材料科学工程论文范文

时间:2023-04-01 10:34:23

材料科学工程论文

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材料是人类文明与社会进步的物质基础与先导,是实施可持续发展战略的关键;材料技术是现代高科技与新经济的三大重要组成部分,在以高科技为主要特征的知识经济时代,世界各国在产业政策、科学研究、教育与人才培养等方面都给予了材料科学重点支持、优先发展的政策。随着我国社会经济和科学技术的发展,对材料科学与工程专业人才的知识结构与实践能力提出新的要求,因此,高校材料科学与工程专业人才培养方案需要作出相应的调整,以满足社会经济发展对材料科学与工程专业人才的需求。如何构建满足社会经济发展需求的材料科学与工程专业人才培养体系成为当务之急。

一、材料科学与工程专业人才培养的演变

材料科学与工程教学始于1865年美国Columbia University、英国Sheffield University、Emperical Mining College等设立的矿冶专业,侧重于炼钢、铸铁、冶炼工艺等方面教学,以金属材料为主。20世纪40年代后为适应非金属材料的发展需要,Birmingham、Cambridge等大学开始组建冶金与材料专业,并在教学计划中加入了“广泛材料”基础理论及非金属材料课程。80年代后[1],欧美等国逐渐将材料类人才培养模式统一到材料科学与工程一级学科上来。

新中国成立前,中国的材料教育主要是培养矿冶人才,这一时期材料学科教育的突出特点是不划分专业,教学内容包括采矿、选矿、冶金、材料等内容,是一种宽领域培养模式[2]。新中国成立以后,由于经济建设的需要,按照苏联的培养模式与教学体系,我国的材料教育先后开设了金相、轧钢、金属材料热处理、腐蚀与防护、有色金属冶金及热处理、有色金属及其合金压力加工、粉末冶金物化、高分子材料(含复合材料)等十几个专业[3]。随着经济、社会和科学的发展,材料科学与材料工程之间的界线开始模糊,几大材料之间有了更多的内在联系和共性。复合材料、陶瓷材料、功能材料等新材料的出现和广泛应用,计算机等先进技术的快速推广,都使各方面的创新更加强调基础及横向与纵向的联系。实际上,各类学科越来越相互交叉、渗透、借鉴和移植,从应用上来说,越来越大规模的相互替用、组合已成为客观事实。

面对国际材料科学技术飞速发展、高新技术发展对材料科学与工程人才培养需求的变化、国外材料科学与工程教育的改革,我国材料科学与工程教育改革迅速发展,几乎全国所有设有材料专业的院校均已不同程度地参与了材料科学与工程教育改革,借鉴欧美诸国材料科学与工程教育模式与体系,培养模式由“专业培养”向“学科培养”发展,从狭窄的专业教育向全面的素质教育转变,从钻研狭窄的单科教育向建立工程意识教育转变;同时,吸收欧美国家的“材料学科共同基础知识”作为重要的教学内容,课程设置从学科式课程向整合式课程转变,专业课程从中心地位向载体地位转变,课程内容从以学科发展为中心向以培养学生为中心转变[4,5]。总体来说,我国高校材料教育正在不断打破旧的专业范围的约束,向其他专业甚至其他一级学科渗透,按材料科学与工程一级学科来构建人才培养体系已经成为必然的趋势。

二、人才培养目标设定

材料科学与工程专业本科人才培养的总目标是培养具有优良的思想政治素质、扎实的科学文化基础、良好的身体心理素质,在材料科学与工程学科及相关专业领域比较系统地掌握基础理论、基本知识、基本技能,能够从事材料科学与工程领域的技术研发、装备使用与维护以及管理工作的专业技术人才。

在思想政治方面,要求掌握马克思主义基本原理和相关的人文社会科学知识;具有必备的政治行为和道德行为能力;政治立场坚定,法纪意识牢固,思想品行端正。

在科学文化方面,要求比较系统地掌握自然科学基本理论和公共工具课程知识;具有较强的思维能力、实践能力、表达能力、交往合作能力和获取知识能力;具备良好的科学素养和文化修养。

在专业业务方面,要求系统掌握材料科学与工程基础理论和实验技能;掌握一定的化学、电工、电子、计算机、力学等方面的知识;初步具备从事材料工程及其它相关专业的科学研究、技术开发、工程设计等的实际工作能力;具备较好的专业素养和较强的创新精神。掌握一门外语,能够较熟练地查阅专业外文文献,初步具备应用外语进行交流的能力。

在身体心理方面,要求掌握体育运动的一般知识和心理学的基本知识;具有体育运动的基本技能、良好的心理适应能力;具备良好的健康意识、强健的体魄和健康的心理。

图1课程体系结构图

三、课程教学体系设置

针对人才培养目标设置课程体系,所有课程按照培养阶段分为公共基础课程、学科基础课程和专业课程3个层次,按照修读要求分为必修课程、选修课程、自修课程和讲座课程4种类别。课程体系结构如图1所示:

公共基础课程由政治理论、人文社科与自然科学系列课程组成,约占总课程教学学时数的60%。政治理论系列课程涵盖马列理论、思想道德修养、历史、社会主义理论等,主要培养学生的价值观和方法论;人文社科系列课程由外语、文学、心理学等组成,主要培养学生的外语应用能力与文学修养;自然科学系列课程涵盖数学、物理、生物等,主要培养学员科学方法和思维。

学科基础课程与专业课程主要培养学生的学科基础、工程素养、技能与方法,服务业务岗位的需要,约占总课程教学学时数的40%。学科基础课程可区分为大类(或相关)学科基础课程(电子与计算机系列、力学系列)和专业学科基础课程(化学系列、材料科学系列),其中大类学科基础课程由电工与电路基础、模拟电子技术、自动控制原理、计算机程序设计、计算机硬件技术基础、工程力学等课程组成,主要培养学生掌握相关学科基础理论,拓宽知识面,适应未来岗位转换的需要;专业学科基础课程由无机化学、物理化学、有机化学、高分子化学及物理、材料科学基础、复合材料原理等课程组成,课程设置跨化学与材料两个一级学科,强调化学与材料学科的交叉。

专业课程从材料体系、工艺、性能与分析四个方面组织课程教学,主要包括工程材料学、功能材料学、先进复合材料概论、材料力学性能、材料物理性能、材料工艺学、材料研究方法、材料失效分析等课程,主要培养学生材料的合成与制备、成型与加工、成分与结构分析表征等专业知识与基本技能,了解材料学科发展前沿、趋势及其在装备中的应用。

三、实践教学体系构建

材料科学与工程属于基础学科,但又具有极强的工程实践性,因此,在构建人才培养体系时,既要突出其基础学科的属性,同时要重视工程实践能力的培养。在人才培养体系中,除公共基础课程所涉及的课程实验外,整个专业教学实践环节包括专业实验课程、工程实践与毕业论文。工程实践集中安排在实习工厂进行,一般为2~3周,主要是强化学生对工程实际的认识;毕业论文是学生对学科基础与专业知识的综合运用,安排在第8学期进行。

材料科学与工程专业实验课程教学贯穿整个专业课程学习,其主要目的是通过科学、合理、规范的实验教学体系,培养学生的专业实验技能与动手能力,进而提高学生创新意识和创新能力。实验课程教学区分为3个层次,即基础型实验、综合设计型实验与研究创新型实验,如表1所示。

基础型实验由3门实验课程构成,强调学生材料科学与工程基本知识和基本技能培养。通过将材料科学与工程实验基本操作、实验基本技能的培养与对应的理论课程的衔接,使两者相辅相承,互相促进;通过将材料科学与工程基本操作、基本技能的培养与实际应用相衔接,做到学以致用。

综合设计型实验开设1门实验课程,属于大材料科学与工程意义下不同实验课程之间的大综合。该平台的实验,从制备加工方法训练到性能测试分析和组织结构表征的深化,培养学生的科研能力与工程意识。

研究创新型实验开设1门课程,由多个模块组成,学员选修其中一个模块,实行导师制。目的是让学生在学习了基础性实验和综合性实验后可以自主设计、自主创新地进行新的实验。逐步建立起学生自主学习为中心的实验教学模式,形成自主式、合作式、研究式为主的学习方式。

四、结束语

我国高校材料教育正在不断打破旧的专业范围的约束,按材料科学与工程一级学科来构建人才培养体系已经成为发展趋势。本文针对设定的材料科学与工程专业人才培养目标,科学合理地设置课程教学体系与实践教学体系,体现出重基础、宽口径,注重实践和创新的特色,较好地满足了全面素质教育的要求。但人才培养的改革是一项长期的工作,需要持续不断地创新与实践,才能永保人才培养方案的科学性与时代性。

表1材料科学与工程专业实验教学体系

[参考文献]

[1]材料科学与工程教学指导委员会.材料科学与工程人才培养规格与模式的演变规律[J].教育部高等学校教学指导委员会通讯,2006,(1).

[2]叶宏,田中青,许惠斌.材料科学与工程专业工程应用型人才的培养[J].中国冶金教育,2010,(3).

