关键词：学科建设；平台建设；科学研究；人才培养
中图分类号：G647 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）29-0197-03
高等学校是知识创新和创新人才培养的基地，其核心是学科建设。大学在国际及国内的排名主要取决于该校学科的发展水平。世界上一流的院校，首先是拥有一流的学科。“材料科学与工程”学科既是基础科学，又是新技术革命的先导。津工业大学“材料科学与工程”学科近年来围绕学科建设这条主线，以学科评估为契机，在师资队伍、学科平台建设、科学研究水平、人才培养等方面开展了卓有成效的工作。但国家对新材料的要求不断提高、国际材料领域发展迅猛，学校对材料学科的总体发展寄予了更高的希望，学科建设工作仍存在较大的努力空间，如：①学科尚缺乏在国际、国内具有较大影响力的领军人物；②学科尚无国家级的科研平台；③学科在教学方面尚无国家级的教学名师及教学成果。在我校“材料科学与工程”学科现有的基础下，如何采取积极有效的措施，保持我校材料学科在市属高校现有的领先地位，实现跨越式可持续发展，尽早步入国家重点学科的行列，仍然是材料学科目前面临的紧迫任务。
一、师资队伍的现状与未来发展
1.师资队伍的现状。有了高水平的学科领军人才建设高水平学科，才能出高水平成果，提高学科的整体水平。有了高水平的学科，才能吸引高水平的学科骨干人才。因此师资队伍建设对学科水平的提升起着至关重要的作用。目前，材料学科有教职员工84人，学历层次、职称层次较高，学缘结构、年龄结构合理，已拥有国家百千万一层次人才2人、中科院百人计划入选者1人、教育部新世纪人才2人。但部分学科人员分散在学校其他部门，总人数在相同学科中仍属于中等偏少的状态。国家级人才较少，仍达不到高水平师资队伍的要求。
2.师资队伍的建设及未来发展。学科现有5个特色研究方向：高性能与功能纤维材料、膜材料与膜过程、新型功能材料物理与化学、材料设计、结构与性能和无机功能材料。2012年学科以自由组合的方式形成了7支年龄、学历、职称结构合理的学术团队，每个团队根据自己的优势科研方向建立了学术梯队，取得了显著的科研成果，有效地提升了学科的科研水平。近年来，我校材料学科积极贯彻落实校人才工作会议精神，广开引进人才渠道，坚持培养本学科优秀学术人才与选拔、引进国内外材料学科优秀中青年科研工作者相结合的方法。2010～2013年已引进加拿大滑铁卢大学、日本东北大学、中科院山煤化所等国内外著名科研院所的优秀中青年学者来校工作。2014～2015年材料学科将继续依据各方向的发展需要，适度引进树脂基复合材料、生物医用材料和金属材料方面的优秀科研、教学人才，充实和加强师资队伍。目前已意向引进美国宾州大学、加拿大卡尔加里大学等国际知名院校优秀博士毕业生。“十二五”末学科教职工总数预计达到100人左右，整合分布在院外的本学科骨干教师，总体形成专职教师95人左右的队伍。材料学科将继续对教师实行分类考核，加强完善教师的考核机制，根据教师的能力和特点，强化教师自身的特长，确定以教学、应用基础理论研究、应用研究等为重点的发展方向。重视青年教师的培养，结合青年教师的专业和科研方向，帮助青年教师尽快融入现有科研团队，促进他们专业专长的发展，做到“人尽其才、才尽其用”，充分发挥每一位人才的作用。近年来，学科通过实施国内外访问学者、中青年学术骨干教师出国访学研修等项目，着力培养了一批年轻有为、有较大科研潜力的中青年学术骨干学者，储备了学科拔尖人才和学术领军人才后备力量。目前，材料学科已具备冲击国家级人才称号的实力，将在教育部新世纪人才、国家教学名师、青年千人计划等方面有所突破，预计到“十二五”末新增国家级和省部级称号人才5人次，为材料学科建设以及整个教师队伍科研能力的提升发挥重要作用。
二、学科平台的现状与未来发展
1.学科平台的现状。“材料科学与工程”学科是天津市重中之重学科、天津市高等学校“十二五”综合投资I类建设学科，建有一级学科博士点、一级学科博士后流动站。高水平的科研创新平台和基地不仅是凝聚人才、科研工作者展示智慧的舞台，更是学科创新和进入当代国际科学研究前沿的重要基础平台。多年来，天津工业大学材料学科重视科研平台的建设和管理，目前已建有“国家级实验教学示范中心”、“中空纤维膜材料与膜过程”省部共建重点实验室、“改性与功能纤维”天津市重点实验室、天津市膜技术工程中心、膜分离技术协同创新中心等科研平台。实验室面积16000m2，设备总金额达9000万以上，万元以上设备400余台套。实验室管理体制健全，制定了一系列规章和管理制度，如《天津工业大学实验室工作规程》、《天津工业大学校级、学院（系）管实验室管理办法》等。
2.学科平台的建设与未来发展。材料学科既重视提高本学科的科研水平，还不断加强与其他学科的交叉融合，发现和形成新的学科生长点。2013年“材料科学与工程”一级学科与“环境科学与工程”学科交叉设置了“环境材料科学与工程”二级学科硕士点，与“电子信息工程”学科交叉设置了“材料检测与系统”和“生物医学工程”二级学科硕士点。通过与其他学科的交叉融合，进一步优化了“材料科学与工程”学科的结构，提高了学科整体水平，促进了相关学科的发展。目前，材料学院的“无机非金属材料工程”专业教师承担着多项国家高技术研究发展（863）计划课题、国家自然基金等国家级、省部级课题，无机功能材料与器件相关研究已处在国内该领域的前沿，已形成自己的优势与特色。2014～2015年，材料学科拟在现有工作的基础上，继续组织力量论证、筹建“能量存储材料”天津市重点实验室，加速材料学科建设的发展。材料学科及时跟踪国家重点学科建设情况，对比学科发展找差距，积极组织实施，确保全面完成天津市“十二五”综合投资I类学科建设任务，争取市重点学科建设取得更大成绩，早日具备申报国家重点学科的条件。此外，未来几年材料学科将进一步健全管理体制和激励政策，争取尽快建成省部共建国家重点实验室、国家级协同创新中心，实现市属高校国家级科研平台的突破，通过协同创新，做大、做强学科科研平台。
