时间：2022-12-20 06:30:10
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土木工程材料种类繁多，各类自成体系，教学内容大多数是叙述性和分析性内容;同时，土工工程材料发展迅速，新材料层出不穷，以致学生在土木工程材料课程学习中难以抓住重点，出现什么都学、什么都学不好的情况。为了进提高土木工程材料课程的教学质量，增强学生课程学习效果，笔者从教材编写、授课内容编排、课时分配等三个方面对土木工程材料课程的教学内容进行改革。
(一)教材编写
2013年，南昌大学与其他兄弟院校编写出版了教材《土木工程材料》。新编教材充分考虑到现有教材的不足，强化混凝土章节内容，增加了轻质混凝土、高性能混凝土、纤维混凝土、再生混凝土、大体积混凝土、喷射混凝土、活性粉末混凝土等新型混凝土的相关知识;根据实际教学情况，弱化部分章节，将石材、木材、合成高分子材料等章节内容进行相应删减;紧跟土木工程材料发展趋势，增加建筑节能材料章节;设置案例，在各章节中多设案例，引导学生用理论知识分析问题，与实践相结合。
(二)授课内容编排
根据土木工程材料课程特点，对授课内容进行重新编排，力求做到以下几点:突出重点内容，授课时以水泥、混凝土、沥青、沥青混合料为主要重点，以土木工程材料基本性质、气硬性胶凝材料、建筑钢材、新型墙体材料、建筑节能材料为次要重点，同时兼顾建筑功能材料、合成高分子材料、砂浆、石材、木材等;体现专业特点，注意授课内容与不同专业方向的有机融合，土木工程工民建方向专业重点突出水泥与混凝土的内容，土木工程道桥方向专业则要求掌握沥青混合料的配合比设计;水利水电工程专业则要求详细讲解大体积混凝土及其施工;紧跟土木工程材料发展趋势，更新教学内容，授课时将土木工程新材料(如新型混凝土、新型墙体材料)、新技术(如隧道盾构技术、大型混凝土构件预制技术)以及教师自身科研课题成果引入课堂教学中;结合工程应用，将国内外典型工程(如新型混凝土技术在三峡大坝、杭州湾跨海大桥应用)融入课堂教学中。
(三)课时分配
土木工程材料课程是一门理论性、实践性、实验性都非常强的课程，而土木工程材料课程的学时有限，在教学中合理分配课时是保证土木工程材料课程教学质量的关键。南昌大学的土木工程材料课程共48学时，其中课堂授课32学时，实践2学时，实验14学时。
二、教学模式的构建
目前，土木工程材料课程的教学模式一般包括理论教学和实验教学两部分。笔者在重视理论教学的基础上，强调提高学生的实验实践能力。在土木工程材料课程中，除进行理论教学和实验教学改革外，还适当增加了实践教学环节。
(一)理论教学
土木工程材料课程需要让学生了解并掌握土木工程材料的组成、结构、生产、工艺、性能与应用的基本理论知识，为此，有必要将木工程材料课程的基本理论知识重组为土木工程材料的组成与结构、生产与工艺、性能与应用三大块进行统一讲授。同时可采用多媒体结合板书的方法进行理论教学，以达到缩减课时、增强教学效果的目的。
(二)实验教学
土木工程材料课程中现有的实验项目基本上是验证性实验，难以激发学生的学习兴趣和研究热情，因此在实验教学改革时，除了开展水泥实验、砂石实验、普通混凝土实验、沥青实验等验证性实验外，还设计了综合性实验和创新性实验。综合性实验是在设定原材料的基础上，进行不同强度等级、不同坍落度要求的高性能混凝土实验。创新性实验是让学生自选材料和自行设计实验。创新性实验前先将学生分为3～4个组并确定实验题目，要求小组同学查阅资料、集中讨论后完成创新性实验，比如减水剂与水泥相容性实验、缓凝剂对混凝土凝结时间影响实验、不同等级矿物掺合料对混凝土强度影响实验等。通过开展综合性实验和创新性实验，激发学生的研究热情，提高学生的自学能力。
(三)实践教学
在理论教学和实验教学的基础上，积极进行土木工程材料课程实践教学的探索与实践。组织学生到预拌混凝土搅拌站了解混凝土的生产运输过程，认知新拌混凝土的和易性，熟悉混凝土配合比设计，或组织学生到施工现场见识混凝土的浇注养护，了解建筑钢材的性能和加工，实现理性认识到感性认识的提升，从而大大提高了教学效果。
三、教学方法的改革
在教学方法上，土木工程材料课程教师在课堂上一般采用多媒体和板书相结合的授课方式进行教学，学生基本上都是被动接受知识，很少对土木工程材料进行更深入的思考。鉴于这一缺陷，笔者在课堂教学中，增加视频播放与课堂讨论环节，提供了网络辅助教学，完善考核方法。
(一)视频播放与课堂讨论
为让学生对土木工程材料的研究和发展有更深入的了解，特别是引导学生对土木工程材料进行更深层次的思考，笔者充分利用多年从事教学和科研工作的优势，特别制作了一段50分钟左右关于材料在仿生、智能领域研究和发展的视频资料，要求学生提前自行观看，同时在课堂上也组织学生利用1个学时观看视频资料，之后用1个学时让学生走上讲台发表观后感想。
(二)网络辅助教学
网络辅助教学是高校数字化建设的重要体现，也是教师授课质量评价的重要组成部分。网络辅助教学为学生与教师之间搭建了一个很好的交流平台。教师可将很多相关的文档、幻灯片、视频资料上传到网络辅助教学平台上，让学生自行下载。学生也可在网络辅助教学平台向教师提问，教师可定期查看和回答学生问题。在教学方法上，网络辅助教学是对课堂授课方式的一种补充。
(三)考核方法
土木工程材料课程考核方法采用课堂考勤与课堂讨论、实验实践(报告)、期中考试(开卷)、期末考试(闭卷)四种形式相结合的全程考核方法，其中四种形式占总成绩的比例分别为15%、15%、20%和50%。四种形式相结合的全程考核方法，注重培养学生的自主学习能力和独立思考能力，全面评价学生的学习水平和课程的教学效果，对改变传统的一考定成绩、加强教学过程管理、分阶段检验教学效果、改革考试方法具有积极的意义。
四、教学改革的效果评价
土木工程材料课程经过上述教学内容、教学模式、教学方法的改革，可以让学生更好地掌握土木工程材料的理论知识，强化学生的自学能力，增强学生科研动手能力，提高学生创新能力，取得了良好的效果。
(1)授课内容
教师讲课内容有主次之分，学生学习理论知识不仅简单轻松，而且也更有针对性。对此教师可以适当减少理论课时，让学生有更多的时间进行实验实践。
(2)上课形式
在课堂上播放相关视频并进行课堂讨论，引导学生自主学习并积极发言，既能提高学生的表达能力，也能帮助学生对土木工程材料发展进行更深层次的思考，激发学生的创新思维，有利于学生养成独立思考问题的习惯。
(3)实验实践环节
除了部分验证性实验项目之外，还增设了综合性实验和创新性实验。综合性实验可以让学生在最短的时间内见识到各种不同要求的混凝土，创新性实验可以激发学生的研究热情。
(4)考核方法
采用上述四种形式相结合的全程考核方法，提高了学生上课的积极性，也有利于全面评价学生的学习水平和课程学习效果。
五、结语
关键词：道路材料科学与工程；研究生；实践教学；创新型人才
中图分类号：G643.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）14-0152-02
一、引言
道路工程作为国家重要的基础设施、国民经济的大动脉和大众化的交通工具，在现代运输体系中发挥着极为重要的作用。目前，我国公路交通建设正在由规模扩张型向规模与质量效益并重型转变，国家日益重视交通特种材料的研究与创新人才培养体系建设，组织开展了多项技术难题的科技攻关和研究团队建设，在基础理论研究和新材料开发等方面取得了丰硕成果，特别是具有自主知识产权的新材料在工程建设中的应用，对建立资源节约型、环境友好型交通所要求的节能减排、环境保护等技术起到了有力的推动作用，并培养了大批优秀的研究和工程技术人员。然而，由于缺乏先进的实践教学模式和创新体制，限制了广大研究生实践能力的提高和创新型人才的培养，不利于交通材料领域人才培养体系建设和可持续发展。
作为工程科学技术的承载者，新的生产力的创造者，工科研究生创新与实践素质的水平不仅制约着工科科学与技术的传承与发展，还决定着工程实践的开展乃至工业化进程的推M。同时，作为一门材料科学与工程和交通运输工程相结合的学科，其在实践教学方面的成熟模式很少。因此，为了适应现代工程教育与建设的需要，本论文结合道路材料科学与工程专业特点，提出合理的创新型人才培养实践方案，并根据长安大学材料学院道路材料科学与工程专业实验、实践教学改革实践经验，推进道路材料科学与工程专业实验教学内容、方法、手段、队伍、管理及实验教学模式的改革与创新。
