材料科學研究范文

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關鍵詞：共性規律 先進材料 研究方法

人類社會文明發展的歷程，是以材料為主要標志的。每一種材料的發現、發明和使用，都會把人類改造自然的能力提高到一個新的水平，把人類文明和社會發展推向一個新的臺階。而自然科學的各種研究方法在材料科學的發展中發揮了很大的作用，掌握材料學科的發展和研究方法對于材料學科研究人員和學生是非常必要的。認識材料科學與工程學科的內在科學規律和發展趨勢，對材料的研究開發思路和各種方法有一個科學辯證的概念，能進一步激發學生的學習積極性和創新精神，為今后從事材料的設計和研究工作奠定基礎。

一、材料的共性規律

材料主要分金屬材料、無機非金屬材料和有機高分子材料，三大材料都具有晶體結構，但是陶瓷和高分子材料的組織結構要比金屬的復雜。由于它們的結合鍵不同，得金屬具有較高的強度、剛度、導電、導熱性能，無機非金屬則具有耐高溫、耐腐蝕、具有轉變物理性能和脆性，有機高分子具有比強度高、耐磨、耐腐蝕、易老化、剛度小的特點。然而，它們在不同環境介質下有著共同的效應，例如界面效應，在界面處都有分割、不連續、吸熱特征；還有材料的動態效應、復合效應、環境效應、納米效應等。三大材料存在著共同規律，陶瓷的實際晶體中存在著各種缺陷，金屬與合金存在同素異構轉變、馬氏體相變、有序——無序轉變，在其他材料中也有這些轉變。陶瓷中存在同素異構轉變。對于有機固體相變的研究發現，許多由簡單分子組成的有機固體也具有復雜的同素異構轉變。在外力的作用下都會發生彈、塑性變形和斷裂過程，而且它們應用相同力學性能測試技術，具有相似的規律。

二、材料科學發展的重點

材料科學發展的重點是（一）開發新材料，發展高技術產業；（二）納米材料和納米技術的開發。先進材料主要包括新能源材料、信息功能材料、生物材料、智能材料、功能復合材料和生態環境材料。

信息功能材料主要用于計算機、通信和控制，其特點是要求高、發展快、種類繁多。例如集成電路所需材料、計算機敏感元件傳感器材料、新型半導體材料、存儲介質材料和高溫超導材料的開發和應用代表了信息功能材料的發展程度。生物材料又稱為人造生物類材料，即類生物材料。類生物材料一般包括生物醫用材料、仿生材料和生物靈性材料。生物醫用材料已經成為人類非常關注的領域，生物仿生陶瓷、生物可降解高分子材料是醫用生物材料的重要方向。仿生材料涉及面也很廣，以往研究比較多的有珍珠、貝殼、竹子、骨骼、飛鳥等，仿生材料的更長遠目標是使生物技術原理用于工業生產，改變高溫、高壓及耗能高的生產方式。

智能材料是一種能感知外部刺激，能夠判斷并適當處理且本身可執行的新型功能材料。如形狀記憶材料、磁致伸縮材料、導電高分子材料、電流變液和磁流變液等智能材料驅動組件在航空上的應用已經取得了大量的創新成果。復合材料的內涵比較豐富，從復合的角度來說，未來的研究與發展重點是發展功能、智能復合材料，由于復合材料的設計自由度大，所以更適合發展多功能復合材料。功能復合材料涉及面比較廣，包括電功能材料、磁功能材料、光功能材料、聲功能材料、熱功能材料、進行功能材料和化學功能材料。

生態環境材料定義是具有良好的使用性能和與環境協調性的材料。生態環境材料主要分為環境相容材料（包括純天然材料、仿生物材料、綠色包裝材料和生態建筑材料）、環境降解材料和環境工程材料（包括環境修復材料、環境凈化材料和環境替代材料）。目前生態環境材料主要的研究方向有：生物可降解材料技術，CO2氣體的固化技術，SOx、NOx等催化轉化技術，廢物的再資源化技術，環境污染修復技術、仿生材料、環境保護材料、氟里昂和石棉等有害物質的替代材料和綠色新材料等。

納米材料及制備技術的開發迫在眉睫，當物質到納米尺度時，其表面電子結構和晶體結構發生變化，產生了宏觀物體不具備的小尺寸效應、量子效應、表面效應和界面效應。材料顯示出奇特的物理、化學性能，利用這一效應可大幅度提高結構材料的強度，改善其脆性。納米研究的主要領域包括金屬、陶瓷、玻璃和聚合物方面的納米材料，目前對納米材料的應用研究熱點主要集中在納米管、納米帶、納米薄膜、納米復合材料和納米金屬材料等幾個方面。納米材料在使用中亟待解決的問題是納米材料的設計和控制、制備技術與工藝。納米材料在應用中有很多優點，但在使用和生產的過程中有可能使接觸人員吸入納米顆粒，造成對肺部的傷害，所以納米材料在研究和應用過程中要考慮對健康、安全和環境的影響。

三、綠色材料科學技術

綠色材料科學技術從廣義上來講，包括的內容較多，例如積極開發新材料、新能源、材料的回收與再利用、改造傳統工藝和生產流程等。發展綠色材料科學技術，很重要的措施是積極開發和采用新工藝、新技術，特別是傳統材料產品產業。例如，粉末注射成型是制備各種金屬和陶瓷高性能零件的高效、節能、環境友好、低成本、大批量生產的工藝，最近20年來發展十分迅速。

四、材料的基本研究方法

對于材料設計和研究采用的自然科學基本方法主要有歸納法、演繹法、分析法、綜合法、類比法、移植法、黑箱法、相關法、數學方法、模型法、原型啟發法等。

歸納法是從積累大量數據到概括出一般原理的過程，結果具有一定的可靠性，主要用于科學發現，這種方法的局限性是推理具有或然性。演繹法是由一般原理推論出個別結論的方法，可用于預見科學事實，是提出科學假說的重要方法。分析法與綜合法相結合是科學發現和技術創新的重要途徑。類比法和移植法可以將某一領域的方法和技術應用到其他學科技術領域中，比如螺旋槳技術用在飛機等領域，拉鏈技術應用在裝飾、醫學等多個領域。數學方法能揭示研究對象的本質特征和變化規律，是解決科學技術問題常用的也是最重要的方法，是表述系統的結構域行為的一種科學方法。例如谷神星的發現，是意大利科學家觀察，高斯計算，被稱為“鉛筆尖”發現的新行星。原型啟發法與仿生法是對自然現象和自然界的動植物進行觀察、探索受到啟發來進行科學研究和創造發明，例如美國佛羅里達州立大學工程師Rick Lind從海鷗身上得到啟發，研制出一種能在高層建筑周圍尋找出路，同時又可猛撲向林蔭大道的遠程遙控偵察機。日本新干線子彈頭列車速度可達321公里/h，“取經”于貓頭鷹羽毛和翠鳥喙的降噪設計，行駛過程出奇地安靜。這是由于貓頭鷹的羽毛呈鋸齒狀排列，可悄無聲息地穿過夜空；列車的“鼻子”與翠鳥喙類似，這種形狀可幫助列車在穿過隧道時不會產生低水平音爆。

研究材料的結構和性能之間的關系常常采用黑箱法、相關法、過程法和環境法。黑箱法是在無法知道研究對象本質機理的情況下采用的，相關法研究材料組織結構與性能之間有對應關系時采用，得到的關系式有一定的物理意義。過程法是研究對象的本質，又稱為分析法，相關法和過程法是相輔相成的，環境法通過各種環境因素來研究材料組織性能的演化規律。

材料科學從經驗科學走向理性科學，很重要的發展方向是材料研究的模型化與模擬。模型化是將真實情況簡單化處理，建立一個反映真實情況本質特征的模型，并進行公式化描述。模擬是對真實事物或者過程的虛擬，模擬方法是把所求解問題轉化為大量微觀事件的情況下，提供一種數值解法。目前在國內外材料研究及加工領域中開展了很多模型化和模擬方面的研究工作，為進一步的實驗工作提供了可靠的依據。

五、本課程開設的重要意義

這門課程除了具有完整的材料科學知識結構，精致的課件也使得學生在學習過程中受到視覺和聽覺的沖擊。在掌握理論知識同時，大量實例將理論和實踐應用結合起來，引導學生如何去認識材料，去研究材料，去設計材料，讓學生在學習過程中真切地體會到知識是如何學以致用的，并且激發他們對于這些知識探索的興趣。對教師而言，在講授這門課程的過程中，通過對材料設計、制備、研究方法內容的整合，個人的專業知識得到了極大的豐富，為今后研究方向的選題、方案的設計以及研究方法的應用提供了思路和參考。

參考文獻：

[1]戴起勛，趙玉濤.材料科學研究方法（第2版）.國防工業出版社，2008

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關鍵詞：《功能材料》；教學改革；創新教育

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）51-0083-02

研究生教育是我國高等教育的重要組成部分，創新能力培養是研究生教育的核心。教育部早在2003年就開始制定實施“研究生教育創新計劃”，加強研究生培養體系、課程教學和教材等建設工作，逐步建立有利于培養研究生創新精神、研究能力的機制，提高研究生培養質量[1]。近年來，高校也在深入開展以提高研究生創新能力為核心的研究生教育教學改革。

