“材料性能学”课程的教学改革与实践
材料学科实验教学改革与探索

材料学科实验教学改革与探索随着社会的不断发展,材料学科的实验教学也需要进行改革与探索。
今天我就从实验内容、教学方法以及实验设备等三个方面来谈谈材料学科实验教学的改革与探索。
首先是实验内容。
传统的材料学科实验内容主要以基础实验为主,如材料的组成、结构和性能等。
但随着科技的进步和材料学科的发展,传统的实验内容已经不能满足现代学生的需求。
我们可以增加一些与材料相关的前沿实验内容,如纳米材料的制备与测试、智能材料的研究等。
这样不仅可以提高学生的实验兴趣,也可以培养学生的实践能力和创新思维。
其次是教学方法。
传统的材料学科实验教学往往是老师传授知识,学生照本宣科,缺乏互动和探究性。
为了改变这种情况,我们可以采用探究式教学法。
通过让学生自主设计实验方案、进行实验操作和数据处理等活动,培养学生的实验能力和科学思维。
我们还可以运用现代教育技术,如虚拟实验室和三维动画等,增加实验教学的趣味性和互动性。
最后是实验设备。
传统的材料学科实验设备往往相对简单,无法满足现代学生的需求。
为了改善这种情况,我们可以引进一些先进的实验设备,如电子显微镜、光谱仪等。
这样不仅可以提高实验数据的准确性和科学性,也可以增加实验教学的趣味性和生动性。
材料学科实验教学的改革与探索是一个不断完善的过程。
通过改进实验内容、教学方法和实验设备等方面的探索,可以提高学生的实验兴趣和实践能力,培养创新思维和科学素养,推动材料学科实验教学的发展。
希望通过我们的努力,能够为材料学科实验教学的改革和创新做出贡献。
材料化学专业实践课程教学改革与探索-第1篇

材料化学专业实践课程教学改革与探索摘要:随着科技水平的不断提高,新技术领域对于材料化学专业人才的需求日益增加,地方高校也加快了材料化学专业学科的发展。
基于此,关于材料化学课程体系建设的相关讨论也逐步展开。
材料化学作为一门应用型学科,其实践教学是培养专业人才的一个重要组成部分,是提升学生实践和创新能力的重要途径。
目前,材料化学专业实践教学还存在一些不足,有待解决。
基于此,本文以地方普通高校材料化学学科的发展和企业对材料化学专业人才的需求出发,探讨了高校材料化学专业实践课程建设的一些途径和改革措施。
Key:材料化学;课程体系建设;实践教学材料化学是当今社会科技工业领域重点发展建设学科。
高分子功能材料、能源物质材料、生态环境材料、超导功能材料、稀土发光材料等都是材料化学重要的研究领域,除此之外,新兴的纳米材料更是得到了全世界的瞩目。
材料化学是一门新兴的,材料科学和化学的交叉学科。
材料化学专业是培养应用型理科人才,学生不但要学习数学、物理、化学及材料学等基础理论知识,还必须接受更多的应用性、实践性的能力培养。
如何完成这一培养目标,使材料化学专业人才能够满足社会发展对本专业人才的需求,是材料化学专业教育必须面对的问题。
只有进一步转变教育思想,深化教育改革,优化课程体系中实践性教学环节,才能培养出理论扎实,具有较强实践能力和创新精神的专业人才,以满足社会发展对材料化学专业人才的需求。
一、材料化学专业实践教学的现状(一)实践课程体系及教学内容不够完善实践课程教学体系的设置不够全面系统,未能与企业需求紧密结合。
专业实践教学的学分比例偏低,且主要偏向于基础型、验证型实验,综合型、探究型和创新型实验较少。
同时还存在实验课程与理论课联系不紧密的问题,实验设计也不够系统。
再者,由于仪器设备有限,小型规模化生产,中试实验欠缺;部分大型仪器也仅限于学生参观,老师操作,无法做到上手练习,限制了学生实践能力的培养。
