时间：2024-01-04 11:52:52
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇材料科学进展，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
【论文摘要本文根据上海工程技术大学材料科学和工程专业教学培养目标的特征,从课程体系和内容,教学理念,教学方法及手段,实践教学环节改革,考核评价方式,师资队伍建设等方面讨论了“材料科学基础”课程教改中的一些热点新问题及教改实践。根据我校培养优秀工程师的办学定位,结合材料学科的发展方向,初步建立了居于“基础适度、口径宽广、应用为先”标准的“材料科学基础”课程的新教学体系,从中取得了一些较好的教改效果和经验。
上海工程技术大学是一所以培养优秀工程师为主要目标的教学型大学。根据我校的办学定位和特色,作为材料科学和工程学科重要基础课程之一,“材料科学基础”有必要在加强基础、拓宽专业知识面和加强实践练习等方面进行课程改革。
1课程的性质
材料科学是一门揭示探究固体材料性质规律、设计及控制材料性能的科学,其目的在于揭示材料的结构和性能之间的基本关系。探究表明,材料结构是决定材料性能的核心要素,而材料的显微结构和材料的加工过程有密切的关系。因此,材料科学也需要探究材料在各种过程中的行为,这些过程包括加热过程、冷却过程、反应过程、界面过程、扩散过程、相变过程等。
“材料科学基础”是材料科学和工程学科的主干基础课程和核心课程,是材料科学和工程学科人才的基本知识和基本能力的重要组成部分,是本学科专业人才的整体知识结构、能力结构、素质结构的重要基石。根据我校的教学培养目标,本门课程的教学实践必须着眼于培养未来的材料工程师,紧贴上海市发展先进制造业的需求,结合本校材料科学重点学科的发展方向,在进行材料科学基础理论和基本技术教育的基础上,侧重进行材料开发应用、材料改性和材料加工的工程教育。
2课程教学的改革实践
“材料科学基础”课程建设和课程教学改革的指导思想是根据专业发展规划,主动适应上海经济、科技和社会的发展对材料学科专业人才知识结构和实践能力的要求,强调理论和实践结合,在宽专业知识面上对学生进行综合素质的提高,培养既把握材料科学和工程基本原理,又通晓材料制备和加工、组成和结构、性能和应用等系统知识的宽专业人才。作为材料学科最为基础和重要的平台课程,“材料科学基础”在学科知识构建中起着“基石”的功能,其教学内容的设定、宽度和深度决定着学生培养中有关材料学知识的基础深度和知识面的广泛程度,并影响着后续课程的展开、实施及教学效果。本着“基础适度、口径宽广、应用为先”的教学原则,我们对课程教学目标、课程体系和内容、实践教学环节、教学方法和手段、考核评估等方面进行了教学改革的实践。
2.1课程教学目标
作为应用型本科材料专业的基础课程,“材料科学基础”课程的教学目标具有多重指向性。一方面,应打下材料科学和工程领域的基本理论基础,为学习材料专业其他知识做预备,同时也为部分学生进一步深造做预备,为此要根据不同学生的情况,有区别地加以培养;其次,要注重培养学生运用基础理论分析和解决实际新问题的思路和能力,把握材料科学和工程学科的思维方法,为今后自学材料领域的相关知识打下良好的基础;最后,根据社会经济的发展需求,强调学生对材料科技进展和人类文明及经济发展关系的认知,能从价值工程的角度研发、选择和应用材料,从环境保护和可持续发展角度评价使用材料。
2.2课程体系和内容
在课程体系上,贯彻“基础适度、口径宽广、应用为先”的课程体系改革原则,在保持金属材料为主的专业特色的基础上,全面介绍了金属材料、高分子材料、陶瓷材料及复合材料的共性和个性特征,在材料科学理论模型的介绍上尽量拓展其适用的材料范围,如晶体结构,位错模型,界面结构模型等。教学内容的取舍以“精、宽、新、用”为原则,从材料科学和工程的基本原理出发,以固体材料结构为重点,从微观、宏观、物质内部、表面和界面、静态及动态过程等不同层面角度,阐述固体材料结构、结构缺陷及变化规律,以及固态材料的相平衡、相图、扩散、相变等,在材料应用方面,结合材料科学的理论内容,介绍相关的新材料、新工艺,如纳米材料、功能材料的最新进展,使学生对材料组成和物质结构的内在联系、材料结构和性能间关系有系统的理解和把握,为今后相关专业课程的学习打下扎实的宽专业口径的理论知识基础。
2.3实践教学环节
在加强实践的教学改革中,采取实验教学课程建设和学院平台实验室建设相结合的方式,推进课程实践教学的全面提高。材料科学基础的实践教学环节分为两个部分,一是课内实验,现配置了16学时的实验课,二是单列了一门“材料科学综合实验”课程,时间布置为连续的3周。针对课程教学目标和教学内容改革的要求,重新讨论制定了课内实验内容,加大综合性实验的比重,如金属塑性变形和再结晶综合实验、金相分析综合实验等,编写了新的实验教学指导书。课内实验以学生材料学基础技能练习为目标,如金相试样的制备、金相组织观察、材料塑性变形过程组织变化的特征,强调对不同材料显微结构基本特征的把握。材料科学基础综合实验课程的主要目的是通过一个完整的实验过程,包括明确实验目的、设计实验过程、实施实验和分析实验结果,培养学生材料科学和工程的基本素养,提高实验动手能力和分析、解决新问题的能力,进一步巩固对材料科学基础核心内容,即“材料结构决定材料性能、材料加工过程和材料结构密切相关”的认知。课内实验和综合实验内容互为补充、相益得彰,取得了新教学培养模式的良好的教学效果。
2.4教学手段和教学方法
在课堂教学和课内实验教学实践中,充分利用多媒体教学手段,自编CAI多媒体课件,在有限的学时内最大限度的发挥多媒体教学的应用效果。一些实验室目前难以实现而对学生的学识教育较为重要的内容也通过多媒体形式使学生有一个较为直观的熟悉。和此同时,还对教学方法进行了相应的改进,授课力求重点突出、逻辑清楚,强调教学互动,提倡师生间平等讨论,倡导探索性和探究性的学习方法,达到理论融会贯通的目的。
2.5考核方式
在课程建设过程中我们对课程的考核方式也进行了深入的讨论,大家认为合理的考核评价制度应该以提高学生的综合素质为主要目标,为此有必要改进传统的闭卷考试形式,避免“一考定终身”的方法。对此我们正在探索一种更为全面均衡的考核方法。具体考虑为将平时作业、实验报告、小论文、随堂考试和期末考试相结合的方式。重视对平时学习过程和阶段学习效果的评价,将上课听讲和课堂交流、作业习题解答的独特性及完成质量列入考评,鼓励学生自主学习、创新学习,鼓励学生发表有自洽性合理性的不同见解。在阶段学习后,设计一些随堂考试卷,随堂考试答应学生参考课堂笔记和教材,但每个学生必须独立完成试卷,重点考查学生对基础知识的应用能力,检验学生分析解决新问题的能力。将实验报告作为独立考查的重要部分,注重培养学生独立完成实验并撰写规范的实验报告的能力,检验和评价学生的动手能力和创新思维能力。适当调低期末考试在学生学业成绩中的权重,例如由原来的70％降低到50％或更低,试卷内容要充分体现教学大纲的基本要求,重点考查学生的临场应变能力,对基本知识的把握、熟练和提炼的程度。
2.6师资队伍建设
课程建设主要依靠教师推动。近年来,我们以全面提高教师队伍素质为中心,以培养优秀年轻骨干教师为重点,在职教师再培训和引进高素质人才并重,着眼于学科可持续发展的需求,建设一支结构优化、素质良好、富有活力、具有创新能力的高水平的教师队伍,取得了很大成效。教师队伍的科研和工程实践能力有了极大的提升,在“材料科学基础”教学团队中,有校学科带头人、上海市曙光学者、校青年学术骨干等,科研及学科建设的成果反哺教学的结果,促进了学生科研实践能力的提高和材料工程意识的形成。教师团队通过公开课观摩学习,加强教学法探究,极大地提升了教师整体的业务水平和教学效果。
3结语
作为上海市重点课程建设的“材料科学基础”正在我校材料学院相关专业范围内进行教学实践,在课程目标、课程体系和内容、实践教学环节、教学手段和方法、考核方式改革等方面进行了探索实践并取得了一定的成绩。课程建设下一步的工作重点将放在网络教学平台建设上,以进一步提高教学效益和教学质量。教育教学改革是一项永无止境的事业,只有通过对学生培养的各个环节进行更具体的探索和调查探究,不断地实践以总结其中的经验教训,才能逐渐探索出一条适合于应用型本科材料专业人才培养的成功之路。
参考文献
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关键词：材料科学与工程专业；培养模式；课程体系；创新人才
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）41-0216-02
面对21世纪的挑战，如何加强学生创新能力的培养，已成为我国当前高等教育改革的重要课题。随着社会经济发展和科学进步的需要，多学科已交叉渗透到与材料制备、结构、性质和应用各个领域。在科学技术高速发展，各种材料不断创新涌现，产业化的背景下，材料科学与工程专业以“宽专业、厚基础、高素质、重实践、强能力”原则，深化改革“材料工程应用复合型专业创新人才”培养方案，突破专业个性培养模式的约束。精心设计课程体系是实施创新教育的关键，是培养具有创新能力人才的核心环节，也是培养复合型人才的最有效途径之一。目前，“大材料”学科相互交叉渗透融合已成共识，专业课程却内容相对陈旧，逻辑和结构衔接不够紧密；设计性、综合性、创新性、开放性实验相对较少，支持专业培养目标的力度不够等问题日益凸显。在此背景下，本专业以材料的材料制备/加工、组织结构/成分、性能、应用四个要素及其相互关系为基础，构建专业核心课程群、专题选修课群、工程实践课程群为基本框架的课程体系。
