材料科学与工程论文:材料科学与工程专业《晶体学基础》教学改革的探讨 摘要：《晶体学基础》是材料科学与工程专业的重要专业课程之一，也是进一步学习材料专业其他课程的基础。本文根据材料专业《晶体学基础》教学中存在的问题，从教学内容和次序、教学手段以及教学模式三个方面，提出了课程教学改革的详细思路。 关键词：晶体学;教学内容;教学手段;研讨式教学;教学改革 一、前言 《晶体学基础》课程是为地质学、材料科学、矿物学等专业学生在完成高等数学、普通化学和物理学等公共课程后而开设的一门专业基础课[1-4]。对于材料科学与工程专业的学生而言，《晶体学基础》课程中的晶体结构、晶体对称性、倒易点阵、晶体投影、晶体生长、晶体缺陷等晶体学基本知识，是进一步学习《X射线衍射》、《电子显微分析》、《材料科学基础》、《材料力学性能》以及《材料物理性能》等专业课程的基础[2]。在材料科学领域，调控材料的性能是人们追求的目标。如果一种材料的成分确定，那么它的电学、光学、磁学以及力学等性能将取决于材料的晶体结构类型和晶体中存在的缺陷特征（如杂质原子的浓度、位错密度和晶粒尺寸等）。因此，《晶体学基础》课程的基础知识不仅在材料科学与工程专业各门专业课程的教学中起到重要的作用，而且将对学生们将来的材料科学与工程实践起到重要的指导作用。 开设《晶体学基础》课程以前，北京航空航天大学材料科学与工程专业的晶体学教学计划主要安排在《材料科学基础》课程中，大约讲解4学时。另一方面，在《X射线衍射》和《电子显微分析》等专业课程教学过程中，过去通常要利用2～4学时来讲解布拉斐点阵、倒易点阵等晶体学知识。这使得部分晶体学知识被重复讲授，而一些重要的晶体学知识没有得到无法全面、系统和深入地讲解。基于以上原因，北京航空航天大学自2010年起对材料专业的本科2年级学生开设了《晶体学基础》课程。 通过过去几年的《晶体学基础》课程教学实践，学生们普遍反应对晶体学基础知识的理解更加全面和深入了，同时在学习与晶体学相关的其他材料专业课程时，也更加得心应手。但是，目前的晶体学教学中还存在以下3个主要问题。 1.晶体学涵盖的内容十分广泛，它是多个学科的重要基础课程，不同学科对于晶体学知识的侧重点有所差别。目前，国内《晶体学基础》的教材主要是面向地质和矿物专业而编写的[5]，其包含的内容以及章节编排次序也是为了使地质和矿物专业学生更好地掌握相关晶体学知识而设计的。所以，现有教材的教学内容以及讲授次序并不完全适用于材料专业《晶体学基础》课程的教学。 2.《晶体学基础》课程中包含着很多晶体学基本概念，同时还有非常抽象的宏观和微观对称操作以及晶体的投影操作。在以往的晶体学教学过程中，主要借助一些静态的二维或者三维图片进行讲解，其表现力度有限，无法有效地使学生理解和掌握抽象的晶体学基本概念和理论。 3.在《晶体学基础》的授课形式上，过去主要以教师讲授为主，学生主动参与较少。仅仅通过教师对《晶体学基础》中复杂空间对称变换进行讲解，难以使学生深入理解晶体中对称特点、内部质点的堆积规律以及复杂的空间概念。同时，这样也不利于学生创造性思维和解决实际问题能力的培养。 由以上分析可见，现有的《晶体学基础》教学已经难以满足材料科学与工程专业学生培养目标的要求。因此，我们有必要对该课程的教学内容、教学手段和教学模式进行改革，以充分调动学生的学习积极性和主动性，提高学生的学习兴趣，使学生真正理解和掌握晶体学知识的精髓，为学生在将来的材料科学与工程实践中打下良好基础。 二、教学内容和讲授次序的改革 目前，本校《晶体学基础》的教学课时共32学时，与地质学和矿物学专业相比，总授课时间较少[3，4]。为了在有限的教学时间内讲授材料科学专业学生所必需掌握的晶体学基础知识，有必要将那些与材料科学专业相关性不大的内容进行删减。例如，晶体理想形态和晶体规则连生方面的内容对地质学和矿物学专业十分重要，但是对于材料专业学生来说，只需要在课程绪论中加以概述就能够满足本专业的教学要求了。同时，对于后续材料科学的其他专业课程将详细讲解的知识点，也可以进行适当删减，如晶体相变、晶体物理学等内容。另一方面，对于进一步学习材料专业其他课程而需要用到的一些重要晶体学基础知识，应该增加讲解内容的深度。例如，倒易点阵、吴氏网等基础知识对于分析材料的微观结构特征至关重要，但是，现有教材中的以上相关内容过于简单，无法满足材料专业学生的培养要求，所以，需要增加相关的授课内容。 教学内容的变更促使我们进一步思考授课内容编排的逻辑性。由于晶体学授课内容和侧重点发生了变化，所以，我们就不能按照现有教科书中针对地质和矿物专业的教学目的来安排授课次序，而应该按照材料专业对晶体学教学内容的要求，研究如何安排授课次序才能更有利于本专业学生由浅入深、循序渐进地学习相关晶体学基础知识。例如，在讲解晶体宏观对称性之前，有必要先讲解一些典型晶体结构的实例，以帮助学生形象地理解复杂的空间对称操作;将晶体的微观对称和空间群知识从原教材的第七章提前到第三章[5]，使其与晶体宏观对称合并成晶体宏观和微观对称一章，这样有利于从宏观和微观相互联系的角度进行讲解;另外，倒易点阵知识应该从原教材的第一章后移到第四章，在讲解完晶体定向和晶体学符号之后，学生们熟练掌握了晶体正空间的晶面和晶向指数，此时讲授倒易点阵知识更有利于学生理解复杂的正空间和倒易空间的相互变换。 三、教学手段的改革 《晶体学基础》课程的难点是晶体宏观和微观对称、晶体的投影以及内部质点的堆积。除了采用传统的板书和二维图形对这些晶体学难点知识进行讲解以外，我们应该更加注重利用一些三维模型。例如，在讲解晶体的球面投影和吴氏网过程中，利用地球仪作为三维实物模型，能够更好地说明晶体的各个晶面在进行球面投影过程中的操作次序，以及解释如何利用吴氏网来计算晶面夹角。在讲解晶体的旋转对称时，可以利用一些特制的三维立体模型，形象地显示出不同轴次的旋转对称;另外，在讲解晶体的极射赤平投影时，可以针对一些具有特殊对称特点的宏观晶体，让学生自己动手制作相关的三维实物模型，通过观察各晶面的投影特点，加深对极射赤平投影知识的理解。 同时，为了使学生更加形象地把握各种对称变换特征和晶面投影规律，我们应该进一步利用三维多媒体软件，制作一些三维动画作为辅助教学手段[6]。这样能够通过三维旋转来观察晶体的宏观对称特点以及晶体结构中的质点（原子、分子或离子）位置，满足晶体宏观和微观对称要素及其操作等抽象教学内容的教学目的，使学生能够直观地观察不同宏观和微观对称操作的特点，从而加深对这些抽象晶体学概念的理解。 四、研讨式教学模式的改革 本校《晶体学基础》课程在开课初期的授课形式为大班整体授课，包括所有材料专业大二的学生（约150名）。由于听课学生人数较多，导致教师难以实时掌握学生的听课效果。故而，本校自2013年起对《晶体学基础》课程进行了“小班化”教学实验（每班70～80人），有效地提高了授课效果。但是，目前的教学模式基本上还是以教师的“填鸭式”教学方式为主要授课模式，学生缺乏学习的主动性，没有积极地思考问题。因此，应该实现教师和学生共同主导本课程的教学过程，通过师生之间以及学生之间“研讨式”的教学模式，使学生在研讨过程中理解和掌握《晶体学基础》的基本概念和抽象知识。针对每堂课的重点讲授内容，教师在课堂中提出相关问题，将学生分成若干小组，每组4～6人，在教师的引导下，通过学生之间反复讨论将复杂的晶体学问题进行逐步阐明，这样也有利于检验学生对每堂课知识的掌握情况。同时，将分组讨论的结果纳入平时成绩的考核体系，鼓励学生主动提出问题，并积极地通过讨论来相互启发，进而解决各个难点问题。 另外，师生应该充分利用本校在校园网上建立的晶体学课程中心平台。一方面，鼓励学生在网络上进行自由讨论，另一方面，让学生针对以上问题在课堂上以小组为单位进行发言和讨论。通过以上“研讨式”教学模式及时获得学生学习效果的反馈，从而调整讲课速度，提高学生的学习效果。 五、总结 《晶体学基础》是材料科学与工程专业的重要基础课程，应该按照材料科学专业学生应该掌握的晶体学知识，优化编排授课内容和次序，提高授课效果;利用三维晶体学动画模型，加深学生对晶体对称要素及其操作等复杂晶体学概念和理论的理解;建立“研讨式”教学模式，针对课程的重点和难点，提出学生课堂和课后研讨的主题，检验学生对授课内容的掌握情况，提高学生通过主动提问以及相互讨论而获取知识的能力，最终使学生更好地掌握材料科学专业必需的晶体学基础知识，培养学生分析问题和解决问题的能力。 材料科学与工程论文:金属材料科学与工程专业生产实习教学改革与探讨 摘要：生产实习是高校人才培养的重要环节之一，也是工程教育认证现场考察的重点环节之一。本文针对金属材料科学与工程专业生产实习中存在的问题，进行了教学改革的尝试，获得了良好的实习效果。 关键词：金属材料科学与工程专业;生产实习;教学改革 据统计，我国每年工科大学毕业生的数量居世界之首，但毕业生的质量却令人堪优。在工程教育认证新形势下，如何强化工程意识，培养解决复杂工程实践能力是高等工程教育中刻不容缓的事情之一[1-3]。生产实习的目的是将理论教学与企业生产密切结合，提高专业兴趣，扩宽专业认识，为同学即将选择考研专业和就业提供指导，培养同学专业工程实践和复杂工程实问题的解决能力。因此，生产实习承前启后至关重要。 目前尽管建立了众多的校外实习基地，但企业考虑到实习安全、生产效率、生产车间场地空间等问题，导致生产现场停留参观时间短。同时，车间噪音大，实习小组人数多，在“只许看，不许动”动的束缚下，实习变成了参观、走马观花[4，5]。因此，同学对生产设备、生产工艺过程的了解和认识浮浅，甚至是囫囵吞枣。在工程认证新形势下，探索教学模式改革将具有重要的意义。 一、生产实习教学改革 1.生产实习基地的选择。在市场经济和目前企业经济运行困难形式下，企业在生产活动中均把经济效益作为首要考虑因素，学生实习一般不会给企业带来直接的经济效益，反而可能会对工厂正常的生产秩序和安全造成或多或少的影响。因此，企业对接纳学生实习一般持消极态度，能安排学生实习时间和次数有限。同时，由于实习经费限制，对生产实习基地只能就近选择。因此，在实习经费和实习基地均有限的情况下，合理资源安排尤为重要。 （1）建立校外精习基地。所谓精习，选择典型的产品，熟悉零件的整个生产加工过程，既包括材质选择、进厂检测、生产设备型号、生产工艺制定、相关的性能检测与质量控制、产品的市场定位与销售情况、企业管理与企业文化。让同学以工程技术人员的角度去熟悉、分析产品零件图、加工工艺图、焊接工艺图等生产工艺过程。采用先课堂讲解（兴趣引导）―同学现场实习（感性认识）―课堂交流讨论（启发深入）―再次现场实习（理解领悟）―课堂讨论交流（融会贯通）的方式进行。 精习基地选择一是交通方便，便于学生多次实习往返，节省实习经费;二是精习基地要有独立功能产品或运动部件，既涵盖金属原料质量控制、加工成型（铸造、锻压、焊接、塑性成型、热处理中的一种或一种以上成型工艺）、质量检测、装配等工序。三是厂家积极配合，能提供产品生产图纸、生产和检测工艺文件、生产设备资料，并可接纳多次实习。 精习基地给同学一个全面系统的材料成型工程概念，让同学由浅入深，由表及里，归纳总结其工艺选择的理论依据、质量控制的方法，根据工况和经济性，选择零件热处理、耐磨、耐蚀处理方法，探索思考该产品生产质量提升空间，进而培养解决复杂工程实践问题的能力。 （2）建立校内精习基地。大学一般建有科技成果转化孵化器，既高校技产业园。虽然高校企业产业园的企业规模小，对生产实习来说，具有得天独厚的优势。辅助教学是高校产业园的职责之一，便于联系落实实习任务，时间安排灵活。二是交通便利，便于往返多次实习。另外，高校科研成果成功转化案例的学习，有助于激发同学学习的兴趣和激情，培养同学创业的意识。 （3）建立校外泛习基地。所谓泛习基地是指学生在企业实习1～2次，主要是让同学了解熟悉不同零部件的生产成型工艺过程，掌握金属零件不同的成型工艺，扩宽对产品生产加工视野。由于企业接纳实习时间的限制，同学对泛习基地的生产工艺过程难以深入的理解和贯通，因此指导老师的预先讲解、同学对企业相关产品、工艺的预先资料的收集、查阅和实习后现场答疑讲解是决定泛习基地实习效果的关键环节。 一般精习基地选择1～2个企业，每个小组安排3～4次进厂实习机会，每次实习0.5～1天。泛习基地安排4～6个企业，每个企业安排1～2次进厂实习机会，每次0.5～1天。精习基地、泛习基地实习时间和次数的安排，可根据企业生产工序、生产规模、设备开工使用情况灵活调整。 2.指导教师工程素养的培养。目前高校师资评聘过分依重科高层次科研项目和论文，忽视了高校教师的工程应用能力的培养和引导。同时，很多高校教学重课堂理论教学的考核与评价，轻工程实习的投入与考核。另外，实习现场环境工况复杂，指导生产实习不仅需要投入时间和精力多，还要求老师具有较好的身体素质。因此，要到达预期的生产实习效果，具有工程开发或企业工作背景的指导老师尤为重要。选择有经验的老教师带年轻教师，培养实习指导教师教学梯队，是完成实习的有效保障[6]。 指导教师到精习、泛习基地企业同技术人员交流座谈，预先调研、制定实习计划，收集编制实习报告。同时，做好预先动员，讲解和指导工作。这些工作已远远的超出了“教学工作量”所能体现出的工作量，需要指导老师相互合作，共同完成。指导教师工程背景培训需要学院、学校领导的重视和教学规章指导的引导。 3.教学模式改革。 （1）实习前沿。同学第一次到企业实习，带着对未来工作环境的憧憬，也充满了对企业的好奇与迷茫。愿望是美好的，但现实是残酷的。所选择的精习、泛习基地在企业规模、技术先进性、企业管理、车间环境等诸多方面可能差强人意，实习动员要预先化解同学心中的就业观与实习现实企业的落差，树立正确的择业观念，引导同学走进企业，培养兴趣，扩宽对专业的认识。同时，鼓励同学不仅带着眼睛去实习，更要带着脑子去思考，去发现问题，并运用所以理论，探讨解决实践工程问题的可行性。 （2）编写实习报告。指导教师根据安排企业实习时间、企业设备开工情况，修改、编写实习报告，避免同学实习报告流水账、抄袭雷同、言之无物。实习报告采用启发、讨论，研究与探讨的方式，引导同学对产品选材、成型工艺、质量控制、产品性能逐渐深入分析研究，将所学理论与产品加工制造工艺、技术相结合，培养同学解决复杂工程问题的能力。因此，实习报告的编写是针对精习基地、泛习基地有的放矢，引导同学在实习过程中抓住重点环节，透过实习产品，回归到理论的运用，将课堂理论与生产实践融汇贯通。 （3）实习考核。实习成绩的考核与评定是实习学风引导的指挥棒。同时，考评制度也影响下一级同学学风和实习态度。制定合理的实习考核办法是实习效果保障之一。一般从实习纪律（10%）、实习笔记（20%）、实习报告（40%）、实习答辩（30%）四个环节进行评价。实习笔记采用时抽查，即可可以监督同学，也可以及时了解同学实习掌握情况，合理的安排实习时间。实习答辩采用分组座谈式答辩，同学主动讲述和提问回答相结合，为同学进行理论的深化和梳理。 二、生产实习改革应用及效果 金属材料科学与工程专业生产实习教学计划3周15天，我们安排青岛扎克船用锅炉有限公司、青岛金海纳有限公司作为精习基地，莱钢锚链、青岛海立、城阳丰东热处理、潍坊丰东热处理、高密高锻5家公司作为泛习基地，其产品包括：船用锅炉、采煤机截齿、海上平台锚链、冰箱变频压缩机、活性屏离子氮化炉、压力机等。 实习参观公司按其产品成型工艺分，焊接成型：锅炉压力容器埋弧焊、CO2保护焊、氩弧焊、锚链闪光对焊、截齿钎焊。塑性成型：炉体的卷压成型、汽车壳体零件的板料冲压成型、锚链横档的热锻成型。铸造成型：压力机及其零件的砂型铸造、消失模铸造成型。机械加工成型：变频冰箱压缩机机械加工。板料和棒料下料：剪板机下料（≤8mm）、火焰和等离子气割，棒材和管材的带锯切割下料。此外还涉及热处理工艺：截齿的感应淬火、渗碳淬火、离子氮化、气体氮化及其喷丸、喷砂除锈预处理工艺。按检测方式可以分为探伤检测：压力容器X射线探伤、着色探伤和锚链超声探伤。力学性能检测：锅炉焊缝的拉伸试验、冲击实验。产品性能检测：锅炉的水压检测、变频压缩机噪声检测。锅炉材料和锚链材料的元素检测分析。从实习内容看涉及了本科课程中的金属材料学、材料的力学性能、成型原理与工艺、热处理工艺与装备、无损检测等课程。 学生在实习过程中，经过与指导老师、企业技术人员互动，在实习报告的引导下，通过课堂探讨交流，能够积极主动地完成各项实习任务，实习效果良好。另一方面，生产实习企业与学生获得了互相认可，既企业在进行安全教育的同时，也给同学做了下一年度的招聘需求，同学可以带着企业的技术问题在企业完成本科毕业设计，促进了学生的就业工作。 三、结论 在新的工程认证形势下，通过学校、教师、学生、企业多层次全方位的精习基地、泛习基地建设、实习指导报告的引导、实习指导教师队伍的形成，探索培养养具有解决复杂工程问题的工程技术人才新的生产实习改革正在付诸实施并初显效果。 材料科学与工程论文:航空航天方向材料科学与工程专业英语教学改革 摘要：通过对航空航天材料专业英语教材、课堂教学内容与方法的改革与优化，培养学生具有较强的专业文献的阅读能力，进一步提高学生的听、说、写、译能力，使学生能够熟练应用英语交流、获取知识。同时促进学生掌握良好的语言学习方法，提高文化素养，以适应社会发展和航空航天技术进步的需要。 关键词：航空航天材料;专业英语;教学;改革 航空航天材料是指飞行器及其动力装置、附件、仪表所用的各类材料，是航空航天工程技术发展的决定性因素之一，也是材料科学中富有开拓性的一个分支。飞行器及其装置的设计，不断地向材料工程提出新的课题，推动了航空航天材料科学的进步。各种先进材料的出现也为飞行器及其装置的设计提供更多的可设计性，极大地促进了航空航天技术的发展。因此，先进航空航天材料的开发、研究与应用反映了一个国家的工业水平与航空航天技术，关系到一个国家的综合实力与国际影响力。因此，各国都把先进材料的研究和开发放在重要地位。尽管我国近年来在航空航天材料的研发方面取得了巨大进展，但仍然与发达国家存在较大的差距。因此，需要不断学习和引进国外的先进技术和经验。而国外相关资料都是英文出版，这就需要航空航天材料方向的学生具有较高的材料科学与工程专业英语的听、说、读、写能力，以完成获取专业所需信息等任务。 材料科学与工程专业英语是一门语言应用与材料专业知识紧密结合的课程。它不但涉及英语科技文体的语法特征和材料专业技术文献的语言特点，而且涉及一定的专业技术内容及科技信息交流。课程目标是培养学生具有较强的专业文献的阅读能力，进一步提高学生的听、说、写、译能力，使学生能够熟练应用英语交流、获取知识。同时促进学生掌握良好的语言学习方法，提高文化素养，以适应社会发展和航空航天技术进步的需要。课程的教学目标是：掌握一定量的与材料科学与工程专业有关的常用单词和常用词组，并掌握一定的构词法知识，具有识别生词的能力，能顺利阅读专业相关的英文原版教科书、参考书及专业论文。但现行的教学模式在教学管理与培养方式中存在许多问题亟待解决，目前也没有针对航空航天方向的材料科学与工程专业英语教材。因此，迫切需要完善教学内容，优化教学方式，改编教材，以全面提高材料科学与工程专业英语的教学质量。 一、改编现有专业教材，扩展学生专业视野 浏览现有大部分的《材料科学与工程专业英语》教材可发现，内容基本是《材料科学概论》或《材料科学基础》的英文版本的改编，实际是英文版的专业教材，不具专业英语教材特点。而且教材内容的更新速度慢，与国际上材料科学的快速发展不相适应，学生阅读起来单调、枯燥。因此，在现有教材的基础上，急需编写新版实用性教材。新版教材需兼顾英语的语法特点和材料专业技术知识，既强调专业基础理论知识又涵盖国际研究前沿趋势。 从提高学生的听、说、读、写及翻译的综合能力着手，按照从难到易的教材内容顺序，突出航空航天行业背景及新技术特点，完成《材料科学与工程专业外语》教材的设计与撰写。从教材章节编排上，按照先介绍语言知识后介绍材料专业的顺序布局。可以在开始的章节介绍科技英语的构词、语法的特点以及专业学术文章的撰写规则。随后的几个章节，简单介绍材料的基础理论知识，学生可以结合以前学习的材料专业知识进行这部分的学习。目的是给学生介绍英文专业词汇，让学生逐渐熟悉专业英语的阅读。随后，在材料学的专业知识内容上，结合专业基础课程，着重介绍和航空航天技术紧密相关的材料研究内容，例如飞机结构复合材料、高温材料、隐身材料、非晶材料、太阳能材料等。同时，为了进一步提高学生阅读和理解专业文献资料的能力，提高学生从专业文献中获取重要信息和跟踪学术研究前沿的能力，教材还可以向学生介绍利用互联网站和相关的学术期刊网站获取最新专业文献的方法。并且，从材料专业高质量的国际期刊上精心选取一些难度适中的综述性和研究型的论文作为课堂教学内容。由于这些论文内容新颖且紧密跟踪本领域的研究前沿，学生也易于接受。这样，既提高了教学效果，也使学生对专业英语的重要性有了更深地认识和理解。 二、丰富课堂教学内容，夯实学生基本功 调研各高校材料专业的本科生教学计划，发现专业英语课程设置在第七至第八学期，大四学生对英语学习逐渐变得陌生，如果直接面对专业英语的学习，势必会造成学生学习的困难。因此，教师除了教授教材的内容外，可以适当拓展相关内容的英语学习，提高学生的学习兴趣。 从知识结构设置上，可以根据学生毕业后学习、就业及工作的实际需要，突出对学生专业英语实际应用能力的培养和训练。为了突出实际应用能力培养及常用交流，可按照先读后写，先听后说的思路，来对学生进行专业英语实际应用能力的训练。通过由学习模仿到实际应用的教学模式，重点培养撰写英文摘要、写推荐信、求职信、会议常用发言以及模拟求职对话等能力。除此而外，还可以就学生即将面临的毕业设计论文撰写，展开介绍和讲评。“学以致用”，而实际应用是学生学习的动力。学生一旦体会到能从专业外语的学习中获益，便会提高学习的积极性，促进专业英语的教学。 为了增加教学内容的趣味性，在实际教学过程中增加一些与课文内容相关的最新外文视频。材料科学与工程是一个大专业，其中又有金属材料、高分子材料及陶瓷材料等二级专业，因此除了完成教材的教学内容外，还应针对不同专业分门别类地介绍材料的最新的实际应用。介绍时，可以从互联网上搜索最新的文字资料，也可以搜索最新的视频资料，其中视频资料更生动，因此受到学生们的欢迎。比如在讲解金属材料和复合材料时，可以给学生播放波音、空客等制造飞机发动机及机身结构的最新技术视频。还可以通过播放如太阳能电池、风力发电技术及3D打印技术等视频，加深学生对陶瓷材料、功能材料及复合材料在新能源及新技术领域的应用认识。因此，通过利用多媒体技术的视频资料，不但可以提高学生的英语听力，扩充学生的词汇量，还可以使学生在轻松的学习氛围中了解相关技术的应用前沿，深化在学生对航空航天材料科学与工程的认识。 三、改革课堂教学方法，提高课堂教学质量 材料专业英语是一种正规的书面体，专业词汇多词形复杂、句子长，且与专业知识结合紧密，相对于基础英语来说，缺少文学作品中的韵律、节奏感，读起来抽象、枯燥，造成教师讲授、学生学习的兴趣不高。如果采用传统的专业课程的讲课为主的教学方法，势必不能有良好的教学效果。因此，应该结合英语课堂教学和专业课的教学特点，采取多元化的教学方法，对学生进行课堂教学。 可以采取英语课堂的教学，让学生随堂朗读教材内容，学生在读的过程中，既熟悉了教材内容，又对英语的“说”有提高。随后，对学生进行分组，讨论分析教材内容，或者也可以提出一个小话题，学生可进行问题的分析并提出解决方案。这样，既提高了学生的英语口语技能，也加强了学生分析专业问题的能力。课后布置适量的课后翻译作业，可以是对教材内容的翻译也可以是对课堂增补内容的翻译，通过英汉互译的环节，巩固课堂教学内容。在课程结束前，还可以穿插学生就自己的毕业设计方向，做一个简短的英文讲座，既可以对课堂教学效果进行测试，也可以提高同学们的口头表达能力，增加同学们英语交流的信心。 在进行课堂教学的时候，如前所述，可以围绕课堂教学时的内容，充分利用互联网技术，为学生补充国际上航空航天材料的最新研究成果和先进的应用实例，可以是文字资料也可以是视频文件的学习。进行文字资料的学习时，可以采用先朗读后分析、翻译的方法，逐步分解。进行视频资料的学习时，教师应提前将语音资料转换成文本资料，课堂上可以进行边视听边进行讲解，让学生在愉快的氛围中进行学习，进而达到良好的课堂效果。 四、结语 我国航空航天技术的发展对航空航天材料的研究提出更高要求。航空航天材料的研究人员必须及时关注国际发展，密切和国外学术交流，才能保障材料领域的不断进步，这就对科技人员的专业英语要求也不断提高。因此，通过对航空航天材料专业英语教材、课堂教学内容与方法的改革与优化，来全面培养学生的读、听、说、写、译的综合能力，增强学生的国际竞争力，为航空航天材料技术领域输送优秀人才。 材料科学与工程论文:化工材料科学与工程的发展现状及趋势研究 【摘 要】随着社会不断进步，化工生产备受关注，化工生产为社会发展提供相应的材料，是社会工程建设中的重点内容。化工材料科学与工程研究是化工生产中的重点内容，本文对化工材料科学与工程的发展现状进行分析，针对其中存在的问题，提出促进化工材料科学与工程发展的对策，并对未来社会发展的化工材料科学趋势演变进行畅想。希望相关的研究能够促进我国化工产业的发展。 【关键词】化工材料科学与工程 发展现状 趋势分析 研究 化工材料科学与工程是社会经济发展的主要驱动力之一，同时能够带动信息技术与生物技术的发展。在以科学技术为主导的当今社会中，无论是高校中还是化工企业中，都需要培养化工材料科学与工程的专业人才，创新材料科学与工程的发展。从化工材料科学与工程的发展中找寻其中存在的问题，以便于后期的工程技术研发。 1 化工材料科学与工程的发展现状分析 1.1 化工材料科学与工程的发展历程 化工材料科学与工程的从个个单一分来的学术系统中，逐渐实现走向了科学之间的相互融合。在社会发展的进程中，材料科学的应用与社会建设步伐息息相关。单一化的材料科学发展不能适应社会发展需求，各个材料学科之间应该实现相互交叉、渗透、移植，从细分最终走向综合化的发展。在20世纪40年代，基础科学与工程之间的相互渗透较差，固体物理学与材料工程学之间的互不融合。从60年代起，材料科学与工程学能够实现交互，材料科学与材料工程之间的大部分内涵能够实现重叠，化工材料科学与工程得到了教育界的广泛认可[1]。 1.2 化工材料科学与工程在教育界的发展 化工材料科学与工程是高校教育中的重点内容，该门学科经过多变的研究与演变，衍生出中诸多的子学科。以美国麻省理工学院材料学科专业演变为例，与化工材料科学与工程相关的专业课程有：地质与采矿工程、采矿与冶金、冶金与材料科学等。欧美等国家将在材料教育方面的认识比较深，将很多高校中的冶金、陶瓷、电子材料等科目统称为材料，材料教学内容逐渐扩大，应用到社会建设中的诸多领域中。目前，我国重点高校相继设立材料科学与工程学院，针对于化工方面的教学改革，在原设置专业的基础上，补充了非金属的工程材料的内容。化工材料科学与工程的发展能够打破原专业设置的界限，加强专业间的渗透和联系，教学内容实现了更新。截止至2003年7月份，具备材料科学与工程的院校占据我国的高校的总数的34%。化工材料科学与工程的教学逐渐展现出了新思路[2]。 2 化工材料科学与工程的发展趋势 2.1 化工材料科学与工程教学中创新性人才培养 化工材料科学与工程的发展，以来社会化工企业的技术研发还远远不够，为了更好的促进化工材料科学的发展，在未来的科技社会中，化工材料科学与工程还需要与教育实现紧密结合。促进化工新材料的研发与应用，需要在高校中培养优秀的材料科学人才，与社会高精尖材料研发机构构成联动机制。对于材料科学的人才培养要求极为严格，一方面需要学生具有较好的结构力学基础，另一方面还要向学生传授学生微系统、纳系统、生物系统。同时还需要进行材料结构、性能、工艺等工程的研究，以计算机技术进行材料科学的模拟研发。高校能够为社会输送创新性的人才，是社会化工企业实现稳步发展的关键。创新性人才的能够促进化工新材料的研发，保障化工材料领域更新[3]。 2.2 化工新材料的研发 在科技信息不断发展的当今社会中，对于化工材料的研发技术越来越先进，我国化工材料科学与工程的未来发展，需要与科技信息技术相互融合，研发出具有更多功能的化工新材料。这些新材料的研发与应用能够在传统材料的优势基础上，为人们的生活提供更多的便利。 2.2.1 纤维材料 化工新材料“十三五”发展规划在即，很多具有高技术含量、高价值知识密集和技术密集的新型材料，在社会建设中能够发挥出无线的潜力。这些新材料与传统的材料相比，在质量上更加的轻便，在性能上的更加的好，在功能上更加的强大，附加值更加的高。那么何为化工新材料，化工新材料是指一些包含高性能纤维复核材料，这些才能够在国防军工、航空航天、新能源及高科技产业中应用广泛，同时化工新材料在建筑、通信、机械、环保以及海洋开发中用途更大。有专家指出，全球纤产量在近十年内的长幅为3%，而高性能的纤维在全球范围内产量增长能够达到30%，也就是说，在未来的几年间是高性能纤维发展的黄金期[4]。 2.2.2 聚酰亚胺 有机高分子材料也是化工新材料的另一类，与传统的高分子材料相比，聚酰亚胺的综合性比较强，特点突出。聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、分离膜、纳米、液晶、激光等领域。在物理性质上，耐高温达 400℃以上，长期使用温度范围-200～300℃，熔点特征不明显。并且该种材料绝缘性能极高。通常情况下，103赫下介电常数为4.0；在化学性质上，聚酰亚胺可以被分为脂肪族、芳香族、半芳香族聚酰亚胺三种。聚酰亚胺，因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，其在微电子领域发挥着重要的作用。 3 结语 综上所述，化工材料科学与工程化工研发领域中的重点内容，提升对于化工材料科学与工程的研发，能够有效的促进化工领域发展。本文对化工材料科学与工程的发展现状进行分析，与社会发展趋势相互结合，研究其在未来的发展方向。在未来，需要对化工材料科学与工程教学中进行创新性人才培养，鼓励化工新材料的研发，实现科技创造未来。 材料科学与工程论文:材料科学与工程专业的实验室教学地位思考 [摘要]站在一级学科专业角度理解“材料科学与工程”实践教学的含义，剖析目前我国高等学校本科实验室在实践教学方面存在的问题。提出高等学校的实践教学应该以培养大学生科学实验及工程实践的能力为目的，以传授科学发现的实验方法、研究手段以及工艺技术为任务，并在认知学科知识、掌握专业技能基础上实现大学生创新能力的培养；实验室应该是完成实践教学任务的主要基地，实验室建设应该是高校实践教学基地建设的落脚点与主要方向。 [关键词]实验室；实践教学；工程实践能力；人才培养 0引言 “材料科学与工程”专业是一级学科专业，深刻理解专业内涵，是保证实现专业人才培养目标的关键。从培养专业人才的角度，专业教学自然包括学科理论知识与专业实践能力协调统一的两个部分。如何进行专业实践能力的培养是高校普遍关注的问题，也是目前高校教育工作者的重点研究课题[15]。伴随国家对教育的重视和大量投入，用于培养学生实践能力的基础设施得到完善。然而，这并不意味着专业实践能力培养的问题得到解决，恰恰相反，社会要求高校改革实践教学模式，培养高素质工程实践能力人才的呼声日益强烈。深刻思考高校实践教学现状，目光聚焦教学实验室，高校教学实验室的性质、作用与地位值得再审视。高校教学实验室的建设方向对高校实践教学模式改革的影响作用值得探究。 1从“材料科学与工程”的学科内涵理解专业实践教学的涵义“材料科学与工程”学科是研究有关材料成分/结构、制备/合成、性能和使用效能及其关系的科学技术与生产。对此，材料科学与工程专业的基本教育要面向学科的要素，自然科学知识与工程技术知识应该是构成知识结构的主要方面。就理论教学而言，要以系统的知识学习和综合思考能力培养为主，强调宽厚的基础、学科知识横向与纵向间的联系。理论教学的核心任务，就是培养专业理论素质。实践教学不应该仅是理论的再现和简单证明，而是强调理论在应用中的相关性和综合性，同时引导和激发学生走向科学研究和工程实践的起点。实践教学的任务和目的就是培养大学生获取科学知识的能力与工程实践的能力。基于此，确立了高校实践教学改革以及实践教学基地建设的方向。高校教学实验室是完成实践教学任务，实施学生工程实践能力培养计划的主体，高校实践教学改革以及实践教学基地建设的对象是教学实验室（以下简称实验室）。 2我国材料科学与工程专业教育的发展现状对实践教学的要求2.1重视宽口径材料类人才的培养 材料类型已经覆盖了金属材料、无机非金属以及高分子材料材料工程方面，覆盖了金属的成型与加工、无机非金属工程、高分子材料工程以及冶金工程等。材料科学与工程专业的实践教学应该与此对应，重视宽口径的科学研究和工程实践能力的培养[3]。 实际上，在专业人材培养过程中，各个学校依据自身条件和发展定位而限定“宽口径”的“度”，即办学特色。由此，也决定了“宽口径的科学研究和工程实践能力的培养”的实践教学内涵对于每个学校来讲是有一定限度的。实验室对于实现“宽口径”的科学研究和工程实践能力的培养目的具有了可行性。 2.2培养模式由“专业培养”向“学科培养”方向发展各教学环节的学科性特点日益突出：在课程设置上，普遍注重学科式课程，专业课程已从中心地位转向了载体地位；在课程内容上，围绕学科发展和技术进步，培养学生适应社会科技发展的大方向。实践教学与学科性内容的关联性日益紧密[4]。例如，大功率X射线衍射仪、透射电子显微镜等高、精、尖设备大量向本科教学开放；普遍提倡本科生低年级开始进入科研团队，参与导师的科研工作；毕业论文或设计题目普遍要求真题真做。实验室对于实现宽口径的科学研究和工程实践能力的培养的有效性日益彰显。宽口径的科学研究与工程实践能力培养的主体地位也日益凸显。 2.3实践教学方面的投入由基础转向专业 伴随国家对教育的重视和大量投入，培养学生实践能力的基础设施得到完善，学生的实际操作动手水平、分析和解决问题的能力得到了明显的提高。以天津理工大学为例，在经历“十五”、“十一五”基础实验室专项投资建设基础上，投资0.24亿元进行了“十二五”建设，以学科与专业综合建设作为重点，加强教学科研创新平台以及人才培养质量建设。实践教学方面的投入已由基础转向专业，投入的趋向突显学科性。科学研究和工程实践能力的培养越来越可以立足于实验室。 2.4材料科学与材料工程相结合的综合性人才的培养日益受到重视随着社会的发展及国际竞争日趋激烈，社会对材料研究专门人才的需求淡化了材料科学与材料工程的概念，对材料科学与材料工程相结合综合性人才的需求增加。 伴随专业教学内容学科化、综合化，实践性更强，探索性更强。以专业认识实习或企业化的现场实践为实施方式的教学模式呈现出不适应性。实验室建设作为学校教学改革的重要部分，其建设易于朝向保障实现材料科学与材料工程相结合的综合性人才培养目标发展。从高校的性质与任务、高校实验室建设的目的，以及从现实条件来看都是符合逻辑的。 3高等学校实验室实践教学现状的思考与改革措施3.1高等学校实验室实践教学现状的思考 1） 以科学实验教学涵盖实践教学。实验室的实践教学过于强调学科性：教学内容突出学科化，教学方式强调科学探索。与此对应，用于实践教学的投资趋向于科学研究设备。实验设备现代化、高精尖化以及专门化。这种实践教学现状使科学探索深度不断加大，基础实践能力逐渐淡化。虽然对教师与大学生双方的科学素质要求越来越严格，但基本技术的实际操控能力越来越弱化。如果以宽口径的科学研究与工程实践能力的培养标准来衡量高等学校实验室的实践教学，对学生工程实践能力的培养会被弱化。 从材料测试分析方法的课程教学来讲，由于侧重电子探针、原子探针等现代分析手段，材料成分分析最基础的化学分析方法被淡化，而化学分析方法是工程实际中测定钢平均成分的基本方法。大学生就业主体还在企业，仍面向工程实际。大学教育，特别是工科的大学教育，工程知识的教学偏弱，大学生就业难，社会接受度低，这些也是需要考虑在内的客观原因。 另外，先进科研手段层出不穷，先进工程技术不断发展。在先进科技面前，面对高精尖、高价值科技手段，存在看得见却摸不得的客观现实。不能上手，实践能力无从培养。 除此之外，在科技飞速发展的今天，要求大学生群体在一个相对较短的、确定的时间段内了解新的科学研究方法，培养出相适应的科学研究能力，是不可能的，也是不可行的。 2） 实验室实践教学存在明显的教学实验性。高等学校实验室的实践教学受传统的思想影响，实验教学依课程开设，且在内容上注重理论知识的验证，正所谓教学实验，而非实验教学。而且，在实验教学内容中对科学发现的历史缺乏重视。科学发现的历史，不仅在于体现知识体系的形成过程，有助于学生更好地理解、掌握知识，而且在于展现了探究科学的思想方法、在探究科学问题中所采用的技术手段以及技术手段的选择使用、改进与发展的过程，这些恰恰表现的是工程实践的核心内容。 在实验教学形式上，所谓基础性、设计性及综合性实验的划分，多是从实验内容的量、涉及知识性的面及工作难度角度，而非从实验教学的内涵上来考虑。项目之间相互独立，缺乏系统性，且实验项目在内容设置上重复现象严重；实践教学在培养学生创新意识、专业实验能力及科学研究基本能力方面的主体地位与作用上没有有效体现；学生创新意识不能得到有效激发；教学过程未能切实体现以学生为本、学为主体的教育理念。 传统的实验室教学模式不适应宽口径的科学研究与工程实践能力的培养这一实践教学的内涵，实验室教学的实质作用未有效体现。 3） 高校实验室教学的优势尚待发挥且不能与工程实践相协调。按照传统观念，实验室的实践教学注重科学理论相关的工作。在此观念下，设立的实验室多属于科学实验型实验室，而非工程实践基地。为弥补这一不足，高校多致力于建设校外工程实践基地，使本属于学校自身的实践教学体系，被分成校内的实验室实践教学与校外的工程实践教学两部分，使得科学研究和工程实践能力的培养出现脱节，不能协调统一。 校外实践基地的建设有效支撑高校实践教学。因而，许多高校大力建设校外产学研基地，实施“卓越工程师”培养计划等。在“十二五”期间，天津市投资了4.25亿元用于实施卓越人才教育培养计划，建设10个可共享的工程实践教育中心。在实践中发现，所谓工程实践基地实践教学的内容与形式偏向工程，一定程度上弱化实践教学的科学研究与工程实践能力的协调统一，对材料科学与材料工程相结合的综合性人才培养目标的实现具有一定局限性。同样，工程实践基地建设为适应科技飞速发展的现实，满足大学生群体在一个相对较短的、确定的时间段内掌握不断涌现的新的科学技术是不可能的，也是不可行的。另外，由于企业客观现实的限制，校外产学研基地的工程实践教学效果确实大打折扣。况且，在信息交流高度发展的今天，是否需要花大力气建设校外产学研基地以完成工程实践教学是一个值得商榷的问题。 3.2高等学校实验室实践教学改革措施 1） 提高对实验室工作重要性的认识。高等学校实验室是学生实践能力培养及实施工程素质教育的重要场所，保证教学质量及实现人才培养目标的重要基地。党的十八届五中全会已经明确，内涵发展、提升教育教学质量是“十三五” 高等学校改革的核心。必须树立以学生为本，实施知识传授、能力培养、素质提高协调发展的实验教学观念，提高实验教学对培养创新型人才重要性的认识，深化实验教学改革，支撑教育教学质量的提升。 2） 加强实验室建设，深化实验教学改革。首先，通过管理体制创新，实现实验室的角色转换。高等学校实验室建设，要以深化改革现有实验教学体系和管理体制为核心。通过体制创新，打通实验教学与理论教学的教师身份界限，在建立起满足实验教学需要的高素质实验教学队伍基础上，形成设备先进、资源共享与开放服务的实验教学环境，提高实验教学水平，支持实践教学质量的提升，使实验室真正成为实施实践教学任务的主要基地。 其次，通过理念创新，打通科学研究与教学实践之间的界垒，有效地实现教研相长，培养了学生的实践能力。通过理念创新，形成科学研究与教学实践协调一致、科研研究室与教学实验室协调统一的机制，实现教研相长。学术性的教学模式，打通了科研研究验室与教学实验室的管理界垒，专业教学任务由团队协调处理，应该是一个积极的探索。 4结束语 实践教学改革是高校特别是工科院校教育改革的重要部分。实践教学改革是保障学校培养满足社会发展需要的，科学发现与工程实践能力相结合的综合性人才的重要支撑。从高等教育发展面临的形势要求、高校的性质与任务，以及学科专业建设内涵与发展方向的逻辑出发，高校实验室应该培养大学生获取科学知识能力与工程实践能力的能力。借助体制创新，使实验室真正成为实施实践教学任务的核心载体。教育者应通过理念创新，打通科学研究与教学实践之间的界垒，使实验室真正成为学生获取科学知识与进行工程实践能力培养的主要基地。 材料科学与工程论文:读议练课堂模式在《材料科学与工程基础》中的应用 摘要：以我校《材料科学与工程基础》课程为例，介绍了读议练课堂教学模式的实施过程与效果。通过“读”的实施强化学生对相应知识点的深入理解，并充分结合利用教师提供学习资源和网络资源，开拓学生视野；通过“议”的实施，充分开展知识点的讨论，通过团队合作合理分工，同时强化师生网络互动和课堂互动，加深理解；通过“练”的实施，提高感性认知，强化实践知识和能力。通过两学年的实践，实施效果较好，同时提出相应存在的问题，供同行参考。 关键词：课堂教学模式；材料科学与工程；结构教学法；阅读；讨论 一、前言 “读、议、练”课堂教学模式是指运用“启、读、议、讲、记、练、结”结构教学法，充分发挥教师的主导作用和学生的主体地位，通过教师的组织、引导、帮助和促进，使学生主动探索，充分利用各渠道的学习资源，积极参加课堂讨论，在头脑中对相应专业知识形成整体化，并学会运用，从而提高教学质量，提升教学效果。《材料科学与工程基础》课程是我校高分子材料科学与工程专业的专业核心基础课程，该课程作为该专业的学位课程，旨在使学生开始接触材料科学，树立科学的材料观和专业认知，通过“读、议、练”课程教学建设，突出学生在学习中的作用，构建有利于学生自主学习和师生互动的教学模式，一定程度上提升了学生学习效果。 二、“读、议、练”教学模式的实施过程 1.“读”的实施及评价。通过为学生指定相关参考书籍和促使学生充分利用网络资源，将精读、课外必读和浏览泛读相结合，掌握和了解不同层次的专业知识内容和最新前沿进展。具体本课程，为学生指定了6份参考资料，有选择性地指定内容，要求精读15万字和泛读53万字，使学生掌握材料科学基础知识和材料科学领域进展知识。将阅读材料分四次结合课程进度告知学生，并指导学生有效阅读，大部分阅读资料均以数字资源形式放在网络教学平台中共享，为学生阅读提供条件。同时每次阅读要求学生反馈阅读报告以督促学生进行有效阅读。在课程的网站上公布读的要求与评分标准：每位同学要充分利用指定的相关参考书籍和丰富的网络资源，将精读、课外必读和浏览泛读相结合，掌握和了解不同层次的专业知识内容和最新前沿进展。 在实施有效的阅读之后，要求撰写相应的读书报告。（1）精读材料1：第1章，阅读1～8页，写出500字的理解。第2章，阅读9～10页和第3章，阅读30～68页。写出800字以上的阅读报告。第4章，阅读，写出800字以上的阅读报告。（2）阅读材料2：泛读至少10万字。阅读材料3：泛读至少20万字。以上两材料在阅读后撰写主题为“我眼中材料的发展未来”的小论文一篇，不少于1000字。（3）阅读材料4：泛读至少10万字。阅读材料5：泛读至少8万字。阅读材料6：泛读至少5万字。以上三材料在阅读后，促进对教材内容的理解，补充对材料性能的学习和掌握。撰写主题为“我最关注的材料性能”的小论文一篇，不少于800字。从众多性能中选择1～2种进行阐述，要求有理有据。“读”材料的过程主要在课后完成，评价学生学习情况主要根据所提交的读书报告。五份读书报告，每份总分20分进行评价，纳入期末综合考核。 2.“议”的实施及评价。在本课程中开展了三次课堂讨论，通过分组，全班学生均有效参与。讨论主题既结合上述“读”的内容，也要求学生能利用网络资源充分思考和搜索。同时，主题讨论不仅限于课堂，还在网络上继续进行相关关注的知识进行答疑、讨论、互动。在网络课堂公布的“议”的实施要求与评价方法如下：“议”的过程由课前准备、课堂讨论和课后总结三部分进行实施。（1）成立学习小组进行实施：固定4～5人/小组。（2）课前准备。每个讨论主题中有6个问题，全班每位同学课前通过阅读教材、所提供的阅读材料或互联网资源等的学习，在课程的“答疑讨论”模块中的相应主题贴中提交“回复”对问题的理解。（3）每次提前指定三个小组在讨论课上进行讨论。①第1小组负责问题1和问题2，第2小组负责问题3和问题4，第3小组负责问题5和问题6。②要求每个小组成员进行合理分工。要求1人在课堂上进行对问题的解答和相关知识点的介绍（准备PPT）。至少1人，根据相关知识点提出3个问题供大家回答与讨论。至少1人，回答其他同学关于该主题的提问。至少1人通过文字和照片等对全程进行记录，并整理课堂讨论的结果。（4）课后撰写讨论总结。要求每小组提交一份讨论实施总结，内容包括实施情况说明、讨论情况整理、总结与体会。内容不少于1000字。“议”的评分分课前准备、课堂评述讨论和课后总结三部分，课前准备100分，课堂200分，课后总结提交200分。其中，课前准备部分，只要分工明确，每位同学积极参与，均给基本分50分；另50分根据网络课堂同学提交的回贴进行给分。课堂评述讨论，根据所提交的介绍PPT、课堂介绍情况、提问、解答、记录等综合给分，也将根据所讨论内容其他同学的响应情况进行加分。课后总结部分根据所提交的讨论总结和过程资料完整性进行评价。 3.“练”的实施。“练”的过程包括课堂练习与课后练习两方面。在课堂上进行口头回答，促使学生现场思考；课后则将书面练习和实验操作相结合：偏理论知识的理解通过书面练习，加深理解；同时将可以在实验室展现的材料科学知识让学生进行实验操作，促进学生的感性认识，提升学生兴趣。本课程安排四次综合性作业，涉及“收集身边的三大类材料”、“材料微观结构的玄妙”、“如何有效地描述材料的使用性能”、“高分子材料的优异特性”四个主题，四个项目式作业的实施，使学生能够了解材料、深入材料、感知材料并对材料保持高度的探索欲望。 三、“读、议、练”教学模式的实施效果 从两学年的课程建设和实施经验来看，通过“读、议、练”的过程确实能让学生在课外忙起来，并且对于比较认真的学生在此过程中也实现了比较大的收获。从学生期末考核成绩来看，学生对于基本知识的掌握也有所提高，尤其是对于本课程中材料的大概念和总体情况了解更加准确和深入。从与学生的私下交流、期中教学检查以及学生的读书报告的反馈来看，大部分学生，尤其是学习认真的学生非常欢迎和接受这种形式，学习的效果也比较好。具体体现在以下三个方面。 1.大大提升学生学习过程的参与度。上述组织实施，全班同学都有参与，其中大部分学生能积极主动地参与，下表为网络课程的访问数据统计情况。具体可访问杭州师范大学教务处网络教学平台。通过表中数据可知，所有学生都有参与“读、议、练”的过程，且参与程度很高。 2.学习时间和空间的充分拓展。在本项目中“读、议、练”的实施，课程网站的充分利用，充分拓展了学生学习的时间和空间，不局限到课堂的时间和教室中与教师的面对面。 3.师生互动的增强。通过网络课堂、学习读书报告、讨论总结、练的总结报告等，教师除了“议”过程中在课堂上提高与学生的互动性外，也在评阅与讨论中进行评价与反馈。同时，广泛的学生思路宽泛，四面开花，有效促进教与学的互动，使教师也能从教中得到知识的提升。 四、项目实施存在的问题和改进策略 本项目的实施也是对“读、议、练”课程形式的一次探索，因缺乏经验，在实施过程之中也存在以下一些问题，有待改进。 1.读书报告和学生总结报告的形式和内容不够规范。本项目实施过程初期，考虑不够周全，未对读书报告和学生总结报告的形式和内容进行明确和详细的要求，从而导致最后学生提交上来的比较随意。 2.“议”的主题选择可更多样化，学生“议”的准备要更充分。“议”的过程重点在于主题的选择，本项目的实施过程中充分进行了思考，使每个主题确定了6个问题，而对于每组学生而言，涉及的问题中既有基本概念的问题，也有在书本上无现成答案的扩展性问题。但在后续项目的实施过程中，主题的选择需进一步多样化。同时，在“议”的过程中，有部分学生准备得不够充分，以至于在讲台上介绍时讲不清，使讨论无法高效进行。应当想策略使学生更重视准备。 3.学生工作量不够均衡，尤其是“议”的过程。在项目的过程中发现学生工作量不够均衡，对于一些比较认真的学生投入明显比其他课程多一些精力，收获自然也大。但也有混水摸鱼、滥竽充数者，尤其是“议”的过程，虽然已考虑到这个问题，尽量合理地进行了分工，但实施过程中根据学生的主动性差异，其工作量体现较大差异。应当想法鼓励学生更加主动地进行准备。 4.教师工作量过大，没有充分的准备，有点力不从心。项目实施中通过“读、议、练”的各过程确实提升了学生的工作量，让学生“忙”了起来，但随之而来的对教师而言，工作量增加了很多。本项目实施过程中，仅读书报告的评阅和修改，每位学生5份报告，每份各异，教师阅读起来的工作量就非常大。而“议”的过程中，为要求每位学生的积极参与，要求每位学生在网络课堂提交讨论发言，每个主题有6个问题，每位学生的回答要求不能完全相同，而且向学生承诺每个发言教师有点评和回复。因此实施过程中工作量比预想的要大很多。 5.有少量学生抱怨工作量过大，不尽力配合。在实施过程中，也有少量学生抱怨工作量过大，主要原因在于学生没有养成过程考核的习惯，总是与一般课程进行比较，缺乏参与的积极性。应当想法更进一步激发学生的积极性，主要策略可以是进一步提高过程考核，让学生明确学习过程的重要性。 五、结语 “读、议、练”课堂教学模式在《材料科学与工程基础》课程中得到了很好的实施，总体效果明显，有利于提升课程学习过程中学生的参与度，如果能进一步规避存在的问题，应该可以获得更佳的效果。 材料科学与工程论文:材料科学与工程专业物理化学课程教学改革的几点建议 摘要：物理化学是高校材料类专业重要的基础课程。介绍了石河子大学近几年来材料科学与工程专业物理化学课程体系中出现的一些问题，以及教学改革与探索的几点建议，包括教学体系的重构、改进教学方法、强化实验配套教学。以此为举措，推动提高教学质量提高。 关键词：材料类专业；物理化学；教学改革；建议 物理化学课程是高校化学专业最重要的一门基础课程，该课程内容丰富、前后连贯、逻辑推理清晰、理论性强，不仅可对化学、化工、环境专业学生开设，也可为生物、材料、食品、水建等专业学生设置。随着社会的发展和科学技术的进步，高等学校不断深化教学改革，全面提高教学质量，对物理化学学科的课程讲授和发展也提出了更高的要求。结合我校的实际情况，以及我们近几年在建设校级精品课程的探索与实践，重新审视材料科学与工程专业物理化学课程的教学内容、教学方法和教学环节，发现目前我校材料专业物理化学课程教学中还存在以下的问题： 1.现行的教学计划中，无机化学相关课程以及后续一些专业课，与物理化学授课内容中有一些重复之处。 2.教材中抽象理论太多，造成了学生对这门基础课程产生了比较枯燥无味的感觉；加之内容多，课时量有限，老师在课堂讲授中不能针对某一化学原理或原理推导过程进行深入的剖析和讲解。 3.与之配套的物理化学实验课，经常采用多个班级集中循环进行试验的模式，有时理论部分未讲授到，但实验课程因为循环时间到，又必须开始，即实验内容超前于理论教学的进度，或者理论课早已讲授完毕，而实验课程却推后进行，学生不能及时将理论和实验相联系，无法达到预期的教学效果。目前我校物理化学的实验内容，基本以验证基础理论为主，缺少综合性、设计性及性能测试试验，因此物理化学实验体系缺少培养学生创新思维的意识以及提高学生动手能力的舞台。 因此，需要积极推进课程体系改革，充实和更新教学内容、改进教学方法、丰富实验教学，从而全面提高物理化学课程的教学质量和效果。 一、优化整合相关学科内容，打破学科壁垒，构建新的教学体系 对于我校材料科学与工程专业，按照2013版教学大纲的要求和已制定的教学计划，其中包含的课程，如无机化学、无机非金属材料、催化作用原理、胶体与界面化学等专业课，它们都与物理化学课程密切相关，有些课程如催化作用原理和胶体与界面化学，直接是从物理化学的大体系中划分出去的。由于我院材料专业招生时间不长，而这些课程总是不同的教师授课，教师之间就授课内容未来得及进行充分的交流，经过几年的授课，发现同一知识点的简单重复难以避免。因此，建议课程组就这一现象，加强教师间的交流与合作，将这些课程的内容进行有效的整合，突破原来以学科和专业来划分的粗放型的课程体系，建立起适合于自己专业的有效课程体系，是目前我院物理化学教学改革的一项重要任务。 我校材料学科专业物理化学课程采用的是南京大学沈文霞主编的《物理化学核心教程》第二版教材，主要的授课内容包括热力学（热力学第一定律、热力学第二定律、化学平衡和相平衡）和动力学部分（包括化学反应速率、电化学、表面现象和胶体化学），共56课学时，大学二年级上半年授课；而无机化学，同分析化学一起共48学时，无机部分主要讲授热化学（热力学第一定律）、稀溶液的性质、胶体溶液、化学平衡及化学反应速率；根据教学大纲的安排，胶体和界面化学、催化作用原理这两门课程各安排24个学时，在大学三年级下学期开展。通过几年授课，经老师观察和学生反映不难发现，以上所述这些课程，在知识内容上相互之间都存在着一定的重复性和交叉性。 针对课程内容重复的问题，为了避免盲目浪费学时数，有效改善不同课程之间的重复授课，充分利用大学课堂掌握更多的知识，使我们在课堂上的几十分钟内有效地完成教学任务，这里提议对材料系开设的几门相关课程教学内容进行整合，使每门课都有其侧重点，建议组建一个全新的教学体系，同时要照顾到这些学科知识的完整性和独立性。例如，讲授无机化学课程时，建议把化学热力学和化学平衡作为重点内容详细讲授，而其他内容，如电化学、相平衡和化学反应速率这些内容作为物理化学课程的授课侧重点。物理化学理论课程中的胶体、表面现象则可放在胶体和界面化学以及催化作用原理这两门课程中主要讲授，物理化学课程就不讲授这部分内容。这样既节省了时间，又突出了重点，不仅使教学内容独立而完整，还可以适当减轻因课时量小带来的物理化学的教学压力，弥补了物理化学课程内容多、课时少的矛盾，老师在授课的过程中再也不担心时间不够用而只能浅显的表述；对于学生来说，仍然是掌握了整个物理化学的原理，而且更加坚实。 二、掌握专业知识框架，改革教学方法 通过对物理化学课堂的观察，发现学生们刚开始对这门课还保持有神秘感，大多数同学对这门课还是很有兴趣的，加之从师哥师姐们那里听说这门课容易挂科，因此学生们刚开始上课的时候都很认真。但是随着课程的深入，部分同学开始松懈，开始排斥这门课程，以至于后来干脆放弃学习。经过细心调查分析发现，学生们在失去学习兴趣后，慢慢迷失在这门课程中。尽管老师在课堂上一再强调要理清楚各章节之间内容的联系，重点记忆关键结论，但大部分同学仍然做不到，不能掌握物理化学课程的知识框架，也没有选择性的记忆关键问题，总是被动地接受课堂上讲授的内容，甚至被很多的数学推导过程迷惑。而实际上这门课程内容衔接紧密，逻辑性很强。把各章节之间的知识框架理清楚之后，就坦然的接受和明白了各章的结论，也有利于知识点的重点记忆。在教学过程中，注重课程之间的联系，通过知识点的连接和相关内容衔接相关的课程，及时引导学生把所学的内容纳入到学科的框架中，帮助学生建立较完整的知识框架，不要迷失在盲目的理论推导中。 物理化学这门课理论性很强，内容较多而抽象，公式又多，学生接受很困难，这就对老师的课堂教学提出了更高的要求。为了能够进行有效的课堂教学，激发学生的学习兴趣，常把日常生活现象中涉及的物理化学原理介绍给学生。比如，举例高温下食物容易变质的问题，联系化学动力学的理论加以说明；讲解温度对反应平衡和反应速率的双重影响时，例举合成氨工业中如何选择最佳温度；涉及讲授表面化学的理论时，可以例举农民锄地能防止水分蒸发的现象，或者小气泡、液滴、呈球形的现象，加以解释后，学生就会对表面性质有清晰的认识；讲授渗透压的时候，联系渗透压的作用，提问为什么肥料用多了农作物会“烧死”？打吊瓶时为什么会感觉到疼痛？让学生带着问题听课，面对生活中各种现象去思考，多问几个为什么，自己到物理化学中去寻找答案，激发学生学习这门课程的兴趣，也就达到了提高教学质量的目的。 除此之外，在课堂上还可以采用小班讨论或者Seminar讨论式教学模式，以教师和学生为共同的教学主体，就某些共同关注的问题，在和谐的气氛中进行讨论，加强教师和学生之间的交流和沟通。