時間：2023-06-22 09:23:14
序論：在您撰寫材料科學與工程的定義時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
能源、信息和材料是現代經濟發展的三大支柱，而材料更是基礎。沒有先進的材料就沒有先進的工業、農業和科學技術．重大的技術革新往往起始于材料的革新。如20世紀50年代鎳基超級合金的出現，將材料使用溫度由原來的700℃提高到900X2從而使得超音速飛機問世。而高溫陶瓷的出現則促進了表面溫度高達1000~2的航天飛機的發展。近代新技術(原子能、計算機、集成電路、航天工業等)的發展又促進了新材料的研制。當前可稱為精密陶瓷時代、復合材料時代、塑料時代或合成材料時代等等。材料可以從不同角度分類．根據材料的組成可分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料(聚合物)和復合材料；根據特性和用途可將它分為結構材料和功能材料兩大類。結構材料主要是利用其力學性能，制造需承受一定載荷的設備、零部件、建筑結構等。功能材料主要是利用其特殊物理性能(電學、熱學、磁學、光學性能等)，用于制造各種電子器件、光敏元件、絕緣材料等。根據材料內部原子排列情況分為晶態和非晶態材料；根據材料的熱力學狀態分為穩態和亞穩態材料；根據材料尺寸分為一維(纖維及晶須)、二維(薄膜)和三維(大塊)材料等。
材料科學(MaterialsScience)~科伴隨著生產力發展和科技進步產生與發展。材料的各種性能是其化學成分和組織結構等內部因素在一定外界條件下的行為表現。研究材料主要是為了更有效地使用材料，即了解影響材料性能的各種因素，從而掌握提高其性能的途徑。材料科學是闡明材料的性能和行為與其成分及內部組織結構之間的關系。一般認為，學科間的區別不是絕對的。材料科學是由多種學科分化而產生，而又通過集成走向成熟的。材料科學產生之初，有學者認為：冶金學仍然是一門健全的學科，擁有基本理論、方法和界限，但隨著工程中日益不斷地使用聚合物、陶瓷、玻璃和復合材料，其研究拓展為材料科學(Calvert，1997)。20世紀50年代，材料科學(MaterialsScience)這一新概念，主要源于冶金學，1958至于959年間美國大學教育性質的改變和各種新材料科學研究組織的形成，是材料科學形成的標志。西北大學(NorthWesternUifiversity)是最早將材料科學作為系名的大學(1954年)，并為本科生的研究生開設了相關課程，出版了《材料性能原理(PrinciplesofthePropertiesofMaterials))(1954年)一書，材料科學領域已經發展出多個分支，包括固體物理、冶金學、高分子化學、無機化學、礦物學、玻璃與陶瓷技術。一門學術型學科抽涉及的范圍遠遠大于由大學里院系、學會和專業雜志所構成的群體，它是一所“看不見的學院(hwisiblecollege)”，它們的成員共享某一特定的研究傳統，學者們從中學到了基本的理論框架、操作規范和技術方法。DavidTumbul(1983)~E《對“材料科學”產生和發展的評述》一文中，將材料科學定義為：在超分子水平上表征，認識和控制物質的結構．并建立這一結構與性能(力學、磁、電等)間的關系，即所謂的超分子科學。
MSE(MaterialsScienee&Engineering)的概念最初產生于20世紀50年代，到1960年已經基本穩固建立。在COsMT(1974)的報告中，將MSE定義為：涉及將材料成分、結構和制備與其性能和使用建立關系所形成并應用的知識。1957年美國政府出臺了資助l2個相關實驗室計劃，首批三個材料科學實驗室分別建立在康奈爾大學、賓西法尼亞大學和西北大學。這些實驗室1972年由國家科學基金會(NSF)正式負責。此后各個大學教授的課程，也深受這些材料科學實驗室所從事工作的影響。1958年，為了更好地已經建立的新學科的特征，又在系保后面加上了。與工程，并開始了。材料科學與工程的教育，如牛津大學的材料科學系也簡單地更名為“材料系(DepartmentofMaterials)”。同期還有一批大學，如德克薩斯大學的奧斯分校等沒有設立材料科學系，但已經開始了系間合作，進行了與材料科學相關的研究生教育，通常這種教育也不僅限于在“工程學院”之內。雖然沒有這個系名，但老師的專業知識和研究生的研究工作集中在材料制備、固體化學、高分子工程與科學、X射線晶體學、生物材料、結構材料、材料理論和凝聚態材料及器件等相關領域。1964年麻省理工學院(MIT)也將系名以為“冶金與材料科學系”，1974年正式改名為“材料科學與工程系”。20世紀60年代，材料科學被引入歐洲的大學，如北威爾士大學、蘇賽克大學和伯明翰大學。1956年，中國在西方工作過的科學工作者們制定一份科學技術規劃時，認識當時的中國已經培養了具有金屬材料方面知識的科技人員，但對合金及其熱處理方面的科技人員數量不足，到1980年，已經有l7個院校的金屬物理專業改為材料科學專業。
關鍵詞：材料科學基礎 相 組織 概念
About the definition of "phase" and "zuzhi-structure"
Zhao Jie， Ye Fei， Wang Qing， Qi Min
Dalian university of technology， Dalian， 116085， China
Abstact： There are two important concepts in the course of fundamentals of materials science： "phase" and what is named as "zuzhi-structure". There are various definitions for these concepts in different textbooks. The current paper discusses the very basic meaning of these two concepts based on some typical Chinese and English textbooks and references. The definition for these two concepts are also proposed for judgement of colleague.
