材料科学与工程基础知识精品(七篇)

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篇(1)

关键词：材料科学与工程；材料科学基础；应用型本科教育；课程改革

在现代科学技术中，材料科学是国民经济发展的三大支柱之一。近年来，我国在材料领域的发展突飞猛进。目前，国内众多知名高校已经开设了材料科学相关专业，如清华大学、北京科技大学等开设了金属材料学科；北京化工大学、浙江大学等开设了高分子材料；西北工业大学、中南大学等开设了材料加工学科等。2016年，合肥师范学院成功获批了材料科学与工程专业，并开始招生。作为应用型高校，该学科的建设处起步阶段，虽经过3年的教学实践，但在专业课程设置、教学方法以及考核模式等方面存在很多的问题亟待解决。

1课程教学的问题剖析

材料科学与工程是研究材料的成分、组织结构、制备工艺和使用性能以及四者之间相互关系的学科，因而将成分、组织结构、制备工艺和使用性能成为材料科学的四要素，把四者联在一起就构成了材料科学四要素的四面体结构，如图1所示。《材料科学基础》这一门课程便是以材料科学四要素为主要内容，从教学要求出发，着重于基本概念和基础理论，并引导学生应用理论解决材料工程中的实际问题。该课程中材料学知识十分复杂，理论性强，涉及大量的名词、概念等等，要求学生具有扎实的数学、物理和化学基础。而对于我校本科生而言，大多数同学数理化基础比较薄弱且在学习该门课程之前并未系统的学习过无机化学、物理化学等课程，因此在教学过程中会产生一系列的问题，主要表现为以下几个方面：第一，该课程的部分内容理论性强且难度大，涉及大量的数学推导过程和复杂的文字解释，使同学们难以理解和识记，因而易产生抵触情绪，教学效果不理想。第二，在国内大部分高校，包括我校，目前该课程的教学方式仍以板书与多媒体教学相结合的方式。这种教学方式以文字、公式推导和曲线图为主，图片、视频等影音资料很少，使得学生上课期间缺乏兴趣，难以集中注意力；第三，该课程的考核模式以考试为主，且占比很大。考试内容多以课本上的概念、定理以及理论计算为主，应用类题目较少涉及，因而难以达到指导学生应用已学知识解决实际工程问题的教学目标。第四，目前国内外材料科学发展更新迭代较快，新材料、新技术、新工艺层出不穷，书本上的内容较为有限，在教学上应用部分课时讲授材料前沿发展方向及应用，为学生就业及科研提供参考，培养学生的创新思维。第五，材料科学具有理论知识与应用广泛结合的性质，在教学上，应该适当培育学生们的科研及实践能力。因此，基于以上教学经验中出现的问题，结合材料科学的特点，本文将以“夯实基础、注重应用”为指导，探索该课程在教学内容、教学方法和考核模式等方面上的优化设计。

2课程教学的改革措施

2.1夯实理论基础

材料科学基础涵盖较多的基础概念，这些概念与科学研究及实际应用都有深刻的联系。基础知识的掌握程度对于学习材料科学非常重要。无论是前沿研究还是基础应用，都需要有扎实的基本功。如利用高分辨透射电子显微镜研究材料结构时，需要掌握材料中原子排列的相关知识，包括晶面指数、倒易空间等；针对材料的拉伸或压缩过程，需要掌握材料的弹性模量、屈服强度。同时，相关概念不仅仅只用于某一个领域，如关于材料结构，即可用于分析材料的相变，又可用于分析二维材料的电磁性能。原子的扩散，即可用于研究金属的热处理，又可用于研究锂离子电池。材料科学基础的相关概念复杂难懂，且课时有限，教师在授课时应将相关概念的背景、定义及应用讲清讲透，确保学生理解和掌握，积累扎实的理论基础知识。

2.2培养实践能力

材料科学基础是一门理论知识与实践相结合的学科。其中，相关内容是从实践的基础上总结提炼得到的，如材料的相变，相图的制作是根据各个成分及温度下，进行热处理得到的结果。本科生仅仅学习书本上的内容，很难建立起直观的认识。在课程学习初期，教师应将材料科学基础的理论知识与实际应用相结合、抽象概念与具体图像相结合，以直观性的事物或图像引导学生对抽象性的理论进行掌握。如在学习晶体结构时，可用实物模型展示晶体的FCC、BCC等结构。在讲解原子扩散时，提示学生通过想象构建原子在材料中运动的图像。

