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材料科学与工程基础知识

时间:2023-10-20 10:36:48

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材料科学与工程基础知识

第1篇

关键词:材料工程基础;课程;教学内容;建设;改革实践

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).

[2] 王永东.王振廷.李柏茹.孟君晟.赵 霞.党振乾.鲍爱莲.应用型本科材料科学基础课程建设与改革实践[J].中国冶金教育,2013(3).

第2篇

关键词:材料科学基础;研究型;教学

材料与信息、能源并列为现代文明的三大支柱,是现代社会赖以生存和发展的基本条件之一。2012年工业和信息化部2月22日的《新材料产业“十二五”发展规划》明确指出:材料工业是国民经济的基础产业,新材料是材料工业发展的先导,是重要的战略性新兴产业。“十二五”时期,是我国材料工业由大变强的关键时期。加快培育和发展新材料产业,对于引领材料工业升级换代,支撑战略性新兴产业发展,保障国家重大工程建设,促进传统产业转型升级,构建国际竞争新优势具有重要的战略意义[1]。学科的建设与发展离不开人才。高品质人才的培养是实现国家“十二五”规划的保证。如何培养高素质的材料科学人才成为摆在国内教育界的共同的问题。

从事材料科学研究的人员必须具备一定的材料科学基础。这就决定了材料科学基础是材料类本科生的重要的专业基础课程。该课程以介绍材料学领域的基础理论,阐述各种材料的共性基础知识为目的,从材料的组织结构出发,研究材料的结构与材料的制备方法、加工工艺以及材料性能之间的关系。该课程既具有较强的理论性,又与生产实际有紧密的联系,是学生学习后续各门专业课程如材料分析方法、材料制备技术等的必备基础理论知识。然而,由于课程内容覆盖面广,理论性强,内容枯燥,基本概念多,部分章节之间联系较弱等特点,因此学生学习起来非常困难。即便是学生暂时掌握了规定内容,由于没有付诸于实践所学内容易遗忘,这样造成了教学资源与人力资源巨大的浪费。另一方面,近年来,随着经济社会的发展,部分在校教师争取到了国家或者地方的研究项目,且在执行项目的过程中出现了参与研究人员不足的现象。如果让大学生参与科研研究既可以使学生更好掌握所学知识,又可以解决项目研究人员短缺问题。在大学阶段尝试通过参与科研研究,对于提高学生的学习兴趣,更好应用所学知识,提高学生的素质,有效利用学校信息资源、研究资源以及高水平的人力资源具都具有积极地意义。

1.当前材料科学基础教育的特点与问题

材料的使用是人类最为古老而基本的活动之一。材料科学与工程教学始于1865年美国、英国高等学校设立的矿冶专业,侧重于炼钢、铸铁、冶炼工艺等方面教学,最初以金属材料为主。20世纪40年代后教学计划中加入了“广泛材料”基础理论及非金属材料课程[2]。

材料科学是随着固体物理、无机化学、有机化学、物理化学等学科的发展而形成的跨学科产物。材料科学的主要任务是对物质结构和物性的深入研究,推动了对材料本质的研究和了解。材料科学基础则是总结不同材料共性,从而对材料的制备、结构和性能予以综合介绍的一门课程。正是由于其综合性,材料科学中涉及的物理、化学甚至数学方面的基本概念很多,造成很多学生学不懂。即使当时懂了,但是没有实践活动,时间长其内容完全忘却[3]。针对这一严峻的现状,部分教育者大声疾呼改革现有材料科学教学方式,提高教学质量[4,5]。另一方面材料学科是一门典型的实验学科,知识的理解需要一定量的实验支撑。要进行实验必须有足够的实验条件支持。近年来部分学者对材料学科大学生加强课程内实验训练提出部分具体的方案[6,7]。前些年,由于我国经济基础较差,研究经费集中地投入到重点学科和高水平地研究机构和人员身上。随着国家经济实力的明显增强,研究经费日益充足,完全有条件为大学本科生进行适当的研究活动提供支持。随着国家在教学与研究领域的投入,部分高校基本实验条件与设备水平有了很大提高,适当开展大学生研究基本条件已经具备。大学生恰恰处于知识结构构建时期,也是个人创造能力极为旺盛的时期。通过合理开展研究,一方面有利于激发学生的学习热情,另一方面可以提前选拔有潜力的大学生进行专门培养。通过这种方式为我国材料科学研究培养急需的高水平材料研究人员。这种培养人才的方式将打破传统先学习后应用的培养模式,建立边学习边应用的崭新模式。相信这种模式的建立将对推动我国材料科学教育的发展,对我国材料基础与应用研究具有积极意义。

2材料学科大学生进行研究方案的初步探索

2.2.1材料学科大学生进行研究时机的选择

一般而言大学生在第一年进行基础学科学习。通过第一年的学习掌握必要的高等数学知识。其英语水平将得到进一步提高。进入第二年大学生逐步完成物理、化学知识的学习。第三年开始接触材料科学内容。总体上讲这种课程的安排符和大学生知识结构构建的客观规律。大学三年级学生的知识结构已经日渐成熟已经具备从事研究的基本条件。因此大学三年级是展开研究型材料科学教育的合适时机。

2.2.2大学生参与研究项目的设置

由于大学生正处于知识结构构建的关键时期。特别是大学三年级的学生刚刚结束基础课程的学习,进入专业基础课程的学习阶段。研究题目难度的设置应当慎重。课题难度太大会给学生造成一定压力,有可能会失去研究兴趣;而难度太小则不能调动学生的积极性。作者建议可以根据材料科学基础课本中将要讲述的内容结合当前进行的研究截取相对独立的内容作为大学生研究的课题较为合适。

2.2.3大学生参与研究项目的硬件条件的落实

作为实验学科,大学生实验仪器、设备的落实与管理应当予以重视。由于此阶段的大学生一方面要进行专业基础课以及专业课程的学习,一方面参与部分研究。因此其实验仪器等可能处于间歇式使用阶段,为了降低成本,提高仪器的使用效率建议:1)尽量使本科生和研究生公用某些设备。本科生上课期间仍可保证仪器的高效利用;2)为了培养大学生独立的研究能力,部分低值易耗实验品尽量为本科生配齐配全。3)本科生实验样品经过精选予以测试。为了保证研究效果测试阶段指导教师应到场对实验的技术、结果好坏结合材料科学基础的内容予以讲述。

