第一篇：面向2050---新材料與新技術在新產品開發中的應用(二)

新材料與新技術在新產品開發中的應用(二)

三.泡沫鋁合金研究及輕量化中的應用

泡沫鋁合金是在純鋁或鋁合金中加入添加劑后，經過發泡工藝而成，同時兼有金屬和氣泡特征。它密度小、高吸收沖擊能力強、耐高溫、防火性能強、抗腐蝕、隔音降噪、導熱率低、電磁屏蔽性高、耐候性強、有過濾能力、易加工、易安裝、成形精度高、可進行表面涂裝。泡沫鋁合金具有優異的物理性能、化學性能和力學性能以及可回收性。泡沫鋁的這些優異性能使其在當今的材料領域具有廣闊的應用前景，是很有開發前途的工程材料，特別是在交通運輸工業，航天事業和建筑結構工業等方面。

性能特點

輕質：密度為金屬鋁的0.1—0.4倍；

高比剛度：其抗彎比剛度為鋼的1.5倍；

高阻尼減震性能及沖擊能量吸收率：阻尼性能為金屬鋁的5—10倍。孔隙率為84%的泡沫鋁發生50%變型時，可吸收2.5MJ/M3C以上的能量。

良好的聲學功能：

1、隔聲性能（閉孔）：聲波頻率上800—4000HZ之間時，閉孔泡沫鋁的隔聲系數達0.9以上。

2、吸聲性能（微通孔和通孔）：聲波頻率在125---4000HZ之間時，通孔泡沫鋁的吸聲系數最大可達0.8，其倍頻程平均吸聲系數超過0.4。

優良的電磁屏蔽性能：電磁波頻率在2.6—18GHZ之間時，泡沫鋁的電磁屏蔽量可達60—90dB。

良好的熱學性能：孔隙率為80---90%的閉孔泡沫鋁導熱系數為0.3—1W/m#8226;k，相當于大理石。通孔泡沫鋁由于其孔洞相互連通，在強制對流條件下具有良好的散熱性。

不燃燒且有較好的耐熱性。□耐腐蝕性、耐候性好，低吸濕，不老化，無毒性。

易加工：切割、鉆孔、膠結方便；經模壓可彎曲成所需形狀；能用有機或無機漆進行表面處理；可以兩面蒙皮，構成大尺寸的輕質、高剛度板。

易安裝：泡沫鋁材料可以被安裝在高處而無需機械起重設備，如：天花頂棚、墻壁和屋頂等，可以采用機械方法或直接用螺釘連接和固定，也可以用粘接劑粘貼在墻或天花板上。

金屬薄板——泡沫鋁——金屬薄板形成的“三明治”結構繼承了泡沫鋁的優異性能，并具有很高的抗彎強度，可用作新型建材、機車車輛的高剛度結構件等。

上述性能的多功能兼容。

結構特征

較大的孔徑0.3—7mm；

較高且可控的孔隙率：63%--90%；

比表面積大10---45cm2/cm3；

孔結構多樣化；閉孔、通孔及微通孔泡沫鋁；

金屬骨架成份及孔結構可控，能適應不同需求。

應用范圍

吸聲、隔聲材料：泡沫鋁可用于城市輕軌、高架公路、地下隧道、機械設備的噪聲治理及聲學室、多功能廳和其他室內聲響效果的改善。吸聲的泡沫鋁粘貼到混凝土或鋼結構上，豎在高架橋、輕軌兩旁作為大型吸音墻，可以減輕城市交通噪聲。隔聲的泡沫鋁可用于工廠機房、機器設備、戶外建筑工地的噪聲隔離，解決了目前廣泛應用的玻璃棉、石棉等吸聲材料的許多局限性。

結構用材

泡沫鋁合金縫合結構，具有質輕，高剛度的特征，可作為優異的結構材料。如：用作汽車的結構件時，重量只有鋼結構的一半，而剛度則提高10倍，據報道大約有20%的汽車結構件可采用這種結構。

新型建筑材料：

泡沫鋁是一種新型建筑及裝潢材料，它具有質輕、高比剛度、美觀、不燃燒等優點，并兼有吸音、隔熱、電磁屏蔽等特性。因此泡沫鋁可廣泛應用于商場、賓館、體育館等場館的建筑裝潢。

電磁屏蔽材料：

因其優異的電磁屏蔽性能，泡沫鋁可用于電信、電子儀器、計算機房、電視廣播設備的電磁屏蔽，能防止核輻射引起的電脈沖效應EMP（該效應能燒毀半導體或產生因數據傳輸損失引起了電子混亂，最終摧毀電子設備）。

保溫材料：

因其導熱系數低，同時具有質輕、高比剛度、不燃燒等優點，可用作隔熱、保溫、保冷材料等。

沖擊能量吸收材料：因其具有優良的沖擊能量吸收性能，可用作汽車防沖檔、機械裝置的保護外殼，升降機的安全墊、飛機外殼夾層（沖緩爆炸沖擊波）和太空飛行器的防護層（可捕捉太空碎片）等。四.碳纖維復合材料 在復合材料大家族中，纖維增強材料一直是人們關注的焦點。自玻璃纖維與有機樹脂復合的玻璃鋼問世以來，碳纖維、陶瓷纖維以及硼纖維增強的復合材料相繼研制成功，性能不斷得到改進，使其復合材料領域呈現出一派勃勃生機。

1、高強度（是鋼鐵的5倍）

2、出色的耐熱性(可以耐受2000℃以上的高溫)

3、出色的抗熱沖擊性

4、低熱膨脹系數(變形量小)

5、熱容量小（節能）

6、比重小（鋼的1/5）

7、優秀的抗腐蝕與輻射性能

碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維比重小，因此有很高的比強度。

碳纖維是由含碳量較高，在熱處理過程中不熔融的人造化學纖維，經熱穩定氧化處理、碳化處理及石墨化等工藝制成的。

碳纖維是一種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高于鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。

碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合，制成結構材料。碳纖維增強環氧樹脂復合材料，其比強度、比模量綜合指標，在現有結構材料中是最高的。在密度、剛度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領域，在要求高溫、化學穩定性高的場合，碳纖維復合材料都頗具優勢。

碳纖維是50年代初應火箭、宇航及航空等尖端科學技術的需要而產生的，現在還廣泛應用于體育器械、紡織、化工機械及醫學領域。隨著尖端技術對新材料技術性能的要求日益苛刻，促使科技工作者不斷努力提高。80年代初期，高性能及超高性能的碳纖維相繼出現，這在技術上是又一次飛躍，同時也標志著碳纖維的研究和生產已進入一個高級階段。

由碳纖維和環氧樹脂結合而成的復合材料，由于其比重小、剛性好和強度高而成為一種先進的航空航天材料。因為航天飛行器的重量每減少1公斤，就可使運載火箭減輕500公斤。所以，在航空航天工業中爭相采用先進復合材料。有一種垂直起落戰斗機，它所用的碳纖維復合材料已占全機重量的1/4，占機翼重量的1/3。據報道，美國航天飛機上3只火箭推進器的關鍵部件以及先進的MX導彈發射管等，都是用先進的碳纖維復合材料制成的。

現在的F1（世界一級方程錦標賽）賽車，車身大部分結構都用碳纖維材料。頂級跑車的一大賣點也是周身使用碳纖維，用以提高氣動性和結構強度

碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。傳統使用中碳纖維除用作絕熱保溫材料外，一般不單獨使用，多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構成復合材料。碳纖維增強的復合材料可用作飛機結構材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機動船、工業機器人、汽車板簧和驅動軸等。

奔馳將推碳纖維轎車上市，寶馬也研發碳纖維車型，碳纖維比鋼鐵更加強度更高，而碳纖維版的E級轎車僅重1300千克，比現有標準版E級轎車輕350千克。此外，奔馳考慮在使用碳纖維的基礎上進一步提升該車油耗效率，為該車配置氫燃料電池以及六缸式汽油發動機-電機混合動力系統。

奔馳E級轎跑設計圖

奔馳E250CGI

五.新型高科技合成纖維研究與應用

芳綸纖維全稱為“聚對苯二甲酰對苯二胺”，是一種新型高科技合成纖維，具有超高強度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優良性能，其強度是鋼絲的5～6倍，模量為鋼絲或玻璃纖維的2～3倍，韌性是鋼絲的2倍，而重量僅為鋼絲的1/5左右，在560度的溫度下，不分解，不融化。它具有良好的絕緣性和抗老化性能，具有很長的生命周期。

芳綸纖維是重要的國防軍工材料，為了適應現代戰爭的需要，目前，美、英等發達國家的防彈衣均為芳綸材質，芳綸防彈衣、頭盔的輕量化，有效提高了軍隊的快速反應能力和殺傷力。在海灣戰爭中，美、法的飛機上大量使用了芳綸復合材料。除了軍事上的應用外，現已作為一種高技術含量的纖維材料被廣泛應用于航天航空、機電、建筑、汽車、體育用品等國民經濟的各個方面。除此之外，科技的迅猛發展正在為芳綸開辟著更多新的民用空間。

