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在這幅作品中,鉛質的澡盆起了象征作用,使畫面除了在氣氛上的沉重和晦暗之外,更加具有了隱喻的精神面貌。神話一直作為基弗作品中的重要題材表現,1982年的《維蘭德之歌》又是一幅以綜合材料來變現神話的繪畫作品。畫面中上方是一個鉛質的翅膀,與如燒焦的廣闊麥地背景形成了對比。這里的鉛質翅膀除了在畫面中是一個視覺效果之外,它更是一個視覺符號。翅膀的來自于希臘神話中的伊卡洛斯的故事。講述了伊卡洛斯及兒子被困在克里特王國的島上,當他們用羽毛和蠟制成的翅膀逃離時,飛的離太陽太近,而使蠟融化,伊卡洛斯墜入到海中的悲劇故事。而基弗運用鉛來表現翅膀,所表現出來的沉重和艱澀的質感,使其畫面和翅膀這個符號更增加了悲劇的色彩。
《黑色王冠》是基弗2005年創作的作品。文字也是他畫面中藝術語言的一部分,而這幅作品中的文字就是取自德國詩人保羅•策蘭的《九月的王冠》這首詩。而在增加文字的同時,金屬材料鉛還是再次的出現在了畫面的最前方。在荒蕪的雪地上,鉛質的椅子上固定著棕色的枯枝,并且與空中如雪花般的文字相結合,形成了鮮明的對比。而文字本身的意義也與畫中的元素和氛圍相結合,使作品充滿的了深刻的意義。繪畫在空間上作為一種二維平面的藝術形式,而基弗在繪畫中頻繁的運用到了各種物質材料或者金屬材料,使繪畫擁有了強烈的物質感。
這些金屬材料或與主題相結合,或作為畫面的符號,都使繪畫呈現出了不同以往的視覺樣貌。基弗以同樣的題材還創作了很多裝置作品。這些裝置作品也與他的繪畫作品所表現的主題和所要表達的思想有著某種的內在聯系。而金屬材料也始終貫穿在他的裝置作品中。從1987年開始,基弗開始運用金屬鉛制作書籍裝置。尺寸由小到大,鉛質的書頁也經過了氧化和腐蝕的處理,呈現出了斑痕和不同的灰暗的色彩層次。1989年完成的大型裝置《兩河流域——女祭司》,就是由200本鉛質的書籍組成。它們如廢墟一般被堆放在鋼質的書架上。書架中間由玻璃板隔開,鉛質的書籍中還夾了許多銅絲。整個裝置作品由于金屬的腐蝕效果而顯現出了十分久遠的歷史感。作為鉛質書的延伸,又與他早期的翅膀符號相結合,在1992年開始,他又創作了《帶翅膀的書》這一裝置作品。作品依然是由鉛質書組成,又加入了金屬錫和鋼。鉛質書的兩邊生出了巨大的兩個鉛質翅膀,同樣的斑駁的質感,而翅膀又顯得十分沉重,卻只被一根細的金屬棍支起。鉛質的翅膀此時已成為基弗作品中一個重要的象征符號。
基弗的作品,破敗的自然和支離破碎的場景,使人們可以感受到一種人類文明的悲劇命運。但基弗想要表現的并不只是是衰敗,正如他自己所說的:“我沒有表現絕望。我對精神的凈化總是充滿了希冀,我的作品是精神的、理性的。我想在一個完整的環境中表現出心靈與環境的契合。”在他的繪畫和裝置作品中反復用到了鉛金屬及其他的金屬材料。也許正是金屬材料本身的屬性具有沉重、受到環境影響而傷痕累累、顏色灰暗和細微敏感的變化這些特質正與他所想表達的藝術思想的內在有著深深的契合和相互聯系的關系。金屬材料在他的作品中有著強烈的物質性,并具有豐富的象征意義。他的作品正是人類深層心靈活動的體現。他將平凡粗陋的金屬材料置于他深邃、憂郁又悲壯的作品中,賦予了他們莊重的意義和無限神秘的想象,是在藝術作品中將材料轉換到思想領域的成功體現。
作者:徐萌李俊峰單位:齊齊哈爾大學美術與藝術設計學院
