大材料专业“材料科学基础”课程的教改认识与实践
浅析材料科学基础的教学改革与实践
浅析材料科学基础的教学改革与实践1 提高教师业务力量与素养教师是向学生传授学问的主体，教学水平及教学质量的提高，关键在于教师，教师的业务素养及力量的凹凸是打算一个学校将来进展的关键因素之一。
但一支高水平师资队伍的形成不是一朝一夕就能完成的，它需要在正确的方针、政策指导下，经过长期不懈的努力才能形成。
而教师队伍建立特殊要从青年教师抓起，由于青年教师业务素养及力量的凹凸，代表着学校的将来与盼望。
哪个学校留意对青年教师业务素养及力量的培育和提高，哪个学校将来就有进展，就能上水平，哪个学校就抓住了教育要面对世界，教育要面对将来，教育要面对现代化的这一根本宗旨。
因此，青年教师业务素养及力量的培育与提高是直接关系到一个学校能否完成为党和国家培育四有人才任务的大问题，是提高学校教学质量与水平的关键之关键。
1.1 对青年教师进展师德师风教育，树立爱岗敬业精神一个教师的师德、师风的好坏，不但直接影响学校教学水平与质量的提高，而且将直接影响学校的学风建立乃至培育四有人才的大局。
因此，加强对教师进展师德、师风教育是治校之本。
由于教师在教学中的主导作用打算了师德、师风对学风的导向作用，一个优秀的教师不仅能激发学生努力求知，还通过言传身教教会学生怎样做人，使学生终身受益，因而教师的师德、师风将直接影响一个学校的学风。
如何使青年教师一走向教学岗位就坚固地树立起爱岗敬业、为人师表、教书育人的坚决信念呢?聘请在教学、科研岗位上有突出奉献的博士导师、教授设立专题，对青年教师进展师德、师风教育是一个好方法，这样可以通过博士导师、教授、老先生的言传身教使青年教师从开头参与教师队伍就清晰熟悉到教师是人类灵魂的工程师，担当着为党和国家培育社会主义建立所需要的四有人才的宏大使命，要想很好地完成党和国家培育社会主义建立所需要的四有人才的宏大使命，必需标准自己的言行、爱岗敬业、为人师表、教书育人，使之真正符合当代教育进展所需要的有思想、有品德、有力量、有水平的人类灵魂工程师的要求。
新工科背景下“材料科学基础”课的改革与实践
新工科背景下“材料科学基础”课的改革与实践随着新工科背景下人才培养模式的逐渐完善，材料科学基础课的改革与实践也日益受到重视。
作为新工科背景下的重要学科之一，材料科学基础课在培养学生的创新能力、实践能力和工程素养方面具有重要意义。
为了更好地适应新工科背景下的需求，材料科学基础课需要进行深化改革与创新实践，以提高学生的能力素质和创新意识。
本文将探讨材料科学基础课的改革与实践，并提出相应的建议。
一、材料科学基础课的改革方向1. 强化实践性教学在新工科背景下，材料科学基础课需要更加注重学生的实践能力培养。
传统的教学模式偏重理论知识的传授，学生缺乏实际操作的机会，导致理论知识与实际技能脱节。
需要通过改革课程设置、教学手段和考核方式等方面，加强对学生的实践性教学，提高其实际操作能力和创新能力。
2. 强化跨学科融合材料科学基础课的改革需要更加注重工程实践的内容。
新工科背景下的人才培养要求学生具备工程实践能力，而材料科学基础课是培养这一能力的重要环节。
课程设置需要更加注重工程实践的内容，引入实际工程案例，提高学生的工程素养。
1. 教学内容的创新材料科学基础课的教学方法也需要进行创新。
传统的教学方法以传授为主，缺乏互动性和启发性。
在新工科背景下，需要改变传统的教学方法，采用更加灵活多样的教学方式，如案例教学、问题驱动教学、实验教学等，激发学生的学习兴趣和创新潜力。
3. 考核方式的创新材料科学基础课的考核方式也需要进行创新。
传统的考核方式以笔试为主，评价学生的主要是理论知识掌握情况。
在新工科背景下，需要改变考核方式，引入实践性考核内容，如实验报告、设计作业、项目报告等，全面评价学生的能力素质和创新能力。
三、材料科学基础课的实践建设成果1. 提高学生的实践能力通过加强对学生的实践性教学，可以提高学生的实践能力。