新材料及現代特種加工是新發展起來的，由于材料科學、高新技術的發展和激烈的市場競爭、發展尖端國防及科學研究的急需，不僅新產品更新換代日益加快，而且產品要求具有很高的強度重量比和性能價格比，并正朝著高速度、高精度、高可靠性、耐腐蝕、高溫高壓、大功率、尺寸大小兩極分化的方向發展。為此，各種新材料、新結構、形狀復雜的精密機械零件大量涌現，對機械制造業提出了一系列迫切需要解決的新問題。例如，各種難切削材料的加工；各種結構形狀復雜、尺寸或微小或特大、精密零件的加工；薄壁、彈性元件等剛度、特殊零件的加工等。對此，采用傳統加工方法十分困難，甚至無法加工。于是，人們一方面通過研究高效加工的刀具和刀具材料、自動優化切削參數、提高刀具可靠性和在線刀具監控系統、開發新型切削液、研制新型自動機床等途徑，進一步改善切削狀態，提高切削加工水平，并解決了一些問題；另一方面，則沖破傳統加工方法的束縛，不斷地探索、尋求新的加工方法，于是一種本質上區別于傳統加工的特種加工便應運而生，并不斷獲得發展。后來，由于新穎制造技術的進一步發展，人們就從廣義上來定義特種加工，即將電、磁、聲、光、化學等能量或其組合施加在工件的被加工部位上，從而實現材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等的非傳統加工方法統稱為特種加工。

現代特種加工技術是借助電能、熱能、光能、聲能、電化學能、化學能及特殊機械能等多種能量 或其復合以實現切除材料的加工方法。與常規機械加工方法相比，它具有如下的特點：

1）不受材料強硬度等限制。特種加工技術主要不依靠機械力和機械能去除材料，而是用其他能量(如 電、化學、光、聲、熱等)去除金屬和非金屬材料。它們瞬時能量密度高，可以直接有效地利用各種能量，造成瞬時、局部熔化，以強力、高速爆炸、沖擊去除材料。其加工性能與工件材料以強硬度力學性能無關，故可以加工各種超強硬材料、高脆性及熱敏材料以及特殊的金屬和非金屬材料。

2）以柔克剛。由于工具與工件不直接接觸，加工時無明顯的強大機械切削力，所以加工脆性材料和精密微細零件、薄壁零件、彈性元件時，工具硬度可低于被加工材料的硬度。

3）向精密加工方向發展。當前已出現了精密特種加工，許多特種加工方法同時又是精密加工方法、微細加工方法，如電子束加工、離子束加工、激光束加工等就是精密特種加工；精密電火花加工的加工精密可達微米級0.5～1μm，表面粗糙度可達鏡面Ra 0.021μm。

4）可同時實現粗、精加工。特種加工中的能量易于實現轉換和控制，工件在一次裝夾中可實現粗、精加工，有利于保證加工精度，提高生產率。

5）用簡單運動加工復雜形面。特種加工技術只需簡單的進給運動即可加工出三維復雜形面。特種加工技術已成為復雜形面的主要加工手段。6）可以獲得良好的表面質量。由于在特種加工過程中，工件表面不會產生強烈的彈、塑性變形，故有些特種加工方法可獲得良好的表面粗糙度。熱應力、殘余應力、冷作硬化、熱影響區及毛刺等表面缺陷均比機械切割表面小。

7）各種加工方法可以任意復合。各種加工方法的任意復合可揚長避短，形成新的復合工藝方法，更突出其優越性，便于擴大應用范圍。由于特種加工技術具有其他常規加工技術無法此擬的優點，在現代加工技術中，占有越來越重要的地位。表面粗糙度Ra<0.01μm的超精密表面加工，非采用特種加工技術不可。六.新產品設計與傳感器的應用

人們為了從外界獲取信息，必須借助于感覺器官。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現象和規律以及生產活動中它們的功能就遠遠不夠了。為適應這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。

新技術革命的到來，世界開始進入信息時代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產領域中信息的主要途徑與手段。

在現代工業生產尤其是自動化生產過程中，要用各種傳感器來監視和控制生產過程中的各個參數，使設備工作在正常狀態或最佳狀態，并使產品達到最好的質量。因此可以說，沒有眾多的優良的傳感器，現代化生產也就失去了基礎。

在基礎學科研究中，傳感器更具有突出的地位。現代科學技術的發展，進入了許多新領域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到 cm的粒子世界，縱向上要觀察長達數十萬年的天體演化，短到 s的瞬間反應。此外，還出現了對深化物質認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強磁場、超弱磁碭等等。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應的傳感器是不可能的。許多基礎科學研究的障礙，首先就在于對象信息的獲取存在困難，而一些新機理和高靈敏度的檢測傳感器的出現，往往會導致該領域內的突破。一些傳感器的發展，往往是一些邊緣學科開發的先驅。

傳感器早已滲透到諸如工業生產、宇宙開發、海洋探測、環境保護、資源調查、醫學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領域。可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復雜的工程系統，幾乎每一個現代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。

由此可見，傳感器技術在發展經濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領域的發展。相信不久的將來，傳感器技術將會出現一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平。傳感器的分類

可以用不同的觀點對傳感器進行分類：它們的轉換原理(傳感器工作的基本物理或化學效應)；它們的用途；它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。

根據傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學傳感器二大類 ：

傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應，諸如壓電效應，磁致伸縮現象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。

化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。

有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學類。大多數傳感器是以物理原理為基礎運作的。化學傳感器技術問題較多，例如可靠性問題，規模生產的可能性，價格問題等，解決了這類難題，化學傳感器的應用將會有巨大增長。

1.工業用自動化傳感器的應用

工業用自動化傳感器產品系列主要包括編碼器、電機反饋系統、定位驅動器、超聲波傳感器、電容式/電感式/電磁式接近傳感器、磁性氣缸傳感器、光電開關、色標傳感器、熒光傳感器、顏色傳感器、槽形開關、測量光柵、距離傳感器、機器視覺等。這些傳感器能夠實現對物體計數、分類、定位，檢測物體的外形和位置，并能進行顏色和表面特性的區分。即使在惡劣的環境下，它們也能出色的完成任務。2.車用傳感器的應用

隨著解碼器電子技術的發展，汽車電子干擾工程化程度不斷提高，通常的機械系統已經難以解決某些與汽車功能要求有關的解碼問題，而被電子控制系統代替。傳感器的作用就是根據規定的被測量的大小，定量提供有用的電輸出信號的部件，亦即傳感器把光、時間、電、溫度、壓力及氣體等的物理、化學量轉換成信號的變換器。傳感器作為汽車電控系統的關鍵部件，它直接影響汽車的技術性能的發揮。目前，普通汽車上大約裝有10-20只傳感器，高級豪華轎車則更多，這些傳感器主要分布在發動機控制系統、底盤控制系統和車身控制系統中。

（一）發動機控制用傳感器

發動機控制用傳感器有許多種，其中包括溫度傳感器、壓力傳感器、轉速和角度傳感器、流量傳感器、位置傳感器、氣體濃度傳感器、爆震傳感器等。這類傳感器是整個發動機的核心，利用它們可提高發動機動力性、降低油耗、減少廢氣、反映故障等，由于其工作在發動機振動、汽油蒸氣、污泥和泥水等惡劣環境中，因此它們耐惡劣環境技術指標要高于一般的傳感器。對于它們的性能指標要求有很多種，其中最關鍵的是測量精度與可靠性，否則由傳感器檢測帶來的誤差最終將導致發動機控制系統失靈或故障。

1.溫度傳感器：主要檢測發動機溫度、吸入氣體溫度、冷卻水溫度、燃油溫度、機油溫度、催化溫度等。實際應用的溫度傳感器主要有線繞電阻式、熱敏電阻式和熱電偶式。線繞電阻式溫度傳感器精度較高，但響應特性差；熱敏電阻式傳感器靈敏度高，響應特性較好，但線性差，適用溫度較低；熱電偶式精度高，測溫范圍寬，但需考慮放大器和冷端處理問題。2.壓力傳感器：主要檢測進氣歧管絕對壓力、真空度、大氣壓力、發動機油壓、制動器油壓、輪胎壓力等。車用壓力傳感器目前已有若干種，應用較多的有電容式、壓敏電阻式、膜盒傳動的可變電感式(LVDT)、表面彈性波式(SAW)。電容式傳感器具有輸入能量高，動態響應好、環境適應性好等特點；壓敏電阻式受溫度影響大，需另設溫度補償電路，但適用于大量生產；LVDT式有較大輸出，易于數字輸出，但抗振性較差；SAW式具有體積小、質量輕、功耗低、可靠性強、靈敏度高、分辨率高、數字量輸出等特點，是一種較為理想的傳感器。3.轉速、角度和車速傳感器：主要用于檢測曲軸轉角、發動機轉速、車速等。主要有發電機式、磁阻式、霍爾效應式、光學式、振動式等。

4.氧傳感器：氧傳感器安裝在排氣管內，測量排氣管中的含氧量，確定發動機的實際空燃比與理論值的偏差，控制系統根據反饋信號，調節可燃混合氣的濃度，使空燃比接近于理論值，從而提高經濟性，降低排氣污染。實際應用的是氧化鋯和氧化鈦傳感器。

