材料科学研究全文(5篇)
第1篇：材料科学研究范文
【关键词】材料研究与测试方法；教学方法；教学改革
1前言
材料是二十一世纪的支柱产业，材料是当今科学技术发展和现代文明的重要物质基础，人类文明发展的里程碑中一直都伴随着材料的重要突破。而随着科学技术的快速发展，人们已经对材料的性能和用途提出了越来越高的要求，而材料的性质和用途是由材料的结构和组成决定的，因而需要系统地研究材料的结构和组成，只有充分了解材料的组成结构与其性能之间的密切关系，才能根据人们的需求去设计和提高材料的性能。因此，在材料研究工作中，往往离不开系统的材料研究方法和测试手段，如X射线衍射分析（XRD）、透射电子显微镜分析（TEM）、扫描电子显微镜分析（SEM）、X荧光分析（XRF）等高科技测试分析方法。为了能更好地从事材料的研究工作，了解这些仪器设备的工作原理、构造组成，掌握仪器设备的操作规程和数据分析处理是非常重要的。材料研究与测试方法这门课程主要研究材料的组成和结构，旨在培养学生掌握各种分析测试方法的基本原理与应用，使学生们的材料分析能力得以提高。然而，由于该课程涉及到的理论偏多以及受到传统教学方法的束缚，使得这门课程的教学效果没有达到预期效果。我们在材料研究与测试方法这门课的教学过程当中，进行了一些改革探索，希望能为该课程教学质量的提高起到抛砖引玉的效果[1]。
2课程教学中存在的一些不足
目前，材料研究与测试方法课程所使用的教材中涉及到的部分知识内容已经严重落伍。比如随着计算机的普及及技术的快速发展，大量的材料分析数据都已使用电脑软件进行分析处理，但目前许多教材没有及时更新，仍然介绍已经落伍的手工处理数据的原始方法。比如X射线衍射分析中对晶体的晶面间距d值计算、物质的物相及百分含量的确定、衍射谱峰面积的计算、晶体尺寸的计算等，现在均已经采用软件自动进行分析处理，但是目前学生所用的教材中依然介绍了已经落伍的费时费力的原始分析方法。此外，教材中理论内容偏多，尤其是X射线晶体学中包含了较多的高等数学、微积分、物理化学等知识，繁琐枯燥，导致学生缺乏学习热情[2]。
3课程教学改革
为了提高该课程的教学效果，结合我校培养高级应用型复合人才的目标，进而增强其就业竞争力。结合该课程具有的特点及学生的实际情况等，对材料研究与测试方法课程的授课内容、教学方法进行了改革和探索。
3.1教学内容
结合无机非金属材料的专业特色，选择适合本学科本科生的教学内容，确定了以X射线衍射分析、透射电子显微镜分析、扫描电镜、电子探针与热分析技术为主的教学内容。教学内容要求既能反应本学科的最新发展动态，又要具有前沿性和前瞻性。同时合理安排教学知识点，适当精简纯理论内容，结合测试设备介绍实验仪器设备的工作原理，重点突出数据分析的应用环节，重点培养学生们熟练地使用各种测试方法进行测试和数据分析的能力，为进行材料学研究奠定重要的基础[3]。
3.2教学方法
传统的教学模式中，教师处于主导地位，学生们的学习积极性和主动性不高，学习效果较差。因此，可以结合大学生参与的“挑战杯”大学生课外作品竞赛项目，将挑战杯项目研究所需的测试设备和检测方法融入到课堂教学中。例如某大学生的“挑战杯”大学生课外作品竞赛项目是钨酸锰纳米线的制备，粉体制备好后，如何对纳米粉体的物相和形貌特征进行表征分析呢?这时就用到材料研究与测试方法的知识。首先要通过X射线衍射分析，来得到学生们所制备出来的粉体的X射线衍射图谱，并通过Jade软件进行物相分析，来确定是否为钨酸锰纯相，并可以利用Jade软件计算出晶粒的大小和结晶度。完成XRD的分析之后，再通过透射电镜对制备出的钨酸锰粉末颗粒的形貌进行分析，确定钨酸锰粉末颗粒的外形轮廓、颗粒尺寸大小和粒度分布等。还可根据纳米颗粒的衬度来估计粉末颗粒的厚度、空心或实心；并且对有两种以上物相组成的粉末颗粒，可以用选区电子衍射来确定晶体物质的成份组成。通过这种授课方式，学生可以将课堂上所学到的材料分析测试理论知识应用到具体的科学研究之中，显著提高学生们的学习质量，全方位有效地提升同学们的分析和解决实际科研问题的能力。同时把本材料学科最先进的测试方法、测试仪器和发展动向融于到课堂教学之中，大大提高了教学效果[4]。
3.3多媒体的多样化与板书相结合的教学方法
粉笔板书是一种比较枯燥的教学方法，多媒体的教学方式相对来说比较生动，容易吸引学生们的注意力，多媒体要实现文字、图片和教学视频的完美结合。并且因材料研究与测试方法课程涉及到的原理、公式等专业理论知识较多，涉及到的仪器结构比较抽象，因此本课程需要改进教学方法，适当地采用3D动画进行生动演示，对该课程涉及到的测试仪器的组成结构、工作原理等内容进行更生动形象的演示，使同学们的有更直观的认识。另外，加强教师与学生在课堂上互动，来引导学生进行积极的思考。另外为提高学生的兴趣，课堂上应该给同学们适当地介绍一些名人轶事，例如，伦琴是如何发现X射线的，德布罗意是如何因电子的大胆假说而获得诺贝尔奖的，劳埃和布拉格父子俩是如何从大胆的假设到进一步的实验印证，从而获得成功也相继获得诺贝尔奖的故事等等。让学生们在了解科学家的分析问题和解决问题的思路和方法中获得学习乐趣和灵感[5]。
3.4改善实验设计，培养学生的分析问题和解决问题的能力
材料研究与测试方法是一门实践性很强的专业课程，因此在本门课程中安排了适当的实验学时，包含了X射线衍射实验、扫描电镜实验和热分析等实验。在实验中，尽量让学生们都有亲自动手操作的机会，例如制作X射线衍射测试的试样及扫描电镜测试的样品，测试仪器的参数设置等，旨在培养学生的使用操作仪器的能力和分析测试能力，为学生接下来参加的开放实验、综合实验及毕业设计论文的顺利进行奠定重要的基础。尤其在最后一学期的毕业论文中，让学生们经历材料研究的各个环节，接触和使用到常用的材料研究和测试的仪器和分析手段，达到熟练掌握和运用各种测试方法进行材料分析研究的目的[6]。
3.5课程的考核评价
课程的考核和评价方式改革，由单一的闭卷考试改为多元化的考核，降低试卷成绩的比重，增加如专题演讲和讨论、实验中动手能力、实验报告成绩、平时课堂表现等考查环节，同时在试卷中增加解决实际问题的图谱解释、图谱测试分析、测试条件制定等，充分考查学生们利用所学到的材料分析测试方法来分析问题和解决问题的能力。
4结束语
总之，材料研究与测试方法课程的教学改革要围绕本专业的培养目标，通过在教学内容、实验设计、教学方法、考核方式等方面进行大胆的改革探索，充分地调动学生的学习积极性，提高学生在材料研究中的分析测试能力，有助于实现培养高级应用型人才的培养目标。
参考文献
[1]于景媛,李强,齐义辉,等.材料测试方法课程教学改革与实践[J].实验科学与技术,2015(6):92-94.
