第一篇：一款PM10智能監(jiān)測(cè)儀的研發(fā)與應(yīng)用

一款PM10智能監(jiān)測(cè)儀的研發(fā)與應(yīng)用

張楠

為防治大氣污染，保護(hù)和改善生活環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，保障人體健康，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)于2016年1月頒布實(shí)施了經(jīng)過第二次修訂的《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》，這部被稱為“史上最嚴(yán)”的大氣污染防治法。不僅在法條數(shù)量上幾近翻一倍，內(nèi)容上也基本對(duì)所有現(xiàn)行法條作出修改，其中第二十九條要求：環(huán)境保護(hù)主管部門及其委托的環(huán)境監(jiān)察機(jī)構(gòu)和其他負(fù)有大氣環(huán)境保護(hù)監(jiān)督管理職責(zé)的部門，有權(quán)通過現(xiàn)場(chǎng)檢查監(jiān)測(cè)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)、遙感監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)紅外攝像等方式，對(duì)排放大氣污染物的企業(yè)事業(yè)單位和其他生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者進(jìn)行監(jiān)督檢查。

黨的十八大報(bào)告首次專章論述生態(tài)文明，首次提出推進(jìn)綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展和建設(shè)美麗中國(guó)。報(bào)告指出：建設(shè)生態(tài)文明，是關(guān)系人民福祉、關(guān)乎民族未來的長(zhǎng)遠(yuǎn)大計(jì)。面對(duì)資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)退化的嚴(yán)峻形勢(shì)，必須樹立尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然的生態(tài)文明理念，把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位，融入經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會(huì)建設(shè)各方面和全過程，努力建設(shè)美麗中國(guó)，實(shí)現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展。

隨著在建工程項(xiàng)目越來越多，工地分布范圍越來越廣，傳統(tǒng)人力巡查存在檢查結(jié)果主要靠估測(cè)，難以量化和分析，導(dǎo)致相應(yīng)處罰科學(xué)依據(jù)不充分等缺點(diǎn)，通過建立揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，就可對(duì)建筑工地?fù)P塵排放狀況進(jìn)行全天24小時(shí)的實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)控，系統(tǒng)對(duì)回傳數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理、對(duì)超過預(yù)定排放值的建設(shè)工地進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，及時(shí)自動(dòng)發(fā)送短信告知工地負(fù)責(zé)人做相應(yīng)整治工作。

一、項(xiàng)目背景

PM10嚴(yán)重污染環(huán)境，危害人體健康，對(duì)其監(jiān)測(cè)和治理已經(jīng)刻不容緩。PM10來自污染源的直接排放，比如煙囪與車輛。另一些則是由環(huán)境空氣中硫的氧化物、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)化合物及其它化合物互相作用形成的細(xì)小顆粒物，它們的化學(xué)和物理組成依地點(diǎn)、氣候、一年中的季節(jié)不同而變化很大。PM10通常來自在未鋪瀝青、水泥的路面上行使的機(jī)動(dòng)車、材料的破碎碾磨處理過程以及被風(fēng)揚(yáng)起的塵土。

越細(xì)小的顆粒物對(duì)人體危害越大，粒徑超過10微米的顆粒物可被鼻毛阻留，也可通過咳嗽排出人體，而粒徑小于10微米的可吸入顆粒物可隨人的呼吸沉積到肺部，甚至可以進(jìn)入肺泡、血液。

PM10的前身為飄塵，指能在大氣中長(zhǎng)期漂浮的物質(zhì)。由于它能在大氣中長(zhǎng)期漂浮，易將污染物帶到很遠(yuǎn)的地方，導(dǎo)致污染范圍擴(kuò)大，在大氣中還可為化學(xué)反應(yīng)提供反應(yīng)床。由于PM10的粒徑相對(duì)較大，因此PM10是沉降的，近地面的濃度最高，隨著高度增加，濃度會(huì)減輕。

PM10能被人直接吸入呼吸道，但部分可通過痰液等排出體外，另外也會(huì)被鼻腔內(nèi)部的絨毛阻擋，對(duì)人體健康危害相對(duì)較小。不過PM10對(duì)于能見度和溫度的影響非常明顯。

光的散射是能見度降低的最主要因素。PM10通過光的散射，降低物體與背景之間的對(duì)比度，從而降低能見度。另一方面，PM10對(duì)光的吸收效應(yīng)也是能見度降低的原因。例如，煤煙的總消光系數(shù)是透明顆粒的3倍，少量的煤煙顆粒就可以導(dǎo)致光強(qiáng)降低很多。由于PM10的存在直接阻擋太陽光抵達(dá)地球表面，使可見光的光學(xué)厚度增大，抵達(dá)地面的太陽能通量劇烈下降，從而使地面溫度降低，高空溫度升高。有數(shù)據(jù)表明，當(dāng)PM10濃度達(dá)到600微克每立方米時(shí)，到達(dá)地面的紫外線減少42.7%，當(dāng)達(dá)到1000毫克每立方米時(shí)，到達(dá)地面的紫外線減少60%。

二、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

南陽中衡智能科技有限公司自主研發(fā)的、于2016年10月1日成功面市的最新產(chǎn)品——中衡公司的PM10智能監(jiān)測(cè)儀。

中衡公司的PM10智能監(jiān)測(cè)儀，是一套可以全天候揚(yáng)塵智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行不同環(huán)境功能區(qū)、揚(yáng)塵重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，且具有完善功能的監(jiān)測(cè)設(shè)備。在無人看管的情況下自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并通過GPRS/CDMA移動(dòng)公網(wǎng)、專線網(wǎng)絡(luò)（中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通）傳輸數(shù)據(jù)。主要用于城市功能區(qū)監(jiān)測(cè)、工業(yè)企業(yè)廠界監(jiān)測(cè)、施工場(chǎng)界監(jiān)測(cè)。

中衡公司的PM10檢測(cè)儀可以檢測(cè)空氣質(zhì)量的六項(xiàng)指標(biāo)：PM10，PM2.5，溫度，濕度，風(fēng)速，風(fēng)向。具有快速、靈敏、穩(wěn)定性好、體積小、重量輕、無噪音、操作簡(jiǎn)便、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。適用于公共場(chǎng)所空氣中可吸入顆粒（PM10）濃度的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。

三、系統(tǒng)組成與功能

（一）系統(tǒng)組成

“揚(yáng)塵污染自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)”由傳感器、數(shù)據(jù)處理采集器、電源管理、信息傳輸與監(jiān)控管理平臺(tái)共四部分組成。系統(tǒng)集成了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過光散射在線監(jiān)測(cè)儀、小型氣象參數(shù)采集設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸?shù)仍O(shè)備，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程、自動(dòng)監(jiān)控顆粒物濃度；數(shù)據(jù)通過采用GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸，可以在智能移動(dòng)平臺(tái)、桌面PC機(jī)等多終端訪問；監(jiān)控平臺(tái)還具有高濃度報(bào)警功能，與除塵噴霧裝置進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。可對(duì)建筑工地進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（二）功能特點(diǎn)

監(jiān)測(cè)終端系統(tǒng)系統(tǒng)集成了總懸浮顆粒物、PM10、PM2.5、溫度、濕度、風(fēng)向和風(fēng)速等多個(gè)環(huán)境參數(shù)，24小時(shí)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)，全天候提供工地的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，超過報(bào)警值時(shí)還能自動(dòng)啟動(dòng)監(jiān)控設(shè)備，具有多參數(shù)、實(shí)時(shí)性、智能化等特性。主要功能特點(diǎn)：

1.系統(tǒng)集成專用： 內(nèi)置工控行業(yè)成熟穩(wěn)定的嵌入式控制技術(shù)，專業(yè)配套系統(tǒng)集成商成套系統(tǒng)；

2.系統(tǒng)配套接入： 獨(dú)有的自動(dòng)化控制，數(shù)據(jù)采集優(yōu)化算法； 3.全天候全自動(dòng)： 24小時(shí)365天全時(shí)工作，故障提示報(bào)警功能； 4.通信方式可選： 工業(yè)級(jí)RS485通信，可選GPRS/CDMA/3G、Internet網(wǎng)支持；氣象參數(shù)擴(kuò)展：溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象信號(hào)的接入，可進(jìn)一步擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)環(huán)境全面監(jiān)控；

5.全鋁合金外殼： 全鋁合金外殼封裝，堅(jiān)固、防塵、防銹、防潮，適合各種惡劣工業(yè)環(huán)境，防護(hù)等級(jí)為IP65；

6.實(shí)時(shí)方便的無線傳輸方式，在移動(dòng)公網(wǎng)覆蓋的區(qū)域內(nèi)都可以工作；

7.可靠的硬件系統(tǒng)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作；

8.高配置嵌入式系統(tǒng)；采用了ARM控制器搭載實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和看門狗電路，保證系統(tǒng)采集速度和精度；

四、工程應(yīng)用

通過揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以節(jié)約大量人力物力，及時(shí)有效地獲取建筑工地?fù)P塵排放狀況，為現(xiàn)場(chǎng)處理和行政執(zhí)法提供定量的數(shù)據(jù)支持。

建設(shè)工地內(nèi)安裝在線監(jiān)控系統(tǒng)后，將對(duì)工地進(jìn)行連續(xù)不間斷監(jiān)測(cè)，主要監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目為可吸入顆粒物，并配套噪聲監(jiān)控系統(tǒng)、氣象系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和通信系統(tǒng)等，與各級(jí)環(huán)保局污染源監(jiān)控中心無縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

