材料科学技术范文1
关键词:材料科学与工程基础;MOOC;教学实践
材料在人类的生产生活中是必不可少的物质基础，是人类社会发展的巨大推动力。材料的使用和发展与生产力和科学技术的水平密切相关，人类的历史发展按照使用材料的变化分为石器时代、陶器时代、铜器时代和铁器时代，目前，新材料已成为科技发展的重要标志之一。材料科学是以材料为研究对象的科学，在于认识材料的本质，而材料工程是材料科学知识的综合及运用。材料科学与工程基础是20世纪60年代初期创立的研究材料共性规律的一门学科，其研究内容涉及金属、无机非金属、有机高分子及复合材料的成分、结构、加工同材料性能及材料应用之间的相互关系［1］。在此背景下，为了培养材料学相关的专业人才，《材料科学与工程基础》课程应运而生。目前，该课程已经成为工科类高等院校中材料类专业学生的公共基础课程，通过该课程的学习使学生具备对“大材料”的基本认知，从而能够更加从容地进入专业课程的学习［2－4］。MOOC(慕课)是MassiveOpenOnlineCourse的缩写，直译为“大规模在线开放课程”，是互联网与教育成功结合的产物。MOOC是一种在线教育模式，于2008年由加拿大爱德华王子岛大学网络传播与创新主任DaveCormier与国家人文教育技术应用研究院高级研究员BryanAlexander联合提出来［5］。2011年秋，斯坦福大学开出了《人工智能导论》在线课程，之后MOOC得到迅速发展。MOOC最大的特点和优势在于任何人都能够免费注册使用，且具有在线学习、参与讨论、完成作业、在线考试等一套系统的课程授课和课程学习的模式，使愿意学习的人足不出户就能够获得全国乃至全世界优质课程的学习机会［5］。我国的MOOC建设起于2013年，先后有众多高校参与其中，经过几年的发展，上线慕课数量已达5000门，学习人数超过7000万人次，足以说明MOOC的受欢迎程度和继续发展MOOC的必要性。本文介绍了四川大学的《材料科学与工程基础》课程的发展概况，重点叙述了该课程在MOOC建设中的探索过程，以及该MOOC在爱课程“中国MOOC”平台上的实践情况，最后，对该MOOC的进一步发展提出了几点认识。
1《材料科学与工程基础》课程的发展
四川大学的《材料科学与工程基础》课程源于1989年开设的本科生专业核心课程《高分子材料导论》中的部分内容，于1996年正式开设此课程。经过不断的打磨和锻造，四川大学的《材料科学与工程基础》课程于2004年被评为部级精品课程。该课程从材料科学与工程的“四要素”出发，采用“集成化”的模式，详细讲授了金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料等四大类材料的共性规律及个性特征。该课程主要面向高分子科学与工程学院的本科二年级学生，通过该课程的学习使学生建立材料的组成/结构－制备加工－性能－应用关系的一级学科整体概念，从原理上认识金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料等各种材料的基本属性，为后续专业课程的学习奠定良好的基础。该课程分为五章，分别为绪论、材料结构基础、材料组成与结构、材料的性能和材料的制备与成型加工。整个课程分为16讲，每讲3个学时，共48学时，安排在大二下学期进行授课。课程采用的教材为本课程负责人赵长生教授和顾宜教授主编的《材料科学与工程基础》，该书第一版由化学工业出版社于2002年出版，2006年列入普通高等教育“十一五”部级规划教材，累计发行超过1.5万册;第二版于2011年出版，同年被评为部级精品教材，2013年获得中国石油和化学工业出版物奖(教材奖)一等奖，2014年列入“十二五”普通高等教育本科部级规划教材，累计重印11次，共发行4万余册;第三版于2020年2月首次印刷，已经有众多高校将其定为材料专业教材。此外，作为双语课程，该课程还选用了WilliamD.Callister，Jr主编的《FundamentalsofMaterialsScienceandEngineering(第五版)》作为英文教材，在教学过程中采用了中英文结合的讲义、课件、作业题和试卷。课程网站是课程教学的重要组成部分。本课程早在2009年就建立了课程网站，并拥有本课程的全程授课录像。2012年，本课程依托四川大学课程中心，建立并完善了新的课程网站，采用新技术重新进行了课程全程录像，并增加了自测评模块，帮助学生在课后稳固所学的知识点。目前，该课程网站的浏览量已经超过35万人次。在此基础上，经过精心准备，该课程于2014年在“爱课程”平台上线成为部级精品资源共享课程，影响力进一步扩大。
2《材料科学与工程基础》MOOC建设
MOOC作为大规模开放在线课程，具有打破时空限制、开放程度高、可重复学习、良好的互动体验等特点。MOOC的建设首先要求教师设计好课程中准备讲授的重要知识点及相关内容，之后由专业的视频制作技术团队协助教师制作成5～20分钟的微视频，配以相应的PPT课件，作为MOOC的核心资源。随后，再配合随堂测验、课后讨论以及最后的课程考试。四川大学的《材料科学与工程基础》MOOC于2017年开始筹备建设，2018年进行微视频的录制，2019年9月在爱课程平台上线。课程团队共录制微视频54个，每个微视频均配合一个PPT课件，包括:第1章“绪论”(1个);第2章“材料结构基础”(12个);第3章“材料组成与结构”(5个);第4章“材料的性能”(34个);第5章“材料的制备与成型加工”(2个)。该MOOC包含88个知识点，遍布各个章节。课程设计为17周，每周3学时，其中:第1～5周学习第1～2章，第6～9周学习第3章，第10～16周学习第4章，第17周学习第5章。学习周次的分配主要基于学习单元中教学内容的数量、难易程度和知识点的重要性，使学生有充足的时间学习和理解新的知识。本课程的考核成绩分为3部分:(1)单元测验，占40%;(2)课程讨论，占10%;(3)期末考试，占50%。这就要求学生注重平时的学习，循序渐进积累课程知识，仅通过考前的突击复习无法获得好的成绩。其中，在完成每周一个课程单元的学习后，有一个包含约20道题的单元测验，要求学生在规定时间内完成作答。此外，在每个学习单元后，会有1～2道基于本单元知识点的讨论题在讨论区，由学生跟帖回复，同时，学生也可发帖公开自己的问题，老师和其他学生均可对帖子上的问题进行释疑。最后，在完成所有课程单元的学习后，有一套围绕课程知识点的期末试卷，要求学生在约定的时间点进行线上答题，在规定的时间内完成答卷。针对单元测验和期末考试，系统能够进行自动评判并给出相应的得分，省时高效。考核成绩达到60分及以上可申请合格证书，85分及以上可申请优秀证书。该课程的参考资料主要有:(1)《材料科学与工程基础(第三版)》，赵长生，顾宜主编，化学工业出版社;(2)《FundamentalsofMaterialsScienceandEngineering(材料科学与工程基础)》，WilliamD.CallisterJr.主编，化学工业出版社。结合中英文参考资料，可以增加学生的专业英语词汇量，提升专业英语的理解和应用能力。四川大学的《材料科学与工程基础》MOOC的建设立足于课程团队在该课程多年的教学实践经验，教学目的明确，教学内容丰富，教学思路清晰，教学安排合理，借助平台创新了教学模式，将学生作为课程的主体，由老师“认真教”向学生“主动学”转变，鼓励学生多向老师问问题，培养学生的自学能力、提出问题和分析问题的能力。该MOOC可以作为材料类专业本科生学习“材料”相关课程的课外辅导以及SPOC的源课程，也可供其他材料类工程技术人员在业余时间补充相关基础知识，提升专业理论素养。
3《材料科学与工程基础》MOOC教学实践
