材料科学与工程基础知识(精选8篇)
材料科学与工程基础知识篇1
2、南京航空航天大学经济管理学院，江苏南京，210016）
[摘要] 材料科学与工程专业具有较好的开展创业教育的专业基础，与社会要求相比，该专业的创业教育现状还有较大的发展空间。本文从专业教师的认识、人才培养方案的优化、创新创业活动的结合和实践教育基地建设等方面分析了材料科学与工程专业创业教育的几个问题，提出了吸引专业技术投入创业教育、创业知识“柔性”进入人才培养方案、结合创新活动开展创业教育、大力加强创新创业实践教育建设等建议。
[
关键词] 材料科学与工程；专业教育；创业教育；创新教育；课程体系
[中图分类号] G640 [文献标识码] A [文章编号] 1674-893X(2014)05?0032?03
[收稿日期] 2014-07-29；[修回日期] 2014-09-27
[基金项目] 教育部南京航空航天大学创业教育实验区、江苏省2014 年度高校哲学社会科学研究重点项目“江苏高等院校创业教育模式与体系创
新研究”（2014ZDIXM024）；南京航空航天大学2013 年教改项目“材化专业学生创业教育实施途径研究”（1304JG0607Z）[作者简介] 周克印（1966-），男，江苏东台人，博士，南京航空航天大学教授，主要研究方向：工程力学，高等教育；王少刚（1966-），男，江西吉安人，博士，南京航空航天大学副教授，主要研究方向：先进材料连接；刘益平（1959-），男，江苏如东人，南京航空航天大学教授，博导，主要研究方向：财务管理，创业教育、
材料科学与技术的发展，极大地推动了工程科学和技术的进步，为人们生活水平的提高做出了很大的贡献，材料产业也成为国民经济发展的重要支柱。在材料科学与工程本科专业（以下简称“材料专业”）开展创新创业教育，提高未来的材料工程师们的创新创业素质具有重要的意义。
材料专业以材料学、化学、物理学等理论为知识基础，在本科期间要系统学习材料科学的基础理论和实验技能，并锻炼把这些知识应用于解决材料的合成、制备、结构、性能等工程实际问题的能力。材料专业需要涉及的知识面很广，知识掌握的要求很高，在校期间的学习非常紧张。在较大的专业学习压力下，探索和研究适合材料专业的特点的创业教育路径尤为重要[1]。本文结合工作实践介绍对此问题的若干思考。
一、材料专业教师对创业教育的认识是关键
材料专业教师是实施专业教学的最主要力量，也是材料科学与工程领域重要的研究者。在长期的教学和科研工作中，材料专业教师都养成了严谨求实的工作作风，严格认真的工作态度，以培养材料领域未来精英为己任，对教学工作认真负责。
材料专业教师的这些特点是保证教学质量的基础，但也有可能对创业教育产生不利影响。材料专业教师大多数来自于高校或科研单位，工程经历不多，创业经历更少，几乎没有对创业教育的直观感性认识；当他们接受本科和研究生教育时尚未开展普适性创业教育，很多教师没有对创业教育的全面了解和认识；国家为高校和研究单位创造了较好的工作条件，长期在此工作容易缺少对创业和创业教育工作的紧迫感。当专业教育和创业教育在时间场地等方面发生冲突时，专业教师很容易产生对创业教育的负面认识，甚至有可能对学生产生不良导向。
材料学既是基础科学也是应用科学，如何一种新材料的研发都以材料学、物理学、化学等相关学科的基本理论为基础，以应用为导向。相关学科的基本理论为材料的研发和应用提供了良好的指导，雄厚的基础知识是材料专业学生获得更大发展的必备条件；新材料的产业化发展会给研发提出更多的问题，促使研究者更深入、更全面地研究材料，也会对研发提供更好的条件，尽快研发工作，使得新材料、新工艺、新技术更好更快地造福百姓。因此，从材料专业的内涵来说，专业教育与创业教育是不矛盾的，专业知识和创业知识的结合可以更好地促进学生的发展。
专业教师的模糊认识是影响创业教育效果的关键因素。深入研究专业教师的模糊认识及其形成原因，可以有效提高教师的认识。分析材料专业的发展方向和趋势可以发现，当代大学生迫切需要掌握一定的创业知识，在材料专业实施创业教育是材料领域不断发展的要求，更是社会对未来材料工程师的要求。学生通过与专业相结合的创业教育，可以更全面、更深入地了解材料专业的发展，明确专业学习目的，加深对专业知识的理解，提高专业学习的自觉性。鼓励教师深入工程实践，在实践中进一步认识专业教育和创业教育的关系是消除其模糊认识的有效途径。材料及其相关产业已成为许多地区的支柱产业，通过分析产业发展过程中正反两方面的典型案例可以使得专业教师更好地认识创业教育的重要性和紧迫性，从而在实践中将两者更好地融合在一起。
二、引入创业教育的培养方案是保障
人才培养方案是本科教育教学工作的指导性文件，各项教育教学活动都据此开展和安排。如果不把创业教育的内容纳入人才培养方案中，创业教育的时间、空间等条件就无法得到保证，其教学效果就无从谈起；创业教育的内容纳入人才培养方案后，更重要的问题是如何将创业教育与专业教育有机结合，在有限的时间里取得更好的效果[2,3]。
优化专业人才培养方案是一项系统工程，以课程为代表的各种教学活动是人才培养方案的主体。一个科学合理的培养方案所包含的课程必定是相互支持、融为一体的。材料专业具有基础知识要求较高、应用领域广泛、学科发展迅速的特点，材料专业是学习任务较重的工科专业。创业教育纳入人才培养方案后，其他专业教学活动的时间空间会相应减少，会引起专业教师的不满。
处理好创业教育与专业教育知识点间关系是解决这一矛盾的关键。创业教育和专业教育的知识点分属于不同的学科领域，从表面看两者相距甚远。但从材料科学与工程的发展历史看，两者一直是互相融合、互相渗透、互相促进的。产业化是材料科学与工程发展的巨大推动力。研究人员根据社会的需求确定材料研究方向，研究的初步成果需要通过应用来检验，得到市场初步认可的成果需要进一步改进，更大规模的应用也为深入研究提供了更好的物质条件，更好的条件又加快了成果的优化，使得材料科学研究的成果真正为大众造福。
在材料领域，很多材料的发展都证明，创业知识和专业知识的有机结合，可以形成良性互动，更好地促进材料的新发展。教师在讲授专业课程的过程中，如果能够充分挖掘专业知识背后的创业过程，结合工程实践讲解一些先进材料的应用前景，介绍行业领域对材料的需求，分析相关材料的科研成果核产业化发展方向，都会对改善创业教育效果有所帮助。学生在系统掌握材料学科专业知识的同时上，接触、了解和掌握一些创业知识，加深对专业知识和创业知识的理解，拓宽学生的知识面，为将来更好地应用专业知识和创业知识打下良好的基础。实践证明，创业教育知识与专业学习相结合，创业教育渗透到专业学习过程中，或者说“柔性”纳入培养方案，会产生比创业课程无法产生的效果。这里所谓“柔性”纳入培养方案有两层含义。一是创业课程要其他课程紧密结合，融入课程体系；二是创业教育课程的知识点要和专业课程知识点结合，把创业教育课程的知识点“揉”入专业课程，在专业知识学习的过程中了解一些创业概念。
三、创新创业教育相结合是有效方式
广泛开展形式多样的创新活动是提高大学生综合素质的重要途径。材料专业学生主要学习材料科学与工程的基础理论，学习与掌握材料的制备、组成、组织结构与性能之间关系的基本规律，要进行材料结构显微分析、近代仪器分析方法、材料的物理性能与力学性能测试、材料制备与成型加工工艺等实验。这些知识和训练为材料专业学生参加创新活动提供了良好的基础，同时在创新活动中也会使得专业知识得到进一步的升华和拓展。
创新活动通过问题的发现、分析和解决过程使得学生得到更全面的锻炼。材料专业学生创新活动的问题，大多数来自于教师的科研课题。在创新活动中，学生要围绕问题，查找参考资料、构建实验系统、摸索解决途径、分析实验数据。通过这些工作，学生可以掌握文献检索、资料查询的基本方法，综合运用材料科学的基础理论和材料合成与制备等专业基础知识，进一步熟悉材料性能检测工作，培养进行材料研究、材料设计、材料研制的初步能力。在材料科学与工程领域，任何一种新材料都要接受市场的检验，只有得到市场认可、获得商业成功的新材料才有价值。作为未来的材料工程师，如果将创业教育与创新活动相结合，用创业教育的理论对创新活动进行分析，不仅能够按老师的要求开展工作，研究“怎么做”的问题，更知道“为什么”要这样做，思路更开阔，思维也更活跃。学生在完成了老师布置的任务后，还可以主动调研，深入分析市场需求，提出更多的优化方案，为成为既有专业知识又有技术经济管理知识的复合型人才打下良好的基础。