在線揚(yáng)塵噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要用于建筑揚(yáng)塵、沙石場(chǎng)、堆煤場(chǎng)、桔桿焚燒等無組織煙塵污染源排放及居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、道路交通、施工區(qū)域等的環(huán)境空氣質(zhì)量的在線實(shí)時(shí)的自動(dòng)監(jiān)控，所得數(shù)據(jù)均能通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)及時(shí)傳遞到數(shù)據(jù)平臺(tái)便于管控。

目前，為有效遏制建設(shè)工程施工和城市道路揚(yáng)塵污染突出問題, 加強(qiáng)對(duì)揚(yáng)塵治理的綜合管控,提高治理的科學(xué)化和技術(shù)化水平，全國(guó)各省市已經(jīng)行動(dòng)起來，陸續(xù)建立揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

例如：河南省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳建立全省工程施工及城市道路揚(yáng)塵防治綜合監(jiān)控平臺(tái),并要求各地監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)與全省監(jiān)控平臺(tái)的互聯(lián)互通。為加強(qiáng)信息融合減少重復(fù)建設(shè),實(shí)現(xiàn)全省信息的互通互聯(lián),使監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)揮更大的社會(huì)效益。省級(jí)平臺(tái)將于2016年9月底前全面建設(shè)完成,各省轄市及直管縣(市)平臺(tái)應(yīng)在此前建成并完成與省級(jí)平臺(tái)的聯(lián)調(diào)、對(duì)接,各縣平臺(tái)應(yīng)在年底前完成與省轄市級(jí)平臺(tái)的數(shù)據(jù)共享,實(shí)現(xiàn)全省工程施工及城市道路揚(yáng)塵防治監(jiān)控平臺(tái)的互聯(lián)互通。

上海市、福州市已經(jīng)開展了揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)工作：《福州市人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)福州市環(huán)境空氣質(zhì)量行動(dòng)計(jì)劃2016年度實(shí)施方案的通知》（榕政辦[2016]74號(hào)）要求，現(xiàn)決定在本市符合要求的房建工地開展揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)工作?！渡虾Ｊ腥嗣裾“l(fā)關(guān)于加快推進(jìn)本市環(huán)境污染第三方治理工作指導(dǎo)意見的通知》）的有關(guān)要求，現(xiàn)決定在本市符合要求的建筑工地開展噪聲揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)工作。

（作者簡(jiǎn)介：張楠，工程師，南陽中衡智能科技有限公司研發(fā)總監(jiān)，聯(lián)系電話***）

第二篇：復(fù)合材料的最新應(yīng)用與研發(fā)動(dòng)態(tài)2011

復(fù)合材料的最新應(yīng)用與研發(fā)動(dòng)態(tài)

時(shí)間:2011-11-6

點(diǎn)擊率:178 編者按：中國(guó)工程院院士杜善義關(guān)于“復(fù)合材料的最新應(yīng)用與研發(fā)動(dòng)態(tài)”的報(bào)告，不僅全面介紹了復(fù)合材料研究和應(yīng)用的最新動(dòng)態(tài)，而且從國(guó)家未來發(fā)展的視角提出了推進(jìn)復(fù)合材料研發(fā)、制備與應(yīng)用的建議，是一篇難得的美文。感謝杜院士提供文本在《力學(xué)園地》發(fā)表，以饗讀者。杜善義院士的簡(jiǎn)介附于文后。

杜善義院士

復(fù)合材料的最新應(yīng)用與研發(fā)

動(dòng)態(tài)

哈爾濱工業(yè)大學(xué) 杜善義 引言

材料作為工業(yè)基礎(chǔ)，是工業(yè)革命的推動(dòng)力，而具有優(yōu)異性能與功能的新材料本身就是一種高新技術(shù)，是現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)技術(shù)。新材料是國(guó)家新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。作為現(xiàn)代工業(yè)和裝備的共性關(guān)鍵技術(shù)，決定著一個(gè)國(guó)家的裝備發(fā)展水平，可以說：“一代材料、一代裝備、一代產(chǎn)業(yè)”。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，新材料的發(fā)展日益向著結(jié)構(gòu)功能一體化、功能材料智能化、材料與器件集成化、制備與使用的綠色化、材料全壽命的低成本化、材料的復(fù)合化方向發(fā)展，特別是材料的復(fù)合化已經(jīng)成為21世紀(jì)新材料技術(shù)發(fā)展最為重要的方向之一。

復(fù)合材料是由兩種或兩種以上材料復(fù)合而成的，組分材料間具有明顯界面，能夠充分發(fā)揮組分材料的各自優(yōu)勢(shì)，并能獲得各組分材料所不具備的性能。它是二十世紀(jì)最重要的人工材料之一，成為繼金屬、陶瓷、高分子材料之后的第四類材料。從“二戰(zhàn)”玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)用開始，到目前以碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料為代表的各種先進(jìn)復(fù)合材料，由于其優(yōu)越性能和可設(shè)計(jì)性等突出優(yōu)點(diǎn)，備受關(guān)注。復(fù)合材料的發(fā)展大都以國(guó)防、航空航天需求為牽引，通過材料研發(fā)與應(yīng)用水平的提高，不斷的更新?lián)Q代，現(xiàn)已被推廣到航空航天、船艦、交通、能源、建筑、橋梁以及休閑等領(lǐng)域。

復(fù)合材料的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)三個(gè)方面：(1)提高結(jié)構(gòu)效率：復(fù)合材料具有高比強(qiáng)、高比模等突出優(yōu)點(diǎn)，它的應(yīng)用可顯著減輕裝備結(jié)構(gòu)重量，從而增加有效載荷，節(jié)約能量消耗或提高效率；(2)結(jié)構(gòu)/功能一體化：可實(shí)現(xiàn)特殊功能，提高抗極端環(huán)境能力，進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)的安全性和功能性；(3)智能化：可提高材料對(duì)服役環(huán)境的感知和適應(yīng)能力，并產(chǎn)生革命性的效果。圖1給出了軍用運(yùn)輸機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)中復(fù)合材料用量的變化情況，事實(shí)證明，目前先進(jìn)復(fù)合材料的應(yīng)用水平和用量成為衡量新一代裝備先進(jìn)性的重要標(biāo)志。

圖1． 復(fù)合材料在軍機(jī)民機(jī)中用量的變化情況

1.復(fù)合材料的應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢(shì)

從材料的發(fā)展歷史可以看出，近幾十年來復(fù)合材料受重視程度一直呈上升趨勢(shì)，特別是21世紀(jì)以來尤為明顯，復(fù)合材料得到了國(guó)內(nèi)外的充分重視。2003年美國(guó)國(guó)防部委托國(guó)家科學(xué)院調(diào)研的“面向21世紀(jì)國(guó)防需求的材料研究”報(bào)告中指出：“到2020年，只有復(fù)合材料才有潛力獲得20-25%的性能提升”，得到國(guó)際上廣泛認(rèn)同。胡錦濤主席在2010年院士大會(huì)的講話中指出：“大力發(fā)展新材料和先進(jìn)制造科學(xué)技術(shù)，??積極發(fā)展先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料和復(fù)合材料、功能材料等”。2011年3月，在“十二五規(guī)劃”綱要中，“科技創(chuàng)新能力建設(shè)重點(diǎn)”的“技術(shù)創(chuàng)新工程”中重點(diǎn)提到了“碳纖維復(fù)合材料”。從應(yīng)用態(tài)勢(shì)看，有下述四個(gè)方面的顯著特征。

1.1作用越來越大

先進(jìn)復(fù)合材料在新型或現(xiàn)代裝備中的戰(zhàn)略作用越來越大，顯著提升了裝備性能和效能，在某些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位的作用呈現(xiàn)“不可替代”的趨勢(shì)。

2010年4月、2011年3月X-37B的兩次發(fā)射引起巨大轟動(dòng)和廣泛關(guān)注，有可能在“太空軍事化”上產(chǎn)生革命性影響，其中先進(jìn)復(fù)合材料功不可沒。在X-37B中使用了韌化單片纖維增強(qiáng)抗氧化復(fù)合材料(TURFOC)作為新型高溫?zé)岱雷o(hù)系統(tǒng)，其最高溫度不低于1700℃，并且首次應(yīng)用C/SiC復(fù)合材料作為熱結(jié)構(gòu)，使用碳纖維/雙馬來酰亞胺復(fù)合材料作為主結(jié)構(gòu)。大幅提升了飛行器的氣動(dòng)性能、機(jī)動(dòng)能力、有效載荷能力、可重復(fù)使用性能和結(jié)構(gòu)可靠性。

圖2． X-37中所用的耐高溫TURFOC和碳纖維/雙馬復(fù)合材料主結(jié)構(gòu)

2010年4月美國(guó)首次發(fā)射了HTV-2，在實(shí)現(xiàn)“全球快速到達(dá)”FALCON 新型戰(zhàn)略威懾和戰(zhàn)術(shù)打擊武器裝備的發(fā)展中邁出了最為重要的一步，HTV-2對(duì)熱防護(hù)要求極其苛刻，其中C/C復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的工程化應(yīng)用是其重要的物質(zhì)保障。在該飛行器中使用了1650℃的C/C復(fù)合材料、2000 ℃以上超高溫復(fù)合材料、多層高效隔熱復(fù)合材料技術(shù)和大面積復(fù)合材料熱防護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)。是目前世界上最大、最復(fù)雜的C/C復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，也是整體承力熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的首次工程化應(yīng)用，大幅度提升了美國(guó)國(guó)防和工業(yè)界C/C研制及生產(chǎn)水平。

