时间：2022-03-21 00:50:54
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关键词：高职；工程材料及机制基础；课程论文；教学改革；学习主体
《工程材料及机制基础》是一门技术基础课，特点是叙述性、记忆性的内容多，概念多，内容抽象，使学生学起来感到枯燥，有似易而难，似浅而深，似懂非懂的印象。
针对《工程材料及机制基础》课程的特点，我们在教学方法上提出了增设课程论文的设想。通过增设论文改革教学方法，转变以教师为中心、以灌输知识为主的传统教学，发挥学生的主体作用，促进教学指导思想、教学内容、考核手段的全面改革。可以将单一的课堂讲授扩展到指导学生自学、讨论、科研和实践，有利于加强师生的双向交流及学生能力的培养，使学生由“学会”逐渐过渡到“会学”、“会用”。
增设课程论文的意义
（一）一线牵动了全局，一改可以推动教学各环节的全面改革
促进教学主导思想发生根本性的改变长期以来，一种旧的传统教学思想指导着我们的教学工作，这种旧的教学思想突出表现在两个方面：一是单纯传授知识，忽视学生能力的培养，认为有了知识就有了能力，把知识与能力等同起来；二是教书不教人，把教书与教人割裂开来。在课堂教学中增加课程论文体现了教学以培养能力、发展能力为主导的思想，突出了学生的“学”和教师的“导”。
在教学内容上原来是书上有啥讲啥，现在转换为“四不讲”，“四增加”四不讲是：凡属高中或文化基础课讲过的不讲；陈旧过时的知识不讲；单纯阐述性的不讲；学生自学就能掌握的不讲。四增加是：增加新知识，新技术；增加科学论文讲座；增加实践性教学环节；增加课程论文。
与旧的传统教学思想相比较，这是一套全新的教学方法旧的传统教学思想主要表现有二：一是“注入式”，二是“抱着走”。在这种教学方法指导下，学生的学习主动性与创造性受到严重的压抑，处于极为被动的地位，改革这些方法势在必行。增设课程论文则注重四个为主，即学生为主，自学为主，读书为主，训练为主。以启发式、学导式代替注入式，根据课堂性质、学生的特点，采用讲授、课堂讨论、习题和指导学生自学等各种形式，激发学生的学习兴趣，引导学生通过自学与各种课外训练，开阔思路，掌握知识，锻炼能力。
促进了实验的改革原来实验是听、看、抄。听是学生听实验教师讲授实验原理、方法、步骤及仪器使用等；看是少数学生照着教师的示范动作做一遍，大多数学生围着看；抄是实验之后大家互相抄数据和实验报告。现在改为自始至终让学生亲自动手，培养了学生动手能力。
改变单一的考试方式原来是课程结束后一次性考试，一锤定音，现在是以课程论文为前提，没有参加撰写课程论文或课程论文不合格的学生不能参加考试，考试成绩改为两部分：课程理论占80％，课程论文占20％。
（二）能够较好地调动学生的学习积极性，有利于开发学生的能力
过去单纯的课堂教学法一个突出的问题是：学生不会看书，不会作学习笔记，不会整理数据，也不会把新学到的知识有条理地讲出和写出来，解决实际问题的能力也很差。通过课程论文的锻炼，学生减少了对教师的依赖性，动脑、动手、动口的能力会大大增强。增设课程论文是写毕业论文前的一次预演和锻炼；是培养学生自学的有效手段；可以锻炼学生归纳、综合、分析问题的能力；可以增强学生动手和语言表达能力。
（三）充分发挥学生在学习中的主体地位
在写论文的过程中，学生自行寻找参考资料，自学读书，自己处理数据，自己进行实验查证问题，教师辅导。这样学生和书本、教师和学生、学生和学生可以充分进行教学信息反馈流通。学习好的学生可以向宽、深方面发展，学习中等的学生可以不吃力地完成学习任务，学习差的学生可以在教师充分的个别指导下完成最基本的学习任务。学生各得其所，个个积极主动，因而有利于学生学习成绩的普遍提高和两极分化现象的改善。
（四）为教师和学生都留出了足够的空间
在论文的审定和批改上，采用教师批阅和学生之间互相交流、互相审定的方式，使教师批改作业的负担减轻，从而可使教师把省下的时间用于备课，钻研教材、研究问题、辅导学生；学生通过查阅参考书，也扩大了知识面。这种教学方式不仅可以极大地提高教学效果，也为师生的发展带来了活动空间；在检查论文的合理性上，采用自己实验自己验证的方式，经验及时交流，错误及时纠正，教训及时吸取，学生在教师指导下，主要靠自己钻研获得知识和技能，因而理解更加深刻，运用更加熟练，遗忘较少。
（五）能促进教师积极钻研业务，有利于提高教学水平
过去教师讲，学生听，一本教材讲到底，一个讲稿用几年。现在教师必须随时随地回答学生提出的问题，这就迫使教师必须认真钻研业务，研究教材的知识结构和学生的心理特征，尽快用新知识充实自己。这样在当今科学技术日新月异的情况下，教学内容也能做到与时俱进，这无疑对教师的业务水平、教学水平的提高是个极大的促进。
转贴于
增设课程论文的实施步骤
增设课程论文具体做法分为布置阶段、撰写论文阶段、实验验证阶段、质量考核阶段四个步骤。
（一）布置阶段
在课程教学中，增设课程论文是一个新想法，在学生没有思想准备的情况下，应及早布置，明确要求。上课前首先应向学生班级作一个通报，获得他们的支持，然后在第一节课时可向学生布置，要求课程论文的文章要文理通顺、简练，能较为正确地反映国内外新技术、新成果，资料来源较可靠，分析见解基本正确，有一定的技术情报价值或实际指导意义。完成时间在课程讲授到三分之二时为宜。过早，学生知识面太窄；过晚，学生已经临近期末考试，容易流产。考核方法：采用学生互相交流的方式，由班集体按优、良、中、及格、不及格五级评定，将学生意见与教师批阅相结合，其成绩按20％计入该课总成绩。论文题目可由教师确定，也可自选题目。
（二）撰写论文阶段
在本阶段需要注意以下五点：
选好论文题目无论自选题目或教师确定的题目，都要有利于培养学生的科学想象力；有利培养学生分析问题的能力；有利于培养学生的实践动手能力。总的来说就是要有利于学生能力的培养。
作好示范将近年来教研室教师正式发表的与课程有密切关系的学术文章在课堂上向学生宣读，或发给学生传阅。由作者谈选取资料、处理数据、实验验证的方法和过程。这样不仅把教学和科研紧密地联系在一起，而且也给学生撰写论文作了示范性的讲解。
抓好资料的选取和自学阅读参考资料时，要求学生作到“四记”。“记心得”：不要抄书，要消化书上的知识，记下自己的理解和心得；“记问题”：记下疑难问题和糊涂概念，以便给教师辅导时提供线索；“记数据”：便于分析比较；记需要实验的东西。