Key words： fundamentals of materials science； phase； zuzhi-structure； definition
“相”與“組織”是材料類課程中非常重要的概念，又是在教師講授和學生學習過程中常常講不明白，需要反復舉例讓學生體會領悟的概念。在目前的材料科學基礎和工程材料教材中，相關概念的定義各有千秋。筆者根據目前一些教材中的定義及教學過程中的體會，提出這兩個重要概念的定義供大家商榷。
1 “相”的概念
“相”在材料科學基礎和其他材料專業課程中是使用最為頻繁的概念之一，一些教材中對其有明確的定義，而有些教材中則定義不明確。對于有明確定義的教科書，也沒有統一的敘述。例如：
在潘金生、仝健民、田民波編著的《材料科學基礎》（清華大學出版社）中，“相”的定義是：人們把具有相同的（或連續變化的）成分、結構和性能的部分（或區域）稱為合金相或簡稱相。
在胡賡祥、蔡、戎詠華編著的《材料科學基礎》（上海交通大學出版社）中，“相”的定義是：所謂相，是指合金中具有同一聚集狀態、同一晶體結構和性質并以界面相互隔開的均勻組成部分。
在石力開主編的《材料詞典》（化學工業出版社）中，詞條“相”的定義是：一個由大量原子或分子組成的系統，在一定的外部約束條件的作用下達到平衡時，系統內形成一個或多個相互區別的均勻區域。具有同樣結構與性質的均勻區域便構成一個相。
以上定義對“相”從不同角度進行了敘述，但細致分析，應該說不是很準確，仍然存在問題。例如，按照這些概念，“相”是“部分”或者“區域”，這容易讓人費解，也是學生學習中容易迷糊的地方。
英文教材中是怎么定義“相”的呢？“相”的英文名稱比較確定：“phase”。在一本英文教材中，是這樣定義的，“A phase may be defined as a homogenous portion of a system that has uniform physical and chemical characteristics”。翻譯成中文：“相可以定義為系統中的一個均勻部分，它具有均勻的物理和化學特性”。很有意思的是，這里用了“may be defined”，說明編者對于這一定義并不滿意。
在美國材料學會（ASM）編寫的手冊中，對“相”的定義有比較詳細的解釋。其原文為：The term "phase" refers to that region of space occupied by a physically homogeneous material. However， there are two uses of the term： the strict sense normally used by physical scientists and the somewhat looser sense normally used by materials engineers. In the strictest sense， homogeneous means that the physical properties throughout the region of space occupied by the phase are absolutely identical， and any change in condition of state， no matter how small， will result in a different phase. For example， a sample of solid metal with an apparently homogeneous appearance is not truly a single-phase material， because the pressure condition varies in the sample due to its own weight in the gravitational field. In a phase diagram， however， each single-phase field is usually given a single label， and engineers often find it convenient to use this label to refer to all the materials lying within the field， regardless of how much the physical properties of the materials continuously change from one part of the field to another. This means that in engineering practice， the distinction between the terms "phase" and "phase field" is seldom made， and all materials having the same phase name are referred to as the same phase.
根據這一定義，“相”是一個空間區域，并呈現均勻的（或相同的）物理特性。同時，基于此，提出了嚴格意義和不那么嚴格意義上的定義。從嚴格意義上講，均勻的物理特性意味著“相”所占據空間的物理特性要絕對相同，任何變化都會使其不是一個“相”。例如，一個試樣的不同部位所受的重力場有變化，則不是一個“相”。當然，這是從物理學家的角度得到的推論。從材料研究者的角度，需要“不那么嚴格意義上的定義”。“相”是相圖上的一個單相區，“相”允許在一個相區中物理特性的連續變化，“相”實際上與“相區”的概念沒有很大的區別。
參照國內外這些描述，“相”的定義中應該敘述以下性質：“相”是一個系統（或稱聚集體，或空間區域）；“相”具有相同的晶體結構，或聚集狀態（為了說明液相或氣相）；在相圖中位于一個單相區稱為一“相”，允許物理特性的連續變化?；诖?，本文試著提出“相”的概念供商榷：“相”是一個由大量原子或分子組成的空間區域（或聚集體、或系統），具有相同的晶體結構或聚集狀態，在相圖中位于一個單相區中，允許物理特性的連續變化。
2 “組織”的概念