二、道路材料科学与工程专业创新型人才培养实践教学模式的理论依据
首先从当代公路交通建设对道路材料科学与工程专业人才的需求特性出发，研究创新型人才的特质与具体表现形式，依赖创新学、材料学理论，研究道路材料科学与工程专业创新型人才的特质，同时调查分析目前我省各高校道路交通领域研究生的创造能力表现，采用对比分析查找我国道路材料科学与工程专业研究生与国际上先进国家相比在创新力上存在的差距，查找我国道路材料科学与工程专业在研究人才培养模式上与国外的差异，从中研究分析研究生创新培养存在的问题。然后研究道路材料科学与工程实践教学的理念、教学机理，制定适合我校的道路材料科学与工程专业创新型人才培养实践教学模式的理念和教学机理，作为深化教学改革，全面推广和系统设计道路材料科学与工程专业创新型人才培养实践教学模式的重要理论依据。
三、我国道路材料科学与工程专业现行实践教学发展现状
首先，在全国分别选取5所不同类型的兄弟院校，根据学校的办学定位以及社会对不同层次人才的需求分析，依照工科研究生创新素质的构成要素、内在结构、要素间的交互作用机理以及其三要素驱动模型，运用层次分析法构建出我国道路材料科学与工程专业研究生创新素质发展现状的评价指标体系。其次，依照设计出的评价指标体系、遵循量表设计的一般原则，设计出道路材料科学与工程专业创新素质发展现状量表，并选取研究样本进行测量。再次，依托测量数据，从整体视角和分类视角对道路材料科学与工程专业研究生创新素质的发展现状进行分析，实现对学生实践能力和创新素质发展现状及存在问题的总体把握。
四、实践教学模式框架构建和系统设计
结合我校传统专业特色与教学经验，改革实验教学内容，在相关学科专业和课程建立包括基础实验、综合实验和工程实验等不同能力层次，既与理论教学有机结合又接近交通运输、土木建筑等工程实际的综合实验教学体系，设计实验教学项目与教学大纲，实行因材施教。
为促进高层次人才培养与社会经济建设的有效沟通与有机结合，联合领域内具有优质资源的科研院所、大型企业集团组建联合培养基地，建立以培养研究生创新思维和创新能力为核心、以培养高层次研发型、应用型人才为重点的研究生培养平台。其中，“长安大学―青海交科院研究生联合培养示范工作站”已获陕西省教育厅批准，成为陕西省研究生联合培养示范工作站（如图1所示）。
并且，已建立严格的校外实践管理细则。将负责人听课制度，以任课教师考勤为基础、负责人听课为辅助、管理部门不定期抽查为重点、学生评课为补充的方式，构建考勤、听课、查课、评课四位一体的教学检查制度。要将教学检查结果与学生评奖评优及中期考核等环节挂钩、与教师考核评价挂钩，督促学生与任课教师重视课堂教学环节。要按照学校及设站单位制定的文件要求加强研究生论文开题和中期考核工作，严格工作纪律，对未通过开题报告及中期考核者，提出学业预警，给予延期开题、补修、延期毕业等相应处理，不允许其进入研究生培养的下一阶段。研究生院组织工作人员对研究生论文开题、中期考核情况进行随机抽查，审核预警制度的执行情况。将进一步加大学位论文重复率检测力度，对重复率超过15%的，研究生院将通报导师、约谈学生并要求限期整改。还将进一步加大学位论文盲审比例，尤其加大未参加盲审的硕士学位论文的抽查力度。校外研究生培养平台的建立，不仅能加快科技转化，还将大幅提升我国交通领域高端科技人才的培养质量和水平，提高学生创新性综合素质，完善创新型人才培养体系。
五、加强实验室管理的软件建设
根据材料学院实验室建设现状，制定或修订《高等院校道路材料科学与工程专业实验室管理条例》、《道路材料科学与工程专业实验教学工作规程》、《道路材料科学与工程专业实验教学研究中心开放管理条例》等管理文件，建立一套科学合理的实验教学管理规章制度，包括：实验教学人员、实验工作人员岗位职责，实验人员考核、培训办法；仪器设备维护与管理制度；实验操作基本制度；安全检查制度；实验室基本信息收集制度等。
六、Y语
通过研究与国际交通建设发展水平实质对等的、基于工程教育专业的实践教学方案和人才培养体系，为我国的道路材料科学与工程专业研究生实践教学培养探索了新途径。本文提出道路材料科学与工程专业创新型人才的特质与要求，为我校高等教育发展到新阶段一切以学生为本、注重专业内涵建设、重视质量提升提供了新思路。
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关键词：培养计划；培养目标；材料科学与工程；麻省理工学院
欧美国家在20世纪60―70年代开始设立材料科学与工程系。名称变更反映了对材料领域研究认识的变迁，即“材料研究需要依据其行为和特征，而不是依据材料类型来进行”。1998年教育部对材料类本科专业目录进行了调整，将原来划分过细的十多个材料类小专业合并成了现在的冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、材料物理、材料化学等六个专业。同时，在引导性专业目录中还设置了材料科学与工程一级专业。虽然以材料科学与工程一级大学科来设置专业是必然趋势，但材料科学与工程人才培养模式仍在探索之中[1]。同济大学当年就设置了材料科学与工程本科专业，期望以欧美的模式来培养材料学科人才。实际上，早在20世纪80年代，当时的同济大学建筑材料工程系就为建筑材料专业的本科生开设了材料科学导论、断裂力学、表面物理化学和传热、传质与动量传递（简称三传）4门基础课程。近几年因为参与学院材料科学与工程专业培养计划的修订工作，查阅了国内外许多大学这个专业的培养计划，国内高校在材料科学与工程专业培养计划上的认识一直存在争议。美国麻省理工（MIT）材料科学与工程专业本科培养计划的公开信息最多，不仅有课程列表和学分要求，还有课程的详细简介。尤其是麻省理工的开放课程服务（OpenCourseWare），使得我们还能够进一步了解课程大纲和部分内容。此外，MIT材料学科是USNews全美排名第一的，他们的培养
计划应该具有更好的借鉴意义。本文在反复仔细研究其有关本科培养的各种公开资料的基础上，对其培养计划进行了分析，结合自己的教学工作实践，总结了一些心得体会，希望与国内同行共享。
一、麻省理工材料科学与工程专业的培养计划
MIT材料科学与工程系设3个专业（Course）。其一为一般意义上的材料科学与工程专业（Course 3），学生所得学位是材料科学与工程理学学士（Bachelor of Science in Materials Science and Engineering），其所授学位是被ABET（Accreditation Board for Engineering and Technology，美国工程与技术鉴定委员会）授权的，绝大部分学生都选读这个专业。其二为课程选择度更大的一般专业（Course 3-A），这个专业的毕业生将获得没有特别指定专业领域的理学学士（Bachelor of Science without specification）学位，系里并不寻求ABET对这个学位的授权，只有很少学生选择这个专业，常常是医学、法学、MBA预科生选择这个专业。第三是考古与材料专业（Course 3-C），学生所得学位是考古与材料理学学士（Bachelor of Science in Archaeology and Materials），系里也不寻求ABET对这个学位的授权。从系里是否寻求对所授学位授权就可以看到，MIT材料科学与工程系本科生的主要专业是一般意义上的材料科学与工程专业（Course 3）。后面的讨论主要针对Course 3的培养计划进行。
1. 课程和学分要求
