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一、教學內容優化
哈爾濱工程大學《材料科學基礎》課程主要針對材料科學與工程專業開設，材料科學與工程專業下設金屬材料與表面工程、材料成形與控制工程、無機功能材料、高分子和復合材料四個方向。根據學校厚基礎、寬口徑的人才培養要求，選用由趙品主編，哈爾濱工業大學出版社出版的《材料科學基礎教程》，該教材是高等學?！笆晃濉币巹澖滩摹＝滩膬热菀越饘俨牧蠟橹鳎嬖诓糠终鹿潈热莶粔蚓唧w深入的問題。因此，授課過程中參考了胡庚祥主編，上海交通大學出版社出版的《材料科學基礎教程》，對教學內容進行了重新組合遴選，遵循以金屬材料為重點，以材料成分-組織結構-制備工藝-性能之間的關系作為主線，提煉出材料的共性規律，并輔以包括晶體結構、晶體缺陷、金屬凝固、二元和三元合金相圖、金屬材料中的塑性變性與斷裂、回復與再結晶、擴散、金屬固態相變等的相關內容，適當地增加與課程內容相關的材料實例來進一步闡明材料的成分、組織結構、制備工藝和性能之間的內在聯系，增強學生的理解能力?？紤]到本校材料科學與工程專業的四大方向，在重點介紹金屬材料理論體系的前提下，要考慮到全部材料領域的基礎理論范疇，并站在科學體系層面上進行課程內容的整合，兼顧到金屬材料、陶瓷材料、高分子材料和復合材料等的各自特性，利于學生在更寬闊的視域中掌握材料科學的基礎知識。并緊跟學科發展，將材料科學的發展前沿知識與最新科研成果融入課堂，及時補充到《材料科學基礎》課程教學內容中，這樣既可以保持教學內容的新穎性，又可以開闊學生的視野，使學生對相關科研領域的國內外發展動態有所了解，并可能從中產生一些新的想法。教師在教學過程中也可以穿插適當的科研實例，有意識使學生接觸前沿科學知識，調動學生的學習積極性，提高學習興趣和創新意識，變被動學習為主動學習，以興趣引導學習，勢必事半功倍。同時，根據我校的特色，嘗試將課題組或相關學科的科研成果滲透入課堂教學，有重點、有針對性地引入諸如用于船舶工業中的合金、用于海洋裝備上的材料等知識。增強教學的時效性，使學生感覺學有所用，加強理論知識與生產實際的聯系。
二、教學方法改革
傳統的教學方法主要以教師課堂講授、板書為主。但是材料科學基礎涉及的理論知識比較復雜、抽象，較難理解，如晶體的空間結構、顯微金相組織、三元合金相圖、金屬的塑性變形等許多概念和知識都是學生難以想象和教師難以用語言描述的。對這類內容仍采用傳統的授課方法，會導致學生學習的難度大，興趣差，教學效果不佳。所以有必要對傳統的教學方法和教學手段進行改革。相對傳統的教學方法，多媒體教學具有直觀、形象、生動的特點，而且它傳授的知識量更大。但是，多媒體教學的使用往往導致教師把更多的精力放在課件的新穎性和備課的便捷性上，理解不到位而囫圇傳授的情況和過量灌輸的事情時有發生。針對這種情況，應該采用多媒體教學與板書相結合的方式，注意教學過程中信息的傳遞量和教學內容的科學性、先進性。將多媒體教學與板書相結合，可彌補板書在時空上的不足，使抽象的知識形象化，同時能夠增加課堂信息量，開闊學生思維。例如，晶體結構中面心立方和密排六方結構的空間堆垛、晶體結構缺陷中位錯的形成和運動過程、晶體結晶和固態相變過程中的形核及生長過程、三元合金相圖的各相區劃分、金屬塑性變形的滑移和孿生過程等內容都是教學中的重點和難點，學生理解起來很困難。如果采用多媒體技術中的二維或三維動畫對這些內容進行演示，就可以使其更形象和生動化，便于加深學生對這類內容的理解，明顯地提高教學效果。但是教師在授課過程中還不能過多地依賴多媒體教學，如果一味地應用多媒體授課，學生也可能會因為課件變化快或信息量過大而難以消化，反而影響學習的積極性。因此，有效的方法是將多媒體課件與板書相結合，二者相互取長補短，而且在授課過程中，將二者恰當有效地結合也是提高教學質量和教學效果的關鍵。教學內容中涉及到的一些基本理論和公式應使用板書的方法講解，這樣在基本理論或公式的推導過程中，能夠給予學生充分的理解時間，引導學生全程跟住教師的思路，更好地理解和掌握，還可以調動學生參與的積極性。涉及到的新材料開發、具體制備工藝和加工過程以及應用情況，可以通過視頻形式更形象、直觀地來幫助學生理解，加強學生對基礎知識與實際生產聯系的理解，同時也激發學生對科研的興趣。
此外，在教學過程中要堅持“以學生為主體、教師為主導”的理念，采用集引導法、討論法、案例法于一體的教學方式，充分調動學生在課堂上參與的積極性和主動性。每次在講授新內容之前，可以結合工程實際列舉相關的科研或生產實例，提出需要解決的問題，在此基礎上引出解決問題所涉及到的理論知識，進而引出授課內容，這樣不僅可以激發學生的學習興趣，而且可以啟發學生理論聯系實際的思維方式。授課過程中，注意各章節內容的前后貫通，說明各部分內容之間的相互關系，理清各知識點的聯系和區別，體現課程教學的整體性，使課程內容清楚、簡單。轉換教學內容時，一定要交待交代清楚前后兩部分內容間的銜接關系，以使學生明白課程教學內容的延續性、完整性以及編排的必然性。
授課時可以結合教師的科研課題，引入基于項目的課堂教學方式。教學中引入部分科研工作的內容，引導學生從科學研究成果中學習基本概念，將死記硬背的一些枯燥無味的抽象概念變為探究和解決問題的手段，增加學生的興趣，提高學生對理論知識的理解和掌握程度，激發科研興趣。同時將科學研究方法和手段融入教學中，使教學真正成為培養學生創新能力的重要環節。
三、實踐教學方法的應用
材料專業基礎課，是培養學生科研能力和創新能力的重要課程。在教學時必須注重理論和實際的緊密聯系，在課程安排上要堅持理論授課與實驗操作齊頭并進。我校通過獨立開設的《材料科學基礎》實驗，不僅有利于加深學生對理論知識的理解，培養創新思維，而且還有利于鍛煉學生的動手能力，使他們愿意去主動探究，培養學生從事科研的能力。我校開設的《材料科學基礎》實驗分為三個環節，即驗證性實驗、設計性實驗和創新性實驗。其中，驗證性實驗是使學生驗證已學過的理論，鞏固和加深對已學過知識的理解。對于某些未能開設的實驗，在課堂上以圖片、動畫或插播媒體文件的形式展示實驗過程和實驗結果，從而使學生對所學知識的理解更加透徹。在此基礎上，通過開放實驗室，進行設計性實驗和創新性實驗，主要培養學生綜合應用所學知識的能力，提高學生親自設計實驗、解決工程實際問題的能力。在這三個環節的實驗中，將設計性和創新性實驗教學列為重點，通過這兩個實驗的開設，可以加強學生實踐能力和創新能力的培養。也可以通過為大二或大三對科研有興趣的學生配備導師，讓他們參與到某些教師的科研項目中，這樣可以讓學生盡早地把所學的理論知識真正應用到實踐中，從而鍛煉學生從事科研工作的能力、掌握科學的研究方法和培養創新思維。
四、結語
通過多年的教學實踐，對《材料科學基礎》課程的教學內容、教學方法和手段進行了有益的探索和研究，取得了較好的效果。通過課程內容的優化、引入材料科學發展的前沿知識和基于項目的課堂教學模式，提高了學生的學習和科研興趣。應用實踐教學的方法，使學生更好地掌握基礎理論知識，提高分析問題和解決問題的能力，增強創新意識。
關鍵詞：
晶體學；教學內容；教學手段；研討式教學；教學改革
一、前言
《晶體學基礎》課程是為地質學、材料科學、礦物學等專業學生在完成高等數學、普通化學和物理學等公共課程后而開設的一門專業基礎課[1-4]。對于材料科學與工程專業的學生而言，《晶體學基礎》課程中的晶體結構、晶體對稱性、倒易點陣、晶體投影、晶體生長、晶體缺陷等晶體學基本知識，是進一步學習《X射線衍射》、《電子顯微分析》、《材料科學基礎》、《材料力學性能》以及《材料物理性能》等專業課程的基礎[2]。在材料科學領域，調控材料的性能是人們追求的目標。如果一種材料的成分確定，那么它的電學、光學、磁學以及力學等性能將取決于材料的晶體結構類型和晶體中存在的缺陷特征（如雜質原子的濃度、位錯密度和晶粒尺寸等）。因此，《晶體學基礎》課程的基礎知識不僅在材料科學與工程專業各門專業課程的教學中起到重要的作用，而且將對學生們將來的材料科學與工程實踐起到重要的指導作用。開設《晶體學基礎》課程以前，北京航空航天大學材料科學與工程專業的晶體學教學計劃主要安排在《材料科學基礎》課程中，大約講解4學時。另一方面，在《X射線衍射》和《電子顯微分析》等專業課程教學過程中，過去通常要利用2～4學時來講解布拉斐點陣、倒易點陣等晶體學知識。這使得部分晶體學知識被重復講授，而一些重要的晶體學知識沒有得到無法全面、系統和深入地講解。基于以上原因，北京航空航天大學自2010年起對材料專業的本科2年級學生開設了《晶體學基礎》課程。通過過去幾年的《晶體學基礎》課程教學實踐，學生們普遍反應對晶體學基礎知識的理解更加全面和深入了，同時在學習與晶體學相關的其他材料專業課程時，也更加得心應手。但是，目前的晶體學教學中還存在以下3個主要問題。
1.晶體學涵蓋的內容十分廣泛，它是多個學科的重要基礎課程，不同學科對于晶體學知識的側重點有所差別。目前，國內《晶體學基礎》的教材主要是面向地質和礦物專業而編寫的[5]，其包含的內容以及章節編排次序也是為了使地質和礦物專業學生更好地掌握相關晶體學知識而設計的。所以，現有教材的教學內容以及講授次序并不完全適用于材料專業《晶體學基礎》課程的教學。
2《.晶體學基礎》課程中包含著很多晶體學基本概念，同時還有非常抽象的宏觀和微觀對稱操作以及晶體的投影操作。在以往的晶體學教學過程中，主要借助一些靜態的二維或者三維圖片進行講解，其表現力度有限，無法有效地使學生理解和掌握抽象的晶體學基本概念和理論。
3.在《晶體學基礎》的授課形式上，過去主要以教師講授為主，學生主動參與較少。僅僅通過教師對《晶體學基礎》中復雜空間對稱變換進行講解，難以使學生深入理解晶體中對稱特點、內部質點的堆積規律以及復雜的空間概念。同時，這樣也不利于學生創造性思維和解決實際問題能力的培養。由以上分析可見，現有的《晶體學基礎》教學已經難以滿足材料科學與工程專業學生培養目標的要求。因此，我們有必要對該課程的教學內容、教學手段和教學模式進行改革，以充分調動學生的學習積極性和主動性，提高學生的學習興趣，使學生真正理解和掌握晶體學知識的精髓，為學生在將來的材料科學與工程實踐中打下良好基礎。
