材料科学与工程导论
材料科学与工程导论范文第1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。
材料科学与工程导论范文第2篇
杨x老师，九三学社社员，博士学位，教授，天津大学材料学院新能源材料研究所副所长。作为一名教学科研并重的青年骨干教师，杨静老师入校以来一方面潜心科学研究，另一方面注重教书育人，在科研、教学与人才培养、学科建设及实验室管理等方面均有突出贡献。
科研方面
作为负责人，杨静老师先后承担国家自然科学基金面上项目、青年基金等国家及省部级科研项目7项。作为主要参加人，在研973计划子课题1项（第1参与人），完成863计划项目1项。在Nature Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Phys. Rev. Lett.等国际著名学术期刊发表SCI论文40余篇， SCI他引706次。论文被Nature、Nature Phys.、Chem. Rev.等国际顶级学术期刊发表的综述论文多次正面引用。国家自然科学基金委《Science Foundation in China》、《天津日报》头版分别以“A top-down strategy towards monodisperse colloidal quantum dots”、“天大首创量子点合成新工艺”为题，相继报道了本人的工作。以通讯作者参与编写出版首部激光合成纳米材料英文专著一部（Pan Stanford出版社）。申请发明专利12项，已授权5项。荣获2015年度天津市自然科学一等奖（排名2）。入选教育部“新世纪优秀人才”计划、天津市“青年科技优秀人才”计划、天津市“131创新人才培养工程第二层次人选”、天津大学“北洋青年学者”和首批“北洋青年骨干教师”。 2014受邀在澳大利亚举行的第8届先进材料加工国际会议上作邀请报告，受邀担任第3届优秀青年材料学家国际会议分会主席并作邀请报告。2012-2015年三次参加“清华-天大-华理-上硅所材料学科青年教师研讨会”并作口头报告；2015年参加首届京津冀青年科学家论坛并作口头报告。2011年赴美国伯克利劳伦斯国家实验室、莱斯大学和伊利诺伊理工大学进行学术交流。2013年赴淄博与南澳大学、美国弗吉尼亚理工大学来访教授探讨相关科研合作项目，并作口头报告。同时，担任国家自然科学基金函评专家、Frontiers期刊审稿编辑。
教学、人才培养方面
本科生教育教学方面。主讲学院“六大平台课程”之一、专业核心课“材料现代研究方法”，于2009年获部级精品课程，2014年获部级精品资源共享课，2015年加入“课程质量提升计划课程”（排名2），参与“十二五”普通高等教育本科部级规划教材《材料分析方法》编写，撰写2个章节（2014年出版）。同时承担本科生跨专业选修课“材料进展前沿”、“纳米材料与技术”课堂教学，以及“材料科学基础实验”的实践教学工作。2011年9月协助德国萨尔大学Springborg教授开展全英文授课。先后指导本科毕业设计15人，其中1人作为共同作者在国际著名学术期刊Nature Commun.上发表研究论文。指导天津市大学生创新训练项目2项。2015年受聘“师昌绪荣誉学位计划”导师。先后担任09级金属、13级功能材料专业本科生班主任，并荣获院级优秀班主任称号。
研究生教育教学方面。新增开设材料学专业硕士生学位课“材料热力学”和选修课“半导体光电材料基础”，形成了“以科研为导向、开放教学、自主学习”的教学模式。其中，“半导体光电材料基础”于被首批确定为研究生数字化教学“开放课程”，获“开放课程”建设三等奖、天津大学优秀教学成果二等奖、全英文课程建设立项。独立指导硕士生7人，已毕业3人。先后协助指导硕士生17人，博士生10人。