课下，利用我校教务处网站的网络教学平台，与学生进行课下的交流和习题讨论、小测验等，与传统的课堂教学模式相比，它具有互动性、合作性、学术性的优势。 三、强化配套实验教学 实验教学在物理化学课程的教学中占有十分重要的地位，它与物理化学课程紧密配合，巩固和加深对物理化学原理的理解，提高学生对知识灵活应用的创新能力，还培养了观察和分析问题的能力。 为了避免实验课程超前理论课程，建议在学习完物理化学相关理论后，及时在学期后半学期开设实验课程。课程组已经设置独立的实验课并计算学分，如：配合表面现象，开展了液体表面张力的测定实验、粉体粒度分析实验；为了巩固反应速率反应章节的学习，开设蔗糖反应速率常数、乙酸乙酯反应速率常数的测定实验等。同时，也应鼓励学生根据所学理论，合理设计实验项目，开展综合性创新实验，增加设计研究型实验，根据设计实验的题目、要求等内容，让学生查阅相关资料，并利用学过的理论知识，选用相关的仪器、药品，分析实验中的难点和关键步骤等，自行完成实验内容、并上讲台讲授实验，以培养学生发现和解决问题的能力。 经过几年的探索和实践，我院化学化工学院材料专业物理化学课程的教学改革将有助于提高学校物理化学课程的教学质量和效果，促进了物理化学这门校级精品课程的建设和发展。 材料科学与工程论文:工科院校“材料科学与工程”专业基础课的全英语教学实践 摘要：本文介绍了上海理工大学材料科学与工程学院在“材料科学与工程”本科专业开展专业基础课全英语教学的实践与经验。通过高水平师资队伍建设、激发学生的学习兴趣与改进教学方法，可在传授专业基础知识的同时，培养学生综合运用专业英语的能力。 关键词：专业基础课；全英语教学；材料科学与工程 随着经济全球化的加深与国家对外开放的不断推进，如何培养大批具有国际视野、通晓国际规则、能够参与国际事务与国际竞争的国际化人才，成为我国高等教育急需解决的重要问题。教育部早在2001年颁发的《关于加强高等学校本科教学工作，提高教学质量的若干意见》中就提出，“本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学”，“力争三年内，外语教学课程达到所开课程的5%～10%。”[1]。近来，《上海市中长期教育改革和发展规划纲要（2010―202O年）》中明确提出，“提升教育国际化水平，注重培养学生的国际视野和国际交流能力，增强上海教育的国际吸引力、影响力和竞争力”，凸显了高等教育中专业课程英语教学问题的重要性。全英语教学，是指用英语进行全程授课，让学生在全英语环境中学习专业知识。与一般的双语教学相比，全英语教学对学生和师资队伍的要求更高，教学难度也更大。尽管在专业课教学中如何恰当地运用英语授课，英语与中文两种语言的运用比例如何把握，仍然是一个充满争议的话题，但近年来人们逐渐认识到，双语混合授课既不利于专业课程教学目的的贯彻，也不适应国际化合作办学的需求[2]。因此，推广专业课程的全英语教学，是实现高等教育国际化的重要途径。建立国际化的课程体系，培养全英语教学的师资队伍，是实现教育国际化的重要内容[3]。上海理工大学材料科学与工程学院从培养国际化、工程化人才的宗旨出发，自建院起即开展了本科专业全英语教学的探索。“材料科学与工程”本科专业作为教育部和上海市卓越工程师教育培养计划试点专业，在课程设置方面突出了全英语专业课教学，特别是在专业基础课方面强调全英语授课，使学生从一开始就接受英语的专业知识教育，有利于培养英语思维的习惯及通过英语交流的专业能力，提高学生的竞争力。该专业的基础课主要由“材料科学基础”、“材料工程基础”和“材料结构与性能”三门课程构成；在教学内容的选择与设置方面，力求完美体现材料学科“成分―结构―加工―性能―应用”的主线。在专业基础课程体系的层面上进行全英语教学，是高等教育中一个大胆的尝试和创新，虽然符合教育国际化的要求，但是对师资队伍和教学方法等都提出了更高的要求。总结上海理工大学材料学院五年来在专业课程全英语教学方面的经验，不仅对培养材料科学与工程专业的国际化人才至关重要，而且可为其他专业类似课程体系的建设提供借鉴。 一、“材料科学与工程”全英语专业基础课程体系的特点 “材料科学与工程”的专业基础课由“材料科学基础”、“材料工程基础”和“材料结构与性能”三门全英语课程构成。课程体系的构建参考了美国有关大学的专业基础课程，并选用美国犹他大学Callister教授编写的英文原版教材为主要参考教材。三门课程的教学内容彼此关联，共同组成一个完整的、材料学科基础的知识体系。其中，“材料科学基础”作为先行课程，主要介绍金属、陶瓷与聚合物材料的组成、结构与缺陷等基础知识和概念；“材料工程基础”作为衔接课程，涉及不同材料的分类、加工方法及影响复合材料性能的主要因素；“材料结构与性能”作为后续课程，侧重于金属力学性能及其强化机制与材料的光、电、热、磁性能的介绍。通过全英语专业基础课程的教学，不仅使学生掌握材料科学与工程学科的基本概念与基础理论，并且可熟悉有关专业名词的英文表达，从而为后续专业课程的学习、出国深造与攻读研究生奠定良好的专业基础。 二、教学方法的实践与创新 对工科专业的基础课程开展全英语教学实践，是高等教育中一项充满挑战与争议的工作。一般而言，专业基础课是高校中设置的为专业课学习奠定必要基础的课程，作为基础课与专业课之间承前启后的桥梁与纽带，关系到学生专业基础知识体系的构建与后续专业课程的学习[4]，因此不宜采用全英语教学。然而，上海理工大学材料科学与工程学院近五年的教学实践表明，通过配备高素质的师资队伍，并采用有针对性的教学方法，完全有可能在不牺牲教学效果的前提下，兼顾传授专业基础知识与培养专业英语运用能力的教学目的。 首先，为了保证全英语授课教学质量，学院以具有多年海外留学经历的教师为骨干组成专业基础课的全英语教学团队，通过定期的教学研讨总结教学经验、相互取长补短，不断改进教学方法，提高教学效果。另外，学院通过邀请海外高水平师资来华授课、骨干教师观摩教学的方式，使教学团队成员获得了宝贵的全英语授课经验。材料学院经过近五年来的全英语教学团队建设，已形成一支以中青年教授为骨干、讲师为后备力量的教学梯队。考虑到三门课程教学内容的关联性，学院成立了全英语专业基础课教学协调组，由主管教学的领导担任组长，三门课程的负责人为组员，通过定期开会，协商不同课程间知识内容的划分，并针对每学期教学中遇到的新问题开展讨论，既避免了各课程授课内容的重复，又有效实现了不同课程间知识结构的连贯性。例如，当教学中涉及到先行课程有关知识时，教师注意梳理知识脉络，通过回顾先行课程基础知识的方式，逐渐引出后续课程的重点讲述内容。 其次，为了保证教学效果，全英语授课均采用小班化教学，每班学生人数控制在20人左右。小班化教学不仅有利于教师与学生的互动交流，根据学生的水平做到因材施教，并且可采用主题讨论等多种灵活的教学方法。在专业基础课程的全英语授课中，教师普遍采用启发性教学方法，注重激发学生的学习兴趣和参与课堂教学的积极性。例如，针对“材料工程基础”课程中的复合材料，可让学生列举所熟知复合材料的特点及用途，并进一步引导学生，通过查阅资料拓展对复合材料概念及其设计思路的理解。针对“材料结构与性能”课程中的力学性能，启发学生深入思考如何提高金属的综合力学性能及各种强化方法的微观机理。另外，对已讲授的教学内容，鼓励学生进行自我总结，在每一章节学习结束后，要求学生通过自由分组讨论的方式对重要知识点进行复习，并在课堂上对有关内容进行阐述和讲解，然后由教师和其他组的同学对讲述内容进行点评。通过以上方法的实施，可充分调动学生参与课堂教学及主动学习的兴趣。 再次，授课过程中我们综合采用了多种教学手段。针对学生阅读英文原版教材困难的现状，通过教师的精心备课，精练教学内容，突出教学重点；针对重点的概念和理论，通过反复强调、辅以中文解释的方式，帮助学生准备理解和掌握。课件制作时避免大段的文字描述，加入大量的图片、视频与动画，以直观图示的方式帮助学生克服语言障碍，加深对教学内容的理解。日常教学中，强调课前预习与课后复习的重要性，为了方便学生自主学习，我们为每门课程都建立了内容丰富的课程网站，为学生提供有用的知识与网站链接，并定期上传课件。每次上课前，教师都通过课堂提问等方式，回顾总结上次课讲授的重点内容，帮助学生强化记忆。 然后，全英语专业基础课程改变了传统的课堂教学评价方法，更加注重学生在教学过程中的课堂表现。除关注学生对知识技能的掌握，还关注他们自主学习、师生互动、团队协作、课堂问答及课后作业中的综合表现，即关注学生的整个学习过程。课堂表现的优劣在平时成绩中体现，占到课程总成绩的40%，从而改变了以往完全由考试成绩评价学生及教学效果的方法。 三、取得的成果与经验 材料学院成立五年来，一如既往地坚持开展专业课程的全英语授课，取得了一定的成绩与经验。目前，“材料科学与工程”专业的专业基础课程体系中的三门全英语课程均获得了上海市有关教学内涵建设项目的支持。其中，“材料科学基础”与“材料工程基础”先后获得上海高校示范性全英语课程建设项目的立项，“材料结构与性能”获得了上海市教委重点课程建设项目的资助。同时，三门全英语课程都被列为校级的专业核心课程。通过近几年的课程建设，我们在专业基础课程体系的完善、教学内容的规划、教学方法的改进与课程网站建设方面都取得了一定的成绩。 另外，在专业基础课开展全英语教学的基础上，材料学院进一步拓展了全英语教学专业课程的范围，陆续开展了“材料科学与工程”专业其他专业课的全英语教学，包括“现代材料分析方法”、“高分子科学基础”、“功能材料学”、“纳米材料学”、“复合材料学”等。通过上述专业课程的全英语教学实践，我们不仅向学生传授了专业知识技能，而且从学生开始接触专业即培养其专业英语的能力，因而获得了学生的认可与好评。我们相信，随着上海理工大学材料学院国际交换生与合作办学项目的开展，我们的全英语课程建设项目必将获得更大的发展空间。 材料科学与工程论文:常压烧结技术在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用 摘要：常压烧结工艺是在烧结过程中对材料不进行加压而使其在高温烧结炉中进行烧结制备致密的烧结块材，常压烧结工艺是目前应用最普遍的一种烧结方法。常压烧结工艺可选择的材料种类比较广泛，适用面比较广泛，所以常压烧结工艺广泛应用在材料科学与工程领域。本文主要讲述常压烧结工艺的原理和工程应用，并讲述常压烧结工艺在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用，并对常压烧结工艺的未来发展趋势和发展方向进行分析和预测。本文作者认为应该在材料科学与工程专业教学实验中增加采用常压烧结工艺制备复合材料的实验课程。 关键词：常压烧结技术 材料科学与工程专业 实验教学 研究 应用 一、前言 在材料科学与工程专业的本科教学工作中，学生在高年级就开始学习材料科学与工程专业的基础课程和专业课程。其中在材料科学与工程专业课程教学中，在讲述材料的制备工艺方法中讲述过常压烧结工艺制备和合成复合材料。常压烧结工艺是制备金属陶瓷复合材料以及其他类型复合材料的主要方法。常压烧结工艺首先将原料粉末通过压力成型工艺制备出具有一定形状的试样坯体，并放入到高温烧结炉中进行高温烧结得到致密的烧结试样，所以通过常压烧结工艺得到较高致密度的烧结制品。所以常压烧结工艺制造的烧结制品的致密度较高，力学性能较高。常压烧结工艺可以制备复合材料和梯度功能材料等。常压烧结工艺烧结速度慢，烧结时间较长，但是烧结温度较高，可以制备比较致密的烧结块材。采用常压烧结工艺可以制备复合材料等。常压烧结工艺制备复合材料由于具有可以达到净近尺寸成形的优势，常压烧结工艺可以根据工程需要制造形状复杂的烧结制品和零部件，所以常压烧结工艺能够广泛应用于工程领域中。在材料科学与工程专业的本科课程教学中，在材料加工工程和材料制备方法中都讲述过常压烧结技术。此外还可以将常压烧结技术制备复合材料作为一项实验教学内容安排学生进行实验，使学生认识和了解常压烧结技术制备复合材料的工艺过程。所以常压烧结工艺制备复合材料在材料科学与工程专业教学实践中得到广泛的应用。本文主要讲述常压烧结工艺的原理和工程应用，并讲述常压烧结工艺在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用，并对常压烧结工艺的未来发展趋势和发展方向进行分析和预测。 二、常压烧结技术的原理和工程应用 常压烧结工艺首先是将原料粉末通过压力成型工艺制备出具有一定形状的试样坯体，并放入到高温烧结炉中进行高温烧结得到致密的烧结试样。常压烧结工艺是在烧结过程中对材料不进行加压而使其在高温烧结炉中以一定的气氛压力下烧结制备致密的烧结制品，常压烧结工艺是目前应用最普遍的一种烧结方法。常压烧结工艺包括了在空气条件下的常压烧结工艺和某种特殊气体气氛条件下的常压烧结工艺。普通陶瓷材料一般是在氧化气氛下烧结，大气条件下的常压烧结在陶瓷生产中经常采用。对于在空气中难于烧结的陶瓷制品如透光体或非氧化物常用气氛烧结法。这种方法是在炉内通入气体形成所要求的气氛，使制品在特定的气氛下烧结。用这种方法可防止陶瓷材料在高温下氧化可直到促进烧结提高制品的致密度。常压烧结工艺属于在大气压条件下坯体自由烧结的过程。在无外加动力下材料开始烧结，常压烧结温度通常比较高。其中常压烧结工艺普遍采用的是高温烧结工艺，常压烧结工艺只需要高温烧结炉，所以制备工艺比较简单。常压烧结工艺烧结温度较高，可以制备比较致密的烧结制品。采用常压烧结工艺的工艺过程是，首先将粉末原料通过压力成型工艺制成所需要形状的预制体，此预制体具有一定的致密度，并将预制体放入到高温烧结炉中进行高温烧结工艺，在一定的烧结温度下保温一段时间得到致密度较高的烧结制品。常压烧结工艺可选择的材料种类比较多，适用面也比较广泛。采用常压烧结工艺可以制备各种复杂形状的烧结制品和零部件，所以常压烧结工艺在材料科学与工程领域有着广泛的研究和应用。 三、常压烧结技术在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用 常压烧结工艺是首先是将原料粉末通过压力成型工艺制备出具有一定形状的试样坯体，并放入到高温烧结炉中进行高温烧结得到致密的烧结试样。常压烧结工艺是在烧结过程中对材料不进行加压而使其在高温烧结炉中以一定气氛压力下烧结制备致密的烧结试样，常压烧结工艺是目前应用最普遍的烧结方法。常压烧结技术具有烧结温度较高，烧结时间较长，烧结效率高，可以实现烧结成型工艺，所以常压烧结技术主要用于制备金属陶瓷复合材料以及其他复合材料等。在材料科学与工程专业的教学课程中，其中材料加工工程和材料制备与合成方法讲述过常压烧结工艺。常压烧结工艺同粉末冶金技术一样都是材料的制备工艺技术。常压烧结工艺同样也是热加工工艺，常压烧结工艺是首先是将原料粉末通过压力成型工艺制备出具有一定形状的试样坯体，并放入到高温烧结炉中进行高温烧结得到致密的烧结试样。常压烧结试样坯体在高温烧结作用下形成致密的烧结体。在材料科学与工程专业课程的课堂教学中，有些专业课程中对常压烧结工艺只是作为了解，对于常压烧结工艺制备复合材料的具体内容和制备工艺步骤的研究和应用了解很少。所以就需要在材料科学与工程专业的实践教学课程中增加一些关于常压烧结工艺制备复合材料的实验课程。通过常压烧结工艺制备复合材料的实践教学活动可以使学生认识和了解常压烧结工艺制备复合材料的原理，制备工艺过程以及对经过常压烧结工艺后得到复合材料制品的物相组成，显微结构和力学性能进行研究，使学生通过对材料的制备与研究过程可以加深学生对材料科学与工程专业课程学习的认识和了解。对于本科学生的教学实践课程，可以在本科学生的本科专业课程设计和本科毕业设计过程中安排常压烧结工艺制备金属陶瓷复合材料的教学内容。例如采用常压烧结工艺可以制备金属陶瓷复合材料，先将金属陶瓷混合粉末通过压力成型工艺制成具有一定形状的预制体或坯体，并将成型的预制体放入到高温烧结炉中并通过高温烧结工艺并保温一定时间的常压烧结工艺制备金属陶瓷复合材料。通过常压烧结工艺制备致密的复合材料烧结块材。通过实验教学过程使学生认识和了解到常压烧结工艺制备金属陶瓷复合材料的制备工艺过程，提高学生对课程学习的认识和了解。使学生通过实验教学过程认识和了解常压烧结工艺制备复合材料的制备工艺原理，使用方法和制备过程，以及对常压烧结制备工艺得到的烧结制品的物相组成和显微结构进行分析和测试。常压烧结工艺可以制备复合材料和功能材料等。常压烧结工艺可以制备具有复杂形状的烧结制品或零部件，所以常压烧结工艺在工程领域得到了广泛的应用。 材料科学与工程论文:材料科学与工程专业化工原理实验的教学与思考 【摘要】化工原理实验是培养学生的科学研究能力、创新能力，分析和观察实验现象的能力，针对我院材料科学与工程专业化工原理实验课程的现状，通过教学模式改革、教学方式改革和教学内容改革等多手段提高学生的实验积极性和参与性，提高实验的教学效果。 【关键词】化工原理实验 实验教学 教学改革 一、材料科学与工程专业化工原理实验教学目的与要求 1.化工原理实验教学目的 该实验课程主要讲述化工原理中单元操作所涉及的各种设备，以巩固学生加深对化工实际生产的理解，由实验数据和实验现象得出结论并提出自己的见解，增强创新意识，同时，对学生的科学研究能力、创新能力的培养也起着十分重要的作用[1-5]。 2.化工原理实验教学要求 通过实际操作使学生验证有关化工单元操作的理论，熟悉实验装置的结构、性能、工艺流程，掌握化工单元操作方法，培养学生从事实验研究的能力，其中包括：分析和观察实验现象的能力、正确选择和使用测量仪表的能力、利用实验的原始数据进行数据处理以获得实验结果的能力、运用文字表达技术报告的能力[4-5]。 二、化工原理实验中存在的不足 1.人数较多，仪器装置较少，学生动手能力受到限制，由于连年的扩招，每个班的学生人数基本都是35人以上，而实验仪器的台套数并没有增加， 7-8个学生用一台装置的现象非常普遍，个别学生根本没有机会动手操作仪器。 2.学生被动的做实验，完全按照实验书上的照搬照抄，“照单抓药”式的教学，学生花大量的时间写预习报告，来到实验室也不知道到底为什么做实验，怎么做实验。 3.学生工程实践性意识淡薄，不知道化工原理实验的重要性，只是为了学分被动的做实验，达不到理论联系实践的作用。 三、化工原理实验的教学改革与思考 1.化工原理实验教学模式的改革与思考 针对“僧多粥少”的问题的教学模式，材料科学与工程专业化工原理实验充分打破以往“大水漫灌”、“放羊”式的教学模式，分小班、小组教学，每一个小组为3-4人，每一位同学在实验中都有不同的分工， 比如过滤实验（恒压过滤），一个学生要负责压力阀、料浆阀、料液阀的畅通，一个学生负责记时，一个学生要看滤液量和记录，大家还要共同清洗滤布，倾倒滤渣，每组学生只有默契合作，才能将实验做完，这样就充分调动了学生的积极性、参与性和团队合作意识，老师再根据实验操作和小组合作进行现场打分，教学效果明显提高。 2.化工原理实验教学方式的改革和思考 每次课授课之前，给学时留20-30min的时间熟悉实验装置的结构、性能、工艺流程，掌握化工单元操作方法，正式讲课时，以分组提问的方式让学生自己讲解工艺流程和操作步骤，以引导的方式把理论课本上讲解的内容和实际操作中遇到的问题相结合，比如传热实验（强化管传热），改变原来只做实验、测数据的单一教学手段，通过强化管的强化方法，引申到化工中常见的传热设备的改进方法，讨论如何从材料的角度降低成本，从传热的角度提高传热速率等，学生积极参与发言，各抒己见，当实验中出现的现象和理论不符时，引导学生从实验的源头到实验过程中分析误差，充分解决“照单抓药”式的教学模式。 3.化工原理实验教学内容的改革与思考 充分联系课本理论知识，让学生感觉化工原理实验非常实用。比如传热实验，告诉学生热电偶温度计的测温原理，温度计冷端温度补偿的含义，用电脑记录数据的方法，通过数据处理，双对数作图、线性回归等方法，了解计算机技术在化工原理实验中的重要性，实验结束后，学生要对实验数据进行处理，还要总结和分析，分析实验数据误差产生的原因等，根据实验报告上的数据处理为依据，数据处理主要以电脑处理为主，可以锻炼学生应用Word、Excel、Origin等办公软件的能力。 以上教学内容和教学方法的改革充分调动了学生的实验积极性，增强了工程观念，充分做到了理论联系实际。 材料科学与工程论文:地方本科院校材料科学与工程专业“3+1”人才培养模式之初探 摘要：以我校的“专业综合改革、深度转型发展”为契机，构建并运行了我院材料科学与工程专业“3+1”人才培养模式，对该模式下的实训内涵进行了探究，简述了该模式的运行效果，结果表明，该模式的运行既有利于应用型创新人才的培养，又有利于教师实践能力、服务社会能力提升，也有益于社会经济的发展。 关键词：人才培养；教学模式；转型发展；实践教学 湖南文理学院是一所1999年专升本的地方本科院校，被湖南省教育厅列为专业转型试点院校之一。湖南文理学院化学化工学院的材料科学与工程专业又是我校“专业综合改革、深度转型发展”的五个试点专业之一。专业转型的目的就是使专业教育要更好地满足人才培养目标实现的需要，为培养高质量的人才提供合适的软、硬环境。近几年来，我们从人才培养的目标定位、体制机制建立、培养模式探索、培养方案设计、教学内容与方法改革、师资队伍建设、实训基地建设等诸多方面，进行了较为系统地研究与实践，取得了较好的成效。本文旨在对我院材料科学与工程专业“3+1”人才培养模式进行探讨与交流，有关其他方面的研究，我们将另外报道。 一、我院材料科学与工程专业“3+1”人才培养模式的构建 “3+1”模式是将本科生的学习分成两个时段，第一时段也就是大学期间的前三年，学生在学校接受基本理论课程、基本实验课程学习。为了更好地实施“3+1”模式，在第一时段的专业理论课程教学中，加大了课程设计训练力度。原来的材料科学与工程专业培养方案中，只有一些专业基础课程设置了课程设计训练环节，而专业课的课程设计在培养方案中并没有体现，这样导致学生在学习了专业知识后，不知道如何利用所学的知识来分析和解决具体的专业工程技术方面的问题，建立不了专业工程意识。我院的材料科学与工程专业人新的才培养方案中，要求在与地方经济联系紧密的专业课程中必需增设课程设计环节与创新训练内容，加大课程设计与创新训练力度，突出专业知识应用。一是要增加课程设计门数，如增加了《高分子合成工艺学》、《高分子材料加工工艺学》、《无机材料制备》、《无机材料生产之工厂设计》等课程的设计，每门课程设计的教学时数为2～3周。二是要增加专业综合创新实验，实验时数为3～5周。综合创新实验不拘于哪一门课程，目的是为了提高学生专业知识综合运用能力。创新实验在老师的指导下进行，为了提高学生的学习积极性，创新实验研究内容可以由指导老师提出供学生选择，学生也可以与指导老师共同讨论提出研究课题。通过综合创新实验，提高学生对材料专业知识的整体把握能力、利用专业知识分析问题和解决问题的能力[1，2]。 第二时段也就是最后1年，将生产实习、毕业实习、毕业论文及设计结合在一起，在校内外进行集中实训。课程体系分为大类基础课程平台、专业课程平台和专业特色课程平台。整个课程体系中，实践环节58个学分，占整个课时的35.4%，其中，集中实践有军事训练、金工实习、认识实习、创新实验、生产实习、毕业实习、毕业论文等。为了提高学生的实践技能，材料科学与工程专业课程体系中，学生在校内外基地集中训练的时间为40周。课程结构分类与学分分配如表1。 我院2009年版、2012年版的材料科学与工程专业人才培养方案，比较注重学生学术研究素质的培养，而对学生的实践能力的培养方面相对弱了些。“3+1”模式的运行，既保证了学生的人文素质教育，扩展了学生的知识视野，又保证了学生的专业基础知识教育，使学生具有扎实的专业知识功底，特别是加大了学生创新能力、实践能力的培养力度，保证学生有较充足的时间，在实践中学习，在实践中训练，在实践中思考，在实践中创新，为使学生成为“卓越工程师”打下坚实基础。 二、我院材料科学与工程专业“3+1”人才培养模式的实训内涵 根据专业转型发展的需要，我院建立了校内外系列专业实训基地。在校内，在学生创新训练方面，建立了“湖南省材料科学与工程大学生创新训练中心”一个，依靠学院现有的七个省、市、校级科研平台及我院与企业联合组建的近二十个实验室，可以较好地对学生进行创新训练；在学生实训模拟方面，我院建设了无机材料生产模拟线2条（陶瓷生产模拟线1条，无机粉体生产模拟线1条）、高分子材料加工生产模拟线4条（塑料吹瓶生产模拟线1条，塑料制袋生产模拟线1条，塑料制管生产模拟线1条，模压成型生产模拟线1条）、新材料应用生产模拟线1条（动力电池装配模拟线）、树脂生产模拟线1条、化工工艺示范线六条。在校外，重点建设了六个与校内生产模拟线相对应的生产实训基地，其支撑企业如下：湖南金帛化纤有限公司、常德力元新材料有限公司、湖南中锂新能源材料有限公司、湖南邓权复合材料管业有限公司、湖南南方水泥有限公司、湖南陶瓷集团公司。在基地的构建过程中，明确了支撑企业、学院与学院教师、学生三方面的义务与职责、任务与工作内容、目的要求与权益；学院与相关企业共同编制实践教学计划与评价指标体系、拟定实践教学环节与形式、组织编写教学纲要与内容；企业与学院共管实践教学基地。 通过“递进式”实践训练方式[3，4]，使学生先在校内进行为期半年的专业基础实训、工业模拟实训、创新实训，然后，学生必需在二个企业呆半年时间，了解企业的生产原理、生产工艺与设备、生产的关键技术与配方、原材料及产品的技术标准与检验方法、安全生产知识、企业管理体制与运营机制、企业在行业中的地位与技术水平、技术发展趋势与产品应用前景，熟悉生产操作，掌握操作技能，提出革新要点，进一步可做针对性的创新设计、创新性研究工作。学生在每个企业具体的课时安排如下：生产工艺与设备课6学时，生产原理、关键技术、配方介绍课6学时，原材料与产品标准、检测方法课6学时，三级安全教育课2学时，企业文化、经营管理、运营机制课2学时，企业研发与创新课2学时，现场集中介绍2学时，即企业授课1周，师徒式教学与实践训练8周，总结与交流1周。学生在二个企业的时间共计二十周。 三、运行“3+1”人才培养模式之成效 我院的材料科学与工程专业“3+1”人才培养模式的运行主要带来了三个方面成效。一是增强了学生的大工程意识、理论联系实际的意识，提高了学生的实践能力、创新能力，缩短了大学毕业生服务社会的“熟化期”。二是提高了教师教书育人的本领与水平以及服务社会的能力。“3+1”模式的运行，不仅学生有大量的时间和较多的机会接触实践，而且也大大增加了教师深入社会实践的时间与机会，扩展了教师的视野，使教师对相关知识有更深入地理解，与此同时，教师可获得应用性研究课题，针对性地开展研究。三是企业受益。一方面，学生顶岗实习，在学生得到经济收益的同时，企业也降低了人力成本；另一方面，企业可充分利用高校的人才资源、信息资源、实验室及仪器设备资源为企业技术进步及企业发展服务，近五年来，湖南文理学院的化学化工学院已助推十余家企业成功上市或成为高新技术企业或成为行业规模企业，联合企业申请专利近50件，鉴定成果近20项，鉴定成果中有90%达国内领先水平，还有的成果被鉴定为国际领先水平，成果转化产生了30余亿元的经济效益，显著地促进了地方的经济发展。 材料科学与工程论文:材料科学与工程专业实验教学改革探讨 摘要：实验实践教学是培养工科学生的动手能力的重要教学环节。但因为多方面的原因，国内很多工科高校在这一环节出现弱化的趋势。在这方面急需进行改革予以对本科教学的实践环节进行改革完善。本文以本学院的实验、实践教学体系的改革经验为基础，提出对材料科学与工程专业本科实践教学环节进行改革的方案进行总结探讨，为兄弟院校的相关专业提供借鉴和参考。 关键词：材料科学与工程；实验教学；教学改革 一、引言 实验实践是工科学生培养创新能力的最重要环节。一般大学本科教学期间，学生实践能力的培养主要靠教学实验、实习和毕业论文/设计三个环节来完成。其中毕业实习是学生进入生产实际、了解生产实际的一个非常重要的环节，对培养工科学生的动手能力、工程能力至关重要，然而，目前毕业实习是各高校所遇到的一个重要难题：一是经济上的原因，一般高校都难以拿出大笔实习经费资助学生驻在企业进行生产实习。二是企业积极性不高，学生实习不能动手等种种原因，使毕业实习效果不理想。这势必影响工科院校学生的教育质量，目前国内各高校都在积极想办法解决这一问题。然而，这一问题不是短时间能解决好的，在这样的背景下，一方面，对外我们要积极寻求稳定的、适合高校本科专业进行生产实习的合作单位进行长期合作，这是长远的解决途径；另一方面，对内我们应做好实验教学的调整和改革，通过高校自身实验教学改革，大力加强和调整实验教学毕业论文/设计环节的内容，来弥补生产实习过程不足的这一缺憾。面对21世纪，对于高校材料科学与工程专业而言，必须通过这样的改革途径，建立符合材料科学与工程学科发展规律，适应本校办学实际的实验教学体系，培养学生的工程能力和创新能力[1，2，3]。 二、注重课程体系建设，整合优化实验课程内容 1.注重实验课程设置的科学、合理和完整性。材料科学与工程专业的专业课程设置中包括专业基础课、专业课、专业选修课等内容，这些课程基本都设置有实验内容，但有些实验课程内容的设置彼此间没有很好地协调与配套，有的甚至有重复。比如，对X射线内容的学习，专业课《晶体学》、《材料研究方法》、《无机材料测试技术》等课程均有与X射线衍射检测技术相关的实验内容，目前在内容设置上很多高校都有重复的现象。因此，考虑三门专业课的课程特点，每门课程的实验内容调整应各自有所侧重，彼此协调配套，设置科学合理，可以让学生由浅入深，逐渐达到对X射线检测这一专业检测技术有很深入的了解和应用的目的。所以，要对这些专业的实验课程进行科学、完整、合理优化。 2.强化专业基础实验。专业基础实验在工科类课程设计中有着重要的地位，它使学生对专业课程的理解和专业实践能力的提高起着基础的、承上启下的作用。我们在进行材料科学与工程专业实验课程体系建设时，提到一个重要的培养目标，就是将材料科学与工程专业的本科生作为材料工程师和研究型人才来培养，他们应具备相应的材料生产、制备、材料研究和材料分析检测的知识和能力。需要在本科教育过程中结合本专业的特点，加强相应基础实验项目训练。如，将水泥、玻璃、陶瓷、耐火以及新型建材等领域的原料处理、制备工艺、分析检测等内容融入到实验教学中。使这些相关行业的基础实验内容所占比例加大，为以后学习相关专业实验的操作与理解打下坚实的基础。 3.增加综合、设计性实验数量，减少演示、验证性实验。目前演示性、验证性实验内容一般都是由教师演示，学生观摩，或观摩后由学生动手按照老师演示和叙述自己操作一遍。这类实验主要是训练学生对一些实验仪器、实验原理、实验方法的熟悉和掌握，而对科学方法的探索、独立思考、自主创新等方面的训练则相对欠缺。因此，这种按部就班、照方抓药式的演示性、验证性实验过多，不容易引起学生对科学实验和探索的兴趣，不利于培养学生独立思考和自主创新的能力。因此，需要在实验课程设置时对其数量应进行合理控制，选取具有代表性的实验内容开设就行；同时，也应对演示性、验证性实验内容和形式进行改进，在其中合理融入探索性和研究性的内容，使学生在验证、操作的同时达到对基本知识、技能的系统化、完整化理解。如，我们在设计粘土交换容量测试实验时，每组学生除了按照验证实验的步骤测试完老师指定的粘土外，再测试一种特性未知的粘土，让学生们自己处理实验中可能出现的和已知粘土不同的实验现象，比较各自的实验结果，总结粘土交换容量测试过程会出现的问题，以及相应的改良方案。 4.加强实验内容间的衔接，减少重复性实验。目前，由于仪器设备条件的限制和课程体系设置的原因，各专业课实验项目的设置都比较独立，再加之各课程教学小组之间的协调、沟通相对欠缺，因此，对不同课程之间的实验项目设置时会有重复或相似的现象。比如，我们学院的《无机材料检测技术》、《材料研究方法》等几门涉及材料分析检测技术的课程在设置实验教学项目时有部分实验内容有重复或相似现象。为此，我们在选定实验内容时首先会了解学生所学的其他实验课程，对里面有重复或相似的地方进行修改或删除。同时，可以增加一些相应专业方向的适应性实验内容，比如，水泥专业的学生，增加一些水泥行业生产实际中常见的检测实验内容。 5.增加探索性、研究性实验。通过上述对实验项目进行优化整合之后，实验实践教学在学时数安排上相对合理宽松，这为在课程教学进度中增加探索性、研究性综合实验项目成为可能。如我院学生自己设计的建陶厂抛光废料的综合利用的实验项目，首先让学生对建陶厂的生产情况进行调研，使其对这一行业的生产情况有大致了解，然后再设计不同的废料利用方案，学生们可以分组进行，让他们在实验中互相交流，彼此评价出相对合理可行的利用方案。这一实验项目的推出很受学生好评，学生积极性空前提高。学生依次实验项目内容为主体组成研究团队，多次获得国家级的经费资助。此类实验使教与学、学与解决实际问题融为一体，能充分发挥学生的智慧，为他们进行自主创新训练提供实践平台。 6.有计划地推进实验室开放。实验室开放对提高学生的知识创新能力具有促进作用。应该逐步地推进实验室的开放程度，学院逐渐从经费、师资等方面为有创新欲望强的学生提供尝试的平台，让其在相关教师的指导下，自己提出研究问题，自己拟订实验方案并动手开展实验研究，这样让那些有科研天赋的学生能迅速脱颖而出[4]。 三、改进实验教学方法 理想教学效果和目的的获得，除了需要科学合理设置实验项目外，实验教学方法的影响也不容忽视。现阶段，我国高校实验教学方式主要是以教师为中心的传授模式，学生反馈的意见普遍认为，做完实验后收获不大，教师对学生实验成绩和教学效果的评价也较为难。因此，改进教学方法对于提高专业课程教学水平和人才培养目标的实现具有重要意义[5]。 1.改进实验教学过程。将以前由教师准备实验的做法，改变为以学生为主体、学院实验中心针对本科生由学院出资长期设置八个实验助教岗位，由热爱科学实验、科研素养好、动手能力强的大三、大四的学生担任。实验课程开始前，由教师提供实验指导书，仪器、试剂的准备由实验助教组织上课的学生分组、独立地完成，教师只负责监督指导。这样可以让每个学生从实验准备阶段就开始对即将进行的实验内容有所了解。教师在实验讲授时尽量不讲述具体的实验步骤和过程，只强调实验过程中的关键环节、注意事项，把时间留给学生自己思考。教师负责在学生实验过程中按小组轮流巡视、观察、指导学生注意操作方法的规范，及时纠正实验中发现的问题，保证每个学生实验操作水平基本达标。 2.改进实验考核指标的改革。实验教学效果和实验教学考核的方法是主要依据实验报告，结合学生平时实验堂表现来进行。由于学生平时实验课堂表现考核难以把握和量化，所以目前对实验教学效果和考核的方法大多依据实验报告。而实验教学是一个多因素的过程，仅凭实验报告作为评定学生实验成绩的好坏，显然不尽合理，因为，这样并不能完全反映出一个学生的真实成绩。所以需要改进学生课堂表现评价，对这一点，我们学院也正在积极尝试各种办法。对于那些设计性、解决实际问题以及学生自主创新性的实验内容，应单独设立评价标准。 四、结束语 实践环节是高校工科学生教学环节中非常重要的环节，它包括课程实验、实习和毕业论文/设计环节。本文仅针对目前高校生产实习逐渐下滑的背景下，对实验课程体系内容进行改革进行一些初步探讨，以希望高校一方面对外继续加强生产实习单位的建设，逐步建立长期稳定的生产实习基地；另一方面对外加强和调整实验教学环节的内容，弥补暂时实践教育环节的不足，从而继续保持或增强工科学生的创新能力的培养，为国家培养出更多更优秀的工程技术人才。 材料科学与工程论文:材料科学与工程专业特色培养方向设置的探讨 摘要：针对专业现有培养模式与学生就业之间存在部分错位缺陷，材料科学与工程专业以专业特征为基准，面向就业市场，以学生为本，灵活设计专业培养方向，拓宽了就业渠道。通过构建特色培养方向课程体系，改革教学方法、手段，加强师资队伍建设等措施，实现专业共同性与特色方向专长化的有机统一，探索出了紧跟行业发展的专业人才培养模式。 关键词：材料科学与工程专业；设置；专业方向；学生就业 贵州省是航天航空产品生产研发基地集中地区。近年来，随着先进制造业引进涌入，对材料学科专业相关从业人员的需求量大为增加。然而，贵州大学材料科学与工程专业的设置是以传统金属材料方向为主，与高新制造业对材料压力加工、材料质量检测方面的人才需求有些错位。单一专业方向培养模式，与社会需求和行业发展分工明确细化显得不适应、脱节。学生不能根据自己的兴趣、个性、就业愿望选择专业方向，制约了学生的多样化、个性化发展及创新能力的培养[1-4]。此外，贵州师范大学、贵州理工学院等区域高校也相继开设材料类学科专业，使得本地区材料学科毕业生数猛增，就业压力增加，就业渠道必须拓展。 为了解决材料科学与工程专业人才培养模式不能完全满足市场对人才个性化、多样化的需求问题。依据贵州省材料产品制造业的发展现状和趋势，以及材料科学与工程专业学生就业市场现状。材料科学与工程专业以专业特征为基准，面向就业市场，以学生为本，灵活设计金属材料、压力加工以及材料检测及表征三个专业特色培养方向。通过构建方向课程体系，教学内容，教学方法、手段改革，加强师资队伍建设，坚持知识、能力及素质协调发展，有针对性地着重培养学生创新能力和创新精神，强化学生多样化、个性化发展，拓宽就业渠道。 一、特色专业方向课程设置 广泛进行调研，重点了解金属制造行业对人才知识、素质、能力的要求。我们按“通识公共基础+夯实大材料学科基础+明确专业专长方向”的方式实施材料科学与工程人才的培养，确定了具备相同口径的通用基础知识课程群和材料科学与工程专业核心课程群，为专业方向课程的学习奠定基础。学生根据社会需求和个性特长，自主选择专业方向，以满足学多样化、个性化发展需求。 通用基础知识课程群主要包括公共基础与人文素养等课程，重点培养学生文化素质、身体素质、思想品德素质。专业基础课是课程体系的中心组成部分，紧密围绕材料学科专业共性特征和人才培养目标设置，是三个专业方向共同开设的课程。避免课程间内容重叠，整合《固态箱变》、《金属热处理》、《热处理新技术》三门课程课程为一门核心课程――《热处理原理及工艺》，构建以《材料科学基础》、《材料力学性能》、《材料分析方法》等课程组成的专业核心课程群[5]。便于学生掌握有关材料制备合成、组织结构、性能和使用效能等四要素构成的材料学科共性基础知识规律。 专业方向课程群体与社会需求密切联系，有不同特色的专业方向实用性课程群。金属材料专业方向有《金属材料学》、《钢铁冶金概论》、《有色金属合金》、《复合材料》、《高温合金》、《航天材料》、《模具材料》等课程。压力加工方向有《材料成型工艺》、《轧制工艺学》、《挤压与拉拔》、《塑性成形数值模拟技术》、《锻压设备与工艺》、《快速成形技术》等课程。材料检测及表征方向有《材料性能测试技术》、《材料工业分析》、《无损探测》、《超声检查》、《涡流检测》、《常用检测设备与维修》等课程。 二、专业方向实践教学设置 材料科学与工程实践教学践行“理论教学与实践教学并重，更加注重实践教学，偏重专业方向”理念。改革传统实习教学模式，认识实习围绕实习基地的制备（压力加工）-检测-装配流程组织展开，学生初步掌握材料制备-组织结构-性能-使用效能为主线的科学研究方法。生产实习则各自偏重金属材料、压力加工、检测与表征专业方向，身临其境，与社会沟通，培养学生综合应用专业知识解决相应的专业方向领域中的生产实际问题。近年来，本专业实验室采购了透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等大型精密仪器和实用设备，构建冶金制备、压力加工和测试与表征实验平台，为培养不同专业方向学生的创新意识和实践能力奠定了坚实基础。按照自编的《材料科学与工程专业实验教程》指导教材，以“课程综合性实验、专业方向综合性实验、专业综合性实验和创新创业实践应用开放性实验”分层次逐步深入展开。毕业论文环节实行导师制，采取自主挑选导师、过程互动的方式，激发学生研究创新的兴趣，理论联系实践，培养学生的实践认知和创新能力，保证高质量的毕业论文。近几年共有10余篇本专业学生毕业论文获学校优秀论文奖励。 激励学生参加著名专家和企业家讲授高水平专业讲座，让学生了解专业方向前沿发展动态，新成果、新理论、新技术、新产品和新理念，拓宽学生的专业视野。鼓励学生自由选题， 自主设计方案，申报大学生创新实验项目。在导师指导下，独立完成制备（加工）、检测、表征、分析实验过程。推荐优秀学生参加全国金相、节能技能大赛，提高学生主动学习兴趣，并充分展示学生创新意识和创新能力。近年来获国家级、省级、校级大学生创新实验项目及SRT项目10余项，国家级节能大赛获奖3项。 三、教学方法、手段改革 课堂教学中重视以学生为主体的教学原则，采用多媒体、科研成果案例、小组讨论、精品课程交流平台网络等方法，将繁杂的概念、原理，产品制备过程，微观组织结构以及性能检测过程、检测设备操作和维护过程等以形象化、动态化、具体化的形式，逐步深入，侧重向各专业方向学生讲授，利于提高学生学习的主动性和兴趣，以及培养学生创新和批判性思维能力。《材料科学导论》实行双语教学，学生阅读翻译外文文献的能力明显提高，有利于了解全球材料学科的前沿科研状态和知识。在实践教学改革中，材料科学与工程专业各方向充分发挥学院与企业的科研实践优势，拓宽就业渠道。从时间、教学内容以及管理措施上保证“以科研促进教学，更好地培养学生的创新能力和工程实践能力”[6]。我院于2011年开始与台湾义守大学合作办学，材料科学与工程专业各方向选派1～2名优秀学生到该校学习，这将进一步探索出国际国内合作办学之路，给本专业更多优秀学生优化知识结构、开阔学科视野提供跨校学习平台。 四、加强师资队伍建设 贵州大学材料科学与工业专业经过60多年的专业建设，储备了大批的材料学科专家学者和宽厚的工程学术文化底蕴。近几年，经过贵州大学品牌专业、省级示范性专业、国家一类特色专业，以及重点学科、硕士点、博士点授予专业建设，采用传帮带培养、引进、进修提高等方式，建立了一支教学、科研兼容，结构合理，爱岗敬业，勇于创新的专业方向教师队伍。目前本专业共有教师15人，其中教授6人，副教授6人；博士5人，硕士5人。35岁以下教师全部在读博士。本专业青年教师全部到省级材料结构与强度重点实验室兼职，掌握大型检测与表征仪器的操作和维护，为师生展开科研教学提供了技术便利。与贵州南方汇通、安大集团公司等校外实习基地建立了长期师资培养机制，以解决不同性质的企业生产问题为契机，与培养学生并举，为各专业方向师生提供了科学研究和工程实践的条件，目前有三位教师在这些企业攻读博士后。加强教师队伍团队合作，鼓励教师教学与科研并重。目前，本专业教师发表相关教研论文30余篇，出版教材《材料科学基础》、《金属材料学》、《材料科学》、《材料科学与工程专业实验教程》等4部教材。《材料科学基础》获评省级精品课程，《材料力学性能》获评校级精品课程，带动了本专业方向课程的建设。 五、结论 与时俱进，贵州大学材料科学与工程专业紧跟材料制造业发展趋势和用人市场需求，及时调整专业特色培养方向，不断深化构建特色培养方向课程体系，改革教学方法、手段，加强师资队伍建设等措施，逐步实现了专业“宽专业、厚基础、高素质、重实践、强能力”与培养方向专长化的有机统一，不仅弥补了现有专业培养模式的不足，而且也满足了学生多样化、个性化发展的需求，提升了学生就业市场竞争力。最近几年，材料科学与工程专业学生就业率一直名列贵州大学前茅，获得2011―2013年全校就业率一等奖，已呈现出学生就业自信、社会欢迎的良好互动局面。 材料科学与工程论文:原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用 摘要：本文主要讲述原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程，并详细讲述原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用，以及原位反应自生法的研究发展趋势。原位反应自生法广泛应用在制备金属基复合材料、金属陶瓷复合材料等方面。本文作者认为原位反应自生法制备复合材料可以应用在材料科学与工程专业的教学实践中，应该增加一些原位反应自生法制备复合材料的实验课程，从而提高实践教学质量。 关键词：原位反应自生法 复合材料 材料科学与工程专业 实验教学 研究 应用 一、前言 在材料科学与工程专业的本科教学工作中，本科学生在高年级就开始学习材料科学与工程专业的基础课程和专业课程。其中在材料科学与工程专业课程教学中，在讲述材料的制备工艺方法中讲述过原位反应自生法制备复合材料。原位反应自生法是制备金属基复合材料，金属陶瓷复合材料，以及金属间化合物/陶瓷基复合材料的主要方法。原位反应自生法是在一定条件下通过化学反应在基体内原位生成一种或几种增强相从而达到强化的目的。这种方法可得到增强体颗粒尺寸细小，热力学性能稳定，界面结合强度高的复合材料，是一种很有前途的颗粒增强复合材料制造工艺。原位反应自生法制备复合材料由于具有可以达到净近尺寸成形的优势，所以能够广泛应用于工程领域中。在材料科学与工程专业的本科课程教学中，在材料加工工程和材料制备方法中都讲述过原位反应合成技术。此外还可以将原位反应自生法制备复合材料作为一项实验教学内容安排学生进行实验，使学生认识和了解原位反应自生法制备复合材料的工艺过程。所以原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业教学实践中得到广泛的应用。本文首先讲述原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程，并讲述原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业教学实践中的研究和讨论。并对原位反应自生法制备复合材料的未来发展趋势进行分析和预测。 二、原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程 为了克服传统方法制备的复合材料存在增强体颗粒尺寸粗大，热力学不稳定以及界面结合强度低等缺点，出现了原位合成技术，即在一定条件下通过化学反应在基体内原位生成一种或几种增强相从而达到强化的目的。原位自生法是通过原料粉末中的某些化学反应生成所需要的反应产物并通过热压烧结工艺制备出复合材料试样。原位反应自生法可得到增强体颗粒尺寸细小，热力学性能稳定，界面结合强度高的复合材料，是一种很有前途的颗粒增强复合材料制造工艺。目前报道的原位合成技术主要有原位反应热压烧结技术，原位复合技术，定向氧化技术，熔体浸渍技术，反应结合技术及自蔓延高温合成技术等。定向氧化合成技术是利用放热反应在金属或金属间化合物基体中原位分散金属间化合物或陶瓷颗粒或晶须的原位复合技术。原位自生法是通过反应物之间的反应生成所需要的反应产物并通过热压烧结工艺实现致密化。原位合成法是利用化学反应在原位生成补强组元-晶须或长径比较大的晶粒来补强基体材料的制备工艺。原位合成法主要具有如下优点：简化工艺，降低材料成本，实现特殊显微结构设计和获得特殊材料性能，具有很好的热力学稳定性。金属间化合物/陶瓷基复合材料的制备方法主要有原位复合技术和定向氧化技术以及原位反应热压烧结工艺。可以采用原位反应热压烧结工艺制备金属间化合物/陶瓷基复合材料。原位复合技术是由于金属间化合物反应的形成热相对较低，因而采用自蔓延燃烧时系统不易达到较高的绝热温度，故一般采用原位复合技术制备和合成复合材料。原位复合技术是利用放热反应在金属或金属间化合物基体中原位分散金属间化合物或陶瓷颗粒或晶须的原位复合技术。传统的方法是将粉末压坯在恒定速率下加热到可使反应自发的产生并在整个混合物中处处发生反应。定向氧化技术是定向金属氧化工艺可用于制备金属基复合材料。原位反应热压烧结工艺是将原位反应和热压烧结工艺相结合制备致密的复合材料。 三、原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用 原位反应自生法主要用于制备金属陶瓷，金属间化合物，金属间化合物/陶瓷复合材料等。在材料科学与工程专业的教学课程中，其中材料加工工程和材料制备与合成方法讲述过原位反应自生法。原位反应自生法同粉末冶金技术和液相烧结技术一样都是材料制备技术。原位反应自生法同样是热加工工艺，原位反应自生法涉及到反应物高温化学反应制备产物的过程。在材料科学与工程专业课程的课堂教学中，在有些专业课程中原位反应自生法只是作为了解，对于原位反应自生法制备复合材料的具体内容和制备工艺步骤的研究和应用了解很少。所以就需要在材料科学与工程专业的实践教学课程中增加一些关于原位反应自生法制备复合材料的实验课程。通过原位反应自生法制备复合材料的实践教学活动可以使学生认识和了解原位反应自生法制备复合材料的原理，制备工艺过程以及对经过原位反应自生工艺后得到的金属基复合材料烧结制品的物相组成，显微结构和性能进行研究，使学生通过对复合材料的制备与研究过程可以加深学生对材料科学与工程专业课程学习的认识和了解。对于本科学生的教学实践课程，可以在本科学生的本科专业课程设计和本科毕业设计过程中安排采用原位反应自生工艺制备金属基复合材料和金属陶瓷复合材料的教学内容。例如采用原位反应自生工艺可以制备金属陶瓷复合材料，先将金属陶瓷粉末通过压力成型工艺制成坯体，并通过原位反应自生工艺和高温烧结工艺制备金属陶瓷复合材料。高温烧结工艺可采用常压烧结工艺，热压烧结工艺和放电等离子烧结工艺以及热等静压烧结工艺。采用原位反应合成工艺可以制备金属间化合物/陶瓷基复合材料，通常先将金属间化合物粉末和陶瓷粉末通过压力成型过程在一定压力下压制成具有一定形状和致密度的预制件，通过原位反应自生法和高温烧结工艺形成金属间化合物/陶瓷基复合材料。高温烧结工艺可采用常压烧结工艺，热压烧结工艺和放电等离子烧结工艺以及热等静压烧结工艺。有时将原位反应自生法和热压烧结工艺相结合制备致密的复合材料烧结块材。通过实验教学过程使学生认识和了解到原位反应自生法制备金属陶瓷复合材料的制备工艺过程，提高学生对专业课程学习的认识和了解。使学生通过实验教学认识和了解了原位反应自生工艺制备复合材料的制备工艺原理，使用方法和制备过程，以及对得到产物的物相组成和显微结构进行分析和测试。原位自生法可以制备金属基复合材料，金属陶瓷复合材料等。采用原位反应自生法可以制备颗粒增强的金属基或陶瓷基复合材料。 原位反应自生工艺制备复合材料涉及到反应物在高温下发生化学反应生成反应产物的过程，原位反应合成技术操作过程比较简单，对设备要求较低，只需要高温烧结炉，可以进行现场操作，因此可以作为本科学生的实验课程教学内容，可作为材料科学与工程专业课程的辅助教学实验，也可以作为本科专业课程设计和本科毕业设计教学内容。使学生通过实践教学来加深对材料科学与工程专业课程的认识和掌握。使学生认识到金属基复合材料的制备过程以及金属陶瓷复合材料的制备过程等，并使得学生对原位反应自生法得到的烧结制品进行分析和测试，使学生对材料的分析和检测水平有较大的提高。对于拓展学生的知识面有很大的帮助。为本科学生以后的本科专业课程设计和本科毕业设计打下坚实的实验基础。 四、原位反应自生法制备复合材料的未来发展趋势和应用 原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程领域有着广泛的研究和应用。原位反应自生技术由于制备工艺简单，成本较低，对设备要求较低，只需要高温烧结炉，所以被广泛的应用到金属基复合材料，金属陶瓷复合材料，金属间化合物/陶瓷基复合材料等的合成与制备中。利用原位反应自生法可以开发新型的金属基复合材料和金属陶瓷复合材料以及金属间化合物/陶瓷基复合材料。采用原位反应自生技术可以开发出很多种类型的金属基复合材料和金属陶瓷复合材料。所研究和开发的材料种类也逐渐增多，应用范围也越来越广泛。原位反应自生技术在材料科学与工程专业教学与实践中也得到广泛的推广和应用，原位合成技术已经成为材料科学与工程专业实践教学课程进行的实验内容。所以本文作者认为应该在材料科学与工程专业的教学实践中增加一些采用原位反应自生技术制备复合材料的实验课程。 五、结论 本文主要讲述原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程，并详细讲述原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用。原位反应自生法广泛应用在制备金属基复合材料，金属陶瓷复合材料等领域中。本文作者认为原位反应自生法制备复合材料可以应用在材料科学与工程专业的教学实践中，应该增加一些原位反应自生法制备复合材料的实验课程，扩大学生学习的知识面，提高学生的认识了解能力，从而提高实践教学质量。通过原位自生法制备复合材料的实验教学过程提高学生的知识水平和认识能力。 材料科学与工程论文:材料科学与工程专业英语教学改革思考 摘要：专业英语教学是继传统英语教学之后，提高材料科学与工程专业大学生对本专业英语应用能力的重要手段。本文通过对现行专业英语教学现状进行分析，针对目前教学中存在的问题，探讨今后教学内容及教学方法，着重培养学生专业外语的自学能力及应用能力。 关键词：专业英语；材料科学与工程；教学改革 1. 专业英语教学现状 专业英语是一门综合性较强的课程，即包括基础英语的基本知识又包含了特定专业的专业知识，因此其既具有语言教学的规律性又具有专业教学的规律性[1]。但目前，专业英语教学任务分散在各个学院，专业外语教师师资力量较薄弱，而且专业外语课时少，很难实现科技英语系统教学[2]。而学生从基础英语教学模式一下子转变为专业英语教学模式，面对大量复杂的专业词汇及长句、难句，同学们初学时不易掌握，不会进行长句结构分析，不会词性的转换及词序的灵活处理，因此翻译课文经常不能表达原意。而且，一般专业英语课程开设在第六学期，此时同学们刚刚接触本专业基础课程，对专业知识和技能的理解和掌握有限，因此对于教材中一些专业性很强的知识很难理解，学生掌握起来较吃力而使其失去学习兴趣，课堂中形成了老师为主的翻译模式[3，4]。由于缺少了对科技英语体系的系统学习部分，同学们对科技论文的结构及撰写格式不甚了解，在毕业设计环节，本科生撰写英文摘要等方面的表现很差。 为了提高材料科学与工程专业学生的专业英语水平，本文从教学内容及教学方法上进行了一系列探索，力求提高学生专业外语的自学能力及应用能力。 2. 教学内容改革 目前，材料科学与工程专业选择的专业英语教材主要内容包括水泥、玻璃、陶瓷及耐火材料等传统工程材料的制备原理及工艺，专业性很强，部分内容因为学生未接触本专业课程，缺乏专业背景而很难理解。因此。针对本专业学生的实际情况，在充分调研国外相关教材的基础上，将国外原版教材中过于水泥、玻璃、陶瓷及耐火材料的精华部分作为课堂教学的一部分，让同学们掌握科学、客观、较标准的英文表述习惯，而内容和难易程度则与专业知识结合紧密，以各种材料概述、制备工艺、性能及应用为主，不再涉及一些专业性太强的理论知识。课程中除了讲解专业知识外，在课程绪论部分给学生一个过渡，让学生了解专业英语与基础英语之间的区别以及专业英语句式结构的特点，使学生能够对专业英语的语法结构有一个大致的了解。同时，为了提高学生科技论文查阅及写作能力以及国际交流能力，教材中将设置有关专业论文结构与撰写的章节。 3. 教学方法改革 专业外语课时设置都较短，一般为32～48学时，在短短的32学时内，要求学生“听、说、读、写”全面发展几乎是不可能的。因此，课内教学主要仍以“能读会写”为主要教学目标。但教学方法将不再以教师为主角，改变原来“老师讲、学生听”这种填鸭式的教学方式，通过翻转课堂，让同学们走上讲台，完成课文的翻译及讲解过程。老师主要负责专业词汇的讲解及引伸，扩展同学们的专业词汇，通过讨论对同学们在翻译过程中产生的问题进行纠正及讲解，剖析复杂长句及难句的句式结构。结合目前同学们专业外语学习现状，将在课堂上引入大量的科技外文文献，使同学们掌握其主要结构及撰写要求，重点培养同学们掌握本专业论文英文摘要的撰写。 专业外语听说能力的培养同样至关重要，而且培养过程需要一个长期的过程，并非通过 一两次课堂教学就能一蹴而就，因此，这部分能力的培养主要是通过鼓励学生自主学习来完成，鼓励学生观看相关材料介绍的视听文件，在课堂翻译过程中要求同学首先对原文进行朗诵然后进行讲解，这就要求同学们在课前要做好充分的预习，提高他们的自学能力。此外，根据同学们撰写的专业论文英文摘要，要求学生在课堂上做一个presentation，逐步提高同学们专业英语表达的自信，最终目的是培养同学们国际交流及应用的能力。 4. 结语 随着时代的发展，在英语日益成为国际主要交流工具的今天，加强材料科学与工程专业外语教学水平，根据教学目标的正确定位来及时调整教学内容以及采用丰富有效的教学方法是培养学生学习兴趣以及提升英文阅读、写作及交流能力的重要方面。因此，积极进行专业英语有效教学方法改革的研究，对于提高学生专业外语的自学能力及应用能力有着重要的意义。