2.2.4大学生参与研究项目与管理监督

作为正在进行理论学习的大学生,其参与项目的时间、项目进行的状况应当及时掌握。建议通过了解学生的课程安排后,合理安排大学生的实验。一方面为大学生留出足量的休息时间,另一方面根据研究的进度、研究的性质安排大学生实验。研究进行阶段应当有专人指导。经过大学一年级与二年级的基础课程学习,大部分大学生已掌握了部分必要的理论知识和实验技能,但是应当注意部分特殊实验,如有毒、有害物质的使用与保管等方面,应当有专人负责具体指导。部分特殊实验技能应当有专人负责传授与监督。通过帮带的形式迅速提高本科生的实验技能与安全意识。为了检查大学生参与研究的效果,建议通过以下几方面进行考核:1)实验的出勤率 科学研究是典型的实验科学。没有足量的时间就不会达到预期的结果,也不能培养大学生良好的研究习惯。2)实验结果的整理 通过对实验结果的及时总结是寻找实验规律,及时修正研究方案,提升研究水平的重要手段。根据学生研究时间的安排确立合适的周期,让学生对实验结果进行总结。指导教师予以点评是拓宽学生研究思路、提高学生研究水平的重要手段。3)实验报告及论文的整理 由于研究内容不同、难度不同以及其他软硬件设施的限制、大学生个人领悟能力及动手能力的不同,有可能研究结束后达到的实验结果水平不一。但是通过对实验结果的整理分析,均可以形成实验报告,特别是实验结果较好时还可以整理成科技论文予以发表。相信通过成果的发表一定会对大学生科研兴趣的提升起到积极地作用。

结语

本文通过分析大学生知识结构体系、时间安排提出研究式材料科学基础教育的设想。提出了大学生参与时机的把握以及研究过程中课题设置、硬件配套、管理监督等方面的一些具体措施。通过研究式的材料科学基础教育调动大学生学习的积极性,巩固与加深大学生对材料科学基础知识的理解,为大学生参与科学研究奠定基础。为国家培养研究型人才奠定基础。

参考文献

[1] 新材料产业“十二五”发展规划,工业和信息化部,2012。

[2] 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.教育部高等学校教学指导委员会通讯,2006 ( 1)]。

[3] 何奥平,穆枭,胡治流,李逸泰,李安敏,材料科学基础实验教学改革初探,大众科技,2011,136-137。

[4] 李洪波,王静,刘洪丽,金宝士,于峰,李春洁,材料科学基础的教学改革与实践,铸造设备与工艺,2009,4,48-50。

[5] 王焕新,李超,尹志刚,桂阳海,孙雨安,素质教育背景下《材料科学基础》教学探讨,科教研究,2010,34,45-47。

第3篇

关键字:材料、材料科学基础、教学方式、改革

中图分类号:G421 文献标识码:A

材料是人类生存和发展的基础,对人类历史的进程起着关键性的作用。纵观历史,人类使用材料已经有很悠久,可以清楚地看到随着人类文明和生产的发展,人类对材料的要求不断增加和提高,于是由采用天然材料进而为加工制作,再发展成为研制合成。在近代科学技术的推动下,材料的品种日益增多,不同效能的新材料不断涌现,原有材料的性能也更为改善与提高、力求满足各种使用要求。人类支配和改造自然的能力提高到一个新的水平,给社会生产力和人类生活带来巨大的变化,把人类物质文明和精神文明向前推进一步,因此材料科学又成为科学技术发展的基础、工业生产的支柱。我国高等院校深刻感受到材料对社会影响的方方面面,深刻认识到现代社会对材料学方面人才的需求。

《材料科学基础》是一门古老又新兴的课程,它是一门理论性强,内容丰富,掌握起来有相当难度的课程。同时,它也是一门重视实验,能够培养学生动手能力的课程[1、2]。教学实践证明,《材料科学基础》课程的教学内容不但具有明显的基础性、文理性和实践性,而且还有知识点多、内容繁杂、抽象难记、教学难点突出的特点。随着材料科学技术的不断发展,各种新型材料、新工艺、新技术和新理论已经充分融入到现阶段的教材内容中,从而使教学内容不再是只有枯燥的概念、难以理解的原理、单调的方法和规则的简单地相结合,而是由知识传授与技能训练相互渗透所形成的完整体系。

一、学科实行教学改革的必要性

随着现代社会对材料学人才的大量需求,材料学专业已逐步成为全国各大工科高校研究生教学的一部分。由于研究生学习的时间是有限的,这就造成《材料科学基础》课程设置时,存在“课时紧、任务重” 的问题。材料科学基础学时少造成学生对材料科学基础的知识掌握肤浅,很难真正体会到材料科学基础的本质,同时也影响了后续专业课的学习[3-5]。另外,没有有关的材料科学基础实验,学生的动手能力得不到锻炼,在进行后续课程时没有任何基础,从而影响了其它实验的顺利进行。故此,材料科学基础教学改革势在必行。

二、教学内容改革

材料科学基础经过上百年的发展,内容已经相当丰富,而且还在不断更新。根据《材料科学基础》的主要内容和课程特点,并且结合我校汽车与交通学院对材料科学基础的要求,将对《材料科学基础》这门学科的教学内容进行了改革探索。庞大的教学内容仅仅通过短短的54学时或者72学时来顺利完成全部教学内容几乎是不可能的。因此,精简教学内容是材料科学基础教学必须进行的环节。将冗长绕口的书本内容经过提炼后总结出言简意赅的话语,而且在授课过程中始终贯穿着这门学科的重点内容,让学生牢牢将理论与实际紧密联系起来,时时刻刻强调它们之间的相关性。

将《材料科学基础》的教学内容划分为三个板块:

第一板块是晶体结构和缺陷,包括各种晶体的空间结构、可能出现的各种缺陷及缺陷的表示法。这部分是材料科学基础基础知识和基本理论,是材料科学基础学习的重点。通过对这部分的学习可以使学生初步了解材料科学基础的本质,同时在第一模块增加材料科学基础的X衍射、透射电镜等基本的表征手段的学习,这部分内容达到总学时的40%。

第二板块是原子及分子运动、材料的变形和再结晶。这部分的内容非常繁多,让学生通过学习原子和分子的运动规律、材料的形变及再结晶规律,能够熟练掌握与材料学专业有关的材料科学基础知识,为后续专业学习打下良好而又坚定的学科基础。这部分的教学内容占到总学时的40%。

第三板块是单元及多元相图,包括晶体的凝固和相图的关系、相图的分析等。安排这个板块的教学内容仅占总学时的5%,同时再增加15%的实验内容,通过实验操作从而使学生了解各种分析测试仪器的使用说明,并且掌握基本的实验操作流程。

三、教学方法改革《材料科学基础》是一门看似简单,但掌握起来却有相当难度的课程。在教学过程中必须尽快让学生掌握材料科学基础的学习方式,跟上上课的节奏,学生才能有效地掌握这门课程。这就要求在教学过程中必须改革传统的灌输式教学方法[6]。在教学实践中通过借鉴前人的经验和总结自己的教学过程中的教训,在教学方法上主要做了以下改革:

通过多媒体教学的视觉效果激发学生对本学科学习的兴趣。兴趣是引导学生学习的老师,那么从改掉原来一直以板书为主色调的教学方式开始,采用flas、Power point课件等多媒体教学工具进行教学辅助。多媒体教学可以使一些较为抽象的概念变为生动形象化的动画过程,也可以把无法直接观察的结构变化形象地展示给学生,既加深学生对知识的理解,又提高了学生对本学科的学习兴趣。

通过对实际生活中实例的研究与讨论,强调理论联系实际的重要性。学生只是一味地通过听老师讲解知识也是调动不起学习的主动性,所以课下给学生布置一些搜集信息的教学任务,在课堂上给学生一个开展当前高科技领域所应用到的本学科知识的实例讲解舞台,这样不仅可以调动学生学习的积极性,还能锻炼他们收集信息的能力,同时能够将所学的理论知识融入到现实生活中的实例中,突出了理论联系实际的重要性。

通过教师在教学过程中逐步引导学生学习方式,培养学生的自学能力。研究生教学的另一个很重要的任务就是教师需要教会学生怎样自学,针对一些相对简单易懂的教学内容,可以通过教师的引导,让学生自己通过自学来掌握,而那些掌握起来难度较大的教学内容则通过教师的讲解使学生消化吸收。这既节约了学习的时间,又能有效地锻炼了学生的自学能力。

(4)通过学生亲自做相关的实验,不仅可以对知识有了进一步的消化和吸收,还可以增强学生的动手操作能力。如果只单单进行理论上的研究也是教学上的败笔,不如通过实验让学生亲观察各种材料的晶体和晶粒的物理变化,这样既可以锻炼了学生的动手操作能力,又让学生对所学知识得到了升华,使得教学变得不再是那么死板。例如做凝固和晶体结构分析实验使学生对书本上学的凝固原理和晶体结构缺陷有更深入的了解,如让同学门把铁碳合金熔化后浇注在砂型腔里铸造成钢锭,研究是凝固原理对其结构的影响,然后把凝固后的钢锭用XRD(X射线衍射),研究其晶体结构和晶体缺陷,同时把钢锭磨平后在显微镜下研究其晶相,找出成分中的马氏体等晶相组织,与书上的相图对比,加深对书本上知识的理解[7、8]。

四、考试方式改革课程成绩的考核是课程的重要内容,考核方式对教学效果有很大的指导作用。针对《材料科学基础》的特点和主要内容,将《材料科学基础》这门学科的考试方式分为三部分:一是传统的闭卷考试,占总成绩的60%;二是平时成绩,主要是作业完成情况和每章主要内容总结等,占20%;三是实验情况,在学生的实际操作中,考察学生的动手能力,以及通过实验考察学生对课本内容的理解能力占20%。其中在闭卷考试中,重点强调了学生对课本基本知识的掌握情况,同时,有相当数量的综合题主要考察学生对所学的内容的综合应用情况,而概念题则考察学生对材料科学基础结构和本质的理解情况。五、结论

通过强调理论联系实际、多媒体教学设备辅助课堂教学、添加实验操作课程等教学改革,讲、思、做三者的相结合不仅激发了学生对该课程的浓厚兴趣,提高了自身的自学能力,增强了动手操作能力,同时还使学生对所学内容进行了进一步的理解和升华。

参考文献

[1] 雷惠贞.基于创新能力提升的我国研究型大学研究生培养机制改革[J].浙江工业大学学报(社会科学版),2011.9:319-326

[2] 张盛伟,范军伟.中美研究型大学研究生培养模式之比较[J].宁波大学学报(教育科学版),2009.6:86~89

[3] 杜双明.材料科学基础课程教学质量保障系统[J]. 技术与创新管理,2008,29(6):649-651.

[4] 王章忠, 张祖凤, 巴志新. 应用型本科《材料科学基础》课程建设与改革[J]. 南京工程学院学报(社会科学版),2005,5(2):65-66

[5] 胡赓祥,蔡珣.材料科学基础[M].上海:上海交通大学出版社,2002.

[6] 付猛,沈榕.论材料科学基础课程建设的基本原则[J].时代教育,2008,10:44-45.

[7] 陶杰,姚正军,薛烽.材料科学基础[M].北京:化学工业出版社,2006.[8] 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,2007,19(2):138-139.

第4篇

尊敬的领导:

您好!

