材料化学专业导论论文合集12篇

时间:2023-03-29 09:27:27

材料化学专业导论论文

材料化学专业导论论文篇1

本科生毕业设计是高校本科教育的一个重要部分,是培养大学生综合素质的重要教学形式,提高学生运用知识和技能分析、研究、解决问题能力,是对大学生本科四年学习成果的阶段性总结和审核,同时也是大学生从事科学研究的最初尝试。

本科生,尤其是理工科的学生在大学阶段普遍缺乏系统的从事科学研究的经历,因此,有必要经过本科毕业设计这样一个过程的系统训练为以后继续深造从事科研或者服务社会打下基础。同时,本科生毕业设计对于高校实现人才培养目标、加强学生的知识综合运用能力、培养学生的科学研究能力及独立工作能力、培养具有创新精神和实践能力的专门人才等方面,都具有重要意义。因此,完成本科毕业论文是每个大学生毕业的基本条件[1-2]。

1 材料化学本科毕业论文的现状及原因

材料化学专业是研究从制备到废弃全过程中材料的化学性质,其研究范围很广,既包含了整个材料领域,又包括各类应用材料在有机和无机等多领域的化学性能,它是一门应用基础理论和方法研究解决在工业化生产中与化学和材料有关的问题的学科。它既是材料科学的一个重要分支,又是化学学科的一个组成部分。材料化学跨越了材料和化学两大类学科。是一门既具有交叉边缘学科性质又含有应用理学性质的综合性学科。同时,正由于材料化学学科的交叉性和复杂性,从而导致在日常的教学过程中凸显出相对于其他传统学科所不同的教学难点和盲区。这就给学生在平时的学习提高了难度,也对教师的教学过程提出了更高的要求。

于此同时,由于近年来高校的扩招,高等教育由精英化向大众化不断的转变,高校学生的综合素质也在逐年下降。高校教师指导的学生和毕业论文的数量大幅增加,从而导致每个学生得不到足够的指导。并且在考研、就业等诸多因素的影响下,很多大学生无法提供足够的时间和精力于毕业设计方面的工作,对毕业论文持应付态度,得过且过,导致论文质量普遍不高。毕业论文工作易流于形式有的选题偏大或选题落后于当前社会和科技的发展水平;有的理论与实践不相符,内容空泛,缺乏现实依据和说服力,更没有从理论到实践转化,解决实际问题的能力;有的试验设计和研究技术路线不合理,试验数据错误;有的毕业论文仅仅是罗列了相关的文献内容,简单概述他人的成果与现状,并没有提出自己的理念和想法,甚至存在着抄袭论文的恶劣行为。在这样的背景下,尽管学生完成的毕业论文已经达到了所需的某些硬性要求,但其论文的质量并没有实现质的变化。因此,改变本科毕业论文的现行状况,提高本科毕业论文的质量,已经成为当前高校迫切需要解决的现实问题[3]。

2 提高本科毕业论文质量的几点对策

2.1 提高对毕业论文重要性的认识

本科毕业论文不仅仅是一个常规的本科教学环节,它是高校实现高层次人才培养的重要辅助手段,是本科教育理论与实践相结合的首要环节,是学生对四年所学的理论知识进行深化和升华的重要过程,是学生进入社会前的综合技能训练。要想提高本科生毕业设计论文的质量,首当其冲的是要提高对其重要性的认识,不仅仅是对学生,同时也是对老师的要求。通常可以采取动员大会、学术论文大赛等多种方式,进行广泛宣传,从而使教师、学生乃至管理人员认识到毕业论文工作是教学环节的重要组成部分,是学生科研能力、实践能力、信息检索能力形成和提高的重要过程,是其他教学环节无法取代的。

2.2 加强过程管理,实施质量监控

毕业论文设计的全过程需要学生、指导老师和组织协同配合,以学生为毕设主体,指导老师为主导,组织管理提供保障。从毕业论文的实施过程来看,主要包括从选题到答辩等诸多环节,每一个部分都需要制定相关的规章制度和要求,从而使毕业设计的管理更加合理规范。具体到每个环节,首先应严把命题关,完善选题管理办法,所选题目应具有时效性。其次要明确指导教师的资格,指导教师的专业知识结构和教师的指导水平直接影响着学生毕业论文的质量。最好毕业论文的组织撰写,教师应明确各阶段的要求,检查进行情况,并及时总结出现的问题加以指导。毕业论文在经过指导老师和的审查合格之后,学生才可进行毕设答辩,同时成绩的评定标准必须坚持公平公正,实事求是的原则,只有这样才能够保证毕业论文的质量。

实施质量监控机制也是提高毕业论文质量的一项非常重要的措施,监控机制主要包括初期检查、中期检查和后期检查三个部分。由校、院、系三级共同承担整个机制的运行和管理,对毕业论文工作的每个环节实行跟踪监督,结合本科教学评估的标准和要求,强化过程管理,严格执行和落实各项制度,保证毕业论文质量的提高。

2.3 全面实施导师制,充分发挥教师的指导作用

指导教师作为毕业设计全过程的主导,发挥着重要的作用,建立指导教师的筛选机制,保证指导教师队伍的高质量,形成一支责任心强并且科研经验丰富的指导教师队伍,这是提高毕业论文指导质量的强有力保证。在学校鼓励学生进行学术探索和课题申报的大环境下,应尽快确定本科生指导老师,鼓励学生积极参加指导老师的研究课题。在科研实践过程中,学生发现新的问题,分析并解决了这些问题,在不断的发现和解决问题过程中,学生不仅可以巩固课堂所学知识,而且学生的思维也得到了应有的训练,使其科研创新意识和创新能力得到不断提高。这些不仅可为后期的毕业论文的开展奠定基础,为毕业论文质量的提高提供了可能,更为以后继续深造从事科研或者服务社会打下基础。

3 科研导师制的特点

科研导师制是多层次本科生导师制的实施模式之一[4-5]。以科研作为纽带,充分利用教师的科研能力让学生参与课题研究,促进教师在育人中的主导作用。本科生导师制度不同于研究生阶段实行的导师制。本科生导师制度的特点主要有以下几个方面:

3.1 以学生为本,师生积极互动

实行科研导师制,主要目的在于培养高校学生的创新思维,提出、分析并解决问题的能力,提高学生在科研方面的思维和能力。在高等教育大众化的时代,为了满足不同的需求,高等教育必须在实施群体化教育的同时适时的提供个性化学习的机制,以个性化教育的实施有效的补充群体化教育所带来的在个体方面的不足。

3.2 注重培养学生的科研意识和科研能力

在大众化高等教育的现行模式下,绝大多数的学生依然将大部分的精力停留在书本上,缺乏独立开展开学研究的能力和实践训练,也很难有机会将自己的想法和创新应用于实践。但在科研导师制的模式下,学生在老师的指导下有目标、有步骤的进行科研研究,既可以将自己的创新思维付诸研究实践,又能提高科研创新能力。在科学研究过程中,导师也可以全面深入的了解不同学生的特点和专长,从而制定出适合不同学生的学习方案,使学生在研究实践的整个过程中,科研意识和科研能力都能得到不断的提高[6]。

3.3 操作性、实践性较强

科研导师和学生之间通过一个有价值的科研课题相联系,围绕着这个课题双方展开交流和沟通。科研导师要想引导学生深入课题进行研究,产生独到的见解,富有创新性,实用性,就必须加强实践环节。只有深入到实践中去,才可以让学生对课题产生更深层次的理解。

3.4 工作具有延续性

通过本科生导师制度的建立,帮助学生树立正确的人生观、价值观、世界观,制定科学的专业学习计划,确立明确的专业发展方向。在校四年期间,除常规教育之外,学生还接受了导师从科研到工作、从思想到行为各个环节全方位的教导,使学生得到全方位的提高。

4 科研导师制在本科毕业论文指导过程中运用的重要意义

本科毕业论文中所存在的诸多问题,既有学生主观上的原因,也有教学和管理上的客观原因。总的来说,所反映出毕业生科研意识淡薄、科研态度不够端正、科研能力低下等问题是相当突出的。导师制有利于培养本科生的科研意识,端正科研态度,提高科研能力。为毕业论文指导工作提前打下坚实的基础,可以有效地解决毕业论文中存在的诸多问题,对毕业论文质量的提高具有显著的促进作用。

本科生导师制实行的根本目标不在于提高学生从事科研的能力,而是旨在锻炼学生的创新思维,促进学生的个性化发展,开拓其眼界,并同时使其科学实践能力得到提高。实施本科生导师制,可以让学生多层次领域学科的学习成为可能。这种教育模式也为大学生对自身潜能的在开发提供了机遇。同时,学生较早的参与到科研活动中去,在科学实践中学生可以不断的发现和提出问题,从而提高了学生观察和解决问题的能力。

本科生导师制也是一种教学相长的过程,在科研之余,导师同时要负担起引导学生树立正确的人生观、价值观、世界观,这些都要求导师在平时的工作和生活中不断提高对自身的要求,自觉加强专业知识的学习,以身作则,从而更好的发挥引导和榜样的作用。

本科生导师制也是对我们现有的学生思想政治工作的一种补充。随着网络对高校思想政治工作带来的强大冲击,以及大学生对新事务接受能力强但分辨能力弱的特点,更需要对他们进行正确的引导和教育。学生与导师之间、同学之间开展积极的思想交流,要求学生提出并论证自己的观点,并能够接受他人建设性的批评和建议。这种教学方法可以培养学生的独立思考能力,不仅有助于学生的学业,而且还有助于通过迁移培养学生的其他能力。

综合分析以上情况,本研究项目拟探讨将本科生导师制工作与学生毕业论文指导工作结合起来,本科生从低年级就开始参与到导师的科学研究工作中来,改变现有学生在大三下学期甚至大四才着手毕业论文工作的运行模式,改善现有导师制的运行状况和提高本科毕业论文质量。作为探索专业发展特色和提高教学质量的新运行模式,值得深入研究和探讨。

【参考文献】

[1]田春生.目前我国高校本科毕业论文的问题及对策[J].中国青年政治学院学报,2010(4):63-67.

[2]教育部办公厅.教育部办公厅关于加强普通高等学校毕业设计(论文)工作的通知.教高厅[2004]14号[Z].

[3]高慧,涂道伍.本科毕业论文存在的问题与对策[J].黑龙江教育:高教研究与评估,2010(7):77-78.

材料化学专业导论论文篇2

1.课程体系的构建要打破原有全日制学术型研究生课程体系的框框,在重视基础理论能力培养的同时,要适度增加通用型理论课程模块,即“大学科、大平台”课程。材料工程专业学位研究生应掌握各种材料的制备技术、材料的各种分析手段和表征方法,以及工程技术与实践能力。因此,作为专业学位课,我们设置了《材料工程案例分析》、《材料制备技术》和《材料现代分析方法》三门课程。其中,《材料工程案例分析》是一门综合性工程技术性很强的课程,内容涉及金属材料、无机材料、高分子材料以及复合材料在实际工程应用中的特点及技术指标要求,例如金属材料的失效原因分析及采取的措施;电子陶瓷材料在高温烧结时颜色变黑的原因;钛酸钡本应为绝缘材料,但添加稀土元素变为半导体材料;等等。与其他基础课程相比,与企业生产实践的联系更为密切,重点在于培养学生分析和解决实际工程技术问题的能力。《材料制备技术》涉及各种材料的制备原理、制备方法与应用特点,是材料工程研究生必须掌握和了解的基础理论知识。《材料现代分析方法》是一门重要的工具课,既涉及到基础理论知识,又侧重于方法的具体实践应用,是必须掌握的专业学位课程。其内容包括X-射线衍射、扫描电镜、透射电镜、能谱分析、光电子能谱、原子力显微镜、差热分析、红外光谱、核磁共振、激光粒度分析、比表面测试等各种表征和分析测试方法。这些核心课程的设立将奠定专业学位研究生解决实际工程和技术问题的理论基础。

2.根据培养方向不同,灵活设置研究生课程模块,即“小方向”课程。例如,根据材料工程方向发展的特点和结合材料学院的科研基础,材料工程专业硕士研究生的培养方向主要有材料加工成型与模具设计、电子功能材料与器件、新能源材料与电源技术、高分子材料合成与改性等四个方向。在这四个方向上可灵活设置专业方向模块课程,即每个方向设置两门任选课程。材料加工成型与模具设计方向主要课程有《材料成型技术与模具》和《材料表面工程技术》,电子功能材料与器件方向主要有《先进无机材料与物理性能》和《光电转换材料与器件》,新能源材料与电源技术方向主要有《电化学原理及测试技术》和《新型能源材料》,高分子材料合成与改性方向主要有《高分子材料选论》和《有机波谱分析》。按不同的培养方向灵活设置研究生课程,可为专业学位研究生提供更大的自主选择性,有利于培养其职业素养,提高学习效率。

3.除了专业学位课和选修课外,为了提高研究生的解决实际工程和技术问题的能力,强化专业实践能力,作为必修课程,设置了《材料科学与工程实验》和《专业实践》这两门课程,以更好地凸显专业学位研究生职业取向和过硬的专业实践的特色。同时,还设置了学术讲座、知识产权、信息检索、技术经济分析等课程,以期全面培养专业学位研究生的信息获取能力和企业技术管理等能力。总之,课程设置要联系企业实际需求,考虑专业学位硕士研究生学习工作和研究背景等实际因素,根据企业技术创新的需求,整合教学资源,开发出一套以因材施教、体现学科前沿和实践性的专业学位研究生课程体系,不断提高研究生解决实际技术问题的科研攻关能力。比如,在材料工程专业学位硕士研究生的培养过程中,我们让研究生学习典型的数据处理软件Origin和CAD、ProE等工程制图软件,而该类实用工程软件的学习无疑将提高专业学位研究生的实践技能。

(二)加强师资队伍建设专业学位研究生的硕士论文选题应来自于企业和科研课题,工程背景明确,应用性强。因此,专业硕士研究生导师要求双导师制。一位是校内的导师,另一位是企业导师。学校导师主要负责研究生的课程学习、开题报告、学位论文理论部分的指导等;企业导师负责专业学位研究生的选题、工作安排、专业实践能力的培养、学位论文实践部分的指导等。学校、企业导师要共同制定研究生培养方案,从而保证专业学位研究生培养的质量。在实际操作中,要注意以下问题:

