时间：2023-06-07 09:14:06
论文摘要:材料工程基础是教育部21世纪初高等教育教学改革项目“材料科学与工程专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究”中主干专业基础课程，是材料专业的专业基础课程，本文从课程体系、教学手段、能力培养和评价体系等方面阐述了课程改革的思路。
“材料工程基础”是教育部21世纪初高等教育教学改革项目“材料科学与工程专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究”中主干专业基础课程，是材料科学与工程专业的专业基础课程，长期以来，备受学校和院领导的重视，这对材料工程基础课程的改革就提出了更高的要求，如何进行课程改革，培养适应社会发展对材料工程需要的新型人才是材料工程教学团队需要认真思索的关键问题。
1 课程体系
材料学是一门试验性科学，涵盖金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料四个方向，材料科学与工程专业的学生，毕业后主要从事材料制备与加工的科研与生产工作，材料的多样性，各种材料制备、加工方法千差万别，材料工程问题就显得错综复杂了，这就要求从这多种多样的工程问题中提炼出各种材料制备与加工的共同涉及基础问题，建立材料学学的平台课程—材料工程基础完整的知识体系。
“工程”是科学的某种应用，通过这一应用，使自然界的物质和能源的特性能够通过各种结构、机器、产品、系统和过程，是以最短的时间和精而少的人力做出高效、可靠且对人类有用的东西。在现代社会中，“工程”一词有广义和狭义之分。就狭义而言，工程定义为“以某组设想的目标为依据，应用有关的科学知识和技术手段，通过一群人的有组织活动将某个(或某些)现有实体(自然的或人造的)转化为具有预期使用价值的人造产品过程”。就广义而言，工程则定义为由一群人为达到某种目的，在一个较长时间周期内进行协作活动的过程。又根据两院院士师昌绪先生的定义:材料是人类制造生活和生产用的物品、器件、构件、机器或其他产品的物质。显然，材料工程属狭义工程的范畴，材料工程应为是有组织活动将自然的或人造的物质制造成生活和生产产品的活动或过程。因此，从这个定义出发，凡是材料制备过程中所涉及技术和方法问题都属材料工程问题包括原材料的输送、原材料精制、合成、产品精制、后加工、包装、运输等生产工序原理以及为完成上述工序的一些配套工序如生产过程中的传热问题、三废处理问题。由于材料的多样性，各种材料制备、加工方法千差万别，材料工程问题就显得内容庞大、错综复杂了，避开各种材料的制备的特殊工艺问题，各种材料在制备过程中所涉及的共同的基本原理应成为材料工程课程中的基本问题。我们以自编《材料工程基础》为教学的教材，教授物质输送原理及设备、热量传递、质量传递，并对质量衡算、能量衡算、经济衡算做简单介绍。
2 教学手段
课程改革的目的是提高教学质量，提高教学质量是通过一定的教学手段得以实现的。材料工程基础的教学拟采取小班教学的方式，除在知识点的传授方面如基本公式的推导、理论的讲解仍采用传统的以教师授课为主方式外，在课堂教学中还采用一下的教学手段。
2.1 多媒体课件
当今的学生，从校门到校门，多数学生既没有生活经验，更无工程概念，要学好材料工程基础这一工程类课程，老实说，有一定的难度，充分利用现代化教学手段进行教学，制作了多媒体课件，模拟实际生产工艺和流程，使抽象的概念具体化，复杂的问题简单化，繁琐的内容精炼化，实际问题形象化，为学生生动形象的理解生产原理和过程起了重要的作用。
2.2 讨论式教学及设计演练
课堂设置讨论课，引导学生探究各种材料制备过程中所共性问题，生产过程技术经济评价问题，分层次布置工程设计任务，使学生能全面思考工程问题。例如在传热部分，进行板式换热器的设计;在传质的几个章节中，吸收部分设计煤气中苯类物质吸收工艺流程;精馏章节中，进行年产8000吨乙醇板式精馏塔工艺设计等。使学生初步了解设计程序与步骤:设计任务下达后，通过资料的收集，流程选择，基本计算，确定工艺路线，确定生产设备大小，进行设备平面布置，完成设计任务。
2.3 双语教学
随着全球一体化进程的加速，在国际交流日夜频繁的今天，语言显得尤为重要。采用原版教材，双语教学无疑能使学生掌握原汁原味的英语，为其日后的交流扫清障碍。更重要的是可以拓宽学生的国际视野、国际交流能力和竞争意识，同时可以吸引更多的留学生优质生源，提高国际化办学能力。
3 能力培养
在互联网时代，全民都面临同样的信息平台，甚至我们的学生比教师有更好的计算机能力，轻点鼠标就可能获得一门学科的基础理论。这就给我们提出新的问题和面临严峻的挑战:在互联网时代，专业课我们应该教学生什么以及如何教，培养学生那些能力。首先是收集信息的能力，现代社会是信息时代，大量信息资源都可以通过网络共享，除此之外，还有大量的数据库可以利用，掌握了信息资源，就是掌握了该学科的发展前沿。然后是自主学习能力，收集到信息，怎样才能转化为自己的知识，建立自己的知识体系这就需要培养学生严谨求实创新的科学思维与人格以及为科学献身的精神和健康向上的学习精神;接下来是合作精神，随着社会分工的越来越细，完成一个工程问题往往是一个系统工程，需要多方面人员的相互合作，因此合作能力就显得十分重要了，在教学中，有意识地培养学生分工合作是教育的一个重要组成部分，对本门课而言可以采用分组进行课程设计，同组同学之间分工协作，共同完成一个课题，已达到培养学生合作能力的目的。
4 评估体系
理论考试不在作为学业成绩的唯一标准，可以从多层面进行评价如理论考试成绩、课程设计成绩、课堂讨论成绩、平时作业成绩等。
5 结论
材料工程基础课程改革是一个系统工程，需要执行者有强烈的社会责任感，从课程的内容体系、教学手段、能力培养目标，评价体系进行研究和探索，真正实现培养合格人才的教育目标。
参考文献：
[1] 王昆林.材料工程基础 [M].北京:清华大学出版，2009，9.
