化学与工程材料范文

化学与工程材料篇1

【关键词】化工原理实验 实验教学 教学改革

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）04-0170-02

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。

参考文献：

[1]焦纬洲，刘有智，袁志国，祁贵生，高Z.基于工程实践能力培养的化工原理实验教学模式的研究与探索[J].实验技术与管理，2014，31（3）：166-168.

[2]戴益民，李浔，张跃飞.基于创新与实践能力培养的化工原理实验研究性教学模式的探索与实践[J]. 化工高等教育， 2012，6：31-34.

[3]胡秀英，郑纯智.开放式化工原理实验教学模式研究实验科学与技术[J].实验科学与技术，2011，2（9）：111-113.

[4]马少玲，董洁，彭Z，郭亚红，姜勇，孙尔康.独立学院化工原理实验教学改革探讨[J].化工高等教育，2014，6：60-63

化学与工程材料篇2

我校金属材料工程专业作为具有传统优势和较强的区域性需求的专业，为首批被教育部批准的部级特色专业建设点，也是河北省品牌特色专业[3-5]。随着生源的改变和高素质创新型人才培养目标的提出，该专业的培养目标和培养要求也提升到了更高的层次。根据教育部《关于加强“质量工程”本科特色专业建设的指导性意见》，作为特色专业建设核心的新的人才培养方案对实践教育环节进行了较大的改革，实行将原来嵌入在各专业课和专业基础课中的实验与理论课程分离，重新优化整合，与专业技能培训相结合，创建新的教学模式。

2 构造专业实验与技能一体化的教学模式，建立“四级实验平台”

为满足金属材料工程特色专业的建设和创新型人才培养模式的需求，突出并强化实践教育环节和学生能力的培养和训练，迫切需要加强实验教学的改革与创新。我校将专业实验与专业技能培训融为一体，针对金属材料工程专业多门专业课程，实行“四级实验平台”教学改革。

2.1 优化整合，编写四级实验指导书

将以往所属材料科学基础、钢的热处理、材料性能学、工程材料学、表面工程、腐蚀与防护等专业基础课与专业课程中的实验进行统一整合，按“专业基础性”“拓展技能训练”“材料工艺设计实验”和“材料性能测试与分析”四级平台进行实验设计与技能培训。其中专业基础性实验包括金相显微试样的取材与制备，金相显微镜的构造、使用与图像的采集和处理，铁碳合金平衡状态下的显微组织观察，金属的塑性变形与再结晶，热电偶与炉温仪表的成套性检定，目的是让学生掌握材料学科最基本的金相试样制备、显微镜使用及铁碳合金基本组织等。拓展技能训练实验包括化学器皿的使用及镀液的配置，电镀、化学镀设备及镀层常用检测设备的使用，电化学试样的制备，恒电位仪的使用与极化曲线的测试，综合实验—合金镀层的制备及镀层性能的检测和耐蚀/耐磨性的评价，目的在于训练学生熟悉金属材料表面处理的常用方法、操作以及表面处理设备和检测设备的使用方法，并在此基础上进行镀层工艺设计和性能评价。材料工艺设计实验包括奥氏体晶粒显示及晶粒度测定，钢的淬透性的测定，常用工业用钢典型热处理组织的观察，铸铁及有色金属显微组织观察，综合实验—热处理工艺设计及操作，目的在于让学生熟悉常用钢典型热处理后的组织形貌特征及热处理基本操作和实际密切相关的晶粒度、淬透性测试方法，同时针对所学专业知识进行热处理工艺设计、操作及组织分析等一系列综合训练。材料性能测试与分析实验包括电子拉伸试验机的使用及拉伸实验，材料的硬度实验，单摆冲击试验机的使用及系列冲击实验，断口形貌分析，综合实验—金属材料热处理工艺及力学性能测试分析，目的在于让学生了解并熟悉工程材料常用力学性能的实验方法及所用设备、失效的断口形貌特征，并在此基础上通过综合设计实验训练学生合理选材、工艺设计、性能测试与评价等综合技能。

通过建立专业基础性、拓展技能训练、材料工艺设计实验和材料性能测试与分析四级实验平台，编写实验指导书，使独立开设的实验实现操作技能与能力训练一体化，突出学生的主观能动性，培养其实验技能与独立分析和设计能力以及科研意识等综合能力，使学生具备材料科学研究的基本操作技能和研究方法，提升学生的综合素质。

2.2 集中训练，加强课程有机联系

我们将原来分属于多门课程的分散孤立的实验进行优化组合，建立四级实验平台，其中每级平台分别有5个实验，20学时，进行集中训练，安排在大三全年和大四上半年完成。集中培训，可以帮助学生将不同课程中学到的理论知识联系起来，建立起专业课程之间的有机关联。学生在训练过程中亲自动手，尤其是实验平台中综合性、设计性实验要求学生根据任务要求，自行设计工艺路线和制备方法，不但强化与巩固了课堂理论知识，而且促进了多门课程间知识的交叉与融合，培养了学生的创新精神和独立分析问题、解决问题的能力，激发了学生的科研兴趣，受到学生的广泛好评，为他们以后走上工作岗位以及继续进行科学研究打下了良好的基础。

2.3 优势互补，联合进行平台建设

在专业实验与技能一体化教学模式实施之前，分别由教研组教师与实验教师承担教学和实验任务，使教学和实验完全脱节[6]。学生在实验时是怎么操作的，理论课教师一无所知；学生在课堂上学习了哪些知识，实验教师也不太清楚。而且，随着科学技术的发展和知识的更新，一些陈旧的方法和技术已经被淘汰，而实验教师仍在使用，造成教学和实验的脱节，对学生的素质培养和就业极为不利。

通过整合实验，使授课教师和实验教师共同参与到实验平台建设中来。专业授课教师大多数是从国内外重点高校毕业的博士生，具有扎实的专业理论基础和较强的研究能力，对目前本领域研究方向的发展较为熟悉，能够把本专业的新思想、新动向传递给学生。实验教师学历虽然不高，但具有丰富的操作经验，熟悉各种仪器设备的使用方法及实验的操作步骤。授课教师和实验教师联合，优势互补，相得益彰，有助于教学工作的完成和学生技能水平的提高。

2.4 科学评价，建立统一的考核机制

原来分属于不同课程的实验都是单独操作的，学生的实验报告上交后由实验教师评定，但实验成绩不作为评价指标计入学生的总成绩。因此，学生做不做实验，实验质量优劣都不会影响其最终成绩，这对于学生实践动手能力的锻炼是非常不利的。

将分属于不同课程的实验打乱，重新组合，建立四级实验平台，每个平台中的实验都由学生自己动手完成，根据学生实验中的动手能力、团队合作能力、创新能力等表现以及最后提交的实验报告分别给 出评定，学生获得各个平台的实践成绩。这样的评价方式，能科学地反映出学生对理论知识的掌握水平，同时在实验中锻炼了他们独立思考、提出问题和解决问题的能力，有助于学生综合素质的提高。

3结束语

对金属材料工程专业各课程实验进行整合，独立开设专业实验，打破了课程之间的界限，建立了专业基础性、拓展技能训练、材料工艺设计和材料性能测试与分析四级实验平台。通过编写四级实验指导书，集中训练；授课教师与实验教师联合授课、科学评价等措施，突出了实践技能和综合能力的培养与训练，培养了学生独立思考、分析解决问题的能力；综合性、创新性实验的开设突出了学生的主体地位，体现了个性化教育的培养理念，有助于学生综合素质的提高。

参考文献

[1] 叶宁廖,林楠,彭波.理论实验一体化教学模式在药理学教学中的实践与探讨[J].职业技术,2011(11):22-23.

