材料化学工程论文篇1
我国产学研一体化教育观念已经深入到各高等院校的办学理念之中,成为人才培养中的重中之重。我国的产学研合作主要是以高校、企业及科研单位相互合作的模式为主。在此合作过程中,由于各合作主体之间的利益关系从而导致合作方在资源和信息上的不对等致使企业缺乏必要的合作愿望同时相关***策的落后又使得合作双方缺失组织机构及激励机制,从而造成高校产学研合作无法建立良性的运行机制。科研、教学、生产、应用之间的脱节缺乏推动产学研合作深化的利益机制是导致这一现象的主要原因,如何做好企业与高校的有效结合是高校人才培养中亚需解决的问题。
二、产学研一体化在材料工程类人才培养中的实施途径
材料工程类人才培养需以“依据学科、面向应用、个人培养”为宗旨启理调整专业结构不断增强专业设置与市场需求的契合度提高学生的实践操作能力和创新能力,为尽快适应社会生产打下牢固的基础。
1.明确人才培养目标合理设置课程体系。
材料科学是一门理论与实践紧密结合的学科。要想学生能够更好的适应社会成为具有创新能力的专业人才必须具有扎实的理论知识周此在课程设置过程中应注重基础理论课程的学习。只有掌握扎实全面的理论基础并且加以融会贯通才能够在将来实际生产中做到学以致用。结合新科技的发展不断扩充自己的知识面不断完善自己的创新能力在自己的专业领域才能有更好的发展。在课程选择上除了必修的课程之外,可以针对材料类各专业方向的发展状况增加专业选修课的设置由实践经验丰富的教师进行授课开拓学生的视野了解专业发展的最新动态。在此过程中要充分体现产学研合作的特点赴企业真正参与到教学环节中。企业可以结合当前工业的发展状况,在专业课程设置过程中提出意见和建议加培养模式的确定、教学内容和方法、实践性教学环节等。同时积极听取企业对专业课程体系建设和规划的意见与建议,tD实将实践与理论、学习与创新、应用丰富教学内容改善教学方式。
2.构建实验教学平台焙养学生拓展能力。
实验教学是高校培养学生动手能力最直接、最有效的方法。注重实验教学才能更好地培养学生爱动手、爱动脑的习惯,以便于更好地适应社会需要。在课堂教学中书本内容难免过于枯燥无味无法激发学生的学习兴趣河如果把实验教学融入到课堂教学中把上课地点由课堂转移到实验室边讲、边学、边做遇到问题及时沟通就有可能充分激发学生的参与意识与主动性。在实验过程中掌生的动手能力得到了锻炼,创新意识也自然得到了培养,对专业学习的需求自然会提高。以《材料测试技术》课程为例与其在黑板上洋洋洒洒地介绍设备是如何装备如何操作,不如带领学生亲自去实验室对应着设备进行解剖分析甚至可以让学生自己操作,这种教学方式更能加深学生的印象。另外值得注意的是在实验教学中应注重综合性、设计性实验的设置。与验证性实验不同的是综合性、设计性实验需要学生对多门课程的内容进行综合运用。教师可以结合科研方向及企业课题选择实验题目拓宽学生的专业知识面提高学生的专业水平。另外掌校应加大实验室平台的建设工作,为学生提供良好的实验资源共享平台。同时加强与企业间的联合高等院校可以与企业共建研发机构洪建联合实验室、教学实验示范中心、工程技术中心等研究机构企业对高校专业领域技术创新进行持续投入从而更好地实现资源共享焙养高素质的技术人才,保证科研的连续性,实现专业领域的不断进步。
3.加强实践教学环节真正实现校企联合。
培养高素质的应用型工程人才必须要提高学生的实践能力而学生的实践能力取决于实践教学。目前高校实现实践教学环节最主要的方式就是校企联合通过建立校内实习基地赴学生进行实践活动。加强实践教学环节就应该考虑学科知识的前后衔接合理安排实践的内容及顺序选择合适的企业,实现真正的校企联合。以实习为例材料专业可设置认识实习、生产实习和毕业实习三大实践教学环节。这三大实习有先有后需要合理安排。毕业设计也是人才培养中重要的实践教学环节之一。学生在选择毕业设计题目时可以结合教师的纵向、横向科研项目来选择池可以按照自己的专业兴趣方向选择。对于已签订就业协议的或有就业意向的同学,则可实现企业和学校双向培养的模式,允许学生到即将工作的单位结合该单位的实际生产情况选择合适的课题真题真做河以更快地适应技术发展需要。通过校企联合加强设计与实践的结合,能更快地将专业知识运用到实际的研究和工程设计中去提高学生自身的实践能力。
三、产学研一体化运作的应用前景
材料化学工程论文篇2
关键词:材料物理专业;材料物理化学;教学改革
中***分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)43-0115-03
一、材料物理专业的特色
材料物理专业是“研究各种材料特别是各种先进结构材料、新型功能材料物理基础、微观结构以及与性能之间关系的基本规律,为各种高新技术材料发展提供科学依据的应用基础学科,是理工融合的学科”[1,2]。材料物理是物理学与材料科学的一个交叉学科,主要通过各种物理技术和效应,实现材料的合成、制备、加工与应用。主要研究范围包括材料的合成、结构、性质与应用;新型材料的设计以及材料的计算机模拟等[3]。材料物理将理科的知识传授与工科的工程能力培养相结合,使传统材料工艺学与以现代物理学为基础的材料科学相融合,具有“亦工亦理,理工相融”的特点。
二、材料物理化学在材料物理专业中的作用和地位
材料物理化学是贵州大学材料物理专业本科生的学位必修课程,这门课程是从物理化学的角度研究材料科学与工程的基础理论问题,从基础的具有共性的原理及方法来论述各种材料的组成与结构、制备与合成、性能与应用的相互关系。该门课程的教学目的在于提高学生的专业知识水平,培养学生科学的思维方式和***的创新能力,以及综合运用基础理论来解决实际问题的能力。材料物理化学是材料物理专业非常重要的专业基础课,它以高等数学、大学化学、大学物理等理论基础课程为基础。高等数学是学习物理化学的重要手段和工具,物理化学只有通过数学语言的表达才能成其为真正的科学。认识到大学物理和物理化学中热力学内容的衔接,了解大学物理中原子结构知识的介绍,协调好与大学化学中原子结构部分内容的关系,突出重点,避免重复,讲清难点,是材料物理化学教学中值得注意和认真对待的问题[4]。材料物理化学同时也是材料物理专业的后续专业课程(材料腐蚀与防护等)的基础课程。材料腐蚀与防护课程中的金属与合金的高温氧化的热力学部分,就要运用材料物理化学中诸多热力学基本知识,如G-T平衡***和克拉佩龙方程等。材料物理化学如同一座桥梁,将材料物理专业的前期基础课与后续专业课联接起来,以完善专业知识的系统与连贯性。同时,材料物理化学作为一门重要的专业基础课,是许多高等院校研究生入学考试的必考科目。材料物理化学与材料科学与工程各专业相关的生产生活联系紧密。新材料的设计、合成以及产物性能的提高与可控自由基聚合反应中所用的新型催化剂和引发剂息息相关。在材料表面改性过程中,界面效应是起理论指导作用的。电化学在材料领域应用广泛,例如:熔盐电解法制取金属铝、多种稀土金属及其合金,金属在使用过程中的腐蚀及防护等,新型的化学传感器、燃料电池、锂离子电池的研究和生成都要用到电化学理论。而对于发展迅速的前沿材料纳米材料,如何制备具有规定尺寸和组成的纳米颗粒、测量其性质、了解它们的特殊性质与颗粒尺寸的关系等很大程度上依赖于科学测量手段和化学化工技术,这也离不开材料物理化学基本原理的指导。
三、材料物理化学的教学难点
根据在以往的教学过程中的观察与经验,材料物理化学是一门老师难教、学生难学的课程。这首先是因为材料物理化学课程与数学物理联系密切、抽象概念多、数理推导多、公式繁杂等特点。许多学生见到大段连篇的公式推导就会产生畏难心理,丧失学好该课程的信心,然后就逐渐厌学甚至放弃学习。再加上该门课程对于材料物理专业的学生来说,课时相对较少,要在有限的学时中掌握较多的内容,使得以往的教学出现点到为止,认识学习不够深入的现象[5]。该门课程的授课对象是大学二年级上学期的学生,处于这个时期的学生学习兴趣和学习热情处于整个大学的全盛时期,求知欲强,精力充沛。面对这样的学生,如何有效地利用他们的求知欲,激发起学习该课程的兴趣,并针对他们的缺点,制定行之有效的方法及对策,使其通过该门课程的学习,培养起运用物理化学的方法进行科学研究和解决实际问题的能力,是值得我们教学工作者值得思考并认真对待的问题。
四、材料物理化学的教学改革
针对上述问题,为提高材料物理化学的教学质量,激发学生的学习兴趣,培养学生能力,我们对材料物理化学课程教学进行了多方面的改革。
1.教学内容上的改革。(1)教学内容与材料物理专业特色相结合。针对材料物理专业“亦工亦理,理工相融”的特点,材料物理化学的教学思想与内容安排也要做到理工相融。既要把重点放在物理化学的基础理论、基础知识、基础技能的教育上,比如要对基本概念有比较深的理解,对重要公式能够熟练掌握,对课程作业有严格的要求等,以加强学生对理论知识的认识和理解[6]。同时,教师也要认识到工程教育是材料物理专业学生培养中不可缺少的重要组成部分,要彻底改变传统物理化学教学模式下工程教育处于从属地位的状况。我们既要强调物理化学学科的理论性和科学性,又要从工程需求的实际出发进行考虑,不能重科学轻技术、重理论轻实践,不能从理论到理论,而应注重相关结论的物理意义、适用范围,注重科学理论与工程问题的结合。(2)教学内容与科研实践相结合。材料物理化学课程应积极倡导科研与教学资源共享,以科研促进教学,适时地将最前沿的科研成果渗透到教材、教学和实验中。将科研课题和教学相结合,实现科研对教学的带动作用。如能实现教学和科研的互动,这将为本科生完成毕业论文,继续读研深造奠定坚实的基础,并能大大提高学生分析问题解决问题的能力、实验操作能力以及计算机软件的使用能力。同时将教学与教师的科研实践相结合,还有利于调动学生学习和进行实验操作的积极性及兴趣,启发学生的思维,激发其探索精神。例如,可将材料物理系教师的科研课题“稀土氧化物纳米颗粒的制备”与相关化学热力学和界面现象的知识相结合来进行教学,将教师课题“激光熔覆制备生物陶瓷材料”与相关的热力学知识相结合,如反应吉布斯自由能的计算及其作为反应判据的应用,等等。还可以鼓励感兴趣的学生参与到教师的科研实验中来,学以致用,加强知识点理解的同时,拓宽视野,锻炼科研及动手能力。
