材料工程系论文十篇

材料工程系论文篇1

关键词：新能源材料与器件；新能源材料概论；课程建设

作者简介：李峻峰（1976-），男，四川会理人，成都理工大学材料与化学化工学院，副教授；邱克辉（1955-），男，四川资中人，成都理工大学材料与化学化工学院，教授。（四川 成都 610059）

基金项目：本文系四川省“高等教育质量工程”新能源材料与器件专业综合改革项目（项目编号：SZH1109JC02）、四川省“高等教育质量工程”新能源材料与器件专业综合改革项目（项目编号：SZH1109ZY01）的研究成果。

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）03-0083-01

当前世界经济的现代化得益于传统化石能源如石油、天然气、煤炭的广泛应用，因此可以说世界经济是建立在化石能源基础之上的经济。然而这一资源载体将在21世纪上半叶迅速地接近枯竭，大力发展新能源取代传统化石能源，进行一场新的工业革命，不仅是出于人类生存的基本需求，更是世界经济获得可持续发展的必然需要。[1，2]因此新能源技术必将是21世纪世界经济发展中最具有决定性影响的五个技术领域之一，而新能源材料与器件是实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术的关键。新能源材料与器件本科专业是为适应我国新能源、新材料、新能源汽车、节能环保、高端装备制造等国家战略性新兴产业发展需要而设置。教育部于2010年公布的战略性新兴产业相关专业是由材料、物理、化学、电子、机械等多学科交叉，以能量转换与存储材料及其器件设计、制备工程技术为培养特色的战略性新兴产业紧缺专业。[3，4]

尽管我国多所高校以前有与新能源材料与器件相关方向的专业进行人才培养，但是作为一个进行系统人才培养的新专业，其相关专业课程的建设是相对滞后的，因此设立该专业的各高校均或多或少面临该专业的课程建设问题。尤其较多学校均把新能源材料概论作为该专业的重要专业基础课程，因此建设好新能源材料概论课程对于该专业的专业建设和人才培养具有重要意义。

一、新能源材料概论课程在专业培养体系中的地位

成都理工大学新能源材料与器件专业的培养目标是：培养适应国家战略性新兴产业需要，具备坚实的材料、物理、化学、电子、机械等学科基础，系统掌握新能源材料、新能源器件设计与制造工艺、测试技术与质量评价、新能源系统与工程等方面的专业基本理论与基本技能的应用研究型人才。为达到这一专业培养目标，所构建的课程体系中，新能源材料概论课程处于联系该专业的学科基础课程（如高等数学、大学物理、大学化学等）与专业核心课程（如材料科学基础、半导体物理与器件、新能源转换与控制技术等）的重要位置，也是该专业同学接触专业方向内容的第一门专业课程。因此新能源材料概论课程具有联系学科基础与专业基础、建立初步专业知识框架奠定专业基础、培养初步专业基础知识和专业兴趣的重要作用。

二、课程教学内容体系建设

根据新能源材料概论课程在专业培养体系中的重要作用，该课程教学应该达到如下目的：培养学生建立起新能源材料与器件的学科知识框架，掌握新能源材料相关的重要基本概念和基础知识，了解主要代表性新能源材料的成分、结构、工艺、性能及其关系，了解新能源材料的国内外发展动态，为进一步学习专业知识打下坚实的基础。为了实现这一教学目标，笔者设计的新能源材料概论课程内容结构如图1所示。

对于新能源材料概论的课程内容，在教学实践中首先从介绍能源着手，包括能源的定义与分类、世界能源结构、中国能源现状、能源危机问题等；其次引入新能源问题，包括新能源的概念、分类、特点、各种新能源简介等；再次介绍材料相关基础知识，包括材料的概念与分类、材料科学与工程的四要素即材料的组成、结构、合成与加工、性能与应用性能及其相互关系等；然后在以上知识基础上介绍新能源材料，包括新能源材料概念、分类、任务与面临的课题等；最后分章介绍目前主要的一些新能源材料如发光材料与半导体照明发光材料、金属氢化物镍电池材料、锂离子电池材料、燃料电池材料、核能材料、相变储能材料等。在这些新能源材料的介绍中通常以相关新能源器件工作原理入手，通过原理介绍引出相关器件的核心材料，再对所涉及材料的成分、结构、合成与加工技术、性能与应用性能特点等分别介绍。

在上述课程课程内容具体实施中，必须坚持强化“三基”（即基本概念、基本理论、基本知识），同时保证知识的系统性、新颖新和前沿性，以达到奠定专业基础、培养专业兴趣的教学目标。根据目前已实施的两届学生教学效果来看，达到了预计的教学目标，教学效果良好。

三、关于课程建设的思考

教材是课程的物化构成部分，是课程内容的具体化，课程教学内容的实施离不开与之相匹配的教材，而教材内容又必然反映前期课程内容的组织。通常一门课程的教材都是经过慎重编选，其知识体系合理，内容科学，可以基本保证学生学习的正确性。并且教材的知识结构及顺序在一定程度上体现着该课程的教学方法，一本好的教材有助于教师完善教学方法。[5]从目前现有的几本新能源材料概论相关图书来看，或者内容偏重于专著的形式而不太适合作为专业基础课程教材使用，或者偏重于上述教学内容中的一部分且难度较深而不适合刚入门学生的使用，或者编写较早而难以跟上目前该领域发展前沿动态，并且基本上都缺少作为基础课程教材使用相匹配的系统思考题与习题，因此根据目前现有教材难以很好地完成上述教学内容与教学目标。笔者已经根据新能源材料概论的课程目标和内容，按照上述内容结构在着手编写尽可能适合大部分学校新能源材料与器件专业使用的新能源材料概论教材。

对于一个新专业的重要专业基础课程，新能源材料概论具有联系学科基础、奠定专业基础、培养专业兴趣的重要地位，是新能源材料与器件专业教学改革中一个值得深入研究的课题。教学改革是一项系统工程，尤其是除了课程教学内容外，教学方法、本课程在整个课程体系中的支撑性、本课程与各学校该专业的特色相结合等问题均应该进行深入探讨。此外还必须更新教育观念，强调教学效果。成都理工大学新能源材料与器件专业建设必然将不断地关注全国其他院校本专业及其相关专业的课程改革发展动向，为提高学生的培养质量而不断努力。

参考文献：

[1]张生玲，郝宇.中国能源安全分析：基于最优消费路径视角[J].中国人口.资源与环境，2012，22（10）：137-143.

[2]江凯，杨美英.全球新能源发展模式及对我国的启示[J].水电能源科学，2010，28（1）：151-154.

[3]安春爱，米晓云，柏朝晖.浅谈新能源材料与器件专业建设[J].长春教育学院学报，2012，28（6）：107-108.

材料工程系论文篇2

关键词：金属材料工程；应用型本科；培养方案

高等院校是培养服务于国民经济和社会发展所需的专业人才，而人才的培养质量很大程度上受培养方案设计科学性、合理性、质量及培养过程监控的影响。如何提高专业人才培养方案设计的质量，就摆在从事高等教育工作者面前，这需要我们去思考、分析、探索并付诸实践。

结合我校“以学生为本，为产业服务”的办学理念，如何让金属材料工程专业人才培养方案的设计有质量，有科学性、合理性呢？为此，我们在国内外相近专业培养方案概况、课程设置与教学内容、市场对人才素质需求等方面调研的基础上，深入分析、探讨并得出了有益的思考。

一、国外大学培养方案分析

国外专业设置与我国的专业设置情况有所不同，与我国金属材料工程专业相近专业名称为材料科学与工程专业，相当于我国的一级学科专业，而金属材料工程专业属于三级学科专业。首先以被调研的美国威斯康星大学、伊利诺伊大学以及英国伦敦帝国大学等部分国外大学材料科学与工程专业培养方案为对象，深入分析专业培养目标、课程设置结构、内容、学分要求等特点，从而探索并改革我校金属材料工程专业应用型人才培养方案。

所调研的学科专业具有范围大的特点，未被细化，该专业包括材料化学、冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、复合材料与工程等三级学科专业。因学科专业没有设置具体方向，所以其课程内容范围宽广，涉及专业知识面宽。

威斯康星大学材料科学与工程专业课程结构体系如表一所示，通过该表主要分析其课程之间、知识与能力之间的关联。

材料科学与工程专业学科基础课包括数学、物理学、化学。它们之间关联度较大，有不分家之说，是学科基础的基础，更是专业基础的基础。

材料科学与工程专业课程包括专业基础类课程，是专业课程的理论模块，注重材料的结构、组织与性能间关系的原理或理论知识。材料性能取决于其组成结构，如原子、分子、离子等。材料的研发设计、生产或制备影响材料性能，只有了解其内部组成结构，才知道应用数理化相关知识分析结构与性能之间的规律，才懂得用材料科学与工程相关方法手段对材料改进结构、改变性能、加工、成形和应用。这类专业基础课包括材料科学（固体中材料的结构和属性关系、材料科学）、固体相变学、材料相变学、材料力学。专业课程包括材料设计类、材料加工类、材料性能学类。材料设计类包括高分子材料、陶瓷材料导论、材料体系、设计项目规划学。材料加工类包括宏处理材料、材料微加工、固体（塑性）变形。材料性能学包括材料的电学、光学和磁学性能。材料选修课包括材料体系设计、各类材料学，这类课程根据学生自身的兴趣爱好与个人发展而选修，主要培养个人专业特长、创造性以及研究能力。工程类课程包括工程导论、工程应用统计学、工程基础等，主要培养具有材料工程理念或观念，强调材料工程设计、组织、管理、经营、质量控制等。

通过培养方案中各学期课程安排，可以分析可以得出如下结论：

（1）各学期学分分布比较均衡，各学期负担不重，学习压力不大，这有利于学生可持续学习，不会打疲劳战。

（2）反映了知识、能力培养过程，其特点是课程安排与其间的衔接先后有序且紧密，课程内容复杂程度由低到高，内容由浅入深。先学基础课，接着是专业基础课、专业课、专业限选课，最后材料体系设计与材料工程项目设计综合。

（3）注重个性发展，依学生兴趣选修课程，激发其创新能力，这主要通过选修课程实现，包括科学类选修课，如化学类、物理类、土壤、生物类，自由选修课。

（4）注重人文社会素质的培养，主要依据文学研究类选修课程。

（5）注重交际能力培养，主要依据基础交际、专业技术写作课程。

（6）注重工程观念或理念培养，通过工程导论、工程应用统计学、工程基础选修课的学习。

（7）注重培养学生国际视野，通过走进跨国工厂或国际学校锻炼或实习环节来实现。

二、国内大学培养方案分析

国内大学金属材料工程专业人才培养方案因学校定位不同会导致各高校在人才培养侧重点不同。现以吉林大学、上海大学、

常州大学等三所高校的金属材料工程专业培养方案为例分析其

特点。

通过高校培养方案可以分析出各课程之间、知识与能力之间的关系。

课程依据其性质可分为通识教育课程（公共基础课、普通教育课）、学科（专业）基础课程、专业（专业教育）课程等三类。通识教育课程包括数学、物理、化学、英语、思想政治、大学计算机基础、大学英语、体育、军事理论。学科（专业）基础课程含工程图学等机械设计制造类课、电工电子类课、计算机软硬件类课及材料科学类课。专业（专业教育）课程包括表面工程、复合材料、凝固和组织控制、功能材料、粉末冶金、热处理、腐蚀与保护、焊接等方向的金属材料工程专业课。