同时，为使学生更加全面的理解所学内容，建议学校开设一定学时的实验课程，如材料的热处理过程、材料的力学性能、材料的微观结构等等。使得在提升运用理论知识分析解决实际问题能力的同时，进一步巩固自己的知识体系。此外，本学院的教师均有科研经历，研究方向各有侧重，如计算材料学、太阳能电池，催化、二维材料等等，有丰富的实验经历及理论知识。因此可以鼓励学生在课外时间积极参与到教师的相关课题研究中，针对发现的问题，结合所学内容加以分析，进一步加深对知识的理解与应用。

2.3丰富教学方法

首先，科学合理控制每课时授课量。确保知识点高质量的被学生吸收，而非对学生进行数量上的灌输。其次，调节授课内容的输出速率。通过板书、调节语速等方式，在难点、重点如材料中的缺陷、扩散等知识点上讲懂讲透，使学生对所学内容充分吸纳和梳理。再者，利用多种方法将相關概念实物化、图像化。在学习材料的结构时，可以通过硬球模型展示材料中FCC，BCC等简单晶体结构。在学习材料的力学性能时，可以利用多媒体技术，展示材料在受到压缩或拉伸时的变形过程。此外，利用现状网络技术进行学习。利用微信、QQ等网络技术，建立课堂内容学习交流群，以便及时上传教学内容、作业，分享参考书目，解决问题等。让学生充分利用课余时间主动学习，及时解决遇到的问题，进一步提高授课效率。

2.4把握学科前沿

近几年，材料科学发展日新月异，前沿热点难点时常更新，新材料、新技术、新工艺层出不穷。然而书本上的内容较为有限，针对材料科学的前沿进展，在课堂教学时应设置部分学时介绍材料科学相关进展，讲授基础知识在相关领域的应用，启发学生的创新思维，为学生就业及科研提供参考。结合现有条件，可以邀请相关领域教师来校开展专题知识讲座，讲解本领域的研究现状、前沿进展。授课教师也可以利用网络技术，建立微信群或者微信公众号，向学生推送材料领域最新的成果，文献或者方法等等，营造良好的学习氛围，培养学生对材料领域的兴趣。

2.5完善考核方式

目前，对于材料科学基础的评分方法，总成绩中期末成绩占到70%，平时成绩占30%，其中在平时成绩中平时作业占主要比例。由此可以看出最终成绩主要取决于期末考试的成绩，而平时成绩主要取决于平时作业。结合教学经验发现以下问题：①关于期末考试。仅仅只在期末考核一次，会造成学生在期末阶段突击学习，而忽视了平时的积累；②关于平时成绩。平时作业在总分中占据20%左右的比例。学生往往偏重平时作业，而忽视其他课堂表现。教师难以对每个学生的课堂表现作出準确评价；③材料科学是一门实践性和应用性较强的课程，在本课程的教学过程中缺乏相应的实践课程。因此难以培养学生的实践能力。鉴于以上因素，可以在材料科学基础一课的成绩评定制度上进行如下改进。

一是引入阶段性考核。首先，建议在第9周前后增加一次期中考试。在检验前期所学内容的同时，及时发现问题并整改。将期中考试的成绩按照一定比例纳入到总成绩中。在期末考试中，主要考核后期的学习内容，前期的学习内容也要有所涉及。其次，提高课堂表现的分值比例，建立周期性的课堂问答方法，如按照学号让学生参与教学环节，确保至学习结束时每人都有机会能参与到课堂教学。对于主动提问，经常与教师讨论问题的学生给予较高的平时成绩。

二是设立相关实验课程，考核实践能力。材料科学是一门注重实践的课程，书本上的知识点最终要运到到材料的实际性能、制备及应用上。纸上得来终觉浅，通过实践考核可以综合考查学生对于材料科学基础知识点的掌握程度。如通过实验方法画制Fe-C相图及分析合金的力学性能等。在画质Fe-C相图时，培养学生学会对FeC合金进行热处理，得到不同成分下的合金相，并在显微镜下进行观察、分析合金相的形成过程。在分析合金的力学性能时，培养学生学会如何对合金进行拉伸或者压缩，并绘制应力应变曲线。进一步掌握根据得到的曲线分析合金的塑性变形、弹性变形及屈服强度等。

三是增加研究报告的考核形式。结合材料科学基础的特点，由教师罗列出热点领域，在班级分成若干小组，每个小组自行选取兴趣领域，形成研究报告，并在课堂上以PPT的形式进行报告。讲述该领域的发展现状及问题，形成PPT并向老师和同学做报告，最后形成综合评分。这一考核方式有助于培养学生的协调组织能力及团队意识。在促进学生自身思考以及激发学习主动性的同时，也能让学生及时了解最新的国际研究动态。

篇(2)