[2] 马松涛,臧志和,刘冬恋.教师理论实验分离教学利弊分析[J].四川生理科学杂志,2012,34(3):130-132.

[3] 胡建文,马静,李强.高校金属材料工程特色专业建设的探索[J].中国电力教育,2010(16):42-44.

[4] 马静,胡建文,刁美艳.“腐蚀与防护”双语教学探究[J].中国电力教育,2011(7):119-120.

化学与工程材料篇3

【关键词】高分子材料成型与工艺 微信 教学改革

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）06C-0078-02

高分子材料是化工产品的一个分支，是目前发展最快、应用前景最广且最具生命力的一类化工产品；高分子行业的迅猛发展，急需大量复合型人才。而大多数高校高分子材料专业的人才培养侧重在材料的合成等偏理论方面，对高分子材料加工成型为终极产品的工艺环节关注的程度不高。广西大学化学工程与工艺专业在化工材料加工工艺方面开设了系统的专业课程群，为“高分子材料成型与工艺”课程的设置打下了坚实的理论基础。然而，广西大学化学工程与工艺专业没有开设过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等高分子基础或专业基础课程，且该专业作为一个覆盖范围广泛的交叉的专业，开设的专业课程很多，所有的专业课程学时都高度压缩。在高分子材料理论知识缺乏、课程学时数少、无配套实验的背景下，本文从教学内容、教学方法、创新能力培养等方面对“高分子材料成型与工艺”课程教学改革进行探索。

一、教材的选用

广西大学化学化工学院“高分子材料成型与工艺”课程刚开设时，选用的教材是史玉升等编著的《高分子材料成型工艺》，学生通过学习可以掌握高分子材料的制备、性能、成型、评价及应用，全面系统地了解高分子材料成型技术的最新知识。教学过程中，学生反映这本教材的难度太大，因为“高分子材料成型与工艺”是一门专业技术课程，需在完成化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学、高分子物理和化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等基础理论课和专业基础课程后，对学生进行综合训练。

“高分子材料成型与工艺”课程是在大三第一学期开设的专业课，此时学生已经修完化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学等基础理论课，然而基本没有学过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等专业基础课，高分子材料方面的基础较差，加上这本教材讲述的理论知识较少，所以学起来较吃力。根据学生的反映，学院及时更换了教材，采用周达飞等主编的《高分子材料成型加工》“九五”重点教材，该教材高度概括了高分子材料的最基础的知识，对加工成型影响很大的高分子流变学基础知识进行较全面深入的介绍，全面介绍了高分子材料成型加工最常用的基本工艺，也兼顾了新技术和新方法，难度适中，得到学生好评。

二、教学内容的改革

高分子材料成型技术涉及化学、材料、材料加工、机械等多种学科，“高分子材料成型与工艺”课程是一门专业技术课程，需要广泛的理论知识基础。化学工程与工艺专业的学生基本无高分子材料理论基础知识，学习起来的确难度很大。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程要以“高分子材料―成型加工―制品性能”这条主线展开教学内容，重点掌握三者的关系，强调成型加工对制品性能的重要性，这是本课程的主题思想，也是高分子材料的工程特征；选用“九五”重c教材《高分子材料成型加工》，充分利用国内外重要专业期刊了解行业最新动态，不断更新及补充教学内容，确保教学内容的先进性；在教学内容安排上，以高分子材料成型加工的大工程观点为着眼点，以宽专业为目标，概况高分子材料理论基础和概念（详细的内容指定参考范围让学生利用课外时间自学），从高分子材料的加工原理出发，着重对成型加工工艺进行讨论。从高分子材料的成型加工的共性出发，对模压、挤出、注塑及压延四大成型技术及工艺进行重点讲授，然后讲授塑料、橡胶及复合材料的成型特点和区别，对于一些新的成型方法，以及教材中未涉及而在一些科技文献中见报道的新的成型方法及工艺，教师建立了QQ群这样的交流平台，并将高分子领域权威的一些微信公众号分享到平台上，经常转发高分子材料国际国内的重要进展到平台，引导学生关注，激发学生的学习积极性，让学生以兴趣为导向自动组成兴趣学习小组的方式进行自学。笔者首先通过课内课外结合强化高分子理论基础与概念，对成型加工影响最大的流变性在课堂上进行详细介绍，而其他性能如稳定性、电性能、光性能等材料性能则作为课外学习内容，在有限的学时内，节选核心内容，把高分子材料合成、性能、加工及相互间的影响规律简要完整地介绍。比如教材中同一种成型方法按不同的应用体系分成很多小结，而教学过程中每种成型工艺仅以一种材料为代表来讲，但不同章节会选不同的材料体系来进行，比如讲橡胶的压延，那么注塑可能选塑料，而挤出可能选复合材料，这样来兼顾各类高分子材料的成型。

三、教学方法的改革

教学方法是影响教学目标是否能够实现、实现的程度和效率的关键。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程教学存在两个难点：一是许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程，这要求有实际感性认识和直观性；二是该课程的理论性和实践性都很强，如何在教学过程中实现理论与实际的结合，用理论来解释生产中的实际问题，或以具体实例来说明理论，促使学生真正掌握知识。针对这些问题，“高分子材料成型与工艺”课程在教学过程中对教学方法、教学手段进行了改革。

（一）现代化教学与传统教学相结合。“高分子材料成型与工艺”课程中许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程，这要求有实际感性认识和直观性，同时，该课程的理论性和实践性都很强。笔者根据所选用教材，利用PowerPoint加入声音、图像、动画、视频等各种多媒体信息，并根据需要设计各种演示效果，将抽象、生涩难懂的知识形象生动地展示给学生，激起学生学习的兴趣、吸引他们的注意力，大大加深学生对知识的理解和印象。由于化学化工学院缺乏相应的高分子材料成型教学设备，教学小组联系外界资源制作了几个基本成型工艺的微课，同时广泛收集案例、动画演示及成型录像，不断补充到授课内容中，让学生对高分子成型工艺及设备等有更直观的认识，对课件内容进行更新和完善，丰富课堂内容，加大课堂信息量，使学生获得对高分子材料成型加工的理性和感性双重认识，使教学达到事半功倍的效果。

同时，教师也要注意吸取传统教学中讲解的优点，将教师的语言、激情和应变能力体现在多媒体教学中，并用眼神、情感、心灵与学生沟通，必要时还要进行板书，让学生彻底把握一些关键问题。

