材料科学与工程专业精编5篇

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材料工程范文1

[论文摘要]文章根据我国主要保温材料的应用，分析其各自特点，结合国外保温材料的发展现状，分析今后我国保温材料的发展。

一、概述

据有关部门估计，我国每年城乡新建房屋建筑面积近20亿平方米，其中80％以上为高能耗建筑；既有建筑近400亿平方米，95％以上是高能耗建筑。目前我国单位建筑面积能耗是发达国家的2－3倍以上。据建设部预测，未来10年我国建筑业发展速度仍会高于国民经济的发展速度，其中住宅建设也将处于增长型发展时期。预计“十一五”期间，全社会房屋竣工面积将达到90亿平方米，其中新建住宅将达到60亿平方米以上。按照《建筑节能标准》要求，如此巨大的建筑工程量，将带动建筑保温材料市场的蓬勃发展。

目前，我国用于建筑外保温的节能材料种类较多，主要有：岩物棉板、聚苯乙烯泡沫塑料板、发泡水泥、新型膨胀珍珠岩保温系统、聚苯颗粒保温料浆等。由于我国各地经济发展、资源分布不平衡，导致以上保温材料在我国不同地区有不同程度的应用。我国的保温材料市场还普遍存在技术水平低、低档产品多的现状。但可以看到，我国正大力发展保温技术，研发生产质量稳定可靠的产品，组建专业工程队伍进行专业化施工，保温材料及技术正逐渐向高效率、高性能、高环保的方向发展。以下先介绍现今我国正不同程度应用的各类保温材料。

二、我国保温材料简介

(一)矿物棉

岩(矿)棉和玻璃棉有时统称为矿物棉，它们都属于无机材料。岩棉是一种来自天然矿物、无毒无害的绿色产品。其防火性能好、耐久性好，能够做到与结构寿命同步，价格较低，在满足保温隔热性能的同时还能够具有一定的隔声效果。但岩棉的质量优劣相差很大，保温性能好的密度低，其抗拉强度也低，耐久性比较差。玻璃棉与岩棉在性能上有很多相似之处，其手感好于岩棉，可改善工人的劳动条件，但价格较岩棉为高。

(二)聚苯乙烯泡沫塑料板

聚苯乙烯泡沫塑料板是以聚苯乙烯树脂为主要原料，经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度小、导热系数小、吸水率低、隔音性能好、机械强度高而且尺寸精度高、结构均匀，主要应用有聚苯板、钢丝网架夹芯复合内外墙板、金属复合夹芯板。虽然聚苯板作为保温材料在使用中具有良好的保温效果，但由于板材的特点使得聚苯板在施工中与主体连接时是以点固定为主、面固定为辅，板材之间要进行必要拼接、黏结，不适应外形较复杂建筑物的保温，施工工艺较复杂、综合成本高。同时，由于聚苯板的憎水性与常规的亲水性材料不适应，导致其面层以外的后续施工质量不易保证，容易出现面层砂浆开裂、脱落、空鼓等质量问题，对建筑物的外装饰如面砖、涂料的施工构成了很大的制约。

(三)发泡水泥

使用发泡水泥制作保温层，用于屋面保温和外墙保温，与聚苯乙烯板等其他隔热材料相比，导热系数较高，但是发泡水泥与结构层的附着性能较强，施工较方便、环保性较好。采用发泡水泥作为屋面保温隔热材料，使得隔热层与楼板基面之间结合附着性能大大提高。过去大多数地暖施工中采用苯板做隔热层，不能与原基面很好地结合，更没有有效的附着力，造成脱层、空鼓、龟裂等。采用发泡水泥体作为保温隔热层，使发泡水泥隔热层与原楼板细小凸凹不平的基面填平，并可抓实、抓牢形成强有力的附着性能。施工后使原有面层基本达到水平程度，给下道工序带来方便，并可保证面层薄厚均匀的整体效果。

(四)新型膨胀珍珠岩外墙外保温系统

膨胀珍珠岩是一种传统的建筑保温材料，应用非常广泛。上个世纪，由于膨胀珍珠岩吸水率较高，在墙体温度变化时，珍珠岩因吸水膨胀产生鼓泡开裂现象，降低了材料的保温性能。另外，由于珍珠岩保温材料多出于珍珠岩与水泥结合体，就出现了难以解决的强度与导热系数的矛盾，这给其作为建筑保温材料带来了致命的缺陷。国家建设部一度下文限制使用膨胀珍珠岩作为内保温浆料。科研人员经过几年的科研攻关，先后成功研制了闭孔珍珠岩和玻化微珠。

闭孔珍珠岩加工工艺是采用电炉加热的方式，‘通过对珍珠岩矿砂的梯度加热和滞空时间的精确控制，使产品表面溶融，气孔封闭，内部保持蜂窝状结构不变。闭孔珍珠岩克服了传统膨胀珍珠岩吸水率大、强度低、流动性差的特点，延伸了膨胀珍珠岩的应用领域。

玻化微珠，是一种无机玻璃质矿物材料，经过特殊生产工艺技术加工而成，呈不规则球状体颗粒，内部多孔空腔结构，表面玻化封闭，光泽平滑，理化性能稳定，具有质轻、绝热、防火、耐高低温、抗老化、吸水率小等优异特性，可替代粉煤灰漂珠、玻璃微珠、膨胀珍珠岩、聚苯颗粒等诸多传统轻质骨料在不同制品中的应用，是一种环保型高性能新型无机轻质绝热材料。从以下产品主要性能对照，就可以根据不同理化性能分别加以应用。

