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材料科學論文:材料科學與工程專業(yè) 材料科學基礎 大平臺教學研究
[摘要]為適應高等教育改革的要求，本文根據(jù)暨南大學材料科學與工程專業(yè)的培養(yǎng)目標和方案，對“材料科學基礎”大平臺教學進行探討。從課程發(fā)展的歷史、性質(zhì)及定位出發(fā)，挑選教材，并依據(jù)“奠定學科基礎”的角度，對教材中的教學內(nèi)容進行了科學地揚棄，從而合理組織教學，科學運用教學手段，從中取得了一些較好的教改效果和經(jīng)驗。
[關鍵詞]材料科學與工程專業(yè) 材料科學基礎 教學
“材料科學基礎”是研究材料的成分、結(jié)構(gòu)、性能之間的關系及其變化規(guī)律的一門基礎學科，是材料科學與工程專業(yè)一級學科公共主干專業(yè)基礎課。根據(jù)教育部提出的拓寬專業(yè)口徑、按專業(yè)大類進行人才培養(yǎng)的基本思路和1997年國務院學位辦頒發(fā)的新專業(yè)目錄，材料類的專業(yè)設置不再按傳統(tǒng)分為金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料。為此，各相關高校在材料科學與工程專業(yè)主干課程“材料科學基礎”的教學上都進行了教學改革。暨南大學材料科學與工程專業(yè)自2002年設立以來，就依據(jù)教育部的要求，將專業(yè)培養(yǎng)目標設定為培養(yǎng)“大材料”科學研究與工程技術所需的人才。故“材料科學基礎”課程內(nèi)容設置為介紹三大材料的基礎知識，在教學模式、手段及課程配套方面也具有鮮明的特色。本文闡述了暨南大學材料科學與工程系以“奠定學科專業(yè)基礎，培養(yǎng)學生科學的思維能力”為宗旨，開展“材料科學基礎”教學工作的經(jīng)驗和體會。并以此為契機，進一步優(yōu)化教學內(nèi)容，探索新的教學模式和教學手段，進一步提高教學質(zhì)量。
一、課程發(fā)展歷史、性質(zhì)與定位
材料是人類文明發(fā)展的基石。人類發(fā)展的文明史就是按石器時代、陶器時代、青銅器時代、鐵器時代來劃分的，可見材料對人類文明進程的重要貢獻。與人類使用材料的漫長歷史相比，對材料的研究即材料科學的歷史比較短暫。19世紀中葉，開始采用金相顯微鏡研究鋼鐵，相平衡熱力學和統(tǒng)計熱力學則為建立材料的相平衡與相變提供了理論基礎。20世紀20年代，原子結(jié)構(gòu)和量子力學提供了研究材料微觀結(jié)構(gòu)的理論，x射線衍射技術和電子顯微技術為探索材料的微觀結(jié)構(gòu)提供了手段。20世紀50年代，金屬學已初具規(guī)模。高校金屬材料專業(yè)都開設了《金屬學》課程。到20世紀60年代，世界經(jīng)濟的騰飛促使陶瓷學和高分子材料學建立，其代表作分別為wg金格瑞的《陶瓷導論》(introduction to ceramics)和pj flory的《高分子化學與物理》(polymer chemistry and physics)。前者，wg金格瑞教授將金屬學的原理應用于無機材料的結(jié)構(gòu)、熱力學、動力學、相變及性能分析當中，成功地指導了水泥、玻璃和陶瓷材料的生產(chǎn)和科研。而pj flory教授則主要圍繞聚合物的合成過程、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)以及物理、化學等行為特征，闡述了高分子材料的結(jié)構(gòu)及性能。到今天，三大材料的研究相互滲透，研究方法相互借鑒，產(chǎn)生了21世紀的材料科學。
“材料科學基礎”著眼于材料基本問題諸如材料的結(jié)合鍵、材料的晶體結(jié)構(gòu)及缺陷、材料的相結(jié)構(gòu)與相圖、材料的凝固、材料中的擴散，材料的塑性變形、材料的亞穩(wěn)態(tài)。從金屬材料的基本理論出發(fā)，將高分子聚合物材料、陶瓷材料、復合材料等結(jié)合在一起，使學生能把握材料的共性，熟悉材料的個性。本課程橫向融合金屬材料、陶瓷材料和高分子材料的基礎理論于一爐，縱向則充分利用學生已經(jīng)學過的基礎知識(包括高等數(shù)學、普通物理、物理化學、材料力學等)，并能連接后續(xù)的材料的分析與表征、材料物理、材料加工工藝學等必修課程及高分子材料、無機非金屬材料、金屬材料等模塊的選修課程。
二、教學內(nèi)容的優(yōu)化和選擇
現(xiàn)代材料工業(yè)和技術的發(fā)展推動材料從組成、結(jié)構(gòu)和功能的單一化向復合化、一體化發(fā)展，使培養(yǎng)大材料、寬專業(yè)人才的教學改革迫在眉睫。在此形勢下，2002年暨南大學材料科學與工程專業(yè)設立并開始招收首屆本科學生，確定了《材料科學基礎》為專業(yè)基礎課(必修，72學時，4學分)。本課程內(nèi)容旨在以物質(zhì)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)形成為主線將三大固體材料(金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料)的基礎知識有機結(jié)合，構(gòu)建大材料專業(yè)公共性專業(yè)基礎課教學體系。該課程體系旨在強化對學生重基礎的通才教育模式，在教學內(nèi)容上力求共性教學，突出個性特點。為此。從選擇教材著手，優(yōu)化教學內(nèi)容，強化基礎教學，著重培養(yǎng)學生科學的思維方法、創(chuàng)新能力以及運用基礎理論解決實際問題的能力。
目前， “材料科學基礎”教材體系可分為兩大類。及時類沿襲“金屬學”課程的教學內(nèi)容，增加了少量無機非金屬材料、高分子材料和復合材料等內(nèi)容，往往側(cè)重金屬材料。這類教材基本上適合以金屬材料為主導的材料科學與工程專業(yè)的教學。第二類教材則是在增加非金屬材料、高分子材料、復合材料等新材料內(nèi)容的同時，對該課程的所有內(nèi)容進行了全新的組合，將它們有機地融入整個教材體系中，形成新的包含各種類型材料的教學體系。由于低年級本科學生的專業(yè)知識有限，這類教材在教學中要突出構(gòu)建整個教學內(nèi)容的邏輯性和條理性，避免學生掌握了各材料的個性，卻忽視了各材料的共性，從而使整個課程陷入一個“材料學概論”的泥潭。為達到突出共性教學的目的，搭建一個合理材料科學與工程的知識平臺，根據(jù)整個學科的培養(yǎng)方案和教學計劃，我們選擇上海交通大學出版社出版的面向21世紀新教材《材料科學基礎》作為教材，從教學目標出發(fā)，該教材最顯著的特點是著重于基本概念和基礎理論，便于在教學中掌握深度和廣度。根據(jù)本專業(yè)培養(yǎng)目標的要求和培養(yǎng)方案的特點，在確立教材內(nèi)容、體系與后續(xù)課程的相互關聯(lián)的基礎上，在保持課程自身體系的完整性的條件下，兼顧到不同材料的特點及知識體系與要素課程內(nèi)各個環(huán)節(jié)之間的邏輯關系，對該教材的內(nèi)容進行了“揚棄”，將課程教學內(nèi)容分為三大模塊：
1 材料的結(jié)構(gòu)。①微觀結(jié)構(gòu)：原子的排列方式、高分子鏈結(jié)構(gòu)；②結(jié)構(gòu)的完整性：晶體學基礎、金屬的晶體結(jié)構(gòu)、合金、離子晶體結(jié)構(gòu)規(guī)則、共價晶體結(jié)構(gòu)、聚合物的晶態(tài)結(jié)構(gòu)；③結(jié)構(gòu)的不完整性：晶體缺陷、表面和界面、非晶態(tài)、亞穩(wěn)態(tài)、準晶態(tài)。
2 固體中原子及分子的運動。①擴散：菲克及時、第二定律、擴散的熱力學分析、擴散原子理論、影響因素；②高分子的分子運動：分子鏈的運動及其柔順性、分子的運動方式及影響因素。
3 材料的組織結(jié)構(gòu)變化。①材料的形變和再結(jié)晶：單晶和多晶體的塑性變形、回復和再結(jié)晶；②相圖。單元系相圖：凝固、形核和晶體長大；二元系相圖：勻晶、共晶和包晶相圖、混溶間隙、相圖分析；三元系相圖：相圖基礎、三元勻晶和共晶相圖。
為了在上述教學內(nèi)容中力求共性教學，以較大限度地淡化三大材料各自的專業(yè)色彩，力求突出共性的內(nèi)容。例如，相平衡與相圖的內(nèi)容，選擇了相律、相平衡熱力學理論、一元、兩元和三元基本相圖類型的閱讀等為重點內(nèi)容，而淡化與此相關的教材中有關金屬材料的冶金和鑄造
方面的內(nèi)容。
通過多年的教學實踐，上述教學內(nèi)容的優(yōu)化既得到了后續(xù)課程教師的肯定，又使學生學以致用，達到了奠定學科專業(yè)基礎、培養(yǎng)科學思維的目的。
三、教學內(nèi)容組織方式與目的
本課程教學內(nèi)容的特點是“三多一少”，即敘述性的原理、規(guī)律多，需要記憶的概念、定義多，課程內(nèi)容知識點多。理論計算少。因該課程內(nèi)容枯燥、抽象，學生感到難學。具體表現(xiàn)在：不能很好地將數(shù)學理論應用到材料科學的基礎課程、無法判定從而掌握教學內(nèi)容中的重點、不能將所學的知識點和實際的材料聯(lián)系起來。所以，我們在教學內(nèi)容的組織上做了一些探索：
1 突破傳統(tǒng)的“一本教科書”的局限性。本課程的教學內(nèi)容在嚴格按照教學大綱和教學計劃授課的同時，綜合多種中文教材、英文教材等，力圖做到知識面完整、講授描述通俗易懂。如針對本專業(yè)每年都有數(shù)目不等的海外學生的特點，在教學提倡采用臺灣曉園出版社出版的《材料科學與工程》作為補充性教材，提升外招學生對學科知識的認同感和認知度。
2 探索課堂教學，有所為，有所不為。課堂講重點、難點，講思路，留給學生充分的思考時間和空間，以調(diào)動他們的主動性和積極性。對難點和重點內(nèi)容，盡量舉出其應用實例，結(jié)合學科前沿知識，使學生知道該原理的用處，聽課時不感到抽象、空洞，達到了理論聯(lián)系實際的目的。而且，對重點和難點內(nèi)容務必做到舉一反三，確保學生能夠掌握，以達到以點帶面，進而掌握所學知識的目的。
3 注重教學內(nèi)容的連貫性，連通性，提高學生對所學知識點的融會貫通能力。本課程在教學過程中，提倡預習，并將即將講授的知識點與所學基礎知識點的關聯(lián)告知學生，使其掌握學習的主動性。對部分關聯(lián)度高的章節(jié)，采用課堂討論、換位講授等方法，調(diào)動課堂氣氛，使學生自覺地運用基礎知識解決教學過程中的難點，從而提高他們通曉所學知識點的能力，達到提升專業(yè)素質(zhì)和人文素質(zhì)的目的。例如，在相圖的學習中，嘗試讓學生利用所學的物理、化學知識換位講授一元相圖和二元相圖的基礎，一方面使他們學會對所學知識點進行歸納和演繹，另一方面提升他們的口頭表達、演講技巧。
4 充分、恰當?shù)夭捎矛F(xiàn)代化多媒體教學方法，并輔之以動畫，實現(xiàn)圖、文、聲、像的視聽一體化教學。特別是對那些教學難點和需要豐富空間想象力的內(nèi)容，形象、生動地展示在學生面前，既直觀又富動感，可明顯提高教學效果。
四、教學方法與教學手段
“材料科學基礎”課程內(nèi)容抽象、概念性強，學生在學習時容易感到枯燥難學。因此，在課堂上應常采用啟發(fā)式教育，常用提問、問答或引而不發(fā)方法，調(diào)動學生的積極思維能力。在講授時使用ppt演示文稿，盡量多用教學模型、掛圖、照片和曲線圖表等形象化語言。涉及部分教學內(nèi)容如位錯運動等，應結(jié)合動畫生動地用圖像演示給學生，以加深他們對課程內(nèi)容的理解，提高學習興趣。對于部分與前期知識關聯(lián)度高的基本理論如單元相圖，組織學生進行課堂討論(seminar)，并以學生發(fā)言為主，讓他們直接參與教學。對需要運用較多數(shù)學知識且理論性較強的內(nèi)容，如擴散及時、第二定律，應多采用板書推導，加強邏輯性學習。另外，為了提高學生對那些需要有豐富空間想象力的晶體結(jié)構(gòu)、金相組織的轉(zhuǎn)變和識別、位錯、位錯增殖和纏結(jié)過程等知識難點的理解和掌握，將先進的多媒體現(xiàn)代化教學手段引入材料科學基礎教學中，并讓它們以二維或三維動畫形式生動形象地展示在學生面前，彌補傳統(tǒng)教學在時間和空間等方面的不足，以提高教學效果。在課外，還可建立qq空間，在群聊中解決課堂中來不及解決的問題，通過師生交流，提高學生探索性自學能力和學習的積極性。
在“寬口徑，大平臺”培養(yǎng)模式下開展材料科學與工程教學， “材料科學基礎”作為專業(yè)必修的主干課程，突出共性教學是打好學科專業(yè)知識的必備條件。從時代的需要出發(fā)，合理選擇及組織教學內(nèi)容、創(chuàng)新教學手段和方法，使其與教學內(nèi)容相互協(xié)調(diào)，是構(gòu)建新時代“材料科學基礎”教學體系的關鍵。今后， “材料科學基礎課程”將繼續(xù)圍繞以符合時展、符合教育規(guī)律為中心開展課程建設，不斷探索和實踐，為成功培養(yǎng)寬專業(yè)人才奠定基礎。
材料科學論文:材料學專業(yè)材料科學基礎教學改革初探
【摘要】 文章從分析材料學專業(yè)材料科學基礎教學中存在的問題,結(jié)合筆者對材料科學基礎教學的經(jīng)驗,闡述了高等院校材料學專業(yè)材料科學基礎改革的必要性,并對教學內(nèi)容、教學方法等方面的改革進行了探討。
【關鍵詞】 材料學;材料科學基礎;教學改革
材料是人類生存和發(fā)展的基礎。縱觀人類利用材料的歷史,可以清楚地看到,每一種重要材料的發(fā)現(xiàn)和利用,都會把人類支配和改造自然的能力提高到一個新的水平,給社會生產(chǎn)力和人類生活帶來巨大的變化,把人類物質(zhì)文明和精神文明向前推進一步。可以說沒有半導體材料的開發(fā)和工業(yè)生產(chǎn),便不可能有目前的計算機技術和現(xiàn)代信息技術革命;沒有現(xiàn)代的高溫高強度結(jié)構(gòu)材料,便沒有今天的宇航科技;沒有低損耗的光導纖維,便不會出現(xiàn)光纖維的長距離傳輸,也無當前的光通信可言。高等院校深刻感受到材料對社會影響的方方面面,深刻認識到現(xiàn)代社會對材料學方面人才的需求。
我國各大高校紛紛設立了材料學院,并建立健全了材料學方面各類培養(yǎng)課程。材料科學基礎是材料學專業(yè)學生必修的專業(yè)基礎課。通過材料科學基礎課程的學習, 可使學生掌握材料科學基礎領域的基本理論知識和實驗操作技能,以利于學生學習材料學專業(yè)的后續(xù)課程。[1-6]本論文通過分析材料學專業(yè)材料科學基礎課程教學中存在的問題,闡明了材料學專業(yè)進行材料科學基礎教學改革的必要性,并結(jié)合本人講授材料科學基礎過程中的體會,初步探討了如何提高材料科學基礎的教學效果,并對教學內(nèi)容,教學方法等方面的改革進行了探討。
1.材料學專業(yè)材料科學基礎教學改革的必要性
隨著現(xiàn)代社會對材料學人才的大量需求,材料學專業(yè)已逐步成為全國各大高校重要的組成部分,但由于專業(yè)的性質(zhì),材料學專業(yè)也是高校中最難學習的專業(yè)之一。要成為一個材料學專業(yè)合格的本科畢業(yè)生,既要具備化學方面的基礎,又要物理方面的基礎,還要掌握材料化學,材料物理等材料專業(yè)的知識。但由于學生大學學習的時間是有限的,這就造成材料學專業(yè)課程設置時,存在“課時緊,任務重” 的問題。以材料科學基礎為例,材料學專業(yè)材料科學基礎授課時間一般不少于120學時,而縱觀全國各大高校材料學專業(yè),材料科學基礎通常為54學時,個別為72學時,且大多沒有實驗。這并不意味著材料學專業(yè)對材料科學基礎的要求低,而是由于材料學專業(yè)課程多、學時緊等原因?qū)е碌臒o奈之舉。材料科學基礎學時少造成學生對材料科學基礎的知識掌握膚淺,很難真正體會材料科學基礎的本質(zhì),同時也影響了后續(xù)材料學專業(yè)課的學習。另外,不設材料科學基礎實驗,學生的動手能力得不到鍛煉,在進行后續(xù)課程時沒有任何基礎,從而影響了其它材料學專業(yè)實驗的順利進行。總之,材料學專業(yè)材料科學基礎教學存在的諸多弊端已嚴重地影響了材料學專業(yè)學生的正常學習,因此,材料學專業(yè)材料科學基礎教學改革勢在必行。
2.材料科學基礎的課程內(nèi)容和特點
材料科學基礎是一門古老又新興的課程,它是一門理論性強,內(nèi)容豐富,掌握起來有相當難度的課程。同時,它也是一門重視實驗,能夠培養(yǎng)學生動手能力的課程。具體來講,材料科學基礎主要內(nèi)容分為三大模塊:及時模塊為晶體結(jié)構(gòu)和缺陷,包括各種晶體的空間結(jié)構(gòu)、可能出現(xiàn)的各種缺陷及缺陷的表示法。本模塊內(nèi)容約占總學時的25%～35%;第二模塊為原子及分子運動、材料的變形和再結(jié)晶,本模塊內(nèi)容約占總學時的45%～55%;第三模塊為單元及多元相圖,包括晶體的凝固和相圖的關系、相圖的分析等,本模塊內(nèi)容約占總學時的15%～25%。分析各模塊的主要內(nèi)容,可以提煉出材料科學基礎主要包括晶體的結(jié)構(gòu)及表示方法。[7-9]
3.材料學專業(yè)材料科學基礎課程改革研究
3.1 教學內(nèi)容改革
根據(jù)材料科學基礎的主要內(nèi)容和課程特點,結(jié)合材料學專業(yè)對材料科學基礎的要求,我們對材料科學基礎教學內(nèi)容主要進行了如下改革:“精簡內(nèi)容,把握重點,強調(diào)相關。”材料科學基礎經(jīng)過上百年的發(fā)展,內(nèi)容已經(jīng)相當豐富,而且還在不斷更新。如此龐大的內(nèi)容僅僅通過短短的54學時或者72學時來順利完成全部教學內(nèi)容幾乎是不可能的,因此,精簡教學內(nèi)容是材料科學基礎教學必須進行的環(huán)節(jié)。針對材\料學專業(yè)的特點和材料學專業(yè)對材料科學基礎的要求,并考慮到材料學專業(yè)材料科學基礎沒有實驗的實際情況,我們對這三大模塊進行了以下改革:首先,精簡第三模塊的內(nèi)容,使其僅占總學時的5%,同時在第三模塊中加入15%的實驗內(nèi)容,從而使學生掌握基本的實驗操作;其次,把握及時模塊的內(nèi)容,及時模塊為材料科學基礎基礎知識和基本理論,是材料科學基礎學習的重點,這部分的學習可以使學生初步了解材料科學基礎的本質(zhì),同時在及時模塊增加材料科學基礎的x衍射、透射電鏡等基本的表征手段的學習,這部分內(nèi)容達到總學時的40%;,強調(diào)第二模塊中與材料學專業(yè)相關的材料科學基礎內(nèi)容, 占總學時的40%。第二模塊的內(nèi)容非常繁多,我們通過學習原子和分子的運動規(guī)律、材料的形變及再結(jié)晶規(guī)律,使學生能熟練掌握與材料學專業(yè)有關的材料科學基礎知識,為后續(xù)材料學專業(yè)學習打下基礎。