结合创业教育开展创新活动，对培养学生的团队意识大有裨益。从企业的角度看，新材料的研发有很多环节，如市场调研、需求分析、方案筛选、技术攻关、新品测试、优化调整、市场开拓等。在专业创新活动中，往往最重视的是技术攻关，使得很多学生也仅仅关心技术问题，其实施过程往往是单兵作战，主要与相关专业教师、同学交流，很少与外界沟通。如果学生不仅仅是为了完成任务，而是从创业的角度分析技术问题，就需要与自多学科、多专业的老师学生打交道，学习多个学科专业的知识，锻炼跨专业交流能力，更进一步就会组成一个多学科、多专业、多年级的团队，在新材料研发的全过程中大力协作，既锻炼了沟通、协作能力，也在碰撞中产生火花，产生更大的效益。
四、创新创业实践基地建设是必要条件
材料学科是人们在实践中发展起来的，实践教学对材料专业显得尤为重要。随着相关学科领域的发展，课堂教学已远不能满足提高教学质量的要求[4]，在真实环境中实施的实践教学已成为材料专业创新人才培养不可或缺的环节。
虽然先进的信息技术已使得课堂发生了巨大的变化，在课堂里可以通过PPT、动画、虚拟现实等技术展示工程实境。结合教师的讲解，学生可以对工程问题有较充分的了解，但在教室展示的工程实境面前学生只是一个被动的接受者，面对的经过教师选择的“实境”，接触的也是已经经过教师研究、有了解决方案的问题，仅从这一点就可以看出实践基地的学习是不可取代的。
创新创业实践基地的选点与建设应以学生的参与度为第一考量点。根据材料专业的特点，基地应优先选择处于成长中的中小型企业。很多大型企业已进入稳定发展期，其产品已广为市场认可，生产工艺成熟，生产规模稳定。在这样的企业，学生主要看到的是先进的工艺和装备，固定的生产模式，完善的管理，能让学生发挥作用的空间很小。很多中小企业还处于发展的初级和中级阶段，企业运作环节还没有固化，以大学生的知识储备比较容易进行深入研究。中小型企业遇到的问题较多，既有技术上的问题，也会有管理上的问题，更多的问题兼有技术和管理的元素。在这些企业开展创新创业实践活动，如果能密切结合学生的专业知识、已有能力、兴趣爱好等特点，精心梳理企业实际问题，选好实践活动的切入点，加强分类指导，科学设计活动路径，合理确定阶段要求，加强正向激励，充分调动学生参与活动积极性，就能把这些企业真正建成学生能力提升的基地[5]。
成长中的中小型企业的一个重要特点是工程技术人员和管理人员和学生的距离较小。可以利用有利条件开设创新创业现场指导讲座，侧重于创新创业综合知识的传授，以生动形象、丰富多彩的教学内容激发学生学习兴趣和创业精神，以企业的发展历程诠释创业理论，发掘学生的创业潜能，培养学生的创新创业意识，拓宽眼界，锻炼胆识，增强组织能力和社会责任感。
通过实践基地的学习，学生可以为企业将来的发展做一些分析。通过这些研究，学生不但可以深入理解创业知识和技能，还可以增加对创业精神感性认识，提高创业能力，通过设身处地的研究学会像企业家一样去思考，为将来以坚毅果敢的创业精神接受创业挑战打下良好的基础。
五、结语
材料产业是国民经济和国防建设的重要支柱，也是当今世界发展最快的领域。材料产业的快速发展，对人才培养提出了更高的要求。既具有雄厚的专业知识又具备创业素质的复合型人才无疑会受到行业的大力欢迎，他们不但会为行业创造更多的价值，而且会带领整个行业向更好的方向发展。
在材料领域，既有实力雄厚的大型和超大型公司，也有众多发展迅速的中小型企业。创业是他们共同的追求，人才是他们共同的动力。在材料专业实施卓有成效的创业教育，可以为学生的发展提供更广大的空间。要达到这一目标，就要提高广大专业教师对创业教育的认识，充分调动专业教师参加创业教育的积极性，把创业知识和专业知识的学习有机结合，实现创业教育“柔性”进培养方案、“柔性”进课程体系，可以使得学生更好地接受创业知识。结合创新活动开展创业教育，大力加强创新创业基地建设，可以使得学生从创业的角度分析创新活动，锻炼企业家思维，学到更多的课本上、课堂上学不到的东西，使得综合能力和综合素质有进一步的提升。
参考文献：
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[2] 肖志明、建构论视野下专业教育中的创业教育模式改革[J]、创新与创业教育，2013(6)：27-30、
[3] 欧阳文、学科、经验、问题：构成大学课程的三个相对起点[J]、现代大学教育，2008(2)：22-30、
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材料科学与工程基础知识篇2
关键词： 材料科学基础 教学优化 教学质量 实践能力培养
材料科学基础作为材料科学与工程专业中一门基础性的理论课程[1]，系统而全面地阐述了材料的基本理论，包括材料的微观结构与缺陷、材料的凝固与塑性变形、材料的组织与状态等方面[2]。考虑到应用型技术人才的培养目标，结合其他非金属材料和复合材料等系统理论，阐述材料的共性与个性。在此全面深厚的专业公共知识的基础上，着重说明金属材料的基本理论，诸如与其相关的基本现象、概念、规律和基本方法。通过明确课程学习的目的、选择针对性的教学内容、改革和优化教学方法及理论联系生产实际等多个方面，对材料科学基础课程进行改革与优化，提高教学质量，充分发挥理论基础课的指导性作用。
1、明确课程学习目的
材料科学基础课程教学为材料加工成型、材料测试等后续课程提供专业理论基础。明确本课程学习目的，打下扎实的专业理论基础，将对本课程及其他相关专业课程的学习效果产生积极的促进作用。
教学效率直接影响课程教学效果。在强调课程重要性的基础上，还应该增强课程教学的生动性与丰富性，提高学生深入学习研究的主动性与积极性，促进学生专业素养与认知情趣的有益结合，从而发挥学习热情与主观能动性，提高课程教学效率。
2、选择针对性的教学内容
材料科学基础通过研究材料成分、结构、组织与性能之间的内在联系和相互变化的规律，为材料科学与工程领域提供相应的理论基础与生产实际指导，因此，本课程教学围绕材料四要素这条主线展开。面对材料领域的广泛应用和繁杂的概念理论，有针对性地选择教材和教学内容显得尤为重要。根据专业特点教学分清主次，教学内容有所侧重。例如专业是金属材料科学方向，教学中应该着重介绍金属学部分，比较深入地介绍金属材料的晶体结构[3]、凝固结晶、塑性变形等方面的知识。通过查阅资料并结合本专业人才培养目标，精心选择教材，满足了本专业应用型技术人才的培养需要。
科技发展与材料理论更新相辅相成，在基础理论框架中，应加强学科前沿知识[4]的引入。新材料的研究、新工艺的发展等教学内容的引入，不但能保持理论的科学性，而且能极大地丰富教学内容。例如纳米材料、3D打印技术等前沿科技的发展与应用，可以让学生逐步了解专业领域的最新进展，更能激发学生求知探索的兴趣，寓学于乐，提高教学质量和专业素养。
3、优化教学方法
材料科学基础课程内容繁多，理论性强，学习内容包括基本概念的记忆、基础理论的理解、基本工艺方法及其应用等各个方面，教学工作有一定的难度。通过优化教学方法，建立逐层递进的专业知识体系，由浅入深、形象生动地叙述概念理论，培养学生积极探索和实践应用的能力，取得令人满意的教学效果。
3、1构筑逐层递进的知识体系
课程教学内容围绕材料、结构、组织与性能之间的相互关系及变化规律这条主线展开。在教学过程中构筑以材料成分归属（金属或非金属）为起点的基本框架，介绍其由来、特点、性能等背景知识，将学生带入到专业领域的视野中。有意识地结合实物（如手机或笔记本外壳等）引导学生注意和思考诸如产品是什么材料的、有什么特性等问题，慢慢培养专业思维和素养。
不同种类（或者种类相同但成分不同）的材料具有不同的结构，还能形成不同的组织，使得材料性能大不相同。讨论材料的特性需要逐层递进地研究和分析从理论条件下材料的晶体结构到实际条件下材料的结构和组织变化，再结合生产加工条件，一步步研究其性能的变化规律。在这个知识架构中，既要培养学生逐层理解剖析的能力，又要强调各层知识的关联性，使其思考问题较为全面而又深刻。
3、2生动地叙述概念理论
作为一门专业基础课，繁杂抽象的概念理论成为教学工作中的一个难点。因此，在教学过程中要避免平铺直叙，多用图文结合、多媒体演示、视频录像等手段，形象而生动地讲解基本概念理论，强化教学效果。
在教学内容中，晶体结构部分知识抽象，可以通过书写板书写下概念加深学生的记忆，绘制模型示意图帮助学生理解结构，采用多媒体动画演示形象展示晶体结构及缺陷，让学生深刻记忆和理解这些内容。在合金相图中的曲线和组织变化中的金相组织照片都能帮助学生建立微观结构的立体描述[5]，并形象地理解材料结构和组织状态的改变，总结性能的变化规律。
形象生动的教学方法使学生克服学习障碍，激发学习兴趣，引导学生主动发现问题，积极思考，让教与学都变成一件有意义的事。
4、理论联系实际
