［关键词］复合材料与工程应用型高校人才培养方案新专业建设
［中图分类号］TB33；G642［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2014）03-0089-02
复合材料是一种科技含量较高的新材料，广泛应用在航空航天工业、汽车工业、高速铁路、军工领域以及风电叶片新能源等领域。随着我国制造业水平的不断提升，在新产品上应用新材料也越来越多，如大飞机项目的启动，复合材料是其制造的关键技术。复合材料和钢铁等材料不同，钢铁材料是在钢铁厂由自动生产线生产出来的，而复合材料即使在欧美等发达国家的飞机制造厂，也是由一线工程师在现场进行人工裁剪制造出来的，因而产品的质量在很大程度上取决于一线工程师的水平。而这样的企业也需要大量卓越的一线工程师，这也正好与上海应用技术学院对毕业生的培养目标定位相吻合。
复合材料与工程专业是一个新专业，在我国的许多大学都开始设置复合材料与工程专业。而国外的大学未见开设复合材料与工程专业，而是仍将其作为材料科学专业的一个方向。在我国的一些研究型大学，其专业培养方案的导向主要放在培养研究型人才上，原理性、理论性的课程较多，主要以培养研究生为主，学生毕业后也主要在高校研究所从事科研工作。伴随高等教育的大众化，产生了许多应用型本科高校。自改革开放以来，我国新建的地方高校和近年来由高等专科学校升格的本科高校，比如上海应用技术学院，都属于应用型本科高校。在这类高校中设置的复合材料与工程新专业，主要是以经济及社会发展需求为导向，结合国家和地方的战略性新兴产业，培养既具有一定的专业理论知识，又具有较强的实践性专业技能的应用型人才，学生毕业后主要到相关复合材料企业和行业从事技术和管理工作。[1] [2] [3] [4] [5] [6]
复合材料与工程专业是上海应用技术学院2010年经教育部批准开设的几个本科新专业之一，2010年已开始招生。本文以经济社会对该专业高级应用型人才需求为导向，结合我校实际情况，并借鉴、比较国内其他大学本专业的培养方案与课程体系，找出构建并优化我校复合材料与工程专业理论教学体系和实践教学体系的对策。这对于提高应用型工程技术人才的培养水平，实现培养卓越一线工程师的目标定位，具有较大的理论和实践借鉴意义。
一、复合材料与工程专业人才培养目标的定位
作为应用型本科高校，在人才培养目标上应找准自己的定位，形成自己的特色。我们本着依托行业、按市场需求培养、实施产学研一条龙建设的理念，以上海及长三角地区对复合材料制备、加工、应用等领域的工程技术人才需求为依据，建立“宽基础、重技能”的人才培养模式。另外还引进具有丰富实践经验的企业与行业专家进入我校教学工作委员会，参与人才培养方案的制订。
我们制订的复合材料与工程专业的人才培养目标是：培养德、智、体、美、劳全面发展，适应上海及长三角地区经济建设以及现代制造业所需要的应用技术型人才。毕业生具备复合材料与工程专业的理论基础、专业知识与技能，具有良好的学习能力和团队工作能力、高度的社会责任感、良好的道德文化修养和健康的身心素质，可以胜任复合材料领域的研究与技术开发、材料加工工艺和设备设计、材料产品技术贸易与生产管理等工作。
具体要求是：掌握复合材料与工程方面的基础理论与专业知识，掌握复合材料的工业生产过程、设备和工艺；了解复合材料在不同行业中的应用及其相关知识，了解本专业的发展现状和趋势；掌握复合材料与工程工作所需的工程科学技术知识及较丰富的人文和社会科学知识；了解本专业领域技术标准及相关行业的政策、法律和法规。
同时要求具有以下素质和能力：复合材料与工程专业方面的研发，工程实际问题的分析和解决；能够阅读中英文专业文献，能够运用英文进行交流和翻译；懂得运用计算机知识解决复合材料与工程中的各类问题；善于科技创新、技术管理、工程项目管理与市场营销；善于沟通与交流。
二、复合材料与工程专业人才培养计划的构建
（一）复合材料与工程专业的特色
结合我校应用型本科高校的定位和二本的生源特点，我们提出了依托材料学院上海市材料加工工程重点学科建设，与其他高校错位发展，形成自己特色的办学思路。以复合材料制备工艺为突出重点；重视理论联系实际，增加实习课与实践课，形成系统的材料工艺教学体系；要求本专业学生动手能力要强，至少掌握一门复合材料工艺技术。
我校为上海市地方所属高校，大部分学生选择在上海市和长三角区域就业。随着商业大飞机产业和风力发电新能源产业成为上海及长三角的战略性新兴产业，对复合材料与工程专业的应用型高级工程技术人才需求较大。而这些行业的产品构件主要采用树脂基复合材料制造，因此在专业方向的设置上，我校以树脂基复合材料的制备、加工为主要方向。另外由于我校在无机陶瓷材料、铝基复合材料、碳/碳复合材料方面有科研方面的支撑，以及就业前景趋势方面的考虑，也设置了金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳/碳复合材料等专业方向。
（二）复合材料与工程专业的人才培养计划
为了实现复合材料与工程专业的人才培养目标，达到培养要求，我们制订了本专业的人才培养计划，即课程体系的构建。[7] [8] [9]课程体系的知识层次框架包括公共基础课、公共选修课、学科大类基础课、学科专业基础课、专业课、专业选修课和实践教学等课程模块。其中，公共基础课和公共选修课是大学的通识课程模块，使学生掌握数学、物理、英语、计算机、企业管理、法律等方面的基础知识，提高其政治思想、文化艺术品德、身体素质等。学科大类基础课是应用型工科化工材料类课程模块，使学生掌握较宽的工科基础知识。学科专业基础课包括材料学概论、材料科学基础、计算机在材料科学中的应用、材料现代分析技术、高分子化学与物理基础、复合材料原理、复合材料聚合物基体、材料表面与界面等课程，目的是让学生扎实掌握专业基础理论知识。专业课的设置体现了本专业的特色，即适应地方经济战略性新兴产业对应用型高级工程技术人才的需求，以复合材料的设计与制备工艺技术为重点，课程包括复合材料工艺与设备、复合材料结构设计基础、金属基与陶瓷基复合材料、材料性能、材料科技英语等。为进一步拓宽学生的专业知识面，设置了专业选修课：复合材料制备新技术、航空材料、无机建筑材料、复合材料加工、表面工程、复合材料工厂设计概论、材料商品学、材料实验设计优化与数据处理。
我校复合材料与工程专业的另一特色是课程体系重视理论联系实际，安排了较多的实习课和实践课，开设的大型实验课具有设计性、综合性等特点。其中，实践性环节学分占总学分的比例达24.7%，学时占总学时的比例达43.7%，这符合应用型工科高校对学生专业实际动手操作能力、创新实践能力的要求。