2.教学方法上的改革。(1)传统与先进教学手段相结合。传统的教学手段板书由于其单调、枯燥的特点已不能完全适应目前的教学要求,而多媒体辅助教学手段是***、文、像、色集于一体的现代化教学手段,它的应用使原本量大、抽象、复杂、枯燥无味的理论知识,通过形象、生动、直观的形式表现出来,调动了学生的积极性和学习兴趣,便于学生对知识的理解和掌握。同时,也为教师节省了大量板书绘***的时间,加快了授课进度也增大了教学信息量[7]。比如相平衡与界面现象这两章,利用多媒体手段能将各种相***、亚稳状态及润湿现象能内容形象直观地表现出来,配上动画效果,更便于学生的认识与理解。但是在整个教学过程当中,多媒体也不是放之四海而皆准的教学手段,在一些公式的推导演示以及课后习题的讲解过程中,配以一定的板书,将会起到解释充分、循循善诱的教学效果,使学生有充足的时间理解消化相关重点及难点。总之,不同形式的教学方法、教学手段须依据教学内容、学生能力、教学需求等灵活应用,才可较好处理有限的理论学时与教学内容多、传授知识与培养能力、主体与主导之间的关系,有效地提高学生学习兴趣、自学能力、综合素质,取得良好的教学效果。(2)教师指导与学生自主学习相结合。传统的材料物理化学的教学模式是填鸭式教学,老师讲,学生听,老师主动教,学生被动学,这样的教学模式使学生的主观能动性得不到体现和发挥,因而造成事倍功半的教学效果。师者,传道、授业、解惑也。教师除了完成传道授业的任务外,也要试***将学生的学习潜能激发出来,对此,我们采用了以下方法:①在教学中采用重点难点教师讲授、简单章节学生自主学习的方法。学生自主学习之后,采用课堂提问的方式以检验学生自主学习的学习成果。前面我们讲到学习材料物理化学的大二学生,具有较强的学习兴趣和能力,我们采用自主学习的方法将其能力激发出来,使学生的学习变被动为主动,从而收到事半功倍的教学效果。②采用模拟教学方式,进行角色互换,促使学生主动学习的同时,培养体恤他人、尊重他人的人文品质。对于某些难度较低易于理解的章节,比如新相生成与亚稳状态,可以让学生提前准备,然后走上讲台,与教师互换角色,完成自主学习的同时,更亲身体会教师备课、授课的整个过程,从中体会不易,进而达到互换立场、尊重他人劳动成果的品质培养效果。③课堂练习和作业讲解时,可采用分组讨论的形式,以培养合作交流、互助学习的精神。在教学过程中除了教书,我们更注重育人。学生完成学业进入社会以后必将经历团队合作的过程,我们通过分组讨论和学习的形式,将教学与育人相结合,以培养学生适应社会所必需的互助与合作交流能力。(3)短期教学与长期辅导相结合。贵州大学材料物理专业的材料物理化学的教学只有80个学时,大二上的一个学期就能完成相关内容的教学。但该门课程是一些学校材料类专业考研的必考科目,为了帮助学生在完成必修的学分之后还能更深入地学习该门课程,我们还为已经完成该门课程学习的学生提供长期的辅导,给学生提供答疑解惑的帮助,以助其完成进一步的深造和学习。
随着高等教育改革的不断改革和深化,社会对新时代大学生的需求,以及材料科学与技术的发展带来的知识信息量的快速膨胀,要求学生具备更加牢固的知识基础,更加灵活地运用知识的能力。在材料物理化学课程的教学改革过程中,我们体会到,只有不断地思考与改革,总结出一套顺应社会和学科发展的教学方法,才能提高教学质量,培养学生的综合能力,提高学生的逻辑推理能力以及分析问题和解决问题的能力,增强学生的创新精神和实践精神,从而适应新世纪科技进步与科学发展的需要。
参考文献:
[1]朱晓勇,等.构建工科院校特色的材料物理专业课程体系[J].合肥工业大学学报:社会科学版,2011,(2).
[2]刘宏玉,王媛媛.材料物理专业的特色方向研究[J].新课程研究,2011,(10):12-14.
[3]熊礼威,汪建华,王传新,等.新形势下材料物理专业教学改革探讨[J].课程教育研究,2013,(6):170-171.
[4]傅敏,等.物理化学在基础化学课程体系中的龙头作用[J].重庆工商大学学报:自然科学版,2004,6(21):633-635.
[5]朱晓东.材料专业物理化学教学改革探索[J].教育与教学研究,2011,25(12):90-92.
材料化学工程论文篇3
关键词:聚合物 成型加工 复合材料 应用型本科院校
中***分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)05(b)-0138-01
聚合物加工工艺是我校复合材料专业的一门重要的必修课程。它的目标是使学生了解从理论上了解影响聚合物性能的因素、成型加工中所需的添加剂、聚合物的结构与性质在成型加工中的变化,熟悉聚合物配方设计方法,掌握聚合物的成型加工方法以及工艺过程,培养***分析问题和解决问题的能力[2~5]。在教授的过程中,为了培养学生解决实际高分子材料成型加工中遇到的问题,我校复合材料专业增加了这门课程的实践和实习的课时,这样就减少了理论课的课时。我校这门课的课时仅为32课时,比起相应课程传统的理论课时要少了很多。此外,我校的部分学生来源于职高。这类学生相对的数学和物理的基础较为薄弱,使他们理解抽象理论较为困难,但是相对实践能力较强,大部分同学都可以对实际成型加工进行操作。因此,如何上好这门课是这门课程的老师面临的一大问题。
本文根据笔者阐述在“聚合物成型加工”教学过程中所做的思考和探索。从以下3方面进行课程改革。
1 重视理论基础,突出从理论到实际的联系
应用型本科院校的定位是在本科层次上培养有一定的理论基础和较强实践能力的应用人才[1]。可见,让学生们知其然和知其所以然同样重要。因此,要重视基础理论的教学。除了物理化学、高分子物理、有机化学、高分子化学等专业基础课是聚合物加工工艺的理论基础以外,加工技术本身也有一定的理论基础。而这些理论本身存在着内容分散化、概念抽象化、理论半经验化等特点。这就又增加了教学的难度。由于学生已具备初步的实践技能与知识,让学生通过已有的知识和技能来理解所学习的理论是一种很好的教学方式。因此,在课程教学中,理论的讲解亦是十分重要的,并且不单是理论的***讲解,更重要的是建立从理论到实践的关系。
聚合物加工工艺是采用各种成型加工设备,通过诸如混合、塑化、成型等手段将高分子原料转变为塑料或橡胶制品的过程。这里包含了两层意思:一是加工,是原料从固态变为可流动的状态的过程;二是成型,是物料从流动状态固化的过程。由此可见,聚合物的这些变化是聚合物加工工艺的主线。根据这个主线可以将课程的理论基础分解为三个部分:(1)发生了那些变化;(2)为什么会发生变化;(3)如何发生变化。通过课程分解使这门课程的理论知识系统化,从而教给学生的加工过程中的实质性问题。
2 统筹管理相关课程的实践教学体系
聚合物加工工艺是针对实际工程技术的一门课程[5]。因此,理论与实践相结合显得十分必要。对于实践性较强的课程,实验课的开设尤为重要。此外,此课程与高分子材料、复合材料等课程都有一定的相关度,部分内容有一定的重叠。因此在教学中,要充分考虑课程间的联系。因此,我们对实验教学进行了系统性的整合,建立了课程间的联系。
2.1 设立专门的实验课程
经过调查分析,我们发现高分子材料课程的部分实验也涉及某种特定材料的成型加工,而复合材料的部分实验设计几种不同材料间的共混与复配,并且各实验是***的。经过实验,学生掌握的只是某种仪器设备的使用或材料生产的某个步骤,而对高分子材料的生产加工没有系统的了解。所以,我们现将这几门课的实验全部分离,设立专门的实验课程,并将其设计成系统性实验。实验总体分为三大部分:(1)材料的共混与复配。主要的实验内容涉及高分子共混设备如开炼机、密炼机、挤出机等仪器的使用,高分子材料与添加剂的混合与复配;(2)材料的成型与后处理。主要的实验内容涉及将复配好的物料通过模压成型、注塑成型、压延等手段将单一的材料或复合材料制成成品;(3)成品的性能检测。
2.2 建立校外实习基地
为了让学生了解实际的生产过程,现场的实习十分必要。我校复合材料专业本着立足南京、服务南京的思想与南京市多家复合材料生产单位如肯特、沪江、海之美等建立了合作关系,使我校的学生有了多个教学实践基地。学生在实习基地切身体会高分子的加工过程,通过认知实习、生产实习和毕业设计等方式进入生产的第一线,从而更深刻的理解和了解聚合物加工的理论和工艺。
3 改变考核方法
正如前所述,聚合物加工工艺的这门课程分为理论和实践两大部分。这两部分教学内容存在很大的差异,就使得其教学方法必要多样化。与此相适应的考核方式也应该多样化。因此,在教学改革过程中,要针对不同教学内容和不同的教学方法,采用不同的考核方式。
对于理论部分的内容可以考试的方法进行考核,考察学生对理论的理解和掌握程度。对于实际的成型加工部分如挤出成型、模压成型、注射成型等,考核内容除了理论内容外,增加部分来源于聚合物生产厂家的实际问题,主要考察学生解决实际问题的能力,采用让学生自己查资料、做方案、集中讨论的方式进行考核。
4 结语
聚合物加工工艺是复合材料专业的一门重要的专业课,通过重视理论基础、突出从理论到实际的联系,强加强课程间的联系、建立系统的实践教学体系,改变考核方法等措施让学生在理解和掌握高分子成型加工的专业知识和基本技能。
参考文献
[1]尹飞鸿.工程类应用型本科教学质量保障体系的研究[J].上海工程技术大学教育研究,2007(3):22-25.