该培养计划的要求包括：（1）MIT的一般要求，共17门课程，其中自然科学6门，人文社科8门，限选科技课程2门，实验课程1门。（2）交流能力课程（Communication Requirement）4门。（3）系内课程，包括一套核心课程（Core subjects，共10门课），一个论文或2个实习以及4门限选课程，合计184～195学分。其2011―2012版本的课程和学分要求见表1，表中课程名称前面的数字表示课程号，后面跟表示学分的数字、课程性质、前修或同修课程号。MIT每门课程的学分由三部分组成，表示学习课程所需要的时间分布，中间用短线隔开，第一个数字表示讲课时间，第二数字表示实验、设计或者野外工作时间，第三个数字表示预习的时间，是以中等学生所需要时间估计的。1个学分大约相当于一学期需要14小时的学习时间。从表 1可见，一般专业课程，预习所需时间是讲课时间的2～3倍。
备注
*可以代替本先修课程的其他先修课程列在课程描述页面。
（1）这些课程可以算作必修课程或者限选课程的一部分，但不能同时计算。
（2）可以选9-12学分。
（3）通过申请，可以被类似课程替代。
2. 限选课程的选择
中列出了21门限选课程，每个学生只需要选择4门课（48学分）。理论上，学生可以在21门课程中任选48学分，甚至经过批准，还可以选择其他系的课程或者研究生课程来代替。实际上，由于材料的范围很广，这些选修课程是根据主要的研究领域来设置的，它们是： 生物与聚合物材料（Bio-and Polymeric Materials），电子材料（Electronic Materials），结构与环境材料（Structural and Environmental Materials），基础与计算材料科学（Fundamental and Computational Materials Science）。
因此，在MIT材料学院的网页上，曾经列出了各领域推荐的限选课程。网页上还列出了每一个方向的咨询教授，以方便对上述领域某一方面更感兴趣的学生选课。
3. 部分课程大纲和教学情况分析
（1）材料科学与工程基础课程
这个课程为15学分（5-0-10），总是与“材料实验”一起选修。课程安排也是交叉进行，实验周不上课，一共有4个实验周。这样，材料科学与工程课程讲课时间就缩短为9周（一个学期14周，最后一周为考试）。其课程安排为周一、三、五各2小时的讲课（lecture），周二和四各1小时的复习课（recitation）。所以一共27次讲课，18次复习课。实际讲课为24次，另外3次课为测验和考试。最后一次考试并不是考全部课程内容，即每次测验和考试都是分段内容。
这个课程由两个教授分别讲授，每个教授都是24次课，因此可以推论，每次每个教授将讲1小时。一个讲授结构和化学键（Structure and Bonding），一个讲授热力学和统计力学学（Thermodynamics and Statistical Mechanics）。
两部分课程分别布置6次作业，每部分每次都是2～3个题目，都有交作业的期限，没有按期交作业的，该次作业成绩为0。作业答案在交作业期限过后就会立即公布。课程总成绩由作业成绩占20%、三次测验占80%构成。得分标准为：总评80分以上A，70～79分为B，55～69分为C，低于55分为不及格。
（2）实验课程
MIT材料系内有2门必修的实验课程，即材料实验和材料综合实验。这两门课程同时还是加强专业交流能力培养的课程，所以，教学过程特别注意专业交流方面（包括论文写作、口头技术报告等）的形式要求。材料实验与材料科学与工程课程同时选修，在2年级第一学期进行。材料综合实验课（Materials Project Laboratory）基本上就是几个同学合作的科研项目，在3年级下学期进行。下面以二年级的材料实验为例，介绍其教学和考评办法。
如前所述，材料实验共4个实验周，实验周没有其他专业课。实验内容包括量子力学原理演示、热力学和结构，同时囊括了几乎全部现代材料分析研究方法（XRD、SEM/AFM、DSC、光散射等），并通过口头和书面方式加强交流能力培养。从教学内容看，这门实验课承担了教授材料研究方法的任务。
一般将50个左右学生（2011年的2年级学生只有43人）分成6个组。每个实验周有3个实验主题，每个主题下面2个实验，2个组共选一个主题，每组选做其中一个实验。6个实验同时进行。一周3次实验，每次4小时。因此，每个组每周只做3个实验（每个主题做1个实验），共12个实验。由于每个组只做了一半的实验，对另一半实验的了解，通过每周2次的1小时交流课程（recitation sections，一般隔天举行）来实现。交流课上，大家各自在黑板上即兴介绍实验的发现，回答教师和同学的提问。
该实验课由3个教授上，其中一个总负责。课程成绩评分标准
二、分析和讨论
1. 关于必修课和选修课
系内必修课程除毕业论文或企业实习外，共有10门。大学一般要求的17门课，理论上可以自由选择，但从表1系内课程的先修课程可以看出，微积分I和II，物理I和II是需要先修的，大学一般要求的6门自然科学课程就去掉了4门，能够自由选择的大学自然科学课程剩下2门。从系里建议的选课表（roadmap）可以看到，另外2门自然科学是化学和生物。所以，自然科学的必修课程实际上相当于14门。
限选课程要求包括GIR类型2门和48学分的系内选修课。有3门系内课程（共39个学分）可以作为GIR课程来选，但不能同时作为系内课程要求的学分。大多数系内选修课程的学分为12分，这样的话，系内限选课48学分需要选读4门。所以，每个学生可以有6门专业选修课程。有意思的是，在表1中只有21门限选课程，而该系主要的研究领域（或者说相当于我们的专业方向）有4个，平均每个方向只有5.25门课。如果去掉2011―2012年新增的2门课程，过去几年只有19门课，平均每个方向只有4.75门课程。看来，MIT材料科学与工程专业的课程设置，并不鼓励学生选单一专业方向的课程。实际上，在以前分专业方向限制选修课时，每个专业方向仅仅提供2～3门课程，进一步的分析见下文。
反观我们的培养计划，我们的专业方向必修课程有5门（14学分），选修课程应选4门（8学分），合计9门课程22学分。因为我们的学分是按照每周上课学时数计算的。如果按照MIT的学分计算方法，学分约为每周上课学时数的3～4倍，考虑到我们的上课周数为17～18周，而MIT才14周，因此，我们的专业方向应选学分至少相当于MIT的88学分，比其4门课程（48学分）的要求多了5门课程（40学分）。可见，我们的培养计划更加注重学生专业方向知识和技能的培养。
另外，MIT材料科学与工程系的研究领域非常广泛，关于其主要研究领域的介绍出现在3个网页上。其一是在该系的学位要求中关于限选课程的介绍网页，4个主要的研究领域分别是生物与聚合物材料、电子材料、结构与环境材料、基础与计算材料科学。其二是在MIT的招生网页，4个主要的研究领域分别是：半导体材料和低维系统（Semiconductor materials and low-dimensional systems）、能源材料（Materials for Energy）、纳米结构材料（Nanostructures）、材料的生物工程（Bioengineering of Materials）。在介绍全体教师（Faculty）的网页，列出了30个研究方向（discipline），共122人次（有重复计算，因为实际教师只有35人），平均每个研究方向4.07人次（或1.17人）。少的方向仅1人如微技术、半导体，最多的是纳米技术，23人次。上面列出的生物工程（包括生物物理和生物技术）9人次，能源材料（包括能源与环境、储能）9人次。人数比较多的研究方向还有结构与环境材料9人次，高分子材料7人次，电、光和磁材料7人次。
可见，尽管MIT研究的材料类型很多，但其本科生培养计划中，涉及具体材料类别方向的课程特别少。
2. 关于考核与成绩
MIT很多课程的成绩评定都包括平时作业和出勤与课堂参与情况。有的课程，考试以外的项目在成绩评定中所占份额可达到50%，有的实验课程则更是高达85%这在一定程度上反映了MIT对大学生平时学习的管理是非常严格的，与我们头脑中关于国外大学生“自由”学习的图像截然不同。
3. 关于选课进度安排
MIT材料系没有规定统一的选课进度表。但从其推荐的选课安排（roadmap）看，具有如下特点：
（1）8门大学一般要求的社科课程（GIR）分布在8个学期选修，即每学期选修1门社科课程；
（2）一年级把大学要求的6门自然科学课程（GIR）学完，包括数学、物理和化学。