[2] 冯晓云，童树亭，袁华.材料工程基础 [M].北京:化学工业出版社，2007，7.
[3] 徐德龙，谢峻林.材料工程基础 [M].武汉:武汉理工大学出版社，2008，10.
[4] 周美玲，谢建新，朱宝泉.材料工程基础 [M].北京:北京工业大学出版社，2001，1.
[5] 毕大森.材料工程基础[M].北京:机械工业出版社，2011，2.
[6] 谷臣清.材料工程基础[M].北京:机械工业出版社，2004，2.
[7] 蔡珣.材料科学与工程基础[M].上海:上海交通大学出版社，2010，7.
[关键词]材料科学与工程专业 材料科学基础 教学
“材料科学基础”是研究材料的成分、结构、性能之间的关系及其变化规律的一门基础学科，是材料科学与工程专业一级学科公共主干专业基础课。根据教育部提出的拓宽专业口径、按专业大类进行人才培养的基本思路和1997年国务院学位办颁发的新专业目录，材料类的专业设置不再按传统分为金属材料、无机非金属材料和高分子材料。为此，各相关高校在材料科学与工程专业主干课程“材料科学基础”的教学上都进行了教学改革。暨南大学材料科学与工程专业自2002年设立以来，就依据教育部的要求，将专业培养目标设定为培养“大材料”科学研究与工程技术所需的人才。故“材料科学基础”课程内容设置为介绍三大材料的基础知识，在教学模式、手段及课程配套方面也具有鲜明的特色。本文阐述了暨南大学材料科学与工程系以“奠定学科专业基础，培养学生科学的思维能力”为宗旨，开展“材料科学基础”教学工作的经验和体会。并以此为契机，进一步优化教学内容，探索新的教学模式和教学手段，进一步提高教学质量。
一、课程发展历史、性质与定位
材料是人类文明发展的基石。人类发展的文明史就是按石器时代、陶器时代、青铜器时代、铁器时代来划分的，可见材料对人类文明进程的重要贡献。与人类使用材料的漫长历史相比，对材料的研究即材料科学的历史比较短暂。19世纪中叶，开始采用金相显微镜研究钢铁，相平衡热力学和统计热力学则为建立材料的相平衡与相变提供了理论基础。20世纪20年代，原子结构和量子力学提供了研究材料微观结构的理论，x射线衍射技术和电子显微技术为探索材料的微观结构提供了手段。20世纪50年代，金属学已初具规模。高校金属材料专业都开设了《金属学》课程。到20世纪60年代，世界经济的腾飞促使陶瓷学和高分子材料学建立，其代表作分别为wg金格瑞的《陶瓷导论》(introduction to ceramics)和pj flory的《高分子化学与物理》(polymer chemistry and physics)。前者，wg金格瑞教授将金属学的原理应用于无机材料的结构、热力学、动力学、相变及性能分析当中，成功地指导了水泥、玻璃和陶瓷材料的生产和科研。而pj flory教授则主要围绕聚合物的合成过程、聚集态结构以及物理、化学等行为特征，阐述了高分子材料的结构及性能。到今天，三大材料的研究相互渗透，研究方法相互借鉴，产生了21世纪的材料科学。
“材料科学基础”着眼于材料基本问题诸如材料的结合键、材料的晶体结构及缺陷、材料的相结构与相图、材料的凝固、材料中的扩散，材料的塑性变形、材料的亚稳态。从金属材料的基本理论出发，将高分子聚合物材料、陶瓷材料、复合材料等结合在一起，使学生能把握材料的共性，熟悉材料的个性。本课程横向融合金属材料、陶瓷材料和高分子材料的基础理论于一炉，纵向则充分利用学生已经学过的基础知识(包括高等数学、普通物理、物理化学、材料力学等)，并能连接后续的材料的分析与表征、材料物理、材料加工工艺学等必修课程及高分子材料、无机非金属材料、金属材料等模块的选修课程。
二、教学内容的优化和选择
现代材料工业和技术的发展推动材料从组成、结构和功能的单一化向复合化、一体化发展，使培养大材料、宽专业人才的教学改革迫在眉睫。在此形势下，2002年暨南大学材料科学与工程专业设立并开始招收首届本科学生，确定了《材料科学基础》为专业基础课(必修，72学时，4学分)。本课程内容旨在以物质结构和结构形成为主线将三大固体材料(金属材料、无机非金属材料、高分子材料)的基础知识有机结合，构建大材料专业公共性专业基础课教学体系。该课程体系旨在强化对学生重基础的通才教育模式，在教学内容上力求共性教学，突出个性特点。为此。从选择教材着手，优化教学内容，强化基础教学，着重培养学生科学的思维方法、创新能力以及运用基础理论解决实际问题的能力。
目前， “材料科学基础”教材体系可分为两大类。第一类沿袭“金属学”课程的教学内容，增加了少量无机非金属材料、高分子材料和复合材料等内容，往往侧重金属材料。这类教材基本上适合以金属材料为主导的材料科学与工程专业的教学。第二类教材则是在增加非金属材料、高分子材料、复合材料等新材料内容的同时，对该课程的所有内容进行了全新的组合，将它们有机地融入整个教材体系中，形成新的包含各种类型材料的教学体系。由于低年级本科学生的专业知识有限，这类教材在教学中要突出构建整个教学内容的逻辑性和条理性，避免学生掌握了各材料的个性，却忽视了各材料的共性，从而使整个课程陷入一个“材料学概论”的泥潭。为达到突出共性教学的目的，搭建一个合理材料科学与工程的知识平台，根据整个学科的培养方案和教学计划，我们选择上海交通大学出版社出版的面向21世纪新教材《材料科学基础》作为教材，从教学目标出发，该教材最显著的特点是着重于基本概念和基础理论，便于在教学中掌握深度和广度。根据本专业培养目标的要求和培养方案的特点，在确立教材内容、体系与后续课程的相互关联的基础上，在保持课程自身体系的完整性的条件下，兼顾到不同材料的特点及知识体系与要素课程内各个环节之间的逻辑关系，对该教材的内容进行了“扬弃”，将课程教学内容分为三大模块：
