物理研究性学习材料十篇

物理研究性学习材料篇1

[关键词]生物功能材料 化学 材料学 生命科学

生物功能材料是材料科学领域中正在发展的多种学科相互交叉渗透的领域，其研究内容涉及材料科学、生命科学、化学、解剖学、病理学、临床医学、药物学等学科，同时还涉及工程技术和管理学科的范畴。而面对刚由高中迈向大学校门的本科生时，如何能引导学生由浅及深的深入生物功能材料专业的学习，并掌握专业所涉及的多领域专业理论知识和专业技能，成为社会需要的生物功能材料专业的人才，则需要一个系统周密的教学计划及教学策略。

一、外语与生物功能材料的交叉性

目前，国外的生物功能材料领域的研究已经得到迅猛发展，而在中国，生物功能材料领域则是属于一个新兴起步阶段，同时国际间的专业交流和合作也是必不可少，因此无论是从学习的角度还是合作交流的角度考虑，及时了解国际上专业领域最新研究进展是保证生物功能材料专业教学紧跟时展的必要工作，而外语水平的高低则直接限制了对国外研究工作的了解和领会程度。目前已经出现了系统的生物材料专业英语。因此，在引导学生深入生物功能材料专业知识学习之前，就应该督促学生掌握扎实的外语水平和实际应用能力。

二、化学与生物功能材料的交叉性

化学是研究物质的组成、结构、性质、以及变化规律的科学。世界是由物质组成的，化学则是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一，它是一门历史悠久而又富有活力的学科，它的成就是社会文明的重要标志。化学是一门是实用的学科，它与数学物理等学科共同成为自然科学迅猛发展的基础。化学的核心知识已经应用于自然科学的各个区域，化学是改造自然的强大力量的重要支柱。

化学与其他学科的交叉与渗透，产生了很多边缘学科，如生物化学、地球化学、宇宙化学、海洋化学、大气化学等等，使得生物、电子、航天、激光、地质、海洋等科学技术迅猛发展。学生在深入学习生物功能材料专业知识之前，需要系统学习各类基础化学知识如无机化学、有机化学、分析化学以及化学与其他学科交叉而来的生物化学、物理化学、高分子化学等专业基础知识，并需要掌握扎实的化学实验功底，为将来学习生物功能材料专业知识并开展相关专业领域的研究工作打下坚实的基础。

三、材料学与生物功能材料的交叉性

生物功能材料本身就是材料学的一个分支学科。而总的来讲，材料学是研究材料组成、结构、工艺、性质和使用性能之间相互关系的学科，为材料设计、制造、工艺优化和合理使用提供科学依据。在系统学习生物功能材料专业知识之前，除了化学基础知识以外，学生还应接受系统的材料学基础理论的学习，包括材料加工工程及材料物理化学课程的学习。现代材料学科更注重研究各类材料及它们之间相互渗透的交叉性和综合性。

四、生命科学与生物功能材料的交叉性

由生物功能材料的定义可知，生物功能材料是用于人体组织和器官的诊断、修复或增进其功能的一类高技术材料，即用于取代、修复活组织的天然或人造材料，其作用药物不可替代。生物功能材料能执行、增进或替换因疾病、损伤等失去的某种功能，而不能恢复缺陷部位。因此，生物功能材料的应用对象就直接决定了生物功能材料学与生命科学的密切相关性。目前，可降解的生物材料已经得到了越来越多的研究者的关注。这类生物材料在植入到生物体内以后，会与机体组织发生一系列的相互作用，如生物体内多种生物酶对材料降解的促进作用、材料降解产物需要在生物体内沿着特定途径完成代谢、材料产物的降解对生物体生理环境的反作用，等等。除了这些问题，研究者还要分别从个体、细胞、分子等水平研究生物功能材料与生物体之间的相互作用，所有的这些研究内容无不体现了生物科学与生物功能材料的相互渗透。

五、解剖学、病理学与生物功能材料的交叉性

解剖学就是了解正常人体结构的学科，是涉及生命体的结构和组织的生物学分支学科。解剖学的主要分支有比较解剖学、组织学和人体解剖学。生物体内部结构非常复杂，所以解剖学内容包含不同的层次，从最小的细胞到最大的器官，以及器官之间的关系。而病理学是研究人体疾病发生的原因、发生机制、发展规律以及疾病过程中机体的形态结构、功能代谢变化和病变转归的一门基础医学课程，它具有很强的实践性和临床性。生物功能材料是直接用于人体组织器官置换的一类材料，因此学生在从事生物功能材料专业方向研究时，需要大量的动物实验来配合研究工作的开展，这就需要研究人员具备基本的解剖学知识和实际的解剖操作能力，并能够针对动物实验观察阶段出现的各种病理学问题进行科学分析且得出正确的结论。

六、药物学与生物功能材料的交叉性

目前，越来越多的研究者将重点放在载药生物材料的研究上。在制备载药的生物功能材料时，研究者需要具备基本的药物合成的知识，并对所使用的药物的结构、性能、药物对机体的影响及机体对药物的影响等知识有系统的学习。

在以上介绍的与生物功能材料相关的学科中，外语、化学是最基本的两大类学科，这是每个从事与生物功能材料相关专业学生所必须具备扎实功底的知识。材料学、生命科学也是相对比较基础的学科，但相对于前两种介绍的学科，其内容要相对专业，而解剖学、病理学及药物学是在前面介绍的几种学科基础上深入研究后应具备较高专业素养和技能时需要涉足的领域。

综上所述，作为新兴学科，生物功能材料涉及多个专业领域的知识，正是它的交叉性和边缘性才使得生物功能材料充满了突破和创新，目前世界各国对生物功能材料十分重视，中国也把生物功能材料列为重点发展的科研项目之一。生物功能材料的研究将对人类的生产方式和生活方式产生巨大的影响。随着生物功能材料领域研究的进行，必然有越来越多的学生开展此专业的学习，因此全面了解生物功能材料专业与其它专业的交叉性并以此为根据来确定专业课程的范围是十分重要的。

[参考文献]

[1]柳斌、郑斌、王定华.《创新教育案例全书》，北京教育出版社出版，1999.

[2]文国华.《课程与教学论》.上海：上海教育出版社，2007.

物理研究性学习材料篇2

关键词：材料物理；课程建设；教学改革；考核方式改革

Abstract：The important position of material physics in modern teaching was analyzed.It was discussed combining the social development needs with the necessity of the course construction.Course construction was proceeded from two parts：teaching method and evaluation mode，including online courses， special reports， opening experiment， bilingual education and flexible Homework. Good teaching efficiency was obtained through practice.

Key words：Material physics；course construction；The teaching reform；evaluation mode

材料物理课程是材料科学与工程一级学科的主干课程[1]，其任务是使学生通过学习材料物理，掌握材料各种性能的基本概念、物理本质、变化规律以及了解影响材料性能的主要因素及材料性能与其化学成分、组织结构之间的关系的一门基础课程[2]。通过材料物理的教学，使学生获得材料学科完整而充实的知识，对近代物理学的全貌有一个基本的和概括的了解，毕业后可适应材料研究与开发工作。材料物理由于其理论性和实践性都很强，综合了材料学、物理化学以及高等数学等方面的内容， 知识涵盖面广并且信息量大， 涉及的理论知识比较抽象， 比较难掌握， 因此教学难度大。该课程教学效果的好坏对学生的知识结构、后续的学习和科研方法的培养都有重要影响。因此材料物理专业课程的建设与改革具有非常重要的意义[3]。

对于传统的材料物理的学习，多以教师讲授为主，学生学习的积极性，主动性不高。为提高学习效率，变被动学习为主动学习，我们对传统课堂进行以下几方面的改革。

1 材料物理课程教学方法的建设与改革

1.1 网络课程建设

网络是现在非常普及的学习与接受信息的手段，材料物理课程的学习也可以结合网络来进行。网络课程不但时间灵活，而且具有交互性、共享性、开放性、协作性和自主性等特点，可以方便学生与教师的交流。

1.2 专题报告

开展课堂讨论是实现研究型教学的有效途径之一，课堂专题报告是针对教学重点和难点内容开设的参与式教学环节。

首先，由老师给出2-3个研究课题，学生分成若干小组，通过自己查资料，找文献，做实验等一系列相关活动，做出相关问题的专题报告，并在课堂以研讨会的形式进行讨论。这种形式不但曾强了学生学习的积极性，更强化了他们的动手能力。学生的知识面得到了扩展的同时，其他能力也得到了有效锻炼。

1.3 开放实验

利用学生的课余时间，将相关实验室对学生开放，吸引学生进入到实验室进行科学问题的研究。例如，在材料物理的学习中，晶体结构与相变是非常重要的内容。为了让学生更直观的感受学习相关知识的用处，可以对学生开放单晶实验室与金属加工实验室。通过对材料的合成与表征测试，对材料物理知识学以致用，提高其综合素质。

1.4 双语教学

所谓双语教学，即用非母语进行部分或全部非语言学科的教学。在我国，双语教学一般用英语与汉语相结合的方式。对于材料科学与工程学院的学生来讲，会用英语读相关的文献，查阅资料，是科研工作必不可少的一部分。所以，在材料物理课上，讲授知识的同时，让大家熟悉和运用英语的相关词句，是提高学生阅读文献水平的一个关键。

2 材料物理课程考核方式的建设与改革

2.1 开放式作业

开放式作业是指条件开放、问题开放、解决策略开放的课内外作业。让学生根据自己的兴趣结合课堂教学内容，学习利用所学知识解释生活中的材料的性质性能与现象。通过学生自主的发现问题，联系实际，充分调动学生学习的积极性，并且能够解决生活中的实际问题，加深知识点的记忆与理解。

2.2 题库建设

标准化考试是未来考试的趋势。如我国的高考制度，已经基本完成从传统式考试到标准化考试的转变，学校考试也必将完成这一转变[4]。随着教育测量学、教育统计学的发展以及计算机的运用，标准化考试应运而生。而在实施标准化考试过程中，建立试题库系统是基础性的工程。没有试题库，标准化考试是无法进行的[5]。

3 结语

通过对材料物理教学方法和考核方式的改革与建设，提高了学生学习的积极性，主动性，进而提高了教学质量与教学效果。这样培养出的学生会更适应现代材料科学研发人才的需要，更具有竞争力。

