發布時間：2023-03-16 15:53:46
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的材料科學工程論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
歐美國家在20世紀60―70年代開始設立材料科學與工程系。名稱變更反映了對材料領域研究認識的變遷，即“材料研究需要依據其行為和特征，而不是依據材料類型來進行”。1998年教育部對材料類本科專業目錄進行了調整，將原來劃分過細的十多個材料類小專業合并成了現在的冶金工程、金屬材料工程、無機非金屬材料工程、高分子材料與工程、材料物理、材料化學等六個專業。同時，在引導性專業目錄中還設置了材料科學與工程一級專業。雖然以材料科學與工程一級大學科來設置專業是必然趨勢，但材料科學與工程人才培養模式仍在探索之中[1]。同濟大學當年就設置了材料科學與工程本科專業，期望以歐美的模式來培養材料學科人才。實際上，早在20世紀80年代，當時的同濟大學建筑材料工程系就為建筑材料專業的本科生開設了材料科學導論、斷裂力學、表面物理化學和傳熱、傳質與動量傳遞（簡稱三傳）4門基礎課程。近幾年因為參與學院材料科學與工程專業培養計劃的修訂工作，查閱了國內外許多大學這個專業的培養計劃，國內高校在材料科學與工程專業培養計劃上的認識一直存在爭議。美國麻省理工（MIT）材料科學與工程專業本科培養計劃的公開信息最多，不僅有課程列表和學分要求，還有課程的詳細簡介。尤其是麻省理工的開放課程服務（OpenCourseWare），使得我們還能夠進一步了解課程大綱和部分內容。此外，MIT材料學科是USNews全美排名第一的，他們的培養
計劃應該具有更好的借鑒意義。本文在反復仔細研究其有關本科培養的各種公開資料的基礎上，對其培養計劃進行了分析，結合自己的教學工作實踐，總結了一些心得體會，希望與國內同行共享。
一、麻省理工材料科學與工程專業的培養計劃
MIT材料科學與工程系設3個專業（Course）。其一為一般意義上的材料科學與工程專業（Course 3），學生所得學位是材料科學與工程理學學士（Bachelor of Science in Materials Science and Engineering），其所授學位是被ABET（Accreditation Board for Engineering and Technology，美國工程與技術鑒定委員會）授權的，絕大部分學生都選讀這個專業。其二為課程選擇度更大的一般專業（Course 3-A），這個專業的畢業生將獲得沒有特別指定專業領域的理學學士（Bachelor of Science without specification）學位，系里并不尋求ABET對這個學位的授權，只有很少學生選擇這個專業，常常是醫學、法學、MBA預科生選擇這個專業。第三是考古與材料專業（Course 3-C），學生所得學位是考古與材料理學學士（Bachelor of Science in Archaeology and Materials），系里也不尋求ABET對這個學位的授權。從系里是否尋求對所授學位授權就可以看到，MIT材料科學與工程系本科生的主要專業是一般意義上的材料科學與工程專業（Course 3）。后面的討論主要針對Course 3的培養計劃進行。
1. 課程和學分要求
該培養計劃的要求包括：（1）MIT的一般要求，共17門課程，其中自然科學6門，人文社科8門，限選科技課程2門，實驗課程1門。（2）交流能力課程（Communication Requirement）4門。（3）系內課程，包括一套核心課程（Core subjects，共10門課），一個論文或2個實習以及4門限選課程，合計184～195學分。其2011―2012版本的課程和學分要求見表1，表中課程名稱前面的數字表示課程號，后面跟表示學分的數字、課程性質、前修或同修課程號。MIT每門課程的學分由三部分組成，表示學習課程所需要的時間分布，中間用短線隔開，第一個數字表示講課時間，第二數字表示實驗、設計或者野外工作時間，第三個數字表示預習的時間，是以中等學生所需要時間估計的。1個學分大約相當于一學期需要14小時的學習時間。從表 1可見，一般專業課程，預習所需時間是講課時間的2～3倍。
備注
*可以代替本先修課程的其他先修課程列在課程描述頁面。
（1）這些課程可以算作必修課程或者限選課程的一部分，但不能同時計算。
（2）可以選9-12學分。
（3）通過申請，可以被類似課程替代。
2. 限選課程的選擇
中列出了21門限選課程，每個學生只需要選擇4門課（48學分）。理論上，學生可以在21門課程中任選48學分，甚至經過批準，還可以選擇其他系的課程或者研究生課程來代替。實際上，由于材料的范圍很廣，這些選修課程是根據主要的研究領域來設置的，它們是： 生物與聚合物材料（Bio-and Polymeric Materials），電子材料（Electronic Materials），結構與環境材料（Structural and Environmental Materials），基礎與計算材料科學（Fundamental and Computational Materials Science）。
因此，在MIT材料學院的網頁上，曾經列出了各領域推薦的限選課程。網頁上還列出了每一個方向的咨詢教授，以方便對上述領域某一方面更感興趣的學生選課。
3. 部分課程大綱和教學情況分析
（1）材料科學與工程基礎課程
這個課程為15學分（5-0-10），總是與“材料實驗”一起選修。課程安排也是交叉進行，實驗周不上課，一共有4個實驗周。這樣，材料科學與工程課程講課時間就縮短為9周（一個學期14周，最后一周為考試）。其課程安排為周一、三、五各2小時的講課（lecture），周二和四各1小時的復習課（recitation）。所以一共27次講課，18次復習課。實際講課為24次，另外3次課為測驗和考試。最后一次考試并不是考全部課程內容，即每次測驗和考試都是分段內容。
這個課程由兩個教授分別講授，每個教授都是24次課，因此可以推論，每次每個教授將講1小時。一個講授結構和化學鍵（Structure and Bonding），一個講授熱力學和統計力學學（Thermodynamics and Statistical Mechanics）。
兩部分課程分別布置6次作業，每部分每次都是2～3個題目，都有交作業的期限，沒有按期交作業的，該次作業成績為0。作業答案在交作業期限過后就會立即公布。課程總成績由作業成績占20%、三次測驗占80%構成。得分標準為：總評80分以上A，70～79分為B，55～69分為C，低于55分為不及格。
（2）實驗課程
MIT材料系內有2門必修的實驗課程，即材料實驗和材料綜合實驗。這兩門課程同時還是加強專業交流能力培養的課程，所以，教學過程特別注意專業交流方面（包括論文寫作、口頭技術報告等）的形式要求。材料實驗與材料科學與工程課程同時選修，在2年級第一學期進行。材料綜合實驗課（Materials Project Laboratory）基本上就是幾個同學合作的科研項目，在3年級下學期進行。下面以二年級的材料實驗為例，介紹其教學和考評辦法。
如前所述，材料實驗共4個實驗周，實驗周沒有其他專業課。實驗內容包括量子力學原理演示、熱力學和結構，同時囊括了幾乎全部現代材料分析研究方法（XRD、SEM/AFM、DSC、光散射等），并通過口頭和書面方式加強交流能力培養。從教學內容看，這門實驗課承擔了教授材料研究方法的任務。