[2]郭正虹,方征平,程捷.聚合物成型加工课程教学改革初探[J].高分子通报,2011(1):105-108.
[3]周达飞.高分子材料成型加工[M].北京:中国轻工业出版社,2009:1-2.
材料化学工程论文篇4
[摘要]为适应高等教育改革的要求,本文根据暨南大学材料科学与工程专业的培养目标和方案,对“材料科学基础”大平台教学进行探讨。从课程发展的历史、性质及定位出发,优选教材,并依据“奠定学科基础”的角度,对教材中的教学内容进行了科学地扬弃,从而合理组织教学,科学运用教学手段,从中取得了一些较好的教改效果和经验。
[关键词]材料科学与工程专业 材料科学基础 教学
“材料科学基础”是研究材料的成分、结构、性能之间的关系及其变化规律的一门基础学科,是材料科学与工程专业一级学科公共主干专业基础课。根据***提出的拓宽专业口径、按专业大类进行人才培养的基本思路和1997年***学位办颁发的新专业目录,材料类的专业设置不再按传统分为金属材料、无机非金属材料和高分子材料。为此,各相关高校在材料科学与工程专业主干课程“材料科学基础”的教学上都进行了教学改革。暨南大学材料科学与工程专业自2002年设立以来,就依据***的要求,将专业培养目标设定为培养“大材料”科学研究与工程技术所需的人才。故“材料科学基础”课程内容设置为介绍三大材料的基础知识,在教学模式、手段及课程配套方面也具有鲜明的特色。本文阐述了暨南大学材料科学与工程系以“奠定学科专业基础,培养学生科学的思维能力”为宗旨,开展“材料科学基础”教学工作的经验和体会。并以此为契机,进一步优化教学内容,探索新的教学模式和教学手段,进一步提高教学质量。
一、课程发展历史、性质与定位
材料是人类文明发展的基石。人类发展的文明史就是按石器时代、陶器时代、青铜器时代、铁器时代来划分的,可见材料对人类文明进程的重要贡献。与人类使用材料的漫长历史相比,对材料的研究即材料科学的历史比较短暂。19世纪中叶,开始采用金相显微镜研究钢铁,相平衡热力学和统计热力学则为建立材料的相平衡与相变提供了理论基础。20世纪20年代,原子结构和量子力学提供了研究材料微观结构的理论,X射线衍射技术和电子显微技术为探索材料的微观结构提供了手段。20世纪50年代,金属学已初具规模。高校金属材料专业都开设了《金属学》课程。到20世纪60年代,世界经济的腾飞促使陶瓷学和高分子材料学建立,其代表作分别为wG金格瑞的《陶瓷导论》(Introduction to Ceramics)和PJ Flory的《高分子化学与物理》(Polymer chemistry and physics)。前者,wG金格瑞教授将金属学的原理应用于无机材料的结构、热力学、动力学、相变及性能分析当中,成功地指导了水泥、玻璃和陶瓷材料的生产和科研。而PJ Flory教授则主要围绕聚合物的合成过程、聚集态结构以及物理、化学等行为特征,阐述了高分子材料的结构及性能。到今天,三大材料的研究相互渗透,研究方法相互借鉴,产生了21世纪的材料科学。
“材料科学基础”着眼于材料基本问题诸如材料的结合键、材料的晶体结构及缺陷、材料的相结构与相***、材料的凝固、材料中的扩散,材料的塑性变形、材料的亚稳态。从金属材料的基本理论出发,将高分子聚合物材料、陶瓷材料、复合材料等结合在一起,使学生能把握材料的共性,熟悉材料的个性。本课程横向融合金属材料、陶瓷材料和高分子材料的基础理论于一炉,纵向则充分利用学生已经学过的基础知识(包括高等数学、普通物理、物理化学、材料力学等),并能连接后续的材料的分析与表征、材料物理、材料加工工艺学等必修课程及高分子材料、无机非金属材料、金属材料等模块的选修课程。
二、教学内容的优化和选择
现代材料工业和技术的发展推动材料从组成、结构和功能的单一化向复合化、一体化发展,使培养大材料、宽专业人才的教学改革迫在眉睫。在此形势下,2002年暨南大学材料科学与工程专业设立并开始招收首届本科学生,确定了《材料科学基础》为专业基础课(必修,72学时,4学分)。本课程内容旨在以物质结构和结构形成为主线将三大固体材料(金属材料、无机非金属材料、高分子材料)的基础知识有机结合,构建大材料专业公共性专业基础课教学体系。该课程体系旨在强化对学生重基础的通才教育模式,在教学内容上力求共性教学,突出个性特点。为此。从选择教材着手,优化教学内容,强化基础教学,着重培养学生科学的思维方法、创新能力以及运用基础理论解决实际问题的能力。
目前, “材料科学基础”教材体系可分为两大类。第一类沿袭“金属学”课程的教学内容,增加了少量无机非金属材料、高分子材料和复合材料等内容,往往侧重金属材料。这类教材基本上适合以金属材料为主导的材料科学与工程专业的教学。第二类教材则是在增加非金属材料、高分子材料、复合材料等新材料内容的同时,对该课程的所有内容进行了全新的组合,将它们有机地融入整个教材体系中,形成新的包含各种类型材料的教学体系。由于低年级本科学生的专业知识有限,这类教材在教学中要突出构建整个教学内容的逻辑性和条理性,避免学生掌握了各材料的个性,却忽视了各材料的共性,从而使整个课程陷入一个“材料学概论”的泥潭。为达到突出共性教学的目的,搭建一个合理材料科学与工程的知识平台,根据整个学科的培养方案和教学计划,我们选择上海交通大学出版社出版的面向21世纪新教材《材料科学基础》作为教材,从教学目标出发,该教材最显著的特点是着重于基本概念和基础理论,便于在教学中掌握深度和广度。根据本专业培养目标的要求和培养方案的特点,在确立教材内容、体系与后续课程的相互关联的基础上,在保持课程自身体系的完整性的条件下,兼顾到不同材料的特点及知识体系与要素课程内各个环节之间的逻辑关系,对该教材的内容进行了“扬弃”,将课程教学内容分为三大模块:
1 材料的结构。①微观结构:原子的排列方式、高分子链结构;②结构的完整性:晶体学基础、金属的晶体结构、合金、离子晶体结构规则、共价晶体结构、聚合物的晶态结构;③结构的不完整性:晶体缺陷、表面和界面、非晶态、亚稳态、准晶态。
2 固体中原子及分子的运动。①扩散:菲克第一、第二定律、扩散的热力学分析、扩散原子理论、影响因素;②高分子的分子运动:分子链的运动及其柔顺性、分子的运动方式及影响因素。
3 材料的组织结构变化。①材料的形变和再结晶:单晶和多晶体的塑性变形、回复和再结晶;②相***。单元系相***:凝固、形核和晶体长大;二元系相***:匀晶、共晶和包晶相***、混溶间隙、相***分析;三元系相***:相***基础、三元匀晶和共晶相***。
为了在上述教学内容中力求共性教学,以最大限度地淡化三大材料各自的专业色彩,力求突出共性的内容。例如,相平衡与相***的内容,选择了相律、相平衡热力学理论、一元、两元和三元基本相***类型的阅读等为重点内容,而淡化与此相关的教材中有关金属材料的冶金和铸造 转贴于 方面的内容。
通过多年的教学实践,上述教学内容的优化既得到了后续课程教师的肯定,又使学生学以致用,达到了奠定学科专业基础、培养科学思维的目的。
三、教学内容组织方式与目的
本课程教学内容的特点是“三多一少”,即叙述性的原理、规律多,需要记忆的概念、定义多,课程内容知识点多。理论计算少。因该课程内容枯燥、抽象,学生感到难学。具体表现在:不能很好地将数学理论应用到材料科学的基础课程、无法判定从而掌握教学内容中的重点、不能将所学的知识点和实际的材料联系起来。所以,我们在教学内容的组织上做了一些探索:
1 突破传统的“一本教科书”的局限性。本课程的教学内容在严格按照教学大纲和教学计划授课的同时,综合多种中文教材、英文教材等,力***做到知识面完整、讲授描述通俗易懂。如针对本专业每年都有数目不等的海外学生的特点,在教学提倡采用台湾晓园出版社出版的《材料科学与工程》作为补充性教材,提升外招学生对学科知识的认同感和认知度。