学生有机会进行实际操作和实验，掌握了一系列的实验技能和实践经验，对材料科学的理论知识有了更加深入的了解。
2. 提高学生的创新意识通过引入跨学科融合的知识内容，可以拓宽学生的知识面，帮助他们建立知识之间的联系，增强创新意识。
学科大类招生背景下的《材料科学基础》课程的教学改革思考
学科大类招生背景下的《材料科学基础》课程的教学改革思考一、课程教学内容的更新和完善随着材料科学的发展，材料科学基础知识体系也在不断扩充和更新。
教学内容的更新和完善是《材料科学基础》课程教学改革的首要任务。
在教学内容上，应该及时引入最新的材料科学理论和技术，更新实验内容和案例分析，丰富教学资源和资料，使学生在学习过程中能够与实际工作紧密结合，了解行业最新动态和发展趋势。
二、教学方法的创新和多样化传统的教学方法单一，容易导致学生对课程内容产生厌倦情绪，甚至影响他们的学习兴趣和学习效果。
《材料科学基础》课程的教学改革需要在教学方法上进行创新和多样化。
在教学方法上，可以引入案例教学、课堂讨论、互动教学等多种教学方法，激发学生的学习兴趣，提高他们的学习积极性。
还可以采用信息技术手段，如多媒体教学、网络教学、视频教学等，丰富教学形式，提高教学效果。
三、实践教学环节的加强和拓展材料科学是一门实践性强的学科，理论联系实际是学习材料科学的重要方法。
《材料科学基础》课程的教学改革需要在实践教学环节上加强和拓展。
在实践教学方面，可以引入更多的实验项目和实验操作，让学生亲自动手，深入了解材料科学的基本原理和技术方法；可以增加实地考察和实习环节，让学生走出课堂，走进实际工作场所，了解材料科学在生产实践中的应用和发展。
这样可以提高学生的动手能力和实际操作能力，培养他们的工程实践能力和创新能力。
四、教师队伍建设和教师培训的加强教师队伍是教育教学工作的重要力量，教师的教学水平和教学态度直接影响着学生的学习效果和学术素质。
《材料科学基础》课程的教学改革需要加强教师队伍建设和教师培训。
在教师队伍建设方面，可以增加对材料科学领域的专业教师招聘和培训，加强教师的学术研究和教学能力提升；还可以加强对非材料科学专业教师的培训，提高他们对《材料科学基础》课程的理解和教学水平。
在教师培训方面，可以加大对教师的培训力度，组织举办各类教学研讨会和学术交流活动，提高他们的教学理念和教学方法。
材料科学基础的教学改革与实践
材料科学基础的教学改革与实践
材料科学是一门跨学科的科学，它涉及多个学科领域，包括物理学、化学、工程学等。
在材料科学的教学中，要求学生不仅具备深厚
的理论知识，还需要具备实践能力和应用能力。
然而，在材料科学的
教学中，存在着一些问题，如教学内容单一、难度大、实践环节不足等。
因此，本文将分享材料科学基础的教学改革与实践。
首先，材料科学的教学应该注重理论与实践相结合。
为了提高学
生的实践能力，可以采用多种教学方法，例如课堂演示、实验操作等。
通过实践能够使学生更加深刻地理解和掌握材料科学的基本理论，同
时也能够提高学生的实际操作能力。
其次，在材料科学的教学中，应该注重学生能力的培养。
不仅要
重视学生基本的理论知识的学习，同时还要注重学生独立思考和解决
问题的能力的培养。
可以采用研讨课、课堂讨论等多种教学方法，帮
助学生提高应用能力。
最后，为了让学生更好地掌握材料科学的知识，教学内容应该更
加具有实际意义，力求生动有趣。
例如，可以通过一些案例或者实际
问题来讲解材料科学的相关知识，这样学生就能更好地理解和应用所
学知识。
综上所述，材料科学的教学改革与实践需要注重理论与实践相结合，注重学生能力的培养，同时也需要注重教学内容的生动有趣。
这
样才能更好地提高学生的学习兴趣和学习水平。
《材料科学基础》课程实验的教学改革尝试
《材料科学基础》课程实验的教学改革尝试当前高校教学改革不断推进，课程实验教学是教学改革的关键环节之一。
怎样才能提高学生对材料科学基础课程的学习兴趣和实践能力呢？本文以《材料科学基础》为例，介绍了本人在课程实验教学方面的一些尝试和经验。