5.流量傳感器：測定進氣量和燃油流量以控制空燃比，主要有空氣流量傳感器和燃料流量傳感器。空氣流量傳感器檢測進入發動機的空氣量從而控制噴油器的噴油量，以得到較準確的空燃比，實際應用的有卡門旋渦式、葉片式、熱線式。卡門式無可動部件、反應靈敏、精度較高；熱線式易受吸入氣體脈動影響，且易斷絲；燃料流量傳感器用于判定燃油消耗量。主要有水車式、球循環式。

6.爆震傳感器：它能把爆震信號傳給控制系統，抑制爆震的發生。主要有磁致伸縮式和非共振型壓電式。

（二）底盤控制用傳感器

底盤控制用傳感器是指分布在變速器控制系統、懸架控制系統、動力轉向系統、防抱制動系統中的傳感器，在不同系統中作用不同，但工作原理與發動機中傳感器是相同的，主要有以下幾種形式傳感器：

1.變速器控制傳感器：多用于電控自動變速器的控制。它是根據車速傳感器、加速度傳感器、發動機負荷傳感器、發動機轉速傳感器、水溫傳感器、油溫傳感器檢測所獲得的信息經處理使電控裝置控制換檔點和液力變矩器鎖止，實現最大動力和最大燃油經濟性。2.懸架系統控制傳感器：主要有車速傳感器、節氣門開度傳感器、加速度傳感器、車身高度傳感器、轉向盤轉角傳感器等。根據檢測到的信息自動調整車高，抑制車輛姿勢的變化等，實現對車輛舒適性、操縱穩定性和行車穩定性的控制。

3.動力轉向系統傳感器：它是根據車速傳感器、發動機轉速傳感器、轉矩傳感器等使動力轉向電控系統實現轉向操縱輕便，提高響應特性，減少發動機損耗，增大輸出功率，節省燃油等。

4.防抱制動傳感器：它是根據車輪角速度傳感器，檢測車輪轉速，在各車輪的滑移率為20%時，控制制動油壓、改善制動性能，確保車輛的操縱性和穩定性。

（三）車身控制用傳感器

采用這類傳感器的主要目的是提高汽車安全性、可靠性、舒適性等，主要有應用于自動空調系統中的多種溫度傳感器、風量傳感器、日照傳感器等；安全氣囊系統中加速度傳感器；亮度自控中光傳感器；死角報警系統中超聲波傳感器；圖像傳感器等。

（四）車用傳感器研究開發

由于傳感器在電控系統中的重要作用，所以世界各國對其理論研究、新材料應用、產品開發都非常重視。

金剛石的耐熱性好、熱穩定性高，在真空中1200℃以上表面才開始出現炭化，在大氣中也要在600℃以上才開始炭化，利用這一特性，制作適用于高溫的熱敏傳感器，從常溫到600℃范圍內進行溫度監測與控制，并且適用在高溫且有腐蝕氣體的惡劣環境下使用，性能穩定，使用壽命長，可用于發動機中高溫測量。此外金剛石在高溫下形變率很高，利用這一特性可制作高溫環境下使用的振動傳感器和加速度傳感器。與其它材料振動膜相結合可作為高溫、耐腐蝕、靈敏度高的壓力傳感器，用于振動檢測以及發動機氣缸壓力等測量。

光導纖維型傳感器由于抗干擾性強、靈敏度高、重量輕、體積小，適于遙測等特點正受到人們的普遍重視。目前已有不少成熟的產品問世，如光纖轉矩傳感器，溫度、振動、壓力、流量等傳感器。

在開發利用新材料同時，由于微電子技術和微機械加工技術發展，傳感器正向微型化、多功能化，智能化方向發展。微型化傳感器利用微機械的加工技術將微米級的敏感元件、信號調理器、數據處理裝置集成封裝在一塊芯片上。由于體積小、價格便宜、便于集成等特點，可以提高系統測試精度，例如把微型壓力傳感器和微型溫度傳感器集成在一起，同時測出壓力和溫度，便可通過芯片內運算消去壓力測量中的溫度影響。目前已有不少微型傳感器面世，如壓力傳感器、加速度傳感器、用于防撞的硅加速度傳感器等。在汽車輪胎內嵌入微型壓力傳感器可以保持適當充氣，避免充氣過量或不足，從而節約燃油10%。多功能化使傳感器能夠同時檢測2個或2個以上的特性參數。而智能傳感器由于帶有專用計算機，因而具有智能特點。

此外，傳感器響應時間、輸出與計算機的接口等問題也是重要的研究課題。隨著電子技術的發展，車用傳感器的技術必將趨于完善。

第二篇：面向2050---材料與新技術在新產品開發中的應用(一)

新材料與新技術在新產品開發中的應用(一)

摘要

為推動新材料與新技術在新產品開發創新活動的深入開展，不斷積極探索新產品開發工作，在改進新產品開發體制、改善新產品開發運行狀態、提高新產品開發在企業經濟效益等方面大膽創新，總結新產品開發成果經驗，弘揚新產品開發工作者的創新精神，促進新產品開發工作方法。探討新產品開發現代化。關鍵詞

新材料

新技術

新產品開發 1 引言

在科學技術迅猛發展的今天、國際化的市場競爭愈趨激烈的現代，產品創新是一切企業活動的核心和出發點，是企業賴以生存和發展的基礎。

今天的產品創新所面臨的問題更加復雜化、系統化，設計是不能靠設計師的靈感閃現一蹴而就，這樣是很難客觀地把握解決設計問題的實質。因此，設計師要掌握科學的認識一切人為事物的方法，使設計過程能夠科學地、有序地解決產品創新問題。設計思維、設計方法、產品創新設計和產品設計等。

隨著科學技術的迅速發展，新型工程材料不斷涌現和被采用，新材料與新技術在新產品開發中的應用要求越來越高，對新材料與新技術在新產品開發中的應用提出了更高的要求。由于受新材料性能、結構、設備加工能力的限制，使用傳統的方法很難完成新產品開發。為了解決這些難題，人們不斷開發研究并成功采用新材料與新技術解決了很多工藝問題，發揮了很大的作用。

進入二十世紀以來，制造技術，特別是先進制造技術不斷發展，作為新材料與新技術在新產品開發中的應用的作用日益重要。它解決了加工方法所遇到的難以解決的問題，并有著自己獨特的特點，新材料及特種加工技術在國際上被稱為21世紀的技術，尤其對新型武器裝備的研制和生產，起到舉足輕重的作用，可以說新材料及特種加工技術已經成為現代工業不可缺少的重要加工方法和手段。

工業和信息化部發布《新材料產業“十二五”發展規劃》，《規劃》指出，材料工業是國民經濟的基礎產業，新材料是材料工業發展的先導，是重要的戰略性新興產業。高性能復合材料和前沿新材料將是我國重點發展的新材料品種。

《規劃》主要包括以下六大領域：①特種金屬功能材料。具有獨特的聲、光、電、熱、磁等性能的金屬材料。②高端金屬結構材料。較傳統金屬結構材料具有更高的強度、韌性和耐高溫、抗腐蝕等性能的金屬材料。③先進高分子材料。具有相對獨特物理化學性能、適宜在特殊領域或特定環境下應用的人工合成高分子新材料。④新型無機非金屬材料。在傳統無機非金屬材料基礎上新出現的具有耐磨、耐腐蝕、光電等特殊性能的材料。⑤高性能復合材料。由兩種或兩種以上異質、異型、異性材料（一種作為基體，其他作為增強體）復合而成的具有特殊功能和結構的新型材料。⑥前沿新材料。當前以基礎研究為主，未來市場前景廣闊，代表新材料科技發展方向，具有重要引領作用的材料。

利用我國已有軍工新材料產業發展的技術優勢，優化配置軍民科技力量和產業資源，推進國防科技成果加速向經濟建設轉化，促進軍民新材料技術在基礎研究、應用開發、生產采購等環節有機銜接，加快軍民共用新材料產業化、規模化發展。鼓勵優勢新材料企業積極參與軍工新材料配套，提高企業綜合實力，實現寓軍于民。建立軍民人才交流與技術成果信息共享機制，積極探索軍民融合的市場化途徑，推動軍民共用材料技術的雙向轉移和輻射。二.碳化硅纖維及納米粉制品的研究與應用

納米碳化硅微晶（30-50nm）及連續碳化硅纖維，具有高強度、高模量、耐高溫、抗氧化、可編織、電阻率可調、與樹脂、金屬、陶瓷相容性好等特性，用增強纖維制備的復合材料，主要作為航空發動機、燃氣輪機、汽車發動機、核能反應堆、液體渦扇發動機、沖壓發動機、高超音速飛行器和深空探測器等耐高熱部件。高速列車的制動材料，汽車尾氣焚燒催化劑的載體如設備防腐，化學試劑過濾材料等）也有很大的應用空間，在電路基板增強材料、燃料電池隔板增強材料等也將獲得更為廣泛的應用。此外，碳化硅纖維在材料隱身方面已有應用，在結構吸波領域也具備應用前景。