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上海工程技术大学是一所以培养优秀工程师为主要目标的教学型大学。根据我校的办学定位和特色,作为材料科学和工程学科重要基础课程之一,“材料科学基础”有必要在加强基础、拓宽专业知识面和加强实践练习等方面进行课程改革。

1课程的性质

材料科学是一门揭示探究固体材料性质规律、设计及控制材料性能的科学,其目的在于揭示材料的结构和性能之间的基本关系。探究表明,材料结构是决定材料性能的核心要素,而材料的显微结构和材料的加工过程有密切的关系。因此,材料科学也需要探究材料在各种过程中的行为,这些过程包括加热过程、冷却过程、反应过程、界面过程、扩散过程、相变过程等。

“材料科学基础”是材料科学和工程学科的主干基础课程和核心课程,是材料科学和工程学科人才的基本知识和基本能力的重要组成部分,是本学科专业人才的整体知识结构、能力结构、素质结构的重要基石。根据我校的教学培养目标,本门课程的教学实践必须着眼于培养未来的材料工程师,紧贴上海市发展先进制造业的需求,结合本校材料科学重点学科的发展方向,在进行材料科学基础理论和基本技术教育的基础上,侧重进行材料开发应用、材料改性和材料加工的工程教育。

2课程教学的改革实践

“材料科学基础”课程建设和课程教学改革的指导思想是根据专业发展规划,主动适应上海经济、科技和社会的发展对材料学科专业人才知识结构和实践能力的要求,强调理论和实践结合,在宽专业知识面上对学生进行综合素质的提高,培养既把握材料科学和工程基本原理,又通晓材料制备和加工、组成和结构、性能和应用等系统知识的宽专业人才。作为材料学科最为基础和重要的平台课程,“材料科学基础”在学科知识构建中起着“基石”的功能,其教学内容的设定、宽度和深度决定着学生培养中有关材料学知识的基础深度和知识面的广泛程度,并影响着后续课程的展开、实施及教学效果。本着“基础适度、口径宽广、应用为先”的教学原则,我们对课程教学目标、课程体系和内容、实践教学环节、教学方法和手段、考核评估等方面进行了教学改革的实践。

2.1课程教学目标

作为应用型本科材料专业的基础课程,“材料科学基础”课程的教学目标具有多重指向性。一方面,应打下材料科学和工程领域的基本理论基础,为学习材料专业其他知识做预备,同时也为部分学生进一步深造做预备,为此要根据不同学生的情况,有区别地加以培养;其次,要注重培养学生运用基础理论分析和解决实际新问题的思路和能力,把握材料科学和工程学科的思维方法,为今后自学材料领域的相关知识打下良好的基础;最后,根据社会经济的发展需求,强调学生对材料科技进展和人类文明及经济发展关系的认知,能从价值工程的角度研发、选择和应用材料,从环境保护和可持续发展角度评价使用材料。

2.2课程体系和内容

在课程体系上,贯彻“基础适度、口径宽广、应用为先”的课程体系改革原则,在保持金属材料为主的专业特色的基础上,全面介绍了金属材料、高分子材料、陶瓷材料及复合材料的共性和个性特征,在材料科学理论模型的介绍上尽量拓展其适用的材料范围,如晶体结构,位错模型,界面结构模型等。教学内容的取舍以“精、宽、新、用”为原则,从材料科学和工程的基本原理出发,以固体材料结构为重点,从微观、宏观、物质内部、表面和界面、静态及动态过程等不同层面角度,阐述固体材料结构、结构缺陷及变化规律,以及固态材料的相平衡、相图、扩散、相变等,在材料应用方面,结合材料科学的理论内容,介绍相关的新材料、新工艺,如纳米材料、功能材料的最新进展,使学生对材料组成和物质结构的内在联系、材料结构和性能间关系有系统的理解和把握,为今后相关专业课程的学习打下扎实的宽专业口径的理论知识基础。

2.3实践教学环节

在加强实践的教学改革中,采取实验教学课程建设和学院平台实验室建设相结合的方式,推进课程实践教学的全面提高。材料科学基础的实践教学环节分为两个部分,一是课内实验,现配置了16学时的实验课,二是单列了一门“材料科学综合实验”课程,时间布置为连续的3周。针对课程教学目标和教学内容改革的要求,重新讨论制定了课内实验内容,加大综合性实验的比重,如金属塑性变形和再结晶综合实验、金相分析综合实验等,编写了新的实验教学指导书。课内实验以学生材料学基础技能练习为目标,如金相试样的制备、金相组织观察、材料塑性变形过程组织变化的特征,强调对不同材料显微结构基本特征的把握。材料科学基础综合实验课程的主要目的是通过一个完整的实验过程,包括明确实验目的、设计实验过程、实施实验和分析实验结果,培养学生材料科学和工程的基本素养,提高实验动手能力和分析、解决新问题的能力,进一步巩固对材料科学基础核心内容,即“材料结构决定材料性能、材料加工过程和材料结构密切相关”的认知。课内实验和综合实验内容互为补充、相益得彰,取得了新教学培养模式的良好的教学效果。

2.4教学手段和教学方法

在课堂教学和课内实验教学实践中,充分利用多媒体教学手段,自编CAI多媒体课件,在有限的学时内最大限度的发挥多媒体教学的应用效果。一些实验室目前难以实现而对学生的学识教育较为重要的内容也通过多媒体形式使学生有一个较为直观的熟悉。和此同时,还对教学方法进行了相应的改进,授课力求重点突出、逻辑清楚,强调教学互动,提倡师生间平等讨论,倡导探索性和探究性的学习方法,达到理论融会贯通的目的。

2.5考核方式

在课程建设过程中我们对课程的考核方式也进行了深入的讨论,大家认为合理的考核评价制度应该以提高学生的综合素质为主要目标,为此有必要改进传统的闭卷考试形式,避免“一考定终身”的方法。对此我们正在探索一种更为全面均衡的考核方法。具体考虑为将平时作业、实验报告、小论文、随堂考试和期末考试相结合的方式。重视对平时学习过程和阶段学习效果的评价,将上课听讲和课堂交流、作业习题解答的独特性及完成质量列入考评,鼓励学生自主学习、创新学习,鼓励学生发表有自洽性合理性的不同见解。在阶段学习后,设计一些随堂考试卷,随堂考试答应学生参考课堂笔记和教材,但每个学生必须独立完成试卷,重点考查学生对基础知识的应用能力,检验学生分析解决新问题的能力。将实验报告作为独立考查的重要部分,注重培养学生独立完成实验并撰写规范的实验报告的能力,检验和评价学生的动手能力和创新思维能力。适当调低期末考试在学生学业成绩中的权重,例如由原来的70%降低到50%或更低,试卷内容要充分体现教学大纲的基本要求,重点考查学生的临场应变能力,对基本知识的把握、熟练和提炼的程度。

2.6师资队伍建设

课程建设主要依靠教师推动。近年来,我们以全面提高教师队伍素质为中心,以培养优秀年轻骨干教师为重点,在职教师再培训和引进高素质人才并重,着眼于学科可持续发展的需求,建设一支结构优化、素质良好、富有活力、具有创新能力的高水平的教师队伍,取得了很大成效。教师队伍的科研和工程实践能力有了极大的提升,在“材料科学基础”教学团队中,有校学科带头人、上海市曙光学者、校青年学术骨干等,科研及学科建设的成果反哺教学的结果,促进了学生科研实践能力的提高和材料工程意识的形成。教师团队通过公开课观摩学习,加强教学法探究,极大地提升了教师整体的业务水平和教学效果。

3结语

作为上海市重点课程建设的“材料科学基础”正在我校材料学院相关专业范围内进行教学实践,在课程目标、课程体系和内容、实践教学环节、教学手段和方法、考核方式改革等方面进行了探索实践并取得了一定的成绩。课程建设下一步的工作重点将放在网络教学平台建设上,以进一步提高教学效益和教学质量。教育教学改革是一项永无止境的事业,只有通过对学生培养的各个环节进行更具体的探索和调查探究,不断地实践以总结其中的经验教训,才能逐渐探索出一条适合于应用型本科材料专业人才培养的成功之路。

参考文献

[1师昌绪.跨世纪材料科学技术的若干热点新问题[J.自然科学进展,1999,(1)摘要:1-12.

[2杨雄.材料科学基础.实验课程的改革和实践[J.科教文汇,2006,2摘要:81.

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2.科学合理地进行课程的整合和重组

根据教育部“卓越工程师”培养模式,结合材料科学与工程专业人才培养长期的实践经验,对课程进行了整合与重组;在制订材料科学与工程专业“卓越工程师”培养计划过程中,在原来的培养方案的基础上,对课程进行重新的整合和重组。在进行课程体系的整合重组过程中,打破了各学科领域的界限,增加金属凝固、塑性成型、焊接等内容,真正达到了“宽口径、厚基础”的目的。同时不受原有课程和体系结构的束缚,对课程进行了实质性的有机融合和重新组织。具体而言,改变了以往按人文科学、社会科学和自然科学分类或按照等级结构设置课程的做法,打破了原有专业、课程之间的壁垒,摆脱了学科知识系统的束缚;强调课程内容的综合性,以跨学科的方式选择课程内容、组织和整合课程体系。同学科知识的相互渗透、融合和新知识的吸收利用,保证知识结构的系统性和完整性;改变过于讲究学科自身结构而导致的课程设置过细、过多和缺乏整体性的状况;避免课程内容的脱节和交叉重复,精简课程门类,减少必修课比例。比如:将以往的《固态相变》和《热处理工艺学》整合为《热处理原理及工艺》,将《材料力学性能》和《材料物理性能分析》整合为《材料性能》,将《金属材料学》和《模具材料》整合为《金属材料学》,将《现代材料制备技术》和《热处理新技术》整合为《现代材料加工技术》等。并处理好理论与工程实践、必修课与选修课之间的关系,大力加强实践课程的体系改革。

3.结合企业需求,制订企业培养方案

企业学习阶段是材料科学与工程专业的工程教育不可或缺的阶段,是整个教学计划的重要组成部分,也是实施“卓越工程师培养计划”的重要环节,按照材料科学与工程卓越工程师培养计划,将严格按照“3+1”培养模式,其中1年企业实践培养,着重完成学生的基本操作技能、分析解决工程实际问题能力的培养。使学生通过企业学习阶段的学习和实践,基本掌握金属加工车间、热处理车间、锻造车间、表面处理车间、金属材料检测中心等部门的工作内容和基本生产操作技能,了解工程技术人员在热处理车间表面车间、检测中心等部门的作用及技术职责范围,培养具有较强创新意识和实践能力的材料科学与工程专业人才。同时具有灵活运用材料科学与工程专业知识与材料工程规范、团队协作、跨文化环境交流、竞争与合作的能力,以及较强的创新意识和进行热处理工艺设计、技术改造与创新的能力。所以企业培养方案包括:初步能力培养实训、专业基本能力培养实训、工程能力训练、行业领域实习、毕业设计等环节。整个教学环节将依托企业、工程中心、重点实验室开展,由校企共同参与培养过程,共同监控培养过程。

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中图分类号:G642.3 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)09-0119-03