1 材料的结构。①微观结构：原子的排列方式、高分子链结构；②结构的完整性：晶体学基础、金属的晶体结构、合金、离子晶体结构规则、共价晶体结构、聚合物的晶态结构；③结构的不完整性：晶体缺陷、表面和界面、非晶态、亚稳态、准晶态。
2 固体中原子及分子的运动。①扩散：菲克第一、第二定律、扩散的热力学分析、扩散原子理论、影响因素；②高分子的分子运动：分子链的运动及其柔顺性、分子的运动方式及影响因素。
3 材料的组织结构变化。①材料的形变和再结晶：单晶和多晶体的塑性变形、回复和再结晶；②相图。单元系相图：凝固、形核和晶体长大；二元系相图：匀晶、共晶和包晶相图、混溶间隙、相图分析；三元系相图：相图基础、三元匀晶和共晶相图。
为了在上述教学内容中力求共性教学，以最大限度地淡化三大材料各自的专业色彩，力求突出共性的内容。例如，相平衡与相图的内容，选择了相律、相平衡热力学理论、一元、两元和三元基本相图类型的阅读等为重点内容，而淡化与此相关的教材中有关金属材料的冶金和铸造
方面的内容。
通过多年的教学实践，上述教学内容的优化既得到了后续课程教师的肯定，又使学生学以致用，达到了奠定学科专业基础、培养科学思维的目的。
三、教学内容组织方式与目的
本课程教学内容的特点是“三多一少”，即叙述性的原理、规律多，需要记忆的概念、定义多，课程内容知识点多。理论计算少。因该课程内容枯燥、抽象，学生感到难学。具体表现在：不能很好地将数学理论应用到材料科学的基础课程、无法判定从而掌握教学内容中的重点、不能将所学的知识点和实际的材料联系起来。所以，我们在教学内容的组织上做了一些探索：
1 突破传统的“一本教科书”的局限性。本课程的教学内容在严格按照教学大纲和教学计划授课的同时，综合多种中文教材、英文教材等，力图做到知识面完整、讲授描述通俗易懂。如针对本专业每年都有数目不等的海外学生的特点，在教学提倡采用台湾晓园出版社出版的《材料科学与工程》作为补充性教材，提升外招学生对学科知识的认同感和认知度。
2 探索课堂教学，有所为，有所不为。课堂讲重点、难点，讲思路，留给学生充分的思考时间和空间，以调动他们的主动性和积极性。对难点和重点内容，尽量举出其应用实例，结合学科前沿知识，使学生知道该原理的用处，听课时不感到抽象、空洞，达到了理论联系实际的目的。而且，对重点和难点内容务必做到举一反三，确保学生能够掌握，以达到以点带面，进而掌握所学知识的目的。
3 注重教学内容的连贯性，连通性，提高学生对所学知识点的融会贯通能力。本课程在教学过程中，提倡预习，并将即将讲授的知识点与所学基础知识点的关联告知学生，使其掌握学习的主动性。对部分关联度高的章节，采用课堂讨论、换位讲授等方法，调动课堂气氛，使学生自觉地运用基础知识解决教学过程中的难点，从而提高他们通晓所学知识点的能力，达到全面提升专业素质和人文素质的目的。例如，在相图的学习中，尝试让学生利用所学的物理、化学知识换位讲授一元相图和二元相图的基础，一方面使他们学会对所学知识点进行归纳和演绎，另一方面提升他们的口头表达、演讲技巧。
4 充分、恰当地采用现代化多媒体教学方法，并辅之以动画，实现图、文、声、像的视听一体化教学。特别是对那些教学难点和需要丰富空间想象力的内容，形象、生动地展示在学生面前，既直观又富动感，可明显提高教学效果。
四、教学方法与教学手段
“材料科学基础”课程内容抽象、概念性强，学生在学习时容易感到枯燥难学。因此，在课堂上应常采用启发式教育，常用提问、问答或引而不发方法，调动学生的积极思维能力。在讲授时使用ppt演示文稿，尽量多用教学模型、挂图、照片和曲线图表等形象化语言。涉及部分教学内容如位错运动等，应结合动画生动地用图像演示给学生，以加深他们对课程内容的理解，提高学习兴趣。对于部分与前期知识关联度高的基本理论如单元相图，组织学生进行课堂讨论(seminar)，并以学生发言为主，让他们直接参与教学。对需要运用较多数学知识且理论性较强的内容，如扩散第一、第二定律，应多采用板书推导，加强逻辑性学习。另外，为了提高学生对那些需要有丰富空间想象力的晶体结构、金相组织的转变和识别、位错、位错增殖和缠结过程等知识难点的理解和掌握，将先进的多媒体现代化教学手段引入材料科学基础教学中，并让它们以二维或三维动画形式生动形象地展示在学生面前，弥补传统教学在时间和空间等方面的不足，以提高教学效果。在课外，还可建立qq空间，在群聊中解决课堂中来不及解决的问题，通过师生交流，提高学生探索性自学能力和学习的积极性。
在“宽口径，大平台”培养模式下开展材料科学与工程教学， “材料科学基础”作为专业必修的主干课程，突出共性教学是打好学科专业知识的必备条件。从时代的需要出发，合理选择及组织教学内容、创新教学手段和方法，使其与教学内容相互协调，是构建新时代“材料科学基础”教学体系的关键。今后， “材料科学基础课程”将继续围绕以符合时展、符合教育规律为中心开展课程建设，不断探索和实践，为成功培养宽专业人才奠定基础。
参考文献：
[1]石德珂，材料科学基础[m]，北京：机械工业出版社,2003。
[21张联盟等，材料科学基础[m]，武汉：武汉理工大学出版社,2004。
[3]刘智恩，材料科学基础[m]，西安：西北工业大学出版社,2003。
[4]donald r，askeland，材料科学与工程[上下册)[m]台北：晓园出版社，1989。
[5]william d callister，fundamentals of materials science andengineering[m]，北京：化学工业出版社,2004。
[6]胡赓祥等，材料科学基础[m]，上海：上海交通大学出版社，2006。
[7]杨雄，材料科学基础－教学大纲和教材的改革与建设[j]，科教文汇,2008，(7)。