目前先驅體轉化法制備SiC陶瓷材料的研究，正經歷從工藝到理論、從材料性能到應用全新階段。開發各種新型聚碳硅烷來制備SiC系列纖維和SiC基陶瓷復合材料。

有機高分子陶瓷先驅體聚碳硅烷具有廣泛的用途，是目前國際重點發展的先驅體高分子材料。先驅體聚合物可通過分子設計控制先驅體的組成和微觀結構，使之具有潛在的化學反應活性基團，以便于交聯，使燒結后的陶瓷產率較高。該方法因具有加工簡單、先驅體易于分離和純化等特點，引起了很多化學、陶瓷和材料工作者的興趣，是近年來制備特種陶瓷纖維和陶瓷基復合材料最有前途的方法之一。

隨著聚碳硅烷下游產品的開發應用領域的拓展，必將對聚碳硅烷有大量的需求。同時為適應耐超高溫聚碳硅烷纖維的需求，研究在聚碳硅烷分子中添加異元素（Al、B、N）的新型先驅體的開發及工程化。

碳化硅纖維的發展經歷了三個重要階段。第一代是以普通Nicalon和Tyranno為代表的高氧（～10％）、高碳（～15％自由碳）型。纖維內部的氧和碳在1400℃以上發生化學反應，生成CO和SiO以氣體的形式逸出，導致纖維損傷，力學性能嚴重降低，因此其使用溫度不高于1000℃。第二代是以Hi-Nicalon為代表的低氧（～0.5%）、高碳（～20％自由碳）型，航空發動機燃氣下的長期使用溫度提高到1300℃，但是過剩的碳嚴重降低纖維的高溫抗氧化性和蠕變性。第三代是以Hi-Nicalon-S（Nippon Carbon公司）和Tyranno-SA（Ube Industries公司）為代表的近化學計量SiC纖維。“近化學計量”是指C/Si比約為1.05/1（氧含量～1.2%），其中少量過剩碳是為了保證纖維不富硅，因為硅對高溫性能的損害比碳嚴重的多。這兩種纖維的使用溫度分別為1600℃和1700℃。

金屬基和陶瓷基復合材料材料可加熱熔化，可用二甲苯溶解，經成型處理可以制備各種形式的SiC陶瓷材料。聚碳硅烷將在以下方面獲得大量應用：

利用聚碳硅烷制備SiC纖維可形成金屬基和陶瓷基復合材料的制造產業，使 SiC纖維作為復合材料的增強纖維。發揮SiC纖維的高溫抗氧化性和化學穩定性制造新一代的金屬基和陶瓷基復合材料。

利用聚碳硅烷制備陶瓷涂層，是指在金屬、陶瓷、石墨等材料或器件表面涂上均勻致密的聚碳硅烷陶瓷層，以改善基底材料或器件的表面性能。如表面強度、硬度、化學穩定性、耐高溫性能、手感、吸附性、電阻率、磁性、粗糙度等。

利用聚碳硅烷制備器件，是將聚碳硅烷先驅體以溶液或漿料在真空下浸漬到增強纖維編織體內部或者涂覆在金屬、陶瓷、石墨等基底材料或器件表面，經交聯后再進行高溫裂解，多次循環后可制成預期的陶瓷基材料。

先驅體聚碳硅烷通過一定的方法經高溫無機化后可以形成陶瓷多孔體。通過控制孔的結構可以人為控制孔的性能，如高滲透性、高比表面積、高反射性能、較好的絕緣性能等，可以應用于耐高溫的微型反應器、吸附材料、過濾分離材料、傳感器或傳感器的載體、離子交換材料、納米器件的模板、催化劑的載體和微電子設備中的低介電常數材料等等，SiC陶瓷泡沫材料還可用作特種隔熱材料。

如將聚碳硅烷、四烯丙基硅和Si3N4納米粉體按2：1：8的重量比混合調成粘性淤狀物后經高溫處理獲得Si3N4/SiC復相納米陶瓷粉體。由此可制備高溫力學性能優良的新型陶瓷材料和陶瓷基復合材料。

先驅體聚碳硅烷溶液附于如金屬、陶瓷、玻璃等基體表面，通過高溫處理與基體接合形成一體。如將先驅體聚碳硅烷濃溶液與陶瓷粉體混合，能起到粉體粘結劑作用，聚碳硅烷與陶瓷粉配制成泥狀，附于材料器件表面使其連接，高溫處理后形成陶瓷/陶瓷和陶瓷/金屬的連接等。

耐高溫復合材料是指主要以碳纖維、SiC纖維編制成骨架，作為增強基體。聚碳硅烷溶液或漿料在真空下浸漬到增強纖維編織體內部，經交聯后再進行高溫裂解。多次浸漬－裂解。制備出各種形狀構件的制備。

耐高溫復合材料的力學性能、抗腐蝕性能、抗熱震性能和抗氧化性能優異，經輻照后具有較低的誘導放射性以及較高的尺寸穩定性和性能穩定性，具有低的中子輻射誘導活性、高的抗破裂性能和極好的高溫機械性能等優點。近年美國、日本、歐盟等國的新型核聚變反應堆使用壽命和安全性優于不銹鋼、釩合金等材料，堆芯溫度可提高到 800～1100℃，能量轉換效率可提高到 50%以上，極大提高了反應堆的工作效率。碳化硅纖維及納米粉制品的應用主要體現在以下幾個方面：

1.作為耐熱材料：如汽車尾氣處理中的脫塵,脫硫,脫NOx裝置、耐鹽霧、海水腐蝕、紅外敏感元件、高溫輸送帶、噴燈嘴、航天飛機柔性防熱材料、過濾器、催化劑載體等。2.增強金屬基復合材料：纖維體積含量為30％的Al基復合材料，其彎曲強度為超硬鋁的1.8倍，拉伸強度為1.3倍。減重40％。而且在400℃以下材料的強度降低幅度不大，而特超硬鋁在200℃時為常溫強度的1/5以下。可用于制造導彈的尾翼、炮管等。

3.增強樹脂基復合材料：與環氧樹脂、聚酰亞胺樹脂組成的復合材料與碳纖維相比具有較高的壓縮強度、較高的沖擊強度和優異的磨損性，同時碳化硅/環氧樹脂復合材料還具有優異的電性能。可應用于雷達天線罩和飛行器的結構材料，以及各種結構吸波材料。

4.增強陶瓷基復合材料：主要應用于宇宙火箭和飛機噴氣發動機的耐熱部件、航天飛機的隔熱瓦等。

5.隱身材料：碳化硅纖維以基優異的吸波性與高溫抗氧化性而被用于制造隱身巡航導彈的頭錐和火箭發動機殼體。

為了提高飛行器的實防能力和自我保護的生存能力，以提高戰斗力為目標，世界各大國都在努力發展隱身技術。在實戰中，雷達及紅外探測器應用比例最大，分別為60%和30%。研究雷達波吸收材料是當今世界隱身技術的熱點。隨著各種新型飛行器的出現，吸收頻帶寬度和吸波性能不斷提高，單一的吸波材料難以適應要求，而功能也由單一吸波發展為承載和吸波結合，從而出現了一種新型的結構型吸波復合材料，其核心材料就是應具有一定的力學性能和吸波功能為一體的纖維。從吸波原理上，應用最廣的材料有磁損耗型和介電損耗型。作為耐高溫、耐氧化的高性能SiC纖維，它不僅與碳纖維等其它增強纖維有相近的力學性能，可以承載，它還具有一定的半導體特性，其電阻率可以在101～107Ω?cm范圍內通過改進工藝進行調節。通用型SiC纖維其電阻率一般在105～107Ω?cm，不具有吸波特性，若改變制造工藝和調整纖維的有效組成比，完全可以將SiC纖維的電阻率調至101～103Ω?cm，具有介電損耗型吸波纖維，國內外的文獻均有報導，認為SiC纖維是一種理想的高性能結構吸波纖維。

隱身技術不僅在飛行器上得到了廣泛應用，還涉及到艦艇、潛艇、戰車、坦克、機庫、軍事工程等方面。對未來“打贏一場高技術條件下的局部戰爭”起到至關重要的作用。因為軍事上的敏感性，對于具有結構吸波功能的SiC纖維的制造、應用屬于前沿科學技術，國外不論在技術上還是在產品上均對我國封鎖禁運。從文獻報導上，國內僅有國防科技大學開展這類SiC纖維的實驗室研究，盡管其電阻率達到吸波要求，但纖維的力學性能偏低，難以滿足結構吸波復合材料的需求。本公司已擁有超高溫SiC纖維溫制造技術知識產權，在此基礎上，開展結構吸波SiC纖維的深入研究和技術工程化開發，進行技術攻關，解決了制造結構吸波纖維的關鍵技術，必將培育出具有戰略意義和潛在產業鏈的一種新型材料。

結構吸波SiC纖維制備的關鍵技術：①通過分子設計制備滿足吸波特性的纖維組成的先驅體，并具有良好的成絲性；②纖維電阻率調節技術和伴有高力學性能的SiC纖維燒成技術。吸波SiC纖維的性能指標：纖維連續長度大于500 m，纖維直徑12～15μm，抗拉強度2.0±0.2 GPa ,抗拉模量150±10 GPa ,電阻率101～103 Ω?cm。6.核防護材料