参考文献

[1]李志林.材料物理[M].北京：化学工业出版社，2009：1-5

[2]陈智琴 李文魁 曾卫军.CAI在材料物理课程教学实践中的应用[J].江西科学，2008（2）：312-314

[3]徐爱菊 张雁红.材料物理性能课程教学改革建议[J].内蒙古石油化工，2012（23）：117-118

物理研究性学习材料篇3

一、制定科学的科研制度，确保课题顺利实施

对幼儿活动材料的研究具体到实际操作层面：研究计划如何实施?研究内容如何确立?研究方法如何选择?研究过程如何开展?研究人员如何保障等一系列问题亟待解决。为保证科研课题的顺利开展，我园制定了《班级科研工作制度》《科研组长职责》《科研工作十每制度》《教师参研奖励制度》等科研管理制度。如《科研工作十每制度》，规定(1)每班有研究小点；(2)每次活动有计划、反思、总结；(3)每次活动有活动记录或影像资料；(4)每周两次小组研讨交流；(5)每周一次全园课题研讨活动；(6)每月一次小组示范活动；(7)每月一次教玩具评比展示活动；(8)每期制定研究方案；(9)每期聘请专家指导；(10)每期一次资料汇总，装订。建立科研人员网络结构，保障科研人员统一安排和协调，通过分层管理，层层落实，科研组发挥“小、实、活”的风格，努力为教师搭建理论学习与经验交流的平台，灵活多样地开展研讨交流活动，及时分析并解决课题研究中出现的问题，以确保科研活动顺利进行。在科研工作中，我们综合运用了行动研究法、案例研究法、内容分析法和叙事研究法。开展了语言活动材料、科学活动材料、游戏活动材料的开发与运用，幼儿活动材料来源方式、特性、功能，不同性质材料与幼儿学习之间的关系，投放活动材料的时机、数量与活动效果的关系，幼儿如何运用材料进行操作性学习，课题研究过程中教师的专业成长等子课题。

二、幼儿活动材料开发与利用策略

(一)活动材料构成：由“成品教玩具”转变为“多元材料的开发与利用”。由于幼儿教育活动的生活性、活动性、浅显性的特点，幼儿活动材料非常广泛，而不是局限于成品的教玩具。我们本着“取材多元、操作方便、耐玩实用、易于推广、促进发展”的原则，全体教师、幼儿集思广益，开发和利用各种废旧材料，改变过去大量购置成品教玩具的现象，创造性地制作了各种各样新颖独特、操作性强的教玩具，一物多用、一物多玩，最大限度地发挥活动材料的使用价值和发展价值。如开发制作的“多用飞盘”，适合各个年龄层幼儿使用，小中班幼儿可以在户外进行飞盘飞行活动，锻炼幼儿的手臂肌肉；婴小班幼儿可以用来扣纽扣活动，发展幼儿的小肌肉精细动作，锻炼手指的灵活性，促进幼儿学会生活自理；大班幼儿可以通过操作飞盘上的时针、分针，学习认读时钟，初步具有时间概念。

(二)活动材料的来源，开发和利用：以“教师为本”转向以“幼儿为本”。学习是主动建构的过程，幼儿积极主动地参与各种活动是以幼儿自身的兴趣和需要为基础的。教师要充分利用幼儿的兴趣和需要，从幼儿主体出发，将幼儿的外部需要转化为内部需要，变被动接受为自主建构。

在课题研究之初，我园教师费尽心思，寻找搜集了丰富多元的活动材料，并进行创造性地开发，用于教学活动和游戏活动，但这些新开发的材料却经不起考验，幼儿似乎并不领情，很快就对材料失去兴趣，活动效果每况愈下，教师信心受到打击，充满无奈。通过观察记录和小组研讨，教师统计分析了“材料来源途径”、“材料开发主体”、“材料操作主体”与幼儿活动效果的关系。通过研究发现，材料的来源途径是多元化的，但当材料开发和使用主体为幼儿时，幼儿兴趣点最高、活动持续时间最长、幼儿学习活动的有效性和教师教学活动的有效性最好。于是教师积极转变活动主导者、组织者，材料提供者、开发者的角色，变教师一厢情愿设计和开发材料为教师、幼儿友好合作，共同探讨，发动幼儿的集体力量，通过各种途径搜集、设计、开发活动材料。在幼儿主动寻找搜集材料的过程中，幼儿认识了材料的不同特性、学会了分类、养成节约的品质、具有了环保意识。幼儿主动构思、寻找、创作、运用材料进行活动，一方面简单的原始材料经过幼儿的奇思妙想，创造出很多新式玩法，废旧材料变地富有生机与活力、亲切和柔和，废旧材料的使用价值得到了最佳发挥；另一方面，幼儿活动的积极性大大提高，改变以往教玩具大都由教师提供的传统，幼儿成为了活动的真正主体，在教师的指导和帮助下，通过与活动材料的积极互动，教育自我、愉悦自我、发展自我，材料所蕴含的发展价值也因幼儿的加入得到充分挖掘。

(三)活动材料的选择和投放：挖掘材料的本体价值和可能价值。幼儿的年龄特点决定了他们对物质世界的认识必须以具体的事物和材料为中介。我们遵循材料投放的“适宜性、针对性、目的性、操作性”的要求，提供适合幼儿年龄特点和发展需要的活动材料，充分挖掘活动材料的本体价值和所蕴含的可能价值。如为婴班和小班幼儿提供安全卫生、柔和美观的玩具和活动材料，增加高真实性和高结构性材料的投放，因为幼儿年龄越小，对活动材料的逼真性程度要求越高。实验研究发现，高真实性、高结构性的玩具可鼓励婴幼儿的假装游戏，促进其表征能力发展。而对于中大班幼儿，则提供更多的半成品的、废旧的、具有低真实性和低结构性的活动材料，因为“高结构的活动材料具有较强的定向作用，抑制幼儿的想象力”在研究中，我们发现低结构的活动材料比高结构材料更有助于中大班幼儿探索行为、象征性游戏、非刻板化的假装游戏转换，以发展幼儿创造力、动手操作能力、合作能力，锻炼幼儿的意志力。

过去，我们组织中大班的体育活动往往不加考虑地运用高结构的活动材料，但使用几次后，幼儿渐渐失去兴趣，无法吸引幼儿注意力，活动材料也成为摆设。通过观察记录、反思探究，我们增加对低结构材料的投放。于是我们尝试在活动区投放废旧纸箱，放手让幼儿自主操作，在活动中，幼儿发挥自己的想象力和创作力，在协商、合作的过程中，将一个简单的材料生成了多种玩法，教师也从幼儿的操作过程中得到启发，生成了丰富多彩的活动：“公共汽车”、“过山洞”、“车轮滚滚滚”、“过小桥”等；利用废旧饮料瓶开展了“火箭船”、“舞龙”、快乐接球”、“滑板车”等系列活动。开发和利用生活中随处可见的废旧材料，充分挖掘废旧材料所蕴含的可能价值，通过这些活动，不仅锻炼了幼儿的动手能力、运动能力、审美能力和探究能力，而且萌发了幼儿的节约意识和环保

意识，并切实落实到行动当中。

我们还发现，每个班级所提供的活动材料并非越多越好，在环境创设中，有些教师倾其所能，聚其所有，投放了五花八门的活动材料，但活动效果却并不理想。幼儿被丰富的材料弄地眼花缭乱，这个摸摸、那个碰碰，注意力分散，而且过多的材料不利于幼儿间的交流与合作。于是，我们根据幼儿的表现和活动情况发现问题并及时调整材料的种类和数量，在投放材料时，充分考虑材料与活动目标、幼儿数量、年龄特点等的关系，做到有的放矢，解决了材料投放的盲目性和一味地求新求异，加强了材料投放的目的性、适应性和科学性，并根据幼儿发展情况，适时进行更换和补充。

(四)利用本土性材料：生成园本特色课程。通过对材料的研究，教师按照各种材料的特性进行分类和开发，观察研究、挖掘不同特性的材料对幼儿发展的作用，促进活动材料与幼儿知识、经验的对接，促进幼儿全方位发展。利用我园所在社区资源和家长资源，收集、开发、利用具有本土特色的废旧材料，如利用医院的各种废旧材料和资源进行区角活动、角色游戏、户外体育游戏，开展如“烫伤怎么办”、“车祸救助”、“宝宝感冒发烧了”、“食物中毒”、“健康体检”、“疾病预防”等系列活动，让幼儿在与材料的互动、在与同伴相互交流过程中，学会互帮互助、体验医生的职业特点、学会移情、懂得关心他人、真爱自己和他人的生命；利用医院文化特点，开展良好生活习惯养成教育活动，幼儿字母发地收集资料，想点子、出主意，习惯养成效果远远超出预料；模仿医院心理咨询中心，开展“心理疏导”、“遇到困难我不怕”、“学会感恩”、“保护生命”、“我和别人不一样”、“健康成长日记”等系列情感活动，通过活动，幼儿自我认同感大大增强，勇于面对和克服困难，逐渐养成尊重他人、知恩图报、自信乐观的品质，幼儿的情绪管理能力得到提高；此外，我园还结合社区资源，开展游泳活动、轮滑活动、武术活动、体能训练等活动，打造出具有园本特点的健康特色课程。这些活动深受幼儿喜爱，获得家长朋友、幼教同行、教育专家的肯定和赞誉。

三、活动材料对幼儿发展的促进作用

(一)促进幼儿自主学习。幼儿自主学习的过程，是其注意、感觉知觉、记忆、想像、思维等认知心理要素和情绪情感、意志、个性等非认知心理要素活动的过程。在幼儿园教育教学中，促进幼儿自主性学习的方法有许多，但通过教育观察我们发现，提供操作材料相对于其他办法更能引发幼儿自主性学习。幼儿处于具体形象思维阶段，其学习需要通过各种感觉器官和肢体动作来完成，再加上幼儿好动、好奇、好创造的天性，对活动材料的操作和创造符合幼儿年龄特点和发展水平。我们为幼儿提供了丰富多元的、可供操作的物质材料，鼓励幼儿自己动手、动脑，自主“创造”属于他们自己的游戏和活动。如利用“木条、木桩、不锈钢管”开发的“奇幻木方格”，活动材料集“环保、开放、多元、趣味”于一体，幼儿可以自由组合、任意拆装。运用不同的组合，幼儿可进行“钻山洞”、“过小桥”、“攀登架”、“跳格子”、“抬轿子”、“滑轮”、“拉力比赛”、“走迷宫”等极富创造力的活动。在操作学习过程中，幼儿变接受性学习为自主性学习，遵循自己的内部需要和发展规律，在已有经验和对材料的理解的基础上，创造、开发、组合各种活动材料，创造性地开发出各种不同的玩法，幼儿兴趣高昂、乐此不疲，体现了幼儿良好的学习状态、积极的心理活动和高效的学习效率。

(二)促进幼儿多元智能的发展。加德纳在1983年提出的多元智能理论，认为人的智能是多元的，具有差异性和实践性，不同个体在实践过程中发现新知识、解决新问题、创造新产品的方式、途径和能力具有个体差异性。幼儿的动作、能力、经验、情感等与活动材料的大小、结构、功能复杂性之间存在着相互制约的关系，“通过与设计巧妙的设备与材料的互动，儿童将发展出大小肌肉的协调性，对外界的概念，创造性、社会技能和自我认知。”物质材料在形成和改变幼儿脑结构的过程中起着十分重要的作用，尤其是对幼儿心智具有挑战性的物质材料对幼儿脑的发展更有意义。幼儿对物质材料的操作，涉及动作、语言和情感，与左右脑均有关。因此，在活动材料的设计和开发中，我们注意以幼儿的多元智能发展为目标和导向，在幼儿与材料的充分互动中发展多种智能。

物理研究性学习材料篇4

你适合学习材料专业吗?