三、结论
长三角地区是我国制造业最密集的地区之一，新材料是上海三大支柱产业之一。复合材料在大飞机、风力发电、高速铁路等战略性新兴产业中正在被越来越广泛地应用，为了满足这些行业的需求，作为上海市地方所属高校，我校开办了复合材料与工程新专业。基于我校培养卓越一线工程师的办学定位，我们确定了培养既具有一定的专业理论知识，又具有较强的实践性专业技能的应用型人才的培养目标。根据培养目标我们制订了以复合材料制备工艺为突出重点，重视理论联系实际，增加实习课与实践课，并形成系统的材料工艺教学体系的人才培养计划和课程体系。经过近三年的教学实践，我们修改和完善了人才培养计划，加强了专业实验室建设和实习基地建设，但复合材料与工程专业作为一个新专业，目前仍处于探索阶段。相信经过时间经验的沉淀，我们一定能够培养出符合经济社会要求的应用型高级专业人才。
［参考文献］
［1］秦润华，郝凌云．复合材料与工程专业应用型人才培养的思考［J］．广东化工，2012（10）：167-169．
［2］陈小虎，吴中江，李建启．新建应用型本科院校的特征及发展思考［J］．中国大学教学，2010（6）：4-6．
［3］潘懋元，董立平．关于高等学校分类、定位、特色发展的探讨［J］．教育研究，2009（2）：33-38．
［4］李伟，钟昆明．新建本科院校应用型人才培养方案构建研究［J］．重庆科技学院学报（社会科学版），2011（3）：157-159．
［5］周德俭，莫勤德．地方普通高校应用型人才培养方案改革应注意的问题［J］．现代教育管理，2011（3）：63-67．
［6］王钟箐，胡强，陈琳．应用型本科人才培养方案的探索与构建［J］．教育与教学研究，2009（10）：56-58．
［7］陈新民．应用型本科的课程改革：培养目标、课程体系与教学方法［J］．中国大学教学，2011（7）：27-30．
论文摘要:材料工程基础是教育部21世纪初高等教育教学改革项目“材料科学与工程专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究”中主干专业基础课程,是材料专业的专业基础课程,本文从课程体系、教学手段、能力培养和评价体系等方面阐述了课程改革的思路。
“材料工程基础”是教育部21世纪初高等教育教学改革项目“材料科学与工程专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究”中主干专业基础课程,是材料科学与工程专业的专业基础课程,长期以来,备受学校和院领导的重视,这对材料工程基础课程的改革就提出了更高的要求,如何进行课程改革,培养适应社会发展对材料工程需要的新型人才是材料工程教学团队需要认真思索的关键问题。
1 课程体系
材料学是一门试验性科学,涵盖金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料四个方向,材料科学与工程专业的学生,毕业后主要从事材料制备与加工的科研与生产工作,材料的多样性,各种材料制备、加工方法千差万别,材料工程问题就显得错综复杂了,这就要求从这多种多样的工程问题中提炼出各种材料制备与加工的共同涉及基础问题,建立材料学学的平台课程—材料工程基础完整的知识体系。
“工程”是科学的某种应用,通过这一应用,使自然界的物质和能源的特性能够通过各种结构、机器、产品、系统和过程,是以最短的时间和精而少的人力做出高效、可靠且对人类有用的东西。在现代社会中,“工程”一词有广义和狭义之分。就狭义而言,工程定义为“以某组设想的目标为依据,应用有关的科学知识和技术手段,通过一群人的有组织活动将某个(或某些)现有实体(自然的或人造的)转化为具有预期使用价值的人造产品过程”。就广义而言,工程则定义为由一群人为达到某种目的,在一个较长时间周期内进行协作活动的过程。又根据两院院士师昌绪先生的定义:材料是人类制造生活和生产用的物品、器件、构件、机器或其他产品的物质。显然,材料工程属狭义工程的范畴,材料工程应为是有组织活动将自然的或人造的物质制造成生活和生产产品的活动或过程。因此,从这个定义出发,凡是材料制备过程中所涉及技术和方法问题都属材料工程问题包括原材料的输送、原材料精制、合成、产品精制、后加工、包装、运输等生产工序原理以及为完成上述工序的一些配套工序如生产过程中的传热问题、三废处理问题。由于材料的多样性,各种材料制备、加工方法千差万别,材料工程问题就显得内容庞大、错综复杂了,避开各种材料的制备的特殊工艺问题,各种材料在制备过程中所涉及的共同的基本原理应成为材料工程课程中的基本问题。我们以自编《材料工程基础》为教学的教材,教授物质输送原理及设备、热量传递、质量传递,并对质量衡算、能量衡算、经济衡算做简单介绍。
2 教学手段
课程改革的目的是提高教学质量,提高教学质量是通过一定的教学手段得以实现的。材料工程基础的教学拟采取小班教学的方式,除在知识点的传授方面如基本公式的推导、理论的讲解仍采用传统的以教师授课为主方式外,在课堂教学中还采用一下的教学手段。
2.1 多媒体课件
当今的学生,从校门到校门,多数学生既没有生活经验,更无工程概念,要学好材料工程基础这一工程类课程,老实说,有一定的难度,充分利用现代化教学手段进行教学,制作了多媒体课件,模拟实际生产工艺和流程,使抽象的概念具体化,复杂的问题简单化,繁琐的内容精炼化,实际问题形象化,为学生生动形象的理解生产原理和过程起了重要的作用。
2.2 讨论式教学及设计演练
课堂设置讨论课,引导学生探究各种材料制备过程中所共性问题,生产过程技术经济评价问题,分层次布置工程设计任务,使学生能全面思考工程问题。例如在传热部分,进行板式换热器的设计;在传质的几个章节中,吸收部分设计煤气中苯类物质吸收工艺流程;精馏章节中,进行年产8000吨乙醇板式精馏塔工艺设计等。使学生初步了解设计程序与步骤:设计任务下达后,通过资料的收集,流程选择,基本计算,确定工艺路线,确定生产设备大小,进行设备平面布置,完成设计任务。
2.3 双语教学
随着全球一体化进程的加速,在国际交流日夜频繁的今天,语言显得尤为重要。采用原版教材,双语教学无疑能使学生掌握原汁原味的英语,为其日后的交流扫清障碍。更重要的是可以拓宽学生的国际视野、国际交流能力和竞争意识,同时可以吸引更多的留学生优质生源,提高国际化办学能力。
3 能力培养