3.2 教學方法改革
材料科學基礎是一門看似簡單,但掌握起來卻有相當難度的課程。在教學過程中必須盡快讓學生掌握材料科學基礎的學習方式,跟上上課節(jié)奏,學生才能有效地掌握這門課程。這就要求在教學過程中必須改革傳統(tǒng)的灌輸式教學方法。在教學實踐中通過借鑒前人的經(jīng)驗和總結(jié)自己的教學過程中的教訓,在教學方法上主要做了以下改革:(1)通過現(xiàn)實的例子,引發(fā)學生學習材料科學基礎的興趣。針對材料是科技的基礎這特點,通過材料的突破實現(xiàn)國家的科技發(fā)展的例子,增加學生學習材料科學基礎的興趣。同時,介紹材料科學基礎與材料學專業(yè)其他課程的關系,使學生了解材料科學基礎對其專業(yè)學習的重要性,引起學生對材料科學基礎學習的高度重視。比如講到晶體結(jié)構(gòu)和由于摻雜引起的缺陷內(nèi)容時,可以介紹當前高科技領域的發(fā)展基本都是通過摻雜引起材料能帶發(fā)生變化的特點,激勵同學們努力學習好這門大部分高科技所需要的基礎知識,為將來祖國的發(fā)展作出自己的貢獻;同時介紹材料學專業(yè)方面的所有專業(yè)課或多或少的與這們課有關聯(lián)的特點,使學生了解材料科學基礎對其專業(yè)學習的重要性。(2)以晶體結(jié)構(gòu)為主線,引導學生深刻理解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的原理。為了讓學生更好地掌握晶體的結(jié)構(gòu)缺陷和性質(zhì)的關系,如必須使學生真正理解什么是位錯運動,實際晶體結(jié)構(gòu)中的位錯是什么樣子。(3)通過課本目錄,幫助學生學會總結(jié),比較,歸納。材料科學基礎內(nèi)容瑣碎繁多,在學習過程中,必須及時總結(jié),比較和歸納,才能將材料科學基礎的內(nèi)容形成整體,不致前面學的很快就忘記,影響后面內(nèi)容的學習。在教學過程中,針對學生在長期學習過程中不看目錄的缺點,我們強調(diào)了目錄的作用。比如學習完一章后引導學生根據(jù)目錄回憶本章主要內(nèi)容,象本章包括幾節(jié),每節(jié)主要講了什么主要內(nèi)容,其中重點是什么等。然后引導學生比較這一章與前面幾章的聯(lián)系和區(qū)別。,分析學過的內(nèi)容,總結(jié)和歸納出要掌握的主要內(nèi)容。(4)逐步引導,培養(yǎng)學生自學。大學教學的一個很重要的任務就是教會學生自學,學生在學習材料科學基礎的過程中對于晶體的結(jié)構(gòu)和三元相圖,掌握起來具有較大難度,需要老師講解,但對于原子結(jié)構(gòu)和鍵合相對簡單,可以通過在老師引導下,學生自學的方式掌握。這既節(jié)約了學習時間,又有效地鍛煉了學生的自學能力。(5)通過做凝固和晶體結(jié)構(gòu)分析實驗使學生對書本上學的凝固原理和晶體結(jié)構(gòu)缺陷有更深入的了解,如讓同學門把鐵碳合金熔化后澆注在砂型腔里鑄造成鋼錠,研究是凝固原理對其結(jié)構(gòu)的影響,然后把凝固后的鋼錠用xrd(x射線衍射),研究其晶體結(jié)構(gòu)和晶體缺陷,同時把鋼錠磨平后在顯微鏡下研究其晶相,找出成分中的馬氏體等晶相組織,與書上的相圖對比,加深對書本上知識的理解。
3.3 考試方式改革
課程成績的考核是課程的重要內(nèi)容,考核方式對教學效果有很大的指導作用。針對材料科學基礎的特點和主要內(nèi)容,我們將材料科學基礎的考試方式分為三塊,一是傳統(tǒng)的閉卷考試,占總成績的60%,二是平時成績,主要是作業(yè)完成情況和每章主要內(nèi)容總結(jié)等,占20%,三是實驗情況,在學生的實際操作中,考察學生的動手能力,以及通過實驗考察學生對課本內(nèi)容的理解能力占20%。其中在閉卷考試中,我們強調(diào)了課本的基本知識,同時,有相當數(shù)量的綜合題主要考察學生對所學的內(nèi)容的綜合應用情況,而概念題則考察學生對材料科學基礎結(jié)構(gòu)和本質(zhì)的理解情況。
4.結(jié)論
通過以上教學改革探索,激發(fā)了學生學習材料科學基礎的興趣,加深了學生對材料科學基礎這門課的理解,為后續(xù)的材料學專業(yè)的課程學習打下了堅實的基礎。
材料科學論文:材料科學工程專業(yè)教學改革研究
材料科學工程專業(yè)教學改革研究
高等教育的職能是培養(yǎng)人才、發(fā)展科技、服務社會，對于大多數(shù)高校來說培養(yǎng)人才是首要的和主要的職能。高等教育在人才培養(yǎng)上可以歸結(jié)為兩大方面的問題：“培養(yǎng)什么樣的人”和“怎么樣培養(yǎng)”，即人才培養(yǎng)模式問題。[1]對于不同類型的高校，其人才培養(yǎng)模式的建立是不相同的，[2]如研究型大學側(cè)重于培養(yǎng)基礎知識寬厚、創(chuàng)新意識強烈、具有良好自學、自主研究能力和動手能力的通識性人才，實施通識教育基礎上的寬口徑專業(yè)教育，而教學研究型大學則以通識教育為基礎，以傳授知識、培養(yǎng)能力和提高素質(zhì)作為構(gòu)建人才培養(yǎng)模式的基準。同時對于不同專業(yè)又有著不同的人才培養(yǎng)模式，材料科學工程專業(yè)的人才培養(yǎng)應以培養(yǎng)應用型、復合型人才為出發(fā)點，以適應社會經(jīng)濟和科學發(fā)展為要求，以扎實的專業(yè)理論基礎、突出的創(chuàng)新思維與動手實踐能力為手段，以人為本，并結(jié)合各高校的自身優(yōu)勢，充分體現(xiàn)國家“十二五”規(guī)劃對于材料科學領域作出的明確要求。基于這一認識，為了提高材料科學工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，提出了“大材料”（material）教育背景下開放式（open）個性化（individuation）人才培養(yǎng)模式（簡稱為moi人才培養(yǎng)模式），通過該培養(yǎng)模式的實行旨在以學生為本，因材施教，為國家培養(yǎng)高素質(zhì)的材料工程專業(yè)人才。
一、moi人才培養(yǎng)模式的由來
目前，國內(nèi)絕大多數(shù)高校材料科學工程專業(yè)人才培養(yǎng)主要遵循小專業(yè)模式，即按材料的特性和用途進行細致的具體分類（如金屬、非金屬、高分子材料等），分別學習材料結(jié)構(gòu)、性能、加工、使用等方面的專業(yè)知識。由于不同專業(yè)間的彼此界限分明，知識體系缺乏相互聯(lián)系，致使學生除了對本專業(yè)領域的知識有相當了解外，對其他材料領域知之甚少，特別是在涉及學科領域交叉或新材料開發(fā)方面倍感吃力，這樣培養(yǎng)出來的學生學科基礎知識薄弱，知識面狹窄，并不能順應時展的潮流。顯然，“小材料”人才培養(yǎng)模式已經(jīng)不能適應當前的社會經(jīng)濟和當代科技發(fā)展對本科人才的需求。因此，在“大材料”學科教育背景下，實施開放式個性化的人才培養(yǎng)模式勢在必行。
二、moi人才培養(yǎng)模式的思路及培養(yǎng)理念
為培養(yǎng)材料工程專業(yè)的人才，在“大材料”教育背景下，結(jié)合江西理工大學（以下簡稱“我校”）區(qū)位優(yōu)勢與學科特色，形成了“開放式、個性化”、“以生為本、因材施教”的教育理念，即以學生個體差異為出發(fā)點，以教學科研平臺建設為切入點、以企業(yè)需求和學科發(fā)展為導向、以課程體系改革為手段、以能力培養(yǎng)為關鍵，以多元化人才培養(yǎng)為目標，開展材料工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革。改革的總體思路是通過構(gòu)建學科基礎教育平臺，消除單一專業(yè)烙印；注重“大材料”各專業(yè)之間的內(nèi)在聯(lián)系和共性，從社會需求、學科發(fā)展和學生個性出發(fā)，實施人才分流培養(yǎng)機制；重構(gòu)基本核心課程體系，“量身訂制”專業(yè)課程并完善實踐教學環(huán)節(jié)；推行教師培養(yǎng)導航制，優(yōu)化師資隊伍；實現(xiàn)“共性培養(yǎng)與個性培養(yǎng)、理論與實踐、學校與企業(yè)”的緊密結(jié)合，提高人才的培養(yǎng)質(zhì)量。
三、moi人才培養(yǎng)模式的基本舉措
1.實施人才分流培養(yǎng)機制
從社會需求、學科發(fā)展和學生個性差異出發(fā)，以生為本，為充分實現(xiàn)因材施教，moi人才培養(yǎng)模式擬對學生進行分流培養(yǎng)，即在通識教育和學科基礎教育之后，結(jié)合學生興趣及特長分方向、分層次進行個性化培養(yǎng)。
首先，實施“工科專業(yè)+人文管理”教學，培養(yǎng)通用型的復合人才，即對學生進行工程素質(zhì)培養(yǎng)的同時，加強外語、法學、管理等人文素質(zhì)的培養(yǎng)，以滿足社會對既懂工程又會外語、掌握法律和管理知識的復合型人才的需求。在“大材料”教育背景下，以系統(tǒng)的知識學習和綜合思考能力培養(yǎng)為主，加強基礎教育、學科知識橫向與縱向間的聯(lián)系，允許學生在學科基礎教育平臺上根據(jù)自我興趣、自主選擇專業(yè)導師，淡化專業(yè)界限，打破專業(yè)壁壘，真正做到以生為本，培養(yǎng)具有更寬專業(yè)視野而且對材料科學領域適應性強的通用型人才。
其次，在完成了通識教育及學科基本專業(yè)課程學習的基礎上，根據(jù)自愿報名和專業(yè)考核相結(jié)合的方式，從中選拔出數(shù)理基礎扎實、外語水平較高、對科研有濃厚興趣的學生組建材料學科“試點班”，突破常規(guī)意義的導師制，實行本科生導師制管理，由導師“量身訂制”培養(yǎng)方案，在導師指導下以科研項目為驅(qū)動，培養(yǎng)具有相當創(chuàng)新能力的學術型精英人才。并且對于人才直接推免，進入研究生學習。
，根據(jù)企業(yè)的特殊人才需求，建立“工程應用型”人才的“定單式”培養(yǎng)模式。企業(yè)、學生、學校通過簽訂三方培養(yǎng)協(xié)議，實行定向培養(yǎng)機制。學生前三年在校以學習為主，即理論教學和部分實踐教學環(huán)節(jié)由學校組織完成，專業(yè)實習、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計等實踐教學環(huán)節(jié)由學位和企業(yè)共同組織完成，實行學校和企業(yè)共同培養(yǎng)模式。學生畢業(yè)后簽訂勞動合同、正式上崗。該人才培養(yǎng)機制具有崗位針對性和實用性。
2.理論課程體系改革
理論課程體系的改革總體上需按照“材料科學基礎”、“材料制備”、“材料結(jié)構(gòu)及性能表征”及“應用”等四要素原則重構(gòu)“大材料”基本核心課程體系，夯實學科基礎，突出學科基礎教育的平臺性，并結(jié)合不同類型人才的培養(yǎng)，專業(yè)課程的設置需突出個性化，進行“量身訂制”。對于復合型人才培養(yǎng)而言，在夯實學科基礎之上，引導學生選擇性修習法學、經(jīng)管、外語等人文素質(zhì)課程；對于工程應用型人才培養(yǎng)，要加大職業(yè)操守的培養(yǎng)和職業(yè)拓展訓練，重視生產(chǎn)技能實訓，促進學生就業(yè)時與企業(yè)“無縫對接”；對于研究創(chuàng)新型人才培養(yǎng)而言，將基于材料學科已形成的特色方向（如鎢、稀土及銅合金新材料、鋰電池材料材料、光伏材料等），通過強化“固體物理”、“高等化學”、“材料熱力學”等基礎知識，開展科研方法訓練和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。
3.完善實踐教學環(huán)節(jié)
（1）moi人才培養(yǎng)模式要求在人才培養(yǎng)的過程中合理設置實驗教學進程，突出實驗教學的全過程化，使教學內(nèi)容分層次、分模塊，并通過綜合性、設計性實驗開設，不斷提高學生實驗技能水平。具體而言，實驗教學進程分割成體驗期、學習期和創(chuàng)新期，相應地，在各期設置不同要求的實驗模塊。例如在體驗期，開出普通化學實驗之類的公共基礎實驗；在學習期，主要開出專業(yè)基礎課程實驗（如樣品制備及金相顯微鏡使用實驗等）及專業(yè)課程實驗（如有色金屬顯微組織觀察實驗等）；在創(chuàng)新期，由學生自主選擇方向、設計實驗內(nèi)容并開出實驗（如有色金屬壓力加工實驗等）。通過不同階段開出不同類型的實驗，使實驗全過程化、層次化、模塊化，引導學生順利實現(xiàn)“知識遷移”，最終做到對基礎理論知識的融會貫通，活學活用。
（2）在公共實驗的基礎上，提倡并鼓勵學生申請開放式創(chuàng)新實驗基金。多年實踐證明，創(chuàng)新實驗活動在本科生中對于推動學術風氣方面收效良好。moi人才培養(yǎng)模式要求在前期活動成功開展的基礎之上，制訂并完善開放式創(chuàng)新實驗基金審批、立項制度，保障資金支持切實到位。創(chuàng)新實驗基金制度將為學有余力的研究型、學術型學生提供更寬闊的專業(yè)發(fā)展空間。在開放式創(chuàng)新實驗活動的基礎上，進一步推介成果，如推介參加省級大學生科技創(chuàng)作挑戰(zhàn)杯競賽。在近年挑戰(zhàn)杯競賽中，材料工程專業(yè)學生已連獲佳績。
（3）在金工實習、認識專業(yè)等公共實習的基礎上，針對不同類型人才培養(yǎng)規(guī)格，個性化地制訂專業(yè)實習內(nèi)容。在成績評定時，注重對實際效果的考核評價。
對于研究創(chuàng)新型人才專業(yè)實習以科研團隊為實習基地，通過結(jié)合導師的研究方向，積極參與導師的科研課題來完成。在專業(yè)實習過程中實施本科生導師制，通過提交學術報告或以的形式進行成績評定考核；對于工程應用型人才，其專業(yè)實習依托于企業(yè)并服務于企業(yè)，以工廠為實習基地，緊密結(jié)合企業(yè)對應用型人才的實際需求，跟蹤行業(yè)技術發(fā)展現(xiàn)狀，廣泛調(diào)研，在理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合中進行定向式學習，將依據(jù)企方的評價結(jié)果和意見進行成績評定；相對工程應用型而言，復合型人才的專業(yè)實習環(huán)節(jié)設置更為靈活，可以在本行業(yè)的相關工廠，也可以在有色冶金行業(yè)相關公司從事實習，遵從“寬口徑”原則，對實踐效果的評價也主要是基于企方評價結(jié)果和意見。
（4）人文實習是moi人才培養(yǎng)模式對于提高本科生人文素質(zhì)、豐富大學生精神世界所提出的重要舉措。通過人文素質(zhì)拓展，可以進一步健全大學生人格，陶冶大學生情操，同時營造良好的人文素質(zhì)環(huán)境和氛圍，從而成為課堂教育的有機延伸和必要補充。
4.優(yōu)化師資隊伍
（1）moi人才培養(yǎng)模式對于師資隊伍的規(guī)劃遵循導航制，即結(jié)合我校“育人為本、質(zhì)量立校、特色強校、和諧興校”的辦學方針，緊抓江西省有色金屬行業(yè)的區(qū)域優(yōu)勢和我校學科特色，根據(jù)材料科學領域長期發(fā)展所凝練出的教學科研方向，教師進行培養(yǎng)規(guī)劃的統(tǒng)籌兼顧、發(fā)展方向的靈活修飾，因勢誘導，通過師資梯隊建設和教師隊伍錘煉促進學科發(fā)展。
（2）大力推行“青年教師導師制”，即確定青年教師隊伍建設目標，制定《青年教師教育教學指導教師職責》，成立“青年教師導師制”領導小組，提高認識，統(tǒng)一思想，協(xié)調(diào)行動，使青年教師培養(yǎng)工作日常化、制度化。在導師制的大前提下，大力開展各種教育教學促進活動，通過專家講座、名師輔導、交流研討、參與互動、合作學習、案例分析、示范模仿、反思構(gòu)建等方法，不斷提高青年教師教育教學的整體水平。
（3）教學科研團隊在moi人才培養(yǎng)模式上承擔著本科生導師的重要職責，團隊的教學水平將直接影響到人才的培養(yǎng)質(zhì)量。通過推行教學科研團隊首席講師制，由首席講師來負責本科生人才培養(yǎng)計劃，并通過首席講師在科研教學方面的領軍作用，以點帶面，進而促進團隊的科研教學水平整體提高。
（4）為突出開放式實踐型教學，彌補課堂理論教學與生產(chǎn)實踐脫節(jié)的不足，并進一步充實實踐教學內(nèi)容，通過引進兼職教師充實師資隊伍，通過定期邀請企方高級技術人員及管理高層進入本科生講堂，對本科生進行工程實踐知識培訓和職業(yè)操守教育。
四、結(jié)束語
綜上所述，材料科學工程專業(yè)moi人才培養(yǎng)模式是結(jié)合當代高校教育改革的總體趨勢，順應當今社會經(jīng)濟和科學發(fā)展對高素質(zhì)人才需求而提出的一種全新的人才培養(yǎng)模式。經(jīng)過多年實踐證明：moi人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)建對拓寬材料科學工程專業(yè)學生的知識面，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，提高學生的創(chuàng)新能力是行之有效的。通過moi人才培養(yǎng)模式的實施，促進了教學、科研和實驗室建設工作的完善和發(fā)展，在新形勢下為高校培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型材料專業(yè)人才作出了突出貢獻。 轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟 //
材料科學論文:材料科學與工程專業(yè)開設《磁性材料》課程的探索和思考
材料科學與工程專業(yè)開設《磁性材料》課程的探索和思考
人們通常把材料、信息和能源 人們通常把材料、信息和能源并列為現(xiàn)代科學技術的三大支柱，并認為他們是現(xiàn)代社會賴以生存和發(fā)展的基本條件之一。在這三大支柱中，材料科學顯得尤為重要，可以說材料科學是現(xiàn)代科學技術發(fā)展的重要支撐，這主要體現(xiàn)在材料是人類社會進步的里程碑，而先進材料是高新技術發(fā)展和社會現(xiàn)代化的基礎和先導，也因為信息和能源技術的發(fā)展都與材料科學的進步和發(fā)展密切相關。材料一直是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎，但材料科學的提出卻是20世紀60年代初的事情，也是科學技術發(fā)展的必然結(jié)果。隨著人們對材料的制備、微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間關系等研究的逐步深入，各種材料體系，如金屬材料、高分子材料、陶瓷材料等都已相繼建立起來。對不同材料的研究可以相互借鑒，也使得不同材料之間的相互替代和補充成為可能，由此也出現(xiàn)了復合材料的概念并得到了廣泛應用。隨著人們對材料研究的深入，逐漸形成了材料科學與工程這門學科。這門學科除了研究材料的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關系等基礎研究之外，還研究材料在制備過程中的工藝和工程技術問題。現(xiàn)在一般認為，材料科學與工程主要包括組成與結(jié)構(gòu)、合成與制備、性質(zhì)及使用效能等四個方面，它是關于材料成份、結(jié)構(gòu)、工藝與它們的性能和用途之間的有關知識的開發(fā)和應用的科學。由此可以看出，材料科學與工程科學有多學科交叉、與實際應用密切相關等特點，并且也是一門正在發(fā)展中的科學。作為一級學科，材料科學與工程學科下設有材料物理與化學、材料學、材料加工工程三個二級學科。按照我國的專業(yè)規(guī)劃，材料科學與工程學科以材料學、化學、物理學為基礎，系統(tǒng)學習材料科學與工程專業(yè)的基礎理論和實驗技能，并將其應用于材料的合成、制備、結(jié)構(gòu)、性能、應用等方面。更進一步講，材料科學與工程專業(yè)培養(yǎng)具備包括金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料等材料領域的科學與工程方面較寬的基礎知識，能在各種材料的制備、加工成型、材料結(jié)構(gòu)與性能等領域從事科學研究與教學、技術開發(fā)、工藝和設備設計、技術改造及經(jīng)營管理等方面工作的科學研究與工程技術人才。金屬材料領域涉及的金屬磁性材料和無機非金屬材料領域涉及的陶瓷基鐵氧體材料都已經(jīng)得到了非常廣泛的應用。高分子領域的有機磁體，目前正在成為國際上研究的熱點，也是軟物理研究的一個重要領域。由此可以看出，材料科學與工程領域涉及的各個方面，都可以看到磁性材料的影子。材料一般分成結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類，磁性材料作為具有特定物理功能的材料，在功能材料中占有很大的比重。當前功能材料的研究和開發(fā)的熱點集中在光電子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物醫(yī)用材料、超導材料、功能高分子材料、先進復合材料、智能材料以及生態(tài)環(huán)境材料等領域，這幾類材料幾乎都與磁性材料有直接或間接的關系，各類材料的磁學性質(zhì)無疑也是當今研究的熱點問題。
隨著社會的發(fā)展，特別是信息功能材料的發(fā)展和應用的日益廣泛，作為功能材料基礎的磁性材料得到了日益廣泛的應用。與此相適應的，在材料科學與工程學科的教學體系中，特別是在一些主干課程中都出現(xiàn)了與磁性材料相關的內(nèi)容也就成為歷史的必然。因為磁性材料從材料微觀結(jié)構(gòu)上涉及到晶態(tài)材料、非晶態(tài)材料、納米晶材料，也涉及到金屬材料、陶瓷材料等無機材料，所以在《材料物理導論》中把“材料的傳導性和磁性”作為一個章節(jié)，《新材料概論》中與磁性有關的有“磁性材料”和“超導材料”兩個章節(jié)，《金屬功能材料》涉及到磁性的章節(jié)更多，有“磁性材料”、“金屬薄膜材料”、“非晶態(tài)金屬材料”、“信息材料”、“超導材料”及“智能金屬材料”等章節(jié)，在涉及到材料物理性能及測試的教材中，都會不可避免地涉及到磁學知識。在國外的教材中，情況也是如此，如《工程材料科學與設計》一書。在無機材料、陶瓷材料等課程中，也都會涉及到磁性材料，在材料物理性能的講授中，也必然會涉及到電性及磁性的內(nèi)容。考慮到磁學知識的廣泛性及分散性，我校在教學實踐中發(fā)現(xiàn)，有必要充分利用學校在這方面的優(yōu)勢，把磁學的相關知識單獨作為一門學科進行講授，這樣既有利于學生對磁學知識有一個系統(tǒng)的理解，也可以適應社會發(fā)展的需要。磁性材料作為一種非常重要的基礎功能材料，在社會中已經(jīng)得到了廣泛的應用，作為材料科學與工程專業(yè)的學生，非常有必要對磁學及磁性材料的知識有一個專門的了解，這樣做會使學生受益終生。因為一方面有利于擴大他們的知識面和視野，也非常有利于他們就業(yè)；另一方面有的學生進入研究生階段后，如果具備一些磁學相關知識，也非常有利于他們的學習和研究工作，《金屬材料結(jié)構(gòu)與性能》屬于材料科學與工程學科領域的基礎教材和國內(nèi)外材料專業(yè)碩士的必修教材，也把“材料的磁性能”作為一個章節(jié)進行講授。
作為重要的現(xiàn)代信息功能材料的磁性材料，其發(fā)展具有悠久的歷史，在這方面已經(jīng)有許多專門的文獻資料進行了介紹，在此不再贅述。人類很早就開始了磁學的研究，但直到量子力學創(chuàng)立后，才對磁性的起源有了一個較為清晰的認識，也就是說，磁性本質(zhì)上起源于物質(zhì)的量子性質(zhì)。這就說明要研究與磁性相關的現(xiàn)象，就必須具有《量子力學》的學習背景；要研究大量微觀粒子聚集體的磁學性質(zhì)，就必然要用到《熱力學統(tǒng)計物理》的知識；要研究固體的磁學性質(zhì)，也必然要對《固體物理》有深入的了解。所以，在學習《磁學》課程之前，必須要以這三門課程的學習為先導，而在材料科學與工程專業(yè)中作為專業(yè)基礎課，都會專門開設這三門課程，這也就為磁學課程的開設創(chuàng)造了有利條件。我校的探索實踐表明，在講授中應以《磁性材料》課程為主線來進行講授，并且適當增加一些必要的磁學知識和磁測量知識，以利于學生的理解，也有利于學生對其他相關課程的學習。我校幾年來的實踐教學都收到了良好的效果。人們對納米結(jié)構(gòu)體系與新的量子效應器件的研究已經(jīng)取得了許多新的進展，有許多成果已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，并由此帶動了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術升級和技術進步，從而掀起了納米科技熱潮。納米結(jié)構(gòu)由于具有納米微粒的特性，如量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應等特點，又存在由納米結(jié)構(gòu)組合引起的新的效應，如量子耦合效應和協(xié)同效應等，這些都屬于量子力學現(xiàn)象，現(xiàn)代納米科技研究也多是以這些效應為出發(fā)點來進行的，這些內(nèi)容也是材料科學與工程學科各門主干課程的重點內(nèi)容。磁學主要研究物質(zhì)的磁性及其起源，也就是研究與電子的自旋相關的性質(zhì)及理論。磁學從創(chuàng)立之初就一直在從事與量子效應有關的知識研究。從量子力學創(chuàng)立至今，磁學從理論上對這些問題的探索已經(jīng)有將近一個世紀的時間，積累了豐富的知識，對磁學相關知識的學習，必然會大大促進學生對材料科學與工程學科的學習和理解。
并列為現(xiàn)代科學技術的三大支柱，并認為他們是現(xiàn)代社會賴以生存和發(fā)展的基本條件之一。在這三大支柱中，材料科學顯得尤為重要，可以說材料科學是現(xiàn)代科學技術發(fā)展的重要支撐，這主要體現(xiàn)在材料是人類社會進步的里程碑，而先進材料是高新技術發(fā)展和社會現(xiàn)代化的基礎和先導，也因為信息和能源技術的發(fā)展都與材料科學的進步和發(fā)展密切相關。材料一直是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎，但材料科學的提出卻是20世紀60年代初的事情，也是科學技術發(fā)展的必然結(jié)果。隨著人們對材料的制備、微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間關系等研究的逐步深入，各種材料體系，如金屬材料、高分子材料、陶瓷材料等都已相繼建立起來。對不同材料的研究可以相互借鑒，也使得不同材料之間的相互替代和補充成為可能，由此也出現(xiàn)了復合材料的概念并得到了廣泛應用。隨著人們對材料研究的深入，逐漸形成了材料科學與工程這門學科。這門學科除了研究材料的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關系等基礎研究之外，還研究材料在制備過程中的工藝和工程技術問題。現(xiàn)在一般認為，材料科學與工程主要包括組成與結(jié)構(gòu)、合成與制備、性質(zhì)及使用效能等四個方面，它是關于材料成份、結(jié)構(gòu)、工藝與它們的性能和用途之間的有關知識的開發(fā)和應用的科學。由此可以看出，材料科學與工程科學有多學科交叉、與實際應用密切相關等特點，并且也是一門正在發(fā)展中的科學。作為一級學科，材料科學與工程學科下設有材料物理與化學、材料學、材料加工工程三個二級學科。按照我國的專業(yè)規(guī)劃，材料科學與工程學科以材料學、化學、物理學為基礎，系統(tǒng)學習材料科學與工程專業(yè)的基礎理論和實驗技能，并將其應用于材料的合成、制備、結(jié)構(gòu)、性能、應用等方面。更進一步講，材料科學與工程專業(yè)培養(yǎng)具備包括金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料等材料領域的科學與工程方面較寬的基礎知識，能在各種材料的制備、加工成型、材料結(jié)構(gòu)與性能等領域從事科學研究與教學、技術開發(fā)、工藝和設備設計、技術改造及經(jīng)營管理等方面工作的科學研究與工程技術人才。金屬材料領域涉及的金屬磁性材料和無機非金屬材料領域涉及的陶瓷基鐵氧體材料都已經(jīng)得到了非常廣泛的應用。高分子領域的有機磁體，目前正在成為國際上研究的熱點，也是軟物理研究的一個重要領域。由此可以看出，材料科學與工程領域涉及的各個方面，都可以看到磁性材料的影子。材料一般分成結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類，磁性材料作為具有特定物理功能的材料，在功能材料中占有很大的比重。當前功能材料的研究和開發(fā)的熱點集中在光電子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物醫(yī)用材料、超導材料、功能高分子材料、先進復合材料、智能材料以及生態(tài)環(huán)境材料等領域，這幾類材料幾乎都與磁性材料有直接或間接的關系，各類材料的磁學性質(zhì)無疑也是當今研究的熱點問題。
隨著社會的發(fā)展，特別是信息功能材料的發(fā)展和應用的日益廣泛，作為功能材料基礎的磁性材料得到了日益廣泛的應用。與此相適應的，在材料科學與工程學科的教學體系中，特別是在一些主干課程中都出現(xiàn)了與磁性材料相關的內(nèi)容也就成為歷史的必然。因為磁性材料從材料微觀結(jié)構(gòu)上涉及到晶態(tài)材料、非晶態(tài)材料、納米晶材料，也涉及到金屬材料、陶瓷材料等無機材料，所以在《材料物理導論》中把“材料的傳導性和磁性”作為一個章節(jié)，《新材料概論》中與磁性有關的有“磁性材料”和“超導材料”兩個章節(jié)，《金屬功能材料》涉及到磁性的章節(jié)更多，有“磁性材料”、“金屬薄膜材料”、“非晶態(tài)金屬材料”、“信息材料”、“超導材料”及“智能金屬材料”等章節(jié)，在涉及到材料物理性能及測試的教材中，都會不可避免地涉及到磁學知識。在國外的教材中，情況也是如此，如《工程材料科學與設計》一書。在無機材料、陶瓷材料等課程中，也都會涉及到磁性材料，在材料物理性能的講授中，也必然會涉及到電性及磁性的內(nèi)容。考慮到磁學知識的廣泛性及分散性，我校在教學實踐中發(fā)現(xiàn)，有必要充分利用學校在這方面的優(yōu)勢，把磁學的相關知識單獨作為一門學科進行講授，這樣既有利于學生對磁學知識有一個系統(tǒng)的理解，也可以適應社會發(fā)展的需要。磁性材料作為一種非常重要的基礎功能材料，在社會中已經(jīng)得到了廣泛的應用，作為材料科學與工程專業(yè)的學生，非常有必要對磁學及磁性材料的知識有一個專門的了解，這樣做會使學生受益終生。因為一方面有利于擴大他們的知識面和視野，也非常有利于他們就業(yè)；另一方面有的學生進入研究生階段后，如果具備一些磁學相關知識，也非常有利于他們的學習和研究工作，《金屬材料結(jié)構(gòu)與性能》屬于材料科學與工程學科領域的基礎教材和國內(nèi)外材料專業(yè)碩士的必修教材，也把“材料的磁性能”作為一個章節(jié)進行講授。
作為重要的現(xiàn)代信息功能材料的磁性材料，其發(fā)展具有悠久的歷史，在這方面已經(jīng)有許多專門的文獻資料進行了介紹，在此不再贅述。人類很早就開始了磁學的研究，但直到量子力學創(chuàng)立后，才對磁性的起源有了一個較為清晰的認識，也就是說，磁性本質(zhì)上起源于物質(zhì)的量子性質(zhì)。這就說明要研究與磁性相關的現(xiàn)象，就必須具有《量子力學》的學習背景；要研究大量微觀粒子聚集體的磁學性質(zhì)，就必然要用到《熱力學統(tǒng)計物理》的知識；要研究固體的磁學性質(zhì)，也必然要對《固體物理》有深入的了解。所以，在學習《磁學》課程之前，必須要以這三門課程的學習為先導，而在材料科學與工程專業(yè)中作為專業(yè)基礎課，都會專門開設這三門課程，這也就為磁學課程的開設創(chuàng)造了有利條件。我校的探索實踐表明，在講授中應以《磁性材料》課程為主線來進行講授，并且適當增加一些必要的磁學知識和磁測量知識，以利于學生的理解，也有利于學生對其他相關課程的學習。我校幾年來的實踐教學都收到了良好的效果。人們對納米結(jié)構(gòu)體系與新的量子效應器件的研究已經(jīng)取得了許多新的進展，有許多成果已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，并由此帶動了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術升級和技術進步，從而掀起了納米科技熱潮。納米結(jié)構(gòu)由于具有納米微粒的特性，如量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應等特點，又存在由納米結(jié)構(gòu)組合引起的新的效應，如量子耦合效應和協(xié)同效應等，這些都屬于量子力學現(xiàn)象，現(xiàn)代納米科技研究也多是以這些效應為出發(fā)點來進行的，這些內(nèi)容也是材料科學與工程學科各門主干課程的重點內(nèi)容。磁學主要研究物質(zhì)的磁性及其起源，也就是研究與電子的自旋相關的性質(zhì)及理論。磁學從創(chuàng)立之初就一直在從事與量子效應有關的知識研究。從量子力學創(chuàng)立至今，磁學從理論上對這些問題的探索已經(jīng)有將近一個世紀的時間，積累了豐富的知識，對磁學相關知識的學習，必然會大大促進學生對材料科學與工程學科的學習和理解。
材料科學論文:材料科學基礎課程教學方法探析
摘要:
《材料科學基礎》課程是材料專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課。本文分析了課程在教學過程中出現(xiàn)的各種問題，提出了幾點教學方法改進意見，具體為:抓好及時節(jié)課，激發(fā)學生興趣，重視應用多媒體教學;課堂上引入當今新出現(xiàn)的材料，激起學生的好奇心和興趣，改變理論教學的枯燥。通過以上改進，希望能夠提高學生學習積極性。
關鍵詞:
材料科學基礎;教學方法;材料結(jié)構(gòu);材料性能
隨著科技的發(fā)展及進步的不斷加快，材料在生活、生產(chǎn)及工業(yè)、軍事等的應用不斷加強，迫切需要加快材料方面人才的培養(yǎng)。《材料科學基礎》是成都大學“材料成型與控制工程”本科專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課，主要介紹材料的基礎知識，其內(nèi)容包括材料成分、組織、結(jié)構(gòu)與工藝性能等［1］，涉及理論知識繁雜、內(nèi)容抽象，概念性強，是從事材料方面工作人員的必修專業(yè)基礎課，也是很多院校研究生入學考試的必考科目，與《材料成形原理》、《工程材料》、《塑料模設計與制造》等課程密不可分。大部分學生都迫切希望學好這門課，但對于初步接觸材料的同學來說，多而繁雜的感念和內(nèi)容，及宏觀上看不見摸不著的微觀結(jié)構(gòu)抽象、難理解，對于這些枯燥的專業(yè)基礎知識很難提起學生的學習興趣更難抓住重點。因此，《材料科學基礎》作為材料專業(yè)的基礎課，如何增強其授課效果成為當務之急。很多任課教師都對此進行了研究，黑龍江大學的趙霞、王永東、黨振乾等提出，在《材料科學基礎》的教學過程中改革教學方式和考核方式［2］;河南理工大學的張建新提出運用實例激發(fā)專業(yè)激情，結(jié)合案例解釋抽象理論等［3］。針對《材料科學基礎》課程的特點以及同學們在學習過程中出現(xiàn)的各種問題，作者結(jié)合多年該課程教學的經(jīng)驗教訓，提出以下幾點改進意見。
