学文网研究性学习材料第1篇
[关键词]研究性学习实践；创新能力；人才培养
[中***分类号]G420[文献标识码]A[文章编号]1674-893X(2012)01−0003−04
发展新材料、新产品、新工艺、新技术、新装备，全面提高技术和装备水平，全面提高产品质量，发展名牌战略，合理利用资源和保护环境的关键是培养和造就一大批现代化的创新创业型人才。中南大学根据社会需求、学科发展、专业布局特色，结合“大材料学科研究性学习和创新能力培养的研究与实践” 国家重点教改项目，提出“资源-冶金-材料-应用”的链式大材料学科理念和以此为背景的人才培养模式的改革。依托深厚的校园文化积淀营造出一种注重过程、宽容失败、敢为人先、勇于探索的校园文化氛围，建设了一支促进研究性学习的创新型师资队伍，形成了与之相适应的研究性学习过程管理机制和鼓励探索实践的保障机制。以资源共享为出发点，立足学科群体优势，构筑起一个跨学科的大材料本科人才成长与科学研究相互促进的开放式综合平台，实施连续一贯的研究思维熏陶，推进层次递进的科研实践过程，创建了以“学科文化－创新实践－制度保障”的“三位一体”的立体化实践训练体系，提出了“三导—三练—三动”的研究性学习模式，形成了以大学科为基础的大学生研究性学习和创新能力的培养新体系，并进行了实践。通过不断交叉发展和共享建设，大材料学科群现已建成7门国家精品课程，6门省级精品课程，2门国家双语教学示范课程，1个国家人才培养模式创新实验区，1个部级实验教学示范中心，1个部级教学团队，1个省级实践教学示范中心，2个国家人才培养特色专业，1位国家教学名师，1位省级教学名师，1个国家教学团队。2005~2010年间，大学科的本科生公开发表科研论文368篇，获国家和省级挑战杯大学生课外科技作品和创新创业竞赛9项 ，“升华杯”创业计划竞赛及科技作品竞赛50项，数学建模和大学生英语等各种学科竞赛国家国际级44人次，省级16人次项，参与申请专利12项。
一、立足共享，凸显优势，树立“资源-冶金-材料-应用”的大学科理念
人类社会不断发展，自然资源不断消耗，节约资源和保护环境成为社会可持续发展的必然条件，建设“资源节约型”和“环境友好型”社会是人类社会进步的必然趋势。与资源紧密相关的材料学科应该结合资源、提取、应用来统筹发展，与相关学科更广泛的交叉融合。发展中的材料学科，要求的人才应具备深厚的和宽广的知识储备、强大的工程实践与设计和创新能力、宽广的国际化视野、强烈的资源观和环保意识、科学的思辨方式，因此，需要在更大的学科背景下、开放的学习环境中，采用科学和个性化的培育模式。
中南大学拥有从资源到制备加工等完整的优势学科体系，学科内涵关联递进，经50多年的互相促进、共同发展和融合，形成了具有中南大学特色的大材料学科群。该学科群拥有5个国家重点学科、4个国家重点（工程、国防）实验室和国家工程研究中心、3个***重点实验室（工程中心）、2个国家创新群体，以此为基础，形成了大学生创新创业实训平台。作为首席科学家单位，学科群联合承担了6项“973”重大基础性研究项目，促进了教学与科研的良性互动，打破了教学与科研的条块分割局面，将科研与教学紧密地结合起来，实现科研反哺教学、带动教学的新风气。以大学科为背景，构筑互为交叉的学科基础，建立大的教育与训练平台，通过大师的引导和大项目的支撑，将学习自交给学生，以多元多向的交流与互动，培养具有大视野、大思维、探索精神和创新能力的大材料类杰出人才。在大学科理念指导下，以“资源-冶金-材料-应用”为主线，对“矿物加工工程”“有色金属冶金”“材料物理与化学”“材料学”“材料加工工程”等5个国家重点学科进行整体规划、设计，结合课程体系、实践实训、拓展训练、综合素质、非智力因素等，开展多方位的创新人才培养模式的创新与改革，培养视野开阔、基础宽厚、个性鲜明、乐于探索、勇于创新，具有资源节约、环境友好、团队协作意识的大材料创新人才。
二、宽容失败，鼓励探索，营造“敢为人先，勇于创新”的人才成长氛围
大材料学科群拥有8位院士、109位博导、156位教授的强大师资队伍和大量国家及省部级教学、科研成果，对学生有极大的示范作用。实施本科生学业成长导师制，引导学生尽早接触专业信息和了解学科前沿，更好融入学术团队和培养探索精神，帮助学生建立学业规划和选择专业及课程，使学生从入学起就有引导、有指导、有鼓励、有关注，减少盲目性，提高适应性，促进素质养成。近年来，学校积极营造鼓励创新的校园文化，培养学生勇于探索、敢为人先、不怕失败的拼搏精神，为创新创业型人才培养打造坚实的湖湘文化精神基础，发挥学生社区、学生公寓、网络虚拟群体等在校园文化建设中的作用，营造“心忧天下、敢为人先、乐于探索、勇于创新”的学科人文精神，形成极具感染的学科文化魅力和促进研究性学习的人才成长氛围。
树立“参与过程的成长即成果”的理念，开展特色品牌活动，营造敢于钻研勇于探索的学术和创新氛围，重视实践、实训，强调过程参与，容许失败。通过读书活动、知识竞赛、名家论坛、开放论坛、网上论坛等，利用教学和研究成果展示和交流平台，形成开明、活泼、合理、自由、民主的学术环境。通过院士及大师上讲台，开设学科前沿、尖端技术和科学研究方法等课程和讲座，拓宽学生视野，激发研究兴趣。通过多渠道、多形式的研究和实践活动，引领学生 “以探索为乐、以求知为乐，以创新为乐”，培养学生的首创精神与创业素质。
利用第二课堂和社会教育资源，开展主题教育活动，加强德育和素质教育，增强社会责任意识。依托团中央委托学校建设的“中国大学生心理健康教育***” 等10余个网站开展多主题网上交流和教育活动，充分利用高校网络德育系统和德育示范基地开展有效的德育工作。大力扶持和鼓励学术科技创新型社团和兴趣爱好型社团。确立“服务社会、增强责任、全面发展”的主题思想，实施“大学生素质拓展计划”，开展以“三下乡”和“四进社区”为主要形式的多种多样的学生社会实践活动，设立专项经费，建立考核制度，对学生参与社会实践进行量与质的考核。
将体验多种学***历、感受不同文化氛围作为本科生研究性学习的一种手段。针对材料学科不断与相关学科的渗透与交叉的特点，利用学科门类多、学科性公司多以及国际交往频繁的优势，对学生提出了体验不同学***历、感受不同文化氛围的要求，采取多种方式和途径，开阔学生的国际化视野、产学研早期结合感受创新氛围、企业公司顶岗历练体验创业过程。通过校际、国际交流、聘请国外教师等多种形式，使学生感受不同文化、领略不同思维特征。三年来，已选派200多名学生赴美国普度大学、英国伯明翰大学、澳大利亚蒙纳士大学、里兹大学、芬兰罗瓦涅米技术学院、挪威科技大学进行学习，每学年邀请国外专家到大材料学科开办讲座超过50次。根据课题情况，鼓励学生到学科性公司实习或勤工俭学，以增强学生在不同研究群体的经历。鼓励学生辅修管理或经济类的课程，鼓励学生通过网络学习国外学校的课程，通过多种方式让学生体验更大范围的学科背景、文化蕴含和教育特点。
三、注重过程，激励创新，建立“认识—探索—创新”的研究性学习体系
研究性学习具有内容的开放性，过程的自主性，方式的多元性等特点。中南大学依据自身的特色和培养理念，以强化探索实践和提高创新能力为目标，以营造氛围和提供手段为途径，以个性化培养和团队精神为内涵，以兴趣驱动和参与体验为基调，以自主选题和自行实验为核心，提出了“名家引导、问题引导、课题引导”“思辨训练、探究训练、拓展训练”“兴趣驱动、研讨促动、多元互动”的“三导—三练—三动”研究性学习模式。通过名家引领、课题导入、问题探索和课题解析，激发本科生学习兴趣和探索精神，以参与科学研究为切入点，进行思维、认知、分析、辩识能力的训练。在大学科背景中，进行贯通式的拓展训练，在实际创新创业环境中，进行多层次的探究训练。通过自主选择专业、课程、教师和课题，形成学习的兴趣驱动力，通过各种类型的学术活动和社团活动，进行不同主题的研讨，达到多元互动和学术提升。与此同时，不断完善“重参与、重过程、重成长”的评价制度，改变以往重分数、重结果的评价方法，以实践训练、思维拓展、了解社会和奉献社会为导向，建立注重过程的学习实践评价体系，突出“过程完整、时间保证、训练系统”，强调参与、重视程序、强化过程、淡化结果、激励创新。
以“循序渐进提高基本能力、引导求知激发探索兴趣、成果转化及应用激励实战体验”为出发点，构筑“层次递进的训练平台、激发兴趣的探索平台、拓展能力的实战平台”三大功能互补的实践平台。利用中南大学大材料学科群的资源优势和学科建设的优势，整合国家和部省级重点实验室资源和学科性公司的资源，构筑培养学生基本素质的训练平台和进行科研开发和创新创业实战训练的平台，为学生提供研究、设计、模拟、创造和实训的自由探索空间，把学生直接置于科研开发－成果转化－企业管理－市场营销的创新创业环境中，通过“教科产”的有机结合，使教育与科技活动和社会经济发展的现实需求紧密结合。
利用“训练—探索—实战”贯通式条件保障，进行“认识—实践—创新”层次递进的训练。发挥大材料学科的整合优势，建立实训平台全面开放制度，设立创新基金，推动教学资源开放共享，实现实践平台的高效利用。三年来，大材料学科先后投入8000万元用于实验室建设，以学科群为整体统筹规划，将平台按功能划分为相应的功能区，拥有的5000余台套设备均向本科生开放，保障了研究性学习和探索实践，每学年约4000大材料学科学生受益于资源的开放共享。大学科群共有的探索平台，为建立四年不断线的必修实践课程体系和层次递进的基本能力养成实践体系提供了资源保障。低年级采用引导型训练模式，开设新生课程，通过研讨式教学使学生了解所从事领域的概念、前沿、进展以及研究方法等，激发学生的求知欲望。高年级采用研究型训练模式，邀请行业知名专家开设“企业案例分析”等课程，综合了解行业的技术发展现状，结合承担的国家及省部科研课题进行科研探索和完成毕业论文（设计），着重训练学生综合运用所学相关知识，提出问题、分析和解决问题的能力，实现理论与实践的有机结合，培养学生创新意识及实践能力。