关键词:材料科学基础;实验教学;新构思

中图分类号:G640 文献标识码:A 文章编号:1003-2851(2012)-08-0144-01

一、实验教学的主要意义

如果说材料科学是一门艺术,那么材料科学的实验教学是带领学生通向这座艺术宫殿的桥梁。《材料科学基础》作为一门以基础理论和工程实践紧密结合为特征的学科应该以实验为基础。实验不仅能帮助学生正确认识物质及其变化规律;更能激发学生兴趣,发展和培养学生的创新思维。因此,充分利用实验教学手段,对培养和提高学生的创新意识和技能至关重要,也是学好《材料科学基础》这门课程的基础。

二、实验教学的关键

在《材料科学基础》实验教学这门新课程中,加强学生的自主学习意识,使学生的“要我学”变为“我要学”是一个关键的问题。在实验这样的探究性活动中,需要学生自己去猜想、去探究,通过实验去验证自己的猜想和设计是否正确。在实验的过程中,让学生自己动手具体实施实验操作,亲自去探索实验的过程,使他们的材料科学实践概念得以更为有效地与基础理论知识体系中的材料科学理论概念建立起实质性的联系。以往的实验教学都是老师单纯的演练一下实验步骤给学生看,但教师更应该做的是对实验现象进行分析和解释如此操作实验的目的。而课堂上让学生们自己提出问题,自己猜想假设,自己设计方案。相信在这样自主学习的教学活动中,学生的学习积极性和主动性也会得到增强。通过实验教学方法,来使学生加深了对书本概念的理解,优化了学生的知识结构,而不是平时的机械背诵概念定义。相信实验课上的理解加上老师课上的引导讲解,会让学生们对《材料科学基础》的学习有很大程度的理解和领悟。

三、实验教学的建议

在《材料科学基础》教学实验中,包含了材料科学中最基本的实验,这些实验是学习材料科学工程专业学生所必需掌握的。

在动手实验之前,可以通过让学生们浏览一些相关的实验过程动画模拟或相关录像教学课件[1],使他们对所做实验有了初步的认识和理解,能够了解基本实验的原理,了解相关仪器和设备的主要结构和操作方法。这样为学生提供了扩展视野的机会,而且最大限度仿真或者演示了真实实验,使学生对实验有了更加具体形象的了解。在这个相关的模拟课件中,教师所选用的素材应该采用实物照片,且课件内容应包括了实验所需的器材的认识,如何操作这些器材,以及实验的流程等等。

此外,在实验教学的过程中,教师更应充分发挥教学语言的艺术性,提高学生的课堂注意力。这就要求教师熟练掌握专业术语,并在实验教学授课时准确运用,同时在学生回答问题和解题时要求学生应用专业术语,逐渐引导学生习惯运用术语解释和交流本学科的问题。而且,在上课时教师要把握好时间和节奏,留出充足的时间进行本节课结课的总结,尽量避免由于时间原因而匆忙结课。总结的时间不宜过长,语言必须简洁明快,把这节课所讲的内容进行总结,概况重点内容,这样可以使学生能对本堂课的内容一目了然,便于复习和记忆。

在做完实验后,教师可以通过在下一节课堂上提问问题,让学生课后积极主动地复习上次的实验知识和预习下次的实验内容,加深对实验内容的记忆和巩固。

另外一个方面,可以通过加大实验成绩在综合成绩评定中的比例,刺激和鼓励学生重视实验,促进学生实验动手能力和科研素养的提高。并且在实验时,注重培养学生使用和维护仪器设备的能力,这样不仅增加了学生学习理论知识的兴趣,而且提高了学生的实际工作能力,为日后的工作和继续深造奠定基础。

四、实验教学课程新构思

《材料科学基础》实验课的设置有明显的功能性,主要是为了引导学生对《材料科学基础》的更深入理解,这些实验主要是验证性实验。验证性实验是对理论知识的验证和重现,它有助于学生对理论知识的感性认识和对理论知识的深刻理解,能够巩固所学过的知识。但是,这些设计的实验缺少了实际应用性和设计研究性。《材料科学基础》的实验应该结合实际应用性和设计研究性型实验,创建一个实际背景,提出一个具体问题让学生解决,学生通过自己设计实验,自己动手做出实验,并运用所学有关专业基础知识对实验结果进行分析讨论,正确地解决实际问题。这样既提高了学生的自我思考能力和动手能力,更让学生系统地掌握有关专业基础知识,并培养学生了科学研究的思路和能力。所以,《材料科学基础》的实验教学内容应该结合验证性实验、实际应用型实验以及设计型实验这三大模块来进行构建。此外,教师应该结合材料科学领域的科研和生产发展,及时更新改进实验教学内容,不能与时俱进。

五、结束语

实践胜于理论。除了理论教学以外,更应该注重《材料科学基础》的实验教学部分。在实验教学中亲身发现和认识科学理论,并在科学实验中去检验所获得理论的真伪。让学生不仅从课堂上接受理论知识,更通过实验去学习知识,在实践中运用所学到的知识,这才是真正地掌握知识。