（3）二年级起全面进入专业学习。第一学期学习材料科学与工程基础、材料实验2门课程，两门课交叉进行，实验周不上课。上课周每天都有材料科学与工程基础课，实验周每天都有实验或交流，学习安排非常集中。
（4）每学期的课程一般为4门，其中1门为社科课程。
MIT二年级第1学期就学习专业基础课程，这比我们的教学计划提前很多。国内的教学计划进度安排曾经强调，前两年不安排专业课，以至于我们的材料科学与工程课程被安排在第5学期，材料研究方法更是被安排在第6学期，使得高年级学习特别紧张，深入接触专业知识和方法的时间被推迟。
4. 关于培养计划的修订
从网页上能够追溯到MIT材料系1998年的培养计划，其培养计划在2003年做了很大的调整。两者的比较
这两个培养计划的最大差别在必修课，课程名称几乎完全变了。但对比课程名称和教学内容可以发现，新培养计划中的“材料科学与工程基础”包含结构与化学键、热力学与统计力学两大部分内容，分别由两位教授讲授，似乎代替了原来的“材料热力学”、“材料物理化学”和“材料化学物理”3门课程，因为其教材之一仍然是物理化学（Engel， T.， and P. Reid. Physical Chemistry. San Francisco， CA： Benjamin Cummings， 2005. ISBN： 9780805338423）。“材料实验”应该与原先的“材料结构实验”对应，“材料综合实验”应该与原来的“材料加工实验”对应。“材料的微结构演变”与原来的“材料结构”相似。取消了“材料力学”、“材料工程中的输运现象”2门课程。增加了“材料的电光磁性能”、“材料的力学性质”、“有机和生物材料化学”、“材料加工”4门课程。取消2门，合并2门，增加4门，课程总数不变。
选修课变化较小，只是增加了若干课程，特别是生物材料和纳米材料的课程。其实，两门生物材料课程是2000年增加的，当时选修课由4方向增加为5个方向。选修课的最大变化是理论上不再分专业方向，学生可以任意选课。但实际操作时，仍然向学生推荐各专业方向的课程组合。无论如何，每个专业方向的课程不足4门，学生必然需要选修其他方向的课程。
从2003年至今，必修课没有变化，选修课则有一些小的调整（表5）。其中2005年减少了高分子化学、化学冶金学（Chemical Metallurgy）2门课程。增加了2门数学，材料热力学（原来的必修课），先进材料加工，衍射和结构，材料的对称性、结构和张量性质，材料选择，共7门课程。可见，增加的这些课程仍然是与具体材料种类无关的。2007年和2011年分别增加了1门生物材料方面的课程。可见，即使是选修课的调整，仍然在继续加强有关材料行为特征方面的课程，减少有关具体材料种类的课程。
5. 关于培养目标与课程设置
过去，MIT材料科学与工程系培养目标分四类，研究型学位（Course 3）、预科型学位（Course 3A）、实践型学位（Course 3B，2003年取消）和考古型学位（Course 3C）。其中，研究型学位与实践型学位培养要求的唯一差别是不变的，即前者在四年级做毕业论文，后者在二年级暑假和三年级暑假做2个20周的企业实习，其他课程要求完全相同。现在把实践型学位取消了，但仍然保留了学生向这个方向发展的渠道，即学生仍然可以选择做毕业论文或者企业实习，学位合并在研究型学位（Course 3）中。
从2003年培养计划大调整来看，MIT材料科学与工程专业（Course 3）的主要培养目标是让本科毕业生继续深造。也可能是社会需求的变化促使MIT对培养计划进行调整。这从MIT选读实践型学位人数变迁或许可以看出一些端倪（表6）。从1998年到2002年，实践型学位人数多于研究型学位的人数，2002年突然降低，与研究型学位相当。查看大学2年级实践型学位学生注册数，从2002年起突然减少，由原来每年约20人突然减少为6人。2003年培养计划调整当年，还有5人注册为实践型学位，这应该是此前培养计划延续所致。
那么，没有了实践型（Course 3B）学位，是否还有学生仍然会选择实习代替论文呢。下面从2002～2008年MIT材料系本科毕业生去向分析。除了一些研究生院，网页一共列出了38家企业和17家政府部门或咨询机构。统计2002年以后（至2005年结束，当年仅剩下1人）各年4年级实践型学位人数（也约等于当年毕业人数）总和恰为38人，与毕业生去向统计的企业单位数刚好相同。这难道是巧合？是否可以推论，2003培养计划修改之后几乎就没有学生选择去企业实习了？
MIT材料专业取消实践型学位，以及此后可能几乎没有人选择实习代替毕业论文事实，一方面可能与美国产业向国外转移，本国企业对工程师的需求减少有关；另一方面，MIT培养计划中的课程设置调整也起了一定作用。因为选择实践型学位人数锐减在前（2002年），培养计划调整在后（2003年）。培养计划中去掉的必修课“材料力学”和“材料工程中的输运现象”，显然属于工程类课程。因此，其培养计划课程中增加材料研究型基础知识、减少工程知识的倾向十分明显，也说明其培养计划随社会需求进行了及时调整。
另外，尽管2003年培养计划中的必修课有较大调整，但选修课调整比较有限。而且调整前后，没有改变其材料类本科生宽专业培养的模式。
但在选修课中，把专业方向的基础课程去掉，仍然让人有点匪夷所思。例如，高分子化学在高分子材料领域历来就被认为是专业基础课。MIT在2005年却把这门课从本科生培养计划中去掉了。查看其高分子方向研究生培养计划核心课程，可以看到高分子物理化学、高分子合成、高分子合成化学等基础课程。可见，MIT把专业方向的一些基础知识培养放在了研究生阶段。
以上似乎给人这样的印象，如果不继续读研究生，则专业方向的基础知识是不太够的，无形中将人才培养的周期拉长到研究生阶段了。但从我自己教学的经验来看，学习高分子物理就可以了解高分子材料的行为和特征，未必需要清楚地知道高分子材料的合成与制备方法。我的一些研究生以前从未学习高分子方面的课程，为了让他们在研究中能够理解和使用高分子材料，我就是先给他们讲授高分子物理的基本知识。
另外，注意到MIT材料专业研究生数量是本科生数量的2.2倍，有很多研究生来自校外，特别是来自国外。所以，MIT材料专业培养计划中对专业方向选修课程的调整，结合研究生阶段的课程安排，既考虑到了本科宽专业基础的培养模式，又打通了本科生培养与研究生培养之间的关联，在研究生阶段加强专业方向基础知识的培养，也便于接受其他教育背景的学生来读研究生，还是十分合理的。
MIT材料专业的本科培养计划，不断强化了按照材料大类进行培养的模式，必修课和选修课都加强了材料基本行为知识的课程，减弱了材料类别基础知识的课程，把后者移到研究生教育阶段。这说明国外关于“材料研究依据其行为和特征，而不是依据材料类型来进行”的认识形成30多年以来，不仅没有改变，还在进一步加强。MIT在2003年对培养计划大调整时，加强了材料研究基础知识课程，减少了工程类课程，其本科生的主要去向是进一步深造，直接到企业就业的比例急剧减少。本科生阶段加强研究基础知识课程，把专业方向基础知识培养放在研究生阶段，加强了研究生的知识培养，可能是其材料研究能够长期在美国名列前茅的原因之一。
一、应用型人才的培养目标
在经济全球化的国际经济发展形势下，高新技术的发展使生产从劳动密集型向技术密集型转变，因此急需大批中高级应用型人才。与此同时我国高等教育体制改革不断深入，“应用型本科教育”在这种背景下出现。独立学院的办学特色即进行应用型本科教育，而我院冶金与材料专业培养的是介于工程型人才和技术型人才之间的工程技术型人才［2］。
二、应用型人才的培养方案
高等教育体制的改革伴随着办学层次、形式、特色的多样化，但是新的教育模式必须经过理论和实践的论证，具有其合理性。应用型人才的培养必须强调专业理论和实践的同等重要性，不能顾此失彼。我院对工程技术人才的培养从以下几方面入手。
（一）优化培养工程技术人才的教学大纲，合理设置理论课与实践环节的比重，并将二者有机结合起来、环环相扣，起到相得益彰的作用。我院一方面借鉴北京科技大学冶金与材料两个学科的本科专业培养方案，另一方面结合独立学院的生源情况与培养目标进行探索。在注重专业基础的同时，增加实践环节，培养学生的实际解决问题能力和创新能力。
