材料科学与工程基础知识

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材料科学与工程基础知识范文第1篇

《晶体学基础》是材料科学与工程专业的重要专业课程之一，也是进一步学习材料专业其他课程的基础。本文根据材料专业《晶体学基础》教学中存在的问题，从教学内容和次序、教学手段以及教学模式三个方面，提出了课程教学改革的详细思路。

关键词：

晶体学；教学内容；教学手段；研讨式教学；教学改革

一、前言

《晶体学基础》课程是为地质学、材料科学、矿物学等专业学生在完成高等数学、普通化学和物理学等公共课程后而开设的一门专业基础课[1-4]。对于材料科学与工程专业的学生而言，《晶体学基础》课程中的晶体结构、晶体对称性、倒易点阵、晶体投影、晶体生长、晶体缺陷等晶体学基本知识，是进一步学习《X射线衍射》、《电子显微分析》、《材料科学基础》、《材料力学性能》以及《材料物理性能》等专业课程的基础[2]。在材料科学领域，调控材料的性能是人们追求的目标。如果一种材料的成分确定，那么它的电学、光学、磁学以及力学等性能将取决于材料的晶体结构类型和晶体中存在的缺陷特征（如杂质原子的浓度、位错密度和晶粒尺寸等）。因此，《晶体学基础》课程的基础知识不仅在材料科学与工程专业各门专业课程的教学中起到重要的作用，而且将对学生们将来的材料科学与工程实践起到重要的指导作用。开设《晶体学基础》课程以前，北京航空航天大学材料科学与工程专业的晶体学教学计划主要安排在《材料科学基础》课程中，大约讲解4学时。另一方面，在《X射线衍射》和《电子显微分析》等专业课程教学过程中，过去通常要利用2～4学时来讲解布拉斐点阵、倒易点阵等晶体学知识。这使得部分晶体学知识被重复讲授，而一些重要的晶体学知识没有得到无法全面、系统和深入地讲解。基于以上原因，北京航空航天大学自2010年起对材料专业的本科2年级学生开设了《晶体学基础》课程。通过过去几年的《晶体学基础》课程教学实践，学生们普遍反应对晶体学基础知识的理解更加全面和深入了，同时在学习与晶体学相关的其他材料专业课程时，也更加得心应手。但是，目前的晶体学教学中还存在以下3个主要问题。

1.晶体学涵盖的内容十分广泛，它是多个学科的重要基础课程，不同学科对于晶体学知识的侧重点有所差别。目前，国内《晶体学基础》的教材主要是面向地质和矿物专业而编写的[5]，其包含的内容以及章节编排次序也是为了使地质和矿物专业学生更好地掌握相关晶体学知识而设计的。所以，现有教材的教学内容以及讲授次序并不完全适用于材料专业《晶体学基础》课程的教学。

2《.晶体学基础》课程中包含着很多晶体学基本概念，同时还有非常抽象的宏观和微观对称操作以及晶体的投影操作。在以往的晶体学教学过程中，主要借助一些静态的二维或者三维图片进行讲解，其表现力度有限，无法有效地使学生理解和掌握抽象的晶体学基本概念和理论。

3.在《晶体学基础》的授课形式上，过去主要以教师讲授为主，学生主动参与较少。仅仅通过教师对《晶体学基础》中复杂空间对称变换进行讲解，难以使学生深入理解晶体中对称特点、内部质点的堆积规律以及复杂的空间概念。同时，这样也不利于学生创造性思维和解决实际问题能力的培养。由以上分析可见，现有的《晶体学基础》教学已经难以满足材料科学与工程专业学生培养目标的要求。因此，我们有必要对该课程的教学内容、教学手段和教学模式进行改革，以充分调动学生的学习积极性和主动性，提高学生的学习兴趣，使学生真正理解和掌握晶体学知识的精髓，为学生在将来的材料科学与工程实践中打下良好基础。

二、教学内容和讲授次序的改革

目前，本校《晶体学基础》的教学课时共32学时，与地质学和矿物学专业相比，总授课时间较少[3，4]。为了在有限的教学时间内讲授材料科学专业学生所必需掌握的晶体学基础知识，有必要将那些与材料科学专业相关性不大的内容进行删减。例如，晶体理想形态和晶体规则连生方面的内容对地质学和矿物学专业十分重要，但是对于材料专业学生来说，只需要在课程绪论中加以概述就能够满足本专业的教学要求了。同时，对于后续材料科学的其他专业课程将详细讲解的知识点，也可以进行适当删减，如晶体相变、晶体物理学等内容。另一方面，对于进一步学习材料专业其他课程而需要用到的一些重要晶体学基础知识，应该增加讲解内容的深度。例如，倒易点阵、吴氏网等基础知识对于分析材料的微观结构特征至关重要，但是，现有教材中的以上相关内容过于简单，无法满足材料专业学生的培养要求，所以，需要增加相关的授课内容。教学内容的变更促使我们进一步思考授课内容编排的逻辑性。由于晶体学授课内容和侧重点发生了变化，所以，我们就不能按照现有教科书中针对地质和矿物专业的教学目的来安排授课次序，而应该按照材料专业对晶体学教学内容的要求，研究如何安排授课次序才能更有利于本专业学生由浅入深、循序渐进地学习相关晶体学基础知识。例如，在讲解晶体宏观对称性之前，有必要先讲解一些典型晶体结构的实例，以帮助学生形象地理解复杂的空间对称操作；将晶体的微观对称和空间群知识从原教材的第七章提前到第三章[5]，使其与晶体宏观对称合并成晶体宏观和微观对称一章，这样有利于从宏观和微观相互联系的角度进行讲解；另外，倒易点阵知识应该从原教材的第一章后移到第四章，在讲解完晶体定向和晶体学符号之后，学生们熟练掌握了晶体正空间的晶面和晶向指数，此时讲授倒易点阵知识更有利于学生理解复杂的正空间和倒易空间的相互变换。