材料科学论文:金属材料科学专业实习教学改革 摘要： 生产实习是高校人才培养的重要环节之一，也是工程教育认证现场考察的重点环节之一。本文针对金属材料科学与工程专业生产实习中存在的问题，进行了教学改革的尝试，获得了良好的实习效果。 关键词： 金属材料科学与工程专业；生产实习；教学改革 据统计，我国每年工科大学毕业生的数量居世界之首，但毕业生的质量却令人堪优。在工程教育认证新形势下，如何强化工程意识，培养解决复杂工程实践能力是高等工程教育中刻不容缓的事情之一[1-3]。生产实习的目的是将理论教学与企业生产密切结合，提高专业兴趣，扩宽专业认识，为同学即将选择考研专业和就业提供指导，培养同学专业工程实践和复杂工程实问题的解决能力。因此，生产实习承前启后至关重要。目前尽管建立了众多的校外实习基地，但企业考虑到实习安全、生产效率、生产车间场地空间等问题，导致生产现场停留参观时间短。同时，车间噪音大，实习小组人数多，在“只许看，不许动”动的束缚下，实习变成了参观、走马观花[4，5]。因此，同学对生产设备、生产工艺过程的了解和认识浮浅，甚至是囫囵吞枣。在工程认证新形势下，探索教学模式改革将具有重要的意义。 一、生产实习教学改革 1.生产实习基地的选择。在市场经济和目前企业经济运行困难形式下，企业在生产活动中均把经济效益作为首要考虑因素，学生实习一般不会给企业带来直接的经济效益，反而可能会对工厂正常的生产秩序和安全造成或多或少的影响。因此，企业对接纳学生实习一般持消极态度，能安排学生实习时间和次数有限。同时，由于实习经费限制，对生产实习基地只能就近选择。因此，在实习经费和实习基地均有限的情况下，合理资源安排尤为重要。（1）建立校外精习基地。所谓精习，选择典型的产品，熟悉零件的整个生产加工过程，既包括材质选择、进厂检测、生产设备型号、生产工艺制定、相关的性能检测与质量控制、产品的市场定位与销售情况、企业管理与企业文化。让同学以工程技术人员的角度去熟悉、分析产品零件图、加工工艺图、焊接工艺图等生产工艺过程。采用先课堂讲解（兴趣引导）—同学现场实习（感性认识）—课堂交流讨论（启发深入）—再次现场实习（理解领悟）—课堂讨论交流（融会贯通）的方式进行。精习基地选择一是交通方便，便于学生多次实习往返，节省实习经费；二是精习基地要有独立功能产品或运动部件，既涵盖金属原料质量控制、加工成型（铸造、锻压、焊接、塑性成型、热处理中的一种或一种以上成型工艺）、质量检测、装配等工序。三是厂家积极配合，能提供产品生产图纸、生产和检测工艺文件、生产设备资料，并可接纳多次实习。精习基地给同学一个全面系统的材料成型工程概念，让同学由浅入深，由表及里，归纳总结其工艺选择的理论依据、质量控制的方法，根据工况和经济性，选择零件热处理、耐磨、耐蚀处理方法，探索思考该产品生产质量提升空间，进而培养解决复杂工程实践问题的能力。（2）建立校内精习基地。大学一般建有科技成果转化孵化器，既高校技产业园。虽然高校企业产业园的企业规模小，对生产实习来说，具有得天独厚的优势。辅助教学是高校产业园的职责之一，便于联系落实实习任务，时间安排灵活。二是交通便利，便于往返多次实习。另外，高校科研成果成功转化案例的学习，有助于激发同学学习的兴趣和激情，培养同学创业的意识。（3）建立校外泛习基地。所谓泛习基地是指学生在企业实习1～2次，主要是让同学了解熟悉不同零部件的生产成型工艺过程，掌握金属零件不同的成型工艺，扩宽对产品生产加工视野。由于企业接纳实习时间的限制，同学对泛习基地的生产工艺过程难以深入的理解和贯通，因此指导老师的预先讲解、同学对企业相关产品、工艺的预先资料的收集、查阅和实习后现场答疑讲解是决定泛习基地实习效果的关键环节。一般精习基地选择1～2个企业，每个小组安排3～4次进厂实习机会，每次实习0.5～1天。泛习基地安排4～6个企业，每个企业安排1～2次进厂实习机会，每次0.5～1天。精习基地、泛习基地实习时间和次数的安排，可根据企业生产工序、生产规模、设备开工使用情况灵活调整。 2.指导教师工程素养的培养。目前高校师资评聘过分依重科高层次科研项目和论文，忽视了高校教师的工程应用能力的培养和引导。同时，很多高校教学重课堂理论教学的考核与评价，轻工程实习的投入与考核。另外，实习现场环境工况复杂，指导生产实习不仅需要投入时间和精力多，还要求老师具有较好的身体素质。因此，要到达预期的生产实习效果，具有工程开发或企业工作背景的指导老师尤为重要。选择有经验的老教师带年轻教师，培养实习指导教师教学梯队，是完成实习的有效保障[6]。指导教师到精习、泛习基地企业同技术人员交流座谈，预先调研、制定实习计划，收集编制实习报告。同时，做好预先动员，讲解和指导工作。这些工作已远远的超出了“教学工作量”所能体现出的工作量，需要指导老师相互合作，共同完成。指导教师工程背景培训需要学院、学校领导的重视和教学规章指导的引导。 3.教学模式改革。（1）实习前沿。同学第一次到企业实习，带着对未来工作环境的憧憬，也充满了对企业的好奇与迷茫。愿望是美好的，但现实是残酷的。所选择的精习、泛习基地在企业规模、技术先进性、企业管理、车间环境等诸多方面可能差强人意，实习动员要预先化解同学心中的就业观与实习现实企业的落差，树立正确的择业观念，引导同学走进企业，培养兴趣，扩宽对专业的认识。同时，鼓励同学不仅带着眼睛去实习，更要带着脑子去思考，去发现问题，并运用所以理论，探讨解决实践工程问题的可行性。（2）编写实习报告。指导教师根据安排企业实习时间、企业设备开工情况，修改、编写实习报告，避免同学实习报告流水账、抄袭雷同、言之无物。实习报告采用启发、讨论，研究与探讨的方式，引导同学对产品选材、成型工艺、质量控制、产品性能逐渐深入分析研究，将所学理论与产品加工制造工艺、技术相结合，培养同学解决复杂工程问题的能力。因此，实习报告的编写是针对精习基地、泛习基地有的放矢，引导同学在实习过程中抓住重点环节，透过实习产品，回归到理论的运用，将课堂理论与生产实践融汇贯通。（3）实习考核。实习成绩的考核与评定是实习学风引导的指挥棒。同时，考评制度也影响下一级同学学风和实习态度。制定合理的实习考核办法是实习效果保障之一。一般从实习纪律（10%）、实习笔记（20%）、实习报告（40%）、实习答辩（30%）四个环节进行评价。实习笔记采用时抽查，即可可以监督同学，也可以及时了解同学实习掌握情况，合理的安排实习时间。实习答辩采用分组座谈式答辩，同学主动讲述和提问回答相结合，为同学进行理论的深化和梳理。 二、生产实习改革应用及效果 金属材料科学与工程专业生产实习教学计划3周15天，我们安排青岛扎克船用锅炉有限公司、青岛金海纳有限公司作为精习基地，莱钢锚链、青岛海立、城阳丰东热处理、潍坊丰东热处理、高密高锻5家公司作为泛习基地，其产品包括：船用锅炉、采煤机截齿、海上平台锚链、冰箱变频压缩机、活性屏离子氮化炉、压力机等。实习参观公司按其产品成型工艺分，焊接成型：锅炉压力容器埋弧焊、CO2保护焊、氩弧焊、锚链闪光对焊、截齿钎焊。塑性成型：炉体的卷压成型、汽车壳体零件的板料冲压成型、锚链横档的热锻成型。铸造成型：压力机及其零件的砂型铸造、消失模铸造成型。机械加工成型：变频冰箱压缩机机械加工。板料和棒料下料：剪板机下料（≤8mm）、火焰和等离子气割，棒材和管材的带锯切割下料。此外还涉及热处理工艺：截齿的感应淬火、渗碳淬火、离子氮化、气体氮化及其喷丸、喷砂除锈预处理工艺。按检测方式可以分为探伤检测：压力容器X射线探伤、着色探伤和锚链超声探伤。力学性能检测：锅炉焊缝的拉伸试验、冲击实验。产品性能检测：锅炉的水压检测、变频压缩机噪声检测。锅炉材料和锚链材料的元素检测分析。从实习内容看涉及了本科课程中的金属材料学、材料的力学性能、成型原理与工艺、热处理工艺与装备、无损检测等课程。 学生在实习过程中，经过与指导老师、企业技术人员互动，在实习报告的引导下，通过课堂探讨交流，能够积极主动地完成各项实习任务，实习效果良好。另一方面，生产实习企业与学生获得了互相认可，既企业在进行安全教育的同时，也给同学做了下一年度的招聘需求，同学可以带着企业的技术问题在企业完成本科毕业设计，促进了学生的就业工作。 三、结论 在新的工程认证形势下，通过学校、教师、学生、企业多层次全方位的精习基地、泛习基地建设、实习指导报告的引导、实习指导教师队伍的形成，探索培养养具有解决复杂工程问题的工程技术人才新的生产实习改革正在付诸实施并初显效果。 作者：孙金全 谢鲲 李敏 崔洪芝 单位：山东科技大学 材料科学与工程学院 材料科学论文:材料科学研究教学的体会 1展示结果引导入门，直观易懂 《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 材料科学研究方法是一门综合性和应用性很强的课程。对该课程事半功倍教学效果的方法有：授课教师知识面广；对分析方法讲解要通俗易懂；对仪器知识讲解细致入微；对应用实例讲解深入浅出；制作操作视频，增强实践。 作者：欧阳星陈大柱单位：深圳大学材料学院高分子材料与工程系 材料科学论文:剖析材料科学教学的微观机理 一、MaterialsStudio软件在教学中的应用 (一)简介材料计算模拟软件Materialsstudio是美国Accelrys公司为材料科学领域开发的一款科学研究软件，用于帮助用户解决当今材料科学中的一些重要问题。MaterialsStudio软件包集成了Visual-izer、CASTEP、Dmol3、Reflex等二十几个计算模拟模块，是一款强有力的计算模拟工具。用户可以通过Visualizer可视化模块进行一些简单的界面操作来建立材料分子的三维结构模型，之后通过软件包中相应的计算模块，对材料分子的构型优化、性质预测、X射线衍射分析及量子力学方面进行计算。通过计算得到的结果可以对各种晶体、无定型与高分子材料的性质及相关过程进行深入的分析和研究，其计算的结果精确可靠。CASTEP是CambridgeSequentialTotalEnergyPackage的缩写，最早由英国剑桥大学的一个凝聚态理论小组开发，是广泛用于计算周期性体系性质的一个先进量子力学程序。它可用于金属、半导体、陶瓷等多种材料的相关计算，可研究晶体材料的光学性质（折射率，反射率，吸收及发射光谱等）、缺陷性质（如空位、间隙或取代掺杂）、电子结构（能带及态密度）、体系的三维电荷密度及波函数等。 （二）教学环节设计1.知识点的设置。在材料科学的专业课中，如晶体物理、固体物理、半导体物理学、硅材料科学与技术等课程中,都会涉及材料的晶体结构，能带结构，带隙的分类，X射线衍射、缺陷，掺杂等知识点，也会涉及到材料的反射率、折射率、介电常数等材料的光学或化学性质。在完成这些基础知识点的讲解后，可以利用Mate-rialsStudio软件进行计算和演示，为这些基础理论给出直观形象的解释，把材料的宏观性质与微观机理衔接上，这样学生对材料科学的知识体系就会有一个整体的认识和了解。2.密度泛函理论及波函数的介绍。密度泛函理论是一种研究多电子体系电子结构的量子力学方法，其本质是以电子密度分布函数为变量代替波函数中的自变量来求解薛定谔方程，使求解复杂体系波函数的本征值成为可能。目前，密度泛函理论已广泛应用于物理、化学及材料相关领域，特别是用来研究分子和凝聚态的性质。目前密度泛函理论DFT（DensityFunctionalTheory缩写）被广泛应用到计算模拟软件中来求解薛定谔方程，可对材料的结构、性质、光谱、能量、过渡态结构和活化势垒等方面的进行计算研究。在与分子动力学结合后，在材料设计、合成、模拟计算等方面有明显进展，成为计算材料科学的重要基础和核心技术。3.软件的操作及相关内容的演示。MaterialsStudio程序包中的二十多个计算模块是通过Visualizer这个可视化核心模块整合在一起的，用户可以很方便地应用Visualizer模块构建有机、无极、聚合物、金属等材料分子、及周期性的晶体材料、表面、层结构等模型，通过鼠标控制这些分子构型，可从不同角度查看并分析体系结构，容易形成直观的概念。MaterialsStudio自带的数据库中的晶体结构可以用于教学演示，如在硅材料科学与技术和半导体物理等课程的教学过程中，需要用到单晶硅的晶体结构，可以很方便地从MaterialsStudio软件的Structures/semiconductors数据库文件夹中导入Si这个晶体数据文件，在课堂上为学生们演示，从（100）、（110）、（111）不同的晶面来进行展示（如图1），以说明硅单晶的晶体结构。也可以通过Visualizer模块中的菜单选项Build- Sym-metry- Supercell建立n×n超胞结构，通过调整角度，可以从不同晶向观察晶体的晶面，通过超胞结构也可以演示各种晶体的密堆积结构。这样就给学生一个生动、形象、直观动态的概念，使其易于在头脑中建立空间模型，理解所学知识点。通过Visualizer模块对硅单晶的元胞进行演示，我们可以知道每个硅原子至多与另外四个硅原子相连，借此可以说明硅原子的共价键取向及硅晶体属于金刚石型结构，源于硅原子的sp3杂化，形成了四个共价键。通过CASTEP模块对硅单晶的元胞进行计算，可以得出其能带结构和态密度，通过对计算结果的分析，可以得出硅单晶材料的带隙特点。在稀土化学的教学过程中，可以通过CCDC英国剑桥晶体数据库及WebofScience网站来获取稀土配合物的晶体结构，然后通过MaterialsStudioVisualizer读出晶体结构，用于课堂演示，有助于学生理解复杂的稀土配合物结构。在固体物理教学过程中，可以利用MaterialsStudio中的Re-flex模块模拟粉晶体材料的X光、中子以及电子等多种衍射图谱,可用于验证实验结果及演示教学。4.知识点的拓展。对于缺陷、杂质掺杂、空位等对晶体材料的影响，可以通过MaterialsStudio中Visualizer模块建立相应的模型，然后通过CASTEP计算模块进行计算。通过对计算结果的分析，说明这些因素对半导体材料性质的影响。MaterialsStudio软件同样可以计算材料的折射率、反射率、介电常数等性质。其计算的结果数据和图表可以与教科书或文献上的数据图表进行对比，来说明计算方法的正确性，以此为支点，采用同样的计算方法，我们可以尝试设计更多的新型材料并进行计算。通过这些详实的计算实例我们可以更生动地说明教学中的知识点，学生可以根据自己的兴趣爱好，尝试进行材料分子模型的设计并进行模拟计算。通过计算结果的对比，可以初步探讨晶体中缺陷、杂质、空位等因素对材料性质的影响，在此过程中增加了学生的学习自主性和兴趣。 二、GaussianView和Gaussian软件在教学中的应用 （一）简介Gaussian是一个功能强大的量子化学综合软件包。应用它可以计算分子能量和结构、过渡态的能量和结构、化学键以及反应能量、分子轨道、热力学性质、反应路径等等，功能非常强大。计算可以模拟气相和溶液中的体系,模拟基态和激发态，进而通过含时密度泛函研究材料分子体系的激发态，算出吸收和发射光谱。Gaussian扩展了化学体系的研究范围，可以对周期边界体系进行计算，例如聚合物和晶体。周期性边界条件的方法(PBC)技术把体系作为重复的单元进行模拟，以确定化合物的结构和整体性质。而GaussianView是一款为Gaussian设计的配套软件，其主要作用有两个：1.构建Gaussian的输入分子模型，2.以图形显示Gaussian程序的运算结果。 （二）知识点的设置1.在材料科学有机电致发光材料及稀土化学课程的教学过程中，会涉及到有机或稀土发光材料的吸收及发射机理。通过把Gaussian软件教学过程，我们可以很好结合这些算例讲解三重态，单重态发射过程，给出与发射过程相关的分子最高占据轨道HOMO和最低非占据轨道LUMO的电子密度图，这样就可以很形象地解释发射过程中的电子转移过程，对低能吸收和发射过程的电子跃迁性质进行判断。2.软件的操作及相关内容的演示。(1)通过CCDC晶体数据库或者WebofScience网站获得相应的配合物或者稀土配合物晶体的晶体结构（通常为cif文件）。(2)应用Mercury软件或者MaterialsStudio软件读取相应的晶体结构，转存为GaussianView程序可以读取的格式（一般选用*.cif、*.pdb、*.mol2格式）,通过Gaussian-View转存为Gaussian输入程序（*.gif-Gaussianinputfile)。(3)采用Gaussian程序进行计算。(4)通过GaussianView程序读入Gaussian03/09计算结果，通常为log文件，或者fchk文件，GaussianView可以很方便地读取Gaussian的计算结果并且以图形的形式显示出来，并可应用它对计算结果进行分析。(5)通过GaussianView对计算结果的进行处理，通过它显示出发光材料的分子轨道电子云密度分布情况，吸收光谱，发射光谱等情况，结合这些图形信息，我们可以对有机电致发光材料或者稀土发光材料的发光机理进行教学。3.知识点的拓展。GaussianView是由Gaussian公司开发的一款非常好的分子建模及显示工具，学生可以通过对它的使用，很方便地进行分子设计并输入到高斯程序中进行计算。可以安排学生在基础发光材料分子的基础上，在分子配体的外围添加外围取代基或者改变配体，进行尝试，进行配合物分子的设计，增强其动手能力，为今后走进实验室进行有机合成做准备。 三、预期的效果 计算模拟软件所用的计算资源可以采用多媒体教学中的电脑和学生自带的笔记本电脑。通过对软件进行简单的操作讲解，学生可以很方便进行建模和计算。在此教学过程中，可以培养学生的学习主动性、动手能力、以及一些基本的科学研究技能，增加其对材料科学的兴趣，对科研领域的了解。 作者：吴玉辉吴盼单位：长春理工大学材料科学与工程学院吉林大学附属中学 材料科学论文:材料科学引入计算模拟教学的研究 20世纪80年代以来，计算机已经成为各个材料领域研究专家的必备工具，并且随着计算机技术和算法的发展，计算模拟方法也已经成为材料研究新的重要手段．计算模拟技术以物理学、化学等相关的基本理论为基础，在计算机模拟环境下对宏观、介观以及微观的不同尺度的材料进行多层次的模拟研究，计算材料的力学、热学、光学、电学和磁学等多方面的物理性质，并进一步探求这些材料的组分、结构和功能之间的本质规律和内在联系，为实验制备新材料提供理论支持，变盲目的材料合成为针对材料性能的某类特定需求来主动地、有意识地设计材料的结构．计算模拟在材料科学中的作用已经不仅仅停留在计算机辅助和数据处理上，人们已经认识到计算模拟已经与实验、理论研究一样能够发现新的科学现象、新的科学概念，从而计算模拟已经成为第三条科学发现的途径．因此，现代材料科学已经不再是单纯的实验科学，计算模拟方法已成为与理论研究和实验方法同样重要的研究手段，实验、理论和计算成为材料研究的3大支柱[4]．而且随着计算材料科学的进一步发展，计算模拟方法在未来的材料研究中将显示出越来越大的应用潜力．因此，了解和掌握材料计算和模拟的基本知识已成为现代材料研究工作者必备的技能之一． 材料的计算模拟方法介绍 材料的计算模拟研究是近年来飞速发展的一门新兴学科和交叉学科．它综合凝聚态物理学、理论化学、材料物理学和计算机算法等多个相关学科．它的目的是利用现代高速计算机，模拟材料的各种物理化学性质，深入理解材料从微观到宏观多个尺度的各类现象与性能，并对材料的结构和物性进行理论预言，从而达到设计和开发新材料的目的．材料的多尺度计算模拟方法主要有以下几种: (1)第一性原理计算方法(First－principlesMethods)基于密度泛函理论的第一性原理计算方法是目前研究微观电子结构最主要的理论方法．第一性原理计算方法只用到普朗克常数(h)，玻尔兹曼常数(kB)，光速(c)，电子静态质量(m0)和电子电荷电量(e)这5个基本物理变量和研究体系的基本结构．从量子力学出发，通过数值求解薛定谔方程，计算材料的物理性质．在密度泛函理论，局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)框架下的计算已广泛应用于第一性原理的电子结构研究中，并已经取得很大的成功．结合一些能带结构计算的方法，对于半导体和一些金属基态性质，如晶格常数，晶体结合能，晶体力学性质都能够给出与实验符合得很好的结果，同时能够比较精确地描述很多体系的电子结构(如能带结构、电子态密度、电荷密度、差分电荷密度和键布局等)、光学性质(介电函数、复折射率、光吸收系数、反射光谱及光电导等)和磁性质，从微观理论角度分析和揭示材料物理性质的起源，使实验者主动对材料进行结构和功能的控制，以便按照需求制备新材料． (2)分子动力学方法(MolecularDynamicsMethods)分子动力学是一种确定性方法，是按照该体系内部的内禀动力学规律来确定位形的转变，跟踪系统中每个粒子的个体运动，然后根据统计物理规律，给出微观量(分子的坐标、速度)与宏观可观测量(压力、温度、比热容、弹性模量等)的关系来研究材料性能的一种方法[5]．分子动力学方法首先需要建立系统内一组分子的运动方程，通过求解所有分子的运动方程，来研究该体系与微观量相关的基本过程．对于这种多体问题的严格求解，需要建立并求解体系的薛定谔方程．根据波恩－奥本海默近似，将电子的运动与原子核的运动分开来处理，电子的运动利用量子力学的方法处理，而原子核的运动则使用经典动力学方法处理．此时原子核的运动满足经典力学规律，用牛顿定律来描述，这对于大多数材料来说是一个很好的近似．只有处理一些较轻的原子和分子的平动、转动或振动频率γ满足hγ＞kBT时，才需要考虑量子效应． (3)蒙特卡洛方法(MonteCarloMethods)蒙特卡洛方法是在简单的理论准则基础上(如简单的物质与物质或者物质与环境相互作用)，采用反复随机抽样的手段，解决复杂系统的问题．该方法采用随机抽样的手法，可以模拟对象的概率与统计的问题．通过设计适当的概率模型，该方法还可以解决确定性问题，如定积分等．随着计算机的迅速发展，蒙特卡洛方法已在材料、固体物理、应用物理、化学等领域得到广泛的应用[6]．蒙特卡洛方法可以通过随机抽样的方法模拟材料构成基本粒子原子和分子的状态，省去量子力学和分子动力学的复杂计算，可以模拟很大的体系．结合统计物理的方法，蒙特卡洛方法能够建立基本粒子的状态与材料宏观性能的关系，是研究材料性能及其影响因素的本质的重要手段． 材料专业引入计算模拟教学的探索 材料计算的目的在于理解和发现新的材料性能及其物理本质．计算已经与实验和形式理论一样成为材料研究的3大支柱之一．为学生将来能够有更高的起点研究材料科学，适应新形势下材料研究方法，培养具有宽广材料科学基础，掌握材料现代研究手段的“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的材料科学专业人才．我们在本科教学阶段就应该有计划的引入和加强计算模拟方法的教学．采用的教学形式可以结合实际情况，灵活的应用．近年来我们采取的教学方式主要有以下3种方式:(1)开设计算材料学类课程在2006年物理与电子信息学院材料物理与化学专业培养方案中已经确定《计算机在材料科学中的应用》和《计算物理》课程为专业选修课程，学时分别为36学时和54学时．《计算机在材料科学中的应用》课程偏重实践教学，通过上机操作学习计算软件的基本原理和使用方法．主要教学内容包括:材料学的发展现状及计算机在材料科学与工程中的应用;材料科学研究中的数学模型;材料科学研究中常用的数值分析方法;材料科学研究中主要物理场的数值模拟;材料科学与行为工艺的计算机模拟;材料数据库和新材料、新合金的设计;材料加工过程的计算机控制;计算机在材料检测中的应用;材料研究科学中的数据和图像处理;互联网在材料科学研究中的应用等9部分内容，基本涵盖当今计算机技术在材料科学研究中应用的各个方面．《计算物理》课程则以理论教学为主，偏重物理基本原理的介绍．主要教学内容包括:计算物理学发展的最新状况;蒙特卡洛方法及其若干应用;有限差分方法;分子动力学方法;密度泛函理论;计算机代数;高性能计算和并行算法等8部分内容．计算材料类课程的开设注重理论和实践并重的原则，在讲解基本原理的同时加强学生动手上机实践能力的培养，因此，经过课程的学习，学生已经初步具备利用计算机进行材料模拟的能力．部分选修计算材料类课程的同学在学习中对计算模拟产生了极大的兴趣，在大四时选择材料计算相关课题作为本科毕业论文选题．例如，08届学生的毕业论文《ZnS掺杂Cu光学性质的第一性原理研究》和《布朗运动的蒙特卡洛模拟》，09届学生的毕业论文《ZnO电子结构和光学性质的研究》，11届学生的毕业论文《晶格热容的理论计算》和《简立方晶体结构能量分布的理论模拟》等均为材料计算和模拟相关课题，并且有多人的毕业论文被评为优秀毕业论文．个别优秀的学生读研后继续从事材料的计算模拟相关研究．通过几年的教学实践，计算材料相关课程的开设对于扩大学生的知识面，提高学生的理论分析能力有极大地帮助．(2)在材料相关的理论课程中加入计算模拟方法介绍虽然已经在材料专业开设《计算机在材料科学中的应用》和《计算物理》等材料计算相关的课程，但这两门课均为专业选修课，只有选修相关课程的学生才能得到相应的计算模拟培训，受众面还比较窄．因此，为使更多的学生了解到材料模拟计算的相关理论和知识，在材料专业主干课的教学中也适时地加入相关的计算模拟方法的介绍，从而扩大计算模拟知识的普及面．例如，在《固体物理》课程中，当讲解到能带理论一章时，我们会在本章结束时，加入一次课，着重介绍基于第一性原理的平面波赝势计算方法计算材料的能带结构、电子态密度等以及第一性原理计算的常用软件(CASTEP、VASP等)．一方面，对学生学习的理论知识加以直观化和适度的扩展，另一方面也进一步普及第一性原理计算的相关知识．在《材料科学基础》教学中讲解到相平衡与相图一章时，我们会在本章内容结束后介绍相图计算近年来的发展现状，包括CALPHAD(CalculationofPhaseDiagram)计算方法、热力学与动力学的结合、第一性原理与相图计算方法的结合，并简要介绍今后相图计算可能的发展方向[7]．在晶体缺陷内容的教学中，穿插介绍利用分子动力学计算面心立方金属空位和间隙原子点缺陷的形成能的方法．通过在课程教学中穿插入计算模拟方法的介绍，一方面也加深了学生对所学内容的理解，另一方面开阔了学生的眼界．(3)举办计算模拟相关的学术讲座．自从2009年以来，物理与电子信息学院从事计算模拟研究的教师每学期都结合自身的科研情况举办面向全院学生的学术讲座．例如在2011至2012学年第二学期，我们举办两场学术讲座，分别是《氧化锌晶体及其掺杂的第一性原理研究》以及《可见光响应半导体光催化材料的结构和能带设计》，教师在讲座中介绍自己的科研情况，同时也使学生了解到如何把学到的计算模拟知识应用到科研实践中去，让学生体会到如何利用计算模拟预测材料的物理性质以及指导材料设计的研究方式，提高学生自觉学习计算模拟方法的积极性． 结束语 当今，随着计算机技术的高速发展，计算模拟方法在材料物理性质预测、材料设计、合成和评价诸多方面有许多突破性的进展，计算模拟已经和实验、理论成为材料研究的3大支柱，掌握计算模拟方法成为现代材料科学研究的必备手段之一，因此在材料科学相关专业中开展计算模拟方法的教学是十分迫切的．经过这几年对材料相关专业的教学实践发现，学生对计算模拟表现出极大的兴趣，教学上也取得相应的教学成果．总之，在材料科学专业教学中引入计算模拟方法的教学是可行的，也是十分必要的，它对于培养学生的思维和探索的能力具有重要的支持作用． 作者：刘建军尹新国张金锋路彦峰单位：淮北师范大学物理与电子信息学院 材料科学论文:材料科学教学体系研究 一、南昌大学材料专业人才培养与江西的资源和产业特色 南昌大学地处江西，江西有着非常丰富的铜、钨、稀土等矿产资源，经过几十年的发展，江西已经形成了从矿产开采、冶炼、再到加工的一套比较完整产业链。但江西金属企业多集中在产业链上游，利用高新技术生产高附加值产品的企业不多，特别是在铜、钨的深加工方面，无论是研究水平还是生产技术水平都与国外存在一定差距。由于缺乏相关专业人才使得江西省资源得不到充分的开发和利用，造成资源优势的浪费。作为中国高等教育的重点大学，南昌大学有义务也有必要积极培养与省情相适应的专业人才，将江西的资源优势转化为技术优势，为江西和国家的发展做贡献。然而此次调查发现，南昌大学虽然每年都培养出很多材料专业学生，但真正能进入到江西铜、钨和稀土领域的学生却很少。就目前情况来看，南昌大学虽然设置了大量的实践教学内容，但其实践教学体系研究内容相对比较分散，都是根据各个课程的特点开设一些实验课，没有形成比较系统的有针对性的实验实践教学体系。要改变这种现状，就需要对实验教学和实习实践进行有效的整合，开展富有江西资源和产业特色的材料科学与工程专业实践教学体系研究。通过本次对江西的资源特色和产业结构以及国内外著名大学实践教学模式的调查和研究发现，南昌大学可以从以下几个方面进行改进: 1．教学理念的转变发展着眼于省情，江西有着非常丰富的矿产资源，一方面，作为江西省教学和科研实力最强的重点大学，培养这方面的技术和研究型人才来服务于江西建设;另一方面，正因为有这种很好资源和产业的外在优势，南昌大学就应该充分的加以利用，在以后的研究和探索中形成自己独有的专业和技术优势。 2．课程设置方面首先，铜、钨生产和加工工艺都比较传统，学生在掌握好专业课的基础上完全可以自学;但稀土材料就不同，它涉及内容广泛，又自成一体，同时也是一门新兴学科，知识理论对本科生来讲还是有一定深度。为此，学校应该聘请在相关方面有深入研究的专家和教师，开设相关课程，教授学生相关方面的专业知识。其次，学校可以开设相关专题讲座，邀请一些大型企业的工程师或是技术人员进行定期或不定期技术介绍或给学生授课，这不仅可以促进学生对企业的生产过程、生产设备、生产技术以及产品的了解，也为将来的工作打下扎实的基础;同时也可以促进学生对专业知识的消化［3］。再次，学校应加强与国内外高校和研究所相关方面的交流与合作。 3．实验设置方面虽然实验课程较多，但就目前的实验安排来看，与本土优势资源相关的较少，实验设置可以向这方面有所侧重。 4．实践教学改进可借鉴麻省理工学院的实践教学模式。麻省理工学院(MIT)有一个本科实践机会计划(UPOP)，它由三个阶段组成:第一阶段:安排一周富有挑战性的、集中而全面的学习培训;第二阶段:由两部分组成。前部分在春季学期雇方与学生的双向选择，达成协议后，双方签订协议。后部分为10—12周的夏季实践;第三阶段:参加由助教们安排的讨论会。讨论时学生必须提供一份报告并做答辩，答辩通过后得到3个学分。虽然UPOP实施的社会环境和实施方式与我们的实践教学大不相同，但它有以下几个方面值得我们借鉴:UPOP有一个专门的部门或者说是管理队伍负责UPOP协调、学生服务以及与校友联系等管理工作，这就保证了学生的实践活动能够顺利实施，如果过程中遇到问题也可以及时得到解决。所以我们的高校也需要设立相应的管理部门来专门负责学生的实践教学工作。在实习之前，管理部门要给学生安排一个集中培训，除了专业技能的培训之外，最主要的是训练他们的沟通与协作能力。学生的实践活动不一定局限于学校的统一安排，可以鼓励学生主动与企业联系，分小组实习肯定会比大批量人员的实习质量更好。无论是哪种实习方式，学生和企业一定要签订协议，以保障学生的安全和企业的利益不受损失。实习结束之后，学生为了得到学分，还必须从本学院找一位教师评阅实习报告和参加答辩，讨论整个实践情况。当然，在实践教学过程当中，除了可以参考以上几个方面，我们还应注意选择大型的正规的企业进行实习，这不仅可以较好的保证学生的人身安全，也可以让学生学到更专业更前沿的知识;同时我们还应该注重学生兴趣和爱好的培养，兴趣是学习的最大动力。 二、国内外大学材料科学与工程专业实践教学差别及其原因 着眼于世界，我们发现，美国，德国，英国，日本，澳大利亚等工业比较发达的国家，他们的高等教育尤其是工科教育水平远远超过其他国家。这与他们本国的国情、教学理念、文化等因素存在着密切联系。经过此次调查发现，他们的工科实践教学都具有以下几个特点:1、学生人数少，实践教学资源充足，实验室随时向学生和教师开放，而且学校会举办很多的学术交流活动。2、社会对大学生的实践实习活动非常支持，保证学生有大量的机会去培养自己的实践动手能力。3、对学生理论知识的培养较弱，更注重培养学生的动手能力和实践创新能力。4、重视学生兴趣和特长的培养，从事研究的教师和学生的专业素质相对较高。以上几点都是我国大多数高校所不具备的，其原因有多个方面:第一，高等工科教育受国情的制约和影响。虽然我国高校的实验教学资源比较完善，但由于学生人数多，就很难保证实验和教学质量;同时，人数多也不便于学生和实验设备的管理，所以我国大部分高校的实验室很难做到随时向学生和老师开放，这种现状导致的结果就是我国学生的实践动手能力和专业素质普遍不如发达国家的学生。第二，我国高校的实践教学得不到社会的足够支持。一般的中国企业都不太愿意接受学生在其单位实习，其原因是多方面的:一是现在我们还没有一套比较正规合作协议来保证学校和企业双边利益;二是学生实习必定会影响企业正常的生产工作，可能会损害企业的经济利益。三是企业担心自己的技术专利或科研成果外泄。第三，中国传统的教学方式———灌输式教学，虽然能够使我们的学生有较高的理论水平，但同时也使我们的学生缺乏自主学习的能力和实践创新能力。 三、我国未来实践教学的发展趋势 在与发达国家的比较中可以看出，我国高校在工科实践教学过程中还面临的众多问题，在今后的发展道路上，我国的材料科学与工程专业实践教学到底该如何走下去?首先，必须改变现有的教学理念和教学模式。在本科教育阶段，在打好基础的前提下，我们应尽可能地摒弃灌输式的教学方式，尽早地培养学生的创新思维，锻炼学生的研究能力。其次，企业应该转变发展观念，站在长远的角度去看问题。虽然企业也有自己的研发团队，但高校的科研力量更强。如果能把高校的科研优势和企业的生产需求相结合，肯定能够达到双赢。实际上，许多企业在遇到技术难题的时候经常会向高校教师寻求帮助，如果能让这种简单合作方式正规化、制度化，并且让学生参与其中，在各种生产和科研项目中培养学生的实践创新能力和专业素质，那结果将不止是双赢。最后，国家必须重视对材料研究型人才的培养。材料是当代社会经济和科学技术发展的四大支柱之一，它渗透于社会建设的各行各业，尤其是在高科技领域和军事领域显得更为突出。计划经济时代，企业是国家的，为了加快国家的发展，每个企业都设有实习科，专门接待高校学生实习。现在，我国已然是市场经济，但我们的实习体制却没能及时转变过来，也就是国家没有及时出台相关的政策来支持高校的实践活动，从而导致现在高校实践教学的开展出现瓶颈。所以，国家应该尽快出台相关的政策，鼓励企业给学生提供实习机会，确保我国的工科教育能够健康快速的发展。 作者：谭敦强赵渊博刘建英刘阳单位：南昌大学材料科学与工程学院 材料科学论文:材料科学与工程专业人才培养问题的若干认识 【摘 要】结合我校材料科学与工程专业的现状和人才培养规律的认识和思考，提出了构建“大材料”（Material）教育背景下开放式（Open）个性化（Individuation）的人才培养模式（简称MOI人才培养模式）的必要性。并通过本模式的实践，以人为本，因材施教，在新形势下为社会培养复合创新型材料科学工程专业精英人才做出了突出的贡献。 【关键词】材料科学与工程 MOI人才培养模式 复合创新型 在现代科学技术中，材料、信息和能源被誉为国民经济发展的三大支柱。新材料是现代科学技术发展的物质基础和技术先导，材料学科的发展和进步对工业的发展和进步起着关键性的作用。材料科学与工程专业以材料学、化学、物理学为基础，系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面研究的学科。主要培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等材料学科领域的科学与工程方面扎实的基础理论知识和过硬的专业技能，能在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和设备设计、技术改造及经营管理等方面工作，适应社会主义市场经济发展的具有创新意识的高层次、高素质全面发展的科学研究与工程技术复合型人才。 一、我校材料科学与工程专业的现状 江西理工大学（原名南方冶金学院）是我国有色金属工业和材料学科领域重要的人才培养和科技创新的重要基地之一，被誉为“有色冶金人才摇篮”，学校先后隶属于国家冶金工业部和中国有色金属工业总公司，具有鲜明的有色金属行业特色。1958年创办炼铁、炼钢、轧钢专业，1972年创办有色金属压力加工专业，之后又陆续创办了无机非金属材料工程、材料化学、材料物理和材料成型与控制工程等专业，在上述专业的建设发展基础上，形成目前的材料科学与工程专业学科，涵盖以下五个二级学科专业：金属材料工程、材料成型及控制工程、无机非金属材料工程、材料物理、材料化学，其中，金属材料工程是江西省“九五”、“十五”、“十一五”重点学科、省级品牌专业、省级示范硕士点。并建有国家铜冶炼和加工工程技术研究中心、国家钨与稀土产品质量监督检验中心、钨资源高效开发及应用技术教育部工程研究中心、江西省有色金属加工工程技术研究中心、江西省铜冶炼和加工工程技术研究中心等科研平台。 二、材料科学与工程专业人才培养规律的认识与思考 社会的不断发展对人才提出了更高的要求，这一客观要求也就使得学校必须创新人才培养模式，建立新的人才培养机制，采取更加科学、更为人性化的教育方法和手段，最大限度地开启挖掘人才的创新思想。［1］我校材料科学与工程专业历经53年的教学实践积淀，使我们对本学科、本领域的人才培养规律有了较深刻的认识，主要体现在以下几个方面： 1．对人才培养过程的认识与思考 人才培养过程是一个庞大的系统工程，它一般包括：“入口――培养环节――出口”三大阶段。入口与出口是人才培养的两个关键环节，二者相互制约又是相互促进的过程。出口畅，入口才能旺；入口强，出口才可能畅。而出口畅（就业好）的前提是以学生培养质量作为保证的。学生培养质量的高低关键在于培养环节，因此，培养环节是整个教学的重要环节，是教学工作的核心。这一环节，主要包括培养目标的定位；培养方案或教学计划的制定；教材建设以及教学环境、条件的改善等。这些方面都是教学改革的重要内容，也是实现人才培养目标的重要保证。 2．对人才培养目标定位的认识与思考 人才培养目标是人才培养模式的方向，对整个人才培养过程具有重要的指向作用。要实现人才培养目标，关键是“找准定位、发挥优势、办出特色”。关于人才培养目标的定位，在高等教育阶段大众化、普及化的当今，不同类型、不同规格、不同专业的人才有着不同的质量评价标准。例如：学术性、研究型的精英人才、通识教育的复合型人才、技术应用型人才和实用型人才等，社会对不同规格的人才在知识、能力、素质等方面的要求是不同的。人才培养模式受社会的政治、经济、文化等因素的制约，不同的社会及不同的时代有着不同的人才培养模式。通过总结我国几十年的教育教学经历及其人才培养规律，可归纳出如下三种具有鲜明时代特色的人才培养类型： 一元“专才型”人才：［2］该人才培养实行统一招生和固定学制，专业划分细，口径狭窄，其社会背景是高度统一的计划经济体制。一元型人才的特点是：学生重点掌握自己所学的专业，专业之外的知识相对薄弱。这种模式在我国生产力水平较落后，各行各业急需各种专业人才的计划经济时挥了积极作用；而随着我国社会主义市场经济的建立和国民经济的迅猛发展，传统的专才型人才培养模式已明显落后于时展的步伐，因而构建新的创新型人才培养模式势在必行。 二元“T型”人才：［3］所谓T型人才培养模式是以继续学习能力的培养为核心，以实践能力的培养为重点，使受教育者具有较强的创新精神与创新能力而构建的一种新型的人才培养模式。该人才培养模式既能适应市场经济发展的需要，又可激发个人学习的兴趣和主动性。T型人才虽然有了更多领域的知识，但学习过程仍是在规定课程、规定学习计划和培养目标下完成的，这种过于死板的“职业定向型人才培养”仍不能完全适应动态、变化和发展的社会需求。 多元复合型人才：［4］即“厚基础、宽口径、强能力”的人才类型。该人才培养的特点是基础知识丰富，专业知识扎实，具有针对性。同时，在其它相关领域又具有一定的选择性和弹性，能够根据学习或工作的需要及时掌握非专业知识，处理相关信息，从而使知识和能力呈现多元化的特点。显然，多元复合型人才更能适应当今社会和时代的需要。 3．对人才培养质量的认识与思考 材料科学与工程专业人才的培养应注意“三个避免”，［5］即避免过于理念化、避免专业过窄、避免过于实务性和操作性；提高人才培养质量，应注重“三个结合”，即理念与实践相结合、学校与企业教育相结合、国际先进做法与我国实际情况相结合。通过人才培养模式创新，传承和发扬本学科特色和品牌效应，在国内材料类专业人才培养方面占据一席之地。 4．对学生素质教育的认识与思考 现代化社会的关键是人的现代化，是人素质的现代化。而传统的教学模式束缚了人的素质提高。我们认为，素质教育是一种教育观，也是一种教育思想，并且素质与知识、能力往往是融为一体的，三者密不可分。因此，我们要树立“知识＋能力＋素质＋人格”的人才质量关。大力推进素质教育：一要提升学生的素质，二要培养学生的能力，三要训练学生的思维方式。通过这些措施，促进素质教育水平的提高，使学生更好的全面发展。 三、MOI人才培养模式创建的必要性 作为江西省有色金属材料工程人才培养重要基地和新材料研发中心，我校材料工程专业坚持“教学研究型”定位，紧密结合地方资源优势和行业特色，“服务行业、服务地方”，历经53年的建设与发展，形成独特的人才培养模式和科研特色，在行业内具有较大影响力。 然而，随着经济、社会和科技的发展，材料物理与材料化学之间，金属材料与无机非金属材料之间的界限逐渐模糊，几大材料之间有着更多的内在联系和共性，如在知识体系上，材料结构、性能及检测方面具有很大的共性；在课程设置上，如都开设了《材料科学基础》、《材料力学性能》、《材料物理性能》、《材料研究方法》等学科基础课程。因而仅具有单一材料专业基础的人才已远不能满足现代社会发展需求，材料科研和生产需要有宽广知识面的复合创新型人才。［6］我们所认为的复合创新型材料专业人才应当具备以下几个标志性特征：一是具有比较扎实的材料学科基础理论功底和复合的知识结构；二是具有从事材料工程领域实务工作的能力和较强的创新能力；三是具有更宽的专业视野、法学及管理观念和较高的外语水平；四是具备良好的职业操守和人文素养。 材料科学论文:材料科学与工程专业《晶体学基础》教学改革的探讨 摘要：《晶体学基础》是材料科学与工程专业的重要专业课程之一，也是进一步学习材料专业其他课程的基础。本文根据材料专业《晶体学基础》教学中存在的问题，从教学内容和次序、教学手段以及教学模式三个方面，提出了课程教学改革的详细思路。 关键词：晶体学;教学内容;教学手段;研讨式教学;教学改革 一、前言 《晶体学基础》课程是为地质学、材料科学、矿物学等专业学生在完成高等数学、普通化学和物理学等公共课程后而开设的一门专业基础课[1-4]。对于材料科学与工程专业的学生而言，《晶体学基础》课程中的晶体结构、晶体对称性、倒易点阵、晶体投影、晶体生长、晶体缺陷等晶体学基本知识，是进一步学习《X射线衍射》、《电子显微分析》、《材料科学基础》、《材料力学性能》以及《材料物理性能》等专业课程的基础[2]。在材料科学领域，调控材料的性能是人们追求的目标。如果一种材料的成分确定，那么它的电学、光学、磁学以及力学等性能将取决于材料的晶体结构类型和晶体中存在的缺陷特征（如杂质原子的浓度、位错密度和晶粒尺寸等）。因此，《晶体学基础》课程的基础知识不仅在材料科学与工程专业各门专业课程的教学中起到重要的作用，而且将对学生们将来的材料科学与工程实践起到重要的指导作用。 开设《晶体学基础》课程以前，北京航空航天大学材料科学与工程专业的晶体学教学计划主要安排在《材料科学基础》课程中，大约讲解4学时。另一方面，在《X射线衍射》和《电子显微分析》等专业课程教学过程中，过去通常要利用2～4学时来讲解布拉斐点阵、倒易点阵等晶体学知识。这使得部分晶体学知识被重复讲授，而一些重要的晶体学知识没有得到无法全面、系统和深入地讲解。基于以上原因，北京航空航天大学自2010年起对材料专业的本科2年级学生开设了《晶体学基础》课程。 通过过去几年的《晶体学基础》课程教学实践，学生们普遍反应对晶体学基础知识的理解更加全面和深入了，同时在学习与晶体学相关的其他材料专业课程时，也更加得心应手。但是，目前的晶体学教学中还存在以下3个主要问题。 1.晶体学涵盖的内容十分广泛，它是多个学科的重要基础课程，不同学科对于晶体学知识的侧重点有所差别。目前，国内《晶体学基础》的教材主要是面向地质和矿物专业而编写的[5]，其包含的内容以及章节编排次序也是为了使地质和矿物专业学生更好地掌握相关晶体学知识而设计的。所以，现有教材的教学内容以及讲授次序并不完全适用于材料专业《晶体学基础》课程的教学。 2.《晶体学基础》课程中包含着很多晶体学基本概念，同时还有非常抽象的宏观和微观对称操作以及晶体的投影操作。在以往的晶体学教学过程中，主要借助一些静态的二维或者三维图片进行讲解，其表现力度有限，无法有效地使学生理解和掌握抽象的晶体学基本概念和理论。 3.在《晶体学基础》的授课形式上，过去主要以教师讲授为主，学生主动参与较少。仅仅通过教师对《晶体学基础》中复杂空间对称变换进行讲解，难以使学生深入理解晶体中对称特点、内部质点的堆积规律以及复杂的空间概念。同时，这样也不利于学生创造性思维和解决实际问题能力的培养。 由以上分析可见，现有的《晶体学基础》教学已经难以满足材料科学与工程专业学生培养目标的要求。因此，我们有必要对该课程的教学内容、教学手段和教学模式进行改革，以充分调动学生的学习积极性和主动性，提高学生的学习兴趣，使学生真正理解和掌握晶体学知识的精髓，为学生在将来的材料科学与工程实践中打下良好基础。 二、教学内容和讲授次序的改革 目前，本校《晶体学基础》的教学课时共32学时，与地质学和矿物学专业相比，总授课时间较少[3，4]。为了在有限的教学时间内讲授材料科学专业学生所必需掌握的晶体学基础知识，有必要将那些与材料科学专业相关性不大的内容进行删减。例如，晶体理想形态和晶体规则连生方面的内容对地质学和矿物学专业十分重要，但是对于材料专业学生来说，只需要在课程绪论中加以概述就能够满足本专业的教学要求了。同时，对于后续材料科学的其他专业课程将详细讲解的知识点，也可以进行适当删减，如晶体相变、晶体物理学等内容。另一方面，对于进一步学习材料专业其他课程而需要用到的一些重要晶体学基础知识，应该增加讲解内容的深度。例如，倒易点阵、吴氏网等基础知识对于分析材料的微观结构特征至关重要，但是，现有教材中的以上相关内容过于简单，无法满足材料专业学生的培养要求，所以，需要增加相关的授课内容。 教学内容的变更促使我们进一步思考授课内容编排的逻辑性。由于晶体学授课内容和侧重点发生了变化，所以，我们就不能按照现有教科书中针对地质和矿物专业的教学目的来安排授课次序，而应该按照材料专业对晶体学教学内容的要求，研究如何安排授课次序才能更有利于本专业学生由浅入深、循序渐进地学习相关晶体学基础知识。例如，在讲解晶体宏观对称性之前，有必要先讲解一些典型晶体结构的实例，以帮助学生形象地理解复杂的空间对称操作;将晶体的微观对称和空间群知识从原教材的第七章提前到第三章[5]，使其与晶体宏观对称合并成晶体宏观和微观对称一章，这样有利于从宏观和微观相互联系的角度进行讲解;另外，倒易点阵知识应该从原教材的第一章后移到第四章，在讲解完晶体定向和晶体学符号之后，学生们熟练掌握了晶体正空间的晶面和晶向指数，此时讲授倒易点阵知识更有利于学生理解复杂的正空间和倒易空间的相互变换。 三、教学手段的改革 《晶体学基础》课程的难点是晶体宏观和微观对称、晶体的投影以及内部质点的堆积。除了采用传统的板书和二维图形对这些晶体学难点知识进行讲解以外，我们应该更加注重利用一些三维模型。例如，在讲解晶体的球面投影和吴氏网过程中，利用地球仪作为三维实物模型，能够更好地说明晶体的各个晶面在进行球面投影过程中的操作次序，以及解释如何利用吴氏网来计算晶面夹角。在讲解晶体的旋转对称时，可以利用一些特制的三维立体模型，形象地显示出不同轴次的旋转对称;另外，在讲解晶体的极射赤平投影时，可以针对一些具有特殊对称特点的宏观晶体，让学生自己动手制作相关的三维实物模型，通过观察各晶面的投影特点，加深对极射赤平投影知识的理解。 同时，为了使学生更加形象地把握各种对称变换特征和晶面投影规律，我们应该进一步利用三维多媒体软件，制作一些三维动画作为辅助教学手段[6]。这样能够通过三维旋转来观察晶体的宏观对称特点以及晶体结构中的质点（原子、分子或离子）位置，满足晶体宏观和微观对称要素及其操作等抽象教学内容的教学目的，使学生能够直观地观察不同宏观和微观对称操作的特点，从而加深对这些抽象晶体学概念的理解。 四、研讨式教学模式的改革 本校《晶体学基础》课程在开课初期的授课形式为大班整体授课，包括所有材料专业大二的学生（约150名）。由于听课学生人数较多，导致教师难以实时掌握学生的听课效果。故而，本校自2013年起对《晶体学基础》课程进行了“小班化”教学实验（每班70～80人），有效地提高了授课效果。但是，目前的教学模式基本上还是以教师的“填鸭式”教学方式为主要授课模式，学生缺乏学习的主动性，没有积极地思考问题。因此，应该实现教师和学生共同主导本课程的教学过程，通过师生之间以及学生之间“研讨式”的教学模式，使学生在研讨过程中理解和掌握《晶体学基础》的基本概念和抽象知识。针对每堂课的重点讲授内容，教师在课堂中提出相关问题，将学生分成若干小组，每组4～6人，在教师的引导下，通过学生之间反复讨论将复杂的晶体学问题进行逐步阐明，这样也有利于检验学生对每堂课知识的掌握情况。同时，将分组讨论的结果纳入平时成绩的考核体系，鼓励学生主动提出问题，并积极地通过讨论来相互启发，进而解决各个难点问题。 另外，师生应该充分利用本校在校园网上建立的晶体学课程中心平台。一方面，鼓励学生在网络上进行自由讨论，另一方面，让学生针对以上问题在课堂上以小组为单位进行发言和讨论。通过以上“研讨式”教学模式及时获得学生学习效果的反馈，从而调整讲课速度，提高学生的学习效果。 五、总结 《晶体学基础》是材料科学与工程专业的重要基础课程，应该按照材料科学专业学生应该掌握的晶体学知识，优化编排授课内容和次序，提高授课效果;利用三维晶体学动画模型，加深学生对晶体对称要素及其操作等复杂晶体学概念和理论的理解;建立“研讨式”教学模式，针对课程的重点和难点，提出学生课堂和课后研讨的主题，检验学生对授课内容的掌握情况，提高学生通过主动提问以及相互讨论而获取知识的能力，最终使学生更好地掌握材料科学专业必需的晶体学基础知识，培养学生分析问题和解决问题的能力。 材料科学论文:金属材料科学与工程专业生产实习教学改革与探讨 摘要：生产实习是高校人才培养的重要环节之一，也是工程教育认证现场考察的重点环节之一。本文针对金属材料科学与工程专业生产实习中存在的问题，进行了教学改革的尝试，获得了良好的实习效果。 关键词：金属材料科学与工程专业;生产实习;教学改革 据统计，我国每年工科大学毕业生的数量居世界之首，但毕业生的质量却令人堪优。在工程教育认证新形势下，如何强化工程意识，培养解决复杂工程实践能力是高等工程教育中刻不容缓的事情之一[1-3]。生产实习的目的是将理论教学与企业生产密切结合，提高专业兴趣，扩宽专业认识，为同学即将选择考研专业和就业提供指导，培养同学专业工程实践和复杂工程实问题的解决能力。因此，生产实习承前启后至关重要。 目前尽管建立了众多的校外实习基地，但企业考虑到实习安全、生产效率、生产车间场地空间等问题，导致生产现场停留参观时间短。同时，车间噪音大，实习小组人数多，在“只许看，不许动”动的束缚下，实习变成了参观、走马观花[4，5]。因此，同学对生产设备、生产工艺过程的了解和认识浮浅，甚至是囫囵吞枣。在工程认证新形势下，探索教学模式改革将具有重要的意义。 一、生产实习教学改革 1.生产实习基地的选择。在市场经济和目前企业经济运行困难形式下，企业在生产活动中均把经济效益作为首要考虑因素，学生实习一般不会给企业带来直接的经济效益，反而可能会对工厂正常的生产秩序和安全造成或多或少的影响。因此，企业对接纳学生实习一般持消极态度，能安排学生实习时间和次数有限。同时，由于实习经费限制，对生产实习基地只能就近选择。因此，在实习经费和实习基地均有限的情况下，合理资源安排尤为重要。 （1）建立校外精习基地。所谓精习，选择典型的产品，熟悉零件的整个生产加工过程，既包括材质选择、进厂检测、生产设备型号、生产工艺制定、相关的性能检测与质量控制、产品的市场定位与销售情况、企业管理与企业文化。让同学以工程技术人员的角度去熟悉、分析产品零件图、加工工艺图、焊接工艺图等生产工艺过程。采用先课堂讲解（兴趣引导）―同学现场实习（感性认识）―课堂交流讨论（启发深入）―再次现场实习（理解领悟）―课堂讨论交流（融会贯通）的方式进行。 精习基地选择一是交通方便，便于学生多次实习往返，节省实习经费;二是精习基地要有独立功能产品或运动部件，既涵盖金属原料质量控制、加工成型（铸造、锻压、焊接、塑性成型、热处理中的一种或一种以上成型工艺）、质量检测、装配等工序。三是厂家积极配合，能提供产品生产图纸、生产和检测工艺文件、生产设备资料，并可接纳多次实习。 精习基地给同学一个全面系统的材料成型工程概念，让同学由浅入深，由表及里，归纳总结其工艺选择的理论依据、质量控制的方法，根据工况和经济性，选择零件热处理、耐磨、耐蚀处理方法，探索思考该产品生产质量提升空间，进而培养解决复杂工程实践问题的能力。 （2）建立校内精习基地。大学一般建有科技成果转化孵化器，既高校技产业园。虽然高校企业产业园的企业规模小，对生产实习来说，具有得天独厚的优势。辅助教学是高校产业园的职责之一，便于联系落实实习任务，时间安排灵活。二是交通便利，便于往返多次实习。另外，高校科研成果成功转化案例的学习，有助于激发同学学习的兴趣和激情，培养同学创业的意识。 （3）建立校外泛习基地。所谓泛习基地是指学生在企业实习1～2次，主要是让同学了解熟悉不同零部件的生产成型工艺过程，掌握金属零件不同的成型工艺，扩宽对产品生产加工视野。由于企业接纳实习时间的限制，同学对泛习基地的生产工艺过程难以深入的理解和贯通，因此指导老师的预先讲解、同学对企业相关产品、工艺的预先资料的收集、查阅和实习后现场答疑讲解是决定泛习基地实习效果的关键环节。 一般精习基地选择1～2个企业，每个小组安排3～4次进厂实习机会，每次实习0.5～1天。泛习基地安排4～6个企业，每个企业安排1～2次进厂实习机会，每次0.5～1天。精习基地、泛习基地实习时间和次数的安排，可根据企业生产工序、生产规模、设备开工使用情况灵活调整。 2.指导教师工程素养的培养。目前高校师资评聘过分依重科高层次科研项目和论文，忽视了高校教师的工程应用能力的培养和引导。同时，很多高校教学重课堂理论教学的考核与评价，轻工程实习的投入与考核。另外，实习现场环境工况复杂，指导生产实习不仅需要投入时间和精力多，还要求老师具有较好的身体素质。因此，要到达预期的生产实习效果，具有工程开发或企业工作背景的指导老师尤为重要。选择有经验的老教师带年轻教师，培养实习指导教师教学梯队，是完成实习的有效保障[6]。 指导教师到精习、泛习基地企业同技术人员交流座谈，预先调研、制定实习计划，收集编制实习报告。同时，做好预先动员，讲解和指导工作。这些工作已远远的超出了“教学工作量”所能体现出的工作量，需要指导老师相互合作，共同完成。指导教师工程背景培训需要学院、学校领导的重视和教学规章指导的引导。 3.教学模式改革。 （1）实习前沿。