一、整合课程内容，构建专业核心课程群
材料科学与工程专业培养计划从2007年开始，以全面系统的知识学习和综合思考能力培养为主，以材料制备/加工、组织结构/成分、性能及应用等四要素及其关系构成的材料学科共同基础知识作为重要的教学内容，构筑了“理论教学、实践教学、科学研究三个维度基本框架的新型课程教学体系”。目前，贵州大学材料科学与工程专业设置了“金属材料”、“材料压力加工”方向课程。为了满足“宽专业、厚基础、高素质、重实践、强能力”的培养目标，材料科学与工程专业按金属材料、材料压力加工二个方向的共同的或相近的学科基础、科学内涵、研究方法与研究设备，设计专业核心课程群，体现“大材料”学科共同的知识体系。如《固态相变》与《热处理工艺学》整合成《热处理原理及工艺》，《材料分析方法》与《材料物理性能》整合成《材料现代研究方法》，融入CAD、Origin、Matlab等软件组建新《计算机在材料中的应用》课程等；构建6～8门具有基础性、系统性、发展性特点的“专业核心课程群”（图1）。专业核心课程群以材料科学基础作为主线，安排各门课的教学内容，既相互衔接、循序渐进，又各有侧重、特点突出。便于学生学习材料共性规律，掌握有关材料及其关系构成的材料学科共同基础知识。鼓励教师把科研项目涉及核心课程相关的基础原理理论引入课堂教学，帮助学生树立完整、基本的知识观念，最大限度地拓展学生的知识结构，是培养应用复合型专业人才的重要组成部分。
二、设置专题选修课群，适应学生个性发展
加强理论基础同时，适当拓宽知识面，注重培养学生适应社会多样化、复杂化的能力。根据地方经济发展需求和学生个性发展，结合材料科学进展、专业教师科研特色，本专业在培养方案个性课程模块中设置“专题选修课程群”，让学生拓宽渠道获取更多学科专业知识，各得其所、各展其长，完善学生的知识结构系统，满足学生个性发展。学生根据其兴趣、未来发展、就业需要，自主选择相关课程。具体措施是：确定3～4个重点学术方向，每一方向下设置由3～4门课程组成的专题选修课程（图2）。学生可选择进入其中一个方向学习相关专业课程，使学生在熟悉共性知识基础上，掌握一种在国内处于领先水平的材料制备及组织控制技术。从而培养学生运用宽口径专业基础知识解决具体实际问题的应变能力和素质，提高学生适应知识经济社会的能力。
三、强化工程实践课程群，培养学生创新能力
实践课程是理论教学的延续。实践课程群主要包括《综合实验》、《认识实习》、《生产实习》、《毕业实习》、《毕业论文（设计）》及《综合素质拓展》等课程。为了进一步增加实验教学的综合性、研究性、设计性、先进性，对专题实验1、2、3内容进行整合，开设《综合实验》，强化学生创新能力和实践能力。专题实验1中验证性、演示性实验设计成综合性实验；专题实验3中引入3个教师科研项目创新性实验。鼓励学生积极参加国家数学建模比赛、省级节能减排设计研究、校级SRT计划等素质拓展活动，培养学生专业素质技能和实践创新的能力。校外实习基地涵盖材料制备—过程处理—组织观察—性能测试—应用的生产流程，可以满足各种实习教学的要求。引入电化教学等改革手段，学生能在短时间内吸收消化更多学科知识，掌握专业实习重点、难点，提高了实习质量。毕业论文采用“本科导师制”，选定基地技术人员或专业老师为导师，让学生提前进入导师课题组，熟悉设备操作，以不同的企业生产问题或科研课题内容加以培养创新能力。
从自身实际出发，材料科学与工程专业构建了应用复合型创新人才的课程体系。课程体系实施是一项系统工作，不可能一蹴而就，还需强化试验平台建设、教学改革、师资建设，课程评价体系等措施，才能确保其顺利实施和有效运行。
参考文献：
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关键词： 《材料科学基础》 教学改革 教学方法
《材料科学基础》是材料类专业的一门重要专业基础课，内容涉及材料的晶体结构与缺陷、材料的形变和再结晶、金属和合金的相图等知识，具有概念多、内容抽象、学科知识面宽等特点，与生产实际紧密联系。
“老师难教、学生难学”是课程教学中反映出的最突出问题，堪称“天书”[1]。传统教学中，教师采取板书为主，结合课外辅导的教学方法，很难达得最佳的教学效果；学生方面，更是感觉课程枯燥、难理解和记忆、应用知识解决工程实际的能力相当薄弱，由此产生抵触心理，逃课现象时有发生。为此，各高校对该课程的教学改革与课程建设都进行有益的尝试[2]。本文从教学内容、教学方法与教学手段等方面进行了改革探索和实践，激发了学生学习热情，提高了教学效率，极大改善了教与学的尴尬境地，使教学相长。
1.优化、更新教学内容
根据材料类专业的培养目标和课程特点，选择胡赓祥、蔡珣主编的《材料科学基础》（上海交通大学出版社）作为课程教材。经典的材料科学基础理论是教学重点，因此在内容设置上体现课程基础性特征，让学生系统掌握各个知识点，重点、难点要讲透，既注意与学生以前所学过的基础知识的衔接，又要避免重复，使学生容易接受新的知识，顺利完成新旧知识的过渡，打消抵触心理。该课程的基础性强调材料的共性规律，故打破不同材料之间的界限，对不同理论体系加以整合，针对材料多样性，寻求各种材料的共性。
其次，在讲授材料科学基础内容时，紧跟时代步伐，将材料科学的发展前沿与最新成果融入课堂教学：如引进纳米新材料和环境材料等新知识，引导学生关注这些新领域、新发现、新课题，开阔眼界，启迪思维，激发学习兴趣[3]。同时，根据我校的特色，尝试将教师的科研成果融入课堂教学，有重点、有针对性地引入诸如用于农业机械材料中的合金、用于农药废水处理的光催化材料、新型高分子材料农用地膜、海洋功能材料等知识，增强了教学的时效性，使学生感觉学有所用，并加强了理论知识与生产实际的联系，达到了很好的教学效果。
2.丰富教学方法，构建互动式教学模式
新的教学理念倡导教师是教学活动的组织者和服务者，学生是学习活动的主角，是课堂的核心，一切教学活动都应围绕学生的学习展开。因此，在教学过程中，改变传统“注入式”教学模式，采用互动式教学模式。一方面，教师转变教学理念，由重讲授转变为重指导，在教学方法上注意由慢到快，由详细讲解到主要讲重点、难点与思路，采用启发式、研讨式教学方法积极调动学生思维，激发学生学习兴趣。如借助生活中“下雪不冷化雪时冷”的现象，引导学生学习金属凝固时放出结晶潜热的知识；在学习铁-碳相图时，启发学生采用比较与总结的方法，联系以前所学的二元金属相图知识，使学生温故知新，并对所学知识进行自我整合，提高自主学习能力，又能使教师了解学生对知识的掌握情况，及时应对[4]，[5]。
另一方面，教师进行换位思考，设身处地地站在学生角度上考虑问题，把握学生心理，关注学习态度，进行人文关怀，营造轻松的课堂氛围，构建新型的师生关系。课堂上针对难以理解或易混淆之处，师生之间可以采取讲、读、问、辩等方式，通过共同努力寻找到答案；课后通过集中答疑、电子邮件、QQ、飞信、电话等形式，与同学进行平等广泛交流，解决学习中的疑难问题。教学实践表明，平等的师生关系、轻松和谐的教学氛围，能够引发学生对老师的兴趣，进而引发对课程的兴趣。
3.糅合多种教学手段，全面优化教学过程
首先，将传统板书与多媒体技术结合，弥补板书在时空上的不足，使抽象的知识形象化，容易被学生接受，同时能够增加课堂信息量，开阔学生眼界，开阔思维。对于多媒体授课内容，教师结合课程特点和学生层次，仔细钻研课程内容、教学方法和课件设计，并借鉴网络课件，使授课内容更有目的性、针对性，帮助学生理解和掌握抽象的理论知识。如在讲解“材料的凝固”时，用板书推导关键理论公式，给予学生充分的理解时间；对于金属的凝固过程、位错的滑移过程等知识点，则采用图片、动画或插播媒体文件展示变化过程和变化结果，直观形象地帮助学生理解和记忆，同时辅以设问、置疑等手段，鼓励学生参与讨论，体现教学互动。
其次，充分利用学校网络教学平台，完善网络助教、网络助学，建立教学互动平台。教师将授课计划、电子教案、多媒体教学课件、视频等全部上网，通过“网络答疑”解答学生的疑问，了解学生的学习进展和对教学工作的建议，及时调整更新教学资料和教学方法；学生则在老师指导下，以网络为媒介进行自主学习。这样网络助教促进了教师自身素质的提升，网络助学提高了学生的自主学习能力，有效解决了以前教学分离的问题[6]。
4.强化实验和创新实践环节
《材料科学基础》是一门以基础理论和工程实践紧密结合为特征的学科，实践教学不仅能有效巩固理论知识，优化知识结构，扩大知识面，开阔视野，而且能使学生在实践中充分发挥自己的想象力和创造力，建立大工程的背景和意向[7]。因此，结合理论教学，设置了基础性和综合性实践两类实验环节。前者使学生验证已学过的理论，加深对知识的理解；后者培养学生综合应用知识设计实验、解决实际问题的能力，获得书本以外的知识和技能。