如同国外的材料科学与工程专业一样，金属材料工程专业同样也要注重各类及各门课程之间的知识联系。因此，各门课程的安排要符合学生认识规律，也要符合科学理论与实践之间的辩证关系，首先掌握科学基础知识，并应用之学习与掌握专业（学科）基础理论，从而为发现金属材料工程中某一领域的科学技术问题、分析问题与解决问题服务。

三、分析与思考

通过分析归纳与总结，可以将国内外的近金属材料工程专业的课程归类并将其所占理论总学分的比重进行统计，结果如表二所示。

从表二中可以分析得出以下思考：

（1）理论总学分与国外相比，国内大学理论总学分因大学定位不同而差异较大，常州大学的与国外的相近，而985、211类的大学达200学分甚至300学分。理论总学分不同，对应学时数量也会不同，总学分多，则总课时量也多。然而总学分多，则表现为各学期学分平均量也多（国外每学期平均约16学分，国内三所大学每学期

平均约为25、38.9、18学分），周课时量也多。学生学习负担及压力大，致使学生疲劳应对修满学分，难以充分调动学生的学习积极性及个性发展，也不利于充分培养课余时间思考与创造性思维。

（2）科学类课程包括数学、物理、化学等三类课，国外三所大学这类课所占比重约为23.4%～26.6%，国内三所大学这类课程所占比重约为18.8%～15.9%，但是数学与化学两类课程所占比重差异非常大。

（3）工程基础与专业（学科）基础类课程，国外三所大学这类课所占比重约为36.%～32.9%，而国内三所大学这类课的比重约为37.8%～34.3%，由此说明这类课程的差异不明显。

（4）专业类课程，国外三所大学此类课程所占比重约为3%～18.8%，而国内三所大学这类课的比重约为9.9%～12%，这表明专业方向或特色课程因设置情况而发生变化，专业方向或特色越明显，则专业课所占比重越少，如威斯康星大学的专业课主要限定在专业特定某方向。

（5）交际类课包括写作、交流等课程，国外比较重视此类课，所占比重约3.1%～3.9%，国内三所大学这类课程体现得不多。由此表明，学生的写作与交流交际能力及各种表达能力在培养过程中也不能忽视，应该在这方面促进与提高。

（6）人文学类课程，国外此类课所占比重约为11.7%～12.5%，而国内这方面课比较欠缺，文学修养类素质培养在国内三所大学的培养方案中表现不足。然而思想政治类课程是我们非常重视的，约占8%～11.1%，培养思想政治素质，是学生应具备的素质之一。这两种素质如何有机结合，值得我们好好思量。

（7）英语、计算机、体育、军事等类的课程，国内大学优势较明显，约占16.4%～22.8%，尤其是体育、计算机、英语三门课程所占学分比重较大。英语是美英等国的母语，也是国际交流的必备素质之一，课程安排非常重要。如何有效提高英语学习，如何有效提高英语利用，如何发挥英语工具的作用等等一些课题，值得我们深思。

（8）其他类

包括个性发展或兴趣类型课程，是大纲规定专业课程外的一类课程。国外所占比重约为3.9%～4.7%，国内所占比重约为4.2%～9.3%，在个性发展或兴趣类课程相差不大，国内某些方面有优势。但是，国内在国际视野培养方面存在不足，我们仍要加大与国际高校或跨国工厂间合作交流，以有利于培养学生这方面的能力。（注：伦敦帝国大学培养方案只有总学分要求，课程学分情况不详）

四、结论

综合上述调研分析与思考，可以得出以下结论：

（1）对高等院校培养的人才所具备的知识、素质与能力等要全盘考量，使其具有数学、化学、物理、工程基础、专业基础、专业特色、国际视野、交际、人文、思想政治、英语、身体素质等方面素质与能力。

（2）培养方案中总学分要求可适当减少，以促使各学期学分分布均衡且学习负担不太重。

（3）课程类型设置方面可适当增加，使学生知识、素质、能力等方面得到加强，促使其综合素质的提高。课程知识间关联性强，要突出重点知识、能力等的培养，以达到各种素质的养成。

（4）课程体系方面，国内培养方案存在一些不足或有待改进之处：有待加强学分比重的课程包括数学与化学类、工程基础类、交际类、人文类课程；继续保持（最好能优化）英语、计算机、思想政治、体育、自由选修等方面课程所占学分；适当精减学分或突出专业特色学分的课程，应当在办学过程中凝练专业优势，进而突出各校的专业特色。

专业人才培养方案是高校纲领性文件，所有教学、监督、管理等围绕它开展活动，高等院校在制订该方案时充分结合专业特点与人才应具备的知识体系、能力体系、素质体系斟酌知识要素、组成及其关系，通过上述分析与思考，以便我们在金属材料工程专业培养方案改革与实践中借鉴，在人才培养道路上少走弯路。上述结论有不妥之处，还请读者不吝赐教。

基金项目：厦门理工学院教育教学改革与建设项目（JG201013）。

材料工程系论文篇3

论文摘　要：根据材料化学本科专业人才培养目标和材料化学学科专业特点，通过改革原有的课程体系，优化课程结构，修订完善了材料化学本科专业人才培养方案。新的培养方案更好地体现了材料化学专业的特色，体现了“厚基础、强能力、重实践”的人才培养要求。

材料化学作为化学和材料科学的一个交叉学科，受到了各国政府的重视，许多高校纷纷设立材料化学专业。为适应21世纪社会对材料化学专业人才的需求，经安徽省教育厅批准，我校于2003年增设了材料化学本科专业，并在当年正式招生，目前已经有5届毕业生，学生就业情况良好。材料化学作为材料科学与工程学科的二级学科专业，培养的是应用型理科人才，所以材料化学专业学生不但要加强数学、物理、化学及材料学科等基础理论知识的学习，还必须接受更多的应用性、实践性的知识教育。如何完成这一培养目标，使材料化学专业人才的培养能够满足现代化社会发展对本专业人才的需求，是高校材料化学专业教育工作者必须面对的现实问题。只有进一步转变教育思想和观念，深化教育改革，革新教学体系，优化课程体系中实践性教学环节，才能培养出掌握基本理论知识，动手能力强，富有创造精神的材料化学专业人才，才能办出高水平的材料化学专业，以满足经济建设和社会发展的需求。

1　材料化学专业人才培养方案基本框架

从“厚基础、强能力、重实践”的人才培养总体要求出发，设计培养方案、课程体系，优化教学内容。我校材料化学专业教育内容和知识体系由公共基础课程、通识教育课程、专业课程、专业选修课程和实践性课程五大部分内容构成。

公共基础课程包括：思想教育，体育活动，大学英语和计算机基础等。

通识教育课程包括：人文社会类，自然科学和艺术类等知识体系。

专业课程包括：大类平台专业基础课程和材料化学专业课程。

专业选修课程包括：材料化学专业方向性选修课程。

实践性课程包括：课程设计、毕业实习、毕业论文、社会实践、科技活动等材料化学专业实践训练知识体系。

2　材料化学专业课程体系设计

材料化学作为化学和材料科学的交叉学科，其课程要求学生掌握材料化学的基础知识和基础理论，培养学生具有材料的制备、表征、技术开发和生产的基本能力。在构建材料化学专业课程体系时，我们一直强化教学环节的科学性、系统性和综合性，将所有教育环节分为公共基础课程、通识教育课程、专业课程、专业选修课程和实践性课程五个知识体系。其专业课程体系以无机化学、分析化学、有机化学和物理化学的理论课程和实验课程基础，把材料科学基础、材料化学、材料物理等作为本专业的入门专业课程。在经过这些课程的学习之后，陆续学习高分子化学、高分子物理、材料性能学、材料现代分析技术、机械制图等专业课程，在此基础上通过专业选修课程的学习形成专业特色方向。并通过开设材料科学导论、纳米材料导论等任选课程拓宽学生的知识面。为了淡化专业界限，我校材料化学专业和化学、应用化学专业实施按大类培养，统一设置通识教育和基础教育平台。在2011年修订的材料化学专业人才培养方案中，课程教学计划课内总学时为2633学时，学生毕业应取得总学分为154学分，其中，通识教育和基础教育与我校化学专业和应用化学专业一致；专业教育、实践教学和综合教育的课程体系与化学专业和应用化学专业有区别的开设，更加突显材料化学的特色。

3　构建相对完善的实践教学体系

3.1　构建新的实践教学体系

材料化学作为一门实践性很强的交叉学科，在教学计划中强化实践教学环节，确保实践教学环节的实施。按照本专业人才培养目标的定位，我们优化完善了实践教学体系。将实践教学体系分为三个层次：一是基础实验层次，注重基础技能训练，培养学生对科学现象的观察和分析能力；二是测量实验层次，注重专业技能训练，设置了课程设计、综合性和设计性实验等内容，培养学生的专业实践能力；三是综合实践层次，注重综合素质训练，设置了毕业设计（论文）、社会实践、科技竞赛和创新性实践活动等内容，培养学生对所学知识的综合运用能力。

3.2　更新重组实践教学内容

在2011年修订的人才培养方案中实践教学环节为35学分，占总学分的22.7%。实践教学内容重点强调以能力培养为核心，优化和重组了原四大化学（无机、有机、分析和物理化学）实验教学的内容与结构，将实践教学内容分层次进行教学，确立了基础实验、测量实验和专业实验三层次的实验教学体系，涵盖了验证性实验、综合设计性实验和研究性实验等教学内容。同时，积极推进实践教学内容的更新和方法手段的改革，减少验证性实验，积极创造条件增开综合性、设计性实验、研究性实验，强化毕业论文实践环节的检查和指导；加强校企合作，积极安排生产实习和社会实践活动，进一步加强对学生实验技能、实践能力的培养，培养学生的动手能力和创新能力。

4　结语

材料化学专业的培养方案、课程体系的探索和完善将是在科学发展观的指导下我们今后多年的一大工作任务。要坚持以就业为导向定位人才培养目标，结合社会需求和学科发展实际，研究建立专业人才培养模式，提高材料化学专业毕业生的就业能力；以能力培养为本位构建专业课程体系，提高学生的理论知识水平，课程体系遵循“厚基础、强能力、重实践”的人才培养模式制定教学计划，在四年教学计划的基础上，分析理论教学相关课程，优化教学内容，合理分配理论课程学时数，使课程体系逐渐趋于科学、规范，达到构建合理的专业课程体系、优化学生知识结构和促进专业人才培养的目的。

参考文献

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[5] 孙建之.材料化学专业实践教学体系的改革[J].中国教育技术装备，2011（1）：66.

