材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識(shí)精選(九篇)

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第1篇：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識(shí)范文

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

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(duì)材料領(lǐng)域研究認(rèn)識(shí)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(duì)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(gè)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(gè)專業(yè)。同時(shí)，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(jí)專業(yè)。雖然以材料科學(xué)與工程一級(jí)大學(xué)科來設(shè)置專業(yè)是必然趨勢(shì)，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(shí)際上，早在20世紀(jì)80年代，當(dāng)時(shí)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(dòng)量傳遞（簡稱三傳）4門基礎(chǔ)課程。近幾年因?yàn)閰⑴c學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃的修訂工作，查閱了國內(nèi)外許多大學(xué)這個(gè)專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃，國內(nèi)高校在材料科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃上的認(rèn)識(shí)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(jì)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(jì)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(duì)其培養(yǎng)計(jì)劃進(jìn)行了分析，結(jié)合自己的教學(xué)工作實(shí)踐，總結(jié)了一些心得體會(huì)，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(jì)劃

MIT材料科學(xué)與工程系設(shè)3個(gè)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(huì)）授權(quán)的，絕大部分學(xué)生都選讀這個(gè)專業(yè)。其二為課程選擇度更大的一般專業(yè)（Course 3-A），這個(gè)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(duì)這個(gè)學(xué)位的授權(quán)，只有很少學(xué)生選擇這個(gè)專業(yè)，常常是醫(yī)學(xué)、法學(xué)、MBA預(yù)科生選擇這個(gè)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(duì)這個(gè)學(xué)位的授權(quán)。從系里是否尋求對(duì)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(duì)Course 3的培養(yǎng)計(jì)劃進(jìn)行。

1. 課程和學(xué)分要求

該培養(yǎng)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(gè)論文或2個(gè)實(shí)習(xí)以及4門限選課程，合計(jì)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(hào)，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(hào)。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(shí)間分布，中間用短線隔開，第一個(gè)數(shù)字表示講課時(shí)間，第二數(shù)字表示實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)或者野外工作時(shí)間，第三個(gè)數(shù)字表示預(yù)習(xí)的時(shí)間，是以中等學(xué)生所需要時(shí)間估計(jì)的。1個(gè)學(xué)分大約相當(dāng)于一學(xué)期需要14小時(shí)的學(xué)習(xí)時(shí)間。從表 1可見，一般專業(yè)課程，預(yù)習(xí)所需時(shí)間是講課時(shí)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(shí)計(jì)算。

（2）可以選9-12學(xué)分。

（3）通過申請(qǐng)，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(gè)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(shí)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(jì)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(gè)方向的咨詢教授，以方便對(duì)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(gè)課程為15學(xué)分（5-0-10），總是與“材料實(shí)驗(yàn)”一起選修。課程安排也是交叉進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)周不上課，一共有4個(gè)實(shí)驗(yàn)周。這樣，材料科學(xué)與工程課程講課時(shí)間就縮短為9周（一個(gè)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(shí)的講課（lecture），周二和四各1小時(shí)的復(fù)習(xí)課（recitation）。所以一共27次講課，18次復(fù)習(xí)課。實(shí)際講課為24次，另外3次課為測驗(yàn)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(yàn)和考試都是分段內(nèi)容。

這個(gè)課程由兩個(gè)教授分別講授，每個(gè)教授都是24次課，因此可以推論，每次每個(gè)教授將講1小時(shí)。一個(gè)講授結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵（Structure and Bonding），一個(gè)講授熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)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(gè)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(huì)立即公布。課程總成績由作業(yè)成績占20%、三次測驗(yàn)占80%構(gòu)成。得分標(biāo)準(zhǔn)為：總評(píng)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(shí)驗(yàn)課程

MIT材料系內(nèi)有2門必修的實(shí)驗(yàn)課程，即材料實(shí)驗(yàn)和材料綜合實(shí)驗(yàn)。這兩門課程同時(shí)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(bào)告等）的形式要求。材料實(shí)驗(yàn)與材料科學(xué)與工程課程同時(shí)選修，在2年級(jí)第一學(xué)期進(jìn)行。材料綜合實(shí)驗(yàn)課（Materials Project Laboratory）基本上就是幾個(gè)同學(xué)合作的科研項(xiàng)目，在3年級(jí)下學(xué)期進(jìn)行。下面以二年級(jí)的材料實(shí)驗(yàn)為例，介紹其教學(xué)和考評(píng)辦法。

如前所述，材料實(shí)驗(yàn)共4個(gè)實(shí)驗(yàn)周，實(shí)驗(yàn)周沒有其他專業(yè)課。實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)課承擔(dān)了教授材料研究方法的任務(wù)。