四川大学的《材料科学与工程基础》课程第一期MOOC于2019年9月10日－2020年1月20日进行，选课人数为1700人。在第一期结束后，课程团队组织对课程设计及部分内容进行了优化，对部分测试题进行了修订以使其更好地考核学生对相关知识点的掌握程度。第二期MOOC于2020年2月24日开课，同时作为四川大学高分子科学与工程学院大二学生学习的《材料科学与工程基础》课程的SPOC源课程。在7月6日结课前，选课人数达到3100人，相比第一期增加了80%。其中，观看微视频达到4万余次，完成单元测试近7千人次，讨论区回帖数超过7千。期末考试平均分达到91，有240人成绩为优秀，占考核人数的25%。教师与学生在课程平台上积极讨论、广泛交流，实现了教学互长，参课学生对该课程给予了较高的评价。值得说明的是，第二期《材料科学与工程基础》MOOC的运行正遇到疫情爆发，绝大部分的大学生无法返校，老师和学生都只能在家中借助各种网络平台仓促进行临时教学活动，这在较大程度上影响了教学效果。此时，前期精心准备和完善的MOOC在此特殊时期发挥了巨大的作用，学生可以随时随地打开MOOC进行学习，与老师进行互动，老师也可以通过MOOC平台对学生进行测验，及时跟进和掌握学生在各个阶段的学习效果。在后续的课程实践中，课程团队将进一步丰富教学资料，填充试题库，优化教学方案，完善课程体系;同时，借助多种渠道对该课程进行推广，广泛听取各方的意见和建议，扎实推进课程建设与改革，不断提高课程的“含金量”。
4结语
材料科学技术范文2
在《材料化学》绪论课的教学过程中，采用启发引导教学方式，以“材料、材料与化学、材料化学”为主线进行教学设计，通过讲解材料发展中的化学，引入材料科学与化学的区别与联系，重点从材料结构、制备、性能和应用四个方面讲授了材料研究中的化学问题，使学生对本课程的内容有了清晰的认识，激发了学生学习本课程的信心和兴趣，并取得了满意的教学效果。
关键词:
材料化学;绪论课;教学设计
材料化学是材料科学与化学的交叉学科，伴随着材料科学的发展而诞生和成长，即是材料科学的重要部分，又是化学学科的一个分支［1］。目前，很多高等学校的化学和材料类专业开设了《材料化学》这门课程。《材料化学》是南阳师范学院材料化学专业的核心基础课程，对于培养学生的材料科学基础知识，分析和解决材料制备和应用中的化学问题的能力起到了关键作用。但是该课程涉及的知识面广泛，内容庞杂、概念甚多、加上课程改革，理论课时数减小，学生在学习《材料化学》课程过程中，普遍存在概念混淆、重点难以掌握等问题。绪论是一门课程的开场白和宣言书，是师生之间学习和交流的起始点，能为学生建立起一门课程的知识轮廓。通过对绪论进行学习，学生可以了解课程在所学专业中所处的地位和作用，以及该课程的教学内容、学习方法和考核方式等问题［2］。如何激发学生学习该课程的兴趣，提高课程的教学质量，绪论课在整个课程教学中有着举足轻重的地位。结合近年来的教学实践，就如何讲好《材料化学》绪论课谈一些心得。
1首先明确课程性质、特点及地位
教学之初，首先明确该课程作为专业核心课程的重要地位，是学习后面材料专业课程的基础课程，同时明确考核方式，加强学生对本课程的重视程度。材料化学是材料科学和化学学科的交叉学科，课程内容既涉及工程材料应用中的实际问题，又包括材料结构及制备中的化学问题。作为一门交叉学科，很多知识点与材料学和化学课程中的相关内容重复，很多学生以为学过相关知识，就会从思想上松懈。然而，相关知识点虽然出现重复，但在不同学科中讲授的重点是不同的。在讲授材料化学课程的过程中，要着重培养学生利用化学的思维解决材料科学中的问题，使学生深刻领会化学与材料科学交叉的重要意义。通过一些实例，讲解本课程与化学和材料相关课程的区别和联系，使学生更加深入了本课程的性质和地位。材料科学是偏实际应用的工科课程，化学是偏理论的理科课程，材料化学则是利用化学的理论解决材料应用中的实际问题。
2材料
以材料的实际应用为引子，如材料在航天航空、交通运输、电子信息、生物医药等领域的应用，带领学生进入学习状态，引导学生回想什么是材料?材料的种类?提出材料是对人类有用的物质，是人类赖以生存和发展，征服自然和改造自然的物质基础;是人类进步的里程碑。然后介绍材料的发展历史，说明人们对材料的使用，是从最早的天然材料，依次经历了陶瓷、青铜、铁、钢、有色金属、高分子材料以及新型功能材料。根据材料的发展史，启发学生思考材料研究和发展过程中的规律和特点。人们对材料的使用经历了从天然材料到合成材料，从传统材料到新兴材料。传统的材料主要以经验，技艺为基础，材料靠配方筛选和性能测试，通过宏观现象建立的唯象理论对材料宏观性能定性解释，不能预示性能和指明新材料开发方向，而新型材料则以基础理论为指导。材料科学的历史表明，当一种全新的材料在原子或分子水平上合成后真正巨大的进展就常常随之而来。化学的发展往往导致材料技术的实质性进步。在新材料的研发和材料工艺的发展中，化学一直担当着关键的角色［3］。任何新材料的获得都离不开化学，以石墨烯为例，物理学家主要关注其电子结构及输运理论，材料学家主要测试材料的电磁、光电、传感和催化等性能，而化学家的任务则是利用化学气相沉积和插层剥离等方法制备该材料。只有通过化学气相沉积法制备出高质量大尺寸的石墨烯，才能推动石墨烯在电子信息领域走向实用化。
3材料与化学
材料化学是材料科学与化学学科的交叉，很多学生容易混淆材料科学和化学的研究范畴。在本课程的第一节课，一项重要的任务是使学生明确材料科学和化学的研究内容和范畴，这对于后续相关概念的讲解至关重要。材料科学的研究对象是材料，材料是对人类有用的物质，指的是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。而化学的研究对象是物质，物质是构成人类物质世界的基础。材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料;材料科学是一门研究材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能及应用之间相互关系的科学;而化学则是从原子和分子角度研究物质的组成，结构、性质及相互转变规律的科学。因此，化学研究的尺度范围是原子、分子、分子纳米聚集体。材料科学最早研究的尺度范围在微米以上，如钢和陶瓷的组织结构。随着一些新兴材料的出现和发展，人们对材料的研究甚至小到电子结构。如近些年发现的拓扑绝缘体，其表面导电，体内不导电的性质由其拓扑的能带结构决定，而该拓扑结构则与电子的自旋运动有关，研究拓扑绝缘体必须从电子自旋角度认识其结构。因此，材料科学的研究范畴不断拓展，并于其它学科交叉。
4材料化学
通过学习材料的发展历程、材料科学与化学之间的区别和联系，学生已经对材料化学有了一定的认识，引导学生给材料化学下一个定义。材料化学是关于材料结构、制备、性能和应用的化学。本校材料化学专业选用曾兆华、杨建文编著第二版《材料化学》作为教材，教材的章节也是按照材料结构、制备、性能和应用进行安排的［4］。在这部分内容讲授过程中，可以让学生以教材目录为参照，讲到相关内容可以与教材相关章节进行对应。
4.1材料的结构
从三个层次讲解材料的结构，分别是电子原子结构、晶体学结构和组织结构。电子原子结构在很大程度上影响材料的电、磁、热和光的行为，并可能影响到原子键合的方式，因而决定材料的类型。在这个层次上研究的化学问题主要涉及原子序数、相对原子量、电离势、电子亲核势、电负性、原子及离子半径等。原子序数决定了材料的化学组成，电负性决定材料内部原子之间的键合方式，从而影响材料的导电性、强度和热膨胀系数等。晶体学结构主要指原子或分子在空间排列的方式，根据原子排列的有序性，将材料分为晶体和非晶体。晶体中出现局部无序，或对理想晶体的产生偏离，则出现缺陷。缺陷的存在影响材料的力学性能和电学性能等。如在本征硅内部掺杂磷元素，磷原子替代硅原子的位置，形成杂质原子缺陷，增加本征硅的导电性，形成N型半导体。组织结构主要指材料的物相组成及结构、晶粒的大小和取向等。在大多数金属、某些陶瓷以及个别聚合物材料内部，晶粒之间原子排列的变化，可以改变它们之间的取向，从而影响材料的性能。一般来说，减小金属的晶粒可以降低其熔点。在这一结构层次上，颗粒的大小和形状起着关键作用。大多数材料是多相组成的，控制材料内部物相的类型、大小、分布和数量可以调控材料的性能。