引导学生调查分析在撰写论文的过程中有目的地提出些有特点的工艺现象组织学生讨论，如可以让学生对机床主轴进行分析，从其使用的特点引出力学性能要求是多方面的。通过对主轴所需的各个力学性能要求分析，可以逐步论证出机床主轴的工艺要求，从而深化课堂所学的知识。即使学生的设想可能不够完善，但只要学生自己能主动分析问题，就可以提高学习的积极性，提高学生的能力。
搞好辅导学生写论文时，教师要随班辅导，这时学生提出的问题比过去上课后自习时提出的问题要多一些，对学生提出的问题，比较容易的，给学生指出思路，启发进一步思考，不急于回答现成结论，对有共性又较复杂的问题，可以留到课堂解决，这样可提高辅导质量。
（三）实验验证阶段
课程论文有些可能是实验性很强的课题，有的课题甚至需要依靠实验得到的结果来完成，这样就可以让学生由始至终亲自动手去做，并可要求学生在实验中做到以下几点：（1）需要做实验的学生首先向实验室和任课教师提出做实验的项目。（2）由学生根据题目的需要和实验室的条件写出实验计划并和教师一道研究实施方案。（3）由学生自己动手做试验前的准备工作，包括仪器设备的检查等。（4）学生自己动手完成试验的全过程，然后整理实验数据，写出实验报告交教师审阅。
（四）质量考核阶段
可采取学生互相交流、班集体评选与教师审阅相结合的方式，最后推出较好的论文在班级范围内交流。
在课堂教学中增设课程论文需要的教师人数较多，也需要教师有足够的准备及对每个学生的足够重视，对每一个环节的细致考虑和对实验的设备条件要求也较高，因此增设课堂论文的教学方式在以后的实施中还要不断吸取经验，不断改进，使其更趋完善。
参考文献
[1]陈玉科，郑玉亮．如何培养大学生的创新思维[J]．中国高等教育，2000，（4）：40-41．
关键词：材料科学与工程专业；设置；专业方向；学生就业
中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）06-0180-02
贵州省是航天航空产品生产研发基地集中地区。近年来，随着先进制造业引进涌入，对材料学科专业相关从业人员的需求量大为增加。然而，贵州大学材料科学与工程专业的设置是以传统金属材料方向为主，与高新制造业对材料压力加工、材料质量检测方面的人才需求有些错位。单一专业方向培养模式，与社会需求和行业发展分工明确细化显得不适应、脱节。学生不能根据自己的兴趣、个性、就业愿望选择专业方向，制约了学生的多样化、个性化发展及创新能力的培养[1-4]。此外，贵州师范大学、贵州理工学院等区域高校也相继开设材料类学科专业，使得本地区材料学科毕业生数猛增，就业压力增加，就业渠道必须拓展。
为了解决材料科学与工程专业人才培养模式不能完全满足市场对人才个性化、多样化的需求问题。依据贵州省材料产品制造业的发展现状和趋势，以及材料科学与工程专业学生就业市场现状。材料科学与工程专业以专业特征为基准，面向就业市场，以学生为本，灵活设计金属材料、压力加工以及材料检测及表征三个专业特色培养方向。通过构建方向课程体系，教学内容，教学方法、手段改革，加强师资队伍建设，坚持知识、能力及素质协调发展，有针对性地着重培养学生创新能力和创新精神，强化学生多样化、个性化发展，拓宽就业渠道。
一、特色专业方向课程设置
广泛进行调研，重点了解金属制造行业对人才知识、素质、能力的要求。我们按“通识公共基础+夯实大材料学科基础+明确专业专长方向”的方式实施材料科学与工程人才的培养，确定了具备相同口径的通用基础知识课程群和材料科学与工程专业核心课程群，为专业方向课程的学习奠定基础。学生根据社会需求和个性特长，自主选择专业方向，以满足学多样化、个性化发展需求。
通用基础知识课程群主要包括公共基础与人文素养等课程，重点培养学生文化素质、身体素质、思想品德素质。专业基础课是课程体系的中心组成部分，紧密围绕材料学科专业共性特征和人才培养目标设置，是三个专业方向共同开设的课程。避免课程间内容重叠，整合《固态箱变》、《金属热处理》、《热处理新技术》三门课程课程为一门核心课程――《热处理原理及工艺》，构建以《材料科学基础》、《材料力学性能》、《材料分析方法》等课程组成的专业核心课程群[5]。便于学生掌握有关材料制备合成、组织结构、性能和使用效能等四要素构成的材料学科共性基础知识规律。
专业方向课程群体与社会需求密切联系，有不同特色的专业方向实用性课程群。金属材料专业方向有《金属材料学》、《钢铁冶金概论》、《有色金属合金》、《复合材料》、《高温合金》、《航天材料》、《模具材料》等课程。压力加工方向有《材料成型工艺》、《轧制工艺学》、《挤压与拉拔》、《塑性成形数值模拟技术》、《锻压设备与工艺》、《快速成形技术》等课程。材料检测及表征方向有《材料性能测试技术》、《材料工业分析》、《无损探测》、《超声检查》、《涡流检测》、《常用检测设备与维修》等课程。
二、专业方向实践教学设置
材料科学与工程实践教学践行“理论教学与实践教学并重，更加注重实践教学，偏重专业方向”理念。改革传统实习教学模式，认识实习围绕实习基地的制备（压力加工）-检测-装配流程组织展开，学生初步掌握材料制备-组织结构-性能-使用效能为主线的科学研究方法。生产实习则各自偏重金属材料、压力加工、检测与表征专业方向，身临其境，与社会沟通，培养学生综合应用专业知识解决相应的专业方向领域中的生产实际问题。近年来，本专业实验室采购了透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等大型精密仪器和实用设备，构建冶金制备、压力加工和测试与表征实验平台，为培养不同专业方向学生的创新意识和实践能力奠定了坚实基础。按照自编的《材料科学与工程专业实验教程》指导教材，以“课程综合性实验、专业方向综合性实验、专业综合性实验和创新创业实践应用开放性实验”分层次逐步深入展开。毕业论文环节实行导师制，采取自主挑选导师、过程互动的方式，激发学生研究创新的兴趣，理论联系实践，培养学生的实践认知和创新能力，保证高质量的毕业论文。近几年共有10余篇本专业学生毕业论文获学校优秀论文奖励。
激励学生参加著名专家和企业家讲授高水平专业讲座，让学生了解专业方向前沿发展动态，新成果、新理论、新技术、新产品和新理念，拓宽学生的专业视野。鼓励学生自由选题，
自主设计方案，申报大学生创新实验项目。在导师指导下，独立完成制备（加工）、检测、表征、分析实验过程。推荐优秀学生参加全国金相、节能技能大赛，提高学生主动学习兴趣，并充分展示学生创新意识和创新能力。近年来获国家级、省级、校级大学生创新实验项目及SRT项目10余项，国家级节能大赛获奖3项。