材料工程系论文篇4

[关键词]材料科学与工程专业　材料科学基础　教学

“材料科学基础”是研究材料的成分、结构、性能之间的关系及其变化规律的一门基础学科，是材料科学与工程专业一级学科公共主干专业基础课。根据教育部提出的拓宽专业口径、按专业大类进行人才培养的基本思路和1997年国务院学位办颁发的新专业目录，材料类的专业设置不再按传统分为金属材料、无机非金属材料和高分子材料。为此，各相关高校在材料科学与工程专业主干课程“材料科学基础”的教学上都进行了教学改革。暨南大学材料科学与工程专业自2002年设立以来，就依据教育部的要求，将专业培养目标设定为培养“大材料”科学研究与工程技术所需的人才。故“材料科学基础”课程内容设置为介绍三大材料的基础知识，在教学模式、手段及课程配套方面也具有鲜明的特色。本文阐述了暨南大学材料科学与工程系以“奠定学科专业基础，培养学生科学的思维能力”为宗旨，开展“材料科学基础”教学工作的经验和体会。并以此为契机，进一步优化教学内容，探索新的教学模式和教学手段，进一步提高教学质量。

一、课程发展历史、性质与定位

材料是人类文明发展的基石。人类发展的文明史就是按石器时代、陶器时代、青铜器时代、铁器时代来划分的，可见材料对人类文明进程的重要贡献。与人类使用材料的漫长历史相比，对材料的研究即材料科学的历史比较短暂。19世纪中叶，开始采用金相显微镜研究钢铁，相平衡热力学和统计热力学则为建立材料的相平衡与相变提供了理论基础。20世纪20年代，原子结构和量子力学提供了研究材料微观结构的理论，x射线衍射技术和电子显微技术为探索材料的微观结构提供了手段。20世纪50年代，金属学已初具规模。高校金属材料专业都开设了《金属学》课程。到20世纪60年代，世界经济的腾飞促使陶瓷学和高分子材料学建立，其代表作分别为wg金格瑞的《陶瓷导论》(introduction to ceramics)和pj flory的《高分子化学与物理》(polymer chemistry and physics)。前者，wg金格瑞教授将金属学的原理应用于无机材料的结构、热力学、动力学、相变及性能分析当中，成功地指导了水泥、玻璃和陶瓷材料的生产和科研。而pj flory教授则主要围绕聚合物的合成过程、聚集态结构以及物理、化学等行为特征，阐述了高分子材料的结构及性能。到今天，三大材料的研究相互渗透，研究方法相互借鉴，产生了21世纪的材料科学。

“材料科学基础”着眼于材料基本问题诸如材料的结合键、材料的晶体结构及缺陷、材料的相结构与相图、材料的凝固、材料中的扩散，材料的塑性变形、材料的亚稳态。从金属材料的基本理论出发，将高分子聚合物材料、陶瓷材料、复合材料等结合在一起，使学生能把握材料的共性，熟悉材料的个性。本课程横向融合金属材料、陶瓷材料和高分子材料的基础理论于一炉，纵向则充分利用学生已经学过的基础知识(包括高等数学、普通物理、物理化学、材料力学等)，并能连接后续的材料的分析与表征、材料物理、材料加工工艺学等必修课程及高分子材料、无机非金属材料、金属材料等模块的选修课程。

二、教学内容的优化和选择

现代材料工业和技术的发展推动材料从组成、结构和功能的单一化向复合化、一体化发展，使培养大材料、宽专业人才的教学改革迫在眉睫。在此形势下，2002年暨南大学材料科学与工程专业设立并开始招收首届本科学生，确定了《材料科学基础》为专业基础课(必修，72学时，4学分)。本课程内容旨在以物质结构和结构形成为主线将三大固体材料(金属材料、无机非金属材料、高分子材料)的基础知识有机结合，构建大材料专业公共性专业基础课教学体系。该课程体系旨在强化对学生重基础的通才教育模式，在教学内容上力求共性教学，突出个性特点。为此。从选择教材着手，优化教学内容，强化基础教学，着重培养学生科学的思维方法、创新能力以及运用基础理论解决实际问题的能力。

目前， “材料科学基础”教材体系可分为两大类。第一类沿袭“金属学”课程的教学内容，增加了少量无机非金属材料、高分子材料和复合材料等内容，往往侧重金属材料。这类教材基本上适合以金属材料为主导的材料科学与工程专业的教学。第二类教材则是在增加非金属材料、高分子材料、复合材料等新材料内容的同时，对该课程的所有内容进行了全新的组合，将它们有机地融入整个教材体系中，形成新的包含各种类型材料的教学体系。由于低年级本科学生的专业知识有限，这类教材在教学中要突出构建整个教学内容的逻辑性和条理性，避免学生掌握了各材料的个性，却忽视了各材料的共性，从而使整个课程陷入一个“材料学概论”的泥潭。为达到突出共性教学的目的，搭建一个合理材料科学与工程的知识平台，根据整个学科的培养方案和教学计划，我们选择上海交通大学出版社出版的面向21世纪新教材《材料科学基础》作为教材，从教学目标出发，该教材最显著的特点是着重于基本概念和基础理论，便于在教学中掌握深度和广度。根据本专业培养目标的要求和培养方案的特点，在确立教材内容、体系与后续课程的相互关联的基础上，在保持课程自身体系的完整性的条件下，兼顾到不同材料的特点及知识体系与要素课程内各个环节之间的逻辑关系，对该教材的内容进行了“扬弃”，将课程教学内容分为三大模块：

1　材料的结构。①微观结构：原子的排列方式、高分子链结构；②结构的完整性：晶体学基础、金属的晶体结构、合金、离子晶体结构规则、共价晶体结构、聚合物的晶态结构；③结构的不完整性：晶体缺陷、表面和界面、非晶态、亚稳态、准晶态。

2　固体中原子及分子的运动。①扩散：菲克第一、第二定律、扩散的热力学分析、扩散原子理论、影响因素；②高分子的分子运动：分子链的运动及其柔顺性、分子的运动方式及影响因素。

3　材料的组织结构变化。①材料的形变和再结晶：单晶和多晶体的塑性变形、回复和再结晶；②相图。单元系相图：凝固、形核和晶体长大；二元系相图：匀晶、共晶和包晶相图、混溶间隙、相图分析；三元系相图：相图基础、三元匀晶和共晶相图。

为了在上述教学内容中力求共性教学，以最大限度地淡化三大材料各自的专业色彩，力求突出共性的内容。例如，相平衡与相图的内容，选择了相律、相平衡热力学理论、一元、两元和三元基本相图类型的阅读等为重点内容，而淡化与此相关的教材中有关金属材料的冶金和铸造

方面的内容。

通过多年的教学实践，上述教学内容的优化既得到了后续课程教师的肯定，又使学生学以致用，达到了奠定学科专业基础、培养科学思维的目的。

三、教学内容组织方式与目的

本课程教学内容的特点是“三多一少”，即叙述性的原理、规律多，需要记忆的概念、定义多，课程内容知识点多。理论计算少。因该课程内容枯燥、抽象，学生感到难学。具体表现在：不能很好地将数学理论应用到材料科学的基础课程、无法判定从而掌握教学内容中的重点、不能将所学的知识点和实际的材料联系起来。所以，我们在教学内容的组织上做了一些探索：

1　突破传统的“一本教科书”的局限性。本课程的教学内容在严格按照教学大纲和教学计划授课的同时，综合多种中文教材、英文教材等，力图做到知识面完整、讲授描述通俗易懂。如针对本专业每年都有数目不等的海外学生的特点，在教学提倡采用台湾晓园出版社出版的《材料科学与工程》作为补充性教材，提升外招学生对学科知识的认同感和认知度。

2　探索课堂教学，有所为，有所不为。课堂讲重点、难点，讲思路，留给学生充分的思考时间和空间，以调动他们的主动性和积极性。对难点和重点内容，尽量举出其应用实例，结合学科前沿知识，使学生知道该原理的用处，听课时不感到抽象、空洞，达到了理论联系实际的目的。而且，对重点和难点内容务必做到举一反三，确保学生能够掌握，以达到以点带面，进而掌握所学知识的目的。

3　注重教学内容的连贯性，连通性，提高学生对所学知识点的融会贯通能力。本课程在教学过程中，提倡预习，并将即将讲授的知识点与所学基础知识点的关联告知学生，使其掌握学习的主动性。对部分关联度高的章节，采用课堂讨论、换位讲授等方法，调动课堂气氛，使学生自觉地运用基础知识解决教学过程中的难点，从而提高他们通晓所学知识点的能力，达到全面提升专业素质和人文素质的目的。例如，在相图的学习中，尝试让学生利用所学的物理、化学知识换位讲授一元相图和二元相图的基础，一方面使他们学会对所学知识点进行归纳和演绎，另一方面提升他们的口头表达、演讲技巧。

4　充分、恰当地采用现代化多媒体教学方法，并辅之以动画，实现图、文、声、像的视听一体化教学。特别是对那些教学难点和需要丰富空间想象力的内容，形象、生动地展示在学生面前，既直观又富动感，可明显提高教学效果。

四、教学方法与教学手段

“材料科学基础”课程内容抽象、概念性强，学生在学习时容易感到枯燥难学。因此，在课堂上应常采用启发式教育，常用提问、问答或引而不发方法，调动学生的积极思维能力。在讲授时使用ppt演示文稿，尽量多用教学模型、挂图、照片和曲线图表等形象化语言。涉及部分教学内容如位错运动等，应结合动画生动地用图像演示给学生，以加深他们对课程内容的理解，提高学习兴趣。对于部分与前期知识关联度高的基本理论如单元相图，组织学生进行课堂讨论(seminar)，并以学生发言为主，让他们直接参与教学。对需要运用较多数学知识且理论性较强的内容，如扩散第一、第二定律，应多采用板书推导，加强逻辑性学习。另外，为了提高学生对那些需要有丰富空间想象力的晶体结构、金相组织的转变和识别、位错、位错增殖和缠结过程等知识难点的理解和掌握，将先进的多媒体现代化教学手段引入材料科学基础教学中，并让它们以二维或三维动画形式生动形象地展示在学生面前，弥补传统教学在时间和空间等方面的不足，以提高教学效果。在课外，还可建立qq空间，在群聊中解决课堂中来不及解决的问题，通过师生交流，提高学生探索性自学能力和学习的积极性。

在“宽口径，大平台”培养模式下开展材料科学与工程教学， “材料科学基础”作为专业必修的主干课程，突出共性教学是打好学科专业知识的必备条件。从时代的需要出发，合理选择及组织教学内容、创新教学手段和方法，使其与教学内容相互协调，是构建新时代“材料科学基础”教学体系的关键。今后， “材料科学基础课程”将继续围绕以符合时展、符合教育规律为中心开展课程建设，不断探索和实践，为成功培养宽专业人才奠定基础。

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[10]崔占全等，材料科学基础的教学改革与实践[j]，教学研究,2007,30(1)：53-57。

材料工程系论文篇5

关键词：无机材料工学；教学改革；教学体系

材料是社会文明进步的一个重要标志，也是当今各个国家和地区发展基础工业与开发新技术、新行业的源泉和动力。“无机材料工学”课程是长沙理工大学材料科学与工程学院无机非金属材料工程专业培养方案中的主干课程和专业必修课程，并在2006年获长沙理工大学重点课程立项。课题组成员从以下几方面对教学改革进行了探索与研究，取得了较好的教学效果。

一、构建先进的“树”式教学体系

“无机材料工学”课程以前是按“水泥工艺学”、“陶瓷工艺学”、“耐火材料工艺学”、“玻璃工艺学”来分篇进行教学的，这里的每种材料及制品都有组成及设计、原料、制备工艺，但又都有不同之处，分篇教学就有同一工序的原理重复讲述，教学效率低，学习内容有限，在培养计划规定的课时中一般只能学2篇。而2008年开出的“无机材料工学”课程打破传统的由“水泥工艺学”、“陶瓷工艺学”、“耐火材料工艺学”、“玻璃工艺学”等四大工艺学构成的彼此独立分散体系，建立了以“无机非金属材料的基本概念一材料工艺原理一材料物化性能为主干，合理渗透原、材料结构及物性的“树式”课程教学体系。力求教学内容的“精、全、新”；压缩重复性理论教学，加强实验环节，把实验课单独分离出来，注重了对学生动手能力的强化。以无机材料制备原理和工艺及其控制为主线有序有机结合与分离来组织教学内容。新体系的建立，既。提高了教学效率，也拓宽了专业口径。

