝结的水分子聚集在自己的周围, 僵硬的绳子似的成串排列, 挡住光线;当它受热时, 这种聚合物分子又像沸水里翻滚的面条, 摆脱凝聚时的束缚, 此时又变得清澈透明起来[5]。这一转变过程在大部分情况下只需两三摄氏度的温差就能有所反应, 并且是双向可逆式进行。建筑物的窗户如果装上这样的玻璃, 其主人就可以轻松地适应周围的环境, 减少照明、空调的电能消耗。早上太阳一出, 气温升高, 这些聚合物就会使窗玻璃像冬天结霜一样, 从边角开始逐渐雾化变暗, 挡住太阳的光和热。当室内外温差达到10℃时, 窗玻璃会在几分钟内浑浊起来, 可阻挡80%的太阳光和90%的紫外线。2.1.5温控智能玻璃。我国科学家另辟蹊径, 发明了一种新型的智能玻璃。温控智能玻璃材料, 即随着室外温度的变化, 控制可见光和红外线的透过率, 从而控制室内温度和亮度。这种智能玻璃材料随温度变化而更加灵敏, 而且它的成本仅为国外的1/5。由于这种智能玻璃控制了室内的温度和亮度, 可减少空调的使用频率和强度, 空调运行时释放的二氧化碳其他废气也会减少, 所以它既可降低污染, 又可节省能源。
2.2 智能玻璃材料的应用前景和发展趋势
2.2.1 智能玻璃材料的应用前景。
新型智能玻璃上覆盖的特殊物质主要是VO2。VO2是一种具有相变特性的热敏功能材料, 当温度达到68℃左右时, VO2本身的电子排列就会发生变化, 使其从半导体态的锐钦矿相转变为金属态的金红石相。由于自由电子导电作用的急剧增强, 光学特性会发生明显的变化。即自由电子对光的吸收会引起光透过率, 特别是红外波段的光透过率急剧降低、反射率增大, 从而可以有效阻挡红外线的进人, 避免温度继续上升。而当温度下降到68℃以下时, 它又会自动提高对红外光的透过。这样, VO2薄膜就能够循环往复地自动调节室外太阳辐射能流和室内因热传递、对流、辐射损耗的热量, 避免室内过热或过冷, 实现对室内温度的智能化控制。研究人员在VO2中掺杂其它元素, 如钨等, 可以有效降低VO2发生相变的临界温度, 使其尽量接近室温[6,7]。因此, 将这种材料涂覆于玻璃表面, 具有很好的节能效果。夏天具有控制太阳光侵入室内的效果, 减轻空调冷气的负载;冬天则能防止空调暖气的流失。智能玻璃不仅可引领建筑科技, 用作屋顶、窗玻璃和墙壁, 而且还可用于汽车功能玻璃、智能玻璃温室和军事领域。2.2.2智能玻璃材料今后的研究重点。由于新型智能玻璃上覆盖的特殊物质主要是VO2, 目前对VO2薄膜型智能玻璃的研究主要集中于高品质VO2薄膜制备工艺与最佳掺杂元素与掺杂浓度的探索, 以及双分子层膜系的设计研究等方面。
3 结论
智能材料现正受到各方面的关注, 从其结构的构思、到智能材料的新制法 (分子和原子控制、粒子束技术、中间相和分子聚集等) 自适应材料和结构、智能超分子和膜、智能凝胶、智能药物释放体系、神经网络、微机械智能光电子材料等方面都在积极开展研究。智能材料的研究内容是非常丰富的, 如果把各种类型的陶瓷传感器与陶瓷驱动器集成在一起, 再把场致发光显示部件、语言与音响部件也集成在一起, 则可设计出功能相当复杂的系统, 在这种系统中, 材料与器件的界限也逐渐消失了。
智能材料结构的重要性体现在它的研究与材料学、物理学、化学、力学、电子学、人工智能、信息技术、计算机技术、生物技术、加工技术及控制论、仿生学和生命科学等许多前沿科学及高技术密切相关, 它具有巨大的应用前景和社会效益。尽管智能材料结构的应用尚处于初级阶段, 研究工作在许多方面有待于新的突破, 但它依然前景光明, 并会像计算机芯片那样引起人们的重视, 推动诸多方面的技术进步, 开拓新的学科领域并引起材料与结构设计思想的重大变革。
摘要：未来社会发展的趋势是智能化, 智能化的首要问题是大力发展智能材料。智能材料的本质特征是材料具有仿生功能, 即材料能根据感受到的信息而自动判断、控制和调整以适应外界条件变化。简要概述了智能材料与结构的概念, 综述了智能玻璃材料研究进展, 并对智能玻璃材料今后研究方向进行了展望。
关键词：智能化,材料,智能玻璃
参考文献
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是什么
材料物理与材料化学同属材料类学科，围绕某类材料开展研究，是以物理、化学等自然科学为基础研究材料的物理、化学行为与规律，从而开发具有特定性能的先进材料与相关器件。
材料物理：材料物理是从物理学原理出发提供材料结构、特性与性能的一门新兴交叉专业，主要面向新能源与新信息等新功能材料探索。
材料化学：材料化学是从化学的角度研究材料的没计、制备、组成、结构、表征、性质和应用的一门专业。它既是材料科学的一个重要分支，又是化学学科的一个组成部分，具有明显的交叉学科、边缘学科的性质。
不同的是，材料物理侧重对材料物理特性或相关物理理论的研究，比如材料的电磁性能、力学性能或者微观组织形貌等方面的研究；而材料化学则更侧重化学方法制备、分析这种材料及研究其相关机制，比如合成某种塑料，检测分析材料化学组成、材料使用过程发生的化学变化等。
学什么
材料物理：主十学科是材料科学与物理学，主要课程包括材料科学基础、材料物理学、基础物理、固体物理、物理化学、材料力学、材料分析测试技术等。
材料化学：主干学科是材料科学与化学，主要课程包括材料科学基础、有机化学、无机化学、分析化学、结构化学、物理化学、材料力学、材料分析测试技术等。
在大学，除了课程学习，学生还会进入与专业相关的企业开展3-8周的认识实习、生产实习，通过这些实习让学生对专业有一个更加直观的认识。此后，再进行10-20周的毕业设计，完成毕业论文及其毕业答辩，才可以获得毕业证和学士学位证。目前国内高校这两个专业的学位证大多数都是工学学位，只有少数高校是理学学位。
做什么
