材料科學與工程導論精選(九篇)

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第1篇：材料科學與工程導論范文

根據卓越工程師的培養目標，通過到企業調查走訪、問卷調查、畢業生反饋等方式，收集了對課程體系設置的意見和建議，結合“卓越工程師”培養目標，對材料科學與工程卓越工程師課程體系進行了模塊化設置。也就是將課程體系設置為由若干個完整的課程模塊構成的課程體系形式。材料科學與工程卓越工程師課程體系由材料制備基礎、材料加工技術、材料的性能、材料的檢測等四個模塊組成。每一個模塊又由若干門課程組成，分為必修課和選修課兩類。材料制備基礎模塊由材料物理化學、材料科學基礎、金屬塑性成型理論、材料科學導論（雙語）等組成；材料加工技術模塊由熱處理原理及工藝、金屬塑性成型工藝學、現代材料制備技術、金屬焊接工藝等組成；材料的性能模塊由材料力學性能、材料腐蝕與防護、材料物理性能等組成；材料的檢測模塊由材料分析技術、失效分析、計算機在材料科學與工程的應用等組成。這樣的課程設置，能夠突破學科專業領域的界限，靈活地設計和組織具有不同作用的課程模塊，從而構建具有不同價值取向的課程體系，以滿足學生的全面發展和個性發展需要。

2.科學合理地進行課程的整合和重組

根據教育部“卓越工程師”培養模式，結合材料科學與工程專業人才培養長期的實踐經驗，對課程進行了整合與重組；在制訂材料科學與工程專業“卓越工程師”培養計劃過程中，在原來的培養方案的基礎上，對課程進行重新的整合和重組。在進行課程體系的整合重組過程中，打破了各學科領域的界限，增加金屬凝固、塑性成型、焊接等內容，真正達到了“寬口徑、厚基礎”的目的。同時不受原有課程和體系結構的束縛，對課程進行了實質性的有機融合和重新組織。具體而言，改變了以往按人文科學、社會科學和自然科學分類或按照等級結構設置課程的做法，打破了原有專業、課程之間的壁壘，擺脫了學科知識系統的束縛；強調課程內容的綜合性，以跨學科的方式選擇課程內容、組織和整合課程體系。同學科知識的相互滲透、融合和新知識的吸收利用，保證知識結構的系統性和完整性；改變過于講究學科自身結構而導致的課程設置過細、過多和缺乏整體性的狀況；避免課程內容的脫節和交叉重復，精簡課程門類，減少必修課比例。比如：將以往的《固態相變》和《熱處理工藝學》整合為《熱處理原理及工藝》，將《材料力學性能》和《材料物理性能分析》整合為《材料性能》，將《金屬材料學》和《模具材料》整合為《金屬材料學》，將《現代材料制備技術》和《熱處理新技術》整合為《現代材料加工技術》等。并處理好理論與工程實踐、必修課與選修課之間的關系，大力加強實踐課程的體系改革。

3.結合企業需求，制訂企業培養方案

企業學習階段是材料科學與工程專業的工程教育不可或缺的階段，是整個教學計劃的重要組成部分，也是實施“卓越工程師培養計劃”的重要環節，按照材料科學與工程卓越工程師培養計劃，將嚴格按照“3+1”培養模式，其中1年企業實踐培養，著重完成學生的基本操作技能、分析解決工程實際問題能力的培養。使學生通過企業學習階段的學習和實踐，基本掌握金屬加工車間、熱處理車間、鍛造車間、表面處理車間、金屬材料檢測中心等部門的工作內容和基本生產操作技能，了解工程技術人員在熱處理車間表面車間、檢測中心等部門的作用及技術職責范圍，培養具有較強創新意識和實踐能力的材料科學與工程專業人才。同時具有靈活運用材料科學與工程專業知識與材料工程規范、團隊協作、跨文化環境交流、競爭與合作的能力，以及較強的創新意識和進行熱處理工藝設計、技術改造與創新的能力。所以企業培養方案包括：初步能力培養實訓、專業基本能力培養實訓、工程能力訓練、行業領域實習、畢業設計等環節。整個教學環節將依托企業、工程中心、重點實驗室開展，由校企共同參與培養過程，共同監控培養過程。

4.課程體系與能力培養的關系

第2篇：材料科學與工程導論范文

（鹽城工學院材料工程學院無機非金屬材料工程系，江蘇 鹽城 224051）

【摘要】本文探討了《功能材料》雙語選修課的幾種教學方法，分析了各種教學方法的作用和實施手段，為材料科學與工程等相關專業開設的其他雙語專業選修課提供參考。

關鍵詞 功能材料；雙語教學；案例教學法；互動式啟發教學法；對比式啟發教學法

基金項目：感謝鹽城工學院2014年度校級教學改革項目的資助，項目編號JY2014C36。

0引言

目前，材料科學與工程有關學科在本科教學中，為了使學生更加全面的了解材料科學前沿、掌握材料學科專業英語，很多學校都開設了《材料導論》雙語課和《材料科學基礎》雙語課。而《功能材料》雙語課這門課程一般是材料科學與工程有關專業研究生階段開設的一門課程，該課程涉及的知識面較廣，包含了各種功能材料的制備與合成、結構與性能、應用特點等，因此對學生知識面的廣度和專業英語的要求都比較高。在本科教學中，很多學校也都開設了《功能材料》漢語課程，甚至作為專業主干課程介紹各種功能材料。然而《功能材料》雙語課目前在國內材料科學與工程有關學科本科教學中開設的比較少。桂林電子科技大學的王江探討了功能材料課程應用雙語教學的可行性、雙語教學過程中需要注意的一些問題并推薦了英文教材，指出這門課程引入雙語教學，更能起到良好的教學效果。

本文探討了《功能材料》雙語選修課的幾種教學方法，分析了各種教學方法的作用和實施手段，就如何提高《功能材料》雙語選修課教學效果做了一些思考和探討。

1案例教學法在《功能材料》雙語教學中的應用

案例教學法是一種以案例為基礎的教學方法，近年來廣泛為廣大教師采用到教學中去。《功能材料》雙語課的教材雖然國外出版過幾本很相關的功能材料教材，但是這些教材價格比較貴，學生負擔不起，而且知識深度也跟本科生所掌握的知識體系不符。同時，《功能材料》雙語課作為選修課開設，學校設置的學時數有限，一般為32個學時，國外的教材多數長達300多頁，遠遠不能完成整本教材的教學內容。因此《功能材料》雙語選修課可以采用自編教材，以各方面功能材料的英文綜述作為該功能材料的基本知識和基本理論，通過學習頂級期刊雜志的文章來了解該功能材料的制備與合成、結構與性能以及應用特點，從而全面了解了該材料的發展動態，使學生既學習到了科學前沿，又能在同步翻譯的過程中學習專業英語。因此英文綜述和英文期刊作為案例開展《功能材料》雙語選修課教學，既符合《功能材料》選修課的性質，又滿足《功能材料》雙語課的特點，同時解決了英文教材的問題，而且案例體系是可以實時更新的，使學生能夠了解功能材料最前沿的科學研究，甚至可以學習《science》和《Nature》上相關材料的研究進展，用最權威的期刊雜志來向學生灌輸知識是可以引起學生學習興趣的。

2互動式啟發教學法在《功能材料》雙語教學中的應用

《功能材料》雙語教學中以各方面功能材料的英文綜述作為該功能材料的基本知識和基本理論，通過學習頂級期刊雜志的文章來了解該功能材料的制備與合成、結構與性能以及應用特點，因此在專業英語的學習任務很重，需要課前提前布置教學內容，讓學生提前預習。如果可以充分調動學生的積極性，讓學生自己通過查閱文獻，翻譯文獻，了解該領域功能材料的發展動態，教師可以通過分組的方式讓學生在課堂上通過課堂展示的方式，讓學生自己講述通過翻譯和學習掌握的知識，一方面加深學生對知識的理解和掌握，另一方面可以充分調動學生學習的積極性，而且可以提高專業英語的學習效率。學生在自主學習和與組員的互動學習過程中，會產生疑問、提出疑問，最后通過與組員和老師的互動過程中解決疑問，這樣可以提高學習效率。

3對比式啟發教學法在《功能材料》雙語教學中的應用

以各方面功能材料的英文綜述作為該功能材料的基本知識和基本理論，往往存在一個問題，英文綜述一般都比較長，教師同步翻譯講解的過程中會很枯燥，使學生喪失聽課興趣，而且功能材料種類繁多，涉及到聲光電磁熱等各方面功能，同時每一種性能的功能材料都有很多種具體的相關材料可以實現改性能，因此，在學習的過程中，教師如果能多采用對比式啟發教學法能夠使學生充分認識到不同材料的區別和關系，可以加深記憶，并提高學習效率。采用對比的方法往往會使學生記住材料間的差別，提高教學效果。

4總結

《功能材料》雙語課程的教學還處于探索階段，教學方法的選擇和實施尤為重要，初步探索了案例教學法、互動式啟發教學法和對比式啟發教學法在《功能材料》雙語教學中的應用，還需要在今后的教學過程中進一步完善和實踐。希望本文能夠為其他材料類課程的雙語教學提供參考。

參考文獻

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［5］王江.《功能材料》課程雙語教學的探討[J].科技信息,2012,12:425.

