材料科学与工程导论精选(九篇)

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第1篇：材料科学与工程导论范文

根据卓越工程师的培养目标，通过到企业调查走访、问卷调查、毕业生反馈等方式，收集了对课程体系设置的意见和建议，结合“卓越工程师”培养目标，对材料科学与工程卓越工程师课程体系进行了模块化设置。也就是将课程体系设置为由若干个完整的课程模块构成的课程体系形式。材料科学与工程卓越工程师课程体系由材料制备基础、材料加工技术、材料的性能、材料的检测等四个模块组成。每一个模块又由若干门课程组成，分为必修课和选修课两类。材料制备基础模块由材料物理化学、材料科学基础、金属塑性成型理论、材料科学导论（双语）等组成；材料加工技术模块由热处理原理及工艺、金属塑性成型工艺学、现代材料制备技术、金属焊接工艺等组成；材料的性能模块由材料力学性能、材料腐蚀与防护、材料物理性能等组成；材料的检测模块由材料分析技术、失效分析、计算机在材料科学与工程的应用等组成。这样的课程设置，能够突破学科专业领域的界限，灵活地设计和组织具有不同作用的课程模块，从而构建具有不同价值取向的课程体系，以满足学生的全面发展和个性发展需要。

2.科学合理地进行课程的整合和重组

根据教育部“卓越工程师”培养模式，结合材料科学与工程专业人才培养长期的实践经验，对课程进行了整合与重组；在制订材料科学与工程专业“卓越工程师”培养计划过程中，在原来的培养方案的基础上，对课程进行重新的整合和重组。在进行课程体系的整合重组过程中，打破了各学科领域的界限，增加金属凝固、塑性成型、焊接等内容，真正达到了“宽口径、厚基础”的目的。同时不受原有课程和体系结构的束缚，对课程进行了实质性的有机融合和重新组织。具体而言，改变了以往按人文科学、社会科学和自然科学分类或按照等级结构设置课程的做法，打破了原有专业、课程之间的壁垒，摆脱了学科知识系统的束缚；强调课程内容的综合性，以跨学科的方式选择课程内容、组织和整合课程体系。同学科知识的相互渗透、融合和新知识的吸收利用，保证知识结构的系统性和完整性；改变过于讲究学科自身结构而导致的课程设置过细、过多和缺乏整体性的状况；避免课程内容的脱节和交叉重复，精简课程门类，减少必修课比例。比如：将以往的《固态相变》和《热处理工艺学》整合为《热处理原理及工艺》，将《材料力学性能》和《材料物理性能分析》整合为《材料性能》，将《金属材料学》和《模具材料》整合为《金属材料学》，将《现代材料制备技术》和《热处理新技术》整合为《现代材料加工技术》等。并处理好理论与工程实践、必修课与选修课之间的关系，大力加强实践课程的体系改革。

3.结合企业需求，制订企业培养方案

企业学习阶段是材料科学与工程专业的工程教育不可或缺的阶段，是整个教学计划的重要组成部分，也是实施“卓越工程师培养计划”的重要环节，按照材料科学与工程卓越工程师培养计划，将严格按照“3+1”培养模式，其中1年企业实践培养，着重完成学生的基本操作技能、分析解决工程实际问题能力的培养。使学生通过企业学习阶段的学习和实践，基本掌握金属加工车间、热处理车间、锻造车间、表面处理车间、金属材料检测中心等部门的工作内容和基本生产操作技能，了解工程技术人员在热处理车间表面车间、检测中心等部门的作用及技术职责范围，培养具有较强创新意识和实践能力的材料科学与工程专业人才。同时具有灵活运用材料科学与工程专业知识与材料工程规范、团队协作、跨文化环境交流、竞争与合作的能力，以及较强的创新意识和进行热处理工艺设计、技术改造与创新的能力。所以企业培养方案包括：初步能力培养实训、专业基本能力培养实训、工程能力训练、行业领域实习、毕业设计等环节。整个教学环节将依托企业、工程中心、重点实验室开展，由校企共同参与培养过程，共同监控培养过程。

4.课程体系与能力培养的关系

第2篇：材料科学与工程导论范文

（盐城工学院材料工程学院无机非金属材料工程系，江苏 盐城 224051）

【摘要】本文探讨了《功能材料》双语选修课的几种教学方法，分析了各种教学方法的作用和实施手段，为材料科学与工程等相关专业开设的其他双语专业选修课提供参考。

关键词 功能材料；双语教学；案例教学法；互动式启发教学法；对比式启发教学法

基金项目：感谢盐城工学院2014年度校级教学改革项目的资助，项目编号JY2014C36。

0引言

目前，材料科学与工程有关学科在本科教学中，为了使学生更加全面的了解材料科学前沿、掌握材料学科专业英语，很多学校都开设了《材料导论》双语课和《材料科学基础》双语课。而《功能材料》双语课这门课程一般是材料科学与工程有关专业研究生阶段开设的一门课程，该课程涉及的知识面较广，包含了各种功能材料的制备与合成、结构与性能、应用特点等，因此对学生知识面的广度和专业英语的要求都比较高。在本科教学中，很多学校也都开设了《功能材料》汉语课程，甚至作为专业主干课程介绍各种功能材料。然而《功能材料》双语课目前在国内材料科学与工程有关学科本科教学中开设的比较少。桂林电子科技大学的王江探讨了功能材料课程应用双语教学的可行性、双语教学过程中需要注意的一些问题并推荐了英文教材，指出这门课程引入双语教学，更能起到良好的教学效果。

本文探讨了《功能材料》双语选修课的几种教学方法，分析了各种教学方法的作用和实施手段，就如何提高《功能材料》双语选修课教学效果做了一些思考和探讨。

1案例教学法在《功能材料》双语教学中的应用

案例教学法是一种以案例为基础的教学方法，近年来广泛为广大教师采用到教学中去。《功能材料》双语课的教材虽然国外出版过几本很相关的功能材料教材，但是这些教材价格比较贵，学生负担不起，而且知识深度也跟本科生所掌握的知识体系不符。同时，《功能材料》双语课作为选修课开设，学校设置的学时数有限，一般为32个学时，国外的教材多数长达300多页，远远不能完成整本教材的教学内容。因此《功能材料》双语选修课可以采用自编教材，以各方面功能材料的英文综述作为该功能材料的基本知识和基本理论，通过学习顶级期刊杂志的文章来了解该功能材料的制备与合成、结构与性能以及应用特点，从而全面了解了该材料的发展动态，使学生既学习到了科学前沿，又能在同步翻译的过程中学习专业英语。因此英文综述和英文期刊作为案例开展《功能材料》双语选修课教学，既符合《功能材料》选修课的性质，又满足《功能材料》双语课的特点，同时解决了英文教材的问题，而且案例体系是可以实时更新的，使学生能够了解功能材料最前沿的科学研究，甚至可以学习《science》和《Nature》上相关材料的研究进展，用最权威的期刊杂志来向学生灌输知识是可以引起学生学习兴趣的。

2互动式启发教学法在《功能材料》双语教学中的应用

《功能材料》双语教学中以各方面功能材料的英文综述作为该功能材料的基本知识和基本理论，通过学习顶级期刊杂志的文章来了解该功能材料的制备与合成、结构与性能以及应用特点，因此在专业英语的学习任务很重，需要课前提前布置教学内容，让学生提前预习。如果可以充分调动学生的积极性，让学生自己通过查阅文献，翻译文献，了解该领域功能材料的发展动态，教师可以通过分组的方式让学生在课堂上通过课堂展示的方式，让学生自己讲述通过翻译和学习掌握的知识，一方面加深学生对知识的理解和掌握，另一方面可以充分调动学生学习的积极性，而且可以提高专业英语的学习效率。学生在自主学习和与组员的互动学习过程中，会产生疑问、提出疑问，最后通过与组员和老师的互动过程中解决疑问，这样可以提高学习效率。

3对比式启发教学法在《功能材料》双语教学中的应用

以各方面功能材料的英文综述作为该功能材料的基本知识和基本理论，往往存在一个问题，英文综述一般都比较长，教师同步翻译讲解的过程中会很枯燥，使学生丧失听课兴趣，而且功能材料种类繁多，涉及到声光电磁热等各方面功能，同时每一种性能的功能材料都有很多种具体的相关材料可以实现改性能，因此，在学习的过程中，教师如果能多采用对比式启发教学法能够使学生充分认识到不同材料的区别和关系，可以加深记忆，并提高学习效率。采用对比的方法往往会使学生记住材料间的差别，提高教学效果。

4总结

《功能材料》双语课程的教学还处于探索阶段，教学方法的选择和实施尤为重要，初步探索了案例教学法、互动式启发教学法和对比式启发教学法在《功能材料》双语教学中的应用，还需要在今后的教学过程中进一步完善和实践。希望本文能够为其他材料类课程的双语教学提供参考。

参考文献

［1］张建华.《材料概论》双语教学改革的研究与实践[J].机械管理开发,2011,5:188-189.