在互联网时代,全民都面临同样的信息平台,甚至我们的学生比教师有更好的计算机能力,轻点鼠标就可能获得一门学科的基础理论。这就给我们提出新的问题和面临严峻的挑战:在互联网时代,专业课我们应该教学生什么以及如何教,培养学生那些能力。首先是收集信息的能力,现代社会是信息时代,大量信息资源都可以通过网络共享,除此之外,还有大量的数据库可以利用,掌握了信息资源,就是掌握了该学科的发展前沿。然后是自主学习能力,收集到信息,怎样才能转化为自己的知识,建立自己的知识体系这就需要培养学生严谨求实创新的科学思维与人格以及为科学献身的精神和健康向上的学习精神;接下来是合作精神,随着社会分工的越来越细,完成一个工程问题往往是一个系统工程,需要多方面人员的相互合作,因此合作能力就显得十分重要了,在教学中,有意识地培养学生分工合作是教育的一个重要组成部分,对本门课而言可以采用分组进行课程设计,同组同学之间分工协作,共同完成一个课题,已达到培养学生合作能力的目的。
4 评估体系
理论考试不在作为学业成绩的唯一标准,可以从多层面进行评价如理论考试成绩、课程设计成绩、课堂讨论成绩、平时作业成绩等。
5 结论
材料工程基础课程改革是一个系统工程,需要执行者有强烈的社会责任感,从课程的内容体系、教学手段、能力培养目标,评价体系进行研究和探索,真正实现培养合格人才的教育目标。
参考文献：
[1] 王昆林.材料工程基础 [m].北京:清华大学出版,2009,9.
[2] 冯晓云,童树亭,袁华.材料工程基础 [m].北京:化学工业出版社,2007,7.
[3] 徐德龙,谢峻林.材料工程基础 [m].武汉:武汉理工大学出版社,2008,10.
[4] 周美玲,谢建新,朱宝泉.材料工程基础 [m].北京:北京工业大学出版社,2001,1.
[5] 毕大森.材料工程基础[m].北京:机械工业出版社,2011,2.
[6] 谷臣清.材料工程基础[m].北京:机械工业出版社,2004,2.
[7] 蔡珣.材料科学与工程基础[m].上海:上海交通大学出版社,2010,7.
论文摘要:材料工程基础是教育部21世纪初高等教育教学改革项目“材料科学与工程专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究”中主干专业基础课程，是材料专业的专业基础课程，本文从课程体系、教学手段、能力培养和评价体系等方面阐述了课程改革的思路。
“材料工程基础”是教育部21世纪初高等教育教学改革项目“材料科学与工程专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究”中主干专业基础课程，是材料科学与工程专业的专业基础课程，长期以来，备受学校和院领导的重视，这对材料工程基础课程的改革就提出了更高的要求，如何进行课程改革，培养适应社会发展对材料工程需要的新型人才是材料工程教学团队需要认真思索的关键问题。
1 课程体系
材料学是一门试验性科学，涵盖金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料四个方向，材料科学与工程专业的学生，毕业后主要从事材料制备与加工的科研与生产工作，材料的多样性，各种材料制备、加工方法千差万别，材料工程问题就显得错综复杂了，这就要求从这多种多样的工程问题中提炼出各种材料制备与加工的共同涉及基础问题，建立材料学学的平台课程—材料工程基础完整的知识体系。
“工程”是科学的某种应用，通过这一应用，使自然界的物质和能源的特性能够通过各种结构、机器、产品、系统和过程，是以最短的时间和精而少的人力做出高效、可靠且对人类有用的东西。在现代社会中，“工程”一词有广义和狭义之分。就狭义而言，工程定义为“以某组设想的目标为依据，应用有关的科学知识和技术手段，通过一群人的有组织活动将某个(或某些)现有实体(自然的或人造的)转化为具有预期使用价值的人造产品过程”。就广义而言，工程则定义为由一群人为达到某种目的，在一个较长时间周期内进行协作活动的过程。又根据两院院士师昌绪先生的定义:材料是人类制造生活和生产用的物品、器件、构件、机器或其他产品的物质。显然，材料工程属狭义工程的范畴，材料工程应为是有组织活动将自然的或人造的物质制造成生活和生产产品的活动或过程。因此，从这个定义出发，凡是材料制备过程中所涉及技术和方法问题都属材料工程问题包括原材料的输送、原材料精制、合成、产品精制、后加工、包装、运输等生产工序原理以及为完成上述工序的一些配套工序如生产过程中的传热问题、三废处理问题。由于材料的多样性，各种材料制备、加工方法千差万别，材料工程问题就显得内容庞大、错综复杂了，避开各种材料的制备的特殊工艺问题，各种材料在制备过程中所涉及的共同的基本原理应成为材料工程课程中的基本问题。我们以自编《材料工程基础》为教学的教材，教授物质输送原理及设备、热量传递、质量传递，并对质量衡算、能量衡算、经济衡算做简单介绍。
2 教学手段
课程改革的目的是提高教学质量，提高教学质量是通过一定的教学手段得以实现的。材料工程基础的教学拟采取小班教学的方式，除在知识点的传授方面如基本公式的推导、理论的讲解仍采用传统的以教师授课为主方式外，在课堂教学中还采用一下的教学手段。
2.1 多媒体课件
当今的学生，从校门到校门，多数学生既没有生活经验，更无工程概念，要学好材料工程基础这一工程类课程，老实说，有一定的难度，充分利用现代化教学手段进行教学，制作了多媒体课件，模拟实际生产工艺和流程，使抽象的概念具体化，复杂的问题简单化，繁琐的内容精炼化，实际问题形象化，为学生生动形象的理解生产原理和过程起了重要的作用。
2.2 讨论式教学及设计演练
课堂设置讨论课，引导学生探究各种材料制备过程中所共性问题，生产过程技术经济评价问题，分层次布置工程设计任务，使学生能全面思考工程问题。例如在传热部分，进行板式换热器的设计;在传质的几个章节中，吸收部分设计煤气中苯类物质吸收工艺流程;精馏章节中，进行年产8000吨乙醇板式精馏塔工艺设计等。使学生初步了解设计程序与步骤:设计任务下达后，通过资料的收集，流程选择，基本计算，确定工艺路线，确定生产设备大小，进行设备平面布置，完成设计任务。
2.3 双语教学
随着全球一体化进程的加速，在国际交流日夜频繁的今天，语言显得尤为重要。采用原版教材，双语教学无疑能使学生掌握原汁原味的英语，为其日后的交流扫清障碍。更重要的是可以拓宽学生的国际视野、国际交流能力和竞争意识，同时可以吸引更多的留学生优质生源，提高国际化办学能力。
3 能力培养