随着现代科学技术的高速发展,自然科学之间更加相互渗透、融合和交叉。陈旧的基础课教学内容和体系与新的科学前沿理论的矛盾日益突出,因此,有必要对现有的知识体系和专业格局进行调整和重组,建立综合性材料科学与工程专业,以适应未来知识经济的发展对材料类专业人才的需求。“材料科学与工程”专业在教育部1998年正式颁布的本科专业目录中作为引导性专业提出,体现了材料科学与材料工程相互交叉与相互渗透综合的发展趋势,也符合社会所需复合型人才成长的要求。“材料科学基础”是该专业的一门重要的专业基础课程,担负着公共基础课和专业课程之间的衔接作用,也是研究生入学的必考课程。该课程对材料科学与工程专业人才运用理论知识解决实际问题的能力的培养、创新能力的培养、科学的思维方法的培养和整体知识结构的构建具有奠基作用。因此,我们在教学内容方面进行了改革与优化整合。

一、教学内容优化的动因

根据教育部提出的拓宽专业口径、按专业大类进行人才培养的基本思路及1997年国务院学位办颁发的新专业目录中提出的引导性专业——材料科学与工程专业,部分高校材料类的专业设置不再分为无机非金属材料工程、高分子材料与工程和金属材料,而是按照材料科学与工程一级学科进行重新设置,“材料科学基础”作为材料科学与工程专业的专业基础课,其教学内容和教学体系也进行了相应的改革。安徽建筑工业学院作为建筑类一般本科院校,其材料类专业是按二级学科进行课程设置,设高分子材料与工程、无机非金属材料工程以及电子科学与技术(电子材料方向)三个材料类专业,各成体系。其中关于材料科学基础的教学从各专业课程的安排上看,无机非金属材料工程专业和电子科学与技术(电子材料方向)专业开设“无机材料科学基础”,其重点是无机材料的结构、组成和性能之间的关系及其变化规律,内容相近;而高分子材料与工程专业未单独开设材料科学基础课程,材料科学基础中大部分相关的理论分散在专业基础课程“高分子化学”和“高分子物理”中,其中涉及较多的是制备科学而关于高温烧结、扩散、固相反应和相变过程及晶体结构和缺陷理论则涉及的较少。然而,社会需要的人才正向着复合型人才发展,材料也正在向着功能型和复合型发展,因此为了满足社会对材料类人才的要求,培养人才应具有大材料专业的理论基础,故必须对无机材料科学基础的教学内容进行合理的优化和整合,同时考虑安徽建筑工业学院的特色,构建具有自己特色的“材料科学基础”一级学科平台课程体系。

二、教学内容的优化原则

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中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)09-0087-02

材料科学的发展与材料研究分析测试方法的提高具有紧密的联系。每一种新的分析测试方法的产生,都为材料科学的发展提供了一个新的契机[1]。因此,在材料科学人才的培养计划中,不论是本科生的培养,还是研究生的教育,《材料研究与测试方法》及其他类似课程都占有很重要的地位。同时,该课程对材料相关学科,如化工,冶金,物理,电子等学科,同样十分重要。在国内外理工科院校的相关专业中,基本都开设了类似于材料研究与测试方法的课程。

材料研究测试方法种类非常多,最常见的如各种电子显微分析设备,X射线衍射仪等。这些设备都属于大型仪器设备,价格昂贵,操作相对复杂。但这些设备是高校教学和科学研究的基础,利用好这些设备,创建出特色教学,以推进学科建设及学校的科学研究工作是当今高等学校的重要工作之一[2]。

工科院校学生的培养目标是要求学生除了掌握必要的基础知识外,着重要求学生具有一定本专业相关知识及实际动手能力,具有分析和解决科学研究及工程技术问题的能力[3]。《材料研究与测试方法》是我校为材料学科的本科生及研究生开设的一门专业技术基础课,本文拟以该课程的教学改革为主题,探讨如何提高教学质量,促进学生更好的掌握该课程的基础理论和分析相关问题的能力。

一、课程体系设置

我院在20世纪80年代初就购进透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等现代微观检测仪器,不但服务于科学研究,还为材料学热处理专业、焊接专业本科生以及研究生开设《材料微观分析》《现代微观分析原理及方法》等课程的理论教学与实践教学提供了保障。随着学科的发展,开设课程的专业数目也在增加,如材料加工专业,冶金专业,物理及化工专业,都增设了有关材料微观分析的课程。该课程培养学生基本掌握X射线衍射分析、电子显微分析等常用近代测试技术的基本原理、材料测试分析方法及实验技能。要求学生能利用这些技术,综合分析材料内部的物相组成、显微组织、晶体缺陷以及元素分布,并解决相关实际问题。

二、理论教学改革

在理论课教学方面,教师开始只是利用板书,将该课程中涉及到的相关理论进行详细讲解。教学方法为大部分学时教师在课堂上教授有关的理论知识,在黑板上画图加板书讲解一些电子显微分析仪原理、结构及其应用,这样的讲解优点是理论掌握相对牢固,但对设备的实际应用了解较少。随着教学手段的改进,近些年来引入了多媒体教学与板书相结合的方法,多媒体教学具有图文并茂,信息量大等特点[4],教师既可以讲教科书上的常用仪器设备,又可以讲教科书上没有的最新的仪器设备,同时利用先进测试方法拍摄的电子图片以及最新发表的国际最前沿的研究报告都可以引入到教学中。但是多媒体教学速度较快,学生对于难点、重点思索的时间太少。板书恰好弥补了多媒体这方面的不足。这样极大的提高了学生学习的积极性和兴趣,使学生对抽象的理论有了直观的了解,同时学生也了解了最新材料学科相关的科研进展情况。课程主要内容学习完毕后,为学生选择数篇材料学科的论文文献,与学生一起学习,工样可以让学生在遇到科研问题时,学习如何综合利用所学的材料研究与测试方法,进行思路设计、具体分析手段的选择,实验条件的设置等,解决遇到的问题。这样,既加深了对各种材料研究与测试方法设备的掌握,又锻炼了学生的科研思维。

材料研究与测试方法的更新比较迅速,这就需要授课老师随时学习并更新自己的知识,才能在授课时及时有效的教授给学生。为此,我院相关授课教师每年都参加全国电子显微镜学会的学术会议及相关培训班,学习最新的电子显微分析技术及成果,并将学习到的最新成果及技术及时讲授给学生。

三、实验教学改革

对于本课程来讲,实验教学是本课程教学环节的重要组成部分,与课程的理论教学相辅相成,是学生正确理解和掌握理论知识的重要环节,实验教学应该放在与理论教学并重的位置。为此,课程教学增加了实验学时数,其主要任务是巩固和加深理解课堂教学中的内容,为学生提供基本技能训练和培养动手能力的机会,提高学生分析问题、解决问题和独立进行研究能力。

因为大型仪器操作的复杂性,以及对操作者熟练性的要求,一般由专人管理和操作。我院实验室管理设备的老师,既教授理论课,同时又教授实验课,这样可以将理论和实际有效的结合起来。同时,为了使学生更好的掌握设备原理、操作方法,实验分组要尽可能的多组数、少人数,将原来的本科生每组8~10人降为4~6人,研究生则2~4人一组,使每个学生上课时都能在老师指导下,自己动手操作设备。比如在透射电镜显微像分析这个实验中,让学生自己操作得到明场像、暗场像及电子衍射斑点,使学生更加深刻的了解透射电镜物镜后焦面的作用,收到理论教学所达不到的效果。在课堂上讲授电子衍射斑点标定步骤时,老师虽然按照电子衍射斑点标定步骤,举例说明标定过程,但因为面对的是整个班级的同学,有的同学无法当场解决遇到的问题。在实验中,每组只有4~6人,老师可以在一对一的情况下,让学生自己按步骤标定衍射斑点,在每一个步骤中遇到问题当场就能解决,使学生能更好地利用衍射斑点的标定方法进行晶体结构分析。

根据学生专业的不同,对实验材料的选择也有很大区别。如对无机非金属材料专业的学生,多选择非金属材料作为实验材料,在透射电镜实验课中,选择单晶硅、多晶硅、陶瓷样品;在扫描电镜实验中,选择各种陶瓷材料、耐火材料等。另外,还要结合本学院老师的科研领域选择实验材料,如本学院非金属材料专业老师的科研强项是耐火材料,相关老师就要在实验时结合扫描电镜,为学生讲解一些相关耐火材料的实验内容。对金属材料专业的学生,选择钢或有色金属,如中碳钢、铝合金、铜合金等,既加深了本课程理论课的学习内容,同时也增加了学生对材料科学的兴趣。

实验课后,实验报告的撰写是对实验课内容很好的回顾和复习,因为实验报告的要求很高,通过撰写实验报告,学生能仔细复习实验中所用过的内容,进一步掌握材料的各种研究方法。

综上所述,通过理论课程和实验课程的相关改革,增加了学生的学习兴趣,提高了学生的创新能力和科研素质。

参考文献:

[1]黄孝瑛.材料微观结构的电子显微学分析[M].北京:冶金工业出版社,2008.

[2]张景兰,周俊娥,陈东来.大型仪器设备使用管理研究[J].实验技术与管理,2002,19(5):100-102.