例如,在講到金屬材料及其力學性能時,筆者舉一個現實性、學生感興趣的中國第一艘航母“瓦良格”號實例,即現在的“遼寧艦”。該艦最初由蘇聯時期黑海造船廠設計建造,隨著20世紀90年代前蘇聯解體,建造工作停止。1999年,烏克蘭與澳門一家“旅游有限責任公司”簽訂協議,以2000萬美元的價格出售。“旅游有限責任公司”購買“瓦良格”號航母的理由是,將其改造成一個大型海上綜合旅游設施。2002年3月4日,“瓦良格”號航母經過重重困難終于抵達航行的終點——中國大連港口。首先專家對它進行反測繪,測量船體使用材料、鋼材、抗打擊能力即沖擊韌性。緊接著筆者引入新課,金屬材料加工首先要合理選材,在選材中不斷創新,而且世界各國都在科學研究新型材料,從而推動科技的發展,對此學生樂于接受。舉例教學,辦法簡單,能馬上貼近學生的實際生活,可收到良好的教學效果。因此,在教學過程中教師要注意觀察生活,收集素材,以便在教學中使用,激發學生的學習興趣。
二、好奇心,激發學生的學習興趣
比如,講到金屬的導電性、導熱性、熱膨脹性時,為什么電動機機芯用純金屬、純鐵絲、純銅絲而不用合金?為什么家用廚房小鏟要木質手柄?在制定各類熱加工工藝(焊接、鑄造、鍛造和熱處理)時,必須考慮材料的導熱性,以防止材料在加熱或冷卻過程中發生變形或開裂;在鋪設鋼軌時,在兩根鋼軌銜接處應留有一定的空隙,以便使鋼軌在長度方向有膨脹的余地;在測量工件的尺寸時,也要注意熱膨脹的因素,以減小測量誤差;對精密儀器或機械零件,線膨脹系數也是—個非常重要的性能指標。另外,一般物體具有熱脹冷縮的物理特性,但還有特殊情況。學生聽到這里,急于想知道其中的奧秘。這時,筆者不急于講答案,而是話鋒一轉,且聽以后分解,讓學生帶著好奇心進入學習情境,激發學生的學習興趣。在教學中,由于強烈的好奇心的驅動,學生對金屬材料的性能分析這一原本枯燥的課題逐漸產生欲探討的興趣。這樣課堂教學效果又前進了一步。
三、小故事,大啟發
在講到沖擊韌性試樣時,為什么把它做成缺口形狀?引用北大教授張學政講到應力集中時,先講一個小故事:過去山村老百姓敲鑼時,鑼出現裂紋,為了防止裂紋蔓延,兩邊各鑿一個孔,使其延緩過度,這樣幾十年后原樣不變。接著講述原理:一塊布一拉,這個應力是均勻分布的,但是當你剪個口再拉,應力馬上就集中在這個刀口呈指數函數增加成千倍、萬倍地增加。應力大于材料的屈服強度,產生大的塑性變形,最后斷裂。所以工程上最可怕的問題是零件內部有裂紋,或者有棱角、尖角的切口,包括外部切口。這樣道理淺顯易懂,小故事,大道理,激發學生的學習興趣。培養了學生熱愛生活,善于觀察生活,尊重科學并運用科學的意識。
四、多媒體與傳統教學結合法,吸引學生注意力
例如鐵碳合金相圖講授:筆者先在黑板上畫出鐵碳合金相圖,不同彩色粉筆標出特性點、特性線,然后進行鐵碳合金相圖多媒體演示課件。這樣改變了傳統教學中粉筆加黑板的單一、呆板的表現形式,能將抽象、生澀、難懂的知識直觀化、形象化,激發學生學習興趣,調動其主動學習的積極性。這樣學生對新知識的學習更加形象、直觀、明了,便于自主學習,加快記憶,增加學習欲望。
五、理論聯系實際,學以致用
在講過碳素鋼、合金鋼、硬質合金以后,教師給學生布置任務:實習應用的刀具、量具,哪些是碳素鋼?哪些是合金鋼?哪種類型的硬質合金?牌號各是什么?熱處理如何?學生實習課時帶著任務尋找不同刀具、量具,歸納總結。最后課堂上,筆者會評價總結,讓學生明白理論知識與實踐應用相結合,學以致用。這種理論實踐一體化教學方法改變了傳統的理論教學和實踐相分離的教學形式,突破了實踐是理論的延伸和應用,是理論的附屬品的傳統教育理念,突出了教學內容和教學方法的應用性、綜合性、實踐性。它以理論傳授、實踐操作技能訓練為一體,集老師與學生雙向交流,小組協作討論為一體,增強了學生學習理論知識的興趣,促進了對理論知識的理解,提高了學生的實訓興趣和實際操作的能力,為今后走向工作崗位增強了適應能力。