在互联网时代，全民都面临同样的信息平台，甚至我们的学生比教师有更好的计算机能力，轻点鼠标就可能获得一门学科的基础理论。这就给我们提出新的问题和面临严峻的挑战:在互联网时代，专业课我们应该教学生什么以及如何教，培养学生那些能力。首先是收集信息的能力，现代社会是信息时代，大量信息资源都可以通过网络共享，除此之外，还有大量的数据库可以利用，掌握了信息资源，就是掌握了该学科的发展前沿。然后是自主学习能力，收集到信息，怎样才能转化为自己的知识，建立自己的知识体系这就需要培养学生严谨求实创新的科学思维与人格以及为科学献身的精神和健康向上的学习精神;接下来是合作精神，随着社会分工的越来越细，完成一个工程问题往往是一个系统工程，需要多方面人员的相互合作，因此合作能力就显得十分重要了，在教学中，有意识地培养学生分工合作是教育的一个重要组成部分，对本门课而言可以采用分组进行课程设计，同组同学之间分工协作，共同完成一个课题，已达到培养学生合作能力的目的。
4 评估体系
理论考试不在作为学业成绩的唯一标准，可以从多层面进行评价如理论考试成绩、课程设计成绩、课堂讨论成绩、平时作业成绩等。
5 结论
材料工程基础课程改革是一个系统工程，需要执行者有强烈的社会责任感，从课程的内容体系、教学手段、能力培养目标，评价体系进行研究和探索，真正实现培养合格人才的教育目标。
参考文献：
[1] 王昆林.材料工程基础 [M].北京:清华大学出版，2009，9.
[2] 冯晓云，童树亭，袁华.材料工程基础 [M].北京:化学工业出版社，2007，7.
[3] 徐德龙，谢峻林.材料工程基础 [M].武汉:武汉理工大学出版社，2008，10.
[4] 周美玲，谢建新，朱宝泉.材料工程基础 [M].北京:北京工业大学出版社，2001，1.
[5] 毕大森.材料工程基础[M].北京:机械工业出版社，2011，2.
[6] 谷臣清.材料工程基础[M].北京:机械工业出版社，2004，2.
[7] 蔡珣.材料科学与工程基础[M].上海:上海交通大学出版社，2010，7.
关键词：材料科学基础；课程体系；优化
中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）09-0119-03
随着现代科学技术的高速发展，自然科学之间更加相互渗透、融合和交叉。陈旧的基础课教学内容和体系与新的科学前沿理论的矛盾日益突出，因此，有必要对现有的知识体系和专业格局进行调整和重组，建立综合性材料科学与工程专业，以适应未来知识经济的发展对材料类专业人才的需求。“材料科学与工程”专业在教育部1998年正式颁布的本科专业目录中作为引导性专业提出，体现了材料科学与材料工程相互交叉与相互渗透综合的发展趋势，也符合社会所需复合型人才成长的要求。“材料科学基础”是该专业的一门重要的专业基础课程，担负着公共基础课和专业课程之间的衔接作用，也是研究生入学的必考课程。该课程对材料科学与工程专业人才运用理论知识解决实际问题的能力的培养、创新能力的培养、科学的思维方法的培养和整体知识结构的构建具有奠基作用。因此，我们在教学内容方面进行了改革与优化整合。
一、教学内容优化的动因
根据教育部提出的拓宽专业口径、按专业大类进行人才培养的基本思路及1997年国务院学位办颁发的新专业目录中提出的引导性专业——材料科学与工程专业，部分高校材料类的专业设置不再分为无机非金属材料工程、高分子材料与工程和金属材料，而是按照材料科学与工程一级学科进行重新设置，“材料科学基础”作为材料科学与工程专业的专业基础课，其教学内容和教学体系也进行了相应的改革。安徽建筑工业学院作为建筑类一般本科院校，其材料类专业是按二级学科进行课程设置，设高分子材料与工程、无机非金属材料工程以及电子科学与技术（电子材料方向）三个材料类专业，各成体系。其中关于材料科学基础的教学从各专业课程的安排上看，无机非金属材料工程专业和电子科学与技术（电子材料方向）专业开设“无机材料科学基础”，其重点是无机材料的结构、组成和性能之间的关系及其变化规律，内容相近；而高分子材料与工程专业未单独开设材料科学基础课程，材料科学基础中大部分相关的理论分散在专业基础课程“高分子化学”和“高分子物理”中，其中涉及较多的是制备科学而关于高温烧结、扩散、固相反应和相变过程及晶体结构和缺陷理论则涉及的较少。然而，社会需要的人才正向着复合型人才发展，材料也正在向着功能型和复合型发展，因此为了满足社会对材料类人才的要求，培养人才应具有大材料专业的理论基础，故必须对无机材料科学基础的教学内容进行合理的优化和整合，同时考虑安徽建筑工业学院的特色，构建具有自己特色的“材料科学基础”一级学科平台课程体系。
二、教学内容的优化原则
围绕材料科学与工程专业培养目标和人才培养规格构建具有建筑类一般本科院校办学特色的材料科学基础学科基础平台课程，其重点是“厚基础、宽口径”，夯实学生的学科基础知识，强化实验技能的培养，增强学生对社会的适用能力；加强相关课程的综合，一起考虑高分子材料与工程、无机非金属材料工程以及电子科学与技术（电子材料方向）三个专业的相近课程，根据无机材料科学基础、高分子物理和高分子化学课程在人才培养中的作用，对其重新定位，整体优化课程体系；同时坚持先进性原则，突出高、新、精、实的特点，紧跟学科发展前沿。
关键词：工程材料学 教学体会 教学方法
Fundamental teaching combined with frontier research： teaching experiences in engineering materials
Yuan Guangyin
Shanghai jiao tong university， Shanghai， 200240， China
Abstract： The article introduces a teaching method and experiences in engineering materials education. The course will be better understood if students learn basic theories along with the introduction of latest research progress in relevant area. Also， students will learn to think independently when applying theories to practice by finishing certain surveys and reviews in engineering materials.