闭孔珍珠岩和玻化微珠不但具有珍珠岩具有的重量轻、稳定抗老化、防火、绿色环保等特点，又克服了一般珍珠岩导热系数高的弊端，是理想的外墙保温系统的轻质骨料。

经过多年来对膨胀珍珠岩内外墙保温砂浆的分析研究，我国研制开发了新型膨胀珍珠岩外墙外保温系统。新型膨胀珍珠岩外墙外保温系统是由与基础墙体相黏接的保温界面层、珍珠岩骨料层、表面抗裂层组成的复合保温系统。黏接保温界面层浆料采用无机材料和有机添加剂合成，用喷枪在基础墙体上喷涂1cm厚，与基础墙体形成一体。同时黏接保温界面层具有一定的弹性，以保持与基础墙体的稳定性。中间珍珠岩骨料层由闭孔珍珠岩或玻化微珠与无机材料和有机添加剂合成，由人工披涂在中间层。最后，可用喷枪喷涂外层抗裂层。这种保温体系具有抗风强、抗裂性好、保温性好、防火性好、耐老化等优点。

(五)聚苯颗粒保温料浆

聚苯颗粒保温料浆是由聚苯颗粒和保温胶粉料分别按配比包装组成。胶粉料采用预混干拌技术在工厂将水泥与高分子材料、引气剂等各种添加剂混均后包装，使用时按配比加水在搅拌机中搅拌成浆体后再加入聚苯颗粒，充分搅拌后形成塑性良好的膏状体，将其抹于墙体干燥后便形成保温性能优良的隔热层。此种材料施工方便，保温性能良好。其中聚苯颗粒可以采用工业品，也可以采用废旧聚苯保温板经机械破碎后的颗粒，这对于防止白色污染、保护环境十分有益。但此种保温材料吸水率较其他材料高，使用时必须加做抗裂防水层。抗裂防水保护层材料由抗裂水泥砂浆复合玻纤网组成，可长期有效控制防护层裂缝的产生。聚苯颗粒保温料浆可以克服板材类的不足，因此它构成了建筑保温隔热材料的重要组成部分。

三、我国保温材料的发展

以上保温材料在我国建筑保温施工中都有不同程度的应用，因为我国幅员辽阔，保温原材料分别不均，生产力发展不平衡，在选择保温材料时，各地都有不同的考虑。但就其综合性能来讲，聚苯乙烯泡沫塑料板的应用较广，它保温效果好、成本低，但施工性能差、强度低、与基体结合不牢的缺点突出，该材料仍有待提高。作为新型复合保温材料的代表，聚苯颗粒保温料浆正得到不断的推广和应用，它结合了水泥的施工优点和高分子材料的保温优点，再配以引气剂、憎水剂等外加剂，综合性能尤为突出，应用前景非常广阔。目前，发达国家在浆体保温材料研制开发方面，以轻质多功能复合浆体保温材料为主。此类浆体保温材料的各项性能较传统浆体保温材料明显提高，如具有较低的导热系数和良好的使用安全性及耐久性等。同时，这类复合浆体保温材料又具有优异的功能性，如无氟里昂阻燃型聚氨酯泡沫复合浆体保温材料、超轻质全憎水硅酸钙浆体保温材料等，可以满足不同使用条件的要求。此外，国外非常重视保温材料工业的环保问题，积极发展“绿色”保温材料制品，从原材料准备(开采或运输)、产品生产及使用，日后的处理问题，都要求最大限度地节约资源和减少对环境的危害。

