時間：2022-03-10 16:36:05
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇材料科學與工程，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
英文名稱：Journal of Materials Science and Engineering
主管單位：國家教育部
主辦單位：浙江大學
出版周期：雙月刊
出版地址：浙江省杭州市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1673-2812
國內刊號：33-1307/T
郵發代號：
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1983
期刊收錄：
CA 化學文摘(美)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
期刊榮譽：
聯系方式
期刊簡介
《材料科學與工程學報》是由國家教育部主管，浙江大學主辦的材料領域學術性中文科技期刊（雙月刊）。本刊主要刊登材料科學與工程科學研究領域的評論論文、研究論文和研究快報。
材料科學與工程專業金屬方向多進入鋼企和相關研究院，材料科學與工程專業高分子及非金屬方向多進入陶瓷、玻璃、涂料、家電等行業，多屬大型國企、軍工、民企和科研院校。
材料科學與工程下屬三個學科，分別是材料物理與化學、材料學、材料加工工程。材料科學與工程專業是研究材料成分、結構、加工工藝與其性能和應用的學科。在現代科學技術中，材料科學是國民經濟發展的三大支柱之一。主要專業方向有金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、耐磨材料、表面強化、材料加工工程等。
（來源：文章屋網 ）
所屬學院： 物理科學與技術學院
專業班級： 應用物理0801班
學 號：
姓 名： 海宇澤亞
指導老師：
王 世 良
實習時間： XX.7.1—XX.7.2
實習地點： 長沙市太陽人電子有限公司
湖南科力遠新能源股份有限公司
目 錄
前 言 ……………………………………………………2
實習目的 ……………………………………………………2
實習內容 ……………………………………………………3
太陽 人 ……………………………………………………3
1.1 公司簡介 ……………………………………………………3
1.2 產品介紹 ……………………………………………………3
1.3 實習見聞 ……………………………………………………4
科力 遠 ……………………………………………………4
2.1 公司簡介 ……………………………………………………4
【關鍵詞】化工材料科學與工程 發展現狀 趨勢分析 研究
化工材料科學與工程是社會經濟發展的主要驅動力之一，同時能夠帶動信息技術與生物技術的發展。在以科學技術為主導的當今社會中，無論是高校中還是化工企業中，都需要培養化工材料科學與工程的專業人才，創新材料科學與工程的發展。從化工材料科學與工程的發展中找尋其中存在的問題，以便于后期的工程技術研發。
1 化工材料科學與工程的發展現狀分析
1.1 化工材料科學與工程的發展歷程
化工材料科學與工程的從個個單一分來的學術系統中，逐漸實現走向了科學之間的相互融合。在社會發展的進程中，材料科學的應用與社會建設步伐息息相關。單一化的材料科學發展不能適應社會發展需求，各個材料學科之間應該實現相互交叉、滲透、移植，從細分最終走向綜合化的發展。在20世紀40年代，基礎科學與工程之間的相互滲透較差，固體物理學與材料工程學之間的互不融合。從60年代起，材料科學與工程學能夠實現交互，材料科學與材料工程之間的大部分內涵能夠實現重疊，化工材料科學與工程得到了教育界的廣泛認可[1]。
1.2 化工材料科學與工程在教育界的發展
化工材料科學與工程是高校教育中的重點內容，該門學科經過多變的研究與演變，衍生出中諸多的子學科。以美國麻省理工學院材料學科專業演變為例，與化工材料科學與工程相關的專業課程有：地質與采礦工程、采礦與冶金、冶金與材料科學等。歐美等國家將在材料教育方面的認識比較深，將很多高校中的冶金、陶瓷、電子材料等科目統稱為材料，材料教學內容逐漸擴大，應用到社會建設中的諸多領域中。目前，我國重點高校相繼設立材料科學與工程學院，針對于化工方面的教學改革，在原設置專業的基礎上，補充了非金屬的工程材料的內容。化工材料科學與工程的發展能夠打破原專業設置的界限，加強專業間的滲透和聯系，教學內容實現了更新。截止至2003年7月份，具備材料科學與工程的院校占據我國的高校的總數的34%。化工材料科學與工程的教學逐漸展現出了新思路[2]。
2 化工材料科學與工程的發展趨勢
2.1 化工材料科學與工程教學中創新性人才培養
化工材料科學與工程的發展，以來社會化工企業的技術研發還遠遠不夠，為了更好的促進化工材料科學的發展，在未來的科技社會中，化工材料科學與工程還需要與教育實現緊密結合。促進化工新材料的研發與應用，需要在高校中培養優秀的材料科學人才，與社會高精尖材料研發機構構成聯動機制。對于材料科學的人才培養要求極為嚴格，一方面需要學生具有較好的結構力學基礎，另一方面還要向學生傳授學生微系統、納系統、生物系統。同時還需要進行材料結構、性能、工藝等工程的研究，以計算機技術進行材料科學的模擬研發。高校能夠為社會輸送創新性的人才，是社會化工企業實現穩步發展的關鍵。創新性人才的能夠促進化工新材料的研發，保障化工材料領域更新[3]。
2.2 化工新材料的研發
在科技信息不斷發展的當今社會中，對于化工材料的研發技術越來越先進，我國化工材料科學與工程的未來發展，需要與科技信息技術相互融合，研發出具有更多功能的化工新材料。這些新材料的研發與應用能夠在傳統材料的優勢基礎上，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”發展規劃在即，很多具有高技術含量、高價值知識密集和技術密集的新型材料，在社會建設中能夠發揮出無線的潛力。這些新材料與傳統的材料相比，在質量上更加的輕便，在性能上的更加的好，在功能上更加的強大，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核材料，這些才能夠在國防軍工、航空航天、新能源及高科技產業中應用廣泛，同時化工新材料在建筑、通信、機械、環保以及海洋開發中用途更大。有專家指出，全球纖產量在近十年內的長幅為3%，而高性能的纖維在全球范圍內產量增長能夠達到30%，也就是說，在未來的幾年間是高性能纖維發展的黃金期[4]。
2.2.2 聚酰亞胺
有機高分子材料也是化工新材料的另一類，與傳統的高分子材料相比，聚酰亞胺的綜合性比較強，特點突出。聚酰亞胺作為一種特種工程材料，已廣泛應用在航空、航天、微電子、分離膜、納米、液晶、激光等領域。在物理性質上，耐高溫達 400℃以上，長期使用溫度范圍-200～300℃，熔點特征不明顯。并且該種材料絕緣性能極高。通常情況下，103赫下介電常數為4.0；在化學性質上，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，不論是作為結構材料或是作為功能性材料，其在微電子領域發揮著重要的作用。
3 結語
綜上所述，化工材料科學與工程化工研發領域中的重點內容，提升對于化工材料科學與工程的研發，能夠有效的促進化工領域發展。本文對化工材料科學與工程的發展現狀進行分析，與社會發展趨勢相互結合，研究其在未來的發展方向。在未來，需要對化工材料科學與工程教學中進行創新性人才培養，鼓勵化工新材料的研發，實現科技創造未來。
參考文獻：
[1]劉海定，湯愛濤，潘復生，左汝林.材料科學數據庫的研究現狀及其發展趨勢[J].材料報，2004，09：5-7.
[2]張鈞林.材料科學與工程的學科發展、現狀及人才培養[J].甘肅科技，2008，15：165-168+132.
