功能材料论文范文1
关键词:计算机在材料科学中的应用;教学改革;工程教育认证
材料是人类赖以生存和发展的物质基础，已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。材料科学是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能以及它们之间的相互关系，集物理学、化学、冶金学等多学科于一体的科学。材料科学是一门与工程技术密不可分的应用科学。其主要培养从事新型材料的研究和开发、材料的制备、材料特性分析和改性、材料的有效利用等方面的高级工程技术人才。2016年，中国正式成为华盛顿协议的成员，华盛顿协议是国际公认的工程科技人才质量认证体系。它标志着中国工程教育专业认证体系正式与国际工程教育专业认证体系相结合。“华盛顿协议”旨在建立国际公认的工程教育专业认证体系，推动同等标准，共同提高工程教育专业素质，为国际鉴定专业工程师提供平台［1－2］。国际工程教育专业认证有助于整合国际工程教育的先进教学理念。推动中国工程教育专业的进一步改革和发展，提高工科院校的教学质量。落实到人才培养的根本任务，工程教育专业认证下的教学改革可以为培养素质优良、结构合理、支撑引领的工程技术人才提供重要支撑与途径。人工智能、大数据、新材料等技术与产业的发展为工程技术人才提出了更高的创新创业能力和跨学科复合型能力要求［3］。在材料科学与工程学科培养计划中，课程《计算机在材料科学中的应用》是一门兼具理论性和实践性，融合计算机技术和材料科学学科基础的跨学科的重要专业课程。计算机技术已被应用于材料的设计与开发、新工艺方案的设计与优化、材料结构分析、模型构建与计算机模拟、材料数据分析与结果可视化等材料学科领域的诸多方面。本课程的学习可为材料科学与工程专业学生的相关实验方案设计、实践环节的锻炼以及毕业论文或设计的顺利进行提供重要基础。该课程的学习将使学生利用计算机技术解决材料科学理论学习和实际问题。为将来进一步学习深造或进入岗位实践夯实工具及理论基础。课程《计算机在材料科学中的应用》要求学生将扎实的理论知识与熟练的计算机应用技能相结合。改革和探索课程的教学过程和方法非常重要［4－5］。因此，迫切需要进一步调整，优化和改革课程的目标定位，教学内容和教学方法。满足工程教育认证下材料科学与工程人才培养的实际需要。
1精准定位课程目标
作为专业教育的灵魂，培养目标直接决定着人才培养的目标和方向。培养目标总体描述了学生毕业五年左右能够达到的职业成就。目标的设置要契合就业需求，同时兼顾学生职业生涯的长期可持续发展。天津理工大学功能材料专业是天津市战略新兴产业专业，以显示材料与光电器件教育部重点实验室和天津市光电显示材料与器件重点实验室为依托。在工程教育专业认证背景下，本专业将人才培养目标定位为适应我国战略性新兴产业中信息与能源相关的功能材料研究和制造业所需应用型高级专门人才需求，具有优良的德法修养与沟通能力、较强的团队意识、社会责任感、创新意识;掌握专业知识、应用能力和终身学习的意识;能够运用材料、物理以及光电子信息等多学科交叉基础知识并借助现代技术工具研究、分析和解决功能材料制备、应用工程问题，从事材料学的科学研究、技术开发、产品开发、工艺设计、材料方案选择、设备设计与调试、生产与运营管理等工作的优秀应用型人才。《计算机在材料科学中的应用》是天津理工大学功能材料专业学生的专业课程之一。在工程教育认证背景下，本课程以专业培养目标为指导，从服务就业、继续学习深造两方面出发，回溯制定了课程目标，为功能材料专业高质量人才培养提供了重要支撑。本课程的课程目标具体设置如下:(1)熟练运用多种材料学相关软件，将物理学、化学、生物学等多方面的知识联系起来，为学生开展材料科学毕业论文或设计、进一步学习深造或从事相关岗位工作夯实基础。(2)了解各类材料、化学、物理相关模拟软件，运用材料科学基础知识和物理学、电子及光电子信息科学等多学科交叉知识，为学生解决功能材料的实际应用提供性能预测、结构分析等数据支持，设计/开发满足特定需求的功能材料，培养学生参与材料学相关工作的实践应用能力。(3)熟练运用计算机常用软件和仪器分析测试软件，为学生参加工作提供良好的实践平台。
2导向性教学内容设置
工程教育专业认证体系下，每门课程都需要说明课程学习对人才培养要求达成度的具体作用。本课程的基本教学思路是巩固基础，开阔视野，将学科交叉融合落到实处。在教学内容的设置上，以学生就业或深造的需求为导向，结合国际先进的教学体系，合理优化内容体系，课程内容具有明显的学科交叉性质，包括材料学与物理学、化学、生物学等学科知识。将“材料科学基础、功能材料概论、无机化学、有机化学、高分子化学、现代分析检测技术”等相关课程知识与各类材料、化学、物理相关模拟分析软件应用的知识体系高度融合，体现课程在覆盖面、关注度和学科交叉性方面的考量，调整优化课程教学大纲，同时调整相应的教学设计，实现课程从目标大纲设计、教学过程到课程考核评价等全过程的深度优化。
3教学过程设计优化
在工程专业教育认证的背景下，以学生职业生涯发展为导向的培养理念要求教学过程以学生的知识学习、技能掌握与素质提升为指引。因此本课程设置与过程设计的根本出发点与落脚点就在于夯实学生理论知识的基础上，进一步培养学生应用计算机技术进行材料学科实际问题解决的能力，在课程进行过程中启发其进行知识融合和学科交叉的意识与创新能力。如何有效提高课堂教学效率是教学过程设计优化中必须考虑的问题。其中，如何激发学生的内在动机，促进学生积极学习的主动性，保持学习的连续性和一致性是当务之急。在功能材料学生培养计划中，《计算机在材料科学中的应用》是一门具有明显跨学科性质的专业课程，教师在教学设计和教学过程方面进行了一定的改革和探索。
3.1教学设计
《计算机在材料科学中的应用》课程的教学内容主要包括计算机技术在材料选择与设计、工艺过程设计与优化、材料数学模型的构建与数值模拟计算、材料性能参数设置与对比模拟分析以及材料数据分析于结果可视化等。综合考虑内容覆盖面与课时分配的基础上，本课程立足功能材料专业高质量人才培养要求，从服务就业、继续学习深造两方面出发回溯制定的课程目标出发，优化教学设计，具体的，主要包括如下方面:(1)以课程内容教学为蓝本，启发多学科交叉融合的思路。按照教学大纲的调整与优化，加强计算机技术在材料选择与设计、数学模型构建与数值模拟以及材料数据分析与可视化中的应用等章节知识的教学，融入各类材料、化学、物理相关模拟与分析软件的应用实例。将本课程与各类材料、化学、物理、计算机等相关学科的关联关系及各学科交叉融合在材料学科问题解决中的重要作用融入课程教学体系之中，启发学生解决问题的新思路，进一步培养学生的创新意识。以应用与实践为导向，提升学生的学习兴趣与积极性，让学生在理论学习和实例分析过程中体味借助计算机模拟与分析技术解决材料学科问题的思路和方法，潜移默化中引导学生通过多学科知识交叉融合以解决材料学科问题的意识与能力。(2)以实际案例为导引，培养学以致用的意识。借助相关实际案例，把功能材料专业的特点融入该课程的教学实践中，充分调动学生学习知识与应用知识的积极性，培养学生勤谨治学，学以致用的意识。如在讲授计算机在新材料中的设计时，材料与性能之间存在必然的联系，如果将各种材料单元结合设计出性能优良的材料，需要学生了解材料各单元的基本性能，建立合理的材料模型，并对不同材料选择与设计方案进行参数模拟与性质对比，这对于材料的设计、开发与应用具有重要价值。(3)教学学术一体，授之以渔。在融入实例演示教学的基础上，追踪学科前沿，结合已有研究成果和研究计划，选取与课程大纲紧密贴合的内容融入课堂，将教学与学术有机融合，激发学生在掌握课程内容和课程学科交叉特点的基础上深入探索材料科学问题并挖掘崭新可行解决方案的兴趣与潜力。并将发现问题、分析问题、借助计算机模拟与分析技术进行问题解决的全过程进行一定的示范与讲解，让学生在掌握课程知识的同时，体味发现问题、分析问题和解决问题的乐趣，启发思路，巩固知识，熟练技能。
