材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識精選(九篇)

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第1篇：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識范文

關(guān)鍵詞：培養(yǎng)計劃；培養(yǎng)目標；材料科學(xué)與工程；麻省理工學(xué)院

歐美國家在20世紀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)材料類型來進行”。1998年教育部對材料類本科專業(yè)目錄進行了調(diào)整，將原來劃分過細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80年代，當(dāng)時的同濟大學(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，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。得分標準為：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，其中一個總負責(zé)。課程成績評分標準

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）?？梢姡覀兊呐囵B(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到50%，有的實驗課程則更是高達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)于選課進度安排

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

（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)計劃進度安排曾經(jīng)強調(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)?！安牧系奈⒔Y(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)目標與課程設(shè)置

過去，MIT材料科學(xué)與工程系培養(yǎng)目標分四類，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。可見，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。

MIT材料專業(yè)的本科培養(yǎng)計劃，不斷強化了按照材料大類進行培養(yǎng)的模式，必修課和選修課都加強了材料基本行為知識的課程，減弱了材料類別基礎(chǔ)知識的課程，把后者移到研究生教育階段。這說明國外關(guān)于“材料研究依據(jù)其行為和特征，而不是依據(jù)材料類型來進行”的認識形成30多年以來，不僅沒有改變，還在進一步加強。MIT在2003年對培養(yǎng)計劃大調(diào)整時，加強了材料研究基礎(chǔ)知識課程，減少了工程類課程，其本科生的主要去向是進一步深造，直接到企業(yè)就業(yè)的比例急劇減少。本科生階段加強研究基礎(chǔ)知識課程，把專業(yè)方向基礎(chǔ)知識培養(yǎng)放在研究生階段，加強了研究生的知識培養(yǎng)，可能是其材料研究能夠長期在美國名列前茅的原因之一。

第2篇：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識范文

1專業(yè)知識體系的調(diào)整

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，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)科進展;達到學(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)置了無機化學(xué)、有機化學(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)認證的基本要求;引進學(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，無機化學(xué)、有機化學(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課程標準的制定

教學(xué)的規(guī)范化、標準化是課程實施質(zhì)量的保障，為此，我們陸續(xù)制定了上述核心課程的課程標準。在課程標準中規(guī)定了各門課程的性質(zhì)、課程目標、課程內(nèi)容，以及學(xué)生在知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等方面的基本要求，全面體現(xiàn)素質(zhì)教育、創(chuàng)新教育的理念和課程功能。課程標準是教材編寫、教學(xué)及其評估的依據(jù)，同時也是管理和評價課程、加強課程建設(shè)的基礎(chǔ)，它的制定和實施，將全面推動教學(xué)質(zhì)量的提高，這對于培養(yǎng)素質(zhì)全面、富有應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才具有深遠意義［5］。

第3篇：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識范文

關(guān)鍵詞：航空材料 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)深度

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：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，機體材料的進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飛行器的進步，發(fā)動機材料的發(fā)展則推動著動力產(chǎn)業(yè)和能源行業(yè)的推陳出新?！耙淮牧?，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，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展，系統(tǒng)性不足。由于不同專業(yè)的培養(yǎng)目標不同，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講述的一般鋼鐵材料的內(nèi)容，重點講述基礎(chǔ)課程中所沒有涉及的輕合金及高強鋼、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，重點講授機體及發(fā)動機用結(jié)構(gòu)材料。課程安排如下。

2.1.1 輕合金及超高強度鋼

輕合金和超高強度鋼都是航空飛行器的主要結(jié)構(gòu)材料，其主要特點是比強度高、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，至今仍被大量用于制造飛機機體材料。鈦合金比強度高、熱強性好，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機體和發(fā)動機的壓氣機等部位，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，使其在航空中的應(yīng)用有上升趨勢。超高強度鋼主要用于制造飛機機體的重要承力件，在飛機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)動機的關(guān)鍵是高溫結(jié)構(gòu)材料。發(fā)動機材料服役的基本環(huán)境特點是：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，選擇材料出發(fā)點為：可承受的最高溫度，高溫比強度與比壽命，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，在對比了陶瓷材料和金屬間化合物六點性能之后，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材料和基體進行合理的性能設(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機載設(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、雙脈沖點火發(fā)動機艙隔板材料、激光倍頻材料、高強度激光材料、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、基本概念和原理進行簡要的介紹。

3.1 材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識部分

第4篇：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識范文

您好！

我是xx大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院高分子材料與工程專業(yè)xx屆的一名學(xué)生，即將面臨畢業(yè)。

xx大學(xué)是我國著名的汽車、機械、材料科學(xué)等人才的重點培養(yǎng)基地，具有悠久的歷史和優(yōu)良的傳統(tǒng)，并且素以治學(xué)嚴謹、育人有方而著稱；xx大學(xué)材料學(xué)院則是我國材料科學(xué)研究基地之一。在這樣的學(xué)習(xí)環(huán)境下，無論是在知識能力，還是在個人素質(zhì)修養(yǎng)方面，我都受益匪淺。

四年來，在師友的嚴格教益及個人的努力下，我具備了扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，系統(tǒng)地掌握了材料科學(xué)基礎(chǔ)、物理化學(xué)、有機化學(xué)、分析化學(xué)、材料實驗學(xué)、機械原理及化工原理等有關(guān)理論；熟悉涉外工作常用禮儀；具備較好的日語聽、說、讀、寫、譯等能力；能熟練操作計算機辦公軟件。同時，我利用課余時間廣泛地涉獵了大量書籍，不但充實了自己，也培養(yǎng)了自己多方面的技能。更重要的是，嚴謹?shù)膶W(xué)風(fēng)和端正的學(xué)習(xí)態(tài)度塑造了我樸實、穩(wěn)重、創(chuàng)新的性格特點。

此外，我還積極地參加各種社會活動，抓住每一個機會，鍛煉自己。大學(xué)四年，我深深地感受到，與優(yōu)秀學(xué)生共事，使我在競爭中獲益；向?qū)嶋H困難挑戰(zhàn)，讓我在挫折中成長。前輩們教我勤奮、盡責(zé)、善良、正直；吉林大學(xué)培養(yǎng)了我實事求是、開拓進取的作風(fēng)。 我熱愛貴單位所從事的事業(yè)，殷切地期望能夠在您的領(lǐng)導(dǎo)下，為這一光榮的事業(yè)添磚加瓦；并且在實踐中不斷學(xué)習(xí)、進步。