1.在导师遴选上,既要对导师的学历、职称、科研成果等进行量化评定,又要从工程实践经验、基础理论和指导能力及精力等方面对导师进行全方位综合测评。只有达到要求的校内外导师才有资格被聘为专业学位研究生导师。此外,要弱化对导师学历的要求,强化对导师工程实践能力和专业技术能力的要求。

2.加强专业学位研究生导师素质建设。随着专业学位硕士生规模的不断扩大,现有校内导师有相当数量是从学校到学校的年轻导师,他们虽然学历高,但大多缺乏实际工程经验。为此我们有计划地选派年轻教师到设计院、高新技术企业去挂职锻炼。同时,通过承担企业的横向研究,使年轻教师了解工程实际,参加企业的产品开发、设计、技术改造以及企业的运行、营销和管理,从而了解企业的需求。同时,在稳定现有导师资源的同时,我们从企业聘请或引进有工程技术背景的技术人员和专家作为专任的专业学位研究生指导教师,根据学科方向相近或相似的原则,成立3~5人由校内和校外导师组成的导师指导团队,这样可有效发挥各自导师的作用。

3.聘请企业专家担任相关课程任课教师。例如,《材料工程案例分析》这门学位课,可以聘请行业技术专家以专题讲座形式讲授新技术、新工艺和新设备,分析企业面临的技术难题或企业实际发生的技术难题如何攻关解决等,强化研究生解决实际工程技术问题的意识和能力;加大实践领域专家承担专业课程教学的比例,明确实习实践导师和论文导师的职责。

(三)深化校企合作,建立研究生联合培养基地结合专业和行业的特点,选择条件好的企事业单位、科研院所等共建研究生联合培养实习实践基地,强化产学研用人才培养链条。材料学院已与行业部门共建实习实践基地十多个。2012年,桂林电子科技大学材料学院和桂林电器科学研究院有限公司共建了研究生联合培养基地,该基地被批准为省级研究生联合培养基地。上级有关部门拨专款用于该基地的建设。材料学院的专业学位研究生可方便地到该基地实习实践,企业的导师和校内导师组成导师指导团队共同指导专业学位研究生。同时,联合培养基地拿出专项资金用于改善研究生的实习实践条件以及资助专业学位研究生的科研课题。经过实践发现专业学位研究生的工程实践能力和职业技能明显提高。目前已基本形成了培养单位和行业部门良性互动的包括课堂实践、科研实践和企业实践的实践教学体系。

材料化学专业导论论文篇3

中图分类号:G643 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)01-0274-02

一、现有专业学位工程硕士研究生培养存在的问题

全日制专业学位硕士研究生培养的目标是以企业需求和职业岗位为导向,培养具有掌握扎实的理论基础和系统的本学科专业知识,具有综合运用能力的研究生[1,2]。应突出研究生毕业后能够从事某一类专业或某种具体职业岗位所需要的职业知识和职业技能的职业特点。事实上,西部院校受传统教育观念、师资结构和学术研究生培养模式的影响,专业学位研究生教育基本沿袭了学术性学位研究生教育的培养模式,和东部等先进院校相比,更没有很好地体现出自身的培养目标和特点。例如,在人才培养方案、课程体系和课程设置、教学学时、教学大纲等方面基本和学术研究生的相同或类似,使得学生从事工程实践的时间较短,学生的工程技术能力没有得到充分有效的培育和锤炼,导致专业学位工程硕士研究生教育成为带着“学术化”影子的培养模式,使得专业学位研究生培养模式重点不明晰[3,4],在很大程度上制约了研究生培养的质量。因此,为了培养掌握扎实的基础理论和宽广的专业知识,具有较强的解决实际问题的能力,能够承担专业技术或管理工作,具有良好的职业素养的高层次应用型专门人才,迫切需要培养单位对专业学位硕士研究生的培养模式进行探索与实践。

二、提高材料工程专业学位研究生培养质量的措施

(一)优化人才培养方案,加强课程体系建设

专业学位硕士研究生的人才培养方案应更加突出行业、企事业单位的职业性质和特点的要求[5]。按照行业特点或职业需要优化人才培养方案,构建课程体系。在课程设置中尽可能体现出与学术型硕士研究生的区别,在课程设置上突出实用化、工程化、技术化和职业化特点,改变课程设置僵化、强调统一、灵活性差等缺点。

1.课程体系的构建要打破原有全日制学术型研究生课程体系的框框,在重视基础理论能力培养的同时,要适度增加通用型理论课程模块,即“大学科、大平台”课程。材料工程专业学位研究生应掌握各种材料的制备技术、材料的各种分析手段和表征方法,以及工程技术与实践能力。因此,作为专业学位课,我们设置了《材料工程案例分析》、《材料制备技术》和《材料现代分析方法》三门课程。其中,《材料工程案例分析》是一门综合性工程技术性很强的课程,内容涉及金属材料、无机材料、高分子材料以及复合材料在实际工程应用中的特点及技术指标要求,例如金属材料的失效原因分析及采取的措施;电子陶瓷材料在高温烧结时颜色变黑的原因;钛酸钡本应为绝缘材料,但添加稀土元素变为半导体材料;等等。与其他基础课程相比,与企业生产实践的联系更为密切,重点在于培养学生分析和解决实际工程技术问题的能力。《材料制备技术》涉及各种材料的制备原理、制备方法与应用特点,是材料工程研究生必须掌握和了解的基础理论知识。《材料现代分析方法》是一门重要的工具课,既涉及到基础理论知识,又侧重于方法的具体实践应用,是必须掌握的专业学位课程。其内容包括X-射线衍射、扫描电镜、透射电镜、能谱分析、光电子能谱、原子力显微镜、差热分析、红外光谱、核磁共振、激光粒度分析、比表面测试等各种表征和分析测试方法。这些核心课程的设立将奠定专业学位研究生解决实际工程和技术问题的理论基础。

2.根据培养方向不同,灵活设置研究生课程模块,即“小方向”课程。例如,根据材料工程方向发展的特点和结合材料学院的科研基础,材料工程专业硕士研究生的培养方向主要有材料加工成型与模具设计、电子功能材料与器件、新能源材料与电源技术、高分子材料合成与改性等四个方向。在这四个方向上可灵活设置专业方向模块课程,即每个方向设置两门任选课程。材料加工成型与模具设计方向主要课程有《材料成型技术与模具》和《材料表面工程技术》,电子功能材料与器件方向主要有《先进无机材料与物理性能》和《光电转换材料与器件》,新能源材料与电源技术方向主要有《电化学原理及测试技术》和《新型能源材料》,高分子材料合成与改性方向主要有《高分子材料选论》和《有机波谱分析》。按不同的培养方向灵活设置研究生课程,可为专业学位研究生提供更大的自主选择性,有利于培养其职业素养,提高学习效率。

3.除了专业学位课和选修课外,为了提高研究生的解决实际工程和技术问题的能力,强化专业实践能力,作为必修课程,设置了《材料科学与工程实验》和《专业实践》这两门课程,以更好地凸显专业学位研究生职业取向和过硬的专业实践的特色。同时,还设置了学术讲座、知识产权、信息检索、技术经济分析等课程,以期全面培养专业学位研究生的信息获取能力和企业技术管理等能力。

总之,课程设置要联系企业实际需求,考虑专业学位硕士研究生学习工作和研究背景等实际因素,根据企业技术创新的需求,整合教学资源,开发出一套以因材施教、体现学科前沿和实践性的专业学位研究生课程体系,不断提高研究生解决实际技术问题的科研攻关能力。比如,在材料工程专业学位硕士研究生的培养过程中,我们让研究生学习典型的数据处理软件Origin和CAD、ProE等工程制图软件,而该类实用工程软件的学习无疑将提高专业学位研究生的实践技能。

(二)加强师资队伍建设

专业学位研究生的硕士论文选题应来自于企业和科研课题,工程背景明确,应用性强。因此,专业硕士研究生导师要求双导师制。一位是校内的导师,另一位是企业导师。学校导师主要负责研究生的课程学习、开题报告、学位论文理论部分的指导等;企业导师负责专业学位研究生的选题、工作安排、专业实践能力的培养、学位论文实践部分的指导等。学校、企业导师要共同制定研究生培养方案,从而保证专业学位研究生培养的质量。在实际操作中,要注意以下问题:

1.在导师遴选上,既要对导师的学历、职称、科研成果等进行量化评定,又要从工程实践经验、基础理论和指导能力及精力等方面对导师进行全方位综合测评。只有达到要求的校内外导师才有资格被聘为专业学位研究生导师。此外,要弱化对导师学历的要求,强化对导师工程实践能力和专业技术能力的要求。

2.加强专业学位研究生导师素质建设。随着专业学位硕士生规模的不断扩大,现有校内导师有相当数量是从学校到学校的年轻导师,他们虽然学历高,但大多缺乏实际工程经验。为此我们有计划地选派年轻教师到设计院、高新技术企业去挂职锻炼。同时,通过承担企业的横向研究,使年轻教师了解工程实际,参加企业的产品开发、设计、技术改造以及企业的运行、营销和管理,从而了解企业的需求。同时,在稳定现有导师资源的同时,我们从企业聘请或引进有工程技术背景的技术人员和专家作为专任的专业学位研究生指导教师,根据学科方向相近或相似的原则,成立3~5人由校内和校外导师组成的导师指导团队,这样可有效发挥各自导师的作用。

3.聘请企业专家担任相关课程任课教师。例如,《材料工程案例分析》这门学位课,可以聘请行业技术专家以专题讲座形式讲授新技术、新工艺和新设备,分析企业面临的技术难题或企业实际发生的技术难题如何攻关解决等,强化研究生解决实际工程技术问题的意识和能力;加大实践领域专家承担专业课程教学的比例,明确实习实践导师和论文导师的职责。

(三)深化校企合作,建立研究生联合培养基地

结合专业和行业的特点,选择条件好的企事业单位、科研院所等共建研究生联合培养实习实践基地,强化产学研用人才培养链条。材料学院已与行业部门共建实习实践基地十多个。2012年,桂林电子科技大学材料学院和桂林电器科学研究院有限公司共建了研究生联合培养基地,该基地被批准为省级研究生联合培养基地。上级有关部门拨专款用于该基地的建设。材料学院的专业学位研究生可方便地到该基地实习实践,企业的导师和校内导师组成导师指导团队共同指导专业学位研究生。同时,联合培养基地拿出专项资金用于改善研究生的实习实践条件以及资助专业学位研究生的科研课题。经过实践发现专业学位研究生的工程实践能力和职业技能明显提高。目前已基本形成了培养单位和行业部门良性互动的包括课堂实践、科研实践和企业实践的实践教学体系。

三、结语

材料工程专业学位硕士研究生具有职业教育的背景,职业知识和职业技能的培养是非常重要的。因此,应不断地在研究生培养方案、课程体系建设、双导师队伍建设、研究生专业实践基地建设等方面进行探索与实践,以保障专业学位研究生培养质量的稳步提高。

参考文献:

[1]吴启迪.抓住机遇 深化改革 提高质量 积极促进专业学位教育较快发展[J].学位与研究生教育,2006,(5).

[2]周远清.积极发展专业学位研究生教育培养更多高层次应用型专门人才[J].学位与研究生教育,2001,(5).

材料化学专业导论论文篇4

我们清醒地认识到,中国石油大学(北京)材料工程专业型硕士的培养刚刚起步,比起国外著名高校材料工程专业硕士研究生的培养存在较大差距。我们就材料工程专业的教学、实践、企业工作站科研与生活、毕业论文等方面存在的问题调查了已经毕业和在站的材料工程专业硕士研究生。学生普遍反映,与同一工作站其他高校的材料工程专业硕士生相比,中国石油大学(北京)学生在站时间为1年半至2年,其他高校学生大多为1年,中国石油大学(北京)学生在进入工作站之前已经开展了10周的工程实践训练,学生进入企业工作站所安排的研究课题相对较快,他们在进站工作中和工作站的员工接触非常融洽,都能够很快地适应工作环境,增长了社会见识,增强了沟通能力,而且企业工作站导师与校方导师之间有良好的沟通,学生能够很快地融入企业工作站的科研工作中。学生可以经常到油气田现场工作,对现场工作的认识更加深刻,现场工作经验非常丰富。学生也反映,尽管已有10周的工程实践经验,但是由于缺乏科研经验,导致进入课题研究的时间比较长,而工作站还很少对学生的课题研究进度进行考核和监督,致使课题的进展缓慢,最终影响论文的完成进度。工作站地点离学校较远,学生很少能回到学校和导师进行深入的面对面交流,致使导师对学生的研究情况不了解,而学生在研究过程中遇到的问题也不能得到彻底的解决,导致学生不能对课题进行深度的研究。在实际的课题研究过程中,由于现场工作条件测试手段的局限性,学生只能学会一些简单的检测技术,导致学生的学术深度不够。学生对目前的情况提出了自己的解决办法,包括:(1)研究生应带着项目进工作站,且在进入工作站之前,应该进行一些有关项目的培训工作;(2)要求进站研究生定期回学校汇报工作情况;(3)加强和工作站的沟通,由工作站抽查学生的出勤情况;(4)根据情况,实行专业型硕士研究生与不同的企业工作站实行双向选择;(5)在派遣学生进入工作站之前,应考察工作站的食宿医疗状况。通过分析,我们总结出专业型研究生培养过程中所存在的一系列问题:(1)由于专业型硕士研究生没有科研经验,不知道如何开展课题研究;(2)学校导师不知道每个研究生的具体研究内容、研究过程中存在的困难、课题进展情况、现场导师的指导情况等;(3)作为专业型硕士研究生应该掌握现代化的检测手段,并能够利用这些手段分析研究材料的性能、结构,但由于现场实验室的实验手段、仪器设备相对比较落后,导致现场的学生只是从事比较简单的金相分析、硬度分析、尺寸测量等没有科技含量的工作,这对于提高研究生的创新能力极为不利;(4)学生到现场后,认为自己不属于单位的工作人员,上班时间不去单位,甚至长期不到试验现场,缺乏自律性的学生没有把自己看做是一名研究生,工作积极性和主动性不够高,而现场导师也不能及时把他们的状况反馈到学校,导致学校、企业工作站和研究生之间缺乏相互沟通。由此可见,真正培养出市场紧缺的应用型人才,仅靠企业工作站明显不能满足要求。

