时间：2022-01-30 01:05:34
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篇材料科学工程论文，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。
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。
新材料作为高新技术发展的物质基础和先导，其战略地位极其重要，其中固体材料的合成、加工与设计是我国重点关注与优先发展的新兴产业之一。随着全球家电、电脑、电动工具和玩具等加速向我国转移，新材料正逐渐在我国成为全球最大的潜在市场和拉动需求增长的主要动力。其中，无机固体功能材料是该领域中非常重要的和亟需发展的一部分。小到手机芯片的制备大到航空航天零件的加工，从数据存储、信号计算与处理、光电能量转换、超级电容、到防火耐高温涂层等等，无机固体功能材料的日趋发展为我们的生活带来了日新月异的变化。我校材料科学与工程专业于2011年成立并开始招生，无机固体功能材料方向是该学科专业的办学特色之一。在本科生教学与培养方面，本专业力求培养德、智、体、美全面发展，学习并掌握系统的材料科学与工程专业基础理论及工程技术基础知识、具有较强的综合素质以及熟练的实验技能，为地方经济建设、产业科技创新和社会发展培养特色人才，使之服务于国家无机非金属材料和金属材料产业，在材料设计、材料开发、材料研究等方面具有熟练的应用能力和勇敢的创新精神，能够在无机固体功能材料和金属表面处理领域从事材料生产、加工、销售和管理等工作的高级复合型应用型人才［1］。新专业建设需要在不断地摸索中逐渐取得进步。为满足并加强材料科学与工程专业实践教学建设，我们针对无机固体功能材料实验室的规划与建设进行思考并付诸实践，主要包括以下方面:
一、无机固体功能材料实验室硬件基础设施的规划与建设
吉林化工学院材料科学与工程专业始建于理学院，2013年统编入新成立的材料科学与工程学院。作为一个新专业，需要从教学环境、教学设施、实验场地等多方面筹备和建设。实验室的硬件建设很重要，没有恰当先进的实验设备，就无法保证高质量的实验教学课程，无法让学生更好地接触材料科学领域发展的前沿课题。无机固体功能材料，同样离不开材料的四个基本要素:制备与加工、组成与结构、性质、使用性能。为此，我们规划与建设的无机固体功能材料实验室，涵盖了材料合成实验室、材料加工实验室、测试分析实验室、金相实验室、XRD测试与结构计算实验室。为无机固体功能材料实验室提供实验场地，科研仪器和教学研究素材等。依托我校材料科学与工程研究中心，建立起包含有球磨机、水热反应设备、旋涂机磁控溅射仪等设备，可开展高温固相及水热等液相合成方法用于材料合成的材料合成实验室;包含有液压机、抛光仪、马弗炉等设备的材料加工实验室;依托材料中心的X射线衍射测试分析仪、扫描电子显微镜及原子力显微镜、红外测试光谱仪、介电阻抗分析仪等大型实验设备以及依托学校本专业购置的固体比表面积分析仪、电化学工作站等实验测试设备，建立起能针对无机固体功能材料进行结构、组织成分分析以及材料性能测试的材料测试分析实验室;此外我们依托学校购置了数台计算机，并配有MSModeling晶体结构计算模拟软件，联合XRD实验设备，建立了XRD测试与结构计算实验室。在此基础之上，我们按实验室的建设，设计并规划购置实验室通风橱及实验台等基础设施，目前也已顺利投标，在年底即将投入使用。另一方面，师资队伍的建设也是实验室建设的关键。师资队伍是实验室建设的灵魂［2］。我院领导高瞻远瞩，于2013年成功引入两位无机固体功能材料方向青年教师，协助并组织材料科学与工程专业无机固体功能材料专业方向的建设。没有好的师资，没有好的实验项目，创造不出好的实验条件，带不好实验课程。所以必需有一支踏实进取、有实力的年轻有力的师资队伍。以材料学院院长为学科带头人的师资力量正逐渐扩大。因此，为完善实验室的基础硬件建设不仅需要引进先进的科学仪器设备为学生们开阔视野、培养专业技能，同时也需要加强师资队伍建设，引进和发展高水平人才教学和科研骨干，更好地开拓本实验室的学科特色和功能。
二、完善实验教学内容
材料科学与工程专业以无机固体功能材料方向为专业培养特色。在实验教学内容上，根据材料科学与工程专业的培养要求，针对材料科学与工程专业不同年级学生的理论基础水平，设计开展多层次、多角度的实验课程，包括材料无机化学实验、材料科学基础实验、材料化学实验及材料科学专业实验等实验教学内容。为实现材料科学专业的人才培养特色，在基础实验材料无机化学实验中为学生安排基础玻璃工操作、高精密天平的使用、多种化学药品溶液的配制等基本功操作训练的实验内容，同时设计和带领学生练习五水合硫酸铜晶体的制备、粗食盐的提纯等实验，不仅使学生将高中以及大学化学学习的基本内容与实践很好地结合起来，同时也为后续实验课程打下良好实验操作基础。在材料科学基础实验与材料化学专业实验中，注重专业培养特色，为学生设计并开展具有专业特色的水热法、共沉淀法等基础固体材料合成方法，合成包括具有钙钛矿型、尖晶石型等复杂结构的无机固体功能材料;在稀土掺杂母体钛酸钡介电陶瓷材料的合成与表征综合实验中，借助吉林化工学院材料研究中心实验室的实验平台，实验进展顺利，锻炼了学生系统的科研工作思想、动手能力及分析解决问题的能力，得到了良好的效果。在材料科学与工程专业实验中，我们设计安排了“传统高温固相合成方法合成无机固体功能材料及表征”的开放性实验，在学生查阅文献及相关参考资料的基础上，自主进行实验设计及操作，锻炼学生的自主动脑及动手能力。实验内容的设计包括实验室硬件设备及学生培养需要等多方面的考量。目前实验内容已基本成型并顺利开展，为适应学科发展及学生培养方向，实验内容还将进一步完善。
三、完善教学手段，设计考核方式
学校在教育思想定位中能否坚持以学生为主体，以教师为主导，以能力为根本，是提高教学质量的前提，是检验教学成果的标准，是学校发展成败的关键［3］。在实验教学中，同样要本着以学生为主体，教师为主导的原则。积极发挥教师的主导作用，做好课前准备及课堂讲授工作［4］。在实验课备课中，首先要熟悉实验讲义，做到“我与他相识，我请他跳舞，他在我心中”的三个境界，讲实验讲义与所讲专业理论课融会贯通，明确实验目的;其次要做好实验准备工作，即做好预实验。在学生进入实验室开展实验前，教师必需做好预实验工作，细化实验步骤，积极发现并解决实验过程中可能出现的问题，做好实验记录。在讲授实验课程时，做好课程导入，调动学生的学习动手兴趣。在实验课进行过程中，注意发现总结学生实验操作过程中存在的问题，及时指导学生改正。
在教与学的关系中，教师的教为外因，学生的学为内因。实验前规定学生做好实验预习工作，并写好预实验报告。在预习的过程中，让学生自己提出问题，“学起于思，思源于凝”，学生自主提出的问题往往会带来更好的学习效果。在实验过程中，随着实验的进行，教师要及时提出适时地发现问题并提出问题，同时学生遇到问题时，要让学生积极自主解决问题。努力培养学生从“要我学”向“我要学”的过程积极转变［6］。实验课程的考核分为三个部分。第一部分为学生实验预习的效果，占总成绩的10%，第二部分为学生实验操作成绩，占总成绩的20%，第三部分为对实验的总体理解学习成果，以课堂提问及实验报告的形式进行考核，占总成绩的70%。部分实验课程安排开放型实验，运用已学的实验及理论知识制定具体要求，由学生自行选题，在规定时间内进行实验方案设计并实施。最后以论文形式结课。综合评定学生成绩。调动学生学习积极性，培养学生自主解决问题能力及创新能力。
四、结语
材料科学与工程学院刚刚成立两年，作为一个新专业，无机固体功能材料实验室的建设还有很多需要进一步发展和完善的地方。我们将秉承以培养专业特色人才为原则，加快加强实验室建设，在实验室硬件、教学方法、教学手段、教学内容上不断摸索进步。随着材料科学基础实验室的建设工作逐步完善，材料科学与工程专业的学生能够得到与专业相关的动手能力的培养，使学生将专业理论知识与实践内容有机的结合，形成对自身所学专业更为直观、更为形象、更为深刻的认识。既能培养学生理论与实践相结合的能力，又能训练学生在实践中动脑思考的能力，让本专业学生得到全方位的训练、拥有更为全面的材料科学与技术的技能。在他们走出校门进入、社会之时，拥有更强的竞争力，成为有用的的高水平高素质材料科学与技术的开发和建设人才。
