时间:2022-05-19 10:40:50
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篇材料科学与工程论文,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。
中图分类号:G640 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)06-0180-02
贵州省是航天航空产品生产研发基地集中地区。近年来,随着先进制造业引进涌入,对材料学科专业相关从业人员的需求量大为增加。然而,贵州大学材料科学与工程专业的设置是以传统金属材料方向为主,与高新制造业对材料压力加工、材料质量检测方面的人才需求有些错位。单一专业方向培养模式,与社会需求和行业发展分工明确细化显得不适应、脱节。学生不能根据自己的兴趣、个性、就业愿望选择专业方向,制约了学生的多样化、个性化发展及创新能力的培养[1-4]。此外,贵州师范大学、贵州理工学院等区域高校也相继开设材料类学科专业,使得本地区材料学科毕业生数猛增,就业压力增加,就业渠道必须拓展。
为了解决材料科学与工程专业人才培养模式不能完全满足市场对人才个性化、多样化的需求问题。依据贵州省材料产品制造业的发展现状和趋势,以及材料科学与工程专业学生就业市场现状。材料科学与工程专业以专业特征为基准,面向就业市场,以学生为本,灵活设计金属材料、压力加工以及材料检测及表征三个专业特色培养方向。通过构建方向课程体系,教学内容,教学方法、手段改革,加强师资队伍建设,坚持知识、能力及素质协调发展,有针对性地着重培养学生创新能力和创新精神,强化学生多样化、个性化发展,拓宽就业渠道。
一、特色专业方向课程设置
广泛进行调研,重点了解金属制造行业对人才知识、素质、能力的要求。我们按“通识公共基础+夯实大材料学科基础+明确专业专长方向”的方式实施材料科学与工程人才的培养,确定了具备相同口径的通用基础知识课程群和材料科学与工程专业核心课程群,为专业方向课程的学习奠定基础。学生根据社会需求和个性特长,自主选择专业方向,以满足学多样化、个性化发展需求。
通用基础知识课程群主要包括公共基础与人文素养等课程,重点培养学生文化素质、身体素质、思想品德素质。专业基础课是课程体系的中心组成部分,紧密围绕材料学科专业共性特征和人才培养目标设置,是三个专业方向共同开设的课程。避免课程间内容重叠,整合《固态箱变》、《金属热处理》、《热处理新技术》三门课程课程为一门核心课程――《热处理原理及工艺》,构建以《材料科学基础》、《材料力学性能》、《材料分析方法》等课程组成的专业核心课程群[5]。便于学生掌握有关材料制备合成、组织结构、性能和使用效能等四要素构成的材料学科共性基础知识规律。
专业方向课程群体与社会需求密切联系,有不同特色的专业方向实用性课程群。金属材料专业方向有《金属材料学》、《钢铁冶金概论》、《有色金属合金》、《复合材料》、《高温合金》、《航天材料》、《模具材料》等课程。压力加工方向有《材料成型工艺》、《轧制工艺学》、《挤压与拉拔》、《塑性成形数值模拟技术》、《锻压设备与工艺》、《快速成形技术》等课程。材料检测及表征方向有《材料性能测试技术》、《材料工业分析》、《无损探测》、《超声检查》、《涡流检测》、《常用检测设备与维修》等课程。
二、专业方向实践教学设置
材料科学与工程实践教学践行“理论教学与实践教学并重,更加注重实践教学,偏重专业方向”理念。改革传统实习教学模式,认识实习围绕实习基地的制备(压力加工)-检测-装配流程组织展开,学生初步掌握材料制备-组织结构-性能-使用效能为主线的科学研究方法。生产实习则各自偏重金属材料、压力加工、检测与表征专业方向,身临其境,与社会沟通,培养学生综合应用专业知识解决相应的专业方向领域中的生产实际问题。近年来,本专业实验室采购了透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等大型精密仪器和实用设备,构建冶金制备、压力加工和测试与表征实验平台,为培养不同专业方向学生的创新意识和实践能力奠定了坚实基础。按照自编的《材料科学与工程专业实验教程》指导教材,以“课程综合性实验、专业方向综合性实验、专业综合性实验和创新创业实践应用开放性实验”分层次逐步深入展开。毕业论文环节实行导师制,采取自主挑选导师、过程互动的方式,激发学生研究创新的兴趣,理论联系实践,培养学生的实践认知和创新能力,保证高质量的毕业论文。近几年共有10余篇本专业学生毕业论文获学校优秀论文奖励。
激励学生参加著名专家和企业家讲授高水平专业讲座,让学生了解专业方向前沿发展动态,新成果、新理论、新技术、新产品和新理念,拓宽学生的专业视野。鼓励学生自由选题,
自主设计方案,申报大学生创新实验项目。在导师指导下,独立完成制备(加工)、检测、表征、分析实验过程。推荐优秀学生参加全国金相、节能技能大赛,提高学生主动学习兴趣,并充分展示学生创新意识和创新能力。近年来获国家级、省级、校级大学生创新实验项目及SRT项目10余项,国家级节能大赛获奖3项。
三、教学方法、手段改革
课堂教学中重视以学生为主体的教学原则,采用多媒体、科研成果案例、小组讨论、精品课程交流平台网络等方法,将繁杂的概念、原理,产品制备过程,微观组织结构以及性能检测过程、检测设备操作和维护过程等以形象化、动态化、具体化的形式,逐步深入,侧重向各专业方向学生讲授,利于提高学生学习的主动性和兴趣,以及培养学生创新和批判性思维能力。《材料科学导论》实行双语教学,学生阅读翻译外文文献的能力明显提高,有利于了解全球材料学科的前沿科研状态和知识。在实践教学改革中,材料科学与工程专业各方向充分发挥学院与企业的科研实践优势,拓宽就业渠道。从时间、教学内容以及管理措施上保证“以科研促进教学,更好地培养学生的创新能力和工程实践能力”[6]。我院于2011年开始与台湾义守大学合作办学,材料科学与工程专业各方向选派1~2名优秀学生到该校学习,这将进一步探索出国际国内合作办学之路,给本专业更多优秀学生优化知识结构、开阔学科视野提供跨校学习平台。
四、加强师资队伍建设
贵州大学材料科学与工业专业经过60多年的专业建设,储备了大批的材料学科专家学者和宽厚的工程学术文化底蕴。近几年,经过贵州大学品牌专业、省级示范性专业、国家一类特色专业,以及重点学科、硕士点、博士点授予专业建设,采用传帮带培养、引进、进修提高等方式,建立了一支教学、科研兼容,结构合理,爱岗敬业,勇于创新的专业方向教师队伍。目前本专业共有教师15人,其中教授6人,副教授6人;博士5人,硕士5人。35岁以下教师全部在读博士。本专业青年教师全部到省级材料结构与强度重点实验室兼职,掌握大型检测与表征仪器的操作和维护,为师生展开科研教学提供了技术便利。与贵州南方汇通、安大集团公司等校外实习基地建立了长期师资培养机制,以解决不同性质的企业生产问题为契机,与培养学生并举,为各专业方向师生提供了科学研究和工程实践的条件,目前有三位教师在这些企业攻读博士后。加强教师队伍团队合作,鼓励教师教学与科研并重。目前,本专业教师发表相关教研论文30余篇,出版教材《材料科学基础》、《金属材料学》、《材料科学》、《材料科学与工程专业实验教程》等4部教材。《材料科学基础》获评省级精品课程,《材料力学性能》获评校级精品课程,带动了本专业方向课程的建设。
五、结论
与时俱进,贵州大学材料科学与工程专业紧跟材料制造业发展趋势和用人市场需求,及时调整专业特色培养方向,不断深化构建特色培养方向课程体系,改革教学方法、手段,加强师资队伍建设等措施,逐步实现了专业“宽专业、厚基础、高素质、重实践、强能力”与培养方向专长化的有机统一,不仅弥补了现有专业培养模式的不足,而且也满足了学生多样化、个性化发展的需求,提升了学生就业市场竞争力。最近几年,材料科学与工程专业学生就业率一直名列贵州大学前茅,获得2011―2013年全校就业率一等奖,已呈现出学生就业自信、社会欢迎的良好互动局面。
参考文献:
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[3]张海燕,黄贵秋,石海信,等.化工专业柔性专业方向建设的探讨[J].钦州学院学报,2012,27(7):41-44.
[4]黄贞益,邓小民,李胜祗,等.材料成型及控制工程专业建设探讨[J].安徽工业大学学报:社会科学版,2005,22(1):107-108.