以“大学科—教学学院—指导教师—实践项目”为主线，建立大材料学科开展研究性学习的长效机制。一是成立大材料学科创新人才培养领导小组和专家顾问组，负责建章立制和组织协调，旨在加强大材料学科群中各学科间的交流与合作，深化教学改革，加强平台建设，提高培养质量等。二是建立大学科开展研究性学习的组织机构，鼓励跨学科组成团队，组织跨学科探索研究，以项目组为研究核心，各学院成立执行指导小组，负责指导和实施研究性学习。三是成立大学生创新创业教育中心，建立大学生创新创业的项目制度，结合国家和社会在学校设立的项目，建立国家、企业、学校、学院四级创新创业资助体系，形成创新实践、创业实践、社会调查、科学研究四种创新创业实践类型。四是开放教师科研课题，联合大材料学科群各课题组，设立面向本科生的勤工俭学岗位，提供更多的参加科研和生产的机会。五是利用学科性公司作为学生产学研早期结合的主要载体，吸纳本科生参与科研活动，将单一封闭的学校教育置于开放环境之中，使教学内涵、手段直接与现代生产相匹配，形成动态的、开放的、与现场同步的创新能力培养的平台。六是通过“双参三联合”， “定单式培养”等方式，使企业参与学生培养的全过程，学生提早参加企业的相关研发活动。通过课题组与学生双向选择、学生交叉组队自主立项等措施，形成了各种参与科研的形式和多样化的研究性学习团队，实现科学研究与学生培养的有机结合。
学生可以通过不同的途径参入科研活动。一是学校顶层设计自由探索项目，供学生选择，通过答辩，确定是否立项资助；二是学生提出研究计划，自组研究团队，经学校或学院评审后给予立项资助；三是通过双向选择以助研形式参与老师的课题。三年来，大材料学科提供514项科研课题供学生开放研修，近700名学生获得了“中南大学本科生自由探索计划项目”“大学生创新教育行动计划”“大学生创新创业启航行动计划”“米塔尔创新创业奖”立项资助计划的支持，每年约有750名学生通过自愿选择参与科研，300人次学生参与交叉科研课题的研究，C/C复合材料、生物冶金、高性能铝合金、铜合金和镁合金等国家重大项目吸纳了200多名本科生参与研究。
四、和而不同，彰显特色，有效实施大材料学科创新人才培养方案
根据大材料人才观的理念，贯彻“和而不同，彰显特色”的思路，以资源-冶金-材料-应用为学科主线，按照“卓越性、创新性、个性化、国际化” 的原则，构建大材料学科的柔性培养方案。新培养方案设置通式教育、学科教育、专业教育和个性培养四类课程平台，压缩总学分的同时将选修课比例提高到35%左右、实践环节学分达到30%以上，设置了8学分以上的课外研学学分。大材料学科内各专业课程对大材料学科的学生100%开放选修，保障大材料学科各专业的交叉融合，促进学生知识、能力、素质协调发展。
以“促进开放选学、交叉学科基础、突出专业特色、贯通素质养成”为目标，构筑融合大材料特色的弹性课程体系。大材料学科低年级各专业的学生有相同的学科基础课，一年级课程全部打通，高年级学生有各具特色的专业课，针对大学科群的发展开设前沿讲座课和专题讲座课、学术研讨等。通过“开放实验、开放课程、开放课题”的三开放促进研究性学习，使学生在开放选学中强化学科基础和深化专业知识，在交叉选修中拓宽视野和养成素质。
在校期间，学生有2次跨大类和大类内选专业的机会，还有3次自主选择教学进程、学习课程和授课老师、毕业出口的专业方向的机会，最大限度把学习的自交给学生。鼓励学生在大学科跨专业选修课程和开展探索实践，修满其他专业10个必修课学分和10个选修课学分可以获得相应专业的辅修证书，修满50个其他专业的学分（包括必修课和选修课）可以获得双学位。为满足学生对学习的更高层次的需求，采取成立教改班小班上课和采取一对一指导的方式，进行因材施教和大信息量教学，加深基础课程和加大选修门类。经1~2年的集中强化基础后，在导师指导下逐步进入相应的研究团队，在学习中探究，在探究中学习，强化其科研能力和创新能力。
通过开展大学科为背景的创新人才研究性学习和创新性能力培养新模式研究与实践，在大材料学科学生中，已经形成了自觉学习、积极探索、大胆创新的研究性学习氛围。在这种氛围的熏陶下，在大材料学科的立体化实践体系的训练中，学生创新思维、实践动手、交流合作等能力不断提高。对本科生全开放的学科群“训练－探索－实战”的立体化实践平台，每年可接受约4000名学生进行不同层次的教学和科研基本能力训练、探索研究和创新创业体验。教授们的科研团队参与指导学生的创新创业活动，每年吸引大量的本科生组成研究性学习团队进行科研探索。大材料学科所有学生通过参与大型综合实验和在教师的指导下完成某个专题的研究，经历“实验方案制定－实验研究－材料制备和检测－数据分析与整理－论文撰写”等全过程实践，得到全方位训练。冶金工程专业0202班的刘芳洋同学，一年级进入理科教改班学习，二年级开始参加科研实践活动，三年级进入到刘业翔院士的科研团队开展研究训练。刘院士亲自为其制定了学习和研究计划，让其参与薄膜太阳能电池材料的开创性工作，进行实验平台的搭建和一系列探索性实验，体验从方案制定、可行性分析、设备选型论证、实验室建设等的***工作经历。他和老师一起搭建了湖南地区第1套太阳电池光电性能测试系统，建成一套超高真空溅射与蒸发系统和用于薄膜材料电学性质测量的霍尔效应测试系统，现已发表了6篇高水平的科研论文，参加3项专利的申报。无机非金属材料工程专业0502班周立斌同学和0402班的高冠华同学，从大二开始进入国家973首席科学家邱冠周教授的科研团队中开展研究性学习，参入国家自然科学基金项目的研究，撰写出的英语论文被“JournalofPhysicalChemistry C(SCI，影响因子为4.0)”录用。郭学益教授指导的学生创新创业团队，结合湖南省的经济特色与生态问题，以“橘子油提取及应用于‘白色污染’泡沫塑料回收利用”为题进行创业设计，2006年获得湖南省第二届“挑战杯”大学生计划创业竞赛金奖和最佳创意奖、第五届“挑战杯”飞利浦中国大学生创业计划竞赛铜奖和优秀团队奖、第三届中国青年创业项目洽谈会暨科技创业成果博览会铜奖。
参考文献：
[1]宋保维，崔景元. 结合学科建设和科学研究构建创新人才培养体系[J].中国高教研究，2006（1）：32-33.
[2]张存库，田小平，陈梅，等. 基于第二课堂建设的大学生素质教育探索与实践[J].中国高教研究，2007（10）：90-91.
[3]吕改玲，蔡琼. 大学的学科群建设与研究生创新人才培养[J].中国高教研究，2007（10）：46-49.
[4]眭依凡.如何培养创新型人才——兼谈美国著名大学的成功经验[J].中国高教研究，2006（12）：3-9.
[5]刘凡本.美国研究型大学本科教育改革透视[J].2002年“全球化教育改革”专刊.
[6]钟梅，周杭霞.英国密德萨斯大学的团体协作能力培养[J].高等工程教育研究，2005（2）：94-96.
[7]崔改梅.研究性学习：培养学生创新能力的实战平台[J].教育探索，2006（11）：28-29.
[8]陈分雄，叶敦范，杜鹏辉.创新型人才培养与本科生科研活动[J].理工高教研究，2005，24(3): 29-31.
研究性学习材料第2篇
关键词：纳米零价铁 水化学 课程学习
中***分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（c）-0002-05
铁是地球上除碳、氢、氧以及钙以外第五大常用元素，其标准氧化还原电势Eh0为-0.44 V，性质较为活泼强，具有强还原能力。零价铁（铁粉或铁屑）具有丰富的物理化学性质，可以快速还原水体中有机物、重金属等，是地下水原位修复中常用的材料。在水中发生反应生成二价（Fe2+）、三价铁离子（Fe3+），并以羟基氧化铁和（或）四氧化三铁的形式沉淀出来。而由于水与铁之间的反应，释放出氢气，产生氢氧根，从而对溶液体系的pH产生影响[1]。铁在水中与溶解氧发生反应，从而影响水溶液的氧化还原电位（ORP），而pH和ORP是水化学反应中最重要的参数。通过研究零价铁在水体中的反应以及对水体理化性质的影响，对于水化学动力学、配位化学、酸碱化学、氧化还原化学和相间作用等水化学课程学习提供实验数据和实践支持。
纳米零价铁不仅具有零价铁特性，即优越的电化学、配位化学和氧化还原特哀荣2米零价铁被认为是应用于环境修复领域的第一代纳米材料。纳米零价铁的研究可以追溯到1995年，Glavee等采用硼氢化钠还原三价铁的方法制备出纳米零价铁胶体[8]。1997年，美国里海大学的张伟贤教授采用液相化学还原法合成纳米零价铁，开创了纳米零价铁在环境治理领域的先河[9]。自此纳米零价铁在环境中应用研究受到国内外许多学者的广泛关注。研究表明，纳米零价铁是以明显的核-壳结构的形式存在，即内部为Fe0核，外面包覆氧化铁化合物，壳层厚度约2～3 nm。在过去的20年中，关于纳米零价铁的合成表征方法[10]、在水体、土壤中重金属修复研究领域的基础理论及应用研究层出不穷，形成了比较系统的水化学相关研究的系统表征方法和体系[11-19]。
在水化学课程学习中，选择环境领域应用广泛的纳米零价铁为研究对象，通过研究纳米零价铁材料的合成、系统表征纳米零价铁材料及在水体中相关参数研究，使得研究生在学习水化学这一理论课程同时，通过系统的实验设计、夯实的科研基本功，为研究生素质培养打下基础。
1 实验部分
（1）化学试剂
硼氢化钠（NaBH4）和六水三氧化铁（FeCl3・6H2O）购自国药集团上海试剂公司，为分析纯等级，实验用水为二次蒸馏水。
（2）纳米零价铁的合成
采用硼氢化钠还原六水氯化铁方法制备纳米零价铁。将0.05 M的FeCl3溶液放在三口烧瓶中，将同体积0.2 M NaBH4溶液以0.625 ml/S的速度用蠕动泵滴加到FeCl3溶液中，在制备过程中保持机械搅拌。待硼氢化钠溶液滴加结束后，机械搅拌30 min。上述溶液静置30 min后抽滤，并用去离子水和5%乙醇进行清洗。将制备的纳米零价铁保存于乙醇中。纳米零价铁制备的化学反应方程式如下：
Fe（H2O）63 ++3BH4-+3H2OFe0+ 3B（OH）3+10.5H2
（3）表征方法和技术
①透射电镜（TEM）
采用日本电子JEOL2010透射电镜对纳米零价铁颗粒进行形貌和结构表征。将样品用乙醇分散，滴加到碳膜上，将其放置到电镜的真空系统进行抽真空后进行测试。
②X-射线衍射（XRD）
采用Bruke公司的X-射线衍射仪进行晶体表征，在操作电压为40 kV和电流为40 mA的条件下，采用Cu靶激发碳单色器产生的波长为1.54060 ? X-射线，样品放置在玻璃片上，扫描角度为20 °到60 °。该扫描范围能够覆盖所有的铁及铁氧化物。扫描速度为3.0 °/min.
