中國材料科學的發展

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中國材料科學的發展范文第1篇

關鍵詞：材料科學基礎 功能材料專業 教學改革

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世紀，材料科學與工程技術是國家經濟建設的重要基礎和支撐之一。材料科學基礎是材料科學與工程類學科的一門專業基礎課程，這門課程既要密切聯系理論，又要為其他專業課程打下扎實的基礎[1]。通過材料科學基礎課程教學，學生能較好地了解材料的成分與組織結構，合成與制備，材料的性能及應用的基本知識，相互關系及其影響規律；對培養學生科學的思維方法、創新能力及運用基礎理論知識解決實際問題的能力作用巨大。高等教育專業設置變化和課程體系的改革以及材料科學技術的迅猛發展，對材料科學與工程類人才素質提出了新的要求，已從原來較單一的技術人才轉變為高素質、寬口徑的復合型人才，材料科學基礎課程教學中存在的問題也日益顯現。研究和探討課程體系的優化，兼顧金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料的共性和個性，對提高該課程教學效果，培養復合型人才具有十分重要的意義。

1 材料科學基礎教學改革的基本思路

材料科學基礎教學改革的基本思路是：以厚基礎、寬口徑、面向現代工程為前提，根據本校實際情況進行。2011年，我校應教育部要求開設功能材料新學科，而功能材料以所需知識領域寬、學科發展迅速區別于常規的結構材料學科。

（1）我校集合常年工作在金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料教學和科研一線的教師編寫了一本《材料科學基礎》（功能材料用）新教材，融入金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料的共性和個性知識，并結合經濟與科技的發展以及本校學科建設的進展，突出《材料科學基礎》理論的共性，書中尤其注意了不同種類材料之間知識的交叉和滲透。

（2）著重培養學生科學的思維方法和創新能力以及運用基礎理論解決實際問題的能力，即注重培養學生獲取知識、運用知識、創新知識的能力。功能材料領域材料科學發展非常迅速，課本的知識永遠落后于最新的科研成果，因而，能力的發展重于知識的傳授。

①我校對大學二年級的學生采用導師制培養方式，每位導師都有自己的專攻學術領域，而學生根據自己的興趣愛好可以自主選擇導師。在導師帶領下，學生開始進入實驗室，學習使用相關的實驗儀器設備以及最新的學科動態。學校方面，給予大學二年級和三年級的學生一定的實驗經費，通過創新實踐培養學生的科研興趣和自學能力。很多學生在教師的帶領下參加各種國家級、省級科技競賽，如全國大學生節能減排大賽和全國大學生挑戰杯科技競賽等，并多次獲得獎項。2013年我院81002班本科生張溪溪等人“利用提釩棄渣制備鋰離子電池正極材料LiFePO4及其電化學性能研究”，81002班侯瑞等人的“基于廢棄鋅錳干電池制備ZnMn2O4及其電化學性能研究”獲得2013年“力諾瑞特”杯第六屆全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽三等獎。

②為切實做到“強專業、重實踐”，我校采用3+1教學模式，即3年授課+1年畢業設計。在“3+1”模式的導向下，越來越多的學生在本科階段有了更為清晰的專業成長目標。充足的畢業設計時間，使大四本科生充分參與到指導教師的科研課題中，對本專業的前沿領域和基礎知識的實際應用有了深刻的了解，優秀大四學生能多次發表學術論文以及申請專利項目。例如，羅紹華（本校教師）、翟向樂（學生）、張雅倩（學生）、田勇（學生）、李輝（學生），申請的發明專利“硅酸錳鋰/納米氧化物復合正極材料及其制備方法”（專利號：ZL 2011 1 0109725.0）已獲國家知識產權局授權。

在教學過程中，適當安排部分章節讓學生自學。學生通過查找相關參考書籍，總結概括自學部分的知識要點，科研領域的名人軼事，材料領域發展中的重大里程碑進展等，然后分小組分析討論，提高學生的自學能力和對材料專業課的學習興趣。此外，在教學安排中，每年度安排兩次參觀。一次是參觀本校太陽能電池和鋰離子電池實驗室，一次是參觀磁性材料生產企業，讓學生可以理論聯系實際，運用理論知識解決實際問題。我們還通過加強實驗教學，提高學生的動手能力[2]。

2 將最新科研成果融入材料科學基礎課程講授中

在材料科學基礎課程備課過程中，注意融入最新的相關領域的科研成果。學生覺得所學知識非常新鮮和超前，能夠及時了解本學科的前沿動態，從而提升學習興趣，對傳統知識的理解亦會更為深刻。這種教學方法抓住了“90后”學生喜歡新鮮事物的特性，獲得了良好的教學效果。

圖1 強磁場對Fe-C二元合金相圖共析點的影響

例如：在講授Fe-C二元相圖時，加入了全國優秀百篇博士論文獲得者張宇東博士（東北大學畢業）關于10特斯拉強磁場對Fe-C相圖影響的內容[2]。強磁場的使用會使共析點向高溫高碳的方向移動（如圖1所示）。從而將課本中平衡相圖的局限打破，引入了外場對平衡相圖的影響。