三、科学研究水平的现状与未来发展
1.代表性学术论文质量。代表性学术论文质量的衡量标准包括ESI情况、SCI影响因子、他引次数等几个方面。材料学科已出台激励政策加强引导、鼓励教师发表高水平科研论文、出版专著和教材。在学科奖励政策的指导下，2011～2013年教师和研究生发表的科研论文被SCI、EI、ISTP检索的数量及JCR一、二区论文数出现了较大幅度的增加，科研论文的质量迅速提高，但高影响因子和高他引次数的论文数仍相对较少，国内学术刊物论文的他引次数也有待提高。2013年材料学科制定了“材料科学与工程学院学术资助计划”，并从学科建设经费中给予支持。一年来学院教师参加国内外学术交流30余人次，提升了学院的学术氛围，同时，教师的质量也有较大提高，鼓励教师“多出成果、出高水平成果”，巩固和提高学科整体科研水平。
2.科研获奖。近年来，学科在中空纤维膜材料、功能及智能纤维、相变材料微/纳胶囊、高性能纤维等领域形成了较大的优势和特色。过去5年中连续获得了3项国家科技二等奖，2012年获得天津市科学技术一等奖和中国纺织工业协会一等奖各1项，2013年获得中国粮油学会科技奖三等奖1项，2012～2013年获得天津市滨海新区技术发明奖等省市级其他奖项9项。近几年科研获奖是材料学科的优势，但未来应注意培养新的增长点，继续引导教师培育国家和省部级科技奖励成果，保持不断有新的成果出现。
3.专利转化与签订技术合同情况。“专利转化”是我校的强项，材料学科2011年获得授权发明专利12项，2012年获得授权发明专利22项，2013年获得授权发明专利38项，取了迅猛发展的好形势。未来几年，材料学科将有计划、有组织的加强科技成果转化工作，加大对取得显著成绩的教师的奖励力度，提高成果转化率。对转化前景好的专利，积极寻找转化对象，对于暂时难以转化的专利，以授权使用的方式转让高新技术企业，为提高转化水平积累经验。近年来材料学科引进青年教师人数较多，学科通过实施“青年教师下企业”、“青年教师进企业博士后工作站”、“滨海新区科技特派员”等措施，加强培养青年教师的实践能力，加强其与企业合作的意识，及时引导青年教师进行成果转化。
4.科研项目。2012年材料学科新获批国家科技支撑计划1项、973前期预研项目1项、国家“十二五”军工配套科研项目1项、参与承担国家863计划项目1项、国家自然基金14项。2012年材料学科新增科研项目数、纵向科研立项以及项目总经费均较2011年有较大幅度的增加，总体发展较为平稳，科研经费到位相对充裕，但至今无主持承担973重大科研项目。未来几年，材料学科将继续巩固和加强在科研立项方面的成绩，组织教师培训交流，稳步提高科研经费额，年增长率保持在25%以上，到“十二五”末达到年新增科研经费2000万元，五年累计科研经费6800万元。
四、人才培养的现状与未来发展
1.教学与教材质量。近年来，笼统的“学科专业建设”已被“学科建设”与“专业建设”所取代，概念的分离反映出提高教学质量在“学科建设”中的作用日益提升。在政策的导向作用下，材料学科教师出版专著和教材的积极性逐年增加，但缺少国家级精品教材与国家级教学成果，教学与教材建设亟待加强。学科拟尽快组织开展全国调研和学科内研讨会，认真探索、总结经验、迅速研究出台相应的奖励政策，以减免工作量和学校实验教学团队建设经费，奖励教师出版国家级和省部级规划教材和实验教材，积极发展交叉学科的教材建设，使教材建设与学科建设同步发展。
2.优秀学位论文及优秀学生。学位论文作为研究生学习的最终结果，学位论文质量是研究生教育的重要体现，也是评价研究生培养质量的综合指标。本学科近年来部分优秀硕士毕业生攻读了本校纺织学科的博士研究生，累计为纺织学科培养了4名博士生获得国家优博论文提名奖，材料学科目前只获得两篇天津市优秀博士学位论文，总体上差距较大。2013年本学科分别出台了“材料科学与工程学科硕士、博士研究生优秀学位论文培育基金和助学金管理办法”和“博士研究生国际会议交流资助计划”。学科对有潜力的研究生重点培育，鼓励研究生参加高水平国际会议，加快取得发明专利等科研成果的进度，鼓励研究生安心论文工作，早出成果。材料学科将在现有水平的基础上，继续提升天津市优秀博士学位论文和硕士学位论文数量，期待在“十二五”末在国家优秀百篇博士学位论文提名奖方面取得突破。
师资队伍、科研平台建设、科学研究水平、人才培养是高校建设高水平学科长期性、基础性的工作。本论文针对天津工业大学“材料科学与工程”学科的现状进行了全面的分析与探讨，立足于充分发挥学科的优势，以政策为导向，对本学科未来的发展和建设提出行之有效的对策，也为其他地方院校材料学科的建设和发展提供了一定的参考与借鉴。
参考文献：
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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：材料制备科学；课程教学；改革；教学效果
中图分类号：G 642.0 文献标识码：A
1 引言
材料科学与工程是21世纪社会发展的基础工程技术之一，能源、材料、信息科学是现代社会文明的三大支柱。新社会发展的关键在于人才的培养，因此，如何培养材料科学与工程行业的高素质人才，是提升国家核心竞争力的关键举措，也是社会发展的核心问题之一。
材料科学是研究材料的组成、结构、缺陷和性能关系及变化规律的一门应用基础学科，而材料制备科学则是研究材料制备新技术、新工艺以实现新材料的设计思想，从而使其投入应用的应用学科。因此，材料制备方面的知识对材料科学至关重要。