在实践创新性环节上，通过丰富网上教学资料、设置课外小组研究等环节，结合课题组开设的《创新实践》课程，对学生创新与实践从思维上进行相应培训，积极进行教学实践活动激发学生的创新意识，实现部分学生的个性化培养。同时，鼓励学生积极申报“挑战杯”大学生创新教育项目，通过参加创新实践，培养学生的动手能力、科研创新能力和组织协调能力，为将来的工作学习储备一定的实验技能。
《材料科学基础》课程教学改革必须坚持以学生为本，与时俱进，不断充实和完善教学内容，创建新型的教学互动模式，充分利用先进的教学手段，激发学生自主学习意识并提高学习能力，实现教师、学生的相互促进与共同发展。
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英文名称：Transactions of Materials and Heat Treatment
主管单位：中国科学技术协会
主办单位：中国机械工程学会
出版周期：月刊
出版地址：北京市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1009-6264
国内刊号：11-4545/TG
邮发代号：82-591
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1980
期刊收录：
CA 化学文摘(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉：
中科双效期刊
联系方式
期刊简介
《材料热处理学报》（月刊）创刊于1980年，中国机械工程学会主办，中国机械工程学会热处理分会和北京机电研究所承办的全国性学术期刊。收录情况：全国中文核心期刊，中国期刊方阵－双效期刊，中国科技论文统计源期刊，中国学术期刊(光盘版), 中国核心期刊（遴选）数据库（万方数据库）、中国期刊网全文收录期刊等。
Ei(工程文摘), CA（化学文摘）, MA（金属文摘）, EMA（工程材料文摘）AIA (铝工业文摘)，JICST (日本科技文献速报)，Scopus,Corrosion Abstracts（腐蚀文摘）等收录期刊。
主要刊登各类材料（包括金属与非金属）的化学成分、组织结构、力学性能、物理化学性能的理论、材料加工、质量控制检测和计算机在材料科学中的应用等方面的学术论文和科研成果，国家基金、省、部级基金资助项目研究论文及行业科技信息等，特别是材料科学与工程领域具有创新性、高水平的原创性学术论文及反映学科最新进展的重要综述文章。同时刊登国内外科技成果转让、材料热处理工艺装备推广等各类信息。
关键词：材料性能；调研；现状；建议
作者简介：张骋（1963-），男，山东莱芜人，上海应用技术学院材料科学与工程学院，教授；丁学强（1989-），男，山东青岛人，上海应用技术学院材料科学与工程学院硕士研究生。（上海 201418）
基金项目：本文系上海市教委2011年度重点课程建设项目——材料性能的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）02-0133-02
“材料性能”是材料科学与工程专业的核心专业课程，同时也是一门技术性实用性很强的专业基础课。[1]课程讲授内容涉及材料的各种性能，包括力学性能、热性能、光性能、磁性能、电性能等。课程旨在让学生通过学习掌握各种主要性能的基本概念、物理本性、影响因素及主要性能指标；了解生产过程、材料结构与材料性能之间的关系；基本掌握改善或提高材料性能指标、充分发挥材料性能潜力的主要途径。同时使学生对材料性能的测试原理、方法及相关仪器设备有所了解，以培养学生具有合理的选材用材、开发新材料的必要的基础知识和基本技能。[2]本文通过对全国部分高校进行调查研究，比较当前我国主要工科院校本科“材料性能”相关课程的开课现状、分析存在的问题并提出相应的建议，推进上海应用技术学院（以下简称“我校”）的“材料性能”课程建设工作。
一、调研对象与方法
1.调研对象
共调研了59所国内高校，包括部分985院校和一些材料类专业开设较好的高校，比如：清华大学、上海交通大学、华中科技大学、吉林大学、四川大学、中南大学、西北工业大学、北京科技大学、武汉理工大学、南京理工大学、上海大学、昆明理工大学、青岛科技大学等。
2.调研方法
（1）资料搜集。采用网上信息采集和询问在校师生并用的方法。网上信息采集主要是访问各高校网页，查找本科生培养计划和课程表，获取各高校此类课程的开课专业、课程名称、开课学期、学时、使用教材。
（2）数理统计。将调查数据进行归纳，完成相关的统计分析。
二、结果与分析
1.“材料性能”相关课程的开课情况
从图1可以看出，在调查的高校中有49所高校开设相关课程，占总数的83.05%，未开设相关课程的高校占16.95%。其中985高校占开设相关课程总数的44.07%；其余高校占开设相关课程总数的38.98%。由此可以看出，国内高校大多都开设“材料性能”相关课程。
2.“材料性能”相关课程开课学期
从表1可以看出，在通过调研获得开课学期的高校中，有84.85%的高校选择在大三学年开设此类课程，只有15.15%的高校选择在第四学期或第七学期开设此类课程。在985高校中有81.82%的高校在大三学年开设此类课程，其余高校中有90.91%的高校选择在大三学年开设此类课程。由此可以看出，大多数高校对于此类课程建设的设想是相同的，即在充分学习基础大类专业课的基础上学习材料性能相关课程。只有很少的高校在第四学期或第七学期开课。在第四学期开课，学生要同时学习几门专业基础课，学习任务较重，可能对于大量知识的掌握不牢固，不能很好地运用。在大三学年开课是大多数学校的选择。此时，刚刚授完“材料科学基础”和“材料力学”等基础大类课程，为学生学习材料性能相关课程做好了知识的铺垫。但是在大三学年学生的上课积极性和学习主动性下降，课上学习效率不高，特别是在第六学期开课时学生面临考研复习的压力，上课效果不好。
3.课程面向专业及开设课程种类
在开设材料性能相关课程的高校中，有32所学校将相关课程作为材料科学与工程大类专业的基础课程，占开课学校的54.24%，其余学校开设的课程具有针对性，是特定方向的相关课程，比如厦门大学无机及金属方向的“材料物理与力学性能”；上海大学金属材料工程专业的“金属物理性能”和“金属力学性能”等。有8所学校开设“材料性能”，其余开课高校大多将此门课程分成材料物理性能和材料力学性能分别授课，或者只讲授其中之一。由此可以看出，虽然材料性能相关课程基本每所学校都上，但是并不是每所学校将两种性能都看重。比如有的学校的材料专业前身是金属材料专业，那么在建设材料性能学相关课程时会突出或者只讲材料的力学性能。
4.“材料性能”相关课程的开课学时
在开设相关课程的高校中只有4所高校的相关某一课程的学时少于32学时，都是实验课。其余高校的相关课程都不少于32学时，材料的物理和力学性能全部授课的总学时不少于54学时。“材料性能”是一门理论性和实践性很强的课程，其内容宽泛，知识抽象，难懂难记。只有在保证充足学时的前提下，老师才能讲解清楚，学生才能很好地掌握。
三、结论和建议
1.结论
“材料性能”属于材料科学与工程一级学科主干专业课。它的任务是让学生通过学习“材料性能学”，进一步掌握材料的各种性能及其与成分和结构的关系，掌握改善或提高材料性能指标、充分发挥材料性能潜力的方法，掌握材料或机件失效的基本分析方法，从而使学生具备必要的材料类知识和技能。此类课程是材料类学生的必修课程，可以为学生以后的进修打下牢固的基础，对于各高校建设好材料专业不可或缺。但是从调查的结果看，我国高校此类课程建设还存在一些问题，比如：大多数学校只对定向专业的学生讲授此类课程；实验内容单调，不能及时开设相对应的性能测试实验项目，影响教学效果。
2.建议
（1）对教学大纲进行修订。对于一部分高校，材料性能的讲授往往注重于某一性能或某一特定专业方向（无机非金属材料、金属材料等），不能涵盖所有的材料性能。为了满足大类教学的需求，选定的教材应既能包含所有材料性能的基本知识、基本理论，又能起到抛砖引玉、引导提高的作用。[3]同时各高校要结合本校材料专业的传统优势和特点，合理分配各性能的授课学时。另外，“材料性能”中涉及到高分子材料相关性能的较少，为了提高这个方向的学生的学习积极性，可以在本课程中相应增加高分子材料相关基础内容或者预先开设高分子材料的基础课程。
（2）更新和完善教学课件。近些年，材料科学与工程发展迅速，表现为：传统材料不断改进和完善，新材料竞相问世。[4]此时如果还一味的按照教材的知识讲授相关性能将不能满足教学要求，这就要求授课老师关注材料发展动向，将出现的最新进展和各种先进性能引入课堂。此外，将材料性能学的授课内容与与历史上的重大事件和事故相结合，与任课老师的科研生产经历相结合，激发学生的学习兴趣。[5]
（3）合理组织教学队伍。一支职称、学位、专业方向及年龄结构合理的教学队伍是教学成果和课程建设质量的重要保证。[2]“材料性能”课程所涉及的知识广泛，只靠一位教师教授已不能满足教学需求，因此需要建设一支由各个专业教师组成的教学团队，在授课内容上各自发挥所长。