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中图分类号:G640 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)35-0053-02

材料是社会文明和科技进步的物质基础和先导,材料科学是现代科学技术的三大支柱之一,其发展水平已成为一个国家综合国力的主要标志。材料导论课程是介绍材料基本知识以及材料科学与工程基本概念的入门课程,本课程的授课时间一般设置在大一第一学期,作为一门先导课程,对于培养大一新生学习专业知识的兴趣非常重要。目前国内外许多知名高校均将《材料导论》课程作为一门核心和主干课程,还有许多高校将其列入拟将开设的重要课程,充分体现了本课程的重要地位。但是国内外现有的《材料导论》课程内容过于专业,难以满足专业基础课程尚未开展的本专业低年级学生初步了解材料科学与工程专业的需求。课堂不应是学生听取讲授的场所,而是学生获取信息的场所;教师的讲授不是信息本身,而仅仅是信息的载体。为了使学生通过课程学习,达到了解学科内容,激发学习兴趣,启迪思维,开拓视野的目的,需要对材料导论课程教学内容、教学方法、教学手段、教师团队等方面进行创新与改革。

一、课程内容设计

在课程内容体系上打破传统大类材料知识的灌输式教学,应多从生活常识中寻找材料实例,阐述材料特点、发展及其应用存在的问题,高度概括地介绍材料科学与工程的基本概念、发展历史、学科地位、研究范畴、核心要素、分类方法、各种新型材料与工艺,通过介绍材料科学与工程的最基本知识和相关的前沿应用,同时突出生物材料、信息材料、智能材料、纳米材料等新型材料的迅猛发展,激发学生对材料科学与工程的浓厚兴趣,实现系统性、普及性、趣味性和专业性四性统一。此外,材料种类繁多,每一种材料在各自领域都有其重要性,加之学时、专业性限制,课程内容不可能面面俱到或者平行设计,因此在课程内容设计上还应充分考虑本校材料学科研究的优势项目,在保证课程内容系统性的同时,应重点介绍本校的优势方向,这样有利于学生在了解学科结构的同时,了解本校的特色和科研动态,为学生在今后学习过程中起到导向作用。

二、教学方法与手段改革

在教学方法方面,知识不仅仅靠老师传授,要让学生能够主动获取知识,为学生营造一个自觉发现问题、思考问题和解决问题的环境。在实践本课程教学的过程中,要建立一种良好的教学模式,让同学们一方面全面接触材料科学相关的知识体系、研究方法等,另一方面培养同学如何自我获取材料科学知识的手段,如何表达自己的学术观点等。本课程将采用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。另一方面,尽可能采用双语授课,即使用英语讲授和中文解说相结合,或用英文辅助关键词语表达的方式进行教学,同时让学生接受更多的信息量。树立以学生为本的理念,积极实行启发式、讨论式、探究式、开放式等教学方法,实行因材施教,有效促进学生自主性学习和创造性学习;要充分尊重学生个性特长,注重教学民主和师生互动,实现教学相长。在教学手段方面,应巧妙使用多媒体技术。关于多媒体教学,目前大部分高校均已经实现,并应用多年,教师和学生并不陌生。但是,随着该项技术的长期使用,以及生活中随处可见多媒体信息,学生逐渐对此产生了审美疲劳,甚至出现上课思想不集中,下课拷贝授课ppt作为复习材料的现象。在国际学术组织中也有类似的认同,比如最近报道的,费米实验室大强子对撞机双周论坛的组织者就开始限制使用ppt做报告,他们认为,没有ppt,参与者可以脱离脚本,促进互动和激发好奇心。其实无论是使用或不使用ppt,其目的均是为了激发听者的兴趣,更好地传递讲授者的思路,因此,在教学手段方面应该以吸引学生注意力、便于学生理解为目的,而不是以方便教授讲授为目的,巧妙地使用多媒体技术,采用大量与生活紧密联系、切合教学内容的图片、图形、动画、音效、视频,降低学生理解知识点的难度,为学生创设更为生动、真实、准确的学习氛围,激发学生学习的兴趣。此外,在课程中还可以设计模拟国际会议教学,首先由教师指定会议主题,让学生课后自行查阅相关文献,撰写学术报告。在模拟会议中,由学生担任会议的主持人、学术报告宣讲人和翻译,作为观众的学生在宣讲结束后可自由提问,由宣讲人对所提问题进行解答,最后由教师进行点评。运用多种媒体展示学生对信息资料的搜集、加工、处理成果,为学生搭建一个表现自己思想的舞台。实践证明,通过模拟使学生搜集资料、整理资料、提炼知识、处理问题等方面的能力得到充分的锻炼和提高,也对本专业有了更深层次的认识,同时也使学生对于“自主学习”有了初步的认识,让学生能够逐渐从被动学习向主动学习转变。

三、教师团队建设

对于课程建设,教师队伍的建设是重要的工作之一,本课程将重视教学团队的建设,包括教师组成知识结构、教师能力培养、教师年龄结构设计几个方面。材料导论学科涉及知识面广,为了实现教学的系统性、普及性、趣味性和专业性,必须有一个知识结构合理、由老中青构成的教学团队。此外,积极开展对青年教师授课水平的培养工作,为青年教师安排经验丰富的辅导老师,并制定青年教师培养计划及培养目标,要求其跟班听课并担任助教,使青年教师更好地、全面地理解了课程的背景和知识要点、教学要求和内容,掌握各种教学方法。采取听课、研讨等活动,要求青年教师在担任主讲任务前必须在教研室对课程的主要章节进行试讲,通过开展观摩名师教学、青年教师授课竞赛、教案展评、多媒体课件制作评比等活动,使青年教师教学水平逐年提高,全部能够独立走上讲台。与此同时,充分调动教师的工作积极性,在教学团队建设中,做到意识超前、观念更新、措施和培养方案操作性强,本着“培养”、“引进”、“提高”并重的原则,采取学术交流、国内外访问进修与考察、学历提升、产学研结合项目开发等措施,建立健全管理机制,努力建成一支教学水平高、结构合理、责任心强、师德高尚的教师队伍。

以上是笔者对于材料导论课程教学的几点认识,在教学过程中需要进一步提高和改进,努力坚持探索和创新,通过课程内容设计、教学方法与手段改革、教师团队建设几个方面,提高教学质量,为学生今后专业课程的学习起到良好的引导作用。

参考文献:

[1]姚军龙,高琳.“材料导论”课程教学探索[J].科教文汇,2010,(12):69-70.

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“材料科学基础”是研究材料的成分、结构、性能之间的关系及其变化规律的一门基础学科,是材料科学与工程专业一级学科公共主干专业基础课。根据教育部提出的拓宽专业口径、按专业大类进行人才培养的基本思路和1997年国务院学位办颁发的新专业目录,材料类的专业设置不再按传统分为金属材料、无机非金属材料和高分子材料。为此,各相关高校在材料科学与工程专业主干课程“材料科学基础”的教学上都进行了教学改革。暨南大学材料科学与工程专业自2002年设立以来,就依据教育部的要求,将专业培养目标设定为培养“大材料”科学研究与工程技术所需的人才。故“材料科学基础”课程内容设置为介绍三大材料的基础知识,在教学模式、手段及课程配套方面也具有鲜明的特色。本文阐述了暨南大学材料科学与工程系以“奠定学科专业基础,培养学生科学的思维能力”为宗旨,开展“材料科学基础”教学工作的经验和体会。并以此为契机,进一步优化教学内容,探索新的教学模式和教学手段,进一步提高教学质量。

一、课程发展历史、性质与定位

材料是人类文明发展的基石。人类发展的文明史就是按石器时代、陶器时代、青铜器时代、铁器时代来划分的,可见材料对人类文明进程的重要贡献。与人类使用材料的漫长历史相比,对材料的研究即材料科学的历史比较短暂。19世纪中叶,开始采用金相显微镜研究钢铁,相平衡热力学和统计热力学则为建立材料的相平衡与相变提供了理论基础。20世纪20年代,原子结构和量子力学提供了研究材料微观结构的理论,x射线衍射技术和电子显微技术为探索材料的微观结构提供了手段。20世纪50年代,金属学已初具规模。高校金属材料专业都开设了《金属学》课程。到20世纪60年代,世界经济的腾飞促使陶瓷学和高分子材料学建立,其代表作分别为wg金格瑞的《陶瓷导论》(introduction to ceramics)和pj flory的《高分子化学与物理》(polymer chemistry and physics)。前者,wg金格瑞教授将金属学的原理应用于无机材料的结构、热力学、动力学、相变及性能分析当中,成功地指导了水泥、玻璃和陶瓷材料的生产和科研。而pj flory教授则主要围绕聚合物的合成过程、聚集态结构以及物理、化学等行为特征,阐述了高分子材料的结构及性能。到今天,三大材料的研究相互渗透,研究方法相互借鉴,产生了21世纪的材料科学。

“材料科学基础”着眼于材料基本问题诸如材料的结合键、材料的晶体结构及缺陷、材料的相结构与相图、材料的凝固、材料中的扩散,材料的塑性变形、材料的亚稳态。从金属材料的基本理论出发,将高分子聚合物材料、陶瓷材料、复合材料等结合在一起,使学生能把握材料的共性,熟悉材料的个性。本课程横向融合金属材料、陶瓷材料和高分子材料的基础理论于一炉,纵向则充分利用学生已经学过的基础知识(包括高等数学、普通物理、物理化学、材料力学等),并能连接后续的材料的分析与表征、材料物理、材料加工工艺学等必修课程及高分子材料、无机非金属材料、金属材料等模块的选修课程。

二、教学内容的优化和选择

现代材料工业和技术的发展推动材料从组成、结构和功能的单一化向复合化、一体化发展,使培养大材料、宽专业人才的教学改革迫在眉睫。在此形势下,2002年暨南大学材料科学与工程专业设立并开始招收首届本科学生,确定了《材料科学基础》为专业基础课(必修,72学时,4学分)。本课程内容旨在以物质结构和结构形成为主线将三大固体材料(金属材料、无机非金属材料、高分子材料)的基础知识有机结合,构建大材料专业公共性专业基础课教学体系。该课程体系旨在强化对学生重基础的通才教育模式,在教学内容上力求共性教学,突出个性特点。为此。从选择教材着手,优化教学内容,强化基础教学,着重培养学生科学的思维方法、创新能力以及运用基础理论解决实际问题的能力。

目前, “材料科学基础”教材体系可分为两大类。第一类沿袭“金属学”课程的教学内容,增加了少量无机非金属材料、高分子材料和复合材料等内容,往往侧重金属材料。这类教材基本上适合以金属材料为主导的材料科学与工程专业的教学。第二类教材则是在增加非金属材料、高分子材料、复合材料等新材料内容的同时,对该课程的所有内容进行了全新的组合,将它们有机地融入整个教材体系中,形成新的包含各种类型材料的教学体系。由于低年级本科学生的专业知识有限,这类教材在教学中要突出构建整个教学内容的逻辑性和条理性,避免学生掌握了各材料的个性,却忽视了各材料的共性,从而使整个课程陷入一个“材料学概论”的泥潭。为达到突出共性教学的目的,搭建一个合理材料科学与工程的知识平台,根据整个学科的培养方案和教学计划,我们选择上海交通大学出版社出版的面向21世纪新教材《材料科学基础》作为教材,从教学目标出发,该教材最显著的特点是着重于基本概念和基础理论,便于在教学中掌握深度和广度。根据本专业培养目标的要求和培养方案的特点,在确立教材内容、体系与后续课程的相互关联的基础上,在保持课程自身体系的完整性的条件下,兼顾到不同材料的特点及知识体系与要素课程内各个环节之间的逻辑关系,对该教材的内容进行了“扬弃”,将课程教学内容分为三大模块:

1 材料的结构。①微观结构:原子的排列方式、高分子链结构;②结构的完整性:晶体学基础、金属的晶体结构、合金、离子晶体结构规则、共价晶体结构、聚合物的晶态结构;③结构的不完整性:晶体缺陷、表面和界面、非晶态、亚稳态、准晶态。

2 固体中原子及分子的运动。①扩散:菲克第一、第二定律、扩散的热力学分析、扩散原子理论、影响因素;②高分子的分子运动:分子链的运动及其柔顺性、分子的运动方式及影响因素。

3 材料的组织结构变化。①材料的形变和再结晶:单晶和多晶体的塑性变形、回复和再结晶;②相图。单元系相图:凝固、形核和晶体长大;二元系相图:匀晶、共晶和包晶相图、混溶间隙、相图分析;三元系相图:相图基础、三元匀晶和共晶相图。

为了在上述教学内容中力求共性教学,以最大限度地淡化三大材料各自的专业色彩,力求突出共性的内容。例如,相平衡与相图的内容,选择了相律、相平衡热力学理论、一元、两元和三元基本相图类型的阅读等为重点内容,而淡化与此相关的教材中有关金属材料的冶金和铸造

方面的内容。

通过多年的教学实践,上述教学内容的优化既得到了后续课程教师的肯定,又使学生学以致用,达到了奠定学科专业基础、培养科学思维的目的。

三、教学内容组织方式与目的

本课程教学内容的特点是“三多一少”,即叙述性的原理、规律多,需要记忆的概念、定义多,课程内容知识点多。理论计算少。因该课程内容枯燥、抽象,学生感到难学。具体表现在:不能很好地将数学理论应用到材料科学的基础课程、无法判定从而掌握教学内容中的重点、不能将所学的知识点和实际的材料联系起来。所以,我们在教学内容的组织上做了一些探索:

1 突破传统的“一本教科书”的局限性。本课程的教学内容在严格按照教学大纲和教学计划授课的同时,综合多种中文教材、英文教材等,力图做到知识面完整、讲授描述通俗易懂。如针对本专业每年都有数目不等的海外学生的特点,在教学提倡采用台湾晓园出版社出版的《材料科学与工程》作为补充性教材,提升外招学生对学科知识的认同感和认知度。

2 探索课堂教学,有所为,有所不为。课堂讲重点、难点,讲思路,留给学生充分的思考时间和空间,以调动他们的主动性和积极性。对难点和重点内容,尽量举出其应用实例,结合学科前沿知识,使学生知道该原理的用处,听课时不感到抽象、空洞,达到了理论联系实际的目的。而且,对重点和难点内容务必做到举一反三,确保学生能够掌握,以达到以点带面,进而掌握所学知识的目的。

3 注重教学内容的连贯性,连通性,提高学生对所学知识点的融会贯通能力。本课程在教学过程中,提倡预习,并将即将讲授的知识点与所学基础知识点的关联告知学生,使其掌握学习的主动性。对部分关联度高的章节,采用课堂讨论、换位讲授等方法,调动课堂气氛,使学生自觉地运用基础知识解决教学过程中的难点,从而提高他们通晓所学知识点的能力,达到全面提升专业素质和人文素质的目的。例如,在相图的学习中,尝试让学生利用所学的物理、化学知识换位讲授一元相图和二元相图的基础,一方面使他们学会对所学知识点进行归纳和演绎,另一方面提升他们的口头表达、演讲技巧。

4 充分、恰当地采用现代化多媒体教学方法,并辅之以动画,实现图、文、声、像的视听一体化教学。特别是对那些教学难点和需要丰富空间想象力的内容,形象、生动地展示在学生面前,既直观又富动感,可明显提高教学效果。

四、教学方法与教学手段

“材料科学基础”课程内容抽象、概念性强,学生在学习时容易感到枯燥难学。因此,在课堂上应常采用启发式教育,常用提问、问答或引而不发方法,调动学生的积极思维能力。在讲授时使用ppt演示文稿,尽量多用教学模型、挂图、照片和曲线图表等形象化语言。涉及部分教学内容如位错运动等,应结合动画生动地用图像演示给学生,以加深他们对课程内容的理解,提高学习兴趣。对于部分与前期知识关联度高的基本理论如单元相图,组织学生进行课堂讨论(seminar),并以学生发言为主,让他们直接参与教学。对需要运用较多数学知识且理论性较强的内容,如扩散第一、第二定律,应多采用板书推导,加强逻辑性学习。另外,为了提高学生对那些需要有丰富空间想象力的晶体结构、金相组织的转变和识别、位错、位错增殖和缠结过程等知识难点的理解和掌握,将先进的多媒体现代化教学手段引入材料科学基础教学中,并让它们以二维或三维动画形式生动形象地展示在学生面前,弥补传统教学在时间和空间等方面的不足,以提高教学效果。在课外,还可建立qq空间,在群聊中解决课堂中来不及解决的问题,通过师生交流,提高学生探索性自学能力和学习的积极性。

在“宽口径,大平台”培养模式下开展材料科学与工程教学, “材料科学基础”作为专业必修的主干课程,突出共性教学是打好学科专业知识的必备条件。从时代的需要出发,合理选择及组织教学内容、创新教学手段和方法,使其与教学内容相互协调,是构建新时代“材料科学基础”教学体系的关键。今后, “材料科学基础课程”将继续围绕以符合时展、符合教育规律为中心开展课程建设,不断探索和实践,为成功培养宽专业人才奠定基础。

参考文献:

[1]石德珂,材料科学基础[m],北京:机械工业出版社,2003。

[21张联盟等,材料科学基础[m],武汉:武汉理工大学出版社,2004。

[3]刘智恩,材料科学基础[m],西安:西北工业大学出版社,2003。

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[7]杨雄,材料科学基础-教学大纲和教材的改革与建设[j],科教文汇,2008,(7)。

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[9]齐义辉,韩萍,材料科学基础课程的教学改革与实践[j],辽宁工学院学报,2007,9(2):138—139。

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材料科学与工程专业英语是材料科学与工程一级学科中重要的专业基础必修课之一,由金属材料工程、材料物理等二级学科专业英语组成。它是材料工程技术领域中一种普遍使用与推广的英语文体,要求语言表述客观严谨、具有较强的逻辑性及系统性,往往揭示材料的制备与合成、组织结构和使用性能等最新动态,以实现该领域前沿科技信息的及时交流与共享,故灵活运用材料科学与工程专业英语在国际合作和学术交流中具有重要意义。

通常,将材料科学与工程专业英语的特点概括为语法特点和词汇特点。前者体现在材料工程技术领域中相关概念、原理的表达或翻译和写作等语言表述时,强调内容的客观性和真实性,语言叙述准确规范、逻辑性和规范性强、精炼流畅。如第三人称语气和被动语态,力求对研究对象和过程客观准确描述;非谓语动词短语和名词化结构,如分词、动名词及动词不定式等可代替从句,简化结构,避免复杂主从复合长句;省略句和惯用句型等用于句子的精炼表达、准确陈述和严密推理。后者体现在专业英语词汇的组成、构词法和各种词汇缩略等,专业词汇一般包括材料科学与工程学科相关的专业技术词汇、学科通用的半专业词汇和书面非专业词汇。专业技术词汇意义狭窄单一、专业性强,只在本专业范围内使用。其中,绝大部分专业词汇按构词法由常用词汇转化、合成、派生出来,如词根或词缀构成的合成词;半专业词汇词义繁多、用法灵活、形式多样,需在“英译汉”时注意词义的正确选择;非专业词汇严格表现专业内容、避免歧义。

二、金属材料工程专业英语的教学现状和存在问题

金属材料工程专业英语为材料科学与工程专业英语的重要组成部分。以本校为例,该专业英语的课程设置和教学计划虽经多版次(2003、2006和2011版)修改仍存诸多问题:

1.专业英语课程设置时间不尽合理,与考研复习和求职面试有所冲突。学生在前期大学基础英语学习时,以CET-4或6为主要目标,少有专业英语相关知识积累,且课程一般设置在第六、七学期,总学时数相对较少(每学期16学时),学生对专业英语的重视程度较低,难以保证其教学的连续性和系统性。

2.教学内容枯燥、陈旧,难以及时捕捉科技前沿信息,对专业英语教师要求较高。教学参考书仅局限在少数国内高校出版的听说译写教材,其选择范围窄,教材内容多为单调叙述原理的表现形式且不易理解,难以激发学生学习积极性,缺乏教学信息的适应性和实用性,同时专业教师需查阅大量SCI、EI和CPCI检索英文期刊来获取材料领域的前沿信息。

3.教学模式与教学手段单一,多采用翻译与阅读结合的教学方法。实际专业英语教学中,借助多媒体教学手段或传统板书手段,以教师为中心开展教学活动,需突破单一翻译或阅读与翻译结合的教学方法,增加学生听说读写综合实训环节,提高专业英语教学的趣味性。

4.课程考核环节不尽合理,缺乏对学习过程的全面监管。本校采用专业基础课“五级分制”的闭卷考核方式,主要以结课考试成绩来确定该课程的最终考核成绩,往往忽视学生听说读写译的综合语言运用能力的训练和培养,难达到客观反映专业英语教学效果的目的。

三、金属材料工程专业英语教学方法改革的思考

鉴于上述金属材料工程专业英语教学中存在的诸多问题,故现阶段对专业英语教学方法或实践环节的改革就显得十分必要。金属材料工程专业英语教学目的为指导学生阅读和撰写材料科学领域的英文文献和科技论文,并能通过学术交流走向国际舞台。因此,在专业英语教学改革过程中,应针对材料科学与工程学科专业英语特点、教学大纲要求和学生知识结构等特点,运用多元化的教学手段,并凭借灵活多变的教学方法,摆脱所选教材束缚和界限,充分调动学生的学习兴趣。