材料科学基础课程教学内容很大一部分来自生产实际的规律总结及试验现象整理和数据分析，实践性强。抽象的理论教学离不开实际，可以从实物产品的材料、外观和特性入手，结合生产工艺过程的图片或视频录像，让学生慢慢熟悉各类加工工艺、热处理工艺和表面处理工艺，引导学生将基本理论知识理解运用到生产实践中。在总结生产规律的基础上进行试验分析（如研究状态、温度等现象变化，强度、硬度等变化曲线，以及金相试验观察到的组织转变照片等），从宏观到微观充分反映材料四要素的基础理论及内在联系。在教学过程中可以设立开放式课堂，分组讨论试验现象，让学生测量性能数据并绘制表格曲线，要求学生认真完成金相试样制备并进行金相组织观察和记录。结合理论基础进行分析和总结，完成试验报告。强调实验教学的重要性，将其作为成绩考核的重要方面，强化教学效果。
科技在不断进步，新材料、新工艺不断涌现，生产设备和工艺不断改进更新，科学发展需要理论指导实践和应用创新发展。教学过程中联系实际，插入先进制造设备的图片和先进生产工艺的视频录像，多与学生探讨前沿科学的热点问题。比如可以让学生分组完成拟定题目的资料搜集整理并按组作报告完成工作介绍，还可以在此基础上设计研究性课题或实践创新项目，要求学生自由查阅资料和设计方案，整理分析后完成设计，纳入成绩评定或者奖励考核。这样不仅可以调动学生了解专业动向的积极性，学习更加认真，还可以开阔学生的视野，提高学生的应用和创新能力。
5、结语
材料科学基础课程内容丰富，专业性强，需要耐心记忆和理解材料的基本概念理论，认真分析总结材料的组织转变与性能变化规律。材料科学理论不断丰富，应用不断深入，需要积极关注前沿科技，不断补充和完善基础理论知识。因此，材料科学基础课程改革是一项长期而艰巨的工程，必须不断改革优化，与时俱进，勇于实践，在理论和实践教学效果上不断获得突破。只有这样才能达到培养理论基础扎实、实践能力强和创新能力高的应用型技术人才的培养目的。
参考文献：
[1]胡庚祥，蔡，戎咏华、材料科学基础，第2版[M]、上海：上海交通大学出版社，2000：8-10、
[2]石德珂、材料科学基础，第2版[M]、北京：机械工业出版社，2007：7-10、
[3]崔忠圻，覃耀春、金属学与热处理，第2版[M]、北京：机械工业出版社，2007：4-13、
材料科学与工程基础知识篇3
材料化学专业主要课程
在学习高等数学、化学、物理等基础理论知识及相关实验技能的基础上，本专业主要学习材料科学基础、结晶化学、高分子化学、高分子物理、现代材料分析技术、材料研究与测试方法、材料性能学、材料化学、材料工艺学以及材料基础实验、材料化学专业实验等专业基础课和专业课，接受计算机课程模拟及应用，实验技能、信息获取、工程设计、科学研究等方面的技能培训。该课程体系设置使学生既掌握了材料化学方面的扎实宽广的基础理论知识又具备材料专业特长。主要实践性教学环节：包括生产实习、毕业论文等，一般安排10--20周。
材料化学专业就业方向
本专业学生毕业后可在无机材料、高分子材料等材料及相关技术领域从事质量检验、产品开发、生产、教学及技术管理工作。
从事行业：
毕业后主要在石油、新能源、电子技术等行业工作，大致如下：
1、石油/化工/矿产/地质;
2、新能源;
3、电子技术/半导体/集成电路;
4、制药/生物工程;
5、原材料和加工;
6、其他行业;
7、建筑/建材/工程;
8、环保。
从事岗位：
毕业后主要从事研发、工艺、材料工程师等工作，大致如下：
1、研发工程师;
2、工艺工程师;
3、化验员;
4、质检员;
5、材料工程师;
6、销售工程师;
7、技术员;
8、实验员。
1、掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识;
2、掌握材料制备(或合成)、材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的基础知识、基本原理和基本实验技能;
3、了解相近专业的一般原理和知识;
4、熟悉国家关于材料科学与工程研究、科技开发及相关产业的政策，国内外知识产权等方面的法律法规;
5、了解材料化学的理论前沿、应用前景和最新发展动态，以及材料科学与工程产业的发展状况;
材料科学与工程基础知识篇4
1 “材料工程基础”精品课程的教学现状
随着我校材料科学与工程一级学科的建设与发展，“材料工程基础”逐渐融合成包含金属、陶瓷、高分子三大材料制备成型过程的技术原理，工艺方法及生产工艺过程的一门专业基础性课程。该课程要求学生在获得较广泛的材料工程基础知识的同时，掌握材料制备加工过程中的基础科学原理技能，从而能根据所确定材料的性能、结构和应用要求，提出材料成分构成和制备加工的方案及方法。通过该门课程的理论教学和实践环节的训练，要求学生了解材料分类、共性和特性及各类材料工程技术发展现状和趋势；理解各类材料工程技术的原理及各种材料工程技术间的关系；熟悉各类材料工程技术的特点和应用范围；掌握材料制备与合成、材料凝固与结晶、材料成形与加工、材料组织和性能改善、材料连接技术、材料表面技术方面主要方法的工程原理，并能根据产品质量要求合理选择材料制备与加工方案。
“材料工程基础”课程作为我校材料科学与工程专业的核心课程，在课程改革、教学内容优化、学生工程实践能力培养等方面起到了不可缺少的作用。近几年我国材料加工领域技术发展十分迅速，各种新工艺、新设备层出不穷，相比之下教材内涉及到的工艺和技术相对滞后。教师在教学过程中，积极结合科研工作成果和工程实践，查阅文献，收集资料，把材料工程领域的新知识增加到教学内容中。但是这些新知识与原有教材内容还缺乏有机的衔接，特别是一些涉及到跨知识点、跨学科的新技术、新工艺，在讲解过程中，难免一带而过，学生学习之后印象不深，理解也不透彻，影响教学效果。且目前出版的教材受限于各高校的不同培养目标，不同教学计划及不同定位等因素，教学内容存在一定的差异。因此，对“材料工程基础”课程改革势在必行，优化教学内容，改进教学方法和教学手段，强化实践教学，以满足材料科学与工程专业人才培养的需要。
2 优化教学内容
课程的教学内容需要具有一定的系统性和扩展性，不同专业方向的学生通过课程的学习能够建立材料科学及材料工程的知识平台，为后续课程学习和工程实践打下基础。因此，在该门课程的教学中，怎样突出工科特色，面向社会、面向材料生产企业的需要，进行课程内容和课程体系的规划和调整很有必要，使该课程的工程特色鲜明，学以致用，能更好地满足冶金类材料加工企业对高素质工程人才的需要。
在教学内容上，原来主要介绍金属材料的熔炼、锻造、轧制、热处理、焊接 等工艺原理、常用方法、应用范围及质量控制的基础知识，以及材料的强化与改性、表面技术等方面的知识内容。根据材料一级学科平台课程的建设，“材料工程基础”课程面向金属材料、无机非金属材料、高分子材料、材料成型与加工等专业方向，以培养具有优良工程能力和现代工程意识的高层次、高素质、适应时代要求的现代材料工程师为宗旨，以培养所具备的材料工程概念、材料设计、材料加工与制备方法、材料实验研究、设备仪器应用操作为目的，优化完善课程教学内容。以材料工程基础、材料加工工艺、先进材料制备技术三部分内容为主体，结合经典与创新并举的思路，系统地讲授材料加工过程的基本原理、流程和设备；结合生产实践剖析现代材料加工过程的本质、生产控制过程的关键环节和控制依据；结合典型的成形设备和工艺流程，从纵向和横向两个方面分析材料加工工艺的单元过程与相互关系；与现代工业紧密关联，随时了解材料生产工业的科技进步，及时更新教学内容；关注国内外材料工程学科的最新研究成果，吸收国家最新的标准化研究成果，把最新的科研成果引入课堂，注重介绍先进材料制备技术的发展动态、材料加工过程的资源回收利用、压力加工及精密成型模具设计等深加工方面的知识。目前形成了包括金属、非金属、高分子三大材料相关制备加工的课程内容，同时还增加了工程方法和技术经济方面的内容，拓展了“材料工程基础”课程的空间，强调材料工程的创新性与新材料开发创造性的结合，并设置相关应用问题，让学生自主学习，完成应用问题的解决方案和工程措施。鉴于“材料工程基础”课程涵盖金属材料、非金属材料、高分子材料等材料学的分支学科较多，涉及的知识点多，有效促进学生掌握各知识点，基本原理与工艺融会贯通，了解材料制备、加工和性能优化的各种方法的特性和共性，达到材料工程化单元操作和单元过程的有机结合，构成适合于不同材料的工程化系统。通过课堂教学和实践教学，使学生掌握材料科学与工程的系统知识，达到“登高而望远”的学习境地。
3 改进教学方法和教学手段
由于课程学时数的减少，传统的教学方法和教学手段已难以满足教学需要，因此，大力开展教改研究工作，在教学中根据实际情况采取灵活多样的教学方法和教学手段。通过课程教学多媒体教学手段建设、虚拟实验课程建设、工程化实验等手段生动、形象地进行理论课程教学，提高学生对理论知识的兴趣和掌握程度。