一、调整实验内容《材料科学基础》教学内容复杂，内容较为抽象，学生们很难理解。
为提高学生的学习兴趣和实践能力，我们一方面加强了实验室硬件设备上的改进和提升，另一方面也对实验内容进行了调整和优化。
如我们将原本枯燥乏味的实验内容改为了更加有趣、实践性强的内容，例如利用LED制作彩色灯、调制FM信号、甚至是利用废旧材料制作创意玩具等。
实验内容的改变不仅增加了学生的学习乐趣，还可以培养学生的实践动手能力。
二、强化实验操作技能材料科学基础实验内容不仅涉及到理论知识的学习，更需要实践能力的提升。
因此我们在教学中要强化学生实验操作技能的培养。
首先，我们不仅关注学生的实验操作技术，更注重学生对实验过程的理解和感性认知，通过实验的重复和实际操作中不断解决问题来提升学生的实验操作技能。
此外，我们还设计了实验安全操作规程，并在每次实验前对学生进行相关安全教育及理论课堂的扫盲，并反复强调重视注意实验安全操作规程。
这样减少了实验过程中事故的发生，提升学生的实验操作技能和实践安全意识。
三、增加实验报告及分析环节实验的过程和结果不是最终目的，更重要的是学生应该领会实验的理论原理，通过实物实验来了解掌握材料科学基础知识和实践技能。
因此，在实验过程结束之后，我们通过实验报告的方式让学生对实验内容进行详细的整理和分析，加深理论知识的理解，发现实验过程中的问题及解决方法，养成了个人合作及团队意识。
四、灌输实验精神的重要性素质教育一直是教育的核心目标之一。
在材料科学基础实验教学中，我们不仅注重学生对实验的操作技能和实验报告的灌输，更注重实验精神的重要性。
我们鼓励学生自主探究、勇于实践、锐意创新、追求卓越。
通过实验的过程，不断增强学生的实践能力和创新思维能力。
新工科背景下“材料科学基础”课的改革与实践
新工科背景下“材料科学基础”课的改革与实践随着科技和社会的发展，新工科背景下的教育也面临着新的挑战和机遇。
作为新工科教育的基础课之一，材料科学基础课在培养学生的综合素质和创新能力方面起着重要的作用。
为了适应新工科背景下的教育需求，材料科学基础课的改革与实践成为一个迫切的问题。
一、材料科学基础课的现状分析在传统的材料科学基础课程中，内容主要包括常见材料的分类、结构与性能关系、材料性能的测试与评价方法等。
这种课程设计的缺点在于内容过于抽象和理论化，缺乏实践与应用的环节，导致学生难以将所学知识与实际工程实践相结合。
课程中对于新兴材料、新技术的介绍较少，与时代发展脱节，不能满足新工科的需求。
针对现有问题，材料科学基础课可以进行以下改革与实践：1. 强化实践教学环节在课程中增加实践教学环节，引入实验、实习和工程实践等形式，使学生在实际操作中学习科学原理和技术方法。
通过实践教学，学生可以加深对材料科学的理解，提高自己的动手能力和解决实际问题的能力。
2. 关注新兴材料与新技术在课程设置中增加新兴材料和新技术的内容，介绍当前及未来的材料科学研究热点和前沿技术，培养学生的前瞻性思维和科学创新能力。
可以通过邀请专家学者进行讲座，组织学生参观企业和科研机构等方式，拓宽学生的视野，激发学生的学习兴趣。
3. 融合跨学科知识与实践将材料科学基础课与其他相关学科进行融合，如物理学、化学、机械工程等，培养学生的综合素质和跨学科的能力。
可以开设跨学科的实践课程，通过项目式学习、团队合作等方式，锻炼学生的团队协作和问题解决能力。
4. 提高教师的教学水平教师是材料科学基础课程改革的关键。
要提高教师的教学水平，需要加强教师的培训和交流，提供相关教学资源和教学方法的指导。
鼓励教师参与科研和实践，不断更新自己的知识和经验，提高教学的质量和效果。
为了使材料科学基础课更加符合新工科背景下的需求，我校进行了一系列的改革与实践。
我们增加了实践教学环节，每周安排一次实验课程，学生通过实际操作来理解材料的结构和性能。
新工科背景下“材料科学基础”课的改革与实践