(二)校内外实践基地建设不足各种类型的实践活动(包括生产实习、专业实习、毕业实习等)是实践教学的重要组成部分,但学院实训仪器相对较少,设备陈旧,校内教学用房更无法满足实训基地要求,缺乏大型校外实践教育基地。
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。
材料力学课程教学改革与实践探讨

材料力学课程教学改革与实践探讨摘要:材料力学作为重要的工程基础课程,被广泛应用于工程及行业界的建设。
材料力学课程教学改革是一项重要的工作,它要求教师从理论和实践两个方面来进行教学改革,以提高学生对课程内容的理解和把握,提高学生在应用中探索的能力,增强学生的科学素养和实践技能,全面提高学生的学习效果,并最终达到实施高效的材料力学课程教学。
本文从课程教学目标,实践教学内容,课程教学结构,教学方法,课程的综合评价几方面入手,对材料力学课程教学改革实施的一些实践经验进行了总结,指出教师要树立正确的教学理念,采用多种教学方法和组织形式,合理安排课程内容,丰富实验材料,注重教学实践与评价,提高学生的科学素养,实现实践性教学,最终达到实施高效的材料力学课程教学的目标。
关键词:材料力学;课程教学改革;实践教学1.言材料力学是研究材料的宏观特性,包括材料的力学性能和弹性性能等。
它是工程力学和工程材料两门基础学科的组成部分,也是工程建设和企业工厂建设中不可缺少的重要课程。
尤其是当前,随着我国工程教育面临着挑战,材料力学课程的重要性和复杂性更加凸显出来。
材料力学虽然是一门古老的学科,但它的教学改革并未停止,而是在不断地深入探索和发展之中。
如果要充分发挥材料力学课程的教育作用,那么教师应该采取一些切实可行的方式改革教学,把它的实践性更好的发挥出来。
因此,对材料力学课程教学改革的探讨,尤其是它实践性教学的探讨就显得格外重要。
2.料力学课程教学改革实施2.1程教学目标材料力学课程的教学目标是:通过讲授和实践,使学生了解材料力学的基本原理,掌握材料力学课程相关技术,掌握工程材料的力学性能,具有良好的钢材和焊接材料的应用能力,掌握研究材料力学和设计的基本方法,理解材料的变形和破坏机理,了解材料的主要特性和表现。
2.2践教学内容为了实现材料力学课程教学改革,在教学内容方面,教师需要结合课程教学目标,确定教学任务,合理安排实践教学内容,使实践教学更充实,紧扣课程目标,且能够体现实践性的特点。
材料学科实验教学改革与探索

材料学科实验教学改革与探索传统的材料学科实验教学模式存在着一些问题,如实验内容滞后、实验设备陈旧、实验教学手段单一、实验环境不够安全等等,这些问题严重制约了实验教学质量的提高。
对材料学科实验教学进行改革与探索,是当前高校材料学科教学改革的迫切需求。
本文将重点探讨材料学科实验教学改革与探索的相关内容,以期能够引起对该领域的更多重视和关注。
一、材料学科实验课程体系的构建材料学科实验课程体系是实验教学的基础,其构建对于实验教学的改革和提升至关重要。
当前,随着材料学科专业结构的不断完善和教学理念的不断更新,实验课程体系的构建也需要与时俱进。
应当根据材料学科的发展动态和应用需求,构建符合时代要求的实验课程体系,使其能够真正地反映出材料学科的前沿性和应用性。
在实验课程体系的构建中,应当充分考虑材料学科的核心内容和其发展方向,将实验课程划分为基础实验、专业实验和综合实验三个层次,并根据学生的学习需求和发展水平,合理搭配各类实验课程。
基础实验课程注重学生对材料基本性质和测试方法的掌握,专业实验课程注重学生对具体材料制备、加工及应用的实践操作,而综合实验课程则注重学生对多学科知识的整合和应用实践能力的培养。
