发布时间：2022-11-24 09:10:52
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的新型化学材料论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
学生也可通过课外时间自选课题、自行设计，将试验过的实验内容带入选修课堂进行演示，供大家讨论，一起分享。从被动到主动，充分发挥学生的主体作用，提高实践能力和创新意识。对学生科学方法的形成和实验技能与科学素养的提高是一种很好的锻炼。抓住时机，在不同学习环节设置不同学习内容，逐步培养探究性教学能力(1)大一新生在完成高中到大学的衔接与过渡中适时增加探究性实验教学。大学化学实验教学与中学化学实验教学相比，无论是教学目标、知识难度、学习方式，还是实验操作技能、思维能力、创新意识、科学品质等方面都有了质的飞跃。大学教师要了解学生在中学阶段的学习过程，增加与中学联系紧密的探究性实验(高校称之为设计性实验)，帮助大一新生顺利完成高中与大学的衔接和过渡。例如:针对课本内容“CuO是碱性氧化物，加热时易被H2、C、CO、NH3等还原为铜:3CuO+2NH3==3Cu+3H2O+N2”，即可要求设计成探究性实验并验证。在此基础上，再设计探究复杂实验，如碱式碳酸铜的制备，需要学生自行列出仪器、药品、材料清单，配制反应物溶液，探究反应物的合理比例并确定制备反应的浓度和温度条件，分析生成物颜色、状态等，强调实验过程中的变量控制，除了定性实验外还要求定量实验———计算产率。整个实验过程上升到新的高度，培养了学生独立设计实验、科学研究能力，顺利完成过渡，有质的飞跃。(2)教学实习理论结合实际、学以致用。在大学期间，师范生的学习与实习应有更紧密的结合，让学生在学习理论的同时，随时联系实际教学，不断练兵，学以致用。要熟悉《普通高等学校招生全国统一考试大纲》对化学实验与探究能力的要求，熟悉中学化学教材，熟练掌握教科书中的探究性实验，并反复训练实验教学能力。在教育实习期间，教学法实验室全天开放，有针对性地指导实习生提升探究性实验教学的能力。(3)毕业设计全面提升科研创新能力。毕业设计对于大学生科研创新能力的提高，不可小觑。论文写作是训练学生独立进行科学研究的过程，论文选题、查阅文献、收集资料、整理资料、利用资料;设计实验，独立思考分析问题、解决问题;验证实验;得出结论;论文汇报等环节，是训练学生进行科学研究的基本程序和方法。通过几个月时间，成百上千次实验，不断发现问题与解决问题。实验能力得到提高，创新能力得到加强，综合素质得到提升。在毕业设计中，也可以让学生尽早介入教师的相关科研课题组，延长毕业设计时间，增强科研创新的可能性，也可以注重引导学生关注中学化学探究性实验教学，对此进行全面深入地研究，深化对中学化学探究性实验教学的理解与认识。(4)教学做合一实现本科生的卓越成长。陶行知认为教学做是一件事，不是三件事。我们要在做上教，在做上学。为了加强探究性实验教学能力，高师院校可以按照“精英化”和“个性化”模式，吸引优秀学生积极参与社会服务，承担中学生奥赛的实验培训工作，指导中学生科技创新活动。这些实践活动，既可以提升学生“我为人人”的社会服务意识，又能让他们享受到“人人为我”的社会回报，切实提高探究性实验教学能力。多途径进行探究性实验，练好扎实基本功(1)开放性实验积极开展实验室开放工作，根据实验室自身条件设计一定数量、切实可行、具有创新意义的命题实验项目供学生选择;学生也可自带实验课题，并提出申请，由实验室安排指导教师，设计好具体的实验方案，经批准立项后开展实验。开放实验纳入学生实践教学环节，鼓励学生利用课余时间参加实验室开放活动。