[2]牛牧野,张兴华.材料近代分析测试方法的改革与创新[J].教育教学论坛,2017(41):218-219.
[3]张颖,张军战,任耘.材料研究与测试方法课程建设与改革[J].中国冶金教育,2018(6):15-16.
[4]李涛,吴忠旺,赵鸣.现代材料分析测试方法研究生优质课程建设的探讨[J].中国现代教育装备,2016(1):67-69.
[5]王国成,蔡芳昌,施德安.研究生现代材料测试方法课程教学实践[J].教育教学论坛,2017(12):138-140.
第2篇：材料科学研究范文
关键词：理论；材料；冶金；教学
冶金工程与材料加工工程是我国高等教育中开展较早的优势学科，几十年以来，为国家的现代化建设培养出数以万计的复合型人才。在传统的教学过程中，钢铁冶金专业涵盖若干复杂的数学、物理学、化学等基本原理，尤其是实际的工程经验更让学生在课堂教学学习过程中感到吃力。为了更好地提升教学效果，作者所在的教学团队通过引入TRIZ创新理论，通过混合式教学模式，不断改善、改进教学方法，将复杂难懂的知识点，通过TRIZ系统地归类和阐述，赢得了学生的普遍欢迎。本文从本专业的学科特点、TRIZ创新教学方法相比于传统课堂教学的优势、基于“点-线-面”的TRIZ创新理论在材料冶金专业课程教学中的应用研究三个方面予以论述，希望通过我们的研究，为TRIZ的进一步应用，为更好地提高课堂教学做出贡献。
1材料与冶金学院的专业学科特征
1.1以数学、物理化学、无机化学等基础自然科学为机理
钢铁冶金专业作为传统的工科专业，相比于其他工科专业或者文科、理科专业，其原理性、系统性更强。比如对于钢铁冶炼过程中的物理和化学变化，就需要通过相对复杂的模型，通过若干学科的综合讲解，才能让学生理解，从矿石到钢铁演变的全过程。作为一名材料与冶金专业教师，不仅要具有扎实的材料科学、冶金科学专业知识，更要熟知相关的数学、物理学和化学基本原理，这样才能自己有一盆水，授人一碗水[1]。
1.2以钢铁冶金专业为主要课程和研究对象
几十年来以钢铁冶金和材料科学为背景的产出层出不穷，从小小的螺丝钉，达到隐形飞机涂层，再到国产航母用钢，再到港珠澳大桥建设，都凝结着钢铁冶金专业的学科贡献。我们在教学过程中，主干课程是材料科学和钢铁冶金，辅助课程是机械设计、电工学、分析化学等，也包括一些创新创业课程和其他选修课程。
1.3重视生产实践和技术经验
钢铁冶金专业是理论性和实践性相结合的一个学科。要求在教学过程中，不仅要介绍基本的原理、组成、构造等，更要将这些理论应用到具体的生产实践中。因此，除了必要的课堂教学，实验、实践教学必不可少。也要求学生能够走进企业和工厂进行生产实习，不断增加阅历，丰富技术经验，为将来能够服务社会做好前期准备工作。
2TRIZ创新教学方法相比于传统课堂教学的优势
2.1TRIZ理论的案例式教学能够提供学生学习兴趣，提升教学效果
TRIZ起源已经有几十年时间，以TRIZ创新理论来申请的专利不计其数。在课堂教学过程中，将真实的、具体的应用案例，在课堂教学过程中对学生进行讲授，所取得的教学效果是非常好的。面对着真实的情景式例子，学生在教师的引导下，激发了学习热情，有的学生甚至课下加入了教师的课题组，在教师的指导下，通过使用TRIZ创新理论来申请了专利，再通过学生之间的相互介绍，就会营造非常好的学习氛围，也会带来巨大的科研产出[2]。
2.2TRIZ理论的逻辑性思维使学生更容易消化知识难点
材料与冶金专业教学过程中，有许多难理解的知识点，对于这部分讲授，有的教师采用思维导图等新方法，取得了不错的教学效果。然而对于如何进一步将知识点予以分解，是许多一线教师面临的难题。使用TRIZ逻辑思维方法，可以让学生了解知识点的由来、构成及后续的学习方法，知其然，更知其所以然。
2.3TRIZ理论的互动性使师生之间密切了联系，锻炼了学生独立思考能力
传统的课堂教学是以教师为主的，课堂气氛比较沉闷，同学更缺乏动手动脑锻炼的机会。TRIZ案例式课堂，气氛非常活跃，教师通过引导、启发、解释等手段，使学生能够积极融入课堂教学全过程。同时紧张的师生关系也得到缓解，新型师生之间朋友关系也得到确立。
3基于“点-线-面”的TRIZ创新理论在材料冶金专业课程教学中的应用研究
笔者所在的教学团队一直致力于将TRIZ创新理论应用于课堂教学中，通过近年取得的一些非常好的经验，我们梳理后，概况为如下几个方面：
3.1基于一个创新思维“灵感点”的TRIZ创新理论设计
在平时课堂教学过程中，我们善于启发学生进行科学问题的思考，有的时候围绕某一个知识点，经常让学生进行发散式思维，同时借助于TRIZ理论中不同的模块，将这些小想法、某个灵感点与模块相对应，探究是否能带来新的科学发现。对于平时不愿意动手动脑的同学，我们也积极鼓励其进行模仿。如果遇到某个比较有创新性的想法时，我们会积极进行后续探讨和验证，争取把想法变成现实，实现教学产出[3]。
3.2以若干条学习主线贯穿的TRIZ混合教学模式设计
在专业课教学过程中，教师是以一条教学主线来开展的。为了激发学生的创新性，在课堂教学之前，我们为每位同学分配了一定的学习任务，几个同学同时又构成了学习训练小组，小组以一条学习主线为引导，不同组间的学习任务存在一定不同，但相互间有着密切的联系。通过学习互助、学习激励、学习竞争等模式，激发了每位同学的学习积极性，同时也赢得了非常好的学习反馈和教学效果[2]。
3.3针对于学生学习特点，以扩展学生知识面为目标的综合性创新设计
在教学过程中，教师发现每个同学的学习进度和学习能力是不尽相同的。针对于学习基础差的同学，教师在课前为其布置了准备练习，使其上课的时候能够跟上班级总体学习进度。对于学习能力强，有更多学习热情的同学，在课后为其布置一定的扩展题目。同时在课下，专业教师也会结合自己的科研课题，对有意愿的学生进行辅导和培训，通过多种多样的创新设计，诸如创新创业项目、挑战杯等国际国内比赛，同学们收获了学习的乐趣，也为自己积累了更多的成绩和阅历。3.4对TRIZ创新理论应用与实践的审视和反馈将TRIZ创新理论融入课堂教学过程，经过多年的教学实践取得了非常好的效果。通过不断地总结经验，认为首先TRIZ创新理论非常好，但是要灵活使用，要与具体的教学情境相结合。同时重视对教学产出的总结和反馈，不断提高对TRIZ创新理论的掌握程度和对课堂教学的掌控及对学生的后续帮扶。
4结语
做好人才培养不仅是高校的责任，更是一线教师的神圣义务。在教学过程中一定要多总结、勤思考，用更好的方法、最新的理论来提高课堂教学效果，为学生的成长成才，贡献自己的一份力量，为社会的进步履行自己的使命和责任。
参考文献
[1]周永清，丁永前，薛金林.应用TRIZ理论设计混合课堂教学[J].黑河学院学报，2019,(02)：7-9.