Key words： engineering materials； teaching experiences； teaching method
凡与工程有关的材料都称为工程材料。工程材料按其性能特点分为结构材料和功能材料两大类。结构材料以力学性能为主，兼有一定的物理、化学性能；功能材料以特殊的物理化学性能为主。工程材料主要应用于机械制造、航空、航天、化工、建筑及交通运输等部门，对社会经济的发展起到不可替代的作用。
工程材料学作为高校工科材料类和大机类本科生专业基础课，在目前宽口径复合型人才培养中发挥着越来越重要的作用。笔者在工程材料学课程中运用基础理论与前沿研究相结合的教学方法获得了不错的教学成果。
1 工程材料学课程内容与目标
工程材料学课程属于材料科学与工程类专业的技术基础课。材料科学与工程类专业的学生在学完材料科学基础和材料加工原理等基础理论课后，头脑中堆满了有关材料科学的概念和现象，但是在遇到实际问题时往往不知从何处下手。工程材料学就是从材料科学和实际使用的角度出发，根据学生已有的材料科学的基础理论、概念和现象，建立整体统一的概念和体系，阐明它们之间的内在联系，帮助学生学会分析问题和解决问题的方法，培养在实际工程中正确地选择材料和使用材料的能力。
通过该课程的学习，学生需要掌握各类金属材料的基本特征，改善材料性能的技术途径以及合理地选择材料、使用材料的原则和方法，具备能根据零部件实际服役条件正确合理地选用材料、安排其大致的加工工艺路线，制定其相应的热处理工艺的能力，为今后实际科研和生产奠定技术基础。
2 基础理论与前沿研究相结合的教学方法
工程材料学课程重点讲授常规工程材料的组织结构特征和性能特点，改善性能的热处理工艺以及常规工程材料的选用等方面的内容。采用课堂讲授、课堂讨论以及有关材料热处理、加工等工厂实际情景录像、现场观摩等多种教学方式加强学生对课程基本知识的掌握和理解。
2.1 理论与科研实际相结合提升学生的认知程度
仅通过文本、图片、声音及图像等多种形式来向学生传达课程信息，并不能让学生对工程材料学这一应用型课程具有直观与深刻的理解与体会。因此，为了使课程内容多样化，增加学生学习兴趣，提高工科材料类和大机类本科生对工程材料学课程的认知程度，加强基础课程理论与前沿科研信息的衔接，笔者在授课过程中将自己相关的科研工作与体会灵活地穿插在课堂内容中加以介绍。
如在第一章讲解“非晶”与“准晶”的概念时，笔者用一节课时间介绍自己在该领域的研究工作以及国际上在非晶、准晶材料领域研究的最新进展和非晶、准晶材料的应用现状。这一做法在唤起了一些学生对非晶和准晶材料的研究兴趣的同时，多层次深入的介绍让学生对非晶的理解不仅仅停留在“非晶是一种没有原子的三维周期性排列的金属或合金固体”的概念上，而是对非晶这一特殊结构材料的发展及应用价值有了较为直观的了解。不仅如此，通过对特殊原子排列结构的理解与学习更能促进学生对金属结构相关内容的联想与反思。这样，对于工程材料学课程中其他相关内容的理解也起到较大帮助作用。
又如，在《有色金属》章节介绍“镁合金材料”时，笔者将自己在镁合金材料领域多年的研究积累浓缩在一节课中对学生做了生动的介绍，特别注重高性能镁合金材料研究思想的介绍。可降解镁合金材料作为生物医用材料有着巨大的发展潜力，笔者在课程中向学生介绍了由上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心自主研发的JDBM可降解生物医用镁合金的研究现状。在丰富课程理论内容的同时，也向学生传达了前沿的研究思想与发展趋势，不仅有助于学生对工程材料领域的认识，也有助于学生建立材料科学整体的宏观认知与理解。
2.2 理论联系实际促进学生独立思考
“学而不思则罔，思而不学则殆”，在教学过程中还应注重学生被动学习与主动思考的结合。因此，在基础理论与前沿研究相结合的教学方法中，笔者针对提高学生主动思考这一问题，通过启发学生完成在工程材料领域中的相关调研加深学生对工程材料行业的思考与了解。
笔者针对所讲授的主要工程材料的最新研究及应用现状布置了以下调研题目：
（1）民用建筑用钢的研究现状和发展趋势。
（2）汽车用超高强度钢板的研究现状和发展趋势。
（3）核电用钢的研究现状和发展趋势。
（4）大型飞机关键结构用先进钢铁材料的研究现状和发展趋势。
将学生分成4个小组，每个小组从以上4个调研题目中选择一个专题，通过网络或者查阅文献等方法了解相关的知识。每个组员要求提交一份不少于2 000字的专题综述报告，不仅仅要求学生撰写文献综述，而且鼓励学生在综述中大胆发表自己的观点，同时每个小组制作PPT并合作完成一个15分钟的专题报告展示。
这一做法不仅能调动学生学习的主动性和积极性，也能提高学生检索文献及团队合作的能力。
此外，本课程成绩的考核强化了平时学习效果的考核。课堂讨论、调研报告、考勤等占总成绩的50%，期末考试成绩占总成绩的50%。所以，学生对这门课程一直保持着较高的学习热情，很好地实现了本课程教学大纲的目标。笔者前后对7届学生讲授工程材料学课程，学生网上评教结果均为优秀，本门课程的教学方式和效果受到了学生的充分肯定。
3 结束语
总体看来，采用基础理论与前沿研究相结合并辅助多种教学手段的教学方式取得了显著的成效。通过该课程的学习，学生较好地掌握了各类常见金属工程材料的组织、结构特点、改善性能的基本途径和相应的工程材料的选用。通过7届学生的期末试卷完成情况来看，大部分学生可自主完成基本工业零部件的选材、加工与热处理工艺，很好地实现了本课程教学大纲的目标。
关键词：材料科学与工程专业；课程体系；实验教学体系建设
TB30-4