二、优化课程教学内容

近几年无机非金属材料工程专业的毕业生大部分在中铁建设局、、路桥公司等单位就业，从事道路材料、陶瓷材料、无机一聚合物复合材料研究开发、工程应用和技术管理的占毕业生总数的80％以上。经过广泛调研和讨论，明确了专业方向定位于道路与建筑材料、陶瓷与装饰材料和无机／聚合物复合材料三个专业方向。根据这三个专业方向，我们确定“材料组成(还增加了胶凝材料)设计及制备、材料的性能控制及检测”为“无机材料工学”课程重点教学内容。同时注意本课程和每个专业方向内的课程群教学内容的整合，避免重复，提高学习效率。作为一所培养应用型专业技术人才的理工大学，材料学科与其他理工学科具有很强的渗透性和互为支撑的关系，从而使学生所学内容与就业后的应用结合得更紧密。学习的目的明确了，学生对学习该课程的积极性也就提高了。

在教学中还注意正确处理课程中知识和能力的关系、理论教学与实践教学之间的关系；融入本领域中最新的技术、方法和发展动向，并结合教师研究的科研项目和成果教学，拓宽了教学内容。

三、改革教学方法与手段

在传统教学的基础上，不断探索新的教学方法，充分调动学生学习的积极性与主动性。积极采用多样化的教学方法，主要有教师讲授、课堂研讨、实验及专业实习、课程设计及毕业设计(论文)等形式。

无机材料工学是将“水泥工艺学”、“陶瓷工艺学”、“耐火材料工艺学”、“玻璃工艺学”四大工艺学融合而成，教师将按照四种材料及制品共同的工艺流程来讲授，在原、燃料－材料组成设计与配料计算－配合料加工－材料热加工－冷却－制品及制品精加工每一个环节中，四种人造材料都各有差异，教师在讲授中将四者作比较，让学生对四种人造材料制造工艺的异同有更清晰的了解。在课堂上针对学生在学习过程中遇到的疑点、难点，积极组织学生当堂研讨，学生在互相讨论过程中消除疑问，更深刻地掌握所学课程。

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。仅仅学习课本知识是远远不够的，为此开设实验课以及组织学生进行专业实习也是该课程学习中一个必不可少的部分。学生通过实验以及到工厂、企业的参观实习，提高动手能力，亲身体验材料制备的工艺流程，并处理相应的专业问题。

为了让学生们能够学以致用，新的06培养计划中本课程设置了无机材料工艺课程设计这一环节。学生在课程设计中将运用所学知识，根据不同的实际情况，选用设备、设计工艺流程，最终设计出符合要求的材料生产工艺。在课程设计过程中，学生将学会如何融合、应用所学知识并付诸实践，方便以后更好更快地走向社会、融入工作。

在学期最后的毕业设计及论文中，学生要对自己所学知识进行总结、深化，上升到一个新的层面。

在进行教学方法改革的同时，我们充分利用现代教学手段，积极开发计算机辅助教学课件，自行研究制作的“无机材料工学”、“绿色建材”多媒体教学辅助课件，分获湖南省高等学校第六、七届“大成杯”多媒体教育软件比赛三等奖。并将多媒体课件应用于在教学实践中，推进现代化教学手段的运用。

四、注重教材建设

根据无机非金属材料工艺学内在规律、内容与发展的要求，借鉴国内外高校的先进经验，结合本校无机材料专业的特点，打破传统的分别由《水泥工艺学》、《陶瓷工艺学》、《玻璃工艺学》、《耐火材料工艺学》四大工艺学构成的彼此独立的分散体系，构建了符合材料及无机非金属材料工艺学内在规律的、完整、有机的全新教材体系，建立了以“无机非金属材料的基本概念一材料工艺原理(原、燃料－材料组成设计与配料计算－配合料加工－材料热加工－冷却－制品及制品精加工)－材料物化性能为主干，合理渗透原、材料结构及物性的“树式”课程教学体系，而且以此体系编著并出版了《无机材料工艺学》教材。该教材符合无机非金属材料工艺学内在规律、内容与发展的要求。它首先建立无机非金属材料系统概念，然后按照无机非金属材料加工工艺顺序，构建了无机非金属材料工艺学清楚完整的知识结构。同时，重视新工艺、新技术的引进。《无机材料工艺学》教材在完整的工艺结构下，充分体现了重基础、宽口径、以提高学生综合素质为目标的指导思想，符合社会和科学技术发展对《无机材料工艺学》的要求。

材料工程系论文篇6

关键词：课程项目；功能材料；工程教育模式

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2011）35－0090－02

一、引言

我国传统的通识教育过于强调基础科学理论，弱化专业内容和工程实践，企业普遍反映毕业生缺乏创新精神和创新能力。而西方国家针对这一问题开展了大量的研究实践，成果丰富，其中尤以工程教育模式更为突出。它是以工程项目为载体，以从科研到运行为生命周期，让学生主动参与实践，以课程之间有机联系的方式学习工程。“做中学”是工程教育改革的战略之一，中国教育部于2008年开始组织课题组进行试点。

《功能材料》是一门既有一定的理论基础知识，又与实际应用密切相关的多学科交叉的课程。以教师讲解为主的传统教学方式无法充分调动学生的参与积极性，解决实际问题的能力得不到体现。本文就是根据这一实际需要，适应北京石油化工学院（以下简称“我院”）素质教育，满足培养综合性、创新性、应用型人才的要求，就工程教育模式下《功能材料》课程在教学方法、教学手段等方面的教学实践进行探究。

二、工程教育模式应用到《功能材料》课程的依据

将工程教育模式应用到《功能材料》课程，符合高等院校工程教育培养的目标要求。工程教育模式突破了传统教学模式，通过选取项目创设情景，协作学生学习开展教学，通过完成项目达到意义建构，通过解决问题实现学生对知识的掌握，充分体现我院以研究型和应用型人培养为目标的教育特点。

功能材料作为能源、计算机、通讯、电子等现代科学技术研究的基础，近年来已成为材料科学领域中的研究热点之一。种类繁多、功能各异的新型功能材料正在众多不同领域对科技的进步、社会的发展产生了越来越大的影响。目前根据我院2009版新大纲要求，《功能材料》课程涉及面广、头绪多、内容繁杂、系统性不强，而且课程的理论教学时数相对较少。如果还像以前一样照本宣科，在课堂上根本不能吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣，教学效果不理想。而且，事实也证明，按照传统方式培养出来的毕业生在今后的工作中的应用能力也比较差，不能达到用人单位对人才的要求标准。

三、工程教育模式应用于《功能材料》教学的实践

以真实项目为载体开展项目式教学，能使学生亲身经历产品构思、设计、实现、运作的项目开发生命周期，在与课程紧密联系的项目实践中积极主动地学习专业知识，提高学生对理论知识的应用能力和实践动手能力，增强学生的成就感，充分挖掘学生的创造潜能。

1.构思

根据课程教学内容选取研究项目。课程研究项目是《功能材料》课程学习的一个重要组成部分。通过实施课程研究项目，学生可以深入掌握课程的理论知识体系，提高综合应用已有知识解决问题的能力，更好地培养材料科学与工程专业学生的专业技术能力和综合素质。

2.课程研究项目设计

为了实现项目教学目标，我院设计了《功能材料》课程研究项目指导书，主要内容包括：①项目的题目；②项目组成员；③项目的研究背景及意义；④项目拟开展的主要研究内容；⑤拟采用的主要研究方法或研究工具等；⑥项目主要的日程安排或时间节点；⑦主要参考文献。让学生在完成研究项目指导计划书的过程中掌握项目所包含的理论知识，真正实现“做中学”。

3.任务实现

教师经过简单的理论介绍和导入之后，带领学生实施项目，鼓励学生自己选取感兴趣的项目。把学生分成小组（每组最多3个学生），每一小组选出一个组长，全面负责该组的任务。所有环节任务的实现都靠小组成员的共同努力。

研究项目选取的难易程度，研究内容的多少，都会影响到每组的最终成绩。每个小组要在项目报告中标明每个人在总体工作中的贡献和工作比例，或者每个人负责的内容。

4.成果展示

所有的项目都要按照规定的时间对教师和全体学生进行演示汇报。演示汇报的主要目的是让教师和其他学生了解各组的工作和研究成果。小组的学生都要在台前汇报，汇报前由教师指定主汇报人。每个项目演示汇报时间不超过10分钟，另外有5分钟的提问时间。每个组必须严格控制演示时间，超过时间1分钟以上要扣分。

不同项目的设定有利于满足不同层次学习者的学习需求，便于开展个性化、差异化教学。通过个体和合作的形式进行项目学习和实训，学生不仅能培养自主学习的能力，而且能培养合作、沟通和组织能力。项目完成后的及时反馈，又有利于学生间经验的分享。该模式构建出一个开放性、研究性的学习环境，充分体现了以学生为中心、以学生的全面发展为中心的教育思想。

四、在工程教育模式下教师的角色

将工程教育模式应用到“功能材料”课程，有利于教师教学科研水平的提高。要将工程教育模式应用到课程教学，教师必须结合院校教学实际，以及本校学生的知识层次、结构能力，合理制定教学大纲，优选教学内容，加强教材建设，不断改进教学方法、教学手段，理论结合实践，设计工程项目，体现以能力培养为主的原则。这个过程本身就是一个学习知识、提高理论层次和教学水平的过程，也是工程教育的具体体现。这个过程有利于进行多种资源的有效整合，不仅要求教师具有良好的专业设计经验和教学组织能力，而且利于发挥学生的主体地位和教师的主导地位，培养学生的综合应用能力，能极大地提高教师的业务能力和教学科研水平。

五、结语

《功能材料》课程结合工程教育理念的教学模式，加强学生对课程内容本质性理解，促使学生结合课程主动考虑并构思满足要求的设计，设计的任务紧扣《功能材料》课程的核心内容，并具有丰富的题材和多样的结果。注重培养学生的自学能力、团队协作能力以及系统调控能力。使学生养成主动查找书籍资料的良好习惯，让学生学会关注科技发展，极大地提高学生的系统调控能力。

参考文献：

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[10]贡亚丽.“CDIO”模式在《EDA技术》课程教学中的应用[J].考试周刊,2009,(31).