[2]牛犇，宋明皓.TRIZ在校企联动创新培养中的优势分析[J].海峡科学，2018，（4）:115-116.
第3篇：材料科学研究范文
摘要:在高职院校，机械工程材料课程是机械类、机电类专业学生必修的一门专业技术基础课。在机械工程材料课程的教学中，应注重激发学生的学习兴趣，改变教学模式，提高课堂教学效果，加大师生互动，活跃课堂气氛，及时反馈教学信息，从而提高学好机械工程材料的效率。
关键词:机械工程材料;教学方法;激发兴趣;活跃课堂气氛
在高职院校，机械工程材料课程是机械类、机电类专业学生必修的一门专业技术基础课。它在学生的专业课学习中起到了良好的铺垫、桥梁作用，学好本课程能为学好后续课程金属切削原理、机械设计基础、机械制造工艺等专业核心课打下坚实的基础。但是，本课程内容涉及面广，大部分内容是叙述性文字，系统性不强，牵涉学科较多，各章节之间连贯性较差，记忆性知识点比较多，大一新生又缺乏实际生产知识和感性知识，所以老师授课时难度较大，学生也不容易学好本课程。针对以上问题及学生现有知识，总结出一些教学方法，可使学生既可以学好、学牢知识，又不觉得枯燥无味。
一、激发学生学习的兴趣
科学家爱因斯坦曾经说过：“兴趣是最好的老师。”如果一个人对某事物产生了浓厚的兴趣，就会主动去求知、探索、实践，并在此过程中产生愉快的心情，用到学习方面就会对学习有着神奇的内驱动作用，能变无效为有效，化低效为高效。为了充分调动学生的兴趣，应牢牢抓住第一节课，俗话说：“良好的开端是成功的一半”。在第一节课上可采用设问的方法，先引起学生的好奇心。比如，假如1912年泰坦尼克号采用了现代高科技性能的材料，沉船事故是否能避免？距今2400多年的越王勾践的宝剑为何如今还能削铁如泥、吹毛断发、刃如秋霜？为何我国劳动人民早在商周时代就能制造出重达875kg，体积庞大、花纹精巧、造型精美的司母戊鼎？三国时期蜀国冶炼名匠蒲元在诸葛亮率军走到斜谷需要他铸造三千把军刀时，为何用蜀江的水而不用汉江的水？火箭尾部采用什么材料才能使其在太空中正常运行？飞机上为何85%的零件都采用铝合金？悬磁浮列车是怎样运行的？通过提出问题让学生意识到原来学好机械工程材料这门课好处这么多，让学生意识到机械工程材料在我们的生活中无处不在，高科技的发展更离不开机械工程材料。经过这样的教学过程，极大地把学生对这门课的学习兴趣激发出来，为以后的学习打下一个良好的基础。
二、改变教学模式，提高课堂教学效果
传统的教学模式就是以老师为主，由老师通过纪律教育来组织教学，以师讲生听来讲授知识，以背诵、抄写、做练习来巩固知识，以提问的方式来检查知识，以考试测验来检查学习效果。这样的教学方式只会使课堂气氛更加沉闷，令学生的学习劲头更加消极，使学生感到学习枯燥无味，达不到应有的课堂教学效果。
（一）采用启发引导式教学，提高学生的学习积极性和主动性
比如讲钢的表面处理时，可以问学生，假如你们设计生产一个铁锹用的材料是高碳钢，这种钢材虽然硬度、耐磨性较好，但脆性较大，低碳钢虽然具有足够的韧性，但硬度不好，有没有合适的方法既能保证铁锹的质量，又能节约资金呢？引发学生思考，让学生畅所欲言，然后给出答案：应该使用低碳钢板，成型后进行表面渗碳处理，钢锹表面的硬度就可以达到高碳钢水平，耐磨、内部具有足够的韧性，且成本较低。再比如总结塑料的性能时，引导学生想一想：教室里插座和开关最明显的特点是什么？把一个塑料袋放一个废品堆里，一年后是不是还是原样？一次性塑料杯、儿童的塑料玩具是怎样加工成型的？用打火机点燃塑料后，会出现什么情况？用手撕用了很长时间的塑料，会是什么结果？由学生一起讨论，最后总结出塑料的性能：电绝缘性好、耐腐蚀性好、成型加工性好、耐热性低、蠕变性较差、质轻。通过一系列的提问，让学生根据现实生活中的情况，通过讨论总结出答案。既提高了学生分析问题、解决问题的能力，又开拓了学生的思维，在学生讨论时，老师可适当进行点拨，在轻松愉快的氛围中掌握了知识，教学效果会发生质的飞跃。
（二）采用形象式教学
由于本课程的内容含有大量的新概念、新名词，抽象性较强，学生在学习的过程中往往很难理解和掌握这些知识。在授课时应巧妙地运用直观教学法，把抽象的内容转变为生动有趣的、较直观的场景，也就是充分利用实物、图片及现实生活中和教学内容相贴近的例子，让抽象由静变动，调动学生的积极性，加深理解和掌握。
（三）采用“接地气”式教学
这里所说的“接地气”就是把书本知识和日常生活紧密的联系在一起。著名心理学家皮亚杰曾说：“青少年的好奇心不完全取决于一个东西的物理特性，而要看它和主体的过去经验的关系如何。”也就是说，学生会对自己熟悉或相关的课题内容产生兴趣。因此，教师上课时应针对学生的状况，灵活地使课本内容贴近学生的生活和经验，使学生对教学内容产生亲切、熟悉的感觉，吸引学生的注意力，进一步激发学生学习更深层次内容的求知欲望和学习动机，即在教学过程中注重联系学生已有的感性知识和生活经验来帮助学生加强对新知识的理解。比如，在讲述合金钢和普通碳钢的区别时问学生，馒头和包子相对哪个好吃？区别在哪儿？对于这样一个简单的问题，学生会踊跃回答，包子好吃，因为里边有陷儿、有调料。然后就告诉学生馒头相当于普通碳钢，包子相当于合金钢。经过这样形象生动的类比后，同学们不仅理解了合金钢和普通碳钢的区别，还掌握了合金钢的性能。又如，在讲授纯金属和合金的力学性能特点时，学生不理解一般机械零件为何不采用纯金属做材料，可以提问学生一个日常生活中常见的问题，铝盆摔到地上会出现什么情况？学生肯定会回答，铝盆会被摔个坑或摔扁了，因为这是一个司空见惯的现象，然后给学生讲解，这种现象说明纯铝的强度很低，一般不适合直接作为结构材料和制造机械零件，但是加入适量的合金元素的铝合金，再经过强化处理后，就可以达到要求了。通过这些贴近生活的举例，可以使教学效果得到很大的提高。
（四）采用多媒体动画教学，提高课堂教学质量
由于学生缺乏生产实际经验，加上本课程所需的实验器材和实验场所相对不足。在教学过程中，对于一些材料内部微观的变化过程及状态，学生很难理解和记忆。而多媒体教学恰好可以解决这些教学中的不足，因为多媒体教学比较直观、生动，具有图文并茂、可视性强的特点。采用多媒体教学则解决了课程中的这些重点、难点问题。如果在进行动画展示时穿插现场解说，将会达到事半功倍的效果，比如在讲解钢的热处理一章中的表面淬火处理时，可通过播放表面淬火视频，同时给学生讲解表面淬火的原理、特点、适用范围及常见哪些零件需要进行表面淬火处理，让学生感觉到虽足不出教室却如在实验室或生产车间一样，效果直观，便于学生理解和掌握。再比如学生对于纯金属与合金的晶体结构中常见晶格类型的区别和特点难以理解，因为此内容涉及到金属内部的组织状态，属于微观、较抽象的内容，为了解决这一难题，在授课时可采用播放动画的方式，把三种常见不同的晶格类型的空间立体结构展示给学生，使抽象变形象，使微观变宏观。加深学生的记忆和理解，不但提高了教学质量，还激发了学生的学习兴趣。