課程學習是我國研究生培養過程的重要環節。教育部的《關于改進和加強研究生課程建設的意見》，強調要更好地發揮課程學習在研究生培養中的作用，研究生課程體系應以能力培養為核心，以創新能力培養為重點。因此，從培養研究生的創新能力出發，課程教學必須注重研究生創新能力的培養[2]。作為一名研究生課程授課教師，應更新教育觀念和教學內容，開展教學方法改革，探索研究生課程教學的新思路[3]。本文基于研究生專業課程《功能材料》的教學實踐，分別從教學內容、教學模式及考核方式等方面進行探索。

一、優化教學內容，注重創新能力培養

《功能材料》是材料科學與工程專業研究生的專業必修課之一。《功能材料》內容涵蓋面廣，多學科交叉融合，包括電子材料、磁性材料、聲學材料、光學材料、生物材料及各種功能轉換材料。高校材料類本科專業基本上會開設功能材料及相關專業課程，教學內容包括各類功能材料的組成、結構、性能及應用這條主線，但以掌握基本知識、基本理論為教學目標。目前，很多高校開設的研究生《功能材料》課程的教學大綱及教學內容，絕大部分是按照金屬功能材料、無機功能材料和功能高分子材料三大類，來講授各類功能材料的組成、結構、性能及應用等內容，只是應用部分的比重略有增加，這在教學內容上容易與本科教學內容造成重復，缺乏研究生創新能力的培養。因此，優化教學內容，講授近年來迅速發展的新型功能材料，結合科研成果案例教學，將有助于研究生創新能力的培養。

1.由于本課程的學生是材料專業的碩士研究生，在前期已經學過如《材料科學基礎》、《現代材料分析方法》、《材料結構與性能》等專業基礎課程，了解和掌握有關功能材料的組成、結構、性能等基本知識。因此，研究生《功能材料》課程的教學內容應將金屬功能材料、無機功能材料和功能高分子材料中的經典功能材料與當前研究熱點的功能材料相結合，在簡要介紹組成、結構、性能方面的基本知識的基礎上，重點介紹材料選擇與設計、制備技術與功能材料的性能及應用間的相互關系，強調材料的選擇、設計和制備技術對功能材料實際應用的重要性。這樣，課程教學內容既可引導學生把握功能材料領域的學術研究前沿，提高創新意識，同時也會兼顧功能材料的基本知識的鞏固。

2.由于本課程教學課時只有32學時，在教學內容的安排上，針對當前研究熱點，結合本校材料專業的研究方向，主要聚焦在新能源材料、環境材料、生物醫用材料等，所以重點把新能源材料、環境材料、生物醫用材料等專題分別設章進行介紹，將各專題的最新科研成果和最新進展充實到教學內容中，使學生了解科技前沿，激發學生科研創新興趣。例如，石墨烯，由于獨特的高導電、高導熱、高強度、輕質等特性，在新能源、環境、生物醫學等領域，有重要的應用潛力。此外，功能材料的3D打印，也是目前的研究熱點。因此，在講授石墨烯材料時，結合3D打印技術，對最新發表的關于3D打印石墨烯及器件制備的文獻進行介紹，引導學生討論石墨烯3D打印技術在電池、電容器等儲能器件制造上的前景及研究思路，有助于培養學生的科研興趣和創新能力。

二、融合多元化教學模式，啟發創新思維

教學方法和手段的改革，是研究生創新能力培養的關鍵。良好的教學效果，不僅與教師的講授技巧有關，更重要的是需要在教學方法和手段上進行多元化融合，激發學生學習興趣。通過講授功能材料領域的最新科技前沿，將學生學習功能材料的思維推向應用，把新方法、新技術、新熱點、新問題等加入課程教學中，引導學生積極思考和探討，以啟發思維、訓練能力。因此，為了有效達到教學目的，本課程將多種教學方法和手段進行融合探索。

1.通過科研與教學的有機結合，培養學生的創新思維和科研能力。本課程的教學團隊都是科研第一線的教師，從事功能材料領域的不同研究方向的科研工作。因此，每位教師分別講授各自擅長領域的教學內容，將各自的最新研究成果作為科研案例，穿插在教學中，豐富教學內容。而且，本校每個學期都設有材料創新講壇，邀請國內外在功能材料領域的知名學者來校講座。根據講座內容，將1～2場材料創新講座納入本課程的教學內容，鼓勵學生積極交流與討論。將科研與教學實現有機結合，通過展示教師的科研創新成果，交流如何提出科研創新課題等，不僅會使學生接觸到功能材料領域的研究前沿和熱點，而且也會激發學生的科研興趣，引導他們在學習過程中勤于思考，啟發科研創新思維，為創新能力和科研能力的培養創造良好氛圍。

2.開展以研究熱點為主題的課堂討論。通常，學生對熱點問題和最新研究成果比較關注和感興趣。教師在講授每個專題時，都要適當引入本專題方向的研究熱點和最新研究成果，進行課堂討論。教師在上一堂課結束時，將討論主題布置給學生，讓學生對討論主題提前搜尋資料，有所準備，訓練學生的自主學習能力。通過專題的課堂討論，培養學生獨立思考、分析問題及交流、表達等能力。

3.培養學生自學能力及文獻綜述能力。自學能力的培養，對提高學生獨立思考和創新能力非常重要。研究生可以通過課程學習、導師指導等環節提高分析、解決問題的能力，但在獨立開展科研及學習新知識時，往往需要自學。由于本課程的教學內容安排是在課堂教學過程中，重點講授材料選擇與設計、制備技術與應用的相互關系及最新科研成果，其他關于材料結構和性能等知識需要通過自學完成。此外，類似專題的課堂討論等教學互動環節，需要學生通過課后進行文獻檢索和自學文獻、資料等來完成。文獻綜述能力是研究生創新思維和科研能力培養的重要方面。通過文獻綜述，學生可以全面了解和掌握某個研究領域或研究方向的現狀，思考發展趨勢，是開展科學研究最為重要的一步。因此，本課程在學期末設置文獻綜述環節，布置文獻綜述任務，要求學生通過文獻查找、閱讀、總結、撰寫等完成綜述小論文，培養自學與文獻綜述能力。

4.全英語教學，培養學生外語學術交流能力。目前，教育部積極鼓勵教師開展雙語和全英語教學活動，培養學生運用外語的能力，提高國際化教學質量[4]。研究生是開展創新研究的主體之一，了解與把握研究領域的發展，需要通過閱讀大量外文文獻和資料，而且，國際學術交流也是提高科研創新能力的途徑之一。

在國內研究生的培養過程中，學生在外語讀寫方面的訓練較多，而聽說能力相對較弱。因此，為培養學生的全英語學術交流與表達能力，本課程采用全英語教學。全部制作英語PPT課件，講授過程中采取預先發給學生課件和外文資料，讓學生能夠課前預習，熟悉課堂教學內容及生疏的專業詞匯，避免學生在課堂上跟不上教師全英語講授的節奏。但對比較難理解的知識點，適當輔以中文講解。在課堂提問及課堂討論環節，鼓勵學生采用英語回答和討論，訓練英語表達能力，培養學生的英語學術交流能力。

三、完善課程教學考核方式，引導學生創新能力的培養

本課程比較注重學生創新思維和創新能力的培養，傳統的閉卷考核方式顯然不適合研究生的培養。為此，課程教學考核方式應將教學過程中的提問、專題討論等過程性評價與期末文獻綜述評價相結合，把撰寫文獻綜述、匯報答辯與交流討論作為考核的重要形式。特別是期末文獻綜述評價，在教學過程中，列出若干熱點問題，由學生自主進行文獻檢索、閱讀資料，撰寫綜述。期末采用英語多媒體答辯方式對文獻綜述進行匯報，全面訓練文獻查閱、歸納總結、文字與口頭表達及英語學術交流能力，加強學生的創新能力培養。

忽視課程教學環節中研究生創新意識與創新能力的訓練，是導致研究生創新能力不足的一個重要原因。專業課教學是創新人才培養的主渠道之一，對創新能力的培養至關重要。因此，本課程在教學內容、教學模式和教學評價方式等方面進行探索，以引導學生自主學習，加強創新意識和創新能力的培養。同時，提高課程教學質量，教師要不斷學習，提高自身創新能力，在科研第一線開展創新科學研究，讓科研反哺教學。

參考文獻：

[1]張來斌.認清形勢，把握關鍵，大力推進研究生教育改革創新[J].學位與研究生教育，2010，（1）：58-60.

[2]朱鈺方，朱敏，何星.研究生“生物材料學”課程教學改革初探[J].上海理工大學學報（社會科學版），2014，36（4）：387-390.