另外，在講述固態相變―馬氏體轉變章節時，講授應用馬氏體相變過程中的體積效應可以實現溫控形狀記憶效應。在該部分，融入了最新的研究成果，說明由馬氏體相變引起的形狀記憶效應不僅可以由溫度場驅動，還可以由磁場驅動，由此產生一類新的智能材料被稱為磁控形狀記憶合金，它兼具大的磁場誘導應變（傳統的溫控形狀記憶合金）以及快速的響應頻率（壓電陶瓷和磁致伸縮材料），現已成為國際范圍內智能材料的研究熱點，從而補充和擴展了原有的知識體系。

3 合理運用板書與多媒體教學方式

材料科學基礎課程內容多且抽象性、理論性強，為了提高該課程的教學效果，應該采用有效的教學手段和教學方法。

傳統的板書教學是課堂教學的一種重要手段[3，4]。板書這種教學手段數百年來在教學發展史上起到了重要的作用，即使在科技高度發達的今天，也始終沒有退出歷史舞臺。但是單純使用板書教學的局限性也是顯而易見的，如信息容量小且板書內容不易保存，缺乏生動性和趣味性，學生很難保持持續的注意力，已不能完全滿足課堂教學的需求。

隨著社會的不斷進步和科學技術的迅速發展，多媒體教學已經啟動并迅速開展。與板書相比，多媒體教學有很多優點，能創造出一個有聲有色、圖文并茂的教學環境，把抽象的事物直觀化，把復雜的問題簡單化，為教師教學的順利實施提供形象的表達工具，從而可以激發學生的學習興趣。如將F-R位錯源、位錯掃過、位錯的多滑移和交滑移、熱聚合物拉伸變形、馬氏體的表面浮凸現象等由書本的平面教學轉為多媒體3D教學，使原來單調的課堂教學直觀生動、新奇有趣，易于學生理解和接受，激起學生的學習興趣。多媒體教學省去教師板書的時間，可以增加課堂信息量，提高課堂教學效率。

當然，也有教師指出過多使用多媒體手段的弊端，如教師備課不充分，多媒體教學要求教師制作課件，因而沒有充足的時間備課；有的教師自己不制作課件，使用其他教師的課件，不能把課本知識充分消化理解，把講課變成了“念課”，不利于學生學習能力、思維能力和創新能力的培養。而且一旦停電，講課教師便束手無策，影響正常上課秩序。因此，授課教師必須充分備課、認真備課，將課本知識深刻理解，并且充分了解學生的知識水平，將學生難于理解的知識點用通俗易懂的語言流利地表達出來。課堂教學時使用恰當的教學方式，利用板書和多媒體課件相結合的方式來授課。將理論知識和一些不易使用板書的教學內容用多媒體課件呈現；對于一些學生應重點掌握的知識點則使用板書的形式著重強調。將每堂課的知識點精心組織，恰當地設置問題進行啟發，并預見學生的回答。從而達到板書、多媒體與啟發式教學完美地結合，保證教學按照預期效果順利完成。

4 結束語

綜上所述，材料科學基礎是一門傳統的基礎課程，在建設創新型國家以及材料科學快速發展、本科教育向應用型方向轉變的背景之下，該課程的教學要求、目標、重點、手段都已發生了根本性的變化。緊跟現代材料科學發展的步伐，及時更新和充實材料科學的最新理論及應用成果，使課堂教學與實踐教學相結合，才能卓有成效地提高材料科學基礎課程的教學質量。

參考文獻

[1] 周細應，李培耀，童建華.《材料科學基礎》教學改革的實踐探討[J].上海工程技術大學教育研究，2005（2）：1-3.

[2] 張宇東.強磁場下鋼的擴散型相變的理論與實驗研究[D].沈陽：東北大學，2007.

[3] 范群成，徐彤，席生岐.研究型教學在“材料科學基礎”課程的實踐與思考[J].中國大學教學，2012（8）：61-62.

中國材料科學的發展范文第2篇

《材料科學基礎》課程是材料專業一門重要的專業基礎課。本文分析了課程在教學過程中出現的各種問題，提出了幾點教學方法改進意見，具體為:抓好第一節課，激發學生興趣，重視應用多媒體教學;課堂上引入當今新出現的材料，激起學生的好奇心和興趣，改變理論教學的枯燥。通過以上改進，希望能夠提高學生學習積極性。

關鍵詞:

材料科學基礎;教學方法;材料結構;材料性能

隨著科技的發展及進步的不斷加快，材料在生活、生產及工業、軍事等的應用不斷加強，迫切需要加快材料方面人才的培養。《材料科學基礎》是成都大學“材料成型與控制工程”本科專業的一門重要專業基礎課，主要介紹材料的基礎知識，其內容包括材料成分、組織、結構與工藝性能等［1］，涉及理論知識繁雜、內容抽象，概念性強，是從事材料方面工作人員的必修專業基礎課，也是很多院校研究生入學考試的必考科目，與《材料成形原理》、《工程材料》、《塑料模設計與制造》等課程密不可分。大部分學生都迫切希望學好這門課，但對于初步接觸材料的同學來說，多而繁雜的感念和內容，及宏觀上看不見摸不著的微觀結構抽象、難理解，對于這些枯燥的專業基礎知識很難提起學生的學習興趣更難抓住重點。因此，《材料科學基礎》作為材料專業的基礎課，如何增強其授課效果成為當務之急。很多任課教師都對此進行了研究，黑龍江大學的趙霞、王永東、黨振乾等提出，在《材料科學基礎》的教學過程中改革教學方式和考核方式［2］;河南理工大學的張建新提出運用實例激發專業激情，結合案例解釋抽象理論等［3］。針對《材料科學基礎》課程的特點以及同學們在學習過程中出現的各種問題，作者結合多年該課程教學的經驗教訓，提出以下幾點改進意見。