二、教學內容和講授次序的改革
目前，本?！毒w學基礎》的教學課時共32學時，與地質學和礦物學專業相比，總授課時間較少[3，4]。為了在有限的教學時間內講授材料科學專業學生所必需掌握的晶體學基礎知識，有必要將那些與材料科學專業相關性不大的內容進行刪減。例如，晶體理想形態和晶體規則連生方面的內容對地質學和礦物學專業十分重要，但是對于材料專業學生來說，只需要在課程緒論中加以概述就能夠滿足本專業的教學要求了。同時，對于后續材料科學的其他專業課程將詳細講解的知識點，也可以進行適當刪減，如晶體相變、晶體物理學等內容。另一方面，對于進一步學習材料專業其他課程而需要用到的一些重要晶體學基礎知識，應該增加講解內容的深度。例如，倒易點陣、吳氏網等基礎知識對于分析材料的微觀結構特征至關重要，但是，現有教材中的以上相關內容過于簡單，無法滿足材料專業學生的培養要求，所以，需要增加相關的授課內容。教學內容的變更促使我們進一步思考授課內容編排的邏輯性。由于晶體學授課內容和側重點發生了變化，所以，我們就不能按照現有教科書中針對地質和礦物專業的教學目的來安排授課次序，而應該按照材料專業對晶體學教學內容的要求，研究如何安排授課次序才能更有利于本專業學生由淺入深、循序漸進地學習相關晶體學基礎知識。例如，在講解晶體宏觀對稱性之前，有必要先講解一些典型晶體結構的實例，以幫助學生形象地理解復雜的空間對稱操作；將晶體的微觀對稱和空間群知識從原教材的第七章提前到第三章[5]，使其與晶體宏觀對稱合并成晶體宏觀和微觀對稱一章，這樣有利于從宏觀和微觀相互聯系的角度進行講解；另外，倒易點陣知識應該從原教材的第一章后移到第四章，在講解完晶體定向和晶體學符號之后，學生們熟練掌握了晶體正空間的晶面和晶向指數，此時講授倒易點陣知識更有利于學生理解復雜的正空間和倒易空間的相互變換。
三、教學手段的改革
《晶體學基礎》課程的難點是晶體宏觀和微觀對稱、晶體的投影以及內部質點的堆積。除了采用傳統的板書和二維圖形對這些晶體學難點知識進行講解以外，我們應該更加注重利用一些三維模型。例如，在講解晶體的球面投影和吳氏網過程中，利用地球儀作為三維實物模型，能夠更好地說明晶體的各個晶面在進行球面投影過程中的操作次序，以及解釋如何利用吳氏網來計算晶面夾角。在講解晶體的旋轉對稱時，可以利用一些特制的三維立體模型，形象地顯示出不同軸次的旋轉對稱；另外，在講解晶體的極射赤平投影時，可以針對一些具有特殊對稱特點的宏觀晶體，讓學生自己動手制作相關的三維實物模型，通過觀察各晶面的投影特點，加深對極射赤平投影知識的理解。同時，為了使學生更加形象地把握各種對稱變換特征和晶面投影規律，我們應該進一步利用三維多媒體軟件，制作一些三維動畫作為輔助教學手段[6]。這樣能夠通過三維旋轉來觀察晶體的宏觀對稱特點以及晶體結構中的質點（原子、分子或離子）位置，滿足晶體宏觀和微觀對稱要素及其操作等抽象教學內容的教學目的，使學生能夠直觀地觀察不同宏觀和微觀對稱操作的特點，從而加深對這些抽象晶體學概念的理解。
四、研討式教學模式的改革
本?！毒w學基礎》課程在開課初期的授課形式為大班整體授課，包括所有材料專業大二的學生（約150名）。由于聽課學生人數較多，導致教師難以實時掌握學生的聽課效果。故而，本校自2013年起對《晶體學基礎》課程進行了“小班化”教學實驗（每班70～80人），有效地提高了授課效果。但是，目前的教學模式基本上還是以教師的“填鴨式”教學方式為主要授課模式，學生缺乏學習的主動性，沒有積極地思考問題。因此，應該實現教師和學生共同主導本課程的教學過程，通過師生之間以及學生之間“研討式”的教學模式，使學生在研討過程中理解和掌握《晶體學基礎》的基本概念和抽象知識。針對每堂課的重點講授內容，教師在課堂中提出相關問題，將學生分成若干小組，每組4～6人，在教師的引導下，通過學生之間反復討論將復雜的晶體學問題進行逐步闡明，這樣也有利于檢驗學生對每堂課知識的掌握情況。同時，將分組討論的結果納入平時成績的考核體系，鼓勵學生主動提出問題，并積極地通過討論來相互啟發，進而解決各個難點問題。另外，師生應該充分利用本校在校園網上建立的晶體學課程中心平臺。一方面，鼓勵學生在網絡上進行自由討論，另一方面，讓學生針對以上問題在課堂上以小組為單位進行發言和討論。通過以上“研討式”教學模式及時獲得學生學習效果的反饋，從而調整講課速度，提高學生的學習效果。
五、總結
《晶體學基礎》是材料科學與工程專業的重要基礎課程，應該按照材料科學專業學生應該掌握的晶體學知識，優化編排授課內容和次序，提高授課效果；利用三維晶體學動畫模型，加深學生對晶體對稱要素及其操作等復雜晶體學概念和理論的理解；建立“研討式”教學模式，針對課程的重點和難點，提出學生課堂和課后研討的主題，檢驗學生對授課內容的掌握情況，提高學生通過主動提問以及相互討論而獲取知識的能力，最終使學生更好地掌握材料科學專業必需的晶體學基礎知識，培養學生分析問題和解決問題的能力。
作者：劉彤 單位：北京航空航天大學材料科學與工程學院 北京市材料科學與工程實驗教學示范中心
參考文獻：
[1]張恩.關于《結晶學與礦物學》教學模式的探討[J].中國地質教育，2000，（4）：41-43.
[2]張英.材料大背景下晶體學課程的改革與創新[J].科技文匯，2011，（10）：71-72.
[3]何明躍《.結晶學與礦物學》教學改革探索[J].中國地質教育，2000，（4）：57-58.
中圖分類號：G642 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2013）36-001-01
材料工程基礎作為一門課程主要是材料科學和工程學科的基礎課，其中主要講了有關金屬、陶瓷、有機高分子以及復合型等材料的生產、加工和材料改性的理論、方法。這門課程主要是培養學生分析問題、解決問題的能力，同時教學生掌握應用工程基礎知識的能力。通過對材料工程基礎的學習，使得學生的知識面更廣，除此，更要注重提高學生的綜合素質、材料的應用能力以及工程的意識。
一、材料工程基礎的教學內容
在對材料工程基礎課程的教學內容進行設置時，首先，一定要注意在材料科學和工程四要素的基礎上，介紹金屬、陶瓷、有機高分子以及復合性等材料的制備、合成和加工的基本原理與方法，滿足學生對學識的要求，也使學生更加了解材料的思維方法、工程意識以及應用技能。其中材料科學和工程的四要素指的是材料組成及結構、材料性能、材料使用效能和材料的合成及加工。其次，引進新技術、新材料的內容在材料工程中的應用，同時對其進行分析、評價，還引進可持續發展的內容應用在材料工程中，加強學生對材料工程的認識。
二、材料工程基礎課程的建設
材料工程基礎是材料科學和工程的基礎課程，我們對材料工程基礎課程進行的建設主要有以下幾點：
1、課程目標
做好材料基本知識的傳授，為學生學好材料科學和工程的基礎理論打下一個堅實的基礎，培養學生運用材料科學和工程基礎理論分析、解決問題的能力。
2、課程體系
材料工程基礎課程中講了有關材料生產、材料加工和材料改性的理論及方法。其中的中心是金屬材料的學習，同時引進其他材料（陶瓷、高分子以及復合型等材料）共性和個性的特點內容，統籌材料科學和工程的系統性、實踐性，顯示出材料的應用性能。確定課程的重點，將材料科學中的共性與材料的多樣性結合，確定專業研究的方向。
3、課程內容
吸取先進的教學經驗，結合經濟發展的需要，處理好課程建設之間（本課程與專業系列課程的建設）的關系，在傳授材料知識的基礎上，注重高新技術中新的材料、工藝、技術。
4、實踐教學
通過新的技術方法（如多媒體）將理論教學與實踐教學結合起來，關注內容綜合化以及形式的多元化，提升教學效果。
三、材料工程基礎課程的改革實踐
在材料工程基礎的課堂教學中，我們通過多種教學方法的結合來培養學生的綜合素質和能力。
首先，基礎知識的加強。1、重點關注課程的基礎性；2、在制定教學大綱時，主要側重基礎理論知識的整編；3、學習時注意將相關的學習內容做好連接，規避重復性。
其次，專業知識面的拓寬。打破材料之間的界限，站在材料科學和工程的角度思考，拓展知識面。
第三，理論體系的舉一反三。從理論規范與科學體系上展開舉一反三。比如馬氏體相變理論應用在鋼的熱處理方面等，不同材料中電子的遷移理論解釋不同材料的行為。這些都給材料工程基礎課程的內容整合打下了良好的基礎。同時，為學生今后在材料領域的學習與知識的掌握打下良好的基礎。
第四，教學手段的改革。由于材料工程基礎課程的內容抽象化且具有較強的概念性，使學生學習起來常常感覺到枯燥乏味。所以在教學中，可以多用一些形象化的語言（教學模型、照片、曲線圖以及掛圖等），便于加深學生的記憶、理解，同時又提高了學生對學習的興趣。教師也可以引進先進的多媒體教學手段，將其應用在材料工程基礎的課程教學中，提高學生對知識的重點、難點的掌握。還可以通過三維動畫形式將這一課程展現在學生面前，讓學生在課堂中學到更多的知識，同時亦有助于教學效果的提升。
第五，新材料研究成果的引入。我們必須在掌握材料知識原理、概念及應用的基礎上，建設材料工程基礎課程。這些往往是最吸引學生的，所以在教學中要不斷引入新的材料研究成果的應用，注重課程內容的更新，讓課程同時具有基礎性、先進性。
第六，實驗環節的加強。這是鍛煉學生的動手能力，同時對學生學習過的知識進行鞏固、加深記憶，讓學生分析問題、解決問題的能力有所提高。通過實驗課的訓練，對培養學生實踐能力與創新能力有很大幫助。
綜上所述，材料工程基礎課程的建設和實踐是一項非常艱巨、復雜的工程，在課程建設改革的過程中我們要注意，教師是主導，學生是主體，堅持以學生為本，提高學生學習的自主能力，保證教學效果，全面培養高素質 、高專業、高技術、高能力的復合型人才。
參考文獻：
[1] 侯治富.金祥雷.精品課程建設目標及實現途徑的研究與實踐[J].中國大學教學.2006（01）.