（4）改进实验教学。实验教学的目的是使学生能够更好地理解和巩固所学知识，对于理工科的专业尤为重要。[6]课程建设中要不断完善实验教学内容，使之与学生所学知识相对应。各高校的实验条件不尽相同，可以根据学校实验中心所拥有的实验设备对所开设的实验项目进行优化，以求尽可能地包括“材料性能”教学内容所涉及的全部“性能”。
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关键词：专业综合实验；教学改革；自助式；材料类专业
实验教学是高校教学工作的重要组成部分，与理论教学相辅相成。材料类专业是实践性很强的专业，实验教学对该专业大学生创新能力、动手能力的培养具有重要意义。近年，许多高校对材料类专业实验教学进行了改革，开设了各种模式的综合型实验， 取得了一些富有成效的经验。中原工学院专业综合实验课程是材料科学与工程专业、材料成型与控制工程专业教学计划中一个重要的实践性教学环节，属于独立设置的实验教学必修课，目的是使学生运用所学专业知识和技能，综合处理实际工作中遇到的问题，提高解决实际问题的能力，为以后从事金属材料的生产和科研奠定基础。
中原工学院材料类专业从2007级学生开始，独立设置专业综合实验课程。实验项目是给出一系列机械零件名称及所用的材料，提出技术要求，要求学生自由选择题目，根据题目要求制订热处理工艺方案，并完成相应的组织与性能检测。专业综合实验的开设，虽然在一定程度上增强了学生的创新意识与实践能力， 学生的自主设计、自主学习能力都有所提高， 取得了一定的教学效果，但学生的积极性、主动性及创造性未能得到充分发挥。为此，课程组对专业综合实验教学进行了改革，结合工程实际生产与教师的科研项目，增加了一些新的实验项目，提出了专业综合实验“自助式”实验教学模式，经过3年实施，取得了良好的效果。
一、“自助式”实验教学特点
“自助式”实验教学是指在实验教学中，以学生为主、教师为辅的教学方法，即以学生为中心，教师围绕学生的思路进行辅导教学，由学生根据自己的意愿、兴趣完成整个实验过程。学生自由选择实验项目、仪器设备，自主设计、实施实验方案，独立获得实验数据、完成实验报告。在整个实验过程中，教师仅提供实验项目，提出实验要求，进行必要的指导，充分发挥了学生的自主性和能动性。
“自助式”实验教学具有以下特点及作用：（1）实验项目数量充足，学生可以根据自己的专业兴趣选择题目，有利于提高学生学习的积极性和主动性。（2）一个实验项目一般由3～5名学生共同完成，大家相互讨论制订实验方案，分工合作，共同完成整个实验，有利于培养学生的团队精神、协调能力及组织能力。（3）实验方案及实验过程由小组学生自主完成，能够培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力及创新能力。（4）实验设备由学生自己选择，设备的参数由学生自己调试，有利于培养学生严谨认真的工作态度和实践能力。（5）“自助式”实验不同于以往的简单验证性实验，具有综合性、设计性和创新性。一个实验不仅需要以前学过的知识，而且需要一些未曾接触过的新知识，需要学生去查阅相关资料，有利于培养学生综合运用所学知识解决问题的能力及查阅文献资料的能力。（6）学生自选项目多样，涉及的知识比较宽泛，需要指导教师有宽广的知识面，这样指导学生才能得心应手。
二、专业综合实验教学内容的设计
专业综合实验作为中原工学院材料类专业的一门课程，注重对学生进行综合技能的训练，培养学生独立分析、解决问题的能力。
选题是综合实验的第一步。在选题时，应充分考虑实验内容与理论课程的关联性，依托理论课程体系的学科基础课、专业课和专业方向课平台构建相应的实验体系。同时，紧密结合各专业当前的发展方向，注重选题的新颖性。综合实验的题目可以与实际生产相结合，也可以与教师的科研课题相结合，还可以由学生自己提出，老师审定。每一实验项目的设计都以某一零件的材料选择为主线，综合运用了多门理论课知识和多项实验技能。经过近几年的实践，最后精选出三个方向的实验项目（每个方向的实验项目都有具体的实验内容及要求）：（1）常用机械零件的热处理及组织与性能分析，要求每个小组在所给的零件中任选其一，然后进行组织和性能分析。（2）等离子表面改性处理及组织与性能分析，要求每个小组在给定的基体材料、熔覆粉末及处理方式中至少选择一种基体材料、一种处理方式，若进行熔覆处理只选择一种粉末，先进行表面改性处理，然后分析其组织和性能。（3）合金的设计与熔炼及组织与性能分析，要求每个小组在给定的材料中熔炼一组不同成分的合金，然后分析其组织和性能。每个实验题目由3～5人为一组完成。学生可以根据自己的意愿和专业知识兴趣选择实验项目，指导老师只提出最终实验要求。这样的实验项目内容设计要求学生能够将材料科学基础、材料性能与检测、金属材料及热处理等相关理论知识结合，达到理论知识的有机融合；将热处理工艺操作技术、金相试样制备技术、金相组织摄影及分析技术、相关性能测试技术等相关实验技能结合，达到实验技能的有机融合。通过这样的实验项目，可以达到对学生进行运用理论知识，提高实验技能、分析能力、实践能力、创新能力和工程意识综合训练的目的。
三、专业综合实验教学的组织与实施
专业综合实验教学时间为2周， 主要安排在大四上学期，在学生学完全部专业课并具备了基本实验技能的基础上开设。具体做法是：学生自由组合成小组，每个小组选择一个题目，由小组拟定实验方案，独立操作与分析判断实验结果，写出实验报告，最后进行汇报答辩。如果学生选择一个具体的零件，就要按照零件的技术要求，进行合理选材，安排加工工艺路线，画出热处理工艺曲线，明确如何检测热处理后的组织和力学性能。经指导教师审阅合格后，学生才能进入实验室做实验，按照制定的工艺路线进行热处理，制作金相试样观察组织并测试、分析材料的性能，比较处理前后材料组织性能的变化及其规律。整个实验由学生独立完成，由学生自主查阅相关资料、确定实验工艺、处理实验数据、分析实验结果。
在实验过程的组织和实施中，每一组学生都由理论课教师和实验课教师（两位教师）指导。在整个实验过程中，教师只解答学生在实验中遇到的问题，引导他们独立思考，学会解决具体问题的方法和步骤， 锻炼学生的思维方法及综合处理解决问题的能力，从而促使学生由被动接受一个实验项目转变为自主运用所学理论知识解决实际问题，有效提高了学生的创造思维能力，锻炼了其独立实验技能，培养了其材料工程意识。
实验后的总结非常重要，它是学生分析问题、解决问题的重要环节。要求学生首先独立思考，然后相互讨论，将实验以实验报告的形式进行总结。报告内容包括实验内容、实验方案、实验方法、实验结果和结果分析，最后以小组为单位做成PPT，进行汇报答辩。小组之间可以互相提问、讨论，最终由教师点评。通过汇报、小组之间的提问及教师点评，有助于学生对各自试验结果与相似小组进行比较，从而加深学生对实验结果的理解，拓展学生的知识面，激发学生复习理论知识的积极性；既提高学生分析问题、解决问题的能力，为以后从事材料科学研究打下良好的基础，又能增强学生的成就感，培养他们的专业兴趣及爱岗敬业的职业道德。
每个小组的最终成绩由指导教师和其他小组综合评定，指导教师评价占60%，学生评价占40%。指导教师根据实验小组的整体实验方案、实验进展情况、实验过程中的表现、实验结果、分析讨论情况、报告的质量及汇报答辩情况进行整体评价，给出每个小组的成绩。同样，每个小组也同时给出其他小组的成绩。综合教师和小组评定，最后给出每个小组的成绩。小组内每个学生的成绩由指导教师和小组组长根据其综合表现和实验报告质量在小组成绩基础上给出。实验评判鼓励创新，只要有创意，实验思路明晰，操作无误，分析准确到位，结果合理，就可以评定为优秀的实验报告。这样评分既公平，又能提高学生的参与意识和积极性。
四、专业综合实验教学改革实施效果
1.提高了学生的综合素质和创新能力
通过近几年的专业综合实验课教学训练，学生普遍反映动手能力得到了很大的提高。大多数学生能够独立操作实验设备，熟练掌握熔炼设备、表面处理设备、热处理设备的操控及金相试样的制备、金相组织观察与摄影、力学性能测试等材料专业基本实验技能，同时在实验过程中一些新思维、新想法不断涌现，这对学生的个性发展和创新能力的培养起到了积极的推动作用，有利于培养具有开拓意识、创新能力的新型人才。此外，实验过程中需要小组同学之间相互协作，又培养了学生的团队协作精神及协调能力。
2.提高了教师的专业水平
“自助式”专业综合实验课的开设对指导教师提出了较高的要求，要求指导教师必须提供充足的实验项目，供学生自由选择。此外，学生在综合实验及小组汇报答辩过程中都会遇到各种各样的理论和实际问题，有些问题需要指导教师查阅相关资料或者向企业工程技术人员及其他教师请教，经过深入思考才能加以解决，有利于促进教师专业水平的提高。
五、结语
专业综合实验教学经过几年的摸索和实践，采用“自助式”实验教学模式，取得了良好的效果。学生通过专业综合实验，提高了基本实验技能，加深了对所学专业理论知识的理解，锻炼了理论联系实际、综合应用专业知识解决实际问题的能力，提高了对专业的认知、兴趣及工程意识，为后期的毕业设计及毕业后的工作奠定了良好的基础。