“材料制备科学”课程以课程讲授为主，辅以使用多媒体课件对学生进行介绍，同时结合教学计划中的认识实习和生产实习，对材料制备过程进行进一步的认识。因此，为了适应高级应用型本科人才培养的要求，有必要从“材料制备科学”理论教学的内容与方法、实践性教学的强化手段、课程考核办法以及考核评价指标等方面进行改进。
2 教学内容的优化
该课程讲授内容丰富，主要涉及了不同的材料制备方法，包括典的合成方法（高温合成、低温合成、高压合成等），软化学合成方法（先驱物法、溶胶-凝胶法、低热固相合成法、化学气相沉积法等），电解合成方法（自蔓延高温合成、微波合成）等合成方法。课程如果使用传统方法进行授课，单纯依靠板书和教材进行讲解，学生难免感到枯燥无味，无法取得较好的教学效果。因此，一方面需要加强多媒体教学，加强课程互动，充分调动学生学习的积极性，另一方面，在课程教学中需要加入实践教学环节，结合实践来启发学生在材料制备合成中的思路，达到课程教学改革的目的。
2.1 多媒体教学与板书教学的结合
课程中涉及到晶体生长理论的问题，已在材料科学基础中有较为详尽的描述，本课程在这方面的讲述应从简，而把重点放在材料的制备方法上。材料的制备方法涉及到大量的实验设备和微观分析手段。比如在溶胶凝胶法的讲述中，DLVO理论的解释需要结合gif图片甚至视频来进行直观的观察；而高温高压制备材料使用的高压釜，其制备方法也很难使用板书进行详尽的讲述。多媒体教学可调动学生感官的参与，加深学生对课程内容的理解，极大丰富了教学手段，还可提高授课的效率和质量。
2.2 课程互动方面的加强
与材料科学基础等基础课程相比，材料制备科学更注重与科研和实践的结合问题。授课老师不应靠“填鸭式教育”给学生灌输大量理论知识，而应该在课程上加强课程互动，引导学生与现实生活和实践相结合，更深层次了解材料制备和合成的技术。在课间时也应与学生加强互动，使学生不再感觉到理论知识的枯燥，增强他们对理论知识和应用的理解和认识。
2.3 课程教学与实践实习的结合
在国内大学普遍情况下，授课针对人数较多，给实践教学带来较大困难。而对于材料制备科学这类需要与实验结合的课程中，实践教学尤为重要。在该课程的教学中，尤其应该注意到实习参观与实验教学的相结合，在工厂大型制备工艺与实验室小型制备工艺的同时学习中，更加深入学习到材料制备的工艺与原理。
2.4 考核方式和考核内容的改革
本课程考试一般以闭卷考试为主，卷面成绩占学生最终成绩比例较大，且试卷更偏重理论知识，很难发挥学生对基础知识的掌握和运用。对于该课程的考核方式，不应只是理论知识的单纯记忆，这样容易造成“考前突击、考完就忘”的情况。针对材料的制备，可以针对某一材料的制备，课程上给学生布置作业，加深学生对制备过程的理解与记忆，并给予打分评定，最终综合来衡量学生对课程的学习情况。
3 结论
“材料制备科学”课程教学改革相对困难，如何让学生在较为轻松的氛围中学到相对较深的知识，需要授课教师进行进一步的努力。本文主要从不同的教学内容和教学方式出发，提出了多媒体教学、课程互动、加强实践、综合考核等改革方式，从而加强该课程的教学效果，培养出新世纪需要的优秀大学生。
参考文献
[1] 朱世富， 赵北君.材料制备科学与技术[ M] .北京：高等教育出版社， 2006.178.
关键词：教学改革；材料科学与工程；电子显微分析
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）09-0087-02
材料科学的发展与材料研究分析测试方法的提高具有紧密的联系。每一种新的分析测试方法的产生，都为材料科学的发展提供了一个新的契机[1]。因此，在材料科学人才的培养计划中，不论是本科生的培养，还是研究生的教育，《材料研究与测试方法》及其他类似课程都占有很重要的地位。同时，该课程对材料相关学科，如化工，冶金，物理，电子等学科，同样十分重要。在国内外理工科院校的相关专业中，基本都开设了类似于材料研究与测试方法的课程。
材料研究测试方法种类非常多，最常见的如各种电子显微分析设备，X射线衍射仪等。这些设备都属于大型仪器设备，价格昂贵，操作相对复杂。但这些设备是高校教学和科学研究的基础，利用好这些设备，创建出特色教学，以推进学科建设及学校的科学研究工作是当今高等学校的重要工作之一[2]。
工科院校学生的培养目标是要求学生除了掌握必要的基础知识外，着重要求学生具有一定本专业相关知识及实际动手能力，具有分析和解决科学研究及工程技术问题的能力[3]。《材料研究与测试方法》是我校为材料学科的本科生及研究生开设的一门专业技术基础课，本文拟以该课程的教学改革为主题，探讨如何提高教学质量，促进学生更好的掌握该课程的基础理论和分析相关问题的能力。
一、课程体系设置
我院在20世纪80年代初就购进透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等现代微观检测仪器，不但服务于科学研究，还为材料学热处理专业、焊接专业本科生以及研究生开设《材料微观分析》《现代微观分析原理及方法》等课程的理论教学与实践教学提供了保障。随着学科的发展，开设课程的专业数目也在增加，如材料加工专业，冶金专业，物理及化工专业，都增设了有关材料微观分析的课程。该课程培养学生基本掌握X射线衍射分析、电子显微分析等常用近代测试技术的基本原理、材料测试分析方法及实验技能。要求学生能利用这些技术，综合分析材料内部的物相组成、显微组织、晶体缺陷以及元素分布，并解决相关实际问题。
二、理论教学改革