我是XX大学材料科学与工程学院高分子材料与工程专业XX届的一名学生,即将面临毕业。

XX大学是我国著名的汽车、机械、材料科学等人才的重点培养基地,具有悠久的历史和优良的传统,并且素以治学严谨、育人有方而著称;XX大学材料学院则是我国材料科学研究基地之一。在这样的学习环境下,无论是在知识能力,还是在个人素质修养方面,我都受益匪浅。

四年来,在师友的严格教益及个人的努力下,我具备了扎实的专业基础知识,系统地掌握了材料科学基础、物理化学、有机化学、分析化学、材料实验学、机械原理及化工原理等有关理论;熟悉涉外工作常用礼仪;具备较好的日语听、说、读、写、译等能力;能熟练操作计算机办公软件。同时,我利用课余时间广泛地涉猎了大量书籍,不但充实了自己,也培养了自己多方面的技能。更重要的是,严谨的学风和端正的学习态度塑造了我朴实、稳重、创新的性格特点。

此外,我还积极地参加各种社会活动,抓住每一个机会,锻炼自己。大学四年,我深深地感受到,与优秀学生共事,使我在竞争中获益;向实际困难挑战,让我在挫折中成长。前辈们教我勤奋、尽责、善良、正直;吉林大学培养了我实事求是、开拓进取的作风。 我热爱贵单位所从事的事业,殷切地期望能够在您的领导下,为这一光荣的事业添砖加瓦;并且在实践中不断学习、进步。

收笔之际,郑重地提一个小小的要求: 无论您是否选择我,尊敬的领导,希望您能够接受我诚恳的谢意! 祝愿贵单位事业蒸蒸日上!

第5篇

关键词:“大材料”;研究应用型人才;培养模式

中图分类号:G640 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2013)09-0065-02

近年来,国内外材料科学与技术飞速发展,性能优异的新材料以及效率更高的加工工艺不断涌现,这对从事相关工作的材料类人才提出了更高的要求和挑战。如何培养出更具创新素质和实践能力的材料类毕业生,也成了当前设有材料专业高等院校的主要任务。

20世纪80 年代开始,欧美国家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[1]。而国内类似中北大学这样的绝大多数高校,材料科学与工程专业人才培养主要遵循小专业模式,即按材料的特性和用途进行细致的具体分类(如金属、非金属、高分子材料等),分别学习材料结构、性能、加工、使用等方面的专业知识。

由于不同专业间彼此界限分明,知识体系缺乏相互联系,致使学生除了对本专业领域的知识有相当了解外,对其他材料领域知之甚少,特别是在涉及学科领域交叉或新材料开发方面倍感吃力。这样培养出来的学生学科基础知识薄弱,知识面狭窄,不能顺应时展的潮流。显然,“小材料”人才培养模式已经不能适应当前的社会经济和当代科技发展对本科人才的需求,“大材料”背景下材料科学与工程领域人才培养模式研究成为必然的选择。

一、“大材料”背景下材料类人才培养模式现状

借鉴欧美诸国的材料科学与工程教育模式和体系,国内的一些高校以“大材料”为背景,开展了一些材料类人才培养模式的改革与实践工作。

中南大学的李红英教授等研究了通过探索研究性学习模式进行“大材料”类人才培养的方式[2],提出“资源―冶金―材料―应用”的材料类大学科人才培养理念。李红英的研究重点主要放在了多维立体学习模式的建立上,主张通过多层启迪和学术活动等方式来激励学生创新与探索欲望。其研究较为宏观,缺少培养体系内课程设置、实践环节等方面的具体改进措施和方法。

国防科技大学的张为军博士等研究了材料科学与工程研究生培养方案的改革方法[3],提出了以“大材料”的思想,按一级学科组织人才培养。张为军的研究虽然针对研究生培养体系的改革,但其突破学科界限的思想以及研究生课程体系优化,实践教学环节强化等方法,可作为“大材料”背景下,材料科学与工程本科生培养模式改革的借鉴和参考。

黑龙江工程学院的毕凤阳研究了CDIO(Conceive Design Implement Operate)模式[4],即以构思、设计、实施及运行全过程为载体来培养学生的工程能力。通过分级项目运作机制,将学生的工程能力的培养过程细化为三级项目,并提出了项目内容设计和实施保障的做法。毕凤阳所研究的材料类人才培养模式,是以工程能力培养为目标,这与中北大学材料类人才的培养目标类似,其方法可以作为“大材料”类人才培养模式研究中实践环节设计的借鉴。

综上所述,国内关于“大材料”背景下,如何将本科生的培养统一到材料科学与工程一级学科上的研究很少。虽然当前的研究对于材料类本科生培养模式改革具有一定的借鉴意义,但仍缺少实施载体和具体的运作模式设计。而且,“大材料”背景下,对材料类所有专业进行培养模式改革,在各个教学环节上又难以实现,必须选择一个过渡的载体。所以要进行详细的研究,真正设计出以一级学科为统筹,包括人才培养目标、课程体系、实践教育环节、第二课堂活动等在内的“大材料”类人才培养模式。

二、“大材料”背景下材料类本科生培养新模式的设计

本研究依托中北大学材料科学与工程学院材料科学与工程一级博士学位授权点以及软硬件教学条件,进行“大材料”类研究应用型人才培养模式的研究设计。研究的实施对象为材料科学与工程学院实验班,以点带面分层次进行材料类人才培养模式的研究与实践。具体内容包括制定培养目标、优化课堂教学课程体系、强化实践环节、丰富第二课堂等。

(一)创新和实践能力并重,确立培养目标

中北大学材料科学与工程学院五个本科生专业,主要是以培养具有较强实践能力的应用型工程师为目标,突出应用型人才的培养。目前,中北大学材料科学与工程学院培养出的本科毕业生大多在工厂企业从事技术开发和管理工作,但是进入到985院校深造的学生很少。所以,项目的研究拟通过分层次培养模式,以“大材料”为背景,以一级学科为统筹,通过实验班培养创新素质和实践能力并重的研究应用型人才。然后,以实验班为辐射,逐渐使所有专业向应用研究型人才培养目标过渡。