三、加大师生互动，活跃课堂气氛
教育部在义务教育阶段《新课程标准》中明确指出，教学过程是师生交往、共同发展的互动过程。在教学过程中，要处理好传授知识与培养能力的关系，注重培养学生的独立性和自主性，引导学生质疑、调查、探究，在实践中学习，使学习成为教师指导下主动的、富有个性的过程。把教学本质定位为交往，是对教学过程的正本清源。实践表明，这个标准不仅适合于中小学生，更适合于大学生。在每节授课过程中，都采用师生互动方式授课，不仅活跃了课堂气氛，加深了学生对重点、难点的理解、掌握和记忆，更激发了学生的兴趣，使学生在轻松愉快的环境中接受了知识。比如在讲授载荷的分类时，把列举在现实生活中交变载荷的例子作为课后作业，并采取激励机制措施，凡是积极主动回答问题的学生，在平时成绩中加0.5分，这种互动的教学方式不但活跃了课堂气氛，还让学生成为了学习的主人。再比如，为了让学生理解金属晶体结构对金属材料力学性能的影响，授课时，给学生充分的时间进行相互之间的讨论，看看金属晶体结构对金属材料力学性能的影响和学生所学过的知识中哪些现象相类似，有的学生说金属晶体结构就像人体细胞的染色体，男性为XY，女性为XX，染色体的不同就决定了人的性别不同，染色体的变异使人体出现了不同的病症，这和晶体中出现的各种不规则原子堆积也就是晶体缺陷对金属及合金的性能产生重大影响道理是一样的。有的学生说：“氧和臭氧很明显是同素异形体，是相同元素组成，不同形态的单质。由于它们属于结构不同的同素异形体，所以彼此间物理性质有差异，但是由于是同种元素组成的单质，化学性质相似。”有的学生说：“虽然石墨和金刚石都是碳的同素异形体，但是石墨是层状结构，形成正六边形，每个层状结构就是这个六边形构成，层与层之间作用比较弱，碳原子还有一个电子空余，形成一个很大的π键，因此导电性、导热性很好。金刚石是共价晶体，形成正四面体结构，很稳定，因此金刚石化学性质稳定，具有耐酸性和耐碱性，还具有非磁性、不良导电性、亲油疏水性和摩擦生电性等。”就是在这样积极交流、讨论、踊跃发言的课堂环境中，学生不仅扩大了自己的知识面，更加深了对书本内容的理解和记忆。
四、及时反馈教学信息，提高教学质量
在教学过程中，除了采用启发式、互动式教学方式以外，不管是课前还是课后，应经常与学生进行必要的交流，了解学生的学习情况，虚心接受学生的意见和建议，对于课后学生还比较模糊的知识点，不厌其烦地进行重复讲解，直到学生理解和掌握。要想让学生学好机械工程材料这一课程，不能仅把学生作为教学主体，教师也要全身心地投入到教学过程中去。采用灵活的教学方法、科学的考核方法，创造各种有利于学生学习的氛围，激发学生学习的情趣和兴趣，使学生在学习中充分利用情感，调动其非智力因素。让学生弄清楚本课程的基本概念、基本原理、每个章节的重点和难点及一些常用材料的性能、牌号、用途，使其在设计制造零件时能合理的选择经济实用性强的材料，同时也要要求学生认真完成课后作业和一些必须自己操作的实验，只有这样才能既让学生牢固的掌握了所学知识，又能让学生感到了学习的乐趣。
作者:姬素云 李文雅 单位:河南农业职业学院
机械工程材料课程教学篇2
1、引 言
机械工程材料是机械类和近机械类各专业的技术基础课。通过该课程的学习使学生了解工程材料的一般知识；建立化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系；了解常用材料的用途和加工工艺；初步具备合理选材、正确确定加工方法、妥善安排工艺路线的能力。机械工程材料是一门实践性很强的课程。如何利用富有启发性、综合性及实践性强的实验教学来完善课堂教学的效果是实验教学改革所亟待解决的新课题。本文结合辽宁工业大学在该课程设置上的特点，针对原有实验教学的不足之处介绍了实验类型、方法、手段及考核方法等方面进行的改革与探索。
2、原实验教学的不足之处
针对机械学院的机制、数控和汽车学院的车辆、交运等专业开设的机械工程材料课程，原总学时为40，25学分。有3个实验，6学时：实验项目如表1所示。可见，没有综合型、设计型实验。除实验类型单一外，还存在实验方法死板、手段陈旧及考核不严等缺点。
3、实验教学改革的探索与实践
我们以提高实验教学质量，形成新的实验教学模式为中心，在《机械工程材料》实验教学的类型、方法、手段及考核方法4个方面进行了探索，有的已经在教学中进行了实践并取得了初步成效。
3.1 实验类型的改革
对原来的验证性、基本技能型实验内容进行整合、优化，增设综合型和设计型实验。实验按照课堂授课内容的顺序分阶段进行，授课初、中期做基本技能型、验证型实验，然后安排综合型实验和设计性实验。实验项目、类型、安排如表2所示。学生通过实验1可加深对铁碳平衡相图的理解，进而熟悉钢中的各种相与组织并认清含碳量与组织的关系；学生在实验2中可熟悉机械工程材料实验中常用仪器、设备的工作原理和组成结构，掌握正确的使用方法并能熟练操作。这也为后续的综合型和设计型实验打下了良好的基础。
综合型实验零件的选材、热处理、性能测试与组织观察，旨在让学生运用已学过的机械工程材料课各章中的基本理论，依据给定的典型零件种类及力学性能指标进行综合分析，然后进行选材、制定热处理工艺、选择热处理及性能检测设备并独自完成热处理操作、硬度测试、金相试样制备及组织观察等实践环节。该实验涉及机械工程材料课程的所有内容即材料的性能、结构、钢的型号、热处理及零件的选材等。做好这一实验不仅要求学生能掌握这些内容，而且必须结合具体零件的特点进行综合分析才能选择出合适的材料并制订出合理的工艺。从而锻炼了学生全面运用知识，综合处理问题的能力，为学生毕业后能尽早在企业的工程环境中胜任工作创造了条件。该实验以学生为主体，充分体现了学生主体的功能及作用。学生自主思考、自主选择、自主实施，最大限度地调动了他们的主动性与参与意识，激发了他们做实验的兴趣与热情。
实验前一周发给每名学生一份实验任务书，给该学生一种典型零件，明确该件的工作条件、需达到的性能指标。如给某学生的是一种高速、中载荷与受冲击的机床齿轮，要求终热处理后硬度在58～63HRC。任务书中写明需学生完成的选材等任务。学生在查阅教科书及其他资料基础上选定制备所给零件的材料，制订热处理工艺。实验时先从用于制作典型零件如齿轮、轴、螺栓及弹簧等的30余种各种型号钢材料中选出自己所需的。切割下若干个小试样后独自进行热处理、硬度测试、金相试样制备及组织观察。课后写出实验报告，说明选材、制订热处理工艺的依据并对实验结果加以分析。该实验虽然做的内容多，但学生已提前准备，选好材，制订好工艺并且通过实验1、实验2已熟悉了钢的各种相与组织及热处理炉、硬度计等设备、仪器的操作，2学时能够完成。设计型实验是培养学生综合设计与创新能力的重要途径，对提高他们分析和解决实际工程问题的能力和掌握良好的科学思维方法将起到积极的促进作用。设计型实验赋予学生更多的自主权和责任感。学生的实验活动是建立在自我控制、自我指导的基础上，允许学生依据自己的实验方式和特点开展实验活动。实验在时间上，空间上实行开放，由于实验课时有限，该类实验由学生自行选做。