通过这样的划分,可以使实验课程体系更加有序和系统,符合学科发展的规律和学生的学习需求。
在构建实验课程体系时,还应当充分关注材料学科前沿技术的发展和应用需求,及时调整和更新实验课程内容,引入新颖的实验方法和技术手段,提升实验教学的针对性和实用性,使实验课程更加符合实际需求,更加有助于学生的创新能力和实践能力的培养。
二、材料学科实验教学手段的优化实验教学手段是实验教学中的关键环节,其优化对于提升实验教学质量和学生实验操作能力具有重要意义。
传统的材料学科实验教学往往存在着实验设备陈旧、实验手段单一、实验环境狭窄等问题,不能满足实验教学的发展需求,因此需要对实验教学手段进行更加深入的优化和改进。
应当加大对实验设备的更新和维护力度,引入符合现代材料科学发展需求的新型实验设备,保证实验设备的先进性和稳定性。
功能材料专业课程教学模式改革与实践

功能材料专业课程教学模式改革与实践摘要:针对传统的功能材料教学中存在的一些弊病进行有针对性的剖析,转变教育教学观念,实施开放式教学方法,营造良好的教学氛围,搭建课堂教学与课外拓展的教学平台,提高教育教学质量,促进学生知识、能力和综合素质的提高,从而有利于学生进行探究性、个性化学习。
关键词:开放式;功能材料专业;教学作为高等院校材料学科体系中较为重要的基础课程之一,功能材料具有课程内容丰富、社会实践性和应用型强、发展迅速等特点。
随着社会和科技的发展,功能材料所涉及的教学内容会日益丰富,不仅在材料科学领域,而且在生命科学、化学化工和能源科学等诸多领域都有所覆盖。
功能材料这门课程在有限的学时内无法讲授不断增加的课程内容,即有限的学时与膨胀的课程内容之间的矛盾日益突出。
这给教授该课程的教师们带来极大的挑战。
教师一方面需要完成教学计划所安排的教学任务,另一方面又要重视大学生的专业素质和创新能力的培养与提高。
在新教学环境下如何构建适合功能材料教学进程的教学体系,成为本文主要关注和要解决的问题。
因此,本文拟从三个方面进行分析和探讨。
与其他的学科相比较,我们认为功能材料课程具有以下特点:第一,涉及面广、基础知识丰富。
功能材料一般涉及到无机非金属材料、高分子材料、金属材料、纳米材料和复合材料等众多知识内容。
因此,学生在学习这门课程之前,需要系统掌握物理、化学等基础知识,特别对相关材料的光学、电学、磁性和声学等物理性能和有关理论有一个全面的了解和掌握。
第二,较强的思维想象能力。
在学习功能材料这门课程的过程中,学生不仅需要对各个材料的结构特点、主要性能以及用途等方面有一个全面的了解,而且需要学习和理解相关功能材料的基本原理。
而这些基本原理和概念往往比较抽象,如超导材料所涉及的超导理论、导电高分子的导电机理和压电陶瓷的工作原理等。
学生需要具有一定的抽象思维能力才能比较真正地理解。
这门课所覆盖的知识点多而且广,讲授的知识比较浅显。
材料学科实验教学改革与探索

材料学科实验教学改革与探索随着科技的不断进步和社会的不断发展,材料学科的实验教学也面临着新的挑战和机遇。
为了培养优秀的材料科学与工程人才,我们需要对材料学科实验教学进行改革与探索。
本文将从以下几个方面进行论述。
我们需要改变传统的实验教学模式,注重实践能力的培养。
传统的实验教学多强调理论知识的传授,实验过程简单重复,学生容易失去兴趣和动力。
在新的实验教学模式中,我们应该注重学生的实践能力培养,让学生亲自动手操作、设计实验,并解决实际问题。
通过实际操作,学生能够更好地巩固所学的知识,培养创新思维和解决问题的能力。
我们需要加强实验设备的改进和更新。