4.2材料制备
材料合成与制备就是将原子、分子聚集在一起，并转变为有用产品的一系列过程。材料制备的方法和工艺影响材料的结构，从而影响材料的性能。根据制备原理的不同，材料制备方法可以分为物理法和化学法。物理法指在材料制备过程中，仅改变材料内部原子或分子的聚集状态，不涉及化学反应的方法。如真空镀膜、溅射镀膜、脉冲激光沉积法等。化学法则在材料制备过程中，涉及化学反应，并且有新物质的生成。如固相反应法、有机合成法、水热法、沉淀法、化学气相沉积法等。以石墨烯材料为例讲解材料的制备方法。石墨烯作为二维单原子层材料，既可以采用物理法制备，也可以采用化学法制备。2004年发现石墨烯的报道，便是采用简单的胶带对撕方法制备，该方法依靠外力使石墨片层克服层间范德华力，使层与层之间分离，从而获得单层石墨，该方法也称为物理机械剥离法。利用甲烷、乙烯等烃类气体作为碳源，镍、铜、金等金属作为基片，采用化学气相沉积法则可以制备高质量大尺寸的石墨烯。另外，以石墨为原料，利用化学插层剥离的方法也可以用来制备石墨烯［5］。但不同方法制备获得石墨烯的尺寸及性能差别较大，在不同的应用领域采用的石墨烯制备方法是不同的。
4.3材料性能
材料的性能由其结构决定，与材料制备的工艺和方法有关。性能是指材料固有的物理、化学特性，材料性能决定了其应用。广义地说，性能是材料在一定的条件下对外部作用的反应的定量表述，例如力学性能是材料对外力的响应、电学性能是对电场的响应、光学性能是对光的响应等。因此，材料的性能可分为力学性能和特殊的物理性能。常见的力学性能包括材料的强度、硬度、塑性、韧性等。力学性能决定着材料工作的好坏，同时也决定着是否易于将材料加工成使用的形状。锻造成型的部件必须能够经受快速加载而不破坏，并且还要有足够的延性才能加工变形成适用的形状。微小的结构变化往往对材料的力学性能产生很大的影响。材料特殊的物理性能包括电、磁、光、热等行为。物理性能由材料的结构和制造工艺决定。对于许多半导体金属和陶瓷材料来说，即使成分稍有变化，也会引起导电性很大变化。过高的加热温度有可能显著地降低耐火砖的绝热特性。少量的杂质会改变玻璃或聚合物的颜色。
4.4材料应用
材料化学已经渗透到现代科学技术的众多领域，如电子信息、环境能源、生物医药和航天航空等领域。例如，在电子信息领域，现代芯片制造离不开化学。光刻过程使用的光刻胶和显影液，镀膜过程中的化学气相沉积和原子层沉积，刻蚀过程中的反应离子刻蚀，这些工艺过程都离不开化学的作用。在环境能源领域，新型光催化材料和太阳能电池材料的研究和开发，离不开化学法制备材料和对材料进行化学掺杂改性。在生物医药领域，对传感材料进行化学改性提高其传感特性，对仿生材料进行表面改性可以提高其生物相容性。在航天航空领域，各种轻质、耐高温、耐摩擦等结构材料和功能化智能材料的研发都离不开化学。
5结语
通过对“材料化学”绪论课的精心设计，使学生明确了该课程的性质和重要地位，大量的实例激发了学生学习的兴趣和求知欲，树立了学生学好该课程的信心，为课程的深入学习起到了奠基石的作用。以“材料、材料与化学、材料化学”为主线进行讲授，使学生对本课程的内容有了更加清晰和深入的认识，取得了良好的教学效果。
参考文献
［1］禹筱元，罗颖，董先明.材料化学专业人才培养模式的改革与实践［J］．高教论坛，2010，1(1):23－25.
［2］杨卓娟，杨晓东.关于高校课程绪论教学的思考［J］．中国大学教学，2011(12):39－41.
［3］唐小真，杨宏秀，丁马太.材料化学导论［M］．北京:高等教育出版社，1997.
［4］曾兆华，杨建文.材料化学.2版［M］．北京:化学工业出版社，2013.
材料科学技术范文3
实验教学是材料学科本科教育的重要环节。近年来，实验教学改革在各大高校中受到越来越多的重视，旨在提高实验教学质量，培养学生的动手能力、创新能力等综合素质。本文论述了工程教育背景下高校材料类专业实验教学的重要性以及传统教学的主要问题，并以福州大学材料科学与工程学院为例，以提高实验教学效果和提高学生整体素质为基本出发点，从改革实验教学模式，实行开放式实验教学、构建与工程教育接轨的教学课程体系、优化教学方法和搭建多功能实验教学平台等多方面提出了实验教学改革的切实可行的建议。
关键词:
材料学科;教学模式;教学体系;开放实验;实验教学平台
随着现代科学技术和社会的不断发展，材料学科发展迅猛，社会对材料领域人才的需求越来越趋向综合型、创新型、实践型人才，因此对高等教育的实验实践教学环节提出了更高的要求。而对于材料科学与工程这样的理工科传统专业，实验实践教学在专业教育中起着非常重要的作用，同时其作为大学生创新能力合和综合素质培养的重要环节之一，已经受到越来越多高校教育者们的关注。因此，为适应社会和学科发展需要，培养具有较强动手实践能力、创新能力，并能为我国材料技术和经济发展服务的创造性人才任务重大。
1材料专业实验教学特点及教学中存在的问题
材料科学与工程专业是理工科传统专业，它要求有直观的工程专业知识及背景。目前，材料学广泛地应用于工业生产、农业种植等各个领域［1］。一般来说，学生在进行材料专业实验初期阶段，由于缺乏相关的感性认识，同时又因为面临一些新设备或新的方法技术，很容易陷入理论与实践脱节，理论无法联系实际的困境。此外，材料科学与工程专业涉及的知识面广，这就要求学生具有较强的分析能力和灵活运用所学理论知识解决实际问题的能力。材料科学与工程专业实验教学内容包括专业基础实验和专业实验，以培养学生综合能力为宗旨，具体来说就是培养学生进行材料研究、材料制备和材料生产等各个环节的基本能力。传统实验教学中，教学模式是实验课依附于理论课，实验时间和实验内容均取决于理论教学内容及其进度，这种按部就班的教学模式最明显的缺点在于使各个实验项目之间相对独立，且每个实验项目内容单一，难以融会贯通。另外，传统的实验教学，使教育者们比较注重培养学生正确规范的实验操作技能以及如何操作仪器设备。此外，传统的实验项目类型多为演示型和验证型实验。这样的实验教学模式、内容和教学方法无法做到理论知识与实验教学内容的有效结合，更无法做到融会贯通。因此不能有效提高培养学生分析问题、解决问题的能力和创新能力。要真正实现素质教育，必须从教学模式、教学内容和教学方法等方面深入思考，进一步实施实验教学改革。
2实验教学改革建议和探索
2.1教学模式推陈出新
传统实验教学是依附于理论课程，大多数的实验课程形式单一，内容也常常出现重复、陈旧等问题。因此，在教学过程中学生的积极性不高，参与度不够，极大限制了对学生能力的培养。因此我们提出在实验教学过程中，进行问题式探讨、案例式分析的学习方式，让学生主动参与讨论，并为学生设置问题，以完成项目的方式，使学生通过自己设计实验方案，参与解决实际问题［2］。在实验教学过程中，教师应将这一教学模式贯彻实施。改善传统中单调、陈旧的授课模式，让学生通过主动学习、积极讨论来完成实验课程的操作学习，并通过具体项目的完成，锻炼学生分析问题和解决实际是问题的能力。如此方能大大提高学生对于实验课程的积极性。新的教学模式要求进行开放式实验教学，同时相应地要求紧抓实验室安全教育，改善实验室管理。开放式实验教学可以更好地发挥学生的主观能动性，以开放式教学取代以往的传统教学方式，真正做到实验室面向学生开放，从实验时间、实验内容等方面实行开放化，使实验教学模式从传统的“被动填鸭式”向学生“主动探索式”转变。在对实验课进行改革、独立设课的基础上，实现学生实验技能、动手能力和创新思维的培养目标。福州大学材料科学与工程学院在实行开放式实验教学的同时，引入了实验室信息化管理系统，并将该系统与门禁管理系统相结合，共同对开放实验室进行有效管理。实验教学采用网上预习—审核通过—预约实验—按时实验—网络评分的方式实施开放实验。材料科学与工程专业的特点决定了实验室相当多的仪器与高温、高压、重力、粉尘、化学品有关，开放运行风险较大［3－4］，开放实验存在一定的人身安全、仪器安全隐患，在缺乏老师监管的情况下，学生面对危险情况可能不知如何应对。因此，加强实验室安全教育，探索新型体制下实验室监管模式应成为实验教学改革中的头等大事，为此我院对实验室的使用与管理，也同时进行了相应改革，制定了一系列与开放实验相适应的管理制度，并将这些制度做成规程牌上墙。另外，每年对新生进行一次全面的实验室安全教育，从而得以在实现开放实验的同时保证学生人身安全，保证仪器不被损坏。
