導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

主要包括物理實驗、化學(xué)實驗、計算機(jī)基本操作實驗、電子電工實驗等。

（2）專業(yè)基礎(chǔ)實驗

主要包括材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗、材料工程基礎(chǔ)實驗、材料研究與測試方法專業(yè)基礎(chǔ)訓(xùn)練及綜合實驗。依據(jù)相應(yīng)課程大綱，每門課程至少開設(shè)4個實驗項日，且能支持專業(yè)培養(yǎng)日標(biāo)的達(dá)成。

（3）專業(yè)實驗

主要包括專業(yè)技能訓(xùn)練、材料制備與性能綜合實驗等。要求開設(shè)材料的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等性能相關(guān)實驗至少7項，同時完成至少1種材料的制備，包括原料的選擇—配方計算—工藝方案設(shè)計—制備—相關(guān)性能測試及結(jié)構(gòu)分析等全過程訓(xùn)練。

2、材料物理

學(xué)科基礎(chǔ)知識被視為專業(yè)類基礎(chǔ)知識，包括材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料工程基礎(chǔ)、材料結(jié)構(gòu)表征等知識領(lǐng)城。

（1）材料科學(xué)基礎(chǔ)知識包括材料結(jié)構(gòu)、晶休缺陷、相結(jié)構(gòu)與相圖、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性能、固體表面與界面、材料的凝固與氣相沉積、擴(kuò)散與固態(tài)相變、燒結(jié)、變形與斷裂、材料的電子結(jié)構(gòu)與物理性能以及材料概論等。

（2）材料工程基礎(chǔ)知誤包括流體流動基礎(chǔ)、熱量傳遞、傳質(zhì)過程及其控制、材料及其產(chǎn)品設(shè)計、選材、制造加工成型以及失效分析等方面的基礎(chǔ)知識，工程制圖、機(jī)械設(shè)計及制造礎(chǔ)、電工電子學(xué)等。

（3）物理化學(xué)知識包括氣體、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、多組分系統(tǒng)熱力學(xué)、化學(xué)平衡、相平衡、化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、電化學(xué)、表面現(xiàn)象和膠體分散系統(tǒng)等。

3、冶金工程

篇2

歐美國家在20世紀(jì)60―70年代開始設(shè)立材料科學(xué)與工程系。名稱變更反映了對材料領(lǐng)域研究認(rèn)識的變遷，即“材料研究需要依據(jù)其行為和特征，而不是依據(jù)材料類型來進(jìn)行”。1998年教育部對材料類本科專業(yè)目錄進(jìn)行了調(diào)整，將原來劃分過細(xì)的十多個材料類小專業(yè)合并成了現(xiàn)在的冶金工程、金屬材料工程、無機(jī)非金屬材料工程、高分子材料與工程、材料物理、材料化學(xué)等六個專業(yè)。同時，在引導(dǎo)性專業(yè)目錄中還設(shè)置了材料科學(xué)與工程一級專業(yè)。雖然以材料科學(xué)與工程一級大學(xué)科來設(shè)置專業(yè)是必然趨勢，但材料科學(xué)與工程人才培養(yǎng)模式仍在探索之中[1]。同濟(jì)大學(xué)當(dāng)年就設(shè)置了材料科學(xué)與工程本科專業(yè)，期望以歐美的模式來培養(yǎng)材料學(xué)科人才。實際上，早在20世紀(jì)80年代，當(dāng)時的同濟(jì)大學(xué)建筑材料工程系就為建筑材料專業(yè)的本科生開設(shè)了材料科學(xué)導(dǎo)論、斷裂力學(xué)、表面物理化學(xué)和傳熱、傳質(zhì)與動量傳遞（簡稱三傳）4門基礎(chǔ)課程。近幾年因為參與學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)計劃的修訂工作，查閱了國內(nèi)外許多大學(xué)這個專業(yè)的培養(yǎng)計劃，國內(nèi)高校在材料科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)計劃上的認(rèn)識一直存在爭議。美國麻省理工（MIT）材料科學(xué)與工程專業(yè)本科培養(yǎng)計劃的公開信息最多，不僅有課程列表和學(xué)分要求，還有課程的詳細(xì)簡介。尤其是麻省理工的開放課程服務(wù)（OpenCourseWare），使得我們還能夠進(jìn)一步了解課程大綱和部分內(nèi)容。此外，MIT材料學(xué)科是USNews全美排名第一的，他們的培養(yǎng)

計劃應(yīng)該具有更好的借鑒意義。本文在反復(fù)仔細(xì)研究其有關(guān)本科培養(yǎng)的各種公開資料的基礎(chǔ)上，對其培養(yǎng)計劃進(jìn)行了分析，結(jié)合自己的教學(xué)工作實踐，總結(jié)了一些心得體會，希望與國內(nèi)同行共享。

一、麻省理工材料科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)計劃

MIT材料科學(xué)與工程系設(shè)3個專業(yè)（Course）。其一為一般意義上的材料科學(xué)與工程專業(yè)（Course 3），學(xué)生所得學(xué)位是材料科學(xué)與工程理學(xué)學(xué)士（Bachelor of Science in Materials Science and Engineering），其所授學(xué)位是被ABET（Accreditation Board for Engineering and Technology，美國工程與技術(shù)鑒定委員會）授權(quán)的，絕大部分學(xué)生都選讀這個專業(yè)。其二為課程選擇度更大的一般專業(yè)（Course 3-A），這個專業(yè)的畢業(yè)生將獲得沒有特別指定專業(yè)領(lǐng)域的理學(xué)學(xué)士（Bachelor of Science without specification）學(xué)位，系里并不尋求ABET對這個學(xué)位的授權(quán)，只有很少學(xué)生選擇這個專業(yè)，常常是醫(yī)學(xué)、法學(xué)、MBA預(yù)科生選擇這個專業(yè)。第三是考古與材料專業(yè)（Course 3-C），學(xué)生所得學(xué)位是考古與材料理學(xué)學(xué)士（Bachelor of Science in Archaeology and Materials），系里也不尋求ABET對這個學(xué)位的授權(quán)。從系里是否尋求對所授學(xué)位授權(quán)就可以看到，MIT材料科學(xué)與工程系本科生的主要專業(yè)是一般意義上的材料科學(xué)與工程專業(yè)（Course 3）。后面的討論主要針對Course 3的培養(yǎng)計劃進(jìn)行。

1. 課程和學(xué)分要求

該培養(yǎng)計劃的要求包括：（1）MIT的一般要求，共17門課程，其中自然科學(xué)6門，人文社科8門，限選科技課程2門，實驗課程1門。（2）交流能力課程（Communication Requirement）4門。（3）系內(nèi)課程，包括一套核心課程（Core subjects，共10門課），一個論文或2個實習(xí)以及4門限選課程，合計184～195學(xué)分。其2011―2012版本的課程和學(xué)分要求見表1，表中課程名稱前面的數(shù)字表示課程號，后面跟表示學(xué)分的數(shù)字、課程性質(zhì)、前修或同修課程號。MIT每門課程的學(xué)分由三部分組成，表示學(xué)習(xí)課程所需要的時間分布，中間用短線隔開，第一個數(shù)字表示講課時間，第二數(shù)字表示實驗、設(shè)計或者野外工作時間，第三個數(shù)字表示預(yù)習(xí)的時間，是以中等學(xué)生所需要時間估計的。1個學(xué)分大約相當(dāng)于一學(xué)期需要14小時的學(xué)習(xí)時間。從表 1可見，一般專業(yè)課程，預(yù)習(xí)所需時間是講課時間的2～3倍。

備注

*可以代替本先修課程的其他先修課程列在課程描述頁面。

（1）這些課程可以算作必修課程或者限選課程的一部分，但不能同時計算。

（2）可以選9-12學(xué)分。

（3）通過申請，可以被類似課程替代。

2. 限選課程的選擇

中列出了21門限選課程，每個學(xué)生只需要選擇4門課（48學(xué)分）。理論上，學(xué)生可以在21門課程中任選48學(xué)分，甚至經(jīng)過批準(zhǔn)，還可以選擇其他系的課程或者研究生課程來代替。實際上，由于材料的范圍很廣，這些選修課程是根據(jù)主要的研究領(lǐng)域來設(shè)置的，它們是： 生物與聚合物材料（Bio-and Polymeric Materials），電子材料（Electronic Materials），結(jié)構(gòu)與環(huán)境材料（Structural and Environmental Materials），基礎(chǔ)與計算材料科學(xué)（Fundamental and Computational Materials Science）。

因此，在MIT材料學(xué)院的網(wǎng)頁上，曾經(jīng)列出了各領(lǐng)域推薦的限選課程。網(wǎng)頁上還列出了每一個方向的咨詢教授，以方便對上述領(lǐng)域某一方面更感興趣的學(xué)生選課。

3. 部分課程大綱和教學(xué)情況分析

（1）材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)課程

這個課程為15學(xué)分（5-0-10），總是與“材料實驗”一起選修。課程安排也是交叉進(jìn)行，實驗周不上課，一共有4個實驗周。這樣，材料科學(xué)與工程課程講課時間就縮短為9周（一個學(xué)期14周，最后一周為考試）。其課程安排為周一、三、五各2小時的講課（lecture），周二和四各1小時的復(fù)習(xí)課（recitation）。所以一共27次講課，18次復(fù)習(xí)課。實際講課為24次，另外3次課為測驗和考試。最后一次考試并不是考全部課程內(nèi)容，即每次測驗和考試都是分段內(nèi)容。

這個課程由兩個教授分別講授，每個教授都是24次課，因此可以推論，每次每個教授將講1小時。一個講授結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵（Structure and Bonding），一個講授熱力學(xué)和統(tǒng)計力學(xué)學(xué)（Thermodynamics and Statistical Mechanics）。

兩部分課程分別布置6次作業(yè)，每部分每次都是2～3個題目，都有交作業(yè)的期限，沒有按期交作業(yè)的，該次作業(yè)成績?yōu)?。作業(yè)答案在交作業(yè)期限過后就會立即公布。課程總成績由作業(yè)成績占20%、三次測驗占80%構(gòu)成。得分標(biāo)準(zhǔn)為：總評80分以上A，70～79分為B，55～69分為C，低于55分為不及格。

（2）實驗課程

MIT材料系內(nèi)有2門必修的實驗課程，即材料實驗和材料綜合實驗。這兩門課程同時還是加強(qiáng)專業(yè)交流能力培養(yǎng)的課程，所以，教學(xué)過程特別注意專業(yè)交流方面（包括論文寫作、口頭技術(shù)報告等）的形式要求。材料實驗與材料科學(xué)與工程課程同時選修，在2年級第一學(xué)期進(jìn)行。材料綜合實驗課（Materials Project Laboratory）基本上就是幾個同學(xué)合作的科研項目，在3年級下學(xué)期進(jìn)行。下面以二年級的材料實驗為例，介紹其教學(xué)和考評辦法。

如前所述，材料實驗共4個實驗周，實驗周沒有其他專業(yè)課。實驗內(nèi)容包括量子力學(xué)原理演示、熱力學(xué)和結(jié)構(gòu)，同時囊括了幾乎全部現(xiàn)代材料分析研究方法（XRD、SEM/AFM、DSC、光散射等），并通過口頭和書面方式加強(qiáng)交流能力培養(yǎng)。從教學(xué)內(nèi)容看，這門實驗課承擔(dān)了教授材料研究方法的任務(wù)。

一般將50個左右學(xué)生（2011年的2年級學(xué)生只有43人）分成6個組。每個實驗周有3個實驗主題，每個主題下面2個實驗，2個組共選一個主題，每組選做其中一個實驗。6個實驗同時進(jìn)行。一周3次實驗，每次4小時。因此，每個組每周只做3個實驗（每個主題做1個實驗），共12個實驗。由于每個組只做了一半的實驗，對另一半實驗的了解，通過每周2次的1小時交流課程（recitation sections，一般隔天舉行）來實現(xiàn)。交流課上，大家各自在黑板上即興介紹實驗的發(fā)現(xiàn)，回答教師和同學(xué)的提問。

該實驗課由3個教授上，其中一個總負(fù)責(zé)。課程成績評分標(biāo)準(zhǔn)

二、分析和討論

1. 關(guān)于必修課和選修課

系內(nèi)必修課程除畢業(yè)論文或企業(yè)實習(xí)外，共有10門。大學(xué)一般要求的17門課，理論上可以自由選擇，但從表1系內(nèi)課程的先修課程可以看出，微積分I和II，物理I和II是需要先修的，大學(xué)一般要求的6門自然科學(xué)課程就去掉了4門，能夠自由選擇的大學(xué)自然科學(xué)課程剩下2門。從系里建議的選課表（roadmap）可以看到，另外2門自然科學(xué)是化學(xué)和生物。所以，自然科學(xué)的必修課程實際上相當(dāng)于14門。