1上好第一節課激發學生興趣

第一節課是打開學生對繽紛復雜材料的微觀知識一無所知知識的一扇門，是入門課。通過這一課，要引起學生對材料基礎知識的好奇心，帶著問題和好奇心去尋找和探索門后面的秘密。因此要讓學生短短時間內明白學習這門課的目的和意義、和其他專業課程的關系及本課程的學習方法。所以上課之前要仔細斟酌和研究如何開始第一節課，如何激發學生的求知欲。我們主要從以下幾點激發學生的學習興趣:因此每學期的開始，都要仔細的第一節課如何開始，講哪些內容來激發學生的求知欲，著重從以下幾個方面來激發學生的興趣:

(1)通過鮮活實例引發學生思考。眾所周知TITANIC的沉沒是海難事故，這部驚魂影視大片給很多同學深刻印象。多種原因和TITANIC輪船的服役條件造成了它的解體，通過和學生的共同分析，得出最重要和不可忽略的因素是船體的材料質量問題:①含有大量缺陷的船體鋼板，只考慮到了增加鋼的強度和硬度，而忽略了增加其韌性，導致撞擊到冰上時的脆性鍛煉;②鋼板連接處使用的鉚釘，由于含有礦渣，強度減低，導致船體撞擊到冰山時，船頭鉚釘松動，防水隔板開裂，海水涌入船內。鋼板冶煉過程中硫化物的加入增加了鋼的強度，而降低了韌性及鉚釘中含有的礦渣降低了其強度是TITANIC沉船首當其沖的材料質量因素。另一個例子是1938年冬季比利時的阿爾伯特運河鋼橋突然墜河，其原因是造橋用的鋼材磷含量太高，磷的冷脆性是造成災難的罪魁禍首。同學們聽到這里，有的驚嘆、有的微笑、有的竊竊私語。由此可見，同學們對材料概念和興趣已經建立，那么學習這門課的目的和重要性也就不言而喻了。

(2)結合自己的科研成果及科技前沿吸引學生對材料科學的好奇心。例如:引用諾貝爾物理獎中出現的材料新發現和新發明帶給科技發展的巨大動力，讓學生明白材料的神奇和作用，特別是2011年的諾貝爾物理獎———英國曼徹斯特大學的AndreGeim和KonstantinNovoselov教授用膠帶粘粘的方法制備出單原子層二維結構的石墨烯，是至今發現的厚度最薄和強度最高的材料［4］，其具有優異的性能，先后發現其力學性質中楊氏模量E達到1.0TPa、電學性質中電子遷移率高達106cm2•V－1•s－1、熱學性質中熱導系數高達5000W•m－1•K－1、光學性質中單層石墨烯的可見光吸收僅有2.3%和優異的鎖模特性［5－6］?？梢韵胂筮@種神奇的材料一旦投入實際應用，人類社會將會帶來的革命性變化。由此激發學生的創新意識、創新精神。

(3)強調改課程在所有課程學習中的重要性，激發學生的學習熱情。第一，讓學生明白《材料科學基礎》是學習后續各門專業課程的必備基礎理論，如果這門課程沒有學好、理解透徹，后續專業課程的學習可能會不明白所以然，會非常吃力。第二，讓同學們知道他們以后從事相關工作或和科學研究活動時，《材料科學基礎》中的專業基礎知識是他們重要的理論指導。在后期的課程設計、畢業設計和工作過程中的各種機器或設備上，每個零件如何選材，如何進行熱處理及加工工藝等都和本門課程息息相關。

(4)聲明本課程的學習要求及課堂紀律?！恫牧峡茖W基礎》很多內容抽象、難理解，因此必須嚴格要求同學們的聽課紀律，及時完成課下作業和課后復習，堅決杜絕無處不在的手機游戲在課堂上的出現，從而保證學生的聽課效果。這些在第一節課中必須和同學們強調。