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關鍵詞:復合材料結構;課程設計;重點;基本內容

課程設計是高等學校實踐教學環節的重要組成部分，需學生具有堅實的基礎理論、廣泛的專業知識和基本實驗方法，才能進行的強化實踐能力和綜合應用能力的教學環節。對培養學生獨立完成任務和初步形成科學研究的思維方法起著重要的作用［1－2］。在新的教育形勢下，越來越注重培養應用型人才、培養一線工程師，因而本科生的實踐教學環節顯得尤為重要。特別是課程設計環節，雖然教學用時少，但內容卻相當豐富，是與實際工程應用結合最緊密的過渡性課程，而這種設計類的課程和教學在理工科教育中的地位更為突出。材料學科課程設計一般在2周左右，課程設計時間集中又短暫，因此要求設計針對性強。設計內容一般包含工藝設計和設備設計兩大類，而對于廠房、工藝布局等整體設計要求并不高。通常的設計任務是針對某一種材料生產過程的具體環節所需設備進行計算，選型和設計。通過這樣的課程設計，使學生深入理解一種材料的制備或加工方法、流程以及材料在制備加工過程中發生的變化，提高他們方案論證、分析比較以及使用網絡檢索和計算機繪圖等多方面能力，達到課程設計的最初目的［3］。而復合材料結構課程設計與一般課程設計有很大的區別，課程設計的重點不是工藝和設備，而是材料的結構設計與計算。因為復合材料有著與常規材料完全不同的材料概念，它本質上是結構物［4］。因此復合材料的結構設計也應該有與常規材料結構設計不同的觀念，使之更符合復合材料的特點，這樣才有利于復合材料的應用與發展。

1復合材料結構課程設計的教學流程與重點課程設計的教學流程圖

如圖1所示，其中重點環節是選題、指導與管理、考核。其中選題是整個設計任務能否完成并達到教學目的的關鍵;指導應講究技巧，管理是過程控制，二者完美結合是課程設計順利進行的保障;考核是對設計文本和作品最終的檢驗，考核結果也是該課程成績的直接體現。

1.1選題

課程設計的選題應與專業培養目標和課程教學要求相一致，并盡量與工程實際相結合，難易程度適中［5］。課題應具有一定的可設計性、靈活性、挑戰性和趣味性，內容難度要以中等水平的學生在規定時間內經過努力能完成任務為依據。在多數課程設計中選題主要存在的問題是設計題目雷同、枯燥、陳舊，與現實脫節。如果小組間設計題目相似或歷年來變化不大，那么在設計過程中很容易讓某些學生偷懶，將別人或以往的設計結果在數據上加以修改即可完成自己的設計，這樣便失去了該課程的意義;如果設計選題總是陳舊，不能與時俱進，學生做起來又會覺得很枯燥，毫無興趣，也就不能激發出學生的興致的潛能;如果選題僅僅是符合了教學任務，卻與工程實際嚴重脫節，那么學生又會認為該設計并不實用，沒有任何意義，導致學生消極對待。由于《復合材料結構設計》這門理論課程涉及的都是復雜的公式計算，確實枯燥無味，且復合材料是新學科，在我校尤其如此，還缺少詳細的全面的相關的課程設計指導材料和相關實踐經驗，所以在指導復合材料結構課程設計實踐教學時，作為指導老師我還在不斷地探索中前行。雖然我自身沒有復合材料結構設計的工程經驗，對復合材料在常用領域航空航空器上的應用理論基礎也不夠了解，但是化工專業出身的我對化工設備的應用與設計還是有一定了解的。所以在從事復合材料結構設計實踐教學之初，我的設計選題多與化工儲罐相關。這樣即與工程應用相關，又能保證適當的難易程度，并有大量化工儲罐類設計指導材料作為依據;此外，化工類儲罐又是復合材料專業學生接觸不多的設備，且看似簡單的儲罐按容積大小和應用形式不同又分為立式、臥式、拼裝式、兩支座、三支座等不同形式，設計計算方法就有很大差別，這樣既能保證了選題的合理性和難易程度，又具有了一定的可設計性、靈活性、挑戰性和趣味性。

1.2指導與管理

雖然課程設計的教學形式相對于理論課程具有極大有靈活性，但并不是分配任務完成即可，過程中還不能缺少相應的指導和管理，目的是為了提高設計質量，培養學生獨立工作能力，以發揮學生主動性和創造性為出發點，重在點撥，幫助學生理清思路，之后采取集中輔導和個別答疑相結合的指導方式。在指導課程設計前指導老師應做好充分的準備工作，構思設計思路，擬定方案，并根據設計目標確定設計內容、步驟和重點、難點，然后在布置設計任務時，連同成果要求、參考資料等向學生介紹清楚。導論環節做得好壞直接影響后續的設計進程順利與否。對于“玻璃鋼化工儲罐”課程設計而言，設計目的在于掌握玻璃鋼制化工儲罐的設計方法，重點是儲罐殼壁的結構設計，即復合材料的鋪層設計，難點在于力學分析和計算，為此，應在這些方面給予側重。盡管第一次接觸復合材料結構課程設計學生有很多茫然，但課程設計的過程還是要以發揮學生主動性和潛力為主，而不應是老師一步步教著做，照葫蘆畫瓢，做完了也沒有什么深刻的印象。這一課程上我個人很喜歡按照國外的教學方式，任務布置好了，由學生自己努力去完成，是一個很好的發掘潛力的過程。因此對課程設計的指導便是把共性問題應進行集中輔導，指出方向和思路，至于學生具體碰到的具體問題再給予個別答疑。為保證在短期內每一位學生都能完成設計任務，課程設計的過程管理和時間節點的安排尤為重要。

1.3考核

考核是對課程設計的最終檢驗，也直接決定著學生的成績。課程設計的評判不像考試試卷有標準答案，難以有著統一的標準。由于是分小組合作完成，所以在評定時更是要考慮多方面因素，除了看設計圖紙和設計說明書的完成質量外，還應充分考慮到學生在設計過程中的真實表現及對課程的掌握程度，盡量做到公平。因此，在課程設計成績評定體系分為平時成績(30%)、設計文本(50%)和答辯(20%)三部分組成。平時成績主要從以下三個方面考核:出勤率、設計過程中的表現和每日進度完成質量。平時成績對督促懶惰學生的設計進程有一定好處，同時也對是否表現認真且獨立完成有一定的公平性判據。設計文本成績從以下幾個方面考核:設計思路是否正確，設計步驟安排是否合理;造型、選材及工藝是否合理，結構計算是否準確;設計圖紙是否規范、設計說明書書寫是否詳細清晰等。納入答辯環節便于更客觀、公正反映學生的實際水平和掌握程度。答辯中，學生通過與指導教師面對面交流，可以加深對設計的理解，對知識點上的盲點與誤區有更好的反饋和彌補，并且答辯可以鍛煉學生表達與應變能力;指導老師也可以通過答辯清楚了解學生對設計思路和方法的掌握情況，并且通過對學生的反饋信息加以整理，在以后的教學實踐中加以強化?？己私Y果分為優秀、良好、中等、及格和不及格五等，對優秀的設計者和設計作品，予以表揚鼓勵，以調動學生進行課程設計的積極性，對不認真完成設計或未達目標要求者要求其進行整改或限期重做。

2復合材料結構課程設計文本的基本內容

以“＊＊立方玻璃鋼臥式鹽酸儲罐為例”，設計的任務是確定產品的結構，技術、經濟指標和主要零部件，并編制必要的技術文件。故完整的設計文本應包括以下內容:封面設計任務書目錄前言(主要介紹設計的目的及復合材料儲罐的應用及優勢特點等)選型設計(依據設計標準選定儲罐的基本造型、封頭、支座等，并確定筒體直徑、長度、伸壁長、跨距、封頭高度、支座寬度和包角等相應的數值)性能設計(依據使用條件和各材料的性能選定材料，并明確該材料的性能參數，如克重、模量、體積含量、許用值等)結構設計(重點是載荷分析和計算，包括軸向應力、剪應力，環向應力等，從而確定筒體及封頭的壁厚和鋪層數，注意邊設計邊校核)工藝設計(根據以上設計的內容選擇成型工藝方法，并完成具體的生產工藝流程等)零部件設計(主要指確定各種接管如人孔、進料口、排氣口、液位計、出料口、排污口、壓力計、液封等的數量及尺寸等)安裝設計(確定各接口的安裝位置及儲罐整體的安裝等)制品檢驗(制品的檢測方法)附圖(本課程設計只要求繪制總裝配圖，其中要把構成產品的全部各種零件，部件，標準件，配套件等表示出來，同時將局部放大的鋪層設計圖表示出來。

3復合材料結構課程設計的教學體會與改進措施

經過兩年來對該門課程的教學實踐，總結以下幾點體會，以此為進一步的教學改革與創新奠定基礎。(1)學生起初對課程設計雖然不夠了解，但了解后十分感興趣，說明相對于枯燥的理論授課，學生更喜歡這種形式靈活的、能夠充分發揮個人能力的教學方式，因此，對于該類實踐課程應加大重視，并投入精力去研究和改革。(2)課程設計的最大優點是能夠在短時間內自主學習到更多的知識，但設計過程中發現學生對文獻資料的檢索收集能力不強，融會貫通運用知識的能力也較弱，以后教學中應就此點進行強化。并且，在布置任務初期，應利用一定時間教授學生如何有效進行文獻檢索和收集。(3)設計過程中，團隊合作不僅能夠保證在有限的時間內較好地完成設計任務，而且還能夠充分鍛煉學生的團隊合作意識，但仍有個別學生獨立性差，不愛動腦思考，對團隊成員的依賴性過大，有待于進一步有效控制。具體可通過考勤、檢查設計草稿、及加大考核力度等措施進行過程控制。(4)課程設計對指導老師是極大的挑戰，需要豐富的教學經驗和實踐經驗，故“雙師型”教師更為合適。指導課程設計的過程中還應不斷思考，研究有效的教學方法和提升學生設計能力的途徑。與企業進行友好的溝通與合作是一個直接有效的途徑(如邀請企業技術人員進入課堂參加指導)。(5)現有的課程設計形式雖然使學生在設計方面有了基礎的鍛煉，但已遠遠滿足不了現代工業發展的需要，如能配合復合材料結構專用設計軟件的使用，不僅能提高學生的興趣和設計效率，進而適當擴充設計內容，而且更能與專業設計人員的工作接軌，對培養應用型的大學生尤為重要。