限選課程要求包括GIR類型2門和48學(xué)分的系內(nèi)選修課。有3門系內(nèi)課程（共39個學(xué)分）可以作為GIR課程來選，但不能同時作為系內(nèi)課程要求的學(xué)分。大多數(shù)系內(nèi)選修課程的學(xué)分為12分，這樣的話，系內(nèi)限選課48學(xué)分需要選讀4門。所以，每個學(xué)生可以有6門專業(yè)選修課程。有意思的是，在表1中只有21門限選課程，而該系主要的研究領(lǐng)域（或者說相當(dāng)于我們的專業(yè)方向）有4個，平均每個方向只有5.25門課。如果去掉2011―2012年新增的2門課程，過去幾年只有19門課，平均每個方向只有4.75門課程?？磥?，MIT材料科學(xué)與工程專業(yè)的課程設(shè)置，并不鼓勵學(xué)生選單一專業(yè)方向的課程。實際上，在以前分專業(yè)方向限制選修課時，每個專業(yè)方向僅僅提供2～3門課程，進(jìn)一步的分析見下文。

反觀我們的培養(yǎng)計劃，我們的專業(yè)方向必修課程有5門（14學(xué)分），選修課程應(yīng)選4門（8學(xué)分），合計9門課程22學(xué)分。因為我們的學(xué)分是按照每周上課學(xué)時數(shù)計算的。如果按照MIT的學(xué)分計算方法，學(xué)分約為每周上課學(xué)時數(shù)的3～4倍，考慮到我們的上課周數(shù)為17～18周，而MIT才14周，因此，我們的專業(yè)方向應(yīng)選學(xué)分至少相當(dāng)于MIT的88學(xué)分，比其4門課程（48學(xué)分）的要求多了5門課程（40學(xué)分）?？梢?，我們的培養(yǎng)計劃更加注重學(xué)生專業(yè)方向知識和技能的培養(yǎng)。

另外，MIT材料科學(xué)與工程系的研究領(lǐng)域非常廣泛，關(guān)于其主要研究領(lǐng)域的介紹出現(xiàn)在3個網(wǎng)頁上。其一是在該系的學(xué)位要求中關(guān)于限選課程的介紹網(wǎng)頁，4個主要的研究領(lǐng)域分別是生物與聚合物材料、電子材料、結(jié)構(gòu)與環(huán)境材料、基礎(chǔ)與計算材料科學(xué)。其二是在MIT的招生網(wǎng)頁，4個主要的研究領(lǐng)域分別是：半導(dǎo)體材料和低維系統(tǒng)（Semiconductor materials and low-dimensional systems）、能源材料（Materials for Energy）、納米結(jié)構(gòu)材料（Nanostructures）、材料的生物工程（Bioengineering of Materials）。在介紹全體教師（Faculty）的網(wǎng)頁，列出了30個研究方向（discipline），共122人次（有重復(fù)計算，因為實際教師只有35人），平均每個研究方向4.07人次（或1.17人）。少的方向僅1人如微技術(shù)、半導(dǎo)體，最多的是納米技術(shù)，23人次。上面列出的生物工程（包括生物物理和生物技術(shù)）9人次，能源材料（包括能源與環(huán)境、儲能）9人次。人數(shù)比較多的研究方向還有結(jié)構(gòu)與環(huán)境材料9人次，高分子材料7人次，電、光和磁材料7人次。

可見，盡管MIT研究的材料類型很多，但其本科生培養(yǎng)計劃中，涉及具體材料類別方向的課程特別少。

2. 關(guān)于考核與成績

MIT很多課程的成績評定都包括平時作業(yè)和出勤與課堂參與情況。有的課程，考試以外的項目在成績評定中所占份額可達(dá)到50%，有的實驗課程則更是高達(dá)85%這在一定程度上反映了MIT對大學(xué)生平時學(xué)習(xí)的管理是非常嚴(yán)格的，與我們頭腦中關(guān)于國外大學(xué)生“自由”學(xué)習(xí)的圖像截然不同。

3. 關(guān)于選課進(jìn)度安排

MIT材料系沒有規(guī)定統(tǒng)一的選課進(jìn)度表。但從其推薦的選課安排（roadmap）看，具有如下特點(diǎn)：

（1）8門大學(xué)一般要求的社科課程（GIR）分布在8個學(xué)期選修，即每學(xué)期選修1門社科課程；

（2）一年級把大學(xué)要求的6門自然科學(xué)課程（GIR）學(xué)完，包括數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)。

（3）二年級起全面進(jìn)入專業(yè)學(xué)習(xí)。第一學(xué)期學(xué)習(xí)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)、材料實驗2門課程，兩門課交叉進(jìn)行，實驗周不上課。上課周每天都有材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)課，實驗周每天都有實驗或交流，學(xué)習(xí)安排非常集中。

（4）每學(xué)期的課程一般為4門，其中1門為社科課程。

MIT二年級第1學(xué)期就學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課程，這比我們的教學(xué)計劃提前很多。國內(nèi)的教學(xué)計劃進(jìn)度安排曾經(jīng)強(qiáng)調(diào)，前兩年不安排專業(yè)課，以至于我們的材料科學(xué)與工程課程被安排在第5學(xué)期，材料研究方法更是被安排在第6學(xué)期，使得高年級學(xué)習(xí)特別緊張，深入接觸專業(yè)知識和方法的時間被推遲。

4. 關(guān)于培養(yǎng)計劃的修訂

從網(wǎng)頁上能夠追溯到MIT材料系1998年的培養(yǎng)計劃，其培養(yǎng)計劃在2003年做了很大的調(diào)整。兩者的比較

這兩個培養(yǎng)計劃的最大差別在必修課，課程名稱幾乎完全變了。但對比課程名稱和教學(xué)內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，新培養(yǎng)計劃中的“材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)”包含結(jié)構(gòu)與化學(xué)鍵、熱力學(xué)與統(tǒng)計力學(xué)兩大部分內(nèi)容，分別由兩位教授講授，似乎代替了原來的“材料熱力學(xué)”、“材料物理化學(xué)”和“材料化學(xué)物理”3門課程，因為其教材之一仍然是物理化學(xué)（Engel， T.， and P. Reid. Physical Chemistry. San Francisco， CA： Benjamin Cummings， 2005. ISBN： 9780805338423）?！安牧蠈嶒灐睉?yīng)該與原先的“材料結(jié)構(gòu)實驗”對應(yīng)，“材料綜合實驗”應(yīng)該與原來的“材料加工實驗”對應(yīng)。“材料的微結(jié)構(gòu)演變”與原來的“材料結(jié)構(gòu)”相似。取消了“材料力學(xué)”、“材料工程中的輸運(yùn)現(xiàn)象”2門課程。增加了“材料的電光磁性能”、“材料的力學(xué)性質(zhì)”、“有機(jī)和生物材料化學(xué)”、“材料加工”4門課程。取消2門，合并2門，增加4門，課程總數(shù)不變。

選修課變化較小，只是增加了若干課程，特別是生物材料和納米材料的課程。其實，兩門生物材料課程是2000年增加的，當(dāng)時選修課由4方向增加為5個方向。選修課的最大變化是理論上不再分專業(yè)方向，學(xué)生可以任意選課。但實際操作時，仍然向?qū)W生推薦各專業(yè)方向的課程組合。無論如何，每個專業(yè)方向的課程不足4門，學(xué)生必然需要選修其他方向的課程。

從2003年至今，必修課沒有變化，選修課則有一些小的調(diào)整（表5）。其中2005年減少了高分子化學(xué)、化學(xué)冶金學(xué)（Chemical Metallurgy）2門課程。增加了2門數(shù)學(xué)，材料熱力學(xué)（原來的必修課），先進(jìn)材料加工，衍射和結(jié)構(gòu)，材料的對稱性、結(jié)構(gòu)和張量性質(zhì)，材料選擇，共7門課程?？梢?，增加的這些課程仍然是與具體材料種類無關(guān)的。2007年和2011年分別增加了1門生物材料方面的課程。可見，即使是選修課的調(diào)整，仍然在繼續(xù)加強(qiáng)有關(guān)材料行為特征方面的課程，減少有關(guān)具體材料種類的課程。

5. 關(guān)于培養(yǎng)目標(biāo)與課程設(shè)置

過去，MIT材料科學(xué)與工程系培養(yǎng)目標(biāo)分四類，研究型學(xué)位（Course 3）、預(yù)科型學(xué)位（Course 3A）、實踐型學(xué)位（Course 3B，2003年取消）和考古型學(xué)位（Course 3C）。其中，研究型學(xué)位與實踐型學(xué)位培養(yǎng)要求的唯一差別是不變的，即前者在四年級做畢業(yè)論文，后者在二年級暑假和三年級暑假做2個20周的企業(yè)實習(xí)，其他課程要求完全相同?，F(xiàn)在把實踐型學(xué)位取消了，但仍然保留了學(xué)生向這個方向發(fā)展的渠道，即學(xué)生仍然可以選擇做畢業(yè)論文或者企業(yè)實習(xí)，學(xué)位合并在研究型學(xué)位（Course 3）中。

從2003年培養(yǎng)計劃大調(diào)整來看，MIT材料科學(xué)與工程專業(yè)（Course 3）的主要培養(yǎng)目標(biāo)是讓本科畢業(yè)生繼續(xù)深造。也可能是社會需求的變化促使MIT對培養(yǎng)計劃進(jìn)行調(diào)整。這從MIT選讀實踐型學(xué)位人數(shù)變遷或許可以看出一些端倪（表6）。從1998年到2002年，實踐型學(xué)位人數(shù)多于研究型學(xué)位的人數(shù)，2002年突然降低，與研究型學(xué)位相當(dāng)。查看大學(xué)2年級實踐型學(xué)位學(xué)生注冊數(shù)，從2002年起突然減少，由原來每年約20人突然減少為6人。2003年培養(yǎng)計劃調(diào)整當(dāng)年，還有5人注冊為實踐型學(xué)位，這應(yīng)該是此前培養(yǎng)計劃延續(xù)所致。

那么，沒有了實踐型（Course 3B）學(xué)位，是否還有學(xué)生仍然會選擇實習(xí)代替論文呢。下面從2002～2008年MIT材料系本科畢業(yè)生去向分析。除了一些研究生院，網(wǎng)頁一共列出了38家企業(yè)和17家政府部門或咨詢機(jī)構(gòu)。統(tǒng)計2002年以后（至2005年結(jié)束，當(dāng)年僅剩下1人）各年4年級實踐型學(xué)位人數(shù)（也約等于當(dāng)年畢業(yè)人數(shù)）總和恰為38人，與畢業(yè)生去向統(tǒng)計的企業(yè)單位數(shù)剛好相同。這難道是巧合？是否可以推論，2003培養(yǎng)計劃修改之后幾乎就沒有學(xué)生選擇去企業(yè)實習(xí)了？

MIT材料專業(yè)取消實踐型學(xué)位，以及此后可能幾乎沒有人選擇實習(xí)代替畢業(yè)論文事實，一方面可能與美國產(chǎn)業(yè)向國外轉(zhuǎn)移，本國企業(yè)對工程師的需求減少有關(guān)；另一方面，MIT培養(yǎng)計劃中的課程設(shè)置調(diào)整也起了一定作用。因為選擇實踐型學(xué)位人數(shù)銳減在前（2002年），培養(yǎng)計劃調(diào)整在后（2003年）。培養(yǎng)計劃中去掉的必修課“材料力學(xué)”和“材料工程中的輸運(yùn)現(xiàn)象”，顯然屬于工程類課程。因此，其培養(yǎng)計劃課程中增加材料研究型基礎(chǔ)知識、減少工程知識的傾向十分明顯，也說明其培養(yǎng)計劃隨社會需求進(jìn)行了及時調(diào)整。

另外，盡管2003年培養(yǎng)計劃中的必修課有較大調(diào)整，但選修課調(diào)整比較有限。而且調(diào)整前后，沒有改變其材料類本科生寬專業(yè)培養(yǎng)的模式。

但在選修課中，把專業(yè)方向的基礎(chǔ)課程去掉，仍然讓人有點(diǎn)匪夷所思。例如，高分子化學(xué)在高分子材料領(lǐng)域歷來就被認(rèn)為是專業(yè)基礎(chǔ)課。MIT在2005年卻把這門課從本科生培養(yǎng)計劃中去掉了。查看其高分子方向研究生培養(yǎng)計劃核心課程，可以看到高分子物理化學(xué)、高分子合成、高分子合成化學(xué)等基礎(chǔ)課程?？梢?，MIT把專業(yè)方向的一些基礎(chǔ)知識培養(yǎng)放在了研究生階段。

以上似乎給人這樣的印象，如果不繼續(xù)讀研究生，則專業(yè)方向的基礎(chǔ)知識是不太夠的，無形中將人才培養(yǎng)的周期拉長到研究生階段了。但從我自己教學(xué)的經(jīng)驗來看，學(xué)習(xí)高分子物理就可以了解高分子材料的行為和特征，未必需要清楚地知道高分子材料的合成與制備方法。我的一些研究生以前從未學(xué)習(xí)高分子方面的課程，為了讓他們在研究中能夠理解和使用高分子材料，我就是先給他們講授高分子物理的基本知識。