六、小結
遷鋼腐蝕實驗室根據首鋼抗腐蝕管線鋼開發的實際情況,定位在可持續發展的基礎上,在完成產品出廠檢測的同時承擔新產品研發所需要進行的試驗,檢驗能力包括常溫常壓下的氫致開裂HIC和硫化氫應力腐蝕開裂SSCC(B方法四點彎曲)兩個檢驗項目,可以分別進行A、B兩種溶液的試驗,于2011年6月份正式投入使用。濕H2S能夠引起金屬材料發生強烈的氫致開裂HIC和應力腐蝕開裂SSCC,因此,所有臨濕H2S環境設備(特別是壓力設備)材料必須經過耐HIC或SSCC標準試驗測試或腐蝕試驗研究。將H2S氣體通入反應器,在反應器中形成H2S腐蝕介質,對金屬材料的抗HIC和SSCC性能進行檢驗,然后廢氣通過尾氣回收系統進行回收。整套試驗系統主要分為氣體發生裝置、主反應器、排氣和尾氣回收管路,可進行HIC、SSCC的B方法,還包括安全報警系統、通風設備、應急噴淋系統、實驗監控與系統控制,尾氣回收系統以及輔助的個人防護裝置等,試驗流程如圖1所示。
1.1HIC試驗流程來樣處理-配置反應液-擺放試樣-氮氣除氧-移液-二次除氧-通入硫化氫-滴定-測量PH值-保持硫化氫平穩-測量PH值-氮氣除硫化氫-移液-試樣打磨-宏觀拍照-切面編號-分切小樣-試樣磨拋、檢驗-試樣整理、保存-出報告。
1.2SSCC試驗流程來樣處理-配置反應液-加載試樣-氮氣除氧-移液-二次除氧-通入硫化氫-滴定-測量PH值-保-持硫化氫平穩-測量PH值-氮氣除硫化氫-移液-卸載清洗-試樣打磨-宏觀拍照-試樣整理、保存-出報告。實驗室配置了全自動監控系統、先進的硫化氫氣體報警器和大功率排風系統,能夠有效地保證腐蝕試驗的正常進行和試驗人員的人身安全,試驗所產生的廢氣、廢液均回收處理,確保無污染,零排放。
2應用實效
作為一個獨立的腐蝕實驗室,遷鋼腐蝕實驗室自投入使用以來,可以在滿足遷鋼管線鋼開發生產研發、完成出廠產品檢測的基礎上,為首鋼集團下屬的首秦、京唐及其他社會單位提供抗酸試驗檢驗服務,實驗室于2012年7月通過了中國合格評定委員會(CNAS)認可,可以按照NACE標準(NACETM0284、NACETM0177)和國家標準(GB/T8650、GB/T4157)開展檢驗,具備了作為第三方實驗室的資質,在滿足出廠檢測及產品研發的基礎上,為公司創造了可觀的經濟收益。遷鋼腐蝕實驗室標準化運行,儀器定期校準,檢測結果準確有效,實驗過程符合國家及行業安全技術規范,實驗員操作熟練,能夠獨立完成腐蝕試驗,安全防護無漏洞,報警系統安全可靠,廢液回收集中存放,定期處理,符合環保要求。在滿足安全可靠、綠色環保的基礎上做到了功能全面、操作簡便,得到了國內外用戶的認可。
3總結
純金屬鋅及其氧化物和不同納米Au修飾量的金屬鋅及其氧化物的紫外可見光譜。可以看出,波長為368nm處出現一個比較強的金屬鋅及其氧化物吸收峰。在525nm處出現較寬的納米Au的吸收峰[4]。納米Au的吸收峰隨Au含量的變大而不斷變強,還伴隨顯著的紅移現象[5]。可能是因為Au和金屬鋅及其氧化物之間的相互作用,致使納米Au的吸收峰產生了顯著的紅移現象,可能給金屬鋅及其氧化物材料的氣敏特性有重要作用。圖2是純金屬鋅及其氧化物和不同納米Au修飾量的金屬鋅及其氧化物的XRD譜圖。可以看出,譜線中存在很明顯的六方相特征衍射峰,和金屬鋅及其氧化物的晶面吻合[6]。