材料物理专业范文

材料物理专业篇1

一、材料物理专业的特色

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

二、材料物理化学在材料物理专业中的作用和地位

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

三、材料物理化学的教学难点

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

四、材料物理化学的教学改革

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

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

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

材料物理专业篇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

材料物理专业篇3

[关键词] 材料类专业；物理化学；课程教学；教学实践

[中图分类号] G642.0 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634（2014）04-0060-02

0 引言

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，大力提升人才培养水平，主动适应现代社会对学生知识、能力和素质日益提高的要求。在这样的形势下，作为材料类专业基础课的物理化学的教学课时数明显压缩，教学内容不断更新[1，2]。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，丰富教学手段，从而全面提高物理化学课程的教学质量和效果。结合江苏科技大学材料类专业的办学定位、人才培养目标和人才培养方案，笔者对材料类专业物理化学教学做了一些改革尝试，经过多年的教学实践证明，成效显著。

1 充实和更新教学内容

物理化学是化学学科的一个重要分支，是从研究化学现象和物理现象的联系入手，应用物理学的基本原理和实验方法，探求化学变化规律的一门科学。物理化学课是高等工科院校材料类专业的一门理论基础课程。课程内容面广、量大、更新快，数学推导多、逻辑性强，理论性、实践性高[3，4]。自2000年以来，物理化学课程一直是江苏科技大学校级重点建设课程，2005年入选首批校级精品课程建设项目，2008年被评为江苏省精品课程。2003年以前，江苏科技大学金属材料工程、焊接工艺与技术、材料成型与控制工程等材料类专业一直采用程兰征教授等所编《物理化学》为教材，化工类专业的学生一直采用天津大学所编《物理化学》为教材。为明确教学目的和要求，保证教学质量，在参照有关《综合性大学化学化工专业物理化学教学大纲》和《高师物化标准化考试大纲》的基础上，以《高等工业学校物理化学课程教学基本要求》为依据，充分考虑在教学的内容组织上注意处理好该课程各部分内容之间的关系与基本知识、基础理论与实际应用的关系以及后续课程的关系，结合江苏科技大学的办学定位、人才培养目标、生源情况及各专业的人才培养方案，2003年物理化学课程针对不同专业特点分别设置为：56学时（含实验8学时）的物理化学A（适用于材料成型与控制工程、金属材料工程、焊接技术与工程等材料类专业）和88学时（含实验16学时）的物理化学B（适用于高分子材料与工程、环境工程等化工类专业）两大不同系列；并采用天津大学所编的《物理化学》作为材。经过10年的实践和研究，江苏科技大学目前材料类专业物理化学在教材、教学内容和学时的分配为：绪论、热力学第一定律，7课时；热力学第二定律，7课时；多组分系统热力学，5课时；化学平衡，4课时；相平衡，7课时；电化学，6课时；表面现象，6课时；化学动力学，6课时。这样的安排有利于教学质量和效果的提高。

考虑到学生毕业后要从事教学、科研、开发等工作的实际，江苏科技大学物理化学教学团队在参照国家教委综合性大学的理、工科《物理化学实验教学大纲》的基础上，制定了与江苏科技大学物理化学实验的教学和科研特色相适应的教学大纲，编写了《物理化学实验》讲义，10年来先后3次对其进行了修订。材料类物理化学实验教学时数为8学时，至少开设2个实验，学生必须按要求完成一个必开实验和至少一个选开实验。必开实验为燃烧热测定，选开实验为过氧化氢分解动力学测定、纯液体饱和蒸汽压的测定、碳酸钙分解压的测定、二组分合金相图的测定、粘度的测定、电动势的测定、电导的测定及应用等。学生实验成绩按10% 的比例计入课程总成绩，缺做实验者课程的实验成绩以0分计算，实验成绩不及格者课程总成绩以不及格处理。新大纲进一步明确了物理化学实验的教学目标和要求，突出了重点、难点，增加了与本学科有关的科技新成就和新发展，增加选修实验和开放实验，使之更符合江苏科技大学物理化学实验教学实际，并有江苏科技大学物理化学实验的特色。

2 改进教学方法

物理化学内容繁多，理论性强，学生学习积极性不高，教学难度大，必须依靠教师的主观能动性，结合多媒体技术等现代教学手段的充分、合理运用，坚持突出重点，力求内容条理化、讲清难点，采用启发式教学方法。在教学过程中，教师要适时、恰当地提出问题，启发学生掌握通过自己的思考获得知识的方法，以激发学生的学习兴趣和学习热情，发挥学生的学习主动性和积极性，并逐步由教师启发转向学生自我启发完成学习任务，激发学生的独立思考和创新意识，从而有利于教学质量和效果的提高[5，6]。不能忽视绪论课的作用，更不能忽略绪论课的讲授。上好绪论课，既可以使学生初步明确物理化学课程的学习目的（“为什么学”）、学习内容（“学什么”）以及学习方法（“怎么学”），又可以让学生初步产生学习兴趣。重点放在从学生身边的现象寻找物理化学问题，让他们认识到为什么要学习物理化学，而不是照本宣科。这样可以给学生留下一个良好的第一印象，激发他们的学习兴趣，让他们体会到学习这门课程对自己的价值，这样才有可能在以后的学习过程中花时间、花精力去学习这门课程，从而学好这门课程。

物理化学内容繁多，学生不可能一下子将教师讲过的知识全部理解掌握，为了让学生明确课堂重点，教师在全面系统讲授课程内容的同时，要把重点内容讲清楚说明白（比如在讲到复杂的数学公式推导时，在不失数学推导严密性的前提下，着重讲清各推导环节的物理意义），加重语气，反复强调，配以板书，引起学生对重点内容的重视。采用录像、模拟实验等多种教学媒体，扩大学生接受知识的容量，加快接受知识的速度，提高教学效率。例如，讲热力学时，可以让学生观看滑冰录像，思考滑冰鞋冰刀下冰的凝固点的变化，强化Clapeyron方程的应用；讲动力学时，可以让学生观看计算机模拟碰撞行为实验，使其马上就产生了弄清碰撞理论的迫切感，自然就增大了学习的积极性、主动性。此外，适时地将物理化学学科发展的最新动态介绍给学生[7]，激发他们的学习兴趣，同时鼓励和吸引他们参与教师的科研工作，以科研促教学，更有利于创新性人才的培养。

3 丰富教学手段

充分利用现代化教学手段辅助教学。在多媒体教学课件中，教学内容的处理思路、教学重点和难点等以各种形式突出，并有动画效果。课件除具有正常板书的优点外，还具有内容丰富、信息量大、直观、学生课后便于复习、课前便于预习等优点。2004年初，江苏科技大学物理化学课程建立了教学网站。该网站内容丰富、面广量大，主要包括课程描述、教学文档、网络课件、在线自测、在线答疑、来宾留言等内容。多媒体教学适于课堂教学，教学网站便于学生课外自学；同时，还保留传统板书的课堂教学形式，强化教学内容的重点和层次。实践表明，物理化学课程多媒体教学与网络教学，在实际教学中已收到了很好的教学效果，受到了同学、同行和督导的广泛赞许。网络教学的使用促进了学生在课前和课后的学习、巩固和提高，多媒体教学的实施提高了师生的课堂教学效率。