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【关键词】二硼化钛；复合材料；微波烧结；致密性
0 引言
陶瓷在高温条件下仍具有很高的硬度，但是陶瓷的脆性限制了它的应用。为了改善其性能，可采用液态金属铜（Cu）作粘结剂，促使陶瓷的硬质相致密化，从而提高陶瓷的性能。研究发现，随着Cu含量的变化，TiB2颗粒之间的孔隙逐渐被金属相填充，使其致密性、韧性、强度都得到很大的提高。
1 原位合成制备TiB2/Cu陶瓷
通过TiB2基体内部利用元素间或元素与复合相间的化学反应合成强化相。于是将Ti粉、B粉和Cu粉按Ti+2B+xCu―>TiB2+xCu反应方程式进行配料。利用球磨机在无氧条件下球磨样品粉末5h，充分混合后真空干燥。干燥后将粉末放置于压力机中，梯度增压到20MPa，保压5min后取出压片，以同样的方法分别压制3组含铜量为15%、25%和35%的样品压片，经适当的烧结制取TiB2/Cu复合材料。
2 XRD射线测试分析与总结
已知在烧结过程中，Ti、B及Cu可能会发生以下化学反应：
2Ti + O2 = 2TiO
Ti + O2 = TiO2
4Ti + 3O2 = 2Ti2O3
Ti + 2B = TiB2
Ti + B = TiB
为了确定合成产物的反应方向和最终相，对上式反应的反应自由能进行了理论计算。计算后发现在TiB2，TiB及TiCu三种可能产物中，TiB2的反应自由能最低。这说明在Ti-B-Cu体系中，TiB2是在理论上最稳定的相。根据自由能计算参考数据可知，TiCu是可以可按下式和B反应而转变为TiB2。反应式如下：
TiCu + 2B = TiB2 + Cu
通过用XRD射线测试后所得到的衍射峰的强度和衍射峰的数目可以看出，如图1所得到的XRD射线测试的峰值图，图中含有TiB2和Cu，于是可以确定，通过用原位合成的方法能够得到TiB2/Cu复合材料，根据成分配比，TiB2颗粒的体积分数应达到80%左右。这一结果基本满足要求。但同时在样品中也发现有少量TiO、TiO2、CuO、TiB等杂质，可能与烧结过程发生氧化有关。
图1 样品复合材料X射线谱
3 金相显微镜的测试与分析
通过金相显微镜的测试，我们根据3组对照实验可以发现：随着Cu含量的增加，TiB2复合材料的颗粒逐渐变小，空洞也在减少。如图2所示的3组电子扫描的图片。三组对比试验可以发现，金属确实能够改变TiB2陶瓷的致密性。
图2 3组Cu含量为15%（a）、25%（b）、35%（c）的电子扫描的图片
由图2给出的3组分别含Cu15%、25%和35%的TiB2/Cu复合陶瓷的扫描照片。其中，灰色是TiB2相，白色是Cu相，黑色是孔洞。孔洞的存在主要来源于可能是在烧结过程中杂质或单质硼（B）的挥发造成。从图中可以看出，该组织较为致密，仅有少量孔洞。同时从图中可以看出，随着Cu含量的增加，TiB2颗粒的尺寸逐渐减小。可能是随着Cu含量的增加，体系中的液相逐渐增多，抑制了TiB2颗粒的长大，另外随着Cu含量的增加，金属铜填充了陶瓷的空洞。
4 密度的测定与分析
用阿基米德排水法来测量复合材料的密度。利用浸在液体里的物体受到向上的浮力作用，浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力的原理，实现对陶瓷材料密度的测量。利用式F浮=ρ水gV排，分别计算出15%、25%和35%的陶瓷复合材料的密度是6.32g/cm3，6.54g/cm3和7.03g/cm3。根据密度测定可以发现：随着铜质量分数的增加，TiB2复合材料的密度也随之增加。同时，由密度可以得出材料的相对密度，于是根据铜质量分数不同时，材料相对密度的变化。可以看出：随着Cu含量的不断增加，致密度呈逐渐增加趋势，但是增加幅度逐渐变缓。
5 结束语
（1）将Ti粉、B粉和Cu粉按照一定的比例混合，通过原位合成的方法是能够得到一定量的TiB2/Cu陶瓷材料；
（2）在TiB2陶瓷中添加金属（Cu）粘结剂是能够改变陶瓷材料的一些性能包括致密性。
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关键词：科研成果；创新实验；教学体系；教学成果
中图分类号：G642.423 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）19-0274-02
一、引言
材料科学与工程专业是一门以实验为基础的学科。材料专业的实验教学多以验证型实验为主，学生严格按照实验指导书进行实验，难以激发学生的兴趣及创新性思维。科研过程具有探索创新性，而科研成果又具有前沿性，所以高校人才培养中，应该利用科研来促进教学，尤其是实践教学。将科研中最新的理论及技术，转变为适合实践教学的知识及技能，在教学中可以有针对性地培养学生的科研意识及能力，从而将科研促进实践教学，成为提高学生创新能力与实践能力的有效途径。作者针对哈尔滨工程大学材料学科服务于船舶及海洋研究的特点，结合实验中心设备及人员条件特征，建立了以科研促进开放型材料创新实验的教学体系。
二、实验项目的开发
（一）实验项目的调查研究
哈尔滨工程大学材料学研究以船舶与海洋应用方向研究为主，其他研究为辅，主要研究领域包括超轻材料与表面技术、海洋先进材料、高性能金属材料、表界面科学与技术、海洋工程金属材料、微纳新材料及生物医用材料与工程等，涉及船舶及海洋用材料的开发、性能及应用等方方面面。目前材料实验教学中心拥有材料科学基础、材料测试、材料计算、材料物理、材料制备及表面工程技术实验室，所有实验室面向全校开放，充分满足教学及科研的需求。
通过学习国内外大学在学生创新实践以及综合能力培养方面的成果经验，并研究其实验内容、实验方法及实验手段，结合我校材料学科研究内容及发展方向和实验中心自身情况，将科研中具有前沿性、创新性、实用性及可行性的内容，引入到材料创新实验中来。由学生根据兴趣自主选题，自主完成实验方案及过程设计，并自主完成实验过程及实验总结报告，指导教师只起到辅助、协调和技术监督的作用。实验成果可以以报告及实物等多种形式给出，为大学生取得科技成果及发表科技论文提供实践依据，从而将科研引入到教学，实现实验课程的开放性及创新性。
（二）实验项目基本情况
实验中心与各研究所合作把教师最新科研成果引入实验项目中作为实验素材。结合实验人员的专业水平，提炼、选择相适应的理论和成果，规划设定出实验的方向和内容。学生以自由组合的5―7人项目组来完成项目。项目组将采用合适的材料科学与工程模型，通过比较研究材料设计、加工及性能之间的关系提高学生对材料科学的理解，培养学生工程创新及科研业务水平。每个项目组由实验中心指派指导教师一人，实践指导将通过口头交流、研讨会以及多媒体交流等方式完成。
考虑到学生已经具备材料科学基础知识及基本的加工、计算、分析测试知识，并进行过基本的材料实验技能训练，实验项目设定应具备模拟计算、加工以及分析测试等多个材料科学研究手段。但根据实际情况，只要设计有理有据、实验真实可信、过程完整，允许实验结果不够理想。结合学校材料学科研究方向，制定了几种实验项目，其中实验项目应根据最新的科研成果、具体实验室资源及科研方向，进行及时的调整。下面列出了其中五种实验项目：（1）“淬火钢回火转变的电阻及组织研究”，采用目前研究的发动机用淬火钢，对其回火^程中的组织转变及电阻变化过程进行建模并利用热力学软件进行模拟，同时对试样进行淬火及回火处理，并对回火后的组织、物相及电阻进行分析，结合模拟结果，研究淬火钢回火转变的电阻及组织转变；（2）“结构材料失效的预测及分析”，以目前研究的船用结构钢为研究对象，首先对钢材失效分析的基本路径进行规划，然后通过实验对宏观断口、微观断口及夹杂进行分析，同时通过建模，利用有限元软件对钢材的失效过程进行模拟，最后结合测试及模拟结果，实现对结构材料的失效进行预测及分析；（3）“材料盐雾腐蚀及防护研究”，针对船用铝合金容易受海水腐蚀使材料失效的特点，以船用铝合金为研究对象，建立材料盐雾腐蚀过程模型，通过正交试验对材料进行盐雾腐蚀试验，然后对腐蚀后的材料进行表面形貌、失重及腐蚀类型等分析，结合盐雾腐蚀模型，研究材料的盐雾腐蚀过程，同时给出防护措施；（4）“镍基合金涂层的制备及性能分析”，针对镍基合金涂层具有耐磨及耐冲蚀等特征，利用激光表面熔覆方法在不锈钢表面制备镍基合金涂层，并对涂层进行热处理，研究涂层的显微组织、表面化学成分及相组成，并分析涂层的摩擦磨损性能及冲蚀性能；（5）“镁合金固溶及时效组织与性能研究”，以生物医用镁合金为研究背景，设计具有生物相容性的镁合金，并熔炼所设计的镁合金，同时对合金进行轧制及热处理，研究合金的显微组织、物相、力学性能、生物相容性及生物降解性能。
以上项目设计均考虑到时间和资源限制，项目尽量避免采用超出实验室能力的材料、加工以及测试方法，所有实验能够在实验中心完成。项目涉及文献调研、计划、实施、报告等比较全面的研究内容。同时，要求学生在进行实验前，必须提供包括详尽的实验计划的可行性报告，由指导教师批准后方可开始实验。项目组在实验过程中进行不少于两次阶段性报告会，其中一次为英文报告会，报告会主要针对实验进展、最初实验设计的合理性与调整思路。要求有多媒体汇报并且小组成员应轮流担任汇报人，最终须有结题报告及汇报。通过完成实验项目的形式，使学生对材料学专业基础知识有了更深入的理解，同时提高科研水平及创新能力。同时，实验与大学生科技创新体系互动，实验室完全对学生开放，允许学生把创新中的成果作进一步的深入实验，或把实验研究项目列入到大学生创新项目中。