2 探索课堂教学,有所为,有所不为。课堂讲重点、难点,讲思路,留给学生充分的思考时间和空间,以调动他们的主动性和积极性。对难点和重点内容,尽量举出其应用实例,结合学科前沿知识,使学生知道该原理的用处,听课时不感到抽象、空洞,达到了理论联系实际的目的。而且,对重点和难点内容务必做到举一反三,确保学生能够掌握,以达到以点带面,进而掌握所学知识的目的。
3 注重教学内容的连贯性,连通性,提高学生对所学知识点的融会贯通能力。本课程在教学过程中,提倡预习,并将即将讲授的知识点与所学基础知识点的关联告知学生,使其掌握学习的主动性。对部分关联度高的章节,采用课堂讨论、换位讲授等方法,调动课堂气氛,使学生自觉地运用基础知识解决教学过程中的难点,从而提高他们通晓所学知识点的能力,达到全面提升专业素质和人文素质的目的。例如,在相***的学习中,尝试让学生利用所学的物理、化学知识换位讲授一元相***和二元相***的基础,一方面使他们学会对所学知识点进行归纳和演绎,另一方面提升他们的口头表达、演讲技巧。
4 充分、恰当地采用现代化多媒体教学方法,并辅之以动画,实现***、文、声、像的视听一体化教学。特别是对那些教学难点和需要丰富空间想象力的内容,形象、生动地展示在学生面前,既直观又富动感,可明显提高教学效果。
四、教学方法与教学手段
“材料科学基础”课程内容抽象、概念性强,学生在学习时容易感到枯燥难学。因此,在课堂上应常采用启发式教育,常用提问、问答或引而不发方法,调动学生的积极思维能力。在讲授时使用PPT演示文稿,尽量多用教学模型、挂***、照片和曲线***表等形象化语言。涉及部分教学内容如位错运动等,应结合动画生动地用***像演示给学生,以加深他们对课程内容的理解,提高学习兴趣。对于部分与前期知识关联度高的基本理论如单元相***,组织学生进行课堂讨论(seminar),并以学生发言为主,让他们直接参与教学。对需要运用较多数学知识且理论性较强的内容,如扩散第一、第二定律,应多采用板书推导,加强逻辑性学习。另外,为了提高学生对那些需要有丰富空间想象力的晶体结构、金相组织的转变和识别、位错、位错增殖和缠结过程等知识难点的理解和掌握,将先进的多媒体现代化教学手段引入材料科学基础教学中,并让它们以二维或三维动画形式生动形象地展示在学生面前,弥补传统教学在时间和空间等方面的不足,以提高教学效果。在课外,还可建立QQ空间,在群聊中解决课堂中来不及解决的问题,通过师生交流,提高学生探索性自学能力和学习的积极性。
在“宽口径,大平台”培养模式下开展材料科学与工程教学, “材料科学基础”作为专业必修的主干课程,突出共性教学是打好学科专业知识的必备条件。从时代的需要出发,合理选择及组织教学内容、创新教学手段和方法,使其与教学内容相互协调,是构建新时代“材料科学基础”教学体系的关键。今后, “材料科学基础课程”将继续围绕以符合时展、符合教育规律为中心开展课程建设,不断探索和实践,为成功培养宽专业人才奠定基础。
参考文献:
[1]石德珂,材料科学基础[M],北京:机械工业出版社,2003。
[21张联盟等,材料科学基础[M],武汉:武汉理工大学出版社,2004。
[3]刘智恩,材料科学基础[M],西安:西北工业大学出版社,2003。
[4]Donald R,Askeland,材料科学与工程[上下册)[M]台北:晓园出版社,1989。
[5]William D Callister,Fundamentals of materials science andengineering[M],北京:化学工业出版社,2004。
[6]胡赓祥等,材料科学基础[M],上海:上海交通大学出版社,2006。
[7]杨雄,材料科学基础-教学大纲和教材的改革与建设[J],科教文汇,2008,(7)。
[8]董兵海等,材料科学基础课程教学模式探讨[J],新课程研究(职业教育),2008,(135):18—20。
[9]齐义辉,韩萍,材料科学基础课程的教学改革与实践[J],辽宁工学院学报,2007,9(2):138—139。
[10]崔占全等,材料科学基础的教学改革与实践[J],教学研究,2007,30(1):53-57。
材料化学工程论文篇5
关键词:材料制备科学;课程教学;改革;教学效果
中***分类号:G 642.0 文献标识码:A
1 引言
材料科学与工程是21世纪社会发展的基础工程技术之一,能源、材料、信息科学是现代社会文明的三大支柱。新社会发展的关键在于人才的培养,因此,如何培养材料科学与工程行业的高素质人才,是提升国家核心竞争力的关键举措,也是社会发展的核心问题之一。
材料科学是研究材料的组成、结构、缺陷和性能关系及变化规律的一门应用基础学科,而材料制备科学则是研究材料制备新技术、新工艺以实现新材料的设计思想,从而使其投入应用的应用学科。因此,材料制备方面的知识对材料科学至关重要。
“材料制备科学”课程以课程讲授为主,辅以使用多媒体课件对学生进行介绍,同时结合教学计划中的认识实习和生产实习,对材料制备过程进行进一步的认识。因此,为了适应高级应用型本科人才培养的要求,有必要从“材料制备科学”理论教学的内容与方法、实践性教学的强化手段、课程考核办法以及考核评价指标等方面进行改进。
2 教学内容的优化
该课程讲授内容丰富,主要涉及了不同的材料制备方法,包括典的合成方法(高温合成、低温合成、高压合成等),软化学合成方法(先驱物法、溶胶-凝胶法、低热固相合成法、化学气相沉积法等),电解合成方法(自蔓延高温合成、微波合成)等合成方法。课程如果使用传统方法进行授课,单纯依靠板书和教材进行讲解,学生难免感到枯燥无味,无法取得较好的教学效果。因此,一方面需要加强多媒体教学,加强课程互动,充分调动学生学习的积极性,另一方面,在课程教学中需要加入实践教学环节,结合实践来启发学生在材料制备合成中的思路,达到课程教学改革的目的。
2.1 多媒体教学与板书教学的结合
课程中涉及到晶体生长理论的问题,已在材料科学基础中有较为详尽的描述,本课程在这方面的讲述应从简,而把重点放在材料的制备方法上。材料的制备方法涉及到大量的实验设备和微观分析手段。比如在溶胶凝胶法的讲述中,DLVO理论的解释需要结合gif***片甚至视频来进行直观的观察;而高温高压制备材料使用的高压釜,其制备方法也很难使用板书进行详尽的讲述。多媒体教学可调动学生感官的参与,加深学生对课程内容的理解,极大丰富了教学手段,还可提高授课的效率和质量。
2.2 课程互动方面的加强
与材料科学基础等基础课程相比,材料制备科学更注重与科研和实践的结合问题。授课老师不应靠“填鸭式教育”给学生灌输大量理论知识,而应该在课程上加强课程互动,引导学生与现实生活和实践相结合,更深层次了解材料制备和合成的技术。在课间时也应与学生加强互动,使学生不再感觉到理论知识的枯燥,增强他们对理论知识和应用的理解和认识。
2.3 课程教学与实践实习的结合
在国内大学普遍情况下,授课针对人数较多,给实践教学带来较大困难。而对于材料制备科学这类需要与实验结合的课程中,实践教学尤为重要。在该课程的教学中,尤其应该注意到实习参观与实验教学的相结合,在工厂大型制备工艺与实验室小型制备工艺的同时学习中,更加深入学习到材料制备的工艺与原理。
2.4 考核方式和考核内容的改革
本课程考试一般以闭卷考试为主,卷面成绩占学生最终成绩比例较大,且试卷更偏重理论知识,很难发挥学生对基础知识的掌握和运用。对于该课程的考核方式,不应只是理论知识的单纯记忆,这样容易造成“考前突击、考完就忘”的情况。针对材料的制备,可以针对某一材料的制备,课程上给学生布置作业,加深学生对制备过程的理解与记忆,并给予打分评定,最终综合来衡量学生对课程的学习情况。
3 结论
“材料制备科学”课程教学改革相对困难,如何让学生在较为轻松的氛围中学到相对较深的知识,需要授课教师进行进一步的努力。本文主要从不同的教学内容和教学方式出发,提出了多媒体教学、课程互动、加强实践、综合考核等改革方式,从而加强该课程的教学效果,培养出新世纪需要的优秀大学生。
参考文献
[1] 朱世富, 赵北君.材料制备科学与技术[ M] .北京:高等教育出版社, 2006.178.