材料学科实验需要借助各种先进的设备和仪器进行操作,而传统的实验设备可能已经不能满足现代材料科学的需求。
我们需要不断关注新技术的发展,引进最先进的设备和仪器,提高实验效果和学生的实验体验。
我们还需要开展实验教学的实践活动。
材料学科的实验教学能够通过实践活动与企业、科研机构等合作,开展科技创新实践和项目研究。
这种实践活动能够提供更多的实验机会和实际问题的解决方案,使学生更好地了解实验的整个过程,并培养团队合作精神和科研创新能力。
我们还可以借助现代技术手段改进实验教学。
现代化的教学手段,如虚拟实验室、仿真实验等,能够提供更多的实验机会和实践操作经验。
通过虚拟实验,学生可以在实验室外进行实验操作,不受时间和空间的限制,提高实验效率。
我们需要注重实验教学的评估与改进。
实验教学的效果评估是实验教学改革与探索的重要环节。
我们应该建立科学的评估体系,根据学生的实验操作能力、实验报告质量等指标来评估实验教学的效果。
通过评估结果,我们可以了解实验教学的不足之处,进一步改进实验教学方法,提高教学质量。
材料学科实验教学改革与探索是一个不断完善和发展的过程。
我们应该改变传统的实验教学模式,注重实践能力的培养;加强实验设备的改进和更新;开展实验教学的实践活动;借助现代技术手段改进实验教学;注重实验教学的评估与改进。
金属材料工程类专业的材料性能学教学改革探讨

金属材料工程类专业的材料性能学教学改革探讨摘要:本文针对金属材料工程类专业特点分析了材料性能学教学现状及存在问题,结合教学内容和培养目标,从课堂教学、实验教学和实践教学等三个方面分别提出教学改革方案,以提高该课程学生参与度和主动学习能力,为培养兼备扎实的理论知识和实践能力的金属材料工程类行业从业毕业生提供参考。
关键词:材料工程;材料性能学;教学改革;金属材料工程类专业的人才培养也应该符合国家发展的需求,不仅需要培养学生掌握金属材料工程类专业知识及基本技能,同时还应该具备创新等高综合素质"。
目前,在工程教育专业认证的国际背景下,我国工程教育、技术人才存在与国际接轨的必然要求,对金属材料工程类类的人才培养、教学内容与教学体系模式等提出了更高要求,以期望学生可在金属材料加工、冶金等领域从事技术开发、工艺和设备设计、工程设计与技术改造等方面工作的复合型人才。
基于此,我们在金属材料工程类专业的课程教学中不断改进教学内容和教学方法,本文以《材料性能学》课程为例,探讨该课程在面向本专业学生教学过程中可以采取的教学改革措施及成效。
1教学现状与存在问题材料性能是金属材料工程类专业的重要研究方向之一,对学生理论知识和实践创新能力都提出较高要求,是一门综合性较强的学科,《材料性能学》课程在以往教学工作中也存在一些不利于学生基础理论学习与综合能力培养的问题,主要表现为:(1)课程包含的内容非常丰富,涉及物理学、化学、材料科学、冶金学、电子学等学科范围,讲授的内容有些可以结合学生前期所学专业知识简化讲解,有些需要重点详细扩展分析。
目前若安排的教学课时为32学时,如果将课程内容完全讲授或者平均分配会导致重点不突出以及学生认识不足等问题,因此针对本专业特点进行课程教学内容的筛选和设计尤为重要。
(2)由于该课程兼具理论复杂性和实践应用性,传统课堂教学手段与教学方法在理论教学上虽然基本能达到预期目标,但对于实践应用和创新能力的培养较缺乏(3)课程考核方法是促进学生学习、提高课堂教学与自主学习效果的有力途径,但单一的考核可能会造成学生死记硬背的错误学习方式,不利于毕业后将所学知识应用于实际工作。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