学科、实验室建设、管理等方面
作为新能源材料研究所副所长，参与新增功能材料专业建设，承担本研究所科研管理及日常事务性工作。作为天津大学第十一届学位评定委员会第四分委会委员，参与硕士生培养方案修订和课程改革、学位授予点自评、指导教师岗位选拔办法制定等。参与材料学院竞争力提升项目“材料学科竞争力提升的研究与实践”。参与天津市材料复合与功能化重点实验室建设。此外，在院、系各项工作中也起到骨干带头作用，例如：参与制定材料学院“985工程”2010-2020年总体规划及2010-2013年建设规划，以及材料学院“985工程”（2010-2020年及2010-2013年）改革方案；承担学院赴美交流学生英语面试、学院宣传册和硕士研究生培养方案英文版校订等工作；多次担任材料学院大学生科技立项评审评委、博士生论坛评委等。
2015年荣获天津大学第二十一届十佳杰出青年（教工）、天津大学校级“三八红旗手”等荣誉称号。作为九三学社天津大学第六届委员会委员、九三学社天津大学委员会青年工作委员会副主任，承担组织、宣传等社务工作，并于2015年荣获九三学社天津市委员会优秀社员称号。
学生感言：
（1）您总是时时刻刻的督促着我们，生活上体贴入微，实验上您敢于放手，积极调动我们自己的主观能动性，肯定、鼓励我们，谆谆善诱。春风化雨，大爱无言，您是我们心中最优秀的导师。
材料科学与工程导论范文第3篇
【关键词】现代工程化学特色教材建设研究
1 目的意义
《现代工程化学》课程，旨在使学生掌握现代化学的基本知识和理论，了解化学在社会发展和科技进步中的作用，了解化学在其发展过程中与其他学科相互渗透的特色，培养学生用现代化学的观点去观察和分析工程技术上可能遇到的化学问题，并能和化学工作者一起解决，为今后继续学习和工作打下必要的化学基础，也将培养跨世纪建设人才所必备的现代化学素养，所以编写一部适用于电气工程专业本科学生培养特点的《现代工程化学》教材，不仅可以改变学生教师无适用教材使用的困境，实现教与学的便利通畅，更可以完善基础化学教育体系，培养宽厚扎实基础理论的高级人才，尤其针对电力行业中化学知识的应用与化学问题的解决，包括新材料、能源、环境保护等领域提供理论学习平台[1]。
目前电气工程及其自动化学科[2]涉及电力电子技术，计算机技术，电机电器技术信息与网络控制技术，机电一体化技术等诸多领域，是一门综合性较强的学科，而化学学科在该专业中一直不受重视，因而导致适用于该专业的化学类教材匮乏。近年来，随着科技的发展，电气设备不断采用新材料，新技术，该专业发展受到化学新材料技术的影响很大，同时该专业学生在电气元件的选用、组装、设备防腐等方面由于化学知识缺乏往往造成制作的器件性能低下，腐蚀严重等情况。我校电气工程及自动化专业实验班开设的本科必修课《现代工程化学》目前处于无适合教材使用的状况，在整体教学过程及学生学习过程中引起诸多不便，经调研国内相关类型及层次的教材有《工程化学基础》和《工程化学》[3—4]，但理论内容相对单一，结构层次简单，与电力应用领域联结空白的现实状态，无法满足培养实验班学生的特点要求，而且在教学过程中要不断补充相关无机化学、有机化学、热力学及材料能源发展的知识内容，还要拓展前沿领域研究进展，所以建设适用于电力行业使用的《现代工程化学》特色教材具有迫切性及应用性需求。
2.鲜明特色