（二）采用“任务驱动”教学法和启发式互动式教学。与传统的以教师为主体的“填鸭式”“灌输式”教学方式不同，笔者在部分知识点的授课中尝试采用“任务驱动”教学法，从传统教学的讲授、灌输和教师主宰课堂，转变为组织和引导；从单纯讲解转变为与学生进行适当的交流和探讨。笔者在讲述“高分子材料配方设计”这一章内容时，并没有按照书本来进行，而是布置了一道思考题“设计食品袋的配方”，让学生通过自学课本内容与上网查找相关知识等来完成这一思考题，并在学生完成后让他们用PPT来展示成果，通过讨论的形式与学生探讨了配方设计中的一些原则与内容。

启发式互动式教学强调先让学生积极思考，再进行适时启发；教师不仅要加强自身专业素养和知识积累，而且更重要的是建立师生互动的教学过程，并营造良好的课堂教学氛围，实现教学相长；教师注意自己角色的转变，良好的学习情境可使学生了解学习任务的必要性和与学习任务相关的学习信息，从而激发学习意愿和浓厚的学习兴趣；在教学过程中，对于重要的知识点，通过案例教学，与学生共同分析和讨论，启发学生进行思考，培养学生的创新能力。

（三）课堂讲授与问题讨论相结合。在教学过程中，始终围绕教学主线，但又避免单一过多地讲解相关理论，适时将高分子成型的基本理论与实际生活和生产相结合，与学生进行分析和讨论， 激发学生学习的积极性和主动性。以学生日常生活中常用的各种饮料瓶子和水杯等为例，分别介绍它们的主要原材料（PP、PC等）、配方和主要成型工艺（挤出吹塑成型、注塑吹塑成型、注塑成型、压制成型等），不同成型工艺生产的瓶子和水杯具有不同的特性，并纵向对比了各种成型加工方法、工艺及特点等，在讲述的过程中还给学生灌输了环保安全的意识。在讲述过程中，学生拿着各自不同的饮料瓶或水杯，或观察色泽、透明性，或捏捏比较它们的硬度，看看瓶底找找原材料的主要成分，相互还交换瓶子或水杯进行研究，课堂气氛非常好。课后学生反映通过使用这个具体的例子教学，让他们深刻地理解了原材料、配方、成型工艺等与材料制品性能的关系。此例子生动地体现了“高分子材料―成型加工―制品性能”这条高分子材料成型加工的主线，从而使教学内容由庞杂繁多变得简单易懂，通过理论结合实际，强化了学生的专业知识，教学效果甚佳。

（四）理论与实践相结合。“高分子材料成型与工艺”是一门理论性和实践性很强的课程，不仅要求学生尽可能地掌握每种加工工艺所依据的原理、生产控制因素以及在加工中高分子材料所发生的物理化学变化，熟知影响制品性能的各种因素，而且要学会选择和运用合适的加工O备、加工方法和加工工艺。笔者通过理论与实践相结合，将自己指导的一项专业实验项目设计为一个开放性的综合性的实验“高分子材料/阴离子型钙基膨润土功能材料合成与成型”，感兴趣的学生利用课余时间参与，让学生全面了解原材料、制备方法、工艺过程、成型加工方法等综合知识，并理解各种因素的变化对最终功能材料性能及结构的影响。这不仅激发了学生的学习兴趣，调动学生学习的积极性和主动性，而且可使学生不仅获得理论的认识，更能获得感观的认识，进一步提高教学质量和学习效率。

【参考文献】

[1]史玉升，李远才，杨劲松.高分子材料成型工艺[M].北京：化学工业出版社，2006

[2]唐颂超.高分子材料成型加工课程建设与教学改革[J].化工高等教育，2008（1）

[3]周达飞，唐颂超.高分子材料成型加工[M].北京：中国轻工业出版社，2005

[4]李宝铭，张星，郑玉婴.高分子材料成型与加工课程建设初探[J].化工高等教育，2010（3）

【作者简介】付丽华（1977― ），女，江西临川人，博士，广西大学副教授。

化学与工程材料篇4

关键词 课程设置；材料科学与工程专业；实践教学

中图分类号：G642.3 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2013）33-0083-03

1 引言

作为人类文明和社会进步的重要标志，材料科学技术在经济和社会发展中扮演着越来越重要的角色，并与能源、信息技术构成现代科技的三大支柱。高等学校材料科学与工程专业教育在肩负着为国家和社会培养材料类高级专业科技人才的历史使命的同时，也面临着材料科学技术迅猛发展带来的一系列问题和挑战[1]。在材料科学与工程专业高等教育快速发展的今天，探索出符合材料科学与工程专业特色的课程设置体系和方案，是材料科学与工程高等教育的重要任务和目标。本文在分析和总结材料科学与工程专业发展历程及特点的基础之上，提出了符合材料科学与工程专业特色的课程设置方案，为材料科学与工程专业高等教育和改革提供有益的尝试。

众所周知，虽然材料的使用和研究已有非常悠久的历史，但真正将“材料科学与工程”作为一个独立的专业和学科进行人才培养和教育还仅始于20世纪60年代[2]。我国材料科学与工程专业教育经历了由借鉴苏联模式进行严格的专业教育到逐渐学习欧美系统的学科教育的发展历程[3]。从新中国成立到20世纪90年代后期，我国已有144所高校设有材料类专业，涵盖的专业有硅酸盐工程、无机非金属材料、建筑材料、电子材料及元器件、钢铁冶金、有色冶金、粉末冶金、金属材料及热处理、腐蚀与防护、水泥、玻璃、陶瓷、高分子材料、高分子化工、塑料工程、橡胶工程、化学纤维、复合材料、材料物理、材料化学等20余个[4]。严格按照材料的专业方向进行人才培养的缺点是：专业划分过细，基础知识相对薄弱，毕业生就业面窄，工作适应能力差[5]。

为了克服上述缺点，教育部于1998年在“重基础、宽口径”的指导思想下，对材料类本科专业目录进行了调整，将上述20余个专业合并为冶金工程、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6个专业，并同时在一级学科专业目录材料科学与工程下进行招生[6]。目前我国设有材料类专业的各高等学校均在此次专业目录调整基础之上更新培养方案和教学内容，并结合自身学科的优势和特色、国家及地区经济发展需求等，确立自身的优势学科方向。截止2009年7月，我国具有材料类二级学科的普通高校已有415所，绝大多数“211工程”大学都设置了材料类专业，可以说我国材料科学与工程专业高等教育正处于蓬勃发展的关键时期[7]。

2 国内外高校材料科学与工程专业课程设置情况对比

目前，我国各高校材料科学与工程专业大多按照教育部颁布的《普通高等学校本科专业目录》以及《普通高等学校本科专业设置规定》等文件的要求，构建了以公共基础课、专业基础课、专业课和选修课为主的模块化的课程设置体系[7]。其中，公共基础课（包括外语、数学、人文及社会科学、物理、化学等专业平台课程等）按材料科学与工程一级学科所必需的公共基础知识进行设置，约占全部课程的50%；专业基础课按材料科学与工程二级学科进行设置，占全部课程的20%～35%；专业课及选修课则按二级学科以及各高校设置的专业方向和办学特色进行设置，约占全部课程的15%～20%。