也许你看不懂上述这些课程，或许你也不清楚T学学位与理学学位的差别，但是你一定对这两个专业的毕业生的去向与发展感兴趣。
材料物理：该专业研究方向在半导体物理、电了材料、微电了器件、磁性材料、金属材料、材料物理测试分析等领域，因此毕业生就业去向包括通讯行业、电了行业、汽车行业、家电行业、新材料行业、传统金属行业以及各大高校与科研院所。
材料化学：该专业研究方向在高分了材料、无机非金属材料、材料腐蚀与防护、化工、医药、能源、材料化学测试分析等领域，可在化学化工行业（宝洁、杜邦、陶氏化学等），医药行业（强生、诺华、拜耳等）、车辆行业（南车集团、通用、大众等）、通讯行业（如三星、华为、中兴等）、能源（中石化、中石油等）、新材料行业（可细分多类）或质检部门（如质检局、检验部门等）从事研究、开发和管理工作，也可在高校和科研单位从事教学或科研工作。
在教育部近期公布的各专业就业率评分中，材料物理与材料化学两个专业的评分均为A档，平均薪资待遇也较为接近，不过不同单位的薪资待遇差距较大。
读什么
目前国内开设材料物理专业与材料化学专业的高校较多，其巾材料物理专业与材料化学专业被列为国家重点学科的高校有7所：清华大学、中南大学、浙江大学、北京科技大学、西北工业大学、南昌大学、河北工业大学。清华大学的陶瓷材料、高分了材料独占鳌头；中南大学的有色金属材料（如铝、铜、镁、钛等）、粉末冶金材料及新能源电池出类拔萃、享有盛誉；浙江大学特色在于光电信息功能材料及高新技术材料；北京科技大学侧重黑色金属（钢铁等）及新材料研发；西北工业大学重点研究金属材料及航天航空用材料；南昌大学的半导体发光材料与器件、稀土材料特色鲜明；河北工业大学的半导体材料一枝独秀。
除此之外，上海交通大学的材料学科在先进功能材料、结构材料享有盛名；哈尔滨工业大学的航天航空材料、材料成型与加工均为国内顶尖；东北大学在金属材料尤其在黑色金属方面的研究历史久远、成果颇丰；华中科技大学在数字化材料成形、模具及先进功能材料领域具有一定优势和特色；武汉理工大学材料学科强项领域主要在无机非金属、船舶等；山东大学的半导体材料、电了功能材料实力雄厚；华南理工大学的先进陶瓷材料、新型高性能与功能材料国内一流；北京化工大学的高分了材料科学与工程专业是传统强项；吉林大学的材料学专业主要服务汽车工业领域，特色鲜明；西安交通大学的金属材料、高分子材料有较大影响力。
我校现有在职教师10人,我校申报的研究课题是：“地方民族文化在教学中的整合。”根据课题组的要求，结合我校实际，我们确立在各学科课程中引用地方民族文化资源进行教育教学工作。下面就我校课题研究开展情况作简要汇报。
一、成立组织、建立专项制度。
我校接到课题后，确定了王艺同志为课题负责人，以地方课教师为主要成员的课题研究小组，讨论拟定了课题实施方案、课题研究阶段性行动计划。
二、克服困难，为课题实施艰苦努力。
我们学校在教研工作中有许多实际性的操作困难，尤其是教学条件落后，一些教师的课改、教研观念还十分保守、落后，开展课题研究工作十分困难。为了保证课题研究的顺利开展，我校在教学骨干教师王艺老师的策划下，开展了“地方民族文化资源进行教育教学的探究”的课题研究工作，克服重重困难将课题展开。
三、工作开展情况
我校自确立本课题研究以来，积极组织教师参加培训、听课学习，学校以教研组为单位进行各种形式的教研活动。
四、开展课题研究活动的主要做法。
1、课题组成员自学、收集资料。
2、以问题为切入口，在教研活动中研讨。
3、课题组成员，在教学教育实践中有效的将地方民族文化资源运用。
五、主要经验与成绩
我校的课题研究工作的发展是从无到有，从简单到逐渐深入，现在的状态整体日趋良好。因为课题负责人的水平有限，对所取得的经验与成绩无法做出全面、深刻的总结，只概括了以下几点：
1、领导的作用比较显明、重要。学校领导的重视是课题研究工作顺利开展的重要保证。
2、实验的方法要因时制宜、因地制宜。
课题组运用多种方式的理论学习、课例研究、案例研究、经验总结等重要研究方法，体现应用型课题研究的基本特点和规律；课题组积极参与各级研讨交流活动；拓宽研究、交流的区域空间。
3、课题研讨中注重师生的发展，做到有实效。
促进教师、学生与学校的共同和谐发展是课题研究的根本目的，这一理念得到较好的贯彻与落实。
在教师方面，通过深入参与课题研究，教科研的意识和能力明显增强，专业水平得到发展，教育观念得到更新和实践，交流合作能力、实施课程能力、课堂教学能力、总结经验的能力得到锻炼和提高。
在学生方面，通过参与多层面、多形式、多时机的课题实践活动，日积月累，学习兴趣得到激发，搜集处理信息能力、合作交流能力、自主学习能力得到明显提高，学习信心得到有效增强，也有效地丰富了课题研究的内容和成果。
在学校方面，通过课题研究的手段和方式，深化课程改革、提高教育质量的最有力抓手和重要举措。
六、存在问题：
1、教师参与课题研究主动性不够，基本上是任务型开展工作。
2、缺少专家引领，难以提炼有价值的研究成果。
3、由于我校没有多媒体教室，全体教师培训工作难以进行，已经开展的时效性不大，制约了课题活动有效开展。
4、教师的教育教学理论知识学习不够，知识面较窄，尤其是关于课题研究方面的理论极为欠缺和薄弱
5、对什么是课题研究认识不清，造成实验工作没有针对性。
6、课题范围太大，研究缺乏实效性。
7、课题研究的目标不够明确，分工不够细致，制度不够健全。
七、下一步工作打算。
1、进一步加强学习交流，有机会选派年轻骨干教师积极参加学习培训。
2、建立激励措施鼓励教师积极撰写课题论文。
汇报人：大屯小学赢来
一、前期工作总结
自从我组申报了课题以后，全组同志积极参与，分工协作，结合语文教学，结合我校课改实际做了大量工作，陈组长负责组织安排，罗长梅老师负责资料收集整理，课堂实录。熊小瑜老师资料上传，万婧、邓良峰老师分别做了教师、学生的调查问卷，何辉同志对课堂环节深入探讨。