三、教学手段的改革

《晶体学基础》课程的难点是晶体宏观和微观对称、晶体的投影以及内部质点的堆积。除了采用传统的板书和二维图形对这些晶体学难点知识进行讲解以外，我们应该更加注重利用一些三维模型。例如，在讲解晶体的球面投影和吴氏网过程中，利用地球仪作为三维实物模型，能够更好地说明晶体的各个晶面在进行球面投影过程中的操作次序，以及解释如何利用吴氏网来计算晶面夹角。在讲解晶体的旋转对称时，可以利用一些特制的三维立体模型，形象地显示出不同轴次的旋转对称；另外，在讲解晶体的极射赤平投影时，可以针对一些具有特殊对称特点的宏观晶体，让学生自己动手制作相关的三维实物模型，通过观察各晶面的投影特点，加深对极射赤平投影知识的理解。同时，为了使学生更加形象地把握各种对称变换特征和晶面投影规律，我们应该进一步利用三维多媒体软件，制作一些三维动画作为辅助教学手段[6]。这样能够通过三维旋转来观察晶体的宏观对称特点以及晶体结构中的质点（原子、分子或离子）位置，满足晶体宏观和微观对称要素及其操作等抽象教学内容的教学目的，使学生能够直观地观察不同宏观和微观对称操作的特点，从而加深对这些抽象晶体学概念的理解。

四、研讨式教学模式的改革

本校《晶体学基础》课程在开课初期的授课形式为大班整体授课，包括所有材料专业大二的学生（约150名）。由于听课学生人数较多，导致教师难以实时掌握学生的听课效果。故而，本校自2013年起对《晶体学基础》课程进行了“小班化”教学实验（每班70～80人），有效地提高了授课效果。但是，目前的教学模式基本上还是以教师的“填鸭式”教学方式为主要授课模式，学生缺乏学习的主动性，没有积极地思考问题。因此，应该实现教师和学生共同主导本课程的教学过程，通过师生之间以及学生之间“研讨式”的教学模式，使学生在研讨过程中理解和掌握《晶体学基础》的基本概念和抽象知识。针对每堂课的重点讲授内容，教师在课堂中提出相关问题，将学生分成若干小组，每组4～6人，在教师的引导下，通过学生之间反复讨论将复杂的晶体学问题进行逐步阐明，这样也有利于检验学生对每堂课知识的掌握情况。同时，将分组讨论的结果纳入平时成绩的考核体系，鼓励学生主动提出问题，并积极地通过讨论来相互启发，进而解决各个难点问题。另外，师生应该充分利用本校在校园网上建立的晶体学课程中心平台。一方面，鼓励学生在网络上进行自由讨论，另一方面，让学生针对以上问题在课堂上以小组为单位进行发言和讨论。通过以上“研讨式”教学模式及时获得学生学习效果的反馈，从而调整讲课速度，提高学生的学习效果。

五、总结

《晶体学基础》是材料科学与工程专业的重要基础课程，应该按照材料科学专业学生应该掌握的晶体学知识，优化编排授课内容和次序，提高授课效果；利用三维晶体学动画模型，加深学生对晶体对称要素及其操作等复杂晶体学概念和理论的理解；建立“研讨式”教学模式，针对课程的重点和难点，提出学生课堂和课后研讨的主题，检验学生对授课内容的掌握情况，提高学生通过主动提问以及相互讨论而获取知识的能力，最终使学生更好地掌握材料科学专业必需的晶体学基础知识，培养学生分析问题和解决问题的能力。

作者：刘彤 单位：北京航空航天大学材料科学与工程学院 北京市材料科学与工程实验教学示范中心

参考文献：

[1]张恩.关于《结晶学与矿物学》教学模式的探讨[J].中国地质教育，2000，（4）：41-43.

[2]张英.材料大背景下晶体学课程的改革与创新[J].科技文汇，2011，（10）：71-72.

[3]何明跃《.结晶学与矿物学》教学改革探索[J].中国地质教育，2000，（4）：57-58.

[4]秦善，王长秋，鲁安怀“.结晶学与矿物学”教学改革与课程建设[J].中国地质教育，2007，（1）：130-132.

材料科学与工程基础知识范文第2篇

关键词：双语教学 材料科学与工程 教学模式

在世界进入21世纪的今天，随着中国加入WTO，我国改革开放日趋深化，中国正走向世界，世界也在向中国走来，国家和社会发展使得对双语人才的需求程度迅速提高。如何在材料学科本科教学中培养学生专业英语的应用能力，使之具备综合素质，是当前高分子材料与复合材料专业教育与教学改革中需要深入探讨的问题之一。

我校自1997年开始招收复合材料专业，每年基本上招生2个本科班，在原有的高分子材料基础上进行有机整合，分为高分子材料与工程专业与复合材料与工程专业。从共性知识体系中提炼出基本问题，建立起材料科学与工程的基础教学体系，从宽基础角度加强专业基础课教学，使一部分专业课趋于向专业基础课的调整，在这样的教改思路下，原来各专业方向的专业外语课程面临着向大材料专业的过渡，从而产生了一门新的课程――《材料科学与工程基础》，并设为双语教学示范课程，作为高分子材料与工程专业与复合材料与工程专业六大平台课程之一，材料科学与工程基础的内容因双语教学而偏向于基本概念和基本应用，为避免重复，材料科学与工程基础将不涉及各材料方向的具体理论。

一、材料科学与工程基础双语教学的必要性与目的

专业外语(实际上多为专业英语)是以往的专业设置下各专业开设的一门专业必修课，其目的在于提高学生对外文文献的阅读与理解能力，而主要以专业英语作为整班授课内容。目前，由于高校近年来开设了双语教学课程，所以专业外语面临着被取消的可能或过渡为双语教学课程。我校高分子材料科学与工程专业即以双语教学的《材料科学与工程基础》课程来代替专业外语，但两者之间又存在着本质的区别。

