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材料科學與工程基礎知識范文第1篇

《晶體學基礎》是材料科學與工程專業的重要專業課程之一，也是進一步學習材料專業其他課程的基礎。本文根據材料專業《晶體學基礎》教學中存在的問題，從教學內容和次序、教學手段以及教學模式三個方面，提出了課程教學改革的詳細思路。

關鍵詞：

晶體學；教學內容；教學手段；研討式教學；教學改革

一、前言

《晶體學基礎》課程是為地質學、材料科學、礦物學等專業學生在完成高等數學、普通化學和物理學等公共課程后而開設的一門專業基礎課[1-4]。對于材料科學與工程專業的學生而言，《晶體學基礎》課程中的晶體結構、晶體對稱性、倒易點陣、晶體投影、晶體生長、晶體缺陷等晶體學基本知識，是進一步學習《X射線衍射》、《電子顯微分析》、《材料科學基礎》、《材料力學性能》以及《材料物理性能》等專業課程的基礎[2]。在材料科學領域，調控材料的性能是人們追求的目標。如果一種材料的成分確定，那么它的電學、光學、磁學以及力學等性能將取決于材料的晶體結構類型和晶體中存在的缺陷特征（如雜質原子的濃度、位錯密度和晶粒尺寸等）。因此，《晶體學基礎》課程的基礎知識不僅在材料科學與工程專業各門專業課程的教學中起到重要的作用，而且將對學生們將來的材料科學與工程實踐起到重要的指導作用。開設《晶體學基礎》課程以前，北京航空航天大學材料科學與工程專業的晶體學教學計劃主要安排在《材料科學基礎》課程中，大約講解4學時。另一方面，在《X射線衍射》和《電子顯微分析》等專業課程教學過程中，過去通常要利用2～4學時來講解布拉斐點陣、倒易點陣等晶體學知識。這使得部分晶體學知識被重復講授，而一些重要的晶體學知識沒有得到無法全面、系統和深入地講解。基于以上原因，北京航空航天大學自2010年起對材料專業的本科2年級學生開設了《晶體學基礎》課程。通過過去幾年的《晶體學基礎》課程教學實踐，學生們普遍反應對晶體學基礎知識的理解更加全面和深入了，同時在學習與晶體學相關的其他材料專業課程時，也更加得心應手。但是，目前的晶體學教學中還存在以下3個主要問題。

1.晶體學涵蓋的內容十分廣泛，它是多個學科的重要基礎課程，不同學科對于晶體學知識的側重點有所差別。目前，國內《晶體學基礎》的教材主要是面向地質和礦物專業而編寫的[5]，其包含的內容以及章節編排次序也是為了使地質和礦物專業學生更好地掌握相關晶體學知識而設計的。所以，現有教材的教學內容以及講授次序并不完全適用于材料專業《晶體學基礎》課程的教學。

2《.晶體學基礎》課程中包含著很多晶體學基本概念，同時還有非常抽象的宏觀和微觀對稱操作以及晶體的投影操作。在以往的晶體學教學過程中，主要借助一些靜態的二維或者三維圖片進行講解，其表現力度有限，無法有效地使學生理解和掌握抽象的晶體學基本概念和理論。

3.在《晶體學基礎》的授課形式上，過去主要以教師講授為主，學生主動參與較少。僅僅通過教師對《晶體學基礎》中復雜空間對稱變換進行講解，難以使學生深入理解晶體中對稱特點、內部質點的堆積規律以及復雜的空間概念。同時，這樣也不利于學生創造性思維和解決實際問題能力的培養。由以上分析可見，現有的《晶體學基礎》教學已經難以滿足材料科學與工程專業學生培養目標的要求。因此，我們有必要對該課程的教學內容、教學手段和教學模式進行改革，以充分調動學生的學習積極性和主動性，提高學生的學習興趣，使學生真正理解和掌握晶體學知識的精髓，為學生在將來的材料科學與工程實踐中打下良好基礎。

二、教學內容和講授次序的改革

目前，本校《晶體學基礎》的教學課時共32學時，與地質學和礦物學專業相比，總授課時間較少[3，4]。為了在有限的教學時間內講授材料科學專業學生所必需掌握的晶體學基礎知識，有必要將那些與材料科學專業相關性不大的內容進行刪減。例如，晶體理想形態和晶體規則連生方面的內容對地質學和礦物學專業十分重要，但是對于材料專業學生來說，只需要在課程緒論中加以概述就能夠滿足本專業的教學要求了。同時，對于后續材料科學的其他專業課程將詳細講解的知識點，也可以進行適當刪減，如晶體相變、晶體物理學等內容。另一方面，對于進一步學習材料專業其他課程而需要用到的一些重要晶體學基礎知識，應該增加講解內容的深度。例如，倒易點陣、吳氏網等基礎知識對于分析材料的微觀結構特征至關重要，但是，現有教材中的以上相關內容過于簡單，無法滿足材料專業學生的培養要求，所以，需要增加相關的授課內容。教學內容的變更促使我們進一步思考授課內容編排的邏輯性。由于晶體學授課內容和側重點發生了變化，所以，我們就不能按照現有教科書中針對地質和礦物專業的教學目的來安排授課次序，而應該按照材料專業對晶體學教學內容的要求，研究如何安排授課次序才能更有利于本專業學生由淺入深、循序漸進地學習相關晶體學基礎知識。例如，在講解晶體宏觀對稱性之前，有必要先講解一些典型晶體結構的實例，以幫助學生形象地理解復雜的空間對稱操作；將晶體的微觀對稱和空間群知識從原教材的第七章提前到第三章[5]，使其與晶體宏觀對稱合并成晶體宏觀和微觀對稱一章，這樣有利于從宏觀和微觀相互聯系的角度進行講解；另外，倒易點陣知識應該從原教材的第一章后移到第四章，在講解完晶體定向和晶體學符號之后，學生們熟練掌握了晶體正空間的晶面和晶向指數，此時講授倒易點陣知識更有利于學生理解復雜的正空間和倒易空間的相互變換。

