材料科学论文

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材料科学论文:浅谈《材料科学基础》课程的教改认识与实践

【摘 要】《材料科学基础》是材料科学与工程类专业学科中一门重要的基础课程。在多年的教学工作中，通过不断的学习与实践，在优化教学方法，融会贯通理论知识等教学改革措施中，大大提高了教学效果，并很好地培养了学生的学习能动性。

【关键词】材料科学基础；教学方法；知识体系

材料是人类文明进步的里程碑，时代的发展需要材料，而材料又推动时代的发展，所以人们把材料视为现代文明的支柱之一[1]。《材料科学基础》是材料科学与工程类专业学科中一门重要的基础课程，是相关材料学学科的基础和媒介，它起着公共基础课与专业课程之间的纽带作用，特别是在各学科相互交叉融合不断加强的今天，《材料科学基础》在高校教学中的地位更加的突出和明显。通过《材料科学基础》课程的教学，使学生很好的掌握材料科学的基本理论，是学生学习其它专业课程的基础，也是今后从事材料科学研究工作的重要基础。

伴随着材料科学技术的迅猛发展，《材料科学基础》课程内容不断扩充更新，《材料科学基础》课程的教学改革问题也日益显现。学生在学习过程中，普遍反映课程内容枯燥、抽象，知识点太多，难于理解等，学习具有一定难度。结合近几年的教学实践和体会，本文探讨了《材料科学基础》课程教学改革的几点认识与实践。

1 优化教学方法，提高教学效果

1.1 多媒体辅助教学

《材料科学基础》课程涉及到物理、化学、高分子等多个相关学科，课程具有内容多，概念多，理论抽象等特点。针对这些特点，《材料科学基础》课程教学方法改革的主要措施是：改变过去单一的粉笔加黑板的传统教学方法，制作多媒体课件辅助教学，将看不见摸不着、又极为抽象复杂的材料内部结构形态，生动、直观的表达出来，使学生易于理解和接受。如三元相图的空间模型，晶体结构的大量空间堆叠，空间粒子间的错综复杂的相互联系，位错的各种交互作用等，需要很丰富的空间想象力去理解。这些教学内容单靠课本上简单的平面图形和教师的静态模型，难以让学生理解和掌握。结合《材料科学基础》课程内容及课程特点，采用多媒体教学为主的教学方式，大大提高了教学效果。在讲述三元相图时，将相图进行拆分、重组，可以很清晰的把点、线、面的具体位置及相互关系展示给学生。多媒体教学通过形象、逼真的动画形式，从静态到动态、从平面到立体、从单色到彩色、具有局部结构解析功能、全方位演示课程的重点和难点教学内容，极大的丰富了《材料科学基础》课程的教学信息量，扩充了教学内容，既有利于学生空间概念的建立，正确理解材料微观结构的特点和宏观性质及其应用之间的相互关系， 又提高了教学效率和学生的学习积极性，使教学效果得到了明显的提高。

1.2 “参与式”和“互动式”教学

在《材料科学基础》课程的讲授过程中，让学生作为学习的主体参与教学，针对不同的教学内容，采用学生分组讨论、学生代表上台讲授、同学间辩论、老师点评等教学方法，使学生感受到自己是教学的主体，引导他们在民主、宽松、和谐的课堂气氛中自主学习、合作学习与探究学习。让学生变“被动学习”为“自主学习”，变“要我学”为“我要学”。充分发挥学生的积极性、主动性、创造性为前提，培养学生的学习热情，使学生“爱学习”。促进学生掌握学习的正确方法，使学生“会学习”。另外，通过布置部分教学内容自学、阅读一些必要的参考书、撰写小论文等形式，引导学生提出问题，独立思考，大大提高了学习的能动性。

2 知识体系的融会贯通

高效的课堂要以扎实的教学内容为载体。扎实的教学内容是课堂教学促进学生发展的载体。课堂教学并不是教学内容越“多”越好，也不是越“难”越好[2]，而是要在了解学生的实际发展水平和特点的基础上，合理地确定教学内容的重点。因此，课堂上教师要以“精讲多练”方式落实教学重点，要让学生扎实掌握基础知识，发展熟练的基本技能。在分析和讲解各种材料理论体系时，我们都从理论范畴和科学体系层面进行融会贯通。例如在讲授材料中的质点扩散、结构缺陷类型、界面偏析、相变类型、表面带电等时均进行了整合贯通，使学生既能够把握材料的共性，又能熟悉材料的个性。

材料科学在理论上的交叉融合已日益明显，材料制备和使用过程中许多概念、现象和转变都存在着许多相似之处[3]。例如马氏体相变理论最初由金属学家建立，广泛应用于钢的热处理理论解释。而氧化锆增韧陶瓷中同样也发现了马氏体相变现象，并作为陶瓷增韧的一种有效方法。又如缺陷行为、平衡热力学、扩散、塑性变形和断裂机理、界面的精细结构与行为、晶态和非晶态结构、不同类型材料中的电子迁移理论等可以用来解释不同类型材料的行为。这些都为材料科学基础课程的内容整合提供了十分良好的基础和可能性。

3 注重实践环节，学以致用

《材料科学基础》课程所面临的学时数不足与当代知识信息量迅速增加、课程内容的不断拓展和更新的矛盾日益加剧，深化教学改革迫在眉睫。如何提高《材料科学基础》课程的教学效果，形成知识传授、思维方法与能力培养、创新精神相互渗透形成的完整系统，课题组成员进行了深入的尝试和探索，从教学内容的整合、教学方法与教学手段的改进，到融汇情感教育，千方百计调动学生学习积极性，注重实践环节，要求学生学以致用，达到了较理想的教学效果。实验环节可帮助学生巩固和加深对理论知识的理解，掌握基本实验技能，培养理论联系实际，自己动手分析、解决问题的能力。目前，我们材料科学基础实验室，通过实验课程的基本训练，学生拥有了较多的实践和动手机会，实践技能和创新能力得到较大程度的培养。实验教学在材料科学与工程专业人才的培养中占有重要地位，加强《材料科学基础》课程的实验教学，可以帮助学生巩固理论知识，掌握实验技能。

《材料科学基础》课程是一门与实验和工程实践紧密相联的学科。强化课程实验和实践环节的教学，无论对于学生基础理论的掌握还是工程实践能力的培养都具有举足轻重的作用。以提高学生分析和解决实际问题的能力是我们高校教育的重中之重，但长期以来《材料科学基础》实验的开设都是沿用实验教材上所设置的内容，大多是一些验证性实验。为了培养学生的动手能力，我们的实验部分逐步调整为两个部分：一部分为验证性实验，训练学生材料配置的基本技能和掌握相关基础知识；另一部分则为综合性实验，如样品的制备、材料的分析等，提前将实验内容布置给学生，让学生查阅资料，自拟实验方案，准备实验材料，一直到自主完成实验操作，处理好数据，上交数据报告等全过程。这对学生的独立性培养很有益处，对他们将来做科研也很有帮助，对我们老师也有了更高的要求。在教学实践中，将“粘土性能测定及差热分析”设计为综合实验，涉及到粘土白度、表面电位、阳离子交换容量、膨胀容、胶质价等物理性能测定，粘土的钠化、有机改性，差热分析等。学生在教师指导下分析粘土的物理性能，对改性前后粘土进行查热分析并对比，对实验结果进行数据处理，锻炼了实际动手能力，培养了分析问题能力。在实验教学中打破传统教学中学生被动接受的缺点，使学生逐步形成以自助式学习方式，将实验教学由封闭变为开放，有效地提高了学生的学习积极性和学习质量。针对材料科学基础课程已经学习过的内容安排验证性实验，巩固已学过的知识，培养学生动手和亲自设计实验的能力，通过加强实验和实践的教学环节，使学生加深了材料的成分结构的了解。

在加强实践的教学改革中，采取实验教学课程建设与学院平台实验室建设相结合的方式，推进课程实践教学的全面提高。通过加强实验和实践的教学环节，使学生加深了材料的成分、组织结构、材料制备工艺材料、使用性能之间有着相互依存、彼此影响的复杂关系的理念，有效地调动学生的主观能动性，激发学生的创新意识，使学生既提高了实验动手能力，又进一步巩固了课堂教学的内容，取得了新教学培养模式的良好的教学效果。

在不断的教学改革实践中，良好的教学效果已初见端倪。但教育教学改革是一个新的事物，总会出现这样那样的新问题，这就需要我们认真地区对待去解决，从中改进我们的教学效果，提高我们的教学质量。此外，从与科学技术和人类文明社会发展相适应的角度上说，教育教学改革也是永无止境的。教学质量是高等教育的主题，只有不断总结教学经验，深化《材料科学基础》课程教学改革，才能提高材料科学基础工程专业人才的培养质量。必须正确认识到《材料科学基础》教学改革是一项涉及面广、科学性强的系统工作。在教学改革中，必须始终抓住基础理论和工程实践相结合的特征。只有勇于实践和探索，并不断充实和完善，才能达到培养具有创新能力、高素质和复合型人才的目标。今后我们要对《材料科学基础》课程改革做更多的具体的探索和调查研究，以总结其中的教改效果和经验教训，通过不断地实践、不断地认识、不断地完善，相信我们定会走出一条适合于材料科学专业人才培养的成功之路。

材料科学论文:原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用

摘要：本文主要讲述原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程，并详细讲述原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用，以及原位反应自生法的研究发展趋势。原位反应自生法广泛应用在制备金属基复合材料、金属陶瓷复合材料等方面。本文作者认为原位反应自生法制备复合材料可以应用在材料科学与工程专业的教学实践中，应该增加一些原位反应自生法制备复合材料的实验课程，从而提高实践教学质量。

关键词：原位反应自生法 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，本科学生在高年级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原位反应自生法制备复合材料。原位反应自生法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。原位反应自生法是在一定条件下通过化学反应在基体内原位生成一种或几种增强相从而达到强化的目的。这种方法可得到增强体颗粒尺寸细小，热力学性能稳定，界面结合强度高的复合材料，是一种很有前途的颗粒增强复合材料制造工艺。原位反应自生法制备复合材料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制备方法中都讲述过原位反应合成技术。此外还可以将原位反应自生法制备复合材料作为一项实验教学内容安排学生进行实验，使学生认识和了解原位反应自生法制备复合材料的工艺过程。所以原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业教学实践中得到广泛的应用。本文首先讲述原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程，并讲述原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业教学实践中的研究和讨论。并对原位反应自生法制备复合材料的未来发展趋势进行分析和预测。

二、原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程

为了克服传统方法制备的复合材料存在增强体颗粒尺寸粗大，热力学不稳定以及界面结合强度低等缺点，出现了原位合成技术，即在一定条件下通过化学反应在基体内原位生成一种或几种增强相从而达到强化的目的。原位自生法是通过原料粉末中的某些化学反应生成所需要的反应产物并通过热压烧结工艺制备出复合材料试样。原位反应自生法可得到增强体颗粒尺寸细小，热力学性能稳定，界面结合强度高的复合材料，是一种很有前途的颗粒增强复合材料制造工艺。目前报道的原位合成技术主要有原位反应热压烧结技术，原位复合技术，定向氧化技术，熔体浸渍技术，反应结合技术及自蔓延高温合成技术等。定向氧化合成技术是利用放热反应在金属或金属间化合物基体中原位分散金属间化合物或陶瓷颗粒或晶须的原位复合技术。原位自生法是通过反应物之间的反应生成所需要的反应产物并通过热压烧结工艺实现致密化。原位合成法是利用化学反应在原位生成补强组元-晶须或长径比较大的晶粒来补强基体材料的制备工艺。原位合成法主要具有如下优点：简化工艺，降低材料成本，实现特殊显微结构设计和获得特殊材料性能，具有很好的热力学稳定性。金属间化合物/陶瓷基复合材料的制备方法主要有原位复合技术和定向氧化技术以及原位反应热压烧结工艺。可以采用原位反应热压烧结工艺制备金属间化合物/陶瓷基复合材料。原位复合技术是由于金属间化合物反应的形成热相对较低，因而采用自蔓延燃烧时系统不易达到较高的绝热温度，故一般采用原位复合技术制备和合成复合材料。原位复合技术是利用放热反应在金属或金属间化合物基体中原位分散金属间化合物或陶瓷颗粒或晶须的原位复合技术。传统的方法是将粉末压坯在恒定速率下加热到可使反应自发的产生并在整个混合物中处处发生反应。定向氧化技术是定向金属氧化工艺可用于制备金属基复合材料。原位反应热压烧结工艺是将原位反应和热压烧结工艺相结合制备致密的复合材料。

三、原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用

原位反应自生法主要用于制备金属陶瓷，金属间化合物，金属间化合物/陶瓷复合材料等。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原位反应自生法。原位反应自生法同粉末冶金技术和液相烧结技术一样都是材料制备技术。原位反应自生法同样是热加工工艺，原位反应自生法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，在有些专业课程中原位反应自生法只是作为了解，对于原位反应自生法制备复合材料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原位反应自生法制备复合材料的实验课程。通过原位反应自生法制备复合材料的实践教学活动可以使学生认识和了解原位反应自生法制备复合材料的原理，制备工艺过程以及对经过原位反应自生工艺后得到的金属基复合材料烧结制品的物相组成，显微结构和性能进行研究，使学生通过对复合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采用原位反应自生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。例如采用原位反应自生工艺可以制备金属陶瓷复合材料，先将金属陶瓷粉末通过压力成型工艺制成坯体，并通过原位反应自生工艺和高温烧结工艺制备金属陶瓷复合材料。高温烧结工艺可采用常压烧结工艺，热压烧结工艺和放电等离子烧结工艺以及热等静压烧结工艺。采用原位反应合成工艺可以制备金属间化合物/陶瓷基复合材料，通常先将金属间化合物粉末和陶瓷粉末通过压力成型过程在一定压力下压制成具有一定形状和致密度的预制件，通过原位反应自生法和高温烧结工艺形成金属间化合物/陶瓷基复合材料。高温烧结工艺可采用常压烧结工艺，热压烧结工艺和放电等离子烧结工艺以及热等静压烧结工艺。有时将原位反应自生法和热压烧结工艺相结合制备致密的复合材料烧结块材。通过实验教学过程使学生认识和了解到原位反应自生法制备金属陶瓷复合材料的制备工艺过程，提高学生对专业课程学习的认识和了解。使学生通过实验教学认识和了解了原位反应自生工艺制备复合材料的制备工艺原理，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。原位自生法可以制备金属基复合材料，金属陶瓷复合材料等。采用原位反应自生法可以制备颗粒增强的金属基或陶瓷基复合材料。