[8]董兵海等，材料科学基础课程教学模式探讨[j]，新课程研究(职业教育)，2008，(135)：18—20。
[9]齐义辉，韩萍，材料科学基础课程的教学改革与实践[j]，辽宁工学院学报,2007，9(2)：138—139。
[10]崔占全等，材料科学基础的教学改革与实践[j]，教学研究,2007,30(1)：53-57。
关键词：卓越计划；教学改革；教学理念
作者简介：张建军（1973-），女，河北唐山人，北京石油化工学院机械工程学院，讲师；蔡晓君（1963-），女，北京人，北京石油化工学院机械工程学院，教授。（北京 102617）
基金项目：本文系北京石油化工学院校级重点教改项目的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）04-0088-02
我国的工程教育规模位居世界第一，统计资料显示，截至2010年，我国开设工科专业的本科高校1003所，占本科高校总数的90%；高等工程教育的本科在校生达到371万人，研究生47万人，全国的工程科技人员总保有量也超过1400多万，然而，大而不强、多而不精，工程教育普遍缺乏创新性和实践性，一直是困扰我国高等工程教育改革与发展的难题。[1]2010年6月，教育部启动实施了“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”），旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。“卓越计划”具有三个特点：一是行业企业深度参与培养过程，二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才，三是强化培养学生的工程能力和创新能力。[2-4]“工程材料及热加工工艺基础”作为高等学校机类和近机类学生的一门技术基础课程，在“卓越计划”的号召下，在教学理念、教学内容、教学方法、考核模式等方面都应作相应改革。
一、教学理念要更新
美国工程院院长查尔斯・韦斯特曾经指出：“拥有最好工程人才的国家占据着经济竞争和产业优势的核心地位。”很多国家都将工程科技人才培养提升到国家战略的高度。尤其是在国际金融危机以后，美国等发达国家正在通过大力发展先进制造业，重新回归实体经济，创造新的经济增长点，带来新的就业岗位，摆脱当前危机。“工程材料及热加工工艺基础”课程是今后作为一名机械工程师的必修课，高校教师面对当前的国内外现状，应迅速转变以往重理论轻实践的教学理念，切实从思想上重视工程实践教育，着力培育学生的特长与技能，为“卓越计划”的实施打下坚实的思想基础。
二、贴合机械工程师行业标准要求，深入进行教学内容改革
“卓越计划”的顺利实施重点依赖于教学内容的改革。“工程材料及热加工工艺基础”课程体现了理论与实践的高度统一，在高校进行机械工程师培养过程中占有不容忽视的地位。高校教师在围绕卓越工程师教育培养计划的国家通用标准的前提下，要深刻了解机械工程师的行业标准，以及“工程材料及热加工工艺基础”在机械工程师标准中的重要地位和作用，依据标准的要求进行教学内容的深度改革，以行业需求为导向，提升学校培养学生的教学目标。
熟悉常用金属材料的性能、试验方法及其选用。掌握钢的热处理原理，熟悉常用金属材料的热处理方法及其选用。了解常用工程塑料、特种陶瓷、光纤和纳米材料的种类及应用。掌握制订工艺过程的基本知识与技能。这些就是一名机械工程师在材料学习方面应掌握的基本技能。为此，教师在授课过程中渗透材料理论的同时，要加大在工艺运用方面的授课比重，让学生尽可能了解现今国内各种热加工工艺生产状况，掌握一定的生产工艺制定过程。此外，教师在授课过程中应增加新材料、新工艺方面的授课比例。
三、大力发展教学方法改革，提升教育质量
教学方法改革是“卓越计划”目标实现的突破口。面对“卓越计划”的最终目标，各高校应改变传统的教学方式方法，在课堂教学、实践环节、考试等方面做出成绩。
“工程材料及热加工工艺基础”课程的最终落脚点是材料理论及不同工艺过程的加工及运用。在课堂教学中，教师应大力引进实例教学，在教学手段上，可以采用已有的教学录像，也可以联合企业制作最新的生产影像资料，由于与生产实际结合紧密，学生对该部分知识学习兴趣都很高，观看完录像后，再结合学生的工程实训，让学生自己比较总结出不同工艺的特点、应用范围，最后让学生再回顾一下相关的理论基础。这样既提升学生学习热情，又为学生今后社会实践铺路。另外，在授课过程中，教师要时刻注意将新材料、新技术、新工艺渗入教学当中，开阔学生学习视野。
教师在设计课堂教学时，可适当采用探究式教学方式，通过给学生设计一定的问题，让学生围绕问题，通过讨论得出结论。当然，由于教学实际情况不同，在学时越来越少的情况下，这种教学方式尽管效果不错，但教学进程缓慢，教师只能适当采用。另外，教师在采用的情况下，一定要考虑学生人数，对于人数较少的小班教学，采用上述教学方式才会更好。对于人数多的大班，若采用问题教学，教师要适当改变教学策略，可以将学生分组，将课堂讨论部分放到课后，由学生自己组织完成，在课上由各组学生代表进行整理发言，教师给出简评，为了保证讨论过程能够在课下实施完成，要求学生做好讨论记录，教学结束后，要求学生课上对上述教学过程进行书面总结。问题教学方式的采用，有利于提高学生应用理论知识处理实际问题的能力，分组讨论的实施也有助于锻炼学生的团队意识，锻炼他们的语言表达能力。
“工程材料及热加工工艺基础”也适合采用项目教学，可以让一些学有余力的学生自愿参与教师的科研项目，让学生在学习解决的同时，学会全面考虑问题，提升学生的创造力和创新能力。