第5篇：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識范文

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程是材料、機械等業(yè)的核心基礎(chǔ)課程之一，研究對象為材料的共性基礎(chǔ)知識，闡明材料的成分、組織、制備工藝和性能之間的關(guān)系，與生產(chǎn)實際緊密聯(lián)系?！安牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)”課程包涵金屬材料、功能材料等材料科學(xué)多方面知識，課程部分內(nèi)容抽象、概念性強，初學(xué)者難以理解，例如晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶過程、位錯等?！安牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)”知識內(nèi)容又與生產(chǎn)實際緊密聯(lián)系，用該課程理論知識可以解釋、指導(dǎo)生產(chǎn)過程中遇到的現(xiàn)象和問題的解決。材料科學(xué)是科技進步的先行者，重大科技的進步總是與材料科學(xué)相關(guān)聯(lián)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新材料、新工藝、新機理被不斷發(fā)現(xiàn)，可以看出，該課程講授的知識要與時俱進，能夠趕上相關(guān)學(xué)科科技的發(fā)展。但是，目前的教學(xué)過程中，該課程教材內(nèi)容和教師授課內(nèi)容，都偏重于理論教學(xué)方面，內(nèi)容比較抽象，有些知識對于初學(xué)者難以理解，如位錯理論等，此外，在一些應(yīng)用型高校中該課程的授課方式和研究型高校沒有什么差別，實驗和實訓(xùn)課時不夠，教學(xué)過程中授課知識與生產(chǎn)實踐脫節(jié)，沒有體現(xiàn)實踐能力培養(yǎng)，不能很好的培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，與應(yīng)用型高校培養(yǎng)目標不相一致。因此，在課程教學(xué)過程中，圍繞“卓越計劃”目標，需要加強實踐能力培養(yǎng)，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核體系的改革勢在必行。

1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，強化實踐教學(xué)

上海電機學(xué)院是一所工科特色明顯的地方應(yīng)用型高校，材料成型及控制工程專業(yè)于2013年獲批為教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程主要教學(xué)對象為該專業(yè)本科生。我校的材料成型及控制工程專業(yè)以塑性成形工藝及設(shè)備、模具設(shè)計與制造為主，培養(yǎng)的是工程技術(shù)型創(chuàng)新人才，大部分學(xué)生畢業(yè)后，服務(wù)于熱加工、模具制造等行業(yè)。因此，需要在夯實基礎(chǔ)、拓寬口徑的前提下，結(jié)合我校人才培養(yǎng)目標，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，強化實踐教學(xué)。

該課程的教學(xué)內(nèi)容主要有材料的結(jié)構(gòu)、相圖、凝固、缺陷、擴散、塑性變形、回復(fù)與再?Y晶以及材料的電、熱、磁、光等性能[1-3]，可以看出，課程概念多且比較抽象。應(yīng)用型高校隨著教育改革的深入開展，一般設(shè)置該課程為48至60課時，課時量偏少，教師在授課過程中為了能夠?qū)⒄n程內(nèi)容講授完整，往往偏重于理論知識教學(xué)，實驗和實訓(xùn)課時少，導(dǎo)致該課程與工程實際應(yīng)用聯(lián)系不多，不能很好地培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，不符合應(yīng)用型高校和“卓越計劃”的培養(yǎng)目標。為解決這個矛盾，我們采用增加課內(nèi)實驗課和增設(shè)單列“材料科學(xué)綜合實驗”課程相結(jié)合的辦法，具體為：課內(nèi)教師開發(fā)計算機模擬晶體結(jié)構(gòu)等實踐課程；課外（一般在學(xué)期末或假期）增設(shè)一周的“材料科學(xué)綜合實驗”課程，主要有金屬塑性變形、金相實驗等。此外，該課程有些理論知識過深，導(dǎo)致初學(xué)者學(xué)習(xí)起來感到困難，因此，有必要優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，降低部分課程內(nèi)容教學(xué)難度與深度，特別是相關(guān)公式推導(dǎo)，有些難理解且與后續(xù)專業(yè)課知識重疊的理論知識可以留待專業(yè)課中精講，如位錯理論、鐵-碳合金相圖可以在《金屬學(xué)原理及熱處理》課程中精講。

2 改革教學(xué)方法，體現(xiàn)實踐能力培養(yǎng)

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程知識內(nèi)容具有很強的理論性和抽象性，同時，也具有很強的生產(chǎn)實踐性，如果應(yīng)用型高校仍然采用單一的傳統(tǒng)理論教學(xué)模式，就會導(dǎo)致實踐教學(xué)效果差，學(xué)生的實踐能力也得不到很好培養(yǎng)[4-5]。為提高課程教學(xué)效果，特別是實踐能力教學(xué)效果，需要根據(jù)課程的特點，以材料的“成分-組織-工藝-性能”為主線，把孤立的內(nèi)容有機的聯(lián)系起來，通過教學(xué)方法的改進，體現(xiàn)實踐能力培養(yǎng)。

（1）改革單一的理論教學(xué)方法。單一的理論教學(xué)方法一般是教師在講臺上講授課程，通過“板書”形式表達授課主要內(nèi)容和邏輯推理，學(xué)生做著聽的方式。這樣的授課形式呆板，學(xué)生學(xué)習(xí)效率底下，不適應(yīng)“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程中有關(guān)實踐知識教學(xué)。為此，我們在授課方式進行了改革探索，在課堂教學(xué)過程中采用精講重點內(nèi)容，略講或以“繁”化“間”方法講解過深的理論知識，增加教師與學(xué)生互動討論、學(xué)生自學(xué)、學(xué)術(shù)報告（教師參加相關(guān)學(xué)術(shù)報告，將學(xué)術(shù)報告錄像后在課堂播放的方式）等多種形式的教學(xué)方式，讓學(xué)生積極參與課堂教學(xué)，并讓學(xué)生充分感覺到自己才是課堂教與學(xué)的主體，增強責(zé)任感，覺得自己有責(zé)任也有義務(wù)學(xué)好相關(guān)知識，從而達到“拓寬知識廣度，增加學(xué)習(xí)深度”的教學(xué)目標。例如，課堂上可以通過講解實例：比利時在1938 年冬季發(fā)生的阿爾伯特運河鋼橋突然斷裂墜河的事件，讓學(xué)生感受到真實的畫面，引發(fā)學(xué)生了解鋼的力學(xué)性能與成分之間關(guān)聯(lián)的興趣，然后，教師可以布置任務(wù)讓學(xué)生分析原因，最后，教師可以總結(jié)分析原因，即，建造橋時，所用鋼材的磷含量過高，引起冷脆，從而造成橋體斷裂，帶動學(xué)生思考。

此外，教師要時刻關(guān)注本學(xué)科最新科技發(fā)展情況，要將相關(guān)新材料、新工藝、新機理等與教材理論知識融合后，再進行講授，讓學(xué)生認識到課本知識確有其應(yīng)用的地方，增強實踐感，感受到理論知識的重要性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，例如，任課教師在課堂講授過程中將自己科研工作中的一些成果、相關(guān)材料研究前沿領(lǐng)域等結(jié)合到課堂教學(xué)中，起到拓展學(xué)生視野、激發(fā)學(xué)生好奇心，提高學(xué)習(xí)興趣，也體現(xiàn)了實踐能力的培養(yǎng)。