“材料性能学”课程的教学改革与实践教书育人是高校的基本功能之一,教学质量关系到培养人才的质量,是高校赖以生存和发展的基础。
随着社会的发展,高等教育改革与发展的深化,学科之间的交叉、重组和优化,以前针对某个专业开设的一些课程已经不能满足科技发展的要求,必须进行改革。
一、课程性质与特点“材料性能学”课程是材料科学与工程专业主干课程,是一门重要的专业基础课,是学生专业素质和专业基础的重要组成部分,对于学生的就业和进一步深造都有着重要的影响。
很多材料专业都开设了相关课程[1,2]。
我校“材料性能学”课程的前身是“无机材料性能”,讲授对象是无机非金属材料专业的本科生。
根据教育部提出的拓宽专业口径,按专业大类进行人才培养的基本思路,我校从2021年开始按一级学科专业“材料科学与工程”招生培养。
根据培养方案,原“无机材料性能”变更为“材料性能学”。
“材料性能学”是联系材料微观结构与宏观性能的一门重要课程,既是材料科学与工程学科的重要研究内容,也是材料生产和应用的重要基础,是材料科学与工程专业学生的必修课程。
通过本课程的学习,使学生具备以下能力:根据材料的性能参数判断材料的优劣,立足材料的性能正确选择和使用材料,改变材料的性能从而探索新材料、新性能、新工艺,为最终实现建立材料结构—性能—制备—应用之间的关系——这一材料学科研究的最终目标打下理论基础。
在教学过程中,注重培养学生的研究能力、工程素质和综合应用能力,创新实践能力和团队合作能力,以及应用专业知识和技能解决材料科学与工程领域复杂问题的能力。
本课程具有如下特点。
1.内容广泛,学科交叉性强。
“材料性能学”不再是针对某一种材料,而是针对材料大类,涉及材料种类众多,同时涉及的性能也是多方面的,有力学性能、物理性能和化学性能等。
力学性能内容广泛自不必说,很多学校的材料力学性能是一门单独的课程;物理性能涉及热、光、电、介电、磁等性能;化学性能包括耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等。
涉及物理、化学、力学、材料科学基础、材料研究方法、材料工艺等。
2.与工程实际联系紧密,同时兼具叙述性与理论性。
“材料性能学”课程是介绍材料各种主要性能的基本概念、物理本质、影响因素、变化规律、性能指标的工程意义以及测试、评价及应用。
各种性能的物理本质和变化规律与材料的化学成分及基本结构间的关系较为抽象,理论性较强,同时,由于涉及的性能众多,各性能的指标、测试、评价与应用等具有一定的叙述性。
3.理论与实际相结合,实践性强。
材料的各种性能都有一定的应用场合,或者根据不同的应用要求,需要特定的性能,因此,无论是材料各种性能本身的测试和研究还是和工程实际相结合都具有很强的实践性。
二、课程存在的问题和改革的必要性1.专业拓宽的影响。
我国的高等教育最初照搬苏联模式,培养“专业”人才,但是随着社会的发展和科学的进步,交叉学科和新兴学科兴起,原来狭窄的专业模式已难以适应我国经济发展的需求,更阻碍了科技的进步。
因此,教育部于1998年进行了大范围的本科专业目录调整,我校的材料专业也于2021年按材料科学与工程一级学科专业招生,相应的课程也改为“材料性能学”,但是教学内容和教学大纲仍然沿用了过去“无机材料物理性能”课程的教学体系,讲授的内容变化不大。
2.课程教学本身存在的问题。
传统的课堂教学以教师讲授为主,教学方法相对单一,而“材料性能学”课程具有理论性较强和讲授的概念较为抽象的特点,传统的讲授方法很难让学生迅速而有效地理解教学内容。
因此,如何把抽象和艰深的理论内容深入浅出地展现给学生,让学生迅速有效地理解教学内容是一个难点,同时也是课堂教学的重点。