同学第一次到企业实习，带着对未来工作环境的憧憬，也充满了对企业的好奇与迷茫。愿望是美好的，但现实是残酷的。所选择的精习、泛习基地在企业规模、技术先进性、企业管理、车间环境等诸多方面可能差强人意，实习动员要预先化解同学心中的就业观与实习现实企业的落差，树立正确的择业观念，引导同学走进企业，培养兴趣，扩宽对专业的认识。同时，鼓励同学不仅带着眼睛去实习，更要带着脑子去思考，去发现问题，并运用所以理论，探讨解决实践工程问题的可行性。 （2）编写实习报告。指导教师根据安排企业实习时间、企业设备开工情况，修改、编写实习报告，避免同学实习报告流水账、抄袭雷同、言之无物。实习报告采用启发、讨论，研究与探讨的方式，引导同学对产品选材、成型工艺、质量控制、产品性能逐渐深入分析研究，将所学理论与产品加工制造工艺、技术相结合，培养同学解决复杂工程问题的能力。因此，实习报告的编写是针对精习基地、泛习基地有的放矢，引导同学在实习过程中抓住重点环节，透过实习产品，回归到理论的运用，将课堂理论与生产实践融汇贯通。 （3）实习考核。实习成绩的考核与评定是实习学风引导的指挥棒。同时，考评制度也影响下一级同学学风和实习态度。制定合理的实习考核办法是实习效果保障之一。一般从实习纪律（10%）、实习笔记（20%）、实习报告（40%）、实习答辩（30%）四个环节进行评价。实习笔记采用时抽查，即可可以监督同学，也可以及时了解同学实习掌握情况，合理的安排实习时间。实习答辩采用分组座谈式答辩，同学主动讲述和提问回答相结合，为同学进行理论的深化和梳理。 二、生产实习改革应用及效果 金属材料科学与工程专业生产实习教学计划3周15天，我们安排青岛扎克船用锅炉有限公司、青岛金海纳有限公司作为精习基地，莱钢锚链、青岛海立、城阳丰东热处理、潍坊丰东热处理、高密高锻5家公司作为泛习基地，其产品包括：船用锅炉、采煤机截齿、海上平台锚链、冰箱变频压缩机、活性屏离子氮化炉、压力机等。 实习参观公司按其产品成型工艺分，焊接成型：锅炉压力容器埋弧焊、CO2保护焊、氩弧焊、锚链闪光对焊、截齿钎焊。塑性成型：炉体的卷压成型、汽车壳体零件的板料冲压成型、锚链横档的热锻成型。铸造成型：压力机及其零件的砂型铸造、消失模铸造成型。机械加工成型：变频冰箱压缩机机械加工。板料和棒料下料：剪板机下料（≤8mm）、火焰和等离子气割，棒材和管材的带锯切割下料。此外还涉及热处理工艺：截齿的感应淬火、渗碳淬火、离子氮化、气体氮化及其喷丸、喷砂除锈预处理工艺。按检测方式可以分为探伤检测：压力容器X射线探伤、着色探伤和锚链超声探伤。力学性能检测：锅炉焊缝的拉伸试验、冲击实验。产品性能检测：锅炉的水压检测、变频压缩机噪声检测。锅炉材料和锚链材料的元素检测分析。从实习内容看涉及了本科课程中的金属材料学、材料的力学性能、成型原理与工艺、热处理工艺与装备、无损检测等课程。 学生在实习过程中，经过与指导老师、企业技术人员互动，在实习报告的引导下，通过课堂探讨交流，能够积极主动地完成各项实习任务，实习效果良好。另一方面，生产实习企业与学生获得了互相认可，既企业在进行安全教育的同时，也给同学做了下一年度的招聘需求，同学可以带着企业的技术问题在企业完成本科毕业设计，促进了学生的就业工作。 三、结论 在新的工程认证形势下，通过学校、教师、学生、企业多层次全方位的精习基地、泛习基地建设、实习指导报告的引导、实习指导教师队伍的形成，探索培养养具有解决复杂工程问题的工程技术人才新的生产实习改革正在付诸实施并初显效果。 材料科学论文:电子理论在材料科学中的应用 摘 要 材料科学本身就是建立在研究微观离子的基础上的，电子理论以其特性占据这材料科学研究中的重要位置。可以说，现在材料科学领域中对电子理论的应用是必不可少的。同时，电子理论是一个庞大的体系，其中包含着多种子理论，本文就以实践种应用广泛的密度泛函理论为例，简要叙述电子理论在材料科学的各个领域中的重要作用，并阐述其部分内在规律，以期无论是对电子理论还是材料科学都能具有发展和推动的作用。 关键词 电子理论；密度泛函理论；材料科学 近几年，密度泛函理论与分子动力学相结合，在材料设计、合成、计算等诸多方面有明显进展，成为计算材科学的重要基础和核心技术。其他量子力学多体问题往往会具有一些“硬伤”，在计算的效率上，计算结果的精确度上，甚至于计算的方法上都难以达到一定的高度，随着密度泛函理论的出现，使量子力学的研究又提升到另一个层次，与其他解决量子力学多提问题的方法相比，采用密度泛函理论所进行的研究能够给出让人满意的结果，尤其使数据的精确，更能够应用到其他领域的研究中，例如化学、数学等，甚至应用于工业生产和人们的生活中。 1 电子理论概述――以密度泛函理论为例 近年来随着物理学的快速发展，人类在探索与发现量子力学和微观事物本质问题上的研究成果越来越多，现今科学学科的分支确定更加细致化，仅就材料物理学科来说，建立了计算机材料分支学科。物理材料的基本性质多数会受到电力结构的影响，故而研究电子理论也必须借助于量子力学。发展电力理论为研究材料科学奠定了坚实基础，同时也给材料科学的研究提供了有利的预测依据，能在一定程度上提高材料科学的发展速度，因此在材料物理科学中论述电力理论的意义和可行性是十分明显的。 电子理论是一种传统理论的统称，但实际上电子理论中包含很多小的概念和理论，不同的理论也有不同的表述方式，密度泛函理论是较早的一种量子理论，他是以Thomas-Fermi的理论为基础，产生于1960年到1970年。对于密度泛函理论来说，它与传统的量子理论的不同在于对基本物理性质的描述方法，也是一种基准。前者是将粒子密度作为基本物理量，而后者则将研究重点放在粒子密度上，使得二者有很大的不同。 密度泛函理论并不是一成不变的，而是随着科学研究的愈加深入而逐步发展的。从基本理论到现在的非局域泛函，不断有新的理论来扩充这一理论所涵盖的范围，同时，这些理论互相弥补，也使得计算结果越来越精确和有效。可以说，这一理论是一种活的理论，它不但在本身领域不断深入发展，还与其他理论相互联系，活跃前进。 我们所称的密度泛函理论具有很强的特点，主要在于需要通过计算机的运算来进行，运行的计算机中需要装载相联系的软件。在市面上我们可以看到许多有关软件，上面我们说到，不同的密度泛函理论所计算出的结果也不尽相同，主要差别在于数据的精确性，中间的差别在一定程度上与所使用的软件有关。这一理论由于它的应用性广泛，被用于多个领域的计算中，但也存在其本身的问题。但是，总体来说，密度泛函理论是一种相对较成熟的理论体系，今后其发展也将会更加多样。 2 密度泛函理论在材料科学中的应用 如上所述，密度泛函理论在应用中已经得到了广泛的实践。“近几年来DFT同分子动力学方法相结合，在材料设计、合成、模拟计算和评价诸多方面有明显的进展，成为计算材料科学的重要基础和核心技术”。 2.1 电性材料科学中的应用 在电能与热能之间的转换的领域上，各国的研究者都在深入进行研究，试图找到一种新的电子特征。有的科学家利用密度泛函理论研究出某种材料的导电性能与金属相比的优劣；有些科学家利用密度泛函理论框架中的小的理论，研究了电子、磁及其相互作用的问题，“结果表明，体系的性质随原子位上库仑相互作用参数U的改变而显著变化”。有的科学家运用密度泛函理论，将增强的表面超导和图像翻转现象进行了计算和预判。 2.2 磁性材料科学中的应用 磁性材料科学是起源很早的一门科学，我们都知道，铁是最早被发现具有磁性的物质，千百年来，人们对磁性科学的态度从神秘到了解，现在已经通过多种方法在研究。有些科学家通过密度泛函理论获得了FeN的结构、结合能和磁矩，并且研究出团簇的尺寸的不同对原子的磁矩没有必然的影响，反而原子会在某一范围内变化。 2.3 光学材料上的应用 光学材料一般是指传输光的介质材料，有些科学家利用密度泛函理论研究而得出：“在有机多层光电子发射二极管、光族材料和高密度光数据贮存材料上有潜在应用。” 2.4 在纳米材料上的应用 纳米材料是指物质的3个纬度中至少有一个纬度的量级是纳米。纳米材料自被发现以来，逐步广泛应用在生产、生活中，我们生活中所常见的纳米防爆膜、纳米微针等，现在在信息产业、能源产业、环境产业等都有广泛的应用，同时科学界对纳米的研究还在更加深入和精确。一些科学家利用密度泛函理论，研究出某些物质能够吸收红外，并且这种吸收能力极强。 3 结论 经典的电子理论认为，正离子所形成的电场是均匀的，而自由电子由于是运动的而不具有这种特性，自由电子和正离子相互碰撞不能形成新的物质，而仅仅是作为一种机械运动。正因为自由电子的不规律运动，所以没有显性的表现形式，但一旦给自由电子一个外在的力，例如磁场，自由电子就会有规律有方向地进行移动，从而形成电流。本文所讨论的密度泛函理论，是在电子理论中具有重要地位的一种理论，尽管它现在已经广泛应用于化学计算中，但是电子理论是包含多种其他理论，因此密度泛函理论更需要其他理论作为依据和支撑，其本身也能够为其他理论研究提供理论支持，因此，无论是主要利用该理论或者是借鉴密度泛函理论的原理或计算方法，做出的研究也渐渐投入到实践中，从而真正有益于人类。 材料科学论文:研讨与展望高分子材料科学的发展进程 摘 要 高分子材料科学作为一种前沿学科，在当前保持了一种持续发展的态势。本文从基本概念以及发展的过程向大家介绍这一门科学。 关键词 高分子材料 现状 可持续发展 1高分子材料的相关概念 1.1高分子材料的基本概念及来源 高分子材料（macromolecular material），以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料。按来源可分为分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等 1.2高分子材料的分类 高分子材料按照特性分为橡胶、纤维、塑料、胶粘剂、涂料和高分子基复合材料等，其中前三种被称为高分子的三大材料。 橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链柔性好，在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状。有天然橡胶和合成橡胶两种。纤维分为天然纤维和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子为原料，经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、形变能力小、模量高，一般为结晶聚合物。塑料是以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要成分，再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间。 2高分子材料科学的发展进程 2.1高分子材料科学的发展历史 高分子学科的建立，至今不到80年。从远古时期开始，人类就已经学会使用天然高分子材料，比如天然的树脂、橡胶、棉花、木材等。 20世纪20年代，才出现高分子科学的概念。到了20世纪30年代，高分子材料工业才步入发展阶段，而到了20世纪50年代配位聚合的出现极大地推动了高分子材料的发展。进入20世纪下半叶，高分子取得了一系列突破性的进展，比如聚烯烃的多元聚合，设计合成嵌段，超支化等聚合物等。 2.2高分子材料科学的发展现状 进入21世纪，单单从一个大方向来描述高分子材料的发展现状是不可取的也是不全面的，所以将简单分为几个领域分别介绍目前的发展现状。 在电气工业领域，高分子材料也有杰出的表现。随着时代的发展，高分子材料在电子、家电和通信领域。我国电气生产大国，全行业对高分子材料需求量较大用量。高分子材料轻质、绝缘、耐腐蚀、表面质量高和易于成型加工的特点正是生产各种家用电器的最佳材料，而家用电器是人们的必须生活用品，所以高分子材料在电气工业的发展是会一直进行下去的。 在机械制造领域更加少不了高分子材料。比如，目前世界不少轿车的塑料用量已经超过 120千克/辆，德国高级轿车用量已经达到300 千克/辆。可见在汽车制造方面，高分子的发展还是比较成熟，系统的。并且可以预见，随着汽车轻量化进程的加速，塑料在汽车中的应用将更加广泛 高分子材料还在航空航天，建筑工程，医疗，包装行业等众多领域发展已经比较成熟，并且正在朝着一个更加规范，更加科学，更加和谐的方向稳定发展 2.3高分子材料科学的发展前景 高分子材料科学代表的是一种前沿技术，其发展趋势也必然要适应社会发展的潮流和最先进工业发展的需求。 2.3.1精细化 随着时代的发展，精细化必然成为材料的主流趋势，未来将纳米技术融入其中也是势在必行的。高分子材料的纳米化可以依赖于高分子的纳米合成，这既包括分子层次上的化学方法，也包括分子以上层次的物理方法。利用外场包括电场、磁场、力场等的作用，采用自组装或自合成等方法，靠分子间的相互作用，构建具有特殊结构形态的分子聚集体。 2.3.2绿色友好化 在强调可持续发展的21世纪，任何事物都在渐渐转型，高分子材料也不例外。实现绿色友好化，需要在材料的合成，生产，运用三方面全方位实现。现在的高分子合成材料对石油的依赖性特别强，寻找可以替代石油的其它资源，则成为21 世纪的高分子化学研究中的一个迫切需要解决的问题。调节原子和分子在物质中的组合配置，控制物质的微观性质、宏观性质和表面性质，就可能使某种物质满足某种使用要求，这种物质就能作为材料来使用。 2.3.3智能化 在这个智能材料的时代，高分子化学同样承担着不可替代的作用。智能材料是材料的作用和功能可随外界条件的变化而有意识的调节、修饰和修复，如若实现，也必然会对人类发展发挥巨大的作用。 3结语 本文通过比较浅层次的语言向大家介绍了高分子这门前沿科学，相信在今后的生活中，随着科技的发展，技术的进步，越来越多的人会认识高分子材料，并投入到这门与人类生活息息相关的科学研究中去。 材料科学论文:基于高职―本科3+2分段培养体系的材料科学基础专业课程的教学与实践 摘 要：本文从3+2分段培养体系的人才培养方案出发，对支撑光伏专业的材料科学基础的关键知识点进行梳理和筛选，阐述了详细的材料科学基础教学内容及重难点知识。并且结合教学实际和学生特点，提出了材料科学基础课程的具体教学方式。 关键词：3+2分段培养体系；高职；本科；教学；实践 高职-本科3+2分段培养这种模式为学生的继续深造和升格为高级技术管理人才提供了一条行之有效的途径，能够充分发挥高职和本科院校的优势，为企业提供具有发展潜力的技能型人才，实现学校、学生、企业三方共赢。这种模式在江苏首先试点，常州工程职业技术学院（以下简称“我院”）与常州工学院已经开展多届合作，共同制订了比较完善的人才培养方案，而高职、本科衔接课程体系的建设无疑是人才培养的关键，我院光伏材料制备技术专业在3+2转段衔接阶段开设材料科学基础这门专业基础课有其针对性和必要性。材料科学基础这门课程主要揭示固体材料结构和性能之间的关联，实际上是用数理化的知识分析实际的材料问题，其内容庞杂，理论性强，抽象，是材料类专业的必修专业基础课，具有普遍指导意义。3年高职学段培养学生的专业实践技能，要求感性认识颇多，2年本科学段着眼专业和管理技术提升，要求有更深的理论基础和解决问题的能力。以下结合笔者的教学实践，说明如何开展有效的材料科学基础教学。 一、以光伏产业链为主线精选教学内容 材料科学基础的内容包括晶体结构和缺陷、固体热力学和动力学、固体结构和电子理论三大块，具体知识要点有晶体结构、固体电子结构、合金固溶体结构、范性形变、缺陷、相图、相变、界面、扩散、凝固结晶、回复再结晶等。全部讲完至少400学时左右，实际上既没有这么多学时，也没有必要面面俱到。课程具有普遍意义，但对专业来说，只要筛选出密切相关的内容即可，做到必需和够用即可。这样一方面可节省时间，另一方面也能够很快切入应用。所以，一定要梳理光伏产业链的应用点和材料科学基础内容相匹配，形成少而精的教学大纲内容，以利于少学时教学和专业应用。 纵观光伏产业链，从硅原料的制备和提纯，单晶硅多晶硅的生产加工，光伏电池和组件系统的生产，与材料科学基础关联的地方还不少。硅晶体的表面形貌、生长方向、生长棱线、层向生长过程对应晶体学知识、晶向晶面及特征的描述；其中融入硅和化合物半导体的结构和电性能对应着合金结构和固态电子论的知识，并牵涉到结合键，能带理论、半导体性能、光伏原理和光伏电池效率；晶片生产中缺陷位错的控制（颈缩工艺等）以及电池片效率改进对应着晶体的缺陷理论；单晶多晶的形核生 长、环境控制、质量控制对应着凝固结晶理论；硅中杂质含量及分布以及栅线印刷、焊接、欧姆接触对应合金知识相图相变知识；PN结形成、焊接合金化过程、光生少子的扩散和寿命、I-U特性曲线的扩散方程推求对应扩散理论中的稳态和非稳态扩散；晶硅加工生产过程中的变形和损伤对应固体范性形变和再结晶；多晶的晶界和单晶多晶的制备过程中的固液界面对应界面理论。此外，掌握热力学基本知识对分析缺陷、表面、相图相变、凝固结晶都非常有用，对材料分类论述的三大类别材料如金属、陶瓷、高分子各论也要介绍，这部分内容具体涉及银浆与硅的欧姆接触、互联条焊接、石英容器性能、封装用铝合金、TPT、EVA的使用性能。基于以上分析，形成的课程知识点和相关内容以及重点难点见表1。 二、依据学生特点改革教学方式 此阶段学生的主要特点有：①理论基础较为薄弱。②从应用型到研究型的学习习惯还未转变。对这两特点，在制订学习内容后还有一个如何让其有效接受消化的过程，不适当地灌输会使学生理解困难，对学习失去兴趣，从而也失去了教学意义。结合教学实践，笔者认为从以下几个方面可以改善效果。 （1）精选教材。教材的选用原则是中等难度，有基础的数理化知识衔接，便于自学和理清课程体系，也便于学生发现问题和受到启发，提出问题。不宜一下子导入艰深的理论。好的教材阅读能够激发兴趣，深入浅出，让人受益。材料科学基础作为普适课程，教材种类繁多，深度广度侧重点各有不同。贵州大学的张晓燕教授主编的《材料科学基础（第二版）》具有以上特点，笔者认为比较适用。 （2）提供配套的参考资料和习题册。作为经典理论，材料科学基础暂时不会过时，现有的参考资料应该是比较丰富的，应该选择性地看一些，特别是习题册，更是和教材一样必备，因为理论的定性和定量同样重要，需要结合实际进行计算和练习，习题能够加深学生对抽象理论的认识，效果明显，能增强学生的成就感和求知欲。 （3）实验验证有助于理解理论。配套实验可以帮助学生巩固加深课堂理论知识，让学生掌握基本实验技能，培养学生自己分析问题、发现问题、解决问题的能力，让学生获得更多的感性体验和创新体验，在光伏材料生产中，处处有材料外观、缺陷、性能以及工艺参数等的检测，过程检测更是质量保证的关键，一些实验项目和检测有密切相关，应该加以训练。如晶体结构实验中的典型金属结构的钢球堆积结构模型分析实验、单偏光下晶体光学性质，非晶态的结构性质和玻璃析晶实验（与长晶过程的坩埚析晶有关）、扩散和固相反应动力学实验，以及电阻测定实验等。 （4）明确概念，将理论讲解浅显化、简化或省略推导，过程让学生对基本概念产生深刻印象，后续教学才能顺理成章。教师应重点讲解参数的物理意义和相关概念，对求解过程作一般介绍和原则说明，以便于学生快速接受知识。 （5）利用网络资源如魔课，爱课程等多媒体手段开展教学。应该承认，有些东西确实难以讲清，因此晶体结构的三维图、原子进入间隙位置的动画演示、扩散微观过程动态展示、缺陷产生增值过程和运动方式的直观视频显示，这些似乎都离不开多媒体展示，可以极大提升学生的空间想象力。这些都得益于现代数码技术可以把最微细的结构和复杂过程进行立体展示。网络资源也要好好利用，网上课堂是主要方式，具有简明易懂的优点。 （6）互动答疑及时解决疑问，按照逻辑体系进行内容顺序重排。由于材料科学基础是一门逻辑体系严密的理论课，在教学过程中不能生搬教材中的章节安排，应该从学生的知识结构来重新安排内容序列，力图使学生运用现有的力学、数理化知识就能理解各种规律，由于先后次序很重要，因此及时解决问题可为下面章节授课铺路。 （7）从理论到实践，再从实践回到理论，实现良性循环，螺旋上升。用理论分析和解决是最好的服务生产实践方式，也是学习基础理论的价值所在。 通过以上针对3+2衔接阶段教学方式的改进，学生的学习积极性得到提升，专业基础知识得到巩固，结合专业实践，也促进了其他课程的学习，这对以后的学习和创新是有益的。3+2分段培养能够成就技能和学术兼备的人才，可满足未来光伏产业发展对人才的需求，应该是一种值得倡导的模式。 材料科学论文:材料科学基础课程启发式教学改革探讨 摘 要 《材料科学基础课程》作为材料物理专业本科核心课程，对本专业知识体系的建立和后续专业课程的学习至关重要。本文针对《材料科学基础课程》存在的教学问题，围绕启发式教学思想，从创新教学内容，丰富教学手段，增加课堂互动等方面对材料科学基础教学改革进行探讨，以期培养学生学习的积极主动性，提高教学效果。 关键词 材料科学基础 启发式教学 教学改革 材料科学基础是一门重要的专业理论基础课程，它以材料的组织结构为出发点，涉及了各种材料的共性基础知识。材料科学基础课程是后续专业课程的基础，在今后相关专业的工作和科研都有重要作用，但结合实际教学经验来看学生普遍反映课程内容枯燥、难学。究其原因，是因为该课程理论知识点多并且内容较为抽象，如涉及名词定义近300个。如何解决材料科学基础教与学的问题，一直是该课程教学改革的重点。本文旨在结合启发式教学改革的一系列思想，探讨材料科学基础的教学改革。 启发式教学对于培养应用型人才具有重要积极作用，它不是一种简单的教学方法的创新，而是一种教学思想的转变。启发式教学是从学生的需要出发，处理好教与学之间的关系，使学生成为学习的主体，教师起到指导与推动的作用，变教师的单纯传授为教师与学生间的互动。因此，启发式教学能丰富材料科学基础课程的教学改革内容，深化教学改革意义，对于创新型人才的塑造具有重要意义。 1创新教学内容，提高学生学习的积极主动性 材料科学基础知识点抽象，课程内容有一定的理论深度，需要学生理论推导和逻辑思维能力。抽象繁多的知识点很容易打击学生求知欲，使得学生丧失学习积极性。因此授课过程中，要注重启发式教学手段，内容的趣味性。利用“联想法”，通过一系列与生活或生产相关的实力或热点话题引入知识点，通过实际案例演绎基础理论的内涵与应用。 在每一章开头，以实例开头回答“为什么学”这一问题。如在讲第五章材料的形变与再结晶时，教师首先询问学生汽车轮毂是怎么制备而成，引起了学生学习的求知欲。然后通过汽车轮毂的加工锻造过程，给学生具体讲解工业生产中加工硬化和再结晶的应用。这种启发式教学模式能够减少学生对理论概念的陌生感，帮助他们理解基础理念和基本概念科学内涵丰富性。 另外在课堂教学时，需要不断引入科技前沿与研究热点问题，能够扩大学生的知识面，激发学习热情。例如在讲解第三章晶体缺陷的时候结合铁电薄膜材料中位错对其的影响等前沿，增加不同角度的正负位错对铁电薄膜单畴结构的影响介绍。这些讲授内容能培养学生的科学精神，提高学习的积极主动性。 2改变教学方法和教学手段，帮助学生记忆和理解 材料科学基础课程知识体系庞大复杂，需要记忆的知识点比较多，是教学过程中一大难题。另一方面，传统的教学模式采用“注入式”教学，忽略了学生学习的主观能动性，造成了教师难教学生难学的境地。如果教学方法过于刻板很难引起学生的共鸣。因此改变传统的“注入式”教学方法和手段，不再只单一的重视讲授而轻视指导。启发式教学方式之一就是采用导学制，指导学生运用自己的思维模式，选择最合适的思考与探究方式学习课程内容，使学生能对专业知识点感兴趣深刻理解并记忆。 多媒体教学方式无疑是启发式教学的一种重要实现途径。多媒体教学方式可以化抽象知识为直观，其优越性在材料科学基础课程中能得到充分体现。例如，晶体结构三维图像、位错的分类和运动、材料的变形等内容是材料科学基础教学中的重点和难点。采用多媒体技术中的二维、三维动画进行演示，图文并茂、声形俱佳，学生通过形象形式深刻理解和掌握了抽象的概念。但同时，多媒体教学也存在着弊端，它会让学生习惯于被动接受信息，削弱了学生的想象力和逻辑思维能力。这就要求教师在教学实践中要把多媒体的应用与教学内容相整合运用多种教学手段的结合，因材施教、因课施教。 如在讲授第三章固体结构中，对于体心、面心和密排六方等三种重要的结构参数，对于缺少立体空间概念的学生很难理解。讲课的时候借助葡萄和牙签等日常用品，以葡萄为原子牙签为原子键给学生详细讲解了三种典型的晶体结构，并以作业的形式让学生自己课下动手来做。这种教学方式能让学生真正参与进来，打开了学生思路，获得了很好的教学效果。 3翻转课堂和课堂讨论，增加师生互动 教学的一个重要内容就是指导学生怎样去学习，这需要充分调动学生的主体地位，增加教师和学生之间积极的互动。启发式教学要求把学生作为课堂的主体，为学生提供充分展示自己才能的机会。翻转课堂作为一种新兴的教学模式，它将传统的课堂学习过程翻转过来，让学生在课堂外通过教学视频或资料自主学习课程，而在课堂上教师对学生进行测评和相应指导已完成教学目标。另外在课上对于一些问题可以分组学习的方式展开交流和讨论，每个学生参与其中获得自己满意的答案。翻转课堂和适当的课堂讨论能作为课堂教学的重要辅助环节，实现了以学生为主的主动式个性化学习，充分了体现了现代教育教学的基本内涵，值得我（下转第73页）（上接第53页）们发挥其优势并运用到材料科学基础的教学进程中来。 但由于材料科学基础基本概念抽象繁多，并不是所有的课程或知识点都适用于翻转课程。具体来说，对于一些复习性质很强但又起到启后作用的内容，可以预先设计出一系列问题让学生查阅资料自学，然后在课堂上组织学生进行讨论或让学生亲自到讲台上进行讲解，涉及到新的知识点再由教师补充，这样既活跃了教学气氛，也可避免学生在学习熟悉的内容时产生厌倦从而提高教学效率。例如讲授第五章晶体的塑形变形时，由于里面的许多知识点跟第三章相近，适合利用翻转课堂的形式让学生课下自学，课上由老师指导讨论。这种教学模式增强学生的自信心和主动性，得到了事半功倍的效果。 4结语 总之，启发式教学思想对于材料科学基础教学改革具有重要指导意义。它要求教师在阐明概念、理论的基础上，强调知识架构间的相互关系，注重讲授理论的来源、思路、方法、意义和应用，讲清它们之间的内在联系。启发式教学方法的应用能抓住学生的好奇心，提高学习主动积极性。在传授课程知识点启发式教学方法能给学生提供广阔的思维空间和分析解决问题的能力。 材料科学论文:航空航天方向材料科学与工程专业英语教学改革 摘要：通过对航空航天材料专业英语教材、课堂教学内容与方法的改革与优化，培养学生具有较强的专业文献的阅读能力，进一步提高学生的听、说、写、译能力，使学生能够熟练应用英语交流、获取知识。同时促进学生掌握良好的语言学习方法，提高文化素养，以适应社会发展和航空航天技术进步的需要。 关键词：航空航天材料;专业英语;教学;改革 航空航天材料是指飞行器及其动力装置、附件、仪表所用的各类材料，是航空航天工程技术发展的决定性因素之一，也是材料科学中富有开拓性的一个分支。飞行器及其装置的设计，不断地向材料工程提出新的课题，推动了航空航天材料科学的进步。各种先进材料的出现也为飞行器及其装置的设计提供更多的可设计性，极大地促进了航空航天技术的发展。因此，先进航空航天材料的开发、研究与应用反映了一个国家的工业水平与航空航天技术，关系到一个国家的综合实力与国际影响力。因此，各国都把先进材料的研究和开发放在重要地位。尽管我国近年来在航空航天材料的研发方面取得了巨大进展，但仍然与发达国家存在较大的差距。因此，需要不断学习和引进国外的先进技术和经验。而国外相关资料都是英文出版，这就需要航空航天材料方向的学生具有较高的材料科学与工程专业英语的听、说、读、写能力，以完成获取专业所需信息等任务。 材料科学与工程专业英语是一门语言应用与材料专业知识紧密结合的课程。它不但涉及英语科技文体的语法特征和材料专业技术文献的语言特点，而且涉及一定的专业技术内容及科技信息交流。课程目标是培养学生具有较强的专业文献的阅读能力，进一步提高学生的听、说、写、译能力，使学生能够熟练应用英语交流、获取知识。同时促进学生掌握良好的语言学习方法，提高文化素养，以适应社会发展和航空航天技术进步的需要。课程的教学目标是：掌握一定量的与材料科学与工程专业有关的常用单词和常用词组，并掌握一定的构词法知识，具有识别生词的能力，能顺利阅读专业相关的英文原版教科书、参考书及专业论文。但现行的教学模式在教学管理与培养方式中存在许多问题亟待解决，目前也没有针对航空航天方向的材料科学与工程专业英语教材。因此，迫切需要完善教学内容，优化教学方式，改编教材，以全面提高材料科学与工程专业英语的教学质量。 一、改编现有专业教材，扩展学生专业视野 浏览现有大部分的《材料科学与工程专业英语》教材可发现，内容基本是《材料科学概论》或《材料科学基础》的英文版本的改编，实际是英文版的专业教材，不具专业英语教材特点。而且教材内容的更新速度慢，与国际上材料科学的快速发展不相适应，学生阅读起来单调、枯燥。因此，在现有教材的基础上，急需编写新版实用性教材。新版教材需兼顾英语的语法特点和材料专业技术知识，既强调专业基础理论知识又涵盖国际研究前沿趋势。 从提高学生的听、说、读、写及翻译的综合能力着手，按照从难到易的教材内容顺序，突出航空航天行业背景及新技术特点，完成《材料科学与工程专业外语》教材的设计与撰写。从教材章节编排上，按照先介绍语言知识后介绍材料专业的顺序布局。可以在开始的章节介绍科技英语的构词、语法的特点以及专业学术文章的撰写规则。随后的几个章节，简单介绍材料的基础理论知识，学生可以结合以前学习的材料专业知识进行这部分的学习。目的是给学生介绍英文专业词汇，让学生逐渐熟悉专业英语的阅读。随后，在材料学的专业知识内容上，结合专业基础课程，着重介绍和航空航天技术紧密相关的材料研究内容，例如飞机结构复合材料、高温材料、隐身材料、非晶材料、太阳能材料等。同时，为了进一步提高学生阅读和理解专业文献资料的能力，提高学生从专业文献中获取重要信息和跟踪学术研究前沿的能力，教材还可以向学生介绍利用互联网站和相关的学术期刊网站获取最新专业文献的方法。并且，从材料专业高质量的国际期刊上精心选取一些难度适中的综述性和研究型的论文作为课堂教学内容。由于这些论文内容新颖且紧密跟踪本领域的研究前沿，学生也易于接受。这样，既提高了教学效果，也使学生对专业英语的重要性有了更深地认识和理解。 二、丰富课堂教学内容，夯实学生基本功 调研各高校材料专业的本科生教学计划，发现专业英语课程设置在第七至第八学期，大四学生对英语学习逐渐变得陌生，如果直接面对专业英语的学习，势必会造成学生学习的困难。因此，教师除了教授教材的内容外，可以适当拓展相关内容的英语学习，提高学生的学习兴趣。 从知识结构设置上，可以根据学生毕业后学习、就业及工作的实际需要，突出对学生专业英语实际应用能力的培养和训练。为了突出实际应用能力培养及常用交流，可按照先读后写，先听后说的思路，来对学生进行专业英语实际应用能力的训练。通过由学习模仿到实际应用的教学模式，重点培养撰写英文摘要、写推荐信、求职信、会议常用发言以及模拟求职对话等能力。除此而外，还可以就学生即将面临的毕业设计论文撰写，展开介绍和讲评。“学以致用”，而实际应用是学生学习的动力。学生一旦体会到能从专业外语的学习中获益，便会提高学习的积极性，促进专业英语的教学。 为了增加教学内容的趣味性，在实际教学过程中增加一些与课文内容相关的最新外文视频。材料科学与工程是一个大专业，其中又有金属材料、高分子材料及陶瓷材料等二级专业，因此除了完成教材的教学内容外，还应针对不同专业分门别类地介绍材料的最新的实际应用。介绍时，可以从互联网上搜索最新的文字资料，也可以搜索最新的视频资料，其中视频资料更生动，因此受到学生们的欢迎。比如在讲解金属材料和复合材料时，可以给学生播放波音、空客等制造飞机发动机及机身结构的最新技术视频。还可以通过播放如太阳能电池、风力发电技术及3D打印技术等视频，加深学生对陶瓷材料、功能材料及复合材料在新能源及新技术领域的应用认识。因此，通过利用多媒体技术的视频资料，不但可以提高学生的英语听力，扩充学生的词汇量，还可以使学生在轻松的学习氛围中了解相关技术的应用前沿，深化在学生对航空航天材料科学与工程的认识。 三、改革课堂教学方法，提高课堂教学质量 材料专业英语是一种正规的书面体，专业词汇多词形复杂、句子长，且与专业知识结合紧密，相对于基础英语来说，缺少文学作品中的韵律、节奏感，读起来抽象、枯燥，造成教师讲授、学生学习的兴趣不高。如果采用传统的专业课程的讲课为主的教学方法，势必不能有良好的教学效果。因此，应该结合英语课堂教学和专业课的教学特点，采取多元化的教学方法，对学生进行课堂教学。 可以采取英语课堂的教学，让学生随堂朗读教材内容，学生在读的过程中，既熟悉了教材内容，又对英语的“说”有提高。随后，对学生进行分组，讨论分析教材内容，或者也可以提出一个小话题，学生可进行问题的分析并提出解决方案。这样，既提高了学生的英语口语技能，也加强了学生分析专业问题的能力。课后布置适量的课后翻译作业，可以是对教材内容的翻译也可以是对课堂增补内容的翻译，通过英汉互译的环节，巩固课堂教学内容。在课程结束前，还可以穿插学生就自己的毕业设计方向，做一个简短的英文讲座，既可以对课堂教学效果进行测试，也可以提高同学们的口头表达能力，增加同学们英语交流的信心。 在进行课堂教学的时候，如前所述，可以围绕课堂教学时的内容，充分利用互联网技术，为学生补充国际上航空航天材料的最新研究成果和先进的应用实例，可以是文字资料也可以是视频文件的学习。进行文字资料的学习时，可以采用先朗读后分析、翻译的方法，逐步分解。进行视频资料的学习时，教师应提前将语音资料转换成文本资料，课堂上可以进行边视听边进行讲解，让学生在愉快的氛围中进行学习，进而达到良好的课堂效果。 四、结语 我国航空航天技术的发展对航空航天材料的研究提出更高要求。航空航天材料的研究人员必须及时关注国际发展，密切和国外学术交流，才能保障材料领域的不断进步，这就对科技人员的专业英语要求也不断提高。因此，通过对航空航天材料专业英语教材、课堂教学内容与方法的改革与优化，来全面培养学生的读、听、说、写、译的综合能力，增强学生的国际竞争力，为航空航天材料技术领域输送优秀人才。 材料科学论文:化工材料科学与工程的发展现状及趋势研究 【摘 要】随着社会不断进步，化工生产备受关注，化工生产为社会发展提供相应的材料，是社会工程建设中的重点内容。化工材料科学与工程研究是化工生产中的重点内容，本文对化工材料科学与工程的发展现状进行分析，针对其中存在的问题，提出促进化工材料科学与工程发展的对策，并对未来社会发展的化工材料科学趋势演变进行畅想。希望相关的研究能够促进我国化工产业的发展。 【关键词】化工材料科学与工程 发展现状 趋势分析 研究 化工材料科学与工程是社会经济发展的主要驱动力之一，同时能够带动信息技术与生物技术的发展。在以科学技术为主导的当今社会中，无论是高校中还是化工企业中，都需要培养化工材料科学与工程的专业人才，创新材料科学与工程的发展。从化工材料科学与工程的发展中找寻其中存在的问题，以便于后期的工程技术研发。 1 化工材料科学与工程的发展现状分析 1.1 化工材料科学与工程的发展历程 化工材料科学与工程的从个个单一分来的学术系统中，逐渐实现走向了科学之间的相互融合。在社会发展的进程中，材料科学的应用与社会建设步伐息息相关。单一化的材料科学发展不能适应社会发展需求，各个材料学科之间应该实现相互交叉、渗透、移植，从细分最终走向综合化的发展。在20世纪40年代，基础科学与工程之间的相互渗透较差，固体物理学与材料工程学之间的互不融合。从60年代起，材料科学与工程学能够实现交互，材料科学与材料工程之间的大部分内涵能够实现重叠，化工材料科学与工程得到了教育界的广泛认可[1]。 1.2 化工材料科学与工程在教育界的发展 化工材料科学与工程是高校教育中的重点内容，该门学科经过多变的研究与演变，衍生出中诸多的子学科。以美国麻省理工学院材料学科专业演变为例，与化工材料科学与工程相关的专业课程有：地质与采矿工程、采矿与冶金、冶金与材料科学等。欧美等国家将在材料教育方面的认识比较深，将很多高校中的冶金、陶瓷、电子材料等科目统称为材料，材料教学内容逐渐扩大，应用到社会建设中的诸多领域中。目前，我国重点高校相继设立材料科学与工程学院，针对于化工方面的教学改革，在原设置专业的基础上，补充了非金属的工程材料的内容。化工材料科学与工程的发展能够打破原专业设置的界限，加强专业间的渗透和联系，教学内容实现了更新。截止至2003年7月份，具备材料科学与工程的院校占据我国的高校的总数的34%。化工材料科学与工程的教学逐渐展现出了新思路[2]。 2 化工材料科学与工程的发展趋势 2.1 化工材料科学与工程教学中创新性人才培养 化工材料科学与工程的发展，以来社会化工企业的技术研发还远远不够，为了更好的促进化工材料科学的发展，在未来的科技社会中，化工材料科学与工程还需要与教育实现紧密结合。促进化工新材料的研发与应用，需要在高校中培养优秀的材料科学人才，与社会高精尖材料研发机构构成联动机制。对于材料科学的人才培养要求极为严格，一方面需要学生具有较好的结构力学基础，另一方面还要向学生传授学生微系统、纳系统、生物系统。同时还需要进行材料结构、性能、工艺等工程的研究，以计算机技术进行材料科学的模拟研发。高校能够为社会输送创新性的人才，是社会化工企业实现稳步发展的关键。创新性人才的能够促进化工新材料的研发，保障化工材料领域更新[3]。 2.2 化工新材料的研发 在科技信息不断发展的当今社会中，对于化工材料的研发技术越来越先进，我国化工材料科学与工程的未来发展，需要与科技信息技术相互融合，研发出具有更多功能的化工新材料。这些新材料的研发与应用能够在传统材料的优势基础上，为人们的生活提供更多的便利。 2.2.1 纤维材料 化工新材料“十三五”发展规划在即，很多具有高技术含量、高价值知识密集和技术密集的新型材料，在社会建设中能够发挥出无线的潜力。这些新材料与传统的材料相比，在质量上更加的轻便，在性能上的更加的好，在功能上更加的强大，附加值更加的高。那么何为化工新材料，化工新材料是指一些包含高性能纤维复核材料，这些才能够在国防军工、航空航天、新能源及高科技产业中应用广泛，同时化工新材料在建筑、通信、机械、环保以及海洋开发中用途更大。有专家指出，全球纤产量在近十年内的长幅为3%，而高性能的纤维在全球范围内产量增长能够达到30%，也就是说，在未来的几年间是高性能纤维发展的黄金期[4]。 2.2.2 聚酰亚胺 有机高分子材料也是化工新材料的另一类，与传统的高分子材料相比，聚酰亚胺的综合性比较强，特点突出。聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、分离膜、纳米、液晶、激光等领域。在物理性质上，耐高温达 400℃以上，长期使用温度范围-200～300℃，熔点特征不明显。并且该种材料绝缘性能极高。通常情况下，103赫下介电常数为4.0；在化学性质上，聚酰亚胺可以被分为脂肪族、芳香族、半芳香族聚酰亚胺三种。聚酰亚胺，因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，其在微电子领域发挥着重要的作用。 3 结语 综上所述，化工材料科学与工程化工研发领域中的重点内容，提升对于化工材料科学与工程的研发，能够有效的促进化工领域发展。本文对化工材料科学与工程的发展现状进行分析，与社会发展趋势相互结合，研究其在未来的发展方向。在未来，需要对化工材料科学与工程教学中进行创新性人才培养，鼓励化工新材料的研发，实现科技创造未来。 材料科学论文:材料科学与工程专业的实验室教学地位思考 [摘要]站在一级学科专业角度理解“材料科学与工程”实践教学的含义，剖析目前我国高等学校本科实验室在实践教学方面存在的问题。提出高等学校的实践教学应该以培养大学生科学实验及工程实践的能力为目的，以传授科学发现的实验方法、研究手段以及工艺技术为任务，并在认知学科知识、掌握专业技能基础上实现大学生创新能力的培养；实验室应该是完成实践教学任务的主要基地，实验室建设应该是高校实践教学基地建设的落脚点与主要方向。 [关键词]实验室；实践教学；工程实践能力；人才培养 0引言 “材料科学与工程”专业是一级学科专业，深刻理解专业内涵，是保证实现专业人才培养目标的关键。从培养专业人才的角度，专业教学自然包括学科理论知识与专业实践能力协调统一的两个部分。如何进行专业实践能力的培养是高校普遍关注的问题，也是目前高校教育工作者的重点研究课题[15]。伴随国家对教育的重视和大量投入，用于培养学生实践能力的基础设施得到完善。然而，这并不意味着专业实践能力培养的问题得到解决，恰恰相反，社会要求高校改革实践教学模式，培养高素质工程实践能力人才的呼声日益强烈。深刻思考高校实践教学现状，目光聚焦教学实验室，高校教学实验室的性质、作用与地位值得再审视。高校教学实验室的建设方向对高校实践教学模式改革的影响作用值得探究。 1从“材料科学与工程”的学科内涵理解专业实践教学的涵义“材料科学与工程”学科是研究有关材料成分/结构、制备/合成、性能和使用效能及其关系的科学技术与生产。对此，材料科学与工程专业的基本教育要面向学科的要素，自然科学知识与工程技术知识应该是构成知识结构的主要方面。就理论教学而言，要以系统的知识学习和综合思考能力培养为主，强调宽厚的基础、学科知识横向与纵向间的联系。理论教学的核心任务，就是培养专业理论素质。实践教学不应该仅是理论的再现和简单证明，而是强调理论在应用中的相关性和综合性，同时引导和激发学生走向科学研究和工程实践的起点。实践教学的任务和目的就是培养大学生获取科学知识的能力与工程实践的能力。基于此，确立了高校实践教学改革以及实践教学基地建设的方向。高校教学实验室是完成实践教学任务，实施学生工程实践能力培养计划的主体，高校实践教学改革以及实践教学基地建设的对象是教学实验室（以下简称实验室）。 2我国材料科学与工程专业教育的发展现状对实践教学的要求2.1重视宽口径材料类人才的培养 材料类型已经覆盖了金属材料、无机非金属以及高分子材料材料工程方面，覆盖了金属的成型与加工、无机非金属工程、高分子材料工程以及冶金工程等。材料科学与工程专业的实践教学应该与此对应，重视宽口径的科学研究和工程实践能力的培养[3]。 实际上，在专业人材培养过程中，各个学校依据自身条件和发展定位而限定“宽口径”的“度”，即办学特色。由此，也决定了“宽口径的科学研究和工程实践能力的培养”的实践教学内涵对于每个学校来讲是有一定限度的。实验室对于实现“宽口径”的科学研究和工程实践能力的培养目的具有了可行性。 2.2培养模式由“专业培养”向“学科培养”方向发展各教学环节的学科性特点日益突出：在课程设置上，普遍注重学科式课程，专业课程已从中心地位转向了载体地位；在课程内容上，围绕学科发展和技术进步，培养学生适应社会科技发展的大方向。实践教学与学科性内容的关联性日益紧密[4]。例如，大功率X射线衍射仪、透射电子显微镜等高、精、尖设备大量向本科教学开放；普遍提倡本科生低年级开始进入科研团队，参与导师的科研工作；毕业论文或设计题目普遍要求真题真做。实验室对于实现宽口径的科学研究和工程实践能力的培养的有效性日益彰显。宽口径的科学研究与工程实践能力培养的主体地位也日益凸显。 2.3实践教学方面的投入由基础转向专业 伴随国家对教育的重视和大量投入，培养学生实践能力的基础设施得到完善，学生的实际操作动手水平、分析和解决问题的能力得到了明显的提高。以天津理工大学为例，在经历“十五”、“十一五”基础实验室专项投资建设基础上，投资0.24亿元进行了“十二五”建设，以学科与专业综合建设作为重点，加强教学科研创新平台以及人才培养质量建设。实践教学方面的投入已由基础转向专业，投入的趋向突显学科性。科学研究和工程实践能力的培养越来越可以立足于实验室。 2.4材料科学与材料工程相结合的综合性人才的培养日益受到重视随着社会的发展及国际竞争日趋激烈，社会对材料研究专门人才的需求淡化了材料科学与材料工程的概念，对材料科学与材料工程相结合综合性人才的需求增加。 伴随专业教学内容学科化、综合化，实践性更强，探索性更强。以专业认识实习或企业化的现场实践为实施方式的教学模式呈现出不适应性。实验室建设作为学校教学改革的重要部分，其建设易于朝向保障实现材料科学与材料工程相结合的综合性人才培养目标发展。从高校的性质与任务、高校实验室建设的目的，以及从现实条件来看都是符合逻辑的。 3高等学校实验室实践教学现状的思考与改革措施3.1高等学校实验室实践教学现状的思考 1） 以科学实验教学涵盖实践教学。实验室的实践教学过于强调学科性：教学内容突出学科化，教学方式强调科学探索。与此对应，用于实践教学的投资趋向于科学研究设备。实验设备现代化、高精尖化以及专门化。这种实践教学现状使科学探索深度不断加大，基础实践能力逐渐淡化。虽然对教师与大学生双方的科学素质要求越来越严格，但基本技术的实际操控能力越来越弱化。如果以宽口径的科学研究与工程实践能力的培养标准来衡量高等学校实验室的实践教学，对学生工程实践能力的培养会被弱化。 从材料测试分析方法的课程教学来讲，由于侧重电子探针、原子探针等现代分析手段，材料成分分析最基础的化学分析方法被淡化，而化学分析方法是工程实际中测定钢平均成分的基本方法。大学生就业主体还在企业，仍面向工程实际。大学教育，特别是工科的大学教育，工程知识的教学偏弱，大学生就业难，社会接受度低，这些也是需要考虑在内的客观原因。 另外，先进科研手段层出不穷，先进工程技术不断发展。在先进科技面前，面对高精尖、高价值科技手段，存在看得见却摸不得的客观现实。不能上手，实践能力无从培养。 除此之外，在科技飞速发展的今天，要求大学生群体在一个相对较短的、确定的时间段内了解新的科学研究方法，培养出相适应的科学研究能力，是不可能的，也是不可行的。 2） 实验室实践教学存在明显的教学实验性。高等学校实验室的实践教学受传统的思想影响，实验教学依课程开设，且在内容上注重理论知识的验证，正所谓教学实验，而非实验教学。而且，在实验教学内容中对科学发现的历史缺乏重视。科学发现的历史，不仅在于体现知识体系的形成过程，有助于学生更好地理解、掌握知识，而且在于展现了探究科学的思想方法、在探究科学问题中所采用的技术手段以及技术手段的选择使用、改进与发展的过程，这些恰恰表现的是工程实践的核心内容。 在实验教学形式上，所谓基础性、设计性及综合性实验的划分，多是从实验内容的量、涉及知识性的面及工作难度角度，而非从实验教学的内涵上来考虑。项目之间相互独立，缺乏系统性，且实验项目在内容设置上重复现象严重；实践教学在培养学生创新意识、专业实验能力及科学研究基本能力方面的主体地位与作用上没有有效体现；学生创新意识不能得到有效激发；教学过程未能切实体现以学生为本、学为主体的教育理念。 传统的实验室教学模式不适应宽口径的科学研究与工程实践能力的培养这一实践教学的内涵，实验室教学的实质作用未有效体现。 3） 高校实验室教学的优势尚待发挥且不能与工程实践相协调。按照传统观念，实验室的实践教学注重科学理论相关的工作。在此观念下，设立的实验室多属于科学实验型实验室，而非工程实践基地。为弥补这一不足，高校多致力于建设校外工程实践基地，使本属于学校自身的实践教学体系，被分成校内的实验室实践教学与校外的工程实践教学两部分，使得科学研究和工程实践能力的培养出现脱节，不能协调统一。 校外实践基地的建设有效支撑高校实践教学。因而，许多高校大力建设校外产学研基地，实施“卓越工程师”培养计划等。在“十二五”期间，天津市投资了4.25亿元用于实施卓越人才教育培养计划，建设10个可共享的工程实践教育中心。在实践中发现，所谓工程实践基地实践教学的内容与形式偏向工程，一定程度上弱化实践教学的科学研究与工程实践能力的协调统一，对材料科学与材料工程相结合的综合性人才培养目标的实现具有一定局限性。同样，工程实践基地建设为适应科技飞速发展的现实，满足大学生群体在一个相对较短的、确定的时间段内掌握不断涌现的新的科学技术是不可能的，也是不可行的。另外，由于企业客观现实的限制，校外产学研基地的工程实践教学效果确实大打折扣。况且，在信息交流高度发展的今天，是否需要花大力气建设校外产学研基地以完成工程实践教学是一个值得商榷的问题。 3.2高等学校实验室实践教学改革措施 1） 提高对实验室工作重要性的认识。高等学校实验室是学生实践能力培养及实施工程素质教育的重要场所，保证教学质量及实现人才培养目标的重要基地。党的十八届五中全会已经明确，内涵发展、提升教育教学质量是“十三五” 高等学校改革的核心。必须树立以学生为本，实施知识传授、能力培养、素质提高协调发展的实验教学观念，提高实验教学对培养创新型人才重要性的认识，深化实验教学改革，支撑教育教学质量的提升。 2） 加强实验室建设，深化实验教学改革。首先，通过管理体制创新，实现实验室的角色转换。高等学校实验室建设，要以深化改革现有实验教学体系和管理体制为核心。通过体制创新，打通实验教学与理论教学的教师身份界限，在建立起满足实验教学需要的高素质实验教学队伍基础上，形成设备先进、资源共享与开放服务的实验教学环境，提高实验教学水平，支持实践教学质量的提升，使实验室真正成为实施实践教学任务的主要基地。 其次，通过理念创新，打通科学研究与教学实践之间的界垒，有效地实现教研相长，培养了学生的实践能力。通过理念创新，形成科学研究与教学实践协调一致、科研研究室与教学实验室协调统一的机制，实现教研相长。学术性的教学模式，打通了科研研究验室与教学实验室的管理界垒，专业教学任务由团队协调处理，应该是一个积极的探索。 4结束语 实践教学改革是高校特别是工科院校教育改革的重要部分。实践教学改革是保障学校培养满足社会发展需要的，科学发现与工程实践能力相结合的综合性人才的重要支撑。从高等教育发展面临的形势要求、高校的性质与任务，以及学科专业建设内涵与发展方向的逻辑出发，高校实验室应该培养大学生获取科学知识能力与工程实践能力的能力。借助体制创新，使实验室真正成为实施实践教学任务的核心载体。教育者应通过理念创新，打通科学研究与教学实践之间的界垒，使实验室真正成为学生获取科学知识与进行工程实践能力培养的主要基地。