三、教學手段的改革

《晶體學基礎》課程的難點是晶體宏觀和微觀對稱、晶體的投影以及內部質點的堆積。除了采用傳統的板書和二維圖形對這些晶體學難點知識進行講解以外，我們應該更加注重利用一些三維模型。例如，在講解晶體的球面投影和吳氏網過程中，利用地球儀作為三維實物模型，能夠更好地說明晶體的各個晶面在進行球面投影過程中的操作次序，以及解釋如何利用吳氏網來計算晶面夾角。在講解晶體的旋轉對稱時，可以利用一些特制的三維立體模型，形象地顯示出不同軸次的旋轉對稱；另外，在講解晶體的極射赤平投影時，可以針對一些具有特殊對稱特點的宏觀晶體，讓學生自己動手制作相關的三維實物模型，通過觀察各晶面的投影特點，加深對極射赤平投影知識的理解。同時，為了使學生更加形象地把握各種對稱變換特征和晶面投影規律，我們應該進一步利用三維多媒體軟件，制作一些三維動畫作為輔助教學手段[6]。這樣能夠通過三維旋轉來觀察晶體的宏觀對稱特點以及晶體結構中的質點（原子、分子或離子）位置，滿足晶體宏觀和微觀對稱要素及其操作等抽象教學內容的教學目的，使學生能夠直觀地觀察不同宏觀和微觀對稱操作的特點，從而加深對這些抽象晶體學概念的理解。

四、研討式教學模式的改革

本校《晶體學基礎》課程在開課初期的授課形式為大班整體授課，包括所有材料專業大二的學生（約150名）。由于聽課學生人數較多，導致教師難以實時掌握學生的聽課效果。故而，本校自2013年起對《晶體學基礎》課程進行了“小班化”教學實驗（每班70～80人），有效地提高了授課效果。但是，目前的教學模式基本上還是以教師的“填鴨式”教學方式為主要授課模式，學生缺乏學習的主動性，沒有積極地思考問題。因此，應該實現教師和學生共同主導本課程的教學過程，通過師生之間以及學生之間“研討式”的教學模式，使學生在研討過程中理解和掌握《晶體學基礎》的基本概念和抽象知識。針對每堂課的重點講授內容，教師在課堂中提出相關問題，將學生分成若干小組，每組4～6人，在教師的引導下，通過學生之間反復討論將復雜的晶體學問題進行逐步闡明，這樣也有利于檢驗學生對每堂課知識的掌握情況。同時，將分組討論的結果納入平時成績的考核體系，鼓勵學生主動提出問題，并積極地通過討論來相互啟發，進而解決各個難點問題。另外，師生應該充分利用本校在校園網上建立的晶體學課程中心平臺。一方面，鼓勵學生在網絡上進行自由討論，另一方面，讓學生針對以上問題在課堂上以小組為單位進行發言和討論。通過以上“研討式”教學模式及時獲得學生學習效果的反饋，從而調整講課速度，提高學生的學習效果。

五、總結

《晶體學基礎》是材料科學與工程專業的重要基礎課程，應該按照材料科學專業學生應該掌握的晶體學知識，優化編排授課內容和次序，提高授課效果；利用三維晶體學動畫模型，加深學生對晶體對稱要素及其操作等復雜晶體學概念和理論的理解；建立“研討式”教學模式，針對課程的重點和難點，提出學生課堂和課后研討的主題，檢驗學生對授課內容的掌握情況，提高學生通過主動提問以及相互討論而獲取知識的能力，最終使學生更好地掌握材料科學專業必需的晶體學基礎知識，培養學生分析問題和解決問題的能力。

作者：劉彤 單位：北京航空航天大學材料科學與工程學院 北京市材料科學與工程實驗教學示范中心

參考文獻：

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[3]何明躍《.結晶學與礦物學》教學改革探索[J].中國地質教育，2000，（4）：57-58.

[4]秦善，王長秋，魯安懷“.結晶學與礦物學”教學改革與課程建設[J].中國地質教育，2007，（1）：130-132.

材料科學與工程基礎知識范文第2篇

關鍵詞：雙語教學 材料科學與工程 教學模式

在世界進入21世紀的今天，隨著中國加入WTO，我國改革開放日趨深化，中國正走向世界，世界也在向中國走來，國家和社會發展使得對雙語人才的需求程度迅速提高。如何在材料學科本科教學中培養學生專業英語的應用能力，使之具備綜合素質，是當前高分子材料與復合材料專業教育與教學改革中需要深入探討的問題之一。

我校自1997年開始招收復合材料專業，每年基本上招生2個本科班，在原有的高分子材料基礎上進行有機整合，分為高分子材料與工程專業與復合材料與工程專業。從共性知識體系中提煉出基本問題，建立起材料科學與工程的基礎教學體系，從寬基礎角度加強專業基礎課教學，使一部分專業課趨于向專業基礎課的調整，在這樣的教改思路下，原來各專業方向的專業外語課程面臨著向大材料專業的過渡，從而產生了一門新的課程――《材料科學與工程基礎》，并設為雙語教學示范課程，作為高分子材料與工程專業與復合材料與工程專業六大平臺課程之一，材料科學與工程基礎的內容因雙語教學而偏向于基本概念和基本應用，為避免重復，材料科學與工程基礎將不涉及各材料方向的具體理論。

一、材料科學與工程基礎雙語教學的必要性與目的

專業外語(實際上多為專業英語)是以往的專業設置下各專業開設的一門專業必修課，其目的在于提高學生對外文文獻的閱讀與理解能力，而主要以專業英語作為整班授課內容。目前，由于高校近年來開設了雙語教學課程，所以專業外語面臨著被取消的可能或過渡為雙語教學課程。我校高分子材料科學與工程專業即以雙語教學的《材料科學與工程基礎》課程來代替專業外語，但兩者之間又存在著本質的區別。