依據《北京科技大學2021年博士研究生入學考試綜合考核（復試）與錄取工作辦法》等文件，制訂我院2021年博士學位研究生擬錄取方案如下。
一、學院研究生招生工作領導小組
組長： 張秋曼王魯寧
成員：董文鈞、曹文斌、李靜媛、王海波、施振蓮
職責：合理設置本單位錄取管理組織及機構，合理配備人員；根據教育部及學校規定，制定本單位博士學位研究生招生錄取工作方案或細則，并組織實施；受理考生申訴，協調本培養單位招生錄取工作中出現的爭議；負責解釋本培養單位招生錄取工作結果。
二、學院研究生錄取工作小組
組長：董文鈞
成員：強文江、劉泉林、宋仁伯、陳俊紅、李立東、郭翠萍、魯啟鵬
職責：負責考核錄取工作的具體實施。指導考核小組參考考生的申請材料審查評價結果、考生科研能力和已獲學術成果的評價以及考核成績、思想政治素質和品德考核結等對考生做出綜合判斷，提出擬錄取名單并提交招生工作領導小組審定。
三、招生計劃數
我院2021年材料科學與工程專業招生計劃數為111（含5個聯合培養招生計劃，1個少數民族高層次人才骨干計劃），其中定向就業計劃數為9。
四、基本分數要求及總成績計算辦法
1.基本分數要求：外語水平考核、專業水平考核、綜合素質考核均不低于60分，英語加試成績不低于60分。
2.總成績計算辦法：總成績=外語水平考核成績+專業水平考核成績+綜合素質考核成績。
五、錄取原則
1.根據教育部有關規定，博士學位研究生錄取工作應堅持公平、公正、公開原則及擇優錄取、保證質量、寧缺毋濫原則。
2.明確和強化考核組在人才選拔中的學術權力和責任，規范和發揮考核組在博士學位研究生選拔中的作用。
3.考核成績低于我院基本分數要求、思想品德考核不合格者均不予錄取。
4.不破格錄取，不跨一級學科、培養單位調劑。
5.學科專業內按導師招生計劃數依據總成績從高到低依次錄取。
6.本院同一學科專業內可根據導師招生計劃情況，在征得成績合格考生、報考導師及擬調劑導師三方同意的情況下進行調劑。調劑需遵循原報考導師成績排名。
7.少數民族高層次人才骨干計劃錄取原則：該專項計劃考生單獨排序，優先少數民族考生，同等條件下按總成績由高到低依次錄取。
六、監督與咨詢
工作小組電話：62332721；cly@mater.ustb.edu.cn。
監督舉報電話：62332506；clxydw@ustb.edu.cn。
本方案由材料科學與工程學院負責解釋。
technological studies
(761)growth of zno nanostructures on biopolymer films bayram kilic didem
omay ergin kosa levent trabzon huseyin kizil
(769)heat-resistant composite with nano-reinforcement andrei smolikov
alexander vezentsev vyacheslav beresnev mikhail dolmatovskiy viacheslav
pavlenko alexander solokha
(779)viscosity of （teo2）0.70-（wo3）0.22-（la203）0.08 tellurite glass melt
in 780-830 k temperature range lyubov shabarova sergey smetanin gennady
snopatin mikhail churbanov vasiliy shabarov
(786)research of thermal stability of water mixtures of aliphatic
alcohols dzhapparov tamerlan absalam-gadzhievich bazaev akhmed
ramazanovich
(791)a study of hardness change on 25 hrbw reference blocks due to the
number of indentations tassanai sanponpute nitiwat sasom
(799)study coefficient and optical application of kci single crystal
with sn impurity growth on czochralski method under visible radiation
feridoun samavat ebrahim haji ali somayeh solgi
theoretical studies
(803)broadband antireflective properties of two-dimensional
subwavelength structures with cone shape on glass substrate keming jiang
xiao yuan juntao liu guiju zhang kuaisheng zou xiang zhang
review
(807)theoretical study of strong and moderate hydrogen bonds within the
在材料科學與工程專業的本科教學工作中，本科生進入大三和大四的學習生活中，就要學習材料科學與工程專業的專業課程和專業基礎課程。其中在材料科學與工程專業的課程教學中，在講述材料的合成與制備方法，材料科學基礎等課程中都將講述過金屬間化合物材料。金屬間化合物材料已經作為金屬材料教學研究中的重要內容。金屬間化合物材料是指金屬與金屬間形成的金屬互化物或者金屬與非金屬元素間形成的化合物。金屬間化合物的種類比較多，而且一些常用的金屬間化合物已經在工程領域得到應用。金屬間化合物材料中所含元素都是普通元素，是金屬合金材料，所以可以將金屬間化合物材料的制備和性能的知識內容引入到材料科學與工程專業的課堂教學和實驗教學中，可以作為本科學生的畢業設計和專業課程設計教學內容。
一、金屬間化合物材料的概述和應用
金屬間化合物是指以金屬元素或類金屬元素為主組成的二元或多元系合金中出現的中間相。金屬間化合物主要指金屬與金屬間，金屬與類金屬之間按一定劑量比所形成的化合物，金屬間化合物有的已是或將是重要的新型功能材料和結構材料。金屬間化合物的歷史由來已久，金屬間化合物的研究已經成為材料科學研究的熱點之一。人們發現許多金屬間化合物的強度并不是隨溫度的升高而單調地下降，相反是先升高后降低。因為這一特性，掀起了新一輪金屬間化合物的研究熱潮，使金屬間化合物具備了成為新型高溫結構材料的基礎。現在已研究出許多方法和措施，用來改善和提高金屬間化合物的塑性，為將金屬間化合物材料開發成為有實用價值的結構材料打下基礎。金屬間化合物是航空材料和高溫結構材料領域內具有重要應用價值的新材料。金屬間化合物強度高，抗氧化性能好和抗硫化腐蝕性能優良，優于不銹鋼和鈷基，鎳基合金等傳統的高溫合金，而且具有較高的韌性，因此金屬間化合物被公認為是航空材料和高溫結構材料領域內具有重要應用價值的新材料。金屬間化合物材料作為近20年內才發展起來的新材料，相對于傳統金屬材料具有特殊的優點和規律，廣泛用于制備金屬間化合物基復合材料。金屬間化合物相對于金屬材料為脆性材料，相對于其他材料則具有一定的韌性，并且具有相當高的塑性。某些金屬間化合物還具有反常的強度-溫度關系，在一定的溫度范圍內，強度隨著溫度的升高而升高，這對高溫結構材料的開發和應用給予很大的希望。此外許多金屬間化合物材料具有良好的抗氧化性能，耐腐蝕性能和耐磨損性能，如Ni-Al金屬間化合物和Fe-Al金屬間化合物材料。因此采用金屬間化合物和其他材料相復合制備復合材料可以提高金屬間化合物材料的力學性能。