甚至可以选拔一些思想觉悟高、能力强的本科生参与开放性实验室的管理。在开放性实验过程中学生居于主体地位，教师起辅助作用，指导学生自主学习，全方位进行探究性实验训练。我校化学基础实验室开放“二氧化碳相对分子质量的测定”、“茶叶中一些元素的分离与鉴定”等实验让学生体验科学研究的过程，了解科学研究的方法;“纳米氧化锌的制备与研究”让学生体会典型绿色化工工艺;“淮北地区生活用水水质分析”让学生从化学的角度，就生活饮用水与健康方面开展一些基础性研究。(2)开展项目研究鼓励学生通过探究性实验开展项目研究，培养创新意识和实践能力。我校化学材料与科学学院开展“不同环境室内空气中甲醛的测定”项目研究，提高人们环境保护和自身健康保护的意识。(3)开设课外实验学生通过课外时间自选探究性实验课题、自行设计与试验，其课外实验内容可以在讨论课上演示。(4)开展创新实验竞赛通过丰富多彩的创新实验竞赛、科技活动实验和科技创新展示会等形式，充分调动学生进行探究性实验教学的积极性，提高学生的创新力和创造力。我国是果蔬生产大国，我校化学与材料科学学院学生针对我国果蔬每年腐烂损失率高达25%～30%的现状，开展“壳聚糖及其衍生物涂膜对果蔬的保鲜性能研究”，通过制备不同的壳聚糖生物保鲜膜，并将其应用于果蔬的保鲜中，达到创新训练的目的。
加强化学教育专业学生探究性实验教学能力培养的意义与作用
培养优秀的中学化学教师高等师范院校是培养高素质中学教师的主渠道。而依据新课改，有针对性地加强高师院校化学教育专业学生的探究性实验教学能力的培养，必然有助于他们掌握新的教育理念，形成新的人才观、质量观、课程观，处理好传授知识与培养能力的关系，积极有效地引导学生独立自主地质疑、调查、探究，主动而富有个性地学习。而在教学过程中，他们也能够更好地与学生积极互动、共同发展，真正成长为优秀的中学化学教师。促成高师学生创新精神、实践能力的提升教育部“新世纪教改工程”明确指出，教育要注重学生综合素质提高，培养学生的创新意识和实践能力。在高师化学教育专业中，实验课占有非常重要的地位，有的课程实验学时占总学时的60%～70%［5］。探究性实验把教师的讲授转化成了精心引导，把学生的被动接受转化成主动地探究，把学生的学习过程转化成发现认识过程，促进了学生的动脑思维、动口表达、动手实验、动眼观察［6］，达到对理论知识的深入理解、认识和融会贯通。促成高师学生创新精神、实践能力的提升。有效解决中学化学探究性实验教学的问题创新型人才的培养，依赖于高质量的基础教育;高质量的基础教育重点在素质教育的实施;实施素质教育，关键在于教师的素质。“师范院校和其他承担基础教育师资培养和培训任务的高等学校和培训机构应根据基础教育课程改革的目标与内容，调整培养目标、专业设置、课程结构，改革教学方法”［7］。现在的大学生是新课程标准的受益者，他们在实践中学习，在学习中实践。他们作为学生改变了学习方式，将来作为教师也会改变教学方式，并在教与学的过程中不断进步。重视对高师院校化学教育专业学生的探究性实验教学能力的培养，必然重视技能与能力的培养、方法的训练、情感与态度的养成教育等。拥有新的教学理念和教学能力的创新型化学教师队伍的建立，正有赖于此。也只有加强创新型教师的培养，才能有效解决中学化学探究性实验教学中面临的诸多问题。
结束语
关键词 集水技术；农林业；现状；问题；应用前景；干旱半干旱地区
中图分类号 S725 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）01-0196-02