新的教学改革，强调以学生的发展为根本，一切着眼于学生整体素质，变学生被动学习为主动学习，还给学生在学习中的主体地位，实现学生学习方式的根本转变。
我们认为这次选择的课题，符合语文教学改革的需要，符合我校教师语文教学的需要，有很强的针对性，实用性。我们在调查学生、老师的基础上，弄清了学情为我们提出问题，探究问题，解决问题提供了依据。通过同课异构的方式，进行对比分析，细化预习，检查，展示、检测环节。结合我校的“两部四段”教学模式的推广，取得了良好的效果。作为课题研究的重要组成部分，我们每位同志精心准备了一节教学设计、一篇教学心得。我们及时把所感、所悟形成论文。万婧同志的《浅谈高效课堂中的小组合作学习》、熊小瑜同志的《使用导学案好处多》等论文在我校课改活动日进行了交流，并被编辑成论文集。
二、存在问题和疑问。
1、协调好学生作业量的问题。各位教师按自己要求布置作业，习惯于让学生大量做练习，占用了大量时间。学生预习不能够充分开展。预习任务不具体，内容单一，大多停留在字词，看一遍课文上，在台阶式布置预习任务上，缺乏精巧设计，循序渐进，长时间下去，让学生感到乏味。
2、合作学习的形式化倾向。分组、合理分工、控制合作时间和次数、在有效调控好合作的过程，处理好“放”和“收”的关系、预设和生成关系。
3、探究目标偏移，不能为了探究学习，认为地将简单的知识复杂化，学生的探究偏离了教学目标。（2）探究设问空泛，探究问题单刀直入，直指探究内容，给学生明确的探究方向。（3）探究组织放任，教师不能在布置探究任务后，不在搭理学生，对学生探究过程，探究方法及如何引导学生克服困难指导不够。（4）探究步骤固化，用“按图索骥”式的探究，把指向性非常强的问题来“引导”学生，实际上完全是在越殂代疱，把学生思维禁锢在教师预设的通道里。
三、后期设想和打算。
“两步四段大循环”教学模式体现了自主学习、合作学习、探究学习的客观要求。我校根据学校实际和学生实情推出了“两步四段大循环”教学模式。学习过程是预习加上课两步。上课环节四段“检查——展示——点评——检测”。经过两年多的实践取得了一定成果，教师逐渐角色逐渐成为生活素材的提供者、规律的提炼者，纠偏的提醒着，正确价值导向的提议者。学生学得轻松了教师也真正获得
克音小学 陈海鸣
我们的“小学品德与生活.社会有效教学策略的研究”课题历经半年时间，取得了令人欣喜的成果，留下了一串坚实的足迹。下面，我们将课题的研究情况做具体汇报。
课题研究采取的措施：我们组织教师在形式多样的课堂教学活动中，研究提高学生德育素养的策略。改革课堂教学，提高课堂教学质量，始终是我们课题研究的轴心环节。
1、开展教研研讨，推进课堂教学策略研究
总结交流先进的课堂教学经验。以此提高整体的课题研究水平，教学策略在多层次的教师课堂教学活动中逐步生成。
2、开展各种教学研讨，推进课堂教学策略研究
实验教师以极大的热情投入到品德教研之中，教师在课堂研讨活动中，群策群力，利用集体的智慧，形成最佳的课堂教学效果，以此进一步推进课堂教学策略的研究。③ 抓准教学重点，深化课堂教学策略研究
我们着重在“学科课外活动”、“课堂教学模式”、“品社教学的策略优化”进行学科研究。课题研究的成效：
1．教师的教育观念明显改变
半年来的研究与实践，使品社教师对素质教育有了更深刻的认识，学科教学范围由单一的课堂向丰富多彩的生活转变；育人方式由封
闭向开放、主动活泼发展的方向转变质量观评价观向从单一的成绩向全面和谐的发展方向转变。师生共同构建了平等、和谐、民主、互动式的新型关系。2．课堂教学效率显著提高
教学中心由以教为主转变为以学为主，教师以学生为本；以开放生成为本；充分发挥学生的主观能动作用，唤起他们个主体意识，调动他们的学习积极性，并从学生的生理、心理特征和认识水平出发，精心选择教学方法，认真组织课堂教学。使品社教学过程成为师生情感共融、价值共享、共同创造、共同成长、共同探求新知、共享生命体验的完整的生活过程。值得思考的问题：
纳米材料是指三维空间中至少有一维是处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构建的材料,粒径尺寸在1～100nm范围内。纳米材料高度的弥散性和大量的界面等特殊结构决定了纳米材料具有一系列特异效应(如小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等),为改性树脂基耐烧蚀材料的研究提供了新的契机。纳米材料与耐烧蚀树脂的接触界面非常大,其间存在化学结合,可以消除纳米材料与聚合物基体之间热膨胀系数不匹配的问题,进而发挥纳米材料的优异特性及烧蚀性能;同时纳米材料的引入可以提高烧蚀材料的残炭率、缓解热收缩率,使复合材料的层间性能得到提高[2]。通过引入纳米材料,可以有效提高复合材料的综合性能,本文将针对近几年纳米材料改性耐烧蚀树脂的研究进行综述。
1 碳纳米管改性树脂复合材料
碳纳米管是一种新型的一维纳米材料,被认为是聚合物材料的完美终极一维增强材料。自1991年问世以来,其特异的性能引发了世界范围的研究热潮。从结构上看它是由一层或者多层石墨层片按照一定螺旋角卷曲而成的、直径为纳米量级的圆柱壳体。碳纳米管分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管,其拉伸强度是钢的100倍,而密度仅为钢的1/6～1/7。它还具有超高的韧性,理论估算其最大伸长率可达20%,是制备先进复合材料的理想增强体[3]。
最近,研究人员发现碳纳米管还是目前世界上最好的导热材料,碳纳米管依靠超声波传递热能,其传递速度可达104m/s。同时发现即使将碳纳米管捆在一起,热量也不会从一个碳纳米管传到另一个碳纳米管,这说明碳纳米管只能沿一维方向传递热能。碳纳米管这种优异的导热性能,将使其有望用于发动机和火箭等各种高温部件的防护材料[3]。提高材料的残炭率,最直接的方法是加入碳素材料,所以利用碳纳米管改性烧蚀材料可以提高烧蚀材料的综合性能。