三、教学方法、手段改革
课堂教学中重视以学生为主体的教学原则，采用多媒体、科研成果案例、小组讨论、精品课程交流平台网络等方法，将繁杂的概念、原理，产品制备过程，微观组织结构以及性能检测过程、检测设备操作和维护过程等以形象化、动态化、具体化的形式，逐步深入，侧重向各专业方向学生讲授，利于提高学生学习的主动性和兴趣，以及培养学生创新和批判性思维能力。《材料科学导论》实行双语教学，学生阅读翻译外文文献的能力明显提高，有利于了解全球材料学科的前沿科研状态和知识。在实践教学改革中，材料科学与工程专业各方向充分发挥学院与企业的科研实践优势，拓宽就业渠道。从时间、教学内容以及管理措施上保证“以科研促进教学，更好地培养学生的创新能力和工程实践能力”[6]。我院于2011年开始与台湾义守大学合作办学，材料科学与工程专业各方向选派1～2名优秀学生到该校学习，这将进一步探索出国际国内合作办学之路，给本专业更多优秀学生优化知识结构、开阔学科视野提供跨校学习平台。
四、加强师资队伍建设
贵州大学材料科学与工业专业经过60多年的专业建设，储备了大批的材料学科专家学者和宽厚的工程学术文化底蕴。近几年，经过贵州大学品牌专业、省级示范性专业、国家一类特色专业，以及重点学科、硕士点、博士点授予专业建设，采用传帮带培养、引进、进修提高等方式，建立了一支教学、科研兼容，结构合理，爱岗敬业，勇于创新的专业方向教师队伍。目前本专业共有教师15人，其中教授6人，副教授6人；博士5人，硕士5人。35岁以下教师全部在读博士。本专业青年教师全部到省级材料结构与强度重点实验室兼职，掌握大型检测与表征仪器的操作和维护，为师生展开科研教学提供了技术便利。与贵州南方汇通、安大集团公司等校外实习基地建立了长期师资培养机制，以解决不同性质的企业生产问题为契机，与培养学生并举，为各专业方向师生提供了科学研究和工程实践的条件，目前有三位教师在这些企业攻读博士后。加强教师队伍团队合作，鼓励教师教学与科研并重。目前，本专业教师发表相关教研论文30余篇，出版教材《材料科学基础》、《金属材料学》、《材料科学》、《材料科学与工程专业实验教程》等4部教材。《材料科学基础》获评省级精品课程，《材料力学性能》获评校级精品课程，带动了本专业方向课程的建设。
五、结论
与时俱进，贵州大学材料科学与工程专业紧跟材料制造业发展趋势和用人市场需求，及时调整专业特色培养方向，不断深化构建特色培养方向课程体系，改革教学方法、手段，加强师资队伍建设等措施，逐步实现了专业“宽专业、厚基础、高素质、重实践、强能力”与培养方向专长化的有机统一，不仅弥补了现有专业培养模式的不足，而且也满足了学生多样化、个性化发展的需求，提升了学生就业市场竞争力。最近几年，材料科学与工程专业学生就业率一直名列贵州大学前茅，获得2011―2013年全校就业率一等奖，已呈现出学生就业自信、社会欢迎的良好互动局面。
参考文献：
[1]徐德龙，许启明，肖国先，等.关于材料类本科专业设置演化的思考[J].西安建筑科技大学学报：社会科学版，2003，22（1）：5-8.
[2]李瑜煜.复合型材料电子技术人才知识结构及课程设置的研究与实践[J].理工高教研究，2005，24（6）：105-106.
[3]张海燕，黄贵秋，石海信，等.化工专业柔性专业方向建设的探讨[J].钦州学院学报，2012，27（7）：41-44.
[4]黄贞益，邓小民，李胜祗，等.材料成型及控制工程专业建设探讨[J].安徽工业大学学报：社会科学版，2005，22（1）：107-108.
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。
关键词： 材料科学与工程专业 卓越工程师 应用型本科 实践教学体系
走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人才强国等一系列国家发展战略，对我国工程教育提出了新要求，卓越工程师培养计划正是在这一背景下应运而生的[1]-[6]，我校如何顺应国家发展战略要求，制订切实可行的培养计划，关系到我校的核心竞争力和未来的发展空间，本人结合材料科学与工程专业特色专业的实践，探讨了卓越工程师实践教学体系的设计。
一、生产一线卓越工程师的特质分析及能力要求。
材料科学与工程专业是一个“以创新为先导，以应用为目标”，集传承与创新为一体的实践性较强的专业。对于应用型本科层次的院校而言，教育的功能主要是培养面向企业的生产、技术改进、产品开发、管理等工程一线的人才。因此，实践教学具有特殊的价值与意义，培养学生的实践能力在某种程度上决定了专业的命运和特色。通过调研，我们认为生产一线卓越工程师的特质为：（1）能够应用所学的基本知识和技能，收集和分析生产过程中数据或事件，控制和提升产品质量，改良生产工艺，提高生产效率，节约生产成本，提高产品成品率和利润率；（2）对新知识和新技术敏感，能根据所学的基本原理，开发新产品，设计或应用新工艺，以获得超额利润；（3）具有一定交流沟通能力、生产管理能力和良好的团队精神；（4）具有现代工具运用能力；（5）具有终身学习能力。上述能力的培养，是国家中长期发展规划的重要内容，是社会对学校的期待和要求。
二、对照我校培养目标定位和卓越工程师的能力结构，探讨实践性教学环节的设计思路及方案。
从我校面向工业生产一线的材料科学与工程专业的应用型人才培养目标要求入手，按卓越工程师的能力结构，把能力培养分解到各实践环节中。材料科学与工程专业卓越工程师教育中学生的具体能力或技能主要有：现代工具运用能力；交流与沟通能力；自然科学基本实验技能；专业基础课程实验技能；专业实验技能；初步的工程设计和工程创新能力；生产控制和管理的初步能力；新产品开发能力；自学能力。素质要求：创新精神；团队合作精神。其设计思路为：基本技能培养专业技能培养非专业能力培养和创新精神培育。其实现方式为：课内实践教学+课外科技活动+社会实践或非专业技能学习。设计结果见下图。