三、科研成果引入到材料创新实验的成效及思考
材料学专业，将教师在科研中的成果引入到大学生创新实验教学中。材料创新实验项目的选题基本来源于教师的科学研究和技术开发项目，结合了学校研究方向上的优势，创新性和专业性更强，全面培养学生的材料学研究基本技能及手段。学生通过材料创新实验的训练，研究能力和独立思考能力明显提高。材料创新实验项目取得了许多科研成果，有些实验项目参加了校级、省级的科研创新大赛，并取得优异的成绩，有的实验项目（例如“镍基合金涂层的制备及性能分析”）甚至发表了学术论文，培养了学生的科研能力和科研信念，这些为学生今后从事科研工作打下了坚实的基础。
材料新实验将传统单一、验证性实验转变为综合的创新性实验，并且对实验内容、手段和条件进行了更新，也取得了一定成果，但目前材料创新实验还存在一定的不足，具体表现在：一方面，实验教学中心虽然对学生全面开放，但实验设备和人员资源毕竟有限，使学生一些更好的想法受到限制；另一方面，对于本科生来说，由于受到专业基本知识的限制，不能够更深入地了解一些正在研究的课题，使实验项目的选择受到限制。针对以上问题，实验中心准备加强与学院各研究所及理论课教师之间的联系，通过开放研究所实验设备，以及研究人员进行专题讲座或介入指导学生实验的方式来进行教学，建立实验中心与研究所合作的方式，如果可能，可以通过建立跨学科的方式，加强学生对实验项目的理解，同时使材料创新实验达到真正的全面开放，更好地为学生服务。
四、结束语
以科研为背景，将教师的科研项目引入到材料创新实验教学中，结合学校资源，制定合理的实验项目，并指导学生完成实验内容，通过实验过程，培养学生综合运用知识的能力及勇于探索的开拓精神，优化实验教学内容的同时，也为建设高质量实验教学等方面起到积极的推动作用。在实践教学过程中，还需要进一步探索和总结，通过多种形式把最新的科研成果引入到实验教学中，使材料创新实验获得更好的成效，进而提高实验教学质量及培养更优秀的创新型人才。
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Use the Scientific Research to Improve Establishment of the Materials Innovation Practice Teaching System
ZHANG Xu-ming，GE Deng-yu，CHANG Yun-peng，DING Ming-hui，HOU Le-gan，NIU Zhong-yi
（College of Material Science and Chemistry Engineering，Harbin Engineering University，Harbin，
Heilongjiang 150001，China）
摘要：双语教学是地方高校大学教育的一大难题。本文分析了《材料科学与工程概论》课程双语教学实践中的问题，对教学过程中的英语使用比例、课前准备、课件制作、作业和考核等问题提出了初步改革方案。
关键词：双语教学；英语使用比例；材料科学与工程概论
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）49-0095-02
在2010-2020《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中第一次提出了实施教育国际化的方针政策。教育国际化的重要内容之一是教学内容和课程设置的国际化。双语教学是实现教学内容和课程设置国际化的必然选择。教育国际化的另一重要形式是师生国际流动。双语教学能为学生出国留学做全方位的铺垫。因此，双语教学的意义尤为重要。
早在2001年9月，教育部颁布的“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，就明确提出积极推动使用英语等外语进行教学，按照“教育面向现代化、面向世界、面向未来”的要求，为适应经济全球化和科技革命的挑战，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。
为了使学生更好地学习国际先进的新知识、新技术，培养与国际接轨的材料类人才，我校对金属材料工程专业的《材料科学与工程概论》课程采取了双语教学。在多年的教学实践过程中，积累了一些经验，也发现了不少问题。
一、双语教学定位
从双语教学的英文表述（content and language integrated learning）中可以看到三个关键词：学科内容、语言技能、整合学习。其中“学科内容”置于“语言技能”之前，是首要目标。“整合学习”是双语教学的精髓，体现了双语教学的过程与方法。在教学设计上，要将学科内容和语言技能两个教学目标整合，处理好语言与学科内容之间的依存关系：语言是学科内容的学习媒介，而学科内容是语言学习的资源。“整合学习”也是双语教学的主要教学方式，强调以学生的自主学习与合作学习为主。在教学设计上，要创设多种有效活动，形成任务链，为学生营造主动参与、积极互动、努力探究、亲身体验的学习情境。
二、教学实践
1.课程性质与目标。本课程是我校为材料类宽专业本科学生开设的专业课程，属于专业基础课。课程凝聚材料学科知识和应用型英语知识的精髓，使用全英文专业教材，通过中英双语授课使学生在学习材料基础知识的同时，也提高学生的专业英语阅读和交流的能力。
2.教学方式与考核。本课程总学时32学时，全部为理论课，采用多媒体授课，课件以英语为主。为了提高教学效果并了解学生对知识的掌握情况，每6学时布置一次课后作业，要求用英语完成。考试方式为闭卷笔试。兼顾双语教学和学生实际情况，试卷的卷面采取英文题目，学生作答可以用中文。课程成绩由平时成绩30%（考勤+习题）和期末考试成绩70%组成。
3.授课对象。本课程授课对象为金属材料工程专业本科三年级学生，班级人数在20-40人之间。学生已经学习了两年的《大学英语》课程，已学的专业课有《材料科学基础》。由于是地方本科院校，学生的英语基础较差，约有1/3学生通过英语4级考试。
4.教师与教材。本课程授课教师为本学院材料学R到淌ΑV鹘滩奈青岛科技大学陈克正教授编写的《材料科学与工程导论》双语教材。该书以国外原版教材做参考并根据国内的教学情况及材料科学研究的最新进展对教材内容进行适度的整合。全书共分固体材料的结构、常用工程材料结构等9章。
三、问题与改进
1.英语使用比例。在双语课程中，英语的使用比例到底占多少，极大地决定了双语课程的教学效果。由于环境限制，本课程采用保留性双语教学，即部分采用双语教学。一般情况，双语教学要求英语使用比例不低于50%。在最初的教学中，因为追求英语使用比例，所以除了教材全英文外，电子课件也是全英文的，教师讲课采用中英文结合。但是实践过程中发现，学生较难接受，教学效果较差。分析原因为学生的英语基础原本就比较差，再加上诸多生僻的专业词汇和科技英语长难句，使得大部分学生上课无法听懂。根据双语教学“学科内容”为首要目标的原则，结合课堂互动的观察和学生的反馈意见，计划将教材更换为许并社编写的全中文教材《材料概论》，从而确保学生对专业知识的学习。同时为了实现双语教学“语言技能”目标，仍然保留了多媒体课件中较高的英文比例。
2.课前准备。在教学过程中发现，由于地方高校学生，英语基础薄弱，对于很多专业英语词汇甚至大学英语词汇都没掌握，造成了学生听课困难。因此提高本课程双语教学效果的另一个措施是加强学生的课前预习，尤其是对于英语基础不太好的学生。在每节课下课前，提前告知学生下次课的学习章节，并且提出相关的问题，让学生课后预习准备。学生带着问题预习会有更好的预习效果。同时注意设计不同难度的问题，提供不同英语基础的学生回答，使学生都能参与。
另外，为了使学生理解英文课件内容，编写专业词汇集发给学生，使其提前掌握每一课的专业词汇，便于学生有更多的时间理解专业知识而不是查找单词。
3.课件制作。根据学生的英语基础，从方便学生理解出发，在多媒体课件制作时，对英文专业词汇加以中文注解。为了帮助学生对重点难点知识的掌握，在多媒体课件中制作收集视频、动画、图片等各种教学素材，增加课堂内容的趣味性，提高教学效果。
在教学实践中发现，具有实际意义的科研课题或学术论文等，特别是教师科研工作中的收获或遇到的问题，相比刻板的教材理论，更能够吸引学生的课堂注意力。可见科研与教学是密不可分的，将科研引入课堂，能提高学生的学习兴趣，培养强化学生对本专业的科研兴趣和信心。在本课程中适时适量地给学生展示写科研成果或论文不但可以提高课堂教学效果，而且开拓学生在材料领域的眼界，从而提升学生对本专业的兴趣，为其今后在本专业中的工作或科研打下良好基础。
4.作业与考核。由于全英文教材中没有习题，所以课后作业题为教师自拟题目。主要针对的是课程的重点知识，题型多数为简答题。为了督促学生的英语学习，要求采用英文答题。但是学生反应太难，多数学生直接照搬教材相关文字，效果非常不好。后来简化为可以用中文答题，大部分学生能把教材中文字翻译为中文答题，但是也有少数学生将互联网搜索的中文解答直接照搬。不过至少对大部分学生来说，中文答题能加深学生对知识的理解。