金屬間化合物具有一系列的優異性能是最具有吸引力的新一代高溫結構材料和表面涂層材料。金屬間化合物的種類非常多，近年來國內外主要研究集中于Ni-Al金屬間化合物，Ti-Al金屬間化合物，Fe-Al金屬間化合物等含Al金屬間化合物的研究。目前金屬間化合物材料已經研究和開發的較為廣泛。許多金屬間化合物材料已經用于鑄造，鍛壓和高溫熔煉等。金屬間化合物材料具有高溫強度好，高溫抗蠕變性能強，抗腐蝕性能好，抗氧化性能好等優點，且在一定的溫度范圍內金屬間化合物的屈服強度隨著溫度的升高而升高。但是金屬間化合物材料作為使用的結構材料，還存在硬度低，斷裂韌性差以及高溫強度低等缺點。將金屬間化合物與其他材料進行復合制備金屬間化合物基復合材料，以制備出兼具有二者優點的復合材料是當前的重要研究和發展方向。金屬間化合物材料具有較高的加工硬化率和較特殊的高溫性能，因而被認為是下一代高溫結構材料和高溫耐磨損材料之一，特別是在改善金屬間化合物材料的塑性后，更是受到了廣泛的重視和研究。為了進一步提高金屬間化合物材料的綜合性能，很多研究工作者在金屬間化合物材料中加入強化相制備金屬間化合物復合材料，即形成金屬間化合物基復合材料。可以向金屬間化合物中加入碳化物硬質相制備耐磨損的金屬間化合物基復合材料。金屬間化合物材料具有許多優秀的性能而被廣泛的應用到工程領域中。
二、金屬間化合物在材料科學與工程專業教學實踐中的研究和應用
金屬間化合物材料由于具有許多優異的性能而被廣泛的應用在工程領域中，所以應該在材料科學與工程專業的課堂教學和實踐教學中增加一些金屬間化合物的知識和內容。金屬間化合物材料主要包括Al系金屬間化合物材料，主要有Fe-Al金屬間化合物，Ni-Al金屬間化合物，Ti-Al金屬間化合物等，還有其他的如Cu-Al合金，Cu-Zn合金以及Ni-Ti合金體系等金屬間化合物材料。由于一般常用的金屬間化合物是由兩種金屬元素形成的化合物并具有典型的二元相圖，所以可以通過認識和了解金屬間化合物學習和掌握二元相圖的知識內容。此外金屬間化合物材料的制備工藝方法也有很多，主要有金屬熔煉法，高溫自蔓延反應合成法，機械合金化法，反應燒結法，粉末冶金工藝等多種方法。其中反應熔煉法是將不同種金屬元素放到熔煉爐中進行熔化形成金屬合金熔體使其均勻混合并冷卻形成金屬間化合物材料。高溫自蔓延反應合成方法是通過反應放出大量的熱量維持反應繼續進行最終形成所需要的金屬合金材料。機械合金化工藝過程是利用高能球磨機把兩種純金屬粉末放入球磨罐中并加入適量的添加劑進行球磨，粉末的制備由機械合金化過程完成，塊體的制備則由燒結過程實現，機械合金化工藝是一種固態反應的過程。機械合金化技術是近年來發展起來的一種材料制備方法，機械合金化工藝通過對粉末反復的破碎，焊合來達到合金化的目的，由于合金化過程中引入大量的應變，缺陷以及納米級的微結構，機械合金化制備的材料具有一些與傳統方法制備材料不同的特性。通過機械合金化工藝就可以制備出金屬間化合物粉末。粉末冶金技術是制備金屬間化合物材料比較常用的一種方法。以單質或合金粉末為原料，一般是先用塑性加工的方法把粉末制備成所需要的復合材料制件，然后在燒結同時實現了制件的成型。反應燒結法是將不同種金屬元素粉末通過熱壓燒結工藝或者常壓燒結工藝形成金屬間化合物塊體材料。金屬間化合物材料的制備通常采用粉末冶金工藝進行制備。
由于金屬間化合物材料原料成本較低，制備工藝不復雜，所以對于金屬間化合物材料的制備和性能的研究工作可以引入到材料科學與工程專業的實驗教學工作中。可以在實驗教學的課程中增加金屬間化合物材料的制備和性能的研究內容，例如通過反應熔煉法，機械合金化方法和粉末冶金法等制備金屬間化合物材料，并對金屬間化合物材料的結構和性能進行研究。通過以上實驗教學過程可以鍛煉學生的實踐能力和分析能力，還可以加深學生對材料科學與工程專業知識內容的認識和了解。在上述實驗方法中，其中機械合金化工藝是比較實用并且能夠在實驗室里進行的。機械合金化工藝是將兩種不同的金屬粉末混合并經過高能球磨過程制成金屬間化合物粉末，并通過燒結過程制備金屬間化合物塊材。機械合金化工藝可以在實驗室里進行，可以安排學生通過機械合金化工藝制備金屬間化合物材料。此外在本科學生的專業課程設計和畢業設計期間也可以安排學生進行金屬間化合物材料的制備和性能的研究工作。通過對金屬間化合物材料的制備和性能的研究工作，使得學生充分的認識和了解金屬間化合物材料的性能特點，并加深學生對所學習的材料科學與工程專業課程知識內容的認識和了解，使得學生對材料科學與工程專業的課程內容有一定的掌握和熟悉，并通過實驗教學過程提高了學生的實踐能力和分析問題解決問題的能力，擴展了學生的知識面。所以本文作者認為應該在材料科學與工程專業的實踐教學過程中增加一些關于金屬間化合物材料的實驗課程，并以金屬間化合物材料的制備和性能的研究內容作為實驗教學課程，這將有助于提高學生的實踐能力并擴展了學生的知識面，這為本科學生以后學習材料科學與工程專業的知識內容打下堅實的實驗基礎。
三、金屬間化合物材料未來的研究方向和發展趨勢
金屬間化合物材料由于具有許多優異的性能而被廣泛的應用在工程領域中。近年來金屬間化合物材料發展迅速，一些常用的金屬間化合物已經被應用到實際的工程領域中，還有些新型的金屬間化合物正在研究和開發中，而且有些金屬間化合物作為結構材料進行使用，還有些金屬間化合物成為先進功能材料和具有特殊性能的新材料。所以金屬間化合物材料的發展和應用前景比較廣闊。所以本文作者認為應該在材料科學與工程專業的實踐教學過程中增加一些關于金屬間化合物材料的實驗課程，并以金屬間化合物材料的制備和性能的研究內容作為實驗教學課程。通過實驗課程教學可以提高本科學生對材料專業課程內容的認識和了解。
本文主要講述金屬間化合物材料的概述和應用，并講述金屬間化合物材料在材料科學與工程專業實驗教學中的研究和應用，并介紹金屬間化合物材料的未來發展趨勢和方向。作者認為在材料科學與工程專業的實驗教學中增加金屬間化合物材料的制備和性能方面的實驗課程，通過實驗課程教學可以提高學生對材料科學與工程專業所學知識的認識和掌握。
摘 要：文章以安徽農業大學為例，分析高等農林院校新建材料科學與工程專業的特色，即在于以農林生物質材料為主要教研對象，因具有循環再生及環境友好等特征，成為21世紀熱點發展領域，在時代需求、發展方向與專業依托等方面富有特色，并結合其專業創建過程中的師資隊伍建設、專業性教材建設、實踐教學與創新創業等問題，提出采取夯實學科基礎、加大人才引進力度、加強專業基礎建設、優化實踐教學體系、開展創新創業教學等措施，提高學生的綜合素質和能力，以實現人才培養目標。
關鍵詞：高等農林院校；材料科學與工程；特色；路徑
中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2017）05-0030-03
材料是國民經濟建設的物質基礎。材料科學是21世紀的支柱學科和技術先導，是眾多學科發展的堅強后盾，材料在某些領域已成為制約我國關鍵技術的瓶頸。隨著經濟快速發展和國際競爭的加劇，高新材料的地位日益凸顯，社會對材料科學與工程專業技術人才的需求越來越高。
材料科學與工程專業是一門主要涉及物理、化學、計算科學、工程學和材料學的綜合叉學科，其內涵極為豐富，涵蓋金屬材料、冶金、無機非金屬材料、高分子材料、材料物理和材料化學等二級學科，是研究材料的組成與結構、合成與制備、性質及使用性能、測試與表征等四個基本要素及其相互關系與制約規律的一門科學[1-2]。
目前，我國大部分院校開設有材料類及其相關專業，根據院校自身發展特點，大致分為兩種類型：一類存在于理工院校，與冶金、機械、金屬、非金屬和高分子材料交叉融合，側重于從實際應用領域來探求新材料的制備、性能評價與使用；另一類存在于綜合性大學，由物理學和化學孕育并分化形成材料物理與材料化學，側重于基礎研究方向[3-4]。由此可見，基于不同起點和研究重點，這兩類材料學科研究方向在發展中自我完善又相互靠近，形成了基礎研究與應用研究逐步融合發展的方向。
一、新建材料科學與工程專業的特色
（一）時代需求方面
隨著時代的發展，材料科學與工程研究方向正從傳統領域向新型生物質功能材料拓展，農林生物質材料主要以木本、禾本和藤本植物及其加工剩余物和廢棄物為原材料，通過物理、化學和生物等高科技手段，加工成性能優異、環境友好、附加值高的新型材料[5]。2010年教育部明確提出要大力發展互聯網、綠色經濟、低碳經濟、環保技術、生物醫藥等關系到未來環境和人類生活的重要戰略性新興產業，要加大戰略性新興產業人才培養力度，支持和鼓勵有條件的高等學校申報與戰略性新興產業相關的專業，其中新材料產業中的新型生物質功能材料就是優先申報的領域[6]。目前，高等農林院校每年向社會輸送此類人才最多400人，遠遠不能滿足國家未來戰略性新興產業發展對人才之需求，在此背景下，安徽農業大學成功申報了材料科學與工程專業。