作者：王珊 路大勇 韩丹丹 单位：吉林化工学院 材料科学与工程学院
关键词：以研促教；材料科学与方法；教学；创新
作者简介：李保家（1979-），男，湖北黄冈人，江苏大学材料科学与工程学院，讲师。（江苏?镇江?212013）
基金项目：本文系江苏省普通高校博士研究生科研创新计划资助项目（项目编号：CX08B_053Z）的研究成果。
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）29-0068-02
为了顺应现代科技的快速发展以及现代企业对人才的要求，高校不仅要使学生掌握扎实、宽厚的基础理论和专业知识，更要注重培养学生科研创新能力和知识应用能力，使他们真正成为复合型、创新型和应用型人才。而教学和科研是高校的两大支柱，它们相辅相成、相互促进、不可分离。[1]教学和科研的双向效应随着知识经济的激烈竞争而愈来愈明显，尤其是在本科教学中，如何围绕人才培养这一中心任务，在主动利用高校教学资源提高教学质量的基础上，进一步引入科学研究形成的创新知识和创新成果来反哺和提升教学水平，形成教学和科研的互动促进，是目前高校应当树立的科学理念和亟待解决的重点问题。
一、以研促教对高校教学的重要性
早在19世纪初，德国的威廉·冯·洪堡就正式提出了“教学与科研相结合”的大学理念，从此，教学和科研成为高校的主要活动。[2]从根本上说，科研是源，教学是流，现在的教学内容都是过去的研究成果。在搞好教学工作的同时，一定要从事科研；否则，高等教育的水平很难提高，在新技术革命挑战的前沿也是不会有所突破、有所创新的。也就是说，高水平的教学需要高水平的科研来支撑，高水平的科研也需要高水平的教学实现其价值，人才的培养离不开教学和科研的相互渗透。2011年总书记在清华大学建校100周年大会上发表重要讲话时也指出，“全面提高高等教育质量，必须大力增强科学研究能力”，要“以高水平科学研究支撑高质量高等教育，要积极推动系统创新”。[3]可见，以研促教对提高高等教育水平以及促进高校创新人才培养都具有十分重要的意义。
二、“材料科学与方法”教学中以研促教的关键
高校的教学工作不是一种简单的重复性的活动，而是具有较强的专业理论性、独立性、创造性和实践性的活动。它不仅要传授知识，还担负着发现未知和培养学生探求新知能力的任务。作为一名高校教师，在教学中一方面应基于学生的新见解和新问题进行深入思考和研究，努力形成科学研究新的增长点，另一方面更重要的是要将科学研究（包括教学研究）的成果引入到课堂教学中，丰富教学内容，以实际案例激发学生学习和思考的兴趣，引导他们掌握科学研究的方法、培养科学探索的精神，真正实现创新人才培养的目的。
“材料科学与方法”是作为高校材料类各专业的专业基础教学知识平台之一而设置的课程。江苏大学将戴起勋等编著的《材料科学研究方法》作为该课程教材，[4]其教学的总体目标是通过对材料的作用和意义、各类材料的共同特点与共同效应、现代材料研究的基本方法和思路以及材料研究发展趋势等的学习，培养学生一种材料研究创新思维的主动意识、材料研究创新活动的科学方法和材料研究创新成果的分析能力。[5]科学知识和理论总是在不断发展的，材料科学和材料研究的方法也是一样，其前沿性的特点要求教师在教学过程中不能拘泥于教材内容，要不断补充材料研究的最新知识、成果和动向，引导学生从中领悟材料科学的创新思维和研究思路。这样的教学，最终会使得学生爱思考、善于思考，学生学到的不仅仅是一门课的知识内容，还有材料研究的思维和新材料研发的能力，这有利于他们今后本科毕业论文的顺利完成，甚至可为他们投身于材料科学事业奠定坚实的基础。
三、以研促教在“材料科学与方法”教学中的实践
“材料科学与方法”课程所涉及的内容非常广泛，对于刚结束基础课程学习、对材料专业相关知识以前了解不多的学生来讲，单纯围绕书本内容的教学是比较枯燥的，他们接受知识也较为困难。基于此，以提高学生主动学习的兴趣和积极性为出发点，在教学过程中进行了一系列的尝试和实践。一方面通过查阅国内外最新科技文献，了解材料研究前沿的发展动态，并把相关内容写进教案；另一方面把自己在科研中获得的新知识和新成果转化到教学内容中，很自然地以例证的形式与学生进行交流，取得了一定的成效。
1.以研促教，丰富教学内容
教学中时刻意识到该课程的教学内容不应当停留于简单的重复，而应当及时更新和补充相关材料，剔除过时的一些内容，保证其新颖、特色鲜明、实用性强。例如在第一章讲解“当代材料发展和展望”时，对教材浅而泛的内容不作太多的照本宣科式介绍，而是根据当时的热点话题“2010年上海世博会”，介绍了在上海世博会上展示的新材料，如具有自洁功能的碳素纤维、用于光伏建筑一体化的太阳能电池材料、超轻“膜结构”材料、可循环利用的建筑布料、以标签纸和塑料的边角余料做成的外墙材料、比不锈钢更便宜耐用的“耐候钢”新材料等，并配以清晰、实用的图片，讲解各种新奇材料的功能特征和技术要点。另一方面，还计划将2012年6月“神九”发射和“蛟龙”号入水深潜的内容补充进教学内容，向学生介绍在国家重大工程中应用到的高性能密封材料、特种纺织增强材料、特种玻璃钢和耐高温烧蚀材料等高技术尖端材料。这些最新研发的材料作为材料发展中的典型代表，丰富了相关章节的教学内容，可使学生获得深刻印象，激发学生的求知欲。
【关键词】地方产业需求 技能型 人才培养体系 能源化工
基金项目：陕西省高等教育改革研究项目（项目编号：11BY60）；榆林学院教学改革与课程建设研究项目（项目编号：HGY2015-10，JG1530，ZD1508）。
榆林学院在陕西省高等学校“质量工程”和“本科教学工程”项目的导引下，以“育人为本、夯实基础、广泛联合、突出实践、注重应用、提高能力”为指导思想，以知识、技能及素质的培养为主线，在地方应用型高校中首次构筑并实践了“重基础、宽口径、广联合、突实践、强能力”的能源化工技能型人才培养新体系[1-2]，即从传统化学工程与工艺理论课程体系向“化工课程群―化学课程群―材料科学课程群―装备与控制课程群”四元三阶的交叉学科理论课程体系演变；从传统实践教学体系向“三层次实验―三模块实习实训―多途径技能创新训练”三元三阶的立体化实践教学体系演变。
四元三阶理论课程体系
现代化工学科的发展已经和能源、材料、机械等多个学科深度交叉，化学工程与工艺专业的传统课程体系已经无法为这一发展提供充足动力，能源化工生产过程中也急迫需要化工工艺师、化工设备师、化工仪表师、化工产品分析师等复合技能型人才，这意味着传统化学工程与工艺专业课程体系面临重新“洗牌”的形势，不少课程需要减少学时，一些新课程又需要开设。化学工程与工艺专业从传统课程体系向“化工课程群―化学课程群―材料科学课程群―装备与控制课程群”四元三阶的现论课程体系演变。全新的现论课程体系可以使学生在知识结构上达到“产教融合，卓越培养”，既具备扎实的工科基础，又具备与时俱进的工程思维，有力地提升了学生的综合应用能力[3]。榆林国家级能源化工基地的产业发展为化学工程与工艺专业新课程体系的建设提供了思路。图1显示了已构建的四元三阶理论课程新体系的框架。
“化工课程群―化学课程群―材料科学课程群―装备与控制课程群”均由学科平台课（必修课）、专业方向课（必选课）和选修课组成，使学生具有扎实的化工基础和良好的工程素养，为学生提供了适应地方产业特色的知识体系，为区域能源化工基地的建设提供了大量复合技能型人才。
三元三阶实践教学体系
新形势下，应用型本科院校教学改革的重点是注重应用、重视实践、突出工程思维能力的培养。化工学科作为一门注重实践能力培养的应用型学科，人才培养更需要深入了解实际能源化工生产过程，加强基本技能培养，强化应用能力训练并提升综合工程素质。[4-5]我校构筑的化学工程与工艺专业实践教学体系已从传统单一的“基础实验―专业实验（实习）”演变为“三层次实验―三模块实习实训―多途径技能创新训练”三元三阶的立体化实践教学体系。图2显示了三元三阶实践教学新体系的框架。
三元三阶实践教学体系中，三层次实验包括基础实验、综合实验、专业技能实验；三模块实习实训包括课程设计与专业见习、仿真与综合实训、生产实习；多途径技能创新训练包括毕业论文、科创活动、产教融合。其中，三层次实验、三模块实习实训和毕业论文为必修内容，科创活动、产教融合为选修内容。立体化的实践教学体系贯穿了本科四年的学习，使学生掌握娴熟的实践应用技能。通过系统的、综合的技能训练，使学生了解了产业发展方向和地方经济特点，强化了学生工程意识和实践能力的培养，全面提升了技能型能源化工人才培养质量。