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

該實(shí)驗(yàn)課由3個(gè)教授上，其中一個(gè)總負(fù)責(zé)。課程成績?cè)u(píng)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(shí)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(shí)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(gè)學(xué)分）可以作為GIR課程來選，但不能同時(shí)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(gè)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(gè)，平均每個(gè)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(gè)方向只有4.75門課程?？磥恚琈IT材料科學(xué)與工程專業(yè)的課程設(shè)置，并不鼓勵(lì)學(xué)生選單一專業(yè)方向的課程。實(shí)際上，在以前分專業(yè)方向限制選修課時(shí)，每個(gè)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(jì)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(jì)9門課程22學(xué)分。因?yàn)槲覀兊膶W(xué)分是按照每周上課學(xué)時(shí)數(shù)計(jì)算的。如果按照MIT的學(xué)分計(jì)算方法，學(xué)分約為每周上課學(xué)時(shí)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(jì)劃更加注重學(xué)生專業(yè)方向知識(shí)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(gè)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(gè)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(jì)算材料科學(xué)。其二是在MIT的招生網(wǎng)頁，4個(gè)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(gè)研究方向（discipline），共122人次（有重復(fù)計(jì)算，因?yàn)閷?shí)際教師只有35人），平均每個(gè)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(chǔ)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(jì)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?cè)u(píng)定都包括平時(shí)作業(yè)和出勤與課堂參與情況。有的課程，考試以外的項(xiàng)目在成績?cè)u(píng)定中所占份額可達(dá)到50%，有的實(shí)驗(yàn)課程則更是高達(dá)85%這在一定程度上反映了MIT對(duì)大學(xué)生平時(shí)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(gè)學(xué)期選修，即每學(xué)期選修1門社科課程；

（2）一年級(jí)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(jí)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(shí)驗(yàn)2門課程，兩門課交叉進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)周不上課。上課周每天都有材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)課，實(shí)驗(yàn)周每天都有實(shí)驗(yàn)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(jí)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(jì)劃提前很多。國內(nèi)的教學(xué)計(jì)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(jí)學(xué)習(xí)特別緊張，深入接觸專業(yè)知識(shí)和方法的時(shí)間被推遲。

4. 關(guān)于培養(yǎng)計(jì)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(jì)劃，其培養(yǎng)計(jì)劃在2003年做了很大的調(diào)整。兩者的比較

這兩個(gè)培養(yǎng)計(jì)劃的最大差別在必修課，課程名稱幾乎完全變了。但對(duì)比課程名稱和教學(xué)內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，新培養(yǎng)計(jì)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(jì)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?yàn)槠浣滩闹蝗匀皇俏锢砘瘜W(xué)（Engel， T.， and P. Reid. Physical Chemistry. San Francisco， CA： Benjamin Cummings， 2005. ISBN： 9780805338423）?！安牧蠈?shí)驗(yàn)”應(yīng)該與原先的“材料結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)”對(duì)應(yīng)，“材料綜合實(shí)驗(yàn)”應(yīng)該與原來的“材料加工實(shí)驗(yàn)”對(duì)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(shí)，兩門生物材料課程是2000年增加的，當(dāng)時(shí)選修課由4方向增加為5個(gè)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(shí)際操作時(shí)，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(gè)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(duì)稱性、結(jié)構(gòu)和張量性質(zhì)，材料選擇，共7門課程?？梢姡黾拥倪@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(shí)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(shí)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(jí)做畢業(yè)論文，后者在二年級(jí)暑假和三年級(jí)暑假做2個(gè)20周的企業(yè)實(shí)習(xí)，其他課程要求完全相同。現(xiàn)在把實(shí)踐型學(xué)位取消了，但仍然保留了學(xué)生向這個(gè)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(shí)習(xí)，學(xué)位合并在研究型學(xué)位（Course 3）中。

從2003年培養(yǎng)計(jì)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(huì)需求的變化促使MIT對(duì)培養(yǎng)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。這從MIT選讀實(shí)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(shí)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(jí)實(shí)踐型學(xué)位學(xué)生注冊(cè)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(jì)劃調(diào)整當(dāng)年，還有5人注冊(cè)為實(shí)踐型學(xué)位，這應(yīng)該是此前培養(yǎng)計(jì)劃延續(xù)所致。

那么，沒有了實(shí)踐型（Course 3B）學(xué)位，是否還有學(xué)生仍然會(huì)選擇實(shí)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(jì)2002年以后（至2005年結(jié)束，當(dāng)年僅剩下1人）各年4年級(jí)實(shí)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(jì)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(jì)劃修改之后幾乎就沒有學(xué)生選擇去企業(yè)實(shí)習(xí)了？

MIT材料專業(yè)取消實(shí)踐型學(xué)位，以及此后可能幾乎沒有人選擇實(shí)習(xí)代替畢業(yè)論文事實(shí)，一方面可能與美國產(chǎn)業(yè)向國外轉(zhuǎn)移，本國企業(yè)對(duì)工程師的需求減少有關(guān)；另一方面，MIT培養(yǎng)計(jì)劃中的課程設(shè)置調(diào)整也起了一定作用。因?yàn)檫x擇實(shí)踐型學(xué)位人數(shù)銳減在前（2002年），培養(yǎng)計(jì)劃調(diào)整在后（2003年）。培養(yǎng)計(jì)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(jì)劃課程中增加材料研究型基礎(chǔ)知識(shí)、減少工程知識(shí)的傾向十分明顯，也說明其培養(yǎng)計(jì)劃隨社會(huì)需求進(jìn)行了及時(shí)調(diào)整。

