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材料科學(xué)論文:金屬材料科學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)改革

摘要：

生產(chǎn)實(shí)習(xí)是高校人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)之一，也是工程教育認(rèn)證現(xiàn)場(chǎng)考察的重點(diǎn)環(huán)節(jié)之一。本文針對(duì)金屬材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)中存在的問(wèn)題，進(jìn)行了教學(xué)改革的嘗試，獲得了良好的實(shí)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：

金屬材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)；生產(chǎn)實(shí)習(xí)；教學(xué)改革

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年工科大學(xué)畢業(yè)生的數(shù)量居世界之首，但畢業(yè)生的質(zhì)量卻令人堪優(yōu)。在工程教育認(rèn)證新形勢(shì)下，如何強(qiáng)化工程意識(shí)，培養(yǎng)解決復(fù)雜工程實(shí)踐能力是高等工程教育中刻不容緩的事情之一[1-3]。生產(chǎn)實(shí)習(xí)的目的是將理論教學(xué)與企業(yè)生產(chǎn)密切結(jié)合，提高專(zhuān)業(yè)興趣，擴(kuò)寬專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)，為同學(xué)即將選擇考研專(zhuān)業(yè)和就業(yè)提供指導(dǎo)，培養(yǎng)同學(xué)專(zhuān)業(yè)工程實(shí)踐和復(fù)雜工程實(shí)問(wèn)題的解決能力。因此，生產(chǎn)實(shí)習(xí)承前啟后至關(guān)重要。目前盡管建立了眾多的校外實(shí)習(xí)基地，但企業(yè)考慮到實(shí)習(xí)安全、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)車(chē)間場(chǎng)地空間等問(wèn)題，導(dǎo)致生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)停留參觀時(shí)間短。同時(shí)，車(chē)間噪音大，實(shí)習(xí)小組人數(shù)多，在“只許看，不許動(dòng)”動(dòng)的束縛下，實(shí)習(xí)變成了參觀、走馬觀花[4，5]。因此，同學(xué)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝過(guò)程的了解和認(rèn)識(shí)浮淺，甚至是囫圇吞棗。在工程認(rèn)證新形勢(shì)下，探索教學(xué)模式改革將具有重要的意義。

一、生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)改革

1.生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地的選擇。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和目前企業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行困難形式下，企業(yè)在生產(chǎn)活動(dòng)中均把經(jīng)濟(jì)效益作為首要考慮因素，學(xué)生實(shí)習(xí)一般不會(huì)給企業(yè)帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)效益，反而可能會(huì)對(duì)工廠正常的生產(chǎn)秩序和安全造成或多或少的影響。因此，企業(yè)對(duì)接納學(xué)生實(shí)習(xí)一般持消極態(tài)度，能安排學(xué)生實(shí)習(xí)時(shí)間和次數(shù)有限。同時(shí)，由于實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)限制，對(duì)生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地只能就近選擇。因此，在實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)和實(shí)習(xí)基地均有限的情況下，合理資源安排尤為重要。（1）建立校外精習(xí)基地。所謂精習(xí)，選擇典型的產(chǎn)品，熟悉零件的整個(gè)生產(chǎn)加工過(guò)程，既包括材質(zhì)選擇、進(jìn)廠檢測(cè)、生產(chǎn)設(shè)備型號(hào)、生產(chǎn)工藝制定、相關(guān)的性能檢測(cè)與質(zhì)量控制、產(chǎn)品的市場(chǎng)定位與銷(xiāo)售情況、企業(yè)管理與企業(yè)文化。讓同學(xué)以工程技術(shù)人員的角度去熟悉、分析產(chǎn)品零件圖、加工工藝圖、焊接工藝圖等生產(chǎn)工藝過(guò)程。采用先課堂講解（興趣引導(dǎo)）—同學(xué)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)（感性認(rèn)識(shí)）—課堂交流討論（啟發(fā)深入）—再次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)（理解領(lǐng)悟）—課堂討論交流（融會(huì)貫通）的方式進(jìn)行。精習(xí)基地選擇一是交通方便，便于學(xué)生多次實(shí)習(xí)往返，節(jié)省實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)；二是精習(xí)基地要有獨(dú)立功能產(chǎn)品或運(yùn)動(dòng)部件，既涵蓋金屬原料質(zhì)量控制、加工成型（鑄造、鍛壓、焊接、塑性成型、熱處理中的一種或一種以上成型工藝）、質(zhì)量檢測(cè)、裝配等工序。三是廠家積極配合，能提供產(chǎn)品生產(chǎn)圖紙、生產(chǎn)和檢測(cè)工藝文件、生產(chǎn)設(shè)備資料，并可接納多次實(shí)習(xí)。精習(xí)基地給同學(xué)一個(gè)全面系統(tǒng)的材料成型工程概念，讓同學(xué)由淺入深，由表及里，歸納總結(jié)其工藝選擇的理論依據(jù)、質(zhì)量控制的方法，根據(jù)工況和經(jīng)濟(jì)性，選擇零件熱處理、耐磨、耐蝕處理方法，探索思考該產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量提升空間，進(jìn)而培養(yǎng)解決復(fù)雜工程實(shí)踐問(wèn)題的能力。（2）建立校內(nèi)精習(xí)基地。大學(xué)一般建有科技成果轉(zhuǎn)化孵化器，既高校技產(chǎn)業(yè)園。雖然高校企業(yè)產(chǎn)業(yè)園的企業(yè)規(guī)模小，對(duì)生產(chǎn)實(shí)習(xí)來(lái)說(shuō)，具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。輔助教學(xué)是高校產(chǎn)業(yè)園的職責(zé)之一，便于聯(lián)系落實(shí)實(shí)習(xí)任務(wù)，時(shí)間安排靈活。二是交通便利，便于往返多次實(shí)習(xí)。另外，高?？蒲谐晒晒D(zhuǎn)化案例的學(xué)習(xí)，有助于激發(fā)同學(xué)學(xué)習(xí)的興趣和激情，培養(yǎng)同學(xué)創(chuàng)業(yè)的意識(shí)。（3）建立校外泛習(xí)基地。所謂泛習(xí)基地是指學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)1～2次，主要是讓同學(xué)了解熟悉不同零部件的生產(chǎn)成型工藝過(guò)程，掌握金屬零件不同的成型工藝，擴(kuò)寬對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)加工視野。由于企業(yè)接納實(shí)習(xí)時(shí)間的限制，同學(xué)對(duì)泛習(xí)基地的生產(chǎn)工藝過(guò)程難以深入的理解和貫通，因此指導(dǎo)老師的預(yù)先講解、同學(xué)對(duì)企業(yè)相關(guān)產(chǎn)品、工藝的預(yù)先資料的收集、查閱和實(shí)習(xí)后現(xiàn)場(chǎng)答疑講解是決定泛習(xí)基地實(shí)習(xí)效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一般精習(xí)基地選擇1～2個(gè)企業(yè)，每個(gè)小組安排3～4次進(jìn)廠實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，每次實(shí)習(xí)0.5～1天。泛習(xí)基地安排4～6個(gè)企業(yè)，每個(gè)企業(yè)安排1～2次進(jìn)廠實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，每次0.5～1天。精習(xí)基地、泛習(xí)基地實(shí)習(xí)時(shí)間和次數(shù)的安排，可根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)工序、生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備開(kāi)工使用情況靈活調(diào)整。

2.指導(dǎo)教師工程素養(yǎng)的培養(yǎng)。目前高校師資評(píng)聘過(guò)分依重科高層次科研項(xiàng)目和論文，忽視了高校教師的工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)和引導(dǎo)。同時(shí)，很多高校教學(xué)重課堂理論教學(xué)的考核與評(píng)價(jià)，輕工程實(shí)習(xí)的投入與考核。另外，實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境工況復(fù)雜，指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)習(xí)不僅需要投入時(shí)間和精力多，還要求老師具有較好的身體素質(zhì)。因此，要到達(dá)預(yù)期的生產(chǎn)實(shí)習(xí)效果，具有工程開(kāi)發(fā)或企業(yè)工作背景的指導(dǎo)老師尤為重要。選擇有經(jīng)驗(yàn)的老教師帶年輕教師，培養(yǎng)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師教學(xué)梯隊(duì)，是完成實(shí)習(xí)的有效保障[6]。指導(dǎo)教師到精習(xí)、泛習(xí)基地企業(yè)同技術(shù)人員交流座談，預(yù)先調(diào)研、制定實(shí)習(xí)計(jì)劃，收集編制實(shí)習(xí)報(bào)告。同時(shí)，做好預(yù)先動(dòng)員，講解和指導(dǎo)工作。這些工作已遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超出了“教學(xué)工作量”所能體現(xiàn)出的工作量，需要指導(dǎo)老師相互合作，共同完成。指導(dǎo)教師工程背景培訓(xùn)需要學(xué)院、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的重視和教學(xué)規(guī)章指導(dǎo)的引導(dǎo)。

3.教學(xué)模式改革。（1）實(shí)習(xí)前沿。同學(xué)第一次到企業(yè)實(shí)習(xí)，帶著對(duì)未來(lái)工作環(huán)境的憧憬，也充滿(mǎn)了對(duì)企業(yè)的好奇與迷茫。愿望是美好的，但現(xiàn)實(shí)是殘酷的。所選擇的精習(xí)、泛習(xí)基地在企業(yè)規(guī)模、技術(shù)先進(jìn)性、企業(yè)管理、車(chē)間環(huán)境等諸多方面可能差強(qiáng)人意，實(shí)習(xí)動(dòng)員要預(yù)先化解同學(xué)心中的就業(yè)觀與實(shí)習(xí)現(xiàn)實(shí)企業(yè)的落差，樹(shù)立正確的擇業(yè)觀念，引導(dǎo)同學(xué)走進(jìn)企業(yè)，培養(yǎng)興趣，擴(kuò)寬對(duì)專(zhuān)業(yè)的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，鼓勵(lì)同學(xué)不僅帶著眼睛去實(shí)習(xí)，更要帶著腦子去思考，去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并運(yùn)用所以理論，探討解決實(shí)踐工程問(wèn)題的可行性。（2）編寫(xiě)實(shí)習(xí)報(bào)告。指導(dǎo)教師根據(jù)安排企業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)間、企業(yè)設(shè)備開(kāi)工情況，修改、編寫(xiě)實(shí)習(xí)報(bào)告，避免同學(xué)實(shí)習(xí)報(bào)告流水賬、抄襲雷同、言之無(wú)物。實(shí)習(xí)報(bào)告采用啟發(fā)、討論，研究與探討的方式，引導(dǎo)同學(xué)對(duì)產(chǎn)品選材、成型工藝、質(zhì)量控制、產(chǎn)品性能逐漸深入分析研究，將所學(xué)理論與產(chǎn)品加工制造工藝、技術(shù)相結(jié)合，培養(yǎng)同學(xué)解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。因此，實(shí)習(xí)報(bào)告的編寫(xiě)是針對(duì)精習(xí)基地、泛習(xí)基地有的放矢，引導(dǎo)同學(xué)在實(shí)習(xí)過(guò)程中抓住重點(diǎn)環(huán)節(jié)，透過(guò)實(shí)習(xí)產(chǎn)品，回歸到理論的運(yùn)用，將課堂理論與生產(chǎn)實(shí)踐融匯貫通。（3）實(shí)習(xí)考核。實(shí)習(xí)成績(jī)的考核與評(píng)定是實(shí)習(xí)學(xué)風(fēng)引導(dǎo)的指揮棒。同時(shí)，考評(píng)制度也影響下一級(jí)同學(xué)學(xué)風(fēng)和實(shí)習(xí)態(tài)度。制定合理的實(shí)習(xí)考核辦法是實(shí)習(xí)效果保障之一。一般從實(shí)習(xí)紀(jì)律（10%）、實(shí)習(xí)筆記（20%）、實(shí)習(xí)報(bào)告（40%）、實(shí)習(xí)答辯（30%）四個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)習(xí)筆記采用時(shí)抽查，即可可以監(jiān)督同學(xué)，也可以及時(shí)了解同學(xué)實(shí)習(xí)掌握情況，合理的安排實(shí)習(xí)時(shí)間。實(shí)習(xí)答辯采用分組座談式答辯，同學(xué)主動(dòng)講述和提問(wèn)回答相結(jié)合，為同學(xué)進(jìn)行理論的深化和梳理。

二、生產(chǎn)實(shí)習(xí)改革應(yīng)用及效果

金屬材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)計(jì)劃3周15天，我們安排青島扎克船用鍋爐有限公司、青島金海納有限公司作為精習(xí)基地，萊鋼錨鏈、青島海立、城陽(yáng)豐東熱處理、濰坊豐東熱處理、高密高鍛5家公司作為泛習(xí)基地，其產(chǎn)品包括：船用鍋爐、采煤機(jī)截齒、海上平臺(tái)錨鏈、冰箱變頻壓縮機(jī)、活性屏離子氮化爐、壓力機(jī)等。實(shí)習(xí)參觀公司按其產(chǎn)品成型工藝分，焊接成型：鍋爐壓力容器埋弧焊、CO2保護(hù)焊、氬弧焊、錨鏈閃光對(duì)焊、截齒釬焊。塑性成型：爐體的卷壓成型、汽車(chē)殼體零件的板料沖壓成型、錨鏈橫檔的熱鍛成型。鑄造成型：壓力機(jī)及其零件的砂型鑄造、消失模鑄造成型。機(jī)械加工成型：變頻冰箱壓縮機(jī)機(jī)械加工。板料和棒料下料：剪板機(jī)下料（≤8mm）、火焰和等離子氣割，棒材和管材的帶鋸切割下料。此外還涉及熱處理工藝：截齒的感應(yīng)淬火、滲碳淬火、離子氮化、氣體氮化及其噴丸、噴砂除銹預(yù)處理工藝。按檢測(cè)方式可以分為探傷檢測(cè)：壓力容器X射線(xiàn)探傷、著色探傷和錨鏈超聲探傷。力學(xué)性能檢測(cè)：鍋爐焊縫的拉伸試驗(yàn)、沖擊實(shí)驗(yàn)。產(chǎn)品性能檢測(cè)：鍋爐的水壓檢測(cè)、變頻壓縮機(jī)噪聲檢測(cè)。鍋爐材料和錨鏈材料的元素檢測(cè)分析。從實(shí)習(xí)內(nèi)容看涉及了本科課程中的金屬材料學(xué)、材料的力學(xué)性能、成型原理與工藝、熱處理工藝與裝備、無(wú)損檢測(cè)等課程。

學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)老師、企業(yè)技術(shù)人員互動(dòng)，在實(shí)習(xí)報(bào)告的引導(dǎo)下，通過(guò)課堂探討交流，能夠積極主動(dòng)地完成各項(xiàng)實(shí)習(xí)任務(wù)，實(shí)習(xí)效果良好。另一方面，生產(chǎn)實(shí)習(xí)企業(yè)與學(xué)生獲得了互相認(rèn)可，既企業(yè)在進(jìn)行安全教育的同時(shí)，也給同學(xué)做了下一年度的招聘需求，同學(xué)可以帶著企業(yè)的技術(shù)問(wèn)題在企業(yè)完成本科畢業(yè)設(shè)計(jì)，促進(jìn)了學(xué)生的就業(yè)工作。

三、結(jié)論

在新的工程認(rèn)證形勢(shì)下，通過(guò)學(xué)校、教師、學(xué)生、企業(yè)多層次全方位的精習(xí)基地、泛習(xí)基地建設(shè)、實(shí)習(xí)指導(dǎo)報(bào)告的引導(dǎo)、實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師隊(duì)伍的形成，探索培養(yǎng)養(yǎng)具有解決復(fù)雜工程問(wèn)題的工程技術(shù)人才新的生產(chǎn)實(shí)習(xí)改革正在付諸實(shí)施并初顯效果。

作者：孫金全 謝鯤 李敏 崔洪芝 單位：山東科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院

材料科學(xué)論文:材料科學(xué)研究教學(xué)的體會(huì)

1展示結(jié)果引導(dǎo)入門(mén)，直觀易懂

《材料科學(xué)研究方法》涉及知識(shí)面廣，綜合性強(qiáng)，且是一門(mén)應(yīng)用性強(qiáng)的課程。很多基礎(chǔ)知識(shí)在課本上不可能詳述，因此該課程相對(duì)來(lái)說(shuō)比較難入門(mén)。筆者嘗試采用展示測(cè)試結(jié)果的方法來(lái)引導(dǎo)入門(mén)，能讓學(xué)生直觀易懂，從開(kāi)始就知道一種研究方法能得到什么結(jié)果，解決什么問(wèn)題。比如在講解熱失重分析方法時(shí)，開(kāi)頭列出一張熱失重曲線(xiàn)圖，橫坐標(biāo)是樣品溫度，縱坐標(biāo)是樣品質(zhì)量份數(shù)。讓學(xué)生明白，熱失重方法能得到一種材料在不同溫度下的質(zhì)量變化結(jié)果，表征熱穩(wěn)定性能。從而引發(fā)學(xué)生興趣，去深入學(xué)習(xí)這種研究方法的細(xì)節(jié)和原理。這種方法在其他章節(jié)如紅外光譜、核磁共振、電子顯微、光電子能譜和X射線(xiàn)衍射等中都可以采用。有些結(jié)果學(xué)生可能開(kāi)始看不懂，但這樣更引發(fā)了他們的求知欲望。這樣，從實(shí)例分析測(cè)試結(jié)果出發(fā)，引發(fā)學(xué)生好奇，能讓學(xué)生主觀能動(dòng)的聽(tīng)講和學(xué)習(xí)。

2強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)，闡述原理

細(xì)節(jié)決定成敗?！恫牧峡茖W(xué)研究方法》中的儀器測(cè)試原理雖然明了，但是實(shí)現(xiàn)該原理的前提是要讓測(cè)試條件符合理論，因此有很多細(xì)節(jié)必需注意。這些細(xì)節(jié)不但影響測(cè)試的準(zhǔn)確性，更能夠深入全面反應(yīng)儀器的測(cè)試原理，從而讓學(xué)生更深刻掌握該儀器的原理、操作和應(yīng)用。比如熱失重分析中，樣品質(zhì)量份數(shù)能準(zhǔn)確測(cè)量的理論前提是樣品在一個(gè)恒定氣體氛圍中，還要保護(hù)好天平。為達(dá)到這個(gè)條件，需要往爐子中通平衡凈化氣體，往天平裝置中通平衡惰性氣體和冷卻水。這些細(xì)節(jié)強(qiáng)調(diào)了，學(xué)生對(duì)熱失重分析的條件就會(huì)印象深刻，從而在測(cè)試中得到客觀準(zhǔn)確的結(jié)果。

3結(jié)合性能規(guī)律講應(yīng)用，提升興趣

《材料科學(xué)研究方法》的課程目標(biāo)是要讓學(xué)生掌握各種材料分析方法，靈活應(yīng)用各種材料分析工具。因此必須結(jié)合材料研究應(yīng)用實(shí)例來(lái)講解分析儀器的應(yīng)用。但如果只將例子泛泛而談，學(xué)生知其然不知其所以然，結(jié)果只能是蜻蜓點(diǎn)水，過(guò)眼云煙。如果能結(jié)合學(xué)生以前學(xué)到的材料物理和化學(xué)知識(shí)，闡明某種分析方法在材料結(jié)構(gòu)性能規(guī)律上發(fā)揮作用的原理，則不但讓學(xué)生溫故了以前學(xué)到的理論知識(shí)，而且加深了學(xué)生對(duì)該分析方法在材料應(yīng)用中的印象，極大提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如筆者在講述DSC在聚合物結(jié)晶上的應(yīng)用時(shí)，便結(jié)合DSC圖譜，給學(xué)生回顧了大量聚合物結(jié)晶學(xué)知識(shí)，包括不同晶型、再結(jié)晶作用、結(jié)晶度、熱歷史的影響等。這使得學(xué)生不但學(xué)習(xí)了DSC的應(yīng)用，更學(xué)會(huì)了對(duì)理論知識(shí)的科學(xué)論證，引發(fā)了強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣。

4制作操作視頻，增強(qiáng)實(shí)踐

《材料科學(xué)研究方法》不僅要讓學(xué)生學(xué)會(huì)基本原理，更要讓學(xué)生會(huì)操作和應(yīng)用。但是不同儀器具有不同的操作步驟和條件設(shè)置。這些操作步驟和條件設(shè)置即使記憶再好的人第一次學(xué)會(huì)后，在以后的操作中也會(huì)忘記某些細(xì)節(jié)。而制作操作視頻則可以將一臺(tái)儀器的操作步驟和條件設(shè)置完整的記錄下來(lái)。這不僅有助于學(xué)生的操作實(shí)踐，而且能起到保護(hù)儀器的作用。因此操作視頻可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)該課程后有信心對(duì)該儀器和相應(yīng)研究方法進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)踐和探索。

5結(jié)論

材料科學(xué)研究方法是一門(mén)綜合性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。對(duì)該課程事半功倍教學(xué)效果的方法有：授課教師知識(shí)面廣；對(duì)分析方法講解要通俗易懂；對(duì)儀器知識(shí)講解細(xì)致入微；對(duì)應(yīng)用實(shí)例講解深入淺出；制作操作視頻，增強(qiáng)實(shí)踐。

作者：歐陽(yáng)星陳大柱單位：深圳大學(xué)材料學(xué)院高分子材料與工程系

材料科學(xué)論文:剖析材料科學(xué)教學(xué)的微觀機(jī)理

一、MaterialsStudio軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

(一)簡(jiǎn)介材料計(jì)算模擬軟件Materialsstudio是美國(guó)Accelrys公司為材料科學(xué)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的一款科學(xué)研究軟件，用于幫助用戶(hù)解決當(dāng)今材料科學(xué)中的一些重要問(wèn)題。MaterialsStudio軟件包集成了Visual-izer、CASTEP、Dmol3、Reflex等二十幾個(gè)計(jì)算模擬模塊，是一款強(qiáng)有力的計(jì)算模擬工具。用戶(hù)可以通過(guò)Visualizer可視化模塊進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的界面操作來(lái)建立材料分子的三維結(jié)構(gòu)模型，之后通過(guò)軟件包中相應(yīng)的計(jì)算模塊，對(duì)材料分子的構(gòu)型優(yōu)化、性質(zhì)預(yù)測(cè)、X射線(xiàn)衍射分析及量子力學(xué)方面進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)計(jì)算得到的結(jié)果可以對(duì)各種晶體、無(wú)定型與高分子材料的性質(zhì)及相關(guān)過(guò)程進(jìn)行深入的分析和研究，其計(jì)算的結(jié)果精確可靠。CASTEP是CambridgeSequentialTotalEnergyPackage的縮寫(xiě)，最早由英國(guó)劍橋大學(xué)的一個(gè)凝聚態(tài)理論小組開(kāi)發(fā)，是廣泛用于計(jì)算周期性體系性質(zhì)的一個(gè)先進(jìn)量子力學(xué)程序。它可用于金屬、半導(dǎo)體、陶瓷等多種材料的相關(guān)計(jì)算，可研究晶體材料的光學(xué)性質(zhì)（折射率，反射率，吸收及發(fā)射光譜等）、缺陷性質(zhì)（如空位、間隙或取代摻雜）、電子結(jié)構(gòu)（能帶及態(tài)密度）、體系的三維電荷密度及波函數(shù)等。