2.2更新实验教学内容，构建与工程教育接轨的教学体系
在工程教育认证的专业背景下，实验课程设置应进行统一规划，按照课程内容分为专业基础实验、专业实验和综合设计实验等类型，循序渐进的培养学生的实践能力。关于实验内容设置，尽量减少演示型、验证型实验，增加综合型、设计型、创新型实验项目［5］。综合实验项目由指导教师提供可选项目或由学生自己选择实验项目，并要求学生根据项目要求自行设计实验方案、查阅实验步骤和所需要的仪器，以此为依据提出实验申请，指导教师审核通过后，实验室提供实验场地及实验仪器，并对学生在实验中的表现进行评价。鼓励学生根据自己的兴趣或未来就业去向选择实验模块，然后选择该模块中的某个实验项目，通过这类实验有助于学生了解材料专业前沿动态、热点内容及创新方法和技术［6］。从工程教育专业认证的角度，应兼顾到每个学生的培养和发展，就应真正做到因材施教，让实验内容适合不同水平的学生，使学生在实践环节中的能力真正得到培养。以福州大学材料科学与工程学院为例，我院借助省级、部级创新性科研训练项目，以及福州大学设置的校级创新性科研训练项目，不断把学科的最新研究成果介绍给学生，进一步拓展学生探究未知空间的能力。我院向本科生开设了创新性实验项目，这些项目一般是以教师的科研项目为依托，把科研课题中的部分科研项目引入到实验教学中，让学生以科研的模式完成实验课程的内容［7］。通过本科生科研训练类项目等方式，由科研一线的教师指导本科生参与科研项目中部分课题的研究。在此过程中，指导教师应积极为学生创造和寻找机会，让学生参与其最新的、较为前沿的研究项目。通过鼓励教师指导本科生参与各级各类科研项目，大大开阔了学生的视野，拓宽了学生的知识面。如我院大型仪器设备包括场发射扫描电镜、X射线衍射仪和同步热分析仪等大型精密仪器设备，对全院及全校本科生开放，用于支持大学生使用大型仪器设备。大三以上学生即可参与教师的科研项目，教师指导其进行相关的学习与研究，边学边用，活学活用。通过科研项目训练，整合学生的专业知识，提升学生的产品开发意识和能力，培养综合性的工程素质。通过这些大型加工设备和检测仪器的引入与开放，一方面开拓了学生的视野，让我们的仪器分析不再是纸上谈兵;另一方面，让学生在大学期间就接触并使用这些仪器设备，有利于日后进入企业的顺利过渡，有利于培养学生的工程素养，通过大量的工程实践，尤其是到生产车间或工程一线学习和现场实践，才能够对工程实际问题具有深入、系统、本质的认识和理解，才具备培养分析和解决问题能力的条件。
2.3优化教学方法
优化实验教学方法，同时制定合理的考核制度。实验教学重在培养学生的工程技术能力和科研素养，材料专业的实验教学更是如此。根据实验类别，可以采用不同的教学方法。对于基础性的实验可以采用比较传统的实验仪器设备，使学生能够直接看见仪器的内部结构，了解其工作原理，更有助于学生对验证性试验的认知，锻炼学生最基本的实验动手能力;对于综合性实验，可以采用较为先进的实验设备，由于大型精密仪器设备的开放性相对差一些，但应要求学生能够了解仪器工作原理，同时可以配备计算机进行辅助分析教学［8］。当今信息发达，技术先进，互联网和多媒体已深入到各行各业。材料专业的实验教学也可充分利用先进的现代化教学手段，将计算机应用和多媒体辅助引入教学。通过实际操作锻炼，可以提高学生应用计算机和相关软件处理数据、分析问题的能力和意识。教师可以利用图形、图像等软件工具制备出形式多样的实验教学课件;制备出动态化的实验原理和实验过程演示流程图或动画;利用实验教学录像、网上课堂交流等多种教学方式，增强师生之间的互动交流，提高学生学习的主动性和积极性。此外，福州大学材料科学与工程学院实验中心还利用信息化管理系统，搭建了网络实验教学平台。学生可以通过互联网实现对所有实验项目的查询，在实验前预习实验大纲、指导书，并通过观看实验录像，了解仪器的构造、实验原理、材料的制备过程和实验操作步骤［9］。除以上方法外，为了提高学生对实验课的重视程度，可适当提高实验成绩在学生总成绩中的比重。同时可以通过考核方式的改革，引起学生的重视。如实行单独实验考核，制定多元化的考核制度。根据工程教育专业认证的要求，实验成绩可由课前预习报告、实验过程表现、实验总结报告等各部分成绩组成，并根据实际情况分配各部分比重。而针对综合实验考核，其重点在于检查学生实验方案的确定及材料、仪器等的合理选用及解决实际问题等方面的能力。
2.4高校—企业—科研院所有效协同，构建多功能实验教学平台
材料科学与工程专业为工科专业，在工程教育认证的专业背景下，更为注重学生工程实践能力的培养。为使学生毕业后能够快速适应企业环境，一方面可以利用现有条件，模拟工业生产的工程实践环境，建立校内实践教学与工程创新的仿真工程实践场地;另一方面与企业协商并签约建立校外实践基地，直接将企业或企业的某些车间作为学生的实践场所，为学生提供实习、实践场地。学院鼓励各位教师立足自身特色，积极联系合作企业，推进校企合作培养工程人才。一方面积极配合企业共同建立各级工程实践教育中心，构建以企业为基地的工程人才现场实习平台;另一方面，拓展校内创新实践平台的外延，吸引企业共建工程人才培养的模拟实践环境［10］。由于创新实践平台与企业密切合作，在模拟实际的仿真环境中，可以很好地解决大规模的学生实践问题，真正提高学生解决复杂工程问题的能力。福州大学材料科学与工程学院除了与相关制造企业合作共建校内的科研平台以外，还主动与企业联系，建立了校外企业的本科生实践教学基地，考虑到学生的人身安全问题，企业为学生提供部分车间作为其专业实习场所，同时将实习期间表现较好的学生纳入招聘人才的优先考虑人选。而学院除了为企业提供了人才之外，还可借助教师们的科研经验，为企业解决一些生产中的实际问题，可谓互惠互利，良性循环。
3结束语
实验教学改革是材料科学与工程专业教育改革的重要环节。以工程教育专业认证要求为指导思想，需加快实验教学改革步伐，切实提高实验教学水平，改进实验教学方法。这也是高等院校深化教育改革，全面推行素质教育的有效途径之一。材料专业实验教学因其在工科专业中所起的重要作用而备受关注，本篇根据材料专业实验教学的特点，以福州大学材料科学与工程学院的实际经验为例，着重从教学模式、教学方法、教学体系以及多功能实验教学平台的建设方面提出切实可行且行之有效的改革建议。实验教学改革是一项长期而艰巨的系统工程，它需要高校摈弃传统旧观念，大胆尝试创新，树立新思想，因材施教，不断探索并总结经验，使实验教学发挥其最大作用，从而培养学生爱动手、勤动脑、好钻研、喜创新的优良品质。
参考文献
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材料科学技术范文4
关键词：工程伦理；材料专业；底线意识
工科学生未来从事的工程建设活动具有复杂的社会属性，对社会影响大。如果工程师缺乏足够的责任意识和正确的价值观，或是缺乏足够的工程伦理决策能力，将无法做出正确、合理的决策，产生如豆腐渣工程、水域污染事件、毒奶粉事件、疫苗事件，等等[1-3]。工程伦理是指工程技术人员在工程活动中所应遵循的道德原则和行为规范，核心是责任意识，价值塑造是工程伦理教育的内涵和主旨[4-5]。材料是人类社会进步和国民经济发展的基础，也是科学技术发展的物质基础和技术先导[5]。国家大力扶持、发展材料制造业的同时，材料生产过程对资源能源的依赖，以及所造成的环境问题日益突出。工程伦理教育的目标为唤醒学生的道德敏感性、激发道德勇气、提高道德决断力、鼓励道德实践，使其在遭遇面对价值冲突的两难抉择时，坚守底线、不昧良善心和慈悲心[5-8]。大力培养具备良好工程伦理素养的材料工程师，对提升中国制造的能力意义重大。