3.2教学方法
《计算机在材料科学中的应用》课程具有很强的应用性和实用性，结合理论基础，强调实际案例教学与演示，将知识学习、技能培养和素质提升有机融合，调动学生学习的积极性和主动性，培养学生提出问题、分析问题和解决问题的意识与能力，激发学生的创新意识和创新能力。具体的教学方法举例如下:(1)以学生就业或深造需求为导向，将个人简历的设计与完善与基础计算机软件应用相结合，从课堂典型案例演示与点评到课下简历制作，以及模拟面试个人简介、师生评述在学生主动参与、积极展示的过程中，引入本课程的其他理论知识讲述和应用环节。结合功能材料专业特点，将计算机技术在材料的选择与设计、工艺的设计与优化、数学模型的构建与数值模拟、材料方案的参数对比与模拟分析、材料数据的分析与可视化等方面的应用通过实际案例的引入，使学习内容的应用与价值具象化，激发学生的学习热情和动力，提高学生的学习效率。结合案例分析与应用，在激发学生解决实际问题的兴趣的基础上，引导学生的学科交叉意识与实践创新能力。(2)在多媒体教学中，结合贴近课程内容的数据、文本、影像等资料形式，插入一些具体案例，以动画形式，从多平面教学方法向立体化教学方法转变，使学生身临其境，体会到学习的乐趣，使学生从被动学习向主动学习转变。在教学实践中，学生普遍反映讲授内容有趣、实用性强，《计算机在材料科学中的应用》课程的学习兴趣浓厚，学以致用，用以促学，教学相长，教学质量与效果得到了明显的提升。
4结语
《计算机在材料科学中的应用》课程融合了材料学科、物理学、化学、生物学以及计算机技术和数值模拟技术，学科交叉的特征明显。工程教育认证体系下，进行该课程的教学改革与探索，提升其教学质量与效果显得尤为重要。具体的，在本课程的教学过程中，以材料科学专业学生培养目标为指引，融入从材料选择与设计、工艺过程设计与优化、材料性能测试与对比、数据模型构建与数值模拟以及材料数据分析与可视化等计算机技术在材料科学中的实际应用案例，在教学内容设计与组织、教学过程实践与创新方面进行了一定的改革与探索，让学生学以致用，用以促学，教与学有机统一，相辅相成。让学生在知识学习和实践应用中体会发现问题、分析问题与解决问题的乐趣，实现材料学科知识巩固与计算机技术应用能力的提升，进而为培养材料学专业学生的创新意识与实践能力打下良好基础。
参考文献
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功能材料论文范文2
关键词:疫情;线上平台;远程毕业设计;化学毕业生
毕业设计是大学生学业生涯所学知识的重要总结，是培养大学生实践能力的重要环节，是大学生毕业成绩评定的重要依据。在当前疫情仍没有得到根本控制的情况下，全国各高校均延期开学，毕业生无法及时返校。离开学校的资源支撑和老师的现场指导，多数毕业生的毕业设计面临诸多难题，尤其是以实验为基础的化学类专业，毕业设计工作举步维艰，停滞不前，影响了毕业生正常的毕业流程和就业进度。因此，为确保大学生毕业设计及后续毕业就业工作正常进行，我们需要利用互联网技术，发挥大数据优势，整合各类网络资源，开发各类平台功能，构建线上平台支撑大学生远程毕业设计。
1大学生毕业设计存在的问题
毕业设计要求大学生在导师指导下，利用所学理论知识对现实问题进行独立规划、设计、实验、分析、写作，并形成一份完整的研究报告。因此，毕业设计是一项系统工程，要求以学生为中心，形成师生、校生、校企之间的良性交流互动。当前大学生毕业设计存在一系列问题，发现并分析这些问题，可以为构建大学生远程毕业设计平台提供充分依据。
1．1选题内容欠妥，可操作性不强。选择一个合适的研究课题和方向是毕业设计的首要环节，也是影响毕业设计最终质量的重要部分。当前大学生毕业设计存在的一些普遍性问题:一、选题过大。部分学生在本科期间注重于化学的基本知识学习，能够基本掌握无机化学、有机化学、物理化学、分析化学的专业知识，但是很少去接触科研，毕业设计更注重于用所学的专业知识对一个具体的科学问题进行探索研究，如果没有对这化学某一领域的未来发展把握不够精准而盲目选题，导致选题范围过大，失去选题现实意义，实际操作工作量过大，甚至无法保证毕业设计保质保量的完成。二、选题不明确。一些学生由于专业知识不牢，同老师沟通较少，在选题时比较随意，没有选择最适合自己的选题，在实验时只能疲于奔命，效率低下，影响最终论文的质量。在疫情影响下，尤其是以实践为主的化学类专业大学生在完成毕业设计的过程中存在一些现实问题，这些问题会被放大，需要更加被引起重视。
1．2生搬硬套普遍，学术规范不够。数据和资料是毕业设计的基础，没有足够的实验数据和文献资料支撑，毕业设计的真实性和有效性就得不到保证。毕业生面临毕业和就业的两重压力，常常无法合理权衡二者，做出正确的计划安排，导致部分学生不能全身心投入毕业设计中，没有严格遵守学术规范，不进行足够的实验分析和查阅文献，就将相似的实验数据和理论知识生搬硬套过来，做出的毕业设计往往存在巨大的漏洞，影响自己的答辩毕业。
1．3监管效率较低，环节衔接不畅。造成大学生毕业设计存在各种不规范，不合理问题的重要原因之一，在于学校缺乏对学生毕业设计相关流程的严格监督管理。一般高校的毕业设计完整流程包括:选题申报，选题确认，开题报告，中期考核，预答辩，正式答辩等环节。每个环节都包含一定的程度规范，学校要加强管理，在各个环节发现问题都要争取及时处理。高校毕业设计管理环节还存在一定衔接不畅问题，各环节的具体时间在现实操作中存在一定不合理安排，留给学生的准备时间不够。
1．4成果审核随意，答辩把关不严。由于升学率与就业率的存在，部分学校对学生的毕业设计论文审核严谨度不高，论文合格标准较低，往往只要字数达到了就能合格。部分高校的毕业论文审核机制不完善，等于是在变相鼓励"混日子"的学习态度，不利于学生形成刻苦学习，踏实实践的优良作风。部分高校的毕业答辩存在形式主义突出问题，答辩过程不严肃，不严谨，不严格，这是对学生的不负责，也是对国家"立德树人"教育政策的无视，应该采取相关措施，严格答辩过程，摒弃这种现象出现。
2构建化学专业的线上远程毕业设计平台
大学生毕业设计工作事关大学生的毕业就业，关乎国家发展的长治久安，在疫情背景下，我们可以构建集选题、学习、管理、答辩于一体的线上远程毕业设计平台，充分调动各方资源，破解大学生毕业设计中的难题，辅助大学生顺利完成毕业设计。以无机生物炭材料在环境领域的应用研究为例。
