合成材料行业研究十篇

合成材料行业研究篇1

关键词：材料类 “学科-专业”一体化 学科交叉 创新能力

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）04（a）-0121-03

学科是依据一定的教学理论组织起来的科学基础知识的体系，即根据学问的性质而界定的知识集合；而专业是指高等学校根据社会分工需要而划分的学业门类，同时，专业是课程的一种组织形式，即“专门从事某一行业的社会实践活动所需要的知识集合”。学科与专业建设是高等学校建设的两个最主要方面。学科建设为专业建设提供支撑，专业建设为学科建设提供动力，两者在本质上相互作用、相互依赖[1-3]。 因此，探索“学科-专业”一体化建设具有重要意义。

在我国，以学科发展支持本科专业的研究和实践起步较晚。20世纪末期，国家启动了以学科建设为核心的“211工程”和“985工程”建设。此后，为适应经济与社会发展对创新人才的需求，高校开始注重教学与科研并重，“学科-专业”一体化建设的理念开始兴起并逐渐施行。专业建设方面，近年来国家也加大了对本科教育改革的力度，实施高等学校教育教学质量工程，启动了学科专业质量评估、部级精品课程、本科教学工作水平评估等工作。在此背景下，全国高等学校对在以学科建设促进专业建设方面进行了一系列的理论研究和实践探索。谭荣波[4]对“学科”与“专业”的关系进行了辨析；郭必裕[5]对“学科”与“专业”建设两张皮的问题进行了研究；杜卫等人[6]对新建地方院校学科专业一体化建设进行了初步研究；曾冬梅等人[7]提出高校“学科-专业”一体化建设的学术组织系统建设的设想；陈琳等人[2]提出了基于协同理论的应用型大学学科、专业一体化建设研究。

材料学科[8]是一个科技含量高、学科范围广、技术密集、应用性强的实践学科，主要研究材料制备工艺、结构、性质及服役行为。随着科技发展，材料学科已呈现相互交叉综合发展趋势。在深化材料学科交叉和探索“学科-专业”一体化建设方面，杜庆洋等人[9]研究了适应创新人才培养的材料学科教学科研一体化实验平台建设；武昭妤[8]对材料学科应用型人才培养方案与进阶式培养模式结合实践探索。

综合分析上述研究现状可知，在“学科―专业”一体化建设方面主要存在如下问题。

（1）“学科-专业”一体化建设的系统构成、动力机制和实践评价机制研究尚不完善。目前对学科建设和专业建设的研究主要着眼于学科建设或专业建设的管理方面，缺少对学科建设与专业建设协调的系统构成、动力机制、实践评价机制等研究；“学科-专业”一体化建设研究还处于初级阶段，缺乏对具体学科与专业一体化建设的实证分析，难以形成能有效指导学科专业一体化建设的理论，从而影响到学科建设与专业建设的融合发展。

（2）材料“学科-专业”存在“两张皮”现象，不利于深化材料学科交叉。目前材料类专业实践教学过程中，学科建设和专业建设子系统常常被割裂开，而且由于观念、制度和政策等原因，高校和教师经常过分重视学科而忽视专业建设，致使两者失衡从而产生“两张皮”现象[2]，难以将学科建设成果转化为优势教学资源以提高专业教学水平，不易发挥学科与专业之间的协同效应。

因此，研究材料“学科-专业”一体化建设的系统构成及内在关系，构建学科与专业协同演化模式，加强实践，将会促进二者的协同发展。

1 材料类“学科-专业”一体化建设模式设计

长安大学材料科学与工程学院（以下简称学院）拥有材料科学与工程等4个本科专业、2个专业方向和“交通铺面材料教育部工程研究中心”等学科发展平台，急需深化材料学科交叉，以更好促进学科和专业建设。为了强化本科教学地位、优化本科教学模式、促进教学与科研相互融合、培养有创新和实践能力的高素质本科人才、提升专业办学水平和竞争力，以长安大学材料科学与工程学院为例，提出材料类“学科-专业”一体化建设模式及设计方案。

1.1 合理设置教学、科研机构，加强学科与专业的相互支撑

结合长安大学现有材料学科和专业，紧扣学科交叉，合理设置与管理教学、科研机构，加强学科研究与专业建设的相互支撑，提出适合长安大学的材料“学科-专业”一体化建设模式。

1.2 平衡教学、科研资源，统筹资源平台有效支持一体化建设

平衡教学资源和科研资源，协调教学团队与科研团队，成立实验中心，让科研资源为本科教学服务，探求资源平台为“学科-专业”一体化建设提供支持的有效途径。

1.3 加强制度管理与政策保障，完善一体化建设的评价机制

构建合理的领导组织体系和良好的政策平台，形成开放的管理模式，促进高水平师资队伍建设，实施教师管理绩效制，进一步凝练学科方向，形成良叉协调发展，实施人才培养模式改革，并将通过实施系别调整、成立研究所和设置实验教学中心等措施，完善“学科-专业”一体化建设的评价机制。

2 材料类“学科-专业”一体化建设实践探索

以长安大学材料科学与工程学院为例，结合学院实际情况，进行了“学科-专业”一体化建设实践探索。

2.1 调整系别，加强专业学科交叉

根据教育部本科专业名称设置，通过对国内知名材料学院的调研，结合本科专业名称和学院发展现状，紧扣学科交叉，经学院党政联席会讨论通过，学院于2016年1月对本科教学机构进行优化调整，将原来5个教学系调整为4个教学系，分别为材料科学与工程系（含道路材料工程和能源与电子材料两个专业方向）、材料成型及控制工程系、无机非金属材料工程系和高分子材料与工程系。系别调整前后变化情况如图1所示。调整后，每个教学系设置专业负责人1名，主要负责安排和管理该系的本科教学，实行学院领导班子联系各系制度，院领导负责联系一个系，明确相关责任和任务。

2.2 成立研究所，以学科发展促进专业建设

为加强学科建设，提高学院科研水平，争取更多科研增量，结合学院研究发展方向和教师科研方向，学院于2016年1月成立“材料应用科学与技术研究所”等共9个研究所，每个研究所由5～15位教师组成，研究所成员可跨系组合，促进了研究方向和学科交叉。新成立的9研究所提现了学院的学科特色，同时有力地支撑了学院相应的二级学科点建设和发展，应满足了学院整体学科布局。每个研究所设置所长1名，负责研究所的建设、管理，组织研究所考核与分配；实行学院领导班子分管研究所制度和学科负责人制度，同时对应负责管理建设材料学位点的相应二级学科。

2.3 设置实验中心，探索“学科-专业”一体化建设

结合学院教学场所和设备分散的特点，根据学院实验教学的需求，于2016年4月建设成立了实验中心。该中心由无机非金属材料实验室、材料分析测试实验室等共计7个实验室组成，主要承担本科生实验教学，兼顾学院科学研究需要。实验中心人员由学院实验室编制教师组成，该类教师不参加研究所设置，实验中心教师单独考核。设置实验中心主任1名、副主任2名，负责实验中心的运行和管理；学院所有实验设备归口到实验中心管理，实验教学所需设备由实验中心统一安排，全面实行网上预约制度。

通过设置实验中心，实现了教学资源和科研资源的平衡、教学团队与科研团队的协调，让全院资源统一化管理、让科研资源为本科教学服务，提高了学院平台资源的利用率和开放度，初步实现了“学科-专业”一体化建设。

2.4 加强“学科一专业”一体化建设的制度管理与政策保障

结合学校综合改革方案和人事绩效改革，根据学院系所调整、研究所设置、实验中心设置等一系列可见的“学科-专业”一体化建设与改革，按照教学、科研、实验室和行政分别制定相应的管理制度。同时，为满足学校绩效考核的要求，争取更多绩效增量，增强教师的团队意识和忧患意识，业绩考核将实行对团队进行考核模式；业绩考核将分解到研究所、实验中心和学院行政，分别进行考核，实行多劳多得。学院正在制定相关绩效考核政策进行保障。

2.5 其它实践探索

根据学院实际情况，结合材料类“学科-专业”一体化建设需要，还从如下几方面进行了实践探索。

（1）结合长安大学现有材料学科特点，加强学科子系统建设，如学术梯队、带头人、研究基地、学位点、学科管理制度等。

（2）结合已有成果，加强专业子系统建设，如：师资队伍、人才培养目标、实验室与实习基地、教材、教学手段与方法，教学管理制度等。

（3）结合材料类大类招生政策、教师评价模式、学科与专业评估指标，制定2016大类招生本科培养方案，完善“学科-专业”一体化建设的评价机制。

（4）通过打通学科交叉壁垒，继续推行“班导师制”“学术导师制”“拔尖创新人才培养制度”等多种创新型人才培养模式改革。

3 结语

以长安大学材料科学与工程学院为例，围绕该院学科和专业交叉，通过一体化建设顶层设计和学院系所调整、研究所设置、实验中心设置等一系列可见的“学科-专业”一体化建设实践探索，对材料类“学科-专业”一体化建设进行了研究与实践。此外还根据学院实际情况和一体化建设需要，加强了学科子系统建设、专业子系统建设、大类招生本科培养方案制定、相关管理制度及绩效考核政策制定等。通过多方面改革，继续稳步推进材料类创新型人才培养模式改革，以期在“大众创业、万众创新”国家战略指引下，加强大学生创新能力培养，提高大学生创新能力。学院相关“学科-专业”一体化建设正在实践与探索之中，对该院材料类创新型人才培养的促进作用已初步显现，对其它高校材料类“学科-专业”一体化建设也具有参考价值。

参考文献

[1]唐纪良.“学科-专业”一体化建设：动因与路径――“学科-专业”一体化建设研究之二[J].广西大学学报：哲学社会科学版，2008，30（3）：125-129.

[2]陈琳，龚秀敏.基于协同理论的应用型大学学科、专业一体化建设研究[J].郑州师范教育，2013，2（3）：22-26.

[3]赵金锋，王红岩，何艳华.应用型本科院校学科专业一体化建设的基本策略[J].职业技术教育，2012，33（35）：17-19.

[4]谭荣波.高校“学科专业”的辨析[J].湛江师范学院学报：哲学社会科学版，2007（5）：140-142.

[5]郭必裕.对“学科”与“专业”建设两张皮问题的对策研究[J].高等工程教育研究，2004（3）：23-26.

[6]杜卫，陈恒.新建地方院校走学科专业一体化建设之路[J].中国高等教育，2010（11）：39-41.

[7]曾冬梅，唐纪良，武波.学术组织创新：高校“学科-专业”一体化建设的基础――“学科-专业”一体化建设研究之一[J].广西大学学报：哲学社会科学版，2008（4）：150-153.