材料化学工程论文篇6
【摘要】电子材料与器件课程作为电子材料专业的基础和入门课程,对于学生夯实基础、激发学习兴趣、展开深层次学习具有至关重要的作用。而该课程的教学方式方法,对于学生掌握电子材料与器件知识有着重要影响,在本文中,笔者将新形势下电子科技学科教学改革的特点和教学经验相结合,通过对电子材料与器件课程的教学内容、课程安排、教学形式等方面的研究,探索更加完善的教育教学方法,努力提高电子材料与器件课程的教学质量。
关键词 电子科学与技术;电子材料与器件;教学方法
电子材料与器件课程是电子科学技术相关专业的基础性课程,对于学生巩固基础知识和提高专业技能是极为重要的。而提高电子材料与器件课程教学的质量,使课程与社会需求相结合,是高校教师探索的重中之重。笔者承担着我校电子材料与器件课程的教学任务,在总结教学经验的基础上,笔者在教学内容、课程安排和教学形式等方面进行了尝试,并取得了一定的教学成果。
1.电子材料与器件简介
处于电子科学技术产业链前端的电子材料和元器件是众多核心基础产业的重要组成部分,是计算机网络、通讯、数字音频等系统和相关产品发展的基础。电子材料与器件是指在电子技术和微电子技术中使用的材料和器件,包括半导体材料与器件、介电材料与器件、压电与铁电材料、导电金属及其合金材料、磁性材料光电子材料和磁性材料、电磁波屏蔽材料以及其他相关材料与器件。电子材料与器件是现代电子产业和科学技术发展的重要物质基础,同时又是科技领域中技术导向型学科。它涉及到物理化学、电子技术、固体物理学和工艺基础等多学科知识。根据材料的化学性质,可以分为金属电子材料,电子陶瓷,高分子电子、玻璃电介质、气体绝缘介质材料,电感器、绝缘材料、磁性材料、电子五金件、电工陶瓷材料、屏蔽材料、压电晶体材料、电子精细化工材料、电子轻建纺材料、电子锡焊料材料、PCB制作材料、其它电子材料。
2.电子材料与器件课程教学模式
2.1电子材料与器件课程教学形式
电子材料与器件课程既包含电子材料的物理特性和电子器件的工作原理,还包含丰富的电子材料与器件的理论知识,并且与实践应用紧密结合。为了更好的培养学生的时间能力,增强实践意识,达到学以致用的目标。因此,电子材料与器件的课程教学应采取实验教学和理论教学相结合的教学形式,教师安排合理的实验活动,将理论教学与实验教学有机结合,达到学生巩固理论知识、增强实践技能的教学目标。
2.2电子材料与器件教学课时安排
教学采用教材《电子材料与器件原理》。在电子材料与器件教学的课时安排上,该课程作为电子科学与技术专业的核心课程,电子材料与器件课程的总课时应不少于80学时,理论课学时设计应在64学时左右,实验课学时应在16学时左右,任课教师可以根据教学过程中的实际情况增加或减少某一章节的课时安排。
2.3电子材料与器件课程教材选择
在电子材料与器件课程的教材选择方面,由于电子材料与器件是电子科学技术的一部分内容,目前我国关于电子科学技术的参考书籍很多,其中也不乏经典教材,但考虑到本科生对于该课程接触时间段、基础知识薄弱等特点,笔者认为任课教师可以自行编写课件和讲义,以便学生更好的理解教学内容。除此之外,由加拿大萨斯喀彻温大学电气工程系教授、加拿大电子材料与器件首席科学家萨法·卡萨普编写的《电子材料与器件原理(第3版)》也是业界公认的电子材料与器件教学的参考书籍。
3.电子材料与器件课程的理论教学
在新时期素质教育的背景下,电子材料与器件课程的理论教学更侧重于加强学生的实践能力,因此需要对传统的电子科学技术教学中重视原理、定律和规律的模式进行调整,在教学内容的设置方面,为了便于学生更好的理解知识体系,以笔者讲授电子材料与器件理论课程(共80学时)为例,该理论课程共被划分为材料科学的基本概念、固体中的电导和热导、量子物理基础、现代固体理论等四个章节,这四个章节阐述了电子材料与器件涉及的基础理论,内容包括材料科学基础理论、固体中的电导和热导、量子物理基础和现代固体理论,以及对各种功能材料与器件的原理与性能的讨论。另外,在讲授每章内容时,任课教师应注意弱化理论知识,增加实践知识。
4.电子材料与器件课程的实验教学
电子材料与器件的实验教学要与理论教学紧密结合,并重点介绍理论课上讲过的电子材料与器件,实验课程学时不能偏少,开设实在要安排在理论教学完成之后,使学生能够充分将理论知识应用于实践中。在实验开始前,教师要要求学生充分掌握理论知识,实验结束后,学生要写实验报告,使实验切实产生作用,而不是走马观花。在实验课程的设定方面,要尽量避免与其其它验课程的重复,还要确保理论与实践相辅相成,充分利用实验资源。
5.电子材料与器件课程的学生评价体系
素质教育的电子材料与器件课程的学生评价标准应区别于传统的考试评价方式,教师要将学生的平时表现、理论知识掌握、实践能力等纳入对学生的评价体系中。促使学生不再局限于对电子材料与器件规律、定义等知识的僵化掌握,而是将学习重点偏向于实践和应用。这种评价方式的转变,有利于学生积极主动的掌握知识,在实践中巩固理论知识,在理论中深化实践知识,全面提高电子材料与器件的课程教学效率和质量。
电子材料与器件在信息产业的发展与科学技术的研究中的重要性与日俱增。它既是电子科学技术体系专业知识中的重要环节,更为电子科学专业的学生提供了良好的科研基础和就业竞争力。本文通过对电子科学与技术专业特点与电子材料与元器件课程内容的分析,探讨了电子材料和元器件在电子科学专业领域的重要性,笔者还结合自身多年电子科学专业的教学经验,对电子材料与元器件教学的教学形式、课时安排、教材选择进行了新的探索,对电子材料和元器件的理论和实践课程提出了新的意见和建议,以便于提高教学质量,提升学生专业素养。
参考文献
[1]萨法·卡萨普.《电子材料与器件原理(第3版)》.西安交通大学出版社.2009年6月
[2]安毓英,刘继芳,李庆辉.光电子技术[M].3版.北京:电子工业出版社,2013
材料化学工程论文篇7
关键词:土木工程材料,发展趋势
0引言
随着人类文明及科学技术的发展,土木工程材料的不断进步与改善。现代土木工程中,尽管传统的土、石等材料的主导地位已逐渐被新型材料所取代。目前,水泥混凝土、钢材、钢筋混凝土已是不可替代的结构材料;新型合金、陶瓷、玻璃、有机材料及其他人工合成材料各种复合材料等在土木工程折中占有愈来愈重要的位置。
1 土木工程材料现状及要求
与以往相比,当代土木工程材料的物理力学性能也已获得明显改善,随着现代陶瓷与玻璃的性能改进,其应用范围也有明显的变化。例如水泥和混凝土的强度、耐久性及其他功能均有所改善。随着现代陶瓷与玻璃的性能改进,其应用范围与使用功能已经大大拓宽。此外,随着技术的进步,传统的应用方式也发生了较大变化现代施工技术与设备的应用也使得材料在工程中的性能表现比以往好为现代土木工程的发展奠定了良好的物质基础。尽管目前土木工程材料在品种与性能上已有很大的进步,但与人们对于其性能要求的期望值还有较大差距。首先工程中的性能表现比以往好为现代土木工程的发展奠定了良好的物质基础。尽管目前土木工程材料在品种与性能上已有很大的进步,但与人们对于其性能要求的期望值还有较大差距。
1.1 从土木工程材料的来源来看
鉴于土木工程材料的用量巨大,尤其在应用方面,经过长期使用的不断累积,单一品种或数个品种的原材料来源已不能满足其持续不断的发展的需求。尤其是历史发展到今天,以往大量采用的粘土砖瓦和木材等已经给社会的可持续发展带来了沉重的负担。论文参考网。从另一方面来看,由于人们对于各种建筑物性能的要求不断提高,传统建筑材料的性能也越来越不能满足社会发展的需求。为此,以天然材料为主要材料的时代即将结束,取而代之的将是各种人工材料,这些人工材料将会向着再生化、利废化、节能化和绿色化等方向发展。
1.2 从土木工程对材料技术性能要求的方面来看
技术性能的要求也越来越多,各种物理性能指标的要求也越来越高,从而表现为未来建筑材料的发展具有多功能和高性能的特点。具体来说就是材料向着轻质高强、多功能、良好的工艺性和优良耐久性的方向发展。
1.3 从土木工程材料应用的发展趋势来看
为满足现代土木工程结构性能和施工技术的要求,材料应用也向着工业化的方向发展。例如,水泥混凝土等结构性能向着预制化和商品化的方向发展,材料向着半成品或成品的方向延伸,材料的加工、贮存、使用、运输及其他施工技术的机械化、自动化水平不断提高,劳动强度逐渐下降。这不仅改变着材料在使用过程中的性能表现,也逐渐改变着人们对于土木工程使用的手段和观念。
2新型土木工程材料——绿色建材
土木工程材料行业对资源的利用和对环境的影响都占据着重要的位置,在产值、能耗、环保等方面都是国民经济中的大户,为了保证源源不断地为工程建设提供质量可靠的材料,避免新型材料的生产和发展对环境造成危害,因此“绿色建材”应运而生。目前正在开发的和已经开发的绿色建材和准绿色建材主要以下几种:
第一、利用废渣类物质为原料生产的建材,这类建材以废渣为原料生产砖、砌块、材板及胶凝材料,其优点是节能利废,但仍需依靠科技进步,继续研究和开发更为成熟的生产技术,使这类产品无论是成本上,还是性能方面真正能达到绿色建材标准。
第二、利用化学石膏生产的建材产品,用工业废石膏代替天然石膏,利用先进的生产工艺和技术可生产各种土木建筑材料产品。这些产品具有石膏的许多优良性能,开辟石膏建材的新来源,并且消除了化工废石膏对环境的危害,符合可持续发展战略。
第三、利用废弃的有机物生产的建材产品,以废塑料、废橡胶及废沥青等可生产多种土木工程材料,如防水材料、保温材料、道路工程材料及其他室外工程材料。这些材料消除了有机物对环境的污染,还节约了石油等资源,符合在资源可持续发展方面的基本要求。
第四、利用各种代木材料,用其他废料制造的代木材料在生产使用中不会有害人的身体健康,利用高兴技术使其成本和能耗降低,将是未来绿色建材的主要发展方向。
第五、利用来源广泛的地方材料为原料,利用高科技生产的低成本健康建材,不同的地区都可能有来源丰富、不同种类的地方材料,根据这些地方的性质和特点,利用现代技术,可生产各种性能的健康材料。如某些人造石材、水性涂料、某些复合性材料也是绿色建材的发展方向。
3 土木工程材料的发展趋向
众多现象表明进入21世纪以后,在我国甚至是全世界范围内,土木工程材料的发展应具有以下的一些趋向:
研制高性能材料,例如研制轻质、高强、高耐久性、优异装饰性和多功能的材料,以及充分利用和发挥各种材料的特性,采用复合技术,制造出具有特殊功能的复合材料。
充分利用地方材料,尽量减少天然资源,大量使用尾矿、废渣、垃圾等废弃物作为生产土木工程材料的资源,以及保护自然资源和维护生态环境的平衡。论文参考网。
节约能源,采用低能耗、无环境污染的生产技术,优先开发、生产低能耗的材料以及能降低建筑物使用能耗的节能型材料。论文参考网。
材料生产中不得使用有损人体健康的添加剂和颜料,如甲醛、铅、镉、铬及其化合物等,同时要开发对人体有益的材料,如抗菌、灭菌、除臭、除霉、防火、调温、消磁、防辐射、抗静电等。
产品可循环在再生和回收利用,无污染废弃物,以防止二次污染。
总结:总而言之,土木工程材料往往标志一个时代的特点。土木工程材料的发展的过程是随着社会生产力一起进行的,它和工程技术的进步有着不可分割的联系。工程中选材料时通过对环境的影响对后来人的影响来决定土木工程材料的好换,在未来,基于材料原有的性质的基础上,“可持续发展”将是衡量建筑工程的一把尺子。
参考文献:
[1]《土木工程材料》中国建材工业出版社 王福川著
[2]《土木工程材料》重庆大学出版社 彭小芹主编
[3]《土木工程材料》武汉理工大学出版社 陈志源、李启令主编
[4]《土木工程概论》武汉理工大学出版社 罗福午著
[5]《土木工程材料》天津大学出版社 阎西康、赵方冉、伉景富、韩龙***
材料化学工程论文篇8
【关键词】高分子材料成型加工 教学改革 课程设计
【中***分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2014)14-0010-02
在高分子科学的学科构架中,形成了高分子化学、高分子物理、高分子工程三个基础性分支学科,以及功能高分子及高分子新材料两个综合性研究领域。高分子材料成型加工属于高分子工程研究的范畴,高分子工程的主要研究线索是,研究在外场(剪切力、振动力、温度、压力等)作用下,高分子的链运动、相态及结构的变化规律和控制条件,从而发展聚合物成型的新方法和新技术。
高分子材料是材料领域的后起之秀,它具有许多其他材料不可比拟的突出性能,在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域已成为不可缺少的材料。大多数高分子材料需要经过成型加工才能形成制品,无论金属、陶瓷、玻璃还是天然材料,没有哪一种材料能像高分子材料那样,其最终结构与性能都强烈依赖于加工过程。高分子材料加工过程是控制聚合物制品结构和性能的中心环节,内容涉及高分子物理、高分子化学、聚合物流变学、机械、计算机模拟等多学科,其任务是了解高分子材料的加工特性,确定最适宜加工条件,制取最佳性能产品,为合成具有预期性能的高分子材料提供理论依据。
高分子材料成型加工是高分子材料与工程专业最重要的专业核心课程之一。高分子材料成型加工的工程本质决定了它是一门多学科交叉、科学与工程紧密结合的学科。为使学生建立起大工程的观点,理解其精髓,本课程的讲授会涉及以上诸多学科的内容,要使学生在有限的学时内掌握这门课的基本内容,并且通过对高分子材料成型加工课程的学习,具有高分子材料及其制品设计、生产和研究的科学思维以及创新研究素质,无论对授课老师还是学生而言都是一个新的挑战。笔者结合自身讲授高分子材料成型加工课程的教学实践,在课程体系、教学内容、教学方法等方面提出以下几点看法。
一 加强课程的横向联系
高分子材料的生产有三大关键要素:适宜的材料组成、正确的成型加工方法、配套的成型机械及成型模具。要生产出一个有使用价值,能够利用现有成型设备进行加工的高分子材料制品,必须同时满足以上三个要素。高分子材料生产三个要素之间相互联系、相互影响,是一个不可分割的有机整体。从这个意义上来看,高分子材料成型加工与成型机械的联系应是非常密切的。
高分子材料成型加工与高分子材料成型机械是高分子材料与工程专业的两门专业基础课,这两门课程在本质上有密切的联系,高分子材料成型加工课程包括原材料树脂、助剂、配方设计、成型设备、成型模具、工艺条件及控制等方面,高分子材料成型设备课程主要讲述不同加工方法所采用的成型设备,如开炼机、密炼机、挤出机、注塑机、压延机、中空吹塑机等,从其包括的课程内容看,成型加工和成型机械相互渗透、相互联系,也有交叉重叠的内容,因此有必要对这两门课程的教学内容从整体的高度重新进行规划。
在这个原则的指导下,教师在教学中可以按照原材料、设备、工艺这三大要素组织教学内容,从而把两门课的知识点有机地融合起来,加强课程的横向联系,打破传统的教学模式,培养学生的大工程观。如在讲授聚氯乙烯(PVC)管材挤出成型工艺这部分内容时,教师首先讲授挤出所用的原材料配方(PVC树脂、各种助剂),由于PVC树脂牌号众多,不同牌号的树脂制备方法不同,树脂的性能也不同,在加工过程中所选用的工艺也会有所差异,因此,教师在开始讲授成型工艺时,有必要使学生具备原材料选择这个意识。然后介绍管材成型所需的设备(包括挤出机类型、机头口模、螺杆结构、螺杆组合、传动系统、控制系统、辅机)。如在讲解螺杆时,可分析各种螺杆结构参数对成型加工的影响,各种不同混合、混炼元件的螺杆组合所具有的加工特性,并结合PVC管材生产工艺特点,讲解生产PVC管材所用螺杆的选用原则。在讲解挤出机机头口模时,可将机头口模流道的设计、口模类型等涉及成型机械的内容引入课堂中,使学生掌握有关机头口模设计的基本原则。最后,讲授PVC管材生产的工艺条件及控制方法(螺杆转速、牵引速度、挤出机及机头温度)及其对制品性能的影响。
教学内容改革是21世纪高等教育教学改革的重点,将高分子材料成型加工与成型机械有机结合起来,重新组织课程内容既有利于教师的教学与学生的学习,增强理论教学的课堂教学效果,同时节约下来的理论教学课时可用于实践教学环节,培养学生的动手能力和创新意识,提高在社会上的竞争力,也符合高分子材料加工行业对本专业毕业生所提出来的越来越高的要求。
二 按课程主线组织教学内容
本课程以“材料―成型加工―制品性能”这条高分子材料成型加工的主线组织教学内容,重点了解和掌握高分子材料、成型加工工艺、制品性能三者的关系;材料的不同与成型加工方法的关系;同样的材料用不同的加工工艺方法或加工工艺条件,所得制品的性能为何不同;制品的性能
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* 基金项目:广东石油化工学院教育科学研究基金项目
与材料本身的性质有何关系等,强调了成型加工对制品性能的重要性,即高分子材料最终的结构与性能强烈依赖于加工过程这一独特之处,这是本课程的主题思想――高分子材料的工程特征,教师在教学过程中,将这一主题思想贯彻始终是本课程教学的首要目标。