原位反应自生工艺制备复合材料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，原位反应合成技术操作过程比较简单，对设备要求较低，只需要高温烧结炉，可以进行现场操作，因此可以作为本科学生的实验课程教学内容，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，并使得学生对原位反应自生法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、原位反应自生法制备复合材料的未来发展趋势和应用

原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程领域有着广泛的研究和应用。原位反应自生技术由于制备工艺简单，成本较低，对设备要求较低，只需要高温烧结炉，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/陶瓷基复合材料等的合成与制备中。利用原位反应自生法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。采用原位反应自生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。原位反应自生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，原位合成技术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一些采用原位反应自生技术制备复合材料的实验课程。

五、结论

本文主要讲述原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程，并详细讲述原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用。原位反应自生法广泛应用在制备金属基复合材料，金属陶瓷复合材料等领域中。本文作者认为原位反应自生法制备复合材料可以应用在材料科学与工程专业的教学实践中，应该增加一些原位反应自生法制备复合材料的实验课程，扩大学生学习的知识面，提高学生的认识了解能力，从而提高实践教学质量。通过原位自生法制备复合材料的实验教学过程提高学生的知识水平和认识能力。

材料科学论文:材料科学专业双语教学的研究与实践

【摘 要】结合我国国情和广西地区特色分析双语教学的重要性，简单介绍双语教学的含义、教学模式及其存在的问题。研究我校材料学科的双语教学，对教学实践进行详细阐述，对教学初步成效进行总结。探讨双语教学对培养具有国际竞争力人才的促进作用。

【关键词】双语教学；材料学科；国际竞争力；人才培养

随着改革开放的深入以及WTO的加入，中国逐渐与世界接轨，因此急需既精通专业知识又有很强的外语语沟通能力的高素质人才来应对日益剧增的经济、科技方面的交流与合作。为缩短与他国的信息交流距离，减少沟通障碍，培养优秀的、具有国际竞争力人才，教育部明确提出在高等院校要大力发展双语教学，要求高等学校用英语讲授基础课和专业课的比例达到10%[1-3]。而当前，中国-东盟自贸区的建立以及广西“14+4”千亿元产业计划和北部湾经济建设，促使广西的经济面临着新的发展机遇，为促进广西材料工业与国际接轨，必须培养大批的材料专业复合型双语人才。

1 双语教学的含义及教学模式

双语教学是指在学校里使用第二种语言或外语进行各门学科的教学。要求教师在学科教育中交互使用本族与与外语甚至完全使用外语进行教学活动，以满足学习者的工具型学习动机和融合型学习动机[4]。

双语教学的实施有很多种类型，最为常见有三种模式：（1）沉浸式，在学校使用一种与学生母语不同的语言进行教学；（2）保持式，学生进入学校时以其母语进行教学，然后逐渐地使用第二种语言进行部分学科的教学；（3）过渡式，学生进入学校以后部分或者全部使用其母语进行教学，然后逐步转变为只使用第二种语言进行教学[5]。

2 双语教学存在的问题

2.1 学生外语水平较低，难以真正掌握专业知识，限制双语教学的实施和推广。长期以来，传统的教学方法和考试、考核制度使大多数学生学习英语的目的只为应付考试、升学、过四六级，很少为培养阅读和交流能力而学，导致大多数学生学习英语的兴趣逐渐下降。同时，由于生活环境、文化等差异，学生缺乏相应的英语思维能力，在客观上阻碍了双语教学的发展[6]。

2.2 师资水平制约了双语教学的开展。在目前双语教学实施过程中，同时具备专业素质与外语能力的教师十分缺乏。一些有经验的教师虽然具有广博的专业知识，但外语水平可能较差；而一些年轻教师虽然有一定的外语功底，却又缺乏教学经验和深厚的理论基础，因此，真正符合双语教学要求的师资十分有限。

2.3 教材的选择问题。对于专业课的双语教学，必须考虑教师的教学负担和学生的接受能力，阅读英文原版对于刚接触专业英语的学生来说，会面临既不懂英文又也不懂专业的困境，且由于教学理念不同，也将增加教师的教学负担，因而在教材的选择上，应该酌情考虑。

2.4 没有建立相应的评价措施。从各高校的情况来看，一般从事双语教学的教师基本都是本学科骨干教师，他们的业务水平和英语水平为同行中的佼佼者。然而他们的教学水平如何评估，却成为一个问题。缺乏专业的教学评估，就无法有针对性的对教学进行改革，因此，需要建立符合双语教学规律和特点的评价机制[7]。

3 材料科学双语教学实践

针对双语教学存在的问题，以及我校材料学科双语教学改革的需要，我院教师采取以下措施来进行双语教学改革，促进双语教学的顺利进行。

3.1 合理选择教材

由于本科生正在进行专业知识的全面学习，对专业知识的深度了解不够，且接触英文资料的机会较少。因此，在对教材进行筛选时，选择便于学生学习的双语教材，而非全英文教材，同时首选行业资深学者所著作的书籍，因而对专业知识的覆盖度较全面。我校材料学科选择的教材是华中科技大学张军教授主编的《材料专业英语译写教程》。该教材涵盖专业术语、常见词汇短语、短句翻译、长句分析、段落解析、科技论文赏析以及科技论文写作练习。由浅到深，由易到难，逐级深入式教学模式让学生先适应后接受双语教学。

3.2 以英语水平高的教授开设材料学双语教学课程

在我校的材料专业，开设双语教学课程的教师都具有国外留学经历，并且都是本校教授。他们在国外经历过系统的专业能力培训，也亲自感受过国外的教学理念和人文环境。在专业水平上，是本学科教师行列中的权威，而其英语水平，亦是同行中的佼佼者。因此，由他们开设专业课程的双语教学，专业知识的传授和精准的英文表达都能较好的进行。

3.3 建立互动式的课堂

3.3.1 授课方式

采用多媒体教学，信息量大，重点和难点更容易突出。教师根据教学大纲，将授课内容编入Power Point（PPT）内，在课堂上进行有序的、逐渐深入式的教学。

3.3.2 课堂互动

督促学生开口和动手，让学生对专业英语有直观理解能力。将专业词汇编入短句中，以课堂小测验的形式，要求学生随堂口头翻译；或让学生走上讲台，以板书的形式进行翻译，教师从旁指导。

3.3.3 课后习作

对于刚开始接触专业英语的学生，熟知专业术语是基石，而看懂科技论文和学会写作是最终目的。因此，在每次课后都必须布置一定内容的课后练习，由简入繁，从记忆单词到习作，使学生逐步掌握看科技论文的要领和写作技巧。

3.4 建立教学效果评估体系

3.4.1 开放式教学效果评估

我校开设网络教学平台，教师可以将课堂录像、课程PPT、学生作业等上传到网络平台，该平台对学生和教师开放。本院的材料学双语教学改革中，教师对课堂实况进行录像，以便课后对教师和学生的表现进行研究，并针对存在的问题，及时进行更正。教学录像可供全校教师观摩，在必要时，可以向专家提供教学资源，由专家鉴定，并提出修改意见。

3.4.2 考试

考试是一种带有强制性的学习环节，教师通过考试来检测学生对专业英语的掌握和运用情况。考试采用闭卷形式，其内容来自于书本和科技论文，但并非课堂讲授内容，考察学生对专业的了解和专业英语的灵活运用能力。专业词汇是必须要求掌握的知识，因此全部为汉译英，要求学生能够书写出专业词汇。长短句是写作的另一个关键，学生必须掌握分析句子的技巧和习作能力；命题作文灵活多样，其内容一般包括日常内容和专业内容，考察学生对日常用语和专业英语的掌握程度。

4 结语

通过对材料科学的双语教学实践，发现对教师的英语教学能力是一个考验，而对学生的英语水平则有很大的提高。通过专业英语的学习，学生对专业词汇认识度提高，对长句难句的分析能力逐步提升，从刚开始的对英文资料茫然到逐步可以慢慢看懂，并且可以运用专业英语进行简单的写作。而我们的教学初步目的在于教会学生如何掌握专业英语，从学生的课堂表现和考试答题来看，已经初步达到我们的教学目的。但还需要进一步努力，最终把学生培养成复合型双语人才。

材料科学论文:“材料科学基础”课程教学改革的探索与实践

摘 要：结合本校材料化学专业学科方向，尝试对“材料科学基础”这门课程的教学内容及注重点、课程实验等方面进行教学变革，以期能更好地满足社会对材料科学人才素质的要求。

关键词：“材料科学基础”；课程教学；改革

材料物理与化学是材料科学与工程的二级学科，“材料科学基础”这门课程是连接基础课与专业课的桥梁。学生在学习过程中普遍反映概念多、抽象、学习起来困难。对相关专业的学生来说，学好这门课程意义重大，笔者对这门课程的改革作以下探讨：

一、精简课程内容，保留课程精华

“材料科学基础”内容繁多，在保证达到教学目标，保证教学质量的前提下，结合教学中的实际情况对该课程内容进行有目的的删除和保留，使学生明确学习重点。

1.突出课程重点，让学生学有所得

“材料科学基础”涉及材料的组成、性质及结构等方面的问题，对材料及材料的使用性能进行了探讨。“材料科学基础”中公认的重要知识点有：晶体的结构、位错、晶界、相及相的组成、组织特点、合金元素的作用及热处理等，这些知识点环环相扣，内容繁多且对学生的理解能力要求较高。教师在课堂教学中应当注意与实际生活相联系，运用生活中的物品、材料进行讲解，加深学生对知识点的理解。

2.联系学科进展，增添学生的学习兴趣

当前我国载人航天及新功能复合材料领域与“材料科学基础”的内容息息相关，学生对新事物往往有着好奇的心理，在授课时穿插一些建立在本课程知识基础之上的科技前沿动态，通过新材料具体性能的介绍调动学生学习的积极性。例如：在讲授晶粒的概念时，可以将纳米技术的应用及进展介绍给学生听，展现纳米材料独特物理化学性质，来吸引学生。

3.温故而知新，让学生所学的知识成为一个体系

科学编排“材料科学基础”课程内容，教授新内容时，带领学生复习上节课的学习内容，通过合理的教学安排使每节课的授课内容具有承前启后的作用。学生学习新内容就不再感到突兀和陌生，有助于学生对整个课本知识的融会贯通，提高他们利用所学知识分析和解决问题的能力。

二、教学手段的改革

1.角色互换教学

传统教学手法一般以教师为中心，教师的说教，学生只能被动听课，容易造成学生听课不在状态，甚至酣然入睡的情况发生。为了避免这种情况发生，有必要将重心从老师转移到学生身上，开展学生之间，学生和老师之间的互动。比如尝试让学生去讲课，老师点评的办法来提高学生的参与度。

2.多媒体教学

多媒体作为辅助教学的手段，能否利用好多媒体达到教学事半功倍的效果，关键在于老师的运用。多媒体教学应用较广泛，但真正达到教学预期的目标比较困难。结合笔者经验，在使用多媒体教学前，要做好所讲内容的图片，比如讲授晶体时，就需要老师收集各方面资料，制作好晶体模型，以便学生可以对晶体结构有直观认识。

三、对课程实验的改革

要学好“材料科学基础”，就需要理论与实验结合，用理论来指导实验，用实验结果来验证理论。一般来说，本课程传统实验主要安排有：铁碳合金的平衡组织观察、钢的热处理和硬度实验、钢热处理后的显微组织观察和其他材料的显微组织观察等实验项目。这些实验多为验证性的，不利于学生实验创新能力的提高。我们可以对传统的实验项目进行变革，合理整合相关实验，引进对学生创新能力要求较高的实验来达到提高教学质量的目的。例如：我们可以将原本是几个独立实验的钢的热处理和硬度实验、钢热处理后的显微组织等实验合并起来，既避免了实验耗时太长的缺点，又加强了学生对材料科学基础重要知识点的理解。

支持学生对教学重点内容开发新的实验，尝试设计实验方案，鼓励学生运用实验室的器材进行验证，并对实验结果进行分析。教师只要对学生的实验步骤或目的提出合理化建议，有利于学生动手能力的培养，有利于学生自主创新能力的提高。实验项目的确定，可以通过交流探讨，发扬民主，结合课程、当地实际与学生兴趣来进行选择。

对“材料科学基础”进行教学改革，要综合考虑各方面因素，抓住学生的兴趣，通过对教学课程的合理设置，教学方法的提高及实验内容的创新来达到预期改革目标。笔者结合教学经验对“材料科学基础”课程的教学改革及探索作了简单分析，还望广大同仁进行批评指正。

材料科学论文:《无机材料科学基础》的教学改革与实践

【摘要】《无机材料科学基础》是无机非金属材料工程及相关专业的专业基础课。本文从课程的性质和内容出发，围绕课程建设和提高教学质量这一核心任务，在教学实践中进行了一系列改革和探索。通过改进教学方法、优化教学手段、加强实验教学、改革考核方式等措施，激发了学生的学习兴趣，拓宽了学生视野，收到了较好的教学效果。