2011年，航天飛機(jī)將全部退役，“Orion”飛船將成為美國(guó)載人航天的重要手段，該飛船的熱防護(hù)和主結(jié)構(gòu)復(fù)合材料技術(shù)取得了關(guān)鍵的技術(shù)突破，大幅度提高了載人飛船的可靠性和有效載荷能力。在“Orion”飛船擁有目前世界上最大的復(fù)合材料熱防護(hù)結(jié)構(gòu)；其主承力結(jié)構(gòu)采用新型樹脂基復(fù)合材料，大大減輕了結(jié)構(gòu)重量，令隔熱層更薄，結(jié)構(gòu)效率更高。其有效載荷能搭乘6名飛行員，返回艙可重復(fù)使用10次，其返回艙結(jié)構(gòu)尺寸直徑達(dá)5米，成本降到1000萬美元。

無人機(jī)在情報(bào)、監(jiān)視、偵察等信息化作戰(zhàn)中發(fā)揮越來越重要的作用，縱觀無人機(jī)的發(fā)展，從全球鷹到全球觀察者，再到西風(fēng)和禿鷹，超輕超大復(fù)合材料結(jié)構(gòu)技術(shù)是提高其持續(xù)能力、生存能力、可靠性和有效載荷能力革命性躍升的關(guān)鍵。

圖3． 幾種無人機(jī)復(fù)合材料用量和續(xù)航能力比較

上述幾個(gè)無人機(jī)大量使用復(fù)合材料，提高了覆蓋范圍和生存能力；大展弦比機(jī)翼不斷增大，增長(zhǎng)了駐留時(shí)間；全復(fù)合材料無人機(jī)是主流發(fā)展方向；超大和超輕結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是其發(fā)展趨勢(shì)。

1.2范圍越來越廣

先進(jìn)復(fù)合材料在裝備中的應(yīng)用范圍越來越廣，不僅在航空航天領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大，逐步拓展到陸地、海洋、信息等各個(gè)領(lǐng)域。

近年來，耐高溫陶瓷基復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)一些熱端部件的應(yīng)用取得進(jìn)展，如F-35 發(fā)動(dòng)機(jī)(F136)的第三級(jí)渦輪導(dǎo)向葉片，耐溫可達(dá)1200℃，但是重量比傳統(tǒng)材料部件明顯減輕(大約只有鎳合金的1/3和鈦合金的1/2)，這是陶瓷基復(fù)合材料在噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件的首次工程化應(yīng)用。

樹脂基復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的較低溫區(qū)應(yīng)用效果明顯，大幅減重和降低成本，如發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片和風(fēng)扇機(jī)匣等位置，比如GE公司的F404發(fā)動(dòng)機(jī)外涵機(jī)匣重量和成本均降30%，普惠公司的PW4084和PW4168發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片重量和成本均降30%以上。

現(xiàn)代信息化海戰(zhàn)對(duì)船艦的高隱身、高機(jī)動(dòng)和長(zhǎng)壽命提出更高要求，復(fù)合材料船艦結(jié)構(gòu)技術(shù)將為提升裝備生存能力和壽命期可承受成本作出重要貢獻(xiàn)。美國(guó)加利福尼亞大學(xué)教授Robert Asaro說: “同一個(gè)多世紀(jì)以前在船舶結(jié)構(gòu)中用鋼鐵代替木材一樣，這也將是一場(chǎng)技術(shù)革命”。比如美國(guó)朱姆沃爾特(Zumwalt)驅(qū)逐艦艦體和艙室使用碳纖維夾層復(fù)合材料，大幅提高了其隱身性能；美國(guó)新概念海軍艦艇M80主要結(jié)構(gòu)采用了碳纖維復(fù)合材料，時(shí)速可達(dá)92 km/h，再如世界最先進(jìn)的全復(fù)合材料隱身戰(zhàn)斗艦艇——瑞典的“維斯比”。復(fù)合材料的應(yīng)用在抗腐蝕、輕量化、隱身和降低成本等方面效果明顯。

復(fù)合材料的應(yīng)用在陸基裝備中同樣取得大量應(yīng)用，包括戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)、發(fā)射平臺(tái)、坦克裝甲以及橋梁等技術(shù)領(lǐng)域。比如戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的彈體、發(fā)射筒就大量采用了復(fù)合材料。在21世紀(jì)，復(fù)合裝甲已經(jīng)成為主戰(zhàn)坦克的主要標(biāo)志，如陶瓷-金屬復(fù)合材料、編織復(fù)合材料等。美國(guó)正在研究輕型復(fù)合材料便攜橋，20-40米，可承受100噸重量，在快速保障，提高生存能力、機(jī)動(dòng)能力、作戰(zhàn)能力等方面發(fā)揮了重要作用。

透波和隱身技術(shù)是電子信息戰(zhàn)的重要技術(shù)領(lǐng)域。隱身材料的發(fā)展和應(yīng)用已成為決定隱身技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素，既能隱身又能承載的多功能復(fù)合材料是一個(gè)重點(diǎn)研究領(lǐng)域。美國(guó)的空對(duì)地stanf-off遠(yuǎn)射導(dǎo)彈(JASSM)開始應(yīng)用，它主要配備給B-52，它的隱身功能的彈身難于被敵發(fā)現(xiàn)。JASSM由美國(guó)洛馬公司開發(fā)，進(jìn)行了纖維創(chuàng)新應(yīng)用、復(fù)合材料彈體由編織復(fù)合材料構(gòu)成，利用RTM工藝制備。美國(guó)B-2隱身轟炸機(jī)和F/A-22隱身多用途戰(zhàn)斗機(jī)均在不同部位大量使用了結(jié)構(gòu)型吸波材料，隱身復(fù)合材料成為先進(jìn)隱身飛機(jī)、艦船、導(dǎo)彈及其它隱身武器的首選技術(shù)之一，大幅提高了生存能力和精確打擊能力。

1.3用量越來越大

先進(jìn)復(fù)合材料在裝備中從非承力、次承力結(jié)構(gòu)向主承力結(jié)構(gòu)和全復(fù)合材料結(jié)構(gòu)方向發(fā)展迅速，其用量越來越大，得益于TANGO ACT CAI等計(jì)劃，與原材料和復(fù)合材料制備工業(yè)界的關(guān)系也愈發(fā)密切

圖4給出了幾種戰(zhàn)斗機(jī)的復(fù)合材料用量對(duì)比圖，從F16到F22，從F35再到B-2，復(fù)合材料用量越來越大，F(xiàn)-35主要用在了機(jī)翼、機(jī)身、垂尾、平尾、進(jìn)氣道等位置，而B-2采用翼身融合，廣泛應(yīng)用了層壓板、蜂窩夾層結(jié)構(gòu)、混雜，用量達(dá)到了50%。

圖4． 幾種戰(zhàn)斗機(jī)復(fù)合材料用量對(duì)比

歐洲A400M軍用運(yùn)輸機(jī)在制造過程中廣泛使用了復(fù)合材料(英國(guó)GKN宇航公司負(fù)責(zé)為A400M制造復(fù)雜的炭合成翼梁)，其有效載荷大大超過現(xiàn)有的美制C－160和C－130大型運(yùn)輸機(jī)。該機(jī)擁有高懸浮起落裝置，可以在短距離內(nèi)完成起飛和降落；在執(zhí)行空投和戰(zhàn)術(shù)飛行過程中，該機(jī)擁有很好的低速運(yùn)行穩(wěn)定性；該機(jī)還具備遠(yuǎn)距離高速巡航的能力，可以執(zhí)行長(zhǎng)距離機(jī)動(dòng)運(yùn)輸任務(wù)。歐洲A400M運(yùn)輸機(jī)可以進(jìn)行空中加油，完成長(zhǎng)距續(xù)航；同時(shí)在兩小時(shí)內(nèi)，該機(jī)可改裝作為空中加油機(jī)使用。其復(fù)合材料用量達(dá)35-40%，其碳纖維復(fù)合材料機(jī)翼占翼結(jié)構(gòu)重量的85%，減重20-25%，開創(chuàng)了大型復(fù)合材料運(yùn)輸機(jī)機(jī)翼的先例

美國(guó)空軍實(shí)驗(yàn)室和洛馬公司的先進(jìn)復(fù)合材料運(yùn)輸機(jī)(ACCA，現(xiàn)稱X-55A)計(jì)劃，主要驗(yàn)證快速設(shè)計(jì)與低成本制造大型結(jié)構(gòu)件的可行性。ACCA(X-55)減少零部件(從3000到300)和緊固件(從40000到4000)，機(jī)身全長(zhǎng)19.8米全為碳纖維蒙皮和夾層結(jié)構(gòu)，采用非熱壓罐成型(2010年1月完成了全尺寸的技術(shù)驗(yàn)證機(jī))。