材料工程范文2

土木工程材料教学内容体系存在的问题

(一)土木工程材料教学内容的丰富性与教材篇幅的有限性“大土木”概念的提出使土木工程材料的内容变得更加丰富。如：路面工程中的沥青混合料、路基与地基中水泥石灰稳定粒料材料、房屋建筑工程中的保温隔热及其他建筑功能材料、隧道工程中的速凝材料、水工建筑材料的防腐设计与控制等。由于需要学习的内容多，而课堂教学时间有限，造成了教材编写时要删除许多重要的教学内容，造成了内容体系的不完整，专业宽口径教育理念难以体现。(二)土木材料的发展性与教学内容的滞后性土木工程材料的新发展丰富了土木工程材料内容体系。如：传统混凝土，包括水泥、粗、细骨料、水四大组分。由于混凝土外加剂能使混凝土性能和功能得到显著改善和提高，因此，被称为混凝土的第五组分，是混凝土技术的重大突破。当今，外加剂技术日新月异，聚羧酸系高性能外加剂普遍应用，对此大部分教材都未提及。对于外加剂部分内容，目前教材只停留在一般性介绍这个层次，对外加剂对水泥的适应性机理、外加剂的合理掺量、外加剂与混凝土性能的联系、外加剂的检测等内容未作详细介绍。同时，对于一些外加剂对混凝土的负面影响有必要在教材中交代清楚，防止滥用和误用。近年来，为了调节和改善水泥的性能，提高水泥产量，综合利用工业废渣，在磨制水泥时基本都加入了一定比例的天然或人工无机矿物质混合材料。在混凝土配制时，常直接用磨细的无机矿物质材料取代部分水泥，称为掺合料，使其成为混凝土的第六组分。20世纪90年代以来，中国对第六组分开展了广泛研究，有学者提出六组分设计法。双掺或多掺法在个别行业得到广泛应用，并经实践证明具有较好的效果和意义，这些内容值得引入教材加以阐述和学习。对于土木工程中的功能材料，如合成高分子材料、装饰性材料、绝热保温材料、复合材料、绿色材料等内容，近年来发展较快，教材为缩短篇幅，对压缩精简内容在课堂中一般不作深入讲解，仅停留在概念介绍的层面，使得这部分内容的教学显得抽象空洞。(三)教学中存在的问题土木工程材料教学目的在于使学生掌握主要土木工程材料的性质与应用，明确工程材料性质与材料结构的关系，为实现和改善材料的功能进行一定的材料设计，在工程中能对材料进行检测和质量控制。材料的结构与构造、材料的参数与性质、材料的设计与配制、现场的检测与控制等环节具有很强的实际操作性。环境条件不同，材料选用不同，设计目标差异很大，这就要求该课程应偏重于材料及其在工程中的应用。目前，土木工程材料在应用教学方面存在以下问题。一是，重理论轻应用。土木工程材料教材内容体系主要集中阐述各种材料的性能特点与技术性质，工程应用虽有介绍，但结合实际工程特别是典型工程的案例实践不多。如：混凝土的配合比与试配，即是同一配合比，在不同的地方材料或环境条件下，三参数相同，配出的混凝土性能会大不相同。或者说，实现同一目标的混凝土，在不同环境条件下，配合比会有较大区别。由此可以看出具体工程试配的重要性，同时也说明混凝土设计不是仅凭三参数就可以决定混凝土的多组分，配合比设计需与具体组成材料环境条件相结合。二是，教材提供的部分参数不一定合理。如在混凝土坍落度的选择上，由于现代机械化施工的普及，从实际工程应用看，教材提供的数据较少，在实际工作中难以借鉴。如在混凝土试配过程中，强度对水灰比非常敏感，水灰比变化0．01，强度就会有一个等级的差别。对于确定的试验室配合比，由于试验室的试验小样与现场大样存在差异，在实施时需要结合现场情况作调整，建议引入砂率、水灰比的界限值概念。三是，教材中试验与检测内容科学性、规范性有待提高。如水泥的细度试验，教材未讲清楚试验结果修正的问题，结果使得同一批次的水泥，不同的试验组，试验结果差别很大，与实际不符。又如混凝土试验，试验室养护条件不到位，学生试验结果缺少说服力。这些在一定程度上影响了学生科学工作态度和规范化操作习惯的养成。要使教材内容对工程实际有科学的指导作用，需要对教材中的不合理概念、理论、经验数据进行修改和更正，加强材料的工程应用与试验方面的调整与教学［5］。

教学内容及其体系的分解、增减、深化和建设

笔者建议从以下几个方面着手。(一)教学内容体系的扩展与组织为满足国家建设形势发展对土木工程专业人才的要求，需拓宽学生知识面。土木工程材料课程的教学要在建筑工程专业、道路工程专业材料课程内容的基础上进行必要补充。如：增加高性能混凝土一章，内容包括高强度混凝土、大流动性混凝土、掺混合料混凝土、水泥净浆等设计、生产、检测；针对道路工程增加无机结合料、土工材料、速凝材料等内容；针对材料的耐久性，增设材料耐久性设计与控制章节。内容组织方式上可分册设置教学内容，上册设置土木工程材料各专业方向的共性内容，下册安排高性能混凝土、新型土木材料(宜淡化“新型”二字)、沥青混合料、无机稳定材料、土木材料的防腐与控制等内容，根据专业方向的不同要求学生分阶段有选择地进行选修学习。(二)教学内容的分解由于水泥混凝土章节含有水泥的选择、集料的性能要求、混凝土的和易性、混凝土力学及变形性能、耐久性、外加剂、混凝土的配比和检测评定内容，内容篇幅长，课时量大，造成各章教学学时相差悬殊。笔者建议把集料部分与石材一起单独设章，充分体现集料在水泥混凝土、沥青混合料和水泥稳定粒料等复合材料中的地位，对集料材料性能与应用可充分阐述。同样，沥青和沥青基复合材料也可分为两章，以适应不同专业方向选修需要。(三)教学内容体系的深化对于高性能、高强混凝土而言，外加剂的性能与质量决定了混凝土的性能和质量，因此有必要深化混凝土外加剂的教学内容，增加外加剂与水泥的相溶性理论［6］、外加剂选择与检测方法等教学内容。此外，适当增加储能调温新材料原理、性能、设计与应用等建筑节能新技术、新材料的介绍。通过收集整理土木工程各条战线上资深专家学者的理论成果、应用经验，认真组织教材编写，使教学内容既有一定的深度和可操作性，又可分析和解决工程实际问题提供指导。(四)加强应用与试验检测内容建设结合工程实例和试验检测部分内容，突出土木工程材料基本性能与工程应用教学，重点培养学生的工程概念与工程材料应用能力。加大工程材料应用例题设置，通过讲述实际工程案例，帮助学生全面理解和掌握材料的基本性能与工程应用特性。对于试验部分教学内容，应规范试验程序、改善试验条件、增加部分新试验，培养学生科学、客观、规范、严谨的思维方法。

