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白水泥熟料白度对熔体组成及性质的依赖关系.,AП毛起照(6)
不同温度下氧化铝对铝酸钙水化影响的研究Rette.,A张仲(8)
外加剂对水泥石化学组成及显微结构的影响Gusli.,G丛修杰(11)
用矿化剂和助熔剂改善熟料质量和降低能耗Sura.,MS李艳君(14)
水泥粉磨设备的现代化Stlib,W国外材料科学与工程 程伟(19)
颗粒物控制技术的发展现状肖皖龙(21)
压力罐成型热固复合材料中的孔隙降低技术Boey.,FY李学闵(24)
高温用功能倾斜材料的设计,制造及评估Watan.,R曹贵洪(32)
先进复合材料板剪切试验法中试验片形状及纤维排列方向的研究岩井宏黄明键(35)
在碳—碳化合物加工过程中机械性能变化的非破坏性估计Morre,L邱效梅(39)
陶瓷刀具的磨损机理Casto,sl王士德(44)
元素分析新方法三则Б.,ПИ(50)
钢和铁镍,钨合金中磷的测定A.,TB(52)
用微扩散分离光度法测定天然水中的氟Г.,ЮИ王惠忠(54)
从流变学数据推导尼龙6,尼龙66和尼龙46聚酰胺的临界挤出参数Shah,PL李西忠(55)
含有硝酸铵成分的SBR的受控释放Hela.,FM孟令朋(60)
柠檬酸对硫铝酸盐水泥性能影响的研究王复生何俊(1)
基于视觉的水泥生料球粒度在线测量苑玮琦王建军(5)
提高玻璃配合料质量的技术对策胡桂庚(9)
安德鲁飓风为建筑规范变革创造新机遇胡明葛春霞(14)
水泥石—集料界面的组成结构及性能王琦(17)
我国玻纤工业“八五”期间引进国外先进技术与装备概况危良才(21)
微粉颗粒形貌特征表征新方法—分数维董学仁张大勇(32)
国外材料科学与工程 专利文献在科技开发中的作用关玲(34)
制约高校科技成果推广的原因及对策研究李莉侯中华(37)
水泥熟料和水泥石中的游离氧化钙和方镁石的快速测定Arjun.,P(40)
高钙粉煤灰和矿渣无水泥轻质混凝土PAVL.,SI(46)
活化高炉矿渣水泥混凝土中的碱—二氧化硅反应和碱—碳酸盐反应Giffo,PM(50)
使用碘分光光度法测定软饮料中的L—抗坏血酸王束葵孟平蕊(53)
用溶胶—胶体法制成Al2O3—SiC复合材料特性Xu,Y(58)
噻吩—2,5—二羧酸的制备方法孟平蕊李良波(60)
莱阳高岭土开发利用研究与探讨董风芝杨赞中(1)
用螺旋分级机分选风化高岭土的试验研究王洪忠刘凤春(5)
蛇纹石在陶瓷生产中的应用研究杨赞中董风芝(9)
脱乙酰甲壳素对巴比妥吸附性能的研究刘保安曹宗顺(12)
固(气)液吸附理论的热力学初探刘保安(15)
低标号水泥双掺法配制高性能混凝土张洪良高廷俊(17)
应用逻辑设计法设计深孔钻床的电气控制线路的研究于桂音(23)
振动磨在石墨行业中的应用王洪忠刘凤春(26)
非水体系电位滴定法测定有机硅聚合物的环氧值李竹云崔孟忠(29)
分光光度法同时测定砂岩中的钙和镁张志伟孙运泉(32)
关于中小型乡镇企业矿山水泵房的设计探讨李明(35)
塑封大功率晶体管热电特性研究杨田林郑雪飞(37)
莱芜市地下水资源的开发利用张秀英张秀玲(39)
新型无机非金属材料的现状与展望王厚亮李建保(42)
我国石材爆破技术现状与发展展望杨光杰任长远(52)
划分数和的几点性质石少俭范红玲(57)
电子技术教学诸法谈国外材料科学与工程 王正文(60)