“組織”也是材料學知識中一個很重要的概念，并且經常要求學生掌握“相”與“組織”的區別，要掌握用“相組成物”和“組織組成物”標識相圖。而對“組織”有明確定義的教科書較少。在給學生講述“組織”時，一般需要反復舉例，說明在什么情況下可以稱為“組織”，在什么情況下稱為“相”。似乎“組織”是一個需要學生深刻意會的重要概念。
在潘金生、仝健民、田民波編著的《材料科學基礎》中，這樣定義“組織”：在一定的外界條件下，一定成分的合金可以由若干不同的相組成，這些相的總體便稱為合金的組織。細致思考，這一概念仍然不能準確定義“組織”。例如：單相也可以稱為“組織”，并且按照上述定義也不能很好地理解塑形變形后形成的“纖維組織”。在一些教材中，將“組織”與“微觀組織”或“顯微組織”之間模糊化處理，但“微觀組織”體會起來是一個泛指的概念，而“組織”則有具體的對象特征，如“魏氏組織”“共析組織”“帶狀組織”等。
互聯網上有人這樣說明組織：“組織則可以理解是一種結合形態。比如共晶組織，就是共晶轉變是同時析出的兩種相結合形成的一種形態；還有比如冷變形金屬晶粒被壓扁，拉長，形成纖維組織，其實就是一種形態，回復僅是消除一定的加工硬化（降低位錯密度），形態沒變化，只有再結晶后成變成等軸晶，也就是轉變成了等軸晶組織。組織可以由多個相組成，但不能說是由相構成組織的”?？梢钥闯觯敖M織”似乎成為一個需要深刻意會的重要概念。
關鍵詞:材料科學基礎;實驗教學;新構思
中圖分類號:G640 文獻標識碼:A 文章編號:1003-2851(2012)-08-0144-01
一、實驗教學的主要意義
如果說材料科學是一門藝術,那么材料科學的實驗教學是帶領學生通向這座藝術宮殿的橋梁?！恫牧峡茖W基礎》作為一門以基礎理論和工程實踐緊密結合為特征的學科應該以實驗為基礎。實驗不僅能幫助學生正確認識物質及其變化規律;更能激發學生興趣,發展和培養學生的創新思維。因此,充分利用實驗教學手段,對培養和提高學生的創新意識和技能至關重要,也是學好《材料科學基礎》這門課程的基礎。
二、實驗教學的關鍵
在《材料科學基礎》實驗教學這門新課程中,加強學生的自主學習意識,使學生的“要我學”變為“我要學”是一個關鍵的問題。在實驗這樣的探究性活動中,需要學生自己去猜想、去探究,通過實驗去驗證自己的猜想和設計是否正確。在實驗的過程中,讓學生自己動手具體實施實驗操作,親自去探索實驗的過程,使他們的材料科學實踐概念得以更為有效地與基礎理論知識體系中的材料科學理論概念建立起實質性的聯系。以往的實驗教學都是老師單純的演練一下實驗步驟給學生看,但教師更應該做的是對實驗現象進行分析和解釋如此操作實驗的目的。而課堂上讓學生們自己提出問題,自己猜想假設,自己設計方案。相信在這樣自主學習的教學活動中,學生的學習積極性和主動性也會得到增強。通過實驗教學方法,來使學生加深了對書本概念的理解,優化了學生的知識結構,而不是平時的機械背誦概念定義。相信實驗課上的理解加上老師課上的引導講解,會讓學生們對《材料科學基礎》的學習有很大程度的理解和領悟。
三、實驗教學的建議
在《材料科學基礎》教學實驗中,包含了材料科學中最基本的實驗,這些實驗是學習材料科學工程專業學生所必需掌握的。
在動手實驗之前,可以通過讓學生們瀏覽一些相關的實驗過程動畫模擬或相關錄像教學課件[1],使他們對所做實驗有了初步的認識和理解,能夠了解基本實驗的原理,了解相關儀器和設備的主要結構和操作方法。這樣為學生提供了擴展視野的機會,而且最大限度仿真或者演示了真實實驗,使學生對實驗有了更加具體形象的了解。在這個相關的模擬課件中,教師所選用的素材應該采用實物照片,且課件內容應包括了實驗所需的器材的認識,如何操作這些器材,以及實驗的流程等等。
此外,在實驗教學的過程中,教師更應充分發揮教學語言的藝術性,提高學生的課堂注意力。這就要求教師熟練掌握專業術語,并在實驗教學授課時準確運用,同時在學生回答問題和解題時要求學生應用專業術語,逐漸引導學生習慣運用術語解釋和交流本學科的問題。而且,在上課時教師要把握好時間和節奏,留出充足的時間進行本節課結課的總結,盡量避免由于時間原因而匆忙結課?？偨Y的時間不宜過長,語言必須簡潔明快,把這節課所講的內容進行總結,概況重點內容,這樣可以使學生能對本堂課的內容一目了然,便于復習和記憶。
在做完實驗后,教師可以通過在下一節課堂上提問問題,讓學生課后積極主動地復習上次的實驗知識和預習下次的實驗內容,加深對實驗內容的記憶和鞏固。
另外一個方面,可以通過加大實驗成績在綜合成績評定中的比例,刺激和鼓勵學生重視實驗,促進學生實驗動手能力和科研素養的提高。并且在實驗時,注重培養學生使用和維護儀器設備的能力,這樣不僅增加了學生學習理論知識的興趣,而且提高了學生的實際工作能力,為日后的工作和繼續深造奠定基礎。
四、實驗教學課程新構思
《材料科學基礎》實驗課的設置有明顯的功能性,主要是為了引導學生對《材料科學基礎》的更深入理解,這些實驗主要是驗證性實驗。驗證性實驗是對理論知識的驗證和重現,它有助于學生對理論知識的感性認識和對理論知識的深刻理解,能夠鞏固所學過的知識。但是,這些設計的實驗缺少了實際應用性和設計研究性?！恫牧峡茖W基礎》的實驗應該結合實際應用性和設計研究性型實驗,創建一個實際背景,提出一個具體問題讓學生解決,學生通過自己設計實驗,自己動手做出實驗,并運用所學有關專業基礎知識對實驗結果進行分析討論,正確地解決實際問題。這樣既提高了學生的自我思考能力和動手能力,更讓學生系統地掌握有關專業基礎知識,并培養學生了科學研究的思路和能力。所以,《材料科學基礎》的實驗教學內容應該結合驗證性實驗、實際應用型實驗以及設計型實驗這三大模塊來進行構建。此外,教師應該結合材料科學領域的科研和生產發展,及時更新改進實驗教學內容,不能與時俱進。
五、結束語
實踐勝于理論。除了理論教學以外,更應該注重《材料科學基礎》的實驗教學部分。在實驗教學中親身發現和認識科學理論,并在科學實驗中去檢驗所獲得理論的真偽。讓學生不僅從課堂上接受理論知識,更通過實驗去學習知識,在實踐中運用所學到的知識,這才是真正地掌握知識。
關鍵詞：材料科學與工程；材料科學基礎；應用型本科教育；課程改革
在現代科學技術中，材料科學是國民經濟發展的三大支柱之一。近年來，我國在材料領域的發展突飛猛進。目前，國內眾多知名高校已經開設了材料科學相關專業，如清華大學、北京科技大學等開設了金屬材料學科；北京化工大學、浙江大學等開設了高分子材料；西北工業大學、中南大學等開設了材料加工學科等。2016年，合肥師范學院成功獲批了材料科學與工程專業，并開始招生。作為應用型高校，該學科的建設處起步階段，雖經過3年的教學實踐，但在專業課程設置、教學方法以及考核模式等方面存在很多的問題亟待解決。