3、宽口径大类培养与特色化分类提高
化学工程与工艺专业工程特色显著、专业口径宽、覆盖面广，作为榆林学院升本后的第一个本科专业，在榆林煤、气、油、盐四种资源转换驱动下，专业培养目标不能局限于单一方向，适应性要广，因此只能实行化工大类招生。新形势下应用型本科教学改革的趋势一是加强专业基础、实行大类培养；二是重视实践、突出创新思维和创新能力的培养。因此，实施“宽口径大类培养与特色化分类提高”的培养方案，对于国家能源化工基地经济建设所需的技能型能源化工人才的培养具有十分重要的意义。
参考文献：
[1] 张鹏、高维平、李健秀：《化工专业人才培养的教育内容和知识体系的构建》，《化工高等教育》2007年第24卷第5期，第1-4页。
[2] 刘峥、陶慧林：《地方高校化工专业人才培养方案构建与实施》，《教育教学论坛》2010年第35期，第214-215页。
[3] 姚干兵、王雅琼、张晓红：《拓展化工专业实践 优化创新人才培养》，《广州化工》2012年第40卷第23期，第170-172页。
[4] 陈田田、赵宜江、徐继明：《新建化工类本科专业实践教学体系的研究与实践》，《陕西教育：高教》2012年第12期，第58-59页。
新材料科学的研究者
陈学安出生于1965年11月，是我国材料科学事业发展的中坚力量。早在上世纪80年代末期，他考入中科院化学研究所求学深造，1991年获得博士学位后留在化学所工作四年，从理论到实践方面都积累了丰富的经验。
从1995年起，陈学安赴国外工作，先后在美国、德国、日本等国家做了将近8年的科研工作，期间曾获得美国Rutgers大学化学系博士后，并获得德国的洪堡基金会奖学金，旅日期间还曾任广岛大学助理教授职位。
国外优越的研究和生活条件没能留住陈学安，在异国他乡求学和工作的经历对他而言是一种磨练、一笔宝贵的人生财富，而他事业的根基在祖国。2003年7月，他毅然回国工作，受聘于北京工业大学材料科学与工程学院，投身在祖国的新材料科学研究事业当中。
陈学安的主要研究方向是新晶体材料的探索及其晶体结构研究，多年来，因为对科学真理的执著探索精神，他在新晶体材料的探索合成、晶体结构、光谱性质以及电子结构计算方面取得了一系列令人瞩目的研究成果。迄今为止，他已在国内外的权威学术刊物上发表学术论文达70余篇，其中被SCI收录的就有大约60篇，因为在科研工作上做出的突出成绩，2006年入选北京市的人才工程“中青年骨干教师培养计划”。
探索创新科研之路
因为材料科学在工业发展、国民经济生产中所具有的特殊地位，对新型晶体材料的探索和研究已在近几十年内成为受到广泛关注的热门学科项目之一，同时因为激光技术的飞速发展，具有非线性光学效应等功能的晶体材料被广泛应用于激光技术、光学通讯、光学信号存储和光数据处理等方面，所以在科学研究中对晶体材料的要求也拓展了新的方面。除了对现有的晶体材料设法继续提高质量或掺质改变性能外，关于晶体组成的研究、晶体结构与性能间的相互关系、探索寻找新型晶体等均是国家重点课题研究项目。
陈学安目前的在研项目――新型硼酸盐氧化物的探索合成和晶体结构研究，是国家自然科学基金项目。因为形成压电、热释电、铁电和非线性光学(NLO)等功能材料的先决条件是化合物具有非对称中心结构，而在众多研究体系中，硼酸盐由于在晶体化学方面广泛的可变性令其有可能产生数目众多、结构各不相同的硼酸盐类型，所以在研究试验中最受青睐。陈学安的项目即是系统地探索合成结构中包含易形成畸变配位多面体的高价态过渡金属离子（或者含有Bi3+,Pb2+等载有孤对电子的离子）的复合硼酸盐，力争得到多个具有非对称中心的化合物，进而探索合成出新型的硼酸盐功能材料。
科学是严谨的，科研工作注定了不可能一蹴而就。经过几年时间的研究探索和上百次反复试验，陈学安的课题组利用高温溶液缓慢降温和固相反应相结合的方法，成功制备并得到了一系列新型硼酸盐化合物，共计有二十多种，并且进行了结构和性能关系的研究。因此课题组的研究不仅丰富和发展了既有的硼酸盐结构化学，而且对新型硼酸盐功能材料的探索合成具有积极的指导意义，也正因为此，陈教授带领的课题组在硼酸盐的合成和结构研究领域内开始获得国际上的认可，拥有了一定的国际知名度。
Bi2ZnB2O7和CaBiCaB2O7由加拿大学者Barbier等人首先发现，陈学安教授带领研究课题组生长出硼酸盐单晶，进行了精确的结构测定和系统理论计算，发现硼酸盐化合物Bi2ZnB2O7具有较强的粉末倍频效应（其强度大约为KDP（KH2PO4）的4倍），在比较宽的频率范围内能够实现相位匹配，UV漫反射光谱表明其吸收边约为360nm；而另一种化合物CaBiGaB2O7的粉末倍频效应相当于KDP的2倍，其吸收边大约为427nm，也能实现相位匹配。Bi2ZnB2O7和CaBiGaB2O7是潜在的新型非线性光学晶体材料，如果能生长成大块晶体，并将其制作成有用的器件应用于激光系统中，能够促进光电技术等高技术产业的发展，产生社会、经济效益。
到目前为止，陈学安和他的团队对硼酸盐体系进行了系统的研究，不仅制得了多类型的硼酸盐化合物，而且已在国际学术刊物上发表了近三十篇论文，在固体化学领域拥有了一定的国际影响力。同时，从2007年起，课题的项目负责人陆续为“Inorganic Chemistry”和“Journal of Solid State Chemistry”等国际著名学术刊物评审论文二十余次,赢得了国际上同行业科学家的认可。
对综合利用矿产资源的技术研究
矿产资源是不可再生资源，但是运用循环经济模式强化废弃物的综合回收利用、对矿产资源进行最大限度的开发、提高利用效率，有利于减少浪费、获得较高的经济效益。总理在视察甘肃省兰州金川科技园时提出来要对矿产资源“吃干榨尽”，金川集团有限公司为了积极响应号召、实现尾矿中资源的综合利用，提高经济效益，将“尾矿酸浸液中铁和镁分离技术研究”作为2010年的重大科研课题，由陈学安负责该项目的研究工作。
在此科研项目中，如何经济除铁以及铁的合理资源化成为能否成功回收金属的关键课题，并且同时还需要对如何从残液中提取、分离硫酸镁，如何利用综合工艺技术开发高附加值产品等问题做系统研究。
陈学安带领研究团队经过将近一年时间的努力，制定出了本项目的技术方案，首先对酸浸液进行絮凝剂法除硅，再进行针铁矿法沉铁。对沉铁所得的滤饼进行煅烧制备粗铁红，用一定浓度的稀酸对粗铁红进行酸洗除杂，最终得到了符合工业氧化铁国家标准的高纯度铁红，实现了铁的回收和产品化。经过陈教授及团队进行的一系列系统的实验室研究，将尾矿酸浸液除铁之后所得的粗制硫酸镁溶液加入氧化剂，令Mn2+氧化成MnO2，使之沉淀除去，然后再通过将溶液蒸发浓缩至硫酸钙析出、趁热过滤去除钙的方法，获得精制的硫酸镁溶液，最后完成蒸发、结晶、干燥等提纯步骤获得符合工业硫酸镁国家标准规定的I类一等品质量指标的高纯硫酸镁产品，又实现了镁的回收和产品化。
英文名称：Journal of Sichuan University(Engineering Science Edition)
主管单位：国家教育部
主办单位：四川大学
出版周期：双月刊
出版地址：国家教育部
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1009-3087
国内刊号：51-1596/T
邮发代号：62-55
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1957
期刊收录：
CA 化学文摘(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(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(1992)
期刊荣誉：
Caj-cd规范获奖期刊
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学贯中西 赤心报国促交流