［6］張素芳.案例教學法在雙語課教學中的應用探討[J].高教論壇,2010,5:29-30,41.

［7］羅春嬋.案例教學法在金融學雙語教學中的應用[J].教育教學論壇,2014,32:66-67.

第3篇：材料科學與工程導論范文

在《材料化學》緒論課的教學過程中，采用啟發引導教學方式，以“材料、材料與化學、材料化學”為主線進行教學設計，通過講解材料發展中的化學，引入材料科學與化學的區別與聯系，重點從材料結構、制備、性能和應用四個方面講授了材料研究中的化學問題，使學生對本課程的內容有了清晰的認識，激發了學生學習本課程的信心和興趣，并取得了滿意的教學效果。

關鍵詞:

材料化學;緒論課;教學設計

材料化學是材料科學與化學的交叉學科，伴隨著材料科學的發展而誕生和成長，即是材料科學的重要部分，又是化學學科的一個分支［1］。目前，很多高等學校的化學和材料類專業開設了《材料化學》這門課程。《材料化學》是南陽師范學院材料化學專業的核心基礎課程，對于培養學生的材料科學基礎知識，分析和解決材料制備和應用中的化學問題的能力起到了關鍵作用。但是該課程涉及的知識面廣泛，內容龐雜、概念甚多、加上課程改革，理論課時數減小，學生在學習《材料化學》課程過程中，普遍存在概念混淆、重點難以掌握等問題。緒論是一門課程的開場白和宣言書，是師生之間學習和交流的起始點，能為學生建立起一門課程的知識輪廓。通過對緒論進行學習，學生可以了解課程在所學專業中所處的地位和作用，以及該課程的教學內容、學習方法和考核方式等問題［2］。如何激發學生學習該課程的興趣，提高課程的教學質量，緒論課在整個課程教學中有著舉足輕重的地位。結合近年來的教學實踐，就如何講好《材料化學》緒論課談一些心得。

1首先明確課程性質、特點及地位

教學之初，首先明確該課程作為專業核心課程的重要地位，是學習后面材料專業課程的基礎課程，同時明確考核方式，加強學生對本課程的重視程度。材料化學是材料科學和化學學科的交叉學科，課程內容既涉及工程材料應用中的實際問題，又包括材料結構及制備中的化學問題。作為一門交叉學科，很多知識點與材料學和化學課程中的相關內容重復，很多學生以為學過相關知識，就會從思想上松懈。然而，相關知識點雖然出現重復，但在不同學科中講授的重點是不同的。在講授材料化學課程的過程中，要著重培養學生利用化學的思維解決材料科學中的問題，使學生深刻領會化學與材料科學交叉的重要意義。通過一些實例，講解本課程與化學和材料相關課程的區別和聯系，使學生更加深入了本課程的性質和地位。材料科學是偏實際應用的工科課程，化學是偏理論的理科課程，材料化學則是利用化學的理論解決材料應用中的實際問題。

2材料

以材料的實際應用為引子，如材料在航天航空、交通運輸、電子信息、生物醫藥等領域的應用，帶領學生進入學習狀態，引導學生回想什么是材料?材料的種類?提出材料是對人類有用的物質，是人類賴以生存和發展，征服自然和改造自然的物質基礎;是人類進步的里程碑。然后介紹材料的發展歷史，說明人們對材料的使用，是從最早的天然材料，依次經歷了陶瓷、青銅、鐵、鋼、有色金屬、高分子材料以及新型功能材料。根據材料的發展史，啟發學生思考材料研究和發展過程中的規律和特點。人們對材料的使用經歷了從天然材料到合成材料，從傳統材料到新興材料。傳統的材料主要以經驗，技藝為基礎，材料靠配方篩選和性能測試，通過宏觀現象建立的唯象理論對材料宏觀性能定性解釋，不能預示性能和指明新材料開發方向，而新型材料則以基礎理論為指導。材料科學的歷史表明，當一種全新的材料在原子或分子水平上合成后真正巨大的進展就常常隨之而來。化學的發展往往導致材料技術的實質性進步。在新材料的研發和材料工藝的發展中，化學一直擔當著關鍵的角色［3］。任何新材料的獲得都離不開化學，以石墨烯為例，物理學家主要關注其電子結構及輸運理論，材料學家主要測試材料的電磁、光電、傳感和催化等性能，而化學家的任務則是利用化學氣相沉積和插層剝離等方法制備該材料。只有通過化學氣相沉積法制備出高質量大尺寸的石墨烯，才能推動石墨烯在電子信息領域走向實用化。

3材料與化學

材料化學是材料科學與化學學科的交叉，很多學生容易混淆材料科學和化學的研究范疇。在本課程的第一節課，一項重要的任務是使學生明確材料科學和化學的研究內容和范疇，這對于后續相關概念的講解至關重要。材料科學的研究對象是材料，材料是對人類有用的物質，指的是人類用于制造物品、器件、構件、機器或其他產品的那些物質。而化學的研究對象是物質，物質是構成人類物質世界的基礎。材料是物質，但不是所有物質都可以稱為材料;材料科學是一門研究材料的成分、組織結構、制備工藝與材料性能及應用之間相互關系的科學;而化學則是從原子和分子角度研究物質的組成，結構、性質及相互轉變規律的科學。因此，化學研究的尺度范圍是原子、分子、分子納米聚集體。材料科學最早研究的尺度范圍在微米以上，如鋼和陶瓷的組織結構。隨著一些新興材料的出現和發展，人們對材料的研究甚至小到電子結構。如近些年發現的拓撲絕緣體，其表面導電，體內不導電的性質由其拓撲的能帶結構決定，而該拓撲結構則與電子的自旋運動有關，研究拓撲絕緣體必須從電子自旋角度認識其結構。因此，材料科學的研究范疇不斷拓展，并于其它學科交叉。

4材料化學

通過學習材料的發展歷程、材料科學與化學之間的區別和聯系，學生已經對材料化學有了一定的認識，引導學生給材料化學下一個定義。材料化學是關于材料結構、制備、性能和應用的化學。本校材料化學專業選用曾兆華、楊建文編著第二版《材料化學》作為教材，教材的章節也是按照材料結構、制備、性能和應用進行安排的［4］。在這部分內容講授過程中，可以讓學生以教材目錄為參照，講到相關內容可以與教材相關章節進行對應。

4.1材料的結構

從三個層次講解材料的結構，分別是電子原子結構、晶體學結構和組織結構。電子原子結構在很大程度上影響材料的電、磁、熱和光的行為，并可能影響到原子鍵合的方式，因而決定材料的類型。在這個層次上研究的化學問題主要涉及原子序數、相對原子量、電離勢、電子親核勢、電負性、原子及離子半徑等。原子序數決定了材料的化學組成，電負性決定材料內部原子之間的鍵合方式，從而影響材料的導電性、強度和熱膨脹系數等。晶體學結構主要指原子或分子在空間排列的方式，根據原子排列的有序性，將材料分為晶體和非晶體。晶體中出現局部無序，或對理想晶體的產生偏離，則出現缺陷。缺陷的存在影響材料的力學性能和電學性能等。如在本征硅內部摻雜磷元素，磷原子替代硅原子的位置，形成雜質原子缺陷，增加本征硅的導電性，形成N型半導體。組織結構主要指材料的物相組成及結構、晶粒的大小和取向等。在大多數金屬、某些陶瓷以及個別聚合物材料內部，晶粒之間原子排列的變化，可以改變它們之間的取向，從而影響材料的性能。一般來說，減小金屬的晶粒可以降低其熔點。在這一結構層次上，顆粒的大小和形狀起著關鍵作用。大多數材料是多相組成的，控制材料內部物相的類型、大小、分布和數量可以調控材料的性能。