（二）發展方向
所謂專業特色是指學校根據所具備的優勢條件，經過長期的辦學實踐逐步積淀形成，具有優于其他學校的、獨特的、穩定的、鮮明的個性特點并為社會所承認的專業風格[7]。高等農林類院校在農業和林業等方面積累了深厚的研究基礎。
隨著我國經濟的快速發展，能源等資源供給存在巨大缺口，已成為可持續發展的瓶頸。目前，世界上每年主要以石油為原料生產約1.57億噸的高分子聚合物，同時產生8000多萬噸的塑料廢棄物，從理論上講，聚烯烴塑料在環境中自然降解需要200年甚至100萬年的時間，大量的廢棄塑料積累在環境中，給環境修復帶來了巨大的壓力和破壞，而且石化資源是有限的。可再生、可循環利用、無污染的植物資源在自然界中儲量豐富，發展潛力大，加快生物質資源的培育、研究和利用，發展農林生物質材料產業，對緩解資源與環境壓力意義重大，符合可持續發展和循環經濟的理念，將成為不可逆轉的歷史潮流[8]。我國生物質資源品種及產量位居世界前列，年均生產量約21億噸，其中僅農業秸稈年產量就達7億噸，目前只有約5000萬噸得到初級利用，發展潛力很大[9-10]。農林生物質材料作為材料科學與工程專業的研究對象，其發展前景具有不可替代的優勢，專業性人才的培養勢必能夠推動生物質材料研究的步伐，滿足社會對人才的需求。
（三）專業依托
全國大約有7所高等農林院校在木材科學與工程本科專業基礎上，以新型生物質功能材料為方向新建材料科學與工程專業，借助木材科學與工程專業的傳統優勢，短期內提升材料科學與工程專業發展的水平和質量。安徽農業大學是一所具有80多年辦學歷史、學術積淀深厚的省屬重點高等農林院校，長期以來，與林業生物質材料相關的林業工程、農業工程、紡織工程等學科得到了飛速發展，在木材功能材料、纖維功能、農作物秸稈改性材料等方面已取得了一系列的研究成果，具有較好的學術積淀和較強的師資隊伍。安徽農業大學以木材科學與工程實驗室、林產化學與工程實驗室、高分子材料與工程實驗室、紡織材料實驗室等為基礎，整合現有資源，進行優化組合，創建了材料科學與工程專業，培養生物質材料與工程專業人才，滿足了國家和安徽省新型戰略產業發展之需要。
二、新建材料科學與工程專業面臨的挑戰
新建材料科學與工程專業面臨的機遇與挑戰并存。如何抓住機遇迎接挑戰，需要認真剖析建設過程中的諸多“障礙”，才能將挑戰轉化成機遇。
（一）師資隊伍建設
新專業師資隊伍存在的問題主要集中在教師資源少，專業教師年輕化，教學科研成果缺乏積淀上，因此如何在短期內建立起職稱結構、學歷層次、年g梯度合理的師資隊伍，是新專業建設亟待解決的關鍵問題。
（二）專業教材建設
以生物質材料為發展方向的高等農林院校新建材料專業，由于辦學時間短，針對生物質材料的系列教材缺乏，目前選擇的或是理工院校，或是綜合大學同類專業的教材，或是農林院校相近專業的教材，因此針對性、系統性不強，生物質材料特色不明顯，教師和學生都不甚滿意。
（三）實踐教學
實踐教學作為人才能力培養的核心，在“雙創型”、“復合型”人才培養過程中起到十分重要的作用。新專業在建立之初，通常存在實驗室建設不完善，實習基地建設不規范，實習點較少，創新實踐活動缺乏新穎性等問題。如何建立“網絡化”、“系統化”的實踐教學模式是創新型人才培養的關鍵。
（四）創新創業教育
大學生就業形勢嚴峻，緩解就業壓力的一條重要途徑是走創新創業之路，學校有責任培養他們的創新創業意識和能力。我們都知道要o學生一杯水，教師得有一桶水的道理，因此，創新創業教育的質量和效果，首先取決于學校及教師自身創新創業的水平，這就為學校和教師提出了新的更高要求。顯然，對于新建專業，教師的精力更多尚在適應課堂教學的努力中，自身創業經驗缺乏，教師和學生創新創業水平亟待同步提升。
三、新建材料科學與工程專業的發展路徑
在新建材料科學與工程專業的過程中，為了彌補發展中的不足，解決發展瓶頸，提升專業發展層次，針對材料科學與工程專業知識特點，進行教學體系改革，調整專業知識結構，變革教學方式，不斷優化專業基礎建設，解決建設過程中出現的問題。
（一）夯實學科基礎，拓寬專業口徑
農林院校材料專業雖然以農林生物質材料為主要方向和特色，但課程的設置要充分考慮材料學科的共性基礎，考慮多學科的交叉融合，使得培養的學生既有學科特色，又有廣泛的社會適應性，如安徽農業大學開設了理論力學、材料力學、高分子化學與物理、物理化學、高分子材料學、生物質資源材料學、復合材料學、材料裝備學和膠合材料學等基礎課程，學生畢業后的就業或深造可在高分子材料、以植物資源為基礎的生物質材料及復合材料等領域，為學生今后的發展奠定堅實的基礎和寬廣的空間。
（二）加大人才引進力度，建設結構合理的教師隊伍
師資隊伍的水平是辦學質量的根本。新建專業的教師緊缺，是亟待解決的最重要的工作之一。雖然有校內傳統相關專業部分教師能夠承擔新專業的教學，但僅僅是一種應急措施，教師知識構成的局限性、師資整體結構的系統性，都遠不能滿足新專業建設和發展的需求，因此師資隊伍的建設刻不容緩，必須要加大人才引進的力度，采用靈活多變的政策廣納人才，包括從師資隊伍充沛的老牌兄弟院校、科研院所等，通過人才合理流動，實現教師資源的優化配置。同時要加強對新進青年教師的培養，激勵他們參與國際、國內訪學交流和社會實踐，促進師資隊伍快速成長。如安徽農業大學在人事引進制度上采用“一人一議”政策，最近從國外著名大學引進1位材料專業的30歲博士后，并破格聘他為教授。
（三）加強基礎條件建設，全面服務新專業的發展
在新專業建設之初，教材、實驗室、實習基地等基礎條件都很不足，對這些基礎條件必須同步建設，才能在短期內適應新專業教學所需。
1.教材建設。教材是學生課堂前后預習和溫故知新的物質條件，必須跟進，但新建專業教材的配套性總是不盡如人意，雖然現在教材版本繁多，表面上選擇余地很大，但不可否認，粗制濫造現象也不罕見，因此對現有教材的選取必須高度重視，要充分發揚民主精神，集思廣益，將真正優秀的、適合的教材甄別出來。同時加強教材編寫力度，對尚不成熟的腳本，先作為講義印發給學生，經過一屆學生的試用，在修改完善后正式出版，逐步建立起一套針對性強的教材體系。
2.實驗室建設。實驗室建設是新專業建設中資金投入最大的部分，涉及實驗用房的建設、實驗儀器設備的購置及實驗教師的培養等諸多方面，牽涉面廣，需要學校多部門的磋商協調。往往基礎課實驗條件建設容易實現，因為基礎課實驗內容的剛性強，建設思想易統一；而專業課實驗室建設彈性大，投入多，易受到擠壓或拖延，但專業課實驗室恰恰是體現專業特征的地方，是學生創新訓練的主要場所，也是教師科研的主要依托，因此在實驗室建設中，對建設目標的充分論證、建設過程的細致規劃，是專業實驗室建設得到學校理解支持的關鍵。如安徽農業大學在材料科學與工程新專業實驗設備購置方面，近三年投入300多萬元。
3.實習基地建設。實踐教學離不開實習基地，離不開相關行業的企事業單位。讓這些企事業單位樂于接收學生的實習，必須從實習安全、產學研合作、人才輸送與就業等多方面為企業著想。學院動員所有領導和教師主動出擊、多方聯系，在誠信的基礎上，解除企業對學生實習的顧慮。如安徽農業大學在竹材的基礎研究方面具有較多成果，積極探討竹材深加工的應用方向，因此與安徽龍華竹業有限公司達成了合作共識，建立了良好的校企合作實踐教學基地。
（四）優化實踐教學體系，提升學生的實踐能力
實踐教學是確保學生理論聯系實際、學以致用的重要環節，這也是工科專業的一個重要特征，材料科學與工程專業更是如此[9-11]。如安徽農業大學為了學生將來更快地適應工作需要，成為社會需要的精英人才，在專業課設置中幾乎都有配套實驗，根據教學內容，加強理論與實踐的結合，為了突出實驗教學的全過程化，通過開設綜合性、設計性實驗，進一步提高學生的創新能力。
（五）開展創新創業教學，提升學生的創新能力
校內的創新創業教育需要鼓勵和氛圍，通過宣傳大學生創業先進典型，培養學生創新創業的意識、信心和勇氣；通過創新創業講座和科研活動，形成以項目和社團為組織的“創新創業教育”實踐群體，如安徽農業大學每年開展“創客”大賽，每個班級組成若干團隊參賽，讓學生在參賽過程中得到鍛煉和提高。另外每年都有國家級、省級和學校創新基金項目，鼓勵二年級以上的學生組團申報，到大四時，基本上每位學生都是創新基金項目的參與者。