（二）教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)1.知識(shí)點(diǎn)的設(shè)置。在材料科學(xué)的專(zhuān)業(yè)課中，如晶體物理、固體物理、半導(dǎo)體物理學(xué)、硅材料科學(xué)與技術(shù)等課程中,都會(huì)涉及材料的晶體結(jié)構(gòu)，能帶結(jié)構(gòu)，帶隙的分類(lèi)，X射線(xiàn)衍射、缺陷，摻雜等知識(shí)點(diǎn)，也會(huì)涉及到材料的反射率、折射率、介電常數(shù)等材料的光學(xué)或化學(xué)性質(zhì)。在完成這些基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的講解后，可以利用Mate-rialsStudio軟件進(jìn)行計(jì)算和演示，為這些基礎(chǔ)理論給出直觀形象的解釋?zhuān)巡牧系暮暧^性質(zhì)與微觀機(jī)理銜接上，這樣學(xué)生對(duì)材料科學(xué)的知識(shí)體系就會(huì)有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)和了解。2.密度泛函理論及波函數(shù)的介紹。密度泛函理論是一種研究多電子體系電子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)方法，其本質(zhì)是以電子密度分布函數(shù)為變量代替波函數(shù)中的自變量來(lái)求解薛定諤方程，使求解復(fù)雜體系波函數(shù)的本征值成為可能。目前，密度泛函理論已廣泛應(yīng)用于物理、化學(xué)及材料相關(guān)領(lǐng)域，特別是用來(lái)研究分子和凝聚態(tài)的性質(zhì)。目前密度泛函理論DFT（DensityFunctionalTheory縮寫(xiě)）被廣泛應(yīng)用到計(jì)算模擬軟件中來(lái)求解薛定諤方程，可對(duì)材料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、光譜、能量、過(guò)渡態(tài)結(jié)構(gòu)和活化勢(shì)壘等方面的進(jìn)行計(jì)算研究。在與分子動(dòng)力學(xué)結(jié)合后，在材料設(shè)計(jì)、合成、模擬計(jì)算等方面有明顯進(jìn)展，成為計(jì)算材料科學(xué)的重要基礎(chǔ)和核心技術(shù)。3.軟件的操作及相關(guān)內(nèi)容的演示。MaterialsStudio程序包中的二十多個(gè)計(jì)算模塊是通過(guò)Visualizer這個(gè)可視化核心模塊整合在一起的，用戶(hù)可以很方便地應(yīng)用Visualizer模塊構(gòu)建有機(jī)、無(wú)極、聚合物、金屬等材料分子、及周期性的晶體材料、表面、層結(jié)構(gòu)等模型，通過(guò)鼠標(biāo)控制這些分子構(gòu)型，可從不同角度查看并分析體系結(jié)構(gòu)，容易形成直觀的概念。MaterialsStudio自帶的數(shù)據(jù)庫(kù)中的晶體結(jié)構(gòu)可以用于教學(xué)演示，如在硅材料科學(xué)與技術(shù)和半導(dǎo)體物理等課程的教學(xué)過(guò)程中，需要用到單晶硅的晶體結(jié)構(gòu)，可以很方便地從MaterialsStudio軟件的Structures/semiconductors數(shù)據(jù)庫(kù)文件夾中導(dǎo)入Si這個(gè)晶體數(shù)據(jù)文件，在課堂上為學(xué)生們演示，從（100）、（110）、（111）不同的晶面來(lái)進(jìn)行展示（如圖1），以說(shuō)明硅單晶的晶體結(jié)構(gòu)。也可以通過(guò)Visualizer模塊中的菜單選項(xiàng)Build->Sym-metry->Supercell建立n×n超胞結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)整角度，可以從不同晶向觀察晶體的晶面，通過(guò)超胞結(jié)構(gòu)也可以演示各種晶體的密堆積結(jié)構(gòu)。這樣就給學(xué)生一個(gè)生動(dòng)、形象、直觀動(dòng)態(tài)的概念，使其易于在頭腦中建立空間模型，理解所學(xué)知識(shí)點(diǎn)。通過(guò)Visualizer模塊對(duì)硅單晶的元胞進(jìn)行演示，我們可以知道每個(gè)硅原子至多與另外四個(gè)硅原子相連，借此可以說(shuō)明硅原子的共價(jià)鍵取向及硅晶體屬于金剛石型結(jié)構(gòu)，源于硅原子的sp3雜化，形成了四個(gè)共價(jià)鍵。通過(guò)CASTEP模塊對(duì)硅單晶的元胞進(jìn)行計(jì)算，可以得出其能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度，通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析，可以得出硅單晶材料的帶隙特點(diǎn)。在稀土化學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，可以通過(guò)CCDC英國(guó)劍橋晶體數(shù)據(jù)庫(kù)及WebofScience網(wǎng)站來(lái)獲取稀土配合物的晶體結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)MaterialsStudioVisualizer讀出晶體結(jié)構(gòu)，用于課堂演示，有助于學(xué)生理解復(fù)雜的稀土配合物結(jié)構(gòu)。在固體物理教學(xué)過(guò)程中，可以利用MaterialsStudio中的Re-flex模塊模擬粉晶體材料的X光、中子以及電子等多種衍射圖譜,可用于驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果及演示教學(xué)。4.知識(shí)點(diǎn)的拓展。對(duì)于缺陷、雜質(zhì)摻雜、空位等對(duì)晶體材料的影響，可以通過(guò)MaterialsStudio中Visualizer模塊建立相應(yīng)的模型，然后通過(guò)CASTEP計(jì)算模塊進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析，說(shuō)明這些因素對(duì)半導(dǎo)體材料性質(zhì)的影響。MaterialsStudio軟件同樣可以計(jì)算材料的折射率、反射率、介電常數(shù)等性質(zhì)。其計(jì)算的結(jié)果數(shù)據(jù)和圖表可以與教科書(shū)或文獻(xiàn)上的數(shù)據(jù)圖表進(jìn)行對(duì)比，來(lái)說(shuō)明計(jì)算方法的正確性，以此為支點(diǎn)，采用同樣的計(jì)算方法，我們可以嘗試設(shè)計(jì)更多的新型材料并進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)這些詳實(shí)的計(jì)算實(shí)例我們可以更生動(dòng)地說(shuō)明教學(xué)中的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣愛(ài)好，嘗試進(jìn)行材料分子模型的設(shè)計(jì)并進(jìn)行模擬計(jì)算。通過(guò)計(jì)算結(jié)果的對(duì)比，可以初步探討晶體中缺陷、雜質(zhì)、空位等因素對(duì)材料性質(zhì)的影響，在此過(guò)程中增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和興趣。

二、GaussianView和Gaussian軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

（一）簡(jiǎn)介Gaussian是一個(gè)功能強(qiáng)大的量子化學(xué)綜合軟件包。應(yīng)用它可以計(jì)算分子能量和結(jié)構(gòu)、過(guò)渡態(tài)的能量和結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵以及反應(yīng)能量、分子軌道、熱力學(xué)性質(zhì)、反應(yīng)路徑等等，功能非常強(qiáng)大。計(jì)算可以模擬氣相和溶液中的體系,模擬基態(tài)和激發(fā)態(tài)，進(jìn)而通過(guò)含時(shí)密度泛函研究材料分子體系的激發(fā)態(tài)，算出吸收和發(fā)射光譜。Gaussian擴(kuò)展了化學(xué)體系的研究范圍，可以對(duì)周期邊界體系進(jìn)行計(jì)算，例如聚合物和晶體。周期性邊界條件的方法(PBC)技術(shù)把體系作為重復(fù)的單元進(jìn)行模擬，以確定化合物的結(jié)構(gòu)和整體性質(zhì)。而GaussianView是一款為Gaussian設(shè)計(jì)的配套軟件，其主要作用有兩個(gè)：1.構(gòu)建Gaussian的輸入分子模型，2.以圖形顯示Gaussian程序的運(yùn)算結(jié)果。

（二）知識(shí)點(diǎn)的設(shè)置1.在材料科學(xué)有機(jī)電致發(fā)光材料及稀土化學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中，會(huì)涉及到有機(jī)或稀土發(fā)光材料的吸收及發(fā)射機(jī)理。通過(guò)把Gaussian軟件教學(xué)過(guò)程，我們可以很好結(jié)合這些算例講解三重態(tài)，單重態(tài)發(fā)射過(guò)程，給出與發(fā)射過(guò)程相關(guān)的分子最高占據(jù)軌道HOMO和最低非占據(jù)軌道LUMO的電子密度圖，這樣就可以很形象地解釋發(fā)射過(guò)程中的電子轉(zhuǎn)移過(guò)程，對(duì)低能吸收和發(fā)射過(guò)程的電子躍遷性質(zhì)進(jìn)行判斷。2.軟件的操作及相關(guān)內(nèi)容的演示。(1)通過(guò)CCDC晶體數(shù)據(jù)庫(kù)或者WebofScience網(wǎng)站獲得相應(yīng)的配合物或者稀土配合物晶體的晶體結(jié)構(gòu)（通常為cif文件）。(2)應(yīng)用Mercury軟件或者M(jìn)aterialsStudio軟件讀取相應(yīng)的晶體結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)存為GaussianView程序可以讀取的格式（一般選用*.cif、*.pdb、*.mol2格式）,通過(guò)Gaussian-View轉(zhuǎn)存為Gaussian輸入程序（*.gif-Gaussianinputfile)。(3)采用Gaussian程序進(jìn)行計(jì)算。(4)通過(guò)GaussianView程序讀入Gaussian03/09計(jì)算結(jié)果，通常為log文件，或者fchk文件，GaussianView可以很方便地讀取Gaussian的計(jì)算結(jié)果并且以圖形的形式顯示出來(lái)，并可應(yīng)用它對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。(5)通過(guò)GaussianView對(duì)計(jì)算結(jié)果的進(jìn)行處理，通過(guò)它顯示出發(fā)光材料的分子軌道電子云密度分布情況，吸收光譜，發(fā)射光譜等情況，結(jié)合這些圖形信息，我們可以對(duì)有機(jī)電致發(fā)光材料或者稀土發(fā)光材料的發(fā)光機(jī)理進(jìn)行教學(xué)。3.知識(shí)點(diǎn)的拓展。GaussianView是由Gaussian公司開(kāi)發(fā)的一款非常好的分子建模及顯示工具，學(xué)生可以通過(guò)對(duì)它的使用，很方便地進(jìn)行分子設(shè)計(jì)并輸入到高斯程序中進(jìn)行計(jì)算?？梢园才艑W(xué)生在基礎(chǔ)發(fā)光材料分子的基礎(chǔ)上，在分子配體的外圍添加外圍取代基或者改變配體，進(jìn)行嘗試，進(jìn)行配合物分子的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)其動(dòng)手能力，為今后走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行有機(jī)合成做準(zhǔn)備。

三、預(yù)期的效果

計(jì)算模擬軟件所用的計(jì)算資源可以采用多媒體教學(xué)中的電腦和學(xué)生自帶的筆記本電腦。通過(guò)對(duì)軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作講解，學(xué)生可以很方便進(jìn)行建模和計(jì)算。在此教學(xué)過(guò)程中，可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、動(dòng)手能力、以及一些基本的科學(xué)研究技能，增加其對(duì)材料科學(xué)的興趣，對(duì)科研領(lǐng)域的了解。

作者：吳玉輝吳盼單位：長(zhǎng)春理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院吉林大學(xué)附屬中學(xué)

材料科學(xué)論文:材料科學(xué)引入計(jì)算模擬教學(xué)的研究

20世紀(jì)80年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為各個(gè)材料領(lǐng)域研究專(zhuān)家的必備工具，并且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和算法的發(fā)展，計(jì)算模擬方法也已經(jīng)成為材料研究新的重要手段．計(jì)算模擬技術(shù)以物理學(xué)、化學(xué)等相關(guān)的基本理論為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)模擬環(huán)境下對(duì)宏觀、介觀以及微觀的不同尺度的材料進(jìn)行多層次的模擬研究，計(jì)算材料的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)等多方面的物理性質(zhì)，并進(jìn)一步探求這些材料的組分、結(jié)構(gòu)和功能之間的本質(zhì)規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系，為實(shí)驗(yàn)制備新材料提供理論支持，變盲目的材料合成為針對(duì)材料性能的某類(lèi)特定需求來(lái)主動(dòng)地、有意識(shí)地設(shè)計(jì)材料的結(jié)構(gòu)．計(jì)算模擬在材料科學(xué)中的作用已經(jīng)不僅僅停留在計(jì)算機(jī)輔助和數(shù)據(jù)處理上，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到計(jì)算模擬已經(jīng)與實(shí)驗(yàn)、理論研究一樣能夠發(fā)現(xiàn)新的科學(xué)現(xiàn)象、新的科學(xué)概念，從而計(jì)算模擬已經(jīng)成為第三條科學(xué)發(fā)現(xiàn)的途徑．因此，現(xiàn)代材料科學(xué)已經(jīng)不再是單純的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，計(jì)算模擬方法已成為與理論研究和實(shí)驗(yàn)方法同樣重要的研究手段，實(shí)驗(yàn)、理論和計(jì)算成為材料研究的3大支柱[4]．而且隨著計(jì)算材料科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，計(jì)算模擬方法在未來(lái)的材料研究中將顯示出越來(lái)越大的應(yīng)用潛力．因此，了解和掌握材料計(jì)算和模擬的基本知識(shí)已成為現(xiàn)代材料研究工作者必備的技能之一．

材料的計(jì)算模擬方法介紹

材料的計(jì)算模擬研究是近年來(lái)飛速發(fā)展的一門(mén)新興學(xué)科和交叉學(xué)科．它綜合凝聚態(tài)物理學(xué)、理論化學(xué)、材料物理學(xué)和計(jì)算機(jī)算法等多個(gè)相關(guān)學(xué)科．它的目的是利用現(xiàn)代高速計(jì)算機(jī)，模擬材料的各種物理化學(xué)性質(zhì)，深入理解材料從微觀到宏觀多個(gè)尺度的各類(lèi)現(xiàn)象與性能，并對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和物性進(jìn)行理論預(yù)言，從而達(dá)到設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)新材料的目的．材料的多尺度計(jì)算模擬方法主要有以下幾種:

(1)第一性原理計(jì)算方法(First－principlesMethods)基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法是目前研究微觀電子結(jié)構(gòu)最主要的理論方法．第一性原理計(jì)算方法只用到普朗克常數(shù)(h)，玻爾茲曼常數(shù)(kB)，光速(c)，電子靜態(tài)質(zhì)量(m0)和電子電荷電量(e)這5個(gè)基本物理變量和研究體系的基本結(jié)構(gòu)．從量子力學(xué)出發(fā)，通過(guò)數(shù)值求解薛定諤方程，計(jì)算材料的物理性質(zhì)．在密度泛函理論，局域密度近似(LDA)和廣義梯度近似(GGA)框架下的計(jì)算已廣泛應(yīng)用于第一性原理的電子結(jié)構(gòu)研究中，并已經(jīng)取得很大的成功．結(jié)合一些能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算的方法，對(duì)于半導(dǎo)體和一些金屬基態(tài)性質(zhì)，如晶格常數(shù)，晶體結(jié)合能，晶體力學(xué)性質(zhì)都能夠給出與實(shí)驗(yàn)符合得很好的結(jié)果，同時(shí)能夠比較精確地描述很多體系的電子結(jié)構(gòu)(如能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度、電荷密度、差分電荷密度和鍵布局等)、光學(xué)性質(zhì)(介電函數(shù)、復(fù)折射率、光吸收系數(shù)、反射光譜及光電導(dǎo)等)和磁性質(zhì)，從微觀理論角度分析和揭示材料物理性質(zhì)的起源，使實(shí)驗(yàn)者主動(dòng)對(duì)材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能的控制，以便按照需求制備新材料．

(2)分子動(dòng)力學(xué)方法(MolecularDynamicsMethods)分子動(dòng)力學(xué)是一種確定性方法，是按照該體系內(nèi)部的內(nèi)稟動(dòng)力學(xué)規(guī)律來(lái)確定位形的轉(zhuǎn)變，跟蹤系統(tǒng)中每個(gè)粒子的個(gè)體運(yùn)動(dòng)，然后根據(jù)統(tǒng)計(jì)物理規(guī)律，給出微觀量(分子的坐標(biāo)、速度)與宏觀可觀測(cè)量(壓力、溫度、比熱容、彈性模量等)的關(guān)系來(lái)研究材料性能的一種方法[5]．分子動(dòng)力學(xué)方法首先需要建立系統(tǒng)內(nèi)一組分子的運(yùn)動(dòng)方程，通過(guò)求解所有分子的運(yùn)動(dòng)方程，來(lái)研究該體系與微觀量相關(guān)的基本過(guò)程．對(duì)于這種多體問(wèn)題的嚴(yán)格求解，需要建立并求解體系的薛定諤方程．根據(jù)波恩－奧本海默近似，將電子的運(yùn)動(dòng)與原子核的運(yùn)動(dòng)分開(kāi)來(lái)處理，電子的運(yùn)動(dòng)利用量子力學(xué)的方法處理，而原子核的運(yùn)動(dòng)則使用經(jīng)典動(dòng)力學(xué)方法處理．此時(shí)原子核的運(yùn)動(dòng)滿(mǎn)足經(jīng)典力學(xué)規(guī)律，用牛頓定律來(lái)描述，這對(duì)于大多數(shù)材料來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的近似．只有處理一些較輕的原子和分子的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)頻率γ滿(mǎn)足hγ＞kBT時(shí)，才需要考慮量子效應(yīng)．

(3)蒙特卡洛方法(MonteCarloMethods)蒙特卡洛方法是在簡(jiǎn)單的理論準(zhǔn)則基礎(chǔ)上(如簡(jiǎn)單的物質(zhì)與物質(zhì)或者物質(zhì)與環(huán)境相互作用)，采用反復(fù)隨機(jī)抽樣的手段，解決復(fù)雜系統(tǒng)的問(wèn)題．該方法采用隨機(jī)抽樣的手法，可以模擬對(duì)象的概率與統(tǒng)計(jì)的問(wèn)題．通過(guò)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)母怕誓Ｐ?，該方法還可以解決確定性問(wèn)題，如定積分等．隨著計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，蒙特卡洛方法已在材料、固體物理、應(yīng)用物理、化學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[6]．蒙特卡洛方法可以通過(guò)隨機(jī)抽樣的方法模擬材料構(gòu)成基本粒子原子和分子的狀態(tài)，省去量子力學(xué)和分子動(dòng)力學(xué)的復(fù)雜計(jì)算，可以模擬很大的體系．結(jié)合統(tǒng)計(jì)物理的方法，蒙特卡洛方法能夠建立基本粒子的狀態(tài)與材料宏觀性能的關(guān)系，是研究材料性能及其影響因素的本質(zhì)的重要手段．