一、工程伦理教育模式
工程伦理教育是一种科学教育与人文教育交叉融合的教育。目前，高校工程伦理教育通常采用两种课程模式：独立设课或者在专业课程中融入工程伦理内容[9-11]。独立设课模式是开设工程伦理课程，教师与学生系统讨论工程伦理问题。工程伦理课程与其它专业课程分离，授课内容比较枯燥，实效性越来越受到学生群体排斥和其他专业课程教师的非议。将工程伦理养成教育结合或融入相关专业教学，对现有工程课程进行伦理成分渗透，采用隐性课程的方式完成工程伦理教育，既不需要对原有课程进行大幅度修改，学生的排斥心理也少。教师在专业课教学中坚持工程伦理的灌输，促使学生重视并在潜移默化中接受工程伦理教育。这种模式将工程伦理内容分散到各个独立专业课中，教学的深度和连续性可能不如独立设课模式。
二、树立专业课教师工程伦理教育意识
很多高校没有单独开设工程伦理课程，而以目前的教育现状来看，大多数专业课教师并不重视对学生工程伦理素养的教育。专业课教师很多时候只重视本课程相关的专业技术问题传授、讲解，认为工程伦理素养的培养属于思政课教师的责任，有的教师甚至从未关注过本校学生是否接受过、在哪个环节接受了工程伦理素养教育。专业课教师在学生工程伦理素养教育方面的消极，必然导致学生工程伦理素养不够，部分学生在大学毕业后从事工程活动中做出的一些工程决断不符合社会主义核心价值观，不利于国家的长久发展。只有当每一位专业课教师重视对学生的工程伦理教育，才能自发地利用专业特长，在专业课教授过程中融入工程伦理教育，提高教育效果。
三、材料专业课工程伦理教育实践
本校材料科学与工程、金属材料工程等材料类专业均未独立开设工程伦理方面的课程，而是将工程伦理知识在专业课中渗透、贯彻。在材料专业课中贯彻工程伦理教育的模式可以根据遗忘规律，在不同学期、不同专业课程中交叉渗透、强化效果。例如，在学生早期学习的专业课材料科学概论等课程介绍各类新材料时，引入中美贸易战中的半导体芯片“卡脖子”事件，分析技术源头与问题所在，鼓励学生树立自主创新、掌握关键核心技术的意识。在材料科学基础等课程介绍高分子材料制备时，引入在抗击新冠肺炎期间大量制造的医用口罩、防护服等各类防疫物资不仅满足了本国需求还支援世界各国的相关事例，因势利导，激发学生的民族自信和爱国情怀。在中期学习的金属热处理原理及工艺等课程中介绍热处理工艺改进时，融入资源节约与环境友好理念，激发学生责任感和使命感，做负责任、有担当的大学生。介绍金属相变理论研究时，引入徐祖耀、王亚宁等科学家为国奉献的感人事迹，激发学生爱国情怀与奋斗精神。在后期学习材料回收与再生综合实验周、材料热处理工程师综合能力实践周等课程及进行毕业设计时，引导学生针对具体工程问题秉持前瞻性、主动性和关护性原则，从环境、社会、经济以及政策法规等方面进行综合分析，做出选择。帮助学生在走向工作岗位之前，模拟遭遇两难抉择时，坚守底线，贯彻工程伦理。工程伦理意识并非先天拥有，需要通过工程教育来培养[1]。根据材料专业课程体系，采用分阶段、逐步渗透、不断加强的方式，可以让学生在潜移默化中接受工程伦理教育。
四、结语
牢记为谁培养人才、培养什么样的人才，在材料专业课教育环节，积极融入工程伦理教育，不断强化学生责任意识、底线意识和工程决断能力，在材料工程建设中做出符合工程伦理的最优决策，为培养高质量材料专业科技人才提供保障，对建设创新型国家和人才强国战略具有重要意义。
材料科学技术范文5
绪论是引导学生快速进入材料化学主体内容比较关键的部分，在绪论这章应该让学生尽快对材料化学这门课程的一些基本概念、材料化学的主体内容范围及其地位和作用以及一些学习方法，包括思维方式的转化和训练方面有一些了解，同时由于是双语教学，不断渗透英语教学内容仍是主体，所以在绪论内容设计上，逐步导入英文教材内容，用英语表述一些概念，对概念的理解上，采取中英文表述，主要是照顾英文理解较差的学生，同时给学生一个适应的过程。在“以学生为本”的教学理念下，对材料化学绪论内容进行设计和实践，以下是教学实践中的尝试和总结，以其今后更好地进行材料化学课程双语教学，教学方法上“重视学”，“以学生为本”，提高教学质量，实施以培养能力为中心的素质教育。
材料概念的导入
1材料的定义有关材料的定义有以下几种：材料是具有结构、光、磁、电的用途的物质(Matterisamaterialwhenthatformofmatterhasstructural,optical,magnetic,orelectricuse)。材料是能为人类社会经济地制造有用器材(或物品)的物质(Matterisamaterialwhenthatformofmattercanbemanufacturedintousefulobjectseconomicallyforthehumansociety)[13]。材料是人类用来制作物件，如用具、工具、元器件、设备设施、系统等的物质。《辞海》给材料下的定义是：经过人类劳动所取得的劳动对象称为原料，而经过工业加工的原料如钢材、水泥等则称为材料[14]。这是以往对材料的定义，随着时代的发展，材料基本含义没有太大变化，内容上丰富许多。与时俱进，现在采用英文教材的最新定义，是需要学生理解和掌握的。英文教材的定义为：材料可广泛定义为可用于解决当前或未来社会需要的任何固态组件和设备(Thetermmaterialmaybebroadlydefinedasanysolid-statecomponentordevicethatmaybeusedtoaddressacurrentorfuturesocietalneed)[15-16]。例如，钉子、木材、涂料等解决我们住房需求的简单建筑材料(Forinstance,simplebuildingmaterialssuchasnails,wood,coatings,etc.addressourneedofshelter)。
2材料的分类材料分类有很多种，现代材料一般分为金属(metals)材料，高分子(polymer)材料如塑料、橡胶、纤维等，无机材料如陶瓷(ceramics)、玻璃、水泥、砖瓦等和复合(composites)材料四大类[17]。英文教材将材料分为天然的(natural)和合成的(synthetic)两大类材料。天然的材料分为无机(inorganic)和有机(organic)材料。无机天然材料包括矿物(minerals)、黏土(clays)、砂(sand)、骨(bone)和牙(teeth)。有机天然材料包括木材(wood)、皮革(leather)、糖(sugars)和蛋白质(proteins)。合成的材料包括大块(bulk)、微米(microscale)、纳米(nanoscale)材料。大块(bulk)材料包括非晶态(amorphous)和结晶(crystalline)材料[15-16]，这种材料分类更贴近材料化学的定位。
3复合材料复合材料广义上是指由两个或多个物理相(以微观或宏观的形式)所组成的固体材料。狭义上是指用高性能玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、晶须、芳香族聚酰胺纤维等增强的塑料，金属和陶瓷材料等。国际标准化组织把复合材料定义为由两种以上物理和化学上不同的物质组合起来而得到的一种多相固体材料[18-19]。