另外，注意到MIT材料專業(yè)研究生數(shù)量是本科生數(shù)量的2.2倍，有很多研究生來自校外，特別是來自國外。所以，MIT材料專業(yè)培養(yǎng)計劃中對專業(yè)方向選修課程的調(diào)整，結(jié)合研究生階段的課程安排，既考慮到了本科寬專業(yè)基礎(chǔ)的培養(yǎng)模式，又打通了本科生培養(yǎng)與研究生培養(yǎng)之間的關(guān)聯(lián)，在研究生階段加強(qiáng)專業(yè)方向基礎(chǔ)知識的培養(yǎng)，也便于接受其他教育背景的學(xué)生來讀研究生，還是十分合理的。

篇3

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）43-0081-02

一、前言

《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程是為地質(zhì)學(xué)、材料科學(xué)、礦物學(xué)等專業(yè)學(xué)生在完成高等數(shù)學(xué)、普通化學(xué)和物理學(xué)等公共課程后而開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課[1-4]。對于材料科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生而言，《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程中的晶體結(jié)構(gòu)、晶體對稱性、倒易點(diǎn)陣、晶體投影、晶體生長、晶體缺陷等晶體學(xué)基本知識，是進(jìn)一步學(xué)習(xí)《X射線衍射》、《電子顯微分析》、《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《材料力學(xué)性能》以及《材料物理性能》等專業(yè)課程的基礎(chǔ)[2]。在材料科學(xué)領(lǐng)域，調(diào)控材料的性能是人們追求的目標(biāo)。如果一種材料的成分確定，那么它的電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)以及力學(xué)等性能將取決于材料的晶體結(jié)構(gòu)類型和晶體中存在的缺陷特征（如雜質(zhì)原子的濃度、位錯密度和晶粒尺寸等）。因此，《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程的基礎(chǔ)知識不僅在材料科學(xué)與工程專業(yè)各門專業(yè)課程的教學(xué)中起到重要的作用，而且將對學(xué)生們將來的材料科學(xué)與工程實踐起到重要的指導(dǎo)作用。

開設(shè)《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程以前，北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)的晶體學(xué)教學(xué)計劃主要安排在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程中，大約講解4學(xué)時。另一方面，在《X射線衍射》和《電子顯微分析》等專業(yè)課程教學(xué)過程中，過去通常要利用2～4學(xué)時來講解布拉斐點(diǎn)陣、倒易點(diǎn)陣等晶體學(xué)知識。這使得部分晶體學(xué)知識被重復(fù)講授，而一些重要的晶體學(xué)知識沒有得到無法全面、系統(tǒng)和深入地講解?；谝陨显?，北京航空航天大學(xué)自2010年起對材料專業(yè)的本科2年級學(xué)生開設(shè)了《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程。

通過過去幾年的《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)實踐，學(xué)生們普遍反應(yīng)對晶體學(xué)基礎(chǔ)知識的理解更加全面和深入了，同時在學(xué)習(xí)與晶體學(xué)相關(guān)的其他材料專業(yè)課程時，也更加得心應(yīng)手。但是，目前的晶體學(xué)教學(xué)中還存在以下3個主要問題。

1.晶體學(xué)涵蓋的內(nèi)容十分廣泛，它是多個學(xué)科的重要基礎(chǔ)課程，不同學(xué)科對于晶體學(xué)知識的側(cè)重點(diǎn)有所差別。目前，國內(nèi)《晶體學(xué)基礎(chǔ)》的教材主要是面向地質(zhì)和礦物專業(yè)而編寫的[5]，其包含的內(nèi)容以及章節(jié)編排次序也是為了使地質(zhì)和礦物專業(yè)學(xué)生更好地掌握相關(guān)晶體學(xué)知識而設(shè)計的。所以，現(xiàn)有教材的教學(xué)內(nèi)容以及講授次序并不完全適用于材料專業(yè)《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)。

2.《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程中包含著很多晶體學(xué)基本概念，同時還有非常抽象的宏觀和微觀對稱操作以及晶體的投影操作。在以往的晶體學(xué)教學(xué)過程中，主要借助一些靜態(tài)的二維或者三維圖片進(jìn)行講解，其表現(xiàn)力度有限，無法有效地使學(xué)生理解和掌握抽象的晶體學(xué)基本概念和理論。

3.在《晶體學(xué)基礎(chǔ)》的授課形式上，過去主要以教師講授為主，學(xué)生主動參與較少。僅僅通過教師對《晶體學(xué)基礎(chǔ)》中復(fù)雜空間對稱變換進(jìn)行講解，難以使學(xué)生深入理解晶體中對稱特點(diǎn)、內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的堆積規(guī)律以及復(fù)雜的空間概念。同時，這樣也不利于學(xué)生創(chuàng)造性思維和解決實際問題能力的培養(yǎng)。

由以上分析可見，現(xiàn)有的《晶體學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)已經(jīng)難以滿足材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的要求。因此，我們有必要對該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)模式進(jìn)行改革，以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生真正理解和掌握晶體學(xué)知識的精髓，為學(xué)生在將來的材料科學(xué)與工程實踐中打下良好基礎(chǔ)。

二、教學(xué)內(nèi)容和講授次序的改革

目前，本?！毒w學(xué)基礎(chǔ)》的教學(xué)課時共32學(xué)時，與地質(zhì)學(xué)和礦物學(xué)專業(yè)相比，總授課時間較少[3，4]。為了在有限的教學(xué)時間內(nèi)講授材料科學(xué)專業(yè)學(xué)生所必需掌握的晶體學(xué)基礎(chǔ)知識，有必要將那些與材料科學(xué)專業(yè)相關(guān)性不大的內(nèi)容進(jìn)行刪減。例如，晶體理想形態(tài)和晶體規(guī)則連生方面的內(nèi)容對地質(zhì)學(xué)和礦物學(xué)專業(yè)十分重要，但是對于材料專業(yè)學(xué)生來說，只需要在課程緒論中加以概述就能夠滿足本專業(yè)的教學(xué)要求了。同時，對于后續(xù)材料科學(xué)的其他專業(yè)課程將詳細(xì)講解的知識點(diǎn)，也可以進(jìn)行適當(dāng)刪減，如晶體相變、晶體物理學(xué)等內(nèi)容。另一方面，對于進(jìn)一步學(xué)習(xí)材料專業(yè)其他課程而需要用到的一些重要晶體學(xué)基礎(chǔ)知識，應(yīng)該增加講解內(nèi)容的深度。例如，倒易點(diǎn)陣、吳氏網(wǎng)等基礎(chǔ)知識對于分析材料的微觀結(jié)構(gòu)特征至關(guān)重要，但是，現(xiàn)有教材中的以上相關(guān)內(nèi)容過于簡單，無法滿足材料專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)要求，所以，需要增加相關(guān)的授課內(nèi)容。

教學(xué)內(nèi)容的變更促使我們進(jìn)一步思考授課內(nèi)容編排的邏輯性。由于晶體學(xué)授課內(nèi)容和側(cè)重點(diǎn)發(fā)生了變化，所以，我們就不能按照現(xiàn)有教科書中針對地質(zhì)和礦物專業(yè)的教學(xué)目的來安排授課次序，而應(yīng)該按照材料專業(yè)對晶體學(xué)教學(xué)內(nèi)容的要求，研究如何安排授課次序才能更有利于本專業(yè)學(xué)生由淺入深、循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)相關(guān)晶體學(xué)基礎(chǔ)知識。例如，在講解晶體宏觀對稱性之前，有必要先講解一些典型晶體結(jié)構(gòu)的實例，以幫助學(xué)生形象地理解復(fù)雜的空間對稱操作;將晶體的微觀對稱和空間群知識從原教材的第七章提前到第三章[5]，使其與晶體宏觀對稱合并成晶體宏觀和微觀對稱一章，這樣有利于從宏觀和微觀相互聯(lián)系的角度進(jìn)行講解;另外，倒易點(diǎn)陣知識應(yīng)該從原教材的第一章后移到第四章，在講解完晶體定向和晶體學(xué)符號之后，學(xué)生們熟練掌握了晶體正空間的晶面和晶向指數(shù)，此時講授倒易點(diǎn)陣知識更有利于學(xué)生理解復(fù)雜的正空間和倒易空間的相互變換。

三、教學(xué)手段的改革

《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程的難點(diǎn)是晶體宏觀和微觀對稱、晶體的投影以及內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的堆積。除了采用傳統(tǒng)的板書和二維圖形對這些晶體學(xué)難點(diǎn)知識進(jìn)行講解以外，我們應(yīng)該更加注重利用一些三維模型。例如，在講解晶體的球面投影和吳氏網(wǎng)過程中，利用地球儀作為三維實物模型，能夠更好地說明晶體的各個晶面在進(jìn)行球面投影過程中的操作次序，以及解釋如何利用吳氏網(wǎng)來計算晶面夾角。在講解晶體的旋轉(zhuǎn)對稱時，可以利用一些特制的三維立體模型，形象地顯示出不同軸次的旋轉(zhuǎn)對稱;另外，在講解晶體的極射赤平投影時，可以針對一些具有特殊對稱特點(diǎn)的宏觀晶體，讓學(xué)生自己動手制作相關(guān)的三維實物模型，通過觀察各晶面的投影特點(diǎn)，加深對極射赤平投影知識的理解。

同時，為了使學(xué)生更加形象地把握各種對稱變換特征和晶面投影規(guī)律，我們應(yīng)該進(jìn)一步利用三維多媒體軟件，制作一些三維動畫作為輔助教學(xué)手段[6]。這樣能夠通過三維旋轉(zhuǎn)來觀察晶體的宏觀對稱特點(diǎn)以及晶體結(jié)構(gòu)中的質(zhì)點(diǎn)（原子、分子或離子）位置，滿足晶體宏觀和微觀對稱要素及其操作等抽象教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)目的，使學(xué)生能夠直觀地觀察不同宏觀和微觀對稱操作的特點(diǎn)，從而加深對這些抽象晶體學(xué)概念的理解。

四、研討式教學(xué)模式的改革

本?！毒w學(xué)基礎(chǔ)》課程在開課初期的授課形式為大班整體授課，包括所有材料專業(yè)大二的學(xué)生（約150名）。由于聽課學(xué)生人數(shù)較多，導(dǎo)致教師難以實時掌握學(xué)生的聽課效果。故而，本校自2013年起對《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程進(jìn)行了“小班化”教學(xué)實驗（每班70～80人），有效地提高了授課效果。但是，目前的教學(xué)模式基本上還是以教師的“填鴨式”教學(xué)方式為主要授課模式，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的主動性，沒有積極地思考問題。因此，應(yīng)該實現(xiàn)教師和學(xué)生共同主導(dǎo)本課程的教學(xué)過程，通過師生之間以及學(xué)生之間“研討式”的教學(xué)模式，使學(xué)生在研討過程中理解和掌握《晶體學(xué)基礎(chǔ)》的基本概念和抽象知識。針對每堂課的重點(diǎn)講授內(nèi)容，教師在課堂中提出相關(guān)問題，將學(xué)生分成若干小組，每組4～6人，在教師的引導(dǎo)下，通過學(xué)生之間反復(fù)討論將復(fù)雜的晶體學(xué)問題進(jìn)行逐步闡明，這樣也有利于檢驗學(xué)生對每堂課知識的掌握情況。同時，將分組討論的結(jié)果納入平時成績的考核體系，鼓勵學(xué)生主動提出問題，并積極地通過討論來相互啟發(fā)，進(jìn)而解決各個難點(diǎn)問題。

另外，師生應(yīng)該充分利用本校在校園網(wǎng)上建立的晶體學(xué)課程中心平臺。一方面，鼓勵學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行自由討論，另一方面，讓學(xué)生針對以上問題在課堂上以小組為單位進(jìn)行發(fā)言和討論。通過以上“研討式”教學(xué)模式及時獲得學(xué)生學(xué)習(xí)效果的反饋，從而調(diào)整講課速度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

五、總結(jié)

《晶體學(xué)基礎(chǔ)》是材料科學(xué)與工程專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，應(yīng)該按照材料科學(xué)專業(yè)學(xué)生應(yīng)該掌握的晶體學(xué)知識，優(yōu)化編排授課內(nèi)容和次序，提高授課效果;利用三維晶體學(xué)動畫模型，加深學(xué)生對晶體對稱要素及其操作等復(fù)雜晶體學(xué)概念和理論的理解;建立“研討式”教學(xué)模式，針對課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，提出學(xué)生課堂和課后研討的主題，檢驗學(xué)生對授課內(nèi)容的掌握情況，提高學(xué)生通過主動提問以及相互討論而獲取知識的能力，最終使學(xué)生更好地掌握材料科學(xué)專業(yè)必需的晶體學(xué)基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張英.材料大背景下晶體學(xué)課程的改革與創(chuàng)新[J].科技文匯，2011，（10）：71-72.

[3]何明躍.《結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)》教學(xué)改革探索[J].中國地質(zhì)教育，2000，（4）：57-58.