【关键词】无机材料科学基础 教学改革 教学实践 教学方法

《无机材料科学基础》是无机非金属材料工程及相关专业的一门重要专业基础课，同时也是研究生入学考试的必考课。该课程科学系统，内容广泛，逻辑严谨，注重新概念、新理论、新材料、新工艺及不同学科知识的运用和融合;同时还涵盖了结构化学、物理化学与结晶化学的基本原理，探究了无机非金属材料宏观性能与微观结构之间的内在联系，是专业课程学习和材料研发的重要理论基础。

随着高等教育课程体系改革的深入，课程存在的学时数减少与知识信息量的拓展与更新之间的矛盾日益加剧。《无机材料科学基础》内容丰富，知识体系零乱、抽象且难于理解，学生普遍反映难学，甚至表现出厌学情绪。因此，深化教学改革、提高教学质量已势在必行。结合近几年的教学实践和体会，本文对《无机材料科学基础》课程教学改革的方法进行了探讨。

1.改进教学方法，提高教学效果

在传统的粉笔加黑板的教学方法中，由于板书时间花费较长，讲授时间相应减少，从而引起教学质量下降甚至教学任务难以完成。有些抽象性内容仅凭口授很难表述清楚，学生也很难完全理解，传统教学方法的劣势日益显现。多媒体和网络技术的运用与发展，不但可以实现更多的信息量的传递，而且可以更加生动形象地模拟物质结构和动态过程，能更好地帮助学生理解相关知识点，提升教学效果。然而，学生长时间观看屏幕会导致视觉疲劳、走神甚至跟不上教学进度等问题。因此，采用何种教学方法使学生易于接受，从而达到最佳教学效果是教学改革永恒的主题。

1.1启发式教学法

启发式教学法是在教学过程中通过教师的启发引导帮助学生主动、自觉地去涉猎知识。在课堂教学中，教师精心设计各种启发式问题，进行互动式提问，鼓励学生大胆发表见解，引导学生自主学习、独立思考，教师只扮演“授人以渔” 的角色。比如在讲授非自发形核知识点时，就以人工降雨引入。人工降雨是通过向高空发射AgI炮弹来增加降雨量，引入时就向学生提问“为什么人工降雨能增大降雨量？”，带着这个“启”有效地引导学生主动的“发”，在讲解的过程中不时穿插有关问题，迫使学生主动思考，自寻答案，最终就会获得“非自发形核小于自发形核功，从而提高形核率”的结论。

1.2直观式教学法

直观式教学法就是使用实物、挂图、模型等教学媒体创建具体生动的形象或场景的教学方法。对于培养观察力、判断力和想象力，激发学习的积极性、主动性和创造性，提高教学效果具有非常重要的意义。例如，在介绍材料缺陷时，点缺陷和刃位错可以用“玉米棒上玉米粒子的分布”形象地表示出来;在学习材料的疲劳内容时，课堂中以一铁丝为教具进行现场演示，用手在铁丝两端使劲拉不能将其拉断，而反复弯折却能将其折断。然后以此现象为切入点，通过系列提问以启发引导学生思维，最终让学生理解：铁丝在弯折过程中受到的力属于交变载荷，交变载荷的反复作用使铁丝在外加应力小于抗拉强度时，在铁丝内部或表面的某些缺陷处或薄弱处萌生裂纹，裂纹的扩展最终导致疲劳断裂。

1.3提问式教学法

在教学过程中，适时地提出问题并引导学生有意识地去思考，对提高教学效果很有好处。上课开始时，在复习上次课内容的基础上，花两分钟时间以提问方式引出新课内容，达到引人入胜的效果;在讲授到易出现错误理解的知识点时，及时提出相关问题，帮助学生正确吸收相关内容;每堂课结束前提出几个具有启发性问题，引导学生课后进一步阅读相关文献资料，加深对所学内容的理解和知识体系的拓宽。通过提问式教学，激发了学生的学习欲望，增强了学生学习的兴趣。

1.4讨论式教学法

课堂讨论不但能引导学生对要讨论的问题进行积极思考，而且可以提高学生的思维能力和语言表达能力。在学习硅酸盐晶体结构时，提前2周将讨论主题告知学生，让学生分为若干小组，每个小组在课下准备讨论内容。课堂讨论时由各组选派代表上台发言，要求学生将几种典型结构的桥氧数、组成单元的络阴离子及硅氧比、晶胞分子数、四面体和八面体空隙的填充情况及连接情况、结构与性质的关系等内容进行对比介绍，通过讨论以达到取长补短，完善各自认识的效果。期间教师及时对讨论内容进行启发指导和总结，并对学生表现进行打分。

2.优化教学手段，提高教学效率

传统的教学手段主要采用板书，这种教学方法使师生交流更易实现，对于启发学生思维、发展智力起到很重要的作用;然而板书存在授课量偏少、上课效率较低、特别对很多抽象的知识点难以讲解清楚等不足，教学效果不是很好。结合《无机材料科学基础》内容和特点，采用多媒体教学为主、板书为辅的教学方式，极大地丰富了教学信息量，提高了教学效果和学生的学习兴趣。

在多媒体课件制作中，将比较重要的、提醒学生注意的地方用记号标示出来;尽量减少文字的出现，以避免视觉疲劳;需要详细讲解和强调的地方，则采用板书讲授;在抽象难懂的地方适量运用动画视频形式。比如，在讲述最紧密堆积时，可以通过视频动画展示面心立方、密排六方堆积及其四面体和八面体空隙，同时配合实物模型、挂图等辅助手段提高学生的空间想象能力;在讲述晶体结构时，通过flash动画将抽象的三维晶体结构以立体的、动态的形式展现出来，便于学生理解吸收;在学习缺陷内容时，通过多媒体多角度直观展现点缺陷、刃位错和螺位错形成的过程，使学生从直观上掌握了这些缺陷的基本特征。

3.加强实验教学，注重能力培养

《无机材料科学基础》是一门理论联系实际比较紧密的学科，实验教学无论对于学生基础理论的学习和掌握还是工程实践能力的培养和提高都具有至关重要的作用，是培养学生工程意识、创新能力和动手实践能力的重要途径。结合课程的内容，将实验整合为基础型、设计型及综合型三大类。对于基础型实验，实验原理、实验步骤及注意事项都要讲解清楚;对于设计型实验，只给出实验题目和方案，由学生独立实验和处理数据;对于综合型实验，只给出题目和方向，给定实验条件，由学生自己制定方案、独立完成实验。在实践过程中，通过开设部分教学动画演示实验替代部分验证性实验，将有限经费尽可能投入到研究型和综合型实验中。

4.改革考核方式，促进学生发展

目前，国内高校对学习的评价方式主要是依据学生的考试成绩，考试形式比较单一，大多为一次性闭卷考试，强调答案的唯一性，导致学生学习被动，自主学习能力差，不善于灵活运用所学知识分析解决实际问题，普遍缺乏创新精神。因此，《无机材料科学基础》应采取较为灵活的考核手段。我们尝试了一系列改革，取得了良好的效果。比如，注重平时课堂上的表现，鼓励学生在课堂上积极提出问题、回答问题并进行讨论;学习晶体结构时，课后要求学生用相关软件绘制几种典型结构的三维模拟图;学完一章内容后，根据学生自身的喜好，就某一知识点提交一篇小论文。平时作业、考勤、课堂讨论、小论文全部纳入平时成绩，总成绩则由平时成绩、期中考试成绩和期末考试成绩构成。多样化的考核，使学生开阔了专业视野，提高了学习兴趣。

5.结束语

《无机材料科学基础》课程的教学改革是一项科学性强、涉及面广、任务繁重、意义深远的系统工程。在改革过程中必然遇到新的情况和问题，过程永无止境。在平时的教学中，必须依据教学大纲和时展的要求，与时俱进，以人为本，充分调动学生自主学习的积极性，不断改革，勇于实践，才能进一步提高教学质量，实现“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的创新人才培养目标。

作者简介：

杨海平（1976-），男，湖南新宁人，工学博士，湖北工程学院化学与材料科学学院讲师，主要从事无机功能材料的研究工作。

材料科学论文:《材料科学实验》的创新教学模式与实践探索

【摘 要】针对《材料科学实验》的课程设置和教学模式，提出以拓宽基础、突出应用为目标导向，围绕材料的力学、电学、磁学、光学、以及材料加工、材料成型等领域创新教学内容和教学模式，使学生全面了解和掌握材料的合成、制备、测试、分析等基本实践操作和数据分析能力，搭建课堂教学与实验实践的桥梁。

【关键词】材料科学实验；实验教学；创新

0 引言

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

1 当前课程教学分析

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

2 创新教学模式与实践探索

以拓宽基础、突出应用为目标导向，从课程开设的目的、方法、内容和效果等方面对《材料科学实验》课程的教学模式进行创新。

2.1 课程设置上体现创新性和综合性

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

2.2 创新教学模式、提高教学效果

通过不断探索，建立了一套比较完善的教学体系、考评体系以及质量保障体系，重点解决了以下几个关键问题。

1）多学科交叉授课的协同性。《材料科学实验》涉及到材料的力学、电学、磁学、光学、以及材料加工、材料成型、材料表面处理等诸多领域，每个实验项目均由教学经验较丰富的副教授及以上人员担任，每名教师只负责一个实验项目，解决了多学科知识背景与多名教师授课之间的协同性。

2）创新教学方式。首先通过实验原理、实验目的、设备结构和工作原理等方面知识的系统讲解与分析，阐述本实验项目与基础理论知识之间的关联性；然后老师做出演示实验，进一步展示实验原理和有关的操作方法；最后每个学生自己动手开展实验，结合老师的讲解和自己在实验操作过程中的体会，对有关实验现象进行总结、对实验结果进行分析、对所遇到的问题进行剖析并提出解决途径，将所学的理论知识与实验实践紧密结合起来。

3）完善知识体系。通过《材料科学实验》课程的系统学习和实践操作，补充以前所学知识的漏洞。同时也为不同专业方向的学生拓宽视野、扩充知识范畴，并且利用各专业方向各自的优点和不同学科之间的互补性提高学生综合运用知识的能力。

4）搭建公共实验平台。在《材料科学实验》平台建设方面，通过购置新设备、综合利用部分科研设备、改造或扩展现有仪器设备功能等三个方面为《材料科学实验》课程的教学搭建先进和较为齐全的实验教学平台，平台建设注重基础知识和跟踪科技前沿的双重目标。在材料科学实验这个平台上，使学生的创新能力和知识运用能力得到了充分的锻炼和培养。同时该平台也为学生的课外实践、第二课堂、国家大学生创新训练计划、广西大学生创新训练计划等提供了重要场所，深受广大学生的欢迎。

5）构建公平合理的考评体系。按照实验现场操作、数据分析与解决实际问题能力、期末考核三方面对学生的基础知识运用和实验实践操作进行综合测评。

6）建立健全的质量保证体系。实验项目的现场指导均由从事一线教学的骨干教师负责，教学管理员负责协调各实验项目的开展，分管领导进行督查，这样一整套的实验实践教学和管理系统确保了教学的顺利进行并取得了预定的效果。

3 结语

以先进教育思想为指导，系统规划课程的各实验项目，以拓宽基础、突出应用为目标导向，构建了具有鲜明特色的《材料科学实验》课程教学软硬件平台，形成了有利于培养学生实践能力和创新能力的教学模式，全面提高了实验教学水平和教学效果。

材料科学论文:材料科学与工程专业英语教学改革思考

摘要：专业英语教学是继传统英语教学之后，提高材料科学与工程专业大学生对本专业英语应用能力的重要手段。本文通过对现行专业英语教学现状进行分析，针对目前教学中存在的问题，探讨今后教学内容及教学方法，着重培养学生专业外语的自学能力及应用能力。

关键词：专业英语；材料科学与工程；教学改革

1. 专业英语教学现状

专业英语是一门综合性较强的课程，即包括基础英语的基本知识又包含了特定专业的专业知识，因此其既具有语言教学的规律性又具有专业教学的规律性[1]。但目前，专业英语教学任务分散在各个学院，专业外语教师师资力量较薄弱，而且专业外语课时少，很难实现科技英语系统教学[2]。而学生从基础英语教学模式一下子转变为专业英语教学模式，面对大量复杂的专业词汇及长句、难句，同学们初学时不易掌握，不会进行长句结构分析，不会词性的转换及词序的灵活处理，因此翻译课文经常不能表达原意。而且，一般专业英语课程开设在第六学期，此时同学们刚刚接触本专业基础课程，对专业知识和技能的理解和掌握有限，因此对于教材中一些专业性很强的知识很难理解，学生掌握起来较吃力而使其失去学习兴趣，课堂中形成了老师为主的翻译模式[3，4]。由于缺少了对科技英语体系的系统学习部分，同学们对科技论文的结构及撰写格式不甚了解，在毕业设计环节，本科生撰写英文摘要等方面的表现很差。

为了提高材料科学与工程专业学生的专业英语水平，本文从教学内容及教学方法上进行了一系列探索，力求提高学生专业外语的自学能力及应用能力。

2. 教学内容改革

目前，材料科学与工程专业选择的专业英语教材主要内容包括水泥、玻璃、陶瓷及耐火材料等传统工程材料的制备原理及工艺，专业性很强，部分内容因为学生未接触本专业课程，缺乏专业背景而很难理解。因此。针对本专业学生的实际情况，在充分调研国外相关教材的基础上，将国外原版教材中过于水泥、玻璃、陶瓷及耐火材料的精华部分作为课堂教学的一部分，让同学们掌握科学、客观、较标准的英文表述习惯，而内容和难易程度则与专业知识结合紧密，以各种材料概述、制备工艺、性能及应用为主，不再涉及一些专业性太强的理论知识。课程中除了讲解专业知识外，在课程绪论部分给学生一个过渡，让学生了解专业英语与基础英语之间的区别以及专业英语句式结构的特点，使学生能够对专业英语的语法结构有一个大致的了解。同时，为了提高学生科技论文查阅及写作能力以及国际交流能力，教材中将设置有关专业论文结构与撰写的章节。