集水技术是指通过整地措施或雨水径流调控，截留聚集地表径流或汇集有效降水入渗到植物根部，把雨水径流转化为土壤水，改善土壤的水分状况，使局部地面土壤水分富集，供植物生长利用[1]。在干旱半干旱地区，地表水主要来源于外来河流、干旱土地的径流溪和偶然的降雨。其中只有1/3的干旱地区会出现径流和渠流[2]，由于区域缺水，严重影响当地农作物的正常生长，因此提高雨水与地表径流的利用率才能有效解决干旱地区缺水问题。
集水技术具有3个共同的特征：一是由于干旱半干旱地区缺少地表水，集水技术的水资源主要来源于雨水[2]；二是集水技术主要用于农业与林业，以提高粮食产量与树木成活率为主[3]；三是由于蓄水容积、集水区面积和投资上的规模都比较小，集水技术特别适合一些贫困地区使用[4]。
1 集水技术的发展历程和国内外应用现状
4 000多年之前，以色列的纳巴特人对岗坡上的杂物进行清理，增加了径流，同时用石头筑成了石坝，使径流汇集到了地势较低的地块，使原本降雨量少的地区的农作物也能像其他正常地区的一样生长，创造了集水措施的历史[5-7]。
随着社会的不断进步和科学技术的不断发展，如今的很多处于干旱或半干旱地区的国家都在实行集水技术，建立了微型和较大规模的集水蓄水系统，为人类、牲畜的生活及农作物的生产提供便利。例如在非洲撒哈拉沙漠东南部的一些城市，他们使用蓄水池集聚收集径流，并对其进行有效利用[6]。科学家发明了“沙沟集雨法”，即在栽植农作物的地块，每间隔一段距离开挖一个长、宽、深分别为5、1、0.8 m的深沟，再将具有很强渗透力的沙子和砾石填满深沟或略低于四周，如此便可以有效对雨水进行蓄积，农作物也可以很好地利用，使土壤中的水分含量增大，同时也增加了水分到达土壤的深度[8]。例如，在巴基斯坦，人们利用两边各1 m的斜坡进行微白金合欢的种植，利用的就是斜坡集流原理[9]。在库布齐沙漠人们分别采用生物、物理技术提高雾水、露水利用效率，来提高土壤含水率[10]。国外学者除了研究自然坡面的集水技术之外，还利用各种化学措施来减少坡面的水分渗入，如在伊朗，人们利用沥青的防水作用，减少坡面水分的渗入，使大量的水分集中流入栽有刺槐和圆叶白蜡的梯田中，对树木的生长具有极大的促进作用[11]。用钠盐喷涂土壤表面汇集降水并结合滴管种植农作物，效果良好[12]。
在我国，集水技术在黄土高原应用最为广泛，其中比较成熟的集水技术主要有2种，一种是在田间建造微型的集水面或者是对耕作的措施进行改进，使大量的降水和径流能够有效储存在土壤中，使雨水一到达地面就能被拦截并入渗到土壤中去；另一种就是利用人工修建的集水面或是自然的集水面，将雨水或地表径流收集起来，并将收集起来的雨水和径流贮存起来以供需要时进行灌溉和饮用。在我国云南干热河谷地区利用“截流竹节渗沟”技术来提高土壤湿润期[13]。同时，通过整地技术来提高雨水的利用率，在国内也得到了广泛的应用，其中包括反坡梯田、隔坡梯田、鱼鳞坑、水平沟、带子田、V型集水坑等整地技术[14]。我国北方通过采用“地膜集水技术”提高旱生玉米的产量[15]。同时，我国学者在集水技术方面做了大量的研究，同样也取得了大量的显著的效果，例如新疆林业科学院利用集水技术，使降水量严重不足的准噶尔盆地莫索湾有降雨或是有积雪融化的水仅在3 mm时都能够形成微域径流。王斌瑞在年降水量不足400 mm的半干旱地区，通过采用径流集水措施，改善树木土壤水分，使当地每年的土壤含水量大于1 000 mm，有效促进了当地林木的生长，在抗旱造林方面有了突破性的进展。
2 集水技术主要的研究内容
2.1 集水区
集水区是整个集水技术中的最重要的区域，是直接收集径流和雨水的区域，集水技术的好坏直接由集水区来体现。集雨面一般设置在坡面上，但是由于技术的创新，现在的集水区可以设置在屋顶、硬化路面、塑料大棚等处[16]。
