中国材料科学的发展

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中国材料科学的发展范文第1篇

关键词：材料科学基础 功能材料专业 教学改革

Teaching experience of material science foundation course for functional materials major

Bai Jing， Teng Fei， Huang Mingli， Luo Shaohua， Qi Jianquan

Northeastern university at Qinhuangdao branch， Qinhuangdao， 066004， China

Abstract： The materials science of the metallic materials， the inorganic non-metallic materials and the polymer materials has been combined for the functional materials major in our university， and added the latest research results to the traditional knowledge of fundamentals materials science to gain better teaching effect. In this paper， based on the idea of teaching reform， several important reforming measures have been discussed in detail for the teaching reform of the materials science foundation course， aimed at improving the teaching quality and teaching efficiency； enhance students' analytical ability and innovative ability.

Key words： material science foundation； functional materials major； teaching reform

21世纪，材料科学与工程技术是国家经济建设的重要基础和支撑之一。材料科学基础是材料科学与工程类学科的一门专业基础课程，这门课程既要密切联系理论，又要为其他专业课程打下扎实的基础[1]。通过材料科学基础课程教学，学生能较好地了解材料的成分与组织结构，合成与制备，材料的性能及应用的基本知识，相互关系及其影响规律；对培养学生科学的思维方法、创新能力及运用基础理论知识解决实际问题的能力作用巨大。高等教育专业设置变化和课程体系的改革以及材料科学技术的迅猛发展，对材料科学与工程类人才素质提出了新的要求，已从原来较单一的技术人才转变为高素质、宽口径的复合型人才，材料科学基础课程教学中存在的问题也日益显现。研究和探讨课程体系的优化，兼顾金属材料、无机非金属材料和高分子材料的共性和个性，对提高该课程教学效果，培养复合型人才具有十分重要的意义。

1 材料科学基础教学改革的基本思路

材料科学基础教学改革的基本思路是：以厚基础、宽口径、面向现代工程为前提，根据本校实际情况进行。2011年，我校应教育部要求开设功能材料新学科，而功能材料以所需知识领域宽、学科发展迅速区别于常规的结构材料学科。

（1）我校集合常年工作在金属材料、无机非金属材料和高分子材料教学和科研一线的教师编写了一本《材料科学基础》（功能材料用）新教材，融入金属材料、无机非金属材料和高分子材料的共性和个性知识，并结合经济与科技的发展以及本校学科建设的进展，突出《材料科学基础》理论的共性，书中尤其注意了不同种类材料之间知识的交叉和渗透。

（2）着重培养学生科学的思维方法和创新能力以及运用基础理论解决实际问题的能力，即注重培养学生获取知识、运用知识、创新知识的能力。功能材料领域材料科学发展非常迅速，课本的知识永远落后于最新的科研成果，因而，能力的发展重于知识的传授。

①我校对大学二年级的学生采用导师制培养方式，每位导师都有自己的专攻学术领域，而学生根据自己的兴趣爱好可以自主选择导师。在导师带领下，学生开始进入实验室，学习使用相关的实验仪器设备以及最新的学科动态。学校方面，给予大学二年级和三年级的学生一定的实验经费，通过创新实践培养学生的科研兴趣和自学能力。很多学生在教师的带领下参加各种国家级、省级科技竞赛，如全国大学生节能减排大赛和全国大学生挑战杯科技竞赛等，并多次获得奖项。2013年我院81002班本科生张溪溪等人“利用提钒弃渣制备锂离子电池正极材料LiFePO4及其电化学性能研究”，81002班侯瑞等人的“基于废弃锌锰干电池制备ZnMn2O4及其电化学性能研究”获得2013年“力诺瑞特”杯第六届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛三等奖。