以高分子材料科學與工程專業為例，專業外語課程為32學時，分兩部分在第五和第六學期兩期授課，其學習內容主要涉及的是專業基礎常識和后續專業課程的部分內容，如高分子化學中的合成部分，高分子物理中的結晶部分等，而上課主要以翻譯形式為主，課上一般較為單調。由于所涉及的內容學生還沒有學過，對學生來講內容較深，學生不能夠以英語完全了解本專業，而從專業外語課程中學生對專業內容的領會往往不完整，因此專業外語課程一般難以取得非常良好的授課效果。為了讓學生能夠理解并應用外語進行專業知識的表達，并實現寬基礎教學，《材料科學與工程基礎》首先從授課內容上進行了大幅度調整。考慮到雙語教學的《材料科學與工程基礎》將被安排在第五學期教學，是最早與學生接觸的一門專業基礎課，學生還未接觸各方向的基礎理論，所以本課程計劃從材料基本結構出發，根據材料的不同結構特點分類，介紹三大材料及功能和復合材料的主要品種及其應用，其內容自成體系，不再依賴各專業方向。從以上意義上講，以雙語教學的《材料科學與工程基礎》代替專業外語是必然的趨勢。

二、材料科學與工程基礎雙語教學的基本模式存在的問題

雙語教學是近年來出現的一種新的教學模式，它所遇到的問題在其它課程的雙語教學中已經體現出來，就我校高分子材料科學與工程專業來講，所遇到的問題可能還來自于以下這方面：就是不能找到合適的授課教師精通所有三個專業方向的內容，我校的現任教師分別來自于高分子、無機和金屬三大材料專業，不具備全部專業方向的材料基礎知識的能力，每位只能講授自己專業熟悉的一部分內容，而學生要接受至少三位教師的講課，這樣一來課程缺乏系統性，但從另一角度講，授課教師分別來自于三大材料專業，所以他們會對本材料十分了解，而使得學生可以學到更充實的知識。

三、材料科學與工程基礎雙語教學模式

針對雙語教學存在問題，我們首先采取了分章節專業教學模式，即每部分專業知識都有該專業教師授課。我們學院整合全院的教師資源，形成了材料加工、金屬材料、高分子材料、復合材料及無機非金屬材料五個專業教師組成的教學團隊，負責該課程的全院教學，合理安排教學時間與內容，各專業的知識都有該專業的老師授課，通過幾年的實踐，獲得了很好效果。

其次，課堂形式主要采用多媒體教學，用將課堂的主要內容以全部英文的形式演示給學生，并且配備了與原版教材相配套的多媒體課件，以圖文并茂的方式對學生進行授課，使學生從視覺聽覺多角度來獲取知識信息，增強了學生的學習興趣。為了充分發揮主體性參與學習的使用，在教學過程中我們積極開發學生的學習潛力，在資料的查詢、英文寫作與翻譯、語言的表達方面進行了培養鍛煉，注重培養學生的綜合能力的提高。

在教學中結合材料科學最前沿科學與研究領域，將學生分成若干小組，且給各小組分好一個關于最新研究成果的英文題目，指導學生主動利用圖書館和網絡等資源搜索所需信息對該英文題目進行分析與評價，并提出問題與展望未來研究發展趨勢，培養學生對材料信息的收集能力、閱讀能力、理解能力與寫作能力。學生可以根據自己的個人情況將論成形式上臺進行演講，使學生鍛煉了膽量，提高了表達能力。這樣大大增強了學生英語的思維能力，提高了學生們英語學習本專業的興趣，拓寬了學生們的專業知識視野，為他們未來從事本專業的科學研究奠定了堅實的基礎。

通過材料科學與工程課程雙語教學實踐，發現無論對學生還是教師在英語水平的考驗和專業知識的講授和學習都是一個考驗，只要采用適當的方法，教師具有駕馭英語和專業知識的能力，積極調動學生的學習積極性，變被動學習為主動學習，用雙語進行專業課的教學是可以完全達到用中文講課的同樣目的。

參考文獻：

[1]王英.黑龍江教育. 2007.7-8.126-128.

[2]張津，劉蘭宵，石國梁.重慶工學院學報，2006.20.154-156。

材料科學與工程基礎知識范文第3篇

關鍵詞：材料類專業；卓越工程師；本科；課程體系

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）16-0237-03

高等院校的主要任務是根據國家科技與產業發展需求，培養服務于社會的專業人才。工程技術作為國民經濟發展的一個重要支點，為現代社會創造了大量的物質財富。大量優秀工程技術人才的培養，是我國成為科技與產業大國的重要前提。截止2010年，我國開設工科專業的本科高校1003所，占本科高校總數的90%；接受高等工程教育的本科在校生達到371萬人，研究生47萬人。但與此同時，長期以來我國許多高校一直是以高水平研究型人才培養為目標，忽視工程技術人才的培養，這與我國大學生教育早已走下神壇，逐漸成為大眾化教育的現狀相脫節。為此，2010年起，國家教育部提出卓越工程師教育培養計劃，旨在培養一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。高校本科教育不再是為研究型人才培養服務，而要將為社會培養高水平、國際化、創新型工程技術人才培養作為己任，讓學生學致以用、人盡其才[1，2]。同年，同濟大學作為國內首批試點高校，開始實施“卓越人才”培養計劃，積極致力于“卓越工程師”培養模式的實踐與探索，并作為主要單位發起成立了“卓越人才培養合作高校”聯盟。卓越工程師教育培養模式并不是否定研究型人才的培養，而是要求從適應國家發展需求出發，根據各高校自身特點和國家教育體系中所處位置確定合適的培養計劃，分層次地培養包括研究型人才和工程技術人才在內的各種所需優秀人才。本科教學作為卓越工程師計劃中的一個基座，肩負這兩種人才培養的重任，這就要求我們從實際出發，根據學校自身特點和學生發展方向制定適合社會人才需求的專業課程體系，以滿足優秀科技人才培養的需求。