朱教授作为海外留学杰出的归国人才，2003年回国以后，为了适应纳米多学科交叉研究、联合攻关和相应人才培养新需要，他利用自己与澳大利亚和美国材料领域尤其是纳米材料领域科学家有广泛的学术合作关系和学术联系，率先签署了“中国―澳大利亚功能纳米材料联合实验室合作协议”和“昆士兰大学学术合作协议”，创建了我国目前在功能纳米材料前沿领域唯一的中国-澳大利亚功能纳米材料联合实验室，打造了一个由院士、教授、副教授、博士后、博士及硕士生组成的研究团队（包括10余名中国科学院院士和澳大利亚联邦教授院士组成的实验室学术委员会），形成了一个有特色的、多学科交叉的纳米研究国际合作和研究生联合培养（尤其是联合授予博士学位）平台。联合实验室研究方向被集中在当前纳米材料界的热点问题：通过非平衡热力学过程来可控制备、加工、改性、组装纳米结构和器件。以超快过程新效应和纳米尺寸新效应为理论基础，以非平衡热力学过程为工具，将不同材料整合或改性成一个全新的纳米结构或器件，实现其全新功能。
朱教授先后联合澳洲和美国科学家申请合作研究项目10余项，联合培养研究生10余名，邀请澳洲、美国等国知名院士、教授、专家来华访问、讲学、交流、合作20多人次。共计实现了中澳、中美研究人员互访交流合作近100人次，合作申请专利6项，30余篇，相关合作成果被重点推选在2010上海世博会澳大利亚-中国科技周上展示。
联合实验室创建与正式成立引起近100家行业媒体关注与报道，标志着中澳双方合作进入一个新的历史阶段。联合实验室将联合中澳双方实验室技术力量，进一步发挥中澳双方实验室各自的优势和特长，开展纳米科学与技术在生物能源、信息技术、生态环境等领域中前沿战略性的研究与应用，推动和促进物理、化学、材料、生物医学等学科的交叉发展，为发展我国的纳米科学做出贡献。同时在促进亚太地区纳米研究的国际交流与合作上扮演重要角色。
兢兢业业科研方面结硕果
1986年，朱教授在中国科学院固体物理所开始纳米材料研究，是中国为数不多最早开展纳米研究的科学家和国际功能纳米材料领域青年学术带头人之一。亲历了纳米材料科学和技术研究三个发展阶段。在纳米材料设计、制备、改性及纳米结构稳定性方面有二十余年的研究经验。近十五年在澳大利亚国立大学、美国伊利诺大学香槟分校、阿贡国家实验室、杰弗逊国家实验室、Univ of Georgia的纳米科学与工程中心及厦门大学等单位，用多种非平衡方法制备出纳米粒子、纳米膜、纳米孔、多孔硅、纳米球壳有机无机复合结构、纳米线和纳米管及其宏观有序阵列等新型低维纳米结构（多种结构属首次发现），并对各种纳米结构稳定性进行了大量系统的电镜原位和非原位观察。发展了纳米结构亚稳性新理论。工作得到Nature编委重视和许多位国际知名同行专家高度评价。
他认为，纳米结构是一个非平衡的亚稳结构，具有很大不确定性，纳米实验是一个长期的、仍需不断实践的过程，纳米研究不能仅停留在其表面现象或被其表面现象所迷惑，而是要深入系统探究其物理本质。他首次指出现有数学工具和物理概念原理不再适用于非平衡、非线性、非对称有序纳米现象的描述，纳米学科研究本质是对传统学科的不断挑战和突破过程，纳米学科的建立必须是传统学科的一个质飞跃，这个突破飞跃不是依靠个人就能够完成的，需要经过长期甚至几代人学术理论、科研实践的长时间积累。为了能全面系统证明他提出的“纳尺寸（nanosize）”和“纳时间（nanotime）”新概念和建立相应的纳米稳定性新的理论体系，他目前手头已积累大量实验室数据和论文稿件，并没有为了一时的功利和荣誉，而急于发表。
教书育人 桃李满园争天下
回国后，朱教授利用自己双语和国外经历优势, 每学年为厦门大学开设并承担了四门研究生双语课程和一门本科生双语课程。他已先后指导博士后2名、博士生5名（毕业一名）、硕士生10余名（毕业6名）、本科生毕业论文20余名。并在教学方面实现以下改革：1）他提倡培养学生学习兴趣、主动性，强调要授予学生自己得到知识的方法，而不仅是知识的传教；2）他采用中英文相结合的方式讲解，授课形式不仅局限于讲解，而且穿插形式灵活多变的学生自己讲座、提问和讨论；3）他特别注意科研对教学的促进与融合，通过教学研究与自己最新科研成果转换，开发、凝练了内容新颖、方法灵活的开放式创新性本科和研究生实验教学和课程教学方式，自编课件, 把具基础性、研究性、前沿性及学科最新发展成果引入到教学中来。其中, 朱贤方负责的《大学物理实验》课程在2007年获得福建省省级精品课程称号，目前正在积极争取申请国家省级精品课程。
朱教授极推动和参与了厦门大学985工程建设论证申请、凝聚态物理省重点学科建设申请、校院十一五211工程建设论证申请、校纳米学科建设和其他学科建设工作。
另外，他以学术带头人身份申请和组建了厦门大学凝聚态物理国家重点学科、物理系工程硕士、福建省材料重点实验室、材料科学与工程系一级博士和硕士授权点、生物材料系博士和硕士授权点及电子工程系一级博士和硕士授权点、智能型生物医用材料团队及光电子与信息技术创新团队。
精勤不倦的他，而今仍奋战在教育第一线上……
想知道材料物理专业学点什么，先得搞明白――
什么是材料物理？
一切物品的制造都离不开材料。“材料物理”就是从电、光、热、声、磁、力等物理性能角度出发，研究各种材料的成分、结构、性能特点以及制备合成、加工应用。
比如家中安装的宽带网络、数字电视，都依靠光纤传播信号。光纤的全名是光导纤维，是根据光的全反射原理制成的。一根光导纤维由高折射率的内芯和低折射率的外套两层组成，光由一端进入，在内芯和外套的界面上经多次全反射，从另一端射出。用特殊的接收仪器，就能接收光纤传递的信号。
又比如很多人家中使用的白光LED灯，也是利用光学原理研发的。众所周知，在可见光的光谱中是没有白光的，因为白光不是单色光，它是由至少两种单色光混合得到的，白色的太阳光甚至是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种单色光合成的。白光LED灯的发光芯片一般发蓝光，在灯内壁涂抹发黄光的荧光层，蓝光照射出来的时候部分被吸收，另一部分则与黄光混合得到白光。
你看，材料物理就是这样一门实用的学科。从光导纤维内外芯材料的研发制造，到白光LED灯芯片和荧光层的设计，甚至是用于航空航天、国防科技项目的新型合金、高分子复合材料……可以说社会需要什么，我们就研究什么。
即使在本科学习阶段，你也要尽可能地去创新。
研究出新材料，或者找到材料的新性质和新应用，是材料物理研究的终极目标。正因如此，学校非常鼓励学生参与创新创业训练项目。老师们会一些材料学研究的前沿问题，有的偏重理论计算，有的侧重实验，大家可以根据自己的兴趣自由选择课题和相关导师。我就在大二学年末申请参与了“光学超晶格中的非对易效应的理论研究”项目。
上过物理课就会知道，当光线入射到某一均匀材料时，会产生折射现象。我们希望有这样一种材料，可以按照人们的需求控制光线入射后产生的折射光的强度。这有什么用呢？举个例子，在光纤通信中，在光源和光导纤维的衔接处设置这种材料，从光导纤维端面反射回来的光通过这种材料时，折射光强度被减弱，就能有效地抑制它对光源的影响，信号也就更清晰。我参与的研究项目就是要设计这种理想中的材料。
从物理学角度说，同样的元素组成，只是内部原子排列方式的不同，也可以形成具有不同性质的材料。把不同材料一层一层有序地叠加起来，或者把某一种材料的内部原子结构重新排列，就可能得到控制光线折射强度的“光学超晶格”材料。
经过大量的研究和计算，对于想要得到多大强度的折射光，相应的光学超晶格材料的结构应该是怎样的，我们最终给出了具体的数学解析表达式。实验、生产中需要产生多少光强偏差的材料，参考解析式给出的结构参数直接制作就可以了。
科研之路非常难走，物理、数学基础要打好。
科研之路本来就是困难重重的，更别提像我们这样刚起步的本科生了。接手“光学超晶格中的非对易效应的理论研究”项目之初，我们甚至都不知道从哪里着手研究。大学里虽然有物理学方面的课程，从牛顿力学、热学、电磁学、光学到电动力学、量子力学都不缺；我们也会学习材料科学方面的知识，包括材料的成分、组织结构、性能特点、加工的工艺技术，但这些都只是入门课，是打基础用的。对超晶格材料，我们只有一些基础概念，到底哪些材料的内部结构经过人工处理可以让光的折射强度产生偏差、哪些材料不适合这样做、推算偏差程度能用哪些公式……根本就是一头雾水啊！
好在前人已经有了一些研究成果。在项目进行之初，我们先花了一段日子阅读大量论文，从中找寻适合的材料。在整个研究过程中，遇到任何问题我们都会先到文献中寻找是否有可以借鉴的解决方案。
做科研还必须具备很强的数学能力。入射与折射本身是一个光学现象，角度和光强计算需要用到数学知识；材料内部的原子排列顺序更要通过数学建模与计算得出。虽然大一、大二学了高等数学、微积分、线性代数等课程，但看到那些动不动就占一两行的复杂公式还是让人傻眼。要解决这个问题，只能不断请教导师，认真看《数学手册》学习公式秘籍。