Yeh等[4,5]采用热压成型法利用多壁碳纳米管(MWNTs)和碳纤维(CFs)分别合成了MWNTs/PF、CFs/PF和MWNTs/CFs/PF复合材料,并比较了3种材料的力学性能。研究发现,由于单一MWNTs增强材料的良好分散性以及与PF更大的结合界面,MWNTs/PF复合材料表现出最好的力学性能。当w(MWNTs)=2%时,MWNTs/PF复合材料的压缩强度均高于其它同等增强材料含量的复合材料,比纯PF提高了约20%;当w(MWNTs)=4%时,杨氏模量提高了64.8%;当w(MWNTs)分别为0.5%和2%时,MWNTs/PF复合材料的拉伸强度分别提高了14.7%和64.6%。材料拉伸断面的扫描电镜(SEM)显示MWNTs 均匀分散在 PF 基体中并且与PF桥接良好。
Kim等[6]采用化学气相沉积法制备了MWNTs改性碳纤维(CFs)/酚醛树脂纳米复合材料,研究了MWNTs的添加对复合材料热导率的影响。结果表明,在一定范围内,随着MWNTs添加量的增加,复合材料的热导率越好,但是MWNTs的含量过大时,其分散性变差。当w(MWNTs )=7.0%时复合材料的热导率最高,由250W/(m·K) 增至393 W/(m·K)。MWNTs的一维中空结构使其只能沿一维方向传递热能,进而赋予其优异的隔热性能。良好的导热性可让高温环境中PF基体中的热量通过CNTs沿一维方向传导出去或实现隔绝,从而使复合材料具有耐热和防护性能。Liu等[7]利用原位聚合法合成了MWNTs/硼酚醛树脂复合材料,研究了MWNTs对树脂的固化行为和热稳定性的影响。结果表明,当w(MWNTs)=1.0%时复合材料的热分解温度和残炭率分别提高了36.7℃和6.2%,这是因为MWNTs的富勒烯结构使其具有耐热性能,有效提高了复合材料的热稳定性。为了使MWNTs在树脂中得到良好分散,Huang等[8]将MWNTs经声波净化、混酸改性处理后,在超声分散器的辅助下与新型的酚醛树脂——苯并噁嗪(PBZ)合成了MWNTs/PBZ纳米复合材料,动态力学分析表明MWNTs/PBZ纳米复合材料的储能模量和玻璃化转变温度较纯PBZ得到了提高,当w(MWNTs)在2%以下时,其在PBZ基体中分散良好,并且随着添加量的增加复合材料的热膨胀系数明显下降,复合材料的综合性能得到改善。
利用碳纳米管改性烧蚀材料具有诱人的前景,同时也有关键的问题需要克服,如碳纳米管比表面积大、比较容易团聚、表面相对其它纳米纤维光滑;碳纳米管与树脂基体结合较弱,影响了复合材料的层间剪切强度,进而影响材料的烧蚀性能。相信未来随着碳纳米管表面改性技术与材料复合工艺的发展,碳纳米管改性烧蚀材料将会有更大的突破。
2 石墨烯改性树脂复合材料
2004年,Geim等利用微机械劈裂法首次成功制得单层石墨烯样品,在科学界激起了巨大的波澜。石墨烯(Graphene)是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料, 是构建其它维数碳质材料(富勒烯、碳纳米管和石墨)的基本单元,石墨烯的基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环, 是已知材料中最薄也是最坚硬的材料,同时也是目前最理想的二维纳米材料[9]。石墨烯由于其独特的结构,表现出优异的热稳定性能、力学性能、导电性能等特点,是制备先进复合材料的理想增强体[10]。但石墨烯具有较大的比表面积和极高的长径比,本身极易团聚, 因此将石墨烯加入到树脂中时必须对石墨烯进行有效分散。通过对石墨烯的氧化处理,可以使石墨层间含有大量羟基和羧基等活性官能团,进而赋予其优良的复合性能,既可与亲水性树脂基体直接复合,亦可通过有机改性实现与非亲水性树脂的纳米级复合。
王立娜等[11]通过化学分散法制备了大量氧化石墨烯(GOs),使其在水溶性酚醛树脂中得到良好分散,分散体系经真空脱水后,采用热压法制得GOs/水溶性酚醛树脂纳米复合材料。研究表明,GOs含量介于0.1%～4.0%(质量分数)范围内时,在基体中分散均匀,并与树脂基体有良好的界面相容性。当GOs添加量为0.5%时,随着温度的升高,复合材料的热失重与纯树脂相比出现滞后,并且800℃时的残炭率比纯树脂高9%。这是由于GOs在树脂基体中形成稳定的分散并具有良好的界面相容性,同时纳米级的GOs在树脂中形成弯曲的路径阻止了高温产生易挥发组分的释放,改善了复合材料的热稳定性和残炭率。Wang等[12]采用液相氧化法制备氧化石墨烯(GO), 利用Steglich酯化反应制备了GO/PF纳米复合材料。分析表明,GO实现了完全剥离,并与PF之间形成了较强的化学键合,GO的引入明显提高了PF的热稳定性。
为获得在二甲基亚砜溶剂中实现完全剥离的高浓度的氧化石墨烯,Wang等[13]采用溶剂交换法制备了氧化石墨烯(GO),利用溶剂法合成了GO改性聚[2,2′-(对氧基联苯)-5,5′-苯并咪唑](OPBI)复合材料。研究发现,石墨烯单片层被成功引入到OPBI中,当GO加入量仅为0.3%(质量分数)时,纳米复合材料的杨氏模量、拉伸强度和韧性比纯OPBI分别提高了17%、33%和88%;复合材料的热稳定性能也因GO的引入而得到显著提高,这种新型纳米材料可以用于航空航天、燃料电池等领域。
氧化石墨烯由于具有优良的性能,并且成本低廉、原料易得,经过改性和还原后可在聚合物基体中形成纳米级分散,在改善聚合物的热性能、力学性能及电学性能等方面具有很大的潜力。然而由于石墨烯片层间的范德华力作用,石墨烯片层会相互吸引而发生堆积,影响石墨烯在聚合物材料中的分散,从而为制备高含量的石墨烯复合材料增加了难度。但是近年来,由于高效率、低成本、大批量生产石墨烯新方法的问世以及新的表面处理方法的发现[14],使石墨烯改性烧蚀树脂具有光明的研究与应用前景。