2重視多媒體現代教學方法的應用

《材料科學基礎》內容多，信息量大，教學課時有限，如果任課教師再把過多的時間用于板書，講授的時間將大大減少，也就無法完成大量內容和信息的傳授;另外本課程中設計很多微觀上看不見、摸不著的原子、分子、離子等微粒的排列和組織結構等，很難使學生展開空間想象和理解，而多媒體應用能解決此問題。因此需要制作出適合本門課程的教學課件，增強了課堂授課的趣味性和多變性。本課程中各種材料的晶體結構涉及很多復雜圖形，如面心立方(FCC)、體心立方(BCC)、密排六方(HCP)、閃鋅礦、纖鋅礦結構等，特別是FCC結構中的八面體間隙、原子等微粒的空間堆疊、位錯的運動及各種交互作用等，需要豐富的空間想象力來理解，通過圖形或動畫的展示，可以幫助學生理解和掌握此類知識。二維和三維動畫形式的多媒體教學既可以解決本課程教學過程中學時少、內容多的矛盾，彌補傳統教學在時間和空間等方面的不足，又可以提高課程的生動性，使學生在有限課堂中學到更多的專業基礎理論，又感覺不到課程的枯燥。

3結合學科及科研前沿拓寬知識，激發興趣

科技的進步和學科的快速發展，使具有一定出版周期的專業教材滯后于學科前沿知識。因此專業課老師的教學應將教材作為教學的主要參考書，但又不能完全依賴教材，使教學內容源于教材，又要適當高于教材。所以，《材料科學基礎》課程的教學，需要多方收集各類教學素材，特別是注意吸收與教學內容相關的最新研究成果和實例，在授課過程中結合基礎理論知識介紹。如:通過引入湖北江陵出土的公元前500年越王勾踐劍及西安秦始皇兵馬俑二號俑坑出土的青銅劍的圖片展示，讓學生了解這兩把劍出土時之所以光亮如初，是因為表面分別被鍍上了一層金屬鉻和鉻鹽化合物。在講解晶粒概念時，可引入納米晶和微晶的概念，并結合對應的具體制備工藝，讓學生明確納米晶與微晶材料的區別，這樣學生既掌握了所學學科專業的前沿知識和技術。在學習材料強度與塑性時，通過講解告訴學生材料的強度與塑性在常規處理工藝下是兩個互為矛盾的性能指標，提高某一指標值，另一指標值必然下降，但通過細化晶粒的方法可同時提高兩者性能，如快速冷卻技術的引入形成的非晶、微晶和納米晶等。類似這樣問題的提出，增強了學生學習的興趣，激發了學生的創新意識。

4課堂理論教學緊密結合實踐教學

《材料科學基礎》是為了培養工程技術人員正確合理選擇使用材料能力而設立的一門專業基礎課，因此，其實踐教學意義重大。實踐教學環節，可以讓學生更好地理解材料結構與性能及各種工藝處理與性能的關系，加深對材料基礎知識的認知，又可以培養學生動手能力，操作能力。若有條件，建議到相關單位進行參觀，讓同學更直接地了解材料在機械生產，工程項目的應用，各種工藝處理的流程及其目的，為將來從事工程事業打下良好的基礎。

5結語

良好的授課效果是每個教師的美好愿望。隨著科技的進步和社會的發展，每一個有責任感的教師都需要不斷的探索、運用和總結層出不窮的教學方法，把各項教學工作推進到一個更高的高度上，把培養高質量的人才作為自己義不容辭的責任，在自己為材料發展事業奮斗的同時，為其培養更多棟梁之才，為中國的強國之夢和社會科技的發展進步貢獻力量。

作者：宋慧瑾 鄢強 李玫 朱曉東 馮威 單位：成都大學機械工程學院 建筑與土木工程學院

參考文獻

［1］趙品．材料科學基礎［M］．哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社，2007:1－2．

［2］趙霞，王永東，黨振乾，等．應用型本科材料科學基礎課程教學改革［J］．中國冶金教育，2013(4):23－24．

［3］張建新．《材料科學基礎》本科教學的改革與實踐［J］．科技信息，2009(21):506．

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

中國材料科學的發展范文第3篇

[關鍵詞]計算機 材料科學 虛擬課題 教改方案

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）18-0159-02一、引言

在當今社會中，計算機在社會發展中顯示了其強有力的推動作用。隨著計算機技術的不斷發展壯大，計算機在材料科學中的應用也越發普遍和顯著，如信息檢索、數據分析和圖像處理、計算模擬、材料組分和結構分析等等。對大學高等教育而言，開設計算機在材料科學中的應用課程是為了讓學生初步掌握計算機在材料科學應用中的方法、步驟和應用領域等，從而促進專業課的學習。

結合我校高分子材料與工程專業的特點以及畢業生需進行的畢業設計環節，在高分子材料科學的學習研究過程中需要涉及多種軟件的應用，最基本的包括文獻檢索、實驗方案的設計、數據分析、圖形處理等等，而這些都離不開計算機技術。在書本式教育和多媒體PPT教育為基礎的理論教學模式下，教學效果并不是十分理想。在往屆的教學質量反饋中，多數學生反映單純的理論教學形式枯燥、效果不良，一旦涉及實際應用往往束手無策，其原因是眾多軟件的學了需要了解基本的理論知識外，更重要的是要反復的上機練習以熟悉各種軟件的操作，形成更為扎實的操作意識，而很多學生做不到這一點。因而如何更好的讓學生理解、吸收、掌握眾多軟件的基本操作并活用到今后的學習、科研或工作中，這是大學教育所要思考的地方。