此外，創新創業需要走出校園、走進社會，從專業的角度去發現問題、需求和不足，尋找專業的創新點，進而發現創業的切入點，提升創業的競爭力。要求學生走進社會，首先教師要密切與社會的聯系，如安徽農業大學對新建專業給予一定經費上的投入，支持教師通過參加學術會議、加入行業協會等途徑，開拓社會資源，為學生搭建創新創業訓練的橋梁和平臺。
四、結語
材料科學與工程專業已呈現出與多學科相互滲透、交叉綜合的發展趨勢，以生物質資源為材料主體是高等農林院校材料科學與工程專業的特色，順應了當今社會經濟對高素質人才需求。它在新建過程中出現了一系列的問題，這些問題要在實踐中予以解決，最終目的是為了辦好新專業，引領新專業走入正軌，邁向一個較高的發展平臺。因此，我們要探索出一條適合我國國情的、具有國際化與工程背景、富有創新創業精神和實踐能力的高素質材料類人才培養的路子，提高我國材料工業水平并使之具有可持續發展能力，使我國盡快從一個材料大國走向材料強國。
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收稿日期：2016-08-29
關鍵詞：材料科學與工程；材料科學基礎；應用型本科教育；課程改革
在現代科學技術中，材料科學是國民經濟發展的三大支柱之一。近年來，我國在材料領域的發展突飛猛進。目前，國內眾多知名高校已經開設了材料科學相關專業，如清華大學、北京科技大學等開設了金屬材料學科；北京化工大學、浙江大學等開設了高分子材料；西北工業大學、中南大學等開設了材料加工學科等。2016年，合肥師范學院成功獲批了材料科學與工程專業，并開始招生。作為應用型高校，該學科的建設處起步階段，雖經過3年的教學實踐，但在專業課程設置、教學方法以及考核模式等方面存在很多的問題亟待解決。
1課程教學的問題剖析
材料科學與工程是研究材料的成分、組織結構、制備工藝和使用性能以及四者之間相互關系的學科，因而將成分、組織結構、制備工藝和使用性能成為材料科學的四要素，把四者聯在一起就構成了材料科學四要素的四面體結構，如圖1所示。《材料科學基礎》這一門課程便是以材料科學四要素為主要內容，從教學要求出發，著重于基本概念和基礎理論，并引導學生應用理論解決材料工程中的實際問題。該課程中材料學知識十分復雜，理論性強，涉及大量的名詞、概念等等，要求學生具有扎實的數學、物理和化學基礎。而對于我校本科生而言，大多數同學數理化基礎比較薄弱且在學習該門課程之前并未系統的學習過無機化學、物理化學等課程，因此在教學過程中會產生一系列的問題，主要表現為以下幾個方面：第一，該課程的部分內容理論性強且難度大，涉及大量的數學推導過程和復雜的文字解釋，使同學們難以理解和識記，因而易產生抵觸情緒，教學效果不理想。第二，在國內大部分高校，包括我校，目前該課程的教學方式仍以板書與多媒體教學相結合的方式。這種教學方式以文字、公式推導和曲線圖為主，圖片、視頻等影音資料很少，使得學生上課期間缺乏興趣，難以集中注意力；第三，該課程的考核模式以考試為主，且占比很大。考試內容多以課本上的概念、定理以及理論計算為主，應用類題目較少涉及，因而難以達到指導學生應用已學知識解決實際工程問題的教學目標。第四，目前國內外材料科學發展更新迭代較快，新材料、新技術、新工藝層出不窮，書本上的內容較為有限，在教學上應用部分課時講授材料前沿發展方向及應用，為學生就業及科研提供參考，培養學生的創新思維。第五，材料科學具有理論知識與應用廣泛結合的性質，在教學上，應該適當培育學生們的科研及實踐能力。因此，基于以上教學經驗中出現的問題，結合材料科學的特點，本文將以“夯實基礎、注重應用”為指導，探索該課程在教學內容、教學方法和考核模式等方面上的優化設計。
2課程教學的改革措施
2.1夯實理論基礎
材料科學基礎涵蓋較多的基礎概念，這些概念與科學研究及實際應用都有深刻的聯系。基礎知識的掌握程度對于學習材料科學非常重要。無論是前沿研究還是基礎應用，都需要有扎實的基本功。如利用高分辨透射電子顯微鏡研究材料結構時，需要掌握材料中原子排列的相關知識，包括晶面指數、倒易空間等；針對材料的拉伸或壓縮過程，需要掌握材料的彈性模量、屈服強度。同時，相關概念不僅僅只用于某一個領域，如關于材料結構，即可用于分析材料的相變，又可用于分析二維材料的電磁性能。原子的擴散，即可用于研究金屬的熱處理，又可用于研究鋰離子電池。材料科學基礎的相關概念復雜難懂，且課時有限，教師在授課時應將相關概念的背景、定義及應用講清講透，確保學生理解和掌握，積累扎實的理論基礎知識。
2.2培養實踐能力
材料科學基礎是一門理論知識與實踐相結合的學科。其中，相關內容是從實踐的基礎上總結提煉得到的，如材料的相變，相圖的制作是根據各個成分及溫度下，進行熱處理得到的結果。本科生僅僅學習書本上的內容，很難建立起直觀的認識。在課程學習初期，教師應將材料科學基礎的理論知識與實際應用相結合、抽象概念與具體圖像相結合，以直觀性的事物或圖像引導學生對抽象性的理論進行掌握。如在學習晶體結構時，可用實物模型展示晶體的FCC、BCC等結構。在講解原子擴散時，提示學生通過想象構建原子在材料中運動的圖像。
同時，為使學生更加全面的理解所學內容，建議學校開設一定學時的實驗課程，如材料的熱處理過程、材料的力學性能、材料的微觀結構等等。使得在提升運用理論知識分析解決實際問題能力的同時，進一步鞏固自己的知識體系。此外，本學院的教師均有科研經歷，研究方向各有側重，如計算材料學、太陽能電池，催化、二維材料等等，有豐富的實驗經歷及理論知識。因此可以鼓勵學生在課外時間積極參與到教師的相關課題研究中，針對發現的問題，結合所學內容加以分析，進一步加深對知識的理解與應用。
2.3豐富教學方法
首先，科學合理控制每課時授課量。確保知識點高質量的被學生吸收，而非對學生進行數量上的灌輸。其次，調節授課內容的輸出速率。通過板書、調節語速等方式，在難點、重點如材料中的缺陷、擴散等知識點上講懂講透，使學生對所學內容充分吸納和梳理。再者，利用多種方法將相關概念實物化、圖像化。在學習材料的結構時，可以通過硬球模型展示材料中FCC，BCC等簡單晶體結構。在學習材料的力學性能時，可以利用多媒體技術，展示材料在受到壓縮或拉伸時的變形過程。此外，利用現狀網絡技術進行學習。利用微信、QQ等網絡技術，建立課堂內容學習交流群，以便及時上傳教學內容、作業，分享參考書目，解決問題等。讓學生充分利用課余時間主動學習，及時解決遇到的問題，進一步提高授課效率。
2.4把握學科前沿
近幾年，材料科學發展日新月異，前沿熱點難點時常更新，新材料、新技術、新工藝層出不窮。然而書本上的內容較為有限，針對材料科學的前沿進展，在課堂教學時應設置部分學時介紹材料科學相關進展，講授基礎知識在相關領域的應用，啟發學生的創新思維，為學生就業及科研提供參考。結合現有條件，可以邀請相關領域教師來校開展專題知識講座，講解本領域的研究現狀、前沿進展。授課教師也可以利用網絡技術，建立微信群或者微信公眾號，向學生推送材料領域最新的成果，文獻或者方法等等，營造良好的學習氛圍，培養學生對材料領域的興趣。
2.5完善考核方式
目前，對于材料科學基礎的評分方法，總成績中期末成績占到70%，平時成績占30%，其中在平時成績中平時作業占主要比例。由此可以看出最終成績主要取決于期末考試的成績，而平時成績主要取決于平時作業。結合教學經驗發現以下問題：①關于期末考試。僅僅只在期末考核一次，會造成學生在期末階段突擊學習，而忽視了平時的積累；②關于平時成績。平時作業在總分中占據20%左右的比例。學生往往偏重平時作業，而忽視其他課堂表現。教師難以對每個學生的課堂表現作出準確評價；③材料科學是一門實踐性和應用性較強的課程，在本課程的教學過程中缺乏相應的實踐課程。因此難以培養學生的實踐能力。鑒于以上因素，可以在材料科學基礎一課的成績評定制度上進行如下改進。
一是引入階段性考核。首先，建議在第9周前后增加一次期中考試。在檢驗前期所學內容的同時，及時發現問題并整改。將期中考試的成績按照一定比例納入到總成績中。在期末考試中，主要考核后期的學習內容，前期的學習內容也要有所涉及。其次，提高課堂表現的分值比例，建立周期性的課堂問答方法，如按照學號讓學生參與教學環節，確保至學習結束時每人都有機會能參與到課堂教學。對于主動提問，經常與教師討論問題的學生給予較高的平時成績。