新工科背景下“材料科学基础”课的改革与实践随着新工科背景下人才培养目标的变化和社会需求的更新，传统的材料科学基础课程已经不能满足人才培养的需要。
为了适应这一变化，对材料科学基础课程进行改革与实践显得十分必要。
首先，为了培养学生的创新思维和专业素养，材料科学基础课程应注重科技创新和实践教学的融合。
例如，可以引入实验教学环节，让学生亲身体验相关材料的制备、性能测试等实验操作，提高学生的实验技能和实验数据分析能力。
同时，针对具体的项目或企业需求，可以设立课程项目，让学生提出解决方案，并实际实施和验证，加强学生的动手能力和实际创新能力。
这种材料科学基础课程和实践教学的融合方式，不仅可以增强学生的创新意识和实践技能，还可以提升他们对于材料科学基础知识的理解和掌握程度。
其次，为了适应新工科背景下的跨界交叉融合趋势，材料科学基础课程不应只局限于单一材料学科。
应该将相关学科如化学、物理、生物学等学科与材料科学进行整合，开设跨学科课程。
例如，可以设计“材料与环境科学”、“材料与能源科学”、“材料与生命科学”等课程，使学生能够了解不同学科领域在材料方面的应用和交叉，有利于拓宽学生的知识面和提升跨界综合素质。
最后，为了增强学生的国际竞争力，材料科学基础课程应重视国际化视野。
在课程设计上应融入国际化教育理念，引进国内外先进教育理念和技术，注重世界材料科技的发展趋势和发展趋势，增强学生的全球化视野和交流能力。
同时，可以安排学生出国交流学习，开展国际合作项目，加强学生的国际化能力和跨文化交流能力，提升学生的国际竞争力。
在新工科背景下，材料科学基础课程的改革与实践至关重要。
只有注重注重科技创新和实践教学的融合、跨学科课程的开设和国际化视野的提升，才能更好地培养符合新时代的材料科学人才。
探讨材料科学基础课程教学实践与教学改革
探讨材料科学基础课程教学实践与教学改革尤其是新材料的研究、开发与应用反映着一个国家科学技术与工业发展水平。
我国在1978 科学大会上将材料科学科学技术列为新兴的综合性科学领域之一，因此高校材料科学与工程专业担负着国民经济建设培养材料类高级技术人才的历史使命，为了培养满足社会发展、经济建设和科技进步的高素质材料科学工程技术人才，以人才培养模式改革和实施创新教育为重点，辅以实践教学改革、教学方法和教学手段改革，全面推进、整体优化，为我国培养创新型的高技术的人才。
1 材料科学基础课程的发展现状材料科学是自然科学的一个分支，它主要从事材料本质的发现、分析和了解的研究，解释结构与性能之间的关系。
无论是为制造产品而选择合适的材料，使用材料，还是改变现有材料或者研制新的材料，都需要我们具有材料内部结构与性能的知识，都需要材料科学基础课程的内容作为理论指导，尤其是新材料的研究与发展，材料科学基础的特点是以材料为基础，与技术，新工艺的发展相互依存，相互促进。
材料科学基础课程是一门实践性和应用型很强的综合性课程，该课程包含了金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料等多专业领域，涉及覆盖面广。
随着我国现代化建设的不断发展，材料科学与工程的应用越来越广，它渗透到与材料结构、制备、性质和应用有关的许多领域，多学科性成为材料科学与工程的一种重要特征。
但是当前各高校所开设的材料科学基础课程在教学体系方面仍尚未健全且存在许多问题，材料科学基础的教学模式基本沿用传统教学模式及其传统的实验实施体系，在当今时代高科技迅速发展的今天，新材料的种类不断更替，发展前景广阔，社会对于材料专业的人才要求也在不断提高。
因此，在大学里，对于材料专业的学生来说，材料科学基础课必须要学好，以满足新时代材料产业的发展需求。
2 材料科学课程的教学改革方案2. 1 改革课程体系随着科学技术的不断进步和教学的改革的不断深入，传统的材料科学基础的课程体系已经不适用当前社会发展的趋势了，因此，改革材料科学基础课程的体系迫在眉睫。
“材料科学基础”课程教学改革的探索与实践