3 蒙脱土改性树脂复合材料
蒙脱土(MMT)是一种具有天然纳米结构的无机层状硅酸盐材料,其基本结构单元是由一片铝氧八面体夹在两片硅氧四面体之间靠共用氧原子而形成的层状结构,这种片层空间可成为制备MMT/聚合物纳米复合材料的天然微反应器。聚合物能够在蒙脱土片层之间的纳米空间进行反应[15]。当用MMT对聚合物进行改性时,聚合物单体可以插入 MMT 片层之间,然后原位聚合,利用聚合时放出的大量热量,有效克服片层间的库仑力并使其剥离,从而使硅酸盐片层与聚合物基体以纳米尺度复合。为了制备性能最佳的纳米复合材料,需要对蒙脱土的片层进行表面处理,使MMT的内外表面由亲水性转化为疏水性以增强蒙脱土片层与树脂分子链之间的亲和性。所以,制备MMT/聚合物纳米复合材料的关键是找到MMT表面处理的有效方法。
田建团等[15,16]利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对MMT进行了有机化处理,使MMT由亲水性变成亲油性, 制备了具有良好相容性的MMT/酚醛树脂纳米复合材料。测试发现,复合材料的力学性能和烧蚀性能均有一定的提高和改善。他们进一步利用有机蒙脱土改性碳布/酚醛树脂复合材料,研究了改性后树脂的热解性能、力学性能和烧蚀性能。结果表明,MMT改性酚醛树脂分散体系的热稳定性较好,800℃时的质量保持率比纯酚醛树脂提高了4.8%。当w(MMT)=15%时,层间剪切强度由改性前的21.5MPa提高到28.6MPa,提高了33%;w(MMT)=3%时,其线烧蚀率由改性前的0.033mm/s降低为0.017mm/s,降低了48.5%。高温炭化后纳米复合材料的强度保持率远高于未改性复合材料,当炭化温度为700℃时,纳米复合材料的强度保持率为44.1%。
李成钢等[17]采用原位插层法分别制备了PF/蒙脱土(MMT)、PF/有机化蒙脱土(O-MMT)纳米复合材料,并比较了改性前后材料的稳定性和力学性能。结果表明,由于蒙脱土改性剂(CTAB)在高温下的热裂解而诱导PF分解,从而抵消了CTAB的改性作用,所以MMT/PF纳米复合材料表现出相对较好的综合性能。800℃时MMT/PF的质量保持率为62.28%,高于未改性PF的56.36%,改性效果明显。PF/MMT在300～500℃的力学性能要明显优于PF。700℃热处理后PF/MMT的电阻率为2.73 Ω·cm,远大于PF的0.55 Ω·cm,说明PF/MMT的耐热性得到了提高,700℃热处理后仍保留了一定的有机结构。
为了进一步研究蒙脱土的表面处理对复合材料耐热性的影响,Jiang等[18]分别利用十八烷基胺 (C18)、二甲基苄基十六烷基氯化铵(B2MH)、苄基三乙基氯化铵(B3E)、二甲基苄基苯基氯化铵 (B2MP)对MMT做了有机化处理,通过插层聚合法制备了4种PF/有机化蒙脱土纳米复合材料。热重分析发现含有经B2MH、B3E、B2MP改性蒙脱土的纳米复合材料的热分解温度远高于含C18改性蒙脱土的复合材料和纯酚醛树脂。经B2MP改性的蒙脱土与PF制成的复合材料具有最高的热分解温度,这是因为B2MP含有苄基和苯基团,类似于PF基体,经其改性的蒙脱土可在PF基体中达到均一分散,从而有效提高了PF基体与改性蒙脱土的相互作用,改善了复合材料的耐热性。
由此可见,蒙脱土表面处理方法不仅可以影响其在基体中的均匀分散,而且影响复合材料的烧蚀性能,寻找有效的蒙脱土表面处理方法将是制备高性能PF/蒙脱土复合材料的关键。
4 纳米二氧化硅改性树脂复合材料
纳米二氧化硅是一种极为重要的高科技纳米无机新材料。由于其是球状刚性纳米粒子,比表面积大、吸附能力强、尺寸小,在热阻、电阻、熔点等方面与常规材料相比显示出特殊功能。纳米二氧化硅与聚合物有较强的键合能力,可对聚合物基体的物化性质产生特殊作用。当将SiO2 引入PF时,由于杂原子Si与PF分子结构的结合而使PF的酚羟基的相对含量明显降低,并且 SiO2与 PF 中不饱和键相互作用,可形成稳定的体系,从而提高了PF的韧性、强度、耐热等性能。
钟磊等[19]利用偶联剂处理过的纳米二氧化硅粒子来改性热固性钼酚醛树脂,研究发现,纳米二氧化硅在基体中能够达到很好的分散。当w(SiO2)=3%时,该纳米复合材料的冲击强度达到最大值,较未添加纳米SiO2的强度值提高了16.3%,玻璃化转变温度提高了5℃。热重分析表明改性材料的热分解温度升高,耐热性能得到改善。由于纳米SiO2是不会热分解的无机物,可增加最后的残炭率,因而改性后树脂的残炭率高于未添加纳米二氧化硅的钼酚醛树脂。
Srikanth等[20]利用不同含量的纳米SiO2对碳布/酚醛树脂进行改性,研究了层间剪切强度、烧蚀性能、热传导系数等性能。发现随着纳米SiO2添加量的增加复合材料的烧蚀性能提高,当添加量为2%(质量分数)时,纳米复合材料的烧蚀率最低,由未添加纳米SiO2的0.22g/s降低到0.18g/s;层间剪切强度达到最大值,由原来的16MPa提高到22MPa;而此时的热传导率由未改性时的0.59W/(m·K)降低到0.40W/(m·K)。但当添加量过多(4%)时,由于纳米SiO2的团聚而影响复合材料质地结构的统一连续性,从而导致层间剪切强度下降,进而影响了复合材料的烧蚀性能。
Periadurai等[21]采用原位聚合法合成了纳米SiO2含量为5%(质量分数)的改性酚醛树脂纳米复合材料,研究了纳米复合材料的热分解和阻燃性能。结果表明,经纳米SiO2改性的纳米复合材料的热分解温度较纯的酚醛树脂提高了约70℃,氧指数值由基体树脂的38提高到43,说明该纳米复合材料具有优异的耐热和阻燃性能。