教育部頒布的新課程標準明確提出了“提高科學素養，在課堂中開展探索性學習的理念，提倡通過探索式教學，培養學生的自主科學探索能力，加強學生對科學本質的認識”。

二、教學方案的設計

（一）教學方法設計

為提高教學效果，在計算機在材料科學中的應用這門課程中，首先將課堂搬到備有多媒體設備的機房。多媒體技術具有良好的直觀性、形象性和趣味性等特點，是教學的一大幫手，能進一步將課堂內容的理論教學與實際操作同步進行，更好的讓學生學習、吸收課程內容。在課程設計中，引入虛擬課題作為教學方案，將多種軟件的使用和課題的研究思路結合起來，以課題研究思路為教學的基本大綱路線，按步驟在各個環節中引入所需的常用軟件，從而將計算機作為理論教學和實際應用的緩沖結合點，通過虛擬課題的方法將學生在課堂所學的理論知識融會貫通，為實際課題研究以及論文寫作奠定基礎。

（二）教學內容設計

課程規劃上主要以虛擬課題的相關文獻為案例，通過探討課題的研究思路和方法，研究過程中所需要處理的問題等，循序漸進，逐漸介紹文獻檢索、實驗設計（chemical office）、數據分析（IR，NMR）、圖形處理（Origin，Adobe Photoshop）等等，為畢業論文的展開做鋪墊。教學內容具體如下：

1.首先確立學生所感興趣的研究方向或課題，并以此對學生進行簡單的分組，以方便后期進行更多的教學互動。在此過程中向學生介紹常見搜索引擎，如Google，Yahoo，百度等，這些常用搜索引擎可以較為方便的提供一定的信息。而常用數據庫，如中國知網（CNKI），萬方數據庫，ScienceDirect，RSC，ACS，Wiley-Blackwell等，借助簡單的檢索字段，包括Any Field（全文）、Title（篇名）、Abstract（文摘）、Author's Name（作者姓名）、Journal Title（期刊名稱）等可以檢索到相關研究論文文獻，讓學生帶著自身目的去學習、掌握、運用諸多數據庫進行文獻檢索。

2.當課題資料的收集結束之后，設想課題如何進行，設計一定的實驗方案。該過程中利用chemical office是較為普遍的一款應用軟件、可以滿足各種分子結構的設計、反應方程式的設計、基本示意圖的設計以及核磁結構的模擬分析。具體教學內容以虛擬課題中的文獻相關圖譜為案例，通過對文獻圖譜的剖析，讓教學更為直觀，同時上機模擬作圖，加深印象和增強操作熟練度，并且鼓勵設計新的設計路線，如反應合成路線、實驗基本示意圖等。

3.隨著課題探討的深入，課堂內容會不斷涉及結構分析表征，如IR，NMR等。在此，IR，NMR軟件的常規使用與分析，包括常見結構的特征峰和化學位移、峰值面積的積分比較等等都將成為基本的教學內容，讓學生盡可能的認識到在材料科學研究中結構分析的重要性。

4.在眾多的數據處理中，Origin由于功能強大，被公認為是最快、最靈活、使用最容易的工程繪圖軟件。因此教學中需要重點介紹Origin在數據處理中的應用。著重介紹各種圖譜，包括數據的調整、排序、計算，統計和曲線擬合，以及直線圖、散點圖、餅圖、柱狀圖、三維圖表的繪制。以虛擬課題中出現的文獻案例為教學案例，循序漸進，讓學生由簡入難，由粗到細。

5.隨著文獻的閱讀和自我作圖的實踐，學生會發現優秀文獻中的圖譜總是讓人賞心悅目。教學中通過與優秀文獻中圖片處理效果的對比，逐漸提高學生對數據處理的要求。Adobe Photoshop簡稱PS，使用其眾多的編修與繪圖工具，可以有效地進行圖片編輯工作。因而學會將PS的圖片處理功能運用到材料科學研究領域中則會使圖片效果大大提升，做到科學嚴謹又不失觀賞性。

6.當有了出色的研究成果之后，需要的便是如何更好的呈現自身的工作。為此，如何運用PPT技術制作一份精美的論文報告是展現成果的關鍵。鑒于計算機課程的普遍性，相信學生對簡單的PPT制作并不陌生，因而課程內容中轉為更高層次的PPT技術講解，包括論文報告型PPT的一般邏輯思路、PPT中的圖形制作、模板的設計、PPT的美化等等，讓學生能體會到PPT制作對論文結果報告的重要性，提高學生在PPT的制作上的布局和美化意識，為畢業設計環節的PPT制作提前做準備。

（三）實驗內容設計

針對常用化學軟件學習的實踐性、應用性較強的特點，我們將理論教學和實際上機操作設計成同步進行。而同步進行的教學模式能讓學生加深課堂印象，也更有利于學生及時發現自身在軟件操作應用上的盲區，因而能更好的將知識講解和動手操作相結合，起到以點帶面、強化應用的作用。如在講解chemical office作圖時，首先可以讓學生學習模仿，而后鼓勵學生自行設計，更深一步的讓學生去體驗挖掘chemical office中的作圖技巧。