材料化学论文:高分子材料与工程专业高分子化学实验教学体系的构建与成效 摘要:概述了目前国内高校高分子材料与工程专业高分子化学实验教学存在的共性问题和关键问题。提出了高分子材料与工程专业高分子化学实验课程由基础技能实验,综合设计实验,研究创新实验三个模块组成的新教学体系,并在每个模块中引入一些综合性和应用性的实验教学内容。实践证明所构建的实验教学体系在培养学生的创新意识、应用与实践能力方面起到了较好的效果。 关键词:高分子材料;高分子化学;实验教学 高分子化学实验是高分子化学课程教学的一种最有效的实践教学形式,它可以帮助和促进学生课堂理论知识的学习与消化,建立和巩固高分子化学基本概念和理论,获取高分子化学知识,培养科学素质和操作技能。我国著名化学家戴安邦指出:“只传授化学知识和技术的化学教育是片面的,全面的化学教育要求既传授化学知识和技巧,又训练科学方法与思维,还培养科学精神和品德,学生在化学实验中是学习的主体,在教师指导下进行实验,训练用实验解决化学问题,使各项智力皆得到发展”。这番话指出了开设化学实验课的深刻内涵和重要价值。2004年国家教育部颁布的《普通高等学校本科教学工作水平评估方案》在评估指标的二级指标“实践教学”中,从“实践教学内容与体系,综合性、设计性实验课的比例及效果,实验室开放”三个方面明确了实践教学改革和发展的方向。近几年高校的化学类实验教学改革取得了令人瞩目的成果。高分子材料科学与工程专业是很多高校在近年来新开设的专业,在实验教学与改革方面的成果积累较少,尤其高分子化学实验教学采用陈旧的教学内容和教学方法依然居多。通过调研发现,目前国内高校高分子材料科学与工程专业的高分子化学实验教学依然不同程度地存在一些问题。 一、高分子化学实验教学现状剖析 1.实验教学体系和内容欠争理 多数的实验教学附属于理论教学,没有单独设课和单独考核,实验课时相对较少虽然有些高校高分子化学实验已经独立设课,但仅作为考查课。实验教学内容中传统的、陈旧的实验较多,而体现现代科学技术发展成果的实验很少认知性、验证性实验所占的比理偏高,培养学生创新能力的综合性、设计性、应用性和创新性的实验偏少,而且实验环节偏重于理论,突出高分子材料应用性特点的实验太少,不利于培养学生的工程观念。 2.实验教学方法单一 学生按照实验讲义预习,然后进实验室。实验前教师把实验目的、实验原理、仪器使用方法、测试方法、实验步骤和数据记录表格及数据处理方法等进行详细的集中讲解。学生只需按教师指导的过程按部就班或者依照讲义“照方抓药”,就可以完成一个实验。一部分学生糊里糊涂地来到实验室,只动手不动脑地完成实验,然后又迷迷糊糊地离开实验室。实验的现象和结果没有给他们留下太深的印象,对学生观察能力、分析问题和解决问题的能力以及创新意识的培养都很不够。这种统一模式、统一要求、齐步走的教学方法,一方面造成了学生对教师的过分依赖,另一方面抑制了学生个性思维的发展和创新能力的培养。 3.实验嫩学手段落后 在现代信息技术迅速发展的今天,虽然网络技术、多媒体技术等现代教学技术在理论教学中得到了普遍应用,但虚拟、仿真等实验技术手段未能在实验教学中推广应用。这样对于一些耗费过高、时间过长、毒性过大、危险性过高的实验,只能最低限度地开设,且开设过程中费用大和危险性高,导致学生对此类重要实验缺乏足够的认知和感受的机会。 二、新教学模块的实践性探索与成效 针对目前国内高校高分子材料科学与工程专业高分子化学实验教学中存在的一些问题,借鉴其他化学实验教学改革的优秀成果,提出了基础技能实验、综合设计实验、研究创新型实验的三个高分子化学实验教学模块体系,并在每个模块中结合常熟理工学院教师的科研成果引入_些新的实验教学内容,采用开放式实验教学方法。通过实验教学实践发现新的体系和教学方法在培养学生的创新意识和工程实践能力方面起到了较好的效果。 1.基础技能实验教学模块 基础技能实验模块构建的目的着重建立高分子化学实验与相关基础理论知识之间的有机联系。培养学生的实验安全意识、清洁卫生习惯和严谨的实验态度。训练学生掌握熟练规范的实验操作技能和技巧,为后续的实验教学模块的实施打下良好的基础。 基础技能实验模块的教学内容设计在课时总量的40%～50%为宜,课时数约30学时,开设8～10个实验。教学内容设计涉及到高分子化学反应机理,如自由基、阴离子,阳离子等连锁反应机理,缩聚、基团转移聚合等逐步反应机理,开环聚合反应机理等。在实验实施方法方面涉及到本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合、熔融缩聚、界面缩聚等。如设计膨胀计发测定苯乙烯本体聚合动力学实验,让学生直观感受到了诱导期概念、聚合过程体积减小的现象以及聚合物溶液的粘性特征等非常重要的高分子化学理论知识。设计过硫酸钾引发甲基丙烯酸甲酯自乳化聚合实验,除让学生明确了乳液聚合的基本原理外,还了解到了聚合物大分子链端基的重要作用。设计己二酰氯和己二胺界面缩聚实验,让学生深入理解了界面缩聚的概念和聚合物的可纺成纤性能等主要高分子知识。通过设计一些自由基、阴离子、阳离子等连锁反应机理的实验,使学生进一步掌握了活性中心的概念,同时在实验过程中认知了这些引发剂的活性、安全使用和贮存事项。 2.综合设计实验教学模块 综合设计实验教学模块旨在培养学生较强的实际动手能力,自主设计和分析解决问题的能力。本实验模块是实验教学的较高层次,注重学生实验的自主设计性和综合性。 教学内容设计在课时总量的20%～25%为宜,课时数约15学时,开设2～3个实验。本教学模块的特点之一是实验内容的综合性,可以将同一门课的几个实验,或者是几门课的实验组合在一起,形成一个大实验。本教学模块的特点之二是实验方案的灵活性和设计性,侧重培养学生的自主实验和学习的意识和良好习惯。例如关于高分子合成实验先确定好采用的聚合机理和聚合方法,在原材料配方组成、引发剂种类及用量、合成温度等工艺条件方面给出一个大致的框架,然后让学生在所给的框架内进行自行设计和实施实验。譬如悬浮法制备聚苯乙烯珠粒实验,水的用量范围为苯乙烯质量的100%～200%、分散剂为磷酸钙或聚乙烯醇两种、引发剂过氧化二苯甲酰用量为苯乙烯质量的0.2%～1.0%、反应温度设定在75℃～85℃范围等。学生通过自行设计的方案实施实验获得了不同的实验结果,通过对不同组之间实验结果的综合分析,找到了影响悬浮法制备聚苯乙烯珠粒的一些因素,激发了学生动手实验的兴趣,发挥了学生自主实验和学习的主观能动性。 3.研究创新实验教学模块 设置研究创新实验教学模块培养学生的科研和创新意识、提高学生的综合素质和应用开发能力,为实现培养高质量的应用型人才的教育目标提供重要的教学内容实体支撑。 本实验模块是实验教学的最高层次,注重学生实验的独立自主陛、综合性、应用性和创新性,教学内容设计在课时总量的20%～25%为宜,课时数约15学时,开设2～3个实验。本实验教学模块的特点之一是实验项目的独立自主性和综合性。也就是说确定好实验项目之后,让学生在实验教师指导下独立自主地进行实验项目方案的调研、设计、实施和结果分析。本实验教学模块的特点之二是实验项目的应用性和创新性,所拟定实验项目必须关联生产实践中的聚合物产品,充分体现实验项目的应用性。实验项目设计主要针对这些高分子产品生产实践中存在的共性问题和关键问题的解决来进行设计。通过研究创新实验的实施,发现学生学习积极性很高,乐此不疲,为培养学生创新意识和展示高分子化学实验的应用性特征提供了最佳学习平台,尤其是开发一些联系生活实际的应用型实验,可使学生亲身感受到高分子化学实验的实用价值,能强烈激发学生的创造动机。此外,研究创新实验往往需要多名学生共同完成,有利于培养学生的团队合作精神。例如,聚氨酯绝缘漆的制备及性能测定实验,每个学生做一个实验配方,每5名学生一组,5名学生的实验结果综合在一起可以得出高分子树脂配方组成与漆膜性能之间的关系曲线,以及固化条件与漆膜性能之间的关系曲线。在实验过程中,5名学生要共同安排实验方案,尽量保持操作的一致性,最后得出的结果要呈规律性变化。如果有一名学生操作有误,这个实验点就会落在规律性以外,影响其他学生对实验现象的观察。因此,实施研究创新实验项目对教师也提出了更高要求。在每次实验前,教师要指导学生拟定方案,并对可能出现的实验现象和各种影响因素进行分析,实验过程中,又有多种意外的实验现象出现,这势必要求师生共同分析和讨论造成这些现象的原因,帮助学生透过现象深刻理解事物的本质。这样做需要教师有相当的知识储备量,并且要求教师也不断进取,充分体现了教学相长的教育理念。 三、结论 基础技能实验、综合设计实验、研究创新实验+教学模块教学的实践证明教学效果显著,特别对提高学生综合实践能力、激发学生理论课学习兴趣、培养学生创新意识和应用开发技能取得了预期效果。基础技能实验模块的教学效果主要体现在实验现象与相关基础理论知识之间的有机联系,高分子化学实验操作技能和技巧的掌握和规范。综合设计实验的教学效果主要体现在学生自主设计和分析解决问题的能力培养。研究创新实验的教学效果主要体现在学生科研和创新意识的建立,以及学生团队意识和应用开发能力的培养。 材料化学论文:浅析材料化学专业在高等林业院校的定位与建设实践 论文关键词：材料化学;专业定位;课程体系;实践教学;师资培养 论文摘要：文章从我国林业科技发展对材料化学专业人才的需要出发，探讨了在高等林业院校设置材料化学的专业定位，在对材料化学课程的教学体系进行思考的基础上，提出了培养适应林业科技发展需要的材料化学专业人才的培养模式和教学内容。 材料化学是一门材料科学与现代化学相结合的新兴学科，对于自然科学和国民经济的发展至关重要，是21世纪化学发展中的重要新兴学科之一。本专业密切联系国民经济、科学技术迅速发展的实际，研究材料制备、加工、性能和应用等的化学问题。上个世纪90年代初，复旦大学率先开设材料化学本科专业。随后，众多高校相继开设了该专业。由于材料种类很多，而且各个高校开设材料化学专业的背景和学校的优势学科不相同，虽然专业名称相同，但是各学校所制定的培养方案和体现的专业特色各不一样。中南林业科技大学是一所服务于区域经济和现代林业，地处中南地区的高等林业院校。在高等林业院校开设材料化学专业，相对于其它综合性高校的材料化学专业和本校的主流学科一一林学来说，该专业无论是在师资队伍，还是在科研水平与学科建设等方面都存在不小的差距。所以，我校开设的材料化学专业，只有办出自己的特色和优势，才能在材料化学专业领域占有一席之地。 1、专业定位明确，体现办学特色 人才的培养需要找准位置，明确方向。这是适应经济发展的需要，也是办好专业的关键。我校2004年初申报材料化学专业并获得省教育厅批准，2005年正式招生。经过5年的发展，积累了较为丰富的教学实践经验，基本建立了较为完备的材料化学专业办学条件。材料化学是一门多学科相互交叉的新型综合学科，就材料而言，包括金属材料、无机金属材料、高分子材料、功能材料、复合材料等多个领域。随着我国经济建设的全面发展，为了应对经济社会可持续发展的迫切要求，加强林业和生态环境建设至关重要。各种新材料在农业、林业领域的应用日益广泛，如生物质材料、木材阻燃材料、仿生材料和可生物降解材料等的开发都是材料优先发展的方向。但是，目前我国林业领域从事新材料技术开发和应用的专门人才比较匾乏，远远不能满足现代林业高速发展的需要。因此，高等林业院校设置材料化学专业对我国林业现代化具有重要意义。在高等林业院校设置材料化学专业既要考虑材料科学学科本身的体系，又要体现高等林业院校的特色与优势。为此，我们把专业定位在复合材料、生物质材料和高分子材料三大方向，使学生既具有扎实的材料科学基础知识和良好的专业素质，又能适应科学技术飞速发展的要求;培养能在材料开发、生产及应用领域，尤其是利用林产品资源进行新材料研制和开发以及新材料在林业领域的应用方面具有创新精神和实践能力的复合型人才，为我国林业生产现代化及林业产业化的发展提供坚实可靠的人才保障。 2、完善课程体系，优化课程设置 本专业秉承夯实基础，提高能力、拓宽范围、接触前沿的理念，根据国家经济建设对专业型、应用型、复合型和学习型人才的需要，在遵循“重基础、宽口径和强能力”教学改革原则的基础上，在构建材料化学专业课程体系时，主要采取下列原则:加强基础理论，拓宽专业口径，重视实验教学，适当增加选修课比例。因此，该专业的课程体系由公共基础课、专业基础课、专业必选课和专业选修课四个方面组成。其中:公共基础课程与化学工程类其它专业一致;专业基础课开设了材料化学、物质结构基础、材料科学与工程基础、材料物理性能等课程;在专业课程的设置上注意宽口径与突出特色相兼顾，如复合材料方向开设的复合材料学和复合材料工艺与设备课程;高分子材料方向开设的高分子化学、高分子物理和材料结构表征课程;生物质材料方向开设的木质复合材料、竹材及非木质材料等课程。同时，还加强了工艺设计和制造方面的课程，如开设材料加工与成型、材料加工与成型实验、材料合成与制备等课程;增加了阻燃材料及其应用技术、仿生材料、生态环境材料、活性炭制备改性与应用专题等特色课程。总之，在课程体系的总体构建原则下，经过两次培养计划的修订，对课程进行了认真仔细的整合，系统地确定课程门类，进一步明确各门课程的内容及课程间的分工与联系，删除一些内容陈旧或与其它课程内容重复的课程，增加反映最新研究成果方面的课程，如纳米材料，纳米复合材料等，创建一些理论联系实际、有利于培养学生综合运用知识的能力的课程，并加大前沿科技知识的教学比例。 3、改革实践教学体系，强化能力培养 材料化学专业是一门实践性很强的学科，在教学活动中，必须加强实践教学环节。首先，在加强基础化学实验教学的前提下，组建了材料合成与制备、材料结构表征和检测两个专业实验室。同时，利用多种渠道与企业建立联系，在株洲冶炼集团、湘潭钢铁公司和株洲化工集团等单位建立了实习基地。第二，实验教学是培养和提高学生的综合素质、探究与创新能力的重要途径。建立新型的材料化学实验教学体系，将传统的实验教学向开放性的教学模式进行转变，是培养创新意识、创新思维和创新能力的人才的有效途径之一。为此，在实验教学方法上，部分实验课试行开放式教学，实验课教师仅仅讲授实验的基本原理和基本要求，从查阅文献资料开始，到实验方案设计、实验操作规程、实验结果分析等均由学生独立完成，使学生变被动学习为主动学习。第三，按基础型、设计综合型、研究创新型三个层次规划实验，进一步改革实验教学内容。积极推行从验证模仿性实验向设计创新性实验转变，同时减少验证性实验，增设设计性、创新性和综合性实验。第四，鼓励学生参加科研活动，根据个人兴趣和爱好参加教师的科研项目，鼓励学生积极申报大学生研究性学习和创新性实验计划项目。通过具体的研究课题，独立设计、自查资料、自拟实验方法进行探索性、创造性实验。第五，结合专业实验室和实习基地搞好毕业实习和生产实习，鼓励已经签订就业协议的学生到单位联系生产实际选择课题，鼓励教师到实习基地结合实际指导学生的毕业论文。由此在整个实践教学活动中构建了“计划教学一开放实验一科研相结合”的新的实验教学体系。同时，在实践教学环节中，重视学生综合素质的培养，把素质教育贯穿于实践教学的全过程，为全体学生提供了一个全面发展的实践空间，培养与他人合作的团队精神。为学生将来适应现代企业的管理体制，确立优秀的职业道德素养打下坚实的基础。 4、加强师资队伍建设，优化师资队伍结构 建设一支高素质的师资队伍，是专业建设的基本保证，是提高教育质量水平的关键措施。材料化学专业刚成立之初，师资主要来自基础化学教研室。为此，学校加强了材料化学专业的师资队伍建设，有计划地选派老师到中南大学和湖南大学等高校进行培训，同时加大高层次人才的引进力度。经过几年的努力，初步建立了一支适合学科建设和专业发展需要的师资队伍，专业教师中具有博士学位的达到了50%，具有副教授职称以上的占50。专业教师所学专业包含了材料化学、高分子材料、材料科学与工程、材料表征、材料合成与制备等学科，为专业课的开设奠定了良好的基础，师资队伍的结构基本上达到了优化和合理的要求。同时，我们还鼓励年轻教师在职攻读博士学位和出国进修。 总之，高等林业院校建设材料化学专业只要定位准确，培养方案富有特色，一定能够培养出适应我国经济社会发展的高层次人才。 材料化学论文:材料化学专业人才培养模式及课程体系设置的初步探析 论文关键词：材料化学　人才培养　课程体系 论文摘　要：根据材料化学本科专业人才培养目标和材料化学学科专业特点，通过改革原有的课程体系，优化课程结构，修订完善了材料化学本科专业人才培养方案。新的培养方案更好地体现了材料化学专业的特色，体现了“厚基础、强能力、重实践”的人才培养要求。 材料化学作为化学和材料科学的一个交叉学科，受到了各国政府的重视，许多高校纷纷设立材料化学专业。为适应21世纪社会对材料化学专业人才的需求，经安徽省教育厅批准，我校于2003年增设了材料化学本科专业，并在当年正式招生，目前已经有5届毕业生，学生就业情况良好。材料化学作为材料科学与工程学科的二级学科专业，培养的是应用型理科人才，所以材料化学专业学生不但要加强数学、物理、化学及材料学科等基础理论知识的学习，还必须接受更多的应用性、实践性的知识教育。如何完成这一培养目标，使材料化学专业人才的培养能够满足现代化社会发展对本专业人才的需求，是高校材料化学专业教育工作者必须面对的现实问题。只有进一步转变教育思想和观念，深化教育改革，革新教学体系，优化课程体系中实践性教学环节，才能培养出掌握基本理论知识，动手能力强，富有创造精神的材料化学专业人才，才能办出高水平的材料化学专业，以满足经济建设和社会发展的需求。 1　材料化学专业人才培养方案基本框架 从“厚基础、强能力、重实践”的人才培养总体要求出发，设计培养方案、课程体系，优化教学内容。我校材料化学专业教育内容和知识体系由公共基础课程、通识教育课程、专业课程、专业选修课程和实践性课程五大部分内容构成。 公共基础课程包括：思想教育，体育活动，大学英语和计算机基础等。 通识教育课程包括：人文社会类，自然科学和艺术类等知识体系。 专业课程包括：大类平台专业基础课程和材料化学专业课程。 专业选修课程包括：材料化学专业方向性选修课程。 实践性课程包括：课程设计、毕业实习、毕业论文、社会实践、科技活动等材料化学专业实践训练知识体系。 2　材料化学专业课程体系设计 材料化学作为化学和材料科学的交叉学科，其课程要求学生掌握材料化学的基础知识和基础理论，培养学生具有材料的制备、表征、技术开发和生产的基本能力。在构建材料化学专业课程体系时，我们一直强化教学环节的科学性、系统性和综合性，将所有教育环节分为公共基础课程、通识教育课程、专业课程、专业选修课程和实践性课程五个知识体系。其专业课程体系以无机化学、分析化学、有机化学和物理化学的理论课程和实验课程基础，把材料科学基础、材料化学、材料物理等作为本专业的入门专业课程。在经过这些课程的学习之后，陆续学习高分子化学、高分子物理、材料性能学、材料现代分析技术、机械制图等专业课程，在此基础上通过专业选修课程的学习形成专业特色方向。并通过开设材料科学导论、纳米材料导论等任选课程拓宽学生的知识面。为了淡化专业界限，我校材料化学专业和化学、应用化学专业实施按大类培养，统一设置通识教育和基础教育平台。在2011年修订的材料化学专业人才培养方案中，课程教学计划课内总学时为2633学时，学生毕业应取得总学分为154学分，其中，通识教育和基础教育与我校化学专业和应用化学专业一致；专业教育、实践教学和综合教育的课程体系与化学专业和应用化学专业有区别的开设，更加突显材料化学的特色。 3　构建相对完善的实践教学体系 3.1　构建新的实践教学体系 材料化学作为一门实践性很强的交叉学科，在教学计划中强化实践教学环节，确保实践教学环节的实施。按照本专业人才培养目标的定位，我们优化完善了实践教学体系。将实践教学体系分为三个层次：一是基础实验层次，注重基础技能训练，培养学生对科学现象的观察和分析能力；二是测量实验层次，注重专业技能训练，设置了课程设计、综合性和设计性实验等内容，培养学生的专业实践能力；三是综合实践层次，注重综合素质训练，设置了毕业设计（论文）、社会实践、科技竞赛和创新性实践活动等内容，培养学生对所学知识的综合运用能力。 3.2　更新重组实践教学内容 在2011年修订的人才培养方案中实践教学环节为35学分，占总学分的22.7%。实践教学内容重点强调以能力培养为核心，优化和重组了原四大化学（无机、有机、分析和物理化学）实验教学的内容与结构，将实践教学内容分层次进行教学，确立了基础实验、测量实验和专业实验三层次的实验教学体系，涵盖了验证性实验、综合设计性实验和研究性实验等教学内容。同时，积极推进实践教学内容的更新和方法手段的改革，减少验证性实验，积极创造条件增开综合性、设计性实验、研究性实验，强化毕业论文实践环节的检查和指导；加强校企合作，积极安排生产实习和社会实践活动，进一步加强对学生实验技能、实践能力的培养，培养学生的动手能力和创新能力。 4　结语 材料化学专业的培养方案、课程体系的探索和完善将是在科学发展观的指导下我们今后多年的一大工作任务。要坚持以就业为导向定位人才培养目标，结合社会需求和学科发展实际，研究建立专业人才培养模式，提高材料化学专业毕业生的就业能力；以能力培养为本位构建专业课程体系，提高学生的理论知识水平，课程体系遵循“厚基础、强能力、重实践”的人才培养模式制定教学计划，在四年教学计划的基础上，分析理论教学相关课程，优化教学内容，合理分配理论课程学时数，使课程体系逐渐趋于科学、规范，达到构建合理的专业课程体系、优化学生知识结构和促进专业人才培养的目的。 材料化学论文:浅谈纳米材料的化学锂化与电活性 近年以来，人们对于物质世界研究已经深入到原子、分子等微观领域，纳米技术被研发于上个世纪八十年代末，它指的是人类在纳米单位即0.1至100毫米间对物质特及互相作用进行研究，同时利用它的特性的多学科的技术，目前已经成为主流研究领域。 一、纳米材料概述 （一）纳米材料主要分为：零维纳米材料。即在空间的三维尺度都受到约束，如纳米颗粒、团簇等。一维纳米材料。即在空间中有二维处在纳米的尺度内，包括纳米管、金属、棒和半导体线、纳米带等。二维纳米材料。即在三维空间里有一维处在纳米的尺度内，如超薄膜、超品格等。三维纳米材料。它主要由纳米晶体构成的材料。 在这之中，一维纳米材料具有特殊物理化学性能与可作量子器件的优势而被人们所重视，一维纳米材料之中，电子于两个维度或者两个方向的运动受到约束，只可以在一个方向自动运动，进而为研究在量子的限域之下电子运输、力学、光学等特性均提供了效果极佳的模型系统。 二、纳米带锂化改性 实验的原料：溶胶，纯氧化锂为锂源，分子量42.39。 间接水热法。量取0.2克使用离子交换方法经水热合成的纳米带，放入装30毫升去离子水烧杯中，经超声分散半小时，然后把0.29克纯氧化锂放入已分散好的纳米带中，同时搅拌48小时后，把淡蓝色流变相液体转移到容量50毫升的聚四氟乙烯的内衬不锈钢的反应釜里，反应釜经180摄氏度、24小时的水热后，自然冷却至与室温相当，将所得到的沉淀物分别使用乙醇与去离子水进行数次洗涤，最终在80摄氏度条件下经12小时干燥后得到最终产品。 由相关xrd图谱显示可以得出，锂化并没有对纳米带的晶体结构进行破坏，但是锂离子嵌入已使晶面距稍微扩大，其表现为衍射峰朝角度低处偏移。在锂化前后，纳米带依旧保持着一维纳米的结构，相比之锂化之前，锂化以后纳米带在二次水热的过程中部分断裂，其长度缩短至2至6μm，产生了较多的200至400nm小尺寸纳米片，其表面更为粗糙。 锂化前后的纳米带晶面距均为0.2nm，对纳米带实施选区电子衍射就能清楚看到衍射的斑点，而且锂化前后的纳米带花样一致，也从另一方面说明纳米带结构仍然是单品正交相。 直接水热法。为将实验流程简化，以利用更为简便与直接的方法对纳米带锂化，对间接锂化加以改进。 首先使用双氧水的氧化法制备过氧钼酸溶胶，然后把纯氧化锂直接加入溶胶里，并对其搅拌48小时以后，把溶胶转移容量为50毫升，内衬为聚四氟乙烯制不锈钢反应釜里，后续的工艺和间接锂化方法相同，同样能获得淡蓝色产物。 该产物的xrd图谱峰位一致，表明锂盐的存在对于溶胶产生正交相并没有影响，且与二次水热后得到的锂化纳米带比较，其衍射峰并无明显偏移，说明可能因为层间的锂离子嵌入相较间接锂化的纳米带更少，因此其层间距并没有产生明显变化。 纳米材料与电活性 间接锂化改性。就本文二中所提到锂化改性的纳米带的电化学性能如下：通过得到锂化前后的纳米带初次放电曲线图可知，锂后的纳米带正极材料放电电压的平台仍然是2.75v。引较于纯纳米带的初次放电量301mah/g来说，锂化后纳米带降低至240mah/g，主要是因为在锂化的过程中，锂离子嵌入故占据了一定数量的嵌理位置，使初次放电的电量明显减小，随着循环的持续进行，锂化纳米带便体现出其相当稳定的优势，经15次的循环以后，比容量仍然保持220mah/g，同时容量的保持率达92%。 对纯纳米带循环15次以后180mah/g的比容量进行相对比，容量保持率达60%与3.48的δ数值，可直观发现经锂化后纳米带具备更好的循环稳定性，得益于锂离子嵌入对其层结构起到支撑作用，使得充放电的比容量始终维持于平稳的数值范围之内。 （二）纳米器材。采用静电纺丝的技术制备具备“线中棒”的分级结构钒氧化物超长型纳米线，发现该线作为锂离子的电池正极材料具备较高比容量与优良循环性能。相比于常规的纳米材料，这类新颖的分级结构可有效防止纳米材料因高比表面能而发生自团聚的现象，从而提升电池性能，为排除纳米材料的团聚从而对性能造成影响，设计单根纳米线电化学器材，通过原位的表征，建立该纳米线电输运、结构、电极充放电等状态间的直接联系，发现容量的衰减和电导率降低有着关联。为进一步研究出化学锂化后对纳米材料的本征电活性的影响，把锂化前后的单根纳米带装成纳米器件，并对其电输运性能进行测试。 测试结果表明，锂化之前i-v特性显示纳米带的两端不对称的肖特基势垒，这是半导体氧化钼与金/铂电极间产生的，在大约2v的时候，传输的电流约300pa。锂化之后，i-v的曲线显示欧姆特性，在大约2v的时候，传输的电流约10na，根据测定电阻、有效长与横截面积的计算，纳米带在锂化前后电导率大致分别是10-4与10-2s·cm-1。通过锂化后，电导率相应增加了数量级两个。因为纳米的带沿面生长，所以纳米带的导电性也增加，这意味着八面体层里载流子的浓度增加，表明锂离子被作为填隙的离子而被引入的。 在电化学的循环过程之中，纳米带层间距随锂离子嵌入或脱离而持续扩大或缩小，相比于未锂化的样品，具较宽层距的锂化后纳米带，在其充放电的过程中显示出更小的体积变化。因此锂化能够提高电极在锂离子的嵌入与脱离的过程中结构稳定性，第一次锂化所导入的锂离子始终保留于晶格之中，进而提升导电性，有利于在未来充放电的过程中锂离子嵌入与脱离。 深入研究纳米材料的化学特性，对合理及应用纳米材料有着相关重要的影响，也为我国在各行业、领域推广使用纳米材料打下良好理论基础。 材料化学论文:材料化学绪论课教学设计 摘要: 在《材料化学》绪论课的教学过程中，采用启发引导教学方式，以“材料、材料与化学、材料化学”为主线进行教学设计，通过讲解材料发展中的化学，引入材料科学与化学的区别与联系，重点从材料结构、制备、性能和应用四个方面讲授了材料研究中的化学问题，使学生对本课程的内容有了清晰的认识，激发了学生学习本课程的信心和兴趣，并取得了满意的教学效果。 关键词: 材料化学;绪论课;教学设计 材料化学是材料科学与化学的交叉学科，伴随着材料科学的发展而诞生和成长，即是材料科学的重要部分，又是化学学科的一个分支［1］。目前，很多高等学校的化学和材料类专业开设了《材料化学》这门课程。《材料化学》是南阳师范学院材料化学专业的核心基础课程，对于培养学生的材料科学基础知识，分析和解决材料制备和应用中的化学问题的能力起到了关键作用。但是该课程涉及的知识面广泛，内容庞杂、概念甚多、加上课程改革，理论课时数减小，学生在学习《材料化学》课程过程中，普遍存在概念混淆、重点难以掌握等问题。绪论是一门课程的开场白和宣言书，是师生之间学习和交流的起始点，能为学生建立起一门课程的知识轮廓。通过对绪论进行学习，学生可以了解课程在所学专业中所处的地位和作用，以及该课程的教学内容、学习方法和考核方式等问题［2］。如何激发学生学习该课程的兴趣，提高课程的教学质量，绪论课在整个课程教学中有着举足轻重的地位。结合近年来的教学实践，就如何讲好《材料化学》绪论课谈一些心得。 1首先明确课程性质、特点及地位 教学之初，首先明确该课程作为专业核心课程的重要地位，是学习后面材料专业课程的基础课程，同时明确考核方式，加强学生对本课程的重视程度。材料化学是材料科学和化学学科的交叉学科，课程内容既涉及工程材料应用中的实际问题，又包括材料结构及制备中的化学问题。作为一门交叉学科，很多知识点与材料学和化学课程中的相关内容重复，很多学生以为学过相关知识，就会从思想上松懈。然而，相关知识点虽然出现重复，但在不同学科中讲授的重点是不同的。在讲授材料化学课程的过程中，要着重培养学生利用化学的思维解决材料科学中的问题，使学生深刻领会化学与材料科学交叉的重要意义。通过一些实例，讲解本课程与化学和材料相关课程的区别和联系，使学生更加深入了本课程的性质和地位。材料科学是偏实际应用的工科课程，化学是偏理论的理科课程，材料化学则是利用化学的理论解决材料应用中的实际问题。 2材料 以材料的实际应用为引子，如材料在航天航空、交通运输、电子信息、生物医药等领域的应用，带领学生进入学习状态，引导学生回想什么是材料?材料的种类?提出材料是对人类有用的物质，是人类赖以生存和发展，征服自然和改造自然的物质基础;是人类进步的里程碑。然后介绍材料的发展历史，说明人们对材料的使用，是从最早的天然材料，依次经历了陶瓷、青铜、铁、钢、有色金属、高分子材料以及新型功能材料。根据材料的发展史，启发学生思考材料研究和发展过程中的规律和特点。人们对材料的使用经历了从天然材料到合成材料，从传统材料到新兴材料。传统的材料主要以经验，技艺为基础，材料靠配方筛选和性能测试，通过宏观现象建立的唯象理论对材料宏观性能定性解释，不能预示性能和指明新材料开发方向，而新型材料则以基础理论为指导。材料科学的历史表明，当一种全新的材料在原子或分子水平上合成后真正巨大的进展就常常随之而来。化学的发展往往导致材料技术的实质性进步。在新材料的研发和材料工艺的发展中，化学一直担当着关键的角色［3］。任何新材料的获得都离不开化学，以石墨烯为例，物理学家主要关注其电子结构及输运理论，材料学家主要测试材料的电磁、光电、传感和催化等性能，而化学家的任务则是利用化学气相沉积和插层剥离等方法制备该材料。只有通过化学气相沉积法制备出高质量大尺寸的石墨烯，才能推动石墨烯在电子信息领域走向实用化。 3材料与化学 材料化学是材料科学与化学学科的交叉，很多学生容易混淆材料科学和化学的研究范畴。在本课程的第一节课，一项重要的任务是使学生明确材料科学和化学的研究内容和范畴，这对于后续相关概念的讲解至关重要。材料科学的研究对象是材料，材料是对人类有用的物质，指的是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。而化学的研究对象是物质，物质是构成人类物质世界的基础。材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料;材料科学是一门研究材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能及应用之间相互关系的科学;而化学则是从原子和分子角度研究物质的组成，结构、性质及相互转变规律的科学。因此，化学研究的尺度范围是原子、分子、分子纳米聚集体。材料科学最早研究的尺度范围在微米以上，如钢和陶瓷的组织结构。随着一些新兴材料的出现和发展，人们对材料的研究甚至小到电子结构。如近些年发现的拓扑绝缘体，其表面导电，体内不导电的性质由其拓扑的能带结构决定，而该拓扑结构则与电子的自旋运动有关，研究拓扑绝缘体必须从电子自旋角度认识其结构。因此，材料科学的研究范畴不断拓展，并于其它学科交叉。 4材料化学 通过学习材料的发展历程、材料科学与化学之间的区别和联系，学生已经对材料化学有了一定的认识，引导学生给材料化学下一个定义。材料化学是关于材料结构、制备、性能和应用的化学。本校材料化学专业选用曾兆华、杨建文编著第二版《材料化学》作为教材，教材的章节也是按照材料结构、制备、性能和应用进行安排的［4］。在这部分内容讲授过程中，可以让学生以教材目录为参照，讲到相关内容可以与教材相关章节进行对应。 4.1材料的结构 从三个层次讲解材料的结构，分别是电子原子结构、晶体学结构和组织结构。电子原子结构在很大程度上影响材料的电、磁、热和光的行为，并可能影响到原子键合的方式，因而决定材料的类型。在这个层次上研究的化学问题主要涉及原子序数、相对原子量、电离势、电子亲核势、电负性、原子及离子半径等。原子序数决定了材料的化学组成，电负性决定材料内部原子之间的键合方式，从而影响材料的导电性、强度和热膨胀系数等。晶体学结构主要指原子或分子在空间排列的方式，根据原子排列的有序性，将材料分为晶体和非晶体。晶体中出现局部无序，或对理想晶体的产生偏离，则出现缺陷。缺陷的存在影响材料的力学性能和电学性能等。如在本征硅内部掺杂磷元素，磷原子替代硅原子的位置，形成杂质原子缺陷，增加本征硅的导电性，形成N型半导体。组织结构主要指材料的物相组成及结构、晶粒的大小和取向等。在大多数金属、某些陶瓷以及个别聚合物材料内部，晶粒之间原子排列的变化，可以改变它们之间的取向，从而影响材料的性能。一般来说，减小金属的晶粒可以降低其熔点。在这一结构层次上，颗粒的大小和形状起着关键作用。大多数材料是多相组成的，控制材料内部物相的类型、大小、分布和数量可以调控材料的性能。 4.2材料制备 材料合成与制备就是将原子、分子聚集在一起，并转变为有用产品的一系列过程。材料制备的方法和工艺影响材料的结构，从而影响材料的性能。根据制备原理的不同，材料制备方法可以分为物理法和化学法。物理法指在材料制备过程中，仅改变材料内部原子或分子的聚集状态，不涉及化学反应的方法。如真空镀膜、溅射镀膜、脉冲激光沉积法等。化学法则在材料制备过程中，涉及化学反应，并且有新物质的生成。如固相反应法、有机合成法、水热法、沉淀法、化学气相沉积法等。以石墨烯材料为例讲解材料的制备方法。石墨烯作为二维单原子层材料，既可以采用物理法制备，也可以采用化学法制备。2004年发现石墨烯的报道，便是采用简单的胶带对撕方法制备，该方法依靠外力使石墨片层克服层间范德华力，使层与层之间分离，从而获得单层石墨，该方法也称为物理机械剥离法。利用甲烷、乙烯等烃类气体作为碳源，镍、铜、金等金属作为基片，采用化学气相沉积法则可以制备高质量大尺寸的石墨烯。另外，以石墨为原料，利用化学插层剥离的方法也可以用来制备石墨烯［5］。但不同方法制备获得石墨烯的尺寸及性能差别较大，在不同的应用领域采用的石墨烯制备方法是不同的。 4.3材料性能 材料的性能由其结构决定，与材料制备的工艺和方法有关。性能是指材料固有的物理、化学特性，材料性能决定了其应用。广义地说，性能是材料在一定的条件下对外部作用的反应的定量表述，例如力学性能是材料对外力的响应、电学性能是对电场的响应、光学性能是对光的响应等。因此，材料的性能可分为力学性能和特殊的物理性能。常见的力学性能包括材料的强度、硬度、塑性、韧性等。力学性能决定着材料工作的好坏，同时也决定着是否易于将材料加工成使用的形状。锻造成型的部件必须能够经受快速加载而不破坏，并且还要有足够的延性才能加工变形成适用的形状。微小的结构变化往往对材料的力学性能产生很大的影响。材料特殊的物理性能包括电、磁、光、热等行为。物理性能由材料的结构和制造工艺决定。对于许多半导体金属和陶瓷材料来说，即使成分稍有变化，也会引起导电性很大变化。过高的加热温度有可能显著地降低耐火砖的绝热特性。少量的杂质会改变玻璃或聚合物的颜色。 4.4材料应用 材料化学已经渗透到现代科学技术的众多领域，如电子信息、环境能源、生物医药和航天航空等领域。例如，在电子信息领域，现代芯片制造离不开化学。光刻过程使用的光刻胶和显影液，镀膜过程中的化学气相沉积和原子层沉积，刻蚀过程中的反应离子刻蚀，这些工艺过程都离不开化学的作用。在环境能源领域，新型光催化材料和太阳能电池材料的研究和开发，离不开化学法制备材料和对材料进行化学掺杂改性。在生物医药领域，对传感材料进行化学改性提高其传感特性，对仿生材料进行表面改性可以提高其生物相容性。在航天航空领域，各种轻质、耐高温、耐摩擦等结构材料和功能化智能材料的研发都离不开化学。 5结语 通过对“材料化学”绪论课的精心设计，使学生明确了该课程的性质和重要地位，大量的实例激发了学生学习的兴趣和求知欲，树立了学生学好该课程的信心，为课程的深入学习起到了奠基石的作用。以“材料、材料与化学、材料化学”为主线进行讲授，使学生对本课程的内容有了更加清晰和深入的认识，取得了良好的教学效果。 作者:李涛 高利敏 单位:南阳师范学院化学与制药工程学院 南阳师范学院校医院 材料化学论文:高职化学教学工程材料分析 摘要： 《工程材料》是高校土木工程专业的一门重要的专业课，它不仅是一门应用技术，同时又是建筑施工等课程的基础，该课程中涉及到的材料的组成及性能等内容需要学生具备一定的化学知识方能学好，因此在开设该课程前，一般都需要学生具备基础化学知识，结合《工程材料》教学内容，主要总结了小高职基础教育阶段需要前修的化学知识模块。 关键词： 工程材料；高职；化学；教学内容 哈尔滨铁道职业技术学院是一所以高铁、隧道、桥梁、建筑为主打专业的国家骨干高职院校，同时也是中国中铁集团下属唯一一所高职院校。我校每年为国家高速铁路建设、城市轨道交通建设、土木工程检测、道路桥梁建设等方面输送大量的优秀人才。作为一个历史悠久的老牌土木工程类院校，我校在大一第二学期开设了《工程材料》这门课程。由于近些年高考不断改革，高中化学知识删减了很多，又由于高考适龄生源的减少，以及一些二本院校招生门槛的降低，使得我校招生学生的素质降低，此外，作为三年制高职教学的补充，五年制高职的学生没有经过高中系统的学习，化学知识更是为零，学生的化学基础知识不能够满足《工程材料》这门课程的学习，因此，需要在讲授这门课程之前，前修一部分化学基础知识，现结合我校的实际情况，前修基础课程并没有充足的课时，也不能像高中化学教学那样，重视基础，精讲运算，因此我们针对学生后学专业课学习的内容，总结出三个必须掌握的化学知识模块，即金属元素及其化合物、硅酸盐工业基础、有机物及新型高分子材料，便于学生学习掌握，为后续《工程材料》课程的学习打下坚实的理论基础。 1金属元素及其化合物 《工程材料》主要讲述建筑材料的性能和使用条件，现阶段建筑工程中常用的金属材料又可分为黑色金属，例如钢、铁、及其合金等，还有有色金属包括铜、铝及其合金。从事土木工程建设的技术人员必须了解和掌握这些材料有关的知识，土木工程材料是一切土木工程的物质基础，材料决定了建筑的形式和施工方法，因此我们的学生要想学好这部分知识，就必须先要掌握金属元素及其化学物有关的基础化学知识。金属及其化合物知识点较多，由于学时有限，我们只能选取与专业课联系比较紧密的内容重点讲解。例如：铝、铁、铜三种金属及其化合物的性质是重点讲解的内容。铝元素存在的形式主要是铝土矿，铁元素能够以游离态的陨铁和化合态的铁矿石存在；铝粉可以制成银粉（白色涂料）；铁（铬、锰）为黑金属，其余的都为有色金属；金属铝既能和强酸反应，又能和强碱反应；金属化合物与酸和碱的反应；常用的金属冶炼方法及原理，例如，电解法冶炼铝，热还原法冶炼铁，湿法冶炼铜等；其中最主要的还是工业炼钢、炼铁的原理。工业炼铁的主要原料是石灰石、铁矿石、焦炭，在炼铁高炉中发生三个化学反应这样可以得到生铁，生铁可以作为炼钢的原料，把生铁冶炼成钢的过程，就是除去大部分硫、磷等有害杂质，并且适当地降低生铁里的含碳量，调整钢里合金元素含量到规定范围之内。炼钢时常用的氧化剂是空气、氧气或氧化铁，主要化学方程式：大量铁变成氧化亚铁，调整硅、锰的含量，同时降低碳量，除去FeO，因它会使钢具有热脆性。 2硅及硅酸盐工业基础 建筑工程中把能够将散粒状材料（如砂子、石子等）和块状材料（各种砖或者砌块）粘结成为具有一定强度的整体材料，成为胶凝材料。胶凝材料根据化学成分可分为无机胶凝材料和有机胶凝材料，其中无机胶凝材料又可分为气硬性胶凝材料，例如石灰、石膏、水玻璃等，而水硬性胶凝材料主要为各类水泥。作为土木工程专业的学生，在学习这部分知识时要作为重点内容。因此我们在讲述这部分知识点时，首先要求学生要对这几种材料的化学成分、反应方程式有一定的了解，并且知道它们之间的联系。主要讲述的内容包括硅的性质及应用；二氧化硅的性质及用途，硅酸盐工业主要包括玻璃、水泥和陶瓷，这三种产品都是建筑工程中常用的材料，尤其是水泥，因此，学生要掌握这几种产品的制备原料、设备、反应原理、主要成分、特性、种类及用途。以水泥为例，其制备原料为石灰石、粘土和石膏（适量），设备为水泥回转窑，具有水硬性，水中空气中都可以硬化，是不可逆过程。 3有机物及高分子材料 随着国民经济的发展，对材料的需求越来越多，对材料的性能要求也越来越高，新型高分子复合材料越来越受到人们的重视。有机物知识点繁多，需要学生掌握的知识点主要包括：烷、烯、炔烃及笨和笨的同系物基本组成及化学性质；烃的衍生物的重要类别和各类衍生物的重要化学性质，包括卤代烃、醇、醚、酚、醛、酮、羧酸、酯，硝基化合物等等；重要的有机反应及类型，包括：取代反应、加成反应、氧化反应、还原反应、消去反应、水解反应、热裂化反应，聚合反应、中和反应；高分子材料是由可称为单体的原料小分子通过聚合反应而合成的，包括碳链高聚物、杂链高聚物、元素高聚物，四类主要高聚物反应包括：加聚成碳链、缩聚成酯链、缩聚成肽链、酚醛（或酮）缩聚。传统高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中，塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。而新型高分子材料的性能更优越，应用更广泛，既具备了传统高分子材料机械性能，且在一定领域有特殊用途的若干种新型材料，例如有高分子分离膜、仿生的高分子材料、医用的高分子材料、液晶高分子材料、导电塑料等等。两者在化学结构和物质划分上，是基本一致的，只是合成难度上、实际用途上、出现时间上有差异。从事建筑工程的技术人员都必须了解和掌握土木工程材料的有关技术知识。土木工程材料是一切土木工程的物质基础，材料决定了建筑形式和施工方法。因此要学好这部分知识非常重要。知识的积累和学习是一个漫长的过程，不能一蹴而就，要循序渐进，要想学好专业课，就必须要先学好基础课。 作者：张巍 单位：哈尔滨铁道职业技术学院基础教育学院 材料化学论文:案例型材料化学教学探索 1案例型教学 1.1案例来源及积累 案例主要来源于媒体报道或经典案例。如生活中常见的“502胶水”、“矿泉水瓶”、“化妆品瓶”、“塑料手套”、“雨靴”、“衣服”、“汽车轮胎”、“尼龙绳”以及“石墨烯智能服饰”等，最近的新闻报道“2014年80岁老太换全髋关节次日下地”，小孩的卡通玩具“光敏印章”，“农用聚乙烯薄膜”、“工业上泡沫塑料的发泡剂”工业生产原料等。日常注意收集积累，并根据案例所产生问题、解决途径进行归类，建立案例库，进一步有助于理解书本知识。 1.2案例选择 案例引入为教学服务，选择适当的案例保证教学活动的顺利进行是前提。适当的案例既能融合学生所学课程的理论基础，又能结合实验室条件以及学生的实际情况。综合以上考虑因素，对于功能高分子材料教学，选用“2014年80岁老太换全髋关节次日下地”作为教学案例，该案例内容包括了功能高分子材料的理解以及如何在生活中应用进行扩展等内容。人们对“关节置换”这个词已不再陌生，但是它的原材料是什么?大家可能还是很陌生。它是指用生物相容性和机械性能良好的金属或复合材料制成的一种类似人体骨关节的假体，通过手术将其植入体内，替代病变的关节，清除疼痛，恢复关节的活动与原有的功能，而这种生物相容的材料就是咱们的高分子材料超分子量聚乙烯。这样进行案例引入，大家对于目前简单应用的高分子材料有了更深入的认识。案例选择应遵循难易适中、可操作性强等特点，照顾成绩下游学生的同时，给上游学生预留挑战空间，激发学生解决问题的强烈愿望。 1.3案例深入和小组讨论 案例引入为实现教学目标而设计的，学生以理解知识问题为目标，围绕知识问题进行思考、讨论，进而理解知识要点。如果这堂功能高分子课程只进行到这里，学生只是知道了一个熟悉的陌生人。我们下面还要对这个高分子材料超分子量聚乙烯进行讨论。大家对聚乙烯比较熟悉，聚乙烯(PE)是五大合成树脂之一，是我国合成树脂中产能最大、进口量最多的品种。以“聚乙烯的应用”为例，在方案设计前指导老师提出以下问题:“在日常生活中那些是聚乙烯的产品?”该问题引起了学生很大的兴趣和关注，为回答以上问题，学生自主进行了查阅。可以了解它可以应用在“保鲜膜、背心式塑料袋、塑料食品袋、奶瓶、提桶、水壶等”。紧接着又提出“聚乙烯的分类?它们的区别是什么?合成方法和用途是什么?”，该问题引导学生进一步扩展知识要点，聚乙烯主要分为线性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)三大类，而案例里提到的是超高分子量聚乙烯，学生要如何回答这几种聚乙烯材料的区别是什么，可以引入小组讨论的方式，分成四个小组，每个小组负责一种材料，从它的物理性质、特性、合成方法及用途上进行材料整理，在课堂上用PPT讲解，最终由教师进行点评，通过方案设计中的讨论，每个小组经过归纳整理把这种材料的性能基本完成全掌握了，同时也培养学生的动手能力及团队合作精神。事实证明，案例型教学法在激发学生的探索欲和提高学生学习兴趣方面起到了积极的作用，在解决问题的过程中逐步形成分析素养。 1.4案例扩展 将科研项目引入具体的课程教学中去是利用其进行智能型人才培养的新途径，也是将书本知识扩展到实际应用的一种途径。以上案例用到的是超高分子量聚乙烯作为人工关节软骨(关节臼)材料，然而，临床实践显示，人造关节有效工作年限为10～15年。长期使用过程中产生的聚乙烯磨屑会引起骨骼发炎，发生无菌性松动和假体脱落等问题，从而需要更换新的人造关节。再次更换人工关节的手术费用和失败率比首次更换高很多，导致经济损失和对患者身体的伤害。因此必须要增强医用超高分子量聚乙烯的耐磨性能，这样就在该课程的教学过程中引入科研项目，激发学生的学习兴趣，锻炼其查阅文献资料的能力，积极引导其参与到科研活动中去。通过学生资料查阅，采用纳米粒子增强复合材料技术，合成氧化石墨烯基超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料，充分利用新型二维纳米材料石墨烯的高强度、高模量、高硬度和低摩擦系数的突出特点，提高了石墨烯/UHMWPE复合材料摩擦磨损性能。在这里学生又查到一个新的概念—石墨烯，它是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光;而电阻率只约1Ω•m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。石墨烯具有非同寻常的导电性能，超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。燃料电池是将燃料具有的化学能直接变为电能的发电装置。与其他电池相比，具有能量转化效率高、无环境污染等优点。“质子传导薄膜”是燃料电池技术的核心部分，汽车中的燃料电池使用氧和氢作为燃料，转变输入的化学能量成为电流。现有的质子薄膜上常存在燃料泄漏，降低了电池有效性，但质子可以较为容易地“穿越”石墨烯等二维材料，而其他物质则很难穿越，那么我们研发石墨烯碳纸特种纸用作质子薄膜，既可以解决燃料渗透的问题，增加电池的有效性，还可以降低燃料电池的成本。而特种纸在日常生活中应用十分广泛，比如棉纸、宣纸、无尘纸、钞票纸、喷墨纸、热敏纸、过滤纸、茶袋纸、铝箔纸、拷贝纸、美术纸、复写纸、无碳复写纸、防霉纸、静电防止纸、导电纸、半导电纸、电池分离纸、电气绝缘纸、耐热纸、汽车用滤纸、空调滤纸、脱臭滤纸、医疗卫生用纸、药包纸、无菌纸、医疗胶布基材、手术衣等等。这样的学习过程最终实现让学生根据自身兴趣自主的寻找课题，参与到科研项目中，积极参与竞赛，培养他们将来在工作学习中“发现问题—方案设计—方案实施—结果讨论—问题扩展”的能力。 2培养学生的创新思维，树立绿色理念 开设课题开放性实验，培养学生独立查阅文献资料及设计开展实验的能力，在实验过程中积极引导、经常讨论总结进一步锻炼学生自主动手能力。增强现有学生实验室的开放性，组织学生参加各类竞赛、培养学生的专业技能和创新意识。同时，促进教师实验室、研究生实验室及校企联合研发中心的开放，带领学生去工厂实习，引导学生直接参与科研实验工作，使学生认识、了解科研，培养学生的创新意识和创新思维。此外，结合我国可持续发展战略及未来材料化学工业以及绿色造纸与特种纸绿色发展方向，在课堂、实验、实践等教学环节坚持融入绿色化学内容，渗透绿色化学思想，在丰富化工实验教学内容的同时培养学生树立绿色化工理念，增强绿色化学意识。 3加强卓越工程师的培养 为促进就业，培养学生的社会技能，增加课堂教学效果，积极组织学生参加材料化学专业和绿色造纸与特种纸的各项职业资格、技能考试，通过考证激发学生的学习兴趣，为学生今后就业和提升工作能力奠定基础。以“强化工程、工艺、设计和新兴特色学科交叉等方面基本理论、知识的培养;强化生产、研发、检测和管理等方面工作的基本工程能力的培养;强化国际化视野、企业家精神、市场头脑和创新思维等基本素质培养”为特色的强化“三基”人才培养方案，建立一个符合我院卓越工程师课程教学体系，培养满足地方产业发展需求的优秀材料化学以及绿色造纸与特种纸专业人才，增加学生就业渠道，提高学生的就业水平。 4结论 在案例型教学法中，学生主动性提高，并通过参与、完成科研项目获得成就感，探索欲得到激发，自信心得到提高;同时，在教师引导、学生逐步解决问题的过程中，学生形成了解决问题的思路，培养了解决问题的素养。此外，通过小组合作学习，学生的团队精神得到培养。此外案例型教学法有着较明显的优势，但同时也需要注意以下问题:需要指导老师投入大量的精力积累案例、指导方案设计、管理教学过程等，工作量大。需要充分调动学生积极性，否则案例型教学法容易流于形式。评价方式重要，不能以简单的实验报告进行评价，应重视学生表现，否则学生不重视参与过程而注重结果。教学改革在方法创新的基础上，应更加关注方法适用性，抓住学生兴趣，提高学生自主学习积极性，提高学生参与度，激发学生创新思维。 作者：张妍 沙力争 赵会芳 陈华 单位：浙江科技学院生物与化学工程学院/轻工学院 材料化学论文:材料化学实验室信息管理探索 1MCLIMS的实现目标 为了实现材料化学实验室高效管理实验室的人员、仪器、药品、无纸化实验记录，提高管理效率，保证科研工作的顺利进行，MCLIMS主要分为三个主体框架：上位机LIMS，嵌入式控制终端及药品存储柜的实体，上位机软件主要用于通过软件来实现基本信息的维护和药品的使用操作，嵌入式控制终端与存储柜构成一个整体，用于响应上位机LIMS的命令，并做出响应决定是否需要开启药品存储柜，药品存储柜用于存储材料化学实验室的药品。本系统的最终实现目标包括以下几个方面。 1.1上位机LIMS软件主要实现如下功能 用户信息管理模块：包括用户登录、用户信息录入、更新、检索、删除及用户权限管理，密码管理等；导师信息管理模块：主要是管理导师的基本信息及科研方面信息等；用户签到管理模块：主要是与指纹录入仪进行通讯、实现用户签到验证，主要包括：用户指纹录入、用户签到、签到查询、用户指纹删除、用户请假等；药品信息管理模块：包括药品信息录入、更新、检索、删除、余量更新、药品存储位置管理等；药品使用管理模块：包括药品检索、打印条形码药品清单、药品余量提醒、过期药品查看等；药品存储柜信息管理模块：主要是管理存储柜数量、位置IP、容量等信息；仪器信息管理模块：包括仪器信息录入、更新、删除、仪器预约、预约邮件提醒、外借管理等；热电参数测试仪数据读取模块：包括添加仪器测试用户、测试样品参数管理及测试数据管理等功能。 1.2嵌入式终端控制软件主要实现功能 （1）用户登录，只有登录成功后才能进行（3）的操作，否则（3）此操作无效，视为不合法用户。（2）终端串口管理，配置终端的串口通讯，用于条形码阅读器信息的读取。（3）终端存储柜柜门控制，用户在得到（1）的权限后直接可以操作柜门的开启与关闭。（4）终端信息显示，串口读取到的条形码信息后系统检索数据，更新显示信息，然后解析检索到的信息来控制存储柜的开启与关闭。 1.3存储柜物理设计 根据需要，本次对药品存储柜的设计采集2X2式的矩阵式设计方案并充分考虑了电路设计，信息读取的物理接口。 2MCLIMS系统架构 拓扑结构反应了应用系统或网络系统中各个结间点的互联表现形式，如文件服务器、工作站等的，常见的拓扑结构有总线型拓扑、星形拓扑、环形拓扑、树形拓扑、以及它们的混合形式。对于本系统，它主要体现在上位机软件、数据库服务器及嵌入式控制终端的连接方式及他们的数据响应关系。考虑到每个实验室的安装配置过程中，上位机软件与嵌入式控制终端的对应关系是1∶n的关系，n大于等于两台设备，本文选择了总线型拓扑，其特点：结构简单灵活，非常便于扩充；共享资源能力强，要实现总线型拓扑结构，只需上位机LIMS与MySQL服务器及嵌入式终端同在一个局域网中，保证MySQL服务器网络可达即可。系统的最终架构如这种架构方便药品存储柜数量的扩充，位置的放置也不受限制。 3MCLIMSR的具体实现 3.1系统软件架构 本系统以C/S模式为开发模式，以C#为上位机LIMS软件的开发语言，VisualStudio2010为开发功具；MySQL作为数据库服务器。嵌入式终端以基于ARM9为核心的S3C2440芯片作为处理器的TQ2440开发板作为嵌入式硬件平台，将嵌入式Linux作为底层系统，QT和C语言作为GUI设计和底层驱动开发语言；以UG为存储柜物理实体的建模工具。 3.2系统硬件架构 本系统涉及与多个硬件的通讯工作，其中包括：中控指纹仪，用于学生签到模块中的指纹录入及学生签到功能；POS打印机，用于实验室学生实验药品清单的打印，清单信息包括用户实验方案、所需药品的位置、用量、实验编号等信息并附带条形码；TQ2440开发板，是嵌入式控制终端的运行平台，用于运行嵌入式控制终端软件；条码扫描器，用于扫描条形码清单上的实验编号信息，并将编号传到嵌入式软件，软件做出相应的响应。 3.3系统功能模块设计 通过结合当前实验室对药品管理系统的需求分析，本系统设计出如下功能模块。 3.4数据库设计 数据库是实验室信息管理系统的基础和核心,它关系着实验室的工作效率和业绩，一个科学、合理的数据库是LIMS成功创建和稳定运行的基础。在材料化学实验室管理系统（MCLIMS）中数据库作为信息的来源及存储工具，也是连接上位机LIMS、嵌入式控制终端的数据共享的桥梁。根据对各模块的处理过程及需求分析，以MySQL作为数据库服务器，将数据库设计包括以下几个方面。①与用户相关的包括用户登录表，用户签到表，用户指纹表，用户请假登记表，用户科研信息表，用户基本信息表，用户导师信息表等。②与仪器信息相关的包括仪器预约信息表，仪器信息表，仪器外借信息表等。③与化学药品相关的有：化学药品信息表，化学药品使用信息表，化学药品剩余量信息表，药品短信验证表等。④与测试仪器相关的数据表有：仪器测试用户表，样品测试参数信息表，样品测试信息表等。 3.5系统的具体使用流程 本系统由上位机LIMS软件、嵌入式控制软件及存储柜实体构成。用户使用时对于非药品使用的模块都可以直接通过上位机LIMS软件完成，包括用户签到、实验室仪器、导师信息管理等。用户要完成实验，要经过几步：打开药品使用模块、检索药品的信息如余量、位置。然后根据实验规划分别添加药品信息；确认药品配方并打印清单，清单信息上会附带药品的位置，用量信息，实现学生实验无纸化记录；将药品清单携带到药品存储柜终端，扫描条形码，嵌入式终端检查条形码的合法性，然后检索并显示信息。同时，相应柜门开启，完成取药，每个条形研只能使用两次。 4结语 本文根据当前材料化学实验室对信息管理特别是药品的管理的功能需求，设计并研发了一套材料化学实验室信息管理系统，该系统主要分为3个功能框架：上位机LIMS、嵌入式控制软件及存储柜实体。然后给出了该系统的实现方案及系统架构，分别设计了系统的功能模块。该系统操作方便、安全性高、功能设计丰富并人性化。总线型拓扑结构也使得存储柜数量易于扩充布置。系统为实验室的管理提供为极大的便利，大大地实现实验室资源信息的共享，不管是导师还是学生，都能从此系统中感应到使用的便利性，提高实验工作的效率，加快高效实验室信息化。 作者：瞿秋亮 杨君友 单位：华中科技大学 材料化学论文:材料化学工程方向研究生教学探析 材料是人类赖以生存和发展的物质基础，与信息、能源并称为社会文明的三大支柱。人类社会的发展历程，是以材料为主要标志的。从人类以石头为工具的旧石器时代到对石器进行加工进入新石器时代，再到后来的青铜器时代、铁器时代、钢铁时代，人类的发展历程可以说就是材料的发展史。现代社会，材料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。材料化学工程在这种大背景下应运而生，本学科以化学、化工、物理学为基础，系统学习材料科学与工程的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成制备、结构表征、性能检测及其应用等方面的新兴学科，是一门交叉性与工程技术密不可分的应用科学。但随着社会进步，旧的研究生教育模式的弊端逐渐显示出来。本文基于材料化学工程的特点，分析了现今研究生教学中存在的问题，并提出了解决办法。 1存在的问题 1．1内容广，概念多 材料化学工程是以化学和化工基础，研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。研修的主要课程包括物理化学、材料科学基础、材料力学、材料工艺、高分子材料、金属材料、无机非金属材料等。在基础课程中概念多、公式多，如在物理化学中的热熔、积分溶解热、积分稀释热等，有些概念相似如果不仔细区分容易混淆。在诸如高分子材料这类介绍性的课程中名称特别多，如聚丙烯、聚氯乙烯、环氧树脂等，这些材料在我们的生活中经常接触。但通过学习很多学生还是不能识别基本的材料，掌握它们的基本制备工艺和用途。 1．2叙述性的内容多 关于三大材料的学习主要是叙述性的内容多，比较抽象。例如，金属加工中热处理的四把火:退火、正火、淬火、回火，退火又分好几个种类，每种钢材根据用途不同，而选择不同的工艺条件。但是只通过课本的叙述，对于很多材料依旧没有直观的认识。虽然很多同学有参加过金工实习课，但是时间不长，很难做到全面深入的了解，对一些材料的性质、加工方法感到陌生，从而逐渐丧失学习兴趣。另外，在材料的合成中，每合成一种材料，需要通过一系列检测看所得物质是否为目标产物。又或者合成一种新的物质，也可以通过检测分析出其结构性能。材料专业的学生都有一门必修课《材料结构表征及应用》详细介绍了材料表征中各种检测手段。但是很多同学拿到检测结果却不会分析。 1．3课程教学与现实联系不够紧密 研究生与本科生最大的不同就在于，在接受系统知识的同时，必须加强研究意识、创新意识和研究能力的培养［1］。材料化学工程是一门应用型学科，与实际应用密不可分。课程安排之前的金工实习，目的是锻炼学生动手能力，对材料的加工有所了解。此外，还有一些实验操作课，但是很多时候由于时间安排不合理又或者设备少学生多，平均几人一台设备，学生动手机会操作不够，有时候老师只能靠演示的方法让学生观摩，学生完全处于一种被动的学习状态。还有部分同学在实习中怕脏、怕累，不愿动手操作。另外，在课程结束后还有参观见习，对材料的加工制作有个直观的认识，但是很多时候由于人员过多，加上工厂环境复杂，很多同学在见习过程中往往走马观花，只停留在看热闹的表面功夫上。 2解决办法 2．1培养学习兴趣 科学家爱因斯坦说过:“兴趣是最好的老师。”老师首先要做的就是激发学生的最大兴趣并使之保持这种热情。材料化学工程与我们的生活密切相关，老师可以在讲授过程中结合我们实际生活中的用途。比如高分子材料中的聚丙烯腈，常与羊毛混纺制成毛织物等，可以制作毛毯、军用帆布、帐篷等。被称为“人造羊毛”。又如我们生活中常见的木制家具，其实很多都是由木塑复合而成:以木材为主要原料，经过处理使其与各种塑料通过不同的工艺复合而成。既保留了木材良好的加工性能，同时具有塑料的耐水、耐腐蚀、使用寿命长等优良性能，还符合环保的大前提。通过这种理论结合实际，能激起学生学习兴趣，鼓励学生自己查阅资料了解更多信息。 2．2疏通知识结构，掌握各学科之间的联系 在材料化学工程形成前，高分子材料、无机非金属材料、金属材料科学都已自成体系，而且他们之间存在着很多相似之处，可以相互借鉴，促进本学科的发展。如马氏体相变本来是金属学提出来的，广泛地用来作为钢材热处理的理论基础。但在氧化锆陶瓷材料中也发现了马氏体相变现象［2］，并用来作为陶瓷增韧的有效手段。另外，各类材料的研究设备与生产手段也有很多相似之处。虽然不同类型的材料各有专用测试设备与生产装置，但更多的是相同或相近的，如显微镜、电子显微镜、物理性能测试和力学性能测试设备等。在材料生产中，很多加工装置也是通用的。比如生活中很多塑料用品大多是通过注塑成型加工而成，但其实与粉末冶金工艺中的压坯过程相似。随着科学技术的发展，各学科间已无明显界限，甚至不同材料之间能相互代替。不过凡事都有规律可循，只要掌握规律很多问题便迎刃而解。作为材料的规律就是:组织决定性能，性能决定应用［3］。再根据性质选择材料，依据用途确定工艺路线。抓住这一规律，学习时就不会感到毫无头绪。 2．3传统教学与现代教学方式相结合 传统教学大都采用“填鸭式”方式，学生听课主动性、积极性不高。新的教学改革中应采用启发式、互动式和讨论式等新的教学方式。老师在课前布置问题，分小组完成不同的部分，让学生带着问题去学习，查找资料，每组选择代表在课堂进行发言，然后再各组进行讨论。这样不但发挥了学生的主观能动性，活跃课堂气氛，减轻了老师的授课负担，还锻炼了学生自己分析问题、解决问题的能力，达到事半功倍的效果。相比传统教学，计算机汇集了图像、文字、声音等元素，极大的丰富了教学色彩，调动学生学习积极性，具有直观、生动、形象的元素，可以将抽象的理论知识和工艺方法生动的展现在学生眼前，增加课堂趣味性，提高学生的感性认识，有利于知识点的理解和掌握。