材料工程系论文篇7

关键词：土木工程材料 教学方法 改革 探索

中图分类号：TU5；G642 文献标识码：A 文章编号：1672-8882（2012）10-030-03

《土木工程材料》是土木工程专业的一门重要专业基础课，该课程主要是介绍各类土木工程材料的成分、生产过程、技术性能、质量检验以及使用等基本知识。通过本课程的学习，使学生能针对不同工程合理地选用材料，并能与后续课程紧密配合，理解材料与土木工程设计、施工的相互关系，初步具备解决在实际工作中出现的土木工程材料问题的能力[1]。自2008年，我校主持湖南省精品课程《建筑材料》的建设以来，全体任课教师注重改革教学方法和手段，灵活运用多种有效的教学手段，能够激发学生的学习兴趣，并提高其学习积极性，在引导学生掌握有效学习方法的同时，提高了学生的综合能力。经过多年的课程教学实践，取得了一些经验，本文针对《土木工程材料》课程的教学难点，结合地方本科院校自身的特点，对该课程的教学方法进行了有益探索，总结出了“激发兴趣，引导思维，把握主线，建立联系，注重实践，提升能力”的教学策略。

一、土木工程材料课程教学难点

（一）种类繁多，各种材料自成体系

土木工程材料课程中介绍的材料品种繁多、涉及面广、内容庞杂，各材料自成体系、各章节横向联系不显著，而且课时少，实践性强。课程中概念多，专业术语多，经验表格与规范多，公式推导少，逻辑与连贯性不强且以叙述为主，要求学生机械记忆力较多。而工科学生往往习惯于逻辑运算和理论推导，空间想象力和数学思维能力较强，而不太善于叙述、归纳和总结，因而学生在学习土木工程材料课程时常常感到枯燥乏味、没头绪、难记牢，甚至产生厌学心理，影响学习效果。另一方面，本课程中的材料的组成、结构与性能的关系；水泥的矿物成分、水化产物及其性能特点；构成混凝土各材料的特点、性能及配合比与混凝土拌和物及硬化混凝土性能的关系等教学内容，涉及材料的化学组成较多，但土木工程类学生在大学期间没有开设化学相关课程，所以，学生在学习过程中存在理解上的难点。

（二）承上启下，桥梁作用不易发挥

土木工程材料作为一门专业基础课，承上需运用之前学习的物理、化学、理论力学、材料力学等课程的基础理论，领会与理解各种土木工程材料的组成、结构、制备方法或施工工艺与其技术性质、质量间的相互关系和土木工程材料的环境行为与服役性能及其失效机理等知识；启下需与该专业后续课程和工程应用紧密配合，掌握土木工程材料的技术性质及其影响因素和在土木工程应用中的合理选用。本课程的教学难点是如何把握适当尺度，在基础理论、工程材料科学知识与土木工程应用间架起“桥梁”，建立紧密联系，在不同种类的材料间形成知识的连贯性，知识内容间透出逻辑性，在引导学生转变学习方法、思维方式的同时，注意激发、提高和保持学生学习的兴趣和积极性，增强学生对知识的理解和掌握，让学生通过自主学习和良好的训练，缩短“桥梁”。

二、土木工程材料课程教学策略的探索与实践

（一）激发兴趣，启发思维

苏霍姆林斯基曾说：“只有能激发孩子去进行自我教育的教育才是真正的教育”。教学是师生的双边活动，要提高教学质量，充分调动学生课堂学习的积极性、自觉性和主动性，是十分重要的环节[2]。

1. 以“学生为主体、教师为主导”的教学理念来调动学习热情

将“以教师为主体”的传统教学模式转变为“以学生为主体、教师为主导”的教育教学模式，以导学为主线，建立主导、主体相结合的教学模式，充分发挥学生的主观能动性[3]。先让学生充分认识到学习建筑材料的重要性和必要性，激发学生学习的积极性；教学时教师要深入浅出地将复杂问题简单化，将枯燥的理论学习变为生动的工程实例。比如学习水泥的特性时就让学生根据水泥的特性、工程特性和环境特点来思考水泥的应用情况，某工程适宜选用何种水泥，不宜选用何种水泥。此外，在每次上课期间（课间10分钟休息），教师确定或学生自选感兴趣的2个与本次课内容相关主题，学生课余利用网络并查阅图书馆相关书籍资料，并在下次上课时由学生自己讲解（每次汇报时间为5-8分钟）。教师适时穿插提问，也应鼓励学生提问，或就提出的问题在全班展开讨论，最后再由老师总结点评，这样可以使学生更多地参与课堂教学过程。这种学生主动参与课堂的方式，不仅回顾并拓展了上节课程的相关内容，重要的是学生独立完成查阅资料、整理材料、制作课件、自己讲解和回答问题等环节，学生积极参与课堂教学，综合自己所学过的知识从多角度看问题，既培养思维能力，又锻炼表达能力；既提高了学生学习的兴趣，又加深了学生对知识的理解和掌握，有利于锻炼和培养学生的综合能力，学生也非常乐意参与这种教学方式。这种角色的转变使得教师教学更生动，学生学习更主动，教学活动氛围更活跃，形成一种教学相长、师生共同探讨的良好环境。

2.以新颖、实用、丰富、开放的教学内容来激发学生的求知欲望

随着当前教学设备的更新和多样化，采用多媒体教学，将大量的实验动画、工程录像、工程实景图片资料、工程实例、工程案例、工程事故、实验视频等适时地插入到课堂教学中，最大限度地缓解教学学时少与教学内容多和实践教学环节薄弱等矛盾，也可以在课堂教学中充分激发学生的学习兴趣，进一步拓宽专业知识面。另一方面，材料科学随着科学技术和生产力的进步取得了突飞猛进的发展，土木工程材料的品种不断增多，质量不断提高，功能不断丰富。新材料、新技术、新标准、新规范、新观念、新政策法规和学科发展动态都应及时充实到教学中来。新材料、新技术因其科技含量高、可持续发展性强，是今后工程建设应用的必然。如与水有关的性能引入国家大剧院 “自洁净”建筑材料，建筑钢材引入“鸟巢”的Q460新型合金钢，混凝土引入上海世博会意大利馆的透明混凝土，建筑塑料引入水立方的乙烯- 四氟乙烯共聚物（ETFE）膜等，在对应章节授课时，如能将这些新材料的研究最新进展和工程应用情况介绍给学生，一方面展示了材料在工程建设中的重大作用；另一方面可使学生掌握最新的科研信息，了解材料的发展动态，能有效的增强学生的求知热情。

3.以自主、合作、探究的教学方式来启发学生的创造性思维

古人云：“学起于思，思源于疑”。为了培养学生的思维能力，教师要善于鼓励学生思考各种问题[4]。由于使用了多媒体教学方法，就可以节约一部分板书的时间，所以在课堂就可以在教师的指导下，针对一些具有启发性或争论性的问题先让学生展开自由讨论，然后在教师统一指导下组织大家讨论发言。这种方法可以采用3种实施形式：一种是在课前布置讨论话题并提出方向性的问题，让学生带着问题去看书、查阅相关资料，做到有的放矢，上课时组织大家讨论并发，例如在讲混凝土强度时，先提出混凝土在外力作用下为什么会发生破坏，混凝土强度与哪些因素有关等几个问题。第二种是在课堂教学中也可设置一些疑问和悬念，不但能集中学生的注意力，吸引学生进入良好的学习状态，有效控制课堂气氛，还可以提高教学效果，引导学生积极思考。如在绪论中可向学生提出在18、19世纪以前为何没有大跨度建筑？在讲授影响材料导热性因素时，可提出“为什么住进新居的人们总觉得较老房子冷，到冬季更甚”等等疑问，以引导学生积极思考。第三种是就某一综合性问题布置思考题，把全班学生随机分成几组，进行小组讨论，增强学生对材料的感性和理性认识，引导学生从各个方面去思考解决的方法。

土木工程材料类型繁多，但是每一种材料又有许多不同的类型，所以就可将具有可比性的两个或多个不同对象进行系统的比较和研究，得出研究对象的本质、特点和规律。如在讲授掺混合材料的硅酸盐水泥时，在系统讲授活性混合材性质及二次水化反应的基础上，引导学生从混合材料的掺量、混合材料的特性等方面去对比硅酸盐水泥系列的共性和个性，从而总结各种水泥的应用规律，这样可以大大地提高学生学习的积极性、使其能主动运用已有的理论基础知识，达到对新知识深化理解和强化记忆的目的。

（二） 把握主线，建立联系

把握每种工程材料的性质及其在土木工程中的应用这条主线，将枯燥的知识讲述与工程实例相结合，从工程材料的组成、结构与制备或施工工艺等方面，分析和阐述工程材料是如何满足这些技术性质要求的，从而将工程材料的组成、结构、性能与工程应用等课程内容建立其相互间的逻辑联系——架起“桥梁”。

1. 以“一个中心、两条线索”的教学思路贯穿理论教学的全过程

由于土木工程材料课程涵盖了上十类常见的工程材料。虽然各类材料不同，但由于同属材料大类，在第一次上课时，可提醒学生，从材料科学与工程的角度出发，以“材料性能”为中心，以“材料的组成决定材料性能”和“材料性能决定其使用领域与范围”为线索，分析各种材料在组成（Composition）、性能（Property）和应用（Utilization）上的共性和特性，采用这三个内容英文字母的第一个字母， 简称为“CPU”主线，既形象又便于理解掌握。学习每类材料的“CPU”，便掌握了土木工程材料的核心内容和教学目标[5]。如本课程的核心章节“混凝土”部分，教学过程中只要把握“CPU”主线，及组成（水泥、集料、水、外加剂和掺合料）、技术性能（混凝土硬化前的和易性及混凝土硬化后强度、耐久性和变形）以及使用（根据环境、工程特点，选择合理配合比的混凝土） 便可将其主要知识点涵盖，也能够对其有一个整体掌握。

2. 以“自主协作、虚实结合”的工程实例教学架起基础课与专业课桥梁

土木工程材料作为专业基础课，是一门实践性极强的应用学科，材料品种繁多、性能各异。一项实际的工程，不但对材料的物理、力学性质及耐久性有着具体的要求，而且，成本也是不容忽视的。因此，要做到合理、正确地选材，就必须清楚地了解和掌握相关的基本理论、基本知识，将课堂学习与工程实例紧密地结合在一起。如讲述研究土木工程材料耐久性的意义时，可给出一些因材料耐久性达不到要求而出现严重事故的例子，引起学生的重视。如某年我国某处一水塔的突然崩溃，造成了严重的人员伤亡及经济损失，而事故的原因，是由于混凝土内钢筋的锈蚀。再如，日本、美国、加拿大等国的混凝土所面临的耐久性问题已相当严重，已经引起了学术界的广泛重视，若全部进行修复所需费用非常巨大。在此基础上，提出研究和保证土木工程材料耐久性的重要意义。这些工程事故的案例使学生心灵产生极大的震憾，虽然有设计和施工方面的原因，但是也有采用劣质材料或不严格验收原因。学生听后深感今后工作责任的重大，唤起学生的工程意识，加深了对本门课程重要性的认识，也激发了学生对后续专业课程学习的兴趣。学生课后信息反馈也表明： 学生对改革后的教学方法非常满意，学习热情得到提高。后续的建筑构造课和建筑施工课，任课教师反映学生对材料的理解力有了明显提高，为相关专业课程的学习打下了良好基础。

（三）注重实践，提升能力

结合科研开展教学是培养应用型人才的有效途径，将与本课程内容相关的工程材料及其应用的最新科研问题引入课堂教学，将国家正在建设的重大土木工程和需要解决的重大技术难题介绍给学生，将最新研究成果融入教学。针对不同的工程， 如何合理选择和正确使用土木工程材料， 如何对传统材料进行改性， 或研制和开发新材料， 都与建筑结构的使用功能及安全息相关。随着土木工程材料的发展， 如何合理地综合利用工业废渣、废料， 对土木工程材料进行改性和降低成本， 研发生态型、功能型、智能型建材等问题， 都已成为当前建材领域研究的重要内容。让学生接触到本课程内容的科学前沿知识，引发学生思考，明确自己肩负的重任；同时，积极组织和鼓励学生参与本课程的开放式研究型实验和申报省级、校级大学生研究性学习和创新性实验课题，以此培养学生的综合能力和创新思维。2009至2011年期间，我系学生申报的课题先后有“提高湖南地区砖混结构沼气池材料耐久性研究”、“回弹法测定混凝土强度能力研究实验”、“ 湖南地区既有建筑节能改造方案研究”等5项课题被遴选为湖南省大学生研究性学习和创新性实验项目，“新型自洁净建筑外墙材料的研制”、“废弃混凝土回收再利用研究”、“双掺重钙和粉煤灰对自密实混凝土性能的影响”等8项获校级大学生研究性学习和创新性实验项目立项。这些项目的开展，不仅巩固并拓宽了学生所学的土木工程材料相关理论知识，并提高了学生的动手能力和解决实际工程问题能力，也为培养应用型专业技术人才提供了新途径。

三、结语

教学改革是一项综合性和系统性的工程，不断提高教学质量是高等院校追求的目标。实践证明，在《土木工程材料》课程的教学活动中，开展多种形式的教学方法改革与探索是转变教育观念、提高教学质量的有效途径。总结出了“激发兴趣，引导思维，把握主线，建立联系，注重实践，提升能力”的教学策略，有利于激发学生的学习兴趣，有利于调动学生学习的主动性，有利于提高学生综合能力，能够为地方院校培养应用型人才提供新途径。

参考文献：

[1]张旭贤.土木工程材料.课程教学改革研究的探索[J].塔里木大学学报，2010，22（1）：114-117.