作者：张新胜 胡习兵 马远荣 单位：中南林业科技大学 土木工程与力学学院

材料科学与工程专业范文3

关键词：材料科学与工程专业；课程体系；实验教学体系建设

TB30-4

材料科学与工程是一门研究材料的组成与结构、材料的性质、使用性能、制备与加工以及它们之间相互关系的规律，以及对材料的生产技术和生产过程进行研究的学科。材料科学近年来迅速发展成一门独立的学科，并呈现出与工程相互交叉渗透的发展趋势。作为基础学科，单纯的注重培养专业素质明显已经不能适应社会发展的需求。随着我国材料科学与工程教育改革的逐步实行和迅速发展，高等院校的相关材料专业也从课程教育体系、实验教学体系、教学方法等方面进行了改革。该体系应树立新型的教学模式，优化教学方案，建设完善的课程体系和实验教学体系，从而能不断提高教学质量，充分培养学生的创新意识和创新能力，全面推动材料科学与工程教育的改革。

本文根据我校的实际情况，借鉴其他院校改革的相关经验，对材料科学与工程专业的课程体系和实验教学体系建设进行了探讨和分析。

一、课程体系建设

材料科学与工程专业的课程体系建设，应符合21世纪高等教育的发展趋势。树立以素质为前提，知识为载体，能力是关键的新型人才观。还要把各类材料和相关的合成技术以及分析测试技术当做一个整体，进行分析，真正形成“大学科”，才能满足社会和时展的要求。课程体系建设主要包括以下几个方面。

1.公共基础课。公共基础课主要包括两个方面，分别是：社会科学基础课程体系和自然科学基础课程体系，占总学分的45%。公共基础课主要包括了人文社会科学知识、自然科学知识以及工具性知识，主要是为了培养学生的思想道德品质、文化素质和身心素质、获取知识的能力。

2.专业基础课和专业核心课。专业基础课包括数字电子技术基础，画法几何与工程制图、工程力学等课程，占总学分的6%。专业基础课以培养学生的工程素质、工程应用能力和工程技术知识。

专业核心课是材料科学与工程专业的重点组成部分，密切围绕学科专业的基本要求和培养目松柚茫即可以突出学科专业的共同特点又可以体现不同院校的办学特色。专业核心课主要包括：材料科学基础、材料工程基础、材料物理化学、材料物理性能、材料科学研究方法、材料设计与制备、计算机在材料科学与工程中的应用七大课程，占总学分的14%。充分体现了“大材料”学科的共同知识体系。有利于学生更有效的掌握专业知识，更好地培养学生形成良好的的科学素质、知识应用能力、创新能力。

3.专业选修课。按照二级学科设置专业选修课，占总学分的13%。主要包括无机非金属材料的主干课程，和金属材料的主干课程。学生通过选修这类课程，可以在掌握“大材料”学科共同知识的基础上，对于无机非金属材料和金属材料的基本知识结构体系也能有一定的了解。此外，还开设了高分子材料、复合材料、材料成型加工工艺与设备和一些特色选修课，使核心课程得到深化，也激发了学生的学习兴趣。

4.公共选修课。公共选修课包括各种素质类课程和任选课程，占总学分的8%。这类课程开设的主要目标是加强学生的人文主义和经济管理等教育，促进学生的个性发展，提高学生的综合素质。

5.实验设计。实验设计包括实验课程、设计及实习等。实验设计是理论教学知识的延伸，有利于培养学生的实际操作能力，激发学生对科学研究的兴趣。主要的内容包括：课程设计、材料性能实验室、材料设计与制备综合实验室、毕业实习等。占总学分的14%。

二、实验教学体系建设

随着社会经济的发展和科学技术的进步，对于材料和工程专业的人才的要求也不断提高，他们应掌握材料现代测试技术与研究方法，并且要具备从事各种材料合成制备、性能与结构分析研究、新材料开发及应用的能力。以深化课程基础实验教学、加强综合实验能力训练、注重创新意识和创新能力培养为宗旨，根据材料科学与工程专业培养目标要求，构建课程基本知识-专业综合-设计创新三层次实验教学体系。课程基本知识实验教学体系服务于专业理论课程的实验教学；专业综合实验教学体系是独立于专业理论课程平台的实验教学，包括课程设计、材料设计与制备综合实验、毕业设计；设计创新实验教学体系是为学生自主设计创新服务的平台实验教学。[1]

材料科学与工程专业平台实验室下设材料制备实验室、材料成分测试实验室、材料组织结构分析实验室、材料物理性能表征实验室、材料计算机模拟实验室，形成了即独立又相互联系的实验教学体系。这种实验教学体系不但能够满足材料科学与工程专业核心课程的需要，也为材料综合实验教学水平的提高和学生自主创新设计创造了条件。

材料科学与工程专业安排了专门的时间来进行材料设计与制备实验，学生通过亲自动手做实验，能够熟练掌握材料科学研究的一般程序，对材料设计与制备、成分与结构分析、性能表征等也有了全面的了解，有助于理解材料的设计思路与研究方法。学生还可以根据教师布置的实验题目，为了获得性能达标的各种材料，设计出较合理的制备工艺制度，利用平台实验室进行材料制备，从而了解材料制备方法、工艺、设备性能与操作方法。利用材料成分测试实验室、材料组织结构分析实验室、材料物理性能表征实验室对所制备的材料成品各种无力性能进行分析，并对实验结果进行综合分析。综合实验的训练，培养了学生分析及解决问题的能力。