以上的综合性实验“零件的选材、热处理、性能测试与组织观察”已具有设计型实验的性质，另开设“零部件的失效分析”设计型实验。将十余种零部件如蒸汽锅炉炉管、水泵叶片等残骸提供给学生，要求学生拿出有力的证据，说明真正合乎实际的零部件失效原因并提出补救和预防措施，写出分析报告。学生自行选定一种零部件残骸后，需：（1）调查零部件的服役条件与失效过程，查阅设计、加工、安装及使用维护等资料；（2）根据需要进行成分分析、组织观察及力学性能测试等试验研究；（3）综合各方面的分析资料，确定失效原因。在调查和查阅资料后，学生根据需要和实验室现有的仪器设备，独立设计试验方案，确定成分、组织或测定性能。这需要把课堂上各章的理论知识有机地联系起来形成整体的概念体系并自己独自操作完成，这样既加深了学生对教材内容的整体认识，又提高了他们分析和解决问题的能力，综合的工程技术素质得到广泛提高。另外，由于该类题目本身来源于工程实际，是生产中需迫切解决的问题。所以通过这种训练，学生能够把在课堂中所学的理论知识真正应用于解决实际问题，达到了在实验中培养学生的工程设计意识和工程实践能力的目的。该实验需学生课堂外花费一定的时间，如在图书馆查阅资料、去工厂调研等。在实验室的2个学时主要进行成分分析、组织观察及力学性能测试等试验工作，在此时间教师可进行指导。
3.2实验方法的改革
针对不同类型的实验编制不同的实验指导书，同时也形成了与传统不同的实验方法。废除教师编写全部实验指导书的传统做法。对于验证型、基本技能型实验，教师给出实验题目和要求，给定实验设备、仪器及注意事项，对如何完成实验只给出少量的提示和引导；对于综合型和设计型实验，教师给出实验任务书，写明实验题目、性能指标等及需完成的任务，其余如所用材料、设备及热处理工艺等均由学生自行选定和确定。教师和学生作了换位调整，学生是主体，不是被动参与，而是积极主动投入，从实验准备到结束自始至终开动脑筋，在积极思维的状态下完成实验。教师则变成客体，仅是实验的特殊参与者和指导者。正是学生和教师的这种换位调整，使学生的分析思考能力、实验设计能力、动手能力和创新能力得到了很好的培养。
3.3实验手段的改革
利用现代化技术手段进行形象化教学。如将反映工厂各种实际热处理操作的多媒体课件在实验前提供给学生，这样既能够节省实验时间，又能够使学生方便直观地了解工程材料及热处理生产过程的各个环节，加深对所学知识的理解与印象。再如前面提到的用显微镜观察组织。教师通过操作连接显微镜和摄像头的微机在大屏幕上给学生直接演示他们也能同时观察到的材料细微的组织结构，克服了原始观察方法的弊端。
3.4 实验考核方法的改革
实验考核是评价学生对实验基本理论和实验操作技能掌握程度的重要手段，是反映学生的学习态度、分析问题、解决问题能力的重要途径。每个实验分别从实验预习、实验过程中的实际操作和表现及实验报告质量等方面对学生进行考核。评分依据是：（1）能否正确调节和使用仪器；（2）能否按步骤独立进行操作，正确读取和记录数据；（3）能否注意观察和分析实验现象；（4）能否对现象作出合理解释和具有独到见解。实验报告雷同者发回重写。学生无实验报告或缺做一个实验，实验总成绩按不合格处理，不能参加所属理论课程的考试。同时，实验成绩和课程总成绩挂钩，实验总成绩占该课程总成绩的10。这样使学生不得不注意平时的每一个实验，并逐步对实验课产生浓厚的兴趣，认真做好每一个实验成为自觉的行动，最终形成积极钻研、乐于动手的良好风气。设计型实验另在总分中加分，满分5分，总分不超过100分。
4、 结束语
通过实验教学的改革，对培养学生的综合素质，提高学生的实践能力、分析问题的能力和创新能力，充分发挥和调动学生的学习积极性已经取得了良好的效果。应该看到，实验教学改革不是一个孤立的工作，它涉及整个教学体系调整的问题，在进一步的实施改革的过程中还需做大量工作。
作者:武晓峰 曹丽云 岳旭东 常伟 陈淑英 单位:辽宁工业大学材料与化学工程学院
机械工程材料课程教学篇3
机械工程材料课程是高等院校机械类专业的一门专业必修基础课程，主要教学任务是从机械工程的应用角度出发，阐明机械工程材料的基本理论，让学生了解工程材料的成分组成、加工工艺、组织、结构和性能之间的关系，掌握常用机械类工程材料及其应用的基本知识等。通过本课程的学习，学生在掌握机械工程材料的基本理论及基础知识的基础上，掌握根据机械零件的使用条件和相关性能要求，对结构零件进行合理选材及制订零件工艺路线的初步能力。从学生培养目标而言，机械类专业的学生在毕业后主要从事机械产品的设计与制造工作，而选材是整个设计、制造过程的重要环节，在材料科学与工程日新月异的今天，材料的选择与正确应用愈加成为提高产品质量、降低成本、节约能源和开发新产品的重要手段[1]。因此对于机械工程材料这门专业类基础课程无论从其与其他相关课程联系的紧密度还是从其在实际工程应用中的情况而言，其重要性不言而喻。我院机械类专业的机械工程材料课程共计40学时，其中课堂讲授36学时，实验4学时。该课程课堂讲授内容主要包括材料的结构与性能、金属材料组织和性能的控制、金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料、功能材料、机械零件的失效与选材原则、典型工件的选材及工艺路线设计以及工程材料的应用，实验内容主要为金相试样制备及硬度实验和铁碳合金平衡组织观察实验。从教学内容看，我院机械类专业的机械工程材料课程内容丰富，覆盖面广，符合教育部对高等院校此课程的教学要求，但由于受到总体教育学时计划安排的限制，该课程学时略显不足，同时受到学校办学条件限制以及经费欠缺所导致的相关实验仪器设备短缺的影响，开设的实验类型较少，如不处理好这些因素的影响，势必降低整体教学质量。根据我院的实际办学条件和现有仪器设备，我们对该课程的教学方法和手段进行了探讨和研究，从多方面采取相应的措施，以保证教学质量。
1采用多媒体教学，优化教学内容