一般將50個左右學生（2011年的2年級學生只有43人）分成6個組。每個實驗周有3個實驗主題，每個主題下面2個實驗，2個組共選一個主題，每組選做其中一個實驗。6個實驗同時進行。一周3次實驗，每次4小時。因此，每個組每周只做3個實驗（每個主題做1個實驗），共12個實驗。由于每個組只做了一半的實驗，對另一半實驗的了解，通過每周2次的1小時交流課程（recitation sections，一般隔天舉行）來實現。交流課上，大家各自在黑板上即興介紹實驗的發現，回答教師和同學的提問。
該實驗課由3個教授上，其中一個總負責。課程成績評分標準
二、分析和討論
1. 關于必修課和選修課
系內必修課程除畢業論文或企業實習外，共有10門。大學一般要求的17門課，理論上可以自由選擇，但從表1系內課程的先修課程可以看出，微積分I和II，物理I和II是需要先修的，大學一般要求的6門自然科學課程就去掉了4門，能夠自由選擇的大學自然科學課程剩下2門。從系里建議的選課表（roadmap）可以看到，另外2門自然科學是化學和生物。所以，自然科學的必修課程實際上相當于14門。
限選課程要求包括GIR類型2門和48學分的系內選修課。有3門系內課程（共39個學分）可以作為GIR課程來選，但不能同時作為系內課程要求的學分。大多數系內選修課程的學分為12分，這樣的話，系內限選課48學分需要選讀4門。所以，每個學生可以有6門專業選修課程。有意思的是，在表1中只有21門限選課程，而該系主要的研究領域（或者說相當于我們的專業方向）有4個，平均每個方向只有5.25門課。如果去掉2011―2012年新增的2門課程，過去幾年只有19門課，平均每個方向只有4.75門課程。看來，MIT材料科學與工程專業的課程設置，并不鼓勵學生選單一專業方向的課程。實際上，在以前分專業方向限制選修課時，每個專業方向僅僅提供2～3門課程，進一步的分析見下文。
反觀我們的培養計劃，我們的專業方向必修課程有5門（14學分），選修課程應選4門（8學分），合計9門課程22學分。因為我們的學分是按照每周上課學時數計算的。如果按照MIT的學分計算方法，學分約為每周上課學時數的3～4倍，考慮到我們的上課周數為17～18周，而MIT才14周，因此，我們的專業方向應選學分至少相當于MIT的88學分，比其4門課程（48學分）的要求多了5門課程（40學分）。可見，我們的培養計劃更加注重學生專業方向知識和技能的培養。
另外，MIT材料科學與工程系的研究領域非常廣泛，關于其主要研究領域的介紹出現在3個網頁上。其一是在該系的學位要求中關于限選課程的介紹網頁，4個主要的研究領域分別是生物與聚合物材料、電子材料、結構與環境材料、基礎與計算材料科學。其二是在MIT的招生網頁，4個主要的研究領域分別是：半導體材料和低維系統（Semiconductor materials and low-dimensional systems）、能源材料（Materials for Energy）、納米結構材料（Nanostructures）、材料的生物工程（Bioengineering of Materials）。在介紹全體教師（Faculty）的網頁，列出了30個研究方向（discipline），共122人次（有重復計算，因為實際教師只有35人），平均每個研究方向4.07人次（或1.17人）。少的方向僅1人如微技術、半導體，最多的是納米技術，23人次。上面列出的生物工程（包括生物物理和生物技術）9人次，能源材料（包括能源與環境、儲能）9人次。人數比較多的研究方向還有結構與環境材料9人次，高分子材料7人次，電、光和磁材料7人次。
可見，盡管MIT研究的材料類型很多，但其本科生培養計劃中，涉及具體材料類別方向的課程特別少。
2. 關于考核與成績
MIT很多課程的成績評定都包括平時作業和出勤與課堂參與情況。有的課程，考試以外的項目在成績評定中所占份額可達到50%，有的實驗課程則更是高達85%這在一定程度上反映了MIT對大學生平時學習的管理是非常嚴格的，與我們頭腦中關于國外大學生“自由”學習的圖像截然不同。
3. 關于選課進度安排
MIT材料系沒有規定統一的選課進度表。但從其推薦的選課安排（roadmap）看，具有如下特點：
（1）8門大學一般要求的社科課程（GIR）分布在8個學期選修，即每學期選修1門社科課程；
（2）一年級把大學要求的6門自然科學課程（GIR）學完，包括數學、物理和化學。
（3）二年級起全面進入專業學習。第一學期學習材料科學與工程基礎、材料實驗2門課程，兩門課交叉進行，實驗周不上課。上課周每天都有材料科學與工程基礎課，實驗周每天都有實驗或交流，學習安排非常集中。
（4）每學期的課程一般為4門，其中1門為社科課程。
MIT二年級第1學期就學習專業基礎課程，這比我們的教學計劃提前很多。國內的教學計劃進度安排曾經強調，前兩年不安排專業課，以至于我們的材料科學與工程課程被安排在第5學期，材料研究方法更是被安排在第6學期，使得高年級學習特別緊張，深入接觸專業知識和方法的時間被推遲。
4. 關于培養計劃的修訂
從網頁上能夠追溯到MIT材料系1998年的培養計劃，其培養計劃在2003年做了很大的調整。兩者的比較
這兩個培養計劃的最大差別在必修課，課程名稱幾乎完全變了。但對比課程名稱和教學內容可以發現，新培養計劃中的“材料科學與工程基礎”包含結構與化學鍵、熱力學與統計力學兩大部分內容，分別由兩位教授講授，似乎代替了原來的“材料熱力學”、“材料物理化學”和“材料化學物理”3門課程，因為其教材之一仍然是物理化學（Engel， T.， and P. Reid. Physical Chemistry. San Francisco， CA： Benjamin Cummings， 2005. ISBN： 9780805338423）。“材料實驗”應該與原先的“材料結構實驗”對應，“材料綜合實驗”應該與原來的“材料加工實驗”對應。“材料的微結構演變”與原來的“材料結構”相似。取消了“材料力學”、“材料工程中的輸運現象”2門課程。增加了“材料的電光磁性能”、“材料的力學性質”、“有機和生物材料化學”、“材料加工”4門課程。取消2門，合并2門，增加4門，課程總數不變。
選修課變化較小，只是增加了若干課程，特別是生物材料和納米材料的課程。其實，兩門生物材料課程是2000年增加的，當時選修課由4方向增加為5個方向。選修課的最大變化是理論上不再分專業方向，學生可以任意選課。但實際操作時，仍然向學生推薦各專業方向的課程組合。無論如何，每個專業方向的課程不足4門，學生必然需要選修其他方向的課程。
從2003年至今，必修課沒有變化，選修課則有一些小的調整（表5）。其中2005年減少了高分子化學、化學冶金學（Chemical Metallurgy）2門課程。增加了2門數學，材料熱力學（原來的必修課），先進材料加工，衍射和結構，材料的對稱性、結構和張量性質，材料選擇，共7門課程。可見，增加的這些課程仍然是與具體材料種類無關的。2007年和2011年分別增加了1門生物材料方面的課程。可見，即使是選修課的調整，仍然在繼續加強有關材料行為特征方面的課程，減少有關具體材料種類的課程。
5. 關于培養目標與課程設置
過去，MIT材料科學與工程系培養目標分四類，研究型學位（Course 3）、預科型學位（Course 3A）、實踐型學位（Course 3B，2003年取消）和考古型學位（Course 3C）。其中，研究型學位與實踐型學位培養要求的唯一差別是不變的，即前者在四年級做畢業論文，后者在二年級暑假和三年級暑假做2個20周的企業實習，其他課程要求完全相同。現在把實踐型學位取消了，但仍然保留了學生向這個方向發展的渠道，即學生仍然可以選擇做畢業論文或者企業實習，學位合并在研究型學位（Course 3）中。