和上述我国材料科学与工程专业的课程设置方式相比，国外发达国家对材料专业的课程体系没有设置统一的规定，各高校可以根据自己的学科发展方向和特色等灵活地进行课程体系设置，并体现出特色鲜明、注重交叉学科人才的培养、课程设置涉及面广和突出实践能力培养等特点。

1）突出特色。国外各高校可以根据学科发展方向和特色有侧重地进行课程设置，如美国宾夕法尼亚大学材料科学与工程系在纳米材料和生物材料领域的研究工作相当出色，因此该校在本科生教学计划及课程设置中突出了纳米材料和生物材料等相关课程及最新研究进展。

2）注重交叉学科人才的培养。国外各知名高校大多设置了多层次的课程体系以满足不同学生对知识结构要求的差异，在培养计划中除设置材料学科的主要课程，还可以引导学生学习相关交叉学科的核心课程，如生物学、化学、经济学、管理学等，从而为将来打算从事生物、医药、经济、法律、工商管理等领域工作的学生打下基础。

3）课程设置涉及面广。国外各高校均对理工科学生要求有相当的人文知识背景以及交叉学科的相关知识，很多学校都安排了大量的选修课供学生选修，特别是材料科学与相关学科以及社会科学的交叉课程，如与生物、医药、环境、电子工程、化学工程、土木工程等理工技术学科的交叉课程，以及与经济、法律、艺术、财务、管理等人文社会学科的交叉课程。

4）注重实践教学环节的设计和安排。如英国牛津大学材料系的课程设置，从一年级开始到四年级，每个学年均安排了工矿企业的参观或实习，二年级时就要求有6～8周的工业实习。同时，实验教学时间也非常充足，一年级每周有5～6小时的实验教学安排，二年级则安排了15～18小时的实验教学。另外，国外很多大学均安排了四年级两个学期的时间进行毕业设计或毕业论文撰写[8-10]。

3 材料科学与工程专业的特点及对应的课程设置思路

作为一个蓬勃发展的专业，材料科学与工程专业已表现出如下特点，并对课程体系设置改革带来了重要启示。

专业涵盖面广与模块化的课程设置 如上所述，材料科学与工程专业涵盖了冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料工程、材料物理和材料化学等6个二级学科，其中每一个二级学科又包含若干专业方向。学科涵盖范围广与专业教育的系统性要求材料科学与工程专业高等教育在贯彻教育部“重基础、宽口径”指导思想、强化基础理论知识学习的同时，也应考虑到各二级学科及专业方向的特色，使学生在拓宽知识面和就业口径的同时，也能完整、系统地掌握自身专业方向的理论体系和精髓，从而在苏联严格的专业教育模式和欧美系统的学科教育模式之间找到平衡点，解决目前材料科学与工程专业教育中存在的广度与深度之间的矛盾。

考虑到材料科学与工程专业教育中存在的上述矛盾，昆明理工大学从2004年开始对材料科学与工程专业培养方案进行改革和调整，不仅强化了公共基础课和学科基础课的基础地位，而且有针对性地提出了专业模块课的概念，即在夯实学科基础的同时，为满足各二级学科方向的特色、知识结构的系统性、完整性以及专业教育深度的要求，设置了金属材料工程、无机非金属材料工程等方向的模块课。通过模块课的设置，使学生能够系统掌握所学专业方向的知识结构和框架，深入地理解本专业方向的特点和精髓，从而在满足教育部提出的“重基础、宽口径”的指导思想的同时，也能够系统深入地掌握本专业的知识和技能，解决目前材料科学与工程专业教育中存在的学科涵盖范围广与专业特色教育系统性和深度之间的矛盾。

学科交叉性强与有针对性的选修课设置 材料科学与工程学科是一门涉及材料科学、物理学、化学、工程科学以及计算科学的综合叉学科，随着科学技术的进步和发展，各个学科之间相互渗透、交叉、复合的程度越来越深，分界线则越来越模糊，新的材料领域层出不穷并不断发展。材料科学与工程学科交叉性强的特点要求在进行课程设置时，应有针对性地在材料物理、材料化学、材料工程技术以及计算材料科学等领域开设相应课程，弥补由于学科交叉性强而带来的某些学科领域的空白，进而引导学生的兴趣，开阔学生的视野。

基于此，昆明理工大学材料科学与工程专业自2004年起就选择在相关教学和科研领域具有丰富实践经验的教师，有针对性地在材料科学与物理学、化学、计算科学、生物科学、能源科学技术等学科领域之间开设生物材料、能源材料、纳米材料、复合材料、计算材料学、材料物理、材料化学等选修课程，利用这些课程的开设填补材料科学与其他相关学科领域之间的空白，使学生掌握材料与其他学科交叉领域的知识，有目的地引导学生的学习兴趣，从而适应材料科学与工程学科交叉性强的特点。

实践性、应用性强及对应的培养方案改革 材料科学与工程专业同样是一门实践性、应用性很强的专业，只有材料科学的基础知识、基本理论在实践中得到灵活应用，才能体现出学科的真正价值，而且无论传统材料、新兴材料的生产、制备和整个使用过程，均和实际密切联系。因此，在本专业学生的整个培养过程中均应强调知识的灵活运用能力、动手能力、工程实践能力和创新能力的培养。

针对材料科学与工程学科实践性和应用性强并强调知识灵活运用的特点，昆明理工大学自2004年起即有针对性地对实践性教学环节进行了改革，降低了重复性、演示性实验教学环节的比例，提高了探索性、研究性实验教学环节的比例，充分调动学生的积极性、主动性，增强学生对专业的兴趣与学习热情，培养学生的科研方法及分析问题与解决问题的能力。在毕业设计论文改革环节中，积极引导学有余力的学生提前进入导师课题组，鼓励学生参与各类创新、创业大赛，并将其作为毕业设计成绩的一部分，从时间上、制度上保证了毕业设计的质量，使其成为学生灵活运用所学知识进行创新活动的重要环节。在学生实习环节，学院充分利用和挖掘一切资源，与一些科研院所、厂矿企业等合作，共同建立产学研实习基地，使其成为学生了解实际生产情况、综合运用所学知识的场所和日后顺利走向社会的桥梁与纽带。

4 课程设置方案实例

通过学习和借鉴国外大学在材料科学与工程专业课程设置方面的成功经验。与此同时，针对材料学科专业涵盖面广，交叉性、应用性和实践性强的特点，昆明理工大学自2004年起就结合上述学科特点，对材料科学与工程专业本科生培养方案进行了调整和改革，调整后的课程设置体系如表1所示。调整后的课程设置体系不仅符合教育部提出的“重基础、宽口径”的指导思想，而且通过专业模块课的设置较，好地体现了材料科学与工程学科各专业方向对专业教育系统性的要求，而有针对性的任选课的开设则很好地填补了材料学科与其他学科交叉领域的空白。除此之外，还对实践教学环节的形式进行了改革，在认识实习、生产实习和毕业设计环节中突出学生灵活运用知识解决实际问题的能力和创新能力的培养和提高。