1上好及時節(jié)課激發(fā)學生興趣
及時節(jié)課是打開學生對繽紛復雜材料的微觀知識一無所知知識的一扇門，是入門課。通過這一課，要引起學生對材料基礎知識的好奇心，帶著問題和好奇心去尋找和探索門后面的秘密。因此要讓學生短短時間內(nèi)明白學習這門課的目的和意義、和其他專業(yè)課程的關系及本課程的學習方法。所以上課之前要仔細斟酌和研究如何開始及時節(jié)課，如何激發(fā)學生的求知欲。我們主要從以下幾點激發(fā)學生的學習興趣:因此每學期的開始，都要仔細的及時節(jié)課如何開始，講哪些內(nèi)容來激發(fā)學生的求知欲，著重從以下幾個方面來激發(fā)學生的興趣:
(1)通過鮮活實例引發(fā)學生思考。眾所周知TITANIC的沉沒是海難事故，這部驚魂影視大片給很多同學深刻印象。多種原因和TITANIC輪船的服役條件造成了它的解體，通過和學生的共同分析，得出最重要和不可忽略的因素是船體的材料質(zhì)量問題:①含有大量缺陷的船體鋼板，只考慮到了增加鋼的強度和硬度，而忽略了增加其韌性，導致撞擊到冰上時的脆性鍛煉;②鋼板連接處使用的鉚釘，由于含有礦渣，強度減低，導致船體撞擊到冰山時，船頭鉚釘松動，防水隔板開裂，海水涌入船內(nèi)。鋼板冶煉過程中硫化物的加入增加了鋼的強度，而降低了韌性及鉚釘中含有的礦渣降低了其強度是TITANIC沉船首當其沖的材料質(zhì)量因素。另一個例子是1938年冬季比利時的阿爾伯特運河鋼橋突然墜河，其原因是造橋用的鋼材磷含量太高，磷的冷脆性是造成災難的罪魁禍首。同學們聽到這里，有的驚嘆、有的微笑、有的竊竊私語。由此可見，同學們對材料概念和興趣已經(jīng)建立，那么學習這門課的目的和重要性也就不言而喻了。
(2)結(jié)合自己的科研成果及科技前沿吸引學生對材料科學的好奇心。例如:引用諾貝爾物理獎中出現(xiàn)的材料新發(fā)現(xiàn)和新發(fā)明帶給科技發(fā)展的巨大動力，讓學生明白材料的神奇和作用，特別是2011年的諾貝爾物理獎———英國曼徹斯特大學的AndreGeim和KonstantinNovoselov教授用膠帶粘粘的方法制備出單原子層二維結(jié)構(gòu)的石墨烯，是至今發(fā)現(xiàn)的厚度最薄和強度較高的材料［4］，其具有優(yōu)異的性能，先后發(fā)現(xiàn)其力學性質(zhì)中楊氏模量E達到1.0TPa、電學性質(zhì)中電子遷移率高達106cm2?V－1?s－1、熱學性質(zhì)中熱導系數(shù)高達5000W?m－1?K－1、光學性質(zhì)中單層石墨烯的可見光吸收僅有2.3%和優(yōu)異的鎖模特性［5－6］。可以想象這種神奇的材料一旦投入實際應用，人類社會將會帶來的革命性變化。由此激發(fā)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神。
(3)強調(diào)改課程在所有課程學習中的重要性，激發(fā)學生的學習熱情。及時，讓學生明白《材料科學基礎》是學習后續(xù)各門專業(yè)課程的必備基礎理論，如果這門課程沒有學好、理解透徹，后續(xù)專業(yè)課程的學習可能會不明白所以然，會非常吃力。第二，讓同學們知道他們以后從事相關工作或和科學研究活動時，《材料科學基礎》中的專業(yè)基礎知識是他們重要的理論指導。在后期的課程設計、畢業(yè)設計和工作過程中的各種機器或設備上，每個零件如何選材，如何進行熱處理及加工工藝等都和本門課程息息相關。
(4)聲明本課程的學習要求及課堂紀律。《材料科學基礎》很多內(nèi)容抽象、難理解，因此必須嚴格要求同學們的聽課紀律，及時完成課下作業(yè)和課后復習，堅決杜絕無處不在的手機游戲在課堂上的出現(xiàn)，從而保障學生的聽課效果。這些在及時節(jié)課中必須和同學們強調(diào)。
2重視多媒體現(xiàn)代教學方法的應用
《材料科學基礎》內(nèi)容多，信息量大，教學課時有限，如果任課教師再把過多的時間用于板書，講授的時間將大大減少，也就無法完成大量內(nèi)容和信息的傳授;另外本課程中設計很多微觀上看不見、摸不著的原子、分子、離子等微粒的排列和組織結(jié)構(gòu)等，很難使學生展開空間想象和理解，而多媒體應用能解決此問題。因此需要制作出適合本門課程的教學課件，增強了課堂授課的趣味性和多變性。本課程中各種材料的晶體結(jié)構(gòu)涉及很多復雜圖形，如面心立方(FCC)、體心立方(BCC)、密排六方(HCP)、閃鋅礦、纖鋅礦結(jié)構(gòu)等，特別是FCC結(jié)構(gòu)中的八面體間隙、原子等微粒的空間堆疊、位錯的運動及各種交互作用等，需要豐富的空間想象力來理解，通過圖形或動畫的展示，可以幫助學生理解和掌握此類知識。二維和三維動畫形式的多媒體教學既可以解決本課程教學過程中學時少、內(nèi)容多的矛盾，彌補傳統(tǒng)教學在時間和空間等方面的不足，又可以提高課程的生動性，使學生在有限課堂中學到更多的專業(yè)基礎理論，又感覺不到課程的枯燥。
3結(jié)合學科及科研前沿拓寬知識，激發(fā)興趣
科技的進步和學科的快速發(fā)展，使具有一定出版周期的專業(yè)教材滯后于學科前沿知識。因此專業(yè)課老師的教學應將教材作為教學的主要參考書，但又不能依賴教材，使教學內(nèi)容源于教材，又要適當高于教材。所以，《材料科學基礎》課程的教學，需要多方收集各類教學素材，特別是注意吸收與教學內(nèi)容相關的近期研究成果和實例，在授課過程中結(jié)合基礎理論知識介紹。如:通過引入湖北江陵出土的公元前500年越王勾踐劍及西安秦始皇兵馬俑二號俑坑出土的青銅劍的圖片展示，讓學生了解這兩把劍出土時之所以光亮如初，是因為表面分別被鍍上了一層金屬鉻和鉻鹽化合物。在講解晶粒概念時，可引入納米晶和微晶的概念，并結(jié)合對應的具體制備工藝，讓學生明確納米晶與微晶材料的區(qū)別，這樣學生既掌握了所學學科專業(yè)的前沿知識和技術。在學習材料強度與塑性時，通過講解告訴學生材料的強度與塑性在常規(guī)處理工藝下是兩個互為矛盾的性能指標，提高某一指標值，另一指標值必然下降，但通過細化晶粒的方法可同時提高兩者性能，如快速冷卻技術的引入形成的非晶、微晶和納米晶等。類似這樣問題的提出，增強了學生學習的興趣，激發(fā)了學生的創(chuàng)新意識。
4課堂理論教學緊密結(jié)合實踐教學
《材料科學基礎》是為了培養(yǎng)工程技術人員正確合理選擇使用材料能力而設立的一門專業(yè)基礎課，因此，其實踐教學意義重大。實踐教學環(huán)節(jié)，可以讓學生更好地理解材料結(jié)構(gòu)與性能及各種工藝處理與性能的關系，加深對材料基礎知識的認知，又可以培養(yǎng)學生動手能力，操作能力。若有條件，建議到相關單位進行參觀，讓同學更直接地了解材料在機械生產(chǎn)，工程項目的應用，各種工藝處理的流程及其目的，為將來從事工程事業(yè)打下良好的基礎。
5結(jié)語
良好的授課效果是每個教師的美好愿望。隨著科技的進步和社會的發(fā)展，每一個有責任感的教師都需要不斷的探索、運用和總結(jié)層出不窮的教學方法，把各項教學工作推進到一個更高的高度上，把培養(yǎng)高質(zhì)量的人才作為自己義不容辭的責任，在自己為材料發(fā)展事業(yè)奮斗的同時，為其培養(yǎng)更多棟梁之才，為中國的強國之夢和社會科技的發(fā)展進步貢獻力量。
作者：宋慧瑾 鄢強 李玫 朱曉東 馮威 單位：成都大學機械工程學院 建筑與土木工程學院
材料科學論文:材料科學基礎下的多媒體教學解析
摘要：根據(jù)實際的書本內(nèi)容與教學狀況對材料科學基礎這門學科的多媒體教學進行一定的分析研究，并且結(jié)合這門課的教學特點，在本文中提出這門課程多媒體教學的必要性，在對現(xiàn)在材料科學基礎這門課程教學方式分析的基礎上提出相應的教學改進方法。
關鍵詞：材料科學基礎；多媒體；教學
一、多媒體教學的必要性
在材料科學基礎這門課程中，主要是介紹材料成分以及機構(gòu)性能等各方面的關系。一方面來說，在課程的學習中，晶體結(jié)構(gòu)以及晶體的具體使用途徑是不能通過傳統(tǒng)的學習方式進行的闡釋的，多媒體教學可以運用圖片以及影像對晶體結(jié)構(gòu)進行展示，可以讓學生更好的理解，對于更小的微觀結(jié)構(gòu)，多媒體教學可以生動形象的進行展示，不用只是依靠書本的圖片或者教師的講解進行天馬行空的想象。?從另一方面來說，傳統(tǒng)的教學方式只是依靠書本以及教師的講解來對知識進行講解。黑板講解是最原始也是被應用最多的教學方式，但是板書對于材料教學來說既浪費時間又浪費精力，還不能保障學生可以很好的理解。這種教學方式很難保障教學內(nèi)容的完成以及教學內(nèi)容的質(zhì)量。
二、材料科學基礎多媒體教學的優(yōu)點
1.吸引學生注意力提高學生學習興趣。多媒體教學可以吸引學生的注意力。對于學生的學習來說，興趣是好的老師，如何提高學生的學習興趣是教學的重點。在多媒體教學中，微觀分子的知識結(jié)構(gòu)通過影像或者圖片的方式進行講解，對于這方面知識欠缺的學生來說，這種方式的講解吸引了學生的學習興趣，讓學生對于未知的微觀世界想要進行一定的學習了解。因此這種方式吸引了學生的注意力，提高了學生的學習興趣，為之后的學習進行更好的鋪墊，為之后的材料學習奠定一定的基礎。2.突出學習重點，加大課堂容量。在材料科學的教學當中，多媒體教學可以突出材料學習的重點。在教學的過程中，在材料的學習過程中，多媒體教學可以將零散的知識點串聯(lián)起來，并且以影像或者圖片的形式來向同學們進行展示，可以讓同學們對于知識點掌握的更加。對于材料的學習來說，空間感受是一個很重要的學習點，但是有很多同學都沒有空間感受，并不能很好的學習理解分子結(jié)構(gòu)，但是如果結(jié)合多媒體教學的話，分子結(jié)構(gòu)模型再加上多媒體所展示的立體的分子結(jié)構(gòu)可以讓學生更好的理解這種材料科學的知識內(nèi)容。在材料科學的教學過程中，多媒體教學可以加大課程容量。傳統(tǒng)的教學方式因為教學內(nèi)容難以理解，并且教師所用的教學方式也是相較于現(xiàn)在是比較傳統(tǒng)的，因此在材料的教學方面，課堂的整體學習時間是有限的，因此教師并不能保障在學期末學習完整門課程。但是引入多媒體教學之后，學生對于知識的理解并不再立體化、抽象化。因此整體課堂的學習效率是有所提高的，課堂容量也會變的增大，對于材料科學的學習也會更加容易。
三、多媒體教學應注意的事項
多媒體教學是一種輔助的教學方式，其目的是為了讓學生更好的學習材料科學這門學科，但是在學習的過程中，為了可以達到更好的學習效果因此在多媒體教學中應該還有一些注意事項的。首先應該注意的是多媒體所展示的內(nèi)容是對于書本來說相對獨立的但是又是有聯(lián)系的。相對書本獨立指的是在多媒體展示的內(nèi)容中是可以脫離書本獨立理解的，又有聯(lián)系指的是書本上的內(nèi)容與多媒體又是不可分離的。這樣學生對于多媒體就有自己所理解的東西同時又可以不依靠書本。學生可以更好的學習材料內(nèi)容。其次應該注意的是多媒體課件應該做的條理清晰讓人一目了然，這樣讓學生對于知識有一個更深層次的理解。這種情況應該依靠教師來加以實現(xiàn)，教師應該對多媒體的使用有更深層的了解以便于更好的使用。應該注意的是教師應該積極使用多媒體課件，這種方式彌補了傳統(tǒng)教學方式的不足，讓學生可以生動的學習材料科學的知識。結(jié)語綜上所述，多媒體教學對于學生學習材料科學基礎是很有必要的。教學的最終目的是為了知識的傳播以及教學質(zhì)量的提高。多媒體教學方式是眾多學習方式的一種，教師只有更好的利用多媒體同時結(jié)合傳統(tǒng)的學習方式才會讓材料可以學習變得生動有趣。
材料科學論文:自媒體在材料科學教學的應用
摘要：材料科學是一門與人類社會應用和科學技術發(fā)展緊密相連的學科，在當前互聯(lián)網(wǎng)和計算機技術高速發(fā)展的年代，傳統(tǒng)的材料科學課堂教學已無法滿足材料科學學子的需求。本文從我校材料學科的自媒體教學改革出發(fā)，探討了自媒體在教學改革中的重要意義以及其應用方式，并結(jié)合我校統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，探索自媒體教學改革方向。
關鍵詞：自媒體；公眾平臺；材料
科學教學材料是人類用來制造生產(chǎn)工具、器件以及產(chǎn)品的物質(zhì)。從100萬年前的石器時代到青銅器時代再到現(xiàn)在的新材料時代，人類社會的發(fā)展歷程就是以材料發(fā)展為主要標志。在新媒體普及的今天，我院從培養(yǎng)專業(yè)應用型人才的目標出發(fā)，深入探索了自媒體對材料科學教學的輔助作用，取得了較好的效果，但也有不足之處，需要進一步完善和改進。
一、自媒體應用于材料科學教學的背景和意義
目前，在高等教育教學環(huán)節(jié)中，基于自媒體的QQ、微信、博客、論壇和電子郵件等工具已被高校教師逐漸采用，成為師生交流的一個重要平臺。其中QQ群被廣泛用于教學內(nèi)容的討論和通知場所，學生可以在QQ群里就課堂疑問進行提問，而教師也能夠即時回復，消除學生的課堂疑慮。微信平臺具有操作便利、信息即時、內(nèi)容豐富和消息推送精準等特點，深受大學教師的喜愛，成為信息交流和消息推送的重要工具。而私人博客以及公眾論壇則已成為專業(yè)知識學習的一種途徑，其中專業(yè)教師的私人博客中經(jīng)常會相關行業(yè)近期動態(tài)以及近期知識。據(jù)調(diào)查顯示，在專業(yè)課的教學中使用自媒體可以有效的將傳統(tǒng)的課堂教學進一步的延伸到課堂之外，進而發(fā)揮大學生的自學能力，使其突破傳統(tǒng)課堂學習所需要的時間和地點限制，能夠讓學生真正做到隨時隨地對自己進行充電學習。目前，在材料專業(yè)的教學過程中，自媒體的使用僅僅是作為一種特有的教學工具來使用來對課堂進行簡單延伸，例如通知、布置作業(yè)、收作業(yè)以及師生間交流等。自媒體應用的不充分，大大削弱了其作為一個學習和交流平臺的作用。究其根源，主要在于兩個方面：一是教師傳統(tǒng)的教學理念和自我學習上的創(chuàng)新不足。在大多數(shù)高校中，有較多數(shù)量的教師對新事物具有一定的排斥感。在面臨新的教學理念和方式采取消極的態(tài)度對待，不愿意花時間和精力去充電學習提升自我。二是學生對于自媒體的觀念還停留在娛樂層面上。自媒體在日常生活中出現(xiàn)頻率較高的功能就體現(xiàn)在娛樂方面，尤其是在智能手機、便攜筆記本及平板電腦普及的年代，學生更多的是使用這些工具進行娛樂而非用來學習。在此背景下，探索新媒體在材料專業(yè)的教學過程中的應用對材料科學的發(fā)展就顯得極為有意義。
二、自媒體在材料科學教學中的具體應用
1.自媒體在課前預習中的應用。課前預習在傳統(tǒng)科學教學中占據(jù)有比較重要的地位，它是對課堂知識學習的一個先前認識。倘若預習不充分，就會導致課堂學習的效率低下，增加了學習的時間和知識的理解難度。目前，在高校課堂教學中，教師很難去把控學生的課前預習情況，從而導致大部分學生課堂掌握知識效率低下。針對這種問題，可以采用自媒體的學習平臺對學生的課前預習情況進行掌控。教師可以采用自媒體平臺將上課需要掌握的知識列出，并配有一定的課前趣味練習，讓學生帶著問題在上課之前就通過網(wǎng)絡平臺查找所需要的知識，為課堂學習打好基礎。在此過程中，利用自媒體所具備的電子訪問記錄來對學生的課前預習情況進行掌控。2.自媒體在課堂教學中的應用。自媒體平臺的一大特點就是能夠?qū)崟r交流，基于這個功能，可以將傳統(tǒng)課堂教學設計成能夠?qū)崟r互動的新型課堂教學。實時互動課堂教學主要包括了課堂講授、在線互動討論以及知識點在線測評這三個模塊，其中課堂講授為教師主導，在線互動討論為教師引導學生主導，知識點測評則以學生為主導的方式展開。南京工程學院材料工程學院曾就“腐蝕與防護”這門課進行了實時互動課堂探索。在探索過程中，專業(yè)授課教師采用多種自媒體手段向材料科學專業(yè)的學生介紹了專業(yè)課程的相關知識點，并針對相關知識點引導學生結(jié)合課前預習的成果，提出自己的見解或者疑問，然后以小組方式討論解決，最終由每個小組得出一個結(jié)論并通過自媒體平臺將結(jié)論以圖文形式傳送給教師端，由授課教師收集并展示于投影上進行點評。課堂測驗則利用設計好的習題在自媒體終端，由學生打開并完成測試，教師可以實時查看每個學生的測試結(jié)果，并對其進行現(xiàn)場點評。3.自媒體在課后復習中的應用。課程復習的目的就是對所學知識進行深化和轉(zhuǎn)化，回憶并理解各部分知識點之間的關系，將知識的點連接起來形成知識鏈甚至是知識網(wǎng)。高校教學過程中的復習過程是非常難以把控的，學生的復習與否、復習成功與否教師均無從考證。因此，針對上述情況，可以采用自媒體學習平臺來輔助學生的課后復習。教師可以在自媒體學習平臺上通過布置企業(yè)面臨的項目問題，讓學生以領任務的形式領取問題，然后利用課堂上所學的知識進行分析問題并提出解決方案，這樣一方面可以讓學生起到復習課堂所學知識的作用，另一方面也可以提升學生對所學知識有一個認同感，讓其明白所學的專業(yè)課知識與我們的生產(chǎn)生活緊密相連。
三、自媒體在材料科學教學中的具體分析
我校材料工程學院對材料學科的學生利用自媒體學習專業(yè)課程的情況進行了分析。圖1為一個學期的自媒體形式使用率的分布情況。從圖1中可以看出，學生對于自媒體平臺學習方式已然有了較大的認同感，能夠主動采用不同的自媒體平臺進行自我學習。在這幾種自媒體平臺上，學生采用最多的是QQ和微信這兩個自媒體平臺，說明類似于QQ和微信這樣能夠?qū)崿F(xiàn)即時通訊的自媒體平臺容易讓年輕學生接受，這也得益于智能手機的普及。另一方面也說明了學生越來越習慣于在自媒體平臺上與教師進行互動溝通。僅次于QQ和微信之后是BBS自媒體平臺，其較大的缺點就是無法獲得即時回復，進而造成學生對其使用率比QQ和微信低了很多。電子郵件自媒體平臺主要用于任務的過程以及各種通知的發(fā)放。飛聊作為移動的一款聊天軟件具有兼容于PC機和智能手機的功能，學生在學習過程中使用頻率也較高。使用頻率低的為微博，主要是由于微博傳播知識面過于專業(yè)和狹窄，并且溝通非常不及時。綜合上述分析，在自媒體平臺中，具有實時交流的平臺最受學生和教師的歡迎，而實時交流性越差的平臺使用頻率也相對越低。