利用多媒体教学资源，采用启发式、问题式、讨论式教学方式，引导学生进入课堂，积极参与互动：在讲授时，每位主讲教师根据自身的特点，运用简练、准确、生动、形象的语言，对材料工程的基本原理、基本流程、基本设备、发展趋势进行解释、分析、论证，引导学生开展思维活动，使学生获得知识、发展能力；同时注重理论联系实际，注重培养学生科学的思维方法和，提出问题解决问题的能力。
灵活利用讲授法、讨论法、自学法、实验法等多种教学方法，有效调动了学生学习积极性。大胆尝试案例教学法，在课程中不断引入本领域国内外最新研究成果以扩大学生的视野；组织和鼓励学生到实验室去直接接触实验仪器和设备，强化动手能力，将有关教学内容归纳以考题任务下达给学生，让同学在查阅大量文献资料的基础上，上讲台做报告，激发学生的学习热情和提高教学效果。
充分利用现代信息技术手段，通过“材料工程基础”精品课程网站，提供了丰富的教学资源，学生可以远程登录进行自学，并可了解有关材料工程方面的发展动态和趋势；在课堂教学中采用了多媒体教学，编制了与教学内容相关的各种知识模块的多媒体课件，使课堂讲授更加形象生动，取得了良好的教学效果。同时邀请企业和研究所的技术专家和知名教授开设课程讲座，直观而生动为同学讲解工程案例，拓展了学生的工程知识和行业视野。采用现代教育技术手段，把现代化材料加工制备企业的生产状态，先进生产流程，企业概貌展现给学生，培养学生的专业素养和工程意识，帮助学生树立在材料领域拼搏奋斗的决心与勇气。
对学生的学习考核贯穿于课程的整个教学过程。学生作业有问答题、课外小论文等多种形式，要求教师认真批改作业。课程考试环节坚持教考分离，并严格执行A、B卷，逐步建立了较完备的习题、试题库，综合成绩由考试成绩和平时成绩两部分组成，平时成绩根据课堂表现、作业和实验操作技能、考勤等方面进行考评。
4 改进实践教学
实践教学是培养学生实践能力、创新能力和综合应用能力的关键环节，它在培养学生的实际操作能力、分析问题和解决问题的能力方面起着极其重要的作用。本着以培养和提高学生独立思考能力、动手能力和解决实际问题能力的目的，针对工程问题强调综合运用的特点，在课程体系中设计嵌入了实践教学模块，使理论教学与实践教学有机结合。实践教学环节的设计力求突出基本理论之间的融合、基础理论与基本方法的结合、基础理论与实际问题的结合；实践环节的教学，不仅仅局限于帮助学生对基本概念、基本定理的理解和运用，同时注重于学生解决工程实际问题时综合运用知识的能力的训练，充分依托我校材料学科的国家工程中心、省部级重点实验室和省级分析测试中心资源优势，通过这种训练使学生从研究方法到处理问题的能力等方面得到了有益的锻炼。
嵌入式的实践教学模块中单列实验课程，包括基础实验、综合性实验及设计性实验三个部分，各模块方向的学生根据自己的专业方向和实验学时要求选择三类实验的组合，把它们与“三大实习”相结合，即在课程学习的过程中，适度安排实习，各种模型及设备实地参观，使学生能够及时理解基础理论与工程技术及其应用相互关联，提高学习兴趣，增强教学效果。在实验教学上突出实验的技术性、综合性和探索性，实验室配备了50余套材料加工领域的教学试验设备，搭建了学生实践教学平台，开设出具有开放性、设计性、研究性的综合型实验，拓展学生思维，培养学生科研兴趣与能力，较好地解决理论教学与工程能力培养、实践教学相脱节的问题，在培养学生工程意识、动手能力和团结协作精神方面发挥了较好的作用。
5 结语
课程建设与改革是长期而艰巨的任务，在开展精品课程建设的过程中，应注意处理好传统与特色、规范与创新、内容与方法、基础与专业、教学与科研、点与面的关系，将以信息技术为手段，以创建部级精品课程建设为契机，全面推进教学队伍建设、实验室建设和网络多媒体教材资源建设，发挥优质资源网上共享机制，提高教学水平和教学质量，使“材料工程基础”课程成为材料科学与工程专业具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理特点的优质精品课程。
参考文献
[1]尹立辉，孙莉、地方高校精品课程建设的思考[J]、长春大学学报，2010(5):107-109、
材料科学与工程基础知识篇5
【关键词】现代工程化学特色教材建设研究
1 目的意义
《现代工程化学》课程，旨在使学生掌握现代化学的基本知识和理论，了解化学在社会发展和科技进步中的作用，了解化学在其发展过程中与其他学科相互渗透的特色，培养学生用现代化学的观点去观察和分析工程技术上可能遇到的化学问题，并能和化学工作者一起解决，为今后继续学习和工作打下必要的化学基础，也将培养跨世纪建设人才所必备的现代化学素养，所以编写一部适用于电气工程专业本科学生培养特点的《现代工程化学》教材，不仅可以改变学生教师无适用教材使用的困境，实现教与学的便利通畅，更可以完善基础化学教育体系，培养宽厚扎实基础理论的高级人才，尤其针对电力行业中化学知识的应用与化学问题的解决，包括新材料、能源、环境保护等领域提供理论学习平台[1]。
目前电气工程及其自动化学科[2]涉及电力电子技术，计算机技术，电机电器技术信息与网络控制技术，机电一体化技术等诸多领域，是一门综合性较强的学科，而化学学科在该专业中一直不受重视，因而导致适用于该专业的化学类教材匮乏。近年来，随着科技的发展，电气设备不断采用新材料，新技术，该专业发展受到化学新材料技术的影响很大，同时该专业学生在电气元件的选用、组装、设备防腐等方面由于化学知识缺乏往往造成制作的器件性能低下，腐蚀严重等情况。我校电气工程及自动化专业实验班开设的本科必修课《现代工程化学》目前处于无适合教材使用的状况，在整体教学过程及学生学习过程中引起诸多不便，经调研国内相关类型及层次的教材有《工程化学基础》和《工程化学》[3—4]，但理论内容相对单一，结构层次简单，与电力应用领域联结空白的现实状态，无法满足培养实验班学生的特点要求，而且在教学过程中要不断补充相关无机化学、有机化学、热力学及材料能源发展的知识内容，还要拓展前沿领域研究进展，所以建设适用于电力行业使用的《现代工程化学》特色教材具有迫切性及应用性需求。
2、鲜明特色
《现代工程化学》特色教材建设是针对我校电气工程及自动化专业实验班开设的本科必修课，是高等院校非化学化工类工科专业学生需要学习的一门重要基础课程，是培养全面发展的现代高级工程技术人员和相关管理人才知识结构和综合能力的重要组成部分。本教材从物质的化学组成、化学结构和化学反应基本规律出发，介绍有现实应用价值和潜在应用价值的基础理论和基本知识，密切联系电力行业现代工程技术中遇到的诸如材料的加工与防护、能源的开发与利用、电厂环境保护有关化学问题，了解化学与其他学科间的交叉渗透，其目的主要是帮助学生建立物质变化的观点和能量变化的观点，提高学生的科学素质和创新能力，以利于学生在今后的工作中能有意识地运用化学知识去观察、分析和解决电力行业所涉及的化学问题。本教材将现代化学基本原理与当前迅速发展的材料、能源、环境科学密切联系，同时联结电力行业中化学知识的多方面应用，具有内容简明、联系实际、突出重点的特色，可作为工科高等学校非化工类专业的普通化学课程的教材，此外教材强调化学基础理论的系统性，强化基础结构理论，尤其突出前沿领域应用研究，在编写理念、章节结构和内容安排方面进行全新尝试。
3、具体方案
3、1精选化学基础理论
通过调研及汇总资料文献，项目负责人及项目组成员认真研究本项目，结合电气工程及自动化专业实验班培养方案，确定教材编写大纲，整合无机化学、有机化学、分析化学、物理化学四大基础化学经典理论，如无机化学中物质结构包括原子结构与分子结构理论，有机化学中与能源、材料相关的重要有机物化性理论，分析化学中表征物质材料结构的光谱学内容，物理化学中化学反应规律等，强化理论联系实际，突出工程应用。
3、2汇总电力行业中化学知识的多方面应用
整合电厂仪器分析、电厂化学仪表、电厂水处理、电力用油、电力用煤等多课程实例应用内容结合基础化学理论，通过广泛调研，收集材料，结合电力行业特点，介绍有关电厂水、煤、油、气、汽、废水、仪表、锅炉腐蚀与防护等与化学学科密切相关内容。
3、3化学前沿领域研究进展
以反映新知识、新技术、新工艺和新材料为指导，突出介绍电力行业中最新化学知识理论的应用与化学问题的解决。例如发展低碳智能电网指标体系、电厂化学绿色处理、超导材料应用和输变电系统中化学问题及对策等，同时补充国外电厂中与化学专业有关的技术问题。
3、4复习指导与课后练习
精心总结各章节复习指导纲要，挑选具有代表性习题，巩固理论内容，并配合编写习题答案。
4、创新性
突出联系电力行业中化学理论应用与化学问题的解决，包括新材料、能源、环境保护等领域的实际应用研究，化学前沿领域的精粹概述。针对实验班学生培养特点，完善基础化学理论学习体系，有助于引导学生在较高层面学习化学理论，为学好学活工程化学奠定基础。