篇4

材料是人類文明進(jìn)步的里程碑，時代的發(fā)展需要材料，而材料又推動時代的發(fā)展，所以人們把材料視為現(xiàn)代文明的支柱之一[1]?！恫牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)》是材料科學(xué)與工程類專業(yè)學(xué)科中一門重要的基礎(chǔ)課程，是相關(guān)材料學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)和媒介，它起著公共基礎(chǔ)課與專業(yè)課程之間的紐帶作用，特別是在各學(xué)科相互交叉融合不斷加強(qiáng)的今天，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》在高校教學(xué)中的地位更加的突出和明顯。通過《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)，使學(xué)生很好的掌握材料科學(xué)的基本理論，是學(xué)生學(xué)習(xí)其它專業(yè)課程的基礎(chǔ)，也是今后從事材料科學(xué)研究工作的重要基礎(chǔ)。

伴隨著材料科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容不斷擴(kuò)充更新，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)改革問題也日益顯現(xiàn)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，普遍反映課程內(nèi)容枯燥、抽象，知識點(diǎn)太多，難于理解等，學(xué)習(xí)具有一定難度。結(jié)合近幾年的教學(xué)實踐和體會，本文探討了《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革的幾點(diǎn)認(rèn)識與實踐。

1 優(yōu)化教學(xué)方法，提高教學(xué)效果

1.1 多媒體輔助教學(xué)

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程涉及到物理、化學(xué)、高分子等多個相關(guān)學(xué)科，課程具有內(nèi)容多，概念多，理論抽象等特點(diǎn)。針對這些特點(diǎn)，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)方法改革的主要措施是：改變過去單一的粉筆加黑板的傳統(tǒng)教學(xué)方法，制作多媒體課件輔助教學(xué)，將看不見摸不著、又極為抽象復(fù)雜的材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)，生動、直觀的表達(dá)出來，使學(xué)生易于理解和接受。如三元相圖的空間模型，晶體結(jié)構(gòu)的大量空間堆疊，空間粒子間的錯綜復(fù)雜的相互聯(lián)系，位錯的各種交互作用等，需要很豐富的空間想象力去理解。這些教學(xué)內(nèi)容單靠課本上簡單的平面圖形和教師的靜態(tài)模型，難以讓學(xué)生理解和掌握。結(jié)合《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容及課程特點(diǎn)，采用多媒體教學(xué)為主的教學(xué)方式，大大提高了教學(xué)效果。在講述三元相圖時，將相圖進(jìn)行拆分、重組，可以很清晰的把點(diǎn)、線、面的具置及相互關(guān)系展示給學(xué)生。多媒體教學(xué)通過形象、逼真的動畫形式，從靜態(tài)到動態(tài)、從平面到立體、從單色到彩色、具有局部結(jié)構(gòu)解析功能、全方位演示課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容，極大的豐富了《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)信息量，擴(kuò)充了教學(xué)內(nèi)容，既有利于學(xué)生空間概念的建立，正確理解材料微觀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和宏觀性質(zhì)及其應(yīng)用之間的相互關(guān)系， 又提高了教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使教學(xué)效果得到了明顯的提高。

1.2 “參與式”和“互動式”教學(xué)

在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的講授過程中，讓學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體參與教學(xué)，針對不同的教學(xué)內(nèi)容，采用學(xué)生分組討論、學(xué)生代表上臺講授、同學(xué)間辯論、老師點(diǎn)評等教學(xué)方法，使學(xué)生感受到自己是教學(xué)的主體，引導(dǎo)他們在民主、寬松、和諧的課堂氣氛中自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)與探究學(xué)習(xí)。讓學(xué)生變“被動學(xué)習(xí)”為“自主學(xué)習(xí)”，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”。充分發(fā)揮學(xué)生的積極性、主動性、創(chuàng)造性為前提，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生“愛學(xué)習(xí)”。促進(jìn)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的正確方法，使學(xué)生“會學(xué)習(xí)”。另外，通過布置部分教學(xué)內(nèi)容自學(xué)、閱讀一些必要的參考書、撰寫小論文等形式，引導(dǎo)學(xué)生提出問題，獨(dú)立思考，大大提高了學(xué)習(xí)的能動性。

2 知識體系的融會貫通

高效的課堂要以扎實的教學(xué)內(nèi)容為載體。扎實的教學(xué)內(nèi)容是課堂教學(xué)促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的載體。課堂教學(xué)并不是教學(xué)內(nèi)容越“多”越好，也不是越“難”越好[2]，而是要在了解學(xué)生的實際發(fā)展水平和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，合理地確定教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)。因此，課堂上教師要以“精講多練”方式落實教學(xué)重點(diǎn)，要讓學(xué)生扎實掌握基礎(chǔ)知識，發(fā)展熟練的基本技能。在分析和講解各種材料理論體系時，我們都從理論范疇和科學(xué)體系層面進(jìn)行融會貫通。例如在講授材料中的質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散、結(jié)構(gòu)缺陷類型、界面偏析、相變類型、表面帶電等時均進(jìn)行了整合貫通，使學(xué)生既能夠把握材料的共性，又能熟悉材料的個性。

材料科學(xué)在理論上的交叉融合已日益明顯，材料制備和使用過程中許多概念、現(xiàn)象和轉(zhuǎn)變都存在著許多相似之處[3]。例如馬氏體相變理論最初由金屬學(xué)家建立，廣泛應(yīng)用于鋼的熱處理理論解釋。而氧化鋯增韌陶瓷中同樣也發(fā)現(xiàn)了馬氏體相變現(xiàn)象，并作為陶瓷增韌的一種有效方法。又如缺陷行為、平衡熱力學(xué)、擴(kuò)散、塑性變形和斷裂機(jī)理、界面的精細(xì)結(jié)構(gòu)與行為、晶態(tài)和非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、不同類型材料中的電子遷移理論等可以用來解釋不同類型材料的行為。這些都為材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容整合提供了十分良好的基礎(chǔ)和可能性。

3 注重實踐環(huán)節(jié)，學(xué)以致用

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程所面臨的學(xué)時數(shù)不足與當(dāng)代知識信息量迅速增加、課程內(nèi)容的不斷拓展和更新的矛盾日益加劇，深化教學(xué)改革迫在眉睫。如何提高《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)效果，形成知識傳授、思維方法與能力培養(yǎng)、創(chuàng)新精神相互滲透形成的完整系統(tǒng)，課題組成員進(jìn)行了深入的嘗試和探索，從教學(xué)內(nèi)容的整合、教學(xué)方法與教學(xué)手段的改進(jìn)，到融匯情感教育，千方百計調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，注重實踐環(huán)節(jié)，要求學(xué)生學(xué)以致用，達(dá)到了較理想的教學(xué)效果。實驗環(huán)節(jié)可幫助學(xué)生鞏固和加深對理論知識的理解，掌握基本實驗技能，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際，自己動手分析、解決問題的能力。目前，我們材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗室，通過實驗課程的基本訓(xùn)練，學(xué)生擁有了較多的實踐和動手機(jī)會，實踐技能和創(chuàng)新能力得到較大程度的培養(yǎng)。實驗教學(xué)在材料科學(xué)與工程專業(yè)人才的培養(yǎng)中占有重要地位，加強(qiáng)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的實驗教學(xué)，可以幫助學(xué)生鞏固理論知識，掌握實驗技能。

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程是一門與實驗和工程實踐緊密相聯(lián)的學(xué)科。強(qiáng)化課程實驗和實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，無論對于學(xué)生基礎(chǔ)理論的掌握還是工程實踐能力的培養(yǎng)都具有舉足輕重的作用。以提高學(xué)生分析和解決實際問題的能力是我們高校教育的重中之重，但長期以來《材料科學(xué)基礎(chǔ)》實驗的開設(shè)都是沿用實驗教材上所設(shè)置的內(nèi)容，大多是一些驗證性實驗。為了培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，我們的實驗部分逐步調(diào)整為兩個部分：一部分為驗證性實驗，訓(xùn)練學(xué)生材料配置的基本技能和掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識；另一部分則為綜合性實驗，如樣品的制備、材料的分析等，提前將實驗內(nèi)容布置給學(xué)生，讓學(xué)生查閱資料，自擬實驗方案，準(zhǔn)備實驗材料，一直到自主完成實驗操作，處理好數(shù)據(jù)，上交數(shù)據(jù)報告等全過程。這對學(xué)生的獨(dú)立性培養(yǎng)很有益處，對他們將來做科研也很有幫助，對我們老師也有了更高的要求。在教學(xué)實踐中，將“粘土性能測定及差熱分析”設(shè)計為綜合實驗，涉及到粘土白度、表面電位、陽離子交換容量、膨脹容、膠質(zhì)價等物理性能測定，粘土的鈉化、有機(jī)改性，差熱分析等。學(xué)生在教師指導(dǎo)下分析粘土的物理性能，對改性前后粘土進(jìn)行查熱分析并對比，對實驗結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，鍛煉了實際動手能力，培養(yǎng)了分析問題能力。在實驗教學(xué)中打破傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生被動接受的缺點(diǎn)，使學(xué)生逐步形成以自助式學(xué)習(xí)方式，將實驗教學(xué)由封閉變?yōu)殚_放，有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)質(zhì)量。針對材料科學(xué)基礎(chǔ)課程已經(jīng)學(xué)習(xí)過的內(nèi)容安排驗證性實驗，鞏固已學(xué)過的知識，培養(yǎng)學(xué)生動手和親自設(shè)計實驗的能力，通過加強(qiáng)實驗和實踐的教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生加深了材料的成分結(jié)構(gòu)的了解。

在加強(qiáng)實踐的教學(xué)改革中，采取實驗教學(xué)課程建設(shè)與學(xué)院平臺實驗室建設(shè)相結(jié)合的方式，推進(jìn)課程實踐教學(xué)的全面提高。通過加強(qiáng)實驗和實踐的教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生加深了材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、材料制備工藝材料、使用性能之間有著相互依存、彼此影響的復(fù)雜關(guān)系的理念，有效地調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，使學(xué)生既提高了實驗動手能力，又進(jìn)一步鞏固了課堂教學(xué)的內(nèi)容，取得了新教學(xué)培養(yǎng)模式的良好的教學(xué)效果。

在不斷的教學(xué)改革實踐中，良好的教學(xué)效果已初見端倪。但教育教學(xué)改革是一個新的事物，總會出現(xiàn)這樣那樣的新問題，這就需要我們認(rèn)真地區(qū)對待去解決，從中改進(jìn)我們的教學(xué)效果，提高我們的教學(xué)質(zhì)量。此外，從與科學(xué)技術(shù)和人類文明社會發(fā)展相適應(yīng)的角度上說，教育教學(xué)改革也是永無止境的。教學(xué)質(zhì)量是高等教育的主題，只有不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗，深化《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革，才能提高材料科學(xué)基礎(chǔ)工程專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。必須正確認(rèn)識到《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)改革是一項涉及面廣、科學(xué)性強(qiáng)的系統(tǒng)工作。在教學(xué)改革中，必須始終抓住基礎(chǔ)理論和工程實踐相結(jié)合的特征。只有勇于實踐和探索，并不斷充實和完善，才能達(dá)到培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、高素質(zhì)和復(fù)合型人才的目標(biāo)。今后我們要對《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程改革做更多的具體的探索和調(diào)查研究，以總結(jié)其中的教改效果和經(jīng)驗教訓(xùn)，通過不斷地實踐、不斷地認(rèn)識、不斷地完善，相信我們定會走出一條適合于材料科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的成功之路。

【參考文獻(xiàn)】

篇5

2006年教育部全國高等學(xué)校教學(xué)研究中心、材料科學(xué)與工程教學(xué)指導(dǎo)委員會聯(lián)合制定的《高等學(xué)校材料化學(xué)專業(yè)規(guī)范(討論稿)》(以下簡稱“規(guī)范”)中所制定的專業(yè)知識體系對于我校應(yīng)用型人才培養(yǎng)來說，顯得內(nèi)容偏多，理論偏深，要求偏理，工程意識不強(qiáng)，因此，結(jié)合我校應(yīng)用型人才辦學(xué)實際，對“規(guī)范”中所界定的專業(yè)知識體系中內(nèi)容做了相應(yīng)的調(diào)整，從而形成了我校材料化學(xué)專業(yè)發(fā)展的專業(yè)知識體系。該體系內(nèi)容調(diào)整的思路和原則是:精簡內(nèi)容，保證基本理論和必要的基本知識，降低難度，突出應(yīng)用特色，體現(xiàn)學(xué)科進(jìn)展;達(dá)到學(xué)生具備繼續(xù)學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用所學(xué)知識于工程實踐的能力，適于培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的要求。如“規(guī)范”中的量子力學(xué)基礎(chǔ)、計算化學(xué)、電子論、材料科學(xué)中的數(shù)學(xué)等理論性強(qiáng)的內(nèi)容一律刪除。調(diào)整后，體系由化學(xué)基礎(chǔ)知識、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識、專業(yè)方向知識三個部分所組成，其中化學(xué)基礎(chǔ)知識包括基本的化學(xué)知識，化學(xué)原理、化學(xué)方法;材料科學(xué)基礎(chǔ)知識包括材料的結(jié)構(gòu)、材料的化學(xué)制備，材料的分析測試、材料的物理性質(zhì)以及材料的成型加工等;專業(yè)方向知識包括高分子材料的制備、結(jié)構(gòu)、性能、加工以及應(yīng)用等，詳見表1。