在教学过程中，教师要时刻注重学生的实践环节，通过实践促使学生加深对理论知识的理解。在实验环节，教师可以设计一些综合性分析实验，锻炼学生分析思考能力。例如，热处理工艺讲解完毕，可以给学生设定一具体材料及材料的相关性能，让学生自己设计热处理工艺及材料性能检测方法并进行实验。
在学生考核方式上，教师应改变以往传统的试卷性考核，切实针对“工程材料及热加工工艺基础”这门课程的特点，采取灵活多样的考核形式，并且要改变以往以分数来评定学生学习好坏的传统思路，变分数考核为过程考核。具体做法如下。
1.加大学生平时成绩比重，将期末考核转变为章节考核
传统的情况是学生平时成绩占20%或30%，期末成绩占80%或70%，所以学生平时学习动力不足。为改变现状，调动学生积极性，教师可以将平时成绩所占比重提高到50%或60%，将期末考试变成章节考试。由于“工程材料及热加工工艺基础”具有概念、术语多，教学内容分散、系统性不强的特点，通过上述考核形式改革，可以让学生将知识点各个击破，便于牢固掌握，还可以大幅度提升学生学习动力。
2.实践考核应与理论考核应相互结合，做到有机统一
随着教学改革的不断深入，学校教学部门的不断细化，很多高校都有独立的工程实训教育中心和基础实验教学中心，教学部门则更多地侧重于理论教学。这样的教学细化当然对提高教学水平有很大促进，但对学生的综合评价又多有不便。在“工程材料及热加工工艺基础”中，在对学生的考核评价上，在分散的理论教学和实践教学上应做到一定统一，在考核形式上应做到相互渗透。例如，在学生理论考核过程中，教师可以结合工程实训的教学内容和学生的实验环节，设计一定的综合分析题目，并且可视题目的大小采用试卷考核或论文写作等不同形式进行学生评价。
3.提升学生自学能力，并采用适当形式进行考核
作为一名机械工程师，光有扎实的基础知识是不够的，在当今知识快速更新的国际形势下，若不及时吸收新知识，就达不到机械工程师的要求。教师在“工程材料及热加工工艺基础”的课堂教学过程中注意引进新材料、新工艺介绍的同时，要激励学生自己去学习。为达到上述目的，教师在教学过程中仅做点的概述，关于具体内容可以就某一材料或工艺设计一个问题，让学生自己根据问题去寻找答案，促使学生主动学习，达到教学目的。也可以就当今科研前沿领域或大众感兴趣的问题让学生进行写作，例如可以围绕神州六号、神州七号，设定一个与材料或工艺相关的写作范围要求学生写作，这样看似与教学内容有一定偏离的教学设计，却可以极大地开阔学生学习视野，提高学生学习兴趣，也让学生了解了最新的科学前沿。
总之，在围绕“卓越计划”提升学生工程能力这一核心的引领下，面向机械工程师的行业标准，教师针对“工程材料及热加工工艺基础”这门课程的特点，重新设计教学内容、学生培养标准，并多方面进行教学内容、教学方法的改革，一定能达到工程上对人才的使用标准。
参考文献：
[1]张建勋,陈国铁.“卓越计划”背景下的工程类高校人才培养模式探讨[J].中国建设教育,2010,5(9-10):4-7.
[2]王汉成,姜乐军.论国内外校企合作模式对我国实施“卓越计划”的启示[J].淮海工学院学报(社会科学版・教育论坛),2010,8(8):14-16.
关键词：晶体学;教学内容;教学手段;研讨式教学;教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）43-0081-02
一、前言
《晶体学基础》课程是为地质学、材料科学、矿物学等专业学生在完成高等数学、普通化学和物理学等公共课程后而开设的一门专业基础课[1-4]。对于材料科学与工程专业的学生而言，《晶体学基础》课程中的晶体结构、晶体对称性、倒易点阵、晶体投影、晶体生长、晶体缺陷等晶体学基本知识，是进一步学习《X射线衍射》、《电子显微分析》、《材料科学基础》、《材料力学性能》以及《材料物理性能》等专业课程的基础[2]。在材料科学领域，调控材料的性能是人们追求的目标。如果一种材料的成分确定，那么它的电学、光学、磁学以及力学等性能将取决于材料的晶体结构类型和晶体中存在的缺陷特征（如杂质原子的浓度、位错密度和晶粒尺寸等）。因此，《晶体学基础》课程的基础知识不仅在材料科学与工程专业各门专业课程的教学中起到重要的作用，而且将对学生们将来的材料科学与工程实践起到重要的指导作用。
开设《晶体学基础》课程以前，北京航空航天大学材料科学与工程专业的晶体学教学计划主要安排在《材料科学基础》课程中，大约讲解4学时。另一方面，在《X射线衍射》和《电子显微分析》等专业课程教学过程中，过去通常要利用2～4学时来讲解布拉斐点阵、倒易点阵等晶体学知识。这使得部分晶体学知识被重复讲授，而一些重要的晶体学知识没有得到无法全面、系统和深入地讲解。基于以上原因，北京航空航天大学自2010年起对材料专业的本科2年级学生开设了《晶体学基础》课程。
通过过去几年的《晶体学基础》课程教学实践，学生们普遍反应对晶体学基础知识的理解更加全面和深入了，同时在学习与晶体学相关的其他材料专业课程时，也更加得心应手。但是，目前的晶体学教学中还存在以下3个主要问题。
1.晶体学涵盖的内容十分广泛，它是多个学科的重要基础课程，不同学科对于晶体学知识的侧重点有所差别。目前，国内《晶体学基础》的教材主要是面向地质和矿物专业而编写的[5]，其包含的内容以及章节编排次序也是为了使地质和矿物专业学生更好地掌握相关晶体学知识而设计的。所以，现有教材的教学内容以及讲授次序并不完全适用于材料专业《晶体学基础》课程的教学。
2.《晶体学基础》课程中包含着很多晶体学基本概念，同时还有非常抽象的宏观和微观对称操作以及晶体的投影操作。在以往的晶体学教学过程中，主要借助一些静态的二维或者三维图片进行讲解，其表现力度有限，无法有效地使学生理解和掌握抽象的晶体学基本概念和理论。