1課程教學的問題剖析
材料科學與工程是研究材料的成分、組織結構、制備工藝和使用性能以及四者之間相互關系的學科，因而將成分、組織結構、制備工藝和使用性能成為材料科學的四要素，把四者聯在一起就構成了材料科學四要素的四面體結構，如圖1所示。《材料科學基礎》這一門課程便是以材料科學四要素為主要內容，從教學要求出發，著重于基本概念和基礎理論，并引導學生應用理論解決材料工程中的實際問題。該課程中材料學知識十分復雜，理論性強，涉及大量的名詞、概念等等，要求學生具有扎實的數學、物理和化學基礎。而對于我校本科生而言，大多數同學數理化基礎比較薄弱且在學習該門課程之前并未系統的學習過無機化學、物理化學等課程，因此在教學過程中會產生一系列的問題，主要表現為以下幾個方面：第一，該課程的部分內容理論性強且難度大，涉及大量的數學推導過程和復雜的文字解釋，使同學們難以理解和識記，因而易產生抵觸情緒，教學效果不理想。第二，在國內大部分高校，包括我校，目前該課程的教學方式仍以板書與多媒體教學相結合的方式。這種教學方式以文字、公式推導和曲線圖為主，圖片、視頻等影音資料很少，使得學生上課期間缺乏興趣，難以集中注意力；第三，該課程的考核模式以考試為主，且占比很大?？荚噧热荻嘁哉n本上的概念、定理以及理論計算為主，應用類題目較少涉及，因而難以達到指導學生應用已學知識解決實際工程問題的教學目標。第四，目前國內外材料科學發展更新迭代較快，新材料、新技術、新工藝層出不窮，書本上的內容較為有限，在教學上應用部分課時講授材料前沿發展方向及應用，為學生就業及科研提供參考，培養學生的創新思維。第五，材料科學具有理論知識與應用廣泛結合的性質，在教學上，應該適當培育學生們的科研及實踐能力。因此，基于以上教學經驗中出現的問題，結合材料科學的特點，本文將以“夯實基礎、注重應用”為指導，探索該課程在教學內容、教學方法和考核模式等方面上的優化設計。
2課程教學的改革措施
2.1夯實理論基礎
材料科學基礎涵蓋較多的基礎概念，這些概念與科學研究及實際應用都有深刻的聯系?；A知識的掌握程度對于學習材料科學非常重要。無論是前沿研究還是基礎應用，都需要有扎實的基本功。如利用高分辨透射電子顯微鏡研究材料結構時，需要掌握材料中原子排列的相關知識，包括晶面指數、倒易空間等；針對材料的拉伸或壓縮過程，需要掌握材料的彈性模量、屈服強度。同時，相關概念不僅僅只用于某一個領域，如關于材料結構，即可用于分析材料的相變，又可用于分析二維材料的電磁性能。原子的擴散，即可用于研究金屬的熱處理，又可用于研究鋰離子電池。材料科學基礎的相關概念復雜難懂，且課時有限，教師在授課時應將相關概念的背景、定義及應用講清講透，確保學生理解和掌握，積累扎實的理論基礎知識。
2.2培養實踐能力
材料科學基礎是一門理論知識與實踐相結合的學科。其中，相關內容是從實踐的基礎上總結提煉得到的，如材料的相變，相圖的制作是根據各個成分及溫度下，進行熱處理得到的結果。本科生僅僅學習書本上的內容，很難建立起直觀的認識。在課程學習初期，教師應將材料科學基礎的理論知識與實際應用相結合、抽象概念與具體圖像相結合，以直觀性的事物或圖像引導學生對抽象性的理論進行掌握。如在學習晶體結構時，可用實物模型展示晶體的FCC、BCC等結構。在講解原子擴散時，提示學生通過想象構建原子在材料中運動的圖像。
同時，為使學生更加全面的理解所學內容，建議學校開設一定學時的實驗課程，如材料的熱處理過程、材料的力學性能、材料的微觀結構等等。使得在提升運用理論知識分析解決實際問題能力的同時，進一步鞏固自己的知識體系。此外，本學院的教師均有科研經歷，研究方向各有側重，如計算材料學、太陽能電池，催化、二維材料等等，有豐富的實驗經歷及理論知識。因此可以鼓勵學生在課外時間積極參與到教師的相關課題研究中，針對發現的問題，結合所學內容加以分析，進一步加深對知識的理解與應用。
2.3豐富教學方法
首先，科學合理控制每課時授課量。確保知識點高質量的被學生吸收，而非對學生進行數量上的灌輸。其次，調節授課內容的輸出速率。通過板書、調節語速等方式，在難點、重點如材料中的缺陷、擴散等知識點上講懂講透，使學生對所學內容充分吸納和梳理。再者，利用多種方法將相關概念實物化、圖像化。在學習材料的結構時，可以通過硬球模型展示材料中FCC，BCC等簡單晶體結構。在學習材料的力學性能時，可以利用多媒體技術，展示材料在受到壓縮或拉伸時的變形過程。此外，利用現狀網絡技術進行學習。利用微信、QQ等網絡技術，建立課堂內容學習交流群，以便及時上傳教學內容、作業，分享參考書目，解決問題等。讓學生充分利用課余時間主動學習，及時解決遇到的問題，進一步提高授課效率。
2.4把握學科前沿
近幾年，材料科學發展日新月異，前沿熱點難點時常更新，新材料、新技術、新工藝層出不窮。然而書本上的內容較為有限，針對材料科學的前沿進展，在課堂教學時應設置部分學時介紹材料科學相關進展，講授基礎知識在相關領域的應用，啟發學生的創新思維，為學生就業及科研提供參考。結合現有條件，可以邀請相關領域教師來校開展專題知識講座，講解本領域的研究現狀、前沿進展。授課教師也可以利用網絡技術，建立微信群或者微信公眾號，向學生推送材料領域最新的成果，文獻或者方法等等，營造良好的學習氛圍，培養學生對材料領域的興趣。
2.5完善考核方式
目前，對于材料科學基礎的評分方法，總成績中期末成績占到70%，平時成績占30%，其中在平時成績中平時作業占主要比例。由此可以看出最終成績主要取決于期末考試的成績，而平時成績主要取決于平時作業。結合教學經驗發現以下問題：①關于期末考試。僅僅只在期末考核一次，會造成學生在期末階段突擊學習，而忽視了平時的積累；②關于平時成績。平時作業在總分中占據20%左右的比例。學生往往偏重平時作業，而忽視其他課堂表現。教師難以對每個學生的課堂表現作出準確評價；③材料科學是一門實踐性和應用性較強的課程，在本課程的教學過程中缺乏相應的實踐課程。因此難以培養學生的實踐能力。鑒于以上因素，可以在材料科學基礎一課的成績評定制度上進行如下改進。