［2］雷丽文,水中和,刘启明,陈伟,邢伟宏.《材料概论》双语课程教学模式的探索与实践[J].教育教学论坛,2011,29:47-48.

［3］刘辉,董文,张晓庆,李研.《材料科学基础》课程双语教学探索与实践[J].时代教育,2011,10:162,164.

［4］梁天权,赵翠华,李伟洲,胡治流.材料科学基础双语教学探讨[J].广西大学学报:哲学社会科学版,2011,33(增刊):189-190.

［5］王江.《功能材料》课程双语教学的探讨[J].科技信息,2012,12:425.

［6］张素芳.案例教学法在双语课教学中的应用探讨[J].高教论坛,2010,5:29-30,41.

［7］罗春婵.案例教学法在金融学双语教学中的应用[J].教育教学论坛,2014,32:66-67.

第3篇：材料科学与工程导论范文

在《材料化学》绪论课的教学过程中，采用启发引导教学方式，以“材料、材料与化学、材料化学”为主线进行教学设计，通过讲解材料发展中的化学，引入材料科学与化学的区别与联系，重点从材料结构、制备、性能和应用四个方面讲授了材料研究中的化学问题，使学生对本课程的内容有了清晰的认识，激发了学生学习本课程的信心和兴趣，并取得了满意的教学效果。

关键词:

材料化学;绪论课;教学设计

材料化学是材料科学与化学的交叉学科，伴随着材料科学的发展而诞生和成长，即是材料科学的重要部分，又是化学学科的一个分支［1］。目前，很多高等学校的化学和材料类专业开设了《材料化学》这门课程。《材料化学》是南阳师范学院材料化学专业的核心基础课程，对于培养学生的材料科学基础知识，分析和解决材料制备和应用中的化学问题的能力起到了关键作用。但是该课程涉及的知识面广泛，内容庞杂、概念甚多、加上课程改革，理论课时数减小，学生在学习《材料化学》课程过程中，普遍存在概念混淆、重点难以掌握等问题。绪论是一门课程的开场白和宣言书，是师生之间学习和交流的起始点，能为学生建立起一门课程的知识轮廓。通过对绪论进行学习，学生可以了解课程在所学专业中所处的地位和作用，以及该课程的教学内容、学习方法和考核方式等问题［2］。如何激发学生学习该课程的兴趣，提高课程的教学质量，绪论课在整个课程教学中有着举足轻重的地位。结合近年来的教学实践，就如何讲好《材料化学》绪论课谈一些心得。

1首先明确课程性质、特点及地位

教学之初，首先明确该课程作为专业核心课程的重要地位，是学习后面材料专业课程的基础课程，同时明确考核方式，加强学生对本课程的重视程度。材料化学是材料科学和化学学科的交叉学科，课程内容既涉及工程材料应用中的实际问题，又包括材料结构及制备中的化学问题。作为一门交叉学科，很多知识点与材料学和化学课程中的相关内容重复，很多学生以为学过相关知识，就会从思想上松懈。然而，相关知识点虽然出现重复，但在不同学科中讲授的重点是不同的。在讲授材料化学课程的过程中，要着重培养学生利用化学的思维解决材料科学中的问题，使学生深刻领会化学与材料科学交叉的重要意义。通过一些实例，讲解本课程与化学和材料相关课程的区别和联系，使学生更加深入了本课程的性质和地位。材料科学是偏实际应用的工科课程，化学是偏理论的理科课程，材料化学则是利用化学的理论解决材料应用中的实际问题。

2材料

以材料的实际应用为引子，如材料在航天航空、交通运输、电子信息、生物医药等领域的应用，带领学生进入学习状态，引导学生回想什么是材料?材料的种类?提出材料是对人类有用的物质，是人类赖以生存和发展，征服自然和改造自然的物质基础;是人类进步的里程碑。然后介绍材料的发展历史，说明人们对材料的使用，是从最早的天然材料，依次经历了陶瓷、青铜、铁、钢、有色金属、高分子材料以及新型功能材料。根据材料的发展史，启发学生思考材料研究和发展过程中的规律和特点。人们对材料的使用经历了从天然材料到合成材料，从传统材料到新兴材料。传统的材料主要以经验，技艺为基础，材料靠配方筛选和性能测试，通过宏观现象建立的唯象理论对材料宏观性能定性解释，不能预示性能和指明新材料开发方向，而新型材料则以基础理论为指导。材料科学的历史表明，当一种全新的材料在原子或分子水平上合成后真正巨大的进展就常常随之而来。化学的发展往往导致材料技术的实质性进步。在新材料的研发和材料工艺的发展中，化学一直担当着关键的角色［3］。任何新材料的获得都离不开化学，以石墨烯为例，物理学家主要关注其电子结构及输运理论，材料学家主要测试材料的电磁、光电、传感和催化等性能，而化学家的任务则是利用化学气相沉积和插层剥离等方法制备该材料。只有通过化学气相沉积法制备出高质量大尺寸的石墨烯，才能推动石墨烯在电子信息领域走向实用化。

3材料与化学

材料化学是材料科学与化学学科的交叉，很多学生容易混淆材料科学和化学的研究范畴。在本课程的第一节课，一项重要的任务是使学生明确材料科学和化学的研究内容和范畴，这对于后续相关概念的讲解至关重要。材料科学的研究对象是材料，材料是对人类有用的物质，指的是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。而化学的研究对象是物质，物质是构成人类物质世界的基础。材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料;材料科学是一门研究材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能及应用之间相互关系的科学;而化学则是从原子和分子角度研究物质的组成，结构、性质及相互转变规律的科学。因此，化学研究的尺度范围是原子、分子、分子纳米聚集体。材料科学最早研究的尺度范围在微米以上，如钢和陶瓷的组织结构。随着一些新兴材料的出现和发展，人们对材料的研究甚至小到电子结构。如近些年发现的拓扑绝缘体，其表面导电，体内不导电的性质由其拓扑的能带结构决定，而该拓扑结构则与电子的自旋运动有关，研究拓扑绝缘体必须从电子自旋角度认识其结构。因此，材料科学的研究范畴不断拓展，并于其它学科交叉。

4材料化学

通过学习材料的发展历程、材料科学与化学之间的区别和联系，学生已经对材料化学有了一定的认识，引导学生给材料化学下一个定义。材料化学是关于材料结构、制备、性能和应用的化学。本校材料化学专业选用曾兆华、杨建文编著第二版《材料化学》作为教材，教材的章节也是按照材料结构、制备、性能和应用进行安排的［4］。在这部分内容讲授过程中，可以让学生以教材目录为参照，讲到相关内容可以与教材相关章节进行对应。

4.1材料的结构

从三个层次讲解材料的结构，分别是电子原子结构、晶体学结构和组织结构。电子原子结构在很大程度上影响材料的电、磁、热和光的行为，并可能影响到原子键合的方式，因而决定材料的类型。在这个层次上研究的化学问题主要涉及原子序数、相对原子量、电离势、电子亲核势、电负性、原子及离子半径等。原子序数决定了材料的化学组成，电负性决定材料内部原子之间的键合方式，从而影响材料的导电性、强度和热膨胀系数等。晶体学结构主要指原子或分子在空间排列的方式，根据原子排列的有序性，将材料分为晶体和非晶体。晶体中出现局部无序，或对理想晶体的产生偏离，则出现缺陷。缺陷的存在影响材料的力学性能和电学性能等。如在本征硅内部掺杂磷元素，磷原子替代硅原子的位置，形成杂质原子缺陷，增加本征硅的导电性，形成N型半导体。组织结构主要指材料的物相组成及结构、晶粒的大小和取向等。在大多数金属、某些陶瓷以及个别聚合物材料内部，晶粒之间原子排列的变化，可以改变它们之间的取向，从而影响材料的性能。一般来说，减小金属的晶粒可以降低其熔点。在这一结构层次上，颗粒的大小和形状起着关键作用。大多数材料是多相组成的，控制材料内部物相的类型、大小、分布和数量可以调控材料的性能。