參考文獻

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［2］徐文娟．課程設計在教學中的作用［J］．中國科教創新導刊，2010(28):59．

［3］于巖．材料學科本科生課程設計改革的思考［J］．科教導刊(中旬刊)，2012(03):58－59．

［4］張汝光．復合材料結構設計的基本觀念［J］．玻璃鋼，1997(2):26－31．

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【關鍵詞】導師制；畢業論文；材料化學；本科

本科生畢業設計是高校本科教育的一個重要部分，是培養大學生綜合素質的重要教學形式，提高學生運用知識和技能分析、研究、解決問題能力，是對大學生本科四年學習成果的階段性總結和審核，同時也是大學生從事科學研究的最初嘗試。

本科生，尤其是理工科的學生在大學階段普遍缺乏系統的從事科學研究的經歷，因此，有必要經過本科畢業設計這樣一個過程的系統訓練為以后繼續深造從事科研或者服務社會打下基礎。同時，本科生畢業設計對于高校實現人才培養目標、加強學生的知識綜合運用能力、培養學生的科學研究能力及獨立工作能力、培養具有創新精神和實踐能力的專門人才等方面，都具有重要意義。因此，完成本科畢業論文是每個大學生畢業的基本條件[1-2]。

1 材料化學本科畢業論文的現狀及原因

材料化學專業是研究從制備到廢棄全過程中材料的化學性質，其研究范圍很廣，既包含了整個材料領域，又包括各類應用材料在有機和無機等多領域的化學性能，它是一門應用基礎理論和方法研究解決在工業化生產中與化學和材料有關的問題的學科。它既是材料科學的一個重要分支，又是化學學科的一個組成部分。材料化學跨越了材料和化學兩大類學科。是一門既具有交叉邊緣學科性質又含有應用理學性質的綜合性學科。同時，正由于材料化學學科的交叉性和復雜性，從而導致在日常的教學過程中凸顯出相對于其他傳統學科所不同的教學難點和盲區。這就給學生在平時的學習提高了難度，也對教師的教學過程提出了更高的要求。

于此同時，由于近年來高校的擴招，高等教育由精英化向大眾化不斷的轉變，高校學生的綜合素質也在逐年下降。高校教師指導的學生和畢業論文的數量大幅增加，從而導致每個學生得不到足夠的指導。并且在考研、就業等諸多因素的影響下，很多大學生無法提供足夠的時間和精力于畢業設計方面的工作，對畢業論文持應付態度，得過且過，導致論文質量普遍不高。畢業論文工作易流于形式有的選題偏大或選題落后于當前社會和科技的發展水平；有的理論與實踐不相符，內容空泛，缺乏現實依據和說服力，更沒有從理論到實踐轉化，解決實際問題的能力；有的試驗設計和研究技術路線不合理，試驗數據錯誤；有的畢業論文僅僅是羅列了相關的文獻內容，簡單概述他人的成果與現狀，并沒有提出自己的理念和想法，甚至存在著抄襲論文的惡劣行為。在這樣的背景下，盡管學生完成的畢業論文已經達到了所需的某些硬性要求，但其論文的質量并沒有實現質的變化。因此，改變本科畢業論文的現行狀況，提高本科畢業論文的質量，已經成為當前高校迫切需要解決的現實問題[3]。

2 提高本科畢業論文質量的幾點對策

2.1 提高對畢業論文重要性的認識

本科畢業論文不僅僅是一個常規的本科教學環節，它是高校實現高層次人才培養的重要輔助手段，是本科教育理論與實踐相結合的首要環節，是學生對四年所學的理論知識進行深化和升華的重要過程，是學生進入社會前的綜合技能訓練。要想提高本科生畢業設計論文的質量，首當其沖的是要提高對其重要性的認識，不僅僅是對學生，同時也是對老師的要求。通?？梢圆扇訂T大會、學術論文大賽等多種方式，進行廣泛宣傳，從而使教師、學生乃至管理人員認識到畢業論文工作是教學環節的重要組成部分，是學生科研能力、實踐能力、信息檢索能力形成和提高的重要過程，是其他教學環節無法取代的。

2.2 加強過程管理，實施質量監控

畢業論文設計的全過程需要學生、指導老師和組織協同配合，以學生為畢設主體，指導老師為主導，組織管理提供保障。從畢業論文的實施過程來看，主要包括從選題到答辯等諸多環節，每一個部分都需要制定相關的規章制度和要求，從而使畢業設計的管理更加合理規范。具體到每個環節，首先應嚴把命題關，完善選題管理辦法，所選題目應具有時效性。其次要明確指導教師的資格，指導教師的專業知識結構和教師的指導水平直接影響著學生畢業論文的質量。最好畢業論文的組織撰寫，教師應明確各階段的要求，檢查進行情況，并及時總結出現的問題加以指導。畢業論文在經過指導老師和的審查合格之后，學生才可進行畢設答辯，同時成績的評定標準必須堅持公平公正，實事求是的原則，只有這樣才能夠保證畢業論文的質量。

實施質量監控機制也是提高畢業論文質量的一項非常重要的措施，監控機制主要包括初期檢查、中期檢查和后期檢查三個部分。由校、院、系三級共同承擔整個機制的運行和管理，對畢業論文工作的每個環節實行跟蹤監督，結合本科教學評估的標準和要求，強化過程管理，嚴格執行和落實各項制度，保證畢業論文質量的提高。

2.3 全面實施導師制，充分發揮教師的指導作用

指導教師作為畢業設計全過程的主導，發揮著重要的作用，建立指導教師的篩選機制，保證指導教師隊伍的高質量，形成一支責任心強并且科研經驗豐富的指導教師隊伍，這是提高畢業論文指導質量的強有力保證。在學校鼓勵學生進行學術探索和課題申報的大環境下，應盡快確定本科生指導老師，鼓勵學生積極參加指導老師的研究課題。在科研實踐過程中，學生發現新的問題，分析并解決了這些問題，在不斷的發現和解決問題過程中，學生不僅可以鞏固課堂所學知識，而且學生的思維也得到了應有的訓練，使其科研創新意識和創新能力得到不斷提高。這些不僅可為后期的畢業論文的開展奠定基礎，為畢業論文質量的提高提供了可能，更為以后繼續深造從事科研或者服務社會打下基礎。

3 科研導師制的特點

科研導師制是多層次本科生導師制的實施模式之一[4-5]。以科研作為紐帶，充分利用教師的科研能力讓學生參與課題研究，促進教師在育人中的主導作用。本科生導師制度不同于研究生階段實行的導師制。本科生導師制度的特點主要有以下幾個方面：

3.1 以學生為本，師生積極互動

實行科研導師制，主要目的在于培養高校學生的創新思維，提出、分析并解決問題的能力，提高學生在科研方面的思維和能力。在高等教育大眾化的時代，為了滿足不同的需求，高等教育必須在實施群體化教育的同時適時的提供個性化學習的機制，以個性化教育的實施有效的補充群體化教育所帶來的在個體方面的不足。

3.2 注重培養學生的科研意識和科研能力

在大眾化高等教育的現行模式下，絕大多數的學生依然將大部分的精力停留在書本上，缺乏獨立開展開學研究的能力和實踐訓練，也很難有機會將自己的想法和創新應用于實踐。但在科研導師制的模式下，學生在老師的指導下有目標、有步驟的進行科研研究，既可以將自己的創新思維付諸研究實踐，又能提高科研創新能力。在科學研究過程中，導師也可以全面深入的了解不同學生的特點和專長，從而制定出適合不同學生的學習方案，使學生在研究實踐的整個過程中，科研意識和科研能力都能得到不斷的提高[6]。

3.3 操作性、實踐性較強

科研導師和學生之間通過一個有價值的科研課題相聯系，圍繞著這個課題雙方展開交流和溝通。科研導師要想引導學生深入課題進行研究，產生獨到的見解，富有創新性，實用性，就必須加強實踐環節。只有深入到實踐中去，才可以讓學生對課題產生更深層次的理解。

3.4 工作具有延續性

通過本科生導師制度的建立，幫助學生樹立正確的人生觀、價值觀、世界觀，制定科學的專業學習計劃，確立明確的專業發展方向。在校四年期間，除常規教育之外，學生還接受了導師從科研到工作、從思想到行為各個環節全方位的教導，使學生得到全方位的提高。

4 科研導師制在本科畢業論文指導過程中運用的重要意義

本科畢業論文中所存在的諸多問題，既有學生主觀上的原因，也有教學和管理上的客觀原因?？偟膩碚f，所反映出畢業生科研意識淡薄、科研態度不夠端正、科研能力低下等問題是相當突出的。導師制有利于培養本科生的科研意識，端正科研態度，提高科研能力。為畢業論文指導工作提前打下堅實的基礎，可以有效地解決畢業論文中存在的諸多問題，對畢業論文質量的提高具有顯著的促進作用。

本科生導師制實行的根本目標不在于提高學生從事科研的能力，而是旨在鍛煉學生的創新思維，促進學生的個性化發展，開拓其眼界，并同時使其科學實踐能力得到提高。實施本科生導師制，可以讓學生多層次領域學科的學習成為可能。這種教育模式也為大學生對自身潛能的在開發提供了機遇。同時，學生較早的參與到科研活動中去，在科學實踐中學生可以不斷的發現和提出問題，從而提高了學生觀察和解決問題的能力。

