工程教育背景下材料物理性能课程改革
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摘要：为了能够培养高水平应用型工程拔尖人才，材料物理性能的教学必须符合工程教育的需要，对材料物理性能的教学改革是十分必要而迫切的。只有通过创新教学理念和教学内容，才能促进学科的工程教育发展，进而促进学生在工程技术领域的长足发展与进步。
关键词：材料物理性能；工程教育；改革
一工程教育理念
近几年来，“工程教育”理念是国内外高等教育中的一个重要理念。这一理念强调高等院校在开展理论教学的基础上，积极重视对学生工程实践能力的培养，从而使学生具备熟练的工程实践经验。目前，国内外诸多高等院校已争先恐后的投身到工程教育专业认证。这项认证常被看作为应用型本科院校高等教育质量保证的基础活动。[1]我国从2007年开始了工程教育专业认证的试点工作。到2009年，我国工程教育专业认证已经开始进入普及推广阶段，这也为我国高等工程教育提供了一个新的发展良机。仅仅过了一年，我国就制订了鼓励高校进行工程教育的“卓越工程师”计划。该计划要求高等院校在2010年~2020年十年间培养出大规模的高质量的专业拔尖工程技术人才，从而为国家的现代化建设和“大众创业万众创新”增添活力。而这项计划的实施当然也离不开教育理念的创新和课程教育的改革。
二材料物理性能课程的现状分析与思考
材料物理性能课程是材料科学与工程大类专业全体学生所必须要学习的一门专业基础课程。这门课程的教学效果将在很大程度上决定学生今后能否学号其它课程的专业教育，因此这门课程在整个材料大类专业的人才培养中占据着举足轻重的地位。但是，这门课程以前的教学大多偏向理论化教学，所讲授的课程内容较为陈旧，不太适应现在材料学的发展。而新型的功能材料、复合材料和纳米材料等高性能、多功能为主的发展趋势,也对材料物理性能的课程教学提出了更高的要求。[2]因此，目前材料物理性能的教育存在着诸多不足，主要体现在以下两个方面：
（一）课程教学缺乏对学生工程意识培养
《材料物理性能》是利用物理学原理来讲授材料的结构、性质和应用的一门专业基础课程。目前这门课程在教学上往往更注重加强学生对物理性能的理论知识的学习，而忽略了具备独特物理性能的材料在工程中的实际应用。同时，材料的性能与材料的制备工艺密切相关，不同的制备工艺会带来不同的材料产品性能。而本课程传统教材均未对材料的制备工艺进行阐述，因此也让学生对材料的某些具体性能感到困惑。除此之外，材料在应用到各种不同的场景中可能出现的物理性能的改变和防范措施也不尽相同。而本课程的传统教学中也较少考虑到材料在使用过程可能出现的性能衰变，也使得学生在主观上产生材料的性能在使用过程中一成不变的错误思想。
（二）课程实验内容未构成工程应用能力训练体系
目前，材料物理性能的实验教学主要偏重于理论化和演示性实验，如金属材料的热膨胀系数的测定、材料的磁滞回线的测定等。这些实验在对实验内容的工程应用拓展上略显不足，限制了学生的创新思维和对学生动手能力的培养，因此这些实验的开展不能对学生带来浓厚的学习兴趣，同时也脱离了实际工程情况，不利于培养工程实践人才。同时由于材料物理性能是面向材料大类专业所开设的课程，学科较多，这也给高校在开展这门课程的实践教学上添加了一定的难度。现在，较多高校会以各自的强势材料学科中的实验为例，来开展材料物理性能的实践教学。一方面，这不利于学生对本专业相关材料性能的掌握，另一方面也显然不利于培养学生的工程实践能力。同时，目前国内也还没有出版有关材料物理性能实验教学相关的辅导书或教材。所以针对这门课程开设有借鉴意义的实验课在操作上是有一定难度的。因此，为了使学生能够做到自己设计、自我探索，加强学生对各知识点的交会贯通，更好地将所学到的材料物理性能专业知识应用到实际工程实践中去，材料物理性能这门课程的实践教学环节也有较大的创新改革的空间。