3. 教学方法改革

专业外语课时设置都较短，一般为32～48学时，在短短的32学时内，要求学生“听、说、读、写”全面发展几乎是不可能的。因此，课内教学主要仍以“能读会写”为主要教学目标。但教学方法将不再以教师为主角，改变原来“老师讲、学生听”这种填鸭式的教学方式，通过翻转课堂，让同学们走上讲台，完成课文的翻译及讲解过程。老师主要负责专业词汇的讲解及引伸，扩展同学们的专业词汇，通过讨论对同学们在翻译过程中产生的问题进行纠正及讲解，剖析复杂长句及难句的句式结构。结合目前同学们专业外语学习现状，将在课堂上引入大量的科技外文文献，使同学们掌握其主要结构及撰写要求，重点培养同学们掌握本专业论文英文摘要的撰写。

专业外语听说能力的培养同样至关重要，而且培养过程需要一个长期的过程，并非通过 一两次课堂教学就能一蹴而就，因此，这部分能力的培养主要是通过鼓励学生自主学习来完成，鼓励学生观看相关材料介绍的视听文件，在课堂翻译过程中要求同学首先对原文进行朗诵然后进行讲解，这就要求同学们在课前要做好充分的预习，提高他们的自学能力。此外，根据同学们撰写的专业论文英文摘要，要求学生在课堂上做一个presentation，逐步提高同学们专业英语表达的自信，最终目的是培养同学们国际交流及应用的能力。

4. 结语

随着时代的发展，在英语日益成为国际主要交流工具的今天，加强材料科学与工程专业外语教学水平，根据教学目标的正确定位来及时调整教学内容以及采用丰富有效的教学方法是培养学生学习兴趣以及提升英文阅读、写作及交流能力的重要方面。因此，积极进行专业英语有效教学方法改革的研究，对于提高学生专业外语的自学能力及应用能力有着重要的意义。

参考文献：

[1] 刘秀梅， 贺杰. 优化机械专业实践性教学方法的研究[J]. 科技创新导报. 2014（2）：158.

[2] 陈静如， 田砾， 万小梅. 专业外语教学内容与方法改革[J]. 中国冶金教育. 2014（1）：69-70.

[3] 王振廷， 孟君晟， 孙剑峰， 武万良. 材料类专业外语课教学模式改革与探索[J]. 黑龙江教育：高教研究与评估. 2008（10）：47-48.

[4] 饲觳. 高分子材料与工程专业科技外语阅读教学浅谈[J]. 吉林化工学院学报. 2013（2）：21-22.

断裂力学力学、材料科学和化学的集成

材料的断裂和裂纹缓慢增长是材料（微观结构）对力学效应、化学驱动力和温度影响行为的联合反应。因此，有必要考虑化学和热环境影响下的建模，其中需要考虑微观结构的随机影响。作者用本书作为断裂力学本科生和研究生的课程教材，也是基于作者在里海大学的工作团队进行的断裂力学、表面和电化学、材料科学的研究。

本书分为10章：1.引言； 2.断裂力学的物理基础；3.裂缝的应力分析； 4.断裂韧性的实验测定；5.设计（安全）的断裂考虑；6.亚临界裂纹增长；蠕变控制的裂纹扩展；7.亚临界裂纹扩展：应力，腐蚀开裂和疲劳裂纹增长（现象学）；8.亚临界裂纹增长： 在区域负载环境下提高裂纹扩展（或应力腐蚀开裂）； 9.亚临界裂纹增长： 在区域负载环境下提高裂纹扩展（或腐蚀疲劳） ；10.以科学为基础的概率建模和寿命周期工程及管理。

本书适合力学、材料科学、化学和多学科的研究人员、工程师、教师和研究生阅读和参考。

材料科学论文:“材料科学与工程”学科建设与未来发展对策

摘要：以学科评估为契机，立足我校“材料科学与工程”学科现状，围绕学科建设与未来发展，从师资队伍、学科平台建设、科学研究水平、人才培养质量等方面的现状进行了分析与探讨，对材料学科未来的发展提出对策。

关键词：学科建设；平台建设；科学研究；人才培养

高等学校是知识创新和创新人才培养的基地，其核心是学科建设。大学在国际及国内的排名主要取决于该校学科的发展水平。世界上一流的院校，首先是拥有一流的学科。“材料科学与工程”学科既是基础科学，又是新技术革命的先导。津工业大学“材料科学与工程”学科近年来围绕学科建设这条主线，以学科评估为契机，在师资队伍、学科平台建设、科学研究水平、人才培养等方面开展了卓有成效的工作。但国家对新材料的要求不断提高、国际材料领域发展迅猛，学校对材料学科的总体发展寄予了更高的希望，学科建设工作仍存在较大的努力空间，如：①学科尚缺乏在国际、国内具有较大影响力的领军人物；②学科尚无国家级的科研平台；③学科在教学方面尚无国家级的教学名师及教学成果。在我校“材料科学与工程”学科现有的基础下，如何采取积极有效的措施，保持我校材料学科在市属高校现有的领先地位，实现跨越式可持续发展，尽早步入国家重点学科的行列，仍然是材料学科目前面临的紧迫任务。

一、师资队伍的现状与未来发展

1.师资队伍的现状。有了高水平的学科领军人才建设高水平学科，才能出高水平成果，提高学科的整体水平。有了高水平的学科，才能吸引高水平的学科骨干人才。因此师资队伍建设对学科水平的提升起着至关重要的作用。目前，材料学科有教职员工84人，学历层次、职称层次较高，学缘结构、年龄结构合理，已拥有国家百千万一层次人才2人、中科院百人计划入选者1人、教育部新世纪人才2人。但部分学科人员分散在学校其他部门，总人数在相同学科中仍属于中等偏少的状态。国家级人才较少，仍达不到高水平师资队伍的要求。

2.师资队伍的建设及未来发展。学科现有5个特色研究方向：高性能与功能纤维材料、膜材料与膜过程、新型功能材料物理与化学、材料设计、结构与性能和无机功能材料。2012年学科以自由组合的方式形成了7支年龄、学历、职称结构合理的学术团队，每个团队根据自己的优势科研方向建立了学术梯队，取得了显著的科研成果，有效地提升了学科的科研水平。近年来，我校材料学科积极贯彻落实校人才工作会议精神，广开引进人才渠道，坚持培养本学科优秀学术人才与选拔、引进国内外材料学科优秀中青年科研工作者相结合的方法。2010～2013年已引进加拿大滑铁卢大学、日本东北大学、中科院山煤化所等国内外著名科研院所的优秀中青年学者来校工作。2014～2015年材料学科将继续依据各方向的发展需要，适度引进树脂基复合材料、生物医用材料和金属材料方面的优秀科研、教学人才，充实和加强师资队伍。目前已意向引进美国宾州大学、加拿大卡尔加里大学等国际知名院校优秀博士毕业生。“十二五”末学科教职工总数预计达到100人左右，整合分布在院外的本学科骨干教师，总体形成专职教师95人左右的队伍。材料学科将继续对教师实行分类考核，加强完善教师的考核机制，根据教师的能力和特点，强化教师自身的特长，确定以教学、应用基础理论研究、应用研究等为重点的发展方向。重视青年教师的培养，结合青年教师的专业和科研方向，帮助青年教师尽快融入现有科研团队，促进他们专业专长的发展，做到“人尽其才、才尽其用”，充分发挥每一位人才的作用。近年来，学科通过实施国内外访问学者、中青年学术骨干教师出国访学研修等项目，着力培养了一批年轻有为、有较大科研潜力的中青年学术骨干学者，储备了学科拔尖人才和学术领军人才后备力量。目前，材料学科已具备冲击国家级人才称号的实力，将在教育部新世纪人才、国家教学名师、青年千人计划等方面有所突破，预计到“十二五”末新增国家级和省部级称号人才5人次，为材料学科建设以及整个教师队伍科研能力的提升发挥重要作用。

二、学科平台的现状与未来发展

1.学科平台的现状。“材料科学与工程”学科是天津市重中之重学科、天津市高等学校“十二五”综合投资I类建设学科，建有一级学科博士点、一级学科博士后流动站。高水平的科研创新平台和基地不仅是凝聚人才、科研工作者展示智慧的舞台，更是学科创新和进入当代国际科学研究前沿的重要基础平台。多年来，天津工业大学材料学科重视科研平台的建设和管理，目前已建有“国家级实验教学示范中心”、“中空纤维膜材料与膜过程”省部共建重点实验室、“改性与功能纤维”天津市重点实验室、天津市膜技术工程中心、膜分离技术协同创新中心等科研平台。实验室面积16000m2，设备总金额达9000万以上，万元以上设备400余台套。实验室管理体制健全，制定了一系列规章和管理制度，如《天津工业大学实验室工作规程》、《天津工业大学校级、学院（系）管实验室管理办法》等。

2.学科平台的建设与未来发展。材料学科既重视提高本学科的科研水平，还不断加强与其他学科的交叉融合，发现和形成新的学科生长点。2013年“材料科学与工程”一级学科与“环境科学与工程”学科交叉设置了“环境材料科学与工程”二级学科硕士点，与“电子信息工程”学科交叉设置了“材料检测与系统”和“生物医学工程”二级学科硕士点。通过与其他学科的交叉融合，进一步优化了“材料科学与工程”学科的结构，提高了学科整体水平，促进了相关学科的发展。目前，材料学院的“无机非金属材料工程”专业教师承担着多项国家高技术研究发展（863）计划课题、国家自然基金等国家级、省部级课题，无机功能材料与器件相关研究已处在国内该领域的前沿，已形成自己的优势与特色。2014～2015年，材料学科拟在现有工作的基础上，继续组织力量论证、筹建“能量存储材料”天津市重点实验室，加速材料学科建设的发展。材料学科及时跟踪国家重点学科建设情况，对比学科发展找差距，积极组织实施，确保全面完成天津市“十二五”综合投资I类学科建设任务，争取市重点学科建设取得更大成绩，早日具备申报国家重点学科的条件。此外，未来几年材料学科将进一步健全管理体制和激励政策，争取尽快建成省部共建国家重点实验室、国家级协同创新中心，实现市属高校国家级科研平台的突破，通过协同创新，做大、做强学科科研平台。

三、科学研究水平的现状与未来发展

1.代表性学术论文质量。代表性学术论文质量的衡量标准包括ESI情况、SCI影响因子、他引次数等几个方面。材料学科已出台激励政策加强引导、鼓励教师发表高水平科研论文、出版专著和教材。在学科奖励政策的指导下，2011～2013年教师和研究生发表的科研论文被SCI、EI、ISTP检索的数量及JCR一、二区论文数出现了较大幅度的增加，科研论文的质量迅速提高，但高影响因子和高他引次数的论文数仍相对较少，国内学术刊物论文的他引次数也有待提高。2013年材料学科制定了“材料科学与工程学院学术资助计划”，并从学科建设经费中给予支持。一年来学院教师参加国内外学术交流30余人次，提升了学院的学术氛围，同时，教师的质量也有较大提高，鼓励教师“多出成果、出高水平成果”，巩固和提高学科整体科研水平。

2.科研获奖。近年来，学科在中空纤维膜材料、功能及智能纤维、相变材料微/纳胶囊、高性能纤维等领域形成了较大的优势和特色。过去5年中连续获得了3项国家科技二等奖，2012年获得天津市科学技术一等奖和中国纺织工业协会一等奖各1项，2013年获得中国粮油学会科技奖三等奖1项，2012～2013年获得天津市滨海新区技术发明奖等省市级其他奖项9项。近几年科研获奖是材料学科的优势，但未来应注意培养新的增长点，继续引导教师培育国家和省部级科技奖励成果，保持不断有新的成果出现。

3.专利转化与签订技术合同情况。“专利转化”是我校的强项，材料学科2011年获得授权发明专利12项，2012年获得授权发明专利22项，2013年获得授权发明专利38项，取了迅猛发展的好形势。未来几年，材料学科将有计划、有组织的加强科技成果转化工作，加大对取得显著成绩的教师的奖励力度，提高成果转化率。对转化前景好的专利，积极寻找转化对象，对于暂时难以转化的专利，以授权使用的方式转让高新技术企业，为提高转化水平积累经验。近年来材料学科引进青年教师人数较多，学科通过实施“青年教师下企业”、“青年教师进企业博士后工作站”、“滨海新区科技特派员”等措施，加强培养青年教师的实践能力，加强其与企业合作的意识，及时引导青年教师进行成果转化。

4.科研项目。2012年材料学科新获批国家科技支撑计划1项、973前期预研项目1项、国家“十二五”军工配套科研项目1项、参与承担国家863计划项目1项、国家自然基金14项。2012年材料学科新增科研项目数、纵向科研立项以及项目总经费均较2011年有较大幅度的增加，总体发展较为平稳，科研经费到位相对充裕，但至今无主持承担973重大科研项目。未来几年，材料学科将继续巩固和加强在科研立项方面的成绩，组织教师培训交流，稳步提高科研经费额，年增长率保持在25%以上，到“十二五”末达到年新增科研经费2000万元，五年累计科研经费6800万元。