[关键词]计算机 材料科学 虚拟课题 教改方案
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2014)18-0159-02一、引言
在当今社会中,计算机在社会发展中显示了其强有力的推动作用。随着计算机技术的不断发展壮大,计算机在材料科学中的应用也越发普遍和显著,如信息检索、数据分析和图像处理、计算模拟、材料组分和结构分析等等。对大学高等教育而言,开设计算机在材料科学中的应用课程是为了让学生初步掌握计算机在材料科学应用中的方法、步骤和应用领域等,从而促进专业课的学习。
结合我校高分子材料与工程专业的特点以及毕业生需进行的毕业设计环节,在高分子材料科学的学习研究过程中需要涉及多种软件的应用,最基本的包括文献检索、实验方案的设计、数据分析、图形处理等等,而这些都离不开计算机技术。在书本式教育和多媒体PPT教育为基础的理论教学模式下,教学效果并不是十分理想。在往届的教学质量反馈中,多数学生反映单纯的理论教学形式枯燥、效果不良,一旦涉及实际应用往往束手无策,其原因是众多软件的学了需要了解基本的理论知识外,更重要的是要反复的上机练习以熟悉各种软件的操作,形成更为扎实的操作意识,而很多学生做不到这一点。因而如何更好的让学生理解、吸收、掌握众多软件的基本操作并活用到今后的学习、科研或工作中,这是大学教育所要思考的地方。
教育部颁布的新课程标准明确提出了“提高科学素养,在课堂中开展探索性学习的理念,提倡通过探索式教学,培养学生的自主科学探索能力,加强学生对科学本质的认识”。
二、教学方案的设计
(一)教学方法设计
为提高教学效果,在计算机在材料科学中的应用这门课程中,首先将课堂搬到备有多媒体设备的机房。多媒体技术具有良好的直观性、形象性和趣味性等特点,是教学的一大帮手,能进一步将课堂内容的理论教学与实际操作同步进行,更好的让学生学习、吸收课程内容。在课程设计中,引入虚拟课题作为教学方案,将多种软件的使用和课题的研究思路结合起来,以课题研究思路为教学的基本大纲路线,按步骤在各个环节中引入所需的常用软件,从而将计算机作为理论教学和实际应用的缓冲结合点,通过虚拟课题的方法将学生在课堂所学的理论知识融会贯通,为实际课题研究以及论文写作奠定基础。
(二)教学内容设计
课程规划上主要以虚拟课题的相关文献为案例,通过探讨课题的研究思路和方法,研究过程中所需要处理的问题等,循序渐进,逐渐介绍文献检索、实验设计(chemical office)、数据分析(IR,NMR)、图形处理(Origin,Adobe Photoshop)等等,为毕业论文的展开做铺垫。教学内容具体如下:
1.首先确立学生所感兴趣的研究方向或课题,并以此对学生进行简单的分组,以方便后期进行更多的教学互动。在此过程中向学生介绍常见搜索引擎,如Google,Yahoo,百度等,这些常用搜索引擎可以较为方便的提供一定的信息。而常用数据库,如中国知网(CNKI),万方数据库,ScienceDirect,RSC,ACS,Wiley-Blackwell等,借助简单的检索字段,包括Any Field(全文)、Title(篇名)、Abstract(文摘)、Author's Name(作者姓名)、Journal Title(期刊名称)等可以检索到相关研究论文文献,让学生带着自身目的去学习、掌握、运用诸多数据库进行文献检索。
2.当课题资料的收集结束之后,设想课题如何进行,设计一定的实验方案。该过程中利用chemical office是较为普遍的一款应用软件、可以满足各种分子结构的设计、反应方程式的设计、基本示意图的设计以及核磁结构的模拟分析。具体教学内容以虚拟课题中的文献相关图谱为案例,通过对文献图谱的剖析,让教学更为直观,同时上机模拟作图,加深印象和增强操作熟练度,并且鼓励设计新的设计路线,如反应合成路线、实验基本示意图等。
3.随着课题探讨的深入,课堂内容会不断涉及结构分析表征,如IR,NMR等。在此,IR,NMR软件的常规使用与分析,包括常见结构的特征峰和化学位移、峰值面积的积分比较等等都将成为基本的教学内容,让学生尽可能的认识到在材料科学研究中结构分析的重要性。
4.在众多的数据处理中,Origin由于功能强大,被公认为是最快、最灵活、使用最容易的工程绘图软件。因此教学中需要重点介绍Origin在数据处理中的应用。着重介绍各种图谱,包括数据的调整、排序、计算,统计和曲线拟合,以及直线图、散点图、饼图、柱状图、三维图表的绘制。以虚拟课题中出现的文献案例为教学案例,循序渐进,让学生由简入难,由粗到细。
5.随着文献的阅读和自我作图的实践,学生会发现优秀文献中的图谱总是让人赏心悦目。教学中通过与优秀文献中图片处理效果的对比,逐渐提高学生对数据处理的要求。Adobe Photoshop简称PS,使用其众多的编修与绘图工具,可以有效地进行图片编辑工作。因而学会将PS的图片处理功能运用到材料科学研究领域中则会使图片效果大大提升,做到科学严谨又不失观赏性。
6.当有了出色的研究成果之后,需要的便是如何更好的呈现自身的工作。为此,如何运用PPT技术制作一份精美的论文报告是展现成果的关键。鉴于计算机课程的普遍性,相信学生对简单的PPT制作并不陌生,因而课程内容中转为更高层次的PPT技术讲解,包括论文报告型PPT的一般逻辑思路、PPT中的图形制作、模板的设计、PPT的美化等等,让学生能体会到PPT制作对论文结果报告的重要性,提高学生在PPT的制作上的布局和美化意识,为毕业设计环节的PPT制作提前做准备。
(三)实验内容设计
针对常用化学软件学习的实践性、应用性较强的特点,我们将理论教学和实际上机操作设计成同步进行。而同步进行的教学模式能让学生加深课堂印象,也更有利于学生及时发现自身在软件操作应用上的盲区,因而能更好的将知识讲解和动手操作相结合,起到以点带面、强化应用的作用。如在讲解chemical office作图时,首先可以让学生学习模仿,而后鼓励学生自行设计,更深一步的让学生去体验挖掘chemical office中的作图技巧。
三、教学方案特色
通过虚拟课题的引入,使得本文所提出的教学方案的特色在于:1.课程内容的确立有学生的参与,虚拟课题的选定由学生自主分组确定,逐渐让学生主导课堂,教师则成为摆渡护航的角色;2.教学内容符合学生所需,为毕业设环节做铺垫,课题内容设计上更有针对性;3.教学过程中时时刻刻充满师生的互动,学生在自我的求知欲望下能更好的投入课程学习中,从而营造更好的教学氛围,以便获得更优的教学成果。
四、小结
本文结合自身专业特色,提出了基于虚拟课题的教学方案,目的在于让教学更好的触及学生所需要和学生所感兴趣的领域,从而提高学生学习的兴趣、专注度,同时将理论多媒体教学与实际上机操作同步进行,进一步提高课程教学的直观性和趣味性,以期获得更好的教学成果。总的来说,改善计算机在材料科学的应用课程的教学是一个系统的工程,对于高分子材料专业的学生来说,如何将计算机知识和高分子专业知识,以及自身所需有机地结合起来具有更加重要的意义。只有将三者有机结合,才能使学校教育真正满足学生的需求,让老师教得舒心,学生学得开心。再者,除去教学内容的不断改善之外,教师对教学的投入度,对学生的关爱度也是教学成功的一个重大因素所在,因而不论是教学内容还是教学态度都将是我们应改善的地方。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 胡,杨明波.计算机在材料科学中应用课程教学设计[J].铸造技术,2007(7):991-993.
[2] 韩强,李涛,赵鸣,等.《计算机在材料科学中的应用》课程改革探讨[J].内蒙古教育,2011:20-21.
[3] 窦立岩,汪丽梅.《高分子材料计算机应用基础》课程改革和探索[J].科技信息,2011(23):34-35.