《现代工程化学》特色教材建设是针对我校电气工程及自动化专业实验班开设的本科必修课，是高等院校非化学化工类工科专业学生需要学习的一门重要基础课程，是培养全面发展的现代高级工程技术人员和相关管理人才知识结构和综合能力的重要组成部分。本教材从物质的化学组成、化学结构和化学反应基本规律出发，介绍有现实应用价值和潜在应用价值的基础理论和基本知识，密切联系电力行业现代工程技术中遇到的诸如材料的加工与防护、能源的开发与利用、电厂环境保护有关化学问题，了解化学与其他学科间的交叉渗透，其目的主要是帮助学生建立物质变化的观点和能量变化的观点，提高学生的科学素质和创新能力，以利于学生在今后的工作中能有意识地运用化学知识去观察、分析和解决电力行业所涉及的化学问题。本教材将现代化学基本原理与当前迅速发展的材料、能源、环境科学密切联系，同时联结电力行业中化学知识的多方面应用，具有内容简明、联系实际、突出重点的特色，可作为工科高等学校非化工类专业的普通化学课程的教材，此外教材强调化学基础理论的系统性，强化基础结构理论，尤其突出前沿领域应用研究，在编写理念、章节结构和内容安排方面进行全新尝试。
3.具体方案
3.1精选化学基础理论
通过调研及汇总资料文献，项目负责人及项目组成员认真研究本项目，结合电气工程及自动化专业实验班培养方案，确定教材编写大纲，整合无机化学、有机化学、分析化学、物理化学四大基础化学经典理论，如无机化学中物质结构包括原子结构与分子结构理论，有机化学中与能源、材料相关的重要有机物化性理论，分析化学中表征物质材料结构的光谱学内容，物理化学中化学反应规律等，强化理论联系实际，突出工程应用。
3.2汇总电力行业中化学知识的多方面应用
整合电厂仪器分析、电厂化学仪表、电厂水处理、电力用油、电力用煤等多课程实例应用内容结合基础化学理论，通过广泛调研，收集材料，结合电力行业特点，介绍有关电厂水、煤、油、气、汽、废水、仪表、锅炉腐蚀与防护等与化学学科密切相关内容。
3.3化学前沿领域研究进展
以反映新知识、新技术、新工艺和新材料为指导，突出介绍电力行业中最新化学知识理论的应用与化学问题的解决。例如发展低碳智能电网指标体系、电厂化学绿色处理、超导材料应用和输变电系统中化学问题及对策等，同时补充国外电厂中与化学专业有关的技术问题。
3.4复习指导与课后练习
精心总结各章节复习指导纲要，挑选具有代表性习题，巩固理论内容，并配合编写习题答案。
4.创新性
突出联系电力行业中化学理论应用与化学问题的解决，包括新材料、能源、环境保护等领域的实际应用研究，化学前沿领域的精粹概述。针对实验班学生培养特点，完善基础化学理论学习体系，有助于引导学生在较高层面学习化学理论，为学好学活工程化学奠定基础。
5.学生受益情况分析
通过电力行业《现代工程化学》特色教材的编写与建设，首先将改变学生无固定教材上课的现状，利于学生系统学习、预习和复习，更利于教师授课及教学安排。通过对化学基础理论进行整合，添加与电力行业相关的设备、材料、能源、环境等化学知识的应用与联结，有利于培养学生的化学素养和工程意识，将更能够适应国内电力建设的发展需求，有利于学生毕业后参与更多的实际工程、建设项目合作，更好的应用化学理论并解决在电力系统中出现的化学问题，综合培养提高学生的学习视野、信息素养、创新思维和交叉学科融合应用能力。
6.致谢
本论文由东北电力大学 "电力行业《现代工程化学》特色教材建设" 教学改革项目支持，特此感谢。
参考文献
[1] 周立亚. 工程化学课程的性质和教学探讨[J]. 广西大学学报 No.1， 2002
[2] 李孜. 电气工程专业本科教育改革初探[J]. 中国电力教育 No.15 2012
[3] 李海艳. 工程化学课程的教学实践探讨 [J]. 产业与科技论坛 No.11，2011