为了适应材料大类专业的人才培养以及专业教学内容和课程体系改革的需求，满足新世界国家对材料专业人才的需求，并与“卓越工程师”计划要求相一致，对材料物理性能的改革就必须能够体现工程教育的理念，以满足我国目前对工程人才的急切要求。
（一）专业教师的工程教育理念改革
学生的专业知识大多是在教师的引导下获得的，教师在整个课程建设体系中占有举足轻重的作用。因此，配备具有工程化实践经验的教师对增强材料物理性能这门课程的工程化教育水平十分重要。而目前从事材料物理性能教育的教师大多是直接来自于基础研究擅长的高等院校的博士生。这些教师大多缺少与材料物理性能相关的工业化经验，很难在教学过程中将材料物理性能与材料的工程应用紧密结合起来。因此，应用型本科院校需要进一步加大力度以培养出具有优异工程经验的专业教师。为了做好这项工作，高等院校可以将在校的青年教师挂职到相应的企业。让青年教师在企业中培养一段时间，使其获得进行材料物理性能工程化教学的必要工程实践知识。除此之外，高等院校也可以邀请企业中具有大量工程经验的专家来到学生课堂，向学生讲述材料性能在使用过程中的考量。甚至，高等院校也可以把学生的课堂直接搬到企业去，让学生能够与企业的工程师直接交流，直观的学习到相关的工程基础知识，促进学生的综合发展。同时，也可以邀请部分有威望的企业工程师与高校教师一起合作，来对材料物理性能的课程教学大纲进行修订，使这门课程在理论教学上关注到材料的工程实践，以极大的促进学生的均衡发展。
（二）材料物理性能课程教学内容改革
材料物理性能课程的传统教学主要利用物理原理解释材料物理性能的产生原因及如何预判材料物理性能的改变趋势。而这样的材料性能可以运用到哪些领域，以及在这些领域中使用时材料的物理性能会如何改变均没有提及。如讲述材料对光的吸收时，一般只讲授材料对光的选择性吸收，很少讲述材料对光的选择性吸收在实际工业应用中的价值，所以学生很难将这部分内容与工程实践联系在一起。在课堂教学内容，材料物理性能的课程改革可以适当借鉴先进的全面工程教育理念。在教学过程中，可以适时地向学生们讲述当前工程实践中应用某些材料考虑到的材料物理性能，以给学生提供一种身临其境的课堂氛围，使学生掌握能够运用基本理论去分析和解决实际问题的能力，[3]从而有利于推动学生深入的掌握材料物理性能的基础理论和方法，促进学生将这些原理应用在工程实践的工程能力。
（三）突出项目实验教学
实验教学也是课程建设中的一个重要环节，实验开设的好坏对课程建设的成败起到重要作用。因此在对学生工程能力的培养上，也少不了对实验教学的创新和优化。目前，材料物理性能课程实验中开展的大多数实验均为验证性实验。这些实验的开展对提高学生的工程实践能力帮助较小。为了进一步实现工程实践教学，在安排课程实验时要注意引导学生对所学知识的综合运用。在实验教学上，可以选择一些目前工程上需求的材料为基础，告诉学生这些材料在应用时存在的不足。然后鼓励学生对这些不足进行详细的调研，并提出解决方案。根据学生的解决方案来开设一系列设计性质的实验项目，从而可以促进学生运用所学的知识完成一个产品项目设计、制备、物理性能测定、使用等全过程的课程项目训练。进而可以很好的力图体现工程教育中所提倡的构想-设计-实施-运作的理念。
四结论
通过在师资培养、教学内容、实验教学等多方面积极开展工程教育教学的改革，可以很好的开展材料物理性能的工程化教学，并可以很好地培养学生的工程实践能力，使之能够成长为现代工程技术人才，从而提高了专业人才培养质量。
参考文献
[1]杨振宏,杨书宏,宋守信,等.国外工程教育（本科）专业认证分析与借鉴[J].中国安全科学学报，2009,02:61.
[2]王文芳,陈小丽,吴玉程.材料物理性能教学改革的探讨[J].合肥工业大学学报(社会科学版),2008,22:98-100.
[3]蔡新红,王洪坤,岑红蕾.工程教育背景下电路课程改革的探索[J].教育现代化,2016,12:43-44.
作者:张泽武 卜小海 杭祖圣 张春祥 吴琼 王经逸 单位:南京工程学院