4新材料与功能材料为适应国民经济、科学技术与国防建设的发展，满足生产力发展与社会进步的要求新近出现或研发出来的、或正在发展中、具有传统材料无法比拟或更为优异的性能之各种新型材料，均称为新材料。新材料一般具备表征性、先导性、依托性、时间性、优能性和新颖性6个特征[14]。材料通常可分为结构材料与功能材料两大类。结构材料是以强度、刚度、韧性、塑性、耐磨性、硬度等力学性能为其基本特征，用于制造以承受重力或传递应力为主要服役方式之结构构件的材料。功能材料则是具有特殊物理性能、化学性能或生物学性能等，主要用于制造各种功能元、器件的材料[14,20-21]。1965年，美国贝尔实验室Morton博士提出功能材料的概念，20世纪70年代日本材料科技界完善确立，20世纪80年代在我国逐渐被人们接受。功能材料的定义，国内外尚无统一定论，国内比较一致的定义，功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理学、化学、生物学效应，能完成功能相互转化、并被用于非结构用途的高技术材料。这些材料在元件、器件、整机或系统中，可实现对信息与能源的感知、采集、计测、传输、屏蔽、绝缘、吸收、贮存、记忆、处理、控制发射和转换等目的[14]。
5纳米材料20世纪70年代，日本科学家最早认识到纳米性能并引用纳米概念。20世纪80年代中期，人们正式把这种材料命名为纳米材料。纳米材料是指物质的粒径至少有一维在1~100nm之间，具有特殊物理化学性质的材料[22-27]。组成纳米材料的基本单元在维数上可分为三类：(1)零维。指在空间三维尺寸均在纳米尺度内。如原子簇等。(2)一维。指在空间有两维处于纳米尺度。如纳米丝、纳米棒、纳米管等。(3)二维。指在三维空间中有一维处于纳米尺度。如超薄膜、多层膜等[24]。在实际应用中，以一个材料的10%质量分数作为阈值来确定其是否为纳米材料，作为化妆品纳米材料的判断指标[28]。材料及其分类的介绍，主要侧重英文教材的定义，让学生记住其英文表达，同时强调材料的应用及最新材料介绍。
材料科学与材料工程的界定
材料科学是研究材料结构与性能间的关系，而材料工程是在这些结构与性能间的关系基础上，对材料结构进行设计和工程化以生产预期性质的系列产品(Thedisciplineofmaterialsscienceinvolvesinvestigatingtherelationshipsthatexistbetweenthestructuresandpropertiesofmaterials.Incontrast,materialsengineeringis,onthebasisofthesestructure-propertycorrelations,designingorengineeringthestructureofamaterialtoproduceapredeterminedsetofproperties)[29]。
材料化学的定义
广义上材料化学学科的定义致力于研究组成材料的原子、离子或分子排列之间的相互关系和它的整体宏观结构/物理性质(Thebroadlydefineddisciplineofmaterialschemistryisfocusedonunderstandingtherelationshipsbetweenthearrangementofatoms,ions,ormoleculescomprisingamaterial,anditsoverallbulkstructural/physicalproperties)。依据这个定义，普通学科如高分子、固体和表面化学都包括在材料化学的研究范围内(Bythisdesignation,commondisciplinessuchaspolymer,solid-state,andsurfacechemistrywouldallbeplacedwithinthescopeofmaterialschemistry)。这个广泛的领域是由研究现有材料的结构/性质，新材料的合成和表征以及利用先进的计算法来预测未知材料的结构和性质组成的(Thisbroadfieldconsistsofstudyingthestructures/propertiesofexistingmaterials,synthesizingandcharacterizingnewmaterials,andusingadvancedcomputationaltechniquestopredictstructuresandpropertiesofmaterialsthathavenotyetbeenrealized)[15-16]。#p#分页标题#e#
材料科学技术范文6
[关键词]高分子科学；新工科；课程改革
2016年在中国工程院、住建部、教育部以及国内部分高校参与的多次研讨会后，在2017年先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”，引起了社会的强烈反响。2017年2月20日，教育部高等教育司《关于开展新工科研究与实践的通知》，正式拉开了国内高等院校开展新工科研究和实践的帷幕。“新工科”研究和实践围绕工程教育的新理念、学科专业的新结构、人才培养的新模式、教育教学的新质量和分类发展的新体系开展，面向未来布局新兴工科专业。因此，高校需建立与之相匹配的课程体系和教学模式，以满足“新工科”建设对人才的需求，推动“新工科”专业课程的改革与创新。高分子科学作为材料科学与工程专业学生的专业基础课程，介绍高分子科学的基础知识，为合理制备和选用所需要的高分子结构解决相关领域内实际问题奠定基础。因此，在教学过程中需充分把握《高分子科学》课程的特点，在突出课程功课特色的基础上，将高分子科学的理论与工业生产过程相结合。下面结合重庆交通大学材料专业特色，提出了《高分子科学》课程教学改革的几点建议。
1“新工科”建设对高校和教师的要求
国内经济快速发展，新经济对工程教育提出了新要求，以材料科学与工程专业为例，以新能源、新材料、生物科学为代表的新技术不断升级，需要加快培养新兴产业相关专业人才。“新工科”背景下，地方高校应主动对接国家和地方经济社会发展需要和企业技术创新要求，做好工程科技人才的需求调研，并以此创建相关专业，培养具有较强行业背景知识、工程实践能力和胜任行业发展需求的应用型和技术型人才。高级应用技术型人才的特点要求高校在设置人才培养体系时，必须以服务产出为导向，以能力提升为根本，围绕对知识、能力、素养综合发展的培养目标，构建既独立又协同作用的人才培养模式。因此，对高校教师的综合素养也提出新的要求，不仅要求教师有扎实的专业知识，还要求教师有一定的工程应用能力和良好的道德素养。高校教师面向新兴技术的发展和产业需求，需深化教学内容和课程体系改革，构建科学、合理的理论教学和教学实践体系，以突出知识的服务型、应用型为目标，构建模块化知识理论体系，以经济发展对人才的需求为导向，有效整合课程体系，增加新技术、新产业相关课程，充分发挥教师讲授在应用型工程人才培养中的作用。此外，要求高校教师要树立正确的世界观、人生观和价值观，坚持以学生为中心的理念，在强化教学方法、教学手段和教学理念改革的同时，做好学生思想政治教育，努力做到传授知识与思想育人的同向而行。
2课程教学改革
2.1适度扩充教学内容。高分子科学不仅包括高分子化学和高分子物理两个主要分支，还包括高分子工程这一重要应用，因此，高分子科学既是一门基础科学又是一门应用科学。目前，《高分子科学》的相关教材主要有《高分子科学导论》、《高分子科学基础(第二版)》及《高分子科学基础)》。根据学院专业在行业中的明显特色及学院教师的科研方向，在科学理论的基础上，增加了混凝土用高分子材料、沥青路面用高分子材料、光电功能用高分子材料、电池用高分子材料和阻燃高分子材料及其工程案例的授课内容，编制符合学校材料专业特色的授课讲义，采用项目和案例教学法，深入浅出地介绍了高分子科学理论在工程中的应用，推动学科交叉融合，孕育产生交叉专业，推进跨院系、跨学科、跨专业培养的工程人才。近年来，以新材料为代表的新技术的成熟、应用与推广，充实了高分子科学的前沿领域。因此，教师应将教学内容与老师的科研成果相结合，在制定新的课程教学计划时，适度增加相关的前沿应用。如在讲解热塑性高分子材料的热转变特性时，用火灾的惨痛教训向学生介绍日常生活中无处不在的高分子材料是非常易燃，通过对热塑性高分子的分类、不同温度下的状态、分解程度等讲解，使学生在掌握该理论知识的同时了解发生火灾中高分子材料的燃烧情况[2]，拓展火安全技术、最新研究进展及常用的防火技术，使学生体会到科研与生活的密切相关性，通过教学、科研及实际应用相结合的方法，培养学生的科研素养和以解决实际问题为目的学习态度，为满足“新工科”发展对学生知识和能力的需求奠定基础。