一、材料類專業的沿革和課程體系現狀

材料學科主要研究材料的組成、結構、工藝、性能及應用之間的相互作用規律，進而展開涵蓋金屬、無機非金屬、高分子及復合材料等各類材料的科學級工程技術研究。材料科學研究是各種工程技術研究的基礎和重要保證，在我國幾乎所有的綜合性大學中都開設了材料類的本科專業。1998年，教育部在本科專業引導性目錄中提出了按材料科學與工程一級學科進行專業招生的思路，隨后130余所高校針對教育部有關材料科學與工程專業人才的培養要求，相繼開展了按材料科學與工程專業一級學科辦學工作[3]。材料類專業涉及面很廣，除了包含金屬、無機非金屬、高分子及復合材料等幾個領域外，大量新材料的涌現和引用拓展，又為該專業帶入了大量的知識面和研究方向。以一級學科開設本科專業，其優點在于可以拓寬學生的知識面和就業面，但也帶來專業課程涉及面太多、學生對于每個專業領域無法深入等問題。因此，如何搞好材料類專業課程體系建設，讓學生在對整個材料科學技術領域的基本理論知識有較好把握的同時，又能在某一領域學有專長，更好地適應國家科學與工程建設需要，就成為該專業教改建設中的一項重要任務[4，5]。從目前的各校材料類專業設置情況來看，大部分高校在堅持以材料科學與工程一級學科進行大專業方向進行專業教學的同時，也根據自身的特點開設了若干專業或專業方向，讓學生選擇某一專業方向領域進行深入學習。其專業方向設置較多的是以金屬、無機非金屬、高分子、復合材料等專業方向進行分類，也有以材料科學、材料工程、材料加工、功能材料、半導體材料、生態環境材料等多種形式進行分類。從其專業課程體系來看，一般都分為學科基礎（平臺）課程、專業課程和選修課程等幾類，學科基礎課程主要從材料科學的角度講授材料科學的基礎理論、材料組成―結構―性能關系、理化性能及其分析方法等；專業課程則包括深入介紹某一材料領域的科學理論和專業知識，而選修課程則可讓學生有選擇性地學習傳統材料理論及工程技術、新材料領域專業理論及技術等幾方面課程。表1列出了國內外部分高校材料類專業的專業課程分類和課程開設情況比較數據，從表中可以看出，根據高校的所處地位、培養目標和學生就業去向的差異，各校的專業課程體系設置有所不同。

對于一些“985工程”高校而言，其學生培養目標較注重材料科學研究領域，強調材料科學理論知識的傳授，相關專業基礎課程的學分占比較高，同時鼓勵學生通過選修課程選擇自己的側重專業方向。就專業課程開設情況而言，首先是有關材料學科領域的專業基礎或平臺課程的數量占專業課程總數的三分之一左右，其次是與傳統材料科學技術相關的課程，與新材料相關的專業課程占四分之一強左右。對于一些“211工程”院校而言，專業課程分類與前者相差并不大，專業基礎或課程的占比稍大些；而在專業課程開設中，與傳統材料相關的課程占比明顯增多，新材料相關課程數量則有所減少。而對于一些普通高校來說，這種傳統材料相關課程數高于新材料相關課程數的趨勢尤為明顯。這種課程設置的分布實際上與各類高校的學科定位以及畢業生未來主要服務方向相當，很大程度上滿足了國家各層次人才培養的需求。與此同時，比較一些國外知名高校的材料類專業的課程設置情況，可以發現其介紹材料科學研究領域的專業基礎類課程占據相當重的比例，明顯高于國內高校；同時新材料相關課程的開設數也高于傳統材料相關課程數，反映了歐美發達國家對新材料工業發展的偏重趨勢。重專業基礎教學有利于學生夯實專業基礎，無論今后選擇哪個主攻方向都容易上手。還有一個明顯的特點是，國外高校的實驗、實踐類課程較多，有利于培養學生的動手、實踐能力。

二、適應卓越工程師培養需求的專業課程體系建設

卓越工程師教育培養計劃的提出，目的是面向工業界、面向未來培養一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才，其培養層次包括本科、碩士研究生、博士研究生培養等幾個層次，而本科生的培養為整個培養體系的基礎。同濟大學作為一所國家“985”、“211工程”建設的著名工科高校，為國家培養了大批工程建設急需的各類人才，同時也培養了一批高水平科學研究型人才。其材料學專業作為國家重點學科，經過多年發展成為包含無機非金屬材料、金屬材料、高分子材料、復合材料、建筑結構與功能材料等5個專業方向的大材料學科模式，形成了自己的一定特色。因此，面向卓越工程師培養模式的課程體系建設，需要根據自身特點和畢業生去向，提出適應本科―碩士―博士研究生教育一體化培養要求的本科生專業課程體系，以滿足各種層次人才培養的需求。同濟大學材料科學與工程學院自成立以來，培養了一大批國家急需的各類專業人才，其畢業生服務于國民經濟各行各業。因此，本科專業課程體系的建設，也需通過分析其畢業生去向，把握自己的定位，以適應人才培養的需求。相比較于國內普通高校材料專業的本科畢業生就業去向[6]，同濟大學作為“985”和“211工程”高校，其材料科學與工程專業的本科生畢業去向呈現明顯的特點，一是出國深造和攻讀碩士研究生的比例相當高，近三年，其數量占學生總量的50%～60%；二是服務于汽車、生物、電子信息及其他工業制造領域的學生數量相當多。即使在服務于傳統材料相關領域的學生中，由于近年來90%以上的就業學生都選擇留在上海等特大城市工作，而傳統的硅酸鹽等傳統材料工業因城市規劃等因素逐漸調整出這些特大城市，因此他們也主要服務于傳統材料應用企業而非制造企業。表2列出了資料統計的國內9所高校材料類專業本科生近幾年畢業去向[7]與同濟大學材料科學與工程專業近三年本科生畢業去向的對比數據，從中可看出高校種類和地域的鮮明特色。而在后端的同濟大學碩士研究生畢業去向中（表3），20%左右學生服務于傳統材料相關企業，5%～10%左右學生選擇繼續深造，其余大部分就業于新材料相關等其他工業領域。如果綜合考慮其本科―碩士―博士整個教育體系的就業情況，可以發現其90%以上的學生最終服務于工程技術領域，少部分學生最終從事教學與科學研究，這與卓越工程師計劃的培養目標相一致。