本科生導師制也是一種教學相長的過程，在科研之余，導師同時要負擔起引導學生樹立正確的人生觀、價值觀、世界觀，這些都要求導師在平時的工作和生活中不斷提高對自身的要求，自覺加強專業知識的學習，以身作則，從而更好的發揮引導和榜樣的作用。

本科生導師制也是對我們現有的學生思想政治工作的一種補充。隨著網絡對高校思想政治工作帶來的強大沖擊，以及大學生對新事務接受能力強但分辨能力弱的特點，更需要對他們進行正確的引導和教育。學生與導師之間、同學之間開展積極的思想交流，要求學生提出并論證自己的觀點，并能夠接受他人建設性的批評和建議。這種教學方法可以培養學生的獨立思考能力，不僅有助于學生的學業，而且還有助于通過遷移培養學生的其他能力。

綜合分析以上情況，本研究項目擬探討將本科生導師制工作與學生畢業論文指導工作結合起來，本科生從低年級就開始參與到導師的科學研究工作中來，改變現有學生在大三下學期甚至大四才著手畢業論文工作的運行模式，改善現有導師制的運行狀況和提高本科畢業論文質量。作為探索專業發展特色和提高教學質量的新運行模式，值得深入研究和探討。

【參考文獻】

[1]田春生.目前我國高校本科畢業論文的問題及對策[J].中國青年政治學院學報，2010（4）：63-67.

[2]教育部辦公廳.教育部辦公廳關于加強普通高等學校畢業設計（論文）工作的通知.教高廳[2004]14號[Z].

[3]高慧，涂道伍.本科畢業論文存在的問題與對策[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2010（7）：77-78.

[4]方小玲，肖文.本科生導師制的實踐與思考[J].湖北教育學院學報，2007：6.

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1 雙語教學的含義及教學模式

雙語教學是指在學校里使用第二種語言或外語進行各門學科的教學。要求教師在學科教育中交互使用本族與與外語甚至完全使用外語進行教學活動，以滿足學習者的工具型學習動機和融合型學習動機[4]。

雙語教學的實施有很多種類型，最為常見有三種模式：（1）沉浸式，在學校使用一種與學生母語不同的語言進行教學；（2）保持式，學生進入學校時以其母語進行教學，然后逐漸地使用第二種語言進行部分學科的教學；（3）過渡式，學生進入學校以后部分或者全部使用其母語進行教學，然后逐步轉變為只使用第二種語言進行教學[5]。

2 雙語教學存在的問題

2.1 學生外語水平較低，難以真正掌握專業知識，限制雙語教學的實施和推廣。長期以來，傳統的教學方法和考試、考核制度使大多數學生學習英語的目的只為應付考試、升學、過四六級，很少為培養閱讀和交流能力而學，導致大多數學生學習英語的興趣逐漸下降。同時，由于生活環境、文化等差異，學生缺乏相應的英語思維能力，在客觀上阻礙了雙語教學的發展[6]。

2.2 師資水平制約了雙語教學的開展。在目前雙語教學實施過程中，同時具備專業素質與外語能力的教師十分缺乏。一些有經驗的教師雖然具有廣博的專業知識，但外語水平可能較差；而一些年輕教師雖然有一定的外語功底，卻又缺乏教學經驗和深厚的理論基礎，因此，真正符合雙語教學要求的師資十分有限。

2.3 教材的選擇問題。對于專業課的雙語教學，必須考慮教師的教學負擔和學生的接受能力，閱讀英文原版對于剛接觸專業英語的學生來說，會面臨既不懂英文又也不懂專業的困境，且由于教學理念不同，也將增加教師的教學負擔，因而在教材的選擇上，應該酌情考慮。

2.4 沒有建立相應的評價措施。從各高校的情況來看，一般從事雙語教學的教師基本都是本學科骨干教師，他們的業務水平和英語水平為同行中的佼佼者。然而他們的教學水平如何評估，卻成為一個問題。缺乏專業的教學評估，就無法有針對性的對教學進行改革，因此，需要建立符合雙語教學規律和特點的評價機制[7]。

3 材料科學雙語教學實踐

針對雙語教學存在的問題，以及我校材料學科雙語教學改革的需要，我院教師采取以下措施來進行雙語教學改革，促進雙語教學的順利進行。

3.1 合理選擇教材

由于本科生正在進行專業知識的全面學習，對專業知識的深度了解不夠，且接觸英文資料的機會較少。因此，在對教材進行篩選時，選擇便于學生學習的雙語教材，而非全英文教材，同時首選行業資深學者所著作的書籍，因而對專業知識的覆蓋度較全面。我校材料學科選擇的教材是華中科技大學張軍教授主編的《材料專業英語譯寫教程》。該教材涵蓋專業術語、常見詞匯短語、短句翻譯、長句分析、段落解析、科技論文賞析以及科技論文寫作練習。由淺到深，由易到難，逐級深入式教學模式讓學生先適應后接受雙語教學。

3.2 以英語水平高的教授開設材料學雙語教學課程

在我校的材料專業，開設雙語教學課程的教師都具有國外留學經歷，并且都是本校教授。他們在國外經歷過系統的專業能力培訓，也親自感受過國外的教學理念和人文環境。在專業水平上，是本學科教師行列中的權威，而其英語水平，亦是同行中的佼佼者。因此，由他們開設專業課程的雙語教學，專業知識的傳授和精準的英文表達都能較好的進行。

3.3 建立互動式的課堂

3.3.1 授課方式

采用多媒體教學，信息量大，重點和難點更容易突出。教師根據教學大綱，將授課內容編入Power Point（PPT）內，在課堂上進行有序的、逐漸深入式的教學。

3.3.2 課堂互動

督促學生開口和動手，讓學生對專業英語有直觀理解能力。將專業詞匯編入短句中，以課堂小測驗的形式，要求學生隨堂口頭翻譯；或讓學生走上講臺，以板書的形式進行翻譯，教師從旁指導。

3.3.3 課后習作

對于剛開始接觸專業英語的學生，熟知專業術語是基石，而看懂科技論文和學會寫作是最終目的。因此，在每次課后都必須布置一定內容的課后練習，由簡入繁，從記憶單詞到習作，使學生逐步掌握看科技論文的要領和寫作技巧。

3.4 建立教學效果評估體系

3.4.1 開放式教學效果評估

我校開設網絡教學平臺，教師可以將課堂錄像、課程PPT、學生作業等上傳到網絡平臺，該平臺對學生和教師開放。本院的材料學雙語教學改革中，教師對課堂實況進行錄像，以便課后對教師和學生的表現進行研究，并針對存在的問題，及時進行更正。教學錄像可供全校教師觀摩，在必要時，可以向專家提供教學資源，由專家鑒定，并提出修改意見。

3.4.2 考試

考試是一種帶有強制性的學習環節，教師通過考試來檢測學生對專業英語的掌握和運用情況?？荚嚥捎瞄]卷形式，其內容來自于書本和科技論文，但并非課堂講授內容，考察學生對專業的了解和專業英語的靈活運用能力。專業詞匯是必須要求掌握的知識，因此全部為漢譯英，要求學生能夠書寫出專業詞匯。長短句是寫作的另一個關鍵，學生必須掌握分析句子的技巧和習作能力；命題作文靈活多樣，其內容一般包括日常內容和專業內容，考察學生對日常用語和專業英語的掌握程度。

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關鍵詞：研究型教學；課堂討論；讀書思辨；課外創新

“材料科學基礎”是材料科學與工程學科本科生進入專業的第一門學科基礎課。該課程的特點是理論性強，微觀抽象，“灌輸”起來難度較大，效果欠佳。近幾年來，我們在課程中探索研究型教學的具體方式，取得了較好的教學效果。

一、研究型教學在“材料科學基礎”課程的實踐

1. 開展“課堂討論”，激發創新意識

我們在課程的重點和難點章節（晶體結構、位錯、相圖、塑性變形等）安排了4次課堂討論，每次2學時，共8學時，約占總學時的8%。

討論題由教師擬定，同時，也吸收了少量學生自己提出的題目。在內容上，討論題分為基本概念、基本方法、基本能力3個方面；在難度上，討論題分為易、較難、難3個層次。例如，針對六方晶系晶向指數的標注（重點之一，也是難點之一），提出了3個討論題目：（1）標出六方晶胞中已知晶向的指數；（2）為什么密排六方結構是簡單六方點陣；（3）對于標注六方晶系晶向指數，你有什么更好的方法？討論題（1）屬基本方法，比較容易，旨在檢驗學生對教材中的方法掌握的程度；討論題（2）屬基本概念，教材中沒有答案，難度較大，旨在幫助學生從基本概念出發、通過自己的思考進一步加深對基本概念的理解；討論題（3）屬創新型問題，富有挑戰性，難度很大，旨在激發學生創新精神、培養創新意識。

討論題盡可能早地發給學生，以使學生有充足時間思考和準備。學生從課堂討論得到的收獲主要在于討論前的思考和準備過程中，可以說，過程比結果更重要。討論課以小班（30人左右）為單位進行，由學生自己主持，教師以普通一員參與討論，并在每個討論題結束之后予以簡短點評。討論課成績由各班自己評定，并在課程總成績中占一定比例（約10%）