中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）06-0180-02
貴州省是航天航空產品生產研發基地集中地區。近年來，隨著先進制造業引進涌入，對材料學科專業相關從業人員的需求量大為增加。然而，貴州大學材料科學與工程專業的設置是以傳統金屬材料方向為主，與高新制造業對材料壓力加工、材料質量檢測方面的人才需求有些錯位。單一專業方向培養模式，與社會需求和行業發展分工明確細化顯得不適應、脫節。學生不能根據自己的興趣、個性、就業愿望選擇專業方向，制約了學生的多樣化、個性化發展及創新能力的培養[1-4]。此外，貴州師范大學、貴州理工學院等區域高校也相繼開設材料類學科專業，使得本地區材料學科畢業生數猛增，就業壓力增加，就業渠道必須拓展。
為了解決材料科學與工程專業人才培養模式不能完全滿足市場對人才個性化、多樣化的需求問題。依據貴州省材料產品制造業的發展現狀和趨勢，以及材料科學與工程專業學生就業市場現狀。材料科學與工程專業以專業特征為基準，面向就業市場，以學生為本，靈活設計金屬材料、壓力加工以及材料檢測及表征三個專業特色培養方向。通過構建方向課程體系，教學內容，教學方法、手段改革，加強師資隊伍建設，堅持知識、能力及素質協調發展，有針對性地著重培養學生創新能力和創新精神，強化學生多樣化、個性化發展，拓寬就業渠道。
一、特色專業方向課程設置
廣泛進行調研，重點了解金屬制造行業對人才知識、素質、能力的要求。我們按“通識公共基礎+夯實大材料學科基礎+明確專業專長方向”的方式實施材料科學與工程人才的培養，確定了具備相同口徑的通用基礎知識課程群和材料科學與工程專業核心課程群，為專業方向課程的學習奠定基礎。學生根據社會需求和個性特長，自主選擇專業方向，以滿足學多樣化、個性化發展需求。
通用基礎知識課程群主要包括公共基礎與人文素養等課程，重點培養學生文化素質、身體素質、思想品德素質。專業基礎課是課程體系的中心組成部分，緊密圍繞材料學科專業共性特征和人才培養目標設置，是三個專業方向共同開設的課程。避免課程間內容重疊，整合《固態箱變》、《金屬熱處理》、《熱處理新技術》三門課程課程為一門核心課程――《熱處理原理及工藝》，構建以《材料科學基礎》、《材料力學性能》、《材料分析方法》等課程組成的專業核心課程群[5]。便于學生掌握有關材料制備合成、組織結構、性能和使用效能等四要素構成的材料學科共性基礎知識規律。
專業方向課程群體與社會需求密切聯系，有不同特色的專業方向實用性課程群。金屬材料專業方向有《金屬材料學》、《鋼鐵冶金概論》、《有色金屬合金》、《復合材料》、《高溫合金》、《航天材料》、《模具材料》等課程。壓力加工方向有《材料成型工藝》、《軋制工藝學》、《擠壓與拉拔》、《塑性成形數值模擬技術》、《鍛壓設備與工藝》、《快速成形技術》等課程。材料檢測及表征方向有《材料性能測試技術》、《材料工業分析》、《無損探測》、《超聲檢查》、《渦流檢測》、《常用檢測設備與維修》等課程。
二、專業方向實踐教學設置
材料科學與工程實踐教學踐行“理論教學與實踐教學并重，更加注重實踐教學，偏重專業方向”理念。改革傳統實習教學模式，認識實習圍繞實習基地的制備（壓力加工）-檢測-裝配流程組織展開，學生初步掌握材料制備-組織結構-性能-使用效能為主線的科學研究方法。生產實習則各自偏重金屬材料、壓力加工、檢測與表征專業方向，身臨其境，與社會溝通，培養學生綜合應用專業知識解決相應的專業方向領域中的生產實際問題。近年來，本專業實驗室采購了透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀等大型精密儀器和實用設備，構建冶金制備、壓力加工和測試與表征實驗平臺，為培養不同專業方向學生的創新意識和實踐能力奠定了堅實基礎。按照自編的《材料科學與工程專業實驗教程》指導教材，以“課程綜合性實驗、專業方向綜合性實驗、專業綜合性實驗和創新創業實踐應用開放性實驗”分層次逐步深入展開。畢業論文環節實行導師制，采取自主挑選導師、過程互動的方式，激發學生研究創新的興趣，理論聯系實踐，培養學生的實踐認知和創新能力，保證高質量的畢業論文。近幾年共有10余篇本專業學生畢業論文獲學校優秀論文獎勵。
激勵學生參加著名專家和企業家講授高水平專業講座，讓學生了解專業方向前沿發展動態，新成果、新理論、新技術、新產品和新理念，拓寬學生的專業視野。鼓勵學生自由選題，
自主設計方案，申報大學生創新實驗項目。在導師指導下，獨立完成制備（加工）、檢測、表征、分析實驗過程。推薦優秀學生參加全國金相、節能技能大賽，提高學生主動學習興趣，并充分展示學生創新意識和創新能力。近年來獲國家級、省級、校級大學生創新實驗項目及SRT項目10余項，國家級節能大賽獲獎3項。
三、教學方法、手段改革
課堂教學中重視以學生為主體的教學原則，采用多媒體、科研成果案例、小組討論、精品課程交流平臺網絡等方法，將繁雜的概念、原理，產品制備過程，微觀組織結構以及性能檢測過程、檢測設備操作和維護過程等以形象化、動態化、具體化的形式，逐步深入，側重向各專業方向學生講授，利于提高學生學習的主動性和興趣，以及培養學生創新和批判性思維能力?！恫牧峡茖W導論》實行雙語教學，學生閱讀翻譯外文文獻的能力明顯提高，有利于了解全球材料學科的前沿科研狀態和知識。在實踐教學改革中，材料科學與工程專業各方向充分發揮學院與企業的科研實踐優勢，拓寬就業渠道。從時間、教學內容以及管理措施上保證“以科研促進教學，更好地培養學生的創新能力和工程實踐能力”[6]。我院于2011年開始與臺灣義守大學合作辦學，材料科學與工程專業各方向選派1～2名優秀學生到該校學習，這將進一步探索出國際國內合作辦學之路，給本專業更多優秀學生優化知識結構、開闊學科視野提供跨校學習平臺。
四、加強師資隊伍建設
貴州大學材料科學與工業專業經過60多年的專業建設，儲備了大批的材料學科專家學者和寬厚的工程學術文化底蘊。近幾年，經過貴州大學品牌專業、省級示范性專業、國家一類特色專業，以及重點學科、碩士點、博士點授予專業建設，采用傳幫帶培養、引進、進修提高等方式，建立了一支教學、科研兼容，結構合理，愛崗敬業，勇于創新的專業方向教師隊伍。目前本專業共有教師15人，其中教授6人，副教授6人；博士5人，碩士5人。35歲以下教師全部在讀博士。本專業青年教師全部到省級材料結構與強度重點實驗室兼職，掌握大型檢測與表征儀器的操作和維護，為師生展開科研教學提供了技術便利。與貴州南方匯通、安大集團公司等校外實習基地建立了長期師資培養機制，以解決不同性質的企業生產問題為契機，與培養學生并舉，為各專業方向師生提供了科學研究和工程實踐的條件，目前有三位教師在這些企業攻讀博士后。加強教師隊伍團隊合作，鼓勵教師教學與科研并重。目前，本專業教師發表相關教研論文30余篇，出版教材《材料科學基礎》、《金屬材料學》、《材料科學》、《材料科學與工程專業實驗教程》等4部教材?！恫牧峡茖W基礎》獲評省級精品課程，《材料力學性能》獲評校級精品課程，帶動了本專業方向課程的建設。
五、結論
與時俱進，貴州大學材料科學與工程專業緊跟材料制造業發展趨勢和用人市場需求，及時調整專業特色培養方向，不斷深化構建特色培養方向課程體系，改革教學方法、手段，加強師資隊伍建設等措施，逐步實現了專業“寬專業、厚基礎、高素質、重實踐、強能力”與培養方向專長化的有機統一，不僅彌補了現有專業培養模式的不足，而且也滿足了學生多樣化、個性化發展的需求，提升了學生就業市場競爭力。最近幾年，材料科學與工程專業學生就業率一直名列貴州大學前茅，獲得2011―2013年全校就業率一等獎，已呈現出學生就業自信、社會歡迎的良好互動局面。
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在世界進入21世紀的今天，隨著中國加入WTO，我國改革開放日趨深化，中國正走向世界，世界也在向中國走來，國家和社會發展使得對雙語人才的需求程度迅速提高。如何在材料學科本科教學中培養學生專業英語的應用能力，使之具備綜合素質，是當前高分子材料與復合材料專業教育與教學改革中需要深入探討的問題之一。
我校自1997年開始招收復合材料專業，每年基本上招生2個本科班，在原有的高分子材料基礎上進行有機整合，分為高分子材料與工程專業與復合材料與工程專業。從共性知識體系中提煉出基本問題，建立起材料科學與工程的基礎教學體系，從寬基礎角度加強專業基礎課教學，使一部分專業課趨于向專業基礎課的調整，在這樣的教改思路下，原來各專業方向的專業外語課程面臨著向大材料專業的過渡，從而產生了一門新的課程――《材料科學與工程基礎》，并設為雙語教學示范課程，作為高分子材料與工程專業與復合材料與工程專業六大平臺課程之一，材料科學與工程基礎的內容因雙語教學而偏向于基本概念和基本應用，為避免重復，材料科學與工程基礎將不涉及各材料方向的具體理論。
一、材料科學與工程基礎雙語教學的必要性與目的
專業外語(實際上多為專業英語)是以往的專業設置下各專業開設的一門專業必修課，其目的在于提高學生對外文文獻的閱讀與理解能力，而主要以專業英語作為整班授課內容。目前，由于高校近年來開設了雙語教學課程，所以專業外語面臨著被取消的可能或過渡為雙語教學課程。我校高分子材料科學與工程專業即以雙語教學的《材料科學與工程基礎》課程來代替專業外語，但兩者之間又存在著本質的區別。
以高分子材料科學與工程專業為例，專業外語課程為32學時，分兩部分在第五和第六學期兩期授課，其學習內容主要涉及的是專業基礎常識和后續專業課程的部分內容，如高分子化學中的合成部分，高分子物理中的結晶部分等，而上課主要以翻譯形式為主，課上一般較為單調。由于所涉及的內容學生還沒有學過，對學生來講內容較深，學生不能夠以英語完全了解本專業，而從專業外語課程中學生對專業內容的領會往往不完整，因此專業外語課程一般難以取得非常良好的授課效果。為了讓學生能夠理解并應用外語進行專業知識的表達，并實現寬基礎教學，《材料科學與工程基礎》首先從授課內容上進行了大幅度調整。考慮到雙語教學的《材料科學與工程基礎》將被安排在第五學期教學，是最早與學生接觸的一門專業基礎課，學生還未接觸各方向的基礎理論，所以本課程計劃從材料基本結構出發，根據材料的不同結構特點分類，介紹三大材料及功能和復合材料的主要品種及其應用，其內容自成體系，不再依賴各專業方向。從以上意義上講，以雙語教學的《材料科學與工程基礎》代替專業外語是必然的趨勢。
二、材料科學與工程基礎雙語教學的基本模式存在的問題
雙語教學是近年來出現的一種新的教學模式，它所遇到的問題在其它課程的雙語教學中已經體現出來，就我校高分子材料科學與工程專業來講，所遇到的問題可能還來自于以下這方面：就是不能找到合適的授課教師精通所有三個專業方向的內容，我校的現任教師分別來自于高分子、無機和金屬三大材料專業，不具備全部專業方向的材料基礎知識的能力，每位只能講授自己專業熟悉的一部分內容，而學生要接受至少三位教師的講課，這樣一來課程缺乏系統性，但從另一角度講，授課教師分別來自于三大材料專業，所以他們會對本材料十分了解，而使得學生可以學到更充實的知識。