材料專(zhuān)業(yè)引入計(jì)算模擬教學(xué)的探索

材料計(jì)算的目的在于理解和發(fā)現(xiàn)新的材料性能及其物理本質(zhì)．計(jì)算已經(jīng)與實(shí)驗(yàn)和形式理論一樣成為材料研究的3大支柱之一．為學(xué)生將來(lái)能夠有更高的起點(diǎn)研究材料科學(xué)，適應(yīng)新形勢(shì)下材料研究方法，培養(yǎng)具有寬廣材料科學(xué)基礎(chǔ)，掌握材料現(xiàn)代研究手段的“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的材料科學(xué)專(zhuān)業(yè)人才．我們?cè)诒究平虒W(xué)階段就應(yīng)該有計(jì)劃的引入和加強(qiáng)計(jì)算模擬方法的教學(xué)．采用的教學(xué)形式可以結(jié)合實(shí)際情況，靈活的應(yīng)用．近年來(lái)我們采取的教學(xué)方式主要有以下3種方式:(1)開(kāi)設(shè)計(jì)算材料學(xué)類(lèi)課程在2006年物理與電子信息學(xué)院材料物理與化學(xué)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中已經(jīng)確定《計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用》和《計(jì)算物理》課程為專(zhuān)業(yè)選修課程，學(xué)時(shí)分別為36學(xué)時(shí)和54學(xué)時(shí)．《計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用》課程偏重實(shí)踐教學(xué)，通過(guò)上機(jī)操作學(xué)習(xí)計(jì)算軟件的基本原理和使用方法．主要教學(xué)內(nèi)容包括:材料學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀及計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用;材料科學(xué)研究中的數(shù)學(xué)模型;材料科學(xué)研究中常用的數(shù)值分析方法;材料科學(xué)研究中主要物理場(chǎng)的數(shù)值模擬;材料科學(xué)與行為工藝的計(jì)算機(jī)模擬;材料數(shù)據(jù)庫(kù)和新材料、新合金的設(shè)計(jì);材料加工過(guò)程的計(jì)算機(jī)控制;計(jì)算機(jī)在材料檢測(cè)中的應(yīng)用;材料研究科學(xué)中的數(shù)據(jù)和圖像處理;互聯(lián)網(wǎng)在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用等9部分內(nèi)容，基本涵蓋當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)在材料科學(xué)研究中應(yīng)用的各個(gè)方面．《計(jì)算物理》課程則以理論教學(xué)為主，偏重物理基本原理的介紹．主要教學(xué)內(nèi)容包括:計(jì)算物理學(xué)發(fā)展的最新?tīng)顩r;蒙特卡洛方法及其若干應(yīng)用;有限差分方法;分子動(dòng)力學(xué)方法;密度泛函理論;計(jì)算機(jī)代數(shù);高性能計(jì)算和并行算法等8部分內(nèi)容．計(jì)算材料類(lèi)課程的開(kāi)設(shè)注重理論和實(shí)踐并重的原則，在講解基本原理的同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手上機(jī)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，因此，經(jīng)過(guò)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)初步具備利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行材料模擬的能力．部分選修計(jì)算材料類(lèi)課程的同學(xué)在學(xué)習(xí)中對(duì)計(jì)算模擬產(chǎn)生了極大的興趣，在大四時(shí)選擇材料計(jì)算相關(guān)課題作為本科畢業(yè)論文選題．例如，08屆學(xué)生的畢業(yè)論文《ZnS摻雜Cu光學(xué)性質(zhì)的第一性原理研究》和《布朗運(yùn)動(dòng)的蒙特卡洛模擬》，09屆學(xué)生的畢業(yè)論文《ZnO電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的研究》，11屆學(xué)生的畢業(yè)論文《晶格熱容的理論計(jì)算》和《簡(jiǎn)立方晶體結(jié)構(gòu)能量分布的理論模擬》等均為材料計(jì)算和模擬相關(guān)課題，并且有多人的畢業(yè)論文被評(píng)為優(yōu)秀畢業(yè)論文．個(gè)別優(yōu)秀的學(xué)生讀研后繼續(xù)從事材料的計(jì)算模擬相關(guān)研究．通過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐，計(jì)算材料相關(guān)課程的開(kāi)設(shè)對(duì)于擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生的理論分析能力有極大地幫助．(2)在材料相關(guān)的理論課程中加入計(jì)算模擬方法介紹雖然已經(jīng)在材料專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)《計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用》和《計(jì)算物理》等材料計(jì)算相關(guān)的課程，但這兩門(mén)課均為專(zhuān)業(yè)選修課，只有選修相關(guān)課程的學(xué)生才能得到相應(yīng)的計(jì)算模擬培訓(xùn)，受眾面還比較窄．因此，為使更多的學(xué)生了解到材料模擬計(jì)算的相關(guān)理論和知識(shí)，在材料專(zhuān)業(yè)主干課的教學(xué)中也適時(shí)地加入相關(guān)的計(jì)算模擬方法的介紹，從而擴(kuò)大計(jì)算模擬知識(shí)的普及面．例如，在《固體物理》課程中，當(dāng)講解到能帶理論一章時(shí)，我們會(huì)在本章結(jié)束時(shí)，加入一次課，著重介紹基于第一性原理的平面波贗勢(shì)計(jì)算方法計(jì)算材料的能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度等以及第一性原理計(jì)算的常用軟件(CASTEP、VASP等)．一方面，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的理論知識(shí)加以直觀化和適度的擴(kuò)展，另一方面也進(jìn)一步普及第一性原理計(jì)算的相關(guān)知識(shí)．在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)中講解到相平衡與相圖一章時(shí)，我們會(huì)在本章內(nèi)容結(jié)束后介紹相圖計(jì)算近年來(lái)的發(fā)展現(xiàn)狀，包括CALPHAD(CalculationofPhaseDiagram)計(jì)算方法、熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)的結(jié)合、第一性原理與相圖計(jì)算方法的結(jié)合，并簡(jiǎn)要介紹今后相圖計(jì)算可能的發(fā)展方向[7]．在晶體缺陷內(nèi)容的教學(xué)中，穿插介紹利用分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算面心立方金屬空位和間隙原子點(diǎn)缺陷的形成能的方法．通過(guò)在課程教學(xué)中穿插入計(jì)算模擬方法的介紹，一方面也加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解，另一方面開(kāi)闊了學(xué)生的眼界．(3)舉辦計(jì)算模擬相關(guān)的學(xué)術(shù)講座．自從2009年以來(lái)，物理與電子信息學(xué)院從事計(jì)算模擬研究的教師每學(xué)期都結(jié)合自身的科研情況舉辦面向全院學(xué)生的學(xué)術(shù)講座．例如在2011至2012學(xué)年第二學(xué)期，我們舉辦兩場(chǎng)學(xué)術(shù)講座，分別是《氧化鋅晶體及其摻雜的第一性原理研究》以及《可見(jiàn)光響應(yīng)半導(dǎo)體光催化材料的結(jié)構(gòu)和能帶設(shè)計(jì)》，教師在講座中介紹自己的科研情況，同時(shí)也使學(xué)生了解到如何把學(xué)到的計(jì)算模擬知識(shí)應(yīng)用到科研實(shí)踐中去，讓學(xué)生體會(huì)到如何利用計(jì)算模擬預(yù)測(cè)材料的物理性質(zhì)以及指導(dǎo)材料設(shè)計(jì)的研究方式，提高學(xué)生自覺(jué)學(xué)習(xí)計(jì)算模擬方法的積極性．

結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)今，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算模擬方法在材料物理性質(zhì)預(yù)測(cè)、材料設(shè)計(jì)、合成和評(píng)價(jià)諸多方面有許多突破性的進(jìn)展，計(jì)算模擬已經(jīng)和實(shí)驗(yàn)、理論成為材料研究的3大支柱，掌握計(jì)算模擬方法成為現(xiàn)代材料科學(xué)研究的必備手段之一，因此在材料科學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)中開(kāi)展計(jì)算模擬方法的教學(xué)是十分迫切的．經(jīng)過(guò)這幾年對(duì)材料相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)計(jì)算模擬表現(xiàn)出極大的興趣，教學(xué)上也取得相應(yīng)的教學(xué)成果．總之，在材料科學(xué)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中引入計(jì)算模擬方法的教學(xué)是可行的，也是十分必要的，它對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的思維和探索的能力具有重要的支持作用．

作者：劉建軍尹新國(guó)張金鋒路彥峰單位：淮北師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院

材料科學(xué)論文:材料科學(xué)教學(xué)體系研究

一、南昌大學(xué)材料專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)與江西的資源和產(chǎn)業(yè)特色

南昌大學(xué)地處江西，江西有著非常豐富的銅、鎢、稀土等礦產(chǎn)資源，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，江西已經(jīng)形成了從礦產(chǎn)開(kāi)采、冶煉、再到加工的一套比較完整產(chǎn)業(yè)鏈。但江西金屬企業(yè)多集中在產(chǎn)業(yè)鏈上游，利用高新技術(shù)生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的企業(yè)不多，特別是在銅、鎢的深加工方面，無(wú)論是研究水平還是生產(chǎn)技術(shù)水平都與國(guó)外存在一定差距。由于缺乏相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才使得江西省資源得不到充分的開(kāi)發(fā)和利用，造成資源優(yōu)勢(shì)的浪費(fèi)。作為中國(guó)高等教育的重點(diǎn)大學(xué)，南昌大學(xué)有義務(wù)也有必要積極培養(yǎng)與省情相適應(yīng)的專(zhuān)業(yè)人才，將江西的資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為江西和國(guó)家的發(fā)展做貢獻(xiàn)。然而此次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，南昌大學(xué)雖然每年都培養(yǎng)出很多材料專(zhuān)業(yè)學(xué)生，但真正能進(jìn)入到江西銅、鎢和稀土領(lǐng)域的學(xué)生卻很少。就目前情況來(lái)看，南昌大學(xué)雖然設(shè)置了大量的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，但其實(shí)踐教學(xué)體系研究?jī)?nèi)容相對(duì)比較分散，都是根據(jù)各個(gè)課程的特點(diǎn)開(kāi)設(shè)一些實(shí)驗(yàn)課，沒(méi)有形成比較系統(tǒng)的有針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系。要改變這種現(xiàn)狀，就需要對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)習(xí)實(shí)踐進(jìn)行有效的整合，開(kāi)展富有江西資源和產(chǎn)業(yè)特色的材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系研究。通過(guò)本次對(duì)江西的資源特色和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及國(guó)內(nèi)外著名大學(xué)實(shí)踐教學(xué)模式的調(diào)查和研究發(fā)現(xiàn)，南昌大學(xué)可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn):

1．教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變發(fā)展著眼于省情，江西有著非常豐富的礦產(chǎn)資源，一方面，作為江西省教學(xué)和科研實(shí)力最強(qiáng)的重點(diǎn)大學(xué)，培養(yǎng)這方面的技術(shù)和研究型人才來(lái)服務(wù)于江西建設(shè);另一方面，正因?yàn)橛羞@種很好資源和產(chǎn)業(yè)的外在優(yōu)勢(shì)，南昌大學(xué)就應(yīng)該充分的加以利用，在以后的研究和探索中形成自己獨(dú)有的專(zhuān)業(yè)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

2．課程設(shè)置方面首先，銅、鎢生產(chǎn)和加工工藝都比較傳統(tǒng)，學(xué)生在掌握好專(zhuān)業(yè)課的基礎(chǔ)上完全可以自學(xué);但稀土材料就不同，它涉及內(nèi)容廣泛，又自成一體，同時(shí)也是一門(mén)新興學(xué)科，知識(shí)理論對(duì)本科生來(lái)講還是有一定深度。為此，學(xué)校應(yīng)該聘請(qǐng)?jiān)谙嚓P(guān)方面有深入研究的專(zhuān)家和教師，開(kāi)設(shè)相關(guān)課程，教授學(xué)生相關(guān)方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。其次，學(xué)校可以開(kāi)設(shè)相關(guān)專(zhuān)題講座，邀請(qǐng)一些大型企業(yè)的工程師或是技術(shù)人員進(jìn)行定期或不定期技術(shù)介紹或給學(xué)生授課，這不僅可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)技術(shù)以及產(chǎn)品的了解，也為將來(lái)的工作打下扎實(shí)的基礎(chǔ);同時(shí)也可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的消化［3］。再次，學(xué)校應(yīng)加強(qiáng)與國(guó)內(nèi)外高校和研究所相關(guān)方面的交流與合作。

3．實(shí)驗(yàn)設(shè)置方面雖然實(shí)驗(yàn)課程較多，但就目前的實(shí)驗(yàn)安排來(lái)看，與本土優(yōu)勢(shì)資源相關(guān)的較少，實(shí)驗(yàn)設(shè)置可以向這方面有所側(cè)重。

4．實(shí)踐教學(xué)改進(jìn)可借鑒麻省理工學(xué)院的實(shí)踐教學(xué)模式。麻省理工學(xué)院(MIT)有一個(gè)本科實(shí)踐機(jī)會(huì)計(jì)劃(UPOP)，它由三個(gè)階段組成:第一階段:安排一周富有挑戰(zhàn)性的、集中而全面的學(xué)習(xí)培訓(xùn);第二階段:由兩部分組成。前部分在春季學(xué)期雇方與學(xué)生的雙向選擇，達(dá)成協(xié)議后，雙方簽訂協(xié)議。后部分為10—12周的夏季實(shí)踐;第三階段:參加由助教們安排的討論會(huì)。討論時(shí)學(xué)生必須提供一份報(bào)告并做答辯，答辯通過(guò)后得到3個(gè)學(xué)分。雖然UPOP實(shí)施的社會(huì)環(huán)境和實(shí)施方式與我們的實(shí)踐教學(xué)大不相同，但它有以下幾個(gè)方面值得我們借鑒:UPOP有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的部門(mén)或者說(shuō)是管理隊(duì)伍負(fù)責(zé)UPOP協(xié)調(diào)、學(xué)生服務(wù)以及與校友聯(lián)系等管理工作，這就保證了學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)能夠順利實(shí)施，如果過(guò)程中遇到問(wèn)題也可以及時(shí)得到解決。所以我們的高校也需要設(shè)立相應(yīng)的管理部門(mén)來(lái)專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)工作。在實(shí)習(xí)之前，管理部門(mén)要給學(xué)生安排一個(gè)集中培訓(xùn)，除了專(zhuān)業(yè)技能的培訓(xùn)之外，最主要的是訓(xùn)練他們的溝通與協(xié)作能力。學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)不一定局限于學(xué)校的統(tǒng)一安排，可以鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)與企業(yè)聯(lián)系，分小組實(shí)習(xí)肯定會(huì)比大批量人員的實(shí)習(xí)質(zhì)量更好。無(wú)論是哪種實(shí)習(xí)方式，學(xué)生和企業(yè)一定要簽訂協(xié)議，以保障學(xué)生的安全和企業(yè)的利益不受損失。實(shí)習(xí)結(jié)束之后，學(xué)生為了得到學(xué)分，還必須從本學(xué)院找一位教師評(píng)閱實(shí)習(xí)報(bào)告和參加答辯，討論整個(gè)實(shí)踐情況。當(dāng)然，在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，除了可以參考以上幾個(gè)方面，我們還應(yīng)注意選擇大型的正規(guī)的企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)，這不僅可以較好的保證學(xué)生的人身安全，也可以讓學(xué)生學(xué)到更專(zhuān)業(yè)更前沿的知識(shí);同時(shí)我們還應(yīng)該注重學(xué)生興趣和愛(ài)好的培養(yǎng)，興趣是學(xué)習(xí)的最大動(dòng)力。

二、國(guó)內(nèi)外大學(xué)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)差別及其原因

著眼于世界，我們發(fā)現(xiàn)，美國(guó)，德國(guó)，英國(guó)，日本，澳大利亞等工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家，他們的高等教育尤其是工科教育水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他國(guó)家。這與他們本國(guó)的國(guó)情、教學(xué)理念、文化等因素存在著密切聯(lián)系。經(jīng)過(guò)此次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，他們的工科實(shí)踐教學(xué)都具有以下幾個(gè)特點(diǎn):1、學(xué)生人數(shù)少，實(shí)踐教學(xué)資源充足，實(shí)驗(yàn)室隨時(shí)向?qū)W生和教師開(kāi)放，而且學(xué)校會(huì)舉辦很多的學(xué)術(shù)交流活動(dòng)。2、社會(huì)對(duì)大學(xué)生的實(shí)踐實(shí)習(xí)活動(dòng)非常支持，保證學(xué)生有大量的機(jī)會(huì)去培養(yǎng)自己的實(shí)踐動(dòng)手能力。3、對(duì)學(xué)生理論知識(shí)的培養(yǎng)較弱，更注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。4、重視學(xué)生興趣和特長(zhǎng)的培養(yǎng)，從事研究的教師和學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)相對(duì)較高。以上幾點(diǎn)都是我國(guó)大多數(shù)高校所不具備的，其原因有多個(gè)方面:第一，高等工科教育受?chē)?guó)情的制約和影響。雖然我國(guó)高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源比較完善，但由于學(xué)生人數(shù)多，就很難保證實(shí)驗(yàn)和教學(xué)質(zhì)量;同時(shí)，人數(shù)多也不便于學(xué)生和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的管理，所以我國(guó)大部分高校的實(shí)驗(yàn)室很難做到隨時(shí)向?qū)W生和老師開(kāi)放，這種現(xiàn)狀導(dǎo)致的結(jié)果就是我國(guó)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和專(zhuān)業(yè)素質(zhì)普遍不如發(fā)達(dá)國(guó)家的學(xué)生。第二，我國(guó)高校的實(shí)踐教學(xué)得不到社會(huì)的足夠支持。一般的中國(guó)企業(yè)都不太愿意接受學(xué)生在其單位實(shí)習(xí)，其原因是多方面的:一是現(xiàn)在我們還沒(méi)有一套比較正規(guī)合作協(xié)議來(lái)保證學(xué)校和企業(yè)雙邊利益;二是學(xué)生實(shí)習(xí)必定會(huì)影響企業(yè)正常的生產(chǎn)工作，可能會(huì)損害企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。三是企業(yè)擔(dān)心自己的技術(shù)專(zhuān)利或科研成果外泄。第三，中國(guó)傳統(tǒng)的教學(xué)方式———灌輸式教學(xué)，雖然能夠使我們的學(xué)生有較高的理論水平，但同時(shí)也使我們的學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)的能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

三、我國(guó)未來(lái)實(shí)踐教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)

在與發(fā)達(dá)國(guó)家的比較中可以看出，我國(guó)高校在工科實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中還面臨的眾多問(wèn)題，在今后的發(fā)展道路上，我國(guó)的材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)到底該如何走下去?首先，必須改變現(xiàn)有的教學(xué)理念和教學(xué)模式。在本科教育階段，在打好基礎(chǔ)的前提下，我們應(yīng)盡可能地摒棄灌輸式的教學(xué)方式，盡早地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，鍛煉學(xué)生的研究能力。其次，企業(yè)應(yīng)該轉(zhuǎn)變發(fā)展觀念，站在長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度去看問(wèn)題。雖然企業(yè)也有自己的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，但高校的科研力量更強(qiáng)。如果能把高校的科研優(yōu)勢(shì)和企業(yè)的生產(chǎn)需求相結(jié)合，肯定能夠達(dá)到雙贏。實(shí)際上，許多企業(yè)在遇到技術(shù)難題的時(shí)候經(jīng)常會(huì)向高校教師尋求幫助，如果能讓這種簡(jiǎn)單合作方式正規(guī)化、制度化，并且讓學(xué)生參與其中，在各種生產(chǎn)和科研項(xiàng)目中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力和專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，那結(jié)果將不止是雙贏。最后，國(guó)家必須重視對(duì)材料研究型人才的培養(yǎng)。材料是當(dāng)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的四大支柱之一，它滲透于社會(huì)建設(shè)的各行各業(yè)，尤其是在高科技領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域顯得更為突出。計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代，企業(yè)是國(guó)家的，為了加快國(guó)家的發(fā)展，每個(gè)企業(yè)都設(shè)有實(shí)習(xí)科，專(zhuān)門(mén)接待高校學(xué)生實(shí)習(xí)?，F(xiàn)在，我國(guó)已然是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，但我們的實(shí)習(xí)體制卻沒(méi)能及時(shí)轉(zhuǎn)變過(guò)來(lái)，也就是國(guó)家沒(méi)有及時(shí)出臺(tái)相關(guān)的政策來(lái)支持高校的實(shí)踐活動(dòng)，從而導(dǎo)致現(xiàn)在高校實(shí)踐教學(xué)的開(kāi)展出現(xiàn)瓶頸。所以，國(guó)家應(yīng)該盡快出臺(tái)相關(guān)的政策，鼓勵(lì)企業(yè)給學(xué)生提供實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，確保我國(guó)的工科教育能夠健康快速的發(fā)展。

作者：譚敦強(qiáng)趙淵博劉建英劉陽(yáng)單位：南昌大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

材料科學(xué)論文:材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)問(wèn)題的若干認(rèn)識(shí)

【摘 要】結(jié)合我校材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的現(xiàn)狀和人才培養(yǎng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)和思考，提出了構(gòu)建“大材料”（Material）教育背景下開(kāi)放式（Open）個(gè)性化（Individuation）的人才培養(yǎng)模式（簡(jiǎn)稱(chēng)MOI人才培養(yǎng)模式）的必要性。并通過(guò)本模式的實(shí)踐，以人為本，因材施教，在新形勢(shì)下為社會(huì)培養(yǎng)復(fù)合創(chuàng)新型材料科學(xué)工程專(zhuān)業(yè)精英人才做出了突出的貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】材料科學(xué)與工程 MOI人才培養(yǎng)模式 復(fù)合創(chuàng)新型

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中，材料、信息和能源被譽(yù)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的三大支柱。新材料是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)先導(dǎo)，材料學(xué)科的發(fā)展和進(jìn)步對(duì)工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步起著關(guān)鍵性的作用。材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)以材料學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)學(xué)習(xí)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)技能，并將其應(yīng)用于材料的合成、制備、結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用等方面研究的學(xué)科。主要培養(yǎng)具備包括金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料等材料學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)與工程方面扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和過(guò)硬的專(zhuān)業(yè)技能，能在各種材料的制備、加工成型、材料結(jié)構(gòu)與性能等領(lǐng)域從事科學(xué)研究與教學(xué)、技術(shù)開(kāi)發(fā)、工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)、技術(shù)改造及經(jīng)營(yíng)管理等方面工作，適應(yīng)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的具有創(chuàng)新意識(shí)的高層次、高素質(zhì)全面發(fā)展的科學(xué)研究與工程技術(shù)復(fù)合型人才。

一、我校材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的現(xiàn)狀

江西理工大學(xué)（原名南方冶金學(xué)院）是我國(guó)有色金屬工業(yè)和材料學(xué)科領(lǐng)域重要的人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新的重要基地之一，被譽(yù)為“有色冶金人才搖籃”，學(xué)校先后隸屬于國(guó)家冶金工業(yè)部和中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司，具有鮮明的有色金屬行業(yè)特色。1958年創(chuàng)辦煉鐵、煉鋼、軋鋼專(zhuān)業(yè)，1972年創(chuàng)辦有色金屬壓力加工專(zhuān)業(yè)，之后又陸續(xù)創(chuàng)辦了無(wú)機(jī)非金屬材料工程、材料化學(xué)、材料物理和材料成型與控制工程等專(zhuān)業(yè)，在上述專(zhuān)業(yè)的建設(shè)發(fā)展基礎(chǔ)上，形成目前的材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)學(xué)科，涵蓋以下五個(gè)二級(jí)學(xué)科專(zhuān)業(yè)：金屬材料工程、材料成型及控制工程、無(wú)機(jī)非金屬材料工程、材料物理、材料化學(xué)，其中，金屬材料工程是江西省“九五”、“十五”、“十一五”重點(diǎn)學(xué)科、省級(jí)品牌專(zhuān)業(yè)、省級(jí)示范碩士點(diǎn)。并建有國(guó)家銅冶煉和加工工程技術(shù)研究中心、國(guó)家鎢與稀土產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、鎢資源高效開(kāi)發(fā)及應(yīng)用技術(shù)教育部工程研究中心、江西省有色金屬加工工程技術(shù)研究中心、江西省銅冶煉和加工工程技術(shù)研究中心等科研平臺(tái)。

二、材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)與思考

社會(huì)的不斷發(fā)展對(duì)人才提出了更高的要求，這一客觀要求也就使得學(xué)校必須創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，建立新的人才培養(yǎng)機(jī)制，采取更加科學(xué)、更為人性化的教育方法和手段，最大限度地開(kāi)啟挖掘人才的創(chuàng)新思想。［1］我校材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)歷經(jīng)53年的教學(xué)實(shí)踐積淀，使我們對(duì)本學(xué)科、本領(lǐng)域的人才培養(yǎng)規(guī)律有了較深刻的認(rèn)識(shí)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1．對(duì)人才培養(yǎng)過(guò)程的認(rèn)識(shí)與思考

人才培養(yǎng)過(guò)程是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，它一般包括：“入口――培養(yǎng)環(huán)節(jié)――出口”三大階段。入口與出口是人才培養(yǎng)的兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，二者相互制約又是相互促進(jìn)的過(guò)程。出口暢，入口才能旺；入口強(qiáng)，出口才可能暢。而出口暢（就業(yè)好）的前提是以學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量作為保證的。學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的高低關(guān)鍵在于培養(yǎng)環(huán)節(jié)，因此，培養(yǎng)環(huán)節(jié)是整個(gè)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是教學(xué)工作的核心。這一環(huán)節(jié)，主要包括培養(yǎng)目標(biāo)的定位；培養(yǎng)方案或教學(xué)計(jì)劃的制定；教材建設(shè)以及教學(xué)環(huán)境、條件的改善等。這些方面都是教學(xué)改革的重要內(nèi)容，也是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要保證。