基本技能培养主要涉及现代工具的运用、国际化背景下的语言交流能力的初步训练和自然科学基础实验。现代工具运用能力主要体现在：计算机在工程和数据收集和整理方面的应用能力，因此设计了计算机基础实验和语言实验，文献资料检索实验。交流沟通能力则不仅涉及母语的掌握和运用技巧，还涉及非母语的掌握和运用技巧。母语的掌握和运用技巧除在日常生活中养成外，还需要通过某一事件如课内外活动加以训练，以使其系统化；非母语教育（主要是英语）则需更多的实践强化教学，才能获得初步的训练，因此在英语基础课程结束后，设计了英语强化训练。另外三四年级则通过专业课程双语教育、专业英语教学、专业课作业、毕业设计（论文）文献查阅和课外科研活动等确保英语四年不断线。物理、化学实验是材料科学与工程专业的基础，由于中学教育的缺失，安排专门的实验是非常必要的。
专业技能培养主要涉及专业基础实验技能、专业技能和工程能力的初步培养。专业基础实验平台是获得机电应用能力训练、材料的化学成分、物理化学性质、力学性质定量分析训练。专业实验是在此基础上进行材料制备与性能测试方面的训练，材料表征技术是材料微观结构的分析，是现代工具在专业上运用的体现，工程测试技术兼顾工程能力培养与实验技能培养。工程能力实训平台主要涉及机械零件设计、窑炉设计、应用程序设计、建筑与工艺的相关设计，是培养学生工程创新的重要基础。毕业实习则能够从具体案例中吸取经验教训，了解发现问题、分析问题和解决问题的基本规律，培养工程创新意识。
创新精神（或创新意识）在课内主要在综合性、设计性实验和毕业设计（论文）过程中培育，主要进行工程师的基本技能系统训练和解决问题方法的初步训练。课外文化科技活动程体系侧重学生的个性发展和学生素质养成教育，不仅培养学生的创新意识，而且注重培养学生团队精神、管理能力、沟通能力和自我学习能力。通过课外社会实践活动、校园文化活动、科技活动等，强化课外活动在素质教育和能力培养中的作用，并将课外活动纳入培养计划，列入学分管理（规定必须获得两个学分），如学生在校期间参加课外活动获得校级以上奖励、获得某一技能证书及公开等，均可获得0.5—3个学分。并在课外设计了大学生训练计划和其他科研活动，也技术改造能力相关设计方面的为分析和解决本专业问题的能力服务的。
在上述模块中，各种能力的培养是相互渗透的，模块的设计仅体现了其主要的教学目的。
三、特色专业建设中实践性教学环节的实施效果与卓越工程师培养的差距。
1.通过特色专业建设，对近六届的学生的实践教学实施过程跟踪，发现特色专业培养方案有如下优点。
（1）由于大多数实验教学都是单独设课，教学时间能够充分保证。单独设课后课程考查大多为抽查某一实验项目，改变了部分学生只看不做或想做就做、不想做就抄实验报告的坏习惯，使所有学生对每一次实验都能够参加并认真实施，有利于培养严谨、求实的科学态度。
（2）单独设课的实验教学，实验课程的系统性显著增强，有利于循序渐进地培养学生的动手能力。且相关学科的综合性、设计性实验项目更易安排和实施，有利于培养学生的系统思维和创新思维。
（3）通过近几届毕业生毕业设计（论文）质量检查，发现学生的计算机应用能力普遍提高，外文资料查阅、写作能力有一定提高。毕业设计（论文）中批判思维、求异思维、创新意识、探索精神明显增强。本专业每年至少有1名学生获江苏省优秀毕业设计（论文）奖，有4-6名学生获校级优秀设计（论文）奖。
（4）将课外科技文化活动或非专业技能纳入学分管理后，学生参加课外科技文化的动力显著增强。改变了过去只有少量学生主动要求参加教师科研项目被动局面，省、校大学生训练计划项目每年立项都在增加，多次在大学生学科竞赛中获奖。
（5）通过对用人单位毕业生满意度调查，90%的学生得到用人单位的认可，部分学生1年后即成为用人单位的技术骨干或部门领导。由于学生受到社会的认可与好评，每年应届生就业呈现供不应求的局面。
2.与卓越工程师培养要求相比，我校材料科学与工程专业在其培养理念上基本一致，实践环节的设计基本上与卓越工程师培养的能力及素质要求结构一致。但目前的实践教学实施过程中尚达不到卓越工程师培养的要求，存在的主要问题和矛盾如下：
（1）由于实践教学课时多、要求高，学生人数多，教学场所、设施略显不足，教学安排难度较大。教学经费尤其是实习经费严重不足，集中实习难度大，实习质量受到一定影响。
（2）年青教师实践教学经验有待进一步提高，双师型教师缺乏，影响了工程教育的质量。
（3）产学研合作尚待构建。产学研合作对于材料科学与工程专业人才的培养尤为重要，学校不可能建立一个比现实工程实践更好的实验室（如传统材料的设备大型化、信息化、自动化生产线更是如此），产学合作也能够聘请企业的技术或管理精英指导学生实习，传授工程中解决实际问题的案例和经验，解决在实践教学上高校教师“弱工程化问题”。
（4）跨文化交流是卓越工程师培养的重要指标，是我校材料科学与工程专业特色专业建设尚未解决的问题。中国企业已经成为世界工厂，急需大量跨文化交流教育的人才，因此，必须建设一些高质量的外资或合资企业的实习基地，以最大限度地满足我校学生跨文化交流的需要。
我通过近几年材料科学与工程专业的特色专业建设，对我校培养具有现代工程知识和能力的专门人才的实践环节进行了系统的分析和研究，初步构建了具有我校特色的实践教学体系，并在实践过程中检验了其优势，但与卓越工程师教育仍存在一定的差距。因此，必须根据卓越工程师培养的重要指标，进一步优化特色专业的培养方案和具体实施措施。
参考文献：
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[关键词]计算机 材料科学 虚拟课题 教改方案
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）18-0159-02一、引言
在当今社会中，计算机在社会发展中显示了其强有力的推动作用。随着计算机技术的不断发展壮大，计算机在材料科学中的应用也越发普遍和显著，如信息检索、数据分析和图像处理、计算模拟、材料组分和结构分析等等。对大学高等教育而言，开设计算机在材料科学中的应用课程是为了让学生初步掌握计算机在材料科学应用中的方法、步骤和应用领域等，从而促进专业课的学习。
结合我校高分子材料与工程专业的特点以及毕业生需进行的毕业设计环节，在高分子材料科学的学习研究过程中需要涉及多种软件的应用，最基本的包括文献检索、实验方案的设计、数据分析、图形处理等等，而这些都离不开计算机技术。在书本式教育和多媒体PPT教育为基础的理论教学模式下，教学效果并不是十分理想。在往届的教学质量反馈中，多数学生反映单纯的理论教学形式枯燥、效果不良，一旦涉及实际应用往往束手无策，其原因是众多软件的学了需要了解基本的理论知识外，更重要的是要反复的上机练习以熟悉各种软件的操作，形成更为扎实的操作意识，而很多学生做不到这一点。因而如何更好的让学生理解、吸收、掌握众多软件的基本操作并活用到今后的学习、科研或工作中，这是大学教育所要思考的地方。