4 改革课程考核和考试制度

全面提高材料类专业物理化学课程的教学质量和效果，加强物理化学专业基础课程的教与学，加强教师授课和学生学习的统一评价与管理。严格考试制度，物理化学课程考试采用“全国高师物理化学标准化考试试题库”和“全国综合性大学物理化学试题库”随机出题，收到了很好的教学效果。执行全体学生评教制度，所有学生通过学校教务处网络平台对上一学期所学课程进行教学评价，教务处将学生评教结果通知给教师本人。教师授课认真、负责、规范，教师的授课和学生学习的教学效果得到了统一的评价与管理。对教师和学生有明确要求，严格规范教学，调动了各方面的积极性和创造性。综观近年来所取得的成绩，学生学期的题库考试平均成绩高于试题库给出的平均成绩。根据教

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师、督导和学生的反馈意见，在以后一段相当长的时期内，对江苏科技大学工科物理化学课程仍将继续采用全国理科物理化学题库随机出题的方式，进一步促进教师的授课和学生学习的教学效果。

为了较好的体现现代教育思想，符合国内外同类课程改革趋势和建设方向，全面开放所有物理化学实验，一名教师负责一个实验，一个实验最多同时开设4组，每组实验最多允许2名学生参与。对《物理化学实验》讲义进行修订与补充，在燃烧热测定、金属相图测定等实验中增加了自动化实时测量与监控技术。每年至少对2个物理化学实验进行改进或更新。

5 结束语

江苏科技大学材料类专业物理化学课程教学与时俱进，不断充实和更新教学内容，改进教学方法，丰富教学手段，经过10年的探索和实践证明该课程的教学改革有助于提高教学质量和效果。

参考文献

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[5]肖琦，黄珊.物理化学教学改革探索[J].大学教育，2012，1（5）： 81-82.

[6]张树永，李英，苑世领，等.物理化学研究型教学的系统构建与实践[J].大学化学，2013，28（2）：11-14.

材料物理专业篇4

关键词：物理化学课程 教学方法 职业教育

物理化学是冶金、材料各专业的一门基础课程，物理化学学习的差与好影响到接下来专业理论课程的学习。作为一门必修课，相比其他高职高专中有机化学等化学课程，物理化学具有概念的抽象性、逻辑性强，规律的前后相关性强，学习过程中应用其他学科的知识面广，计算公式繁多等特点。因此，学习者要想掌握好物理化学这门课程，不仅要具有良好的基础化学知识，还必须具有一定的高等数学和普通物理学的基础。物理化学课程作为材料专业与冶金专业学生学习的一门必修课、一门理论课、一门专业基础课，教师怎样教好、学生如何学好这门枯燥难学的课程，都存在困难。本文从物理化学课程教学的自身特点和逐步培养学生学习兴趣方面入手，对这门主要的基础课的教学方法进行一些粗浅的探讨。

一、适当减少理论深度，加强应用

物理化学这门课理论性、系统性很强，内容较多而抽象，公式又多，每个公式有其特定的使用条件和范围，所以学生接受起来感到有一定的困难，特别对于高职高专层次的学生，数学、物理和化学基础比较薄弱，学起物理化学来倍感吃力，听课很辛苦、作业很难做。这就对老师的课堂教学提出了更高的要求，作为教师应该因材施教，充分考虑到授课对象是基础比较差的学生，对物理化学理论的获得不应以大而多为目标，而是以够用、能懂为标准，并且能满足各专业学生学习专业课的需要，就可以了。对于大量的物理化学公式，推导过程复杂并且涉及到大量的高等数学的知识，要让学生都记住和掌握是不可能的，也是没有必要的。其实数学推导过程只是获得结果的一种手段，不是目的，所以对于一般公式及其推导过程，要求理解就可以不要求掌握，对于特别重要的公式要掌握其使用条件和物理意义并且要牢记。物理化学理论性很强并且概念规律偏于抽象，授课过程中要适当加以淡化，并且多联系一些简单易懂的实例。如在热力学第一定律和热力学第二定律的讲解中，遇到具体的计算时，重点关注化学反应过程的能量改变、反应的方向与限度以及反应的速率，而淡化对抽象物理的讲述，方便学生理解和接受。

二、根据不同专业需要，侧重不同教学内容

物理化学这门课程内容的覆盖程度广、综合度高，它包括了热力学、化学动力学、表面化学、溶液等知识内容。在实际的讲授过程中，不同专业对同一课程有不同的要求。对于物理化学这门课程，不同的专业不能用同样的讲课方法讲述同样的内容。根据不同的专业的教学大纲要求，对教学内容进行删减取舍。作为物理化学核心内容的热力学第一定律和热力学第二定律，是每个学习物理化学的学生必须学习的内容，可以不考虑是否与专业理论密切相关。而对于化学动力学应用部分，则可以根据实际教学情况，根据不同专业自身教学大纲和学时安排的要求，有选择、有侧重地讲述。如材料成型与控制技术专业在热力学应用部分要加大学时，重点讲授。化学平衡、表面化学应是材料工程技术专业的重点内容，在该专业的湿法冶金中经常用到化学平衡原理、表面活性物质等概念。而化学反应速率应是冶金专业有色方向的重点内容，多项反应、扩散等内容出现在铝电解的课程中，溶液应是冶金黑色方向专业的重点内容，而胶体化学、电化学和冶金技术专业相关很少，基本不用作为教学内容。应该特别指出的是，物理化学删减教学内容不是删减一些该讲的内容，要综合考虑教学大纲和整门课程体系的完整性，抓关键抓主要。

三、教学中恰当安排随堂加强直观教学

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，通过实验教学，学生不仅可以巩固和加深对物理化学原理的理解，提高学生对物理化学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，加强学生动手能力，培养严肃认真、实事求是的科学态度和作风。例如，在讲解多相平衡反应这一章节时，我们让学生先做碳酸钙热分解的测定实验，这是一个典型的多项平衡反应。在学生有了对多项反应感性认识的基础上讲授这部分内容。像这样的做法还有很多，如实验室用蒸馏水洗涤容器为什么要少量多次和分配定律相联系，分离操作中的陈化原理和开尔文公式相联系等。

总之，恰当地将教学内容与实验操作联系起来，遵循“实验操作中的问题――引入讲授新内容――给出答案”，可以培养学生的科学思维能力与解决问题能力，提高学习物理化学的积极性。