(二)重基础强专业,设计课程体系

实验班组建时拟按照学生的高考成绩进行选拔,从而保证学生的学习基础和能力,为研究应用型人才培养目标的实现打好基础。课程体系的设计框架仍遵循中北大学教务部门的规定,分为基础教育课、学科基础教育课和专业教育课三个类别。与当前材料类专业课程体系不同,基础教育课中课程更加齐全并且选取长学时课程模块;另外两类依据材料专业的特点设置课程群,在保证学时的基础上由学生自主选择。通过新的课程体系的实施,建立时间与课程之间的矩阵关系,增加学生选课的范围,目标是使毕业生具备扎实的基础和宽泛的专业知识。

(三)多层级项目化运作,优化实践教学

目前中北大学的实践教学环节主要由军训、金工实习、两课和社会实践、实验、实习、课程设计和毕业设计等环节构成。其中军训和社会实践培养学生人文素质和沟通、团队协作能力,而其他环节培养学生材料性能组织分析、成型工艺设计等专业动手能力。人才培养的质量和区别最终在毕业设计或论文环节中体现,所以可以把其他环节作为毕业设计环节的准备。在此,将毕业设计作为实践教学环节中的一级项目,而其他环节作为二级项目。确定每级项目内容后,整个实践教学环节可实现项目化运作。

当实验班学生开始分研究方向时,首先则按照不同方向组成项目组,结合材料科学与工程学院基层学术机构设置确定指导教师,使本科生导师制得以落实。其次,由导师确定不同项目组成员的毕业设计题目,即完成一级项目内容的确定。再次,以毕业设计题目为导向,确定实验、课程设计及实习等环节的内容,主要包括研究对象、组织性能测定表征、加工工艺设计等,即完成二级项目内容的确定。最后,由导师和实验教师共同给出学生的实验成绩,并将完成的工作作为毕业设计的内容撰写论文。

(四)组织与参加并进,丰富第二课堂教育活动

组织和参加第二课堂教育活动,对于工科类学生综合素质的提高具有重要的作用。通过在“大材料”学科群中开展各种培训、各类竞赛、各种展览活动,提高学生创新训练的参与面。院士讲坛、院长论坛、博导对话等多层次启发思维和开阔视野活动,不仅使学生掌握学科前缘和科学研究方法,也使敢为人先和积极探索的精神渗入思维并化为自觉行动。以不同的项目组为单位组织参加大学生创新创业训练项目,巩固理论与实践教学的效果,锻炼自主设计和实施实验的能力。联合管理类专业的学生,共同参加大学生创业计划大赛,培养团队协作能力,展示专业教学的成果。通过组织和参加第二课堂活动,激发学生的热情,拓展知识面,与专业教育相互促进。

三、以实验班为辐射,加强新模式的深入研究

目前中北大学材料科学与工程学院的本科生培养体系包括实验班、一本本科生、二本C类本科生等不同层次,如何科学设计培养模式和培养体系是必须解决的问题,也是多数高校所面临的问题。通过实验班“大材料”背景下的培养新模式研究和实践,逐步地向其他培养层次辐射,旨在共同提升材料类本科生培养的水平和适应性。首先,确定“大材料”背景下材料类人才培养目标,建立分层次培养机制。由于招收学生的基础不同,要相应地制定其培养目标。其次,明确研究载体即不同层次本科班的培养体系,以实现培养目标为出发点,使课堂教学体系、实践环节体系和第二课堂活动相互贯通。再次,确定课堂教学课程中不同属性课程群所包含的课程,以及在培养进程中的位置,从而实现厚基础强专业的教学目标。最后,建立实践环节项目化运作机制,将本科生导师制落到实处,使本科生的创新素质和研究能力得以共同培养。

中北大学材料科学与工程学院2011级和2012级实验班实施了新的培养模式,已经取得了较好的效果。经过选拔而成立的实验班,学生的学习能力较强,而且在现有课程体系下,学生知识基础更加宽阔,并均取得了优异的学习成绩。在新培养模式实施过程中,要逐步明确实践教学环节中项目化运作的具体形式,各级项目中包含内容;导师和实验教师联合评分方法,以及如何将毕业设计内容分解到其他实践教学环节中;第二课堂活动的设计,以及参加创新创业实验和创业计划大赛的组织形式。

参考文献:

[1]高昀.牛津大学的导师制对我国本科生教育的启示[J].理工高教研究,2004,(4).

[2]李红英,李周,范晓慧等.探索研究性学习模式,培养大材料工程型创新人才[J].创新与创业教育,2011,(3).

第6篇

关键词:实践教学体系创新型人才培养目标材料科学与工程

一、前言

材料是社会进步的物质基础与先导,和能源、信息并称为现代文明社会的三大支柱,该领域也正受到社会越来越多的重视并随其蓬勃发展而日新月异。材料科学与工程学院是我国培养无机非金属材料科学与工程领域专门人才的摇篮,担负着为材料科学领域输送专业技术人才的重任,基于人才质量的培养直接关系到现代文明进步的考虑,对提高经济全球化背景下我国的国际核心竞争力具有重要作用。

教育部在2007、2008两年工作重点中明确指出:“切实把教育、教学重点放在提高质量上,进一步提升高等学校中人才培养质量和自主创新的能力;切实提高高等教育质量,进一步提高创新人才培养水平”。教育部文件要求高校需深化人才培养模式改革,探索以能力培养为核心的教学模式;抓好教学内容、课程体系和实践环节的综合改革,支持和鼓励大学生开展研究性学习、创新性实验,积极推进学生到企业、事业单位进行科学研究、挂职锻炼等实践活动;建设国家级实验教学示范中心,资助大学生开展创新性实验,最终全面增强毕业生就业的核心竞争力。

二、实践教学体系与创新人才培养的关系

致力于成为地球科学领域世界一流大学的中国地质大学(北京)以建设高水平、研究型大学为发展目标,特别是依托矿物学、岩石学、矿床学、晶体学等特色学科而衍生的材料科学与工程学院,定位于以理论创新,科技创新为主;以原创性、基础性科学研究为主要职责,为社会培养大量高层次拔尖的创新型人才。这势必要求学校、学院以及细化到专业的教学工作更多的加强对学生创新性意识的培养,实践教学便是培养学生创新意识最为有效的途径之一。