5 课程设置方案改革效果

通过上述课程体系改革和实践，昆明理工大学材料科学与工程各专业方向本科毕业生综合素质显著改善，考取研究生比例和就业率均显著提高。根据近年来毕业生就业后的跟踪调查，用人单位普遍认为昆明理工大学材料科学与工程专业毕业生基础知识、专业技能扎实，适应能力、创新能力、分析解决问题的能力强。一批优秀毕业生已经成为国内高校、科研院所及企事业单位的业务骨干和中坚力量，受到了社会的高度评价。学生在参与各类科技创新竞赛中屡获佳绩，已获得获第六届中国青少年科技创新奖一项，第十一届全国大学生课外学术科技作品竞赛三等奖一项，云南省首届大学生“创业计划”大赛金奖一项。

在今后的教学改革和实践活动中，将继续密切结合材料科学与工程专业的特色，不断更新培养方案，为蓬勃发展的材料科学与工程专业高等教育做出新的贡献。

参考文献

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[9]徐德龙，许启明，兰新哲.试论我国材料科学与工程类本科专业的发展[J].西安建筑科技大学学报：社会科学版，2002，21（2）：1-8.

化学与工程材料篇5

关键词：材料物理专业；材料物理化学；教学改革

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

一、材料物理专业的特色

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

二、材料物理化学在材料物理专业中的作用和地位

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

三、材料物理化学的教学难点

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

四、材料物理化学的教学改革

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

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

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

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

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[5]朱晓东.材料专业物理化学教学改革探索[J].教育与教学研究，2011，25（12）：90-92.

基金项目：贵州大学教育教学改革研究项目（校教发【2013】58号）

化学与工程材料篇6

“卓越工程师培养计划”是要培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。其突出特点是：强调行业企业深度参与教学过程，学校按照通用标准和行业标准培养工程人才；强化培养学生的工程能力和创新能力。这使得工科专业人才培养目标、培养方案、培养计划、教学大纲面临着调整，现有的各工程类配套专业教材面临着再造改编。教学改革的主要内容是课程体系的改革与建设，教材建设是教学质量的重要保障，是教学改革的最终体现和固化。

“卓越工程师培养计划”由试点学校的试点专业切入，已在逐渐展开，并在不断地继续发展。涉及的学校与学科在不断增加。材料专业由于行业涉及面广、学科交叉突出，与工程实践结合紧密等特点，促使高分子材料、无机非金属材料等专业率先参与了卓越工程师的教学改革，重构了课程体系和教学内容。高校教材出版是组织和开展高校教学改革活动的基本工具之一，由此引发出对教材建设的思考与调整。教材建设该如何传承与创新？

一、教材的框架体系需调整

材料科学与工程学科内容纷繁，培养出适应材料产业和技术飞速发展的工程技术人才，是教育教学的核心使命。教材作为服务于教学的的主要载体，是教与学的必备工具。在以学科人才培养教育模式下，材料专业按照“材料科学与工程”（大材料）一级学科设置基础课，按照材料的分类（金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料等）设置二级学科的材料类专业基础课程和专业主干课程。教材建设以基础课（含材料类的工程基础、材料类的专业基础）教材、专业核心课教材、专业课教材为主体框架，专业方向课教材、实验教材为辅的格局。教材在内容上注重各材料知识点的阐述，专业理论知识的连贯性，工程教育贯穿于工艺过程之中；强调材料科学的基础内涵。

根据“卓越计划”，人才培养模式定位在“有创意、能创新、善创业”的优秀工程师，材料类教学指导委员会制定了指导性专业规范，探讨创新工程教育人才培养模式，建立核心课程、深度课程、广度课程、设计课程。重新审视通识课、专业基础课、专业课的比例。为多样化培养目标，分类制定实践教学标准，加强实践性教学环节。创新、创业教育和就业指导贯穿人才培养全过程，课程框架围绕着课程体系―实践教学―工程训练进行重构。五大类课程（工程技术类课程、数学和科学类课程、设计类课程、人文社科类课程、创业教育类课程）相互交叉渗透。现有教材的再造以此结构为依据，教材内容贯穿着：通识教育――学科基础――专业教育，认识实习――工程实践，毕业设计。突出工程实践教学主线、工程设计能力培养主线。

1． 夯实专业基础课教材 对原有材料类专业课基础教材，根据材料的分类及各自特点进行适当整合。依据材料的共性与个性，学科基础与工程基础，建立基础知识的横向平台课教材与纵向平台课教材。

2． 设计实验实训类教材 拓展课程实验、课程设计等类的教材建设，构建基础性实验――专业实验――工程实训――创新实验的教材体系。实验教材符合递进式实践教学体系。

3． 充实素质培养类教材 意在突出工程系统能力、工程管理能力、技术创新能力。对不同材料的突出反映由知识的建立到能力的培养。教材重在体现各类材料的知识应用能力、知识迁移能力，加强材料专业方向的创业指导性教材建设。

教材体系的建立以加强各材料类专业基础的“专业教育”与彰显工程特色的“工程设计教育”为核心，组织各材料类专业的通识教育与学科基础课程体系的教材的建设。课程结构的调整带动了教材框架的重构。

二、教材的内容特色需调整

以往的材料类教材所反映的知识体系，是由几大材料（金属材料、无机非金属材料、高分子材料等）的各自知识点、知识单元、知识领域三个层次组成。材料科学与工程的顶层模式是利用材料的成分\结构、合成\加工、物化性质、使用性能四要素之间的关系来选择或设计一种材料，以满足具体应用的综合性能标准。教材内容体现材料的多元化，教材的使用是以课程灌输为主的模式。

材料类的卓越工程师的培养，旨在掌握材料科学与工程专业的基本原理和基础知识，具有扎实的基础理论、宽厚的专业知识和突出的实践能力，获得卓越工程师的基本训练，能胜任材料生产工艺及设备开发与利用、新材料的开发、生产组织管理以及应用等工作，具有较强的工程素质、创新意识、实践能力和宽广视野的创新型工程科技人才。基于这个培养目标，整合与重组课程体系，赋予教材编写内容新内涵。教材应充分体现理科对工科的支撑、体现学科的交叉、体现学科发展的前沿、体现实践环节的训练。引入解决工程实际问题为先导的教学指导思想。

1.专业通识课类教材 凸显各材料类综合型的基础知识、基本技能。把基本概念的理性知识融入感性认识。

2.专业核心课类教材 工程教材的思路不单纯是以各材料的加工工艺流程为主线，介绍工艺原理与过程，而尝试以具体的实际操作为例，将基础知识融入现场的操作过程。

3.专业选修课类教材 体现加强工程实践、工程设计能力的培养，使教材更加反映学科交叉，涉及内容广泛、分而不散的特点。

卓越工程师的专业培养标准包含了国标（国家的通用标准）、行标（具体行业的行业标准）、校标（不同学校的各自标准）。三个层面的专业标准对各类材料的教学培养计划提出更高的要求，课程设置更加复杂，教学用书更加多选。各材料类专业教材趋于个性化，实验教材趋于应用化。教材内容定位强化基础、面向应用、重视实践。