目前,虽然采用了多媒体课件,但是大多是用PowerPoint制作的简单课件,其表现力仍有限,在教学效果上力不从心。
3.由于条件限制,目前我校的“材料性能学”课程只有理论教学环节,而没有实践教学环节。
但该课程本身是一门实践性很强的课程,缺少实践教学使得学生在接受教学内容上产生了一定的困难。
“我听过就忘了,我看见就记住了,我做了就理解了”是华盛顿儿童博物馆上的格言,这不单对幼儿适用,对刚刚迈入成年的大学生也是适用的。
因此,要想办法创造条件开展实践教学。
三、教学改革措施1.课程体系和教学内容改革。
我校“材料性能学”课程的前身是“无机材料物理性能”,侧重点是无机非金属材料物理性能,随着专业面的拓宽和人才培养模式的调整,调整后的“材料性能学”,从材料种类来说不能再拘泥于单一的无机非金属材料,而要整合金属材料、无机非金属材料、高分子材料等相关性能;从性能上来说要从物理性能拓宽到力学性能、物理性能和化学性能。
对这些内容进行综合优化,形成系统理论。
课程内容要涵盖主要材料主要性能的基本知识和理论,同时要紧跟学科前沿,涵盖新模型、新概念和新技术。
在目前条件下,应选用合适的教材,同时争取重新编写教材以切合课程体系。
课程体系的调整,使得课程涵盖内容大幅增加,但目前大学本科教育的趋势是课时大幅减少,我校“材料性能学”课程为48学时,课时大幅压缩,要想涵盖全部内容存在很大难度,在内容的广度和深度上存在矛盾。
在这种背景下,课程体系和教学内容的改革是重点也是难点。
在课程内容的设计上,以“宽口径、强基础、重实践”為指导思想,培养具有扎实基础理论和较强实践能力的复合型人才为目标。
教学重点与学校实际情况相结合,根据材料专业的实际情况确定课程的内容和要求,分清主次,哪些是必须的,以“必须、够用”为度。
“材料性能学”课程主要包括如下七个模块:材料的力学性能、热学性能、电学性能、介电性能、磁学性能、光学性能和化学性能。
在各个模块中,以每种性能的基本概念—物理(化学)本质—影响因素—性能指标的工程意义—指标的测试、评价及应用为主线贯穿始终。
同时,教学内容需体现科技的发展,适时讲授相关领域的研究动态和发展前沿,保持教学前瞻性,拓宽学生的视野,激发学生的创新意识。
2.教学方法和教学手段改革。
传统的教学模式是一根粉笔加一本教科书贯穿一堂课,现在用上了多媒体,但很多时候只是把板书搬到了PPT上,仍然是教师讲、学生听,对于抽象的概念和理论,学生难于理解和掌握。
在教学方法上,要改变传统教学模式,综合运用启发式、讨论式、案例式等多种教学方法,激发学生的学习兴趣,提高教学效果。
在教学手段上,一要完成多媒体课件制作:充分运用文字、图形、图像、声音、动画、影像等多种媒体素材,制作多媒体课件,把抽象、复杂的理论内容生动形象、深入浅出地展示给学生,加大课堂教学的信息量,一定程度上降低课时压缩的影响;二要建立网络教学环境:利用网络平台,建立和完善课程网站,利用课后延伸环节,为学生的自主性学习提供条件。
3.实践环节建设。
实践是工科教育的灵魂,教学中实践环节的设置有利于学生的学习和理解,有利于学生创新思维和创造性的培养。
本课程由于条件的限制,目前并没有实践环节。
因此,一方面要积极向学院、学校申请资源,努力争取建立基本实践条件,同时在目前条件下,充分利用现有的条件,探索开展实践教学的方法。
四、教学改革实践示例及效果材料对电场的响应主要有两种,一种是带电粒子的长程运动,称为电导,一种是带电粒子的短程运动,称为极化,内容很多也很复杂。
以往的教学中要分别介绍电子电导、离子电导、半导体、介质极化等,这些内容理论性强,学生不容易理解,也很难产生兴趣。