4.2材料制備

材料合成與制備就是將原子、分子聚集在一起，并轉變為有用產品的一系列過程。材料制備的方法和工藝影響材料的結構，從而影響材料的性能。根據制備原理的不同，材料制備方法可以分為物理法和化學法。物理法指在材料制備過程中，僅改變材料內部原子或分子的聚集狀態，不涉及化學反應的方法。如真空鍍膜、濺射鍍膜、脈沖激光沉積法等。化學法則在材料制備過程中，涉及化學反應，并且有新物質的生成。如固相反應法、有機合成法、水熱法、沉淀法、化學氣相沉積法等。以石墨烯材料為例講解材料的制備方法。石墨烯作為二維單原子層材料，既可以采用物理法制備，也可以采用化學法制備。2004年發現石墨烯的報道，便是采用簡單的膠帶對撕方法制備，該方法依靠外力使石墨片層克服層間范德華力，使層與層之間分離，從而獲得單層石墨，該方法也稱為物理機械剝離法。利用甲烷、乙烯等烴類氣體作為碳源，鎳、銅、金等金屬作為基片，采用化學氣相沉積法則可以制備高質量大尺寸的石墨烯。另外，以石墨為原料，利用化學插層剝離的方法也可以用來制備石墨烯［5］。但不同方法制備獲得石墨烯的尺寸及性能差別較大，在不同的應用領域采用的石墨烯制備方法是不同的。

4.3材料性能

材料的性能由其結構決定，與材料制備的工藝和方法有關。性能是指材料固有的物理、化學特性，材料性能決定了其應用。廣義地說，性能是材料在一定的條件下對外部作用的反應的定量表述，例如力學性能是材料對外力的響應、電學性能是對電場的響應、光學性能是對光的響應等。因此，材料的性能可分為力學性能和特殊的物理性能。常見的力學性能包括材料的強度、硬度、塑性、韌性等。力學性能決定著材料工作的好壞，同時也決定著是否易于將材料加工成使用的形狀。鍛造成型的部件必須能夠經受快速加載而不破壞，并且還要有足夠的延性才能加工變形成適用的形狀。微小的結構變化往往對材料的力學性能產生很大的影響。材料特殊的物理性能包括電、磁、光、熱等行為。物理性能由材料的結構和制造工藝決定。對于許多半導體金屬和陶瓷材料來說，即使成分稍有變化，也會引起導電性很大變化。過高的加熱溫度有可能顯著地降低耐火磚的絕熱特性。少量的雜質會改變玻璃或聚合物的顏色。

4.4材料應用

材料化學已經滲透到現代科學技術的眾多領域，如電子信息、環境能源、生物醫藥和航天航空等領域。例如，在電子信息領域，現代芯片制造離不開化學。光刻過程使用的光刻膠和顯影液，鍍膜過程中的化學氣相沉積和原子層沉積，刻蝕過程中的反應離子刻蝕，這些工藝過程都離不開化學的作用。在環境能源領域，新型光催化材料和太陽能電池材料的研究和開發，離不開化學法制備材料和對材料進行化學摻雜改性。在生物醫藥領域，對傳感材料進行化學改性提高其傳感特性，對仿生材料進行表面改性可以提高其生物相容性。在航天航空領域，各種輕質、耐高溫、耐摩擦等結構材料和功能化智能材料的研發都離不開化學。

5結語

通過對“材料化學”緒論課的精心設計，使學生明確了該課程的性質和重要地位，大量的實例激發了學生學習的興趣和求知欲，樹立了學生學好該課程的信心，為課程的深入學習起到了奠基石的作用。以“材料、材料與化學、材料化學”為主線進行講授，使學生對本課程的內容有了更加清晰和深入的認識，取得了良好的教學效果。

參考文獻

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［4］曾兆華，楊建文.材料化學.2版［M］．北京:化學工業出版社，2013.

第4篇：材料科學與工程導論范文

    計算機工程是涉及現代計算系統、計算機控制設備的軟硬件設計、制造、操作的科學與技術,建立在計算、數學、科學和工程學的基礎上,主要研究計算機處理器、多處理器通訊設計、網絡設計和存儲器體系,著重研究硬件設計以及與軟件和操作系統的交互性能,如嵌入式系統、分布式數據與大規模存儲系統。絕大多數美國學校的電氣工程和計算機工程是在一個系,除數學、物理等基礎科學知識外,課程體系主要包括計算機科學和電氣工程等學科的相關課程、設計和構建計算機系統及基于計算機系統的相關軟硬件課程。培養的學生應具備從事計算機系統工作的能力,或具備基于計算機相關系統進行分析、設計、應用和集成工作的能力,具有扎實的計算機基礎理論、良好的科學素質和工程實踐能力,包括良好的團隊合作和人際交流溝通能力[5]。下面主要介紹美國這4所大學的計算機工程課程設置情況。

    1.1UIUC計算機工程專業本科課程設置

    UIUC計算機工程專業學生需要修滿128個學分,這些課程分為如下7大類:1)科學基礎與數學課程(31學分),包括數學、物理、化學在內的10門課程。2)計算機工程核心課程(34學分),這些課程重點介紹計算機工程領域的基本概念、基本原理、基本實驗方法和技術,共有10門課程。3)專業基礎數學課程(6學分),包括離散數學和概率、工程應用兩門數學課程。4)寫作課程(4學分),1門寫作原理課程,主要講授研究報告的寫作方法。5)專業技術選修課(23學分),其中1門必須選自計算機工程和計算機科學專業技術選修課程之外的課程,其他必須均選自計算機工程和計算機科學專業技術選修課程。這些課程強調計算機工程實踐中用到的主要分析方法和設計原則。6)社會科學與人文科學課程(18學分),這些課程被工學院認可并滿足學校對學生社會科學與人文科學課程通識教育的要求。7)自由選修課程(12學分),這些幾乎沒有限制的選修課可以讓學生學習任何領域的知識。學生可以在計算機工程專業深入學習課程,也可以學習生物工程、技術管理或語言等課程。

    1.2普度大學計算機工程專業本科課程設置

    普度大學計算機工程專業學生需要修滿125個學分,這些課程分為如下6大類:1)通識教育課程(24~25學分),包括6~7學分的兩門交流技巧課程和18個學分的社會與人文學科選修課程。2)數學課程(21~22學分),數學課程有兩種套餐,各6門課,學生可以根據自己的情況任選一種。3)科學基礎課程(18~19學分),包括物理、化學、生物及面向對象編程等5門課程。4)工程基礎課程(7學分),包括工程導論兩門課程及計算機工程和計算機科學以外學科的工程學科選修課1門。5)計算機工程專業課程(49學分),包括32~33學分的13門計算機工程專業核心課程;兩門共計1學分的研討課程;2門3~4學分的高級設計課程;2門8學分的研究生課程;1~2門計算機專業選修課程,使計算機工程專業課程總學分達到49學分。6)任選課程(4~6學分),根據輔修要求或個人興趣,任選課程可以從理學院或文理學院中適合工科學生的數學、科學課程中選擇,目的是使總學分達到125學分。

    1.3伊利諾伊理工學院計算機工程專業本科課程設置

    IIT計算機工程專業學生需要修滿130~134個學分,這些課程分為如下3大類:1)限選課程(109學分),學分分配如下:計算機工程專業限選課程47學分,包括計算機工程和計算機科學兩類課程;數學限選課程24學分;物理限選課程11學分;化學限選課程3學分;工程科學限選課程3學分;社會科學與人文學科限選課程21學分。2)選修課程(15~19學分),包括專業選修課程9~12學分,其中含1門硬件設計選修課;科學選修課程3學分。3)跨專業實踐項目課程(6學分),包括IPROI跨專業實踐項目I和IPROII跨專業實踐項目II兩門課程。