在理论课教学方面，教师开始只是利用板书，将该课程中涉及到的相关理论进行详细讲解。教学方法为大部分学时教师在课堂上教授有关的理论知识，在黑板上画图加板书讲解一些电子显微分析仪原理、结构及其应用，这样的讲解优点是理论掌握相对牢固，但对设备的实际应用了解较少。随着教学手段的改进，近些年来引入了多媒体教学与板书相结合的方法，多媒体教学具有图文并茂，信息量大等特点[4]，教师既可以讲教科书上的常用仪器设备，又可以讲教科书上没有的最新的仪器设备，同时利用先进测试方法拍摄的电子图片以及最新发表的国际最前沿的研究报告都可以引入到教学中。但是多媒体教学速度较快，学生对于难点、重点思索的时间太少。板书恰好弥补了多媒体这方面的不足。这样极大的提高了学生学习的积极性和兴趣，使学生对抽象的理论有了直观的了解，同时学生也了解了最新材料学科相关的科研进展情况。课程主要内容学习完毕后，为学生选择数篇材料学科的论文文献，与学生一起学习，工样可以让学生在遇到科研问题时，学习如何综合利用所学的材料研究与测试方法，进行思路设计、具体分析手段的选择，实验条件的设置等，解决遇到的问题。这样，既加深了对各种材料研究与测试方法设备的掌握，又锻炼了学生的科研思维。
材料研究与测试方法的更新比较迅速，这就需要授课老师随时学习并更新自己的知识，才能在授课时及时有效的教授给学生。为此，我院相关授课教师每年都参加全国电子显微镜学会的学术会议及相关培训班，学习最新的电子显微分析技术及成果，并将学习到的最新成果及技术及时讲授给学生。
三、实验教学改革
对于本课程来讲，实验教学是本课程教学环节的重要组成部分，与课程的理论教学相辅相成，是学生正确理解和掌握理论知识的重要环节，实验教学应该放在与理论教学并重的位置。为此，课程教学增加了实验学时数，其主要任务是巩固和加深理解课堂教学中的内容，为学生提供基本技能训练和培养动手能力的机会，提高学生分析问题、解决问题和独立进行研究能力。
因为大型仪器操作的复杂性，以及对操作者熟练性的要求，一般由专人管理和操作。我院实验室管理设备的老师，既教授理论课，同时又教授实验课，这样可以将理论和实际有效的结合起来。同时，为了使学生更好的掌握设备原理、操作方法，实验分组要尽可能的多组数、少人数，将原来的本科生每组8～10人降为4～6人，研究生则2～4人一组，使每个学生上课时都能在老师指导下，自己动手操作设备。比如在透射电镜显微像分析这个实验中，让学生自己操作得到明场像、暗场像及电子衍射斑点，使学生更加深刻的了解透射电镜物镜后焦面的作用，收到理论教学所达不到的效果。在课堂上讲授电子衍射斑点标定步骤时，老师虽然按照电子衍射斑点标定步骤，举例说明标定过程，但因为面对的是整个班级的同学，有的同学无法当场解决遇到的问题。在实验中，每组只有4～6人，老师可以在一对一的情况下，让学生自己按步骤标定衍射斑点，在每一个步骤中遇到问题当场就能解决，使学生能更好地利用衍射斑点的标定方法进行晶体结构分析。
根据学生专业的不同，对实验材料的选择也有很大区别。如对无机非金属材料专业的学生，多选择非金属材料作为实验材料，在透射电镜实验课中，选择单晶硅、多晶硅、陶瓷样品；在扫描电镜实验中，选择各种陶瓷材料、耐火材料等。另外，还要结合本学院老师的科研领域选择实验材料，如本学院非金属材料专业老师的科研强项是耐火材料，相关老师就要在实验时结合扫描电镜，为学生讲解一些相关耐火材料的实验内容。对金属材料专业的学生，选择钢或有色金属，如中碳钢、铝合金、铜合金等，既加深了本课程理论课的学习内容，同时也增加了学生对材料科学的兴趣。
实验课后，实验报告的撰写是对实验课内容很好的回顾和复习，因为实验报告的要求很高，通过撰写实验报告，学生能仔细复习实验中所用过的内容，进一步掌握材料的各种研究方法。
综上所述，通过理论课程和实验课程的相关改革，增加了学生的学习兴趣，提高了学生的创新能力和科研素质。
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[关键词]材料科学与工程专业 材料科学基础 教学
“材料科学基础”是研究材料的成分、结构、性能之间的关系及其变化规律的一门基础学科，是材料科学与工程专业一级学科公共主干专业基础课。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和1997年国务院学位办颁发的新专业目录，材料类的专业设置不再按传统分为金属材料、无机非金属材料和高分子材料。为此，各相关高校在材料科学与工程专业主干课程“材料科学基础”的教学上都进行了教学改革。暨南大学材料科学与工程专业自2002年设立以来，就依据教育部的要求，将专业培养目标设定为培养“大材料”科学研究与工程技术所需的人才。故“材料科学基础”课程内容设置为介绍三大材料的基础知识，在教学模式、手段及课程配套方面也具有鲜明的特色。本文阐述了暨南大学材料科学与工程系以“奠定学科专业基础，培养学生科学的思维能力”为宗旨，开展“材料科学基础”教学工作的经验和体会。并以此为契机，进一步优化教学内容，探索新的教学模式和教学手段，进一步提高教学质量。
一、课程发展历史、性质与定位
材料是人类文明发展的基石。人类发展的文明史就是按石器时代、陶器时代、青铜器时代、铁器时代来划分的，可见材料对人类文明进程的重要贡献。与人类使用材料的漫长历史相比，对材料的研究即材料科学的历史比较短暂。19世纪中叶，开始采用金相显微镜研究钢铁，相平衡热力学和统计热力学则为建立材料的相平衡与相变提供了理论基础。20世纪20年代，原子结构和量子力学提供了研究材料微观结构的理论，x射线衍射技术和电子显微技术为探索材料的微观结构提供了手段。20世纪50年代，金属学已初具规模。高校金属材料专业都开设了《金属学》课程。到20世纪60年代，世界经济的腾飞促使陶瓷学和高分子材料学建立，其代表作分别为wg金格瑞的《陶瓷导论》(introduction to ceramics)和pj flory的《高分子化学与物理》(polymer chemistry and physics)。前者，wg金格瑞教授将金属学的原理应用于无机材料的结构、热力学、动力学、相变及性能分析当中，成功地指导了水泥、玻璃和陶瓷材料的生产和科研。而pj flory教授则主要围绕聚合物的合成过程、聚集态结构以及物理、化学等行为特征，阐述了高分子材料的结构及性能。到今天，三大材料的研究相互渗透，研究方法相互借鉴，产生了21世纪的材料科学。