②为切实做到“强专业、重实践”，我校采用3+1教学模式，即3年授课+1年毕业设计。在“3+1”模式的导向下，越来越多的学生在本科阶段有了更为清晰的专业成长目标。充足的毕业设计时间，使大四本科生充分参与到指导教师的科研课题中，对本专业的前沿领域和基础知识的实际应用有了深刻的了解，优秀大四学生能多次发表学术论文以及申请专利项目。例如，罗绍华（本校教师）、翟向乐（学生）、张雅倩（学生）、田勇（学生）、李辉（学生），申请的发明专利“硅酸锰锂/纳米氧化物复合正极材料及其制备方法”（专利号：ZL 2011 1 0109725.0）已获国家知识产权局授权。

在教学过程中，适当安排部分章节让学生自学。学生通过查找相关参考书籍，总结概括自学部分的知识要点，科研领域的名人轶事，材料领域发展中的重大里程碑进展等，然后分小组分析讨论，提高学生的自学能力和对材料专业课的学习兴趣。此外，在教学安排中，每年度安排两次参观。一次是参观本校太阳能电池和锂离子电池实验室，一次是参观磁性材料生产企业，让学生可以理论联系实际，运用理论知识解决实际问题。我们还通过加强实验教学，提高学生的动手能力[2]。

2 将最新科研成果融入材料科学基础课程讲授中

在材料科学基础课程备课过程中，注意融入最新的相关领域的科研成果。学生觉得所学知识非常新鲜和超前，能够及时了解本学科的前沿动态，从而提升学习兴趣，对传统知识的理解亦会更为深刻。这种教学方法抓住了“90后”学生喜欢新鲜事物的特性，获得了良好的教学效果。

图1 强磁场对Fe-C二元合金相图共析点的影响

例如：在讲授Fe-C二元相图时，加入了全国优秀百篇博士论文获得者张宇东博士（东北大学毕业）关于10特斯拉强磁场对Fe-C相图影响的内容[2]。强磁场的使用会使共析点向高温高碳的方向移动（如图1所示）。从而将课本中平衡相图的局限打破，引入了外场对平衡相图的影响。

另外，在讲述固态相变―马氏体转变章节时，讲授应用马氏体相变过程中的体积效应可以实现温控形状记忆效应。在该部分，融入了最新的研究成果，说明由马氏体相变引起的形状记忆效应不仅可以由温度场驱动，还可以由磁场驱动，由此产生一类新的智能材料被称为磁控形状记忆合金，它兼具大的磁场诱导应变（传统的温控形状记忆合金）以及快速的响应频率（压电陶瓷和磁致伸缩材料），现已成为国际范围内智能材料的研究热点，从而补充和扩展了原有的知识体系。

3 合理运用板书与多媒体教学方式

材料科学基础课程内容多且抽象性、理论性强，为了提高该课程的教学效果，应该采用有效的教学手段和教学方法。

传统的板书教学是课堂教学的一种重要手段[3，4]。板书这种教学手段数百年来在教学发展史上起到了重要的作用，即使在科技高度发达的今天，也始终没有退出历史舞台。但是单纯使用板书教学的局限性也是显而易见的，如信息容量小且板书内容不易保存，缺乏生动性和趣味性，学生很难保持持续的注意力，已不能完全满足课堂教学的需求。

随着社会的不断进步和科学技术的迅速发展，多媒体教学已经启动并迅速开展。与板书相比，多媒体教学有很多优点，能创造出一个有声有色、图文并茂的教学环境，把抽象的事物直观化，把复杂的问题简单化，为教师教学的顺利实施提供形象的表达工具，从而可以激发学生的学习兴趣。如将F-R位错源、位错扫过、位错的多滑移和交滑移、热聚合物拉伸变形、马氏体的表面浮凸现象等由书本的平面教学转为多媒体3D教学，使原来单调的课堂教学直观生动、新奇有趣，易于学生理解和接受，激起学生的学习兴趣。多媒体教学省去教师板书的时间，可以增加课堂信息量，提高课堂教学效率。