4.2材料制备

材料合成与制备就是将原子、分子聚集在一起，并转变为有用产品的一系列过程。材料制备的方法和工艺影响材料的结构，从而影响材料的性能。根据制备原理的不同，材料制备方法可以分为物理法和化学法。物理法指在材料制备过程中，仅改变材料内部原子或分子的聚集状态，不涉及化学反应的方法。如真空镀膜、溅射镀膜、脉冲激光沉积法等。化学法则在材料制备过程中，涉及化学反应，并且有新物质的生成。如固相反应法、有机合成法、水热法、沉淀法、化学气相沉积法等。以石墨烯材料为例讲解材料的制备方法。石墨烯作为二维单原子层材料，既可以采用物理法制备，也可以采用化学法制备。2004年发现石墨烯的报道，便是采用简单的胶带对撕方法制备，该方法依靠外力使石墨片层克服层间范德华力，使层与层之间分离，从而获得单层石墨，该方法也称为物理机械剥离法。利用甲烷、乙烯等烃类气体作为碳源，镍、铜、金等金属作为基片，采用化学气相沉积法则可以制备高质量大尺寸的石墨烯。另外，以石墨为原料，利用化学插层剥离的方法也可以用来制备石墨烯［5］。但不同方法制备获得石墨烯的尺寸及性能差别较大，在不同的应用领域采用的石墨烯制备方法是不同的。

4.3材料性能

材料的性能由其结构决定，与材料制备的工艺和方法有关。性能是指材料固有的物理、化学特性，材料性能决定了其应用。广义地说，性能是材料在一定的条件下对外部作用的反应的定量表述，例如力学性能是材料对外力的响应、电学性能是对电场的响应、光学性能是对光的响应等。因此，材料的性能可分为力学性能和特殊的物理性能。常见的力学性能包括材料的强度、硬度、塑性、韧性等。力学性能决定着材料工作的好坏，同时也决定着是否易于将材料加工成使用的形状。锻造成型的部件必须能够经受快速加载而不破坏，并且还要有足够的延性才能加工变形成适用的形状。微小的结构变化往往对材料的力学性能产生很大的影响。材料特殊的物理性能包括电、磁、光、热等行为。物理性能由材料的结构和制造工艺决定。对于许多半导体金属和陶瓷材料来说，即使成分稍有变化，也会引起导电性很大变化。过高的加热温度有可能显著地降低耐火砖的绝热特性。少量的杂质会改变玻璃或聚合物的颜色。

4.4材料应用

材料化学已经渗透到现代科学技术的众多领域，如电子信息、环境能源、生物医药和航天航空等领域。例如，在电子信息领域，现代芯片制造离不开化学。光刻过程使用的光刻胶和显影液，镀膜过程中的化学气相沉积和原子层沉积，刻蚀过程中的反应离子刻蚀，这些工艺过程都离不开化学的作用。在环境能源领域，新型光催化材料和太阳能电池材料的研究和开发，离不开化学法制备材料和对材料进行化学掺杂改性。在生物医药领域，对传感材料进行化学改性提高其传感特性，对仿生材料进行表面改性可以提高其生物相容性。在航天航空领域，各种轻质、耐高温、耐摩擦等结构材料和功能化智能材料的研发都离不开化学。

5结语

通过对“材料化学”绪论课的精心设计，使学生明确了该课程的性质和重要地位，大量的实例激发了学生学习的兴趣和求知欲，树立了学生学好该课程的信心，为课程的深入学习起到了奠基石的作用。以“材料、材料与化学、材料化学”为主线进行讲授，使学生对本课程的内容有了更加清晰和深入的认识，取得了良好的教学效果。

参考文献

［1］禹筱元，罗颖，董先明.材料化学专业人才培养模式的改革与实践［J］．高教论坛，2010，1(1):23－25.

［2］杨卓娟，杨晓东.关于高校课程绪论教学的思考［J］．中国大学教学，2011(12):39－41.

［3］唐小真，杨宏秀，丁马太.材料化学导论［M］．北京:高等教育出版社，1997.

［4］曾兆华，杨建文.材料化学.2版［M］．北京:化学工业出版社，2013.

第4篇：材料科学与工程导论范文

    计算机工程是涉及现代计算系统、计算机控制设备的软硬件设计、制造、操作的科学与技术,建立在计算、数学、科学和工程学的基础上,主要研究计算机处理器、多处理器通讯设计、网络设计和存储器体系,着重研究硬件设计以及与软件和操作系统的交互性能,如嵌入式系统、分布式数据与大规模存储系统。绝大多数美国学校的电气工程和计算机工程是在一个系,除数学、物理等基础科学知识外,课程体系主要包括计算机科学和电气工程等学科的相关课程、设计和构建计算机系统及基于计算机系统的相关软硬件课程。培养的学生应具备从事计算机系统工作的能力,或具备基于计算机相关系统进行分析、设计、应用和集成工作的能力,具有扎实的计算机基础理论、良好的科学素质和工程实践能力,包括良好的团队合作和人际交流沟通能力[5]。下面主要介绍美国这4所大学的计算机工程课程设置情况。

    1.1UIUC计算机工程专业本科课程设置

    UIUC计算机工程专业学生需要修满128个学分,这些课程分为如下7大类:1)科学基础与数学课程(31学分),包括数学、物理、化学在内的10门课程。2)计算机工程核心课程(34学分),这些课程重点介绍计算机工程领域的基本概念、基本原理、基本实验方法和技术,共有10门课程。3)专业基础数学课程(6学分),包括离散数学和概率、工程应用两门数学课程。4)写作课程(4学分),1门写作原理课程,主要讲授研究报告的写作方法。5)专业技术选修课(23学分),其中1门必须选自计算机工程和计算机科学专业技术选修课程之外的课程,其他必须均选自计算机工程和计算机科学专业技术选修课程。这些课程强调计算机工程实践中用到的主要分析方法和设计原则。6)社会科学与人文科学课程(18学分),这些课程被工学院认可并满足学校对学生社会科学与人文科学课程通识教育的要求。7)自由选修课程(12学分),这些几乎没有限制的选修课可以让学生学习任何领域的知识。学生可以在计算机工程专业深入学习课程,也可以学习生物工程、技术管理或语言等课程。

    1.2普度大学计算机工程专业本科课程设置

    普度大学计算机工程专业学生需要修满125个学分,这些课程分为如下6大类:1)通识教育课程(24~25学分),包括6~7学分的两门交流技巧课程和18个学分的社会与人文学科选修课程。2)数学课程(21~22学分),数学课程有两种套餐,各6门课,学生可以根据自己的情况任选一种。3)科学基础课程(18~19学分),包括物理、化学、生物及面向对象编程等5门课程。4)工程基础课程(7学分),包括工程导论两门课程及计算机工程和计算机科学以外学科的工程学科选修课1门。5)计算机工程专业课程(49学分),包括32~33学分的13门计算机工程专业核心课程;两门共计1学分的研讨课程;2门3~4学分的高级设计课程;2门8学分的研究生课程;1~2门计算机专业选修课程,使计算机工程专业课程总学分达到49学分。6)任选课程(4~6学分),根据辅修要求或个人兴趣,任选课程可以从理学院或文理学院中适合工科学生的数学、科学课程中选择,目的是使总学分达到125学分。

    1.3伊利诺伊理工学院计算机工程专业本科课程设置

    IIT计算机工程专业学生需要修满130~134个学分,这些课程分为如下3大类:1)限选课程(109学分),学分分配如下:计算机工程专业限选课程47学分,包括计算机工程和计算机科学两类课程;数学限选课程24学分;物理限选课程11学分;化学限选课程3学分;工程科学限选课程3学分;社会科学与人文学科限选课程21学分。2)选修课程(15~19学分),包括专业选修课程9~12学分,其中含1门硬件设计选修课;科学选修课程3学分。3)跨专业实践项目课程(6学分),包括IPROI跨专业实践项目I和IPROII跨专业实践项目II两门课程。