③X-射线光电子能谱（XPS）
英国Kratos公司AXIS Ultra DLD型多功能能谱仪（XPS）用于铁纳米粒子的表层结构分析。为了避免氧化，零价铁纳米粒子在充满氮气的手套箱中干燥、保存，待测试时之际转移到XPS测试舱中。采用单色话Al靶X射线源对纳米零价铁的固体表面和界面的化学信息进行测试，并对铁、氧的含量进行半定量分析，同时测定元素的化学价态及化学环境的影响。仪器采用C（1s）的结合能在284.6 eV进行校正。
④pH/标准电位（ORP）测定
将去离子水放置在蒸馏烧瓶中，充氮气30 min后用橡皮塞塞紧。此时溶解氧的浓度小于0.1 mg/L。在该去离子水中，投加一定量的纳米零价铁，放入pH、氧化还原电位电极，测定水体的pH和氧化还原电位。测定过程中保持搅拌速度为300 rpm。
使用之前对pH计进行校正，采用Ag/AgCl作参比电极测定体系的pH和ORP值。以Ag/AgCl作为参比电极，测试读数加上+202 mV即为标准电极电位[20]。
2 结果与讨论
（1）TEM表征
***2是新鲜和在水中氧化10天的纳米零价铁颗粒的TEM***。从***2a中看出实验室合成的纳米零价铁颗粒为球状，大部分颗粒粒径在60～70nm之间，大多数小于100 nm（***2b）。***2c，d是在水中氧化10天的纳米零价铁的TEM***。***2b，c，d表明，纳米零价铁是以链球状聚集体形式存在，氧化10天以后，有部分零价铁被氧化，以片层形式脱落下来，但是被氧化的铁仍然有磁性，纳米颗粒彼此之间是以链状形式存在。这从表面形貌方面证实了纳米零价铁在水中的反应。在无氧水中，纳米零价铁与水之间发生如下反应：
在水中有溶解氧存在，则铁与水及存在的氧气发生反应，方程式如下：
另外，根据溶液中溶解氧的浓度及pH等条件，Fe2+反应产生Fe3O4和Fe（OH）2，而Fe（OH）2易被氧化形成Fe3O4[21]：
而当水中存在充足溶解氧时有利于进一步形成FeOOH [22]：
（s）；
上述反应中生产的氢氧化铁、四氧化三铁、羟基氧化铁等化合物，解释了在水体中反应10 d后，透射电镜中鳞片状结构形貌的存在[21]。
（2）晶体结构表征（XRD）
纳米零价铁和在水溶液中反应10 d后的纳米零价铁颗粒XRD如***3所示。在新鲜纳米零价铁样品的XRD***3（a）中，我们观察到在44～45°处存在一个峰，这对应于单质铁的α-Fe的峰[23]。同时发现，该峰为宽峰，这表明纳米零价铁的颗粒较小。2θ为35.8 °和65.6 °处微弱的峰代表铁氧化物峰的存在。在水中反应10 d后，被氧化的纳米零价铁的XRD***3（b）中显示较多的峰存在。从***中可以看到，α-Fe的峰相对强度较小，氧化铁的峰明显增加。在2θ为27、35.4、52.5、56.9、63°处所出现的峰代表四氧化三铁、三氧化二铁及γ-FeOOH的存在，这是由于铁在含氧水体中反应而导致的[24]。
（3）新制备和在水中反应10天的纳米零价铁的X-射线光电子能谱表面分析
***4是新制备的和在水中反应10天的纳米零价铁的XPS谱***。***4（a）是样品XPS全谱分析，从***中可以看出，无论新制备还是在水中反应10 d的纳米零价铁，都是由铁、氧及碳等元素组成。从谱***看出，氧化后的样品中铁氧比变小，即铁的相对含量较小，这说明在水中氧化10 d后，零价铁发生氧化生成氧化铁。***4（b）为Fe2p谱，从谱***中观察到在710.6 eV、723.9 eV处有吸收峰，这分别代表Fe（2p3/2）和Fe（2p1/2）特征光电子结合能谱峰。该处存在的特征峰表明纳米零价铁颗粒表面层成分为铁氧化物[10]。
（4）纳米零价铁的氧化还原特性分析
零价铁的标准电极电位E0Fe2+/Fe0为-0.44V，容易失去两个电子形成Fe2+，对应的电化学半反应如下：
这说明铁具有提供电子的趋势，而在地下水环境中，主要电子接受体为水和溶解氧，即容易发生如下反应[13]：
根据上述方程式（2）、（3），我们发现，在水体中零价铁与水及溶解氧发生反应，使得体系的pH值升高。反应中释放出来Fe2+使得整个体系呈现还原性环境从而Eh下降。此外，根据方程2也表明，纳米零价铁颗粒表面首先吸附水分子，并进一步反应，从而在表面形成羟基基团。铁在水体系中发生反应，水的浓度远远高于其中铁的浓度，因此在纳米材料表面水的还原反应为主要反应。随着反应时间的增加，水中二价铁浓度增大，二价铁在水体中的存在使其成为强还原性环境。
***5是纳米零价铁在蒸馏水中的pH、Eh随着时间的变化曲线。从***5（a）中可以看出，由于水体中投加了纳米零价铁，溶液的pH由6上升到8～9。不管在溶液中投加几个毫克还是几百毫克的纳米零价铁，溶液最终的pH值的变化并不大，这表明纳米零价铁的投加量对于其值影响并不大。将纳米零价铁投加量增加到10g/L以上，整个体系平衡pH值仍然小于10（***未列出）。在缓冲溶液或流动的地下水环境中，纳米零价铁的含量对pH变化的影响更小。***5（b）是Eh随时间变化***。对于该反应体系中未加纳米零价铁时，反应体系的Eh为+400 mV；投加纳米零价铁后，迅速下降到-500 mV，这说明因为纳米零价铁具有大的活性表面和快速反应能力，反应产生的Fe2+使体系成为还原环境。根据***5（b），3 mg/L左右的纳米零价铁投加到水溶液中，短时间（
纳米零价铁具有能够迅速降低地下水Eh能力，不但被应用于水体中污染物的化学降解，同时可以形成模拟生物降解有机氯化物的环境。痕量的纳米零价铁投加到水溶液中，迅速降低溶液标准电位，并产生氢气和Fe2+，该环境适合厌氧微生物生长。
（5）纳米零价铁的去除污染物原理***
***6为纳米零价铁去除污染物的模型。研究表明纳米零价铁具有零价铁的还原性能和氧化铁的吸附性能[14]。由于其具有还原特性，不但可以用于有机氯化物中氯的脱除，还可以用于还原水体中重金属。由于铁氧化物良好的吸附性能，是水体中污染物去除的常用材料。在水中，铁氧化物不但可以作为配位化合物中心离子，而且作为配体形成配合物[25]。低pH条件下，铁氧化物表面带有正电荷吸引负电荷配体；pH值高于等电位点（pH值≈8）时，铁氧化物表面带有负电荷，与阳离子形成表面配合物。而足够量纳米零价铁（>0.1 g/L）投加到溶液中，溶液pH值维持在8-10之间[10]。
3 结语
纳米零级铁为具有丰富的物理化学性质的环境纳米材料。在水体中会发生一系列的物理化学性质变化，引起材料本身以及水体的物理化学指标改变。材料本身的物理化学性质变化，通过TEM、XRD、XPS进行表征。TEM结果表明，纳米颗粒粒径集中在1～100 nm之间，平均约60 nm同时在水体中反应过的纳米零价铁表面形貌有明显的差别，核壳结构的纳米零价铁的壳层变厚，同时有片层结构存在。XRD表征结果表明，新制备和氧化后的纳米零价铁的晶相成分明显不同，氧化后得样品含有多种铁氧化物。HR-XPS表征结果表明，纳米零价铁中单质铁成分的存在，在水体中发生氧化后，铁氧比变小，含氧量增加。纳米零价铁颗粒投入到水体中，pH、ORP等水化学指标也随之发生变化。水溶液中，投加2～3 mg/L的纳米零价铁就可使体系的ORP迅速下降到-500 mV的氧化还原电位。因此，以纳米零价铁为媒介，设计系列实验，安排到辅助水化学课程的学习中，具有重要的推动作用。纳米零价铁具有核壳结构，核主要是Fe0，壳层成分主要是铁氧化物，并具备还原性能和吸附性能双重性质。该材料对于许多污染物的修复具有良好效能，在环境修复领域广被研究，有系统成熟的科研方法可以借鉴，用于水化学的课程学习研究具有现实意义。
参考文献
[1] PONDER，S.M.；DARAB， J.G.；MALLOUK，T.E. Remediation of Cr （VI） and Pb （II） aqueous solutions using supported，nanoscale zero-valentiron[J]. Environmental
science & technology. 2000， 34（12）： 2564-2569.