三、材料科學與工程基礎雙語教學模式
針對雙語教學存在問題，我們首先采取了分章節專業教學模式，即每部分專業知識都有該專業教師授課。我們學院整合全院的教師資源，形成了材料加工、金屬材料、高分子材料、復合材料及無機非金屬材料五個專業教師組成的教學團隊，負責該課程的全院教學，合理安排教學時間與內容，各專業的知識都有該專業的老師授課，通過幾年的實踐，獲得了很好效果。
其次，課堂形式主要采用多媒體教學，用將課堂的主要內容以全部英文的形式演示給學生，并且配備了與原版教材相配套的多媒體課件，以圖文并茂的方式對學生進行授課，使學生從視覺聽覺多角度來獲取知識信息，增強了學生的學習興趣。為了充分發揮主體性參與學習的使用，在教學過程中我們積極開發學生的學習潛力，在資料的查詢、英文寫作與翻譯、語言的表達方面進行了培養鍛煉，注重培養學生的綜合能力的提高。
在教學中結合材料科學最前沿科學與研究領域，將學生分成若干小組，且給各小組分好一個關于最新研究成果的英文題目，指導學生主動利用圖書館和網絡等資源搜索所需信息對該英文題目進行分析與評價，并提出問題與展望未來研究發展趨勢，培養學生對材料信息的收集能力、閱讀能力、理解能力與寫作能力。學生可以根據自己的個人情況將論成形式上臺進行演講，使學生鍛煉了膽量，提高了表達能力。這樣大大增強了學生英語的思維能力，提高了學生們英語學習本專業的興趣，拓寬了學生們的專業知識視野，為他們未來從事本專業的科學研究奠定了堅實的基礎。
通過材料科學與工程課程雙語教學實踐，發現無論對學生還是教師在英語水平的考驗和專業知識的講授和學習都是一個考驗，只要采用適當的方法，教師具有駕馭英語和專業知識的能力，積極調動學生的學習積極性，變被動學習為主動學習，用雙語進行專業課的教學是可以完全達到用中文講課的同樣目的。
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材料與信息、能源并列為現代文明的三大支柱，是現代社會賴以生存和發展的基本條件之一。2012年工業和信息化部2月22日的《新材料產業“十二五”發展規劃》明確指出：材料工業是國民經濟的基礎產業，新材料是材料工業發展的先導，是重要的戰略性新興產業?！笆濉睍r期，是我國材料工業由大變強的關鍵時期。加快培育和發展新材料產業，對于引領材料工業升級換代，支撐戰略性新興產業發展，保障國家重大工程建設，促進傳統產業轉型升級，構建國際競爭新優勢具有重要的戰略意義[1]。學科的建設與發展離不開人才。高品質人才的培養是實現國家“十二五”規劃的保證。如何培養高素質的材料科學人才成為擺在國內教育界的共同的問題。
從事材料科學研究的人員必須具備一定的材料科學基礎。這就決定了材料科學基礎是材料類本科生的重要的專業基礎課程。該課程以介紹材料學領域的基礎理論，闡述各種材料的共性基礎知識為目的，從材料的組織結構出發，研究材料的結構與材料的制備方法、加工工藝以及材料性能之間的關系。該課程既具有較強的理論性，又與生產實際有緊密的聯系，是學生學習后續各門專業課程如材料分析方法、材料制備技術等的必備基礎理論知識。然而，由于課程內容覆蓋面廣，理論性強，內容枯燥，基本概念多，部分章節之間聯系較弱等特點，因此學生學習起來非常困難。即便是學生暫時掌握了規定內容，由于沒有付諸于實踐所學內容易遺忘，這樣造成了教學資源與人力資源巨大的浪費。另一方面，近年來，隨著經濟社會的發展，部分在校教師爭取到了國家或者地方的研究項目，且在執行項目的過程中出現了參與研究人員不足的現象。如果讓大學生參與科研研究既可以使學生更好掌握所學知識，又可以解決項目研究人員短缺問題。在大學階段嘗試通過參與科研研究，對于提高學生的學習興趣，更好應用所學知識，提高學生的素質，有效利用學校信息資源、研究資源以及高水平的人力資源具都具有積極地意義。
1.當前材料科學基礎教育的特點與問題
材料的使用是人類最為古老而基本的活動之一。材料科學與工程教學始于1865年美國、英國高等學校設立的礦冶專業，側重于煉鋼、鑄鐵、冶煉工藝等方面教學，最初以金屬材料為主。20世紀40年代后教學計劃中加入了“廣泛材料”基礎理論及非金屬材料課程[2]。
材料科學是隨著固體物理、無機化學、有機化學、物理化學等學科的發展而形成的跨學科產物。材料科學的主要任務是對物質結構和物性的深入研究，推動了對材料本質的研究和了解。材料科學基礎則是總結不同材料共性，從而對材料的制備、結構和性能予以綜合介紹的一門課程。正是由于其綜合性，材料科學中涉及的物理、化學甚至數學方面的基本概念很多，造成很多學生學不懂。即使當時懂了，但是沒有實踐活動，時間長其內容完全忘卻[3]。針對這一嚴峻的現狀，部分教育者大聲疾呼改革現有材料科學教學方式，提高教學質量[4,5]。另一方面材料學科是一門典型的實驗學科，知識的理解需要一定量的實驗支撐。要進行實驗必須有足夠的實驗條件支持。近年來部分學者對材料學科大學生加強課程內實驗訓練提出部分具體的方案[6,7]。前些年，由于我國經濟基礎較差，研究經費集中地投入到重點學科和高水平地研究機構和人員身上。隨著國家經濟實力的明顯增強，研究經費日益充足，完全有條件為大學本科生進行適當的研究活動提供支持。隨著國家在教學與研究領域的投入，部分高校基本實驗條件與設備水平有了很大提高，適當開展大學生研究基本條件已經具備。大學生恰恰處于知識結構構建時期，也是個人創造能力極為旺盛的時期。通過合理開展研究，一方面有利于激發學生的學習熱情，另一方面可以提前選拔有潛力的大學生進行專門培養。通過這種方式為我國材料科學研究培養急需的高水平材料研究人員。這種培養人才的方式將打破傳統先學習后應用的培養模式，建立邊學習邊應用的嶄新模式。相信這種模式的建立將對推動我國材料科學教育的發展，對我國材料基礎與應用研究具有積極意義。
2材料學科大學生進行研究方案的初步探索
2.2.1材料學科大學生進行研究時機的選擇
一般而言大學生在第一年進行基礎學科學習。通過第一年的學習掌握必要的高等數學知識。其英語水平將得到進一步提高。進入第二年大學生逐步完成物理、化學知識的學習。第三年開始接觸材料科學內容?？傮w上講這種課程的安排符和大學生知識結構構建的客觀規律。大學三年級學生的知識結構已經日漸成熟已經具備從事研究的基本條件。因此大學三年級是展開研究型材料科學教育的合適時機。
2.2.2大學生參與研究項目的設置
由于大學生正處于知識結構構建的關鍵時期。特別是大學三年級的學生剛剛結束基礎課程的學習，進入專業基礎課程的學習階段。研究題目難度的設置應當慎重。課題難度太大會給學生造成一定壓力，有可能會失去研究興趣；而難度太小則不能調動學生的積極性。作者建議可以根據材料科學基礎課本中將要講述的內容結合當前進行的研究截取相對獨立的內容作為大學生研究的課題較為合適。
2.2.3大學生參與研究項目的硬件條件的落實
作為實驗學科，大學生實驗儀器、設備的落實與管理應當予以重視。由于此階段的大學生一方面要進行專業基礎課以及專業課程的學習，一方面參與部分研究。因此其實驗儀器等可能處于間歇式使用階段，為了降低成本，提高儀器的使用效率建議：1）盡量使本科生和研究生公用某些設備。本科生上課期間仍可保證儀器的高效利用；2）為了培養大學生獨立的研究能力，部分低值易耗實驗品盡量為本科生配齊配全。3）本科生實驗樣品經過精選予以測試。為了保證研究效果測試階段指導教師應到場對實驗的技術、結果好壞結合材料科學基礎的內容予以講述。
2.2.4大學生參與研究項目與管理監督
作為正在進行理論學習的大學生，其參與項目的時間、項目進行的狀況應當及時掌握。建議通過了解學生的課程安排后，合理安排大學生的實驗。一方面為大學生留出足量的休息時間，另一方面根據研究的進度、研究的性質安排大學生實驗。研究進行階段應當有專人指導。經過大學一年級與二年級的基礎課程學習，大部分大學生已掌握了部分必要的理論知識和實驗技能，但是應當注意部分特殊實驗，如有毒、有害物質的使用與保管等方面，應當有專人負責具體指導。部分特殊實驗技能應當有專人負責傳授與監督。通過幫帶的形式迅速提高本科生的實驗技能與安全意識。為了檢查大學生參與研究的效果，建議通過以下幾方面進行考核：1）實驗的出勤率 科學研究是典型的實驗科學。沒有足量的時間就不會達到預期的結果，也不能培養大學生良好的研究習慣。2）實驗結果的整理 通過對實驗結果的及時總結是尋找實驗規律，及時修正研究方案，提升研究水平的重要手段。根據學生研究時間的安排確立合適的周期，讓學生對實驗結果進行總結。指導教師予以點評是拓寬學生研究思路、提高學生研究水平的重要手段。3）實驗報告及論文的整理 由于研究內容不同、難度不同以及其他軟硬件設施的限制、大學生個人領悟能力及動手能力的不同，有可能研究結束后達到的實驗結果水平不一。但是通過對實驗結果的整理分析，均可以形成實驗報告，特別是實驗結果較好時還可以整理成科技論文予以發表。相信通過成果的發表一定會對大學生科研興趣的提升起到積極地作用。
結語
本文通過分析大學生知識結構體系、時間安排提出研究式材料科學基礎教育的設想。提出了大學生參與時機的把握以及研究過程中課題設置、硬件配套、管理監督等方面的一些具體措施。通過研究式的材料科學基礎教育調動大學生學習的積極性，鞏固與加深大學生對材料科學基礎知識的理解，為大學生參與科學研究奠定基礎。為國家培養研究型人才奠定基礎。
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材料是人類文明與社會進步的物質基礎與先導，是實施可持續發展戰略的關鍵；材料技術是現代高科技與新經濟的三大重要組成部分，在以高科技為主要特征的知識經濟時代，世界各國在產業政策、科學研究、教育與人才培養等方面都給予了材料科學重點支持、優先發展的政策。隨著我國社會經濟和科學技術的發展，對材料科學與工程專業人才的知識結構與實踐能力提出新的要求，因此，高校材料科學與工程專業人才培養方案需要做出相應的調整，以滿足社會經濟發展對材料科學與工程專業人才的需求。
我國材料科學與工程教育改革迅速發展，幾乎全國所有設有材料專業的院校均已不同程度地參與了材料科學與工程教育改革，借鑒歐美諸國材料科學與工程教育模式與體系，培養模式由“專業培養”向“學科培養”發展，從狹窄的專業教育向全面的素質教育轉變，從鉆研狹窄的單科教育向建立工程意識教育轉變；同時，吸收歐美國家的“材料學科共同基礎知識”作為重要的教學內容，課程設置從學科式課程向整合式課程轉變，專業課程從中心地位向載體地位轉變，課程內容從以學科發展為中心向以培養學生為中心轉