一是引入階段性考核。首先，建議在第9周前后增加一次期中考試。在檢驗前期所學內容的同時，及時發現問題并整改。將期中考試的成績按照一定比例納入到總成績中。在期末考試中，主要考核后期的學習內容，前期的學習內容也要有所涉及。其次，提高課堂表現的分值比例，建立周期性的課堂問答方法，如按照學號讓學生參與教學環節，確保至學習結束時每人都有機會能參與到課堂教學。對于主動提問，經常與教師討論問題的學生給予較高的平時成績。
二是設立相關實驗課程，考核實踐能力。材料科學是一門注重實踐的課程，書本上的知識點最終要運到到材料的實際性能、制備及應用上。紙上得來終覺淺，通過實踐考核可以綜合考查學生對于材料科學基礎知識點的掌握程度。如通過實驗方法畫制Fe-C相圖及分析合金的力學性能等。在畫質Fe-C相圖時，培養學生學會對FeC合金進行熱處理，得到不同成分下的合金相，并在顯微鏡下進行觀察、分析合金相的形成過程。在分析合金的力學性能時，培養學生學會如何對合金進行拉伸或者壓縮，并繪制應力應變曲線。進一步掌握根據得到的曲線分析合金的塑性變形、彈性變形及屈服強度等。
三是增加研究報告的考核形式。結合材料科學基礎的特點，由教師羅列出熱點領域，在班級分成若干小組，每個小組自行選取興趣領域，形成研究報告，并在課堂上以PPT的形式進行報告。講述該領域的發展現狀及問題，形成PPT并向老師和同學做報告，最后形成綜合評分。這一考核方式有助于培養學生的協調組織能力及團隊意識。在促進學生自身思考以及激發學習主動性的同時，也能讓學生及時了解最新的國際研究動態。
【關鍵詞】材料工程；基礎課程；改革提高
課程體系
材料學是一門試驗性科學，涵蓋金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、復合材料四個方向，材料科學與工程專業的學生，畢業后主要從事材料制備與加工的科研與生產工作，材料的多樣性，各種材料制備、加工方法千差萬別，材料工程問題就顯得錯綜復雜了，這就要求從這多種多樣的工程問題中提煉出各種材料制備與加工的共同涉及基礎問題，建立材料學學的平臺課程—材料工程基礎完整的知識體系。
“工程”是科學的某種應用，通過這一應用，使自然界的物質和能源的特性能夠通過各種結構、機器、產品、系統和過程，是以最短的時間和精而少的人力做出高效、可靠且對人類有用的東西。在現代社會中，“工程”一詞有廣義和狹義之分。就狹義而言，工程定義為“以某組設想的目標為依據，應用有關的科學知識和技術手段，通過一群人的有組織活動將某個（或某些）現有實體（自然的或人造的）轉化為具有預期使用價值的人造產品過程”。就廣義而言，工程則定義為由一群人為達到某種目的，在一個較長時間周期內進行協作活動的過程。又根據兩院院士師昌緒先生的定義：材料是人類制造生活和生產用的物品、器件、構件、機器或其他產品的物質。顯然，材料工程屬狹義工程的范疇，材料工程應為是有組織活動將自然的或人造的物質制造成生活和生產產品的活動或過程。因此，從這個定義出發，凡是材料制備過程中所涉及技術和方法問題都屬材料工程問題包括原材料的輸送、原材料精制、合成、產品精制、后加工、包裝、運輸等生產工序原理以及為完成上述工序的一些配套工序如生產過程中的傳熱問題、三廢處理問題。由于材料的多樣性，各種材料制備、加工方法千差萬別，材料工程問題就顯得內容龐大、錯綜復雜了，避開各種材料的制備的特殊工藝問題，各種材料在制備過程中所涉及的共同的基本原理應成為材料工程課程中的基本問題。我們以自編《材料工程基礎》為教學的教材，教授物質輸送原理及設備、熱量傳遞、質量傳遞，并對質量衡算、能量衡算、經濟衡算做簡單介紹。
教學手段
課程改革的目的是提高教學質量，提高教學質量是通過一定的教學手段得以實現的。材料工程基礎的教學擬采取小班教學的方式，除在知識點的傳授方面如基本公式的推導、理論的講解仍采用傳統的以教師授課為主方式外，在課堂教學中還采用一下的教學手段。
1 多媒體課件
當今的學生，從校門到校門，多數學生既沒有生活經驗，更無工程概念，要學好材料工程基礎這一工程類課程，老實說，有一定的難度，充分利用現代化教學手段進行教學，制作了多媒體課件，模擬實際生產工藝和流程，使抽象的概念具體化，復雜的問題簡單化，繁瑣的內容精煉化，實際問題形象化，為學生生動形象的理解生產原理和過程起了重要的作用。
2 討論式教學及設計演練
課堂設置討論課，引導學生探究各種材料制備過程中所共性問題，生產過程技術經濟評價問題，分層次布置工程設計任務，使學生能全面思考工程問題。例如在傳熱部分，進行板式換熱器的設計；在傳質的幾個章節中，吸收部分設計煤氣中苯類物質吸收工藝流程；精餾章節中，進行年產8000噸乙醇板式精餾塔工藝設計等。使學生初步了解設計程序與步驟：設計任務下達后，通過資料的收集，流程選擇，基本計算，確定工藝路線，確定生產設備大小，進行設備平面布置，完成設計任務。
3 雙語教學
隨著全球一體化進程的加速，在國際交流日夜頻繁的今天，語言顯得尤為重要。采用原版教材，雙語教學無疑能使學生掌握原汁原味的英語，為其日后的交流掃清障礙。更重要的是可以拓寬學生的國際視野、國際交流能力和競爭意識，同時可以吸引更多的留學生優質生源，提高國際化辦學能力。
能力培養
在互聯網時代，全民都面臨同樣的信息平臺，甚至我們的學生比教師有更好的計算機能力，輕點鼠標就可能獲得一門學科的基礎理論。這就給我們提出新的問題和面臨嚴峻的挑戰：在互聯網時代，專業課我們應該教學生什么以及如何教，培養學生那些能力。首先是收集信息的能力，現代社會是信息時代，大量信息資源都可以通過網絡共享，除此之外，還有大量的數據庫可以利用，掌握了信息資源，就是掌握了該學科的發展前沿。然后是自主學習能力，收集到信息，怎樣才能轉化為自己的知識，建立自己的知識體系這就需要培養學生嚴謹求實創新的科學思維與人格以及為科學獻身的精神和健康向上的學習精神；接下來是合作精神，隨著社會分工的越來越細，完成一個工程問題往往是一個系統工程，需要多方面人員的相互合作，因此合作能力就顯得十分重要了，在教學中，有意識地培養學生分工合作是教育的一個重要組成部分，對本門課而言可以采用分組進行課程設計，同組同學之間分工協作，共同完成一個課題，已達到培養學生合作能力的目的。
評估體系
理論考試不在作為學業成績的唯一標準，可以從多層面進行評價如理論考試成績、課程設計成績、課堂討論成績、平時作業成績等。
結論
材料工程基礎課程改革是一個系統工程，需要執行者有強烈的社會責任感，從課程的內容體系、教學手段、能力培養目標，評價體系進行研究和探索，真正實現培養合格人才的教育目標。
參考文獻：
[1]胡賡祥，蔡珣.材料科學基礎[M].上海：上海交通大學出版社，2002.