另外,加入納米Au修飾量的金屬鋅及其氧化物譜線出現新的衍射峰,其峰位與立方相Au的晶面一一對應。納米Au修飾量的衍射峰隨著Au含量的變大而不斷的變強。圖3是純金屬鋅及其氧化物和納米Au修飾量在為10%時的金屬鋅及其氧化物的SEM形貌。可以看出,金屬鋅及其氧化物是由大量向外輻射分布的六棱錐納米分枝構成的復雜的花型結構。金屬鋅及其氧化物的六棱錐分枝的表面比較光滑。金屬鋅及其氧化物的表面上均勻的分布著納米Au粒子,金屬鋅及其氧化物的六棱錐分枝的表面出現了粗化的現象。這種粗化現象會導致表面缺陷的增加,對金屬鋅及其氧化物材料氣敏特性有積極作用。
2金屬鋅及其氧化物的氣敏特性
圖4是純金屬鋅及其氧化物和不同納米Au修飾量的金屬鋅及其氧化物氣敏元件,在不同溫度下對100μg/g丙酮的靈敏度圖線。可以看出,納米Au粒子可以有效地提高金屬鋅及其氧化物材料的靈敏氧化物對丙酮的選擇性非常好,可以滿足實際的丙酮氣體檢測要求。另外,材料各種氣體的響應程度隨氣體濃度的增加基本呈線性逐漸變大。
圖5為金屬鋅及其氧化物對不同氣體的響應恢復動態曲線和靈敏度。可以看出,材料對還原性氣體的靈敏度較高。另外,材料對丙酮的靈敏度比氫氣、甲醛、苯和乙醇高得多,這說明Au修飾后金屬鋅及其氧化物對丙酮的選擇性非常好,可以滿足實際的丙酮氣體檢測要求。另外,材料各種氣體的響應程度隨氣體濃度的增加基本呈線性逐漸變大。
3結論
關鍵詞:無機非金屬材料;實驗室開放;教學研究;綜合性實驗
無機非金屬材料專業主要培養具備無機非金屬材料特別是建筑材料科學與工程方面的知識,能夠從事該領域的科學研究、技術開發、工藝和設備設計、建筑施工、監理、技術及經營管理等方面的高級工程技術人才。學生通過系統學習及專業訓練,掌握該領域的基礎理論、專業知識和基本技能,研究無機非金屬材料及其復合材料的組成、結構與性能之間的關系,探索無機非金屬材料的制備、加工工藝技術及性能測試評價。筆者結合無機非金屬專業的特點和畢業生的就業方向,探討和研究無機非金屬材料專業的專業課實驗教學,從調整課程設置、修改教學內容、改進考核方法、加大實驗室的開放力度等幾個方面進行了探討性研究,提出了改革方案,為無機非金屬材料工程專業實驗教學改革提供了理論依據。
一、專業實驗課的設置及實驗內容
在20世紀90年代,高等學校的課程設置和教學內容都進行了改進,無機非金屬材料專業經過調整后,把原有的膠凝材料、水泥工藝學、混凝土工藝學等專業課程的實驗課的內容,統一調整為無機材料測試技術專業課的實驗內容,由于無機材料測試技術課程實驗學時較少,刪除了現在無機行業使用較少的材料實驗內容,如,石灰的消解溫度、產漿量;石膏的性質、細度的比表面測定方法等實驗內容,增加了一些新型材料的實驗內容,這樣能使學生及時掌握無機材料科學發展的方向,也增強了學生適應社會的能力。但是新型材料的發展,離不開基礎材料,基礎材料在無機材料的發展中起著重要作用,新材料及復合材料的實驗也是在基礎材料實驗的基礎上有所發展的,拼命地追求新材料的實驗內容,忽略了基礎實驗和傳統的實驗內容,使得無機非金屬材料專業學生在完成本科畢業論文階段明顯感覺到實驗動手能力不足,在畢業后的工作中,表現出缺乏基礎實驗技能的訓練。所以,基礎材料的實驗教學在實驗課教學中尤為重要,專業實驗課的實驗內容更應重視基礎材料的內容。
二、專業實驗實行獨立設課,引導學生重視實驗課