当然，也有教师指出过多使用多媒体手段的弊端，如教师备课不充分，多媒体教学要求教师制作课件，因而没有充足的时间备课；有的教师自己不制作课件，使用其他教师的课件，不能把课本知识充分消化理解，把讲课变成了“念课”，不利于学生学习能力、思维能力和创新能力的培养。而且一旦停电，讲课教师便束手无策，影响正常上课秩序。因此，授课教师必须充分备课、认真备课，将课本知识深刻理解，并且充分了解学生的知识水平，将学生难于理解的知识点用通俗易懂的语言流利地表达出来。课堂教学时使用恰当的教学方式，利用板书和多媒体课件相结合的方式来授课。将理论知识和一些不易使用板书的教学内容用多媒体课件呈现；对于一些学生应重点掌握的知识点则使用板书的形式着重强调。将每堂课的知识点精心组织，恰当地设置问题进行启发，并预见学生的回答。从而达到板书、多媒体与启发式教学完美地结合，保证教学按照预期效果顺利完成。

4 结束语

综上所述，材料科学基础是一门传统的基础课程，在建设创新型国家以及材料科学快速发展、本科教育向应用型方向转变的背景之下，该课程的教学要求、目标、重点、手段都已发生了根本性的变化。紧跟现代材料科学发展的步伐，及时更新和充实材料科学的最新理论及应用成果，使课堂教学与实践教学相结合，才能卓有成效地提高材料科学基础课程的教学质量。

参考文献

[1] 周细应，李培耀，童建华.《材料科学基础》教学改革的实践探讨[J].上海工程技术大学教育研究，2005（2）：1-3.

[2] 张宇东.强磁场下钢的扩散型相变的理论与实验研究[D].沈阳：东北大学，2007.

[3] 范群成，徐彤，席生岐.研究型教学在“材料科学基础”课程的实践与思考[J].中国大学教学，2012（8）：61-62.

中国材料科学的发展范文第2篇

《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

［1］赵品．材料科学基础［M］．哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2007:1－2．

［2］赵霞，王永东，党振乾，等．应用型本科材料科学基础课程教学改革［J］．中国冶金教育，2013(4):23－24．

［3］张建新．《材料科学基础》本科教学的改革与实践［J］．科技信息，2009(21):506．

［4］Editoria．l．Theriseandriseofgrapheme［J］．NatNanotech，2010(5):755．

中国材料科学的发展范文第3篇

[关键词]计算机 材料科学 虚拟课题 教改方案

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）18-0159-02一、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。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 胡，杨明波.计算机在材料科学中应用课程教学设计[J].铸造技术，2007（7）：991-993.

[2] 韩强，李涛，赵鸣，等.《计算机在材料科学中的应用》课程改革探讨[J].内蒙古教育，2011：20-21.

[3] 窦立岩，汪丽梅.《高分子材料计算机应用基础》课程改革和探索[J].科技信息，2011（23）：34-35.

中国材料科学的发展范文第4篇

关键词：卓越人才；材料科学基础；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）22-0034-02

“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要》和《国家中长期人才发展规划纲要》的重大改革项目。武汉理工大学材料科学基础为材料学院所有专业必修的学科基础课程。该课程是在一级学科办学的基础上阐述了组成与结构、制备与加工、性质、使用性能等材料科学与工程主要要素之间的相互关系及其制约规律。经过这几年的教学实践，我们在理解“卓越人才”培养目标，提高学生工程应用能力和创新能力的基础上，对该课程教学方法探究等方面开展了积极的探索，积累了一定的实践经验。