[2] MATHESON， L. J.； TRATNYEK， P. G. Reductive dehalogenation of chlorinated methanes by iron metal[J]. Environmental science & technology. 1994， 28（12）： 2045-2053.
[3] ALOWITZ， M. J.； SCHERER， M. M. Kinetics of nitrate， nitrite， and Cr （VI） reduction by iron metal[J]. Environmental science & technology. 2002， 36（3）： 299-306.
[4] JOHNSON， T. L.； SCHERER， M. M.； TRATNYEK， P. G. Kinetics of halogenated organic compound degradation by iron metal[J]. Environmental science & technology. 1996， 30（8）： 2634-2640.
[5] CAO， J.； WEI， L.； HUANG， Q. etc. Reducing degradation of azo dye by zero-valent iron in aqueous solution[J]. Chemosphere. 1999， 38（3）： 565-571.
[6] HUNDAL， L.； SINGH， J.； BIER， E.etc.Removal of TNT and RDX from water and soil using iron metal[J].Environmental Pollution. 1997， 97（1）： 55-64.
[7] KIM，Y. H.；CARRAWAY，E. Dechlorination of chlorinated ethenes and acetylenes by palladized iron[J].Environmental technology. 2003，24（7）：809-819.
[8] GLAVEE， G. N.；KLABUNDER， K.J.；SORENSEN，C.M.etc. Chemistry of borohydride reduction of iron （II） and iron （III） ions in aqueous and nonaqueous media. Formation of nanoscale Fe， FeB， and Fe2B powders[J].Inorganic Chemistry. 1995， 34（1）： 28-35.
[9] WANG，C.B.；ZHANG，W.X. Synthesizing nanoscale iron particles for rapid and complete dechlorination of TCE and PCBs[J].Environmental science & technology.1997，31（7）：2154-2156.
[10] SUN，Y.P.；LI，X.Q.；CAO，J.etc. Characterization of zero-valent iron nanoparticles[J]. Advances in colloid and interface science. 2006， 120（1-3）： 47-56.
[11] PONDER，S.M.；DARAB，J. G.； BUCHER，J.etc.Surface chemistry and electrochemistry of supported zerovalent iron nanoparticles in the remediation of aqueous metal contaminants[J]. Chemistry of Materials. 2001， 13（2）： 479-486.
[12] KANEL，S.R.；MANNING， B.； CHARLET，L.etc.Removal of arsenic （III） from groundwater by nanoscale zero-valent iron[J]. Environmental science & technology. 2005， 39（5）： 1291-1298.
[13] KANEL，S.R.；GRENECHE，J. M.；CHOI，H.Arsenic （V） removal from groundwater using nano scale zero-valent iron as a colloidal reactive barrier material[J].Environmental science & technology.2006，40（6）：2045-2050.
[14] LI，X.；ZHANG，W.Iron nanoparticles：the core-shell structure and unique properties for Ni （II） sequestration[J]. Langmuir.2006，22（10）：4638-4642.
[15] LI， X.；ZHANG，W.Sequestration of metal cations with zerovalent iron nanoparticles a study with high resolution X-ray photoelectron spectroscopy （HR-XPS）[J]. The Journal of Physical Chemistry C. 2007， 111（19）： 6939-6946.
[16] RAMOSs， M.A.V.；YAN，W.；LI， X.-Q.etc.Simultaneous Oxidation and Reduction of Arsenic by Zero-Valent Iron Nanoparticles： Understanding the Significance of the Core?Shell Structure[J]. The Journal of Physical Chemistry C. 2009， 113（33）： 14591-14594.
[17] ELLIOTT，D.W.；Zhang，W.X.，Field assessment of nanoscale bimetallic particles for groundwater treatment[J]. Environmental science & technology.2001，35（24）：4922-4926.
[18] YAN，W.；RAMOS，M.A.V.； KOEL， B.E.etc.As（III） Sequestration by Iron Nanoparticles： Study of Solid-Phase Redox Transformations with X-ray Photoelectron Spectroscopy[J]. The Journal of Physical Chemistry C. 2012， 116（9）： 5303-5311.
[19] YAN，W.；RAMOS，M.A.；KOEL，B. E.etc.Multi-tiered distributions of arsenic in iron nanoparticles： Observation of dual redox functionality enabled by a core-shell structure[J]. Chemical communications. 2010， 46（37）： 6995-7.
[20] SHI，Z.；NURMI，J.T.； TRATNYEK，P.G.Effects of Nano Zero-Valent Iron on Oxidation-Reduction Potential[J]. Environmental science & technology. 2011，45： 15861592.
[21] LIU， Y.； MAJETICH， S. A.； TILTON，R.D.etc.TCE dechlorination rates，pathways， and efficiency of nanoscale iron particles with different properties[J].Environmental science & technology.2005， 39（5）：1338-1345.
[22] KIM， H.-S.； KIM， T.； AHN， J.-Y. etc. Aging characteristics and reactivity of two types of nanoscale zero-valent iron particles （FeBH and FeH2） in nitrate reduction[J]. Chem Eng J. 2012， 197： 16-23.
[23] WANG，Q.；LEE，S.；CHOI， H.Aging study on the structure of Fe0-nanoparticles： stabilization， characterization， and reactivity[J].The Journal of Physical Chemistry C. 2010， 114（5）：2027-2033.
研究性学习材料第3篇
关键词：材料物理性能 教学改革 新材料产业化形式
中***分类号：F240 文献标识码：A
文章编号：1004-4914（2016）09-241-02
材料工业是国民经济的基础产业，新材料是材料工业发展的先导，是重要的战略性新兴产业。近年来，材料工业取得了长足的进步和发展与新材料的发展是密不可分的。在传统工业基础上发展起来一批具有优异性能和特殊功能的材料称为新材料。任何新材料从研发到生产使用过程中都离不开科学的分析检测手段，材料物理性能分析方法是必不可少的方法之一。因此，新时期材料科学研究工作者必须掌握材料物理性能理论，并做到理论与实际相结合。《材料物理性能》课程的学习有助于增强材料类专业学生解决分析材料科学研究中的实际问题的能力，从而适应新时期材料科学发展需求。基于新材料产业化形式与该课程课堂教学特点，我校从教学内容、教学形式以及实践教学各个环节入手对材料物理性能课程的教学进行改革，以期使新材料产业化形式下的材料类大学生具有良好的科研与实践能力。
一、材料物理性能课程性质
材料物理性能课程主要涉及材料的电学、热学、磁学、光学以及热电学等性能。该课程主要研究上述各种物理性能的本质及其随着外界条件改变的变化规律和外界条件对性能的影响机制等。在此基础上，掌握各种物理性能的表征手段和方法。
材料物理性能课程内容抽象，不仅涉及到传统的金属材料、非金属材料，还涉及到功能材料的相关知识。如果仅仅是以讲授原理方面知识为重点或主体，一方面课堂教学内容枯燥，另一方面不利于学生对知识的理解，从而不能充分的调动学生学习的积极性与主动性。因此，我们提出了针对性较强的《材料物理性能》课程教学方法，并对其进行实施与研究。
二、材料物理性能课程教学方法
为了提高新形势下材料类大学生的科学实践与创新能力，材料物理性能教学除了应该具有科学研究方法外，还势必要将具有引导性、实时性、前瞻性的问题引入到教学中，我们将该方法称之为“实事教学法”。该方法的使用将有助于提高学生对该课程学习的积极性和主动性。该方法的具体实施方案如下：
（一）阐明课程主线
该方法实施的前提是学生首先掌握该门课程的学习内容主线，即让学生掌握课程涉及到哪些材料及其相关物理性能分析方法。通过网络期刊等资料的查询，了解新材料的研究动向，例如新能源材料、光电材料、电磁材料、纳米材料等新兴领域研究的成果，并且总结课程学习与新材料研究和开发的相关性。利用4学时介绍课程的总体概况及相关物理性能的特点，让学生对课程有初步的了解，在此基A上设置课外学习小组，每个小组设定一个物理性能研究方法，通过查询资料获得该物理性能方法的应用对象或范畴，然后利用2学时按照小组进行汇报。带着问题有学习课程内容，即可以加强学生对课程的认识，又可以提高获取信息、分析问题和总结问题的能力。