3.在《晶体学基础》的授课形式上，过去主要以教师讲授为主，学生主动参与较少。仅仅通过教师对《晶体学基础》中复杂空间对称变换进行讲解，难以使学生深入理解晶体中对称特点、内部质点的堆积规律以及复杂的空间概念。同时，这样也不利于学生创造性思维和解决实际问题能力的培养。
由以上分析可见，现有的《晶体学基础》教学已经难以满足材料科学与工程专业学生培养目标的要求。因此，我们有必要对该课程的教学内容、教学手段和教学模式进行改革，以充分调动学生的学习积极性和主动性，提高学生的学习兴趣，使学生真正理解和掌握晶体学知识的精髓，为学生在将来的材料科学与工程实践中打下良好基础。
二、教学内容和讲授次序的改革
目前，本校《晶体学基础》的教学课时共32学时，与地质学和矿物学专业相比，总授课时间较少[3，4]。为了在有限的教学时间内讲授材料科学专业学生所必需掌握的晶体学基础知识，有必要将那些与材料科学专业相关性不大的内容进行删减。例如，晶体理想形态和晶体规则连生方面的内容对地质学和矿物学专业十分重要，但是对于材料专业学生来说，只需要在课程绪论中加以概述就能够满足本专业的教学要求了。同时，对于后续材料科学的其他专业课程将详细讲解的知识点，也可以进行适当删减，如晶体相变、晶体物理学等内容。另一方面，对于进一步学习材料专业其他课程而需要用到的一些重要晶体学基础知识，应该增加讲解内容的深度。例如，倒易点阵、吴氏网等基础知识对于分析材料的微观结构特征至关重要，但是，现有教材中的以上相关内容过于简单，无法满足材料专业学生的培养要求，所以，需要增加相关的授课内容。
教学内容的变更促使我们进一步思考授课内容编排的逻辑性。由于晶体学授课内容和侧重点发生了变化，所以，我们就不能按照现有教科书中针对地质和矿物专业的教学目的来安排授课次序，而应该按照材料专业对晶体学教学内容的要求，研究如何安排授课次序才能更有利于本专业学生由浅入深、循序渐进地学习相关晶体学基础知识。例如，在讲解晶体宏观对称性之前，有必要先讲解一些典型晶体结构的实例，以帮助学生形象地理解复杂的空间对称操作;将晶体的微观对称和空间群知识从原教材的第七章提前到第三章[5]，使其与晶体宏观对称合并成晶体宏观和微观对称一章，这样有利于从宏观和微观相互联系的角度进行讲解;另外，倒易点阵知识应该从原教材的第一章后移到第四章，在讲解完晶体定向和晶体学符号之后，学生们熟练掌握了晶体正空间的晶面和晶向指数，此时讲授倒易点阵知识更有利于学生理解复杂的正空间和倒易空间的相互变换。
三、教学手段的改革
《晶体学基础》课程的难点是晶体宏观和微观对称、晶体的投影以及内部质点的堆积。除了采用传统的板书和二维图形对这些晶体学难点知识进行讲解以外，我们应该更加注重利用一些三维模型。例如，在讲解晶体的球面投影和吴氏网过程中，利用地球仪作为三维实物模型，能够更好地说明晶体的各个晶面在进行球面投影过程中的操作次序，以及解释如何利用吴氏网来计算晶面夹角。在讲解晶体的旋转对称时，可以利用一些特制的三维立体模型，形象地显示出不同轴次的旋转对称;另外，在讲解晶体的极射赤平投影时，可以针对一些具有特殊对称特点的宏观晶体，让学生自己动手制作相关的三维实物模型，通过观察各晶面的投影特点，加深对极射赤平投影知识的理解。
同时，为了使学生更加形象地把握各种对称变换特征和晶面投影规律，我们应该进一步利用三维多媒体软件，制作一些三维动画作为辅助教学手段[6]。这样能够通过三维旋转来观察晶体的宏观对称特点以及晶体结构中的质点（原子、分子或离子）位置，满足晶体宏观和微观对称要素及其操作等抽象教学内容的教学目的，使学生能够直观地观察不同宏观和微观对称操作的特点，从而加深对这些抽象晶体学概念的理解。
四、研讨式教学模式的改革
本校《晶体学基础》课程在开课初期的授课形式为大班整体授课，包括所有材料专业大二的学生（约150名）。由于听课学生人数较多，导致教师难以实时掌握学生的听课效果。故而，本校自2013年起对《晶体学基础》课程进行了“小班化”教学实验（每班70～80人），有效地提高了授课效果。但是，目前的教学模式基本上还是以教师的“填鸭式”教学方式为主要授课模式，学生缺乏学习的主动性，没有积极地思考问题。因此，应该实现教师和学生共同主导本课程的教学过程，通过师生之间以及学生之间“研讨式”的教学模式，使学生在研讨过程中理解和掌握《晶体学基础》的基本概念和抽象知识。针对每堂课的重点讲授内容，教师在课堂中提出相关问题，将学生分成若干小组，每组4～6人，在教师的引导下，通过学生之间反复讨论将复杂的晶体学问题进行逐步阐明，这样也有利于检验学生对每堂课知识的掌握情况。同时，将分组讨论的结果纳入平时成绩的考核体系，鼓励学生主动提出问题，并积极地通过讨论来相互启发，进而解决各个难点问题。
另外，师生应该充分利用本校在校园网上建立的晶体学课程中心平台。一方面，鼓励学生在网络上进行自由讨论，另一方面，让学生针对以上问题在课堂上以小组为单位进行发言和讨论。通过以上“研讨式”教学模式及时获得学生学习效果的反馈，从而调整讲课速度，提高学生的学习效果。
五、总结
《晶体学基础》是材料科学与工程专业的重要基础课程，应该按照材料科学专业学生应该掌握的晶体学知识，优化编排授课内容和次序，提高授课效果;利用三维晶体学动画模型，加深学生对晶体对称要素及其操作等复杂晶体学概念和理论的理解;建立“研讨式”教学模式，针对课程的重点和难点，提出学生课堂和课后研讨的主题，检验学生对授课内容的掌握情况，提高学生通过主动提问以及相互讨论而获取知识的能力，最终使学生更好地掌握材料科学专业必需的晶体学基础知识，培养学生分析问题和解决问题的能力。
参考文献：
[1]张恩.关于《结晶学与矿物学》教学模式的探讨[J].中国地质教育，2000，（4）：41-43.