從2003年培養計劃大調整來看，MIT材料科學與工程專業（Course 3）的主要培養目標是讓本科畢業生繼續深造。也可能是社會需求的變化促使MIT對培養計劃進行調整。這從MIT選讀實踐型學位人數變遷或許可以看出一些端倪（表6）。從1998年到2002年，實踐型學位人數多于研究型學位的人數，2002年突然降低，與研究型學位相當。查看大學2年級實踐型學位學生注冊數，從2002年起突然減少，由原來每年約20人突然減少為6人。2003年培養計劃調整當年，還有5人注冊為實踐型學位，這應該是此前培養計劃延續所致。
那么，沒有了實踐型（Course 3B）學位，是否還有學生仍然會選擇實習代替論文呢。下面從2002～2008年MIT材料系本科畢業生去向分析。除了一些研究生院，網頁一共列出了38家企業和17家政府部門或咨詢機構。統計2002年以后（至2005年結束，當年僅剩下1人）各年4年級實踐型學位人數（也約等于當年畢業人數）總和恰為38人，與畢業生去向統計的企業單位數剛好相同。這難道是巧合？是否可以推論，2003培養計劃修改之后幾乎就沒有學生選擇去企業實習了？
MIT材料專業取消實踐型學位，以及此后可能幾乎沒有人選擇實習代替畢業論文事實，一方面可能與美國產業向國外轉移，本國企業對工程師的需求減少有關；另一方面，MIT培養計劃中的課程設置調整也起了一定作用。因為選擇實踐型學位人數銳減在前（2002年），培養計劃調整在后（2003年）。培養計劃中去掉的必修課“材料力學”和“材料工程中的輸運現象”，顯然屬于工程類課程。因此，其培養計劃課程中增加材料研究型基礎知識、減少工程知識的傾向十分明顯，也說明其培養計劃隨社會需求進行了及時調整。
另外，盡管2003年培養計劃中的必修課有較大調整，但選修課調整比較有限。而且調整前后，沒有改變其材料類本科生寬專業培養的模式。
但在選修課中，把專業方向的基礎課程去掉，仍然讓人有點匪夷所思。例如，高分子化學在高分子材料領域歷來就被認為是專業基礎課。MIT在2005年卻把這門課從本科生培養計劃中去掉了。查看其高分子方向研究生培養計劃核心課程，可以看到高分子物理化學、高分子合成、高分子合成化學等基礎課程。可見，MIT把專業方向的一些基礎知識培養放在了研究生階段。
以上似乎給人這樣的印象，如果不繼續讀研究生，則專業方向的基礎知識是不太夠的，無形中將人才培養的周期拉長到研究生階段了。但從我自己教學的經驗來看，學習高分子物理就可以了解高分子材料的行為和特征，未必需要清楚地知道高分子材料的合成與制備方法。我的一些研究生以前從未學習高分子方面的課程，為了讓他們在研究中能夠理解和使用高分子材料，我就是先給他們講授高分子物理的基本知識。
另外，注意到MIT材料專業研究生數量是本科生數量的2.2倍，有很多研究生來自校外，特別是來自國外。所以，MIT材料專業培養計劃中對專業方向選修課程的調整，結合研究生階段的課程安排，既考慮到了本科寬專業基礎的培養模式，又打通了本科生培養與研究生培養之間的關聯，在研究生階段加強專業方向基礎知識的培養，也便于接受其他教育背景的學生來讀研究生，還是十分合理的。
MIT材料專業的本科培養計劃，不斷強化了按照材料大類進行培養的模式，必修課和選修課都加強了材料基本行為知識的課程，減弱了材料類別基礎知識的課程，把后者移到研究生教育階段。這說明國外關于“材料研究依據其行為和特征，而不是依據材料類型來進行”的認識形成30多年以來，不僅沒有改變，還在進一步加強。MIT在2003年對培養計劃大調整時，加強了材料研究基礎知識課程，減少了工程類課程，其本科生的主要去向是進一步深造，直接到企業就業的比例急劇減少。本科生階段加強研究基礎知識課程，把專業方向基礎知識培養放在研究生階段，加強了研究生的知識培養，可能是其材料研究能夠長期在美國名列前茅的原因之一。
一、無機固體功能材料實驗室硬件基礎設施的規劃與建設
吉林化工學院材料科學與工程專業始建于理學院，2013年統編入新成立的材料科學與工程學院。作為一個新專業，需要從教學環境、教學設施、實驗場地等多方面籌備和建設。實驗室的硬件建設很重要，沒有恰當先進的實驗設備，就無法保證高質量的實驗教學課程，無法讓學生更好地接觸材料科學領域發展的前沿課題。無機固體功能材料，同樣離不開材料的四個基本要素:制備與加工、組成與結構、性質、使用性能。為此，我們規劃與建設的無機固體功能材料實驗室，涵蓋了材料合成實驗室、材料加工實驗室、測試分析實驗室、金相實驗室、XRD測試與結構計算實驗室。為無機固體功能材料實驗室提供實驗場地，科研儀器和教學研究素材等。依托我校材料科學與工程研究中心，建立起包含有球磨機、水熱反應設備、旋涂機磁控濺射儀等設備，可開展高溫固相及水熱等液相合成方法用于材料合成的材料合成實驗室;包含有液壓機、拋光儀、馬弗爐等設備的材料加工實驗室;依托材料中心的X射線衍射測試分析儀、掃描電子顯微鏡及原子力顯微鏡、紅外測試光譜儀、介電阻抗分析儀等大型實驗設備以及依托學校本專業購置的固體比表面積分析儀、電化學工作站等實驗測試設備，建立起能針對無機固體功能材料進行結構、組織成分分析以及材料性能測試的材料測試分析實驗室;此外我們依托學校購置了數臺計算機，并配有MSModeling晶體結構計算模擬軟件，聯合XRD實驗設備，建立了XRD測試與結構計算實驗室。在此基礎之上，我們按實驗室的建設，設計并規劃購置實驗室通風櫥及實驗臺等基礎設施，目前也已順利投標，在年底即將投入使用。另一方面，師資隊伍的建設也是實驗室建設的關鍵。師資隊伍是實驗室建設的靈魂［2］。我院領導高瞻遠矚，于2013年成功引入兩位無機固體功能材料方向青年教師，協助并組織材料科學與工程專業無機固體功能材料專業方向的建設。沒有好的師資，沒有好的實驗項目，創造不出好的實驗條件，帶不好實驗課程。所以必需有一支踏實進取、有實力的年輕有力的師資隊伍。以材料學院院長為學科帶頭人的師資力量正逐漸擴大。因此，為完善實驗室的基礎硬件建設不僅需要引進先進的科學儀器設備為學生們開闊視野、培養專業技能，同時也需要加強師資隊伍建設，引進和發展高水平人才教學和科研骨干，更好地開拓本實驗室的學科特色和功能。
二、完善實驗教學內容
材料科學與工程專業以無機固體功能材料方向為專業培養特色。在實驗教學內容上，根據材料科學與工程專業的培養要求，針對材料科學與工程專業不同年級學生的理論基礎水平，設計開展多層次、多角度的實驗課程，包括材料無機化學實驗、材料科學基礎實驗、材料化學實驗及材料科學專業實驗等實驗教學內容。為實現材料科學專業的人才培養特色，在基礎實驗材料無機化學實驗中為學生安排基礎玻璃工操作、高精密天平的使用、多種化學藥品溶液的配制等基本功操作訓練的實驗內容，同時設計和帶領學生練習五水合硫酸銅晶體的制備、粗食鹽的提純等實驗，不僅使學生將高中以及大學化學學習的基本內容與實踐很好地結合起來，同時也為后續實驗課程打下良好實驗操作基礎。在材料科學基礎實驗與材料化學專業實驗中，注重專業培養特色，為學生設計并開展具有專業特色的水熱法、共沉淀法等基礎固體材料合成方法，合成包括具有鈣鈦礦型、尖晶石型等復雜結構的無機固體功能材料;在稀土摻雜母體鈦酸鋇介電陶瓷材料的合成與表征綜合實驗中，借助吉林化工學院材料研究中心實驗室的實驗平臺，實驗進展順利，鍛煉了學生系統的科研工作思想、動手能力及分析解決問題的能力，得到了良好的效果。在材料科學與工程專業實驗中，我們設計安排了“傳統高溫固相合成方法合成無機固體功能材料及表征”的開放性實驗，在學生查閱文獻及相關參考資料的基礎上，自主進行實驗設計及操作，鍛煉學生的自主動腦及動手能力。實驗內容的設計包括實驗室硬件設備及學生培養需要等多方面的考量。目前實驗內容已基本成型并順利開展，為適應學科發展及學生培養方向，實驗內容還將進一步完善。
三、完善教學手段，設計考核方式