[2] 陶杰，姚正軍，薛烽.材料科學基礎[M].北京：化學工業出版社，2006.
[3] 王昆林.材料工程基礎 [M].北京：清華大學出版，2009，9.
[4] 馮曉云，童樹亭，袁華.材料工程基礎 [M].北京：化學工業出版社，2007，7.
關鍵詞: 材料科學與工程原理雙語教學有效實施
教育面向現代化、面向世界、面向未來是國家教育發展的必然要求。進入新世紀,國際化對我國高等教育的影響越來越突出,在中國加入WTO的新形勢下,國際化已經成為高校辦學水平的重要體現。在高校大力推行雙語教學,是培養優秀的、具有國際競爭力人才的需要。為了以高質量的高等教育迎接新世紀的挑戰,教育部頒布了《關于加強高等院校本科教學工作提高教學質量的若干意見》,明確提出了“本科教育要創造條件進行公共課和專業課的雙語教學。對高新技術領域的生物技術、信息技術等專業,更要先行一步,力爭三年內,外語教學課程達到所開課程的5%―10%”[1]。
材料是人類賴以生存和發展的物質基礎,是所有科技進步的核心,是高新技術發展和社會現代化的先導,是當代文明的三大支柱之一。因此,在材料科學與工程專業開展相關專業基礎課程的雙語教學很有必要性。
一、雙語教學的內涵
1.“雙語”的定義
雙語的英文是“Bilingual”,意思是“Two Languages”(兩種語言),是指在某個國家或某個地區有兩個(或兩個以上)民族同時存在,并存在兩種或兩種以上文化歷史背景的條件下,可能或必須運用兩種語言進行交流的情景。這兩種語言中,通常有一種是母語或本族語,另一種語言則是后天習得的第二種語言或者是外國語。而英國著名的朗曼出版社出版的《朗曼應用語言學詞典》所給的“雙語”定義是:A person who knows and uses two languages. (一個能運用兩種語言的人。)即在他的日常生活中能將一門外語和本族語基本等同地運用于聽、說、讀、寫,當然他的母語語言知識和能力通常是大于第二語言的。舉例來說, 他/她可能:
A) 使用一種語言來讀和寫;而用另一種語言來聽、說。
B) 在不同的場合下使用不同的語言,如在家使用一種語言,在工作單位使用另一種語言。
C) 在不同的交際需要下使用不同的語言,如在談論學校生活時使用一種語言,而用另一種語言談論個人感情。
2.“雙語教學”的定義
所謂雙語教學(Bilingual Education),是指以母語和一門外語兩種語言作為教學用語的教學模式。在各國各地區因母語不同而有所區別,在我國雙語教學的具體定位是漢語和英語,并在此基礎上兼顧其他語種?？梢跃唧w地理解為:在教學中使用母語的同時,還不同情況、不同程度地使用另一種通用外語作為教學媒介語進行的教學。以用英語為例,包括用英語教材、用英語板書、用英語布置作業、用英語命題考試及用英語口授等形式。雙語教學現已成為教育國際化的標志之一,越來越引起各國教育工作者的重視。簡言之,“雙語”和“雙語教學”的界定是將學生的外語或第二語言,通過教學和環境,經過若干階段的訓練,使之能代替或接近母語的表達水平。例如:加拿大魁北克省,同時使用法語和英語,并以法語為其官方語言。更通俗地打個比喻,某個同胞既可以在家里用藏語和家人交流,又可以用漢語在工作單位與同事交流。
3.雙語教學的模式
雙語教學的模式包括以下三種類型:(1)沉浸式雙語教學。此類型要求用外語進行教學,母語不用于教學中,使學生完全沉浸于弱勢語言中;(2)過渡式雙語教學。此類型要求剛進學校時,部分或全部科目使用母語教學,但過一段時間后,則全部科目使用外語教學。其最終目的仍然是向沉浸式過渡;(3)保留式雙語教學。此類型要求學生在剛進校時使用母語教學,以后逐步部分科目使用外語教學,部分科目仍用母語教學[2]。由于語言環境的限制,目前國內大多數院校采取保留式雙語教學。
4.人們對雙語及雙語教學認識的誤區
人們對“雙語”的認識往往存在一定的誤區,包括以下幾個方面:
(1)將雙語簡單地理解為“加強英語”?！半p語”班就是英語強化班或“尖子班”。
(2)將雙語理解為“計算機語言”+“英語”。
(3)將雙語理解為“漢語”+“英語”。
(4)將雙語理解為二門外國語,如“英語”+“日語”。
(5)將雙語理解為在課外活動中加入英語興趣小組。
顯然這些對“雙語”望文生義的理解是片面的、不科學的,甚至是錯誤的。它抽去了“雙語”和“雙語教學”的內核,脫離了“以人為本”、推進素質教育的根本目的。在中國,雙語教學是指除漢語外,用一門外語作為課堂主要用語進行學科教學,目前絕大部分是用英語。它要求用正確流利的英語進行知識的講解,但不絕對排除漢語,避免由于語言滯后造成學生的思維障礙;教師應利用非語言行為,直觀、形象地提示和幫助學生理解教學內容,以降低學生在英語理解上的難度。
二、“材料科學與工程原理”的雙語教學
“材料科學與工程原理”是材料科學與工程專業的基礎課程,我校于2004年對之進行了雙語教學的實踐。“材料科學與工程原理”作為材料類理工科專業的學科基礎課,可使學生對材料科學與工程建立整體與全貌的認識,了解現有材料的分類、特性、應用范圍及其與相關學科領域的關系,把握高技術新型先進材料發展趨勢。結合該課程的幾年雙語教學實踐,下面筆者就如何更有效地實施雙語教學進行探討。