[2]张英.材料大背景下晶体学课程的改革与创新[J].科技文汇，2011，（10）：71-72.
[3]何明跃.《结晶学与矿物学》教学改革探索[J].中国地质教育，2000，（4）：57-58.
[4]秦善，王长秋，鲁安怀.“结晶学与矿物学”教学改革与课程建设[J].中国地质教育，2007，（1）：130-132.
摘要：“材料科学基础”是本科院校材料类专业较为重要的专业基础课程，是专业课和公共基础课之间的桥梁。为适应高等教育改革的要求，本文根据安徽建筑工业学院材料类专业的培养目标和方案，对“材料科学基础”大平台教学进行了探讨，坚持加强基础、拓宽专业、注意理论体系的贯通融合、与专业课的衔接等原则，对材料类专业“材料科学基础”的教学内容进行了优化重组。
关键词：材料科学基础；课程体系；优化
中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）09-0119-03
随着现代科学技术的高速发展，自然科学之间更加相互渗透、融合和交叉。陈旧的基础课教学内容和体系与新的科学前沿理论的矛盾日益突出，因此，有必要对现有的知识体系和专业格局进行调整和重组，建立综合性材料科学与工程专业，以适应未来知识经济的发展对材料类专业人才的需求。“材料科学与工程”专业在教育部1998年正式颁布的本科专业目录中作为引导性专业提出，体现了材料科学与材料工程相互交叉与相互渗透综合的发展趋势，也符合社会所需复合型人才成长的要求。“材料科学基础”是该专业的一门重要的专业基础课程，担负着公共基础课和专业课程之间的衔接作用，也是研究生入学的必考课程。该课程对材料科学与工程专业人才运用理论知识解决实际问题的能力的培养、创新能力的培养、科学的思维方法的培养和整体知识结构的构建具有奠基作用。因此，我们在教学内容方面进行了改革与优化整合。
一、教学内容优化的动因
根据教育部提出的拓宽专业口径、按专业大类进行人才培养的基本思路及1997年国务院学位办颁发的新专业目录中提出的引导性专业——材料科学与工程专业，部分高校材料类的专业设置不再分为无机非金属材料工程、高分子材料与工程和金属材料，而是按照材料科学与工程一级学科进行重新设置，“材料科学基础”作为材料科学与工程专业的专业基础课，其教学内容和教学体系也进行了相应的改革。安徽建筑工业学院作为建筑类一般本科院校，其材料类专业是按二级学科进行课程设置，设高分子材料与工程、无机非金属材料工程以及电子科学与技术（电子材料方向）三个材料类专业，各成体系。其中关于材料科学基础的教学从各专业课程的安排上看，无机非金属材料工程专业和电子科学与技术（电子材料方向）专业开设“无机材料科学基础”，其重点是无机材料的结构、组成和性能之间的关系及其变化规律，内容相近；而高分子材料与工程专业未单独开设材料科学基础课程，材料科学基础中大部分相关的理论分散在专业基础课程“高分子化学”和“高分子物理”中，其中涉及较多的是制备科学而关于高温烧结、扩散、固相反应和相变过程及晶体结构和缺陷理论则涉及的较少。然而，社会需要的人才正向着复合型人才发展，材料也正在向着功能型和复合型发展，因此为了满足社会对材料类人才的要求，培养人才应具有大材料专业的理论基础，故必须对无机材料科学基础的教学内容进行合理的优化和整合，同时考虑安徽建筑工业学院的特色，构建具有自己特色的“材料科学基础”一级学科平台课程体系。
二、教学内容的优化原则
围绕材料科学与工程专业培养目标和人才培养规格构建具有建筑类一般本科院校办学特色的材料科学基础学科基础平台课程，其重点是“厚基础、宽口径”，夯实学生的学科基础知识，强化实验技能的培养，增强学生对社会的适用能力；加强相关课程的综合，一起考虑高分子材料与工程、无机非金属材料工程以及电子科学与技术（电子材料方向）三个专业的相近课程，根据无机材料科学基础、高分子物理和高分子化学课程在人才培养中的作用，对其重新定位，整体优化课程体系；同时坚持先进性原则，突出高、新、精、实的特点，紧跟学科发展前沿。
三、课程教学内容的优化
1.理论教学内容的优化。材料科学的核心内容是对结构的认识以及结构对性能的影响。性能是由结构决定的，而外界条件则控制着结构的形成，因此，研究过程是理解结构的重要环节。搭建一个合理的材料科学与工程的知识平台，达到突出共性教学的目的，根据制定的本专业培养目标、要求及培养方案，对教学内容进行了优化整合，将课程教学内容分为三部分：①相图及其应用部分。包括一元、二元、三元相图及其应用等内容。主要从热力学方面介绍物相的形成及转变的条件和规律，为材料设计和制备过程中工艺条件的确定奠定科学基础。②材料动力学部分。包括扩散、固态反应、相变及烧结等内容。该部分涉及的是高温下材料的动力学过程，是材料在生产、加工及使用过程中所必须掌握的物理化学理论基础，该部分四个过程的控制对材料的结构形成及材料性能的控制起着决定性作用。③材料的结构与性质部分。包括结晶学基础、晶体结构和晶体结构缺陷、非晶态结构与性质及固体的表面与界面，全面介绍材料的内部结构及与性能的关系。