关键词 材料科学;计算机;应用
中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)93-0216-02
现代高新产业技术的不断发展,对我们所需材料的性能等方面也提出了较高的要求,同样的,对于材料科学研究领域本身来说,要求也是越来越高了,那么,材料科学研究的发展又是怎样与计算机建立起了密不可分的联系呢?这就需要我们在充分了解计算机与材料科学关系的基础上来具体地分析计算机在材料科学中的几个应用。
现在,材料科学领域已经有了一个较好地发展,这就需要我们在充分利用计算机的前提下把对材料科学的研究推向一个全新的高度,同时,这个新发展将大大提高研究领域的使用效能。
1 常用计算方法和数据处理
常用计算方法和数据处理:常用数值分析方法;线性方程组解法;最小二乘法曲线拟合;三次样条插值函数;数值分析软件及应用举例;材料科学研究中的数据处理;材料科学研究的数据类型;材料研究中的数据分析;材料研究的实验设计;图象处理在材料领域的应用;数据分析软件介绍及应用举例;
2 材料科学研究中数值模拟方法基础
材料科学研究中数值模拟方法基础:有限差分法,差分方程的建立;差分方程的求解方法;有限元法的基本概念;有限元法的基本理论;现代有限元分析软件简介及在各专业方向应用举例;
3 材料科学与工程中的物理场计算机分析
材料科学与工程中的物理场计算机分析:温度场计算机分析;温度场及传热学问题;导热微分方程;导热问题的数值解析;非稳态导热问题的有限差分格式;温度场计算机分析举例;浓度扩散场计算机分析;扩散方程;扩散方程初始条件和边界条件;扩散方程的数值解析及针对物理场和温度场在各专业方向实际过程介绍;
4材料相关学科和计算机学科的相互交叉
4.1材料学和计算机学科的相互学习和使用
从一定程度上,计算机科学与材料科学之间没有明确的界限,也就是说,当我们在学习材料科学的时候,需要间歇式地学习一些计算机相关知识。计算机和材料相关学科是结合在一起的,它们的交叉体现在要通过计算机的高技术手段来研究材料的性质、仿制材料的构成。
材料科学的研究少不了要对计算机进行使用,并且计算机对材料科学的作用还是极为重要的。它们两者在相互交叉中也可以来共同促进对对方的研究发展。
4.2在材料科学研究中使用计算机不可缺少
在材料科学的研究过程中,分析材料的性能、分析材料的组成、新性能材料的设计以及制备方法、加工工艺等等都需要用到计算机;材料科学研究的每一个领域倘若离开计算机就无法正常完成任务,因此说,计算机在材料科学研究领域中起着不可忽视的重要作用,更是材料科学研究中的高科技工具。
通过对计算机的运用,材料科学的研究才能更趋向自动化与集成化。
5 利用计算机更好为材料科学使用
5.1方便研究人员进行知识交流和查阅
运用计算机网络的强大功能可以为材料科学行业的研究人员提供更加便捷的服务,通过计算机网络,研究人员可以查阅自己所需要的科研资料、及时关注材料科学研究领域的最新动态、了解材料科学研究的发展方向、并且可以发表自己的论文以供广大阅读者学习,同时还可以建立自己的网页来专门介绍自己的研究成果,以此通过计算机网络实现了科研人员之间的交流研究,也可以进一步推进材料科学的巨大发展。
5.2用于材料的开发加工和构造的理论等方面的分析
在材料科学的开发设计过程中,计算机的作用尤为重要,新材料研究开发中,需在结合理论的基础上运用计算机来实现预报材料的组成、结构以及性能,而且,通过理论设计来定做新材料的时候更是离不开对计算机的使用,因此说,计算机在设计新材料领域中发挥着不可替代的作用。它促进材料科学的向前发展,同时也为材料科学的开发设计做出了一定的贡献。
5.3可以发挥出计算机在数值模型等方面分析的功能
在对材料分析和研究中,很多时候要利用计算机软件对真实地操作系统进行一定的仿真模拟操作,同时提供模拟的结果来有效地促进材料科学研究的发展;通过计算机模拟可以把真实的操作结果与仿真模拟的结果相比较,从而来检验数据模型的准确性和正确性;对于计算机模拟系统的应用遍及材料科学的整个环节中,对材料科学的研究可谓是起着非常重要的作用,通过对材料的合成、研究性能设备等方面来更好地促进材料科学领域的发展。例如可以使用ansys对钢管进行网格划分并分析其压力场等。
5.4强大图像分析功能在材料学当中的应用
在材料微观构造的分析中,会出现大量的数据以及需要对图像进行必要的处理。在这种时候,充分借助计算机的存储处理功能不仅仅可以保存大量的数据,而且在一定程度上可以减少对人力的使用,节省我们宝贵的时间;同时,计算机在计算存储方面标准正确,我们就不用再担心对数据处理出错的问题了;对于材料研究过程中的图像处理也会方便得多,利用计算机的图像处理功能来研究材料的结构组成则会更加方便快捷。例如用matlab分析碳素的ct图像可以得知其碳素成分或比例。
通过以上分析可以看出,材料科学作为一门新型的学科不仅涉及面广,而且发展还不是那么的成熟,当前对于它的研究仍需要一个过程去努力进行探索,我们仍需要一个很长的阶段去探讨。作为高科技之一的计算机,在当今社会各个领域的发展中都起着极为关键的作用,同样,在材料科学研究过程中的作用也是不可忽视的,计算机为材料科学的发展提供了重要的工具,以此来推进材料科学领域的发展,并成为了材料科学研究领域中的重要工具。
参考文献
[1]吴兴惠,项金钟.现代材料计算设计教程[M].北京:电子工业出版社,2006.
坚持以教学为根本,以辩证唯物精神对待教学中遇到的各种问题,并积极坚持教学改革:坚持以攀登科技高峰为目标,以勇于创新的精神投入技术攻关,并带动教学水平不断提升。他就是张宇峰,天津工业大学材料化工学院副院长,“中空纤维膜材料与膜过程”省部共建国家重点实验室副主任,“改性与功能纤维”天津市重点实验室副主任,教授,博士生导师。
适时更新观念,不断丰富知识,努力提升自己的专业水平和综合素质,这是张宇峰教学和科研双丰收的秘诀。
张宇峰是一名人民教师,他不忘本职,爱岗敬业,积极坚持一线教学,在2000年至2006年担任材料化工学院材料系(原化学纤维教研室)主任期间,先后为材料(原化学纤维)专业研究生、本科生、专科生等讲授13门课程,承担过该专业几乎所有的专业课程,指导过5个专业实验,包括1项大型综合纺丝实验,指导学生完成科技作品竞赛获奖3项,指导本科生毕业设计(论文)80余人,指导硕士研究生论文17人。多次带领本科生进工厂企业完成实习任务,多次担任本科生班主任、班导师工作,2次获得优秀指导教师。
张宇峰也是一位学者,他相继取得硕士和博士学位,并赴加拿大滑铁卢大学作访问学者,近年来还多次参加国内外学术会议,紧随科技发展及行业动态。在积极投身科研,提升能力的同时,还不断利用科研成果改进教学方法,丰富教学内容。先后主持参加完成国家863、973、天津市科技攻关等各级科研课题10余项,获得国家、省部委级科技成果4项,50余篇,其中SCI、EI收录20篇,申请国家发明专利7项,已获授权4项。比较有代表的科研成果有:“人工肺微孔中空纤维的研制”、“中空纤维反渗透中空纤维复合膜及组件研究”、“中空纤维膜品种系列化及产品质量保障技术研究”、“纳滤中空纤维复合膜”、“开发纤维素纤维新溶剂回收循环利用技术及装置”等。
张宇峰还是一名教育管理工作者,他积极参加和组织学科、专业建设,并坚持教学改革。组织了材料科学与工程专业课程设置的研究与实践,完善了大型综合纺丝实验及其与其它实践环节的衔接,构建了研究型和应用型两类人才培养模式及其相应的课程体系,开展了“化纤工艺学”精品课建设,再版的《化学纤维概论》被列为部级“十一五”规划教材,建立了课程网站,2009年被评为天津市精品课,负责的材料科学与工程专业2008年获得国家特色专业称号;参与完成了天津市十五投资、中央地方共建投资等材料相关实验室建设项目,参加完成了天津市“化学与材料科学与工程发展战略研究”和天津工业大学材料学科“十一五”发展规划,参加完成材料学、材料加工工程博士点和材料物理与化学硕士点及材料科学与工程一级学科硕士点申报工作,连续成功主办第五届至第十一届“全国功能性纺织品及纳米技术应用研讨会”,并组织师生百余篇。2009年获得第六届高等教育天津市级教学成果二等奖和中国纺织工业联合会教学成果一等奖。
哈尔滨工业大学先进材料特种凝固加工研究所副所长,中国机械工程学会高级会员,中国机械工程学会铸造分会理事、China Foundry杂志编委,《特种铸造及有色合金》杂志编委会副主任、中国机械工程学会铸造分会特种铸造及有色合金技术委员会副主任、中国机械工程学会铸造分会学术工作委员会委员,在哈尔滨工业大学材料科学与工程学院苏彦庆教授的“名片”上,一直不缺乏“头衔”。他向来是忙碌的,也正是因为在材料科学领域多年来的勤奋求索,使他取得了不凡的业绩。
早在1995年,还在攻读研究生的苏彦庆就在哈尔滨工业大学开始了高熔点、高活性材料的熔配理论与技术研究。经过70余年的努力,他用勤奋和汗水换来了多项创新性成果建立了水冷铜坩埚感应熔炼过程温度场数值模型,建立了熔化过程中能量消耗以及出液量与工艺参数之间的定量关系;建立了真空感应熔炼过程中多组元挥发数值模型,发现了合金组元挥发存在的阻塞压力_建立了熔化工艺参数对凝壳形成机理不同作用的区域图,与合金组元挥发进行了耦合分析,提高了合金熔体成分控制精度:将能量消耗、组元挥发及凝壳成分偏聚等问题综合分析,确立了冷坩埚真空感应熔配高熔点、高活性材料的最佳工艺窗口。
苏彦庆对于高熔点、低密度材料异型件的立式离心铸造成型技术的研究始于1998年,经过不懈地努力,建立了离心力场下合金融体充型流动模型,推导出熔体流速公式、液面倾角变化公式,给出了卷入性气孔产生的临界条件:通过流场与温度场的耦合分析,揭示了偏中心线疏松形成规律,并给出了预防措施。
成就的取得激励着苏彦庆在材料科学领域更加大胆、勤奋地求索:2000年,他开始研究行波磁场铸造技术,从基础出发,揭示了行波磁场发生器上方磁感应强度的空间分布规律,以及行波磁场对金属的作用存在临界投影面积,明确了电磁力不同分量对铸件质量的影响;2002年,他通过理论和实验研究证实了包晶合金系中存在共生生长,不同的合金可以存在等温和非等温共生生长,为提高包晶合金使用性能,扩大包晶合金应用领域奠定了基础;2004年,他在已有的固态氢化改善钛合金加工性能基础上,创造性地提出了液态氢化的概念,从技术上实现了钛合金液态氢化,并发现液态氢化对细化钛合金凝固组织、净化合金熔体、提高熔体充型能力等有明显作用。
由于研究工作的基础性和前沿性,苏彦庆在铸造领域的基础研究得到了国内外的大量资助。多年来,他主持完成国家自然科学基金项目1项,参与完成国家自然科学基金重大项目1项,“973”项目专题3项,“863”专题项目2项,总装及国防科工委(科工局)项目3项,国际合作项目3项:正在研究的项目有国防科工委(科工局)项目1项,国家自然科学基金项目2项,与企业合作项目2项。同时,他在国内外150余篇,其中SOl收录80余篇,EI收录80余篇,获得国家发明专利8项,出版专著2部。
步履所至,他以兢兢业业的态度和敏锐独特的探索创造出厚重的成果,赢得了业界的高度赞誉,荣誉也接踵而至。1999年和2005年,他两次获得哈尔滨工业大学SMC教学奖,2000年和2004年两次获得中国机械工程学会铸造分会学术论文金奖,2001年获得中国高校科技进步(自然科学)奖一等奖,2003年获得教育部科技进步(自然科学)奖一等奖,2005年度教育部新世纪优秀人才支持计划获得者,2006年获第七届黑龙江省青年科技奖,2007年2篇论文获中国科协期刊优秀论文奖,2008年获黑龙江省科技进步奖一等奖……
“长风破浪终有时,直挂云帆济沧海。”苏彦庆一定会在材料科学领域创造出更加骄人的成绩!