材料類專業的本科教學建設應該結合上述畢業生去向特點，按照課程體系既能滿足大批學生繼續深造的要求，又要滿足能直接服務于新材料和傳統材料應用相關行業、材料制造等多種行業的需求，建設材料科學研究和工程技術教育有機銜接，傳統材料與新材料課程教學相平衡，材料制造和應用教學相結合的本科課程體系。在整個本科課程體系中，學科基礎課程應該是本科教學的一個重要內容，它可以向學生傳授材料科學領域所需的基礎知識，打破無機非金屬材料與金屬材料、高分子材料的傳統界限，從大材料的角度讓學生掌握材料科學與工程技術研究的必備知識，也適應現代科技應用中材料復合的大趨勢。而在專業課程設置中，其課程體系的設置應能滿足學生未來去向的要求，因此其必修、限修、選修課程模塊應有不同的偏向。專業方向課程應該體現材料學科各專業方向的教學特點，深入介紹材料學及各專業方向的專業知識，包括金屬、無機非金屬、高分子與復合材料等方向的相關專業理論知識、制備技術、性能與應用等方面的課程介紹，讓學生有選擇性地選擇某一專業方向深入學習。專業限選課程則主要針對學生的興趣愛好，分別從科學與工程技術各領域分類介紹相關專業課程，以對接本科畢業生升學和就業的兩大出口。在材料科學領域的課程設置中，可以面向希望繼續研究生階段教育的同學，更多地從科學角度進行專業教學，通過增加專業理論類課程的開設數提高學生對材料科學領域的把握和素養，有些工程類的課程可以在研究生階段繼續講授。而在材料工程技術領域的課程設置中，則根據工程師培養的要求，著重介紹工程技術領域的課程；在具體課程設置中，應根據學生未來去向的特點，在掌握傳統材料制備工藝技術必要知識的前提下，更多地從材料性能與應用出發，介紹現代無機材料在各行各業的應用技術，以滿足學生在多種工程技術領域，從事材料應用相關技術工作的就業現狀要求。與此同時，在專業方向課程模塊中增加跨專業方向選修課程的開設，鼓勵學生提高對材料學科其他專業方向的了解。選修課程的設置則更多地從學生興趣出發，針對現代科學技術發展與學生就業興趣，分別從現代材料制備新技術、新材料、納米科技、生物技術、信息電子、汽車與交通產業、化工制造、現代科技管理等角度開設選修課程，適當增加新材料相關課程的比例。同時可以開設一門實踐應用型課程，邀請一些科學研究領域或工程技術領域的專家、技術人員以講座形式介紹材料科學與技術領域的最新發展，讓學生把握材料科技發展的脈搏。

通過學科基礎課程、專業方向課程、專業選修課程等的設置，不同類別課程之間相互支持，在扎實材料學科專業基礎知識的前提下，通過分類限選科學研究類或工程技術類專業課程與學生未來發展方向相適應，通過專業選修課程及跨專業方向課程擴寬專業視野而各有所側重，建立同時適應未來工程師或研究生培養的材料類專業本科課程體系，以滿足不同類型、不同層次人才培養的需求。

三、結論

具有創新性、國際性視野的卓越工程師培養體系建立是使我國由教育大國向工程技術大國轉變的一個關鍵，作為整個卓越工程師培養中的基礎環節，材料類專業課程的設置必須在適應學校自身特點和學生就業去向的情況下制訂特色鮮明的、本科―碩士―博士研究生課程設置有機統一的本科專業課程體系，以優秀工程型技術人才培養為主線，突出材料應用技術教育，同時兼顧材料科學研究類人才的培養需求，更好地為我國科學與工程技術發展輸送各種優秀人才。

參考文獻：

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[6]羅瑞鋒.高等院校材料類專科學生就業思想探析[J].重慶科技學院學報（社會科學版），2011，（18）：194-195，202.

材料科學與工程基礎知識范文第4篇

關鍵詞：跨專業；研究生；培養

作者簡介：王建江（1963-），男，浙江溫嶺人，軍械工程學院基礎部，教授，博士生導師；黃（1972-），男，山西運城人，軍械工程學院基礎部，副教授。（河北石家莊050003）

中圖分類號：G643     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）07-0016-02

隨著軍隊院校研究生招生制度的深化改革和招生規模的調整優化，跨專業招收、培養研究生在一些學科與專業正日益顯現并會更加突出。近五年來，在筆者培養的材料科學與工程專業工程碩士、同等學歷碩士、全日制碩士中，跨專業研究生占到了70%左右。分析跨專業研究生特點，研究培養跨專業研究生的有效措施，保證培養質量，提高培養水平顯得格外重要。

一、跨專業研究生的特點分析

1.生源和專業基礎分析

近年來軍械工程學院材料科學與工程學科跨專業招收的研究生主要有三種情況。

（1）跨專業調劑。由于受多種政策和因素影響，考生生源不足，上線研究生不多，夠復試條件的研究生數量小于招生計劃數量，每年不得不從其他富裕專業（通常是機械類專業）調劑研究生。這部分研究生除了在本科階段學習過40～50學時的“工程材料”課程外，基本上沒接觸材料科學方面的課程和知識。

（2）跨專業報考。這部分學生對材料科學與工程學科具有濃厚的興趣，立志從事材料科學與工程專業的學習與研究。為了考取研究生，他們自學了大量的“材料科學”課程，特別是對研究生入學考試確定的初試專業課程和復試專業課程下功夫較大，準備比較充分，成績也比較好，具有一定的專業基礎，但他們畢竟沒有系統學習過材料科學與工程專業課程，為了考取研究生，突擊學習痕跡明顯，死記硬背的東西較多，融會貫通、舉一反三、靈活應用的能力偏弱。