通过计算得出了解析式，还要由计算机来模拟折射过程，验证解析式是否正确，这时就需要用上MATLAB语言编写程序。这就需要我们熟悉程序语言，所以一有空我们就会上网找编程例子，反复练习。
功夫不负有心人，经过两年的努力，大四那年我们终于提出了自己的研究方案和实验方法，在国际期刊《Optics Communications》上发表了研究成果，我还是这篇论文的第一作者！
转变眼光看事物，抽象思维研究微观世界。
在众多参与创新项目的本科生中，我是幸运的。有些项目因为实验设备不齐全导致实验结果不理想，有些则因为参与者能力不足等原因夭折了。但不管结果如何，这都是大学里难得的科研经历。并且通过科研，我们慢慢地开始具备一个材料物理人的专业素养。
这首先反映在看事物的眼光改变了，我们能站在材料科学的角度认识生活中随处可见的事物。比如路上开过一辆跑车，过去我们会更关注它的外观：“哇，这车真拉风！”现在，我们关注的是这辆跑车轮胎是什么橡胶材料做的、车身的钢材中会添加哪些金属元素、挡风玻璃用什么材料制成……因为材料的选择对汽车的美观、耐用和安全性能有很大影响。比如，轮胎大多用合成橡胶或天然橡胶制作，在制作中，必须加入各种化学添加剂，其中一种很重要的添加剂叫炭黑，主要用来提高轮胎的硬度、强度和耐磨性。
另外，我们开始建立强大的抽象思维和空间想象能力，透过物质表面，研究微观结构和性能。
比如，你知道激光是如何形成的吗？一个原子中的电子有很多能级，当电子从高能级向低能级跃迁时，电子的能量就减少了。这些减少的能量转变成光子发射出去，大量的这种光子就形成激光。那么在跃迁的前后，电子处于什么样的能量状态？重量是多少？运动轨迹是怎么样的？……这可比看得见的橡胶、塑料难懂得多。研究这些存在于微观世界里我们看不见摸不着的物质，离不开各类数据的曲线图、各种模型图像。要在脑子里建立起它们的结构图像，理解它们的性能和变化，不得不佩服自己“脑洞”还挺大呢！
学成之后……
经过四年辛苦的学习，也有了一定的科研经验和成果，难免憧憬未来之路怎么走。
客观地说，材料物理专业本科毕业生的就业机会还算多，哪里需要制造材料，哪里就有我们的身影。比如我的同学就有进入华为电子、瑞声科技等电子科技公司，或者海力士半导体公司等材料研发制造公司，去设计芯片等通信材料、手机内存等存储记忆材料、电池等能源材料，或者做产品测试，验证产品材料是否满足设计的需求。还有一些同学利用课余时间自学了不少编程知识，毕业后去互联网公司干起了各种APP、游戏软件的开发工作。
1存在的问题
1．1内容广，概念多
材料化学工程是以化学和化工基础，研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。研修的主要课程包括物理化学、材料科学基础、材料力学、材料工艺、高分子材料、金属材料、无机非金属材料等。在基础课程中概念多、公式多，如在物理化学中的热熔、积分溶解热、积分稀释热等，有些概念相似如果不仔细区分容易混淆。在诸如高分子材料这类介绍性的课程中名称特别多，如聚丙烯、聚氯乙烯、环氧树脂等，这些材料在我们的生活中经常接触。但通过学习很多学生还是不能识别基本的材料，掌握它们的基本制备工艺和用途。
1．2叙述性的内容多
关于三大材料的学习主要是叙述性的内容多，比较抽象。例如，金属加工中热处理的四把火:退火、正火、淬火、回火，退火又分好几个种类，每种钢材根据用途不同，而选择不同的工艺条件。但是只通过课本的叙述，对于很多材料依旧没有直观的认识。虽然很多同学有参加过金工实习课，但是时间不长，很难做到全面深入的了解，对一些材料的性质、加工方法感到陌生，从而逐渐丧失学习兴趣。另外，在材料的合成中，每合成一种材料，需要通过一系列检测看所得物质是否为目标产物。又或者合成一种新的物质，也可以通过检测分析出其结构性能。材料专业的学生都有一门必修课《材料结构表征及应用》详细介绍了材料表征中各种检测手段。但是很多同学拿到检测结果却不会分析。
1．3课程教学与现实联系不够紧密
研究生与本科生最大的不同就在于，在接受系统知识的同时，必须加强研究意识、创新意识和研究能力的培养［1］。材料化学工程是一门应用型学科，与实际应用密不可分。课程安排之前的金工实习，目的是锻炼学生动手能力，对材料的加工有所了解。此外，还有一些实验操作课，但是很多时候由于时间安排不合理又或者设备少学生多，平均几人一台设备，学生动手机会操作不够，有时候老师只能靠演示的方法让学生观摩，学生完全处于一种被动的学习状态。还有部分同学在实习中怕脏、怕累，不愿动手操作。另外，在课程结束后还有参观见习，对材料的加工制作有个直观的认识，但是很多时候由于人员过多，加上工厂环境复杂，很多同学在见习过程中往往走马观花，只停留在看热闹的表面功夫上。
2解决办法
2．1培养学习兴趣
科学家爱因斯坦说过:“兴趣是最好的老师。”老师首先要做的就是激发学生的最大兴趣并使之保持这种热情。材料化学工程与我们的生活密切相关，老师可以在讲授过程中结合我们实际生活中的用途。比如高分子材料中的聚丙烯腈，常与羊毛混纺制成毛织物等，可以制作毛毯、军用帆布、帐篷等。被称为“人造羊毛”。又如我们生活中常见的木制家具，其实很多都是由木塑复合而成:以木材为主要原料，经过处理使其与各种塑料通过不同的工艺复合而成。既保留了木材良好的加工性能，同时具有塑料的耐水、耐腐蚀、使用寿命长等优良性能，还符合环保的大前提。通过这种理论结合实际，能激起学生学习兴趣，鼓励学生自己查阅资料了解更多信息。
2．2疏通知识结构，掌握各学科之间的联系
在材料化学工程形成前，高分子材料、无机非金属材料、金属材料科学都已自成体系，而且他们之间存在着很多相似之处，可以相互借鉴，促进本学科的发展。如马氏体相变本来是金属学提出来的，广泛地用来作为钢材热处理的理论基础。但在氧化锆陶瓷材料中也发现了马氏体相变现象［2］，并用来作为陶瓷增韧的有效手段。另外，各类材料的研究设备与生产手段也有很多相似之处。虽然不同类型的材料各有专用测试设备与生产装置，但更多的是相同或相近的，如显微镜、电子显微镜、物理性能测试和力学性能测试设备等。在材料生产中，很多加工装置也是通用的。比如生活中很多塑料用品大多是通过注塑成型加工而成，但其实与粉末冶金工艺中的压坯过程相似。随着科学技术的发展，各学科间已无明显界限，甚至不同材料之间能相互代替。不过凡事都有规律可循，只要掌握规律很多问题便迎刃而解。作为材料的规律就是:组织决定性能，性能决定应用［3］。再根据性质选择材料，依据用途确定工艺路线。抓住这一规律，学习时就不会感到毫无头绪。
2．3传统教学与现代教学方式相结合
传统教学大都采用“填鸭式”方式，学生听课主动性、积极性不高。新的教学改革中应采用启发式、互动式和讨论式等新的教学方式。老师在课前布置问题，分小组完成不同的部分，让学生带着问题去学习，查找资料，每组选择代表在课堂进行发言，然后再各组进行讨论。这样不但发挥了学生的主观能动性，活跃课堂气氛，减轻了老师的授课负担，还锻炼了学生自己分析问题、解决问题的能力，达到事半功倍的效果。相比传统教学，计算机汇集了图像、文字、声音等元素，极大的丰富了教学色彩，调动学生学习积极性，具有直观、生动、形象的元素，可以将抽象的理论知识和工艺方法生动的展现在学生眼前，增加课堂趣味性，提高学生的感性认识，有利于知识点的理解和掌握。同时可以结合一些相关视频比如:注塑成型、挤出成型、模压成型以及金属材料的冷加工热加工等。这些视频网络上都可以找到，如HOWITISMADE、TEDSHOW等。通过相关的视频，既可以活跃课堂气氛，也能调动学生学习积极性，甚至激励学生自己在课外继续学习观看。这种多媒体教学与视频教学相结合的方法，既减轻了老师的负担，同时激发学生学习兴趣，调动积极性，促进教学任务顺利完成。
2．4开设软件分析课程
作为材料化学工程研究生，材料检测分析应该成为一种必备的基础技能。但是很多时候拿到检测结果却不会分析。软件分析课程可以很好的解决这个问题。所有的检测结果都有软件可以分析，比如FTIR、XRD、NMR等，借助这些软件，可以快速地分析所得结果。比如JADE，作为一款分析XRD数据的软件，它可以对物相进行定性定量分析。虽然软件分析不一定完全正确，更多的时候还是根据理论基础来判断，但软件分析可以作为一个辅助手段。这样学生既掌握了一门技能，而且大大提高了学习效率。