二是設立相關實驗課程，考核實踐能力。材料科學是一門注重實踐的課程，書本上的知識點最終要運到到材料的實際性能、制備及應用上。紙上得來終覺淺，通過實踐考核可以綜合考查學生對于材料科學基礎知識點的掌握程度。如通過實驗方法畫制Fe-C相圖及分析合金的力學性能等。在畫質Fe-C相圖時，培養學生學會對FeC合金進行熱處理，得到不同成分下的合金相，并在顯微鏡下進行觀察、分析合金相的形成過程。在分析合金的力學性能時，培養學生學會如何對合金進行拉伸或者壓縮，并繪制應力應變曲線。進一步掌握根據得到的曲線分析合金的塑性變形、彈性變形及屈服強度等。
三是增加研究報告的考核形式。結合材料科學基礎的特點，由教師羅列出熱點領域，在班級分成若干小組，每個小組自行選取興趣領域，形成研究報告，并在課堂上以PPT的形式進行報告。講述該領域的發展現狀及問題，形成PPT并向老師和同學做報告，最后形成綜合評分。這一考核方式有助于培養學生的協調組織能力及團隊意識。在促進學生自身思考以及激發學習主動性的同時，也能讓學生及時了解最新的國際研究動態。
作為一種現代工具，計算機技術在材料科學中的應用日益廣泛，并在很大程度上促進了材料科學研究的深入發展。《計算機在材料科學中的應用》作為我校材料成型及控制工程本科專業的一門專業課，在整個課程體系中占有重要地位。為培養學生利用計算機分析和解決材料科學領域相關實際問題的能力，筆者對該課程的教學內容與教學方法進行了初步探索與設計，力爭提高該課程的教學質量與效果。
1 課程教學大綱要求
《計算機在材料科學中的應用》課程共32學時，其中，理論教學16學時，上機實踐16學時。本課程教學大綱要求：通過理論與實踐教學環節，使學生了解計算機技術在材料科學領域的應用現狀，初步掌握利用計算機進行數據處理、材料設計、材料成型過程模擬以及利用計算機網絡技術對材料科學領域相關資料進行檢索等，以培養學生利用計算機分析和解決材料科學與工程領域相關實際問題的能力，以期到達本專業對學生的培養目標。
2 理論與實踐教學內容設計
結合材料成型及控制工程本科專業的培養目標以及課程教學大綱要求，本課程的理論教學內容主要包括四大模塊，即：計算機用于數據處理、計算機用于材料設計、計算機用于材料成型過程模擬、計算機用于文獻檢索。
根據理論教學內容，與之配套的上機實踐內容同樣包括四大模塊，即：數據處理模塊，主要包括Origin、Excel軟件的操作與使用；材料設計模塊，主要包括Thermal-Calc相圖計算軟件、Materials Studio材料計算軟件的操作與使用；材料成型過程模擬模塊，主要包括ProCast鑄造模擬軟件、Deform金屬塑性變形模擬軟件、Moldflow塑料注塑成型模擬軟件的操作與使用；文獻檢索模塊，主要包括中國知網、維普、萬方、ScienceDirect、SpringerLINK等中外文數據庫的操作與使用。
3 教學方法設計
由于本課程是一門實踐性很強的課程，因此，在實際教學過程中，我們采取軟件介紹與操練為主、理論知識講解為輔的教學思路，具體教學方式如下。
（1）充分利用多媒體技術，立體展現計算機在材料科學領域的應用功能
《計算機在材料科學中的應用》課程涉及了較多的計算軟件及其在材料科學領域應用的具體案例，如果以單純的口頭述說方式或者在黑板上簡單地畫些示意圖，來給學生介紹這些軟件及其功能，則會讓學生感覺到抽象乏味，達不到學習的效果。我們應該充分利用集聲、光、電于一體的多媒體輔助教學手段[1]，盡可能多地搜集計算機技術在材料科學領域應用的相關圖片、視頻、動畫等，尤其在上第一堂課的緒論部分時，讓學生更為清楚地了解各種軟件的具體功能及其應用，則有助于增學生的感性認識，提高學生對該課程的學習興趣。
（2） 結合具體案例，介紹軟件的使用功能及其操作步驟
在課堂教學中，教師除講解基礎知識外，應結合材料科學研究中的具體案例，對相關軟件的使用功能及其具體操作步驟加以介紹。如針對數據處理模塊，我們可將學生熟悉的應力―― 應變曲線、X射線衍射圖譜等作為案例，利用Origin、Excel軟件對其圖形繪制、樣式編輯、圖形導出等功能進行詳細介紹；針對材料設計模塊，我們可將學生熟悉的鋁合金強韌化設計作為案例，利用Materials Studio軟件對鋁合金及其強韌化理論模型的構建、計算參數的設置、計算運行及結果分析等進行詳細介紹；針對材料成型過程模擬模塊，我們可將學生日常生活中經常見到的肥皂盒、鋼管等作為案例，結合學生此前學過的《塑料成型工藝及模具設計》[2]與《金屬塑性成型原理與工藝》[3]課程理論知識，利用Moldflow、Deform軟件分別對其成型過程進行模擬與分析；針對文獻檢索模塊，我們可將“計算機在材料科學中的應用”作為主題，讓學生在了解文獻數據庫的基礎上，查閱與該主題相關的國內外文獻。通過結合具體案例對軟件及其功能加以介紹，一方面使學生更易于掌握軟件的操作與使用功能，另一方面，將實際問題引入到理論教學中來，更有助于增強學生的創新思維與創新意識。
（3）注重上機操練，培養學生分析與解決問題的實踐能力
學生僅憑課堂上傾聽或觀看教師的軟件操作過程，顯然達不到軟件學習的效果，必須經過一定的上機操練。教師可根據每一堂理論課所講的內容，給學生布置相應的上機任務，具體任務可以是理論課所講的具體案例操練，也可以增加與之相近案例的操練，一方面可以使學生對課堂講解內容加以掌握，另一方面還有助于培養學生獨立思考問題、利用計算機分析和解決材料科學領域相關實際問題的能力。此外，教師還應注重學生上機任務完成情況的考核，將每堂上機課學生完成任務情況作為平時成績，即可以及時了解學生對軟件知識的掌握程度，還可以督促學生充分利用寶貴的上機操練時間，提高軟件的學習效果。
【關鍵詞】 材料學;材料科學基礎;教學改革
材料是人類生存和發展的基礎。縱觀人類利用材料的歷史，可以清楚地看到，每一種重要材料的發現和利用，都會把人類支配和改造自然的能力提高到一個新的水平，給社會生產力和人類生活帶來巨大的變化，把人類物質文明和精神文明向前推進一步。可以說沒有半導體材料的開發和工業生產，便不可能有目前的計算機技術和現代信息技術革命;沒有現代的高溫高強度結構材料，便沒有今天的宇航科技;沒有低損耗的光導纖維，便不會出現光纖維的長距離傳輸，也無當前的光通信可言。高等院校深刻感受到材料對社會影響的方方面面，深刻認識到現代社會對材料學方面人才的需求。
我國各大高校紛紛設立了材料學院，并建立健全了材料學方面各類培養課程。材料科學基礎是材料學專業學生必修的專業基礎課。通過材料科學基礎課程的學習， 可使學生掌握材料科學基礎領域的基本理論知識和實驗操作技能，以利于學生學習材料學專業的后續課程。[1-6]本論文通過分析材料學專業材料科學基礎課程教學中存在的問題，闡明了材料學專業進行材料科學基礎教學改革的必要性，并結合本人講授材料科學基礎過程中的體會，初步探討了如何提高材料科學基礎的教學效果，并對教學內容，教學方法等方面的改革進行了探討。
1.材料學專業材料科學基礎教學改革的必要性
隨著現代社會對材料學人才的大量需求，材料學專業已逐步成為全國各大高校重要的組成部分，但由于專業的性質，材料學專業也是高校中最難學習的專業之一。要成為一個材料學專業合格的本科畢業生，既要具備化學方面的基礎，又要物理方面的基礎，還要掌握材料化學，材料物理等材料專業的知識。但由于學生大學學習的時間是有限的，這就造成材料學專業課程設置時，存在“課時緊，任務重” 的問題。以材料科學基礎為例，材料學專業材料科學基礎授課時間一般不少于120學時，而縱觀全國各大高校材料學專業，材料科學基礎通常為54學時，個別為72學時，且大多沒有實驗。這并不意味著材料學專業對材料科學基礎的要求低，而是由于材料學專業課程多、學時緊等原因導致的無奈之舉。材料科學基礎學時少造成學生對材料科學基礎的知識掌握膚淺，很難真正體會材料科學基礎的本質，同時也影響了后續材料學專業課的學習。另外，不設材料科學基礎實驗，學生的動手能力得不到鍛煉，在進行后續課程時沒有任何基礎，從而影響了其它材料學專業實驗的順利進行。總之，材料學專業材料科學基礎教學存在的諸多弊端已嚴重地影響了材料學專業學生的正常學習，因此，材料學專業材料科學基礎教學改革勢在必行。
2.材料科學基礎的課程內容和特點