2．對(duì)人才培養(yǎng)目標(biāo)定位的認(rèn)識(shí)與思考

人才培養(yǎng)目標(biāo)是人才培養(yǎng)模式的方向，對(duì)整個(gè)人才培養(yǎng)過(guò)程具有重要的指向作用。要實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)，關(guān)鍵是“找準(zhǔn)定位、發(fā)揮優(yōu)勢(shì)、辦出特色”。關(guān)于人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位，在高等教育階段大眾化、普及化的當(dāng)今，不同類(lèi)型、不同規(guī)格、不同專(zhuān)業(yè)的人才有著不同的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。例如：學(xué)術(shù)性、研究型的精英人才、通識(shí)教育的復(fù)合型人才、技術(shù)應(yīng)用型人才和實(shí)用型人才等，社會(huì)對(duì)不同規(guī)格的人才在知識(shí)、能力、素質(zhì)等方面的要求是不同的。人才培養(yǎng)模式受社會(huì)的政治、經(jīng)濟(jì)、文化等因素的制約，不同的社會(huì)及不同的時(shí)代有著不同的人才培養(yǎng)模式。通過(guò)總結(jié)我國(guó)幾十年的教育教學(xué)經(jīng)歷及其人才培養(yǎng)規(guī)律，可歸納出如下三種具有鮮明時(shí)代特色的人才培養(yǎng)類(lèi)型：

一元“專(zhuān)才型”人才：［2］該人才培養(yǎng)實(shí)行統(tǒng)一招生和固定學(xué)制，專(zhuān)業(yè)劃分細(xì)，口徑狹窄，其社會(huì)背景是高度統(tǒng)一的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制。一元型人才的特點(diǎn)是：學(xué)生重點(diǎn)掌握自己所學(xué)的專(zhuān)業(yè)，專(zhuān)業(yè)之外的知識(shí)相對(duì)薄弱。這種模式在我國(guó)生產(chǎn)力水平較落后，各行各業(yè)急需各種專(zhuān)業(yè)人才的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)揮了積極作用；而隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的建立和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的專(zhuān)才型人才培養(yǎng)模式已明顯落后于時(shí)展的步伐，因而構(gòu)建新的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式勢(shì)在必行。

二元“T型”人才：［3］所謂T型人才培養(yǎng)模式是以繼續(xù)學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)為核心，以實(shí)踐能力的培養(yǎng)為重點(diǎn)，使受教育者具有較強(qiáng)的創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力而構(gòu)建的一種新型的人才培養(yǎng)模式。該人才培養(yǎng)模式既能適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，又可激發(fā)個(gè)人學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性。T型人才雖然有了更多領(lǐng)域的知識(shí)，但學(xué)習(xí)過(guò)程仍是在規(guī)定課程、規(guī)定學(xué)習(xí)計(jì)劃和培養(yǎng)目標(biāo)下完成的，這種過(guò)于死板的“職業(yè)定向型人才培養(yǎng)”仍不能完全適應(yīng)動(dòng)態(tài)、變化和發(fā)展的社會(huì)需求。

多元復(fù)合型人才：［4］即“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)能力”的人才類(lèi)型。該人才培養(yǎng)的特點(diǎn)是基礎(chǔ)知識(shí)豐富，專(zhuān)業(yè)知識(shí)扎實(shí)，具有針對(duì)性。同時(shí)，在其它相關(guān)領(lǐng)域又具有一定的選擇性和彈性，能夠根據(jù)學(xué)習(xí)或工作的需要及時(shí)掌握非專(zhuān)業(yè)知識(shí)，處理相關(guān)信息，從而使知識(shí)和能力呈現(xiàn)多元化的特點(diǎn)。顯然，多元復(fù)合型人才更能適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)和時(shí)代的需要。

3．對(duì)人才培養(yǎng)質(zhì)量的認(rèn)識(shí)與思考

材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)應(yīng)注意“三個(gè)避免”，［5］即避免過(guò)于理念化、避免專(zhuān)業(yè)過(guò)窄、避免過(guò)于實(shí)務(wù)性和操作性；提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，應(yīng)注重“三個(gè)結(jié)合”，即理念與實(shí)踐相結(jié)合、學(xué)校與企業(yè)教育相結(jié)合、國(guó)際先進(jìn)做法與我國(guó)實(shí)際情況相結(jié)合。通過(guò)人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新，傳承和發(fā)揚(yáng)本學(xué)科特色和品牌效應(yīng)，在國(guó)內(nèi)材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方面占據(jù)一席之地。

4．對(duì)學(xué)生素質(zhì)教育的認(rèn)識(shí)與思考

現(xiàn)代化社會(huì)的關(guān)鍵是人的現(xiàn)代化，是人素質(zhì)的現(xiàn)代化。而傳統(tǒng)的教學(xué)模式束縛了人的素質(zhì)提高。我們認(rèn)為，素質(zhì)教育是一種教育觀，也是一種教育思想，并且素質(zhì)與知識(shí)、能力往往是融為一體的，三者密不可分。因此，我們要樹(shù)立“知識(shí)＋能力＋素質(zhì)＋人格”的人才質(zhì)量關(guān)。大力推進(jìn)素質(zhì)教育：一要提升學(xué)生的素質(zhì)，二要培養(yǎng)學(xué)生的能力，三要訓(xùn)練學(xué)生的思維方式。通過(guò)這些措施，促進(jìn)素質(zhì)教育水平的提高，使學(xué)生更好的全面發(fā)展。

三、MOI人才培養(yǎng)模式創(chuàng)建的必要性

作為江西省有色金屬材料工程人才培養(yǎng)重要基地和新材料研發(fā)中心，我校材料工程專(zhuān)業(yè)堅(jiān)持“教學(xué)研究型”定位，緊密結(jié)合地方資源優(yōu)勢(shì)和行業(yè)特色，“服務(wù)行業(yè)、服務(wù)地方”，歷經(jīng)53年的建設(shè)與發(fā)展，形成獨(dú)特的人才培養(yǎng)模式和科研特色，在行業(yè)內(nèi)具有較大影響力。

然而，隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和科技的發(fā)展，材料物理與材料化學(xué)之間，金屬材料與無(wú)機(jī)非金屬材料之間的界限逐漸模糊，幾大材料之間有著更多的內(nèi)在聯(lián)系和共性，如在知識(shí)體系上，材料結(jié)構(gòu)、性能及檢測(cè)方面具有很大的共性；在課程設(shè)置上，如都開(kāi)設(shè)了《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《材料力學(xué)性能》、《材料物理性能》、《材料研究方法》等學(xué)科基礎(chǔ)課程。因而僅具有單一材料專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)的人才已遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展需求，材料科研和生產(chǎn)需要有寬廣知識(shí)面的復(fù)合創(chuàng)新型人才。［6］我們所認(rèn)為的復(fù)合創(chuàng)新型材料專(zhuān)業(yè)人才應(yīng)當(dāng)具備以下幾個(gè)標(biāo)志性特征：一是具有比較扎實(shí)的材料學(xué)科基礎(chǔ)理論功底和復(fù)合的知識(shí)結(jié)構(gòu)；二是具有從事材料工程領(lǐng)域?qū)崉?wù)工作的能力和較強(qiáng)的創(chuàng)新能力；三是具有更寬的專(zhuān)業(yè)視野、法學(xué)及管理觀念和較高的外語(yǔ)水平；四是具備良好的職業(yè)操守和人文素養(yǎng)。

材料科學(xué)論文:材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)《晶體學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)改革的探討

摘要：《晶體學(xué)基礎(chǔ)》是材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)課程之一，也是進(jìn)一步學(xué)習(xí)材料專(zhuān)業(yè)其他課程的基礎(chǔ)。本文根據(jù)材料專(zhuān)業(yè)《晶體學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)中存在的問(wèn)題，從教學(xué)內(nèi)容和次序、教學(xué)手段以及教學(xué)模式三個(gè)方面，提出了課程教學(xué)改革的詳細(xì)思路。

關(guān)鍵詞：晶體學(xué);教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)手段;研討式教學(xué);教學(xué)改革

一、前言

《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程是為地質(zhì)學(xué)、材料科學(xué)、礦物學(xué)等專(zhuān)業(yè)學(xué)生在完成高等數(shù)學(xué)、普通化學(xué)和物理學(xué)等公共課程后而開(kāi)設(shè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課[1-4]。對(duì)于材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程中的晶體結(jié)構(gòu)、晶體對(duì)稱(chēng)性、倒易點(diǎn)陣、晶體投影、晶體生長(zhǎng)、晶體缺陷等晶體學(xué)基本知識(shí)，是進(jìn)一步學(xué)習(xí)《X射線(xiàn)衍射》、《電子顯微分析》、《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《材料力學(xué)性能》以及《材料物理性能》等專(zhuān)業(yè)課程的基礎(chǔ)[2]。在材料科學(xué)領(lǐng)域，調(diào)控材料的性能是人們追求的目標(biāo)。如果一種材料的成分確定，那么它的電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)以及力學(xué)等性能將取決于材料的晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)型和晶體中存在的缺陷特征（如雜質(zhì)原子的濃度、位錯(cuò)密度和晶粒尺寸等）。因此，《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程的基礎(chǔ)知識(shí)不僅在材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)各門(mén)專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)中起到重要的作用，而且將對(duì)學(xué)生們將來(lái)的材料科學(xué)與工程實(shí)踐起到重要的指導(dǎo)作用。

開(kāi)設(shè)《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程以前，北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的晶體學(xué)教學(xué)計(jì)劃主要安排在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程中，大約講解4學(xué)時(shí)。另一方面，在《X射線(xiàn)衍射》和《電子顯微分析》等專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)過(guò)程中，過(guò)去通常要利用2～4學(xué)時(shí)來(lái)講解布拉斐點(diǎn)陣、倒易點(diǎn)陣等晶體學(xué)知識(shí)。這使得部分晶體學(xué)知識(shí)被重復(fù)講授，而一些重要的晶體學(xué)知識(shí)沒(méi)有得到無(wú)法全面、系統(tǒng)和深入地講解?；谝陨显颍本┖娇蘸教齑髮W(xué)自2010年起對(duì)材料專(zhuān)業(yè)的本科2年級(jí)學(xué)生開(kāi)設(shè)了《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程。

通過(guò)過(guò)去幾年的《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生們普遍反應(yīng)對(duì)晶體學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的理解更加全面和深入了，同時(shí)在學(xué)習(xí)與晶體學(xué)相關(guān)的其他材料專(zhuān)業(yè)課程時(shí)，也更加得心應(yīng)手。但是，目前的晶體學(xué)教學(xué)中還存在以下3個(gè)主要問(wèn)題。

1.晶體學(xué)涵蓋的內(nèi)容十分廣泛，它是多個(gè)學(xué)科的重要基礎(chǔ)課程，不同學(xué)科對(duì)于晶體學(xué)知識(shí)的側(cè)重點(diǎn)有所差別。目前，國(guó)內(nèi)《晶體學(xué)基礎(chǔ)》的教材主要是面向地質(zhì)和礦物專(zhuān)業(yè)而編寫(xiě)的[5]，其包含的內(nèi)容以及章節(jié)編排次序也是為了使地質(zhì)和礦物專(zhuān)業(yè)學(xué)生更好地掌握相關(guān)晶體學(xué)知識(shí)而設(shè)計(jì)的。所以，現(xiàn)有教材的教學(xué)內(nèi)容以及講授次序并不完全適用于材料專(zhuān)業(yè)《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)。

2.《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程中包含著很多晶體學(xué)基本概念，同時(shí)還有非常抽象的宏觀和微觀對(duì)稱(chēng)操作以及晶體的投影操作。在以往的晶體學(xué)教學(xué)過(guò)程中，主要借助一些靜態(tài)的二維或者三維圖片進(jìn)行講解，其表現(xiàn)力度有限，無(wú)法有效地使學(xué)生理解和掌握抽象的晶體學(xué)基本概念和理論。

3.在《晶體學(xué)基礎(chǔ)》的授課形式上，過(guò)去主要以教師講授為主，學(xué)生主動(dòng)參與較少。僅僅通過(guò)教師對(duì)《晶體學(xué)基礎(chǔ)》中復(fù)雜空間對(duì)稱(chēng)變換進(jìn)行講解，難以使學(xué)生深入理解晶體中對(duì)稱(chēng)特點(diǎn)、內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的堆積規(guī)律以及復(fù)雜的空間概念。同時(shí)，這樣也不利于學(xué)生創(chuàng)造性思維和解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)。

由以上分析可見(jiàn)，現(xiàn)有的《晶體學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)已經(jīng)難以滿(mǎn)足材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的要求。因此，我們有必要對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)模式進(jìn)行改革，以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生真正理解和掌握晶體學(xué)知識(shí)的精髓，為學(xué)生在將來(lái)的材料科學(xué)與工程實(shí)踐中打下良好基礎(chǔ)。

二、教學(xué)內(nèi)容和講授次序的改革

目前，本校《晶體學(xué)基礎(chǔ)》的教學(xué)課時(shí)共32學(xué)時(shí)，與地質(zhì)學(xué)和礦物學(xué)專(zhuān)業(yè)相比，總授課時(shí)間較少[3，4]。為了在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)講授材料科學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生所必需掌握的晶體學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，有必要將那些與材料科學(xué)專(zhuān)業(yè)相關(guān)性不大的內(nèi)容進(jìn)行刪減。例如，晶體理想形態(tài)和晶體規(guī)則連生方面的內(nèi)容對(duì)地質(zhì)學(xué)和礦物學(xué)專(zhuān)業(yè)十分重要，但是對(duì)于材料專(zhuān)業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，只需要在課程緒論中加以概述就能夠滿(mǎn)足本專(zhuān)業(yè)的教學(xué)要求了。同時(shí)，對(duì)于后續(xù)材料科學(xué)的其他專(zhuān)業(yè)課程將詳細(xì)講解的知識(shí)點(diǎn)，也可以進(jìn)行適當(dāng)刪減，如晶體相變、晶體物理學(xué)等內(nèi)容。另一方面，對(duì)于進(jìn)一步學(xué)習(xí)材料專(zhuān)業(yè)其他課程而需要用到的一些重要晶體學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，應(yīng)該增加講解內(nèi)容的深度。例如，倒易點(diǎn)陣、吳氏網(wǎng)等基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)于分析材料的微觀結(jié)構(gòu)特征至關(guān)重要，但是，現(xiàn)有教材中的以上相關(guān)內(nèi)容過(guò)于簡(jiǎn)單，無(wú)法滿(mǎn)足材料專(zhuān)業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)要求，所以，需要增加相關(guān)的授課內(nèi)容。

教學(xué)內(nèi)容的變更促使我們進(jìn)一步思考授課內(nèi)容編排的邏輯性。由于晶體學(xué)授課內(nèi)容和側(cè)重點(diǎn)發(fā)生了變化，所以，我們就不能按照現(xiàn)有教科書(shū)中針對(duì)地質(zhì)和礦物專(zhuān)業(yè)的教學(xué)目的來(lái)安排授課次序，而應(yīng)該按照材料專(zhuān)業(yè)對(duì)晶體學(xué)教學(xué)內(nèi)容的要求，研究如何安排授課次序才能更有利于本專(zhuān)業(yè)學(xué)生由淺入深、循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)相關(guān)晶體學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。例如，在講解晶體宏觀對(duì)稱(chēng)性之前，有必要先講解一些典型晶體結(jié)構(gòu)的實(shí)例，以幫助學(xué)生形象地理解復(fù)雜的空間對(duì)稱(chēng)操作;將晶體的微觀對(duì)稱(chēng)和空間群知識(shí)從原教材的第七章提前到第三章[5]，使其與晶體宏觀對(duì)稱(chēng)合并成晶體宏觀和微觀對(duì)稱(chēng)一章，這樣有利于從宏觀和微觀相互聯(lián)系的角度進(jìn)行講解;另外，倒易點(diǎn)陣知識(shí)應(yīng)該從原教材的第一章后移到第四章，在講解完晶體定向和晶體學(xué)符號(hào)之后，學(xué)生們熟練掌握了晶體正空間的晶面和晶向指數(shù)，此時(shí)講授倒易點(diǎn)陣知識(shí)更有利于學(xué)生理解復(fù)雜的正空間和倒易空間的相互變換。

三、教學(xué)手段的改革

《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程的難點(diǎn)是晶體宏觀和微觀對(duì)稱(chēng)、晶體的投影以及內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的堆積。除了采用傳統(tǒng)的板書(shū)和二維圖形對(duì)這些晶體學(xué)難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行講解以外，我們應(yīng)該更加注重利用一些三維模型。例如，在講解晶體的球面投影和吳氏網(wǎng)過(guò)程中，利用地球儀作為三維實(shí)物模型，能夠更好地說(shuō)明晶體的各個(gè)晶面在進(jìn)行球面投影過(guò)程中的操作次序，以及解釋如何利用吳氏網(wǎng)來(lái)計(jì)算晶面夾角。在講解晶體的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)時(shí)，可以利用一些特制的三維立體模型，形象地顯示出不同軸次的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng);另外，在講解晶體的極射赤平投影時(shí)，可以針對(duì)一些具有特殊對(duì)稱(chēng)特點(diǎn)的宏觀晶體，讓學(xué)生自己動(dòng)手制作相關(guān)的三維實(shí)物模型，通過(guò)觀察各晶面的投影特點(diǎn)，加深對(duì)極射赤平投影知識(shí)的理解。

同時(shí)，為了使學(xué)生更加形象地把握各種對(duì)稱(chēng)變換特征和晶面投影規(guī)律，我們應(yīng)該進(jìn)一步利用三維多媒體軟件，制作一些三維動(dòng)畫(huà)作為輔助教學(xué)手段[6]。這樣能夠通過(guò)三維旋轉(zhuǎn)來(lái)觀察晶體的宏觀對(duì)稱(chēng)特點(diǎn)以及晶體結(jié)構(gòu)中的質(zhì)點(diǎn)（原子、分子或離子）位置，滿(mǎn)足晶體宏觀和微觀對(duì)稱(chēng)要素及其操作等抽象教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)目的，使學(xué)生能夠直觀地觀察不同宏觀和微觀對(duì)稱(chēng)操作的特點(diǎn)，從而加深對(duì)這些抽象晶體學(xué)概念的理解。

四、研討式教學(xué)模式的改革

本?！毒w學(xué)基礎(chǔ)》課程在開(kāi)課初期的授課形式為大班整體授課，包括所有材料專(zhuān)業(yè)大二的學(xué)生（約150名）。由于聽(tīng)課學(xué)生人數(shù)較多，導(dǎo)致教師難以實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的聽(tīng)課效果。故而，本校自2013年起對(duì)《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程進(jìn)行了“小班化”教學(xué)實(shí)驗(yàn)（每班70～80人），有效地提高了授課效果。但是，目前的教學(xué)模式基本上還是以教師的“填鴨式”教學(xué)方式為主要授課模式，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，沒(méi)有積極地思考問(wèn)題。因此，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生共同主導(dǎo)本課程的教學(xué)過(guò)程，通過(guò)師生之間以及學(xué)生之間“研討式”的教學(xué)模式，使學(xué)生在研討過(guò)程中理解和掌握《晶體學(xué)基礎(chǔ)》的基本概念和抽象知識(shí)。針對(duì)每堂課的重點(diǎn)講授內(nèi)容，教師在課堂中提出相關(guān)問(wèn)題，將學(xué)生分成若干小組，每組4～6人，在教師的引導(dǎo)下，通過(guò)學(xué)生之間反復(fù)討論將復(fù)雜的晶體學(xué)問(wèn)題進(jìn)行逐步闡明，這樣也有利于檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)每堂課知識(shí)的掌握情況。同時(shí)，將分組討論的結(jié)果納入平時(shí)成績(jī)的考核體系，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)提出問(wèn)題，并積極地通過(guò)討論來(lái)相互啟發(fā)，進(jìn)而解決各個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。

另外，師生應(yīng)該充分利用本校在校園網(wǎng)上建立的晶體學(xué)課程中心平臺(tái)。一方面，鼓勵(lì)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行自由討論，另一方面，讓學(xué)生針對(duì)以上問(wèn)題在課堂上以小組為單位進(jìn)行發(fā)言和討論。通過(guò)以上“研討式”教學(xué)模式及時(shí)獲得學(xué)生學(xué)習(xí)效果的反饋，從而調(diào)整講課速度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

五、總結(jié)

《晶體學(xué)基礎(chǔ)》是材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，應(yīng)該按照材料科學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生應(yīng)該掌握的晶體學(xué)知識(shí)，優(yōu)化編排授課內(nèi)容和次序，提高授課效果;利用三維晶體學(xué)動(dòng)畫(huà)模型，加深學(xué)生對(duì)晶體對(duì)稱(chēng)要素及其操作等復(fù)雜晶體學(xué)概念和理論的理解;建立“研討式”教學(xué)模式，針對(duì)課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，提出學(xué)生課堂和課后研討的主題，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容的掌握情況，提高學(xué)生通過(guò)主動(dòng)提問(wèn)以及相互討論而獲取知識(shí)的能力，最終使學(xué)生更好地掌握材料科學(xué)專(zhuān)業(yè)必需的晶體學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

材料科學(xué)論文:金屬材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)改革與探討

摘要：生產(chǎn)實(shí)習(xí)是高校人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)之一，也是工程教育認(rèn)證現(xiàn)場(chǎng)考察的重點(diǎn)環(huán)節(jié)之一。本文針對(duì)金屬材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)中存在的問(wèn)題，進(jìn)行了教學(xué)改革的嘗試，獲得了良好的實(shí)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：金屬材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè);生產(chǎn)實(shí)習(xí);教學(xué)改革

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年工科大學(xué)畢業(yè)生的數(shù)量居世界之首，但畢業(yè)生的質(zhì)量卻令人堪優(yōu)。在工程教育認(rèn)證新形勢(shì)下，如何強(qiáng)化工程意識(shí)，培養(yǎng)解決復(fù)雜工程實(shí)踐能力是高等工程教育中刻不容緩的事情之一[1-3]。生產(chǎn)實(shí)習(xí)的目的是將理論教學(xué)與企業(yè)生產(chǎn)密切結(jié)合，提高專(zhuān)業(yè)興趣，擴(kuò)寬專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)，為同學(xué)即將選擇考研專(zhuān)業(yè)和就業(yè)提供指導(dǎo)，培養(yǎng)同學(xué)專(zhuān)業(yè)工程實(shí)踐和復(fù)雜工程實(shí)問(wèn)題的解決能力。因此，生產(chǎn)實(shí)習(xí)承前啟后至關(guān)重要。

目前盡管建立了眾多的校外實(shí)習(xí)基地，但企業(yè)考慮到實(shí)習(xí)安全、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)車(chē)間場(chǎng)地空間等問(wèn)題，導(dǎo)致生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)停留參觀時(shí)間短。同時(shí)，車(chē)間噪音大，實(shí)習(xí)小組人數(shù)多，在“只許看，不許動(dòng)”動(dòng)的束縛下，實(shí)習(xí)變成了參觀、走馬觀花[4，5]。因此，同學(xué)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝過(guò)程的了解和認(rèn)識(shí)浮淺，甚至是囫圇吞棗。在工程認(rèn)證新形勢(shì)下，探索教學(xué)模式改革將具有重要的意義。