[4] 樊华，邓健. 工程化学多媒体教学课件的研制与实践[J]. 【摘要】《现代工程化学》是针对我校电气工程专业实验班开设的本科必修课，是高等院校非化学化工类工科专业学生需要学习的一门重要基础课程，本文详尽阐述了《现代工程化学》教材建设的目的意义、鲜明特色、具体方案、创新性及学生受益情况分析。
【关键词】现代工程化学特色教材建设研究
1 目的意义
《现代工程化学》课程，旨在使学生掌握现代化学的基本知识和理论，了解化学在社会发展和科技进步中的作用，了解化学在其发展过程中与其他学科相互渗透的特色，培养学生用现代化学的观点去观察和分析工程技术上可能遇到的化学问题，并能和化学工作者一起解决，为今后继续学习和工作打下必要的化学基础，也将培养跨世纪建设人才所必备的现代化学素养，所以编写一部适用于电气工程专业本科学生培养特点的《现代工程化学》教材，不仅可以改变学生教师无适用教材使用的困境，实现教与学的便利通畅，更可以完善基础化学教育体系，培养宽厚扎实基础理论的高级人才，尤其针对电力行业中化学知识的应用与化学问题的解决，包括新材料、能源、环境保护等领域提供理论学习平台[1]。
目前电气工程及其自动化学科[2]涉及电力电子技术，计算机技术，电机电器技术信息与网络控制技术，机电一体化技术等诸多领域，是一门综合性较强的学科，而化学学科在该专业中一直不受重视，因而导致适用于该专业的化学类教材匮乏。近年来，随着科技的发展，电气设备不断采用新材料，新技术，该专业发展受到化学新材料技术的影响很大，同时该专业学生在电气元件的选用、组装、设备防腐等方面由于化学知识缺乏往往造成制作的器件性能低下，腐蚀严重等情况。我校电气工程及自动化专业实验班开设的本科必修课《现代工程化学》目前处于无适合教材使用的状况，在整体教学过程及学生学习过程中引起诸多不便，经调研国内相关类型及层次的教材有《工程化学基础》和《工程化学》[3—4]，但理论内容相对单一，结构层次简单，与电力应用领域联结空白的现实状态，无法满足培养实验班学生的特点要求，而且在教学过程中要不断补充相关无机化学、有机化学、热力学及材料能源发展的知识内容，还要拓展前沿领域研究进展，所以建设适用于电力行业使用的《现代工程化学》特色教材具有迫切性及应用性需求。
2.鲜明特色
《现代工程化学》特色教材建设是针对我校电气工程及自动化专业实验班开设的本科必修课，是高等院校非化学化工类工科专业学生需要学习的一门重要基础课程，是培养全面发展的现代高级工程技术人员和相关管理人才知识结构和综合能力的重要组成部分。本教材从物质的化学组成、化学结构和化学反应基本规律出发，介绍有现实应用价值和潜在应用价值的基础理论和基本知识，密切联系电力行业现代工程技术中遇到的诸如材料的加工与防护、能源的开发与利用、电厂环境保护有关化学问题，了解化学与其他学科间的交叉渗透，其目的主要是帮助学生建立物质变化的观点和能量变化的观点，提高学生的科学素质和创新能力，以利于学生在今后的工作中能有意识地运用化学知识去观察、分析和解决电力行业所涉及的化学问题。本教材将现代化学基本原理与当前迅速发展的材料、能源、环境科学密切联系，同时联结电力行业中化学知识的多方面应用，具有内容简明、联系实际、突出重点的特色，可作为工科高等学校非化工类专业的普通化学课程的教材，此外教材强调化学基础理论的系统性，强化基础结构理论，尤其突出前沿领域应用研究，在编写理念、章节结构和内容安排方面进行全新尝试。
3.具体方案
3.1精选化学基础理论