材料学包罗万象，是国内外各行各业发展都离不开的一门基础而重要的学科。目前据相关专家分析，我国在材料成型设计方面的人才缺口在20万～30万之间，并且呈逐年递增趋势，材料科学与工程专业的毕业生已经成了“抢手货”。目前我国整个材料行业都缺少高精尖人才，人才缺失问题已经成了众多企业发展的桎梏。

材料行业对人才的需求是如此的迫切，那么也可以想象材料学的就业趋势非常好，想要进入材料行业的学生也很多，那什么性格的人适合进入材料学院呢?笔者列出了如下的性格需求度表格，同学们不妨参考一下。

概述：材料学究竟是什么

材料学是一门跨学科的科学，涵盖的范围很广，子学科多。所以想要回答“材料学究竟学什么”这一问题很难。总的来说，材料学就是研究材料结构、性质和性能，以制造出更好的材料或更好地使用材料的学科。

材料学具体分为三个大类：金属材料、无机非金属材料和高分子材料。因此，大部分高校会开设材料科学与工程专业，专业下又分出几个方向，针对性地学习这三大类的知识，并且它还与其他一些工程科学相重叠，因此在各大院校，材料科学与工程都有若干分支。

从这三大类可以看出，材料学是典型的工科专业，课程安排和其他工科专业大同小异。大学一、二年级会安排基础科目的学习，如高等数学、线性代数、概率统计与随机过程、大学英语、C语言、大学物理、机械制图、电子电工学这样与材料生产设备相关的课程：到了大三大四，则会偏重专业课，比如材料物理、物理化学、有机化学、材料力学等，都是必须要学习的。

材料学由于应用广泛。在众多领域都有很大的发展空间。学生毕业后可在航空航天、冶金、机械、汽车、电子、信息、交通、化工和建筑等工业企业以及相关科研单位工作。学校不同，学科方向不同，就业的去向也不一样，比如以研究钢铁为主的材料专业。学生毕业后大部分去的都是加工为主的企业，比如钢铁厂、汽车厂。

总体而言，材料学是比较基础的学科，光是大学四年学不到特别专业的知识。所以很多同学会选择考研深造，这个时候，不妨选择一个前沿的并且热门的方向，比如先进陶瓷、复合材料、纳米材料、生物材料等。

核心专业：高分子材料科学与工程

从本世纪中叶。高分子材料逐渐登上了材料王国中的宝座。据2011年的最新统计，我国高分子材料的体积产量已经超过其他各类材料，塑料的体积产量已经超过钢铁体积产量，合成纤维的生产也超过全部有色金属的总产量，这说明我国已经跨进了高分子材料时代。

高分子材料科学与工程的建立可以说只有二三十年的历史。从“高分子”三个字，就知道这个专业需要用到化学方面的很多知识，在大多数院校中，都开设了无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学等，而且根据各个学校的侧重点不一样，有机化学、量子化学、结晶化学和热力学、固体物理学、结晶学、统计物理学、聚合物流变学、高分子材料学、塑料成型工艺学、机械制造基础、模具材料及制造等课程也都是需要学习的专业基础课程。为了理解高分子材料中的许多物理现象。系统学习高分子物理学也是十分重要的。如果你只希望念完本科就毕业工作，高分子材料专业是个很不错的专业，因为它的就业市场很大。

新兴专业：生物功能材料

国家将生命科学和新材料科学列为21世纪重点发展的领域，而生物材料学作为一门只有十年历史的新专业、站在生命科学和材料科学前沿的交叉学科，更是优先发展的重点。

生物功能材料专业是培养具有材料科学与工程、生物学和医学等领域的相关知识，掌握生物材料的基础和专业知识，能在生物材料的制备、改性、加工成型及应用等领域从事基础研究、应用研究和技术开发等的综合型高级技术人才。

不过很多人会纳闷，生物材料到底拿来做什么呢?作用到底体现在哪里呢?答案很简单—它们最常出现在牙科和整形外科。假牙、补牙材料、人造骨、人造关节都是生物材料的一种。例如为防止骨折，关节等部位要承担体重的3—6倍的重量，而且一年要承受近200万次重复荷重，因此要求人造的关节材料有优良的对生物适应性、疲劳强度和耐磨性等。

本专业毕业生的就业、继续升学和出国深造的前景广阔。可从事与生物材料、医药等领域相关的管理、产品研究开发、市场销售、贸易等方面的工作。

院校推荐

到目前为止，我国设有材料类专业的高校有400多所，这400多所院校有自己的特色，因此，这些院校在学生的培养上也会有自己的特色。

比如，清华大学材料科学与工程专业注重学生的基础，下设了五个方向：材料物理与化学、金属材料、无机非金属材料、复合材料和电子材料。不过在本科阶段，五个方向的课程都大致相同。

北京科技大学的材料科学与工程专业是该校最强势的学科，偏重钢铁材料研究，软硬件设备足以让冶金专业以外的学生眼红。学校名师荟萃，科研实力强，本科生在校学习期间都可跟老师进实验室做科研。

哈尔滨工业大学的材料学院则始终围绕“高端”两字，紧密围绕国防尖端技术发展需要的新型材料、新型材料的精密和特种加工技术设置课程与内容。

北京化工大学的材料学是国家的重点学科，其高分子材料科学与工程专业是传统强项，碳基复合材料、无机非金属材料和金属材料防护学科在全国具有很高的知名度。

物理研究性学习材料篇5

关键词：综合能力培养 岩石矿物及宝石学 材料科学基础

Exploration of training method for student’s comprehensive quality： a training of course concepts of fundamentals of materials science using minerals， rocks and gems

Yang Ping， Li Jing， Chen Leng， Meng Li， Qiang Wenjiang

University of science and technology Beijing， Beijing， 100083， China

Abstract： Starting from a proposed model for enhancing student’s comprehensive quality concerning on the course of fundamentals of materials science and at the background of lecturing principles of metallic materials， analyses are given to the student’s skill training using rocks， minerals and gems， to the research and new experiment design， to the experience on the research-oriented teaching and education and on the collecting on educational resources and their systematization. The multi-positive effects of these activities are discussed.

Key words： training of comprehensive quality； minerals， rocks and gems； fundamentals of materials science

材料科学基础课程是材料专业的核心课程，许多学校开展了对此课程的教学改革与建设[1-3]，并且在不断优化课堂教学的改革下，逐渐强调第二课堂的利用[3]。我校材料科学基础课程自成为国家精品课程后，在北京市优秀教学团队建设项目、部级优秀教学团队建设项目及多项校级研究型教学建设项目支持下，确定了有效提高学生综合能力的目标，探索了四个拓展：（1）由第一课堂（即理论课程）向第二课堂（课后兴趣小组）的拓展；（2）由利用软件进行虚拟型学习的实践向趣味型技能训练或研究实践的拓展；（3）由针对金属材料组织分析（金相学）训练到对矿物、岩石、宝石、液晶等材料微观（岩相学）及宏观组织的分析训练的拓展；（4）由介绍基本概念、定律到介绍相关背景、人物、经典文献的拓展。逐渐形成了有特色的基于材料科学基础课程的学生综合能力培养模式，同时将各类相对零散的教学资源系统化整理，并探索研究型教学理论及规律性，这些过程的完成使得教学实践活动具有了理论研究的意义，在提高学生综合能力的同时，也提高了教师的综合素质。本文将介绍教学小组针对研究型教学中为提高以学习金属材料为主的学生的兴趣，探索从岩石、矿物、宝石等非金属材料分析入手，通过与金属材料的对比，加深对课程基本概念的理解和应用能力的培养，探索学生的学习从趣味性入手，有效过渡到专业性和实用性的规律。应当承认，第二课堂的利用，总体上是对少数学习较好或兴趣广泛的学生进行的，也包含一些参加本科生科研训练计划（SRTP）的学生，其广泛性还不足。这些学生中的一部分，经过一年的训练，可以达到以第一作者身份发表教学研究论文的程度，当这些学生进入四年级后，有可能做出不错的科研结果。

1 实施过程、案例分析与资源整理

我们对矿物、岩石及宝石方向的分析研究从2009年开始，因人力、物力的限制，初期规模较小，基本是获取一部分岩石、矿物材料或标本，指导学生对其探索分析，总结相关规律及存在的问题；再以其为基础，开展下一轮及下一届学生的分析研究，接着陆续获取一些新的岩石、矿物、宝石材料及标本，再指导学生分析研究及训练，然后总结其规律及存在的问题。如此往复。

到目前，分别进行了如下教学资源的收集、整理及实践活动。

（1）购置了基本的分析训练用具，如专用10倍的放大镜、专用手电筒（如图1所示）；购置了各种岩石、矿物、宝石类及晶体学的相关书籍，如：《简明岩石学》《地质学基础：实习指导书》《实验及理论岩石学》《火成岩岩石学》《矿物与岩石权威图鉴》《宝石学》《宝石》《非金属矿物材料》《无机材料岩相学》《结晶学与岩相学》《材料性能：各向异性、对称性与结构》（如图2所示）。还从网上下载了大量的电子书籍、岩石矿物宝石照片、文章及其网站地址。