三、教學方案特色

通過虛擬課題的引入，使得本文所提出的教學方案的特色在于：1.課程內容的確立有學生的參與，虛擬課題的選定由學生自主分組確定，逐漸讓學生主導課堂，教師則成為擺渡護航的角色；2.教學內容符合學生所需，為畢業設環節做鋪墊，課題內容設計上更有針對性；3.教學過程中時時刻刻充滿師生的互動，學生在自我的求知欲望下能更好的投入課程學習中，從而營造更好的教學氛圍，以便獲得更優的教學成果。

四、小結

本文結合自身專業特色，提出了基于虛擬課題的教學方案，目的在于讓教學更好的觸及學生所需要和學生所感興趣的領域，從而提高學生學習的興趣、專注度，同時將理論多媒體教學與實際上機操作同步進行，進一步提高課程教學的直觀性和趣味性，以期獲得更好的教學成果。總的來說，改善計算機在材料科學的應用課程的教學是一個系統的工程，對于高分子材料專業的學生來說，如何將計算機知識和高分子專業知識，以及自身所需有機地結合起來具有更加重要的意義。只有將三者有機結合，才能使學校教育真正滿足學生的需求，讓老師教得舒心，學生學得開心。再者，除去教學內容的不斷改善之外，教師對教學的投入度，對學生的關愛度也是教學成功的一個重大因素所在，因而不論是教學內容還是教學態度都將是我們應改善的地方。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 胡，楊明波.計算機在材料科學中應用課程教學設計[J].鑄造技術，2007（7）：991-993.

[2] 韓強，李濤，趙鳴，等.《計算機在材料科學中的應用》課程改革探討[J].內蒙古教育，2011：20-21.

[3] 竇立巖，汪麗梅.《高分子材料計算機應用基礎》課程改革和探索[J].科技信息，2011（23）：34-35.

中國材料科學的發展范文第4篇

關鍵詞：卓越人才；材料科學基礎；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）22-0034-02

“卓越工程師教育培養計劃”（以下簡稱“卓越計劃”）是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》和《國家中長期人才發展規劃綱要》的重大改革項目。武漢理工大學材料科學基礎為材料學院所有專業必修的學科基礎課程。該課程是在一級學科辦學的基礎上闡述了組成與結構、制備與加工、性質、使用性能等材料科學與工程主要要素之間的相互關系及其制約規律。經過這幾年的教學實踐，我們在理解“卓越人才”培養目標，提高學生工程應用能力和創新能力的基礎上，對該課程教學方法探究等方面開展了積極的探索，積累了一定的實踐經驗。

一、材料科學基礎課程的特點和實施“卓越計劃”的意義

1998年以前，國內高等學校普遍按照二級學科模式辦學，材料類專業有無機非金屬材料工程、金屬材料工程等二級學科專業，其學科基礎課為無機材料物理化學、硅酸鹽物理化學、金屬學原理等。1998年以后，根據學科發展規律，國內高等學校相繼進行專業結構調整，逐步按照一級學科模式辦學，武漢理工大學設立材料科學與工程專業，其學科基礎課是材料科學基礎課程。隨著辦學層次不斷提高，材料科學基礎課程在知識體系構造方面也逐步揉和了金屬、無機非金屬、高分子等材料共同的科學原理及技術基礎，配合課程建設，開設了具有特色的實驗教學環節。由于材料科學基礎是土木工程專業學生培養計劃里最先開設的學科基礎課程，所以材科科學領域的一些基本概念、材料設計的一般研究思想和方法都隨內容編排在該課程中，使得該課程顯得知識點比較龐雜和零碎，由于原課程內容的編排缺乏具體的實踐應用，學生難以在短時間內建立起整個課程的系統框架和掌握章與章之間的聯系，有學生稱該課程的課程體系正如玻璃的結構“近程有序、遠程無序”這一特點給學生的學習帶來不少的困擾。同時，該課程也為2005年的國家精品課程和2012年的湖北省精品資源共享課程。建立理論聯系實際的課程體系，提高學生學習的積極性，進而對其他材料類專業課程進行“卓越計劃”的改革可以起到示范和指導作用，具有重要的現實意義和長遠價值。

二、“卓越計劃”背景下的材料科學基礎課程體系改革與實踐

1.課程內容的改革與編排。在教學的過程中，我們大量的引用Wiley出版社出版的“Materials Science and Technology”中的圖片對教學內容進行補充和詮釋。同時，優化教學內容，強化理科基礎，并在理科基礎課中體現工程設計的思想，拓寬學科基礎，夯實專業基礎。近年來，由于材料學科發展迅速，不斷有新材料及新性能報道出來且獲得了廣泛的應用，極大地推動了社會的發展。在課程體系中加入這些材料的介紹，從而引入相關的基礎知識，使學生在學習的過程中開闊了視野并加深了對授課內容的理解。比如：在講到Kirkendall效應的時候，我們除了解釋該效應所造成的電子器件在接頭焊接過程中出現的“紫災”現象外，針對現在的研究熱點之一――空心納米材料合成，把Kirkendall效應應用在該空心結構的形成機理中，并對空心結構的形成機理進行引申歸納。在燒結這一章節內容的講解中，我們對目前國內外出現的新材料的新燒結工藝進行了總結，對各類燒結工藝的優劣進行了對比分析。并針對具體的材料，讓學生根據材料的結構和性能的要求，模擬設計其燒結工藝。我們的這些對課程體系和內容的調整，都是根據“卓越計劃”實施的目的而進行的。內容的重新編排不但堅持了課程原有內容和體系，并且從社會實際需求出發，以工程實踐能力創新能力和國際化能力的培養為目標來設計的。因為，為適應卓越工程師培養，固有的教學內容必須做適當調整。