关键词:材料科学基础;实验教学改革;预期效果
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)08-0036-02
材料科学基础是材料科学方法与工程专业一级学科公共主干课,是介于一般基础课与专业课之间的专业基础课,在教学中占有极其重要的地位,是学习其他相关专业课程的基础。材料科学基础实验是与材料科学基础课程教学配套的实践性课程,该课程的主要目的是培养学生的基本实验、实践能力,能应用所学的基本知识分析实验现象,解决实验中出现的问题。能根据要求查阅资料,设计实验方案,正确分析实验结果。通过实验培养学生分析和解决问题的能力以及创新精神。
随着国家高教改革的实施,实验课在教学中越来越受重视,很多高校以把实验课作为一门独立的课程来计算学分,为提高学生的动手能力,使实验与教学有机的结合起来,让学生在以后的工作中能学以致用,我们进行了一些探索和讨论,希望目前实验教学中一些不合理、不适合的方面能得以改进,充分发挥发挥实验教学在专业教学中的作用。
一、课程的主要内容及实验教学的现状
本课程将系统全面介绍材料科学的基础理论知识,诸如固体材料的结合键,材料的结构与性能,材料中的扩散,材料的相变,材料的塑性变形与强化,以及材料科学研究方法等,将金属材料、无机非金属材料、聚合物材料紧密地结合在一起。通过学习,要求学生掌握材料组织结构―成分―工艺―性能相互关系的基本规律和基本理论,深入理解他们之间的相互关系,培养学生应用所学的知识,分析、解决材料研究、开发和使用中实际问题的能力。初步掌握材料科学研究的思路和方法,为后续课程的学习和进一步深造奠定理论基础。
目前,我院材料科学基础实验课程存在着一个全国高校实验教学普遍存在的问题――实验与专业课之间为隶属关系。实验内容往往各自独立,实验之间缺乏连贯性,由于实验主要以分析材料的组织为主,因此常常出现重复实验操作的现象,往往造成实验室效益低下,教师、设备、房屋等的极大浪费。实验的模式,往往是以验证性实验为主,大多是按照实验指导书,在实验室人员的指导下按部就班地进行实验,学生做完实验后常常不知道做此实验的目的、意义是什么,使学生缺乏对实验过程的理解及相关理论知识的融会贯通,不能充分掌握和利用所学知识进行创新。同时,目前实验主要以验证实验为主,大大阻碍了学生创新能力的培养。有的实验操作具有重复性,学生常常由于重复相似的实验,而失去对实验的兴趣,进而对实验抱着敷衍的态度。如,钢铁平衡组织及铸铁组织的观察、马氏体形态观察、金属的低倍组织缺陷观察等,目前主要是学生用金相显微镜对各种组织的标样进行观察,实验具有相似性,学生做实验时实验兴趣逐渐减退,往往做完实验很快就忘了。
二、实验教学改革的内容
1.验证型实验加深学生对基本理论的理解。由于材料科学基础实验是学生首次进入专业实验室,因此他们对实验室的基本情况都不了解。基础实验,主要使学生了解实验室的规章制度、注意事项及实验设备的相关知识,掌握实验设备的结构、功能,及其操作方法。本部分的实验包括金相显微镜结构与使用、金相试样的制备、金相显微摄影技术,要求学生能按实验指导书的要求,正确进行实验,联系课堂所学知识,加深对所学知识的理解,使学生掌握金相试样的制备方法,金相显微镜的使用方法和金相显微镜的数码照相法。
2.综合型实验培养学生综合实践能力。在这一实验环节中,要求学生能根据实验目的,合理设计实验方案,正确进行实际操作,应用所学的理论知识分析问题实验结果,解决实验中出现的问题。如铁碳合金平衡组织的观察与分析等。这些实验可与材料热处理、材料工艺学课程的学习一起进行。将一个班的学生分成若干个组,每组4~6名学生,由学生根据材料热处理、材料工艺学课程所学知识,在老师的指导下,学生从原料的选择、加工开始,进行配料、成型、热处理、制备金相试样,进而进行金相实验,分析各组间观察到的金相图像不同的原因。
3.设计型实验提高学生创新能力。在有关教师的指导下,学生应用所学本课程的理论知识,在本学科的前沿进行一些探索性的实践,可以在本课程时间内提出有创新性的设想和研究方案,而后在开放实验室中进行,也可以是教师科研工作中与本课程内容有关的小课题,鼓励学生应用所学的知识提出创新性的设想。如:“高强铝合金组织与性能研究”的实验。首先,学生在研究生的指导下完成相关文献的查阅,通过查阅文献,拟定出实验目的。提高铝合金强度的方法很多,如添加合金元素、制定合理的热处理工艺、采用最佳的制备工艺等,本实验的实验目的即选取适当的方法以提高铝合金的强度。其次,学生在结合文献的基础上,根据实验室条件,选择适当的实验设备。如,我院实验室可选相应实验设备有:电阻熔炼炉、金相显微镜、硬度计、力学性能实验机、扫描电子显微镜等。学生可通过所选实验设备进行合金熔铸、合金热处理、力学性能分析、显微结构分析等实验。然后,学生结合文献在老师的指导下拟定切实可行的实验步骤。在研究生的参与下完成实验。在实验实施过程中,可以几个同学一起完成,这样又可培养学生的协作能力。
4.实验报告的撰写。目前,大多数学生在撰写专业实验报告时,仍按照大学物理实验报告的模式来撰写,包括实验题目、实验目的、实验器材、实验原理、实验步骤、实验数据处理以及问题的分析讨论几个主要部分。但综合型实验与设计型实验的实验报告要求按正规期刊上发表的小论文的格式进行撰写。这样有利于培养学生的逻辑思维、文字表达能力。较好的小论文还可以进行发表,以此来提高学生学习的兴趣、学习自信,及学院的教学影响力。
三、教学实验改革的预期效果
材料科学基础通常开设在第五学期,是我院材料类本科生接触的第一门专业基础课程,课时多,课程难度也比较大,其实验课主要围绕组织的金相分析为主,有一定的操作重复性,学生实验后往往记不住实验的内容,缺乏实验兴趣。经过实验教学改革,开设综合型实验及设计型实验后,在实验过程中,学生都是实验的主体,整个实验都是在实验室老师的指导下由学生独立完成,综合实验对培养学生主动学习、灵活运用所学理论知识及创新的能力,激发学生的学习热情,提高学生解决分析问题的能力,都具有一定的效果。
四、结束语
以上是本人在材料科学基础实验教学过程中,对实验教学改革的一些思索。实验环节是工科学生学习期间的重要环节,实验教学工作的好坏,直接影响到学生专业知识学习能力、实践动手能力及创新能力的培养,因此,实验教学的改革是一项势在必行的艰巨任务,如何开展材料科学基础实验的教学改革是值得进一步深思和探讨的。
参考文献:
[1]胡庚祥.材料科学基础[M].上海:上海交通大学出版社,2000.
[2]那顺桑.金属材料工程专业实验教程[M].北京:冶金工业出版社,2004.