合成材料行业研究篇2

关键词：材料物理性能 教学改革 新材料产业化形式

中图分类号：F240 文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2016）09-241-02

材料工业是国民经济的基础产业，新材料是材料工业发展的先导，是重要的战略性新兴产业。近年来，材料工业取得了长足的进步和发展与新材料的发展是密不可分的。在传统工业基础上发展起来一批具有优异性能和特殊功能的材料称为新材料。任何新材料从研发到生产使用过程中都离不开科学的分析检测手段，材料物理性能分析方法是必不可少的方法之一。因此，新时期材料科学研究工作者必须掌握材料物理性能理论，并做到理论与实际相结合。《材料物理性能》课程的学习有助于增强材料类专业学生解决分析材料科学研究中的实际问题的能力，从而适应新时期材料科学发展需求。基于新材料产业化形式与该课程课堂教学特点，我校从教学内容、教学形式以及实践教学各个环节入手对材料物理性能课程的教学进行改革，以期使新材料产业化形式下的材料类大学生具有良好的科研与实践能力。

一、材料物理性能课程性质

材料物理性能课程主要涉及材料的电学、热学、磁学、光学以及热电学等性能。该课程主要研究上述各种物理性能的本质及其随着外界条件改变的变化规律和外界条件对性能的影响机制等。在此基础上，掌握各种物理性能的表征手段和方法。

材料物理性能课程内容抽象，不仅涉及到传统的金属材料、非金属材料，还涉及到功能材料的相关知识。如果仅仅是以讲授原理方面知识为重点或主体，一方面课堂教学内容枯燥，另一方面不利于学生对知识的理解，从而不能充分的调动学生学习的积极性与主动性。因此，我们提出了针对性较强的《材料物理性能》课程教学方法，并对其进行实施与研究。

二、材料物理性能课程教学方法

为了提高新形势下材料类大学生的科学实践与创新能力，材料物理性能教学除了应该具有科学研究方法外，还势必要将具有引导性、实时性、前瞻性的问题引入到教学中，我们将该方法称之为“实事教学法”。该方法的使用将有助于提高学生对该课程学习的积极性和主动性。该方法的具体实施方案如下：

（一）阐明课程主线

该方法实施的前提是学生首先掌握该门课程的学习内容主线，即让学生掌握课程涉及到哪些材料及其相关物理性能分析方法。通过网络期刊等资料的查询，了解新材料的研究动向，例如新能源材料、光电材料、电磁材料、纳米材料等新兴领域研究的成果，并且总结课程学习与新材料研究和开发的相关性。利用4学时介绍课程的总体概况及相关物理性能的特点，让学生对课程有初步的了解，在此基A上设置课外学习小组，每个小组设定一个物理性能研究方法，通过查询资料获得该物理性能方法的应用对象或范畴，然后利用2学时按照小组进行汇报。带着问题有学习课程内容，即可以加强学生对课程的认识，又可以提高获取信息、分析问题和总结问题的能力。

（二）依托于现有的科研环境和条件

在学生对课程有了整体的认识的基础上，充分利用本教学单位的科研资源，将课程的学习与现有的科学研究结合起来，这样让学生做到真正的理论与实践的结合。课程教学中将本教学单位的相关科学研究工作引入到课堂中，通过对现有实例进行分析。

例如在热学性能学习中，各种转变包括熔化、凝固及固态相变产生的热效应，使金属及合金的热函、热容发生了明显的改变。正是利用这一特征，可以研究材料相变过程的热力学和动力学问题。利用本单位的STA409PC示差扫描量热仪对玻璃陶瓷CaO-Al2O3-SiO2-CeO2的相变热力学问题进行研究，通过对该玻璃陶瓷体系进行热分析测定，获得热分析曲线，对数据进行分析，计算该玻璃陶瓷体系的相变活化能，从而确定相变发生的可能性。同时利用热分析技术可以测定材料的相变点，这样可以科学合理的制定新材料的合成或者加工工艺，便于增强学生对课程的认知度。

（三）开展第二课堂

将实验教学与理论教学相结合，有条件的课程在实验室完成，实践操作环节有助于对理论知识的理解。例如在对电学性能中电阻测量的学习中，我们完全可以在物理实验室进行，一边讲解理论，一边让学生进行电路的连接。学生通过直观地数据能够更好地理解单电桥和双电桥电路在测量电阻中的特点及区别，这样能将理论教学与实践教学有机的结合在一起，提高学生的学习兴趣、实践动手能力和分析问题的能力。

三、以教学方法为背景进行课程设置

课程设置以实现激发学生学习兴趣和创新意识为目标，以掌握新材料研究和应用发展为导向，结合课程的内容及特点和本教学单位情况对课程进行合理化设置。表1是依据“实事教学法”而设置的《材料物理性能》课程方案。

四、材料物理性能课程教学与新材料产业化进程的关系

随着生活质量的提高，低碳生活、清洁能源已经成为人们追求的目标。这就对新材料的性能等提出了更高的要求。新材料主要以功能材料为主体，其研发和应用过程中离不开物理性能分析方法。因此，材料物理性能课程可以利用新材料进行丰富与扩展，拓宽学生视野，增加学生学习的积极性和主动性。大学生是新时期材料研究和生产的后备力量，将会成为新材料产业的主力军。为此，提高材料类大学生对材料物理性能分析方法本质的认识和理解非常重要。材料物理性能课程的学习，有助于加速新材料产业化的进程。新材料产业化必将促进材料类大学生对该课程的理解，并增加学习主动性。

五、结语

我们从《材料物理性能》课程本质和特点出发，结合新材料发展动向，进行了该课程的教学改革，突破了传统的单一讲授形式。“实事教学法”的实施取得了很好的效果，激发了学生的科学研究兴趣。我们虽然在《材料物理性能》课程的教学中获得了一些经验，但是我们还需要继续努力，为新材料的开发提供理论基础。

[佳木斯大学教学研究项目（JYLY2014-01）与佳木斯大学教育科研项目（NO.JKA2013-001）资助。]

参考文献：

[1] 马向东.《材料物理性能》课程建设与教学改革研究[J].科技创新导报，2011（19）

[2] 江民红，张潇燕，陈国华，等.新世纪材料物理性能实验课程的教学平台建设与实践初探[J].高教视窗，2008（3）

[3] 李享成，邓承继.“材料物理性能”课程的教学改革探讨[J].中国冶金教育，2010（5）

[4] Lijie Qu， Bin Li， Jing Wang，Yuemei Gu. Application of DSC Technique in Study of Glass Ceramic. Advanced Materials Research， 2010

（作者单位：佳木斯大学材料科学与工程学院 黑龙江佳木斯 154007）

合成材料行业研究篇3

一、金属间化合物材料的概述和应用

金属间化合物是指以金属元素或类金属元素为主组成的二元或多元系合金中出现的中间相。金属间化合物主要指金属与金属间，金属与类金属之间按一定剂量比所形成的化合物，金属间化合物有的已是或将是重要的新型功能材料和结构材料。金属间化合物的历史由来已久，金属间化合物的研究已经成为材料科学研究的热点之一。人们发现许多金属间化合物的强度并不是随温度的升高而单调地下降，相反是先升高后降低。因为这一特性，掀起了新一轮金属间化合物的研究热潮，使金属间化合物具备了成为新型高温结构材料的基础。现在已研究出许多方法和措施，用来改善和提高金属间化合物的塑性，为将金属间化合物材料开发成为有实用价值的结构材料打下基础。金属间化合物是航空材料和高温结构材料领域内具有重要应用价值的新材料。金属间化合物强度高，抗氧化性能好和抗硫化腐蚀性能优良，优于不锈钢和钴基，镍基合金等传统的高温合金，而且具有较高的韧性，因此金属间化合物被公认为是航空材料和高温结构材料领域内具有重要应用价值的新材料。金属间化合物材料作为近20年内才发展起来的新材料，相对于传统金属材料具有特殊的优点和规律，广泛用于制备金属间化合物基复合材料。金属间化合物相对于金属材料为脆性材料，相对于其他材料则具有一定的韧性，并且具有相当高的塑性。某些金属间化合物还具有反常的强度-温度关系，在一定的温度范围内，强度随着温度的升高而升高，这对高温结构材料的开发和应用给予很大的希望。此外许多金属间化合物材料具有良好的抗氧化性能，耐腐蚀性能和耐磨损性能，如Ni-Al金属间化合物和Fe-Al金属间化合物材料。因此采用金属间化合物和其他材料相复合制备复合材料可以提高金属间化合物材料的力学性能。

金属间化合物具有一系列的优异性能是最具有吸引力的新一代高温结构材料和表面涂层材料。金属间化合物的种类非常多，近年来国内外主要研究集中于Ni-Al金属间化合物，Ti-Al金属间化合物，Fe-Al金属间化合物等含Al金属间化合物的研究。目前金属间化合物材料已经研究和开发的较为广泛。许多金属间化合物材料已经用于铸造，锻压和高温熔炼等。金属间化合物材料具有高温强度好，高温抗蠕变性能强，抗腐蚀性能好，抗氧化性能好等优点，且在一定的温度范围内金属间化合物的屈服强度随着温度的升高而升高。但是金属间化合物材料作为使用的结构材料，还存在硬度低，断裂韧性差以及高温强度低等缺点。将金属间化合物与其他材料进行复合制备金属间化合物基复合材料，以制备出兼具有二者优点的复合材料是当前的重要研究和发展方向。金属间化合物材料具有较高的加工硬化率和较特殊的高温性能，因而被认为是下一代高温结构材料和高温耐磨损材料之一，特别是在改善金属间化合物材料的塑性后，更是受到了广泛的重视和研究。为了进一步提高金属间化合物材料的综合性能，很多研究工作者在金属间化合物材料中加入强化相制备金属间化合物复合材料，即形成金属间化合物基复合材料。可以向金属间化合物中加入碳化物硬质相制备耐磨损的金属间化合物基复合材料。金属间化合物材料具有许多优秀的性能而被广泛的应用到工程领域中。

二、金属间化合物在材料科学与工程专业教学实践中的研究和应用

金属间化合物材料由于具有许多优异的性能而被广泛的应用在工程领域中，所以应该在材料科学与工程专业的课堂教学和实践教学中增加一些金属间化合物的知识和内容。金属间化合物材料主要包括Al系金属间化合物材料，主要有Fe-Al金属间化合物，Ni-Al金属间化合物，Ti-Al金属间化合物等，还有其他的如Cu-Al合金，Cu-Zn合金以及Ni-Ti合金体系等金属间化合物材料。由于一般常用的金属间化合物是由两种金属元素形成的化合物并具有典型的二元相图，所以可以通过认识和了解金属间化合物学习和掌握二元相图的知识内容。此外金属间化合物材料的制备工艺方法也有很多，主要有金属熔炼法，高温自蔓延反应合成法，机械合金化法，反应烧结法，粉末冶金工艺等多种方法。其中反应熔炼法是将不同种金属元素放到熔炼炉中进行熔化形成金属合金熔体使其均匀混合并冷却形成金属间化合物材料。高温自蔓延反应合成方法是通过反应放出大量的热量维持反应继续进行最终形成所需要的金属合金材料。机械合金化工艺过程是利用高能球磨机把两种纯金属粉末放入球磨罐中并加入适量的添加剂进行球磨，粉末的制备由机械合金化过程完成，块体的制备则由烧结过程实现，机械合金化工艺是一种固态反应的过程。机械合金化技术是近年来发展起来的一种材料制备方法，机械合金化工艺通过对粉末反复的破碎，焊合来达到合金化的目的，由于合金化过程中引入大量的应变，缺陷以及纳米级的微结构，机械合金化制备的材料具有一些与传统方法制备材料不同的特性。通过机械合金化工艺就可以制备出金属间化合物粉末。粉末冶金技术是制备金属间化合物材料比较常用的一种方法。以单质或合金粉末为原料，一般是先用塑性加工的方法把粉末制备成所需要的复合材料制件，然后在烧结同时实现了制件的成型。反应烧结法是将不同种金属元素粉末通过热压烧结工艺或者常压烧结工艺形成金属间化合物块体材料。金属间化合物材料的制备通常采用粉末冶金工艺进行制备。