四、列举实际生活实例，提高学生学习兴趣

物理化学知识其实存在于我们生活中的方方面面，只要稍加留意，就会在衣食住行中找到和物理化学有关的现象。因此在组织教学内容时，特别注意恰当地将教学内容和生活中学生遇到的实例结合起来，使学生认识到理论学习可以帮助解决实际问题，以此激发学生对物理化学这门课程浓厚的学习兴趣。将复杂的规律、原理、方法通过用熟悉、生动、简单的生活实例进行讲解，使学生容易接受，并且逐步培养兴趣。如考古工作中怎样根据动力学原理估算尸体的埋葬时间？根据一级反应的动力学方程，由于古尸上裹的碎布片中放射性元素碳14的衰变是一级反应，利用衰变半衰期及其活性可以计算出来。其他如陶瓷制品表面的结晶釉会产生富丽堂皇、光彩夺目的效果；打湿了的化纤衣服比全棉衣服易干，等等，这些奇妙的现象激起学生的兴趣后，就能促使他们去学习，当学生最终恍然大悟时，会深感学以致用的无限乐趣，从而投入到积极主动的思维之中，激发浓厚的学习兴趣，保证课堂教学效果。

五、贯穿人文教育，培养科学文化素养

物理化学中涉及的科学家很多，如盖斯、范托夫、克劳休斯、能斯特、范德华、阿伦尼乌斯、吉布斯等。他们发现建立的物理化学定理的方法不同，个人成长、成功经历也不同，在讲课过程中根据内容让学生去查阅科学家的生平、传记，了解他们成长的经历，写出小论文，有助于科学文化素质的养成。同时，在讲课过程中还可穿插一些科学家的小故事，把科学家观念的创新和科学思维的动人情节引入课堂教学，启发学生的创新激情，充分调动学生学习的积极性。比如发现了溶液中的化学动力学法则的荷兰科学家范托夫是第一位诺贝尔化学奖获得者，其他科学家像阿伦尼乌斯等等也曾获得过诺贝尔奖，通过在课堂中穿插这样的科学小故事，逐步培养学生的科学素养。同时，还可以讲讲我国物理化学的发展及作出贡献的中国物理化学科学家，培养学生们的爱国热情。

因此，物理化学的教学不应仅仅是向学生传授综合了数学化学的理论知识，培养其实验操作能力，更应是一种课程文化、科学文化的熏陶。

物理化学课程是一门基础理论性和实践性都较强的课程，对其他相关学科的专业课基础理论产生一定作用和影响。它在冶金与材料各专业教学中具有重要的基础地位。通过对教材选择、内容取舍、深浅把握、教学应用等方面多做思考研究，以取得更加良好的教学效果。

参考文献：

[1]王桂英.物理化学课程教学方法探讨.湖南冶金职业技术学院学报，2004（12）

[2]何红岩，马晶军，藏晓欢，李卫宁，任希霞，高等农林院校《物理化学》课程教学改革刍议.河北农业大学学报（农林教育版），2006（12）

[3]蔡邦宏.物理化学教学的几点体会.科教平台，2006（1）

[4]张秀玲，高药，刘春燕，李保家，郎建峰，崔广华.物理化学教学新体系的构筑与实践.河北理工学院学报（社会科学版），2005（2）

材料物理专业篇5

贵州大学（以下简称“我校”）材料物理专业自成立以来始终坚持“教师为主导、学生为主体、能力为主标”的人才培养改革思路，逐步建立起以岗位能力为本位、突出学生动手能力和解决实际问题能力的应用型人才培养模式。生产实习作为其中的一个重要的实践性教学环节，通常安排在第六学期期末进行。通过生产实习，学生可以较深入地了解和熟悉与本专业相关的某些产品的生产工艺过程，巩固和加深学生对已学专业理论知识的理解和认识，使学生获得初步的生产管理经验和操作技能，提高他们在生产实践中调查研究、分析问题及解决问题的能力和创新意识。同时还可使学生较早地接触生产实际、加强劳动观念。因此，生产实习教学质量的高低，既影响到对学生实践能力和素质教育的培养，又影响到高校人才的培养质量。本文主要针对我校材料物理专业生产实习现状及存在问题进行分析，并总结了改进生产实习质量和效果的措施。

一、生产实习现状及存在问题

1.学生的实习热情不高。由于目前大部分企业自动化程度较高，许多精密设备不允许学生操作，学生只能采取被动地看和听，而且由于实习基地的紧缺，常出现学生在同一个生产现场“扎堆”的情况，大部分学生在生产现场的实习只是流于形式，不能真正深入了解实际生产过程和生产内容，学生的积极性难以调动，达不到预期的效果。

2.实习经费紧张。近年来伴随着经济的快速发展，消费水平也随之提高，实习过程中交通费、住宿费、实习单位收取的实习费等都不同程度地增加。而学校下拨的实习经费却未随之增长，仍然是多年前的水平，造成实习经费严重不足，实习时间只能缩减，大大影响了实习的效果。实习经费不足已经成为影响和制约生产实习质量的主要瓶颈。

3.企业接收学生的积极性不高。随着高校的扩招，学生人数逐年剧增，我校材料物理专业学生已从最初的二十几人增加到目前的四十多人，这必然给集中性的生产实习工作带来诸多的不便。经济效益好的企业担心大量未经过岗前培训、没有操作技能的学生进入生产现场实习，影响其正常的生产秩序，降低生产效率；而经济效益不好的企业，则由于生产任务不足，学生很难看到产品的生产过程，更不可能有动手操作的机会。同时，企业还担心学生在实习过程中的安全问题，特别是在一些高温、高压等恶劣工作岗位上。因此，目前大部分企业都不愿意安排高校的生产实习，使得学校缺乏稳定且有针对性的实习基地。

4.指导教师水平有待提高。与实习经费不足一样，随着高校招生规模扩大，师生比例严重失衡，教师指导的学生人数成倍增加，不可避免会出现力不从心的现象；另外，实践经验丰富的教授等高职称人员由于科研任务繁重，没有更多时间和精力来指导生产实习，因此，生产实习的带队老师常常是一些缺乏实践经验的青年教师，不能较好地胜任生产实习的现场指导工作。

以上这些不仅是我校材料物理专业生产实习中存在的问题，也是大多数工科院校生产实习所面临的普遍问题，若不能及时解决或克服这些问题，将会严重影响生产实习的质量和效果。对此我校材料物理专业经过几年的研究和探索，采取了一系列有效可行的措施。

二、改进生产实习质量和效果的措施

1.明确实习目标，制定实习方案。贵州大学已于2012年启动了“卓越工程师教育培养计划”。该项目以培养工程一线的栋梁、输送工程领域精英的后备人才为立足点，培养知识面宽、应变能力强、综合素质高、擅长技术开发和应用的高级专门人才。因此，生产实习作为一个重要的实践教学环节应该与课堂教学具有同等重要的地位，两者必须相辅相成。我校材料物理专业在充分认识到生产实习重要性的基础上，紧密结合本专业培养方案和教学科研平台，确定了以先进功能材料为主要的培养方向（重点是电子功能材料和金属功能材料两个方面），制定出实习大纲，明确了实习目的和任务要求，编制了详细的实习指导书。为了避免学生刚进入实习单位时的束手无策，我们在进入实习单位前两周，将实习大纲和实习指导书等相关材料发给学生，首先要求学生了解实习的目的、内容、计划和实习基地的基本情况；其次，要求学生充分利用网络和校内图书馆资源，查阅实习单位相关设备的技术资料，做好实习前的准备工作。同时，安排具有较强生产实践经验的专业教师对学生进行实习动员，以讲座形式向学生介绍各种电子器件的生产工艺流程及检测方法，并强化安全意识。