四、人才培养的现状与未来发展

1.教学与教材质量。近年来，笼统的“学科专业建设”已被“学科建设”与“专业建设”所取代，概念的分离反映出提高教学质量在“学科建设”中的作用日益提升。在政策的导向作用下，材料学科教师出版专著和教材的积极性逐年增加，但缺少国家级精品教材与国家级教学成果，教学与教材建设亟待加强。学科拟尽快组织开展全国调研和学科内研讨会，认真探索、总结经验、迅速研究出台相应的奖励政策，以减免工作量和学校实验教学团队建设经费，奖励教师出版国家级和省部级规划教材和实验教材，积极发展交叉学科的教材建设，使教材建设与学科建设同步发展。

2.优秀学位论文及优秀学生。学位论文作为研究生学习的最终结果，学位论文质量是研究生教育的重要体现，也是评价研究生培养质量的综合指标。本学科近年来部分优秀硕士毕业生攻读了本校纺织学科的博士研究生，累计为纺织学科培养了4名博士生获得国家优博论文提名奖，材料学科目前只获得两篇天津市优秀博士学位论文，总体上差距较大。2013年本学科分别出台了“材料科学与工程学科硕士、博士研究生优秀学位论文培育基金和助学金管理办法”和“博士研究生国际会议交流资助计划”。学科对有潜力的研究生重点培育，鼓励研究生参加高水平国际会议，加快取得发明专利等科研成果的进度，鼓励研究生安心论文工作，早出成果。材料学科将在现有水平的基础上，继续提升天津市优秀博士学位论文和硕士学位论文数量，期待在“十二五”末在国家优秀百篇博士学位论文提名奖方面取得突破。

师资队伍、科研平台建设、科学研究水平、人才培养是高校建设高水平学科长期性、基础性的工作。本论文针对天津工业大学“材料科学与工程”学科的现状进行了全面的分析与探讨，立足于充分发挥学科的优势，以政策为导向，对本学科未来的发展和建设提出行之有效的对策，也为其他地方院校材料学科的建设和发展提供了一定的参考与借鉴。

作者简介：张兴祥（1962-），男，山东莱州人，天津工业大学材料科学与工程学院院长，教授。

材料科学论文:材料科学与工程专业学生专业素质培养方法的探究

摘要：在分析当前形势、国家发展方向、社会需求及当代大学生的特点的基础上，结合材料科学与工程专业的特点，探讨学生专业素质培养方法，包括专业理论知识学习、实践能力培养、自学能力和创新意识培养、科技创新能力培养，以培养具有较强专业素质的复合型人才。

关键词：材料科学与工程；专业素质；培养方法

一、当前形势分析

2012年11月召开的中国共产党第十八次代表大会提出了两个百年奋斗目标：在中国共产党成立一百年时全面建成小康社会；在新中国成立一百年时建成富强民主文明和谐的社会主义现代化国家[1]。为了实现这两个奋斗目标，需要有大量的人才作为基础。十八大指出要“把立德树人作为教育的根本任务，培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人”。十八大为我国的高等教育发展指明了方向，同时对人才培养也提出了要求。

为了拉动内需，提高国民素质，我国的高校从1999年开始进行扩招。高等教育的毛入学率从1998年的9.8%快速增长到2009年的24.2%。到2012年，我国高等教育的毛入学率已达到30%。2013年，我国高校毕业生人数达到了创历史新高的699万人。据有关分析数据显示，今后几年中，我国高校的毕业生人数将基本稳定在700万人左右。高校毕业生的就业压力将越来越大。自2009年以来，受全球金融危机的影响，国内大量的工业企业发展动力不足，企事业单位提供的就业岗位数量下降，使得2013年成为“史上最难就业季”，出现了部分高校毕业生“一毕业就失业”的现象。

材料科学与工程是多学科交叉的新兴学科，与工程技术有着密不可分的关系，有很强的应用目的和明确的应用背景。材料、能源和信息被认为是21世纪国民经济的三大支柱，材料科学技术的发展为能源和信息技术的发展提供了保障。

在当前形势下，如何贯彻落实好十八大精神，把握好材料科学与工程专业的发展方向，适应社会发展，培养出满足国家和社会发展需要的高素质复合型人才，成为教育工作者、专家及学者共同关注的热点。

二、国家发展方向、社会需求及当代大学生的特点

在当前形势下，要培养出满足国家和社会发展需要的高素质复合型人才，需要掌握三个方面的内容。首先，掌握国家和经济社会的发展方向。只有很好地掌握了国家和经济社会发展的方向，才能够顺应时代的发展，培养出适应国家和社会发展的合格人才。其次，掌握社会对当代大学生的需求特点。大学培养人才是为社会培养的，只有充分了解社会对当代大学生的需求特点才能培养出适应社会发展需求的有用人才。最后，掌握当代大学生的特点。高等教育要以人为本，只有很好地了解培养对象的特点才能培养出合格的社会主义接班人。

1.掌握国家的发展方向。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议》指出，要对经济结构进行战略性调整，建设资源节约型、环境友好型社会，改造提升制造业。制造业发展重点是优化结构，改善品种质量，增强产业配套能力，淘汰落后产能。发展先进装备制造业，调整优化原材料工业，改造提升消费品工业，促进制造业由大变强。完善依托国家重点工程发展重大技术装备政策，提高基础工艺、基础材料、基础元器件研发和系统集成水平。支持企业技术改造，增强新产品开发能力和品牌创建能力。培育发展战略性新兴产业。科学判断未来市场需求变化和技术发展趋势，加强政策支持和规划引导，强化核心关键技术研发，突破重点领域，积极有序发展新一代信息技术、节能环保、新能源、生物、高端装备制造、新材料、新能源汽车等产业，加快形成先导性、支柱性产业，切实提高产业核心竞争力和经济效益。

2.社会对当代大学生的需求。首先从材料科学与工程专业学生的毕业去向方面来看，以河南理工大学为例，近几年来，毕业生中有三分之一左右的学生考取了高校及科研院所的研究生，进一步进行深造，另外三分之二的学生到社会上的工矿企业及事业单位就业工作。无论是高校及科研院所，还是工矿企业及事业单位，都需要高校毕业生是具有较强的综合能力的复合型人才，如理论知识的运用能力、创新能力、适应环境能力、社会交际能力、语言表达能力、动手能力、竞争能力、沟通能力等。

3.当代大学生的特点。压力大，接触的信息量大，思维活跃，务实，他们思想前卫，追求时尚，具有观念优势；接受和理解能力较强，具有认知优势；性格外向、善于表达，逻辑表述和归纳总结能力更加突出，具有可塑优势；许多学生在入学前没有经受过压力，遭受过挫折，一路较为顺利地升入大学，具有明显的经历优势。独生子女的家庭环境使当代大学生较多地带有一些以自我为中心的意识。他们表现出较强的好胜心和自尊心，但承受挫折和打击的能力较差。同时，他们在传统的以升学为唯一目的的教学模式下受训多年，习惯于传统的填鸭式教育，造成的学习依赖性使他们难以自发调整自己，克服学习困难。当代大学生不管在生活上还是学习上，个性鲜明，反映出明显的时代特征。实践表明，采用传统的思路进行教学改进，不仅不能起到很好的效果，反而压制学生的主动创新心理。

三、材料科学与工程专业学生专业素质培养方法

为了满足国家和社会发展的需求，全面培养学生的综合素质和能力，河南理工大学材料科学与工程专业对原有的培养方案进行了修订，加大了人文素质和实践能力培养课程的比重，相应地压缩了专业教学课程的比重。在相对短的专业课程教学中，如何培养好学生的专业素质？我们认为应该从以下几个方面着手。

1.专业理论知识学习。大学生虽然具有一定的自学能力，但由于理论基础薄弱，认识和实践经验的不足，专业理论知识的学习还应当以课堂学习为主，辅之以课外学习。在做好专业理论知识学习方面，一方面要充分发挥教师的指导作用；另一方面，也要充分发挥学生的学习积极性。要提高专业理论知识的学习效率，就必须做好教与学两方面的工作。相对于传统的填鸭式课堂教育，我们将教学工作的重心逐步从“以教师为中心”转移到“以学生为中心”，在专业理论学习中最大限度地发挥大学生自主学习的作用。为了做好这些工作，我们主要在教学工作的三个重要部分：课前准备，课堂教学和课外辅导与交流这三个方面做工作。首先，在课前准备方面，由新老教师共同组成课程教学组，由具有丰富教学经验的老教师从事主干课的教学工作，年轻教师进行助课。老教师主要侧重于教学方法的研究，年轻则发挥其精力充沛，接受新信息快的特点，收集、制作和整理大量与教学内容相关的视频、图片以及文字资料，与老教师共同研究和丰富教学内容，制作精美的多媒体课件，通过引入大量的实例来说明专业理论知识的应用。一方面丰富了教学内容，扩展了学生认识；另一方面，也引起了学生学习的兴趣，调动了学生学习的积极性。其次，在课堂教学方面，由具有丰富教学经验的老教师进行教学内容的讲解，并根据学生上课掌握专业知识的情况进行分类指导和讲解说明。同时，引入美式课堂教育中常见的“课程项目”（Term Project），要求学生运用所学知识解决实际问题，并且在课堂上向教师与同学汇报，这样极大地提高了学生的学习兴趣与动手、沟通的能力。另外，在课外辅导方面，我们除了延用传统的辅导方式，即在指定的时间和地点，由老师对学生专门进行辅导外，我们还充分利用现代化的通讯联系方式来对学生进行辅导。QQ、微信、微博、飞信、电话、短信、E-mail和网络平台等通讯联系方式是目前最为流行、最为方便快捷的，而且，这些通讯联系方式也是大学生最喜欢和最常用的。我们采用这些现代化的通讯联系方式对学生进行辅导，大大地方便了学生与教师的沟通和交流。我们的实践表明，采用这些通讯联系方式可以更加灵活方便地对学生学习过程中遇到的问题进行辅导和答疑，极大地方便了学生在专业理论知识方面的学习。

2.实践能力培养。大学生在高校里所学到的专业理论知识最终都将应用于工程实际中，并在实践中得到检验、提高和发展。因此，大学生的实践能力培养是专业素质培养中的重要一环。高校的实践教学主要包括两大部分内容，即实习和实验教学。目前，国内高校在实践教学方面存在的不足主要在于理论与实践联系不够紧密，实践教学方法简单，方式单调。为了能让学生在实践中得到锻炼并在实践中得到提高，我们在实践教学方面做了一些尝试。在实习方面，首先，精选实习单位。我们根据大学生在不同学习阶段的能力特点以及实践教学计划和要求精选实习单位，以便学生在实习过程中能够很好地将所学专业理论知识与实践结合起来。其次，做好实习动员。在实习动员过程中，我们将实习单位的特点及实习内容给学生做详细的说明，同时，将实习中要注意解决的问题发给学生，以便学生在实习开始前提前做好预习和准备。另外，通过实习动员，进一步提高学生对实习的重要性的认识，使学生在思想上对实习工作高度重视。再次，开展实习中的答辩。在实习过程中，我们请实习单位中有经验的工程技术人员对实习单位的特点进行讲解，然后带领学生进行实习。在实习中，我们针对实习中每一部分的内容及特点，随机地抽一些同学进行现场答辩，接着，由其他同学对其进行评判和补充，然后由指导教师进行综合解答。这样充分地调动起学生实习的积极性和主动性，避免了实习过程中走马观花现象的出现，提高了实习的质量。最后，完成实结。在实习结束后，我们要求学生根据每天的实习日记做好实结，对实习中发现的问题及相关问题的思考写成实习报告，并由指导老师进行批改，批改后再发给学生进行学习。在实验教学方面，为了进一步提高实验教学的质量，我们主要做了几方面的工作。第一，提前将实验任务下达给学生，让学生做好充分的预习，对实验原理、实验方法和实验内容进行充分地了解和学习。第二，在实验过程中，指导教师对实验内容进行认真讲解，并提出相应的问题和要求。学生在实验过程中注意实验仪器和设备的使用，数据的分析与处理，以及在实验过程中发现的问题和处理方法。第三，实验结束后，组织学生对实验内容进行分析和讲评，进一步提高学生对实验内容的认识，并写出详细的实验报告。第四，指导教师将实验报告批改后发给学生，对指导教师提出的问题进行分析和解答。通过这些工作，学生对实验教学内容有了全面的认识，同时，实践能力在实验过程中得到了很大的提高。

3.自学能力培养。高校是培养专业人才的地方，但大学生仅靠在大学里学到有限的专业知识是很难解决今后在实际工作中所遇到的各种问题。要解决在实际工作中所遇到的各种各样的问题，就需要大学生具有很强的自学能力，在充分发挥所学专业理论的基础上，自学相关理论知识，以解决在实际工作中所遇到的问题。因此，在高校专业人才培养中，自学能力的培养也是非常重要的。

要培养好大学生的自学能力，除了发挥大学生自主学习的作用外，教师的指导和引导作用也是至关重要的。为了更好地提高大学生的自学能力，我们做了以下几方面的工作。第一，充分发挥教师的指导和引导作用。材料科学工程专业涉及的材料种类繁多，知识面广，为了避免学生盲目学习，我们对相关材料进行分类介绍，引导学生结合自己的兴趣进行自学。同时，引导学生参加各种学术讲座和学术报告，通过这些讲座和学术报告进一步提高学生对专业的认识和兴趣。第二，充分发挥学生自主学习的主导作用。学会利用高校丰富的资源进行自学。除了在图书馆查阅相关专业资料外，大学生还能够很好地利用学校的数据库进行专业理论知识的学习。同时，部分学生还能够主动地进入一些专业的学术论坛进行专业理论知识的学习。第三，加强对学生的辅导。由于大学生的专业理论基础还较薄弱，实践经验少，在自学过程中往往会碰到大量的问题。为了保障学生的自学效果，我们采用多种形式对学生进行辅导答疑，及时解答学生自学过程中遇到的问题，使学生的专业理论知识得到进一步提高。