    1.4西北大学计算机工程专业本科课程设置

    西北大学计算机工程专业学生需要修48门课程,这些课程分为如下7类:1)通用工程方法、数学、科学基础课程(15门),必修计算方法与线性代数GenEng205-1、线性代数与力学GenEng205-2、动态系统建模GenEng205-3和微分方程GenEng205-4等4门通用工程方法课程;必修微积分(I)MATH220,微积分(II)MATH224,微积分(III)MATH230及多元积分与矢量微积分MATH234四门数学课程;必修普通物理(I)Physics135-2和普通物理(II)Physics135-3两门科学基础课程;从McCormick工学院科学基础课程中任选其他2门课程;另外必修IDEA106-1工程设计与交流(I)、IIDEA106-2工程设计与交流(II)两门工程设计和交流课程。2)工程基础课程(5门),必修4门,包括EECS202电气工程导论、EECS203计算机工程导论、EECS211编程基础(C++)、EECS302概率系统与随机信号,并从McCormick工学院工程基础课程热电力学、系统工程与分析、材料科学和流体与固体中任选1门。3)交流与社科人文学科课程(8门),选修GenCmn102演讲或GenCmn103课程的其中1门,另外选修7门满足McCormick工学院要求的社科人文学科课程。4)专业核心课程(5门),必修EECS205计算机系统软件基础、EECS303高级数字逻辑设计、EECS361计算机体系结构、EECS311数据结构与数据管理和EECS343电路基础这5门课程。5)技术选修课程(10门),西北大学计算机工程专业分高性能计算、VLSI与CAD、嵌入式系统和算法设计与软件系统4个方向,每个方向开设若干门技术课程,每个学生必须在这4个方向中选修5门课;从专业基础课程EECS213计算机系统导论、EECS222信号与系统基础、EECS223固态工程基础、EECS224电磁场与光学基础、EECS225电子学基础5门课中根据学习方向选修2门;剩下3门从计算机科学、计算机工程、数学、科学基础等课程中选修,如可以是生物学BIOL210-1,2,3和化学原理CHEM210-1,2,3课程,也可以经申请同意选修相关计算机工程研究生课程。6)自由选修课程(5门),共修5门,学生可以根据自身情况和兴趣爱好自由选修。若从未学习过任何计算机编程语言,建议其中1门选修编程入门(Python)EECS110课程。7)高级项目课程(1门),至少在微处理器系统项目EECS347-1、计算机体系结构项目EECS362和VLSI设计项目EECS3923门课中选修1门。

    24所大学计算机工程课程设置特色

    4所大学计算机工程本科专业的课程设置都通过美国工程教育认证机构ABET的EC2000指标体系认证,有如下特点:

    1)注重基础知识的学习,在贯彻通识教育中培养学生的各种能力。基础知识直接决定学生未来的发展潜力[7-8],而基础知识的掌握通常是通过通识教育实现的。与我国高校通识教育不同的是,这4所美国大学按照各种完整的项目组织基础知识,让学生在基于项目的学习中形成各种能力。他们还特别重视人际沟通能力的培养和学生对广泛深入的人文社科知识的理解,使所有工科学生在数学、物理、信息、物质、生命、技术和能源科学方面及人文社科方面打下广泛的基础。这种比知识更重要的能力是学生取之不尽、用之不竭的资源。普度大学第一年的工程基础培养及UIUC第一年的计算机工程训练从一开始就围绕能力培养,使学生能更好地理解和应用所学的基础科学和数学知识。

第5篇：材料科学与工程导论范文

我国创新创业教育起步较晚，1998年国务院和教育部第一次出台指导性政策意见，提出要重视大学生的创新创业教育。1999年，清华大学举办了第一届创业计划大赛，同年，全国首届“挑战杯”大学生创业大赛开赛，标志着我国高校创新创业教育的开始[5]。近年来我国的双创教育在国家政策指导下取得了很大的进展，制定了具体的要求，做了相应的详细部署，同时还创建了创新创业教育的试点单位，总结经验，逐步推广。针对于应用型本科院校的创新创业教育，除了起步晚、起点低、资金和政策制度保障不力等共性问题[6]，还有一些自身特点，比如，应用型本科院校是传统精英式本科教育应对社会需求变化的转型定位，本身对自身办学定位、办学特点、办学道路的就尚在探索当中，结合创新创业教育之后，对双创教育的理解不够深入，教育形式及内容流于表面，创新不够，对创新型人才培养定位易不明确，容易造成人才培养模式不科学的后果。再有就是应用型本科“双师双能”型教师较多，但创新创业教育的专业教师师资力量不足，双创教育会有发展不平衡的问题。第三个，本身应用型本科有重实践的特点，实践平台、实习基地本应是其长处，但将这些与双创教育有机融合却做的不够，造成创新创业依然缺乏平台。

二应用型本科院校材料专业创新创业教育的对策建议

本研究认为，要提升应用型本科人才培养质量，除了要建立完善以创新型人才培养为根本目标的创业教育体系，还可以从优化专业结构、构建课程体系、设计教学项目、强调实践训练、创新教学方法、加强师资建设、搭建校企联合平台、改革考核方式等具体方面来凸显其实践性、应用性、技术性、创新性，从而促进应用型本科学生创新创业能力的培养，为我国经济社会发展提供富有创新精神、勇于投身实践的创新创业人才。研究以应用型高校——西安航空学院的“材料科学与工程专业”的人才培养模式为具体改革的专业方向，基于以上思路提出了一系列改进和完善的策略和构想，以期对我国应用型本科院校大学生创新创业教育发展起到实质性的推动作用。具体对策有以下几点。

（一）建立健全应用型本科院校大学生创新创业课程体系

在明确应用型本科院校创新创业教育的目标前提下，优化当前课程系统设置，结合现有的专业课程体现，建立多层次、立体化的创新创业课程体系。本研究在学校满足修改要求的前提下，在西安航空学院材科科学与工程2017版培养方案中，试点性开设以专业为基础的创新思维训练先导课程一门（《无机非金属材料创新研究方法导论》，24课时），开设创新综合实验一门（材料科学基础创新综合实验课），增加和改革课内创新综合实验8课时（《材料成形基础》、《金属材料》、《材料加工方法》、《航空材料概论》各2课时）。在2019版大纲中又增加校企合作的企业高工参与授课的《材料科学创新创业系列学术讲座》16课时；另外，原版培养方案中一直在实践教学板块包含《材料创新设计》、《材料创新实训》两个部分针对创新创业的环节，在新版培养方案中得用保留。至此已经形成了先有研究方法教育（创新研究方法导论），紧接理论课程中运用此方法的训练（课内创新实验），再联合贴近企业生产实操和生产需求的创新创业讲座，最后衔接实践环节的集中课设和实训，培养方案中创新创业部分的课程体系已经相对完整：有方法论教学，有对在理论知识中对方法论的运用训练，有贴合企业实操的讲座，最后再结合集中实践环节的夯实。

（二）改革创新创业教学方法和考核方式，突出可迁移能力的培养

培养方案中课内创新实验的设置与专业理论知识的结合最紧密，如果采用传统的授课方法很容易沦为单纯对理论知识的重复性验证，而丧失创新创业教育的效能。改变单纯的验证性实验，而体现对理论课学习的基本原理的应用，并突出对创新思维方法的运用，一方面可以聚焦复杂工程问题，同时也可以强化双创教育。另外在实验过程中分小组进行，突出学生团队协作、沟通交流、解决问题等可迁移能力的培养。相应的在集中实践环节中，改参观实习为动手操作加分组讨论加头脑风暴，针对企业实际生产中遇到的问题，分析讨论并实地提出整改建议，这种“问题导向”的模式进行实训，并写入实习报告。除了授课方式，在考核的时候，突出能力目标导向，综合检验创新创业教育效果。理论课程考核时考试题目增加开放类、创新论述类、举一反三类试题，没有固定答案，让学生现场发挥，根据思辨能力打分。实践类课程实行允许偏差的单一变量参数表征法，让学生用自己的方法去完成任务，根据完成程度和创意效果打分，突出对创新和信息处理这两类可迁移能力的量化考核。以上所述的授课方式要求和考核要求改革已经写入新版课程大纲，并在其中有详细的量化型要求，对哪种授课方式支撑哪一个课程目标，哪种考核方式支撑哪一个课程目标都有清晰表述，深刻容易培养方案的量化产出体系当中。