[2]谢振国.土木工程材料课堂教学方法讨论[J].高等建筑教育，2009，18（3）：78-80.

[3]黄维蓉.“道路建筑材料”课程教学改革探讨[J].重庆交通学院学报（社科版），2003，3：59-60.

材料工程系论文篇8

关键词：“工程材料学”；航空航天专业；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）04-0124-03

“工程材料学”是航空主机类专业（包括飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程和机械工程等专业）的学科基础课程。该课程虽然仅有48学时，但承担着为未来的航空工程师构建材料知识体系的重任，对学生今后的发展起着重要作用。本文结合近年的工作实践，对该课程在教学要求、教学内容和教学方法等方面的改革进行研讨。

一、高度重视航空和材料领域发展对“工程材料学”课程教学的影响

材料学既是基础科学，也是应用科学。材料科学与技术的发展，解决了很多工程领域的关键问题，有力地推进了相关科学和技术的进步，使得材料科学成为最活跃的科学领域，材料产业也成为国民经济发展的重要支柱产业。“工程材料学”以物理学、化学等理论为知识基础，系统介绍材料科学的基础理论和实验技能，着重培养学生把这些知识应用于解决工程实际中提出的对材料结构、性能等方面问题的能力。作为一门重要的学科基础课程，“工程材料学”具有较长的开设历史，在人才培养中发挥了重要的作用。航空航天领域的发展对工程技术人员的能力素质提出了更高的要求，特别是“卓越工程师”教育培养计划的实施，对工程类课程建设的需求更加迫切，有必要以新的形势为背景反思该课程的教学改革。航空以众多学科知识、先进研究成果为基础，已发展成为一个由多个分系统组成的大系统，需要工程技术人员采用系统工程的方法进行综合设计。现代航空技术一百多年的发展，使得人们可以在更大的范围内探索天空，也使得飞行器的工作条件更加恶劣，工作环境更加严苛。现代飞行器不仅要具有速度快、航程大、载重多等特点，还要满足节能低碳等要求。材料科学技术的发展，为解决航空航天领域的诸多难题提供了可能，“一代材料，一代飞机”已成为飞行器发展公认的规律。这对航空航天工程技术人员的材料知识提出了更高的要求。在飞行器及其主要部件的设计、制造和维护工作中，要全面认识材料的性质和特点，才能挖掘材料的潜能，充分利用材料的特性，满足工作需要。面对航空航天迅猛的发展形势，仅了解和掌握已有材料的知识是不够的。具有创新素质的工程技术人员，要了解材料科学与工程的发展方向和趋势，分析材料领域的发展对航空航天领域的影响，同时要认真研究具体工作对新材料、新工艺的要求，明确材料发展的需求。在新型飞行器的研发过程中，要综合考虑用户对飞行器总体性能的多种要求，对各项技术参数进行统一的优化。在落实对飞行器性能的要求时可以发现，很多要求是相互矛盾的，比如飞机的航程和机动性就存在着较大的矛盾。为了获得较好的综合性能，需要对飞机进行一体化设计，要及时掌握各种设计方案对飞机主要材料和工艺的要求，对飞机整体结构进行综合优化。在此过程中，各部门工程师都需要和材料系统密切配合，才能实现信息和资源共享，降低全系统的风险，提高系统的可靠性和综合性能。材料科学技术的迅速发展也对课程教学提出了新的要求。材料科学与技术是研究材料成分、结构、加工工艺与其性能和应用的学科。在现代科学技术中，材料科学是发展最快速的学科之一，在金属材料、无机非金属材料、高分子材料、耐磨材料、表面强化、材料加工工程等主要方向上的发展日新月异，促使“工程材料学”课程内容的不断充实。

“工程材料学”课程要系统讲授材料科学与技术的基础理论和实验技能，使得学生掌握工程材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面的知识。早期的航空工程结构以自然材料为主，如在美国莱特兄弟制造出第一架飞机上，木材占47%，普通钢占35%，布占18%。随后，以德国科学家发明具有时效强化功能的硬铝为代表，很多优质金属材料被开发出来，使得大量采用金属材料制造飞机结构成为可能，也使得研究者们投入了更多的精力于金属材料的探索。相应地，这一时期“工程材料学”课程内容也以金属材料为主。上世纪70年代以后，复合材料开始在航空领域应用。复合材料具有较高比强度和比刚度的优点使得工程技术人员对其抱有很大的希望。航空工程师首先采用复合材料制造舱门、整流罩、安定面等次承力结构，而现在复合材料已广泛应用于机翼、机身等部位，向主承力结构过渡。复合材料因其良好的制造性能被大量应用在复杂曲面构件上。复合材料构件共固化、整体成型工艺能够成型大型整体部件，减少零件、紧固件和模具的数量，降低成本，减少装配，减轻重量。复合材料的用量已成为先进飞行器的重要标志。相应地，复合材料必然要在“工程材料学”课程中占重要地位。钛合金的开发和应用使得飞行器具有更好的耐热能力，提高了发动机、蒙皮等结构的性能，有效解决了防热问题。“工程材料学”课程的教学内容应该及时反映材料科学在提高飞行器性能方面的新应用与新进展。与此同时，其他相关学科也取得了长足的发展，使得主机专业教学内容大幅度增加，“工程材料学”课程的教学内容和学时之间的矛盾愈加突出。

二、认真分析专业教学对“工程材料学”课程的不同要求

“工程材料学”课程是一门重要的学科基础课，是基础课与专业课间的桥梁和纽带，在航空航天主机类专业培养学生实践动手和创新创造能力，提高学生综合素质等方面具有重要作用。在多年的教学实践中，该课程对主机类各专业采用同一标准教学。虽然主机类各专业人才培养有其共性要求，但随着航空航天事业的发展，专业分工越来越细，差异化特征也越来越明显，因此“工程材料学”课程应该充分考虑不同专业的具体需求，结合各专业的课程体系安排教学。飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程和机械工程等主机类专业根据航空领域中的分工培养学生，毕业学生的工作要求有所不同，对知识结构的要求也不一样。就材料方面知识而言，不同专业学生也会有所区别，应按照专业特点纵向划分对“工程材料学”课程的要求。不同专业主要服务对象的材料特点是确定课程要求的主要依据。

飞行器设计与工程专业要全面统筹飞行器产品及各部件的设计和制造，主要从事飞行器总体设计、结构设计、飞机外形设计、飞机性能计算与分析、结构受力与分析、飞机故障诊断及维修等工作，要求了解材料科学与工程的发展对现代飞行器设计技术的影响，因此要较全面地掌握主要航空材料的性能、制造等方面的知识，了解轻质高强材料的发展动态和发展趋势。飞行器动力工程专业要求学生学习飞行器动力装置或飞行器动力装置控制系统等方面的知识，主要培养能从事飞行器动力装置及其他热动力机械的设计、研究、生产、实验、运行维护和技术管理等方面工作的高级工程技术人才。飞行器动力的重要部件对抗氧化性能和抗热腐蚀性能要求较高，要求材料和结构具有在高温下长期工作的组织结构稳定性。因此，材料在高温下的行为、性能和分析、选择方法应该是该专业“工程材料学”课程的重点。飞行器制造工程和机械工程等专业要针对现代飞行器工作条件严酷、构造复杂的特点，采用先进制造技术，实现设计要求，并为飞行器维护提供便利。该专业要求学生理解飞行器各部件的选材要求，掌握材料的制造工艺。飞行器零部件形状复杂，所用材料品种繁多，加工方法多样，工艺要求精细。很多新材料首先在航空航天领域得到应用，其制造技术具有新颖性的特征，设计、材料与制造工艺互相融合、相互促进的特点非常明显，这就要求学生在“工程材料学”课程中把材料基础打好，适应工艺和材料不断发展的要求。虽然各专业对“工程材料学”课程的要求有所不同，但课程基础一致。

该课程名称为“工程材料学”，即明确其重点在于将材料科学与技术的成果运用于航空航天工程，把材料基本知识转化为生产力。“工程材料学”是相关专业材料学科的基本课程，学生要通过该课程了解金属材料、无机非金属材料、高分子材料等微观和宏观基础知识，学习材料研究、分析的基本方法，掌握材料结构与性能等基础理论，研究主要材料的制备、加工成型等技术，为更好地学习专业课程创造条件，为将来从事技术开发、工艺和设备设计等打下基础。由此可见，在明确了各专业对该课程的个性化要求的基础上，更要明确共性要求。“工程材料学”课程要培养学生材料方面的科学概念，提升材料方面的科学素质，扎实的材料科学与技术知识基础是学生学习专业课程、提高综合素质、培养创新能力的必备条件，是进一步发展的基础。因此，“工程材料学”课程采用“公共知识+方向知识”的模式比较合适，即把教学内容划分为每个专业均要求了解的材料领域知识和根据各个专业特色需要重点介绍的知识两部分，既满足了宽口径、厚基础的教学需要，又注重了后续专业课程学习和能力培养的要求，促进了基础理论和专业应用的融合渗透，较好地满足了材料、设计、制造、维护一体化发展的需要，增强了跨学科、跨专业认识问题、思考问题和研讨问题的能力。

三、多管齐下建设丰富的教学环境

作为一门学科基础课程，“工程材料学”课程要根据学校人才培养创新目标和相关专业的人才培养标准、方案，结合卓越工程师教育培养的要求，注重与专业课程体系的融合，注重与工程实践教育的结合，注重对学生创新意识、创业能力及综合运用知识能力的培养。在充分调研与分析专业人才培养对课程教学要求的基础上，要对课程的教学大纲和内容进行修订，与相关教学环节有效整合，拓展教学活动的空间，营造良好的学习环境和氛围，加强与后续课程及实践活动的联系，解决学科基础课的教学与专业人才培养需求的脱节或不衔接等问题。