(二)授课与学术交流的现状

专业型研究生区别于学术型研究生最主要的特征就是实践和应用能力。教育部指导意见明确指出专业学位研究生在校期间,必须保证不少于半年的实践教学,但受传统教学模式的影响,对在校研究生的培养大多仍然采用“教师授课—学生听课—考试”的本科化模式,即以教师为授课主体,将课本知识灌输给学生,或者教师布置要讨论学习的内容,让学生自己准备某一专题的内容,然后由该生讲授。这种传统的授课方式会导致学生专业知识面狭窄、综合能力低和学生充分利用学校和教师资源来提升自己的学习水平较低。从学术交流角度来看,研究生本是学科前沿的代表,应主动参与学术交流活动,但从实际情况来看,参与学术交流活动的研究生比例偏小,尤其是到工作站后参与学术交流的机会更少,大多以课题研究代替社会实践居多,不少学生没有安排实践,参与科研课题级别分布明显,牵头主持过课题的学生数量不多。可见,突出实践能力培养是全日制专业型研究生教育与学术型研究生教育区别之所在。因此,我们应对学生的学术交流、工程实践训练、企业站实习等问题制订切实可行的方案,提高学生创新能力。

(三)毕业论文现状

学位论文是研究生科学研究的重要成果,也是衡量研究生能否获得学位的重要依据之一。为了实现全日制专业学位研究生的培养目标,在评价学位论文质量时要摒弃以学术需求为导向的传统思维。专业学位论文不像学术学位论文那样注重原创性,而是侧重实践探索的创新,体现综合运用相关专业知识分析和解决实际问题,以及独立承担专业领域实际工作和管理工作的能力。此外,专业学位论文要突出社会性、经济性和实用性。专业学位论文必须立足于实践,在调查研究的基础上针对实践工作中需要研究的问题,或者制约某个部门、行业或企业发展所亟须解决的问题进行研究。再次,学位论文形式可以多种多样,可采用调研报告、应用基础研究、规划设计、产品开发、案例分析、项目管理、文学艺术作品等多种形式,主要体现专业型研究生运用知识解决实际问题的能力。专业硕士的培养目标是培养更多应用型、复合型的高层次专门人才,但并不是不要求了解最先进的分析手段,只是解决具体的问题即可。而已经毕业的2009级材料工程专业硕士学位论文远没有达到上述目标,其存在一定缺陷。譬如,一名学生开展二氧化碳驱输送系统腐蚀控制研究,主要针对近年来国内几大油田均进行二氧化碳驱先导试验后发现,二氧化碳驱过程中存在不同程度的腐蚀问题,导致某些工艺设施使用寿命仅为1~2年,为此必须开展缓蚀剂、防腐涂料等技术攻关以解决二氧化碳驱油注采输系统中金属设施的腐蚀问题。该生研究了二氧化碳驱采出水的腐蚀规律,针对二氧化碳驱的腐蚀条件,选择了多种材料进行筛选试验,确定了两种可行的金属材料,并筛选了缓蚀剂和防腐涂层。文中采用的实验手段包括压腐蚀挂片试验、高压腐蚀试验、腐蚀速率的测定、缓蚀剂合成及筛选试验、涂层优选试验。在论文中,只是开展了腐蚀试验,测定了腐蚀速率,没有提出较为创新性的试验。大多专业型硕士研究生论文都存在类似的问题,即创新能力不强、所从事的工作大多是企业工作站工作人员就可以开展的工作、所使用的仪器设备大多是比较普通的仪器设备,这表明专业硕士的培养环节仍缺乏创新能力的培养。

二、提高材料工程专业研究生培养质量的对策

(一)授课方式

要求在完善研究生专业基础知识结构的基础上以启发讨论式为主,辅之以其他多种形式的教学形式。在讲授基础知识后,以小组讨论的方式开展启发式教学。研究生在探讨问题的过程中,可以发表各自见解,同时将点滴的灵感融入集体配合协作之中。在授课内容上,授课教师根据学生在实际中需要掌握的知识去组织内容,提供若干参考教材、课程相关论文以及在相关学科中具有影响力或者有争论的论文给学生,扩大学生阅读面,跟踪最新的与课程相关的热门理论和实际应用情况,从而提高学生的创新能力。同时,授课教师可讲授学科前沿领域所面临的技术难题以及所对应的措施,使研究生少走些弯路,研究生学位论文也能够站在更高的起点,引导研究生进行深入思考。

(二)招生与录取对策

我们对报考材料科学与工程系的研究生大力宣传国家关于发展全日制专业学位研究生教育的各项政策,大力宣传经济社会发展对于应用型、高素质人才的迫切需要,大力宣传发挥好全日制专业学位硕士研究生作用对于促进我国经济社会又好又快发展的重要意义,营造良好的舆论环境,形成优秀人才踊跃报考专业硕士的氛围。同时增加全日制专业学位推荐免试的人数并给予相关的政策支持。报考专业型硕士研究生的学生优先录取,报考学术型研究生若不能被录取,没有机会转为专业型硕士研究生。录取为专业型研究生的,给予全日制专业学位更高的待遇,奖学金的评选也采取倾斜政策,全日制专业学位研究生所享受的待遇高于学术型硕士研究生。与此同时,由于专业型硕士研究生都要到工作站开展毕业论文或毕业设计工作,学校导师也希望招学术型研究生而不希望招专业型研究生,为此,应制定政策要求带学术型研究生的导师每年缴纳不同数额的配套经费,带的人数越多缴纳的数额越高,而指导专业型研究生不需缴纳任何费用,并且给予一定补助。

(三)制订合理的培养方案

材料工程以材料科学、机械和力学等自然科学学科为基础,主要研究材料的组织结构、合成与加工、性质和使用性能之间的关系,解决实际生产中出现的材料问题。随着我国油气资源勘探开发不断向高原、沙漠、山地和海域等地质条件比较恶劣的地区扩展,恶劣地质条件对油气装备用材料性能提出了更高要求,材料工程专业研究生需解决复杂油气田开采及储运过程中所面临的复杂难题,因此提出材料工程专业研究生应能够运用现代信息技术获取信息并进行调研分析的能力,应具有较强的综合运用材料工程专业理论和技术手段提出、分析并解决材料工程实际问题的能力,确定了几个培养方向。(1)腐蚀与防护工程:开展油气装备金属材料的H2S/CO2腐蚀机制与寿命预测研究,研究钢和耐蚀合金在高温高压H2S/CO2条件下的腐蚀失效机理及防护措施,解决油气安全生产所面临的关键问题。(2)高分子材料工程:基于高分子材料的微观结构与性能关系,通过分子结构设计、修饰新方法新技术,以高分子材料在高温高压高H2S/CO2介质中的老化机理为指导,开展高强、耐磨、耐腐蚀橡胶、涂层及工程塑料的研究与应用。(3)石油工程材料:基于材料科学理论,开发石油新型装备材料以及材料性能表征,满足日益苛刻的油气田环境对材料的要求。(4)先进功能材料:以材料的多功能化与智能化为目标,研发先进的功能材料及智能材料,满足现代高技术发展对先进功能材料的需求。要求专业硕士研究生入学后在学校导师和现场导师的指导下,明确研究方向、学习相关课程及进行资料和文献调查研究。每位硕士研究生在论文开题之前,必须阅读至少40篇与所从事的研究工作相关的文献,其中外文文献的数量不得少于15篇,并写出文献综述报告。工程硕士专业学位论文形式可以是工程设计、技术研究或技术改造、工程管理类型。论文工作应有明确的工程应用背景或来源于工程实际,有一定的技术难度,论文成果具有一定的先进性和实用性。对不同形式的论文有不同的要求,对于工程设计类论文,应以解决生产或工程实际问题为重点,要求设计方案正确、布局及设计结构合理、数据准确、设计符合行业标准;对于技术研究或技术改造类项目论文,要求分析过程正确、实验方法科学、实验结果可信;对于工程管理的论文,要求应有明确的工程应用背景,研究成果应具有一定经济或社会效益,统计或收集的数据可靠、充分,理论建模和分析方法科学正确。在入学后的第四学期开展中期考核,包括考核学生的选题与工程实际、工程技术和产业背景的关联度,对工程实际产生作用或价值,以及是否有利于解决当前工程实际、工程技术面临的难题,是否对产业有重要技术创新。考核学生课题的进展情况,如与开题报告时相比,完成课题研究工作的比例,是否在中期考核前取得相应科研成果;考核学生是否完成实践活动并提交实践报告;考核学生参加课题组内报告和参加国内外教授的学术报告情况,以及下一阶段工作安排的合理性和可行性,是否能按期完成课题研究,是否能按期完成学位论文等相关工作。

(四)工程实践课程的制订

中国石油大学(北京)材料工程研究生工程实践课程,安排在入学一年课程学习之后。以腐蚀与防护工程方向为例,我们开展10周的涉及腐蚀与防护相关的专业实习,是全日制硕士专业学位研究生了解油气田生产开发过程中石油装备材料与腐蚀防护技术专业知识的重要实践教学环节。通过现场材料与腐蚀工况、防腐措施的调研实习,辅以现场工程技术人员和教师的讲授等实践环节,熟悉油气田生产开发的主要设备和工艺流程,了解我国油气田生产开发过程中使用材料以及材料腐蚀与防护技术应用现状,增强学生对油田现场所使用的金属材料、非金属材料以及材料腐蚀与防护专业的感性认识,培养学生综合应用专业理论知识解决现场腐蚀与防腐问题的工程实践能力。通过专业实习,学生应达到以下基本要求:(1)了解井下管柱系统、井口装置与阀门、集输站场等关键部件的材质、腐蚀工况条件及腐蚀失效现象;(2)了解油田现场主要采取的控制或预防腐蚀的各种措施及其效果;(3)了解油田现场采取的腐蚀速度监测检测技术、腐蚀评定方法和标准;(4)总结油田现场腐蚀失效规律,分析油田现场发生腐蚀失效的可能原因和腐蚀机理,评价防腐措施的有效性。

(五)试验平台建设

重点是筹措经费建立研究生专用实验平台,大力开展实验教学,着力培养研究生的创新思维、实践能力和动手能力。在实验室环境、硬件设置、软件安装方面,按照研究生的教学和科研要求进行规划。如腐蚀与防护工程方向的实验室,设有制样室、常温常压室、高温高压室、电化学室、环境力学室等。近年来,学校加大投入,先后买入了多台电化学测量仪器、高温高压釜、慢拉伸试验机、拉扭疲劳试验机等,完全可以满足学生在腐蚀与防护工程方面的教学和科研需求,所提供的优质科研条件在研究生实践教学环节中得到了充分利用,使研究生科研能力及实践能力的培养更加系统和全面,极大地提升了材料工程专业研究生的科研创新能力和实践能力。

(六)企业工作站与学校优势资源共享,合作申报科研课题

重点是拓宽企业工作站与学校的沟通渠道,大幅增加前沿实践性、创新应用性课程,打通学校和企业工作站的沟通渠道,让三大石油公司相关机构参与大学课程体系建设。为此,学校组织导师深入三大石油公司相关机构实践基地考察调研实践课题,根据企业工作站对专业型研究生培养的目标要求完善课程设置体系,强化课程的实践创新性。与此同时,我们聘请了大量企业工作站的导师,让有丰富实践经验的专家教授走进课堂,讲授实践性质较强的课程,导师和学生共同探讨实践性课题中的设计、研究和问题等,依托各企业工作站实践基地或以实践基地为主组织研究生课程教学,让学生身临其境地学习、感受。学术型研究生主要从事自然基金项目的基础研究工作,专业型研究生的创新能力的提高,需要从具有高技术难度的技术难题入手,其中作为技术骨干参与国家863项目、国家科技部中小企业创新基金、科技部星火计划和国家科技部科技支撑计划等项目,对于提高研究生的创新能力具有巨大推动作用。我们与部分企业工作站已经开展了这方面的合作,取得了良好的效果。譬如,我们与一家企业共同申报国家科技部科技支撑计划,主要开展采输系统二氧化碳腐蚀控制关键技术研究,进入该企业工作站的学生主要围绕该计划开展如下工作。(1)开展二氧化碳驱产出井及集输管线腐蚀影响因素及影响程度研究:针对二氧化碳驱高含二氧化碳采出液性质,找出影响二氧化碳驱产出井及集输管线腐蚀的主要因素。(2)产出井及集输系统耐二氧化碳腐蚀涂、衬层以及耐蚀材料的优选研究:针对二氧化碳驱体系的特点,研究玻璃钢环氧树脂内衬层、煤焦油环氧树脂防腐涂层、纳米陶瓷涂层、超高分子量PE内衬复合管、玻璃钢管、合金管等在该腐蚀体系中的耐蚀性能并优化耐二氧化碳腐蚀涂、衬层。(3)产出井及集输管线二氧化碳腐蚀体系缓蚀技术研究:在确定二氧化碳驱产出井及集输管线腐蚀的主要影响因素的基础上,利用筛选、复配、优化等技术手段研究适合二氧化碳驱腐蚀体系的缓蚀剂,并研究缓蚀剂可行的现场加注工艺技术。(4)产出井及集输系统阻垢技术研究:利用筛选、复配、优化等技术手段研究适合不同部位的阻垢剂并研究阻垢剂的加注工艺技术。通过共同攻关,许多技术难题得到克服,研究生的创新能力得到极大提高。实践证明,共同合作申报科技攻关项目,让学生参与其中是切实可行的培养途径。

材料化学专业导论论文篇5

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)22-0189-03

一、引言

教学改革已成为有效提高教学水平的必经之路,如东南大学的陈坚,张亚梅展开了专业基础课在双语教学方面改革与探索;大连理工大学的王立秋等展开了无机非金属材料专业基础课的探索与实践。大学本科生(含高职)基础课一般包括两部分的内容,即某一专业或学科学生必修的基础课和专业基础课。其中,专业基础课是指该专业学生必修的基础课程,专业课程按其性质又可分为专业理论课、专业技术课和专业实践课,专业理论是专业技术课的基础,专业实践课一般包括专业实验、生产实习、课程设计和毕业设计等。专业基础课是大学生基础课的基本运用之一,又是专业课的基础,因此,专业基础课在整个大学课程中起着承前启后的作用,整个教学效果的优劣直接影响大学生自身素质的培养。

一般大学的专业基础课都分布在大二、大三阶段,学生学习完专业基础后,紧接着开始专业课程的学习。但目前,存在的主要问题是专业基础的连贯性,即“贯穿性”。以石家庄铁道大学材料科学与工程学院为例,该学院包含无机非金属专业、金属专业、高分子专业、功能材料专业四个专业。首先,横向来讲,每个专业有各自的专业特点,对于专业基础课的侧重点不尽相同;其次,纵向来分析,学院内的专业基础有多门课程构成,并由不同的老师来承担,但各个老师之间的协调性存在不一致性。