    1.4西北大學計算機工程專業本科課程設置

    西北大學計算機工程專業學生需要修48門課程,這些課程分為如下7類:1)通用工程方法、數學、科學基礎課程(15門),必修計算方法與線性代數GenEng205-1、線性代數與力學GenEng205-2、動態系統建模GenEng205-3和微分方程GenEng205-4等4門通用工程方法課程;必修微積分(I)MATH220,微積分(II)MATH224,微積分(III)MATH230及多元積分與矢量微積分MATH234四門數學課程;必修普通物理(I)Physics135-2和普通物理(II)Physics135-3兩門科學基礎課程;從McCormick工學院科學基礎課程中任選其他2門課程;另外必修IDEA106-1工程設計與交流(I)、IIDEA106-2工程設計與交流(II)兩門工程設計和交流課程。2)工程基礎課程(5門),必修4門,包括EECS202電氣工程導論、EECS203計算機工程導論、EECS211編程基礎(C++)、EECS302概率系統與隨機信號,并從McCormick工學院工程基礎課程熱電力學、系統工程與分析、材料科學和流體與固體中任選1門。3)交流與社科人文學科課程(8門),選修GenCmn102演講或GenCmn103課程的其中1門,另外選修7門滿足McCormick工學院要求的社科人文學科課程。4)專業核心課程(5門),必修EECS205計算機系統軟件基礎、EECS303高級數字邏輯設計、EECS361計算機體系結構、EECS311數據結構與數據管理和EECS343電路基礎這5門課程。5)技術選修課程(10門),西北大學計算機工程專業分高性能計算、VLSI與CAD、嵌入式系統和算法設計與軟件系統4個方向,每個方向開設若干門技術課程,每個學生必須在這4個方向中選修5門課;從專業基礎課程EECS213計算機系統導論、EECS222信號與系統基礎、EECS223固態工程基礎、EECS224電磁場與光學基礎、EECS225電子學基礎5門課中根據學習方向選修2門;剩下3門從計算機科學、計算機工程、數學、科學基礎等課程中選修,如可以是生物學BIOL210-1,2,3和化學原理CHEM210-1,2,3課程,也可以經申請同意選修相關計算機工程研究生課程。6)自由選修課程(5門),共修5門,學生可以根據自身情況和興趣愛好自由選修。若從未學習過任何計算機編程語言,建議其中1門選修編程入門(Python)EECS110課程。7)高級項目課程(1門),至少在微處理器系統項目EECS347-1、計算機體系結構項目EECS362和VLSI設計項目EECS3923門課中選修1門。

    24所大學計算機工程課程設置特色

    4所大學計算機工程本科專業的課程設置都通過美國工程教育認證機構ABET的EC2000指標體系認證,有如下特點:

    1)注重基礎知識的學習,在貫徹通識教育中培養學生的各種能力。基礎知識直接決定學生未來的發展潛力[7-8],而基礎知識的掌握通常是通過通識教育實現的。與我國高校通識教育不同的是,這4所美國大學按照各種完整的項目組織基礎知識,讓學生在基于項目的學習中形成各種能力。他們還特別重視人際溝通能力的培養和學生對廣泛深入的人文社科知識的理解,使所有工科學生在數學、物理、信息、物質、生命、技術和能源科學方面及人文社科方面打下廣泛的基礎。這種比知識更重要的能力是學生取之不盡、用之不竭的資源。普度大學第一年的工程基礎培養及UIUC第一年的計算機工程訓練從一開始就圍繞能力培養,使學生能更好地理解和應用所學的基礎科學和數學知識。

第5篇：材料科學與工程導論范文

我國創新創業教育起步較晚，1998年國務院和教育部第一次出臺指導性政策意見，提出要重視大學生的創新創業教育。1999年，清華大學舉辦了第一屆創業計劃大賽，同年，全國首屆“挑戰杯”大學生創業大賽開賽，標志著我國高校創新創業教育的開始[5]。近年來我國的雙創教育在國家政策指導下取得了很大的進展，制定了具體的要求，做了相應的詳細部署，同時還創建了創新創業教育的試點單位，總結經驗，逐步推廣。針對于應用型本科院校的創新創業教育，除了起步晚、起點低、資金和政策制度保障不力等共性問題[6]，還有一些自身特點，比如，應用型本科院校是傳統精英式本科教育應對社會需求變化的轉型定位，本身對自身辦學定位、辦學特點、辦學道路的就尚在探索當中，結合創新創業教育之后，對雙創教育的理解不夠深入，教育形式及內容流于表面，創新不夠，對創新型人才培養定位易不明確，容易造成人才培養模式不科學的后果。再有就是應用型本科“雙師雙能”型教師較多，但創新創業教育的專業教師師資力量不足，雙創教育會有發展不平衡的問題。第三個，本身應用型本科有重實踐的特點，實踐平臺、實習基地本應是其長處，但將這些與雙創教育有機融合卻做的不夠，造成創新創業依然缺乏平臺。

二應用型本科院校材料專業創新創業教育的對策建議

本研究認為，要提升應用型本科人才培養質量，除了要建立完善以創新型人才培養為根本目標的創業教育體系，還可以從優化專業結構、構建課程體系、設計教學項目、強調實踐訓練、創新教學方法、加強師資建設、搭建校企聯合平臺、改革考核方式等具體方面來凸顯其實踐性、應用性、技術性、創新性，從而促進應用型本科學生創新創業能力的培養，為我國經濟社會發展提供富有創新精神、勇于投身實踐的創新創業人才。研究以應用型高校——西安航空學院的“材料科學與工程專業”的人才培養模式為具體改革的專業方向，基于以上思路提出了一系列改進和完善的策略和構想，以期對我國應用型本科院校大學生創新創業教育發展起到實質性的推動作用。具體對策有以下幾點。

（一）建立健全應用型本科院校大學生創新創業課程體系

在明確應用型本科院校創新創業教育的目標前提下，優化當前課程系統設置，結合現有的專業課程體現，建立多層次、立體化的創新創業課程體系。本研究在學校滿足修改要求的前提下，在西安航空學院材科科學與工程2017版培養方案中，試點性開設以專業為基礎的創新思維訓練先導課程一門（《無機非金屬材料創新研究方法導論》，24課時），開設創新綜合實驗一門（材料科學基礎創新綜合實驗課），增加和改革課內創新綜合實驗8課時（《材料成形基礎》、《金屬材料》、《材料加工方法》、《航空材料概論》各2課時）。在2019版大綱中又增加校企合作的企業高工參與授課的《材料科學創新創業系列學術講座》16課時；另外，原版培養方案中一直在實踐教學板塊包含《材料創新設計》、《材料創新實訓》兩個部分針對創新創業的環節，在新版培養方案中得用保留。至此已經形成了先有研究方法教育（創新研究方法導論），緊接理論課程中運用此方法的訓練（課內創新實驗），再聯合貼近企業生產實操和生產需求的創新創業講座，最后銜接實踐環節的集中課設和實訓，培養方案中創新創業部分的課程體系已經相對完整：有方法論教學，有對在理論知識中對方法論的運用訓練，有貼合企業實操的講座，最后再結合集中實踐環節的夯實。

（二）改革創新創業教學方法和考核方式，突出可遷移能力的培養

培養方案中課內創新實驗的設置與專業理論知識的結合最緊密，如果采用傳統的授課方法很容易淪為單純對理論知識的重復性驗證，而喪失創新創業教育的效能。改變單純的驗證性實驗，而體現對理論課學習的基本原理的應用，并突出對創新思維方法的運用，一方面可以聚焦復雜工程問題，同時也可以強化雙創教育。另外在實驗過程中分小組進行，突出學生團隊協作、溝通交流、解決問題等可遷移能力的培養。相應的在集中實踐環節中，改參觀實習為動手操作加分組討論加頭腦風暴，針對企業實際生產中遇到的問題，分析討論并實地提出整改建議，這種“問題導向”的模式進行實訓，并寫入實習報告。除了授課方式，在考核的時候，突出能力目標導向，綜合檢驗創新創業教育效果。理論課程考核時考試題目增加開放類、創新論述類、舉一反三類試題，沒有固定答案，讓學生現場發揮，根據思辨能力打分。實踐類課程實行允許偏差的單一變量參數表征法，讓學生用自己的方法去完成任務，根據完成程度和創意效果打分，突出對創新和信息處理這兩類可遷移能力的量化考核。以上所述的授課方式要求和考核要求改革已經寫入新版課程大綱，并在其中有詳細的量化型要求，對哪種授課方式支撐哪一個課程目標，哪種考核方式支撐哪一個課程目標都有清晰表述，深刻容易培養方案的量化產出體系當中。