教材建设为多元素、多元化的过程。1.要兼顾适应不同类型高校材料类专业教学的需要，教材具有不同风格和特色；2.要促进高校与行业合作编写实践教材；3.要考虑不同载体和不同形式的教材（即纸质教材和数字化教材，授课型教材和辅助型教材）；4.要借鉴国外优秀教材，探索与国外合作编写或改编优秀教材、双语教材。

三、教材的编写资源需调整

卓越工程师培养是人才培养的一项创新举措，也是一个系统工程，改革工程教育人才培养模式，提升学生的工程实践能力、创新能力和国际竞争能力。实施新的教学计划，教材建设是保障。新型教材出版的任务已经摆在我们面前。教材的作者资源作为教学改革的执行者，是教材改革的核心人物。

教材的作者既是主体又是客体，具有作者与读者的双重身份。同时也是教学理念的实施者，在以授课型为主的教学理念下，教材的编写者即为专业学科教授、授课教师。教材的编写过程仅为基础理论知识系统传播与传授。对作者编写教材的要求是概念清晰、原理透彻、叙述条理。教师的角色是通过课堂教学，使学生掌握工程师的基础理论知识。

针对卓越工程师的培养目标和方案，对教材编写内容及方式提出新的要求。教材的编写不仅反映专业知识，还要突出实践的技能；不仅体现理性认识，还要转化成感性认识；不仅局限于课堂教学，还要突出实训能力。教材要顺应行业发展需要、体现行业发展优势、发挥行业组织优势。编写、使用体现与行业紧密联系的教材，仅依靠学校的作者资源是不够的，应充分发挥行业企业专家在教材建设中的作用，打造适应卓越工程师培养的专兼职结合的师资队伍。建立企业工程技术专家和学科专业教授共同组成教学指导委员会，由在校教授与企业高级工程师共同组织的教材编写队伍。企业行业的深度参与，强化了教材编写队伍的建设。

企业工程实践师资队伍建设是保证学生工程实践教育质量的关键，校企间加强合作，共同建设一支专业基础扎实、业务能力强、热爱教育事业的师资队伍，指导学生工程实践。企业教师不仅指导学生实习，还可以指导学生的课程设计和毕业设计，讲授相关实践性强的一些课程，并参与相关教材的编写。 校企双方共同建设实践课程体系和教学内容，共同制定每门课程的教学大纲，按照知识体系-知识单元-知识点的框架，确定教学内容，合编教材。校企双方共同建设工程实践课程系列教材，才能使教材充分体现先进性、实践性、系统性的特点，

教材作为体现教学内容和教学方法的知识载体,是进行教学的基本工具,也是深化教育教学改革,全面推进素质教育,培养创新人才的重要保证。以“卓越工程师教育培养计划”为契机；以教学改革为着眼点；以教材建设为落实点；推进工程教育改革，带动高等教育质量整体提升。 伴随着卓越工程师计划的实施、带来了教育教学的重大改革，教材的出版又迎来了一个新的发展机遇。

化学与工程材料篇7

机械类或近机械类专业的学生毕业后会从事机械类或近机械类的设计、制造工作,其中,掌握机械工程材料方面的知识,以达到正确选择模具及零件的材料,为制造工艺路线、机床模具设计与冲压、金属的切削做好准备。这些选材、准备工作是与机械工程实际密切结合的,尤其重视工程背景。机械工程材料课程教材本身理论较强,工程应用部分较弱,如果教师本身没有工程实践知识,或未从事过机械工程材料的科学研究,那么授课时就不能从教材本身给学生传授机械工程材料方面的工程应用知识,学生由于感觉课程理论联系实际不强,而印象不深、掌握知识不够深刻,未来工作一碰到需要机械工程材料课程的相关知识就会茫然不知所措。因此,机械工程材料课程的教学应从教材、教师、学生三方面与机械工程背景结合,从实际应用出发,进行教学改革。

2机械工程材料课程教学的思考

针对机械工程材料课程教学中出现“三多一少”现象,任课教师要从教材选择、优化教学内容、改革教学方式等方面着手,解决“三多一少”给学生带来的学习问题,从而改善教学效果,提高教学质量。

2.1教材选择

机械工程材料课程作为机械类或近机械类专业的专业基础课,教材版本众多,大致可归为三大类:一是仅从工程材料本身出发,立足材料学本身,教材主线为“成分—热处理工艺—组织、结构、性能关系——材料选择”,国内教材大都如此。二是只从工程实用角度出发。三是理论与工程实际运用并重,把机械工程设计制造与机械工程材料课程的核心——选材相结合,介绍工程材料的基本原理和知识及其机械实际工程应用。

第一类教材由于材料与机械设计、制造脱节,学生理解、掌握较难,难以将所学的课程知识运用到机械的设计与制造中去,即只注重材料知识本身,实际运用知识较少。第二类则刚好与第一类相反,大量篇幅是材料在机械工程中的应用,不符合机械类本科的“厚基础、宽口径、注重实践”的课程体系要求。第三类恰是第一类、第二类的结合。为此,笔者认为,应用型本科高校选择杨瑞成主编、重庆大学出版社出版的《机械工程材料》(第4版)教材较为合适。该教材注重工程设计与制造紧密相关的工程材料知识,让学生懂得具体材料的选择;教材主线为“机械工程材料的基本特征—材料的成形加工特性及改性—常用机械工程材料介绍—机械工程材料的选择与应用”。

2.2优化教学内容

杨瑞成主编的《机械工程材料》(第4版)教材确定的基础知识为“第1章机械工程对材料性能的要求,第2章材料的组成和内部结构特征”;重点内容为“第3章工程材料成形过程中的行为与性能变化,第4章改善材料性能的热处理、合金化及改性,第5章常用金属材料及性能,第6章非金属材料,第7章工程设计、制造与材料选择”。笔者在教学中,根据机械工程材料课程教学大纲,把握教学目的,压缩材料的组成和微观结构方面的内容;讨论金属、非金属材料的成分、组织及性能;除第1章、第4章、第7章外,还重点讲述机械工程材料的核心内容以及“第四篇机械工程材料的选择与应用,如第8章到第13章的机器零件、工模具、高温与磨损条件下的选材”等。这样的优化,有利于学生掌握机械工程材料方面的基础知识,把握住重点知识,并有利于学生将所学的知识应用于工程实践。

例如,“第2章材料的组成和内部结构特征”,虽是基础知识,但过于偏重物理、化学中的晶体知识,微观结构较多,难以板书形式呈现。对于此章的教学,笔者首先呈现PPT(已压缩教学内容),然后让学生记住每节的标题,如图1。对于材料的结构:晶体与非晶体、金属的晶体结构、高分子材料的结构、陶瓷材料;晶体材料的相图与相变:相与相图、固溶体与金属间化合物、二元相图类型及Fe—C相图;材料的组织与性能:平衡组织与非平衡组织、单相组织与多相组织、金属材料的组织与性能、陶瓷和高分子材料的组织性能,这些内容多以材料感性识别为主,应以多给学生看材料图片,如图2～图4,记住主要名词,如相、相图等,即可达到教学目的。