（2）充分運用多媒體教學(xué)?！安牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)”課程部分內(nèi)容抽象、概念性強，對于大多數(shù)初學(xué)者來說，感到難學(xué)。因此，在課堂教學(xué)過程中，教師應(yīng)盡可能采用啟發(fā)式教育，多使用PPT演示文稿，發(fā)揮多媒體輔助教學(xué)作用，提高理論教學(xué)的直觀性，便于理解接受，例如，用動態(tài)畫面演示晶體結(jié)晶、空間點陣、晶體缺陷、以及相圖等內(nèi)容。在多媒體教學(xué)的輔助下，組織學(xué)生自學(xué)，并進行課堂討論，以學(xué)生發(fā)言為主，這既能讓他們直接參與教學(xué)，也能讓教師了解學(xué)生學(xué)習(xí)的不足部分與難點，從而提高課堂的質(zhì)量和效果。

此外，采用多媒體教學(xué)，還可增大教學(xué)容量，提高教學(xué)效率，積極改進教學(xué)過程。例如，在講授金屬形核和長大等理論知識時，采用PPT動畫演示具有很好的教學(xué)效果，PPT動畫演示能讓學(xué)生直觀感受到晶體形核和長大過程，減少理論教學(xué)時間。

3 改革評價方式，提高實踐能力考核比重

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”是一門理論和實踐相結(jié)合的課程，因此，在進行理論教學(xué)同時，要加強實踐教學(xué)，學(xué)生在實踐教學(xué)中（下轉(zhuǎn)第104頁）（上接第160頁）能充分發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力，擴大知識面，形成工程實踐思想[6，7]。因此，在對學(xué)生進行基礎(chǔ)理論考核的同時，更應(yīng)注重對實踐能力的考核。然而，目前“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程的考核普遍存在以下幾方面問題：（1）以卷面?我豢際猿杉?決定最終成績；（2）偏重理論知識考試，工程實踐能力沒有引起足夠重視；（3）題目的難易程度難以把握等。

為應(yīng)付考試，學(xué)生往往是在考試前幾天突擊，通過死記硬背有關(guān)理論知識應(yīng)付考試過關(guān)，這種應(yīng)試教育很難調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，考試結(jié)束后，學(xué)生基本忘記所學(xué)知識，達不到培養(yǎng)目標，因此需要對評價方式進行改革。對于“材料科學(xué)基礎(chǔ)”這門課程，我們采用量化考核和模糊考核相結(jié)合的方式進行，分別占總成績的70%和30%。量化考核還是采用試卷方式進行，主要有理論知識、實驗設(shè)計等內(nèi)容。模糊考核主要根據(jù)學(xué)生在理論和實驗課中的表現(xiàn)，如出勤率、課堂紀律、向老師提問和課堂回答問題的積極性、實驗操作能力、學(xué)習(xí)積極性的提高、團隊合作能力等方面，同時結(jié)合自評和同學(xué)間互評的方式對實驗課程進行考核評價。

第6篇：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識范文

[關(guān)鍵詞]材料科學(xué)基礎(chǔ) 大學(xué)本科實驗 教學(xué)改革 創(chuàng)新意識培養(yǎng)

[中圖分類號] G642.4 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）14-0093-02

一、問題的提出

時代特點決定了當(dāng)代大學(xué)生除了要具有豐富的理論知識外，還必須要具有一定的實踐能力和自主學(xué)習(xí)意識，以及對未知世界的探索欲望。自主學(xué)習(xí)意識是一種思維模式，是人面對未知世界時大腦的一種反應(yīng)，是人處理問題的方式，它需要在實踐中逐步建立。自主學(xué)習(xí)的能力包括兩個方面：自信和方法，首先應(yīng)該在大腦中建立通過獨立自主學(xué)習(xí)可以獲得成功的自信，然后是在獨立自主學(xué)習(xí)過程中摸索自主學(xué)習(xí)的方法，從而獲得自主學(xué)習(xí)的手段。[1]可見現(xiàn)代大學(xué)教育，還要進行自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新意識和對未知世界探索欲望的培養(yǎng)。[2]

二、材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的特點

材料科學(xué)基礎(chǔ)是材料、機械、化工等專業(yè)必修的一門專業(yè)核心基礎(chǔ)課程，是鍛造工藝、焊接工藝與焊接性、鑄造工藝、材料成型與檢測等眾多材料課程的基礎(chǔ)，具有很強的理論性和實踐性，同時材料科學(xué)基礎(chǔ)也是一門不斷發(fā)展的科學(xué)，所以還具有探索性。通過這門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以獲得材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論知識，同時還能使實踐能力得到鍛煉，并樹立自主學(xué)習(xí)意識，發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。

三、材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)的組織

根據(jù)材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)大綱的基本要求，可將材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)分為兩個方面：課堂教學(xué)和實驗教學(xué)。

材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容抽象、微觀，具有較強的理論性。

抽象方面，比如晶體的原子排列、晶格類型以及晶面晶向等，都是晶體材料原子排列一般規(guī)律的總結(jié)，并被賦予了客觀的準確描述，使其成為材料性能和組織分析的依據(jù)。與此相似的還有凝固理論、擴散原理等。

微觀方面，材料科學(xué)基礎(chǔ)中的晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、合金相圖等理論都涉及原子的排列和運動，學(xué)生只能借助高科技手段對原子運動的結(jié)果進行觀測，并借助理論分析原子的運動。

在理論性方面，材料科學(xué)基礎(chǔ)的內(nèi)容涉及大學(xué)物理、化學(xué)等理論課程知識，教材中引入了大量的理論推導(dǎo)，以及通過理論推導(dǎo)的預(yù)測，要求學(xué)生擁有扎實的基礎(chǔ)知識。[3] [4]

正是由于上述三個原因，在教學(xué)過程中學(xué)生反映對教學(xué)內(nèi)容理解困難、不透徹。這不僅加大了教學(xué)的難度，也為高校將自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新意識和對未知世界探索欲望的培養(yǎng)融入這門課程的教學(xué)創(chuàng)造了條件。

為了幫助學(xué)生對知識的理解和培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，本課程的教學(xué)采用課堂教學(xué)和實驗教學(xué)相結(jié)合的方法。目前此課程仍存在實驗教學(xué)同理論教學(xué)脫節(jié)的問題：1.實驗內(nèi)容猶如蜻蜓點水地從理論教學(xué)內(nèi)容中抽取部分知識點設(shè)計實驗，覆蓋面??；2.實驗內(nèi)容不具備連貫性，在已安排的材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗中，實驗內(nèi)容之間沒有關(guān)聯(lián)（實際上很多理論內(nèi)容之間都是存在關(guān)聯(lián)的），知識脫節(jié)。這兩個方面的原因?qū)е聦嶒灥男Ч疾焕硐搿?/p>

受考研和就業(yè)的影響，學(xué)生平時在材料科學(xué)基礎(chǔ)課程上所能投入的時間和精力有限，為了不增加學(xué)生的負擔(dān)，也為了更好地開展實驗教學(xué)，我們必須對材料科學(xué)基礎(chǔ)的實驗進行改進，其指導(dǎo)思想如下。

1.實驗內(nèi)容需包含材料科學(xué)基礎(chǔ)的主要教學(xué)內(nèi)容，實驗內(nèi)容根據(jù)教學(xué)內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，即前一個實驗的樣品和結(jié)果是后一個實驗樣品制備的開端。