由于金属间化合物材料原料成本较低，制备工艺不复杂，所以对于金属间化合物材料的制备和性能的研究工作可以引入到材料科学与工程专业的实验教学工作中。可以在实验教学的课程中增加金属间化合物材料的制备和性能的研究内容，例如通过反应熔炼法，机械合金化方法和粉末冶金法等制备金属间化合物材料，并对金属间化合物材料的结构和性能进行研究。通过以上实验教学过程可以锻炼学生的实践能力和分析能力，还可以加深学生对材料科学与工程专业知识内容的认识和了解。在上述实验方法中，其中机械合金化工艺是比较实用并且能够在实验室里进行的。机械合金化工艺是将两种不同的金属粉末混合并经过高能球磨过程制成金属间化合物粉末，并通过烧结过程制备金属间化合物块材。机械合金化工艺可以在实验室里进行，可以安排学生通过机械合金化工艺制备金属间化合物材料。此外在本科学生的专业课程设计和毕业设计期间也可以安排学生进行金属间化合物材料的制备和性能的研究工作。通过对金属间化合物材料的制备和性能的研究工作，使得学生充分的认识和了解金属间化合物材料的性能特点，并加深学生对所学习的材料科学与工程专业课程知识内容的认识和了解，使得学生对材料科学与工程专业的课程内容有一定的掌握和熟悉，并通过实验教学过程提高了学生的实践能力和分析问题解决问题的能力，扩展了学生的知识面。所以本文作者认为应该在材料科学与工程专业的实践教学过程中增加一些关于金属间化合物材料的实验课程，并以金属间化合物材料的制备和性能的研究内容作为实验教学课程，这将有助于提高学生的实践能力并扩展了学生的知识面，这为本科学生以后学习材料科学与工程专业的知识内容打下坚实的实验基础。

三、金属间化合物材料未来的研究方向和发展趋势

合成材料行业研究篇4

[关键词] 北京航空航天大学；材料专业研究生；创新型实验；特色实验课程；功能材料

[中图分类号] G643 [文献标识码] A [文章编号] 1674-893X(2012)03?0073?02

创新有三层含义：一是更新；二是创造新事物；三是改变。创新性人才指掌握一定专业知识技能，在社会实践中能推陈出新，以自己的创新性意识和行动，在利用自然改造自然，推动社会进步中做出贡献的人。随着知识经济时代的到来，在世界各国的综合国力竞争中，创新人才被越来越多的国家视为战略性资源和决定性因素。培养具有创新能力的高素质人才，顺应了时代的呼唤和国家发展的要求。研究生教育是培养高层次专业人才的主要途径。我国的研究生数量已跨入世界大国行列，研究生成为目前参与和推动我国科学技术发展的重要力量，其知识创新能力与科研实践能力的培养对于提高我国的科技竞争力至关重要。而大量研究表明，当前我国研究生的创新实践能力严重不足，主要表现在科研实践参与度低、国际性的学术论文数量偏少、学术成果质量不高、原创性成果稀少等等。

北京航空航天大学作为我们国家自己创建的第一所航空航天大学，学校面向国家重大战略需求、面向世界航空航天发展的前沿，为国家经济事业的发展、特别是为航空航天事业做出了不可替代的贡献。北京航空航天大学培养了11万学生，这些高素质人才大部分在我国的航空航天领域担当重任，为我国的航空航天事业提供了人才支持。北京航空航天大学多年来服务大局、特色兴校、培育人才、不断创新，突出航空航天特色和工程技术优势，形成了独具特色的高水平研究型大学建设模式。

北京航空航天大学提出了新时期“重基础、强交叉、拓视野、推创新”的研究生教育思路，对调整研究生教育结构，提高生源质量，改革招生指标分配办法，修订培养方案，促进研究生课程国际化，推广试点班教育模式，建设专业学位研究生实践基地，创新学科交叉机制体制等，提出了明确要求。

一、研究生培养模式和实验教学体系

北京航空航天大学在研究生培养模式上分为理论教学、实验教学和学位论文研究三个阶段。在强化研究生理论教学和学位论文研究的同时，采取了重大举措来培养研究生的实践能力：针对不同学科专业的特点增加了研究生教学的实验环节；通过“211”和“985”条件建设逐步构建了开放适用的研究生实验教学设备条件，并构筑人性化的实验环境；打破了传统实验教学模式，确立了开放式的多元化的研究生公共实验和研究生专业实验课体系；最大限度地挖掘出研究生的知识潜能，养成创造性品格，掌握创造性技能，最后在研究生学位论文的写作中得到深入和升华，使得研究生培养的三个阶段构成了一个由浅入深、循序渐进、具有内在联系的有机体。

在实验教学体系的构建方面，在一级学科层面，将关联密切的研究生理论课程的实验整合成数门独立设置的综合性实验课。结合专业培养目标和其他相关课程，建立一个包括基础验证实验、综合设计实验和创新型实验3个层次的课程体系。

北京航空航天大学还构建了整体性的开放式创新实践基地。例如自2004年以来，先后建设了“先进计算机网络技术研究生创新基地”“复杂产品现代设计与先进制造技术研究生创新基地”和“先进航空航天飞行器创新基地” 等开放性的创新实践基地。基地以航空航天与信息类优势学科群为中心，以重点实验室为依托，在创新人才培养和研究生教育改革的创新方面进行了积极的探索。

二、材料专业研究生特种功能材料特色试验课程设计

北京航空航天大学材料学院多年来一直非常重视研究生教育，研究生的课程设置及内容为研究生从事科学研究打下了坚实的理论基础。但材料学院研究生的实验设备主要来自各科研课题组，设备种类、台套数、完好率受限制，特别是使用时间无法保证，影响研究生试验运行。课时数虚，授课内容待充实。

随着多年来对实验室建设的不断投入，北京航空航天大学材料学院实验室建设遵循“以软带硬”的原则，即以教学改革为前提，投入的实验设备要服务于所开设的实验项目，硬件建设服从软件建设。目前材料学院用于研究生实验教学的设备已经初具规模，拥有多套透射电子显微镜、扫描电子显微镜、电子探针显微镜、原子力显微镜、磁力显微镜、X射线衍射仪、ICP分析仪、拉曼光谱分析仪等先进的分析检测设备，并对各学科实验室进行了优化整合和重组资源配置，发挥了实验室的复合功能和规模效益。材料学院还承担着大量部级和省部级的重大科研项目，取得了一系列令人瞩目的研究成果，具有良好的培养研究生的客观条件。材料学院将逐步彻底改造研究生实验课内容和实验条件，建立具有航空航天特色、涵盖材料学科重要研究方向的材料制备、测试及评价方法的研究生公共实验平台，以国家建设和经济发展对材料科学与工程学科复合型人才的重大需求为导向，确定材料科学与工程学科实验课程的具体设置方案。

北京航空航天大学材料学院以教育部“空天材料及其服役性能实验室”为依托，开设了“先进结构材料”和“特种功能材料”研究生创新型实验课。该实验室多年来立足于航空航天材料前沿研究，旨在将先进的和学科交叉性强的科研成果高质量地融入到研究生实验教学上，取得了多项重大科研成果。下面以“特种功能材料”的设置为例，从创新型实验课和综合实验课的区别、创新型实验课和研究生毕业论文研究实践的区别、创新型实验课与研究生创新基地三个方面来进行分析。

1. 创新型实验课和综合实验课的区别

创新型实验课和综合实验课在内容上都涉及到培养学生多学科知识综合应用的能力。差别在于综合实验课相对而言内容更为固定，比如“材料电镜分析实验”是侧重于使学生理解各种电子显微分析方法的基本概念和原理，熟悉仪器结构，掌握样品制备方法及实验参数选择，并学会对各种电镜图像及信息进行识别、计算和分析处理等。而创新型实验课是在课程内容、形式和目的上存在更多的创新元素。这类实验是学生在教师的指导下独立自主完成 ，或者在指导教师的研究领域和学科方向上进行有目的有意识的探索研究，其教学目的在于激发学生的创新意识，培养学生的科研兴趣和研究创新能力。培养学生的创新精神和创新能力，关键在于教师是否有创造性的实践活动的经验和体会，如大的创新团队（课题组）和实验室就是培育创新精神的沃土。以“特种功能材料”为例，北京航空航天大学“空天材料及其服役性能实验室” 针对智能机翼、机载设备和航空发动机等的应用，在航空航天特种功能材料上积累了大量研究成果。其科研设备齐全，在“特种功能材料”实验课中设立了相变材料、磁性材料等相对宽的方向，在实验中指导教师演示其中课题组“成熟”材料从设计-制备-功能特性研究的完整的实践过程，然后在大方向内自由选题，运用理论课程中的基础知识，综合设计实验方案和内容，在任课教师的指导下自主探索研究。如果说综合实验课是学生从理论到实践的第一步，那么创新型实验则是学生开展创新科研工作的第一步。

2. 创新型实验课和研究生毕业论文研究实践的区别

这两者同为科研训练。创新型实验课是“常做常新”的实验课，指导教师要不断开发新的实验方法，搭建不同的新架构。学生则应该不断丰富自主实验的新内容，成为填充架构的新单元。从时间尺度上来说，创新型实验课比研究生毕业论文研究短的多，创新型实验课会对科研的过程有完整的体验，为了保障进度，增强协作沟通能力，学生可以自由结合成小项目组，分工共同完成实验内容。实验课的考核以小组答辩的形式，根据选题的创新性、综合性、协作情况等打分。研究生毕业论文研究一般都是学生在其导师的指导下单独完成的。限于不同实验条件、经费保障条件、课题组的创新实践成果积累等的不同，毕业论文研究的创新实践程度会有很大差异，研究生也往往得不到自主选题和自主研究的机会。

3. 创新型实验课与研究生创新基地的区别

两者的教学资源开放程度和范围不同。研究生创新实践基地是一个面向全校开放的，融教学、科研为一体的实践活动平台。研究生创新基地在学科综合性和交叉性上，可以面向更大范围的不同学科、不同年级的研究生，实现教育资源的整体优化。学科的集中交叉得资源能更集中整合，如“复杂产品现代设计与先进制造技术研究生创新基地”和“先进航空航天飞行器创新基地”等开放性的创新实践基地就是如此。目前，“特种功能材料”研究生创新型实验课还是材料学院研究生实验课程体系的一部分，“特种功能材料”与物理、化学、航空、航天、电子、机械等领域有广泛的学科交叉，可以成为培养研究生的综合设计和研究探索创新能力的有效平台。随着教学实践成果的积累、教学改革的深化和实践教学条件建设的增强，材料学院可以向学校申报加入研究生创新基地的实践活动内容，最大限度地为学生提供更多的科技创新实践机会。

三、结语

北京航空航天大学材料学院“特种功能材料”研究生创新型实验课的教学实践才刚刚起步，深厚的科研成果积累和良好实验课程的资源配置，以及是否能高质量地转化到研究生实验教学上，这些都还需要在实践中不断探索。指导教师团队成员如何利用崭新的实验内容引导学生主动参与科研训练，培养学生的创新思维和探索未知的能力，还需要不断创新教学，与时俱进地转变教育思想，更新教育观念，才能真正在教学改革中收到实效。

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合成材料行业研究篇5

关键词：科研成果；创新实验；教学体系；教学成果

中图分类号：G642.423 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）19-0274-02

一、引言

材料科学与工程专业是一门以实验为基础的学科。材料专业的实验教学多以验证型实验为主，学生严格按照实验指导书进行实验，难以激发学生的兴趣及创新性思维。科研过程具有探索创新性，而科研成果又具有前沿性，所以高校人才培养中，应该利用科研来促进教学，尤其是实践教学。将科研中最新的理论及技术，转变为适合实践教学的知识及技能，在教学中可以有针对性地培养学生的科研意识及能力，从而将科研促进实践教学，成为提高学生创新能力与实践能力的有效途径。作者针对哈尔滨工程大学材料学科服务于船舶及海洋研究的特点，结合实验中心设备及人员条件特征，建立了以科研促进开放型材料创新实验的教学体系。

二、实验项目的开发

（一）实验项目的调查研究

哈尔滨工程大学材料学研究以船舶与海洋应用方向研究为主，其他研究为辅，主要研究领域包括超轻材料与表面技术、海洋先进材料、高性能金属材料、表界面科学与技术、海洋工程金属材料、微纳新材料及生物医用材料与工程等，涉及船舶及海洋用材料的开发、性能及应用等方方面面。目前材料实验教学中心拥有材料科学基础、材料测试、材料计算、材料物理、材料制备及表面工程技术实验室，所有实验室面向全校开放，充分满足教学及科研的需求。