关键词:校庆 校园文化 价值实现 学院
校庆,即学校成立周年纪念,是一所学校在其发展史上的阶段性标志,伴随着各种纪念性、庆祝性、仪式性和教育性活动,洋溢出一所高校幽雅清新的大学文化气息,彰显了独特的文化价值与导向引领。
高校举办校庆的根本目的在于通过各种历史展现、物质环境建设和校园文化传播等活动,展示办学成果和综合实力,达到师生、校友主体的精神共享,社会各界与友人的文化共鸣,从而内聚人心,外塑形象,广泛吸取各种社会资源,提升学校的核心竞争力。
长期的校庆活动便逐渐形成了校庆文化,成为一种校园师生和历届校友所共同拥有的校园价值观和思维方式,以及这些价值观在物质和精神上具体化的活动形态与文化认同,并最终成为大学校园文化的重要组成部分。
作为高校组织机构中的重要组成单元——学院,因学科领域不同而教学科研组织行为有别,历史环境人文氛围有别,担当着高校校园文化建构的重任。如何在校庆文化建设中准确定位学院的参与形式,如何借校庆文化之力打造学院自身的特色人文并充分发挥其价值,是学院在校园文化建构与传承中思考的首要问题。
华东理工大学材料科学与工程学院在华理60周年校庆之际,结合自身学科特点与发展特色,借助校庆平台,加大了学院的文化建设规模,丰富了学院的文化建设内涵,取得了阶段性实践成果。在华理60周年校庆后时代来临之时,回顾并梳理材料学院在校庆文化建设中的价值实现方案与收获,以期为推动华东理工大学的校园文化建设和持续繁荣提供一丝参考和启发。
一、追溯学院文化,营造学院人文氛围
材料科学与工程学院是在1952年国内第一批成立的“硅酸盐专业”与1957年成立的“塑料工学专业”基础上发展起来的。在六十年的发展历史中,学院先后在李世瑨教授、应圣康教授、程继健教授、赵德仁教授等一批前辈的带领下,经过几代人的共同不懈努力,为我国非金属材料事业的发展培养了包括中国工程院顾真安院士、中国科学院颜德岳院士、南策文院士在内的一大批优秀建设人才。
在校庆筹备过程中,我院深入挖掘和提炼学院的历史与文化,结合学院的发展现状与未来方向,以文化与精神传承为主题,精心建设了材料科学与工程学院网站(http://)、打造了“‘材料科学与工程学院杰出校友、知名学者’光辉长廊”、“‘学院发展总体成就’宣传栏”、李世瑨先生雕塑、并设计制作了学院宣传册(纸质),材料科学与工程学院《动态》半年刊(电子版),运用网络、立体及平面各类宣传媒介实时记载、宣传和弘扬材料学院六十年风雨历程中的开拓史、奋斗史与攀登史。一栋满载华理砥砺岁月的实验一楼,在材料人的悉心装扮下,俨然成为了一座鲜活记录了学院发展历史的博物馆,一个改版后焕然一新的学院网页,在全院教师的细心呵护与灌注下,欣然成长为一个活力四射、信息丰富的学院风采大观园;而流动在《学院宣传册》(纸质)和《动态》期刊(电子书)中的文字、图片,则在有形无形中实时记载了学院发展的脚印与前行的背影。这一切的努力,为学院师生营造了名师荟萃、才俊辉映的人文氛围,在潜移默化中凝聚了成为一名华理材料人的自豪感和向心力,更是用热情、开放、文理交融的态度与气度打开了学院对外交往与合作的窗口、平台,赢得了社会各界及新老校友的关注与认同。
二、挖掘学院特色,搭建学院对外开放平台
材料科学与工程学院依靠自身力量建设了材料博物馆、材料研究测试平台和高分子材料加工中心等一系列服务于院校师生的教学、科研特色窗口。
2007年材料学院成功建设了材料博物馆,馆内分设概览、金属材料、高分子材料、无机非金属材料、复合材料、纳米材料、生物材料七大展区,展示了当代材料的发展、分类、品种、运用和生产过程等。材料博物馆运行至今,已成为上海市青少年科普教育基地、校专业基础课《材料概论》辅助教学基地,材院学生专业思想教育基地,参与了2009~2010年“与世博同行”上海市高校博物馆对外开放巡展,年接待市民参观人数2000余人次,成为了高校资源积极为社会服务的标杆性实战案例。
材料学院研究测试平台,拥有一批高水平、严要求的测试平台管理团队,购置了场发射扫描电镜、激光光散射仪、凝胶渗透色谱仪等20余台大中型国际先进的材料学科测试仪器,为全校师生科研、教学工作提供了便捷的服务。
独具工程特色的高分子材料加工中心,包含所有高分子成型加工的主要工艺和进口仪器设备,为材料学学生进行专业实验和论文工作提供加工研究手段,充分体现了学院的学科工程特色和综合教学科研实力。
在华理60周年校庆期间,材料学院定期开放材料博物馆、材料研究测试平台、高分子材料加工中心,在学生会中选拔并培训学生讲解员,由学生讲解员全程引导来访嘉宾参观、认识学院的发展概貌及学科特色。2012年2月至10月,学院先后接待社会企事业单位及校友参观3500余人次,为大家提供了零距离了解材料科学、感受学院前进速度的机会。
三、荟中西之鸿儒,集四方之才俊
所谓大学者,非谓有大楼之谓也,有大师之谓也。材料学院致力于为师生创造一个充满活力和良好竞争的工作环境,将“学术盛宴”作为材料学院为华理校庆六十周年献上的贺礼。九个多月来,材料学院邀请诸如美国工程院程正迪院士、法国科学院卢卡斯院士、中国科学院谢思深院士、颜德岳院士、南策文院士、魏炳波院士、中国工程院顾真安院士、张兴栋院士、法兰西大学研究院胡国华院士、中国硅酸盐协会理事长张人为、日本东京工业大学教授赤池敏宏、加拿大多伦多大学终身教授吴晓渔、以及来自意大利、罗马尼亚、美国、澳大利亚、中国科学院化学研究所、海润光伏科技股份有限公司等七十余位海内外知名学者、专家、总裁来院讲学、报告、授课七十余场,使广大师生零距离倾听智者的声音,吸取睿智的营养,在思想与智慧的多元碰撞中,真正得益于校庆,感动于校庆。
四、迎八方校友,聚天涯之心
校友资源是一所大学在漫长办学历史沿革后留下的一笔弥足珍贵的无形财富。校友对母校有着独到的切身感受,校园文化的交接与秉承,校园精神的薪火相传,高校社会价值的提升与延续,校友在其中担当着建设者和受益者的双重角色。因此,积极建立校友资源库、搭建校友与在校师生的联络沟通桥梁,想校友之所想,急校友之所急,热忱欢迎各届校友回家看看,是材料学院在校庆活动中工作的重点和努力的方向。
校庆期间,材料学院接待来自海内外各地的校友一千余位,有毕业50周年、45周年、40周年回母校团聚的白发老人,有毕业30年、20年意气风发的中年,也有毕业10年、5年心系华理的青年学子。他们或曾叱咤风云,或曾风雨兼程,或正行走于人生事业的爬坡、巅峰。材料学院为他们请来了当年的辅导员、授课老教师们,发动教工寻找当年的校友毕业照、班级合影或是老同学、老教师的照片,精心制作校友新老模样比比看幻灯片,学院发展介绍幻灯片,制作校友纪念光盘,号召在校学生带领校友们参观当年上课的教室、黑板、课桌、宿舍,品尝食堂里熟悉的菜肴味道,参观校园外环境的变化及新校区建设,等等,也正是这许许多多感动的瞬间使得材料学院回家的校友们真实而温暖的体验到学院、母校浓浓的家的味道,感动因您而起,感动也留存于永恒。
六十年的办学历史也许并不算很长,但借鉴历史经验,弘扬优良传统,明晰发展使命对华东理工大学的未来及每一位教师、学子个体的发展与进步却弥足珍贵。材料科学与工程学院结合自身学院特色与优势,科学规划、积极筹备,悉心组织,将校庆办成了一个让全院师生及校友共同体会使命感、自豪感和幸福感的欢乐节日,使校园成为师生和校友的真正的精神家园,从而让校庆活动的文化功能和文化价值得以真正实现,校园精神的秉持与传承得以发展和升华。六十周年校庆,是华东理工大学发展征程中一个重要的里程碑,也是华东理工大学材料科学与工程学院一个新的航程起点。
参考文献:
[1]刘海,李晓明.高校校庆活动的文化价值及其实现[J].高校教育管理,2012,(2):42-45.
[2]翟继军.大学校庆功能浅析[J].东北农业大学学报(社会科学版),2008(1):31-33.
[3]陈雅.论校园文化符号系统的建构与创新[J].高教探索,2007(6):89-91.