2.為了降低制備實驗樣品的工作量，減輕學(xué)生負擔(dān)，在實驗過程中始終使用一個樣品，但是不同實驗對樣品處理的方法和步驟不同。

3.實驗教學(xué)進度同課堂理論教學(xué)進度相匹配，實現(xiàn)同步，這樣理論和實踐可以相互促進。

4.修訂實驗指導(dǎo)書，其中應(yīng)包含實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟等與實驗操作相關(guān)的內(nèi)容，使學(xué)生可以獨立自主地完成實驗，培養(yǎng)實踐能力和自主學(xué)習(xí)意識。此外，實驗指導(dǎo)書也包含一定的拓展內(nèi)容。

根據(jù)上述的指導(dǎo)思想，表1按次序列出實驗名稱，同時給出了實驗內(nèi)容和對應(yīng)的理論知識以及要達到的實驗?zāi)繕?。?中的實驗是根據(jù)課堂教學(xué)內(nèi)容次序和實驗知識點的承接性安排的。正是由于內(nèi)容具有承接性，所以樣品可以連續(xù)使用，即晶相樣品制備實驗中使用的樣品也是淬火處理及晶相組織觀察實驗的材料，然后對淬火后的樣品進行退火處理及晶相組織觀察實驗，再對樣品進行塑性變形及再結(jié)晶組織觀察實驗，最后用這些樣品進行金屬材料硬度同組織的關(guān)系實驗。由于樣品貫穿整個實驗使用，降低了制備晶相樣品的難度，同時沒有增加學(xué)生的負擔(dān)，實驗內(nèi)容也涉及了材料科學(xué)基礎(chǔ)的主要教學(xué)內(nèi)容。

■

為了培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)意識，學(xué)生可以根據(jù)自己的實際情況自主安排做實驗的時間，進而發(fā)揮自己的學(xué)習(xí)主觀能動性。為了更好地同課堂教學(xué)相配合，要求學(xué)生的實驗安排同課程教學(xué)的進度相匹配。在教師給學(xué)生的實驗指導(dǎo)書中，需要明確實驗?zāi)康?，細化實驗步驟，以及進行相關(guān)的試驗結(jié)果討論。同時為了拓展學(xué)生的思維，在實驗指導(dǎo)書中需要提供更深層的理論和實踐問題。

為了鍛煉學(xué)生學(xué)習(xí)的獨立性，在學(xué)生遇到不易解決的問題時，教師首先要求學(xué)生自主查閱相關(guān)的科技圖書文獻解決，其次鼓勵學(xué)生主動與實驗教師探討獲得解決方案，最后教師統(tǒng)一講授給出解決問題的最佳方案。這樣的安排對培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、獨立解決問題以及與他人溝通的能力有很大幫助。[5]

通過課堂教學(xué)和實踐教學(xué)相結(jié)合，同時將培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新意識融入其中，使學(xué)生的學(xué)習(xí)自覺性明顯提高，期末考試成績大幅度提升，碩士研究生入學(xué)考試通過率和成績也都得到提高。

四、結(jié)束語

材料科學(xué)基礎(chǔ)作為一門理論和實踐性都很強的材料專業(yè)基礎(chǔ)核心課程，在其教學(xué)過程中除了理論講授之外還要進行與理論緊密聯(lián)系的實驗。將這門課程的教學(xué)與培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新意識緊密結(jié)合起來，在培養(yǎng)符合21世紀需求的合格大學(xué)本科畢業(yè)生方面可以起到事半功倍的效果。

[ 注 釋 ]

[1] 郭元祥.知識的教育學(xué)立場[J].教育研究與實驗，2009.

[2] 周亨近等.高分子材料與工程“寬專業(yè)”培養(yǎng)模式和課程體系的研究與實踐[J].化工高等教育，2002.

[3] 石珂德.材料科學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

第7篇：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識范文

    目前,無機材料物理化學(xué)課程沿用陸佩文[5]編寫的硅酸鹽物理化學(xué)課程體系,在多年教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)該課程體系存在如下的問題:

    1知識點分散

    無機材料物理化學(xué)課程的內(nèi)容包含了材料科學(xué)基礎(chǔ)的晶體學(xué)及晶體缺陷的內(nèi)容,包含了材料加工的基礎(chǔ)知識相平衡和相圖,同時又涵蓋了無機非金屬加工過程特有的熔體和玻璃體,陶瓷加工過程的基礎(chǔ)粘土水系化學(xué),燒結(jié)加工過程的擴散、固相反應(yīng)、固態(tài)相變和燒結(jié)等基礎(chǔ)知識.課程體系分散復(fù)雜,課程的內(nèi)容繁多,每一章單獨成為體系,前后的聯(lián)系不夠明顯.

    2與實際接觸的宏觀事物距離較大

    無機材料物理化學(xué)的教學(xué)體系以理論推導(dǎo)為主,涵蓋了大量的前期科研工作者進行的理論推導(dǎo),并且結(jié)合實踐給出了很多應(yīng)用.由于工科學(xué)生課程體系設(shè)置的特點,注重工程實際,注重在實踐中解決問題.因此,在學(xué)生現(xiàn)有認識事物的體系中,對于宏觀上能看到、能摸到的理解和掌握起來比較快,而對于微觀的、抽象的體系認識起來難度比較大.

    3與實際的生產(chǎn)不能有效結(jié)合

    現(xiàn)有無機材料物理化學(xué)課程作為工科課程來講,離實際工程應(yīng)用距離比較遠,對學(xué)生的吸引力不夠,很多學(xué)生在課堂上經(jīng)常問學(xué)了這么多公式、這么多圖有什么用,而這個問題按照現(xiàn)有的課程體系無法回答.

    無機材料物理化學(xué)課程體系改革

    無機材料物理化學(xué)的知識點總體上概括起來可以分成兩個主要方面,一是與陶瓷(水泥)生產(chǎn)密切相關(guān)的知識,二是與玻璃生產(chǎn)密切相關(guān)的知識體系.在此為分類基礎(chǔ)上,對課程的知識點和講授順序重新進行了調(diào)整嘗試.

    1以陶瓷生產(chǎn)為主線的課程體系設(shè)置

    在介紹與晶體相關(guān)的知識過程中,主要以實際中的陶瓷為例,首先進入晶體的微觀世界,引出陶瓷的晶體結(jié)構(gòu),由晶體結(jié)構(gòu)引出晶體概念、晶體化學(xué)知識,在晶體中漫游會發(fā)現(xiàn)很多缺陷,進而介紹缺陷的知識.簡要介紹陶瓷的生產(chǎn)工藝,從原料加工到成品過程用動畫演示,介紹原料過程中講解粘土-水系的膠體化學(xué),其中包含的膠體性質(zhì)及一般的熔體性質(zhì)通過固體的表面和界面部分來了解;利用陶瓷燒結(jié)過程中的燒結(jié)溫度選擇,引出相平衡和相圖,重點介紹這部分內(nèi)容,在燒結(jié)過程中的微觀動畫展示后引出擴散-固相反應(yīng)-燒結(jié).此部分中,重點是晶體的結(jié)構(gòu)及相平衡的知識.