（二）建设一支与独立学院人才培养目标相适应的、具有很强技术应用能力的师资队伍。我院充分利用校本部的优秀教学资源，聘请了一批具有丰富教学经验的教师前来授课，同时由年轻教师担任助教，推动我院教师队伍的成长与壮大。此外我院还从钢铁企业聘请了一批高级工程师担任特聘教授，定期展开讲座，使学生了解所学专业的发展方向、亟待解决的问题，激发学生的创新思维。
（三）建立长期的产学研基地，强调认识实习、生产实习、毕业设计过程中学生的能动性，使学生通过一系列的实践环节能够更深刻地理解专业知识，将理论向生产力的转化，具备较好的科技创新能力。
（四）建立完备的实验设施，使学生能够利用实验室资源，基本掌握材料组织分析及表征手段。并结合材料研究进展不断开发新的实验内容，培养学生的自主创新和科研能力。
三、教学环节设计
（一）与教学目标相适应的课程体系
根据北京科技大学天津学院材料科学与工程系的培养目标，参考校本部的专业设置，我院对自身的专业和知识结构体系进行了明确的定位，如图1所示。
1.对教学实施及时进行评估、总结，不断调整教学计划、教学内容以适应新的教学目标。学生在第五学期同时进行冶金与材料专业课的学习，其中包括冶金物理化学、钢铁冶金、材料科学基础等方面的课程，教学目标是使学生掌握冶金、材料成型的基本原理；并且后续设置了湿法冶金、材料成型加工、无机非金属材料等课程，使学生掌握材料的成型与制备工艺，将专业理论与生产工艺相结合，从而具备从事冶金行业的产品设计、开发能力。
2.为了推进教学改革、不断提高教学质量，我院投入专项经费开展了重点专业建设、精品课程建设项目。预期通过重点专业建设进一步明确人才培养目标，改善教学实践基础设施，构建以专业能力为核心的教学体系，培养出一支优秀的教师队伍。通过精品课程建设鼓励广大教师积极投身课程改革，不断更新和完善教学资源，增进教师间交流，探索新的教学方法。例如《材料科学基础》精品课程已连续两年以诺贝尔奖石墨烯、准晶材料为主题，组织学生进行文献综述、交流，同学们能够很好地结合课堂所学专业知识来理解前沿的研究成果，又激发了自身的专业学习热情，取得了很好的教学效果。
3.为拓宽学生的专业知识和视野、更多地了解行业动态和国际前沿，特聘请客座教授授课，介绍冶金与材料行业的最新进展和科技动态。学生通过该课程对冶金行业的发展、前沿的科学技术有了更深刻的认识，同时极大地激发了学生探索未知领域的热情与信心。
4.随着国际学术交流的日益增多，使用英语来表达信息、传播信息变得尤为重要，因此我院设置了双语教学的《材料科学导论》课程。采用英文原版教材Structure and Properties of Engineering Materials作为教材，使学生通过原汁原味的英语来学习专业英语的阅读和写作技巧，同时掌握扎实的专业外语，具备获取最新国际研究成果、进行国际学术交流的能力。
（二）注重能力培养的实验教学
实验教学作为理论教学的验证与补充，能使学生更好地理解专业知识，锻炼动手能力与创新能力，培养严谨求实的科学精神。我院为适应材料科学与工程专业的发展进行了专业实验室的建设，其中包括冶金物理化学实验室、金相与热处理实验室、水力学模型试验室、清洁能源实验室。实验室除承担部分实践教学任务之外，也是本科毕业设计顺利完成的保证。
目前我院开设了《金属学与热处理实验》、《材料科学工程与基础实验》、《冶金工程实验技术》、《冶金物理化学实验》四门实验课程，在实验教学过程中从以下几点进行了探索。
1.根据培养计划进行实验课的设置，按照重点授课内容进行最优的实验设计，使学生通过对比实验探求规律，得到正确理论认识，进而结合专业知识对实验结果进行分析与思考。
2.合理分配实验课学时，培养学生的动手能力，使学生通过实验课掌握分析材料的组织和性能的基本方法。
3.充分调动学生自主创新的积极性，引导学生进行探索性试验。使部分学生参与到具体教学研究项目中，具有一定的科学研究能力。
四、结语
北京科技大学天津学院材料系在发展过程中充分利用了校本部优秀教育资源，但是由于独立学院自身设备、资金、经验不足等一些特点，探索、总结出适合于我院大材料专业实际情况的教学模式十分重要。自建系以来，我们通过一系列教学改革已经取得了一定的进展，今后会投入更多的精力完善整个教学环节，培养适应新时期发展的工程技术应用人才。
参考文献：
教学和科研是衡量一所学校，一个专业发展水平的重要指标体系。教学和科研可以相互促进，提高学校的办学水平。科学研究为学生提供接触本专业最新专业知识理论和方法的机会，锻炼学生的动手能力和创新思维能力，有效推动专业人才培养质量的提升，为地方及区域经济的发展输送高素质的工程技术人才。结合专业建设的机遇，鼓励教师强化科学研究，努力提高科研水平，以科学研究成果促进教学水平的提高，具有重要的现实意义。
武汉工程大学材料科学与工程学院高分子材料与工程专业教师科研成果促进本科教学工作在实践探索中取得了初步成效。笔者将以此为例，就这方面的工作进行一些探讨。
二、教师科研成果促进本科教学工作的思路与实践
（一）实施的背景
1.是当今社会发展对人才培养质量的要求。随着人类社会的进步和科技的迅猛发展，材料、能源和信息已被公认为科学技术的三大支柱。将教师的研究成果融入本科教学内容，扩大学生知识面，了解和掌握学科前沿的最新动态，是培养技术开发和应用的创新科技人才，为地方及区域经济的发展输送高质量的工程技术的重要举措。
2.是学校建设规划实施的需要。
武汉工程大学是一所化工特色鲜明的多科性教学研究型大学，人才培养目标定位于高素质应用型人才的培养。学校明确提出，要以素质教育、工程实践能力和创新意识培养为教学工作出发点，培养一批适应社会发展需求的“基础扎实、知识面宽、实践能力强、具有创新精神的应用型人才”。为进一步贯彻落实学校关于本科教学质量与教学改革工程的精神，我校高分子材料与工程专业几年来的教学改革与实践都是围绕推进素质教育和质量工程建设，培养符合知识、能力、素质三方面要求的创新型人才进行的。让学生参与到教师的科研工作中，是实施人才培养计划的有效途径之一。
3.高分子材料与工程专业具备科研促进教学工作的优势。
（1）专业优势。该专业成立于1994年，是我校的优势特色专业，是学校博士点的两个一级学科之一。2007年获得“2007-2010中央地方省部共建材料科学与工程特色专业实验室”立项建设，“2007-2010中央地方省部共建高分子化学与高分子物理特色专业实验室”2008年获准通过。本专业的橡胶加工和塑料加工设备齐全、先进，专业实验教学条件领先，为本业专和相近专业提供起点高、装备齐全、适用性强的高分子材料与工程专业实验示范基地。
（2）专业师资优势。突出表现在：拥有楚天学者岗、教师的博士比例高、SCI和EI收录数量多。所属学科“材料科学与工程”一级学科是湖北省重点学科，设有硕士学位授予点（含材料学、材料加工工程和材料化学与物理三个二级学科硕士点）。“高分子化学与物理”二级学科也是湖北省重点学科，设有硕士点，同时，“材料科学与工程”一级学科已通过博士点立项建设验收，现有兼职博导3名。另外，所属专业主干课“高分子化学与物理”等课程为省级精品课程，为本科生、硕士和博士研究生的培养提供良好的理论教学和科研条件。专业教师搞好教学的同时，还积极开展科学研究，通过承担科研课题，撰写高水平论文，发明专利，举办、参加学术活动等方式，极大地提高了本学科教师的理论水平。
（二）科研促进教学工作的思路及措施
几年来，本专业教师在积极开展科研工作的同时，特别注重科研成果在教学活动中的应用，努力丰富教学内容，提高教学效果。除了一般性的结合自身的科研经历于理论教学中外，许多老师将科研课题直接用于教学实践活动中，开设创新性实验项目，提高了学生的学习兴趣，加强了学生工程实践能力的培养。
1.科研成果促进教学的平台构建
本专业多年的办学经验显示，教学与科研训练是不可分离的，二者的有机结合为培养研究创新型人才，提高学生对新产品、新工艺、新材料的研究、开发能力大有裨益。通过实践，我们总结了如下的科研促进教学体系：
2.科研成果促进教学的方式方法
科研成果促进教学的方式方法可归纳为以下几种：
（1）作为理论教学的补充内容