（二）依托于现有的科研环境和条件
在学生对课程有了整体的认识的基础上，充分利用本教学单位的科研资源，将课程的学习与现有的科学研究结合起来，这样让学生做到真正的理论与实践的结合。课程教学中将本教学单位的相关科学研究工作引入到课堂中，通过对现有实例进行分析。
例如在热学性能学习中，各种转变包括熔化、凝固及固态相变产生的热效应，使金属及合金的热函、热容发生了明显的改变。正是利用这一特征，可以研究材料相变过程的热力学和动力学问题。利用本单位的STA409PC示差扫描量热仪对玻璃陶瓷CaO-Al2O3-SiO2-CeO2的相变热力学问题进行研究，通过对该玻璃陶瓷体系进行热分析测定，获得热分析曲线，对数据进行分析，计算该玻璃陶瓷体系的相变活化能，从而确定相变发生的可能性。同时利用热分析技术可以测定材料的相变点，这样可以科学合理的制定新材料的合成或者加工工艺，便于增强学生对课程的认知度。
（三）开展第二课堂
将实验教学与理论教学相结合，有条件的课程在实验室完成，实践操作环节有助于对理论知识的理解。例如在对电学性能中电阻测量的学习中，我们完全可以在物理实验室进行，一边讲解理论，一边让学生进行电路的连接。学生通过直观地数据能够更好地理解单电桥和双电桥电路在测量电阻中的特点及区别，这样能将理论教学与实践教学有机的结合在一起，提高学生的学习兴趣、实践动手能力和分析问题的能力。
三、以教学方法为背景进行课程设置
课程设置以实现激发学生学习兴趣和创新意识为目标，以掌握新材料研究和应用发展为导向，结合课程的内容及特点和本教学单位情况对课程进行合理化设置。表1是依据“实事教学法”而设置的《材料物理性能》课程方案。
四、材料物理性能课程教学与新材料产业化进程的关系
随着生活质量的提高，低碳生活、清洁能源已经成为人们追求的目标。这就对新材料的性能等提出了更高的要求。新材料主要以功能材料为主体，其研发和应用过程中离不开物理性能分析方法。因此，材料物理性能课程可以利用新材料进行丰富与扩展，拓宽学生视野，增加学生学习的积极性和主动性。大学生是新时期材料研究和生产的后备力量，将会成为新材料产业的主力***。为此，提高材料类大学生对材料物理性能分析方法本质的认识和理解非常重要。材料物理性能课程的学习，有助于加速新材料产业化的进程。新材料产业化必将促进材料类大学生对该课程的理解，并增加学习主动性。
五、结语
我们从《材料物理性能》课程本质和特点出发，结合新材料发展动向，进行了该课程的教学改革，突破了传统的单一讲授形式。“实事教学法”的实施取得了很好的效果，激发了学生的科学研究兴趣。我们虽然在《材料物理性能》课程的教学中获得了一些经验，但是我们还需要继续努力，为新材料的开发提供理论基础。
[佳木斯大学教学研究项目（JYLY2014-01）与佳木斯大学教育科研项目（NO.JKA2013-001）资助。]
参考文献：
[1] 马向东.《材料物理性能》课程建设与教学改革研究[J].科技创新导报，2011（19）
[2] 江民红，张潇燕，陈国华，等.新世纪材料物理性能实验课程的教学平台建设与实践初探[J].高教视窗，2008（3）
[3] 李享成，邓承继.“材料物理性能”课程的教学改革探讨[J].中国冶金教育，2010（5）
[4] Lijie Qu， Bin Li， Jing Wang，Yuemei Gu. Application of DSC Technique in Study of Glass Ceramic. Advanced Materials Research， 2010
（作者单位：佳木斯大学材料科学与工程学院 黑龙江佳木斯 154007）
研究性学习材料第4篇
关键词：材料科学与工程；实验实习；教学质量
中***分类号：G642文献标志码：A文章编号：1673-291X（2010）36-0283-02
本科层次的应用型人才培养正是在中国经济建设现代化和高等教育大众化推动下产生的一种新型本科教育。应用型本科教育的培养目标定位于技术工程师，这类人才介于工程研究型和技能应用型之间的工程应用型人才[1]。他们既要具有较强的专业基础理论知识，又能够解决生产实际中的具体技术问题。材料是现代社会发展的基础，起着先导作用[2]。材料科学从过去的金属材料、无机非金属材料和高分子材料转向以复合材料、纳米材料、功能材料等为主导的发展格局。虽然这些新型材料的出现又大大丰富了材料的种类，但各类材料具有相似的学科基础、科学内涵、研究方法与研究设备，同时科学技术的发展在客观上需要对各类材料全面了解和研究，因此材料科学与工程学科逐步形成并迅速发展成为一门***的学科。它主要研究材料的制备与加工、组成与结构、性质、使用性能等要素和它们之间相互关系的规律，并研究材料的生产过程及其技术[3]。可见，材料科学与工程本身就是实践性非常强的一门学科，要求学生有较强的实验动手能力以及解决生产过程的具体问题的能力，而专业的实验实习就是培养学生这样的能力。结合应用型本科院校的特点，专业的实验实习在应用型本科院校材料科学与工程的人才培养中显得尤为重要。
一、实验实习教学的现状和存在的问题
材料科学与工程实验主要目的是在于使学生更好理解相关的原理，锻炼学生运用相关技术方法的能力，而实习的目的在于培养学生解决生产实际中具体问题的能力。在具体实施中，存在实际知识不足，重理论轻实验现象，实验技能较低等问题，实验教学的积极性难以调动，在工作岗位上对实际工作适应性较差，遇到问题不能及时解决。
大多数的专业实验多数为验证性实验，根据课程设置实验内容，内容单调重复，学生按规定的步骤去完成实验内容来验证课堂的原理和方法。这种教学方法虽然进一步加深学生对课堂上学到的原理和方法的理解，但学生处于被动的接受状态，积极性不高，对于学生综合能力的培养是远远不够的。这些弊端严重阻碍了学生作为工程应用型人才的培养[4]。
二、面向应用型本科院校实验实习教学体系的建立
现有的实验教学体系、内容和方法不能适应工程应用型人才的培养，就需要确立面向工程应用型人才教育的实验教学目标和体系以培养和提高学生的实验技能和解决实际问题的能力。根据应用型本科教育的要求[5]，并考虑材料科学与工程专业实验教学现状，参考其他高校和企业对这类人才的素质要求的调查研究，笔者对本专业实验实习教学体系的构建提出以下想法：
（一）建立***于理论教学的实验教学体系
传统的实验教学仅仅是理论教学的一个辅助手段，缺少***的教学体系。这种体制在强调传授知识的观念下能起到巩固理论知识的作用，但在培养学生解决实际问题的能力方面受到制约。由于原来实验教学的内容常从属于某一门课程，各门课程按照自身的需要开设实验，忽视了相关课程间的联系，且相近课程的实验各自为***、有些重复的内容，造成资源的浪费。针对这种状况，实验课最好***设课，并有自己的教学大纲、教材，改变传统实验课单一对应理论课的做法，我们设立了材料物理实习、材料化学实习、非金属材料检测等实验课，同时把实验内容重新组合，减少验证性实验的内容，增加设计性、综合性、创造性实验的内容。在实验室建制上，设立由学院统一管理的教学实验中心。这样使专业实验教学做到既注重纵向知识体系的系统性，又要注重横向知识的相互渗透，使专业实验教学最大限度地挖掘学生的知识潜能，锻炼学生的专业实践能力[6]。
（二）建立注重能力的实习教学体系
工程应用型人才是直接在生产一线工作或指导工作的，解决生产过程中的问题。而具体的生产过程和实验也有着很大的不同。为了适应学生以后就业的需要，我们建立了实习的教学体系，让学生能认识、了解、解决具体的生产中的问题。根据我院材料专业的方向特点，从第三学期就安排学生开展认知实习，即通过进入一些相关企业实习，对视光材料的生产加工进行初步了解。接着在第六学期在进一步明确专业方向后，开展以锻炼学生解决实际问题能力的综合实习，然后在分不同的方向进行对应的视光材料应用实习、材料分析检测实习、生物相容性材料应用实习，同时为毕业论文的开展准备相关前期工作。
三、材料科学与工程实验实习教学的实践
根据学校人才培养的目标和要求，综合学院的实验条件，建立了由学院统一管理的教学实验中心，由基础化学实验室、基础材料制备实验室、材料加工实验室、高分子材料实验室、现代仪器分析实验室、先进复合材料实验室、生物材料实验室、材料分析测试实验室等组成。在实验室管理上，每个实验室都由专人进行管理，保证实验仪器设备的正常运行，并实行教学实验开放制度，让学生随意选择时间来完成实验。在内容的安排上，划分为基本技能实验、专业实验、研究性实验三个层次，并编写了相关的实验指导书，建立修订了综合性实验和研究性实验的教学大纲。在此基础上，建立了实习基地，让学生参与到实际的生产过程中。
（一）基本技能实验
材料学基本技能实验起着由公共基础实验课向专业课程过渡的桥梁作用，学生对基本技能实验的熟练程度将直接影响到整个专业课程实验。笔者根据材料科学与工程专业的特点，制定了包括材料试样制备、红外分析、材料力学性能实验等内容在内的基本技能实验指导书和试验教程，旨在培养学生最基本的动手能力和实验技能。在实验过程中，通过教师演示、学生亲自动手、教师跟踪指导等步骤，使学生熟练地掌握基本技能，如试样制备、分析检测、实验数据处理等。基本技能实验一般安排在第二学年的第二学期进行。
（二）专业实验
专业实验以材料制备，材料的结构与性能，材料的性能与应用，材料的结构表征等材料科学组元为主线，将课程实验有机地结合起来，突出了各课程之间、各实验之间的内在联系，使学生对包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料以及生物材料在内的各种材料的研究内容与方法有一个整体的认识与把握。专业实验主要包括: 材料物理实习、材料化学实习、非金属材料检测、综合实习、视光材料应用实习、材料分析检测实习、生物相容性材料应用实习、高分子材料检测等实验课。另外，又将专业实验分为必修实验和选修实验（专业实验主要安排在第三学年进行），让学有余力或有特殊兴趣的学生拓宽知识面，激发他们对实验科学的爱好和追求科学真理的动力。
（三）研究性实验
由于研究性实验具有综合、开放、弹性大的特点，针对学院现有的仪器设备状况、研究方向以及老师的科研项目，笔者制定了现阶段材料科学与工程专业研究性实验的研究方向如高分子材料的合成与制备、天然材料的结构分析、视光材料应用、生物材料方向等。在实验方式上，以科研小组的形式来组织和实施研究性实验。在实验过程中，让学生从查找文献资料开始进行积极思考、提出方案、实验计划与步骤、解决问题方法与对策，到最后***地完成实验。在时间安排上，研究性实验一般集中在第三学年暑假1～2个月的时间，对于有兴趣的同学可以将研究性实验延长至第四学年的第一个学期，让学生利用课余时间参加到老师的科研项目中。研究性实验完全脱离了常规的“预习一操作一报告”的传统教学模式 [7]，要求学生通过实验室的学习和实践，完成一个科学研究的小课题。这样的实验教学虽然对教师提出了更高的知识要求并需要花费更多的时间和精力，但它的确能培养学生的创新精神和实践能力，也会激发起学生的学习兴趣 [8]。
（四）建立实习基地
专业生产实习是实践教学的重要组成部分，是学生巩固所学专业基本理论，培养学生工程意识，让学生了解实际生产情况、综合运用所学知识的重要环节，是顺利走向社会的桥梁和纽带。充分利用校外实习基地的资源，将工厂企业作为课堂。材料学院相继建立了“镇江万新光学眼镜有限公司”、“无锡朴业橡塑有限公司”、“国家眼镜产品质量监测中心”等生产实习基地，将教学中“聚合物成型加工”、“材料合成与制备”、“质量管理”及“角膜接触镜技术”等课程的内容与生产实***密结合，大大拓展了本科实验教学领域。实习方式上可采用集中与分散相结合的实习模式，即有条件的学生自行联系实习单位，无条件的学生由学校安排实习单位。为了成功实施这种实习方式，必须让实习单位和学生双方都事先明确实习要求，并建立相应的监督和考核机制，让企业真正成为学校人才培养的第二教室。此外，一些实践期间表现优秀的学生直接被企业留用，一方面解决了学生的就业问题同时也给企业提供了高层次技术人才。
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).