2.課程教學方法的設計與改革。如前所述，材料科學基礎課程是材料類學生必修的專業基礎課程，是學生在本科階段所學習的第一門系統的專業基礎課程，該課程設計了材料的熱力學、動力學及結構化學等方面的相關基礎內容。如何在傳授這些材料學科知識的同時培養學生的工程應用能力是保證“卓越計劃”有效實施的關鍵。教學方法的改革和其他教學環節的實現方式不僅要保證學生有效地掌握教學計劃所要求的教學內容，確保學生的工程實踐能力得到培養和提高，而且是保證課程的教學目標得以實現的重要手段。在材料科學基礎的課程教學中，根據教學內容的性質和“卓越計劃”的要求，我們改革了實驗及實踐環節，突出了實驗及實踐的重要性。過去的80個學時的材料科學基礎教學中包含有16個學時的實驗教學。把材料科學基礎實驗作為一個單獨的實驗課程獨立出去，保留72個學時的材料科學基礎理論教學課程是該課程為適應“卓越人才”教育進行的一項改革措施。材料科學基礎實驗課程為一周的實驗課程，內容包括材料的密度、吸水率的測試、差熱分析、淬冷法研究相平衡、固相反應、粘土―水系統的ξ電位的測試、玻璃的熱膨脹系數等七個綜合性實驗，這些實驗的設計及安排基本都是模擬工廠實驗室的分析測試設備，獨立出一周的實驗課程分散在理論課程的傳授過程中進行，這樣的安排加深了學生對所學理論內容的直觀認識，建立起了理論與實踐的聯系，加強了學生實踐能力的培養。同時，我們加大了課程網站的建設，結合本課程的特點，網站上擁有“課程簡介”、“教學大綱”、“教學日歷”、“考評方式與標準”、“學習指南”，這些內容使學生明確了課程學習的目的、內容、方法和學習要求；同時，在網站上上傳內容豐富的電子教案和制作精良的電子課件，可以很好地幫助學生在課下鞏固課堂學習內容。除此之外，網站上還擁有練習題、自測題、試卷、考研輔導，可以讓學生通過學校精品課程網站、網絡學堂在線測試，通過在線交流可以課程通知，可以在線答疑和課程留言。每周課程組老師在規定的時間上網在線回答學生的問題，并批改學生的電子作業，這樣安排激發了學生的學習興趣，相對于課件提問，學生更傾向于網上答疑，這些措施有效地調動了學生學習的積極性。

3.重視師資的培養和交流。作為我校第一排獲批的國家精品課程，材料科學基礎課程組定期舉行教學經驗交流和青年教師教學競賽，不斷提高教師教學水平。每學期舉行4次以上校內教學經驗交流，每學年骨干教師參與校際間、校企間教學及學術交流不少于2次。青年教師積極參加各級教學競賽，將競爭激勵機制引入整個教學環節，激發青年教師不斷學習、提高自身業務能力的主動性。同時，該課程組的老師已有30%已到國外進修一年以上，提高了課程組老師的工程國際化能力。

參考文獻：

[1]林健.“卓越工程師教育培養計劃”專業培養方案再研究[J].高等工程教育研究，2100，（4）：11-17.

[2]董倩，劉東燕，黃林青.卓越土木工程師實踐教學體系構建[J].中國大學教育，2012，（1）：77-80.

中國材料科學的發展范文第5篇

關鍵詞：教學改革；高分子材料科學基礎；探討

【中國分類法】：G420

隨著我國對科技應用型人才的需求急劇增加，福建工程學院將立足于建設成為優秀的科技應用型大學，向社會和企業培養輸送優秀的科技應用型人才?？萍紤眯捅究迫瞬攀墙橛趯W術型人才和技術型人才之間的工程應用型人才[1], 因此，在課程培養模式上應有一定的適應培養科技應用型人才的方法。原有的培養學術型人才的教學方法不再適應現在對科技應用型人才培養的要求，迫切需要對一系列本科課程教學進行改革?！陡叻肿硬牧峡茖W基礎》課程是福建工程學院材料成型與控制工程專業中極其重要的一門專業基礎課，通常在本科三年級上學期開設，此門課程構建了公共基礎課與專業課程的一個橋梁，其教學成果的優劣直接關系到學生學習其它專業課程。因此，根據福建工程學院辦學定位和特色，本文將對《高分子材料科學基礎》課程教學方法的改革進行研究與探討。