通过学习国内外大学在学生创新实践以及综合能力培养方面的成果经验，并研究其实验内容、实验方法及实验手段，结合我校材料学科研究内容及发展方向和实验中心自身情况，将科研中具有前沿性、创新性、实用性及可行性的内容，引入到材料创新实验中来。由学生根据兴趣自主选题，自主完成实验方案及过程设计，并自主完成实验过程及实验总结报告，指导教师只起到辅助、协调和技术监督的作用。实验成果可以以报告及实物等多种形式给出，为大学生取得科技成果及发表科技论文提供实践依据，从而将科研引入到教学，实现实验课程的开放性及创新性。

（二）实验项目基本情况

实验中心与各研究所合作把教师最新科研成果引入实验项目中作为实验素材。结合实验人员的专业水平，提炼、选择相适应的理论和成果，规划设定出实验的方向和内容。学生以自由组合的5―7人项目组来完成项目。项目组将采用合适的材料科学与工程模型，通过比较研究材料设计、加工及性能之间的关系提高学生对材料科学的理解，培养学生工程创新及科研业务水平。每个项目组由实验中心指派指导教师一人，实践指导将通过口头交流、研讨会以及多媒体交流等方式完成。

考虑到学生已经具备材料科学基础知识及基本的加工、计算、分析测试知识，并进行过基本的材料实验技能训练，实验项目设定应具备模拟计算、加工以及分析测试等多个材料科学研究手段。但根据实际情况，只要设计有理有据、实验真实可信、过程完整，允许实验结果不够理想。结合学校材料学科研究方向，制定了几种实验项目，其中实验项目应根据最新的科研成果、具体实验室资源及科研方向，进行及时的调整。下面列出了其中五种实验项目：（1）“淬火钢回火转变的电阻及组织研究”，采用目前研究的发动机用淬火钢，对其回火^程中的组织转变及电阻变化过程进行建模并利用热力学软件进行模拟，同时对试样进行淬火及回火处理，并对回火后的组织、物相及电阻进行分析，结合模拟结果，研究淬火钢回火转变的电阻及组织转变；（2）“结构材料失效的预测及分析”，以目前研究的船用结构钢为研究对象，首先对钢材失效分析的基本路径进行规划，然后通过实验对宏观断口、微观断口及夹杂进行分析，同时通过建模，利用有限元软件对钢材的失效过程进行模拟，最后结合测试及模拟结果，实现对结构材料的失效进行预测及分析；（3）“材料盐雾腐蚀及防护研究”，针对船用铝合金容易受海水腐蚀使材料失效的特点，以船用铝合金为研究对象，建立材料盐雾腐蚀过程模型，通过正交试验对材料进行盐雾腐蚀试验，然后对腐蚀后的材料进行表面形貌、失重及腐蚀类型等分析，结合盐雾腐蚀模型，研究材料的盐雾腐蚀过程，同时给出防护措施；（4）“镍基合金涂层的制备及性能分析”，针对镍基合金涂层具有耐磨及耐冲蚀等特征，利用激光表面熔覆方法在不锈钢表面制备镍基合金涂层，并对涂层进行热处理，研究涂层的显微组织、表面化学成分及相组成，并分析涂层的摩擦磨损性能及冲蚀性能；（5）“镁合金固溶及时效组织与性能研究”，以生物医用镁合金为研究背景，设计具有生物相容性的镁合金，并熔炼所设计的镁合金，同时对合金进行轧制及热处理，研究合金的显微组织、物相、力学性能、生物相容性及生物降解性能。

以上项目设计均考虑到时间和资源限制，项目尽量避免采用超出实验室能力的材料、加工以及测试方法，所有实验能够在实验中心完成。项目涉及文献调研、计划、实施、报告等比较全面的研究内容。同时，要求学生在进行实验前，必须提供包括详尽的实验计划的可行性报告，由指导教师批准后方可开始实验。项目组在实验过程中进行不少于两次阶段性报告会，其中一次为英文报告会，报告会主要针对实验进展、最初实验设计的合理性与调整思路。要求有多媒体汇报并且小组成员应轮流担任汇报人，最终须有结题报告及汇报。通过完成实验项目的形式，使学生对材料学专业基础知识有了更深入的理解，同时提高科研水平及创新能力。同时，实验与大学生科技创新体系互动，实验室完全对学生开放，允许学生把创新中的成果作进一步的深入实验，或把实验研究项目列入到大学生创新项目中。

三、科研成果引入到材料创新实验的成效及思考

材料学专业，将教师在科研中的成果引入到大学生创新实验教学中。材料创新实验项目的选题基本来源于教师的科学研究和技术开发项目，结合了学校研究方向上的优势，创新性和专业性更强，全面培养学生的材料学研究基本技能及手段。学生通过材料创新实验的训练，研究能力和独立思考能力明显提高。材料创新实验项目取得了许多科研成果，有些实验项目参加了校级、省级的科研创新大赛，并取得优异的成绩，有的实验项目（例如“镍基合金涂层的制备及性能分析”）甚至发表了学术论文，培养了学生的科研能力和科研信念，这些为学生今后从事科研工作打下了坚实的基础。

材料新实验将传统单一、验证性实验转变为综合的创新性实验，并且对实验内容、手段和条件进行了更新，也取得了一定成果，但目前材料创新实验还存在一定的不足，具体表现在：一方面，实验教学中心虽然对学生全面开放，但实验设备和人员资源毕竟有限，使学生一些更好的想法受到限制；另一方面，对于本科生来说，由于受到专业基本知识的限制，不能够更深入地了解一些正在研究的课题，使实验项目的选择受到限制。针对以上问题，实验中心准备加强与学院各研究所及理论课教师之间的联系，通过开放研究所实验设备，以及研究人员进行专题讲座或介入指导学生实验的方式来进行教学，建立实验中心与研究所合作的方式，如果可能，可以通过建立跨学科的方式，加强学生对实验项目的理解，同时使材料创新实验达到真正的全面开放，更好地为学生服务。

四、结束语

以科研为背景，将教师的科研项目引入到材料创新实验教学中，结合学校资源，制定合理的实验项目，并指导学生完成实验内容，通过实验过程，培养学生综合运用知识的能力及勇于探索的开拓精神，优化实验教学内容的同时，也为建设高质量实验教学等方面起到积极的推动作用。在实践教学过程中，还需要进一步探索和总结，通过多种形式把最新的科研成果引入到实验教学中，使材料创新实验获得更好的成效，进而提高实验教学质量及培养更优秀的创新型人才。

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[3]何建云，周玮.大学生创新实验对实践教学的影响[J].科教导刊，2014，（12）：188-189.

Use the Scientific Research to Improve Establishment of the Materials Innovation Practice Teaching System

ZHANG Xu-ming，GE Deng-yu，CHANG Yun-peng，DING Ming-hui，HOU Le-gan，NIU Zhong-yi

（College of Material Science and Chemistry Engineering，Harbin Engineering University，Harbin，

Heilongjiang 150001，China）

合成材料行业研究篇6

[关键词]研究性学习实践；创新能力；人才培养

[中图分类号]G420[文献标识码]A[文章编号]1674-893X(2012)01−0003−04

发展新材料、新产品、新工艺、新技术、新装备，全面提高技术和装备水平，全面提高产品质量，发展名牌战略，合理利用资源和保护环境的关键是培养和造就一大批现代化的创新创业型人才。中南大学根据社会需求、学科发展、专业布局特色，结合“大材料学科研究性学习和创新能力培养的研究与实践” 国家重点教改项目，提出“资源-冶金-材料-应用”的链式大材料学科理念和以此为背景的人才培养模式的改革。依托深厚的校园文化积淀营造出一种注重过程、宽容失败、敢为人先、勇于探索的校园文化氛围，建设了一支促进研究性学习的创新型师资队伍，形成了与之相适应的研究性学习过程管理机制和鼓励探索实践的保障机制。以资源共享为出发点，立足学科群体优势，构筑起一个跨学科的大材料本科人才成长与科学研究相互促进的开放式综合平台，实施连续一贯的研究思维熏陶，推进层次递进的科研实践过程，创建了以“学科文化－创新实践－制度保障”的“三位一体”的立体化实践训练体系，提出了“三导—三练—三动”的研究性学习模式，形成了以大学科为基础的大学生研究性学习和创新能力的培养新体系，并进行了实践。通过不断交叉发展和共享建设，大材料学科群现已建成7门国家精品课程，6门省级精品课程，2门国家双语教学示范课程，1个国家人才培养模式创新实验区，1个部级实验教学示范中心，1个部级教学团队，1个省级实践教学示范中心，2个国家人才培养特色专业，1位国家教学名师，1位省级教学名师，1个国家教学团队。2005~2010年间，大学科的本科生公开发表科研论文368篇，获国家和省级挑战杯大学生课外科技作品和创新创业竞赛9项 ，“升华杯”创业计划竞赛及科技作品竞赛50项，数学建模和大学生英语等各种学科竞赛国家国际级44人次，省级16人次项，参与申请专利12项。

一、立足共享，凸显优势，树立“资源-冶金-材料-应用”的大学科理念

人类社会不断发展，自然资源不断消耗，节约资源和保护环境成为社会可持续发展的必然条件，建设“资源节约型”和“环境友好型”社会是人类社会进步的必然趋势。与资源紧密相关的材料学科应该结合资源、提取、应用来统筹发展，与相关学科更广泛的交叉融合。发展中的材料学科，要求的人才应具备深厚的和宽广的知识储备、强大的工程实践与设计和创新能力、宽广的国际化视野、强烈的资源观和环保意识、科学的思辨方式，因此，需要在更大的学科背景下、开放的学习环境中，采用科学和个性化的培育模式。

中南大学拥有从资源到制备加工等完整的优势学科体系，学科内涵关联递进，经50多年的互相促进、共同发展和融合，形成了具有中南大学特色的大材料学科群。该学科群拥有5个国家重点学科、4个国家重点（工程、国防）实验室和国家工程研究中心、3个教育部重点实验室（工程中心）、2个国家创新群体，以此为基础，形成了大学生创新创业实训平台。作为首席科学家单位，学科群联合承担了6项“973”重大基础性研究项目，促进了教学与科研的良性互动，打破了教学与科研的条块分割局面，将科研与教学紧密地结合起来，实现科研反哺教学、带动教学的新风气。以大学科为背景，构筑互为交叉的学科基础，建立大的教育与训练平台，通过大师的引导和大项目的支撑，将学习自交给学生，以多元多向的交流与互动，培养具有大视野、大思维、探索精神和创新能力的大材料类杰出人才。在大学科理念指导下，以“资源-冶金-材料-应用”为主线，对“矿物加工工程”“有色金属冶金”“材料物理与化学”“材料学”“材料加工工程”等5个国家重点学科进行整体规划、设计，结合课程体系、实践实训、拓展训练、综合素质、非智力因素等，开展多方位的创新人才培养模式的创新与改革，培养视野开阔、基础宽厚、个性鲜明、乐于探索、勇于创新，具有资源节约、环境友好、团队协作意识的大材料创新人才。

二、宽容失败，鼓励探索，营造“敢为人先，勇于创新”的人才成长氛围

大材料学科群拥有8位院士、109位博导、156位教授的强大师资队伍和大量国家及省部级教学、科研成果，对学生有极大的示范作用。实施本科生学业成长导师制，引导学生尽早接触专业信息和了解学科前沿，更好融入学术团队和培养探索精神，帮助学生建立学业规划和选择专业及课程，使学生从入学起就有引导、有指导、有鼓励、有关注，减少盲目性，提高适应性，促进素质养成。近年来，学校积极营造鼓励创新的校园文化，培养学生勇于探索、敢为人先、不怕失败的拼搏精神，为创新创业型人才培养打造坚实的湖湘文化精神基础，发挥学生社区、学生公寓、网络虚拟群体等在校园文化建设中的作用，营造“心忧天下、敢为人先、乐于探索、勇于创新”的学科人文精神，形成极具感染的学科文化魅力和促进研究性学习的人才成长氛围。