图1 放大镜与手电筒

图2 购置的岩石、矿物、宝石书籍

（2）通过与中国地质大学教师及研究生交流，获取的典型岩石有：粗晶火成岩、糜陵变质岩、细砂型沉积岩（如图3所示）。

图3 典型岩石与对应的岩相组织

（3）收集及购置的矿物类标本：水晶（单晶和双晶）、绿柱石（普通石及祖母绿）、红柱石、萤石、红宝石、辉锑矿、天河石、木变石、异极矿、黄铁矿（立方体和五角十二面体两种）、电气石（碧玺）（如图4所示）。

a石英双晶、萤石双晶、石英簇等

b红柱石、萤石、石榴石、硫铁矿、电气石等 c石英

d萤石双晶 e硫铁矿双晶

f五角十二面体硫铁矿 g发晶

图4 各种岩石、矿物、宝石标本

（4）廉价的宝石类（经抛光）：如红玉髓、萤石、蔷薇辉石、碧玉、三氧化二铁（肾石）、翡翠、绿松石、紫水晶、黄水晶、玫瑰水晶、透明水晶、烟水晶、发晶等；拉长石（如图5所示）。有了这三大类样品及标样，该部分与相应的金属类实验课相比有较多较系统的训练研究材料，也逐渐掌握了岩石矿物的知识。

a 各种水晶、绿松石、玉石、氧化铁

b拉长石 c翡翠

图5 各种抛光后的宝石

（5）由上述各类标本制成透射观察薄片（偏光下观察）（如图6所示）20种以上。有了这些丰富的教学资源，可组合设计出许多选修实验，并结合课程知识开展不同深度的基础研究。

图6 透射薄片试样

利用各类普通岩石可设计典型岩石鉴定实验，含宏观鉴定和微观组织及成分鉴定；可复习结晶、相图、固态相变、形变、再结晶理论及组织分析方法（岩相学）；通过各类矿物标本可设计典型矿物单晶的特征鉴别实验，可以复习晶体学、晶体结构、结晶过程的概念及原理。

通过对各种抛光的宝石分析可设计宝石初步鉴定的实验，还可以复习抛光技术、宝石中色彩产生原理（离子点缺陷，致色效应），光学性能与晶体学的关系。

开展训练活动要考虑两个目的：一是以岩石矿物或宝石为对象，对其提出想要分析研究（探究）的问题，然后进行分析研究，如烟晶与石榴石的共生规律；二是设计出选修实验，为以后的学生做准备，可达到不断优化实践内容、提高实验系统性的目的。

开展的第一类训练及研究有：

①未知岩石相鉴定；②烟晶与石榴石共生规律分析；③立方体与五角十二面体黄铁矿单晶的晶体学特征与形成条件分析；④三类典型岩石的宏、微观鉴定；⑤单晶石英、微晶玉髓、杂晶碧玉及沙金石的对比及成因分析；⑥翡翠微观组织与硬玉质量关系的分析；⑦晕彩拉长石微观结构中的孪晶与脱溶物的分析。

初步设计的实验有：

①岩石类型的宏、微观鉴定；②典型矿物的宏观鉴定及晶体学基础训练；③一些宝石的宏观形貌分析与宝石致色原因分析。

2 归纳总结与经验推广

前期实验使用的材料、分析内容都比较零碎，到现在，有比较系统的矿物类、岩石类、宝石类样品，可以设计系统的实验，开展系统的研究。笔者通过承担研究生40学时的晶体结构课程教学，找出共性的普适的晶体学、晶体结构、晶体缺陷（点、线、面）实验内容，提高学生的综合能力。具有多方面的用途：

（1）开发选修型新实验，为更多有兴趣的学生提供训练的机会。

（2）培养学习科研能力，即通过从课堂了解的基本概念，明确基本目标，查文献及参考书，开展分析或制备样品，如果用偏光镜分析存在困难，可使用扫描电镜中的能谱仪进行成分鉴定。类比法的应用：回忆48学时的材料科学基础实验课的内容，使用的都是金属，光学镜原理与使用―对应偏光显微镜的原理与使用；机械抛光制样―对应透射薄片制样（委托资源学院采矿专业实验室制备）；金属及合金的凝固组织分析―对应火成岩的组织分析（两者都利用相图分析）、金属形变及再结晶组织分析―对应变质岩及沉积岩的岩相组织分析；晶体结构及晶体学都是通过图片软件分析训练，而矿物岩石可直接用于这些概念的训练。例如：利用我们收集到的各种石英类样品，可以设计下列训练内容：①对石英单晶体、歪晶、双晶的分析，训练晶体学内容；②对石英与石榴石、石英与黄铁矿、石英与金红石组成的发晶的分析，训练结晶原理；③对不同颜色的石英单晶宝石（如无色水晶、紫水晶、黄水晶、烟水晶）等的分析，进行光学致色效应与离子点缺陷作用的训练；④对火成岩、变质岩、沉积岩中石英的形貌特点及形成规律的差异进行分析，涉及凝固、相图、形变、再结晶、固态相变知识的训练；⑤通过对从石英单晶不同晶体学方向切出的器件具有不同的功能作用（振荡器、压电效应器件）[4]的了解，拓展学生晶体学各向异性概念与物理性能关系及应用方面的知识。

（3）通过讨论锻炼研讨及表达辩论能力，通过写文章向教学研究类期刊投稿锻炼写作能力。对优秀学生，在实践环节动手能力训练的基础上，可训练其撰

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写文章的能力，只有完成撰写文章并发表，才真正完成一个周期的训练。目前，只有少数三年级学生能发表文章。近4年学生共撰写12篇文章，其中发表7篇，都以本科学生为第一作者（这些文章中只有少数涉及矿物岩石），这些文章主要是教学研究文章。教师通过多年研究型教学活动的开展，也获得了许多经验，认识到要不断探索新内容，到一定阶段后又须及时归纳总结，形成规律性的培养模式；再进行实验性探索，不断总结，系统化。教师在训练学生的同时，摸索出研究型教学的规律。

（4）拓宽就业面。学生的就业方向从金属结构材料向无机材料、地质类、宝石类扩展。

（5）将各类教学资源打包。2008年以前，我们将主要精力用在学生自学平台软件系统的建立上，它是虚拟训练法，以光盘形式使用。到2012年，完成《材料科学名人典故与经典文献》书籍的出版，加上收集到的珍贵但不适合出版的名人照片资料，构成了人物历史典故教学资源。与此同时，收集到较多的岩石、矿物、宝石实物资源以及制备的透射薄片样品，设计的多种实验指导书，成为另一个有特色的教学资源包，弥补了前两种非实物形式实际训练不足的缺憾。

3 结束语

教学研究永无止境，专业课教师从事的科研虽与讲授课程有十分密切的联系，但因材料种类的广泛性，在教学时仍显得不足。教师也需要不断充电，在探索岩石、宝石等不太熟悉的领域时，可获得各类材料共性的知识，支持教学，也支持自己的科研。教师的一个重要作用是用简单的语言，通过简单的研究内容，将共性、特色的知识有效地教给学生，使学生在尽量短的时间内学会应用理论知识。在三年级学生由接收基本知识向应用知识转型中，如果直接参与教师承担的课题研究存在较大难度，学生难以较快获得成就感；而通过开展内容或材料较陌生，但感兴趣的研究，完成相对容易的教学研究项目，更容易使学生获得成就感。在教师与学生共同从事的各种小型第二课堂研究及训练中，教师应及时对研究成果进行系统化、规范化整理，最终形成有规律、特色明显的教学资源模块，如学生自学平台软件虚拟实践模块，材料名人典故人物教育模块，矿物、岩石及宝石类实物教学模块。

参考文献

[1] 计云萍，任慧平.“材料科学基础”课程教学改革[J].中国冶金教育，2009（6）：38-40，43

[2] 王静，王素梅，宋春梅，李洪波，金宝士.《材料科学基础》教学改革，全面提高学生素质[J].铸造设备与工艺，2010（2）：49-51，54.

物理研究性学习材料篇6

关键词：课程教学；方法

中国分类号：G642

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，可以说人类的文明史就是材料的发展史。通过研究分析材料的组成、结构、形貌对其应用性能的影响，揭示其中的构效关系，进而才能设计、制造出性能更为优异的材料。"材料近代分析测试方法"课程是材料科学专业学生的必修课，掌握好相关的理论知识和实验技能，能为将来从事科学研究或应用研发打下坚实的基础。"材料近代分析测试方法"是一门实践性、应用性非常强的课程，教师在讲授这门课程时，如果仅采用传统"讲述式"的教学模式，不利于调动学生的学习积极性。为了能跟好地激发学生的学习热情，我们在讲授这门课程过程中除了教师讲授结合多媒体演示等教学手段外，还采用"问题导向"结合"角色扮演"等新型教学模式，使学生们变被动学习为探究性、实践性研究和学习，增加了学生对知识掌握的牢固程度，更增强了运用知识解决问题的实践能力。

一、教师重构知识结构框架

在我国现行的高考选拔人才的模式下，多数学生养成了被动接受知识的学习模式，而随着科学技术的高速发展，新知识、新技术快速涌现，每个人都必须培养主动学习的能力，养成终身学习的习惯。作为教师也要不断学习，及时更新自己的知识；同时，教师在授课时候，不能"照本宣科"，要根据自己学校的学科专业特色，学生前期知识积累以及课时安排等对授课内容进行科学、合理的安排。具体到"材料近代分析测试方法"课程，其讲授的核心内容是X射线、电子束等多种物理信号与材料发生相互作用，通过探测一次或二次信号的种类及其强度及其变化等信息，来揭示材料内部、表面以及界面等的组成和结构特征。在授课过程中，我们没有拘泥于某一本具体的教材，而是根据"材料近代分析测试方法"课程所要求掌握的课程要点，结合我校材料化学专业以纳米材料以及聚合物基纳米复合材料为主的特色，将授课内容按照表征方法涉及到的物理信号为主线，重新梳理知识结构，搭建出几个知识主题框架。比如，第一个主题是X射线及其相关测试方法，讲授内容分两大部分，一部分是X射线的本质，包括X射线的产生，X射线的特征，X射线与物质相互作用规律。其中X射线与物质之间的相互作用是重点内容，在讲授上按照能量转换的角度，重点讲散射能量和吸收能量及其物理机制。通过将类似检测方法对比着讲，使同学们对不同方法的适用性及其特点有更深入的认识，有助于在遇到实际问题时能选择合适的检测方法，获取有用的信息。教师授课过程中表现出对新知识的不断学习以及对知识点进行梳理、加工等都体现出教师的认真负责的态度，教师的学习习惯和方式方法将通过教师的"言传身教"传承给学生。