5、学生受益情况分析
通过电力行业《现代工程化学》特色教材的编写与建设，首先将改变学生无固定教材上课的现状，利于学生系统学习、预习和复习，更利于教师授课及教学安排。通过对化学基础理论进行整合，添加与电力行业相关的设备、材料、能源、环境等化学知识的应用与联结，有利于培养学生的化学素养和工程意识，将更能够适应国内电力建设的发展需求，有利于学生毕业后参与更多的实际工程、建设项目合作，更好的应用化学理论并解决在电力系统中出现的化学问题，综合培养提高学生的学习视野、信息素养、创新思维和交叉学科融合应用能力。
6、致谢
本论文由东北电力大学 "电力行业《现代工程化学》特色教材建设" 教学改革项目支持，特此感谢。
参考文献
[1] 周立亚、 工程化学课程的性质和教学探讨[J]、 广西大学学报 No、1， 2002
[2] 李孜、 电气工程专业本科教育改革初探[J]、 中国电力教育 No、15 2012
[3] 李海艳、 工程化学课程的教学实践探讨 [J]、 产业与科技论坛 No、11，2011
[4] 樊华，邓健、 工程化学多媒体教学课件的研制与实践[J]、 【摘要】《现代工程化学》是针对我校电气工程专业实验班开设的本科必修课，是高等院校非化学化工类工科专业学生需要学习的一门重要基础课程，本文详尽阐述了《现代工程化学》教材建设的目的意义、鲜明特色、具体方案、创新性及学生受益情况分析。
【关键词】现代工程化学特色教材建设研究
1 目的意义
《现代工程化学》课程，旨在使学生掌握现代化学的基本知识和理论，了解化学在社会发展和科技进步中的作用，了解化学在其发展过程中与其他学科相互渗透的特色，培养学生用现代化学的观点去观察和分析工程技术上可能遇到的化学问题，并能和化学工作者一起解决，为今后继续学习和工作打下必要的化学基础，也将培养跨世纪建设人才所必备的现代化学素养，所以编写一部适用于电气工程专业本科学生培养特点的《现代工程化学》教材，不仅可以改变学生教师无适用教材使用的困境，实现教与学的便利通畅，更可以完善基础化学教育体系，培养宽厚扎实基础理论的高级人才，尤其针对电力行业中化学知识的应用与化学问题的解决，包括新材料、能源、环境保护等领域提供理论学习平台[1]。
目前电气工程及其自动化学科[2]涉及电力电子技术，计算机技术，电机电器技术信息与网络控制技术，机电一体化技术等诸多领域，是一门综合性较强的学科，而化学学科在该专业中一直不受重视，因而导致适用于该专业的化学类教材匮乏。近年来，随着科技的发展，电气设备不断采用新材料，新技术，该专业发展受到化学新材料技术的影响很大，同时该专业学生在电气元件的选用、组装、设备防腐等方面由于化学知识缺乏往往造成制作的器件性能低下，腐蚀严重等情况。我校电气工程及自动化专业实验班开设的本科必修课《现代工程化学》目前处于无适合教材使用的状况，在整体教学过程及学生学习过程中引起诸多不便，经调研国内相关类型及层次的教材有《工程化学基础》和《工程化学》[3—4]，但理论内容相对单一，结构层次简单，与电力应用领域联结空白的现实状态，无法满足培养实验班学生的特点要求，而且在教学过程中要不断补充相关无机化学、有机化学、热力学及材料能源发展的知识内容，还要拓展前沿领域研究进展，所以建设适用于电力行业使用的《现代工程化学》特色教材具有迫切性及应用性需求。
2、鲜明特色
《现代工程化学》特色教材建设是针对我校电气工程及自动化专业实验班开设的本科必修课，是高等院校非化学化工类工科专业学生需要学习的一门重要基础课程，是培养全面发展的现代高级工程技术人员和相关管理人才知识结构和综合能力的重要组成部分。本教材从物质的化学组成、化学结构和化学反应基本规律出发，介绍有现实应用价值和潜在应用价值的基础理论和基本知识，密切联系电力行业现代工程技术中遇到的诸如材料的加工与防护、能源的开发与利用、电厂环境保护有关化学问题，了解化学与其他学科间的交叉渗透，其目的主要是帮助学生建立物质变化的观点和能量变化的观点，提高学生的科学素质和创新能力，以利于学生在今后的工作中能有意识地运用化学知识去观察、分析和解决电力行业所涉及的化学问题。本教材将现代化学基本原理与当前迅速发展的材料、能源、环境科学密切联系，同时联结电力行业中化学知识的多方面应用，具有内容简明、联系实际、突出重点的特色，可作为工科高等学校非化工类专业的普通化学课程的教材，此外教材强调化学基础理论的系统性，强化基础结构理论，尤其突出前沿领域应用研究，在编写理念、章节结构和内容安排方面进行全新尝试。
3、具体方案
3、1精选化学基础理论
通过调研及汇总资料文献，项目负责人及项目组成员认真研究本项目，结合电气工程及自动化专业实验班培养方案，确定教材编写大纲，整合无机化学、有机化学、分析化学、物理化学四大基础化学经典理论，如无机化学中物质结构包括原子结构与分子结构理论，有机化学中与能源、材料相关的重要有机物化性理论，分析化学中表征物质材料结构的光谱学内容，物理化学中化学反应规律等，强化理论联系实际，突出工程应用。
3、2汇总电力行业中化学知识的多方面应用
整合电厂仪器分析、电厂化学仪表、电厂水处理、电力用油、电力用煤等多课程实例应用内容结合基础化学理论，通过广泛调研，收集材料，结合电力行业特点，介绍有关电厂水、煤、油、气、汽、废水、仪表、锅炉腐蚀与防护等与化学学科密切相关内容。
3、3化学前沿领域研究进展
以反映新知识、新技术、新工艺和新材料为指导，突出介绍电力行业中最新化学知识理论的应用与化学问题的解决。例如发展低碳智能电网指标体系、电厂化学绿色处理、超导材料应用和输变电系统中化学问题及对策等，同时补充国外电厂中与化学专业有关的技术问题。
3、4复习指导与课后练习
精心总结各章节复习指导纲要，挑选具有代表性习题，巩固理论内容，并配合编写习题答案。
4、创新性
突出联系电力行业中化学理论应用与化学问题的解决，包括新材料、能源、环境保护等领域的实际应用研究，化学前沿领域的精粹概述。针对实验班学生培养特点，完善基础化学理论学习体系，有助于引导学生在较高层面学习化学理论，为学好学活工程化学奠定基础。
5、学生受益情况分析
通过电力行业《现代工程化学》特色教材的编写与建设，首先将改变学生无固定教材上课的现状，利于学生系统学习、预习和复习，更利于教师授课及教学安排。通过对化学基础理论进行整合，添加与电力行业相关的设备、材料、能源、环境等化学知识的应用与联结，有利于培养学生的化学素养和工程意识，将更能够适应国内电力建设的发展需求，有利于学生毕业后参与更多的实际工程、建设项目合作，更好的应用化学理论并解决在电力系统中出现的化学问题，综合培养提高学生的学习视野、信息素养、创新思维和交叉学科融合应用能力。
6、致谢
本论文由东北电力大学 "电力行业《现代工程化学》特色教材建设" 教学改革项目支持，特此感谢。
参考文献
[1] 周立亚、 工程化学课程的性质和教学探讨[J]、 广西大学学报 No、1， 2002
[2] 李孜、 电气工程专业本科教育改革初探[J]、 中国电力教育 No、15 2012
材料科学与工程基础知识篇6
关键词：材料科学基础 功能材料专业 教学改革
Teaching experience of material science foundation course for functional materials major
Bai Jing， Teng Fei， Huang Mingli， Luo Shaohua， Qi Jianquan
Northeastern university at Qinhuangdao branch， Qinhuangdao， 066004， China
Abstract： The materials science of the metallic materials， the inorganic non-metallic materials and the polymer materials has been bined for the functional materials major in our university， and added the latest research results to the traditional knowledge of fundamentals materials science to gain better teaching effect、 In this paper， based on the idea of teaching reform， several important reforming measures have been discussed in detail for the teaching reform of the materials science foundation course， aimed at improving the teaching quality and teaching efficiency； enhance students' analytical ability and innovative ability、