采用有機先驅體轉化法制備由納米β-碳化硅微晶（30-50nm）及納米碳組成的高性能連續碳化硅纖維，具有高強度、高模量、耐高溫、抗氧化、可編織、電阻率可調、與樹脂、金屬、陶瓷相容性好等諸多優異特性，是先進復合材料用增強纖維中極其重要的品種之一，其復合材料在國民經濟中的航空航天、石油化工、汽車工業、電子信息、機械、辦公器材等各方面都有廣闊的應用前景。它在國防建設中，軍事裝備、核工業等的高技術領域也具有廣泛的應用前景。其中，通過先驅體浸漬轉化工藝，碳化硅纖維的先驅體聚碳硅烷也是制備碳化硅基復合材料的基體先驅體，為碳纖維增強碳化硅復合材料制造開辟了一條新的工藝途徑。目前高性能連續陶瓷纖維增強陶瓷基復合材料主要作為航空發動機、燃氣輪機、汽車發動機、核能反應堆、液體渦扇發動機、沖壓發動機、高超音速飛行器和深空探測器等耐高熱部件。未來幾年該產品在能源交通（如高速列車的制動材料），環境保護（如汽車尾氣焚燒催化劑的載體），化學防腐（如設備防腐，化學試劑過濾材料等）等方面也有很大的應用空間，在電路基板增強材料、燃料電池隔板增強材料等也將獲得更為廣泛的應用。此外，碳化硅纖維在材料隱身方面已有應用，在結構吸波領域也具備應用前景。碳化硅復合材料在汽車剎車片中的應用

碳化硅復合材料是碳纖維增強碳和碳化硅陶瓷基體復合材料，具有密度低、抗氧化性能好、耐腐蝕、優異的高溫力學性能和熱物理性能、良好的自潤滑性能等優點，是一種能滿足1650℃使用的新型高溫結構材料和功能材料。作為剎車材料不僅具有碳/碳復合材料剎車盤密度小、剎車平穩，磨損失重率小、熱容量大等優勢，而且克服了碳盤吸濕性大、濕態摩擦系數低、靜摩擦系數低、適應性差的不足，因此美軍率先在F16戰機上應用，效果良好。美國摩擦材料公司對陶瓷基剎車復合材料進行評估，表明碳/碳-碳化硅復合材料將成為新一代飛機和汽車剎車材料。

法蘭克福國際汽車交易會上，碳/碳-碳化硅復合材料（碳陶C/C-SiC）汽車剎車片被揭開神秘的面紗，徹底顛覆了傳統的汽車剎車片技術：與傳統的灰鑄鐵剎車片相比，碳/碳-碳化硅復合材料剎車片的重量減輕了大約60%，非懸掛質量減輕了近23公斤。碳陶剎車片更顯著的優點還有：剎車反應速度提高且制動衰減降低、熱穩定性高、無熱振動、踏板感覺極為舒適、操控性能提升、抗磨損性高等等。因此，碳陶剎車片的使用壽命更長，而且幾乎不會產生灰塵。保時捷公司將碳陶剎車片作為配套設備裝配在911 GT2型跑車上，其他品牌汽車也陸續采用這一創新型剎車技術來提高車輛安全性并改善踏板舒適度。其中包括奧迪W12 & S8、賓利、布加迪和蘭博基尼等跑車也使用。

碳/碳-碳化硅復合材料剎車片的一個顯著特征是它是采用陶瓷復合材料制造而成。碳陶剎車片本身及兩側的摩擦層均由碳纖維增強碳化硅材料制成。主要基體成分有碳化硅（SiC）和工業硅（Si），碳纖維（C）增強了材料的強度。主要基體成分碳化硅決定著復合材料的硬度。碳纖維的作用是提高材料的機械強度并為材料提供技術應用中所需的斷裂韌度。陶瓷復合材料的同韌性剪切斷裂特性為其抗高熱負載和機械負載性能提供了保障。因此，碳纖維增強碳化硅材料完美結合了碳纖維增強碳（C/C）和多晶碳化硅陶瓷這兩者的物理特性。碳/碳-碳化硅復合 材料的拉斷伸長率從 0.1% 到 0.3% 不等。這對于陶瓷材料而言是極高的數值。正因為具有這些特征，碳纖維增強碳化硅才成為高性能剎車制動系統的首選材料：尤其是較輕的重量、良好的硬度、高壓和高溫條件下的穩定性、抗熱沖擊性和同韌性剪切斷裂特性等特點延長了碳陶剎車片的使用壽命，并避免了傳統灰鑄鐵剎車片因負載而產生的所有問題。整個汽車剎車制動系統的設計需要符合汽車整體布局要求并且充分利用了碳/碳-碳化硅復合材料剎車片卓越的材料性能。剎車制動系統的設計取決于汽車的最高時速、使汽車從最高時速的行駛狀態變為瞬間停止的靜止狀態的全制動時序、所需制動的質量以及軸載分布和汽車的空氣動力等主要參數。確定剎車片尺寸和設計的主要目的是確保汽車能夠在任何可能的行駛條件下安全剎車。剎車制動系統的設計還應確保剎車片本身或剎車片附近的其他任何部件都不會過熱。每個汽車模型冷卻葉片的最佳幾何形狀通過數值方法（計算流體力學）確定。設計計算中還將積聚在汽車下方和輪罩拱內部的氣壓作為汽車空氣動力設計和行駛速度的函數。

碳/碳-碳化硅復合材料剎車片擁有諸多的優點，其秘訣就在于采用了獨特的生產工藝。在生產碳陶剎車片時使用涂有一定特殊保護層的碳纖維，然后將這些纖維切割成一定厚度和長度的纖維段。該生產工藝包括纖維混合準備工作、剎車片的生產過程、剎車鈴安裝以及剎車片的最終加工。在整個生產過程中要進行多項測試，以便對整個生產工藝進行密切監控，最后還要進行一項最終測試。然后，在高真空條件下通過850 °C時的碳化和1700 °C時的硅化后將粘合樹脂預成型件在陶瓷組件中轉換成所謂的生坯。該生產工藝中還使用了“熔芯”技術（該技術使用塑料模具確定冷卻葉片的幾何形狀，該塑料模具在碳化時完全燃燒不留殘渣）以及不同纖維成分的剎車片、環外側的摩擦層和嵌在摩擦層上的點狀磨損標志。為與汽車獨特的整車布局相協調，碳陶剎車片的開發主要分三個階段進行：數字建模、原型設計和測試以及在實車上進行測試。首先，使用汽車的詳細模型數據在計算機上進行剎車片數字模擬。有關碳陶剎車片的直徑、厚度和摩擦軌跡高度只是在計算機上計算的一部分參數。碳陶剎車片的裝配計算還包含了連接帶束層的設計。這一設計任務非常艱巨，因為需要在任何可能的工作溫度下抵消熱膨脹系數的差異。數字模型還對冷卻葉片進行了合理的設計配置，從而優化流體動力。在開發的第二階段，根據數字模型的結果來設計碳陶剎車片原型并在工作臺上進行測試，同時配備相應的剎車墊和卡鉗。在第三階段即最后一個階段，在汽車上對剎車片原型進行測試。測試不僅包括在測試路線上高速行駛，還包括山口減速和公路測試。在這些測試過程中，駕駛員對剎車制動系統，尤其是剎車制動性能和剎車舒適度進行評估，而計算機則對測量結果進行詳細分析。根據汽車試運行和工作臺的測試結果確定剎車片原型是否通過測試。

使用陶瓷纖維等高檔纖維來代替其它的鋼纖維或者鐵纖維，從而不會產生銹蝕、噪音和粉塵。在不同車型的剎車片和剎車盤。以重型汽車剎車片、高速列車剎車片為研發方向，車速達到160Km/h的制動摩擦系數大于0.45；一般的制動摩擦系數小于0.35。剎車溫度達到600攝氏度時制動摩擦系數大于0.4；一般制動摩擦系數為0.25~0.35。陶瓷型剎車片更清潔安靜，并且在剎車性能的同時，不磨耗對偶件—剎車盤。

鑄造生產中，鑄鋼件、鑄鐵件、鑄鋁件及其它合金鑄件，由于種種原因很容易產生渣眼、砂眼、氣眼等質量問題，因此除去金屬熔體中非金屬夾雜物，對提高鑄件成品率，改善鑄件質量，具有重大的技術價值和經濟價值。鑄造過濾網采用耐高溫纖維，經特殊工藝織造、后處理加工制成，產品已成系列、工藝先進、質量穩定。與其它各類過濾網比較，耐高溫纖維鑄造過濾網價格低廉、使用方便、不改變鑄件金屬組成成份、濾渣效果好、發氣量低。另外，它同樣具有耐高溫、耐燒蝕、化學穩定性好、耐金屬熔體沖刷、良好的鋼強度。

鍋爐的磨損的問題主要在爐內受熱面。該爐在爐膛內由下而上交叉緊密布置了蒸發管層、高溫過熱器層，低溫過熱器層、高溫省煤器層等受熱面，直接受到高溫煙灰氣流的高速沖刷，管系磨損較快，當燒煤矸石量越大，磨損程度越快。從運行的爐來看，爐內受熱面的布置和固定裝置均存在不同的缺陷，管排中易形成煙氣走廊，受熱面大多數彎頭、迎風面等未考慮有效的整體防磨措施。鍋爐運轉率在80%以上，一般兩年左右就要更換一套蒸發管，四年左右就要更換一套高、低過熱器。每次工期在15天左右。