    2以玻璃生產(chǎn)為主線的課程體系設(shè)置

    與玻璃相關(guān)的課程知識介紹的過程中,首先展示玻璃,隨后簡要介紹玻璃的生產(chǎn)過程,該過程由于有無機非金屬材料工學(xué)進行具體介紹.因此,只需描述即可,其后引出玻璃原料,簡要復(fù)習(xí)晶體結(jié)構(gòu)知識,按照生產(chǎn)流程加熱熔融后的現(xiàn)象要有熔體和玻璃體部分來了解,結(jié)合玻璃的生產(chǎn)講解相變過程中涉及到非晶體部分相平衡中的知識.在此部分的講解中重點介紹非晶態(tài)物質(zhì)的形成機理及過程.通過如上的體系改革使學(xué)生能夠充分認識課程知識,并且知道整個體系的來龍去脈,使學(xué)生由過去的被動接受變?yōu)橹鲃佑幸庾R的學(xué)習(xí),形成良好的學(xué)習(xí)動力.

    課堂教學(xué)過程中“四要素”的融會貫通

    材料科學(xué)與工程的“四要素”始終作為課程講授的主線,作為基礎(chǔ)課程,主要授課的目標還是材料科學(xué)這四個要素之間是如何建立起聯(lián)系的,為什么有這樣的聯(lián)系,影響因素等知識.在結(jié)晶學(xué)部分每介紹一個新概念,都有意識介紹該概念對無機材料工藝及性能的影響及其應(yīng)用,如介紹空間群概念后簡要介紹空間群分類后對壓電性能的影響,豐富學(xué)生的知識體系,而且可以更好的融會貫通,理解概念.在熔體部分的性質(zhì)概念介紹之后,要簡要了解熔體的性質(zhì)對玻璃加工工藝的影響.在講粘度時,主要介紹粘度與溫度和組成等因素的關(guān)系,但是到底會有什么樣的影響并沒有介紹.因此很多學(xué)生就是為了學(xué)習(xí)粘度知識而死記硬背,不知道粘度的具體應(yīng)用,而在課堂上簡要介紹過粘度會影響玻璃的加工溫度及玻璃的成型性能時,同時簡要介紹怎樣影響的,就會使學(xué)生知道知識是有用的,學(xué)習(xí)起來目的性更強,而且方便對一些概念的理解記憶,而不是簡單的死記硬背.在相平衡一章中,相圖是一個重要的知識點,也是材料科學(xué)體系中一個非常重要的工具,學(xué)好相圖對材料科學(xué)下一步學(xué)習(xí)至關(guān)重要.但是在以前的教學(xué)過程中按照書本的知識體系從頭到尾介紹之后,很多學(xué)生都是一片茫然,似乎感覺是學(xué)習(xí)了幾何學(xué)又或是物理學(xué),不知道無機材料物理化學(xué)中為什么要單獨拿出這一章來講解這個圖.經(jīng)反思教學(xué)過程發(fā)現(xiàn),在教學(xué)過程中過分重視教學(xué)內(nèi)容的傳授而忽略了這個工具實用性的介紹,按照“四要素”理論,相圖這個工具應(yīng)該是工藝制定的重要根據(jù),因此在改革后的講授過程中,在介紹過相率和簡單的三元相圖等基本知識后,就具體地舉了一個Al2O3-SiO2-CaO三元體系陶瓷燒制的過程,簡要介紹了如何利用三元相圖進行原料配料計算,如何確定燒成溫度,及得到的燒成體的主要成分和構(gòu)成等知識.使學(xué)生先知道三元相圖的作用,在材料學(xué)“四要素”體系中的位置,然后在具體地講解三元相圖的分析過程,并且在講解過簡單的三元相圖后還要舉1~2個實際的復(fù)雜例子進行實際應(yīng)用.

第8篇：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識范文

關(guān)鍵詞：材料化學(xué)；教學(xué)問題；改革趨勢

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.244

材料化學(xué)是材料化學(xué)專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程以及主干課程，是在化學(xué)學(xué)科、材料科學(xué)的相互交叉、滲透的過程中，形成、發(fā)展起來的，屬于新興的交叉、邊緣學(xué)科。我們所采用的材料化學(xué)課程包括了晶體學(xué)基礎(chǔ)、金屬材料、有機高分子材料等等內(nèi)容。材料化學(xué)的課程目的是為了使學(xué)生具有初步分析、解決材料中的化學(xué)問題的能力，通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉材料的合成方法、表征手段，使學(xué)生掌握材料結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)理論，熟悉材料應(yīng)用領(lǐng)域中的一系列知識，掌握材料性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系等。并且為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，通過對材料化學(xué)課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，能夠提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

1 材料化學(xué)教學(xué)中存在的問題

隨著新材料、新技術(shù)、新理論等的出現(xiàn)，材料化學(xué)的快速發(fā)展要求教材不斷更新，材料科學(xué)具有了新的生命力和發(fā)展前景。材料科學(xué)與工程技術(shù)日益融合，材料科學(xué)研究已經(jīng)深入到源自尺度，發(fā)生了深刻的變化，并開拓了新的研究領(lǐng)域，如：微納結(jié)構(gòu)材料等等。并且材料化學(xué)是一門實踐性很強的學(xué)科，作為教材，在日新月異發(fā)展的同時，需要具備基礎(chǔ)性、前沿性和應(yīng)用性特征。但是目前，教材對學(xué)科的原理、規(guī)律等難以闡明，缺乏較強的理化基礎(chǔ)，根本無法適應(yīng)學(xué)科的發(fā)展變化。一些大學(xué)畢業(yè)生就算具備很好的理論基礎(chǔ)，也缺乏適應(yīng)能力，后勁不足的缺點。對于材料化學(xué)研究的目的來說，教材具備應(yīng)用型能夠?qū)W以致用，目的明確；而教材具備前沿性，能夠有利于學(xué)生較快地適應(yīng)日后的科研工作，能夠恰當(dāng)?shù)胤从巢牧峡茖W(xué)發(fā)展。隨著科技的不斷發(fā)展，新型材料的研發(fā)已經(jīng)成了高科技中作為活躍的部分，從實驗開發(fā)到工業(yè)應(yīng)用，材料研究的周期大大縮短，因此，在材料化學(xué)的教材中，需要有意識的突出這一特征。另外，材料化學(xué)學(xué)科發(fā)展實踐短，研究范圍廣，是一門新興學(xué)科，課程參考教學(xué)資料少，存在本學(xué)科中的新理論、新技術(shù)不能及時充實到教材中的現(xiàn)象，對教材編著人員素質(zhì)要求高，因此，材料化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容要體現(xiàn)出與時俱進的理念，要進行很好的選取、改革和優(yōu)化。