學校在教育思想定位中能否堅持以學生為主體，以教師為主導，以能力為根本，是提高教學質量的前提，是檢驗教學成果的標準，是學校發展成敗的關鍵［3］。在實驗教學中，同樣要本著以學生為主體，教師為主導的原則。積極發揮教師的主導作用，做好課前準備及課堂講授工作［4］。在實驗課備課中，首先要熟悉實驗講義，做到“我與他相識，我請他跳舞，他在我心中”的三個境界，講實驗講義與所講專業理論課融會貫通，明確實驗目的;其次要做好實驗準備工作，即做好預實驗。在學生進入實驗室開展實驗前，教師必需做好預實驗工作，細化實驗步驟，積極發現并解決實驗過程中可能出現的問題，做好實驗記錄。在講授實驗課程時，做好課程導入，調動學生的學習動手興趣。在實驗課進行過程中，注意發現總結學生實驗操作過程中存在的問題，及時指導學生改正。
在教與學的關系中，教師的教為外因，學生的學為內因。實驗前規定學生做好實驗預習工作，并寫好預實驗報告。在預習的過程中，讓學生自己提出問題，“學起于思，思源于凝”，學生自主提出的問題往往會帶來更好的學習效果。在實驗過程中，隨著實驗的進行，教師要及時提出適時地發現問題并提出問題，同時學生遇到問題時，要讓學生積極自主解決問題。努力培養學生從“要我學”向“我要學”的過程積極轉變［6］。實驗課程的考核分為三個部分。第一部分為學生實驗預習的效果，占總成績的10%，第二部分為學生實驗操作成績，占總成績的20%，第三部分為對實驗的總體理解學習成果，以課堂提問及實驗報告的形式進行考核，占總成績的70%。部分實驗課程安排開放型實驗，運用已學的實驗及理論知識制定具體要求，由學生自行選題，在規定時間內進行實驗方案設計并實施。最后以論文形式結課。綜合評定學生成績。調動學生學習積極性，培養學生自主解決問題能力及創新能力。
四、結語
關鍵詞：以研促教；材料科學與方法；教學；創新
作者簡介：李保家（1979-），男，湖北黃岡人，江蘇大學材料科學與工程學院，講師。（江蘇?鎮江?212013）
基金項目：本文系江蘇省普通高校博士研究生科研創新計劃資助項目（項目編號：CX08B_053Z）的研究成果。
中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）29-0068-02
為了順應現代科技的快速發展以及現代企業對人才的要求，高校不僅要使學生掌握扎實、寬厚的基礎理論和專業知識，更要注重培養學生科研創新能力和知識應用能力，使他們真正成為復合型、創新型和應用型人才。而教學和科研是高校的兩大支柱，它們相輔相成、相互促進、不可分離。[1]教學和科研的雙向效應隨著知識經濟的激烈競爭而愈來愈明顯，尤其是在本科教學中，如何圍繞人才培養這一中心任務，在主動利用高校教學資源提高教學質量的基礎上，進一步引入科學研究形成的創新知識和創新成果來反哺和提升教學水平，形成教學和科研的互動促進，是目前高校應當樹立的科學理念和亟待解決的重點問題。
一、以研促教對高校教學的重要性
早在19世紀初，德國的威廉·馮·洪堡就正式提出了“教學與科研相結合”的大學理念，從此，教學和科研成為高校的主要活動。[2]從根本上說，科研是源，教學是流，現在的教學內容都是過去的研究成果。在搞好教學工作的同時，一定要從事科研；否則，高等教育的水平很難提高，在新技術革命挑戰的前沿也是不會有所突破、有所創新的。也就是說，高水平的教學需要高水平的科研來支撐，高水平的科研也需要高水平的教學實現其價值，人才的培養離不開教學和科研的相互滲透。2011年總書記在清華大學建校100周年大會上發表重要講話時也指出，“全面提高高等教育質量，必須大力增強科學研究能力”，要“以高水平科學研究支撐高質量高等教育，要積極推動系統創新”。[3]可見，以研促教對提高高等教育水平以及促進高校創新人才培養都具有十分重要的意義。
二、“材料科學與方法”教學中以研促教的關鍵
高校的教學工作不是一種簡單的重復性的活動，而是具有較強的專業理論性、獨立性、創造性和實踐性的活動。它不僅要傳授知識，還擔負著發現未知和培養學生探求新知能力的任務。作為一名高校教師，在教學中一方面應基于學生的新見解和新問題進行深入思考和研究，努力形成科學研究新的增長點，另一方面更重要的是要將科學研究（包括教學研究）的成果引入到課堂教學中，豐富教學內容，以實際案例激發學生學習和思考的興趣，引導他們掌握科學研究的方法、培養科學探索的精神，真正實現創新人才培養的目的。
“材料科學與方法”是作為高校材料類各專業的專業基礎教學知識平臺之一而設置的課程。江蘇大學將戴起勛等編著的《材料科學研究方法》作為該課程教材，[4]其教學的總體目標是通過對材料的作用和意義、各類材料的共同特點與共同效應、現代材料研究的基本方法和思路以及材料研究發展趨勢等的學習，培養學生一種材料研究創新思維的主動意識、材料研究創新活動的科學方法和材料研究創新成果的分析能力。[5]科學知識和理論總是在不斷發展的，材料科學和材料研究的方法也是一樣，其前沿性的特點要求教師在教學過程中不能拘泥于教材內容，要不斷補充材料研究的最新知識、成果和動向，引導學生從中領悟材料科學的創新思維和研究思路。這樣的教學，最終會使得學生愛思考、善于思考，學生學到的不僅僅是一門課的知識內容，還有材料研究的思維和新材料研發的能力，這有利于他們今后本科畢業論文的順利完成，甚至可為他們投身于材料科學事業奠定堅實的基礎。
三、以研促教在“材料科學與方法”教學中的實踐
“材料科學與方法”課程所涉及的內容非常廣泛，對于剛結束基礎課程學習、對材料專業相關知識以前了解不多的學生來講，單純圍繞書本內容的教學是比較枯燥的，他們接受知識也較為困難。基于此，以提高學生主動學習的興趣和積極性為出發點，在教學過程中進行了一系列的嘗試和實踐。一方面通過查閱國內外最新科技文獻，了解材料研究前沿的發展動態，并把相關內容寫進教案；另一方面把自己在科研中獲得的新知識和新成果轉化到教學內容中，很自然地以例證的形式與學生進行交流，取得了一定的成效。
1.以研促教，豐富教學內容
教學中時刻意識到該課程的教學內容不應當停留于簡單的重復，而應當及時更新和補充相關材料，剔除過時的一些內容，保證其新穎、特色鮮明、實用性強。例如在第一章講解“當代材料發展和展望”時，對教材淺而泛的內容不作太多的照本宣科式介紹，而是根據當時的熱點話題“2010年上海世博會”，介紹了在上海世博會上展示的新材料，如具有自潔功能的碳素纖維、用于光伏建筑一體化的太陽能電池材料、超輕“膜結構”材料、可循環利用的建筑布料、以標簽紙和塑料的邊角余料做成的外墻材料、比不銹鋼更便宜耐用的“耐候鋼”新材料等，并配以清晰、實用的圖片，講解各種新奇材料的功能特征和技術要點。另一方面，還計劃將2012年6月“神九”發射和“蛟龍”號入水深潛的內容補充進教學內容，向學生介紹在國家重大工程中應用到的高性能密封材料、特種紡織增強材料、特種玻璃鋼和耐高溫燒蝕材料等高技術尖端材料。這些最新研發的材料作為材料發展中的典型代表，豐富了相關章節的教學內容，可使學生獲得深刻印象，激發學生的求知欲。
【關鍵詞】地方產業需求 技能型 人才培養體系 能源化工
基金項目：陜西省高等教育改革研究項目（項目編號：11BY60）；榆林學院教學改革與課程建設研究項目（項目編號：HGY2015-10，JG1530，ZD1508）。
榆林學院在陜西省高等學校“質量工程”和“本科教學工程”項目的導引下，以“育人為本、夯實基礎、廣泛聯合、突出實踐、注重應用、提高能力”為指導思想，以知識、技能及素質的培養為主線，在地方應用型高校中首次構筑并實踐了“重基礎、寬口徑、廣聯合、突實踐、強能力”的能源化工技能型人才培養新體系[1-2]，即從傳統化學工程與工藝理論課程體系向“化工課程群―化學課程群―材料科學課程群―裝備與控制課程群”四元三階的交叉學科理論課程體系演變；從傳統實踐教學體系向“三層次實驗―三模塊實習實訓―多途徑技能創新訓練”三元三階的立體化實踐教學體系演變。
四元三階理論課程體系