实践教学一方面可以锻炼学生的动手操作能力,另一方面也是培养学生的科研能力的重要环节。王充的“施用累能”,朱熹的“知行合一”和“践履”,都充分说明知识转化为能力离不开大量的实践,理论联系实际,将所学知识与理论能够以实践的形式反映出来,通过实践教学可以培养学生对科学研究的基本认识与兴趣,并在学习实践的过程中养成科学严谨的治学态度和持之以恒勇于探索自然的精神;此外,实践教学还可以培养学生的创新能力,创新能力的培养是高校教书育人的重要目标之一。创新能力的培养主要通过实践环节来实现,在实践中质疑、探索、求新求变、追求创新,在实践中培养分析问题、解决问题的能力。因此,为培养“品德优良、基础厚实、知识广博、专业精深”适应性强、具有较强实践能力和创新能力的高素质应用型人才,就必须不断深化实践教学改革,构建完善实践教学体系,努力提高实践教学质量和育人质量。

三、实践教学体系的构建

1.构建思路与原则

专业培养目标是构建、完善实践教学体系的主要依据,理工科强调学生的动手实践能力,均以实践教学为主,人才培养定位在“培养德智体美全面发展、具有创新意识、实践动手能力的基础厚实、知识广博、专业精深的创新型人才。”因此,材料科学与工程专业构建实践教学体系的总体思路为:以培养既掌握材料科学与工程领域的基本理论与技术,又具备无机非金属材料及其复合材料科学与工程领域的扎实基础,还要具有较强的实践动手能力为目标,培养适应面广,能在材料科学与工程及其相关领域从事教学、科研、技术开发及管理工作的专门人才,构建科学、规范的实践教学体系,全方位拓展学生实践能力、创新能力提高的新方法、新途径和新模式,使材料学院的实践教学工作达到一个新的高度。

在具体构建思路的指引下,必须紧紧围绕人才培养目标和人才培养模式,立足于培养动手实践能力强的创新型人才的基本目标。以学生的具体需要为出发点,结合学生今后就业发展的需要,在学生专业知识、能力和综合素质等全面发展的同时,突出提升学生的实践能力,体现出人才培养的目的性。

提升实践教学质量的同时需本着因材施教、因地制宜的基本思想,综合全面考虑影响实践教学质量的诸方面因素,建立健全各项规章制度。制定和完善实践教学相关人员岗位责任制度、教学评估制度、实习基地、实验室建设与管理等规定,使实践教学管理科学化、制度化、规范化。

考虑到良好的实践教学体系是教学内部各课程等教学环节之间密切配合、合理分工并相互衔接的产物,所以,在实践教学体系的构建中,需实现优势互补,处理好世家教学和理论教学之间的关系,使之有机结合起来发挥更大的作用,进而培养出“又红又专”能够满足社会需求的复合型人才。为此,在实践教学中,要重视学生在认知过程中的客观规律,体现出育人的阶段性和层次性。

2.具体构建举例

(1)扩大校内外实习基地范围,提高认识、生产实习质量

认识实习作为从公共基础课到专业课的一门重要过渡课程,起着承上启下的作用。材料科学与工程是材料科学和工程应用的交叉学科,因此,对于刚进入该专业学习的学生,对本专业还不够了解,为此,认识实习过程对理工科学生认识本专业便显得尤为重要。生产实习过程作为专业主干课结束后,将所学知识运用于具体实践的又一重要环节,是对学生所学知识的检验,也是考验学生灵活应用所学解决实际实验生产问题能力的一个步骤。因而,实习在实践教学体系的构建中具有举足轻重的作用。

实习基地建设是高等教育教学工作的重要组成部分,是培养高素质应用型专门人才的基本条件之一。实习基地建设可分为校内实训基地建设和校外实习基地建设两个方面。根据创新型人才培养的要求,学院应充分利用已有资源,以本专业、本学院实验室为依托,建立以校内实训基地为核心,扩大校外实习基地范围,校内外共建相结合的思路。此外,可以引进和聘请校外专家、专业技术人员参加指导部分实习教学环节,提高其影响力和加强学生认识印象;与企业建立合作关系,并为单位推荐优秀毕业生,建立互惠互利,共同合作的关系。

(2)加强课程训练和实验教学,充分利用实验室资源

课堂教学是实行素质教育的主要渠道,素质教育与实践教学过程的有机融合是实践教学改革的关键。课堂作为实践性教学的第一场所,应积极鼓励教师根据课程实际情况,探索各种教与学方式的优势互补和应用,充分发挥校内外实习基地作用,如开展实践导向、讨论式学习、探索研究式教学等来加强课程训练,加深学生对专业知识的理解和认知。实验教学以提高学生动手能力为主线,以掌握基本技能和方法、融会知识、促进科学思维和创新思维为主要教学目的。需高度重视实验教学,不断整合和优化实验教学内容,做到基础知识的不重不漏,相得益彰。另外,也需减少验证性实验、模仿性实验,结合教师的课题项目和实验室资源,增加综合性、设计性和研究创新性实验,使得实验室得到最有效的利用,并为实践教学工作提供充足的硬件设施。

(3)重视学生毕业论文质量管理

毕业论文是实现培养创新型人才目标的重要教学环节,是培养学生的实践能力、创新精神与自主创新能力的重要实践环节,也是检验高校教学水平,以及学生毕业与学位认证的重要依据。从狠抓毕业论文质量管理开始,由论文的选题、指导、答辩、评分全程监控,严格把好环节关,这样可以有效培养学生探求真理、训练基本科研能力、提高综合实践能力,进而加强和完善毕业生综合素质的蜕变。

四、结语

构建与完善创新型人才培养所需的实践性教学体系,特别要突出实践性教学环节在创新型人才培养中的重要地位,进一步理顺教学观念,在摸清实践性教学环节基本数据的基础上,做到从教学计划制订、课程安排、教学环节组织到实践经费的落实等各方面都要全面合理地体现实践性教学环节在整个创新型人才培养目标实现中的地位与作用。不断优化实践教学体系,整合实践教学资源,逐步有效促进学生实践能力与创新能力的提高。材料科学与工程专业在实践教学的探究中走在了前列,学院毕业生以“专业精深、知识广博、勇于创新、特别能吃苦、特别能战斗”良好的精神面貌和严谨的“做人、做事、做学问”的干劲受到了用人单位和社会的一致好评。

但是,在取得一定成绩的同时,我们应该清醒的认识到,实践教学体系的设计、实施与运行是一项既重要复杂又艰巨的任务,为此需要长期探索,特别是寻求一套科学合理的实践教学体系来实现实践教学目标、教学体系内容的圆满完成并能够推进学院软、硬件条件的有机整合。另外,在完善实践教学体系的同时,如何完成其与理论教学体系的匹配,共同推动培养创新型人才这一目标的顺利实施,等等,都需要我们进一步探索和研究。

参考文献:

[1]教育部2007年工作要点.