课程期末考试采取笔试闭卷，但是考试成绩很不理想。经过实践反思后采取开卷考试，允许学生在考试时查阅参考书和英文字典，但是不允许使用手机等电子词典。考试题型有填空题、名词解释、判断题、简答题、综合题等。开卷后，学生的考试结果有所改善，但是学生的成绩及格率还是偏低。将试卷的大部分题目改为中文撰写，降低了试卷中的英文使用比例后，及格率提高许多。但是从学生掌握知识出发，为加强学生对所学知识的记忆理解，又将开卷考试改为了闭卷考试。经过几次考试改革后，学生考试成绩分布良好，及格率达到正常范围。
5.课时安排。本课程的总课时为32课时。采取双语教学后，要兼顾专业知识和科技英语的学习，课时量明显不够。因为在双语教学过程中，要求使用一定比例的英语授课，然而很多学生的英语基础较差，某些重点难点句子，教师必须反复讲解，这在很大程度上减慢了授课进度。这就产生了课时不够的问题。为了使该课程获得良好的教学质量，必须修改教W计划，增加总课时数到48课时，才能实现本课程采取双语教学的最终目的。
6.教学方法。在教学实践过程中，学生的学习积极性不高的另一个原因是课程教学模式单一，授课方法单调。在教学过程中，采用英语教材时，注重对ppt课件或教材内容的讲解，主要采用逐字逐句翻译的方式讲解，没有形象的描述和过多的专业阐述。这种授课方式枯燥单一，学生渐渐失去了学习和上课的积极性。解决方法之一在继续使用英文课件的基础上，更换教材为中文教材。方法之二是改变教学方法，以学生为课堂主体，加强师生互动。采用小组讨论等其他方法充分调动学生的积极性和创造性，以达到提升教学效果的目的。
参考文献：
[1]雷丽文，等.《材料概论》双语课程教学模式的探索与实践[J].教育教学论坛，2011，（29）：47-48.
英文名称：Geological Science and Technology Information
主管单位：中华人民共和国教育部
主办单位：中国地质大学
出版周期：双月刊
出版地址：湖北省武汉市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1000-7849
国内刊号：42-1240/P
邮发代号：
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1982
期刊收录：
CA 化学文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊：
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中文核心期刊(2004)
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中文核心期刊(1996)
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【关键词】生物材料学 教学改革 实验教学
【基金项目】国家自然科学基金2项，项目号50904080和51274268
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）08-0173-01
生物材料学是生命科学与材料科学交叉的边缘学科，具有广阔的前景，已成为国内外研究的热点[1]。生物材料是用于人体组织和器官的诊断、取代、修复或增进其功能的一类天然或人造材料高技术材料，它能执行、增进或替换因疾病、损伤等失去的某种功能，其作用药物不可替代。此外，天然生物材料的组成单元（蛋白、多糖、生物矿物）、分级结构和组装原理、细胞的调制生长、复合过程、细胞与材料作用的单细胞过程以及医用材料的生物相容性等也是该课程的重要内容[2]。当前和未来的生物材料学将面临更大的挑战，需要把更复杂的生物学知识融合到改进生物材料的设计中。从这一背景来看，生物材料的多学科性质是不可避免的。作为这个领域的教学工作者，我们面临着特殊的挑战，我们必须培养具有较宽知识面的学生，以满足设计并实现采用新的生物医疗材料中需要处理的复杂问题。为了顺应当前发展的需要，笔者结合教学实践，针对非生物材料学专业本科教学中出现的问题，提出几点建议，旨在提高教学效果和质量。
一、紧跟学科发展前沿，丰富教学内容
生物材料学的迅猛发展要求我们不断学习新的理论和实践知识，更新教学内容以拓宽学生的视野。随着研究水平的提高，相应的新生物材料、新标准、新要求及网络资源都在不断更新，很多教材中的概念、讲解实例都已经不再是当前最普遍、最实用的了，因此很多学生在查阅文献时发现课堂所学的内容与最新研究有出入，从而产生了困惑和迷茫。如：新的生物材料在不断更新，对生物材料功能提出的新的要求不断出现，学科不断发展等[3]，这就要求我们教师要紧跟本学科发展前沿，了解最新研究进展，及时更新并丰富教学内容。
另外，在教学过程中要把握学生理论知识体系，把有限的学时用到新知识、新技术的教学中去，避免内容重复。例如：本课程生物学基础中涉及分子生物学的内容可以简单介绍，作为知识回顾，因为这部分内容对于生物医学类专业学生可能在前面学期刚刚学习过，还有比较深刻的印象。
二、改善教学策略
大学英语是高校的必修课，学生在学习生物材料学时已经具备一定的听说读写能力，但应用能力相对较差，专业英语更是如此。生物材料学的大部分资源及资料均是英文版本，教师在教学过程中采用双语教学，通过专业英语的渗透，不仅可以使学生更好更快地掌握本课程内容，而且对学生英语水平的提高能起到很好的促进作用，同时也能提高学生专业英语的应用能力。而且生物材料学双语教学使该课程与国际接轨，课程体系等更趋于规范化，因此，生物材料学开展双语教学是有必要的。我们必须借鉴其他学科的成功经验，通过各种途径，逐步完善本课程的双语教学改革。
“授之以鱼，不如授之以渔”，高校教师更应该以此为教学目标，讲课时多采用启发式、讨论式等教学方法，站在学生的角度自问自答，并留下思考题，督促学生查阅领域相关资料文献，进一步理解和掌握基本概念和基本方法。如：在教学中，将学生分成几个兴趣小组，让他们根据不同的内容设计“小试验”，使用生物材料学的不同方法予以解决，并在课堂上留出适当时间，通过多媒体演示，让学生介绍自己的实验内容及解决办法，并进行讨论、交流经验。通过这种方式，使学生发现问题、解决问题的能力得到提高，同时也锻炼了他们的团队协作能力。
三、实验教学改革
实验教学相对于理论教学具有直观性、验证性、综合性、启发性和创新性的特点，是实现现代生物材料学课程教学目标的重要手段之一。生物材料学也是一门应用性和实践性很强的学科，仅靠理论知识的学习是远远不够的，而大纲中安排的实验学时有限，因此加大实验教学的比重是很有必要的。生物材料学的实验教学除了增加学时，为学生提供更多动手操作的机会外，更应多开展设计型和综合型实验，培养学生的创新能力及分析问题、解决问题的能力。如：以理论课上的兴趣小组为单位，以学生设计的“小实验”为内容，充分利用实验室条件予以解决；同时，为学生提供小命题，要求综合运用生物材料学方法进行研究，以提高学生的思维和动手能力，改善教学效果；另外，鼓励学生积极申报与生物材料学相关的大学生科研课题，在教师的指导下由学生自己完成，进一步加强和巩固学生对生物材料学知识的理解和综合运用的能力。
实验考核是检验教学效果的有效途径，而且通常是由任课老师主要根据学生的实验报告给予分数[4]。这种评价方式可能导致学生只注意实验报告的书写，而忽视了实验技能的培养，也就不能客观反映教学效果。为避免这种情况的发生，实验考核可采用主要由实验态度、实验操作、实验结果和实验报告等几部分组成的多指标综合考核方式。这种考核方式既突出了实验考核重点，又可以全方位客观评价学生的实践表现和实践技能，还可以发挥学生的主观能动性与参与实验的积极性。
四、加强师资力量
生物材料学是一门新兴的交叉学科，需要材料学、生物化学和分子生物学等相关学科的共同发展来支撑。目前生物材料学的专业人才相对匮乏，懂生物的不懂材料，懂材料的不懂生物，教师多由生物学或材料学相关专业教师兼任，既懂生物又懂材料的师资力量比较薄弱。而教师教学水平的高低直接影响着教学效果，因此应进行全方位、多层次地研究、解决。例如：为青年教师提供更多到名校学习和进修的机会，不断提高自身的理论水平和业务能力；邀请相关专业的名师和专家开展专题讲座，通过“送出去请进来”的方式提高师资力量。同时，加强本学科建设及与相关学科的协作，进一步提高教师的教学和科研水平。
五、结语
生物材料学是一门重要的且处于快速发展中的交叉学科，其发展与生命科学和材料学发展是相辅相成的。教学中，教师要紧跟学科发展前沿，不断更新理论知识，完善知识体系，提高业务水平；同时，注重学生创新能力和实践能力的培养，不断丰富教学内容，采用灵活多样、切实有效地教学策略，进一步提高生物材料学教学质量。
参考文献：
[1] J. S. Temenoff，A. G. Mikos（美）著；王远亮等译. 生物材料：生物学与材料科学的交叉 [M].科学出版社， 2009.6.