現代化工學科的發展已經和能源、材料、機械等多個學科深度交叉，化學工程與工藝專業的傳統課程體系已經無法為這一發展提供充足動力，能源化工生產過程中也急迫需要化工工藝師、化工設備師、化工儀表師、化工產品分析師等復合技能型人才，這意味著傳統化學工程與工藝專業課程體系面臨重新“洗牌”的形勢，不少課程需要減少學時，一些新課程又需要開設。化學工程與工藝專業從傳統課程體系向“化工課程群―化學課程群―材料科學課程群―裝備與控制課程群”四元三階的現論課程體系演變。全新的現論課程體系可以使學生在知識結構上達到“產教融合，卓越培養”，既具備扎實的工科基礎，又具備與時俱進的工程思維，有力地提升了學生的綜合應用能力[3]。榆林國家級能源化工基地的產業發展為化學工程與工藝專業新課程體系的建設提供了思路。圖1顯示了已構建的四元三階理論課程新體系的框架。
“化工課程群―化學課程群―材料科學課程群―裝備與控制課程群”均由學科平臺課（必修課）、專業方向課（必選課）和選修課組成，使學生具有扎實的化工基礎和良好的工程素養，為學生提供了適應地方產業特色的知識體系，為區域能源化工基地的建設提供了大量復合技能型人才。
三元三階實踐教學體系
新形勢下，應用型本科院校教學改革的重點是注重應用、重視實踐、突出工程思維能力的培養。化工學科作為一門注重實踐能力培養的應用型學科，人才培養更需要深入了解實際能源化工生產過程，加強基本技能培養，強化應用能力訓練并提升綜合工程素質。[4-5]我校構筑的化學工程與工藝專業實踐教學體系已從傳統單一的“基礎實驗―專業實驗（實習）”演變為“三層次實驗―三模塊實習實訓―多途徑技能創新訓練”三元三階的立體化實踐教學體系。圖2顯示了三元三階實踐教學新體系的框架。
三元三階實踐教學體系中，三層次實驗包括基礎實驗、綜合實驗、專業技能實驗；三模塊實習實訓包括課程設計與專業見習、仿真與綜合實訓、生產實習；多途徑技能創新訓練包括畢業論文、科創活動、產教融合。其中，三層次實驗、三模塊實習實訓和畢業論文為必修內容，科創活動、產教融合為選修內容。立體化的實踐教學體系貫穿了本科四年的學習，使學生掌握嫻熟的實踐應用技能。通過系統的、綜合的技能訓練，使學生了解了產業發展方向和地方經濟特點，強化了學生工程意識和實踐能力的培養，全面提升了技能型能源化工人才培養質量。
3、寬口徑大類培養與特色化分類提高
化學工程與工藝專業工程特色顯著、專業口徑寬、覆蓋面廣，作為榆林學院升本后的第一個本科專業，在榆林煤、氣、油、鹽四種資源轉換驅動下，專業培養目標不能局限于單一方向，適應性要廣，因此只能實行化工大類招生。新形勢下應用型本科教學改革的趨勢一是加強專業基礎、實行大類培養；二是重視實踐、突出創新思維和創新能力的培養。因此，實施“寬口徑大類培養與特色化分類提高”的培養方案，對于國家能源化工基地經濟建設所需的技能型能源化工人才的培養具有十分重要的意義。
參考文獻：
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新材料科學的研究者
陳學安出生于1965年11月，是我國材料科學事業發展的中堅力量。早在上世紀80年代末期，他考入中科院化學研究所求學深造，1991年獲得博士學位后留在化學所工作四年，從理論到實踐方面都積累了豐富的經驗。
從1995年起，陳學安赴國外工作，先后在美國、德國、日本等國家做了將近8年的科研工作，期間曾獲得美國Rutgers大學化學系博士后，并獲得德國的洪堡基金會獎學金，旅日期間還曾任廣島大學助理教授職位。
國外優越的研究和生活條件沒能留住陳學安，在異國他鄉求學和工作的經歷對他而言是一種磨練、一筆寶貴的人生財富，而他事業的根基在祖國。2003年7月，他毅然回國工作，受聘于北京工業大學材料科學與工程學院，投身在祖國的新材料科學研究事業當中。
陳學安的主要研究方向是新晶體材料的探索及其晶體結構研究，多年來，因為對科學真理的執著探索精神，他在新晶體材料的探索合成、晶體結構、光譜性質以及電子結構計算方面取得了一系列令人矚目的研究成果。迄今為止，他已在國內外的權威學術刊物上發表學術論文達70余篇，其中被SCI收錄的就有大約60篇，因為在科研工作上做出的突出成績，2006年入選北京市的人才工程“中青年骨干教師培養計劃”。
探索創新科研之路
因為材料科學在工業發展、國民經濟生產中所具有的特殊地位，對新型晶體材料的探索和研究已在近幾十年內成為受到廣泛關注的熱門學科項目之一，同時因為激光技術的飛速發展，具有非線性光學效應等功能的晶體材料被廣泛應用于激光技術、光學通訊、光學信號存儲和光數據處理等方面，所以在科學研究中對晶體材料的要求也拓展了新的方面。除了對現有的晶體材料設法繼續提高質量或摻質改變性能外，關于晶體組成的研究、晶體結構與性能間的相互關系、探索尋找新型晶體等均是國家重點課題研究項目。
陳學安目前的在研項目――新型硼酸鹽氧化物的探索合成和晶體結構研究，是國家自然科學基金項目。因為形成壓電、熱釋電、鐵電和非線性光學(NLO)等功能材料的先決條件是化合物具有非對稱中心結構，而在眾多研究體系中，硼酸鹽由于在晶體化學方面廣泛的可變性令其有可能產生數目眾多、結構各不相同的硼酸鹽類型，所以在研究試驗中最受青睞。陳學安的項目即是系統地探索合成結構中包含易形成畸變配位多面體的高價態過渡金屬離子（或者含有Bi3+,Pb2+等載有孤對電子的離子）的復合硼酸鹽，力爭得到多個具有非對稱中心的化合物，進而探索合成出新型的硼酸鹽功能材料。
科學是嚴謹的，科研工作注定了不可能一蹴而就。經過幾年時間的研究探索和上百次反復試驗，陳學安的課題組利用高溫溶液緩慢降溫和固相反應相結合的方法，成功制備并得到了一系列新型硼酸鹽化合物，共計有二十多種，并且進行了結構和性能關系的研究。因此課題組的研究不僅豐富和發展了既有的硼酸鹽結構化學，而且對新型硼酸鹽功能材料的探索合成具有積極的指導意義，也正因為此，陳教授帶領的課題組在硼酸鹽的合成和結構研究領域內開始獲得國際上的認可，擁有了一定的國際知名度。
Bi2ZnB2O7和CaBiCaB2O7由加拿大學者Barbier等人首先發現，陳學安教授帶領研究課題組生長出硼酸鹽單晶，進行了精確的結構測定和系統理論計算，發現硼酸鹽化合物Bi2ZnB2O7具有較強的粉末倍頻效應（其強度大約為KDP（KH2PO4）的4倍），在比較寬的頻率范圍內能夠實現相位匹配，UV漫反射光譜表明其吸收邊約為360nm；而另一種化合物CaBiGaB2O7的粉末倍頻效應相當于KDP的2倍，其吸收邊大約為427nm，也能實現相位匹配。Bi2ZnB2O7和CaBiGaB2O7是潛在的新型非線性光學晶體材料，如果能生長成大塊晶體，并將其制作成有用的器件應用于激光系統中，能夠促進光電技術等高技術產業的發展，產生社會、經濟效益。
到目前為止，陳學安和他的團隊對硼酸鹽體系進行了系統的研究，不僅制得了多類型的硼酸鹽化合物，而且已在國際學術刊物上發表了近三十篇論文，在固體化學領域擁有了一定的國際影響力。同時，從2007年起，課題的項目負責人陸續為“Inorganic Chemistry”和“Journal of Solid State Chemistry”等國際著名學術刊物評審論文二十余次,贏得了國際上同行業科學家的認可。
對綜合利用礦產資源的技術研究
礦產資源是不可再生資源，但是運用循環經濟模式強化廢棄物的綜合回收利用、對礦產資源進行最大限度的開發、提高利用效率，有利于減少浪費、獲得較高的經濟效益。總理在視察甘肅省蘭州金川科技園時提出來要對礦產資源“吃干榨盡”，金川集團有限公司為了積極響應號召、實現尾礦中資源的綜合利用，提高經濟效益，將“尾礦酸浸液中鐵和鎂分離技術研究”作為2010年的重大科研課題，由陳學安負責該項目的研究工作。
在此科研項目中，如何經濟除鐵以及鐵的合理資源化成為能否成功回收金屬的關鍵課題，并且同時還需要對如何從殘液中提取、分離硫酸鎂，如何利用綜合工藝技術開發高附加值產品等問題做系統研究。