所谓教学方法改革就是突破单以教师为主体的传统教学方法,实施以学生为主体的分组讨论、自主教学等新型教学模式,并利用模拟国际会议的情境式教学方法来提高学生语言交流与表达能力。

1.分组讨论模式。该模式用于口语教学,以3~5人为一个Group,分派不同Topic(如:Progress in Carbon Nanotube),内部成员经英语交流与讨论后形成整理材料,进行Oral Presentation报告。

2.自主教学模式。该模式用于以教师为主体的教学活动外的专业英语教学环节,即适当安排以学生为主体的自主教学活动,其实施方法则按照课程教学计划将可控性强的学习内容指定给某位同学,准备一段时间后进行自主授课教学,课后教师给予评价与建议,有利于提高学生的学习效率。

3.情境式教学模式。该模式是在前两种模式基础上的升级版教学模式,对学生素质和能力要求较高,全面展示International Conference的基本流程和应该如何准备会议,且能通过模拟口头报告形式改善口语活动质量。

四、金属材料工程专业英语教学水平实施策略的探讨

欲全面提高专业英语教学水平,在进行教学方法改革的同时,需采取如下策略:

1.明确金属材料工程专业英语教学培养目标,教与学双方重视专业英语课程教学。教学培养目标即以材料专业知识的课堂教学为依托,培养学生使用英语工具学习专业知识,熟练阅读本专业的英语科技文献,并锻炼论文撰写及学术交流的能力。教师作为教学活动的组织者,在提高自身能力同时,以认真负责的态度大量搜集该领域前沿信息,如综述文章、专著节选、期刊论文等。学生应正确认识学习专业英语的现实意义,充分利用英语角、模拟国际会议等“第二课堂”活动,调动学习积极性。

2.听、说、读、写、译等多方面提高教学质量和综合运用能力。合理安排听说读写各环节的教学进度和授课时间分配,结合单一模式教学方法的改革措施,互动式教学来提高学生听说能力,自主式教学来提高学生读写能力,任务式教学来提高学生对科技文献的翻译能力,以上教学方式形成有机整体,在实际教学中穿插结合,达到良好教学效果。

3.积极引导学生参与前沿课题信息捕获。以科研训练环节为契机,鼓励学生搜集并阅读毕业论文(设计)研究方向相关的英语论文,为课题的顺利开展提供有利条件。

4.注重国际会议和日常口语交流训练。结合情境式教学方法和分组讨论,采用视频教学和模拟实践联合方式,加强国际交流口语训练,从根本上增强学生的语言综合运用能力。

五、结束语

上述为针对金属材料工程专业英语教学现状进行教学方法改革的探讨,实施明确教学目标,灵活教学模式,重视科研实践,强化语言交流等策略,增强学生学习专业英语的积极性,提高专业英语的教学实效,满足现阶段材料工程领域复合型人才的实际需求。

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中图分类号:G642 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2013)36-001-01

材料工程基础作为一门课程主要是材料科学和工程学科的基础课,其中主要讲了有关金属、陶瓷、有机高分子以及复合型等材料的生产、加工和材料改性的理论、方法。这门课程主要是培养学生分析问题、解决问题的能力,同时教学生掌握应用工程基础知识的能力。通过对材料工程基础的学习,使得学生的知识面更广,除此,更要注重提高学生的综合素质、材料的应用能力以及工程的意识。

一、材料工程基础的教学内容

在对材料工程基础课程的教学内容进行设置时,首先,一定要注意在材料科学和工程四要素的基础上,介绍金属、陶瓷、有机高分子以及复合性等材料的制备、合成和加工的基本原理与方法,满足学生对学识的要求,也使学生更加了解材料的思维方法、工程意识以及应用技能。其中材料科学和工程的四要素指的是材料组成及结构、材料性能、材料使用效能和材料的合成及加工。其次,引进新技术、新材料的内容在材料工程中的应用,同时对其进行分析、评价,还引进可持续发展的内容应用在材料工程中,加强学生对材料工程的认识。

二、材料工程基础课程的建设

材料工程基础是材料科学和工程的基础课程,我们对材料工程基础课程进行的建设主要有以下几点:

1、课程目标

做好材料基本知识的传授,为学生学好材料科学和工程的基础理论打下一个坚实的基础,培养学生运用材料科学和工程基础理论分析、解决问题的能力。

2、课程体系

材料工程基础课程中讲了有关材料生产、材料加工和材料改性的理论及方法。其中的中心是金属材料的学习,同时引进其他材料(陶瓷、高分子以及复合型等材料)共性和个性的特点内容,统筹材料科学和工程的系统性、实践性,显示出材料的应用性能。确定课程的重点,将材料科学中的共性与材料的多样性结合,确定专业研究的方向。

3、课程内容

吸取先进的教学经验,结合经济发展的需要,处理好课程建设之间(本课程与专业系列课程的建设)的关系,在传授材料知识的基础上,注重高新技术中新的材料、工艺、技术。

4、实践教学

通过新的技术方法(如多媒体)将理论教学与实践教学结合起来,关注内容综合化以及形式的多元化,提升教学效果。

三、材料工程基础课程的改革实践

在材料工程基础的课堂教学中,我们通过多种教学方法的结合来培养学生的综合素质和能力。

首先,基础知识的加强。1、重点关注课程的基础性;2、在制定教学大纲时,主要侧重基础理论知识的整编;3、学习时注意将相关的学习内容做好连接,规避重复性。

其次,专业知识面的拓宽。打破材料之间的界限,站在材料科学和工程的角度思考,拓展知识面。

第三,理论体系的举一反三。从理论规范与科学体系上展开举一反三。比如马氏体相变理论应用在钢的热处理方面等,不同材料中电子的迁移理论解释不同材料的行为。这些都给材料工程基础课程的内容整合打下了良好的基础。同时,为学生今后在材料领域的学习与知识的掌握打下良好的基础。

第四,教学手段的改革。由于材料工程基础课程的内容抽象化且具有较强的概念性,使学生学习起来常常感觉到枯燥乏味。所以在教学中,可以多用一些形象化的语言(教学模型、照片、曲线图以及挂图等),便于加深学生的记忆、理解,同时又提高了学生对学习的兴趣。教师也可以引进先进的多媒体教学手段,将其应用在材料工程基础的课程教学中,提高学生对知识的重点、难点的掌握。还可以通过三维动画形式将这一课程展现在学生面前,让学生在课堂中学到更多的知识,同时亦有助于教学效果的提升。

第五,新材料研究成果的引入。我们必须在掌握材料知识原理、概念及应用的基础上,建设材料工程基础课程。这些往往是最吸引学生的,所以在教学中要不断引入新的材料研究成果的应用,注重课程内容的更新,让课程同时具有基础性、先进性。

第六,实验环节的加强。这是锻炼学生的动手能力,同时对学生学习过的知识进行巩固、加深记忆,让学生分析问题、解决问题的能力有所提高。通过实验课的训练,对培养学生实践能力与创新能力有很大帮助。

综上所述,材料工程基础课程的建设和实践是一项非常艰巨、复杂的工程,在课程建设改革的过程中我们要注意,教师是主导,学生是主体,坚持以学生为本,提高学生学习的自主能力,保证教学效果,全面培养高素质 、高专业、高技术、高能力的复合型人才。

参考文献:

[1] 侯治富.金祥雷.精品课程建设目标及实现途径的研究与实践[J].中国大学教学.2006(01).

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中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)43-0115-03

一、材料物理专业的特色

材料物理专业是“研究各种材料特别是各种先进结构材料、新型功能材料物理基础、微观结构以及与性能之间关系的基本规律,为各种高新技术材料发展提供科学依据的应用基础学科,是理工融合的学科”[1,2]。材料物理是物理学与材料科学的一个交叉学科,主要通过各种物理技术和效应,实现材料的合成、制备、加工与应用。主要研究范围包括材料的合成、结构、性质与应用;新型材料的设计以及材料的计算机模拟等[3]。材料物理将理科的知识传授与工科的工程能力培养相结合,使传统材料工艺学与以现代物理学为基础的材料科学相融合,具有“亦工亦理,理工相融”的特点。

二、材料物理化学在材料物理专业中的作用和地位

材料物理化学是贵州大学材料物理专业本科生的学位必修课程,这门课程是从物理化学的角度研究材料科学与工程的基础理论问题,从基础的具有共性的原理及方法来论述各种材料的组成与结构、制备与合成、性能与应用的相互关系。该门课程的教学目的在于提高学生的专业知识水平,培养学生科学的思维方式和独立的创新能力,以及综合运用基础理论来解决实际问题的能力。材料物理化学是材料物理专业非常重要的专业基础课,它以高等数学、大学化学、大学物理等理论基础课程为基础。高等数学是学习物理化学的重要手段和工具,物理化学只有通过数学语言的表达才能成其为真正的科学。认识到大学物理和物理化学中热力学内容的衔接,了解大学物理中原子结构知识的介绍,协调好与大学化学中原子结构部分内容的关系,突出重点,避免重复,讲清难点,是材料物理化学教学中值得注意和认真对待的问题[4]。材料物理化学同时也是材料物理专业的后续专业课程(材料腐蚀与防护等)的基础课程。材料腐蚀与防护课程中的金属与合金的高温氧化的热力学部分,就要运用材料物理化学中诸多热力学基本知识,如G-T平衡图和克拉佩龙方程等。材料物理化学如同一座桥梁,将材料物理专业的前期基础课与后续专业课联接起来,以完善专业知识的系统与连贯性。同时,材料物理化学作为一门重要的专业基础课,是许多高等院校研究生入学考试的必考科目。材料物理化学与材料科学与工程各专业相关的生产生活联系紧密。新材料的设计、合成以及产物性能的提高与可控自由基聚合反应中所用的新型催化剂和引发剂息息相关。在材料表面改性过程中,界面效应是起理论指导作用的。电化学在材料领域应用广泛,例如:熔盐电解法制取金属铝、多种稀土金属及其合金,金属在使用过程中的腐蚀及防护等,新型的化学传感器、燃料电池、锂离子电池的研究和生成都要用到电化学理论。而对于发展迅速的前沿材料纳米材料,如何制备具有规定尺寸和组成的纳米颗粒、测量其性质、了解它们的特殊性质与颗粒尺寸的关系等很大程度上依赖于科学测量手段和化学化工技术,这也离不开材料物理化学基本原理的指导。