1.4需求越來越強(qiáng)烈

隨著裝備向小型化、高性能化、高可靠性發(fā)展，其服役環(huán)境越來越惡劣、要求越來越苛刻，許多新技術(shù)和創(chuàng)新思想受限于材料技術(shù),軍用復(fù)合材料成為大幅度提高性能、拓展服役條件最為重要的技術(shù)途徑，需求越來越強(qiáng)烈。

美國(guó)的SHARP、德國(guó)的SHEFEX、意大利的USV等一系列計(jì)劃都將UHTCC(陶瓷基復(fù)合材料)作為重點(diǎn)發(fā)展材料，未來滑翔式機(jī)動(dòng)戰(zhàn)略彈頭、天對(duì)地精確打擊再入飛行器以及演示驗(yàn)證飛行器上都有巨大應(yīng)用潛力。2000℃以上長(zhǎng)時(shí)間非燒蝕的特性要求，使得在全世界范圍內(nèi)開始重視發(fā)展UHTCC。

長(zhǎng)時(shí)間超高溫結(jié)構(gòu)完整性要求是高超聲速飛行器關(guān)鍵部位熱防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先必須解決的技術(shù)瓶頸問題，陶瓷基復(fù)合材料體系是最有望成為解決此問題的有效技術(shù)途徑。美國(guó)軍方認(rèn)為超高溫陶瓷技術(shù)的突破，給飛行器設(shè)計(jì)帶來的革命性的變化，目前UHTC材料作為銳型前緣不影響氣動(dòng)性能的使用溫度可達(dá)到2830℃，可重復(fù)使用溫度超過2300 ℃。

圖5． 超高溫區(qū)材料的發(fā)展趨勢(shì)

美國(guó)DARPA的“綜合傳感器即是結(jié)構(gòu)”(ISIS：Integrated Sensor is Structure，ISIS)是高分辨率持久信息、監(jiān)視和偵查能力的創(chuàng)新概念，是一個(gè)續(xù)航性能極高的戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視平臺(tái)，目前來看其艇身材料需求與現(xiàn)狀相差較大，大型輕質(zhì)和多功能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)是其關(guān)鍵技術(shù)瓶頸之一。

2.復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)

復(fù)合材料的原材料、制造和工藝設(shè)計(jì)與新型復(fù)合材料得到了足夠的重視和發(fā)展。

隨著復(fù)合材料在新一代裝備中應(yīng)用需求不斷增加，主導(dǎo)復(fù)合材料性能的增強(qiáng)體向高性能、低成本方向跨越性發(fā)展。以最具有代表性的增強(qiáng)體碳纖維為例來看，未來幾年碳纖維市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng)，2010年，碳纖維在工業(yè)領(lǐng)域的需求占到50%，宇航領(lǐng)域占25%，其它領(lǐng)域占25%。而且繼T800、T1000之后，Zylon、HS、M65J、M5等PAN基高強(qiáng)、高模碳纖維以及無機(jī)(陶瓷)、有機(jī)(PBO、芳綸等)纖維也得到了充分的重視和發(fā)展。不僅如此，研究也表明纖維缺陷尺度和石墨片層的有序度是決定纖維性能的兩大要素，提高小絲束性能，研發(fā)性價(jià)比更高的大絲束碳纖維是今后的一個(gè)發(fā)展方向。而基體材料則強(qiáng)調(diào)強(qiáng)韌性、功能性和工藝性的協(xié)調(diào)發(fā)展方向。

圖6． 碳纖維的需求趨勢(shì)

隨著裝備需求的不斷擴(kuò)大，對(duì)于樹脂基復(fù)合材料提出了更多、更高的發(fā)展需求，一些雙馬(BMI)和聚酰亞胺(PI)類樹脂韌性、耐溫性不斷提高，工藝和成本不斷降低。B-2轟炸機(jī)尾部使用了新型耐高溫聚酰亞胺樹脂AFR-PE-4，提高耐溫能力和抗聲振能力，降低維修成本和時(shí)間。

復(fù)合材料制造工藝非常重要，占復(fù)合材料成本比例很大，且對(duì)其性能影響很大。自動(dòng)化、新工藝以及無損檢測(cè)技術(shù)是先進(jìn)復(fù)合材料制備的重點(diǎn)發(fā)展方向，以自動(dòng)鋪帶技術(shù)(ATL)和自動(dòng)鋪絲技術(shù)(AFP)為代表的自動(dòng)化制造裝備在大型主承力結(jié)歐洲A400M飛機(jī)就采用了以鋪帶技術(shù)為主的自動(dòng)鋪放技術(shù)。

圖7． A400M 大型軍用運(yùn)輸機(jī)翼梁

以非熱壓釜工藝和液體成型為代表的低成本工藝技術(shù)也發(fā)揮越來越重要的作用，并有望成為降低復(fù)合材料成本的關(guān)鍵技術(shù)。利用新工藝使裝備的零件數(shù)減少一個(gè)數(shù)量級(jí)，更易制造復(fù)雜構(gòu)型結(jié)構(gòu)。比如美國(guó)陸軍CH-47運(yùn)輸直升機(jī)，利用新工藝后，其發(fā)動(dòng)機(jī)吊架結(jié)構(gòu)元件總數(shù)從277減少到72，這些元件使用的緊固件也從2526減少到845。僅上甲板的元件數(shù)就從100個(gè)下降到5個(gè)。

復(fù)合材料的設(shè)計(jì)水平在一定意義上決定其應(yīng)用水平，應(yīng)充分發(fā)揮復(fù)合材料的優(yōu)越性能，科學(xué)設(shè)計(jì)，減輕重量，提高可靠性，降低成本，不能簡(jiǎn)單用“好材料”，而是要“用好”材料。

復(fù)合材料作為一種新材料，隨著材料科學(xué)、技術(shù)和應(yīng)用水平的不斷提高，新型復(fù)合材料，如納米復(fù)合材料，智能復(fù)合材料以及仿生復(fù)合材料不斷出現(xiàn)，這也是其技術(shù)發(fā)展的一大趨勢(shì)。

3.我國(guó)未來發(fā)展的幾點(diǎn)思考

對(duì)于我國(guó)而言，復(fù)合材料的用量和水平將是制約我國(guó)攻防對(duì)抗體系的綜合能力的主導(dǎo)因素之一，鑒于我們目前的發(fā)展現(xiàn)狀，應(yīng)考慮在以下幾個(gè)進(jìn)行加強(qiáng)和深化。

(1)、高性能增強(qiáng)體的研發(fā)，特別是高性能碳纖維的研發(fā)非常重要，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)T300級(jí)碳纖維性能穩(wěn)定性和工程化研究和開發(fā)；加強(qiáng)T800、T1000級(jí)等中高端國(guó)產(chǎn)碳纖維的預(yù)先研究，重要裝備的發(fā)展應(yīng)立足于國(guó)產(chǎn)碳纖維。

(2)、從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來看，應(yīng)在國(guó)家層面上繼續(xù)推動(dòng)新裝備、新工藝發(fā)展的重大研究計(jì)劃，提高我國(guó)復(fù)合材料的制備能力。國(guó)外復(fù)合材料在F-

22、F-35和B-2等裝備上的成功應(yīng)用，主要依賴于其先進(jìn)的復(fù)合材料工藝和生產(chǎn)裝備；雖然Boeing、AirBus都在中國(guó)建廠合作生產(chǎn)部件，但裝備和工藝方面的核心技術(shù)仍受其控制，軍用方面的技術(shù)更是進(jìn)行了嚴(yán)格的技術(shù)封鎖。

(3)、進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)計(jì)、分析、檢測(cè)和評(píng)價(jià)技術(shù)研究，提高復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)成熟度；準(zhǔn)確把握我國(guó)復(fù)合材料技術(shù)現(xiàn)狀和趨勢(shì)，“用好”材料，而不簡(jiǎn)單是用“好材料”。設(shè)計(jì)理念上從全壽命周期考慮性能和成本問題，發(fā)揮一體化設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)；不能把壓力完全轉(zhuǎn)加給材料，需要認(rèn)清材料，敢用材料，善用材料。

(4)、重視和加強(qiáng)新型復(fù)合材料與技術(shù)的研發(fā)進(jìn)程，推動(dòng)概念驗(yàn)證-技術(shù)突破-驗(yàn)證轉(zhuǎn)化，與國(guó)外同步發(fā)展的有潛力的新興技術(shù)不能輸在起跑線上。進(jìn)一步加大基礎(chǔ)研究支持范圍和力度，包括一些有潛力但暫時(shí)還不能產(chǎn)生明顯軍事效益的技術(shù)；建立“概念驗(yàn)證-技術(shù)突破-驗(yàn)證轉(zhuǎn)化”的良好機(jī)制和加速發(fā)展策略!