（三）建立一支“數量足、理論精、實踐強”的創新創業教育師資隊伍

目前，我國大多數應用型本科院校并沒有專門的創新創業教育師資隊伍，如何提高教師的創新創業教育能力，并將其與實踐教育、雙師型教師培養相結合是本項目的一個研究重點。首先要加強“雙師型”教師的人數比例，同時對全校教師進行雙創培訓，采用開交流報告、邀請校外專家談創新方法做講座、組內成員互相交流創新心得、邀請教育學專家談創新教育等方式提高教師的雙創和雙創教育能力。近年來，西安航空學院在創新創業學院領導下，以“互聯網+”創新創業大賽、大學生創新創業訓練計劃等各級雙創競賽、學科競賽為契機，開展各種大賽輔導培訓會，不僅針對參賽學生，更主要正對指導教師的能力進行培訓，以此將對雙創教育有興趣也有能力的“雙師型”教師集中起來，有針對性的進行培訓。此舉不僅使提高了學生的競賽成績，更有形的提升了教師創新創業教育教學能力。

（四）切實利用好校企合作平臺，夯實雙創教育的“轉化”環節

應用型本科有眾多實習實踐基地、校企合作平臺等好的實踐教學場所，但是如何真正用好這些平臺，發揮其更大的作用卻尚有許多工作要做。傳統教學中，學生僅僅能夠在企業中進行參觀、觀摩、聽講解之類的實踐教學模式，即便能夠上手實操也僅僅是單一工位、單一設備的簡單操作，如雙創教學并沒有任何聯系。但其實，如果能夠找到連接學生和企業需求的橋梁紐帶，就可以深化與實踐基地的交流合作，實現學校科技創新人才資源與基地企業技術創新需求的有效對接，積極探索校企合作、產教融合的長效性和常態化工作機制。在學校層面，西安航空學院西安航空基地通過校企合作方式在航空基地科創大廈建設“筑夢藍天創客匯”眾創空間，幫助入駐的創業團隊進行創業項目的孵化，實現創業項目的產業化；在學院層面，材料工程學院有“材料創新創業學會”，召集學生參與教師的各類科研項目，尤其是學院校企合作平臺科研項目，幫助學習提供創新能力、貼近企業實際需求、尋找創業契機。另外學校還有創新創業系列沙龍、創新創業教育培訓基地等多層次、多方位的平臺設置，來增強學生的創新精神、創業意識和創新創業能力。

第6篇：材料科學與工程導論范文

計算機工程是涉及現代計算系統、計算機控制設備的軟硬件設計、制造、操作的科學與技術，建立在計算、數學、科學和工程學的基礎上，主要研究計算機處理器、多處理器通訊設計、網絡設計和存儲器體系，著重研究硬件設計以及與軟件和操作系統的交互性能，如嵌入式系統、分布式數據與大規模存儲系統。絕大多數美國學校的電氣工程和計算機工程是在一個系，除數學、物理等基礎科學知識外，課程體系主要包括計算機科學和電氣工程等學科的相關課程、設計和構建計算機系統及基于計算機系統的相關軟硬件課程。培養的學生應具備從事計算機系統工作的能力，或具備基于計算機相關系統進行分析、設計、應用和集成工作的能力，具有扎實的計算機基礎理論、良好的科學素質和工程實踐能力，包括良好的團隊合作和人際交流溝通能力[5]。下面主要介紹美國這4所大學的計算機工程課程設置情況。

1.1UIUC計算機工程專業本科課程設置

UIUC計算機工程專業學生需要修滿128個學分，這些課程分為如下7大類：1)科學基礎與數學課程(31學分)，包括數學、物理、化學在內的10門課程。2)計算機工程核心課程(34學分)，這些課程重點介紹計算機工程領域的基本概念、基本原理、基本實驗方法和技術，共有10門課程。3)專業基礎數學課程(6學分)，包括離散數學和概率、工程應用兩門數學課程。4)寫作課程(4學分)，1門寫作原理課程，主要講授研究報告的寫作方法。5)專業技術選修課(23學分)，其中1門必須選自計算機工程和計算機科學專業技術選修課程之外的課程，其他必須均選自計算機工程和計算機科學專業技術選修課程。這些課程強調計算機工程實踐中用到的主要分析方法和設計原則。6)社會科學與人文科學課程(18學分)，這些課程被工學院認可并滿足學校對學生社會科學與人文科學課程通識教育的要求。7)自由選修課程(12學分)，這些幾乎沒有限制的選修課可以讓學生學習任何領域的知識。學生可以在計算機工程專業深入學習課程，也可以學習生物工程、技術管理或語言等課程。

1.2普度大學計算機工程專業本科課程設置

普度大學計算機工程專業學生需要修滿125個學分，這些課程分為如下6大類：1)通識教育課程(24～25學分)，包括6～7學分的兩門交流技巧課程和18個學分的社會與人文學科選修課程。2)數學課程(21～22學分)，數學課程有兩種套餐，各6門課，學生可以根據自己的情況任選一種。3)科學基礎課程(18～1分)，包括物理、化學、生物及面向對象編程等5門課程。4)工程基礎課程(7學分)，包括工程導論兩門課程及計算機工程和計算機科學以外學科的工程學科選修課1門。5)計算機工程專業課程(4分)，包括32～33學分的13門計算機工程專業核心課程；兩門共計1學分的研討課程；2門3～4學分的高級設計課程；2門8學分的研究生課程；1～2門計算機專業選修課程，使計算機工程專業課程總學分達到4分。6)任選課程(4～6學分)，根據輔修要求或個人興趣，任選課程可以從理學院或文理學院中適合工科學生的數學、科學課程中選擇，目的是使總學分達到125學分。

1.3伊利諾伊理工學院計算機工程專業本科課程設置

IIT計算機工程專業學生需要修滿130～134個學分，這些課程分為如下3大類：1)限選課程(10分)，學分分配如下：計算機工程專業限選課程47學分，包括計算機工程和計算機科學兩類課程；數學限選課程24學分；物理限選課程11學分；化學限選課程3學分；工程科學限選課程3學分；社會科學與人文學科限選課程21學分。2)選修課程(15～1分)，包括專業選修課程9～12學分，其中含1門硬件設計選修課；科學選修課程3學分。3)跨專業實踐項目課程(6學分)，包括IPROI跨專業實踐項目I和IPROII跨專業實踐項目II兩門課程。

1.4西北大學計算機工程專業本科課程設置

西北大學計算機工程專業學生需要修48門課程，這些課程分為如下7類：1)通用工程方法、數學、科學基礎課程(15門)，必修計算方法與線性代數GenEng205-1、線性代數與力學GenEng205-2、動態系統建模GenEng205-3和微分方程GenEng205-4等4門通用工程方法課程；必修微積分(I)MATH220，微積分(II)MATH224，微積分(III)MATH230及多元積分與矢量微積分MATH234四門數學課程；必修普通物理(I)Physics135-2和普通物理(II)Physics135-3兩門科學基礎課程；從McCormick工學院科學基礎課程中任選其他2門課程；另外必修IDEA106-1工程設計與交流(I)、IIDEA106-2工程設計與交流(II)兩門工程設計和交流課程。2)工程基礎課程(5門)，必修4門，包括EECS202電氣工程導論、EECS203計算機工程導論、EECS211編程基礎(C++)、EECS302概率系統與隨機信號，并從McCormick工學院工程基礎課程熱電力學、系統工程與分析、材料科學和流體與固體中任選1門。3)交流與社科人文學科課程(8門)，選修GenCmn102演講或GenCmn103課程的其中1門，另外選修7門滿足McCormick工學院要求的社科人文學科課程。4)專業核心課程(5門)，必修EECS205計算機系統軟件基礎、EECS303高級數字邏輯設計、EECS361計算機體系結構、EECS311數據結構與數據管理和EECS343電路基礎這5門課程。5)技術選修課程(10門)，西北大學計算機工程專業分高性能計算、VLSI與CAD、嵌入式系統和算法設計與軟件系統4個方向，每個方向開設若干門技術課程，每個學生必須在這4個方向中選修5門課；從專業基礎課程EECS213計算機系統導論、EECS222信號與系統基礎、EECS223固態工程基礎、EECS224電磁場與光學基礎、EECS225電子學基礎5門課中根據學習方向選修2門；剩下3門從計算機科學、計算機工程、數學、科學基礎等課程中選修，如可以是生物學BIOL210-1,2,3和化學原理CHEM210-1,2,3課程，也可以經申請同意選修相關計算機工程研究生課程。6)自由選修課程(5門)，共修5門，學生可以根據自身情況和興趣愛好自由選修。若從未學習過任何計算機編程語言，建議其中1門選修編程入門(Python)EECS110課程。7)高級項目課程(1門)，至少在微處理器系統項目EECS347-1、計算機體系結構項目EECS362和VLSI設計項目EECS3923門課中選修1門。