四、結(jié)語
21世紀是新“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代，高校課堂教育也在這個科技突飛猛進的時代面臨著巨大的變革。高等學校的教育使命促使高校課堂教育發(fā)展的大趨勢是從傳統(tǒng)學校教學的教室中“走出來”，解放掉傳統(tǒng)課堂教育的時間和空間限制。利用新媒體來實現(xiàn)師生之間隨時隨地的互動溝通，使學生在學的過程中產(chǎn)生興趣，更能使學生在實踐中體會到知識的力量，這對于材料科學領域的教學來說有著重要的意義，也對其他學科教學改革有著一定的借鑒意義。
材料科學論文:環(huán)境與材料科學技術的前沿進展
資源與環(huán)境已成為當今世界發(fā)展的主題。經(jīng)濟與資源、環(huán)境之間的和諧發(fā)展日益廣泛受到關注。如何合理利用資源、保護環(huán)境，同時促進經(jīng)濟的增長，這對相應學科的科學與技術提出了高要求，也已成為全球化的重要議題。2015環(huán)境與材料科學技術學術研討會在武漢理工大學資源與環(huán)境工程學院院長宋少先教授的主持下拉開帷幕。出席開幕式的人員包括圣路易斯波多西自治大學校長ManuelVilla、武漢理工大學副校長康燦華、圣路易斯波多西自治大學物理研究所所長JoséLuisArauzLara、武漢理工大學新材料研究所所長余家國教授等，還包括武漢理工大學資環(huán)學院、理學院、化生學院、材料復合新技術國家實驗室等單位百余名師生參加。研討會主題是“環(huán)境與材料科學技術”，會議旨在為中墨兩國合作搭建潛在的平臺，為環(huán)境、材料、能源等多方領域交流近期研究成果提供一個交流的機會。研討會主題圍繞環(huán)境、材料、能源、地理空間科學與技術等領域進行了交流，包括1場大會報告與4組分會場報告，雙方與會代表共進行37場次報告，展示了雙方各自近期研究成果，探討了環(huán)境、材料與能源等領域的發(fā)展趨勢，為日后合作發(fā)展提供了機會。本研討會獲得了中國教育部、武漢理工大學以及圣路易斯波多西自治大學的大力支持。武漢理工大學康燦華副校長在研討會開幕式上發(fā)言，希望利用本次機會充分展示該校在環(huán)境與材料科學技術領域的研究成果和特色，推動該校在該領域?qū)W科建設的發(fā)展并提升國際影響。ManuelVilla校長介紹了圣路易斯波多西自治大學的學校歷史、學科結(jié)構(gòu)及對外合作項目，希望兩校在科研合作與學生交流等方面開展深入合作，為雙方學者和學生搭建良好的學術交流平臺。武漢理工大學余家國教授在大會報告中介紹了用于生產(chǎn)太陽能燃料的石墨烯光催化材料的研究進展與發(fā)展趨勢。利用太陽能轉(zhuǎn)化制備太陽能燃料目前被認為是解決未來全球能源與環(huán)境問題的主要策略之一。其中利用光催化水產(chǎn)氫和還原二氧化碳制甲烷已經(jīng)成為利用太陽光制備太陽能燃料的重要且有前景的方法，可以實現(xiàn)清潔、經(jīng)濟以及再生等生產(chǎn)。通常基于TiO2光催化產(chǎn)氫強烈依賴于觸媒類型與數(shù)量，這是因為僅有TiO2不具備很高的光催化性能，需要添加Pt作為觸媒，這樣才能增強TiO2的光催化產(chǎn)氫性能，然而Pt更是稀有且昂貴的材料。因此，便宜且來源豐富的材料便成了觸媒的另外選擇。比如基于石墨烯的納米復合材料作為光催化劑具備增強光催化產(chǎn)氫和二氧化碳還原的能力，能將太陽能轉(zhuǎn)化成化學能。余家國教授對在基于石墨烯的納米復合材料在光催化產(chǎn)氫和二氧化碳還原方面的設計與制造研究成果進行了介紹與分享。
圣路易斯波多西自治大學的MagdalenoMedi-na-Noyola教授作了題為“StructuralRelaxiationandAgingofGlassesandPhysicalGels:aNon-equilibriumStatisticalThermodynamicTheory的大會報告。有一項關于非均衡液體不可逆過程的非均衡統(tǒng)計熱力學理論被用來表述淬火液體結(jié)構(gòu)與動力學的非穩(wěn)態(tài)演變，該理論提出一個方案：演變時間是一個基礎的變量。該方案為類玻璃材料在高填充率下的老化行為以及低密度的類凝膠材料的形成過程，方案設計符合通用情況，也符合各系統(tǒng)下的分子內(nèi)作用過程。比如硬體系和Lennard-Jones簡單液體等具體模型體系都能很好地解釋這個預計方案。其定性定量度可以通過對比模擬和實驗結(jié)果進行評估。武漢理工大學資源與環(huán)境工程學院張一敏教授作了題為“VanadiumExtractionfromVanadium-bearingCarbonaceousShaleinChina”的大會報告。釩作為稀有元素之一，被廣泛用于鋼鐵、合金和化工等行業(yè)。含釩碳質(zhì)頁巖是中國重要的含釩資源，總儲存量達到釩儲備的87%。因此釩提取技術得到很大的發(fā)展。傳統(tǒng)的高鹽焙燒-濾瀝技術是最早的提釩技術，對設備要求不高，所以得到很多小型工廠的使用。由于許多腐蝕性氣體及超高鹽廢水的產(chǎn)生，且總釩回收的產(chǎn)率不高，使得該技術逐漸淘汰。雖然空白焙燒-濾瀝、鈣化焙燒-濾瀝和直接酸濾技術比高鹽焙燒技術更環(huán)保，但是各自有其缺點，并未得到大范圍推廣應用。低鹽焙燒-循環(huán)氧化技術同樣面臨高成本和長周期的問題。一種近期技術———一步焙燒-酸濾技術實現(xiàn)了高達77%的釩回收率。而且廢水經(jīng)過處理之后可以全部回收利用，濾瀝殘留也可以用來生產(chǎn)不同類型的建筑材料，比如土工聚合物、陶粒、高壓磚等。盡管提釩技術已經(jīng)發(fā)展了很多年，但從含釩碳質(zhì)頁巖中的提釩工業(yè)在國內(nèi)仍然沒得到發(fā)展，要進行大范圍的經(jīng)濟性開發(fā)，則需要開展更進一步的研究工作。圣路易斯波多西自治大學物理研究所所長A-rauzLara教授作了題為“PhysicsofConfinedColloids”的大會報告。
膠體體系在天然材料和人造材料中一直都普遍使用，如在生物流體、蛋白質(zhì)溶液、細胞質(zhì)、DNA溶液、顏料、化妝品及食品等方面。膠體介質(zhì)的物理性質(zhì)已經(jīng)被廣泛研究很長時間，但只是具備某些基礎了解，而對于膠體系統(tǒng)處于限制條件下的情況卻不明確。本報告介紹了關于膠體顆粒在不同限制條件下的靜態(tài)結(jié)構(gòu)與動態(tài)性質(zhì)的研究結(jié)果。該研究以聚苯乙烯球溶液為系統(tǒng)，限制在①兩板之間，②接近墻面，③在球狀室。在不同限制形狀條件下顆粒間的靜態(tài)與動態(tài)聯(lián)系通過數(shù)字光學顯微鏡測量和定量結(jié)果分析，包括兩體關聯(lián)方程、位移方差和動力結(jié)構(gòu)因素等。武漢理工大學化生學院蔡衛(wèi)權(quán)教授作了題為“PAASAssistedHydrothermalSynthesisofMesoporousMgOCubewithStrongAdsorptionPerformancetowardsAO7fromAqueousSolutions”的報告。介孔氧化鎂顆粒具備十分優(yōu)良的吸附性能，尤其在吸附AO7方面。該報告介紹了通過對PAAS進行水熱法和焙燒法制備成介孔氧化鎂顆粒吸附劑。制備的樣品通過XRD，F(xiàn)E-SEM,TEM,TPD,FTIR等技術表征。該顆粒吸附劑呈現(xiàn)立方形狀與大孔分布。實驗數(shù)據(jù)符合郎格繆爾吸附等溫線。動力學方程顯示二級模型可以更好描述AO7在樣品上的吸附行為。另外氧化鎂立方顆粒比不添加PASS粉末狀的吸附性能更優(yōu)。該吸附量較高達到3388mg/g。重要的是，該立方狀顆粒可以通過簡單的焙燒過程進行再生，且再生過程不影響它的吸附性能。圣路易斯波多西自治大學YuriNahmad-Moli-nari教授進行了題為“OpportunitiesinRenewableEnergiesSectorinNexico:ExamplesandProjectsinSanLuisPotosi”的演講報告。國內(nèi)電力生產(chǎn)可以在任何范圍內(nèi)通過太陽能輻射收獲或者光子采礦實現(xiàn)。由于競爭性的礦物燃料技術帶來的經(jīng)濟障礙需要有經(jīng)濟工程師通過對CO2信用點補助金以及退稅鼓勵或者在生產(chǎn)者的能源固定分配組合里設計方案，而第三世界國家公共政策十分薄弱，響應慢，甚至不存在，因此，城市、大學以及醫(yī)院等可以在激發(fā)能源向再生發(fā)現(xiàn)發(fā)展方面扮演重要角色。Molinari教授介紹了墨西哥在再生能源領域的發(fā)展概況。石油、鋼鐵、水泥、采礦、食品以及化工廠都需要由礦物燃料產(chǎn)生的熱能和電力，而墨西哥的礦物燃料卻呈現(xiàn)降低的趨勢。干旱和半干旱地區(qū)有大范圍的太陽能輻射面積，這在很大程度上促進了光熱和光電太陽能設備的商業(yè)貿(mào)易。太陽能在再生能源生產(chǎn)方面的潛力需要創(chuàng)新和發(fā)掘，這一點已經(jīng)在相應能源部門得到了支持，比如一些法律改革。報告里提到了太陽能項目的3個案例，包括：①在墨西哥圣路易斯中心醫(yī)院樓頂安裝太陽能熱點系統(tǒng)；②針對師生提供的一項有關國內(nèi)太陽能輻射收獲的微型計劃；③滿足學校電力需求的光伏電站設計。武漢理工大學資源與環(huán)境工程學院張高科教授在分組報告中作了題為“PreparationandApplica-tionofNovelEnvironmentalMaterials”的報告，介紹了B（iGe）光催化劑的合成與表征。表征手段包括XRD,FE-SEM,XPS等。報告揭示了這些光催化劑的催化特性通過降解水體或者空氣中的污染物進行評估，討論了光催化劑形貌與微觀結(jié)構(gòu)對催化特性的影響，另外分析了光催化反應中活性自由基及可能的光催化機理。圣路易斯波多西自治大學A.López-Valdivieso教授在分組報告中作了題為“SynthesisofSilverNanostructures”的演講報告。銀納米結(jié)構(gòu)因其獨特的物理化學與生物特性一直受到廣泛關注，并在催化劑、傳感器、光學器件、殺菌化合物以及電子設備制造方面有很多應用。以氰化銀為銀源、十二烷基硫酸鈉作為聚合物催化劑、亞硫酸根或者檸檬酸根離子作為還原劑的銀納米結(jié)構(gòu)新合成方法得到了發(fā)展。這種合成方法制得的銀納米線平均直徑9.7±3.8nm，長度為毫米量級。武漢理工大學資源與環(huán)境工程學院吳浩教授在分組報告中作了題為“AssessingtheEffectsofLandUseSpatialStructureonUrbanHeatIslandsUsingHJ-1BRemoteSensingImageryinWuhan,China”的報告。城市熱島效應因其對生態(tài)多樣性和人類健康的影響得到廣泛關注。評價該區(qū)域土地使用的空間結(jié)構(gòu)的影響對于提高和理解城市化生態(tài)進程非常重要。報告指出了利用半徑分形維數(shù)定量不同土地利用類型的空間變量。通過集成HJ-1B衛(wèi)星、植被指標、景觀指數(shù)和分形維數(shù)獲得的遙感圖像，比較并分析了土地利用圖形對武漢城市熱效應的影響。
圣路易斯波多西自治大學FacundoRuiz教授在分組報告中作了題為“MetellicNanoparticles:LargeScaleProductionandAntibacterialProperties”的演講報告。納米顆粒最近的新研究使得其在某些產(chǎn)品中的應用顯得十分顯著。一旦納米顆粒及其特性的范圍可以實現(xiàn)，很多新產(chǎn)品將會出現(xiàn)。納米顆粒包括制備、表征、動力學、處理及應用等領域，制備也許是其中研究最多的領域。溶液法因其操作簡單且容易量化生產(chǎn)而倍受關注。本研究提出利用溶液介質(zhì)制備金屬和半導體等納米顆粒，這些方法可以實現(xiàn)大范圍生產(chǎn)，尤其銀、金、氧化鋅和氫氧化鎂顆粒的結(jié)果顯示如此。納米顆粒制備已經(jīng)應用于很多材料方面，包括塑料、陶瓷和顏料等。研究顯示了金屬納米顆粒的殺菌性，特別是銀納米顆粒。研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)銀納米顆粒的大小與殺菌性存在很強的聯(lián)系，并找到了銀納米顆粒對抗微生物的主要機制。2015年4月，武漢理工大學與墨西哥圣路易斯波多西自治大學簽署了一項學術合作意向，鼓勵和支持雙方學者及學生進行交流合作。而該研討會作為協(xié)議的及時項議程，取得了圓滿成功。今后我們還會定期舉辦該學術研討會，促進和提升武漢理工大學在學科建設水平上的國際發(fā)展和影響。
作者：劉艷艷 單位：武漢理工大學資源與環(huán)境工程學院
材料科學論文:材料科學發(fā)展對現(xiàn)代建筑的影響
摘要：現(xiàn)代建筑正以人難以預想的速度不斷的發(fā)展，特別是新型材料的應用，給建筑帶來美觀、舒適、經(jīng)濟的同時還帶來了許多神奇的作用，使人類的居住環(huán)境得到了很大的改善。結(jié)合當前材料科學的發(fā)展，針對目前建筑工程建設中存在的一些問題的研究，探討材料科學發(fā)展對現(xiàn)代建筑的影響，有利于更好的把握材料科學研究的方向、完善各種類型材料的應用，給人提供一個更加安全、舒適的居住、工作環(huán)境，推進我國的城市化進度和現(xiàn)代文明的發(fā)展。
關鍵詞：材料科學；發(fā)展；影響分析；發(fā)展趨向；思維轉(zhuǎn)變
中圖分類號：F573文獻標識碼：A文章編號：1671-1009（2015）22-0076-02
材料科學的發(fā)展給現(xiàn)代人的生活帶來了許多意想不到的奇跡，現(xiàn)代人生活中人工材料的應用遠遠超過了天然材料的應用，給人類的生活帶來了難以想象的方便、美感、舒適感和藝術感等，將現(xiàn)代建筑提升到一個更高的層次。
一、材料科學的發(fā)展
材料科學的發(fā)展使建筑使用材料的種類不斷的豐富，也是建筑的風格日益多元化，給當代人提供了美觀、舒適、安全的居住、休閑、工作、娛樂等空間，也是人們獲得了不同的建筑藝術體驗。在材料科學的發(fā)展下，當前的建筑使用的材料主要有復合材料、智能材料、生物材料等，并且材料的性能、種類還在不斷的發(fā)展。例如耐高溫的復合材料，這種材料可以承受上千度的高溫，隨著材料科學的發(fā)展，這類材料的耐高溫性能還在不斷的優(yōu)化；又如可防火的納米材料，這種材料具有很好的隔火、隔熱效果，可應用到廚房的裝修中，提高了人類居住環(huán)境的安全性，降低了火災的危險風險。再如性能優(yōu)越的鋼化玻璃，被廣泛的應用于建筑的外墻等領域，結(jié)實、耐用、施工方便、美觀時尚，總之，材料科學的發(fā)展不但給建筑業(yè)帶來了很多的驚喜，也為城市發(fā)展提供了更多的科技支撐，使現(xiàn)代城市更加美觀、智能、舒適。
二、材料科學的發(fā)展對現(xiàn)代建筑的影響分析
（一）材料科學對現(xiàn)代建筑工程安全性的影響
傳統(tǒng)建筑中人類使用土、木材、石材等進行建筑活動，隨著材料科學的發(fā)展，合成材料、生物材料等成為人類建筑活動中的主流應用材料，在這些材料中由于化工工藝發(fā)展的不完善及人們對材料生產(chǎn)成本等的控制和要求，造成了新型材料對人的一些不好的影響，例如，有毒有害、具有放射性、對環(huán)境會造成污染和破壞等，在實踐中因材料問題致人生病、死亡的案例也不少，如室內(nèi)裝修造成的室內(nèi)空氣嚴重污染，致使居住著患上呼吸道疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等，甚至更為嚴重的不治之癥。在建筑實踐中，有些材料對人的危害不僅僅來自材料的本身，還與人的使用方式、方法有關，例如，為了使建筑物更早的投入使用，在施工過程中會用到一些化學方法加快材料的凝結(jié)速度，進而達到縮短工期的目的，實際卻造成了材料應用的危害風險增加。隨著材料科學的發(fā)展，人們對材料應用思維的轉(zhuǎn)變，當前工程的安全性、環(huán)保性以有巨大發(fā)展，如框架結(jié)構(gòu)代替了傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)，建筑物不但結(jié)實耐用，還大大縮短了工期，例如2015年長沙用十九天建起了近二百米高的大樓，且大樓的巧妙設計、材料應用及施工不但減少了混凝土的應用，還減少了二氧化碳的排放量、避免了塵土污染等，由此可見材料科學的發(fā)展對于建筑物安全性、環(huán)保性的巨大影響，且隨著材料科學的進一步發(fā)展，在未來的材料研究、應用上，穩(wěn)固、健康、環(huán)保等安全問題的解決將成為建設施工的主流，材料科學的發(fā)展將大大提高人類居住環(huán)境的安全性、舒適性。
（二）材料科學發(fā)展對現(xiàn)代建筑工程造價的影響
材料科學的發(fā)展給人類生活帶來了巨大的變化，同時也使建筑工藝、建筑質(zhì)量得到了很大的提升。例如，過去人們通過加厚墻體、燃燒煤炭達到保溫效果，這樣不但浪費資源、增加了建筑成本，且對環(huán)境造成了較大的污染，而現(xiàn)代建筑采用保溫墻進行建筑物的外墻處理，這樣不僅節(jié)省了建筑成本，還提高了室內(nèi)的采暖效果，有利于降低室內(nèi)取暖的排污量，使人們獲得了更加舒適、優(yōu)越的生存環(huán)境。此外，照明、電梯等方面施工，在材料科學發(fā)展的基礎上都得到了很大的發(fā)展，例如，利用新材料通過采集太陽光達到照明目的，節(jié)省了電能，降低了火力發(fā)電對環(huán)境的影響，又確保了城市的用電量。如太陽能路燈，利用新材料在白天吸收太陽光能量，到晚上發(fā)光。可是，由于成本、制作工藝等限制，目前一些科技含量高的材料成本較高、材料的制造技術掌握在某些國家后企業(yè)手里，這給新材料的應用造成了一定的影響，也使這些材料在建筑工程中的應用成本增加，致使工程造價提升，人們難以廣泛的享受到新科技帶給人類的舒適、便捷的生活。例如，建筑物的墻體保溫，傳統(tǒng)的材料保溫性能差、施工手段單一，新型材料的應用可以解決這些問題，如保溫墻紙的應用不但保溫效果好且美觀、實用的，但是施工的成本就會增加。因此，在解決材料的研發(fā)和材料的應用的成本問題上還需要材料制造工藝的進一步發(fā)展和完善，力求材料科學的發(fā)展帶來材料應用的廉價、高效、環(huán)保。