三、讨论

综上所述，我校在“大学科”的背景下，构建以材料的组成与结构、材料的性质、使用性能、制备与加工等四个方面以及其相互关系为基础的材料科学与工程专业体课程体系，体现了素质结构、能力结构、知识结构协调发展的原则。构建了以深化课程基础实验教学、加强综合实验能力训练、注重创新意识和创新能力培养为宗旨的材料科学与工程专业实验教学体系。但是教学改革不可能一蹴而就，是一个不断发展的过程，只有通过不断探索和实践，总结经验，才能不断完善材料科学与工程专业的课程体系和实验教学体系，以满足社会对相关材料科学与工程专业人才的需求。

材料科学与工程专业范文4

[关键词]材料科学与工程专业　材料科学基础　教学

“材料科学基础”是研究材料的成分、结构、性能之间的关系及其变化规律的一门基础学科，是材料科学与工程专业一级学科公共主干专业基础课。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和1997年国务院学位办颁发的新专业目录，材料类的专业设置不再按传统分为金属材料、无机非金属材料和高分子材料。为此，各相关高校在材料科学与工程专业主干课程“材料科学基础”的教学上都进行了教学改革。暨南大学材料科学与工程专业自2002年设立以来，就依据教育部的要求，将专业培养目标设定为培养“大材料”科学研究与工程技术所需的人才。故“材料科学基础”课程内容设置为介绍三大材料的基础知识，在教学模式、手段及课程配套方面也具有鲜明的特色。本文阐述了暨南大学材料科学与工程系以“奠定学科专业基础，培养学生科学的思维能力”为宗旨，开展“材料科学基础”教学工作的经验和体会。并以此为契机，进一步优化教学内容，探索新的教学模式和教学手段，进一步提高教学质量。

一、课程发展历史、性质与定位

材料是人类文明发展的基石。人类发展的文明史就是按石器时代、陶器时代、青铜器时代、铁器时代来划分的，可见材料对人类文明进程的重要贡献。与人类使用材料的漫长历史相比，对材料的研究即材料科学的历史比较短暂。19世纪中叶，开始采用金相显微镜研究钢铁，相平衡热力学和统计热力学则为建立材料的相平衡与相变提供了理论基础。20世纪20年代，原子结构和量子力学提供了研究材料微观结构的理论，x射线衍射技术和电子显微技术为探索材料的微观结构提供了手段。20世纪50年代，金属学已初具规模。高校金属材料专业都开设了《金属学》课程。到20世纪60年代，世界经济的腾飞促使陶瓷学和高分子材料学建立，其代表作分别为wg金格瑞的《陶瓷导论》(introduction to ceramics)和pj flory的《高分子化学与物理》(polymer chemistry and physics)。前者，wg金格瑞教授将金属学的原理应用于无机材料的结构、热力学、动力学、相变及性能分析当中，成功地指导了水泥、玻璃和陶瓷材料的生产和科研。而pj flory教授则主要围绕聚合物的合成过程、聚集态结构以及物理、化学等行为特征，阐述了高分子材料的结构及性能。到今天，三大材料的研究相互渗透，研究方法相互借鉴，产生了21世纪的材料科学。

“材料科学基础”着眼于材料基本问题诸如材料的结合键、材料的晶体结构及缺陷、材料的相结构与相图、材料的凝固、材料中的扩散，材料的塑性变形、材料的亚稳态。从金属材料的基本理论出发，将高分子聚合物材料、陶瓷材料、复合材料等结合在一起，使学生能把握材料的共性，熟悉材料的个性。本课程横向融合金属材料、陶瓷材料和高分子材料的基础理论于一炉，纵向则充分利用学生已经学过的基础知识(包括高等数学、普通物理、物理化学、材料力学等)，并能连接后续的材料的分析与表征、材料物理、材料加工工艺学等必修课程及高分子材料、无机非金属材料、金属材料等模块的选修课程。

二、教学内容的优化和选择

现代材料工业和技术的发展推动材料从组成、结构和功能的单一化向复合化、一体化发展，使培养大材料、宽专业人才的教学改革迫在眉睫。在此形势下，2002年暨南大学材料科学与工程专业设立并开始招收首届本科学生，确定了《材料科学基础》为专业基础课(必修，72学时，4学分)。本课程内容旨在以物质结构和结构形成为主线将三大固体材料(金属材料、无机非金属材料、高分子材料)的基础知识有机结合，构建大材料专业公共性专业基础课教学体系。该课程体系旨在强化对学生重基础的通才教育模式，在教学内容上力求共性教学，突出个性特点。为此。从选择教材着手，优化教学内容，强化基础教学，着重培养学生科学的思维方法、创新能力以及运用基础理论解决实际问题的能力。

目前， “材料科学基础”教材体系可分为两大类。第一类沿袭“金属学”课程的教学内容，增加了少量无机非金属材料、高分子材料和复合材料等内容，往往侧重金属材料。这类教材基本上适合以金属材料为主导的材料科学与工程专业的教学。第二类教材则是在增加非金属材料、高分子材料、复合材料等新材料内容的同时，对该课程的所有内容进行了全新的组合，将它们有机地融入整个教材体系中，形成新的包含各种类型材料的教学体系。由于低年级本科学生的专业知识有限，这类教材在教学中要突出构建整个教学内容的逻辑性和条理性，避免学生掌握了各材料的个性，却忽视了各材料的共性，从而使整个课程陷入一个“材料学概论”的泥潭。为达到突出共性教学的目的，搭建一个合理材料科学与工程的知识平台，根据整个学科的培养方案和教学计划，我们选择上海交通大学出版社出版的面向21世纪新教材《材料科学基础》作为教材，从教学目标出发，该教材最显著的特点是着重于基本概念和基础理论，便于在教学中掌握深度和广度。根据本专业培养目标的要求和培养方案的特点，在确立教材内容、体系与后续课程的相互关联的基础上，在保持课程自身体系的完整性的条件下，兼顾到不同材料的特点及知识体系与要素课程内各个环节之间的逻辑关系，对该教材的内容进行了“扬弃”，将课程教学内容分为三大模块：