树立“参与过程的成长即成果”的理念，开展特色品牌活动，营造敢于钻研勇于探索的学术和创新氛围，重视实践、实训，强调过程参与，容许失败。通过读书活动、知识竞赛、名家论坛、开放论坛、网上论坛等，利用教学和研究成果展示和交流平台，形成开明、活泼、合理、自由、民主的学术环境。通过院士及大师上讲台，开设学科前沿、尖端技术和科学研究方法等课程和讲座，拓宽学生视野，激发研究兴趣。通过多渠道、多形式的研究和实践活动，引领学生 “以探索为乐、以求知为乐，以创新为乐”，培养学生的首创精神与创业素质。

利用第二课堂和社会教育资源，开展主题教育活动，加强德育和素质教育，增强社会责任意识。依托团中央委托学校建设的“中国大学生心理健康教育在线” 等10余个网站开展多主题网上交流和教育活动，充分利用高校网络德育系统和德育示范基地开展有效的德育工作。大力扶持和鼓励学术科技创新型社团和兴趣爱好型社团。确立“服务社会、增强责任、全面发展”的主题思想，实施“大学生素质拓展计划”，开展以“三下乡”和“四进社区”为主要形式的多种多样的学生社会实践活动，设立专项经费，建立考核制度，对学生参与社会实践进行量与质的考核。

将体验多种学习经历、感受不同文化氛围作为本科生研究性学习的一种手段。针对材料学科不断与相关学科的渗透与交叉的特点，利用学科门类多、学科性公司多以及国际交往频繁的优势，对学生提出了体验不同学习经历、感受不同文化氛围的要求，采取多种方式和途径，开阔学生的国际化视野、产学研早期结合感受创新氛围、企业公司顶岗历练体验创业过程。通过校际、国际交流、聘请国外教师等多种形式，使学生感受不同文化、领略不同思维特征。三年来，已选派200多名学生赴美国普度大学、英国伯明翰大学、澳大利亚蒙纳士大学、里兹大学、芬兰罗瓦涅米技术学院、挪威科技大学进行学习，每学年邀请国外专家到大材料学科开办讲座超过50次。根据课题情况，鼓励学生到学科性公司实习或勤工俭学，以增强学生在不同研究群体的经历。鼓励学生辅修管理或经济类的课程，鼓励学生通过网络学习国外学校的课程，通过多种方式让学生体验更大范围的学科背景、文化蕴含和教育特点。

三、注重过程，激励创新，建立“认识—探索—创新”的研究性学习体系

研究性学习具有内容的开放性，过程的自主性，方式的多元性等特点。中南大学依据自身的特色和培养理念，以强化探索实践和提高创新能力为目标，以营造氛围和提供手段为途径，以个性化培养和团队精神为内涵，以兴趣驱动和参与体验为基调，以自主选题和自行实验为核心，提出了“名家引导、问题引导、课题引导”“思辨训练、探究训练、拓展训练”“兴趣驱动、研讨促动、多元互动”的“三导—三练—三动”研究性学习模式。通过名家引领、课题导入、问题探索和课题解析，激发本科生学习兴趣和探索精神，以参与科学研究为切入点，进行思维、认知、分析、辩识能力的训练。在大学科背景中，进行贯通式的拓展训练，在实际创新创业环境中，进行多层次的探究训练。通过自主选择专业、课程、教师和课题，形成学习的兴趣驱动力，通过各种类型的学术活动和社团活动，进行不同主题的研讨，达到多元互动和学术提升。与此同时，不断完善“重参与、重过程、重成长”的评价制度，改变以往重分数、重结果的评价方法，以实践训练、思维拓展、了解社会和奉献社会为导向，建立注重过程的学习实践评价体系，突出“过程完整、时间保证、训练系统”，强调参与、重视程序、强化过程、淡化结果、激励创新。

以“循序渐进提高基本能力、引导求知激发探索兴趣、成果转化及应用激励实战体验”为出发点，构筑“层次递进的训练平台、激发兴趣的探索平台、拓展能力的实战平台”三大功能互补的实践平台。利用中南大学大材料学科群的资源优势和学科建设的优势，整合国家和部省级重点实验室资源和学科性公司的资源，构筑培养学生基本素质的训练平台和进行科研开发和创新创业实战训练的平台，为学生提供研究、设计、模拟、创造和实训的自由探索空间，把学生直接置于科研开发－成果转化－企业管理－市场营销的创新创业环境中，通过“教科产”的有机结合，使教育与科技活动和社会经济发展的现实需求紧密结合。

利用“训练—探索—实战”贯通式条件保障，进行“认识—实践—创新”层次递进的训练。发挥大材料学科的整合优势，建立实训平台全面开放制度，设立创新基金，推动教学资源开放共享，实现实践平台的高效利用。三年来，大材料学科先后投入8000万元用于实验室建设，以学科群为整体统筹规划，将平台按功能划分为相应的功能区，拥有的5000余台套设备均向本科生开放，保障了研究性学习和探索实践，每学年约4000大材料学科学生受益于资源的开放共享。大学科群共有的探索平台，为建立四年不断线的必修实践课程体系和层次递进的基本能力养成实践体系提供了资源保障。低年级采用引导型训练模式，开设新生课程，通过研讨式教学使学生了解所从事领域的概念、前沿、进展以及研究方法等，激发学生的求知欲望。高年级采用研究型训练模式，邀请行业知名专家开设“企业案例分析”等课程，综合了解行业的技术发展现状，结合承担的国家及省部科研课题进行科研探索和完成毕业论文（设计），着重训练学生综合运用所学相关知识，提出问题、分析和解决问题的能力，实现理论与实践的有机结合，培养学生创新意识及实践能力。

以“大学科—教学学院—指导教师—实践项目”为主线，建立大材料学科开展研究性学习的长效机制。一是成立大材料学科创新人才培养领导小组和专家顾问组，负责建章立制和组织协调，旨在加强大材料学科群中各学科间的交流与合作，深化教学改革，加强平台建设，提高培养质量等。二是建立大学科开展研究性学习的组织机构，鼓励跨学科组成团队，组织跨学科探索研究，以项目组为研究核心，各学院成立执行指导小组，负责指导和实施研究性学习。三是成立大学生创新创业教育中心，建立大学生创新创业的项目制度，结合国家和社会在学校设立的项目，建立国家、企业、学校、学院四级创新创业资助体系，形成创新实践、创业实践、社会调查、科学研究四种创新创业实践类型。四是开放教师科研课题，联合大材料学科群各课题组，设立面向本科生的勤工俭学岗位，提供更多的参加科研和生产的机会。五是利用学科性公司作为学生产学研早期结合的主要载体，吸纳本科生参与科研活动，将单一封闭的学校教育置于开放环境之中，使教学内涵、手段直接与现代生产相匹配，形成动态的、开放的、与现场同步的创新能力培养的平台。六是通过“双参三联合”， “定单式培养”等方式，使企业参与学生培养的全过程，学生提早参加企业的相关研发活动。通过课题组与学生双向选择、学生交叉组队自主立项等措施，形成了各种参与科研的形式和多样化的研究性学习团队，实现科学研究与学生培养的有机结合。

学生可以通过不同的途径参入科研活动。一是学校顶层设计自由探索项目，供学生选择，通过答辩，确定是否立项资助；二是学生提出研究计划，自组研究团队，经学校或学院评审后给予立项资助；三是通过双向选择以助研形式参与老师的课题。三年来，大材料学科提供514项科研课题供学生开放研修，近700名学生获得了“中南大学本科生自由探索计划项目”“大学生创新教育行动计划”“大学生创新创业启航行动计划”“米塔尔创新创业奖”立项资助计划的支持，每年约有750名学生通过自愿选择参与科研，300人次学生参与交叉科研课题的研究，C/C复合材料、生物冶金、高性能铝合金、铜合金和镁合金等国家重大项目吸纳了200多名本科生参与研究。

四、和而不同，彰显特色，有效实施大材料学科创新人才培养方案

根据大材料人才观的理念，贯彻“和而不同，彰显特色”的思路，以资源-冶金-材料-应用为学科主线，按照“卓越性、创新性、个性化、国际化” 的原则，构建大材料学科的柔性培养方案。新培养方案设置通式教育、学科教育、专业教育和个性培养四类课程平台，压缩总学分的同时将选修课比例提高到35%左右、实践环节学分达到30%以上，设置了8学分以上的课外研学学分。大材料学科内各专业课程对大材料学科的学生100%开放选修，保障大材料学科各专业的交叉融合，促进学生知识、能力、素质协调发展。

以“促进开放选学、交叉学科基础、突出专业特色、贯通素质养成”为目标，构筑融合大材料特色的弹性课程体系。大材料学科低年级各专业的学生有相同的学科基础课，一年级课程全部打通，高年级学生有各具特色的专业课，针对大学科群的发展开设前沿讲座课和专题讲座课、学术研讨等。通过“开放实验、开放课程、开放课题”的三开放促进研究性学习，使学生在开放选学中强化学科基础和深化专业知识，在交叉选修中拓宽视野和养成素质。

在校期间，学生有2次跨大类和大类内选专业的机会，还有3次自主选择教学进程、学习课程和授课老师、毕业出口的专业方向的机会，最大限度把学习的自交给学生。鼓励学生在大学科跨专业选修课程和开展探索实践，修满其他专业10个必修课学分和10个选修课学分可以获得相应专业的辅修证书，修满50个其他专业的学分（包括必修课和选修课）可以获得双学位。为满足学生对学习的更高层次的需求，采取成立教改班小班上课和采取一对一指导的方式，进行因材施教和大信息量教学，加深基础课程和加大选修门类。经1~2年的集中强化基础后，在导师指导下逐步进入相应的研究团队，在学习中探究，在探究中学习，强化其科研能力和创新能力。

通过开展大学科为背景的创新人才研究性学习和创新性能力培养新模式研究与实践，在大材料学科学生中，已经形成了自觉学习、积极探索、大胆创新的研究性学习氛围。在这种氛围的熏陶下，在大材料学科的立体化实践体系的训练中，学生创新思维、实践动手、交流合作等能力不断提高。对本科生全开放的学科群“训练－探索－实战”的立体化实践平台，每年可接受约4000名学生进行不同层次的教学和科研基本能力训练、探索研究和创新创业体验。教授们的科研团队参与指导学生的创新创业活动，每年吸引大量的本科生组成研究性学习团队进行科研探索。大材料学科所有学生通过参与大型综合实验和在教师的指导下完成某个专题的研究，经历“实验方案制定－实验研究－材料制备和检测－数据分析与整理－论文撰写”等全过程实践，得到全方位训练。冶金工程专业0202班的刘芳洋同学，一年级进入理科教改班学习，二年级开始参加科研实践活动，三年级进入到刘业翔院士的科研团队开展研究训练。刘院士亲自为其制定了学习和研究计划，让其参与薄膜太阳能电池材料的开创性工作，进行实验平台的搭建和一系列探索性实验，体验从方案制定、可行性分析、设备选型论证、实验室建设等的独立工作经历。他和老师一起搭建了湖南地区第1套太阳电池光电性能测试系统，建成一套超高真空溅射与蒸发系统和用于薄膜材料电学性质测量的霍尔效应测试系统，现已发表了6篇高水平的科研论文，参加3项专利的申报。无机非金属材料工程专业0502班周立斌同学和0402班的高冠华同学，从大二开始进入国家973首席科学家邱冠周教授的科研团队中开展研究性学习，参入国家自然科学基金项目的研究，撰写出的英语论文被“JournalofPhysicalChemistry C(SCI，影响因子为4.0)”录用。郭学益教授指导的学生创新创业团队，结合湖南省的经济特色与生态问题，以“橘子油提取及应用于‘白色污染’泡沫塑料回收利用”为题进行创业设计，2006年获得湖南省第二届“挑战杯”大学生计划创业竞赛金奖和最佳创意奖、第五届“挑战杯”飞利浦中国大学生创业计划竞赛铜奖和优秀团队奖、第三届中国青年创业项目洽谈会暨科技创业成果博览会铜奖。

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合成材料行业研究篇7

【关键词】材料物理 教学改革 人才培养

【基金项目】湖北省教育厅教学研究项目（编号：2011276，2012288）。

Abstract： In recent years， with the gradual increase of the national investment in new energy， new materials， and optoelectronic information industry， the demands of social engineering capabilities， as well as business level of materials physics graduates increase accordingly. It？蒺s imperative to reform the existing teaching system of materials physics. In this work， the reform of teaching system of materials physics was discussed from four aspects of teaching philosophy， curriculum development， teaching practice， and faculty development. In addition， some suggestions on how to train more professional materials physics graduates were given.