以高分子材料科学与工程专业为例，专业外语课程为32学时，分两部分在第五和第六学期两期授课，其学习内容主要涉及的是专业基础常识和后续专业课程的部分内容，如高分子化学中的合成部分，高分子物理中的结晶部分等，而上课主要以翻译形式为主，课上一般较为单调。由于所涉及的内容学生还没有学过，对学生来讲内容较深，学生不能够以英语完全了解本专业，而从专业外语课程中学生对专业内容的领会往往不完整，因此专业外语课程一般难以取得非常良好的授课效果。为了让学生能够理解并应用外语进行专业知识的表达，并实现宽基础教学，《材料科学与工程基础》首先从授课内容上进行了大幅度调整。考虑到双语教学的《材料科学与工程基础》将被安排在第五学期教学，是最早与学生接触的一门专业基础课，学生还未接触各方向的基础理论，所以本课程计划从材料基本结构出发，根据材料的不同结构特点分类，介绍三大材料及功能和复合材料的主要品种及其应用，其内容自成体系，不再依赖各专业方向。从以上意义上讲，以双语教学的《材料科学与工程基础》代替专业外语是必然的趋势。

二、材料科学与工程基础双语教学的基本模式存在的问题

双语教学是近年来出现的一种新的教学模式，它所遇到的问题在其它课程的双语教学中已经体现出来，就我校高分子材料科学与工程专业来讲，所遇到的问题可能还来自于以下这方面：就是不能找到合适的授课教师精通所有三个专业方向的内容，我校的现任教师分别来自于高分子、无机和金属三大材料专业，不具备全部专业方向的材料基础知识的能力，每位只能讲授自己专业熟悉的一部分内容，而学生要接受至少三位教师的讲课，这样一来课程缺乏系统性，但从另一角度讲，授课教师分别来自于三大材料专业，所以他们会对本材料十分了解，而使得学生可以学到更充实的知识。

三、材料科学与工程基础双语教学模式

针对双语教学存在问题，我们首先采取了分章节专业教学模式，即每部分专业知识都有该专业教师授课。我们学院整合全院的教师资源，形成了材料加工、金属材料、高分子材料、复合材料及无机非金属材料五个专业教师组成的教学团队，负责该课程的全院教学，合理安排教学时间与内容，各专业的知识都有该专业的老师授课，通过几年的实践，获得了很好效果。

其次，课堂形式主要采用多媒体教学，用将课堂的主要内容以全部英文的形式演示给学生，并且配备了与原版教材相配套的多媒体课件，以图文并茂的方式对学生进行授课，使学生从视觉听觉多角度来获取知识信息，增强了学生的学习兴趣。为了充分发挥主体性参与学习的使用，在教学过程中我们积极开发学生的学习潜力，在资料的查询、英文写作与翻译、语言的表达方面进行了培养锻炼，注重培养学生的综合能力的提高。

在教学中结合材料科学最前沿科学与研究领域，将学生分成若干小组，且给各小组分好一个关于最新研究成果的英文题目，指导学生主动利用图书馆和网络等资源搜索所需信息对该英文题目进行分析与评价，并提出问题与展望未来研究发展趋势，培养学生对材料信息的收集能力、阅读能力、理解能力与写作能力。学生可以根据自己的个人情况将论成形式上台进行演讲，使学生锻炼了胆量，提高了表达能力。这样大大增强了学生英语的思维能力，提高了学生们英语学习本专业的兴趣，拓宽了学生们的专业知识视野，为他们未来从事本专业的科学研究奠定了坚实的基础。

通过材料科学与工程课程双语教学实践，发现无论对学生还是教师在英语水平的考验和专业知识的讲授和学习都是一个考验，只要采用适当的方法，教师具有驾驭英语和专业知识的能力，积极调动学生的学习积极性，变被动学习为主动学习，用双语进行专业课的教学是可以完全达到用中文讲课的同样目的。

参考文献：

[1]王英.黑龙江教育. 2007.7-8.126-128.

[2]张津，刘兰宵，石国梁.重庆工学院学报，2006.20.154-156。

材料科学与工程基础知识范文第3篇

关键词：材料类专业；卓越工程师；本科；课程体系

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）16-0237-03

高等院校的主要任务是根据国家科技与产业发展需求，培养服务于社会的专业人才。工程技术作为国民经济发展的一个重要支点，为现代社会创造了大量的物质财富。大量优秀工程技术人才的培养，是我国成为科技与产业大国的重要前提。截止2010年，我国开设工科专业的本科高校1003所，占本科高校总数的90%；接受高等工程教育的本科在校生达到371万人，研究生47万人。但与此同时，长期以来我国许多高校一直是以高水平研究型人才培养为目标，忽视工程技术人才的培养，这与我国大学生教育早已走下神坛，逐渐成为大众化教育的现状相脱节。为此，2010年起，国家教育部提出卓越工程师教育培养计划，旨在培养一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。高校本科教育不再是为研究型人才培养服务，而要将为社会培养高水平、国际化、创新型工程技术人才培养作为己任，让学生学致以用、人尽其才[1，2]。同年，同济大学作为国内首批试点高校，开始实施“卓越人才”培养计划，积极致力于“卓越工程师”培养模式的实践与探索，并作为主要单位发起成立了“卓越人才培养合作高校”联盟。卓越工程师教育培养模式并不是否定研究型人才的培养，而是要求从适应国家发展需求出发，根据各高校自身特点和国家教育体系中所处位置确定合适的培养计划，分层次地培养包括研究型人才和工程技术人才在内的各种所需优秀人才。本科教学作为卓越工程师计划中的一个基座，肩负这两种人才培养的重任，这就要求我们从实际出发，根据学校自身特点和学生发展方向制定适合社会人才需求的专业课程体系，以满足优秀科技人才培养的需求。