篇(3)

根据卓越工程师的培养目标，通过到企业调查走访、问卷调查、毕业生反馈等方式，收集了对课程体系设置的意见和建议，结合“卓越工程师”培养目标，对材料科学与工程卓越工程师课程体系进行了模块化设置。也就是将课程体系设置为由若干个完整的课程模块构成的课程体系形式。材料科学与工程卓越工程师课程体系由材料制备基础、材料加工技术、材料的性能、材料的检测等四个模块组成。每一个模块又由若干门课程组成，分为必修课和选修课两类。材料制备基础模块由材料物理化学、材料科学基础、金属塑性成型理论、材料科学导论（双语）等组成；材料加工技术模块由热处理原理及工艺、金属塑性成型工艺学、现代材料制备技术、金属焊接工艺等组成；材料的性能模块由材料力学性能、材料腐蚀与防护、材料物理性能等组成；材料的检测模块由材料分析技术、失效分析、计算机在材料科学与工程的应用等组成。这样的课程设置，能够突破学科专业领域的界限，灵活地设计和组织具有不同作用的课程模块，从而构建具有不同价值取向的课程体系，以满足学生的全面发展和个性发展需要。

2.科学合理地进行课程的整合和重组

根据教育部“卓越工程师”培养模式，结合材料科学与工程专业人才培养长期的实践经验，对课程进行了整合与重组；在制订材料科学与工程专业“卓越工程师”培养计划过程中，在原来的培养方案的基础上，对课程进行重新的整合和重组。在进行课程体系的整合重组过程中，打破了各学科领域的界限，增加金属凝固、塑性成型、焊接等内容，真正达到了“宽口径、厚基础”的目的。同时不受原有课程和体系结构的束缚，对课程进行了实质性的有机融合和重新组织。具体而言，改变了以往按人文科学、社会科学和自然科学分类或按照等级结构设置课程的做法，打破了原有专业、课程之间的壁垒，摆脱了学科知识系统的束缚；强调课程内容的综合性，以跨学科的方式选择课程内容、组织和整合课程体系。同学科知识的相互渗透、融合和新知识的吸收利用，保证知识结构的系统性和完整性；改变过于讲究学科自身结构而导致的课程设置过细、过多和缺乏整体性的状况；避免课程内容的脱节和交叉重复，精简课程门类，减少必修课比例。比如：将以往的《固态相变》和《热处理工艺学》整合为《热处理原理及工艺》，将《材料力学性能》和《材料物理性能分析》整合为《材料性能》，将《金属材料学》和《模具材料》整合为《金属材料学》，将《现代材料制备技术》和《热处理新技术》整合为《现代材料加工技术》等。并处理好理论与工程实践、必修课与选修课之间的关系，大力加强实践课程的体系改革。

3.结合企业需求，制订企业培养方案

企业学习阶段是材料科学与工程专业的工程教育不可或缺的阶段，是整个教学计划的重要组成部分，也是实施“卓越工程师培养计划”的重要环节，按照材料科学与工程卓越工程师培养计划，将严格按照“3+1”培养模式，其中1年企业实践培养，着重完成学生的基本操作技能、分析解决工程实际问题能力的培养。使学生通过企业学习阶段的学习和实践，基本掌握金属加工车间、热处理车间、锻造车间、表面处理车间、金属材料检测中心等部门的工作内容和基本生产操作技能，了解工程技术人员在热处理车间表面车间、检测中心等部门的作用及技术职责范围，培养具有较强创新意识和实践能力的材料科学与工程专业人才。同时具有灵活运用材料科学与工程专业知识与材料工程规范、团队协作、跨文化环境交流、竞争与合作的能力，以及较强的创新意识和进行热处理工艺设计、技术改造与创新的能力。所以企业培养方案包括：初步能力培养实训、专业基本能力培养实训、工程能力训练、行业领域实习、毕业设计等环节。整个教学环节将依托企业、工程中心、重点实验室开展，由校企共同参与培养过程，共同监控培养过程。

4.课程体系与能力培养的关系

篇(4)

《材料科学实验》是材料专业的主要实验基础课之一，主要面向高年级本科生和低年级硕士研究生开设。《材料科学实验》以物理学、化学、物理化学、材料科学基础、材料性能学等课程为基础，教学内容涵盖材料的力学、电学、磁学、光学、以及材料加工、材料成型等诸多领域，是材料专业基础理论的重要实践环节，也是搭建课堂教学与实验实践之间的桥梁。《材料科学实验》力求通过了解和掌握材料的合成、制备、性能测试、分析等基本实验实践操作和数据分析能力，解决科研生产和实践工作中的实际问题。本文针对当前形势下社会对创新性综合型人才的需求，提出以拓宽基础、突出应用为目标导向，对《材料科学实验》课程的教学模式进行创新与实践探索。