在三屆教學中實施課堂討論的實踐表明，效果明顯：（1）提高了學習興趣；（2）加深了對基本知識的理解和掌握。例如，絕大多數學生熟練掌握了六方晶系晶向指數標注這一難點；（3）提高了自主學習的能力；（4）激勵了創新精神；（5）取得了實質性創新成果。2006級本科一位同學提出了確定面心立方和體心立方晶體始滑移系的新方法，并在核心期刊正式發表[1]。2007級本科一位同學提出了標注六方晶系晶向指數的新方法，也在核心期刊正式發表[2]；（6）提高了綜合素質。正如學生自己所感受的那樣[3]：鍛煉了語言表達能力，增強了人際交流的能力，提高了同學間的合作能力。

2. 開展“讀書思辨”，培養批判精神

書籍是前人知識的總結，是人類進步的階梯。因此，讀書是學習過程中的重要環節。然而，“學而不思則罔，思而不學則殆”，持何種態度讀書，用何種精神去讀書，用何種方法去讀書，是教學過程中必須正確引導學生的重要問題。

我們在教學中安排了“讀書思辨”環節，鼓勵學生用懷疑的態度讀書，用批判的精神讀書，用思辨的方法讀書，通過讀書思辨激發創新精神、培養創新能力。首先要讓學生不迷信書本，不迷信權威，要用懷疑的態度去讀書。其次要讓學生懂得前人的認識只是相對真理，是有局限性的，并不是對認識的終結，因此要用批判的精神去讀書。最后要讓學生懂得讀書的目的不僅僅是繼承，更是為了發展和創新，因此要通過自己的學習和思考嘗試新的觀點和見解，用思辨的方法去讀書。

材料科學基礎方面的現行教科書及學習輔導教材有幾十種之多。我們要求學生任意選讀一本，針對書中的一個問題進行思辨，在規定的時間內提交讀書報告，將報告在課程網站中集中展示。并對讀書報告進行成績評定，計入課程總成績（約占5%）。

在2007級試行的結果表明，絕大多數同學有很高的熱情和興趣，大膽地提出了各種“疑問”，并查閱參考資料，認真“思辨”，最終得出自己的見解。例如，我們所用的教科書在介紹六方ZnS的晶體結構時寫道: 該類結構實際上是由負離子（S2-）和正離子（Zn2+）各自形成的密排六方點陣穿插而成，其中一個點陣相對于另一個點陣沿C軸位移了1/3的點陣矢量。教師在課堂上指出該段論述是錯誤的，要求同學們自己課外思考，得出正確的表述。經過思辨，不少同學認為：該段論述中有兩處錯誤，一是“密排六方”不是“點陣”，而是“結構”；二是位移量不是“1/3”，而是“3/8”。同學們在讀書報告中的觀點也許還不成熟甚至錯誤，但沒有今日的思想火花，哪會有明日的創造發明。

3. 開展“課外創新”， 提高創新能力

我們充分利用《國家級大學生創新實驗計劃》、《西安交通大學大學生創新實驗計劃》的經費支持以及學院和課程組教師的科研條件，鼓勵有創新愿望并有初步設想的同學積極申報國家和學校的創新實驗計劃項目，指導和幫助他們完成計劃，實現自己的愿望。對于創新成果優秀的學生在課程總成績中額外加10分（但總成績不超過100分）。

在指導學生開展課外創新活動過程中，努力做到既精心指導，又不越俎代庖。愛護學生的創新火花，引導學生獨立思考，尊重學生的獨立見解，真正使學生從中得到鍛煉和提高。

近年來，在學習本課程時有約20%的同學參加了各類課外創新活動，并取得了優異成績。例如，兩個項目組學生的創新實驗結果在著名材料類國際期刊[4，5]上發表。

課外創新活動，一方面極大地激發了學生的創新精神，提高了查閱資料獲取信息的能力、自主學習能力、實驗動手能力、分析和解決問題的能力、用英文撰寫論文的能力；同時，通過對已經學習過的材料科學基本知識的具體運用，進一步加深了對這部分知識的深刻理解；在共同目標下，項目組成員之間也養成了分工協作、討論交流、學術爭鳴的團隊精神。

二、對研究型教學的思考

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一、實驗材料數字化

科學課程標準指出：科學探究要培養學生的實證意識。在探究實驗中，數據是對事物、現象進行定性、定量分析的基礎。在實際探究過程中，部分實驗因收集數據存在一定難度而不免使我們的教學受阻。而數字化就是將許多復雜多變的信息轉變為可以度量的數字、數據，因此數字化實驗材料能以外顯的實驗數據攻破許多傳統材料無法達成的功效。

《怎樣得到更多的光和熱》一課，引領學生探究物體吸熱與物體的顏色及物體受陽光照射角度關系的實驗，并將物體的顏色、照射角度與升溫情況的實驗數據繪制成折線圖，從而進行實證，獲得相應科學概念。分組實驗中，使用傳統的紅液溫度計進行測量，學生很難做到同時快速準確地讀出每隔兩分鐘溫度計示數的變化。尤其改變照射角度后，溫度計的讀數更加不便。因此，在教學中，我改進了實驗材料，采用了可以數顯的電子溫度計，直觀的數字大大降低難度，幫助學生克服讀數的困難。

再如，《聲音的變化》一課中對于“聲音高低的研究”，每到引導學生描述敲擊不同水量的水杯聲音的高低變化時，總會爭論不斷。偶然的機會下，我學會了在電腦上安裝了一個“虛擬示聲波”軟件，教學中，隨著水杯的敲擊，軟件頁面上即顯示出收集的聲音信息通過數字化測量技術轉化為的數字音頻。在直觀的數據面前，終于有了強而有力的證據，學生獲得了一致的發現。

當今時代是信息化時代，而信息的數字化也越來越為研究人員所重視。在我們的科學教學中，引入數字化材料，實現更多數字化測量，無疑可以使我們的實驗教學事半功倍。

二、實驗材料趣味化

科學課堂總給人一種致力于嚴密的實驗推理、嚴謹、按部就班的實驗操作的印象。然而我們應當關注到我們的教育對象只是小學生，他們需要在嚴謹、有效的探究過程中獲得一定的科學素養，但他們更需要一個充滿樂趣的科學課堂。筆者覺得，通過實現實驗材料趣味化，便可將這“趣”輕松與“理”相結合，趣理結合的課堂也正是我們蘇式教育的一大特點。

《空氣占據空間嗎》一課旨在引領學生認識到空氣確實存在，并和其他物體一樣能夠占據空間。對于剛剛接觸科學課的三年級學生而言，空氣是看不見摸不著的，認識空氣能夠占據空間很有難度。實際教學中，筆者通過有問題的杯子這一材料，實現由淺入深的探究教學。當學生經歷了對“海綿寶寶不濕”的探究，初步認識到杯子里有空氣，水進不去，空氣占據空間。隨即出示一個“問題杯子”――帶孔漏氣的杯子，重復操作。學生發現同樣的操作，杯底的海綿卻濕透了，強烈的對比一下激發了學生的興趣，亦使孩子們的思維更進一步“同樣的操作，不同的結果，學生自然想到問題肯定出在‘杯子’身上”。此時學生再次細致地觀察實驗操作，不難發現：杯子入水后有氣泡出來，認識到原來是空氣跑出來了，水進去從而占據了杯子的空間，海綿就濕了。“現在杯子里都是水，如何想辦法把里面的水給排出來呢？”經過討論，最終學生利用吸管穿過杯孔往杯子里吹氣，學生親眼證實了空氣吹進去占據了空間，再次把水擠掉了。從“杯子不進水，海綿不濕”――到“杯子進水，海綿濕透”――“排水”，學生沉浸在有趣的探究中，步步深入，摘得學習的碩果。

以趣味化的實驗材料，實現在“玩”中做文章，不僅抓住學生的心，而且讓學生真正感受到學中玩、玩中學的科學探究樂趣。因此，實驗材料的趣味化是值得我們不斷推敲的！

三、實驗材料結構化

科學教學要以建構主要科學概念為主線，以結構化的活動為構建概念的載體，引導學生在具體的活動中展開思維過程，理解科學的方法與原則，形成更上位、更抽象的科學思想與觀念。而結構化的活動當然有賴于結構化的實驗材料。

《馬鈴薯在液體中的沉浮》教學中，首先，出示了3杯液體，引領學生觀察同一馬鈴薯在不同液體中的沉浮，引起學生的多種推測。其次，又引領學生走進“調制多種液體使馬鈴薯浮起來”的探究。最后，引領學生嘗試“將能使馬鈴薯浮起來的兩種液體混合在一起，再次探究馬鈴薯的沉浮”?！岸喾N液體”，不僅使學生的推測更為豐富，而且使學生獲得了豐富的感性認識，最終改變物體沉浮的核心概念的構建水到渠成。不僅如此，在教學中，除了馬鈴薯我還準備了小石子、番茄等物體，組織學生探究將這些物體放入能使馬鈴薯由沉到浮的液體中，它們的沉浮又會怎樣？“多種物體”的出現，又推動學生自覺運用分析、綜合、邏輯推理等方法嘗試進行解釋，他們嘗試著把物體在各種液體的沉浮與液體的濃度、物體和液體的重量聯系起來進行分析，這就是他們科學概念的形成、轉化的具體表現。