之一 ，在满足学 校应用 型工 科专业人才培养 目标 的基 本要求 前提 下 ， 本着 加强理论基 础 、 融通共性知识 和拓宽知识 面 的原
循序渐进 、 入浅 出、 深 实例讲 解 的方 法 ， 引导学 生学习 ， 充分调
动学生学 习的积极性 、 动性 。 主 （ ） 课 堂 讲 授 中加 强 与 学 生 的 双 向交 流 。 时 留意 学 生 ２在 随
材 料 成 型 及 控 制 工 程 本 科 专 业 ， 教 育 部 １９ 年 进 行 高 是 ９８
决 问题 的能力 。如介 绍钢 的渗碳 工艺时 （ 第十章 ） 将其温度和 ， 时间 的选 择与 原子 的扩散 能力 （ 第七 章 ） 系起来 ， 联 这样 使学 生既复 习了前面 的知识 ，又 提高了应用 所学知识 分析 问题和
则， 精选课程 内容 ， 调整课程 体系结构 。
（） １ 重点 内容。材料 科学基 础是 研究 材料组 成 、 结构 、 材 料性 能与使用效 能 以及它们 之间的关系 ， 重点 内容包括 ： 晶体 结构 、 位错 、 晶界 、 及相组 成 、 相 组织 特点 、 金元 素的作 用及 合 热处 理等 ， 内容多 ， 难理解 。 在课 堂讲授时 ， 可能将讲授 的知 尽
（） ４ 制作课 件 ， 取多媒体教学 和板书讲授相结 合的方式 采 进行教学 。针对 不 同的讲授 内容 ， 多媒体教学 和其 他方式相 将 结合 ， 如在讲 授晶体结构 、 晶体缺陷 、 铁碳 相 图时 ， 常将实物模 型与多媒 体教学结 合 ， 强 了学 生形象思 维 的能力 ， 增 提高 了课
面 ， 出了课程的 改革思路 及 实践情况 ， 提 在课 程的教 学改革方面做 了一 些有益的探 索。 关键词 ： 材料科学 ； 础； 学 内容 ； 学方法 ； 基 教 教 教学改 革
新工科背景下“材料科学基础”课的改革与实践
新工科背景下“材料科学基础”课的改革与实践随着新工科时代的到来，材料科学成为了目前工程专业中重要的一门学科。
材料科学涉及了物理、化学、机械等多个领域，具有广泛的应用范围和重要的社会意义。
因此，在新工科背景下对“材料科学基础”课程的改革与实践也愈加重要。
在课程改革方面，为了适应新工科的需求，我们需要重新审视该课程所涉及的内容和教学方式。
首先，我们需要全面审视课程大纲和教材，同时完善教学计划和教学大纲，确保课程培养目标与学科特点相符合。
其次，我们需要注重实践性教学，在针对性地设计模拟实验和仿真实验的基础上，还需加强实际实验的教学，为学生提供实践操作的机会。
实践课程应该充分结合课程文化背景和行业特色，通过实践操作，引导学生深入了解材料科学的理论与实践，增强他们对学科的兴趣和理解。
为了提高学生的创新能力和研究水平，在教学实践中，我们需要将独立思考和探究能力作为考核重点。
为此，我们可以通过课堂讨论、小组讨论、课外阅读等形式促进学生自主学习和思考，同时鼓励学生参与研究，培养自主学习和科学研究的能力。
另外，新工科要求注重跨学科融合与创新能力培养，因此我们需要将材料科学与其他相关学科（如机械、电子、计算机等）进行紧密结合，探讨交叉学科和新工科产生的创新点。
通过课程的跨学科设计和案例分析，引导学生对新工科的特点和实践应用有更深入的认识和理解。
最后，教学评价也是课程改革的重要环节。
在新工科背景下，我们需要从综合实践能力、创新能力和跨学科融合等方面评价学生的学习成果。
采用多元评价的方式，不仅可以激发学生的学习积极性，更可以提高教学质量，达到课程改革的预期目标。
总之，在新工科背景下对“材料科学基础”课程的改革与实践，需要注重理论与实践相结合，重视学生创新能力的培养，强调跨学科融合的实践应用，加强教学评价的多元化和全面性。
只有这样，才能真正满足现代工业对材料科学人才及新工科人才的需求。
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大材料专业“材料科学基础”课程的教改认识与实践