2．5课堂教学与实践相结合
俗话说“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。作为一门应用型学科，课堂所学的最终都是要能应用到实际生产中去。在涉及如注塑成型、挤出成型等高分子材料成型工艺时，可以穿插一些参观实习课。通过参观实习，直观地了解材料加工制备过程，将自己所学知识配合生产。理论上可行的事情，在实际应用中还需要考虑到原材料、工艺条件的控制、销售渠道、成本控制等。如果有可能，可以尽量选择一些大型的工厂基地，接触现代化的机器设备，体会先进生产力的发展，感受到世界一流水平的实力。为学生丰富见闻开阔视野提供机会，这将对培养学生的自信很有帮助，尤其是对于一些非重点名校的学生。另外，通过与企业或者研究单位联合培养，即“产学研结合”。“产学研结合”一般指企业、学校、研究单位之间的相互合作和优势互补。李元元等认为产学研结合是培养工科硕士的最佳途径，学位论文的选题和相关实践应当与工矿企业的工程实际相结合，密切结合其技术改造、革新、引进等技术难题或科研攻关项目。这将有利于从根本上解决学校教育与社会需求脱节的问题。缩小学校人才培养与社会需求脱节之间的差距，增强学生就业竞争力。
3结语
[关键词]分形 自相似 分维 高分子
分形理论与耗散结构理论、混沌理论被认为是70年代科学上的三大发现。1967年曼德布罗特(b.b.mandelbort)在美国权威的《科学》杂志上发表了题为《英国的海岸线有多长?》的著名论文。指出海岸线在形貌上是自相似的，也就是局部形态和整体形态的相似。实际上，具有自相似性的形态广泛存在于自然界及社会生活中，曼德布罗特把这些部分与整体以某种方式相似的形体称为分形(fractal)。并在此基础上，形成了研究分形性质及其应用的科学，也就是现在的分形理论(fractaltheory)，自相似原则和迭代生成原则是分形理论的重要原则。
由于分形理论研究的特殊性，以及他在自然界应用的广泛性，目前分形理论已迅速成为描述、处理自然界和工程中非平衡和非线性作用后的不规则图形的强有力工具。自分形理论发展以来，国内外对分形理论在各方面的应用进行了大量的理论和实践，材料学中也一样，分型理论目前已渗透到了材料学的各个领域，尤其是高分子材料，下面就分形理论在高分子材料学中的应用做一浅议。
一、分形维数的测定方法
根据研究对象的不同，大致可以分为以下五类：改变观测尺度求维数；根据观测度关系求维数；根据相关函数求维数；根据分布函数求维数；根据频谱求维数，分形在材料科学中应用时，一般应用的测定分维方法是：盒维数法、码尺法和小岛法。
二、分形理论在高分子结构中的研究
(一)高分子链结构中的分形
由于高分子尺寸随链结构象而不断变化，对这类问题的处理属于统计数学中的“无规飞行”。但若从分形的角度来看，则高分子具有明显的分形特征并可以跟踪监测。对高分子中普遍存在的自回避行走也是如此，只是表现出不同的分形行为。又因为这类问题与临界现象很相似，故我们亦能采用重整化群等有力工具。并且分数维的另一独特功能是可灵敏地反映单个高分子的单个构象[4]。
(二)高分子溶液中的分形
由于高分子溶液中的大分子链使得其和普通液体在很多方面存在差异性，如普通液体所不具备的流变行为、应力传输等。在实际研究中。分形结构主要存在于高分子溶液中的凝胶化反应中，高分子溶液的凝胶化反应主要是指聚合物的凝胶化过程，是一种临界现象，是介于晶态与非晶态之间的一种半凝聚态，这个过程中高分子链之间会形成的网络结构，该结构是一类形状无规、无序且不规整的错综复杂的体系。但该体系是可以用分形的方法研究的凝胶化反应，在亚微观水平上存在自相似性。例如左榘等研究的苯乙烯一二乙烯的凝胶化反应。
(三)固体高分子中的分形
对于高分子材料，当固体高分子材料断裂时，不同力学性质的材料将形成不同的断面形貌，而断面形貌一般为不规则形态，是一种近似的或统计意义的分形结构，可用分形理论进行分析表征，从而根据断面的形状定量评价材料的力学性能。而微孔材料中由于分布着大量微小的孔洞，这些微孔具有不规则的微观结构，使得微孔材料无论在总体还是在局部都呈现出较复杂的形态，无法用传统的几何学理论进行描述，但可用分形几何理论对微孔形态的复杂程度作量化的表征[5]。
(四)结晶高聚物中的分形
关键词：金属材料工程专业 培养模式 教学改革
Education mode reform of metal material engineering specialty
Qiao Junwei， Liang Wei， Zhou Hefeng
Taiyuan university of technology， Taiyuan， 030024， China
Abstract： This study expatiates the evolution of metal material engineering specialty in Taiyuan university of technology. Specially， the detailed projects， including the reformation of the education mode， the study of theory， the improvement of experimental skills， the teaching contents， and the optimum of teachers， are focused on. These projects can enhances advantage intelligence of students， facilitate the practice skills， improve the compressive diathesis.
Key words： metal material engineering specialty； education mode； teaching reformation
我校材料科学与工程学院金属材料工程专业是1957年全国高校中首批建立的金属材料及热处理专业，后更名为金属材料工程专业。50多年来培养本科生2 000余名。我校材料学科的第一个硕士学位点―金属材料及热处理工学硕士学位点（1986年）就是依托金属材料及热处理专业建立起来的。在此基础上，先后获得了材料加工工程二级学科博士学位点（1998年）、材料学二级学科博士学位点（2003年）、材料科学与工程一级学科博士点（2005年），并获得博士后流动站（2003年）和材料加工国家重点学科（2001年）等。
我校金属材料工程专业建设的目标为以材料加工工程国家重点学科为依托，强化金属材料工程专业内涵，将山西省地方经济发展以及产业资源优势与学校教学资源优势结合，进一步夯实理论基础，加强实践环节，培养适应国家和地方经济、科技、社会发展的高素质人才。山西省是我国能源大省，例如与金属材料专业密切相关的金属镁占据国内龙头地位。在山西经济转型跨越的大环境背景下，如何发展绿色金属镁合金和走镁合金可持续发展的道路不仅仅是政府的高层决策，而且关系到高等院校特别是作为山西省唯一一所“211”重点院校――太原理工大学金属材料专业的学生的就业。目前，金属材料专业在传统的金属材料及热处理的基础上，把本专业建设成为具有“新型金属材料（包括新型不锈钢、镁铝合金等）开发”“新型不锈钢及轻合金铝镁钛等的加工与改性”以及“材料表面改性”等特色的人才培养、专业知识创新和服务社会经济的重要基地。
教育部“高等学校教学质量和教学改革工程”中要求各高校应在高等教育人才培养模式、教学内容、课程体系、教学方法等方面进行综合改革研究与实践，培养具有创新精神、实践能力和创业精神的高素质人才，为实施科教兴国战略和人才强国战略奠定坚实的人才基础。我校金属材料工程专业的前身金属材料及热处理专业从成立时起，一直以发展钢铁材料及其热处理新工艺为主。进入21世纪以来，各种新型金属材料层出不穷。例如：航空钛合金、轻质汽车用铝镁合金、磁致伸缩铁镓合金等。为了满足当前形势下社会对金属材料工程专业毕业生的要求，结合山西省作为金属镁、不锈钢等资源大省的优势，利用表面工程研究所和材料界面与表面教育部重点实验室等科研平台，我校对金属材料工程专业的培养模式进行了综合改革。该项改革获得了山西省省级特色专业专项经费资助，培养模式的具体改革措施如下：
1 延伸培养计划，拓展培养模块