因此,针对专业基础课的特点及存在的主要问题,以国家一级学科材料科学与工程为背景,以学院专业方向的构成为出发点,将系统展开专业基础课“贯穿性”的研究。专业基础课的“贯穿性”能有效提高学生对知识点进行系统、高效的掌握;能够对实际问题进行综合性分析,提高学生解决实际问题的能力。为了实现专业基础课的“贯穿式”教学,本文从师资构成、教学内容与方式、实践教学及考核形式等6个方面进行了探讨与分析。

二、措施与探讨

(一)师资方面

任何一门学科,最终的教学效果,很大程度上依赖于师资力量的构成。为了能以较高的水准完成学院专业基础课的教学任务。本教研室(材料科学系)从师资构成做起,在职6位专业老师,其中具有博士学位比例为100%,具有1人具有教授职称,3位具有副教授职称,2位为讲师,且团队带头人获得校级“教学标兵”称号,这就从师资实力上得到了保证;并且均毕业于全国不同的名校,主要为清华大学、山东大学、东南大学及燕山大学,这有利于将各个高校关于专业基础方面的优势加以综合利用,有效促进专业基础课的教学改革。

(二)教学内容与方式

1.学生参与理论教学方式的改进。在理论教学方面,为了调动学生学习的主动性,改变以往“讲课只是老师的任务,而听课只是学生的任务”的习惯,改革要点是将知识点分类,将重点、难点的知识点由老师重点讲解,学生参与为辅;相对简单的内容,学生为主(学生上讲台),老师参与为辅,这样就逐渐加大了学生在课堂上的主动性,改变学生以往学习的被动局面,有效提高了学生对专业基础课的学习效果。如:同样作为专业基础学位课,《材料科学基础》以结构为核心,理论深,是材料类学生极难学的基础学位课,在教学上就以教师的引导和详细讲解为主;而《材料性能学》以材料的固有性能和使用性能为核心,以成分、组织、结构和制备工艺为前提和基础,串起材料构成的五要素,教学内容多而散,涉及基本概念、物理本质、变化规律、测试原理及实际应用等理论和实践内容。

材料科学与工程一级学科的《材料科学基础》、《材料性能学》等专业基础学位理论课的教学任务,需要对原来针对各不同专业方向的课程体系进行重新构建与优化,教学内容广泛,理论性强,需要教师具有多学科方向的知识储备量,教学难度大。大量的时间和精力都投入到了备课中,“每课必备,每课必新”,课前进行教学内容更新和设计,课后根据课堂教学效果及时调整内容和方法。

2.浅-深-浅的教学引导思路。虽说深入浅出,但在理论课教学中,浅-深-浅的问题分析思路更利于激发学生兴趣和思考。首先,在教学中设计引入了大量案例和工程应用,使理论分析更易理解。如:“挑战者”号航天飞机失事,赛艇的弹簧失效,可以变形的太空天线,双相钢在汽车中的应用,二战期间“自由轮”的断裂失效,一汽大众速腾断轴原因,美横跨密西西比河公路大桥坍塌,半导体制冷车载冰箱,德国ICE884高速列车脱轨事故,“斯皮菲尔”式战斗机的失事,“鸟巢”的用钢,自然界热电效应,剪毛机刀片磨损,历史上的量子力学论战,解理断裂与大自然中的解理,李政道BCS超导机理漫画,金属玻璃和准晶体的发现,我国古代的凝固技术之精品等。

其次,材料学科是从矿业、冶金、机械、土木、能源、电子等其他学科中独立出来的新型学科,兼具理科―工科―文科的学科特性,首要的是建立学科分析思路。此外,在理论教学中,注重科学与哲学的相通性,启发学生从多学科理解某一问题,引入科学理论思想与生活中的案例,引入材料的微观机理与宏观世界规律之类比,如:位错结构与玉米生长结构,位错的运动与毛毛虫爬行,“五马分尸――酷刑”与应力机理,片状珠光体组织三维生长形态与卷心菜形态,工业纯铁的室温组织与干裂的大地,非均匀形核与水沸腾时气泡位置,炒钢与炒菜,金属疲劳与人的疲劳,疲劳贝纹与贝壳纹,相图与地图等,使学生感受材料的微观组织与宏观世界之美。引入相关材料学家性格和学术贡献(如:Griffith、杜隆、布拉格父子、帕尔帖、汤姆逊、塞贝克、鲍林、朗道、德拜、师昌旭、葛庭燧等),树立学生积极向上的人生态度。

3.变静态为动态,变抽象为具体。课题组制订了统一的多媒体课件标准,要求课件的整体色调、风格要协调统一,文字、图片、动画等素材合理搭配。限制要点与文本数量,采用相对较大的字号和醒目的字体(黑体)。插入符合课件主题的清晰的图片、适当的图表(圆饼图、柱状图、条形图、曲线图、表格)及动画、视频或音频等素材,重点突出。如:晶体结构、位错结构、位错运动、晶体生长过程的动态演示。制作结构模型和简单的教具,让学生动手又动脑,如:用黄瓜演示螺/刃位错的产生及应力场特点。利用Material Studio软件进行材料结构三维动态演示。PPT课件和板书合理结合,对较难的理论推导和过程分析采用以板书为主的上课方式,如:匀晶相图、二元共晶相图、铁碳相图结构与结晶分析等难点。让学生积极参与基础课教学,学生课堂练习,学生讲解作业。

4.特色鲜明的教材编写。教学团队根据多年的教学积累,2009年出版的《现代材料概论》结合课题组多年的教学经验和石家庄铁道大学的具体专业,形成了发展历史与学科前沿相结合,理论基础与应用特点相结合,知识体系与思维模式相结合,科普与引领相结合的特点。2010年编写出版了新版《材料性能学》教材,受到多所高校的欢迎,四年来,该教材已在第三次印刷。《材料性能学》作为材料类最为重要的专业基础之一,在其新版教材的编写过程中,将原先分属不同类二级学科课程内容即近年来一些有关材料性能方面的研究成果进行综合优化,突出各类材料性能的基本概念和共性特点,有效促进学生对知识点的理解与掌握。并且在《材料性能学》中,采用较新的编排形式,即每章章首设置一个“本章教学要点”表,添加一个和该章内容相关的“导入案例”,每章中添加一些阅读材料,拓展阅读量,介绍相关的前沿研究技术方法等,这就将教学方法适当引入了课本当中,一步步引导学生学习,学生易于抓住学习重点,有效提高学生的学习效果,逐步实现单个课程的贯穿性。在上课过程中同样采取这种引导式教学。2014年,新版《材料科学基础》作为北京大学出版社重点支持教材已在出版中。《材料科学基础》打破常规排版模式,结合教材和笔记、ppt讲稿的排版特点和各自的有点,便于学生快速阅读和查找。目前,教学团队还在探索规划《材料现代分析方法》教材内容和编排模式与特色。

以优化教材内容为基础,培养综合分析问题能力。为了进一步加强学生对实际问题的综合分析能力,打破常规课本对理论知识的堆积,而在教材意添加了关于实际问题的描述与解决方法,并针对不同内容系统补充了相应的具体测试方法,有利于学生对知识的系统掌握,增强其综合分析问题的能力。如:结合所上的课程《材料概论》、《材料性能学》和《工程材料力学实验》,综合理解金属和非金属材料的力学性能曲线;通过对材料组成、实验参数的差异,从宏观和微观来分析不同材料间性能产生差异的原因。并将老师承担的实际课题进行分解、具体化,引入课堂,引导学生结合所学的知识去进行综合分析,具有重要的意义。

(三)实践教学与考核

实践教学与理论教学是相辅相成关系。理论教学是实践教学的基础,实践教学能很好地反馈理论教学,两者相互促进相互制约。通常学生在大学期间的实践教学包括认识实习、生产实习和毕业设计三个阶段。但这三个阶段的实践相对独立,延续性及贯通性相对较差,对于学生系统实践的培养效果相对较差。为了改变这种结果,通过分析与研究,在三个实践教学的基础上,进一步确立了大学生尽早根据自己的专业爱好进入相应老师的课题组(本科生导师制),参与老师的实际课题,并由系主任统一组织定期汇报实践成果,这就形成了“系主任―导师―学生”这样三位一体的实践教学模式,并且直到学生毕业(包括毕业设计),均连续性地跟随同一导师进行实践学习。这一方面,实现了学生在管理与培养上的细化,有利于改变学生在学习上的惰性,提高学生的积极性;另一方面,学生具有充分的时间,保证了学生实践的贯穿性和深度,改善学生的学习效果。进一步实现教学实践的贯穿性。

(四)考核形式综合化

考核内容侧重基础理论和实践应用两大模块的考核。主要体现在考核形式的多样化、连续化及综合化方面。在多样化方面,主要是打破以通常的理论考试为主的形式,在此基础上增加了给导师的综合评价;在连续化方面主要考核学生在对同一问题进行长时间持续研究成果的评价;综合化方面主要针对理论考核过程中加大实践应用内容,培养学生对知识的应用和分析问题的能力。

依课程目标改革考试方法。在教学中增加学生自己动手的作业量,要求自己动手查阅有关材料生产、性能开发与应用的视频和动画,提交作业,协助教师进行视频的下载和筛选工作,调动学生的积极性。“授之以渔”一直是教学中坚持的基本原则。考试方法融合课程知识点进行综合分析,课题(问题)专项研究,对知识点进行分级整理:本课程要求掌握的和应用的,考研深造等提高的。考题形式突出实践应用,增加科技文献阅读及选题分析,以实践应用带动对基础理论的理解,培养学生应用和分析问题能力。如:《材料科学基础》以结构和相图的分析为重点,考核知识的灵活应用。《材料性能学》考试方式从闭卷改为闭卷+开卷,增加了断口形貌特征分析题与案例分析,提高学生综合分析问题能力。使学生真正学到知识和能力,而不仅仅是考了多少分。

(五)教师的互通性

学生的专业基础课在结构组成具有完整性,即各个专业基础课之间应具有较好的相互补充即衔接性。但往往承担各个专业基础课的老师之间缺乏必要的沟通,而使学生所学的专业基础课的知识在内容、重点、相互补充性及贯穿性方面,呈现不足,最终导致学生学习效果的下降。为了改善上述情况,课采取以下几点措施:(1)专业基础课老师共同制定课程的主要内容。(2)定期组织讨论。即主要讨论这段时间内,学生在学习过程中存在的问题,以便改进。(3)专业基础课之间的贯穿性。将同一问题在不同专业基础课中进行延伸,有效提高学生对整体知识的理解。

(六)效果与评估

效果与评估是各个学科整个教学环节必不可少的部分。为了从整体上体现专业基础课的教学效果,评估方式采用校内和校外相结合。校内主要包括学生在学校期间的理论与实践;校外主要针对学生毕业后,由单位工作对学生进行评估,实现教学效果与实际工作效果的对接。其中,校外评估主要采取问卷调查与实际走访相结合的形式。

三、结语

通过本科材料类专业基础课“贯穿式”教学的探索,我们取得了一定的成果,这表明贯穿式专业基础课的教学方式,能有效提高学生的学习效果,并为学生继续深造、直接了解学科前沿成果奠定了基础。现阶段,将材料类专业基础课学好,学扎实,不仅是必要的,而且是可行的。

参考文献:

[1]陈坚,张亚梅.本科材料学专业基础课全英文教学的探索与思考――以材料热力学为例[J].东南大学学报:哲学社会科学版,2013,(15):155-157.

材料化学专业导论论文篇6

作者简介:李涛(1977-),男,河南淮阳人,郑州轻工业学院技术物理系,讲师;刘德伟(1979-),男,河南濮阳人,郑州轻工业学院技术物理系,讲师。(河南 郑州 450002)

中图分类号:G642.477 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)19-0160-02

本科毕业设计是我国高校本科课程设置的一个重要、必备环节,颇受教育界的重视和关注,因为它是对教师和学生四年来教育、学习成果的总结与综合检验,旨在初步锻炼和培养本科生进行科学研究的思考、分析、解决问题的能力并激发他们的创新意识。这一实践虽在我国高校持续了数载,但其仍存在很多亟待解决和改革的问题,如选题陈旧、立意浅薄、抄袭与拼贴严重,甚至还有论文。这都极大地违背了毕业设计的宗旨,消弱了毕业设计的意义。面对本科生毕业论文质量下滑的普遍现象,很多高校教师和教育界人士都对该问题进行了有效的反思并提出了自己改革、探索的一些独到见解。作为一名多年来从事物理专业教学和科研并指导本科毕业设计的教师,面对学生毕业设计模式化、套路化、同质化等问题,广泛阅读高校教学改革的一些成果,包括书籍和论文,努力总结这一现象和成因并尝试性地进行了一些改革实践。本文就是笔者对材料物理专业毕业设计改革的一种尝试性的探索。在研究性教学理论的指导下,通过挖掘高校本科生毕业设计质量低下的深层原因,探索出了一些可行性的改革方案和提升毕业设计质量的途径,并对高校本科生解决问题能力和创新能力的培养提供了可供参考的模式。

一、材料物理专业毕业设计存在问题的成因

1.学生在思想上不够重视

目前在高等教育大众化背景下,大学生面临着前所未有的就业压力,绝大部分学生从大四开始就奔波于联系就业单位。材料物理专业由于专业冷僻,对口专业的就业岗位稀少,为此他们有的从大四开始,甚至有的从大三开始就在本地的一些企业和工厂做兼职,想通过此途径在就业上寻求突破;还有一部分学生致力于考研,把大部分时间都用在复习、初试和复试上。就业和考研被视为本科学习的最终任务,因此他们很少在本专业的毕业设计上投入足够的时间和精力,只是视毕业设计为必须完成的一种程式,消极地等待指导教师选题、实验和数据分析的指导,格式上仿效别人的设计套路,只要能草草过关,顺利通过答辩和拿到毕业证就行,他们无法达到培养计划对本科毕业设计的质量要求。

2.学生在专业知识水平上能力不足

材料物理专业毕业设计撰写质量是与本专业学生的专业理论知识、分析能力和综合运用知识的能力密切相关的。从多年来笔者对本专业毕业设计的指导来看,一些学生专业理论知识薄弱,对实验数据的分析缺乏宏观系统的理论框架,不能打破原有的、别人的分析模式,不能做到知识间的链接和贯通,更不用说理论结合实际的创新精神。因此,面对这一不得不完成的任务,因其平时缺乏对专业论文写作的练习,缺乏相应的文献检索、分析和应用能力和数据的处理、分析和应用能力,他们就只能绞尽脑汁,生搬硬套或盲目抄袭,应付了之,无法达到毕业设计作为最后的、重要的一次综合实践教学环节的要求,背离了高校通过毕业设计从而提高学生科研意识和创新意识的初衷。