三、材料物理化学的教学难点

根据在以往的教学过程中的观察与经验,材料物理化学是一门老师难教、学生难学的课程。这首先是因为材料物理化学课程与数学物理联系密切、抽象概念多、数理推导多、公式繁杂等特点。许多学生见到大段连篇的公式推导就会产生畏难心理,丧失学好该课程的信心,然后就逐渐厌学甚至放弃学习。再加上该门课程对于材料物理专业的学生来说,课时相对较少,要在有限的学时中掌握较多的内容,使得以往的教学出现点到为止,认识学习不够深入的现象[5]。该门课程的授课对象是大学二年级上学期的学生,处于这个时期的学生学习兴趣和学习热情处于整个大学的全盛时期,求知欲强,精力充沛。面对这样的学生,如何有效地利用他们的求知欲,激发起学习该课程的兴趣,并针对他们的缺点,制定行之有效的方法及对策,使其通过该门课程的学习,培养起运用物理化学的方法进行科学研究和解决实际问题的能力,是值得我们教学工作者值得思考并认真对待的问题。

四、材料物理化学的教学改革

针对上述问题,为提高材料物理化学的教学质量,激发学生的学习兴趣,培养学生能力,我们对材料物理化学课程教学进行了多方面的改革。

1.教学内容上的改革。(1)教学内容与材料物理专业特色相结合。针对材料物理专业“亦工亦理,理工相融”的特点,材料物理化学的教学思想与内容安排也要做到理工相融。既要把重点放在物理化学的基础理论、基础知识、基础技能的教育上,比如要对基本概念有比较深的理解,对重要公式能够熟练掌握,对课程作业有严格的要求等,以加强学生对理论知识的认识和理解[6]。同时,教师也要认识到工程教育是材料物理专业学生培养中不可缺少的重要组成部分,要彻底改变传统物理化学教学模式下工程教育处于从属地位的状况。我们既要强调物理化学学科的理论性和科学性,又要从工程需求的实际出发进行考虑,不能重科学轻技术、重理论轻实践,不能从理论到理论,而应注重相关结论的物理意义、适用范围,注重科学理论与工程问题的结合。(2)教学内容与科研实践相结合。材料物理化学课程应积极倡导科研与教学资源共享,以科研促进教学,适时地将最前沿的科研成果渗透到教材、教学和实验中。将科研课题和教学相结合,实现科研对教学的带动作用。如能实现教学和科研的互动,这将为本科生完成毕业论文,继续读研深造奠定坚实的基础,并能大大提高学生分析问题解决问题的能力、实验操作能力以及计算机软件的使用能力。同时将教学与教师的科研实践相结合,还有利于调动学生学习和进行实验操作的积极性及兴趣,启发学生的思维,激发其探索精神。例如,可将材料物理系教师的科研课题“稀土氧化物纳米颗粒的制备”与相关化学热力学和界面现象的知识相结合来进行教学,将教师课题“激光熔覆制备生物陶瓷材料”与相关的热力学知识相结合,如反应吉布斯自由能的计算及其作为反应判据的应用,等等。还可以鼓励感兴趣的学生参与到教师的科研实验中来,学以致用,加强知识点理解的同时,拓宽视野,锻炼科研及动手能力。

2.教学方法上的改革。(1)传统与先进教学手段相结合。传统的教学手段板书由于其单调、枯燥的特点已不能完全适应目前的教学要求,而多媒体辅助教学手段是图、文、像、色集于一体的现代化教学手段,它的应用使原本量大、抽象、复杂、枯燥无味的理论知识,通过形象、生动、直观的形式表现出来,调动了学生的积极性和学习兴趣,便于学生对知识的理解和掌握。同时,也为教师节省了大量板书绘图的时间,加快了授课进度也增大了教学信息量[7]。比如相平衡与界面现象这两章,利用多媒体手段能将各种相图、亚稳状态及润湿现象能内容形象直观地表现出来,配上动画效果,更便于学生的认识与理解。但是在整个教学过程当中,多媒体也不是放之四海而皆准的教学手段,在一些公式的推导演示以及课后习题的讲解过程中,配以一定的板书,将会起到解释充分、循循善诱的教学效果,使学生有充足的时间理解消化相关重点及难点。总之,不同形式的教学方法、教学手段须依据教学内容、学生能力、教学需求等灵活应用,才可较好处理有限的理论学时与教学内容多、传授知识与培养能力、主体与主导之间的关系,有效地提高学生学习兴趣、自学能力、综合素质,取得良好的教学效果。(2)教师指导与学生自主学习相结合。传统的材料物理化学的教学模式是填鸭式教学,老师讲,学生听,老师主动教,学生被动学,这样的教学模式使学生的主观能动性得不到体现和发挥,因而造成事倍功半的教学效果。师者,传道、授业、解惑也。教师除了完成传道授业的任务外,也要试图将学生的学习潜能激发出来,对此,我们采用了以下方法:①在教学中采用重点难点教师讲授、简单章节学生自主学习的方法。学生自主学习之后,采用课堂提问的方式以检验学生自主学习的学习成果。前面我们讲到学习材料物理化学的大二学生,具有较强的学习兴趣和能力,我们采用自主学习的方法将其能力激发出来,使学生的学习变被动为主动,从而收到事半功倍的教学效果。②采用模拟教学方式,进行角色互换,促使学生主动学习的同时,培养体恤他人、尊重他人的人文品质。对于某些难度较低易于理解的章节,比如新相生成与亚稳状态,可以让学生提前准备,然后走上讲台,与教师互换角色,完成自主学习的同时,更亲身体会教师备课、授课的整个过程,从中体会不易,进而达到互换立场、尊重他人劳动成果的品质培养效果。③课堂练习和作业讲解时,可采用分组讨论的形式,以培养合作交流、互助学习的精神。在教学过程中除了教书,我们更注重育人。学生完成学业进入社会以后必将经历团队合作的过程,我们通过分组讨论和学习的形式,将教学与育人相结合,以培养学生适应社会所必需的互助与合作交流能力。(3)短期教学与长期辅导相结合。贵州大学材料物理专业的材料物理化学的教学只有80个学时,大二上的一个学期就能完成相关内容的教学。但该门课程是一些学校材料类专业考研的必考科目,为了帮助学生在完成必修的学分之后还能更深入地学习该门课程,我们还为已经完成该门课程学习的学生提供长期的辅导,给学生提供答疑解惑的帮助,以助其完成进一步的深造和学习。

随着高等教育改革的不断改革和深化,社会对新时代大学生的需求,以及材料科学与技术的发展带来的知识信息量的快速膨胀,要求学生具备更加牢固的知识基础,更加灵活地运用知识的能力。在材料物理化学课程的教学改革过程中,我们体会到,只有不断地思考与改革,总结出一套顺应社会和学科发展的教学方法,才能提高教学质量,培养学生的综合能力,提高学生的逻辑推理能力以及分析问题和解决问题的能力,增强学生的创新精神和实践精神,从而适应新世纪科技进步与科学发展的需要。

参考文献:

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[4]傅敏,等.物理化学在基础化学课程体系中的龙头作用[J].重庆工商大学学报:自然科学版,2004,6(21):633-635.

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【论文摘要】本文根据上海工程技术大学材料科学与工程专业教学培养目标的特点,从课程体系与内容,教学理念,教学方法及手段,实践教学环节改革,考核评价方式,师资队伍建设等方面讨论了“材料科学基础”课程教改中的一些热点问题及教改实践。根据我校培养优秀工程师的办学定位,结合材料学科的发展方向,初步建立了居于“基础适度、口径宽广、应用为先”标准的“材料科学基础”课程的新教学体系,从中取得了一些较好的教改效果和经验。

上海工程技术大学是一所以培养优秀工程师为主要目标的教学型大学。根据我校的办学定位和特色,作为材料科学与工程学科重要基础课程之一,“材料科学基础”有必要在加强基础、拓宽专业知识面和加强实践训练等方面进行课程改革。

1 课程的性质

材料科学是一门揭示研究固体材料性质规律、设计及控制材料性能的科学,其目的在于揭示材料的结构与性能之间的基本关系。研究表明,材料结构是决定材料性能的核心要素,而材料的显微结构与材料的加工过程有密切的关系。因此,材料科学也需要研究材料在各种过程中的行为,这些过程包括加热过程、冷却过程、反应过程、界面过程、扩散过程、相变过程等。

“材料科学基础”是材料科学与工程学科的主干基础课程和核心课程,是材料科学与工程学科人才的基本知识和基本能力的重要组成部分,是本学科专业人才的整体知识结构、能力结构、素质结构的重要基石。根据我校的教学培养目标,本门课程的教学实践必须着眼于培养未来的材料工程师,紧贴上海市发展先进制造业的需求,结合本校材料科学重点学科的发展方向,在进行材料科学基础理论和基本技术教育的基础上,侧重进行材料开发应用、材料改性和材料加工的工程教育。

2 课程教学的改革实践

“材料科学基础”课程建设和课程教学改革的指导思想是根据专业发展规划,主动适应上海经济、科技与社会的发展对材料学科专业人才知识结构和实践能力的要求,强调理论与实践结合,在宽专业知识面上对学生进行综合素质的提高,培养既掌握材料科学与工程基本原理,又通晓材料制备与加工、组成与结构、性能与应用等系统知识的宽专业人才。作为材料学科最为基础和重要的平台课程,“材料科学基础”在学科知识构建中起着“基石”的作用,其教学内容的设定、宽度和深度决定着学生培养中关于材料学知识的基础深度和知识面的广泛程度,并影响着后续课程的展开、实施及教学效果。本着“基础适度、口径宽广、应用为先”的教学原则,我们对课程教学目标、课程体系和内容、实践教学环节、教学方法和手段、考核评估等方面进行了教学改革的实践。