（三）材料科學對現(xiàn)代建筑工程美感的影響
隨著材料科學的發(fā)展材料的種類越來越多，人工合成材料的迅速增長不斷的豐富著建材市場，當前應用于建筑業(yè)的材料種類繁多，其特色、質(zhì)感、性能等還在不斷的不斷優(yōu)化和發(fā)展，光澤、紋理等不斷的帶給人感官的震撼，使人欣賞到建筑物的美、暢想現(xiàn)代生活的舒適、優(yōu)雅。例如，瓷磚與木質(zhì)地板，一個給人以明亮、現(xiàn)代的美感，一個則給人一種自然、素雅的美感。又如，玻璃墻，這種特殊玻璃在建筑物中的應用，使建筑物具有獨特的光感和藝術形象，從不同角度展示了建筑物的美感。再如，鳥巢的建筑，向上追溯幾年，我國不具備生產(chǎn)一些新型材料的技術，將鳥巢的設計變?yōu)楝F(xiàn)實就有些困難，直到一些材料的生產(chǎn)工藝完善后，這種建筑形式才能被實踐出來。可見建筑設計的進步與材料科學的發(fā)展息息相關，再好、再美的建筑設計沒有材料的支持就只能是“紙上樓閣”，事實證明材料科學發(fā)展對于現(xiàn)代建筑的影響是巨大的。綜上所述，材料的發(fā)展使建筑實現(xiàn)了建筑領域更多的可能，使建筑從質(zhì)量、品質(zhì)等方面都得到了較大的發(fā)展。
三、材料科學發(fā)展的趨向和人思維的轉(zhuǎn)變
（一）材料科學的發(fā)展趨向
新材料在建筑中應用的實踐證明，材料科學的發(fā)展還有很多的瑕疵，例如，環(huán)境污染、含有有毒有害物質(zhì)等，在實踐中，人們逐漸認識到一些材料的不安全性、高成本等缺陷，未來材料的發(fā)展將向環(huán)保、節(jié)能等方向發(fā)展，例如，利用廢棄物制作建筑材料，如霧霾磚、加氣磚等；又如抗甲醛油漆，降低了涂料對環(huán)境的污染和對人體的傷害，這些表現(xiàn)了材料科學的發(fā)展趨于環(huán)保方向。又如，材料科學發(fā)展的節(jié)能趨向主要表現(xiàn)了人們在建筑過程中對于建筑物及建筑材料使用長期效益的追求，例如加氣磚，用石粉（一種石材加工的廢棄物）制成，節(jié)省資源的同時這種磚的保溫、隔熱性能還好，其重量還輕，減輕了建筑物的符合，同時還廉價、實用，降低了建筑工程的造價。再如材料科學發(fā)展的智能趨向，隨著城市的發(fā)展人們對智能居住環(huán)境的需求逐漸增強，這就促進了智能材料的發(fā)展，如集成電路材料單晶硅、信息的存儲材料等，這些材料實現(xiàn)了現(xiàn)代建筑的智能化，使材料與材料器件形成一體化結(jié)構(gòu)，方便了人們的生活。此外，新工藝、新流程也使材料科學有了更廣闊的發(fā)展前景，與其他科學的交叉發(fā)展使材料的性能、品質(zhì)等得到了更加的發(fā)展，在現(xiàn)代建筑中材料科學的發(fā)展發(fā)揮了重要作用。
（二）材料科學發(fā)展與人思維的轉(zhuǎn)化
材料科學的發(fā)展和材料的實踐應用，使人類對材料的研究、應用、發(fā)展等有了新的認識，人在建筑中應用材料的思維也發(fā)生了很大變化。現(xiàn)代建筑興起之初，人們選擇應用材料的主流觀點是美觀、華麗，對于材料的環(huán)保性、舒適性、安全性考慮不足，隨著材料科學的發(fā)展，人們認識到材料科學發(fā)展的新趨勢，逐漸的認可了環(huán)保、節(jié)能、智能等材料發(fā)展的新趨向，也將現(xiàn)代建筑的材料選擇思維由材料的美感轉(zhuǎn)向舒適度高、安全性能好的方向，尋求材料應用的經(jīng)濟、實惠、安全。同時，也使建筑活動的單一模式得到了改變，人們對建筑物性能的單一需求轉(zhuǎn)向多元化需求，材料的應用也迎來了多樣化，促進了材料科學更廣闊范圍的發(fā)展和進步。
四、結(jié)語
材料的研究和發(fā)展是一個漫長的過程，人類用自然界的物制成自己需要的材料，如用土制成磚瓦、瓷片等，可見材料科學發(fā)展的最初都是朝著有利于人類社會發(fā)展的方向進行的，在不斷的實踐中，問題逐漸出現(xiàn)，材料科學的發(fā)展呈現(xiàn)了一定的曲折性和循序漸進性，這就需要我們客觀的認識現(xiàn)代材料科學的發(fā)展和發(fā)展趨向，結(jié)合現(xiàn)代建筑的性能需求，為人類創(chuàng)造更安全、舒適、美好的家園。參
材料科學論文:材料科學實驗創(chuàng)新教學模式
0引言
《材料科學實驗》是材料專業(yè)的主要實驗基礎課之一，主要面向高年級本科生和低年級碩士研究生開設。《材料科學實驗》以物理學、化學、物理化學、材料科學基礎、材料性能學等課程為基礎，教學內(nèi)容涵蓋材料的力學、電學、磁學、光學、以及材料加工、材料成型等諸多領域，是材料專業(yè)基礎理論的重要實踐環(huán)節(jié)，也是搭建課堂教學與實驗實踐之間的橋梁。《材料科學實驗》力求通過了解和掌握材料的合成、制備、性能測試、分析等基本實驗實踐操作和數(shù)據(jù)分析能力，解決科研生產(chǎn)和實踐工作中的實際問題。本文針對當前形勢下社會對創(chuàng)新性綜合型人才的需求，提出以拓寬基礎、突出應用為目標導向，對《材料科學實驗》課程的教學模式進行創(chuàng)新與實踐探索。
1當前課程教學分析
在國家對材料專業(yè)人才培養(yǎng)的高度重視與大力支持下，大部分高校具備了材料專業(yè)本科生和碩士研究生人才培養(yǎng)的資格。但材料專業(yè)的主要實踐課程之一《材料科學實驗》的現(xiàn)有教學內(nèi)容、教學模式與教學效果之間還存在一些問題，主要體現(xiàn)在以下三個方面：一是學科分工精細化使知識缺乏系統(tǒng)性。在高年級本科生和研究生階段，學生的知識領域逐漸向二級學科和三級學科（即研究方向）靠攏，忽視了一級學科的總體目標要求。例如高分子材料方向的學生對金屬材料方面的知識重視不夠。二是對知識的理解與運用缺乏連貫性。如前所述，學生的知識范疇通常是局限在二級學科或三級學科領域，忽略了大學（在某種程度上）作為一種通式教育以及綜合型人才培養(yǎng)的重要載體這一特征。更有甚者，目前很多以考研為目的的學生只掌握了所需考試的那幾門課程的知識，其它課程便是無人問津，更加談不上實驗實踐了。即，過于強調(diào)知識的“點”，而缺乏“線”和“面”層次的理解。三是重理論輕操作。理論固然重要，但是少了實踐環(huán)節(jié)，很多創(chuàng)新性思維就難以得到發(fā)揮，也容易導致教學與實踐的脫節(jié)。因此，從新形勢下社會對材料專業(yè)人才的需求與高校人才培養(yǎng)目標的一致性出發(fā)，本著培養(yǎng)創(chuàng)新性綜合型材料專業(yè)人才的宗旨，我們提出在《材料科學實驗》的課程設置和教學模式上進行創(chuàng)新，以拓寬基礎、突出應用為目標導向，努力培養(yǎng)出滿足當今國家和社會需求的高素質(zhì)人才。
2創(chuàng)新教學模式與實踐探索
2.1課程設置上體現(xiàn)創(chuàng)新性和綜合性
近年來，通過不斷摸索，規(guī)劃，以掌握材料的合成、制備、測試、分析等方面的知識和實踐能力作為出發(fā)點，圍繞材料的力學、電學、磁學、光學、以及材料加工、材料成型、材料表面處理等諸多領域開設實驗項目，以拓寬基礎、突出應用為目標導向，為開展與材料專業(yè)有關的實驗實踐活動打下寬廣而堅實的基礎，并搭建材料專業(yè)的基礎理論和實踐應用之間的橋梁。把各知識點連接起來，融會貫通，使知識由“點”的層次躍遷到“線”和“面”的層次，舉例如表1所示。
2.2創(chuàng)新教學模式、提高教學效果
通過不斷探索，建立了一套比較完善的教學體系、考評體系以及質(zhì)量保障體系，重點解決了以下幾個關鍵問題。1）多學科交叉授課的協(xié)同性。《材料科學實驗》涉及到材料的力學、電學、磁學、光學、以及材料加工、材料成型、材料表面處理等諸多領域，每個實驗項目均由教學經(jīng)驗較豐富的副教授及以上人員擔任，每名教師只負責一個實驗項目，解決了多學科知識背景與多名教師授課之間的協(xié)同性。2）創(chuàng)新教學方式。首先通過實驗原理、實驗目的、設備結(jié)構(gòu)和工作原理等方面知識的系統(tǒng)講解與分析，闡述本實驗項目與基礎理論知識之間的關聯(lián)性；然后老師做出演示實驗，進一步展示實驗原理和有關的操作方法；每個學生自己動手開展實驗，結(jié)合老師的講解和自己在實驗操作過程中的體會，對有關實驗現(xiàn)象進行總結(jié)、對實驗結(jié)果進行分析、對所遇到的問題進行剖析并提出解決途徑，將所學的理論知識與實驗實踐緊密結(jié)合起來。3）完善知識體系。通過《材料科學實驗》課程的系統(tǒng)學習和實踐操作，補充以前所學知識的漏洞。同時也為不同專業(yè)方向的學生拓寬視野、擴充知識范疇，并且利用各專業(yè)方向各自的優(yōu)點和不同學科之間的互補性提高學生綜合運用知識的能力。4）搭建公共實驗平臺。在《材料科學實驗》平臺建設方面，通過購置新設備、綜合利用部分科研設備、改造或擴展現(xiàn)有儀器設備功能等三個方面為《材料科學實驗》課程的教學搭建先進和較為齊全的實驗教學平臺，平臺建設注重基礎知識和跟蹤科技前沿的雙重目標。在材料科學實驗這個平臺上，使學生的創(chuàng)新能力和知識運用能力得到了充分的鍛煉和培養(yǎng)。同時該平臺也為學生的課外實踐、第二課堂、國家大學生創(chuàng)新訓練計劃、廣西大學生創(chuàng)新訓練計劃等提供了重要場所，深受廣大學生的歡迎。5）構(gòu)建公平合理的考評體系。按照實驗現(xiàn)場操作、數(shù)據(jù)分析與解決實際問題能力、期末考核三方面對學生的基礎知識運用和實驗實踐操作進行綜合測評。6）建立健全的質(zhì)量保障體系。實驗項目的現(xiàn)場指導均由從事一線教學的骨干教師負責，教學管理員負責協(xié)調(diào)各實驗項目的開展，分管領導進行督查，這樣一整套的實驗實踐教學和管理系統(tǒng)確保了教學的順利進行并取得了預定的效果。
3結(jié)語
以先進教育思想為指導，系統(tǒng)規(guī)劃課程的各實驗項目，以拓寬基礎、突出應用為目標導向，構(gòu)建了具有鮮明特色的《材料科學實驗》課程教學軟硬件平臺，形成了有利于培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力的教學模式，提高了實驗教學水平和教學效果。
作者：張小文 單位：桂林電子科技大學材料科學與工程學院
材料科學論文:材料科學與工程課程機制建設初探
1.構(gòu)建“模塊化”專業(yè)課程體系
根據(jù)工程師的培養(yǎng)目標，通過到企業(yè)調(diào)查走訪、問卷調(diào)查、畢業(yè)生反饋等方式，收集了對課程體系設置的意見和建議，結(jié)合“工程師”培養(yǎng)目標，對材料科學與工程工程師課程體系進行了模塊化設置。也就是將課程體系設置為由若干個完整的課程模塊構(gòu)成的課程體系形式。材料科學與工程工程師課程體系由材料制備基礎、材料加工技術、材料的性能、材料的檢測等四個模塊組成。每一個模塊又由若干門課程組成，分為必修課和選修課兩類。材料制備基礎模塊由材料物理化學、材料科學基礎、金屬塑性成型理論、材料科學導論（雙語）等組成；材料加工技術模塊由熱處理原理及工藝、金屬塑性成型工藝學、現(xiàn)代材料制備技術、金屬焊接工藝等組成；材料的性能模塊由材料力學性能、材料腐蝕與防護、材料物理性能等組成；材料的檢測模塊由材料分析技術、失效分析、計算機在材料科學與工程的應用等組成。這樣的課程設置，能夠突破學科專業(yè)領域的界限，靈活地設計和組織具有不同作用的課程模塊，從而構(gòu)建具有不同價值取向的課程體系，以滿足學生的發(fā)展和個性發(fā)展需要。
2.科學合理地進行課程的整合和重組
根據(jù)教育部“工程師”培養(yǎng)模式，結(jié)合材料科學與工程專業(yè)人才培養(yǎng)長期的實踐經(jīng)驗，對課程進行了整合與重組；在制訂材料科學與工程專業(yè)“工程師”培養(yǎng)計劃過程中，在原來的培養(yǎng)方案的基礎上，對課程進行重新的整合和重組。在進行課程體系的整合重組過程中，打破了各學科領域的界限，增加金屬凝固、塑性成型、焊接等內(nèi)容，真正達到了“寬口徑、厚基礎”的目的。同時不受原有課程和體系結(jié)構(gòu)的束縛，對課程進行了實質(zhì)性的有機融合和重新組織。具體而言，改變了以往按人文科學、社會科學和自然科學分類或按照等級結(jié)構(gòu)設置課程的做法，打破了原有專業(yè)、課程之間的壁壘，擺脫了學科知識系統(tǒng)的束縛；強調(diào)課程內(nèi)容的綜合性，以跨學科的方式選擇課程內(nèi)容、組織和整合課程體系。同學科知識的相互滲透、融合和新知識的吸收利用，保障知識結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性和完整性；改變過于講究學科自身結(jié)構(gòu)而導致的課程設置過細、過多和缺乏整體性的狀況；避免課程內(nèi)容的脫節(jié)和交叉重復，精簡課程門類，減少必修課比例。比如：將以往的《固態(tài)相變》和《熱處理工藝學》整合為《熱處理原理及工藝》，將《材料力學性能》和《材料物理性能分析》整合為《材料性能》，將《金屬材料學》和《模具材料》整合為《金屬材料學》，將《現(xiàn)代材料制備技術》和《熱處理新技術》整合為《現(xiàn)代材料加工技術》等。并處理好理論與工程實踐、必修課與選修課之間的關系，大力加強實踐課程的體系改革。
3.結(jié)合企業(yè)需求，制訂企業(yè)培養(yǎng)方案
企業(yè)學習階段是材料科學與工程專業(yè)的工程教育不可或缺的階段，是整個教學計劃的重要組成部分，也是實施“工程師培養(yǎng)計劃”的重要環(huán)節(jié)，按照材料科學與工程工程師培養(yǎng)計劃，將嚴格按照“3+1”培養(yǎng)模式，其中1年企業(yè)實踐培養(yǎng)，著重完成學生的基本操作技能、分析解決工程實際問題能力的培養(yǎng)。使學生通過企業(yè)學習階段的學習和實踐，基本掌握金屬加工車間、熱處理車間、鍛造車間、表面處理車間、金屬材料檢測中心等部門的工作內(nèi)容和基本生產(chǎn)操作技能，了解工程技術人員在熱處理車間表面車間、檢測中心等部門的作用及技術職責范圍，培養(yǎng)具有較強創(chuàng)新意識和實踐能力的材料科學與工程專業(yè)人才。同時具有靈活運用材料科學與工程專業(yè)知識與材料工程規(guī)范、團隊協(xié)作、跨文化環(huán)境交流、競爭與合作的能力，以及較強的創(chuàng)新意識和進行熱處理工藝設計、技術改造與創(chuàng)新的能力。所以企業(yè)培養(yǎng)方案包括：初步能力培養(yǎng)實訓、專業(yè)基本能力培養(yǎng)實訓、工程能力訓練、行業(yè)領域?qū)嵙暋厴I(yè)設計等環(huán)節(jié)。整個教學環(huán)節(jié)將依托企業(yè)、工程中心、重點實驗室開展，由校企共同參與培養(yǎng)過程，共同監(jiān)控培養(yǎng)過程。
4.課程體系與能力培養(yǎng)的關系
材料科學與工程專業(yè)工程師的主要任務是培養(yǎng)具備堅實理論基礎與專業(yè)知識、具有創(chuàng)新素質(zhì)和工程能力，能在冶金、材料結(jié)構(gòu)研究、金屬材料及復合材料制備、金屬材料成型等領域從事設計、研發(fā)、制備、加工、分析檢測、管理等方面的高級工程技術和管理人才。根據(jù)工程師的培養(yǎng)目標，在整個培養(yǎng)過程中的課程設置緊緊圍繞這一主題，如圖1所示。如及時學年和第二學年的課程：大學英語、馬克思主義基本原理概論、思想和中國特色社會主義理論體系概論、高等數(shù)學、大學物理、大學化學等，能夠為工程師提供工作所需的工程科學技術基礎知識以及一定的人文和社會科學知識。第二學年第2學期和第三學年的課程：電工學、機械設計基礎、材料物理化學、材料科學基礎、熱處理原理及工藝、金屬塑性成型理論、材料力學性能、材料分析技術等，為工程師奠定專業(yè)的基本理論知識；校內(nèi)的工程實訓：金工實習、專題實驗，讓學生初步接觸生產(chǎn)實際，使學生具備解決工程技術問題的初步技能；1年的企業(yè)工程訓練項目包括：認識實習、生產(chǎn)實習、專業(yè)實訓、畢業(yè)論文等，讓學生全身心地投入到企業(yè)的生產(chǎn)實踐中去，接觸生產(chǎn)一線，體味企業(yè)文化，使學生逐步掌握解決工程實際問題的能力，并學習與同事相處、團隊合作、交流溝通等方面的知識。在工程師培養(yǎng)計劃中，課程體系的設置是至關重要的。它的合理與否，直接決定了人才培養(yǎng)的質(zhì)量。我校材料科學與工程專業(yè)作為“工程師”培養(yǎng)的試點專業(yè)后，與我省金屬材料相關企業(yè)進行深入溝通，聽取各方面的意見，對原來的材料科學與工程專業(yè)工程師培養(yǎng)計劃的課程體系進行優(yōu)化。課程體系的優(yōu)化堅持了“厚基礎、寬口徑、廣適應、強能力”的人才培養(yǎng)理念，體現(xiàn)了“優(yōu)化基礎、強化能力、提高素質(zhì)、發(fā)展個性、鼓勵創(chuàng)新”的應用研發(fā)型人才培養(yǎng)教學改革要求，并體現(xiàn)我專業(yè)的人才培養(yǎng)特色，在今后的工程師培養(yǎng)過程中將繼續(xù)地完善和優(yōu)化。
作者：萬明攀 張曉燕 向嵩 馬瑞 雷源源 單位：貴州大學
材料科學論文:獨立學院“材料科學基礎”課程的教學現(xiàn)狀及改革
【摘 要】《材料科學基礎》是材料科學與工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課，是本專業(yè)學生后續(xù)專業(yè)知識學習的重要理論基礎。因此，提高學生對該課程學習的積極性和主動性，改善課程的教學效果、提高教學質(zhì)量是一項迫在眉睫的任務。本文從課程的教學現(xiàn)狀進行分析，主要從教學方法、教學手段以及考核機制入手探討改善該課程教學效果的措施以及提高教學質(zhì)量的方法。