一、材料科学基础课程的特点和实施“卓越计划”的意义

1998年以前，国内高等学校普遍按照二级学科模式办学，材料类专业有无机非金属材料工程、金属材料工程等二级学科专业，其学科基础课为无机材料物理化学、硅酸盐物理化学、金属学原理等。1998年以后，根据学科发展规律，国内高等学校相继进行专业结构调整，逐步按照一级学科模式办学，武汉理工大学设立材料科学与工程专业，其学科基础课是材料科学基础课程。随着办学层次不断提高，材料科学基础课程在知识体系构造方面也逐步揉和了金属、无机非金属、高分子等材料共同的科学原理及技术基础，配合课程建设，开设了具有特色的实验教学环节。由于材料科学基础是土木工程专业学生培养计划里最先开设的学科基础课程，所以材科科学领域的一些基本概念、材料设计的一般研究思想和方法都随内容编排在该课程中，使得该课程显得知识点比较庞杂和零碎，由于原课程内容的编排缺乏具体的实践应用，学生难以在短时间内建立起整个课程的系统框架和掌握章与章之间的联系，有学生称该课程的课程体系正如玻璃的结构“近程有序、远程无序”这一特点给学生的学习带来不少的困扰。同时，该课程也为2005年的国家精品课程和2012年的湖北省精品资源共享课程。建立理论联系实际的课程体系，提高学生学习的积极性，进而对其他材料类专业课程进行“卓越计划”的改革可以起到示范和指导作用，具有重要的现实意义和长远价值。

二、“卓越计划”背景下的材料科学基础课程体系改革与实践

1.课程内容的改革与编排。在教学的过程中，我们大量的引用Wiley出版社出版的“Materials Science and Technology”中的图片对教学内容进行补充和诠释。同时，优化教学内容，强化理科基础，并在理科基础课中体现工程设计的思想，拓宽学科基础，夯实专业基础。近年来，由于材料学科发展迅速，不断有新材料及新性能报道出来且获得了广泛的应用，极大地推动了社会的发展。在课程体系中加入这些材料的介绍，从而引入相关的基础知识，使学生在学习的过程中开阔了视野并加深了对授课内容的理解。比如：在讲到Kirkendall效应的时候，我们除了解释该效应所造成的电子器件在接头焊接过程中出现的“紫灾”现象外，针对现在的研究热点之一――空心纳米材料合成，把Kirkendall效应应用在该空心结构的形成机理中，并对空心结构的形成机理进行引申归纳。在烧结这一章节内容的讲解中，我们对目前国内外出现的新材料的新烧结工艺进行了总结，对各类烧结工艺的优劣进行了对比分析。并针对具体的材料，让学生根据材料的结构和性能的要求，模拟设计其烧结工艺。我们的这些对课程体系和内容的调整，都是根据“卓越计划”实施的目的而进行的。内容的重新编排不但坚持了课程原有内容和体系，并且从社会实际需求出发，以工程实践能力创新能力和国际化能力的培养为目标来设计的。因为，为适应卓越工程师培养，固有的教学内容必须做适当调整。

2.课程教学方法的设计与改革。如前所述，材料科学基础课程是材料类学生必修的专业基础课程，是学生在本科阶段所学习的第一门系统的专业基础课程，该课程设计了材料的热力学、动力学及结构化学等方面的相关基础内容。如何在传授这些材料学科知识的同时培养学生的工程应用能力是保证“卓越计划”有效实施的关键。教学方法的改革和其他教学环节的实现方式不仅要保证学生有效地掌握教学计划所要求的教学内容，确保学生的工程实践能力得到培养和提高，而且是保证课程的教学目标得以实现的重要手段。在材料科学基础的课程教学中，根据教学内容的性质和“卓越计划”的要求，我们改革了实验及实践环节，突出了实验及实践的重要性。过去的80个学时的材料科学基础教学中包含有16个学时的实验教学。把材料科学基础实验作为一个单独的实验课程独立出去，保留72个学时的材料科学基础理论教学课程是该课程为适应“卓越人才”教育进行的一项改革措施。材料科学基础实验课程为一周的实验课程，内容包括材料的密度、吸水率的测试、差热分析、淬冷法研究相平衡、固相反应、粘土―水系统的ξ电位的测试、玻璃的热膨胀系数等七个综合性实验，这些实验的设计及安排基本都是模拟工厂实验室的分析测试设备，独立出一周的实验课程分散在理论课程的传授过程中进行，这样的安排加深了学生对所学理论内容的直观认识，建立起了理论与实践的联系，加强了学生实践能力的培养。同时，我们加大了课程网站的建设，结合本课程的特点，网站上拥有“课程简介”、“教学大纲”、“教学日历”、“考评方式与标准”、“学习指南”，这些内容使学生明确了课程学习的目的、内容、方法和学习要求；同时，在网站上上传内容丰富的电子教案和制作精良的电子课件，可以很好地帮助学生在课下巩固课堂学习内容。除此之外，网站上还拥有练习题、自测题、试卷、考研辅导，可以让学生通过学校精品课程网站、网络学堂在线测试，通过在线交流可以课程通知，可以在线答疑和课程留言。每周课程组老师在规定的时间上网在线回答学生的问题，并批改学生的电子作业，这样安排激发了学生的学习兴趣，相对于课件提问，学生更倾向于网上答疑，这些措施有效地调动了学生学习的积极性。