“工程材料学”在第四学期开设，是一门承前启后的课程。在前期开设的课程中，“大学物理”和“航空航天概论”是两门直接相关的课程。“大学物理”提供了学习“工程材料学”的科学基础，认真分析“大学物理”知识点在“工程材料学”中的应用，有助于学生更好地理解相关概念。“航空航天概论”以航空航天领域的发展为主线，介绍飞行器的组成及工作原理。如果在“工程材料学”课程讲授之初让学生重新回到机库，从材料发展的角度再次审视航空航天的进步，结合材料学的概念研究飞行器的组成及工作原理，会使得学生对该课程有比较全面的认识。在相关专业的后续课程中，有好多课程与“工程材料学”密切相关，如“飞行器总体设计”、“发动机原理”、“先进制造技术”等，如果在“工程材料学”中对有关知识点作简单介绍，可以使学生更好地综合分析相关概念，加深理解。在主机类专业培养方案中，“工程训练”是集中式的工程能力培养环节，其教学内容与“工程材料学”密切相关。“工程训练”教学内容以机械制造工艺和方法为主，包括热处理、铸造、锻造、焊接、车削加工、铣削加工、刨削加工、磨削加工、钳工、数控加工、特种加工、塑性成型等，每一种制造工艺和方法都与工程材料密切相关。在以前的教学工作中，材料是加工对象，对材料的性能等的介绍很简单，学生的认识较浅。如果在“工程训练”教学过程中，针对不同的加工工艺和方法对材料作较深入的介绍，从应用的角度分析不同材料加工工艺和方法的适应性，可以促进学生把材料理论知识的学习和工程实际联系起来。通过让学生分析研究实际材料在加工过程中的表现来认识材料的性能，通过感性认识来体会材料变化的规律，把深奥的材料科学理论知识和生动形象的加工过程结合起来。这样不仅强化了工程训练效果，还能让学生把材料的知识学活，留下更深刻的影响，更好地发挥学生的潜力。

航空航天主机类专业的课程设计是重要的综合学习环节。课程设计任务一般是完成一项涉及本专业一门或多门主要课程内容的综合性、应用性的设计工作，通过一系列设计图纸、技术方案等文件体现工作成果。很多主机类专业的课程设计涉及材料的选用、处理等方面的问题。按照教学计划，“工程材料学”先行开设。因此，在相关课程设计中，有目的地提出材料问题，引导学生在更广的范围里选材，在更加深入的层面上分析材料性能，可以更好地调动学生自主探究材料科学的积极性，帮助学生把材料知识转化为初步的工作能力，克服课程知识的碎片化倾向。

四、结语

航空航天是现代科学技术的集大成者，该领域发展很大程度上取决于材料科学技术的进步。材料学是航空航天工程技术人员知识结构的重要组成部分。“工程材料学”要按照现代大工程观的要求组织教学，才能实现教学目标，提高培养质量。航空航天领域和材料科学技术发展，极大地丰富了“工程材料学”的教学内容。要根据学科领域的发展需要选择教学内容，按照理论实践结合、突出工程应用的要求构建知识体系。在教学工作中，应根据不同专业的培养要求，深入研究材料学的基本要求和各专业的发展方向，形成“公共知识+方向知识”的“工程材料学”课程结构，提高教学效率。统筹考虑专业教学与其他课程的联系，以及课程设计、工程训练、毕业设计等教学环节，以“工程材料学”课程为中心，注重课程的纵向推进和知识的横向联系，不断加深对材料学的理解和掌握，培养多角度研究分析、跨专业交流合作、多学科解决问题的能力。

参考文献：

[1]朱张校，姚可夫.工程材料[M].北京：清华大学出版社，2011.

[2]周风云.工程材料及应用[M].武汉：华中科技大学出版社，2002.

[3]王少刚，郑勇，汪涛.工程材料与成形技术基础[M].国防科技出版社，2016.

[4]闫康平.工程材料[M].化学工业出版社，2008.

[5]于永泗，齐民.机械工程材料[M].大连理工大学出版社，2010.

Discussion on Reform of "Engineering Materials" Course Teaching for Aeronautic Majors

WANG Tao，ZHOU Ke-yin

（College of Material Science and Technology，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing，Jiangsu 210016，China）

材料工程系论文篇9

关键词：材料性能学;课程改革;实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）43-0104-03

教书育人是高校的基本功能之一，教学质量关系到培养人才的质量，是高校赖以生存和发展的基础。随着社会的发展，高等教育改革与发展的深化，学科之间的交叉、重组和优化，以前针对某个专业开设的一些课程已经不能满足科技发展的要求，必须进行改革。

一、课程性质与特点

“材料性能学”课程是材料科学与工程专业主干课程，是一门重要的专业基础课，是学生专业素质和专业基础的重要组成部分，对于学生的就业和进一步深造都有着重要的影响。很多材料专业都开设了相关课程[1，2]。我校“材料性能学”课程的前身是“无机材料性能”，讲授对象是无机非金属材料专业的本科生。根据教育部提出的拓宽专业口径，按专业大类进行人才培养的基本思路，我校从2005年开始按一级学科专业“材料科学与工程”招生培养。根据培养方案，原“无机材料性能”变更为“材料性能学”。“材料性能学”是联系材料微观结构与宏观性能的一门重要课程，既是材料科学与工程学科的重要研究内容，也是材料生产和应用的重要基础，是材料科学与工程专业学生的必修课程。通过本课程的学习，使学生具备以下能力：根据材料的性能参数判断材料的优劣，立足材料的性能正确选择和使用材料，改变材料的性能从而探索新材料、新性能、新工艺，为最终实现建立材料结构―性能―制备―应用之间的关系――这一材料学科研究的最终目标打下理论基础。在教学过程中，注重培养学生的研究能力、工程素质和综合应用能力，创新实践能力和团队合作能力，以及应用专业知识和技能解决材料科学与工程领域复杂问题的能力。

本课程具有如下特点。

1.内容广泛，学科交叉性强。“材料性能学”不再是针对某一种材料，而是针对材料大类，涉及材料种类众多，同时涉及的性能也是多方面的，有力学性能、物理性能和化学性能等。力学性能内容广泛自不必说，很多学校的材料力学性能是一门单独的课程;物理性能涉及热、光、电、介电、磁等性能;化学性能包括耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等。涉及物理、化学、力学、材料科学基础、材料研究方法、材料工艺等[3]。

2.与工程实际联系紧密，同时兼具叙述性与理论性。“材料性能学”课程是介绍材料各种主要性能的基本概念、物理本质、影响因素、变化规律、性能指标的工程意义以及测试、评价及应用。各种性能的物理本质和变化规律与材料的化学成分及基本结构间的关系较为抽象，理论性较强，同时，由于涉及的性能众多，各性能的指标、测试、评价与应用等具有一定的叙述性。

3.理论与实际相结合，实践性强。材料的各种性能都有一定的应用场合，或者根据不同的应用要求，需要特定的性能，因此，无论是材料各种性能本身的测试和研究还是和工程实际相结合都具有很强的实践性。

二、课程存在的问题和改革的必要性

1.专业拓宽的影响。我国的高等教育最初照搬苏联模式，培养“专业”人才，但是随着社会的发展和科学的进步，交叉学科和新兴学科兴起，原来狭窄的专业模式已难以适应我国经济发展的需求，更阻碍了科技的进步。因此，教育部于1998年进行了大范围的本科专业目录调整，我校的材料专业也于2005年按材料科学与工程一级学科专业招生，相应的课程也改为“材料性能学”，但是教学内容和教学大纲仍然沿用了过去“无机材料物理性能”课程的教学体系，讲授的内容变化不大。

2.课程教学本身存在的问题。传统的课堂教学以教师讲授为主，教学方法相对单一，而“材料性能学”课程具有理论性较强和讲授的概念较为抽象的特点，传统的讲授方法很难让学生迅速而有效地理解教学内容。因此，如何把抽象和艰深的理论内容深入浅出地展现给学生，让学生迅速有效地理解教学内容是一个难点，同时也是课堂教学的重点。目前，虽然采用了多媒体课件，但是大多是用PowerPoint制作的简单课件，其表现力仍有限，在教学效果上力不从心。

3.由于条件限制，目前我校的“材料性能学”课程只有理论教学环节，而没有实践教学环节。但该课程本身是一门实践性很强的课程，缺少实践教学使得学生在接受教学内容上产生了一定的困难。“我听过就忘了，我看见就记住了，我做了就理解了”是华盛顿儿童博物馆上的格言，这不单对幼儿适用，对刚刚迈入成年的大学生也是适用的。因此，要想办法创造条件开展实践教学。

三、教学改革措施

1.课程体系和教学内容改革。我校“材料性能学”课程的前身是“无机材料物理性能”，侧重点是无机非金属材料物理性能，随着专业面的拓宽和人才培养模式的调整，调整后的“材料性能学”，从材料种类来说不能再拘泥于单一的无机非金属材料，而要整合金属材料、无机非金属材料、高分子材料等相关性能;从性能上来说要从物理性能拓宽到力学性能、物理性能和化学性能。对这些内容进行综合优化，形成系统理论。课程内容要涵盖主要材料主要性能的基本知识和理论，同时要紧跟学科前沿，涵盖新模型、新概念和新技术。在目前条件下，应选用合适的教材，同时争取重新编写教材以切合课程体系。课程体系的调整，使得课程涵盖内容大幅增加，但目前大学本科教育的趋势是课时大幅减少，我校“材料性能学”课程为48学时，课时大幅压缩，要想涵盖全部内容存在很大难度，在内容的广度和深度上存在矛盾。在这种背景下，课程体系和教学内容的改革是重点也是难点。在课程内容的设计上，以“宽口径、强基础、重实践”为指导思想，培养具有扎实基础理论和较强实践能力的复合型人才为目标。教学重点与学校实际情况相结合，根据材料专业的实际情况确定课程的内容和要求，分清主次，哪些是必须的，以“必须、够用”为度。“材料性能学”课程主要包括如下七个模块：材料的力学性能、热学性能、电学性能、介电性能、磁学性能、光学性能和化学性能。在各个模块中，以每种性能的基本概念―物理（化学）本质―影响因素―性能指标的工程意义―指标的测试、评价及应用为主线贯穿始终[3]。同时，教学内容需体现科技的发展，适时讲授相关领域的研究动态和发展前沿，保持教学前瞻性，拓宽学生的视野，激发学生的创新意识。

2.教学方法和教学手段改革。传统的教学模式是一根粉笔加一本教科书贯穿一堂课，现在用上了多媒体[4]，但很多时候只是把板书搬到了PPT上，仍然是教师讲、学生听，对于抽象的概念和理论，学生难于理解和掌握。在教学方法上，要改变传统教学模式，综合运用启发式、讨论式、案例式等多种教学方法，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。

在教学手段上，一要完成多媒体课件制作：充分运用文字、图形、图像、声音、动画、影像等多种媒体素材，制作多媒体课件，把抽象、复杂的理论内容生动形象、深入浅出地展示给学生，加大课堂教学的信息量，一定程度上降低课时压缩的影响;二要建立网络教学环境：利用网络平台，建立和完善课程网站，利用课后延伸环节，为学生的自主性学习提供条件。