杜善義院士簡(jiǎn)介：

杜善義(1938—)，遼寧省大連人。哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，力學(xué)和復(fù)合材料學(xué)家，中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)，1964年畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，1999年當(dāng)選中國(guó)工程院院士，全國(guó)人大代表(第十屆、第十一屆)。

現(xiàn)主要兼任：總裝備部科技委兼職委員，國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局科技委委員，國(guó)家安全重大基礎(chǔ)研究計(jì)劃專家顧問組成員，國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃專家咨詢組成員，中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司專家咨詢組成員，國(guó)家自然基金委重大研究計(jì)劃指導(dǎo)專家組組長(zhǎng)等職。

解決了熱防護(hù)材料與結(jié)構(gòu)中的若干關(guān)鍵理論與技術(shù)問題，突破了材料超高溫力學(xué)性能測(cè)試技術(shù)，提出“非燒蝕”防熱材料概念；將細(xì)觀力學(xué)推廣到先進(jìn)復(fù)合材料力學(xué)分析中，提出了“設(shè)計(jì)/分析/評(píng)價(jià)”一體化研究方法；發(fā)展了隨機(jī)夾雜理論，在壓電、鐵電與功能梯度材料等的多場(chǎng)耦合分析和力學(xué)性能預(yù)報(bào)方面做出貢獻(xiàn)；開展了智能復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究，為推動(dòng)其在航空航天和基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域的應(yīng)用做了大量開拓性工作；重視和善于人才培養(yǎng)與團(tuán)隊(duì)建設(shè)，20余人次獲國(guó)家級(jí)人才獎(jiǎng)勵(lì)，團(tuán)隊(duì)獲國(guó)家自然基金委創(chuàng)新群體、國(guó)防科技和教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)資助；在國(guó)家多項(xiàng)重大工程與研究計(jì)劃中擔(dān)任專家，在論證和實(shí)施中發(fā)揮重要作用。獲國(guó)家科技進(jìn)步二等和三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)、國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)一等獎(jiǎng)5項(xiàng)，并獲光華科技基金一等獎(jiǎng)、航天獎(jiǎng)和何梁何利科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。發(fā)表論文200余篇，撰寫了《復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)》、《智能材料系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)》等著作10部，已培養(yǎng)了71名博士。

第三篇：PM與UG優(yōu)缺點(diǎn)

PM與UG優(yōu)缺點(diǎn)

據(jù)本人至操機(jī)到接觸powermill 2010和NX 7.5這兩個(gè)軟件以來，在加工模塊對(duì)兩款軟件做一個(gè)對(duì)比，總結(jié)自己的一些心得和體會(huì)，由以下幾點(diǎn)做一個(gè)明顯的對(duì)比：

1.刀具路徑優(yōu)化程度：

PM:最短的加工刀路路徑，加工時(shí)間短，效率高。

UG：刀路有規(guī)律，下刀點(diǎn)集中，但刀具路徑長(zhǎng)，加工時(shí)間長(zhǎng)，模仁越大，則越明顯。2.安全程度：

PM:連接方式為“直”時(shí)，后處理時(shí)是以G01剪切的F值輸出，即和進(jìn)退刀的速度一致。

UG：選“直接”移刀，則以G00快速移動(dòng)指令輸出，易撞刀，為了使移刀為G01指令輸出，UG選擇“前一平面”為連接方式，同時(shí)必須設(shè)置“移刀”的F值，一般為5000—9000mm/min.3.碰撞檢查，確定最短刀長(zhǎng)： PM：快速檢測(cè)是否過切和碰撞

A.可自由設(shè)置刀柄間隙和夾持間隙 B.準(zhǔn)確輸出安全段和不安全段 C.可自動(dòng)調(diào)整刀具的長(zhǎng)度

UG：刀軌—報(bào)告最短刀長(zhǎng)，通常這個(gè)數(shù)不準(zhǔn)確，一般不用，根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)判斷，同使用“分析”菜單中的“幾何屬性”大致分析，確定刀長(zhǎng)。4.刀具路徑的修改: PM：A.毛坯，邊界，平面（X,Y.Z）和多邊形自由的修剪，且不需要重新計(jì)算刀路。

B.進(jìn)退刀，連接移刀方式，安全高度，開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)都可在刀路生成之后進(jìn)行修改。

C.可以單獨(dú)的修改某一條刀路的進(jìn)退刀方式，連接方式等。D.通過重排，改變方向和改變順序，由單獨(dú)的順銑或逆銑改為混合銑，提高效率，可以對(duì)某一部分刀路進(jìn)行修改。

UG：重新修改，則需重新設(shè)置層和選定的加工區(qū)域，切削參數(shù)和非切削移動(dòng)，重新計(jì)算。5.邊界控制：

PM:殘留邊界的準(zhǔn)確計(jì)算，則不用偏置殘留加工的方式清角，直接等高，且計(jì)算速度快。

UG：清角一般不用3D和基于層的方式，選參考刀具和重疊距離，沒有關(guān)聯(lián)性，但計(jì)算速度慢，且有比較多的碎刀。6.二次或多次開粗：

PM:第一次“過濾”,第二次參考刀具路徑，第三次殘留模型+殘留邊界，PM開粗絕對(duì)安全，當(dāng)然看你如何設(shè)置了?。?/p>

UG：最小斜面長(zhǎng)度控制+參考刀具+重疊距離，一般參考刀具刀大1-2mm左右，但有時(shí)要更大，特別是飛刀，否則

oooO↘┏━┓↙Oooo(踩)→┃你┃←(死)(→┃√┃←)/ _)↗┗━┛↖(_/ 7.等高刀路的區(qū)別：

PM:A.殘留邊界的確定，用等高開粗和中光，小廠趕時(shí)間，省掉開粗工序，直接中光，余量0.1—0.15，之后直接光刀。

B.額外毛坯的合理設(shè)定，有些地方走層，有些走深度，大大提高加工效率，改變其他CAM軟件只能選其一的走法。

C.走螺旋時(shí)，封閉區(qū)域可一直螺旋下刀，不會(huì)出現(xiàn)切削量突然增大的情況，且不提刀。

D.三軸可倒扣加工，UG軟件有倒扣的地方不會(huì)計(jì)算加工刀路，除非3軸以上的加工策略.UG:等高連接方式：A.開放區(qū)域：混合—傳遞方式（提刀多）和直接

對(duì)部件進(jìn)刀（踩刀過渡，易損刀）

B.封閉區(qū)域：順銑—沿部件斜進(jìn)刀和沿部件交叉斜進(jìn)刀，都會(huì)出現(xiàn)切削量突然增大的情況，損刀。

8.平行+等高光曲面：

PM：A.交叉等高，通過設(shè)定角度分界值和重疊距離，淺灘和陡峭的地方可用一個(gè)刀路走，改變傳統(tǒng)的走法，分兩個(gè)刀路走。

B.因有分界角的控制，會(huì)有明顯的接刀痕。

C.交叉等高會(huì)先走陡峭的地方，之后走淺灘，不會(huì)出現(xiàn)撞刀桿的，12度以下的陡峭區(qū)域因中光余量0.1—0.15mm和R刀有效切削范圍，若先切削淺灘區(qū)域，會(huì)有撞刀桿的情況出現(xiàn)。

UG:淺灘—曲面輪廓 陡峭—等高

9.A.單就CAM方面講，POERMILL 2010在刀路策略選擇的多樣性、簡(jiǎn)便性以及刀路的優(yōu)化程度，優(yōu)先選用這款軟件編程。

B.單就模具設(shè)計(jì)和拆銅公方面講，加工模塊所用的輔助體，輔助面，輔助線等，因PM沒有繪圖能力，則必須將UG和PM這兩款頂級(jí)的軟件結(jié)合使用，各取所長(zhǎng)，相互彌補(bǔ)，提高效率！

以上幾點(diǎn)即為我個(gè)人的一些見解，如有不妥或不足之處，希望大家能夠踴躍的提出意見和建議，相互交流和學(xué)習(xí)!

制作人：王林春

2013.10.28

第四篇：化學(xué)自制教具的研發(fā)與應(yīng)用

化學(xué)自制教具的研發(fā)與應(yīng)用

化學(xué)新課程中的實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)課程中的實(shí)驗(yàn)相比，在內(nèi)容的選擇、設(shè)計(jì)和呈現(xiàn)方式上，都發(fā)生了很大的變化，表現(xiàn)出了生活化、趣味化、探究化的新特點(diǎn)，這給化學(xué)教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究提出了更高的要求。然而在現(xiàn)今中學(xué)理科實(shí)驗(yàn)配備中，能適應(yīng)新課程實(shí)驗(yàn)改革的教學(xué)用具并不多。因此，貫徹執(zhí)行與新課程相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，鉆研教材教法、研制實(shí)用教具成為一種教學(xué)需要。

一、化學(xué)自制教具的涵義及其在教學(xué)中的作用

1、自制教具的涵義

教具是指在教學(xué)過程中使用的具有教學(xué)特點(diǎn)、體現(xiàn)教育思想、教育目標(biāo)和教學(xué)方法的實(shí)物、模型等輔助課堂教學(xué)的直觀教學(xué)用具。自制教具，顧名思義，則是指利用身邊的廢舊材料、易得物品，采用簡(jiǎn)單可行的方法，自己設(shè)計(jì)、制作的教具。它是教師在把握了深入理解教材，充分了解學(xué)生，精心設(shè)計(jì)教學(xué)過程這三者聯(lián)系后的產(chǎn)物，是滿足教學(xué)需要的工具，是教學(xué)效果的有效支撐和補(bǔ)充。這里需要指出的是化學(xué)自制教具的范圍非常寬泛，它可以是傳統(tǒng)的粉筆、黑板擦等，也可以是先進(jìn)的傳感器等電教設(shè)備。