5 其它纳米材料改性树脂基耐烧蚀材料
除了上述几种纳米改性材料外,张世杰等[22]采用热压成型法用碳纳米粉对碳布/苯并噁嗪复合材料进行了改性研究。结果发现,当纳米碳粉含量为5%(质量分数)时,碳布/苯并噁嗪复合材料的层间剪切强度提高了26%,达到30.3MPa,氧-乙炔线烧蚀速率降低了23%,为0.0154mm/s。700℃处理后,改性后的复合材料还有着较高的强度保持率。陈桥[23]通过溶液法利用带有苯胺基的多面体硅氧烷(OAPS)改性苯并噁嗪树脂,有效提高了复合材料的耐热性。黄福伟等[24]以同样的方法制备了OAPS改性双马来酰亚胺复合材料,表征了树脂的耐热性能和介电性能。结果发现,随着OAPS含量的增加,800℃残重率呈上升趋势;w(OAPS)=5%的OAPS/BMI固化树脂的Tg达到429℃,复合材料的耐热性得到提高。钱春香等[25]利用纳米TiO2改性硼酚醛树脂,研究发现,纳米TiO2因与聚合物基体分子链发生物理和化学结合而使复合材料的耐热性提高,并明显提高了酚醛树脂在较高温度(450～700℃)下的热残留率。另外,添加纳米碳纤维和纳米金属粒子等纳米材料也可提高树脂基复合材料的烧蚀性能和耐热性能。
6 结语
流动中的求学道路
颜鸣皋的籍贯为浙江宁波慈城镇，却出生于河北省定兴北河店，要知道其中的缘故，还得从他的身世说起。颜鸣皋的爷爷因病壮年早逝，家中只有几亩薄田，奶奶为了生存，带着年幼的儿子（即颜鸣皋的父亲颜余庆）到大户人家帮佣当“梳头娘”，由于聪明能干，很得主人赏识，这家主人的太太将颜余庆认作养子。十五岁时，主人家在京汉铁路工作的大儿子回家探亲，临走将颜余庆带出学手艺，从此他走上了一条闯荡世界的道路。颜余庆先进了一家铁路上兴办的法文学校，除了学习法文，主要教授铁路方面的有关知识。他在家乡只断断续续念过两年私塾，文化底子薄，听课如同听天书，磕磕绊绊两年后总算毕了业，被分配到长辛店做报务员。实际工作中的颜余庆脑子灵、来得快，再加上老实肯干，职务不断升迁，列车长、火车站副站长、站长、车务段副段长、调度室主任……有了稳定的工作，便成了家。媳妇也是宁波人，只是工作岗位是流动的，一般两三年就换个地方，这样随着孩子的出生，他们的出生地是沿着铁路线流动，定兴、石家庄、许昌、驻马店、武汉……颜鸣皋就是1920年6月1 2日在父亲当定兴北河店站站长时出生的。
颜余庆对家务和生活操心不多，对孩子们的学习却格外上心。从小没上过学的滋味使他铭心刻骨，他养了六男六女，在家给孩子们确定的目标是，男孩子要读完高中，女孩子要读到初中，积攒的钱首先用于孩子念书。
颜鸣皋从小随父亲在铁路上过着流动的生活，生性好动，秉性执着倔强，对未知的事物充满探求的欲望。流动的生活在颜鸣皋6岁那年发生了改变，他被父母送回老家慈城，在治孝中镇小学念书。这是设在孔庙偏房的一所半私塾性质的学堂，宁波人对教育的尊崇，使颜鸣皋启蒙阶段就在心中扎下了根。1928年，父亲调到武汉列车段，为了能使孩子们受到更好的教育，他托人将颜鸣皋兄弟三人和妹妹们接到武汉念书。1931年，还没念完五年级的颜鸣皋，凭着聪明和苦读考取了武汉博文中学实验班，跨级升入中学，和大哥二哥成了校友。这是一所英国基督教创办的教会学校，管理很严，初一就上英语课，任课老师是英国牧师。初中快毕业时，父亲对颜鸣皋的期待是：考国立高中，而且是名校。
为了实现父愿，颜鸣皋大胆选择到北平去上高中。北平当时是全国的文化中心，有清华、北大那样的名校，教育的发达超过其他都市。家里经济虽说拮据，但望子成龙的迫切愿望战胜了犹豫，父母最终支持了孩子的选择。1934年春，颜鸣皋独自远行，到北平考取了汇文中学。然而，他在汇文中学只读了一个学年，就因为学费和生活花销太高，担心父母承受不了而转学到通州的潞河中学上学。这时的北平正处在抗战前夕，日寇的铁蹄在华北平原步步紧逼，国民政府步步退让，政府当局和日本人签署了卖国求和的《塘沽协定》和《何梅协定》，中国军队撤出，平静的课堂时时传来战争的枪炮和屠夫磨刀的霍霍声，震惊历史的“一二·九”运动，更使颜鸣皋难以独善其身，他为汹涌的学生游行队伍所鼓舞，又为最终学生运动的被镇压感到悲愤。经过痛苦的思考，最终决定返回武汉，重新进入母校博文中学，插班读高二。不久，“卢沟桥事变”爆发，“武汉会战”日益临近。
在这个特殊时期，学校提前放了假，颜鸣皋在家中为高考认真准备功课。他报名的第一志愿是中央大学机械系，同时报考了成都华西大学。考试结束不久，他便接到了华西大学农业化学系的录取通知。战争即将袭来，武汉已是凶多吉少，父母迫切希望孩子到大后方去读书。就这样，颜鸣皋踏上入川的旅途。
就在宜昌等候搭乘轮船的当儿，发生了戏剧性的一幕。在码头围满人群的一张中央大学发榜海报上，颜鸣皋看到了自己被中央大学工学院机械系录取的名字。中央大学此时因南京危机已举校西迁重庆，喜极而泣，于是颜鸣皋在长江的炮火硝烟中从水路到达重庆。
苦涩大学和深造转机
颜鸣皋到中央大学报到不久，武汉就沦陷了。他得不到家乡的音讯，又无法和家人取得联系，只能将来时父母给的钱算计着花，可几个月后，就花的净光。他完全断绝了经济来源，可以说是贫穷学生中的赤贫生。幸好中大的生活全部是公费，吃住不花钱，还发被褥和服装。但是宿舍是搭建的竹棚，四面透风，几十个人住在一起，透过顶棚的缝隙可以遥望星空：饭菜里没油水，总感觉吃不饱；有钱的学生可以花钱补充营养，而他们这些穷学生，只能靠每月学校发给的6元钱，扣除4元伙食费后仅剩的2元钱勉强维持。最难熬的是冬天，住在阴冷山涧中透风的宿舍，单薄的被褥常常冻得使人难以入睡。一天深夜，他正沉浸在书海中，被子被灯泡烤糊了，浓烟弥漫了宿舍。事情平息后，他只能用旧衬衫塞堵在被子的破洞上，披着坐到天明。学习生活中，躲避日寇飞机的轰炸是头等大事。有时一天要往防空洞中跑三四次。连学校的试验设备都在防空洞中，机械材料和金相学课也由老师带着到坑道里做。