2 材料化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的改革趨勢

2.1 材料化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的選取

在內(nèi)容選取上，材料化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容要根據(jù)兩條原則。首先，材料化學(xué)課程教學(xué)的目標是“加強基礎(chǔ)、突出應(yīng)用、提高素質(zhì)”，因此，要根據(jù)材料化學(xué)課程的研究內(nèi)容和課程特征，處理好與其他學(xué)科的關(guān)系，材料化學(xué)專業(yè)的材料化學(xué)課程強調(diào)基礎(chǔ)理論，適當(dāng)?shù)亟榻B一些傳統(tǒng)材料，適當(dāng)?shù)丶尤胍恍﹥?nèi)容，如：晶體理論、能帶理論、熱力學(xué)基礎(chǔ)、金屬結(jié)構(gòu)近似模型等等。其中晶體理論包括晶體缺陷、X射線衍射基本原理、晶體結(jié)構(gòu)對稱性等等，不能有物沒有理論，也不能有理論沒有物理，并且還要適當(dāng)?shù)慕榻B一些新型功能材料結(jié)構(gòu)、使用性能等。同時，還要突出其基礎(chǔ)理論性，要與金屬材料、高分子材料、無機非金屬材料等聯(lián)系起來又區(qū)別開來，突出材料合成條件、結(jié)構(gòu)性能的關(guān)系。其次，要根據(jù)學(xué)校學(xué)科特點，遵循教學(xué)內(nèi)容的選取原則，如：整體優(yōu)化、精選內(nèi)容、跟蹤前沿等，根據(jù)教師的特長及科研成果，體現(xiàn)出課程內(nèi)容的前沿性，實現(xiàn)課程內(nèi)容的廣度和深度，力求能夠反映出當(dāng)代材料化學(xué)新成就、新工藝等，讓學(xué)生充分了解到材料化學(xué)發(fā)展趨勢，如：納米材料、能源材料等新材料，擴大學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2 選取與優(yōu)化材料化學(xué)課程內(nèi)容的要求

首先，要了解化學(xué)在材料科學(xué)總的地位，熟悉材料化學(xué)的定義、材料類型、材料應(yīng)用，了解與材料科學(xué)有關(guān)的期刊，了解新型材料的制備方法、功能、用途。材料化學(xué)結(jié)構(gòu)理論要求掌握晶體結(jié)構(gòu)的周期性、對稱性概念與性質(zhì)，主要包括點陣理論和晶體結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)等。要求要了解常見的對稱元素系、瘋子的幾何構(gòu)型等等，熟悉金屬、離子化合物晶體，了解群的定義，常見分子點群，了解描述晶體結(jié)構(gòu)的表達方法，掌握金屬鍵能帶理論、金屬單質(zhì)結(jié)構(gòu)的近似模型，了解晶體學(xué)語言轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)語言等的方法，熟悉分子之間作用力等，了解不同化學(xué)元素等對材料性能的影響，了解不同材料的本質(zhì)區(qū)別。材料化學(xué)合成原理與技術(shù)，要掌握材料制備技術(shù)，如：無定型材料的制備和晶體材料的制備等，熟悉無機材料制備基礎(chǔ)理論，如：化學(xué)熱力學(xué)、動力學(xué)等，熟悉高分析材料合成原理與方法。如：自由基聚合、高分子化學(xué)反應(yīng)等。并且要熟悉晶體X射線衍射原理等等。其次，要加深理解各種傳統(tǒng)材料結(jié)構(gòu)決定性能的觀點，熟悉幾類重要材料，如：玻璃與陶瓷、聚合物等。另外，要熟悉納米材料概念、技術(shù)等應(yīng)用前景，了解光學(xué)功能材料、電性能材料等。

2.3 材料化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容選取措施

一為了幫助學(xué)生順利抵學(xué)習(xí)材料化學(xué)的基本原理，要重視由表入里、由淺入深的認知過程，處理好材料結(jié)構(gòu)與性能、宏觀與微觀的關(guān)系。

二為了貫徹少而精、精而新、新而優(yōu)的原則，在講解課程基礎(chǔ)知識的同時，要注重理論的連貫性，注意適當(dāng)穿插新的研究成果，處理好課程內(nèi)容更新與精選、更新與基礎(chǔ)的關(guān)系，拓寬學(xué)生的知識面，注重其他課程和學(xué)科的滲透、促進作用。

三為了鞏固學(xué)生學(xué)到的知識，要充分發(fā)揮例題習(xí)題的作用，使學(xué)生運用所學(xué)的知識去分析、解決問題。加強學(xué)生的練習(xí)，拓展并深化對基本概念、原理的理解，檢查學(xué)生對課程內(nèi)容的理解和掌握程度，提高其分析問題和解決問題的能力。

四為了訓(xùn)練學(xué)生演繹法和歸納法兩種思維方式，要重視演繹法和歸納法的學(xué)習(xí)、運用，為化學(xué)理論提供一種思維體制，總結(jié)更新知識，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、推理等能力。

五為了提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和綜合素質(zhì)，要注重理論聯(lián)系實際，注重實驗技能的訓(xùn)練，處理好理論教學(xué)與實驗內(nèi)容的關(guān)系，通過實驗教學(xué)加深對原理的理解。

參考文獻：

[1]李奇.材料化學(xué)精品課程建設(shè)的實踐與思考[J].化學(xué)教育，2012（09）.

第9篇：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識范文

【關(guān)鍵詞】材料結(jié)構(gòu)分析 精品課程 教學(xué)改革

【中圖分類號】R2 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）01-0024-02

材料結(jié)構(gòu)分析技術(shù)是研究晶體結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律的重要手段，是材料科學(xué)工作者必須掌握的基本知識。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，眾多新型材料不斷涌現(xiàn)，材料微觀組織與結(jié)構(gòu)分析在材料科學(xué)研究中所扮演的角色也越來越重要。因此，高校理工科專業(yè)開設(shè)有關(guān)材料結(jié)構(gòu)分析相關(guān)課程，其必要性與重要程度不言而喻。

中南大學(xué)材料學(xué)院開設(shè)的“材料結(jié)構(gòu)分析”一課是全院乃至全校示范性課程，其擁有一流的教師隊伍，課程教學(xué)內(nèi)容充實、教學(xué)方法先進，教學(xué)管理制度完善，教學(xué)團隊還根據(jù)課程內(nèi)容出版了一系列高水平教材和實驗指導(dǎo)書籍。課程的主要內(nèi)容是有關(guān)材料結(jié)構(gòu)表征，以及相關(guān)分析儀器和測試技術(shù)的介紹，一直是金屬材料工程、材料加工工程、粉末冶金工程、材料科學(xué)與工程等本科專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，并于2008年被評為湖南省精品課程、國家精品課程。在多年的教學(xué)實踐中，各位任課教師和學(xué)者積累了豐富的經(jīng)驗，形成了一支科研業(yè)務(wù)強、教學(xué)水平高的一流團隊，為學(xué)生創(chuàng)造出了一套完整、科學(xué)的理論和實踐能力培養(yǎng)體系，在教學(xué)改革方面也取得了顯著的效果。