4.科技创新能力培养。多年来，我国本土的科技工作者没有获得过代表着最高研究水平的自然科学方面的诺贝尔奖，国内的教育专家对其原因做出了深入的研究，其中，普遍的共识是现有的教育模式限制了科技工作者的科技创新能力[2-5]。为了更好地培养大学生的科技创新能力，我们为材料科学与工程专业的大学生营造了良好的科技创新氛围，创造了良好的科技创新条件。首先，为大学生灌输科技创新理念。从大学生入校开始，我们就对学生科技创新能力的重要性进行讲解说明，引导学生注重自身创新能力的发展，鼓励学生结合自己的兴趣积极参与到校内外的各种科技创新活动中去。其次，为大学生的创新能力发展制造机会、创造条件。目前，河南理工大学开展的校内外科技创新活动非常丰富多彩。校外的科技创新活动主要有国家大学生创新实验计划、大学生研究训练计划（SRTP）、河南省重点实验室开发基金、数学建模等，校内的主要有“步步高”大学生科技攀登计划项目，河南理工大学材料科学与工程专业学生创新研究基金，以及教师从事的各种科研项目研究活动等。通过积极参与这些科技创新活动，大学生的科技创新能力得到了很大的提高。再次，为大学生的创新能力发展提供辅导和支持。除了学生自主地与有关教师联系辅导以后，我们专门指派一批有经验的教师为学生的科技创新活动提供全程的指导和帮助，及时解决了学生在创新活动中遇到的各种困难。学生通过参与科技创新活动，不仅提高了自己的科技创新能力，发现问题和处理问题的能力，综合应变能力等方面也都得到了提高。

四、结论

通过多年来对材料科学与工程专业学生专业素质培养方法的探索、创新和实践，我们培养出来的大学毕业生的专业素质有了很大的提高，毕业生的质量也有了明显提升。近年来，毕业生的考研录取率逐年攀升，2013届毕业生的考研录取率达到了36.8%。毕业生的一次就业率一直稳定在95%以上。毕业生在工作岗位上能够很快进入状态，为工作单位各项事业的发展做出了突出的贡献，同时，也为国家和经济社会的发展做出了积极的贡献。

作者简介：袁海滨（1971-），博士，副教授，主要从事材料科学与工程专业的教学和科研工作，河南理工大学教改项目“国外先进教育理念在材料科学与工程专业教学改革中的应用研究”的项目负责人。

材料科学论文:浅谈《计算机在材料科学中的应用》的教改方案

[摘 要]随着计算机技术的不断发展壮大，计算机在材料科学中的应用越发普遍和显著。开设计算机在材料科学中的应用课程能让材料科学专业学生适应现代新材料研究，融入社会新潮。不同高校由于材料科学的具体研究方向不一，因而课程内容都依据专业特色而设置，结合自身专业特点，从教学方法、教学内容以及实验教学三方面对计算机在材料科学中的应用课程进行教改方案的探讨。

[关键词]计算机 材料科学 虚拟课题 教改方案

一、引言

在当今社会中，计算机在社会发展中显示了其强有力的推动作用。随着计算机技术的不断发展壮大，计算机在材料科学中的应用也越发普遍和显著，如信息检索、数据分析和图像处理、计算模拟、材料组分和结构分析等等。对大学高等教育而言，开设计算机在材料科学中的应用课程是为了让学生初步掌握计算机在材料科学应用中的方法、步骤和应用领域等，从而促进专业课的学习。

结合我校高分子材料与工程专业的特点以及毕业生需进行的毕业设计环节，在高分子材料科学的学习研究过程中需要涉及多种软件的应用，最基本的包括文献检索、实验方案的设计、数据分析、图形处理等等，而这些都离不开计算机技术。在书本式教育和多媒体PPT教育为基础的理论教学模式下，教学效果并不是十分理想。在往届的教学质量反馈中，多数学生反映单纯的理论教学形式枯燥、效果不良，一旦涉及实际应用往往束手无策，其原因是众多软件的学了需要了解基本的理论知识外，更重要的是要反复的上机练习以熟悉各种软件的操作，形成更为扎实的操作意识，而很多学生做不到这一点。因而如何更好的让学生理解、吸收、掌握众多软件的基本操作并活用到今后的学习、科研或工作中，这是大学教育所要思考的地方。

教育部颁布的新课程标准明确提出了“提高科学素养，在课堂中开展探索性学习的理念，提倡通过探索式教学，培养学生的自主科学探索能力，加强学生对科学本质的认识”。

二、教学方案的设计

（一）教学方法设计

为提高教学效果，在计算机在材料科学中的应用这门课程中，首先将课堂搬到备有多媒体设备的机房。多媒体技术具有良好的直观性、形象性和趣味性等特点，是教学的一大帮手，能进一步将课堂内容的理论教学与实际操作同步进行，更好的让学生学习、吸收课程内容。在课程设计中，引入虚拟课题作为教学方案，将多种软件的使用和课题的研究思路结合起来，以课题研究思路为教学的基本大纲路线，按步骤在各个环节中引入所需的常用软件，从而将计算机作为理论教学和实际应用的缓冲结合点，通过虚拟课题的方法将学生在课堂所学的理论知识融会贯通，为实际课题研究以及论文写作奠定基础。

（二）教学内容设计

课程规划上主要以虚拟课题的相关文献为案例，通过探讨课题的研究思路和方法，研究过程中所需要处理的问题等，循序渐进，逐渐介绍文献检索、实验设计（chemical office）、数据分析（IR，NMR）、图形处理（Origin，Adobe Photoshop）等等，为毕业论文的展开做铺垫。教学内容具体如下：

1.首先确立学生所感兴趣的研究方向或课题，并以此对学生进行简单的分组，以方便后期进行更多的教学互动。在此过程中向学生介绍常见搜索引擎，如Google，Yahoo，百度等，这些常用搜索引擎可以较为方便的提供一定的信息。而常用数据库，如中国知网（CNKI），万方数据库，ScienceDirect，RSC，ACS，Wiley-Blackwell等，借助简单的检索字段，包括Any Field（全文）、Title（篇名）、Abstract（文摘）、Author's Name（作者姓名）、Journal Title（期刊名称）等可以检索到相关研究论文文献，让学生带着自身目的去学习、掌握、运用诸多数据库进行文献检索。

2.当课题资料的收集结束之后，设想课题如何进行，设计一定的实验方案。该过程中利用chemical office是较为普遍的一款应用软件、可以满足各种分子结构的设计、反应方程式的设计、基本示意图的设计以及核磁结构的模拟分析。具体教学内容以虚拟课题中的文献相关图谱为案例，通过对文献图谱的剖析，让教学更为直观，同时上机模拟作图，加深印象和增强操作熟练度，并且鼓励设计新的设计路线，如反应合成路线、实验基本示意图等。

3.随着课题探讨的深入，课堂内容会不断涉及结构分析表征，如IR，NMR等。在此，IR，NMR软件的常规使用与分析，包括常见结构的特征峰和化学位移、峰值面积的积分比较等等都将成为基本的教学内容，让学生尽可能的认识到在材料科学研究中结构分析的重要性。

4.在众多的数据处理中，Origin由于功能强大，被公认为是最快、最灵活、使用最容易的工程绘图软件。因此教学中需要重点介绍Origin在数据处理中的应用。着重介绍各种图谱，包括数据的调整、排序、计算，统计和曲线拟合，以及直线图、散点图、饼图、柱状图、三维图表的绘制。以虚拟课题中出现的文献案例为教学案例，循序渐进，让学生由简入难，由粗到细。

5.随着文献的阅读和自我作图的实践，学生会发现优秀文献中的图谱总是让人赏心悦目。教学中通过与优秀文献中图片处理效果的对比，逐渐提高学生对数据处理的要求。Adobe Photoshop简称PS，使用其众多的编修与绘图工具，可以有效地进行图片编辑工作。因而学会将PS的图片处理功能运用到材料科学研究领域中则会使图片效果大大提升，做到科学严谨又不失观赏性。

6.当有了出色的研究成果之后，需要的便是如何更好的呈现自身的工作。为此，如何运用PPT技术制作一份精美的论文报告是展现成果的关键。鉴于计算机课程的普遍性，相信学生对简单的PPT制作并不陌生，因而课程内容中转为更高层次的PPT技术讲解，包括论文报告型PPT的一般逻辑思路、PPT中的图形制作、模板的设计、PPT的美化等等，让学生能体会到PPT制作对论文结果报告的重要性，提高学生在PPT的制作上的布局和美化意识，为毕业设计环节的PPT制作提前做准备。

（三）实验内容设计

针对常用化学软件学习的实践性、应用性较强的特点，我们将理论教学和实际上机操作设计成同步进行。而同步进行的教学模式能让学生加深课堂印象，也更有利于学生及时发现自身在软件操作应用上的盲区，因而能更好的将知识讲解和动手操作相结合，起到以点带面、强化应用的作用。如在讲解chemical office作图时，首先可以让学生学习模仿，而后鼓励学生自行设计，更深一步的让学生去体验挖掘chemical office中的作图技巧。

三、教学方案特色

通过虚拟课题的引入，使得本文所提出的教学方案的特色在于：1.课程内容的确立有学生的参与，虚拟课题的选定由学生自主分组确定，逐渐让学生主导课堂，教师则成为摆渡护航的角色；2.教学内容符合学生所需，为毕业设环节做铺垫，课题内容设计上更有针对性；3.教学过程中时时刻刻充满师生的互动，学生在自我的求知欲望下能更好的投入课程学习中，从而营造更好的教学氛围，以便获得更优的教学成果。

四、小结

本文结合自身专业特色，提出了基于虚拟课题的教学方案，目的在于让教学更好的触及学生所需要和学生所感兴趣的领域，从而提高学生学习的兴趣、专注度，同时将理论多媒体教学与实际上机操作同步进行，进一步提高课程教学的直观性和趣味性，以期获得更好的教学成果。总的来说，改善计算机在材料科学的应用课程的教学是一个系统的工程，对于高分子材料专业的学生来说，如何将计算机知识和高分子专业知识，以及自身所需有机地结合起来具有更加重要的意义。只有将三者有机结合，才能使学校教育真正满足学生的需求，让老师教得舒心，学生学得开心。再者，除去教学内容的不断改善之外，教师对教学的投入度，对学生的关爱度也是教学成功的一个重大因素所在，因而不论是教学内容还是教学态度都将是我们应改善的地方。

材料科学论文:关于材料科学基础实验教学改革的探索与思考

摘要：介绍了材料科学基础课程的主要内容及其实验教学现状，提出了对实验教学改革的具体方法和措施，总结了实验教学改革的预期效果。

关键词：材料科学基础；实验教学改革；预期效果

材料科学基础是材料科学方法与工程专业一级学科公共主干课，是介于一般基础课与专业课之间的专业基础课，在教学中占有极其重要的地位，是学习其他相关专业课程的基础。材料科学基础实验是与材料科学基础课程教学配套的实践性课程，该课程的主要目的是培养学生的基本实验、实践能力，能应用所学的基本知识分析实验现象，解决实验中出现的问题。能根据要求查阅资料，设计实验方案，正确分析实验结果。通过实验培养学生分析和解决问题的能力以及创新精神。

随着国家高教改革的实施，实验课在教学中越来越受重视，很多高校以把实验课作为一门独立的课程来计算学分，为提高学生的动手能力，使实验与教学有机的结合起来，让学生在以后的工作中能学以致用，我们进行了一些探索和讨论，希望目前实验教学中一些不合理、不适合的方面能得以改进，充分发挥发挥实验教学在专业教学中的作用。

一、课程的主要内容及实验教学的现状

本课程将系统全面介绍材料科学的基础理论知识，诸如固体材料的结合键，材料的结构与性能，材料中的扩散，材料的相变，材料的塑性变形与强化，以及材料科学研究方法等，将金属材料、无机非金属材料、聚合物材料紧密地结合在一起。通过学习，要求学生掌握材料组织结构―成分―工艺―性能相互关系的基本规律和基本理论，深入理解他们之间的相互关系，培养学生应用所学的知识，分析、解决材料研究、开发和使用中实际问题的能力。初步掌握材料科学研究的思路和方法，为后续课程的学习和进一步深造奠定理论基础。

目前，我院材料科学基础实验课程存在着一个全国高校实验教学普遍存在的问题――实验与专业课之间为隶属关系。实验内容往往各自独立，实验之间缺乏连贯性，由于实验主要以分析材料的组织为主，因此常常出现重复实验操作的现象，往往造成实验室效益低下，教师、设备、房屋等的极大浪费。实验的模式，往往是以验证性实验为主，大多是按照实验指导书，在实验室人员的指导下按部就班地进行实验，学生做完实验后常常不知道做此实验的目的、意义是什么，使学生缺乏对实验过程的理解及相关理论知识的融会贯通，不能充分掌握和利用所学知识进行创新。同时，目前实验主要以验证实验为主，大大阻碍了学生创新能力的培养。有的实验操作具有重复性，学生常常由于重复相似的实验，而失去对实验的兴趣，进而对实验抱着敷衍的态度。如，钢铁平衡组织及铸铁组织的观察、马氏体形态观察、金属的低倍组织缺陷观察等，目前主要是学生用金相显微镜对各种组织的标样进行观察，实验具有相似性，学生做实验时实验兴趣逐渐减退，往往做完实验很快就忘了。