提高学生零件测绘综合表达能力的教学新举措王延周马智英(62)
提高实验教学质量的三条基本途径张志伟(64)
水泥厂利用废物为燃料的环保问题杜伟王君(71)
地下矿山生产矿量的优化管理赵小稚(74)HttP://
齿轮泵径向不平衡力的分析及正确使用许同乐刘清良(78)
建立并完善企业管理信息系统是企业发展的必然之路刘清良姜英(80)
用硅灰石熔制玻璃初探戴宝刚陈志(1)
具有低频衰减性能的粘弹阻尼材料李峰(5)
晶莹瓷质渗花砖的研制黄淑珍(7)
粉煤灰砌块及条板的研制刘汇泉(9)
电导率法快速测定玻璃配合料中的碱含量胡桂庚(13)
可编程控制器与微机通讯的研究张智杰张燕燕(16)
热电偶使用中常见故障的处理王新江张奉军(18)
粉煤灰的综合利用尹祥真(21)
印制电路板用7628玻纤布国内外市场现状及其发展前景危良才(23)
决策支持系统的研究现状及发展趋势蔡镜刘明军(28)
一种具有较高强度增进率和反应活性的胶凝材料丁铸朱海波(33)
V型钢带无级变速器传动模型的建立与分析于强(37)
立式旋转磨的水泥粉磨系统刘金生(43)
再循环废纸纤维水泥复合板的耐久性和水分敏感性李长春孙成栋(47)
南美洲的水泥工业刘金生(52)
国外聚氨乙烯仿木建筑材料的现状Leve.,RD秦旭红(57)
混合高铝水泥及其水化反应特点王志宋廷寿(1)
新型干法窑使用高硫碱比物料工艺配方的研究苏达根刘辉(5)
新型混凝土隔离剂的研制及其应用陈丰先王清林(11)
氧化气氛下黑色91氧化铝瓷的研制李振荣侯宪钦(15)
矿物掺和料在水泥混凝土和水泥石中的物理填充作用探讨王复生(20)
水泥立窑喷塌报警系统研究袁铸钢江海鹰(25)
水泥混合粉磨系统负荷控制方案浅议张敏(29)
国外材料科学与工程 新型固化充填材料司志明(33)
无石棉纤维水泥制品的开发状态与前景张洪良(35)
粘土矿物及粘土矿物填料李国昌王萍(38)
无机激发剂对高炉矿渣的活化作用丁铸王卫东(43)
玻璃结构的新见解Stach.,D戴宝刚(48)
Ruedersdorf水泥厂的环境保护赵炜霞(51)
关键词:材料科学;概论;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)07-0091-02
“材料科学概论”是杭州电子科技大学工业管理专业的一门学科基础课,主要讲授材料的基本知识[1,2]。工业管理专业学生一般只上过大学物理课,对材料学的认识十分有限,如何充分调动学生的学习兴趣和积极性就显得尤为重要,这需要对课程的讲述内容、讲授方法及考核体系等进行改革与优化。经过两年来的教学实践发现,存在的主要问题如下。
1.由于专业之间的不同,学生在学习该门课程时有一些难度,这也影响了学生的学习兴趣。因此,需要进一步精简课程的教学内容,对于部分是教学难点而非教学重点的知识点进行简单介绍,不再进行着重讲解,减轻学生的思想负担。同时,进一步完善理论联系实际的教学方法,提高教学效果。在今后的教学过程中,对重要的知识点还需要多次讲解。此外,进一步提高课程的通识性,能够对问题进行深入浅出的阐述。
2.学生学习的主动性和积极性有待于进一步调动,学生自主学习的能力有待进一步提高。总体来说,本门课程整个教学过程比较顺利,按规定计划执行,但是也存在个别同学不能按时出勤、作业完成情况不够理想等问题。这就需要进一步提炼教学内容、改变完善教学方法及课程的评估方法,增强学生的学习兴趣,变被动学习为主动学习,这样效果会好很多。