24所大學計算機工程課程設置特色

4所大學計算機工程本科專業的課程設置都通過美國工程教育認證機構ABET的EC2000指標體系認證，有如下特點：

1)注重基礎知識的學習，在貫徹通識教育中培養學生的各種能力。基礎知識直接決定學生未來的發展潛力[7-8]，而基礎知識的掌握通常是通過通識教育實現的。與我國高校通識教育不同的是，這4所美國大學按照各種完整的項目組織基礎知識，讓學生在基于項目的學習中形成各種能力。他們還特別重視人際溝通能力的培養和學生對廣泛深入的人文社科知識的理解，使所有工科學生在數學、物理、信息、物質、生命、技術和能源科學方面及人文社科方面打下廣泛的基礎。這種比知識更重要的能力是學生取之不盡、用之不竭的資源。普度大學第一年的工程基礎培養及UIUC第一年的計算機工程訓練從一開始就圍繞能力培養，使學生能更好地理解和應用所學的基礎科學和數學知識。

2)注重相關學科的交叉和融合，培養學生跨學科處理問題的本領。現代工程是一個復雜系統，不是狹隘的技術知識背景所能勝任的。解決現代工程問題要求工程師能夠打破學科壁壘，把被學科割裂開來的工程再還原為一個整體。這要求學校在課程設置上必須充分考慮學科的交叉和融合，為學生提供綜合的知識背景，以利于復雜工程問題的解決[6,8]。UIUC、普度大學、西北大學和IIT在課程設上均體現了學科交叉、學科融合的思想。UIUC規定學生在技術選修課中必須選1門計算機工程和計算機科學系以外的課程，例如宇航工程、農業與生物工程、土木工程、化學工程、生理學、生物工程、生物物理學、生物化學、大氣科學、天文學、材料科學與工程、機械工程等。普度大學的計算機工程專業學生也必須選修1門電氣工程和計算機工程領域以外的課程，以滿足工程拓寬要求，可以是航空力學、化學工程計算、噪音控制、核工程導論、材料結構與特性、環境工程中的物理化學原理、環境可持續工程以及運籌學-優化、運籌學-隨機模型中的任何1門。西北大學的計算機工程本身就是該校電氣工程和計算機科學交叉和融合的結果，學生除必須選修科學基礎選修課中的普通物理-電磁學、普通物理-波現象和現代物理外，還必須在遺傳和進化生物學、工程分子和細胞生物學中任選1門。IIT規定科學選修課必須選1門生物學、材料科學、化學原理，工程選修課必須選1門機械學導論或熱動力學。

3)強調工程實踐能力培養，培養學生“以解決問題為中心”的工程設計能力。工程本身就意味著實踐，意味著更加重視工程實際和工程的系統性和完整性。這4所大學都十分強調學生工程實踐能力的培養，在課程設置上不僅有豐富的實驗課程，而且通過更為靈活多樣的基于項目學習(Project-basedLearning)課程培養學生的實踐能力。如IIT有IPRO跨專業實踐項目，西北大學要求學生在微處理器系統項目(EECS347)、計算機體系結構項目(EECS362)、VLSI設計項目(EECS392)等項目課程中必須至少選修1門。普度大學要求學生選修電氣工程設計導論(ECE402)、計算機設計與樣機(ECE437)、操作系統工程(ECE469)、編譯器與翻譯器工程(ECE495S)和數字系統高級項目(ECE495C)等項目課程。UIUC則有計算機組成與設計(ECE411)、高級數字系統項目(ECE395)、微處理器項目(ECE412)、數字信號處理項目(ECE410)等項目課程供學生選擇。

4)發揮和保護學生的個性及興趣，激發學生的自主性和創造性。工程教育應該在最大程度上發揮學生的個性并促進其創新能力的發展。在專業學習中，學生可以根據自己的水平、學習興趣、個性特長選擇不同的課程，從而促進個性和創造性的發展。為學生提供不同的培養計劃是這4所大學的共同特點。西北大學為計算機工程學生提供了高性能計算、VLSI與CAD、嵌入式系統和算法設計及軟件系統4個不同的學習路徑。UIUC、IIT及普度大學則采用龐大的選修課程及明確的課程分類，使學生可以依據興趣愛好自行組織課程和學習內容，以發展個性，提高創新能力。

5)堅持課程設置機構的開放性，改變只按學科知識、由教師單方面設置的做法。在課程設置機構方面，這4所大學均根據產業界對計算機工程師的能力、素質、技能和知識等要求，學生求職的需求，畢業校友學習和工作的經驗反饋及ABET2000指標體系，成立由有工程背景的教師、產業界、教育認證機構、學生及畢業生等利益相關者組成的專門委員會，討論、確認、不斷改進計算機工程專業的課程體系及教學大綱。這與我國由高等院校計算機科學與技術專業教學指導委員會主導、以學科為導向，追求知識完備性為基礎，由缺乏產業經驗和工程背景的教師確定的課程設置和教學計劃相比，在滿足學生求職和產業界需要等方面有明顯優勢[8]。

3改進我國計算機科學與技術本科專業實踐教學的思考

截至2006年，我國高校工科專業在校生為600萬人，其中計算機相關專業在校生近45萬人，在規模上基本適應我國經濟社會發展的需求。問題是我國計算機工程教育與計算機工業界脫節較嚴重，不同類型、層次學校的培養目標趨同[8]。通過深入研究、分析和比較美國高等學校計算機工程專業的培養目標及課程設置特色，我們深刻認識到我國工科院校計算機專業本科教育存在的諸多弊端。比如工程實踐環節薄弱；工科教師隊伍的非工化趨向嚴重；評價體系錯位；課程體系落后，學科交叉欠缺，導致創新與實踐雙向不足，計算機畢業生得不到產業界的認同，普通工科院校計算機專業畢業生就業率低下。以下是我們對工科院校計算機科學與技術本科專業實踐教學改革的一些思考：

1)計算機科學與技術本科專業實踐教學的改革應從培養目標、課程體系、師資建設和評價體系、產學合作等方面綜合考慮。

2)從培養目標上，工科計算機人才培養應從學科導向轉為求職導向，也就是以產業需求為導向。這使學生能形成勝任今后工作的能力，成為合格的公民和稱職的產業人員，而不僅僅是只掌握系統、完備的學科知識。

3)課程體系要符合大工程觀的要求，注重學科的交叉和融合，強調基礎知識的同時強化對學生實踐能力的培養。實踐教學應加強實驗課程、項目課程和企業實習項目的建設，強調做中學、用中學，提倡學生的主動學習和實踐是實踐教學改革的重點內容。

4)評價體系涉及如何評價學生的學習效果，是關系到教學是否能達到培養目標的重要因素。如果要培養符合計算機產業界需要的具有各種能力和素質的工程師，以理論考試為主評價學生能力的評價體系就尤顯片面。如何制定科學有效的評價指標，對學生的各種能力進行綜合評價，特別是在基于項目的實踐學習中對學生的團隊合作能力、交流溝通能力、解決工程實際問題的能力進行科學評價，是一個有待探索的問題。