[2]邹建新，伍维根，周建国.高校材料专业职业应用型人才培养知识体系的构建[J].中国冶金教育，2006，(2).
[3]王章忠，皮锦红，巴志新.材料科学与工程专业应用型人才培养的思考[J].南京工程学院学报:社会科学版，2007，(1).
[4]丁浩，杜高翔，邓雁希，李金红.材料科学与工程专业增强工程化教学的研究探索[J].中国地质教育，2008，(4).
[5]范舟，王斌，郭小阳.材料科学与工程引导性专业实践教学体系探索[J].西南石油大学学报:社会科学版，2009，(2).
[6]韩雅静，原续波，李宝银，张爽男，胡绳荪，盛京.材料科学与工程专业教学平台实验室综合实验课程改革初探[J].高等工程教育研究，2005，(2).
[7]杨明波，唐丽文，赵玮霖，陈健，材料科学与工程专业实验课程体系的改革[J].实验技术与管理，2007，(1).
研究性学习材料第5篇
关键词：磁性材料；专业研究素养；专业教学；实践教学
材料工程技术专业（磁性材料方向）主要从事磁性材料及器件制造、工艺技术管理、新产品开发、工艺研究、品质控制、生产管理、营销技术服务、对内及对外产品贸易、设备管理和维护等。由于该专业本科毕业生较少，磁性材料制造企业需要大量工艺技术人员，因此，工艺技术管理成为专业学生主要的就业岗位。该岗位的主要职责是从事现场生产工艺技术管理、生产工艺研究和改进、新材料及新产品的开发等。毕业生在具备一定的专业知识和较好的专业技能基础上，还要具备一定的研究素养和较好的学习能力。
一、专业研究素养
研究是有目的的观察、分析和思考，并取得一定的成果。素养是素质和修养。专业素养是指从事专业工作的素质和修养，专业研究素养从属于专业素养，是一种专门的观察、分析和思考的活动和习惯。
经过多次与行业专家和企业负责人的沟通和讨论，结合职业教育的目的和任务，对材料专业学生专业研究素养界定如下：（1）具有一定的磁学专业知识。（2）掌握磁性材料生产工艺和操作技能。（3）具有一定的研究性学习的能力和习惯。（4）具有一定的观察、分析和思考的能力和习惯。（5）具有一定的***能力、较强的责任心、团队精神和执着的品德。
二、专业研究素养培养途径
1.专业教学计划的改进
根据职业教育的目的和任务，结合行业需求，明确学生专业研究素养培养目标。改进课程设置，在基础课程《磁性材料基础》上增加《材料化学》和《磁性物理学》，结合学生从事工艺研究和新材料开发工作需要，适量加入自发磁化、磁畴结构和技术磁化等理论分析，增强学生磁学理论基础；将实训课程《永磁铁氧体材料生产工艺》调整为《永磁铁氧体材料生产与开发训练》，《软磁铁氧体材料生产工艺》调整为《软磁铁氧体材料生产与开发训练》，增加材料开发能力训练；开展工学结合，建立实习基地，将《磁性材料工艺控制技术》课程由实验室转移到企业生产现场，进行实地教学，强化学生工艺研究和工艺改进能力训练；开设《磁性材料研发技能训练》等选修课程，加强研究和开发能力训练。
2.实训基地建设
为增强学生感性认识，现场体验和认识产品生产过程，在学院领导和实训中心的支持下，专业教师多方努力，与五粮液集团鹏程电子器材有限公司达成协议，并于2009年10月20日举行了“实践教学基地”授牌仪式，由学院罗院长亲自授牌。
3.研究性学习习惯的培养
研究性学习就是以出研究成果为主要目的的学习。它是为了研究而进行的学习，并在学习的过程中开展研究。教学中，引导学生培养研究性学习方法，并督促学生将这种学习方法转化为一种习惯。（1）在学习过程中进行积极思考。（2）围绕研究目的阅读相关的资料。（3）在学习过程中不断地对资料进行分类组合，归纳总结，并形成自己的新认识、新见解。（4）学习过程中注重边学习边思考边做卡片。
研究性学习习惯，一方面可以丰富学生的知识面，另一方面，可以及时了解行业发展动态，提高学生的学习兴趣，同时，可以培养学生的思考能力、理解能力、表达能力和概括能力。
4.专业教学方法的探讨和改进
（1）行动导向教学法。学习和借鉴职业教学先进模式，充分认识专业工作特点，利用《铁氧体生产工艺技术》部级精品课程建设成果，在《永磁铁氧体生产工艺技术》、《软磁铁氧体生产工艺技术》、《金属磁生产工艺技术》和《磁路设计与磁性器件》课程教学中，充分采用行动导向法教学。根据教学项目，模拟生产现场环境，明确扮演角色引导学生表演，并结合案例研究，以追求学生个人和团队的行为表现为教学目标，强化学生能力的培养。
（2）树枝***教学法。为增强学生思维的逻辑性和系统性，在专业理论课程的教学中，探讨和采用树枝***教学法。在充分认识树的形状和结构的基础上，将散乱的知识有机地形成一个整体。例如，将永磁铁氧体的生产工艺看成树干，备料、成型、烧结、磨加工、分类和包装工序则可以看作树枝，工序下的具体操作过程则可以看作树枝丫和树叶，而工序工艺参数则可以看作树的花朵，工序质量参数则看作树的果实。
（3）多途径提升能力。在专业教学过程中，专业教师在引导学生充分认识事物内涵和外延的基础上，引导学生对事物进行解释和界定；并在充分认识事物特征的基础上，选择标准，对事物进行分类描述。这样，一方面完成了对事物现象和本质的认识，另一方面，完成了对学生概念形成能力和分类描述能力的强化训练。为提升学生的归纳总结能力，在理论课程教学中，专业教师在进行归纳总结方法讲解和演示的基础上，尝试和坚持在每次课程前后、课程单元前后、课程结束前后，请学生进行课程内容总结，并引导进行完整性、准确性和重点性检查。为增强学生的职业发展能力，在专业教学过程中，专业教师结合具体事例讲解制造质量、成本和效率的关系，引导学生建立和强化质量、成本和效率意识，并进行提高质量和效率、降低成本的方法训练。
5.聘请行业专家讲学
为拓展学生视野，了解行业发展动态，专业聘请浙江凯文磁钢有限公司总工程师赵国法、广东惠州科力磁元公司高级工程师王守良、中国磁学研究院绵阳赛茂磁材公司高级工程师肖综等，举行定期和不定期讲学，认识行业现状、了解行业现存问题、探讨行业发展方向。专业教师引导学生对行业现存问题和发展方向进行思考，并组织学生讨论，形成方案和观点，提交老师评阅。
6.开展暑期实践活动
为加强学生专业认识，提升学生专业技能，专业教师充分利用磁性材料与器件行业协会平台，积极为学生联系暑期实践活动单位，并与单位沟通，共同确定传帮带师傅，跟踪学生学习成长情况。有条件时，给予学生能力范围内的项目和课题，指导和督促学生完成。
7.加强专业协会建设
在实训中心的大力支持下，加强专业实验室建设，鼓励学生加入材料专业协会。专业教师全力支持协会活动，指导学生阅读《磁性材料及器件》、《中国陶瓷工艺》等专业杂志，从事行业调查，了解行业动态，结合行业需求和个人兴趣，开展新材料开发和工艺改进试验活动。
8.加强毕业论文选题和撰写指导
进入专业学习的第二学年，鼓励学生在专业教师的指导下，根据行业动态和发展需求，结合个人的兴趣和特长，进行毕业论文题目选择，三个月后，以小组为单位，组织学生进行毕业论文选题讨论，并确定选题；在深入调查和广泛查阅资料的基础上，完成毕业论文写作；再根据论文类型，将学生分组，由专业教师组织进行小组讨论和质疑；学生修改后交老师评阅和组织答辩。
三、总结
经过近几年的探索和努力，材料专业学生已获得磁性材料及器件行业协会和成员单位的认同，并受到用人单位的肯定和较高评价：“贵院材料专业学生，品德优良，行为规范，具有一定的理论基础和较好的实践操作技能，具有较好的思考研究意识和素养，并具有较强的分析研究能力。”
研究性学习材料第6篇
人们通常把材料、信息和能源 人们通常把材料、信息和能源并列为现代科学技术的三大支柱，并认为他们是现代社会赖以生存和发展的基本条件之一。在这三大支柱中，材料科学显得尤为重要，可以说材料科学是现代科学技术发展的重要支撑，这主要体现在材料是人类社会进步的里程碑，而先进材料是高新技术发展和社会现代化的基础和先导，也因为信息和能源技术的发展都与材料科学的进步和发展密切相关。材料一直是人类赖以生存和发展的物质基础，但材料科学的提出却是20世纪60年代初的事情，也是科学技术发展的必然结果。随着人们对材料的制备、微观结构与宏观性能之间关系等研究的逐步深入，各种材料体系，如金属材料、高分子材料、陶瓷材料等都已相继建立起来。对不同材料的研究可以相互借鉴，也使得不同材料之间的相互替代和补充成为可能，由此也出现了复合材料的概念并得到了广泛应用。随着人们对材料研究的深入，逐渐形成了材料科学与工程这门学科。这门学科除了研究材料的组成、结构与性质的关系等基础研究之外，还研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题。现在一般认为，材料科学与工程主要包括组成与结构、合成与制备、性质及使用效能等四个方面，它是关于材料成份、结构、工艺与它们的性能和用途之间的有关知识的开发和应用的科学。由此可以看出，材料科学与工程科学有多学科交叉、与实际应用密切相关等特点，并且也是一门正在发展中的科学。作为一级学科，材料科学与工程学科下设有材料物理与化学、材料学、材料加工工程三个二级学科。按照我国的专业规划，材料科学与工程学科以材料学、化学、物理学为基础，系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面。更进一步讲，材料科学与工程专业培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等材料领域的科学与工程方面较宽的基础知识，能在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和设备设计、技术改造及经营管理等方面工作的科学研究与工程技术人才。金属材料领域涉及的金属磁性材料和无机非金属材料领域涉及的陶瓷基铁氧体材料都已经得到了非常广泛的应用。高分子领域的有机磁体，目前正在成为国际上研究的热点，也是软物理研究的一个重要领域。由此可以看出，材料科学与工程领域涉及的各个方面，都可以看到磁性材料的影子。材料一般分成结构材料和功能材料两大类，磁性材料作为具有特定物理功能的材料，在功能材料中占有很大的比重。当前功能材料的研究和开发的热点集中在光电子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物医用材料、超导材料、功能高分子材料、先进复合材料、智能材料以及生态环境材料等领域，这几类材料几乎都与磁性材料有直接或间接的关系，各类材料的磁学性质无疑也是当今研究的热点问题。