教育部颁布的新课程标准明确提出了“提高科学素养，在课堂中开展探索性学习的理念，提倡通过探索式教学，培养学生的自主科学探索能力，加强学生对科学本质的认识”。
二、教学方案的设计
（一）教学方法设计
为提高教学效果，在计算机在材料科学中的应用这门课程中，首先将课堂搬到备有多媒体设备的机房。多媒体技术具有良好的直观性、形象性和趣味性等特点，是教学的一大帮手，能进一步将课堂内容的理论教学与实际操作同步进行，更好的让学生学习、吸收课程内容。在课程设计中，引入虚拟课题作为教学方案，将多种软件的使用和课题的研究思路结合起来，以课题研究思路为教学的基本大纲路线，按步骤在各个环节中引入所需的常用软件，从而将计算机作为理论教学和实际应用的缓冲结合点，通过虚拟课题的方法将学生在课堂所学的理论知识融会贯通，为实际课题研究以及论文写作奠定基础。
（二）教学内容设计
课程规划上主要以虚拟课题的相关文献为案例，通过探讨课题的研究思路和方法，研究过程中所需要处理的问题等，循序渐进，逐渐介绍文献检索、实验设计（chemical office）、数据分析（IR，NMR）、图形处理（Origin，Adobe Photoshop）等等，为毕业论文的展开做铺垫。教学内容具体如下：
1.首先确立学生所感兴趣的研究方向或课题，并以此对学生进行简单的分组，以方便后期进行更多的教学互动。在此过程中向学生介绍常见搜索引擎，如Google，Yahoo，百度等，这些常用搜索引擎可以较为方便的提供一定的信息。而常用数据库，如中国知网（CNKI），万方数据库，ScienceDirect，RSC，ACS，Wiley-Blackwell等，借助简单的检索字段，包括Any Field（全文）、Title（篇名）、Abstract（文摘）、Author's Name（作者姓名）、Journal Title（期刊名称）等可以检索到相关研究论文文献，让学生带着自身目的去学习、掌握、运用诸多数据库进行文献检索。
2.当课题资料的收集结束之后，设想课题如何进行，设计一定的实验方案。该过程中利用chemical office是较为普遍的一款应用软件、可以满足各种分子结构的设计、反应方程式的设计、基本示意图的设计以及核磁结构的模拟分析。具体教学内容以虚拟课题中的文献相关图谱为案例，通过对文献图谱的剖析，让教学更为直观，同时上机模拟作图，加深印象和增强操作熟练度，并且鼓励设计新的设计路线，如反应合成路线、实验基本示意图等。
3.随着课题探讨的深入，课堂内容会不断涉及结构分析表征，如IR，NMR等。在此，IR，NMR软件的常规使用与分析，包括常见结构的特征峰和化学位移、峰值面积的积分比较等等都将成为基本的教学内容，让学生尽可能的认识到在材料科学研究中结构分析的重要性。
4.在众多的数据处理中，Origin由于功能强大，被公认为是最快、最灵活、使用最容易的工程绘图软件。因此教学中需要重点介绍Origin在数据处理中的应用。着重介绍各种图谱，包括数据的调整、排序、计算，统计和曲线拟合，以及直线图、散点图、饼图、柱状图、三维图表的绘制。以虚拟课题中出现的文献案例为教学案例，循序渐进，让学生由简入难，由粗到细。
5.随着文献的阅读和自我作图的实践，学生会发现优秀文献中的图谱总是让人赏心悦目。教学中通过与优秀文献中图片处理效果的对比，逐渐提高学生对数据处理的要求。Adobe Photoshop简称PS，使用其众多的编修与绘图工具，可以有效地进行图片编辑工作。因而学会将PS的图片处理功能运用到材料科学研究领域中则会使图片效果大大提升，做到科学严谨又不失观赏性。
6.当有了出色的研究成果之后，需要的便是如何更好的呈现自身的工作。为此，如何运用PPT技术制作一份精美的论文报告是展现成果的关键。鉴于计算机课程的普遍性，相信学生对简单的PPT制作并不陌生，因而课程内容中转为更高层次的PPT技术讲解，包括论文报告型PPT的一般逻辑思路、PPT中的图形制作、模板的设计、PPT的美化等等，让学生能体会到PPT制作对论文结果报告的重要性，提高学生在PPT的制作上的布局和美化意识，为毕业设计环节的PPT制作提前做准备。
（三）实验内容设计
针对常用化学软件学习的实践性、应用性较强的特点，我们将理论教学和实际上机操作设计成同步进行。而同步进行的教学模式能让学生加深课堂印象，也更有利于学生及时发现自身在软件操作应用上的盲区，因而能更好的将知识讲解和动手操作相结合，起到以点带面、强化应用的作用。如在讲解chemical office作图时，首先可以让学生学习模仿，而后鼓励学生自行设计，更深一步的让学生去体验挖掘chemical office中的作图技巧。
三、教学方案特色
通过虚拟课题的引入，使得本文所提出的教学方案的特色在于：1.课程内容的确立有学生的参与，虚拟课题的选定由学生自主分组确定，逐渐让学生主导课堂，教师则成为摆渡护航的角色；2.教学内容符合学生所需，为毕业设环节做铺垫，课题内容设计上更有针对性；3.教学过程中时时刻刻充满师生的互动，学生在自我的求知欲望下能更好的投入课程学习中，从而营造更好的教学氛围，以便获得更优的教学成果。
四、小结
本文结合自身专业特色，提出了基于虚拟课题的教学方案，目的在于让教学更好的触及学生所需要和学生所感兴趣的领域，从而提高学生学习的兴趣、专注度，同时将理论多媒体教学与实际上机操作同步进行，进一步提高课程教学的直观性和趣味性，以期获得更好的教学成果。总的来说，改善计算机在材料科学的应用课程的教学是一个系统的工程，对于高分子材料专业的学生来说，如何将计算机知识和高分子专业知识，以及自身所需有机地结合起来具有更加重要的意义。只有将三者有机结合，才能使学校教育真正满足学生的需求，让老师教得舒心，学生学得开心。再者，除去教学内容的不断改善之外，教师对教学的投入度，对学生的关爱度也是教学成功的一个重大因素所在，因而不论是教学内容还是教学态度都将是我们应改善的地方。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 胡，杨明波.计算机在材料科学中应用课程教学设计[J].铸造技术，2007（7）：991-993.
[2] 韩强，李涛，赵鸣，等.《计算机在材料科学中的应用》课程改革探讨[J].内蒙古教育，2011：20-21.