3.教师投入精力不足和责任心不强

在高等教育大众化背景下,我国高校从1997年后普遍加大扩招步伐,导致普通高校在校生人数急剧增加、教师教学任务量普遍增大。加之近年来一般的普通本科学校为了升大学、拼名气,过度看重教师的科研能力,把能否发表SCI/EI或申请课题经费当做年终考核和奖惩的重要尺度,教师的科研任务也随之快速增加。学校即使能保证师资上的数量,但也无法保证毕业设计指导教师充沛的精力投入。另外,也有少数指导教师责任心不强,出现了教师对学生疏于指导、要求不严,对学生毕业设计内容没有进行严格把关,对个别论文的抄袭现象不能及时制止和整改等现象。

4.学校投入经费不足和监控措施不力

郑州轻工业学院与材料物理相关的教学和实验室(如材料物理专业实验室)设备数量不足且比较陈旧,无法保证每个材料物理专业的学生都能充分地应用现有的仪器设备。如果需要到别的学校或科研机构去做实验或检测数据,学校又不能提供充足的经费支持。因此,材料物理专业的毕业生只能充分利用现有的学校资源,结合以往的毕业设计写作范式,尽可能地完成毕业设计,这样他们就无法顾及在毕业设计环节中的创新。另外,普通本科学校名义上对毕业设计过程建立了严格的监控环节和较为完善的工作规范,但却没有严格地、具体地加以实施,材料物理专业毕业设计也是如此。因为学校监控不力且工作规范执行不到位,毕业设计质量难以保证。

二、研究性教学理论指导下的材料物理专业毕业设计改革途径

经济的发展、社会的变革和科技的创新都对我国教育,尤其是我国高等教育提出了巨大的挑战,要求其所培养的人才不仅能适应时代的变迁,还要能够不断地吸收与创造新知识。哈佛大学校长陆登庭说道:“最佳教育不仅应有助于我们在专业领域内更有创造性,它还应使我们更善于深思熟虑,更有追求理想和洞察力,成为更完善、更成功的人。”[1]造就这样的人的关键在于对其创造力的培养。因此,转变传统的教育观念、革新教学方法与培养模式成为了我国教育界及全社会关注的焦点。研究性教学在我国课程改革不绝于耳的呼喊中被发现并迅速地引入,朱桂琴认为“研究性教学其基本范式可以分为引导、准备、指导—实施和展示—评价三个阶段。”[2] 陈小鸿认为“研究性教学的内涵体现在教学方法上就是以问题为载体,以培养学生的问题意识为主要目标,在多种教学方法的综合运用过程中培养学生获得知识的自主性和研究性。”[3]总之,以设计问题为引导让学生通过自发探究进行学习及以培养学生创新能力为核心的研究性教学为我国普通高校本科毕业设计这一实践教学环节的改革起到了重大启示作用。

1.构建优良的师资队伍,调动学生积极性,让学生自发地参与毕业设计

学生的积极主动性是完成和保证毕业设计质量的首要因素。要调动学生的积极性,让学生自发地参与毕业设计就需要有高度人格魅力和卓越专业知识的师资队伍。要培养学生的毕业设计创新能力,指导教师本身必须具备很强的专业技能和一定的创新意识与能力。因此,首先指导教师要不断地丰富自己的专业知识,改进自己的教学方法,让学生养成探究学习的习惯。其次指导教师要不断提高自身的科研能力,只有具备了较强的科研能力才能把本学科领域的前沿知识和问题介绍给学生,引导学生通过正确的科研方法或手段与指导教师共同探讨问题、寻找答案。最后指导教师要不断地完善自我,提高自身的人格魅力,始终用胜不骄败不馁的形象去感召学生追求卓越,在潜移默化中影响学生创造性人格的塑造。

2.深化课程体系改革,革新教学形式,提高学生写作能力

“材料物理”是涵盖面比较广泛且涉及抽象理论知识的一门课程,它综合了数学、物理学、材料学和结晶学等方面的内容,涉及如材料的铁电压电性能理论知识都是较难掌握的,从而造成了该学科的课堂教学和实验实践教学难度都非常大。因此,首先要深化材料物理专业课程体系的改革,在坚持该课程设置的内容上,应结合材料科学技术最新发展动态,兼顾无机非金属材料物理性能的共性,不断地拓宽专业面和更新讲授的内容,充分体现新时代材料的新知识与新理论。其次要不断探索研究性教学的内涵和外延,在理论的指导下结合本课程的难点改变传统的理论讲授教学法,充分利用多媒体教学法将原本抽象的物理概念和晶体结构形象化地呈现出来以便于学生的理解与掌握。在学生对基本理论掌握系统化的基础上,教师要精心设计一些有针对性和前沿性的问题,有序地组织学生查阅资料、进行小组讨论并汇报总结,在教师耐心指导下培养学生获得知识的自主性和研究性。这样学生不仅获取了专业知识和技能,也培养了良好的思维品质和综合运用学科相关知识的能力,从根本上提高了撰写科技论文的写作能力,保证了毕业设计的质量。

3.加大毕业设计经费投入力度和加强毕业设计写作过程各个环节的监督与管理

“材料物理”课程是一门理论性和实验性都很强的专业课程。不仅需要教师由浅入深地讲授理论知识,还需要校方加大经费的投入力度。一方面,要适度增加本课程的综合实验内容,循序渐进地给学生提供一些自主设计实验的机会,自己操作、自己分析和自己总结。这样学生在进行综合实验设计和分析过程中不仅能将所掌握的专业知识和实际运用相结合,还能增强他们对理论知识学习的热情,从而培养学生综合运用知识的能力。另一方面,学校应及时修缮、更新已有的实验设备,增设新的实验设备,包括材料力学测试设备、电学性能测试设备、材料磁学测试设备等,除此之外还要加强实验室建设以完善相关的实验研究条件。这不仅有利于对基础理论知识的掌握,还可以提高学生的参与度,训练学生提出问题和解决问题的能力与综合利用多学科交叉的相关知识的能力,进而培养学生的创新意识和创新能力,这一切将为保证本专业毕业设计的质量提供技术和智力支持。

要想保证毕业设计工作的顺利开展和进行,学校还需要制定完善的、针对不同学科不同的管理规章制度,加强对毕业设计写作过程中各个环节的监督,其中也包括对教师的监督。首先,要从选题上进行把关,结合学生的专业和兴趣,通过教师的指导和参与实施双向选题与开放式选题的模式,开展三级审核机制(指导教师—小组—院系专家)。其次,加强对毕业设计写作全过程的检查、监督。一方面在学生撰写毕业设计的过程中,教师要确定答疑解惑的时间和定期与学生会面共同讨论、解决遇到的问题,并以书面形式记录下来。另一方面指导教师要求学生合理地规划好时间,包括面试、考研复试及外出找工作的时间,以保证毕业设计有相对充足的时间。再次,要求学生定期向指导教师汇报实验数据处理情况、文献利用情况和毕业设计撰写的进度。同时,指导教师对毕业设计的细节包括格式、行距、图表、参考文献的数量和格式与毕业设计正文的字数也要认真监管,以保证毕业设计的质量。最后,指导教师对学生的论文答辩活动也要进行严格监控,规定答辩的方式和时间,认真记录学生的答辩内容,给出合理的分值。总之,通过教师对学生的监督与管理、校方对教师的监督与管理双层管理模式可以保证毕业设计工作的顺利开展,为保证毕业设计的质量提供了制度支持。

参考文献:

材料化学专业导论论文篇7

1 目的意义

《现代工程化学》课程,旨在使学生掌握现代化学的基本知识和理论,了解化学在社会发展和科技进步中的作用,了解化学在其发展过程中与其他学科相互渗透的特色,培养学生用现代化学的观点去观察和分析工程技术上可能遇到的化学问题,并能和化学工作者一起解决,为今后继续学习和工作打下必要的化学基础,也将培养跨世纪建设人才所必备的现代化学素养,所以编写一部适用于电气工程专业本科学生培养特点的《现代工程化学》教材,不仅可以改变学生教师无适用教材使用的困境,实现教与学的便利通畅,更可以完善基础化学教育体系,培养宽厚扎实基础理论的高级人才,尤其针对电力行业中化学知识的应用与化学问题的解决,包括新材料、能源、环境保护等领域提供理论学习平台[1]。

目前电气工程及其自动化学科[2]涉及电力电子技术,计算机技术,电机电器技术信息与网络控制技术,机电一体化技术等诸多领域,是一门综合性较强的学科,而化学学科在该专业中一直不受重视,因而导致适用于该专业的化学类教材匮乏。近年来,随着科技的发展,电气设备不断采用新材料,新技术,该专业发展受到化学新材料技术的影响很大,同时该专业学生在电气元件的选用、组装、设备防腐等方面由于化学知识缺乏往往造成制作的器件性能低下,腐蚀严重等情况。我校电气工程及自动化专业实验班开设的本科必修课《现代工程化学》目前处于无适合教材使用的状况,在整体教学过程及学生学习过程中引起诸多不便,经调研国内相关类型及层次的教材有《工程化学基础》和《工程化学》[3—4],但理论内容相对单一,结构层次简单,与电力应用领域联结空白的现实状态,无法满足培养实验班学生的特点要求,而且在教学过程中要不断补充相关无机化学、有机化学、热力学及材料能源发展的知识内容,还要拓展前沿领域研究进展,所以建设适用于电力行业使用的《现代工程化学》特色教材具有迫切性及应用性需求。

2.鲜明特色

《现代工程化学》特色教材建设是针对我校电气工程及自动化专业实验班开设的本科必修课,是高等院校非化学化工类工科专业学生需要学习的一门重要基础课程,是培养全面发展的现代高级工程技术人员和相关管理人才知识结构和综合能力的重要组成部分。本教材从物质的化学组成、化学结构和化学反应基本规律出发,介绍有现实应用价值和潜在应用价值的基础理论和基本知识,密切联系电力行业现代工程技术中遇到的诸如材料的加工与防护、能源的开发与利用、电厂环境保护有关化学问题,了解化学与其他学科间的交叉渗透,其目的主要是帮助学生建立物质变化的观点和能量变化的观点,提高学生的科学素质和创新能力,以利于学生在今后的工作中能有意识地运用化学知识去观察、分析和解决电力行业所涉及的化学问题。本教材将现代化学基本原理与当前迅速发展的材料、能源、环境科学密切联系,同时联结电力行业中化学知识的多方面应用,具有内容简明、联系实际、突出重点的特色,可作为工科高等学校非化工类专业的普通化学课程的教材,此外教材强调化学基础理论的系统性,强化基础结构理论,尤其突出前沿领域应用研究,在编写理念、章节结构和内容安排方面进行全新尝试。

3.具体方案

3.1精选化学基础理论

通过调研及汇总资料文献,项目负责人及项目组成员认真研究本项目,结合电气工程及自动化专业实验班培养方案,确定教材编写大纲,整合无机化学、有机化学、分析化学、物理化学四大基础化学经典理论,如无机化学中物质结构包括原子结构与分子结构理论,有机化学中与能源、材料相关的重要有机物化性理论,分析化学中表征物质材料结构的光谱学内容,物理化学中化学反应规律等,强化理论联系实际,突出工程应用。

3.2汇总电力行业中化学知识的多方面应用

整合电厂仪器分析、电厂化学仪表、电厂水处理、电力用油、电力用煤等多课程实例应用内容结合基础化学理论,通过广泛调研,收集材料,结合电力行业特点,介绍有关电厂水、煤、油、气、汽、废水、仪表、锅炉腐蚀与防护等与化学学科密切相关内容。

3.3化学前沿领域研究进展

以反映新知识、新技术、新工艺和新材料为指导,突出介绍电力行业中最新化学知识理论的应用与化学问题的解决。例如发展低碳智能电网指标体系、电厂化学绿色处理、超导材料应用和输变电系统中化学问题及对策等,同时补充国外电厂中与化学专业有关的技术问题。

3.4复习指导与课后练习

精心总结各章节复习指导纲要,挑选具有代表性习题,巩固理论内容,并配合编写习题答案。

4.创新性

突出联系电力行业中化学理论应用与化学问题的解决,包括新材料、能源、环境保护等领域的实际应用研究,化学前沿领域的精粹概述。针对实验班学生培养特点,完善基础化学理论学习体系,有助于引导学生在较高层面学习化学理论,为学好学活工程化学奠定基础。

5.学生受益情况分析

通过电力行业《现代工程化学》特色教材的编写与建设,首先将改变学生无固定教材上课的现状,利于学生系统学习、预习和复习,更利于教师授课及教学安排。通过对化学基础理论进行整合,添加与电力行业相关的设备、材料、能源、环境等化学知识的应用与联结,有利于培养学生的化学素养和工程意识,将更能够适应国内电力建设的发展需求,有利于学生毕业后参与更多的实际工程、建设项目合作,更好的应用化学理论并解决在电力系统中出现的化学问题,综合培养提高学生的学习视野、信息素养、创新思维和交叉学科融合应用能力。

6.致谢

本论文由东北电力大学 "电力行业《现代工程化学》特色教材建设" 教学改革项目支持,特此感谢。

参考文献

[1] 周立亚. 工程化学课程的性质和教学探讨[J]. 广西大学学报 No.1, 2002

[2] 李孜. 电气工程专业本科教育改革初探[J]. 中国电力教育 No.15 2012

[3] 李海艳. 工程化学课程的教学实践探讨 [J]. 产业与科技论坛 No.11,2011

[4] 樊华,邓健. 工程化学多媒体教学课件的研制与实践[J]. 【摘要】《现代工程化学》是针对我校电气工程专业实验班开设的本科必修课,是高等院校非化学化工类工科专业学生需要学习的一门重要基础课程,本文详尽阐述了《现代工程化学》教材建设的目的意义、鲜明特色、具体方案、创新性及学生受益情况分析。