过去，金属材料工程专业的学生在大学一、二年级学习基础课程，包括高等数学、大学物理、大学英语等课程，进入三年级后开始学习课程，专业课程一直沿用与热处理高度相关的专业课程，如金属凝固原理、塑性成型原理、铸造合金学等课程。而今，本专业大学生在学习完基础课程后，进入专业课学习时，专业必修课保留原来课程，如材料科学基础、材料工程基础、金属材料学等，而其他专业课程则根据专业模块进行选修。我们划分了两个专业模块：第一个模块保留了原来的设置，为材料热加工模块；第二个模块为拓展的新模块，名称为表面工程与新材料模块。在表面工程与新材料模块中开设了诸如表面冶金原理与技术、轻合金及其复合材料、非晶态合金、功能材料概论等课程。该模块一方面培养金属材料领域新型专业化技术人才――表面改性技术专业人才，另一方面开阔学生思维，将金属行业领域前沿学科知识传授给学生。同时，该模块中开设的新材料课程也适合有志于继续深造的学生学习专业高深知识。学分设置上，两个并行模块选修学分最低均为14.5学分，足以满足必要的课时学习。设置专业培养模块的目的：一是体现人才培养的特色和办学的优势；二是扎实推进高等本科教育质量工程，更好地符合经济社会发展的要求。
2 夯实基础，提升实践技能
2012年，本专业重新修订了培养计划，除了拓展专业模块，我们还对课程进行了调整和改革，体现在以下几方面：
（1）增加或新增专业基础课课堂课时量。原来的材料科学基础课堂课时量为88学时，而新课时量调整为96学时，调整的目的是加强专业基础课基础知识学习。近年来高校普遍发现学生专业基础掌握程度下滑，原因是大大压缩重要专业课程的课时量，导致教师为完成讲授不得不“照本宣科”，这样使得本来应重点讲授的内容“轻描淡写”“一笔带过”，学生掌握不了学科核心内容。鉴于此，我们增加了重要课程的课时量。同时，近年来高校考研率节节攀升，越来越多高校在考研初试和复试中加大对专业基础课的考查。因此，为进一步夯实金属材料工程专业学生的学科基础，本专业开设了金属物理学、固态相变等课程，该类课程学习过程中从不同角度重复讲解材料科学的基础知识。
（2）注重学生实践技能。传统的以培养“学术型人才”为目标的单一高等教育培养模式已难以满足市场经济的发展需求，市场更需要能够解决实际工程问题的“理论+技术实践”型的“应用型人才”。《中华人民共和国高等教育法》明确提出：“高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才。”在发达国家，如德国，工科学生约有一半的在校时间用于工程素质训练；美国麻省理工学院学生累计用于实践的时间相当于全部课程时间的1/3[1]。我校金属材料工程专业培养计划中增加实验所占比重，并将专业课程中的实验单独列为实验课程，委派专业课教师讲解实验，学生分组动手操作，并完成实验报告。实验课期末成绩为多个专业课实验的结果，综合反映学生的实验能力。此外，拓展专业实践知识一直是本专业坚持奉行的原则。新培养计划中在不同模块中开设了提高专业综合实验技能的专业拓展实验，学生可以根据兴趣爱好自行组团在专业指导教师帮助下进行创新实验。拓展实验大部分是创新能力较强、前沿性强的专业应用基础实验。这样在锻炼学生创新能力的同时，还可以为以后攻读研究生学位的本科大学生储备知识技能。
此外，本着激发学生对本专业学习的热情，培养实践型人才的理念，我们组织校内和省内的金属材料工程专业大学生开展金相技能大赛，通过该平台的锻炼，使得本专业大学生优质高效地掌握基本技能。在实验过程中，鼓励学生敢于想象，大胆质疑，并围绕实验内容，设计适当的提问激发学生的思考质疑[2]。例如：不同含量Fe和C元素组成的铁碳合金为什么组织相差甚远？教师通过这些问题把知识点转化为疑点，调动学生思维，加深学生对铁碳合金相图和“C”曲线等专业理论知识的学习和理解，从而使学生提高实验积极性和兴趣。实践技能的提高是高校金属材料工程专业大势所趋，因此国内很多高校非常重视[3，4]。
（3）加强本科毕业设计环节。在多年经验基础上，本专业制定了本科毕业设计大纲。毕业设计（论文）以综合性专业训练和初步科研训练为目的，坚持与科研、生产实际相结合。采取师生互选原则，确保学生真正开展自己感兴趣的课题，督促教师开展中期检查和不定时抽查。结合学生的就业情况，把毕业设计内容和企业的实际问题相结合，合理安排学生到与学院教师有多年合作历史的企业现场进行毕业设计。通过此项措施，可以使学生尽早进入企业，了解生产现状，为毕业后尽快适应工作、融入社会打下坚实基础。例如：太钢集团在业界久负盛名，本专业利用人力资源优势和地理优势，安排本科生在太钢实验室开展联合实验，让学生接触现场环境，解决现场问题，使企事业单位更加青睐我校金属材料工程专业的毕业生。此外，对于继续深造的学生，指导其选择前沿基础性课题，这样更利于锻炼创造性思维。例如：对于21世纪初才出现的多组元高熵合金，目前研究甚少，诸多奇特的物理和力学性能使得该合金极具研究价值。把该课题列入本科毕业选题，使得本科生在毕业前，充分发挥主动性，提出自己的研究方案并合理实施。
3 改革课程教学内容及教学方法
金属材料专业课程涉及热处理原理、金属凝固原理、材料性能学以及热设备及仪表等多方面的理论与工程知识，学科之间相互涵盖、穿插渗透，内容繁杂抽象。教师在课堂教学时如果处置不当，学生容易感到枯燥乏味，产生厌学情绪。我校金属材料工程专业以教学改革项目研究带动教学内容和教学方法的改革，不断更新课程教学内容，使课程的教学内容充分反映金属材料领域及相关产业的新发展、新要求。在课堂教学过程中，将典型案例引入其中，即开展例证教学。例如：在讲授金属材料疲劳失效的机理时，以美国空客飞机由机表面蒙皮在起飞和降落过程中受到反向作用力循环作用，使得在一定时间后发生开裂导致疲劳失效，引发灾难为实例，启发学生设计避免疲劳的飞机金属蒙皮，引导学生探讨疲劳失效机理。在课堂书本知识传授的同时，开展讨论式教学，使得学生更加积极主动地参与到专业知识讨论中。例如：布置专业命题，当堂开展小组讨论，各抒己见，充分培养他们的独立观察、分析和解决问题的能力，教师及时进行总结点评，从而培养学生专业课程学习的兴趣，激发他们的工程潜能。同时，本专业开展以科研带动教学的方式提升学生综合能力。教研室教师以自己的科研项目吸引本科生加入团队，开展本科生创新实验，将学习到的专业知识用于揭示基本现象。
本专业积极开展教学研究，并将教学研究成果加以推广，及时应用于教学实践中，同时根据本专业毕业生的反馈意见和建议调整课程。大力推广多媒体辅助教学，推行网络教学，不断提高教学水平。积极鼓励教研组教师在金属教研室讨论会上建言献策，鼓励青年教师参加学校开展的教学名师示范课。
4 优化专业教师队伍，合理配备师资
我校金属材料工程教研室共有10名教师，其中教授4名，副教授2名，讲师4名，全部具有博士学位。本专业教研室敦促青年教师深入生产企业一线学习交流，加强与国内外高校及科研院所的交流合作，积极参与各类科研项目与社会服务，形成了一支科研能力强、教学经验丰富、热爱教学工作的高水平专业教师队伍。此外，实行青年教师导师制，让具有博士学位的讲师担任学生辅导员，帮助青年教师尽快提高业务水平；实施教师到企业生产一线学习、锻炼制度，丰富教师的实践经验，提高解决工程实际问题的能力。
此外，教研室注重本科生师资力量调配，重点专业基础课全部由教授讲授，坚持教授上讲台，传道授业。同时，坚持青年教师代课前先助课、试讲等原则，以防缺乏授课经验的青年教师发生错讲、误讲等事件。
本专业将充分利用学校现有人才引进政策，加大学科带头人和学术骨干的引进力度，整合学术梯队力量，促进科研创新团队的建设。此外，高度关注新学科的形成和发展，由于大量引进师资，使得我们有条件在原有成形的科研团队的基础上适当发展新研究方向。
5 结束语
我校金属材料工程专业为适应21世纪对应用型金属材料专业人才的需求，坚持不断地改变传统教学观念和模式，在培养模块、专业课理论教学、实践性教学改革、师资队伍优化等环节上与时俱进，创造条件，加强对学生工程实践素质的培养，优化学生的知识、能力和素质结构，培养出了能满足当前经济社会需要的金属材料专业人才。
参考文献
[1] 樊泽恒，张辉，孙垂谦.中外高等工程教育工程训练模式的比较及启示[J].南京航空航天大学学报：社会科学版，2006（3）：76-80.
[2] 汪冬梅，凤仪，刘家琴.金属材料工程专业实验教学改革探讨[J].合肥工业大学学报，2009，23（1）：26-29.