（三）建立一支“数量足、理论精、实践强”的创新创业教育师资队伍

目前，我国大多数应用型本科院校并没有专门的创新创业教育师资队伍，如何提高教师的创新创业教育能力，并将其与实践教育、双师型教师培养相结合是本项目的一个研究重点。首先要加强“双师型”教师的人数比例，同时对全校教师进行双创培训，采用开交流报告、邀请校外专家谈创新方法做讲座、组内成员互相交流创新心得、邀请教育学专家谈创新教育等方式提高教师的双创和双创教育能力。近年来，西安航空学院在创新创业学院领导下，以“互联网+”创新创业大赛、大学生创新创业训练计划等各级双创竞赛、学科竞赛为契机，开展各种大赛辅导培训会，不仅针对参赛学生，更主要正对指导教师的能力进行培训，以此将对双创教育有兴趣也有能力的“双师型”教师集中起来，有针对性的进行培训。此举不仅使提高了学生的竞赛成绩，更有形的提升了教师创新创业教育教学能力。

（四）切实利用好校企合作平台，夯实双创教育的“转化”环节

应用型本科有众多实习实践基地、校企合作平台等好的实践教学场所，但是如何真正用好这些平台，发挥其更大的作用却尚有许多工作要做。传统教学中，学生仅仅能够在企业中进行参观、观摩、听讲解之类的实践教学模式，即便能够上手实操也仅仅是单一工位、单一设备的简单操作，如双创教学并没有任何联系。但其实，如果能够找到连接学生和企业需求的桥梁纽带，就可以深化与实践基地的交流合作，实现学校科技创新人才资源与基地企业技术创新需求的有效对接，积极探索校企合作、产教融合的长效性和常态化工作机制。在学校层面，西安航空学院西安航空基地通过校企合作方式在航空基地科创大厦建设“筑梦蓝天创客汇”众创空间，帮助入驻的创业团队进行创业项目的孵化，实现创业项目的产业化；在学院层面，材料工程学院有“材料创新创业学会”，召集学生参与教师的各类科研项目，尤其是学院校企合作平台科研项目，帮助学习提供创新能力、贴近企业实际需求、寻找创业契机。另外学校还有创新创业系列沙龙、创新创业教育培训基地等多层次、多方位的平台设置，来增强学生的创新精神、创业意识和创新创业能力。

第6篇：材料科学与工程导论范文

计算机工程是涉及现代计算系统、计算机控制设备的软硬件设计、制造、操作的科学与技术，建立在计算、数学、科学和工程学的基础上，主要研究计算机处理器、多处理器通讯设计、网络设计和存储器体系，着重研究硬件设计以及与软件和操作系统的交互性能，如嵌入式系统、分布式数据与大规模存储系统。绝大多数美国学校的电气工程和计算机工程是在一个系，除数学、物理等基础科学知识外，课程体系主要包括计算机科学和电气工程等学科的相关课程、设计和构建计算机系统及基于计算机系统的相关软硬件课程。培养的学生应具备从事计算机系统工作的能力，或具备基于计算机相关系统进行分析、设计、应用和集成工作的能力，具有扎实的计算机基础理论、良好的科学素质和工程实践能力，包括良好的团队合作和人际交流沟通能力[5]。下面主要介绍美国这4所大学的计算机工程课程设置情况。

1.1UIUC计算机工程专业本科课程设置

UIUC计算机工程专业学生需要修满128个学分，这些课程分为如下7大类：1)科学基础与数学课程(31学分)，包括数学、物理、化学在内的10门课程。2)计算机工程核心课程(34学分)，这些课程重点介绍计算机工程领域的基本概念、基本原理、基本实验方法和技术，共有10门课程。3)专业基础数学课程(6学分)，包括离散数学和概率、工程应用两门数学课程。4)写作课程(4学分)，1门写作原理课程，主要讲授研究报告的写作方法。5)专业技术选修课(23学分)，其中1门必须选自计算机工程和计算机科学专业技术选修课程之外的课程，其他必须均选自计算机工程和计算机科学专业技术选修课程。这些课程强调计算机工程实践中用到的主要分析方法和设计原则。6)社会科学与人文科学课程(18学分)，这些课程被工学院认可并满足学校对学生社会科学与人文科学课程通识教育的要求。7)自由选修课程(12学分)，这些几乎没有限制的选修课可以让学生学习任何领域的知识。学生可以在计算机工程专业深入学习课程，也可以学习生物工程、技术管理或语言等课程。

1.2普度大学计算机工程专业本科课程设置

普度大学计算机工程专业学生需要修满125个学分，这些课程分为如下6大类：1)通识教育课程(24～25学分)，包括6～7学分的两门交流技巧课程和18个学分的社会与人文学科选修课程。2)数学课程(21～22学分)，数学课程有两种套餐，各6门课，学生可以根据自己的情况任选一种。3)科学基础课程(18～1分)，包括物理、化学、生物及面向对象编程等5门课程。4)工程基础课程(7学分)，包括工程导论两门课程及计算机工程和计算机科学以外学科的工程学科选修课1门。5)计算机工程专业课程(4分)，包括32～33学分的13门计算机工程专业核心课程；两门共计1学分的研讨课程；2门3～4学分的高级设计课程；2门8学分的研究生课程；1～2门计算机专业选修课程，使计算机工程专业课程总学分达到4分。6)任选课程(4～6学分)，根据辅修要求或个人兴趣，任选课程可以从理学院或文理学院中适合工科学生的数学、科学课程中选择，目的是使总学分达到125学分。

1.3伊利诺伊理工学院计算机工程专业本科课程设置

IIT计算机工程专业学生需要修满130～134个学分，这些课程分为如下3大类：1)限选课程(10分)，学分分配如下：计算机工程专业限选课程47学分，包括计算机工程和计算机科学两类课程；数学限选课程24学分；物理限选课程11学分；化学限选课程3学分；工程科学限选课程3学分；社会科学与人文学科限选课程21学分。2)选修课程(15～1分)，包括专业选修课程9～12学分，其中含1门硬件设计选修课；科学选修课程3学分。3)跨专业实践项目课程(6学分)，包括IPROI跨专业实践项目I和IPROII跨专业实践项目II两门课程。

1.4西北大学计算机工程专业本科课程设置

西北大学计算机工程专业学生需要修48门课程，这些课程分为如下7类：1)通用工程方法、数学、科学基础课程(15门)，必修计算方法与线性代数GenEng205-1、线性代数与力学GenEng205-2、动态系统建模GenEng205-3和微分方程GenEng205-4等4门通用工程方法课程；必修微积分(I)MATH220，微积分(II)MATH224，微积分(III)MATH230及多元积分与矢量微积分MATH234四门数学课程；必修普通物理(I)Physics135-2和普通物理(II)Physics135-3两门科学基础课程；从McCormick工学院科学基础课程中任选其他2门课程；另外必修IDEA106-1工程设计与交流(I)、IIDEA106-2工程设计与交流(II)两门工程设计和交流课程。2)工程基础课程(5门)，必修4门，包括EECS202电气工程导论、EECS203计算机工程导论、EECS211编程基础(C++)、EECS302概率系统与随机信号，并从McCormick工学院工程基础课程热电力学、系统工程与分析、材料科学和流体与固体中任选1门。3)交流与社科人文学科课程(8门)，选修GenCmn102演讲或GenCmn103课程的其中1门，另外选修7门满足McCormick工学院要求的社科人文学科课程。4)专业核心课程(5门)，必修EECS205计算机系统软件基础、EECS303高级数字逻辑设计、EECS361计算机体系结构、EECS311数据结构与数据管理和EECS343电路基础这5门课程。5)技术选修课程(10门)，西北大学计算机工程专业分高性能计算、VLSI与CAD、嵌入式系统和算法设计与软件系统4个方向，每个方向开设若干门技术课程，每个学生必须在这4个方向中选修5门课；从专业基础课程EECS213计算机系统导论、EECS222信号与系统基础、EECS223固态工程基础、EECS224电磁场与光学基础、EECS225电子学基础5门课中根据学习方向选修2门；剩下3门从计算机科学、计算机工程、数学、科学基础等课程中选修，如可以是生物学BIOL210-1,2,3和化学原理CHEM210-1,2,3课程，也可以经申请同意选修相关计算机工程研究生课程。6)自由选修课程(5门)，共修5门，学生可以根据自身情况和兴趣爱好自由选修。若从未学习过任何计算机编程语言，建议其中1门选修编程入门(Python)EECS110课程。7)高级项目课程(1门)，至少在微处理器系统项目EECS347-1、计算机体系结构项目EECS362和VLSI设计项目EECS3923门课中选修1门。