2.建立稳定的生产实习教学基地。长期的实习教学实践，使我们体会到频繁更换实习地点和单位会严重影响生产实习的持续、有效开展，稳定的实习基地是保证实习效果的必要条件。针对当前大部分企业不愿接收生产实习、实习基地少的特点，我校材料物理专业依托自身的科研和信息优势，积极加强与一些专业性强、技术设备齐全、任务饱满、管理体制完善、对实践教学工作支持、与本专业教师有着长期稳定科研合作的大中型企业，建立稳定的实习教学基地，如中国振华电子集团（?八三基地）、贵州力源液压股份有限公司、贵州飞舸电子有限公司、贵州光谷海泰激光技术有限公司等企业。近年来，针对实习经费紧张的状况，我们把中国振华电子集团作为主要的实习单位，该集团下属有红云电子有限公司、永光电子有限公司、宇光电子有限公司、新云电子器件有限公司、云科电子有限公司等多个分公司，企业分布集中，便于学生进行集中实习。我们将学生分组安排在各分公司的车间实习，主要观摩半导体、避雷器、蜂鸣器、真空灭弧室、真空断路器、高低压开关成套设备等产品的生产工艺流程，并分组进行实地生产操作。这种多头的实习模式不仅扩宽了学生的知识面，也使他们积累了丰富的实践经验，为将来走上工作岗位打下良好基础。实习前四个月各指导教师就开始落实各实习单位，实地考察各实习地点，将实习计划、安排等情况与企业相关部门进行及时的沟通和协商，提出针对性强的实习方案，严格保证了生产实习的顺利开展。

3.加强实习指导教师队伍建设。生产实习的现场性特点很强，不仅要求指导教师应具有系统完备的专业理论知识，还应熟悉与本专业相关产品的生产实际情况，能解决实际的生产问题。对此我校材料物理专业始终把加强实习指导教师队伍建设作为重中之重的大事来抓。采用“以老带新”的方式，指派与实习单位有着长期科研合作的、具有丰富生产实践经验的、长期担任企业技术顾问且对企业生产流程十分熟悉的老教师作为主带队老师，并辅以责任心强的青年教师，从而确保了实习期间对学生的现场指导以及学生的纪律安全，形成了一支以“教授―副教授―讲师”相结合的高水平实习教师梯队，同时，也使得青年教师的生产实践经验逐渐得到提高，为生产实习教学的规范、良性发展打下良好的基础。

4.发挥学生主观能动性。学生作为生产实习的参与者，能够从实习中获取技能的多少主要取决于自身参与积极性的高低。在生产教学环节中，我们根据学生的学习成绩、特长、动手能力等将学生综合搭配后分成多个小组，再分配到各个生产环节，使得学生可以充分发挥自己的长处，把每个小组的实习任务圆满地完成，并定期进行岗位轮换，建立以教师为指导、小组长负责的联动机制。在现场指导教师根据生产实际情况采用随机提问的方式，使学生带着问题在实践中去寻找解决问题的方法，同时鼓励学生对生产提出合理化建议，从而激发学生实习的积极性和主动性，提高了自身分析和解决问题的能力，实习效果大大增强。中国振华电子集团中多数企业目前生产的产品中既有军品，也有民品，学生们在实习过程中发现，他们生产出来的产品用途很广，小到打火机中的一个部件，大到输变电塔上的避雷器等，尤其当他们知道有一些看似不起眼的产品被应用在我国自主研发的航天、航空器件上，而且它们的性能将影响整个飞行器的安全运行时，大家心里都不自觉地萌发出无比的自豪感，对自己所学专业产生了浓厚的兴趣，为后续专业课程的学习打下了良好的基础，也使自己对贵州省的本土企业有了重新的认识，许多学生在实习结束后就已经打算将来应聘到实习单位工作，为家乡的生产建设贡献一份力。到目前为止，我校材料物理专业已有近20余名学生到曾经的实习单位工作。另外我们还发现生产实习除了可以锻炼学生的动手能力和解决实际问题的能力，同时还能增强他们的劳动光荣感。我校距实习单位较远，学生们每天都在实习老师的带领下，早出晚归地往返于学校与实习单位之间，但是他们并未对此有所抱怨，反而体会到父母、家人的艰辛，更加珍惜现在的学习机会，都立志要以一颗感恩的心努力学习，将来更好地回报社会、回报家人。

5.建立合理科学的考核制度。考核是实习教学管理过程中的重要组成部分，也是衡量学生掌握知识程度的手段。为了全面客观地体现实习成果，我们采用平时表现、实习笔记、实习报告、随机抽问以及企业反馈等方式综合评判。指导教师对所有学生的实习过程进行跟踪记录和检查，老师会采取提问的方式了解学生对各岗位的熟悉程度。学生实习笔记和实习报告的内容应充分体现出自己的实习收获和对现场生产工艺、设备的掌握程度，以及分析和解决实际问题的能力。成绩采用优、良、中、及格和不及格的五级计分制。并且，我们还鼓励学生多提合理化建议，或者把实习中遇到的技术难题带回学校与老师共同进行研究分析。

材料物理专业篇6

[关键词]录井仪 专业材料管理

中图分类号：P631.83 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）13-0026-01

1 影响综合录井作业部专业材料管理水平因素

1.1 不掌握材料型号和参数

通过对库房发料人员和小队领料人员的调查表明，由于录井仪器型号多，专业材料比较杂，一些材料的技术参数和型号相近而不相同。如果管理不善很容易发错料。另外，部分小队人员素质较低，填写料单不认真，也经常导致出料错误，需要库房人员进行把关。统计数据表明，2010和2011年共有22次材料发放错误是由于对材料型号和参数不清楚而导致的。占到材料发放错误总数的51.16%。

1.2 不清楚仪器所需配件型号

综合作业部有7个不同厂家共10种不同型号的录井仪36台。按照数据传输方法分，有CAN总线型的，有分线型的；按色谱分析周期分，又有普通色谱和快速色谱之分。不同厂家的设备，所需板件和配件材料都不尽相同；同一厂家的设备由于仪器型号的不同，也导致相同的配件材料型号和技术参数各不相同。比如，神开系列的色谱核心部分转阀是十孔的，但SDL-9000系列色谱转阀的阀体就是12孔的。同样是隔离栅，ALS-2使用的型号就和SK-2000系列使用的不一致。在日常的材料发放过程中，由于不清楚各录井仪器专属配件型号的差别，把适用于神开录井仪的材料发放到其它录井仪的情况时有发生。所以库房人员对各种仪器的配件型号及技术参数不能了然于心，很容易出现工作失误。