【關鍵詞】獨立學院；材料科學基礎；教學現(xiàn)狀；教學改革；教學質(zhì)量
《材料科學基礎》課程是材料科學與工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課，是后續(xù)相關專業(yè)課學習的基礎，也是本專業(yè)研究生入學的必考課程。該課程內(nèi)容對構(gòu)建本專業(yè)學生的專業(yè)知識體系，培養(yǎng)學生科學的思維方法、創(chuàng)新能力以及運用基礎理論解決實際問題的能力具有非常重要的基礎奠基作用。但由于該課程自身的特點以及獨立學院學生的特點，從一定程度上影響了課程的教學效果和教學質(zhì)量。
針對該課程的教學現(xiàn)狀，主要從教學方法、教學手段以及考核機制入手，探討如何提高學生的學習積極性和主動性，進而提高課程的教學效果和教學質(zhì)量，最終以適應我院對應用型人才的培養(yǎng)目標。
1 《材料科學基礎》的教學現(xiàn)狀
1.1 課程自身的因素
該課程的主要內(nèi)容為：晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、玻璃熔體、表面與界面、相圖、擴散、固相反應以及燒結(jié)等[1]。從課程內(nèi)容上看，該課程具有“四多一少”的特點：即大綱內(nèi)容多、概念名詞多、微觀機理多、理論推導多、宏觀現(xiàn)象少，而且大部分的概念、理論比較微觀、抽象，使學生對知識點難以理解，更談不上利用理論知識指導實踐應用。因此，學生在學習過程中逐漸失去對該課程學習的熱情和積極性。
1.2 學生自身的因素
獨立學院是依托于母校成立，在辦學模式和課程設置上相似[2]，但是獨立學院的生源家庭背景較優(yōu)越、個性較強；學生的基礎知識相對薄弱、學習的自主性較差。在學習過程中缺乏刻苦鉆研的精神，主觀能動性較差，對自身的定位不明確，導致其在學習過程中容易失去自我，容易放縱自己的個性發(fā)展。在學習過程中碰壁之后容易止步不前，逐漸失去學習的動力和積極性。
針對我院該課程的教學現(xiàn)狀，主要從教學方法、教學手段以及考核機制入手對該課程進行教學改革，從根本上提高該課程的教學質(zhì)量，以適應我院的人才培養(yǎng)目標。
2 合理調(diào)整教學方法、教學手段，提高學生學習的積極性
2.1 注重理論與實際的聯(lián)系，提高學生的學習興趣
《材料科學基礎》課程涉及材料的組成、結(jié)構(gòu)、工藝及性能等方面的問題[3]，主要內(nèi)容較多、較抽象，而且各個理論知識之間關系緊密，環(huán)環(huán)相扣，對學生整理、理解知識的能力要求較高。這就要求教師在教學過程中應注重理論知識聯(lián)系實際生產(chǎn)生活，化抽象為形象，讓學生更容易的接受新知識。如在介紹晶體的線缺陷時，可納活中找出相關晶體線缺陷的實例，如玉米棒中玉米粒的排列，讓學生有比較直觀的印象，幫助學生更好的理解相關理論知識；再如，學習變質(zhì)劑和非均勻形核時，由于學生對結(jié)晶、形核、析晶等現(xiàn)象缺乏直觀的認識，在理解上比較困難，限制了知識的靈活運用。我們可以以冬天池塘中的樹葉等雜物上較容易結(jié)冰來解釋變質(zhì)劑對非均勻形核過程的影響。
2.2 適當增設前沿科技成果，增強學生的求知欲
當今社會是一個信息時代，即知識、科技的更新速度非常快。因此，在教學過程中為了保障理論知識與實際生產(chǎn)、生活的密切聯(lián)系，在教學過程中應合理的穿插與理論知識相關的前沿科技成果，以提高學生的求知欲和學習的主動性。
2.3 注重重點知識的復習回顧，增強知識之間的系統(tǒng)性
在介紹新課之前，可通過巧妙的設問來對上節(jié)課作個簡單的復習回顧，使得新舊知識之間形成良好銜接，使學生對新課自然而然的接受、理解。通過巧妙的設問，容易讓學生將所學知識系統(tǒng)化，進而提高學生利用所學知識分析、解決問題的能力。如在介紹結(jié)晶過程時，首先提出問題“當熔體的溫度降到熔點以下時，析晶過程就會自發(fā)進行嗎？”，此問題不僅可以讓學生對上節(jié)課內(nèi)容―析晶的條件等知識進行回顧，也可以順利地引入新課，即晶核形成過程的學習。
2.4 采用啟發(fā)式教學，以培養(yǎng)學生思考問題、解決問題的能力
在教學過程中避免采用傳統(tǒng)“滿堂灌”的教學方式，而應在教學過程中適當?shù)牟捎脝l(fā)式、討論式的教學方法[4]，在介紹一些較難理解的知識點時，采用承上啟下、循序漸進、深入淺出、實例講解的方法，引導學生更容易的接受新知識，進而提高學生學習的積極性和自主性。在教學過程中，根據(jù)實際情況，適當?shù)淖寣W生作為教學的主體，以培養(yǎng)學生提出問題、思考問題、解決問題的能力。可根據(jù)教學計劃適當?shù)脑谡n程教學過程中穿插學生講課，老師總結(jié)、點評的方式來提高學生對教學活動參與的積極性，進而提高教學效果和教學質(zhì)量。
2.5 巧妙結(jié)合多媒體和板書的教學手段，提高教學效果
多媒體與板書的良好結(jié)合，可更大程度的提高和改善教學質(zhì)量和教學效果[5-6]。合理安排兩者的結(jié)合情況，可使教學效果達到事半功倍的效果。對課程中微觀、抽象的知識點，單靠板書并不能讓學生更直觀的理解新知識。此時，可通過合理穿插教學圖片、動畫、視頻等幫助學生更直觀的掌握微觀、抽象的理論知識。如在介紹晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷時，可將相關晶體結(jié)構(gòu)的實物模型、多媒體的動畫、圖片等有效的結(jié)合，讓學生更直觀的認識不同晶體的結(jié)構(gòu)、晶體缺陷，增強學生的空間想象能力，從而提高學生的求知欲和學習的主動性；再如，相圖是該課程的重點章節(jié)，在三元系統(tǒng)相圖的教學過程中，明顯感覺學生的學習熱情有所降低，主要原因是三元系統(tǒng)相圖是以投影圖進行判讀分析的，導致相圖的直觀性降低。此時，可以合理采用多媒體的動圖、動畫，將三元系統(tǒng)相圖的各部分拆分講解，讓學生更直觀的掌握立體圖和投影圖的對應關系。通過多媒體和板書的有效結(jié)合，可很大程度提高課堂效果，提高學生的學習興趣和積極性。
3 完善考核機制，提高學生學習的自主性
改變傳統(tǒng)期末一張試卷的考核方法，采用“平時（出勤+課堂表現(xiàn)+作業(yè)+筆記+討論）+實驗+期末”的考核模式，通過平時成績、實驗的實踐、期末的考核等環(huán)節(jié)，增強了學生的求知欲望，加大了學生平時的學習力度，提高了學生自主學習的能力，將末端控制改變?yōu)閷W生學習過程的控制，較大化的改善該課程的教學效果。
4 結(jié)論
《材料科學基礎》課程是材料科學與工程專業(yè)非常重要的一門專業(yè)基礎課，該課程的學習效果決定了學生后續(xù)專業(yè)課學習的積極性和主動性。因此，對該課程進行教學改革勢在必行。在實際教學過程中應根據(jù)課程大綱，堅持以學生為教學的中心，不斷的進行課程改革。根據(jù)我院實際情況，通過調(diào)整教學內(nèi)容、更新教學方法及手段、完善考核機制等才能從一定程度上提高教學質(zhì)量，進而培養(yǎng)出有扎實理論基礎和較強實踐能力的學生，以適應我院的人才培養(yǎng)目標，并滿足新時代對大學生綜合素質(zhì)的要求。
材料科學論文:GE深耕材料科學百年根基改造消費電子設計新形貌
電子產(chǎn)品性能的好壞，除了元器件本身，相應材料的使用也有著至關重要的影響力，對講究外觀的消費類電子終端甚至堪稱居功厥偉。消費類電子是一個競爭異常激烈的領域，不僅功能要豐富多元、外形要出彩小巧、成本要經(jīng)濟有效，且產(chǎn)品能夠盈利的黃金周期非常短，稍縱即逝。這些，都為設計人員帶來了相當?shù)碾y度。
面對這些挑戰(zhàn)，GE(通用電氣)公司有著自己獨到的解決方案，為電子設備生產(chǎn)商提供高性能、環(huán)保而美觀的材料及應用。這些看似遙遠的材料學，與我們生活中許多觸手可及的終端電子產(chǎn)品其實可謂“關系匪淺”；我刊特邀請GE塑料集團大中華消費電子總經(jīng)理盧瑞明，以及GE塑料集團特種薄膜板材亞太區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理周軍，帶領讀者一窺GE應用于消費電子領域，包括樹脂、薄膜和相關復合材料等各項產(chǎn)品和新型技術。
領跑消費電子設計制造
消費類電子由于是我們?nèi)粘Ｉ钪杏|手可及的物什，使得在基礎的性能之外，耐用、靈活與輕巧美觀也成了衡量這類產(chǎn)品的重要指標。體現(xiàn)在上游的設計和制造方面，必要的絕緣與散熱固然是根本，對抗腐、耐刮、防潮、防塵、耐沖擊，乃至于外觀配色及加工靈活性，少不得有一定的要求。
相關功能性的全球性標準是“設計與技術”保持增長的關鍵，而“個性化”的設計和風格則是推動具體產(chǎn)品銷量提升的基礎。對此，GE提供多樣化的高性能材料產(chǎn)品系列為時下流行的多種便攜式電子器件設計的發(fā)展提供先進專業(yè)的解決方案，并且不斷專注于如散熱性能、屏蔽、外觀等一些關鍵功能。
GE塑料集團大中華消費電子總經(jīng)理盧瑞明表示，GE為各類細分市場提供多種解決方案，包括：移動電話、便攜式電子設備、微電子產(chǎn)品、家庭網(wǎng)絡和娛樂、計算機、筆記本電腦、監(jiān)視器/顯示器、投影儀、打印機、掃描儀、RFID、電線和齒輪等，以及出類拔萃的美學設計。GE精選的各類樹脂和薄膜材料，帶來了傳統(tǒng)金屬及噴涂材料所沒有的設計靈活性。除了優(yōu)異的抗沖擊、耐化學腐蝕、耐水解穩(wěn)定性與的結(jié)合線強度外，GE的材料技術還可提供著色選擇和獨特的外在感官效果，使產(chǎn)品更具個性化。
樹脂代替金屬絕緣體，設計更自由
見證了家電產(chǎn)品從高保真立體聲接收設備，到無線保真計算機工作站的演變，GE在特定尺寸穩(wěn)定性、抗沖擊和阻燃性的輕質(zhì)材料頗具心得。盧瑞明向編輯著重介紹了GE符合UL標準的Lexan和Cycoloy樹脂產(chǎn)品系列，其具有較高的模量(纖維體積含量)、優(yōu)異的延展性和阻燃量，以及LNP品牌特種復合材料，其在剛性、熱學管理、EMI屏蔽、阻燃劑等方面均可與金屬相媲美，又不失塑料本身可彎曲變形的優(yōu)點。
圖1：美國Polyonics Inc.()公司采用GE Ultem 1000B薄膜制造的條形碼標簽
GE生產(chǎn)的Lexan和Cycoloy樹脂以及LNP特種復合材料賦予更大的設計空間，適合應用于電池蓋、手機的A件和B件及框架部件設計；因這些材料具有不同的“剛性”(一般用“彈性模數(shù)”代表)，可依需求塑形，方便內(nèi)部結(jié)構(gòu)、完整結(jié)構(gòu)和“無框架結(jié)構(gòu)”(Frameless)的設計。盧瑞明指出，Lexan樹脂特別適合應用于背光框，他們具有良好的薄膜可塑性，易脫模，而且高度反光或不透光。它們還具有耐化學腐蝕的特性，即便長期使用也經(jīng)得起考驗。
GE塑料集團特種薄膜板材亞太區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理周軍，則舉例說明Lexan薄膜在手機上的4個方面的應用。首先，其光學級加硬薄膜，可應用在手機顯示屏上，耐刮擦性強；其次是可以用作特殊視覺效果外殼薄膜材料，例如有些Lexan薄膜可以變色，內(nèi)部有閃亮的晶點或是材料邊緣可以聚光，使手機外觀更加絢麗；再者，有些Lexan薄膜有鋼琴烤漆效果，使質(zhì)感大為提高；是Lexan薄膜可以印刷上各種圖案，做成個性化手機外殼。由于Lexan薄膜有不同的顯示效果，可省去電鍍、硬化、蒸鍍和烤漆等一些傳統(tǒng)的表面處理工藝，不但縮短了加工鏈條，且更加環(huán)保。
此外，GE即將于近期推出一款專為亞洲市場度身定做，可適用于手機外殼和鍵盤、筆記本電腦外殼，以及多種手持設備的薄膜產(chǎn)品。這款產(chǎn)品的推出，預料將徹底改變現(xiàn)有市場上薄膜產(chǎn)品鉛筆硬度和三維成型性不能兩頭兼顧的狀況，為手機和筆記本電腦產(chǎn)業(yè)的外觀設計帶來突破性的飛躍。
阻燃、屏蔽EMI、防潮/防塵與熱管理，給予內(nèi)部元件保護
隨著更多的手機采用內(nèi)置天線，GE的Ultem樹脂有助于生產(chǎn)用作傳導天線基座的成形塑料元件。“這些材料還具有低介質(zhì)損耗和薄壁可塑性，降低了元件內(nèi)應力；對于應用在通風或墻壁內(nèi)的網(wǎng)絡部件，Ultem樹脂在著火后會自動熄滅”，盧瑞明給出了這樣一個評語：“它符合RoHS標準，而且微細尺度的阻燃性達到UL VTMO等級，是一種出色的材料。”
很多客戶都希望在條形碼標簽中采用高性能的不透明塑料薄膜，因為這樣無需進行表面處理就可以獲得令人滿意的印刷反差比。為順應客戶的這一需求，GE塑料集團與其遍布全球的客戶攜手合作，開發(fā)出新型白色牌號Ultem聚醚酰亞胺(PEI)薄膜。白色Ultem WH217薄膜經(jīng)過調(diào)色處理，遮蓋力非常高，可以充分保障條形碼標簽的正確讀取。采用該薄膜后，印刷反差比可以提高到98%。Ultem WH217薄膜不僅可以幫助標簽制造商節(jié)省涂覆不透明外涂層的成本和時間，還具備其競爭對手PEN薄膜所欠缺的阻燃性；與聚氟乙烯薄膜相比，它還具備更好的耐高溫性和尺寸穩(wěn)定性。GE的Ultem薄膜是一款不含溴及其化合物的阻燃等級薄膜，符合并RoHS，是印刷電路板等電子應用方面的極佳備選材料。
盧瑞明進一步解釋，Lexan樹脂和Ultem聚合物制成的薄膜有助于增強顯示器鏡頭蓋的清晰度、導旋光性和耐刮擦性，與玻璃或丙烯酸相比，Lexan聚碳酸酯簡化了設計。此外，GE還提供豐富的阻燃ABS樹脂，適用于態(tài)勢及和服務器外科、鍵盤、監(jiān)視器和其它外設，并針對要求符合環(huán)保標志和TC108阻燃性要求的一些應用，提供了一系列聚碳酸酯和ABS混合材料；另有一種稱為Faradex的樹脂，適用于有EMI屏蔽的零部件。上述所有樹脂都具有優(yōu)異的流動性和可加工性，可實現(xiàn)薄壁設計和出眾的結(jié)合線強度。
“保護內(nèi)部元件的完整性和性能尤其重要”，薄膜板材產(chǎn)品經(jīng)理周軍補充說。對于需要電氣絕緣以避免短路，Ultem聚合物制成的薄膜材料為筆記本電腦提供了耐高溫型和高介電強度，亦有助于在手機內(nèi)部提供電絕緣性。針對EMI屏蔽應用，這種薄膜還可金屬化加工，并在金屬化后進行熱成型，滿足了多數(shù)內(nèi)部應用的要求(包括LCD背光模塊中使用的逆變反相器)。與此同時，在LCD變得越來越薄、工作時發(fā)熱量越來越大的情況下，GE為LCD提供了新的設計選擇。周軍特別提到，基于Lexan樹脂，集先進的光學薄膜制造技術和光學專利技術之所長，GE設計出了新一代光學薄膜──Illuminex擴散薄膜，特別適合在LCD背光模塊的內(nèi)部使用。Illuminex擴散薄膜在高溫高濕環(huán)境中具備的性能。
圖2：用于顯示器和照明應用的15cm2柔性有機發(fā)光二極管
GE全球研發(fā)團隊還成功開發(fā)出了用于制造柔性有機發(fā)光二極管(OLED)的基材系統(tǒng)，該系統(tǒng)兼具GE塑料集團開發(fā)的高溫Lexan聚碳酸酯(PC)薄膜和透明、超高阻隔涂層的特點，有助于防止OLED器件氧化和受潮。使用塑料基材取代玻璃基材制造OLED在設計和使用方面具有許多優(yōu)點：塑料基材堅固耐用且重量輕，便于運輸，適合進行大批量生產(chǎn)，從而降低系統(tǒng)成本。而這種柔性特點便于設計和配置當前各種剛性顯示器所望塵莫及的新型顯示器。GE系統(tǒng)充分利用了Lexan薄膜的耐高溫性和高清晰透明性的特點，這些特點使125μm厚的基材能夠承受在OLED加工制造過程中產(chǎn)生的高溫，并使器件具有的透光性能。
胸有成竹，已做好萬全準備迎接歐盟及中國RoHS環(huán)保指令
繼去年歐盟宣布實施RoHS指令后，中國也將于今年3月開始實施RoHS，與國際接軌。對于中國的綠色指令，GE是如何應對的呢？周軍告訴編輯，為了應對未來更嚴格的環(huán)保指令的出臺以及新一輪的競爭，GE早已未雨綢繆，在現(xiàn)有以及新一代產(chǎn)品的設計和生產(chǎn)上運用了更嚴于RoHS指令的內(nèi)部標準，生產(chǎn)出令客戶滿意的產(chǎn)品。
“就如去年我們高興地看到歐盟RoHS的生效，我們也很歡迎中國RoHS指令將于近期生效執(zhí)行。作為一個全球經(jīng)驗豐富的薄膜材料供應商，我們一貫以生產(chǎn)符合RoHS和各項環(huán)保要求的產(chǎn)品為己任，為各類終端產(chǎn)品提供品質(zhì)的綠色環(huán)保薄膜。這些薄膜產(chǎn)品的應用為國內(nèi)許多電子電器產(chǎn)品加工廠商出口產(chǎn)品至世界各地，特別是歐盟國家，提供了環(huán)保方面的保障，也為中國繼續(xù)拓展成為真正意義的‘世界工廠’做出自己的貢獻。”
的美學效果
盧瑞明還向編輯力贊以Visualfx系列為代表的GE獨特設計平臺。這些平臺可以輕松營造煙霧等有機散射體效果、霧金效果、可隨不同視角而變換顏色的“位變異構(gòu)顏料”效果、能以節(jié)能顏料獲得動態(tài)磷光或熒光外觀并減少流痕以增加質(zhì)感，適用于GE各種樹脂技術，特別適合用來開發(fā)著重外觀差異化的產(chǎn)品，且可消除了與噴漆過程相關的成本、排放物或額外的加工工序。一旦客戶有特殊需求，還可通過GE的3個創(chuàng)新中心(分別位于美國紐約、荷蘭貝亨奧普佐姆和中國的上海)尋求自定義的解決方案；除了為產(chǎn)品和工具設計提供與顏色相關的咨詢外，各中心還可以在48小時內(nèi)提供配色服務。
盧瑞明表示，GE塑料非常看好中國市場。除了在中國設立全球研發(fā)中心，為客戶提供全球互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品測試及配色服務外，還提供線上培訓和研討會，與中國客戶進行交流，其中不乏知名廠家。作為國內(nèi)經(jīng)驗豐富的MP3數(shù)字音樂播放器制造商之一，魅族電子科技有限公司以其產(chǎn)品的精密設計、出色的音質(zhì)和優(yōu)異的整體質(zhì)量而著稱。該公司與GE合作為新型MP3播放器賦予獨特的色彩效果。GE的Visualfx樹脂不僅免去了二次噴漆加工，而且還具有傳統(tǒng)工藝所無法取得的獨特視覺效果。