一 、運用實例激發專業激情

對于剛剛接觸專業課的大三學生，專業興趣對他們的培養十分重要，專業學習的興趣一旦產生，對后續的專業課程學習將會起到事半功倍的效果。那么，我們如何來激發學生的這種專業學習興趣呢？可以應用身邊高分子材料應用的實例來激發學生的專業學習激情。例如，食物中的蛋白質、淀粉、御寒的棉、麻、絲、毛以及皮革，居住建筑的竹木等都是高分子材料；生活中隨處可見的塑料飲料瓶、一次性塑料杯、各種各樣的塑料玩具、尼龍繩、汽車輪胎等同樣也是高分子材料。目前，形形的高分子材料在各個方面改變著人們的生活方式及生活環境，在提高人們生活質量方面起著極其重要的作用。高分子材料在逐漸替代傳統的金屬、陶瓷等材料，可以說人類正在經歷高分子材料時代[2]。那么，如何去合成制備高分子材料呢？如何去表征及測試高分子材料的結構及性能呢？如何去加工制備高分子材料制品呢？如何去理解探究高分子材料的合成制備、結構和性能三者之間的關系呢？帶著這些問題的提出，學生求知心切，想知道原因，將會大大激發學生進一步去學習這門專業基礎課的興趣。

二 、改革教學方法與手段

目前，基于電視錄像、幻燈片、多媒體課件等多種形式的教學方法的采用，不僅提高了教學過程中的信息傳遞量和教學內容的科學性、先進性、趣味性,又加強了學生與老師的實時交流，從而提升了教學效果[3]。但對于應用性學科《高分子材料科學基礎》來說，扎實的理論知識和良好的實踐技能二者缺一不可。因此，僅僅靠多媒體教學還不能夠達到理想的教學效果。例如，在對‘聚合物成型加工’這部分內容進行講解時，完全可以把課堂搬進實驗室。學生邊參觀注塑成型、擠塑成型、吹塑成型、壓延成型以及發泡成型等成型設備，老師邊對這些設備的原理，加工方法，適合的高分子材料等進行詳細的講解。這種教學方法使抽象的理論基礎知識與形象的實踐應用有機的結合起來，不僅提高了學生的學習興趣與熱情，而且把課堂所學的理論知識達到學以致用的效果。

三 、改革實踐教學環節

實踐教學環節不僅是《高分子材料科學基礎》課程建設的重要組成部分，而且是培養學生工程意識、創新能力和動手能力的重要途徑。這對科技應用型本科教育尤為重要。因此，在這門課程的教學過程中，應大力改革實踐教學的形式和內容。對于傳統的實踐教學環節，多數采取老師邊操作邊講解的教學模式，讓實驗基地變成了僅僅是學生參觀的地方。實踐教學環節應該充分發揮實驗基地的功能，讓其不僅是學生參觀的地方，更是學生把課堂所學的理論知識發揮的地方，讓學生有更多的時間自己動手操作學習。這樣不僅培養了學生的實際動手能力，而且更激發了其認真學好理論知識的積極性。另外，可以把教學實踐環節與科研項目結合起來，加大綜合性、創新性實踐環節的比值，使學生盡早的進入科研實踐活動。在解決工程中出現的實際問題的同時，學生得到了系統的科研實踐能力的訓練，同時避免了知識陳舊，緊跟科技應用前沿，為學生畢業后的社會工作做好充分的知識與實踐能力的準備。

四 、考核方式與成績評價標準多元化

傳統的采取開卷或閉卷‘一考定終身’的考核方式已經無法滿足科技應用型人才培養模式的需要?？己朔绞脚c成績評價標準應以提高學生的綜合素質和實踐應用能力為主要目標。因此，《高分子材料科學基礎》課程應采取多元化的評價標準，例如，筆試、課程小論文、實踐創新課題研究、工程應用實訓環節等。通過筆試重點考查學生對基礎與理論知識的理解能力和應用能力，檢測學生分析解決問題的能力。通過課程小論文側重培養和鍛煉學生綜合應用材料知識、自主創新,并快速有效地獲取分析材料信息資源、撰寫科技論文的能力。通過實踐創新課題研究考查學生理論聯系實際和創新能力，并鍛煉和培養其科學思考問題的思維習慣。通過工程應用實訓環節考查學生利用基礎知識解決實際應用問題的能力，為以后的工作打下堅實的基礎。通過以上多元化的考查方式建立起以素質教育為本的考核體系，從而形成有利于培養具有良好綜合能力的科技應用型人才的衡量標準。

小結

為了良好的適應培養科技應用型人才的培養方案，課程教學改革是一項任務艱巨、涉及面廣、影響深遠的系統工程。本文對《高分子材料科學基礎》課程在教學方法與手段、實踐教學環節、考核方式與成績評價標準多元化等方面的改革進行了初步的探討。強調教師應充分在立足于教材的基礎上對教學方法進行改革，結合科技應用型人才的培養方案，注重實踐教學環節，建立科學的評判制度評定學生成績，從而形成培養學生綜合能力的人才培養模式。

參考文獻

[1]麥茂生，呂力．市域新建本科院校應用型本科人才培養模式的構建[J]．廣西大學學報：哲學社會科學版，2008，30(11)：137-141．