變[1]?？傮w來說，我國高校材料教育正在不斷打破舊的專業范圍的約束，向其它專業甚至其它一級學科滲透。在這樣的背景下，深化我校材料科學與工程領域人才培養方案的改革成為必然的選擇。
一、國內材料與化學學科研究生培養現狀分析
調研對象為國內“985”高校的材料與化學學科研究生最新培養方案，學科涵蓋材料科學與工程、化學兩個一級學科，材料學、材料物理與化學、材料加工工程，高分子化學與物理、應用化學五個二級學科[2]。調研結果分析表明，國內高校材料與化學學科研究生培養方案中，課程設置具有如下特點：
（1）除了政治、英語、數學等公共必修課外，課程設置的基本模式為：專業基礎課+專業選修課（包括必修的學術活動、專業外語等）。
（2）專業基礎課的數量少，且必修，或者提供少量課程供選擇；所設課程都為各方向的基礎和共性的理論、測試方法、制備技術和實驗技能等。
（3）專業選修課根據各自的研究方向提供很多課程供選擇。大部分學校開設的專業選修課都在10門以上，如天津大學為材料學碩士生開設了24門專業選修課；哈爾濱工業大學分別為材料科學與工程碩士生和博士生開設了35門和14門專業選修課；上海交通大學為材料學、高分子化學與物理和應用化學博士生都開設了20門專業選修課；南京大學為應用化學碩士生開設了26門專業選修課。
（4）對學術活動（讀書報告、參加學術會議、聽學術講座）、前沿進展或專題研討、外語文獻閱讀提出了越來越高的要求和標
準[3]。幾乎所有高校都將上述課程列為必修，并對其考核標準提出了更高要求。如哈爾濱工業大學規定研究生參加跨學科學術講座5次，并在全系范圍內做學術報告2次（其中至少1次使用外文），并鼓勵參加國際學術會議。
（5）各高校均傾向于按一級學科設置課程[3，4]。如中南大學、浙江大學、上海交通大學、哈爾濱工業大學、清華大學等均按材料科學與工程一級學科設置了碩士生和博士生的課程體系；四川大學、華東理工大學、北京理工大學、南開大學等按化學一級學科設置了高分子化學與物理、應用化學的碩士生課程體系。
（6）規定或鼓勵跨學科修課，以提高綜合素質，拓寬知識面和優化知識結構。
二、我校材料學科研究生培養現狀分析
我校材料類人才培養源于1953年成立的哈爾濱軍事工程學院“金工金相”專業，至今已有55年的辦學歷史。隨著“哈軍工”主體南遷長沙，學校原專業體系進行了相應的調整，材料類與化學類合并組建材料工程與應用化學系，先后開設了“金屬材料”、“復合材料”、“軍用材料工程”、“應用化學”等專業，為國家和軍隊培養了大批優秀的高級技術人才。
隨著高新技術發展對材料科學與工程人才培養需求的變化以及國內外材料科學與工程教育改革的不斷深入，我校材料學科研究生的培養現狀越來越不能適應新的歷史條件下國民經濟發展和軍隊現代化建設對材料科學與工程專業高級人才的需要，突出表現在如下幾個方面：
（1）按二級學科設置培養方案，與學科交叉融合的大趨勢不相適應。我校材料類研究生培養按“材料學”、“材料物理與化學”、“材料加工工程”3個二級學科設置培養方案，此外，還有“高分子化學與物理”、“應用化學”、“軍事化學與煙火技術”3個化學類二級學科碩士點，涉及6個二級學科，分布在“材料科學與工程”、“化學”、“化學工程與技術”、“兵器科學與技術”4個一級學科中。而近年來，隨著我校材料學科與化學學科相互交叉融合，逐漸形成了以化學基本原理為學科基礎，材料工程為專業方向的特色學科體系，涵蓋結構材料（耐高溫與輕質復合材料）、功能材料（光電功能材料）、材料化學（電池能源材料）、軍事化學（含能推進材料）4個特色學科方向。上述6個二級學科交叉融合于這4個特色學科方向中，且各二級學科間的界限逐漸模糊，如結構材料方向不僅具有“材料學”的學科屬性，還具有“材料加工工程”與“高分子化學與物理”的部分學科屬性。因此，這種按二級學科設置的研究生培養模式不再代表我校材料學科特色學科方向發展。
（2）專業方向劃分過細，不利于教學資源的合理配置。我校材料與化學類6個二級學科碩士點涉及的研究生培養專業方向達19個，而每年的招生規模小于40人（2008級博士研究生13人，碩士研究生25），并且培養規模有逐年減少的趨勢，這樣每個專業方向年招生規模在2人左右。這必然帶來兩個方面的弊端：一是要開設數量眾多的專業課程（如每個專業方向開設1～2門專業課程，則專業課程的數量達38門之多），而聽課的學員可能只有1～2人，這既加重了教員的負擔，又浪費了日益緊缺的教學資源；二是過多的專業方向不利于教學條件的建設。
（3）課程體系不夠優化，不能滿足跨學科培養的需求。我校自2004年開始暫?！败娪貌牧瞎こ獭睂I的本科招生計劃，而材料學科又是我校的優勢學科，所以本?！皯没瘜W”專業的本科生絕大多數選擇報考材料類研究生，呈現較普遍的跨學科培養現象。應用化學專業的本科生由于材料科學基礎理論知識缺乏，必然會影響其研究生階段的課程學習與后續的論文研究，而在培養方案的課程設置中并沒有將材料學科共同基礎知識作為主要的教學內容，反而是各類專業課程處于中心地位，這必然會制約人才培養的質量。此外，在課程設置中過于重視理論教學，而忽視了實踐性課程教學，不利于學員創新思維與動手能力的培養。
三、我校材料科學與工程研究生培養方案的改革
在全國材料科學與工程教育改革的大趨勢下，為了適應新的歷史條件下國防和軍隊現代化建設對材料類專業高級人才的需要，結合我校材料學科與化學學科交叉融合的學科特點，開展材料科學與工程研究生培養的改革，包括人才培養模式、課程體系、實踐性教學環節等內容。主要工作體現在如下幾個方面：
（1）突破學科界限，按一級學科組織人才培養。順應國內外材料科學人才培養改革的主流，突破材料與化學學科界限，按一級學科的模式組織人才培養，不再按二級學科進行區分，而是按“大材料”的思想，下設“結構材料”、“功能材料”、“材料化學”、“軍事化學”4個特色學科方向。在課程設置上，摒棄材料與化學相互獨立的模式，跨材料科學與工程和化學兩個一級學科設置課程體系，將材料與化學共性的基礎理論作為基礎課程的主體，突顯材料與化學的交叉融合。具體課程體系結構如表1所示。
上述課程體系的構建是基于材料與化學學科的內在關聯性，將化學定位于材料的基礎學科，而材料學科定位于化學學科的工程化方向之一。因此，材料與化學類研究生完全可以采取大學科群培養模式，跨材料和化學兩個一級學科設置課程體系，完全打通材料與化學課程，不再區分學科門類。這種培養模式雖然在國內同類高校中還不曾采用，是一種培養模式的創新；但和國內眾多重點高校鼓勵研究生跨一級學科選修課程的精神是相符的。因此，材料與化學大學科研究生培養模式應該是一種有益學科融合，增強研究生學科基礎知識的不錯選擇。
（2）優化課程體系，強化實踐性教學環節。按照學科知識體系優化設計研究生課程，課程體系和內容的設計力爭做到體現學科內涵、學科基礎和學科前沿。在專業課程設置上，大幅壓縮專業課程數量，有針對性地開設高水平專業課程，實現專業課程從中心地位向載體地位轉變?！糐P2〗如表1所示，每個學科方向限設專業課程3～4門，且可以跨學科方向選修。在教學內容的編排上，充分考慮“復雜電磁環境”等信息化條件下聯合作戰的重大需求，用科學技術進步、軍事訓練和武器裝備發展的最新成果充實更新教學內容，如將《功能材料》課程改造成《信息功能材料學》，增設《偽裝隱身技術》、《生物材料學》、《含能材料性能計算原理》等課程?！糐P〗
在實踐性教學環節方面，注重研究生動手能力的培養，除開設大量的課程實驗外，還增加了《高等合成化學實驗》和《材料制備實驗》2門實驗課程。在實驗內容的選取上緊密結合我?？蒲刑厣?，如聚碳硅烷制備與有機硅樹脂合成實驗、C/SiC復合材料制備與聚合物復合材料構件制備實驗、功能陶瓷材料制備與性能表征實驗等。這不僅培養了研究生綜合應用所學知識解決實際問題的能力和創新精神，而且使研究生提前熟悉科研設備，對后續科研工作的開展也是大有裨益的。
（3）強調自學和研討，強化研究生學術活動。突出強調研究生的自學能力，要求研究生參加各種學術研討活動，且明確參加學術會議、學術講座、專題研討等學術交流活動的等級和次數要求，如博士研究生必須參加不少于20次（碩士研究生為10次）的學術交流活動（其中至少有4次為跨學科交流活動），本人至少主講3次。至少應參加一次國際學術會議或全國性高水平學術會議并。并要在參加每次學術交流活動后，撰寫不少于500字的總結報告。同時強化研究生文獻查閱能力，明確要求博士研究生在開題報告前應至少全文閱讀相關技術文獻資料80篇（碩士研究生為50篇），其中外文文獻資料不少于閱讀總量的1/2，達到熟練的文獻檢索和綜述能力，能夠對文獻進行分析總結，提出該研究方向的發展動態和發展潛力以及需要進一步研究的關鍵問題，并寫出不少于7000字的文獻綜述報告。
四、結束語
我校材料科學與工程學科通過本輪人才培養方案的改革，基本理順了人才培養與學科建設的關系，達到了更新人才培養觀念、優化課程體系、改善創新環境與增強自主學習之目的。但人才培養的改革是一項長期的工作，需要持續不斷地創新與實踐，才能永保人才培養方案的科學性與時代性。
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中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）16-0237-03
高等院校的主要任務是根據國家科技與產業發展需求，培養服務于社會的專業人才。工程技術作為國民經濟發展的一個重要支點，為現代社會創造了大量的物質財富。大量優秀工程技術人才的培養，是我國成為科技與產業大國的重要前提。截止2010年，我國開設工科專業的本科高校1003所，占本科高?？倲档?0%；接受高等工程教育的本科在校生達到371萬人，研究生47萬人。但與此同時，長期以來我國許多高校一直是以高水平研究型人才培養為目標，忽視工程技術人才的培養，這與我國大學生教育早已走下神壇，逐漸成為大眾化教育的現狀相脫節。為此，2010年起，國家教育部提出卓越工程師教育培養計劃，旨在培養一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。高校本科教育不再是為研究型人才培養服務，而要將為社會培養高水平、國際化、創新型工程技術人才培養作為己任，讓學生學致以用、人盡其才[1，2]。同年，同濟大學作為國內首批試點高校，開始實施“卓越人才”培養計劃，積極致力于“卓越工程師”培養模式的實踐與探索，并作為主要單位發起成立了“卓越人才培養合作高?！甭撁恕Ｗ吭焦こ處熃逃囵B模式并不是否定研究型人才的培養，而是要求從適應國家發展需求出發，根據各高校自身特點和國家教育體系中所處位置確定合適的培養計劃，分層次地培養包括研究型人才和工程技術人才在內的各種所需優秀人才。本科教學作為卓越工程師計劃中的一個基座，肩負這兩種人才培養的重任，這就要求我們從實際出發，根據學校自身特點和學生發展方向制定適合社會人才需求的專業課程體系，以滿足優秀科技人才培養的需求。