另外，盡管2003年培養(yǎng)計(jì)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(jì)劃中去掉了。查看其高分子方向研究生培養(yǎng)計(jì)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?？梢姡琈IT把專業(yè)方向的一些基礎(chǔ)知識(shí)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(shí)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(yàn)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?cè)谘芯恐心軌蚶斫夂褪褂酶叻肿硬牧?，我就是先給他們講授高分子物理的基本知識(shí)。

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(jì)劃中對(duì)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(shí)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(jì)劃，不斷強(qiáng)化了按照材料大類進(jìn)行培養(yǎng)的模式，必修課和選修課都加強(qiáng)了材料基本行為知識(shí)的課程，減弱了材料類別基礎(chǔ)知識(shí)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(jìn)行”的認(rèn)識(shí)形成30多年以來，不僅沒有改變，還在進(jìn)一步加強(qiáng)。MIT在2003年對(duì)培養(yǎng)計(jì)劃大調(diào)整時(shí)，加強(qiáng)了材料研究基礎(chǔ)知識(shí)課程，減少了工程類課程，其本科生的主要去向是進(jìn)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(qiáng)研究基礎(chǔ)知識(shí)課程，把專業(yè)方向基礎(chǔ)知識(shí)培養(yǎng)放在研究生階段，加強(qiáng)了研究生的知識(shí)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(shí)范文

1專業(yè)知識(shí)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(huì)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(shí)體系對(duì)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(shí)不強(qiáng)，因此，結(jié)合我校應(yīng)用型人才辦學(xué)實(shí)際，對(duì)“規(guī)范”中所界定的專業(yè)知識(shí)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(shí)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(shí)，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(shí)于工程實(shí)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(jì)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(shí)、材料科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)方向知識(shí)三個(gè)部分所組成，其中化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)包括基本的化學(xué)知識(shí)，化學(xué)原理、化學(xué)方法;材料科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)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(shí)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(shí)施上述專業(yè)知識(shí)是我們一直以來探索的一個(gè)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(shí)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(shí)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?cè)O(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(shí)，并做到統(tǒng)一考慮內(nèi)容取舍、不重疊，處理好課程的相對(duì)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(shí)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

教學(xué)的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化是課程實(shí)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(biāo)準(zhǔn)。在課程標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了各門課程的性質(zhì)、課程目標(biāo)、課程內(nèi)容，以及學(xué)生在知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)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(biāo)準(zhǔn)是教材編寫、教學(xué)及其評(píng)估的依據(jù)，同時(shí)也是管理和評(píng)價(jià)課程、加強(qiáng)課程建設(shè)的基礎(chǔ)，它的制定和實(shí)施，將全面推動(dòng)教學(xué)質(zhì)量的提高，這對(duì)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(yuǎn)意義［5］。

第3篇：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識(shí)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(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(dòng)飛行器本身的發(fā)展，而且?guī)?dòng)了地面交通工具及空間飛行器的進(jìn)步，發(fā)動(dòng)機(jī)材料的發(fā)展則推動(dòng)著動(dòng)力產(chǎn)業(yè)和能源行業(yè)的推陳出新?！耙淮牧希淮w行器”是航空工業(yè)發(fā)展的生動(dòng)寫照，也是航空材料帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的真實(shí)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(gè)國家結(jié)構(gòu)材料技術(shù)的最高水平。近年來，各個(gè)航空類院校針對(duì)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(shí)，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(shí)掌握情況不同，航空材料課程內(nèi)容必須具有針對(duì)性，不能搞一刀切，針對(duì)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(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行針對(duì)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(jí)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(shí)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(shì)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(duì)現(xiàn)有航空材料有所了解，同時(shí)激發(fā)學(xué)生對(duì)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(dòng)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(jià)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(dòng)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(shì)。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(dòng)機(jī)的關(guān)鍵是高溫結(jié)構(gòu)材料。發(fā)動(dòng)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(duì)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(dòng)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(duì)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?yàn)榫哂懈叩哪蜔嵝院鸵欢ǖ乃苄猿蔀榉浅Ｓ星熬暗母邷亟饘俳Y(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(gè)或兩個(gè)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(dòng)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(jì)，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(dòng)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(dòng)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(shí)，對(duì)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(duì)這些專業(yè)的航空材料課程首先要對(duì)材料科學(xué)與工程的基礎(chǔ)知識(shí)、基本概念和原理進(jìn)行簡要的介紹。

3.1 材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識(shí)部分

第4篇：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識(shí)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(jī)械、材料科學(xué)等人才的重點(diǎn)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(yán)謹(jǐn)、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(shí)能力，還是在個(gè)人素質(zhì)修養(yǎng)方面，我都受益匪淺。

四年來，在師友的嚴(yán)格教益及個(gè)人的努力下，我具備了扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，系統(tǒng)地掌握了材料科學(xué)基礎(chǔ)、物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、材料實(shí)驗(yàn)學(xué)、機(jī)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(jì)算機(jī)辦公軟件。同時(shí)，我利用課余時(shí)間廣泛地涉獵了大量書籍，不但充實(shí)了自己，也培養(yǎng)了自己多方面的技能。更重要的是，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和端正的學(xué)習(xí)態(tài)度塑造了我樸實(shí)、穩(wěn)重、創(chuàng)新的性格特點(diǎn)。