（3）為躲避研究生入學考試課目“數學一”而跨專業報考。我院材料科學與工程學科確定的研究生入學考試數學課目為“數學二”而非“數學一”，部分考生由于數學功底較弱，擔心“數學一”難度大，考不出好成績，受社會現實的驅動選擇報考了本專業，由于目的和動機不同，這部分學生材料科學的基本理論、基本知識、基本技能也較弱。

總之，跨專業報考的研究生相對于本專業研究生而言，在專業基礎知識的掌握和基礎理論積累方面比較薄弱。

2.心理和優劣勢分析

跨專業學習并不是一件簡單的事，一切從頭開始，這需要勇氣、動力和毅力。跨專業研究生能夠和本專業研究生坐在一起，站在一個起跑線上學習和研究，這本身就說明了跨專業研究生勇于挑戰、肯于付出和戰勝自我的精神。當遇到挫折、困難或不公正待遇時，跨專業研究生會表現出更加堅強的心態、信念和理想。

另外，跨專業研究生也具有非跨專業研究生所不具備的優勢。首先跨專業研究生大多具有交叉學科的知識結構，無論是基礎理論還是專業實踐，跨專業研究生受到來自不同學科方向文化和知識體系的熏陶，具有復合型人才的優勢；其次，跨專業研究生容易認識到自己的長處和不足，會注意取長補短，發揮長處。

二、跨專業研究生培養措施

1.搞好入學教育，樹立學習信心

材料科學與工程專業的本科生在大學期間除了學習高等數學、大學物理、外語、計算機等公共基礎課外，還要學習材料科學基礎、材料現代分析方法、材料制備工藝、材料性能分析、新材料、材料實驗、材料管理等專業課。本科四年的學習使得他們掌握了扎實的材料科學基礎理論知識，具有較強的實踐能力，建立起了材料科學概念，形成了材料思維習慣。而跨專業研究生在專業知識結構、知識積累上有所欠缺，常常會造成在進入研究生學習后“水土不服”、“消化不良”的現象，表現為不具備獨立思考問題和解決實際問題的能力，學習能力差，材料概念不清，不熟悉專業學術話語，缺乏創新思維。為此必須搞好他們的入學教育，糾正動機偏差，講清跨專業學習的利和弊，在認識差距的同時看到優勢，使他們明確學習目的，樹立學習信心，要求他們勇于克服困難，按期完成學業。

2.補修基礎課程，夯實專業基礎

對跨專業考入的研究生，軍械工程學院在課程設置上與本專業考入的研究生沒有區別，課程設置統一，培養計劃剛性，不考慮個體差異，不照顧個體要求。由于跨專業研究生與本專業研究生的專業基礎相差太遠，研究生授課教師往往顧此失彼，常常會使本專業的學生覺得授課深度不夠、提高有限，而跨專業研究生卻難以理解，從而使正常的研究生教學受到沖擊和困擾，影響教學效果。

材料科學學科具有一套獨立的理論體系和思維方式，它不僅在專業基礎上與計算機、自動化、電子類專業相去甚遠，而且思維方式獨特。盡管學生學習努力，但由于缺乏系統的材料科學基礎培訓和思維訓練，對材料類課程的學習難以擺脫夾生不熟的狀態，聽課的過程似乎明白，但難以用自己的語言表述出來并運用到實際工作中，對一些概念和理論似懂非懂。

授課教師應優化教學內容，注重因材施教。指導老師要加強個別指導，篩選本科階段“材料科學”3～5門重要核心課程作為補修課程，強化跨專業學生的“材料科學”基礎。為幫助跨專業學生建立對材料科學的感性認識，培養材料學思維習慣，安排他們到實驗室指導本科生畢業實習，做到教學相長。督導跨專業學生利用豐富的網絡資源自學相關知識，彌補跨專業研究生所需要的基礎理論未來向深度和廣度拓展的缺陷，從而為培養其研究能力、創新能力和綜合素質創造條件。

3.依據學生特點，選定研究方向

導師是培養研究生最為重要的環節，在研究生培養中起著其他個人和機構無法替代的重要作用。對學生的嚴格要求大多需要通過導師才能有效落實。導師在充分考察、了解學生的興趣和特長后，在征求學生意見的基礎上幫助其選好論文方向。如數學、計算機基礎較好的研究生更多地安排一些材料制備過程中與數值模擬、仿真有關的課題；動手能力較強而理論功底較弱的研究生，安排一些傾向于材料制備工藝方面的課題；機械制造專業的研究生安排一些注重與材料制備設備相關的課題，這樣有利于學生揚長避短，增強自信，提高對材料學研究工作的興趣。通過撰寫論文鍛煉和提高實際工作能力，他們畢業后達到與本專業生源同樣的培養質量。

4.凝煉導師文化，促進師生互動

（1）堅持師生在教育上是授受關系，導師處于主導地位。堅持師生在人格上是平等關系，導師應以尊重學生的人格、平等地對待學生、熱愛學生為基礎，進行正確地指導、嚴格要求和民主型的管理。

（2）堅持師生在道德上是相互促進關系。導師應該強烈感受社會的迅速變化和知識的不斷更新，加強與學生的互動，自覺不斷地自我充實和提高，不斷更新自己的觀念，形成有組織的討論、研究氛圍，在教育培養研究生活動中不斷發展自己。導師要注意對學生學習行為的觀察和評價，形成對學生新的了解和認識，及時修改對學生的某些要求與期望。導師通過自己的努力影響、感化學生，增進學生對導師的了解，從而激發學生更加自覺、主動地學習和工作。在研究生中間提倡互幫互學，博士生帶碩士生，高年級研究生帶低年級研究生，本專業研究生幫跨專業研究生，在研究生中廣泛開展學習研討活動。