1.雙語教學改革與專業課教學改革相結合
通過雙語教學能夠培養在不同語言環境下,運用母語和外語交流的專業人才。比如在講解材料學定義、性能、應用時使用標準的英語來講解,中間穿插漢語講解。雙語教學的改革必須以正確認識英語與專業課的關系為前提。用英語講授專業課,不僅是學習相關的英文詞匯,更重要的是掌握語言所表達的內容,兩者不能脫節。
采用雙語教學方法,所占用的課時比從前多,如何用最少的時間傳授最多的知識,是我們關注的問題。由于該專業概述課程內容較多,為了保證講課的質量,我們將一些課程進行了整合和壓縮。
2.英語教學改革與自學相結合
雙語教學不但能為學生今后直接閱讀外文資料打下良好基礎,而且是利用信息技術獲取知識、駕馭知識的手段。材料專業人才只有始終堅持知識追求,及時更新知識結構,不斷拓寬知識視野,才能立足學科前沿。我們通過組織提綱,鼓勵學生自己上網查詢相關文獻,試寫綜述。學生在小組充分討論的基礎上,撰寫英文作業與論文。
3.合理設計與組織教學方案
在開展雙語教學時,由于口授課程是以英語為主,漢語為輔,還要解釋一些生詞和難句,為了不影響教學進度,在授課前教師應“吃透”整本英語原版教材的內容和語言難點,充分做好備課工作。首先要確定授課的重點方向:一是傳授專業知識;二是解釋難以理解的語言表達方式。這是因為英語語言的表達方式與漢語的思維表達方式在很多方面大不相同,容易造成理解上的困難,而這正是在英語學習方面需要認知或習得之處。當然,鑒于大學三年級學生英語語法、結構已接觸多年,專業課的教師在授課時主要任務還應是疏通理解,幫助學生盡快汲取文中的信息,而不是流連于語法結構講解。另一方面,教師在備課方案中,可以根據學生的特點、教材內容要求和實際應用狀況,計劃一些討論題和某種課堂講座方式,這樣可以充分地利用學生想表達自己觀點的欲望,啟動其學能,調動其學習積極性,釋放其學習潛力,這有助于學生在掌握專業知識時,自然地習得英語。筆者認為,組織采用同一學科專業原版英語教材的教師一起討論教學內容和教學方法也很必要,教師們可以從同一層次的學生水平上,從不同的角度討論如何調動學生的主動性,提高學生的學習興趣,制定出符合本校學生具體狀況的詳細合理的教學方案。
4.采用與多媒體教學相結合的教學手段
在雙語教學中,高?？山M織上同類課程的雙語教學任教教師設計制作多媒體教學課件,教學課件可以選擇采用全英語或兼有中文和英文的兩種方式,這有利于學生的復習和自學。采用多媒體教室上課,可節省板書所花費的時間,從而可改善教學進度。多媒體課件可集聲音、動畫、文字、圖像為一體,因此在講課時,生動活潑、引人入勝,可調動學生的學習積極性,達到事半功倍的效果[3]。但教師僅憑多媒體的手段,無法及時得到學生的反饋,無法了解學生的理解程度及需要表達的要求。多媒體的教學只是教師授課的一個重要輔助手段,它能激發學生的課堂學習興趣,但在整體課堂組織教學中,難點疏通、提問、回答、答疑甚至討論之類的面對面師生間的交流,仍是幫助學生理解和汲取知識、提高技能的重要環節。多媒體的手段只有結合這些傳統性的環節,課堂教與學才可能成功進行。單純的外語課或專業課教學是如此,雙語性的專業課教學也是如此。
5.提供充實的教學資源
雙語教學非常強調教學資源的保障,外文原版教材是雙語教學的一個必要條件,它可以使教師和學生接觸到“原汁原味”的英語,但作為課堂教學的有力補充――教學參考用書的作用同樣不可忽視。往往有些院校各專業中文參考資源較豐富,但外文專業參考資料卻極為匱乏,造成教師備課時要將中文資料譯成外語,再用外語授課,學生課余不能接觸到更多的原文資料,課上和課下脫節,從而無法進行實質性的雙語教學。這個問題亟待解決。目前,很多院校都與國外有著定期或不定期的學術交流,或與國外院校合作辦學,這為教師帶來了進修或考察的機會,有助于提高教師的英語和專業水平,學術交流也為雙語教學引進原版教材提供了有利條件。目前江蘇大學材料學院的材料科學與工程原理雙語教學課程都是由有1年以上的海外留學、進修或工作經歷的教師擔任。同時很多專業教師也在通過各種途徑提高自身英語水平。因此,雙語教學具有一定的師資基礎。
三、結語
隨著市場、經濟、技術全球化腳步的逼近,我國教育也日趨向國際市場開放,我國許多有條件的學校,都在適量開展學科原版英文教材教學,以適應“全球化”人才的需求。材料科學與工程學科若能長期在教學中不斷提高雙語教學方法,發揮教師的積極性和創造性,激發學生的熱情,就一定能提高整個學科的教學水平。這既有利于學生掌握本課程國外的最新動態,又有助于提高他們的英語運用能力。
參考文獻:
[1]劉軍,王建芳.關于開展計算機雙語教學的研究[J].教書育人,2006,(3):69.
[2]李萍,夏新娟.大學雙語教學探討[J].重慶交通學院學報(社科版),2002,2,(3):77.