1当前课程教学分析

在国家对材料专业人才培养的高度重视与大力支持下，大部分高校具备了材料专业本科生和硕士研究生人才培养的资格。但材料专业的主要实践课程之一《材料科学实验》的现有教学内容、教学模式与教学效果之间还存在一些问题，主要体现在以下三个方面：一是学科分工精细化使知识缺乏系统性。在高年级本科生和研究生阶段，学生的知识领域逐渐向二级学科和三级学科（即研究方向）靠拢，忽视了一级学科的总体目标要求。例如高分子材料方向的学生对金属材料方面的知识重视不够。二是对知识的理解与运用缺乏连贯性。如前所述，学生的知识范畴通常是局限在二级学科或三级学科领域，忽略了大学（在某种程度上）作为一种通式教育以及综合型人才培养的重要载体这一特征。更有甚者，目前很多以考研为目的的学生只掌握了所需考试的那几门课程的知识，其它课程便是无人问津，更加谈不上实验实践了。即，过于强调知识的“点”，而缺乏“线”和“面”层次的理解。三是重理论轻操作。理论固然重要，但是少了实践环节，很多创新性思维就难以得到发挥，也容易导致教学与实践的脱节。因此，从新形势下社会对材料专业人才的需求与高校人才培养目标的一致性出发，本着培养创新性综合型材料专业人才的宗旨，我们提出在《材料科学实验》的课程设置和教学模式上进行创新，以拓宽基础、突出应用为目标导向，努力培养出满足当今国家和社会需求的高素质人才。

2创新教学模式与实践探索

2.1课程设置上体现创新性和综合性

近年来，通过不断摸索，全面规划，以掌握材料的合成、制备、测试、分析等方面的知识和实践能力作为出发点，围绕材料的力学、电学、磁学、光学、以及材料加工、材料成型、材料表面处理等诸多领域开设实验项目，以拓宽基础、突出应用为目标导向，为开展与材料专业有关的实验实践活动打下宽广而坚实的基础，并搭建材料专业的基础理论和实践应用之间的桥梁。把各知识点连接起来，融会贯通，使知识由“点”的层次跃迁到“线”和“面”的层次，举例如表1所示。

2.2创新教学模式、提高教学效果

通过不断探索，建立了一套比较完善的教学体系、考评体系以及质量保障体系，重点解决了以下几个关键问题。1）多学科交叉授课的协同性。《材料科学实验》涉及到材料的力学、电学、磁学、光学、以及材料加工、材料成型、材料表面处理等诸多领域，每个实验项目均由教学经验较丰富的副教授及以上人员担任，每名教师只负责一个实验项目，解决了多学科知识背景与多名教师授课之间的协同性。2）创新教学方式。首先通过实验原理、实验目的、设备结构和工作原理等方面知识的系统讲解与分析，阐述本实验项目与基础理论知识之间的关联性；然后老师做出演示实验，进一步展示实验原理和有关的操作方法；最后每个学生自己动手开展实验，结合老师的讲解和自己在实验操作过程中的体会，对有关实验现象进行总结、对实验结果进行分析、对所遇到的问题进行剖析并提出解决途径，将所学的理论知识与实验实践紧密结合起来。3）完善知识体系。通过《材料科学实验》课程的系统学习和实践操作，补充以前所学知识的漏洞。同时也为不同专业方向的学生拓宽视野、扩充知识范畴，并且利用各专业方向各自的优点和不同学科之间的互补性提高学生综合运用知识的能力。4）搭建公共实验平台。在《材料科学实验》平台建设方面，通过购置新设备、综合利用部分科研设备、改造或扩展现有仪器设备功能等三个方面为《材料科学实验》课程的教学搭建先进和较为齐全的实验教学平台，平台建设注重基础知识和跟踪科技前沿的双重目标。在材料科学实验这个平台上，使学生的创新能力和知识运用能力得到了充分的锻炼和培养。同时该平台也为学生的课外实践、第二课堂、国家大学生创新训练计划、广西大学生创新训练计划等提供了重要场所，深受广大学生的欢迎。5）构建公平合理的考评体系。按照实验现场操作、数据分析与解决实际问题能力、期末考核三方面对学生的基础知识运用和实验实践操作进行综合测评。6）建立健全的质量保证体系。实验项目的现场指导均由从事一线教学的骨干教师负责，教学管理员负责协调各实验项目的开展，分管领导进行督查，这样一整套的实验实践教学和管理系统确保了教学的顺利进行并取得了预定的效果。

3结语

篇(5)