2.2丰富教学方法和手段。随着学生知识的增长和独立思考判断能力的同时，传统显性教育的效果逐渐减弱，简单粗暴的课堂灌输式教学模式的可能诱发学生的抵触心理，教学效率较低。高分子科学基础知识包括高分子化学和高分子物理，理论性强，内容抽象，在教学过程中需要适当采用flash动画、影像等使学生对所学知识有直观认识，不仅能激发学生的学习兴趣，改善教学效果，还能降低教师授课的讲解难度。例如在讲解聚合物的分子链结构时，如晶态结构中的单晶、球晶、树枝状晶、串晶、纤维状晶等，由于学生尚未参与科研活动，对高分子的认知有限，因此需要在网络和文献中收集相关的图片和模型形象地展示各晶体形态，结合老师的讲解，使学生理解并掌握这一知识点。又如在聚合物的运动时，我们利用小分子在不同的温度下会呈现固态、液态和气态三种状态，高分子在不同温度下也会表现出不同的宏观状态，同时通过动画模型向学生直观展示高分子不同链段在不同温度下的运动过程、特点和原理及其表现出的宏观状态，在动画展示过程中，老师穿插讲解相关理论知识，通过动画演示使高分子运动的特点在学生脑海里留下深刻印象，提高学生对高分子运动特点知识点的理解。
2.3多样化工程教育培养模式。在当下的高校教育中，大学生获取知识的主要途径还是课堂，传统的教学方式仍然是老师讲授知识，学生对老师讲授的内容进行理解和吸收。“新工科”背景下，更加强调学生的主动性和自主性以及产学研相结合的新课程。高分子科学是一门工程应用课程，当老师向学生讲授基本理论知识和工程应用后，老师给学生布置相应的工程案例，要求学生根据高分子科学的相关知识分析案例，找出案例中应用到的高分子科学的知识点、应用方式和解决的问题。转换课堂角色，学生充当老师的角色进行讲解，在学生讲解后老师给予相应的点评和指导，加深学生学知识点的理解和应用，锻炼学生的归纳总结能力和表达能力。2020年，由于肺炎的影响，网络教学平台已成为各高校教学的主要平台之一，任课老师可以突破传统的上课模式，邀请相关企业、高等院校以及科研院所的专家以讲座的形式通过直播课或录播方式向学生讲授高分子相关领域急需解决的关键工程技术问题和科学技术问题，将科学前沿工程应用和科学院就融入课堂，激发和培养学生分析问题和解决问题的思维和能力，实现学生课堂与企业、科研的零接触，使学生提前参与到学科工程问题和科学研究中[3]。通过以上方式调动学生的学习积极性，因势利导，循序渐进的培养学生的科学素养和工程应用能力，探索多样化和个性化的工程教育培养模式。
3结束语
通过对《高分子科学》课程的综合教学改革，可以强化学生对高分子科学理论知识的理解和掌握；通过教学内容的扩充，提高学生对高分子科学理论知识的实际应用能力，培养学生的科研素养和工程能力；通过多样化教学模式的进行，提高学生自主学习能力及跨学科综合考虑问题的能力，不断提升学生的专业技能，提高学生在“新工科”背景下对社会和适应能力，为“新工科”建设培养应用型专业人才奠定基础。
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材料科学技术范文7
目前，材料化学专业培养出的学生也不能完全适应社会和市场对人才的需求。这就要求材料化学专业课程体系必须充分体现以就业为导向的思想，提高学生的专业技能，强化学生的就业意识，使学生在考研、就业方面具有较强的竞争力。因此，材料化学专业课程体系的改革迫在眉睫。
现行课程体系存在的问题及其成因
1．办学特色不明确。自我校材料化学专业招生以来，在办学过程中发现在专业建设上存在一些薄弱环节，如专业学科定位不确定，专业人才培养目标不够明确、课程体系中基础课平台不够规范，课程设置不够科学、合理等。究其原因，主要由于材料化学专业建立时间短，办学经验不足。
2．课程设置理念滞后。合理的课程设置理念是让每一位学生不仅受到严格的专业训练，而且还应受到广泛的通识教育，把学生培养成有专业知识、有爱心、有责任心、有雄心的智者。在材料化学专业课程设置中，由于受传统观念的影响，侠义专业概念的限制，只要求知识的传授，对学生独立思考能力、自学能力、动手能力和生存能力方面的培养没有足够的重视。同时，在课程设置中存在对社会需求、学生就业、市场前景等考虑不周等问题。
3．实践、实验教学条件欠缺。实践、实验课程是培养学生的动手能力、分析问题和解决问题能力必不可少的教学环节。起初，我们以三、四十人组成的实习队伍进入企业、经济实体实习。而今，大型企业自动化程度很高，实习生很难进入车间进行实践操作，另外，经济欠发达地区的大型企业为数不多，小型企业又没有能力接收大量的实习生，加上实习经费的短缺等原因，无法实现“大部队”形式的实习。在实验教学方面，由于条件所限，只能开出部分专业课的实验。
4．专业教师缺乏。师资队伍是优化课程体系的执行者，也是人才培养的主导者。先有优秀的教师，后有优秀的学生，再有品牌专业［2］。我校材料化学专业建立以来，虽然引进了固体材料化学、无机功能材料、催化材料、分子生物学等领域的数名博士研究生充实本专业的教师队伍，但是由于地域和待遇的局限，专业教师数量有限，还是不能完全满足教学的需求，目前正在通过各方努力引进高水平的教师，以加强本专业的师资队伍建设。
课程体系的优化策略
课程体系是高校人才培养目标、课程指导思想、课程设置、课程结构及教学管理模式的综合体现，是学校办学特色、学科专业特色和人才培养特色的综合反映。课程体系是否科学合理，对培养高质量人才目标具有决定性的意义。今年，为提高教学质量，适应社会对人才的需求，学校开展了人才培养和教学体系改革研究，重新制定“2012版本科人才培养方案”，借此契机，化学与环境科学学院对材料化学专业课程体系作了重新修订，通过选择、整合与调适等措施进行了材料化学专业课程体系的优化。
(一)调整教学计划，优化专业基础课内容教学计划是一门课程授课的整体规划，随着社会经济和科学技术的发展，教育结构不断发生变革，教学计划也必须不断改革。在本次修订人才培养方案的同时，材料化学专业也调整了教学计划，对各门课程的教学内容进行了优化。
1．无机化学课程。现行的材料化学专业课程体系中，无机化学是大学一年级学生的必修课程。本课程的教学直接影响大学一年级的学生的学习思维方式和学习习惯。也是他们从中学的学习方式转变为大学学习方式的关键时期。在本阶段，我们有意识地培养学生的独立思考能力和自学能力。无机化学课程内容包括理论部分和元素部分，对于材料化学专业的学生来说，无机化学课程的理论部分是课程的核心，元素部分是辅助内容。在调整教学计划前，我们就无机化学课程的讲授内容对本专业三届(90人)学生进行了问卷调查，结果显示，89%的学生不赞成讲解课程的全部内容，认为无机化学元素部分可在教师指导下进行自学。在元素部分的教学中，教师以典型元素的性质进行讲解，然后同学生一起讨论，通过实例指导学生去认识一种元素、一族元素以及一类元素，逐步了解元素的结构—性质—功能之间的关系，使学生掌握学习元素化学知识的方法。另外，我们在化合物的性质教学中，教会学生如何查阅相关工具书、参考书和手册等，这样，其余元素部分设置为自学内容。
2．高等数学课程。高等数学是材料化学专业的一门必修课程。目前我院材料化学专业使用的教材为“生化类”《高等数学》。随着材料化学学科的知识量迅速增加，对材料的定性定量分析、材料结构分析、材料物理性能测试等技术的要求，需要高深的高等数学知识。因此，我们把材料化学专业的“生化类”高等数学调整为“理工类”高等数学。同时，在高等数学课程中增加了线性代数的内容，以达到材料结构测试和性能计算知识的要求。