了不涉及哪类材料的相关基础理论知识的汇集 , 如几何结晶学基础 、晶体化学基础 、缺陷化学基 础 、表面与界面理论基础以及固体材料扩散理论 等 。在这方面 ,我们也注意了不能与学生所学过 的基础内容重复 ,特别是物理 、化学和物理化学中 的内容 。
作为材料科学与工程学科重要基础课程之一 的“材料科学基础”正面临着以加强基础 、拓宽专 业知识面和加强实践训 练为主要目 的的课程改 革。
一 、课程的性质及历史沿革 1 . 课程的性质 。 材料科学主要是指从事对材料本质规律的发 现 、分析、认识、设计及控制等方面研究的一门科 学 。其目的在于揭示材料的行为 ,给予材料结构、 性质等的统一描绘或建立模型 ,以及解释结构与 性能之间的基本关系 。其内涵是由组成 - 制备 结构 - 性能 - 与环境相互作用等几大要素组成。 广义地讲 ,材料科学的核心内容是对结构的
认识以及其对性能的影响 。对此需要了解材料在 各种过程中的行为 ,如加热过程、冷却过程 、反应 过程、界面过程 、扩散过程 、相变过程等 。因此可 以说 ,研究过程是理解结构的重要环节 ,结构是决 定性能的核心 ,外界条件控制着结构的形成 。
在材料科学中 ,对材料结构的描述有不同的 角度和层次 ,如组成基元 ( 原子、离子或分子) 、结 合方式 (金属键 、离子键 、共价键 、分子键) 、排列规 律 (晶态 、非晶态 、缺陷) 及运动形式 (扩散、偏析、 迁移、晶格振动 、电子运动、质点热运动) 等方面 。 此外描述材料的结构也可以通过原子结构 、晶体 结构、显微结构等不同层次 。材料的原子结构 ,电 子围绕着原子核的运动会影响原子的键合 ,使材 料表现出金属、无机非金属或高分子的固有属性 。 金属 、无机非金属和某些高分子材料在空间能形 成规则的原子排列或称晶态结构会表现出独特的 物理性质 ,如石墨和金刚石都是由碳原子组成 ,但 原子排列方式不同而导致了强度 、硬度及其它物 理性能上的显著差别 。又如玻璃态的聚乙烯呈透 明状 ,而晶态的聚乙烯是半透明的 。从显微结构 的层次上讲 ,纳米材料许多特异的性能是与其晶 粒细化和界面成分提高密切相关。这些统一起来
构建中起着“基石”的作用 ,其教学内容的设定 、宽 度和深度决定着学生培养中关于材料学知识的基 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 。可以 说“材 料科学基 础”课程是公共基础课和专业课程之间的一个重 要桥梁 。
材料学院现设有金属材料 、无机非金属材料 、 高分子材料 、材料化学和材料加工及自动化五个 专业 。此专业设置在国内材料类学院中 ,是属于 专业设置较为齐全的 ,并且其中四个专业是上世 纪 50 年代期间先后成立的老专业 。在以如此学 科门类较为齐全 、专业历史发展较长的背景下开 展材料科学基础课程的改革 ,既有有利的一面 ,又 有困难的一面 。对此 ,我们在如下几方面进行了 教改内容的规划 :
大 材 料 专 业“ 材 料 科 学 基 础 ”课 程 的教改认识与实践
靳正国 郭瑞松 侯 信 郭新权 胡绳荪 盛 京
【摘 要】 本文根据天津大学材料学院材料科学与工程专业教学改革的目标 ,讨论了相关《材料科学基础》 课程教改中的一些热点问题及教改实践 。“材料科学基础”是材料科学与工程专业较为基础和重要的课程 ,在 公共基础课和专业课程之间起着一个必经的桥梁作用 。材 料学院在专 业设置齐全 、专业 积淀较厚的 背景下 , 利用学科门类齐全的优势 ,在 加强 基础 、拓宽专业 、注 意理论体系 的贯通融合 、与专业 课的衔接等 方面进行 了 探索和三大材料专业知识结构的优化重组 ,初步 建立 了大 材料专业“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 。 【关 键 词 】 材料科学与工程专业 教学改革 材料科学基础 课程建设 【作者 简介 】 靳正国 、郭瑞松 ,天津大学材料科学与工程 学院教授 ;侯信 ,天津大学 材料科学与 工程学院副 教 授 ;郭新权 ,原天津大学材料科学与工程学院副教授 ;胡绳荪 ,天津大学材料科学与工程学院教授 ,天津市教改 项目负责人 ;盛京 ,天津大学材料科学与工程学院教授 ,教育部教改项目负责人 。