3.单纯的理论教学很难满足学生的实际需求,也难以调动学生学习的积极性,要结合实验教学和实践实习活动才能达到好的教学效果。
“材料科学概论”对于学习后续课程有非常重要的影响,国内外也非常重视同类课程的教改工作。青岛科技大学将“材料科学导论”作为校级精品课程进行建设,教学方法是学生参与的互动式教学方法,以多媒体教学、课堂讨论等形式,鼓励学生进行研究型学习,启发学生在学习知识的同时,深入思考,培养创新意识。中国矿业大学2011年将面向非工科类学生的“材料科学概论”进行了教学改革,并取得了较好的教学效果。南昌大学材料科学与工程学院积极开展“材料科学概论”的教改工作,课程的CAI课件获2004年江西省高等学校优秀多媒体教学课件二等奖(第一)。“材料科学概论”的教学改革研究与实践,对于以培养能力、提高素质为中心的新型教学模式的探索与研究和全方位学生能力与素质的提高具有重要的意义[3]。
一、课程改革的理念及思路
本课程以多媒体授课为主,以实验实践及研讨型教学为辅,授课内容丰富、涉及面广,注重学科交叉。本课程旨在于培养学生对物理、数学等基础理论知识的掌握,同时,通过相关的实验实践过程,加强学生对实用性技术能力的培养,提高他们的动手能力。通过增加课外学习训练任务,提供学生更多自主思考和探索的空间。本课程拟以“有色金属材料”和“非金属材料”为主要研讨对象,在授课过程中为学生设定专题研讨,即通过选择具体类型的材料并以其为载体,丰富课程内容,通过教师与学生之间的交流与探讨,让他们体验科学研究的过程,启发学生研究与探索的兴趣,学习科学的思维方式与研究方法,培养创新意识与创新能力。这种专题研讨课的设置,调动了学生学习的主动性,有利于学生创新能力的培养。同时,可以引导学生跟踪材料学科前沿技术的发展状况和对知识的更新了解,提高学生的综合素质。在上述基础上,改变一卷定成绩的考核方式,采用记录、报告、自评、互评等多种方式进行评估,通过考核方式的改革,降低学生的考试压力,提高教学成果评价的有效性和完善性[4,5]。
二、课程改革具体内容
1.教学内容调整与优化:优化教学内容安排,注重学生创造性和发散性思维方式的培养。
2.教学方法改革:改革传统的以传授知识为中心的教学模式,以培养能力为中心。开展案例教学、重点讲授、课堂讨论等多种形式的教学,提高学生学习的主动性和积极性,推动学生自主学习,提高学生学习新知识、新经验的能力。
3.增加实验教学环节和课外学习训练任务,提供学生更多自主思考和探索的空间。
4.专题研讨活动:布置2~3个专题,推动学生主动实践,发现问题,并进行研究,提出解决问题的方法,组织PPT,进行讨论与交流,并撰写小论文。通过专题研究活动,培养学生发现问题、解决问题、分析归纳、沟通与交流等多方面的能力,提升学生的综合素质。
三、课程改革实施方法
本项目采用理论研究和教学实践相结合的形式,探索了一套以培养能力和提高素质为中心的课程教学模式。项目主要分为教学内容调整与优化、教学方法改革、专题研讨活动及考核方式等几部分内容。
1.教学内容调整与优化。为了适应科学技术快速发展的需要,增加材料科学及实验等方面的前沿知识的介绍,增加一些工程案例,并适当精简传统教材中的一些难点而非重点的教学内容。