二. 变被动教，为主动学

正如一句格言所讲：如果只是告诉我，我会忘记；要是演示给我看，我会记住；如果让我参与其中，我就会明白！这句话给出了"角色扮演"教学模式的核心。"角色扮演"教学模式最初作为一种心理教育方法，后来被美国一些教学理论研究人员引入到学校课堂里，对其教育效果展开了实证性的探索，现在角色扮演已经成为国际上广泛流行的一种教学模式，应用于培训、教学以及心理治疗等多个领域。我们培养的学生将来毕业后走入工作岗位，可能就是相关领域的科研人员或教师。因此，在组织"材料近代分析测试方法"课程的教学过程中，改变了教师在讲台上讲述，学生在台下被动学习的传统"听-讲"模式，提前让学生体验"扮演"老师和科研人员，去解决作为老师或科研人员会遇到的问题。那么如何进行"角色扮演"呢？我们采用了"问题导向式"教学模式。即，教师首先建立课程知识结构框架，讲述课程的关键知识点和难点，然后提出针对某一方面的主题问题，让学生准备相关材料，然后进入"角色扮演"教学模式，学生"扮演"老师给大家讲述相关知识。比如，电子束与材料相互作用及其物理机制是SEM，TEM，EPMA和AES等内容的基础，这部分内容教师可通过动画演示等现代化教学手段让同学们充分理解和掌握，在此基础上教师提出问题：SEM，TEM，EPMA和AES分别利用了电子束和材料相互作用中的哪种物理信号，通过这些分析测试方法，能了解材料的哪些信息？围绕这一主题，将全班同学四十多个同学分为4个组，分别选一种测试方法进行材料准备，并各选派一名同学下次课堂上扮演老师，负责给同学们讲述相关内容，讲述结束后进入提问和答疑环节，提问环节要由不同的学生回答大家的问题，最后老师和同学们打出成绩作为平时成绩。老师在同学们完成讲述和答疑环节后，用较少的时间把该部分知识再串一下，把同学没有讲到的要点知识补充一下。

在人的心灵深处都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者、研究者和探索者。在"材料近代分析测试方法"课程的教学过程中，通过教师设定主题问题引导学生们思考的方向，学生们分工合作查阅资料，通过角色扮演讲述给大家，最后通过老师和同学们打分，对同学们的努力给出反馈，进一步激发了学生们的学习热情。

三.注重知识的实用性

"材料近代分析测试方法"是一门实践性、应用性非常强的课程，教师在讲授内容选择方面要注重知识的实用性。比如，课程涉及的知识点大概包括基本理论知识、仪器构造和原理以及各表征技术在材料表征中的应用。考虑到整个课时有限，我们在选择讲授内容方面侧重于基本的物理原理和机制以及在材料表征中的具体应用，并且在表征方法的应用中，略去一些复杂的数学公式推导，而侧重于数据处理和结果分析等。此外，在讲授过程别注意各表征方法的适用范围和不同表征技术之间的联用。比如，XRD，EPMA，XPS及AES都可用于材料成分分析，它们对样品有什么不同的要求，能给出哪些不同的信息？探究这些问题的答案将有助于更深入地理解和掌握个表征技术的原理和应用范畴，为解决实际应用问题打下良好的基础。

物理研究性学习材料篇7

1存在的问题

1．1内容广，概念多

材料化学工程是以化学和化工基础，研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。研修的主要课程包括物理化学、材料科学基础、材料力学、材料工艺、高分子材料、金属材料、无机非金属材料等。在基础课程中概念多、公式多，如在物理化学中的热熔、积分溶解热、积分稀释热等，有些概念相似如果不仔细区分容易混淆。在诸如高分子材料这类介绍性的课程中名称特别多，如聚丙烯、聚氯乙烯、环氧树脂等，这些材料在我们的生活中经常接触。但通过学习很多学生还是不能识别基本的材料，掌握它们的基本制备工艺和用途。

1．2叙述性的内容多

关于三大材料的学习主要是叙述性的内容多，比较抽象。例如，金属加工中热处理的四把火:退火、正火、淬火、回火，退火又分好几个种类，每种钢材根据用途不同，而选择不同的工艺条件。但是只通过课本的叙述，对于很多材料依旧没有直观的认识。虽然很多同学有参加过金工实习课，但是时间不长，很难做到全面深入的了解，对一些材料的性质、加工方法感到陌生，从而逐渐丧失学习兴趣。另外，在材料的合成中，每合成一种材料，需要通过一系列检测看所得物质是否为目标产物。又或者合成一种新的物质，也可以通过检测分析出其结构性能。材料专业的学生都有一门必修课《材料结构表征及应用》详细介绍了材料表征中各种检测手段。但是很多同学拿到检测结果却不会分析。

1．3课程教学与现实联系不够紧密

研究生与本科生最大的不同就在于，在接受系统知识的同时，必须加强研究意识、创新意识和研究能力的培养［1］。材料化学工程是一门应用型学科，与实际应用密不可分。课程安排之前的金工实习，目的是锻炼学生动手能力，对材料的加工有所了解。此外，还有一些实验操作课，但是很多时候由于时间安排不合理又或者设备少学生多，平均几人一台设备，学生动手机会操作不够，有时候老师只能靠演示的方法让学生观摩，学生完全处于一种被动的学习状态。还有部分同学在实习中怕脏、怕累，不愿动手操作。另外，在课程结束后还有参观见习，对材料的加工制作有个直观的认识，但是很多时候由于人员过多，加上工厂环境复杂，很多同学在见习过程中往往走马观花，只停留在看热闹的表面功夫上。

2解决办法

2．1培养学习兴趣

科学家爱因斯坦说过:“兴趣是最好的老师。”老师首先要做的就是激发学生的最大兴趣并使之保持这种热情。材料化学工程与我们的生活密切相关，老师可以在讲授过程中结合我们实际生活中的用途。比如高分子材料中的聚丙烯腈，常与羊毛混纺制成毛织物等，可以制作毛毯、军用帆布、帐篷等。被称为“人造羊毛”。又如我们生活中常见的木制家具，其实很多都是由木塑复合而成:以木材为主要原料，经过处理使其与各种塑料通过不同的工艺复合而成。既保留了木材良好的加工性能，同时具有塑料的耐水、耐腐蚀、使用寿命长等优良性能，还符合环保的大前提。通过这种理论结合实际，能激起学生学习兴趣，鼓励学生自己查阅资料了解更多信息。

2．2疏通知识结构，掌握各学科之间的联系

在材料化学工程形成前，高分子材料、无机非金属材料、金属材料科学都已自成体系，而且他们之间存在着很多相似之处，可以相互借鉴，促进本学科的发展。如马氏体相变本来是金属学提出来的，广泛地用来作为钢材热处理的理论基础。但在氧化锆陶瓷材料中也发现了马氏体相变现象［2］，并用来作为陶瓷增韧的有效手段。另外，各类材料的研究设备与生产手段也有很多相似之处。虽然不同类型的材料各有专用测试设备与生产装置，但更多的是相同或相近的，如显微镜、电子显微镜、物理性能测试和力学性能测试设备等。在材料生产中，很多加工装置也是通用的。比如生活中很多塑料用品大多是通过注塑成型加工而成，但其实与粉末冶金工艺中的压坯过程相似。随着科学技术的发展，各学科间已无明显界限，甚至不同材料之间能相互代替。不过凡事都有规律可循，只要掌握规律很多问题便迎刃而解。作为材料的规律就是:组织决定性能，性能决定应用［3］。再根据性质选择材料，依据用途确定工艺路线。抓住这一规律，学习时就不会感到毫无头绪。

2．3传统教学与现代教学方式相结合

传统教学大都采用“填鸭式”方式，学生听课主动性、积极性不高。新的教学改革中应采用启发式、互动式和讨论式等新的教学方式。老师在课前布置问题，分小组完成不同的部分，让学生带着问题去学习，查找资料，每组选择代表在课堂进行发言，然后再各组进行讨论。这样不但发挥了学生的主观能动性，活跃课堂气氛，减轻了老师的授课负担，还锻炼了学生自己分析问题、解决问题的能力，达到事半功倍的效果。相比传统教学，计算机汇集了图像、文字、声音等元素，极大的丰富了教学色彩，调动学生学习积极性，具有直观、生动、形象的元素，可以将抽象的理论知识和工艺方法生动的展现在学生眼前，增加课堂趣味性，提高学生的感性认识，有利于知识点的理解和掌握。同时可以结合一些相关视频比如:注塑成型、挤出成型、模压成型以及金属材料的冷加工热加工等。这些视频网络上都可以找到，如HOWITISMADE、TEDSHOW等。通过相关的视频，既可以活跃课堂气氛，也能调动学生学习积极性，甚至激励学生自己在课外继续学习观看。这种多媒体教学与视频教学相结合的方法，既减轻了老师的负担，同时激发学生学习兴趣，调动积极性，促进教学任务顺利完成。

2．4开设软件分析课程

作为材料化学工程研究生，材料检测分析应该成为一种必备的基础技能。但是很多时候拿到检测结果却不会分析。软件分析课程可以很好的解决这个问题。所有的检测结果都有软件可以分析，比如FTIR、XRD、NMR等，借助这些软件，可以快速地分析所得结果。比如JADE，作为一款分析XRD数据的软件，它可以对物相进行定性定量分析。虽然软件分析不一定完全正确，更多的时候还是根据理论基础来判断，但软件分析可以作为一个辅助手段。这样学生既掌握了一门技能，而且大大提高了学习效率。