Key words： materials physics； teaching reform； personnel training

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）06-0170-02

材料物理专业属于材料科学类，其培养目标是培养较系统的掌握材料科学的基本理论与技术，具备材料物理相关基本知识和基本技能，能在与材料科学与工程相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的材料物理高级专门人才[1]。随着科学技术的不断发展，社会对材料物理专业人才的需求情况也在逐渐发生变化。近几年国家在新能源、新材料以及光电信息领域投入的不断加大，使得企业对于材料物理专业毕业生的需求数量也在逐年增加，特别是对于具有较强专业基础和实践能力的人才的需求，是很多高新技术企业每年人才发展计划的重点。

材料物理是物理学与材料科学的一个交叉学科，主要通过各种物理技术和物理效应，实现材料的合成、制备、加工、修饰与应用。主要研究范围包括材料的合成、结构、性质与应用；新型材料的设计以及材料的计算机模拟等。随着国家对本专业人才需求的变化，对本专业的教学体系进行一定的改革迫在眉睫。本文以武汉工程大学材料物理专业的发展为出发点，分别从教学理念、课程建设、教学实践以及师资队伍建设四个方面入手，详细探讨了本专业在新形势下进行教学改革的一些措施。

一、教学理念的更新

面向未来的教学改革需要现代化的教学思想，需要前瞻性的教学理念[2]。这些教学理念包括从专业教育向综合素质教育，从重知识传授向能力培养转变；从封闭式的学校教育模式向开放型的产、学、研三结合的教育模式转变；从标准化培养模式向个性化、选择性培养模式转变；从维持性学习向创新性学习转变[3]。

武汉工程大学材料物理专业所属学科为省级重点学科及湖北省首批优势特色学科，本专业依托自身的学科优势和人才优势，将专业人才培养特色定位于低温等离子体技术及应用和功能薄膜材料的开发，重点培养在光电信息材料、新能源材料、环境材料等方面具有扎实的基础理论知识和实践能力的应用型创新人才。

为适应新时期国家建设对材料物理专业人才需求的变化，在对本专业人才的需求情况以及人才市场走向等问题进行充分调查论证的基础上，明确了我校材料物理专业的培养目标，即在专业设置和课程体系设计上尽量体现“拓宽专业面、夯实基础、重视能力培养”的指导思想，着力培养学生的创新能力，真正提高本科生的素质教育。同时，我们也注意到现实的就业压力对学生的影响，在打好基础，增强适应性的同时，设置功能薄膜材料和等离子体技术2个专业方向，提供了更多的课程、丰富了教学内容，扩大了学生的选择空间，满足学生多样化的需求，进一步体现了因材施教的思想；同时也体现我校等离子体学科及薄膜材料研究方面的特色。

新的教学方案力求将全面素质教育的精神渗透到专业教育之中，使基础知识教育、能力训练和素质培养结合起来，对学生进行较为系统的基本知识和基本理论的教学，加强对学生基本方法和技能的训练，重视对学生创造能力和创新意识的培养。

二、课程建设的优化

在不同的社会需求下，根据社会对毕业生需求的调研及预测对材料物理专业的课程体系进行适当的修订，突出本专业在不同时期的重点，对于培养满足社会需求的高水平人才十分重要[4-7]。我校材料物理专业在课程建设方面主要集中在提升现有课程和推出新课程/新内容两个方面。

在提升现有课程方面，对于本专业的一些老牌重点课程，采取主讲教师负责制，其余教师积极参与，分工合作，加强重点课程建设，并积极申报新的重点课程。经过几年建设，已在多门课程的建设方面取得了较好成果，如《材料科学基础》、《工业等离子体原理》、《薄膜材料与制备技术》等课程已建设成为校级精品课程，《纳米材料与技术》、《固体物理学》课程成为校级重点建设课程。这些重点课程的建设一方面锻炼了队伍，提高了整体素质，另一方面对其他课程的建设起到很好的示范带动作用。在重点课程建设过程中，本专业一直在积极探索课程教学改革方法，采用多媒体教学的课程由2002年的1门发展到现在所有课程都使用多媒体教学；双语教学也从无到有，《工业等离子体原理》、《薄膜材料与技术》已采用双语教学。

在推出新课程/新内容方面，本专业根据毕业生就业新形势对培养方案进行了大量修改。新的培养方案进一步体现了因材施教的思想，提供了更多的课程、丰富了教学内容，扩大了学生的选择空间；同时也体现了我校等离子体学科优势的特色。如新培养计划针对社会需求开设了《电子材料》和《工业等离子体工程》等课程，课程内容紧紧围绕目前工业生产中涉及到的新产品和新技术，有利于学生更好地完成从学校到社会的衔接。此外，现有课程的授课内容也逐步以市场为导向，在保持现有特色的同时，增加与市场需求相关联的专业知识体系，学生毕业后反响良好。

三、教学实践改革

材料物理专业的实践教学主要分为校内实践和校外实践两部分。校内实践主要是指在学校现有的实验条件下进行的一系列基础实验和专业实验，因此实验室建设也是提高实践教学质量的必要前提[8-10]。我校材料物理专业以湖北省等离子体化学与新材料重点实验室、湖北省微波等离子体技术研究工程中心和专业实验室为校内实践教学平台，在材料制备、加工，材料性能（力学、电学、磁学、热学等性质）测试、材料组织结构测定及材料应用等方面开展实验室建设，并结合本学科科研发展方向进行建设，设备采购主要围绕着材料科学基础、材料合成与加工、薄膜材料、材料表面改性、等离子体加工、纳米材料等课程进行。

在此基础上，我校材料物理专业根据学科建设发展情况，在2005年对实践教学环节进行了重大改革，将原来分散在各个课程中的实验课程进行整合，对原有实验体系进行重新规划，开设单独的实验课程，制定统一大纲，整合实验内容，并对实验内容适当更新，使实验体系更加完备，并与实用化紧密结合，侧重于培养学生动手能力。整合后的校内实验课为《材料科学基础实验》、《材料物理专业实验》以及《等离子体技术与应用实验》三门课程，总学时由原来的80个增加到108个。

同时，在实验内容上进行创新，将科研成果转化为教学内容，以科研促进教学。目前，在材料物理专业开设的3门实验课中，《材料物理专业实验》以及《等离子体技术与应用实验》全部实验均为教师科研转化而来。所有专业实验将科研与教学紧密结合，一方面弥补教学经费的不足，另一方面让学生接触科学前沿，激发从事科研工作兴趣，培养学生在从事科学研究的同时加深对课程内容的理解，提高教学效果。

此外，在校内实践教学中增设《学年论文》这一实践教学内容，让学生模拟实际科学研究，通过教师拟定方向，学生收集资料、归纳总结收集到的信息写出文献综述、然后针对发现的问题确定具体的研究题目，再制定详细的实验方案，并预测可能的结果。最后通过答辩，完成这一实践教学环节。

在校外实践教学方面，本专业设置有《毕业实习》环节，毕业实习地点的选择主要以人才市场需求为导向，目前学校已与多家从事光电信息材料、新能源材料、环境材料的企业签订实习协议，并在几家硅材料制造企业、LED制造企业及薄膜制备企业建立了实习基地，为学生的毕业实习提供了保障。此外，在指导毕业论文过程中，鼓励学生采取“宜化模式”完成毕业论文。由于“宜化模式”课题来源于企业，结合工厂实际，其研究结果更具有实用性。学生在做毕业论文过程中能够更好地将书本上的理论知识与现实的生产实际相结合，有效训练学生综合应用知识的能力。本专业近年来在学生毕业实习和毕业论文环节中有超过25%的学生采取“宜化模式”进行毕业论文。

四、加强师资队伍建设

师资队伍建设是专业建设的重要环节。为了培养出满足社会需要的高素质人才，教师的知识更新和自身素质提升十分关键[9，11]。本专业在职教师具有学历层次高、职称结构合理、平均年龄低的特点，基于这样一个教师队伍现状，材料物理专业的师资队伍建设一直坚持高标准、高水平的指导思想，在引进高水平的学术带头人、责任教授的同时，加大力度对现有的青年教师进行培养，提高他们的教学、科研水平。具体措施主要包括对青年教师进行帮扶指导，努力提高青年教师的教学技能；合理安排好现有教师的教学和科研工作，在保证教学质量的前提下，积极开展科学研究工作，通过科学研究，不断提高教师的学术素养；积极引进优秀教师，逐步建立一支高水平、稳定的教师队伍。

此外，本专业在教学过程中积极聘请相关行业的优秀工程师为学生讲授专业基础课程或进行专题报告，在此过程中让老师和学生充分了解国内外相关行业的发展动态，探讨材料物理专业今后的发展方向和毕业生应该具备的基础知识和基本技能，以此加强学生对本专业的了解，更进一步提高教学效果。

五、结语

如何培养满足新形势要求的材料物理专业高素质应用型人才，是所有高校材料物理专业教学人员需要探讨的核心问题。教学改革是一个随社会形势发展而不断进行的过程，因此，我们时刻紧跟社会发展步伐，在充分了解国家和社会对本专业人才需求的前提下不断探求新形势下的教学改革，这样才能不断为社会输出高水平的专业人才。

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合成材料行业研究篇8

资助项目：部级大学生创新创业训练计划资助项目，项目编号(201410705031)。

摘要：本文主要讲述自蔓延高温合成工艺的原理和工程应用，并详细地讲述自蔓延高温合成工艺在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用。本文作者认为自蔓延高温合成方法制备复合材料成本较低，适用面比较广泛，而且所选择的材料范围比较大，所以自蔓延高温合成工艺可以应用于材料科学与工程专业的实验教学中，通过实践教学可以使学生学习材料制备和合成的新技术。本文作者认为应该在材料科学与工程专业的教学实践中增加自蔓延高温合成技术的实验课程。

关键词 ：自蔓延高温合成 复合材料 材料科学与工程专业 实验教学 研究 应用

一、前言

在材料科学与工程专业的本科教学工作中，学生在大三和大四就开始学习材料科学与工程专业的基础课程和专业课程。其中在材料科学与工程专业课程教学中，在讲述材料的制备工艺方法中讲述过自蔓延高温合成工艺。自蔓延高温合成技术是制备金属基复合材料，金属陶瓷复合材料，以及金属间化合物/陶瓷基复合材料的主要方法。常规自蔓延高温合成技术是用瞬间的高温脉冲来局部点燃反应混合物压坯体，随后燃烧波以蔓延的形式传播而合成目的产物的技术，通过原料粉末之间的高温化学反应形成所需产物的一种材料制备方法。自蔓延高温合成技术由于具有可以达到净近尺寸成形的优势，所以能够广泛应用于工程领域中。在材料科学与工程专业的本科课程教学中，在材料加工工程和材料合成与制备方法中都讲述过自蔓延高温合成技术。此外还可以将自蔓延高温合成技术作为一项实验教学内容安排学生进行实验，使学生认识和了解自蔓延高温合成工艺过程。所以自蔓延高温合成技术在材料科学与工程专业的教学实践中得到广泛的应用。本文首先讲述自蔓延高温合成技术的概述与应用，并讲述自蔓延高温合成技术在材料科学与工程专业教学实践中的研究和讨论。并对自蔓延高温合成技术的未来发展趋势进行分析和预测。