在以金属材料、无机非金属材料 、高分子材料 的专业课程体系中 ,属于专业基础理论课的内容 均列为必修 。其中关于材料科学基础的教学从各 专业课程的安排上看 ,金属材料专业一般是以金 属和合金材料的本征行为及其应用理论为重点 ; 无机非金属材料专业的重点是离子键和共价键材 料物理化学上的基本特征及行为规律 ;而对高分 子材料专业 ,其材料科学基础理论多分散在“高分 子物理”、 “高分子 化学”等课程的相关 章节中进 行 ,其中制备科学涉及的较多而关于晶态物质结 构理论及高温过程则涉及的较少。
(4 ) 与专业课的衔接 。 材料科学基础课在 6 门学院平台课中与各专 业课的衔接关系是最为密切的 。对此我们明确界 定了与专业课的衔接 ,即对涉及较为具体的一些 材料的行为 、结构特征以及性能或功能的介绍 ,一 般留给专业主干课程内进行。这样保证了在有限 的课堂学时内使学生能够基于大材料学科的范围 去了解和认识其中的基本概念 、基本原理 、基本规 律 ,这对学生更清晰地掌握并运用这些基础理论 无疑是十分有利的 。此外 ,在大材料意义下的基 础理论体系 ,能以更宽的学科内容 ,更鲜明的材料 个性特征 ,对其相互间的特征映衬给予了更为完 整的体现。 基于如上的认识 ,我们在教学大纲的制定讨 论中明确 :授课内容应从材料科学与工程的基本 原理出发 ,要力求全面地阐明各种材料的共性规 律 ,以及金属材料 、无机非金属材料和有机高分子 材料的主要个性特征 ,本着材料科学的范畴 ,以固 体材料结构为重点 ,从微观 、宏观、物质内部、表面 与界面 、静态及动态过程等不同层面角度 ,阐述与 固体材料 密切相关的质 点间结合方 式和相互作 用 ,质点的空间排列特征规律 ,聚集态结构 ,结构 缺陷及变化规律之间的相互关系 ,表面与界面相 关的理论和现象 ,以及凝聚态材料 的相平衡 、相 图 、扩散、相变等 ,使学生对材料组成与物质结构 的内在联系有系统、深刻的理解和掌握 ,同时又了 解材料结构与性状间关系的基本规律 ,为今后继 续从事材料类专业的学习打下扎实的宽专业口径 的理论知识基础 。为此具体构建了以材料中的物 质结构和 物质质点运动 及物相为核 心的大纲框 架: 2 . 新的教与学模式 。 “材料科学基础”作为“大材料宽专业口径”的 专业基础课 ,更为具体的是在教材的编写上如何 做好授课内容的取舍与更新 ,以及在有限的课时 内达到理想的教学效果。 (1 ) 教材建设。 材料科学基础课程体系与许多相关专业课程 体系是紧密联系的 ,但本身教学内容中的每一环 节又是相对独立的 ,这就要求在组织教材中应注 意各个环节之间的衔接 ,特别是在与后读课程的 关系上 。教材内容与体系的取舍既要明确与后读 课程的相互关联 ,又要保持课程自身体系的完整 , 兼顾不同材料的特点及知识体系与要素 ,充分注
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高等工程教育研究 2005 年增刊
的效应决定了材料的性能 。步的发展历程中始终扮演
着重要的角色 。历史上 ,人类文明阶段是按石器 时代、陶器时代 、青铜器时代、铁器时代来划分 ,现 代的所谓核时代与信息时代也是与两个著名的元 素 U 和 Si 的开发紧密联系 ,这些反映了材料对于 人类文明发展的重要作用 。人类在利用材料资源 和挖掘材料资源的历 程中 ,已将材 料的种类 、品 种 、用途不断扩大 ,不断赋予材料新的设计 、新的 结构、新的功能甚至智能 。如今 ,世界各国已注册 的材料就有几十 万种 ,并且仍 在不断地增加中 。 随着各类材料大规模的应用和研究发展及与相关 基础学科的交叉融合 ,人类对材料本质的了解也 得到了不断深入 ,对各类材料的理解认识积累了 丰厚的理论基础 ,形成了以基本成分 、键性特点 、 本质属性分类的所谓金属材料、无机非金属材料 和高分子材料的专业体系 。