[4]徐复铭.以校庆为契机大力培植人文精神[J].南京理工大学学报
教学和科研是衡量一所学校,一个专业发展水平的重要指标体系。教学和科研可以相互促进,提高学校的办学水平。科学研究为学生提供接触本专业最新专业知识理论和方法的机会,锻炼学生的动手能力和创新思维能力,有效推动专业人才培养质量的提升,为地方及区域经济的发展输送高素质的工程技术人才。结合专业建设的机遇,鼓励教师强化科学研究,努力提高科研水平,以科学研究成果促进教学水平的提高,具有重要的现实意义。
武汉工程大学材料科学与工程学院高分子材料与工程专业教师科研成果促进本科教学工作在实践探索中取得了初步成效。笔者将以此为例,就这方面的工作进行一些探讨。
二、教师科研成果促进本科教学工作的思路与实践
(一)实施的背景
1.是当今社会发展对人才培养质量的要求。随着人类社会的进步和科技的迅猛发展,材料、能源和信息已被公认为科学技术的三大支柱。将教师的研究成果融入本科教学内容,扩大学生知识面,了解和掌握学科前沿的最新动态,是培养技术开发和应用的创新科技人才,为地方及区域经济的发展输送高质量的工程技术的重要举措。
2.是学校建设规划实施的需要。
武汉工程大学是一所化工特色鲜明的多科性教学研究型大学,人才培养目标定位于高素质应用型人才的培养。学校明确提出,要以素质教育、工程实践能力和创新意识培养为教学工作出发点,培养一批适应社会发展需求的“基础扎实、知识面宽、实践能力强、具有创新精神的应用型人才”。为进一步贯彻落实学校关于本科教学质量与教学改革工程的精神,我校高分子材料与工程专业几年来的教学改革与实践都是围绕推进素质教育和质量工程建设,培养符合知识、能力、素质三方面要求的创新型人才进行的。让学生参与到教师的科研工作中,是实施人才培养计划的有效途径之一。
3.高分子材料与工程专业具备科研促进教学工作的优势。
(1)专业优势。该专业成立于1994年,是我校的优势特色专业,是学校博士点的两个一级学科之一。2007年获得“2007-2010中央地方省部共建材料科学与工程特色专业实验室”立项建设,“2007-2010中央地方省部共建高分子化学与高分子物理特色专业实验室”2008年获准通过。本专业的橡胶加工和塑料加工设备齐全、先进,专业实验教学条件领先,为本业专和相近专业提供起点高、装备齐全、适用性强的高分子材料与工程专业实验示范基地。
(2)专业师资优势。突出表现在:拥有楚天学者岗、教师的博士比例高、SCI和EI收录数量多。所属学科“材料科学与工程”一级学科是湖北省重点学科,设有硕士学位授予点(含材料学、材料加工工程和材料化学与物理三个二级学科硕士点)。“高分子化学与物理”二级学科也是湖北省重点学科,设有硕士点,同时,“材料科学与工程”一级学科已通过博士点立项建设验收,现有兼职博导3名。另外,所属专业主干课“高分子化学与物理”等课程为省级精品课程,为本科生、硕士和博士研究生的培养提供良好的理论教学和科研条件。专业教师搞好教学的同时,还积极开展科学研究,通过承担科研课题,撰写高水平论文,发明专利,举办、参加学术活动等方式,极大地提高了本学科教师的理论水平。
(二)科研促进教学工作的思路及措施
几年来,本专业教师在积极开展科研工作的同时,特别注重科研成果在教学活动中的应用,努力丰富教学内容,提高教学效果。除了一般性的结合自身的科研经历于理论教学中外,许多老师将科研课题直接用于教学实践活动中,开设创新性实验项目,提高了学生的学习兴趣,加强了学生工程实践能力的培养。
1.科研成果促进教学的平台构建
本专业多年的办学经验显示,教学与科研训练是不可分离的,二者的有机结合为培养研究创新型人才,提高学生对新产品、新工艺、新材料的研究、开发能力大有裨益。通过实践,我们总结了如下的科研促进教学体系:
2.科研成果促进教学的方式方法
科研成果促进教学的方式方法可归纳为以下几种:
(1)作为理论教学的补充内容
高分子材料与工程专业的理论基础课,如高分子物理、高分子化学,高分子的专业主干课如聚合物加工原理,都是与实际紧密相连的课程。例如,高分子化学课程中讲授的许多原理都将直接运用于工业生产的控制中。因此,将科研成果融合在理论课的教学中,对学生加强理论的理解,提高学习理论课的兴趣,是十分有用的。比如老师在讲解《聚合物加工原理》课程时,将自己的科研成果,如聚丙烯的改性、加工融入讲课内容,丰富了课堂教学的内容和层次。
(2)作为实验教学的内容
高分子材料与工程专业教师充分利用科研的优势,将研究成果应用于实验教学中。高分子材料与工程《专业实验》课的基本实验项目中的科学研究实验如下表(部分):
科研成果转化为实验教学内容清单(部分)
(3)作为学生毕业设计(论文)的课题
近年来,该专业本科学生的毕业论文题目均出自指导教师的科研课题,获得很好的效果,学生的本科毕业论文多人次获湖北省优秀本科毕业论文奖励。
(4)作为大学生课外科技创新活动的内容
本专业的教师积极吸纳学生参与在研科研项目的研究,指导学生独立完成大学生课外科技创新活动,培养了学生独立分析问题、解决问题的能力,激发了学生的创新意识,为今后的考研、读研打下了良好的基础。比如学生在教师科研项目的基础上提出了新的子课题,并积极申报了“武汉工程大学校长基金”,使高分子材料与工程专业连续成为获得资助项目最多的专业。在大学生化学实验技能竞赛中该专业学生也获得很好成绩。
(5)作为本院教授(博士)论坛的讲座内容
武汉工程大学的教授(博士)论坛是由材料科学与工程学院创办并推广的。高分子材料与工程专业的教授(博士)将科研成果通过讲座的形式传授给低年级学生,拓宽了本专业学生的知识面,使他们了解了本学科的前沿科学研究,促进了本专业学生参与科研的热情,成为科研成果促进教学的新方式。
三、 科研促进教学工作的实践意义
【关键词】卓越计划 材料工程 专业
研究生培养
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2012)12C-
0048-03
根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见》,国家决定实施“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”),促进工程教育改革和创新,全面提高我国工程教育人才培养质量。“卓越计划”实施的专业包括传统的产业和战略性新兴产业的相关专业,遵循“行业指导、校企合作、分类实施、形式多样”的原则,重视国家产业结构调整和发展战略性新型产业的人才需求。实施的层次包括工科的本科生、硕士研究生和博士研究生三个层次,培养现场工程师、设计开发工程师和研究型工程师等多种类型工程师后备人才。同时,作为适应我国经济社会快速发展形势的新举措,教育部决定自2009年起扩大招收全日制专业学位硕士研究生的范围和规模。全日制专业学位硕士研究生与学术型硕士研究生属同一层次的不同类型,它主要培养有特定职业背景的高级专门人才,其中工程硕士专业学位因培养目标、培养模式、教学理念与评价标准等方面均紧密契合教育部推进的“卓越计划”,因此被纳入计划之中。
桂林理工大学近年来对工程硕士专业学位研究生的培养模式进行了积极的探索,2012年被教育部列入“卓越计划”。全校共有3个本科专业和4个工程硕士专业领域(含材料工程)获批开展“卓越计划”,成为了广西唯一获得研究生层次“卓越计划”的高校。本文以桂林理工大学材料工程专业为例,探讨在实施“卓越计划”的情况下,如何结合广西经济社会发展要求,改革材料工程专业硕士研究生的培养模式。
一、广西实施“卓越计划”材料工程专业硕士的环境与条件
全日制工程硕士专业学位教育是研究生教育发展到一定阶段的产物。由于工程硕士教育培养的是高层次应用型人才,因此必须在教育、科技、经济紧密结合的框架内开展,亦即需要大学、企业、职业界、社会以及政府之间的良好合作与互动才能实现。目前高等教育依然沿习着计划经济体制下的教育模式,高等教育仍是一个相对封闭的体系,对外部需求的了解不够,因此人才培养难以适应当前市场经济发展的需要。设立工程硕士专业学位就是为了改变工科研究生培养规格单一的局面,通过明确不同于学术型研究生的培养制度(如双导师制、企业参与、社会评价、与职业资格挂钩等)实现培养制度的变革。但目前这一宏观管理体制改革尚未完成,工程硕士专业学位教育制度环境仍然存在诸如产学研机制不健全、市场调节机制不完善、质量保证机制不科学和缺乏专业认证制度等问题,这些情况在经济尚不发达的广西更为严重。因此,需要广泛借鉴发达国家、国内发达地区的经验,充分发挥主观能动性,创造性地开展工作。