二、自蔓延高温合成工艺的原理和工程应用

自蔓延高温合成技术，又称为燃烧合成技术，是利用反应物之间高的化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料的一种技术，当反应物一旦被引燃，便会自动向尚未反应的区域传播，直至反应完全，是制备无机化合物高温材料的一种新方法。而自蔓延高温合成技术可以原位合成基体和增强相，避免了常规方法中的界面污染。目前应用自蔓延高温合成工艺已成功制备了多种金属基复合材料。采用自蔓延高温合成工艺制备了金属基复合材料。利用自蔓延高温合成可以制备粉末材料。常规自蔓延高温合成技术是用瞬间的高温脉冲来局部点燃反应混合物压坯体，随后燃烧波以蔓延的形式传播而合成目的产物的技术。这一技术适用于具有较高放热量的材料体系。其特点是设备简单，能耗低，工艺过程快，反应温度高。热爆自蔓延高温合成技术是将反应混合物压坯整体同时快速加热，使合成反应在整个坯体内同时发生的技术。采用这一技术已制备出的材料主要有各种金属间化合物，含有较多金属相的金属陶瓷复合材料以及具有低放热量的复合材料。自蔓延高温合成工艺结合压力烧结工艺可以制备块体材料。自蔓延高温合成烧结法或称自蔓延高温合成自烧结法，即直接完成所需形状和尺寸的材料或物件的合成与烧结，是将粉末或压坯在真空或一定气氛中直接点燃，不加外载，凭自身反应放热进行烧结和致密化。该工艺简单，易于操作，但反应过程中不可避免会有气体溢出，难以完全致密化。即使有液相存在，孔隙率也会较高。自蔓延高温合成烧结可采用以下方式进行：在空气中燃烧合成；将经过预先热处理的混合粉末放在真空反应器内进行合成；在充有反应气体的高压反应容器内进行合成。常规自蔓延高温合成技术是用瞬间的高温脉冲来局部点燃反应混合物压坯体，随后燃烧波以蔓延的形式传播而合成目的产物的技术。这一技术适用于具有较高放热量的材料体系。热爆自蔓延高温合成技术是将反应混合物压坯整体同时快速加热，使合成反应在整个坯体内同时发生的技术。自蔓延高温合成法是指利用反应物之间高化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料的一种工艺，当反应物一旦被点燃，便会自动向未反应区传播，直至反应完全。自蔓延高温合成工艺不仅应用于单相材料的合成，而且在制备金属基复合材料方面取得很好的效果，但是由于反应过程中过高的反应热使材料具有较大的气孔率和较大的收缩，所以通常采用反应后的二次烧结，自蔓延过程的热压烧结以及热辊等手段获得致密的复合材料。自蔓延高温合成技术是用瞬间的高温脉冲来局部点燃反应混合物压坯体，随后燃烧波以蔓延的形式传播而合成目的产物的技术。自蔓延高温合成工艺适用面比较广泛，所选择的材料范围也比较宽，所以自蔓延高温合成工艺广泛应用到材料的合成与制备，复合材料的制备，所以能够广泛应用在工程领域中。

三、自蔓延高温合成工艺在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用

自蔓延高温合成工艺主要用于制备金属基复合材料，金属陶瓷材料，金属间化合物材料，金属间化合物/陶瓷复合材料，梯度功能材料，功能材料等。在材料科学与工程专业的教学课程中，其中材料加工工程和材料制备与合成方法讲述过自蔓延高温合成工艺。自蔓延高温合成工艺同粉末冶金技术和液相烧结技术一样都是材料的制备工艺技术。自蔓延高温合成工艺同样也是热加工工艺，自蔓延高温合成工艺涉及到反应物高温化学反应制备产物的过程。在材料科学与工程专业课程的课堂教学中，在有些专业课程中自蔓延高温合成工艺只是作为了解，对于自蔓延高温合成工艺的具体内容和制备工艺步骤的研究和应用了解很少。所以就需要在材料科学与工程专业的实践教学课程中增加一些关于自蔓延高温合成工艺的实验课程。通过自蔓延高温合成工艺的实践教学活动可以使学生认识和了解自蔓延高温合成工艺制备复合材料的原理，制备工艺过程以及对经过自蔓延高温合成工艺后得到的复合材料制品的物相组成，显微结构和性能进行研究，使学生通过对材料的制备与研究过程可以加深学生对材料科学与工程专业课程学习的认识和了解。对于本科学生的教学实践课程，可以在本科学生的本科专业课程设计和本科毕业设计过程中安排自蔓延高温合成工艺制备金属基复合材料和金属陶瓷复合材料的教学内容。例如采用自蔓延高温合成工艺可以制备金属陶瓷复合材料，先将金属粉末和陶瓷粉末通过压力成型工艺制成坯体，并通过自蔓延高温合成工艺制备多孔预制件，并通过压力成型工艺制备金属陶瓷复合材料。采用自蔓延高温合成工艺可以制备金属间化合物/陶瓷基复合材料，通常先将金属粉末和陶瓷粉末在一定的压力下压成具有一定形状和致密度的预制件，通过自蔓延高温合成工艺形成金属间化合物/陶瓷基复合材料。有时也可以将自蔓延高温合成工艺和热压烧结工艺相结合制备致密的复合材料试样。通过实验教学过程使学生认识和了解到自蔓延高温合成工艺制备金属陶瓷复合材料的制备工艺过程，提高学生对课程学习的认识和了解。使学生通过实验教学了解了自蔓延高温合成工艺的制备工艺原理，使用方法和制备过程，以及对得到产物的物相组成和显微结构进行分析和测试。

自蔓延高温合成工艺涉及到反应物在高温下发生化学反应生成反应产物的过程，自蔓延高温合成技术操作过程比较简单，对设备要求较低，制备工艺过程成本较低，可以进行现场操作。自蔓延高温合成工艺所选择的材料范围比较广泛，适用面也比较广泛，制备和合成的材料种类也比较多，因此自蔓延高温合成工艺可以作为本科学生的课程教学内容和实验教学内容，可作为材料科学与工程专业课程的辅助教学实验，也可以作为本科专业课程设计和本科毕业设计教学内容。使学生通过实践教学来加深对材料科学与工程专业课程的认识和掌握。使学生认识到金属基复合材料的制备过程以及金属陶瓷复合材料的制备过程等，并使得学生对自蔓延高温合成工艺得到的烧结制品进行分析和测试，使学生对材料的分析和检测水平有较大的提高。对于拓展学生的知识面有很大的帮助。为本科学生以后的本科专业课程设计和本科毕业设计打下坚实的实验基础。

四、自蔓延高温合成技术在材料科学中的发展趋势与应用

自蔓延高温合成技术由于制备工艺简单，成本较低，对设备要求较低，自蔓延高温合成工艺所选择的材料范围比较广泛，制备和合成的材料种类也比较多，所以被广泛的应用到金属基复合材料，金属陶瓷复合材料，金属间化合物/陶瓷基复合材料，梯度功能材料，功能材料等的合成与制备中。利用自蔓延高温合成技术可以开发新型的金属基复合材料和金属陶瓷复合材料以及金属间化合物/陶瓷基复合材料。采用自蔓延高温合成技术可以开发出很多种类型的金属基复合材料和金属陶瓷复合材料。所研究和开发的材料种类也逐渐增多，应用范围也越来越广泛。自蔓延高温合成技术在材料科学与工程专业教学与实践中也得到广泛的推广和应用，已经成为材料科学与工程专业实践教学课程进行的实验内容。所以本文作者认为应该在材料科学与工程专业的教学实践中增加自蔓延高温合成技术制备复合材料的实验课程。

五、结论

本文主要讲述自蔓延高温合成工艺的原理和工程应用，并详细的讲述自蔓延高温合成工艺在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用。本文作者认为自蔓延高温合成方法制备复合材料成本较低，适用面比较广泛，而且所选择的材料范围比较大，所以自蔓延高温合成工艺可以应用于材料科学与工程专业的实验教学中，使学生学习材料制备和合成的新技术。所以本文作者认为应该在材料科学与工程专业的教学实践中增加自蔓延高温合成技术制备复合材料的实验课程。

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合成材料行业研究篇9

关键词：胶凝材料学;水工建筑材料;研究生教育;创新能力;教学模式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）42-0149-03

引言：

建筑材料质量和性能的好坏，直接影响到建筑物的质量和安全，建筑材料的发展和革新对于经济发展社会进步具有十分重要的促进作用。同时，人们也更加关注混凝土技术的进步与发展，以期混凝土材料与技术与时俱进，性能更完善，使用寿命更长，技术更先进，与环境更协调，在节能减排、节约资源方面发挥作用并满足可持续发展的原则。新疆地区地理位置特殊，气候具有严寒干燥、昼夜温差大、年际温差高、干湿交替频繁、冻融循环剧烈，地下水硫酸盐含量高，天然砂石骨料碱活性高等特点。近年来，随着“丝绸之路经济带”战略的逐步深入，新疆的水利、交通、能源、工业与民用建筑、市政等基础设施建设稳步推进，混凝土，作为这些建筑物的主要建筑材料，其在新疆特殊气候和地质环境下的抗裂性能、抗冻性、抗碳化性、抗侵蚀性及抑制碱骨料反应等耐久性能就备受工程界和学术界的广泛关注。

混凝土建筑物的工作形态与混凝土中胶凝材料的组成、结构、水化进程以及硬化体的结构密切相关。要深入研究严寒干燥区混凝土的抗裂性能、抗冻性、抗碳化性、抗侵蚀性及抑制碱骨料反应等耐久性能，需系统掌握组成混凝土结构的胶凝材料的组成和性能以及水化硬化机理和改善硬化体结构与性能的途径。《胶凝材料学》作为普通高等学校建筑材料与制品专业、无机非金属材料专业必须课程，它系统介绍胶凝材料的基本原理和规律，突出常见胶凝材料的特性和应用的一门课程。

寒区工程结构与材料研究是新疆农业大学水利与土木工程学院水利水电工程二级学科下的一个重要的研究方向。而本质上，水工建筑材料属于水利工程和材料工程与科学之间的“交叉学科”，因此设在水利工程类院系下的材料方向研究具有其相对的独立性。本文结合教学经验，针对水利水电工程二级学科下的水工建筑材料专业研究方向的研究生培养问题，分析《胶凝材料学》课程教学现状，对加强学生创新教育提出一些改进教学模式。