此外，我還積極地參加各種社會(huì)活動(dòng)，抓住每一個(gè)機(jī)會(huì)，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(shí)事求是、開拓進(jìn)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(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)、進(jìn)步。

第5篇：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識(shí)范文

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程是材料、機(jī)械等業(yè)的核心基礎(chǔ)課程之一，研究對(duì)象為材料的共性基礎(chǔ)知識(shí)，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(shí)際緊密聯(lián)系。“材料科學(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(shí)，課程部分內(nèi)容抽象、概念性強(qiáng)，初學(xué)者難以理解，例如晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶過程、位錯(cuò)等?！安牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)”知識(shí)內(nèi)容又與生產(chǎn)實(shí)際緊密聯(lián)系，用該課程理論知識(shí)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(jìn)步的先行者，重大科技的進(jìn)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(jī)理被不斷發(fā)現(xiàn)，可以看出，該課程講授的知識(shí)要與時(shí)俱進(jìn)，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(shí)對(duì)于初學(xué)者難以理解，如位錯(cuò)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(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)課時(shí)不夠，教學(xué)過程中授課知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐脫節(jié)，沒有體現(xiàn)實(shí)踐能力培養(yǎng)，不能很好的培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，與應(yīng)用型高校培養(yǎng)目標(biāo)不相一致。因此，在課程教學(xué)過程中，圍繞“卓越計(jì)劃”目標(biāo)，需要加強(qiáng)實(shí)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(shì)在必行。

1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)

上海電機(jī)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(jì)劃”，“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程主要教學(xué)對(duì)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(jì)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(shí)基礎(chǔ)、拓寬口徑的前提下，結(jié)合我校人才培養(yǎng)目標(biāo)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化實(shí)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(kuò)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(shí)，課時(shí)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(shí)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)課時(shí)少，導(dǎo)致該課程與工程實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系不多，不能很好地培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，不符合應(yīng)用型高校和“卓越計(jì)劃”的培養(yǎng)目標(biāo)。為解決這個(gè)矛盾，我們采用增加課內(nèi)實(shí)驗(yàn)課和增設(shè)單列“材料科學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)”課程相結(jié)合的辦法，具體為：課內(nèi)教師開發(fā)計(jì)算機(jī)模擬晶體結(jié)構(gòu)等實(shí)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(shí)驗(yàn)”課程，主要有金屬塑性變形、金相實(shí)驗(yàn)等。此外，該課程有些理論知識(shí)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(shí)重疊的理論知識(shí)可以留待專業(yè)課中精講，如位錯(cuò)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(shí)踐能力培養(yǎng)

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程知識(shí)內(nèi)容具有很強(qiáng)的理論性和抽象性，同時(shí)，也具有很強(qiáng)的生產(chǎn)實(shí)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(huì)導(dǎo)致實(shí)踐教學(xué)效果差，學(xué)生的實(shí)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(shí)踐能力教學(xué)效果，需要根據(jù)課程的特點(diǎn)，以材料的“成分-組織-工藝-性能”為主線，把孤立的內(nèi)容有機(jī)的聯(lián)系起來，通過教學(xué)方法的改進(jìn)，體現(xiàn)實(shí)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(tái)上講授課程，通過“板書”形式表達(dá)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(shí)踐知識(shí)教學(xué)。為此，我們?cè)谑谡n方式進(jìn)行了改革探索，在課堂教學(xué)過程中采用精講重點(diǎn)內(nèi)容，略講或以“繁”化“間”方法講解過深的理論知識(shí)，增加教師與學(xué)生互動(dòng)討論、學(xué)生自學(xué)、學(xué)術(shù)報(bào)告（教師參加相關(guān)學(xué)術(shù)報(bào)告，將學(xué)術(shù)報(bào)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(qiáng)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(shí)，從而達(dá)到“拓寬知識(shí)廣度，增加學(xué)習(xí)深度”的教學(xué)目標(biāo)。例如，課堂上可以通過講解實(shí)例：比利時(shí)在1938 年冬季發(fā)生的阿爾伯特運(yùn)河鋼橋突然斷裂墜河的事件，讓學(xué)生感受到真實(shí)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(shí)，所用鋼材的磷含量過高，引起冷脆，從而造成橋體斷裂，帶動(dòng)學(xué)生思考。

此外，教師要時(shí)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(jī)理等與教材理論知識(shí)融合后，再進(jìn)行講授，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到課本知識(shí)確有其應(yīng)用的地方，增強(qiáng)實(shí)踐感，感受到理論知識(shí)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(shí)踐能力的培養(yǎng)。

（2）充分運(yùn)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(qiáng)，對(duì)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(dòng)態(tài)畫面演示晶體結(jié)晶、空間點(diǎn)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(jìn)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(diǎn)，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(jìn)教學(xué)過程。例如，在講授金屬形核和長大等理論知識(shí)時(shí)，采用PPT動(dòng)畫演示具有很好的教學(xué)效果，PPT動(dòng)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(shí)間。