材料科學基礎是一門古老又新興的課程，它是一門理論性強，內容豐富，掌握起來有相當難度的課程。同時，它也是一門重視實驗，能夠培養學生動手能力的課程。具體來講，材料科學基礎主要內容分為三大模塊:第一模塊為晶體結構和缺陷，包括各種晶體的空間結構、可能出現的各種缺陷及缺陷的表示法。本模塊內容約占總學時的25%～35%;第二模塊為原子及分子運動、材料的變形和再結晶，本模塊內容約占總學時的45%～55%;第三模塊為單元及多元相圖，包括晶體的凝固和相圖的關系、相圖的分析等，本模塊內容約占總學時的15%～25%。分析各模塊的主要內容，可以提煉出材料科學基礎主要包括晶體的結構及表示方法。[7-9]
3.材料學專業材料科學基礎課程改革研究
3.1 教學內容改革
根據材料科學基礎的主要內容和課程特點，結合材料學專業對材料科學基礎的要求，我們對材料科學基礎教學內容主要進行了如下改革:“精簡內容，把握重點，強調相關。”材料科學基礎經過上百年的發展，內容已經相當豐富，而且還在不斷更新。如此龐大的內容僅僅通過短短的54學時或者72學時來順利完成全部教學內容幾乎是不可能的，因此，精簡教學內容是材料科學基礎教學必須進行的環節。針對材\料學專業的特點和材料學專業對材料科學基礎的要求，并考慮到材料學專業材料科學基礎沒有實驗的實際情況，我們對這三大模塊進行了以下改革:首先，精簡第三模塊的內容，使其僅占總學時的5%，同時在第三模塊中加入15%的實驗內容，從而使學生掌握基本的實驗操作;其次，把握第一模塊的內容，第一模塊為材料科學基礎基礎知識和基本理論，是材料科學基礎學習的重點，這部分的學習可以使學生初步了解材料科學基礎的本質，同時在第一模塊增加材料科學基礎的X衍射、透射電鏡等基本的表征手段的學習，這部分內容達到總學時的40%;最后，強調第二模塊中與材料學專業相關的材料科學基礎內容， 占總學時的40%。第二模塊的內容非常繁多，我們通過學習原子和分子的運動規律、材料的形變及再結晶規律，使學生能熟練掌握與材料學專業有關的材料科學基礎知識，為后續材料學專業學習打下基礎。
3.2 教學方法改革
材料科學基礎是一門看似簡單，但掌握起來卻有相當難度的課程。在教學過程中必須盡快讓學生掌握材料科學基礎的學習方式，跟上上課節奏，學生才能有效地掌握這門課程。這就要求在教學過程中必須改革傳統的灌輸式教學方法。在教學實踐中通過借鑒前人的經驗和總結自己的教學過程中的教訓，在教學方法上主要做了以下改革:(1)通過現實的例子，引發學生學習材料科學基礎的興趣。針對材料是科技的基礎這特點，通過材料的突破實現國家的科技發展的例子，增加學生學習材料科學基礎的興趣。同時，介紹材料科學基礎與材料學專業其他課程的關系，使學生了解材料科學基礎對其專業學習的重要性，引起學生對材料科學基礎學習的高度重視。比如講到晶體結構和由于摻雜引起的缺陷內容時，可以介紹當前高科技領域的發展基本都是通過摻雜引起材料能帶發生變化的特點，激勵同學們努力學習好這門大部分高科技所需要的基礎知識，為將來祖國的發展作出自己的貢獻;同時介紹材料學專業方面的所有專業課或多或少的與這們課有關聯的特點，使學生了解材料科學基礎對其專業學習的重要性。(2)以晶體結構為主線，引導學生深刻理解物質的結構決定性質的原理。為了讓學生更好地掌握晶體的結構缺陷和性質的關系，如必須使學生真正理解什么是位錯運動，實際晶體結構中的位錯是什么樣子。(3)通過課本目錄，幫助學生學會總結，比較，歸納。材料科學基礎內容瑣碎繁多，在學習過程中，必須及時總結，比較和歸納，才能將材料科學基礎的內容形成整體，不致前面學的很快就忘記，影響后面內容的學習。在教學過程中，針對學生在長期學習過程中不看目錄的缺點，我們強調了目錄的作用。比如學習完一章后引導學生根據目錄回憶本章主要內容，象本章包括幾節，每節主要講了什么主要內容，其中重點是什么等。然后引導學生比較這一章與前面幾章的聯系和區別。最后，分析學過的內容，總結和歸納出要掌握的主要內容。(4)逐步引導，培養學生自學。大學教學的一個很重要的任務就是教會學生自學，學生在學習材料科學基礎的過程中對于晶體的結構和三元相圖，掌握起來具有較大難度，需要老師講解，但對于原子結構和鍵合相對簡單，可以通過在老師引導下，學生自學的方式掌握。這既節約了學習時間，又有效地鍛煉了學生的自學能力。(5)通過做凝固和晶體結構分析實驗使學生對書本上學的凝固原理和晶體結構缺陷有更深入的了解，如讓同學門把鐵碳合金熔化后澆注在砂型腔里鑄造成鋼錠，研究是凝固原理對其結構的影響，然后把凝固后的鋼錠用XRD(X射線衍射)，研究其晶體結構和晶體缺陷，同時把鋼錠磨平后在顯微鏡下研究其晶相，找出成分中的馬氏體等晶相組織，與書上的相圖對比，加深對書本上知識的理解。
3.3 考試方式改革
課程成績的考核是課程的重要內容，考核方式對教學效果有很大的指導作用。針對材料科學基礎的特點和主要內容，我們將材料科學基礎的考試方式分為三塊，一是傳統的閉卷考試，占總成績的60%，二是平時成績，主要是作業完成情況和每章主要內容總結等，占20%，三是實驗情況，在學生的實際操作中，考察學生的動手能力，以及通過實驗考察學生對課本內容的理解能力占20%。其中在閉卷考試中，我們強調了課本的基本知識，同時，有相當數量的綜合題主要考察學生對所學的內容的綜合應用情況，而概念題則考察學生對材料科學基礎結構和本質的理解情況。
4.結論
通過以上教學改革探索，激發了學生學習材料科學基礎的興趣，加深了學生對材料科學基礎這門課的理解，為后續的材料學專業的課程學習打下了堅實的基礎。
參考文獻
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摘 要：新能源技術、輕量化和智能化是未來汽車的發展方向，汽車材料的創新和應用是推動我國由世界汽車工業大國走向強國的必由之路。為了培養具有源頭創新能力、車輛工程和材料科學與工程學科交叉的高端人才，該文介紹了同濟大學“材料-汽車-新能源復合型人才培養模式創新實驗區”的培養目標和課程體系設立，為我國學科交叉和創新型汽車工業人才培養探索新路。
關鍵詞：車輛工程 材料科學與工程 學科交叉 源頭創新 未來汽車
中圖分類號：G643 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（a）-0150-03
Subject Crossing Talent Cultivation for Source Innovation of Future Automotive Industry
Lin Jian
（School of Materials Science and Engineering，Tongji University，Shanghai，201804，China）
Abstract：New energy， lightweight and intelligent technologies are the future direction of the automobile revolution.The innovation and application of automotive materials is the one route to change Chinese automobile industry from industrial giant to the power.In order to cultivate talents with source innovation ability and subject crossing in vehicle engineering and materials science & engineering，the Materials-Automobile-New energy innovation experimentation area for inter-disciplinary talent cultivation in Tongji University was introduced in this paper.A new kind subject crossing and innovative talent cultivation system for automotive industry was also discussed.