2.教学方法改革。教学方法上,改革过去以传授知识为中心的教学模式,建立以培养学生学习新知识、新经验的能力为中心的教学模式。课程教学设计了案例教学、自主学习、课堂讨论、重点讲授等环节。对一些基本概念、基本方法等一看就能理解的内容让学生自主学习,不理解的问题记录下来,带到讨论课上来讨论。每次课安排适当时间,针对学生在学习中发现的问题进行课堂讨论,相互启发。针对课程中的重点和学生提出的一些疑难问题进行讲授,并对教学内容进行归纳和总结。
3.增设实践实习环节。结合材料专业的本科生教学科研平台及各个实验室的实验设备,重点开展一些材料力学性能方面的实践教学活动。同时,结合我们的校外实习基地,给学生增加高分子材料方面的课外学习训练任务,提供给学生更多自主思考和探索的空间,通过理论教学与实验实践操作相结合的教学模式,提高学生的综合能力,培养学生运用课程知识分析和解决实际问题的能力。
4.专题研讨活动。专题研讨活动主要以培养学生发现问题、调研问题、分析及解决问题的能力为中心。专题研究活动设计了主动实践(含提出问题、分析问题、解决问题)、组织PPT、讨论交流等环节。学生分组针对专题进行调研、分析研究,提出自己对相关专题的看法,并要求学生做10分钟PPT,进行交流和讨论。在此过程中提高学生学习的主动性和积极性,培养学生调研、组织及解决问题的能力。通过学生主动实践,发现问题,提出解决问题的方法,进行讨论与交流,培养学生分析归纳、沟通与交流等方面的能力。比如:如何快捷准确地找到相关文献资料,如何准确地表达学术见解,如何流畅地进行学术交流等。在这里,教师不再是传统教学的“传道授业解惑”角色,而是在引导、帮助学生了解解决问题的基本思路,鼓励学生自己探究解决问题。
5.考核方式改革。改革以往一卷定成绩的方式,在考核方式上采用记录、报告、自评、互评等方式评估,并建立完整可靠的评价系统,从评估的角度提高学生学习的导向作用。通过考核方式的改革,降低学生的考试压力,提高教学成果评价的有效性和完善性。
四、结论
通过分析课程目前的教学状况、存在的主要问题及国内外同类课程的情况,我们提出了适合于该课程改革的理念、思路及目标。以提高学生学习新知识、新经验的能力为中心,开展案例教学、课堂讨论等多种形式的教学,提高学生学习的主动性和积极性,推动学生自主学习。以培养学生发现问题、分析问题及解决问题的能力为中心,通过实验实践过程及一系列专题研讨活动,培养学生发现问题、解决问题、分析归纳、沟通与交流等多方面的能力。本课程教学改革的特色在于以下几个方面。
1.以提高学生学习新知识、新经验的能力为中心,开展案例教学、课堂讨论等多种形式的教学,提高学生学习的主动性和积极性,推动学生自主学习,提高学生学习能力。
2.以培养学生的综合能力为中心,通过实验实践和课外实习过程,培养学生主动实践、发现问题、研究并解决问题;通过制作PPT、讨论与交流及撰写小论文等一系列专题研讨活动,培养学生分析归纳、沟通与交流等多方面的能力。
综上所述,本课程改革通过提炼教学内容、改革课程教学方法、开展课程专题研究、开展实验教学和实践实习等活动,充分调动学生学习的积极性和主动性,在传授知识的同时,全方位地提高学生的能力和素质,并总结、探索出一套以培养能力、提高素质为中心的新型教学模式。
参考文献:
[1]师昌绪.材料科学导论[M].北京:机械工业出版社,2001.
[2]李强.美国和欧洲的材料科学与工程教育[J].高等理科教育,2002(6):33-40.
[3]李云,吴玉程.《材料科学导论》课程内容及教学的改革与实践[J].合肥工业大学学报:社会科学版,2006,(20):12-14.