2．1构建线上化学学习平台。目前，国内已经形成了不少包含各类精品课程的大学生网上学习平台，例如慕课、网易公开课等平台。我们可以在此基础上整合各类网络学习资源，并提高资源整合的精度，完善资源搜索的准确度和便利性，为学生的毕业设计提供更加有用的学习资源。除此之外，线上平台可以整合各类文献资料库，为许多查文献困难的学生提供链接跳转服务。一份优秀的毕业设计，必然是大学生在“尝试———失败———学习———再尝试”的不断循环中完成的。受困于疫情的影响，毕业生无法在实验室进行现场操作，却可以在线上进行自主学习，为返校后的实验做好充分的理论知识储备。我们要构建包含丰富学习资源的大学生学习平台，帮助大学生完成毕业设计。2．1．1化学专业相关软件的学习化学毕业生应以实践学习为主，导师可以在线上为学生提供学习化学计算机软件的学习资源，这些软件包括Jade、Origin、Chemdraw等软件。充分利用丰富的线上资源，指导学生了解化学中大量繁琐的理论计算、公式推导、分子结构的绘制、化学动力学曲线的绘制和拟合等问题，促进学生自主学习化学实践工作，提高化学毕业生的自主学习能力。2．1．2学习查阅生物炭应用领域的相关文献在确定研究课题前，给予学生主动选择自己感兴趣的大方向，例如:无机材料方向，有机全合成方向，计算化学等大方向。当学生选择了自己心仪的大方向，通过导师责任制，将学生划分到不同小方向的课题组，比如无机生物炭功能材料制备的课题组，在一个大方向的课题组中也有不同的小方向，比如生物炭制备电池、生物炭降解有机污染物、生物炭吸附重金属和生物炭催化裂解产油等更具体的研究方向。导师及时与学生沟通，并指导学生查看有关生物炭方向的论文。当学生对生物炭领域有大致的了解后，及时与导师沟通自己对生物炭的某个领域感兴趣，导师就可以指导学生确定自己的具体研究方向。
2．2构建大学生毕业设计选题平台。线上远程毕业设计平台，必须要为大学生毕业设计的选题提供足够的资源支撑。首先，院系可以组织集体会议，对选题的内容进行层层筛选把关，充分关照院系、导师、学生、企业之间的研究互动，建立较为开放的线上研究方向，并对每个科研方向划分化学大类，帮助学生高效地选择自己的研究课题。每类选题的价值意义不同，要让学生在选题时充分发挥主观能性，真正选到自己感兴趣的，自己能完成的，有一定价值的课题［1］，同时使学生对选题的流程和重要性有清醒深刻的认识。2．2．1如何选择生物炭研究的毕业设计由于疫情大学生不能返校，对于无机生物炭功能材料的研究只能在线上进行，不能对其进行实验探究，这就需要学生要阅读大量的相关文献，探究生物炭在某一领域的现有应用和前景应用。毕业生A对生物炭应用于环境领域很感兴趣，导师指导其查看了大量相关文献，最终选择了探究环境友好型铁基生物炭功能材料优异的理化性质在环境污染修复中的应用。毕业生A通过查阅大量的文献资料系统的探究了铁基生物炭的制备方法，如热解法，水热碳化，湿法热解等，从而阐明了生物炭/铁复合材料在有机污染和重金属污染修复中的重要作用，表明铁系负载生物炭的功能材料大大提高了复合材料物理性质及电化学性性能。最后，结合企业发展及国家需求提出了未来铁基生物炭在环境领域的发展方向。在疫情的大环境下，学生应及时与导师沟通查阅大量与自己感兴趣的研究方向的文献，学生将文献调研结果及时反馈给自己的导师，选择一个小方向的值得探索的某一科学问题，对其科学问题进行深入探索研究。2．2．2“生物炭工程”科研团队与环境企业协作共创良好的线上学习平台化学是一门实际应用型学科，为了能让未返校的毕业生能深入了解无机生物炭功能能材料的研究课题以及生物炭在近几年中的应用领域，学校可一和环境领域的公司企业形成产学研的合作关系，这些企业可以将自己的生物炭产品做成一份线上报告以供毕业生学习，促进科研与产业结合的发展，使临近毕业的大学生体验如何将化学应用于实践中，给学生提供更广泛的就业机会。
2．3构建大学生毕业设计监管平台。多数高校在大学生毕业设计过程中实行的是节点式监督管理方式，在选题、开题、中期考核等关键节点对学生进行监督考核管理，容易导致学生出现临时抱佛脚、滥竽充数等消极对待现象。我们需要构建大学生毕业设计点的“一体式”、“全方位”监管平台，实现对大学生点面结合的监督管理。在疫情期间，大学生需要在线上平台按时汇报自己的毕业设计进度，例如:学习程度，大纲修改程度，实验构思程度等等。导师要在平台上对学生进行在线指导与考察，学生也可以就学习中出现的问题向平台进行反馈，进一步促进师生良性互动。线上监管平台的建设完善，会对学生起到充分的激励和鞭策作用，敦促学生做好毕业设计的每个环节，从而有效提高学生毕业设计成果的质量。学校可以开发线上平台的相关提醒、对接等功能，使管理工作的消息传达如同QQ、微信一样快速便捷，促进毕业设计各环节的工作得到顺利衔接。
2．4构建大学生毕业设计答辩平台。在疫情蔓延期间，为保证大学生按质按量地完成既定的课程学习任务，全国各大高校均采用线上教学方式来进行大学生授课，主要依托“腾讯会议”、“雨课堂”、“课堂派”等在线软件进行线上教学，考核与评价。毕业生答辩是一个互动过程，需要被答辩者针对提出的问题提供详实的证明，对被答辩者的资料准备和语言表达有一定要求。“腾讯会议”等线上互动平台“真实、高效、实时互动等特点，实时交互的信息包括文本、声音、图像等”［2］，可以在一定程度上满足答辩过程的要求，因此疫情期间的高校毕业生答辩多采用这些平台。但是这类平台不是为线上答辩所单独设计，页面显示存在一定不合理，不能为答辩提供精准的操作服务，无法为学生提供试答辩操作，不能营造答辩所需要的一定仪式感。我们可以构建审核严格，全程透明，服务精准的线上答辩平台。线上毕业设计平台的每一个环节学生都要按时通过，如果没通过，则不允许答辩。”严格的过程监督、审核制度势必直接影响学生对毕业设计的工作投入度，也必将极大提高毕业设计质量［3］”。高校还可以通过网络平台严格答辩审核机制，对答辩过程进行全程监控录像，杜绝"走马观花"式的答辩现象出现。
3结语
在疫情这样的特殊时期，确保大学生顺利完成毕业设计工作，按时毕业，及时就业，是高校毕业生管理工作的重中之重。通过构建大学生线上毕业设计平台，对大学生毕业设计进行远程辅助，能够较为有效地帮助大学生完成毕业设计，但是建设功能完备的线上毕业设计平台涉及社会、高校、学生等各方行为主体，是一项宏大的系统工程，还需要进一步的论证和构思。在今后的教学工作中，我们将学生的合理建议，优化毕业设计课程的模式，探索出线上的化学毕业论文教学机制，提高毕业生的实践教学质量。
参考文献
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功能材料论文范文3
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#
功能材料论文范文4
关键词：智能材料；智能变色材料；室内设计
生活中大部分传统装饰材料只具有一定的保护性能、装饰性能及其它用于特殊目的性能，大都是单方面的，不能根据所处环境的变化产生自身的反应，从而也不具备“智能”的意义。科技发展将智能材料推向了各个领域，不同的智能材料能根据所处环境中不同因素的变化产生自身的响应，智能变色材料便能在光线、温度、电及湿度等等环境因素的变化中产生色变，而这些功能可能就是室内空间所需要但传统装饰材料不能提供的。
一、智能变色材料的定义和优势
1.智能变色材料的定义