5.加強學術交流，營造創新氛圍

要培養高質量的跨學科研究生，必須要有好的學術氛圍。廣泛開展學術交流，鼓勵學生參加多種多樣的學術活動，有利于學生了解本領域的前沿工作，提高專業水平和表達能力，有利于學生開闊眼界、拓寬知識面。近年來，我們堅持博士研究生在校期間外出參加學術交流會議人均不少于3次，碩士研究生人均不低于1.5次。研究生們通過參加國際、國內學術會議進一步了解到本領域科技與學術發展的信息，增長了他們的專業知識，提高了學術水平，拓寬了研究思路，并結交了一批同行，同時，也提高了他們對信息的認識程度以及捕捉、分析、判斷和吸收信息的自覺性。

6.嚴格跟蹤檢查，嚴把論文答辯關

嚴格研究生中期篩選制度，對課程學習成績出現黃牌的研究生進行個別談話，達不到要求的推遲開題。

對待跨專業研究生和其他研究生一視同仁，實行統一的研究生開題評審制度和研究生論文進展中期檢查制度，組成專家組聽取研究生匯報，回答專家組的質詢，檢查學術情況，對個別較差的學生推遲開題、延期答辯，在研究生中營造一種警示、促進和努力學習的氛圍。

幾年來的堅持與實踐，學院材料科學與工程學科研究生的培養質量得到充分保證，研究生論文的盲審平均成績達85分以上，所有研究生都如期完成學業，順利獲得碩士學位。

參考文獻：

[1]紀軍,倪承普,羅秋敏,等.跨學科研究生培養質量體系的構建[J].航海教育研究,2007,(2):93-94.

材料科學與工程基礎知識范文第5篇

高等教育的職能是培養人才、發展科技、服務社會，對于大多數高校來說培養人才是首要的和主要的職能。高等教育在人才培養上可以歸結為兩大方面的問題：“培養什么樣的人”和“怎么樣培養”，即人才培養模式問題。[1]對于不同類型的高校，其人才培養模式的建立是不相同的，[2]如研究型大學側重于培養基礎知識寬厚、創新意識強烈、具有良好自學、自主研究能力和動手能力的通識性人才，實施通識教育基礎上的寬口徑專業教育，而教學研究型大學則以通識教育為基礎，以傳授知識、培養能力和提高素質作為構建人才培養模式的基準。同時對于不同專業又有著不同的人才培養模式，材料科學工程專業的人才培養應以培養應用型、復合型人才為出發點，以適應社會經濟和科學發展為要求，以扎實的專業理論基礎、突出的創新思維與動手實踐能力為手段，以人為本，并結合各高校的自身優勢，充分體現國家“十二五”規劃對于材料科學領域作出的明確要求。基于這一認識，為了提高材料科學工程專業人才培養質量，提出了“大材料”（material）教育背景下開放式（open）個性化（individuation）人才培養模式（簡稱為moi人才培養模式），通過該培養模式的實行旨在以學生為本，因材施教，為國家培養高素質的材料工程專業人才。

一、moi人才培養模式的由來

目前，國內絕大多數高校材料科學工程專業人才培養主要遵循小專業模式，即按材料的特性和用途進行細致的具體分類（如金屬、非金屬、高分子材料等），分別學習材料結構、性能、加工、使用等方面的專業知識。由于不同專業間的彼此界限分明，知識體系缺乏相互聯系，致使學生除了對本專業領域的知識有相當了解外，對其他材料領域知之甚少，特別是在涉及學科領域交叉或新材料開發方面倍感吃力，這樣培養出來的學生學科基礎知識薄弱，知識面狹窄，并不能順應時展的潮流。顯然，“小材料”人才培養模式已經不能適應當前的社會經濟和當代科技發展對本科人才的需求。因此，在“大材料”學科教育背景下，實施開放式個性化的人才培養模式勢在必行。

二、moi人才培養模式的思路及培養理念

為培養材料工程專業的優秀人才，在“大材料”教育背景下，結合江西理工大學（以下簡稱“我校”）區位優勢與學科特色，形成了“開放式、個性化”、“以生為本、因材施教”的教育理念，即以學生個體差異為出發點，以教學科研平臺建設為切入點、以企業需求和學科發展為導向、以課程體系改革為手段、以能力培養為關鍵，以多元化人才培養為目標，全面開展材料工程專業人才培養模式的改革。改革的總體思路是通過構建學科基礎教育平臺，消除單一專業烙印；注重“大材料”各專業之間的內在聯系和共性，從社會需求、學科發展和學生個性出發，實施人才分流培養機制；重構基本核心課程體系，“量身訂制”專業課程并完善實踐教學環節；推行教師培養導航制，優化師資隊伍；實現“共性培養與個性培養、理論與實踐、學校與企業”的緊密結合，全面提高人才的培養質量。

三、moi人才培養模式的基本舉措

1.實施人才分流培養機制

從社會需求、學科發展和學生個性差異出發，以生為本，為充分實現因材施教，moi人才培養模式擬對學生進行分流培養，即在通識教育和學科基礎教育之后，結合學生興趣及特長分方向、分層次進行個性化培養。

首先，實施“工科專業+人文管理”教學，培養通用型的復合人才，即對學生進行工程素質培養的同時，加強外語、法學、管理等人文素質的培養，以滿足社會對既懂工程又會外語、掌握法律和管理知識的復合型人才的需求。在“大材料”教育背景下，以全面系統的知識學習和綜合思考能力培養為主，加強基礎教育、學科知識橫向與縱向間的聯系，允許學生在學科基礎教育平臺上根據自我興趣、自主選擇專業導師，淡化專業界限，打破專業壁壘，真正做到以生為本，培養具有更寬專業視野而且對材料科學領域適應性強的通用型人才。

其次，在完成了通識教育及學科基本專業課程學習的基礎上，根據自愿報名和專業考核相結合的方式，從中選拔出數理基礎扎實、外語水平較高、對科研有濃厚興趣的學生組建材料學科“試點班”，突破常規意義的導師制，實行本科生導師制管理，由導師“量身訂制”培養方案，在導師指導下以科研項目為驅動，培養具有相當創新能力的學術型精英人才。并且對于優秀人才直接推免，進入研究生學習。