一、教学现状

1.研究生课程设置现状及分析。在研究生教育中，课程设置是一个很重要的问题。近年来，我院已有十余位研究生围绕掺工业废气物（粉煤灰、粒化高炉矿渣、锂渣、钢渣等）的高性能混凝土进行选题，并从宏观方面对其抗裂性能、抗冻性、抗侵蚀性及抑制碱骨料反应等耐久性能展开研究，取得了较为丰硕的研究成果。但，我校对寒区工程结构与材料研究方向的研究生的课程设置中，主要以《高等水工结构》等水利水电工程主体课程为主，仅针对水工建筑材料研究方向设置了《胶凝材料学》等课程。经调研，以拥有国家重点一级学科――材料工程与科学的同济大学、武汉理工大学等国内重点高校的研究生培养计划为例，为该一级学科下建筑材料研究方向的研究生开设了《胶凝材料学》、《混凝土材料破坏原理》、《材料热力学》、《材料动力学》、《材料流变学》等专业理论课程，也开设了《材料谱学与分析技术》、《电子显微分析》、《材料现代测试技术》等介绍现代试验技术和微观测试手段的课程;国外高校里，以荷兰的Delft科技大学和英国的Dundee大学为例，开设有《Concrete Durability》、《concrete Fracture》、《Chloride Resistance of Concrete》及《CONCRETE：Microstructure，Properties，and Materials》等专业理论课程及测试技术和微观测试手段，取得具有学术意义或应用价值的研究成果。因此，对我校寒区工程结构与材料研究方向的研究生来讲，目前的相关课程设置偏少，研究生缺乏坚实的基础理论知识和创新意识，对本领域现代试验技术也缺乏了解，从而导致研究成果多停留在对混凝土宏观性能的描述阶段，缺少采用现代试验方法从微观角度进行表征，也缺乏采用基础理论知识从影响机理方面对混凝土宏观耐久性能及变化规律进行诠释[1][2]。

2.课程教学内容。《胶凝材料学》主要任务是要求学生从材料科学的基本原理出发，以硅酸盐水泥为重点，掌握胶凝材料的组成、结构与性能的关系;胶凝材料水化、硬化过程的基本规律;胶凝材料硬化体结构与工程性质的关系;硬化体形成过程与工艺参数的关系;胶凝材料硬化体结构、性能与环境的关系等[3]。

作为我校水工建筑材料研究方向专业知识的延续和补充，它不仅巩固了本科《建筑材料》中关于硅酸盐水泥生产原理、过程及方法，水泥水化反应进程，水泥组成、结构与性能间的关系，水泥硬化体形成及工程应用等相关知识，而且进一步要求学生掌握石膏、石灰、镁质胶凝材料等多种胶凝材料的特性和应用[4]。

3.教学对象特征。在教学内容方面，课程教学中内容涉及到水泥、石膏、石灰等胶凝材料的相关特性和应用，而不同的胶凝材料拥有不同的特点，课程要求学生掌握常用胶凝材料的特点和应用，这些内容中只有水泥、石灰等胶凝材料与日常生活联系相对紧密，其余胶凝材料与实际生活中联系相对较少，教学内容多而抽象枯燥[5];另一方面，由于胶凝材料教学课时较少未能安排实践环节，众多的胶凝材料的特性及应用只是在课堂教学中提及，教学内容中部分内容理论与实践脱节，学生无法通过自身实践去检验课本中的理论知识，从而影响到学生自主学习兴趣的培养，导致学生学习兴趣不高，自主学习动力不足，无法促进学生创新能力的培养，仍存在为考试而学的不良习惯[1]。

教学模式方面，教学仍然以教师讲授为主，由于课程教学学时有限，教学是片面强调教师的主导作用和权威性，忽视学生的主体地位，基本是老师上课“满堂灌”，学生上课“被动接受”，课程教学方式极大地限制学生的创新思维，使得学生上课没兴趣、注意力不集中，课程效果较差。

4.考核方式。传统考核方式是：考核成绩=平时成绩×30%+考试成绩×70%，平时成绩主要来源于出勤率和作业，为了掌控学生学习效果，教师也经常提出一些问题由学生查阅文献后交出作业，课后教师根据学生提交的文件对学生的作业进行评分，也可对课堂的教学效果进行评估。这种作业评价方式其实也是一种过程考核模式，而课堂教学是教师对着学生讲解各种胶凝材料的性质、应用，学生往往在考试前突击复习，这样的学习方式也可以得到很高总评成绩，但是这种过程考核方式忽略了对学生自主思考、自主探索未知知识的解决方案等能力的培养，即学生只要认真听课，不用独立思考，也能得到很好的作业成绩，但到期末考试时，问题就凸显无遗。具体表现为：针对一个新的问题，很多平时不注重思考能力锻炼的学生，不知道如何分析问题和解决问题，最终导致综合考核差。

二、教学模式探索与实践

针对传统的《胶凝材料学》课程教学模式中存在的弊端，笔者所在课题组通过多年教学经验，并结合科研和生产服务经历，在教学活动中采用多种教学方法和手段，逐步探索出适合本学科多民族学生的教学模式。

1.教学方法与手段。（1）多媒体结合案例教学。运用多媒体声、光、图像进行教学，不仅加快课程教学进度，而且还可以给学生以直接视觉听觉冲击，能加深学生对胶凝材料的认识，多媒体可以将胶凝材料的生产、工程应用等通过视频和动画的形式生动地表示出来，如水泥的生产和水化等过程，丰富学生生产实践知识，提高教学效果，再运用多媒体教学同时融入案例教学方法，激发学生兴趣和创新意识，如“635”水库枢纽发电洞结构腐蚀机理及防护措施的研究与应用、高性能混凝土在乌伦湖渡槽工程中的应用等课题组完成的经典案例，介绍所运用的胶凝材料学及高性能混凝土的相关知识。（2）实践教学。课程知识源于实践，最终也应用于实践，课程教学中，将理论教学与生产实践相结合，鼓励研究生走出课堂，到生产一线，丰富课堂学习的知识。利用课题组与水泥生产企业以及粉煤灰生产企业的合作关系，组织研究生赴天山水泥厂、全荣水泥厂、电厂、八一钢铁厂参观水泥生产线、粉煤灰分级收尘过程以及钢渣产生过程，并与企业技术人员座谈，加深研究生对水泥等胶凝材料的生产过程的认识。（3）理论结合实践。鉴于本专业研究生就业方向主要集中于水泥基材料方面的工作和研究，本课程重点放在硅酸盐水泥生产和粉煤灰等辅胶凝材料的产生及其水化进程与应用方面，并引导学生将其基本原理和学习思路用于其他胶凝材料的性质和运用中，着重区分比较各胶凝材料水化规律和应用条件之间的联系和区别。利用学院为学生搭建的实践平台，鼓励研究生参加或指导本科生混凝土设计大赛、水泥轻舟等行业竞赛，通过在实践中巩固所学知识，同时也激发学生对本专业的热爱，推动学生自主学习。（4）课堂研讨。适时组织相关方向的研究生、校内外相关方向教师，采取学术交流的形式对所学知识点进行讨论，激发研究生学习兴趣，引导研究生及时理解与掌握新型胶凝材料，解除学生对其神秘感，激发学生探索新材料的热情。值得一提的是，有些研究生受在胶凝材料学课程学习和研讨过程中的启发获得新思路，然后对新思路提炼出创新点并做深入研究和探索，进而围绕该内容作为学位论文的选题，取得了较好的效果。

2.考核方式。单一的试卷成绩的考核方式已经不能反映学生对课程知识的掌握程度和获取信息的能力，更不能反映学生的创新能力水平，多种考核方式并存将有利于全方位反映学生对课程知识把握程度和多方面能力。

本课程考核办法分为两种：（1）针对研究课题或感兴趣的方向，广泛查阅文献后，写出文献综述，并作相关研究方向的研究进展报告，也有同学将此作为开题报告。（2）运用胶凝材学及高性能混凝土的理论知识及原理，设计出新型的材料，并提供详细对比试验方案和试验成果。

以上两种考核办法中：考勤占5%，课堂表现为10%，考核成绩占85%。

三、结论

研究生创新能力培养是个复杂的系统工程，胶凝材料学对于水工建筑材料方向的研究生创新能力的培养至关重要，只有针对水利水利水电工程二级学科下的水工建筑材料研究方向的研究生课程设置以及传统《胶凝材料学》课程教学中出现的教学内容、教学方法等方面出现的问题，转变教学观念，合理安排教学内容，采用现代教育手段，强调理论联系实际，重视实践教学，采用多种考核手段，因材施教，引导学生自主学习，通过在身临其境的实践中巩固所学知识，激发学生对本专业的热爱，增加学生创新能力。

参考文献：

[1]刘尧.创新人才培养需要转变的教学观念[J].中国高等教育，2010，（1）：45-47.

[2]王宝民.建筑材料方向全日制工程硕士研究生培养方案与课程体系建设[J].中国校外教育，2011，（8）：120-121.

[3]林宗寿.胶凝材料学[M].武汉理工大学出版社，2014.

[4]岳雪涛，张丰庆.浅谈《胶凝材料学》课程在建材专业学生培养中的重要作用[J].教育教学论坛，2013，（27）：100-101.

[5]张京英，罗会甫，张彤，等.《胶凝材料学》课程教学中加强学生创新教育的研究与实践[J].中国校外教育，2012，（6）：142-143.

Teaching Model and Practice of Cementious Materious for the Exploiting of Innovation Ability of Graduate Students Major in Hydraulic Material

GONG Jing-wei，LI Shuang-xi，SUN Zhao-xiong

（College of Hydraulic and Civil Engineering，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China）

合成材料行业研究篇10

校企联合培养依托行业发展，以培养应用能力为主线，通过构建适应现代经济发展、以市场为导向的“零距离”实践教学体系、与市场“零距离”接轨的教材体系和基于就业需求的“零距离”素质拓展培养体系，培养接地气的高素质行业人才[3]。问世以来，不仅对各国经济发展起了积极的促进作用，而且大大提升了学生就业的适应性。通过借鉴国外成功模式，我国高校与企业积极探索和发展了多种校企联合培养模式，例如：大学科技园、校办企业、国家产学研工程、“产学研”联合培养基地和校企联合培养基地等，联合培养本科人才、工程硕士、硕士研究生和博士生。 

在湖南省教育厅的支持下，国防科学技术大学航天科学与工程学院（简称国防科大）与株洲时代新材料科技股份有限公司（简称时代新材）合作建立了湖南省复合材料研究生培养创新基地，探索联合培养材料科学与工程领域全日制硕士和博士研究生（课程学习在高校，课题研究在企业）、合办工程硕士研究生班、合作培养博士后研究人员的模式和方法。笔者正是该创新基地培养的博士研究生，现作为教员，对校企联合培养博士研究生的探索和实践，有些微体会。 

一、产学研深度融合是校企联合培养共赢的基础 

校企联合培养追求“高校—企业—学生”共赢的目标。理论上，共赢目标的愿景无限美好，但实际上国内外不断实践和探索的结果却不尽如人意，原因在于“共赢”必须以产学研深度融合为基础。深度融合，则“共赢”枝繁叶茂；不然，则空空如也。 

根据邢素丽等人[4]的论述，产学研深度融合应包括：（1）需融学科和产业、学问和技术、基础研究与工程应用内涵于一体；（2）需融高校科研、企业课题、国家和省课题内涵于一体；（3）需融高校学科优势、企业需求内涵于一体；（4）需融新技术、新需求、新理论、新应用内涵于一体。在产学研深度融合的基础上，以研究生培养创新基地为平台，发挥校企各自优势，促进不同领域、不同范畴、不同层次等之间的融合，为研究生营造创新环境、激活创新动力、提升创新水平、增强创新能力。 

国防科大与时代新材料，以共同研发兆瓦级复合材料叶片为契机，深度合作，联合培养博士研究生，实现共赢。兆瓦级复合材料叶片研发需要解决四大关键技术：气动布局、结构、制备和全尺寸测试。气动布局直接关系叶片捕捉风能的效率和风能的利用率；合理的结构设计是确保叶片安全运行20年的保证；叶片效能的最终实现，关键在于如何制备出质量稳定的兆瓦级复合材料风电叶片，难点包括模具设计与制备、工艺设计与实现、制备控制与效率等，稍有不慎，整个叶片制备失败或质量差下，动辄就是百万级别的经济损失；制备完成后，在国际认证机构（例如船级社）的监视下，完成全尺寸静力测试和疲劳测试考核，才能获得市场准入资格。