1.3 材料标识不清

由于材料种类多、型号杂，综合录井作业部库房内的材料未进行统一分类标识。后续入库的材料由于生产批次不同，产品升级换代等因素会有所差别。比如CAN总线节点就分SK-9N03、SK-9N05、SK-9N11等型号，每一种型号又有A、B、C三种不同型号的区分；同是SK-9N11的A节点，又有两种不同的外形。专业材料适用的仪器型号未标明，配件材料具体的技术参数未标识，材料发放人员凭工作经验进行材料发放，很容易出现发料错误，不能有针对性地为小队生产提供保障。

1.4 材料信息更新不及时。

由于作业部材料种类多，型号杂，工作比较繁琐，月度、季度物资计划实施后，工作人员未将新入库材料的数量、存放位置、规格型号、出厂日期等信息及时与原有的库存进行汇总。这项工作的缺失致使库存情况掌握不清，材料发放易错，不利于对专业材料进行管理。

1.5 材料摆放不规范

没有足够的空间对材料进行分类摆放，多种型号的材料堆放在一起，发料时容易出错。比如绞车传感器，外形一样，但是又分霍尔型、光电型和接近开关型不同的型号，发料错误就会影响生产；各种油路接头有公英制的区分及锥扣和平扣的区别，由于这些配件都摆放在一起，很容易混淆。每年库房盘点时，各种物资材料只能紧挨着堆放。随着时间的推移，仪器改造的设备材料、每一批ERP计划实施后的材料不断入库，未及时整理造成物料摆放凌乱、混杂，制约着库房管理水平的提高。

2 应对措施

2.1 通过培训和学习掌握不同材料的型号及参数

进行技术讲解，重点讲解仪器板件的型号及功能；讲解常用专业板件或材料不同参数之间的区别和功用。

2.2 通过学习掌握每种仪器所需专业材料的区别

讲解各种不同型号录井仪的专业材料的区别。重点讲解神开系列、DLS及SLZ系列等不同生产厂家的录井仪之间专业材料型号及参数的不同。使材料发放人员能清楚区分同种材料不同的型号适用于哪种型号的录井仪；例如同样是绞车传感器，SDL录井仪要求用20齿的，神开系列的是12齿的。有的用光电型传感器，有的用霍尔型，不同仪器使用不同的配件材料。材料发放人员要清楚了解和掌握不同仪器之间专业材料的不同之处。

2.3 对专业材料M行标识

对库房的专业材料进行规整，将专业材料的名称、型号、基础参数标示清楚，避免型号相近的材料发放错误。

2.4 建立专业材料档案。

建立专业材料的物资档案，按照不同消耗仪器所需材料进行分类和标识。把专业材料的数量存放位置和规格型号进行统计，便于材料发放。更新专业材料的库存信息。

2.5 定期整理库房，规范库房物资摆放。

每个月库房结账之后对库房进行一次整理，把新入库的专业材料归类，统一摆放，按照不同的型号、不同的参数将物资分堆码放。

3.取得的效果

（1）通过学习，库房人员掌握了专业板件的功能和对应的型号。可以很快地区分外形完全相同的40A和60A漏电保护器，而不会弄错。即使遇到新员工领料，不能确定材料型号时，材料人员经过询问，也可以挑选出参数和型号相符的材料。这项措施实施后，材料人员的业务素质得以提高。

（2）通过重点讲解了不同型号的录井仪对同一种物资材料的参数区分。比如，就CAN卡而言，板件外观和功能一样，但由于主要芯片分为PCI9820和PCI7841两种型号，板件之间不能互相替代。分别应用在22所生产的SLZ-2A型综合录井仪和上海神开SK-2000系列的综合录井仪。材料管理人员掌握了不同仪器之间专业材料的不同之处，并把学习心得整理成表格便于记忆，降低专业材料发放失误。该项措施的实施取得了较好的效果。

（3）通过对库房的专业材料进行了整理，将专业材料分型号，分参数进行摆放和标示，避免不同型号参数的材料混杂堆放给工作带来失误。充分利用物料整理箱和文件柜，将不同型号仪器的材料分开存放，库房的面貌也焕然一新，专业物资材料的管理更精细。

（4）建立专业材料的物资档案，按照不同消耗仪器所需材料进行分类和标识。把专业材料的数量存放位置和规格型号进行统计，便于材料发放。更新专业材料的库存信息。同时按照进货单和库房盘点信息，建立了专业材料物资档案，按照通用材料；不同仪器型号专用材料进行分类，归纳，将材料的数量、存放位置等信息进行汇总。不但方便了材料的查询还促进了专业材料管理水平的提高。

4 效益分析

通过提高专业材料管理水平课题的实施，材料发放错误明显减少，节省了大量的人员差旅费用和车辆运输费用，为综合录井作业部节省了材料成本，取得了较好的经济效益。更重要的是通过本次活动取得了较好的社会效益，不但综合作业部的专业材料管理水平有了提高，更重要的是保证了录井设备的正常运转，避免了因设备故障造成的钻井施工停等，提高了录井公司的为各油田公司优质服务的形象。

参考文献

材料物理专业篇7

1设计较为完整的生物材料课程知识体系

生物材料是一门分量较重的专业课程,主要通过学习生物医用金属材料、陶瓷材料与高分子材料的组成结构、物理化学性能以及生物相容性评价等,使学生对现代生物材料的基本原理、应用与发展趋势形成较为全面的认识。通过借鉴国内外相关教材可以发现,较为完整的生物材料课程知识体系一般包括材料学与生物学层面的内容[3]。其中从材料学角度出发,生物材料课程需要讲授的内容有生物材料的类型、性质、化学结构、物理性能、力学性能、降解、加工工艺、表面特性等。这些将为学生们打造良好的材料学基础。从生物学层面来看,生物材料课程需要讲授的内容有蛋白质、细胞与生物材料的相互作用、生物材料植入体引起的人体急性炎症、血栓、免疫反应、感染、肿瘤和钙化反应等。特别对于传统的以仪器电子学为主要专业课的BME学生,由于较少接触化学、医学等基础课程,可在生物材料课程里增授一些大学化学、生物化学、医学免疫学等有关的基础知识,以帮助学生更好的学习生物材料的基本知识。构建完整的生物材料课程知识体系具有重要意义,能让BME专业学生报考国内外生物材料学方向的研究生时拥有更多的选择空间。

2适当引入双语教学环节

目前教育部鼓励在大学课堂积极开展双语教学活动,培养学生能够熟练运用外语从事专业工作、学术交流的能力。适当引入双语教学环节对于正处生命科学前沿领域研究热点中的生物材料学意义更为重大。这不仅能及时向学生们介绍最新的研究进展,还能帮助学生们掌握生物材料的专业词汇。这有利于学生们独立阅读外文资料或文献,从而在潜移默化中锻炼出独立思考、探究的能力。这些是未来高素质复合型人才区别于普通人才的基本标志。当然,适当引入双语教学环节也对授课教师也提出了更高的要求。笔者认为高水平的课堂不仅能熏陶出高素质的人才,还能更快地提升教师自身的授课、科研水平。