关键词 电子理论;密度泛函理论;材料科学
中图分类号 TU5 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2016)161-0184-02
近几年,密度泛函理论与分子动力学相结合,在材料设计、合成、计算等诸多方面有明显进展,成为计算材科学的重要基础和核心技术。其他量子力学多体问题往往会具有一些“硬伤”,在计算的效率上,计算结果的精确度上,甚至于计算的方法上都难以达到一定的高度,随着密度泛函理论的出现,使量子力学的研究又提升到另一个层次,与其他解决量子力学多提问题的方法相比,采用密度泛函理论所进行的研究能够给出让人满意的结果,尤其使数据的精确,更能够应用到其他领域的研究中,例如化学、数学等,甚至应用于工业生产和人们的生活中。
1 电子理论概述――以密度泛函理论为例
近年来随着物理学的快速发展,人类在探索与发现量子力学和微观事物本质问题上的研究成果越来越多,现今科学学科的分支确定更加细致化,仅就材料物理学科来说,建立了计算机材料分支学科。物理材料的基本性质多数会受到电力结构的影响,故而研究电子理论也必须借助于量子力学。发展电力理论为研究材料科学奠定了坚实基础,同时也给材料科学的研究提供了有利的预测依据,能在一定程度上提高材料科学的发展速度,因此在材料物理科学中论述电力理论的意义和可行性是十分明显的。
电子理论是一种传统理论的统称,但实际上电子理论中包含很多小的概念和理论,不同的理论也有不同的表述方式,密度泛函理论是较早的一种量子理论,他是以Thomas-Fermi的理论为基础,产生于1960年到1970年。对于密度泛函理论来说,它与传统的量子理论的不同在于对基本物理性质的描述方法,也是一种基准。前者是将粒子密度作为基本物理量,而后者则将研究重点放在粒子密度上,使得二者有很大的不同。
密度泛函理论并不是一成不变的,而是随着科学研究的愈加深入而逐步发展的。从基本理论到现在的非局域泛函,不断有新的理论来扩充这一理论所涵盖的范围,同时,这些理论互相弥补,也使得计算结果越来越精确和有效。可以说,这一理论是一种活的理论,它不但在本身领域不断深入发展,还与其他理论相互联系,活跃前进。
我们所称的密度泛函理论具有很强的特点,主要在于需要通过计算机的运算来进行,运行的计算机中需要装载相联系的软件。在市面上我们可以看到许多有关软件,上面我们说到,不同的密度泛函理论所计算出的结果也不尽相同,主要差别在于数据的精确性,中间的差别在一定程度上与所使用的软件有关。这一理论由于它的应用性广泛,被用于多个领域的计算中,但也存在其本身的问题。但是,总体来说,密度泛函理论是一种相对较成熟的理论体系,今后其发展也将会更加多样。
2 密度泛函理论在材料科学中的应用
如上所述,密度泛函理论在应用中已经得到了广泛的实践。“近几年来DFT同分子动力学方法相结合,在材料设计、合成、模拟计算和评价诸多方面有明显的进展,成为计算材料科学的重要基础和核心技术”。
2.1 电性材料科学中的应用
在电能与热能之间的转换的领域上,各国的研究者都在深入进行研究,试图找到一种新的电子特征。有的科学家利用密度泛函理论研究出某种材料的导电性能与金属相比的优劣;有些科学家利用密度泛函理论框架中的小的理论,研究了电子、磁及其相互作用的问题,“结果表明,体系的性质随原子位上库仑相互作用参数U的改变而显著变化”。有的科学家运用密度泛函理论,将增强的表面超导和图像翻转现象进行了计算和预判。
2.2 磁性材料科学中的应用
磁性材料科学是起源很早的一门科学,我们都知道,铁是最早被发现具有磁性的物质,千百年来,人们对磁性科学的态度从神秘到了解,现在已经通过多种方法在研究。有些科学家通过密度泛函理论获得了FeN的结构、结合能和磁矩,并且研究出团簇的尺寸的不同对原子的磁矩没有必然的影响,反而原子会在某一范围内变化。
2.3 光学材料上的应用
光学材料一般是指传输光的介质材料,有些科学家利用密度泛函理论研究而得出:“在有机多层光电子发射二极管、光族材料和高密度光数据贮存材料上有潜在应用。”
2.4 在纳米材料上的应用
纳米材料是指物质的3个纬度中至少有一个纬度的量级是纳米。纳米材料自被发现以来,逐步广泛应用在生产、生活中,我们生活中所常见的纳米防爆膜、纳米微针等,现在在信息产业、能源产业、环境产业等都有广泛的应用,同时科学界对纳米的研究还在更加深入和精确。一些科学家利用密度泛函理论,研究出某些物质能够吸收红外,并且这种吸收能力极强。
3 结论
经典的电子理论认为,正离子所形成的电场是均匀的,而自由电子由于是运动的而不具有这种特性,自由电子和正离子相互碰撞不能形成新的物质,而仅仅是作为一种机械运动。正因为自由电子的不规律运动,所以没有显性的表现形式,但一旦给自由电子一个外在的力,例如磁场,自由电子就会有规律有方向地进行移动,从而形成电流。本文所讨论的密度泛函理论,是在电子理论中具有重要地位的一种理论,尽管它现在已经广泛应用于化学计算中,但是电子理论是包含多种其他理论,因此密度泛函理论更需要其他理论作为依据和支撑,其本身也能够为其他理论研究提供理论支持,因此,无论是主要利用该理论或者是借鉴密度泛函理论的原理或计算方法,做出的研究也渐渐投入到实践中,从而真正有益于人类。
参考文献
[1]Hasnip Philip J,Refson Keith,Probert Matt I J,Yates Jonathan R,Clark Stewart J,Pickard Chris J. Density functional theory in the solid state.[J]. Philosophical transactions. Series A, Mathematical, physical, and engineering sciences,2014,3722011:.