随着社会的发展，特别是信息功能材料的发展和应用的日益广泛，作为功能材料基础的磁性材料得到了日益广泛的应用。与此相适应的，在材料科学与工程学科的教学体系中，特别是在一些主干课程中都出现了与磁性材料相关的内容也就成为历史的必然。因为磁性材料从材料微观结构上涉及到晶态材料、非晶态材料、纳米晶材料，也涉及到金属材料、陶瓷材料等无机材料，所以在《材料物理导论》中把“材料的传导性和磁性”作为一个章节，《新材料概论》中与磁性有关的有“磁性材料”和“超导材料”两个章节，《金属功能材料》涉及到磁性的章节更多，有“磁性材料”、“金属薄膜材料”、“非晶态金属材料”、“信息材料”、“超导材料”及“智能金属材料”等章节，在涉及到材料物理性能及测试的教材中，都会不可避免地涉及到磁学知识。在国外的教材中，情况也是如此，如《工程材料科学与设计》一书。在无机材料、陶瓷材料等课程中，也都会涉及到磁性材料，在材料物理性能的讲授中，也必然会涉及到电性及磁性的内容。考虑到磁学知识的广泛性及分散性，我校在教学实践中发现，有必要充分利用学校在这方面的优势，把磁学的相关知识单独作为一门学科进行讲授，这样既有利于学生对磁学知识有一个系统的理解，也可以适应社会发展的需要。磁性材料作为一种非常重要的基础功能材料，在社会中已经得到了广泛的应用，作为材料科学与工程专业的学生，非常有必要对磁学及磁性材料的知识有一个专门的了解，这样做会使学生受益终生。因为一方面有利于扩大他们的知识面和视野，也非常有利于他们就业；另一方面有的学生进入研究生阶段后，如果具备一些磁学相关知识，也非常有利于他们的学习和研究工作，《金属材料结构与性能》属于材料科学与工程学科领域的基础教材和国内外材料专业硕士的必修教材，也把“材料的磁性能”作为一个章节进行讲授。
作为重要的现代信息功能材料的磁性材料，其发展具有悠久的历史，在这方面已经有许多专门的文献资料进行了介绍，在此不再赘述。人类很早就开始了磁学的研究，但直到量子力学创立后，才对磁性的起源有了一个较为清晰的认识，也就是说，磁性本质上起源于物质的量子性质。这就说明要研究与磁性相关的现象，就必须具有《量子力学》的学习背景；要研究大量微观粒子聚集体的磁学性质，就必然要用到《热力学统计物理》的知识；要研究固体的磁学性质，也必然要对《固体物理》有深入的了解。所以，在学习《磁学》课程之前，必须要以这三门课程的学习为先导，而在材料科学与工程专业中作为专业基础课，都会专门开设这三门课程，这也就为磁学课程的开设创造了有利条件。我校的探索实践表明，在讲授中应以《磁性材料》课程为主线来进行讲授，并且适当增加一些必要的磁学知识和磁测量知识，以利于学生的理解，也有利于学生对其他相关课程的学习。我校几年来的实践教学都收到了良好的效果。人们对纳米结构体系与新的量子效应器件的研究已经取得了许多新的进展，有许多成果已经产业化，并由此带动了传统产业的技术升级和技术进步，从而掀起了纳米科技热潮。纳米结构由于具有纳米微粒的特性，如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应等特点，又存在由纳米结构组合引起的新的效应，如量子耦合效应和协同效应等，这些都属于量子力学现象，现代纳米科技研究也多是以这些效应为出发点来进行的，这些内容也是材料科学与工程学科各门主干课程的重点内容。磁学主要研究物质的磁性及其起源，也就是研究与电子的自旋相关的性质及理论。磁学从创立之初就一直在从事与量子效应有关的知识研究。从量子力学创立至今，磁学从理论上对这些问题的探索已经有将近一个世纪的时间，积累了丰富的知识，对磁学相关知识的学习，必然会大大促进学生对材料科学与工程学科的学习和理解。
并列为现代科学技术的三大支柱，并认为他们是现代社会赖以生存和发展的基本条件之一。在这三大支柱中，材料科学显得尤为重要，可以说材料科学是现代科学技术发展的重要支撑，这主要体现在材料是人类社会进步的里程碑，而先进材料是高新技术发展和社会现代化的基础和先导，也因为信息和能源技术的发展都与材料科学的进步和发展密切相关。材料一直是人类赖以生存和发展的物质基础，但材料科学的提出却是20世纪60年代初的事情，也是科学技术发展的必然结果。随着人们对材料的制备、微观结构与宏观性能之间关系等研究的逐步深入，各种材料体系，如金属材料、高分子材料、陶瓷材料等都已相继建立起来。对不同材料的研究可以相互借鉴，也使得不同材料之间的相互替代和补充成为可能，由此也出现了复合材料的概念并得到了广泛应用。随着人们对材料研究的深入，逐渐形成了材料科学与工程这门学科。这门学科除了研究材料的组成、结构与性质的关系等基础研究之外，还研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题。现在一般认为，材料科学与工程主要包括组成与结构、合成与制备、性质及使用效能等四个方面，它是关于材料成份、结构、工艺与它们的性能和用途之间的有关知识的开发和应用的科学。由此可以看出，材料科学与工程科学有多学科交叉、与实际应用密切相关等特点，并且也是一门正在发展中的科学。作为一级学科，材料科学与工程学科下设有材料物理与化学、材料学、材料加工工程三个二级学科。按照我国的专业规划，材料科学与工程学科以材料学、化学、物理学为基础，系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面。更进一步讲，材料科学与工程专业培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等材料领域的科学与工程方面较宽的基础知识，能在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和设备设计、技术改造及经营管理等方面工作的科学研究与工程技术人才。金属材料领域涉及的金属磁性材料和无机非金属材料领域涉及的陶瓷基铁氧体材料都已经得到了非常广泛的应用。高分子领域的有机磁体，目前正在成为国际上研究的热点，也是软物理研究的一个重要领域。由此可以看出，材料科学与工程领域涉及的各个方面，都可以看到磁性材料的影子。材料一般分成结构材料和功能材料两大类，磁性材料作为具有特定物理功能的材料，在功能材料中占有很大的比重。当前功能材料的研究和开发的热点集中在光电子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物医用材料、超导材料、功能高分子材料、先进复合材料、智能材料以及生态环境材料等领域，这几类材料几乎都与磁性材料有直接或间接的关系，各类材料的磁学性质无疑也是当今研究的热点问题。
随着社会的发展，特别是信息功能材料的发展和应用的日益广泛，作为功能材料基础的磁性材料得到了日益广泛的应用。与此相适应的，在材料科学与工程学科的教学体系中，特别是在一些主干课程中都出现了与磁性材料相关的内容也就成为历史的必然。因为磁性材料从材料微观结构上涉及到晶态材料、非晶态材料、纳米晶材料，也涉及到金属材料、陶瓷材料等无机材料，所以在《材料物理导论》中把“材料的传导性和磁性”作为一个章节，《新材料概论》中与磁性有关的有“磁性材料”和“超导材料”两个章节，《金属功能材料》涉及到磁性的章节更多，有“磁性材料”、“金属薄膜材料”、“非晶态金属材料”、“信息材料”、“超导材料”及“智能金属材料”等章节，在涉及到材料物理性能及测试的教材中，都会不可避免地涉及到磁学知识。在国外的教材中，情况也是如此，如《工程材料科学与设计》一书。在无机材料、陶瓷材料等课程中，也都会涉及到磁性材料，在材料物理性能的讲授中，也必然会涉及到电性及磁性的内容。考虑到磁学知识的广泛性及分散性，我校在教学实践中发现，有必要充分利用学校在这方面的优势，把磁学的相关知识单独作为一门学科进行讲授，这样既有利于学生对磁学知识有一个系统的理解，也可以适应社会发展的需要。磁性材料作为一种非常重要的基础功能材料，在社会中已经得到了广泛的应用，作为材料科学与工程专业的学生，非常有必要对磁学及磁性材料的知识有一个专门的了解，这样做会使学生受益终生。因为一方面有利于扩大他们的知识面和视野，也非常有利于他们就业；另一方面有的学生进入研究生阶段后，如果具备一些磁学相关知识，也非常有利于他们的学习和研究工作，《金属材料结构与性能》属于材料科学与工程学科领域的基础教材和国内外材料专业硕士的必修教材，也把“材料的磁性能”作为一个章节进行讲授。
研究性学习材料第7篇