【关键词】现代工程化学特色教材建设研究

1 目的意义

《现代工程化学》课程,旨在使学生掌握现代化学的基本知识和理论,了解化学在社会发展和科技进步中的作用,了解化学在其发展过程中与其他学科相互渗透的特色,培养学生用现代化学的观点去观察和分析工程技术上可能遇到的化学问题,并能和化学工作者一起解决,为今后继续学习和工作打下必要的化学基础,也将培养跨世纪建设人才所必备的现代化学素养,所以编写一部适用于电气工程专业本科学生培养特点的《现代工程化学》教材,不仅可以改变学生教师无适用教材使用的困境,实现教与学的便利通畅,更可以完善基础化学教育体系,培养宽厚扎实基础理论的高级人才,尤其针对电力行业中化学知识的应用与化学问题的解决,包括新材料、能源、环境保护等领域提供理论学习平台[1]。

目前电气工程及其自动化学科[2]涉及电力电子技术,计算机技术,电机电器技术信息与网络控制技术,机电一体化技术等诸多领域,是一门综合性较强的学科,而化学学科在该专业中一直不受重视,因而导致适用于该专业的化学类教材匮乏。近年来,随着科技的发展,电气设备不断采用新材料,新技术,该专业发展受到化学新材料技术的影响很大,同时该专业学生在电气元件的选用、组装、设备防腐等方面由于化学知识缺乏往往造成制作的器件性能低下,腐蚀严重等情况。我校电气工程及自动化专业实验班开设的本科必修课《现代工程化学》目前处于无适合教材使用的状况,在整体教学过程及学生学习过程中引起诸多不便,经调研国内相关类型及层次的教材有《工程化学基础》和《工程化学》[3—4],但理论内容相对单一,结构层次简单,与电力应用领域联结空白的现实状态,无法满足培养实验班学生的特点要求,而且在教学过程中要不断补充相关无机化学、有机化学、热力学及材料能源发展的知识内容,还要拓展前沿领域研究进展,所以建设适用于电力行业使用的《现代工程化学》特色教材具有迫切性及应用性需求。

2.鲜明特色

《现代工程化学》特色教材建设是针对我校电气工程及自动化专业实验班开设的本科必修课,是高等院校非化学化工类工科专业学生需要学习的一门重要基础课程,是培养全面发展的现代高级工程技术人员和相关管理人才知识结构和综合能力的重要组成部分。本教材从物质的化学组成、化学结构和化学反应基本规律出发,介绍有现实应用价值和潜在应用价值的基础理论和基本知识,密切联系电力行业现代工程技术中遇到的诸如材料的加工与防护、能源的开发与利用、电厂环境保护有关化学问题,了解化学与其他学科间的交叉渗透,其目的主要是帮助学生建立物质变化的观点和能量变化的观点,提高学生的科学素质和创新能力,以利于学生在今后的工作中能有意识地运用化学知识去观察、分析和解决电力行业所涉及的化学问题。本教材将现代化学基本原理与当前迅速发展的材料、能源、环境科学密切联系,同时联结电力行业中化学知识的多方面应用,具有内容简明、联系实际、突出重点的特色,可作为工科高等学校非化工类专业的普通化学课程的教材,此外教材强调化学基础理论的系统性,强化基础结构理论,尤其突出前沿领域应用研究,在编写理念、章节结构和内容安排方面进行全新尝试。

3.具体方案

3.1精选化学基础理论

通过调研及汇总资料文献,项目负责人及项目组成员认真研究本项目,结合电气工程及自动化专业实验班培养方案,确定教材编写大纲,整合无机化学、有机化学、分析化学、物理化学四大基础化学经典理论,如无机化学中物质结构包括原子结构与分子结构理论,有机化学中与能源、材料相关的重要有机物化性理论,分析化学中表征物质材料结构的光谱学内容,物理化学中化学反应规律等,强化理论联系实际,突出工程应用。

3.2汇总电力行业中化学知识的多方面应用

整合电厂仪器分析、电厂化学仪表、电厂水处理、电力用油、电力用煤等多课程实例应用内容结合基础化学理论,通过广泛调研,收集材料,结合电力行业特点,介绍有关电厂水、煤、油、气、汽、废水、仪表、锅炉腐蚀与防护等与化学学科密切相关内容。

3.3化学前沿领域研究进展

以反映新知识、新技术、新工艺和新材料为指导,突出介绍电力行业中最新化学知识理论的应用与化学问题的解决。例如发展低碳智能电网指标体系、电厂化学绿色处理、超导材料应用和输变电系统中化学问题及对策等,同时补充国外电厂中与化学专业有关的技术问题。

3.4复习指导与课后练习

精心总结各章节复习指导纲要,挑选具有代表性习题,巩固理论内容,并配合编写习题答案。

4.创新性

突出联系电力行业中化学理论应用与化学问题的解决,包括新材料、能源、环境保护等领域的实际应用研究,化学前沿领域的精粹概述。针对实验班学生培养特点,完善基础化学理论学习体系,有助于引导学生在较高层面学习化学理论,为学好学活工程化学奠定基础。

5.学生受益情况分析

通过电力行业《现代工程化学》特色教材的编写与建设,首先将改变学生无固定教材上课的现状,利于学生系统学习、预习和复习,更利于教师授课及教学安排。通过对化学基础理论进行整合,添加与电力行业相关的设备、材料、能源、环境等化学知识的应用与联结,有利于培养学生的化学素养和工程意识,将更能够适应国内电力建设的发展需求,有利于学生毕业后参与更多的实际工程、建设项目合作,更好的应用化学理论并解决在电力系统中出现的化学问题,综合培养提高学生的学习视野、信息素养、创新思维和交叉学科融合应用能力。

6.致谢

本论文由东北电力大学 "电力行业《现代工程化学》特色教材建设" 教学改革项目支持,特此感谢。

参考文献

[1] 周立亚. 工程化学课程的性质和教学探讨[J]. 广西大学学报 No.1, 2002

材料化学专业导论论文篇8

《材料物理化学》是材料科学与工程专业重要的专业基础课程,该课程主要包括物质状态转变、化学反应等过程热力学及动力学特性方面的内容。《材料物理化学》课程意在使学生从理论角度掌握材料传输与成形过程的特性,进而能够通过理论计算预测材料在特定条件下所表现出的行为,这一课程将为后续材料成形原理的学习奠定理论基础。

《材料物理化学》课程为材料成形理论的学习提供重要的理论基础。然而,现有的教学模式与考核方式往往无法充分调动学生学习的主动性,间接降低了学生对材料成形原理相关理论的理解能力。目前,广泛运用的教学方式主要以教师课堂讲授为主,成绩考核由试卷分数和平时成绩两部分来评定学生对课程内容的掌握情况。这种教学与考核方式导致学生被动、机械地学习理论知识,阻碍了学生对理论的理解及运用能力,也使教学质量处于较低水平。

本文通过对《材料物理化学》课程中教学方法、教学模式、教学内容和考核方式环节进行教学改革,推行课堂讲授、启发、互动型教学和多媒体立体、形象型教学,结合课内实验环节,优化考核环节,强化学生对《材料物理化学》课程的理论理解和运用能力。

一、教学方法改革

1.联合教学。《材料物理化学》课程重点讲述物质状态转变、化学反应等过程热力学及动力学特性方面的内容,同时将材料学科中的少部分理论内容进行穿插讲述。在这种情况下,如果能在讲述《材料物理化学》课程部分章节的过程中穿插相关专业课内的具体内容,有利于学生深入理解物理化学知识,同时学生也对相关理论在实践中的运用具有深刻的认识。然而,部分专业课教师的授课内容存在差异,要准确、及时地将相关教师的授课内容对接到《材料物理化学》教学中难度极大。鉴于上述联合授课问题,可将《材料物理化学》课程中的部分教学内容提前分配给相关专业课教师,再由专业课教师配合实例讲解这些理论。这种教学模式将使每位专业课教师发挥自身的专业优势,提高《材料物理化学》理论课教学效果。2.实践环节深化理论教学。《材料物理化学》是一门注重理论学习的专业基础课,力求通过公式推导过程使学生理解理论的应用方法。如果教师在讲授理论知识的同时提出相关的、简单的工程问题,要求学生依据理论计算给出解决方案,这种教学模式将能够充分调动学生的学习兴趣,使学生在计算的过程中进一步加深理论知识的理解。这种教学方法还可要求学生在理论课程进行的同时,通过查阅资料设置具有理论分析性的简单实验并进行理论计算与分析,由此加深《材料物理化学》课程基础知识的理解。

二、教学模式改革

1.多媒体与板书教学相结合。在《材料物理化学》课程教学的过程中,板书教学方式存在绘图、书写占用时间长,形象性弱、无动态性讲述等问题,无法实现抽象知识点的形象教学,教学效果不理想。多媒体教学方式通过形象、生动的图形、图片、动画等具体信息将抽象理论形象化,这种方式相对减少了教师完成板书的时间,增加了讲解的时间,同时也为师生交流和学生独立思考留出充分的时间,为启发式教学提供了基本条件。由此,在《材料物理化学》课程教学的过程中,应设置多媒体教学方式为主体教学方法并将板书教学设置为辅助教学方法,最终实现两种教学方式相结合的教学模式。2.启发推动互动型教学。理论抽象、公式多而复杂是《材料物理化学》课程的主要特点。在目前的教学过程中,教师一般先要求学生观看屏幕上的概念,然后对其含义进行简单解释。之后,播放视频、动画等多媒体文件对相关概念进一步的讲解。相对于传统的板书教学,尽管这种教学方式的教学效果具有很大提升,但这种方式仍属于灌输式教学。本文作者依据自己目前应用的教学方式对以往教学模式进行了优化。例如,在屏幕上给出与理论概念相关的部分内容,同时展示与理论概念相关的图片、动画或视频。屏幕上不完整的概念将激发学生的学习兴趣。屏幕上的图片、动画或视频将对不完整概念进行总体、形象的解释,缺少的文字内容是概念中的关键,学生在经历从抽象到形象的学习与思考过程后,缺少的文字内容最后显示出来。在这种教学方式中,学生通过观察、分析和推理依据已知概念来学习未知概念。任课教师在互动型教学模式中应针对关键知识点对学生进行提示和启发。

三、教学内容改革

《材料物理化学》课程注重概念理解及公式推导,为了强化学生对所学知识的理解,可设置开放性实验室,鼓励学生自主设计与理论课相关联的创新性实验。在这一环节中,学生如遇到难于理解的课堂内容,便可查阅资料并设计相关实验,在实验的过程中消化课堂内容,同时也强化了实践能力。另外,任课教师也可依据《材料物理化学》的教学内容查找与之相关的科研课题并联系该课题的主持教师,鼓励学生参与相关科研课题或参加大学生科技创新项目。这种理论教学与科研实践相结合的方式,不仅可以提高学生对课堂理论的理解能力,还可提高学生的创新能力。

四、考核方式优化

目前,《材料物理化学》课程的考核方式多采用闭卷考试,这种方式使学生机械记忆知识点来通过考试,学生的理论应用能力及创新能力无法在考核成绩中充分体现。由此,笔者认为可运用复合考试方式进行考核,即设置70分闭卷考试内容来考查学生对课堂理论知识的掌握程度;设置30分开卷考试内容来考查学生对于理论知识的应用能力。

五、结束语

《材料物理化学》课程已经过四届学生的教学过程,笔者认为上述教学方法、教学手段和教学内容等方面的改进取得了明显效果,学生对基本理论的理解能力有所提高。此外,这种教学方式也培养了学生的分析和解决问题的能力。

参考文献:

[1]姚爱华,叶松,贺蕴秋,林健.《无机材料物理化学》课程建设探索与实践[J].教育教学论坛,2017

[2]谭年元,谭玲玲,王焕龙.工科院校物理化学研讨式教学的改革与实践[J].西部素质教育,2016

[3]姜英,陈宗民,高军,王友林.《金属工艺学》课程教学体系改革与课程群的构建[J].铸造设备与工艺,2013

材料化学专业导论论文篇9

中图分类号:G642 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2015.09.016

Reform and Innovation of Material Physics Professional Construction

――Taking Chongqing Jiaotong University as an example

LI Xiaoyan

(Department of Materials Sciences, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074)

Abstract This paper analyzes the professional construction of Materials Physics in Chongqing Jiaotong University from three aspects: professional orientation, teacher team construction and course system. The practice has proved that these reforms have played a positive role in improving the professional teaching and scientific research.

Key words Material Physics; professional construction; reform and innovation

随着我国经济建设和科学研究的飞速发展,各学科之间相互交叉和渗透,①及国外先进的教育模式的影响,推动着我国高校学科建设和人才培养进入了新的发展时期,重庆交通大学的材料物理专业应运而生。②21世纪初,本校针对我国、尤其西部地区公路工程材料人才培养专业几乎为空白这一状态,依托学校主干学科在交通行业多年的办学优势,通过数学、物理学、化学、材料类、土木类、工程力学等多学科交叉融合,成立了材料物理专业。在专业成立后的十多年时间中,我校材料物理专业不断发展和完善,并取得了可喜的成效。专业改革的思路与措施主要从以下三方面开展:

1 明确专业定位,创新人才培养模式

重庆交通大学材料物理专业的前身始于50年代的建材教研室,长期承担全校公共课程《道路建筑材料》,为道路工程材料的开发、应用和检测培养了大批人才。20世纪80年代本专业从事工业废渣在公路工程中的应用研究,承担完成多项省部级科研项目并获多项重庆市科技进步奖。由本专业主编的《现代路面与材料》、《道路建筑材料》等教材长期为交通行业道路工程材料的研究生和本科生教材,我校主编的《工程材料手册》是道路工程设计中的行业技术指导书,撰写的《聚合物改性水泥混凝土》,是该领域国内早期专著之一。依托于学校的优势学科,结合学科发展趋势和地方经济发展的需要,本校于2005年成立的材料物理专业,招收材料物理专业本科生。本专业立足于材料物理在各领域的应用,以材料科学与工程学科为背景,材料物理为基础,加强理、工等多学科的交叉融合,突出基础、创新和继续学习能力的人才培养特点。将本专业建设成为西部地区有一定影响的材料科学类高层次高素质人才培养基地。本专业培养具有扎实的理化力学基础、专业知识及外语、计算机等综合能力,具备工程材料开发应用、检测、加工成型的基本能力,适合从事相关领域的科学研究、技术开发、工程应用、教学与管理工作的高级工程技术人才。本专业立足重庆、面向全国,在金属塑性加工、塑料及橡胶材料加工、焊接、模具设计制造等领域,服务于重庆及全国区域经济和社会发展,结合汽车、船舶及钢结构件制造等行业的需求,将本专业建设成为行业特色鲜明、重庆领先的专业。开展学科多层次、多尺度交叉,构建适应面宽的高素质人才培养方案和培养模式,形成完善的教学体系。