一、生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)改革

1.生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地的選擇。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和目前企業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行困難形式下，企業(yè)在生產(chǎn)活動(dòng)中均把經(jīng)濟(jì)效益作為首要考慮因素，學(xué)生實(shí)習(xí)一般不會(huì)給企業(yè)帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)效益，反而可能會(huì)對(duì)工廠正常的生產(chǎn)秩序和安全造成或多或少的影響。因此，企業(yè)對(duì)接納學(xué)生實(shí)習(xí)一般持消極態(tài)度，能安排學(xué)生實(shí)習(xí)時(shí)間和次數(shù)有限。同時(shí)，由于實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)限制，對(duì)生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地只能就近選擇。因此，在實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)和實(shí)習(xí)基地均有限的情況下，合理資源安排尤為重要。

（1）建立校外精習(xí)基地。所謂精習(xí)，選擇典型的產(chǎn)品，熟悉零件的整個(gè)生產(chǎn)加工過(guò)程，既包括材質(zhì)選擇、進(jìn)廠檢測(cè)、生產(chǎn)設(shè)備型號(hào)、生產(chǎn)工藝制定、相關(guān)的性能檢測(cè)與質(zhì)量控制、產(chǎn)品的市場(chǎng)定位與銷(xiāo)售情況、企業(yè)管理與企業(yè)文化。讓同學(xué)以工程技術(shù)人員的角度去熟悉、分析產(chǎn)品零件圖、加工工藝圖、焊接工藝圖等生產(chǎn)工藝過(guò)程。采用先課堂講解（興趣引導(dǎo)）―同學(xué)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)（感性認(rèn)識(shí)）―課堂交流討論（啟發(fā)深入）―再次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)（理解領(lǐng)悟）―課堂討論交流（融會(huì)貫通）的方式進(jìn)行。

精習(xí)基地選擇一是交通方便，便于學(xué)生多次實(shí)習(xí)往返，節(jié)省實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi);二是精習(xí)基地要有獨(dú)立功能產(chǎn)品或運(yùn)動(dòng)部件，既涵蓋金屬原料質(zhì)量控制、加工成型（鑄造、鍛壓、焊接、塑性成型、熱處理中的一種或一種以上成型工藝）、質(zhì)量檢測(cè)、裝配等工序。三是廠家積極配合，能提供產(chǎn)品生產(chǎn)圖紙、生產(chǎn)和檢測(cè)工藝文件、生產(chǎn)設(shè)備資料，并可接納多次實(shí)習(xí)。

精習(xí)基地給同學(xué)一個(gè)全面系統(tǒng)的材料成型工程概念，讓同學(xué)由淺入深，由表及里，歸納總結(jié)其工藝選擇的理論依據(jù)、質(zhì)量控制的方法，根據(jù)工況和經(jīng)濟(jì)性，選擇零件熱處理、耐磨、耐蝕處理方法，探索思考該產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量提升空間，進(jìn)而培養(yǎng)解決復(fù)雜工程實(shí)踐問(wèn)題的能力。

（2）建立校內(nèi)精習(xí)基地。大學(xué)一般建有科技成果轉(zhuǎn)化孵化器，既高校技產(chǎn)業(yè)園。雖然高校企業(yè)產(chǎn)業(yè)園的企業(yè)規(guī)模小，對(duì)生產(chǎn)實(shí)習(xí)來(lái)說(shuō)，具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。輔助教學(xué)是高校產(chǎn)業(yè)園的職責(zé)之一，便于聯(lián)系落實(shí)實(shí)習(xí)任務(wù)，時(shí)間安排靈活。二是交通便利，便于往返多次實(shí)習(xí)。另外，高校科研成果成功轉(zhuǎn)化案例的學(xué)習(xí)，有助于激發(fā)同學(xué)學(xué)習(xí)的興趣和激情，培養(yǎng)同學(xué)創(chuàng)業(yè)的意識(shí)。

（3）建立校外泛習(xí)基地。所謂泛習(xí)基地是指學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)1～2次，主要是讓同學(xué)了解熟悉不同零部件的生產(chǎn)成型工藝過(guò)程，掌握金屬零件不同的成型工藝，擴(kuò)寬對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)加工視野。由于企業(yè)接納實(shí)習(xí)時(shí)間的限制，同學(xué)對(duì)泛習(xí)基地的生產(chǎn)工藝過(guò)程難以深入的理解和貫通，因此指導(dǎo)老師的預(yù)先講解、同學(xué)對(duì)企業(yè)相關(guān)產(chǎn)品、工藝的預(yù)先資料的收集、查閱和實(shí)習(xí)后現(xiàn)場(chǎng)答疑講解是決定泛習(xí)基地實(shí)習(xí)效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

一般精習(xí)基地選擇1～2個(gè)企業(yè)，每個(gè)小組安排3～4次進(jìn)廠實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，每次實(shí)習(xí)0.5～1天。泛習(xí)基地安排4～6個(gè)企業(yè)，每個(gè)企業(yè)安排1～2次進(jìn)廠實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，每次0.5～1天。精習(xí)基地、泛習(xí)基地實(shí)習(xí)時(shí)間和次數(shù)的安排，可根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)工序、生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備開(kāi)工使用情況靈活調(diào)整。

2.指導(dǎo)教師工程素養(yǎng)的培養(yǎng)。目前高校師資評(píng)聘過(guò)分依重科高層次科研項(xiàng)目和論文，忽視了高校教師的工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)和引導(dǎo)。同時(shí)，很多高校教學(xué)重課堂理論教學(xué)的考核與評(píng)價(jià)，輕工程實(shí)習(xí)的投入與考核。另外，實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境工況復(fù)雜，指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)習(xí)不僅需要投入時(shí)間和精力多，還要求老師具有較好的身體素質(zhì)。因此，要到達(dá)預(yù)期的生產(chǎn)實(shí)習(xí)效果，具有工程開(kāi)發(fā)或企業(yè)工作背景的指導(dǎo)老師尤為重要。選擇有經(jīng)驗(yàn)的老教師帶年輕教師，培養(yǎng)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師教學(xué)梯隊(duì)，是完成實(shí)習(xí)的有效保障[6]。

指導(dǎo)教師到精習(xí)、泛習(xí)基地企業(yè)同技術(shù)人員交流座談，預(yù)先調(diào)研、制定實(shí)習(xí)計(jì)劃，收集編制實(shí)習(xí)報(bào)告。同時(shí)，做好預(yù)先動(dòng)員，講解和指導(dǎo)工作。這些工作已遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超出了“教學(xué)工作量”所能體現(xiàn)出的工作量，需要指導(dǎo)老師相互合作，共同完成。指導(dǎo)教師工程背景培訓(xùn)需要學(xué)院、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的重視和教學(xué)規(guī)章指導(dǎo)的引導(dǎo)。

3.教學(xué)模式改革。

（1）實(shí)習(xí)前沿。同學(xué)第一次到企業(yè)實(shí)習(xí)，帶著對(duì)未來(lái)工作環(huán)境的憧憬，也充滿(mǎn)了對(duì)企業(yè)的好奇與迷茫。愿望是美好的，但現(xiàn)實(shí)是殘酷的。所選擇的精習(xí)、泛習(xí)基地在企業(yè)規(guī)模、技術(shù)先進(jìn)性、企業(yè)管理、車(chē)間環(huán)境等諸多方面可能差強(qiáng)人意，實(shí)習(xí)動(dòng)員要預(yù)先化解同學(xué)心中的就業(yè)觀與實(shí)習(xí)現(xiàn)實(shí)企業(yè)的落差，樹(shù)立正確的擇業(yè)觀念，引導(dǎo)同學(xué)走進(jìn)企業(yè)，培養(yǎng)興趣，擴(kuò)寬對(duì)專(zhuān)業(yè)的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，鼓勵(lì)同學(xué)不僅帶著眼睛去實(shí)習(xí)，更要帶著腦子去思考，去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并運(yùn)用所以理論，探討解決實(shí)踐工程問(wèn)題的可行性。

（2）編寫(xiě)實(shí)習(xí)報(bào)告。指導(dǎo)教師根據(jù)安排企業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)間、企業(yè)設(shè)備開(kāi)工情況，修改、編寫(xiě)實(shí)習(xí)報(bào)告，避免同學(xué)實(shí)習(xí)報(bào)告流水賬、抄襲雷同、言之無(wú)物。實(shí)習(xí)報(bào)告采用啟發(fā)、討論，研究與探討的方式，引導(dǎo)同學(xué)對(duì)產(chǎn)品選材、成型工藝、質(zhì)量控制、產(chǎn)品性能逐漸深入分析研究，將所學(xué)理論與產(chǎn)品加工制造工藝、技術(shù)相結(jié)合，培養(yǎng)同學(xué)解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。因此，實(shí)習(xí)報(bào)告的編寫(xiě)是針對(duì)精習(xí)基地、泛習(xí)基地有的放矢，引導(dǎo)同學(xué)在實(shí)習(xí)過(guò)程中抓住重點(diǎn)環(huán)節(jié)，透過(guò)實(shí)習(xí)產(chǎn)品，回歸到理論的運(yùn)用，將課堂理論與生產(chǎn)實(shí)踐融匯貫通。

（3）實(shí)習(xí)考核。實(shí)習(xí)成績(jī)的考核與評(píng)定是實(shí)習(xí)學(xué)風(fēng)引導(dǎo)的指揮棒。同時(shí)，考評(píng)制度也影響下一級(jí)同學(xué)學(xué)風(fēng)和實(shí)習(xí)態(tài)度。制定合理的實(shí)習(xí)考核辦法是實(shí)習(xí)效果保障之一。一般從實(shí)習(xí)紀(jì)律（10%）、實(shí)習(xí)筆記（20%）、實(shí)習(xí)報(bào)告（40%）、實(shí)習(xí)答辯（30%）四個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)習(xí)筆記采用時(shí)抽查，即可可以監(jiān)督同學(xué)，也可以及時(shí)了解同學(xué)實(shí)習(xí)掌握情況，合理的安排實(shí)習(xí)時(shí)間。實(shí)習(xí)答辯采用分組座談式答辯，同學(xué)主動(dòng)講述和提問(wèn)回答相結(jié)合，為同學(xué)進(jìn)行理論的深化和梳理。

二、生產(chǎn)實(shí)習(xí)改革應(yīng)用及效果

金屬材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)計(jì)劃3周15天，我們安排青島扎克船用鍋爐有限公司、青島金海納有限公司作為精習(xí)基地，萊鋼錨鏈、青島海立、城陽(yáng)豐東熱處理、濰坊豐東熱處理、高密高鍛5家公司作為泛習(xí)基地，其產(chǎn)品包括：船用鍋爐、采煤機(jī)截齒、海上平臺(tái)錨鏈、冰箱變頻壓縮機(jī)、活性屏離子氮化爐、壓力機(jī)等。

實(shí)習(xí)參觀公司按其產(chǎn)品成型工藝分，焊接成型：鍋爐壓力容器埋弧焊、CO2保護(hù)焊、氬弧焊、錨鏈閃光對(duì)焊、截齒釬焊。塑性成型：爐體的卷壓成型、汽車(chē)殼體零件的板料沖壓成型、錨鏈橫檔的熱鍛成型。鑄造成型：壓力機(jī)及其零件的砂型鑄造、消失模鑄造成型。機(jī)械加工成型：變頻冰箱壓縮機(jī)機(jī)械加工。板料和棒料下料：剪板機(jī)下料（≤8mm）、火焰和等離子氣割，棒材和管材的帶鋸切割下料。此外還涉及熱處理工藝：截齒的感應(yīng)淬火、滲碳淬火、離子氮化、氣體氮化及其噴丸、噴砂除銹預(yù)處理工藝。按檢測(cè)方式可以分為探傷檢測(cè)：壓力容器X射線(xiàn)探傷、著色探傷和錨鏈超聲探傷。力學(xué)性能檢測(cè)：鍋爐焊縫的拉伸試驗(yàn)、沖擊實(shí)驗(yàn)。產(chǎn)品性能檢測(cè)：鍋爐的水壓檢測(cè)、變頻壓縮機(jī)噪聲檢測(cè)。鍋爐材料和錨鏈材料的元素檢測(cè)分析。從實(shí)習(xí)內(nèi)容看涉及了本科課程中的金屬材料學(xué)、材料的力學(xué)性能、成型原理與工藝、熱處理工藝與裝備、無(wú)損檢測(cè)等課程。

學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)老師、企業(yè)技術(shù)人員互動(dòng)，在實(shí)習(xí)報(bào)告的引導(dǎo)下，通過(guò)課堂探討交流，能夠積極主動(dòng)地完成各項(xiàng)實(shí)習(xí)任務(wù)，實(shí)習(xí)效果良好。另一方面，生產(chǎn)實(shí)習(xí)企業(yè)與學(xué)生獲得了互相認(rèn)可，既企業(yè)在進(jìn)行安全教育的同時(shí)，也給同學(xué)做了下一年度的招聘需求，同學(xué)可以帶著企業(yè)的技術(shù)問(wèn)題在企業(yè)完成本科畢業(yè)設(shè)計(jì)，促進(jìn)了學(xué)生的就業(yè)工作。

三、結(jié)論

在新的工程認(rèn)證形勢(shì)下，通過(guò)學(xué)校、教師、學(xué)生、企業(yè)多層次全方位的精習(xí)基地、泛習(xí)基地建設(shè)、實(shí)習(xí)指導(dǎo)報(bào)告的引導(dǎo)、實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師隊(duì)伍的形成，探索培養(yǎng)養(yǎng)具有解決復(fù)雜工程問(wèn)題的工程技術(shù)人才新的生產(chǎn)實(shí)習(xí)改革正在付諸實(shí)施并初顯效果。

材料科學(xué)論文:電子理論在材料科學(xué)中的應(yīng)用

摘 要 材料科學(xué)本身就是建立在研究微觀離子的基礎(chǔ)上的，電子理論以其特性占據(jù)這材料科學(xué)研究中的重要位置?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)在材料科學(xué)領(lǐng)域中對(duì)電子理論的應(yīng)用是必不可少的。同時(shí)，電子理論是一個(gè)龐大的體系，其中包含著多種子理論，本文就以實(shí)踐種應(yīng)用廣泛的密度泛函理論為例，簡(jiǎn)要敘述電子理論在材料科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域中的重要作用，并闡述其部分內(nèi)在規(guī)律，以期無(wú)論是對(duì)電子理論還是材料科學(xué)都能具有發(fā)展和推動(dòng)的作用。

關(guān)鍵詞 電子理論；密度泛函理論；材料科學(xué)

近幾年，密度泛函理論與分子動(dòng)力學(xué)相結(jié)合，在材料設(shè)計(jì)、合成、計(jì)算等諸多方面有明顯進(jìn)展，成為計(jì)算材科學(xué)的重要基礎(chǔ)和核心技術(shù)。其他量子力學(xué)多體問(wèn)題往往會(huì)具有一些“硬傷”，在計(jì)算的效率上，計(jì)算結(jié)果的精確度上，甚至于計(jì)算的方法上都難以達(dá)到一定的高度，隨著密度泛函理論的出現(xiàn)，使量子力學(xué)的研究又提升到另一個(gè)層次，與其他解決量子力學(xué)多提問(wèn)題的方法相比，采用密度泛函理論所進(jìn)行的研究能夠給出讓人滿(mǎn)意的結(jié)果，尤其使數(shù)據(jù)的精確，更能夠應(yīng)用到其他領(lǐng)域的研究中，例如化學(xué)、數(shù)學(xué)等，甚至應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和人們的生活中。

1 電子理論概述――以密度泛函理論為例

近年來(lái)隨著物理學(xué)的快速發(fā)展，人類(lèi)在探索與發(fā)現(xiàn)量子力學(xué)和微觀事物本質(zhì)問(wèn)題上的研究成果越來(lái)越多，現(xiàn)今科學(xué)學(xué)科的分支確定更加細(xì)致化，僅就材料物理學(xué)科來(lái)說(shuō)，建立了計(jì)算機(jī)材料分支學(xué)科。物理材料的基本性質(zhì)多數(shù)會(huì)受到電力結(jié)構(gòu)的影響，故而研究電子理論也必須借助于量子力學(xué)。發(fā)展電力理論為研究材料科學(xué)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，同時(shí)也給材料科學(xué)的研究提供了有利的預(yù)測(cè)依據(jù)，能在一定程度上提高材料科學(xué)的發(fā)展速度，因此在材料物理科學(xué)中論述電力理論的意義和可行性是十分明顯的。

電子理論是一種傳統(tǒng)理論的統(tǒng)稱(chēng)，但實(shí)際上電子理論中包含很多小的概念和理論，不同的理論也有不同的表述方式，密度泛函理論是較早的一種量子理論，他是以Thomas-Fermi的理論為基礎(chǔ)，產(chǎn)生于1960年到1970年。對(duì)于密度泛函理論來(lái)說(shuō)，它與傳統(tǒng)的量子理論的不同在于對(duì)基本物理性質(zhì)的描述方法，也是一種基準(zhǔn)。前者是將粒子密度作為基本物理量，而后者則將研究重點(diǎn)放在粒子密度上，使得二者有很大的不同。

密度泛函理論并不是一成不變的，而是隨著科學(xué)研究的愈加深入而逐步發(fā)展的。從基本理論到現(xiàn)在的非局域泛函，不斷有新的理論來(lái)擴(kuò)充這一理論所涵蓋的范圍，同時(shí)，這些理論互相彌補(bǔ)，也使得計(jì)算結(jié)果越來(lái)越精確和有效。可以說(shuō)，這一理論是一種活的理論，它不但在本身領(lǐng)域不斷深入發(fā)展，還與其他理論相互聯(lián)系，活躍前進(jìn)。

我們所稱(chēng)的密度泛函理論具有很強(qiáng)的特點(diǎn)，主要在于需要通過(guò)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算來(lái)進(jìn)行，運(yùn)行的計(jì)算機(jī)中需要裝載相聯(lián)系的軟件。在市面上我們可以看到許多有關(guān)軟件，上面我們說(shuō)到，不同的密度泛函理論所計(jì)算出的結(jié)果也不盡相同，主要差別在于數(shù)據(jù)的精確性，中間的差別在一定程度上與所使用的軟件有關(guān)。這一理論由于它的應(yīng)用性廣泛，被用于多個(gè)領(lǐng)域的計(jì)算中，但也存在其本身的問(wèn)題。但是，總體來(lái)說(shuō)，密度泛函理論是一種相對(duì)較成熟的理論體系，今后其發(fā)展也將會(huì)更加多樣。

2 密度泛函理論在材料科學(xué)中的應(yīng)用

如上所述，密度泛函理論在應(yīng)用中已經(jīng)得到了廣泛的實(shí)踐?！敖鼛啄陙?lái)DFT同分子動(dòng)力學(xué)方法相結(jié)合，在材料設(shè)計(jì)、合成、模擬計(jì)算和評(píng)價(jià)諸多方面有明顯的進(jìn)展，成為計(jì)算材料科學(xué)的重要基礎(chǔ)和核心技術(shù)”。

2.1 電性材料科學(xué)中的應(yīng)用

在電能與熱能之間的轉(zhuǎn)換的領(lǐng)域上，各國(guó)的研究者都在深入進(jìn)行研究，試圖找到一種新的電子特征。有的科學(xué)家利用密度泛函理論研究出某種材料的導(dǎo)電性能與金屬相比的優(yōu)劣；有些科學(xué)家利用密度泛函理論框架中的小的理論，研究了電子、磁及其相互作用的問(wèn)題，“結(jié)果表明，體系的性質(zhì)隨原子位上庫(kù)侖相互作用參數(shù)U的改變而顯著變化”。有的科學(xué)家運(yùn)用密度泛函理論，將增強(qiáng)的表面超導(dǎo)和圖像翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象進(jìn)行了計(jì)算和預(yù)判。

2.2 磁性材料科學(xué)中的應(yīng)用

磁性材料科學(xué)是起源很早的一門(mén)科學(xué)，我們都知道，鐵是最早被發(fā)現(xiàn)具有磁性的物質(zhì)，千百年來(lái)，人們對(duì)磁性科學(xué)的態(tài)度從神秘到了解，現(xiàn)在已經(jīng)通過(guò)多種方法在研究。有些科學(xué)家通過(guò)密度泛函理論獲得了FeN的結(jié)構(gòu)、結(jié)合能和磁矩，并且研究出團(tuán)簇的尺寸的不同對(duì)原子的磁矩沒(méi)有必然的影響，反而原子會(huì)在某一范圍內(nèi)變化。

2.3 光學(xué)材料上的應(yīng)用

光學(xué)材料一般是指?jìng)鬏敼獾慕橘|(zhì)材料，有些科學(xué)家利用密度泛函理論研究而得出：“在有機(jī)多層光電子發(fā)射二極管、光族材料和高密度光數(shù)據(jù)貯存材料上有潛在應(yīng)用?！?