随着计算机技术的发展，教育技术的手段也在不断发展和更新，其中多媒体教学手段已经广泛应用于各类课程的教学中。多媒体教学方式与传统教学方式相比，优势明显。在讲解金属材料组织和性能时，如果按传统的教学方式，教师通常是借助教材上的灰色图片照本宣读，虽然也做必要的解释说明，但这不能引起学生足够的兴趣，学生注意力不集中，难以保证课堂教学质量。单从课程内容而言，机械工程材料是十分枯燥而且难以理解的一门课程，一旦课堂教学效果不好，即使学生想课后自学，也十分困难，仅靠死记硬背的学习方法，学习效果必定不好。如果课堂教学中采用多媒体教学手段，通过视频、动画、彩图、声音等多种措施，使所讲的内容直观、具体、生动、形象，就可以激发学生的学习兴趣，调动学生的主观能动性，增强其学习的积极性，并且教师能够很容易地把所授内容讲解清楚，学生的理解和掌握也变得相对容易，对该课程的学习自然产生兴趣，从而形成良性循环。另外，采用多媒体教学手段，能较为有效地解决学校教学资源不足的问题。例如：在讲解材料热处理内容时，我院没有相关的热处理设备。考虑到此部分内容十分重要，我们借助多媒体教学手段中的视频，把传统热处理过程讲解得非常清楚，同时介绍了一些先进制造技术，如真空热处理等，使教学内容更加完善。多媒体教学方式与传统教学方式相比具有很多优点，但其仅仅是一种教学手段，具体能否提高课堂教学质量，关键在于教师所制作的课件的教学内容。教学内容是决定教学质量的关键，正确把握教学内容是提高教学质量和效率的重要前提[2]。从学生最终培养目标而言，学习该课程的目的是让学生在从事相关机械设计制造工作时，能够根据实际情况合理选择相关机械工程材料，因而，教会学生应用是关键。在教学中，应根据每个专业的培养目标及课程体系确定教学内容，以应用为核心，以实用、实际、实效为原则，删减过时、落后的知识，引入材料科学的最新研究成果，使教学内容处于动态优化中；突出成分—组织—加工—性能—应用这条主线，适当压缩与主线关系不大、理论过强而实用价值小的内容[3]。我院本课程在各部分教学内容的具体学时分配上是有侧重的，其中典型工件的选材及工艺路线设计以及工程材料的应用的学时较多，而且其中的教学内容都是教师多年来从相关工厂实际生产中积累的典型案例，学生毕业参加工作后，可以将所学的知识直接应用到工作中，如各种轴承类材料这一案例对于进入轴承类制造公司的学生非常实用。当然，选好教学内容，需要教师花费很多精力，我们正在不断积累、完善和优化该项工作。
2采用虚拟技术教学，提高学生学习兴趣
虚拟技术是利用计算机可视化技术及网络技术，对产品的设计、制造、生产和各项实验进行准确的数学建模和仿真，在产品试制之前就能预见性地模拟出产品的全部制造、运动仿真和部分实验性能，从而检测产品的设计正确性和工艺可行性[4]。虚拟技术实现的前提是相关的工程软件基础。从一些课程的教学发现，在教学中引入虚拟技术，让学生学习和掌握一种实用的工程软件，将大大提高他们的学习兴趣，从而提升整体教学质量。例如：采用三维CAD技术，基于UG，Solidworks或Pro/E等工程软件平台进行机械制图教学；采用CAM技术，基于UG等工程软件进行数控加工教学。实践证明，让学生单独学习枯燥无味的纯理论书本知识，学生不感兴趣，但若能指导其学习和掌握一种实用的工程软件，将显著提高其学习兴趣和主动性。工程软件仅仅是一种解决问题的手段，用到的理论知识源于课本，学生通过学习相关的工程软件，自然会努力补充其在使用工程软件时所欠缺的理论知识。目前，我院在讲授机械工程材料课程相关内容时都会通过一个实际工程案例解释虚拟技术在工程材料中的应用，主要是基于DEFORM平台。DEFORM是一套基于有限元的工艺仿真系统，用于分析金属成形及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。通过在计算机上模拟整个加工过程，帮助工程师和设计人员设计工具和产品工艺流程，减少昂贵的现场实验成本，提高工模具设计效率，降低生产和材料成本，缩短新产品的研发周期。如在教学中针对齿轮的热处理教学，通过齿轮热处理的模拟分析，通过DEFORM平台直观、生动的图形显示和相应的模拟分析结果，把所讲授的有关热处理工艺的基本理论形象直观地表达和解释清楚，让学生易于理解和掌握，同时也让他们产生神奇感，提高学习兴趣。通过虚拟技术的应用，有效地解决了教学中的一些难题，缓解了学院在教学中相关实验仪器设备短缺的矛盾，拓展了学生的思维，有利于发挥其想象力，增强实践创新能力。由于教学计划总学时的限制，目前我院对DEFORM软件并没有开设对应的必修课程，以教师课后指导，学生自主学习为主，但这并不影响学生学习的热情和教学质量，反而更有利于发挥其学习的主观能动性。
3采用项目讨论教学，增强学生实践能力
项目讨论教学法是一种以学生为主，教师为辅，教学互动的教学方法，主要强调对学生实际工程关键能力的培养。学习主要分为四个过程——模仿、练习、强化和创新。项目讨论教学方式主要是注重后面三个过程，即在具体实施过程中，学生根据教师所讲授的实际工程案例，发挥主观能动性，针对某个具体项目进行深入的学习，理解和掌握所学知识，从而提高发现问题、解决问题的能力，以便培养创新能力。学生还可以根据自身情况，选择不同难度的项目，这些项目是练习类、强化类还是创新类，由教师把握。当然也可以基于DEFORM平台建立一些和实际工程问题类似的虚拟型项目，发挥学生的想象力和创造力。学生所完成的项目有齿轮箱零部件的选材、医疗康复器材零部件的选材、机床零部件的选材等，在完成项目后，可以和其他同学讨论、辩论、补充，最后，由教师答疑和总结，并做评价。实践证明，学生如果能认真系统地完成一个具体项目，其所学到的知识以及对知识掌握的牢固程度是课堂教学不能相比的，可在学生毕业设计答辩时得到验证。通过完成一个项目，学生能够知道设计制造所选择的材料是什么，从哪里可以查到，其性能是怎样的，常用于哪些场合，与其类似的材料有哪些，与类似材料相比该材料有哪些优缺点等。采用项目讨论教学法，必然会增加教师的教学负担，同时也需要学生较好的配合，要顺利开展具有一定的难度。目前，我院主要在“卓越计划”学生中开展教学方法改革，还处于探索阶段，一些具体的项目、实施方法以及评价体系还有待于进一步完善。
4结束语
多媒体教学手段、虚拟技术教学方法以及项目讨论教学法各有特色，应在具体的教学过程中综合运用，形成互补，更好地发挥它们的综合优势。教师应提高备课质量，激发学生学习兴趣，引导学生发挥主观能动性、想象力和创造力，全面提高学生的实践工程应用能力。今后，我院教师将对课程的实验教学、实践环节以及学生评价考核体系作进一步的研究和探索。
参考文献
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[3]史雪婷.工程材料课程教学改革探索[J].科教文汇,2012(12):64.