“材料科学基础”着眼于材料基本问题诸如材料的结合键、材料的晶体结构及缺陷、材料的相结构与相图、材料的凝固、材料中的扩散，材料的塑性变形、材料的亚稳态。从金属材料的基本理论出发，将高分子聚合物材料、陶瓷材料、复合材料等结合在一起，使学生能把握材料的共性，熟悉材料的个性。本课程横向融合金属材料、陶瓷材料和高分子材料的基础理论于一炉，纵向则充分利用学生已经学过的基础知识(包括高等数学、普通物理、物理化学、材料力学等)，并能连接后续的材料的分析与表征、材料物理、材料加工工艺学等必修课程及高分子材料、无机非金属材料、金属材料等模块的选修课程。
二、教学内容的优化和选择
现代材料工业和技术的发展推动材料从组成、结构和功能的单一化向复合化、一体化发展，使培养大材料、宽专业人才的教学改革迫在眉睫。在此形势下，2002年暨南大学材料科学与工程专业设立并开始招收首届本科学生，确定了《材料科学基础》为专业基础课(必修，72学时，4学分)。本课程内容旨在以物质结构和结构形成为主线将三大固体材料(金属材料、无机非金属材料、高分子材料)的基础知识有机结合，构建大材料专业公共性专业基础课教学体系。该课程体系旨在强化对学生重基础的通才教育模式，在教学内容上力求共性教学，突出个性特点。为此。从选择教材着手，优化教学内容，强化基础教学，着重培养学生科学的思维方法、创新能力以及运用基础理论解决实际问题的能力。
目前， “材料科学基础”教材体系可分为两大类。第一类沿袭“金属学”课程的教学内容，增加了少量无机非金属材料、高分子材料和复合材料等内容，往往侧重金属材料。这类教材基本上适合以金属材料为主导的材料科学与工程专业的教学。第二类教材则是在增加非金属材料、高分子材料、复合材料等新材料内容的同时，对该课程的所有内容进行了全新的组合，将它们有机地融入整个教材体系中，形成新的包含各种类型材料的教学体系。由于低年级本科学生的专业知识有限，这类教材在教学中要突出构建整个教学内容的逻辑性和条理性，避免学生掌握了各材料的个性，却忽视了各材料的共性，从而使整个课程陷入一个“材料学概论”的泥潭。为达到突出共性教学的目的，搭建一个合理材料科学与工程的知识平台，根据整个学科的培养方案和教学计划，我们选择上海交通大学出版社出版的面向21世纪新教材《材料科学基础》作为教材，从教学目标出发，该教材最显著的特点是着重于基本概念和基础理论，便于在教学中掌握深度和广度。根据本专业培养目标的要求和培养方案的特点，在确立教材内容、体系与后续课程的相互关联的基础上，在保持课程自身体系的完整性的条件下，兼顾到不同材料的特点及知识体系与要素课程内各个环节之间的逻辑关系，对该教材的内容进行了“扬弃”，将课程教学内容分为三大模块：
1 材料的结构。①微观结构：原子的排列方式、高分子链结构；②结构的完整性：晶体学基础、金属的晶体结构、合金、离子晶体结构规则、共价晶体结构、聚合物的晶态结构；③结构的不完整性：晶体缺陷、表面和界面、非晶态、亚稳态、准晶态。
2 固体中原子及分子的运动。①扩散：菲克第一、第二定律、扩散的热力学分析、扩散原子理论、影响因素；②高分子的分子运动：分子链的运动及其柔顺性、分子的运动方式及影响因素。
3 材料的组织结构变化。①材料的形变和再结晶：单晶和多晶体的塑性变形、回复和再结晶；②相图。单元系相图：凝固、形核和晶体长大；二元系相图：匀晶、共晶和包晶相图、混溶间隙、相图分析；三元系相图：相图基础、三元匀晶和共晶相图。
为了在上述教学内容中力求共性教学，以最大限度地淡化三大材料各自的专业色彩，力求突出共性的内容。例如，相平衡与相图的内容，选择了相律、相平衡热力学理论、一元、两元和三元基本相图类型的阅读等为重点内容，而淡化与此相关的教材中有关金属材料的冶金和铸造
方面的内容。
通过多年的教学实践，上述教学内容的优化既得到了后续课程教师的肯定，又使学生学以致用，达到了奠定学科专业基础、培养科学思维的目的。
三、教学内容组织方式与目的
本课程教学内容的特点是“三多一少”，即叙述性的原理、规律多，需要记忆的概念、定义多，课程内容知识点多。理论计算少。因该课程内容枯燥、抽象，学生感到难学。具体表现在：不能很好地将数学理论应用到材料科学的基础课程、无法判定从而掌握教学内容中的重点、不能将所学的知识点和实际的材料联系起来。所以，我们在教学内容的组织上做了一些探索：
1 突破传统的“一本教科书”的局限性。本课程的教学内容在严格按照教学大纲和教学计划授课的同时，综合多种中文教材、英文教材等，力图做到知识面完整、讲授描述通俗易懂。如针对本专业每年都有数目不等的海外学生的特点，在教学提倡采用台湾晓园出版社出版的《材料科学与工程》作为补充性教材，提升外招学生对学科知识的认同感和认知度。
2 探索课堂教学，有所为，有所不为。课堂讲重点、难点，讲思路，留给学生充分的思考时间和空间，以调动他们的主动性和积极性。对难点和重点内容，尽量举出其应用实例，结合学科前沿知识，使学生知道该原理的用处，听课时不感到抽象、空洞，达到了理论联系实际的目的。而且，对重点和难点内容务必做到举一反三，确保学生能够掌握，以达到以点带面，进而掌握所学知识的目的。