1　材料的结构。①微观结构：原子的排列方式、高分子链结构；②结构的完整性：晶体学基础、金属的晶体结构、合金、离子晶体结构规则、共价晶体结构、聚合物的晶态结构；③结构的不完整性：晶体缺陷、表面和界面、非晶态、亚稳态、准晶态。

2　固体中原子及分子的运动。①扩散：菲克第一、第二定律、扩散的热力学分析、扩散原子理论、影响因素；②高分子的分子运动：分子链的运动及其柔顺性、分子的运动方式及影响因素。

3　材料的组织结构变化。①材料的形变和再结晶：单晶和多晶体的塑性变形、回复和再结晶；②相图。单元系相图：凝固、形核和晶体长大；二元系相图：匀晶、共晶和包晶相图、混溶间隙、相图分析；三元系相图：相图基础、三元匀晶和共晶相图。

为了在上述教学内容中力求共性教学，以最大限度地淡化三大材料各自的专业色彩，力求突出共性的内容。例如，相平衡与相图的内容，选择了相律、相平衡热力学理论、一元、两元和三元基本相图类型的阅读等为重点内容，而淡化与此相关的教材中有关金属材料的冶金和铸造

方面的内容。

通过多年的教学实践，上述教学内容的优化既得到了后续课程教师的肯定，又使学生学以致用，达到了奠定学科专业基础、培养科学思维的目的。

三、教学内容组织方式与目的

本课程教学内容的特点是“三多一少”，即叙述性的原理、规律多，需要记忆的概念、定义多，课程内容知识点多。理论计算少。因该课程内容枯燥、抽象，学生感到难学。具体表现在：不能很好地将数学理论应用到材料科学的基础课程、无法判定从而掌握教学内容中的重点、不能将所学的知识点和实际的材料联系起来。所以，我们在教学内容的组织上做了一些探索：

1　突破传统的“一本教科书”的局限性。本课程的教学内容在严格按照教学大纲和教学计划授课的同时，综合多种中文教材、英文教材等，力图做到知识面完整、讲授描述通俗易懂。如针对本专业每年都有数目不等的海外学生的特点，在教学提倡采用台湾晓园出版社出版的《材料科学与工程》作为补充性教材，提升外招学生对学科知识的认同感和认知度。

2　探索课堂教学，有所为，有所不为。课堂讲重点、难点，讲思路，留给学生充分的思考时间和空间，以调动他们的主动性和积极性。对难点和重点内容，尽量举出其应用实例，结合学科前沿知识，使学生知道该原理的用处，听课时不感到抽象、空洞，达到了理论联系实际的目的。而且，对重点和难点内容务必做到举一反三，确保学生能够掌握，以达到以点带面，进而掌握所学知识的目的。

3　注重教学内容的连贯性，连通性，提高学生对所学知识点的融会贯通能力。本课程在教学过程中，提倡预习，并将即将讲授的知识点与所学基础知识点的关联告知学生，使其掌握学习的主动性。对部分关联度高的章节，采用课堂讨论、换位讲授等方法，调动课堂气氛，使学生自觉地运用基础知识解决教学过程中的难点，从而提高他们通晓所学知识点的能力，达到全面提升专业素质和人文素质的目的。例如，在相图的学习中，尝试让学生利用所学的物理、化学知识换位讲授一元相图和二元相图的基础，一方面使他们学会对所学知识点进行归纳和演绎，另一方面提升他们的口头表达、演讲技巧。

4　充分、恰当地采用现代化多媒体教学方法，并辅之以动画，实现图、文、声、像的视听一体化教学。特别是对那些教学难点和需要丰富空间想象力的内容，形象、生动地展示在学生面前，既直观又富动感，可明显提高教学效果。

四、教学方法与教学手段

“材料科学基础”课程内容抽象、概念性强，学生在学习时容易感到枯燥难学。因此，在课堂上应常采用启发式教育，常用提问、问答或引而不发方法，调动学生的积极思维能力。在讲授时使用ppt演示文稿，尽量多用教学模型、挂图、照片和曲线图表等形象化语言。涉及部分教学内容如位错运动等，应结合动画生动地用图像演示给学生，以加深他们对课程内容的理解，提高学习兴趣。对于部分与前期知识关联度高的基本理论如单元相图，组织学生进行课堂讨论(seminar)，并以学生发言为主，让他们直接参与教学。对需要运用较多数学知识且理论性较强的内容，如扩散第一、第二定律，应多采用板书推导，加强逻辑性学习。另外，为了提高学生对那些需要有丰富空间想象力的晶体结构、金相组织的转变和识别、位错、位错增殖和缠结过程等知识难点的理解和掌握，将先进的多媒体现代化教学手段引入材料科学基础教学中，并让它们以二维或三维动画形式生动形象地展示在学生面前，弥补传统教学在时间和空间等方面的不足，以提高教学效果。在课外，还可建立qq空间，在群聊中解决课堂中来不及解决的问题，通过师生交流，提高学生探索性自学能力和学习的积极性。