关键词：专业英语；教学实践；教材内容
作者简介：赵君（1980-），男，山东泰安人，三峡大学机械与材料学院，副教授；吴亚盘（1978-），男，陕西西安人，三峡大学机械与材料学院，讲师。（湖北 宜昌 443002）
基金项目：本文系三峡大学教学研究项目（项目编号：J2012053）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）28-0233-02
随着经济全球化、一体化以及信息资源的国际化、网络化的深入发展和我国对外开放的不断扩大，国际间的技术信息交往日趋频繁，英语作为一门国际通用语言，其地位和作用愈显重要。尤其在科技界英语已经成为一种通用的国际语言。新材料是21世纪我国新兴支柱产业之一，作为材料重要分支的金属材料也在不断地发展，全球最新的材料研究进展报告以及各类测试结果多数是首先用英文形式宣布发表的。因此，为了在新世纪、新形势下让大学毕业生较好地胜任与国际接轨的工作，训练其熟练掌握本专业的专业术语、词汇以及良好专业文献阅读能力是一个重要的大学知识培养环节。金属材料工程专业本科生“专业英语”课程的开设一般是在两年的大学基础英语学习完成之后，学生在日常用语以及阅读理解方面有一定的基础，但是阅读金属材料方面的英语书刊以及在学术报告上进行交流的能力仍然不足，亟需通过相关课程进行进一步加强和提高。[1-2]因此，加强金属材料工程专业“专业英语”的课程建设，不但可以帮助学生了解该领域的英文前沿进展，而且有助于培养一批创新能力强、适应社会经济发展需要的高质量工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略作出重要的贡献。另外，对于学生以后从事金属材料领域的相关国际公司的工作也有很好的铺垫作用。
一、高校工科专业英语课程教学现状
1.专业英语课课程地位不高
目前，各高校公共英语教学都由学校基础部或者外语学院承担，而专业英语几乎都是由各专业教研室自己安排，没有学指导，教学大纲、教学要求也都由部分专业教师自己制定，教学监督很难发挥良好的效果，所以教学质量也无法保证。此外，由于专业英语不是必修课，而是专业限选课，甚至是选修课，专业知识本身的深奥再加上非母语的学习难度，使得学校和学生都普遍认为专业英语是可有可无的课程，致使专业英语的开课率和选课率普遍偏低。[3]这种现象必然导致专业英语教学的滞后和学生后期英语水平和科研能力的下降。
2.教材内容未能紧跟时代要求
近年来，为了适应经济的快速发展以及世界经济的一体化对我国复合型人才的需求，各个高等院校在不断深化英语教学改革的同时，相继开设了系列专业英语课程，以期切实提高学生的专业英语水平。高质量的教材对提高学生的语言学习效率以及教师的教学效果起着重要的作用。目前，各高校普遍使用的专业英语教材所采用的模块基本上为“阅读”+“翻译”、“阅读”+“写作”、“词汇”+“阅读”等形式。加上教师所选教材与本专业的方向不尽相宜，在实际的教学过程中部分教师照本宣科式教学，使得学生对书本的文字产生了很大的抵触情绪，激增了学生对英语特别是深奥的专业英语的厌恶。
3.专业英语教学效果不够理想
作为一类特殊的材料，金属材料在日常生活中扮演着不可替代的地位，如何利用现代信息数据库和网络资源获取金属材料方面的研究和相关知识是专业英语课程的授课目标之一。然而，令人可惜的是，从现在学生利用所学的专业知识来进行实际应用的情况来看，专业英语的实际教学效果并不太理想，其中主要体现在以下几个方面：通过命题作业让学生搜索相关知识环节中学生对检索关键词的选择、数据库的使用非常模糊，不知从何下手；在课程设计过程中，学生翻译相关产品的英文说明书出入太大，有的甚至背道而驰；在大四学生毕业课题论文环节中的外文翻译的译文可读性差，抄袭和借助翻译工具的现象比比皆是。由于部分学生英语底子薄、基础差，加之专业英语的枯燥性和词汇的难懂性造就了学生上课的积极性、主动性偏差，这就要求任课教师要勇于探索教学方法、合理组织课堂内容、改进教学方法、提高实际应用性。唯有让学生们能够获得所学有所用的满足感，教学目标才会得以达到和体现。
二、提高“专业英语”教学的几点探讨
针对上述一些问题，为提高课堂教学质量和学生的综合素质，笔者通过近几年的专业英语教学体会，认为在以提高教学效果为核心的目标下，任课教师可从以下几方面改进。
1.重视专业英语的教学
专业英语的教学目的是培养学生在未来实际工作中的英语应用能力，当然也是所有教学的最终目标。所以教学管理部门要从思想上提高对专业英语教学重要性的认识，加强对该部分教学的管理，规范课程设置，严格考查，及时研究和解决教学过程中出现的各种问题。同时也要求专业老师能够因材施教，用长远的眼光看待专业英语的地位，特别是那些以后将跨入研究生行列的学生更要重视专业英语的学习。应坚持以教材为主，并补充一些金属材料以及材料科学工程领域的发展动态和最新前沿新闻，充分利用机会多给学生介绍一些时下新材料、新技术研究成果的英文资料，还可简略介绍本领域的相关英文期刊和杂志，让学生阅读通俗易懂的小文章。总之，教师应首先要从思想上重视此课程的重要性，在以内容吸引学生的基础上，积极引导他们主动阅读专业文献，开阔学生眼界，培养其对本专业的热爱和对相关专业英语知识的兴趣。
2.合理选取专业英语的教材
教材是教师上课的依据，也是学生学习的基本载体，专业英语教学效果的好坏与教材的选取有着密切的关系。目前大多数工科院校的金属材料专业英语教材多数以专业阅读理解的形式，多采用“课文”+“词汇”+“翻译”，课文内容枯燥无味，使大多数学生对这样的课本知识产生很大的厌烦和抵触情绪，从而在内因上极大影响了学生学习的积极性和主动性。因此，选择教材时，应在符合本校本专业的特色方向下，尽量选取集专业科普知识与实际应用并重于一体、内容编排图文并茂的科技新书，在此基础上，适当增加紧密相关的专业英文期刊和杂志内容来作为辅助教材。辅助教材的内容应做到贴近本专业课程，反映该领域的学科方向和内容，并能够及时体现全球研究者的最新成果和报告。这些生动有形的教辅内容无疑会吸引学生的注意力和好奇心，从而调动其学习积极性，同时也开阔他们专业知识的眼界。
3.优化教学内容，注重教学侧重点
金属材料工程专业英语绝大多数为选修课程，教学课时较少，因此，教师在众多教学素材中必须有所侧重，教学的进行应能够反映该专业的知识体系，比如：从材料内部结构的组织成分到材料宏观性能再到合理选择材料制备工艺为主线的教学体系，能够使学生较好地加深专业知识。在实际教学过程中，应分别从简单的专业词汇、阅读、翻译及写作方面逐步提高学生的专业英语能力。大学工科专业的英语教学目的，不仅仅是单纯地传授词汇和语法，而应以提高学生的主动学习能力为主。这就要求任课教师在实际讲课时要围绕金属材料学科，从基本词汇入手，通过将日常生活能够接触到的材料制备、表征、评价等知识融合于课堂知识当中，增强专业英语知识的朴素性和趣味性，提高学生的主动性和积极性。材料科学与工程专业英语的教学内容不应该仅仅局限于教材。充分利用学校图书馆数据库及网络资源，下载最新的材料类英文科研学术论文，既能拓宽学生的专业知识面，也能使其了解科研论文的写作规范，同时能够接触到最新的专业词汇，从而增加对专业英语的学习兴趣。
4.采用专题讨论形式，充分调动学生学习主动性
在课堂授课中，任课教师可采用专题讨论的方式进行相关知识的分解和细化，根据金属材料的相关性质，结合部分学生的毕业设计或者科技创新所涉及到的知识点，分别成立不同的专题汇报小组，由学生根据本小组内部的相关研究领域和进展情况进行咨询和选题，通过查阅部分的英文文献、会议报告，并将小组所获得的信息汇总，统一制作PPT进行课堂交流和讨论。在分组讨论汇报的整个过程中，教师可适当引导学生正确使用网络期刊文献、各种专业数据库以及各类工具书，在具体任务中充分体现专业英语的实用性，调动学生学习的主动性。在实际课堂中，采用此形式不仅可以充分发挥学生的主体性，而且能使他们在实践中切实发挥自己的所学，提高获取知识的能力，激发学生的科技热情，提高其实际应用能力。
5.改变传统教学方法，多采用声像视频资料，提高教学效果
与传统教学方法的板书和口述相比，声像视频资料在调动学生的兴趣上面有着绝对性优势。专业英语的教学不同于其他课程，它既有英语作为非母语给学生带来的困难，又有专业词汇、专业知识给学生带来的困惑，因此，教学方法如果枯燥单一极易引起学生的抵触情绪。为了充分提高教学质量和教学效率，教师可适当准备一些英文原版的声像资料，比如：英文版的热处理简介、机械加工过程等视频资料。通过这些知识熟悉而语言陌生的资料，不但可使枯燥的教学带来新的生机，而且还能让学生提高专业听力，极大调动其学习的兴趣。另外一些专业学术会议和讲座的视频、影像也是材料专业英语听说训练的素材。与材料关系密切的产品说明书、进口大型仪器操作规范等，也是很好的贴近生活现实的教材。
三、结语
根据金属材料工程专业英语的特点以及专业特色和学生的实际情况，在授课中优化知识内容，多采用能够调动学生积极性的分组讨论的教学方法，不仅能够使学生在理论学习的过程中获取本专业领域的最新科研成果和知识，更能使学生掌握收集、整理相关信息知识的动手能力，达到培养复合型人才的教学目的。融无限的趣味于有限的教学内容中，将单调枯燥的专业词汇、文献变得生动形象，这样不但能够增加学生为获得知识而学习的动力和兴趣，而且也会提高显著提高教学效果，使学生更能适应未来的专业岗位，使教学质量得到真正的提高。
参考文献：
[1]吴庆华，胡前库.材料类专业英语的教学思考[J].职业时空，2010，6（4）：113-114.