一、材料类专业的沿革和课程体系现状

材料学科主要研究材料的组成、结构、工艺、性能及应用之间的相互作用规律，进而展开涵盖金属、无机非金属、高分子及复合材料等各类材料的科学级工程技术研究。材料科学研究是各种工程技术研究的基础和重要保证，在我国几乎所有的综合性大学中都开设了材料类的本科专业。1998年，教育部在本科专业引导性目录中提出了按材料科学与工程一级学科进行专业招生的思路，随后130余所高校针对教育部有关材料科学与工程专业人才的培养要求，相继开展了按材料科学与工程专业一级学科办学工作[3]。材料类专业涉及面很广，除了包含金属、无机非金属、高分子及复合材料等几个领域外，大量新材料的涌现和引用拓展，又为该专业带入了大量的知识面和研究方向。以一级学科开设本科专业，其优点在于可以拓宽学生的知识面和就业面，但也带来专业课程涉及面太多、学生对于每个专业领域无法深入等问题。因此，如何搞好材料类专业课程体系建设，让学生在对整个材料科学技术领域的基本理论知识有较好把握的同时，又能在某一领域学有专长，更好地适应国家科学与工程建设需要，就成为该专业教改建设中的一项重要任务[4，5]。从目前的各校材料类专业设置情况来看，大部分高校在坚持以材料科学与工程一级学科进行大专业方向进行专业教学的同时，也根据自身的特点开设了若干专业或专业方向，让学生选择某一专业方向领域进行深入学习。其专业方向设置较多的是以金属、无机非金属、高分子、复合材料等专业方向进行分类，也有以材料科学、材料工程、材料加工、功能材料、半导体材料、生态环境材料等多种形式进行分类。从其专业课程体系来看，一般都分为学科基础（平台）课程、专业课程和选修课程等几类，学科基础课程主要从材料科学的角度讲授材料科学的基础理论、材料组成―结构―性能关系、理化性能及其分析方法等；专业课程则包括深入介绍某一材料领域的科学理论和专业知识，而选修课程则可让学生有选择性地学习传统材料理论及工程技术、新材料领域专业理论及技术等几方面课程。表1列出了国内外部分高校材料类专业的专业课程分类和课程开设情况比较数据，从表中可以看出，根据高校的所处地位、培养目标和学生就业去向的差异，各校的专业课程体系设置有所不同。

对于一些“985工程”高校而言，其学生培养目标较注重材料科学研究领域，强调材料科学理论知识的传授，相关专业基础课程的学分占比较高，同时鼓励学生通过选修课程选择自己的侧重专业方向。就专业课程开设情况而言，首先是有关材料学科领域的专业基础或平台课程的数量占专业课程总数的三分之一左右，其次是与传统材料科学技术相关的课程，与新材料相关的专业课程占四分之一强左右。对于一些“211工程”院校而言，专业课程分类与前者相差并不大，专业基础或课程的占比稍大些；而在专业课程开设中，与传统材料相关的课程占比明显增多，新材料相关课程数量则有所减少。而对于一些普通高校来说，这种传统材料相关课程数高于新材料相关课程数的趋势尤为明显。这种课程设置的分布实际上与各类高校的学科定位以及毕业生未来主要服务方向相当，很大程度上满足了国家各层次人才培养的需求。与此同时，比较一些国外知名高校的材料类专业的课程设置情况，可以发现其介绍材料科学研究领域的专业基础类课程占据相当重的比例，明显高于国内高校；同时新材料相关课程的开设数也高于传统材料相关课程数，反映了欧美发达国家对新材料工业发展的偏重趋势。重专业基础教学有利于学生夯实专业基础，无论今后选择哪个主攻方向都容易上手。还有一个明显的特点是，国外高校的实验、实践类课程较多，有利于培养学生的动手、实践能力。

二、适应卓越工程师培养需求的专业课程体系建设

卓越工程师教育培养计划的提出，目的是面向工业界、面向未来培养一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才，其培养层次包括本科、硕士研究生、博士研究生培养等几个层次，而本科生的培养为整个培养体系的基础。同济大学作为一所国家“985”、“211工程”建设的著名工科高校，为国家培养了大批工程建设急需的各类人才，同时也培养了一批高水平科学研究型人才。其材料学专业作为国家重点学科，经过多年发展成为包含无机非金属材料、金属材料、高分子材料、复合材料、建筑结构与功能材料等5个专业方向的大材料学科模式，形成了自己的一定特色。因此，面向卓越工程师培养模式的课程体系建设，需要根据自身特点和毕业生去向，提出适应本科―硕士―博士研究生教育一体化培养要求的本科生专业课程体系，以满足各种层次人才培养的需求。同济大学材料科学与工程学院自成立以来，培养了一大批国家急需的各类专业人才，其毕业生服务于国民经济各行各业。因此，本科专业课程体系的建设，也需通过分析其毕业生去向，把握自己的定位，以适应人才培养的需求。相比较于国内普通高校材料专业的本科毕业生就业去向[6]，同济大学作为“985”和“211工程”高校，其材料科学与工程专业的本科生毕业去向呈现明显的特点，一是出国深造和攻读硕士研究生的比例相当高，近三年，其数量占学生总量的50%～60%；二是服务于汽车、生物、电子信息及其他工业制造领域的学生数量相当多。即使在服务于传统材料相关领域的学生中，由于近年来90%以上的就业学生都选择留在上海等特大城市工作，而传统的硅酸盐等传统材料工业因城市规划等因素逐渐调整出这些特大城市，因此他们也主要服务于传统材料应用企业而非制造企业。表2列出了资料统计的国内9所高校材料类专业本科生近几年毕业去向[7]与同济大学材料科学与工程专业近三年本科生毕业去向的对比数据，从中可看出高校种类和地域的鲜明特色。而在后端的同济大学硕士研究生毕业去向中（表3），20%左右学生服务于传统材料相关企业，5%～10%左右学生选择继续深造，其余大部分就业于新材料相关等其他工业领域。如果综合考虑其本科―硕士―博士整个教育体系的就业情况，可以发现其90%以上的学生最终服务于工程技术领域，少部分学生最终从事教学与科学研究，这与卓越工程师计划的培养目标相一致。