一、材料類專業的沿革和課程體系現狀
材料學科主要研究材料的組成、結構、工藝、性能及應用之間的相互作用規律，進而展開涵蓋金屬、無機非金屬、高分子及復合材料等各類材料的科學級工程技術研究。材料科學研究是各種工程技術研究的基礎和重要保證，在我國幾乎所有的綜合性大學中都開設了材料類的本科專業。1998年，教育部在本科專業引導性目錄中提出了按材料科學與工程一級學科進行專業招生的思路，隨后130余所高校針對教育部有關材料科學與工程專業人才的培養要求，相繼開展了按材料科學與工程專業一級學科辦學工作[3]。材料類專業涉及面很廣，除了包含金屬、無機非金屬、高分子及復合材料等幾個領域外，大量新材料的涌現和引用拓展，又為該專業帶入了大量的知識面和研究方向。以一級學科開設本科專業，其優點在于可以拓寬學生的知識面和就業面，但也帶來專業課程涉及面太多、學生對于每個專業領域無法深入等問題。因此，如何搞好材料類專業課程體系建設，讓學生在對整個材料科學技術領域的基本理論知識有較好把握的同時，又能在某一領域學有專長，更好地適應國家科學與工程建設需要，就成為該專業教改建設中的一項重要任務[4，5]。從目前的各校材料類專業設置情況來看，大部分高校在堅持以材料科學與工程一級學科進行大專業方向進行專業教學的同時，也根據自身的特點開設了若干專業或專業方向，讓學生選擇某一專業方向領域進行深入學習。其專業方向設置較多的是以金屬、無機非金屬、高分子、復合材料等專業方向進行分類，也有以材料科學、材料工程、材料加工、功能材料、半導體材料、生態環境材料等多種形式進行分類。從其專業課程體系來看，一般都分為學科基礎（平臺）課程、專業課程和選修課程等幾類，學科基礎課程主要從材料科學的角度講授材料科學的基礎理論、材料組成―結構―性能關系、理化性能及其分析方法等；專業課程則包括深入介紹某一材料領域的科學理論和專業知識，而選修課程則可讓學生有選擇性地學習傳統材料理論及工程技術、新材料領域專業理論及技術等幾方面課程。表1列出了國內外部分高校材料類專業的專業課程分類和課程開設情況比較數據，從表中可以看出，根據高校的所處地位、培養目標和學生就業去向的差異，各校的專業課程體系設置有所不同。
對于一些“985工程”高校而言，其學生培養目標較注重材料科學研究領域，強調材料科學理論知識的傳授，相關專業基礎課程的學分占比較高，同時鼓勵學生通過選修課程選擇自己的側重專業方向。就專業課程開設情況而言，首先是有關材料學科領域的專業基礎或平臺課程的數量占專業課程總數的三分之一左右，其次是與傳統材料科學技術相關的課程，與新材料相關的專業課程占四分之一強左右。對于一些“211工程”院校而言，專業課程分類與前者相差并不大，專業基礎或課程的占比稍大些；而在專業課程開設中，與傳統材料相關的課程占比明顯增多，新材料相關課程數量則有所減少。而對于一些普通高校來說，這種傳統材料相關課程數高于新材料相關課程數的趨勢尤為明顯。這種課程設置的分布實際上與各類高校的學科定位以及畢業生未來主要服務方向相當，很大程度上滿足了國家各層次人才培養的需求。與此同時，比較一些國外知名高校的材料類專業的課程設置情況，可以發現其介紹材料科學研究領域的專業基礎類課程占據相當重的比例，明顯高于國內高校；同時新材料相關課程的開設數也高于傳統材料相關課程數，反映了歐美發達國家對新材料工業發展的偏重趨勢。重專業基礎教學有利于學生夯實專業基礎，無論今后選擇哪個主攻方向都容易上手。還有一個明顯的特點是，國外高校的實驗、實踐類課程較多，有利于培養學生的動手、實踐能力。
二、適應卓越工程師培養需求的專業課程體系建設
卓越工程師教育培養計劃的提出，目的是面向工業界、面向未來培養一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才，其培養層次包括本科、碩士研究生、博士研究生培養等幾個層次，而本科生的培養為整個培養體系的基礎。同濟大學作為一所國家“985”、“211工程”建設的著名工科高校，為國家培養了大批工程建設急需的各類人才，同時也培養了一批高水平科學研究型人才。其材料學專業作為國家重點學科，經過多年發展成為包含無機非金屬材料、金屬材料、高分子材料、復合材料、建筑結構與功能材料等5個專業方向的大材料學科模式，形成了自己的一定特色。因此，面向卓越工程師培養模式的課程體系建設，需要根據自身特點和畢業生去向，提出適應本科―碩士―博士研究生教育一體化培養要求的本科生專業課程體系，以滿足各種層次人才培養的需求。同濟大學材料科學與工程學院自成立以來，培養了一大批國家急需的各類專業人才，其畢業生服務于國民經濟各行各業。因此，本科專業課程體系的建設，也需通過分析其畢業生去向，把握自己的定位，以適應人才培養的需求。相比較于國內普通高校材料專業的本科畢業生就業去向[6]，同濟大學作為“985”和“211工程”高校，其材料科學與工程專業的本科生畢業去向呈現明顯的特點，一是出國深造和攻讀碩士研究生的比例相當高，近三年，其數量占學生總量的50%～60%；二是服務于汽車、生物、電子信息及其他工業制造領域的學生數量相當多。即使在服務于傳統材料相關領域的學生中，由于近年來90%以上的就業學生都選擇留在上海等特大城市工作，而傳統的硅酸鹽等傳統材料工業因城市規劃等因素逐漸調整出這些特大城市，因此他們也主要服務于傳統材料應用企業而非制造企業。表2列出了資料統計的國內9所高校材料類專業本科生近幾年畢業去向[7]與同濟大學材料科學與工程專業近三年本科生畢業去向的對比數據，從中可看出高校種類和地域的鮮明特色。而在后端的同濟大學碩士研究生畢業去向中（表3），20%左右學生服務于傳統材料相關企業，5%～10%左右學生選擇繼續深造，其余大部分就業于新材料相關等其他工業領域。如果綜合考慮其本科―碩士―博士整個教育體系的就業情況，可以發現其90%以上的學生最終服務于工程技術領域，少部分學生最終從事教學與科學研究，這與卓越工程師計劃的培養目標相一致。
材料類專業的本科教學建設應該結合上述畢業生去向特點，按照課程體系既能滿足大批學生繼續深造的要求，又要滿足能直接服務于新材料和傳統材料應用相關行業、材料制造等多種行業的需求，建設材料科學研究和工程技術教育有機銜接，傳統材料與新材料課程教學相平衡，材料制造和應用教學相結合的本科課程體系。在整個本科課程體系中，學科基礎課程應該是本科教學的一個重要內容，它可以向學生傳授材料科學領域所需的基礎知識，打破無機非金屬材料與金屬材料、高分子材料的傳統界限，從大材料的角度讓學生掌握材料科學與工程技術研究的必備知識，也適應現代科技應用中材料復合的大趨勢。而在專業課程設置中，其課程體系的設置應能滿足學生未來去向的要求，因此其必修、限修、選修課程模塊應有不同的偏向。專業方向課程應該體現材料學科各專業方向的教學特點，深入介紹材料學及各專業方向的專業知識，包括金屬、無機非金屬、高分子與復合材料等方向的相關專業理論知識、制備技術、性能與應用等方面的課程介紹，讓學生有選擇性地選擇某一專業方向深入學習。專業限選課程則主要針對學生的興趣愛好，分別從科學與工程技術各領域分類介紹相關專業課程，以對接本科畢業生升學和就業的兩大出口。在材料科學領域的課程設置中，可以面向希望繼續研究生階段教育的同學，更多地從科學角度進行專業教學，通過增加專業理論類課程的開設數提高學生對材料科學領域的把握和素養，有些工程類的課程可以在研究生階段繼續講授。而在材料工程技術領域的課程設置中，則根據工程師培養的要求，著重介紹工程技術領域的課程；在具體課程設置中，應根據學生未來去向的特點，在掌握傳統材料制備工藝技術必要知識的前提下，更多地從材料性能與應用出發，介紹現代無機材料在各行各業的應用技術，以滿足學生在多種工程技術領域，從事材料應用相關技術工作的就業現狀要求。與此同時，在專業方向課程模塊中增加跨專業方向選修課程的開設，鼓勵學生提高對材料學科其他專業方向的了解。選修課程的設置則更多地從學生興趣出發，針對現代科學技術發展與學生就業興趣，分別從現代材料制備新技術、新材料、納米科技、生物技術、信息電子、汽車與交通產業、化工制造、現代科技管理等角度開設選修課程，適當增加新材料相關課程的比例。同時可以開設一門實踐應用型課程，邀請一些科學研究領域或工程技術領域的專家、技術人員以講座形式介紹材料科學與技術領域的最新發展，讓學生把握材料科技發展的脈搏。
通過學科基礎課程、專業方向課程、專業選修課程等的設置，不同類別課程之間相互支持，在扎實材料學科專業基礎知識的前提下，通過分類限選科學研究類或工程技術類專業課程與學生未來發展方向相適應，通過專業選修課程及跨專業方向課程擴寬專業視野而各有所側重，建立同時適應未來工程師或研究生培養的材料類專業本科課程體系，以滿足不同類型、不同層次人才培養的需求。
三、結論
具有創新性、國際性視野的卓越工程師培養體系建立是使我國由教育大國向工程技術大國轉變的一個關鍵，作為整個卓越工程師培養中的基礎環節，材料類專業課程的設置必須在適應學校自身特點和學生就業去向的情況下制訂特色鮮明的、本科―碩士―博士研究生課程設置有機統一的本科專業課程體系，以優秀工程型技術人才培養為主線，突出材料應用技術教育，同時兼顧材料科學研究類人才的培養需求，更好地為我國科學與工程技術發展輸送各種優秀人才。
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中圖分類號：G421 文獻標識碼：A
材料是人類生存和發展的基礎，對人類歷史的進程起著關鍵性的作用?？v觀歷史，人類使用材料已經有很悠久，可以清楚地看到隨著人類文明和生產的發展，人類對材料的要求不斷增加和提高，于是由采用天然材料進而為加工制作，再發展成為研制合成。在近代科學技術的推動下，材料的品種日益增多，不同效能的新材料不斷涌現，原有材料的性能也更為改善與提高、力求滿足各種使用要求。人類支配和改造自然的能力提高到一個新的水平,給社會生產力和人類生活帶來巨大的變化,把人類物質文明和精神文明向前推進一步，因此材料科學又成為科學技術發展的基礎、工業生產的支柱。我國高等院校深刻感受到材料對社會影響的方方面面,深刻認識到現代社會對材料學方面人才的需求。
《材料科學基礎》是一門古老又新興的課程,它是一門理論性強,內容豐富,掌握起來有相當難度的課程。同時,它也是一門重視實驗,能夠培養學生動手能力的課程[1、2]。教學實踐證明，《材料科學基礎》課程的教學內容不但具有明顯的基礎性、文理性和實踐性，而且還有知識點多、內容繁雜、抽象難記、教學難點突出的特點。隨著材料科學技術的不斷發展，各種新型材料、新工藝、新技術和新理論已經充分融入到現階段的教材內容中，從而使教學內容不再是只有枯燥的概念、難以理解的原理、單調的方法和規則的簡單地相結合，而是由知識傳授與技能訓練相互滲透所形成的完整體系。