第4篇：材料科学研究范文
关键词：工程材料；教学方法；教学内容；动力工程
工程材料课程是机械工程类、动力工程类专业的重要学科基础课程，其目的主要是帮助学生认识和了解工程中常用材料的力学性能、加工工艺性能、耐腐蚀性能以及常用的成型工艺，如锻造工艺、铸造工艺、焊接工艺等[1]。在本科生教育阶段，工程材料课程的教学目的主要在于帮助学生掌握常用材料的性能，以便在工程设计中正确选用材料[2]。然而，在研究生教育阶段，对学生的培养目标发生了明显的变化。研究生教育阶段的教学任务主要在于培养学生的科学研究、工艺开发、创新设计等方面的知识和能力[3]。因此，研究生阶段工程材料课程的教学内容除了涉及材料的常规性能之外，还要求学生掌握各类材料性能的测试方法，具备完成材料性能实验测试的动手能力。除了常规的性能测试之外，研究生还需要掌握一些现代测试技术，比如金属在机加工或热成型过程中的残余应力测试等，以及一些新材料方面的知识，如纳米材料、储氢材料等[4]。这就对常规工程材料课程的教学内容和教学方法提出了新的要求，研究生阶段的工程材料教学必须更加重视学生在动手能力方面的训练，实践教学是研究生工程材料教学的重要组成部分。目前，一些培养单位研究生阶段工程材料课程的教学内容和教学方法都是照搬本科教学阶段的模式，难以适应对研究生科学科研、技术开发以及创新设计等方面的能力培养。本文主要以我校动力工程及工程热物理一级学科硕士研究课程“现代工程材料”为例，介绍在研究生工程材料课程教学中存在的主要问题以及主要的教学改革措施，对于提高研究生工程材料类课程的教学效果具有一定的参考意义。
一、当前课程的主要教学内容和教学模式
目前，我校的现代工程材料课程以课堂教学内容为主，讲述内容主要包括7个方面。1.金属材料的性能。主要讲述常见金属材料的种类和性能，包括材料的力学性能、物理化学性能和主要工艺加工性能，如焊接、锻造、铸造、机加工等。教学方法以课堂教学为主，辅助进行案例教学，实践教学占比重很小。2.金属和合金的晶体结构和结晶。主要讲述金属的晶体结构、真实金属的晶体结构、金属结晶过程、合金结构、二元合金相图等。3.铁碳合金。主要讲述纯铁及其同素异晶转变、铁碳相图的基础知识、Fe-Fe3C相图组元和基本组织的结构与性能、Fe-Fe3C相图的建立与分析、含碳量对铁碳合金组织性能的影响、Fe-Fe3C相图的应用等内容。4.工业用钢。讲授工业常用钢材的种类、化学成分、机械性能、物理化学性能等，介绍不同类型钢的应用环境、条件等。5.有色金属及非金属材料。主要讲授铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金等常用有色金属材料，常用的高分子材料、陶瓷、石墨等非金属材料的性能、特点、应用等。6.材料选用方法。针对动力工程领域的工况环境、行业特点，讲授在设计过程中材料选择的原则、方法、措施等方面的内容。7.新材料研究技术及研究进展。简要介绍新材料发展、应用等方面的相关内容。
二、课程教学内容与教学模式中存在的主要不足
目前，工程材料的教学内容主要是对本科教学内容的扩展和延伸，与本科教学内容相比主要增加了新材料研究技术和研究进展的相关介绍，不适应研究生的培养需求，总结起来包括以下方面。1.教学内容缺乏对学生研究能力、开发能力以及创新意识的培养。目前，工程材料的研究内容主要集中在特基合金、有色金属方面，对于非金属材料、特种材料的性能、试验方法、应用领域的内容较少，不利于学生在科学研究、技术开发、创新设计中对新材料的选用。虽然增加了新材料研究技术及研究进展的相关内容，但由于新材料技术发展很快，课程教学无法面面俱到，不适应新形势的发展。2.教学方法不利于提高学生分析问题、解决问题的能力。教学方法以课堂教学为主，注重基础知识学习，缺乏对学生综合运用所学知识解决工程实践问题或完成新产品、新工艺开发、开展科学研究等方面的培养手段。另外，课程教学中实践环节较少，不利于学生动手能力的培养。3.教学内容和教学模式没能做到与时俱进。随着经济和科技的发展，知识生产的速度呈现几何级数增加。因此，课程内容和教学模式的更新往往难以适应知识更新的发展。因此，在现在的研究生教学中一定要设置开放性教学环节，以提高课程教学效果。4.缺乏对学生自学能力培养的有效手段。自学能力的大幅度提高是研究生区别于本科毕业生的一个重要特征。由于研究生的主要学习模式是在教师的指导下，通过查阅文献、开展理论分析、数值模拟和实验研究获取所需知识，并运用这些知识解释自然现象或解决工程问题，因此自学能力的培养是研究生培养过程中最重要的能力之一。
三、教学研究现状及主要应对措施
针对工程材料教学中存在的主要问题，在长期的教学实践中总结得到一些教学改革措施，主要包括以下几个方面。1.教学内容要兼顾经典工程材料知识体系构建和新材料、新工艺方面拓展。传统的金属材料、非金属材料性能、晶体学相关知识的教授必不可少，这有助于构建学生完整的知识体系，对于学生思维方式的训练大有裨益。另外，在教学过程中，要不断对教学内容进行更新，及时向学生传递在新材料开发、先进材料检测技术、检测设备领域的发展动向。这就要求任课教师始终活跃在科研第一线，准确把握行业发展新动态。2.教学模式以培养科学研究、技术开发和创新设计能力为主。在课程教学中，注重学生新知识的获取、分析、总结、判断能力的培养。要求学生通过查阅文献，针对特定工程材料领域的选题进行文献综述；学生通过对特定新材料工艺开发、测试方法设计等制定方案，并在方案制定的过程中通过各种手段获取知识，并将知识应用于新材料、新方法的研究与开发中。3.教学环节要更加注重实践教学培养。教学模式方面，应该逐步减少课堂讲授的学时。加强案例教学、开放式教学、交流式教学等，让学生深度参与到教学实践中来。通过现场参观、专家讲座等方式，引导学生了解、掌握新材料和先进材料测试技术发展动态。4.注重学生自主学习和终身学习能力和意识的培养。在教学过程中，注重学生知识获取渠道、方法的培养。增加学生文献检索、文献分析能力的培养，增强学生通过网络获取新知识、新方案的能力。四、结语通过实施工程材料教学实践的改革与创新，进一步提高了学生的培养质量。提高了学生的科学研究能力、产品工艺开发能力以及创新设计的意识和能力。对于学生自主学习、终身学习意识和能力的培养也具有明显的促进作用，收到了良好的效果。
参考文献：
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第5篇：材料科学研究范文
关键词：半导体物理与材料；思政元素；教学改革
1引言