3 改革評(píng)價(jià)方式，提高實(shí)踐能力考核比重

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”是一門理論和實(shí)踐相結(jié)合的課程，因此，在進(jìn)行理論教學(xué)同時(shí)，要加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生在實(shí)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(kuò)大知識(shí)面，形成工程實(shí)踐思想[6，7]。因此，在對(duì)學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)理論考核的同時(shí)，更應(yīng)注重對(duì)實(shí)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(shí)考試，工程實(shí)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(shí)應(yīng)付考試過關(guān)，這種應(yīng)試教育很難調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，考試結(jié)束后，學(xué)生基本忘記所學(xué)知識(shí)，達(dá)不到培養(yǎng)目標(biāo)，因此需要對(duì)評(píng)價(jià)方式進(jìn)行改革。對(duì)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(jìn)行，分別占總成績的70%和30%。量化考核還是采用試卷方式進(jìn)行，主要有理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。模糊考核主要根據(jù)學(xué)生在理論和實(shí)驗(yàn)課中的表現(xiàn)，如出勤率、課堂紀(jì)律、向老師提問和課堂回答問題的積極性、實(shí)驗(yàn)操作能力、學(xué)習(xí)積極性的提高、團(tuán)隊(duì)合作能力等方面，同時(shí)結(jié)合自評(píng)和同學(xué)間互評(píng)的方式對(duì)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。

第6篇：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識(shí)范文

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

[中圖分類號(hào)] G642.4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2014）14-0093-02

一、問題的提出

時(shí)代特點(diǎn)決定了當(dāng)代大學(xué)生除了要具有豐富的理論知識(shí)外，還必須要具有一定的實(shí)踐能力和自主學(xué)習(xí)意識(shí)，以及對(duì)未知世界的探索欲望。自主學(xué)習(xí)意識(shí)是一種思維模式，是人面對(duì)未知世界時(shí)大腦的一種反應(yīng)，是人處理問題的方式，它需要在實(shí)踐中逐步建立。自主學(xué)習(xí)的能力包括兩個(gè)方面：自信和方法，首先應(yīng)該在大腦中建立通過獨(dú)立自主學(xué)習(xí)可以獲得成功的自信，然后是在獨(dú)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(jìn)行自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新意識(shí)和對(duì)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(diǎn)

材料科學(xué)基礎(chǔ)是材料、機(jī)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(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，同時(shí)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(shí)，同時(shí)還能使實(shí)踐能力得到鍛煉，并樹立自主學(xué)習(xí)意識(shí)，發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。

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(gè)方面：課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(zhǔn)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(kuò)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(yùn)動(dòng)，學(xué)生只能借助高科技手段對(duì)原子運(yùn)動(dòng)的結(jié)果進(jìn)行觀測，并借助理論分析原子的運(yùn)動(dòng)。

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(shí)，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(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)。[3] [4]

正是由于上述三個(gè)原因，在教學(xué)過程中學(xué)生反映對(duì)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(shí)和對(duì)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(duì)知識(shí)的理解和培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，本課程的教學(xué)采用課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的方法。目前此課程仍存在實(shí)驗(yàn)教學(xué)同理論教學(xué)脫節(jié)的問題：1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容猶如蜻蜓點(diǎn)水地從理論教學(xué)內(nèi)容中抽取部分知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，覆蓋面?。?.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不具備連貫性，在已安排的材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之間沒有關(guān)聯(lián)（實(shí)際上很多理論內(nèi)容之間都是存在關(guān)聯(lián)的），知識(shí)脫節(jié)。這兩個(gè)方面的原因?qū)е聦?shí)驗(yàn)的效果都不理想。

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

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

2.為了降低制備實(shí)驗(yàn)樣品的工作量，減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，在實(shí)驗(yàn)過程中始終使用一個(gè)樣品，但是不同實(shí)驗(yàn)對(duì)樣品處理的方法和步驟不同。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)度同課堂理論教學(xué)進(jìn)度相匹配，實(shí)現(xiàn)同步，這樣理論和實(shí)踐可以相互促進(jìn)。

4.修訂實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，其中應(yīng)包含實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟等與實(shí)驗(yàn)操作相關(guān)的內(nèi)容，使學(xué)生可以獨(dú)立自主地完成實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)實(shí)踐能力和自主學(xué)習(xí)意識(shí)。此外，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)名稱，同時(shí)給出了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和對(duì)應(yīng)的理論知識(shí)以及要達(dá)到的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。表1中的實(shí)驗(yàn)是根據(jù)課堂教學(xué)內(nèi)容次序和實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)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(shí)驗(yàn)中使用的樣品也是淬火處理及晶相組織觀察實(shí)驗(yàn)的材料，然后對(duì)淬火后的樣品進(jìn)行退火處理及晶相組織觀察實(shí)驗(yàn)，再對(duì)樣品進(jìn)行塑性變形及再結(jié)晶組織觀察實(shí)驗(yàn)，最后用這些樣品進(jìn)行金屬材料硬度同組織的關(guān)系實(shí)驗(yàn)。由于樣品貫穿整個(gè)實(shí)驗(yàn)使用，降低了制備晶相樣品的難度，同時(shí)沒有增加學(xué)生的負(fù)擔(dān)，實(shí)驗(yàn)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(shí)，學(xué)生可以根據(jù)自己的實(shí)際情況自主安排做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，進(jìn)而發(fā)揮自己的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性。為了更好地同課堂教學(xué)相配合，要求學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安排同課程教學(xué)的進(jìn)度相匹配。在教師給學(xué)生的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中，需要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?xì)化實(shí)驗(yàn)步驟，以及進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)結(jié)果討論。同時(shí)為了拓展學(xué)生的思維，在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中需要提供更深層的理論和實(shí)踐問題。