2．5课堂教学与实践相结合

俗话说“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。作为一门应用型学科，课堂所学的最终都是要能应用到实际生产中去。在涉及如注塑成型、挤出成型等高分子材料成型工艺时，可以穿插一些参观实习课。通过参观实习，直观地了解材料加工制备过程，将自己所学知识配合生产。理论上可行的事情，在实际应用中还需要考虑到原材料、工艺条件的控制、销售渠道、成本控制等。如果有可能，可以尽量选择一些大型的工厂基地，接触现代化的机器设备，体会先进生产力的发展，感受到世界一流水平的实力。为学生丰富见闻开阔视野提供机会，这将对培养学生的自信很有帮助，尤其是对于一些非重点名校的学生。另外，通过与企业或者研究单位联合培养，即“产学研结合”。“产学研结合”一般指企业、学校、研究单位之间的相互合作和优势互补。李元元等认为产学研结合是培养工科硕士的最佳途径，学位论文的选题和相关实践应当与工矿企业的工程实际相结合，密切结合其技术改造、革新、引进等技术难题或科研攻关项目。这将有利于从根本上解决学校教育与社会需求脱节的问题。缩小学校人才培养与社会需求脱节之间的差距，增强学生就业竞争力。

3结语

物理研究性学习材料篇8

关键词 固体物理 材料物理 电子科学与技术 教学改革

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.12.060

Combining with the Professional Characteristics to Carry

out the Teaching Reform of Solid State Physics

ZHANG Lamei， SU Yuling

（School of Physics and Electronic Engineering， Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou， He'nan 450002）

Abstract In this paper， in view of the present situation and problems of the solid state physics teaching， and fully combined with major characteristics of material physics and electronic science and technology， some practice and exploration have been carried out in solid state physics curriculum reform. Through the optimized selection of teaching content， increasing the frontiers of knowledge and history of physics， emphasizing the "paradigm" of solid state physics， combining a variety of teaching methods in the teaching process， encouraging students to participate in the teachers’ research projects， and emphasizing interactive and research study， and so on. By means of the above measures， teaching quality can be improved.

Key words Solid state physics； Material physics； Electronic science and technology； Teaching reform

0 引言

固体物理学，顾名思义，是研究固体结构及其组成粒子之间的相互作用与运动规律、阐明其性能与用途的学科。它为人们按指定性能研制新材料、新器件提供了科学途径和理论指导，在理论物理和应用物理之间起着纽带作用。上世纪五十年代末，固体物理学被采纳成为我国物理专业的一门基础课。①当时，三位国内固体物理学前辈，即黄昆先生、谢希德先生和程开甲先生率先在北京大学、复旦大学和南京大学的物理专业开设此课，这是物理专业课程设置上最为显著的一项改革。随着时代的发展，目前，固体物理不仅是物理学专业而且是电子学、材料学、光电子、微电子等相关专业的专业必修基础课。就我校而言，材料物理和电子科学与技术两个本科专业均开设了固体物理课程。材料物理和电子科技均属于应用型学科，材料物理专业学习的目的是为了使学生掌握材料的设计、合成、加工和分析等方面的理论、基本实验方法和技能等，使学生具有材料设计、分析和应用的科学研究和技术开发的基本能力。电子科技专业则要求学生通过掌握光电子器件、物理电子器件、电路与系统、信息技术等方面的理论知识和基本实验方法，使学生初步具有研究开发新的电子产品和技术的能力。因此，这两个专业的固体物理课程应该充分结合专业特点，与其他专业有所差别。笔者通过分析我校现有固体物理教学存在的主要问题，结合这两个专业的培养模式和专业特点，在教学内容、 教学方法等方面进行了一些实践和探索，以期改善教学效果，提升学生的综合素质和创新能力。

1 固体物理教学现状分析

在我校材料物理和电子科技专业的实践教学过程中，我们发现当前固体物理课程教学中存在的一些现状及问题。首先，材料物理和电子科技专业学生相对物理专业的学生而言，与物理相关的课程课时较少，物理理论基础比较薄弱，而固体物理中要用到大量的量子力学和统计物理知识，且数学处理比较复杂，大多数概念和理论都建立在复杂的数学推导过程之上，理论性较强，因此学生普遍感到学习起来比较困难。加之学生往往不知道所学知识在实际问题中如何应用，缺乏学习兴趣和动力，这些都严重影响了固体物理课的教学效果。其次，随着社会的进步和科技的发展，各种高新技术不断涌现，固体物理学科发展日新月异，光子晶体、新型半导体、超材料、超导、非晶态等新领域的研究取得了重大进展，新概念层出不穷，对固体物理教学提出了更高的要求。②如何与时俱进，根据专业特点处理好新旧知识之间的关系，提高学生的综合素质和创新能力，成为固体物理教学面临的主要问题。

2 固体物理教学改革措施

针对固体物理课程教学的现状，我们在这两个专业的固体物理教学过程中，充分考虑专业特点，通过教学内容和教学方法的一些改革研究和实践，以期将培养专业素养、科学素养贯穿整个课程的培养教学环节，激发学生的学习主动性，优化认知结构，改善教学效果。

2.1 教学内容的改革

（1）精选教学内容。对于材料物理和电子科技这样的非物理专业的学生，考虑到他们物理知识和数学基础相对薄弱，因此，这授课过程中，应该轻物理推导过程，重物理模型和物理意义的讲解，避免学生陷入繁琐的数学推导过程当中，帮助学生抓住主线，掌握固体物理中处理问题的方法。此外，根据学生专业的不同，在讲授基础知识时，需要注意与其他专业课程之间的联系，一方面避免与已学课程内容的重复，一方面为以后的相关课程打下一定的基础。比如，对于材料物理专业的学生，在材料科学基础等课程中已经对晶体的结合和晶体的缺陷这部分内容有所讲述，因此，在固体物理课中可以对这部分内容略讲。对于电子科技专业，除了固体物理以外，还开设了半导体物理等课程，因此，在半导体一章中，我们只是简单介绍了半导体的能带结构和电子分布特点。同时，对于一些重要、抽象、难以理解的概念，比如倒格子和布里渊区等，学生通常感到理解起来比较困难，然而这些内容又往往在不同章节中多次出现，对于这类内容，应从多角度、多方面，配合习题，精讲精炼，帮助学生理解其物理意义和应用方法。

（2）将学科前沿和热点引入教学。固体物理是当前物理学科中发展最快的分支，该学科新成果和新概念不断涌现，而固体物理学的经典教材大多成书较早，这些新的前沿内容教材中没有出现。因此，需要针对材料物理和电子科技不同的专业特点，适时地将与专业有关的最新进展和重要应用成果引入课堂教学中，做到基础知识与前沿知识相互融合，达到优化教学内容的目的。例如在讲解晶体结构一章时，可以将一些新型的材料介绍给学生，比如拓扑绝缘体、光子晶体、石墨烯等内容。在讲解能带理论时，可以向学生介绍近年的诺贝尔奖蓝色发光二极管，让学生明白我们所学的知识并不老旧，而是与现代科技紧密联系的。这样可以开拓学生的视野，提高学生对该门课程学习的积极性。

（3）增加科学史的介绍。在教学中增加相关科学史的介绍，看似无关紧要，实则效果斐然。因为每一个学科、每一种理论，都不可能在一朝一夕间建立，都有其漫长的发展演变过程，而每一个新理论的提出，都有其历史动因。因此，在讲授某一理论时，通过对历史背景和发展过程的介绍，可以帮助学生加深对所学理论的理解，明确该理论所要解决的物理问题，培养学生的科研思维方法。比如在讲解固体热容的内容时，先回顾基于经典统计理论的热容理论，在该理论中，热容是与温度和材料性质无关的常数，为了解决这一问题，爱因斯坦提出了基于量子理论的热容理论，然而在爱因斯坦理论中，假设各谐振子的振动频率都是一样的，这种假设过于简单，因此德拜在爱因斯坦模型的基础上，进一步提出了德拜模型，给出一个简单的谐振子频率的分布规律，更好地揭示了热容随温度的变化规律。通过这样的讲解，学生对热容理论的理解也就更加深刻了。

（4）注意各章节之间的联系，强调固体物理学的“范式”。在实际教学过程中，学生往往不清楚各章节之间的联系，普遍反映固体物理学的知识比较比较零散，概念多、模型多、定律多、原理多，各个章节的知识好像是一个个孤立的个体，缺乏一条将各方面的知识联系起来的主线。这主要是由于在现在的教学中，对固体物理学的“范式” 讲述和强调不够有关。根据科学史家库恩的观点，“范式”是一门学科成为科学的必要条件， 范式的形成是一个学科建立的标志。布里渊最早指出，固体物理学的范式应采用“周期结构中波的传播”来统一描述。③固体物理是以周期性的晶体为研究对象的，固体内各种粒子的运动，都可看作波在周期结构中的传播，而这种波的共同特点，就是当波矢位于布里渊区边界时不能传播，我们可以在此基础上统一理解晶体的衍射理论、晶格振动及能带理论等固体物理的主干内容。范式是一门学科的“纲”，学科的知识体系可据此建立和有机地联系起来。④

2.2 教学方法改革

（1）采用“黑板 + 多媒体”相结合的方式授课。多媒体作为先进的教学手段，既可提高教学效果，又可以丰富教学内容。但是不能搞“一刀切”，应该根据章节进行选择。⑤比如我们在对晶体结构进行讲解时，借助多媒体手段可以更加形象直观地将各种类型的晶体结构展现出来，还可以随意翻转，让学生从不同的角度和侧面进行观察，帮助学生建立空间图像，提高认知效率。然而对于一些数学推导过程复杂的章节，例如晶格振动等，如果单纯使用多媒体，学生通常会感到跟不上老师的思路，容易产生疲惫感。这时候如果使用板书，减慢速度，边推导边讲解，增强师生互动，则教学效果更好。

（2）利用先进计算软件。固体物理这门课程中的许多概念和理论都建立在繁杂的数学推导之上，学生往往觉得有理无物，不易理解。如果在教学中能够形象生动直观地解释这些物理概念和理论，并联系它们的实际应用，就可以帮助学生更好地理解所学知识，提高认知效率。Materials Studio 软件能够进行不同晶体结构的模型构建，能带及态密度的计算及图形化，介电常数的计算，红外、拉曼光谱计算，费米面计算及可视化等等，不仅功能强大，而且操作简单、界面友好，因此，适宜于本科生的日常教学实践。⑥对于不同专业的学生，均可以利用该软件将课本上的很多结论通过自己计算进行验证，加深理解。例如，对于材料物理专业的学生，可以让他们利用计算软件给出一些常见晶体材料的晶体结构，还可以给出晶体的光谱特性和介电性能等。对于电子科技专业的学生，可以利用软件模拟常见的直接带隙和间接带隙的半导体，并通过掺杂、加压等手段调控其能带结构，使学生更直观地了解晶体结构与性能之间的关系。总之，固体物理学中的很多概念和理论都能通过 Materials Studio 软件进行演示及计算，给出形象化的解释。该软件的使用不但可以帮助学生加深对所学知识的理解，还可以使学生了解现论物理方面的研究方法，提升学生的科研素养。