2.1.1 集水区尺寸的确定。设计中首先要考虑的因素就是尺寸的选择，此方面的研究比较广泛，大致可以分为3种方法，一是根据集水区和蓄水池的比例，该比例一般在1∶（1～6），比例过小将导致土壤深层渗漏，造成水资源浪费；比例过大雨水会溢出蓄水池，致使植物滞留在水中的时间太长而出现缺氧等问题[17]。二是根据作物的需水量，在气候因素相对稳定的特定地区，在同一坡面上，一般集水面积越大，集水量也越多，例如对于树木来说，在不同的生长阶段需水量不同，要保持在一定的范围之内，这就要求集水区的面积不能过大也不能过小，应该有一个适宜的值[18]。三是根据当地的降雨量，降雨量较小的地区，就要加大集水面的规格，其规格越大，形成的径流在地面上的流动距离越长，越容易入渗到集水面土壤中。因此，在选择集水面尺寸时，必须根据地理情况、降雨量、供给的植物等综合考虑，选择适中的值[19]。
2.1.2 防渗措施的选择。集水区表层一般可分为不透水的天然地表层和容易透水的土壤表层。如果存在不容易透水的地表层，如岩石露头表层，一般在露头的下坡处直接设立蓄水池，并在一些大的裂缝上浇筑水泥、沥青即可[20]。防渗措施的研究主要集中在以一般土壤表层为集水区的情形。目前进行的处理措施包括以下方面：一是地表物理处理。对集水区表面进行压实、平整直至光滑是最常见、最简单的方法，尤其是在壤土或黏壤土上。此种方法在澳大利亚已有实际的应用[21]。而在我国黄土高原试验点上也证明了此种方法有一定效果[9]，但是集水效率不高，耐久性比较差。同时，需要大量时间和劳力来整平地表，使此种方法不能广泛应用。用覆盖的方法来处理集水区地表的研究也很多，例如塑料薄膜、防腐金属板、异丁橡胶或玻璃纤维、用草纤维或聚丙烯编制草席[22]、砾石盖塑料衬板、水泥或混凝土等均已被研究用于集水区覆盖物。虽然这些材料能够防止一定的水分蒸发，但是受到成本和生物的干扰。而且塑料薄膜等一些软质材料寿命比较短，风化后容易对环境造成污染[23]。二是地表化学处理。地表化学处理就是利用化学材料来处理地表使土壤对水具有排斥作用，加大集水区收集的径流量。目前很多国家都在使用此种方法。现在常用的化学材料主要有沥青、石蜡、钠盐、硅酮、有机硅、土壤稳定剂和防蚀剂等。其中，应用最多的主要是钠盐，由于其具有可以使土壤中的黏粒分散、减少空隙、降低渗漏、有效抑制杂草生长等特点而备受关注。石蜡、沥青以及硅酮等可直接阻塞土壤孔隙，降低入渗，目前在澳大利亚等国均已被应用[24]。沥青中加入土壤稳定剂和防蚀剂可以减轻沥青对土壤水分的剥蚀作用，可加强土壤的稳定性，防止土壤侵蚀。同时一些高效、无污染、价格低廉的高分子化合物，例如有机硅，在我国黄土高原地区应用比较广泛，适合在全国推广使用[12]。吴普特在对人工汇集雨水利用技术研究时，对几种新型集水材料进行了试验，发现集水效果较好的是HRC土壤固化剂和沥青玻璃丝油毡[25]。使用化学药品作为防渗材料是一种很有前途的措施，现在黏土、水泥混合防渗也一直是广大学者关注的热点。
2.2 输水方式
集水区和蓄水设备之间要进行很好地连接，以便对其进行利用。输水管道的材料选择一般需要考虑永久性，钢管、塑料管、钢筋混凝土管等都是常用的材料。渠道由于自身条件一般设置在地面上，因此防止渗漏、防止蒸发、防止杂物堵塞为主要的考虑对象[26]。
2.3 蓄水设施
2.3.1 蓄水设施的分类。根据国外学者对于蓄水设施的研究，可以将蓄水设施分为两大类：一是入渗池。从集水区收集径流汇集到入渗池贮存于根系区土壤中供植物吸收利用。在入渗池中可以栽植1株树或一年生作物。此种技术在非洲撒哈拉沙漠得以广泛的应用，有较高的利用率，单位面积的作物产量较高，但单位总面积的产量比较低。二是蓄水池，从集水区收集的雨水，一部分用于灌溉，剩余的雨水引入地面蓄水池，等到缺水时期使用或用于家畜饮用等，此种方式十分普遍。但是无论采用哪种蓄水设备，防渗密封都是必不可少的，一般用于集水区防渗的方法都适用蓄水设施[27]。