24所大学计算机工程课程设置特色

4所大学计算机工程本科专业的课程设置都通过美国工程教育认证机构ABET的EC2000指标体系认证，有如下特点：

1)注重基础知识的学习，在贯彻通识教育中培养学生的各种能力。基础知识直接决定学生未来的发展潜力[7-8]，而基础知识的掌握通常是通过通识教育实现的。与我国高校通识教育不同的是，这4所美国大学按照各种完整的项目组织基础知识，让学生在基于项目的学习中形成各种能力。他们还特别重视人际沟通能力的培养和学生对广泛深入的人文社科知识的理解，使所有工科学生在数学、物理、信息、物质、生命、技术和能源科学方面及人文社科方面打下广泛的基础。这种比知识更重要的能力是学生取之不尽、用之不竭的资源。普度大学第一年的工程基础培养及UIUC第一年的计算机工程训练从一开始就围绕能力培养，使学生能更好地理解和应用所学的基础科学和数学知识。

2)注重相关学科的交叉和融合，培养学生跨学科处理问题的本领。现代工程是一个复杂系统，不是狭隘的技术知识背景所能胜任的。解决现代工程问题要求工程师能够打破学科壁垒，把被学科割裂开来的工程再还原为一个整体。这要求学校在课程设置上必须充分考虑学科的交叉和融合，为学生提供综合的知识背景，以利于复杂工程问题的解决[6,8]。UIUC、普度大学、西北大学和IIT在课程设上均体现了学科交叉、学科融合的思想。UIUC规定学生在技术选修课中必须选1门计算机工程和计算机科学系以外的课程，例如宇航工程、农业与生物工程、土木工程、化学工程、生理学、生物工程、生物物理学、生物化学、大气科学、天文学、材料科学与工程、机械工程等。普度大学的计算机工程专业学生也必须选修1门电气工程和计算机工程领域以外的课程，以满足工程拓宽要求，可以是航空力学、化学工程计算、噪音控制、核工程导论、材料结构与特性、环境工程中的物理化学原理、环境可持续工程以及运筹学-优化、运筹学-随机模型中的任何1门。西北大学的计算机工程本身就是该校电气工程和计算机科学交叉和融合的结果，学生除必须选修科学基础选修课中的普通物理-电磁学、普通物理-波现象和现代物理外，还必须在遗传和进化生物学、工程分子和细胞生物学中任选1门。IIT规定科学选修课必须选1门生物学、材料科学、化学原理，工程选修课必须选1门机械学导论或热动力学。

3)强调工程实践能力培养，培养学生“以解决问题为中心”的工程设计能力。工程本身就意味着实践，意味着更加重视工程实际和工程的系统性和完整性。这4所大学都十分强调学生工程实践能力的培养，在课程设置上不仅有丰富的实验课程，而且通过更为灵活多样的基于项目学习(Project-basedLearning)课程培养学生的实践能力。如IIT有IPRO跨专业实践项目，西北大学要求学生在微处理器系统项目(EECS347)、计算机体系结构项目(EECS362)、VLSI设计项目(EECS392)等项目课程中必须至少选修1门。普度大学要求学生选修电气工程设计导论(ECE402)、计算机设计与样机(ECE437)、操作系统工程(ECE469)、编译器与翻译器工程(ECE495S)和数字系统高级项目(ECE495C)等项目课程。UIUC则有计算机组成与设计(ECE411)、高级数字系统项目(ECE395)、微处理器项目(ECE412)、数字信号处理项目(ECE410)等项目课程供学生选择。

4)发挥和保护学生的个性及兴趣，激发学生的自主性和创造性。工程教育应该在最大程度上发挥学生的个性并促进其创新能力的发展。在专业学习中，学生可以根据自己的水平、学习兴趣、个性特长选择不同的课程，从而促进个性和创造性的发展。为学生提供不同的培养计划是这4所大学的共同特点。西北大学为计算机工程学生提供了高性能计算、VLSI与CAD、嵌入式系统和算法设计及软件系统4个不同的学习路径。UIUC、IIT及普度大学则采用庞大的选修课程及明确的课程分类，使学生可以依据兴趣爱好自行组织课程和学习内容，以发展个性，提高创新能力。

5)坚持课程设置机构的开放性，改变只按学科知识、由教师单方面设置的做法。在课程设置机构方面，这4所大学均根据产业界对计算机工程师的能力、素质、技能和知识等要求，学生求职的需求，毕业校友学习和工作的经验反馈及ABET2000指标体系，成立由有工程背景的教师、产业界、教育认证机构、学生及毕业生等利益相关者组成的专门委员会，讨论、确认、不断改进计算机工程专业的课程体系及教学大纲。这与我国由高等院校计算机科学与技术专业教学指导委员会主导、以学科为导向，追求知识完备性为基础，由缺乏产业经验和工程背景的教师确定的课程设置和教学计划相比，在满足学生求职和产业界需要等方面有明显优势[8]。

3改进我国计算机科学与技术本科专业实践教学的思考

截至2006年，我国高校工科专业在校生为600万人，其中计算机相关专业在校生近45万人，在规模上基本适应我国经济社会发展的需求。问题是我国计算机工程教育与计算机工业界脱节较严重，不同类型、层次学校的培养目标趋同[8]。通过深入研究、分析和比较美国高等学校计算机工程专业的培养目标及课程设置特色，我们深刻认识到我国工科院校计算机专业本科教育存在的诸多弊端。比如工程实践环节薄弱；工科教师队伍的非工化趋向严重；评价体系错位；课程体系落后，学科交叉欠缺，导致创新与实践双向不足，计算机毕业生得不到产业界的认同，普通工科院校计算机专业毕业生就业率低下。以下是我们对工科院校计算机科学与技术本科专业实践教学改革的一些思考：

1)计算机科学与技术本科专业实践教学的改革应从培养目标、课程体系、师资建设和评价体系、产学合作等方面综合考虑。

2)从培养目标上，工科计算机人才培养应从学科导向转为求职导向，也就是以产业需求为导向。这使学生能形成胜任今后工作的能力，成为合格的公民和称职的产业人员，而不仅仅是只掌握系统、完备的学科知识。

3)课程体系要符合大工程观的要求，注重学科的交叉和融合，强调基础知识的同时强化对学生实践能力的培养。实践教学应加强实验课程、项目课程和企业实习项目的建设，强调做中学、用中学，提倡学生的主动学习和实践是实践教学改革的重点内容。

4)评价体系涉及如何评价学生的学习效果，是关系到教学是否能达到培养目标的重要因素。如果要培养符合计算机产业界需要的具有各种能力和素质的工程师，以理论考试为主评价学生能力的评价体系就尤显片面。如何制定科学有效的评价指标，对学生的各种能力进行综合评价，特别是在基于项目的实践学习中对学生的团队合作能力、交流沟通能力、解决工程实际问题的能力进行科学评价，是一个有待探索的问题。

第7篇：材料科学与工程导论范文

关键词：课程项目；功能材料；工程教育模式

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2011）35－0090－02

一、引言

我国传统的通识教育过于强调基础科学理论，弱化专业内容和工程实践，企业普遍反映毕业生缺乏创新精神和创新能力。而西方国家针对这一问题开展了大量的研究实践，成果丰富，其中尤以工程教育模式更为突出。它是以工程项目为载体，以从科研到运行为生命周期，让学生主动参与实践，以课程之间有机联系的方式学习工程。“做中学”是工程教育改革的战略之一，中国教育部于2008年开始组织课题组进行试点。

《功能材料》是一门既有一定的理论基础知识，又与实际应用密切相关的多学科交叉的课程。以教师讲解为主的传统教学方式无法充分调动学生的参与积极性，解决实际问题的能力得不到体现。本文就是根据这一实际需要，适应北京石油化工学院（以下简称“我院”）素质教育，满足培养综合性、创新性、应用型人才的要求，就工程教育模式下《功能材料》课程在教学方法、教学手段等方面的教学实践进行探究。