2課程體系的設(shè)置

設(shè)置什么樣的課程來貫徹實施上述專業(yè)知識是我們一直以來探索的一個重要的教學(xué)改革問題。課程設(shè)置不同所獲得的教育效果也就不同。在這方面各學(xué)校辦學(xué)情況不同其做法也不一樣［2－4］。經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐，我們認(rèn)為，材料化學(xué)既然是研究材料的化學(xué)問題的科學(xué)，材料化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)理當(dāng)強(qiáng)調(diào)化學(xué)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，只有具備厚實的化學(xué)基礎(chǔ)，才有可能弄清材料的化學(xué)問題，并用化學(xué)方法去研究和解決材料的化學(xué)以及其他問題，未來發(fā)展才有后勁;另外，化學(xué)基礎(chǔ)好更有利于學(xué)生就業(yè)。因此，我們設(shè)置了無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、化工原理、高分子化學(xué)、材料化學(xué)和材料科學(xué)基礎(chǔ)、高分子材料等9門核心課程來完成化學(xué)基礎(chǔ)、材料學(xué)基礎(chǔ)和專業(yè)方向等三部分知識，并做到統(tǒng)一考慮內(nèi)容取舍、不重疊，處理好課程的相對完整與課程間融合銜接;精簡繁多的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和敘述性的內(nèi)容，做到“簡明”而不弱化基本理論，以滿足材料化學(xué)專業(yè)本科教育專業(yè)認(rèn)證的基本要求;引進(jìn)學(xué)科近展的新內(nèi)容，反映學(xué)科發(fā)展的方向。在教學(xué)內(nèi)容上，無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、化工原理、高分子化學(xué)和高分子材料等都緊密聯(lián)系工業(yè)生產(chǎn)實際，滲透工程意念;分析化學(xué)以儀器分析方法為主;物理化學(xué)強(qiáng)化熱力學(xué)基礎(chǔ)和界面與膠體化學(xué)及其在材料化學(xué)中的應(yīng)用;材料化學(xué)注重材料制備和分析測試;材料科學(xué)基礎(chǔ)主要介紹材料的物理性質(zhì)和材料的成型與加工(如表1所示)。

3課程標(biāo)準(zhǔn)的制定

篇6

材料是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)?？v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(jìn)一步?？梢哉f沒有半導(dǎo)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(jī)技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)革命;沒有現(xiàn)代的高溫高強(qiáng)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(dǎo)纖維，便不會出現(xiàn)光纖維的長距離傳輸，也無當(dāng)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(rèn)識到現(xiàn)代社會對材料學(xué)方面人才的需求。

我國各大高校紛紛設(shè)立了材料學(xué)院，并建立健全了材料學(xué)方面各類培養(yǎng)課程。材料科學(xué)基礎(chǔ)是材料學(xué)專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)， 可使學(xué)生掌握材料科學(xué)基礎(chǔ)領(lǐng)域的基本理論知識和實驗操作技能，以利于學(xué)生學(xué)習(xí)材料學(xué)專業(yè)的后續(xù)課程。[1-6]本論文通過分析材料學(xué)專業(yè)材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)中存在的問題，闡明了材料學(xué)專業(yè)進(jìn)行材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)改革的必要性，并結(jié)合本人講授材料科學(xué)基礎(chǔ)過程中的體會，初步探討了如何提高材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)效果，并對教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法等方面的改革進(jìn)行了探討。

1.材料學(xué)專業(yè)材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)改革的必要性

隨著現(xiàn)代社會對材料學(xué)人才的大量需求，材料學(xué)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(xué)專業(yè)也是高校中最難學(xué)習(xí)的專業(yè)之一。要成為一個材料學(xué)專業(yè)合格的本科畢業(yè)生，既要具備化學(xué)方面的基礎(chǔ)，又要物理方面的基礎(chǔ)，還要掌握材料化學(xué)，材料物理等材料專業(yè)的知識。但由于學(xué)生大學(xué)學(xué)習(xí)的時間是有限的，這就造成材料學(xué)專業(yè)課程設(shè)置時，存在“課時緊，任務(wù)重” 的問題。以材料科學(xué)基礎(chǔ)為例，材料學(xué)專業(yè)材料科學(xué)基礎(chǔ)授課時間一般不少于120學(xué)時，而縱觀全國各大高校材料學(xué)專業(yè)，材料科學(xué)基礎(chǔ)通常為54學(xué)時，個別為72學(xué)時，且大多沒有實驗。這并不意味著材料學(xué)專業(yè)對材料科學(xué)基礎(chǔ)的要求低，而是由于材料學(xué)專業(yè)課程多、學(xué)時緊等原因?qū)е碌臒o奈之舉。材料科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)時少造成學(xué)生對材料科學(xué)基礎(chǔ)的知識掌握膚淺，很難真正體會材料科學(xué)基礎(chǔ)的本質(zhì)，同時也影響了后續(xù)材料學(xué)專業(yè)課的學(xué)習(xí)。另外，不設(shè)材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗，學(xué)生的動手能力得不到鍛煉，在進(jìn)行后續(xù)課程時沒有任何基礎(chǔ)，從而影響了其它材料學(xué)專業(yè)實驗的順利進(jìn)行。總之，材料學(xué)專業(yè)材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)存在的諸多弊端已嚴(yán)重地影響了材料學(xué)專業(yè)學(xué)生的正常學(xué)習(xí)，因此，材料學(xué)專業(yè)材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)改革勢在必行。

2.材料科學(xué)基礎(chǔ)的課程內(nèi)容和特點(diǎn)

材料科學(xué)基礎(chǔ)是一門古老又新興的課程，它是一門理論性強(qiáng)，內(nèi)容豐富，掌握起來有相當(dāng)難度的課程。同時，它也是一門重視實驗，能夠培養(yǎng)學(xué)生動手能力的課程。具體來講，材料科學(xué)基礎(chǔ)主要內(nèi)容分為三大模塊:第一模塊為晶體結(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(xué)時的25%～35%;第二模塊為原子及分子運(yùn)動、材料的變形和再結(jié)晶，本模塊內(nèi)容約占總學(xué)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(guān)系、相圖的分析等，本模塊內(nèi)容約占總學(xué)時的15%～25%。分析各模塊的主要內(nèi)容，可以提煉出材料科學(xué)基礎(chǔ)主要包括晶體的結(jié)構(gòu)及表示方法。[7-9]

3.材料學(xué)專業(yè)材料科學(xué)基礎(chǔ)課程改革研究

3.1 教學(xué)內(nèi)容改革

根據(jù)材料科學(xué)基礎(chǔ)的主要內(nèi)容和課程特點(diǎn)，結(jié)合材料學(xué)專業(yè)對材料科學(xué)基礎(chǔ)的要求，我們對材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容主要進(jìn)行了如下改革:“精簡內(nèi)容，把握重點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)相關(guān)?！辈牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)經(jīng)過上百年的發(fā)展，內(nèi)容已經(jīng)相當(dāng)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(xué)時或者72學(xué)時來順利完成全部教學(xué)內(nèi)容幾乎是不可能的，因此，精簡教學(xué)內(nèi)容是材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)必須進(jìn)行的環(huán)節(jié)。針對材\料學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)和材料學(xué)專業(yè)對材料科學(xué)基礎(chǔ)的要求，并考慮到材料學(xué)專業(yè)材料科學(xué)基礎(chǔ)沒有實驗的實際情況，我們對這三大模塊進(jìn)行了以下改革:首先，精簡第三模塊的內(nèi)容，使其僅占總學(xué)時的5%，同時在第三模塊中加入15%的實驗內(nèi)容，從而使學(xué)生掌握基本的實驗操作;其次，把握第一模塊的內(nèi)容，第一模塊為材料科學(xué)基礎(chǔ)基礎(chǔ)知識和基本理論，是材料科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，這部分的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生初步了解材料科學(xué)基礎(chǔ)的本質(zhì)，同時在第一模塊增加材料科學(xué)基礎(chǔ)的X衍射、透射電鏡等基本的表征手段的學(xué)習(xí)，這部分內(nèi)容達(dá)到總學(xué)時的40%;最后，強(qiáng)調(diào)第二模塊中與材料學(xué)專業(yè)相關(guān)的材料科學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容， 占總學(xué)時的40%。第二模塊的內(nèi)容非常繁多，我們通過學(xué)習(xí)原子和分子的運(yùn)動規(guī)律、材料的形變及再結(jié)晶規(guī)律，使學(xué)生能熟練掌握與材料學(xué)專業(yè)有關(guān)的材料科學(xué)基礎(chǔ)知識，為后續(xù)材料學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

3.2 教學(xué)方法改革

材料科學(xué)基礎(chǔ)是一門看似簡單，但掌握起來卻有相當(dāng)難度的課程。在教學(xué)過程中必須盡快讓學(xué)生掌握材料科學(xué)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)方式，跟上上課節(jié)奏，學(xué)生才能有效地掌握這門課程。這就要求在教學(xué)過程中必須改革傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方法。在教學(xué)實踐中通過借鑒前人的經(jīng)驗和總結(jié)自己的教學(xué)過程中的教訓(xùn)，在教學(xué)方法上主要做了以下改革:(1)通過現(xiàn)實的例子，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)材料科學(xué)基礎(chǔ)的興趣。針對材料是科技的基礎(chǔ)這特點(diǎn)，通過材料的突破實現(xiàn)國家的科技發(fā)展的例子，增加學(xué)生學(xué)習(xí)材料科學(xué)基礎(chǔ)的興趣。同時，介紹材料科學(xué)基礎(chǔ)與材料學(xué)專業(yè)其他課程的關(guān)系，使學(xué)生了解材料科學(xué)基礎(chǔ)對其專業(yè)學(xué)習(xí)的重要性，引起學(xué)生對材料科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)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(dāng)前高科技領(lǐng)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(diǎn)，激勵同學(xué)們努力學(xué)習(xí)好這門大部分高科技所需要的基礎(chǔ)知識，為將來祖國的發(fā)展作出自己的貢獻(xiàn);同時介紹材料學(xué)專業(yè)方面的所有專業(yè)課或多或少的與這們課有關(guān)聯(lián)的特點(diǎn)，使學(xué)生了解材料科學(xué)基礎(chǔ)對其專業(yè)學(xué)習(xí)的重要性。(2)以晶體結(jié)構(gòu)為主線，引導(dǎo)學(xué)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(xué)生更好地掌握晶體的結(jié)構(gòu)缺陷和性質(zhì)的關(guān)系，如必須使學(xué)生真正理解什么是位錯運(yùn)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(xué)生學(xué)會總結(jié)，比較，歸納。材料科學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容瑣碎繁多，在學(xué)習(xí)過程中，必須及時總結(jié)，比較和歸納，才能將材料科學(xué)基礎(chǔ)的內(nèi)容形成整體，不致前面學(xué)的很快就忘記，影響后面內(nèi)容的學(xué)習(xí)。在教學(xué)過程中，針對學(xué)生在長期學(xué)習(xí)過程中不看目錄的缺點(diǎn)，我們強(qiáng)調(diào)了目錄的作用。比如學(xué)習(xí)完一章后引導(dǎo)學(xué)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(diǎn)是什么等。然后引導(dǎo)學(xué)生比較這一章與前面幾章的聯(lián)系和區(qū)別。最后，分析學(xué)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(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)。大學(xué)教學(xué)的一個很重要的任務(wù)就是教會學(xué)生自學(xué)，學(xué)生在學(xué)習(xí)材料科學(xué)基礎(chǔ)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(dǎo)下，學(xué)生自學(xué)的方式掌握。這既節(jié)約了學(xué)習(xí)時間，又有效地鍛煉了學(xué)生的自學(xué)能力。(5)通過做凝固和晶體結(jié)構(gòu)分析實驗使學(xué)生對書本上學(xué)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(xué)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(xué)效果有很大的指導(dǎo)作用。針對材料科學(xué)基礎(chǔ)的特點(diǎn)和主要內(nèi)容，我們將材料科學(xué)基礎(chǔ)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(xué)生的實際操作中，考察學(xué)生的動手能力，以及通過實驗考察學(xué)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(qiáng)調(diào)了課本的基本知識，同時，有相當(dāng)數(shù)量的綜合題主要考察學(xué)生對所學(xué)的內(nèi)容的綜合應(yīng)用情況，而概念題則考察學(xué)生對材料科學(xué)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和本質(zhì)的理解情況。

4.結(jié)論

通過以上教學(xué)改革探索，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)材料科學(xué)基礎(chǔ)的興趣，加深了學(xué)生對材料科學(xué)基礎(chǔ)這門課的理解，為后續(xù)的材料學(xué)專業(yè)的課程學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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【論文摘要】本文根據(jù)上海工程技術(shù)大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)的特點(diǎn)，從課程體系與內(nèi)容，教學(xué)理念，教學(xué)方法及手段，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革，考核評價方式，師資隊伍建設(shè)等方面討論了“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程教改中的一些熱點(diǎn)問題及教改實踐。根據(jù)我校培養(yǎng)優(yōu)秀工程師的辦學(xué)定位，結(jié)合材料學(xué)科的發(fā)展方向，初步建立了居于“基礎(chǔ)適度、口徑寬廣、應(yīng)用為先”標(biāo)準(zhǔn)的“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程的新教學(xué)體系，從中取得了一些較好的教改效果和經(jīng)驗。