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金属材料工程专业英语教学思考实施策略一、材料科学与工程专业英语的特点
材料科学与工程专业英语是材料科学与工程一级学科中重要的专业基础必修课之一，由金属材料工程、材料物理等二级学科专业英语组成。它是材料工程技术领域中一种普遍使用与推广的英语文体，要求语言表述客观严谨、具有较强的逻辑性及系统性，往往揭示材料的制备与合成、组织结构和使用性能等最新动态，以实现该领域前沿科技信息的及时交流与共享，故灵活运用材料科学与工程专业英语在国际合作和学术交流中具有重要意义。
通常，将材料科学与工程专业英语的特点概括为语法特点和词汇特点。前者体现在材料工程技术领域中相关概念、原理的表达或翻译和写作等语言表述时，强调内容的客观性和真实性，语言叙述准确规范、逻辑性和规范性强、精炼流畅。如第三人称语气和被动语态，力求对研究对象和过程客观准确描述；非谓语动词短语和名词化结构，如分词、动名词及动词不定式等可代替从句，简化结构，避免复杂主从复合长句；省略句和惯用句型等用于句子的精炼表达、准确陈述和严密推理。后者体现在专业英语词汇的组成、构词法和各种词汇缩略等，专业词汇一般包括材料科学与工程学科相关的专业技术词汇、学科通用的半专业词汇和书面非专业词汇。专业技术词汇意义狭窄单一、专业性强，只在本专业范围内使用。其中，绝大部分专业词汇按构词法由常用词汇转化、合成、派生出来，如词根或词缀构成的合成词；半专业词汇词义繁多、用法灵活、形式多样，需在“英译汉”时注意词义的正确选择；非专业词汇严格表现专业内容、避免歧义。
二、金属材料工程专业英语的教学现状和存在问题
金属材料工程专业英语为材料科学与工程专业英语的重要组成部分。以本校为例，该专业英语的课程设置和教学计划虽经多版次（2003、2006和2011版）修改仍存诸多问题：
1.专业英语课程设置时间不尽合理，与考研复习和求职面试有所冲突。学生在前期大学基础英语学习时，以CET-4或6为主要目标，少有专业英语相关知识积累，且课程一般设置在第六、七学期，总学时数相对较少（每学期16学时），学生对专业英语的重视程度较低，难以保证其教学的连续性和系统性。
2.教学内容枯燥、陈旧，难以及时捕捉科技前沿信息，对专业英语教师要求较高。教学参考书仅局限在少数国内高校出版的听说译写教材，其选择范围窄，教材内容多为单调叙述原理的表现形式且不易理解，难以激发学生学习积极性，缺乏教学信息的适应性和实用性，同时专业教师需查阅大量SCI、EI和CPCI检索英文期刊来获取材料领域的前沿信息。
3.教学模式与教学手段单一，多采用翻译与阅读结合的教学方法。实际专业英语教学中，借助多媒体教学手段或传统板书手段，以教师为中心开展教学活动，需突破单一翻译或阅读与翻译结合的教学方法，增加学生听说读写综合实训环节，提高专业英语教学的趣味性。
4.课程考核环节不尽合理，缺乏对学习过程的全面监管。本校采用专业基础课“五级分制”的闭卷考核方式，主要以结课考试成绩来确定该课程的最终考核成绩，往往忽视学生听说读写译的综合语言运用能力的训练和培养，难达到客观反映专业英语教学效果的目的。
三、金属材料工程专业英语教学方法改革的思考
鉴于上述金属材料工程专业英语教学中存在的诸多问题，故现阶段对专业英语教学方法或实践环节的改革就显得十分必要。金属材料工程专业英语教学目的为指导学生阅读和撰写材料科学领域的英文文献和科技论文，并能通过学术交流走向国际舞台。因此，在专业英语教学改革过程中，应针对材料科学与工程学科专业英语特点、教学大纲要求和学生知识结构等特点，运用多元化的教学手段，并凭借灵活多变的教学方法，摆脱所选教材束缚和界限，充分调动学生的学习兴趣。
所谓教学方法改革就是突破单以教师为主体的传统教学方法，实施以学生为主体的分组讨论、自主教学等新型教学模式，并利用模拟国际会议的情境式教学方法来提高学生语言交流与表达能力。
1.分组讨论模式。该模式用于口语教学，以3～5人为一个Group，分派不同Topic（如：Progress in Carbon Nanotube），内部成员经英语交流与讨论后形成整理材料，进行Oral Presentation报告。
2.自主教学模式。该模式用于以教师为主体的教学活动外的专业英语教学环节，即适当安排以学生为主体的自主教学活动，其实施方法则按照课程教学计划将可控性强的学习内容指定给某位同学，准备一段时间后进行自主授课教学，课后教师给予评价与建议，有利于提高学生的学习效率。
3.情境式教学模式。该模式是在前两种模式基础上的升级版教学模式，对学生素质和能力要求较高，全面展示International Conference的基本流程和应该如何准备会议，且能通过模拟口头报告形式改善口语活动质量。
四、金属材料工程专业英语教学水平实施策略的探讨
欲全面提高专业英语教学水平，在进行教学方法改革的同时，需采取如下策略：
1.明确金属材料工程专业英语教学培养目标，教与学双方重视专业英语课程教学。教学培养目标即以材料专业知识的课堂教学为依托，培养学生使用英语工具学习专业知识，熟练阅读本专业的英语科技文献，并锻炼论文撰写及学术交流的能力。教师作为教学活动的组织者，在提高自身能力同时，以认真负责的态度大量搜集该领域前沿信息，如综述文章、专著节选、期刊论文等。学生应正确认识学习专业英语的现实意义，充分利用英语角、模拟国际会议等“第二课堂”活动，调动学习积极性。
2.听、说、读、写、译等多方面提高教学质量和综合运用能力。合理安排听说读写各环节的教学进度和授课时间分配，结合单一模式教学方法的改革措施，互动式教学来提高学生听说能力，自主式教学来提高学生读写能力，任务式教学来提高学生对科技文献的翻译能力，以上教学方式形成有机整体，在实际教学中穿插结合，达到良好教学效果。
3.积极引导学生参与前沿课题信息捕获。以科研训练环节为契机，鼓励学生搜集并阅读毕业论文（设计）研究方向相关的英语论文，为课题的顺利开展提供有利条件。
4.注重国际会议和日常口语交流训练。结合情境式教学方法和分组讨论，采用视频教学和模拟实践联合方式，加强国际交流口语训练，从根本上增强学生的语言综合运用能力。
五、结束语
上述为针对金属材料工程专业英语教学现状进行教学方法改革的探讨，实施明确教学目标，灵活教学模式，重视科研实践，强化语言交流等策略，增强学生学习专业英语的积极性，提高专业英语的教学实效，满足现阶段材料工程领域复合型人才的实际需求。
参考文献：
关键词：材料科学基础；研究型；教学
材料与信息、能源并列为现代文明的三大支柱，是现代社会赖以生存和发展的基本条件之一。2012年工业和信息化部2月22日的《新材料产业“十二五”发展规划》明确指出：材料工业是国民经济的基础产业，新材料是材料工业发展的先导，是重要的战略性新兴产业。“十二五”时期，是我国材料工业由大变强的关键时期。加快培育和发展新材料产业，对于引领材料工业升级换代，支撑战略性新兴产业发展，保障国家重大工程建设，促进传统产业转型升级，构建国际竞争新优势具有重要的战略意义[1]。学科的建设与发展离不开人才。高品质人才的培养是实现国家“十二五”规划的保证。如何培养高素质的材料科学人才成为摆在国内教育界的共同的问题。