根據存在不同的磨損情況，檢修停爐加裝防磨護瓦、板件，延長鍋爐受熱面使用壽命，提高運轉率。

主要采用的防磨措施有以下幾點：

1、對于最容易受磨損蒸發管部位，所有直管迎風面增裝防磨護瓦，所有彎管表面全增裝防磨護瓦。

2、高溫過熱器下部彎管表面全增裝防磨護瓦，原來的有孔防磨導流板改為耐熱鋼無孔防磨導流板。

3、高溫省煤器下部彎管表面全增裝護瓦，原來的有孔防磨導流板改為耐熱鋼無孔防磨導流板。

為解決上述問題，提高衛燃帶膜式壁管使用壽命，可采用以下兩項措施：

1、對衛燃帶膜式壁管的噴涂選擇高強度耐磨合金復合，以提高耐磨性能。

2、在衛燃帶膜式壁管上部加裝耐熱復合防磨導流板，減少回流灰的直接沖刷。

碳化硅纖維及納米粉制品的應用是當今材料領域發展的重要方向之一，在國民經濟建設及國防建設中的地位與作用都是十分重要的，聚碳硅烷和連續碳化硅陶瓷的產業化發展，不僅可以提高我國高技術陶瓷產業的技術水平，還可以帶動我國高技術陶瓷產業的迅速發展。

表1碳化硅纖維的潛力應用領域 分

類 應用領域 耐熱材料

具體用途

使用形態

連續熱處理爐 網狀帶 布

輸送高溫物質用 傳送帶 布 金屬的精練，壓延

耐熱簾，金屬熔液過濾器，氈、布

布、繩、網

鑄接，焊接作業 隔熱材料

環境保護（排煙中的脫塵，脫硫，脫NOx裝置）襯墊，過濾器，袋式受塵器氈、布

化學工業，原子能 汽車工業排氣處理 燃燒器械

過濾器 氈、布 催化劑載體 氈、布

噴燈嘴 氈、布

航天飛機柔性防熱材料

氈、布

氈、布 宇航熱結構件 檢測元件 紅外敏感元件

纖維增強 金屬 宇航 航空 機體結構材料，結構零件，發動機 紗、布

無紡布 汽車工業 部件及周圍零件，風扇葉片

隱身材料 宇航、航空 機體結構隱身材料

雷達天線罩 紗布(與碳纖維混雜）高溫結構材料 長纖維 宇航、航空、軍事

燃氣輪機葉片、渦輪增壓器葉片和燃燒器部件裝甲陶瓷 材料 輕型裝甲車輛，艦船 輕型裝甲車輛，艦船裝甲及離合器，剎車磨擦片 短切纖維或長纖維 環保、低輻射泄漏 儀器、儀表、汽車

儀器儀表及相關領域制造業，儀器、儀表、計量設備，電磁兼容、吸收電磁干擾 短切纖維或長纖維 反電磁干擾 軍事、宇航、航空 和散射測量 短切纖維或長纖維 電子信息安全保密 電子信息

計算機系統和數據處理設備，高屏蔽電纜、計算機，通雷達或通訊設備的天線、導彈、飛機、衛星的特性耦合訊終端 短切纖維或長纖維 增強材料 工業、窯爐

材料

宇航、航空 耐火磚，陶瓷，玻璃，碳素材料的強化材料 短切纖維或長纖維 其它 音響器材 辦公器材

體育用品、醫衛用品 揚聲器錐體,除靜電刷子, 屏蔽材料,高爾夫球棒,滑雪板, 人體紅外檢測器 短切纖維或長纖維

第三篇：新技術_新媒體在教學中的應用

新技術、新媒體在教學中的應用

新技術、新媒體在教學中的應用

[摘 要] 21世紀是人類步入信息、網絡技術飛速發展的時代,以前落后的教學方法急需引入信息技術已適應當今社會的發展、要求。因為現如今僅僅依靠教師的“口講書寫”難以適應教育現代化發展的需要，教育現代化不能離開現代先進的教學技術手段,所以,我們應充分利用現代教育新技術、新媒體，提高學生學習興趣,激發學生學習積極性,促進學生主動學習、思考，使他們成為學習的主人。

關鍵詞：新技術

新媒體

語文

新技術、新媒體因其具有圖片、聲音、影像結合的特點，能使課堂教學顯得更加生動、形象、直觀。所以它可作為較佳的教學輔助工具。巧用新技術、新媒體能使課堂教學過程更加優化從而使得課堂教學各具魅力。

一、運用新技術、新媒體，創設教學情景

偉大的科學家愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師。年齡小，好奇心強的小學生喜歡探究感興趣的事物。因此，在教學中尤為重要的是激發學生的學習興趣。眾多語文教師在小學語文閱讀教學中也將激發和培養學生的學習興趣作為首要任務，但現實教學中經常只停滯于“空洞說教”這一層面，方法老套，教具不多，手段單一缺少活力，學生學習的積極性很難調動，使得閱讀教學得不到好的效果。信息技術輔助教學在色彩、聲音、動畫及表現手段上比傳統教學手段更加生動、形象。尤其是聲音、圖象會使人的聽覺、視覺受到外界刺激，更容易激發學生的學習興趣。

所以在教學過程中教師可以運用信息技術創設教學情境使得課文內容形象化以充分調動學生學習積極性和學習熱情。比如：在學習《圓明園的毀滅》這一課時，我先講解了圓明園的歷史，再給學生用課件形式播放了圓明園被毀滅前的照片，金碧輝煌的殿堂，玲瓏剔透的亭臺樓閣呈現在學生面前，他們被圓明園昔日的輝煌深深吸引了，紛紛發出贊嘆。“同學們從圖片感受了圓明園的輝煌，那我們再從文字來感受這座舉世聞名的皇家園林——圓明園”，通過這樣的圖片呈現和對話我們很自然地導入了新課，同時也激發了學生們強烈的求知欲。為教學目標了解圓明園輝煌的過去和毀滅的經過、仇恨侵略者的情感、增強振興中華的責任感和使命感做好了鋪墊。

二、運用新技術、新媒體，突出重點，突破難點 教學時總會碰到抽象的文字內容。抽象的文字不容易理解，如果這段文字是文章的中心句那將會嚴重影響學生對文章的理解，達成學習目標也會更加困難，所以把抽象的內容或者理解課文有重要作用的內容轉化為學生易于理解的內容就顯得尤為重要。而借助多媒體教學我們可以有效地將抽象化為具體。運用直觀形象、生動的感官刺激來調動學生注意力讓學生發揮最大程度潛能，在有限的時間里，感知更多的信息以提高教學效率。小學語文課本中有許多可以幫助學生理解的插圖，但因圖片數量少，立體感不強，僅僅依靠課本中的有限文字和這些圖片很難理解課文中所描繪的內容。此時我們就可以利用多媒體化靜為動、變抽象為具體的功能，來幫助學生領悟課文內容。

語文教學中，教師常抓住課文中的重點詞語和句子，和學生一起品悟。教學過程中，我們可以運用現代信息技術抓住這些詞句，再設置提問，啟發學生帶問題去閱讀，去思考。如《詹天佑》中的重點句“詹天佑是我國杰出的愛國工程師”這是作者對詹天佑的高度評價，愛國與杰出。但光理解“愛國、杰出”字面意思還不夠，還要通過具體事例使得學生體會詹天佑的杰出。那杰出表現在哪些事件上呢，文中具體敘述了開鑿居庸關和八達嶺兩條隧道，以及青龍橋附近陡坡的線路設計。講解開鑿居庸關和八達嶺隧道時，配合幻燈片投放開鑿隧道的簡化圖，學生都能理解該段內容。但講解青龍橋附近的陡坡人字形線路設計時學生出現了疑問。到底是怎樣設計的呢，首先投影經過人字形線路時火車在下方由西南開往東北，車頭在右邊；之后投影火車在平坦處右邊的車頭變成車尾而左邊的車尾變成車頭；再投影火車由東南開往西北。三張圖片投影的演示，使學生看清了火車經過人字形線路時的行進方式。再通過學生各抒己見，教師的輔助講解，學生也便理解了這種精妙的線路設計，更深層次認識到詹天佑真真正正是位杰出的工程師。由此可見運用新技術、新媒體可在在省時省力的情況下同時突出了學習重點，更好的幫助學生突破難點。

三、運用新技術、新媒體，激發談話興趣

多媒體的合理運用能為學生的說話訓練提供依托，幫助學生發展開放性思維。在《和田的維吾爾人》一課教學中，設計教學活動時緊緊抓住教學目標了解和田維吾爾族的民俗特點，他們豪氣樂觀、熱愛土地、愛花愛美、能歌善舞來引導學生腳踏實地地閱讀文本。在閱讀中學生基本了解了這些特點，在此基礎上，引入聲情并茂的課件，在講解維吾爾老鄉喜歡喜歡把洗過的衣服直接攤鋪在沙漠上晾曬時，投放出五顏六色、形態各異、大大小小的衣服直接鋪曬在沙漠上的圖片，在講解巴扎的鬧市里，那一頂頂鮮亮的繡花“都帕”，那一團團飄然而過的“艾得來斯”時，投放出鬧市中商店擺放的各種五彩繽紛，色彩斑斕的帽子，綢緞等商品。在講解維吾爾人能歌善舞時播放當地人的舞蹈片段。通過多媒體引入圖片、視頻，學生的聽覺、視覺等感觀功能高度集中，這激發了學生的想象力和談話欲望。他們紛紛發表了自己對于維吾爾人民熱愛土地，愛美愛花，能歌善舞的看法，發出自己內心由衷的贊嘆。通過學生的見解發表同時加深了其他學生對于和田維吾爾人民特點的認識，感情得到了升華。實踐表明：小學生有著無窮的想象力，教師如能在語文教學之中，找準合適的契合點啟發學生思考，引導學生多方面思維拓展，引導學生對閱讀內容進行重造想象，訓練學生思維的獨創性、靈活性，鼓勵學生從不同角度，不同方面進行思考，那么學生的思維、表達能力一定會有很大程度的提高。