通过调研及汇总资料文献，项目负责人及项目组成员认真研究本项目，结合电气工程及自动化专业实验班培养方案，确定教材编写大纲，整合无机化学、有机化学、分析化学、物理化学四大基础化学经典理论，如无机化学中物质结构包括原子结构与分子结构理论，有机化学中与能源、材料相关的重要有机物化性理论，分析化学中表征物质材料结构的光谱学内容，物理化学中化学反应规律等，强化理论联系实际，突出工程应用。
3.2汇总电力行业中化学知识的多方面应用
整合电厂仪器分析、电厂化学仪表、电厂水处理、电力用油、电力用煤等多课程实例应用内容结合基础化学理论，通过广泛调研，收集材料，结合电力行业特点，介绍有关电厂水、煤、油、气、汽、废水、仪表、锅炉腐蚀与防护等与化学学科密切相关内容。
3.3化学前沿领域研究进展
以反映新知识、新技术、新工艺和新材料为指导，突出介绍电力行业中最新化学知识理论的应用与化学问题的解决。例如发展低碳智能电网指标体系、电厂化学绿色处理、超导材料应用和输变电系统中化学问题及对策等，同时补充国外电厂中与化学专业有关的技术问题。
3.4复习指导与课后练习
精心总结各章节复习指导纲要，挑选具有代表性习题，巩固理论内容，并配合编写习题答案。
4.创新性
突出联系电力行业中化学理论应用与化学问题的解决，包括新材料、能源、环境保护等领域的实际应用研究，化学前沿领域的精粹概述。针对实验班学生培养特点，完善基础化学理论学习体系，有助于引导学生在较高层面学习化学理论，为学好学活工程化学奠定基础。
5.学生受益情况分析
通过电力行业《现代工程化学》特色教材的编写与建设，首先将改变学生无固定教材上课的现状，利于学生系统学习、预习和复习，更利于教师授课及教学安排。通过对化学基础理论进行整合，添加与电力行业相关的设备、材料、能源、环境等化学知识的应用与联结，有利于培养学生的化学素养和工程意识，将更能够适应国内电力建设的发展需求，有利于学生毕业后参与更多的实际工程、建设项目合作，更好的应用化学理论并解决在电力系统中出现的化学问题，综合培养提高学生的学习视野、信息素养、创新思维和交叉学科融合应用能力。
6.致谢
本论文由东北电力大学 "电力行业《现代工程化学》特色教材建设" 教学改革项目支持，特此感谢。
参考文献
[1] 周立亚. 工程化学课程的性质和教学探讨[J]. 广西大学学报 No.1， 2002
[2] 李孜. 电气工程专业本科教育改革初探[J]. 中国电力教育 No.15 2012
材料科学与工程导论范文第4篇
关键词：材料性能学；课程改革；实践
中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）29-0085-02
一、课程现状与发展趋势
《材料性能学》是为适应科学技术发展对知识交叉融合的需要，综合和优化了《金属力学性能》、《金属物理性能分析》、《无机材料物理性能》、《高分子力学性能》、《金属腐蚀与防护》等课程的相关内容，诞生的一门材料科学与工程专业基础课程。随着高等教育改革与发展的深化，材料科学与工程专业迫切需要一本兼顾三大材料共性及各自材料特性的“材料性能学”课程教材及其实验指导书，以适应材料科学与工程专业教学的需要。目前国内多所高等院校如哈尔滨工业大学、西安交通大学、西北工业大学等单位都相继编写出相关教材或讲义。我院本着“体现材料性能共性，突出石油特色”的原则，选用由北京工业大学王从曾教授主编的“面向21世纪”优秀教材――《材料性能学》为主要教材，增加具有石油特色材料的辅助教材，比如油气井水泥、石油管杆材料、油田腐蚀行为等方面的性能指标的物理意义、工程意义以及测试标准、测试装备的介绍，自编了实验指导书。
二、改革思路与实践