3 注重教学内容的连贯性，连通性，提高学生对所学知识点的融会贯通能力。本课程在教学过程中，提倡预习，并将即将讲授的知识点与所学基础知识点的关联告知学生，使其掌握学习的主动性。对部分关联度高的章节，采用课堂讨论、换位讲授等方法，调动课堂气氛，使学生自觉地运用基础知识解决教学过程中的难点，从而提高他们通晓所学知识点的能力，达到全面提升专业素质和人文素质的目的。例如，在相图的学习中，尝试让学生利用所学的物理、化学知识换位讲授一元相图和二元相图的基础，一方面使他们学会对所学知识点进行归纳和演绎，另一方面提升他们的口头表达、演讲技巧。
4 充分、恰当地采用现代化多媒体教学方法，并辅之以动画，实现图、文、声、像的视听一体化教学。特别是对那些教学难点和需要丰富空间想象力的内容，形象、生动地展示在学生面前，既直观又富动感，可明显提高教学效果。
四、教学方法与教学手段
“材料科学基础”课程内容抽象、概念性强，学生在学习时容易感到枯燥难学。因此，在课堂上应常采用启发式教育，常用提问、问答或引而不发方法，调动学生的积极思维能力。在讲授时使用ppt演示文稿，尽量多用教学模型、挂图、照片和曲线图表等形象化语言。涉及部分教学内容如位错运动等，应结合动画生动地用图像演示给学生，以加深他们对课程内容的理解，提高学习兴趣。对于部分与前期知识关联度高的基本理论如单元相图，组织学生进行课堂讨论(seminar)，并以学生发言为主，让他们直接参与教学。对需要运用较多数学知识且理论性较强的内容，如扩散第一、第二定律，应多采用板书推导，加强逻辑性学习。另外，为了提高学生对那些需要有丰富空间想象力的晶体结构、金相组织的转变和识别、位错、位错增殖和缠结过程等知识难点的理解和掌握，将先进的多媒体现代化教学手段引入材料科学基础教学中，并让它们以二维或三维动画形式生动形象地展示在学生面前，弥补传统教学在时间和空间等方面的不足，以提高教学效果。在课外，还可建立qq空间，在群聊中解决课堂中来不及解决的问题，通过师生交流，提高学生探索性自学能力和学习的积极性。
在“宽口径，大平台”培养模式下开展材料科学与工程教学， “材料科学基础”作为专业必修的主干课程，突出共性教学是打好学科专业知识的必备条件。从时代的需要出发，合理选择及组织教学内容、创新教学手段和方法，使其与教学内容相互协调，是构建新时代“材料科学基础”教学体系的关键。今后， “材料科学基础课程”将继续围绕以符合时展、符合教育规律为中心开展课程建设，不断探索和实践，为成功培养宽专业人才奠定基础。
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【关键词】电子科学与技术；电子材料与器件；教学方法
电子材料与器件课程是电子科学技术相关专业的基础性课程，对于学生巩固基础知识和提高专业技能是极为重要的。而提高电子材料与器件课程教学的质量，使课程与社会需求相结合，是高校教师探索的重中之重。笔者承担着我校电子材料与器件课程的教学任务，在总结教学经验的基础上，笔者在教学内容、课程安排和教学形式等方面进行了尝试，并取得了一定的教学成果。
1.电子材料与器件简介
处于电子科学技术产业链前端的电子材料和元器件是众多核心基础产业的重要组成部分，是计算机网络、通讯、数字音频等系统和相关产品发展的基础。电子材料与器件是指在电子技术和微电子技术中使用的材料和器件，包括半导体材料与器件、介电材料与器件、压电与铁电材料、导电金属及其合金材料、磁性材料光电子材料和磁性材料、电磁波屏蔽材料以及其他相关材料与器件。电子材料与器件是现代电子产业和科学技术发展的重要物质基础，同时又是科技领域中技术导向型学科。它涉及到物理化学、电子技术、固体物理学和工艺基础等多学科知识。根据材料的化学性质，可以分为金属电子材料，电子陶瓷，高分子电子、玻璃电介质、气体绝缘介质材料，电感器、绝缘材料、磁性材料、电子五金件、电工陶瓷材料、屏蔽材料、压电晶体材料、电子精细化工材料、电子轻建纺材料、电子锡焊料材料、PCB制作材料、其它电子材料。
2.电子材料与器件课程教学模式
2.1电子材料与器件课程教学形式
电子材料与器件课程既包含电子材料的物理特性和电子器件的工作原理，还包含丰富的电子材料与器件的理论知识，并且与实践应用紧密结合。为了更好的培养学生的时间能力，增强实践意识，达到学以致用的目标。因此，电子材料与器件的课程教学应采取实验教学和理论教学相结合的教学形式，教师安排合理的实验活动，将理论教学与实验教学有机结合，达到学生巩固理论知识、增强实践技能的教学目标。
2.2电子材料与器件教学课时安排
教学采用教材《电子材料与器件原理》。在电子材料与器件教学的课时安排上，该课程作为电子科学与技术专业的核心课程，电子材料与器件课程的总课时应不少于80学时，理论课学时设计应在64学时左右，实验课学时应在16学时左右，任课教师可以根据教学过程中的实际情况增加或减少某一章节的课时安排。
2.3电子材料与器件课程教材选择
在电子材料与器件课程的教材选择方面，由于电子材料与器件是电子科学技术的一部分内容，目前我国关于电子科学技术的参考书籍很多，其中也不乏经典教材，但考虑到本科生对于该课程接触时间段、基础知识薄弱等特点，笔者认为任课教师可以自行编写课件和讲义，以便学生更好的理解教学内容。除此之外，由加拿大萨斯喀彻温大学电气工程系教授、加拿大电子材料与器件首席科学家萨法・卡萨普编写的《电子材料与器件原理（第3版）》也是业界公认的电子材料与器件教学的参考书籍。
3.电子材料与器件课程的理论教学
在新时期素质教育的背景下，电子材料与器件课程的理论教学更侧重于加强学生的实践能力，因此需要对传统的电子科学技术教学中重视原理、定律和规律的模式进行调整，在教学内容的设置方面，为了便于学生更好的理解知识体系，以笔者讲授电子材料与器件理论课程（共80学时）为例，该理论课程共被划分为材料科学的基本概念、固体中的电导和热导、量子物理基础、现代固体理论等四个章节，这四个章节阐述了电子材料与器件涉及的基础理论，内容包括材料科学基础理论、固体中的电导和热导、量子物理基础和现代固体理论，以及对各种功能材料与器件的原理与性能的讨论。另外，在讲授每章内容时，任课教师应注意弱化理论知识，增加实践知识。