同时可以结合一些相关视频比如:注塑成型、挤出成型、模压成型以及金属材料的冷加工热加工等。这些视频网络上都可以找到，如HOWITISMADE、TEDSHOW等。通过相关的视频，既可以活跃课堂气氛，也能调动学生学习积极性，甚至激励学生自己在课外继续学习观看。这种多媒体教学与视频教学相结合的方法，既减轻了老师的负担，同时激发学生学习兴趣，调动积极性，促进教学任务顺利完成。 2．4开设软件分析课程 作为材料化学工程研究生，材料检测分析应该成为一种必备的基础技能。但是很多时候拿到检测结果却不会分析。软件分析课程可以很好的解决这个问题。所有的检测结果都有软件可以分析，比如FTIR、XRD、NMR等，借助这些软件，可以快速地分析所得结果。比如JADE，作为一款分析XRD数据的软件，它可以对物相进行定性定量分析。虽然软件分析不一定完全正确，更多的时候还是根据理论基础来判断，但软件分析可以作为一个辅助手段。这样学生既掌握了一门技能，而且大大提高了学习效率。 2．5课堂教学与实践相结合 俗话说“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。作为一门应用型学科，课堂所学的最终都是要能应用到实际生产中去。在涉及如注塑成型、挤出成型等高分子材料成型工艺时，可以穿插一些参观实习课。通过参观实习，直观地了解材料加工制备过程，将自己所学知识配合生产。理论上可行的事情，在实际应用中还需要考虑到原材料、工艺条件的控制、销售渠道、成本控制等。如果有可能，可以尽量选择一些大型的工厂基地，接触现代化的机器设备，体会先进生产力的发展，感受到世界一流水平的实力。为学生丰富见闻开阔视野提供机会，这将对培养学生的自信很有帮助，尤其是对于一些非重点名校的学生。另外，通过与企业或者研究单位联合培养，即“产学研结合”。“产学研结合”一般指企业、学校、研究单位之间的相互合作和优势互补。李元元等认为产学研结合是培养工科硕士的最佳途径，学位论文的选题和相关实践应当与工矿企业的工程实际相结合，密切结合其技术改造、革新、引进等技术难题或科研攻关项目。这将有利于从根本上解决学校教育与社会需求脱节的问题。缩小学校人才培养与社会需求脱节之间的差距，增强学生就业竞争力。 3结语 按照教育部颁布最新的学科体系，材料化学工程是化学工程与技术的方向之一，主要以化学、化工和材料为基础的应用性学科。因而在材料化学工程研究生教学中存在理论多、知识点多、概念多及与实践联系不够紧密等问题。针对上述问题提出了激发研究生学习兴趣，疏通各学科知识结构、掌握它们之间的内在联系，教学中注重传统教学与现代教学方式相结合，开设软件分析等实用性课程，理论教学与实践相结合等解决办法。 作者：陈志彦 杨亿 单位：中南林业科技大学 材料化学论文:论无机材料物理化学的教学革新 无机材料物理化学课程现状 目前，无机材料物理化学课程沿用陆佩文[5]编写的硅酸盐物理化学课程体系，在多年教学过程中发现该课程体系存在如下的问题： 1知识点分散 无机材料物理化学课程的内容包含了材料科学基础的晶体学及晶体缺陷的内容，包含了材料加工的基础知识相平衡和相图，同时又涵盖了无机非金属加工过程特有的熔体和玻璃体，陶瓷加工过程的基础粘土水系化学，烧结加工过程的扩散、固相反应、固态相变和烧结等基础知识．课程体系分散复杂，课程的内容繁多，每一章单独成为体系，前后的联系不够明显． 2与实际接触的宏观事物距离较大 无机材料物理化学的教学体系以理论推导为主，涵盖了大量的前期科研工作者进行的理论推导，并且结合实践给出了很多应用．由于工科学生课程体系设置的特点，注重工程实际，注重在实践中解决问题．因此，在学生现有认识事物的体系中，对于宏观上能看到、能摸到的理解和掌握起来比较快，而对于微观的、抽象的体系认识起来难度比较大． 3与实际的生产不能有效结合 现有无机材料物理化学课程作为工科课程来讲，离实际工程应用距离比较远，对学生的吸引力不够，很多学生在课堂上经常问学了这么多公式、这么多图有什么用，而这个问题按照现有的课程体系无法回答． 无机材料物理化学课程体系改革 无机材料物理化学的知识点总体上概括起来可以分成两个主要方面，一是与陶瓷（水泥）生产密切相关的知识，二是与玻璃生产密切相关的知识体系．在此为分类基础上，对课程的知识点和讲授顺序重新进行了调整尝试． 1以陶瓷生产为主线的课程体系设置 在介绍与晶体相关的知识过程中，主要以实际中的陶瓷为例，首先进入晶体的微观世界，引出陶瓷的晶体结构，由晶体结构引出晶体概念、晶体化学知识，在晶体中漫游会发现很多缺陷，进而介绍缺陷的知识．简要介绍陶瓷的生产工艺，从原料加工到成品过程用动画演示，介绍原料过程中讲解粘土-水系的胶体化学，其中包含的胶体性质及一般的熔体性质通过固体的表面和界面部分来了解；利用陶瓷烧结过程中的烧结温度选择，引出相平衡和相图，重点介绍这部分内容，在烧结过程中的微观动画展示后引出扩散-固相反应-烧结．此部分中，重点是晶体的结构及相平衡的知识． 2以玻璃生产为主线的课程体系设置 与玻璃相关的课程知识介绍的过程中，首先展示玻璃，随后简要介绍玻璃的生产过程，该过程由于有无机非金属材料工学进行具体介绍．因此，只需描述即可，其后引出玻璃原料，简要复习晶体结构知识，按照生产流程加热熔融后的现象要有熔体和玻璃体部分来了解，结合玻璃的生产讲解相变过程中涉及到非晶体部分相平衡中的知识．在此部分的讲解中重点介绍非晶态物质的形成机理及过程．通过如上的体系改革使学生能够充分认识课程知识，并且知道整个体系的来龙去脉，使学生由过去的被动接受变为主动有意识的学习，形成良好的学习动力． 课堂教学过程中“四要素”的融会贯通 材料科学与工程的“四要素”始终作为课程讲授的主线，作为基础课程，主要授课的目标还是材料科学这四个要素之间是如何建立起联系的，为什么有这样的联系，影响因素等知识．在结晶学部分每介绍一个新概念，都有意识介绍该概念对无机材料工艺及性能的影响及其应用，如介绍空间群概念后简要介绍空间群分类后对压电性能的影响，丰富学生的知识体系，而且可以更好的融会贯通，理解概念．在熔体部分的性质概念介绍之后，要简要了解熔体的性质对玻璃加工工艺的影响．在讲粘度时，主要介绍粘度与温度和组成等因素的关系，但是到底会有什么样的影响并没有介绍．因此很多学生就是为了学习粘度知识而死记硬背，不知道粘度的具体应用，而在课堂上简要介绍过粘度会影响玻璃的加工温度及玻璃的成型性能时，同时简要介绍怎样影响的，就会使学生知道知识是有用的，学习起来目的性更强，而且方便对一些概念的理解记忆，而不是简单的死记硬背．在相平衡一章中，相图是一个重要的知识点，也是材料科学体系中一个非常重要的工具，学好相图对材料科学下一步学习至关重要．但是在以前的教学过程中按照书本的知识体系从头到尾介绍之后，很多学生都是一片茫然，似乎感觉是学习了几何学又或是物理学，不知道无机材料物理化学中为什么要单独拿出这一章来讲解这个图．经反思教学过程发现，在教学过程中过分重视教学内容的传授而忽略了这个工具实用性的介绍，按照“四要素”理论，相图这个工具应该是工艺制定的重要根据，因此在改革后的讲授过程中，在介绍过相率和简单的三元相图等基本知识后，就具体地举了一个Al2O3-SiO2-CaO三元体系陶瓷烧制的过程，简要介绍了如何利用三元相图进行原料配料计算，如何确定烧成温度，及得到的烧成体的主要成分和构成等知识．使学生先知道三元相图的作用，在材料学“四要素”体系中的位置，然后在具体地讲解三元相图的分析过程，并且在讲解过简单的三元相图后还要举1~2个实际的复杂例子进行实际应用． 教学改革的效果 经过2年多的教学改革试点，学生的课堂听课效果有了很大改观，原来每个自然班约有50%的学生坚持在课堂上听课，很多学生由于跟不上进度而睡觉或者干脆逃课．改革后，无机2009级学生坚持听课的达到了80%以上，学生听课状态明显好转，听课热情很高，而且课间休息时问问题的学生数目明显增加．对齐齐哈尔大学无机材料2008级和2009级学生进行了授课效果评价，90%的学生认为能够掌握课程基本内容，学生的考试及格率由90%提高到96%，平均分由77.6分提高到81.2分，有了较大幅度提高．在总结了无机材料物理化学课程教学过程中存在问题的基础上，通过以材料科学的“四要素”为基本思路，对无机材料物理化学课程中大量的知识点进行了重组，丰富了与实践结合更加紧密的知识内容，探索了一条实用性很强的无机材料物理化学教学改革新途径．（本文作者：王超会、顾晓华、李晓生、杨长龙 单位：齐齐哈尔大学材料科学与工程学院） 材料化学论文:建筑材料化学特性与耐久性分析 摘要:对于土木建筑材料的化学特性要充分进行掌握，才能够更进一步地将土木建筑材料运用到合适的位置，对土木建筑材料的运用，实际上就是对其化学上的变化进行运用，因此，要熟悉常见的建筑材料的化学特性，才可以更加适当地进行运用。 关键词:建筑材料；化学特性；耐久性伴 随着当前中国城市化的脚步越来越快，土木工程的质量也涉及到整个城市发展的方方面面，特别是土木工程所选用的各种土木建筑材料，实际上会影响到整个建筑物的建筑质量。选用合适的土木建筑材料，实际上应该充分考虑到这些建筑物本身的化学性质，还有这些土木建筑材料是不是能够更加耐久，这些实际上都是整个建筑物的质量保障。如果土木建筑物的材料在结构上面并不是非常优秀，或者是建筑材料本身出现的化学特性无法适应所建设地区的具体情况，那么在建筑的过程当中都可能降低其耐久性。所以，在建筑材料的化学特性和耐久性方面，应该充分考虑好这些材料的具体特征，要选用合适的建筑材料，这样才能够更好地推动城市化的发展。 1土木建筑材料的化学特性探究 土木建筑材料实际上是非常广泛的一类物质，比如混凝土或者砂浆等，都是属于土木建筑材料的范畴。而且每一种土木建筑材料的化学性质范围也非常大，不过针对土木建筑过程当中的一些具体状况，实际上选用土木建筑材料的过程中，重点还是关注这些建筑材料的化学稳定性。因为部分土木建筑材料在特定的环境当中会产生一些化学反应或者变化等，这些变化不同于物理形态上的变化，而是一种化学方面的变化，这样的变化是非常广泛，而且影响也非常深刻，所以应该要加以关注。如果一些土木建筑材料的化学变化是能够强化工程的稳定性的，那么就可以加以采用，但是如果一些土木建筑材料的化学变化可能会导致一些负面影响。所以对于土木建筑材料的化学特性要充分进行掌握，才能够更进一步地将土木建筑材料运用到合适的位置，对土木建筑材料的运用实际上就是利用其化学上的变化进行运用，因此，要熟悉常见的建筑材料的化学特性。下面本文将对混凝土和砂浆这两种常见的土木建筑材料的化学特性进行分析。 1．1混凝土的化学特性 混凝土，实际上划分为非常多的品种，不同品种的混凝土实际上化学特性也有一定的差别。比如轻骨料的混凝土，其骨料的孔隙比例也相对比较高，在抗拉的强度上面相对比较地，特别是表面上的密度是比较小的，对于水分的吸收比例也比较大，弹性模量比较低。从物理性质上看，其热膨胀的系数比较小，收缩和徐徐变动比较大，保持室内的温度上也有这比较好的性能。从化学的特性上看，轻骨料的混凝土重点是为了实现建筑物的保温和结构上的保持作用。多孔的混凝土，实际上也是轻骨料的混凝土的一种，其主要是有一些微小的气泡均匀地分布在整个混凝土当中。多孔混凝土一般而言都是采用一些硅类的材料和钙类的材料加工形成的，所以其在化学特性上也表现出上述两种元素的一些基本性质。由多气孔的混凝土形成的建筑材料，一般都是处理在屋子的面板，或者是堆砌的模块里面，在内外的墙板方面也是有一定的应用。这些成品，实际上都是在工业类的建筑，或者是民用类的建筑当中，在保温工程方面有着比较好的作用。另外一类的混凝土主要是抗冻的混凝土材料，这一类的混凝土材料重点是采用引气剂来提升混凝土自身的抗冻特征。有了引气剂，混凝土当中就会相对均匀地分布这些气孔，从而比较稳定和密闭。防渗漏的混凝土，其在防渗漏方面的一些基本化学原理，是因为加入了一些外加剂摻和在一起，这样控制了混凝土内在的一些构成材料，在质量上也相对比较稳定，更加合理地对混凝土进行配合比较，这样一些混凝土里面的毛细管就会被堵塞住，内部的结构也会比较严密，界面也不会产生一些裂缝之类的，在防渗漏的性能方面也就比较理想。高强度混凝土重点是能够在重载方面承受更多的重量，其跨度更大，在一些极端和恶劣的使用环境里面有着一定的应用价值。 1．2砂浆的化学特性 砂浆在土木建筑的建造过程当中应用也是非常广泛，特别是在砌筑或者抹面的过程当中，也都会运用到砂浆。砂浆的保水性能是比较好的，其一般而言都是运用了胶凝材料和细骨料、水等之间进行结合，这样的结合会根据一些具体的比例进行调整，以此帮助砂浆的化学性质更好地适应当前的土木建筑工程需求，在一定的时间下，这样的砂浆就会硬化形成一定的材料。所以砂浆的种类也会根据应用的途径进行划分，一般划分成为装饰、砌筑、抹面三种主要类型，而一些应用在特殊的建筑过程里面的砂浆，称之为特种砂浆。砂浆的强度一般都是一立方体试件作为检测。砂浆由于其化学性质上体现出来的特点，所以在对砂浆进行变形的时候一定要注重均匀，这样砂浆里面所包含的水分才不会容易出现六十的状况，砂浆和基底之间要粘结相对比较好，这样才不容易出现其他条件下的形变。防水砂浆也是当前比较常见的一种特种砂浆，其主要是在砂浆当中融入了一定比例的防水剂，这样有助于水泥砂浆的涂抹的过程当中处理好防水的问题。而普通的砂浆重点是其化学反应并不是非常活跃，所以能够对整个结构主体形成一定的保护作用，提升砂浆涂抹在外层的稳定性。 2建筑材料化学特性及其耐久性的归结分析 对于建筑材料而言，其化学特性和物理特性是相互结合在一起。建筑材料在应用在建筑的过程中，一般其内在的形态会产生一定的变化，特别是材料的内部缝隙或者体积等会膨胀或者收缩，不过其化学上的稳定性一般还是比较好的。在相对比较寒冷的条件下，比如冻结或者融化等气候变化情况都会对建筑材料产生比较明显的破坏作用。而在平均温度比较高的地带，建筑物所采用的各种土木建筑材料则是需要能够耐得住高温的影响。所以，无论是民用的建筑材料，还是公共的建筑物，这些建筑材料实际上都应该具备防火性能。而抵抗化学侵蚀，重点是抵御化学的酸类、碱类以及盐类等物质的侵蚀。土木建筑材料的耐久性，一般在建筑界都是认为在具体的环境里面可以抵抗各种不利因素的影响，可以长时间保持这样的一种形态。当前的建筑材料在形成建筑物之后，就会受到各种物理上或者化学上的负面影响，但是在这些影响的条件下，这些材料还应该保持其原来就具备的性能。如果具体的环境相对比较恶劣，或者建筑的条件比较差，在这些因素的长期影响之下，就容易让这些土木建筑材料丧失原来的性能。所以，维持土木建筑材料坚固耐用的特征，就需要关注到土木建筑材料的化学稳定性，特别是在耐久使用方面，要关注到建筑材料使用功能方面的发展。从本质上总结，土木建筑材料的化学特性对于耐久性的影响，重点还是体现在两个方面。一个方面，土木建筑材料本身的内在构成或者其组成的成分就容易形成一定的变化，其密度和实度等方面都会存在一些不利的因素，在相对固定的界面上，土木建筑材料也会因为各种化学生成物产生一些膨胀，这种热膨胀系数上面的差异，就会产生建筑材料的耐用程度不足。在长期荷载各种重量，或者金属疲劳、电解等化学反应等影响下，都会影响到土木建筑材料的耐用性。而从另外一个方面上看，土木建筑材料，实际上也应该看到建筑材料在外部因素下产生的各种化学影响，比如在一些干湿循环或者溶解的过程当中所出现的化学变化。如果是应用木材等，则是容易在温度或者湿度等条件下产生一些腐蚀的情况。因此，建筑材料的化学特性和其耐久性是紧密联系在一起。 3结束语 在应用土木建筑材料进行建设的过程中，一定要注重对土木建筑材料的化学特性和耐久性等进行分析，并且充分了解土木建筑材料的化学特性以及物质特性等方面的内容，从而更好地提升土木建筑材料的使用寿命。这样能够从经济效益上提升对建筑材料的应用，也可以让建筑材料所运用的资源得到充分的保障，避免这些资源造成了浪费。 作者：纪占斌 单位：西京学院 材料化学论文:高分子材料与有机化学教学现状分析 摘要：有机化学是高分子材料与工程专业一门重要的专业基础课，本文针对高分子材料与工程专业的专业特点及学生情况，分析了有机化学教学中存在的问题，从教学内容、教学手段和考核方式等方面提出了课程的改革措施。 关键词：高分子材料与工程专业；有机化学；教学现状；教学改革 有机化学是化学学科中的一个十分重要的组成部分，它的主要研究对象是有机分子，从有机物结构入手，研究有机化合物的化学性质，在分子水平上探知未知世界的基础学科。在我校，有机化学是面向化工学院、药学院二年级，以及海洋学院一年级学生开设的专业基础课程，是“大类培养”的主干课程。通过有机化学课程的学习，可使化学类学生掌握有机化学领域的基本理论、基本知识和实验操作技能，把握有机化学发展领域的新概念、新动向和新技术，同时为后续专业课的学习打下坚实的基础。 1.教学现状 在工科院校，有机化学的教学课时“缩水”，如我校有机化学虽然是“大类培养”的重要专业基础课，但是其课时数被压缩到64个学时，教师必须在一个学期之内完成教学。而有机化学作为高分子材料与工程专业的基础课，是高分子化学、高聚物合成工艺学、高分子材料学等后续专业课的基础，学生必须在有限的课时数里掌握《有机化学》这门课程，难度大，任务重。另外，由于江苏省高考制度，较大部分的学生高中阶段选修的“物生”，进入大学后化学知识特别是有机化学基础知识非常薄弱，一个教学班级里，学生的化学知识水平参差不齐。通常是刚进入大学的第一学期学习无机化学，对于选“物生”的学生来说，没有化学基础，一开始就挫伤他们学习化学的自信心。学习有机化学时，多数学生对有机化学的学习有畏惧感。如果入校时对专业认知不够，不能看到有机化学学习对高分子材料与工程专业学习的重要性，更是对有机化学失去兴趣。再者，有机化学课程自身的特点，由于有机物数量多，结构多变，机理难掌握。而工科院校的有机化学课时数又被压缩，教师为了教授完大纲的教学内容，不得不采取“满堂灌”教学方法，使得学生缺乏主动获得知识的能力，被动“填鸭式”教学必然导致教学效果不理想。一学期教学结束，发现学生知识掌握不好，除了少部分拔尖的学生，大部分学生对这门重要的专业基础课一知半解，学到的有机知识很少。 2.教学改革 结合有机化学学科规律，针对高分子材料与工程专业特点，对教学内容进行优化、取舍；改进教学手段，选聘高年级本科生、研究生做助理班主任，让他们参与本科生教学，形成多元化的本科生教学队伍；改革考核方式，实现高分子材料与工程专业有针对性的考核方式，教考分离。（1）改革教学内容有机化学的教学关键是引导学生“有机”这一学科，不同于其他几门基础化学课，有机化学基本不涉及计算，不涉及公式，说的是图片的拼接，化学键的断裂与重组，以构建新的有机分子。那么，在教学过程中如何引导学生使用“有机思维”思考问题才是关键。当我们谈到如何面对课时数被压缩这个问题，如果抓住“引导学生进入有机化学这个学科”这个关键问题，就能依据高分子材料与工程专业的培养方案，深入分析研究教学大纲和教学目标，对教学内容进行取舍。在改革教学内容时，还要考虑以下两个方面问题：一是研读多种版本的教材，最新版本的中、英文有机化学教材和专著等，从不同研读、分析深度的教材方面，准确把握“基础有机化学”教学重点、难点，结合高分子材料与工程专业的特点来取舍教学内容。二是关注高分子领域的研究前沿，发展动态，结合传统的知识，推陈出新，把最新的知识信息教授于学生，引导学生了解最新的前沿，激发他们的兴趣，使之感觉到目前所学知识的有用性。（2）改革教学手段我校近年实施了一项“班主任助理”制度，选派高年级本科生、研究生担任本科生班级班主任助理，取得了很好的教学效果。高年级本科生、研究生参与本科生教学，形成多层次、多元化的本科生教学队伍。高年级本科生已经学习了有机化学专业基础课，经历过有机化学的学习和考核，有自己的学习方法和技巧；他们已经进入高分子材料与工程专业课程学习，对哪些知识对专业课学习重要有切身体会；他们与低年级学生同属于一个年龄阶段，有更多的共同话题，沟通交流更容易，帮助学生及早发现自己的优缺点，扬长避短。高分子材料与工程研究方向的研究生，通常具有扎实的专业基础知识，已经接触了专业的前沿研究方向，可以对高分子材料与工程专业低年级学生的学业、思想及心理等方面给予关心和指导。而且本科生可以在研究生的带领下主动做一些创新创业项目，这使得本科生更清楚自己在课堂学习中哪方面有不足，增强本科生对基础知识学习的热情，使他们在有机化学课堂学习中更积极、努力。（3）改革考核方式良好考核方式可以极大地促进学生的学习热情，提高他们学习的积极性。目前，我院不同专业实行统一考试，如环境工程、化学工程、安全工程和高分子材料与工程等专业统一出卷，流水阅卷、统一登分，做到公正、准确。但是，这种“统一”的方法抹杀不同专业对有机化学需求的不同，使得教师和学生忽视基础课对后续专业课的影响，结果是为了考试而学习，不能真正掌握自己专业需求的有机化学知识。为了提高学生的整体素质和学习积极性，我们应实现不同专业单独出卷、单独考核的方式。卷面上可以体现出适合高分子材料与工程专业的题目，结合他们的后续专业课程。哪些知识是有机化学这门课程必须掌握的基础知识，哪些知识是关联高分子材料与工程的专业知识。同时，建立针对性的有机化学试题库，使学生接触更多不同的题型，拓宽知识面。建立适合高分子材料与工程专业的有机化学试题库，有机化学课程理论考试按照一定的难度系数、教学要求、考试范围等，统一从试题库里抽调，实现教考分离。 3.结语 为全面提升高分子材料与工程专业的有机化学教学质量，我们要结合有机化学学科规律，针对高分子材料与工程专业的专业特点，从学生的实际出发，认真分析总结，精选教学内容，创新教学手段，改革考核方式，不断激发学生的学习兴趣，以提高高分子材料与工程专业的人才培养质量。 作者：陶传洲 王慧彦 王建 许瑞波 程青芳 单位：淮海工学院化工学院 材料化学论文:化学化工材料应用技术初探 摘要：化学化工材料作为材料化学重要的分支之一，不仅关系化学化工领域同时也与材料科学息息相关。从目前的情况来看，化学化工材料已经被广泛应用到社会建设中的各个行业当中。而随着社会经济建设的发展，绿色型化学化工材料的应用也成了当前各个行业发展中重要的议题之一。在本文中，笔者主要针对化学化工材料在建筑以及农业生产这两个行业中的应用进行阐述。 关键词：化学化工材料；应用技术；研究 伴随着当前社会经济建设的不断发展以及科学技术的飞速进步，化学化工材料与人类社会的关系也越来越密切。而自从可持续发展社会这一概念的提出，在应用化学化材料时也有了更加严格的要求。在当前，化学化工材料不仅要能够满足应用过程中的各项参数，同时也应当要减少对环境的破坏，研究并应用绿色型化学化工材料，这样一来才能在发展社会经济建设的同时，保障生态环境的可持续发展，为国民以及未来的子孙后代创造出更加良好的生存环境。在当前，对于绿色型化学化工材料需求最高的就是建筑行业以及农业生产行业。 1化学化工材料在建筑行业中的应用 从当前建筑行业的实际发展状况来看，化学化工材料的应用是十分广泛的，从外部结构到内部装修都需要用到化学化工材料。然而，虽然应用十分广泛，但是在2008年以前绿色型化学化工材料在建筑行业中的应用却一直存在瓶颈。而到了2008年，在建造奥运会场馆之一的水立方时，大量的绿色化学化工材料被应用到建筑的施工当中。譬如说，水立方的主体结构采用的就是以水性聚氨醋为主要成分的有机化合物。该化合物不仅具备较高的粘合度，同时还兼具零挥发的特性，这样一来，既能够减少维护成本，同时也能够起到保护环境的作用。同时，水性聚氨醋的防火性也较好，对于提高场馆的安全性也有着极大的帮助。众所周知，在任何一座建筑的施工当中，建筑的防火性都是最受关注的问题之一。因此，水性聚氨醋的应用对于保障场馆的安全，延长场馆的使用寿命有着极大的帮助。而这也为建筑行业未来的发展当中，绿色型化学化工材料的使用奠定了基础。除了防火性以外，对于建筑来说，隔热性以及保温性也是较为重要的功能。当前，为了提高建筑的隔热性与保温性，施工单位在进行施工的时候倾向于使用聚氨醋硬泡材料，该材料的应用不仅能够有效提高建筑的隔热性和保温性，同时也具备降噪功能。而除了采用聚氨醋硬泡材料来加强建筑的隔热保温性能以外，也可以将乙烯一四氟乙烯的共聚物应用到建筑工程的建设当中，这是因为，乙烯一四氟乙烯的共聚物具备控制室内温度的功效，因此能够更好的调节建筑内部温度，同时还可以起到节能的效果。 2化学化工材料在农业生产中的应用 伴随着当前科学技术的不断发展，各式各样的化学化工材料已经被广泛的应用到农业生产当中。然而，随着绿色以及环保概念的提出，当前的国民也开始注重农副产品的绿色性，农副产品不仅要具备较高的品质和口感，同时也需要具备较高的安全性。在这样的情况下，绿色型化学化工材料的应用不仅能够更好的满足于国民对于农副产品质量以及价格上的要求，同时也能够满足与国民对于绿色、生态的要求。在农业生产过程当中，农药的应用是少不了的。然而，传统农药的应用，虽然能够提高农作物的产量以及品质，但是却忽略了对人体以及环境的伤害。而随着当前人们观念不断地刷新以及科学技术不断的进步，已经有许多人认识到农药对于人体和环境造成的危害。因此，安全绿色农药的研发迫在眉睫。从目前我国化学农药的研发成果来看，腐殖酸类农药对于农作物的生长以及环境的保护有着巨大帮助。这是因为，腐殖酸类农药不仅具备较高的降解性，同时残留物也较少，这样一来就能够减少农药在土壤、农作物上的残留，从而进一步保护生态环境以及国民的身体健康。除此之外，在农业生产过程当中，经常将生物菌剂与化学化工材料进行结合应用。之所以要这样做是因为在当前的农业生产当中，生物菌剂的应用虽然能够改善农田的土壤环境，保护生态环境。但是，在实际的农业生产过程中，由于农业生产中任何一项活动都有可能对农田土壤中的细菌结构造成影响，因此使得生物菌剂无法充分的发挥作用。这样一来，就使得生物菌剂无法发挥真正的效用。而生物菌剂与化学化工材料的结合应用，就能够有效的发挥生物菌剂作用，有效控制农作物生产过程中的病原菌，从而帮助农作物更好的进行生长。 3结语： 综上所述，无论是建筑行业还是农业生产行业，化学化工材料的应用都是必不可少的。然而，随着当前生态环境问题的加重，可持续发展社会概念的提出，在使用化学化工材料进行施工、生产等工作时，必须要注重化学化工材料的绿色性，这样一来才能促进我国社会经济建设的同时，保护我国的生态环境，为国民的生活创建更加优良的空间，实现社会主义现代化社会的建设。 作者：刘现泽 单位：河北正中实验中学2014级 材料化学论文:低热固态化学反应的合成材料 1.低热固态反应的发展过程 所谓固态反应，通常情况下都是表示在高温情形下固态的反应，截止到目前，已经有了大量固体材料。不过通常高温固态反应大多是只是用在热力学非常稳固的化合物上，而且一些属于低热条件下的稳化合物及动力学上稳定的化合物，通常运用高温合成的效果并不是非常理想。因此人们在提升固态反应速度的阶段中，降低了反应的温度，分析和研讨了一系列新的材料合成方法［1］。譬如水热法、微波法等其他相关的方法。不过这种合成方法出现非常大的问题，具体而言，操作较繁杂，成本费用偏高等，因此没有进行推广应用。在20世纪的80年代末，温室固态化学反应被人们发掘和研发出来。经过了多年实验改善，低热固态化学反应合成材料在技术技术已经有了很大进展，这种方法显著的优势就是在固态反应过程中的温度可以在一定程度上降到室温。另外其整体的操作非常简单，同时不使用溶剂、环保节约能源等，这一点比较满足现代绿色发展的需求，因而得以广泛推广。 2.低热固态化学反应的合成材料 2.1原子簇与三阶非线性光学材料 原子簇属于无机化学、结构化学、催化学等多种学科的综合领域，并且具有多样性、催化性、生物活性等多方面的化学特性。低热固态化学反应合成原子簇化合物能消除溶剂化作用，在合成过程中能得到溶液中得不到的化学物质。目前通过此种合成方法已经得到了200多种类型的簇合物，比如一些半开口类型：类立方烷结构的（Et4N）3［MoOS3Br3（u-Br）］2·2H2O，蝶形结构MoOS3Cu2（PPh3）2（Py）2，鸟巢状结构的［MoOS3Cu3（py）5X］（X=Br，I）三阶非线性光学性里面基本上涵盖了光线辐，自散焦聚焦，以及其他相关的内容，等等。运用该类非线性现象可以制作不同类型的器件，譬如混频调制及储存等类型的器件。 2.2纳米材料 纳米材料含有块状大颗粒材料没有的特点，使用固态化学反应法能合出纳米化合物所具有的优点。固态反应物颗粒的大小与产物成核、成长速度有着很大的关系，要是产物的成核速度比生长速度还要快，这样就能得到纳米粒子，反之就是块状物。固态化学反应通常情况下取得的球状纳米粒子，粒子的大小控制在1～100nm之间。在控制之后精确的处理好温度，就能控制纳米粒子的大小。在有模板是情况，能合成不同的现状和不同排列方式的纳米材料［2］。 2.3电学材料 玻璃电极被广泛地用在测量水溶液的pH值上。因为这一类电极比较脆弱，成本还比较高对温度具有不稳定性，体积较大等原因受到使用的限制。所以人们也不断寻求对于pH较敏感的全新材料。MnO2的发现被用于干电池、锂电池、镁锰电池等中作为正极材料，研制出了价格低廉的MnO2。制作MnO2的方法主要有：譬如二价锰的硝酸盐和碳酸盐，电解二价锰的溶液，以及其他类似的手段和措施。但是现在通过使用固态反应合成纳米的MnO2，将使用此方式得到的MnO2粉状物涂抹在电机上，就发现电极对pH值的反应就会变得灵敏并且稳定。 2.4金属有机化合物 金属有机化合物有优越的催化性能，被大量用在了有机合成领域。以前，有关金属有机化合物的研究不够深入，但是固态反应能进行100%的转化，经过转化所得出的反应产物也不同于液态的反应产物。相关的专业人员把金属有机固态进行归纳，目前有机金属反应被分为两类： （1）不同的反应物进行混合的反应过程；（n5-C5H4Me）Re（co）2Br和NaI合成（n5-C5H4Me）Re（co）2I2等产物。 （2）在反应过程中都属于共结晶过程。（n5-C5H4Me）W（co）3I与（n5-C5H4Bu）W（co）3Br在70℃，固态条件下［FcCHMeNMe3］I（Fc=二茂铁基）、HOC6H4CHO-4、K2CO3反应，制配出了有机金属化合物FcCHMeOC6H4CHO-4，此化合物所得产物率可达到84%。 2.5催化剂和催化反应 芳香族化合物的羟基化反应在化学中占有主导地位。过渡金属配合物使用低热固态化学反应能催化出芳香族化合物的羟基化。比如，酪氨酸酶活性还有木质素的生物合成都离不开Cu（II）催化芳香族化合物的羟基化反应。在催化过程中使用低热固态反应所合成的Cu（II）化合物配合催化剂，在有双氧水的条件下，催化苯酚羟基化H苯胺的低聚。低热固态化学反应及材料合成类别非常多，譬如多酸化合物，电学材料、超导材料、半导体，以及其他相关的内容［3］。 3.结语 固态合成属于一种比较有研究价值的合成方法，人们早就把这种合成方法运用到各种工业生产之中，通过多年的实践逐渐掌握了低热固态化学反应性，由于缺少必要性的系统指导，这种技术没能得到较大改进。低热固态化学反应所拥有的优点，比如：效率高、节能、环保、简单方便等。在材料合成方面有良好的发展前景。 作者：卢博文 单位：河南工业和信息化职业学院 材料化学论文:金属材料物理化学论文 1铁的相图图 与图1不同，铁有三种固态，分别是α-Fe、γ-Fe和δ-Fe，其中γ-Fe为密排面心立方结构，α-Fe和δ-Fe为体心立方结构。并且，图2中有三个三相点，分别为气-液-δ-Fe；气-γ-Fe-δ-Fe和气-γ-Fe-α-Fe。通常情况下，Fe是磁性的α-Fe，组织类型有铁素体、珠光体和贝氏体等；通过成分和工艺控制常温下可得到γ-Fe，如奥氏体不锈钢304、310等。Fe的p-T相图的讲解，增强学生识别单组分相图的能力。课堂上通过工业生产实例，加深了同学们对Fe的认识；并建立了物理化学相图知识与学生专业—金属材料之间的联系。解决学生“材料专业为什么学物理化学？”的困惑。 2两组分液态完全互溶系统的相图 虽然二组分系统的气—液平衡相图依据组分在液态的互溶情况各有其特点，但液态完全互溶系统构成了这部分内容的学习基础[4]。对于这种相图，我们除了让学生掌握相图中各相区的组成、相态和杠杆规则外，还注重让学生学习气相线和液相线的绘制方法和细节信息。其绘制过程如图3所示，先配制不同比例的二组分混合物，再升高温度测试混合物的熔点，通过描点—连线得到相图。从而培养学生设计实验绘制相图读取相图细节信息的全面能力。通过学习绘制相图，可使学生对相图的全部信息有较深刻的认识、理解及较好的运用。为了便于学生掌握此类相图及其应用，在教学中我们通过物相点随温度的变化的实例，讲解其液相与气相及组成在该过程的演变情况。重点分析了第一个气泡点产生的压力、组成及最后一滴混合液消失的压力、组成，以及其逆过程这一难点。并将相图理论与工业精馏装置联系起来，激发学生对该部分内容的学习兴趣。 3具有转变温度的二组分固态部分互溶、液态完全互溶的液固平衡相图 具有转变温度的二组分固态部分互溶、液态完全互溶的液固平衡相图，是学生学习中最难掌握的内容。我们通过讲解物相点的降温过程的物相变化和步冷曲线的绘制，并借助动画展示具体过程，使该部分内容更加形象和生动，便于理解和掌握。同时，提高了学生的学习兴趣和动手能力。 4相图在金属材料中的应用 4.1在金属材料设计中的应用在工业生产和科研实践涉及到的金属材料通常为多组分的平衡系统，所以其相图更为复杂。为了得到材料的拟服役性能，需要对材料进行设计和加工。相图在材料设计中起着至关重要的作用，例如，在设计奥氏体不锈钢时，为了得到单一奥氏体组织，需扩大相图中奥氏体区，使其在冷却过程中不发生γ-Feα-Fe的转变。根据相图，改变系统的组成，增加稳定奥氏体元素，如Ni、C等是最常用的方法。当然，为了系统的平衡，其他元素也需做相应的改变。应用相图时，为了提高设计组织的准确性，需要考虑平衡相图与实际相图的差别。 4.2在金属材料加工中的应用在金属材料的热加工过程中，随着加工温度的不同，其物相也发生相应的变化。可通过控制轧制参数和冷却过程，改变材料的相变温度和组织类型，得到高性能的金属材料。例如，在钢铁生产中，热轧钢板控制轧制与控制冷却(TMCP)工艺，通过加大压下量增加累积位错，为相变过程提供更多的高能量相变形核点，以得到细小晶粒组织，提高钢的强韧性。通过控制冷却速率，可改变相变后的组织形态，在650℃以上发生相变得到珠光体和铁素体组织，在450~600℃区间主要得到贝氏体组织的钢材，在更低温度下发生相变得到马氏体组织，不同的组织赋予材料的不同的性能[5]。4.3在金属热处理中的应用相图不仅在金属材料的设计和加工中具有指导下作用，而且在材料的热处理过程中也具有重要的应用价值。例如，在金属材料的退火、淬火和正火中具有重要作用。淬火过程主要是控制冷却速率，使相变温度发生在较低温度区，得到低温转变组织。正火温度需在γ-Fe相区，需要根据相图和化学成分判断其奥氏体化温度，从而确定正火的加热温度。严格的说，确定热处理的升温速率和降温速率也需要参考相应的相图。通过相图在金属材料领域的应用的介绍，学生对本专业和学习物理化学的重要性均有了清晰的认识，他们的学习积极性也显著提高。 5结语 相图在金属材料领域中起着非常重要的作用，本文将日常生活、作者在钢厂的工作经历、科研实践及相关相图知识链接至课堂，通过提出问题，实例讲解和动画演示等多种形式组织教学，建立金属材料专业与物理化学相图之间的内部联系，便于金属材料专业的学生掌握较广阔、深入的物理化学知识，以期为学生正确理解和应用相图提供指导。 作者：孙红英 李占君 单位：安阳工学院 机械工程学院 材料化学论文:材料化学人才培养化学实验论文 1改变课程考核评价体系，注重实验过程考核 在无机化学实验教学考核的过程中，仅凭实验报告成绩和期末考试成绩，不能准确地衡量学生的实际实验能力。为了科学地评估学生的实验能力，需要优化传统的实验课程考核体系，建立全面的无机化学实验综合考核办法。将学生的课程成绩分为实验过程成绩、实验报告成绩、实验理论考试成绩，单项成绩不合格，则总成绩不合格。这种考核方式促使学生认真地对待每个实验环节，有效地提高了学生的综合实验素养。实验过程成绩是教师在指导学生实验过程中，根据学生实际操作情况给出的评价;实验报告成绩主要是根据学生的预习实验报告和实验报告书写、数据处理及分析等来评判;在实验理论考试中，除了常见考题外，还结合材料化学专业特点，增加了实验方案设计等考核内容，突出了综合实验能力和创新能力的考核，促进学生实验能力的全面发展。 2创建适合材料化学专业发展需求的无机化学实验教学模式 进入21世纪以来，材料科学发展愈加迅速，新材料、新技术、新产品不断问世，与此相适应，对材料化学人才培养也提出了新的要求。材料化学专业无机化学实验授课模式必需紧跟时展步伐，及时调整课程结构与内容，引入学科发展的最新成果，介绍学科内容中的多种学术观点及学术背景和发展动态，开阔学生学术视野，提高学生的学习兴趣。教无定法，教要得法。要使课程教学生动活泼，教师必须不断更新教学内容，创新教学方法与手段，增强课程教学的趣味性，促使学生积极参与，在实验中勤于动手、动脑，实现教师教学方式和学生学习方法的转变。 2.1采用多媒体辅助教学和建设实验教学网络平台 多媒体教学是利用多媒体软件对文本、声音、图像、图形、动画等信息进行处理，教师配合多媒体放映进行讲解，将教学内容用特技方法显现出来，能充分创造一个有声有色、图文并茂、生动直观的教学环境，从视觉、听觉等多方面给学生留下深刻印象。无机化学实验教学可以采用多媒体(视频)教学，它不仅教学信息量大，而且可以非常直观地演示实验操作和过程。随着现代科学技术的发展，有些实验可以采用多媒体技术进行辅助教学，如基本操作单元、仪器的使用等。这些实验项目信息量大，操作细节多，仅靠教师在课堂教学有限的时间内进行演示和讲解往往是不够的，而且总有学生没有注意到一些具体操作细节，因此，可以将这些实验演示制成多媒体课件或视频资料，放在课程网络平台上，学生可以不受时间、空间的限制，反复观看，自主地开展预习、复习。这样不仅增强了课堂教学的可视性，而且增加了教师演示的可再现性，延长了学生的学习时间，从而有益于提高学生操作的规范性，使实验教学得到延伸。 2.2将生产生活实例和教师科研项目引入实验教学课堂 不同专业对无机化学实验教学的要求是不一样的。我院材料化学专业的培养目标是培养具备材料化学相关的基本理论知识和基本技能的应用型高级专门人才。因此，学生必须掌握物质的结构与性质、性能的关系，这需要在教学中注意教学内容的层次性。在无机化学实验教学中，我们尽可能选择与专业相关的真实实验课题和实验样品，将生产生活实例引入实验课堂，营造实战氛围，做到知识性、实用性、趣味性的统一。同时，我们还选取了一些与生活息息相关的实验，如锂离子电池正极材料的制备、胶囊壳中铬含量测定等，这样的实验学生感兴趣，实验热情高，有助于学生综合能力的培养。为了进一步提高实验课堂教学质量，我们还在课堂教学中引入教师最新科研课题成果，使实验教学更加贴近科研实际，既丰富了实验教学内容，又增加了实验教学的先进性、新颖性，在加深学生对所学知识的理解和实验技能的熟悉时，还能培养他们的科研兴趣，提高理论联系实际的能力，对科研工作产生感性认识。 2.3实施开放性实验教学 在传统的无机化学实验教学中，学生往往处于被动地位，教师处于主动地位。从实验项目选择、实验方案选择、实验仪器与试剂选择，都由实验老师预先完成。在这种照方抓药的实验教学模式中，学生往往兴趣不高，应付了事。在优化实验教学内容结构的前提下，实行开放式实验教学模式，可以提高学生实验兴趣，强化教学效果。在学生自主的基础上，利用学生课余自由时间开放实验室，对于实验技能较差的同学，让他加强基本操作单元和基本技能的练习。在学生较好地掌握实验基本操作技能后，可以让学生自主选择一些设计型、综合型、应用型实验。在教师的指导下，学生独立设计实验方案，独立完成实验，并认真进行总结，以全面锻炼学生的实验能力和提高综合素质。 3结语 为了适应地方工科院校工程应用型人才培养的要求，无机化学实验教学改革一直在讨论和进行中。我们根据我院材料化学专业人才培养方案，对目前无机化学实验教学内容、教学方法和教学手段及考核方式等方面进行了改革，以全面培养学生的工程应用能力，适应经济社会发展对人才的要求。通过几年来的教学实践与探索，我们已初步建立一套具有可操作性的无机化学实验教学方法与体系，使学生在实际操作能力、实验方案设计、求真务实的实验态度、分析问题和解决问题的能力及创新能力培养等方面得到了良好的锻炼。 作者：李谷才 单位：湖南工程学院化学化工学院 材料化学论文:电容器材料化学实验的教学论述 1材料结构表征探讨 (1)结合已有知识将理论简单化，培养学生对科学研究的兴趣。对实验结果所得产物，教师结合学生已有的知识，引导学生联想一般情况下有哪些方法来表征材料的结构，学生根据理论教学部分的知识，提出一些材料表征方法，如X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱、拉曼光谱、热分析等。教师可根据所制备材料的实际情况及实验条件，确定用哪些仪器进行表征。本实验只需要知道产物的成分、尺寸及形貌，因此采用简单的X射线衍射分析及扫描电子显微镜进行表征。教师可采用通俗易懂的语言对其测试原理进行讲解。例如:用X射线衍射判断物质成分的分析方法，若按理论来讲，涉及到光学、晶体学、电子学等较深奥的理论知识，简单的讲每种晶体本身的取向都对应一套标准衍射数据，根据实验测得X射线衍射数据中衍射峰的位置，从X射线衍射标准卡片库中找出相应的物质。如同人的指纹，每个人的指纹都是有区别的，可根据指纹判断不同的人。结合已有知识将理论简单化对测试原理有了一定了解，又减少了他们对研究型化学实验的畏惧感，培养了学生对科学研究的兴趣。 (2)实验与理论结合，培养学生科学研究的兴趣。仪器及测试条件对测试结果影响较大，首先教师介绍在本测试中的测试条件。此部分测试采用较贵重的仪器，操作需要具备一些专业知识，因此在教师测试时可让学生在旁边观察。图1是制备样品的XRD测试结果，学生根据理论知识从图1中观察三强峰的位置，根据三强峰的位置，从物质标准卡片库中找出可以与图中衍射峰位置对应的卡片，经过查找对比，学生发现与Ni(OH)2标准卡片一致(JCPDS:22-752)，且无杂峰出现，可判断所制备的样品为纯的Ni(OH)2。教师启发学生思考能否从理论上计算Ni(OH)2颗粒的大小，学生利用谢乐公式D=0．89λ/(Bcosθ)(λ为X射线波长，B为衍射峰半高宽，θ为衍射角)，结合图中半高宽计算其颗粒的大小，通过计算其晶粒大小为12nm，说明制备的材料为纳米Ni(OH)2。通过X射线衍射分析实验，使理论与实验紧密结合，培养学生对科学研究的兴趣。 (3)实验与观察结合，培养学生科学创造兴趣。合成的Ni(OH)2电极材料的形貌可借助于SEM进行观察。学生观察到的不同放大倍数图片如图2所示。学生发现合成的Ni(OH)2电极材料，由纳米片垂直交错连接形成的球状结构，纳米片厚度约10nm，与通过XRD理论计算的纳米尺寸相吻合。教师提出生成此结构的原因让学生进行讨论，主要从尿素及SDS在反应中的作用进行考虑。很多同学只考虑到尿素在高温下能分解产生氨提供OH－，而SDS起到表面活性剂的作用。教师对尿素与SDS的综合作用形成此结构的原因进行补充解释。首先，在静电力的作用下SDS逐渐被Ni2+替代［8］;由于Lewis的存在作用，配位效应使尿素能够与Ni2+进行配位［9］。反应温度的增加，尿素分子逐渐水解出氨分子，使前驱体晶体均匀成核。随着反应时间的持续，晶体逐渐聚集形成片状，片状晶体自组装形成3D花状结构［10，11］。学生对表面活性剂很感兴趣，提出不同表面活性剂合成出的样品形貌可能有差异，可通过不同表面活性剂合成不同形貌样品。通过SEM实验与观察结合，培养了学生科学创造兴趣。同时也使学生了解了研究型化学实验对结果分析的要求，不但要知道其表面现象，而且更重要的是对其进行理论分析与合理解释，为培养学生的科研能力打下良好的基础。 2电化学性能探讨 (1)培养学生动手能力，增加学生科学研究与创造兴趣。电极制备的好坏将直接影响电化学性能的测试，教师可先作示范，根据制备电极的要求，将Ni(OH)2粉末与乙炔黑、石墨及聚四氟乙烯乳液以一定的比例混合均匀，在对辊机上压成薄片。活性物质薄片在一定的压力下压在泡沫镍集流体上。将压制好的电极片放在真空干燥箱中干燥。同时要对电极制备过程中的注意事项进行说明，比如Ni(OH)2粉末与乙炔黑、石墨及聚四氟乙烯混合时尽量均匀，对辊机上压成薄片时应尽量薄，电极片彻底干燥后再称量等。通过示范讲解，学生都能做出较理想的Ni(OH)2测试电极，提高了学生的动手能力。教师根据电化学性能测试需要，提出电极的循环伏安、充放电及交流阻抗测试均在电化学工作站上进行。根据无机化学中所学的溶液配置，将KOH配成测试所需浓度的KOH溶液。再根据电化学性能测试连接图(图3)进行正确连接。通过提高学生的动手能力，调动了学生的主动性和积极性，激发他们对研究型化学实验的兴趣和热情。 (2)培养学生分析和解决问题的能力，增加学生科学研究与创造兴趣。为提高学生分析和解决问题的能力，在电化学测试中，要求学生测试不同扫描速度的循环伏安、不同电流密度下的恒流充放电及开路下的交流阻抗，并注意观察测试过程中曲线形状、溶液及电极附近出现的现象。在循环伏安测试时，学生观察到曲线形状非矩形，且随着扫描速度的改变发生改变;溶液中在电极附近会有气泡产生，表现为出现明显的峰P1与P2。此时，教师为发挥学生的主观能动性，培养学生的学习主动性，提出让学生从电化学资料上查找有关Ni(OH)2电化学反应的材料，学生查得在此过程中由Ni(OH)2氧化成NiOOH出现的阳极峰P1，阴极峰P2是其逆过程，学生由此可判断Ni(OH)2电极材料的电容主要来自于氧化还原反应的赝电容。还可从循环伏安的积分面积判断随扫描速度的增大比电容在减小。在循环伏安测试中，学生学会如何分析判断氧化还原反应及赝电容，加深了对电化学理论知识的理解，提高了分析和解决问题的能力。同一问题进行验证，培养学生分析和解决问题的能力。为了对循环伏安结果进行验证，进行恒流充放电测试。教师给定学生测试电压范围及不同电流密度，要求根据曲线形状判断所属电容性质，并且根据放电曲线、比电容计算公式计算比电容的大小，根据比电容大小绘出比电容随电流密度变化曲线，观察结果是否与循环伏安测试一致。学生发现不同电流密度放电曲线时间并非与电压成正比，说明主要是赝电容特征;且比电容随电流密度的增大而减小，此结果与循环伏安测试一致。从恒流充放电与循环伏安测试对比中，学生明白了研究型化学实验对同一个问题可从多方面进行验证，培养了学生分析和解决问题的能力，为以后从事科研工作打下良好的基础。通过实验类比，培养学生分析和解决问题的能力。在进行电化学阻抗测试时，教师要求学生设定测试频率范围及振幅。以此条件测试其开路电压，在开路电压下测试电极的电化学阻抗，画出电化学阻抗等效电路图并对阻抗图谱进行理论分析。教师要求学生可通过类比其它体系的电化学阻抗测试图解释此阻抗图谱。学生提出电极的交流阻抗图可分成三部分:高频区、中频区和低频区。高频区与实轴Z'的截距表示电极内阻Rb。高频区第一象限中出现一段较小的圆弧，该圆弧的直径为电化学反应电阻Rct。通过实验类比，增加了学生分析和解决问题的能力，培养了学生科学研究与创造兴趣。学生有意向将此法扩展到其他体系如Co3O4、NiO、MnO2等进行研究型实验，探讨影响电极材料电化学性能的各种因素。 3结语 通过超级电容器电极材料研究型化学实验的教学，使学生能够了解目前超级电容器电极材料方面的科学前沿问题，熟悉如何设计研究型化学实验方案，提高学生分析问题和解决问题的能力。对于研究型化学实验，采用启发式教学，合理设计研究型化学实验及问题，结合已有知识将理论简单化，实验与理论、观察相结合，培养学生的观察能力、思维能力、知识运用能力、分析和解决问题的能力，增加了学生对科学研究与创造的兴趣。有利于将学生培养成为具有创新能力的高素质人才，为以后的工作及研究深造打下良好的基础。 作者：于占军 殷榕灿 单位：阜阳师范学院 材料化学论文:烧结对材料电化学特性影响 本文作者：牟 菲 杨学林 代忠旭 张露露 温兆银 单位：三峡大学 机械与材料学院 三峡大学 化学与生命科学学院 中国科学院 上海硅酸盐研究所 近二十年来,绿色环保锂离子电池为便携式电子产品和通讯工具的发展做出了重要贡献,并作为下一代新型能源的代表,将进一步应用于交通动力系统.作为未来电动汽车(EV)和混合电动汽车(HEV)的动力电源,锂离子电池电极材料特别是正极材料的性能至关重要.自从Padhi等[1]首次报道LiFePO4正极材料以来,LiFePO4因其具有安全、稳定、环境友好、成本低、平台平稳及循环性能好等优良特性,成为下一代锂离子电池正极材料最具潜力的竞争者.LiFePO4的合成方法多种多样,如固相合成法[1-2]、溶胶–凝胶法[3-4]、共沉淀法[5]、水热法[6]、碳热还原法[7-8]、流变相法[9-10]以及仿生法[11-12].但这些方法中大多数都需要通过烧结工艺才能获得结晶良好的LiFePO4正极材料,烧结对LiFePO4材料的纯度、结晶度、颗粒大小有明显的影响.已有研究显示,适当提高烧结温度有利于LiFePO4晶体形成,但温度过高会导致晶粒持续长大并影响LiFePO4化学稳定性,而烧结时间过长则会使材料产生明显的团聚现象[13-15].然而烧结方式对合成材料性能的影响的报道则较少.本工作分别采用静态气氛烧结(SA)、动态气氛烧结(DA)和静态真空烧结(SV)三种方式对LiFePO4/C前驱体进行烧结得到LiFePO4/C复合正极材料,着重探讨了不同烧结方式对材料结构、形貌及电化学性能的影响. 1实验部分 1.1LiFePO4/C复合材料的制备以酒精为介质按化学计量比混合Li2CO3和FePO4,再加入5wt%葡萄糖,行星球磨6h,喷雾干燥得到LiFePO4/C前驱体(PRE).将装有前驱体的氧化铝料舟置于石英管式炉(OTF-1200X,合肥科晶)中,在氮气气氛下预烧(350℃,5h)后,分别在550、600、650、700和750℃烧结10h.随炉冷却后,在玛瑙研钵中研磨、过筛,得到的LiFePO4/C复合材料分别标记为SA550、SA600、SA650、SA700和SA750.真空烧结在自制真空炉(残压 50Pa)中进行,不同温度烧结所得复合材料分别标记为SV600、SV650、SV700和SV750.动态气氛烧结在回转炉(HB-In8•30,咸阳蓝光)中进行(转速2.5r/min),不同温度所得复合材料分别标记为DA400、DA500、DA550、DA600、DA650、DA700和DA750. 1.2复合材料物相及形貌表征用χ’PertPROX射线衍射仪(PANalyticalB.V,荷兰)分析复合材料的物相组成,铜靶,CuKα射线(λ=0.15406nm),扫描范围为10°~80°,加速电压为40kV,管电流为40mA.数据采用Jade5软件分析.复合材料的微观形貌用扫描电子显微镜(JSM-6700F,日本)进行观察.1.3复合材料电极制备及电化学性能测试将复合材料与乙炔黑(DENKA,日本)混合后,加入含有聚偏二氟乙烯(PVdF,KYNAR-HSV900)的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液(0.02g/mL),复合材料、乙炔黑和PVdF的质量比为75:15:10.得到的浆料借助于自动涂膜器(AFA-Ⅱ,上海现代环境)涂布于铝箔上,经红外干燥后冲成φ14mm的电极片并压片(压力6MPa),然后在120℃下真空干燥8h.将复合材料电极转移到充满氩气的手套箱(MIKROUNA, 1×106H2O, 1×106O2)中,然后以金属锂为对电极和参考电极,Celgard2400为隔膜组装成2025型扣式电池,电解液为1mol/L的LiPF6/(EC+DMC)溶液(LB-301,国泰华荣).充放电性能测试在电池测试系统(LANDCT2001A,武汉金诺)上进行,电压范围为2.5~4.2V.采用电化学工作站CHI614C进行CV测试,扫描电压范围为3.0~4.0V,扫描速度为0.1~0.5mV/s. 2结果与讨论 2.1材料物相及形貌分析图1(a)为650℃下采用静态气氛烧结、动态气氛烧结和真空烧结得到各种样品的XRD图谱,从图中可以看出,各样品的衍射峰峰位相同.与LiFePO4标准谱图(PDF81-1173)对照,合成材料衍射峰与LiFePO4标准谱图谱完全吻合,且没有出现杂质峰,表明由该前驱体采用三种不同烧结方式获得的样品均具有橄榄石型纯相结构.衍射峰峰形及强度是材料结晶性的一个指标[16].图1(b)比较了前驱体以及不同LiFePO4/C材料的XRD衍射峰与前驱体同角度衍射峰峰强度差(Δ),从中可以发现,不同烧结方式得到材料结晶度略有差别,真空烧结得到材料的衍射峰强度最大,这是由于在真空条件下发生碳热还原时产生的CO2和CO可以迅速排出,反应平衡正移,有利于LiFePO4颗粒生长[17].图2为在不同温度下采用三种烧结方式制得样品的SEM照片.从图中可以看出静态真空烧结制得材料的粒径在300~500nm之间,而静态气氛与动态气氛烧结制得材料的粒径都在200~300nm之间.晶粒大小差别既与真空条件下碳热反应平衡移动有关,又与颗粒表面包覆碳对晶粒生长的阻碍作用有关.碳热反应过程中碳对三价铁的还原由以下三个反应构成。系统温度低于650℃时发生反应(1),生成CO2,而温度高于650℃时发生反应(2),生成CO[18-19].在真空条件下烧结,产物CO会被迅速排出,在带走热量的同时也消耗了大量的热解炭,使得晶粒表面剩余碳量减少,晶粒生长阻力减小.而在气氛下烧结,CO在反应体系中滞留时间较长.由于CO的还原性大于热解炭,所以会继续发生反应(3),生成CO2,热解炭因还原消耗减少而附着于晶粒表面阻碍晶粒的长大.此外,与真空烧结相比,动态气氛烧结所得材料的颗粒大小和形貌均匀性更好,这是由于烧结时粉体物料随炉管旋转而被反复搅拌,受热更加均匀,并且动态烧结还可以有效阻碍长时间烧结导致的颗粒之间相互粘结与长大[20].采用文献[21]报道的碳含量测定方法,对不同烧结工艺所得材料进行碳含量测试,DA650、SA650和SV650的含碳量分别为2.23%、1.91%和1.77%.SV650材料含碳量最低,说明在真空下碳易以CO的形式被排出而损失.除烧结方式外,烧结温度对材料形貌也有显著影响.对比图2(d)~(g)可以看出.将动态气氛烧结温度由400℃逐渐提高到700℃,材料颗粒团聚现象越来越明显.700℃时已有大量颗粒融合为块状. 2.2复合材料的电化学性能分析图3为不同温度下采用三种烧结方式所得材料在0.5C倍率下的充放电循环性能.动态气氛烧结最佳温度为500℃,静态气氛烧结和真空烧结最佳烧结温度均为650℃,所得材料的首次放电比容量分别为163.4、141.5和143.3mAh/g,经历50次循环后动态气氛烧结材料容量保持率高达99.02%,静态气氛烧结和真空烧结材料容量则出现了缓慢上升的趋势.动态烧结温度低说明烧结过程中进行扰动利于热量传递,得到形貌及性能均匀的粉体物料,静态气氛烧结和真空烧结所得材料的容量上升现象则与材料在循环过程中的活化有关[22-23].锂离子电池能为电子设备提供稳定工作电压是因为其具有理想的电压平台.因此,平台放电比容量占总放电比容量的百分比(即平台率)才能真实反映材料的可利用率.如图4所示,放电起始和终止段曲线的切线与平台延长线相交于A、B两点,将A、B两点间的比容量定义为平台比容量,平台比容量与相应循环满比容量的比值则为平台率[24].据此计算650℃下真空烧结、静态气氛烧结和动态气氛烧结样品在0.5C倍率下放电平台率分别为92.76%、95.66%和95.21%.真空烧结材料平台率较低与所得材料晶粒尺寸增大有关,活性物质颗粒越大,Li+散的距离越长,这与SEM观察结果(图2)一致.图5(a)为650℃下动态气氛烧结材料电极在不同扫描速度下的系列循环伏安曲线.在0.1mV/s扫描速度下于3.59V和3.32V得到一组氧化还原峰,分别代表了Li+的脱出和嵌入反应.随着扫描速度的增大,氧化还原峰强度和峰面积都增大,同时氧化峰和还原峰分别向高电位和低电位移动,这说明电极极化加剧.但是即使在0.5mV/s的高扫描速度下,该材料仍具有非常好的循环可逆性.式中Ip为不同扫描速度下的峰电流,A为电极表面积,C为锂离子浓度,n为转移电荷数,γ为扫描速度.图5(b)即Ip–γ1/2关系图.