按照高等教育改革与发展的基本要求，对材料科学与工程一级学科专业本着加强基础、拓宽专业面的原则，我们在分析三大材料结构与性能的基础上，试图总结归纳出它们之间力学性能的共性与个性，实现多学科知识的交叉与渗透。具体的做法如下：
1.调整教学体系，优化教学内容。材料性能学是学生在学完“材料科学概论”、“材料科学基础”等有关课程之后的一门专业主干课程，通过“材料性能学”的学习，让学生将材料工程理论与实践相结合，充分理解材料化学成分、组织结构及性能之间的关系。因此在本课程的开始部分增加了一个学时绪论的内容，主要介绍材料的性能在材料的发展历史、材料科学、材料工程、工程材料中的作用与地位；该门课程在整个专业课程学习中承前启后的作用，以及在本门课程中将要学到哪些内容，让学生对材料的性能有一个整体的了解，引起学生的兴趣，为后面课程的学习打下良好的基础。传统的材料性能学教材由于专业的不同而分散在不同的课程中，如《金属材料力学性能》、《金属材料物理性能》、《无机材料物理性能》、《高分子物理》、《高分子材料力学性能》、《材料的腐蚀与老化》等课程，这些关于金属材料、陶瓷材料和高分子材料各自性能方面的教学内容对象单一、知识零碎割裂，缺少不同材料性能间的相互联系，对同一性能的产生机理不同专业也会出现不同的解释。在新的教学体系中，我们力求有较广的知识涵盖面、足够的信息量和适当的理论深度，在满足教学要求的基础上，给学生提供必要的自学素材，为学生毕业后在专业岗位上的再学习打好基础。因此在本门课的教学内容上，我们主要讲述三大材料力学性能的基本原理及共性，保留部分特性，同时将三大材料有机结合起来。比如在讲材料拉伸应力应变曲线时，突出以塑性特征为主的金属材料、脆性特征为主的陶瓷材料和以弹性特征为主的高分子材料间的联系与区别；在讲材料的硬度时通过高分子材料、金属材料、陶瓷材料硬度顺序递增的事实，要求学生理解材料的键合特征对材料性能的影响；根据三大材料间性能的互补性特点，使学生认识到现代材料的发展趋势。不管是单一材料的改性还是不同材料的复合，都力争发挥材料各自的优势而又避免其缺点，由此而产生了各种新材料、新工艺。但最终都离不开各种材料性能的重新调整和匹配，从这个思路出发，引起学生的研究兴趣，激发他们的创新思维[1]。另外，结合本院石油特色，增加了部分油气井水泥、管杆材料的力学性能以及管杆材料腐蚀行为的内容。由于课程内容繁多、课时有限，在前期课程中学过的内容在本课程中跳过，避免重复讲解；采取学术报告的方式将新材料、新技术融入课堂教学，扩大学生的知识面又使教学内容更加新颖，激发学生学习兴趣；开发网络课件《材料性能学》，完善课后学习延伸环节，使一部分教学内容转移到课外进行，加强学生个性化培养，适应学生对信息量需求增加的要求。通过这些内容的调整，使本课程真正成为公共基础课与材料学专业课程的桥梁与纽带，达到用较少的课时获得最佳教学效果的目的。
2.加强教法改革，突出启发式、讨论式教学方法的应用。兴趣是学习一门课程最好的老师，在介绍新内容之前激发学生的兴趣，使之达到最佳的学习状态，需要有精彩的导入方法，对枯燥乏味工科专业课来说尤为重要[2，3]。所以在教学设计过程中，我们重视案例式教学[4，5]，以灵活多样的方式导入新内容，引发学生浓厚的学习兴趣，为新课程内容的教学奠定良好的基础。如讲到应变硬化时，我们可以提问：为什么一根细铁丝你不可能把它拉断，但你却可以用很小的力把它折断？由此引发学生思考材料内部组织与性能之间的关系。如在讲到材料的低温脆性时，可介绍比利时阿尔拜特运河上威廉德式桥梁的断裂，引发学生思考环境温度对材料性能的影响。总之，要使每节课都有一个良好的导入，给予学生启发式的思考，还必须依据教学内容、教学目的和要求及学生的实际情况选择适应的导入方式。如果导的恰到好处，就会激起千层浪，不仅使学生能够化难为易，还能使学生终身难忘。另一方面，课堂上重在对基础理论的讲解，课后要求学生收集、整理相应资料，找到各种评价方法的工程示例，举出相应的解决方案。教学中积极鼓励学生参与讨论，一方面在有限的课堂上提出讨论主题，引发学生思考，另一方面以网络课程以及精品课程提供的平台开展大讨论，学生将收集的资料共享，通过讨论认清课本知识的工程意义。