為了鍛煉學(xué)生學(xué)習(xí)的獨(dú)立性，在學(xué)生遇到不易解決的問題時(shí)，教師首先要求學(xué)生自主查閱相關(guān)的科技圖書文獻(xiàn)解決，其次鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)與實(shí)驗(yàn)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(duì)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)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(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，同時(shí)將培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新意識(shí)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(shí)踐性都很強(qiáng)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(jìn)行與理論緊密聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)。將這門課程的教學(xué)與培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新意識(shí)緊密結(jié)合起來，在培養(yǎng)符合21世紀(jì)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(shí)的教育學(xué)立場[J].教育研究與實(shí)驗(yàn)，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(shí)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(jī)械工業(yè)出版社，2003.

第7篇：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識(shí)范文

    目前,無機(jī)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(shí)點(diǎn)分散

    無機(jī)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(shí)相平衡和相圖,同時(shí)又涵蓋了無機(jī)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(kuò)散、固相反應(yīng)、固態(tài)相變和燒結(jié)等基礎(chǔ)知識(shí).課程體系分散復(fù)雜,課程的內(nèi)容繁多,每一章單獨(dú)成為體系,前后的聯(lián)系不夠明顯.

    2與實(shí)際接觸的宏觀事物距離較大

    無機(jī)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(jìn)行的理論推導(dǎo),并且結(jié)合實(shí)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(diǎn),注重工程實(shí)際,注重在實(shí)踐中解決問題.因此,在學(xué)生現(xiàn)有認(rèn)識(shí)事物的體系中,對(duì)于宏觀上能看到、能摸到的理解和掌握起來比較快,而對(duì)于微觀的、抽象的體系認(rèn)識(shí)起來難度比較大.

    3與實(shí)際的生產(chǎn)不能有效結(jié)合

    現(xiàn)有無機(jī)材料物理化學(xué)課程作為工科課程來講,離實(shí)際工程應(yīng)用距離比較遠(yuǎn),對(duì)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(gè)問題按照現(xiàn)有的課程體系無法回答.

    無機(jī)材料物理化學(xué)課程體系改革

    無機(jī)材料物理化學(xué)的知識(shí)點(diǎn)總體上概括起來可以分成兩個(gè)主要方面,一是與陶瓷(水泥)生產(chǎn)密切相關(guān)的知識(shí),二是與玻璃生產(chǎn)密切相關(guān)的知識(shí)體系.在此為分類基礎(chǔ)上,對(duì)課程的知識(shí)點(diǎn)和講授順序重新進(jìn)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(shí)過程中,主要以實(shí)際中的陶瓷為例,首先進(jìn)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(shí),在晶體中漫游會(huì)發(fā)現(xiàn)很多缺陷,進(jìn)而介紹缺陷的知識(shí).簡要介紹陶瓷的生產(chǎn)工藝,從原料加工到成品過程用動(dòng)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(diǎn)介紹這部分內(nèi)容,在燒結(jié)過程中的微觀動(dòng)畫展示后引出擴(kuò)散-固相反應(yīng)-燒結(jié).此部分中,重點(diǎn)是晶體的結(jié)構(gòu)及相平衡的知識(shí).

    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(shí)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(jī)非金屬材料工學(xué)進(jìn)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(shí),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(shí).在此部分的講解中重點(diǎn)介紹非晶態(tài)物質(zhì)的形成機(jī)理及過程.通過如上的體系改革使學(xué)生能夠充分認(rèn)識(shí)課程知識(shí),并且知道整個(gè)體系的來龍去脈,使學(xué)生由過去的被動(dòng)接受變?yōu)橹鲃?dòng)有意識(shí)的學(xué)習(xí),形成良好的學(xué)習(xí)動(dòng)力.

    課堂教學(xué)過程中“四要素”的融會(huì)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(biāo)還是材料科學(xué)這四個(gè)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(shí).在結(jié)晶學(xué)部分每介紹一個(gè)新概念,都有意識(shí)介紹該概念對(duì)無機(jī)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(duì)壓電性能的影響,豐富學(xué)生的知識(shí)體系,而且可以更好的融會(huì)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(duì)玻璃加工工藝的影響.在講粘度時(shí),主要介紹粘度與溫度和組成等因素的關(guān)系,但是到底會(huì)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(shí)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(huì)影響玻璃的加工溫度及玻璃的成型性能時(shí),同時(shí)簡要介紹怎樣影響的,就會(huì)使學(xué)生知道知識(shí)是有用的,學(xué)習(xí)起來目的性更強(qiáng),而且方便對(duì)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(gè)重要的知識(shí)點(diǎn),也是材料科學(xué)體系中一個(gè)非常重要的工具,學(xué)好相圖對(duì)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(shí)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(jī)材料物理化學(xué)中為什么要單獨(dú)拿出這一章來講解這個(gè)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(gè)工具實(shí)用性的介紹,按照“四要素”理論,相圖這個(gè)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(shí)后,就具體地舉了一個(gè)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(jìn)行原料配料計(jì)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(shí).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(gè)實(shí)際的復(fù)雜例子進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用.