3增加实践学习环节

生物材料学是一门实用性强的课程,在这几年的授课经验中发现如果将学生们带到研究实验室、医院、企业观摩学习将极大激发学生对生物材料的关注与深入学习的愿望。具体来说,在这些精心设计的实践环节中学生们可以接触到许多高尖新设备,如X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等,通过观摩学习能提高学生们对生物材料表征分析技术的理解,从而加深其理论知识。在临床医院或企业调研学习各类医疗材料(器械)的具体应用、生产加工,能让学生了解不同生物材料在应用或生产中的优缺点、以及医院、企业及对人才的需求。这些都将驱使学生更为积极主动的回到课堂学习生物材料基础知识,为自己今后的择业及人生规划打下良好基础。总之,生物材料是保障人类健康的重要必须品,现已成为各国政府优先支持研究开发的热点。特别对于我国,生物材料不仅是解决看病难、看病贵以及建设小康社会的重要物质基础,还将作为典型的低能耗、低环境污染、高技术附加值的新兴产业,成为未来国民经济中新的增长点。在生物材料课程的教学改革中施行上述办法,将有效培养和锻炼学生们的创新思维与综合能力,能为培养更多优秀人才建设国家做出贡献。致谢感谢河南科技大学青年科学基金(2015QN045)与博士科研启动经费的资助。本文通讯作者为郑军博士。

材料物理专业篇8

关键词：培养计划；培养目标；材料科学与工程；麻省理工学院

欧美国家在20世纪60―70年代开始设立材料科学与工程系。名称变更反映了对材料领域研究认识的变迁，即“材料研究需要依据其行为和特征，而不是依据材料类型来进行”。1998年教育部对材料类本科专业目录进行了调整，将原来划分过细的十多个材料类小专业合并成了现在的冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、材料物理、材料化学等六个专业。同时，在引导性专业目录中还设置了材料科学与工程一级专业。虽然以材料科学与工程一级大学科来设置专业是必然趋势，但材料科学与工程人才培养模式仍在探索之中[1]。同济大学当年就设置了材料科学与工程本科专业，期望以欧美的模式来培养材料学科人才。实际上，早在20世纪80年代，当时的同济大学建筑材料工程系就为建筑材料专业的本科生开设了材料科学导论、断裂力学、表面物理化学和传热、传质与动量传递（简称三传）4门基础课程。近几年因为参与学院材料科学与工程专业培养计划的修订工作，查阅了国内外许多大学这个专业的培养计划，国内高校在材料科学与工程专业培养计划上的认识一直存在争议。美国麻省理工（MIT）材料科学与工程专业本科培养计划的公开信息最多，不仅有课程列表和学分要求，还有课程的详细简介。尤其是麻省理工的开放课程服务（OpenCourseWare），使得我们还能够进一步了解课程大纲和部分内容。此外，MIT材料学科是USNews全美排名第一的，他们的培养

计划应该具有更好的借鉴意义。本文在反复仔细研究其有关本科培养的各种公开资料的基础上，对其培养计划进行了分析，结合自己的教学工作实践，总结了一些心得体会，希望与国内同行共享。

一、麻省理工材料科学与工程专业的培养计划

MIT材料科学与工程系设3个专业（Course）。其一为一般意义上的材料科学与工程专业（Course 3），学生所得学位是材料科学与工程理学学士（Bachelor of Science in Materials Science and Engineering），其所授学位是被ABET（Accreditation Board for Engineering and Technology，美国工程与技术鉴定委员会）授权的，绝大部分学生都选读这个专业。其二为课程选择度更大的一般专业（Course 3-A），这个专业的毕业生将获得没有特别指定专业领域的理学学士（Bachelor of Science without specification）学位，系里并不寻求ABET对这个学位的授权，只有很少学生选择这个专业，常常是医学、法学、MBA预科生选择这个专业。第三是考古与材料专业（Course 3-C），学生所得学位是考古与材料理学学士（Bachelor of Science in Archaeology and Materials），系里也不寻求ABET对这个学位的授权。从系里是否寻求对所授学位授权就可以看到，MIT材料科学与工程系本科生的主要专业是一般意义上的材料科学与工程专业（Course 3）。后面的讨论主要针对Course 3的培养计划进行。

1. 课程和学分要求

该培养计划的要求包括：（1）MIT的一般要求，共17门课程，其中自然科学6门，人文社科8门，限选科技课程2门，实验课程1门。（2）交流能力课程（Communication Requirement）4门。（3）系内课程，包括一套核心课程（Core subjects，共10门课），一个论文或2个实习以及4门限选课程，合计184～195学分。其2011―2012版本的课程和学分要求见表1，表中课程名称前面的数字表示课程号，后面跟表示学分的数字、课程性质、前修或同修课程号。MIT每门课程的学分由三部分组成，表示学习课程所需要的时间分布，中间用短线隔开，第一个数字表示讲课时间，第二数字表示实验、设计或者野外工作时间，第三个数字表示预习的时间，是以中等学生所需要时间估计的。1个学分大约相当于一学期需要14小时的学习时间。从表 1可见，一般专业课程，预习所需时间是讲课时间的2～3倍。

备注

*可以代替本先修课程的其他先修课程列在课程描述页面。

（1）这些课程可以算作必修课程或者限选课程的一部分，但不能同时计算。

（2）可以选9-12学分。

（3）通过申请，可以被类似课程替代。

2. 限选课程的选择

中列出了21门限选课程，每个学生只需要选择4门课（48学分）。理论上，学生可以在21门课程中任选48学分，甚至经过批准，还可以选择其他系的课程或者研究生课程来代替。实际上，由于材料的范围很广，这些选修课程是根据主要的研究领域来设置的，它们是： 生物与聚合物材料（Bio-and Polymeric Materials），电子材料（Electronic Materials），结构与环境材料（Structural and Environmental Materials），基础与计算材料科学（Fundamental and Computational Materials Science）。

因此，在MIT材料学院的网页上，曾经列出了各领域推荐的限选课程。网页上还列出了每一个方向的咨询教授，以方便对上述领域某一方面更感兴趣的学生选课。

3. 部分课程大纲和教学情况分析

（1）材料科学与工程基础课程

这个课程为15学分（5-0-10），总是与“材料实验”一起选修。课程安排也是交叉进行，实验周不上课，一共有4个实验周。这样，材料科学与工程课程讲课时间就缩短为9周（一个学期14周，最后一周为考试）。其课程安排为周一、三、五各2小时的讲课（lecture），周二和四各1小时的复习课（recitation）。所以一共27次讲课，18次复习课。实际讲课为24次，另外3次课为测验和考试。最后一次考试并不是考全部课程内容，即每次测验和考试都是分段内容。