因此,在教学中采用“应用先行”的办法,以生活中和高科技领域中的应用为引子,引导学生发现材料的独特性能,激发学生的学习兴趣;发现了材料的独特性能后,引导学生分析研究其中的原理、机制和物理本质;然后再从物理本质出发,分析影响材料该性能的因素,从影响因素出发,进一步分析讨论改进、提高材料性能的方法和实现手段;再从性能出发,分析材料可能的其他应用,启发学生的发散思维和创新精神。
实践示例:材料的热敏特性教学。
材料的热敏特性是指材料对温度变化具有响应的特性,材料的热敏特性在许多领域具有广泛的应用,是许多功能材料的基础。
对于这个特性,首先从家庭日常使用的电饭煲出发。
为什么电饭煲能够自动把饭煮好?这个问题引起了同学的兴趣,同学纷纷发言:有的说通过电加热把饭煮熟,教师追问电饭锅怎么知道熟了,既不会夹生也不会焦掉?有同学说那应该是有传感器,教师追问会是什么样的传感器呢?带着这一系列的问题和各色各样的答案,教师对问题进行总结:电饭煲煮饭是把适量的水和米混合在一起,通过电加热,水的温度逐渐升高直至沸腾。
沸腾后,由于水的沸点在一定的大气压下是恒定的,在我们生活的低海拔地区基本上可以认为是保持100℃不变,因此锅底的温度一直保持100℃不变。
随着时间的延长,一部分水分被大米吸收,另外一部分水分慢慢蒸发,直到饭熟后,锅底没有了液态水,锅底温度升高,此时电饭锅就需要停止加热,否则饭要烧焦了。
这一点电饭锅是如何做到的呢?此时该我们的主角——热敏材料闪亮登场了。
有一类材料他们的电阻随温度升高而显著地变化,饭没熟,温度在100℃时,材料的电阻比较小,线路导通,发热元件工作;当温度超过100℃达到103℃时,电阻突然上升几个数量级,此时线路断开,停止加热,这种材料稱为“正温度系数(PTC)热敏陶瓷”,可以作为恒温发热元件,电阻突变的点称为“居里点”。
不同材料的居里点不同,通过调整材料的成分和结构可以调整居里点,做成各种各样不同的元器件,应用于不同的场合。
这时引入科学的概念,进行课堂核心内容讲授——PTC效应的机理及影响因素,介绍热敏材料及其应用,介绍相关的知识点。
除了PTC效应,还有NTC效应——负温度系数等。
核心知识点讲授完成后,进一步发散,除了电阻对温度变化的响应,还有材料的其他性能如介电常数、电流、磁化强度等都对温度变化有响应,如介电常数—温度敏感的铁电材料、电流—热量敏感的热释电材料、磁化强度—温度敏感的磁性陶瓷等。
介绍相关特性,布置小组讨论作业:介电常数—温度敏感、电流—热量敏感、磁化强度—温度敏感的机理、影响因素及应用等,引导学生利用学校图书馆的数据库,查阅科技文献,了解相关问题的最新研究发展动态。
学生每4~5人分为一组,选择感兴趣的内容进行研讨,利用教材和参考书对每一个主题所涉及的性能的基本概念、物理本质和影响因素进行分析,查阅科技文献了解材料的应用领域及最新研究方向和成果。
每个小组提交一份研讨报告,同时准备演讲PPT,进行演讲汇报。
演讲过程中,学生积极提问、质疑、讨论,形成了良好的学习氛围,培养了学生的团队协作能力、创新能力及领导力。
“材料性能学”是材料专业的一门主干课程,随着专业的调整以及课程本身的特点,必须对其教学内容、教学方法进行改革。
文中提及的一些思路,有些已经实施,也取得了较好的效果,有些仍需创造条件进行实践,在教学实践中不断完善。
学生掌握材料各种主要性能的基本概念、物理本质、变化规律、性能指标及其工程意义;了解影响材料性能的主要因素,材料性能与化学组成、组织结构之间的关系,从而为判断材料优劣、正确选择和使用材料,改变材料性能、探索新材料、新性能、新工艺打下理论基础,培养学生的知识应用能力和创新能力。