从事材料科学研究的人员必须具备一定的材料科学基础。这就决定了材料科学基础是材料类本科生的重要的专业基础课程。该课程以介绍材料学领域的基础理论，阐述各种材料的共性基础知识为目的，从材料的组织结构出发，研究材料的结构与材料的制备方法、加工工艺以及材料性能之间的关系。该课程既具有较强的理论性，又与生产实际有紧密的联系，是学生学习后续各门专业课程如材料分析方法、材料制备技术等的必备基础理论知识。然而，由于课程内容覆盖面广，理论性强，内容枯燥，基本概念多，部分章节之间联系较弱等特点，因此学生学习起来非常困难。即便是学生暂时掌握了规定内容，由于没有付诸于实践所学内容易遗忘，这样造成了教学资源与人力资源巨大的浪费。另一方面，近年来，随着经济社会的发展，部分在校教师争取到了国家或者地方的研究项目，且在执行项目的过程中出现了参与研究人员不足的现象。如果让大学生参与科研研究既可以使学生更好掌握所学知识，又可以解决项目研究人员短缺问题。在大学阶段尝试通过参与科研研究，对于提高学生的学习兴趣，更好应用所学知识，提高学生的素质，有效利用学校信息资源、研究资源以及高水平的人力资源具都具有积极地意义。
1.当前材料科学基础教育的特点与问题
材料的使用是人类最为古老而基本的活动之一。材料科学与工程教学始于1865年美国、英国高等学校设立的矿冶专业，侧重于炼钢、铸铁、冶炼工艺等方面教学，最初以金属材料为主。20世纪40年代后教学计划中加入了“广泛材料”基础理论及非金属材料课程[2]。
材料科学是随着固体物理、无机化学、有机化学、物理化学等学科的发展而形成的跨学科产物。材料科学的主要任务是对物质结构和物性的深入研究，推动了对材料本质的研究和了解。材料科学基础则是总结不同材料共性，从而对材料的制备、结构和性能予以综合介绍的一门课程。正是由于其综合性，材料科学中涉及的物理、化学甚至数学方面的基本概念很多，造成很多学生学不懂。即使当时懂了，但是没有实践活动，时间长其内容完全忘却[3]。针对这一严峻的现状，部分教育者大声疾呼改革现有材料科学教学方式，提高教学质量[4,5]。另一方面材料学科是一门典型的实验学科，知识的理解需要一定量的实验支撑。要进行实验必须有足够的实验条件支持。近年来部分学者对材料学科大学生加强课程内实验训练提出部分具体的方案[6,7]。前些年，由于我国经济基础较差，研究经费集中地投入到重点学科和高水平地研究机构和人员身上。随着国家经济实力的明显增强，研究经费日益充足，完全有条件为大学本科生进行适当的研究活动提供支持。随着国家在教学与研究领域的投入，部分高校基本实验条件与设备水平有了很大提高，适当开展大学生研究基本条件已经具备。大学生恰恰处于知识结构构建时期，也是个人创造能力极为旺盛的时期。通过合理开展研究，一方面有利于激发学生的学习热情，另一方面可以提前选拔有潜力的大学生进行专门培养。通过这种方式为我国材料科学研究培养急需的高水平材料研究人员。这种培养人才的方式将打破传统先学习后应用的培养模式，建立边学习边应用的崭新模式。相信这种模式的建立将对推动我国材料科学教育的发展，对我国材料基础与应用研究具有积极意义。
2材料学科大学生进行研究方案的初步探索
2.2.1材料学科大学生进行研究时机的选择
一般而言大学生在第一年进行基础学科学习。通过第一年的学习掌握必要的高等数学知识。其英语水平将得到进一步提高。进入第二年大学生逐步完成物理、化学知识的学习。第三年开始接触材料科学内容。总体上讲这种课程的安排符和大学生知识结构构建的客观规律。大学三年级学生的知识结构已经日渐成熟已经具备从事研究的基本条件。因此大学三年级是展开研究型材料科学教育的合适时机。
2.2.2大学生参与研究项目的设置
由于大学生正处于知识结构构建的关键时期。特别是大学三年级的学生刚刚结束基础课程的学习，进入专业基础课程的学习阶段。研究题目难度的设置应当慎重。课题难度太大会给学生造成一定压力，有可能会失去研究兴趣；而难度太小则不能调动学生的积极性。作者建议可以根据材料科学基础课本中将要讲述的内容结合当前进行的研究截取相对独立的内容作为大学生研究的课题较为合适。
2.2.3大学生参与研究项目的硬件条件的落实
作为实验学科，大学生实验仪器、设备的落实与管理应当予以重视。由于此阶段的大学生一方面要进行专业基础课以及专业课程的学习，一方面参与部分研究。因此其实验仪器等可能处于间歇式使用阶段，为了降低成本，提高仪器的使用效率建议：1）尽量使本科生和研究生公用某些设备。本科生上课期间仍可保证仪器的高效利用；2）为了培养大学生独立的研究能力，部分低值易耗实验品尽量为本科生配齐配全。3）本科生实验样品经过精选予以测试。为了保证研究效果测试阶段指导教师应到场对实验的技术、结果好坏结合材料科学基础的内容予以讲述。
2.2.4大学生参与研究项目与管理监督
作为正在进行理论学习的大学生，其参与项目的时间、项目进行的状况应当及时掌握。建议通过了解学生的课程安排后，合理安排大学生的实验。一方面为大学生留出足量的休息时间，另一方面根据研究的进度、研究的性质安排大学生实验。研究进行阶段应当有专人指导。经过大学一年级与二年级的基础课程学习，大部分大学生已掌握了部分必要的理论知识和实验技能，但是应当注意部分特殊实验，如有毒、有害物质的使用与保管等方面，应当有专人负责具体指导。部分特殊实验技能应当有专人负责传授与监督。通过帮带的形式迅速提高本科生的实验技能与安全意识。为了检查大学生参与研究的效果，建议通过以下几方面进行考核：1）实验的出勤率 科学研究是典型的实验科学。没有足量的时间就不会达到预期的结果，也不能培养大学生良好的研究习惯。2）实验结果的整理 通过对实验结果的及时总结是寻找实验规律，及时修正研究方案，提升研究水平的重要手段。根据学生研究时间的安排确立合适的周期，让学生对实验结果进行总结。指导教师予以点评是拓宽学生研究思路、提高学生研究水平的重要手段。3）实验报告及论文的整理 由于研究内容不同、难度不同以及其他软硬件设施的限制、大学生个人领悟能力及动手能力的不同，有可能研究结束后达到的实验结果水平不一。但是通过对实验结果的整理分析，均可以形成实验报告，特别是实验结果较好时还可以整理成科技论文予以发表。相信通过成果的发表一定会对大学生科研兴趣的提升起到积极地作用。
结语
本文通过分析大学生知识结构体系、时间安排提出研究式材料科学基础教育的设想。提出了大学生参与时机的把握以及研究过程中课题设置、硬件配套、管理监督等方面的一些具体措施。通过研究式的材料科学基础教育调动大学生学习的积极性，巩固与加深大学生对材料科学基础知识的理解，为大学生参与科学研究奠定基础。为国家培养研究型人才奠定基础。
参考文献
[1] 新材料产业“十二五”发展规划，工业和信息化部，2012。
[2] 材料科学与工程教学指导委员会，材料科学与工程人才培养规格与模式的演变规律．教育部高等学校教学指导委员会通讯，2006 ( 1)]。
[3] 何奥平，穆枭，胡治流，李逸泰，李安敏，材料科学基础实验教学改革初探,大众科技，2011，136-137。
[4] 李洪波，王静，刘洪丽，金宝士，于峰，李春洁，材料科学基础的教学改革与实践，铸造设备与工艺，2009，4，48-50。
[5] 王焕新，李超，尹志刚，桂阳海，孙雨安，素质教育背景下《材料科学基础》教学探讨，科教研究，2010，34，45-47。