2.4 在納米材料上的應(yīng)用

納米材料是指物質(zhì)的3個(gè)緯度中至少有一個(gè)緯度的量級(jí)是納米。納米材料自被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，逐步廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)、生活中，我們生活中所常見(jiàn)的納米防爆膜、納米微針等，現(xiàn)在在信息產(chǎn)業(yè)、能源產(chǎn)業(yè)、環(huán)境產(chǎn)業(yè)等都有廣泛的應(yīng)用，同時(shí)科學(xué)界對(duì)納米的研究還在更加深入和精確。一些科學(xué)家利用密度泛函理論，研究出某些物質(zhì)能夠吸收紅外，并且這種吸收能力極強(qiáng)。

3 結(jié)論

經(jīng)典的電子理論認(rèn)為，正離子所形成的電場(chǎng)是均勻的，而自由電子由于是運(yùn)動(dòng)的而不具有這種特性，自由電子和正離子相互碰撞不能形成新的物質(zhì)，而僅僅是作為一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)。正因?yàn)樽杂呻娮拥牟灰?guī)律運(yùn)動(dòng)，所以沒(méi)有顯性的表現(xiàn)形式，但一旦給自由電子一個(gè)外在的力，例如磁場(chǎng)，自由電子就會(huì)有規(guī)律有方向地進(jìn)行移動(dòng)，從而形成電流。本文所討論的密度泛函理論，是在電子理論中具有重要地位的一種理論，盡管它現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化學(xué)計(jì)算中，但是電子理論是包含多種其他理論，因此密度泛函理論更需要其他理論作為依據(jù)和支撐，其本身也能夠?yàn)槠渌碚撗芯刻峁├碚撝С?，因此，無(wú)論是主要利用該理論或者是借鑒密度泛函理論的原理或計(jì)算方法，做出的研究也漸漸投入到實(shí)踐中，從而真正有益于人類(lèi)。

材料科學(xué)論文:研討與展望高分子材料科學(xué)的發(fā)展進(jìn)程

摘 要 高分子材料科學(xué)作為一種前沿學(xué)科，在當(dāng)前保持了一種持續(xù)發(fā)展的態(tài)勢(shì)。本文從基本概念以及發(fā)展的過(guò)程向大家介紹這一門(mén)科學(xué)。

關(guān)鍵詞 高分子材料 現(xiàn)狀 可持續(xù)發(fā)展

1高分子材料的相關(guān)概念

1.1高分子材料的基本概念及來(lái)源

高分子材料（macromolecular material），以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料。高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料。按來(lái)源可分為分為天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和進(jìn)化的基礎(chǔ)。人類(lèi)社會(huì)一開(kāi)始就利用天然高分子材料作為生活資料和生產(chǎn)資料，并掌握了其加工技術(shù)。如利用蠶絲、棉、毛織成織物，用木材、棉、麻造紙等

1.2高分子材料的分類(lèi)

高分子材料按照特性分為橡膠、纖維、塑料、膠粘劑、涂料和高分子基復(fù)合材料等，其中前三種被稱(chēng)為高分子的三大材料。

橡膠是一類(lèi)線(xiàn)型柔性高分子聚合物。其分子鏈柔性好，在外力作用下可產(chǎn)生較大形變，除去外力后能迅速恢復(fù)原狀。有天然橡膠和合成橡膠兩種。纖維分為天然纖維和化學(xué)纖維。前者指蠶絲、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子為原料，經(jīng)過(guò)紡絲和后處理制得。纖維的次價(jià)力大、形變能力小、模量高，一般為結(jié)晶聚合物。塑料是以合成樹(shù)脂或化學(xué)改性的天然高分子為主要成分，再加入填料、增塑劑和其他添加劑制得。其分子間次價(jià)力、模量和形變量等介于橡膠和纖維之間。

2高分子材料科學(xué)的發(fā)展進(jìn)程

2.1高分子材料科學(xué)的發(fā)展歷史

高分子學(xué)科的建立，至今不到80年。從遠(yuǎn)古時(shí)期開(kāi)始，人類(lèi)就已經(jīng)學(xué)會(huì)使用天然高分子材料，比如天然的樹(shù)脂、橡膠、棉花、木材等。

20世紀(jì)20年代，才出現(xiàn)高分子科學(xué)的概念。到了20世紀(jì)30年代，高分子材料工業(yè)才步入發(fā)展階段，而到了20世紀(jì)50年代配位聚合的出現(xiàn)極大地推動(dòng)了高分子材料的發(fā)展。進(jìn)入20世紀(jì)下半葉，高分子取得了一系列突破性的進(jìn)展，比如聚烯烴的多元聚合，設(shè)計(jì)合成嵌段，超支化等聚合物等。

2.2高分子材料科學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀

進(jìn)入21世紀(jì)，單單從一個(gè)大方向來(lái)描述高分子材料的發(fā)展現(xiàn)狀是不可取的也是不全面的，所以將簡(jiǎn)單分為幾個(gè)領(lǐng)域分別介紹目前的發(fā)展現(xiàn)狀。

在電氣工業(yè)領(lǐng)域，高分子材料也有杰出的表現(xiàn)。隨著時(shí)代的發(fā)展，高分子材料在電子、家電和通信領(lǐng)域。我國(guó)電氣生產(chǎn)大國(guó)，全行業(yè)對(duì)高分子材料需求量較大用量。高分子材料輕質(zhì)、絕緣、耐腐蝕、表面質(zhì)量高和易于成型加工的特點(diǎn)正是生產(chǎn)各種家用電器的最佳材料，而家用電器是人們的必須生活用品，所以高分子材料在電氣工業(yè)的發(fā)展是會(huì)一直進(jìn)行下去的。

在機(jī)械制造領(lǐng)域更加少不了高分子材料。比如，目前世界不少轎車(chē)的塑料用量已經(jīng)超過(guò) 120千克/輛，德國(guó)高級(jí)轎車(chē)用量已經(jīng)達(dá)到300 千克/輛?？梢?jiàn)在汽車(chē)制造方面，高分子的發(fā)展還是比較成熟，系統(tǒng)的。并且可以預(yù)見(jiàn)，隨著汽車(chē)輕量化進(jìn)程的加速，塑料在汽車(chē)中的應(yīng)用將更加廣泛

高分子材料還在航空航天，建筑工程，醫(yī)療，包裝行業(yè)等眾多領(lǐng)域發(fā)展已經(jīng)比較成熟，并且正在朝著一個(gè)更加規(guī)范，更加科學(xué)，更加和諧的方向穩(wěn)定發(fā)展

2.3高分子材料科學(xué)的發(fā)展前景

高分子材料科學(xué)代表的是一種前沿技術(shù)，其發(fā)展趨勢(shì)也必然要適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的潮流和最先進(jìn)工業(yè)發(fā)展的需求。

2.3.1精細(xì)化

隨著時(shí)代的發(fā)展，精細(xì)化必然成為材料的主流趨勢(shì)，未來(lái)將納米技術(shù)融入其中也是勢(shì)在必行的。高分子材料的納米化可以依賴(lài)于高分子的納米合成，這既包括分子層次上的化學(xué)方法，也包括分子以上層次的物理方法。利用外場(chǎng)包括電場(chǎng)、磁場(chǎng)、力場(chǎng)等的作用，采用自組裝或自合成等方法，靠分子間的相互作用，構(gòu)建具有特殊結(jié)構(gòu)形態(tài)的分子聚集體。

2.3.2綠色友好化

在強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的21世紀(jì)，任何事物都在漸漸轉(zhuǎn)型，高分子材料也不例外。實(shí)現(xiàn)綠色友好化，需要在材料的合成，生產(chǎn)，運(yùn)用三方面全方位實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在的高分子合成材料對(duì)石油的依賴(lài)性特別強(qiáng)，尋找可以替代石油的其它資源，則成為21 世紀(jì)的高分子化學(xué)研究中的一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。調(diào)節(jié)原子和分子在物質(zhì)中的組合配置，控制物質(zhì)的微觀性質(zhì)、宏觀性質(zhì)和表面性質(zhì)，就可能使某種物質(zhì)滿(mǎn)足某種使用要求，這種物質(zhì)就能作為材料來(lái)使用。

2.3.3智能化

在這個(gè)智能材料的時(shí)代，高分子化學(xué)同樣承擔(dān)著不可替代的作用。智能材料是材料的作用和功能可隨外界條件的變化而有意識(shí)的調(diào)節(jié)、修飾和修復(fù)，如若實(shí)現(xiàn)，也必然會(huì)對(duì)人類(lèi)發(fā)展發(fā)揮巨大的作用。

3結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)比較淺層次的語(yǔ)言向大家介紹了高分子這門(mén)前沿科學(xué)，相信在今后的生活中，隨著科技的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的人會(huì)認(rèn)識(shí)高分子材料，并投入到這門(mén)與人類(lèi)生活息息相關(guān)的科學(xué)研究中去。

材料科學(xué)論文:基于高職―本科3+2分段培養(yǎng)體系的材料科學(xué)基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)與實(shí)踐

摘 要：本文從3+2分段培養(yǎng)體系的人才培養(yǎng)方案出發(fā)，對(duì)支撐光伏專(zhuān)業(yè)的材料科學(xué)基礎(chǔ)的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理和篩選，闡述了詳細(xì)的材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容及重難點(diǎn)知識(shí)。并且結(jié)合教學(xué)實(shí)際和學(xué)生特點(diǎn)，提出了材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的具體教學(xué)方式。

關(guān)鍵詞：3+2分段培養(yǎng)體系；高職；本科；教學(xué)；實(shí)踐

高職-本科3+2分段培養(yǎng)這種模式為學(xué)生的繼續(xù)深造和升格為高級(jí)技術(shù)管理人才提供了一條行之有效的途徑，能夠充分發(fā)揮高職和本科院校的優(yōu)勢(shì)，為企業(yè)提供具有發(fā)展?jié)摿Φ募寄苄腿瞬?，?shí)現(xiàn)學(xué)校、學(xué)生、企業(yè)三方共贏。這種模式在江蘇首先試點(diǎn)，常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我院”）與常州工學(xué)院已經(jīng)開(kāi)展多屆合作，共同制訂了比較完善的人才培養(yǎng)方案，而高職、本科銜接課程體系的建設(shè)無(wú)疑是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵，我院光伏材料制備技術(shù)專(zhuān)業(yè)在3+2轉(zhuǎn)段銜接階段開(kāi)設(shè)材料科學(xué)基礎(chǔ)這門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課有其針對(duì)性和必要性。材料科學(xué)基礎(chǔ)這門(mén)課程主要揭示固體材料結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)聯(lián)，實(shí)際上是用數(shù)理化的知識(shí)分析實(shí)際的材料問(wèn)題，其內(nèi)容龐雜，理論性強(qiáng)，抽象，是材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)的必修專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，具有普遍指導(dǎo)意義。3年高職學(xué)段培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐技能，要求感性認(rèn)識(shí)頗多，2年本科學(xué)段著眼專(zhuān)業(yè)和管理技術(shù)提升，要求有更深的理論基礎(chǔ)和解決問(wèn)題的能力。以下結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐，說(shuō)明如何開(kāi)展有效的材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)。

一、以光伏產(chǎn)業(yè)鏈為主線(xiàn)精選教學(xué)內(nèi)容

材料科學(xué)基礎(chǔ)的內(nèi)容包括晶體結(jié)構(gòu)和缺陷、固體熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)、固體結(jié)構(gòu)和電子理論三大塊，具體知識(shí)要點(diǎn)有晶體結(jié)構(gòu)、固體電子結(jié)構(gòu)、合金固溶體結(jié)構(gòu)、范性形變、缺陷、相圖、相變、界面、擴(kuò)散、凝固結(jié)晶、回復(fù)再結(jié)晶等。全部講完至少400學(xué)時(shí)左右，實(shí)際上既沒(méi)有這么多學(xué)時(shí)，也沒(méi)有必要面面俱到。課程具有普遍意義，但對(duì)專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，只要篩選出密切相關(guān)的內(nèi)容即可，做到必需和夠用即可。這樣一方面可節(jié)省時(shí)間，另一方面也能夠很快切入應(yīng)用。所以，一定要梳理光伏產(chǎn)業(yè)鏈的應(yīng)用點(diǎn)和材料科學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容相匹配，形成少而精的教學(xué)大綱內(nèi)容，以利于少學(xué)時(shí)教學(xué)和專(zhuān)業(yè)應(yīng)用。

縱觀光伏產(chǎn)業(yè)鏈，從硅原料的制備和提純，單晶硅多晶硅的生產(chǎn)加工，光伏電池和組件系統(tǒng)的生產(chǎn)，與材料科學(xué)基礎(chǔ)關(guān)聯(lián)的地方還不少。硅晶體的表面形貌、生長(zhǎng)方向、生長(zhǎng)棱線(xiàn)、層向生長(zhǎng)過(guò)程對(duì)應(yīng)晶體學(xué)知識(shí)、晶向晶面及特征的描述；其中融入硅和化合物半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)和電性能對(duì)應(yīng)著合金結(jié)構(gòu)和固態(tài)電子論的知識(shí)，并牽涉到結(jié)合鍵，能帶理論、半導(dǎo)體性能、光伏原理和光伏電池效率；晶片生產(chǎn)中缺陷位錯(cuò)的控制（頸縮工藝等）以及電池片效率改進(jìn)對(duì)應(yīng)著晶體的缺陷理論；單晶多晶的形核生 長(zhǎng)、環(huán)境控制、質(zhì)量控制對(duì)應(yīng)著凝固結(jié)晶理論；硅中雜質(zhì)含量及分布以及柵線(xiàn)印刷、焊接、歐姆接觸對(duì)應(yīng)合金知識(shí)相圖相變知識(shí)；PN結(jié)形成、焊接合金化過(guò)程、光生少子的擴(kuò)散和壽命、I-U特性曲線(xiàn)的擴(kuò)散方程推求對(duì)應(yīng)擴(kuò)散理論中的穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散；晶硅加工生產(chǎn)過(guò)程中的變形和損傷對(duì)應(yīng)固體范性形變和再結(jié)晶；多晶的晶界和單晶多晶的制備過(guò)程中的固液界面對(duì)應(yīng)界面理論。此外，掌握熱力學(xué)基本知識(shí)對(duì)分析缺陷、表面、相圖相變、凝固結(jié)晶都非常有用，對(duì)材料分類(lèi)論述的三大類(lèi)別材料如金屬、陶瓷、高分子各論也要介紹，這部分內(nèi)容具體涉及銀漿與硅的歐姆接觸、互聯(lián)條焊接、石英容器性能、封裝用鋁合金、TPT、EVA的使用性能?；谝陨戏治觯纬傻恼n程知識(shí)點(diǎn)和相關(guān)內(nèi)容以及重點(diǎn)難點(diǎn)見(jiàn)表1。

二、依據(jù)學(xué)生特點(diǎn)改革教學(xué)方式

此階段學(xué)生的主要特點(diǎn)有：①理論基礎(chǔ)較為薄弱。②從應(yīng)用型到研究型的學(xué)習(xí)習(xí)慣還未轉(zhuǎn)變。對(duì)這兩特點(diǎn)，在制訂學(xué)習(xí)內(nèi)容后還有一個(gè)如何讓其有效接受消化的過(guò)程，不適當(dāng)?shù)毓噍敃?huì)使學(xué)生理解困難，對(duì)學(xué)習(xí)失去興趣，從而也失去了教學(xué)意義。結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)為從以下幾個(gè)方面可以改善效果。

（1）精選教材。教材的選用原則是中等難度，有基礎(chǔ)的數(shù)理化知識(shí)銜接，便于自學(xué)和理清課程體系，也便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和受到啟發(fā)，提出問(wèn)題。不宜一下子導(dǎo)入艱深的理論。好的教材閱讀能夠激發(fā)興趣，深入淺出，讓人受益。材料科學(xué)基礎(chǔ)作為普適課程，教材種類(lèi)繁多，深度廣度側(cè)重點(diǎn)各有不同。貴州大學(xué)的張曉燕教授主編的《材料科學(xué)基礎(chǔ)（第二版）》具有以上特點(diǎn)，筆者認(rèn)為比較適用。

（2）提供配套的參考資料和習(xí)題冊(cè)。作為經(jīng)典理論，材料科學(xué)基礎(chǔ)暫時(shí)不會(huì)過(guò)時(shí)，現(xiàn)有的參考資料應(yīng)該是比較豐富的，應(yīng)該選擇性地看一些，特別是習(xí)題冊(cè)，更是和教材一樣必備，因?yàn)槔碚摰亩ㄐ院投客瑯又匾?，需要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行計(jì)算和練習(xí)，習(xí)題能夠加深學(xué)生對(duì)抽象理論的認(rèn)識(shí)，效果明顯，能增強(qiáng)學(xué)生的成就感和求知欲。

（3）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證有助于理解理論。配套實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生鞏固加深課堂理論知識(shí)，讓學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生自己分析問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，讓學(xué)生獲得更多的感性體驗(yàn)和創(chuàng)新體驗(yàn)，在光伏材料生產(chǎn)中，處處有材料外觀、缺陷、性能以及工藝參數(shù)等的檢測(cè)，過(guò)程檢測(cè)更是質(zhì)量保證的關(guān)鍵，一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和檢測(cè)有密切相關(guān)，應(yīng)該加以訓(xùn)練。如晶體結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)中的典型金屬結(jié)構(gòu)的鋼球堆積結(jié)構(gòu)模型分析實(shí)驗(yàn)、單偏光下晶體光學(xué)性質(zhì)，非晶態(tài)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和玻璃析晶實(shí)驗(yàn)（與長(zhǎng)晶過(guò)程的坩堝析晶有關(guān)）、擴(kuò)散和固相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，以及電阻測(cè)定實(shí)驗(yàn)等。

（4）明確概念，將理論講解淺顯化、簡(jiǎn)化或省略推導(dǎo)，過(guò)程讓學(xué)生對(duì)基本概念產(chǎn)生深刻印象，后續(xù)教學(xué)才能順理成章。教師應(yīng)重點(diǎn)講解參數(shù)的物理意義和相關(guān)概念，對(duì)求解過(guò)程作一般介紹和原則說(shuō)明，以便于學(xué)生快速接受知識(shí)。

（5）利用網(wǎng)絡(luò)資源如魔課，愛(ài)課程等多媒體手段開(kāi)展教學(xué)。應(yīng)該承認(rèn)，有些東西確實(shí)難以講清，因此晶體結(jié)構(gòu)的三維圖、原子進(jìn)入間隙位置的動(dòng)畫(huà)演示、擴(kuò)散微觀過(guò)程動(dòng)態(tài)展示、缺陷產(chǎn)生增值過(guò)程和運(yùn)動(dòng)方式的直觀視頻顯示，這些似乎都離不開(kāi)多媒體展示，可以極大提升學(xué)生的空間想象力。這些都得益于現(xiàn)代數(shù)碼技術(shù)可以把最微細(xì)的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜過(guò)程進(jìn)行立體展示。網(wǎng)絡(luò)資源也要好好利用，網(wǎng)上課堂是主要方式，具有簡(jiǎn)明易懂的優(yōu)點(diǎn)。

（6）互動(dòng)答疑及時(shí)解決疑問(wèn)，按照邏輯體系進(jìn)行內(nèi)容順序重排。由于材料科學(xué)基礎(chǔ)是一門(mén)邏輯體系嚴(yán)密的理論課，在教學(xué)過(guò)程中不能生搬教材中的章節(jié)安排，應(yīng)該從學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)來(lái)重新安排內(nèi)容序列，力圖使學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)有的力學(xué)、數(shù)理化知識(shí)就能理解各種規(guī)律，由于先后次序很重要，因此及時(shí)解決問(wèn)題可為下面章節(jié)授課鋪路。

（7）從理論到實(shí)踐，再?gòu)膶?shí)踐回到理論，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)，螺旋上升。用理論分析和解決是最好的服務(wù)生產(chǎn)實(shí)踐方式，也是學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論的價(jià)值所在。

通過(guò)以上針對(duì)3+2銜接階段教學(xué)方式的改進(jìn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到提升，專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)得到鞏固，結(jié)合專(zhuān)業(yè)實(shí)踐，也促進(jìn)了其他課程的學(xué)習(xí)，這對(duì)以后的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新是有益的。3+2分段培養(yǎng)能夠成就技能和學(xué)術(shù)兼?zhèn)涞娜瞬?，可滿(mǎn)足未來(lái)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)人才的需求，應(yīng)該是一種值得倡導(dǎo)的模式。

材料科學(xué)論文:材料科學(xué)基礎(chǔ)課程啟發(fā)式教學(xué)改革探討

摘 要 《材料科學(xué)基礎(chǔ)課程》作為材料物理專(zhuān)業(yè)本科核心課程，對(duì)本專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系的建立和后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。本文針對(duì)《材料科學(xué)基礎(chǔ)課程》存在的教學(xué)問(wèn)題，圍繞啟發(fā)式教學(xué)思想，從創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容，豐富教學(xué)手段，增加課堂互動(dòng)等方面對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)改革進(jìn)行探討，以期培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 材料科學(xué)基礎(chǔ) 啟發(fā)式教學(xué) 教學(xué)改革

材料科學(xué)基礎(chǔ)是一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)理論基礎(chǔ)課程，它以材料的組織結(jié)構(gòu)為出發(fā)點(diǎn)，涉及了各種材料的共性基礎(chǔ)知識(shí)。材料科學(xué)基礎(chǔ)課程是后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的基礎(chǔ)，在今后相關(guān)專(zhuān)業(yè)的工作和科研都有重要作用，但結(jié)合實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看學(xué)生普遍反映課程內(nèi)容枯燥、難學(xué)。究其原因，是因?yàn)樵撜n程理論知識(shí)點(diǎn)多并且內(nèi)容較為抽象，如涉及名詞定義近300個(gè)。如何解決材料科學(xué)基礎(chǔ)教與學(xué)的問(wèn)題，一直是該課程教學(xué)改革的重點(diǎn)。本文旨在結(jié)合啟發(fā)式教學(xué)改革的一系列思想，探討材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)改革。

啟發(fā)式教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)應(yīng)用型人才具有重要積極作用，它不是一種簡(jiǎn)單的教學(xué)方法的創(chuàng)新，而是一種教學(xué)思想的轉(zhuǎn)變。啟發(fā)式教學(xué)是從學(xué)生的需要出發(fā)，處理好教與學(xué)之間的關(guān)系，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，教師起到指導(dǎo)與推動(dòng)的作用，變教師的單純傳授為教師與學(xué)生間的互動(dòng)。因此，啟發(fā)式教學(xué)能豐富材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革內(nèi)容，深化教學(xué)改革意義，對(duì)于創(chuàng)新型人才的塑造具有重要意義。

1創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性

材料科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)抽象，課程內(nèi)容有一定的理論深度，需要學(xué)生理論推導(dǎo)和邏輯思維能力。抽象繁多的知識(shí)點(diǎn)很容易打擊學(xué)生求知欲，使得學(xué)生喪失學(xué)習(xí)積極性。因此授課過(guò)程中，要注重啟發(fā)式教學(xué)手段，內(nèi)容的趣味性。利用“聯(lián)想法”，通過(guò)一系列與生活或生產(chǎn)相關(guān)的實(shí)力或熱點(diǎn)話(huà)題引入知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)實(shí)際案例演繹基礎(chǔ)理論的內(nèi)涵與應(yīng)用。

在每一章開(kāi)頭，以實(shí)例開(kāi)頭回答“為什么學(xué)”這一問(wèn)題。如在講第五章材料的形變與再結(jié)晶時(shí)，教師首先詢(xún)問(wèn)學(xué)生汽車(chē)輪轂是怎么制備而成，引起了學(xué)生學(xué)習(xí)的求知欲。然后通過(guò)汽車(chē)輪轂的加工鍛造過(guò)程，給學(xué)生具體講解工業(yè)生產(chǎn)中加工硬化和再結(jié)晶的應(yīng)用。這種啟發(fā)式教學(xué)模式能夠減少學(xué)生對(duì)理論概念的陌生感，幫助他們理解基礎(chǔ)理念和基本概念科學(xué)內(nèi)涵豐富性。

另外在課堂教學(xué)時(shí)，需要不斷引入科技前沿與研究熱點(diǎn)問(wèn)題，能夠擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。例如在講解第三章晶體缺陷的時(shí)候結(jié)合鐵電薄膜材料中位錯(cuò)對(duì)其的影響等前沿，增加不同角度的正負(fù)位錯(cuò)對(duì)鐵電薄膜單疇結(jié)構(gòu)的影響介紹。這些講授內(nèi)容能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，提高學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性。