（3）理论联系实验，鼓励学生参与教师的科研课题。在固体物理的教学中，为了让学生更深刻地理解所学知识，培养学生灵活应用所学知识解决实际问题的能力，应该安排学生进行固体物理相关实验或直接参与教师的科研课题。对于材料物理专业的学生，可以安排他们进行材料制备、X射线衍射分析、Raman光谱测量等实验，还可以让他们参与碳纳米管的性能研究、晶体缺陷对电磁性能的影响等教师的科研课题，让学生从材料的制备到结构、性能表征等方面受到较为综合的训练。对于电子科技专业的学生，除了让他们了解常见晶体结构的表征手段以外，还可以进行半导体特性测定、太阳能电池特性测试、探测器响应特性测试等实验，帮助他们了解不同半导体材料性能的差别，以及这些差别与其微观晶体结构的联系。除此此外，也可以参与教师的科研课题，比如太阳能电池的结构及性能研究、石墨烯超级电容器的研究等。通过参与实验和教师科研活动，可以提高学生运用所学知识解决实际问题的能力，提升其综合素质和创新能力。

（4）加强互动式教学模式，鼓励研究性学习。学生是学习的主体，在教学活动中，应该使学生充分参与到教学活动中来，加强教师和学生之间的互动。具体实施过程中，可以采取启发、讨论式教学，通过教师对教学过程的精心设计，巧妙设置问题，组织专题讨论等形式，充分调动学生的学习积极性。例如，在讨论课前提前布置一些讨论题目，“声子的本质”，“光子和电子的异同”，“倒格子和波矢空间在固体物理学中的作用”等，由于学生提前进行了准备，讨论氛围热烈，甚至发生了争论，常言道“理不辩不明”，经过讨论原本难懂的概念就变得清楚明了了。除了课堂上的互动，课余时间利用网络等其他手段的互动方式也非常重要。学生可以通过固体物理精品课程网站的讨论区和E-Learning网络学习空间，就课堂上没有弄明白的问题和老师、同学进行讨论，通过这种形式极大地拓展了学习的时间和空间。研究性学习也是近年来提出的一种有利于提高学生学习主动性和科学素养的学习手段。我们的具体实施方法为让学生撰写小论文，小论文的题目可以围绕一些前沿研究热点，还可以选择自己感兴趣的领域，就某一具体问题，在深入调研的基础上，写出它的应用及自己的一些观点。总之，我们努力将互动式、启发式、讨论式和研究性学习等教学模式有效的贯穿、融合于整个固体物理的教学当中，在这样多样化的实际教学实践中， 营造宽松、积极的教学氛围。

3 结语

针对我校固体物理课程教学的现状和存在的问题，本文根据笔者多年授课经验，结合学生的专业特点，从教学内容和教学方法上进行了一些改革，主要包括精选教学内容，将一些前沿热点知识和物理学史加入教学内容当中，并加强固体物理学“范式”的讲授。在教学过程中结合多种教学方式，理论联系实验，强调互动式和研究性学习等，通过这些措施使得教学效果得到明显改善。然而固体物理教学改革是一项复杂庞大的工程，随着时代的发展也会出现新的课题，仍需我们做出更多的研究和探索。

基金项目：本文系河南省高等学校重点科研项目（No.15A140043）、郑州轻工业学院青年教师教学改革与研究项目、郑州轻工业学院校博士基金的研究成果

注释

① 黄昆，韩汝琦.固体物理学.北京：高等教育出版社，1997.

② 钟佑洁，杨尊先.电子学科的固体物理教学改革初探.物理通报，2013（8）：17.

③ 冯端，金国钧.凝聚态物理新论.上海：上海科学技术出版社，1992.

④ 郑文琛.固体物理教学现代化的一些实践与思考.大学物理，1998.17（10）：34.

物理研究性学习材料篇9

一、研究高考信息，看准复习方向

怎样着手进行生物总复习，复习的目的和任务是什么？这是刚刚进入高三的同学所面临的第一个问题，也是教师在高三生物教学过程中所面临的第一个问题。要解决好这个问题，就必须对一些信息进行研究，从中领会出潜在的导向作用，看准复习方向，为完成复习任务奠定基础。

1. 研究高考生物试题。纵观每年的高考生物试题，可以发现其突出的特点之一是它的连续性和稳定性，始终保持稳中有变的原则。只要根据近几年来全国高考形式，重点研究一下全国近几年的高考试题，就能发现它们的一些共同特点，如试卷的结构、试题类型、考查的方式和能力要求等，因此开学初我研究了十年高考，把握命题方向及命题特点，从而理清复习的思路，制定相应的复习计划。

2. 关注新教材和新课程标准的变化。与以往教材、课程标准相比较，现在使用的新版教材和课程标准已经发生了很大的变化，如内容的调整，实验比重的加大，知识的传授过程渗透了科学思想和科学方法，增加了研究性学习内容和新科技、生物史等阅读材料。很显然，这些变化将体现在高考命题中，熟悉新教材和新课程标准的这些变化，将有利于把握复习的方向和深难度，有利于增强复习的目的性。

3. 熟悉考试说明。考试说明是高考的依据，是生物复习的“总纲”，不仅要读，而且要深入研究，尤其是考纲中变化的地方，以便明确高考的命题指导思想、考查内容、试题类型、深难度和比例以及考查能力的层次要求等。不仅如此，在整个复习过程中要不断阅读，进一步增强目的性，随时调整复习的方向。

4. 合理利用其他资料。除了高考试题、考试说明、教材、课程标准、生物教学基本要求外，获得信息的途径、方法还很多，如各种专业杂志、名校试题、网络信息等。但是，这些资料的使用必须合理，这样对教师提出了很高的要求，老师自身必须投入题海，然后筛选训练题和资料，备课组内老师资源共享，进度统一，皆以广泛收集信息为主要目的，以免干扰复习、浪费时间。

二、课本为主，练习为辅，教师适当拓展延伸的材料应用。

进入高三生物教学，很容易走进总复习的怪圈：“迷恋”复习资料，陷入“题海”。虽然投入了大量的时间和精力，但收效甚微，效果不佳。对此，高三生物教学过程中必须保持清醒的头脑，努力处理好下面几种关系。

1.教材和复习资料的关系。

教材是生物总复习复习的根本，它的作用是任何资料都无法替代的。在生物总复习中的抓纲务本就是指复习以考试说明作指导，以教材为主体，通过复习，使中学生物知识系统化、结构化、网络化，并在教材基础上进行拓宽和加深，而复习资料的作用则是为这种目的服务，决不能本末倒置，以复习资料代替教材。我们以《创新设计》作为主要参考书，供整理知识、练习使用，在复习的过程中应随时回归教材，找到知识在教材中的落脚点和延伸点，不断完善和深化中学生物知识。因此我们要求学生在复习下一节之前完成基础知识部分，弄清自己的不足，上课做到有的放失。

2.重视基础和教师拓展更加注重能力的培养。

物理研究性学习材料篇10

想要考研的你，提及纳米科学与技术专业，是否会列出“神秘”“高薪”“高就业率”“高科技”这一系列关键词呢？

真正的“高富帅”专业

如果一定要用一个词来形容纳米专业，那就是“高富帅”。

说它“高”，是因为它的的确确是高科技的产物。1纳米是1米的十亿分之一，20纳米也仅相当于1根头发丝的三千分之一。也正是这么小的尺寸，才能够用来做材料。不仅如此，纳米材料还都带着“特异功能”，具有奇异的化学物理特性。纳米虽小，用途却大，小尺寸成就大空间，真是高不可测。而研究生阶段需要学的课程也很“高”：纳米材料的结构、尺寸和形貌的表征技术、纳米粉体材料的制备与表面修饰、一维纳米材料的制备、纳米复合材料的制备、纳米结构材料的制备、纳米材料的物理特性与应用、纳米电子器件的基本原理和微加工技术、纳米材料与纳米技术的最新进展和发展趋势等都是该专业的主干课。是研究生的必修课，而新专业的科研空间更加广阔，所以发SCI的概率大大增加。想要写好论文，你就要了解纳米材料与技术的最新学科发展动向、理论前沿、应用前景等。而如果你打算游学海外，就更要在研究生阶段狂抓英语了。这一专业的专业英语词汇非常庞杂，有医学、化学、物理、材料学等诸多领域，需要系统地学习。笔者硕士一年级的时候大家每周都会用英报告，这样能有效提高英文水平，即使不打算出国，阅读国外文献也会非常流畅，开阔视野。纳米专业确实很“高”，但当你真正钻研进去，就会发现它的乐趣。

说它“富”，一点也不夸张。纳米技术、信息技术及生物技术被誉为本世纪社会经济发展的三大支柱。纳米从20世纪80年代末，90年代初开始起步，经历二十多年的发展，现在已经成为突飞猛进的前沿、交叉性新型学科。纳米技术作为朝阳产业，将在生物医学、航空航天、能源和环境等领域“大显身手”。美国国家科学基金会的纳米技术高级顾问米哈伊尔·罗科甚至预言：“由于纳米技术的出现，在今后30年中，人类文明所经历的变化将会比过去的整个20世纪都要多得多。”如此看来，纳米技术必将创造巨大的经济价值，同时也能为该专业的同学提供良好的职业发展平台。