电子信息产业的规模和水平已成为衡量一个国家整体科学技术和综合实力的重要标志，相应学科的发展密切关系到国家微电子、智能信息、光电子等前沿领域的发展，涉及国家“十三五”重点发展的领域。本课程主要介绍半导体物理与材料方面基础知识和基本规律，是半导体集成电路行业产业发展的科学基础[1]。学好本课程，对于国家科技事业的发展和服务于南京市地方经济有着重要意义。将思政元素有机融入到专业课的教学中，已有部分尝试[2-5]。在掌握原有课程体系教学大纲规定的专业知识和专业技能的基础上，带领学生开展并参与了诸如课程教研讨论、课后实践总结、专业知识竞赛以及全国大学生集成电路双创大赛等一系列思政与专业相结合的实践活动，充分发挥课程思政德育功能与价值导向引领作用，在培养半导体集成电路行业产业应用型人才的智育育人与德育树人目标达成方面，取得了良好效果。
2半导体物理与材料的教学改革
2.1课程建设的目标。本课程主要介绍半导体物理与材料方面基础知识和基本规律，是半导体行业产业发展的科学基础。通过本课程学习，使学生掌握半导体晶格结构、电子和空穴分布以及电荷输运原理等，掌握半导体材料性质、性能参数测试以及设计方法。本课程着力培养学生的基础知识技能、工程实践创新能力以及科学研究素养，为微电子领域从事电子器件制作、电路与系统测试应用打下坚实基础。培养学生的团队协作能力、奉献精神和集体观念，学生在思想境界与人格品质上得到进一步的提升，价值取向得到进一步端正，自身爱国情怀与民族自豪感得到进一步的增强，担当起科技强国的使命和责任；最终达到为国家培养出电子信息行业应用型人才的智育育人与德育树人目标效果。2.2教学改革的方法。本课程在课程思政教学改革实施过程中，主要采取了下列方法步骤。（1）实施“专业课中融入思想政治教育”，注重关注电子信息行业动态，关注我国相关行业发展以及相应的就业机遇与挑战；授课与课程设计过程中推进德育教育音视频及动画教学。（2）将思政内容融入到教学大纲修订中，注重集成电路应用专业知识点与思政育人的有效结合。比如将我国半导体产业以及相关IC制造企业从无到有，从小到大，直到做大做强的艰辛发展历程实例融入。（3）通过课堂教学讨论，在教学生掌握专业知识点的同时，深度挖掘知识点中蕴含的思政元素，用正确方式把社会主义价值观和思维方法传授给学生，使学生树立正确的人生观、价值观、世界观。（4）将课程思政理念有机地融入学生的课堂作业与课程学习实践报告中，将每阶段专业知识点与我国实际行业产业情况相联系，引导学生积极思考，激发同学们的爱国情怀、学习激情与创业热情，总结自己自身情况，勇于担当科技强国的重大使命和责任。（5）聘请相关行业专家与马列学院思政教师作为课程思政指导教师，定期开展专业知识讲座；教学过程中，整合专业课程教师、学生管理队伍，各成员之间相互沟通总结经验。（6）通过举办课程思政示范课程知识竞赛，让学生更深入了解半导体集成电路相关知识；通过带领学生参加半导体集成电路学科竞赛，让学生切身体验半导体集成电路行业产业最新动态。2.3课程建设解决的问题与取得的成效。本课程在课程思政教学改革实施过程中，主要取得了下列初步成效。（1）课程设计、教案。半导体物理与材料授课过程中，推进德育教育音视频以及动画教学，引入了鼓励青年学生的讲话、我国半导体行业科技工作者取得的创新成果与成就等；引入并加强了现代化教学手段与信息化建设，推进建设开放共享的网络教学平台，立体化提升了智育德育效果与效率。（2）教学大纲修订。在完成课程智育目标体系基础上，融入了课程思政育人目标与具体切入点，修订的教学大纲中，明确标注了思政内容融入相关专业知识点的情况，实现了专业知识点与思政育人的有效结合。修订晶体材料这个章节时，将我国半导体行业产业发展面临的机遇与挑战融入。修订电荷输运这章时，将我国集成电路芯片制造企业如中芯、华为等发展历程融入。修订PN结时，融入我国太阳能电池与LED行业企业从无到有、从弱到强直到赶超国际先进的实例。（3）课堂讨论与实践报告。深度挖掘半导体集成电路方面的专业知识点中蕴含的思政元素，老师在课堂上提出论题，学生分组讨论，激发同学们的爱国情怀、学习激情与创业热情，勇于担当IC领域科技强国使命和责任，引导学生做好归纳总结。定期分阶段布置给学生课程学习实践报告，注意将每阶段的专业知识点与我国半导体集成电路行业产业的发展状况相结合，加深对我国半导体集成电路行业发展的机遇与挑战，以及中美贸易战对我国IC芯片产业的影响等的理解，使课程思政理念有机融入到学生的课程实践报告中。（4）知识竞赛与学科竞赛。2019年6月份举办了本课程的课程思政示范课程知识竞赛，采用网络在线答题、实时判分并投屏获奖公示，获得了师生的一致好评。暑期分别带队参加了由工信部举办的“第三届全国大学生集成电路创新创业大赛”NI杯的分决赛与全国总决赛，入围总决赛并荣获全国二等奖。（5）课程思政示范课程工作室平台。聘请了半导体行业专家与思政方面的教授学者作为思政育人顾问，组建多学科背景互相支撑、良性互动的课程教学团队。教学过程中，整合专业课程教师、学生管理队伍，各成员之间相互沟通总结经验，使思想政治教育从专人向全员的创造性转化。2.4课程建设的不足。由于课程思政教学改革仍处于尝试阶段，不足之处主要有以下三方面。（1）尚未形成一支稳定的课程思政示范课程教学团队，相应建设规范与方法、思政育人质量评价、激励机制等有待进一步健全。（2）在课程设计、大纲修订以及教案编写等方面，还没有系统性地形成与融入一个课程思政的方案方法。（3）课程思政教学改革的调研工作不够充分，工作总结不够及时，没有形成相应的理论调研报告、建设总结报告以及教学改革方案。2.5改进措施。（1）邀请马克思主义学院的思政专家进课堂，将课程思政与思政课程进一步有机结合[4,5]。在半导体物理与材料课程思政示范课程建设工作中，除聘请本院专家学者担任指导教师，加入课堂教学并进行理论指导，同时，聘请马院专家担任思政指导教师，邀请他们过来深入地开展学术讲座。（2）教学改革前期与相应的行业企业结合较少，后期应着重跟进与相关企业（比如台积电等）的产学研合作，以行业需求为起点，结合学科体系内在规律，优化课程所需的知识技能与素质要求，将最新产业技术嵌入到课程教学中。（3）推进“学生中心、成果导向、持续改进”的工程教育理念。利用网络教学平台，引入行动导向课程，在此基础上推进翻转课堂，进一步优化网络教学平台。注重学生个性化发展，借助校企合作平台，招收有潜力、有志趣的学生参与产学研项目，培养他们的创新意识与行业能力。
3结语
通过开展《半导体物理与材料》课程思政教学改革，引导学生立志赶超国际先进半导体行业产业技术。在南京市大力发展的电子信息产业的大背景下，立足于我国国情与当前南京市集成电路产业发展现状，以行业产业应用研究促进课程思政理论研究，紧密围绕南京市半导体集成电路行业、产业发展以及其对人才和技术的需求，坚持课程建设与科技研发和服务地方经济社会发展相结合，担当起科技强国的使命和责任，开展科技研发和科技成果转化，达到为国家培养出半导体行业应用型人才的育人目标，全面提升科技服务对南京的贡献度。
参考文献
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