事实上,工程硕士教育在西方发达国家也经历了曲折和探索过程。美国的工程硕士研究生教育产生于第二次世界大战后,其蓬勃发展始于20世纪80年代中后期。美国的工程硕士计划实质是四年本科计划的拓展,其宗旨是为工业界培养高水平的实践型专业人才,它注重工程设计和学生在工程实践中提出问题、发现问题能力的培养。值得注意的是,美国工程硕士的教学计划和教材与学术型硕士研究生完全一致,这表明实践经验与较高的学术水平并重是工程硕士在美国获得认可的重要因素。欧洲大学和企业在培养工程师的工程能力方面有比较成熟的合作运行机制。来自企业的工程师能够实质性地参与教学计划和课程体系的设置,其中一般包括不少于3个月的职业实习以及3个月以上的实战性研究论文或设计项目。此外,发达经济体还普遍将专业认证和职业资格准入制度与高等工程教育挂钩,如在美国未经ABET认证的工程专业学生很难获得注册工程师资格;在欧洲,进入FEANI认可的工程专业学习是获得工程师资格的基本条件;在日本,JABEE认可的工程专业毕业生可以免试通过技术士资格考试的初试;在英国,工程教育更是以取得专业资格作为培养的主要目标。由此可见,工程硕士教育在发达国家已经形成了其突出应用性的定位,并与各类专业资格挂钩。
国内一些首批加入“卓越计划”的高校在工程硕士培养方面也进行了一系列有益的探索。如南京大学实施了分级课程体制,突出讲座、沙龙、实战模拟、案例教学等内容的比重,学位论文则强调以案例研究为主;还通过自我评价体系,对“卓越计划”实施情况进行经常性的研讨与测评。河海大学对其特色专业—水利工程专业的专业学位研究生教育进行全面的探索。他们提出了“重理论,强实践”的理念,在课程内容上强调与学术型有所区别,注重案例和研讨式教学,通过“顶岗实践”获得工程实践能力,其学位论文的可以是规划、勘探、设计、施工、项目管理、产品研发和应用研究等。
虽然广西属于西部欠发达地区,但已经提出了“14+4”千亿元产业发展计划,力争包括食品、汽车、石化、电力、有色金属、冶金、机械、建材等14个产业的产值达千亿元,同时培育包括新材料、新能源、节能与环保、海洋等4个新兴产业。材料学科是实现该计划不可或缺的技术支撑,而具有较强工程实践能力的材料工程专业硕士则是最为急需的高级人才。虽然目前广西有能力持续支持实施“卓越计划”的大型企业不多,但亟待技术升级的企业则比比皆是。
二、桂林理工大学材料学科发展现状与材料工程专业硕士培养存在的问题
桂林理工大学材料工程专业,其前身可追溯到1992年桂林冶金地质学院的地质专业,以后逐步增设了无机非金属材料、高分子材料与工程、金属材料工程、冶金工程和材料科学与工程等专业,基本上涵盖了材料科学与工程专业的主要学科。该学科目前拥有材料科学与工程和冶金工程两个一级学科硕士点,高分子化学与物理二级学科硕士点,同时招收材料工程专业硕士。其中,材料学为省级重点学科,并于2009年成为教育部批准的博士点授权建设学科。
通过多年建设,桂林理工大学材料学科已经形成了基础研究与应用研究并举的格局,其主要研究方向包括无机非金属材料的合成与制备新技术、高性能聚合物基复合材料、新型电、磁功能材料及能源功能材料、绿色建材及生态环境材料等,密切结合广西优势有色金属、矿物和植物资源等设立和发展起来的,具有较为鲜明的地方特色。学科目前拥有省部共建国家重点实验室培育基地、教育部重点实验室、广西壮族自治区重点实验室等科研平台,还与广西10多家大型企业建立了产学研合作关系,科研成果应用获得直接经济效益10亿余元,并获得包括国家技术发明二等奖、广西科技进步一等奖、广西自然科学二等奖等重要研究成果。
但是,材料工程硕士培养仍然存在着许多亟待解决的问题,表现为:第一,现行的材料工程专业硕士的人才培养方案中虽设置了实践环节,却缺少相应的强化训练内容,在课程设置上与学术型研究生差别不大;第二,材料工程硕士自身的认可程度不高,所录取的学生一般是成绩未达到学术型研究生要求的,学生容易产生自卑情况,而且自费上学的比例偏高;第三,研究生导师对培养工程硕士的积极性也不高,因为学生在完成一年的理论课学习后就要到企业去实习,对导师的实验室研究作用甚小;第四,近年来追求学科全面发展成为普遍的趋向,使得桂林理工大学原来的有色金属行业背景明显淡化,在材料学科上表现为涉及领域宽,科研工作大多集中在功能材料、复合材料或纳米材料等新材料领域,而传统的金属材料和冶金工程反而成了弱项;第五,缺乏必要的“行业指导”,为“卓越计划”工程硕士的培养带来了较大的困难。
三、创新材料工程专业硕士培养模式,校企合作,全程互动实施“卓越计划”
“卓越计划”为全面提升材料工程专业学位研究生的培养质量提供了最佳的契机,而创新人才培养模式必须要切合广西社会经济发展要求。为此,我们提出了培养工艺设计与新产品研发两类材料工程专业硕士的新思路。广西工业技术落后,主要依靠资源生产初级产品,生产过程高消耗、高污染。工艺设计类工程硕士的培养则针对这些问题发展,将相关的技术改造与工艺设计作为工程硕士的毕业论文(或设计)内容,依托产学研基地和重点实验室的研究平台,为企业解难题、创效益,进而提高社会对工程硕士的认可程度,强化高校与企业的联系;而新产品研发类工程硕士的研发工作主要是服务于落户在广西的新材料、新能源、节能与环保和海洋等新兴产业的需求,开展新产品研发或进行扩大实验,实现研究成果的转化。根据论文工作的内容和要求的不同,灵活安排实习时间和毕业论文的形式。如以工艺或流程设计为主的工程硕士要在企业实习至少半年,其毕业论文以工艺或流程设计为主;而以新产品研发为主的工程硕士则留在实验室,借助本学科的仪器设备完成相关研发工作。
在培养标准上,我们提出要围绕工程基础教育(技术基础和专业基础)和工程专业教育(工程实践和设计创新)两个中心环节层层递进,培养具有较强技术知识、推理能力、解决实际工程问题能力、项目与工程管理能力和有效沟通与交流能力,同时具备较高职业道德、职业素养与社会责任的高级工程技术人才。充分利用双导师制,把高校研究生教学中的专业基础教育优势与企业导师在工程设计与实践方面的经验相结合,共同指导学生完成工艺设计和新产品开发,培养学生解决工程实际问题的能力和技术开发过程的组织能力,有效促进“卓越计划”在材料工程硕士层面的贯彻与实施。基于材料学科的特点,材料工程专业硕士在材料学基础理论方面同样需要扎实的基础。因此,基础课程的教学内容要与学术型硕士相同,但专业必修课和选修课的教学内容则要突出材料加工与工程设计等方面,这部分教学任务可优先安排给有“双师证”(即教师证和工程师证)或有过企业工作经历的教师。此外,还专门开设了实践环节,用于实验技能实训及现场实习等。
在考核标准与评价体系方面,材料工程专业硕士也与学术型硕士有所不同。材料工程专业硕士毕业不要求在省级以上正式学术期刊,考核主要集中在毕业论文(或设计)所体现的工作量、创新性和实施效果等方面。在研究生评优和奖学金评比中,主要考核工程硕士自主知识产权、专利申报或方案实施所取得的经济效益等情况,并使之与学术型硕士所发表的学术论文有可比性,创建公平竞争的环境。
在校企合作办学方面,桂林理工大学与桂林地质矿产研究院、广西三环企业集团有限公司、广西鱼峰集团有限公司、广西金山铟锗冶金化工有限公司和广西新未来信息产业股份有限公司等一批具有实力的企业建立了稳定(下转第54页)(上接第49页)的产学研基地。学生在企业进行实习实践时,要求企业要以“准员工”的标准对待,严格要求且给予一定的生活补贴,而相关企业也有优先挑选毕业生的权利。桂林理工大学经过资格和能力评审,第一批共聘请了15位企业导师,均为企业高层或具有高级职称人员。企业导师要对在企业进行的工程实践培养内容和培训标准,如企业高级技术人员授课、生产现场学习与安全培训、参与新产品研发和工程设计等提出了较为详细的要求,企业教学完成后相关企业应为学生提供培养质量鉴定。
为了确保材料工程专业硕士的培养能够符合“卓越计划”的要求,桂林理工大学提出了校企合作、全程互动的理念,并成立了“卓越计划”领导小组,下设领导小组办公室、校级专家小组及二级学院教学工作小组等组织机构,并为每个试点专业提供专项经费。学校在鼓励相关试点专业大胆改革、积极探索的同时,特别强调教学质量。为此,材料工程专业也建立了教学质量监控与信息反馈机制,对现行的材料工程教学内容和教学效果进行定期评估,并征求学生的反馈意见。此外,还通过校内导师定期与相关企业保持沟通,了解材料工程硕士研究生在课题执行方面的情况,发现问题及时处理并向对方企业通报,真正做到“全程互动”。
总之,实施“卓越计划”对创新材料工程专业硕士的培养有显著的促进作用。桂林理工大学将依照校企合作、全程互动的理念,扎实做好“卓越计划”材料工程专业硕士试点工作,努力实现高校与企业的双向共赢,更好地服务广西经济的新发展。
【参考文献】
[1]于福莹等.以实施“卓越计划”为契机探索全日制工程硕士培养途径[J].学位与研究生教育,2012(2)
[2]姜尔林,宋恭华.工程硕士教育制度环境的不足及对策[J].学位与研究生教育,2011(1)
[3]陈兴德,王翠娥,王晟.美国工程硕士研究生教育历史、现状与反思[J].学位与研究生教育,2011(6)
[4]顾建民.美国工程专业学位的现状分析与前景展望[J].机械工业高教研究,1999(3)
[5]陈乐,王沛民.课程重建:欧洲工程教育改革的启示[J].高等工程教育研究,2006(5)
[6]汪辉.美欧日高等工程教育质量评估机制的比较[J].高等工程教育研究,2006(2)
【基金项目】新世纪广西高等教育教改工程项目(2011JGA050,2010JGA031);桂林理工大学教改工程项目(2010B06)