3.注重理论联系实际，学以致用。书本上所学的知识大多是理论知识，对材料的各种性能有什么用，用在什么地方学生学完了也并不是很清楚。所以在上课时需要把抽象的理论知识具体化，找到一个学生熟悉的实际列子作为切入点，使深奥的道理通俗化，帮助他们对知识的理解与掌握，引发他们的学习兴趣和求知欲。如课程中讲到缺口材料的三个缺口效应，由于缺口造成材料应力、应变集中，应力状态发生改变，缺口得到强化，此时列举生活中的例子，包装袋上制作缺口，方面开启；讲到应力松弛时，让学生思考自来水管接头处时间久了为何会渗水；讲到疲劳损伤时，对比分析人体的疲劳特点与材料的疲劳特性等等。这样，把抽象、枯燥的理论同实践联系起来，不仅提高了学生的学习兴趣，还有助于学生对知识的理解、消化、提高及应用。
4.理论教学与实践教学相结合，提高学生实践动手能力。材料的性能是需要用一个具体的指标来评价，而这个指标的大小是需要实验来测量的，因此在讲授材学性能理论的同时，必须重视材料性能的测试技术，让学生学会操作相应的仪器设备、培养他们的观察、研究能力。因此《材料性能学》的一个重要教学内容是材料性能的测试方法，故实践教学是其重要的教学环节，通过实验教学可以将教学中重点、难点进一步讲解，让学生实践与理论部分相结合，加深对课程认识，提高学习的积极性；让学生了解实验各种原理，认识各种实验设备，拓展学生知识面；提高学生自主动手能力，培养实验能力，为以后走上工作岗位奠定基础。在课堂实验的基础上，单独开课的56学时《专业基础实验》以及32学时的《专业方向实验》，内容涵盖三大材料的组织结构和性能的典型测试和表征方法。另外课程建设队伍的教师将自身科研课题与实践教学融合，开设出开放实验项目，让学生有更多的实践和动手机会，以培养学生实践技能和创新能力。
5.采用多媒体课件、网络课堂进行辅助教学。本门课程教学总课时为48学时，由于课程知识点较多、内容涉及面较广，并且很多知识点需要用图、表来描述，如低碳钢拉伸过程的变化、断口形貌、金相组织等，这些内容很难通过语言来描述，因此我们制作出了课程配套的多媒体课件。上课过程中利用多媒体课件不仅增加了教学内容、减少授课学时还丰富了教学过程、提高教学效果。另外，还建立网络课堂。在网络课堂上有上课用的多媒体课件，学生可在课后在网络课堂上复习或完成上课时没完成的笔记，给学生提供了很大的方便，还可完成课后答疑、问题讨论、网络实验、布置作业、提交作业、批改作业、在线测试等工作。学生对于这种新的教学方式都表现了较为欢迎的态度。
三、效果与体会
通过本门课程的学习，学生对三大材料的力学性能有一个基本的整体认识，不仅掌握了材料共有的力学行为及机理，而且理解了各类材料特有的力学性能特点，培养了学生的动手能力和创新能力，对后续课程也产生了浓厚的兴趣。在课程讲授的过程中，坚持采用启发式、讨论式的教学方式、理论知识与实际联系、理论课与实验课相结合、多媒体与网络课堂辅助教学等形式和原则，学生的学习兴趣与热情得到大大提高。
参考文献：
[1]王吉会，等.材料力学性能课程的教学改革与实践[J].高等工程教育，2005，（增刊）：79-81.