关键词 材料科学；计算机；应用
中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）93-0216-02
现代高新产业技术的不断发展，对我们所需材料的性能等方面也提出了较高的要求，同样的，对于材料科学研究领域本身来说，要求也是越来越高了，那么，材料科学研究的发展又是怎样与计算机建立起了密不可分的联系呢？这就需要我们在充分了解计算机与材料科学关系的基础上来具体地分析计算机在材料科学中的几个应用。
现在，材料科学领域已经有了一个较好地发展，这就需要我们在充分利用计算机的前提下把对材料科学的研究推向一个全新的高度，同时，这个新发展将大大提高研究领域的使用效能。
1 常用计算方法和数据处理
常用计算方法和数据处理：常用数值分析方法；线性方程组解法；最小二乘法曲线拟合；三次样条插值函数；数值分析软件及应用举例；材料科学研究中的数据处理；材料科学研究的数据类型；材料研究中的数据分析；材料研究的实验设计；图象处理在材料领域的应用；数据分析软件介绍及应用举例；
2 材料科学研究中数值模拟方法基础
材料科学研究中数值模拟方法基础：有限差分法，差分方程的建立；差分方程的求解方法；有限元法的基本概念；有限元法的基本理论；现代有限元分析软件简介及在各专业方向应用举例；
3 材料科学与工程中的物理场计算机分析
材料科学与工程中的物理场计算机分析：温度场计算机分析；温度场及传热学问题；导热微分方程；导热问题的数值解析；非稳态导热问题的有限差分格式；温度场计算机分析举例；浓度扩散场计算机分析；扩散方程；扩散方程初始条件和边界条件；扩散方程的数值解析及针对物理场和温度场在各专业方向实际过程介绍；
4材料相关学科和计算机学科的相互交叉
4.1材料学和计算机学科的相互学习和使用
从一定程度上，计算机科学与材料科学之间没有明确的界限，也就是说，当我们在学习材料科学的时候，需要间歇式地学习一些计算机相关知识。计算机和材料相关学科是结合在一起的，它们的交叉体现在要通过计算机的高技术手段来研究材料的性质、仿制材料的构成。
材料科学的研究少不了要对计算机进行使用，并且计算机对材料科学的作用还是极为重要的。它们两者在相互交叉中也可以来共同促进对对方的研究发展。
4.2在材料科学研究中使用计算机不可缺少
在材料科学的研究过程中，分析材料的性能、分析材料的组成、新性能材料的设计以及制备方法、加工工艺等等都需要用到计算机；材料科学研究的每一个领域倘若离开计算机就无法正常完成任务，因此说，计算机在材料科学研究领域中起着不可忽视的重要作用，更是材料科学研究中的高科技工具。
通过对计算机的运用，材料科学的研究才能更趋向自动化与集成化。
5 利用计算机更好为材料科学使用
5.1方便研究人员进行知识交流和查阅
运用计算机网络的强大功能可以为材料科学行业的研究人员提供更加便捷的服务，通过计算机网络，研究人员可以查阅自己所需要的科研资料、及时关注材料科学研究领域的最新动态、了解材料科学研究的发展方向、并且可以发表自己的论文以供广大阅读者学习，同时还可以建立自己的网页来专门介绍自己的研究成果，以此通过计算机网络实现了科研人员之间的交流研究，也可以进一步推进材料科学的巨大发展。
5.2用于材料的开发加工和构造的理论等方面的分析
在材料科学的开发设计过程中，计算机的作用尤为重要，新材料研究开发中，需在结合理论的基础上运用计算机来实现预报材料的组成、结构以及性能，而且，通过理论设计来定做新材料的时候更是离不开对计算机的使用，因此说，计算机在设计新材料领域中发挥着不可替代的作用。它促进材料科学的向前发展，同时也为材料科学的开发设计做出了一定的贡献。
5.3可以发挥出计算机在数值模型等方面分析的功能
在对材料分析和研究中，很多时候要利用计算机软件对真实地操作系统进行一定的仿真模拟操作，同时提供模拟的结果来有效地促进材料科学研究的发展；通过计算机模拟可以把真实的操作结果与仿真模拟的结果相比较，从而来检验数据模型的准确性和正确性；对于计算机模拟系统的应用遍及材料科学的整个环节中，对材料科学的研究可谓是起着非常重要的作用，通过对材料的合成、研究性能设备等方面来更好地促进材料科学领域的发展。例如可以使用ansys对钢管进行网格划分并分析其压力场等。
5.4强大图像分析功能在材料学当中的应用
在材料微观构造的分析中，会出现大量的数据以及需要对图像进行必要的处理。在这种时候，充分借助计算机的存储处理功能不仅仅可以保存大量的数据，而且在一定程度上可以减少对人力的使用，节省我们宝贵的时间；同时，计算机在计算存储方面标准正确，我们就不用再担心对数据处理出错的问题了；对于材料研究过程中的图像处理也会方便得多，利用计算机的图像处理功能来研究材料的结构组成则会更加方便快捷。例如用matlab分析碳素的ct图像可以得知其碳素成分或比例。
通过以上分析可以看出，材料科学作为一门新型的学科不仅涉及面广，而且发展还不是那么的成熟，当前对于它的研究仍需要一个过程去努力进行探索，我们仍需要一个很长的阶段去探讨。作为高科技之一的计算机，在当今社会各个领域的发展中都起着极为关键的作用，同样，在材料科学研究过程中的作用也是不可忽视的，计算机为材料科学的发展提供了重要的工具，以此来推进材料科学领域的发展，并成为了材料科学研究领域中的重要工具。
参考文献
[1]吴兴惠，项金钟.现代材料计算设计教程[M].北京：电子工业出版社，2006.
材料化学专业主要课程
在学习高等数学、化学、物理等基础理论知识及相关实验技能的基础上，本专业主要学习材料科学基础、结晶化学、高分子化学、高分子物理、现代材料分析技术、材料研究与测试方法、材料性能学、材料化学、材料工艺学以及材料基础实验、材料化学专业实验等专业基础课和专业课，接受计算机课程模拟及应用，实验技能、信息获取、工程设计、科学研究等方面的技能培训。该课程体系设置使学生既掌握了材料化学方面的扎实宽广的基础理论知识又具备材料专业特长。主要实践性教学环节：包括生产实习、毕业论文等，一般安排10--20周。
材料化学专业就业方向
本专业学生毕业后可在无机材料、高分子材料等材料及相关技术领域从事质量检验、产品开发、生产、教学及技术管理工作。
从事行业：
毕业后主要在石油、新能源、电子技术等行业工作，大致如下：
1、石油/化工/矿产/地质;
2、新能源;
3、电子技术/半导体/集成电路;
4、制药/生物工程;
5、原材料和加工;
6、其他行业;
7、建筑/建材/工程;
8、环保。
从事岗位：
毕业后主要从事研发、工艺、材料工程师等工作，大致如下：
1、研发工程师;
2、工艺工程师;
3、化验员;
4、质检员;
5、材料工程师;
6、销售工程师;
7、技术员;
8、实验员。
1.掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识;
2.掌握材料制备(或合成)、材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的基础知识、基本原理和基本实验技能;
3.了解相近专业的一般原理和知识;
4.熟悉国家关于材料科学与工程研究、科技开发及相关产业的政策，国内外知识产权等方面的法律法规;
5.了解材料化学的理论前沿、应用前景和最新发展动态，以及材料科学与工程产业的发展状况;