Key words： material science foundation； functional materials major； teaching reform
21世纪，材料科学与工程技术是国家经济建设的重要基础和支撑之一。材料科学基础是材料科学与工程类学科的一门专业基础课程，这门课程既要密切联系理论，又要为其他专业课程打下扎实的基础[1]。通过材料科学基础课程教学，学生能较好地了解材料的成分与组织结构，合成与制备，材料的性能及应用的基本知识，相互关系及其影响规律；对培养学生科学的思维方法、创新能力及运用基础理论知识解决实际问题的能力作用巨大。高等教育专业设置变化和课程体系的改革以及材料科学技术的迅猛发展，对材料科学与工程类人才素质提出了新的要求，已从原来较单一的技术人才转变为高素质、宽口径的复合型人才，材料科学基础课程教学中存在的问题也日益显现。研究和探讨课程体系的优化，兼顾金属材料、无机非金属材料和高分子材料的共性和个性，对提高该课程教学效果，培养复合型人才具有十分重要的意义。
1 材料科学基础教学改革的基本思路
材料科学基础教学改革的基本思路是：以厚基础、宽口径、面向现代工程为前提，根据本校实际情况进行。2011年，我校应教育部要求开设功能材料新学科，而功能材料以所需知识领域宽、学科发展迅速区别于常规的结构材料学科。
（1）我校集合常年工作在金属材料、无机非金属材料和高分子材料教学和科研一线的教师编写了一本《材料科学基础》（功能材料用）新教材，融入金属材料、无机非金属材料和高分子材料的共性和个性知识，并结合经济与科技的发展以及本校学科建设的进展，突出《材料科学基础》理论的共性，书中尤其注意了不同种类材料之间知识的交叉和渗透。
（2）着重培养学生科学的思维方法和创新能力以及运用基础理论解决实际问题的能力，即注重培养学生获取知识、运用知识、创新知识的能力。功能材料领域材料科学发展非常迅速，课本的知识永远落后于最新的科研成果，因而，能力的发展重于知识的传授。
①我校对大学二年级的学生采用导师制培养方式，每位导师都有自己的专攻学术领域，而学生根据自己的兴趣爱好可以自主选择导师。在导师带领下，学生开始进入实验室，学习使用相关的实验仪器设备以及最新的学科动态。学校方面，给予大学二年级和三年级的学生一定的实验经费，通过创新实践培养学生的科研兴趣和自学能力。很多学生在教师的带领下参加各种部级、省级科技竞赛，如全国大学生节能减排大赛和全国大学生挑战杯科技竞赛等，并多次获得奖项。2013年我院81002班本科生张溪溪等人“利用提钒弃渣制备锂离子电池正极材料LiFePO4及其电化学性能研究”，81002班侯瑞等人的“基于废弃锌锰干电池制备ZnMn2O4及其电化学性能研究”获得2013年“力诺瑞特”杯第六届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛三等奖。
②为切实做到“强专业、重实践”，我校采用3+1教学模式，即3年授课+1年毕业设计。在“3+1”模式的导向下，越来越多的学生在本科阶段有了更为清晰的专业成长目标。充足的毕业设计时间，使大四本科生充分参与到指导教师的科研课题中，对本专业的前沿领域和基础知识的实际应用有了深刻的了解，优秀大四学生能多次发表学术论文以及申请专利项目。例如，罗绍华（本校教师）、翟向乐（学生）、张雅倩（学生）、田勇（学生）、李辉（学生），申请的发明专利“硅酸锰锂/纳米氧化物复合正极材料及其制备方法”（专利号：ZL 2011 1 0109725、0）已获国家知识产权局授权。
在教学过程中，适当安排部分章节让学生自学。学生通过查找相关参考书籍，总结概括自学部分的知识要点，科研领域的名人轶事，材料领域发展中的重大里程碑进展等，然后分小组分析讨论，提高学生的自学能力和对材料专业课的学习兴趣。此外，在教学安排中，每年度安排两次参观。一次是参观本校太阳能电池和锂离子电池实验室，一次是参观磁性材料生产企业，让学生可以理论联系实际，运用理论知识解决实际问题。我们还通过加强实验教学，提高学生的动手能力[2]。
2 将最新科研成果融入材料科学基础课程讲授中
在材料科学基础课程备课过程中，注意融入最新的相关领域的科研成果。学生觉得所学知识非常新鲜和超前，能够及时了解本学科的前沿动态，从而提升学习兴趣，对传统知识的理解亦会更为深刻。这种教学方法抓住了“90后”学生喜欢新鲜事物的特性，获得了良好的教学效果。
图1 强磁场对Fe-C二元合金相图共析点的影响
例如：在讲授Fe-C二元相图时，加入了全国优秀百篇博士论文获得者张宇东博士（东北大学毕业）关于10特斯拉强磁场对Fe-C相图影响的内容[2]。强磁场的使用会使共析点向高温高碳的方向移动（如图1所示）。从而将课本中平衡相图的局限打破，引入了外场对平衡相图的影响。
另外，在讲述固态相变―马氏体转变章节时，讲授应用马氏体相变过程中的体积效应可以实现温控形状记忆效应。在该部分，融入了最新的研究成果，说明由马氏体相变引起的形状记忆效应不仅可以由温度场驱动，还可以由磁场驱动，由此产生一类新的智能材料被称为磁控形状记忆合金，它兼具大的磁场诱导应变（传统的温控形状记忆合金）以及快速的响应频率（压电陶瓷和磁致伸缩材料），现已成为国际范围内智能材料的研究热点，从而补充和扩展了原有的知识体系。
3 合理运用板书与多媒体教学方式
材料科学基础课程内容多且抽象性、理论性强，为了提高该课程的教学效果，应该采用有效的教学手段和教学方法。
传统的板书教学是课堂教学的一种重要手段[3，4]。板书这种教学手段数百年来在教学发展史上起到了重要的作用，即使在科技高度发达的今天，也始终没有退出历史舞台。但是单纯使用板书教学的局限性也是显而易见的，如信息容量小且板书内容不易保存，缺乏生动性和趣味性，学生很难保持持续的注意力，已不能完全满足课堂教学的需求。
随着社会的不断进步和科学技术的迅速发展，多媒体教学已经启动并迅速开展。与板书相比，多媒体教学有很多优点，能创造出一个有声有色、图文并茂的教学环境，把抽象的事物直观化，把复杂的问题简单化，为教师教学的顺利实施提供形象的表达工具，从而可以激发学生的学习兴趣。如将F-R位错源、位错扫过、位错的多滑移和交滑移、热聚合物拉伸变形、马氏体的表面浮凸现象等由书本的平面教学转为多媒体3D教学，使原来单调的课堂教学直观生动、新奇有趣，易于学生理解和接受，激起学生的学习兴趣。多媒体教学省去教师板书的时间，可以增加课堂信息量，提高课堂教学效率。
当然，也有教师指出过多使用多媒体手段的弊端，如教师备课不充分，多媒体教学要求教师制作课件，因而没有充足的时间备课；有的教师自己不制作课件，使用其他教师的课件，不能把课本知识充分消化理解，把讲课变成了“念课”，不利于学生学习能力、思维能力和创新能力的培养。而且一旦停电，讲课教师便束手无策，影响正常上课秩序。因此，授课教师必须充分备课、认真备课，将课本知识深刻理解，并且充分了解学生的知识水平，将学生难于理解的知识点用通俗易懂的语言流利地表达出来。课堂教学时使用恰当的教学方式，利用板书和多媒体课件相结合的方式来授课。将理论知识和一些不易使用板书的教学内容用多媒体课件呈现；对于一些学生应重点掌握的知识点则使用板书的形式着重强调。将每堂课的知识点精心组织，恰当地设置问题进行启发，并预见学生的回答。从而达到板书、多媒体与启发式教学完美地结合，保证教学按照预期效果顺利完成。
4 结束语
综上所述，材料科学基础是一门传统的基础课程，在建设创新型国家以及材料科学快速发展、本科教育向应用型方向转变的背景之下，该课程的教学要求、目标、重点、手段都已发生了根本性的变化。紧跟现代材料科学发展的步伐，及时更新和充实材料科学的最新理论及应用成果，使课堂教学与实践教学相结合，才能卓有成效地提高材料科学基础课程的教学质量。
参考文献
[1] 周细应，李培耀，童建华、《材料科学基础》教学改革的实践探讨[J]、上海工程技术大学教育研究，2005（2）：1-3、
[2] 张宇东、强磁场下钢的扩散型相变的理论与实验研究[D]、沈阳：东北大学，2007、
[3] 范群成，徐彤，席生岐、研究型教学在“材料科学基础”课程的实践与思考[J]、中国大学教学，2012（8）：61-62、