二 、课程教学的改革 随着教育创新的不断深入 ,材料科学与工程 学科正面临着办学指导思想上的转变 ,即围绕着 适应现代材料科学技术的发展 ,在教育观念上实 现由注重专业教育向注 重能力与素 质教育的转 变 。办学的目的是强调在宽专业知识面上对学生 进行综合素质的提高 ,培养既掌握材料科学与工 程基本原理 , 又通晓材料制备与加 工、组成与结 构 、性能与应用等系统知识的宽专业人才 。 在材料学院进行的教学改革方案中 ,按“材料 科学与工程”一级学科设立了六门相关材料科学 的平台基础课程是 : 材料科学基础 、材料物理性 能 、材料力学性能 、材料现代研究方法、材料研究 与计算机应用、材料概论 (双语) 。其中“材料科学 基础”是最为基础和重要的平台课程 ,在学科知识
(4) 按材料学二级学科专业设课 ,进行教学 改革的初步尝试 。
(5) 组 织编写“材 料科学基 础”课程 教学用 书。
(6) 组织编写课程的 CAI 课件 ,提高课堂教 学质量与效果。
(7 ) 加强实践教学 ,探索新的教与学模式 。 三 、课程改革的实践 1 . 新课程体系的建设。 在新课程体系的建设中 ,首先是打通金属材 料 、无机非金属材料 、高分子材料专业的相关基础 课 ,按材料科学与工程一级学科设置“材料科学基 础”课程 。根据材料科学与工程专业的平台教学 要求 ,实现材料科学与工程专业真正意义下的基 础理论知识的教学 ,我们在课程体系 、大纲制定 、 教材编写等方面注意了如下几点 : (1 ) 加强基础。 作为大材料专业的平台课程首先要体现课程 的基础性 。对此 ,我们在教学大纲的制定上侧重
(2 ) 拓宽专业 。 在大纲的制定中 ,我们打破了三大材料的旧 有界限 ,以材料科学与工程专业的授课角度去思 考内容的舍取 ,不根据授课教师的特长设置内容 。 在理论模型的介绍上尽 量拓展其适 用的材料范 围 ,如关于位错模型 ,界面结构模型等。在叙述上 也采用通用性的模式以最大限度的淡化三大材料 各自的专业色彩 ,力求突出共性的内容 。例如相 平衡与相图的内容 ,我们选择了相律 、相平衡热力 学理论 、一元 、两元和三元基本相图类型的阅读等 为重点内容 ,舍去了具体材料的相图及其应用的 大部分内容 。 (3 ) 注意理论体系的贯通融合 。 在分析金属 、无机非金属 、高分子材料的基础 理论体系的基础上 ,我们注意了从理论范畴和科 学体系层面上进行整合贯通。例如在介绍材料中 的表面带电 、界面偏析 、质点扩散 、结构缺陷类型、 相变类型上均拓宽了材料的范围 。事实上 ,材料 科学在理论上的交叉融合已日益明显 ,材料制备 和使用过程中许多概念 、现象和转变都存在着许 多相似之处 ,例如马氏体相变理论最初由金属学 家建立 ,广泛用于钢的热处理理论解释 。而氧化 锆增韧陶瓷中同样也发现了马氏体相变现象 ,并 作为陶瓷增韧的一种有效方法 。又如缺陷行为 、 平衡热力学 、扩散 、塑性变形和断裂机理 、界面的 精细结构与行为 、晶态和非晶态结构 、不同类型材 料中的电子迁移理论等可以用来解释不同类型材 料的行为。这些都为材料科学基础课程的内容整 合提供了十分良好的基础和可能性 。 此外 ,在整合共性基础理论体系的同时 ,力求 让三大材料在相互映衬 下表达其各 自的个性特 征 。例如我们在介绍材料的结构章节中 ,晶态和 非晶态结构均并列了三大材料的内容 ,其中高分 子的典型球晶进入了晶态结构的介绍 ,而非晶态 结构则以高分子材料为重点。这样使学生能在更 宽阔的视域中掌握材料科学的基础知识 ,这对于 他们今后的专业学习及材料研究上的受益是显而 易见的 。