2、自制教具在教學(xué)中的作用

（1）自制教具，展示了教師的教學(xué)獨(dú)創(chuàng)性

自制教具是教師根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)對(duì)課堂教學(xué)行為進(jìn)行創(chuàng)新的一項(xiàng)活動(dòng)。它針對(duì)教學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)和急需解決的問題而設(shè)計(jì)制作，融教師的教法和學(xué)生的學(xué)法于一體。這種設(shè)計(jì)制作改變了以往平鋪直敘的課堂教學(xué)模式，極大地補(bǔ)充了教材資源、優(yōu)化了教學(xué)結(jié)構(gòu)，教師教得輕松而愉快，學(xué)生學(xué)得扎實(shí)而透徹。這都充分地展示出了教師的教學(xué)獨(dú)創(chuàng)性。

（2）自制教具，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性

新課程標(biāo)準(zhǔn)特別關(guān)注學(xué)生的興趣與好奇心。特別關(guān)注學(xué)生的求知欲望。而自制教具貼近生活，有較強(qiáng)的針對(duì)性與趣味性，用它來呈現(xiàn)科學(xué)現(xiàn)象，探索科學(xué)規(guī)律，學(xué)生感到親切，感到好奇，感到興奮。因此在教學(xué)中，利用自制教具適時(shí)適度地進(jìn)行演示，有意識(shí)的創(chuàng)設(shè)出好奇情景，可以最大限度地激發(fā)學(xué)生的求知欲望，從而提高他們的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。其作用是一般的現(xiàn)成教具所無法比擬的。

（3）自制教具，提升了化學(xué)教與學(xué)的廣度和深度 對(duì)同一教材的同一內(nèi)容，不同的教師可能在教學(xué)中有不同的處理。而即使是同一教師教同一內(nèi)容，面對(duì)的教學(xué)對(duì)象不同，需要采取的教法也可能不同。因此，在研究不同教學(xué)方法的同時(shí)，就伴隨著研制適應(yīng)教學(xué)要求的不同的教具。而不同教具的研制成功，也就帶來了不同教法的成熟。進(jìn)而言之，新教具的成功和新教法的成熟，又提升了化學(xué)教與學(xué)的廣度和深度。

二、基于需要的化學(xué)自制教具研發(fā)源泉

1、研發(fā)源于學(xué)生觀察的需要

演示實(shí)驗(yàn)最主要的教學(xué)任務(wù)是將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的變化展現(xiàn)在學(xué)生的眼前，并引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考，從而解決問題，這是一種最有效、最直觀的教學(xué)手段。然而在目前以45～50人為主的班級(jí)組織中，教師在講臺(tái)上演示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并不能讓班級(jí)所有的學(xué)生都能清晰的觀察到，尤其是座位較后的學(xué)生?；谶@種需要，就應(yīng)自制教具，以放大實(shí)驗(yàn)情景。

教具1：多功能實(shí)驗(yàn)儀器籃

【制作背景】

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀器籃功能單一，只用來盛放上課演示實(shí)驗(yàn)用的儀器藥品等（如圖1a），對(duì)于一些不能拿在手中邊做邊講的演示實(shí)驗(yàn)，如反應(yīng)非常劇烈的實(shí)驗(yàn)或成套的物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)，其只能放在講臺(tái)上演示，這就局限了學(xué)生的觀察視野（如圖1b，坐在第二排的同學(xué)就已經(jīng)看不清講臺(tái)上的演示實(shí)驗(yàn)了）。因此想到我們每次實(shí)驗(yàn)必帶的實(shí)驗(yàn)提籃，可在（如圖1a）基礎(chǔ)上進(jìn)行改造（如圖1c），以充分挖掘它的另一功能——增大演示實(shí)驗(yàn)的可視性。

圖1a

圖1b

圖1c

圖1d 【使用方法】

如圖1d，拿出實(shí)驗(yàn)用品后，將其倒置在講臺(tái)上，便可在上面進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，即使最后排的學(xué)生，也能清晰地觀察到實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。【教具特點(diǎn)】

本教具在不增加其它輔助用具的前提下，充分開發(fā)出了演示實(shí)驗(yàn)提籃的雙重功能，既可盛放演示實(shí)驗(yàn)所需用品，又可增大演示實(shí)驗(yàn)的可見度和直觀性。

2、研發(fā)源于教學(xué)設(shè)計(jì)的需要

設(shè)計(jì)并使用自制教具是為了輔助教學(xué)。教師在對(duì)教材中的工業(yè)流程圖、化學(xué)發(fā)展的歷史等進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，若能適應(yīng)教學(xué)需要自制出教材中所沒有的形象教具，則將有助于學(xué)生的觀察、理解和記憶，并為他們盡快地掌握知識(shí)而創(chuàng)造條件。

教具2：硫酸的制備流程示教板

【制作材料】

大瓶空飲料瓶（2.5 L）3個(gè)、軟塑料管、泡沫塑料 【制作方法】

利用3個(gè)大瓶空飲料瓶（如圖2a），依次制作好硫酸制備流程中的三個(gè)重要裝置模型：沸騰爐、接觸室、吸收塔（如圖2b）。

圖2a

圖2b 【教具特點(diǎn)】

本自制教具的使用，給了學(xué)生感性的、形象而具體的知識(shí)，增強(qiáng)了教學(xué)效果。同樣，利用此想法，還可制作出工業(yè)制備硝酸的流程示教板、煉鐵高爐模型等。

3、研發(fā)源于學(xué)生理解的需要

在化學(xué)教學(xué)中，常有這樣的教學(xué)需求：宏觀知識(shí)縮微描述，微觀知識(shí)放大描述，抽象概念形象描述。但每遇此類教學(xué)需要，卻常感無現(xiàn)成教具之苦。教師教得困難，學(xué)生學(xué)得吃力。而自制教具具有很強(qiáng)的針對(duì)性和靈活性，它應(yīng)教學(xué)中遇到的學(xué)生知識(shí)理解上的難點(diǎn)而設(shè)計(jì)。如在講解鹽的雙水解原理時(shí)，教材無現(xiàn)成實(shí)驗(yàn)輔助說明，學(xué)生理解起來有如空中樓閣。而自制的簡(jiǎn)易泡沫滅火器，有效地減輕了學(xué)生學(xué)習(xí)該抽象原理時(shí)的困難，并為他們盡快地掌握概念和規(guī)律創(chuàng)造了條件。

教具3：自制泡沫滅火器

【制作材料】

礦泉水瓶（550 mL）1瓶、棒棒冰1個(gè) 【制作方法】

（1）去除棒棒冰內(nèi)部的棒冰，配制飽和的Al2(SO4)3溶液（如圖3a）。（2）在空礦泉水瓶的上部用針扎幾個(gè)小孔，并在瓶中加入適量小蘇打固體；在棒棒冰里面加滿飽和的Al2(SO4)3溶液（加少許洗滌劑），并將其置于裝有小蘇打固體的空礦泉水瓶中，擰緊瓶蓋，正放于桌上（如圖3b）。

（3）用手指堵牢第（2）步制好的礦泉水瓶上的小孔，并將礦泉水瓶倒置（使Al2(SO4)3與NaHCO3接觸），上下振蕩幾次，對(duì)準(zhǔn)酒精燈火焰，松開堵小孔的手指（如圖3c），反應(yīng)產(chǎn)生大量的白色泡沫，并很快將火焰撲滅（如圖3d）。

圖3a

圖3b

圖3c

圖3d 【教具特點(diǎn)】

通過該教具的使用，加深了學(xué)生對(duì)Al3+與HCO3-水解相互促進(jìn)而產(chǎn)生Al(OH)3和CO2的理解，同時(shí)還增強(qiáng)了課堂教學(xué)的趣味性。

4、研發(fā)源于示錯(cuò)教學(xué)的需要

在進(jìn)行課堂演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師通常的做法是將正確的實(shí)驗(yàn)操作示范給學(xué)生，但學(xué)生在進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)時(shí)，操作卻往往規(guī)范不起來。究其原因是學(xué)生不知道操作不規(guī)范到底會(huì)有怎么樣的后果。因而，教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作示范教學(xué)的同時(shí)，也要適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用一些示錯(cuò)教學(xué)法。

教具4：濃硫酸稀釋操作示錯(cuò)教學(xué)儀

【制作材料】

具支試管（25 mm×200 mm）、單孔橡皮塞、直角玻璃導(dǎo)管、乳膠管、醫(yī)用注射器、小氣球、雙面膠 【制作方法】

（1）在具支試管的支管口系一小氣球，在直角玻璃導(dǎo)管的上端用雙面膠粘一張pH試紙，將吸有少量水的注射器通過乳膠管與直角玻璃導(dǎo)管連接起來（如圖4a）。小心地往試管中緩緩注入約為試管容積1/4的濃硫酸，然后，立即將單孔橡皮塞塞到試管口上，并旋緊。

圖4a

圖4b

（2）輕推注射器的活塞，并將水緩緩注入到濃硫酸中。濃硫酸遇水釋放出大量的熱，氣球快速鼓起，同時(shí)注入濃硫酸的水立即沸騰，夾帶著酸液向四周飛濺，粘在導(dǎo)管上的pH試紙遇到濺起的酸液而出現(xiàn)很多紅色的斑點(diǎn)（如圖4b）?！窘叹咛攸c(diǎn)】

學(xué)生通過氣球膨脹，直觀地體會(huì)到濃硫酸溶于水放出大量熱的事實(shí)，同時(shí)pH試紙上的紅色斑點(diǎn)直觀地顯示了酸液濺起的高度，從而使學(xué)生清晰地認(rèn)識(shí)到“把水加入到濃硫酸中進(jìn)行稀釋是一種錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)操作，它極易釀成安全事故”。通過這種示錯(cuò)性教具的使用，學(xué)生知道了規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作的重要性。