3.实践环节建设。实践是工科教育的灵魂，教学中实践环节的设置有利于学生的学习和理解，有利于学生创新思维和创造性的培养。本课程由于条件的限制，目前并没有实践环节。因此，一方面要积极向学院、学校申请资源，努力争取建立基本实践条件，同时在目前条件下，充分利用现有的条件，探索开展实践教学的方法。

四、教学改革实践示例及效果

材料对电场的响应主要有两种，一种是带电粒子的长程运动，称为电导，一种是带电粒子的短程运动，称为极化，内容很多也很复杂。以往的教学中要分别介绍电子电导、离子电导、半导体、介质极化等[5]，这些内容理论性强，学生不容易理解，也很难产生兴趣。因此，在教学中采用“应用先行”的办法，以生活中和高科技领域中的应用为引子，引导学生发现材料的独特性能，激发学生的学习兴趣;发现了材料的独特性能后，引导学生分析研究其中的原理、机制和物理本质;然后再从物理本质出发，分析影响材料该性能的因素，从影响因素出发，进一步分析讨论改进、提高材料性能的方法和实现手段;再从性能出发，分析材料可能的其他应用，启发学生的发散思维和创新精神。实践示例：材料的热敏特性教学。材料的热敏特性是指材料对温度变化具有响应的特性，材料的热敏特性在许多领域具有广泛的应用，是许多功能材料的基础。对于这个特性，首先从家庭日常使用的电饭煲出发。为什么电饭煲能够自动把饭煮好？这个问题引起了同学的兴趣，同学纷纷发言：有的说通过电加热把饭煮熟，教师追问电饭锅怎么知道熟了，既不会夹生也不会焦掉？有同学说那应该是有传感器，教师追问会是什么样的传感器呢？带着这一系列的问题和各色各样的答案，教师对问题进行总结：电饭煲煮饭是把适量的水和米混合在一起，通过电加热，水的温度逐渐升高直至沸腾。沸腾后，由于水的沸点在一定的大气压下是恒定的，在我们生活的低海拔地区基本上可以认为是保持100℃不变，因此锅底的温度一直保持100℃不变。随着时间的延长，一部分水分被大米吸收，另外一部分水分慢慢蒸发，直到饭熟后，锅底没有了液态水，锅底温度升高，此时电饭锅就需要停止加热，否则饭要烧焦了。这一点电饭锅是如何做到的呢？此时该我们的主角――热敏材料闪亮登场了。有一类材料他们的电阻随温度升高而显著地变化，饭没熟，温度在100℃时，材料的电阻比较小，线路导通，发热元件工作;当温度超过100℃达到103℃时，电阻突然上升几个数量级，此时线路断开，停止加热，这种材料称为“正温度系数（PTC）热敏陶瓷”，可以作为恒温发热元件，电阻突变的点称为“居里点”。不同材料的居里点不同，通过调整材料的成分和结构可以调整居里点，做成各种各样不同的元器件，应用于不同的场合。这时引入科学的概念，进行课堂核心内容讲授――PTC效应的机理及影响因素，介绍热敏材料及其应用，介绍相关的知识点。除了PTC效应，还有NTC效应――负温度系数等。核心知识点讲授完成后，进一步发散，除了电阻对温度变化的响应，还有材料的其他性能如介电常数、电流、磁化强度等都对温度变化有响应，如介电常数―温度敏感的铁电材料、电流―热量敏感的热释电材料、磁化强度―温度敏感的磁性陶瓷等。介绍相关特性，布置小组讨论作业：介电常数―温度敏感、电流―热量敏感、磁化强度―温度敏感的机理、影响因素及应用等，引导学生利用学校图书馆的数据库，查阅科技文献，了解相关问题的最新研究发展动态。学生每4～5人分为一组，选择感兴趣的内容进行研讨，利用教材和参考书对每一个主题所涉及的性能的基本概念、物理本质和影响因素进行分析，查阅科技文献了解材料的应用领域及最新研究方向和成果。每个小组提交一份研讨报告，同时准备演讲PPT，进行演讲汇报。演讲过程中，学生积极提问、质疑、讨论，形成了良好的学习氛围，培养了学生的团队协作能力、创新能力及领导力。

“材料性能学”是材料专业的一门主干课程，随着专业的调整以及课程本身的特点，必须对其教学内容、教学方法进行改革。文中提及的一些思路，有些已经实施，也取得了较好的效果，有些仍需创造条件进行实践，在教学实践中不断完善。学生掌握材料各种主要性能的基本概念、物理本质、变化规律、性能指标及其工程意义;了解影响材料性能的主要因素，材料性能与化学组成、组织结构之间的关系，从而为判断材料优劣、正确选择和使用材料，改变材料性能、探索新材料、新性能、新工艺打下理论基础，培养学生的知识应用能力和创新能力。

参考文献：

[1]成都理工大学 材料物理性能精品课程申报网站http：///qvy/

[2]武汉理工大学.材料力学性能[EB/OL].精品课程网站

http：///details？uuid=ba97957d-

122e-1000-8376-144ee02f1e73&courseID=X0500304.

材料工程系论文篇10

关键词：CDIO；土木工程材料；创新实践；团队合作

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）24-0059-02

当前，我国工程教育的主要弊端，就是人才培养轻实践、轻能力和轻创新，忽视团队协作精神。如何构建基于工程能力、实践能力和创新能力培养为核心的人才培养新体系和新模式，是当前及今后一段时期我国高等工程教育专业教学改革和课程体系改革的主要方向和目标。CDIO模式实现了创新能力的培养。在《土木工程材料》教学中探索CDIO模式与改革，就是要适应国际工程教育的新理念、新模式和新思想的发展，通过以团队合作的项目形式，从构思、方案设计、试验运行、成果展示，进而实现理论和实践的有机协调和统一，实现对学生综合能力、团队合作能力的培养，创新精神和综合素质的提高。

一、以项目为牵引和主线，建立课程教学新体系

以土木工程材料课程实践与理论学习相结合，构建课程教学内容。《土木工程材料》课程涉及内容广，各章节之间逻辑关系不很严密，为此，首先对理论教学进行改革。改革的思路和出发点就是以项目为牵引和主线，整合课程体系结构，通过构建“公路路面结构层材料设计”项目组织理论教学的授课内容和结构安排。课程教学围绕无机结合料稳定材料组成设计、水泥混凝土组成设计、沥青混合料组成设计三大模块进行，将土木工程材料基础知识贯穿其中，使学生在掌握土木工程材料基础知识的同时，明确材料之间的联系，了解了材料在工程中的作用。同时从社会环境和工程环境出发，引导学生了解绿色建材，即资源、能源消耗低，对环境、对人身友好无害，可以循环利用的建筑材料，以及高性能材料等，扩展学生的知识面。

二、改革实践教学环节，加强工程能力培养

CDIO专业计划的一个重要内容就是为学生提供基于项目的动手机会，提供设计――实现的实践场所非常重要。根据卓越工程师教育培养计划制定的《土木工程材料》课程教学大纲，在课程教学环节中安排了两周课程实践周和一周项目实践周。“基于CDIO模式下的土木工程材料课程教学改革”在2011年被列为黑龙江省高等教育教学改革工程重点项目。我校在2010级道路桥梁与渡河专业遴选了两个卓越工程师试点班，土木工程材料课程的教学改革结合卓越工程师试点专业人才培养计划在试点班实施。该试点班的课程实践周分别于2011―2012学年第一学期的第十一周、第十五周，项目实施周于第十九周以集中训练的模式进行，集中训练的模式为学生提供了模拟工程实际的实践场所。

三、CDIO理念贯穿始终，四阶段实现教学目标

基于CDIO模式的“土木工程材料”的课程教学改革目标，既包括专业知识要求，又强调能力提升要求：即要求学生在学习实践土木工程材料基本知识的基础上，训练从可持续发展的角度选择、评估、设计和开发土木工程材料的能力。为此，在教学过程中始终将CDIO理念贯穿其中，通过以下四阶段具体实施。

第一阶段为“C”（构思）阶段，在理论教学和课程实践周进行过程中，以项目为牵引，引导学生以团队的形式构思一项研发项目。学生在理论课学习和实践周试验的过程中，根据资源优化进行了自由组合，组建了四个实践创新团队。每个团队对所选的项目进行总体构思，分别确定了项目的方向为水泥混凝土和沥青混合料。

第二阶段为“D”（设计）阶段，要求学生在各团队确定的项目内容和方向的基础上，通过查阅参考文献和团队内讨论，确定设计方案。四个团队分别构思设计了（1）C60混凝土的配制与抗渗性研究；（2）泵送混凝土坍落度经时损失研究；（3）掺加氧化铁的彩色沥青混合料配合比设计；（4）大空隙沥青混合料抗冻性研究四个项目。在构思和设计阶段，每个学生都表现出积极参与、积极思考、积极专研的学习态度，多次进行讨论，并且邀请专业老师参与研讨，给予学术上的指导。方案内容主要包括项目的基本思路、材料的基本性能、配合比设计、实验方法，以及预期达到的目标。以“掺加氧化铁的彩色沥青混合料配合比设计”团队为例，学生主动邀请建筑学专业的老师给予色彩上的指导，最终确定项目预期达到的目标：（1）通过试验确定等同于国际标准色卡（CMYK）色彩体系中（C0/M0-100/Y20/B0-100）范围内两种颜色的氧化铁适宜掺量；（2）通过试验确定满足路用要求的上述两种颜色的彩色沥青混合料配合比，供缓解行车疲劳、美化环境使用。

第三阶段为“I”（实施）阶段，理论课程和课程实践结束后，学生利用一周的项目实践周对构思和设计的项目进行实施。根据方案中设计的实验方法，各团队获得相应的试验数据，并对试验结果进行分析、改进和创新。

第四阶段为“O”（运行）阶段，各团队将实验过程中获得的实验结果进行内部讨论、研究，团队之间交流，确定原来构思中的缺陷，进一步修改后再设计、实践、运作其项目，最后对完成的研发项目成果进行展示。指导教师参与整个过程。学生在项目实施的过程中会遇到难题，以及一次一次的失败，学生在这些困难和失败面前没有放弃，而更加激发了挑战的激情和勇气，通过查阅文献、研讨、交流，再设计、再实践，磨炼了学生的意志，培养了学生的创新能力，提高了学生综合运用知识的能力以及团队协作能力。特别值得一提的是，在教学改革试点的两个班级中，通过土木工程材料的学习，激发了学生对土木工程设计及试验的兴趣，上面四个团队构思的创新项目都被列入2012年黑龙江工程学院大学生创新训练计划，并批准立项，其中“大空隙沥青混合料抗冻性研究”和“掺加氧化铁的彩色沥青混合料配合比设计”被批准为2012年地方高校部级大学生创新创业训练计划项目。

基于CDIO模式对“土木工程材料”课程教学进行改革，目的在于提高学生创新设计能力和专业综合素质；通过团队工作和交流，提高学生人际协作沟通和交往能力；最终实现道路桥梁与渡河工程试点专业人才培养的目标要求，使学生毕业后成为有能力、善协作、敢担当、争卓越的新一代工程师，能够应用所学知识为社会和人类做贡献。

参考文献：

[1]Edward F.Crawley，Johan Malmqvist，S？ren？stlund，Doris R.Brodeur.重新认识工程教育――国际CDIO培养模式与方法[M].顾佩华，沈民奋，陆小华，译.北京：高等教育出版社，2009：44-48