上海工程技術(shù)大學(xué)是一所以培養(yǎng)優(yōu)秀工程師為主要目標(biāo)的教學(xué)型大學(xué)。根據(jù)我校的辦學(xué)定位和特色，作為材料科學(xué)與工程學(xué)科重要基礎(chǔ)課程之一，“材料科學(xué)基礎(chǔ)”有必要在加強(qiáng)基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)知識面和加強(qiáng)實踐訓(xùn)練等方面進(jìn)行課程改革。

1 課程的性質(zhì)

材料科學(xué)是一門揭示研究固體材料性質(zhì)規(guī)律、設(shè)計及控制材料性能的科學(xué)，其目的在于揭示材料的結(jié)構(gòu)與性能之間的基本關(guān)系。研究表明，材料結(jié)構(gòu)是決定材料性能的核心要素，而材料的顯微結(jié)構(gòu)與材料的加工過程有密切的關(guān)系。因此，材料科學(xué)也需要研究材料在各種過程中的行為，這些過程包括加熱過程、冷卻過程、反應(yīng)過程、界面過程、擴(kuò)散過程、相變過程等。

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”是材料科學(xué)與工程學(xué)科的主干基礎(chǔ)課程和核心課程，是材料科學(xué)與工程學(xué)科人才的基本知識和基本能力的重要組成部分，是本學(xué)科專業(yè)人才的整體知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)、素質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要基石。根據(jù)我校的教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)，本門課程的教學(xué)實踐必須著眼于培養(yǎng)未來的材料工程師，緊貼上海市發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)的需求，結(jié)合本校材料科學(xué)重點(diǎn)學(xué)科的發(fā)展方向，在進(jìn)行材料科學(xué)基礎(chǔ)理論和基本技術(shù)教育的基礎(chǔ)上，側(cè)重進(jìn)行材料開發(fā)應(yīng)用、材料改性和材料加工的工程教育。

2 課程教學(xué)的改革實踐

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程建設(shè)和課程教學(xué)改革的指導(dǎo)思想是根據(jù)專業(yè)發(fā)展規(guī)劃，主動適應(yīng)上海經(jīng)濟(jì)、科技與社會的發(fā)展對材料學(xué)科專業(yè)人才知識結(jié)構(gòu)和實踐能力的要求，強(qiáng)調(diào)理論與實踐結(jié)合，在寬專業(yè)知識面上對學(xué)生進(jìn)行綜合素質(zhì)的提高，培養(yǎng)既掌握材料科學(xué)與工程基本原理，又通曉材料制備與加工、組成與結(jié)構(gòu)、性能與應(yīng)用等系統(tǒng)知識的寬專業(yè)人才。作為材料學(xué)科最為基礎(chǔ)和重要的平臺課程，“材料科學(xué)基礎(chǔ)”在學(xué)科知識構(gòu)建中起著“基石”的作用，其教學(xué)內(nèi)容的設(shè)定、寬度和深度決定著學(xué)生培養(yǎng)中關(guān)于材料學(xué)知識的基礎(chǔ)深度和知識面的廣泛程度，并影響著后續(xù)課程的展開、實施及教學(xué)效果。本著“基礎(chǔ)適度、口徑寬廣、應(yīng)用為先”的教學(xué)原則，我們對課程教學(xué)目標(biāo)、課程體系和內(nèi)容、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)方法和手段、考核評估等方面進(jìn)行了教學(xué)改革的實踐。

2.1 課程教學(xué)目標(biāo)

作為應(yīng)用型本科材料專業(yè)的基礎(chǔ)課程，“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)目標(biāo)具有多重指向性。一方面，應(yīng)打下材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的基本理論基礎(chǔ)，為學(xué)習(xí)材料專業(yè)其他知識做準(zhǔn)備，同時也為部分學(xué)生進(jìn)一步深造做準(zhǔn)備，為此要根據(jù)不同學(xué)生的情況，有區(qū)別地加以培養(yǎng);其次，要注重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)理論分析和解決實際問題的思路和能力，掌握材料科學(xué)與工程學(xué)科的思維方法，為今后自學(xué)材料領(lǐng)域的相關(guān)知識打下良好的基礎(chǔ);最后，根據(jù)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對材料科技進(jìn)展與人類文明及經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系的認(rèn)知，能從價值工程的角度研發(fā)、選擇和應(yīng)用材料，從環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展角度評價使用材料。

2.2 課程體系和內(nèi)容

在課程體系上，貫徹“基礎(chǔ)適度、口徑寬廣、應(yīng)用為先”的課程體系改革原則，在保持金屬材料為主的專業(yè)特色的基礎(chǔ)上，全面介紹了金屬材料、高分子材料、陶瓷材料及復(fù)合材料的共性與個性特點(diǎn)，在材料科學(xué)理論模型的介紹上盡量拓展其適用的材料范圍，如晶體結(jié)構(gòu)，位錯模型，界面結(jié)構(gòu)模型等。教學(xué)內(nèi)容的取舍以“精、寬、新、用”為原則，從材料科學(xué)與工程的基本原理出發(fā)，以固體材料結(jié)構(gòu)為重點(diǎn)，從微觀、宏觀、物質(zhì)內(nèi)部、表面與界面、靜態(tài)及動態(tài)過程等不同層面角度，闡述固體材料結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)缺陷及變化規(guī)律，以及固態(tài)材料的相平衡、相圖、擴(kuò)散、相變等，在材料應(yīng)用方面，結(jié)合材料科學(xué)的理論內(nèi)容，介紹相關(guān)的新材料、新工藝，如納米材料、功能材料的最新進(jìn)展，使學(xué)生對材料組成與物質(zhì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系、材料結(jié)構(gòu)與性能間關(guān)系有系統(tǒng)的理解和掌握，為今后相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下扎實的寬專業(yè)口徑的理論知識基礎(chǔ)。

2.3 實踐教學(xué)環(huán)節(jié)

在加強(qiáng)實踐的教學(xué)改革中，采取實驗教學(xué)課程建設(shè)與學(xué)院平臺實驗室建設(shè)相結(jié)合的方式，推進(jìn)課程實踐教學(xué)的全面提高。材料科學(xué)基礎(chǔ)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)分為兩個部分，一是課內(nèi)實驗，現(xiàn)配置了16 學(xué)時的實驗課，二是單列了一門“材料科學(xué)綜合實驗”課程，時間安排為連續(xù)的3周。針對課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容改革的要求，重新討論制定了課內(nèi)實驗內(nèi)容，加大綜合性實驗的比重，如金屬塑性變形與再結(jié)晶綜合實驗、金相分析綜合實驗等，編寫了新的實驗教學(xué)指導(dǎo)書。課內(nèi)實驗以學(xué)生材料學(xué)基礎(chǔ)技能訓(xùn)練為目標(biāo)，如金相試樣的制備、金相組織觀察、材料塑性變形過程組織變化的特征，強(qiáng)調(diào)對不同材料顯微結(jié)構(gòu)基本特征的掌握。材料科學(xué)基礎(chǔ)綜合實驗課程的主要目的是通過一個完整的實驗過程，包括明確實驗?zāi)康摹⒃O(shè)計實驗過程、實施實驗和分析實驗結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生材料科學(xué)與工程的基本素養(yǎng)，提高實驗動手能力和分析、解決問題的能力，進(jìn)一步鞏固對材料科學(xué)基礎(chǔ)核心內(nèi)容，即“材料結(jié)構(gòu)決定材料性能、材料加工過程與材料結(jié)構(gòu)密切相關(guān)”的認(rèn)知。課內(nèi)實驗和綜合實驗內(nèi)容互為補(bǔ)充、相益得彰，取得了新教學(xué)培養(yǎng)模式的良好的教學(xué)效果。

2.4 教學(xué)手段和教學(xué)方法

在課堂教學(xué)和課內(nèi)實驗教學(xué)實踐中，充分利用多媒體教學(xué)手段，自編CAI 多媒體課件，在有限的學(xué)時內(nèi)最大限度的發(fā)揮多媒體教學(xué)的應(yīng)用效果。一些實驗室目前難以實現(xiàn)而對學(xué)生的學(xué)識教育較為重要的內(nèi)容也通過多媒體形式使學(xué)生有一個較為直觀的認(rèn)識。與此同時，還對教學(xué)方法進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)，授課力求重點(diǎn)突出、邏輯清晰，強(qiáng)調(diào)教學(xué)互動，提倡師生間平等討論，倡導(dǎo)探索性和研究性的學(xué)習(xí)方法，達(dá)到理論融會貫通的目的。

2.5 考核方式

在課程建設(shè)過程中我們對課程的考核方式也進(jìn)行了深入的討論，大家認(rèn)為合理的考核評價制度應(yīng)該以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)為主要目標(biāo)，為此有必要改進(jìn)傳統(tǒng)的閉卷考試形式，避免“一考定終身”的方法。對此我們正在探索一種更為全面均衡的考核方法。具體考慮為將平時作業(yè)、實驗報告、小論文、隨堂考試和期末考試相結(jié)合的方式。重視對平時學(xué)習(xí)過程和階段學(xué)習(xí)效果的評價，將上課聽講與課堂交流、作業(yè)習(xí)題解答的獨(dú)特性及完成質(zhì)量列入考評，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新學(xué)習(xí)，鼓勵學(xué)生發(fā)表有自洽性合理性的不同見解。在階段學(xué)習(xí)后，設(shè)計一些隨堂考試卷，隨堂考試允許學(xué)生參考課堂筆記和教材，但每個學(xué)生必須獨(dú)立完成試卷，重點(diǎn)考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的應(yīng)用能力，檢驗學(xué)生分析解決問題的能力。將實驗報告作為獨(dú)立考查的重要部分，注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成實驗并撰寫規(guī)范的實驗報告的能力，檢驗與評價學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思維能力。適當(dāng)調(diào)低期末考試在學(xué)生學(xué)業(yè)成績中的權(quán)重，例如由原來的70％降低到50％或更低，試卷內(nèi)容要充分體現(xiàn)教學(xué)大綱的基本要求，重點(diǎn)考查學(xué)生的臨場應(yīng)變能力，對基本知識的掌握、熟練和提煉的程度。

2.6 師資隊伍建設(shè)

課程建設(shè)主要依靠教師推動。近年來，我們以全面提高教師隊伍素質(zhì)為中心，以培養(yǎng)優(yōu)秀年輕骨干教師為重點(diǎn)，在職教師再培訓(xùn)和引進(jìn)高素質(zhì)人才并重，著眼于學(xué)科可持續(xù)發(fā)展的需求，建設(shè)一支結(jié)構(gòu)優(yōu)化、素質(zhì)良好、富有活力、具有創(chuàng)新能力的高水平的教師隊伍，取得了很大成效。教師隊伍的科研和工程實踐能力有了極大的提升，在“材料科學(xué)基礎(chǔ)”教學(xué)團(tuán)隊中，有校學(xué)科帶頭人、上海市曙光學(xué)者、校青年學(xué)術(shù)骨干等，科研及學(xué)科建設(shè)的成果反哺教學(xué)的結(jié)果，促進(jìn)了學(xué)生科研實踐能力的提高和材料工程意識的形成。教師團(tuán)隊通過公開課觀摩學(xué)習(xí)，加強(qiáng)教學(xué)法研究，極大地提升了教師整體的業(yè)務(wù)水平和教學(xué)效果。

3 結(jié)語

作為上海市重點(diǎn)課程建設(shè)的“材料科學(xué)基礎(chǔ)”正在我校材料學(xué)院相關(guān)專業(yè)范圍內(nèi)進(jìn)行教學(xué)實踐，在課程目標(biāo)、課程體系和內(nèi)容、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)手段和方法、考核方式改革等方面進(jìn)行了探索實踐并取得了一定的成績。課程建設(shè)下一步的工作重點(diǎn)將放在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)上，以進(jìn)一步提高教學(xué)效益和教學(xué)質(zhì)量。教育教學(xué)改革是一項永無止境的事業(yè)，只有通過對學(xué)生培養(yǎng)的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行更具體的探索和調(diào)查研究，不斷地實踐以總結(jié)其中的經(jīng)驗教訓(xùn)，才能逐漸探索出一條適合于應(yīng)用型本科材料專業(yè)人才培養(yǎng)的成功之路。

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中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2014.05.030