Key Words：Vehicle engineering；Materilas science and engineering；Subject crossing；Source innovation；Future automotive
自1886年第一輛汽車誕生以來，人類社會生產與生活發生了深切的變化。汽車工業的迅猛發展，已經成為許多工業大國的支柱產業。20世紀50年代起中國開始自主建設汽車工業，并于20世紀80年代起通過大規模引進和消化吸收、自主開發，我國的汽車工業已發展成為世界汽車大國，產量占全球第一，不過在汽車技術領域與國際先進國家仍有較大差距[1]。
隨著人類社會對資源消耗的大幅增加，化石能源短缺、溫室效應、環境污染已成為人類所面臨的一個重大問題，而建立在大規模資源消耗的汽車工業則走到了一個十字路口。為適應社會發展的需求，新能源技術、輕量化、智能化已成為未來汽車產業發展的必由之路，諸如：鋰電池、輕量化材料、傳感器材料等一大批汽車新材料不斷涌現，成為新一輪汽車工業革命的源頭動力[2]。
1 我國汽車相關本科專業人才培養現狀及需求
為了培養我國汽車工業研發、技術與管理人才，國內一些高校相繼建設了車輛工程、汽車服務工程等一批汽車類專業，成效顯著。但目前該類專業的人才培養模式與我國汽車工業發展模式相近，即偏重于汽車生產制造和汽車服務保障，各高校車輛工程專業培養方案同質化現象較為嚴重[3，4]，在汽車技術源頭開發創新人才培養上則有所欠缺。近年來，我國許多高校在車輛工程等本科專業教學實踐中已逐漸認識到，單純偏重于車輛機械工程領域的教學模式已不完全適應汽車產業的高端人才培養所需，因此，相繼開展了跨學科培養試點。如同濟大學汽車學院近年來除了在車輛工程專業中新增了“新能源汽車”專業方向外，還與工業設計相結合建立了汽車造型專業人才模式創新實驗區。江蘇理工學院將車輛工程與電子信息工程兩個專業相結合開展了跨學科人才培養試點。許多高校相繼開設了一些汽車材料類課程，為車輛工程或材料類專業課程體系中增加了一些跨學科元素。[5-7]
自古以來，材料科學始終是人類文明發展的基石、推動現代工程技術創新的源頭動力。未來汽車技術的變革離不開在汽車材料領域的源頭創新[8-11]。在目前國內高校車輛工程專業的課程設置中，一般偏重于機械、汽車技術方面的知識點教學，而對于汽車生產所用材料科學領域的知識點則多局限在應用范圍，汽車工業人才的培養缺乏汽車材料科學與技術研發領域的積淀。
因此，為了適應國家對汽車產業發展的新需求，培養兼具汽車材料源頭創新和汽車設計制造創新的高端研發和工程技術人才，同濟大學材料科學與工程學院、汽車學院結合各自優勢，強勢聯合，在國內首創“材料-汽車-新能源復合型人才培養模式創新實驗區”，將新材料與新能源技術、汽車技術有機結合，重點培養服務于新一代汽車工程技術與汽車材料創新、具有源頭創新思維的汽車產業領域高端人才，以滿足國家發展之急需。
2 創新實驗區建設理念及思路
從現有的本科培養體系來看，車輛工程專業是研究汽車等各類車輛的理論、設計及制造技術、培養從事上述領域高級研發和工程技術人才的本科專業，目前我國數十個高校開設了此類專業。該專業除了要求掌握必需的車輛工程專業知識外，還要求具備扎實的力學、電工、電子、機械、設計等方面的工科基礎知識。其主干課程包括車輛工程、機械原理、理論力學、材料力學、機械設計、電工與電子技術、汽車構造、汽車理論、內燃機理論、汽車設計等。
材料類專業則是全國綜合性高校大都擁有的本科專業，是一類涉及材料學、工程學和化學等方面知識的寬口徑專業，其以材料學、化學、物理學為基礎，重點研究材料成分、結構、加工工藝與其性能和應用。材料類專業又可細分為材料科學與工程、金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、復合材料等本科專業或專業方向，隨著新材料研究和應用開發的不斷深入，功能材料、納米材料、光電子材料等一些新的本科專業也都有招生。
2014年在上海汽車集團考察時就強調，發展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路。未來汽車的發展必定圍繞著新能源技術、輕量化節能減排和智能化方向發展，而要實現這一目標，就必須在汽車材料上的進行不斷創新，才能進而實現汽車技術上的變革。
為了培養服務于未來汽車工業領域源頭創新、能夠從事新能源、輕量化、智能化汽車相關材料、裝備及整車開發的綜合性高級科學研究和工程技術人才，同濟大學近年來通過不斷深入研討汽車、材料、新能源技術領域學科交叉及復合型人才培養機制，于2016年設立了“材料-汽車-新能源復合型人才培養模式創新實驗區”，并正式對外招生，以培養兼具物理、化學、力學、機械、設計等工科基礎知識以及材料科學與工程、車輛工程等必備專業知識的學科交叉復合型拔尖人才為目標，定位于依托材料科學與工程專業、同時與車輛工程專業開展學科交叉密切合作，在未來汽車產業緊缺人才培養上協同創新，為未來汽車工業的發展和新一輪變革提供源頭推動力。
3 創新實驗區的課程體系建設
在同濟大學材料科學與工程本科專業課程體系中，分別開設了物理、化學類基礎課程、電工、設計等工科基礎課程以及大量材料類專業課程，專業總學分為175。而車輛工程為5年制本科專業，除了大量的車輛工程專業課程外，還開設了力學、機械、電子、電工等工程基礎課程，5年總學分達211.5，即使在扣除其第二外語課程設置后，總學分也高達179.5學分。由于國家及學校對本科教育的總學分有嚴格的限制，因此，創新實驗區的課程體系設置不能簡單合并兩個專業的課程體系，需保證學生有適宜的課堂學習強度和足夠的課外學習時間。
因此，在設定實驗區課程體系建設目標時，根據人才培養定位，遵循以材料科學與工程本科專業課程體系為基礎、融合汽車工程核心課程教學、強化新能源技術、輕量化技術、智能化技術等特色交叉課程教學的培養模式，開展復合型人才的教學與培養工作。創新實驗區課程體系在保證完整的材料類專業基礎課程體系和必要的物理、化學類、電工、設計基礎知識的基礎上，增加車輛工程類專業基礎課程和必要的力學、機械等基礎課程教學內容。同時大規模開展材料-汽車-新能源技術學科交叉課程建設，在保證材料科學與工程專業必須的專業課程總學分和畢業要求基礎上，同時滿足車輛工程專業課程體系結構要求。
因此，在創新實驗區的課程設置中，除了開設高等數學、普通物理、三大化學、電工學等理工科基礎課程外，還增設了理論力學、機械原理、機械制圖、制造技術基礎等力學、機械類基礎課程。在材料類課程中則保持了材料概論、材料科學基礎、材料工程基礎、材料研究方法等全部材料專業基礎課程以及材料力學性能、材料物理性能、功能材料學、功能材料制備工藝基礎等重要專業課程。對于車輛工程專業課程來說，則根據創新實驗區培養目標開設了車輛工程導論、汽車理論、汽車構造、車用新能源及動力系統、自動控制原理等核心專業課程。與此同時實驗區通過深入研討開設了諸如汽車工程材料、新能源材料、輕量化汽車技術與材料、車用傳感器技術與材料、新能源汽車產業概論等學科交叉課程，同時兩院合作設立了材料專業與車輛工程專業綜合實驗、車用新能源技術及材料綜合實驗、汽車構造實習等一批學科交叉型實驗實踐類課程。這些學科交叉課程的設立不僅使創新實驗區學分分布可滿足材料科學與工程專業畢業要求，也能夠滿足學生在車輛工程專業繼續深造和就業的要求。同時創新實驗區的總學分控制在17分，保證了學生能順利完成在4年本科階段學習。（如圖1）
為了進一步加強材料-汽車-新能源技術學科交叉領域的高端人才培養，創新實驗區采用本-碩-博貫通式復合型人才培養模式，即學生通過本科階段學習訓練，完全具備同時在材料科學與工程、車輛工程專業繼續學習深造、工作的能力。學生可以通過選拔進入材料科學與工程或車輛工程專業的研究生階段學習，同時也提供赴美、英、法國等知名高校進行國際聯合學位培養的機會，以培養在汽車工業領域國家急需之才。學生也可以經過本科學習直接進入汽車、新材料、新能源等相關行業工作。
4 結語
創新實驗區的學生經過創新實驗區的跨學科模式人才培養，將兼具材料學科和車輛工程的專業知識，材料研究和汽車工程開發相結合，在車用材料開發時直接掌握汽車應用之需，而在汽車研發和生產、維護時則明晰各類車用材料的特點和可能面臨的挑戰。材為車用，車以材先，對于現代汽車工業的發展和未來汽車技術源頭創新具有重要意義。同濟大學將在創新實驗區的建設中不斷探索，優化并健全實驗區課程體系，并由學科交叉型本科教學逐漸向教學、科研并重的研究生跨學科培養延伸，并希望在不久將來建設成一個汽車材料相關學科交叉新專業，為我國汽車工業的創新發展提供強力支持，同時為高等教育跨學科融合式人才培養樹立典范。
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