在教学过程中,任课教师应将高分子科学基础理论与实际生产和日常用品的例子相结合,与学生进行分析和讨论,启发学生在学习过程中牢牢抓住本课程的主题思想。对于聚合物来说,具体结构决定了它的性能,同一种链结构的聚合物,由于成型加工条件的不同,分子链的排列与堆砌方式会有所不同,从而形成不同的聚集态结构,聚集态结构不同,制品性能也大不相同。如生产聚丙烯注塑件时,聚丙烯注塑制品最终的物理性能不仅与本身分子量和结晶性等有关,而且与注射工艺条件的控制有关。不同的工艺条件导致聚丙烯具有不同的微观结构,而微观结构又直接影响聚丙烯注塑制品的强度、韧性、硬度以及成型加工等性能。如聚丙烯注塑件的光学性能会受到注射成型条件的影响,聚丙烯注塑件在冷却过程中,由于塑件不同部位的温度场、应力场的分布不同,从而会造成注塑件内不均匀的体积收缩和密度分布,因此严重影响了塑件的光学性能和力学性能。这些例子很好地体现了“高分子材料―成型加工―制品性能”这条高分子材料成型加工的主线。
三 对教学方法进行改革
1.多媒体教学
高分子材料成型加工属于专业技术课,教学内容具有很强的理论性和实践性,许多内容涉及成型机械的结构以及具体的操作过程,在学生大多缺少实际感性认识的情况下,单纯依靠文字的板书进行课堂教学,学生难以理解,教学效果不理想。因此,课堂讲授可借鉴国内一些院校的聚合物成型加工精品课程网站的教学资源来制作多媒体课件,通过结合所用的教材,有选择性地将多媒体动画仿真和***片资料补充到电子课件中,不断修改完善课件内容,增加课堂信息量,提高教学效果,激发学生的学习兴趣。为了加深学生对实际生产过程各种机械设备、操作工艺的认识,教师可通过收集各种高分子材料成型加工厂的生产视频,然后在课堂上进行播放讲解,可增加学生对高分子材料成型加工工艺的感性认识。如在讲薄膜的中空吹塑时,大多数学生对旋转机头的工作方式比较陌生,笔者通过给学生播放带有旋转机头口模的中空吹塑生产过程,学生在录像中可以很直观地看到旋转机头在工作中的运行情况,以及旋转机头如何调整薄膜厚度的工作原理,这些都使学生感受到课本的理论知识并不是枯燥的,它来源于生产实际,并对生产实际起到指导作用。
除了在课堂上引入多媒体课件外,教师还可向学生推荐一些著名的专业网站,包括美国塑料工程师学会(SPE)、美国塑料工业协会(SPI)、中国注塑技术论坛、聚合物技术网等,鼓励学生了解加工工程的前沿发展,从而提高学生的学习兴趣。
2.案例教学
为了提高学生分析问题和解决问题的能力,经常以日常生活中常用高分子材料制品进行案例教学,帮助学生认知高分子材料成型加工的整个过程,如日常用到的笔记本外壳、空调外壳、排水管、薄膜、泡沫塑料、汽车轮胎等,启发学生去思考,然后进行讨论,针对常用制品分析所用的原材料、成型方法和工艺,使学生在看得见、摸得着的实例中体会所学知识,这样的教学方法提升了学生学习效率和学习效果。在实际教学中,教师可给学生提供一些案例,如某个工厂某批次的注射件出现了应力开裂现象,试让学生讨论分析其中的原因,并提出解决方案。通过课堂讨论,学生从这一案例中可学到包括原材料、成型方法、成型工艺条件(温度、压力)、制品性能(应力开裂)在内的许多知识点,很好地将高分子材料基础理论与生产实际相结合,学生可以充分理解“高分子材料―成型加工―制品性能”这一课程的主题思想。
3.课程设计
作为大工程观教育理念的一部分,培养具有敏锐工程师意识的学生是工科教学的一个重要目标,高分子材料成型加工课程作为一门实践性很强的学科,可为学生将来走进企业站稳脚跟打下良好的基础,因此,在教学中引入项目教学的理念,让学生利用各种校内外的资源及自身的经验,通过完成给定的工作任务来获得知识与技能。本专业的课程设计是以高分子材料生产流程为主线,实现项目教学,以培养学生的创新能力。
设计内容可以典型的通用高分子材料(如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等)的生产任务为依托建构、设计出一个高分子材料产品生产项目(包括厂址的选择、原料选择、配方设计、高分子材料加工方法、设备的选型以及生产成本的核算等)。它有效地解决了传统教学中理论与实践相脱离的弊端,使理论教学内容与实践教学内容通过课程设计紧密地结合在一起。在设计的过程中,学生通过互联网查找大量的资料、数据,通过到企业调查,掌握了许多第一手资料,在这个过程学生可以概括性地知道所学专业的主要工作内容及其在整个生产过程中所起的作用。
四 结束语
高分子材料成型加工是一门实践性很强的专业技术课程。结合该门课程自身的特点,通过采取加强课程间的联系,抓住课程主线教学、改革教学方法等措施,力***改变该课程课堂讲授效果不高、学生学习积极性普遍较低等现象。
在不断深化教学改革的过程中,要想使学生学有所得、融会贯通,首先应提高学生在高分子材料产品的设计、生产和研究等方面的综合应用能力,从而培养具有卓越工程师意识的高分子材料专业技术人才。
参考文献
[1]申长雨、关绍康、张锐.加强课程建设 培养创新人才――“高分子材料成型加工”课程建设随想[J].中国大学教学,2008(3):52~54
[2]胡杰、袁新华、曹顺生.《高分子材料成型加工》课程教学中的几点思考[J].科技创新导报,2010(4)
[3]李宝铭、张星、郑玉婴.高分子材料成型与加工课程建设初探[J].化工高等教育,2010(3):39~41
材料化学工程论文篇9
(烟台大学环境与材料工程学院,山东烟台264005)
摘要:随着全日制专业硕士招生数量的加大,企业对优秀工程硕士研究生的需求也在逐步增大。为了使培养的工程硕士研究生能更好地服务社会,各高校在培养方案制定、毕业论文选题等各个环节都注重密切结合各专业的行业需求,使培养的硕士研究生既拥有一定的理论基础,又具备较强的实践能力,毕业后能很快地适应企业需求,满足企业对具有良好职业素养和解决实际问题的工程师的需求。本文以烟台大学环境与材料工程学院材料工程专业硕士研究生的培养模式为例,探讨工程硕士研究生培养环节设置的重要性,以期为工程硕士研究生的培养提供参考。
关键词 :工程硕士;基础理论;实践能力;培养模式
DOI:10.16083/j. cnki. 22-1296/g4. 2015. 08. 002
中***分类号:G643.0 文献标识码:A 文章编号:1671-1580(2015)08-0004-02
2009年,***进行了学位制度改革,力求转变研究生培养理念,全日制专业硕士研究生不再仅仅面向往届毕业生,开始鼓励应届毕业生报考,目的就是要培养现代经济社会发展急需的应用型高层次人才。为了更好地适应社会发展对高层次人才的需求,对全日制硕士研究生实行分类培养,对于一些具有一定科研潜力而又愿意致力于科学研究的学生,鼓励其报考学术型研究生,以后可以到科研院所搞研究工作,或者选择攻读博士研究生进一步深造。对于一些将来不想从事科学研究工作,而是毕业后想到企业发展,但是觉得本科学到的知识不能满足企业需求,想进一步提高自己解决实际工程问题能力的学生,鼓励其报考专业硕士研究生,进一步提高自己的理论素养和工程实践能力。
本文以烟台大学环境与材料工程学院材料]二程专业硕士研究生的培养模式为例,探讨工程硕士研究生培养环节设置的重要性,以期为材料工程硕士研究生的培养提供参考。
一、研究方向的确定
根据学院各个教师的研究方向、学院现有的实验条件、合作培养单位的情况等设定材料工程硕士的培养方向。学院设有无机材料方向、高分子材料方向、新型金属材料及其制备加工技术、金属材料组织与性能控制、材料表面特性与改性技术等研究方向。当然,每个培养方向都是注重理论为基础、实践能力培养为最终目的的培养模式。无机材料方向侧重研究与开发无机质材料的新品种、新工艺、新特性、新用途以及新的实用技术;高分子材料主要研究将高分子材料合成与加工融为一体的新型反应加工制造技术;金属材料主要以新型金属材料加工制备技术与工艺的研究为主,研究金属材料加工过程中的微观结构、组织形态、相变规律及其对材料零部件强韧性和服役寿命的影响,实现金属材料组织与性能的精确控制;材料表面特性与改性致力于研究耐磨、耐蚀、耐高温涂层材料及其加工设备技术、材料表面涂层的制备技术及调控技术。
二、培养目标的明确
虽然全日制工程硕士研究生的培养目标是培养应用型人才,但是对于他们的培养应该区别于职业学院学生的培养模式,充分考虑到硕士研究生的教育层次,使专业硕士研究生在知识结构上实现学术与应用的统一,既具备一定的学术水平,达到硕士研究生层次教育的学术水平,掌握较深厚的本学科领域的理论知识,同时具备解决实际应用问题的能力和素质。基于上述思路,我们制定了学院材料工程硕士研究生的培养目标——既要掌握材料工程领域的基础理论、先进的材料制备技术、材料检测技术和手段等,又能够在该行业的某一具体方向具备良好的***从事丁程设计、工程实施、工程研究、工程开发、工程管理等能力,特别是具有较强的解决工程实际问题的能力。
三、课程体系的构建