在“宽口径，大平台”培养模式下开展材料科学与工程教学， “材料科学基础”作为专业必修的主干课程，突出共性教学是打好学科专业知识的必备条件。从时代的需要出发，合理选择及组织教学内容、创新教学手段和方法，使其与教学内容相互协调，是构建新时代“材料科学基础”教学体系的关键。今后， “材料科学基础课程”将继续围绕以符合时展、符合教育规律为中心开展课程建设，不断探索和实践，为成功培养宽专业人才奠定基础。

参考文献：

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[21张联盟等，材料科学基础[m]，武汉：武汉理工大学出版社，2004。

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材料科学与工程专业范文5

[关键词]实验室；实践教学；工程实践能力；人才培养

[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]10054634（2016）05005103

0引言

“材料科学与工程”专业是一级学科专业，深刻理解专业内涵，是保证实现专业人才培养目标的关键。从培养专业人才的角度，专业教学自然包括学科理论知识与专业实践能力协调统一的两个部分。如何进行专业实践能力的培养是高校普遍关注的问题，也是目前高校教育工作者的重点研究课题[15]。伴随国家对教育的重视和大量投入，用于培养学生实践能力的基础设施得到完善。然而，这并不意味着专业实践能力培养的问题得到解决，恰恰相反，社会要求高校改革实践教学模式，培养高素质工程实践能力人才的呼声日益强烈。深刻思考高校实践教学现状，目光聚焦教学实验室，高校教学实验室的性质、作用与地位值得再审视。高校教学实验室的建设方向对高校实践教学模式改革的影响作用值得探究。

1从“材料科学与工程”的学科内涵理解专业实践教学的涵义“材料科学与工程”学科是研究有关材料成分/结构、制备/合成、性能和使用效能及其关系的科学技术与生产。对此，材料科学与工程专业的基本教育要面向学科的要素，自然科学知识与工程技术知识应该是构成知识结构的主要方面。就理论教学而言，要以系统的知识学习和综合思考能力培养为主，强调宽厚的基础、学科知识横向与纵向间的联系。理论教学的核心任务，就是培养专业理论素质。实践教学不应该仅是理论的再现和简单证明，而是强调理论在应用中的相关性和综合性，同时引导和激发学生走向科学研究和工程实践的起点。实践教学的任务和目的就是培养大学生获取科学知识的能力与工程实践的能力。基于此，确立了高校实践教学改革以及实践教学基地建设的方向。高校教学实验室是完成实践教学任务，实施学生工程实践能力培养计划的主体，高校实践教学改革以及实践教学基地建设的对象是教学实验室（以下简称实验室）。

2我国材料科学与工程专业教育的发展现状对实践教学的要求重视宽口径材料类人才的培养

材料类型已经覆盖了金属材料、无机非金属以及高分子材料材料工程方面，覆盖了金属的成型与加工、无机非金属工程、高分子材料工程以及冶金工程等。材料科学与工程专业的实践教学应该与此对应，重视宽口径的科学研究和工程实践能力的培养[3]。

实际上，在专业人材培养过程中，各个学校依据自身条件和发展定位而限定“宽口径”的“度”，即办学特色。由此，也决定了“宽口径的科学研究和工程实践能力的培养”的实践教学内涵对于每个学校来讲是有一定限度的。实验室对于实现“宽口径”的科学研究和工程实践能力的培养目的具有了可行性。

培养模式由“专业培养”向“学科培养”方向发展各教学环节的学科性特点日益突出：在课程设置上，普遍注重学科式课程，专业课程已从中心地位转向了载体地位；在课程内容上，围绕学科发展和技术进步，培养学生适应社会科技发展的大方向。实践教学与学科性内容的关联性日益紧密[4]。例如，大功率X射线衍射仪、透射电子显微镜等高、精、尖设备大量向本科教学开放；普遍提倡本科生低年级开始进入科研团队，参与导师的科研工作；毕业论文或设计题目普遍要求真题真做。实验室对于实现宽口径的科学研究和工程实践能力的培养的有效性日益彰显。宽口径的科学研究与工程实践能力培养的主体地位也日益凸显。

实践教学方面的投入由基础转向专业

伴随国家对教育的重视和大量投入，培养学生实践能力的基础设施得到完善，学生的实际操作动手水平、分析和解决问题的能力得到了明显的提高。以天津理工大学为例，在经历“十五”、“十一五”基础实验室专项投资建设基础上，投资亿元进行了“十二五”建设，以学科与专业综合建设作为重点，加强教学科研创新平台以及人才培养质量建设。实践教学方面的投入已由基础转向专业，投入的趋向突显学科性。科学研究和工程实践能力的培养越来越可以立足于实验室。

材料科学与材料工程相结合的综合性人才的培养日益受到重视随着社会的发展及国际竞争日趋激烈，社会对材料研究专门人才的需求淡化了材料科学与材料工程的概念，对材料科学与材料工程相结合综合性人才的需求增加。

伴随专业教学内容学科化、综合化，实践性更强，探索性更强。以专业认识实习或企业化的现场实践为实施方式的教学模式呈现出不适应性。实验室建设作为学校教学改革的重要部分，其建设易于朝向保障实现材料科学与材料工程相结合的综合性人才培养目标发展。从高校的性质与任务、高校实验室建设的目的，以及从现实条件来看都是符合逻辑的。