2.1 课程教学目标

作为应用型本科材料专业的基础课程,“材料科学基础”课程的教学目标具有多重指向性。一方面,应打下材料科学与工程领域的基本理论基础,为学习材料专业其他知识做准备,同时也为部分学生进一步深造做准备,为此要根据不同学生的情况,有区别地加以培养;其次,要注重培养学生运用基础理论分析和解决实际问题的思路和能力,掌握材料科学与工程学科的思维方法,为今后自学材料领域的相关知识打下良好的基础;最后,根据社会经济的发展需求,强调学生对材料科技进展与人类文明及经济发展关系的认知,能从价值工程的角度研发、选择和应用材料,从环境保护和可持续发展角度评价使用材料。

2.2 课程体系和内容

在课程体系上,贯彻“基础适度、口径宽广、应用为先”的课程体系改革原则,在保持金属材料为主的专业特色的基础上,全面介绍了金属材料、高分子材料、陶瓷材料及复合材料的共性与个性特点,在材料科学理论模型的介绍上尽量拓展其适用的材料范围,如晶体结构,位错模型,界面结构模型等。教学内容的取舍以“精、宽、新、用”为原则,从材料科学与工程的基本原理出发,以固体材料结构为重点,从微观、宏观、物质内部、表面与界面、静态及动态过程等不同层面角度,阐述固体材料结构、结构缺陷及变化规律,以及固态材料的相平衡、相图、扩散、相变等,在材料应用方面,结合材料科学的理论内容,介绍相关的新材料、新工艺,如纳米材料、功能材料的最新进展,使学生对材料组成与物质结构的内在联系、材料结构与性能间关系有系统的理解和掌握,为今后相关专业课程的学习打下扎实的宽专业口径的理论知识基础。

2.3 实践教学环节

在加强实践的教学改革中,采取实验教学课程建设与学院平台实验室建设相结合的方式,推进课程实践教学的全面提高。材料科学基础的实践教学环节分为两个部分,一是课内实验,现配置了16 学时的实验课,二是单列了一门“材料科学综合实验”课程,时间安排为连续的3周。针对课程教学目标和教学内容改革的要求,重新讨论制定了课内实验内容,加大综合性实验的比重,如金属塑性变形与再结晶综合实验、金相分析综合实验等,编写了新的实验教学指导书。课内实验以学生材料学基础技能训练为目标,如金相试样的制备、金相组织观察、材料塑性变形过程组织变化的特征,强调对不同材料显微结构基本特征的掌握。材料科学基础综合实验课程的主要目的是通过一个完整的实验过程,包括明确实验目的、设计实验过程、实施实验和分析实验结果,培养学生材料科学与工程的基本素养,提高实验动手能力和分析、解决问题的能力,进一步巩固对材料科学基础核心内容,即“材料结构决定材料性能、材料加工过程与材料结构密切相关”的认知。课内实验和综合实验内容互为补充、相益得彰,取得了新教学培养模式的良好的教学效果。

2.4 教学手段和教学方法

在课堂教学和课内实验教学实践中,充分利用多媒体教学手段,自编CAI 多媒体课件,在有限的学时内最大限度的发挥多媒体教学的应用效果。一些实验室目前难以实现而对学生的学识教育较为重要的内容也通过多媒体形式使学生有一个较为直观的认识。与此同时,还对教学方法进行了相应的改进,授课力求重点突出、逻辑清晰,强调教学互动,提倡师生间平等讨论,倡导探索性和研究性的学习方法,达到理论融会贯通的目的。 "

2.5 考核方式

在课程建设过程中我们对课程的考核方式也进行了深入的讨论,大家认为合理的考核评价制度应该以提高学生的综合素质为主要目标,为此有必要改进传统的闭卷考试形式,避免“一考定终身”的方法。对此我们正在探索一种更为全面均衡的考核方法。具体考虑为将平时作业、实验报告、小论文、随堂考试和期末考试相结合的方式。重视对平时学习过程和阶段学习效果的评价,将上课听讲与课堂交流、作业习题解答的独特性及完成质量列入考评,鼓励学生自主学习、创新学习,鼓励学生发表有自洽性合理性的不同见解。在阶段学习后,设计一些随堂考试卷,随堂考试允许学生参考课堂笔记和教材,但每个学生必须独立完成试卷,重点考查学生对基础知识的应用能力,检验学生分析解决问题的能力。将实验报告作为独立考查的重要部分,注重培养学生独立完成实验并撰写规范的实验报告的能力,检验与评价学生的动手能力和创新思维能力。适当调低期末考试在学生学业成绩中的权重,例如由原来的70%降低到50%或更低,试卷内容要充分体现教学大纲的基本要求,重点考查学生的临场应变能力,对基本知识的掌握、熟练和提炼的程度。

2.6 师资队伍建设

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“材料工程基础”是教育部21世纪初高等教育教学改革项目“材料科学与工程专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究”中主干专业基础课程,是材料科学与工程专业的专业基础课程,长期以来,备受学校和院领导的重视,这对材料工程基础课程的改革就提出了更高的要求,如何进行课程改革,培养适应社会发展对材料工程需要的新型人才是材料工程教学团队需要认真思索的关键问题。

1 课程体系

材料学是一门试验性科学,涵盖金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料四个方向,材料科学与工程专业的学生,毕业后主要从事材料制备与加工的科研与生产工作,材料的多样性,各种材料制备、加工方法千差万别,材料工程问题就显得错综复杂了,这就要求从这多种多样的工程问题中提炼出各种材料制备与加工的共同涉及基础问题,建立材料学学的平台课程—材料工程基础完整的知识体系。

“工程”是科学的某种应用,通过这一应用,使自然界的物质和能源的特性能够通过各种结构、机器、产品、系统和过程,是以最短的时间和精而少的人力做出高效、可靠且对人类有用的东西。在现代社会中,“工程”一词有广义和狭义之分。就狭义而言,工程定义为“以某组设想的目标为依据,应用有关的科学知识和技术手段,通过一群人的有组织活动将某个(或某些)现有实体(自然的或人造的)转化为具有预期使用价值的人造产品过程”。就广义而言,工程则定义为由一群人为达到某种目的,在一个较长时间周期内进行协作活动的过程。又根据两院院士师昌绪先生的定义:材料是人类制造生活和生产用的物品、器件、构件、机器或其他产品的物质。显然,材料工程属狭义工程的范畴,材料工程应为是有组织活动将自然的或人造的物质制造成生活和生产产品的活动或过程。因此,从这个定义出发,凡是材料制备过程中所涉及技术和方法问题都属材料工程问题包括原材料的输送、原材料精制、合成、产品精制、后加工、包装、运输等生产工序原理以及为完成上述工序的一些配套工序如生产过程中的传热问题、三废处理问题。由于材料的多样性,各种材料制备、加工方法千差万别,材料工程问题就显得内容庞大、错综复杂了,避开各种材料的制备的特殊工艺问题,各种材料在制备过程中所涉及的共同的基本原理应成为材料工程课程中的基本问题。我们以自编《材料工程基础》为教学的教材,教授物质输送原理及设备、热量传递、质量传递,并对质量衡算、能量衡算、经济衡算做简单介绍。

2 教学手段

课程改革的目的是提高教学质量,提高教学质量是通过一定的教学手段得以实现的。材料工程基础的教学拟采取小班教学的方式,除在知识点的传授方面如基本公式的推导、理论的讲解仍采用传统的以教师授课为主方式外,在课堂教学中还采用一下的教学手段。

2.1 多媒体课件

当今的学生,从校门到校门,多数学生既没有生活经验,更无工程概念,要学好材料工程基础这一工程类课程,老实说,有一定的难度,充分利用现代化教学手段进行教学,制作了多媒体课件,模拟实际生产工艺和流程,使抽象的概念具体化,复杂的问题简单化,繁琐的内容精炼化,实际问题形象化,为学生生动形象的理解生产原理和过程起了重要的作用。

2.2 讨论式教学及设计演练

课堂设置讨论课,引导学生探究各种材料制备过程中所共性问题,生产过程技术经济评价问题,分层次布置工程设计任务,使学生能全面思考工程问题。例如在传热部分,进行板式换热器的设计;在传质的几个章节中,吸收部分设计煤气中苯类物质吸收工艺流程;精馏章节中,进行年产8000吨乙醇板式精馏塔工艺设计等。使学生初步了解设计程序与步骤:设计任务下达后,通过资料的收集,流程选择,基本计算,确定工艺路线,确定生产设备大小,进行设备平面布置,完成设计任务。

2.3 双语教学

随着全球一体化进程的加速,在国际交流日夜频繁的今天,语言显得尤为重要。采用原版教材,双语教学无疑能使学生掌握原汁原味的英语,为其日后的交流扫清障碍。更重要的是可以拓宽学生的国际视野、国际交流能力和竞争意识,同时可以吸引更多的留学生优质生源,提高国际化办学能力。

3 能力培养

在互联网时代,全民都面临同样的信息平台,甚至我们的学生比教师有更好的计算机能力,轻点鼠标就可能获得一门学科的基础理论。这就给我们提出新的问题和面临严峻的挑战:在互联网时代,专业课我们应该教学生什么以及如何教,培养学生那些能力。首先是收集信息的能力,现代社会是信息时代,大量信息资源都可以通过网络共享,除此之外,还有大量的数据库可以利用,掌握了信息资源,就是掌握了该学科的发展前沿。然后是自主学习能力,收集到信息,怎样才能转化为自己的知识,建立自己的知识体系这就需要培养学生严谨求实创新的科学思维与人格以及为科学献身的精神和健康向上的学习精神;接下来是合作精神,随着社会分工的越来越细,完成一个工程问题往往是一个系统工程,需要多方面人员的相互合作,因此合作能力就显得十分重要了,在教学中,有意识地培养学生分工合作是教育的一个重要组成部分,对本门课而言可以采用分组进行课程设计,同组同学之间分工协作,共同完成一个课题,已达到培养学生合作能力的目的。

4 评估体系

理论考试不在作为学业成绩的唯一标准,可以从多层面进行评价如理论考试成绩、课程设计成绩、课堂讨论成绩、平时作业成绩等。

5 结论

材料工程基础课程改革是一个系统工程,需要执行者有强烈的社会责任感,从课程的内容体系、教学手段、能力培养目标,评价体系进行研究和探索,真正实现培养合格人才的教育目标。

参考文献:

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