本专业每四年将组织专家对教学培养方案进行讨论,对学生应该具备的知识体系、能力及素质以及我们这四年来培养的学生的质量做评估,在此基础上对培养方案做进一步的调整和完善。培养方案的讨论包括:专业定位、培养目标、培养要求、主干学科和核心课程、各类课程学分学时分配及毕业学分要求、采用双语(或全英文)教学的课程、课内教学课程设置表、集中实践教学环节要求与安排、第二课堂及学分要求等环节。

其中课内教学课程设置作为培养学生的主要内容,主要包括三方面:包括通识教育课程、学科专业类基础课以及专业课。在安排课程时根据知识体系的衔接,学生在大一大二期间主要学习通识教育课程,大二开始接触学科专业基础课,大三要以专业基础课和基础课程为主,大四学生则发展其实践操作和动手能力,大四下学期学生以毕业实习毕业设计为主。学生知识体系的要求如下:

(1)通识教育课程:大学计算机基础、思想道德修养与法律基础、大学英语、体育、形势与政策、中国近现代史纲要、军训与军事理论、思想和中国特色社会主义理论体系概论、思想政治理论课综合实践、马克思主义基本原理、就业指导、创业基础等课程。这部分总共包含了六百多学时的必修课和两百学时的选修课,学分要求修满35分的理论和12分的实践学分。通过通识教育课程的学习,使学生具有较高的综合能力和素养,包括利用现代信息技术手段的资料查询、文献检索、参与交流的能力,学生能够综合应用各种手段获取知识的能力,包括自学能力、表达能力、社交能力、计算机及信息技术应用能力。

(2)学科专业类基础课程:高等数学、线性代数、数学物理方法、概率论与数理统计、材料科学与工程导论、大学物理、大学物理实验、物理化学、无机与分析化学、有机化学、工程力学、材料科学基础、理论物理、材料制备与合成、 电工与电子技术等二十几门课程,学生必须修满约一千学时的必修课和两百学时的选修课,学分要求不少于50学分的理论课和10学分的实践部分。通过专业基础课程的学习,学生应该具备必要的数学、物理、化学、材料学的理论基础,掌握材料合成、掺杂改性的基本原理,掌握材料制备的主要方法及相关工程技术原理,掌握材料设计、性能优选、工艺优化的原则,以及材料的组成、结构和性能关系;能掌握材料设计、材料合成、材料加工、材料分析和材料应用等方面的理论。

(3)专业课程:固体物理、工程材料学、土木工程材料、计算材料学、材料分析测试技术、材料分析测试技术实验、表面工程、功能材料、化学建材、特种陶瓷、加固土原理、工程材料检测技术、实验室计量与认证等约二十门课程。学生必须修满三百多学时的必修课和一百多学时的选修课,包括20学分的理论课和约10学分的实践课程。通过专业课程的学习,学生应该掌握材料性能测试与分析的主要技术方法,具备从应用目标出发对现有材料进行成本、工艺、环保、性能和效益综合评估及材料选用的初步能力。并能接受实验技能的基本训练、并能够具有材料设计、材料合成、材料加工、材料分析和材料应用等方面的科学研究和技术开发的基本能力。

2 教学团队与师资队伍建设

本专业从教学和科研需要出发,注重对教师的培养和师资队伍的建设,主要包括以下两方面:

(1)教师培训。本专业对新进入教师队伍的年轻教师,首先接受人事科安排到西南大学进行岗前培训,然后安排有丰富经验的老教师作为指导老师,以老带新,最后由指导教师给出指导意见。一般,新进教师第一学年不担任课程的主讲教师,辅助其他教师讲授课程,如批改作业,答疑等,并要求每月听课6节以上,并作相应听课记录。对其将担任主讲的课程,要求提前备课,准备教案、讲义等教学资料,供教研室其他教师审阅。新任课教师在任课以前,必须首先由本人提出担任某课程的教学,并经过学院组织的试讲考核,考核合格才能任课。

(2)师资队伍建设措施。为满足办学对师资的要求,在继续坚持“保证数量、优化结构”的师资队伍建设方针下,加强对年轻教师的职业规划和培养。每年逐年引进1~2名专业课教师,逐步建成一支年富力强、学科梯队和知识结构更加合理、治学严谨、具有开拓和创新能力的高水平的师资队伍。在职的教师当中有相当一部分是具有工程和企业背景中青年教师,并将加强在职教师的继续教育包括实践培训。

在重视对教师教学能力的提升的同时注重对教师科研潜力的开发。分批次每年派出一定数量的教师,特别是青年教师到省内外及国外知名高校进修。学校及学院每年邀请多名知名专家学者来校做报告和学术交流,并对青年教师撰写基金申报书以及对科研工作中遇到的困惑给予指导。

3 优化课程体系,加强实践教学,提高教学效果

总结本专业成立以来对本科培养计划的改革经验,借鉴国内外著名高校相关领域的课程体系,促进教学团队和系列教材建设,编写出版一批高质量、适用于材料应用方向人才培养的特色鲜明的教材。

加强实践教学在计划中的比例,对实验教材和实验指导书进行科学合理的修订,减少验证性实验,充实和加强设计性、综合性和自主开发性实验,培养学生创新实践能力。逐渐加强校外实习基地建设,每年新增一到两个校外实习企业,鼓励本科高年级学生及研究生到科技孵化园实习。

加强对学生课外实践活动的指导,鼓励学生参加各种课外实践活动,创造条件使学生较早地参加科研和创新活动;切实加强社会实践、认识实习、毕业实习、毕业设计等实践教学环节,确保各环节的时间和效果。

通过典型案例或专题讲座等途径,采取互动式、启发式等教学方式。每年邀请多名学术专家到校为学生做学术讲座,增长学生的见识,激发学习激情。每年邀请多名包括企业领导、政府管理人员在内的行业专家来校做指导工作,完善我们的毕业生就业方面的准备与指导工作。

加强对教学实验室的管理:材料物理专业实验室主要包括材料物理实验室、建材实验室、道路实验室及工程实训中心,这些专业实验室及校外近十个实习基地为学生掌握材料专业基本实验技能及了解工程材料应用提供了必要的平台,较好地满足教学需要。材料实验中心建立了完整的实验教学质量保障制度体系,确保实验教学任务顺利完成。管理制度的制定体现了以学生为本,既具有人性化又具有规范化。本专业在土木工程材料方向的教学教学仪器已比较完备,金属材料、高分子材料、陶瓷材料以及功能材料、纳米材料、能源材料等新材料方面的教学仪器在完善当中,包括:场发射扫描电镜、透射电镜、核磁共振仪、傅里叶变换拉曼谱仪、俄歇电子能谱仪等。

加强对学生实践活动平台的建设,包括:土建类大学生创新性实验项目、大学生创业创新基金资助项目、材料物理实验室综合开放性实验、参与教师科研项目等、校企结合加强学生实习基地建设等多种渠道。

总之,就材料物理专业的建设而言,重庆交通大学通过建立明确专业定位,加强教学团队与师资队伍建设和优化课程体系三方面的努力,基本形成了较完善的专业教学和科研体系。然而,学科建设只有进行时,没有完成时,本校的包括材料物理专业的材料学科均处于发展壮大之初,我们要走的路还很长。

材料化学专业导论论文篇10

中图分类号:G642 文献标识码: A 文章编号:1672-1578(2012)04-0055-02

“高分子材料学”是我校材料科学与工程专业(表面工程方向)的一门专业课程。表面工程学生的就业领域主要为材料涂装、防腐等,学生需要熟悉各种工程材料(金属材料、无机非金属材料、高分子材料等)的基本性质、制备工艺以及表面处理方面的知识。“高分子材料学”主要介绍高分子材料的制备、性能、成型、改性及应用等方面的知识。

“高分子材料学”这门课共32学时,所选教材为化学工业出版社出版的《高分子材料基础》。主要内容包括四部分:高分子材料的合成及制备、高分子材料的结构与性能、常见的高分子材料及其成型加工方法、高分子材料的改性及应用。该教材[1]浓缩了高分子材料与工程专业的四门专业主干课共192学时的内容,即高分子化学(48学时)、高分子物理(64学时)、高分子材料成型工艺(48学时)、聚合物改性原理及方法(32学时)。

1 “高分子材料学”讲授过程中面临的问题

“高分子材料学”课程的讲授具有较大难度,主要表现在以下方面:

该课程涵盖了高分子材料与工程专业学生的专业主干课内容,要深入讲解这些内容,需要近200学时,而针对表面工程学生开设的“高分子材料学”仅仅只有32学时,时间紧,内容多,如何合理安排各部分内容占的比重是授课教师面临的首要问题。

“高分子材料学”相关内容的学习,需要学生具备一定的化学基础及力学基础,而对表面工程的学生而言,因专业侧重不同,化学课程及机械基础课开设门类不如高分子材料与工程专业齐全,导致表面工程的学生在学习“高分子材料学”时,对教材内容的理解及掌握有一定难度。这对授课教师备课也提出了更高的要求,如何在有限的学时中适时补充相关背景知识帮助学生理解,是授课教师需要思考的另一问题。

“高分子材料学”虽为表面工程学生的专业课之一,但从历年就业情况看,表面工程学生就业以金属材料加工行业居多,而从事高分子材料加工行业的很少。故必然存在学生对该课程重视程度不够,学习积极性不高的问题,因此授课教师也需要在教学模式上进行探索创新,充分调动学生学习的积极性,引导学生主动参与到教学过程中来。

2 “高分子材料学”课程教学模式探索

2.1梳理重点,侧重剖析基本概念

“高分子材料学”学时有限,内容繁多,因此需要授课教师在备课时梳理出各章节的重要知识点和基本概念, 注意各部分内容的衔接,并找出线索将各章散落的知识点贯穿起来。

比如,在介绍高分子材料合成及制备时,着重讲授加聚反应及缩聚反应的基本步骤,对比这两种聚合反应的特点及反应产物特性,便于学生掌握常见高分子材料的合成反应类型,了解制备方法对材料性能的影响。考虑到表面工程学生的学科基础及专业侧重,对反应速率的计算等知识点不做要求。

再如,课程内容第二部分介绍高分子材料的结构与性能,这部分内容为承上启下的重点章节,高分子材料的结构及性能特点在其合成过程中奠定基础,并将在成型过程及改性中得以体现和完善。这部分内容体现了高分子材料与其他材料的本质区别,涉及的基本知识点很多,而且多为表面工程学生不熟悉的内容。因此,同样需要通过对比,突出高分子与低分子的结构与性能差异,侧重高分子温度——形变关系,结晶过程及晶体结构等重要知识点的讲解。

2.2因材施教,适时补充背景知识

“高分子材料学”中很多知识点的理解离不开有机化学、物理化学等基础课程的支撑,而表面工程方向的学生并未开设相关课程。为此,需要教师在讲授过程中适时补充背景知识。

例如,在讲授高分子合成反应类型对材料性能的影响时,可简要介绍常见化学基团的特点并联想对应的高分子材料的性能特点及成型要点。以聚碳酸酯(PC)为例,这种材料采用缩聚反应制备,分子结构中含有酯基,酯基在一定条件下容易水解,因此可联想到PC材料在成型时的高温条件下应避免水分的存在,防止水解反应发生导致材料性能劣化。

此外,为弥补学生基础知识的不足,讲授时还可结合日常生活中的实例进行对照说明。在讲授高分子结晶时,可联想泡面模型以及珍珠形成等实例;讲授高分子材料降解及添加剂功效时,可结合塑料制品长期暴晒变色发脆、塑料拖鞋逐渐由软变硬等学生熟知的生活常识进行分析。

2.3结合专业,调动学生学习积极性

“高分子材料学”为考查科目,且表面工程的学生就业以金属材料加工行业居多,学生误认为这门课程与自己的专业及将来就业衔接不紧,从而对“高分子材料学”课程重视不够,故学习积极性也不高。为此,授课教师应有意识的引导学生思考,并采用灵活的考核方式调动学生的积极性。

笔者在讲授此门课程时,并未采用课堂考试的形式进行考核,而是给学生布置了“高分子材料与表面工程”为主题的课程论文撰写任务,并让学生制作出相关的PPT将自己的论文进行口头陈述,最后根据其论文撰写情况、PPT制作情况及陈述情况给出该门课程的成绩[2]。课程论文的完成情况直接跟成绩挂钩,能有效调动学生的积极性及对课程的重视;课程论文的撰写需要大量专业文献为基础,学生在撰写论文的过程中能自觉关注及阅读相关专业文献,有利于拓宽其专业视野;制作PPT的过程是对课程论文内容的凝练,有利于学生理清思路掌握重点;口头陈述环节能有效杜绝学生互相抄袭论文,教师也能通过学生的口头陈述情况,观察学生对该门课程基础知识的掌握程度。

学生通过独立搜集资料撰写论文制作PPT并口头陈述等环节的训练,既能让他们发现“高分子材料学”这门课程与所学专业的紧密联系,也锻炼了他们的资料搜集能力及口头表达能力,为将来毕业答辩及就业面试打下基础。

3 结语

高分子材料是非常重要的工程材料,对于表面工程的学生而言,应该熟悉并掌握这类工程材料的特性。“高分子材料学”虽然不是表面工程方向的专业主干课,但涵盖了高分子材料相关的大量专业基础知识,也是面向表面工程学生开设的唯一一门有关高分子材料的课程。授课教师应该积极进行教学模式的探索,激发学生的学习兴趣,让学生在有限的学时中掌握相关基础知识。

参考文献:

材料化学专业导论论文篇11

中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)20-0278-03

当前,党中央、国务院高度重视创新创业人才培养,在国家“大众创业、万众创新”的号召下,基于创新实践能力培养的材料专业基础实验教学改革具有重要意义。辽宁省《关于推动本科高校向应用型转变的实施意见》中明确了本科高校向应用型转变的指导思想,要求高校培养应用型人才,增强学生就业创业能力。材料是工业的基础,也是各个领域科学技术进步的基石。材料类专业学生不但要掌握材料的制备、结构、性能和应用效能之间相互关系理论及其相关技能,而且,还要具备创新性思维、实践动手能力和研究能力。而无机材料科学基础及专业基础实验是培养学生创新实践能力的重要课程,也是学生日后从事新材料研究与开发的重要专业基础理论和实践课程。因此,为使无机材料专业创新能力和应用型人才培养的教学改革有效推行,本文结合大连工业大学无机材料专业基础理论课程和实验教学的目的和特点,分析探讨了基于创新实践能力培养的无机材料专业基础实验教学改革思路及其实施办法。