3高等学校实验室实践教学现状的思考与改革措施高等学校实验室实践教学现状的思考

1） 以科学实验教学涵盖实践教学。实验室的实践教学过于强调学科性：教学内容突出学科化，教学方式强调科学探索。与此对应，用于实践教学的投资趋向于科学研究设备。实验设备现代化、高精尖化以及专门化。这种实践教学现状使科学探索深度不断加大，基础实践能力逐渐淡化。虽然对教师与大学生双方的科学素质要求越来越严格，但基本技术的实际操控能力越来越弱化。如果以宽口径的科学研究与工程实践能力的培养标准来衡量高等学校实验室的实践教学，对学生工程实践能力的培养会被弱化。

从材料测试分析方法的课程教学来讲，由于侧重电子探针、原子探针等现代分析手段，材料成分分析最基础的化学分析方法被淡化，而化学分析方法是工程实际中测定钢平均成分的基本方法。大学生就业主体还在企业，仍面向工程实际。大学教育，特别是工科的大学教育，工程知识的教学偏弱，大学生就业难，社会接受度低，这些也是需要考虑在内的客观原因。

另外，先进科研手段层出不穷，先进工程技术不断发展。在先进科技面前，面对高精尖、高价值科技手段，存在看得见却摸不得的客观现实。不能上手，实践能力无从培养。

除此之外，在科技飞速发展的今天，要求大学生群体在一个相对较短的、确定的时间段内了解新的科学研究方法，培养出相适应的科学研究能力，是不可能的，也是不可行的。

2） 实验室实践教学存在明显的教学实验性。高等学校实验室的实践教学受传统的思想影响，实验教学依课程开设，且在内容上注重理论知识的验证，正所谓教学实验，而非实验教学。而且，在实验教学内容中对科学发现的历史缺乏重视。科学发现的历史，不仅在于体现知识体系的形成过程，有助于学生更好地理解、掌握知识，而且在于展现了探究科学的思想方法、在探究科学问题中所采用的技术手段以及技术手段的选择使用、改进与发展的过程，这些恰恰表现的是工程实践的核心内容。

在实验教学形式上，所谓基础性、设计性及综合性实验的划分，多是从实验内容的量、涉及知识性的面及工作难度角度，而非从实验教学的内涵上来考虑。项目之间相互独立，缺乏系统性，且实验项目在内容设置上重复现象严重；实践教学在培养学生创新意识、专业实验能力及科学研究基本能力方面的主体地位与作用上没有有效体现；学生创新意识不能得到有效激发；教学过程未能切实体现以学生为本、学为主体的教育理念。

传统的实验室教学模式不适应宽口径的科学研究与工程实践能力的培养这一实践教学的内涵，实验室教学的实质作用未有效体现。

3） 高校实验室教学的优势尚待发挥且不能与工程实践相协调。按照传统观念，实验室的实践教学注重科学理论相关的工作。在此观念下，设立的实验室多属于科学实验型实验室，而非工程实践基地。为弥补这一不足，高校多致力于建设校外工程实践基地，使本属于学校自身的实践教学体系，被分成校内的实验室实践教学与校外的工程实践教学两部分，使得科学研究和工程实践能力的培养出现脱节，不能协调统一。

校外实践基地的建设有效支撑高校实践教学。因而，许多高校大力建设校外产学研基地，实施“卓越工程师”培养计划等。在“十二五”期间，天津市投资了亿元用于实施卓越人才教育培养计划，建设10个可共享的工程实践教育中心。在实践中发现，所谓工程实践基地实践教学的内容与形式偏向工程，一定程度上弱化实践教学的科学研究与工程实践能力的协调统一，对材料科学与材料工程相结合的综合性人才培养目标的实现具有一定局限性。同样，工程实践基地建设为适应科技飞速发展的现实，满足大学生群体在一个相对较短的、确定的时间段内掌握不断涌现的新的科学技术是不可能的，也是不可行的。另外，由于企业客观现实的限制，校外产学研基地的工程实践教学效果确实大打折扣。况且，在信息交流高度发展的今天，是否需要花大力气建设校外产学研基地以完成工程实践教学是一个值得商榷的问题。

高等学校实验室实践教学改革措施

1） 提高对实验室工作重要性的认识。高等学校实验室是学生实践能力培养及实施工程素质教育的重要场所，保证教学质量及实现人才培养目标的重要基地。党的十八届五中全会已经明确，内涵发展、提升教育教学质量是“十三五” 高等学校改革的核心。必须树立以学生为本，实施知识传授、能力培养、素质提高协调发展的实验教学观念，提高实验教学对培养创)(新型人才重要性的认识，深化实验教学改革，支撑教育教学质量的提升。

2） 加强实验室建设，深化实验教学改革。首先，通过管理体制创新，实现实验室的角色转换。高等学校实验室建设，要以深化改革现有实验教学体系和管理体制为核心。通过体制创新，打通实验教学与理论教学的教师身份界限，在建立起满足实验教学需要的高素质实验教学队伍基础上，形成设备先进、资源共享与开放服务的实验教学环境，提高实验教学水平，支持实践教学质量的提升，使实验室真正成为实施实践教学任务的主要基地。

其次，通过理念创新，打通科学研究与教学实践之间的界垒，有效地实现教研相长，培养了学生的实践能力。通过理念创新，形成科学研究与教学实践协调一致、科研研究室与教学实验室协调统一的机制，实现教研相长。学术性的教学模式，打通了科研研究验室与教学实验室的管理界垒，专业教学任务由团队协调处理，应该是一个积极的探索。