5、研發(fā)源于實(shí)驗(yàn)方法的需要

在實(shí)際的教學(xué)過程中，教具為教學(xué)效果的提升起到了極大的幫助。然而隨著新材料和新方法的出現(xiàn)，原有的教具不再適應(yīng)教學(xué)的需要，這時(shí)就需在原有教具的基礎(chǔ)上，或調(diào)整、或改造、或更新、或創(chuàng)制新的教具。

教具5：吊針式吸氣裝置

【制作材料】

大瓶空飲料瓶（2.5 L）1個(gè)、乳膠管、具支試管（25 mm×200 mm）、玻璃導(dǎo)管、橡膠塞（單孔、雙孔各1個(gè)）、止水夾 【制作方法】

（1）在飲料瓶的瓶蓋上打兩個(gè)孔，將帶有導(dǎo)管的雙孔橡皮塞的導(dǎo)管從瓶塞上穿過，在飲料瓶中裝滿水，擰緊瓶蓋，將飲料瓶倒立在鐵架臺(tái)的鐵圈上，另一空瓶放在其下面用于待接水，此時(shí)，上瓶中的水不能流下（如圖5a）。

圖5a

圖5b

（2）緩緩打開止水夾，上瓶中的水受重力作用將流下進(jìn)入到下面空瓶中，上瓶?jī)?nèi)形成負(fù)壓，將反應(yīng)產(chǎn)生的氣體吸入具支試管中并形成連續(xù)的氣泡（如圖5b）。吸氣的速率可由止水夾閉合的大小來控制。【教具特點(diǎn)】

原有教具的最大缺點(diǎn)是產(chǎn)生的氣體不能很快地被試劑所吸收，而此教具通過負(fù)壓 原理將氣體很快地匯集起來，并通入到具支試管內(nèi)的試劑中，從而使得實(shí)驗(yàn)效果更加的明顯。此外，該教具還可用作檢驗(yàn)可燃物（如木炭、甲烷等）在空氣中燃燒后是否有CO2生成，以及火柴頭中是否含有硫元素等。

6、研發(fā)源于分組實(shí)驗(yàn)的需要

隨著課程改革的逐步深入，學(xué)生化學(xué)分組實(shí)驗(yàn)越來越多。對(duì)于有一定規(guī)模的學(xué)校來說，往往一次實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的液體藥品只夠幾個(gè)班級(jí)使用，后續(xù)班級(jí)的實(shí)驗(yàn)要能順利進(jìn)行，就必需及時(shí)、快速地添加液體藥品，但像H2SO4、NaOH溶液等液體藥品是盛放于細(xì)口試劑瓶中，而實(shí)驗(yàn)時(shí)常用的細(xì)口試劑瓶的規(guī)格有60 mL、125 mL、250 mL，它們的瓶口直徑均約為2 cm，瓶口太小。因此如果直接向細(xì)口試劑瓶中添加溶液，溶液就很可能灑落到試劑瓶外而造成藥品的浪費(fèi)。如果通過漏斗向細(xì)口試劑瓶中添加溶液，盡管可以避免溶液灑落到試劑瓶外，但由于添加液體時(shí)試劑瓶中的氣體無法順利導(dǎo)出，而致使液體不能快速地進(jìn)入到試劑瓶中。因此，為保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行，就需自制出適應(yīng)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)要求的教具。

教具6：PVC三通管式快速加液器

【制作材料】

普通漏斗1個(gè)，PVC三通管（管口直徑3.2 cm，長(zhǎng)度7 cm）1個(gè)?！局谱鞣椒ā?/p>

（1）取一PVC三通管（管口直徑3.2 cm，長(zhǎng)度7 cm），如圖6a所示；將普通漏斗置于PVC三通管上，如圖6b所示。

圖6a

圖6b

（2）將該教具置于待加溶液的細(xì)口試劑瓶上，通過漏斗添加試劑，如圖5c所示。

圖6c 【使用方法】

按圖6c所示裝置向細(xì)口試劑瓶中添加溶液。【教具特點(diǎn)及用途】

（1）特點(diǎn)：本教具將PVC三通管與普通漏斗結(jié)合在一起，既解決了添加液體時(shí)試劑瓶中的氣體不能順利導(dǎo)出的問題，又解決了添加液體時(shí)溶液易灑落到試劑瓶外的問題。

（2）用途：本教具既可實(shí)現(xiàn)細(xì)口試劑瓶中液體藥品的快速添加，也可實(shí)現(xiàn)酒精燈中酒精的快速添加。

7、研發(fā)源于教育技術(shù)的需要

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的今天，自制教具應(yīng)不斷地突破傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，較快地將現(xiàn)代科技融入其中，以提升現(xiàn)有教具的功能。比如在進(jìn)行中和滴定實(shí)驗(yàn)時(shí)，傳統(tǒng)的操作只能進(jìn)行最簡(jiǎn)單的酸堿滴定，而對(duì)滴定過程中突躍現(xiàn)象的展現(xiàn)卻無能為力。但若在現(xiàn)有教具的基礎(chǔ)上結(jié)合傳感器技術(shù)，則可非常清晰地將滴定的全過程呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，從而使學(xué)生更好地理解滴定的實(shí)質(zhì)。

教具7：原電池放電效果演示器

【制作材料】

電流傳感器、數(shù)據(jù)采集器、電腦、塑料小盒（1個(gè)）、鋅片、銅片、1.0 mol·L-1 CuSO4溶液

【制作方法】

（1）將電流傳感器的兩極分別與Zn、Cu相連，并將Zn、Cu置于1.0 mol·L-1 CuSO4溶液中，再將數(shù)據(jù)采集器分別與電腦和電流傳感器相連（如圖7a）。

圖7a（2）打開朗威DIS Lab實(shí)驗(yàn)軟件，點(diǎn)擊“通用軟件”，再進(jìn)行校正工作后，點(diǎn)擊“系統(tǒng)控制”的“開始”按鈕。將兩電極間的間距先減小后增大，系統(tǒng)顯示出如圖7b所示的圖形，說明減小電極間的間距可提高原電池的放電效果。同樣的方法，利用該教具還可進(jìn)一步做如下實(shí)驗(yàn)：①探究不同電極對(duì)電流的影響；②探究不同溶液對(duì)電流的影響；③探究電極面積對(duì)電流的影響。

圖7b 【教具特點(diǎn)】

定量研究是在定性研究基礎(chǔ)上進(jìn)行的更高層次，通過該教具的使用，學(xué)生直觀地看到了影響原電池放點(diǎn)效果的幾種因素。

8、研發(fā)源于增強(qiáng)興趣的需要

利用生活中的材料自制的教具可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師要利用學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的熱愛，組織好實(shí)驗(yàn)教學(xué)。根據(jù)教材的要求和特點(diǎn)，精心自制一些對(duì)學(xué)生具有吸引力的演示實(shí)驗(yàn)教具，努力使化學(xué)課節(jié)節(jié)有收獲，節(jié)節(jié)有興趣。如學(xué)生在學(xué)習(xí)原電池原理后，通過自制水果電池，不但更好地理解科學(xué)知識(shí)，更感受到了科學(xué)的魅力。

教具8：易拉罐（鋁）—空氣燃料電池

【制作材料】

鋁制易拉罐、枯木炭、導(dǎo)線、海綿、二極管（或小功率風(fēng)扇）、活性MnO2粉末、飽和食鹽水（或濃NaOH溶液）、H2O2溶液 【制作方法】

（1）制作燃料電池正極：取一枯木炭（市場(chǎng)上有售或用火燒過的也可），在海綿上平鋪一些活性MnO2粉末（如圖8a），并用此海綿將枯木炭包裹好（如圖8b左圖）；制作燃料電池負(fù)極：取一鋁制易拉罐，用剪刀去除易拉罐的罐蓋（如圖8b右圖）。

圖8a

圖8b

（2）將制作好的燃料電池正極放入易拉罐中，并在其中加入半罐的飽和食鹽水（為增加O2的量，可在飽和食鹽水中加入少許H2O2溶液），分別用導(dǎo)線將兩電極與二極管的正負(fù)極相連（如圖8c），或分別用導(dǎo)線將兩電極與小功率風(fēng)扇的正負(fù)極相連（如圖8d）。

圖8c

圖8d 【教具特點(diǎn)】

該教具制作簡(jiǎn)單，可由學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)現(xiàn)，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)電化學(xué)知識(shí)的興趣，并使學(xué)生感受到了化學(xué)科技的魅力。同時(shí)該教具的制作材料均來源于日常生活，極大地拉近了化學(xué)與學(xué)生的距離。

三、關(guān)于化學(xué)自制教具研發(fā)的幾點(diǎn)思考

1、教師應(yīng)多參加一些自制教具相關(guān)的活動(dòng)

大力開展自制教具活動(dòng)，有利于促進(jìn)教師以突出教學(xué)重點(diǎn)、突破教學(xué)難點(diǎn)為目的，以原有實(shí)驗(yàn)不足或教學(xué)過程中出現(xiàn)的新問題為突破口，而更加深入地挖掘教材，并鉆研實(shí)驗(yàn)教學(xué)的規(guī)律。因此，教研部門要廣泛開展一些自制教具相關(guān)類的活動(dòng)，并制定獎(jiǎng)勵(lì)政策，鼓勵(lì)更多的教師參與其中。