材料类专业的本科教学建设应该结合上述毕业生去向特点，按照课程体系既能满足大批学生继续深造的要求，又要满足能直接服务于新材料和传统材料应用相关行业、材料制造等多种行业的需求，建设材料科学研究和工程技术教育有机衔接，传统材料与新材料课程教学相平衡，材料制造和应用教学相结合的本科课程体系。在整个本科课程体系中，学科基础课程应该是本科教学的一个重要内容，它可以向学生传授材料科学领域所需的基础知识，打破无机非金属材料与金属材料、高分子材料的传统界限，从大材料的角度让学生掌握材料科学与工程技术研究的必备知识，也适应现代科技应用中材料复合的大趋势。而在专业课程设置中，其课程体系的设置应能满足学生未来去向的要求，因此其必修、限修、选修课程模块应有不同的偏向。专业方向课程应该体现材料学科各专业方向的教学特点，深入介绍材料学及各专业方向的专业知识，包括金属、无机非金属、高分子与复合材料等方向的相关专业理论知识、制备技术、性能与应用等方面的课程介绍，让学生有选择性地选择某一专业方向深入学习。专业限选课程则主要针对学生的兴趣爱好，分别从科学与工程技术各领域分类介绍相关专业课程，以对接本科毕业生升学和就业的两大出口。在材料科学领域的课程设置中，可以面向希望继续研究生阶段教育的同学，更多地从科学角度进行专业教学，通过增加专业理论类课程的开设数提高学生对材料科学领域的把握和素养，有些工程类的课程可以在研究生阶段继续讲授。而在材料工程技术领域的课程设置中，则根据工程师培养的要求，着重介绍工程技术领域的课程；在具体课程设置中，应根据学生未来去向的特点，在掌握传统材料制备工艺技术必要知识的前提下，更多地从材料性能与应用出发，介绍现代无机材料在各行各业的应用技术，以满足学生在多种工程技术领域，从事材料应用相关技术工作的就业现状要求。与此同时，在专业方向课程模块中增加跨专业方向选修课程的开设，鼓励学生提高对材料学科其他专业方向的了解。选修课程的设置则更多地从学生兴趣出发，针对现代科学技术发展与学生就业兴趣，分别从现代材料制备新技术、新材料、纳米科技、生物技术、信息电子、汽车与交通产业、化工制造、现代科技管理等角度开设选修课程，适当增加新材料相关课程的比例。同时可以开设一门实践应用型课程，邀请一些科学研究领域或工程技术领域的专家、技术人员以讲座形式介绍材料科学与技术领域的最新发展，让学生把握材料科技发展的脉搏。

通过学科基础课程、专业方向课程、专业选修课程等的设置，不同类别课程之间相互支持，在扎实材料学科专业基础知识的前提下，通过分类限选科学研究类或工程技术类专业课程与学生未来发展方向相适应，通过专业选修课程及跨专业方向课程扩宽专业视野而各有所侧重，建立同时适应未来工程师或研究生培养的材料类专业本科课程体系，以满足不同类型、不同层次人才培养的需求。

三、结论

具有创新性、国际性视野的卓越工程师培养体系建立是使我国由教育大国向工程技术大国转变的一个关键，作为整个卓越工程师培养中的基础环节，材料类专业课程的设置必须在适应学校自身特点和学生就业去向的情况下制订特色鲜明的、本科―硕士―博士研究生课程设置有机统一的本科专业课程体系，以优秀工程型技术人才培养为主线，突出材料应用技术教育，同时兼顾材料科学研究类人才的培养需求，更好地为我国科学与工程技术发展输送各种优秀人才。

参考文献：

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[5]曹新鑫，何小芳，管学茂，等.关于材料科学与工程专业特色课程群建设的思考[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2010，（5）：177-178.

[6]罗瑞锋.高等院校材料类专科学生就业思想探析[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2011，（18）：194-195，202.

材料科学与工程基础知识范文第4篇

关键词：跨专业；研究生；培养

作者简介：王建江（1963-），男，浙江温岭人，军械工程学院基础部，教授，博士生导师；黄（1972-），男，山西运城人，军械工程学院基础部，副教授。（河北石家庄050003）

中图分类号：G643     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）07-0016-02

随着军队院校研究生招生制度的深化改革和招生规模的调整优化，跨专业招收、培养研究生在一些学科与专业正日益显现并会更加突出。近五年来，在笔者培养的材料科学与工程专业工程硕士、同等学历硕士、全日制硕士中，跨专业研究生占到了70%左右。分析跨专业研究生特点，研究培养跨专业研究生的有效措施，保证培养质量，提高培养水平显得格外重要。

一、跨专业研究生的特点分析

1.生源和专业基础分析

近年来军械工程学院材料科学与工程学科跨专业招收的研究生主要有三种情况。

（1）跨专业调剂。由于受多种政策和因素影响，考生生源不足，上线研究生不多，够复试条件的研究生数量小于招生计划数量，每年不得不从其他富裕专业（通常是机械类专业）调剂研究生。这部分研究生除了在本科阶段学习过40～50学时的“工程材料”课程外，基本上没接触材料科学方面的课程和知识。

（2）跨专业报考。这部分学生对材料科学与工程学科具有浓厚的兴趣，立志从事材料科学与工程专业的学习与研究。为了考取研究生，他们自学了大量的“材料科学”课程，特别是对研究生入学考试确定的初试专业课程和复试专业课程下功夫较大，准备比较充分，成绩也比较好，具有一定的专业基础，但他们毕竟没有系统学习过材料科学与工程专业课程，为了考取研究生，突击学习痕迹明显，死记硬背的东西较多，融会贯通、举一反三、灵活应用的能力偏弱。