2改變教學(xué)方法和教學(xué)手段，幫助學(xué)生記憶和理解

材料科學(xué)基礎(chǔ)課程知識(shí)體系龐大復(fù)雜，需要記憶的知識(shí)點(diǎn)比較多，是教學(xué)過(guò)程中一大難題。另一方面，傳統(tǒng)的教學(xué)模式采用“注入式”教學(xué)，忽略了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，造成了教師難教學(xué)生難學(xué)的境地。如果教學(xué)方法過(guò)于刻板很難引起學(xué)生的共鳴。因此改變傳統(tǒng)的“注入式”教學(xué)方法和手段，不再只單一的重視講授而輕視指導(dǎo)。啟發(fā)式教學(xué)方式之一就是采用導(dǎo)學(xué)制，指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用自己的思維模式，選擇最合適的思考與探究方式學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，使學(xué)生能對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)點(diǎn)感興趣深刻理解并記憶。

多媒體教學(xué)方式無(wú)疑是啟發(fā)式教學(xué)的一種重要實(shí)現(xiàn)途徑。多媒體教學(xué)方式可以化抽象知識(shí)為直觀，其優(yōu)越性在材料科學(xué)基礎(chǔ)課程中能得到充分體現(xiàn)。例如，晶體結(jié)構(gòu)三維圖像、位錯(cuò)的分類(lèi)和運(yùn)動(dòng)、材料的變形等內(nèi)容是材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。采用多媒體技術(shù)中的二維、三維動(dòng)畫(huà)進(jìn)行演示，圖文并茂、聲形俱佳，學(xué)生通過(guò)形象形式深刻理解和掌握了抽象的概念。但同時(shí)，多媒體教學(xué)也存在著弊端，它會(huì)讓學(xué)生習(xí)慣于被動(dòng)接受信息，削弱了學(xué)生的想象力和邏輯思維能力。這就要求教師在教學(xué)實(shí)踐中要把多媒體的應(yīng)用與教學(xué)內(nèi)容相整合運(yùn)用多種教學(xué)手段的結(jié)合，因材施教、因課施教。

如在講授第三章固體結(jié)構(gòu)中，對(duì)于體心、面心和密排六方等三種重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)于缺少立體空間概念的學(xué)生很難理解。講課的時(shí)候借助葡萄和牙簽等日常用品，以葡萄為原子牙簽為原子鍵給學(xué)生詳細(xì)講解了三種典型的晶體結(jié)構(gòu)，并以作業(yè)的形式讓學(xué)生自己課下動(dòng)手來(lái)做。這種教學(xué)方式能讓學(xué)生真正參與進(jìn)來(lái)，打開(kāi)了學(xué)生思路，獲得了很好的教學(xué)效果。

3翻轉(zhuǎn)課堂和課堂討論，增加師生互動(dòng)

教學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容就是指導(dǎo)學(xué)生怎樣去學(xué)習(xí)，這需要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主體地位，增加教師和學(xué)生之間積極的互動(dòng)。啟發(fā)式教學(xué)要求把學(xué)生作為課堂的主體，為學(xué)生提供充分展示自己才能的機(jī)會(huì)。翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新興的教學(xué)模式，它將傳統(tǒng)的課堂學(xué)習(xí)過(guò)程翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，讓學(xué)生在課堂外通過(guò)教學(xué)視頻或資料自主學(xué)習(xí)課程，而在課堂上教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行測(cè)評(píng)和相應(yīng)指導(dǎo)已完成教學(xué)目標(biāo)。另外在課上對(duì)于一些問(wèn)題可以分組學(xué)習(xí)的方式展開(kāi)交流和討論，每個(gè)學(xué)生參與其中獲得自己滿(mǎn)意的答案。翻轉(zhuǎn)課堂和適當(dāng)?shù)恼n堂討論能作為課堂教學(xué)的重要輔助環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為主的主動(dòng)式個(gè)性化學(xué)習(xí)，充分了體現(xiàn)了現(xiàn)代教育教學(xué)的基本內(nèi)涵，值得我（下轉(zhuǎn)第73頁(yè)）（上接第53頁(yè)）們發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)并運(yùn)用到材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)進(jìn)程中來(lái)。

但由于材料科學(xué)基礎(chǔ)基本概念抽象繁多，并不是所有的課程或知識(shí)點(diǎn)都適用于翻轉(zhuǎn)課程。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于一些復(fù)習(xí)性質(zhì)很強(qiáng)但又起到啟后作用的內(nèi)容，可以預(yù)先設(shè)計(jì)出一系列問(wèn)題讓學(xué)生查閱資料自學(xué)，然后在課堂上組織學(xué)生進(jìn)行討論或讓學(xué)生親自到講臺(tái)上進(jìn)行講解，涉及到新的知識(shí)點(diǎn)再由教師補(bǔ)充，這樣既活躍了教學(xué)氣氛，也可避免學(xué)生在學(xué)習(xí)熟悉的內(nèi)容時(shí)產(chǎn)生厭倦從而提高教學(xué)效率。例如講授第五章晶體的塑形變形時(shí)，由于里面的許多知識(shí)點(diǎn)跟第三章相近，適合利用翻轉(zhuǎn)課堂的形式讓學(xué)生課下自學(xué)，課上由老師指導(dǎo)討論。這種教學(xué)模式增強(qiáng)學(xué)生的自信心和主動(dòng)性，得到了事半功倍的效果。

4結(jié)語(yǔ)

總之，啟發(fā)式教學(xué)思想對(duì)于材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)改革具有重要指導(dǎo)意義。它要求教師在闡明概念、理論的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)知識(shí)架構(gòu)間的相互關(guān)系，注重講授理論的來(lái)源、思路、方法、意義和應(yīng)用，講清它們之間的內(nèi)在聯(lián)系。啟發(fā)式教學(xué)方法的應(yīng)用能抓住學(xué)生的好奇心，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)積極性。在傳授課程知識(shí)點(diǎn)啟發(fā)式教學(xué)方法能給學(xué)生提供廣闊的思維空間和分析解決問(wèn)題的能力。

材料科學(xué)論文:航空航天方向材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)教學(xué)改革

摘要：通過(guò)對(duì)航空航天材料專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)教材、課堂教學(xué)內(nèi)容與方法的改革與優(yōu)化，培養(yǎng)學(xué)生具有較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)的閱讀能力，進(jìn)一步提高學(xué)生的聽(tīng)、說(shuō)、寫(xiě)、譯能力，使學(xué)生能夠熟練應(yīng)用英語(yǔ)交流、獲取知識(shí)。同時(shí)促進(jìn)學(xué)生掌握良好的語(yǔ)言學(xué)習(xí)方法，提高文化素養(yǎng)，以適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和航空航天技術(shù)進(jìn)步的需要。

關(guān)鍵詞：航空航天材料;專(zhuān)業(yè)英語(yǔ);教學(xué);改革

航空航天材料是指飛行器及其動(dòng)力裝置、附件、儀表所用的各類(lèi)材料，是航空航天工程技術(shù)發(fā)展的決定性因素之一，也是材料科學(xué)中富有開(kāi)拓性的一個(gè)分支。飛行器及其裝置的設(shè)計(jì)，不斷地向材料工程提出新的課題，推動(dòng)了航空航天材料科學(xué)的進(jìn)步。各種先進(jìn)材料的出現(xiàn)也為飛行器及其裝置的設(shè)計(jì)提供更多的可設(shè)計(jì)性，極大地促進(jìn)了航空航天技術(shù)的發(fā)展。因此，先進(jìn)航空航天材料的開(kāi)發(fā)、研究與應(yīng)用反映了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平與航空航天技術(shù)，關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的綜合實(shí)力與國(guó)際影響力。因此，各國(guó)都把先進(jìn)材料的研究和開(kāi)發(fā)放在重要地位。盡管我國(guó)近年來(lái)在航空航天材料的研發(fā)方面取得了巨大進(jìn)展，但仍然與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大的差距。因此，需要不斷學(xué)習(xí)和引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。而國(guó)外相關(guān)資料都是英文出版，這就需要航空航天材料方向的學(xué)生具有較高的材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)能力，以完成獲取專(zhuān)業(yè)所需信息等任務(wù)。

材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)是一門(mén)語(yǔ)言應(yīng)用與材料專(zhuān)業(yè)知識(shí)緊密結(jié)合的課程。它不但涉及英語(yǔ)科技文體的語(yǔ)法特征和材料專(zhuān)業(yè)技術(shù)文獻(xiàn)的語(yǔ)言特點(diǎn)，而且涉及一定的專(zhuān)業(yè)技術(shù)內(nèi)容及科技信息交流。課程目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生具有較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)的閱讀能力，進(jìn)一步提高學(xué)生的聽(tīng)、說(shuō)、寫(xiě)、譯能力，使學(xué)生能夠熟練應(yīng)用英語(yǔ)交流、獲取知識(shí)。同時(shí)促進(jìn)學(xué)生掌握良好的語(yǔ)言學(xué)習(xí)方法，提高文化素養(yǎng)，以適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和航空航天技術(shù)進(jìn)步的需要。課程的教學(xué)目標(biāo)是：掌握一定量的與材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)有關(guān)的常用單詞和常用詞組，并掌握一定的構(gòu)詞法知識(shí)，具有識(shí)別生詞的能力，能順利閱讀專(zhuān)業(yè)相關(guān)的英文原版教科書(shū)、參考書(shū)及專(zhuān)業(yè)論文。但現(xiàn)行的教學(xué)模式在教學(xué)管理與培養(yǎng)方式中存在許多問(wèn)題亟待解決，目前也沒(méi)有針對(duì)航空航天方向的材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)教材。因此，迫切需要完善教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)方式，改編教材，以全面提高材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的教學(xué)質(zhì)量。

一、改編現(xiàn)有專(zhuān)業(yè)教材，擴(kuò)展學(xué)生專(zhuān)業(yè)視野

瀏覽現(xiàn)有大部分的《材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)》教材可發(fā)現(xiàn)，內(nèi)容基本是《材料科學(xué)概論》或《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的英文版本的改編，實(shí)際是英文版的專(zhuān)業(yè)教材，不具專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)教材特點(diǎn)。而且教材內(nèi)容的更新速度慢，與國(guó)際上材料科學(xué)的快速發(fā)展不相適應(yīng)，學(xué)生閱讀起來(lái)單調(diào)、枯燥。因此，在現(xiàn)有教材的基礎(chǔ)上，急需編寫(xiě)新版實(shí)用性教材。新版教材需兼顧英語(yǔ)的語(yǔ)法特點(diǎn)和材料專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)，既強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)又涵蓋國(guó)際研究前沿趨勢(shì)。

從提高學(xué)生的聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)及翻譯的綜合能力著手，按照從難到易的教材內(nèi)容順序，突出航空航天行業(yè)背景及新技術(shù)特點(diǎn)，完成《材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)》教材的設(shè)計(jì)與撰寫(xiě)。從教材章節(jié)編排上，按照先介紹語(yǔ)言知識(shí)后介紹材料專(zhuān)業(yè)的順序布局?？梢栽陂_(kāi)始的章節(jié)介紹科技英語(yǔ)的構(gòu)詞、語(yǔ)法的特點(diǎn)以及專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)文章的撰寫(xiě)規(guī)則。隨后的幾個(gè)章節(jié)，簡(jiǎn)單介紹材料的基礎(chǔ)理論知識(shí)，學(xué)生可以結(jié)合以前學(xué)習(xí)的材料專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行這部分的學(xué)習(xí)。目的是給學(xué)生介紹英文專(zhuān)業(yè)詞匯，讓學(xué)生逐漸熟悉專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的閱讀。隨后，在材料學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)內(nèi)容上，結(jié)合專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，著重介紹和航空航天技術(shù)緊密相關(guān)的材料研究?jī)?nèi)容，例如飛機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料、高溫材料、隱身材料、非晶材料、太陽(yáng)能材料等。同時(shí)，為了進(jìn)一步提高學(xué)生閱讀和理解專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)資料的能力，提高學(xué)生從專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)中獲取重要信息和跟蹤學(xué)術(shù)研究前沿的能力，教材還可以向?qū)W生介紹利用互聯(lián)網(wǎng)站和相關(guān)的學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)站獲取最新專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)的方法。并且，從材料專(zhuān)業(yè)高質(zhì)量的國(guó)際期刊上精心選取一些難度適中的綜述性和研究型的論文作為課堂教學(xué)內(nèi)容。由于這些論文內(nèi)容新穎且緊密跟蹤本領(lǐng)域的研究前沿，學(xué)生也易于接受。這樣，既提高了教學(xué)效果，也使學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的重要性有了更深地認(rèn)識(shí)和理解。

二、豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，夯實(shí)學(xué)生基本功

調(diào)研各高校材料專(zhuān)業(yè)的本科生教學(xué)計(jì)劃，發(fā)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)課程設(shè)置在第七至第八學(xué)期，大四學(xué)生對(duì)英語(yǔ)學(xué)習(xí)逐漸變得陌生，如果直接面對(duì)專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的學(xué)習(xí)，勢(shì)必會(huì)造成學(xué)生學(xué)習(xí)的困難。因此，教師除了教授教材的內(nèi)容外，可以適當(dāng)拓展相關(guān)內(nèi)容的英語(yǔ)學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

從知識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)置上，可以根據(jù)學(xué)生畢業(yè)后學(xué)習(xí)、就業(yè)及工作的實(shí)際需要，突出對(duì)學(xué)生專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練。為了突出實(shí)際應(yīng)用能力培養(yǎng)及常用交流，可按照先讀后寫(xiě)，先聽(tīng)后說(shuō)的思路，來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)實(shí)際應(yīng)用能力的訓(xùn)練。通過(guò)由學(xué)習(xí)模仿到實(shí)際應(yīng)用的教學(xué)模式，重點(diǎn)培養(yǎng)撰寫(xiě)英文摘要、寫(xiě)推薦信、求職信、會(huì)議常用發(fā)言以及模擬求職對(duì)話(huà)等能力。除此而外，還可以就學(xué)生即將面臨的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文撰寫(xiě)，展開(kāi)介紹和講評(píng)。“學(xué)以致用”，而實(shí)際應(yīng)用是學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。學(xué)生一旦體會(huì)到能從專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)的學(xué)習(xí)中獲益，便會(huì)提高學(xué)習(xí)的積極性，促進(jìn)專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的教學(xué)。

為了增加教學(xué)內(nèi)容的趣味性，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中增加一些與課文內(nèi)容相關(guān)的最新外文視頻。材料科學(xué)與工程是一個(gè)大專(zhuān)業(yè)，其中又有金屬材料、高分子材料及陶瓷材料等二級(jí)專(zhuān)業(yè)，因此除了完成教材的教學(xué)內(nèi)容外，還應(yīng)針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)分門(mén)別類(lèi)地介紹材料的最新的實(shí)際應(yīng)用。介紹時(shí)，可以從互聯(lián)網(wǎng)上搜索最新的文字資料，也可以搜索最新的視頻資料，其中視頻資料更生動(dòng)，因此受到學(xué)生們的歡迎。比如在講解金屬材料和復(fù)合材料時(shí)，可以給學(xué)生播放波音、空客等制造飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)及機(jī)身結(jié)構(gòu)的最新技術(shù)視頻。還可以通過(guò)播放如太陽(yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及3D打印技術(shù)等視頻，加深學(xué)生對(duì)陶瓷材料、功能材料及復(fù)合材料在新能源及新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用認(rèn)識(shí)。因此，通過(guò)利用多媒體技術(shù)的視頻資料，不但可以提高學(xué)生的英語(yǔ)聽(tīng)力，擴(kuò)充學(xué)生的詞匯量，還可以使學(xué)生在輕松的學(xué)習(xí)氛圍中了解相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用前沿，深化在學(xué)生對(duì)航空航天材料科學(xué)與工程的認(rèn)識(shí)。

三、改革課堂教學(xué)方法，提高課堂教學(xué)質(zhì)量

材料專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)是一種正規(guī)的書(shū)面體，專(zhuān)業(yè)詞匯多詞形復(fù)雜、句子長(zhǎng)，且與專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)合緊密，相對(duì)于基礎(chǔ)英語(yǔ)來(lái)說(shuō)，缺少文學(xué)作品中的韻律、節(jié)奏感，讀起來(lái)抽象、枯燥，造成教師講授、學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣不高。如果采用傳統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)課程的講課為主的教學(xué)方法，勢(shì)必不能有良好的教學(xué)效果。因此，應(yīng)該結(jié)合英語(yǔ)課堂教學(xué)和專(zhuān)業(yè)課的教學(xué)特點(diǎn)，采取多元化的教學(xué)方法，對(duì)學(xué)生進(jìn)行課堂教學(xué)。

可以采取英語(yǔ)課堂的教學(xué)，讓學(xué)生隨堂朗讀教材內(nèi)容，學(xué)生在讀的過(guò)程中，既熟悉了教材內(nèi)容，又對(duì)英語(yǔ)的“說(shuō)”有提高。隨后，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，討論分析教材內(nèi)容，或者也可以提出一個(gè)小話(huà)題，學(xué)生可進(jìn)行問(wèn)題的分析并提出解決方案。這樣，既提高了學(xué)生的英語(yǔ)口語(yǔ)技能，也加強(qiáng)了學(xué)生分析專(zhuān)業(yè)問(wèn)題的能力。課后布置適量的課后翻譯作業(yè)，可以是對(duì)教材內(nèi)容的翻譯也可以是對(duì)課堂增補(bǔ)內(nèi)容的翻譯，通過(guò)英漢互譯的環(huán)節(jié)，鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容。在課程結(jié)束前，還可以穿插學(xué)生就自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)方向，做一個(gè)簡(jiǎn)短的英文講座，既可以對(duì)課堂教學(xué)效果進(jìn)行測(cè)試，也可以提高同學(xué)們的口頭表達(dá)能力，增加同學(xué)們英語(yǔ)交流的信心。

在進(jìn)行課堂教學(xué)的時(shí)候，如前所述，可以圍繞課堂教學(xué)時(shí)的內(nèi)容，充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為學(xué)生補(bǔ)充國(guó)際上航空航天材料的最新研究成果和先進(jìn)的應(yīng)用實(shí)例，可以是文字資料也可以是視頻文件的學(xué)習(xí)。進(jìn)行文字資料的學(xué)習(xí)時(shí)，可以采用先朗讀后分析、翻譯的方法，逐步分解。進(jìn)行視頻資料的學(xué)習(xí)時(shí)，教師應(yīng)提前將語(yǔ)音資料轉(zhuǎn)換成文本資料，課堂上可以進(jìn)行邊視聽(tīng)邊進(jìn)行講解，讓學(xué)生在愉快的氛圍中進(jìn)行學(xué)習(xí)，進(jìn)而達(dá)到良好的課堂效果。

四、結(jié)語(yǔ)

我國(guó)航空航天技術(shù)的發(fā)展對(duì)航空航天材料的研究提出更高要求。航空航天材料的研究人員必須及時(shí)關(guān)注國(guó)際發(fā)展，密切和國(guó)外學(xué)術(shù)交流，才能保障材料領(lǐng)域的不斷進(jìn)步，這就對(duì)科技人員的專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)要求也不斷提高。因此，通過(guò)對(duì)航空航天材料專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)教材、課堂教學(xué)內(nèi)容與方法的改革與優(yōu)化，來(lái)全面培養(yǎng)學(xué)生的讀、聽(tīng)、說(shuō)、寫(xiě)、譯的綜合能力，增強(qiáng)學(xué)生的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，為航空航天材料技術(shù)領(lǐng)域輸送優(yōu)秀人才。

材料科學(xué)論文:化工材料科學(xué)與工程的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)研究

【摘 要】隨著社會(huì)不斷進(jìn)步，化工生產(chǎn)備受關(guān)注，化工生產(chǎn)為社會(huì)發(fā)展提供相應(yīng)的材料，是社會(huì)工程建設(shè)中的重點(diǎn)內(nèi)容?；げ牧峡茖W(xué)與工程研究是化工生產(chǎn)中的重點(diǎn)內(nèi)容，本文對(duì)化工材料科學(xué)與工程的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，針對(duì)其中存在的問(wèn)題，提出促進(jìn)化工材料科學(xué)與工程發(fā)展的對(duì)策，并對(duì)未來(lái)社會(huì)發(fā)展的化工材料科學(xué)趨勢(shì)演變進(jìn)行暢想。希望相關(guān)的研究能夠促進(jìn)我國(guó)化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】化工材料科學(xué)與工程 發(fā)展現(xiàn)狀 趨勢(shì)分析 研究

化工材料科學(xué)與工程是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力之一，同時(shí)能夠帶動(dòng)信息技術(shù)與生物技術(shù)的發(fā)展。在以科學(xué)技術(shù)為主導(dǎo)的當(dāng)今社會(huì)中，無(wú)論是高校中還是化工企業(yè)中，都需要培養(yǎng)化工材料科學(xué)與工程的專(zhuān)業(yè)人才，創(chuàng)新材料科學(xué)與工程的發(fā)展。從化工材料科學(xué)與工程的發(fā)展中找尋其中存在的問(wèn)題，以便于后期的工程技術(shù)研發(fā)。

1 化工材料科學(xué)與工程的發(fā)展現(xiàn)狀分析

1.1 化工材料科學(xué)與工程的發(fā)展歷程

化工材料科學(xué)與工程的從個(gè)個(gè)單一分來(lái)的學(xué)術(shù)系統(tǒng)中，逐漸實(shí)現(xiàn)走向了科學(xué)之間的相互融合。在社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程中，材料科學(xué)的應(yīng)用與社會(huì)建設(shè)步伐息息相關(guān)。單一化的材料科學(xué)發(fā)展不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求，各個(gè)材料學(xué)科之間應(yīng)該實(shí)現(xiàn)相互交叉、滲透、移植，從細(xì)分最終走向綜合化的發(fā)展。在20世紀(jì)40年代，基礎(chǔ)科學(xué)與工程之間的相互滲透較差，固體物理學(xué)與材料工程學(xué)之間的互不融合。從60年代起，材料科學(xué)與工程學(xué)能夠?qū)崿F(xiàn)交互，材料科學(xué)與材料工程之間的大部分內(nèi)涵能夠?qū)崿F(xiàn)重疊，化工材料科學(xué)與工程得到了教育界的廣泛認(rèn)可[1]。