二、实验教学改革的内容

1.验证型实验加深学生对基本理论的理解。由于材料科学基础实验是学生首次进入专业实验室，因此他们对实验室的基本情况都不了解。基础实验，主要使学生了解实验室的规章制度、注意事项及实验设备的相关知识，掌握实验设备的结构、功能，及其操作方法。本部分的实验包括金相显微镜结构与使用、金相试样的制备、金相显微摄影技术，要求学生能按实验指导书的要求，正确进行实验，联系课堂所学知识，加深对所学知识的理解，使学生掌握金相试样的制备方法，金相显微镜的使用方法和金相显微镜的数码照相法。

2.综合型实验培养学生综合实践能力。在这一实验环节中，要求学生能根据实验目的，合理设计实验方案，正确进行实际操作，应用所学的理论知识分析问题实验结果，解决实验中出现的问题。如铁碳合金平衡组织的观察与分析等。这些实验可与材料热处理、材料工艺学课程的学习一起进行。将一个班的学生分成若干个组，每组4～6名学生，由学生根据材料热处理、材料工艺学课程所学知识，在老师的指导下，学生从原料的选择、加工开始，进行配料、成型、热处理、制备金相试样，进而进行金相实验，分析各组间观察到的金相图像不同的原因。

3.设计型实验提高学生创新能力。在有关教师的指导下，学生应用所学本课程的理论知识，在本学科的前沿进行一些探索性的实践，可以在本课程时间内提出有创新性的设想和研究方案，而后在开放实验室中进行，也可以是教师科研工作中与本课程内容有关的小课题，鼓励学生应用所学的知识提出创新性的设想。如：“高强铝合金组织与性能研究”的实验。首先，学生在研究生的指导下完成相关文献的查阅，通过查阅文献，拟定出实验目的。提高铝合金强度的方法很多，如添加合金元素、制定合理的热处理工艺、采用最佳的制备工艺等，本实验的实验目的即选取适当的方法以提高铝合金的强度。其次，学生在结合文献的基础上，根据实验室条件，选择适当的实验设备。如，我院实验室可选相应实验设备有：电阻熔炼炉、金相显微镜、硬度计、力学性能实验机、扫描电子显微镜等。学生可通过所选实验设备进行合金熔铸、合金热处理、力学性能分析、显微结构分析等实验。然后，学生结合文献在老师的指导下拟定切实可行的实验步骤。在研究生的参与下完成实验。在实验实施过程中，可以几个同学一起完成，这样又可培养学生的协作能力。

4.实验报告的撰写。目前，大多数学生在撰写专业实验报告时，仍按照大学物理实验报告的模式来撰写，包括实验题目、实验目的、实验器材、实验原理、实验步骤、实验数据处理以及问题的分析讨论几个主要部分。但综合型实验与设计型实验的实验报告要求按正规期刊上发表的小论文的格式进行撰写。这样有利于培养学生的逻辑思维、文字表达能力。较好的小论文还可以进行发表，以此来提高学生学习的兴趣、学习自信，及学院的教学影响力。

三、教学实验改革的预期效果

材料科学基础通常开设在第五学期，是我院材料类本科生接触的第一门专业基础课程，课时多，课程难度也比较大，其实验课主要围绕组织的金相分析为主，有一定的操作重复性，学生实验后往往记不住实验的内容，缺乏实验兴趣。经过实验教学改革，开设综合型实验及设计型实验后，在实验过程中，学生都是实验的主体，整个实验都是在实验室老师的指导下由学生独立完成，综合实验对培养学生主动学习、灵活运用所学理论知识及创新的能力，激发学生的学习热情，提高学生解决分析问题的能力，都具有一定的效果。

四、结束语

以上是本人在材料科学基础实验教学过程中，对实验教学改革的一些思索。实验环节是工科学生学习期间的重要环节，实验教学工作的好坏，直接影响到学生专业知识学习能力、实践动手能力及创新能力的培养，因此，实验教学的改革是一项势在必行的艰巨任务，如何开展材料科学基础实验的教学改革是值得进一步深思和探讨的。

材料科学论文:混合式教学模式在《微机在材料科学中的应用》课程中的探索应用

【摘要】针对《微机在材料科学中的应用》课程自身大量运用信息手段的特点，在布鲁姆教育目标分类理论指导下开展混合式教学模式的研究，以网络教学平台为主要技术手段的多种信息技术融入日常教学活动中，对课程内容进行梳理和整合，分配网络教学时间，为学生提供完善的课上授课和课下自主学习的要求和内容，从而规范教学行为，提高教学有效性。

【关键词】混合式教学模式 微机 材料科学

在高等教育信息化逐步深入的大背景下，混合式教学已经成为大家共同关注的问题。混合式教学是指综合运用不同的学习理论、不同的技术和手段以及不同的应用方式来实施教学的一种策略。当前主要是指面对面的课堂学习和在线学习这两种典型教学形式的有机融合。

在布鲁姆教育目标分类理论指导下开展混合式教学模式的研究，旨在推动教师熟悉面向知识分类和目标导向的教学方法，提高教学设计能力，将以网络教学平台为主要技术手段的多种信息技术融入日常教学活动中，从而规范教学行为，提高教学有效性。

《微机在材料科学中的应用》课程是针对目前国内高校材料科学与工程学院所涵盖各专业大学生开设的一门专业基础课程，是将先进的绘图工具、分析软件、办公软件应用在材料生产中对产品、原材料及中间产品进行分析、测定、绘制、表述的具体应用。该课程的知识与实践能力对材料制备中的配料、原料成分数据有重要的指导作用，对产品质量检测结果、材料性能分析等方面起着重要的支撑作用。学生毕业进入企业之后，正确、高效使用先进计算机软件来提高科研、生产能力，正确处理、分析数据的能力欠缺。

目前材料科学与工程学院以培养从事材料领域科学研究与教学、技术开发、工艺设计及经营管理等方面工作，基础厚、能力强、素质高、具有创新精神的应用型高级人才为目标。为了满足该专业培养目标，《微机在材料科学中的应用》课程在教学内容、实验项目应该进行改革与创新，为做好材料科学与工程学院各专业学生从学校到社会的良好衔接，培养学生实践动手能力，与企业实际需要对接，培养实践能力强的应用型技术人才奠定基础。

主要工作流程：

1.梳理知识点：打破章节界限，将逻辑相关的知识点进行整合，然后根据前序和后续课程的关系，明确学生要掌握的知识点。

2.确定网络学时：分清以教师讲授为主的知识点和以学生自主学习为主的知识点，并根据以学生自主学习为主的知识点的难易程度和数量设置网络学时。

3.编写教学目标：按照布鲁姆的教育目标分类学的要求，编写知识点的教学目标，明确知识的类别和认知过程要求。

4.编写测评方式：根据知识类别和认知过程要求，编写能够检验学生是否达到教学目标的测评方式。

5.拟定教学策略，编排教学活动：根据教学目标和测评方式，选择恰当的教学媒体，采用恰当的教学方法，拟定恰当的教学策略，其中重点突出基于网络的线上教学和课堂教学两种方式的融合，并编排课堂教学活动的流程。

6.形成完整的教学方案：以教学设计为基础，参照学校提供的教学方案模板，最后形成以知识点为基本单元的详细的教学方案。

结合本课程特点，本课题主要研究内容涉及课程教学内容设计、上机项目优化、授课模式的改革以及考核体系的改革。现有的教学模式不能充分适应该课程的特点，理论知识的储备比例偏高，在学生具备基本的计算机操作能力的前提下，应加大理论知识和动手能力的结合，增加上机操作环节的比例，提高学生本身实践能力。针对考核体系改革，试卷考核的方式及其不适用于该门课程的考核。造成学生死记硬背，知识运用能力差，与素质教育的宗旨相违背，并且不能合适的评价学生的真是水平和能力。因此应改革考核方式，主要体现在：考试形式多样化，考题设置应用化，成绩评定多元化。

其中，课程内容的优化，授课模式的改革作为建设的重点内容。根据学生就业企业的需要以及进一步研究所需要的专业技能需求，调整和更新本课程的课程内容和授课模式是本研究要解决的关键问题，主要涉及两方面的内容：一是企业实际需要就业学生具备什么计算机在材料加工、分析、测试方面的素质和技能，二是如何处理好基础理论讲授与实际应用的关系，要求在保障学生掌握基本原理和实验操作技能的基础上，增加对实际问题分析、处理、总结、反馈、改进的技能培养。

针对《微机在材料科学中的应用》课程自身大量运用信息手段的特点，通过混合式教学模式的建设，对课程内容进行梳理和整合，分配网络教学时间，为学生提供完善的课上授课和课下自主学习的要求和内容，提高教学效率和教学成果，着重培养学生综合运用各种分析绘图软件解决在研究、生产过程中遇到的实际问题的能力。在建立和完善能够提高材料科学与工程学院各专业本科生《微机在材料科学中的应用》教学内容和实验体系的同时，可以使该课程内容和实验项目更贴近于工科学生工作后的实际需要，为探索如何提高材料专业本科生应用先进计算机软件解决实用问题的能力提供有益的思路。为培养能够适应现代社会经济需要的高级工程技术人才、现代化的工程师进行有益的探索。为促进我国高等工程教育改革，培养高层次工程技术人才做出贡献。

材料科学论文:材料科学与工程专业协同创新实践的探索与效果

摘要：本文对材料科学于工程专业工程实践进行分析，通过促进校企共建科学研究平台、提升科学研究水平、强化教师工程实践教学水平、革新创新人才培养模式和提高人才培养质量等方面加强专业工程实践能力的探索，大大强化了材料科学与工程专业工程实践能力的教育教学效果。

关键词：协同创新；材料科学与工程；工程实践在

引言

实践教学是人才培养过程中的重要环节，在培养学生的动手能力、实践能力和综合素质方面发挥着重要的作用。实践教学对于材料科学与工程专业创新型人才的培养尤为重要，而实践教学体系是提高实践教学质量的重要保障，改革和完善工程类实践教学体系是我国高等工程教育面临的重要问题之一。

一、科学发展观是协同创新的理论指导

科学发展观从以人为本、全面整体、密切合作等方面，体现了协同、和谐、创新的思维特点；科学发展观从建设创新型国家的战略高度，要求我们在积极提升原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新能力的同时，提出了积极推动协同创新的重要思想。因此，科学发展观是协同创新的重要指导理论。

二、协同创新是地方高校发展的重要机遇

协同创新战略，既要研究和解决科技尖端领域前沿性问题，也要研究国家和地方急需的战略性问题，涉及国计民生和地方经济发展的重大公益性问题。服务地方经济发展是协同创新的必然要求，也是地方高等院校的地域优势所在。进入本世纪以来，国家和区域科技创新活动进入难得的历史机遇期，科技创新的竞争态势出现了新格局，地方高校面临着新的机遇和挑战。其挑战主要表现在科技资源配置方面，高端人才和项目资助越来越趋向重点高等院校集中且集中度不断升级。另外，在科技创新重大成果方面，竞争更加激烈。由于企业作为创新主体的迅速崛起，高校的传统优势出现衰减迹象，越来越多的高校以参与者、合作方出现。地方高校要在日趋激烈的科技竞争中争得一席之地，就要敢于竞争和创新，同时也要善于协同合作。

另一方面，协同创新有利于重点突破制约创新能力提升的内在机制障碍，打破高校与其他创新主体间的体制壁垒，实现多方共赢，最终提升高等教育质量。地方高校应紧紧抓住教育部实施高等学校创新能力提升计划的契机，加快融入形式多样的协同创新联合体中，以构建“协同创新中心”这个载体作为推动地方高校发展的新机遇。

三、协同创新是材料科学与工程学科发展的必然需要

材料被公认为人类社会进步的里程碑。虽然材料是一个早已存在的概念，但材料科学的提出只是20世纪60年代初的事情。1957年前苏联人造卫星首先上天，美国认为自己落后的主要原因是先进材料落后，于是在一些大学（如麻省理工学院、康奈尔大学、宾夕法尼亚州立大学等）相继成立材料研究中心和材料研究实验室。采用先进的科学理论和实验方法对材料进行深入的研究并取得重要成果。从此，材料科学这个名词开始流行。

材料科学的形成实际上是多学科科学技术协同发展的结果。在材料科学形成之前，固体物理、无机化学、有机化学、物理化学等学科的发展推动了对物质本质的了解。冶金学、陶瓷学、金属学、高分子科学的发展对材料制备、结构、性能及其相互关系的研究大大加强，各种先进分析测试手段的出现为材料科学的形成打下坚实的基础。材料科学具有多学科交叉的重要属性，它是物理学、化学、冶金学、陶瓷、高分子化学及计算科学相互融合与交叉的结果。材料学与实际应用结合非常密切，发展材料科学的目的在于开发新材料，提高材料的性能和质量，合理使用材料，同时降低材料成本和减少污染。材料的不同应用领域又牵涉到不同学科的知识；材料科学是一个正在发展中的科学，不像物理学、化学等已经有一个很成熟的体系，材料科学将随着各有关科学的发展而得到完善。

四、通过协同创新提高工程实践能力的路径和效果

1、促进校企科学研究水平提升

作为一所地方高校，教师的科研活动受到实验室条件、仪器设备、研究经费和研究人员等多方面的制约，原创性、高层次的项目难以立项。为了完成学校对科研经费任务的考核，教师们主动到企业联系横向课题。材料与化工学院也有目的的组织教师到企业进行产学研合作、培育科研团队。通过产学研合作，以企业为主体，以市场为导向，教师有了科研项目、经费，研究的课题解决了企业的实际问题，双方受益形成了良性循环，不断扩大了双方合作的空间。