（3）为躲避研究生入学考试课目“数学一”而跨专业报考。我院材料科学与工程学科确定的研究生入学考试数学课目为“数学二”而非“数学一”，部分考生由于数学功底较弱，担心“数学一”难度大，考不出好成绩，受社会现实的驱动选择报考了本专业，由于目的和动机不同，这部分学生材料科学的基本理论、基本知识、基本技能也较弱。

总之，跨专业报考的研究生相对于本专业研究生而言，在专业基础知识的掌握和基础理论积累方面比较薄弱。

2.心理和优劣势分析

跨专业学习并不是一件简单的事，一切从头开始，这需要勇气、动力和毅力。跨专业研究生能够和本专业研究生坐在一起，站在一个起跑线上学习和研究，这本身就说明了跨专业研究生勇于挑战、肯于付出和战胜自我的精神。当遇到挫折、困难或不公正待遇时，跨专业研究生会表现出更加坚强的心态、信念和理想。

另外，跨专业研究生也具有非跨专业研究生所不具备的优势。首先跨专业研究生大多具有交叉学科的知识结构，无论是基础理论还是专业实践，跨专业研究生受到来自不同学科方向文化和知识体系的熏陶，具有复合型人才的优势；其次，跨专业研究生容易认识到自己的长处和不足，会注意取长补短，发挥长处。

二、跨专业研究生培养措施

1.搞好入学教育，树立学习信心

材料科学与工程专业的本科生在大学期间除了学习高等数学、大学物理、外语、计算机等公共基础课外，还要学习材料科学基础、材料现代分析方法、材料制备工艺、材料性能分析、新材料、材料实验、材料管理等专业课。本科四年的学习使得他们掌握了扎实的材料科学基础理论知识，具有较强的实践能力，建立起了材料科学概念，形成了材料思维习惯。而跨专业研究生在专业知识结构、知识积累上有所欠缺，常常会造成在进入研究生学习后“水土不服”、“消化不良”的现象，表现为不具备独立思考问题和解决实际问题的能力，学习能力差，材料概念不清，不熟悉专业学术话语，缺乏创新思维。为此必须搞好他们的入学教育，纠正动机偏差，讲清跨专业学习的利和弊，在认识差距的同时看到优势，使他们明确学习目的，树立学习信心，要求他们勇于克服困难，按期完成学业。

2.补修基础课程，夯实专业基础

对跨专业考入的研究生，军械工程学院在课程设置上与本专业考入的研究生没有区别，课程设置统一，培养计划刚性，不考虑个体差异，不照顾个体要求。由于跨专业研究生与本专业研究生的专业基础相差太远，研究生授课教师往往顾此失彼，常常会使本专业的学生觉得授课深度不够、提高有限，而跨专业研究生却难以理解，从而使正常的研究生教学受到冲击和困扰，影响教学效果。

材料科学学科具有一套独立的理论体系和思维方式，它不仅在专业基础上与计算机、自动化、电子类专业相去甚远，而且思维方式独特。尽管学生学习努力，但由于缺乏系统的材料科学基础培训和思维训练，对材料类课程的学习难以摆脱夹生不熟的状态，听课的过程似乎明白，但难以用自己的语言表述出来并运用到实际工作中，对一些概念和理论似懂非懂。

授课教师应优化教学内容，注重因材施教。指导老师要加强个别指导，筛选本科阶段“材料科学”3～5门重要核心课程作为补修课程，强化跨专业学生的“材料科学”基础。为帮助跨专业学生建立对材料科学的感性认识，培养材料学思维习惯，安排他们到实验室指导本科生毕业实习，做到教学相长。督导跨专业学生利用丰富的网络资源自学相关知识，弥补跨专业研究生所需要的基础理论未来向深度和广度拓展的缺陷，从而为培养其研究能力、创新能力和综合素质创造条件。

3.依据学生特点，选定研究方向

导师是培养研究生最为重要的环节，在研究生培养中起着其他个人和机构无法替代的重要作用。对学生的严格要求大多需要通过导师才能有效落实。导师在充分考察、了解学生的兴趣和特长后，在征求学生意见的基础上帮助其选好论文方向。如数学、计算机基础较好的研究生更多地安排一些材料制备过程中与数值模拟、仿真有关的课题；动手能力较强而理论功底较弱的研究生，安排一些倾向于材料制备工艺方面的课题；机械制造专业的研究生安排一些注重与材料制备设备相关的课题，这样有利于学生扬长避短，增强自信，提高对材料学研究工作的兴趣。通过撰写论文锻炼和提高实际工作能力，他们毕业后达到与本专业生源同样的培养质量。

4.凝炼导师文化，促进师生互动

（1）坚持师生在教育上是授受关系，导师处于主导地位。坚持师生在人格上是平等关系，导师应以尊重学生的人格、平等地对待学生、热爱学生为基础，进行正确地指导、严格要求和民主型的管理。

（2）坚持师生在道德上是相互促进关系。导师应该强烈感受社会的迅速变化和知识的不断更新，加强与学生的互动，自觉不断地自我充实和提高，不断更新自己的观念，形成有组织的讨论、研究氛围，在教育培养研究生活动中不断发展自己。导师要注意对学生学习行为的观察和评价，形成对学生新的了解和认识，及时修改对学生的某些要求与期望。导师通过自己的努力影响、感化学生，增进学生对导师的了解，从而激发学生更加自觉、主动地学习和工作。在研究生中间提倡互帮互学，博士生带硕士生，高年级研究生带低年级研究生，本专业研究生帮跨专业研究生，在研究生中广泛开展学习研讨活动。