一、以創(chuàng)新教育為核心，建立人才創(chuàng)新體系，培養(yǎng)高水平人才

本課程按照國家精品課程的標準和要求進行建設(shè)，在教師隊伍、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法、教材建設(shè)和教學(xué)管理等方面爭創(chuàng)一流，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，了解材料科學(xué)研究工作者通常關(guān)注的主要顯微結(jié)構(gòu)分析內(nèi)容；掌握各種常見分析儀器的功能和基本原理，掌握材料結(jié)構(gòu)分析的基本實驗技術(shù)、樣品制備方法；能與專門從事X射線、電子顯微分析等材料結(jié)構(gòu)分析工作的實驗人員共同設(shè)計試驗方案，正確分析檢測結(jié)果，熟練選用材料結(jié)構(gòu)分析手段開展相關(guān)科學(xué)研究。

通過扎實的基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)和過硬的實驗技能訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生從事材料科學(xué)研究必備的結(jié)構(gòu)分析實驗技能，提升從事材料科學(xué)研究的基本能力和綜合素質(zhì)，為后繼專業(yè)課學(xué)習(xí)、開展畢業(yè)論文及科學(xué)研究奠定堅實的基礎(chǔ)。

二、加強師資培養(yǎng)，形成了一支結(jié)構(gòu)合理、水平較高的主講教師隊伍

本課程已有近五十年歷史，近半個世紀的傳承，經(jīng)過經(jīng)驗豐富的老教師的傳、幫、帶，形成了一支由黃伯云院士擔(dān)任教學(xué)顧問，教授/博導(dǎo)、副教授、講師和高級實驗師組成的高水平教學(xué)團隊，具有博士學(xué)歷者60%以上；知識結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)合理，既有經(jīng)驗豐富的老教師，也有年富力強的中青年教師骨干；師資配置合理，主講教師9人，講授/輔導(dǎo)教師4人，實驗教師5人。其中教授/博導(dǎo)6人，研究員1人，副教授4人，講師/實驗師6人，助教1人。其中具有博士學(xué)位的11人，留學(xué)回國人員10人。教學(xué)隊伍師德優(yōu)良，學(xué)術(shù)造詣高，教學(xué)能力強，責(zé)任心強，團隊和諧，長期承擔(dān)本課程和相關(guān)課程教學(xué)工作，經(jīng)驗豐富，特色鮮明，青年教師培養(yǎng)計劃科學(xué)合理，卓有成效。

五年來，材料結(jié)構(gòu)分析精品課程教學(xué)團隊中45歲以下主講教師3人晉升為教授，1人晉升為研究員，4人評聘為博導(dǎo)。獲國家級、省級、校級教學(xué)成果獎10人次，1人獲政府特殊津貼，2人被評為教育部優(yōu)秀人才，1人被評為芙蓉學(xué)者，2人選為湖南省青年骨干教師培養(yǎng)對象。由45歲以下主講教師參與、主持國家級教學(xué)改革項目2項，主持國家863項目4項，國家自然科學(xué)基金項目3項，軍工配套項目2項，其它省、部級重大科研項目12項。期間，他們發(fā)表高水平學(xué)術(shù)300多篇論文，申請專利6項。

本課程教學(xué)隊伍一直工作在教學(xué)科研第一線，具有多年從事教學(xué)工作的豐富經(jīng)驗和強烈的敬業(yè)奉獻精神。經(jīng)過多年的教學(xué)改革與實踐，建立了長期的合作伙伴關(guān)系和友好的團隊協(xié)作精神，是一支“強業(yè)務(wù)，高水平，愛崗敬業(yè)的年富力強”的教學(xué)團隊。

三、精煉教學(xué)內(nèi)容，形成特色體系

“材料結(jié)構(gòu)分析”原理與技術(shù)是晶體學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、金屬學(xué)、原子物理、微電子學(xué)等多學(xué)科的交叉與融合。本課程針對全校材料學(xué)、材料加工工程、材料化學(xué)、粉體材料、冶金工程、機械工程等不同專業(yè)的共性和個性，整合、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，凝煉核心技術(shù)，科學(xué)設(shè)計課程體系，形成了自己的體系特色。

針對我校材料科學(xué)與工程專業(yè)本科人才培養(yǎng)目標和“材料結(jié)構(gòu)分析”課程定位，在“以學(xué)生為本，融知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育于一體”的現(xiàn)代教學(xué)理念指引下，本課程結(jié)合“材料結(jié)構(gòu)分析”的基本原理和學(xué)科的前沿發(fā)展，立足于“重基礎(chǔ)、寬口徑”、“服務(wù)有色金屬行業(yè)、拓展新材料領(lǐng)域”的大材料學(xué)科人才培養(yǎng)思想，精選“X射線衍射分析”和“電子顯微分析技術(shù)”為主要教學(xué)內(nèi)容，遵循現(xiàn)代教育教學(xué)規(guī)律，科學(xué)地設(shè)計了課程體系，實現(xiàn)了理論教學(xué)與實踐教學(xué)的有機統(tǒng)一。

理論教學(xué)以材料結(jié)構(gòu)表征、分析儀器及測試技術(shù)為主線，突出晶體X射線衍射、電子衍射等重點教學(xué)內(nèi)容，恪守“表征為核心、儀器重操作、技術(shù)抓應(yīng)用”的原則，注重先修基礎(chǔ)課及后續(xù)專業(yè)課的銜接。且善于采用案例教學(xué)法，將主講教師承擔(dān)科研項目獲得的典型實驗結(jié)果（照片）引入課堂，既正確處理好了經(jīng)典與現(xiàn)代的關(guān)系，又確保了教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、研究性和前沿性。

實踐教學(xué)以其優(yōu)越的條件為學(xué)生提供了一個應(yīng)用理論來解決實際問題的平臺。目前，我院擁有4臺不同型號的X射線衍射儀，2臺透射電鏡，4臺掃描電鏡，儀器強件較多，而且全部實現(xiàn)了開放運行，有條件安排本科生上機練習(xí)。實踐教學(xué)的主要方式是由實驗老師配合課程授課內(nèi)容，對照儀器講解，介紹儀器結(jié)構(gòu)、工作原理和操作步驟，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下自己動手制備樣品，操作儀器進行樣品測試，實驗獲得圖譜或照片也要求由學(xué)生進行自行分析，教師最后組織討論和講解。