第8篇：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識(shí)范文

關(guān)鍵詞：材料化學(xué)；教學(xué)問題；改革趨勢(shì)

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(jī)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(shí)，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(duì)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(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，作為教材，在日新月異發(fā)展的同時(shí)，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(duì)學(xué)科的原理、規(guī)律等難以闡明，缺乏較強(qiáng)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(diǎn)。對(duì)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(shí)驗(yàn)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(shí)的突出這一特征。另外，材料化學(xué)學(xué)科發(fā)展實(shí)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(shí)充實(shí)到教材中的現(xiàn)象，對(duì)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(shí)俱進(jìn)的理念，要進(jìn)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(shì)

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(biāo)是“加強(qiáng)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(qiáng)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(duì)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(shí)，還要突出其基礎(chǔ)理論性，要與金屬材料、高分子材料、無機(jī)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(diǎn)，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(shí)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(shì)，如：納米材料、能源材料等新材料，擴(kuò)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(duì)稱性概念與性質(zhì)，主要包括點(diǎn)陣?yán)碚摵途w結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)等。要求要了解常見的對(duì)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(diǎn)群，了解描述晶體結(jié)構(gòu)的表達(dá)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(duì)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(jī)材料制備基礎(chǔ)理論，如：化學(xué)熱力學(xué)、動(dòng)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(diǎn)，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(rèn)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(shí)的同時(shí)，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(shí)面，注重其他課程和學(xué)科的滲透、促進(jìn)作用。

三為了鞏固學(xué)生學(xué)到的知識(shí)，要充分發(fā)揮例題習(xí)題的作用，使學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)去分析、解決問題。加強(qiáng)學(xué)生的練習(xí)，拓展并深化對(duì)基本概念、原理的理解，檢查學(xué)生對(duì)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(yùn)用，為化學(xué)理論提供一種思維體制，總結(jié)更新知識(shí)，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(shí)和綜合素質(zhì)，要注重理論聯(lián)系實(shí)際，注重實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，處理好理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的關(guān)系，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)加深對(duì)原理的理解。

參考文獻(xiàn)：

[1]李奇.材料化學(xué)精品課程建設(shè)的實(shí)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(shí)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(hào)】R2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】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(shí)。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(duì)伍，課程教學(xué)內(nèi)容充實(shí)、教學(xué)方法先進(jìn)，教學(xué)管理制度完善，教學(xué)團(tuán)隊(duì)還根據(jù)課程內(nèi)容出版了一系列高水平教材和實(shí)驗(yàn)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(píng)為湖南省精品課程、國家精品課程。在多年的教學(xué)實(shí)踐中，各位任課教師和學(xué)者積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，形成了一支科研業(yè)務(wù)強(qiáng)、教學(xué)水平高的一流團(tuán)隊(duì)，為學(xué)生創(chuàng)造出了一套完整、科學(xué)的理論和實(shí)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(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行建設(shè)，在教師隊(duì)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)人員共同設(shè)計(jì)試驗(yàn)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(shí)的基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)和過硬的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、加強(qiáng)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(duì)伍

本課程已有近五十年歷史，近半個(gè)世紀(jì)的傳承，經(jīng)過經(jīng)驗(yàn)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(jí)實(shí)驗(yàn)師組成的高水平教學(xué)團(tuán)隊(duì)，具有博士學(xué)歷者60%以上；知識(shí)結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)合理，既有經(jīng)驗(yàn)豐富的老教師，也有年富力強(qiáng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(duì)伍師德優(yōu)良，學(xué)術(shù)造詣高，教學(xué)能力強(qiáng)，責(zé)任心強(qiáng)，團(tuán)隊(duì)和諧，長期承擔(dān)本課程和相關(guān)課程教學(xué)工作，經(jīng)驗(yàn)豐富，特色鮮明，青年教師培養(yǎng)計(jì)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(tuán)隊(duì)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(píng)聘為博導(dǎo)。獲國家級(jí)、省級(jí)、校級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)10人次，1人獲政府特殊津貼，2人被評(píng)為教育部優(yōu)秀人才，1人被評(píng)為芙蓉學(xué)者，2人選為湖南省青年骨干教師培養(yǎng)對(duì)象。由45歲以下主講教師參與、主持國家級(jí)教學(xué)改革項(xiàng)目2項(xiàng)，主持國家863項(xiàng)目4項(xiàng)，國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目3項(xiàng)，軍工配套項(xiàng)目2項(xiàng)，其它省、部級(jí)重大科研項(xiàng)目12項(xiàng)。期間，他們發(fā)表高水平學(xué)術(shù)300多篇論文，申請(qǐng)專利6項(xiàng)。