3．材料结构分析方法课程。测试方法在材料化学专业的发展中有着非常重要的作用。随着对材料的性能、组成和微观结构的深入研究，新的研究方法、实验方法和测试手段越来越多样化。因此，我们把材料结构分析方法课程的教学分为理论讲授和仪器操作。首先，教师在课堂上讲解测定材料结构和性能的仪器，然后学生到仪器实验室进行观摩，在教师的指导下学生自己动手测定样品学习操作。另外，还可借助内蒙古功能材料物理与化学重点实验室的部分高档仪器进行学习。
4．专业前沿知识讲座。课程内容应随着社会、科技的发展及时充实新知识。材料化学专业教材的内容往往是数年、甚至数十年的科学知识总结。为及时补充材料科学领域的新知识，我们将现代材料科技成果融入到教学中，用前沿的材料科学研究内容去充实陈旧的教学内容，在人才培养方案中增加了专业前沿知识专题讲座课程，及时传授本学科的前沿知识和最新研究成果、动态。
(二)加强实践教学，优化课程类型多元化的实践教学是培养学生创新和动手能力的最有效的手段，通过实验来研究物质及其变化规律，使学生获取基本的实验动手能力、综合分析问题的能力、解决问题的能力、一定的科学研究能力和一般的创新能力［3］。根据“高等院校理工科教学指导委员会通讯”所提倡的高等院校材料化学专业规范讨论稿的要求，材料化学专业的实践课程有基础课实验、专业基础课实验、专业课实验、专业实习、毕业论文等等内容［4］。在材料化学专业实验教学中，充分考虑实验内容的科学性和系统性，选择具有一定难度和较大覆盖面的交叉型综合实验作为实验教学的主要内容，以培养学生的创新能力。学院全面开放所有实验室，给学生创造开展专业综合技能训练的场所，提高学生的实验能力。目前，在各级有关部门的支持下，按材料化学人才培养方案的要求，材料化学实验室基本具备完成基础课、专业基础课和专业课的实验教学条件。学院倡导请相关的知名企业家、工程师指导部分实践教学，实现学校与地方大中小型企业的对接。根据各企业的实际，按照学生意愿分成由五至八人组成的“小组”进入不同的微小企业进行多元化的实习。材料化学专业对学生完成毕业论文(设计)实行分类指导和分流培养的方式，改变以往的毕业论文撰写模式，允许学生在教师的指导下根据自已的兴趣、爱好以及个人的从业需求选择毕业论文课题，可以在本学院教师的指导下，也可以在科研院所、企业、经济实体中科技人员的指导下完成毕业论文(设计)。#p#分页标题#e#
材料科学技术范文8
关键词：课程思政；高分子化学；教学设计；协同育人
实现全程育人、全方位育人。在此背景下，实施“课程思政”、实现“立德树人”成为我国高等教育改革的重点和热点[1-3]。“高分子化学”是研究高分子化合物合成、反应的一门学科，是佛山科学技术学院的材料化学和材料科学与工程专业的专业核心课程，采用的教材是潘祖仁主编的《高分子化学》（第五版），课程学时为32学时，在课程教学过程中具有教学内容多、教学节奏紧凑的突出特点。因此，在有限的课程教学时长内，如何充分利用好课堂教学这个主渠道，进行合理的教学设计，将思政元素以恰当的方式导入到课程中开展课程思政教学改革，通过专业知识教育与思想政治教育的有机融合，切实完成高校教育立德树人的根本任务是高校教师在开展课程思政教学改革时所面临的共性关键问题[1,4]。本文以“高分子化学”课程为例，基于课程教学目标和德育目标，构建“知识传授”与“价值引领”协同育人的课程教学目标，积极探索如何在教学过程引入思政教育，实现全程育人、全方位育人的具体实施方案。
1提高任课教师的政治素养
随着高校专业分工的日益细化，思想政治课程与专业课程的教学工作由不同专业出身的教师分别担任，久而久之，无论是高校教师还是学生都普遍认为思想政治教育是两课教师的教学任务，而与专业课教师无关，造成了在专业课的教学过程中对思想政治教育部分的关注不充分[1,4]。因此，在高校如火如荼进行的课程思政教学改革浪潮中，任课教师政治素养的提升是课程思政教学改革的必要前提条件[3]。开展课程思政教学改革，首先要求教师对“课程思政”有充分的认知，能够深入地思考思想政治教育内涵，并在此基础上，加强自身的政治素养，结合学生情况和课程特点，注重拓展思政内涵，探索包括理想信念教育、爱国主义教育、核心价值观教育、民族文化教育等在内的思想政治教育的具体实施举措，真正做到教书育人，知行合一。
2课程教学目标和德育目标的有机融合
韩愈《师说》曰“师者，传道授业解惑也”。因此，专业课教师的教学不应该仅仅局限在专业知识的传授上，也应当同时肩负起立德树人的职责。为真正实现“全程育人、全方位育人”，在课程教学目标的设置上要始终坚持知识传授与价值引领相结合，充分考虑以学科专业知识和技能传授的专业课程特点，挖掘专业课所蕴含的隐性思政德育元素，制订明确的专业教育和德育目标，构建基于课程思政教学改革的高分子化学课程教学目标。
2.1知识能力目标
“高分子化学”课程的核心知识能力目标：通过对“高分子化学”课程的学习，要求学生系统掌握“高分子化学”的聚合反应基本原理，高分子的化学反应、聚合方法和工艺，理解功能高分子材料设计合成的基本原则，具备高分子聚合反应的基本理论及工程技术水平，具有良好的持续学习能力和科技创新能力，能够将“高分子化学”的基本概念运用到解决实际的工程问题中，能够根据具体高分子材料和使用环境等工程需要，运用其高分子化学知识基础完成具有特殊功能要求材料的设计、研发工作。注重培养学生严谨的科学态度和创新精神，学生的组织协调能力、团队合作精神，拓展学生的国际化视野。
2.2思想教育和价值引领目标
结合“高分子化学”的课程特点，借助但不限于爱国主义教育、理想信念教育、传统文化教育、核心价值观教育、时政教育等形式，引导学生树立正确的人生观、价值观、世界观，培养和塑造具有政治正确、文化自信、敢于担当、知行合一的社会主义建设者和接班人，增强大学生的时代责任感和使命感，成为社会主义核心价值观的坚定信仰者、积极传播者和模范践行者。
3“知识传授”与“价值引领”协同育人的课程教学设计
对于专业课而言，如何找到思政教育与教学内容的结合点，将政治属性强的思政元素恰到好处地融入专业知识的教学中，将专业知识教育与思想政治教育有机融合，避免在教学过程中产生支离感与违和感，不破坏课程知识体系的整体性和连贯性，是专业课在开展课程思政教学改革时所面临的共性关键问题[1,4-5]。“高分子化学”作为典型的理工科课程，其知识点与“爱国主义教育、理想信念教育、传统文化教育、核心价值观教育、时政教育”等形式的思政教育表面上的关联度并不密切，因此在“高分子化学”教学过程中，着重根据专业知识体系的教学内容，建立“高分子化学”知识与生活、与人的多向关系，从而融入“社会主义核心价值观、家国情怀、创新意识、科学素养、工匠精神、社会责任、文化自信、人文情怀、法治意识”思政教育，实现“知识传授”与“价值引领”协同育人目标，具有代表性的具体教学设计如表1所示。
4结论
在专业课的课程思政教学改革中，需要任课教师在对“课程思政”充分理解的基础上，深入挖掘专业课知识中所蕴含的思想政治教育元素，并以专业知识的教学内容为载体，整合课程教学目标和德育目标，设计合理的教学实施方案，找准切入点，采用合适的教学方法，实现“知识传授”与“价值引领”的有机融合，继而实现立德树人的教育目标。
参考文献
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[2]朱广琴.基于立德树人的“课程思政”教学要素及机制探析[J].南京理工大学学报(社会科学版),2019,32(6):84-87.
[3]高德毅,宗爱东.课程思政:有效发挥课堂育人主渠道作用的必然选择[J].思想理论教育导刊,2017(1):31-34.
[4]陆道坤.课程思政推行中若干核心问题及解决思路：基于专业课程思政的探讨[J].思想理论教育,2018(3):64-69.