二、工程教育模式应用到《功能材料》课程的依据

将工程教育模式应用到《功能材料》课程，符合高等院校工程教育培养的目标要求。工程教育模式突破了传统教学模式，通过选取项目创设情景，协作学生学习开展教学，通过完成项目达到意义建构，通过解决问题实现学生对知识的掌握，充分体现我院以研究型和应用型人培养为目标的教育特点。

功能材料作为能源、计算机、通讯、电子等现代科学技术研究的基础，近年来已成为材料科学领域中的研究热点之一。种类繁多、功能各异的新型功能材料正在众多不同领域对科技的进步、社会的发展产生了越来越大的影响。目前根据我院2009版新大纲要求，《功能材料》课程涉及面广、头绪多、内容繁杂、系统性不强，而且课程的理论教学时数相对较少。如果还像以前一样照本宣科，在课堂上根本不能吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣，教学效果不理想。而且，事实也证明，按照传统方式培养出来的毕业生在今后的工作中的应用能力也比较差，不能达到用人单位对人才的要求标准。

三、工程教育模式应用于《功能材料》教学的实践

以真实项目为载体开展项目式教学，能使学生亲身经历产品构思、设计、实现、运作的项目开发生命周期，在与课程紧密联系的项目实践中积极主动地学习专业知识，提高学生对理论知识的应用能力和实践动手能力，增强学生的成就感，充分挖掘学生的创造潜能。

1.构思

根据课程教学内容选取研究项目。课程研究项目是《功能材料》课程学习的一个重要组成部分。通过实施课程研究项目，学生可以深入掌握课程的理论知识体系，提高综合应用已有知识解决问题的能力，更好地培养材料科学与工程专业学生的专业技术能力和综合素质。

2.课程研究项目设计

为了实现项目教学目标，我院设计了《功能材料》课程研究项目指导书，主要内容包括：①项目的题目；②项目组成员；③项目的研究背景及意义；④项目拟开展的主要研究内容；⑤拟采用的主要研究方法或研究工具等；⑥项目主要的日程安排或时间节点；⑦主要参考文献。让学生在完成研究项目指导计划书的过程中掌握项目所包含的理论知识，真正实现“做中学”。

3.任务实现

教师经过简单的理论介绍和导入之后，带领学生实施项目，鼓励学生自己选取感兴趣的项目。把学生分成小组（每组最多3个学生），每一小组选出一个组长，全面负责该组的任务。所有环节任务的实现都靠小组成员的共同努力。

研究项目选取的难易程度，研究内容的多少，都会影响到每组的最终成绩。每个小组要在项目报告中标明每个人在总体工作中的贡献和工作比例，或者每个人负责的内容。

4.成果展示

所有的项目都要按照规定的时间对教师和全体学生进行演示汇报。演示汇报的主要目的是让教师和其他学生了解各组的工作和研究成果。小组的学生都要在台前汇报，汇报前由教师指定主汇报人。每个项目演示汇报时间不超过10分钟，另外有5分钟的提问时间。每个组必须严格控制演示时间，超过时间1分钟以上要扣分。

不同项目的设定有利于满足不同层次学习者的学习需求，便于开展个性化、差异化教学。通过个体和合作的形式进行项目学习和实训，学生不仅能培养自主学习的能力，而且能培养合作、沟通和组织能力。项目完成后的及时反馈，又有利于学生间经验的分享。该模式构建出一个开放性、研究性的学习环境，充分体现了以学生为中心、以学生的全面发展为中心的教育思想。

四、在工程教育模式下教师的角色

将工程教育模式应用到“功能材料”课程，有利于教师教学科研水平的提高。要将工程教育模式应用到课程教学，教师必须结合院校教学实际，以及本校学生的知识层次、结构能力，合理制定教学大纲，优选教学内容，加强教材建设，不断改进教学方法、教学手段，理论结合实践，设计工程项目，体现以能力培养为主的原则。这个过程本身就是一个学习知识、提高理论层次和教学水平的过程，也是工程教育的具体体现。这个过程有利于进行多种资源的有效整合，不仅要求教师具有良好的专业设计经验和教学组织能力，而且利于发挥学生的主体地位和教师的主导地位，培养学生的综合应用能力，能极大地提高教师的业务能力和教学科研水平。

五、结语

《功能材料》课程结合工程教育理念的教学模式，加强学生对课程内容本质性理解，促使学生结合课程主动考虑并构思满足要求的设计，设计的任务紧扣《功能材料》课程的核心内容，并具有丰富的题材和多样的结果。注重培养学生的自学能力、团队协作能力以及系统调控能力。使学生养成主动查找书籍资料的良好习惯，让学生学会关注科技发展，极大地提高学生的系统调控能力。

参考文献：

[1]殷景华等.功能材料概论[M].哈尔滨:哈尔滨工业出版社,2002.

[2]郑昌琼,冉均国.新型无机材料[M].北京:科学出版社,2003.

[3]田莳.功能材料[M].北京:北京航空航天大学出版社,1995.

[4]马如璋.功能材料学导论[M].北京:冶金工业出版社,1999.

[5]李玲,向航.功能材料与纳米技术[M].北京:化学工业出版社,2003.

[6]贡长生,张克立.新型功能材料[M].北京:化学工业出版社,2001.

[7]李俊寿.新材料概论[M].北京:国防工业出版社,2004.

[8]宋英等.《功能陶瓷材料导论》课程教学改革初探[J].中国科教创新导刊,2009,(19).

[9]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究,2008,(3).

[10]贡亚丽.“CDIO”模式在《EDA技术》课程教学中的应用[J].考试周刊,2009,(31).

第8篇：材料科学与工程导论范文

一、“矿物材料工程”课程教学改革与实践

1．课程教材建设

矿物材料工程学科主要教学体系包括矿物基本特性、材料研究基础、材料制备与分析测试、材料功能化设计等内容，据此编写了《非金属矿物材料》《非金属矿加工与应用》《超微粉体加工技术与应用》《超细粉碎工程》《粉体表面改性》等系列教材丛书。系列教材的编写主要是结合学科特点，一方面注重矿物材料结构与组成、加工工艺、材料性能与应用性能等材料科学要素内部关系，另一方面融合了矿物学、结晶学、矿物加工学、化学、材料学等多学科理论知识体系，突出矿物材料的功能性与应用特性。教材深入浅出，内容翔实，注重新的技术发展以及基础理论与实际应用融合。由于矿物材料相关产品的加工技术与应用技术不断创新，应用领域的不断拓展，新的国家、行业标准不断更新，相关教材也在不断修订，例如《非金属矿加工与应用》已于2013年完成第三次修订，及时补充了相关内容的新变化与新发展，删除了已不再先进或已淘汰的技术和已废弃的产品标准，这些教材建设工作保证了本学科发展方向的前沿性，从而能够满足日新月异的新时代背景下矿物材料领域专业高级人才培养的需要。

2．课程内容优化改革

在矿物学、矿物加工学等相关理论课程基础上，对本学科的教学内容进行了新的优化改革，删除了重复和陈旧过时的教学内容，建立了以《非金属矿加工与应用》课程为核心，配合《粉体表面改性》《非金属矿物材料》等特色鲜明的专业方向选修课的课程体系，着重培养学生的创新意识与创新能力。《非金属矿加工与应用》课程考虑到矿物材料的加工与应用开发重在其功能性的开发，着重通过课堂教学介绍我国非金属矿加工与应用技术的一些共性规律，并通过联系当前我国非金属矿加工技术的实际生产与技术发展水平，突出介绍非金属矿物材料新工艺、新方法及新产品方面的研究进展，内容上有意将矿物的应用特性、结构与组成特性及功能性相结合，注重新的技术发展。课程内容的设置上，强调不同相关学科之间的融合，脱离枯燥乏味的原理与理论知识，通过更多的实例，尤其是生活中所熟悉的能够激发学生兴趣的例子，达到举一反三，灵活运用课本知识的教学目的。建立以“矿物材料结构与组成－制备与加工－材料性能－工艺原理”为主体的教学体系，不仅提高了课堂教学质量与效率，而且也培养了该学科学生的就业能力。