一、學科實行教學改革的必要性
隨著現代社會對材料學人才的大量需求,材料學專業已逐步成為全國各大工科高校研究生教學的一部分。由于研究生學習的時間是有限的,這就造成《材料科學基礎》課程設置時,存在“課時緊、任務重” 的問題。材料科學基礎學時少造成學生對材料科學基礎的知識掌握膚淺,很難真正體會到材料科學基礎的本質,同時也影響了后續專業課的學習[3-5]。另外,沒有有關的材料科學基礎實驗,學生的動手能力得不到鍛煉,在進行后續課程時沒有任何基礎,從而影響了其它實驗的順利進行。故此,材料科學基礎教學改革勢在必行。
二、教學內容改革
材料科學基礎經過上百年的發展,內容已經相當豐富,而且還在不斷更新。根據《材料科學基礎》的主要內容和課程特點,并且結合我校汽車與交通學院對材料科學基礎的要求,將對《材料科學基礎》這門學科的教學內容進行了改革探索。龐大的教學內容僅僅通過短短的54學時或者72學時來順利完成全部教學內容幾乎是不可能的。因此，精簡教學內容是材料科學基礎教學必須進行的環節。將冗長繞口的書本內容經過提煉后總結出言簡意賅的話語，而且在授課過程中始終貫穿著這門學科的重點內容，讓學生牢牢將理論與實際緊密聯系起來，時時刻刻強調它們之間的相關性。
將《材料科學基礎》的教學內容劃分為三個板塊：
第一板塊是晶體結構和缺陷,包括各種晶體的空間結構、可能出現的各種缺陷及缺陷的表示法。這部分是材料科學基礎基礎知識和基本理論,是材料科學基礎學習的重點。通過對這部分的學習可以使學生初步了解材料科學基礎的本質,同時在第一模塊增加材料科學基礎的X衍射、透射電鏡等基本的表征手段的學習,這部分內容達到總學時的40%。
第二板塊是原子及分子運動、材料的變形和再結晶。這部分的內容非常繁多,讓學生通過學習原子和分子的運動規律、材料的形變及再結晶規律,能夠熟練掌握與材料學專業有關的材料科學基礎知識,為后續專業學習打下良好而又堅定的學科基礎。這部分的教學內容占到總學時的40%。
第三板塊是單元及多元相圖,包括晶體的凝固和相圖的關系、相圖的分析等。安排這個板塊的教學內容僅占總學時的5%,同時再增加15%的實驗內容,通過實驗操作從而使學生了解各種分析測試儀器的使用說明，并且掌握基本的實驗操作流程。
三、教學方法改革《材料科學基礎》是一門看似簡單,但掌握起來卻有相當難度的課程。在教學過程中必須盡快讓學生掌握材料科學基礎的學習方式,跟上上課的節奏,學生才能有效地掌握這門課程。這就要求在教學過程中必須改革傳統的灌輸式教學方法[6]。在教學實踐中通過借鑒前人的經驗和總結自己的教學過程中的教訓,在教學方法上主要做了以下改革:
通過多媒體教學的視覺效果激發學生對本學科學習的興趣。興趣是引導學生學習的老師，那么從改掉原來一直以板書為主色調的教學方式開始，采用flas、Power point課件等多媒體教學工具進行教學輔助。多媒體教學可以使一些較為抽象的概念變為生動形象化的動畫過程，也可以把無法直接觀察的結構變化形象地展示給學生，既加深學生對知識的理解，又提高了學生對本學科的學習興趣。
通過對實際生活中實例的研究與討論，強調理論聯系實際的重要性。學生只是一味地通過聽老師講解知識也是調動不起學習的主動性，所以課下給學生布置一些搜集信息的教學任務，在課堂上給學生一個開展當前高科技領域所應用到的本學科知識的實例講解舞臺，這樣不僅可以調動學生學習的積極性，還能鍛煉他們收集信息的能力，同時能夠將所學的理論知識融入到現實生活中的實例中，突出了理論聯系實際的重要性。
通過教師在教學過程中逐步引導學生學習方式,培養學生的自學能力。研究生教學的另一個很重要的任務就是教師需要教會學生怎樣自學，針對一些相對簡單易懂的教學內容，可以通過教師的引導，讓學生自己通過自學來掌握，而那些掌握起來難度較大的教學內容則通過教師的講解使學生消化吸收。這既節約了學習的時間,又能有效地鍛煉了學生的自學能力。
（4）通過學生親自做相關的實驗，不僅可以對知識有了進一步的消化和吸收，還可以增強學生的動手操作能力。如果只單單進行理論上的研究也是教學上的敗筆，不如通過實驗讓學生親觀察各種材料的晶體和晶粒的物理變化，這樣既可以鍛煉了學生的動手操作能力，又讓學生對所學知識得到了升華，使得教學變得不再是那么死板。例如做凝固和晶體結構分析實驗使學生對書本上學的凝固原理和晶體結構缺陷有更深入的了解,如讓同學門把鐵碳合金熔化后澆注在砂型腔里鑄造成鋼錠,研究是凝固原理對其結構的影響,然后把凝固后的鋼錠用XRD(X射線衍射),研究其晶體結構和晶體缺陷,同時把鋼錠磨平后在顯微鏡下研究其晶相,找出成分中的馬氏體等晶相組織,與書上的相圖對比,加深對書本上知識的理解[7、8]。
四、考試方式改革課程成績的考核是課程的重要內容,考核方式對教學效果有很大的指導作用。針對《材料科學基礎》的特點和主要內容,將《材料科學基礎》這門學科的考試方式分為三部分：一是傳統的閉卷考試,占總成績的60%；二是平時成績,主要是作業完成情況和每章主要內容總結等,占20%；三是實驗情況,在學生的實際操作中,考察學生的動手能力,以及通過實驗考察學生對課本內容的理解能力占20%。其中在閉卷考試中,重點強調了學生對課本基本知識的掌握情況,同時,有相當數量的綜合題主要考察學生對所學的內容的綜合應用情況,而概念題則考察學生對材料科學基礎結構和本質的理解情況。五、結論
通過強調理論聯系實際、多媒體教學設備輔助課堂教學、添加實驗操作課程等教學改革，講、思、做三者的相結合不僅激發了學生對該課程的濃厚興趣，提高了自身的自學能力，增強了動手操作能力，同時還使學生對所學內容進行了進一步的理解和升華。
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中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）18-0032-02
湘潭大學目前除了化學專業、應用化學專業開設結構化學之外，材料物理、材料化學、材料科學與工程這3個材料科學類的專業也開設結構化學課程，5個專業使用的教材均為周公度、段連運先生編著，北京大學出版社出版的結構化學基礎（第4版）一書。根據近幾年來材料科學類結構化學的教學實踐情況，考慮到材料科學學科與化學學科之間的差異，根據材料科學與工程教學指導委員會制訂的高等學校材料物理、材料化學專業規范，優化適合于材料科學類3個專業的結構化學課程的教學內容實有必要。
一、結構化學的內容和課程的任務
結構化學是研究原子在空間相互結合成分子或化學實體的方式（結構）、依據（化學鍵本質）、規律及結構與性能間的聯系，它是聯系材料宏觀與微觀的橋梁，是材料設計的基礎。結構化學以在分子水平上研究自然科學問題為其主要目標與特征，這決定了它不僅是研究化學反應機制、化學的內在規律性、各類化學體系立體構型、鍵型及構效關系的指南，而且已成為材料科學、分子生物學、金屬有機化學等新興、邊緣或綜合學科發展的支柱。結構化學不僅與化學各分支學科，而且與材料科學、物理學、地學、生命科學、冶金學等學科有廣泛的橫向聯系與交叉。結構化學的另一個重要內容就是與合成化學、理論化學以及材料科學、生命科學、固體物理等相鄰學科一起，建立分子工程學、晶體工程學等學科。
結構化學課程是材料科學類的一門基礎課，其任務是使學生深刻掌握微觀物質運動的基本規律，獲得原子、分子和晶體結構的基本理論、基礎知識，深入掌握物質結構和性能的相互關系，牢固樹立結構決定性能的觀點，了解研究分子和晶體結構的近代物理方法。通過這門課程的學習，培養學生的創新精神和實踐能力，進一步培養學生從結構的觀點分析問題和解決問題的能力。結構化學的教學對于鍛煉學生思維、開發學生智力、發展學生能力、提高學生綜合素質有著極其重要的作用。凡具有較好理論基礎的大學畢業生，適應能力強，后勁足，結構化學的教學起著十分重要的作用。
二、材料科學的特征
材料科學與工程正在發生深刻的變化，其研究已深入到原子尺度，突出特征表現在3個方面。第一，材料科學技術化，材料技術科學化，材料科學與工程技術日益融合，相互促進；第二，新材料、新技術、新工藝相互結合，為各個工程領域開拓了新的研究內容，帶來了新的生命力和發展前景；最后，學科之間的相互交叉滲透，使得各學科之間的關系日益密切，難以分割?；A科學與現代技術的新成果也和材料科學與工程的發展交織在一起。
從教材角度看材料科學，具有3個特征：基礎性、前沿性和應用性?；A性，一方面指材料科學的研究是建立在物理、化學的基礎上，沒有扎實的理化基礎從事材料研究與開發是難以想象的。另一方面，當前材料科學研究顯示出突出的交叉性和綜合性，學科內容及規模不僅體系龐大而且紛繁蕪雜，沒有扎實的基礎就難以抓住要害，不能適應學科的變化和發展，這就要求教材毫不含糊地重視基礎。前沿性是指材料科學的發展速度迅猛，只有在教材中恰當地反映這些變化，才能使學生適應日后的研究工作。應用性是指材料研究的目的而言，是為了實際應用。當今材料研究從實驗室到工業化的時間大大縮短，材料研究與開發已成為高科技的重要組成部分，要求在教材中有意識地體現這一特征。
三、結構化學課程教學的主要內容與基本要求
根據結構化學的研究內容和材料科學學科的特征，材料科學類的結構化學課程不僅要兼顧物理系的材料物理和化學系的材料化學2個專業，包含適當的量子力學基礎、固體理論和表面結構化學，還要適當地介紹一些的功能材料，不能“有理無物”，而且既要與材料物理課程和材料化學課程緊密地相聯系，又要區別開來，既要與計算物理課程和計算化學課程相聯系，又要區別開來，突出材料結構與性能的關系，簡要介紹分子設計學。遵循加強基礎、強化能力、整體優化、精選內容、更新知識、突出應用、反映前沿及簡明扼要的原則，進行教材編寫。
在內容的選取上，首先把握更新與精選，處理好“新”與“基”的關系。在加強基本教學內容的前提下適當反映新內容，拓寬知識面，體現“少而精”、“精而新”的原則。不僅要反映現代科學的發展趨勢和學科的前沿理論，而且應注重結構化學課程對其他課程和學科的滲透，提高綜合度。其次充分重視理論聯系實際。在不同部分側重點不同，力求加強宏觀與微觀的聯系，掌握規律。第三，注意演繹法和歸納法2種方法的應用。RHoffmann曾說：“化學理論的最主要作用是提供一種思維方式，以總結更新知識”。結構化學作為理論化學的重要組成部分，要求該課程使學生在2種思維模式即演繹法和歸納法方面均得到較好的訓練。中國傳統教學偏重演繹，優點是嚴謹，但缺乏創新意識，而美國等國家在教學上側重歸納，優點是獨立思考和創造能力強，缺點是基礎不夠扎實。因此，我們力求將2種思維模式在各個章節都有所體現，期望學生受到全面的訓練。第四，充分注意習題的作用。習題是鍛煉思維的體操，是學習過程中的重要一環，做習題不僅是理解、掌握知識，而且是學會如何運用知識。雖然做習題本身不是科學研究，但對研究能力的養成有重要作用。許多科學大師都曾津津樂道于他們早年在習題中的受益。A Sommerfeld曾寫信給他的學生W Heisenberg，告誡他：要勤奮地去做練習，只有這樣，你才會發現，哪些你理解了，哪些你還沒有理解。楊振寧也曾回憶他的大學學習：西南聯大教學風氣是非常認真的，我們那時念的課，一般老師準備得很好，學生習題做得很多。的確，“勤奮地去做練習”，“習題做得很多”，往往是達到成功的一個階梯。因此例題習題選編的恰當與否直接影響教學效果，這在內容多、學時少、提倡自學的當今時代顯得尤為重要，對于結構化學課程而言更是如此。習題不能全部簡單化，我們編寫了一定數量的綜合訓練題。最后，注意課外讀物的作用。課外讀物有利于拓寬學生的知識面，培養學生的自學能力。閱讀原始研究論文能夠培養學生良好的思維能力和思考問題的方法，提高他們分析問題和解決問題的能力。在結構化學中，每一個基本原理或理論大都對應一位科學大師，學習他們的研究方法及寫作技巧，對學生將來從事科研等工作十分有益。