材料科学与工程基础知识篇7
关键词：复合材料与工程；人才培养；专业面；工程能力
中图分类号：G642、0？摇 文献标志码：A？摇 文章编号：1674-9324（2014）01-0098-02
复合材料是材料科学与工程发展最为活跃的前沿领域之一，是国防和国民经济建设的关键高技术新材料。我国高校开设的本科复合材料与工程专业一般以聚合物基复合材料为主线，目标是培养具备复合材料与工程领域的基础理论、专业知识和实验技能，适应现代复合材料高科技化发展趋势，掌握复合材料设计与制备技术，能从事先进复合材料与结构的设计、制备、评价的高级专业技术人才。我国聚合物基复合材料工业发展迅猛，产销量居世界首位。但是相对于发达国家的研究和应用水平，还存在很大差距。因此，面对日益增加的技术需求与教学内容的大量更新，为适应现代教育培养的新形势，必须对复合材料与工程专业的人才培养进行全面研究与改革。济南大学复合材料与工程专业自1995年招收本科生，1999年获得硕士学位授予权。我校的人才培养教学实践和对其他高校的调研结果表明，复合材料与工程专业的课程体系中普遍存在四个方面的问题：①化学与力学知识薄弱，创新能力差；②专业面太窄，毕业生工作适应性差；③理论与实践环节脱节，学生解决实际工程能力弱；④没有很好体现办学特色。针对上述问题，如何根据当今复合材料的发展，开展先进的、科学可行的专业人才培养工作，具有重要的现实意义和深远的历史意义。
一、加强有机化学、高分子知识的讲授
聚合物基复合材料的基体材料是有机物。有机化学是一门探讨有机分子结构性质、有机反应途径机理以及相关产物分离与结构鉴定的基础科学，是本专业一门重要的专业基础课。有机化学是聚合物合成的反应类型和反应机理的坚实基础。教学过程中应培养学生从有机化学的角度学习和设计聚合物合成的反应过程，提高学生学习高分子化学的效率，启发学生对聚合物设计的创新思维。高分子化学和高分子物理是本专业两门重要的专业技术基础课，既是理论学科，又是应用学科，涉及理论和实验教学两方面[1]。其专业理论性强，概念复杂，抽象难懂，聚合反应机理都是微观的，内容较难掌握，容易影响学生的学习兴趣。同时，教学内容与学时数减少的矛盾日益突出。为了提高学生学习的积极性和主观能动性，授课过程应结合复合材料常用聚合物基体材料，注重对各知识点进行重组和精练，不拘泥于教材内容的排序，兼顾聚合物基体最新的科技进展，做到重点突出，主次分明，紧密结合工程实践应用。
二、加强力学与结构设计知识的讲授
复合材料既是一种材料又是一种结构。复合材料的组分材料和纤维的铺设方向可以按照设计要求进行选择，即复合材料具有可设计性。复合材料的非均匀性和各向异性是复合材料力学的重要特点。与常规材料的力学理论相比，普通力学问题在复合材料力学中需要重新研究，以确定常规材料的力学理论、方法、公式的适用性与如何修正。对于复合材料的结构进行力学分析和设计计算必须以准确的复合材料力学性能数据为前提。随着复合材料的开发和应用，复合材料力学已形成独立的学科分支并蓬勃发展。
三、扩宽专业面，提高毕业生工作适应性
复合材料与工程专业涉及面广，内容多，如何根据社会的不同需要设置不同的专业教学知识体系十分重要，也非常困难。从毕业生就业和工作情况分析，应进一步扩宽学生知识面，提高其工作适应性。复合材料行业的发展，一方面分工越来越细，出现高度专业化趋势；另一方面技术复合程度越来越高，出现高度综合化趋势。因此，在专业课与选修课的设置上应充分考虑，使学生的专业知识、技能、工程素质与管理素质得到提高，工作的适应性增强。针对这种情况，我校对课程体系设置进行了改革，主干学科还是材料科学与工程，主要课程包括工程力学、物理化学、高分子化学及物理、材料科学基础、材料复合原理、复合材料学、复合材料聚合物基体、复合材料工艺与设备、复合材料结构设计基础、复合材料测试技术、现代材料测试技术。选修课的设置充分考虑扩宽知识面和就业，具体科目包括无机非金属材料工艺概论、新型建筑材料、工业仪表与工程测试、计算机辅助设计、试验设计与数据处理、金属材料概论、材料科学研究方法、建筑装饰材料、建筑装饰艺术设计等。
四、进一步加强实践实训环节，提高毕业生工程能力
复合材料与工程专业属工程技术型专业，应侧重对学生工程能力、推广应用能力的培养。复合材料工业一直持续快速发展，其发展速度远超过经济发展速度，并且没有任何减速的迹象。限制其发展的主要因素是不能提供足够的训练有素的工程师。针对这种情况，我们不断完善人才培养方案，重视实践教学环节，将教学实验、实习、科研实践相结合，将校内外实践教学相结合，增加开设了两周的综合性实验和一周的设计性实验。同时，与企业建立了多个复合材料教学实践基地，除了规定的认识实习、生产实习和毕业实习以外，再组织有兴趣的同学利用寒暑假在企业进行实地学习，并请企业参与专业建设和人才培养方案制定。定期邀请相关的专家报告他们的新产品开发研究，介绍行业新工艺与新设备。实践教学效果得到显著提高。
五、结合各校实际情况，体现学科的办学特色
各高校复合材料与工程专业的办学条件差异较大，应扬长避短，积累优势，形成自己的特色[2]。复合材料按照基体材料的分类可以分为聚合物基复合材料、无机非金属基复合材料、金属基复合材料。我校复合材料与工程专业在十多年的发展过程中，形成了自己的办学特色和科研方向，将专业教学与科研融为一体。结合我校传统无机非金属材料的基础优势，在课堂教学和实践教学中，将专业面从聚合物基复合材料拓宽到无机非金属基复合材料，并保持无机基复合材料的优势和特色。我校复合材料与工程专业于2009年被评为山东省品牌专业。实践表明，我们的特色办学促进了人才培养目标的实现，在提高人才培养质量方面发挥了独到的作用，也为学生就业扩宽了渠道，为山东省复合材料行业发展做出了贡献。总之，复合材料工程技术型专业人才的培养，应加强相关基础知识的讲授，扩宽学生知识面，努力提高学生工程能力和创新能力，着力解决学生工程能力弱的问题，使毕业生在复合材料生产、设计及研究开发等方面具有更快更高更强的工作适应性。
参考文献：
[1]郝智，伍玉娇，罗筑，黄彩娟、高分子化学课程教学改革与实践初探[J]、高分子通报，2012，（5）：116-118、
材料科学与工程基础知识篇8
人们通常把材料、信息和能源 人们通常把材料、信息和能源并列为现代科学技术的三大支柱，并认为他们是现代社会赖以生存和发展的基本条件之一。在这三大支柱中，材料科学显得尤为重要，可以说材料科学是现代科学技术发展的重要支撑，这主要体现在材料是人类社会进步的里程碑，而先进材料是高新技术发展和社会现代化的基础和先导，也因为信息和能源技术的发展都与材料科学的进步和发展密切相关。材料一直是人类赖以生存和发展的物质基础，但材料科学的提出却是20世纪60年代初的事情，也是科学技术发展的必然结果。随着人们对材料的制备、微观结构与宏观性能之间关系等研究的逐步深入，各种材料体系，如金属材料、高分子材料、陶瓷材料等都已相继建立起来。对不同材料的研究可以相互借鉴，也使得不同材料之间的相互替代和补充成为可能，由此也出现了复合材料的概念并得到了广泛应用。随着人们对材料研究的深入，逐渐形成了材料科学与工程这门学科。这门学科除了研究材料的组成、结构与性质的关系等基础研究之外，还研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题。现在一般认为，材料科学与工程主要包括组成与结构、合成与制备、性质及使用效能等四个方面，它是关于材料成份、结构、工艺与它们的性能和用途之间的有关知识的开发和应用的科学。由此可以看出，材料科学与工程科学有多学科交叉、与实际应用密切相关等特点，并且也是一门正在发展中的科学。作为一级学科，材料科学与工程学科下设有材料物理与化学、材料学、材料加工工程三个二级学科。按照我国的专业规划，材料科学与工程学科以材料学、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。更进一步讲，材料科学与工程专业培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等材料领域的科学与工程方面较宽的基础知识，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的科学研究与工程技术人才。金属材料领域涉及的金属磁性材料和无机非金属材料领域涉及的陶瓷基铁氧体材料都已经得到了非常广泛的应用。高分子领域的有机磁体，目前正在成为国际上研究的热点，也是软物理研究的一个重要领域。由此可以看出，材料科学与工程领域涉及的各个方面，都可以看到磁性材料的影子。材料一般分成结构材料和功能材料两大类，磁性材料作为具有特定物理功能的材料，在功能材料中占有很大的比重。当前功能材料的研究和开发的热点集中在光电子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物医用材料、超导材料、功能高分子材料、先进复合材料、智能材料以及生态环境材料等领域，这几类材料几乎都与磁性材料有直接或间接的关系，各类材料的磁学性质无疑也是当今研究的热点问题。