不知不觉个月的见习圆满结束了,这段时间见习我得到了一次较全面、系统的锻炼。生产见习的过程也使我完成了一个学生的校园迈向社会的过渡,提高了自己的独立思考各方面知识的运用能力,为以后正式走向社会走向工作岗位奠定了基础。实习期间我又学到各种知识和技能,给我的人生添上了浓重绚丽的一笔。
我坚信:一分耕耘一分收获。个月的时间在公司领导和车间师傅的关心和指导下,通过系统的学习合实践各方面得到了很大提高,对钢结构有了一定的了解:钢结构是一个新兴的产业,与传统混凝土结构相比较,具有重量轻、强度高、抗震性能好等优点。适合于活荷载比例较小的结构,更适合于大跨度空间结构、高层建筑物并适合在软土地基上建造。也符合环保与资源再利用的国策,其综合经济效益越来越为各方投资者所认同,有很好的发展潜力。掌握熟悉了公司内部相关的规章制度和管理规程,在脚踏实地锐意进取的人生态度忠实肯干的准则下一方面拓宽自己的知识面另一方面注意在学习工作生活中有意识的科学的锻炼自己的思维方式和思维的深广度,学习和生活的积累中,我储备了充分的知识锻炼了自身的能力,也培养了广泛的爱好提高了综合素质。在专业方面,能汲取新知识,对自己不懂的问题积极向老师和车间的师傅请教,精益求精,与此同时我不仅仅囿与专业知识的圈子,学然后知不足,在不断的学习与进步之中,我觉得学的越是深入就越感到所知甚少,也正是这种强烈的求知欲,促使我不断的学习进步在实习过程中能将在校期间所学内容和生产实践有机的结合起来用所学的理论知识指导实践并从实践中加深对理论知识的认识,理解和掌握使之形成一个相辅相成的知识网。
经过半年的实习在各方面我都有了量的积累质的飞跃,学到了许多书本中学不到的东西既学习了知识又培养了能力,实现个人素质的提高,同时也认识到从理论知识到实践经验运用的过程中还有一定的距离,我深知以现有的知识水平还不能赶上钢结构事业发展的速度,我将以充沛的精力全身心的投入到工作中去努力提高自己全方面的素质。
读万卷书,行万里路,这些还需要在以后的实践工作和学习中不断提高。生活充满阳光,在今后的日子里我要本着“敬业、诚实、创新、拼搏”“清清白白做人,踏踏实实做事”的企业精神努力的工作,我将以饱满的热情和严谨的态度高度的责任感去迎接新的挑战。我相信自己的努力会让我的未来更加辉煌!