变色现象是指物质在外界环境作用下而产生的一种对光反应的改变。在外界激发源的作用下，一种物质或一个体系发生颜色明显变化的现象称为变色性。在气体、液体或固体中都可以观察到变色性，外界激发源可以是光、电、热和压力等。利用材料的变色性做成的器件称为变色材料。按材料受到的刺激方式来分，主要有4类：光致变色，热致变色，电致变色和其它变色。光致变色现象是指一个化合物A在受到一定波长的光辐照下，可进行特定的化学反应，获得产物B，由于结构的改变导致其吸收光谱发生明显的变化，而在另一波长的光照射下或热的作用下，又能恢复到原来的形式。这种在光的作用下能发生可逆颜色变化的化合物，称为光致变色化合物。电致变色是指在电流或电场的作用下，材料发生光吸收或光散射，从而导致颜色产生可逆变化的现象。热致变色是指一些化合物和混合物在受热或冷却时可见吸收光谱发生变化的性质；热致变色材料是由变色物质加上其他辅助成分组成的功能材料，具有颜色随温度改变的特性。
2.目前智能变色材料的应用领域
由于智能变色材料有不同的类型，已经被多个领域所应用，如食品包装、军事、汽车工业等等。在食品包装上，在2013年最新研发出一种变色薄膜，这种采用光子凝胶制成的新型模内标签，会在遇到不新鲜的食物所释放出的化学物质时变色，所以标签的颜色能提示食品是否变质。在军事上，对于飞机、军舰、坦克、装甲车等，用涂敷或掺杂光致变色材料的方法，使其表面具有光致变色功能。在光照下变色，与环境匹配，变色伪装已成为视觉隐身的主要途径。在汽车工业上，感光玻璃吸收紫外线或阳光后，而产生颜色的变化，当失去紫外线或阳光照射时，根据车室内外温度即回复到原来的颜色。变色后有效防止强烈太阳光对驾驶员的视线刺激，有效保证了驾驶员安全和提高驾驶的舒适性。
3.智能变色材料在室内装饰中的优势
从以上分析可以看出智能变色材料已在其他领域发挥了自身特点，笔者认为这些优点同样可以应用在室内设计中，大部分传统的装饰材料都是单方向的，对于环境的变化适应性较弱，传统装饰材料大都含有工业化学元素对环境和人体造成很大的损害，并且缺乏和使用者之间的交流。面对传统材料存在的缺点，智能变色材料有着其自身的优势。其一，现在的智能变色材料基本不含有毒物质对环境和人体不会造成污染和损害；其二，它在环境各个因素的变化时自身产生反应而变化，在保护室内空间环境的同时还能与使用者产生互动交流，有一种提示作用；其三，对空间具有很强的装饰性，其颜色丰富并且经常变化，会给空间带来趣味性和新鲜感；其四，智能变色材料的造价不比其他优质材料昂贵，美国最新发明的变色薄膜证明了这一点，项目负责人Thomas说：“我们用这种薄膜覆盖一个足球场大小的区域只需要花费大约100美元”。如果能将这些特点在室内设计中充分发挥，一定会大大的提高人们的生活品质。
二、智能变色材料在室内设计中的应用分析
1.智能变色材料在室内光照中的作用
普通的玻璃、门窗及透光材料不具备根据光线或紫外线的强弱自我调节的功能，往往导致光线及紫外线过量照射到室内，对人、家具和其他物品造成破坏，形成光污染；或因为遮挡物透光性差不能满足光线对室内的照明。将智能变色材料与玻璃结合，制成感光变色玻璃，当作用在玻璃上的光强、光谱组成、温度、热量、电场或电流产生变化时，玻璃的光学性能将发生相应的变化，从而使其在部分或全部太阳能光谱范围内从一个高透过状态变为部分反射或吸收状态，使玻璃发生变色反应，也可根据需要动态地控制穿透玻璃的能量，这就能很好的调节室内的光照量。此外，目前已有智能变色材料能与光伏材料相结合，不但能调节室内透光量而且能将光能转化为建筑室内所需能源做到了节能，提高了对自然光线的利用率。
2.智能变色材料在室内清洁环保中的作用
我们生活中常用的传统装饰材料都是被动的存在于空间内，不能根据室内的环境污染状况作出相对的反应，导致使用者无法在第一时间发现环境已被污染。智能变色材料在室内清洁环保中同样可以带来新功能，在2013年最新研发出了一种变色薄膜，它是把聚合物结合到一种自组装超材料中，在暴露于溶于溶液的离子或大部分环境中的离子时，这种材料会变色。该材料是根据离子渗入亲水层的能力来改变颜色的。这种微米厚的材料采用名为光子凝胶的疏水性聚苯乙烯和亲水性聚2-乙烯基吡啶（P2VP）的纳米层制成。光子凝胶比人的头发还要细，而且这种材料的成本极低。可以将这种材料应用在室内装饰中，如厨房和卫生间的墙面台面等地方，当这种材质接触到污染物质便会变色，达到提醒使用者的目的，同时会在遇到不新鲜的食物所释放出的化学物质时变色，从而可以判断食物的新鲜程度。
3.智能变色材料在室内安全防范中的作用
传统材料在面对安全隐患时基本没有阻止和警报提示的功能，必须借助其他的防范系统，导致建筑必须在结构和造价上做出调整。热致变色是智能变色的一种，热致变色是指一些化合物和混合物在受热或冷却时可见吸收光谱（颜色）发生变化的性质；具有热致变色特性的物质称为热致变色材料，热致变色材料是由变色物质加上其他辅助成分组成的功能材料，具有颜色随温度改变的特性。具有测温的功能，对室内安全起到防范作用。
4.智能变色材料在室内空间氛围和新鲜感的作用
智能变色材料能为室内提供良好的装饰效果，现在新型的光致材料采用了低价格的聚合物基材料，可以融入到很多的材料当中，例如地砖、壁纸、镜面或者是一些装饰图案等，当室内光线变化的时候，这些材质便会自行进行调整变色。光致变色涂料便是一种会因为环境中光线强度的变化而使得自身颜色相应变化的智能变色材料；当季节变化时，不同的气温也会使空间中的热致变色材料呈现出四季分明的色彩；智能变色材料让空间在环境因素变化的情况下可自行变换装饰风格，营造出不同的氛围，给人们增添了新鲜感和趣味性。
三、结语
通过对智能变色材料在室内设计中应用的分析和研究，可以得出智能变色材料具有很大的发展前景和优点，可以总结为以下几点：1.它在环境各个因素的变化时自身产生反应，对室内空间有提示和保护的作用；2.对空间具有很强的装饰性，能营造出不同的空间氛围，增加趣味性和新鲜感；3.现在的智能变色材料基本不含有毒物质对环境和人体不会造成污染和损害；4.智能变色材料的造价不比其他优质材料昂贵。在节能环保、舒适美观的新型功能材料成为新的发展趋势的背景下，智能变色材料有着不可代替的作用，而它在室内设计中的应用较之以往一成不变室内装饰有着突破性的意义。
参考文献:
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功能材料论文范文5
调整实验教学内容
目标的实现，离不开内容的精心设计。实验教学内容的有效整合至关重要，针对原有课程内容存在的经典有余、前沿不足等弊端，我们从以下几方面对实验内容进行了调整，积极优选实验内容，并编写了相应的实验教材。
（一）精选经典实验精细化学品合成与应用电化学方面有很多经典的实验，由于时间所限，我们只保留其中较有代表性的实验，如表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠）的合成、洗发香波的配制、酚醛树脂粘合剂的制备、聚醋酸乙烯酯乳胶涂料的配制、光亮电镀铜、方波脉冲电流镀锌、循环伏安法研究氧化与还原电位、毛细管电泳实验等，这些实验的开展是对精细化学品合成及应用电化学理论课程的有益补充，加深了学生对这些理论课程的学习与理解。