说它“帅”，是因为它有独到魅力，吸引青年学子投其怀抱。其实，大部分工科生的研院生活都是相同的，读文献、做实验、组会、听报告，这些几乎就是我们读研生活的全部。想学好纳米专业，你首先要做个杂家。在研究生阶段，你要掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识，学习环境纳米材料的绿色制备及其规模化，面向环境检测的纳米结构与器件的构筑原理、方法，并且了解纳米材料与纳米结构性能与机理。而做到这些还远远不够，因为理工科专业的直接目标在于应用，因此还需要学习纳米材料在污染治理中的应用原理、技术与装置研发、纳米材料的环境效应与安全性评估、纳米材料在节能和清洁能源中的应用等，掌握材料学的工艺装备、测试手段与评价技术，具备相应的科研能力，具有从事科学研究和解决工程中局部问题的能力。运用纳米技术解决这些问题和一般的常规思路有着很大的不同，有着前路未知的期盼和发现时的狂喜，为此我们都成为典型的“技术宅”，大部分时间会宅在实验室里，在外人看来，可能是只顾科研无心生活的“苦行僧”，而只有我们才能体会到纳米的“帅”及给我们生活所带来的乐趣。

想要学好纳米专业，团结协作的能力必不可缺。其学习都是以课题组和实验室为单位，很多作业和项目都是大家集体完成，比如开发一种新型的纳米材料，大家都有不同的分工，这就需要我们能紧密地合作与沟通，分担辛苦分享成功。

同时，我们还需要有极强的表达能力和动手实践的能力。我们学校经常举办学术沙龙，需要大家上台演讲，不仅本专业的导师在场，其他专业的学生和老师也会来听，并从不同角度提出意见，所以我们要足够有气场才能HOLD住场面。而实践方面，我们都有做老师科研助理的机会，同时开展自己的课题研究，不仅要写得好论文，还要做好实验。想读纳米专业，要做的功课非常多，你只有都尝试了，才能体会到这个专业的巨大魅力，才会在科技的海洋里尽情遨游。

就业面窄是误区

对于纳米科学与技术专业，很多人对它的认识存在误区。很多人认为，纳米作为高精尖技术与日常生活相距太远，所以想当然地认为其就业难。

其实，纳米真实地存在于我们的日常生活中，而随着科技的发展，未来有一天我们的衣食住行都将离不开纳米技术。所以如果你能有幸就读该专业研究生，并在学术上有所造诣，愿意将所学学以致用，那么你的就业前景无限光明！

那么纳米技术到底是怎样和实际生活联系起来的呢，而我们工科生，又将以何种方式参与这种科技改变人们生活的进程呢？

衣：在纺织和化纤制品中添纳米微粒，可以除味杀菌。化纤布结实耐磨，但会产生静电现象，加入少量金属纳米微粒就可消除静电，穿起来非常舒适。

食：利用纳米材料，冰箱的抗菌能力大大增强。纳米材料做的无菌餐具、无菌食品包装用品已经进入市场。利用纳米粉末，可以使废水有效净化，完全达到饮用标准，纳米食品色香味俱全，还对健康大有裨益。

住：对于我们这代人而言，居家做家务、清理房间是一大愁事，纳米技术的应用可以省下我们很多力气。通过纳米技术，墙面涂料的耐洗刷性可提高10倍。玻璃和瓷砖表面涂上纳米薄层，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，完全不需要擦洗。含有纳米微粒的建筑材料，还可以吸收对人体有害的紫外线。既省时省力又对身体好。

行：在出行方面，纳米材料可以提高和改进交通工具的性能指标。纳米陶瓷有望成为汽车、轮船、飞机等发动机部件的理想材料，可以大大提高发动机效率、工作寿命和可靠性。纳米球添加剂可以在机车发动机加入，起到节省燃油、修复磨损表面、增强机车动力、降低噪音、减少污染物排放、保护环境的作用。纳米卫星可以随时向驾驶人员提供交通信息，帮助其安全驾驶。

而这些，只是纳米科技应用在生活中的很小一部分，纳米技术兴起晚，发展态势迅猛，更多的核心技术需要我们这一代去发掘，以期使之更好地为民生服务。可见纳米技术在日常生活中无处不在，各行各业都需要拥有高技术高学历的纳米技术专业人才，所以就业前景广阔。

具体的就业方向，男生、女生之间相差很大。纳米专业的大部分女硕士，特别是女博士一般选择到大学或科研院所做研究。研究领域涵盖纳米材料、黏合剂、涂料、电镀、陶瓷等相关领域，从事相关产品开发、生产和检测等方面。大部分男生会去纳米材料行业企业或传统材料相关企业供职。可以从事纳米材料表征、石墨烯及碳纳米材料研发、纳米材料改性、纳米材料合成、无机纳米材料制备以及交叉学科纳米材料应用的相关工作。

跨专业报考受青睐

纳米科学与技术是一个技术性很强的专业，不过并不限制跨专业报考，纳米科学与技术专业不仅不是个排外的“高富帅”，反而非常欢迎跨专业的学生融入其中，共同搭建纳米专业的大舞台。纳米科学与技术专业在工科或理科门类招生，不同学校有所不同，但都非常欢迎与之类似的材料专业同学报考，因为都涉及材料学的基础知识，所以学起来会得心应手。同时，理工科专业背景如物理、化学甚至数学这类基础学科出身的学生，也很受该专业欢迎。

在报考纳米科学与技术专业的学生中，也有一部分医学生。未来纳米技术应用于医学领域是大势所趋。利用纳米技术制成的微型药物输送器，可将适当剂量的药物，通过体外电磁信号的引导准确送达病灶部位，有效地起到治疗作用，同时可以减轻药物的不良的反应。用纳米制造成的微型机器人，它的体积可是小于红细胞的，你能想象到吗？通过它向病人血管中注射，能疏通脑血管的血栓，清除心脏动脉的脂肪和沉淀物，还可“嚼碎”泌尿系统的结石等。而随着纳米技术的发展，它与医学还会有更多的交叉。

院校介绍

对纳米科学与技术这种新兴学科来说，每个学校都有自己的特色和侧重，所以这里重点介绍一下。而通过这些不同院校的专业方向设置，我们也可以多角度地了解这一专业。

国家纳米科学中心

国家纳米科学中心是中国科学院与教育部共同建设并具有独立事业法人资格的全额拨款直属事业单位，自2005年开始招收研究生。现有博士学科专业点3个：凝聚态物理、物理化学和材料学；硕士学科专业点3个：生物物理、生物工程和材料工程。鉴于纳米科学与技术学科的前沿交叉特性，在招生阶段，现将该学科挂靠在物理学、化学、材料科学与工程和生物学4个一级学科下，并相应产生4个专业代码。涉及纳米科技系列进展、纳米检测系列讲、文献信息利用、人文系列讲座、纳米功能材料等课程。

国家纳米科学中心2013年在7个专业招收硕士研究生35人，专业包括纳米科学与技术、凝聚态物理、物理化学、材料学、生物物理学、材料工程和生物工程，研究方向涵盖高分子纳米功能材料、生物纳米结构、纳米医学、纳米复合材料、纳米电子学等几十个方向，方向非常细化，具有材料、半导体、物理、化学、微电子、生物、医药等专业背景的学生都可以报考。相信有志于纳米专业的学生，一定会在这里找到适合自己的研究方向。

国家纳米中心是比较典型的科研所，其吸引考生的除了实力，很重要的一点就是待遇优厚。该中心不需学生缴纳学费，如遇国家政策调整还会有高额的奖学金返还制度，硕士研究生根据不同年级，每个月可以拿到1300～2500元的奖学金，博士会拿到3100～4500元的奖学金。此外，还会有其他生活补助等。研究生公寓已经完全宾馆化管理，非常舒适。在国家纳米中心深造，没有经济上的后顾之忧，这样你才可以将全部精力投入到学习中去。

大连理工大学

大连理工大学的工程力学系开设生物与纳米力学专业，已然在行业内一枝独秀。该学科依托于工程力学系和工业装备结构分析国家重点实验室，软硬件条件优越，拥有先进的实验设备和仪器。学生有充足的动手实践机会，能在宏观、微观等不同层次上，进行跨学科的数值模拟和力学实验。同时，也有国家自然科学基金、重点基金、“863”“973”等众多项目和基金支持。

该专业现在有生物器官生物力学模型及新材料应用研究、分子模拟和计算机辅助药物分子设计、微纳米与多尺度力学研究、生物材料的力学行为及其多功能化4个研究方向，涉及到力学、医药、生物、机械、材料、电子、控制、测量、微纳科技等领域。

大连理工大学这个专业的直博生学制是4年，而一般的直博生需要学习5年时间，而分开读硕士和博士一般需要6至7年，这吸引了不少学生报考，因为可以节约1～3年时间。当然，在4年的时间里完成硕士和博士学业，是一件很具挑战的事情，需要最大限度地提升效率。

苏州大学

苏州大学纳米科学技术学院是苏州大学、苏州工业园区政府、加拿大滑铁卢大学携手共建的一所高起点、国际化的新型学院。该学院建立于2010年，由全球著名纳米与光电子材料学家、中国科学院院士、第三世界科学院院士李述汤教授担任院长，教学科研实力雄厚，是国内高校中为数不多的专门的纳米科学学院。招生方向涵盖纳米生物化学、纳米技术工程、纳米材料、有机无机复合纳米材料等。有关纳米的专业在物理、化学、生物学、材料科学与工程4个学科下招收学术型研究生，相关专业学生都可以报考。

需要提醒大家的是，苏州大学纳米科学技术学院初试提供详细的辅导书和真题，有意报考的同学要多关注学院的网站，以获得第一手信息。

武汉大学

武汉大学的纳米科学与技术专业在物理科学与技术学院和化学与分子科学学院均有招生，各有侧重。前者分为纳米复合材料、纳米光催化材料与技术、纳米光电子学、纳米管线阵列及其智能传感器、纳米材料制备与表征和纳米尺度结构与性能关系6个方向。后者在纳米催化、纳米生物医学、纳米材料分离分析、微纳传感技术和高分子纳米药物载体。很多方向在国内上处于领先地位，每年也有大量学生报考，竞争力较强。

武汉大学与国外多所大学有合作关系，大家如果在武大读研，出国交流、学习的机会比较多。

华中科技大学

华中科技大学是典型的工科学校，其纳米专业当然也首屈一指。华科的纳米专业同样是热门，除去每年招收本校内推的学生，考研的竞争非常激烈。

在培养模式方面，华科非常重视学、研、产相结合，科研成果转化率非常高。在就业方面，很多硕士研究生在各科研机构及高校任职。如果你求学在华科，就不用愁生活保障的问题，学校的奖励机制非常完善。学院对每位研究生在校期间将发放生活津贴，并设立各类奖学金以奖励优秀的研究生，其奖励比例达80%。