全日制丁程硕士课程体系设置不能完全“去学术化”。在课程设置方面,我们注重基础理论课程和工程应用类型课程并存,将材料工程硕士研究生课程分为公共基础课、专业基础课、专业限选课和选修课四类。公共基础课包括中国特色社会主义理论与实践、自然辩证法、知识产权法等***治理论课以及基础英语、专业英语等。***治理论课采取在国家规定的教学大纲范围内完成课程设置。外语作为工具学科,在制定教学大纲时就充分考虑工程硕士研究生的培养目标和要求,紧密结合专业工程实际的要求,使学生在具备一定的基础英语知识的基础上,通过工程外语类课程的学习熟练掌握工程实践类英语知识,具备查阅英文资料、了解行业发展方向的能力。
在专业基础课方面,我们设置了固体物理、固体化学、材料现代分析测试技术等材料学科的基础课程。固体物理着重研究固体的物理特性、微观结构、固体中各种粒子运动形态和规律及它们的相互关系;固体化学重在研究实际固体物质化学反应过程及特性、固体的合成方法、晶体生长过程、固体的化学组成和结构,特别是固体中存在的缺陷及其对物质的物理及化学性质的影响,探索固体物质作为材料实际应用的可能性:材料现代分析测试技术则可以使学生掌握材料常用的测试技术、测试手段等以及各种测试方法的基本原理。
专业限选课和必修课则根据学院主要的科研方向设置了一些应用性很强、紧密联系工程实际的课程。选修课的设置为学生自主选择课程类型提供了方便,学生可以和自己的导师协商,根据自己所从事的毕业论文选题以及将来自己想从事的行业选择适合自己发展的课程。
为了提高教学质量,我们选用资深的研究生导师作为授课教师,他们不仅具有深厚的理论知识,而且具备丰富的科学研究和工程实践经验。此外,为了使学生更早地接触企业发展现状、了解材料行业的发展前景,学院聘请优秀的企业导师或行业知名专家为学生开设学术讲座、特色专业选修课。
四、学位论文的选题
材料工程硕士的培养采用两年制,课程学习时间安排一年,学位论文安排一年。课程学习结束后,鼓励学生到企业去,由学校导师和企业导师联合培养。学校导师和企业导师根据学生所学专业的实际情况以及企业的实际条件,结合学生将来的就业前景,选取切合实际的应用性论文题目。论文选题可以是新技术、新工艺、新设备、新材料、新产品的研制和开发,工程设计与研究,技术研究或技术改造方案研究,工程软件或应用软件开发,工程管理等。论文内容应达到学校对工程硕士研究生论文工作量的要求,体现作者综和运用所学的科学知识解决工程实际技术问题的能力,理论联系实际,既具备一定的理论基础,又具有较强的实用性。
考虑到我们学院材料工程硕士研究生的学制较短,为了使学生更好地完成学位论文,在课程学习阶段,利用学生的空余时间让学生多掌握一些技能,提早为学位论文的完成奠定一定的基础。入学后,导师可以根据自身的科研情况,尽早为学生选好毕业课题,指导学生先查阅
材料化学工程论文篇10
论文摘 要:本文通过分析国内外高等院校材料化学专业课程体系设置的原则和经验,调查我校往届毕业生知识结构和能力结构对社会的适应性,提出了民族高等院校材料化学专业课程体系和课程设置的基本原则,形成了民族高等院校材料化学专业的基本规范,这将为民族高等院校材料化学专业的发展以及提高民族高等院校材料化学专业的人才培养质量提供有力保证。
在人类社会的发展过程中,材料的发展水平始终是时代进步和社会文明的标志,人类文明的发展史就是一部如何更好地利用材料和创造材料的历史[1]。同时,材料的不断创新和发展也极大地推动了社会经济的发展。在当代,新材料、信息技术、生物技术并列为新技术***的重要标志,其中新材料更是科学技术发展的物质基础和技术先导[2]。因此,对于民族高等院校材料化学专业如何在课程体系设置上体现民族高等院校的特点,体现“面向少数民族和少数民族地区,服务少数民族和少数民族地区”的办学宗旨,是一个需要深入研究的课题。
1 材料化学学科发展状况
材料科学与工程学科建立于20世纪60年代初期,现已发展成为一门完整的***学科[3]。我国的材料教育经历了几个发展阶段,材料科学与工程教育的形成和发展过程正遵循着从宽广到细分又从细分到综合的科学发展普遍规律,体现了社会需求与材料科学与工程学科专业结构、人才素质之间的相互作用关系[4]。新中国成立初期,受计划经济体制制约和前苏联高等教育人才培养模式的影响,专业人才的培养目标主要是为行业培养通晓某一专业技术的工程技术人才[5]。改革开放以来,随着材料科学与工程学科的迅速发展和不断完善,几大类材料之间呈现出更多的内在联系和共性,各学科之间相互交叉和渗透,材料科学技术及人才培养进入了新的发展时期。20世纪90年代,***将原20余个工科材料类本科专业整合为冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程和高分子材料与工程等四个二级学科专业,并提出了综合性的材料科学与工程引导性专业,在理科方面设置了材料物理和材料化学两个专业,进一步推动了我国材料科学与工程教育的改革与发展[6]。
2 材料化学专业课程体系建设
材料科学与工程的定义是:研究有关金属、无机非金属、有机高分子等材料的组成/结构、测试/表征、制备/合成、性能/应用四要素及其关系的科学技术与生产[7]。对材料基本四要素的认识和理解要有动态的观念。材料的结构与成分着重在于研究包括原子的类型及所观察尺度范围内原子的排列组合;材料的合成与加工则使原子、分子可得到特定的排列组合;而由不同原子、分子及其排列组合所得到的材料具有所需的使用性能;对材料性能的各种测试和微观层次上的表征构成了材料科学的重要组成部分。
然而正是因为材料化学专业是材料科学与工程教育从细分到综合而发展起来的交叉学科专业,各学校在设置这个专业的课程体系时各有侧重。由于知识结构和能力结构往往不是一一对应的关系,本文提出可以从以下几个方面来进行民族高等院校材料化学专业课程建设[8]:分析国内外高等院校材料化学专业课程体系设置的基本原则和发展趋势;调查我校往届毕业生的知识结构和能力结构;调查我校毕业生工作单位对他们的满意度,征询用人单位对材料化学专业人才的要求;调查主要的少数民族生源地区对材料化学专业人才的要求;调查主要的少数民族生源地区的产业发展规划;分析我校现有的材料化学课程体系,分析该课程体系与毕业生知识结构和能力结构之间的关系,找出目前课程体系的不足并提出改进的措施;提出民族高等院校材料化学专业课程体系,确立主干课程;研究主干课程的基本内容,确立主干课程的衔接关系。
3 材料化学专业人才培养
专业课程的教学可采取多元化手段,鼓励教师将其科研成果进行精选、提炼并转化为本科生大型专业综合性实验[9]。根据培养计划,学生在大一和大二期间完成了无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等化学基础实验,在大三期间完成了高分子化学、材料化学等专业基础实验,那么到了大四上学期,学生经过三年的实践训练,应该说具备了开展大型综合性实验的能力,教师就可以安排专业综合性实验。综合性实验可以作为整个课程体系中的一门专业实践选修课开设,设置20个左右学时,这样不仅规范了综合性实验的开设,同时也通过课时费等形式给了教师一定的激励机制。综合性实验的基本流程可大致设计为:学生查阅资料学生选择指导教师并提交实验申请教师审查答复学生做实验学生提交实验报告和结论教师评阅给分。教师可根据各人不同的学术专长分别担任不同实验项目的指导,但实验报告的最后评阅应当由实验指导小组集中进行,以保证客观公正。另外,综合性实验还可以和本科生毕业论文进行良好衔接,这样使得学生在某个课题上有机会真正深入下去,最终达到培养专业创新人才的目的。
参考文献
[1] 李松林,阮建明,刘继进,等.中南大学材料化学专业课程体系建设[J].长沙铁道学院学报(社会科学版),2006(4):135-136.
[2] 柳云骐,张晓云,叶天旭,等.材料化学专业的定位及其课程体系的思考[J].石油教育,2005(2):60-63.
[3] 陈晓刚,袁毅桦,陈纯馨,等.地方高校设置材料化学专业的探索与实践[J].广东化工,2006(10):103-105.
[4] 周静.材料物理、材料化学专业实验创新研究[J].实验科学与技术,2006(3):48-50.
[5] 陈东初,袁毅桦.关于材料化学专业材料化学课程建设的一些探讨与实践[J].广东化工,2006(10):105-107.
[6] 钱力,郑怀礼,赵会明,等.材料化学专业开放性实验教学的设想[J].高等建筑教育,2003(2):76-77.
[7] 郑怀礼,钱力,贾晓燕,等.材料化学专业分析化学实验课探索[J].重庆大学学报(社会科学版),2002(6):137-138.
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