實踐教學(xué)針對“基本操作”、“測試手段”和“研究方法”三大訓(xùn)練模塊開設(shè)了多層次、多方位的多種類型實驗。其中“基礎(chǔ)型”實驗4項，主要針對X射線衍射儀、透射電鏡、掃描電鏡和能譜儀的結(jié)構(gòu)、原理及操作方法進行訓(xùn)練，加深學(xué)生對“材料結(jié)構(gòu)分析”理論的理解，讓學(xué)生熟悉儀器構(gòu)造和基本操作方法；“綜合型”實驗6項，主要包括為X射線衍射物相分析、點陣常數(shù)的精確測量、金屬薄膜樣品的制備及典型組織的觀察、掃描電鏡成分襯度像及高倍組織觀察，讓學(xué)生學(xué)會樣品制備和實驗結(jié)果分析，熟悉材料結(jié)構(gòu)分析的基本應(yīng)用，學(xué)會針對不同研究對象選擇正確的分析方法，了解“材料結(jié)構(gòu)分析”的應(yīng)用；“設(shè)計創(chuàng)新型實驗”3項，主要是結(jié)合學(xué)生課外創(chuàng)新研究課題及導(dǎo)師課題設(shè)計大型實驗，運用已掌握的知識真刀實槍地解決材料科學(xué)研究中的實際問題，從而提升從事材料科學(xué)研究的基本能力和綜合素質(zhì)，為后繼專業(yè)課學(xué)習(xí)、開展畢業(yè)論文及科學(xué)研究奠定堅實的基礎(chǔ)。另外，我們制訂并實施了引導(dǎo)學(xué)生參加課外科技創(chuàng)新實驗和科學(xué)研究的方法與政策，并進行考核，形成了“課程實驗+課外創(chuàng)新實驗+畢業(yè)論文”四年不斷線的實踐教學(xué)格局。

四、啟發(fā)式教學(xué)，以靈活的教學(xué)手段保證教學(xué)質(zhì)量

在先進的教學(xué)理念指引下，創(chuàng)新了教學(xué)方法和教學(xué)設(shè)計，既重視發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，又尊重學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中的主體地位，實行啟發(fā)式教學(xué)，鼓勵學(xué)生積極參與學(xué)校組織的本科生創(chuàng)新實驗和科研活動。并將多種教學(xué)方法有機結(jié)合，改革考試考核辦法，建立了完善的教學(xué)評價與考核體系，有效地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性和積極性，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能。我們在教學(xué)手段和教學(xué)方法等方面進行了全面改革，完全淘汰了傳統(tǒng)的黑板加粉筆式教學(xué)模式，將多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、雙語教學(xué)相結(jié)合，且取得了很好的成效。

在理論基礎(chǔ)部分的教學(xué)過程中，通過多媒體課件和動畫將理論公式的推導(dǎo)思路分步、形象、啟發(fā)式地進行講述，有效地促進了學(xué)生的積極思考，培養(yǎng)了學(xué)生思考問題、解決問題的能力；在有關(guān)儀器設(shè)備內(nèi)容的教學(xué)過程中，通過模擬動畫進行解剖和分析，使原來在黑板上難以講深講透的內(nèi)容形象、生動地展示在學(xué)生面前，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，加深了學(xué)生對所學(xué)知識的理解和掌握，同時啟發(fā)學(xué)生對現(xiàn)有設(shè)備提出結(jié)構(gòu)改進意見，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新性思維能力。此外，利用留學(xué)回國教師和青年教師具有良好英語基礎(chǔ)的優(yōu)勢，開展了雙語教學(xué)。本課程“晶體基礎(chǔ)”、“電子顯微分析”部分采用英語課件，向?qū)W生推薦優(yōu)秀的國外原版教學(xué)參考書，在傳授專業(yè)知識的同時，提高了學(xué)生的外語學(xué)習(xí)興趣和外語應(yīng)用水平，同時為本課程與國際接軌奠定了基礎(chǔ)。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境學(xué)校的校園局域網(wǎng)及寬帶網(wǎng)均與校內(nèi)各教學(xué)樓、辦公室、學(xué)生宿舍及教職工住宅區(qū)相通，并與國內(nèi)外Internet網(wǎng)相聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件資源齊備，硬件運行環(huán)境良好。 我們自行制作能滿足本課程教學(xué)需要的一整套授課教案、電子課件以及一系列儀器設(shè)備模擬動畫和錄像等教學(xué)軟件，并從日本引進了Jade 6射線衍射數(shù)據(jù)處理軟件，可通過學(xué)校的局域網(wǎng)及寬帶網(wǎng)經(jīng)常保持更新，在教學(xué)過程中發(fā)揮積極的作用。在課程網(wǎng)站上建立了電子教案、教學(xué)指導(dǎo)、自測練習(xí)等，學(xué)生可以在網(wǎng)上自主學(xué)習(xí)，促進了教學(xué)效果的發(fā)揮。

重點、難點理論部分的教學(xué)采用“課前預(yù)習(xí)-學(xué)生發(fā)問-難點講解-老師質(zhì)疑-小組報告-學(xué)生匯報講演”的“六步教學(xué)法”。通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)，老師難點講解的辦法，逐步加深學(xué)生對教學(xué)重點、難點的理解，最后通過“匯報講演”的形式牢固緊握。除此，本課程主講教師都承擔(dān)了大量的科研項目，在介紹材料結(jié)構(gòu)分析方法基礎(chǔ)知識后，結(jié)合科研案例講解材料結(jié)構(gòu)分析方法在材料研究中的具體應(yīng)用，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，加深了學(xué)生對所學(xué)知識的理解和掌握。

五、編纂特色教材，夯實教學(xué)基礎(chǔ)

在教學(xué)條件保障上，所在學(xué)科為一級國學(xué)重點學(xué)科，該課程開設(shè)歷史悠久，積淀深厚。自1980年以來，中南大學(xué)編寫了《金屬X射線衍射與電子顯微分析技術(shù)》、《晶體X射線衍射學(xué)基礎(chǔ)》（李樹棠主編，冶金工業(yè)出版社出版）等教材，姜鋒、尹志民主編的《材料結(jié)構(gòu)分析》被納入新世紀材料科學(xué)叢書選題；出版了《X射線衍射學(xué)實驗方法》（李樹棠主編，冶金工業(yè)出版社出版）及《金屬材料科學(xué)與工程實驗教程》（潘清林主編，中南大學(xué)出版社出版）等實驗指導(dǎo)書籍，另外，尹志民主編了實驗講義《材料電子顯微分析實驗技術(shù)》，黃繼武主編了網(wǎng)絡(luò)講義《Jade 5使用手冊》。這些教材、實驗教材及網(wǎng)絡(luò)講義等被全國多所高校選為本科教材和考研參考書，在國內(nèi)產(chǎn)生極大的影響和反響。

精品課程建設(shè)旨在利用現(xiàn)代信息技術(shù)，發(fā)揮高校人才優(yōu)勢和知識文化傳承創(chuàng)新作用，廣泛傳播國內(nèi)外文化科技發(fā)展趨勢和最新成果，展示我國高校教師先進的教學(xué)理念、獨特的教學(xué)方法、豐碩的教學(xué)成果。經(jīng)過課程建設(shè)，使本課程形成系統(tǒng)、完善的全方位、立體化的教學(xué)體系，取得高質(zhì)量的教學(xué)研究成果的同時，將中南大學(xué)“材料結(jié)構(gòu)分析”課程建設(shè)成教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)共享、在全國具有示范作用的國家級精品課程。

參考文獻：

黃伯云，堅持科學(xué)發(fā)展，辦好功能材料高層論壇持續(xù)開拓創(chuàng)新，加速先進材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2009年，功能材料