（二）精心设计综合性实验综合性实验应包括较丰富的实验内容，从合成制备到分析表征再到性能测试（实际应用）。学生在受到基本训练的同时，也能受到综合性的训练；不仅能接触到常规的实验室设备，也能接触一些先进的实验设备，从而开阔学生视野，培养综合运用化学知识的能力。通过二茂铁及衍生物的合成、分离和鉴定及1，2－二苯乙烷衍生物的制备这些综合实验的开展，学生不仅直接获取了知识技能，且进行了科研方面的初步训练，对其科学思维能力的培养不无裨益。
（三）增设开放性实验我们拥有一支实力较强的教学团队，团队成员全部活跃在教学、科研的第一线，承担多项国家、河北省的科研纵向项目以及企业联合的横向项目，取得了可喜的成果。结合我系教师的科研课题，我们增设了前沿的、开放性的实验供学生选择：如微波法降解纤维素的研究、具有荧光的超分子功能材料的制备与性能、氨基酸衍生物键合硅胶的制备、高温固相法合成掺杂型LiFePO4／C正极材料、钛基二氧化铅纳米复合电极的制备、天然多功能水处理剂的合成及其性能研究等等，让学生及早地参与到科研工作中来，不仅避免了学生在下一学期进行毕业论文选题时的盲目性，为以后毕业论文工作的顺利开展打下了一定的基础，也为老师们的科研注入了新的活力。［2］
（四）扩充实验手段近年来，超声波、微波、光、电及生物催化剂（酶、微生物、抗体酶）、绿色溶剂（离子液体、超临界流体、水）、微型实验、绿色合成等一系列先进实验技术手段和理念的发展，对于加快反应速度、提高产率、减少能耗、减小污染起到了意想不到的作用。［3］因此，在实验教学中，我们引入新的实验手段，将传统方法与微波、超声波合成手段进行对比，以期让学生更多地了解实验技术的最新发展。
（五）开展专业实验的双语教学针对我校应用化学专业的毕业生大多数都选择进一步深造的现状，为锻炼学生的科研能力，有效帮助学生顺利通过考研面试，我们选择性地开展了个别实验的双语教学。［4］即对于某一个实验，同时开设中文和英文两组实验，学生可以根据自己对英语的驾驭能力自行选择。实验完成后的实验报告必须用英文书写，这为学生以后撰写科技论文打下了一定的基础。双语实验教学如何采取恰当的教学措施来提高学生英文写作水平，使学生既能掌握专业词汇，又能掌握有机化学实验的技能操作，还有待于今后不断地探索。
功能材料论文范文6
关键词：电子科学与技术；研究生；专业英语；教学改革
随着我国学者参与国际学术交流越来越频繁，如何培养精通英语和专业技术的行业精英，适应全球化时代的发展，成为高等院校和社会关注的焦点。电子科学与技术研究生专业英语是电子学与固体电子学、物理电子学和电路与系统三个专业的一门重要课程，作为基础英语的延伸，该课程涉及文献查阅、科技文献阅读、学术论文写作/修改/投稿、学术报告等，该课程的学习培养研究生学术英语的运用能力[1-2]。但是，由于电子科学与技术专业是一门综合性极强的学科，研究方向包含了MEMS/NEMS技术、传感器技术、功能材料与器件、集成电路设计、光纤传感与通信、光电检测及应用、激光超快、SoC设计与测试、嵌入式系统设计与应用；教师在教授专业英语课时，还有部分专业必修课同时授课，学生尚未系统地学习完全部的研究方向相关专业知识；电子科学与技术研究生专业英语通常包含许多复杂的专业术语、长句、难句，研究生英语基础薄弱就会引起学习积极性差等问题；再加上课时少，教学形式单一，授课内容陈旧等问题，使电子科学与技术研究生专业英语教学改革受到高度重视。对于高等院校研究生来说，除了掌握专业知识以外，还要掌握大量的专业英语词汇，查询和阅读科技文献，并且熟练运用专业英语撰写科技论文、报告和英语学术交流的能力[3]，以及与国外公司或同行进行产品设计、生产、交付方式等环节沟通交流的能力。电子科学与技术研究生专业英语着力培养学生运用英语能力进行科研工作，讲授先进学术思想理念和科技前沿成果，承担起将研究生英语与专业知识相结合的重任。如何真正发挥研究生专业英语的作用，培养一批具有扎实英语基础、精通专业技术，并服务于科技、军事等相关领域的专业人才，高校需要投入更多努力。信息时代“互联网+”的快速发展为中国高等教育提供了一种全新的发展模式。电子科学与技术研究生专业英语分别从教学目标、教学形式、教学内容和考核方式等几方面进行教学改革探索，逐渐形成了课前预习、课内消化、课后巩固的信息化教学工具辅助教学模式。
一、研究生专业英语教学中存在的主要问题
在传统研究生专业英语课程中，教师多使用“灌输式”教学方式，对于大量科技英语教学内容，学生可能只是一知半解。在这样的学习氛围中，研究生没有获得感，容易感到枯燥乏味，使专业英语课堂教学质量受到严重影响，教学效果不理想。所以，对电子科学与技术研究生专业英语教学探索的研究，需要考虑以下几个问题。课程目标不明确。研究生专业英语课程在培养计划中被安排在研一阶段，但在这一阶段，研究生掌握的专业知识较少，知识面较窄，课程目标如果只集中在教材内容的英译汉和专业词汇的背诵上，研究生理解和运用专业英语的能力将受到严重影响，降低了其对理论知识和英语语言学习的兴趣、动力和创新能力。教学形式单一，教学方法陈旧。绝大多数专业英语教学是对学习材料的翻译和教师“灌输式”地讲解词汇，这种方式导致研究生被动地学习，有的甚至恐惧或排斥专业英语的学习。此外，电子科学与技术专业英语涉及学科比较广泛，研究生的英语基础和专业知识水平参差不齐，在学习专业英语的过程中容易力不从心。缺乏高质量教学内容。专业英语课程主要授课内容是科技论文阅读及翻译，通过教授一些常用的科技英语，使研究生了解基本词汇，掌握基础语法，单纯的翻译不利于激发研究生的创新思维和自学能力；缺乏专业背景知识介绍，缺乏由浅入深、循序渐进的教学内容，加之研究生科技英语基础薄弱，从而导致其对专业英语学习产生很大的抵触情绪；电子科学与技术是一门科学前沿很强的综合性学科，授课教材内容陈旧无法满足新时代高水平人才的培养要求；将专业英语当基础理论课程讲解，以汉语教学为主，使研究生学习专业英语的效果大打折扣。考核方式无法全面衡量研究生专业英语能力。传统的专业英语期末考核方式陈旧，仍采用“一卷定分数”的考核方式，无法真正体现研究生运用学术英语的能力，这样的考核方式更会抑制研究生的求知欲和创造性。
二、电子科学与技术研究生专业英语课程改革探索