這種活動(dòng)可以以教具評(píng)展的形式進(jìn)行。如國(guó)家教育部為促使自制教具活動(dòng)健康發(fā)展，在各地自制教具評(píng)展活動(dòng)的基礎(chǔ)上，每隔三年舉辦一次全國(guó)優(yōu)秀自制教具評(píng)選活動(dòng)，由教育部教學(xué)儀器研究所負(fù)責(zé)，該活動(dòng)每次都能得到廣大教師的支持，并涌現(xiàn)出了一大批優(yōu)秀的自制教具。依據(jù)這種全國(guó)性的活動(dòng)，浙江省每次也相應(yīng)的舉辦全省優(yōu)秀自制教具評(píng)選活動(dòng)。省屬的縣市區(qū)同樣也相應(yīng)的舉辦了地區(qū)性的優(yōu)秀自制教具評(píng)選活動(dòng)。通過這種自下而上的活動(dòng)，每次都能涌現(xiàn)出很多優(yōu)秀的自制教具能手，并帶動(dòng)了一大批青年教師的積極參與。這種活動(dòng)還可以以教具自制培訓(xùn)的形式進(jìn)行。如學(xué)?？梢詫⒔叹咧谱骷{入學(xué)校校本培訓(xùn)計(jì)劃之內(nèi)，利用網(wǎng)絡(luò)資源，從網(wǎng)上收集有關(guān)教具制作的文章作為培訓(xùn)的內(nèi)容，或結(jié)合教材內(nèi)容，邀請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的教師示范指導(dǎo)，講授教具制作的方法和手工技能。所以，不管教師以哪種形式參與了自制教具活動(dòng)，其自制教具的能力一定能得到極大程度的開發(fā)，因?yàn)榭纯磩e人的構(gòu)思與制作，見得多了，想得多了，視野也就自然而然的開闊了。

2、教師應(yīng)多參閱一些學(xué)科相關(guān)類的期刊

教具制作活動(dòng)是一種運(yùn)用已有知識(shí)和技能，設(shè)計(jì)方案、選擇材料、加工組裝成新產(chǎn)品，并且加以運(yùn)用，進(jìn)而獲取新知識(shí)的綜合性探究實(shí)踐活動(dòng)。這需要教師具有豐富的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和過硬的操作技能。因此，教師在平時(shí)應(yīng)多參閱一些學(xué)科相關(guān)類的期刊雜志，如北京師大雜志《化學(xué)教育》“實(shí)驗(yàn)教學(xué)與教具研制”欄目，華東師大雜志《化學(xué)教學(xué)》“實(shí)驗(yàn)研究”欄目，陜西師大雜志《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》“實(shí)驗(yàn)園地”欄目，南京師大雜志《化學(xué)教與學(xué)》“實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究”欄目，長(zhǎng)沙理工大學(xué)雜志《實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器》“自制教具”欄目，教育部教學(xué)儀器研究所雜志《教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)》“儀器自制與改進(jìn)”等欄目中的大量文章均介紹了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)及教具研制方面的新鮮經(jīng)驗(yàn)和成果。如果教師經(jīng)常翻閱這些雜志，那么，一定會(huì)從雜志中尋找到新鮮的教具設(shè)計(jì)與制作的靈感。

3、教師應(yīng)多關(guān)注一些身邊的事物

在日常生活中，很多隨手可得的東西：一個(gè)飲料瓶，一只雞蛋，一張紙，一個(gè)氣球……，都可以成為我們教具的來源。如在實(shí)驗(yàn)中用廢針筒和廢輸液壺或者礦泉水瓶和氣球等做成簡(jiǎn)易的氣體發(fā)生裝置，用輸液管來代替導(dǎo)氣管，用輸液管上的開關(guān)來代替止水夾，用廢輸液袋來收集氣體等等。所以生活中并不缺少可利用的教具，而是缺少發(fā)現(xiàn)教具的眼睛。只要我們平常超市購物、醫(yī)院看病時(shí)善于發(fā)現(xiàn)，善于利用，多留個(gè)“心眼”。那么生活中很多器具和廢舊材料都可用來做教具，我們可以直接來用，也可以簡(jiǎn)單組裝后再用，正如壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)。

總之，要制作大量適合教學(xué)的教具，平時(shí)必須做到“四留心”：留心學(xué)生：知道學(xué)生急欲解決什么樣的共性問題，對(duì)哪些問題感興趣；留心教具：知道現(xiàn)有的教具有什么特點(diǎn)，還需要補(bǔ)充改進(jìn)或制作什么樣的教具；留心材料：知道有哪些新材料的應(yīng)用，這些新材料用起來如何得心應(yīng)手；留心技術(shù)和方法：知道怎樣應(yīng)用新的技術(shù)和方法去研制教具。

第五篇：一款關(guān)于美業(yè)的智能微信小程序

作為美容美發(fā)行業(yè)的一線工作者，你可能開始意識(shí)到，隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，大眾的生活水平也明顯的提高，對(duì)自身的健康和外在美的需求也越來越高了。走在街頭的你會(huì)發(fā)現(xiàn)，尤其是現(xiàn)代女性來說，無論是青年女性還是中年女性，外在的打扮也是越來越好看了。新穎的服飾，流行的發(fā)型和發(fā)色，精致的妝容，這些也開始成為現(xiàn)在社會(huì)街頭上一道亮麗的風(fēng)景線。對(duì)此，美容美發(fā)行業(yè)也迎來了新的商機(jī)。也許在生活中你會(huì)發(fā)現(xiàn)，無論是大型美容院還是中小型美容院，一個(gè)個(gè)都紛紛出現(xiàn)。美發(fā)店在你的住宅附近也開始出現(xiàn)很多很多。

對(duì)于美容美發(fā)行業(yè)一線工作者，你是否發(fā)現(xiàn)，雖然新的商機(jī)出現(xiàn)，但是隨之很快面臨的就是行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的白熱化。在這個(gè)快速變化的時(shí)代，每個(gè)行業(yè)每年都會(huì)發(fā)生很大的變化，而對(duì)于美容美發(fā)行業(yè)，現(xiàn)在面臨的變化有哪些呢？

1.新業(yè)態(tài)的出現(xiàn)，傳統(tǒng)門店受到影響

寫字樓作為一種新業(yè)態(tài)，由于成本低，價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯并且顧客的滿意度高，已經(jīng)廣泛的出現(xiàn)在大眾視野當(dāng)中，相比于傳統(tǒng)街邊門店，現(xiàn)在更多的消費(fèi)者選擇前往寫字樓當(dāng)中的個(gè)人工作室消費(fèi)

2.招人問題一直在加劇

尤其是美發(fā)行業(yè)，招人難，人員流動(dòng)性大一直是困擾很多店面老板的問題，即使是經(jīng)營(yíng)相對(duì)穩(wěn)定的店面，也存在這樣的問題。

3.消費(fèi)者更加注重消費(fèi)體驗(yàn)

美容美發(fā)行業(yè)之所以近幾年發(fā)展呈上升趨勢(shì)，是因?yàn)榇蟊妼?duì)自身美的要求提高，既然追求美，對(duì)服務(wù)質(zhì)量的要求也就提高了。但是，一半的女性消費(fèi)者表示對(duì)自己在消費(fèi)過程中碰到的發(fā)型師并不滿意，發(fā)型師的技術(shù)水平不過關(guān)，滿足不了其自身個(gè)性化的追求，其實(shí)歸其原因，還是因?yàn)榘l(fā)型師的自身審美能力不過關(guān)。

4.行業(yè)TI化是必然趨勢(shì) 美發(fā)行業(yè)面臨的一個(gè)現(xiàn)狀，就是大量的一線工作者教育程度并不高，所以對(duì)于而言弊端就是工作效率，個(gè)性化審美程度和經(jīng)營(yíng)管理存在一個(gè)弊端。大多數(shù)店面都存在低水平的工作效率，店面宣傳僅僅依靠員工發(fā)傳單或者被動(dòng)等待客戶。IT化對(duì)于美發(fā)店來說已經(jīng)是必然的趨勢(shì)，現(xiàn)在有很多企業(yè)針對(duì)美發(fā)店的現(xiàn)狀，通過將其融入互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)手段解決很多問題，通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)連接門店與客戶，通過IT技術(shù)手段，解決客源問題，同時(shí)給予一線從業(yè)者更加高效率的工作指導(dǎo)。

針對(duì)這些現(xiàn)狀，美助理只能店鋪管理系統(tǒng)出現(xiàn)在了行業(yè)視野中。一款智能軟件，解決了很多老板的困惑。將移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)融入行業(yè)之內(nèi)，功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單便捷。解決了很多老板面臨的經(jīng)營(yíng)問題，智能的拓客系統(tǒng)，讓每一個(gè)老板都享受到店鋪營(yíng)業(yè)額劇增的喜悅心情。強(qiáng)大的分紅功能，讓美容美發(fā)行業(yè)擺脫了單打獨(dú)斗的時(shí)代，實(shí)現(xiàn)了行業(yè)的多元化和共贏。智能的店鋪管理系統(tǒng)，連接了門店與消費(fèi)者之間的聯(lián)系，讓彼此的關(guān)系更加融洽。