最后，根據企業的特殊人才需求，建立“工程應用型”人才的“定單式”培養模式。企業、學生、學校通過簽訂三方培養協議，實行定向培養機制。學生前三年在校以學習為主，即理論教學和部分實踐教學環節由學校組織完成，專業實習、畢業實習、畢業設計等實踐教學環節由學位和企業共同組織完成，實行學校和企業共同培養模式。學生畢業后簽訂勞動合同、正式上崗。該人才培養機制具有崗位針對性和實用性。

2.理論課程體系改革

理論課程體系的改革總體上需按照“材料科學基礎”、“材料制備”、“材料結構及性能表征”及“應用”等四要素原則重構“大材料”基本核心課程體系，夯實學科基礎，突出學科基礎教育的平臺性，并結合不同類型人才的培養，專業課程的設置需突出個性化，進行“量身訂制”。對于復合型人才培養而言，在夯實學科基礎之上，引導學生選擇性修習法學、經管、外語等人文素質課程；對于工程應用型人才培養，要加大職業操守的培養和職業拓展訓練，重視生產技能實訓，促進學生就業時與企業“無縫對接”；對于研究創新型人才培養而言，將基于材料學科已形成的特色方向（如鎢、稀土及銅合金新材料、鋰電池材料材料、光伏材料等），通過強化“固體物理”、“高等化學”、“材料熱力學”等基礎知識，開展科研方法訓練和創新能力培養。

3.完善實踐教學環節

（1）moi人才培養模式要求在人才培養的過程中合理設置實驗教學進程，突出實驗教學的全過程化，使教學內容分層次、分模塊，并通過綜合性、設計性實驗開設，不斷提高學生實驗技能水平。具體而言，實驗教學進程分割成體驗期、學習期和創新期，相應地，在各期設置不同要求的實驗模塊。例如在體驗期，開出普通化學實驗之類的公共基礎實驗；在學習期，主要開出專業基礎課程實驗（如樣品制備及金相顯微鏡使用實驗等）及專業課程實驗（如有色金屬顯微組織觀察實驗等）；在創新期，由學生自主選擇方向、設計實驗內容并開出實驗（如有色金屬壓力加工實驗等）。通過不同階段開出不同類型的實驗，使實驗全過程化、層次化、模塊化，引導學生順利實現“知識遷移”，最終做到對基礎理論知識的融會貫通，活學活用。

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（2）在公共實驗的基礎上，提倡并鼓勵學生申請開放式創新實驗基金。多年實踐證明，創新實驗活動在本科生中對于推動學術風氣方面收效良好。moi人才培養模式要求在前期活動成功開展的基礎之上，制訂并完善開放式創新實驗基金審批、立項制度，保障資金支持切實到位。創新實驗基金制度將為學有余力的研究型、學術型學生提供更寬闊的專業發展空間。在開放式創新實驗活動的基礎上，進一步推介成果，如推介參加省級大學生科技創作挑戰杯競賽。在近年挑戰杯競賽中，材料工程專業學生已連獲佳績。

（3）在金工實習、認識專業等公共實習的基礎上，針對不同類型人才培養規格，個性化地制訂專業實習內容。在成績評定時，注重對實際效果的考核評價。

對于研究創新型人才專業實習以科研團隊為實習基地，通過結合導師的研究方向，積極參與導師的科研課題來完成。在專業實習過程中實施本科生導師制，通過提交學術報告或以的形式進行成績評定考核；對于工程應用型人才，其專業實習依托于企業并服務于企業，以工廠為實習基地，緊密結合企業對應用型人才的實際需求，跟蹤行業技術發展現狀，廣泛調研，在理論與生產實踐相結合中進行定向式學習，將依據企方的評價結果和意見進行成績評定；相對工程應用型而言，復合型人才的專業實習環節設置更為靈活，可以在本行業的相關工廠，也可以在有色冶金行業相關公司從事實習，遵從“寬口徑”原則，對實踐效果的評價也主要是基于企方評價結果和意見。

（4）人文實習是moi人才培養模式對于提高本科生人文素質、豐富大學生精神世界所提出的重要舉措。通過人文素質拓展，可以進一步健全大學生人格，陶冶大學生情操，同時營造良好的人文素質環境和氛圍，從而成為課堂教育的有機延伸和必要補充。

4.優化師資隊伍

（1）moi人才培養模式對于師資隊伍的規劃遵循導航制，即結合我校“育人為本、質量立校、特色強校、和諧興校”的辦學方針，緊抓江西省有色金屬行業的區域優勢和我校學科特色，根據材料科學領域長期發展所凝練出的教學科研方向，教師進行培養規劃的統籌兼顧、發展方向的靈活修飾，因勢誘導，通過師資梯隊建設和教師隊伍錘煉促進學科發展。

（2）大力推行“青年教師導師制”，即確定青年教師隊伍建設目標，制定《青年教師教育教學指導教師職責》，成立“青年教師導師制”領導小組，提高認識，統一思想，協調行動，使青年教師培養工作日常化、制度化。在導師制的大前提下，大力開展各種教育教學促進活動，通過專家講座、名師輔導、交流研討、參與互動、合作學習、案例分析、示范模仿、反思構建等方法，不斷提高青年教師教育教學的整體水平。

（3）教學科研團隊在moi人才培養模式上承擔著本科生導師的重要職責，團隊的教學水平將直接影響到人才的培養質量。通過推行教學科研團隊首席講師制，由首席講師來負責本科生人才培養計劃，并通過首席講師在科研教學方面的領軍作用，以點帶面，進而促進團隊的科研教學水平整體提高。

（4）為突出開放式實踐型教學，彌補課堂理論教學與生產實踐脫節的不足，并進一步充實實踐教學內容，通過引進兼職教師充實師資隊伍，通過定期邀請企方高級技術人員及管理高層進入本科生講堂，對本科生進行工程實踐知識培訓和職業操守教育。