针对以上问题，作者结合电子科学与技术研究生专业英语的教学实践，提出了以下几个方面的课程教学建议。明确课程目标，增强电子科学与技术研究生专业英语课程建设。基于研究生的英语基础和专业能力，从大量的科技论文中筛选出学习资源，在有限学时内指导学生实现高效、个性化的自主学习，作为教学改革研究的重点。该课程要使研究生掌握文献查阅方法，并能够具备文献阅读和总结能力；通过学术论文写作、修改和投稿等培养，使研究生具备撰写英文学术论文的能力；利用国内外学术会议上学术报告的事例性教学，培养研究生具备制作海报和进行Oral学术交流的能力。改进教学模式，采用双语教学和信息化教学模式。鼓励研究生在师生之间的交流和讨论过程中尽可能地使用英语，全面提升并锻炼研究生专业英语的听说读写能力，使其能够熟练运用科技英语进行沟通交流。在对专业知识进行讲解的时候，教师需要补充行业发展和科技论文的最新报道，让研究生紧跟科技前沿，增强其对新知识的求知欲。在电子科学与技术研究生专业英语教学过程中，教师不仅要针对教材内容进行讲解，还要增设各类专题的交流和讨论，课前布置专题内容，让研究生提前搜集相关的英文科技文献并制作PPT，然后在课堂上进行展示。这种方法打破了原有教学中以教师“灌输式”教学方法为主的教学模式，能瞬间点燃研究生的学习热情，创新能力、自主学习能力、团队协作能力和解决问题能力等均被全面提升。精心准备教学内容。教学内容要根据教学大纲，紧跟科技发展前沿，内容浅显易懂，专业词汇量充足。教材内容既要涵盖各个专业的主要研究领域，又能展现科技论文的表达习惯，同时还能体现电子技术领域的最新科研成果和未来发展趋势。同时，为了极大地丰富教学内容，教师应引入学术论文等英文资料作为教学素材，避免授课内容的枯燥乏味，将研究生科研工作中可能遇到的学术问题进行凝练、归纳和整理，对电子科学与技术研究生专业英语课程的授课内容进行重新调整，如查文献、会议资料、硕博论文、基金、SCI、EI检索（2学时），投稿、改稿（8学时）；英文学术论文阅读、写作、文章总结（12学时）；模拟国际会议口头报告和张贴报告（讲授2学时，学生讲口头报告和教师点评8学时）。专业英语的教学不应只侧重翻译，还要加强听说读写能力的训练，要丰富教学形式，使教学方法更加多元。一方面，教师可以充分利用现代教学手段辅助教学（如翻转课堂、微课等），提升课堂的趣味性。在教学过程中，教师应尽可能增加与研究生互动的机会，适当增设签到、提问、投票等多种互动环节，调动研究生学习热情，打破课堂沉闷的学习气氛。为强化教学效果并提升研究生实际应用专业英语的能力，教师可以通过信息化教学工具（如雨课堂、超星学习通等）布置课后作业的方式促使研究生自主学习，形成“做—学—做”的良性循环。另一方面，教师采用启发式教学，多发问，促进研究生多思考，调动研究生学习专业英语的积极性和主动性，从而实现自主学习。同时，在课堂上教师要注意如何运用精讲和泛讲，做到详略得当，采用精讲的方式讲解句式结构、构词法等常用的英语知识，采用泛讲的方式讲解科技论文大意、短语等。考核方式多元化，更加全面体现研究生学术英语能力。在授课的过程中，教师对电子科学与技术研究生专业英语考核方式进行了一些改革尝试，最终期末成绩（满分100分）考核包括查阅文献（30分）、写一篇高水平英文文献的摘要（30分）、做一个会议海报（20分）、做一次模拟会议口头报告（20分）。经过一学期32学时的锻炼，研究生在英语基础和专业知识等方面均有所提升，将会更加轻松地进行接下来的两年研究生科研工作。
三、信息化教学工具在研究生专业英语教学中的优势
倡导自主探究式教学模式，充分发挥“学生为主体”的作用。电子科学与技术研究生专业英语的学习需要专业知识的学习和不断回顾，仅靠每周90分钟的短时课堂学习无法满足需要，因此，要求研究生充分利用课后碎片化时间加强记忆。信息化教学平台用于探索碎片化学习模式为电子科学与技术研究生专业英语教学改革提供了有利条件。在电子科学与技术研究生专业英语课程教学改革过程中使用信息化教学平台，具有以下两点优势。（1）基于信息化教学平台，教师能为研究生提供更加丰富和多元的学习资源，以此拓宽研究生的知识面和视野，从而摆脱原有课本学习的束缚。（2）新型教学手段的实施能够营造活跃有趣的课堂氛围，从而有效提升教学效果。研究生使用信息化教学平台，如手机APP，可以不再受学习时空限制和纸质教材制约，极大地满足了研究生个性化发展和学习的需要。基于互联网教学平台来实现信息化教学的优势在于最大程度地实现“教”与“学”。电子科学与技术研究生专业英语课程教学改革是一种课堂教学的延伸。通过连接信息化教学平台智能终端，方便快捷地实现“互联网+”时代的智慧教学管理，使“课前—课上—课后”的每个环节都给予师生全新体验。以线下课程为主，结合了签到、课堂在线测试、提交作业、问卷、分组讨论等信息化辅助教学功能，极大地增强了研究生的主观能动性。
四、信息化教学工具辅助教学实施方案
功能材料论文范文7
关键词:新工科;研究生教育;现状及改革
1概述
为主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略，教育部积极推进“新工科”建设，先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”［1-2］。生物医学工程是一门由理、工、医相结合的边缘学科，涉及信息技术、电子技术、微光机电技术、网络技术、生物技术、临床医学等许多个学科领域，具有交叉性强、技术密集、发展迅速的特点［3-4］。所以生物医学工程专业研究生的培养较之其他学科有一定的挑战性，对导师和研究生的综合能力有更高的要求，尤其是在新工科背景下，如何培养适应我国现代社会发展要求的复合型高层次人才是我们面临的新问题。
2生物医学工程硕士研究生培养现状
湖南工业大学现有15个一级学科硕士学位授权点，包含65个二级学科硕士学位授权点，22个硕士研究生专业学位类别。其中生物医学工程是首批获得一级学科硕士学位授予点之一，也是湖南省重点学科之一，经过多年的教学和科研实践，生物医学工程专业在人才培养方面取得了不错的成绩，招生规模不断扩大，从2017年的6名到2021年41名;研究生学位论文质量水平高，多年评为省优秀论文;毕业生就业率达100%等。但随着生物医药战略性新兴产业的发展，原有的生物医学工程培养模式已难以实现人才培养目标，主要的问题如下:(1)生源质量有待进一步提高。目前一志愿报考率和上线率较低，生源主要来源于调剂，生源质量不高。(2)主要研究方向有待进一步凝练。原有的4个研究方向未结合本校和导师团队自身优势和特点制定，研究较广泛，不足以适应和促进社会发展、学科发展。(3)课程体系有待进一步优化，加强资源共享和授课评估。所开设的专业课程以生物和材料相关课程为主，选修课中虽然有药学和电子信息类相关的课程，但由于种种原因均未真正开设。所招收的学生本科专业背景也较单一，基本为化学专业和生物技术专业，难以适应经济社会发展的多样化需求。(4)目前本学科推行的“双导师制”尚未得到具体落实，同时企业导师缺乏明确的职责和任务，不能真正履行导师的职责，企业导师趋于形式化。
3培养模式的探讨与实践
3．1研究生招生
研究生招生作为研究生教育工作链条的起点，是提高研究生培养质量的前提［5-6］。近几年，生物医学工程报考率和一志愿上线率都比较低，生源严重不足，基本靠调剂，调剂生初试成绩大多刚过理科国家线，严重影响整个研究生培养的质量和水平。优秀人才培养的基础是吸引优质生源，其方法有很多，其中积极鼓励优秀应届毕业生报考本院是一个有效的做法。根据2012—2017年学校全日制硕士研究生生源数据统计结果，本校毕业学生是学校研究生生源的重要组成部分，在第二志愿生源中，本校应届本科毕业生占当年学校研究生实际录取总数的比例在10%左右［7］。研究生教育要保持长期稳定的优质生源，争取本校优秀本科生源第一志愿报考，可以通过开展校内考研动员会、考研指导咨询等活动，对于一志愿报考且录取的本校学生给予入学奖学金等措施来实现。另外，加大对研究生招生的宣传，学院全员参与，多渠道、多层次和全方位地做好研究生招生宣传工作。各导师发挥自身优势，结合学院支持，凭借学术地位和影响力对所在领域进行优势宣传。及时完善学院网页，把考生比较关注的招生专业情况、硕博士点建设进展、毕业生就业情况等尽可能详尽地公布在网站上;每个导师的个人基本情况、联系方式、科研情况、研究成果、研究方向等及时更新维护好信息供考生查看。同时，完善招生专业目录，扩大生源范围。生物医学工程是可授予理、工、医学三种学科中的一种，但我校一直以理科招生，限制了工科学生的报考和调剂，此外考试科目中自命题科目为生物化学，偏向生物，限制了化学专业学生的报考，在招生专业目录编制时可以在自命题科目上多设置可供选择的科目。