4.电子材料与器件课程的实验教学
电子材料与器件的实验教学要与理论教学紧密结合，并重点介绍理论课上讲过的电子材料与器件，实验课程学时不能偏少，开设实在要安排在理论教学完成之后，使学生能够充分将理论知识应用于实践中。在实验开始前，教师要要求学生充分掌握理论知识，实验结束后，学生要写实验报告，使实验切实产生作用，而不是走马观花。在实验课程的设定方面，要尽量避免与其其它验课程的重复，还要确保理论与实践相辅相成，充分利用实验资源。
5.电子材料与器件课程的学生评价体系
素质教育的电子材料与器件课程的学生评价标准应区别于传统的考试评价方式，教师要将学生的平时表现、理论知识掌握、实践能力等纳入对学生的评价体系中。促使学生不再局限于对电子材料与器件规律、定义等知识的僵化掌握，而是将学习重点偏向于实践和应用。这种评价方式的转变，有利于学生积极主动的掌握知识，在实践中巩固理论知识，在理论中深化实践知识，全面提高电子材料与器件的课程教学效率和质量。
电子材料与器件在信息产业的发展与科学技术的研究中的重要性与日俱增。它既是电子科学技术体系专业知识中的重要环节，更为电子科学专业的学生提供了良好的科研基础和就业竞争力。本文通过对电子科学与技术专业特点与电子材料与元器件课程内容的分析，探讨了电子材料和元器件在电子科学专业领域的重要性，笔者还结合自身多年电子科学专业的教学经验，对电子材料与元器件教学的教学形式、课时安排、教材选择进行了新的探索，对电子材料和元器件的理论和实践课程提出了新的意见和建议，以便于提高教学质量，提升学生专业素养。
【参考文献】
[1]萨法・卡萨普.《电子材料与器件原理（第3版）》.西安交通大学出版社.2009年6月
[2]安毓英，刘继芳，李庆辉.光电子技术[M].3版.北京：电子工业出版社，2013
关键词：材料物理专业；材料物理化学；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）43-0115-03
一、材料物理专业的特色
材料物理专业是“研究各种材料特别是各种先进结构材料、新型功能材料物理基础、微观结构以及与性能之间关系的基本规律，为各种高新技术材料发展提供科学依据的应用基础学科，是理工融合的学科”[1，2]。材料物理是物理学与材料科学的一个交叉学科，主要通过各种物理技术和效应，实现材料的合成、制备、加工与应用。主要研究范围包括材料的合成、结构、性质与应用；新型材料的设计以及材料的计算机模拟等[3]。材料物理将理科的知识传授与工科的工程能力培养相结合，使传统材料工艺学与以现代物理学为基础的材料科学相融合，具有“亦工亦理，理工相融”的特点。
二、材料物理化学在材料物理专业中的作用和地位
材料物理化学是贵州大学材料物理专业本科生的学位必修课程，这门课程是从物理化学的角度研究材料科学与工程的基础理论问题，从基础的具有共性的原理及方法来论述各种材料的组成与结构、制备与合成、性能与应用的相互关系。该门课程的教学目的在于提高学生的专业知识水平，培养学生科学的思维方式和独立的创新能力，以及综合运用基础理论来解决实际问题的能力。材料物理化学是材料物理专业非常重要的专业基础课，它以高等数学、大学化学、大学物理等理论基础课程为基础。高等数学是学习物理化学的重要手段和工具，物理化学只有通过数学语言的表达才能成其为真正的科学。认识到大学物理和物理化学中热力学内容的衔接，了解大学物理中原子结构知识的介绍，协调好与大学化学中原子结构部分内容的关系，突出重点，避免重复，讲清难点，是材料物理化学教学中值得注意和认真对待的问题[4]。材料物理化学同时也是材料物理专业的后续专业课程（材料腐蚀与防护等）的基础课程。材料腐蚀与防护课程中的金属与合金的高温氧化的热力学部分，就要运用材料物理化学中诸多热力学基本知识，如G-T平衡图和克拉佩龙方程等。材料物理化学如同一座桥梁，将材料物理专业的前期基础课与后续专业课联接起来，以完善专业知识的系统与连贯性。同时，材料物理化学作为一门重要的专业基础课，是许多高等院校研究生入学考试的必考科目。材料物理化学与材料科学与工程各专业相关的生产生活联系紧密。新材料的设计、合成以及产物性能的提高与可控自由基聚合反应中所用的新型催化剂和引发剂息息相关。在材料表面改性过程中，界面效应是起理论指导作用的。电化学在材料领域应用广泛，例如：熔盐电解法制取金属铝、多种稀土金属及其合金，金属在使用过程中的腐蚀及防护等，新型的化学传感器、燃料电池、锂离子电池的研究和生成都要用到电化学理论。而对于发展迅速的前沿材料纳米材料，如何制备具有规定尺寸和组成的纳米颗粒、测量其性质、了解它们的特殊性质与颗粒尺寸的关系等很大程度上依赖于科学测量手段和化学化工技术，这也离不开材料物理化学基本原理的指导。
三、材料物理化学的教学难点
根据在以往的教学过程中的观察与经验，材料物理化学是一门老师难教、学生难学的课程。这首先是因为材料物理化学课程与数学物理联系密切、抽象概念多、数理推导多、公式繁杂等特点。许多学生见到大段连篇的公式推导就会产生畏难心理，丧失学好该课程的信心，然后就逐渐厌学甚至放弃学习。再加上该门课程对于材料物理专业的学生来说，课时相对较少，要在有限的学时中掌握较多的内容，使得以往的教学出现点到为止，认识学习不够深入的现象[5]。该门课程的授课对象是大学二年级上学期的学生，处于这个时期的学生学习兴趣和学习热情处于整个大学的全盛时期，求知欲强，精力充沛。面对这样的学生，如何有效地利用他们的求知欲，激发起学习该课程的兴趣，并针对他们的缺点，制定行之有效的方法及对策，使其通过该门课程的学习，培养起运用物理化学的方法进行科学研究和解决实际问题的能力，是值得我们教学工作者值得思考并认真对待的问题。