人们通常把材料、信息和能源 人们通常把材料、信息和能源并列为现代科学技术的三大支柱，并认为他们是现代社会赖以生存和发展的基本条件之一。在这三大支柱中，材料科学显得尤为重要，可以说材料科学是现代科学技术发展的重要支撑，这主要体现在材料是人类社会进步的里程碑，而先进材料是高新技术发展和社会现代化的基础和先导，也因为信息和能源技术的发展都与材料科学的进步和发展密切相关。材料一直是人类赖以生存和发展的物质基础，但材料科学的提出却是20世纪60年代初的事情，也是科学技术发展的必然结果。随着人们对材料的制备、微观结构与宏观性能之间关系等研究的逐步深入，各种材料体系，如金属材料、高分子材料、陶瓷材料等都已相继建立起来。对不同材料的研究可以相互借鉴，也使得不同材料之间的相互替代和补充成为可能，由此也出现了复合材料的概念并得到了广泛应用。随着人们对材料研究的深入，逐渐形成了材料科学与工程这门学科。这门学科除了研究材料的组成、结构与性质的关系等基础研究之外，还研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题。现在一般认为，材料科学与工程主要包括组成与结构、合成与制备、性质及使用效能等四个方面，它是关于材料成份、结构、工艺与它们的性能和用途之间的有关知识的开发和应用的科学。由此可以看出，材料科学与工程科学有多学科交叉、与实际应用密切相关等特点，并且也是一门正在发展中的科学。作为一级学科，材料科学与工程学科下设有材料物理与化学、材料学、材料加工工程三个二级学科。按照我国的专业规划，材料科学与工程学科以材料学、化学、物理学为基础，系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面。更进一步讲，材料科学与工程专业培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等材料领域的科学与工程方面较宽的基础知识，能在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和设备设计、技术改造及经营管理等方面工作的科学研究与工程技术人才。金属材料领域涉及的金属磁性材料和无机非金属材料领域涉及的陶瓷基铁氧体材料都已经得到了非常广泛的应用。高分子领域的有机磁体，目前正在成为国际上研究的热点，也是软物理研究的一个重要领域。由此可以看出，材料科学与工程领域涉及的各个方面，都可以看到磁性材料的影子。材料一般分成结构材料和功能材料两大类，磁性材料作为具有特定物理功能的材料，在功能材料中占有很大的比重。当前功能材料的研究和开发的热点集中在光电子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物医用材料、超导材料、功能高分子材料、先进复合材料、智能材料以及生态环境材料等领域，这几类材料几乎都与磁性材料有直接或间接的关系，各类材料的磁学性质无疑也是当今研究的热点问题。
随着社会的发展，特别是信息功能材料的发展和应用的日益广泛，作为功能材料基础的磁性材料得到了日益广泛的应用。与此相适应的，在材料科学与工程学科的教学体系中，特别是在一些主干课程中都出现了与磁性材料相关的内容也就成为历史的必然。因为磁性材料从材料微观结构上涉及到晶态材料、非晶态材料、纳米晶材料，也涉及到金属材料、陶瓷材料等无机材料，所以在《材料物理导论》中把“材料的传导性和磁性”作为一个章节，《新材料概论》中与磁性有关的有“磁性材料”和“超导材料”两个章节，《金属功能材料》涉及到磁性的章节更多，有“磁性材料”、“金属薄膜材料”、“非晶态金属材料”、“信息材料”、“超导材料”及“智能金属材料”等章节，在涉及到材料物理性能及测试的教材中，都会不可避免地涉及到磁学知识。在国外的教材中，情况也是如此，如《工程材料科学与设计》一书。在无机材料、陶瓷材料等课程中，也都会涉及到磁性材料，在材料物理性能的讲授中，也必然会涉及到电性及磁性的内容。考虑到磁学知识的广泛性及分散性，我校在教学实践中发现，有必要充分利用学校在这方面的优势，把磁学的相关知识单独作为一门学科进行讲授，这样既有利于学生对磁学知识有一个系统的理解，也可以适应社会发展的需要。磁性材料作为一种非常重要的基础功能材料，在社会中已经得到了广泛的应用，作为材料科学与工程专业的学生，非常有必要对磁学及磁性材料的知识有一个专门的了解，这样做会使学生受益终生。因为一方面有利于扩大他们的知识面和视野，也非常有利于他们就业；另一方面有的学生进入研究生阶段后，如果具备一些磁学相关知识，也非常有利于他们的学习和研究工作，《金属材料结构与性能》属于材料科学与工程学科领域的基础教材和国内外材料专业硕士的必修教材，也把“材料的磁性能”作为一个章节进行讲授。
作为重要的现代信息功能材料的磁性材料，其发展具有悠久的历史，在这方面已经有许多专门的文献资料进行了介绍，在此不再赘述。人类很早就开始了磁学的研究，但直到量子力学创立后，才对磁性的起源有了一个较为清晰的认识，也就是说，磁性本质上起源于物质的量子性质。这就说明要研究与磁性相关的现象，就必须具有《量子力学》的学习背景；要研究大量微观粒子聚集体的磁学性质，就必然要用到《热力学统计物理》的知识；要研究固体的磁学性质，也必然要对《固体物理》有深入的了解。所以，在学习《磁学》课程之前，必须要以这三门课程的学习为先导，而在材料科学与工程专业中作为专业基础课，都会专门开设这三门课程，这也就为磁学课程的开设创造了有利条件。我校的探索实践表明，在讲授中应以《磁性材料》课程为主线来进行讲授，并且适当增加一些必要的磁学知识和磁测量知识，以利于学生的理解，也有利于学生对其他相关课程的学习。我校几年来的实践教学都收到了良好的效果。人们对纳米结构体系与新的量子效应器件的研究已经取得了许多新的进展，有许多成果已经产业化，并由此带动了传统产业的技术升级和技术进步，从而掀起了纳米科技热潮。纳米结构由于具有纳米微粒的特性，如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应等特点，又存在由纳米结构组合引起的新的效应，如量子耦合效应和协同效应等，这些都属于量子力学现象，现代纳米科技研究也多是以这些效应为出发点来进行的，这些内容也是材料科学与工程学科各门主干课程的重点内容。磁学主要研究物质的磁性及其起源，也就是研究与电子的自旋相关的性质及理论。磁学从创立之初就一直在从事与量子效应有关的知识研究。从量子力学创立至今，磁学从理论上对这些问题的探索已经有将近一个世纪的时间，积累了丰富的知识，对磁学相关知识的学习，必然会大大促进学生对材料科学与工程学科的学习和理解。
并列为现代科学技术的三大支柱，并认为他们是现代社会赖以生存和发展的基本条件之一。在这三大支柱中，材料科学显得尤为重要，可以说材料科学是现代科学技术发展的重要支撑，这主要体现在材料是人类社会进步的里程碑，而先进材料是高新技术发展和社会现代化的基础和先导，也因为信息和能源技术的发展都与材料科学的进步和发展密切相关。材料一直是人类赖以生存和发展的物质基础，但材料科学的提出却是20世纪60年代初的事情，也是科学技术发展的必然结果。随着人们对材料的制备、微观结构与宏观性能之间关系等研究的逐步深入，各种材料体系，如金属材料、高分子材料、陶瓷材料等都已相继建立起来。对不同材料的研究可以相互借鉴，也使得不同材料之间的相互替代和补充成为可能，由此也出现了复合材料的概念并得到了广泛应用。随着人们对材料研究的深入，逐渐形成了材料科学与工程这门学科。这门学科除了研究材料的组成、结构与性质的关系等基础研究之外，还研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题。现在一般认为，材料科学与工程主要包括组成与结构、合成与制备、性质及使用效能等四个方面，它是关于材料成份、结构、工艺与它们的性能和用途之间的有关知识的开发和应用的科学。由此可以看出，材料科学与工程科学有多学科交叉、与实际应用密切相关等特点，并且也是一门正在发展中的科学。作为一级学科，材料科学与工程学科下设有材料物理与化学、材料学、材料加工工程三个二级学科。按照我国的专业规划，材料科学与工程学科以材料学、化学、物理学为基础，系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面。更进一步讲，材料科学与工程专业培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等材料领域的科学与工程方面较宽的基础知识，能在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和设备设计、技术改造及经营管理等方面工作的科学研究与工程技术人才。金属材料领域涉及的金属磁性材料和无机非金属材料领域涉及的陶瓷基铁氧体材料都已经得到了非常广泛的应用。高分子领域的有机磁体，目前正在成为国际上研究的热点，也是软物理研究的一个重要领域。由此可以看出，材料科学与工程领域涉及的各个方面，都可以看到磁性材料的影子。材料一般分成结构材料和功能材料两大类，磁性材料作为具有特定物理功能的材料，在功能材料中占有很大的比重。当前功能材料的研究和开发的热点集中在光电子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物医用材料、超导材料、功能高分子材料、先进复合材料、智能材料以及生态环境材料等领域，这几类材料几乎都与磁性材料有直接或间接的关系，各类材料的磁学性质无疑也是当今研究的热点问题。
随着社会的发展，特别是信息功能材料的发展和应用的日益广泛，作为功能材料基础的磁性材料得到了日益广泛的应用。与此相适应的，在材料科学与工程学科的教学体系中，特别是在一些主干课程中都出现了与磁性材料相关的内容也就成为历史的必然。因为磁性材料从材料微观结构上涉及到晶态材料、非晶态材料、纳米晶材料，也涉及到金属材料、陶瓷材料等无机材料，所以在《材料物理导论》中把“材料的传导性和磁性”作为一个章节，《新材料概论》中与磁性有关的有“磁性材料”和“超导材料”两个章节，《金属功能材料》涉及到磁性的章节更多，有“磁性材料”、“金属薄膜材料”、“非晶态金属材料”、“信息材料”、“超导材料”及“智能金属材料”等章节，在涉及到材料物理性能及测试的教材中，都会不可避免地涉及到磁学知识。在国外的教材中，情况也是如此，如《工程材料科学与设计》一书。在无机材料、陶瓷材料等课程中，也都会涉及到磁性材料，在材料物理性能的讲授中，也必然会涉及到电性及磁性的内容。考虑到磁学知识的广泛性及分散性，我校在教学实践中发现，有必要充分利用学校在这方面的优势，把磁学的相关知识单独作为一门学科进行讲授，这样既有利于学生对磁学知识有一个系统的理解，也可以适应社会发展的需要。磁性材料作为一种非常重要的基础功能材料，在社会中已经得到了广泛的应用，作为材料科学与工程专业的学生，非常有必要对磁学及磁性材料的知识有一个专门的了解，这样做会使学生受益终生。因为一方面有利于扩大他们的知识面和视野，也非常有利于他们就业；另一方面有的学生进入研究生阶段后，如果具备一些磁学相关知识，也非常有利于他们的学习和研究工作，《金属材料结构与性能》属于材料科学与工程学科领域的基础教材和国内外材料专业硕士的必修教材，也把“材料的磁性能”作为一个章节进行讲授。