陳學安帶領研究團隊經過將近一年時間的努力，制定出了本項目的技術方案，首先對酸浸液進行絮凝劑法除硅，再進行針鐵礦法沉鐵。對沉鐵所得的濾餅進行煅燒制備粗鐵紅，用一定濃度的稀酸對粗鐵紅進行酸洗除雜，最終得到了符合工業氧化鐵國家標準的高純度鐵紅，實現了鐵的回收和產品化。經過陳教授及團隊進行的一系列系統的實驗室研究，將尾礦酸浸液除鐵之后所得的粗制硫酸鎂溶液加入氧化劑，令Mn2+氧化成MnO2，使之沉淀除去，然后再通過將溶液蒸發濃縮至硫酸鈣析出、趁熱過濾去除鈣的方法，獲得精制的硫酸鎂溶液，最后完成蒸發、結晶、干燥等提純步驟獲得符合工業硫酸鎂國家標準規定的I類一等品質量指標的高純硫酸鎂產品，又實現了鎂的回收和產品化。
英文名稱：Journal of Shandong University of Technology(Natural Science Edition)
主管單位：山東省教育廳
主辦單位：山東理工大學
出版周期：雙月刊
出版地址：山東省淄博市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1672-6197
國內刊號：37-1412/N
郵發代號：
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1985
期刊收錄：
核心期刊：
期刊榮譽：
Caj-cd規范獲獎期刊
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期刊簡介
《山東理工大學學報》（自然科學版）是自然科學綜合性學術期刊，創刊于1985年，原名《山東農業機械化學院學報》，1991年更名為《山東工程學院學報》，2003年更名為《山東理工大學學報》（自然科學版），原為季刊，現為雙月刊，國內外公開發行。
關鍵詞：實驗教學中心；實驗教學；材料工程
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）48-0277-03
實驗教學環節是我國高等教育過程中不可或缺的組成部分，是高等學校本科教學過程中極為重要的一個環節。實驗教學可以提高大學生的動手實踐能力和創新能力，培養滿足用人單位需求的實踐創新型人才。我們通過加強實踐教學環節，可以鞏固和加深學生們的基礎理論知識和專業知識，提高學生們的就業能力和創業能力。近年來，隨著用人單位對應屆本科畢業生應用能力和創新能力要求的不斷提高，高校也在積極響應，不斷改革實驗教學體系，加強學生實踐創新能力的培養。太原理工大學材料科學與工程實驗教學中心，是由始建于1955年的鑄造、鍛壓、焊接和熱處理實驗室發展而來。經過近60年的建設，已經發展壯大成為集基礎性、先進性、開放性于一體的大學生實驗、實踐和實訓基地。該實驗教學中心于2013年獲批山西省實驗教學示范中心，緊密結合山西省地方區域產業的發展，以地方需求為導向，充分發揮產學研合作，不斷提高大學生的實踐動手和創新能力。近年來，隨著太原理工大學材料科學與工程實驗教學示范中心的建設，對實驗教學體系進行了系統的改革，探索建立了“材料全壽命過程”實驗教學新體系，實現了“實驗室資源有效整合、教學科研有機結合、學校與社會協同育人的體制與機制”，突破了專業與課程的界限，使實驗教學中心成為集基礎性、先進性、開放性于一體的大學生實驗、實踐和實訓基地，強化大學生實踐能力、創新能力的培養，提升辦學水平和教育質量。
一、實驗教學體系的改革
1.構建“材料全壽命過程”的實驗教學體系，努力進行實驗模塊化建設。構建“材料全壽命過程”的實驗教學體系。將太原理工大學材料學科（材料科學與工程學院、表面工程研究所和新材料工程技術中心）的實驗室有效整合、有機協調，建立實驗室模塊，獨立開設實驗課程。學校現已建成“金屬材料、高分子材料、無機非金屬、冶金工程、表面工程、材料測試分析、材料計算模擬和綜合創新實驗平臺”等8個大類25個實驗室，分別有液態成型、塑性成形、材料連接、材料熱處理、激光加工、無損檢測、聚合物合成與制備、高分子材料結構設計、高分子材料成型、膠凝材料、陶瓷制備、鋼鐵冶煉、有色冶煉、涂層及超硬材料制備、材料表面性能測試、腐蝕與防護、化學分析、力學性能測試、微觀組織結構分析、材料加工仿真和多尺度材料模擬實驗室，以及不銹鋼研發、鎂合金研發、光電材料與器件研發和材料失效分析等綜合創新實驗平臺。這一做法提高了設備利用率，增加了綜合類、設計類和創新類實驗的開出率，調動了學生實驗積極性，有利于學生綜合實踐能力和創新能力的培養。
2.結合材料學科建設，將大型科研設備納入實驗教學管理體系。為使學生盡早接觸、了解相關高、精、尖設備的使用，學校通過建設大型實驗設備平臺，將一些大型科研設備納入實驗教學管理體系。為本科生開設專業基礎實驗和創新實驗研究，這不僅提高了實驗質量，也提高了設備利用率，使本科教學直接從學科建設與發展中受益。如“材料測試分析”和“材料模擬計算”等實驗模塊基本由學科建設與科研項目投入。
3.合理設置實驗項目，不斷豐富實驗內容。實驗教學中心以培養具有創新精神和工程實踐能力的復合型人才為目標，通過考察實驗室資源、優化實驗教學體系，每個實驗室按照“基礎類、設計類、綜合類和創新類”四個層次設置實驗項目，難易循序漸進，水平逐漸提高。學校將實驗教學和理論教學結合起來，將課堂內外結合起來，科學合理安排各類實驗時間，實現課程實驗與創新項目有機結合。同時，學校將實驗教學工作和服務區域經濟結合起來，打造具有突出特色的實驗教學品牌，擴大地區輻射效應，進一步提高中心實驗室建設水平和實驗教學水平。這些措施在滿足教學的基礎上，極大地豐富了實驗教學的內容，提高了大學生的實踐動手和創新能力。本實驗教學中心已建有系統的實踐教學方案，每門實驗課程都撰寫有實踐教學大綱，由點到面地對學生進行系統的實踐教育。
4.積極建設開放實驗室，全方位為學生服務。為充分利用實驗資源服務學生，我們在保證本科教學實驗的基礎上，積極創造條件開放各個實驗室，對全院的本科生、研究生開放，學生可通過預約，隨時進入實驗室進行各類實驗，對本科生畢業論文和研究生課題研究工作起到了積極作用，為提高學生綜合實踐能力和創新能力創造了有利條件。
二、實驗教學中心改革方案
1.調整實驗內容，完善實驗教學體系。學校不斷更新實驗教學的內容，適當減少實驗課程中的驗證性實驗和演示性實驗，通過調整實驗項目，加大綜合性和創新性實驗的數量，實驗教學與理論教學相輔相成，理論知識和實踐動手并重。
2.以學科建設、專業發展、科學研究為依托，吸納國內外，特別是“中心”教師的研究成果，更新實驗內容。中心根據學科建設和專業發展的特點，將學科建設、專業發展和人才培養有效結合，實驗教學中不斷吸納新科研成果，既能保證學生的實驗教學與科學研究，又能服務于社會。
3.充分利用現代化的教學輔助手段，實現現代技術與傳統教學方法的有效結合。實驗中心將實驗課程的多媒體教學課件、實驗教學教案、科研項目及成果等實驗教學資源全部上傳至中心網頁，使優質教學資源能夠共享，師生們可通過中心平臺進行在線交流。
4.加強實踐動手能力的培養，創造各種形式的交流與合作，不斷提高教師的教學水平，拓寬學生們的視野。教師的實踐能力和創新能力，會對實驗教學的質量產生直接影響。實驗中心要求教師積極申報各種科研項目，以增加實踐動手的經驗，不斷豐富實驗教學內容。通過參加學校組織的各種學術交流，這能不斷提高老師們的教學水平，拓寬學生們的視野。
5.強化學生的科研過程訓練，培養本科生的科研動手能力與創新創業意識。學校充分發揮實驗中心老師們在科研方面的優勢，強化教學與科研相結合。學校通過組織學生參與教師的科研工作，培養學生的創新意識和能力。“中心”除了每年將組織一次開放型研究課題的申報外，在學生畢業論文撰寫過程中，從論文選題、方案設計、實驗實施和論文撰寫都可以充分利用實驗中心充足的實驗設備資源進行本科生的畢業論文（設計）。學校通過加強開題報告、結題報告、畢業論文撰寫等科研環節的鍛煉，可有效地培養大學生的科學思維能力和創新意識。