这个课程由两个教授分别讲授，每个教授都是24次课，因此可以推论，每次每个教授将讲1小时。一个讲授结构和化学键（Structure and Bonding），一个讲授热力学和统计力学学（Thermodynamics and Statistical Mechanics）。

两部分课程分别布置6次作业，每部分每次都是2～3个题目，都有交作业的期限，没有按期交作业的，该次作业成绩为0。作业答案在交作业期限过后就会立即公布。课程总成绩由作业成绩占20%、三次测验占80%构成。得分标准为：总评80分以上A，70～79分为B，55～69分为C，低于55分为不及格。

（2）实验课程

MIT材料系内有2门必修的实验课程，即材料实验和材料综合实验。这两门课程同时还是加强专业交流能力培养的课程，所以，教学过程特别注意专业交流方面（包括论文写作、口头技术报告等）的形式要求。材料实验与材料科学与工程课程同时选修，在2年级第一学期进行。材料综合实验课（Materials Project Laboratory）基本上就是几个同学合作的科研项目，在3年级下学期进行。下面以二年级的材料实验为例，介绍其教学和考评办法。

如前所述，材料实验共4个实验周，实验周没有其他专业课。实验内容包括量子力学原理演示、热力学和结构，同时囊括了几乎全部现代材料分析研究方法（XRD、SEM/AFM、DSC、光散射等），并通过口头和书面方式加强交流能力培养。从教学内容看，这门实验课承担了教授材料研究方法的任务。

一般将50个左右学生（2011年的2年级学生只有43人）分成6个组。每个实验周有3个实验主题，每个主题下面2个实验，2个组共选一个主题，每组选做其中一个实验。6个实验同时进行。一周3次实验，每次4小时。因此，每个组每周只做3个实验（每个主题做1个实验），共12个实验。由于每个组只做了一半的实验，对另一半实验的了解，通过每周2次的1小时交流课程（recitation sections，一般隔天举行）来实现。交流课上，大家各自在黑板上即兴介绍实验的发现，回答教师和同学的提问。

该实验课由3个教授上，其中一个总负责。课程成绩评分标准

二、分析和讨论

1. 关于必修课和选修课

系内必修课程除毕业论文或企业实习外，共有10门。大学一般要求的17门课，理论上可以自由选择，但从表1系内课程的先修课程可以看出，微积分I和II，物理I和II是需要先修的，大学一般要求的6门自然科学课程就去掉了4门，能够自由选择的大学自然科学课程剩下2门。从系里建议的选课表（roadmap）可以看到，另外2门自然科学是化学和生物。所以，自然科学的必修课程实际上相当于14门。

限选课程要求包括GIR类型2门和48学分的系内选修课。有3门系内课程（共39个学分）可以作为GIR课程来选，但不能同时作为系内课程要求的学分。大多数系内选修课程的学分为12分，这样的话，系内限选课48学分需要选读4门。所以，每个学生可以有6门专业选修课程。有意思的是，在表1中只有21门限选课程，而该系主要的研究领域（或者说相当于我们的专业方向）有4个，平均每个方向只有5.25门课。如果去掉2011―2012年新增的2门课程，过去几年只有19门课，平均每个方向只有4.75门课程。看来，MIT材料科学与工程专业的课程设置，并不鼓励学生选单一专业方向的课程。实际上，在以前分专业方向限制选修课时，每个专业方向仅仅提供2～3门课程，进一步的分析见下文。

反观我们的培养计划，我们的专业方向必修课程有5门（14学分），选修课程应选4门（8学分），合计9门课程22学分。因为我们的学分是按照每周上课学时数计算的。如果按照MIT的学分计算方法，学分约为每周上课学时数的3～4倍，考虑到我们的上课周数为17～18周，而MIT才14周，因此，我们的专业方向应选学分至少相当于MIT的88学分，比其4门课程（48学分）的要求多了5门课程（40学分）。可见，我们的培养计划更加注重学生专业方向知识和技能的培养。

另外，MIT材料科学与工程系的研究领域非常广泛，关于其主要研究领域的介绍出现在3个网页上。其一是在该系的学位要求中关于限选课程的介绍网页，4个主要的研究领域分别是生物与聚合物材料、电子材料、结构与环境材料、基础与计算材料科学。其二是在MIT的招生网页，4个主要的研究领域分别是：半导体材料和低维系统（Semiconductor materials and low-dimensional systems）、能源材料（Materials for Energy）、纳米结构材料（Nanostructures）、材料的生物工程（Bioengineering of Materials）。在介绍全体教师（Faculty）的网页，列出了30个研究方向（discipline），共122人次（有重复计算，因为实际教师只有35人），平均每个研究方向4.07人次（或1.17人）。少的方向仅1人如微技术、半导体，最多的是纳米技术，23人次。上面列出的生物工程（包括生物物理和生物技术）9人次，能源材料（包括能源与环境、储能）9人次。人数比较多的研究方向还有结构与环境材料9人次，高分子材料7人次，电、光和磁材料7人次。

可见，尽管MIT研究的材料类型很多，但其本科生培养计划中，涉及具体材料类别方向的课程特别少。

2. 关于考核与成绩

MIT很多课程的成绩评定都包括平时作业和出勤与课堂参与情况。有的课程，考试以外的项目在成绩评定中所占份额可达到50%，有的实验课程则更是高达85%这在一定程度上反映了MIT对大学生平时学习的管理是非常严格的，与我们头脑中关于国外大学生“自由”学习的图像截然不同。

3. 关于选课进度安排

MIT材料系没有规定统一的选课进度表。但从其推荐的选课安排（roadmap）看，具有如下特点：

（1）8门大学一般要求的社科课程（GIR）分布在8个学期选修，即每学期选修1门社科课程；

（2）一年级把大学要求的6门自然科学课程（GIR）学完，包括数学、物理和化学。

（3）二年级起全面进入专业学习。第一学期学习材料科学与工程基础、材料实验2门课程，两门课交叉进行，实验周不上课。上课周每天都有材料科学与工程基础课，实验周每天都有实验或交流，学习安排非常集中。

（4）每学期的课程一般为4门，其中1门为社科课程。

MIT二年级第1学期就学习专业基础课程，这比我们的教学计划提前很多。国内的教学计划进度安排曾经强调，前两年不安排专业课，以至于我们的材料科学与工程课程被安排在第5学期，材料研究方法更是被安排在第6学期，使得高年级学习特别紧张，深入接触专业知识和方法的时间被推迟。