結構化的材料使學生的探究活動結構化，科學課堂也因結構化的活動為載體，豐富了學生的科學認知。長此以往，學生定能夠通過探究建構核心概念，學生的科學素養也將不斷提升！

四、實驗材料精致化

精致，謂精巧細致；細密。打造精致的課堂教學也是我們蘇式教學的一大特點。許多時候，我們難免因實驗材料的不完備而出現異樣的結果，或實驗結果不能直觀說明問題，最終無益于學生科學概念的建構。所以說，我們需要依托精致化的實驗材料方能達成精巧、細密的實驗教學。

傅科擺實驗是證明地球自轉的著名實驗，學生對此實驗的興趣也是極高的，然而實際操作起來比較困難。隨著底盤的不斷轉動，擺要么很容易打在鐵架上，要么就是跟隨底盤偏轉，通過實驗無法直接證明地球在自轉。要使這一現象得到解決，必須從改進實驗材料入手。首先，我便著手自制教具，對材料進行精致化地處理：利用滾軸原理將大小不同的兩個圓盤進行組合，使其能平穩靈活轉動，并將上層的小圓盤進行360份的等分，并做好標記。其次，用不銹鋼條焊接了一個三角鐵架置于圓盤之上，高度適中。最后，在三腳架上安裝單擺。這樣一來，傅科擺實驗操作平穩，學生便可以直觀地找到地球自轉的證據了。在“地球”單元，抽象的天文知識教學往往都需要借助精致的材料架構有效地模型，方能突破難點，幫助學生理解教學難點。

精致化的實驗材料，可使科學教學中的實驗難點于無形中不攻自破，那么在實驗材料上多花幾分心思自然是值得的！

五、實驗材料生活化

《課標》指出，科學課程應具有開放性。這種開放性表位為，要引導學生利用廣泛存在于學校、家庭、社會、大自然、網絡和各種媒體中的多種資源進行科學學習。因此，在教學中，通過教師的以身試教，引入各種生活中的材料作為探究材料，幫助學生建構生活與科學緊密相連的意識。幫助他們不斷擴展對周圍世界科學現象的體驗，并豐富他們的學習經歷。

《運動與摩擦力》教學中，我為學生提供光滑的鐵筷子和粗糙一些的竹筷子，讓學生分別用兩種不同的筷子夾取細小的物體；并用同一種筷子夾取粗糙程度不同的物體。這樣的實驗探究簡單易行，學生獲得體驗后，很容易產生問題，夾取物體的難易程度是否因產生的摩擦力不同而引起的，為后續探究埋下伏筆。

將生活中隨時可取的物件巧變為進行科學探究的實驗材料，既便于師生的收集、使用，更重要的是拉近了科學與生活的距離，讓學生感到“瓶瓶罐罐當器材，拼拼湊湊做實驗”的樂趣，感受到實驗來源于生活，貼近于生活，使學生了解到并不是只有實驗室中的高精儀器才能做實驗，并不是科學家才能做實驗。巧選生活中的材料，可將科學課中的實驗落到實處，何樂而不為？

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關鍵詞：光學材料;干法刻蝕;二氧化硅;工藝條件

1.反應離子刻蝕的基本原理分析

射頻輝光放電后會使反應氣體被擊穿從而產生刻蝕所需要的等離子體，等離子體中不僅包含正離子和負離子，同時也含有可以與刻蝕樣品表面發生反應的游離基和自由電子，這便是反應離子刻蝕中應用化學作用進行刻蝕的基本原理。而陰離子和陽離子在電場作用下可以射向刻蝕樣品的表面，從而實現對刻蝕樣品的物理轟炸，這便是反應離子刻蝕中應用物理作用的基本原理，而通過物理作用和化學作用的結合便可以完成對樣品的刻蝕。

2.反應離子刻蝕工藝研究內容及方法

關于光學材料在不同工藝條件下的反應離子刻蝕研究，在實驗過程中將實驗硅片作為基礎材料，并通過CVD技術使實驗硅片生成實驗所需要的二氧化硅層，在一定的沉積工藝條件下保證所制備的二氧化硅薄膜具有實驗所需要的各種性質，并保證其致密性、折射率等都可以達到光學材料所具備的相應標準，這樣才能確保實驗結果在光學材料干法刻蝕應用中的有效性。二氧化硅膜在滿足標準后要對其均勻性進行檢測，可以運用橢偏儀對二氧化硅膜的厚度與折射率進行測量，這樣才能使實驗結果完全可以代表硅片表面在干法刻蝕工藝中的實際膜厚，對保證該實驗結果的合理性、科學性、準確性以及有效性有著重要意義。反應離子刻蝕工藝實驗過程中將CHF3作為刻蝕氣體，當刻蝕氣體在反應室遇到輝光放電會發生下列化學反應：

CHF3+e-CHF2++F（游離基）+2e-

而在化學反應之后所生成的游離基可以與樣品表面的SiO2發生以下反應：

SiO2+4FSiF4+ O2

二氧化硅在化學反應中所分解出來的氧離子會與CHF2+基團發生反應，并可以釋放出多種揮發性氣體，在刻蝕工藝中需要將這些氣體從反應腔體中徹底抽出。刻蝕實驗后要對剩余的二氧化硅膜進行再次測量，通過與第一次測量數據的對比便可以通過定量計算的方式來確定刻蝕速率及均勻性等，這也是該實驗最后所需要的研究的各項干法刻蝕參數。

3.反應離子刻蝕工藝實驗結果分析

本文在實驗過程中通過改變反應離子刻蝕工藝條件來獲取實驗結果，表1是不同氧氣流量下二氧化硅的刻蝕速率及選擇比，基于四次實驗結果對反應離子刻蝕工藝條件變化對刻蝕速率、均勻性等方面的影響進行分析。

圖1是本文通過實驗結果對氧氣流量與選擇關系的分析。

（1）刻蝕氣體流量對刻蝕效率的影響。通過實驗結果我們可以分析出刻蝕氣體流量與樣品刻蝕效率的對比關系，在實驗中不斷加大刻蝕氣體流量會使反應氣體濃度不斷上升，從而使二氧化硅在刻蝕過程中表面受到的化學作用和物理作用更加充分，這在很大程度上提高了樣品的整體刻蝕效率，但隨著氣體流量逐漸接近飽和狀態，真正參與化學作用和物理作用的氣體十分有限，這樣便會導致樣品在刻蝕過程中的刻蝕效率受到很大限制。如果氣體流量在氣體達到飽和狀態后依舊增加，這樣會使反應離子之間的碰撞更加激烈，離子碰撞會消耗其自身一定的能量，而這會在很大程度上削弱離子的物理作用，從而導致樣品在實驗過程中的刻蝕效率受到很大削弱，所以，接近飽和狀態的氣體流量是最佳工藝條件，其對提高刻蝕效率、節約氣體資源有著重要作用。

（2）溫度和氣體壓強對刻蝕效率的影響。光學材料在干法刻蝕過程中，由于化學作用和物理作用，會使粒子在相互碰撞及撞擊樣品表面的過程中產生一定的熱量，而熱量過高則會導致二氧化硅樣品表面受到損傷，因此，反應離子刻蝕過程中需要通過冷卻系統來對樣品表面溫度進行控制，在實驗過程中對二氧化硅樣品進行溫度控制不會對刻蝕效率產生影響，或者是溫度變化對二氧化硅表面的刻蝕效率有著很小的影響。在實驗過程中，將射頻功率和氣體流量控制在穩定條件下，逐漸增大氣體壓強，并對實驗結果進行對比，發現當氣體壓強逐漸升高的時候刻蝕效率會有很大提升，這是因為氣體壓強的增加會使反應室中的反應氣體的濃度也隨之增加，這樣便在很大程度上提高了化學反應的效率，從而使二氧化硅樣品表面的整體刻蝕效率也有很大提升，但是在氣體壓強增加到一定程度時會使反應離子接近或達到飽和狀態，此時如果繼續增大氣體壓強則會加速粒子之間的碰撞使其能量被消耗，很大程度上限制刻蝕效率。

4.結語

篇9

關鍵詞： 《材料力學》 教學方法 教學改革 教學內容

材料力學是工科類專業的一門重要專業基礎課，是連接基礎知識和專業知識的橋梁，在人才培養中發揮著重要作用。該課程提供的簡化分析方法和結果可直接應用于工程結構設計，已成為許多設計規范的內容，具有很強的實用性。因此，學好這門課程，對工科類各專業的學生來說具有非常重要的意義。

應用型人才培養重在培養學生解決實際問題和實踐創新的能力，使其成為適應社會需求的高素質專業人才。隨著科學技術的飛速發展和教學改革的不斷深入，傳統的教學方法和教學內容已不適應新形勢的要求，教學改革勢在必行。為了培養基礎扎實、適應性強、具有創新能力的應用型專業人才，提出了課堂教學改革的基本方案。

一、教學內容的更新

材料力學的學習目的重在工程應用，目前所學的基本內容過于陳腐，不能與現代工程實際接軌。例如以往在研究材料的力學性能時，只注重低碳鋼和鑄鐵等材料，生產實際中應用較多的復合材料卻從未涉及，因此我們應當加入一些常用復合材料（如甲基丙烯酸塑料）的力學性能；在講彈性材料軸向拉、壓時適當加入非彈性材料（如高韌性的金屬材料）的變形；在講最大拉應力強度理論時，介紹斷裂力學的基本思想等[1]。補充這些新內容的目的是拓寬學生的知識面，提高學習興趣。刪除一些在后繼課程中相重復的內容及工程實際中應用很少的內容，如土木專業中刪除能量法與動荷載和交變應力，以減少學生的負擔。