随着社会的发展，特别是信息功能材料的发展和应用的日益广泛，作为功能材料基础的磁性材料得到了日益广泛的应用。与此相适应的，在材料科学与工程学科的教学体系中，特别是在一些主干课程中都出现了与磁性材料相关的内容也就成为历史的必然。因为磁性材料从材料微观结构上涉及到晶态材料、非晶态材料、纳米晶材料，也涉及到金属材料、陶瓷材料等无机材料，所以在《材料物理导论》中把材料的传导性和磁性;作为一个章节，《新材料概论》中与磁性有关的有磁性材料;和超导材料;两个章节，《金属功能材料》涉及到磁性的章节更多，有磁性材料;、金属薄膜材料;、非晶态金属材料;、信息材料;、超导材料;及智能金属材料;等章节，在涉及到材料物理性能及测试的教材中，都会不可避免地涉及到磁学知识。在国外的教材中，情况也是如此，如《工程材料科学与设计》一书。在无机材料、陶瓷材料等课程中，也都会涉及到磁性材料，在材料物理性能的讲授中，也必然会涉及到电性及磁性的内容。考虑到磁学知识的广泛性及分散性，我校在教学实践中发现，有必要充分利用学校在这方面的优势，把磁学的相关知识单独作为一门学科进行讲授，这样既有利于学生对磁学知识有一个系统的理解，也可以适应社会发展的需要。磁性材料作为一种非常重要的基础功能材料，在社会中已经得到了广泛的应用，作为材料科学与工程专业的学生，非常有必要对磁学及磁性材料的知识有一个专门的了解，这样做会使学生受益终生。因为一方面有利于扩大他们的知识面和视野，也非常有利于他们就业；另一方面有的学生进入研究生阶段后，如果具备一些磁学相关知识，也非常有利于他们的学习和研究工作，《金属材料结构与性能》属于材料科学与工程学科领域的基础教材和国内外材料专业硕士的必修教材，也把材料的磁性能;作为一个章节进行讲授。
作为重要的现代信息功能材料的磁性材料，其发展具有悠久的历史，在这方面已经有许多专门的文献资料进行了介绍，在此不再赘述。人类很早就开始了磁学的研究，但直到量子力学创立后，才对磁性的起源有了一个较为清晰的认识，也就是说，磁性本质上起源于物质的量子性质。这就说明要研究与磁性相关的现象，就必须具有《量子力学》的学习背景；要研究大量微观粒子聚集体的磁学性质，就必然要用到《热力学统计物理》的知识；要研究固体的磁学性质，也必然要对《固体物理》有深入的了解。所以，在学习《磁学》课程之前，必须要以这三门课程的学习为先导，而在材料科学与工程专业中作为专业基础课，都会专门开设这三门课程，这也就为磁学课程的开设创造了有利条件。我校的探索实践表明，在讲授中应以《磁性材料》课程为主线来进行讲授，并且适当增加一些必要的磁学知识和磁测量知识，以利于学生的理解，也有利于学生对其他相关课程的学习。我校几年来的实践教学都收到了良好的效果。人们对纳米结构体系与新的量子效应器件的研究已经取得了许多新的进展，有许多成果已经产业化，并由此带动了传统产业的技术升级和技术进步，从而掀起了纳米科技热潮。纳米结构由于具有纳米微粒的特性，如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应等特点，又存在由纳米结构组合引起的新的效应，如量子耦合效应和协同效应等，这些都属于量子力学现象，现代纳米科技研究也多是以这些效应为出发点来进行的，这些内容也是材料科学与工程学科各门主干课程的重点内容。磁学主要研究物质的磁性及其起源，也就是研究与电子的自旋相关的性质及理论。磁学从创立之初就一直在从事与量子效应有关的知识研究。从量子力学创立至今，磁学从理论上对这些问题的探索已经有将近一个世纪的时间，积累了丰富的知识，对磁学相关知识的学习，必然会大大促进学生对材料科学与工程学科的学习和理解。
并列为现代科学技术的三大支柱，并认为他们是现代社会赖以生存和发展的基本条件之一。在这三大支柱中，材料科学显得尤为重要，可以说材料科学是现代科学技术发展的重要支撑，这主要体现在材料是人类社会进步的里程碑，而先进材料是高新技术发展和社会现代化的基础和先导，也因为信息和能源技术的发展都与材料科学的进步和发展密切相关。材料一直是人类赖以生存和发展的物质基础，但材料科学的提出却是20世纪60年代初的事情，也是科学技术发展的必然结果。随着人们对材料的制备、微观结构与宏观性能之间关系等研究的逐步深入，各种材料体系，如金属材料、高分子材料、陶瓷材料等都已相继建立起来。对不同材料的研究可以相互借鉴，也使得不同材料之间的相互替代和补充成为可能，由此也出现了复合材料的概念并得到了广泛应用。随着人们对材料研究的深入，逐渐形成了材料科学与工程这门学科。这门学科除了研究材料的组成、结构与性质的关系等基础研究之外，还研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题。现在一般认为，材料科学与工程主要包括组成与结构、合成与制备、性质及使用效能等四个方面，它是关于材料成份、结构、工艺与它们的性能和用途之间的有关知识的开发和应用的科学。由此可以看出，材料科学与工程科学有多学科交叉、与实际应用密切相关等特点，并且也是一门正在发展中的科学。作为一级学科，材料科学与工程学科下设有材料物理与化学、材料学、材料加工工程三个二级学科。按照我国的专业规划，材料科学与工程学科以材料学、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。更进一步讲，材料科学与工程专业培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等材料领域的科学与工程方面较宽的基础知识，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的科学研究与工程技术人才。金属材料领域涉及的金属磁性材料和无机非金属材料领域涉及的陶瓷基铁氧体材料都已经得到了非常广泛的应用。高分子领域的有机磁体，目前正在成为国际上研究的热点，也是软物理研究的一个重要领域。由此可以看出，材料科学与工程领域涉及的各个方面，都可以看到磁性材料的影子。材料一般分成结构材料和功能材料两大类，磁性材料作为具有特定物理功能的材料，在功能材料中占有很大的比重。当前功能材料的研究和开发的热点集中在光电子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物医用材料、超导材料、功能高分子材料、先进复合材料、智能材料以及生态环境材料等领域，这几类材料几乎都与磁性材料有直接或间接的关系，各类材料的磁学性质无疑也是当今研究的热点问题。
随着社会的发展，特别是信息功能材料的发展和应用的日益广泛，作为功能材料基础的磁性材料得到了日益广泛的应用。与此相适应的，在材料科学与工程学科的教学体系中，特别是在一些主干课程中都出现了与磁性材料相关的内容也就成为历史的必然。因为磁性材料从材料微观结构上涉及到晶态材料、非晶态材料、纳米晶材料，也涉及到金属材料、陶瓷材料等无机材料，所以在《材料物理导论》中把材料的传导性和磁性;作为一个章节，《新材料概论》中与磁性有关的有磁性材料;和超导材料;两个章节，《金属功能材料》涉及到磁性的章节更多，有磁性材料;、金属薄膜材料;、非晶态金属材料;、信息材料;、超导材料;及智能金属材料;等章节，在涉及到材料物理性能及测试的教材中，都会不可避免地涉及到磁学知识。在国外的教材中，情况也是如此，如《工程材料科学与设计》一书。在无机材料、陶瓷材料等课程中，也都会涉及到磁性材料，在材料物理性能的讲授中，也必然会涉及到电性及磁性的内容。考虑到磁学知识的广泛性及分散性，我校在教学实践中发现，有必要充分利用学校在这方面的优势，把磁学的相关知识单独作为一门学科进行讲授，这样既有利于学生对磁学知识有一个系统的理解，也可以适应社会发展的需要。磁性材料作为一种非常重要的基础功能材料，在社会中已经得到了广泛的应用，作为材料科学与工程专业的学生，非常有必要对磁学及磁性材料的知识有一个专门的了解，这样做会使学生受益终生。因为一方面有利于扩大他们的知识面和视野，也非常有利于他们就业；另一方面有的学生进入研究生阶段后，如果具备一些磁学相关知识，也非常有利于他们的学习和研究工作，《金属材料结构与性能》属于材料科学与工程学科领域的基础教材和国内外材料专业硕士的必修教材，也把材料的磁性能;作为一个章节进行讲授。