1942年7月，颜鸣皋终于以优异的成绩在中大取得了工学学士学位。毕业后，他接受分配在重庆到中央工业实验所任助理工程师。1944年春，在武汉的未婚妻倪莹和他的三妹逃离敌占区到达湘西。得此消息后，他马上请假赶往湘西辰溪与倪莹汇合，并在这个小县城成了家。婚后在辰溪水泥厂谋职做材料技师。
不久，他得到同学来信，说国民政府根据美国向反法西斯国家提供援助的租借法案，已和美国达成支援中国航空工业的协议，准备公开招考公费留美实习生。尽管甜蜜的小家庭难以割舍，颜鸣皋却不愿过庸碌沉寂的日子，经过商量，他携妻子回到重庆中央工业试验所复习迎考。1945年3月，在这项百里选一的考试中他脱颖而出，终于取得了留洋深造的名额。这年4月，他告别新婚不久的妻子，沿着“驼峰航线”飞跃喜马拉雅山脉到达印度，在加尔各达港乘船穿越印度洋、地中海、大西洋，于当年6月到达美国。
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颜鸣皋到美国进修的是精密机械制造专业，他被分配到哈特福城的普惠航空发动机公司工具样板厂做实习工程师，从此与航空结上了缘。为了多学点知识和技术，他把全部精力倾注于实习劳动中，周末，还赶到耶鲁大学冶金系去听课。1946年春，听说实习生可以申请入校，他便报了该校物理冶金专业。转眼半年过去了，颜鸣皋在美实习一年期就要到了，而他的冶金专业课刚刚入门。没有公费支持学业就得半途而废，他心中不免有些焦虑。课业的系主任看他如此好学，提出为他写一封向驻美使馆申请留下来学习的信，得到了国民政府驻美使馆的认可，从此颜鸣皋在失去公助学费的情况下继续自己的深造道路，而一切费用通过向好友借钱解决。
1947年颜鸣皋通过在切斯铜合金加工厂打工，结合课堂理论课程所学，写出了第一篇论文《金属加工织构的研究》，发表后很快受到各国业界的重视和称赞。仅用一年，他就获得了物理；台金科学硕士学位。切斯铜合金加工厂研究部为此给颜鸣皋下达了正式聘书。由于条件有了改善，加快了研究步伐，颜鸣皋的科研有了新突破。他在铜织构研究中，创造性地把x射线掠射法用于织构测定，对微量杂质磷在固溶和化合物状态对再结晶织构的影响，提出了独到的见解，并运用于实践。他根据这些成果写出3篇论文，被誉为3篇具有博士水平的论文。1949年春，颜鸣皋作为在校生被破格选为美国“希格玛—塞”科学学会荣誉会员。当年7月，他以“铝单晶体的横断弯曲研究”为题，完成了自己的博士论文，获得耶鲁大学物理冶金学博士学位。
毕业后，颜鸣皋应邀到纽约大学工学院化工系与主任尼尔森一道做研究工作，并共同建立钛合金研究室。钛合金是一种世界刚刚起步的新型结构材料，发展前景广阔。在研究室组建过程中，他边教授金相学边和同事制造成一台可熔炼纽扣锭的小型真空非自耗电弧炉。他们还接到美国陆军部的委托，开展钛一碳、钛一氮平衡相图的研究，对钛合金的性能及工业化生产进行攻关。未用多长时间，颜鸣皋承担的钛合金平衡相图和加工织构的研究这两个课题就取得了革命性突破，填补了世界空白。他首次提出钛合金拉伸、压缩与轧制织构的晶格位向及其与性能关系的报告，完成了一系列论文和专著，为他在今后回到国内创建钛合金研究带来长远的影响。1950年初，继“希格玛—塞”荣誉会员后，他又被“兰普达—依普西隆”化工学会推选为荣誉会员。
颜鸣皋对事业的痴迷丝毫没有影响他对祖国的关注。随着我军三大战役的胜利，他对国内革命战争的发展趋势已经有了清晰地认识。他参加了与中共南方局有密切联系的“留美中国科学工作者协会”的活动，并且是匹兹堡第一次代表大会的组织者和活跃分子，参加编辑向留学生宣传国内形势的《留美通讯》。新中国成立，特别是抗美援朝战争爆发后，经慎重考虑，颜鸣皋决定返回祖国。回国前，他遭到美国联邦调查局的阻挠，以“非法留居”被关押，经校方和友人协助聘请律师起诉，于1951年2月胜诉后乘船回国。
国家为了在仿制飞机的基础上适时转向自行研制，首先考虑建立自己的航空研究机构。而搞航空研究最基础的是填补材料研究的空白。颜鸣皋回国后，其才学在一穷二白的工业基础上得到了逐渐施展，开始在华北大学工学院冶金系任教，1952年华北大学工学院更名为北京工业学院。1956年，党中央号召“向科学进军”，颜鸣皋奉召和我国科技精英一道参予编制国家12年科学技术发展规划，规划将他倡议的钛合金研究列为重中之重的72个项目之一。从此之后，颜鸣皋由教育单位被调到了刚刚创建的航空材料研究所，开始了与航空材料结伴一生的历程。
颜鸣皋走马上任，负责带领筹备组人员筹建钛合金专业和钛合金实验室。他只有36岁，而他手下的筹备组人员大多是刚刚走出校门20岁左右的大学生。在最初的筹建者中，有的甚至连钛合金这个名词都没听说过。颜鸣皋便从基础知识的“恶补”开始，分六个部分给大家做《钛及钛合金》的系列讲座。就在这群启蒙者中，有许多后来成为航空材料的栋梁之材。毕业于上海交通大学的曹春晓最后成长为中国科学院院士、航空材料专家。
由于北京航空材料研究所被列为苏联援建的156个项目之一，航空材料所的建设先后得到22位苏联专家的帮助指导。颜鸣皋在组织大家掌握基础知识的基础上，通过对外学习和培训培养钛合金材料研制和铸造研发的骨干和尖子。1957年10月，颜鸣皋光荣入党，成为一名中共预备党员。在他整天和同事们日夜攻关下，7.5千克真空自耗电极电弧炉试车成功并投入使用。
在苏联撕毁合同撤走专家后，我国航空科研战线开展“摸透米格—21”会战。自行设计研制新型歼击机，首先要攻克的是这种飞机上使用的钛合金材料。在与协作单位通力合作下，通过对轧制工艺、热处理制度、冲压成型工艺和焊接性能的深入研究，试制出宽800毫米、长3米的大规格TCl钛合金板材，用这种板材；中压成我国首批新型歼击机所使用的机罩前段、水平安定面和整流包等机件。