本課程教學(xué)隊(duì)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(yàn)和強(qiáng)烈的敬業(yè)奉獻(xiàn)精神。經(jīng)過多年的教學(xué)改革與實(shí)踐，建立了長期的合作伙伴關(guān)系和友好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，是一支“強(qiáng)業(yè)務(wù)，高水平，愛崗敬業(yè)的年富力強(qiáng)”的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

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(duì)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(jī)械工程等不同專業(yè)的共性和個(gè)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(jì)課程體系，形成了自己的體系特色。

針對(duì)我校材料科學(xué)與工程專業(yè)本科人才培養(yǎng)目標(biāo)和“材料結(jié)構(gòu)分析”課程定位，在“以學(xué)生為本，融知識(shí)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(jì)了課程體系，實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)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(diǎn)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(xiàng)目獲得的典型實(shí)驗(yàn)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(shí)踐教學(xué)以其優(yōu)越的條件為學(xué)生提供了一個(gè)應(yīng)用理論來解決實(shí)際問題的平臺(tái)。目前，我院擁有4臺(tái)不同型號(hào)的X射線衍射儀，2臺(tái)透射電鏡，4臺(tái)掃描電鏡，儀器強(qiáng)件較多，而且全部實(shí)現(xiàn)了開放運(yùn)行，有條件安排本科生上機(jī)練習(xí)。實(shí)踐教學(xué)的主要方式是由實(shí)驗(yàn)老師配合課程授課內(nèi)容，對(duì)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(dòng)手制備樣品，操作儀器進(jìn)行樣品測試，實(shí)驗(yàn)獲得圖譜或照片也要求由學(xué)生進(jìn)行自行分析，教師最后組織討論和講解。

實(shí)踐教學(xué)針對(duì)“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(shí)驗(yàn)。其中“基礎(chǔ)型”實(shí)驗(yàn)4項(xiàng)，主要針對(duì)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(jìn)行訓(xùn)練，加深學(xué)生對(duì)“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(shí)驗(yàn)6項(xiàng)，主要包括為X射線衍射物相分析、點(diǎn)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(huì)樣品制備和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，熟悉材料結(jié)構(gòu)分析的基本應(yīng)用，學(xué)會(huì)針對(duì)不同研究對(duì)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(jì)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)”3項(xiàng)，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(jì)大型實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用已掌握的知識(shí)真刀實(shí)槍地解決材料科學(xué)研究中的實(shí)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外，我們制訂并實(shí)施了引導(dǎo)學(xué)生參加課外科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究的方法與政策，并進(jìn)行考核，形成了“課程實(shí)驗(yàn)+課外創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)+畢業(yè)論文”四年不斷線的實(shí)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(jìn)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(jì)，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(dòng)中的主體地位，實(shí)行啟發(fā)式教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與學(xué)校組織的本科生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和科研活動(dòng)。并將多種教學(xué)方法有機(jī)結(jié)合，改革考試考核辦法，建立了完善的教學(xué)評(píng)價(jià)與考核體系，有效地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性和積極性，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能。我們?cè)诮虒W(xué)手段和教學(xué)方法等方面進(jìn)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(dòng)畫將理論公式的推導(dǎo)思路分步、形象、啟發(fā)式地進(jìn)行講述，有效地促進(jìn)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(dòng)畫進(jìn)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(dòng)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(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握，同時(shí)啟發(fā)學(xué)生對(duì)現(xiàn)有設(shè)備提出結(jié)構(gòu)改進(jìn)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(shì)，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(shí)的同時(shí)，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(shí)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(yùn)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(dòng)畫和錄像等教學(xué)軟件，并從日本引進(jìn)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(jìn)了教學(xué)效果的發(fā)揮。

重點(diǎn)、難點(diǎn)理論部分的教學(xué)采用“課前預(yù)習(xí)-學(xué)生發(fā)問-難點(diǎn)講解-老師質(zhì)疑-小組報(bào)告-學(xué)生匯報(bào)講演”的“六步教學(xué)法”。通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)，老師難點(diǎn)講解的辦法，逐步加深學(xué)生對(duì)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)的理解，最后通過“匯報(bào)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(xiàng)目，在介紹材料結(jié)構(gòu)分析方法基礎(chǔ)知識(shí)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(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握。

五、編纂特色教材，夯實(shí)教學(xué)基礎(chǔ)

在教學(xué)條件保障上，所在學(xué)科為一級(jí)國學(xué)重點(diǎn)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(jì)材料科學(xué)叢書選題；出版了《X射線衍射學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教程》（潘清林主編，中南大學(xué)出版社出版）等實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書籍，另外，尹志民主編了實(shí)驗(yàn)講義《材料電子顯微分析實(shí)驗(yàn)技術(shù)》，黃繼武主編了網(wǎng)絡(luò)講義《Jade 5使用手冊(cè)》。這些教材、實(shí)驗(yàn)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(shì)和知識(shí)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(shì)和最新成果，展示我國高校教師先進(jìn)的教學(xué)理念、獨(dú)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(shí)，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(jí)精品課程。

參考文獻(xiàn)：

黃伯云，堅(jiān)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(jìn)材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2009年，功能材料