高分子材料与工程专业的理论基础课，如高分子物理、高分子化学，高分子的专业主干课如聚合物加工原理，都是与实际紧密相连的课程。例如，高分子化学课程中讲授的许多原理都将直接运用于工业生产的控制中。因此，将科研成果融合在理论课的教学中，对学生加强理论的理解，提高学习理论课的兴趣，是十分有用的。比如老师在讲解《聚合物加工原理》课程时，将自己的科研成果，如聚丙烯的改性、加工融入讲课内容，丰富了课堂教学的内容和层次。
（2）作为实验教学的内容
高分子材料与工程专业教师充分利用科研的优势，将研究成果应用于实验教学中。高分子材料与工程《专业实验》课的基本实验项目中的科学研究实验如下表（部分）：
科研成果转化为实验教学内容清单（部分）
（3）作为学生毕业设计（论文）的课题
近年来，该专业本科学生的毕业论文题目均出自指导教师的科研课题，获得很好的效果，学生的本科毕业论文多人次获湖北省优秀本科毕业论文奖励。
（4）作为大学生课外科技创新活动的内容
本专业的教师积极吸纳学生参与在研科研项目的研究，指导学生独立完成大学生课外科技创新活动，培养了学生独立分析问题、解决问题的能力，激发了学生的创新意识，为今后的考研、读研打下了良好的基础。比如学生在教师科研项目的基础上提出了新的子课题，并积极申报了“武汉工程大学校长基金”，使高分子材料与工程专业连续成为获得资助项目最多的专业。在大学生化学实验技能竞赛中该专业学生也获得很好成绩。
（5）作为本院教授（博士）论坛的讲座内容
武汉工程大学的教授（博士）论坛是由材料科学与工程学院创办并推广的。高分子材料与工程专业的教授（博士）将科研成果通过讲座的形式传授给低年级学生，拓宽了本专业学生的知识面，使他们了解了本学科的前沿科学研究，促进了本专业学生参与科研的热情，成为科研成果促进教学的新方式。
三、 科研促进教学工作的实践意义
一、无机固体功能材料实验室硬件基础设施的规划与建设
吉林化工学院材料科学与工程专业始建于理学院，2013年统编入新成立的材料科学与工程学院。作为一个新专业，需要从教学环境、教学设施、实验场地等多方面筹备和建设。实验室的硬件建设很重要，没有恰当先进的实验设备，就无法保证高质量的实验教学课程，无法让学生更好地接触材料科学领域发展的前沿课题。无机固体功能材料，同样离不开材料的四个基本要素:制备与加工、组成与结构、性质、使用性能。为此，我们规划与建设的无机固体功能材料实验室，涵盖了材料合成实验室、材料加工实验室、测试分析实验室、金相实验室、XRD测试与结构计算实验室。为无机固体功能材料实验室提供实验场地，科研仪器和教学研究素材等。依托我校材料科学与工程研究中心，建立起包含有球磨机、水热反应设备、旋涂机磁控溅射仪等设备，可开展高温固相及水热等液相合成方法用于材料合成的材料合成实验室;包含有液压机、抛光仪、马弗炉等设备的材料加工实验室;依托材料中心的X射线衍射测试分析仪、扫描电子显微镜及原子力显微镜、红外测试光谱仪、介电阻抗分析仪等大型实验设备以及依托学校本专业购置的固体比表面积分析仪、电化学工作站等实验测试设备，建立起能针对无机固体功能材料进行结构、组织成分分析以及材料性能测试的材料测试分析实验室;此外我们依托学校购置了数台计算机，并配有MSModeling晶体结构计算模拟软件，联合XRD实验设备，建立了XRD测试与结构计算实验室。在此基础之上，我们按实验室的建设，设计并规划购置实验室通风橱及实验台等基础设施，目前也已顺利投标，在年底即将投入使用。另一方面，师资队伍的建设也是实验室建设的关键。师资队伍是实验室建设的灵魂［2］。我院领导高瞻远瞩，于2013年成功引入两位无机固体功能材料方向青年教师，协助并组织材料科学与工程专业无机固体功能材料专业方向的建设。没有好的师资，没有好的实验项目，创造不出好的实验条件，带不好实验课程。所以必需有一支踏实进取、有实力的年轻有力的师资队伍。以材料学院院长为学科带头人的师资力量正逐渐扩大。因此，为完善实验室的基础硬件建设不仅需要引进先进的科学仪器设备为学生们开阔视野、培养专业技能，同时也需要加强师资队伍建设，引进和发展高水平人才教学和科研骨干，更好地开拓本实验室的学科特色和功能。
二、完善实验教学内容
材料科学与工程专业以无机固体功能材料方向为专业培养特色。在实验教学内容上，根据材料科学与工程专业的培养要求，针对材料科学与工程专业不同年级学生的理论基础水平，设计开展多层次、多角度的实验课程，包括材料无机化学实验、材料科学基础实验、材料化学实验及材料科学专业实验等实验教学内容。为实现材料科学专业的人才培养特色，在基础实验材料无机化学实验中为学生安排基础玻璃工操作、高精密天平的使用、多种化学药品溶液的配制等基本功操作训练的实验内容，同时设计和带领学生练习五水合硫酸铜晶体的制备、粗食盐的提纯等实验，不仅使学生将高中以及大学化学学习的基本内容与实践很好地结合起来，同时也为后续实验课程打下良好实验操作基础。在材料科学基础实验与材料化学专业实验中，注重专业培养特色，为学生设计并开展具有专业特色的水热法、共沉淀法等基础固体材料合成方法，合成包括具有钙钛矿型、尖晶石型等复杂结构的无机固体功能材料;在稀土掺杂母体钛酸钡介电陶瓷材料的合成与表征综合实验中，借助吉林化工学院材料研究中心实验室的实验平台，实验进展顺利，锻炼了学生系统的科研工作思想、动手能力及分析解决问题的能力，得到了良好的效果。在材料科学与工程专业实验中，我们设计安排了“传统高温固相合成方法合成无机固体功能材料及表征”的开放性实验，在学生查阅文献及相关参考资料的基础上，自主进行实验设计及操作，锻炼学生的自主动脑及动手能力。实验内容的设计包括实验室硬件设备及学生培养需要等多方面的考量。目前实验内容已基本成型并顺利开展，为适应学科发展及学生培养方向，实验内容还将进一步完善。
三、完善教学手段，设计考核方式
学校在教育思想定位中能否坚持以学生为主体，以教师为主导，以能力为根本，是提高教学质量的前提，是检验教学成果的标准，是学校发展成败的关键［3］。在实验教学中，同样要本着以学生为主体，教师为主导的原则。积极发挥教师的主导作用，做好课前准备及课堂讲授工作［4］。在实验课备课中，首先要熟悉实验讲义，做到“我与他相识，我请他跳舞，他在我心中”的三个境界，讲实验讲义与所讲专业理论课融会贯通，明确实验目的;其次要做好实验准备工作，即做好预实验。在学生进入实验室开展实验前，教师必需做好预实验工作，细化实验步骤，积极发现并解决实验过程中可能出现的问题，做好实验记录。在讲授实验课程时，做好课程导入，调动学生的学习动手兴趣。在实验课进行过程中，注意发现总结学生实验操作过程中存在的问题，及时指导学生改正。
在教与学的关系中，教师的教为外因，学生的学为内因。实验前规定学生做好实验预习工作，并写好预实验报告。在预习的过程中，让学生自己提出问题，“学起于思，思源于凝”，学生自主提出的问题往往会带来更好的学习效果。在实验过程中，随着实验的进行，教师要及时提出适时地发现问题并提出问题，同时学生遇到问题时，要让学生积极自主解决问题。努力培养学生从“要我学”向“我要学”的过程积极转变［6］。实验课程的考核分为三个部分。第一部分为学生实验预习的效果，占总成绩的10%，第二部分为学生实验操作成绩，占总成绩的20%，第三部分为对实验的总体理解学习成果，以课堂提问及实验报告的形式进行考核，占总成绩的70%。部分实验课程安排开放型实验，运用已学的实验及理论知识制定具体要求，由学生自行选题，在规定时间内进行实验方案设计并实施。最后以论文形式结课。综合评定学生成绩。调动学生学习积极性，培养学生自主解决问题能力及创新能力。
四、结语
专业学术之路
孙益民教授是恢复高考制度后首届大学生，就读于安徽师范大学化学系，毕业后的第一份工作是在母校的化学系物理化学教研室从事《物理化学》等专业课的教学工作，第二年起担任了化学系的实验室主任一职。
孙益民教授兢兢业业，教学和科研工作两手抓，两方面都作出了突出成绩。由于精湛的专业技术和深厚的学术功底，1987年国家教委将他派往到四川外国语学院学习，随后前往瑞典皇家工学院物理化学系学习，从事计算机在物理化学、物理化学分析、化学工程教学与研究应用的课题研究。在瑞典学习期间，进行了包括红外、紫外可见光谱、质谱、核磁共振、X射线、化学分析电子能谱等多项内容在内的波谱学及波谱仪器的使用维修理论和技术研究工作，均取得了优异的成绩。