2.3改革教学方式

由于机械工程材料课程知识点多,对部分章节进行教学内容优化后,如何快速压缩非重点内容,多媒体教学无疑是一种高效率的教学方式。笔者曾在先前的文献[8]中详细讨论了传统板书与电化教学的优缺点。但本课程不同于“画法几何与机械制图”课程强调投影、空间几何知识,而概念化的文字记忆点相对较多;尤其强调机械工程应用,如工程材料的晶体结构、成形过程、热处理、合金化及改性的过程,机器零件如箱体支承,工模具如刀具、冷作、热作、成形模具等,用Flash或swf动画可以实现平面或立体呈现,而黑板板书较难;同时,新建本科院校尚没有相关机械工程材料课程教学要用到的教具、材料实例。因此,本课程教学中,多媒体教学方式相对于传统板书教学方式使用的比例较大。对于与生产实践相关的内容,在授课过程中,可以借助工程实践的录像重点播放,课后还可以把多媒体课件、录像资料上传到班级QQ群中共享,让学生课后学习。

2.4引导学生课后主动学习

课堂教学是教学的主要手段,也是学生学习知识的主要方式。但大学生的学习不应当仅仅局限于时间有限的课堂内,而应针对机械工程材料课程的“三多一少”特点,要求学生相互之间提出问题,复习知识点。课堂上,教师采用引导式教学,如讲到钢材的特性时,让学生联想老式铸铁与不锈钢自来水管,然后把学生引入铸铁、结构钢、滚动轴承钢、工具钢、不锈钢和耐热钢的课程知识上来。如今的网络时代,电子教学资源极其丰富,机械工程材料课程教师要引导学生课后登录中国材料网、机械CAD论坛、模具论坛、热处理论坛等,学会网上学习,学会从网上查找解决问题的方法,引导学生自主学习,进而巩固基础知识,不断扩大知识面。

2.5教学与科研相结合

教学中,“金属的凝固、铸造过程中的材料行为及性能变化、钢的合金化”的内容与笔者的科研项目“柱塞泵转子挤压铸挂成形的优化”相关,为此,笔者根据科研项目的研究进展,把相关成果运用到教学中,尝试研究性教学[10],以下以“铸造”的教学为例。铸造,简而言之,将熔融状态的金属浇入铸型,等凝固后获得既定形状、尺寸和性能的金属零件毛坯的一种成型方法。挤压铸挂或称挤压铸造作为一种先进的铸造技术,其最大的特点是金属液体在较高的压力下凝固。冲压压力可以起到加速铸件凝固过程和产生塑性变形的作用,使铸件晶粒细化,物理性能好。教学中,笔者结合自己的研究项目,开展铅锡青铜在压力下快速充型、凝固对内部组织结构和铅锡青铜与钢坯体铸挂结合面质量的研究,在分析不同工艺参数的基础上得出转子毛坯内部组织结构和铸挂结合面质量的规律性,以期建立结构复杂件(如柱塞泵转子毛坯)液体金属挤压铸挂成形技术的工艺体系,达到获得质量和效率稳定的铸挂毛坯的目标。课堂上,给学生PPT展示铸造过程(图5、图6)、ProCast模拟成形参数的优化,提高了学生对本课程的兴趣,达到学以致用、理论联系实际的目的。

3结束语

针对机械工程材料课程教学中出现的“三多一少”现象,笔者提出了:(1)选择理论与工程实践并重的教材;(2)压缩偏重材料本身的化学知识;(3)加大多媒体教学的比例;(4)引导学生自主学习;(5)教学与科研相结合等建议;倡导教师应用研究性教学,把自己的科研成果融入课程教学中,以拓展学生的知识面,培养学生的科研意识和工程意识,从而提高教学效果。

化学与工程材料篇8

关键词：室内设计；装饰材料；教学改革

作者简介：谢青伶（1978-），男，湖南常德人，湖南农业大学体育艺术学院，讲师；郭春蓉（1983-），女，湖南益阳人，湖南农业大学体育艺术学院，讲师。（湖南 长沙 410128）

基金项目：本文系湖南农业大学东方科技学院科研基金项目（项目编号：DB2009034）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）31-0101-02

随着人们对室内外环境的要求越来越高，装饰材料也越来越凸显其重要性。装饰材料与施工是室内设计构思转化为实物的技术手段，关系到整个设计的成败。“装饰材料与施工”是环境设计专业非常重要的课程，是学生由理论走向实践的桥梁课程。只有掌握了装饰材料的设计方法，并加以正确的运用，才能营造出具体而生动的室内空间，只有对材料的施工方法、室内构造的节点有充分的理解才能使室内设计方案变为现实，成为有实际意义的设计。因此，这门课程是所有室内设计专业的专业必修课。纵观各兄弟院校对这门课的开设情况，基本上围绕着以下几点展开：讲解材料的物理化学成份、结构、制造工艺；解析室内设计施工工艺、基本构造节点大样；材料市场的调研；装饰材料与施工专题设计。

在教学过程中，“装饰材料与施工”最大的难点是装饰材料品种繁杂。传统的教学模式给教学双方都带来很多局限性，主要问题表现在三个方面。一是知识面广，综合性强，系统性差。不同材料之间的专业知识领域跨度大、缺乏关联性，使课程的讲授条理性差，教师难讲，学生难学。二是在各版本的教材中，所介绍的材料从外观质量、性能指标到使用条件等几乎都离不开参数表格。面对数目繁多、枯燥乏味的表格和数据，学生很难提起学习兴趣。三是实践性强，实验教学条件相对滞后。装饰材料和工程密切相关，其装饰效果、使用性能等有关知识需要通过实际体验、实验分析来加强认识，由于受到课时和实验条件的限制，许多应用问题只能“纸上谈兵”，教学效果欠佳。[1]这样的课程体系与特点使得大部分学生课程学完了，还是感觉有些懵懵懂懂、一知半解的，一旦遇到实际情况就无从下手。

此外独立学院宽进严出的培养目标，也有别于一般本科教育的特点。独立学院学生专业基础往往不好，学习主动性差，依赖性较大，加上教学内容枯燥无味，学生在这种教学模式下没有了学习的兴趣，对材料的掌握也模棱两可，似是而非，只限于知道什么情况一般是用什么材料，什么部位通常是用什么材料，而没有自己的思考，思维很局限。即使能够画出这些材料施工的图样，但作为设计者来说，很难做出让人满意的设计，创意平平，没有深度。学生的创造力与想像力难以发挥，最后设计的方案平庸而无新意，缺乏艺术气息。

那么，什么样的教学方法才能最大程度调动独立学院学生学习材料构造课程的积极性呢？借鉴包豪斯的教育理念与后现代艺术的创作方法，可以从以下几个方面进行“装饰材料与施工”课程改革的探索。