第7篇：材料科學與工程導論范文

關鍵詞：課程項目；功能材料；工程教育模式

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2011）35－0090－02

一、引言

我國傳統的通識教育過于強調基礎科學理論，弱化專業內容和工程實踐，企業普遍反映畢業生缺乏創新精神和創新能力。而西方國家針對這一問題開展了大量的研究實踐，成果豐富，其中尤以工程教育模式更為突出。它是以工程項目為載體，以從科研到運行為生命周期，讓學生主動參與實踐，以課程之間有機聯系的方式學習工程。“做中學”是工程教育改革的戰略之一，中國教育部于2008年開始組織課題組進行試點。

《功能材料》是一門既有一定的理論基礎知識，又與實際應用密切相關的多學科交叉的課程。以教師講解為主的傳統教學方式無法充分調動學生的參與積極性，解決實際問題的能力得不到體現。本文就是根據這一實際需要，適應北京石油化工學院（以下簡稱“我院”）素質教育，滿足培養綜合性、創新性、應用型人才的要求，就工程教育模式下《功能材料》課程在教學方法、教學手段等方面的教學實踐進行探究。

二、工程教育模式應用到《功能材料》課程的依據

將工程教育模式應用到《功能材料》課程，符合高等院校工程教育培養的目標要求。工程教育模式突破了傳統教學模式，通過選取項目創設情景，協作學生學習開展教學，通過完成項目達到意義建構，通過解決問題實現學生對知識的掌握，充分體現我院以研究型和應用型人培養為目標的教育特點。

功能材料作為能源、計算機、通訊、電子等現代科學技術研究的基礎，近年來已成為材料科學領域中的研究熱點之一。種類繁多、功能各異的新型功能材料正在眾多不同領域對科技的進步、社會的發展產生了越來越大的影響。目前根據我院2009版新大綱要求，《功能材料》課程涉及面廣、頭緒多、內容繁雜、系統性不強，而且課程的理論教學時數相對較少。如果還像以前一樣照本宣科，在課堂上根本不能吸引學生的注意力，激發學生的學習興趣，教學效果不理想。而且，事實也證明，按照傳統方式培養出來的畢業生在今后的工作中的應用能力也比較差，不能達到用人單位對人才的要求標準。

三、工程教育模式應用于《功能材料》教學的實踐

以真實項目為載體開展項目式教學，能使學生親身經歷產品構思、設計、實現、運作的項目開發生命周期，在與課程緊密聯系的項目實踐中積極主動地學習專業知識，提高學生對理論知識的應用能力和實踐動手能力，增強學生的成就感，充分挖掘學生的創造潛能。

1.構思

根據課程教學內容選取研究項目。課程研究項目是《功能材料》課程學習的一個重要組成部分。通過實施課程研究項目，學生可以深入掌握課程的理論知識體系，提高綜合應用已有知識解決問題的能力，更好地培養材料科學與工程專業學生的專業技術能力和綜合素質。

2.課程研究項目設計

為了實現項目教學目標，我院設計了《功能材料》課程研究項目指導書，主要內容包括：①項目的題目；②項目組成員；③項目的研究背景及意義；④項目擬開展的主要研究內容；⑤擬采用的主要研究方法或研究工具等；⑥項目主要的日程安排或時間節點；⑦主要參考文獻。讓學生在完成研究項目指導計劃書的過程中掌握項目所包含的理論知識，真正實現“做中學”。

3.任務實現

教師經過簡單的理論介紹和導入之后，帶領學生實施項目，鼓勵學生自己選取感興趣的項目。把學生分成小組（每組最多3個學生），每一小組選出一個組長，全面負責該組的任務。所有環節任務的實現都靠小組成員的共同努力。

研究項目選取的難易程度，研究內容的多少，都會影響到每組的最終成績。每個小組要在項目報告中標明每個人在總體工作中的貢獻和工作比例，或者每個人負責的內容。

4.成果展示

所有的項目都要按照規定的時間對教師和全體學生進行演示匯報。演示匯報的主要目的是讓教師和其他學生了解各組的工作和研究成果。小組的學生都要在臺前匯報，匯報前由教師指定主匯報人。每個項目演示匯報時間不超過10分鐘，另外有5分鐘的提問時間。每個組必須嚴格控制演示時間，超過時間1分鐘以上要扣分。

不同項目的設定有利于滿足不同層次學習者的學習需求，便于開展個性化、差異化教學。通過個體和合作的形式進行項目學習和實訓，學生不僅能培養自主學習的能力，而且能培養合作、溝通和組織能力。項目完成后的及時反饋，又有利于學生間經驗的分享。該模式構建出一個開放性、研究性的學習環境，充分體現了以學生為中心、以學生的全面發展為中心的教育思想。

四、在工程教育模式下教師的角色

將工程教育模式應用到“功能材料”課程，有利于教師教學科研水平的提高。要將工程教育模式應用到課程教學，教師必須結合院校教學實際，以及本校學生的知識層次、結構能力，合理制定教學大綱，優選教學內容，加強教材建設，不斷改進教學方法、教學手段，理論結合實踐，設計工程項目，體現以能力培養為主的原則。這個過程本身就是一個學習知識、提高理論層次和教學水平的過程，也是工程教育的具體體現。這個過程有利于進行多種資源的有效整合，不僅要求教師具有良好的專業設計經驗和教學組織能力，而且利于發揮學生的主體地位和教師的主導地位，培養學生的綜合應用能力，能極大地提高教師的業務能力和教學科研水平。

五、結語

《功能材料》課程結合工程教育理念的教學模式，加強學生對課程內容本質性理解，促使學生結合課程主動考慮并構思滿足要求的設計，設計的任務緊扣《功能材料》課程的核心內容，并具有豐富的題材和多樣的結果。注重培養學生的自學能力、團隊協作能力以及系統調控能力。使學生養成主動查找書籍資料的良好習慣，讓學生學會關注科技發展，極大地提高學生的系統調控能力。

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[10]貢亞麗.“CDIO”模式在《EDA技術》課程教學中的應用[J].考試周刊,2009,(31).

第8篇：材料科學與工程導論范文

一、“礦物材料工程”課程教學改革與實踐

1．課程教材建設

礦物材料工程學科主要教學體系包括礦物基本特性、材料研究基礎、材料制備與分析測試、材料功能化設計等內容，據此編寫了《非金屬礦物材料》《非金屬礦加工與應用》《超微粉體加工技術與應用》《超細粉碎工程》《粉體表面改性》等系列教材叢書。系列教材的編寫主要是結合學科特點，一方面注重礦物材料結構與組成、加工工藝、材料性能與應用性能等材料科學要素內部關系，另一方面融合了礦物學、結晶學、礦物加工學、化學、材料學等多學科理論知識體系，突出礦物材料的功能性與應用特性。教材深入淺出，內容翔實，注重新的技術發展以及基礎理論與實際應用融合。由于礦物材料相關產品的加工技術與應用技術不斷創新，應用領域的不斷拓展，新的國家、行業標準不斷更新，相關教材也在不斷修訂，例如《非金屬礦加工與應用》已于2013年完成第三次修訂，及時補充了相關內容的新變化與新發展，刪除了已不再先進或已淘汰的技術和已廢棄的產品標準，這些教材建設工作保證了本學科發展方向的前沿性，從而能夠滿足日新月異的新時代背景下礦物材料領域專業高級人才培養的需要。

2．課程內容優化改革

在礦物學、礦物加工學等相關理論課程基礎上，對本學科的教學內容進行了新的優化改革，刪除了重復和陳舊過時的教學內容，建立了以《非金屬礦加工與應用》課程為核心，配合《粉體表面改性》《非金屬礦物材料》等特色鮮明的專業方向選修課的課程體系，著重培養學生的創新意識與創新能力。《非金屬礦加工與應用》課程考慮到礦物材料的加工與應用開發重在其功能性的開發，著重通過課堂教學介紹我國非金屬礦加工與應用技術的一些共性規律，并通過聯系當前我國非金屬礦加工技術的實際生產與技術發展水平，突出介紹非金屬礦物材料新工藝、新方法及新產品方面的研究進展，內容上有意將礦物的應用特性、結構與組成特性及功能性相結合，注重新的技術發展。課程內容的設置上，強調不同相關學科之間的融合，脫離枯燥乏味的原理與理論知識，通過更多的實例，尤其是生活中所熟悉的能夠激發學生興趣的例子，達到舉一反三，靈活運用課本知識的教學目的。建立以“礦物材料結構與組成－制備與加工－材料性能－工藝原理”為主體的教學體系，不僅提高了課堂教學質量與效率，而且也培養了該學科學生的就業能力。