3．教学方法与手段

课堂教学主要采用启发－讨论式的教学手段，通过单独设课、综合设课或者前沿研究讲座等多种形式，充分使学生融入到课堂教学活动中，并了解学科当前的前沿理论与新技术。充分利用现代化教学手段，开发新的多媒体教学课件，不断提高教学效果与质量。在课堂教学中，通过引入趣味性、互动性强的阅读教材与自学内容，避免传统的灌输式教学，激发学生的求知欲与学习兴趣。对较难理解的教学内容，通过多媒体教学软件和信息资源来辅助教学，增强教学的说服力，加深学生对难点知识的消化与理解。对一些与科研和生产密切相关的教学内容，教师结合自己的科研活动与经验，结合现场记录的录像及收集的图片资料向学生形象地展现，让学生能够充分了解该领域新的研究动态，提高学生的学习兴趣。针对一些矿物新材料的热点研究内容，鼓励学生撰写综述性论文，通过阅读相关文献资料，提出自己的想法，从而培养学生科学研究和探索的主动意识。

4．创新与实践教学环节建设

本学科除了要求学生掌握基本的矿物材料工艺流程及其原理外，培养工程实践能力同样尤为重要。我校近几年通过设立专业性的“科研导论”“科研选题训练”“大学生创新训练项目”等创新教学环节，强化学生对各种矿物材料工艺方法的基本原理、制备工艺及相关设备与材料性能测试方法的理解。通过实验室教学，掌握试验方法、熟悉试验手段，培养学生的科研兴趣，提高专业技术水平。除了常规的生产现场实习实践环节外，通过开设毕业论文结合科研、研究性实验项目，让学生能够从生产实际中去选取自己的毕业课题，锻炼学生的实际工作能力。另外，通过鼓励学生发表学术论文、科技创新与发明，提高学生的创新能力，培养学生科研的思维与能力。

二、结语

第9篇：材料科学与工程导论范文

【关键词】压电陶瓷;掺杂;锆钛酸钡

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，在美国麻省理工学院绝缘研究室发现，在钛酸钡铁电陶瓷上施加直流高压电场，使其自发极化沿电场方向择优取向国家,除去电场后仍能保持一定的剩余极化,它便具有压电效应，从此诞生了压电陶瓷。现在提倡和支持研发和使用高新材料，在近年来，压电陶瓷和压电器件的原材料和制造工艺有了很大的发展。压电陶瓷目前已在高科技信息、航空航天和生物化学等诸多高新科技领域具有不可代替的地位，这是因为压电陶瓷具有稳定的化学特性、优异的物理性能、易于制备成各种形状和具有任意极化方向的特性。 [1-3]

然而，当前使用的压电陶瓷的生产原料都含有大量的重金属铅，陶瓷中的PbO(或Pb3O4)的含量约占原材料总重量的70%，不仅难以制备紧密的压电陶瓷，还会对环境造成污染，因为目前还没有大规模回收留在地面和游离于空气中的铅。随着环保已经成为世界发展的主要前提，无铅压电陶瓷的研发已经迎来最有力的契机，现在已经出现了许多具有实用价值的陶瓷体系，钛酸盐系压电陶瓷成为此领域许多科学家与学者实验课题。虽然无铅压电陶瓷可以缓解环境污染，但是目前的无铅压电陶瓷的性能与PZT基压电陶瓷相比还有一定的距离，但是无铅压电陶瓷已经获得众多科学家和学者的青睐，相信不久的将来无铅压电陶瓷取代PZT基压电陶瓷[1-3]。

本实验考虑到实用性，因此采用传统陶瓷制备技术和电子陶瓷工业用原料，制备了0.9 K0.5Na0.5NbO3-0.1Ba (Zr1-xTix)O3 压电陶瓷，并研究了该体系压电陶瓷的介电压电性能。

1．实验

本着实用化的目的，采用传统的陶瓷制备工艺技术，以Na2CO3、K2CO3、Nb2O5、BaCO3、ZrO2、TiO2为起始原料，根据0.9K0.5Na0.5NbO3-0.1Ba(Zr1-xTix)O3（简记为KNN-BZT）,陶瓷体系的化学计量进行配料，其中x分别为0.20，0.50，0.80，0.95，并依次简记为BZT20, BZT50, BZT80, BZT95。首先将原料混合加入无水乙醇混合、振动球磨48小时，充分研磨后进行干燥，然后在800～860°C下，经2小时的预烧生成陶瓷粉体；生成后的陶瓷粉末球磨12小时并60目分样筛后，加入粉末质量的10%～15%粘结剂再次球磨12小时，得到流动性好的陶瓷颗粒；在80MPa压力下干压成型，获得厚度为1.2～1.7 mm、直径为 12.0 mm的生坯片；然后在1100°C下、烧结4小时得到致密的陶瓷片并清洗其表面杂质；将清洗干净的陶瓷片用真空溅射仪镀上银电极，再在硅油温度为90°C～100°C、极化直流电压为4.0 Kv/mm～4.5 Kv/mm的条件下极化30～40分钟，放置24小时后，测试各项性能。用LCR数字电桥（TH2816A）在常温下测得1kHz时陶瓷样品的介电常数εr和介电损耗tanδ；用ZJ-3A准静态测量仪测量d33；采用HP4294A阻抗分析仪测量陶瓷样品的谐振频率、反谐振频率、谐振阻抗和电容，根据以上数据计算出陶瓷的机械品质因素Qm和机电耦合系数kp。

2.结果与讨论

2.1 KNN-BZT陶瓷的压电性能

图2给出了KNN-BZT系压电陶瓷的压电性能随Ti元素摩尔分数的变化规律。图2(a)、(b)和(c)分别显示随着Ti4+ 含量的不断升高，其压电性能也随之增强，在Ti4+含量为0.50（摩尔分数）时，压电性能达到最强，根据图表所示：此时压电常数d33为128pC/N，机电耦合系数kp为33%，机械品质因数Qm为117；而当Ti元素含量继续升高时，压电性能迅速减弱。

(a) (b)

(c)

图2 组成x与陶瓷样品的d33、kp和Qm的关系

2.2 KNN-BZT陶瓷的介电性能

图3给出了KNN-BZT系压电陶瓷1KHz频率下的介电性能随Ti元素的摩尔分数x的变化规律。从图3可以看出，介电常数和介质损耗先随x的增加而增大并在x为0.50处出现达到最高峰，二者达到最大，此时经测量与计算得介质损耗tanδ为2.1%，介电常数εr为1283。然后随x的增加，介电常数和介质损耗逐渐下降，这主要由于电导和驰豫过程引起的损耗最大，而且电畴的极化反转变得更为容易，于是介电常数也达到最大。

（a） （b）

图3 组成x对陶瓷样品的tanδ和εr的关系

3.结论

x为0.50时性能达到最佳，其压电常数d33为128 pC/N，机电耦合系数kp为33%，机械品质因素Qm为117，tanδ为2.1%，介电常数εr为1283。■

【参考文献】

［1］励抗全.材料导论――高分子材料与工程专业系列教材.北京:中国轻工业出版社,2000.

［2］曾汉民.高技术新材料要览.北京:中国科学技术出版社，1993.

［3］理查德J.布鲁克.陶瓷工艺(第一部分).见:卡恩RW,哈森P,克雷默EJ主编.材料科学与技术丛书.第17A卷.清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室译.北京:科学出版社,1999.

［4］Tomaszewski H,Boniecki M,Weglarz H.Effect of grain size and residual stresses on R-curve behavior of alumina based composites. J.Eurp.Ceram.Soc.2001,21:1021-1026.

［5］Casellas D,Cumbrera F L,Sanchez F,Forsling W.On the transformation toughening of Y-ZrO2 ceramics with mixed Y-TZP/PSZ mierostructures.J.Euro.Ceram.Soc,2001,21:765-777.

［6］Heuer A H.Transformation toughening in ZrO2containing ceramics,J.Am.Ceram.Soc,1987,70(10):689-698.

［7］Du H L, Tang F S, Luo F, et al. Effect of Poling Condition on Piezoelectric Properties of (Na0.5K0.5)NbO3-LiNbO3 Lead-Free Piezoelectric Ceramics[J].Materials Science and Engineering,2007,137(2):175-179.

［8］Leon A B,Morikawa Y,Kawahara M,Mayo M J.Fracture toughness of nanocrystalline tetragonal zirconia with low yttria content.Acta.Materialia,2002,50:4555-4562.