5.加强学术交流，营造创新氛围

要培养高质量的跨学科研究生，必须要有好的学术氛围。广泛开展学术交流，鼓励学生参加多种多样的学术活动，有利于学生了解本领域的前沿工作，提高专业水平和表达能力，有利于学生开阔眼界、拓宽知识面。近年来，我们坚持博士研究生在校期间外出参加学术交流会议人均不少于3次，硕士研究生人均不低于1.5次。研究生们通过参加国际、国内学术会议进一步了解到本领域科技与学术发展的信息，增长了他们的专业知识，提高了学术水平，拓宽了研究思路，并结交了一批同行，同时，也提高了他们对信息的认识程度以及捕捉、分析、判断和吸收信息的自觉性。

6.严格跟踪检查，严把论文答辩关

严格研究生中期筛选制度，对课程学习成绩出现黄牌的研究生进行个别谈话，达不到要求的推迟开题。

对待跨专业研究生和其他研究生一视同仁，实行统一的研究生开题评审制度和研究生论文进展中期检查制度，组成专家组听取研究生汇报，回答专家组的质询，检查学术情况，对个别较差的学生推迟开题、延期答辩，在研究生中营造一种警示、促进和努力学习的氛围。

几年来的坚持与实践，学院材料科学与工程学科研究生的培养质量得到充分保证，研究生论文的盲审平均成绩达85分以上，所有研究生都如期完成学业，顺利获得硕士学位。

参考文献：

[1]纪军,倪承普,罗秋敏,等.跨学科研究生培养质量体系的构建[J].航海教育研究,2007,(2):93-94.

材料科学与工程基础知识范文第5篇

高等教育的职能是培养人才、发展科技、服务社会，对于大多数高校来说培养人才是首要的和主要的职能。高等教育在人才培养上可以归结为两大方面的问题：“培养什么样的人”和“怎么样培养”，即人才培养模式问题。[1]对于不同类型的高校，其人才培养模式的建立是不相同的，[2]如研究型大学侧重于培养基础知识宽厚、创新意识强烈、具有良好自学、自主研究能力和动手能力的通识性人才，实施通识教育基础上的宽口径专业教育，而教学研究型大学则以通识教育为基础，以传授知识、培养能力和提高素质作为构建人才培养模式的基准。同时对于不同专业又有着不同的人才培养模式，材料科学工程专业的人才培养应以培养应用型、复合型人才为出发点，以适应社会经济和科学发展为要求，以扎实的专业理论基础、突出的创新思维与动手实践能力为手段，以人为本，并结合各高校的自身优势，充分体现国家“十二五”规划对于材料科学领域作出的明确要求。基于这一认识，为了提高材料科学工程专业人才培养质量，提出了“大材料”（material）教育背景下开放式（open）个性化（individuation）人才培养模式（简称为moi人才培养模式），通过该培养模式的实行旨在以学生为本，因材施教，为国家培养高素质的材料工程专业人才。

一、moi人才培养模式的由来

目前，国内绝大多数高校材料科学工程专业人才培养主要遵循小专业模式，即按材料的特性和用途进行细致的具体分类（如金属、非金属、高分子材料等），分别学习材料结构、性能、加工、使用等方面的专业知识。由于不同专业间的彼此界限分明，知识体系缺乏相互联系，致使学生除了对本专业领域的知识有相当了解外，对其他材料领域知之甚少，特别是在涉及学科领域交叉或新材料开发方面倍感吃力，这样培养出来的学生学科基础知识薄弱，知识面狭窄，并不能顺应时展的潮流。显然，“小材料”人才培养模式已经不能适应当前的社会经济和当代科技发展对本科人才的需求。因此，在“大材料”学科教育背景下，实施开放式个性化的人才培养模式势在必行。

二、moi人才培养模式的思路及培养理念

为培养材料工程专业的优秀人才，在“大材料”教育背景下，结合江西理工大学（以下简称“我校”）区位优势与学科特色，形成了“开放式、个性化”、“以生为本、因材施教”的教育理念，即以学生个体差异为出发点，以教学科研平台建设为切入点、以企业需求和学科发展为导向、以课程体系改革为手段、以能力培养为关键，以多元化人才培养为目标，全面开展材料工程专业人才培养模式的改革。改革的总体思路是通过构建学科基础教育平台，消除单一专业烙印；注重“大材料”各专业之间的内在联系和共性，从社会需求、学科发展和学生个性出发，实施人才分流培养机制；重构基本核心课程体系，“量身订制”专业课程并完善实践教学环节；推行教师培养导航制，优化师资队伍；实现“共性培养与个性培养、理论与实践、学校与企业”的紧密结合，全面提高人才的培养质量。

三、moi人才培养模式的基本举措

1.实施人才分流培养机制

从社会需求、学科发展和学生个性差异出发，以生为本，为充分实现因材施教，moi人才培养模式拟对学生进行分流培养，即在通识教育和学科基础教育之后，结合学生兴趣及特长分方向、分层次进行个性化培养。

首先，实施“工科专业+人文管理”教学，培养通用型的复合人才，即对学生进行工程素质培养的同时，加强外语、法学、管理等人文素质的培养，以满足社会对既懂工程又会外语、掌握法律和管理知识的复合型人才的需求。在“大材料”教育背景下，以全面系统的知识学习和综合思考能力培养为主，加强基础教育、学科知识横向与纵向间的联系，允许学生在学科基础教育平台上根据自我兴趣、自主选择专业导师，淡化专业界限，打破专业壁垒，真正做到以生为本，培养具有更宽专业视野而且对材料科学领域适应性强的通用型人才。

其次，在完成了通识教育及学科基本专业课程学习的基础上，根据自愿报名和专业考核相结合的方式，从中选拔出数理基础扎实、外语水平较高、对科研有浓厚兴趣的学生组建材料学科“试点班”，突破常规意义的导师制，实行本科生导师制管理，由导师“量身订制”培养方案，在导师指导下以科研项目为驱动，培养具有相当创新能力的学术型精英人才。并且对于优秀人才直接推免，进入研究生学习。