論文摘要:材料工程基礎是教育部21世紀初高等教育教學改革項目“材料科學與工程專業人才培養方案及教學內容體系改革的研究”中主干專業基礎課程，是材料專業的專業基礎課程，本文從課程體系、教學手段、能力培養和評價體系等方面闡述了課程改革的思路。
“材料工程基礎”是教育部21世紀初高等教育教學改革項目“材料科學與工程專業人才培養方案及教學內容體系改革的研究”中主干專業基礎課程，是材料科學與工程專業的專業基礎課程，長期以來，備受學校和院領導的重視，這對材料工程基礎課程的改革就提出了更高的要求，如何進行課程改革，培養適應社會發展對材料工程需要的新型人才是材料工程教學團隊需要認真思索的關鍵問題。
1 課程體系
材料學是一門試驗性科學，涵蓋金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、復合材料四個方向，材料科學與工程專業的學生，畢業后主要從事材料制備與加工的科研與生產工作，材料的多樣性，各種材料制備、加工方法千差萬別，材料工程問題就顯得錯綜復雜了，這就要求從這多種多樣的工程問題中提煉出各種材料制備與加工的共同涉及基礎問題，建立材料學學的平臺課程—材料工程基礎完整的知識體系。
“工程”是科學的某種應用，通過這一應用，使自然界的物質和能源的特性能夠通過各種結構、機器、產品、系統和過程，是以最短的時間和精而少的人力做出高效、可靠且對人類有用的東西。在現代社會中，“工程”一詞有廣義和狹義之分。就狹義而言，工程定義為“以某組設想的目標為依據，應用有關的科學知識和技術手段，通過一群人的有組織活動將某個(或某些)現有實體(自然的或人造的)轉化為具有預期使用價值的人造產品過程”。就廣義而言，工程則定義為由一群人為達到某種目的，在一個較長時間周期內進行協作活動的過程。又根據兩院院士師昌緒先生的定義:材料是人類制造生活和生產用的物品、器件、構件、機器或其他產品的物質。顯然，材料工程屬狹義工程的范疇，材料工程應為是有組織活動將自然的或人造的物質制造成生活和生產產品的活動或過程。因此，從這個定義出發，凡是材料制備過程中所涉及技術和方法問題都屬材料工程問題包括原材料的輸送、原材料精制、合成、產品精制、后加工、包裝、運輸等生產工序原理以及為完成上述工序的一些配套工序如生產過程中的傳熱問題、三廢處理問題。由于材料的多樣性，各種材料制備、加工方法千差萬別，材料工程問題就顯得內容龐大、錯綜復雜了，避開各種材料的制備的特殊工藝問題，各種材料在制備過程中所涉及的共同的基本原理應成為材料工程課程中的基本問題。我們以自編《材料工程基礎》為教學的教材，教授物質輸送原理及設備、熱量傳遞、質量傳遞，并對質量衡算、能量衡算、經濟衡算做簡單介紹。
2 教學手段
課程改革的目的是提高教學質量，提高教學質量是通過一定的教學手段得以實現的。材料工程基礎的教學擬采取小班教學的方式，除在知識點的傳授方面如基本公式的推導、理論的講解仍采用傳統的以教師授課為主方式外，在課堂教學中還采用一下的教學手段。
2.1 多媒體課件
當今的學生，從校門到校門，多數學生既沒有生活經驗，更無工程概念，要學好材料工程基礎這一工程類課程，老實說，有一定的難度，充分利用現代化教學手段進行教學，制作了多媒體課件，模擬實際生產工藝和流程，使抽象的概念具體化，復雜的問題簡單化，繁瑣的內容精煉化，實際問題形象化，為學生生動形象的理解生產原理和過程起了重要的作用。
2.2 討論式教學及設計演練
課堂設置討論課，引導學生探究各種材料制備過程中所共性問題，生產過程技術經濟評價問題，分層次布置工程設計任務，使學生能全面思考工程問題。例如在傳熱部分，進行板式換熱器的設計;在傳質的幾個章節中，吸收部分設計煤氣中苯類物質吸收工藝流程;精餾章節中，進行年產8000噸乙醇板式精餾塔工藝設計等。使學生初步了解設計程序與步驟:設計任務下達后，通過資料的收集，流程選擇，基本計算，確定工藝路線，確定生產設備大小，進行設備平面布置，完成設計任務。
2.3 雙語教學
隨著全球一體化進程的加速，在國際交流日夜頻繁的今天，語言顯得尤為重要。采用原版教材，雙語教學無疑能使學生掌握原汁原味的英語，為其日后的交流掃清障礙。更重要的是可以拓寬學生的國際視野、國際交流能力和競爭意識，同時可以吸引更多的留學生優質生源，提高國際化辦學能力。
3 能力培養
在互聯網時代，全民都面臨同樣的信息平臺，甚至我們的學生比教師有更好的計算機能力，輕點鼠標就可能獲得一門學科的基礎理論。這就給我們提出新的問題和面臨嚴峻的挑戰:在互聯網時代，專業課我們應該教學生什么以及如何教，培養學生那些能力。首先是收集信息的能力，現代社會是信息時代，大量信息資源都可以通過網絡共享，除此之外，還有大量的數據庫可以利用，掌握了信息資源，就是掌握了該學科的發展前沿。然后是自主學習能力，收集到信息，怎樣才能轉化為自己的知識，建立自己的知識體系這就需要培養學生嚴謹求實創新的科學思維與人格以及為科學獻身的精神和健康向上的學習精神;接下來是合作精神，隨著社會分工的越來越細，完成一個工程問題往往是一個系統工程，需要多方面人員的相互合作，因此合作能力就顯得十分重要了，在教學中，有意識地培養學生分工合作是教育的一個重要組成部分，對本門課而言可以采用分組進行課程設計，同組同學之間分工協作，共同完成一個課題，已達到培養學生合作能力的目的。
4 評估體系
理論考試不在作為學業成績的唯一標準，可以從多層面進行評價如理論考試成績、課程設計成績、課堂討論成績、平時作業成績等。
5 結論
材料工程基礎課程改革是一個系統工程，需要執行者有強烈的社會責任感，從課程的內容體系、教學手段、能力培養目標，評價體系進行研究和探索，真正實現培養合格人才的教育目標。
參考文獻：
[1] 王昆林.材料工程基礎 [M].北京:清華大學出版，2009，9.
[2] 馮曉云，童樹亭，袁華.材料工程基礎 [M].北京:化學工業出版社，2007，7.
[3] 徐德龍，謝峻林.材料工程基礎 [M].武漢:武漢理工大學出版社，2008，10.
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[6] 谷臣清.材料工程基礎[M].北京:機械工業出版社，2004，2.
[7] 蔡珣.材料科學與工程基礎[M].上海:上海交通大學出版社，2010，7.