高等學校的學生存在一個普遍的現象,重視理論課和考試課,忽視考查課和實驗課。這種現象是中國應試教育模式的延伸,在這種教育模式下,學生習慣了考試,不適應考核與考查。只有把實驗課與專業課分開,獨立設置成一門課程,進行單獨考核,單獨計入學分,才能引起學生足夠的重視,從而提高學生的專業技能。
在建筑領域對無機非金屬材料的研究越來越廣,各種新材料、復合材料大量更新。實驗內容和實驗工作量越來越大,在原來的基礎上增加實驗內容遠遠滿足不了實驗課的需求,所以無機材料專業的專業實驗課應獨立設課。課程時間設置成一段時間(一周或兩周),課程應分三個階段,第一階段:學生必修實驗內容(基礎實驗);第二階段:教師布置實驗內容(綜合性、設計性實驗內容);第三階段:學生自主設計實驗內容。通過這三個階段的學習,學生能夠把本科階段的專業課以及專業基礎課的內容貫穿起來,形成一個系統的知識鏈。
三、加大實驗室的開放力度,培養學生的動手能力
要滿足實驗課獨立設課的要求,實驗室必須進行全面的開放,滿足學生的實驗需求。
在學生實驗集中階段,首先選一些驗證性實驗內容,并同時開放所有的實驗室,學生可隨時選做必修實驗內容的任意一個,但是在規定時間內必須完成所有的必修內容。在這一階段,要求學生熟悉必修試驗項目涉及的實驗儀器、原理、操作方法及國家的相關技術規程,掌握必修實驗材料的技術性質。通過這一階段的實踐,使學生掌握基礎材料的實驗方法和評定方法,培養學生的動手能力。在第一階段結束后,提交實驗報告,教師布置下一階段實驗任務,這一過程也是必修內容,教師給定幾個綜合性試驗或者設計性試驗題目,學生分組選擇后進行實驗方案的設計,經教師同意后進行試驗并寫出實驗報告。這一過程提高了學生的實驗方案設計能力。最后,由學生根據自己的興趣愛好提出實驗題目、設計實驗內容,經教師同意認可后,自行進行試驗并提交報告。
學生經過這樣一個過程后,使理論知識和實踐技能有了銜接,同時也是對各門專業課知識的一個系統的總結,不但提高了理論水平,而且提高了學生的動手能力。
四、注重學科交叉滲透,開設綜合性實驗,提高學生的專業素質
無機非金屬材料學涉及多學科領域,所以在專業實驗教學過程中,應注重學科知識的交叉滲透。利用綜合性試驗項目,把許多相關的學科知識進行融合,使學生掌握相關知識,把理論與實踐進行銜接。
在國家開展本科教學水平評估以來,學校為了提高本科教學質量,要求本科畢業設計題目是一人一題,不允許出現雷同論文。本科畢業設計時間持續一個學期,由教師命題,學生自主選擇,然后根據自己的論文題目,設計實驗方案。由于論文命題都是結合教師的科研內容和研究方向定的,所以實驗內容除無機材料學外,還包括有機化學、無機化學、聲、光、電、力學等多學科的方方面面。這時大多數學生顯得很盲目。使學生在專業試驗階段掌握這些相關的實驗內容,開設綜合性試驗、設計性試驗就顯得尤為重要。綜合性、設計性試驗能使學生對所學知識和感興趣的知識進行整合和改進,在實驗過程中掌握實踐技能,培養學生的專業素質。
專業實驗課改革和實踐是一項長期的工作,它涉及相關學科的方方面面,是一項系統而艱巨的任務,必須尋求各方面的支持和幫助。無機非金屬材料工程專業的畢業生分布在科研、生產、檢測等不同領域,要使畢業生都能在自己的崗位上熟練地發揮自己的特長,充分發揮自己的潛能,是我們教學研究要達到的目的。為了達到這一目的,就要不斷進行教學研究,探索無機非金屬專業的教學改革和建設,培養學生理論聯系實際的能力,增強分析問題、解決問題的能力,開發學生的潛在能力,把學生培養成實用型人才。
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