您好！

我是XX大学材料科学与工程学院高分子材料与工程专业XX届的一名学生，即将面临毕业。

XX大学是我国著名的汽车、机械、材料科学等人才的重点培养基地，具有悠久的历史和优良的传统，并且素以治学严谨、育人有方而著称；XX大学材料学院则是我国材料科学研究基地之一。在这样的学习环境下，无论是在知识能力，还是在个人素质修养方面，我都受益匪浅。

四年来，在师友的严格教益及个人的努力下，我具备了扎实的专业基础知识，系统地掌握了材料科学基础、物理化学、有机化学、分析化学、材料实验学、机械原理及化工原理等有关理论；熟悉涉外工作常用礼仪；具备较好的日语听、说、读、写、译等能力；能熟练操作计算机办公软件。同时，我利用课余时间广泛地涉猎了大量书籍，不但充实了自己，也培养了自己多方面的技能。更重要的是，严谨的学风和端正的学习态度塑造了我朴实、稳重、创新的性格特点。

此外，我还积极地参加各种社会活动，抓住每一个机会，锻炼自己。大学四年，我深深地感受到，与优秀学生共事，使我在竞争中获益；向实际困难挑战，让我在挫折中成长。前辈们教我勤奋、尽责、善良、正直；吉林大学培养了我实事求是、开拓进取的作风。 我热爱贵单位所从事的事业，殷切地期望能够在您的领导下，为这一光荣的事业添砖加瓦；并且在实践中不断学习、进步。

篇(6)

关键词：工程材料学 教学体会 教学方法

Fundamental teaching combined with frontier research： teaching experiences in engineering materials

Yuan Guangyin

Shanghai jiao tong university， Shanghai， 200240， China

Abstract： The article introduces a teaching method and experiences in engineering materials education. The course will be better understood if students learn basic theories along with the introduction of latest research progress in relevant area. Also， students will learn to think independently when applying theories to practice by finishing certain surveys and reviews in engineering materials.

Key words： engineering materials； teaching experiences； teaching method

凡与工程有关的材料都称为工程材料。工程材料按其性能特点分为结构材料和功能材料两大类。结构材料以力学性能为主，兼有一定的物理、化学性能；功能材料以特殊的物理化学性能为主。工程材料主要应用于机械制造、航空、航天、化工、建筑及交通运输等部门，对社会经济的发展起到不可替代的作用。

工程材料学作为高校工科材料类和大机类本科生专业基础课，在目前宽口径复合型人才培养中发挥着越来越重要的作用。笔者在工程材料学课程中运用基础理论与前沿研究相结合的教学方法获得了不错的教学成果。

1 工程材料学课程内容与目标

工程材料学课程属于材料科学与工程类专业的技术基础课。材料科学与工程类专业的学生在学完材料科学基础和材料加工原理等基础理论课后，头脑中堆满了有关材料科学的概念和现象，但是在遇到实际问题时往往不知从何处下手。工程材料学就是从材料科学和实际使用的角度出发，根据学生已有的材料科学的基础理论、概念和现象，建立整体统一的概念和体系，阐明它们之间的内在联系，帮助学生学会分析问题和解决问题的方法，培养在实际工程中正确地选择材料和使用材料的能力。

通过该课程的学习，学生需要掌握各类金属材料的基本特征，改善材料性能的技术途径以及合理地选择材料、使用材料的原则和方法，具备能根据零部件实际服役条件正确合理地选用材料、安排其大致的加工工艺路线，制定其相应的热处理工艺的能力，为今后实际科研和生产奠定技术基础。

2 基础理论与前沿研究相结合的教学方法

工程材料学课程重点讲授常规工程材料的组织结构特征和性能特点，改善性能的热处理工艺以及常规工程材料的选用等方面的内容。采用课堂讲授、课堂讨论以及有关材料热处理、加工等工厂实际情景录像、现场观摩等多种教学方式加强学生对课程基本知识的掌握和理解。

2.1 理论与科研实际相结合提升学生的认知程度

仅通过文本、图片、声音及图像等多种形式来向学生传达课程信息，并不能让学生对工程材料学这一应用型课程具有直观与深刻的理解与体会。因此，为了使课程内容多样化，增加学生学习兴趣，提高工科材料类和大机类本科生对工程材料学课程的认知程度，加强基础课程理论与前沿科研信息的衔接，笔者在授课过程中将自己相关的科研工作与体会灵活地穿插在课堂内容中加以介绍。