3．2研究生培养方案及课题体系的优化
新工科人才培养的核心目标是造就多样化、创新性、复合型卓越工程科技人才。根据研究生的需求和特点，结合博士点建设以及2018版研究生培养方案的修订，按照新工科培养目标，优化完善了培养方案。构建了以培养医学材料、医疗器械、医学人工智能相关领域的研究型应用型专业人才为目标，以先进生物材料、生物传感技术和生物医学人工智能为主要研究方向的工学研究生培养，以及以生物医学传感与检测、生物信息获取与器件、生物纳米功能材料、环境生物技术为主要研究方向的理学研究生培养，依据学生来源不同分开培养。课程是研究生教育高质量发展的核心环节之一，课程设置应充分体现其本质要求和研究生个体的适切性基础，满足研究生群体对知识特性和学术探究性的内在要求［8］。现有的研究生课程设置比较单一，课程内容知识点较陈旧且无教材，因此有必要根据研究方向和培养目标设置课程教学体系，优化完善教学内容，突出专业特色，拓宽教学知识。针对学科专业特点，组织教授导师们撰写适合本院研究生专业课教材，共同编制教学大纲和教案，不以单一的现有教材来设计课程教学内容，与时俱进地把新的技术、新理论引入课程中，把学科领域内的一些前沿知识和研究成果全面向学生展示，提高学生学习知识的针对性。删除一些已经过时的课程或者在本科阶段已经开设过的课程，增设人工智能类等新的课程。对来源不同的研究生分别培养，淡化由理工科背景不同产生的选课范围限制，学生可通过结合自身科研研究方向选择自己需要的课程。在课程体系中还可以相应地增设科技论文写作等课程，系统地学习中英文论文写作技巧，避免每个导师花较多的时间修改研究生的科研论文和毕业论文，进一步提高论文水平。
3．3教学方式
研究生的课堂教学应与本科生的教学模式区分开，“一言堂式”和“灌输式”的教学方式难以达到研究生课程教学的目的，提升其自主学习能力。针对不同的教学内容，可以采取互动式、开放式、启发式、研讨式或探索式的教学模式。如在课堂上提出的开放性问题，将学生分组，通过查阅文献、理论模拟、设计实验等方式来解决问题，这样有利于开发学生思维，锻炼其自主解决问题的能力。还可以结合慕课、互联网课程，将具体的知识点教学交给网课，锻炼学生的自主学习能力。另外，根据研究方向可以推出一些精品课程，从更深层次的原理和先进方法来组织课程内容。研究生培养管理过程要严抓课程教学开课前后均需对开课教师进行评审。对开课教师进行考核，教师开课前组织专家进行评审，只有评审通过才能开课。此外，每学期对课程质量进行认证，授课教师需提交试卷、成绩单、成绩分析、答案，若专家评审不合格则取消开课资格。
3．4培养计划制订
通过多元化培养制订硕士研究生的个性化培养计划，避免培养计划形式化，每个研究生都一样。侧重于理论创新的硕士研究生可申请湖南省创新基金项目，或结合导师的项目制订培养计划;侧重于工程实践的硕士研究生可通过校企联合培养方式深入企业实践制订培养计划，目前我院已有两名研究生在深圳市亚辉龙生物科技股份有限公司进行联合培养，效果显著，有望每年都向该企业输送研究生;还可以与其他高校联合培养的硕士研究生，加强技术间的交流，这部分研究生由校外导师制订培养计划，积极鼓励研究生与尼尔森•曼德拉非洲科技研究院、美国纽约州立大学、韩国庆熙大学、美国加州大学、阿克伦大学、澳大利亚昆士兰大学、英国斯旺西大学、坦桑尼亚曼德拉科技学院、厦门大学、东南大学等国内外知名院校进行联合培养，促进研究生教育质量的提高。
3．5导师培养
高素质的导师队伍是研究生培养模式顺利实施的首要条件，目前我国研究生培养普遍采用导师负责制，导师对研究生的培养以科研创新能力培养为主，以良好的人际沟通能力、合作能力和心理素质为辅。为保证研究生培养质量，需要做好以下工作:(1)制定导师招收研究生规定，以导师的时间、精力、科研课题、经费等方面综合考虑每个导师每年可以招收研究生的数目，最多不超过3个。(2)积极改革导师遴选制和导师考核制，考核不合格的导师或指导的研究生论文不合格，有学术不端行为的，停招研究生。(3)对导师指导方式进行合理调整。生物医学工程现有的研究生导师队伍结构中新进青年博士占比50%，研究生培养过程中有些采用双导师制，即第一导师为学院有多年经验的老师，第二导师为新进青年博士，这就容易出现第一导师不管，第二导师管不了的现象。研究生培养应尽可能以研究课题小组或导师团队的形式进行，避免因各种情况造成研究生“无导师”的状态。(4)积极利用校外兼职导师，为硕士研究生尤其是专业型硕士研究生的实践教学环节提供有力的师资保障，使研究生的学术研究与社会经济发展紧密结合，让学术研究成果更好地为社会经济发展服务。现有校外研究生导师40多名，要来自企业、机构和一些机关单位，但在实际研究生培养过程中发挥的作用较小。
结语
功能材料论文范文8
[关键词]材料化学专业；地方本科院校；人才培养；改革与探索
伴随新一轮技术革命和产业变革的兴起，在我国新经济时代对创新性复合人才需求和“中国制造2025”国家策略的驱动下，教育部推动了新工科建设，先后达成复旦共识、天大行动和北京指南，探索了新工科内涵、发展思路和建设途径，开拓了工程教育改革新路径[1]。在新工科建设背景下，地方本科高校面临人才培养模式的变革，以适应新工科发展的高等工程教育理念，对传统工科专业进行升级和改造，从而培养具有创新创业意识、跨界整合能力的应用型人才，获得竞争优势。材料化学专业是材料科学的分支专业之一，该专业的毕业生授予学位门类有工学和理学，虽然我国大部分高校都开设了材料化学专业，但由于材料专业本身的材料学和化学交叉的学科性质，以及材料本身的多样性，使不同高校的培养模式和课程体系有一定的差异。随着新材料产业布局调整，我国制定了《新材料产业发展指南》，明确了我国新材料产业发展的基本原则、主要目标、发展方向和重点任务，新材料的发展也由原材料，基础化工原料逐步过渡到新兴材料、半导体材料、新能源材料[2]。我校的材料化学专业创建于2002年，原属化学化工学院材化系，材化系原来有两个专业，无机非金属材料工程和材料化学专业，材料化学专业创建之初的专业定位是高分子材料的应用与加工，所有专任教师都具有高分子专业背景。由专业定位确定的课程体系专业课程也主要是高分子合成与加工的理论课程和实践课程。我校所在的湖南省湘潭市，属于“资源节约型和环境友好型”社会建设综合配套长株潭城市群改革试验区，一直获得国家资金和政策的高度关注[3]。以生物医药、新材料、风电装备、太阳能光伏等为代表的“两型产业”得到长足发展，自主创新能力不断增强，促进了经济发展方式的快速转变。然而我校的培养人才方式多年无变化，没有顺应产业和时代的发展，学生本科学习中获得的专业能力与社会需求存在脱节。为顺应材料领域对应用型人才要求，本文结合我校材料化学专业的实际情况，阐述了地方高校应用型人才培养的改革方法与措施。
1服务区域经济，改造专业定位和优化专业结构