《材料科学基础》课程是材料专业一门重要的专业基础课。本文分析了课程在教学过程中出现的各种问题,提出了几点教学方法改进意见,具体为:抓好第一节课,激发学生兴趣,重视应用多媒体教学;课堂上引入当今新出现的材料,激起学生的好奇心和兴趣,改变理论教学的枯燥。通过以上改进,希望能够提高学生学习积极性。
关键词:
材料科学基础;教学方法;材料结构;材料性能
随着科技的发展及进步的不断加快,材料在生活、生产及工业、军事等的应用不断加强,迫切需要加快材料方面人才的培养。《材料科学基础》是成都大学“材料成型与控制工程”本科专业的一门重要专业基础课,主要介绍材料的基础知识,其内容包括材料成分、组织、结构与工艺性能等[1],涉及理论知识繁杂、内容抽象,概念性强,是从事材料方面工作人员的必修专业基础课,也是很多院校研究生入学考试的必考科目,与《材料成形原理》、《工程材料》、《塑料模设计与制造》等课程密不可分。大部分学生都迫切希望学好这门课,但对于初步接触材料的同学来说,多而繁杂的感念和内容,及宏观上看不见摸不着的微观结构抽象、难理解,对于这些枯燥的专业基础知识很难提起学生的学习兴趣更难抓住重点。因此,《材料科学基础》作为材料专业的基础课,如何增强其授课效果成为当务之急。很多任课教师都对此进行了研究,黑龙江大学的赵霞、王永东、党振乾等提出,在《材料科学基础》的教学过程中改革教学方式和考核方式[2];河南理工大学的张建新提出运用实例激发专业激情,结合案例解释抽象理论等[3]。针对《材料科学基础》课程的特点以及同学们在学习过程中出现的各种问题,作者结合多年该课程教学的经验教训,提出以下几点改进意见。
1上好第一节课激发学生兴趣
第一节课是打开学生对缤纷复杂材料的微观知识一无所知知识的一扇门,是入门课。通过这一课,要引起学生对材料基础知识的好奇心,带着问题和好奇心去寻找和探索门后面的秘密。因此要让学生短短时间内明白学习这门课的目的和意义、和其他专业课程的关系及本课程的学习方法。所以上课之前要仔细斟酌和研究如何开始第一节课,如何激发学生的求知欲。我们主要从以下几点激发学生的学习兴趣:因此每学期的开始,都要仔细的第一节课如何开始,讲哪些内容来激发学生的求知欲,着重从以下几个方面来激发学生的兴趣:
(1)通过鲜活实例引发学生思考。众所周知TITANIC的沉没是海难事故,这部惊魂影视大片给很多同学深刻印象。多种原因和TITANIC轮船的服役条件造成了它的解体,通过和学生的共同分析,得出最重要和不可忽略的因素是船体的材料质量问题:①含有大量缺陷的船体钢板,只考虑到了增加钢的强度和硬度,而忽略了增加其韧性,导致撞击到冰上时的脆性锻炼;②钢板连接处使用的铆钉,由于含有矿渣,强度减低,导致船体撞击到冰山时,船头铆钉松动,防水隔板开裂,海水涌入船内。钢板冶炼过程中硫化物的加入增加了钢的强度,而降低了韧性及铆钉中含有的矿渣降低了其强度是TITANIC沉船首当其冲的材料质量因素。另一个例子是1938年冬季比利时的阿尔伯特运河钢桥突然坠河,其原因是造桥用的钢材磷含量太高,磷的冷脆性是造成灾难的罪魁祸首。同学们听到这里,有的惊叹、有的微笑、有的窃窃私语。由此可见,同学们对材料概念和兴趣已经建立,那么学习这门课的目的和重要性也就不言而喻了。
(2)结合自己的科研成果及科技前沿吸引学生对材料科学的好奇心。例如:引用诺贝尔物理奖中出现的材料新发现和新发明带给科技发展的巨大动力,让学生明白材料的神奇和作用,特别是2011年的诺贝尔物理奖———英国曼彻斯特大学的AndreGeim和KonstantinNovoselov教授用胶带粘粘的方法制备出单原子层二维结构的石墨烯,是至今发现的厚度最薄和强度最高的材料[4],其具有优异的性能,先后发现其力学性质中杨氏模量E达到1.0TPa、电学性质中电子迁移率高达106cm2•V-1•s-1、热学性质中热导系数高达5000W•m-1•K-1、光学性质中单层石墨烯的可见光吸收仅有2.3%和优异的锁模特性[5-6]。可以想象这种神奇的材料一旦投入实际应用,人类社会将会带来的革命性变化。由此激发学生的创新意识、创新精神。