[2]教育部2008年工作要点.

[3]熊志卿.人才培养目标以及知识、能力、素质结构研究[J].南京工程学院学报,2005,5(1):52-55.

[4]周立新,龚建勤,陆新葵.完善实践教学体系,提升大学生实践与创新能力[J].南京财经大学学报,2007,(4):102-105.

[5]杜承铭.本科应用型人才培养目标的选择、构建及实现[J].教育与职业,2006,(32):20-22.

[6]薛景梅,葛永红.论我国高等教育的新型教学模式构建[J].人才培育,2008.61.

基金项目:

第7篇

作为江西省属航空高等院校,南昌航空大学考虑到学校长远发展需要和服务地方经济、服务航空工业的原则,申报了材料化学专业[2]。如何使我校材料化学专业的本科毕业生受到社会欢迎,专业定位显得非常重要。我校材料化学专业建设和学科发展,具有多方面的有利条件[3]。所依托的环境工程学科是江西省重点学科,所依托的科研平台有江西环境污染监测控制与生态修复省级重点实验室。我校建设材料化学专业有利于服务地方优势产业和矿藏资源开发。我省是国家重要航空产业研发和生产基地,如拥有洪都航空工业集团、昌河飞机工业集团两个大型航空工业骨干企业和一个中外合资民营航空企业———九江红鹰飞机制造有限公司;还拥有650飞机设计所、602直升机设计所及南昌航空大学等科研院所和试验基地。去年上半年,江西省航空工业完成工业总产值37亿元,工业增加值6亿元,销售收入27.3亿元。同时,江西稀土资源储量十分丰富,中重型离子稀土保有储量230万吨,远景储量940万吨,占我国离子型稀土资源储量的35%至40%,储量居全国第一。但我省稀土产品结构不合理,以稀土化合物、稀土金属为主,稀土新材料及应用产品则相对较少。在稀土资源应用方面,拥有自主知识产权的技术和产品相对很少。因此,要把我省在单一稀土和功能材料方面生产大省转变为稀土产业强省,必须加强江西省属高校材料化学专业人才培养。

另外,我省光伏产业有了较大发展。如江西赛维LDK项目通过引进资金和技术,已形成了年产200兆瓦的多晶硅锭片生产能力,使我省在多晶硅铸锭和切片这一产业链中走在全国前列。抚州格美多晶硅锭片项目也正在实施和洽谈,高纯硅料项目已经吸引了金沙江风投、中芯国际等大公司的进入。作为硅材料主要原料,我省粉石英资源非常丰富,已探明保有储量近2000万吨,居全国首位。总之,我校材料化学专业定位于环境材料方向、稀土材料方向、光伏材料方向。注重通才教学,并将航空环保理念渗透到教学全过程,增强学生的航空环保意识。毕业生既能服务地方经济建设[4],又能服务航空国防工业。

我校材料化学本科专业培养方案体现理论教学与实践训练相结合的人才培养模式,实行“2+1+1”培养方案,即约2年的基础理论与基本技能培养,1年的专业理论与专业技能培养,1年的创新实践能力培养。通过理论教学,使学生掌握材料化学的基本理论、基本知识和创新思维方法;通过实践教学,使学生受到实验操作技能、创新实践能力等方面的训练[5]。在人才培养过程中,既考虑到材料科学学科本身的体系,又兼顾到我省地方经济和航空工业对材料化学专业人才的需要。目前材料化学专业构建了以公共必修课、学科基础必修课、专业选修课、全校综合教育任选课有机结合的课程体系结构,使学生具备获取知识的能力和专业创新能力。

学科基础必修课材料化学是从化学的角度研究材料的制备、组成、结构、性质及其应用的一门科学,作为材料化学专业的学生,必须具有厚实的化学理论基础,因此学科基础必修课除高等数学、大学物理和电工电子技术以外,重点打牢化学理论基础。开设了四大基础化学理论和相应的实验课程,但侧重点与化学专业不同,其中无机化学和分析化学合并为无机及化学分析。在材料方面的基础课程中,设置了材料科学导论、仪器分析、化工制图、化工原理、基础化学实验这几门基本课程,注重与航空大材料的联系。

第8篇

关键词:翻转课堂;材料科学基础;教学模式

中图分类号:G642.4 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)09-0176-02

翻转课堂这一概念,最初来源于2000年J.Wesley Baker在第11届大学教学国际会议上所发表的论文[1]。此后经过了多次的演化后所逐步形成一种新型的教学模式,其主旨是指在教学过程中,重新调整课堂内外的时间分配,将学习的决定权从教师手中移交给学生。把以“教”为主的教学模式进化为以“学”为主的教学模式。在这种教学模式下,知识的掌握并不主要是由教师在课堂上所传授,而是学生通过多种形式自主完成相关知识的学习。

翻转课堂模式将多种学习方式、教学方法和学习工具结合在一起,目的就是让学习从单一的“课堂听讲,课下复习”的教学模式变得更加灵活、主动、具有针对性,让学生的参与度更强,提高学生学习的积极性[2]。与传统的教学模式相比,翻转课堂对知识的传授模式进行了基本的改变,转变了教师和学生的角色,即:让学生先进行了学习,然后教师再进行反馈式教学,这种颠覆性的教学模式不仅满足了学生个体的学习需求,还使其更加符合教学规律。其教学的本质是帮助学生实现主动的,有目的性的深度学习。众所周知,在传统的教学模式中,教师一直占据课堂中的主体,学生只能被动地接受教师所讲述的内容,教师了解学生对知识点的掌握情况主要是从作业和考试的情况来获取。而在翻转课堂中,课堂教学中老师只起着引导和辅助的作用,课堂自始至终贯穿着“提出问题,解决问题”,突出了学生在教学过程中的主体地位。学生在课前完成对相关知识的吸收,在课堂上以讨论和质疑等多种形式完成对知识的进一步进行消化和深入理解。