最后，根据企业的特殊人才需求，建立“工程应用型”人才的“定单式”培养模式。企业、学生、学校通过签订三方培养协议，实行定向培养机制。学生前三年在校以学习为主，即理论教学和部分实践教学环节由学校组织完成，专业实习、毕业实习、毕业设计等实践教学环节由学位和企业共同组织完成，实行学校和企业共同培养模式。学生毕业后签订劳动合同、正式上岗。该人才培养机制具有岗位针对性和实用性。

2.理论课程体系改革

理论课程体系的改革总体上需按照“材料科学基础”、“材料制备”、“材料结构及性能表征”及“应用”等四要素原则重构“大材料”基本核心课程体系，夯实学科基础，突出学科基础教育的平台性，并结合不同类型人才的培养，专业课程的设置需突出个性化，进行“量身订制”。对于复合型人才培养而言，在夯实学科基础之上，引导学生选择性修习法学、经管、外语等人文素质课程；对于工程应用型人才培养，要加大职业操守的培养和职业拓展训练，重视生产技能实训，促进学生就业时与企业“无缝对接”；对于研究创新型人才培养而言，将基于材料学科已形成的特色方向（如钨、稀土及铜合金新材料、锂电池材料材料、光伏材料等），通过强化“固体物理”、“高等化学”、“材料热力学”等基础知识，开展科研方法训练和创新能力培养。

3.完善实践教学环节

（1）moi人才培养模式要求在人才培养的过程中合理设置实验教学进程，突出实验教学的全过程化，使教学内容分层次、分模块，并通过综合性、设计性实验开设，不断提高学生实验技能水平。具体而言，实验教学进程分割成体验期、学习期和创新期，相应地，在各期设置不同要求的实验模块。例如在体验期，开出普通化学实验之类的公共基础实验；在学习期，主要开出专业基础课程实验（如样品制备及金相显微镜使用实验等）及专业课程实验（如有色金属显微组织观察实验等）；在创新期，由学生自主选择方向、设计实验内容并开出实验（如有色金属压力加工实验等）。通过不同阶段开出不同类型的实验，使实验全过程化、层次化、模块化，引导学生顺利实现“知识迁移”，最终做到对基础理论知识的融会贯通，活学活用。

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（2）在公共实验的基础上，提倡并鼓励学生申请开放式创新实验基金。多年实践证明，创新实验活动在本科生中对于推动学术风气方面收效良好。moi人才培养模式要求在前期活动成功开展的基础之上，制订并完善开放式创新实验基金审批、立项制度，保障资金支持切实到位。创新实验基金制度将为学有余力的研究型、学术型学生提供更宽阔的专业发展空间。在开放式创新实验活动的基础上，进一步推介成果，如推介参加省级大学生科技创作挑战杯竞赛。在近年挑战杯竞赛中，材料工程专业学生已连获佳绩。

（3）在金工实习、认识专业等公共实习的基础上，针对不同类型人才培养规格，个性化地制订专业实习内容。在成绩评定时，注重对实际效果的考核评价。

对于研究创新型人才专业实习以科研团队为实习基地，通过结合导师的研究方向，积极参与导师的科研课题来完成。在专业实习过程中实施本科生导师制，通过提交学术报告或以的形式进行成绩评定考核；对于工程应用型人才，其专业实习依托于企业并服务于企业，以工厂为实习基地，紧密结合企业对应用型人才的实际需求，跟踪行业技术发展现状，广泛调研，在理论与生产实践相结合中进行定向式学习，将依据企方的评价结果和意见进行成绩评定；相对工程应用型而言，复合型人才的专业实习环节设置更为灵活，可以在本行业的相关工厂，也可以在有色冶金行业相关公司从事实习，遵从“宽口径”原则，对实践效果的评价也主要是基于企方评价结果和意见。

（4）人文实习是moi人才培养模式对于提高本科生人文素质、丰富大学生精神世界所提出的重要举措。通过人文素质拓展，可以进一步健全大学生人格，陶冶大学生情操，同时营造良好的人文素质环境和氛围，从而成为课堂教育的有机延伸和必要补充。

4.优化师资队伍

（1）moi人才培养模式对于师资队伍的规划遵循导航制，即结合我校“育人为本、质量立校、特色强校、和谐兴校”的办学方针，紧抓江西省有色金属行业的区域优势和我校学科特色，根据材料科学领域长期发展所凝练出的教学科研方向，教师进行培养规划的统筹兼顾、发展方向的灵活修饰，因势诱导，通过师资梯队建设和教师队伍锤炼促进学科发展。

（2）大力推行“青年教师导师制”，即确定青年教师队伍建设目标，制定《青年教师教育教学指导教师职责》，成立“青年教师导师制”领导小组，提高认识，统一思想，协调行动，使青年教师培养工作日常化、制度化。在导师制的大前提下，大力开展各种教育教学促进活动，通过专家讲座、名师辅导、交流研讨、参与互动、合作学习、案例分析、示范模仿、反思构建等方法，不断提高青年教师教育教学的整体水平。

（3）教学科研团队在moi人才培养模式上承担着本科生导师的重要职责，团队的教学水平将直接影响到人才的培养质量。通过推行教学科研团队首席讲师制，由首席讲师来负责本科生人才培养计划，并通过首席讲师在科研教学方面的领军作用，以点带面，进而促进团队的科研教学水平整体提高。

（4）为突出开放式实践型教学，弥补课堂理论教学与生产实践脱节的不足，并进一步充实实践教学内容，通过引进兼职教师充实师资队伍，通过定期邀请企方高级技术人员及管理高层进入本科生讲堂，对本科生进行工程实践知识培训和职业操守教育。