材料科学与工程是一门研究材料的组成与结构、材料的性质、使用性能、制备与加工以及它们之间相互关系的规律，以及对材料的生产技术和生产过程进行研究的学科。材料科学近年来迅速发展成一门独立的学科，并呈现出与工程相互交叉渗透的发展趋势。作为基础学科，单纯的注重培养专业素质明显已经不能适应社会发展的需求。随着我国材料科学与工程教育改革的逐步实行和迅速发展，高等院校的相关材料专业也从课程教育体系、实验教学体系、教学方法等方面进行了改革。该体系应树立新型的教学模式，优化教学方案，建设完善的课程体系和实验教学体系，从而能不断提高教学质量，充分培养学生的创新意识和创新能力，全面推动材料科学与工程教育的改革。
本文根据我校的实际情况，借鉴其他院校改革的相关经验，对材料科学与工程专业的课程体系和实验教学体系建设进行了探讨和分析。
一、课程体系建设
材料科学与工程专业的课程体系建设，应符合21世纪高等教育的发展趋势。树立以素质为前提，知识为载体，能力是关键的新型人才观。还要把各类材料和相关的合成技术以及分析测试技术当做一个整体，进行分析，真正形成“大学科”，才能满足社会和时展的要求。课程体系建设主要包括以下几个方面。
1.公共基础课。公共基础课主要包括两个方面，分别是：社会科学基础课程体系和自然科学基础课程体系，占总学分的45%。公共基础课主要包括了人文社会科学知识、自然科学知识以及工具性知识，主要是为了培养学生的思想道德品质、文化素质和身心素质、获取知识的能力。
2.专业基础课和专业核心课。专业基础课包括数字电子技术基础，画法几何与工程制图、工程力学等课程，占总学分的6%。专业基础课以培养学生的工程素质、工程应用能力和工程技术知识。
专业核心课是材料科学与工程专业的重点组成部分，密切围绕学科专业的基本要求和培养目松柚茫即可以突出学科专业的共同特点又可以体现不同院校的办学特色。专业核心课主要包括：材料科学基础、材料工程基础、材料物理化学、材料物理性能、材料科学研究方法、材料设计与制备、计算机在材料科学与工程中的应用七大课程，占总学分的14%。充分体现了“大材料”学科的共同知识体系。有利于学生更有效的掌握专业知识，更好地培养学生形成良好的的科学素质、知识应用能力、创新能力。
3.专业选修课。按照二级学科设置专业选修课，占总学分的13%。主要包括无机非金属材料的主干课程，和金属材料的主干课程。学生通过选修这类课程，可以在掌握“大材料”学科共同知识的基础上，对于无机非金属材料和金属材料的基本知识结构体系也能有一定的了解。此外，还开设了高分子材料、复合材料、材料成型加工工艺与设备和一些特色选修课，使核心课程得到深化，也激发了学生的学习兴趣。
4.公共选修课。公共选修课包括各种素质类课程和任选课程，占总学分的8%。这类课程开设的主要目标是加强学生的人文主义和经济管理等教育，促进学生的个性发展，提高学生的综合素质。
5.实验设计。实验设计包括实验课程、设计及实习等。实验设计是理论教学知识的延伸，有利于培养学生的实际操作能力，激发学生对科学研究的兴趣。主要的内容包括：课程设计、材料性能实验室、材料设计与制备综合实验室、毕业实习等。占总学分的14%。
二、实验教学体系建设
随着社会经济的发展和科学技术的进步，对于材料和工程专业的人才的要求也不断提高，他们应掌握材料现代测试技术与研究方法，并且要具备从事各种材料合成制备、性能与结构分析研究、新材料开发及应用的能力。以深化课程基础实验教学、加强综合实验能力训练、注重创新意识和创新能力培养为宗旨，根据材料科学与工程专业培养目标要求，构建课程基本知识-专业综合-设计创新三层次实验教学体系。课程基本知识实验教学体系服务于专业理论课程的实验教学；专业综合实验教学体系是独立于专业理论课程平台的实验教学，包括课程设计、材料设计与制备综合实验、毕业设计；设计创新实验教学体系是为学生自主设计创新服务的平台实验教学。[1]
材料科学与工程专业平台实验室下设材料制备实验室、材料成分测试实验室、材料组织结构分析实验室、材料物理性能表征实验室、材料计算机模拟实验室，形成了即独立又相互联系的实验教学体系。这种实验教学体系不但能够满足材料科学与工程专业核心课程的需要，也为材料综合实验教学水平的提高和学生自主创新设计创造了条件。
材料科学与工程专业安排了专门的时间来进行材料设计与制备实验，学生通过亲自动手做实验，能够熟练掌握材料科学研究的一般程序，对材料设计与制备、成分与结构分析、性能表征等也有了全面的了解，有助于理解材料的设计思路与研究方法。学生还可以根据教师布置的实验题目，为了获得性能达标的各种材料，设计出较合理的制备工艺制度，利用平台实验室进行材料制备，从而了解材料制备方法、工艺、设备性能与操作方法。利用材料成分测试实验室、材料组织结构分析实验室、材料物理性能表征实验室对所制备的材料成品各种无力性能进行分析，并对实验结果进行综合分析。综合实验的训练，培养了学生分析及解决问题的能力。
三、讨论
综上所述，我校在“大学科”的背景下，构建以材料的组成与结构、材料的性质、使用性能、制备与加工等四个方面以及其相互关系为基础的材料科学与工程专业体课程体系，体现了素质结构、能力结构、知识结构协调发展的原则。构建了以深化课程基础实验教学、加强综合实验能力训练、注重创新意识和创新能力培养为宗旨的材料科学与工程专业实验教学体系。但是教学改革不可能一蹴而就，是一个不断发展的过程，只有通过不断探索和实践，总结经验，才能不断完善材料科学与工程专业的课程体系和实验教学体系，以满足社会对相关材料科学与工程专业人才的需求。