一、教学方法的改善和更新

1.情境体验式教学

在装饰材料课程中，实施情境体验式教学就是通过提供真实或模拟的装饰工程项目，围绕项目开展装饰材料与施工的教学和实践，使学生按照项目的真实情境直接参与完成任务。在具体的工作过程中，学生通过真实体验与全情参与，全方位的感受和学习工程项目所需的知识技能，逐步领会和探索独立工作的能力。[2]创设的情境可分为真实情境与模拟情境。真实情境的体验即参与到真实的工程项目中。模拟情境则虚拟一工程项目，让学生分别扮演设计师和客户，现场开展业务的模拟。在此过程中，“设计师”要洞悉“客户”心理，在短时间内捕捉“客户”的需求信息，帮助“客户”分析出房间的基本结构和布局，指出不合理的空间布局并做调整，快速勾勒出所需设计的环境草图，“客户”则在洽谈过程中或配合或设置障碍。情境体验式教学法强调学习内容的综合化和真实化。受个人能力所限，学生在情境中只能扮演极少的岗位角色，获取的职业信息也十分有限。因此，个人学习目的的完成有时只能依靠小组、团队有组织地分工合作来实现。这就需要在项目驱动下，教学组织形式必须从传统的以个体学习为主转变为以小组、团队协作学习为主。

2.研究式教学法

这种模式下，教师的首要任务是根据每个学生的特点配置合适的研究课题，例如让学生对玻璃或金属等某一材料进行专题研究。学生独立搜集资料，整理学习知识，摸索形成成果。在此过程中教师要使学生真正成为学习的主人，必须引导他们成为研究课题完成的主导者，使他们越来越多地承担起自主学习的责任。确立学生在教与学活动中的主体地位，让学生自觉学习，把更多的时间交还给学生，把“要我学习”转变成“我要学习”，要求教师做学生学习的组织者、引导者和鼓励者。研究式教学法突破了传统的教学模式，通过学生亲自解决身边的一些实际问题来实现对知识的掌握，大大提高了学习的积极性和主动性。

二、教学手段的现代化探索

1.多媒体课件的制作

由于多媒体课件生动、高效的优点，使得它已成为现代化教学中非常重要的手段。“装饰材料与施工”课程多媒体课件的制作要注意以下两点：

（1）要符合独立学院学生的特点。由于独立学院学生基础知识薄弱，学习的主动性不高，装饰材料课程的教学重点是让学生掌握最基本、重要的材料与应用。因此在课件中要体现教学内容中最基本、最重要的知识。

（2）多媒体课件的制作应符合课程特点。[3]不是所有的内容都要由课件展示。例如材料工艺流程由教师在黑板上边讲解边绘制就更能让学生理解工艺的前后过程。

2.视频动画的使用

材料的施工工艺如果以视频的形式来动态演示室内构造施工的过程与步骤，能很好地调动学生视觉听觉等不同感官，能激起学生的兴趣并且能更清晰地了解材料的施工工艺。施工工艺视频素材可以从网下载或者购买，也可以由教师到工地有针对性地现场录制然后制作，或用3Dmax、SketchUp等3D动画软件来制作模拟材料结构的层次和施工工艺的过程。讲授过程中重要的工艺流程教师必须辅以黑板绘制来加深学生的印象。

三、调整教学内容，激发学习兴趣

“装饰材料与施工”课程中一再强调技术的学习，让学生能正确运用材料的构造方法，快速进入社会工作角色。职业院校强调这一观点尚可理解，但所有本科高校都强调这一点有失偏颇。对技术的强调可以培养一个好的技术工匠，但出不了一个优秀的设计师。对材料的创造性运用才是设计师成功的法宝。

除了使用功能，装饰材料在空间环境设计的形式之中还具有典型的文化意义。首先，各种材料共同参与到空间的表现形式当中，这些零散的材料因为可以依凭人们的文化记忆和生活经验而构成深奥的语句，从而在某一空间形式中获得了语言符号的意义。其次，空间环境依赖于人们的社会生活经验，各种材料平日里所各自扮演的社会角色之间很可能隐涵着某些出人意料的内在联系。它们之间或者存在着反差对比（如粗糙笨重的岩石和光滑洁净的玻璃），或者存在某种类似性（如木板与塑料），或者在某些特定场合碰到一起会具有特定的语意关联（例如在中国传统厅堂摆放的钟、瓶、带镜的插屏等）。因此，材料通过组合的方式能够使观者产生联想与思考，产生各种不同的情绪。无论怎样，一件精致的室内设计作品都无法回避词汇符号——材料，以及表达的语法——设计师对材料的搭配组合这二者之间的紧密关系。

根据设计专业的学生普遍具有艺术学习经历这一特点，在教学中，可以侧重从材料的文化艺术层面加强对装饰材料的讲授与讨论。要不断调整教学内容，使其符合时代特点，避免过多枯燥的数据内容，使授课内容能挖掘学生的创造潜力，诱导学生对各种材料有更深层心理的、文化的思考，探索材料的本质特征，而不仅仅是停留在物理特点上。引导学生关注装饰材料的使用历史、象征意义、材料的地域特点、材料的形式意义等，研究不同种材料的组合搭配、同种材料的组合造型、材料的表面加工、材料的连接方式等带给人的不同心理感受。

四、教学实践条件的建设

材料不仅有视觉上的特点，还有各种肌理，要在生活中真切的感受才能对材料有所认识，才能在设计中合理运用，仅课堂讲授这种方式对学生掌握装饰材料显然是不够的。

深入开展市场调查是作为装饰材料课程必须进行的教学实践活动，同时也是学生了解市场和消费者需求的重要手段。装饰材料市场类型多样，有综合市场、建材超市以及一些分布在社区的小型建材五金店。调查可以分组分专题进行，了解产品的品种、规格、价格、性能等丰富信息。

除了材料市场的调查，多到工地现场考察无疑是最直接的学习实践方式。利用校企合作平台，加强学生和施工人员的课内外交流，多看工人施工，多收集施工图集，这种学习能够最大程度地激发学生的学习热情，提高学生的实践能力。

但是，上课的时间有时很难遇到实际的工程，即使遇到，由于实习时间短，而工程工期长，所以也看不到整个施工过程，还是加深不了对课程内容的理解。因此，很有必要建立材料工艺实验室验证课堂教学的理论知识。可以选择工艺较简单，种类较多且具代表性的装饰构造，由老师示范然后安排学生在实验室中进行实物装饰工艺操作。以木地板铺装工艺为例，可根据材料种类（实木、复合、强化及竹地板等）或工艺种类（工字纹、人字纹或拼花等）将学生分组，进行实物操作实验。

五、结束语

作为本科层次的一种新兴高等教育模式，在独立学院的“装饰材料与施工”教学过程中，要根据其生源、办学等特点，了解学生个性，发展特色的装饰材料教学。通过理论与实践相结合、传统与现代教学手段相结合、文化艺术与专业技能相结合等多层次立体的教育模式，注重培养独立学院学生对材料的创新设计与应用能力，为社会输送更多能够创造具有文化内涵的室内环境作品的高素质设计师。

参考文献：

[1]黄凯旗.装饰材料课程教学改革的实践与思考[J].广西大学学报，2006，（10）：69-70.

[2]祝频.结构教学观在《建筑装饰材料》教学实践中的尝试[J].职业教育研究，2005，（12）：82-83.