3．教學方法與手段

課堂教學主要采用啟發－討論式的教學手段，通過單獨設課、綜合設課或者前沿研究講座等多種形式，充分使學生融入到課堂教學活動中，并了解學科當前的前沿理論與新技術。充分利用現代化教學手段，開發新的多媒體教學課件，不斷提高教學效果與質量。在課堂教學中，通過引入趣味性、互動性強的閱讀教材與自學內容，避免傳統的灌輸式教學，激發學生的求知欲與學習興趣。對較難理解的教學內容，通過多媒體教學軟件和信息資源來輔助教學，增強教學的說服力，加深學生對難點知識的消化與理解。對一些與科研和生產密切相關的教學內容，教師結合自己的科研活動與經驗，結合現場記錄的錄像及收集的圖片資料向學生形象地展現，讓學生能夠充分了解該領域新的研究動態，提高學生的學習興趣。針對一些礦物新材料的熱點研究內容，鼓勵學生撰寫綜述性論文，通過閱讀相關文獻資料，提出自己的想法，從而培養學生科學研究和探索的主動意識。

4．創新與實踐教學環節建設

本學科除了要求學生掌握基本的礦物材料工藝流程及其原理外，培養工程實踐能力同樣尤為重要。我校近幾年通過設立專業性的“科研導論”“科研選題訓練”“大學生創新訓練項目”等創新教學環節，強化學生對各種礦物材料工藝方法的基本原理、制備工藝及相關設備與材料性能測試方法的理解。通過實驗室教學，掌握試驗方法、熟悉試驗手段，培養學生的科研興趣，提高專業技術水平。除了常規的生產現場實習實踐環節外，通過開設畢業論文結合科研、研究性實驗項目，讓學生能夠從生產實際中去選取自己的畢業課題，鍛煉學生的實際工作能力。另外，通過鼓勵學生發表學術論文、科技創新與發明，提高學生的創新能力，培養學生科研的思維與能力。

二、結語

第9篇：材料科學與工程導論范文

【關鍵詞】壓電陶瓷;摻雜;鋯鈦酸鋇

Piezoelectric Properties and Modification of 0.9 K0.5Na0.5NbO3-0.1Ba (Zr1-xTix)O3Ceramics

CHENYun

(Department of Chemistry and Material EngineeringHefei UniversityHefei230022China)

【Abstract】Considering the practicality , A new-type a 0.9 K05Na0.5NbO3-0.1 Ba(Zr1-xTix)O3 piezoelectric ceramic were prepared by traditional ceramic sintering technique, and their piezoelectric properties was also studied. These results of research indicate that this new type ceramics sintered at 1165℃ for 4 hours, and when x is 0.50, every properties show the best, d33 is 128 pC/N, kp is 33%, Qm is 117,tanδ is 2.1%, and εr is 1283.

【Key words】Piezoelectric ceramics;Doped;Barium zirconate titanate

1946年，在美國麻省理工學院絕緣研究室發現，在鈦酸鋇鐵電陶瓷上施加直流高壓電場，使其自發極化沿電場方向擇優取向國家,除去電場后仍能保持一定的剩余極化,它便具有壓電效應，從此誕生了壓電陶瓷。現在提倡和支持研發和使用高新材料，在近年來，壓電陶瓷和壓電器件的原材料和制造工藝有了很大的發展。壓電陶瓷目前已在高科技信息、航空航天和生物化學等諸多高新科技領域具有不可代替的地位，這是因為壓電陶瓷具有穩定的化學特性、優異的物理性能、易于制備成各種形狀和具有任意極化方向的特性。 [1-3]

然而，當前使用的壓電陶瓷的生產原料都含有大量的重金屬鉛，陶瓷中的PbO(或Pb3O4)的含量約占原材料總重量的70%，不僅難以制備緊密的壓電陶瓷，還會對環境造成污染，因為目前還沒有大規模回收留在地面和游離于空氣中的鉛。隨著環保已經成為世界發展的主要前提，無鉛壓電陶瓷的研發已經迎來最有力的契機，現在已經出現了許多具有實用價值的陶瓷體系，鈦酸鹽系壓電陶瓷成為此領域許多科學家與學者實驗課題。雖然無鉛壓電陶瓷可以緩解環境污染，但是目前的無鉛壓電陶瓷的性能與PZT基壓電陶瓷相比還有一定的距離，但是無鉛壓電陶瓷已經獲得眾多科學家和學者的青睞，相信不久的將來無鉛壓電陶瓷取代PZT基壓電陶瓷[1-3]。

本實驗考慮到實用性，因此采用傳統陶瓷制備技術和電子陶瓷工業用原料，制備了0.9 K0.5Na0.5NbO3-0.1Ba (Zr1-xTix)O3 壓電陶瓷，并研究了該體系壓電陶瓷的介電壓電性能。

1．實驗

本著實用化的目的，采用傳統的陶瓷制備工藝技術，以Na2CO3、K2CO3、Nb2O5、BaCO3、ZrO2、TiO2為起始原料，根據0.9K0.5Na0.5NbO3-0.1Ba(Zr1-xTix)O3（簡記為KNN-BZT）,陶瓷體系的化學計量進行配料，其中x分別為0.20，0.50，0.80，0.95，并依次簡記為BZT20, BZT50, BZT80, BZT95。首先將原料混合加入無水乙醇混合、振動球磨48小時，充分研磨后進行干燥，然后在800～860°C下，經2小時的預燒生成陶瓷粉體；生成后的陶瓷粉末球磨12小時并60目分樣篩后，加入粉末質量的10%～15%粘結劑再次球磨12小時，得到流動性好的陶瓷顆粒；在80MPa壓力下干壓成型，獲得厚度為1.2～1.7 mm、直徑為 12.0 mm的生坯片；然后在1100°C下、燒結4小時得到致密的陶瓷片并清洗其表面雜質；將清洗干凈的陶瓷片用真空濺射儀鍍上銀電極，再在硅油溫度為90°C～100°C、極化直流電壓為4.0 Kv/mm～4.5 Kv/mm的條件下極化30～40分鐘，放置24小時后，測試各項性能。用LCR數字電橋（TH2816A）在常溫下測得1kHz時陶瓷樣品的介電常數εr和介電損耗tanδ；用ZJ-3A準靜態測量儀測量d33；采用HP4294A阻抗分析儀測量陶瓷樣品的諧振頻率、反諧振頻率、諧振阻抗和電容，根據以上數據計算出陶瓷的機械品質因素Qm和機電耦合系數kp。

2.結果與討論

2.1 KNN-BZT陶瓷的壓電性能

圖2給出了KNN-BZT系壓電陶瓷的壓電性能隨Ti元素摩爾分數的變化規律。圖2(a)、(b)和(c)分別顯示隨著Ti4+ 含量的不斷升高，其壓電性能也隨之增強，在Ti4+含量為0.50（摩爾分數）時，壓電性能達到最強，根據圖表所示：此時壓電常數d33為128pC/N，機電耦合系數kp為33%，機械品質因數Qm為117；而當Ti元素含量繼續升高時，壓電性能迅速減弱。

(a) (b)

(c)

圖2 組成x與陶瓷樣品的d33、kp和Qm的關系

2.2 KNN-BZT陶瓷的介電性能

圖3給出了KNN-BZT系壓電陶瓷1KHz頻率下的介電性能隨Ti元素的摩爾分數x的變化規律。從圖3可以看出，介電常數和介質損耗先隨x的增加而增大并在x為0.50處出現達到最高峰，二者達到最大，此時經測量與計算得介質損耗tanδ為2.1%，介電常數εr為1283。然后隨x的增加，介電常數和介質損耗逐漸下降，這主要由于電導和馳豫過程引起的損耗最大，而且電疇的極化反轉變得更為容易，于是介電常數也達到最大。

（a） （b）

圖3 組成x對陶瓷樣品的tanδ和εr的關系

3.結論

x為0.50時性能達到最佳，其壓電常數d33為128 pC/N，機電耦合系數kp為33%，機械品質因素Qm為117，tanδ為2.1%，介電常數εr為1283。■

【參考文獻】

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