二、采用新型教學方法

傳統的教學方法是老師講得過多、過細，學生只是被動接受，而難以將所學的知識進行完全的消化和吸收，因此，必須對教學方法進行進一步的改革，采用以下新型教學方法：

1.對比教學法

材料力學的特點就是內容多、概念多、公式多，而各部分間有較強的關聯性和相似性。根據關聯性和相似性，引導學生以對比的方法將各部分知識有效聯系，這樣不但可以幫助學生系統地理解和掌握知識，還有助于理解整個課程的理論體系，做到舉一反三、學以致用。四種基本變形中構件所受外荷載的對比：不同的受力方式對應不同的變形，學生通過熟練正確對比，可以確定構件對應的基本變形和組合變形；通過四種基本變形下應力公式、變形公式的對比可以幫助學生短時間內熟記公式；基本變形與組合變形的對比有助于學生正確分析組合變形的形式，從而進行強度計算；過去與現代的對比，有助于學生理解力學的發展過程和發展趨勢。

2.問題教學法

材料力學是一門與工程實際和現實生活緊密相關的課程，為了激發學生的學習能動性，強化學生學以致用的能力，采用問題啟發式教學方法。結合日常生活和周邊的實例向學生提出一系列與材料力學相關的問題，并鼓勵學生提出與課程相關的生活實例，刺激學生從被動聽課轉換到積極主動思考，這樣不但調動了學生的學習主動性，還活躍了課堂氣氛，增加了師生間的互動，取得了良好的教學效果。

在講解彎曲合理截面時，提問：“竹子的截面形狀，鐵軌的截面形狀，骨骼的截面形狀分別是什么樣的？并要求結合所學知識進行理論分析”“為什么竹子會地下粗，頂端細？”等一系列問題。這些問題在學生理解合理截面和等強度梁方面起到事半功倍的效果。

三、教學手段的改革

在傳統教學中，主要采用“黑板+粉筆”的教學模式，這種教學手段存在很多弊端。第一，有些破壞現象比較抽象，老師只用語言描繪，學生很難理解，如果把這些破壞或變形過程以動畫的形式演示，學生就容易理解并對此留下深刻印象。在多媒體教學中，我們還可以展示工程實際圖片，幫助學生理解和強化工程概念，更好地實現理論知識與工程實踐的結合。第二，在材料力學中，如何將工程實際結構簡化成力學模型也是非常重要的一部分內容，老師很難將工程實際圖描繪在黑板上，這樣導致學生遇到實際結構時束手無策，不知道該簡化成何種力學模型，使理論與實際相脫節。采用多媒體課件可將工程中不同結構的圖片展示給學生，結合實際講解力學模型的簡化，提高學生解決實際問題的能力。

多媒體教學課件增強了教學內容的直觀性，提高了學生的注意力和興趣，有助于學生對教學內容的正確理解，更多地應用了工程背景，強化了工程概念，有助于實現啟發式教學。

四、案例教學法

材料力學是一門比較枯燥的課程，傳統的授課方式往往使得課堂更加沉悶，不足以強化學生的工程意識。為了調動學生的學習積極性，活躍課堂氣氛，老師講完知識點，給學生舉一些與之相關的工程實例，將疑問留給學生，讓他們思考并主動發言，也可以作為課堂討論。講解完剪切和擠壓，結合“泰坦尼克號”的破壞現象分析破壞原因；結合等強度梁的概念講解香港著名建筑“中銀大廈”的設計理念；日本著名建筑師坂茂用紙筒在法國河上建造了一座紙橋，能同時允許20人用過等工程實例[2]。實施發現，運用這種教學方法大大提高了學生的學習興趣，活躍了他們的思維，有的學生也能提出一些較為尖端的問題跟老師探討。

通過上述教學改革，可以提高教學水平和教學質量，加深學生對材料力學中的基本概念、基本理論和基本方法的理解，使學生從學會變成會學并做到學以致用，使學生能在以后的學習和工作中具備扎實的基礎知識和一定的創新能力，以更好地適應社會的需求，同時教師的教學水平和知識水平也會得到相應的提高。

參考文獻：

[1]趙桐，潘穎.材料力學研究性教學探討[J].高等建筑教育，2012，21（6）：133-135.

篇10

關鍵詞： 高中 政治 材料 分析

材料分析教學法主要是根據教學大綱規定的教學目的要求，在教師的指導下，通過對典型材料的分析，使師生雙方互動起來，調動師生雙方的積極性來完成教學目標。它要求運用多種形式啟發學生獨立思考，對材料和問題進行分析研究，提出見解，做出判斷和決策，以利提高學生分析問題和解決問題能力的一種教學方法。然而，在我們政治課教學中，運用材料分析教學法時常會出現一些誤區，如果不注意克服，教學效果將大打折扣。本文就當前高中政治課教學中如何走出材料分析教學法誤區進行了研究。

一、材料外延的縮小化

材料分析教學法中的材料有十分豐富的內容。從材料的載體上講，包括文字材料、圖像材料、聲音材料，以及由它們共同組成的多媒體材料。從具體內容上講，可以是文字、圖片、漫畫、音樂、相聲小品、視頻聲像等。單就文字而言，包括故事、案例、名人名言、科學原理、成語典故、俗語、文獻、教材中的小字、自己加工的文字等等。從材料的來源講，有的是就地取材――來源于教材，這種材料，雖大多屬于文字材料，但要用好，也要用適度，不可全用，也不可不用；更多的材料來源于教材之外，這些材料不但符合政治課“與時俱進”的特征，而且對學生能力的培養有實在的意義，學生對這種材料的興趣往往大于來源教材上的材料，因此，教師應特別用好。做到適時、適度地補充。

二、材料準備的隨意化

其實，就是在傳統的教學中，運用材料也是一種很常見的現象，但是有的教師隨意地運用材料，沒有準備地運用材料也是常見。材料分析教學法中材料必須具備科學性、準確性、針對性的特點。表述不清、針對性不強甚至包含錯誤內容的材料，會在很大程度上降低學生對材料的信度，影響學生的學習激情和學習興趣。我們不難想象，學生面對一個材料時，連最基本的要素（時間、地點、人物、情節）都不準確，他們的感覺是什么。他們可能會說，我的老師怎么這么粗心；他們也可能會說，老師也不過如此――“不學無術”。我們也不難想象，當教師在教學中運用一個材料時，師生分析、討論、總結，最終結果卻是“下筆千言，離題萬里”，得到一個十分別扭的結論，甚至出現不能“自圓其說”的情況時，大家此時的感受是什么。因此，這可謂材料分析教學法之大忌。

這就對我們平時積累材料提出了更高的要求，做一個細心的人，切不可粗枝大葉，不求甚解。當然，關鍵是對我們的備課提出了更高的要求，應樹立“課前辛苦一點，課堂才能輕松一些”的觀念。必須做到多想、多查、多問、多交流，有的時候甚至還必須發揮集體的力量和團隊精神。最后，實在做不到有科學性、準確性、針對性的材料，“三思而后用”。對那些可以通過自己加工而不會影響效果的材料，是可以加工后再用的，如非科學原理的材料、非名人名言的材料、非成語典故的材料，否則，干脆就不用。

三、教學方法的單一化

我們一說到材料分析法，可能大家很容易把它僵化成一種獨立的甚至是孤立的教學法在課堂中運用。在具體實施的時候，有的教師包辦得太多，特別是講得太多，沒有通過各種有效的教學手段對材料進行很好的挖掘，做到對材料的充分利用。事實上，在材料分析法中，無論是呈現材料，還是體驗材料，未必一定要由教師去完成。因此，材料分析法同其它的教學法一樣，都需要同別的教學法結合起來。只有這樣，才能充分地調動學生們的積極性，實現新一輪基礎教育課程改革提出的“發揮學生主體性”的目標，也才能真正地體現教師作為一名導演，而不是演員的作用。

為了能夠把材料分析法同其它的教學法有機地結合起來，教師在進行教學設計和實施課堂教學的時候，一定要堅持認真細致的原則，講究教學法技巧和藝術。就拿材料分析法和問題式教學法的結合來說，無論是材料的提出，還是對材料的體驗，都可以同問題式教學法很好地結合起來。也就是說，材料的呈現，可以根據教學的需要，結合材料的難易程度，由學生自己提出來，在體驗材料的階段，更應注意通過問題的形式來讓學生參與教學。在這一階段，問題仍然可以由學生在教師的組織下提出來。特別注意，問題提出來以后，教師一定要有耐心，對學生要有信心，學生在對問題進行討論、交流時一定要讓他們充分思考、發言，不要經常出現對問題過早的提示，甚至于耐不住寂寞，一語道破天機或者過早地進行總結性講授。當然，也不要讓提出的問題不了了之，除非是有意的設計。

四、運用模式的固定化

在運用材料分析法的時候，我們還習慣于只在或者固定在某一個教學環節運用，如在新課導入環節，很多教師都注意到了運用材料導入來激發學生的學習興趣，但在新課學習、復習、鞏固、練習、檢測等更多的教學環節卻不注意運用材料，從而出現了在運用模式上的固定化。