英文名称:Journal of Shenyang University of Chemical Technology
主管单位:辽宁省教育厅
主办单位:沈阳化工大学
出版周期:季刊
出版地址:辽宁省沈阳市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1004-4639
国内刊号:21-1287/TQ
邮发代号:
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1986
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
核心期刊:
期刊荣誉:
Caj-cd规范获奖期刊
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本报北京12月3日电 (记者赵永新)中国科学技术信息研究所2日在京的2011年中国科技论文统计结果显示,2010年我国机构作者为第一作者的国际论文共12.15万篇,其中23968篇论文的被引用次数高于学科均线,比例为19.7%,分别较2009年、2008年上升了4.2和8.2个百分点。
统计结果表明,我国国际论文数量和被引用次数世界排位均有提升。2001年至2011年(截至2011年11月1日)我国科技人员共发表国际论文83.63万篇,排世界第二位,比2010年统计时上升2位;论文共被引用519.14万次,排在世界第七位,比2010年统计时提升了1位。我国平均每篇论文被引用6.21次,比上年度统计时的5.87次提高了5.8%;世界平均值为10.71次,比上年提高了1.3%。我国平均每篇论文被引用次数虽与世界平均值还有不小的差距,但提升速度相对较快。从学科上看,我国有12个学科论文被引用次数排在世界前10位以内,其中化学、材料科学、工程技术、数学等4个领域论文的被引用次数排名世界第二位。
统计结果显示,中国各学科论文在2001—2011年10年段的高被引论文(被引用次数处于世界前1%)数量增加到5856篇,排世界第六位,比2010年统计时上升1位。
[关键词]材料物理;专业特色;学科平台
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2016)07-0112-02
武汉工程大学材料物理专业于1999年筹建,2000年开始招生,2010年成为首批入选 “湖北省普通高等学校战略性新兴(支柱)产业人才培养计划”的专业之一。在10多年的建设中,学校坚持“加强基础,拓宽口径,重视实践,培养能力”的建设思路,充分突出专业特色,努力提高办学水平和人才培养质量,现专业建设已经步入良性发展阶段。总结专业建设过程中的一些经验与教训,可以为专业今后更好地发展提供借鉴。
一、专业建设要体现特色
1998年,教育部颁布新的本科专业目录,材料物理为新设置的专业,是物理学与材料科学的一个交叉学科,属材料科学与工程一级学科。许多高校将相近的专业,如金属物理、材料科学、应用物理等专业改名为材料物理专业。这样虽然专业名称相同,但专业的内涵并不完全相同。发挥各自的优势和特色是各校专业建设的重点。这就要求各高校既要在大专业的口径下对人才进行全面培养,又要把各自原有的特色发扬光大。[1] [2]1999年武汉工程大学(以下简称“我校”)申报材料物理专业,其中就面临着专业如何建设、如何和其他高校差异化培养人才、如何体现特色等一系列问题。走访已有专业的知名高校,吸收他们成功的办学经验,既可以为我们提供借鉴,也能避免和这些知名高校的同质竞争。通过调查我们发现,当时国内材料物理专业基本上都是由同类专业转变名称而来,其仍然延续原来的办学方向,大部分还是以服务于传统产业为主。
根据调研结果,结合我国正处于经济转型时期,新材料、新产业正不断出现的实际情况,我校材料物理专业选择在学校“等离子体化学与新材料重点实验室”建设发展的基础上,以等离子体技术和薄膜材料为特色,服务于新型产业,实现差异化培养,避免同质竞争,为后续发展提供发展空间。
二、专业建设依靠一个学科平台,背靠一个行业
国内专业设置一般有两种情况,一类是先有学科,在学科建设的基础上进行专业建设,专业发展后劲足。一些名牌高校学科建设基础好,师资和实验条件也比较好,基本是按这种模式建设。另一类是先有专业,然后进行学科建设,很多新办高校都属于这种情况。这就存在许多问题。首先是师资力量缺乏,特别是高层次师资缺乏,其现有师资基本上是从不同专业转岗而来。其次,专业实验室尚未建立,实验资源匮乏,未能与相关企业建立良好的合作平台,导致学生缺乏良好的实践机会。再次,学生毕业论文由于没有学科支撑,选题方向杂乱,毕业论文质量难以得到保障。可见,学科平台建设对专业建设顺利进行有着至关重要的作用。本专业依托湖北省等离子体化学与新材料重点实验室,为专业发展提供师资及实践教学平台等多种支撑,并且由于实验室研究方向面对新型产业,客观上也为专业发展烙上了不同于其他学校的特色――等离子体技术与薄膜材料。
另外,专业建设还必须背靠一个行业。因此,有必要针对行业特点设置一些专业课程。由于国内外教育体系差异较大,国外大学实行全面的素质培养,学生知识面宽,但具体到点的深度不够。比如国外某大学工程学院材料方向只学习材料基础知识,并不分无机、有机,没有涉及高分子、金属、无机非金属等方向的具体课程。国内高校如果照搬,很多学生毕业后找工作就会觉得无所适从。因为国内企业对人才需求有具体到点的知识要求,比如金属行业企业不会招聘没有学习金属学方向课程的毕业生。国内有些高校的材料物理专业学生就业困难,其中一个重要原因就是学校仅针对物理学与材料科学领域设置课程,学生学习的知识面宽但具体的针对性不强。因此,我校材料物理专业人才培养虽然定位于等离子体技术及应用和功能薄膜材料方向,但具体到培养方案,主要还是针对光电信息材料、新能源材料、光学薄膜材料等行业设置专业课程。
三、课程体系要与生源相匹配
专业建设之初,由于专业教师都是来自于国内重点大学,学校在制定培养计划时不可避免的受到这些高校的影响。比如物理课程,国内重点大学材料物理专业几乎都是按照力学、热学、电磁学、光学等分类教学,我们也照着设置。但在随后的教学过程我们中发现,学生普遍反映学习难度大,难以接受。我们也曾请985高校的教师来授课,但效果也一样,这说明不是教的问题,还是课程难度与生源不适应的问题。随后我们调整培养计划,将这些课程合并为普通物理学,与其他专业学生一起上,这样问题就解决了。由于普通高校与985、211这类高校在生源质量上存在很大差别,人才培养侧重点也不应该一致。基于此,学校顺应时展,遵循人才培养规律,并结合自身特点,进行了人才培养模式改革,于2009年提出以“三实一创” (“三实”指实训、实验、实习,“一创”指创新)为核心的应用型人才培养模式改革计划。[3]这样做目的是培养基础扎实、知识面宽、实践创新能力强的应用型高级工程技术人才。材料物理专业也根据学校办学精神,对课程体系和实践教学环节进行了重大改革,将原来分散在各个课程中的实验课程进行整合,重新规划实验体系,开设单独的实验课程,制定统一大纲,整合并适当更新实验内容,使实验体系更加完备,并与实用化紧密结合,侧重于培养学生的动手能力。同时适量减少理论课程,适当弱化、减少公式定理的推导过程,重点将理论意义和作用与应用密切联系起来,培养学生对知识的综合应用能力。2010年,湖北省教育厅为促进高等教育与经济社会发展紧密结合,引导高等学校主动适应经济发展方式转变和经济结构调整,优化人才培养结构和资源配置,深化人才培养模式改革,实施了湖北省战略性新兴(支柱)产业人才培养计划。[4]材料物理专业成功入选后,我们对课程体系又进行了改革,实行3+1模式,即3年理论教学,1年实践教学,实践教学有将近一半的时间在合作企业进行。这强化了办学与市场结合度,培养的人才更加符合市场需求。
四、结束语
以上措施的实施,保证了学校人才培养的质量。近几年本专业学生获得过全国大学生科技竞赛“挑战杯”三等奖1项,湖北省大学生科技竞赛“挑战杯”二等奖1项,获得“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛一等奖1项,全国大学生数学建模竞赛湖北省一等奖2项,二等奖2项;学生毕业论文整体水平较高,毕业论文获湖北省优秀学士学位论文数占毕业生总数的近10%,就业率一直保持在90%以上,考研上线率约30%。依托学科平台和优势,突出人才培养特色,人才培养科学定位是材料物理专业办学成功的关键所在。
专业建设是一项长期性的、持续不断的工作。在今后的工作中,我们还要根据市场需要、国家及省市政策以及学生反馈意见不断完善专业建设,以学科发展观去认识专业发展规律,不断更新教育观念,积极开展教学研究,努力推进教学改革,并始终注重培养学生的工程素质与实践动手能力,创新人才培养的模式,培养市场需要的应用型创新型人才。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 武汉理工大学材料物理专业培养方案.
[2] 中南大学材料物理专业培养方案.