3.重视师资的培养和交流。作为我校第一排获批的国家精品课程，材料科学基础课程组定期举行教学经验交流和青年教师教学竞赛，不断提高教师教学水平。每学期举行4次以上校内教学经验交流，每学年骨干教师参与校际间、校企间教学及学术交流不少于2次。青年教师积极参加各级教学竞赛，将竞争激励机制引入整个教学环节，激发青年教师不断学习、提高自身业务能力的主动性。同时，该课程组的老师已有30%已到国外进修一年以上，提高了课程组老师的工程国际化能力。

参考文献：

[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案再研究[J].高等工程教育研究，2100，（4）：11-17.

[2]董倩，刘东燕，黄林青.卓越土木工程师实践教学体系构建[J].中国大学教育，2012，（1）：77-80.

中国材料科学的发展范文第5篇

关键词：教学改革；高分子材料科学基础；探讨

【中国分类法】：G420

随着我国对科技应用型人才的需求急剧增加，福建工程学院将立足于建设成为优秀的科技应用型大学，向社会和企业培养输送优秀的科技应用型人才。科技应用型本科人才是介于学术型人才和技术型人才之间的工程应用型人才[1], 因此，在课程培养模式上应有一定的适应培养科技应用型人才的方法。原有的培养学术型人才的教学方法不再适应现在对科技应用型人才培养的要求，迫切需要对一系列本科课程教学进行改革。《高分子材料科学基础》课程是福建工程学院材料成型与控制工程专业中极其重要的一门专业基础课，通常在本科三年级上学期开设，此门课程构建了公共基础课与专业课程的一个桥梁，其教学成果的优劣直接关系到学生学习其它专业课程。因此，根据福建工程学院办学定位和特色，本文将对《高分子材料科学基础》课程教学方法的改革进行研究与探讨。

一 、运用实例激发专业激情

对于刚刚接触专业课的大三学生，专业兴趣对他们的培养十分重要，专业学习的兴趣一旦产生，对后续的专业课程学习将会起到事半功倍的效果。那么，我们如何来激发学生的这种专业学习兴趣呢？可以应用身边高分子材料应用的实例来激发学生的专业学习激情。例如，食物中的蛋白质、淀粉、御寒的棉、麻、丝、毛以及皮革，居住建筑的竹木等都是高分子材料；生活中随处可见的塑料饮料瓶、一次性塑料杯、各种各样的塑料玩具、尼龙绳、汽车轮胎等同样也是高分子材料。目前，形形的高分子材料在各个方面改变着人们的生活方式及生活环境，在提高人们生活质量方面起着极其重要的作用。高分子材料在逐渐替代传统的金属、陶瓷等材料，可以说人类正在经历高分子材料时代[2]。那么，如何去合成制备高分子材料呢？如何去表征及测试高分子材料的结构及性能呢？如何去加工制备高分子材料制品呢？如何去理解探究高分子材料的合成制备、结构和性能三者之间的关系呢？带着这些问题的提出，学生求知心切，想知道原因，将会大大激发学生进一步去学习这门专业基础课的兴趣。