通过线形拟合得到的斜率与等式(1)结合得到650℃动态气氛烧结样品脱锂和嵌锂过程的锂离子扩散系数Dc和Da分别为1.24×108和7.68×109cm2/s,远大于文献报道值[7,25-26].表1比较了650℃下真空烧结、静态气氛烧结和动态气氛烧结样品的Dc和Da计算结果.动态气氛烧结样品的锂离子扩散系数远大于另外两种烧结方式所得样品的锂离子扩散系数,这与材料烧结过程中因扰动而引入的晶格缺陷有关,缺陷可为锂离子扩散提供额外通道.扩散系数的提高对于LiFePO4正极材料在大功率放电(如HEV等)设备中的应用与发展具有重要意义. 3结论 通过三种不同烧结方式处理LiFePO4/C前驱体,发现烧结方式对材料的结晶度、形貌、最佳合成温度以及电化学性能都有一定影响.同一温度下,采用静态真空烧结得到材料的结晶度最好,而动态气氛烧结所得材料具有更细、更均匀的颗粒,更高的首次库仑效率和更大的锂离子扩散系数.另外,采用动态气氛烧结方式还可以降低材料的合成温度,在500℃下就可以得到性能优异的LiFePO4/C复合材料,0.5C倍率下该材料首次放电比容量达到163.4mAh/g,50次循环后容量保持率高达99.02%. 材料化学论文:材料化学学科特点及教学革新 高等院校能否培养出高素质、创新型的学生,是当前高等教育改革面临的重大课题和挑战。[1]主席在2010年5月26日召开的全国人才工作会议上强调,全党全国要统一思想,真抓实干,全面落实加快建设人才强国各项战略任务,努力培养造就数以亿计的高素质劳动者、数以千万计的专门人才和一大批拔尖创新人才。高等学校作为人才培养的主要机构,对以上人才培养任务有着义不容辞的责任。加强对大学生创新能力的培养,是高等学校素质教育的重要内容。在人才培养的过程中,课程作为传播知识、培养能力的载体,对实现人才培养的目标具有举足轻重的作用。无机材料化学是一门快速发展的交叉性和前沿性学科,有机地融合了化学和材料学两个一级学科的发展优势。该课程不断进行改革与实践,对于培养材料化工领域创新型人才具有重要意义。 一、无机材料化学的学科特色 材料是人类文明的物质基础和先导,是直接推动社会发展的动力。基于材料对社会发展的作用,人们将信息、能源和材料并列为现代文明和生活的三大支柱。在三大支柱中,材料又是能源和信息的基础。新材料既是当代高新技术的重要组成部分,又是发展高新技术的重要支柱和突破口。伴随着信息时代的来临和材料设计、制备及加工的信息化处理,世界各国都将目光转向具有“高、精、细”特征的新材料万面,我国也将新材料作为重点发展的行业之一。鉴于此,国家中长期科学和技术发展纲要(2006年-2020年)将新材料技术列为前沿技术,提出新材料技术将向材料的结构功能复合化、功能材料智能化、材料与器件集成化、制备和使用过程绿色化发展;要突破现代材料设计、评价、表征与先进制备加工技术,在纳米科学研究的基础上发展纳米材料与器件,开发超导材料、智能材料、能源材料等特种功能材料,开发超级结构材料、新一代光电信息材料等新材料。这一切都预示着材料科学正经历着一次重大的变革。因此,加强材料科学领域创新人才的培养是时代的要求。 无机材料化学是材料化学家从材料科学、材料工艺和技术的角度出发,把固体物理、固体化学相关理论和工程方面有关无机材料研究的化学内容集中起来,加以分析、综合和提高而形成的一门独立学科。[2]无机材料化学研究的范围非常广泛,包括材料相关的基本概念和理论、制备原理、结构表征、重要的材料类型及其相关性能等多方面的内容,涉及了固体物理、固体化学、材料科学等学科的相关理论,是一门典型的交叉性学科。进入20世纪90年代以来,材料科学技术的发展异常迅猛,材料科学与生命科学、信息科学、环境科学等共同构成了当代科学技术的前沿。展望21世纪,材料科学技术研究开发的前沿有微电子材料、新型光电子材料、稀土功能材料、先进陶瓷材料、高温超导材料、纳米材料等,[3]这些都属于无机材料化学的研究范畴。因此,无机材料化学又是一门具有前沿性的学科。基于学科背景和课程特点,我们在大连理工大学教改项目的支持下,以提高教学质量、培养学生的创新能力为主线,以建设精品课程为目标,进行了一系列教学改革和研究。 二、教学内容的选取 高等学校教学中教材内容的陈旧是影响创新型人才培养的突出问题,也是高校课程改革的重点。目前,高校教材内容不能适应现代化人才培养的需要,内容的先进性方面不能适应科学技术飞速发展的要求,不能适应知识经济时代创造型人才培养的要求。[4]特别是面对具有前沿性特点的材料化学,教材的内容相比于飞速增长和更新的新材料来说,严重滞后。而要培养创新型人才,掌握最新的科研成果对于激发学生的创新思维非常重要。[5]向学生讲授科学前沿知识可以激发学生们的求知欲,为他们提供一个创新的空间,使学生能够近距离地感受创新的价值和创新带来的激情。因此,挑选合适的教材是非常重要的。我们挑选了北京大学林建华、荆西平编写的《无机材料化学》。该书将无机材料化学中重要的基础问题做了全面的讨论,这本教材最大的特点在于它介绍了无机材料化学领域的最新进展,并附有近期发表在国际主流期刊上的相关文献,整本教材体现着材料科学、化学和物理等学科交叉与渗透的特点。如果学生对教材中的某些前沿内容感兴趣,可以在教材中找到相应的参考文献,在图书馆下载后仔细阅读。 课堂上仅传授知识是远远不够的,教学内容还要有一定的探索性,能让学生有一定的思考空间。教学中,我们发现学生对来自科研一线的事例非常感兴趣。因此在课堂上,我们以自身科研成果丰富教学内容,结合自身科研经历令课堂生动有趣,深化了教学效果。我们经常把自己在科研工作中的体会、最新科研成果转化为教学内容,设计一些开放式的问题与学生探讨,自觉地把创新意识、创新能力的培养融入课堂教学之中。我们还结合相关的教学内容,穿插讲解一些科学方法论的知识,培养学生的科学精神。例如,在讲到固溶体合金的形成规律时,我们向学生讲述了现代物理冶金学重要创始人William Hume Rothery在听力完全丧失、健康状况非常不佳的情况下,凭借坚强的毅力和非凡的生活热情,在异常简陋的工作条件下,开创性地提出了著名的Hume Rothery准则。这位杰出的科学家一生始终以乐观向上的生活态度,坚持不懈地勤奋工作着。学生们纷纷为Hume Rothery的人格魅力而倾倒,希望自己也能投身科学,在某一领域取得杰出成就。我们经常把本学科碰到的难题以及学科前沿的问题向学生进行适当的介绍,激发学生的民族自豪感,培养学生的创新思维和探究精神。例如,在讲到第八章电介质材料时,我们将著名纳米科学家王中林发表在《科学》上的氧化锌“纳米发电机”一文介绍给学生。在讲到第九章超导材料时,我们向学生们介绍了我国在超导材料的研制上一直处于国际领先水平,特别是2008年我国在高温超导研究上取得重大突破,发现了一类新的高温超导材料———铁基超导材料,在全球范围内掀起了超导材料研究的新热潮,并介绍了铁基超导材料的结构和性能。在讲到第十二章发光材料时,我们向学生介绍了大连路明集团开发的“水立方幔态LED”在研发、制造、安装中创造的7项“世界第一”。这些事例大大激发了学生学习相关章节内容的兴趣,同时也培养了学生的民族自豪感和投身科学的信心与决心。实践表明,将科研引入教学过程,有力地促进了学生对知识的掌握和能力的提高,促使学生形成了正确的科学精神和科学态度,大大提高了教学的实际效果。 三、教学方法的改革 教学手段和方法是提高教育质量非常重要的一个方面。传统的教学方法以教师为主导,以传授知识为目的,往往采取灌输式教学方法,在很大程度上忽略了学生的主体地位和创造性,学生被动地接受知识,学习积极性不高,教学效果不理想。要改变过去那种单纯传授专业知识的教学方法,把培养学生的创新能力和创新意识作为教学工作的重点,我们必须对原有教学方法进行改革,采取多样化的教学手段激发学生的学习兴趣。 本课程的特点是知识点多而且分散,学生容易只见树木、不见森林。为此,我们理出了一条课程主线,向学生清晰地展示各章节的作用以及章节之间的联系(如图1)。我们力争做到讲课内容少而精,重点突出,主次分明,出现在不同章节但内容相关的部分放在一起讲解。例如,与Fermi面附近的能态密度相关的性质有金属材料的电子热容和Pauli顺磁性(第四章)、金属材料的电导率(第九章)、超导材料的临界温度(第九章)等,将这些知识点放在一起进行对比和总结,学生对Fermi能级的概念就会有非常清晰和深刻的认识。课程教学的重点在于使学生掌握该学科的思维方式和研究方法,给学生留有思考的足够空间,能从多角度理解基本原理。古人云“授人以鱼不如授人以渔”,这里强调的就是教授学生学习方法的重要性。[6]材料的组成和结构决定了其物理性质,这是材料化学的核心和基础。将钙钛矿材料的结构(第三章)和其铁电性质(第八章)结合起来讲解,学生不仅对该类材料的结构和特殊的物理性质有了深刻的认识,更深化了对结构-性能关系的理解,掌握了该课程的学习方法。 在实践中,我们采取了传统教学与多媒体教学结合、自主学习与协作学习结合,基于问题学习、基于案例学习、研究型学习等多种形式的教学策略,提高了学生学习和思考问题的效率。实践表明,适度使用多媒体教学,将材料实际应用的照片、材料加工制作过程的视频等图片影视资料生动地展示给学生,能为教学过程提供丰富的感性材料,丰富课堂教学内容。鉴于新材料的发展日新月异,每天新概念、新构想、新方法都在不断涌现,我们在课堂上及时地将与课程内容相关的最新文献介绍给学生,课堂教学结束前提出下次课程内容的前沿课题,让学生在课前完成对这一前沿课题的研究报告。这样一方面可以使这些学有余力的学生接触到材料化学领域的最新研究进展,培养他们对教材内容的兴趣并找到自己的科研兴趣,另一方面可以让学生看到自己知识结构的不足,在学习中自觉地去完善自己。与此同时,这也锻炼了他们查阅文献和英文阅读的能力,为将来进行专业科学研究奠定了一定的基础。通过一个学期的尝试,我们感到教学效果非常好,学生经常在下课后围着教师交流,提出各种材料学领域的前沿问题与教师探讨。有几个表现突出的学生已经进入到某些课题组,开展创新实验了。另外,在课堂上,我们结合自己的科研实践,提出开放式的与课程内容相关的问题,让学生思考和回答。我们鼓励学生提出不同的见解,这样就增加了师生互动,活跃了课堂气氛,提高了学生的学习兴趣。我们将本课程教学方法作一总结列于表1中。 四、实验教学方案设计 材料化学与其他化学分支一样仍然是一门实验性很强的学科。[7]在实验教学环节上,我们结合自己的教学和科研设计了一些具有明显创新性且与材料化学教学内容密切相关的实验研究课题。人工晶体是一类重要的功能材料,它能实现光(第十二章光学材料)、电(第八章电介质材料;第九章材料的导电性质;第十章离子导电材料)、磁(第十一章磁性材料)等不同能量形式的交互作用和转换,在现代科学技术中应用十分广泛。同一种晶体往往会产生不同的形态,这些形态将影响晶体的性质。同一种晶体的各种形态是怎样产生的呢?不同形态与生长条件之间有何关系?第二章讲到了无机材料的各种制备方法,采用何种制备方法可以获得预期的形态?这些问题对学生具有强烈的吸引力。为此,我们设计了自主实验“显微镜下观察晶体的结晶形态”,使学生利用显微图像分析系统,实时观测晶体的结晶过程及结晶形态,研究不同的生长条件和实验方法对晶体结晶形态的影响规律,建立对晶体结晶的感性认识。 通过以上对教学内容、教学方法、实验教学等方面的探索与实践,学生的创新能力和创新意识得到了提高。实践表明,将科学研究引入课堂教学,能够激发学生的学习兴趣,深化教学效果。无机材料化学是一门具有广阔发展前景的学科,还需要我们不遗余力地在教学中进行大胆地改革和尝试,以培养更多具有创新能力的材料专门人才。 材料化学论文:复合材料专业物理化学教学探索 我校复合材料专业目标是培养具备复合材料基本理论和实践知识,能够在复合材料相关领域独立从事生产、设计、研发的技术人才。物理化学是复合材料专业一门非常重要的专业基础课,它为后续开设的专业课(高分子物理、高分子化学、复合材料原理和复合材料学等)奠定基础。因此学生对物理化学知识的掌握直接影响专业课的学习和理解,从而影响就业后的实践能力。物理化学是运用物理的理论和实验方法研究化学中最基本的规律和理论的科学。它所研究的内容普遍适用于各个化学分之,与材料学、生物学、地质学、天体学、海洋学等领域密切相关。但由于它是一门概念性、理论性、系统性和逻辑性很强的学科,涉及的公式多,应用条件严格,比较抽象,是学生学习过程中普遍感到困难较大的一门课[1]。随着当今科技迅速发展,交叉渗透日益突出,按照素质教育的要求,并考虑课时紧缩的实际情况,我们必须对物理化学的教学内容和方法进行改革[2]。 1教材的选择及教学内容的确定 针对我校复合材料专业的特点,选择的物理化学教材既要体现当前学科发展的概貌,同时又要使学生具备牢固的理论知识,为以后就业奠定一定的基础。考虑以上因素,我们选择了面向21世纪教材,由天津大学物理化学教研室编、高等教育出版社出版的《物理化学》教材(第五版)。同时结合复合材料专业的就业特点,精选了教学内容。该版教材中第一章气体的PVT关系,由于高中阶段已经讲述过,所以可以省略。第八、九章的量子力学和统计热力学都是从物质的微观难度着手讨论的,难度较大,可做简单讲授,若详细探讨可开设选修课单独进行讲授。其它章节的内容选择重点内容,尤其是与本专业相关的内容详细讲解,例如第六章的相图、第十章的界面现象内容等,并结合具体的实例,达到更好的授课效果。 2物理化学课堂教学改革 我校复合材料专业开设的物理化学课程是继无机化学、有机化学之后的理论性化学专业知识,它的知识内容除涉及无机、有机化学知识外,还与大量物理和高等数学知识有关.概念抽象,公式原理多,推导过程繁琐,内容难理解。因此学生普遍感觉物理化学课程更偏重理论,学习起来较难,从而导致对这门课程不抱有很大的热情,学习动力不大[3]。针对以上问题,对物理化学课堂教学进行改革就显得非常必要。具体的改革措施应遵循以下原则:整体设计课堂教学效果;教学方法和教学手段最佳;考核方法合理、科学。 2.1课堂教学效果的整体设计 (1)培养学生的学习兴趣。学习兴趣至关重要,学生若是对某些课程不感兴趣,老师即使讲授的再精彩,学生的学习效果也不会太好。因此培养学生的学习兴趣就显得十分必要了。开课伊始,教师就应该讲好绪论部分,充分讲述物理化学课程的重要性,课程内容的实用性,鼓励学生努力学好物理化学,培养学习兴趣。学生有了兴趣,教师才能较好地进行指导。 (2)提高知识的趣味性。知识的趣味性是主动学习的推动力。把理论性强、抽象而枯燥的内容变得生动有趣,是提高课堂教学效果的有效手段。在教学过程中穿插一些与生活实际密切相关的问题或是适当的趣例,则可以起到画龙点睛的作用,使课堂富于趣味性。例如,在给学生介绍水的相图时介绍了亚稳态这个概念,可以以人的健康状况来类比说明。现代社会人们的生活节奏加快,整天忙于工作,锻炼身体的机会很少,大多数人的身体状况不佳,多属于亚健康状态。亚健康就是一种亚稳态,不稳定,不可能长时间存在,必须向稳定状态转变;人要从事正常的生产、生活需要健康的体魄,因此必须锻炼身体,保持身体处于健康状态,而不是亚健康状态。又如,在讲授界面化学的时候,可以提问学生在春天光滑的墙壁和粗糙的墙壁哪个更容易回潮。然后用弯曲表面上的蒸汽压———开尔文公式解释原因。这种理论与实际应用的结合,可激发学生的学习兴趣,引起学生探求知识的欲望,是物理化学课堂教学获得成功的关键一步。 (3)理论教学与实践教学相结合。物理化学虽然是一门理论学科,但许多定理都是建立在大量的实验基础上,所以物理化学的知识是理论和实验相结合的。为了更好的理解课堂上的理论知识,开设对应的实验课程,这样既能锻炼学生的动手能力,又能加深学生对相关知识的理解程度,而且还能够建立学生对物理化学这门课程的实用性的信心,极大地提高了学生的学习动力。例如,我们讲授化学动力学这一章的一级反应时,讲完理论的同时,开设了“蔗糖水解反应速率常数的测定的实验”,学生普遍反应通过实验对课堂内容有了更深一层次的理解。 2.2优化教学方法和教学手段 (1)加强课前预习与课后复习。物理化学的公式推导过程繁琐,为此非常有必要进行课前预习。课前预习要求学生对将要讲述的内容先浏览一遍,不做具体推算,只要求对重点内容有个初步掌握,等老师讲述时学生的思路能与教师同步,使以后教学活动更易开展。同时知识讲授后还要要求学生经常复习,以免由于公式繁多而混淆或是遗忘,影响后面新知识的学习。在物理化学教学中,作业也是必不可少的教学环节,但作业太多学生疲于应付,太少达不到复习的效果。因此就要求精选习题,做到“少而精”,力求达到事半功倍的效果。同时为了弥补课堂教学时数少而教学内容较多的不足,可根据教学内容的安排,适当选留思考题,然后要求学生课后查资料,以论文格式上交,这样既锻炼了学生的写作能力,又提高了学生的积极性。 (2)改进教学方法和教学手段。在教学方法上,我们改进单一的讲授法,采用启发式、讨论式、互动式教学方法,努力为学生营造一个宽松的学习环境。具体做法是教师精心设计问题,通过提问、回答及组织学生进行讨论,在教师与学生之间形成一种良性互动式的教学模式。在教学手段上,我们采用多媒体教学与板书相结合的形式,使复杂抽象的问题简单化。对于难以讲解或表达的内容,可以运用动画、影片等手段把难以理解的概念形象化,引起学生的兴趣,加深学生的理解。但是多媒体教学也有它的不足之处,多媒体教学讲课速度较快,学生不能及时接受教师讲授的知识,更没有更多的时间做课堂笔记,不利于课后的复习和考试。因此要根据教学内容来确定是否选用多媒体教学。对于那些有图像,需要演示过程的教学内容,例如第六章相图的演示,第十章界面现象的毛细管现象、润湿现象等内容,多媒体教学能够化静为动,把枯涩的问题趣味化,便于学生深入地了解相关知识,能得到很好的教学效果;而对于重要公式的推导方面的教学内容采用板书的形式更合适。只有采用多媒体教学和板书相结合的形式,才能收到最佳的教学效果. 3合理、科学的考核方法 合理、科学的考核方法能够调动学生的学习兴趣和学习动力,提高学生主动学习的能力。签于此,我们结合本校的具体情况和专业特点,摒弃了传统的只以期末考试成绩为标准的考核方式,采用多项合并的方法综合测评。具体测评方法为期末考试成绩占总成绩的70%,体现学生动手能力的实验课程占总成绩的10%,平时成绩占总成绩的20%。平时成绩又分为三部分:出勤率占3分,作业成绩和平时的小测验成绩占12分,参与课堂讨论和随堂回答情况占5分。这样的考核方式明显提高了学生的学习热情,学生能积极参与课堂问题的讨论和回答,改变了物理化学枯燥,沉闷的课堂气氛,大大地提高了教学质量。 4结语 针对我校复合材料专业的具体情况对该专业开设的物理化学课程课堂教学进行了改革,包括教材的选择、课堂效果的整体设计、教学方法和教学手段的改革、课程考核体系的建立等。实践结果证明以上的教学改革方案大大提高了学生的学习兴趣,学生能够积极思考、回答问题,也极大地提高了教学质量。但是教研改革永无止境,我们会继续更深入地进行物理化学教学改革,使之建设成学生更受欢迎的课程。

力学基础论文:基于高职学生文化基础背景下的建筑力学教学改革研究 摘要：本文依据高职学生反映《建筑力学》课程“难”学的现状，分析了其原因，并从指导思想、教学内容、教学理念、教学方法、考试方法等方面进行了教学改革，从而提高该课程的教学质量。 关键词：教学改革；难度；教学内容；建筑力学 《建筑力学》是土建类专业的一门重要专业基础课，由于该课程理论性强，数学推导、计算烦琐乏味，概念多，方法技巧性要求高，课程内容系统庞大，因此，高职院校的学生，尤其是二专学生，普遍感到难学、难懂。在《建筑力学》的教学过程中，只有充分结合学生特点，合理安排教学内容，重视教学实践过程中存在的问题，才能更好地开展力学这门课程的教学，为学生树立学习信心，打下学好其他专业课程的基础。笔者结合多年的教学体会分析了学生普遍感到难学、难懂的原因，并提出了解决这些问题的教学改革措施。 一、目前《建筑力学》教学存在的主要问题 （一）学生存在的问题 1.文化基础较差。随着中国教育的不断发展，高等教育已从精英教育走向大众教育，过去被录取分数线挡在校门外的学生将有机会进入高职院校学习，圆了他们的大学梦。这对提高整个民族的文化素质大有裨益，但也必然导致高职教育生源整体文化基础水平的下降和学生差异程度的扩大。主要表现在：一是学生成份复杂，既有普高生，也有职高生，还有参加成人高考的社会青年，而这些学生的学科基础都不是很好。二是有些专业文理兼招，这样出现的问题是相当一部分学生的文化基础较差。他们在高中阶段对未来的发展缺少自我设计和自主安排，自律和自控能力较差，考上高职以后，对学习缺乏自觉性和主动性，对本课程涉及的数学、物理等基础学科知识掌握不够，在新课程的学习上就感到吃力、难懂[1]。 2.消极心理较严重。在进入二专高职院校就读的学生中，不少学生都有强烈的失落心理，有一种自卑感：“我”的基础太差了，跟也跟不上，即使“我”比别人努力十倍，成绩也总是好不起来，与其好好地读，还不如“潇洒走一回”，反正船到桥头自然直。也有学生想好好学习，但又缺乏毅力。他们平时不是把精力放在学习上，而是上课不认真听讲、玩手机游戏、睡觉，课后亦不愿做作业，或者为了应付抄同学的作业。 3.学习目的不明确。学生普遍认为，高职院校的学习目的是掌握一门应用技术和实际操作技能，方便毕业后就业。因此，对基础课程理论学习重视不够。又由于高职院校学生毕业后一般不从事结构设计工作，所以对与结构设计联系紧密的《建筑力学》课程，学习积极性不高。 4.习惯中学时代的“填鸭式”学习方式。学生没有摆脱原来的学习模式，习惯中学时代的“填鸭式”学习方式，懒得自己动脑思考问题，更无创新可言。 （二）教师存在的问题 目前，高职院校大部分教师是本科毕业不久的年轻教师，他们普遍存在“三少”问题，即见得少、干得少和积累少。“见得少”是对实际工程种类、结构组成、构造特点、施工过程、管理运用等见得少，缺乏工程整体概念和相互联系。“干得少”是参与实际工程的勘探研究、规划设计、施工、运用管理方面少。“积累少”，是对工程的资料收集、归纳整理和运用方面少。因此，他们的教学方法以及内容上与高职教育往往不相吻合，一些教师的教育教学理念以及教学实践水平不符合高职教育的要求。还有不少教师并不了解社会对高职人才的实际需求，教学方式缺乏创新，讲课时不能身临其境和理论联系实际，授课照本宣科枯燥无味，缺乏形象性、生动性和吸引力。考试方式陈旧，且与实际工作相脱节，不适合高职学生特点，这些问题直接导致学生对上课不感兴趣，学习没有动力。 （三）课程本身的问题 《建筑力学》课程内容系统庞大，习题计算量大且烦琐，方法技巧性要求高，学生解题时缺乏耐心，容易急躁，不按教师的要求完成作业，抄袭现象严重。 二、解决《建筑力学》难学的对策 （一）改革《建筑力学》理论与实践教学体系，体现高教特色 1.注重因材施教，适当增删教材内容。《建筑力学》是土建类专业的一门专业基础课程，其课程体系和教学内容是以培养学生的职业岗位和工作过程为依据设定的。它是土建类专业学生学习“建筑结构、建设施工技术、专项施工方案、安全技术管理”等课程的前期最主要的基础课程，在完善学生知识结构、提高专业综合应用能力等方面起着“承上启下”的作用。 随着教学改革的不断深入，高等职业技术教育应以能力为本位的观念已得到大家的公认。以能力为本位的教育新理念应具体落实到课堂教学方法的改革中。为此，针对现在高职学生基础较差这一问题，更应特别注重因材施教。为适应高等职业技术教育的教学需要，在使用教材时，教师可依据教学大纲的要求酌情增删一些内容，力求把抽象的力学概念与人们的感性认识相联系，与建筑施工实际相联系，以便于学生掌握。在教学内容的选择上，以本课程和后继课程之“必须”为依据，在讲述深度上，以“够用”为度，例如对超静定结构的分析与计算，可删去超静定结构的理论计算，而着重讨论超静定结构的特性，能对常见的超静定结构做定性分析，并大体判断危险截面的位置。另外，在使用教材时，教师可依据教学大纲要求，酌情减少学生做练习题的数量，而对于思考题则给予一定的重视。 对于学生难以接受的概念性的理论知识应尽量联系实际，深入浅出，能避则避，能丢则丢。这就要求教师换个角度来考虑教学工作――从学生角度出发去深入研究教材，设计教学方法。当然，最终的目的是要达到为他们量体裁衣所设计好的教学目标。 2.强化《建筑力学》课程的实践教学。《建筑力学》课程中的理论知识，对于二专学生而言，普遍反应难以掌握，且对专业职业能力的形成无太大价值，单纯的理论知识已超越了高职学生的接受能力。所以，针对土建类专业及施工行业和市场的新变化、新趋势，该课程应构建以实践性教学体系为主体的工学结合人才培养模式。从专项职业能力出发，结合职业技能证书考证要求，将岗位能力分解整合为各个相对独立的实践教学项目。 （二）改革《建筑力学》的教学理念，适应职教形势的发展 1.改革教学指导思想，变应试教学为素质教学。高职《建筑力学》教学，应贯彻高职高专教育改革精神，突出职业教育特点，以能力素质的培养为指导思想，重视对学生工程意识和力学素质的训练和培养。由于大专生毕业后一般不从事设计工作，所以在《建筑力学》课程教学中，应弱化计算，强化学生的工程概念，加强建筑力学定性分析能力的培养。力学始于定性分析，终于定性分析；定性分析在先，定量分析在后；定性失准，定量准偏。 在教学中，应突出理论联系实际的特点，广泛联系实际工程，使学生通过学习，认识到《建筑力学》在实际工程中所起的重要作用，以激发学生学习《建筑力学》的积极性，做到有针对性地培养学生运用所学的理论和方法，分析和解决工程实际问题的能力。同时，这对拓宽学生的工程知识面、增强学生的适应性有很好的促进作用。 2.注重全面发展，承认个体差异的教学过程观。这种观念认为每个学生都有巨大的潜力，其潜力各不一样，兴趣也各不相同，学生的这种潜力需要合适的教育加以开发。传统的《建筑力学》课堂教学理念无视学生的个体差异对教学的不同需要，使得“吃不饱”、“吃不了”、“吃不好”的现象随处可见。要扭转这种教学的被动局面，教学必须正视课堂群体教学与学生个体差异之间的矛盾，打破传统《建筑力学》课堂教学的统一模式，根据学生实际水平实施分层教学，使不同层次的学生都能最大程度的掌握知识。对基础好的学生，考虑到这类学生具备一定的可持续发展能力，要求他们学完《建筑力学》的所有内容；对基础一般的学生，依据施工管理岗位对建筑力学的要求，要求他们掌握《建筑力学》的概念及各种结构的特性，了解各种结构内力、位移的计算方法，弱化定量计算；对基础差的学生，对《建筑力学》的要求是到工地上认识各种结构，定期联系典型工程进行专题讲座。 3.联系工程事故案例，培养学生的责任心。我常结合课程教学实际和社会上一些工程事故，提示启发学生思考，除客观因素外，从主观因素来说其成因是什么？如2009年6月27日上海“莲花河畔景苑”在建楼房倾倒。上海市城乡建设和交通委员会主任黄融介绍说，倾倒楼房结构设计符合规范，大楼用的管桩质量合格。其原因系大楼两侧堆土过高，地下车库基桩开挖造成巨大压力差，致使土体水平位移，最终导致房屋倾倒。通过典型工程事故，学生们都能很好的认识到什么是“不负责任”、“水平低”，由此认识到培养责任心的重要性。而培养责任心就应从现在做起，首先对自己的学习负责，认真学习才是负责任。同时，也只有认真学习，才能提高“水平”。通过这些事故工程，同学们对土建工程乃百年大计的质量意识以及“规程是用血写成，不能再用血验证”的安全意识也普遍有了很大的提高。 4.保护学困生的自尊心，激发他们的学习欲望。对待学习较差的学生要注意保护他们的自尊心，没有什么比伤害学生的自尊心更有害于他们的智力发展。教师应该主动去关心学生，抓住积极因素，不断对学生进行鼓励，在全体同学面前重树自身的形象，让学生在公开场合下多获得成功的满足，进而体会人格尊严和人生价值，从而用自身内在的积极因素去克服消极因素，点燃他们的希望之火，激发他们学习的欲望。 5.狠抓课堂听课率，提高学习效率。高职高专学生有别于本科学生，他们在入学时自身基础就可能较为薄弱，且学习的积极性和主动性不够高。大部分学生的课前预习工作不到位，而将知识的学习完全寄托于教师课堂的讲解。如果学生再不进一步重视课堂环节，就有可能在知识的理解和应用上存在严重的问题。因此，教师在课堂上必须狠抓听课率，务必让学生充分利用课堂的40分钟时间。在讲课过程中，教师可以不时地穿插提问、做小测验等互动环节，以吸引学生的注意力。同时教师自身也要提高个人素质，多联系实例，避免纯理论的空谈，让课堂充满趣味性。学生方面，通过平时成绩评定与平时的学习态度、课堂纪律、平时表现等挂钩，保证出勤率。以往的考试成绩也说明了大部分不及格的同学是经常旷课的[2]。 （三）改革《建筑力学》的教学方法，提高教学效果 《建筑力学》课程公式多，习题量大，解题方法灵活多变，经常出现教师讲时学生似乎懂了，但在做练习时却无从下手或错误百出。为此，在教学中，根据教材内容的不同和学生对基础知识的掌握程度，改过去的讲解法为讲练结合法进行教学，充分发挥教师的主导作用，以达到预期的教学效果。例如，在讲支座反力的求解时，学生似乎对平面一般力系的平衡方程容易理解，但在做练习时却出现许多问题：力偶在方程式中计算错误，忽略了力偶的单位及它在任意坐标轴上的投影为零；受力图上支座反力的方向不明确，正负号把握不准；不会进行三铰钢架的受力分析；对均布荷载的计算模糊不清；等等。对此，教师应在教学中及时指出，并让学生当堂练习，对典型例题详细讲解。在此基础上多做练习，使得学生可以举一反三，拓宽解题思路[3]。 传统教学从书本到书本、从概念到概念的教学方式教给学生的是运用概念解决问题的现成答案，学生大部分时间只能被动地接受知识。而案例教学注重对学生分析、解决问题的培养。工程案例是最好的现实素材，带有丰富的信息知识、经验教训和哲理智慧，能帮助学生了解力学与工程的关系，使学生感到工程中处处有力学知识，力学知识不再抽象，从而提高了对力学课程学习的兴趣与热情。 （四）改革《建筑力学》的教学手段，集中学生的注意力 随着信息技术的快速发展，多媒体教学手段已进人课堂教学活动中。PPT课件、CAI课件能使学生看到图文并茂、视听一体的交互式集成信息，它们以直观、生动、形象的特点，打破了沉闷的学习气氛，使学生更为顺利地理解信息，集中注意力，从而改变了过去只有“粉笔+课本”的单调教学模式。在《建筑力学》教学过程中，可用多媒体演示大量的工程示例，大大增加了学生的工程实感和学习兴趣。在课件中，可以制作精美的图片、大量的flash动画，通过超级链接的方式与课件相连。通过这些动画可以形象地演示自由度与约束、几何可变体系与几何不可变体系、实铰与虚铰等概念。 （五）利用教学创新，提高其教学水平 《建筑力学》计算方法技巧性多，且计算量大，为了提高学生的学习兴趣，教师必须有自己的简便方法和新方法，并根据自己的简便方法和新方法进行具有特色的教学活动。简便方法和新方法是教师的学识水平、理论造诣和教学经验的集中体现，是教师心血与智慧的结晶。教学实践证明，哪位教师学识水平高、理论造诣深、方法新颖，学生就喜欢哪位教师，由此学生可能就喜欢某一门课程。我在多跨静定梁内力图教学中，介绍了一种简便易学的方法，其特点是不取分离体、不画受力图、不列平衡方程、不求反力、不用截面法求内力，只需计算某些梁段荷载图、剪力图的面积及某些梁段弯矩图的斜率，便可画出多跨静定梁的内力图。学生对此感到很惊讶，画单跨静定梁内力图要求反力，而画多跨静定梁的内力图可不求反力。通过教学实践，学生常带着好奇的心理学习，学习积极性与学习成绩有了明显提高。 （六）改革传统的考试方法，以适应当前素质教育的形势 随着我国越来越重视对人才能力的要求，原有的考试模式重结果、轻过程，重分数、轻能力，严重地制约着力学教学改革的发展。近年来，随着我校在力学教学改革的深入进行，在成绩考核与考试方面进行了初步的尝试与探索。 首先，在考试内容上减少以再现书本知识为主的考试内容，加强对学生理解知识、应用知识，特别是综合性、创造性地应用知识能力的考核。考试内容改革是考试改革的重点，也是培养学生创新素质的关键所在。因此，我们在卷面上主要是出一些灵活性大、知识面宽、综合运用知识能力强的题目。如给定受力结构，让学生为各构件选取材料及截面形状和尺寸，并对该结构存在的问题谈自己的看法，并改革标准答案式的考试成绩评价方法，注重考查学生的解题思路和综合分析与解决问题的能力。 其次，在考核方式、方法上，应该有利于识别学生的创造力和实际操作能力，而不是只考学生的记忆力。我们改革了单一的闭卷笔试的方法，分别采用了开卷笔试、大作业、读书报告、课堂提问、实验操作等多种方法相结合，符合课程内容特点的考试方法。不仅减少了学生作弊现象的发生，还起到了促进学生学习的作用。 三、结语 要改变学生对《建筑力学》感到难懂、难学这种现状的方法有很多，主要涉及教师、学生两个关键因素，只要调动一切因素，发挥各方面的优势，便能使《建筑力学》课程的“教”与“学”达到事半功倍的理想效果。 作者简介：陈德先（1964-），男（汉族），四川西充人，副教授，研究方向：工程力学在土木工程中的应用。 力学基础论文:高职《土力学与地基基础》课程教学感悟 【摘 要】《土力学与地基基础》是高职建筑工程技术专业的一门专业基础课程，是为后续专业核心课程打基础的重要课程之一。在有限的教学课时内，教师要让学生既能理解土力学知识，又能运用到地基基础工程中去，同时还要培养学生自主解决问题的能力，这是一个值得深入研究的问题。 【关键词】《土力学与地基基础》 高职 教学改革 一、引言 《土力学与地基基础》课程的主要内容为土的物理力学性质和地基基础应用。土力学知识理论性强、教学难度大，而地基基础实践应用性强、实际操作性强，如何将这两部分内容有效地结合，使学生既懂理论又会实践，这成为本课程高职教学中的重要问题，而学生也普遍反映学懂学好本门课程比较困难。因此，如何根据课程性质，结合高职教育的要求，为《土力学与地基基础》寻找一条行之有效的教学方式，是高职《土力学与地基基础》教学的一个重要问题。 二、教学中的问题 1. 高职学生的特点 （1）学习自主性较差 现今，大部分学生家庭条件比较好，缺乏吃苦耐劳、刻苦钻研的精神，同时由于自身基础知识不扎实，对于土力学的理论内容学习起来比较吃力。绝大部分的学生自学能力不高，还无法摆脱高中时期的学习模式和思维方式，对学习中遇到的困难往往不能主动解决，不会主动向老师或同学请教。 （2）基础较差 与本科院校的学生相比，高职学生的入学分数相对较低，理论基础和学习能力相对较差，进一步学习《土力学与地基基础》时，就会比较费劲。 2.教学中的一些问题 （1）学时有限 《土力学与地基基础》实际为土力学、基础工程和地基处理三部分的组合，内容多，范围广。而一般本课程的课时安排为每周4课时，总共64课时，要想在有限的时间内把所有的知识及实验实践部分都涉及是不可能做到的。 （2）土力学部分的难度大 学生在课堂上无法理解相关知识，更不能结合实际理论对知识加深理解，不能理论联系实际。 （3）实践教学的落后 《土力学与地基基础》是一门实践性很强的课程，但是现在的教学方法大多偏重于课堂教学，都是老师在台上讲，学生在下面听，课外实践环节很少。这样就使得学生的学习效率不高，同时还有碍于培养学生的专业能力。 三、课程的教学改革与实践 1.调整教学内容 根据学生的自身情况和学科特点，在教学过程中要把握住重点难点，对一些内容点到为止，同时适当补充些新理论、新技术的相关简介，拓宽学生的知识面。针对《土力学与地基基础》课程知识点多、图形图表多、重要公式多、复杂例题多等特点，将传统的教学手段与现代信息技术手段有机结合，可获得较好的效果。 2.加强实验教学 实验在《土力学与地基基础》的学习阶段和学生毕业后能否较快地适应是非常重要的。所以要安排内容适当的实验课，将课堂讲授内容结合实际工程进行实验教学，这样可以从实验的原理、目的、操作、资料整理等方面，结合实际工程的实验数据把知识讲深讲透。在实验教学中注意加强教学研究，选择能反映本学科发展和研究的基本过程与基本方法，与实验方案设计、结果整理与分析方法方面的内容，让学生自己设计实验过程，从问题的提出、方案的设计到实施，以及结论的得出，完全由学生自己来完成，以达到良好的教学效果。 但是土工实验受实验设备精度、人为等不可避免的因素影响，其结果难免存在一定的误差。学生通过对实验成果进行整理与分析，可以提高分析问题、解决问题的能力。 3.加强实地学习与工程案例教学 组织学生参观学校附近正在建设的居民小区的施工现场，并请现场技术人员介绍工程设计及施工的技术要点，让学生对某些具体的施工方法、步骤有了更清晰的认识。教师也可以收集相关的工程实例，在课堂上对学生进行讲解，提高学生利用《土力学与地基基础》知识分析、解决实际问题的能力。这种方法能大大提高学生的学习兴趣，调动学生的积极性，可优化推广。 4.安排课程设计 在学生对本门课程系统地学习之后，通过课程设计对学生所学知识进行系统测试，考查学生理论应用于实践的能力。其中要求学生学会查规范，并严格遵守规范的规定和对所学专业知识进行设计计算，并要求学生能够全方位地考虑工程的实际状况，做到切实解决实际问题。学生完成课程设计之后，均有很大的收获，更重要的是增强了他们查阅资料、自主解决问题的自信心。 四、结论 笔者依据高职学生的特点，结合《土力学与地基基础》课程在教学中的问题，从教学内容的把握、教学实践的扩展、课程设计的强化等方面，进行实际教学，结果表明教学改革能够加深学生对理论知识的理解，提高学生对实际工程的处理能力，有效地提高了教学效果。 力学基础论文:基于方法论视角的基础力学课程教学思考 摘 要 针对基础力学课程理论性强、逻辑性强、概念抽象等特点，探索将科学方法论中的比较方法、类比方法、系统方法、抽象方法、理想化方法等应用于基础力学课程教学。这有助于学生学习方式、思维方式的转变以及学习能力、创新能力的培养。 关健词 基础力学 课程教学 方法论 1 方法论在基础力学课程教学中的应用 在基础力学课程教学中实施方法论教学，不是刻意、孤立地讲授方法，而是要把方法论渗透于基础力学课程教学之中。一方面，要密切联系课程教学体系，围绕教学内容所需选取适当的科学方法;另一方面，要把讲知识和讲方法紧密结合起来，使学生在学习知识的同时接受科学方法论的训练。①中国有句古话：“授人以鱼不如授人以渔”，从教学目的来说，学生学会学习、研究的方法比掌握定理、公式更为重要，②教师应更关注学生的学习能力、分析能力、创新能力的培养。 1.1 比较方法 比较方法是根据一定的标准，寻找两个或两个以上相互联系事物之间的异同，探求普遍规律与特殊规律的方法。其目的是寻求对象之间的异中之同或同中之异，以加深对对象规律性的认识。俄国教育家乌申斯基曾经说过：“比较是一切理解和思维的基础，我们正是通过比较来了解世界上的一切”。 例如，在教授材料力学课程杆件的轴向拉伸或压缩、扭转和弯曲等基本变形时，就可以采用比较方法。虽然各种基本变形的受力特征、变形特征、内力、应力及其分布规律截然不同，但是，它们的研究方法是相同的，都是采取实验与理论分析相结合的方法;求内力的方法是相同的，都是采用截面法;建立应力公式的方法是相同的，都是利用三关系法，综合考虑变形几何关系、物理关系及静力学关系进行推导;利用强度条件解决强度问题是相同的，都涉及校核强度、设计截面尺寸、确定许可载荷等三类。 总之，按照比较方法讲授课程，通过对比、辨析、比较相关知识点的共同点和差异性，不仅可以加深学生对知识的理解、巩固与深化，而且也有助于强化记忆，发展思维，提高课程教学效果。 1.2 类比方法 所谓类比，是指由两个或两类事物或现象的某些相同或相似的性质，推论出它们的其它属性或规律也有可能有相同点或相似点的结论。事实上，类比方法是解决陌生问题的一种常用策略，被誉为科学活动中“伟大的引路人”，它通过运用已有的知识、经验，将陌生的、不熟悉的问题与已经解决了的、熟悉的问题或其它相似事物进行类比，从而创造性地解决问题。德国哲学家康德曾经说过：“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比这个方法往往能指引我们前进”。 例如，在讲解理论力学课程质点系的动量和动量矩的概念及其计算时，就可以采用类比方法。平铺直入地讲概念及其计算，学生不仅不容易掌握，而且还会觉得抽象难理解，从而对动力学部分的学习产生畏难情绪。因此，不妨将这部分内容与学生相对更为熟悉的静力学中力系主矢和主矩的概念及其计算进行类比。具体地，质点的动量定义为质点的质量m与其速度的乘积，是矢量。可以想象：运动着的质点系，无论是离散的还是连续的，其上各质点的动量将组成一组与力系类似的矢量系，可以暂且称之为动量系。既然力和动量都是矢量，那么它们就应该遵循相同的数学运算规律。由于力系可以向任意一点O简化，得到力系的主矢和主矩，因此，动量系也可以向任意一点O简化，得到具有类似性质的（动量系）主矢和（动量系）主矩，这正是质点系的动量和动量矩。而在计算上，质点系的动量和动量矩也应该存在与力系主矢和主矩相类似的形式，只需将力系简化时得到的相应公式 中的力矢置换成动量矢。于是有 总之，按照类比方法讲授课程，着重于对事物间共性的展现，通过类比推理，把抽象的道理具体化。这样，学生即使暂时感性认识不足，抽象思维能力不强，也能较好地理解、掌握相关知识点。 1.3 系统方法 系统方法就是从系统的整体性出发，把分析与综合、分解与协调结合起来，恰当处理部分与整体的辩证关系，科学地把握系统，达到整体优化。 例如，在讲授理论力学课程静力学部分时，就可以采用系统方法。传统的讲授模式是依次针对平面（空间）汇交力系、力偶系、任意力系，按照“力系简化力系平衡”的模式讲授。但是，系统地分析，既然静力学主要研究受力分析、力系的等效替换或简化、物体（系）在各种力系作用下的平衡条件等三个方面的问题，那么，在讲授受力分析之后，完全可以突破传统的各种力系简化与平衡独立阐述的模式，将力系的简化与力系的平衡分开，先介绍平面（空间）力系的简化，再探讨平面（空间）力系的平衡问题。这样的讲授次序也恰如其分地体现了静力学三个方面的研究内容。 再比如，在讲授材料力学课程时，也可以采用系统方法。传统的讲授模式是依次针对杆件的轴向拉伸或压缩、剪切、扭转和弯曲四种基本变形，按照“受力特征变形特征内力应力变形”的模式讲授，并分析杆件（构件）的强度、刚度及稳定性。但是，系统地分析，既然材料力学主要研究强度、刚度、稳定性等三个方面的问题，那么，完全可以打破传统的每种基本变形分别独立阐述的模式，从构件的受力特点出发，统一阐述截面法求内力、绘制内力图和应力计算等与强度有关问题;从构件的变形特点出发，统一阐述与刚度有关的问题;以细长压杆为例，阐述与稳定性有关的问题。这样的讲授次序也很好地体现了材料力学三个方面的研究内容。 总之，按照系统方法讲授课程，既突出力学的基本理论和基本方法，又有利于形成有序的相互关联的教学单元，同时也避免了相同知识的重复阐述。这样，不仅有利于学生整体把握课程内容，也有助于学生理解知识点之间的内在联系。 1.4 理想化方法 理想化方法就是通过想象和逻辑思维，对具体的研究对象（即原型）进行理想化处理，有意识地突出主导因素，排除次要、无关因素，形成理想化的研究客体（即理想化模型），并借助于对理想化模型的研究，达到对原型特征和规律的认识。其本质是充分发挥想象力，分离事物的本质特性和非本质特性，把原型简化、钝化，使其升华到理想状态，以期深刻地揭示其特征和规律。爱因斯坦曾经说过：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉”。 例如，在讲授材料力学课程对变形固体的基本假设时，就可以采用理想化方法。众所周知，变形固体是多种多样的，而材料力学中通过连续性假设、均匀性假设、各向同性假设、小变形假设等基本假设把性质复杂的变形固体简化为理想材料模型。事实上，工程材料模型与理想材料模型并不完全相同，但是，材料力学只着眼于材料的宏观性能而并不关心其微观上的差异。实践表明，基于理想材料模型可以得到比较满意的结果，即使是对于铸铁、混凝土等均匀性较差的材料。 总之，按照理想化方法讲授课程，着眼于把复杂问题简单化，通过忽略次要因素，摒弃次要矛盾，使问题变得直观、形象、简单，以便于分析、解决。这有利于培养学生的想象能力，发展学生的逻辑推理能力，从而提高学生的创新能力。 1.5 抽象方法③ 抽象方法是深入现象的本质，排除对象次要的、局部的因素，通过思维去把握其固有的特征，以达到对于对象的本质和规律性的认识。科学抽象的过程，是“去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里”的过程。④列宁曾经说过：“当思维从具体的东西上升到抽象的东西时，它不是离开――如果是正确的――真理，而是接近真理”，“物质的抽象，自然规律的抽象，价值的抽象以及其他等等，一句话，那一切科学抽象都更深刻、更正确、更完全地反映着自然”。 众所周知，变形固体在外力作用下所产生的物理现象是千变万化的，为了研究的方便，常常通过某些合理的假设将研究对象抽象成一种理想化模型。例如，在理论力学课程中，忽略变形固体受力后的变形因素，就抽象出理想刚体的力学模型;不计摩擦对结构平衡状态的影响时，就抽象出理想约束的模型;在研究天体的运动规律时，突出物体的位置和质量特性而忽略大小、形状等因素，就抽象出质点的力学模型。正是这些抽象模型，简化了所需分析、研究的问题，同时也客观深入地反映了事物的本质和内在规律。但是，需要注意的是，抽象模型是有条件的、受限制的、相对的，它随所关注的问题不同而发生变化。例如，在材料力学课程中，研究普通工程构件（如杆、梁、轴等）时，可以先不考虑构件在载荷作用下的变形，研究作用于其上的力，达到一定的认识水平;进一步，考虑构件的变形，并假定变形是弹性的，研究其在载荷作用下的弹性变形情况，达到另一认识水平;更进一步，引入材料的塑性性态，研究其在载荷作用下的弹―塑性行为，就会得到更深层次的启发，当然，这已经超出了材料力学课程的研究范畴。 总之，按照抽象方法讲授课程，不仅可以加深学生对力学基本概念的理解与掌握，而且也有助于学生感悟如何运用抽象方法透过现象看本质，以达到解决问题的目的。 2 结束语 一花一世界，一课一洞天。虽然教无定法，但是，在基础力学课堂教学中，教师应善于将方法论融合到课程教学中，把讲知识和讲方法有机结合起来，使学生在知识学习的同时受到科学方法论的训练，在把握课程知识的基础上并能进行思维加工，或顺应或内化，从而突破思维的瓶颈，建立学习迁移，并培养自主学习的能力。 力学基础论文:“土木工程力学基础”模拟实验教学法应用 摘 要 “土木工程力学基础”是中等职业教育建筑专业国家指定的平台性课程。由于该课程概念抽象、计算多、逻辑性强的特点，中职学生普遍感到学习困难较大。模拟实验教学法是行动导向教学框架下适宜专业课教学的一种理实交融的模拟教学法，它按照中职学生形象思维优于抽象思维的认知特点，让学生在动手模拟实验中直观地掌握力学知识与及其应用。本文从中职土木力学教与学的现状调研入手，提出力学模拟实验教学改革的必要性，并结合具体实例说明模拟实验教学法的应用，以对比实验的方式分析模拟实验教学法应用效果，同时，对模拟实验教学中存在问题进行反思，以此来推动模拟实验教学法在“土木工程力学基础”课程教学中的成熟应用。 关键词 土木力学 模拟实验 改革 应用 传统的中职“土木工程力学基础”课程内容抽象、枯燥。教师不爱教，学生不愿学，课堂教学不佳。学校专门成立力学教学改革攻关小组，编写《土木工程力学基础》（多学时）模拟实验化教材，开展“土木工程力学基础”课程模拟实验教学改革，开发力学模拟实验教学用的教具和学具（实验元件），边改革创新边课堂实践，把模拟力学实验结合多媒体技术，将难于观察到的杆件受力与变形进行模拟再现，较好地解决了力学理论概念抽象、计算多、逻辑强的问题，同时，帮助学生克服理论与实践脱节的现象，实现知识到能力的顺利迁移，从而有效提高力学教学质量和效果。 1 力学模拟实验教学改革的缘由 “土木工程力学基础”是国家规定的中职土木水利类专业的平台性课程，是连接公共基础课与专业课之间的桥梁和纽带，它与其他专业课程相比，存在着概念抽象、计算多、连贯性强的特点。力学课程自身“难”的问题，使中职学生学习普遍感到困难，笔者曾对某年级建筑工程施工专业二百多名学生进行摸底，其中仅有10%左右学生能跟上教师进度，近60%的学生缺乏学习信心，力学期考卷面成绩及格率不到50%。同时，任课教师普遍感到自己像是在台上唱独角戏，无法体会教学的成就感和喜悦感。面对这一困境，如果教师只会发牢骚、怨天尤人，而不去从自身教学策略上找原因、想办法，将问题的原因归结于学生学习能力差、学习态度不端正等方面，那是永远无法突破力学教学的困境。因而，寻找一种既能适应力学学科特点，又能激发学习积极性的新的教学方法迫在眉睫。 为此，我们从中职学生认知特点和力学课程的学科特点出发，通过长期的研究和实验，总结出一种不同于传统教学的新方法――模拟实验教学。用实验来模拟构件的受力与变形、揭示力学原理，让学生从抽象思维中解放出来，激发学生学习兴趣，让学生体验学习的快乐。 2 力学模拟实验教学方法的特点 传统力学课堂教学往往以教师讲授为主，整个过程大部分学生在台下听、看和算，而学生学习的主动性与创造性难以发挥出来。因此，结合力学教学的特点，利用小实验模拟，并结合多媒体技术，将难于直观观察到的力学现象在课堂上直观展现出来，同时又能让学生动手模拟操作，这样既能解决力学理论抽象、枯燥、不易理解的问题，又能改变学生在学习过程中被动现象，激发学习主动性与积极性。 2.1 模拟实验直观地诠释力学原理 我们研发了与《土木工程力学基础》教材配套的模拟实验用元件盒（教具与学具），元件盒里面配备相应的力学模拟实验器件，通过力学模拟实验将构件受力变形效果放大（如图1、图2），这样结构构件受力与变形既能看得见又能摸得着，构件的受力原理就可以直观地呈现出来。同时，直观化教学符合中职学生直观学习优于抽象学习的认知特点，有助于降低学生学习难度，获得成功感，体验学习快乐，让学生们在课堂上抬起头，注意力不再集中在手机上，主动参与学习，真正“动”起来。 图1 纸板放上链条，纸板向下变弯，体现力与变形一致性原理 图2 对不同约束的钢片施压，来模拟不同支座约束与压杆变形的关系 2.2 模拟实验灵活地创建教学情境 除了利用实验元件盒中的元件进行模拟实验教学外，而许多模拟实验教学的器件取自日常用品，教师及学生可以结合自身教与学的特点，开发与利用身边的资源，进行创新设计，去模拟结构构件的不同受力方式，巧妙创建教学情境。例如学生学习“平面汇交力系合成与分解”时，教师可以设计这样一个模拟实验：用一根尼龙绳子绑住学生课桌，让学生设法借助教室里其他构件，使自己用最小的力气用绳子拉动课桌，这样的设计能激发学生去思考，去寻找要借助的东西，课堂气氛因此活跃了。这时，学生可以将绳子的另一端头绑在一个固定点上（例如教室的窗栅），然后从绳子中点垂直于绳子方向用力拉动，就能很轻松地移动课桌，通过这样的现场体验，学生对“力的合成与分解”概念及其应用有了初步认识，再深入学习该章节的内容就容易多了。 2.3 模拟实验巧妙地融合信息技术 中职学生普遍对于生活化、工程化的教学内容兴趣较大，对于理论化教学内容比较抵触，他们上课时经常会问这些内容学了有用吗？用在哪里？利用多媒体虚拟技术展现工程背景和模拟场景，形象地回答学生的学习疑问。同时，也能抓住中职年龄段学生普遍对虚拟技术感兴趣的特点，因势利导地将其兴趣与爱好迁移到学习上来。 2.3.1 影像技术再现真实场景 我们利用影像制品与动画仿真制作等手段，模仿构件受力现象，呈现隐蔽或微观变形。让学生置身于虚拟的工程生产场景中，打破学习在时间和空间上的约束，从而获得更多的直观性知识，同时也可避免学生在真实环境下不安全因素的影响。例如在介绍“低碳钢拉伸力学性能”时，由于受到实验室条件的限制，我们可以制作“低碳钢在拉伸过程的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等五个阶段强度及变形变化”动画，用动画再现真实情境，剖析低碳钢在拉伸五个阶段的受力特征与变形特点，同样取得真实效果，让学生既能直观地观察受力变形，又能提高学习的安全性。 2.3.2 动画技术实现反复学习 利用多媒体动画能实现反复学习，它可实现暂停播放的功能，这有助于教师对某个知识点进行详细的分析，有利于难点突破;同时学生可根据自己学习能力与掌握程度在电脑上进行自主学习，面向全体学生达到分层学习的目的。 3 模拟实验教学的应用 在实践教学中可以根据教学目标与任务的要求，合理应用模拟实验教学法，调动学生学习积极性，力求学习效果实现最优化。下面以“直杆轴向拉伸与压缩时的内力”教学为例，说明模拟教学法在“土木工程力学基础”课程教学中的应用（表1）。 4 模拟实验教学的成效 教学实践表明，模拟实验教学法不但能调动学生学习的主动性、创造性，而且更重要的是提高学生的自信心。模拟实验教学是让学生在模拟的情境下，通过实实在在的模拟实验操作，来学习和运用专业知识，让难以理解的专业知识变得直观、易学。它符合中职年龄段学生的认知特点，这个阶段学生的认识正处于从具体到抽象的过渡期，模拟教学法能在抽象思维培养与具体实践技能之间把握平衡，帮助学生实现认识形式上的过渡。我们采用非随机分派单组控制前、后测实验法，从2012级建筑工程施工专业中选择“土木工程力学基础”半期考成绩相近的两个班12（18）与12（20）为研究对象，恰巧这两个班级人数以及其它班级状况也比较接近（见表2）。 表2 2012-2013学年第一学期两个班的半期考成绩（前测） 用抽签的方法确定12（18）班为实验组，12（20）班为对照组。实验组和对照组由同一个老师担任土木工程力学课程教学，实验组用模拟实验法教学，而对照组仍按原来的模式教学。 经过半个学期实验，对比实验组与对照组的学习成绩，由于实验前实验组与对照组力学学习成绩接近，故暂不考虑前测差异的影响，直接对比实验组与对照组土木力学期考成绩。由表3可知，实验组的力学期考平均分比对照组高出14.3分，及格率提高15.7%。 表3 实验组与对照组2012-2013学年第一学期期考成绩（后测） 除了对比土木力学成绩外，实验期间课题组成员每个月以听课老师的身份对实验组和对照组进行课堂观察（每组各三次），并填写观察表，在观察表中设有“专业知识掌握情况”、“专业技能掌握情况”、“注意力集中状态”、“学习参与度”、“学习合作性”及“分析与解决问题能力”等六个观察项，为方便比较，每个观察项按“较好”、“一般”、“较差”分别赋予“3”、“2”、“1”分值。 由表4、图3可知，实验组学生的学习成绩及表现都明显地高于对照组。任课教师也反映，采用模拟实验法教学后，越来越多的学生注意力开始集中到课堂上，同时，每节课不同的实验，使学生学习的热情始终高涨，课堂上玩手机、睡觉的学生明显少了，且打破传统教学的局限性，使教学进入新的境界，学生容易学，教师容易教。 图3 实验组与对照组课堂学习状况观察对比 5 模拟实验教学反思 （1）中职学生自控能力较差，学生易活跃过头，导致整个教学过程不易控制，造成课堂秩序混乱，所以要求教师加强教学组织与引导工作。（2）学生长时间在课件环境下学习，影像与动画的画面快速变化，很容易产生视觉疲劳，影响学生的学习效果，所以教师要安排好多媒体使用时间，并重视加强教师和学生间的互动和交流。（3）部分模拟实验可进一步优化组合，在有限的时间内突出重点知识的学习。 力学基础论文:土木专业工程硕士研究生力学基础课程群建设构想 摘要：针对目前土木专业工程硕士研究生的力学基础和数学基础都较薄弱的现状，提出了土木专业工程硕士研究生的力学基础课程群建设的基本思路和措施，以面向土木工程实际应用为最终培养目标，强化对学生工程素质和工程理念的教育。 关键词：课程群；力学；知识模块；教学方法 近年来，随着我国高等教育规模的不断扩大，研究生的整体理论水平出现了明显的下滑现象，尤其是土木专业工程硕士研究生普遍的力学基础和数学基础都较薄弱，这给结构动力学与弹塑性力学等力学类基础课程的教学带来了很大的困难。而结构动力学与弹塑性力学都是土木工程专业硕士研究生的主要技术基础课程，理论性很强，在学生的知识结构中起着重要的承上启下作用。因此，如何提高力学类课程的教学质量，促进土木专业硕士研究生工程能力和素质的提高，是值得认真探索和研究的问题。 一、课程群建设的目标 由于课程群承载着技能培养目标、协调着课程之间的关系，使培养目标更明确化[1]。因此，为促进教学资源优化配置，提高土木专业工程硕士研究生的培养质量，强化教学效果，把课程体系中内在联系紧密的结构动力学和弹塑性力学等课程建设成力学基础课程群，以面向土木工程实际应用为目标，强化对学生工程素质和工程理念的教育。