回国之后的孙益民教授返回母校工作，担任化学系物理化学教研室的讲师、副教授，从事多门课程的教学事务，同时还承担了学校的多个科研项目，与此同时，他也没有停下自己在科研道路上不断求索进取的脚步。自1994年起他在北京科技大学物理化学系攻读工学博士学位，研究方向是“稀土金属卤化物相图计算与模式识别评估”，在此期间参与了两项国家重点自然科学基金研究项目，其中“冶金物理化学若干前沿问题探讨”为重大项目，同时还在“无铅焊料研究”课题项目中担任了神经网络计算焊料的表面张力研究工作。
1996年至1998年，孙益民再次出国深造，就读于加拿大蒙特利尔大学工学院，主要攻读方向为材料热力学研究。1998年10月份返回北京科技大学，就读于冶金学院，1999年6月份以优异成绩通过了博士论文答辩，之后回到安徽师范大学，历任有机化学研究所所长、化学与材料科学学院科研副院长、教授、博导等专业技术职务。
回首孙教授的求学历程，扎实的学术功底和严谨的治学精神为他今时今日取得的成就奠定了坚实的基础。
用心培育人才
孙益民教授在国内外的权威学术刊物上发表了数十篇各类学术论文，在材料科学、物理化学、稀有金属有机化合物物理性质研究、超临界流体提取技术系统研究等多个专业领域均有不凡的建树，但是谈及自己，他对自己的身份定位始终有着“大学教授”这一项，教书育人、为国家培养科技人才既是梦想，也是他从未曾偏离的坚持。
早在上世纪80年代大学毕业初期，那个时代的大学生是时代的骄傲、社会各行业都紧缺的人才，孙教授就已经选择了留校任教，从事紧张繁重的科研实验工作的同时还担任了化学系“物理化学”和“物理化学实验”等课程的教学工作。
在瑞典皇家工学院学成归国之后，回到安徽师范大学的孙益民作为科研中坚力量承担起多个纵向和横向研究项目，同时他依然没有放松教学工作，担任了“化工仪表自动化”、“分析仪器使用及维修”，用英文开设“物理化学”等多门课程的教学工作。
虽然因为继续求学的原因，孙益民有五年时间分别在北京科技大学和加拿大蒙特利尔大学度过，取得博士学位回到安徽师范大学后的他研究工作更加繁忙、研究任务也更重，但是教学工作始终在他的工作当中占了相当的比重。他坚持在教学的第一线培养青年一代的科技工作者，在化学与材料科学学院先后担任研究生导师和博士生导师，多年来，已经为祖国培养出了多位在化学与材料科学领域学有所长的青年人才。
研究硕果累累
孙益民教授的研究方向包括了材料热力学的优化与计算、天然产物提取的物理化学机制研究、金属有机化合物物理性质计算的应用研究、多组分共存物系浓度同时测定计算应用研究、相图模式识别构筑、新型结构材料改性研究、微波法制备纳米材料、熔盐化学与技术、中药现代化研究、农作物脱农残研究、医用复合材料研究、生物质杀菌剂研究、超临界流体提取有效成分群工艺系统研究、活性炭绿色生产工艺、重金属同时检测及脱除、农药残留快速同时测定、大米脱农残研究等多个领域的项目，2010年提出室温（常温）沥青概念，为节能减排二氧化碳做出贡献。
研究项目当中，其中有国家自然科学基金研究项目和安徽省自然科学基金项目以及高校自然科学基金项目，不少已经获得了发明专利或实用新型专利，其中的医用复合材料已经开始了有规模的产业化生产。
累累的研究硕果为孙益民教授赢得了荣誉，先后获得北京市科学技术进步二等奖，中国高校科学技术进步二等奖以及安徽省教育厅优秀教学成果奖等多个科研和教学奖项。
工业技术优化
孙益民教授集三十年从事高等教育经验，二十多年的科研经历以及十多年的工业实践，在数据采掘、神经网络应用、非线性科学、材料计算设计等领域的探究，以及在化学化工领域、工业技术等方面积累的经验知识，在21世纪初自主研发了多因素多水平多目标可视化分析m³VA方法。可以较为有效地解决实验科学和工业技术优化的“多因素多水平多目标问题(m³)”这一世界性难题。2005年起被联合国经济及社会理事会聘为谘商专家，谘商领域为材料科学、天然产物科学、物理化学、计算化学。
M3VA方法在多个工业技术领域方面得到了成功应用，确实解决了很多困扰各类企业的技术难题。如常温沥青、沥青混料研究、高分子材料改性研究、中医骨伤外固定材料、大米脱农残、超临界二氧化碳提取植物有效成分群系统研究、化工工艺优化、多元物质混合焓神经网络模型研究、重金属同时测定研究等多个工业领域中的问题。孙益民教授多次出访美国、加拿大，2011年1月又随安徽省新能源团去德国进行技术学习交流。在国内，孙益民教授一直坚持免费为企业提供工艺优化设计。
目前列入推广的工业化技术有：I²S-MH (中药-保健品原料工业信息化系统)；TOMDO(新材料设计与优化技术)；TOSMAS(一步法沥青混料技术)；I²S-C (化工工艺优化技术)；ACIP(活性炭精深加工产业化)；I²P-1 (高分子材料改性系统技术)。
关键词：材料科学基础；实验教学改革；预期效果
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）08-0036-02
材料科学基础是材料科学方法与工程专业一级学科公共主干课，是介于一般基础课与专业课之间的专业基础课，在教学中占有极其重要的地位，是学习其他相关专业课程的基础。材料科学基础实验是与材料科学基础课程教学配套的实践性课程，该课程的主要目的是培养学生的基本实验、实践能力，能应用所学的基本知识分析实验现象，解决实验中出现的问题。能根据要求查阅资料，设计实验方案，正确分析实验结果。通过实验培养学生分析和解决问题的能力以及创新精神。
随着国家高教改革的实施，实验课在教学中越来越受重视，很多高校以把实验课作为一门独立的课程来计算学分，为提高学生的动手能力，使实验与教学有机的结合起来，让学生在以后的工作中能学以致用，我们进行了一些探索和讨论，希望目前实验教学中一些不合理、不适合的方面能得以改进，充分发挥发挥实验教学在专业教学中的作用。
一、课程的主要内容及实验教学的现状
本课程将系统全面介绍材料科学的基础理论知识，诸如固体材料的结合键，材料的结构与性能，材料中的扩散，材料的相变，材料的塑性变形与强化，以及材料科学研究方法等，将金属材料、无机非金属材料、聚合物材料紧密地结合在一起。通过学习，要求学生掌握材料组织结构―成分―工艺―性能相互关系的基本规律和基本理论，深入理解他们之间的相互关系，培养学生应用所学的知识，分析、解决材料研究、开发和使用中实际问题的能力。初步掌握材料科学研究的思路和方法，为后续课程的学习和进一步深造奠定理论基础。
目前，我院材料科学基础实验课程存在着一个全国高校实验教学普遍存在的问题――实验与专业课之间为隶属关系。实验内容往往各自独立，实验之间缺乏连贯性，由于实验主要以分析材料的组织为主，因此常常出现重复实验操作的现象，往往造成实验室效益低下，教师、设备、房屋等的极大浪费。实验的模式，往往是以验证性实验为主，大多是按照实验指导书，在实验室人员的指导下按部就班地进行实验，学生做完实验后常常不知道做此实验的目的、意义是什么，使学生缺乏对实验过程的理解及相关理论知识的融会贯通，不能充分掌握和利用所学知识进行创新。同时，目前实验主要以验证实验为主，大大阻碍了学生创新能力的培养。有的实验操作具有重复性，学生常常由于重复相似的实验，而失去对实验的兴趣，进而对实验抱着敷衍的态度。如，钢铁平衡组织及铸铁组织的观察、马氏体形态观察、金属的低倍组织缺陷观察等，目前主要是学生用金相显微镜对各种组织的标样进行观察，实验具有相似性，学生做实验时实验兴趣逐渐减退，往往做完实验很快就忘了。
二、实验教学改革的内容
1.验证型实验加深学生对基本理论的理解。由于材料科学基础实验是学生首次进入专业实验室，因此他们对实验室的基本情况都不了解。基础实验，主要使学生了解实验室的规章制度、注意事项及实验设备的相关知识，掌握实验设备的结构、功能，及其操作方法。本部分的实验包括金相显微镜结构与使用、金相试样的制备、金相显微摄影技术，要求学生能按实验指导书的要求，正确进行实验，联系课堂所学知识，加深对所学知识的理解，使学生掌握金相试样的制备方法，金相显微镜的使用方法和金相显微镜的数码照相法。