如在第一章讲解“非晶”与“准晶”的概念时，笔者用一节课时间介绍自己在该领域的研究工作以及国际上在非晶、准晶材料领域研究的最新进展和非晶、准晶材料的应用现状。这一做法在唤起了一些学生对非晶和准晶材料的研究兴趣的同时，多层次深入的介绍让学生对非晶的理解不仅仅停留在“非晶是一种没有原子的三维周期性排列的金属或合金固体”的概念上，而是对非晶这一特殊结构材料的发展及应用价值有了较为直观的了解。不仅如此，通过对特殊原子排列结构的理解与学习更能促进学生对金属结构相关内容的联想与反思。这样，对于工程材料学课程中其他相关内容的理解也起到较大帮助作用。

又如，在《有色金属》章节介绍“镁合金材料”时，笔者将自己在镁合金材料领域多年的研究积累浓缩在一节课中对学生做了生动的介绍，特别注重高性能镁合金材料研究思想的介绍。可降解镁合金材料作为生物医用材料有着巨大的发展潜力，笔者在课程中向学生介绍了由上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心自主研发的JDBM可降解生物医用镁合金的研究现状。在丰富课程理论内容的同时，也向学生传达了前沿的研究思想与发展趋势，不仅有助于学生对工程材料领域的认识，也有助于学生建立材料科学整体的宏观认知与理解。

2.2 理论联系实际促进学生独立思考

“学而不思则罔，思而不学则殆”，在教学过程中还应注重学生被动学习与主动思考的结合。因此，在基础理论与前沿研究相结合的教学方法中，笔者针对提高学生主动思考这一问题，通过启发学生完成在工程材料领域中的相关调研加深学生对工程材料行业的思考与了解。

笔者针对所讲授的主要工程材料的最新研究及应用现状布置了以下调研题目：

（1）民用建筑用钢的研究现状和发展趋势。

（2）汽车用超高强度钢板的研究现状和发展趋势。

（3）核电用钢的研究现状和发展趋势。

（4）大型飞机关键结构用先进钢铁材料的研究现状和发展趋势。

将学生分成4个小组，每个小组从以上4个调研题目中选择一个专题，通过网络或者查阅文献等方法了解相关的知识。每个组员要求提交一份不少于2 000字的专题综述报告，不仅仅要求学生撰写文献综述，而且鼓励学生在综述中大胆发表自己的观点，同时每个小组制作PPT并合作完成一个15分钟的专题报告展示。

这一做法不仅能调动学生学习的主动性和积极性，也能提高学生检索文献及团队合作的能力。

此外，本课程成绩的考核强化了平时学习效果的考核。课堂讨论、调研报告、考勤等占总成绩的50%，期末考试成绩占总成绩的50%。所以，学生对这门课程一直保持着较高的学习热情，很好地实现了本课程教学大纲的目标。笔者前后对7届学生讲授工程材料学课程，学生网上评教结果均为优秀，本门课程的教学方式和效果受到了学生的充分肯定。

3 结束语

总体看来，采用基础理论与前沿研究相结合并辅助多种教学手段的教学方式取得了显著的成效。通过该课程的学习，学生较好地掌握了各类常见金属工程材料的组织、结构特点、改善性能的基本途径和相应的工程材料的选用。通过7届学生的期末试卷完成情况来看，大部分学生可自主完成基本工业零部件的选材、加工与热处理工艺，很好地实现了本课程教学大纲的目标。

篇(7)

【关键词】材料科学与工程 MOI人才培养模式 复合创新型

【中图分类号】G647 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2011）07－0008－02

在现代科学技术中，材料、信息和能源被誉为国民经济发展的三大支柱。新材料是现代科学技术发展的物质基础和技术先导，材料学科的发展和进步对工业的发展和进步起着关键性的作用。材料科学与工程专业以材料学、化学、物理学为基础，系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面研究的学科。主要培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等材料学科领域的科学与工程方面扎实的基础理论知识和过硬的专业技能，能在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和设备设计、技术改造及经营管理等方面工作，适应社会主义市场经济发展的具有创新意识的高层次、高素质全面发展的科学研究与工程技术复合型人才。

一、我校材料科学与工程专业的现状

江西理工大学（原名南方冶金学院）是我国有色金属工业和材料学科领域重要的人才培养和科技创新的重要基地之一，被誉为“有色冶金人才摇篮”，学校先后隶属于国家冶金工业部和中国有色金属工业总公司，具有鲜明的有色金属行业特色。1958年创办炼铁、炼钢、轧钢专业，1972年创办有色金属压力加工专业，之后又陆续创办了无机非金属材料工程、材料化学、材料物理和材料成型与控制工程等专业，在上述专业的建设发展基础上，形成目前的材料科学与工程专业学科，涵盖以下五个二级学科专业：金属材料工程、材料成型及控制工程、无机非金属材料工程、材料物理、材料化学，其中，金属材料工程是江西省“九五”、“十五”、“十一五”重点学科、省级品牌专业、省级示范硕士点。并建有国家铜冶炼和加工工程技术研究中心、国家钨与稀土产品质量监督检验中心、钨资源高效开发及应用技术教育部工程研究中心、江西省有色金属加工工程技术研究中心、江西省铜冶炼和加工工程技术研究中心等科研平台。