随着高等教育改革的不断深入，高职教育以适应社会需要为目标，对人才的培养方案则要求以培养技术应用能力为主线来设计学生的知识、能力、素质结构。强调对学生技术应用能力的培养，理论知识则要求适度即可。工程材料逻辑性弱、概念繁多、内容分散、难于归纳重点。在过去的教学中沿袭了传统的教学模式，根据课程的性质和任务，以学科为中心组织教学。在知识的组织编排上从维护学科逻辑结构的严密性出发，强调其系统性和完整性。这种教学模式，强调了基本理论知识点的掌握而忽视了学生技能培养、知识点的综合性及实用性。其人才培养不能体现出新的高等职业教育的特色的教学模式。随着科学技术的进步，材料的发展也是日新月异，如何合理地选择、应用材料直接影响到产品的质量及生产成本。机械工程技术人员对材料的应用则侧重在正确地选择、应用材料，并且能够结合材料性能特点合理选择加工方法并制订工艺路线。因此，机械工程技术人员更需要与实际工作密切相关的材料基本知识以及对材料的应用能力，对材料的学习也就需要在了解材料基础知识的前提下，更强调要掌握产品在不同工作条件下的失效形式，并能根据工作条件对材料性能提出要求，经过对比、分析，选择满足使用要求且经济实惠的材料，而且还要能够合理地选择加工方法、正确地安排加工路线。那么，机械相关专业“工程材料”课程的教学则一定要符合机械工程技术人员的实际工作需要，更加强调学以致用。本次教学改革的目的是变“学科中心”模式为“能力中心”模式，这种教学模式是在分析某种职业岗位所要求的各种具体的业务能力的基础上有针对性地确定所需的知识内容，侧重强调综合性、实用性。
二、以“应用”为主旨重组教学内容[2-3]
工程材料内容繁杂，主要包括金属学基本知识、材料的强化与处理、常用金属材料（包括工业用钢、铸铁、有色金属及合金、粉末冶金材料）、高分子材料与无机非金属材料以及复合材料、材料成形技术、零件毛坯选择以及工艺路线制定等内容。本次教改以“应用”为主旨在教学内容上进行了整合优化。教学内容以传统金属材料的有关知识为核心，突出两条主线，即整个课程内容围绕“成分—组织—性能—应用”、“成分—工艺—组织—性能—应用”两条主线展开，教学过程保证了学科知识的完整性及系统性，更突出了知识的实践性。对主要的原理、规律及重要的概念定义作重点讲解，对常见金属材料的牌号、性能、热处理工艺、零件毛坯选择、工艺路线制定等与实际生产密切联系的一些知识点则结合实践灵活讲解。而一些抽象的难以理解的知识点如塑性变形机理等则进行了弱化处理。
三、改进教学方法，提高教学效率
改进教学方法是提高教学质量与教学效果的重要途径。为提高教学效率可采取以下措施：
1.上好第一节课
上好第一节课是培养学生对本课程学习兴趣的重要环节。第一节课采用“复习导入法”，如一上课首先让学生一起总结日常生活中常用的材料有哪些，工程材料有哪些，如何分类，然后引入正题讲明本课程的性质、目的及作用，让学生明白为什么要学材料课，都要学习哪些内容，应该怎样学。通过“复习导入法”来吸引学生的注意力，再一步步引导学生的思维跟着教师思路进行，从而提高学生的学习兴趣，避免抵触心理。
2.课堂内引入讨论，改进以讲授为主的教学方式
课堂讨论能使学生注意力集中，思维敏捷，是实行合作学习的重要途径，还能够及时反馈教学效果。教师在讲授过程中，要结合实际适时引入问题，鼓励学生积极参与，与教师思维同步，从而使学生的学习变被动接受为主动吸纳。在讨论过程中教师还要及时的对学生进行启发引导，并帮助归纳、总结得出结论。通过引入问题和讨论问题来培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
3.理论与实际相结合
学习理论知识的最终目的是要灵活应用于实际当中，因此在讲课过程中，教师应该尽可能地将一些工程实际应用案例贯穿于相关理论知识内，从而使学生能够准确地理解知识本质及其应用，最终培养他们理论联系实际分析解决工程问题的能力。例如，在讲到S、P杂质元素对材料性能影响时，可引入“泰坦尼克号”轮船断裂原因分析，如此一方面引起了学生的学习兴趣，另一方面使学生在学习知识的同时增强了理论联系分析问题的意识。
4.设置综合实验，提高学生对理论知识的综合应用能力
“工程材料”的传统实验主要是验证性的，要求学生明确实验的目的、要求及内容，之后仅仅是通过实际操作来验证结果。综合实验则更强调了学生的主体性，要求学生拿到任务书后，首要的是要进行实验方案的设计，而设计方案则需要理论知识作基础，并需要查找相关文献资料。通过小组讨论及教师指导的方式确定方案的可行性，并根据具体条件在实验中验证。设计方案的过程一方面调动了学生的积极主动性，另一方面综合分析、应用了所学的理论知识，强化了其理论联系实际的能力。
5.在平时作业中增加需要查阅资料并思考的题目
授人鱼不如授人以渔，在教学过程中不仅仅是要教会学生知识，更重要的是教会学生学习知识运用知识的能力。因此在平时作业中增加需要查阅资料并思考的题目，并以小论文的形式完成。为了完成作业，学生必须通过图书馆、网络去查找相关的文献资料，并结合所学专业知识进行分析筛选、整理应用，最终以恰当的论据对题目进行充分论证完成小论文的撰写。这类作业可以培养学生学习能力、独立检索文献资料并对占有资料进行分析整理并恰当运用的能力，还可以提高对知识的综合应用能力。
论文摘 要：根据材料化学本科专业人才培养目标和材料化学学科专业特点，通过改革原有的课程体系，优化课程结构，修订完善了材料化学本科专业人才培养方案。新的培养方案更好地体现了材料化学专业的特色，体现了“厚基础、强能力、重实践”的人才培养要求。