四、運用新技術、新媒體，引導自主學習

以學生為主體，是素質教育的基本要求。學生參與的機會越多，越能喚起其參與的欲望和激情。在教學過程中，兒童如果沒有自己的真實活動，教育就不能成功。課堂教學中，教師可以充分運用現代信息技術的作用，創造學生參與條件，優化課堂結構，提高學生學習效率。如教學《賣火柴的小女孩》時，作者通過描寫小女孩五次擦亮火柴后看到的美好幻想與現實的強烈對比讓我們感受到了小女孩的悲慘命運，投放出了一張表格，需填入這幾次小女孩擦亮了火柴分別看到了什么，渴望什么，而現實又是什么。學生積極的尋找答案，再加上老師繪聲繪色的講解學生身臨其境地感受到了一根火柴的燃燒帶給小女孩的巨大滿足感，更體會到她的痛苦，寒冷以及饑餓。再如教學《索溪峪的“野”》時，使學生進入情境，在讀中浮現畫面，身臨其境地感受山是野的，水是野的是教學中的一大難點。要是借助媒體投放索溪峪的山水圖片資料，再引導學生有感情的反復閱讀感悟，加深對課文的理解，就可突破這一教學難點。

在教學時，教師在引領學生閱讀的整個過程中，應強化學生的直接體驗和直接感知。通過使用現代教學媒體，創設情境，使抽象內容具象化，讓學生充滿興趣地自主學習，激活學生的已知經驗和潛在的能力，產生屬于各自的情感體驗。從而使得學生在個性化的主觀意識支配下，在自主學習的過程中，學習知識，獲得自己獨特的認知。正如布魯納所說“知識的獲得是一個主動的過程，學習者不應是信息的被動接受者，應該是知識獲取的主動參與者。”

從實踐可知新技術、新媒體的運用是語文教學的一個重要手段，應該得到廣泛的推廣，運用，它在教學中的運用絕對不是追趕時髦。當然新技術、多媒體在教學的運用是一種輔助方法，不該不用，也不該濫用，要根據課堂的實際情況并與有效的教學方法結合進行適當、適量的運用，才能達到理想的教育目標。隨著人類對新技術、新媒體的不斷研究、利用，新技術、新媒體在小學語文閱讀教學中必將得到更廣泛的應用。參考文獻：

1、《新課程教材教法》

2、《基礎教育課程改革綱要(試行)》

3、《信息技術在學科教學中的應用》

第四篇：新技術-新媒體在教學中的應用

【標題】新技術、新媒體在教學中的應用

關鍵詞：信息技術

語文學科

作用

[摘 要] 21世紀是信息技術飛速發展的時代,把信息技術引進教學領域已成為時代的要求。教育現代化如果離開現代先進的教學技術手段,單靠教師原始的“口講手寫”難以再適應教學發展的需要。所以,我們應充分利用計算機媒體,提高學生學習的興趣,激發學生學習的積極性,從而讓學生真正成為學習的主人。

新技術、新媒體在教學中的應用

寧夏中衛市永康小學

李文慧

[摘 要] 21世紀是信息技術飛速發展的時代,把信息技術引進教學領域已成為時代的要求。教育現代化如果離開現代先進的教學技術手段,單靠教師原始的“口講手寫”難以再適應教學發展的需要。所以,我們應充分利用計算機媒體,提高學生學習的興趣,激發學生學習的積極性,從而讓學生真正成為學習的主人。關鍵詞：信息技術

語文學科

作用

“興趣是最好的老師。”興趣是最具活力的主觀狀態。在語文教學中，應當充分運用現代信息技術的優勢，激發學生學習語文的興趣，創造逼真的教學情境，為學生提供認知的直觀材料。在運用現代信息技術的過程中，應該注意其開放性、靈活性、和科學性，遵從語文教學規律，從教學實際出發，講究內容和形式的統一。

一、運用現代信息技術，創設教學情景

孔子云：知之者不如好之者，好之者不如樂之者。小學生年齡小，好奇心強，對感興趣的事物總是愉快地去探究。因此，在教學中激發學生的興趣尤為重要。長期以來，小學的各科教學無不把激發和培養學生的學習興趣作為為首要任務來抓。小學語文閱讀教學也不例外，但一直只是停留在“空洞說教”這一層次，手段單一，方法老套，教具不多，色彩單調，畫面缺乏活力，很難調動學生學習的積極性，培養學生的閱讀興趣，使閱讀教學受不到好的效果。信息技術輔助教學在色彩、動畫及表現手段上比其它教學手段更加形象、生動，立體感強，特別是聲音、圖象給人以極大的震撼，是其他教學手段所無法比擬的，極大地激發了學生的學習興趣。

因此在教學過程中教師要想方設法調動學生的學習積極性和學習熱情，形成良好的學習動機。運用現代信息技術再現情境，使課文內容形象化，能把學生的學習興趣激發起來。例如：在講《鳥的天堂》一課時，為了讓學生充分體會大榕樹的美麗，我制作了一幅隱藏了許多鳥的大榕樹的課件，讓學生直觀的看到榕樹的葉密、枝繁，提高了學生對南國樹木茂盛的認識，真正的感受到鳥的天堂的靜態美。與此同時，在配上悅耳的音樂，動聽的鳥鳴，屏幕上五顏六色、千姿百態的鳥在飛翔，讓學生邊聽音樂邊想象，充分感受到鳥的動態美。這樣一來，課件刺激了學生的視聽感官，人人都迷上了大榕樹，學習興趣濃厚了起來，對于課文為何把大榕樹稱為“鳥的天堂”，當然也有了深刻的理解。

二、運用多媒體，突出重點，突破難點，提高課堂教學的有效性

借助多媒體教學能有效地化抽象為具體，把難以理解的內容或者理解課文起重要作用的內容，用多媒體展現出來，調動學生視覺功能，通過直觀形象、生動的感官刺激，讓學生最大限度地發揮潛能，在有限的時間內，全方位感知更多的信息提高教學效率，激活學習的內因。雖然在小學語文課本中有許多插圖，可幫助學生理解課文內容，但由于篇幅有限，立體感不強，這時教師就可以充分發揮多媒體的作用，化靜為動，變抽象為形象，生動悟意。

教學中，教師常抓住課文中的重點詞語和含意深刻的句子，讓學生充分地讀、議、劃。教學過程中，我們可以運用現代信息技術抓住這些詞句，重點設置疑問，啟發學生帶問題去思考，去閱讀，可以起到舉一反三的作用。如《草船借箭》中的“神機妙算”一詞是課文最后通過周瑜的話出現的，這是周瑜自嘆不如的感慨之言，也是對諸葛亮這一人物的高度概括，光理解“神機妙算”一詞，學生很難體會人物的性格，悟出人物之間的關系，必須放在借箭過程中去理解。故此應圍繞“神機妙算”啟發思考：在借箭過程中，哪些地方體現出諸葛亮的神機妙算讓學生帶著這個問題，重點學習借箭的經過，同時配合使用復合投影片。講“去借箭時”，投影出現一支船隊連接向北岸開去。“受箭時”，呈現的是船隊頭西尾東一面受箭的情景。諸葛亮下令調轉船頭時，把投影片翻過來映出，出現的是船隊頭東尾西另一面受箭的情景。投影的演示，使學生看清了借箭的全過程，再加上教師繪聲繪色的引讀，學生各抒己見的議論，課堂教學異彩紛呈，井然有序。學生認識到，諸葛亮的神機妙算就在于他知天文，曉地理，識人心，巧謀劃，進而體會到，諸葛亮能克敵制勝的關鍵在于他運籌帷幄文治武功的經天緯地之才，及其胸懷天下，審時度勢、高瞻遠矚的氣魄。運用現代信息技術，既省時又省力，突出了重點內容，讓學生輕松突破教學重點和難點.三、運用現代信息技術，激發說話興趣