通过此课程群的学习，使土木工程的专业硕士研究生能够站在一定的理论高度，较全面扎实地掌握工程结构静、动力分析的典型方法及其原理，会应用所学力学知识解决实际的工程问题。 二、课程群主要建设思路及知识模块 结构动力学和弹塑性力学都是技术性很强的专业基础课程，涉及数学建模、演绎、计算方法和数值模拟等多个研究领域，它们的共同特点是公式多而冗长、计算难而复杂、求解繁琐而难以掌握、涉及面广而不易理解[2]。面对当今力学基础和数学基础都较薄弱的土木专业工程硕士研究生，这两门课程的建设与改革也应顺应时展的要求，以增强学生的工程应用能力为主线，合理采用现代化教学手段，优化教学内容，改进教学方法。例如，可以结合实际的工程项目，加强案例教学，激发学习兴趣，创造学有所用的良好氛围；除了安排必要的课程教学外，应留有对课程相关的内容及实际工程问题进行学习和讨论的余地，培养学生将所学理论知识用以解决工程实际问题的能力，从而激发学生的创新能力和创造能力。为强化对土木专业工程硕士研究生工程素质的培养，初步设想力学基础课程群由以下三个知识模块组成： 1.结构动力学模块：研究结构体系在各种动荷载作用下的力学行为。通过该模块知识的学习，使学生明确动荷载作用和静荷载作用的本质区别，牢固掌握结构振动的普遍规律和结构动力分析的基本研究及计算方法，为改善工程结构系统在动力环境中的安全性和可靠性提供坚实的理论基础，从而有助于在今后的工程设计和工程建设中减少振动危害，让振动为人类服务。 2.弹塑性力学模块：研究可变形固体受到外载荷、温度变化及边界约束变动等作用时，弹塑性变形和应力状态。通过学习，使学生牢固掌握固体变形的规律，掌握非线性变形与塑性变形的概念和分析方法，深入了解结构的承载力问题，会用弹塑性理论对工程结构的应力与变形进行准确地描述和计算，以解决工程中的实际问题。 3.有限元分析技术模块：有限元法是解决工程实际问题的一种有力的数值计算工具，在土木工程分析与设计中有非常广泛的应用。该知识模块要求学生掌握有限元方法的基础理论，了解有限元法的特点及有限元法的基本步骤，掌握梁、板、壳、三维实体和一些特殊单元的线性和非线性特性，会根据研究目的及研究对象的不同，选择合适的单元建立有限元模型。目前，各种专用的和通用的有限元软件已经使有限元方法转化为社会生产力。土木专业的工程硕士研究生在学习了结构动力学、弹塑性力学的基本理论知识和有限元分析的基本方法以后，应能采用大型有限元软件（如ANSYS、ABAQUAS等）计算分析实际的工程问题。 三、课程群教学研究 由于结构动力学、弹塑性性力学、有限元分析等课程内容的学习，涉及到材料力学、结构力学、高等数学、线性代数等许多先修课程中的重点和难点，综合性很强，要求学生有较扎实的力学和数学基础知识，而目前的土木专业工程硕士研究生此方面都较欠缺。因此，该课程群的教学要求应以面向实际应用制定教学计划，从原先以力学基础理论为主逐渐转变为以理论和实践并重的培养模式，强调以理论指导实践、在实践中检验理论并强化其应用和创新的螺旋式上升的学习过程。在教学安排上，应针对各校土木专业工程硕士研究生的实际状况，充分注意和本科阶段力学知识、数学知识相衔接，及时复习课程中涉及到的达朗伯原理、矩阵运算、Fourier变换、常微分方程的求解、偏微分方程等相关知识，并对传统的经典内容加以精选，根据重点引导学生关注工程问题、注重培养学生的力学概念和理论实践能力，对繁琐的公式推导和手算能力不做过高的要求，转而强调培养学生运用现代通用有限元软件进行建模、分析计算并能对求解结果进行对错定性判断的能力，在实践中较全面、系统、深入地掌握土木工程专业的基本力学理论和分析计算方法。在教学方法上可以将老师讲解和同学讨论相结合，采用启发式、讨论式、演示式等多种教学方式，营造师生互动的课堂氛围，激发学生从多角度去讨论问题，重点培养学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力。为了提高学习兴趣、培养科研能力，可以将学生分成3～4人一组，每组设计不同的实际工程题目，让学生自行查阅文献、分工协作、集中讨论，在教师指导下有理有据地完成项目，同时撰写科研报告，并通过分组答辩评定成绩。 四、课程群建设的预期效果 通过力学基础课程群的建设，以适应面向实际工程应用的培养目标为主导，进一步修订完善力学基础课程群的教学内容，改进教学方法，使土木工程专业的工程硕士研究生，既能站在一定的理论高度，较全面地掌握实际土木工程结构分析的基本原理及其典型方法，又会借助有限元分析技术解决实际的工程问题，并为以后的科学研究工作打下坚实的力学基础。 力学基础论文:浅析基础力学教学中如何培养学生的创造力 摘 要：基础力学在培养学生的工程创新能力和创新意识方面有着关键的作用；从如何培养学生的学习兴趣入手，引导和激励他们自主学习，在实际工程中培养学生的创造力，提出一种培养学生创造力的新模式和途径。 关键词：基础力学 改革 创新 创造力 社会经济的快速发展和科学技术的不断进步带动了基础学科的发展。工程中的应用技术对基础力学的要求越来越高，传统的基础力学教学面临新的挑战和机遇；另外基础力学本身比较抽象和枯燥的特性也给基础力学教学工作带来很大难度[1]。如何在基础力学教学中提升和培养学生的创新思维能力，活跃课程气氛和提高学习效率，这也是国家素质教育发展目标的一部分。 1 基础力学教学中创新意识的培养 基础力学作为工科学生的基础课程，公式、公理、推论等比较多，与实践结合相对较少，学习较枯燥，造成大量的学生对于这门课程不够重视，所以必须改变现行教学方法以更好的激发学生的学习兴趣、创新意识和潜能。例如课堂教学中可以联系我国的神州运载火箭、交通碰撞事故等讲解动力学问题；在讲解静力学问题中的约束、物系平衡以及材料力学中的弯曲变形时，可以结合我国当前发生的桥梁断裂事故[2]。讲解典型案例不仅可以活跃课堂气氛，还能使学生广泛了解科学事件，激发大学生的潜在创新意识，指引他们寻找生活中的力学，促进他们更加注重对基础理论知识的理解和掌握，实现创新思维，构建合理的知识体系。 2 教学中培养大学生的创新思维 在基础力学教学中提高大学生的创新意识要从以下几个方面进行探索和改革。 2.1 结合工程实例，强化学生对工程概念的理解 基础力学中的公式和公理大都来源于实际工程，所以讲解时引进相关典型工程案例进行分析，特别是对灾难性事故的分析更能激发学生对力学的学习兴趣；另外，对于有些问题，要与学生共同互动探讨，强化学生对工程概念和意识的理解。 2.2 引导学生阅读参考文献，强化学生自主学习能力 基础力学课程的教材比较多，但是目前为止没有一本教材给出与其教学相关的参考文献。而学生的创新意识和能力必须是在对参考文献的收集、查找、阅读等过程中逐步培养的。为此，教师必须引导学生阅读一些高于课堂教学内容的参考文献。这样不仅开阔学生的学术视野，也能够强化学生的自主学习和创新能力。 2.3 培养学生利用计算机对工程计算的能力 随着计算机技术的发展，对一些力学问题的解决方法已由经典分析法转变为通过计算机模拟求解。引导学生充分运用数值模拟软件如FLAC3D、ANSYS、UDEC等[3]，可以提高他们的工程计算能力以及对计算结果正确性的判断能力。 3 利用力学基础知识，提高他们的创新技能 大学生的思想和价值观随着社会的发展而发生变化，其中“重理论，轻实践；重知识，轻能力”的思想充斥着学生的头脑。这就使得大学教师必须把以传授知识为主的教学理念转变为以培养学生能力为主。 3.1 鼓励学生参与各类力学竞赛 大学里的创新协会为每位学生提供了科技创新机会。鼓励和引导学生多参与科技创新活动和竞赛，能够激发学生的潜在创新意识和能力，全方位锻炼学生的综合能力。 3.2 积极参与教师的科研项目 高校每年都组织大学生创新基金项目的申请工作，针对基础力学的应用和学习，指导学生积极申报并在课题研究过程中不断帮助学生培养其创新能力；另外，寻找力学基础好的学生参与到教师的在研项目中，寻找力学的突破点，进行相关计算和研究，锻炼和培养学生的创新技能和意识。 4 结语 在基础力学教学过程中，要依托学科优势，不断改变教学方式方法。在教学过程中注重培养学生的创新能力，挖掘学生的潜在创新意识。要秉承优良的传统，开展研究型教学，将教学改革和科研成果转化为教学资源。在师生之间创造求知的好奇心以及宽松的学习环境，循序渐进的培养学生的创新能力。高校在不断提高教学质量的同时，应积极鼓励学生提升创造力，使我国的基础力学工作再上一个新的台阶。 力学基础论文:连续介质力学的物理基础 连续介质力学（Continuum mechanics）是力学当中的一个分支，是处理包括固体和流体在内的所谓“连续介质”宏观运动的力学。它是一门横断学科，其研究对象横向贯穿于众多领域之中。 这本《连续介质力学的物理基础》，会引起研究固体或流体宏观运动的工程师、数学家、物理学家的兴趣。不同于此学科通常意义上的工作，这本书从分子尺度上探究了连续介质模型所蕴含的物理假设。这样，通过同时强调它们的宏观来源以及对长度和时间尺度的敏感性，可以对相关概念和场的物理实质有一个清晰的理解。作者巧妙地将这种方法应用在混合物、广义连续介质、流过多空介质的流体等相关理论以及分子成分随时间变化的系统中。同时，也包含统计力学基础方面的内容用来做为对比，并且有两部分附录的内容来阐述相关的数学知识。 本书共分为15章：1.作者写作本书的初衷；2.连续介质力学的基础知识；3.与连续介质相关的概念；4.质量和动量的空间局部平均；5.引入速度场来生成相应的运动图；6.能量平衡的局部形式；7.通过考虑匹配时刻，得到了小尺度的关系；8.时间平均法；9.介绍混合物理论基础；10.小尺度范围的考量：动量、对偶应力、非均匀性和力能学；11.用单元平均法联系微观与宏观；12.对具体材料的建模；13.非局部平衡关系；14.经典统计力学基础知识；15.总结和对今后研究的建议。附录A介绍了向量和线性代数，附录B欧氏空间几何。 通过着重于解释连续介质模型所蕴含的物理内涵，为连续介质力学的内容做了很好的补充。书中独特而全面的内容，可以为此领域的学生和专家提供参考,适合力学专业、机械专业、材料加工专业的研究生、博士生和相关的科研人员、工程师阅读。 甘政涛，博士研究生 力学基础论文:土木工程分析的施工力学与时变力学基础 摘 要：这个经济快速发展的社会，带动了土木工程行业的发展，使得土木工程建设中的项目增多起来，其规模也在不断壮大，同时，伴随而来的是工程项目的复杂性，在施工的过程中安全事故问题也在逐渐上升。导致施工安全事故发生的一个最主要的方面，是由于在整个工程的设计中对于具体施工过程可能出现的情况考虑不全面。土木工程中对于施工力学和时变力学的提出，是对土木工程分析的规范，使得土木工程分析趋于科学性，降低了施工过程中安全事故的发生。 关键词：土木工程；施工力学；时变力学 随着经济的快速发展，土木工程中的项目规模不断扩大，比较大的工程项目包括高大的建筑、有相当跨度的建筑、地下建筑、大坝、海洋工程等都在不断增加，它们都是施工大规模、范围广、持续的时间长、过程复杂。在土木工程建设规模在不断增大的同时，伴随而来的是土木工程施工的过程中安全事故的增多，这严重给人民的生命财产安全带来了伤害以及影响了工程建设的效率。因此，对于土木工程的分析研究是有意义的。 一、土木工程分析中的施工力学 1、施工力学和数学基础 在土木工程这门学科中，时变力学是施工力学最基本的东西。这是由于在土木工程的项目中，施工力学研究的对象都是随着时间的流动而变化的。力学并不是一成不变的，它也是会随着时间而向前发展的，在这种变化中，同时还会出现新的想法。这些想法大部分的基础都是随着时间的变化而改变的，但是，力学的基本原理是不变的，也就是力学的构成要素是恒定的。但是，随着经济的发展，技术在不断的革新，一开始的一些想法已经跟不上现在的发展水平，导致现在对力学的研究更加注重其构成要素的研究，就在这种情况下，时变力学就诞生了。在现在得实际生产中，一些土木工程的项目依据的都是时变力学。 目前，对于土木工程的分析，还要参照数学方面的东西。在土木工程项目的具体施工过程中，那些关于土木工程内在因素的分析需要用到数学中的微积分，因此，在土木工程分析中，涉及到了时变性的数学知识。在具体的土木工程分析过程中，时变数学的施工分析难免会遇到很多困难，这就需要在具体的实际操作中，要注重分析和研究。 2、土木工程施工分析中的力学效应 土木工程施工分析中的力学效应包括两类，即时效和路效。第一类时效，说的是在相同结构的建筑设计中，由于选用了不同的设计方案，导致其最后的结果也是不同的，最终，力学所处的状态也是不同的。例如，在实际的施工过程中，建筑物材料的状态会随着时间的变化而变化，这就是产生了土木工程中施工力学的时效性因素。第二类路效，在实际的施工过程中，由于采用施工方案不一致，施工的过程和施工力学最终的结果有所不同，导致状态不同。在具体的土木工程施工过程中，原材料的几何性质等都能引起施工力学的路效。 二、土木工程分析中的时变力学 1、物性时变力学 在土木工程分析施工的过程中，有一些建筑材料的物理性质会随着施工的进行会发生改变，会发生这些变化的施工材料就属于物时性力学的范畴。例如，像施工的过程中用到的混凝土这样的建筑材料，在使用其后，过一段时间它的物理性质就会发生一定程度的改变，那么对其进行的施工方面的计算就属于物性时变力学分析的范畴。关于这一类的时变力学分析中，要特别注重对时间函数的区分，假如用到了时间函数那么就可以直接利用力学中的方程式进行分析研究。 2、线弹性时变力学 在土木工程分析的施工过程中，假如所选用的施工材料有线弹性和无热效应。在整个工程的施工过程中，施工的循环的时间远超出了系统自身发出振动是循环的时间，在这样的情况下，可以不考虑由于惯性产生的结果，运用静力学分析的方法，那么，对于土木工程分析的施工就属于线弹性时变力学。在以前的分析手段中，关于这类问题的分析一开始采用的是空间变量方程，但是在目前的情况下，因为物理方面的因素和几何范围方面的因素会随着时间的改变而改变，这就使得在实际的施工过程中要仔细的分析和计算，进而出现了时间上的变量参数。 3、粘弹性时变力学 在土木工程分析施工的过程中，所采用的施工材料很多，随着施工的进行就会有一些施工材料随着时间的改变而改变，拥有这种特性的施工材料具有一定的流变性。在土木工程分析的施工力学中，关于这类问题的分析就属于粘弹性时变力学分析的范畴。在实际的操作过程中，依据的是时间参数、物理参数、几何范围产生的时变耦联，把一开始的时间上的变量和空间上的变量转化为有参数变化的方程式。在现实的实际施工过程中，像混凝土、沥青和粘土等施工时用到的材料都具有这种流变的性质，对于这些原材料的施工分析就属于粘弹性时变力学分析的范畴。 4、非线性时变力学 在土木工程分析施工的过程中，在施工过程中用到的材料有一定的非线性，那么关于这部分材料的施工分析就包括在非线性时变力学分析的类别中。像建筑材料中的混凝土、岩土介质等都属于非线性特点的材料，在对其地基进行挖掘的过程中，可以利用粘弹性时变力学进行分析，另一个可行的方法就是利用积分转换。在不属于线性时变力学的计算范围内的，最终得到的结果影响因素是多方面的，包括一开始的使用过程、几何范围、物理因素等。实际上，在不是线性分析中，时变分析和传统分析方法所产生的最终结果是有区别的。 非线性包括了物理上的、边界上的和几何上的非线性，并且这三类中有细分为好多小的方面。在实际中的解决方法中，可以采用数学中的微分方程。 三、结语 （1）在土木工程分析施工的过程中，关于受力的分析属于比较大的工程设计计算中的一个不可或缺的内容。在土木工程分析施工中，需要全面的分析所设计的图纸和施工的整个过程两个方面，这样才可以保证工程顺利进行。 （2）在对施工力学进行分析时，极值或者最后的结果是与一般的非施工力学分析法是有很大区别的，这种差别小到一倍之差，大到三倍之差，所以需要加大对其的重视程度。 （3）如果所采用的施工材料有明显的粘性、非线性的特点或者施工中具有热效应，那么就需要通过更加专业的施工力学方法进行研究；如果在施工中改变的只是几何的范围或者所使用材料的特点，就需要依据施工过程中的不同参数进行多次常规分析组合。 （4）如果施工材料有很明显的粘性、非线性特点或者施工过程中有热效应的产生，那么工程结束后表现出来的力学最终的结果与施工的过程有联系，由此可以得出，采用施工力学手段，对施工的整个过程进行最优处理，使得在相同的工程条件下，使得最终的结果最优。 （5）在土木工程分析力学的施工过程中，依据的是时变力学，包括的对象有线弹性、粘弹性、非线性、热弹性及物性时变力学。为了突破土木工程施工力学分析中的问题，需要注重研究在施工过程中的时变力学数值的方法及其通用程序，来找到施工分析计算的好用的方法。 （6）在土木工程分析施工的过程中，应依据不同工程类型的特征分别进行研究，例如，结构工程、地基工程、地下工程、大坝工程、桥梁工程、海洋工程等。所属不同类别的工程要有不同的解决方法，把所有的人力和物力收集到一块进行研究，制定出只属于本类别的有效的解决方法、过程与制度，这在未来是急需要解决的。对土木工程分析施工力学的研究，将会在整个土木工程中产生深远的影响。 力学基础论文:应用型本科院校基础力学教学改革的实践探索 摘要：基础力学是土木工程、交通土建、机械制造等工科的专业基础课。文章依据应用型人才的培养目标定位，提出让学生“在探索的过程中学习、在自主的条件下实验、在工程的背景下实践”的基础力学教学新理念，从探究式教学的运用、分层次力学实验体系的构建、开放式工程训练情境的营造等方面对基础力学教学进行全方位的改革和实践。 关键词：应用型本科院校；基础力学；教学改革 在高等教育大众化的大背景下，应用型本科院校担负着为我国经济社会发展培养高素质应用型人才的重任。一般认为，应用型人才是指具备一定理论基础知识，具有较高的综合素质和较强的实践能力，在工业和工程一线岗位从事解决实际问题并维持正常生产的高等技术型人才[1]。对于应用型人才的培养，要以实践能力培养的系统性代替知识培养的系统性[2]，解决封闭的课堂教学与开放的人才成长工程环境相矛盾的问题，探索适合应用型人才成长的教学模式。 目前，国内很多高校在基础力学的课程体系、教学方法[3-4]和结合工程实际[5-6]等方面都做了有益的尝试。常州工学院是一所定位于“面向基层、服务地方和培养高素质的具有创新精神和实践能力的应用型本科人才”的本科高校，学校基础力学教学团队针对应用型人才培养的特点，对基础力学的教学进行了卓有成效的改革实践。精讲基本概念和基本方法，突出力学原理的工程应用，提出让学生“在探索的过程中学习、在自主的条件下实验、在工程的背景下实践”的教学新理念，在应用型人才的力学知识与能力系统的塑造培养方面取得了良好的效果。 一、基础力学在应用型人才培养中的定位与问题 在应用型院校中，理论力学、材料力学、结构力学等基础力学课程是土木工程、交通土建、机械设计制造等工科专业的专业基础课，是联系基础课和专业课的桥梁和纽带，在专业培养计划中占有十分重要的地位。学生对力学知识体系和基本概念的理解和掌握程度，直接关系到后续专业课程的学习以及就业后解决工程实际问题能力的养成。与应用型人才培养目标相适应，本科基础力学教学应定位于“培养运用力学基本原理处理工程问题的分析与计算能力”。 目前，传统的基础力学教学尚有一些与应用型人才培养不相适应的问题。如课堂教学中采用以传授知识为目的的“填鸭式”教学模式，扼杀了学生学习的主观能动性和创造性；力学分析局限于简化后的计算简图，只考虑力学模型而忽视构件（结构）原形；力学实验采取“课堂讲授公式，实验验证理论”的固有模式，实验项目局限于验证性实验，学生按固定的步骤机械地完成实验；重理论而轻实践，工程实践教学缺位，力学课程与后续专业课程脱节，学生不能学以致用。这些问题的存在很容易导致学生对力学的学习失去兴趣，难以达到理想的教学效果。 二、运用探究式教学，在探索的过程中学习 针对基础力学课程的特点和学生的接受能力，运用探究式教学方法。探究式教学以学生为主体，教师为主导，在教师的启发下，学生在已有知识和经验的基础上按照自己的思维方式去认知新事物，通过主动学习原始材料探索有规律性的知识。教师在教学过程中着重引导学生总结规律、提炼结论，学生体验到发现新知识的兴奋感和完成任务的成就感，就会潜移默化地提高学习力学的自信心和积极性。 比如，在理论力学关于“点的速度合成定理”的教学，可利用PPT展示工地上塔吊的工作视频，向学生提出问题：“如何求滑车相对于地面的速度？”进一步引出“绝对速度”、“相对速度”及“牵连速度”等力学概念，通过讨论与启发形成解决问题的方法，并提炼形成结论性的知识点――绝对速度等于相对速度和牵连速度矢量之和，最后通过列举工程案例将新知识应用于实践。在探究式教学过程中，可让学生完整地体验到用力学原理解决工程问题的思路和方法，锻炼了分析问题和解决问题的能力。 再如，在材料力学关于基本变形的教学中，当学生学会从几何、物理和静力学三个方面入手推导“单轴拉伸（压缩）”正应力公式后，学生头脑中已经形成一定的思维模式和认知规律，此后的“圆轴扭转”、“梁的弯曲”等基本变形下的强度和刚度计算公式，推导思路基本相同，教师在教学过程中可只起引导作用，不再面面俱到地详细讲解，把探究问题的过程真正还给学生，使学生在开放与自主性的教学活动中主动参与新知识构建的全过程。 基础力学的各门力学课程构成了一个严密的知识体系，课堂教学中要适时地引导学生从知识体系的角度探究规律，不断加深、丰富对力学基本概念的理解。如关于杆件受力分析的截面法，材料力学中矩形截面梁的正应力关于中性轴对称，结构力学中的平行弦桁架的上、下弦杆的内力也是对称的，可认为桁架是由梁衍化而来的结构形式，在对比分析各种工程结构形式的受力特点及技术经济优势中，让学生加深对力学基础概念的理解，培养综合分析能力。 探究式教学教师由单向知识传授转变为基于解决问题的互动式教学，学生由被动继承知识为主的学习转变为对未知事物的主动求索，从“知识本位”上升到“能力本位”，从“发现问题”递进为“应用理论”。 三、构建分层次力学实验体系，在自主的条件下实验 力学实验是工程设计和科学研究的重要手段，也是培养分析问题、解决问题和独立工作能力的重要环节。力学实验体系的改革也应突出学生的主体地位，充分调动学生的主观能动性。根据学生认知能力和兴趣差异，构建由基础性实验、综合性实验和创新性实验构成的分层次实验体系，从不同层面培养学生的动手能力和创新能力，将实验内容从基础性课内实验向综合性课外实验延伸，实验性质也由验证性向综合性和探索性转变。 基础性实验由演示实验和基础实验组成。演示实验用于课堂教学中引出问题和验证理论。通过视频、动画、图片引导学生从感性认识逐渐上升到理性认识，启发学生从中提出问题或发现问题，应用所学知识解释力学现象并进行力学分析。基础实验是将理论教学中的基本概念和方法直接用于实验分析中，熟悉和掌握重要知识点，培养熟练操作实验设备、独立完成实验的能力。 综合性实验综合应用一门课程的多个知识点或多门课程的相关知识点，体现所学内容的交叉与融合。这类实验注重综合性和自主性（自选题目、自选实验方案），以提高学生综合应用所学知识解决实际问题的能力。 创新性实验配合后续专业课程的学习，就专业相关实际工程中的力学问题提出力学模型、分析方法和实验方案。或从任课教师的科研项目中提炼与力学计算相关、难度适中的实验内容，指导学生申报大学生创新训练项目，历经调研、立项、实施、结题等科研活动过程，使学生经受系统的科研训练。 四、营造开放性工程训练情境，在工程的背景下实践 （一）力学教学着眼于解决工程问题 实践教学是对学生进行基本技能训练、培养学生创新能力的重要手段，也是基础力学教学的重要环节。对于应用型本科的基础力学教学，要在专业培养计划中强化工程的观点，优化整合基础力学与后续专业课程的教学内容，将解决工程问题的能力作为检验教学效果的根本依据。 （二）提供各种训练途径培养学生的实践能力 在基础力学课堂教学之外开辟第二课堂，营造开放性的工程训练情境，结合力学竞赛、横向课题、社团活动等课外实践途径，让学生在真实工程的背景下体会力学建模、力学分析和计算过程，在实践过程中加深对力学知识的理解，提高对力学知识的综合应用能力。 相比常规教学方式，力学竞赛具有趣味性、激励性和交流性，切合学生思维活跃、参与欲强的特点。结合定期举办的省级、国家级大学生力学（实验）竞赛，组织学习能力强的学生报名参赛，并给予系统的辅导和培训。对于获得比赛名次的学生，所在学期的基础力学课程可予免考，直接给予良好以上的课程成绩，激励学生投入更多的精力来学习力学。 依托学校工程教育中心和校外实践教学基地，让学有余力的学生参与横向课题项目，特别是与力学原理相关性强的内容（如现场检测玻璃幕墙拉结螺栓锚固强度、检测钢筋混凝土屋架强度、检测行车混凝土梁挠度等），让学生参与完成其中的力学分析、工程结构位移测试、材料及构件力学性能检测等工作任务。让学生在真实工程背景中意识到力学的实用价值，可起到事半功倍的教学效果。 组织学生成立“力学社”、“机械创新社”、“工程检测小组”等科技社团，开展经常性的工程实践活动，以“项目实现”作为工程实践的组织原则，发挥社团骨干成员的核心作用，以点带面地发动更多的学生参与工程实践，既锻炼了学生用力学原理解决工程问题的能力，又培养了沟通协作能力和团队合作精神。 应用型本科基础力学的教学应秉承“从工程实践来，再回到工程实际中去”的理念，改革基础力学“课堂传授知识、实验验证理论”的传统教学模式，营造工程情境，让学生“在探索的过程中学习、在自主的条件下实验、在工程的背景下实践”，激发学生学习的主观能动性，为培养高质量的应用型人才奠定基础。 力学基础论文:基于大土木工程观的土力学与地基基础课程改革 【摘要】基于大土木工程观，结合土力学与地基基础课程的特点，从教学内容、教材建设、教学方法、教学手段、师资队伍、实践教学等方面提出课程改革的建议。 【关键词】土力学与地基基础课程改革大土木 土力学与地基基础是大土木工程的一门通用的专业基础课。该课程的主要特点是内容丰富，应用广泛，但连贯性差，公式多，涉及学科多，假设条件多，知识体系松散。此外，答案往往不是唯一的，对同一个问题，可以有多种答案。而高职学生本身理科基础普遍较差，抽象思维能力和分析推导能力相对较弱，要在短短的64课时内掌握如此多的内容，还要考虑到不同的试验方法有不同的适用情况，难度可想而知。因此，如何根据高职学生的认知基础、接收能力和土力学的学科特点，在有限的课时内把知识讲活，并能联系实际工程，拓宽到其他工程领域，是该课程教师普遍关注的问题。本文基于大土木工程观，探讨土力学与地基基础课程的改革。 一、从绪论入手。提高学生的学习兴趣 “兴趣是最好的老师”，要从第一次课就吸引学生的注意，激发学生学习的兴趣，让学生由被动接受知识到主动求知。在上绪论时，可以首先提出问题：为什么学习该课程？本课程在大土木工程中的作用是什么？土力学理论掌握不好会带来什么严重后果？同时，介绍本地区地基基础工程成败的实例和国内外人们熟知的工程案例，如加拿大特朗斯康谷仓地基破坏的原因和处理方法、苏州虎丘塔和意大利比萨斜塔的倾斜原因和加固措施、美国Teton坝溃坝的整个过程，以上案例可归结为与土有关的强度问题、变形问题和渗透问题。这就使学生认识到土力学作为地基基础的理论基础，掌握其基本原理的必要性；基础作为建筑物的根基，在工程中的重要性。另外，地基基础工期长，通常占总工期的20%以上，造价高，可达总造价的30%，这些数据也会提高学生对课程的重视程度进而产生学习愿望。 二、基本大土木工程观，注重教材建设 教材是学生获取知识的主要途径之一，也是高职教育教学中的重要组成部分。目前，市场上土力学与地基基础的教材有几十种，大部分是按照各专业规范编写，摘录大段规范，专业特色非常明显。这样的教材学与用结合紧密，规范讲什么，就教什么，短期效果明显。但从长远看，学建筑的不懂高承台桩，学路桥的不明白弹性地基梁板。而市场经济下的学生面对的是土木工程各个领域，如通过对广西交通职业技术学院建筑工程技术2007级、2008级毕业生的跟踪调查，发现有近四分之一的毕业生未从事建筑行业，而是转向公路、铁路、市政等其他工程领域。其中，毕业生的反馈意见中提到：土力学知识应用广泛，但由于使用的规范不同，建筑依据的是《建筑地基基础设计规范》，路桥依据的是《公路桥涵地基与基础设计规范》，就出现了在专业术语、基本概念、计算参数和评定标准等方面的矛盾。还有，国家规范每10年左右修订一次，规范变化了，教材落伍了，要重新进行修订，但教材的修订总是滞后几年，常常出现在学校学的是老规范，在工地上用的是新规范。这就是现行教材与规范联系太紧密而忽略了基本理论教育的后果。 因此，教材的编写要基于大土木工程观，考虑到土力学与地基基础课程是一门大土木工程的专业基础课，内容上应面向工程共性，不应以某本规范为依据编写，要注重基本概念、基本方法和基本原理的教育。基本原理清楚了，“万变不离其宗”，不论规范如何变化，都可以从容应对，使学生具备较强的工程适应性。但同时也要考虑到高职学生理论基础比较薄、接受能力比较差的特点，还需要引入典型的工程案例对所学进行说明，帮助学生更好地掌握基本原理，理解各行业标准的异同。 三、运用多种教学方法，优化教学手段 在课程教学中，应针对不同的章节，不同的教学内容，采用不同的教学方法。探索传统黑板教学、多媒体教学、项目化教学及启发一发现式教学等多种教学方法结合的立体式教学模式。 第一，多媒体和黑板并行。多媒体课件把教学内容直观地展现在学生面前，能节约时间，丰富教学内容，增加信息量，弥补单纯理论教学的不足。如在讲土压力时，通过动画，可以很清楚地看出主动土压力和被动土压力中挡土墙的移动方向，帮助学生掌握两种土压力的概念；在讲到边坡时，通过播放某基坑边坡坍塌过程的录像，使学生对边坡的重要性产生深刻的认识。而在经典理论知识的讲解中，还是要发挥黑板教学的优势，采用板书推导重要公式。这种板书与多媒体相结合的教学方式，能够提高教学效率，加深学生印象。 第二，项目化教学。以项目为载体，充分调动学生学习的积极性。如第一章土的物理性质和土的工程分类，指标多，难以记忆，容易混淆，很多学生直到课程结束还没有搞清楚。所以，在上本章内容前，先介绍一份学生宿舍楼勘察报告，通过勘察报告介绍指标含义、表达符号和适用范围。再让学生对宿舍楼周围的地形及裸露地面的土进行观察，这样就可以加深学生对指标的记忆和理解，同时也可以培养学生现场调查的能力。而在地基处理教学中，选择典型的工程案例，介绍各种地基处理方法及其加固机理、施工步骤、质量检验；选择失败的工程项目，说明地基处理方法的适用范围和局限性、工程中的不确定性和地域性。 第三，启发一发现式教学。将启发法与发现法结合起来贯穿于教学全过程。从教师的教学方面看，是启发法，引导学生积极思考，教师不仅是“传道、授业、解惑”，还要是一个引导者，通过创建符合教学内容的情境，使学生跟随授课内容进行思考；从学生的学习方面看，是发现法，学生要在教师的引导下去发现；从“教”与“学”两方面看，是启发一发现式教学。启发一发现式教学是培养学生创造性思维的一种好方法，培养学生科学的学习方法和继续学习的能力。 第四，现场教学。由于地基基础属于隐蔽工程，很难看到建筑物的基础，因此，在施工条件允许的情况下，应尽量组织现场教学。如在学习桩基检测时，带领学生到校企合作共建生产性实训基地，了解基桩检测仪器，操作过程和数据处理方法等；在学习浅基础和桩基施工时，结合现场讲解基础的构造和施工方法，既使学生掌握先进技术，又激发学生学习的动力。但由于教学安排的固定性和工程的不确定性，并不是每一届学生都可以找到合适的工地进行现场教学。为了弥补这种缺陷，可以充分利用现代化教学手段，按照大纲需求制作精美的多媒体教学课件，通过图片、动画和施工录像将基础施工和试验过程展现出来。 四、“引进来、走出去”。构建“工程型”教学团队 教师能力的高低是教学成败的关键。作为高职教师，不仅要有扎实的理论基础，还应有丰富的工程经验。大多数高职院校的教师是本科院校的毕业生，有理论，但较缺乏实践。因此，应对教师进行培训。例如，广西交通职业技术学院定期对专业教师进行培训，选派中青年教师“走出去”，深入企业进行轮岗、顶岗锻炼，从课堂走向工地，直接参与生产实践，紧跟行业发展，从工程中找寻适合教学的项目，提炼出学生应掌握的知识点，进行针对性的教学，提高教学效果。此外，还鼓励教师参加注册岩土工程师执业资格考试，考试内容涉及建筑、路桥、港口、水利、地下工程等几十本行业规范，通过复习考试，帮助教师学习行业标准，扩充知识体系，有利于“大土木”教学。通过“引进来”，聘请高级工程技术人员担任兼职教师，将他们的工作经验和生产实践传授给学生和青年教师。 五、加强实践教学。开放实验室 实验教学是本课程教学的重要环节之一，土的基本指标即密度、比重、含水量、液塑限、压缩系数、压缩模量、凝聚力、内摩擦角等，都是通过实验测定的。所以，，在进行基础理论知识教学的同时，也要注意实验教学的改革。以前的实验课就像工人在生产线上生产产品一样，教师先分好组，再把实验内容、操作步骤、数据处理、报告形式讲清楚，学生只是按照教师的设定机械地完成操作，上交实验报告，就算完成整个实验教学，并没有经过独立的思考。针对这种情况，教师可以提前布置实验内容，学院开放实验室让学生利用业余时间熟悉实验设备，根据实验指导书进行预习。在实验课上，教师只作重难点讲解，其他的则由学生自己动手完成，教师只起到指导和监督的作用，并记录学生的实验参与过程，以此作为实验成绩评定的依据，鼓励数据不合理的学生重做实验，以此培养学生严谨细致的工作态度。同时，在实验内容方面，也应做到优化，在开设验证性试验的基础上，开辟设计性、综合性等提高性实验。 六、开展具有地方特色的教学活动 我国幅员辽阔，不同的地理环境、气候条件、地质历史，使各地土质具有不同的特征，如东北冻土分布广泛，黄土高原湿陷性黄土居多，膨胀土遍布广西境内。因此，各地区地基处理的方法、基础的类型存在一定的差异。在教学过程中。可以结合当地地质条件开展具有地方特色的教学活动。 综上所述，土力学与地基基础课程改革应考虑不同专业的共同点与差异性，注重基础理论教育，考虑实际工程应用，运用多种教学方法和教学手段，在有限的课时内让学生既能学到土力学基础知识，又能运用基本理论分析和解决实际问题。 力学基础论文:力学基础课程的教学改革 摘要：我校的理论力学为国家级精品课程，经过十几年的建设，已经形成了较为完整的课程体系和现代化教学体系。本文主要介绍我校理论力学课程的教学改革，为国内从事相关课程教学的教师提供参考。 关键词：理论力学；教学改革；课程 一、引言 理论力学是工科专业大学生必修的一门技术基础课程，它的基本任务是在学生已有的中学力学的基础上，培养学生具有对工程对象正确建立力学模型的能力，具备对这些力学模型进行静力学、运动学和动力学分析的能力，具备利用理论力学的基本概念判断分析结果正确与否的能力。我校的理论力学是一门面向全校开设的基础课程，授课采用两本教材，一本是洪嘉振教授等编著的《理论力学》，该教材从矢量力学出发对概念进行阐述，授课对象为机械类专业学生；另一门教材为刘延柱教授编著的《理论力学》，该教材从传统的结构力学出发进行描述，授课对象为船舶工程、环境、土木等专业学生。我校的理论力学于2003年被评为国家级精品课程，经过十余年的建设，已经形成较为完整的课程和教学体系。以下以机械类专业的理论力学为对象，介绍课程的教学体系与改革内容。 二、教学体系与改革 1.教学内容安排。本科生理论力学研究的对象为刚体，主要讲述平面问题，授课内容包括静力学、运动学与动力学三部分。我校机械类专业的理论力学授课学时为81学时，课程于大二上开设，学生人数500多人，由4～5名教师承担教学任务。课程内容安排为：绪论2学时，数学基础5学时，静力学12学时，运动学14学时，运动学计算机辅助分析8学时，矢量动力学基础10学时，刚体动力学8学时，分析力学14学时，动力学计算机辅助分析8学时。教学所用教材是从矢量力学对问题进行描述的，因此在正式进行理论力学教学内容前，安排了5学时的数学基础授课，介绍教材中所需用到的数学知识，并且统一符号表达。目前大型工程软件在实际工程中得到了大量使用，是现代工程设计的主要手段之一。运动学和动力学计算机辅助分析内容的教学目的就是为了与大型工程软件应用相接轨，让学生了解和掌握工程应用软件的理论构架和计算方法。理论力学中，静力学内容较为简单，难点在于摩擦平衡问题。运动学主要包含定点和动点的速度和加速度分析，其中动点问题是难点。动力学中，碰撞问题需要用到动量定理和动量矩定理的积分形式，拉格朗日第二类方程涉及到动能定理的内容，因此动力学内容的重点是碰撞问题、达朗贝尔原理、虚位移原理、拉格朗日第一类方程和第二类方程。课程安排有期中和期末考试，不占教学学时。期中考试内容为静力学和运动学，期末只考试动力学。因为动力学内容中需要用到静力学和运动学的知识点，例如采用达朗贝尔原理解题时需要用到静力平衡和运动学中的加速度分析等，因此期末考试事实上是对理论力学所有知识点的测试。 2.多媒体技术应用。目前多媒体技术已经在高校的授课中得到了大量使用。使用电子教案后，教师可以有更多的时间开展课堂讨论，实现启发式教学，从而提高教学效率。要达到此目的，教师应在电子教案的制作上和内容安排上做足功夫。以往板书教学的优点是学生可以有充分的时间理解和消化教学内容，有充足的时间做笔记，课后复习时对课堂内容的印象也较深。电子教案很容易使得教师讲课内容快和产生“走马观花”现象，导致学生来不及消化课堂内容。因此，电子教案的使用应当注意如下问题：一是电子教案的内容安排上应当尽可能地接近板书形式，前后内容进行有效关联，便于学生理解；二是进行电子教案和板书相结合的方式进行教学，关键知识点应该利用板书进行辅助；三是教师应当掌握好讲课速度和授课技巧，不断进行课堂师生互动，实时掌握学生对授课内容的掌握程度。要取得好的讲课效果，任课教师应当不断磨炼和提高个人授课技巧，提高电子教案的实用性，注重课堂教学中学生的参与度，只有这样才能真正达到理论教学与现代化教学手段相结合的目的。我校的理论力学电子教案多年来根据使用情况和学生的反馈不断得到完善。为了给学生一个直观认识，电子教案中针对教学内容的各个知识点开发有大量的动画显示，这在丰富教学内容的同时，也大大提高了教学效果。另外在教学中，针对航空航天和机械等系统，穿插了一些科研介绍，以提高学生的科研兴趣。多年的教学实践显示出，该电子教案在精简授课学时、激发学生学习兴趣、提高教学效果等方面取得了良好实效，能够取得很好的教学效果。开发电子教案的另一个目的，是可以为兄弟院校提供教学参考。 3.计算机辅助计算基础与应用。以往的理论力学课程较少涉及计算机辅助分析的内容。对于实际工程系统，目前计算机辅助分析已经成为现代工程设计的主要手段之一，而且已经开发有成熟的大型工程应用软件，这些软件是基于力学的基本原理进行开发的，在国民经济建设中发挥着重要作用。为了提高学生的知识结构和面向21世纪的高素质人才培养，我校的理论力学在课程教学中引入了运动学和动力学的计算机辅助分析内容，开发了《理论力学求解器》软件（在纸质教材中附有光盘），并且分别在运动学和动力学的计算机辅助分析理论教学内容结束后，安排学生上机实践，进一步理会理论力学的关键知识点，这样一方面可以让学生对大型工程软件的构造和计算方法等有一定的认识，领悟掌握好理论力学知识的重要性，另一方面可以为学生今后的工程服务打下基础。采用以上教学改革措施，可以达到理论教学内容与工程应用软件相结合的目的。 4.实验教学。我校的理论力学课程安排有实验内容，包括静力学、运动学、振动、、综合演示等实验。学生可以按学号登陆“工程力学教学基地”网站（http：//），网上察看选课办法和实验要求。实验教学要求学生在实验教师的指导下，在规定的时间段内利用业余时间独立完成实验，并且提交实验报告。实验教学由工程力学实验中心教师承担，不占理论力学的教学学时。实验作为理论力学教学的辅助功能可以加深学生对知识点的掌握，提高学生理论联系实际的能力，以达到理论教学和实验相结合的目的。近年来，工程力学实验中心对大量的教学实验进行了更新和改造，充分应用新的实验技术和结合工程实践，开发出了一批综合性和设计性实验，为提高学生的实验动手能力提供了条件，详见以上的教学基地网站。 三、结语 教学改革是一个长期和艰巨的任务，一门课程的体系与教学内容的完善需要在教学实践中反复锤炼，应根据科技的发展去除陈旧内容、补充新知识。理论力学是一门工科专业必修的技术基础课程，它是工程技术的主要基础之一，对于机械和航空航天等专业尤为重要。在面对新世纪创新人才培养的要求下，理论力学课程应当顺应科技的发展，不断在课程体系、教学内容、教学方法、教学手段等方面进行革新，实现课程教学与现代信息技术的整合，为培养合格的创新性工程技术人才做出贡献。 作者简介：蔡国平，男，上海交通大学工程力学系，博士，教授，博导，研究方向为结构振动与控制。 力学基础论文:《无机材料课程基础》动力学教学的启发式教学初探 摘要：本文以建构主义学习理论为指导，对无机材料科学基础动力学的启发式教学进行了探索。从动力学最基本的概念出发，根据常规的思维模式，以问题为中心，对无机材料科学基础动力学的知识体系进行了梳理。以生活常识和学生已有的知识体系为基础，通过设问和解疑，引导学生构建自己的知识体系。以辩证法为指导，引导学生积极思考，形成自身的开放性的知识构架，对培养学生的创新素质具有重要的意义。 关键词：无机材料科学基础；启发式教学；建构主义理论 建构主义认为，知识是学习者在一定的情境之下，根据情境中的线索调动头脑中事先准备好的多方面，多层次的先前经验，通过主动积极思考，对新信息进行解答并赋予它们具有学习者自身特色的意义，然后以此为原材料，形成自己的知识构架。教育的问题，其本质是促进学生思考，形成新的知识体系。因而，作为教育主体的老师，其角色也要发生重大变化，由原先的知识传播者转变为思想的传播者。其主要的使命，是以所要传播的知识为媒介，教会学生去思考，并得出具有自身特点的结论，从而形成具有特色的知识的结构。教育的目标不再是向学生“移植”单纯标准化知识体系，而是要让学生建立在标准化知识体系基础上的开放的思维体系。在这样一种体系中，学生具有系统的基础知识，但又对所获得的知识具有深度的思考甚至质疑。相比单纯的标准化知识体系，在标准化知识体系基础上开放的思维体系在当今的社会中，显得更为重要。而如何建立一个思维体系，以问题为中心的教学法则为我们提供了一个很好的思路。在几年的无机材料科学基础的教学中，笔者所在教学团队以建构主义为指导，开展以问题为中心的无机材料课程教学实践。本文将对无机材料科学基础动力学部分的教学实践谈谈体会，和同行进行交流，以期提高教学水平。 一、问题体系的梳理是以问题为中心的教学的关键 爱因斯坦指出：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅是一个数学上的或实验上的技能而已。而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看旧的问题，却需要有创造性的想象力而且标志着科学的真正进步。”显然，问题是认识的起点，是兴趣的表征，是创新的开始。在学习过程中，也是区分主动学习和被动学习的标志。开篇伊始，需要回答的第一个问题是：什么是无机材料动力学？根据无机材料科学基础教材的精神，笔者的理解是无机材料制造过程中材料组成原子移动的科学。以此为出发点，根据常规的思路，就可以提出进一步的问题：原子移动的方式是什么？原子移动的动力是什么？原子移动的阻力是什么？（促进）原子移动的目标是什么？如何提高过程的时间效率？从本质上来讲，无机材料动力学所解决的问题就是这五大问题。以下根据这五大线索对课程内容进行梳理：通过“原子移动的方式是什么？”这一问题，可以解决课程中关于原子移动的基本概念：扩散、粘（塑）性流动等，溶解沉淀、蒸发凝聚。其中前二个概念为较高层次的概念，扩散为介质中单个粒子的移动，而流动则是粒子群体移动。而溶解沉淀则是一处的固体（晶体）溶解于液体（熔体），在液体（熔体）中扩散，然后在另一处的固体表面沉积。蒸发凝聚则是固体蒸发，扩散或流动，然后又凝结的过程。以这样一个线索，就很容易将无机材料科学基础动力学过程中的各章内容―扩散、固相反应、相变和烧结中的原子移动概念很好地进行梳理。对“原子移动的动力是什么？”这一问题的回答，也可以贯穿无机材料科学基础的全部内容。从本质上来说，原子移动的动力就在于其起始位和目标位的化学位差异。而化学位的差异可以由浓度（活度）差异、凹凸面差异和颗粒大小差异、体系中不同组分之间的相容性差异、以及温度差异和压力差异所影响和决定。由于不同部位的化学位差异的存在，在一定条件下，体系的不同部位的化学位将趋向于均衡。就如处于不同高度的液体在连通的情况下要处于同一平面一样，由化学位所表示的“位能”也将在一定条件下趋向于均衡到同一位能值，从而导致粒子的移动。这样，利用化学位的差异以及体系不同部位化学位在一定（动力学）条件下趋于均衡化的原理，就可以很好解释正扩散、逆扩散、蒸发-凝聚、溶解-沉淀以及烧结过程中的晶体长大和二次再结晶、热压烧结的流动机理等各种知识。对“原子移动的阻力是什么？”这个问题的回答，可以很方便地理解液固相变和液液相变的机理问题。均一体系形成的新的界面所产生的附加能量，成为液固相变过程成核-生长过程的过冷问题。对原子移动的阻力这个问题另一个角度的涉及无机材料的制备问题，在温度较低时，原子的运动受到环境（由化学键力形成的制约）的制约原子难以移动，只有在温度升高时，环境的制约相对减小，原子才得以移动。无论扩散还是流动的原子迁移模式，无不受这个规律所影响。对于“原子移动的结果和目标是什么？”的回答，与无机材料课程中谈到的烧结问题密切相关，由此可延伸出收缩、气孔率、实现设计的相结构以及材料的最终性能等。就如我们在处理日常生活问题所必须考虑的一样，过程的时间效率非常重要，具体体现为速率和效率。围绕速率，动力学就有一系列数学表达式，如Fick第一、第二定律、杨德方程、金斯特林格方程、相变中成核生长速度、晶体长大速度以及烧结过程中的颈部尺度和时间的关系、气孔率和时间的关系等。而为了提高效率，陶瓷制造之所以要用粉体为原料、制造微晶玻璃为何要用晶核剂等问题也得到在这个角度的答案。通过将上述五个基本问题进行解答和梳理和扩展，可以涵盖无机材料科学基础动力学的基本内容。在教学中，在尊重原教材的前提下，利用建构主义思想，以学生已有的生活经历、基础知识，以辩证法和认识论为指导，通过构思新的问题，可提高学生的兴趣，启发学生思考，取得较好教学效果。 二、生活知识和基础知识是构建知识构架的初级原材料 就无机材料而言，由于其普通而传统的特性，无论是水泥、玻璃还是陶瓷，大学生们在生活中都已经形成不同程度的接触并形成一定程度的认识。另外大学的基础课程如物理化学、物理学和化学等也为无机材料科学基础动力学的教学奠定了一定的基础。也就是说，对无机材料科学基础动力学的知识体系而言，学生在学习本门课程之前，就已经有了一个原始的、初步的知识体系，但这个知识体系可能是模糊的、若隐若显的。具体体现在一些问题上知其然，而不知其所以然。在一些在专业人士看来，非常具有系统性和连贯性的知识，在学生那里是离散的，缺乏有机联系的。因而，如何在这样一种模糊的、离散的知识体系的基础上，构建一个明确的、牵一发而动全身的知识体系或称为网络，恐怕是任课教师的一个主要任务。在学生已经有的知识体系的基础上，以问题为出发点，启发学生进行思考，引导学生得出自己的结论，可能是完成本项任务一个可行的方法。下面举两个例子加以说明。其一为破碎瓷器的断面，大学生中，很少有人没有过打破碗的经历。部分好奇心很强的学生可能也观察过陶瓷的断面，尽管模糊，但对断面的形貌肯定有一定的概念。通过老师提醒，对破瓷断面很容易形成如下的知识：粗糙的、不吸水、很硬。在这样一个基本概念的基础上，我们就很容易提出如下一系列问题：为什么是粗糙的？为什么不吸水？为什么饭碗的表面不粗糙。为什么泥菩萨不能过河而古代贸易中沉船中的陶瓷几百年后仍然完好？通过这样一些设问，启发学生思考，通过讲解，就较为容易地能把扩散、流动、烧结的内容揉合到一起，使学生的专业知识得到升华，形成自己的知识体系。其二是液固相变的问题。学生们已经在先学课程的物理化学中得到如下的知识，平衡状态下，化学反应自发进行的条件是体系的自由能（焓）ΔG≤0。从这个角度，很容易引导学生接受这样的概念：相变自发进行的必要条件也是ΔG≤0。以这样一个基本的规律，就可以引导学生提出如下问题：为什么是小于等于0？等于0意味着什么？小于0意味着什么？以学生已经根深蒂固的基础知识――水在0℃结冰为基础，就很容易引导学生形成这样的知识：ΔG=0，就是指0℃时冰水混合物的自由焓差。在这样一个基础上，学生自然就会想到ΔG 三、辩证法是学生梳理知识体系和形成开放性思维的思想武器 无论我们是否意识到，在日常生活中，大家都有利用辩证法思考的经历。诸如“站在对方的立场上考虑一下”“设身处地地想一想”“换个角度思考一下”，都有辩证思维的影子。大学生们在马克思主义哲学中对辩证唯物主义的系统学习，更有利于他们以辩证法为思想武器，促进自身知识的构建，并使知识体系具有更加开放的特性。以对立统一规律为例，如前所述，在考虑颗粒移动的促进作用的同时，对立统一规律就可以引导学生去思考什么因素可以阻止粒子的移动，使学生形成新的思考。课程中很多具有极值的曲线，如晶体生长速度和过冷度的关系等，就可以很好地利用对立统一规律加以解释。举一反三，很多问题学生就可以很好地理解、掌握和延伸。在学生掌握了利用这一思维方法的基础上，再传授给学生在二分法（非此即彼）基础上的多元体系复杂性的认识，也就是说一果多因或一因多果的认识。使学生课程知识有一个很好的梳理，对课程体系有更好的把握。质量互变和否定之否定规律同样也可在教学中得到很好的应用。同样，以辩证法的思维模式，也可以引导学生发现很多教科书上没有涉及的内容。如在成核-生长的液固相变的描述中，书中只告诉我们由于在纯粹的液相体系中形成新的固相，界面能需要用液相变为固相放出的潜热补偿，因而，需要成核。但并未解决成核后在过冷状态下液相变为固相后放出的潜热对体系温度的影响。诸如此类，利用辩证法的思想工具，还可以引导学生发现很多问题。有些问题，可能是能够得到答案的，有些问题，可能本身就是现有科学体系没有解决的。因而，通过学习，学生所构建的新的知识体系是并不完美的，是尚存悬疑的，可以引导学生进一步深入探索。相比自我封闭的知识体系而言，这样一个体系无疑是具有活力的。 以问题为中心，可很好地对无机材料科学基础动力学的内容进行梳理，关联无机材料科学基础各部分知识，形成以问题为中心的网络体系。以学生原有的生活常识和先修课程，可引导学生通过思考和重组，建构自己的知识体系。以辩证法为指导，可引导学生进行开放性的思维，引导学生不断创新，探索未知，提高自身的创造素养，则对其未来发展具有重要意义。 力学基础论文:“任务驱动”教学法在高职《土力学与地基基础》课程中的实践应用 【摘要】实践证明，以任务为驱动的教学方法在高职教育中能够起到良好的效果。本文以《土力学与地基基础》课程教学为例，阐述了在教学中采用“任务驱动”教学法如何设计“任务”、如何引导学生完成“任务”，以及如何评价“任务”完成情况及需要注意的问题。 【关键词】土力学与地基基础 “任务驱动”教学法 高职教育 在高等职业土木类专业的教学中，必须实施和贯彻以任务为驱动的学习活动，任务驱动法正是符合高职类的项目化教学要求，符合以能力为导向的教学目标。任务教学法的核心是：在教学中以任务驱动教学，以学习任务为中心，使学生在完成任务过程中，自主进入学习过程，自主深入社会，独立或协作运用相关知识，完成学习的任务设计。 《土力学与地基基础》是道路桥梁工程技术专业的一门专业必修课程，由于课时的限制，将原来的《土质与土力学》与《基础工程》这两门课程合并，对于高职学生来说，偏重于实践，而对于大量的计算要求做了简化，重在培养学生能够解决现场实际问题的能力。这门课程需要学生有一定的力学基础、识图基础以及工程材料基础。而对于目前高职学生的现状，学生个人基础差距比较大，对基础知识的掌握和对现有知识的理解水平相差悬殊，而且很多学生本身对理论计算存在反感，但对实际操作却能够有一定的兴趣。基于这样的现状，本人采用“任务驱动”教学法设计《土力学与地基基础》课程，在实际教学中收到了良好的效果。 一、精心设计学习任务 对于土木类专业，限于其工程量大、实践场所有限、实践设备与耗材投入量大、实践周期长等特点，很难采用真实工作场景中的任务教学手段。因此在教学过程中，为使教学更贴近实践，课程的任务设计应以职业情境中的典型职业活动为基础，模拟施工工作环境。课程任务的设计应遵循基于工作过程导向的课程开发基本思路，着眼于“行动领域”的开发和典型工作任务的确定，在此基础上描述“学习领域”课程方案并使之细化，形成“学习领域”课程方案再具体化于若干“学习任务”中。 通过到施工现场进行调研，我们认识到，施工单位对于高职毕业生的要求为：需要对一般的工程结构有所认知，对工程施工过程有合理的安排，对工程施工图能进行正确识图从而进一步计算工程量。因此，基于这样的需求，我将课程进行了项目化处理，每个项目中都包括对工程结构的认知、施工过程的安排以及工程图的识图。为了与工作过程紧密联系，我将原来土力学和地基基础两部分内容融为一体。在项目中以解决问题、完成任务的目的而去学习土力学的知识。这样，学习的目标性和兴趣会进一步提高。 二、细致引导任务进行 “任务驱动”教学法的核心思想是“以任务为主线、教师为主导、学生为主体”，因此，任务展示后，要充分调动学生的主动性与积极性，引导学生去讨论、分析任务，让学生思考要完成这些任务需要做哪些事情，具备哪些方面的知识。师生共同讨论完成方案。 在这个过程中，要模拟工作过程，就需要让学生本身的身份也进行转化，这时可以以分组的形式完成任务，每个小组要有项目经理、技术员、安全员、资料员、质检员等不同身份的成员。在完成任务的过程中，虽然每个人都参与了，但是每个人的侧重点不同，到下一个任务时，再进行身份的交换。这样做，一方面深化了学生对职业的认知，提高了责任感与凝聚力；另一方面可以充分发挥每位同学的特长，同时在角色互换中与同学之间汲取经验。 在引导学生完成任务的过程中，根据学生自学水平和解决问题的能力不同而采用不同的引导方式，如对于“识图”环节，可以通过让学生自己搜集资料，教师补充施工照片等方式辅助完成任务，加强感性认识，具体的算量工作由学生自己完成。而对于需要一定理论要求的“地基强度和沉降验算”环节，根据学生的能力水平不同，有的小组以自学为主即可解决问题，而有的小组则需要通过老师系统性的知识补充才能完成任务，此时，就需要综合考虑班级的状况而进行引导方式的选择。在学生拟定施工方案时，可以由学生自己进行地基情况的假设，也可以由老师给出地质资料，施工方案中不仅要有施工的流程，还要有施工中易发生的问题的解决方法、施工需要哪些材料和机械、对于材料的要求、施工中的安全注意事项、环境保护措施等。通过这些环节，可以突破本门课程的范畴，将课程延伸到《工程材料》、《施工组织设计》、《工程监理》、《工程识图》等多门课程中去，从而将知识系统化，更加符合现场作业情况和作业流程。 三、积极总结评价任务 任务完成后，检验和考核任务完成情况是对学生学习成果的肯定，学生可以通过幻灯片展示、角色扮演、模拟会议等方式进行。每一个任务或子任务完成后，要求学生进行成果展示，要尽可能要求每位同学上台展示或操作，为每位同学提供锻炼的机会，增强学生的自信心，进一步培养专业兴趣。 “任务驱动”教学法完成的课程，最终的成绩评定可以不完全以考卷为准，甚至可以抛弃考卷，而主要以学生在完成任务中的表现来考查学生的学习情况和能力，由于每位学生本身的能力和水平不同，有的理解能力较强，有的综合搜集资料能力较强，有的人际统筹能力较强，不论侧重于哪个方面，不论他扮演的是什么角色，只要学生在课堂中认真参与了项目的完成，得到了教师和学生的认可，都可以认为他完成了教学要求，而不必拘泥于过去教学要求中掌握哪些知识或技能。 四、“任务驱动”教学法要注意的问题 在《土力学与地基基础》这门课程中应用“任务驱动”教学法固然收到了较好的效果，但是仍然存在一些需要注意的问题。如土木工程的特殊性决定了模拟的有限性，虽然试图模拟工作过程，但有时未免显得纸上谈兵，因此，需要更多的教学辅助手段，甚至有条件的话到现场进行实地参观效果更好。另外，正确合理的任务设计是保证学生掌握技能及正确应用技能的前提，这就需要教师经常性地到现场进行锻炼，了解与掌握现场施工过程、施工要点等，注重教学水平和教学手段的提高，使自己的教学水平更适合职业教育的需要，真正成为社会需要和学生需要的技术技能型人才。