對于魅族X6系列，GE推薦采用黑白類系列中的“鋼琴黑”效果。“鋼琴黑”效果以GE的Lexan力顯聚碳酸酯材料為基礎，具有真實的鋼琴鍵般的黑色質(zhì)感，其效果和一件上佳的漆器一樣：色彩飽滿、富有光澤且具有深度感。順帶一提的是，保護MP3播放器、Apple iPod與其他音樂播放器免受摔落、撞擊或踩踏的傷害也十分重要。一些公司針對iPod研制了時尚精美的防護殼，這其中大部分產(chǎn)品都采用了GE推出的Lexan聚碳酸酯。這種材料既堅固又輕便，還可以防止刮傷。
結(jié)語
由于意識到性能并非客戶評判質(zhì)量的惟一標準，GE同時還提供的現(xiàn)場技術支持、各種在線工具以及完整的生產(chǎn)制造經(jīng)驗，從而幫助確保新設計經(jīng)久耐用，例如：從選材指導到虛擬試驗室和在線研討會在內(nèi)的多種在線電子工具、適用于熱塑性材料的特種復合材料和個性化色彩解決方案、產(chǎn)品批次跟蹤能力、批量和包裝靈適性、采用六西格瑪和精益流程方法，以及獲得ISO和QS認證的工廠。
作為運作良好的國際性大企業(yè)，GE還擁有全球供應能力。對于消費電子產(chǎn)品而言，延遲商業(yè)會對制造商的投資造成重大影響。憑借80余家制造、技術與合資工廠以及分布在世界各地的應用開發(fā)轉(zhuǎn)嫁，相信GE“有能力幫助產(chǎn)品設計人員準時完成工作、且提供絲毫不差產(chǎn)品”的保障，應非空談。
材料科學論文:材料科學與工程專業(yè)綜合設計型實驗在本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的作用
（1.天津工業(yè)大學材料科學與工程國家實驗教學示范中心，天津 300387；2.天津工業(yè)大學材料科學與工程學院，天津 300387）
摘要：針對天津工業(yè)大學大學材料科學與工程專業(yè)實驗教學中存在的問題，分析了開設綜合設計型實驗對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的必要性，介紹了實驗教學中心在改革與實踐中所取得的建設成效。
關鍵詞：材料科學與工程專業(yè)；綜合設計型實驗；實驗教學
2016年8月中共中央、國務院印發(fā)了《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》[1]，到2020年我國要進入創(chuàng)新型國家行列，基本建成中國特色國家創(chuàng)新體系。《綱要》對高等學校的人才培養(yǎng)提出了明確的要求。人才培養(yǎng)是高等學校最重要的職能，如何優(yōu)化人才成長環(huán)境，培養(yǎng)更多的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才是當前的首要任務。目前的高等學校實驗教學過程中主要開設基本型實驗，包括基礎性實驗和專業(yè)實驗[2]，實驗的類型比較固定，教師講解或演示后學生按照實驗教程完成即可，對創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作用有限，簡單的重復性工作對提升實驗教師隊伍的水平不利[3]。如何利用現(xiàn)有的實驗條件提高本科生的創(chuàng)新能力，是當前面臨的一個難題。
一、專業(yè)實驗教學的現(xiàn)狀與主要問題
材料科學與工程專業(yè)具有很強的實驗性，要求培養(yǎng)的本科生具有良好的“動手能力”，為了培養(yǎng)學生的實驗技能，從大學一年級起，根據(jù)自己專業(yè)特色，陸續(xù)開設“物理、無機、有機、物化實驗”等基礎實驗，以及“金屬材料、非金屬材料、高分子化學和物理、材料近代分析測試和材料科學實驗”等專業(yè)性實驗，逐漸培養(yǎng)學生的基本實驗動手能力和素養(yǎng)。天津工業(yè)大學材料科學與工程實驗教學中心則根據(jù)自己的專業(yè)特色開設《化學纖維實驗》和《橡膠塑料實驗》等基本型實驗。基本型實驗的設置、操作要求達到規(guī)范化、標準化，通過嚴格要求進一步夯實實驗技能基礎。引導學生樹立科學態(tài)度對待實驗，幫助學生提高觀察問題、分析問題和解決問題的能力，為后續(xù)的綜合性設計實驗、研究創(chuàng)新型實驗（畢業(yè)論文）打下良好的基礎。基本型實驗也存在一些難以克服的問題：⑴教學大綱制定過程中，實驗教學是為配合理論教學設置的，把實驗學時依附于理論總學時，學生在教師的指導下，按照“規(guī)定動作”完成“規(guī)定任務”，得到早已估計到的實驗結(jié)果，實驗內(nèi)容相對陳舊；⑵實驗注重單項實驗技能的培養(yǎng)，缺乏多個實驗技能的相互關聯(lián)、協(xié)同；⑶實驗課程的評價考核體系不健全。實驗考核方式主要是依據(jù)實驗報告，以實驗結(jié)果的與否評價實驗成績而忽略了對實驗方法、實驗過程以及分析解決問題能力的考核。考核方式對學生的創(chuàng)造性要求較低，學生在實驗中的能動性不大，無形中降低學生對實驗課的重視程度，加之F在部分學生的學習主動性不強，極易造成對實驗課程不重視和互相抄襲實驗報告等問題。為了培養(yǎng)更多的高水平創(chuàng)新型人才，必須對實驗教學內(nèi)容進行改革，以適應“厚基礎、寬專業(yè)、強能力、高素質(zhì)”創(chuàng)新型材料科學與工程專業(yè)人才培養(yǎng)的需要。
二、基礎型實驗的改革
天津工業(yè)大學材料科學與工程實驗教學中心經(jīng)過論證，引入近年來近期高分子科研成果，增加了一些創(chuàng)新性強、有利于提高學生實驗興趣和實驗能力的實驗，結(jié)合中心教師科研項目開發(fā)的“反相聚合制備聚丙烯酰胺微球?qū)嶒灐薄ⅰ案呔畚锝Y(jié)晶結(jié)構(gòu)的計算機模擬實驗”等特色實驗項目，一方面滿足了傳統(tǒng)《高分子化學實驗》、《高分子物理實驗》等基本型實驗的內(nèi)容要求，另一方面對實驗內(nèi)容進行了設計性、思考性、趣味性提升，在學生中受到廣泛好評。為開設綜合設計型實驗做準備。
三、綜合設計型實驗
在基本型實驗課程基礎上，天津工業(yè)大學材料科學與工程實驗教學中心在第三學年及時學期開設《材料科學研究方法實驗》、《材料科學與工程大型綜合實驗》等實驗課，學生分成3―5人小組，在教師指導下查閱相關文獻，設計實驗內(nèi)容，確定操作方案，實施操作，最終完成實驗，撰寫實驗報告，整個實驗過程強化了學生對材料各種性能測試和分析手段的運用能力，以及圍繞材料“設計合成加工制備性能檢測應用”主線的綜合實驗能力。學生在教師指導下，內(nèi)部分工協(xié)作，查閱資料、選定材料、設計實驗工藝流程和參數(shù)、實施操作、完成預定目標，實驗過程中學生既各司其責又密切配合，在規(guī)定時間內(nèi)完成實驗工作，通過每個成員的努力，合作完成實驗課程。綜合設計型實驗方案要求在閱讀相關文獻基礎上完成，教師通過閱讀學生提交的書目報告或小組會面談掌握學生對實驗的掌握情況，決定是否批準開始實驗。為了緊跟材料科學發(fā)展的前沿，中心開設的綜合設計型實驗中有50%的實驗是從教師獲得部級或省部級技術發(fā)明獎、科學技術進步獎或發(fā)表的SCI收錄論文的內(nèi)容簡化而來的，使本科生有機會接觸到學科發(fā)展的前沿，有利于調(diào)動學生的實驗積極性。如，根據(jù)國家技術發(fā)明二等獎的獲獎內(nèi)容設立的“中空纖維超濾膜的制備與性能測試”和“儲熱調(diào)溫纖維的制備及性能表征”實驗，報名人數(shù)達到60人，不得不開設4―6輪才能滿足學生的需要。由于學生參加綜合型設計實驗的積極性提高，教師開設實驗的積極性也得到了促進，教育部創(chuàng)新團隊負責人、教育部新世紀人才、天津市高層次創(chuàng)新型科技領軍人才、天津市特聘教授、天津市131創(chuàng)新型人才及時層次入選者等知名教授親自開設綜合設計型實驗，顯著提高了實驗教師的職稱和學歷水平，使學生不但在課堂上，還能在實驗室中近距離接觸知名教授。實驗個數(shù)已經(jīng)由2011年6個，提升到2016年的30個，學生的選擇范圍大大拓寬，一些學生興趣不大的實驗被自然淘汰。2015年，中心在中央財政支持地方高等學校建設專項資金資助下，購進了3D打印機，2016年首次開設的“3D打印技術在生物醫(yī)用材料制備中的應用”受到學生熱捧，新技術的應用加深了學生對材料科學與工程專業(yè)知識的認識。
四、實驗教學示范作用明顯
隨著實驗教學內(nèi)容的日益豐富、實驗教學設施的日益完善，天津工業(yè)大學材料科學與工程實驗教學中心在被批準為天津市實驗教學示范中心之后，又被評為天津市實驗教學中心，2013年獲批為部級實驗教學示范中心。目前中心開設的基礎型實驗和綜合設計型實驗服務于校內(nèi)五個本科專業(yè)，年實驗教學達到60000人?時[4]，2015年還為中國民航大學和新加坡的訪學團開設特色實驗課程。中心成立以來，先后有北京工業(yè)大學、燕山大學、沈陽化工學院、黑龍江工業(yè)大學等學校的教師代表來校學習、交流，并在天津市教育委員會舉辦的實驗教學中心建設大會上作經(jīng)驗介紹，對其他高校的實驗教學中心建設起到了一定的示范作用。
實驗教學是材料科學與工程方面創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的必備手段，實驗中心的建設是一個綜合性的系統(tǒng)工程，涉及到實驗教學體系的改革，實驗內(nèi)容的調(diào)整，實驗方法與手段的改變，實驗室管理模式與運行方式的改進，實驗技術隊伍的建設等方面，必須要領導重視，教師和學生共同努力，才能取得良好的效果，也才能在創(chuàng)新型國家建設中發(fā)揮更大的人才培養(yǎng)作用。
材料科學論文:工程教育認證體系下材料科學與工程專業(yè)的畢業(yè)要求建設
（南京理工大學，江蘇 南京 210094）
摘 要： 工程教育專業(yè)認證是當今我國高校工科專業(yè)發(fā)展的必然趨勢，是提升工程教育國際競爭力的有效途徑。本文結(jié)合材料科學與工程專業(yè)的發(fā)展特點，圍繞《工程教育認證標準》，重點介紹在畢業(yè)達成標準、評價內(nèi)容、評價機制等方面所開展的工作和體會，這有助于改進和完善材料科學與工程專業(yè)的建設與發(fā)展。
關鍵詞： 工程教育認證 材料科學與工程 畢業(yè)要求
20世紀末，美國、英國、加拿大等國家聯(lián)合簽訂“華盛頓協(xié)議”，此后“華盛頓協(xié)議”的影響力不斷擴大，逐漸成為國際工程互認協(xié)議中體系相對最完整、性和國際化程度較高的協(xié)議[1]。為了加快與國際工程教育體系接軌，我國在2006年啟動工程教育專業(yè)認證制度的研究和認證試點工作，在2013年成功申請成為“華盛頓協(xié)議”臨時簽約組織，并在2014年成立中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會[2]。工程教育認證就是由教育部高等教育教學評估中心和中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會聯(lián)合發(fā)起的一項重要工作，目的是推進工程教育改革，提高工程教育質(zhì)量，加強工程教育與行業(yè)企業(yè)的聯(lián)系，增強工程人才培養(yǎng)對經(jīng)濟社會發(fā)展的適應性，進而促進工程教育的國際互認，提升工程教育的國際競爭力，這將對我國高等工程教育產(chǎn)生重要影響[3][4]。
2014-2016年，南京理工大學開展了材料科學與工程專業(yè)的工程教育認證工作，并順利通過，以下將介紹我校在本科學生畢業(yè)要求方面開展的建設工作。
一、畢業(yè)要求標準
《工程教育認證標準》提出認證專業(yè)必須有明確、公開的畢業(yè)要求，畢業(yè)要支撐培養(yǎng)目標的實現(xiàn)，同時覆蓋工程知識、問題分析、設計/開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個人與團隊、溝通、項目管理、終身學習等12項內(nèi)容[5][6]。
結(jié)合我校材料科學與工程專業(yè)的發(fā)展歷程和特點，學生應具備以下能力：
（1）能夠?qū)?shù)學、自然科學、工程基A和專業(yè)知識用于解決復雜材料工程問題；
（2）能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，并通過文獻研究，識別、表達、分析復雜材料工程問題，以獲得有效結(jié)論；
（3）能夠設計針對復雜材料工程問題的解決方案，設計滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程，并在設計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化及環(huán)境因素；
（4）能夠基于科學原理并采用科學方法對復雜材料工程問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論；
（5）能夠針對復雜材料工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當?shù)募夹g、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術工具，包括對復雜材料工程問題的預測與模擬，并能夠理解其局限性；
（6）能夠基于材料工程相關背景知識進行合理分析，評價材料科學與工程專業(yè)工程實踐和復雜工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律及文化的影響，并理解應承擔的責任；
（7）能夠理解和評價針對復雜材料工程問題的工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響；
（8）具有人文社會科學素養(yǎng)、社會責任感，能夠在材料工程實踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責任；
（9）能夠在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員及責任人的角色；
（10）能夠就復雜材料工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，包括撰寫報告和設計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達或回應指令，并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流；
（11）理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟決策方法，并能在多學科環(huán)境中應用；
（12）具有自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應發(fā)展的能力。
二、畢業(yè)要求達成的評價內(nèi)容
我校材料科學與工程專業(yè)立足畢業(yè)要求，通過課堂教學和實踐教學等方式對學生的各項能力進行培養(yǎng)；通過教師評價、教學委員會評價、畢業(yè)生和用人單位對達成要求的反饋信息等多種手段對畢業(yè)生能力達成度進行評估；根據(jù)反饋信息的綜合分析，提出改進措施，對教學活動進行持續(xù)改進，持續(xù)提高畢業(yè)生的能力達成度。
對照標準，專業(yè)進行了詳細的評價與實施，如表1所示。
三、畢業(yè)要求達成的評價機制
1.評價周期
專業(yè)會從三個方面對學生畢業(yè)要求的達成情況進行評估，分別是學院教學委員會對于畢業(yè)要求的達成評價、畢業(yè)生能力達成度的自我評價、用人單位對畢業(yè)要求達成度評價。學院教學委員會每兩年對各課程滿足畢業(yè)要求目標值情況進行評估，通常以學生二年級、四年級結(jié)束為評價年份；在學生二年級學習結(jié)束后評估中，主要評價課程對于畢業(yè)要求的達成情況，根據(jù)評估結(jié)果，找到各課程與目標值的差異，提出課程的改進措施；在學生學滿四年畢業(yè)時，完成各項畢業(yè)要求指標的達成度評價，根據(jù)各項畢業(yè)要求達成度評價值，由此判定本屆學生對于畢業(yè)要求的達成情況。
2.達成標準
畢業(yè)生在專業(yè)領域的表現(xiàn)是學校教學效果的真正體現(xiàn)，是對畢業(yè)生是否達到畢業(yè)要求的好評估。學校對學生專業(yè)知識的教學活動實行學分制管理，要求本專業(yè)學生完成172個左右學分課程學習，教學效果采用百分制成績及成績等級方式考評。根據(jù)《南京理工大學授予學士學位的規(guī)定》，學生被授予學士學位的必要條件之一是：“學生修滿本專業(yè)指導性培養(yǎng)計劃規(guī)定的學分，學位課程平均學分績點≥2.0。”因為2.0績點對應于百分制成績的68～71.5，即相當于68%及以上的滿足度，因此將學生畢業(yè)要求達成目標值規(guī)定為畢業(yè)要求對應課程的目標值總和，視為本項指標完成。另外，根據(jù)每項畢業(yè)要求細化分為數(shù)個指標點以后，本項畢業(yè)要求的目標值為各分解后指標的目標值總和中最小者，即要求各指標點均應滿足目標值總和才能視為本畢業(yè)要求的達成。
取以上12條能力達成度的最小值即為本專業(yè)學生的達成度，為0.682。依據(jù)“評價機制”的規(guī)定，本專業(yè)的合格標準為不小于0.68。由此可見，本專業(yè)學生的培養(yǎng)活動，對于畢業(yè)要求已經(jīng)“達成”。
工程教育認證是一項全新而復雜的系統(tǒng)工程，專業(yè)必須有明確、公開的畢業(yè)要求，且能夠支撐培養(yǎng)目標的達成。專業(yè)應通過評價證明畢業(yè)要求的達成，這就需要理解和不斷提升關于工程教育認證問題的認識，而地貫徹落實中國工程教育認證協(xié)會制定的《工程教育認證標準》，以確保達成提高工程教育質(zhì)量的根本目的，這將有助于提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量，順應國際工程教育發(fā)展潮流。