1961年，颜鸣皋被任命为金属物理及化学分析研究室主任。他设计制造出我国第一台钛合金铸造专用炉——铸造凝壳炉，不仅为开展铸造钛合金及其成形工艺创造了条件，还为以后设计制造50千克小批生产用钛合金铸造炉打下基础。1963年，他被提升为研究所总工程师，在国防部六院航空材料研究所被定衔为技术上校。在此期间，他与自己的搭档、副主任陈学印合著发表了《镍基合金的强化》的论文，在当时苏美发达国家镍基高温合金研究进入快速发展的同时，也开创了我国高温合金研究与应用的理论新成果。
正当颜鸣皋的科研成果不断获得丰收的时候，文化大革命开始了，他被打成“美国特务”、“苏修特务”。颜鸣皋的性格决定了他把磨难当成党的考验，总在自身找问题，从来没有怀疑过党和领袖发动这场运动的正确性。在严重的批斗逼供下，他在精神上承受了巨大的压力，患了处于精神分裂症边缘的“幻听症”，病情的反复发作，使他受到造反派的很多皮肉之苦，由于胃出血，饭量很小，骨瘦如材。在一次重体力劳动中，口吐鲜血栽倒在地……
航空材料疲劳与断裂理论研究获得成果
上世纪70年代初，正在服役的国产歼6飞机不断频发起落架裂纹，裂纹概率呈正态分布，峰值在飞行70～120个起降之间，对保障飞行训练、安全和战斗起飞构成了严重威胁。在不得已的情况下，武汉军区空军采用补焊方法来缓解备件不足问题。但这样做是否可靠，需要科学求证，他们为此找到北京航空材料研究所。材料所的上属部门三机部对这一课题非常重视，进行了科研立项，组织北航、西工大共同投入研究。在研究所的邀约下，处在病休中的颜鸣皋不计前嫌答应参与指导研究。这时的颜鸣皋已被宣布“解放”，虽说还列为“没有改造好的资产阶级知识分子”，但能边参加劳动边进行心爱的研究工作，这对他已是很满足了。颜鸣皋在政治和生活的某些方面是迟钝的，但科学眼光异常敏锐，视野非常开阔，就在台上批斗低头弯腰时，他已开始注意到断裂力学和新型检测技术在世界航空界的迅猛发展趋势了。
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这是他科研道路上的一个新的航标灯。当时，疲劳和断裂力学理论、参数测定的研究在我国处于初期，虽然讨论火热，可实际应用相对落后。在颜鸣皋指导下，对断口形貌进行了系统研究。他们利用扫描电镜，对α—N曲线从起始裂纹至临界裂纹，对裂纹起始、扩展、失稳扩展，至最终断裂的各个阶段特征，直接在断口上从低倍到高倍进行系统研究。利用高压透射电镜，进行断裂与钢的组织结构的研究。与中科院金属研究所共同商讨了通过金属内耗作用研究裂纹形成扩展的机理。通过反复试验，他们研究出了一套基层部队能够简便而快速准确的裂纹检测方法：为了对付内孔裂纹，他们研究出了内孔喷丸强化板带。通过试飞和损伤容限评估，补焊加强化的起落架寿命可达1200个起降，4次检查周期裂纹漏检概率为万分之几，安全概率极大增强，检查周期由50个起降改为200个起降。武汉空军还把报废在仓库中的200多副起落架重新做了修复使用，解决了飞行训练的燃眉之急。
1978年，颜鸣皋在“文革”结束后的新一届所领导班子中被任命为技术副所长、总工程师。甩掉包袱的他首先希望的是，在疲劳和断裂研究上有深入的开拓。他对不同晶系合金初期裂纹扩展出现的小平面位相，根据滑移方向和层错能的高低进行预测，获得重要研究成果。完成了疲劳裂纹萌生与初期扩展的力学行为与微观机制的研究，为我国新机种选材、服役机种故障分析和延寿做出重要贡献。应用断裂力学分析与错位模型，首次推导出预测疲劳裂纹扩展门槛值的理论计算方程，在世界疲劳界引起广泛关注。他还研究出不同超载形式和程序对飞机结构材料疲劳寿命的影响，根据断口变化特征采取变参数法对常用的威林伯格和马尔斯迟滞模型进行了修正，提高了对程序和随机加载寿命估算的精确度。他把自己的研究成果撰写出《金属疲劳断裂微观机制》一文，成为我国首次发表的有独立见解、系统阐明疲劳与断裂微观机制的经典代表作。他还为配合飞机设计部门进行损伤容限设计，对大量国产材料进行断裂数据与成活率测定，出版了多种手册与数据汇编：为飞机安全设计、合理选材提供了大量数据和理论依据，并建立了完整的试验装备，培养了一大批技术骨干，使北京航空材料研究所在材料疲劳与断裂应用研究方面处于国内领先，国际享有盛誉的地位。
架设桥梁与甘为人梯
随着改革开放力度加大，颜鸣皋参加国内外学术交流活动日益增多。早在1987年，就由他主持召开了第五届国际材料力学行为会议，并当选为理事会主席，后连续参加主持5届。1999年又被该会议推选为名誉主席，被当年的国际疲劳大会授予“终身荣誉会员”。
1991年11月，颜鸣皋当选为中国科学院学部委员（后改为院士）。然而在荣誉面前他十分淡定，把育人却视作自己后半生的神圣使命。他认为航空材料科技队伍的建设和稳定，要特别注意培养和造就一批新世纪技术骨干与创新性学术带头人。国家恢复学位制后，他就被国务院聘为第一、第二届学位委员会；台金评议组成员。北京航空材料所首批获得国务院学位委员会授权的航空科研系统第一个也是当时唯一一个博士学位授予权和多专业硕士学位授予权单位。他关心所里的研究生招生与培养、导师队伍建设，倾毕生所学亲自培养了15名硕士、23名博士、10余名博士后，目前这些学生有的已在科研和管理工作上崭露头角，并且出手不凡，成为本专业的技术骨干、学科带头人，其中半数以上担任了院领导、研究室主任、总工程师、教授、大学系主任等以上领导职务，一批优秀的跨世纪高层次人才正在崛起。颜鸣皋不仅创造了科研的辉煌，也为航空材料科研的发展打下了扎实的人才基础。
颜鸣皋的人生已跨过了90岁高峰，严重的骨质疏松病有时迫使他不得不住院治疗。然而这个当年我国航空材料研究的开山者浑身依然洋溢着骨气、豪气与朝气，他的病床旁堆放着资料与书籍，科研工作还是他挥之不去的依恋。他对来访者说：“‘航空报国，强军富民’是我们肩负的光荣历史使命。党和国家领导人多次给予我们极大的关怀和鼓励，也寄予我们极大的期望。我们航空材料基础研究，是国家航空事业腾飞的基础，我要为此尽点微薄之力。