4. 关于培养计划的修订

从网页上能够追溯到MIT材料系1998年的培养计划，其培养计划在2003年做了很大的调整。两者的比较

这两个培养计划的最大差别在必修课，课程名称几乎完全变了。但对比课程名称和教学内容可以发现，新培养计划中的“材料科学与工程基础”包含结构与化学键、热力学与统计力学两大部分内容，分别由两位教授讲授，似乎代替了原来的“材料热力学”、“材料物理化学”和“材料化学物理”3门课程，因为其教材之一仍然是物理化学（Engel， T.， and P. Reid. Physical Chemistry. San Francisco， CA： Benjamin Cummings， 2005. ISBN： 9780805338423）。“材料实验”应该与原先的“材料结构实验”对应，“材料综合实验”应该与原来的“材料加工实验”对应。“材料的微结构演变”与原来的“材料结构”相似。取消了“材料力学”、“材料工程中的输运现象”2门课程。增加了“材料的电光磁性能”、“材料的力学性质”、“有机和生物材料化学”、“材料加工”4门课程。取消2门，合并2门，增加4门，课程总数不变。

选修课变化较小，只是增加了若干课程，特别是生物材料和纳米材料的课程。其实，两门生物材料课程是2000年增加的，当时选修课由4方向增加为5个方向。选修课的最大变化是理论上不再分专业方向，学生可以任意选课。但实际操作时，仍然向学生推荐各专业方向的课程组合。无论如何，每个专业方向的课程不足4门，学生必然需要选修其他方向的课程。

从2003年至今，必修课没有变化，选修课则有一些小的调整（表5）。其中2005年减少了高分子化学、化学冶金学（Chemical Metallurgy）2门课程。增加了2门数学，材料热力学（原来的必修课），先进材料加工，衍射和结构，材料的对称性、结构和张量性质，材料选择，共7门课程。可见，增加的这些课程仍然是与具体材料种类无关的。2007年和2011年分别增加了1门生物材料方面的课程。可见，即使是选修课的调整，仍然在继续加强有关材料行为特征方面的课程，减少有关具体材料种类的课程。

5. 关于培养目标与课程设置

过去，MIT材料科学与工程系培养目标分四类，研究型学位（Course 3）、预科型学位（Course 3A）、实践型学位（Course 3B，2003年取消）和考古型学位（Course 3C）。其中，研究型学位与实践型学位培养要求的唯一差别是不变的，即前者在四年级做毕业论文，后者在二年级暑假和三年级暑假做2个20周的企业实习，其他课程要求完全相同。现在把实践型学位取消了，但仍然保留了学生向这个方向发展的渠道，即学生仍然可以选择做毕业论文或者企业实习，学位合并在研究型学位（Course 3）中。

从2003年培养计划大调整来看，MIT材料科学与工程专业（Course 3）的主要培养目标是让本科毕业生继续深造。也可能是社会需求的变化促使MIT对培养计划进行调整。这从MIT选读实践型学位人数变迁或许可以看出一些端倪（表6）。从1998年到2002年，实践型学位人数多于研究型学位的人数，2002年突然降低，与研究型学位相当。查看大学2年级实践型学位学生注册数，从2002年起突然减少，由原来每年约20人突然减少为6人。2003年培养计划调整当年，还有5人注册为实践型学位，这应该是此前培养计划延续所致。

那么，没有了实践型（Course 3B）学位，是否还有学生仍然会选择实习代替论文呢。下面从2002～2008年MIT材料系本科毕业生去向分析。除了一些研究生院，网页一共列出了38家企业和17家政府部门或咨询机构。统计2002年以后（至2005年结束，当年仅剩下1人）各年4年级实践型学位人数（也约等于当年毕业人数）总和恰为38人，与毕业生去向统计的企业单位数刚好相同。这难道是巧合？是否可以推论，2003培养计划修改之后几乎就没有学生选择去企业实习了？

MIT材料专业取消实践型学位，以及此后可能几乎没有人选择实习代替毕业论文事实，一方面可能与美国产业向国外转移，本国企业对工程师的需求减少有关；另一方面，MIT培养计划中的课程设置调整也起了一定作用。因为选择实践型学位人数锐减在前（2002年），培养计划调整在后（2003年）。培养计划中去掉的必修课“材料力学”和“材料工程中的输运现象”，显然属于工程类课程。因此，其培养计划课程中增加材料研究型基础知识、减少工程知识的倾向十分明显，也说明其培养计划随社会需求进行了及时调整。

另外，尽管2003年培养计划中的必修课有较大调整，但选修课调整比较有限。而且调整前后，没有改变其材料类本科生宽专业培养的模式。

但在选修课中，把专业方向的基础课程去掉，仍然让人有点匪夷所思。例如，高分子化学在高分子材料领域历来就被认为是专业基础课。MIT在2005年却把这门课从本科生培养计划中去掉了。查看其高分子方向研究生培养计划核心课程，可以看到高分子物理化学、高分子合成、高分子合成化学等基础课程。可见，MIT把专业方向的一些基础知识培养放在了研究生阶段。

以上似乎给人这样的印象，如果不继续读研究生，则专业方向的基础知识是不太够的，无形中将人才培养的周期拉长到研究生阶段了。但从我自己教学的经验来看，学习高分子物理就可以了解高分子材料的行为和特征，未必需要清楚地知道高分子材料的合成与制备方法。我的一些研究生以前从未学习高分子方面的课程，为了让他们在研究中能够理解和使用高分子材料，我就是先给他们讲授高分子物理的基本知识。

另外，注意到MIT材料专业研究生数量是本科生数量的2.2倍，有很多研究生来自校外，特别是来自国外。所以，MIT材料专业培养计划中对专业方向选修课程的调整，结合研究生阶段的课程安排，既考虑到了本科宽专业基础的培养模式，又打通了本科生培养与研究生培养之间的关联，在研究生阶段加强专业方向基础知识的培养，也便于接受其他教育背景的学生来读研究生，还是十分合理的。

MIT材料专业的本科培养计划，不断强化了按照材料大类进行培养的模式，必修课和选修课都加强了材料基本行为知识的课程，减弱了材料类别基础知识的课程，把后者移到研究生教育阶段。这说明国外关于“材料研究依据其行为和特征，而不是依据材料类型来进行”的认识形成30多年以来，不仅没有改变，还在进一步加强。MIT在2003年对培养计划大调整时，加强了材料研究基础知识课程，减少了工程类课程，其本科生的主要去向是进一步深造，直接到企业就业的比例急剧减少。本科生阶段加强研究基础知识课程，把专业方向基础知识培养放在研究生阶段，加强了研究生的知识培养，可能是其材料研究能够长期在美国名列前茅的原因之一。

本科毕业生去向，或者说社会需求，是大学制订本科培养计划的重要基础。MIT从2003年进一步加强研究型教育，与美国制造产业向国外转移应该有一定关系。国内大学设立材料科学与工程专业也已经十几年了，但按照专业方向培养本科生的思维还有很大的影响，并且工程类课程设置较多，可能与国内还需要很多工程师有关。虽然按照材料大类培养本科生的趋势是没有变的，但一个大学的本科培养计划，很大程度上需要考虑本科生的去向。对于培养研究型学生的高校，将本科生与研究生培养计划通盘考虑的做法是值得借鉴的。