协同创新中心把企业同高校、研究机构结合起来，实现了单个主体所无法实现的组织目标和结果，类似于复合材料因为基体材料和增强材料的协同作用，使得复合材料的某些性能既优于其基体材料，又优于增强材料。企业同高校、研究机构协同创新的效率远远高于企业独立创新和模仿创新的效率，尤其是通过协同创新中心建设的实施，协同创新联盟各方都感受到了实实在在的受益，效果显著。协同的本质是复杂系统中各子系统相互协同和作用，以实现单个主体所无法实现的组织目标和结果。如2011年由中原工学院提出，把与郑州华晶、郑州三磨所三方合作多年的“触媒法合成高品级金刚石关键设备与成套工艺技术开发”项目，联合申报国家科技进步奖，最后该成果获得了国家科技进步二等奖，对提升学校美誉度和企业创新能力及声誉具有重要影响。

2、促进教师工程实践教学水平提高

在协同创新中心，学校与研究所、企业各方可以实现有条件的互相兼职和聘任。材料与化工学院根据政策，通过“博士服务团”、“企业博士后科研工作站”、“科技特派员”等多种形式选送教师到企业挂职锻炼。如材料与化工学院一教授通过与许昌恒源公司的合作，作为带头人建设了“基于发制品用途的化学纤维绿色工艺技术研究”河南省创新型科技团队。现在材料与化工学院大部分教师都有了在企业工作或兼职科研工作的亲身经历，学生感受到教师的授课不再空洞乏味，而是非常实际和富有兴趣，对提高材料科学与工程专业学生的工程实践教育教学质量具有较大影响。

3、促进创新人才培养模式优化

“协同创新”已经成为学校人才培养活动中的重要理念，并在教育实践中形成了一系列富有成效的人才培养模式。[4，5]通过协同创新使原本各单位独立的资源变成了创新联盟内共享的资源，一些潜在的能量得到了充分释放。形成的新机制和新体制为协同创新各方激发了无限生机与活力，对人才培养模式的影响尤其深刻。协同创新实施之前，按照传统的人才培养模式，理论教学和实验教学都在学校内进行，全部由高校教师授课，教学效果不理想，学生普遍感到枯燥乏味、不感兴趣；而需要到企业进行的认识实习、生产实习和毕业实习等实践教学环节，由于资金投入不足和企业不愿意接待等诸多难题，实习质量大打折扣，学生的实习环节基本上变成了“参观”，走马观花下来，学生受益很少。协同创新实施以后，学生可以根据个人爱好加入不同的科研兴趣小组和导师制教学团队，学生到企业“出入自由”，在科研中遇到的实际问题，可以及时在企业联络员的帮助和许可下到现场获得第一手资料与信息，随着参与时间的延长，学生很容易亲自动手进行操作。在课堂教学环节，聘任了企业技术人员和高层管理人员为学校兼职教授，可以给学生进行生动的具有丰富实践经验的教学，学生的兴趣明显提高，也收到了良好的教学效果。

4、促进学生工程实践能力提高

通过协同创新工作的不断深入，科研促进教学的效果极其明显。教师联合企业进行科学研究，把获得的成果有针对性的在教学过程中传授给学生，这种知识的传授不仅可以在理论课堂上进行，也可在科研兴趣小组的科研活动中进行；而同时学生在该科研创新活动中会发现很多问题，提出的问题也可反馈给教师。这种知识传授和学习的过程是一个双向激励的过程，双方通过互相影响和碰撞，教学效果和质量在潜移默化中快速提高。

学生在协同创新中心联盟单位内共享资源，教育活动的空间和时间都被扩大，在参与科研和实习创新活动中，不仅可以使用实验室、仪器和设备等硬件资源，同时还得到了研究所和企业技术人员及一线工人的亲身教育，对社会及企业对人才的真实需求有了实在的认识和了解，对学习目的和就业导向有了明确的方向。在研究生教育和本科生毕业论文环节聘任研究所和企业技术人员为指导教师或合作导师已成为常态。

在参与科研活动时，学生能亲临企业参与生产一线的科研课题，通过解决实际问题和获得一定的薪酬，不仅提高了兴趣，感受到了成功的快乐，还能在自己实实在在的科研活动中提高工程实践能力。通过接触和工作实践，学生毕业后能快速适应工作岗位，强化的工程实践能力将会在新的工作岗位上充分显现其效果，协同创新中心联盟企业对此也非常认可。

结束语

科学发展观是协同创新的理论指导，协同创新是地方高校提高人才培养质量、服务区域经济社会发展的有效手段，也是科学发展观的重要体现。在科学发展观指导下与相关科研院所、企事业单位开展协同创新，是地方高校学科建设和发展的必然要求。

材料科学论文:结合学校特色,提升材料科学与工程专业的培养水平

摘 要 对材料科学与工程专业的培养水平进行提升，主要通过人才培养模式的创新、专业培养方案的修订、教学团队建设、课程及教学内容的优化、提高学生实践能力，拓宽实践平台等各项措施，突出学校特色的基础上，满足“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的人才培养目标，体现素质、能力和知识结构协调发展的原则，从而培养出社会需要的、认同的材料类人才。

关键词 材料科学与工程专业 提升 策略

0 引言

材料科学与工程是21世纪国家重点发展领域。材料科学与工程专业属于一级学科，涵盖了金属材料工程、冶金工程、无机非金属材料工程、高分子材料工程、材料物理和材料化学等二级学科专业，目前，我国大部分理工科高校都设有材料类学科，各学校的定位和特色也有所区别。

重庆交通大学材料科学与工程专业始于上世纪50年代的建材教研室，2000年成立了以公路工程材料应用为特色的材料科学与工程专业，同年获得材料学专业硕士学位授权资格。材料科学与工程专业自2001年招生，立足学校在交通土建方面的行业优势，结合土木工程专业培养满足交通建设需要的材料专业技术人才，通过吸收兄弟院校的办学经验，遵循“厚基础、宽专业、强能力、高素质”的原则，强化基础理论，不断优化组合土木相关课程;加强基本实验技能和实践环节训练提高学生的实践能力。为进一步理清专业建设思路、明确专业建设目标、明晰专业建设方向，立足长远，拟定切实可行的具体措施，扎实推进专业内涵建设，完善专业人才培养体系，规范教学过程，切实增强专业的办学水平、社会适应度和社会声誉，从2011年开始进行专业提升计划的实施，目前正按计划、有步骤地逐步实现。

1 明确专业定位，凝练专业特色

重庆交通大学材料科学与工程专业依托我校在交通土木行业的优势，与交通土建材料的研究、开发和应用方面的学科交叉，以无机非金属材料、有机高分子材料为基础，向相关功能材料领域拓展，教学与科研并举，立足重庆，面向西南，走向全国，建设市内绝对领先，在国内有一定影响的教学研究型材料科学与工程专业，为交通土建行业培养高层次的人才，提供高水平的科技服务。本专业经过几年的办学实践，已经形成了以土木工程材料、复合材料为特色的专业，构建了科学合理、特色鲜明的人才培养方案、课程结构体系及实践教学体系，并建立了较为完善的本科教学质量监控及质量保障体系，且运行良好，保证了教学质量，目前，已为国家特别是西部地区培养了大批优秀交通建设材料科技人才。

2 材料科学与工程专业培养水平的提升策略

2.1 人才培养模式的创新

继续发挥学校特色优势，在材料科学与工程专业现有的人才培养模式基础上，改革单一化的人才培养模式，突出学生个性发展的同时，探索具有交通特色的材料科学人才培养模式。

（1）加强学科专业调研，深入把握重庆市、西部地区及全国经济结构调整、人才市场需求和国际竞争能力的需要，结合我校由教学型向教学研究型过渡的特点，进一步明确材料科学与工程专业建设和结构调整的方向，突显办学特色。

（2）以材料科学与工程专业班级为依托，调整和完善人才培养方案、课程体系、实践教学体系等，不断完善具有交通特色的材料科学创新型人才培养方案。

（3）以全面性、开放性、主体性、实践性、差异性为培养方法，实现个体创新能力的挖掘和培养。主要体现在以下几个方面：①建立以本科生导师制为核心的全过程引导的培养模式。从入学起，就建立专业老师、辅导员联系、沟通的制度，加强学生的人生目标规划，加强对学生的指导，根据每个学生的自身特点提出阶段性的发展计划，帮助学生形成优良的计划能力和实现目标的执行能力。②在兼顾共性和个性的基础上，制定个性化培养方案。根据每个学生的特点来制定学习方案，充分发挥学生的个人特长，最大程度地挖掘每个学生的潜力。③针对现代研究型人才素质培养特点，鼓励本科生参与指导教师的科研项目研究，重在研究意识、过程与方法，学习与研究相互促进，实现个体创新能力的挖掘和培养。

2.2 培养方案修订

按照学校材料科学与工程专业人才培养目标和规格的要求，并针对我国、尤其西部地区公路工程材料人才培养方面的专业几乎为空白，进一步开展学科多层次、多尺度交叉，构建适合交通行业的高素质人才培养方案和培养模式，实现教学与科研相结合、科学与工程相促进，深化专业内涵，进一步完善以公路工程材料应用为特色的人才培养方案，同时考虑培养方案能够适应社会需求的动态变化。突出本专业的特色，按照“以科研促教学，以实践促创新，以特色促发展”的思路，培养大批在工程材料领域内的高层次、高质量、高能力的创新性复合人才。具体措施是：（1）在已重点调研国内高校办学情况的基础上，对材料科学与工程专业人才培养方案进行修改和调整，将力求与社会对材料学科人才的需求相统一，并与对应的行业单位、 企业开展对话，进一步分析并把握未来的市场需求;（2）注重专业间的协调与发展，完善课程体系，优化理论教学与实际教学环节体系及比例，扩大选修课程设置，增加实践环节，既满足人才全面发展的共性要求，又顾及学生的个性需要。（3）在材料科学与工程专业人才培养方案中将继续体现边缘学科的交叉和前沿学科的发展，并将进一步丰富其内容，及时将本专业科研成果作为专题进行讲座，以开拓学生的视野。

2.3 课程及教学内容优化

材料科学与工程专业的课程设置不但要符合专业规范，还必须突出交通行业的特色，并随着社会和专业不断发展的需求而进行必要的调整，做到需求为首，与时俱进。材料科学与工程专业的课程建设主要考虑了以下几个方面：（1）以工程材料应用特色为主线，加强工程实践能力为核心来构建本专业的核心课程、特色课程;（2）对原有课程设置加以调整，优化核心、特色课程的知识结构体系。例如，近年来本专业先后对建材实验与检测技术基础、胶凝材料学、混凝土学、沥青与沥青混合料等主干课程进行优化和教学内容的改革，取得了明显效果;（3）加强重点课程和精品课程的建设，加强课程整合，更新教学内容、不断改革教学方法和教学手段;（4）在课程教材的建设上，坚持编、选并重的原则，选用质量上乘、科学适用的优秀教材，同时也进一步加强自编教材的编写水平和出版工作;（5）利用现有试验条件，为专业课程服务，促进本科教学质量的提高。

2.4 教学团队建设

根据材料科学与工程专业特色方向所建设的目标，重点建设宽容、和谐的教学团队，培养教学团队的核心竞争力，激发团队的凝聚力。积极展示团队学术成果，加强对团队及团队带头人的宣传，从而培养一个优秀的教学团队。目前具体采取的主要措施有：

（1）重视教学队伍“双师”结构建设，利用学校的优惠政策引进高层次的人才，有效吸引骨干教师积极参与专业建设和人才培养，采取多种措施鼓励本校青年老师脱产攻读博士学位，安排出国或在国内名牌大学访学、进修，鼓励教师参加校内外多种形式的学术交流活动，并发挥每个团队成员的特长，实现每个人都是所学专业领域的专家，教学和科研都很出色，锻炼和培养一个高水平的教师团队。

（2）在教育教学研究方面，本专业全体教师积极开展课程建设、教材建设、多媒体课件建设等;编写先进、适用的高教特色教材;积极开展教学标准、课程体系、教学内容、课件、案例、实训实习项目、教学指导等教学资源的建设，同时，促进与外校各专业合作、同校各系、教研室的合作交流，进行跨学科、跨院系、跨专业的教学改革尝试，从而提高人才的培养质量，也为形成教师的教学合作机制和协作氛围起到积极推动的作用。

（3）扩大和吸引材料专业领域的一线人员到校，通过讲学、做报告、开设短期课程等形式，形成专兼结合的高水平教师队伍，并进一步建立与企业进行更深层次的资源共享与人员交流的机制。

2.5 提高实践能力，拓宽实践平台

实践教学是通过调查、实验、实习实训、课外实践活动、科研训练、毕业论文等方式培养学生的实践动手能力，实践教学是理论教学的巩固与升华。目前，实践教学环节主要是实验环节和实习环节。实验环节要增加综合型和设计型实验内容，增加实验设备和学生实验时间。实习环节要扩大实习单位的数量，到设备先进和与教学内容相关的企业去，并联系企业的生产和课堂学习内容，制定合适的实习题目，让学生带着问题去学习，观察或解决问题。通过强化理论和实践两个课堂互动的方式，来提高学生的动手实践能力，同时，从解决社会或企业实际问题入手，以提高综合训练的实践效果出发，做好综合设计（论文）工作的选题和过程管理，使毕业设计环节理论联系实际，真正做到“真题真做”。

3 结论

目前，材料科学与工程已呈现出与多学科相互渗透、交叉综合的发展趋势。单一的行业工程师人才已经满足不了人才市场对材料类专业人才的要求，材料科学与工程人才的培养，应结合实际办学条件，在突出学校特色的同时，还必须要满足“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的人才培养目标，培养出社会需要的、认同的材料人才，这是材料科学与工程专业建设的重任，也是材料科学与工程专业提升的最终目的。

重庆交通大学教育教学改革研究基金资助项目（1203005）