2.3.2 抑制水分蒸发。蓄水设备的蒸发问题是很严重的，抑制蒸发就等于增加供水量，此问题受到广大学者的重视。抑制蒸发一般包括2种：水面蒸发与土面蒸发。抑制水面蒸发常用的方法是在水面添加覆盖物，对于蒸发量小的地区可简单覆盖秸秆等覆盖物，对于蒸发量大的地区，可直接覆盖或采用自动扩散在水面上以形成密封层的化学制剂，减少发生气化现象的固态板等。目前使用化学制剂和石蜡、聚苯乙烯、轻质水泥；制成的板或连在一起的漂浮筏已开始使用，在减少蒸发方面逐渐取得了很好的效果。在西南非洲采用填沙和砾石的办法用于减少蒸发也取得了良好的效果[6]。在干旱半干旱地区，1/4～1/2的水分是在土壤表面蒸发掉的[8]。在土壤表面布设不透水的挡水布或抑制蒸发的覆盖物是常用方法。一般用于此方面的材料是由少孔物质构成，如石油、沥青、胶乳、塑料薄膜等。或者1层5～25 mm厚的多孔物质，如植物残体（秸秆、树皮、锯末等）以及煤渣、砂或砾石组成的覆盖层，都不同程度地起到控制土面蒸发的作用。
3 集水技术的问题
尽管集水技术经过多年的研究有了一定的发展，也取得了一些效果，基本趋于成熟，但在实际应用中仍存在较多局限，主要表现在：一是集水技术关键在于有效拦截雨水。集水技术的水资源主要来源于雨水，其受当地年降雨量和旱季持续时间的制约，在遇到年降雨量很低的干旱地区，此种措施就难以取得成效，因此对旱、湿季雨量鲜明的干旱地区，有效拦截雨水就成为关键措施。二是防渗材料及其造制着集水技术的广泛应用。由于大部分防渗材料的耐久性都很差，除了需要按时保养，还需经常更新。材料价格越低的，寿命越短。另外，某些防渗材料尤其是化学制剂，还会对环境产生不同程度的污染，因而在使用时同样受到限制。三是年降雨量不均匀地区雨水的分配处理问题。对于树木等需水量比较大的植物，需要防止其长时间处于积水和缺水的状态，合理灌溉或防止水分深层渗漏，就需要有与之配套的雨水调配工程。因此，在很多经济比较落后的国家和地区，部分季节性干旱地区集水技术都被限制使用。四是先进的集水技术未能得到广泛推广和应用。部分科学技术含量高的集水技术由于投入资本较大、结构复杂、不易被广大人民接受等，尚未得到大面积推广和应用。
4 集水技术的研究方向与应用前景
从目前的应用情况来看，虽然集水技术的研究发展接近成熟，但是仍然需要继续完善，一是对集水技术方法进行长期的实践和研究，要针对不同类型区域进行较大面积的农田试验，以了解各种集水措施在不同经济条件下的效率与生命力，尤其是要针对经济不发达国家和地区的自然条件进行深入的可行性评价，才能对其潜力做出评价。二是当每年的雨季收集大量的雨水入渗到土壤层内，并进行一年生的浅根性植物与多年生的深根性植物混植，既可大幅度增加粮食产量，又可有效地利用土壤水分。三是研究造价低廉且技术完善的集水系统，即建造与集水区配套的蓄水设施，再利用各种管渠将水引入用水点的工程，建立一个集水+蓄水+灌溉三位一体化的集水系统是今后的又一主要研究方向之一，尤其是干旱比较严重、经济比较落后的地区。
尽管集水技术在各个组成部分还存在一些需要进一步改进的问题，但是集水技术在干旱半干旱地区已经取得了显著的成效。随着世界科学的发展，此种集水技术会有更广阔的应用前景，值得一提的是我国已经成功地将集水技术应用到林业的生产中去，并获得了良好的收益，为我国干旱半干旱地区农业和林业的生产提供了一条新的路径。
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