6.改革傳統的實驗教學考核辦法，建立多元化的實驗教學考核體系。學校通過考核，可以檢查和評價實驗教學的效果，引起學生的重視。本實驗中心建立了多元化的實驗教學考核體系，既要考核基本操作技能，還要重視創新設計能力，將現場考查和實驗考試相結合，培養學生在實驗過程中分析問題和解決問題的能力，提高學生的實踐創新能力。
三、實驗教學中心改革措施
以“加強基本技能訓練，注重全面素質培養，促進創新意識養成”為實驗中心改革的指導思想，積極構建實驗教學新體系，不斷進行實驗內容、教學模式和教學方法等方面的改革，著重加強以下幾方面的工作。
1.針對量大面廣的各類本科生，建立了“基礎―綜合―設計―創新”四個層次的實驗教學體系，構建板塊式、多層次實驗教學平臺；建立了由簡單到復雜、由基礎到綜合的循序漸進教學內容體系。
2.改革實驗管理體系，構建以學生為中心、以能力培養為核心的實驗室運行機制，加強網絡和多媒體等現代化實驗教學手段的推廣。學校加強實驗中心網站的管理與建設，推行實驗室和網上相結合的立體化教學模式；學校不斷開放實驗室，為學生創造良好的實驗環境；根據學科及專業方向不同，學校合理調整實驗項目；學校根據多元化的實驗教學考核體系，對學生的實驗過程、基本技能及創新能力進行全面的評價。
3.加強實驗中心師資隊伍的建設，以高水平教師保障高水平實驗教學效果。中心注重引進高水平人才，同時加強現有教師的培訓，鼓勵青年教師攻讀博士學位，通過繼續深造拓寬知識和提高能力，以提高實驗中心的整體實驗教學水平。實驗中心要求教師愛崗敬業，重視對學生實踐動手和創新能力的培養。實驗中心通過師資隊伍建設，改善隊伍結構，逐步提高實驗教學水平。
4.將實驗教學、科研項目和工程設計有機結合，保證實驗中心發展的可持續性。實驗中心充分發揮中心師資力量，進行實驗設備的自主研發，加強科技成果的轉化；鼓勵學生積極參與創新實踐活動，培養學生的實踐動手和創新能力。實驗中心的教師可將在研究或結題的科研項目作為創新性實驗課題，培養學生分析問題和解決問題的能力。
5.多渠道、多方面籌措資金，進一步改善實驗環境和條件。實驗中心根據學科和專業方向的不同，構建了實驗教學的新體系。實驗中心通過學科建設、省部共建實驗室、科研經費等多渠道籌措資金，積極更新和補充設備儀器，保證綜合性和創新性實驗的開設需求；同時，加強實驗設備的使用管理，不斷改善實驗環境和條件。
四、結語
太原理工大學材料科學與工程實驗教學中心通過不斷建設與改革，構建“材料全壽命過程”實驗教學體系，設置基礎類、綜合類、設計類和創新類層次化實驗項目，為學生提供了一個培養實踐創新能力的實驗教學平臺；突破專業與課程的界限，加強基礎知識，注重能力培養，實驗教學與理論教學相輔相成，將科研項目和工程實際與實踐教學進行有機結合，不斷提高本科生的實踐動手能力和創新能力。
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關鍵詞：教學模式；工程實踐；創新能力
中圖分類號：G640文獻標志碼：A文章編號：10052909（2012）05002504當前，各用人單位對應屆畢業生進入工作崗位后的表現，如獨立思考能力、新知識學習能力、工作創新能力等，滿意度較低。學生缺乏創新能力已是一種普遍現象，而創新能力將在很大程度上決定人才未來的發展方向，更是促進社會發展的重要因素，因此，大學生創新能力培養成為中國高校肩負的歷史使命和時代重任。創新精神是一種科學嚴謹的精神，一種邏輯縝密的思維，一種不懈追求卓越的意識，以及一種發現問題、積極探索的心理取向[1]。創新與創造不同，創新是在原有科學理論上有所變革，且該變革有利于知識有效重構。因此，只要有求異思維，人人都能創新。
筆者通過在材料科學與工程學院長期的教學工作經歷，探索學生缺乏創新能力的緣由與解決辦法。對逐步地、深層次地解決“創新思維模糊、不善于捕捉創新意識、潛在創新能力不足”等問題提出幾點建議，采用因果分析法，通過多維度重構教學模式與加強工程實踐經歷兩方面闡述了培養學生創新能力的途徑。
一、重構傳統教學模式，培養學生創新能力
教學內容與學生接收課程訊息的快慢、難易及學習過程中對新知識掌握程度的信心建立息息相關。因此，要解決課堂理論教學存在的不足首先要分析教學內容的特點，進而提出與該類課程內容設置特點相匹配的解決方法。
材料科學與工程專業課程大都與現階段主流的建筑材料相關，其主要特點有以下三方面。
其一，綜合性。材料科學與工程專業各門課程的設置大多關于物理、化學、力學與機械工業知識的綜合應用，在形式上充分體現理論與實際的密切聯系，在內容上明顯呈現科學分析與理論計算互補的特點，在學習過程中則顯示了基礎研究與綜合訓練相結合的特點。其二，多變性。隨著科技進步，高新產業發展迅速。在強調低碳節能、綠色環保及安全第一的主旋律下，社會各界對材料性能等方面的要求越來越高。因此，材料專業的課程內容必須緊隨科技發展，把當前科技領域最新的前沿知識傳授給學生。因此，課程設置具有多變性特點，隨著新材料的產生，功能材料、復合材料、納米材料等非傳統材料的課程應逐步加入培養計劃。
其三，復雜性。在教學過程中，物質的微觀結構各不相同，物質結構隨外界條件的變化千差萬別，在空間結構的認識上也會出現偏差，因此，對材料宏觀知識的掌握與物質微觀結構的認知呈現復雜性特點。
以上教學特點也是教學難點，筆者在長期教學工作中，通過學生反饋，歸納四點革新課堂教學的途徑。
（一）營造良好教學氛圍激發好奇心
創新是一種高度復雜的智能活動，只有在輕松、自由、民主的氛圍中，人們才會產生好奇心，萌發求知欲，才會有創新的意向和行動[2]。苛刻古板的傳統教學衍生一種沉悶的課堂氛圍，學生在接受新知識，尤其是生硬艱澀理論知識時往往會產生一種厭學放棄的態度，直接導致了學習效率低下，同時也扼制了創新意識的萌芽。相反，一旦創建了師生共同學習平臺，營造輕松自由的課堂氛圍，自然地激發學生好奇心。例如：在講解硅酸鹽晶體結構時，教師以積極引導而不是刻板講解的方式教學，學生往往愿意繼續進行研究探索，對不同條件下各硅酸鹽晶型的轉變產生興趣，從而開拓思維、自主學習、獨立思考，從課本上的問題衍生出自我學習中發現的疑點。并能夠在輕松的課堂氛圍中，較自由地與教師、學生進行探討，解決新問題。其他學生也可以從中發現更深一層的問題，循序漸進地提升教學效果。這就使教師從促進學生智能發展的角度培養了其創新思想。開放、活躍的氛圍，既能激勵學生不斷學習，不斷探索，又可以讓學生增加創新意識，做到“學而言，言而改，改而變，變而新”。因此，教師應該注重教學方式的改進，營造崇尚知識、追求真理的課堂氛圍。同時，增添趣味性、合理加大自由度，保護學生的好奇心，培養學生的求知欲，挖掘學生潛能，引導學生開啟自身的創新意識，進而培養創新能力。
（二）尊重不同個體差異培養創新力
高校課堂是個大環境，每個個體在其中都體現出獨特的個性。教師應該了解學生的個體差異，例如：學生甲善于理性思考，對數據概論理解能力較強；學生乙則更注重感性思維，對圖像空間結構認知能力較強。對不同學生，教師應該有針對性地安排教學內容，設計不同層次的問題，安排不同類別的聯系，引導學生主動參與學習，從不同角度學習同一知識點，并達到相同效果。
（三）通過畢業論文環節激發創新情感
對于大多高校而言，畢業論文是學生綜合運用基礎理論、專業知識和基本技能分析、解決問題的訓練，是大學教育的最后一個重要階段，是提高學生綜合素質的最好機會。但是，目前這一教學過程還存在較多不足之處有待改善。