因此，材料科學類的結構化學課程教學內容應包括下列6部分內容，各部分的基本要求如下：
1.量子力學基礎和原子結構。這部分內容在第1、2章中講授。要求了解量子力學的基本假設，掌握氫原子和類氫離子的薛定諤方程及求解要點，提高對原子結構的認識，深入理解原子軌道的意義、性質和空間圖象。了解多電子原子的自恰場方法及中心力場近似法，了解核外電子布居的依據，了解角動量的偶合及原子光譜項的意義。
2.化學鍵理論和分子結構。這部分內容主要在第3、5、6、10章中講授。要求重點掌握化學鍵的三個基本理論：分子軌道理論、價鍵理論和配位場理論。其中第3章要求了解線性變分法處理H2+和H2，了解共價鍵本質及典型的雙原子分子的電子排布。第5章要求掌握價鍵理論在多原子分子結構中的應用，掌握s-p雜化軌道的造法及鍵角公式。要求掌握HMO方法及其在共軛分子中的應用，掌握前線軌道理論和能量相關圖及其應用。第6章要求掌握配位場理論在配位化合物結構中的應用，π-σ配鍵化合物和過度金屬簇合物的電子結構或成鍵特征與性能。了解分子光譜、電子能譜原理。掌握現代化學鍵理論在討論非金屬化合物成鍵特征及結構與性能關系方面的應用。
3.點陣理論和晶體結構。這部分內容主要在第4、7、8、9章中講授。要求根據分子的幾何構型確定分子所屬的點群，初步了解群的表示和特征表的意義。了解偶極矩、旋光性與分子結構的關系。要求著重了解X射線衍射等方法所依據的基本原理，以及在測定結構中的作用和應用范圍，為了解與掌握現代化學中的重要實驗方法打下初步的理論基礎。掌握描述晶體結構的表達方法，掌握金屬、離子化合物的晶體結構與性能。了解用結構化學理論研究固體表面的結構和性能的方法。
4.功能材料結構與性能。這部分內容在11章中講授。初步了解幾類重要的功能材料，加深理解結構決定性能的觀點，初步了解功能材料結構與性能的關系。
作者簡介：王建江（1963-），男，浙江溫嶺人，軍械工程學院基礎部，教授，博士生導師；黃（1972-），男，山西運城人，軍械工程學院基礎部，副教授。（河北石家莊050003）
中圖分類號：G643 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）07-0016-02
隨著軍隊院校研究生招生制度的深化改革和招生規模的調整優化，跨專業招收、培養研究生在一些學科與專業正日益顯現并會更加突出。近五年來，在筆者培養的材料科學與工程專業工程碩士、同等學歷碩士、全日制碩士中，跨專業研究生占到了70%左右。分析跨專業研究生特點，研究培養跨專業研究生的有效措施，保證培養質量，提高培養水平顯得格外重要。
一、跨專業研究生的特點分析
1.生源和專業基礎分析
近年來軍械工程學院材料科學與工程學科跨專業招收的研究生主要有三種情況。
（1）跨專業調劑。由于受多種政策和因素影響，考生生源不足，上線研究生不多，夠復試條件的研究生數量小于招生計劃數量，每年不得不從其他富裕專業（通常是機械類專業）調劑研究生。這部分研究生除了在本科階段學習過40～50學時的“工程材料”課程外，基本上沒接觸材料科學方面的課程和知識。
（2）跨專業報考。這部分學生對材料科學與工程學科具有濃厚的興趣，立志從事材料科學與工程專業的學習與研究。為了考取研究生，他們自學了大量的“材料科學”課程，特別是對研究生入學考試確定的初試專業課程和復試專業課程下功夫較大，準備比較充分，成績也比較好，具有一定的專業基礎，但他們畢竟沒有系統學習過材料科學與工程專業課程，為了考取研究生，突擊學習痕跡明顯，死記硬背的東西較多，融會貫通、舉一反三、靈活應用的能力偏弱。
（3）為躲避研究生入學考試課目“數學一”而跨專業報考。我院材料科學與工程學科確定的研究生入學考試數學課目為“數學二”而非“數學一”，部分考生由于數學功底較弱，擔心“數學一”難度大，考不出好成績，受社會現實的驅動選擇報考了本專業，由于目的和動機不同，這部分學生材料科學的基本理論、基本知識、基本技能也較弱。
總之，跨專業報考的研究生相對于本專業研究生而言，在專業基礎知識的掌握和基礎理論積累方面比較薄弱。
2.心理和優劣勢分析
跨專業學習并不是一件簡單的事，一切從頭開始，這需要勇氣、動力和毅力?？鐚I研究生能夠和本專業研究生坐在一起，站在一個起跑線上學習和研究，這本身就說明了跨專業研究生勇于挑戰、肯于付出和戰勝自我的精神。當遇到挫折、困難或不公正待遇時，跨專業研究生會表現出更加堅強的心態、信念和理想。
另外，跨專業研究生也具有非跨專業研究生所不具備的優勢。首先跨專業研究生大多具有交叉學科的知識結構，無論是基礎理論還是專業實踐，跨專業研究生受到來自不同學科方向文化和知識體系的熏陶，具有復合型人才的優勢；其次，跨專業研究生容易認識到自己的長處和不足，會注意取長補短，發揮長處。
二、跨專業研究生培養措施
1.搞好入學教育，樹立學習信心
材料科學與工程專業的本科生在大學期間除了學習高等數學、大學物理、外語、計算機等公共基礎課外，還要學習材料科學基礎、材料現代分析方法、材料制備工藝、材料性能分析、新材料、材料實驗、材料管理等專業課。本科四年的學習使得他們掌握了扎實的材料科學基礎理論知識，具有較強的實踐能力，建立起了材料科學概念，形成了材料思維習慣。而跨專業研究生在專業知識結構、知識積累上有所欠缺，常常會造成在進入研究生學習后“水土不服”、“消化不良”的現象，表現為不具備獨立思考問題和解決實際問題的能力，學習能力差，材料概念不清，不熟悉專業學術話語，缺乏創新思維。為此必須搞好他們的入學教育，糾正動機偏差，講清跨專業學習的利和弊，在認識差距的同時看到優勢，使他們明確學習目的，樹立學習信心，要求他們勇于克服困難，按期完成學業。
2.補修基礎課程，夯實專業基礎
對跨專業考入的研究生，軍械工程學院在課程設置上與本專業考入的研究生沒有區別，課程設置統一，培養計劃剛性，不考慮個體差異，不照顧個體要求。由于跨專業研究生與本專業研究生的專業基礎相差太遠，研究生授課教師往往顧此失彼，常常會使本專業的學生覺得授課深度不夠、提高有限，而跨專業研究生卻難以理解，從而使正常的研究生教學受到沖擊和困擾，影響教學效果。
材料科學學科具有一套獨立的理論體系和思維方式，它不僅在專業基礎上與計算機、自動化、電子類專業相去甚遠，而且思維方式獨特。盡管學生學習努力，但由于缺乏系統的材料科學基礎培訓和思維訓練，對材料類課程的學習難以擺脫夾生不熟的狀態，聽課的過程似乎明白，但難以用自己的語言表述出來并運用到實際工作中，對一些概念和理論似懂非懂。
授課教師應優化教學內容，注重因材施教。指導老師要加強個別指導，篩選本科階段“材料科學”3～5門重要核心課程作為補修課程，強化跨專業學生的“材料科學”基礎。為幫助跨專業學生建立對材料科學的感性認識，培養材料學思維習慣，安排他們到實驗室指導本科生畢業實習，做到教學相長。督導跨專業學生利用豐富的網絡資源自學相關知識，彌補跨專業研究生所需要的基礎理論未來向深度和廣度拓展的缺陷，從而為培養其研究能力、創新能力和綜合素質創造條件。
3.依據學生特點，選定研究方向
導師是培養研究生最為重要的環節，在研究生培養中起著其他個人和機構無法替代的重要作用。對學生的嚴格要求大多需要通過導師才能有效落實。導師在充分考察、了解學生的興趣和特長后，在征求學生意見的基礎上幫助其選好論文方向。如數學、計算機基礎較好的研究生更多地安排一些材料制備過程中與數值模擬、仿真有關的課題；動手能力較強而理論功底較弱的研究生，安排一些傾向于材料制備工藝方面的課題；機械制造專業的研究生安排一些注重與材料制備設備相關的課題，這樣有利于學生揚長避短，增強自信，提高對材料學研究工作的興趣。通過撰寫論文鍛煉和提高實際工作能力，他們畢業后達到與本專業生源同樣的培養質量。
4.凝煉導師文化，促進師生互動
（1）堅持師生在教育上是授受關系，導師處于主導地位。堅持師生在人格上是平等關系，導師應以尊重學生的人格、平等地對待學生、熱愛學生為基礎，進行正確地指導、嚴格要求和民主型的管理。
（2）堅持師生在道德上是相互促進關系。導師應該強烈感受社會的迅速變化和知識的不斷更新，加強與學生的互動，自覺不斷地自我充實和提高，不斷更新自己的觀念，形成有組織的討論、研究氛圍，在教育培養研究生活動中不斷發展自己。導師要注意對學生學習行為的觀察和評價，形成對學生新的了解和認識，及時修改對學生的某些要求與期望。導師通過自己的努力影響、感化學生，增進學生對導師的了解，從而激發學生更加自覺、主動地學習和工作。在研究生中間提倡互幫互學，博士生帶碩士生，高年級研究生帶低年級研究生，本專業研究生幫跨專業研究生，在研究生中廣泛開展學習研討活動。
5.加強學術交流，營造創新氛圍
要培養高質量的跨學科研究生，必須要有好的學術氛圍。廣泛開展學術交流，鼓勵學生參加多種多樣的學術活動，有利于學生了解本領域的前沿工作，提高專業水平和表達能力，有利于學生開闊眼界、拓寬知識面。近年來，我們堅持博士研究生在校期間外出參加學術交流會議人均不少于3次，碩士研究生人均不低于1.5次。研究生們通過參加國際、國內學術會議進一步了解到本領域科技與學術發展的信息，增長了他們的專業知識，提高了學術水平，拓寬了研究思路，并結交了一批同行，同時，也提高了他們對信息的認識程度以及捕捉、分析、判斷和吸收信息的自覺性。
6.嚴格跟蹤檢查，嚴把論文答辯關
嚴格研究生中期篩選制度，對課程學習成績出現黃牌的研究生進行個別談話，達不到要求的推遲開題。
對待跨專業研究生和其他研究生一視同仁，實行統一的研究生開題評審制度和研究生論文進展中期檢查制度，組成專家組聽取研究生匯報，回答專家組的質詢，檢查學術情況，對個別較差的學生推遲開題、延期答辯，在研究生中營造一種警示、促進和努力學習的氛圍。
幾年來的堅持與實踐，學院材料科學與工程學科研究生的培養質量得到充分保證，研究生論文的盲審平均成績達85分以上，所有研究生都如期完成學業，順利獲得碩士學位。
參考文獻：