材料化学作为化学和材料科学的一个交叉学科，受到了各国政府的重视，许多高校纷纷设立材料化学专业。为适应21世纪社会对材料化学专业人才的需求，经安徽省教育厅批准，我校于2003年增设了材料化学本科专业，并在当年正式招生，目前已经有5届毕业生，学生就业情况良好。材料化学作为材料科学与工程学科的二级学科专业，培养的是应用型理科人才，所以材料化学专业学生不但要加强数学、物理、化学及材料学科等基础理论知识的学习，还必须接受更多的应用性、实践性的知识教育。如何完成这一培养目标，使材料化学专业人才的培养能够满足现代化社会发展对本专业人才的需求，是高校材料化学专业教育工作者必须面对的现实问题。只有进一步转变教育思想和观念，深化教育改革，革新教学体系，优化课程体系中实践性教学环节，才能培养出掌握基本理论知识，动手能力强，富有创造精神的材料化学专业人才，才能办出高水平的材料化学专业，以满足经济建设和社会发展的需求。
1 材料化学专业人才培养方案基本框架
从“厚基础、强能力、重实践”的人才培养总体要求出发，设计培养方案、课程体系，优化教学内容。我校材料化学专业教育内容和知识体系由公共基础课程、通识教育课程、专业课程、专业选修课程和实践性课程五大部分内容构成。
公共基础课程包括：思想教育，体育活动，大学英语和计算机基础等。
通识教育课程包括：人文社会类，自然科学和艺术类等知识体系。
专业课程包括：大类平台专业基础课程和材料化学专业课程。
专业选修课程包括：材料化学专业方向性选修课程。
实践性课程包括：课程设计、毕业实习、毕业论文、社会实践、科技活动等材料化学专业实践训练知识体系。
2 材料化学专业课程体系设计
材料化学作为化学和材料科学的交叉学科，其课程要求学生掌握材料化学的基础知识和基础理论，培养学生具有材料的制备、表征、技术开发和生产的基本能力。在构建材料化学专业课程体系时，我们一直强化教学环节的科学性、系统性和综合性，将所有教育环节分为公共基础课程、通识教育课程、专业课程、专业选修课程和实践性课程五个知识体系。其专业课程体系以无机化学、分析化学、有机化学和物理化学的理论课程和实验课程基础，把材料科学基础、材料化学、材料物理等作为本专业的入门专业课程。在经过这些课程的学习之后，陆续学习高分子化学、高分子物理、材料性能学、材料现代分析技术、机械制图等专业课程，在此基础上通过专业选修课程的学习形成专业特色方向。并通过开设材料科学导论、纳米材料导论等任选课程拓宽学生的知识面。为了淡化专业界限，我校材料化学专业和化学、应用化学专业实施按大类培养，统一设置通识教育和基础教育平台。在2011年修订的材料化学专业人才培养方案中，课程教学计划课内总学时为2633学时，学生毕业应取得总学分为154学分，其中，通识教育和基础教育与我校化学专业和应用化学专业一致；专业教育、实践教学和综合教育的课程体系与化学专业和应用化学专业有区别的开设，更加突显材料化学的特色。
3 构建相对完善的实践教学体系
3.1 构建新的实践教学体系
材料化学作为一门实践性很强的交叉学科，在教学计划中强化实践教学环节，确保实践教学环节的实施。按照本专业人才培养目标的定位，我们优化完善了实践教学体系。将实践教学体系分为三个层次：一是基础实验层次，注重基础技能训练，培养学生对科学现象的观察和分析能力；二是测量实验层次，注重专业技能训练，设置了课程设计、综合性和设计性实验等内容，培养学生的专业实践能力；三是综合实践层次，注重综合素质训练，设置了毕业设计（论文）、社会实践、科技竞赛和创新性实践活动等内容，培养学生对所学知识的综合运用能力。
3.2 更新重组实践教学内容
在2011年修订的人才培养方案中实践教学环节为35学分，占总学分的22.7%。实践教学内容重点强调以能力培养为核心，优化和重组了原四大化学（无机、有机、分析和物理化学）实验教学的内容与结构，将实践教学内容分层次进行教学，确立了基础实验、测量实验和专业实验三层次的实验教学体系，涵盖了验证性实验、综合设计性实验和研究性实验等教学内容。同时，积极推进实践教学内容的更新和方法手段的改革，减少验证性实验，积极创造条件增开综合性、设计性实验、研究性实验，强化毕业论文实践环节的检查和指导；加强校企合作，积极安排生产实习和社会实践活动，进一步加强对学生实验技能、实践能力的培养，培养学生的动手能力和创新能力。
4 结语
材料化学专业的培养方案、课程体系的探索和完善将是在科学发展观的指导下我们今后多年的一大工作任务。要坚持以就业为导向定位人才培养目标，结合社会需求和学科发展实际，研究建立专业人才培养模式，提高材料化学专业毕业生的就业能力；以能力培养为本位构建专业课程体系，提高学生的理论知识水平，课程体系遵循“厚基础、强能力、重实践”的人才培养模式制定教学计划，在四年教学计划的基础上，分析理论教学相关课程，优化教学内容，合理分配理论课程学时数，使课程体系逐渐趋于科学、规范，达到构建合理的专业课程体系、优化学生知识结构和促进专业人才培养的目的。
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）：24-25，39.
[2] 宋金玲，蔡颖，王瑞芬，等.材料化学专业人才培养模式的研究与实践[j].价值工程，2011：273-274.
[3] 易清风，申少华，肖秋国，等.教学研究型高校材料化学专业创新人才培养模式的探索与研究[j].广东化工，2011，38（10）：174-175.
[4] 郭琳琳.材料化学课程设置与教学初探[j].沧州师范专科学校学报，2010，26（1）：115-116.
[5] 孙建之.材料化学专业实践教学体系的改革[j].中国教育技术装备，2011（1）：66.
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