二、材料科学与工程专业人才培养规律的认识与思考

社会的不断发展对人才提出了更高的要求，这一客观要求也就使得学校必须创新人才培养模式，建立新的人才培养机制，采取更加科学、更为人性化的教育方法和手段，最大限度地开启挖掘人才的创新思想。［1］我校材料科学与工程专业历经53年的教学实践积淀，使我们对本学科、本领域的人才培养规律有了较深刻的认识，主要体现在以下几个方面：

1．对人才培养过程的认识与思考

人才培养过程是一个庞大的系统工程，它一般包括：“入口――培养环节――出口”三大阶段。入口与出口是人才培养的两个关键环节，二者相互制约又是相互促进的过程。出口畅，入口才能旺；入口强，出口才可能畅。而出口畅（就业好）的前提是以学生培养质量作为保证的。学生培养质量的高低关键在于培养环节，因此，培养环节是整个教学的重要环节，是教学工作的核心。这一环节，主要包括培养目标的定位；培养方案或教学计划的制定；教材建设以及教学环境、条件的改善等。这些方面都是教学改革的重要内容，也是实现人才培养目标的重要保证。

2．对人才培养目标定位的认识与思考

人才培养目标是人才培养模式的方向，对整个人才培养过程具有重要的指向作用。要实现人才培养目标，关键是“找准定位、发挥优势、办出特色”。关于人才培养目标的定位，在高等教育阶段大众化、普及化的当今，不同类型、不同规格、不同专业的人才有着不同的质量评价标准。例如：学术性、研究型的精英人才、通识教育的复合型人才、技术应用型人才和实用型人才等，社会对不同规格的人才在知识、能力、素质等方面的要求是不同的。人才培养模式受社会的政治、经济、文化等因素的制约，不同的社会及不同的时代有着不同的人才培养模式。通过总结我国几十年的教育教学经历及其人才培养规律，可归纳出如下三种具有鲜明时代特色的人才培养类型：

一元“专才型”人才：［2］该人才培养实行统一招生和固定学制，专业划分细，口径狭窄，其社会背景是高度统一的计划经济体制。一元型人才的特点是：学生重点掌握自己所学的专业，专业之外的知识相对薄弱。这种模式在我国生产力水平较落后，各行各业急需各种专业人才的计划经济时挥了积极作用；而随着我国社会主义市场经济的建立和国民经济的迅猛发展，传统的专才型人才培养模式已明显落后于时展的步伐，因而构建新的创新型人才培养模式势在必行。

二元“T型”人才：［3］所谓T型人才培养模式是以继续学习能力的培养为核心，以实践能力的培养为重点，使受教育者具有较强的创新精神与创新能力而构建的一种新型的人才培养模式。该人才培养模式既能适应市场经济发展的需要，又可激发个人学习的兴趣和主动性。T型人才虽然有了更多领域的知识，但学习过程仍是在规定课程、规定学习计划和培养目标下完成的，这种过于死板的“职业定向型人才培养”仍不能完全适应动态、变化和发展的社会需求。

多元复合型人才：［4］即“厚基础、宽口径、强能力”的人才类型。该人才培养的特点是基础知识丰富，专业知识扎实，具有针对性。同时，在其它相关领域又具有一定的选择性和弹性，能够根据学习或工作的需要及时掌握非专业知识，处理相关信息，从而使知识和能力呈现多元化的特点。显然，多元复合型人才更能适应当今社会和时代的需要。

3．对人才培养质量的认识与思考

材料科学与工程专业人才的培养应注意“三个避免”，［5］即避免过于理念化、避免专业过窄、避免过于实务性和操作性；提高人才培养质量，应注重“三个结合”，即理念与实践相结合、学校与企业教育相结合、国际先进做法与我国实际情况相结合。通过人才培养模式创新，传承和发扬本学科特色和品牌效应，在国内材料类专业人才培养方面占据一席之地。

4．对学生素质教育的认识与思考

现代化社会的关键是人的现代化，是人素质的现代化。而传统的教学模式束缚了人的素质提高。我们认为，素质教育是一种教育观，也是一种教育思想，并且素质与知识、能力往往是融为一体的，三者密不可分。因此，我们要树立“知识＋能力＋素质＋人格”的人才质量关。大力推进素质教育：一要提升学生的素质，二要培养学生的能力，三要训练学生的思维方式。通过这些措施，促进素质教育水平的提高，使学生更好的全面发展。

三、MOI人才培养模式创建的必要性