(3)强调改课程在所有课程学习中的重要性,激发学生的学习热情。第一,让学生明白《材料科学基础》是学习后续各门专业课程的必备基础理论,如果这门课程没有学好、理解透彻,后续专业课程的学习可能会不明白所以然,会非常吃力。第二,让同学们知道他们以后从事相关工作或和科学研究活动时,《材料科学基础》中的专业基础知识是他们重要的理论指导。在后期的课程设计、毕业设计和工作过程中的各种机器或设备上,每个零件如何选材,如何进行热处理及加工工艺等都和本门课程息息相关。
(4)声明本课程的学习要求及课堂纪律。《材料科学基础》很多内容抽象、难理解,因此必须严格要求同学们的听课纪律,及时完成课下作业和课后复习,坚决杜绝无处不在的手机游戏在课堂上的出现,从而保证学生的听课效果。这些在第一节课中必须和同学们强调。
2重视多媒体现代教学方法的应用
《材料科学基础》内容多,信息量大,教学课时有限,如果任课教师再把过多的时间用于板书,讲授的时间将大大减少,也就无法完成大量内容和信息的传授;另外本课程中设计很多微观上看不见、摸不着的原子、分子、离子等微粒的排列和组织结构等,很难使学生展开空间想象和理解,而多媒体应用能解决此问题。因此需要制作出适合本门课程的教学课件,增强了课堂授课的趣味性和多变性。本课程中各种材料的晶体结构涉及很多复杂图形,如面心立方(FCC)、体心立方(BCC)、密排六方(HCP)、闪锌矿、纤锌矿结构等,特别是FCC结构中的八面体间隙、原子等微粒的空间堆叠、位错的运动及各种交互作用等,需要丰富的空间想象力来理解,通过图形或动画的展示,可以帮助学生理解和掌握此类知识。二维和三维动画形式的多媒体教学既可以解决本课程教学过程中学时少、内容多的矛盾,弥补传统教学在时间和空间等方面的不足,又可以提高课程的生动性,使学生在有限课堂中学到更多的专业基础理论,又感觉不到课程的枯燥。
3结合学科及科研前沿拓宽知识,激发兴趣
科技的进步和学科的快速发展,使具有一定出版周期的专业教材滞后于学科前沿知识。因此专业课老师的教学应将教材作为教学的主要参考书,但又不能完全依赖教材,使教学内容源于教材,又要适当高于教材。所以,《材料科学基础》课程的教学,需要多方收集各类教学素材,特别是注意吸收与教学内容相关的最新研究成果和实例,在授课过程中结合基础理论知识介绍。如:通过引入湖北江陵出土的公元前500年越王勾践剑及西安秦始皇兵马俑二号俑坑出土的青铜剑的图片展示,让学生了解这两把剑出土时之所以光亮如初,是因为表面分别被镀上了一层金属铬和铬盐化合物。在讲解晶粒概念时,可引入纳米晶和微晶的概念,并结合对应的具体制备工艺,让学生明确纳米晶与微晶材料的区别,这样学生既掌握了所学学科专业的前沿知识和技术。在学习材料强度与塑性时,通过讲解告诉学生材料的强度与塑性在常规处理工艺下是两个互为矛盾的性能指标,提高某一指标值,另一指标值必然下降,但通过细化晶粒的方法可同时提高两者性能,如快速冷却技术的引入形成的非晶、微晶和纳米晶等。类似这样问题的提出,增强了学生学习的兴趣,激发了学生的创新意识。
4课堂理论教学紧密结合实践教学
《材料科学基础》是为了培养工程技术人员正确合理选择使用材料能力而设立的一门专业基础课,因此,其实践教学意义重大。实践教学环节,可以让学生更好地理解材料结构与性能及各种工艺处理与性能的关系,加深对材料基础知识的认知,又可以培养学生动手能力,操作能力。若有条件,建议到相关单位进行参观,让同学更直接地了解材料在机械生产,工程项目的应用,各种工艺处理的流程及其目的,为将来从事工程事业打下良好的基础。
5结语
良好的授课效果是每个教师的美好愿望。随着科技的进步和社会的发展,每一个有责任感的教师都需要不断的探索、运用和总结层出不穷的教学方法,把各项教学工作推进到一个更高的高度上,把培养高质量的人才作为自己义不容辞的责任,在自己为材料发展事业奋斗的同时,为其培养更多栋梁之才,为中国的强国之梦和社会科技的发展进步贡献力量。
作者:宋慧瑾 鄢强 李玫 朱晓东 冯威 单位:成都大学机械工程学院 建筑与土木工程学院
参考文献
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