[2]熊红彦，等.工科基础课教学法改革的探索[J].河北建筑科技学院学报（社科版），2005，（2）：74-75.
[3]杨炳儒，张桃红.理工科课堂KM教学法研究[J].现代大学教育，2006，（4）：83-85）.
材料科学与工程导论范文第5篇
1．1构建专业课程体系，科学配置理论、实践和创新教学内容课程体系建设是地方本科院校金属材料工程专业应用型创新人才培养的重要环节之一。基于应用型金属材料工程专业创新人才对基础理论、工程实践与技术创新和谐发展的目标要求，对金属材料工程专业现有教学体系进行梳理，合理规划基础知识、专业知识以及实践与创新能力培养等相得益彰的教学内容，统筹规划各阶段课程安排［2］。通过架构科学的金属材料工程专业知识体系，全面提高学生运用知识解决工程实际问题的能力和创新意识，改善金属材料工程专业教育教学质量。我校金属材料工程专业课程体系框架见表1。课程体系中，第一和第二学年以数理类基础课程、电学与计算机基础课程、力学机械类基础课程为主，通过少量专业基础课程的设置，对金属材料工程专业有初步认知。第三阶段和第四阶段主要以专业知识学习为主，确定了以金属材料的组成与结构、制备、性能与应用以及材料的表征为核心课程，涵盖若干专业理论课程和实践项目的金属材料工程本科专业课程体系。
1．2强化实践教学，突出实践能力和创新能力培养地方本科院校金属材料工程专业应根据专业人才培养目标，加大实践环节的比重，构建以能力为本位、突出学生实践能力的系统化的实践教学体系。我校金属材料工程专业课程体系中，以实践项目为载体进行实践教学，结合“三性”实验等多层次实验教学内容的合理配置，实现知识到能力的转化，以提高学生的工程能力［3］。地方本科院校金属材料工程专业可以实施“大学生创新创业能力培养工程”项目，实行本科生导师制，举办科技作品大赛，引导学生参加导师课题。通过组织协会、开办论坛讲座、举办创业大赛等形式开展创业教育、创业培训、创业实习，以学生创业促进学生就业。以地方科技园的资源优势为平台，鼓励在校研究生和大学生自主创业，实现自我价值。我校金属材料工程专业的教师以江苏省“材料表面技术”重点实验室、常州市“先进金属材料和制备技术”重点实验室为科研平台，开放材料科学与工程省级实验教学示范中心，从科研项目中提炼综合性实验项目，拓展学生创新能力培养途径。近三年指导学生参加了国家和省级大学生创新项目7项，鼓励学生参加大学生金相技能大赛，两次荣获一等奖，创新成果丰富，效果明显。
1．3加强与地方产业、行业、企业的互动，促进产学研合作，整合金属材料工程专业人才培养资源通过与材料和工程技术领域的重点企业紧密的产学研合作，形成高校与企业协同培养金属材料工程专业应用人才的机制。根据企业对人才知识结构和综合能力的要求，改革专业课程设置和课程教学内容，强化实践教学环节，增强学生创新能力和工程应用能力。建设大学生和研究生实践教学基地和实验教学平台，建设企业研究生工作站，聘请企业高级工程技术人员担任“产业教授”和“兼职硕导”，联合指导本科生和硕士研究生，从而为江苏省培养科研及实用型经济建设人才。目前，我校金属材料工程专业与南方轴承、江苏国强镀锌实业有限公司、常州鑫隆复合材料有限公司、常州中钢精密锻材有限公司等几十家公司建立了良好的合作关系。分别从铸造及轧制技术、热交换器焊接技术、金属材料热处理、新型镀锌合金成分优化、材料失效与防护等方面承担了多项产学研项目，不仅解决了企业的关键材料和工艺等技术问题，而且为人才培养提供优质的教学和科研条件保障，促进了教学与科研的有机衔接。
2结语