二 、改革教学方法与手段

目前，基于电视录像、幻灯片、多媒体课件等多种形式的教学方法的采用，不仅提高了教学过程中的信息传递量和教学内容的科学性、先进性、趣味性,又加强了学生与老师的实时交流，从而提升了教学效果[3]。但对于应用性学科《高分子材料科学基础》来说，扎实的理论知识和良好的实践技能二者缺一不可。因此，仅仅靠多媒体教学还不能够达到理想的教学效果。例如，在对‘聚合物成型加工’这部分内容进行讲解时，完全可以把课堂搬进实验室。学生边参观注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、压延成型以及发泡成型等成型设备，老师边对这些设备的原理，加工方法，适合的高分子材料等进行详细的讲解。这种教学方法使抽象的理论基础知识与形象的实践应用有机的结合起来，不仅提高了学生的学习兴趣与热情，而且把课堂所学的理论知识达到学以致用的效果。

三 、改革实践教学环节

实践教学环节不仅是《高分子材料科学基础》课程建设的重要组成部分，而且是培养学生工程意识、创新能力和动手能力的重要途径。这对科技应用型本科教育尤为重要。因此，在这门课程的教学过程中，应大力改革实践教学的形式和内容。对于传统的实践教学环节，多数采取老师边操作边讲解的教学模式，让实验基地变成了仅仅是学生参观的地方。实践教学环节应该充分发挥实验基地的功能，让其不仅是学生参观的地方，更是学生把课堂所学的理论知识发挥的地方，让学生有更多的时间自己动手操作学习。这样不仅培养了学生的实际动手能力，而且更激发了其认真学好理论知识的积极性。另外，可以把教学实践环节与科研项目结合起来，加大综合性、创新性实践环节的比值，使学生尽早的进入科研实践活动。在解决工程中出现的实际问题的同时，学生得到了系统的科研实践能力的训练，同时避免了知识陈旧，紧跟科技应用前沿，为学生毕业后的社会工作做好充分的知识与实践能力的准备。

四 、考核方式与成绩评价标准多元化

传统的采取开卷或闭卷‘一考定终身’的考核方式已经无法满足科技应用型人才培养模式的需要。考核方式与成绩评价标准应以提高学生的综合素质和实践应用能力为主要目标。因此，《高分子材料科学基础》课程应采取多元化的评价标准，例如，笔试、课程小论文、实践创新课题研究、工程应用实训环节等。通过笔试重点考查学生对基础与理论知识的理解能力和应用能力，检测学生分析解决问题的能力。通过课程小论文侧重培养和锻炼学生综合应用材料知识、自主创新,并快速有效地获取分析材料信息资源、撰写科技论文的能力。通过实践创新课题研究考查学生理论联系实际和创新能力，并锻炼和培养其科学思考问题的思维习惯。通过工程应用实训环节考查学生利用基础知识解决实际应用问题的能力，为以后的工作打下坚实的基础。通过以上多元化的考查方式建立起以素质教育为本的考核体系，从而形成有利于培养具有良好综合能力的科技应用型人才的衡量标准。

小结

为了良好的适应培养科技应用型人才的培养方案，课程教学改革是一项任务艰巨、涉及面广、影响深远的系统工程。本文对《高分子材料科学基础》课程在教学方法与手段、实践教学环节、考核方式与成绩评价标准多元化等方面的改革进行了初步的探讨。强调教师应充分在立足于教材的基础上对教学方法进行改革，结合科技应用型人才的培养方案，注重实践教学环节，建立科学的评判制度评定学生成绩，从而形成培养学生综合能力的人才培养模式。

参考文献

[1]麦茂生，吕力．市域新建本科院校应用型本科人才培养模式的构建[J]．广西大学学报：哲学社会科学版，2008，30(11)：137-141．