四、材料物理化学的教学改革
针对上述问题，为提高材料物理化学的教学质量，激发学生的学习兴趣，培养学生能力，我们对材料物理化学课程教学进行了多方面的改革。
1.教学内容上的改革。（1）教学内容与材料物理专业特色相结合。针对材料物理专业“亦工亦理，理工相融”的特点，材料物理化学的教学思想与内容安排也要做到理工相融。既要把重点放在物理化学的基础理论、基础知识、基础技能的教育上，比如要对基本概念有比较深的理解，对重要公式能够熟练掌握，对课程作业有严格的要求等，以加强学生对理论知识的认识和理解[6]。同时，教师也要认识到工程教育是材料物理专业学生培养中不可缺少的重要组成部分，要彻底改变传统物理化学教学模式下工程教育处于从属地位的状况。我们既要强调物理化学学科的理论性和科学性，又要从工程需求的实际出发进行考虑，不能重科学轻技术、重理论轻实践，不能从理论到理论，而应注重相关结论的物理意义、适用范围，注重科学理论与工程问题的结合。（2）教学内容与科研实践相结合。材料物理化学课程应积极倡导科研与教学资源共享，以科研促进教学，适时地将最前沿的科研成果渗透到教材、教学和实验中。将科研课题和教学相结合，实现科研对教学的带动作用。如能实现教学和科研的互动，这将为本科生完成毕业论文，继续读研深造奠定坚实的基础，并能大大提高学生分析问题解决问题的能力、实验操作能力以及计算机软件的使用能力。同时将教学与教师的科研实践相结合，还有利于调动学生学习和进行实验操作的积极性及兴趣，启发学生的思维，激发其探索精神。例如，可将材料物理系教师的科研课题“稀土氧化物纳米颗粒的制备”与相关化学热力学和界面现象的知识相结合来进行教学，将教师课题“激光熔覆制备生物陶瓷材料”与相关的热力学知识相结合，如反应吉布斯自由能的计算及其作为反应判据的应用，等等。还可以鼓励感兴趣的学生参与到教师的科研实验中来，学以致用，加强知识点理解的同时，拓宽视野，锻炼科研及动手能力。
2.教学方法上的改革。（1）传统与先进教学手段相结合。传统的教学手段板书由于其单调、枯燥的特点已不能完全适应目前的教学要求，而多媒体辅助教学手段是图、文、像、色集于一体的现代化教学手段，它的应用使原本量大、抽象、复杂、枯燥无味的理论知识，通过形象、生动、直观的形式表现出来，调动了学生的积极性和学习兴趣，便于学生对知识的理解和掌握。同时，也为教师节省了大量板书绘图的时间，加快了授课进度也增大了教学信息量[7]。比如相平衡与界面现象这两章，利用多媒体手段能将各种相图、亚稳状态及润湿现象能内容形象直观地表现出来，配上动画效果，更便于学生的认识与理解。但是在整个教学过程当中，多媒体也不是放之四海而皆准的教学手段，在一些公式的推导演示以及课后习题的讲解过程中，配以一定的板书，将会起到解释充分、循循善诱的教学效果，使学生有充足的时间理解消化相关重点及难点。总之，不同形式的教学方法、教学手段须依据教学内容、学生能力、教学需求等灵活应用，才可较好处理有限的理论学时与教学内容多、传授知识与培养能力、主体与主导之间的关系，有效地提高学生学习兴趣、自学能力、综合素质，取得良好的教学效果。（2）教师指导与学生自主学习相结合。传统的材料物理化学的教学模式是填鸭式教学，老师讲，学生听，老师主动教，学生被动学，这样的教学模式使学生的主观能动性得不到体现和发挥，因而造成事倍功半的教学效果。师者，传道、授业、解惑也。教师除了完成传道授业的任务外，也要试图将学生的学习潜能激发出来，对此，我们采用了以下方法：①在教学中采用重点难点教师讲授、简单章节学生自主学习的方法。学生自主学习之后，采用课堂提问的方式以检验学生自主学习的学习成果。前面我们讲到学习材料物理化学的大二学生，具有较强的学习兴趣和能力，我们采用自主学习的方法将其能力激发出来，使学生的学习变被动为主动，从而收到事半功倍的教学效果。②采用模拟教学方式，进行角色互换，促使学生主动学习的同时，培养体恤他人、尊重他人的人文品质。对于某些难度较低易于理解的章节，比如新相生成与亚稳状态，可以让学生提前准备，然后走上讲台，与教师互换角色，完成自主学习的同时，更亲身体会教师备课、授课的整个过程，从中体会不易，进而达到互换立场、尊重他人劳动成果的品质培养效果。③课堂练习和作业讲解时，可采用分组讨论的形式，以培养合作交流、互助学习的精神。在教学过程中除了教书，我们更注重育人。学生完成学业进入社会以后必将经历团队合作的过程，我们通过分组讨论和学习的形式，将教学与育人相结合，以培养学生适应社会所必需的互助与合作交流能力。（3）短期教学与长期辅导相结合。贵州大学材料物理专业的材料物理化学的教学只有80个学时，大二上的一个学期就能完成相关内容的教学。但该门课程是一些学校材料类专业考研的必考科目，为了帮助学生在完成必修的学分之后还能更深入地学习该门课程，我们还为已经完成该门课程学习的学生提供长期的辅导，给学生提供答疑解惑的帮助，以助其完成进一步的深造和学习。
随着高等教育改革的不断改革和深化，社会对新时代大学生的需求，以及材料科学与技术的发展带来的知识信息量的快速膨胀，要求学生具备更加牢固的知识基础，更加灵活地运用知识的能力。在材料物理化学课程的教学改革过程中，我们体会到，只有不断地思考与改革，总结出一套顺应社会和学科发展的教学方法，才能提高教学质量，培养学生的综合能力，提高学生的逻辑推理能力以及分析问题和解决问题的能力，增强学生的创新精神和实践精神，从而适应新世纪科技进步与科学发展的需要。
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