2.综合型实验培养学生综合实践能力。在这一实验环节中，要求学生能根据实验目的，合理设计实验方案，正确进行实际操作，应用所学的理论知识分析问题实验结果，解决实验中出现的问题。如铁碳合金平衡组织的观察与分析等。这些实验可与材料热处理、材料工艺学课程的学习一起进行。将一个班的学生分成若干个组，每组4～6名学生，由学生根据材料热处理、材料工艺学课程所学知识，在老师的指导下，学生从原料的选择、加工开始，进行配料、成型、热处理、制备金相试样，进而进行金相实验，分析各组间观察到的金相图像不同的原因。
3.设计型实验提高学生创新能力。在有关教师的指导下，学生应用所学本课程的理论知识，在本学科的前沿进行一些探索性的实践，可以在本课程时间内提出有创新性的设想和研究方案，而后在开放实验室中进行，也可以是教师科研工作中与本课程内容有关的小课题，鼓励学生应用所学的知识提出创新性的设想。如：“高强铝合金组织与性能研究”的实验。首先，学生在研究生的指导下完成相关文献的查阅，通过查阅文献，拟定出实验目的。提高铝合金强度的方法很多，如添加合金元素、制定合理的热处理工艺、采用最佳的制备工艺等，本实验的实验目的即选取适当的方法以提高铝合金的强度。其次，学生在结合文献的基础上，根据实验室条件，选择适当的实验设备。如，我院实验室可选相应实验设备有：电阻熔炼炉、金相显微镜、硬度计、力学性能实验机、扫描电子显微镜等。学生可通过所选实验设备进行合金熔铸、合金热处理、力学性能分析、显微结构分析等实验。然后，学生结合文献在老师的指导下拟定切实可行的实验步骤。在研究生的参与下完成实验。在实验实施过程中，可以几个同学一起完成，这样又可培养学生的协作能力。
4.实验报告的撰写。目前，大多数学生在撰写专业实验报告时，仍按照大学物理实验报告的模式来撰写，包括实验题目、实验目的、实验器材、实验原理、实验步骤、实验数据处理以及问题的分析讨论几个主要部分。但综合型实验与设计型实验的实验报告要求按正规期刊上发表的小论文的格式进行撰写。这样有利于培养学生的逻辑思维、文字表达能力。较好的小论文还可以进行发表，以此来提高学生学习的兴趣、学习自信，及学院的教学影响力。
三、教学实验改革的预期效果
材料科学基础通常开设在第五学期，是我院材料类本科生接触的第一门专业基础课程，课时多，课程难度也比较大，其实验课主要围绕组织的金相分析为主，有一定的操作重复性，学生实验后往往记不住实验的内容，缺乏实验兴趣。经过实验教学改革，开设综合型实验及设计型实验后，在实验过程中，学生都是实验的主体，整个实验都是在实验室老师的指导下由学生独立完成，综合实验对培养学生主动学习、灵活运用所学理论知识及创新的能力，激发学生的学习热情，提高学生解决分析问题的能力，都具有一定的效果。
四、结束语
以上是本人在材料科学基础实验教学过程中，对实验教学改革的一些思索。实验环节是工科学生学习期间的重要环节，实验教学工作的好坏，直接影响到学生专业知识学习能力、实践动手能力及创新能力的培养，因此，实验教学的改革是一项势在必行的艰巨任务，如何开展材料科学基础实验的教学改革是值得进一步深思和探讨的。
参考文献：
[1]胡庚祥.材料科学基础[M].上海：上海交通大学出版社，2000.
[2]那顺桑.金属材料工程专业实验教程[M].北京：冶金工业出版社，2004.
关键词：以研促教；材料科学与方法；教学；创新
作者简介：李保家（1979-），男，湖北黄冈人，江苏大学材料科学与工程学院，讲师。（江苏?镇江?212013）
基金项目：本文系江苏省普通高校博士研究生科研创新计划资助项目（项目编号：CX08B_053Z）的研究成果。
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）29-0068-02
为了顺应现代科技的快速发展以及现代企业对人才的要求，高校不仅要使学生掌握扎实、宽厚的基础理论和专业知识，更要注重培养学生科研创新能力和知识应用能力，使他们真正成为复合型、创新型和应用型人才。而教学和科研是高校的两大支柱，它们相辅相成、相互促进、不可分离。[1]教学和科研的双向效应随着知识经济的激烈竞争而愈来愈明显，尤其是在本科教学中，如何围绕人才培养这一中心任务，在主动利用高校教学资源提高教学质量的基础上，进一步引入科学研究形成的创新知识和创新成果来反哺和提升教学水平，形成教学和科研的互动促进，是目前高校应当树立的科学理念和亟待解决的重点问题。
一、以研促教对高校教学的重要性
早在19世纪初，德国的威廉·冯·洪堡就正式提出了“教学与科研相结合”的大学理念，从此，教学和科研成为高校的主要活动。[2]从根本上说，科研是源，教学是流，现在的教学内容都是过去的研究成果。在搞好教学工作的同时，一定要从事科研；否则，高等教育的水平很难提高，在新技术革命挑战的前沿也是不会有所突破、有所创新的。也就是说，高水平的教学需要高水平的科研来支撑，高水平的科研也需要高水平的教学实现其价值，人才的培养离不开教学和科研的相互渗透。2011年总书记在清华大学建校100周年大会上发表重要讲话时也指出，“全面提高高等教育质量，必须大力增强科学研究能力”，要“以高水平科学研究支撑高质量高等教育，要积极推动系统创新”。[3]可见，以研促教对提高高等教育水平以及促进高校创新人才培养都具有十分重要的意义。
二、“材料科学与方法”教学中以研促教的关键
高校的教学工作不是一种简单的重复性的活动，而是具有较强的专业理论性、独立性、创造性和实践性的活动。它不仅要传授知识，还担负着发现未知和培养学生探求新知能力的任务。作为一名高校教师，在教学中一方面应基于学生的新见解和新问题进行深入思考和研究，努力形成科学研究新的增长点，另一方面更重要的是要将科学研究（包括教学研究）的成果引入到课堂教学中，丰富教学内容，以实际案例激发学生学习和思考的兴趣，引导他们掌握科学研究的方法、培养科学探索的精神，真正实现创新人才培养的目的。
“材料科学与方法”是作为高校材料类各专业的专业基础教学知识平台之一而设置的课程。江苏大学将戴起勋等编著的《材料科学研究方法》作为该课程教材，[4]其教学的总体目标是通过对材料的作用和意义、各类材料的共同特点与共同效应、现代材料研究的基本方法和思路以及材料研究发展趋势等的学习，培养学生一种材料研究创新思维的主动意识、材料研究创新活动的科学方法和材料研究创新成果的分析能力。[5]科学知识和理论总是在不断发展的，材料科学和材料研究的方法也是一样，其前沿性的特点要求教师在教学过程中不能拘泥于教材内容，要不断补充材料研究的最新知识、成果和动向，引导学生从中领悟材料科学的创新思维和研究思路。这样的教学，最终会使得学生爱思考、善于思考，学生学到的不仅仅是一门课的知识内容，还有材料研究的思维和新材料研发的能力，这有利于他们今后本科毕业论文的顺利完成，甚至可为他们投身于材料科学事业奠定坚实的基础。
三、以研促教在“材料科学与方法”教学中的实践
“材料科学与方法”课程所涉及的内容非常广泛，对于刚结束基础课程学习、对材料专业相关知识以前了解不多的学生来讲，单纯围绕书本内容的教学是比较枯燥的，他们接受知识也较为困难。基于此，以提高学生主动学习的兴趣和积极性为出发点，在教学过程中进行了一系列的尝试和实践。一方面通过查阅国内外最新科技文献，了解材料研究前沿的发展动态，并把相关内容写进教案；另一方面把自己在科研中获得的新知识和新成果转化到教学内容中，很自然地以例证的形式与学生进行交流，取得了一定的成效。
1.以研促教，丰富教学内容
教学中时刻意识到该课程的教学内容不应当停留于简单的重复，而应当及时更新和补充相关材料，剔除过时的一些内容，保证其新颖、特色鲜明、实用性强。例如在第一章讲解“当代材料发展和展望”时，对教材浅而泛的内容不作太多的照本宣科式介绍，而是根据当时的热点话题“2010年上海世博会”，介绍了在上海世博会上展示的新材料，如具有自洁功能的碳素纤维、用于光伏建筑一体化的太阳能电池材料、超轻“膜结构”材料、可循环利用的建筑布料、以标签纸和塑料的边角余料做成的外墙材料、比不锈钢更便宜耐用的“耐候钢”新材料等，并配以清晰、实用的图片，讲解各种新奇材料的功能特征和技术要点。另一方面，还计划将2012年6月“神九”发射和“蛟龙”号入水深潜的内容补充进教学内容，向学生介绍在国家重大工程中应用到的高性能密封材料、特种纺织增强材料、特种玻璃钢和耐高温烧蚀材料等高技术尖端材料。这些最新研发的材料作为材料发展中的典型代表，丰富了相关章节的教学内容，可使学生获得深刻印象，激发学生的求知欲。