一、专业基础实验教学改革的重要意义

在无机非金属工程材料专业的教学过程中,“无机材料科学基础”理论课程及其相对应的“无机材料基础实验”在培养大学生创新思维和实践动手能力中发挥着重要作用。无机材料科学基础是无机非金属工程材料专业中一门理论性强、概念抽象、知识面广的专业基础课程。近年来,无机材料科学基础已经建立了课程教材、实验指导书、视频课堂、知识题库、多媒体教案等一系列教学方法和多媒体教学形式,并且在教学实践中取得了较好的效果,课程也成为辽宁省专业精品课程。2014年大连工业大学无机非金属材料工程专业在辽宁省专业评价中综合排名位居省内同类专业第2名,2015年获评辽宁省无机材料实验教学示范中心,这是本专业不断探索专业基础实验教学改革的成果体现,也是大连工业大学多年来重视大学生创新思维和实践能力培养目标的成果体现。

然而,随着科学技术和知识层次要求的进一步提高,尤其是新材料品种的日益发展,传统的平面知识和简单的模拟逐渐不能适应培养创新和应用型人才的要求。基于此,为了更好地发挥精品课程的作用,教研组积极探索新的无机材料专业基础实验教学思路和教学模式,力图结合专业发展、学科方向调整、就业形势需要和创新创业训练等不同要求,进一步提升专业基础实验教学效果,使学生真正掌握专业基础理论知识的精髓,提高其动手实践能力和分析问题、解决问题能力,并使其在技术实践过程中具有创新性思想。因此,对无机材料专业基础实验进行有效的教学改革,对于培养具有创新思想和实践能力的应用型人才具有重要意义。

二、专业基础实验教学改革的具体举措

无机材料专业基础实验教学改革的基本思路是,紧密围绕教育部提出的创新创业教育和辽宁省提出的应用型人才培养的战略部署,根据无机材料专业基础理论知识体系的构成和特点进行相应的实验教学改革。具体举措如下。

1.用科研实例提升实验教学效果。无机材料科学基础课程内容涉及了无机材料的制备、组成、结构、性质和应用效能的基本理论问题,主要包含4个模块:(1)无机材料微观结构理论知识模块:主要内容为材料结构基本知识,例如晶体结构基础、晶体结构缺陷和固溶体等;(2)无机材料表面与界面知识模块:主要内容为固体表面与界面以及浆体的胶体化学原理等;(3)无机材料热力学模块:主要内容为熔体和相平衡、相图等;(4)无机材料高温动力学模块:主要内容为扩散、相变、固相反应和烧结等基础理论[1-5]。

为了让学生真正理解和掌握专业基础理论知识,在实验教学中,教师要注重将科研和生产实例融入到基础理论的讲解中,特别是教师自身的科研实例往往会引起学生的极大兴趣和学习动力。例如,在讲授晶体结构缺陷内容时,一方面通过比喻、类比法等介绍晶体通过热振动产生的本征缺陷以及通过杂质原子掺杂、取代产生的非本征缺陷;另一方面,通过介绍具体的科研实例来形象地说明由于杂质引入而产生缺陷的机理及其对材料的影响,如教师正在进行的钛酸钡基热敏陶瓷的研究,就是由于La3+掺杂和取代部分Ba2+,使材料微观结构中产生缺陷和载流子,从而获得室温能够导电的低电阻钛酸钡陶瓷;而Mn2+的掺入又会因晶界的改变而使其达到良好的热敏电阻效应。教师对某种新材料在研究中遇到的问题及其涉及到的相关理论知识的介绍,常常会使学生产生一种豁然开朗的感觉:噢,原来专业基础理论知识在材料研究中起到如此重要的作用。这样可使学生深刻地体会到,只有学好专业基础理论知识才能产生创新思想,提高分析问题和解决问题的能力,进而研究和发明一种性能更好的新材料。在一个个科研实例的穿插讲解中,学生不但很轻松地深刻理解了相关的专业基础理论知识,而且还提高了学好无机材料专业基础理论知识的兴趣和动力。

2.通过虚拟仿真促进实验教学。在无机材料专业基础理论教学中,晶体结构和缺陷部分是学生感到最抽象、最难学的内容。为了让学生充分体会材料晶体结构对材料性能的重要影响,课堂上教师可通过模型、动画举例、类比法加深学生对基础理论知识的理解;同时,在实验教学中,还可通过增加对晶体结构的虚拟仿真实验,让学生在电脑上自行组装晶体结构,使其充分理解晶体密堆积原理、立方结构、六方结构和四方结构的不同以及其他有关晶体结构的理论知识。

无机材料晶体结构虚拟仿真实验不仅可以展现不可视的晶体结构或原子排列原理,而且对于培养学生自主学习、自我训练及创新意识具有重要作用。目前,虚拟仿真实验已成为实验室建设的一个重要l展方向[6]。

3.通过创新性和研究性实验加强创新实践能力培养。在无机材料专业基础实验教学中,应始终把创新思维和实践动手能力的培养目标放在首位。构建多层次、模块化的实验课程体系,特别是加强综合设计性实验和研究性实验的建设[7]。高级应用型人才的培养目标,要求学生必须具有系统的专业基础理论知识和很强的创新能力和实践动手能力[8,9]。近几年,教研组教师在响应国家培养大学生创新精神和实践动手能力的号召下,相继开设了一系列的专业基础综合设计实验教学内容,例如涉及到相变以及成核和析晶理论知识的“陶瓷结晶釉的综合设计实验”和涉及到缺陷和扩散知识的“掺杂钛酸钡功能陶瓷的综合设计实验”等,在培养学生实践动手能力方面取得了显著成效。为了进一步培养和提高学生的实践动手能力,培养应用型人才,教师还要在实验教学中增加更多有利于培养学生创新精神和实践动手能力的科研创新性实验,提高其分析问题和解决问题的能力。

综合设计性实验和研究性实验对于促进学生创新精神和实践能力的培养起着重要作用。在材料结构与性质关系的实验教学中,除了通过虚拟实验仿真使学生理解、掌握和巩固相关理论知识基础外,还要让学生亲自动手组装一些最新功能材料的晶体结构,使学生在学到基础理论知识的同时,还能掌握材料领域最新的技术发展动态及其相关理论。例如,钙钛矿结构、钨青铜结构和尖晶石结构是目前新型功能材料研究中经常涉及的晶体结构,它们在光催化材料、电子功能陶瓷和其他新材料领域中发挥着重要角色。其中,具有较高实际应用意义的钨青铜结构材料,在制备过程中,微观结构的空穴中会由于进入不同直径的金属离子,导致材料的晶体结构、晶面指数等参数发生较大的变化,直接影响到材料的光学、电学等宏观性质,而这些微观变化仅仅通过平面文字描述及简单的多媒体模拟很难做出全面系统的描述。这一点,在教学实践中我们深有体会,学生往往更愿意看得到和摸得到这种材料,如果能够自己组装这种材料的晶体结构就更有效果了,用“身临其境”表示这种情况可能更恰当些。因此,鼓励学生尝试用基本单元“原子”为骨架自己搭建出材料的微观结构,能够促使学生更快明白这种材料的结构与性能的相互关系理论。

在加强学生创新精神培B方面,还要力争每个实验内容都涉及到一种新材料的制备及应用,使所涉及的材料制备过程及性能测试能够充分利用到无机材料专业基础理论知识。也就是说,在新材料的制备过程中,要让学生充分体会课堂学到的基础理论知识在实验和新材料制备中的体现,增强学生的学习兴趣和动力。在此基础上,进一步让学生自己设计新的实验过程,培养其创新精神和实践能力。

4.努力建设立体化实验教材。立体化实验教材体系的建设是实验教学改革中注重培养学生创新精神和实践能力、培养应用型人才的有力保证[10]。针对无机材料专业基础实验立体化教材建设,教研组将从完善实验内容、电子课件和网络课程三个方面入手:(1)在实验内容方面,进一步完善实验内容,增加基础理论知识与实验内容及新材料应用之间相互关系方面的介绍,让学生对所要进行的实验有一个全面的基础理论知识框架及其在实际科研、生产中的应用背景的认识,以此促进学生对理论知识的掌握和提高实验的兴趣和动力。(2)在电子课件方面,通过制作动画、拍摄视频等,制作生动形象的电子课件,使学生对所要用到的实验仪器和操作步骤有一个完整的了解和掌握。(3)进行实验网络课程建设,使学生通过实验网络课程,可完成实验原理预习、操作步骤预习、实验重点与难点、思考问题、在线讨论、辅导答疑和文献资源下载等几方面内容。通过实验网络课程的开设,学生对实验的自学、预习、复习和总结突破了传统的时空限制而变得轻松灵活,为真正的动手实践奠定了坚实的基础。

三、结语

随着经济技术的快速发展,材料在电子、信息、生物、环境等科学技术发展中的作用日益显著。许多新产品的开发和新技术的进步,都依赖于材料的改进和新材料的研发。材料专业基础实验教学在培养大学生的创新思想和实践能力方面发挥着重要作用。实验教学不再单单是为了增强和巩固专业基础理论知识,而且,更为重要的作用是通过实验环节培养学生的创新性思维和实践动手能力,培养学生分析问题和解决问题的能力。将实验教学与教师的科研项目和成果相结合,会大大提高学生对基础理论知识掌握和科学研究的兴趣和动力;而实验仿真和立体化实验教材有助于进一步提高专业基础实验教学效果,使学生都能成为具有创新精神和实践能力的应用型人才,从而满足社会对相关领域的人才需求。

参考文献:

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[2]李敏.《无机材料科学基础》课程建设与教学模式探讨[J].中国科教创新导刊,2011,(23):39-41.

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[4]马晶,张永明,曹大力.无机材料科学基础课程教学实践与学习方法探讨[J].科教文汇,2012,(1):56,69.

[5]杨为中,周大利,尹光福,姚亚东,苟立.无机材料物理化学课程教学实践与教学改革[J].教学研究,2010,33(5):38-40.

[6]李亮亮,赵玉珍,李正操,林元华,潘伟,闻星火.材料科学与工程虚拟仿真实验教学中心的建设[J].实验技术与管理,2014,31(2):5-8.

[7]王志伟,张田梅.构建多层次、模块化、开放式的实验教学体系[J].黑龙江高教研究,2008,169(5):162-163.

材料化学专业导论论文篇12

包装材料对包装的发展起到巨大的推动作用,有时甚至引起发展上质的飞跃。①高分子材料作为现代包装材料的一个极为重要的组成部分,是包装工程专业学生必须掌握的知识。高分子科学导论主要包括高分子的合成与化学反应、高分子结构与性能的关系、高分子的分析与表征、典型高分子材料的性质与应用,以及高分子科学的发展历程和研究前沿。②知识点多,内容繁杂,而教学时数只有48学时。如何安排好教学的内容、教学重点,按照包装工程专业是需求进行课程建设,成为一个非常有意义的课题。课程内容丰富、实用性强,是包装工程专业学生的必修课程。如何强化学生的参与意识,提高教学效果,本文从以下三个方面进行了探索和总结。

1 教学内容上,突出以专业特点为导向

教学大纲的完善和更新是教学内容建设的基本骨架。现代教学理念认为,教学大纲不是教学内容的堆砌,而是教学的指导性文件。③④课程大纲的完善是以创新教育理念为指导,传授知识和培养能力为主线,并要充分地展示课程教学设计思想。根据我校高分子科学导论教学时数少,同时专业方向又是以包装材料和包装工艺为主要方向,以食品、药品及化妆品包装为主要应用领域,如何选择甚至编写合适的教材,如何确定本课程包含的各部分内容,合理分配学时,成为提升高分子科学导论教学效果的一个非常重要的因素。在本课程的教学中,在对第一部分高分子合成化学部分的学习中,主要精力集中在对于反应基本原理的认识和各种高分子化合物的命名及分子量的影响因素。而不对聚合理论做深入探讨。在第二部分,高分子材料结构与性能的相关知识中,对材料的力学性能进行了着重介绍。作为包装容器的设计、加工和使用,这是考察材料的关键点,同时还需要介绍相关的耐热、耐化学性及其他一些基本性能。使得学生在课程学习后,对材料的基本理化性能有一个初步认识。第三部分是将材料的加工,对于包装材料而言,如何将粒料通过注射、吹塑、模压等方式制备成包装容器,这是一个能激发学生学习兴趣的部分,也是与学生将来从事包装职业联系最紧密的部分。因此,从内容上、从学时上予以加强。尤其是针对我校包装专业比较偏重的食品包装,各种液状货品的包装容器(如各种瓶、壶、桶)以及各种薄膜的主要原材料( PE、PP、PET、PA 等)和主要加工工艺(挤出吹塑成型、注塑吹塑成型、注塑成型、单/双向拉伸等)进行了较为详细的展开。

2 在教学方法上,辅助以案例教学

掌握和运用好的教学方法是提高教学质量的重要手段,也是课程建设的重要内容。⑤案例教学是一种非常行之有效的教学方式,能更加直观地让学生理解书本知识,联系实际。例如在讲高分子材料的应用的内容时,对身边的包装产品进行举例,例如牙膏是我们生活中不可或缺的日用品,因此市场竞争十分激烈。国际牙膏巨头美国高露洁公司在进入我国牙膏市场以前,曾做过大量的市场调查发现,牙膏包装的同质化竞争严重。针对这些特点,高露洁采用了创新的复合管塑料内包装。结果大获成功,在短短的几年时间内,迅速占领了我国1/3的牙膏市场份额。这个例子,充分让学生认识到,高分子材料对于传统材料的替代作用及其适用范围十分广阔,从而激发了学生的学习兴趣。在讲述高分子注射成型工艺时候,拿出在工厂收集的残次样品,对气眼、流痕、欠注、银纹/水花、缩痕、熔接痕等常见问题进行分析。以气眼为例,是由于困在型腔内气体不能被及时排出,易导致出现表面起泡,制件内部夹气,注塑不满等现象。其改进方法,从产品结构设计上,减少厚度的不一致,尽量保证壁厚均匀。这些处理手段,又都可以通过前期所学的高分子化学和高分子物理相关的链段运动、熔体流动、聚集态变化等相关知识进行解释。从而使所学知识得到综合体现,提高了学生的联想、归纳能力,深化了对理论知识的理解,同时有助于其将来在工作中分析并解决一些实际问题。

3 优化考核模式,多重手段调动学生学习积极性