1.2 化工材料科學(xué)與工程在教育界的發(fā)展

化工材料科學(xué)與工程是高校教育中的重點(diǎn)內(nèi)容，該門(mén)學(xué)科經(jīng)過(guò)多變的研究與演變，衍生出中諸多的子學(xué)科。以美國(guó)麻省理工學(xué)院材料學(xué)科專(zhuān)業(yè)演變?yōu)槔?，與化工材料科學(xué)與工程相關(guān)的專(zhuān)業(yè)課程有：地質(zhì)與采礦工程、采礦與冶金、冶金與材料科學(xué)等。歐美等國(guó)家將在材料教育方面的認(rèn)識(shí)比較深，將很多高校中的冶金、陶瓷、電子材料等科目統(tǒng)稱(chēng)為材料，材料教學(xué)內(nèi)容逐漸擴(kuò)大，應(yīng)用到社會(huì)建設(shè)中的諸多領(lǐng)域中。目前，我國(guó)重點(diǎn)高校相繼設(shè)立材料科學(xué)與工程學(xué)院，針對(duì)于化工方面的教學(xué)改革，在原設(shè)置專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充了非金屬的工程材料的內(nèi)容?；げ牧峡茖W(xué)與工程的發(fā)展能夠打破原專(zhuān)業(yè)設(shè)置的界限，加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)間的滲透和聯(lián)系，教學(xué)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)了更新。截止至2003年7月份，具備材料科學(xué)與工程的院校占據(jù)我國(guó)的高校的總數(shù)的34%?；げ牧峡茖W(xué)與工程的教學(xué)逐漸展現(xiàn)出了新思路[2]。

2 化工材料科學(xué)與工程的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 化工材料科學(xué)與工程教學(xué)中創(chuàng)新性人才培養(yǎng)

化工材料科學(xué)與工程的發(fā)展，以來(lái)社會(huì)化工企業(yè)的技術(shù)研發(fā)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，為了更好的促進(jìn)化工材料科學(xué)的發(fā)展，在未來(lái)的科技社會(huì)中，化工材料科學(xué)與工程還需要與教育實(shí)現(xiàn)緊密結(jié)合。促進(jìn)化工新材料的研發(fā)與應(yīng)用，需要在高校中培養(yǎng)優(yōu)秀的材料科學(xué)人才，與社會(huì)高精尖材料研發(fā)機(jī)構(gòu)構(gòu)成聯(lián)動(dòng)機(jī)制。對(duì)于材料科學(xué)的人才培養(yǎng)要求極為嚴(yán)格，一方面需要學(xué)生具有較好的結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)，另一方面還要向?qū)W生傳授學(xué)生微系統(tǒng)、納系統(tǒng)、生物系統(tǒng)。同時(shí)還需要進(jìn)行材料結(jié)構(gòu)、性能、工藝等工程的研究，以計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行材料科學(xué)的模擬研發(fā)。高校能夠?yàn)樯鐣?huì)輸送創(chuàng)新性的人才，是社會(huì)化工企業(yè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步發(fā)展的關(guān)鍵。創(chuàng)新性人才的能夠促進(jìn)化工新材料的研發(fā)，保障化工材料領(lǐng)域更新[3]。

2.2 化工新材料的研發(fā)

在科技信息不斷發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)中，對(duì)于化工材料的研發(fā)技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，我國(guó)化工材料科學(xué)與工程的未來(lái)發(fā)展，需要與科技信息技術(shù)相互融合，研發(fā)出具有更多功能的化工新材料。這些新材料的研發(fā)與應(yīng)用能夠在傳統(tǒng)材料的優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)上，為人們的生活提供更多的便利。

2.2.1 纖維材料

化工新材料“十三五”發(fā)展規(guī)劃在即，很多具有高技術(shù)含量、高價(jià)值知識(shí)密集和技術(shù)密集的新型材料，在社會(huì)建設(shè)中能夠發(fā)揮出無(wú)線(xiàn)的潛力。這些新材料與傳統(tǒng)的材料相比，在質(zhì)量上更加的輕便，在性能上的更加的好，在功能上更加的強(qiáng)大，附加值更加的高。那么何為化工新材料，化工新材料是指一些包含高性能纖維復(fù)核材料，這些才能夠在國(guó)防軍工、航空航天、新能源及高科技產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用廣泛，同時(shí)化工新材料在建筑、通信、機(jī)械、環(huán)保以及海洋開(kāi)發(fā)中用途更大。有專(zhuān)家指出，全球纖產(chǎn)量在近十年內(nèi)的長(zhǎng)幅為3%，而高性能的纖維在全球范圍內(nèi)產(chǎn)量增長(zhǎng)能夠達(dá)到30%，也就是說(shuō)，在未來(lái)的幾年間是高性能纖維發(fā)展的黃金期[4]。

2.2.2 聚酰亞胺

有機(jī)高分子材料也是化工新材料的另一類(lèi)，與傳統(tǒng)的高分子材料相比，聚酰亞胺的綜合性比較強(qiáng)，特點(diǎn)突出。聚酰亞胺作為一種特種工程材料，已廣泛應(yīng)用在航空、航天、微電子、分離膜、納米、液晶、激光等領(lǐng)域。在物理性質(zhì)上，耐高溫達(dá) 400℃以上，長(zhǎng)期使用溫度范圍-200～300℃，熔點(diǎn)特征不明顯。并且該種材料絕緣性能極高。通常情況下，103赫下介電常數(shù)為4.0；在化學(xué)性質(zhì)上，聚酰亞胺可以被分為脂肪族、芳香族、半芳香族聚酰亞胺三種。聚酰亞胺，因其在性能和合成方面的突出特點(diǎn)，不論是作為結(jié)構(gòu)材料或是作為功能性材料，其在微電子領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，化工材料科學(xué)與工程化工研發(fā)領(lǐng)域中的重點(diǎn)內(nèi)容，提升對(duì)于化工材料科學(xué)與工程的研發(fā)，能夠有效的促進(jìn)化工領(lǐng)域發(fā)展。本文對(duì)化工材料科學(xué)與工程的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，與社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)相互結(jié)合，研究其在未來(lái)的發(fā)展方向。在未來(lái)，需要對(duì)化工材料科學(xué)與工程教學(xué)中進(jìn)行創(chuàng)新性人才培養(yǎng)，鼓勵(lì)化工新材料的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)造未來(lái)。

材料科學(xué)論文:材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)地位思考

[摘要]站在一級(jí)學(xué)科專(zhuān)業(yè)角度理解“材料科學(xué)與工程”實(shí)踐教學(xué)的含義，剖析目前我國(guó)高等學(xué)校本科實(shí)驗(yàn)室在實(shí)踐教學(xué)方面存在的問(wèn)題。提出高等學(xué)校的實(shí)踐教學(xué)應(yīng)該以培養(yǎng)大學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)及工程實(shí)踐的能力為目的，以傳授科學(xué)發(fā)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)方法、研究手段以及工藝技術(shù)為任務(wù)，并在認(rèn)知學(xué)科知識(shí)、掌握專(zhuān)業(yè)技能基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該是完成實(shí)踐教學(xué)任務(wù)的主要基地，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)該是高校實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)的落腳點(diǎn)與主要方向。

[關(guān)鍵詞]實(shí)驗(yàn)室；實(shí)踐教學(xué)；工程實(shí)踐能力；人才培養(yǎng)

0引言

“材料科學(xué)與工程”專(zhuān)業(yè)是一級(jí)學(xué)科專(zhuān)業(yè)，深刻理解專(zhuān)業(yè)內(nèi)涵，是保證實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵。從培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)人才的角度，專(zhuān)業(yè)教學(xué)自然包括學(xué)科理論知識(shí)與專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力協(xié)調(diào)統(tǒng)一的兩個(gè)部分。如何進(jìn)行專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力的培養(yǎng)是高校普遍關(guān)注的問(wèn)題，也是目前高校教育工作者的重點(diǎn)研究課題[15]。伴隨國(guó)家對(duì)教育的重視和大量投入，用于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的基礎(chǔ)設(shè)施得到完善。然而，這并不意味著專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)的問(wèn)題得到解決，恰恰相反，社會(huì)要求高校改革實(shí)踐教學(xué)模式，培養(yǎng)高素質(zhì)工程實(shí)踐能力人才的呼聲日益強(qiáng)烈。深刻思考高校實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀，目光聚焦教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的性質(zhì)、作用與地位值得再審視。高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)方向?qū)Ω咝?shí)踐教學(xué)模式改革的影響作用值得探究。

1從“材料科學(xué)與工程”的學(xué)科內(nèi)涵理解專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)的涵義“材料科學(xué)與工程”學(xué)科是研究有關(guān)材料成分/結(jié)構(gòu)、制備/合成、性能和使用效能及其關(guān)系的科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)。對(duì)此，材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的基本教育要面向?qū)W科的要素，自然科學(xué)知識(shí)與工程技術(shù)知識(shí)應(yīng)該是構(gòu)成知識(shí)結(jié)構(gòu)的主要方面。就理論教學(xué)而言，要以系統(tǒng)的知識(shí)學(xué)習(xí)和綜合思考能力培養(yǎng)為主，強(qiáng)調(diào)寬厚的基礎(chǔ)、學(xué)科知識(shí)橫向與縱向間的聯(lián)系。理論教學(xué)的核心任務(wù)，就是培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)理論素質(zhì)。實(shí)踐教學(xué)不應(yīng)該僅是理論的再現(xiàn)和簡(jiǎn)單證明，而是強(qiáng)調(diào)理論在應(yīng)用中的相關(guān)性和綜合性，同時(shí)引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生走向科學(xué)研究和工程實(shí)踐的起點(diǎn)。實(shí)踐教學(xué)的任務(wù)和目的就是培養(yǎng)大學(xué)生獲取科學(xué)知識(shí)的能力與工程實(shí)踐的能力。基于此，確立了高校實(shí)踐教學(xué)改革以及實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)的方向。高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室是完成實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，實(shí)施學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)計(jì)劃的主體，高校實(shí)踐教學(xué)改革以及實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)的對(duì)象是教學(xué)實(shí)驗(yàn)室（以下簡(jiǎn)稱(chēng)實(shí)驗(yàn)室）。

2我國(guó)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)教育的發(fā)展現(xiàn)狀對(duì)實(shí)踐教學(xué)的要求2.1重視寬口徑材料類(lèi)人才的培養(yǎng)

材料類(lèi)型已經(jīng)覆蓋了金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬以及高分子材料材料工程方面，覆蓋了金屬的成型與加工、無(wú)機(jī)非金屬工程、高分子材料工程以及冶金工程等。材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐教學(xué)應(yīng)該與此對(duì)應(yīng)，重視寬口徑的科學(xué)研究和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)[3]。

實(shí)際上，在專(zhuān)業(yè)人材培養(yǎng)過(guò)程中，各個(gè)學(xué)校依據(jù)自身?xiàng)l件和發(fā)展定位而限定“寬口徑”的“度”，即辦學(xué)特色。由此，也決定了“寬口徑的科學(xué)研究和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)”的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)涵對(duì)于每個(gè)學(xué)校來(lái)講是有一定限度的。實(shí)驗(yàn)室對(duì)于實(shí)現(xiàn)“寬口徑”的科學(xué)研究和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)目的具有了可行性。

2.2培養(yǎng)模式由“專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)”向“學(xué)科培養(yǎng)”方向發(fā)展各教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)科性特點(diǎn)日益突出：在課程設(shè)置上，普遍注重學(xué)科式課程，專(zhuān)業(yè)課程已從中心地位轉(zhuǎn)向了載體地位；在課程內(nèi)容上，圍繞學(xué)科發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)社會(huì)科技發(fā)展的大方向。實(shí)踐教學(xué)與學(xué)科性?xún)?nèi)容的關(guān)聯(lián)性日益緊密[4]。例如，大功率X射線(xiàn)衍射儀、透射電子顯微鏡等高、精、尖設(shè)備大量向本科教學(xué)開(kāi)放；普遍提倡本科生低年級(jí)開(kāi)始進(jìn)入科研團(tuán)隊(duì)，參與導(dǎo)師的科研工作；畢業(yè)論文或設(shè)計(jì)題目普遍要求真題真做。實(shí)驗(yàn)室對(duì)于實(shí)現(xiàn)寬口徑的科學(xué)研究和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)的有效性日益彰顯。寬口徑的科學(xué)研究與工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的主體地位也日益凸顯。

2.3實(shí)踐教學(xué)方面的投入由基礎(chǔ)轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)

伴隨國(guó)家對(duì)教育的重視和大量投入，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的基礎(chǔ)設(shè)施得到完善，學(xué)生的實(shí)際操作動(dòng)手水平、分析和解決問(wèn)題的能力得到了明顯的提高。以天津理工大學(xué)為例，在經(jīng)歷“十五”、“十一五”基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)項(xiàng)投資建設(shè)基礎(chǔ)上，投資0.24億元進(jìn)行了“十二五”建設(shè)，以學(xué)科與專(zhuān)業(yè)綜合建設(shè)作為重點(diǎn)，加強(qiáng)教學(xué)科研創(chuàng)新平臺(tái)以及人才培養(yǎng)質(zhì)量建設(shè)。實(shí)踐教學(xué)方面的投入已由基礎(chǔ)轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)，投入的趨向突顯學(xué)科性?？茖W(xué)研究和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)越來(lái)越可以立足于實(shí)驗(yàn)室。

2.4材料科學(xué)與材料工程相結(jié)合的綜合性人才的培養(yǎng)日益受到重視隨著社會(huì)的發(fā)展及國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，社會(huì)對(duì)材料研究專(zhuān)門(mén)人才的需求淡化了材料科學(xué)與材料工程的概念，對(duì)材料科學(xué)與材料工程相結(jié)合綜合性人才的需求增加。

伴隨專(zhuān)業(yè)教學(xué)內(nèi)容學(xué)科化、綜合化，實(shí)踐性更強(qiáng)，探索性更強(qiáng)。以專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)或企業(yè)化的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐為實(shí)施方式的教學(xué)模式呈現(xiàn)出不適應(yīng)性。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)作為學(xué)校教學(xué)改革的重要部分，其建設(shè)易于朝向保障實(shí)現(xiàn)材料科學(xué)與材料工程相結(jié)合的綜合性人才培養(yǎng)目標(biāo)發(fā)展。從高校的性質(zhì)與任務(wù)、高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的目的，以及從現(xiàn)實(shí)條件來(lái)看都是符合邏輯的。

3高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀的思考與改革措施3.1高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀的思考

1） 以科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)涵蓋實(shí)踐教學(xué)。實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐教學(xué)過(guò)于強(qiáng)調(diào)學(xué)科性：教學(xué)內(nèi)容突出學(xué)科化，教學(xué)方式強(qiáng)調(diào)科學(xué)探索。與此對(duì)應(yīng)，用于實(shí)踐教學(xué)的投資趨向于科學(xué)研究設(shè)備。實(shí)驗(yàn)設(shè)備現(xiàn)代化、高精尖化以及專(zhuān)門(mén)化。這種實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀使科學(xué)探索深度不斷加大，基礎(chǔ)實(shí)踐能力逐漸淡化。雖然對(duì)教師與大學(xué)生雙方的科學(xué)素質(zhì)要求越來(lái)越嚴(yán)格，但基本技術(shù)的實(shí)際操控能力越來(lái)越弱化。如果以寬口徑的科學(xué)研究與工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐教學(xué)，對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)會(huì)被弱化。

從材料測(cè)試分析方法的課程教學(xué)來(lái)講，由于側(cè)重電子探針、原子探針等現(xiàn)代分析手段，材料成分分析最基礎(chǔ)的化學(xué)分析方法被淡化，而化學(xué)分析方法是工程實(shí)際中測(cè)定鋼平均成分的基本方法。大學(xué)生就業(yè)主體還在企業(yè)，仍面向工程實(shí)際。大學(xué)教育，特別是工科的大學(xué)教育，工程知識(shí)的教學(xué)偏弱，大學(xué)生就業(yè)難，社會(huì)接受度低，這些也是需要考慮在內(nèi)的客觀原因。

另外，先進(jìn)科研手段層出不窮，先進(jìn)工程技術(shù)不斷發(fā)展。在先進(jìn)科技面前，面對(duì)高精尖、高價(jià)值科技手段，存在看得見(jiàn)卻摸不得的客觀現(xiàn)實(shí)。不能上手，實(shí)踐能力無(wú)從培養(yǎng)。

除此之外，在科技飛速發(fā)展的今天，要求大學(xué)生群體在一個(gè)相對(duì)較短的、確定的時(shí)間段內(nèi)了解新的科學(xué)研究方法，培養(yǎng)出相適應(yīng)的科學(xué)研究能力，是不可能的，也是不可行的。

2） 實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)存在明顯的教學(xué)實(shí)驗(yàn)性。高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐教學(xué)受傳統(tǒng)的思想影響，實(shí)驗(yàn)教學(xué)依課程開(kāi)設(shè)，且在內(nèi)容上注重理論知識(shí)的驗(yàn)證，正所謂教學(xué)實(shí)驗(yàn)，而非實(shí)驗(yàn)教學(xué)。而且，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷史缺乏重視。科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷史，不僅在于體現(xiàn)知識(shí)體系的形成過(guò)程，有助于學(xué)生更好地理解、掌握知識(shí)，而且在于展現(xiàn)了探究科學(xué)的思想方法、在探究科學(xué)問(wèn)題中所采用的技術(shù)手段以及技術(shù)手段的選擇使用、改進(jìn)與發(fā)展的過(guò)程，這些恰恰表現(xiàn)的是工程實(shí)踐的核心內(nèi)容。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式上，所謂基礎(chǔ)性、設(shè)計(jì)性及綜合性實(shí)驗(yàn)的劃分，多是從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的量、涉及知識(shí)性的面及工作難度角度，而非從實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)涵上來(lái)考慮。項(xiàng)目之間相互獨(dú)立，缺乏系統(tǒng)性，且實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在內(nèi)容設(shè)置上重復(fù)現(xiàn)象嚴(yán)重；實(shí)踐教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰翱茖W(xué)研究基本能力方面的主體地位與作用上沒(méi)有有效體現(xiàn)；學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)不能得到有效激發(fā)；教學(xué)過(guò)程未能切實(shí)體現(xiàn)以學(xué)生為本、學(xué)為主體的教育理念。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)模式不適應(yīng)寬口徑的科學(xué)研究與工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)這一實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)涵，實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的實(shí)質(zhì)作用未有效體現(xiàn)。

3） 高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的優(yōu)勢(shì)尚待發(fā)揮且不能與工程實(shí)踐相協(xié)調(diào)。按照傳統(tǒng)觀念，實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐教學(xué)注重科學(xué)理論相關(guān)的工作。在此觀念下，設(shè)立的實(shí)驗(yàn)室多屬于科學(xué)實(shí)驗(yàn)型實(shí)驗(yàn)室，而非工程實(shí)踐基地。為彌補(bǔ)這一不足，高校多致力于建設(shè)校外工程實(shí)踐基地，使本屬于學(xué)校自身的實(shí)踐教學(xué)體系，被分成校內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)與校外的工程實(shí)踐教學(xué)兩部分，使得科學(xué)研究和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)出現(xiàn)脫節(jié)，不能協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

校外實(shí)踐基地的建設(shè)有效支撐高校實(shí)踐教學(xué)。因而，許多高校大力建設(shè)校外產(chǎn)學(xué)研基地，實(shí)施“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃等。在“十二五”期間，天津市投資了4.25億元用于實(shí)施卓越人才教育培養(yǎng)計(jì)劃，建設(shè)10個(gè)可共享的工程實(shí)踐教育中心。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，所謂工程實(shí)踐基地實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容與形式偏向工程，一定程度上弱化實(shí)踐教學(xué)的科學(xué)研究與工程實(shí)踐能力的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，對(duì)材料科學(xué)與材料工程相結(jié)合的綜合性人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有一定局限性。同樣，工程實(shí)踐基地建設(shè)為適應(yīng)科技飛速發(fā)展的現(xiàn)實(shí)，滿(mǎn)足大學(xué)生群體在一個(gè)相對(duì)較短的、確定的時(shí)間段內(nèi)掌握不斷涌現(xiàn)的新的科學(xué)技術(shù)是不可能的，也是不可行的。另外，由于企業(yè)客觀現(xiàn)實(shí)的限制，校外產(chǎn)學(xué)研基地的工程實(shí)踐教學(xué)效果確實(shí)大打折扣。況且，在信息交流高度發(fā)展的今天，是否需要花大力氣建設(shè)校外產(chǎn)學(xué)研基地以完成工程實(shí)踐教學(xué)是一個(gè)值得商榷的問(wèn)題。

3.2高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)改革措施

1） 提高對(duì)實(shí)驗(yàn)室工作重要性的認(rèn)識(shí)。高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)及實(shí)施工程素質(zhì)教育的重要場(chǎng)所，保證教學(xué)質(zhì)量及實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要基地。黨的十八屆五中全會(huì)已經(jīng)明確，內(nèi)涵發(fā)展、提升教育教學(xué)質(zhì)量是“十三五” 高等學(xué)校改革的核心。必須樹(shù)立以學(xué)生為本，實(shí)施知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高協(xié)調(diào)發(fā)展的實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才重要性的認(rèn)識(shí)，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，支撐教育教學(xué)質(zhì)量的提升。

2） 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。首先，通過(guò)管理體制創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的角色轉(zhuǎn)換。高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，要以深化改革現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和管理體制為核心。通過(guò)體制創(chuàng)新，打通實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)的教師身份界限，在建立起滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要的高素質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍基礎(chǔ)上，形成設(shè)備先進(jìn)、資源共享與開(kāi)放服務(wù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，支持實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的提升，使實(shí)驗(yàn)室真正成為實(shí)施實(shí)踐教學(xué)任務(wù)的主要基地。

其次，通過(guò)理念創(chuàng)新，打通科學(xué)研究與教學(xué)實(shí)踐之間的界壘，有效地實(shí)現(xiàn)教研相長(zhǎng)，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力。通過(guò)理念創(chuàng)新，形成科學(xué)研究與教學(xué)實(shí)踐協(xié)調(diào)一致、科研研究室與教學(xué)實(shí)驗(yàn)室協(xié)調(diào)統(tǒng)一的機(jī)制，實(shí)現(xiàn)教研相長(zhǎng)。學(xué)術(shù)性的教學(xué)模式，打通了科研研究驗(yàn)室與教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的管理界壘，專(zhuān)業(yè)教學(xué)任務(wù)由團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)處理，應(yīng)該是一個(gè)積極的探索。

4結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐教學(xué)改革是高校特別是工科院校教育改革的重要部分。實(shí)踐教學(xué)改革是保障學(xué)校培養(yǎng)滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展需要的，科學(xué)發(fā)現(xiàn)與工程實(shí)踐能力相結(jié)合的綜合性人才的重要支撐。從高等教育發(fā)展面臨的形勢(shì)要求、高校的性質(zhì)與任務(wù)，以及學(xué)科專(zhuān)業(yè)建設(shè)內(nèi)涵與發(fā)展方向的邏輯出發(fā)，高校實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該培養(yǎng)大學(xué)生獲取科學(xué)知識(shí)能力與工程實(shí)踐能力的能力。借助體制創(chuàng)新，使實(shí)驗(yàn)室真正成為實(shí)施實(shí)踐教學(xué)任務(wù)的核心載體。教育者應(yīng)通過(guò)理念創(chuàng)新，打通科學(xué)研究與教學(xué)實(shí)踐之間的界壘，使實(shí)驗(yàn)室真正成為學(xué)生獲取科學(xué)知識(shí)與進(jìn)行工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的主要基地。