多媒體的合理運用能發展和訓練學生開放性思維，為學生的說話訓練提供依托。在<草原>一課的教學中，設計教學活動時緊扣教學目標，引導學生腳踏實地地閱讀文本，在反復品味中體會“蒙漢情深”，在此基礎上，引入聲情并茂的課件，營造了景壯、文美、情深的學習場，把學生帶入文本的情境中。此時，學生看著夕陽籠罩下的壯觀的草原，聽著深情粗獷的蒙古民歌，激發了學生的想象力和創新力，思緒萬千。學生在描述依依惜別的場景時，能緊扣“蒙漢情深”這一主題，對草原的風光美與人情美發出內心由衷的贊嘆，體會了客人們“何忍別”真實情感的流露，同時學生的情感也得到了升華。在教學中,我注意挖掘教材的拓展點，抓住最佳時機，讓學生圍繞某一主題展開想象的翅膀，挖掘學生的創造想象的潛能。通過多維度的語言訓練培養學生善于發現新問題、浮現新形象、描述新情境、闡述新思想的創造能力。實踐證明：小學生有著豐富的想象潛力，教師若能在閱讀教學中，找準合適的拓展點啟發學生想象，引導學生由單一思維向多向思維拓展，引導學生對課文內容進行再造想象，訓練學生思維的靈活性、獨創性，鼓勵學生從不同方面，不同角度進行思維，那么學生的想象、思維、表達能力定會大大提高。

四、運用現代信息技術，引導自主學習

以學生為主體，是素質教育的基本要求。學生參與的機會越多，越能喚起其參與的欲望和激情。“在教學過程中，兒童如果不具有自己的真實活動，教育就不能成功。”課堂教學中，教師要始終堅持“課文學生自讀，疑問學生自提，難點相互討論，感情學生自悟”的自主教學形式，充分運用現代教育技術的中介作用，創造條件，優化課堂教學結構，提高課堂教學效率。如《爬山虎的腳》一文中，葉圣陶老先生準確地運用“觸、巴、拉、貼”等動詞，把爬山虎的腳怎么爬的過程寫得生動、具體。但學生因為缺乏真實的生活體驗，很難獲得直觀形象的感受。如能讓學生邊觀察電腦演示的爬山虎的腳爬上墻的過程，邊用課文語句來解說這一過程，再請學生上臺用手演示爬山虎的腳，用動作演示爬山虎的腳是怎么爬的。學生對爬山虎是怎樣“一腳一腳”往上爬的，一定留下了無比深刻的印象。再如教學《觀潮》時，怎樣使學生進入情境，在讀中浮現畫面，身臨其境地感受大潮的奇特、雄偉、壯觀，是教學中的一大難點。要是借助媒體手段先播放錢塘潮的影視資料，再引導學生通過有感情的反復朗讀感悟，加深對課文的理解，便可很輕松地突破這一教學難點。

“知識的獲得是一個主動的過程，學習者不應是信息的被動接受者，應該是知識獲取的主動參與者。”（布魯納語）在教學中，教師要引領學生經歷閱讀的全過程，強化學生的直接感知和直接體驗。通過現代教學媒體的使用，創設情境，使抽象的教學內容具象化，有感染力，從而激活學生的已有經驗和潛在的創造力，產生獨特的情感體驗。讓學生在個性化的主觀意識支配下，在自主探究的過程中，學習知識，形成自己的認識和結論，學得實實在在。

總而言之，多媒體課件在教學過程中的運用絕對不是趕時髦，實踐證明是語文教學的一個法寶，應該得到更多的推廣，運用。當然,多媒體教學是一種輔助手段，不能不用，也不能濫用，必須將它與有效的教學方法結合，根據課堂需要，適量、適當地使用。隨著人類對信息技術的不斷開發、研究、利用，信息技術輔助教學在小學語文閱讀教學中必將得到更廣泛的應用。

參考文獻：

1、《新課程教材教法》

2、教育部.基礎教育課程改革綱要(試行)。

3、朱慕菊.走進新課程：與課程實施者對話.4、《教育理論》 作者簡介：

李文慧：女，教師，寧夏回族自治區中衛市永康小學 通訊地址：寧夏回族自治區中衛市永康小學 電話號碼:*** 郵政編碼：750004

第五篇：新媒體新技術在教學中的應用

新媒體新技術在數學教學中的應用

機為核心的新媒體技術的迅速發展，以計算機為輔助教學在當今教育技術現代化高度發展的環境下，隨著以計算工具和輔助教學媒體在教學中的應用日趨廣泛和成熟，各種新媒體的教學方式是對人的視覺、聽覺等多種器官產生刺激，從而有效提高教學效率的最佳方式。

教育在整個學習過程中，教師和學生、學生與學生之間通常不在集體中而是作為個人在自學學生擁有了更多的自主權，教師的角色將逐漸淡化，教師更多地以教育資源的形式或學習幫促者的身份出現，他們的意圖、思路、觀點，通過技術媒體形式得以體現。在當今教育技術現代化高度發展的環境下，隨著新媒體技術的迅速發展，以計算機為輔助教學工具和輔助教學媒體在教學中的應用的日趨廣泛和成熟，結合各種新媒體的教學方式是有效提高教學效率的最佳方式。特別是在教學過程當中適當結合各種互動教學網站、計算機網絡資源和計算機網絡實驗設備的使用，這樣進一步地增加學生學習興趣，達到良好的教學效果。

新媒體技術對信息化教育產生了深遠的影響,它不僅促進教學內容、方式等發生根本性變革,同時也促進信息技術教師重新自我定位和學習并駕馭新媒體技術,注重自身業務修養和教學效果的提升.新媒體技術既給教師帶來了發展機遇,也帶來了困惑.原來的課堂教學模式單調，內容陳舊，知識面窄，嚴重影響學生的全面發展，難以激起學生的求知欲望、創造欲。教師必須在課前精心的準備，創設教學情境，才能有效地調動學生主動參與到教學活動中去，從而使其學習的內部動機從好奇逐步升華為興趣、志趣、理想以及自我價值的實現。教師就教學內容設計出富有趣味性、探索性、適應性和開放性的情境性問題，并為學生提供適當的指導，通過精心設置支架，巧妙地將學習目標任務置于學生的最近發展區。讓學生產生認知困惑，引起反思，形成必要的認知沖突，從而促成對新知識意義的建構。因此，在創造性的教學中，師生雙方都應成為教學的主體。在一節課的開始，教師若能善于結合實際出發，巧妙地設置懸念性問題，將學生置身于“問題解決”中去，就可以使學生產生好奇心，吸引學生，從而激發學生的學習動機，使學生積極主動參與知識的發現，這對培養學生的創新意識和創新能力有著十分重要的意義。

在與新技術，新媒體結合的課堂教學中，如果教師對教學任務安排得不當，就會造成學生 “開小差”的現象，浪費寶貴的教學資源。教師要讓學生整理好自己的資料，引導學生利用剩余時間進行分組討論，最后對學生得到的結果進行評價。在教學的互動環節，可以利用多種媒體手段進行教學引導，如利用多媒體幻燈片投影提出問題，讓學生在尋找問題的答案過程中注意形成性過程，引導學生利用新媒體手段去 尋找解決問題的方法，最后利用投影展示優秀的討論結果，進行總結性評價。同時課堂教學還要強調知識的建構性，教師要起到引導者的作用。因此在課堂上讓學生去搜尋的問題時不能太顯空泛，問題也應該隨教學進度而逐步深入。

在應用中，應用新技術新媒體并不等于排斥傳統的教學手段。既要適時應用新技術，又要避免作秀，還要做到與傳統的教學手段有效的對接。不管是應用什么手段，只要是應用得恰到好處都是成功的手段。同時，技術的雙韌性必須很好地把握。在新媒體給教學帶來便利和直觀，調動學生情感興趣和實踐參與的同時，是否會影響到學生思維的發展，對學生的健康特別是視力的影響也不容小視，這些都要引起重視，趨利避害。

我們在具體的教學過程中，要尊重學生的個體差異，根據實際實施分層教學，開展積極評價。學生顯著的個體差異、教師指導質量的個體差異，必將導致學生創造能力、創造性人格的顯著差異。因此，教師調控教學內容時，必須在知識的深度和廣度上分層教學，盡可能地采用多樣化的教學方法和學習指導策略；在教學評價上要承認學生的個體差異，對不同程度、不同性格的學生提出不同的學習要求。由于每個學生智力發展水平及個性特征的不同，認識主體對于同一事物理解的能力必然存在著差異，由此所建構的認知結構必然是多元化、個性化的。學生的個體差異表現為認知方式與 思維策略的不同，以及認知水平和學習能力的差異。作為一名教師要及時了解并尊重學生的個體差異，積極評價學生的創新思維，從而建立一種平等、互信、理解和相互尊重的和諧師生關系，學生才會在此環境中大膽發表自己的見解，展示自己的個性特征，對于有困難的學生，教師要給予及時的關照與幫助，要鼓勵他們主動參與數學活動中去，嘗試用自己的方式去解決問題，發表自己的看法；教師應及時地肯定他們的點滴進步，對出現的錯誤要耐心地引導他們分析其產生的原因，并鼓勵他們自己去改正，從而增強學習數學的信心。

總之，時代的前進，知識也需要不斷的更新，教學手段，教學課堂的改革是永無止境的。教師要適應時代的潮流，積極投身于活動中去，去適應新媒體，新技術，通過自主探索和合作交流，更好地激發學生的學習興趣，培養學生的創新意識和創造能力，在實施課堂教學的過程中，注重引導學生在課堂活動過程中感悟知識的發生、發展與變化，培養學生主動探索、敢于實踐、善于發現的科學精神。將學生的主動學習與創新意識的培養落到實處。提高課堂效益。