一、“材料科学基础”课程的教学特点及实施翻转课堂的优势

“材料基础课程”是我校学生所学的最重要,学时数最多的学科基础课程。它主要从一级学科层次阐述材料的组成与结构、制备与加工、性质、使用性能等材料科学与工程主要规律。同时,该课程在知识体系构造方面也逐步揉和多种材料共同的科学原理及技术基础,既突出不同材料的共性,又兼顾不同材料的个性。因此,材料科学基础课程所传授的关于材料的基本共性的相关知识在基础课和专业课程之前起着重要的承上启下的作用。

在翻转课堂的教学形式中学生课前的自主学习是通过教师事先提供的教学视频来完成的。因此,其教学活动中的最重要条件之一就是教师所提供的视频。目前,该课程即将成为“慕课”课程,其教学视频是根据教材中的相关知识点所录制的。以知识点为基的“慕课”视频为重点,以学时数为基的爱课程网上的教学视频为辅,将两者相结合的课前网络学习将使学生学习能更快的进入学习状态,更快的掌握学习重点难点。

二、“材料科学基础”翻转课堂的教学模式讨论

(一)课程内容的设计

翻转课堂虽然是一种新型的能调动学生学习积极性的教学模式,但其实施并不是在一门课程的教学活动中从头至尾进行。目前我校的“材料科学基础课程”的教学是采用传统的教学模式和翻转课堂相结合的形式。同时,翻转课堂也不应该是单纯地将课堂授课内容转移到课堂之外由学生自学就称之为翻转课堂。实施翻转课堂应对传统的教学内容及学时分配做一个全新的设计。翻转课堂教学内容的选取的原则是:章节中的前言或综述,或设计太多公式的推导都不适用于翻转课堂。目前,我们在“材料科学基础”课程中采用翻转课堂的是晶体结构中的层状硅酸盐晶体结构,结构缺陷中的固溶体及固溶体对性能的影响,熔融态和非晶态中玻璃的结构学说,扩散中的扩散系数,固相反应中的影响固相反应的因素等章节。这些内容基本都是该章中的倒数第一或第二小节,都为该章中内容最主要的部分。学生经过前期的内容学习,基本掌握了该章中的一些新的基本概念和理念,有了一定的基础后,再进行翻转课堂的实施就容易多了。如果在每章课程中开始或中期实施,可能学生的主要精力就放在了新的基本概念的理解,若再要求他们对知识点进行融会贯通可能就有一定的难度。

第9篇

《材料科学研究方法》涉及知识面广,综合性强,且是一门应用性强的课程。很多基础知识在课本上不可能详述,因此该课程相对来说比较难入门。笔者尝试采用展示测试结果的方法来引导入门,能让学生直观易懂,从开始就知道一种研究方法能得到什么结果,解决什么问题。比如在讲解热失重分析方法时,开头列出一张热失重曲线图,横坐标是样品温度,纵坐标是样品质量份数。让学生明白,热失重方法能得到一种材料在不同温度下的质量变化结果,表征热稳定性能。从而引发学生兴趣,去深入学习这种研究方法的细节和原理。这种方法在其他章节如红外光谱、核磁共振、电子显微、光电子能谱和X射线衍射等中都可以采用。有些结果学生可能开始看不懂,但这样更引发了他们的求知欲望。这样,从实例分析测试结果出发,引发学生好奇,能让学生主观能动的听讲和学习。

2强调注意事项,阐述原理

细节决定成败。《材料科学研究方法》中的仪器测试原理虽然明了,但是实现该原理的前提是要让测试条件符合理论,因此有很多细节必需注意。这些细节不但影响测试的准确性,更能够深入全面反应仪器的测试原理,从而让学生更深刻掌握该仪器的原理、操作和应用。比如热失重分析中,样品质量份数能准确测量的理论前提是样品在一个恒定气体氛围中,还要保护好天平。为达到这个条件,需要往炉子中通平衡净化气体,往天平装置中通平衡惰性气体和冷却水。这些细节强调了,学生对热失重分析的条件就会印象深刻,从而在测试中得到客观准确的结果。

3结合性能规律讲应用,提升兴趣

《材料科学研究方法》的课程目标是要让学生掌握各种材料分析方法,灵活应用各种材料分析工具。因此必须结合材料研究应用实例来讲解分析仪器的应用。但如果只将例子泛泛而谈,学生知其然不知其所以然,结果只能是蜻蜓点水,过眼云烟。如果能结合学生以前学到的材料物理和化学知识,阐明某种分析方法在材料结构性能规律上发挥作用的原理,则不但让学生温故了以前学到的理论知识,而且加深了学生对该分析方法在材料应用中的印象,极大提升了学生的学习兴趣。例如笔者在讲述DSC在聚合物结晶上的应用时,便结合DSC图谱,给学生回顾了大量聚合物结晶学知识,包括不同晶型、再结晶作用、结晶度、热历史的影响等。这使得学生不但学习了DSC的应用,更学会了对理论知识的科学论证,引发了强烈的学习兴趣。

4制作操作视频,增强实践

《材料科学研究方法》不仅要让学生学会基本原理,更要让学生会操作和应用。但是不同仪器具有不同的操作步骤和条件设置。这些操作步骤和条件设置即使记忆再好的人第一次学会后,在以后的操作中也会忘记某些细节。而制作操作视频则可以将一台仪器的操作步骤和条件设置完整的记录下来。这不仅有助于学生的操作实践,而且能起到保护仪器的作用。因此操作视频可以让学生学习该课程后有信心对该仪器和相应研究方法进行进一步的实践和探索。

5结论