1 引言

在現(xiàn)代材料科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展歷程中，航空材料一直扮演著先導(dǎo)和基礎(chǔ)作用，機(jī)體材料的進(jìn)步不僅推動飛行器本身的發(fā)展，而且?guī)恿说孛娼煌üぞ呒翱臻g飛行器的進(jìn)步，發(fā)動機(jī)材料的發(fā)展則推動著動力產(chǎn)業(yè)和能源行業(yè)的推陳出新。“一代材料，一代飛行器”是航空工業(yè)發(fā)展的生動寫照，也是航空材料帶動相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的真實描述?？梢哉f，航空材料反映結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的前沿，航空材料代表了一個國家結(jié)構(gòu)材料技術(shù)的最高水平。近年來，各個航空類院校針對材料專業(yè)、機(jī)務(wù)維修專業(yè)、航空工程等專業(yè)紛紛開設(shè)航空材料課程，也出現(xiàn)了很多航空材料方面的教材，比如，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社出版的《航空材料學(xué)》，國防工業(yè)出版社出版的《航空航天材料》，《航空工程材料》，西北大學(xué)出版的《航空材料及應(yīng)用》。這些教材內(nèi)容各有特點(diǎn)，有的是偏重于材料的基礎(chǔ)知識，而真正關(guān)于航空用材的內(nèi)容一帶而過，有的是偏重于介紹航空材料的性能及研究進(jìn)展，系統(tǒng)性不足。由于不同專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)不同，材料方面的基礎(chǔ)知識掌握情況不同，航空材料課程內(nèi)容必須具有針對性，不能搞一刀切，針對不同專業(yè)，課程定位和教學(xué)內(nèi)容都應(yīng)各有側(cè)重。不應(yīng)拘泥于某一本教材，要對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行針對不同專業(yè)的整合。

2 材料專業(yè)的航空材料課程內(nèi)容

材料類專業(yè)一般從大學(xué)二年級就開設(shè)了材料科學(xué)基礎(chǔ)，以后又陸續(xù)開設(shè)材料力學(xué)性能、材料物理性能、材料時效分析、功能材料、工程材料、材料加工成型原理與工藝等課程，通過這些課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)很系統(tǒng)的掌握了材料的結(jié)構(gòu)、性能、加工、使用性能之間的關(guān)系。所以航空材料課程的定位應(yīng)該是專業(yè)課。從教學(xué)內(nèi)容上，要舍棄材料科學(xué)基礎(chǔ)的內(nèi)容，舍棄大量基本原理、基本概念和方法，舍棄工程材料中重點(diǎn)講述的一般鋼鐵材料的內(nèi)容，重點(diǎn)講述基礎(chǔ)課程中所沒有涉及的輕合金及高強(qiáng)鋼、高溫鈦合金、鎳基高溫合金、金屬間化合物、復(fù)合材料、航空用功能材料。介紹航空用材的發(fā)展趨勢及科研走向，性能提高的主要障礙及克服的方法。不僅使學(xué)生對現(xiàn)有航空材料有所了解，同時激發(fā)學(xué)生對航空材料做進(jìn)一步研究的興趣。課程內(nèi)容可做如下整合。

2.1 航空用結(jié)構(gòu)材料

課程內(nèi)容應(yīng)以航空結(jié)構(gòu)材料為主，重點(diǎn)講授機(jī)體及發(fā)動機(jī)用結(jié)構(gòu)材料。課程安排如下。

2.1.1 輕合金及超高強(qiáng)度鋼

輕合金和超高強(qiáng)度鋼都是航空飛行器的主要結(jié)構(gòu)材料，其主要特點(diǎn)是比強(qiáng)度高、綜合性能好。鋁合金是應(yīng)用最早的航空材料，具有密度小、塑性好、耐腐蝕、易加工、價格低等特點(diǎn)，至今仍被大量用于制造飛機(jī)機(jī)體材料。鈦合金比強(qiáng)度高、熱強(qiáng)性好，它的發(fā)展一開始就與在航空工業(yè)中的應(yīng)用聯(lián)系在一起，目前越來越多地被用于制造飛機(jī)機(jī)體和發(fā)動機(jī)的壓氣機(jī)等部位，在航空工業(yè)中占有越來越重要的地位。鎂合金比鋁合金和鈦合金的密度更低，近年來由于其耐腐蝕性等問題得到一定程度的改進(jìn)，使其在航空中的應(yīng)用有上升趨勢。超高強(qiáng)度鋼主要用于制造飛機(jī)機(jī)體的重要承力件，在飛機(jī)用材中占有一定比例。

2.1.2 高溫金屬結(jié)構(gòu)材料

高推重比、低油耗率發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵是高溫結(jié)構(gòu)材料。發(fā)動機(jī)材料服役的基本環(huán)境特點(diǎn)是：高溫，高載荷，高氧化腐蝕，高性能重量比，高可靠性與長壽命。針對服役的特點(diǎn)，選擇材料出發(fā)點(diǎn)為：可承受的最高溫度，高溫比強(qiáng)度與比壽命，高溫抗氧化能力，韌性，導(dǎo)熱性，加工性。鎳基高溫合金由于具有最佳的綜合性能一直是航空發(fā)動機(jī)渦輪和葉片材料的主要用材，各種新的加工方法的使用都是為了近一步提高它的性能，比如，定向凝固技術(shù)、單晶鑄造、定向共晶自生技術(shù)、合金提純等。隨著渦輪前溫度的不斷提高，替代材料也成為研究的重點(diǎn)，在對比了陶瓷材料和金屬間化合物六點(diǎn)性能之后，金屬間化合物及以它為基的復(fù)合材料因為具有更高的耐熱性和一定的塑性成為非常有前景的高溫金屬結(jié)構(gòu)材料。

2.1.3 現(xiàn)代復(fù)合材料

復(fù)合材料是由兩個或兩個以上獨(dú)立的物理相組成的一類固體產(chǎn)物?，F(xiàn)在人們可以更能動地選擇不同的增強(qiáng)材料和基體進(jìn)行合理的性能設(shè)計，再采用多種特殊的工藝使其復(fù)合或交叉結(jié)合，從而制造出高于原先單一材料的性能或開發(fā)出單一材料所不具備的性質(zhì)和使用性能，比如現(xiàn)代復(fù)合材料有高的比強(qiáng)度和比剛度，成為現(xiàn)代飛行器首選的結(jié)構(gòu)材料之一。復(fù)合材料在飛機(jī)中的用量不斷提高，在最新的波音787和空客380中的用量已經(jīng)分別達(dá)到了30%和60%，作為結(jié)構(gòu)材料最有前景的當(dāng)屬金屬基或金屬間化合物基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料。

2.2 航空用功能材料

航空用功能材料主要指飛機(jī)機(jī)載設(shè)備用材，包括飛行保障設(shè)備、輔助動力裝置設(shè)備、電子設(shè)備和武器設(shè)備四大類。機(jī)載設(shè)備用材的關(guān)鍵材料主要是各種微電子、光電子、傳感器等光、聲、磁、熱的高功能及多功能材料。重點(diǎn)發(fā)展高靈敏度紅外探測材料、高透過率紅外罩材料、電致伸縮和磁致伸縮陶瓷材料、雙脈沖點(diǎn)火發(fā)動機(jī)艙隔板材料、激光倍頻材料、高強(qiáng)度激光材料、雙模制導(dǎo)頭罩材料、零膨脹微晶玻璃材料和極高反射率鍍膜材料等。

3 非材料專業(yè)的航空材料課程內(nèi)容

機(jī)務(wù)維修、航空工程等專業(yè)的沒有系統(tǒng)學(xué)習(xí)材料類知識，對大量材料科學(xué)與工藝相關(guān)概念、術(shù)語等難以理解，針對這些專業(yè)的航空材料課程首先要對材料科學(xué)與工程的基礎(chǔ)知識、基本概念和原理進(jìn)行簡要的介紹。

篇9

【關(guān)鍵詞】

材料科學(xué)與工程專業(yè);課程體系;改革探索



作為一門迅速發(fā)展起來獨(dú)立的一級學(xué)科,材料科學(xué)與工程涉及到無機(jī)非金屬材料、金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料等各類材料,它們具有共同的或相似的學(xué)科基礎(chǔ)、科學(xué)內(nèi)涵、研究方法與研究設(shè)備,體現(xiàn)了材料科學(xué)與工程相互滲透與交叉的發(fā)展趨勢,符合復(fù)合型人才成長的要求。

在人才培養(yǎng)中,合理的知識體系和課程體系的建立至關(guān)重要。不同的高等院校具有不同的人才培養(yǎng)特點(diǎn),它們的課程體系因人才培養(yǎng)目標(biāo)的差異也有所不同。西安建筑科技大學(xué)曾隸屬于建筑工程部,后劃歸冶金工業(yè)部,1998年國家教育體制改革調(diào)整時,由原冶金工業(yè)部劃轉(zhuǎn)地方,實行“中省共建”的新型管理模式。材料科學(xué)與工程專業(yè)前身為1956年開辦的“混凝土及建筑制品”專業(yè),多年來主要服務(wù)于建材和冶金行業(yè),學(xué)生就業(yè)面窄。1999年正式開辦“無機(jī)非金屬材料工程”專業(yè),2002年“無機(jī)非金屬材料工程”專業(yè)提升為“材料科學(xué)與工程”專業(yè)一級學(xué)科招生。目前材料科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式為:按材料科學(xué)與工程一級學(xué)科招生,按材料科學(xué)、材料工程、材料應(yīng)用三個專業(yè)方向培養(yǎng)。

隨著進(jìn)一步凝練專業(yè)特色的要求和學(xué)分制培養(yǎng)的需要,原有課程體系的設(shè)置上存在著的一些問題逐漸暴露出來。為了適應(yīng)即將到來的專業(yè)評估,借鑒其它院校材料科學(xué)與工程專業(yè)教育改革的先進(jìn)經(jīng)驗,根據(jù)教育部無機(jī)非金屬材料專業(yè)規(guī)范的要求,近年來,我們對該專業(yè)的課程體系進(jìn)行了改革,以體現(xiàn)素質(zhì)結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)、知識結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)發(fā)展的原則,滿足“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的材料科學(xué)與工程人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。

一、人才培養(yǎng)方案改革的基本思路

立足于材料與工程本科人才培養(yǎng)目標(biāo),分析當(dāng)前及今后一段時期社會對材料與工程本科人才需求特點(diǎn),結(jié)合課程體系設(shè)置現(xiàn)狀,針對專業(yè)培養(yǎng)方案,提出了改革本科人才培養(yǎng)方案的基本思路,即:強(qiáng)化專業(yè)基礎(chǔ)課程,優(yōu)化專業(yè)方向課程,加強(qiáng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。根據(jù)材料科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位,課程體系按知識領(lǐng)域中各個知識點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置,最后形成覆蓋所有核心知識單元和部分非核心知識單元的知識體系,這樣就可以最大限度地避免專業(yè)知識的遺漏或重復(fù)。最終的課程體系由綜合素質(zhì)教育教學(xué)模塊、基礎(chǔ)教育教學(xué)模塊、學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)教育教學(xué)模塊、學(xué)科專業(yè)方向教育教學(xué)模塊和實踐教育教學(xué)模塊構(gòu)成。

專業(yè)基礎(chǔ)課是課程體系的中心組成部分,緊密圍繞學(xué)科專業(yè)的基本要求和人才培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)置,體現(xiàn)學(xué)科專業(yè)的共同特點(diǎn),是三個專業(yè)方向共同開設(shè)的課程?，F(xiàn)有專業(yè)基礎(chǔ)課程體系中相關(guān)基礎(chǔ)知識薄弱,知識面窄,部分課程知識內(nèi)容重復(fù)設(shè)置,學(xué)時分配也不夠合理,和專業(yè)方向課程之間相互銜接力度不夠。面對日新月異的高新科技,學(xué)生在有限的大學(xué)本科階段所獲得的知識不可能涉及畢業(yè)后所遇到的所有問題,而基礎(chǔ)理論、基本知識、基本技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練則能拓寬他們的就業(yè)領(lǐng)域,使其受益終生。因此必須加強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)力度。

專業(yè)方向課程體現(xiàn)各個專業(yè)方向的特色,每個專業(yè)方向有各自不同的專業(yè)方向課程。在原有課程體系中,專業(yè)方向課程之間邏輯銜接不強(qiáng),很多課程學(xué)時偏多,造成選修課比例不足,門類少,學(xué)生可以選擇的空間小,人才培養(yǎng)方案缺乏個性化。因此,有必要適當(dāng)提高選修課比重,拓寬選修課領(lǐng)域。

盡管各專業(yè)都已經(jīng)認(rèn)識到了實踐教學(xué)在人才培養(yǎng)中的重要性,并已經(jīng)采取了一些措施加大實踐教學(xué)力度,但距離專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求仍有一定差距。主要表現(xiàn)為實踐教學(xué)中演示性、驗證性實驗偏多,開放性實驗和依附于多門課程的綜合設(shè)計性實驗相對較少,且實踐教學(xué)環(huán)節(jié)比重不夠。實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié),理工科專業(yè)必須打破課程界限,遵循先進(jìn)性、開放性、創(chuàng)新性的原則強(qiáng)化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