一方面，在畢業論文命題和選題上存在較嚴重的虛擬現象。學生在教師的指導下，畢業之際可以完成論文，但這種論文內容空洞、論點不足、重形式輕實質，學生在該教學環節收益甚少，與教學設置中的預期效果相差較大。命題方式虛擬化導致論文題目相似或類似度極大，易出現抄襲現象。因此，優化畢業論文題目設置可使學生創新能力培養事半功倍。教師應該根據專業的差異設置論文題目，同時應關注建筑材料界的新動態，將其融入論文，使學生對枯燥理論知識產生新鮮感和興趣，自主解決現有材料應用中的缺陷，自覺形成創新意識。
另一方面，中國高校本科畢業生論文大多是在第八學期（即大學四年級下學期）進行，在此之前很少向學生介紹有關畢業論文的知識，相關訓練也較少，在論文進行過程中，部分學生沒有充分的時間查閱、理解相關資料，甚至有部分學生對學校圖書館數據庫的運用還不是很熟練。教師在授課過程中應該有意識地培養學生自主查閱文獻、自我理解文獻的能力，讓學生逐漸養成自主學習習慣，為畢業論文完成奠定基礎。多方面知識的學習能使各知識元素相互融會貫通，碰撞出思想的火花，意料之外的問題能最大程度上激發學生的創新思維，從而達到預期之外的目標。
（四）調整考核方式培養創新意識
期末成績考核是對學生學習的檢驗與評價，傳統的單一考核方式限制了教學內容。單一的期末閉卷考試，必然導致學生死記硬背應付考試的現象。受試卷容量和大綱要求的限制，很多教材外延內容在考試中沒有涉及。久而久之，使學生把學習注意力局限在教材中，打擊了學生發散性探索的積極性。因此如果考試制度因循守舊，教學方法改革也只能紙上談兵。
為了改變這一狀況，嘗試考核方式多元化，即除期末考試外，又加入其他考核環節。例如：在教學過程中，精心選擇適合知識拓展的內容，讓學生查閱資料，然后結合所學知識提煉自己觀點，并在課堂上用多媒體為師生闡述自己的觀點。這樣的方式不僅要求學生學會教材知識，更培養了學生的創新思維能力，使學生不囿于傳統的、既有的、權威的觀點，而根據所學知識勇敢提出自己的觀點，同時利用學校數據庫資源檢驗和論證新觀點，從而培養創新思維和創新能力以及多方面的綜合能力[3]。
綜合而言，課堂教學的改革突破點是將核心因素定格于知識的接受者——學生。以多種措施培養學生學習興趣、避免因個體差異造成的自卑心理，激發學生潛在創新意識。學生對新知識接收程度大幅提高，同時將克服難題的信心以無意識狀態儲存，這樣，學生處理新問題、提出新方案的信心將在潛意識中逐步建立。
改革教學模式不僅利于學生掌握扎實的理論知識和技能，為培養學生的創新能力奠定了良好的基礎，也激發了學生的創新意識。但僅此還不能滿足培養學生創新能力的需要，人的創新潛質只有在實踐中才會得到最大程度顯現。因此，教師應嘗試為學生搭建更多的工程實踐平臺，使他們有足夠物質基礎發揮創新潛質。
二、加強工程實踐教學，培養學生創新能力
受諸多因素制約，當前大多數高等院校教學中工程實踐環節薄弱。科技實驗等實踐動手課程安排不合理，理論與實踐脫節，不能有效提升學生科技創新能力[4]。
為解決這一實際問題，筆者所在團隊結合創新能力培養需求，從加強工程實踐角度出發尋求解決問題的途徑。
（一）搭建校企合作平臺，給學生提供更廣闊的工程實踐空間
針對高校實踐教學基地數量普遍不足的現狀，學校一直在大力創辦校企合作平臺，為學生參與工程實踐提供充足的資源。1993年學院率先在國內實踐了校企合作新型辦學模式，與全國500強企業之一——沈陽星光建材集團聯合辦學，成立星光建材分院，從此星光建材集團下屬的37個企業均成為學院實習基地。同時，集團投資了120萬元補充教學資源。2000年與遼寧省建筑材料研究所共建，實現資源共享。2005年成立沈陽建筑大學—沈陽金圣達精細陶瓷研發制造中心，建立了良好的工程實踐平臺。2008年與沈陽依力達建筑外加劑廠成立沈陽建筑大學依力達新材料研究所，成為另一個校企合作的科研平臺。2010年又和遼寧省建筑節能環保協會聯合成立“沈陽建筑大學泡沫混凝土研究所”和“沈陽建筑大學地面輻射供暖材料研究所”，同時借此平臺，與協會上百家會員單位企業建立產學研合作伙伴關系。2010年學院還結合專業特點，與高分子材料與工程、材料化學專業的相關企業建立了8個校外實踐基地。先后有幾十名學生在這些實踐基地中開展實驗、實習，在非模擬、完全真實的工程實踐中培養動手能力和創新能力。
在良好的校企合作實踐平臺上，形成“以校內實驗實訓中心為依托、校外實習基地為延伸，課內實踐教學為主體、課外校園科技文化活動為擴展，通用實踐能力為基礎、專業實踐能力為重點，創新精神和綜合實踐能力為目標”的多層次實踐教學模式[5]。學生在實踐中總結經驗，豐富和完善知識體系，進而有所創新。
（二）積極開展學生科技競賽活動，大力發掘學生科技創新潛能
科技競賽逐漸成為當前高等教育中大學生科技創新能力培養的重要載體[6]。科學競賽作為大學生課堂理論和專業知識的有效補充和延伸，大學生綜合運用課堂相關知識去設計并解決實際問題或者特定問題，其一般都具有實踐性和創新性，要求學生從本質上認識專業理論知識，在競賽過程中運用專業知識分析問題，思路清晰，并以專業知識學習過程中建立的邏輯思維總結發散性思路，發現新問題，在新問題中重塑原總結，使其相互促進、共同發展，最終設計出合理、新穎的實驗競賽方案。
科技競賽加強了大學生的動手能力，同時也提高了其自主學習能力，實現了理論知識與實踐過程有機結合。學校積極探索科技競賽管理系統、建立科技競賽平臺，以培養科技創新人才為指導思想，先后組織學生參加“金隅杯”全國首屆混凝土設計大賽、“金海岸建材杯” 首屆全國大學生混凝土材料設計大賽，學院開展“依力達杯”混凝土設計大賽和“順風杯”建筑結構膠粘劑設計大賽，調動了學生參與科技活動的積極性，學生表現出前所未有的高漲熱情。在競賽活動中，學生將多層次多學科知識整合、發散，以不同角度設計思路各異的方案，科技創新潛能得以充分挖掘。
三、結語
大學是創新能力培養的黃金時期，扎實的理論教學與充分有效的工程實踐為工科學生提供了完整、系統的創新能力培養體系。筆者將教學模式改革與加強工程實踐兩大培養體系有機融合，通過課堂教學效果的改善及工程實踐的合理安排與強化，為學生提供輕松有趣、利于知識傳授與接收的良好環境，以完善多元考核方式、加強畢業論文環節為重要切入點，以建立實踐教學基地為物質基礎，以專業競賽等科技創新活動為載體，在競賽開展過程中有效激發了學生的創新情感和創新意識，挖掘學生的創新潛能，收到較好的教學效果，證實了措施的有效性。當然，創新能力培養是一項長期課題，筆者將攜其教學團隊，歸納已有成果，分析有待改進之處，對該課題繼續不懈地探索，以期為創新型人才培養提出更多富有建設性、可操作性的意見。
參考文獻：
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[2] 李丹青，丁蕓，吳霞，等.確立學習創造力培養目標，推進高校教學改革的研究與實踐[J].技術監督教育學刊，2005（1）：19-24.
[3] 童建華，嚴敏.注重實驗教學改革，提升創新能力[J].上海工程技術大學教育研究，2005（2）：7-9.
[4] 李尚志.培養學生創新素質的探索[J].大學數學，2003（1）：46-50.
[5] 顧蓓.在實習教學中激發學習興趣，培養創新能力[J].上海工程技術大學教育研究，2003（2）：47-48.
[6] 許伯生，肖翔.開展大學生數學建模，培養學生創新能力[J].上海工程技術大學教育研究，2010（4）：23-25.
Reestablishing teaching mode to cultivate students’ innovative ability
WANG Qing， RAN Kun， JIA Jinghang， NIU Wanyang， CHEN Yanwen
（School of Materials Science and Engineering， Shenyang Jianzhu University， Shenyang 110168，
Liaoning Province， P. R. China）