我校位于湘潭市九华区，毗邻九华工业园区。在国务院《关于推进部级经济技术开发区创新提升打造改革开放新高地的意见》的指导方针下，位于九华的湘潭部级经济技术开发区取得了长足的发展，形成了以汽车及零部件制造、电子信息、先进装备制造为主导的产业布局[3]。湘潭经开区拥有世界五百强、国际行业领军企业在内的国际领先企业20家、国内领先企业28家、知名配套企业21家。园区重要的龙头企业如桑顿新能源主要产品是车用动力电池材料，先后开发出高镍多元材料，镍钴铝酸锂正极材料新能源汽车软包动力电池装机量全国第三，电芯产能已达到9GWh，位居国内前五[4]。蓝思科技以科技创新为先导、先进制造为基础，产品类型覆盖触控防护面板、蓝宝石和陶瓷新材料、触控模组、生物识别等方面，应用领域涉及消费电子产品、智能穿戴、智能家居、智能汽车等。这些高科技企业的进驻，为我校实践教学提供了很好的范本，促进了更多校企合作。在第十九次两院院士大会上指出，创新驱动实质是人才驱动，人才是创新的第一资源[5]。因此为了更好服务区域经济，在2019年培养方案的修订中，我校的材料化学专业调整专业定位为“为区域经济发展提供智力支持和人才保障，在复合材料及新能源材料的制备、加工成型、结构与性能、应用等领域从事新材料开发、技术改造工艺和设备设计、生产过程控制与管理及经营管理的应用型技术人才”。为了顺应专业定位的调整，进行了课程体系的优化和改革，加强师资队伍建设，2016年以来，新引入6名海内外优秀人才，充实专任教师队伍，经过调整后，教师的学术水平和专业背景和材料化学专业的专业定位有了很好的契合度，总体结构合理，教学水平和学术造诣有显著提高。原有材料化学专业主要以高分子科学与工程类课程为主，和教育部高分子科学与工程专业相重叠，已不适合本专业教师的学缘结构。因此，根据地区经济发展的特点，我校材料化学专业重新进行规划和调整，明确了两个专业方向：高分子材料和新能源材料，并围绕这两个方向设置与区域经济产业发展、产业升级、技术进度等产业结构改革和发展相衔接的专业课程体系，实施教学方法改革。
2修订专业培养方案，改革人才培养模式
2.1强化课程整体设计，兼顾个性和共性要求
材料化学培养方案课程是由公共基础课程、学科基础课程、专业课程和通识教育课程构成的课程体系，课程建设的原则是注重知识的深度和广度，促进学科交叉融合，提高学生综合素质。专业基础课程方面，根据材料科学体系设置了原理、制备与加工、组织结构分析、性能测试与分析模块化课程，结合材料化学专业的工科应用背景，科学配置如材料工程基础、工程制图、材料加工工厂设计等理论课程，强化课程之间的有机联系，并注重理论与实践紧密结合，合理安排课程设计、生产见习等实践环节，打好专业基础。根据学校所处地区的产业优势，结合材料化学专业特点，开设专业方向课程，在科学研究和材料应用领域展示一定的前沿性和创新性，体现专业特色。在专业选修课程中，课程门数从7门增加至12门，构建更具弹性和个性的课程体系，其中材料化学专业共性选修课程包括：计算机在材料科学中的应用，纳米材料科学与技术，材料腐蚀与防护，模具设计与制造，功能材料，复合材料，化工仪表与自动化。高分子材料方向选修课程有高分子共混与改性、涂料与粘结剂、高分子材料循环利用、高分子材料研究方法、高分子材料加工设备，新能源材料方向选修课程有新能源材料设计与制备，光化学原理及其应用，储能材料与技术，太阳能电池材料，光催化材料。
2.2以新工科建设为导向构建实践教学体系
理论和实践课程在课程体系中都占据重要地位，在新工科建设，高等教育发展转型的背景下，实践课程建设也必须与时俱进，以培养学生的工程实践能力为核心[6]。同时还需改革人才培养模式，加强校企合作，协同育人，产教融合，创造学生工程实践环境，从以教师为中心的注入式教学模式转向以问题为中心的项目引导式教学，围绕工程实际问题，强化工程实践，培养工程实践能力。
3推动学科交叉融合，拓宽专业口径，重视培养大学生创新能力
3.1培养创新技能和创新素质
创新型工程技术人才是建设创新型工业强国的实施者，如何提高材料化学专业培养质量，满足创新型人才需要，是深化人才培养模式改革的目标。创新型工程人才的特征是具有广泛的多学科交叉融合的知识体系，具有全面综合素质和开放视角，富有开拓精神，有良好的发散思维和创新能力[7]。材料化学专业在不同高校中的专业定位差异较大，作为地方高校，我们可结合我校所处地域材料产业发展的特点，围绕高分子功能材料和新能源材料进行创新能力训练。创新能力主要体现在技能和素质两个方面，技能的培养，需要教师在教学中引入本专业发展的新内容和方向，帮助学生充分意识到技术领域的发展趋势，引导学生展开跨学科融合的理论和实践探索，突破思维定势，将技能拓展和实践实训贯穿于传授知识过程中，促进知识体系和观念更新。创新素质是实现创新的重要因素，主要体现在人的意志和情商，以及团队协作精神。在培养过程中，学生参与科研活动是培养创新能力的重要途径。教师可吸收有潜质的学生参与自身的科研项目，组建教师指导的大学生创新团队，积极参与各项创新创业相关比赛，在项目申报，参评和路演的实践活动中不断提高创新能力。同时，基于服务区域经济的办学地位，将企业技术需求与大学生创新实践相互融合，如我们创办了“材苑讲坛”，引聘企业导师来开设讲座，培养学生技术钻研兴趣，确立研究方向。结合企业产品研发特点，组建了以海洋防腐防污复合涂料和废锰矿渣综合利用生产锂动力电池用原料四氧化三锰为研究方向的大学生科研创新团队，取得了一系列成果。
3.2重视大学生科技创新团队的持续创新能力
大学生科技创新团队的持续创新能力是培养大学生创新能力的重要支撑[8]。目前大学生科创团队存在的共同问题是可持续发展动力不足。如团队成员知识层次、年级层次不合理，成员之间沟通协作不够，缺乏良好激励机制，没有形成认同的团队文化等都有可能导致大学生科研兴趣下降，团队流于形式，逐渐解体。因此，对于大学生的科研实践活动，一定要加强引导，明确责任，加强团队凝聚力和团队管理。同时，帮助确立合理可行的目标，循序渐进，鼓励大学生面对困难不放弃，转换思路，另辟蹊径。
4重实践，强能力，推动应用型人才培养质量考核改革
目前高校人才培养的考核方式主要通过理论课笔试和实践课程的设计说明书、实验报告、学期论文等方式进行，考试内容不注重实用性、理论和实践的统一性，以记忆性理论知识和推导题为主，学生答题主要考核是否与老师制定的固定答案是否一致，容易限制学生知识视野，难以评价学生的综合素质和创新能力。培养应用型人才的考核方式应该建立更为多元和开放的考核评价体系[9]。对于理论性课程考试，不仅考查学生对于理论知识的掌握，还应客观评价学生综合知识运用能力，创新能力和解决问题能力，因此应当拓宽课程内涵，进一步完善考核标准，科学设置开放性题型和答案，鼓励学生观念创新。增大平时考核比例，设立动态的过程考核指标，考查学生获取知识时的主观能动性和创造性。对于实践环节的考核，应根据过程安排进行多次考核，可采取多种方式，如小组讨论，案例分析，方案设计，实践报告等全方位考查实践成果、实践中个人参与度等。此外，引入考核机制鼓励学生参与科研实践活动，组建创新团队，加强校企协作，塑造大学生意志和品质，助力提升大学生的创新能力。对于创新活动优秀成果，从学分、奖学金和优秀学生考评方面适当倾斜，以激发学生参与创新活动的热情。
5结语