[2]崔福斋. 生物材料学 [M]. 北京： 清华大学出版社， 2004. 9.
（上海工程技术大学材料工程学院，中国 上海 201620）
【摘 要】《固体物理》是材料学科专业开设的一门重要基础课程。根据高等学校《固体物理》课程的特点以及材料类专业的学生对学习这门课程的需求不同，作者结合自身的教学心得和体会，分别从材料学专业《固体物理》课程教学现状、教学内容和教学方式等方面进行探讨。
关键词 固体物理；教学改革；材料学
《固体物理》作为一门基础性学科，受到了越来越多的重视[1-2]。作为连接基础理论知识与实际应用技术的桥梁，它已经成为材料类专业学生必修的一门基础课程。但传统的《固体物理学》中有很多晦涩难懂的专业术语，复杂的图形与空间变换以及繁琐的理论推导，故而学习难度较大。学生学习《固体物理》时需完成《高等数学》、《热力学与统计物理》和《量子力学》等先修课程的学习。由于材料学科特点和学生培养目标的不同，材料类专业的学生往往只学习一部分或者没有学习这些先修课程，故而材料类专业学生学习《固体物理》时凡是涉及到一些严密的理论推导过程就会感到十分难懂，造成部分学生产生厌学情绪。针对材料类专业《固体物理》教学过程中出现的教师教学难，学生畏学这一现状，本文从教学内容和教学方式等方面，对如何提高材料类专业《固体物理》的教学质量和促进学生综合能力的培养方面提出了一些新的探讨。
1 教学内容改革
《固体物理》教科书通常由两大部分组成：第一部分为基础部分。主要包括晶体结构、晶体结合、晶体的振动与热力学性质、晶体的缺陷、能带理论和金属电子论等内容；第二部分为专业化部分。主要包括半导体、超导体、非晶固体和固体磁性等内容。其中基础部分是各理工科院校讲授的核心内容。对于材料类专业的学生来说，由于缺少《量子力学》与《热力学与统计物理》方面的知识，系统学习《固体物理》有一定的困难，为了解决上述矛盾，我们在教学过程中对于《固体物理》内容主要实行以下改革措施：
（1）有选择性的讲授。对于《固体物理》各章节的内容讲述要有详有略，作到详略得当。对于重点内容要精讲，对于不太主要或者在其它课程中能学到的内容可以略讲或不讲。例如：在讲述晶体的结合这部分内容时，材料类学生在学习《材料科学基础》和《化学基础课》过程中对于晶体的结合方式等内容都进行过系统学习，因此对这部分内容可以略讲。在讲解晶体的缺陷这部分内容时，学生在《材料科学基础》课程中也学习过，对这部分内容就可以略讲或者不讲。
（2）重思想轻推导。对于有些章节的内容，不追求繁琐的数学推导，更多的突出物理思想的传达，对于某一个具体理论要重点讲述它的建立过程与物理模型。物理模型尽量简单，深入浅出，让学生学会用《固体物理学》的方法去思考和处理问题。
（3）增加学科前沿内容。合理的补充与固体物理学紧密相连的凝聚态物理学和材料学最新的学术成就与进展，鼓励学生积极参与或参观学院相关老师的科研实验，多听相关的学术报告，让学生了解最新的学术动态，培养他们对科学研究的兴趣，为部分学生将来的继续深造和终身从事科学研究事业奠定基础。
2 教学方式的创新
长期以来，我国的大部分的教师都是采用传统的教学模式，即老师一个人在讲台上讲，学生在下面听。这种模式固然有可取之处，但是对于现代大学生来说，这种教学模式未免显得有些过于单调。现代的大学生喜欢新鲜事物，喜欢主动“出击”，所以作为一名现代的大学老师，对学生应当“投其所好”，改变一下固有的思维与教学模式，使学生乐于接受所学的新知识，变被动学习为主动学习。我们采取具体做法是：
（1）启发式教学。在教学过程中，教师的主要作用在于引导和启发学生积极思考，尤其《固体物理》这类理论性较强的课程。如果学生仅仅限于在课堂上被“填鸭式”式的灌输知识而不经过严密的思考与推理，很难深刻理解和掌握所学的内容。因此，就要求教师在授课过程中，适时的启发学生去思考问题的来龙去脉，教会学生科学的思维方法，往往能达到事半功倍的效果[4]。
（2）案例教学。选取符合知识点应用要求的、贴近生活与技术发展的、学生感兴趣的案例，师生共同分析、讨论，从而提高学生分析问题能力与知识应用能力。比如课程体系讲授到晶格常数时，引入聚苯乙烯微球人工微结构概念和半导体超晶格概念，并要求学生就相关概念进行文献分组调研，PPT制作，下次课程时间面向同学进行介绍。相比以前老师直接给学生举例的教学方式，案例教学法激发了学生的学习热情，使学生成为学习的主人、课堂的主角，课堂气氛生动活泼。
（3）实践教学。《固体物理》是一门与实践密切联系的课程，在《固体物理》教学中，强调理论与实际的联系，这样可以激发学生学习的主动性、自觉性和创造性，使学生感到所学知识的用处和价值，由此可培养学生灵活应用所学知识解决问题的实践能力。在《固体物理》的教学中，为了让学生更深刻地理解所学知识，应该适当安排《固体物理》实验。如讲授晶体结构时，可以安排学生作X射线衍射分析实验。通过亲自实验，学生不但掌握了晶体的衍射理论知识，也可使学生体会到现代分析方法在材料研究中的重要性和必要性。通过安排《固体物理》实验，不但使学生加深了对理论知识的理解，同时也大大提高了观察能力、动手能力和分析问题的能力。
3 结语
总之，在材料类专业《固体物理》教学过程中，要充分认识到材料类专业学生与物理学专业学生的不同，因材施教。此外，还要结合凝聚态物理与材料学发展的前沿和本校的科研工作，充分的利用现代化教学手段进行教学。实践证明，上述文中所提到的教学改革方法能有效提高学生的学习兴趣与综合素质。但是，《固体物理》教学改革是一个庞大而又复杂的系统工程，课程改革的进行涉及到诸多方面，这就需要我们广大教育工作者做更多地研究和探索，同时不断提高自身的能力。要造就创新人才，除改变教育观念，营造生动活泼的人文环境外，还要加强我们教师队伍建设，提高他们培养创新人才的能力。
参考文献
［1］冯端.固体物理学大辞典[M].北京:高等教育出版社,1995.
［2］黄昆,韩汝琦.固体物理学[M].北京:高等教育出版社,1997.
［3］冯端,师昌绪,刘治国.材料科学导论[M].北京:化学工业出版社,2002.