二、本科課程體系的設(shè)計

材料科學(xué)與工程專業(yè)課程體系是以材料制備合成/加工、組成與結(jié)構(gòu)、材料固有性能和材料使用性能四個要素及其相互關(guān)系為基礎(chǔ)的科學(xué)的知識體系。學(xué)生在入校時即分專業(yè)方向招生,不同專業(yè)方向的學(xué)生在綜合素質(zhì)教育教學(xué)模塊、基礎(chǔ)教育教學(xué)模塊和學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)教育教學(xué)模塊所接觸的課程內(nèi)容基本相同,差別主要體現(xiàn)在學(xué)科專業(yè)方向教育教學(xué)模塊和部分實踐教育教學(xué)模塊上。

篇10

高校是培養(yǎng)人才的前沿陣地，肩負(fù)著人才培養(yǎng)的光榮任務(wù)，制定合理的人才培養(yǎng)方案和科學(xué)的管理制度是高素質(zhì)人才順利成長的有力保障。材料科學(xué)與工程創(chuàng)新基地班是鄭州大學(xué)在工科院系設(shè)立的第一個人才培養(yǎng)實驗班，實行精英型個性化培養(yǎng)方案，注重厚實的基礎(chǔ)知識教學(xué)，進(jìn)行全新的創(chuàng)新能力和科研素質(zhì)的培養(yǎng)，以培養(yǎng)具有材料科學(xué)專業(yè)思想、熟悉掌握材料科學(xué)的基本特點(diǎn)最終能夠制造先進(jìn)材料的精英人才為目的。這一人才培養(yǎng)方案的實施為解決我國面臨的高層次創(chuàng)新型人才匱乏等難題提供了有效途徑，有望打開創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的新局面，加快我國從人力資源大國向人力資源強(qiáng)國轉(zhuǎn)化的進(jìn)程，為人才規(guī)劃實施作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

一、材料科學(xué)與工程創(chuàng)新基地班的定位

鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程創(chuàng)新基地班于2006年12月正式成立，其定位為：“立足于為河南經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展服務(wù)，發(fā)揮學(xué)科齊全、梯次結(jié)構(gòu)合理的優(yōu)勢，本科與研究生培養(yǎng)并重，全面提升學(xué)科、專業(yè)實力和水平，努力建設(shè)成為培養(yǎng)工程應(yīng)用和科學(xué)研究創(chuàng)新型人才教學(xué)研究型學(xué)院?！币罁?jù)學(xué)院學(xué)科和教學(xué)基礎(chǔ)，結(jié)合所承擔(dān)的國家教改項目“發(fā)揮學(xué)科與區(qū)域優(yōu)勢，構(gòu)筑材料三級實踐載體，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的應(yīng)用型人才”，以“厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)、重創(chuàng)新、高素質(zhì)”的復(fù)合型人才為目標(biāo)，培養(yǎng)適應(yīng)未來發(fā)展要求具有科學(xué)前沿意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)能力的高級研究型人才和實踐應(yīng)用型人才。

二、材料科學(xué)與工程創(chuàng)新基地班的培養(yǎng)方案

圍繞專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)目標(biāo)，材料科學(xué)與工程創(chuàng)新基地班對本科生的培養(yǎng)方案進(jìn)行了較大規(guī)模的調(diào)整，體現(xiàn)了素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育理念，并遵循人才成長規(guī)律，注重系統(tǒng)性、前沿性和適應(yīng)性，強(qiáng)調(diào)材料科學(xué)類課程與材料工程類課程的協(xié)調(diào)統(tǒng)一和同步建設(shè)。在學(xué)校政策引導(dǎo)和學(xué)院學(xué)科發(fā)展的統(tǒng)一要求下，構(gòu)建起“平臺+模塊+課程群”的課程體系，其中平臺課程注重學(xué)科基礎(chǔ)教育，強(qiáng)調(diào)重視教育、體現(xiàn)寬口徑；模塊課程突出學(xué)科發(fā)展特色，設(shè)立了高分子材料科學(xué)與工程、無機(jī)非金屬材料科學(xué)與工程、金屬材料科學(xué)與工程三個模塊，課程分別由主干課和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成；課程群由學(xué)科選修課和跨學(xué)科選修課組成，總學(xué)分控制在173學(xué)分。改革后的教學(xué)培養(yǎng)計劃既體現(xiàn)了“厚基礎(chǔ)”，又體現(xiàn)了“寬專業(yè)”，并強(qiáng)調(diào)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在主體培養(yǎng)應(yīng)用型人才的基礎(chǔ)上，分層次、分步驟培養(yǎng)不同的人才，適應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求，分別從事應(yīng)用實踐、技術(shù)創(chuàng)新、科研管理等工作。

1.注重基礎(chǔ)，夯實理論教學(xué)

在課程體系方面，基地班強(qiáng)化國外名校、名教材英語教學(xué)課程和研究性教學(xué)課程，采用國際上通用的原版教材、自編教材及國內(nèi)優(yōu)秀教材，知名教授講授基礎(chǔ)課和專業(yè)課，采取雙語授課。主要課程有高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理及實驗、線性代數(shù)、物理化學(xué)、材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)（國家級精品課程）、材料近代研究方法（英文）、材料成型原理、材料科學(xué)與工程導(dǎo)論、工程制圖、普通化學(xué)、電工學(xué)、工程力學(xué)、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、高分子化學(xué)（英文）、高分子物理、材料成型原理、合金及熔煉、無機(jī)材料科學(xué)、無機(jī)復(fù)合材料學(xué)（英文）、陶瓷工藝原理（國家級精品課程）等。

在教學(xué)計劃方面，實行第一、二學(xué)年所有課程打通，第三學(xué)年第一學(xué)期部分課程打通，第三學(xué)年第二學(xué)期必修課和全院范圍內(nèi)的限選課組中任選相結(jié)合。

2.加強(qiáng)技能，拓寬專業(yè)知識

基地班覆蓋材料學(xué)、材料加工工程以及材料物理化學(xué)等領(lǐng)域，以金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料和復(fù)合材料的合成和成型加工為重點(diǎn)，學(xué)習(xí)現(xiàn)代新材料、新技術(shù)所依賴的基本知識和技能，掌握材料合成原理、工藝、結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，進(jìn)行各種材料的成分設(shè)計、合成、成型加工和應(yīng)用。

3.重視創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)因材施教

在夯實學(xué)生科學(xué)文化知識基礎(chǔ)的同時，基地班還著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生盡早進(jìn)入實驗室參與科學(xué)研究。近三年內(nèi)，學(xué)院已經(jīng)有12個由學(xué)生主持的實驗項目獲得國家大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目支持，其中大部分學(xué)生是基地班的。學(xué)院實驗中心對基地班學(xué)生全面開放，學(xué)生可以利用課余時間在實驗中心開展實驗實踐活動，全面提高自己在實驗中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

此外，學(xué)院還積極與校內(nèi)外國家級重點(diǎn)實驗室、工程技術(shù)中心聯(lián)合建立獨(dú)特的實習(xí)基地；在畢業(yè)實習(xí)和設(shè)計環(huán)節(jié)中，引入類似碩士研究生的訓(xùn)練模式，以培養(yǎng)學(xué)生的前沿科學(xué)意識和獨(dú)立的創(chuàng)新能力。

4.強(qiáng)化素質(zhì)，注重全面發(fā)展

發(fā)達(dá)國家的高校都將提高學(xué)生的素質(zhì)作為主要目標(biāo)。他們充分利用學(xué)校的各種資源開展諸多實踐教育，有效地開闊了學(xué)生的知識面，增強(qiáng)了學(xué)生認(rèn)識科學(xué)和揭示科學(xué)的信心。基地班始終注重學(xué)生的德、智、體、美全面發(fā)展，鼓勵學(xué)生選修學(xué)校的素質(zhì)教育課程，并增設(shè)開放實驗和暑期課堂學(xué)分，鼓勵學(xué)生跨學(xué)科進(jìn)行開放實驗，拓展知識面。在暑期，鼓勵學(xué)生走進(jìn)高新企業(yè)研究機(jī)構(gòu)或者國內(nèi)知名科研院所進(jìn)行跟班學(xué)習(xí)，使學(xué)生通過接觸或參與實際科學(xué)和技術(shù)難題的攻關(guān)，掌握科學(xué)研究的基本思路和方法，并將所學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)理論知識與實踐應(yīng)用聯(lián)系起來，提高學(xué)習(xí)興趣和實踐動手能力。這些實踐教育可以強(qiáng)化素質(zhì)教育，有效提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。

三、材料科學(xué)與工程創(chuàng)新基地班建設(shè)和管理模式

1．基地班建設(shè)

成立基地班建設(shè)工作小組，由院長、分管教學(xué)的院長、骨干教師和管理人員組成?；匕嘟ㄔO(shè)工作小組的主要職責(zé)有以下6項。

（1）研究制定基地班建設(shè)總體規(guī)劃和基地班建設(shè)管理辦法等文件，審核基地班發(fā)展規(guī)劃，對基地班發(fā)展方向和改革決策提出指導(dǎo)性意見。

（2）指導(dǎo)、監(jiān)督和推進(jìn)基地建設(shè)與改革，檢查基地班教學(xué)效果和培養(yǎng)質(zhì)量。

（3）籌措基地班建設(shè)的經(jīng)費(fèi)并監(jiān)督經(jīng)費(fèi)的使用情況和使用效果。

（4）組織基地班建設(shè)項目和方案的篩選、審定。

（5）商討解決基地班建設(shè)中存在的問題，協(xié)調(diào)教學(xué)、科研、實驗室等有關(guān)部門的工作為基地班建設(shè)服務(wù)。

（6）迎接上級主管部門的檢查和評估。

基地班建設(shè)工作小組實行例會制度，定期商討基地班建設(shè)過程中出現(xiàn)的各種問題，幫助解決實際問題，重大問題直接向黨政聯(lián)席會匯報。

學(xué)院設(shè)基地班建設(shè)工作小組辦公室，負(fù)責(zé)基地班建設(shè)與各基地班的日常教學(xué)管理工作，辦公室設(shè)在本科教學(xué)辦公室，并配設(shè)秘書負(fù)責(zé)基地班的日常教學(xué)工作。

2.基地班管理模式

基地班的管理采用“三制”，即班主任制、導(dǎo)師制和末尾淘汰制。實行班主任和導(dǎo)師雙層管理，學(xué)院主管教學(xué)的副院長擔(dān)任基地班班主任，負(fù)責(zé)全院各年級基地班的建設(shè)與培養(yǎng)工作。前兩個學(xué)年按成績高低實行滾動，基地班末尾5名學(xué)生與非基地班學(xué)生交換，實行末尾淘汰。

在博士生導(dǎo)師和部分知名教授中為基地班遴選導(dǎo)師，學(xué)生在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成基礎(chǔ)平臺課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課、素質(zhì)課的學(xué)習(xí)以及畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計。

四、基地班學(xué)生選拔辦法

基地班每屆招收30人，首屆自2006級本科生開始?；匕鄬W(xué)生的選拔需經(jīng)過3個步驟。

（1）材料科學(xué)與工程專業(yè)本科生根據(jù)第一學(xué)期末相關(guān)公修理論課程（含外語）的總成績進(jìn)行排名，初選前50名學(xué)生。

（2）以英語、數(shù)學(xué)、大學(xué)物理的三個學(xué)科的單科成績?yōu)橐罁?jù)，低于75分者被淘汰，剩下的學(xué)生以三科總成績排名，選出前36名。

（3）經(jīng)專家面試，最終選取30名進(jìn)入基地班學(xué)生?；匕鄬W(xué)生確定后公示5天，對不符合條件的入選者經(jīng)核實后取消其資格，所缺人員根據(jù)排名遞推增補(bǔ)。

五、材料科學(xué)與工程創(chuàng)新基地班建設(shè)成效

經(jīng)過近4年的成長，材料科學(xué)與工程創(chuàng)新基地班已經(jīng)逐步形成完善的創(chuàng)新型應(yīng)用人才的培養(yǎng)模式，并成功培養(yǎng)了第一屆畢業(yè)生。這些學(xué)生中有多人在省級以上的大學(xué)生科技競賽活動中獲得獎項，其中白陽同學(xué)主持的“一種使用新型材料處理廢水的裝置”項目獲得第十一屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽三等獎。首屆30名畢業(yè)生中有24人考入諸如浙江大學(xué)、中國科學(xué)研究院等國內(nèi)著名院?；蜓芯繖C(jī)構(gòu)進(jìn)行研究生階段的學(xué)習(xí)，其余6人分別進(jìn)入美的微波電器制造有限公司、比亞迪汽車銷售有限公司、中鐵隧道裝備制造有限公司等著名企業(yè)從事技術(shù)研發(fā)和管理工作。

基地班人才培養(yǎng)模式的改革探索不僅是國家教改項目研究的一個重要研究內(nèi)容，而且作為工科類基地班的試點(diǎn)，在三級實踐載體建設(shè)、師資力量的配置、創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃的調(diào)整、本科生提前進(jìn)入實驗室、開設(shè)開放性實驗、實行導(dǎo)師制、學(xué)生的創(chuàng)新活動開展等方面都具有一定的可借鑒性，同時這一應(yīng)用型人才培養(yǎng)經(jīng)驗還可進(jìn)一步推廣到其他工科專業(yè)，以提高相關(guān)專業(yè)本科生的培養(yǎng)質(zhì)量。