我们在课程体系的构建方面注意了如下几点：加强基础、拓宽专业、注意理论体系的贯通融合、与专业课的衔接、课程内容的先进性。充分体现宽基础，打破三大材料的原有界限，从材料科学与工程专业的角度优化整合教学内容。从各种材料的共性规律和材料科学与工程一级学科的基本原理出发，同时兼顾不同材料的个性特征，从理论范畴和科学体系层面上进行整合贯通。从固体物质的内部与表面，微观与宏观，静态与动态过程等不同角度不同层面，阐述固体材料质点的空间排列规律，晶态、结构缺陷和非晶态结构，固体的表面与界面，以及相平衡、扩散、相变、固相反应及烧结等理论基础知识，使学生掌握材料的结构，了解材料结构、组成与性能间关系的基本规律，为今后专业知识的学习和研究打下扎实的宽专业口径的理论知识基础。另外教学内容突出高、新、精、实的特点，紧跟学科发展前沿开阔学生视野。如在讲金刚石和石墨的晶体结构后补充讲解碳纳米管和石墨烯的结构；在“烧结内容学习中，简单讲述微波烧结、热等静压烧结等新型烧结工艺等。通过介绍这些科学前沿研究成果，增大学生的学习兴趣，更深的了解和认识材料专业的地位。在教学中，教师可以讲授自己的科研成果和相关领域当前的科研发展动态，将教学和科研结合起来能很大程度地激发学生的学习兴趣，拓宽学生的知识视野，提高学生的创新动力。
【论文关键词】课程建设 教学改革 材料科学基础
【论文摘要】本文根据上海工程技术大学材料科学与工程专业教学培养目标的特点,从课程体系与内容,教学理念,教学方法及手段,实践教学环节改革,考核评价方式,师资队伍建设等方面讨论了“材料科学基础”课程教改中的一些热点问题及教改实践。根据我校培养优秀工程师的办学定位,结合材料学科的发展方向,初步建立了居于“基础适度、口径宽广、应用为先”标准的“材料科学基础”课程的新教学体系,从中取得了一些较好的教改效果和经验。
上海工程技术大学是一所以培养优秀工程师为主要目标的教学型大学。根据我校的办学定位和特色,作为材料科学与工程学科重要基础课程之一,“材料科学基础”有必要在加强基础、拓宽专业知识面和加强实践训练等方面进行课程改革。
1 课程的性质
材料科学是一门揭示研究固体材料性质规律、设计及控制材料性能的科学,其目的在于揭示材料的结构与性能之间的基本关系。研究表明,材料结构是决定材料性能的核心要素,而材料的显微结构与材料的加工过程有密切的关系。因此,材料科学也需要研究材料在各种过程中的行为,这些过程包括加热过程、冷却过程、反应过程、界面过程、扩散过程、相变过程等。
“材料科学基础”是材料科学与工程学科的主干基础课程和核心课程,是材料科学与工程学科人才的基本知识和基本能力的重要组成部分,是本学科专业人才的整体知识结构、能力结构、素质结构的重要基石。根据我校的教学培养目标,本门课程的教学实践必须着眼于培养未来的材料工程师,紧贴上海市发展先进制造业的需求,结合本校材料科学重点学科的发展方向,在进行材料科学基础理论和基本技术教育的基础上,侧重进行材料开发应用、材料改性和材料加工的工程教育。
2 课程教学的改革实践
“材料科学基础”课程建设和课程教学改革的指导思想是根据专业发展规划,主动适应上海经济、科技与社会的发展对材料学科专业人才知识结构和实践能力的要求,强调理论与实践结合,在宽专业知识面上对学生进行综合素质的提高,培养既掌握材料科学与工程基本原理,又通晓材料制备与加工、组成与结构、性能与应用等系统知识的宽专业人才。作为材料学科最为基础和重要的平台课程,“材料科学基础”在学科知识构建中起着“基石”的作用,其教学内容的设定、宽度和深度决定着学生培养中关于材料学知识的基础深度和知识面的广泛程度,并影响着后续课程的展开、实施及教学效果。本着“基础适度、口径宽广、应用为先”的教学原则,我们对课程教学目标、课程体系和内容、实践教学环节、教学方法和手段、考核评估等方面进行了教学改革的实践。
2.1 课程教学目标
作为应用型本科材料专业的基础课程,“材料科学基础”课程的教学目标具有多重指向性。一方面,应打下材料科学与工程领域的基本理论基础,为学习材料专业其他知识做准备,同时也为部分学生进一步深造做准备,为此要根据不同学生的情况,有区别地加以培养;其次,要注重培养学生运用基础理论分析和解决实际问题的思路和能力,掌握材料科学与工程学科的思维方法,为今后自学材料领域的相关知识打下良好的基础;最后,根据社会经济的发展需求,强调学生对材料科技进展与人类文明及经济发展关系的认知,能从价值工程的角度研发、选择和应用材料,从环境保护和可持续发展角度评价使用材料。
2.2 课程体系和内容
在课程体系上,贯彻“基础适度、口径宽广、应用为先”的课程体系改革原则,在保持金属材料为主的专业特色的基础上,全面介绍了金属材料、高分子材料、陶瓷材料及复合材料的共性与个性特点,在材料科学理论模型的介绍上尽量拓展其适用的材料范围,如晶体结构,位错模型,界面结构模型等。教学内容的取舍以“精、宽、新、用”为原则,从材料科学与工程的基本原理出发,以固体材料结构为重点,从微观、宏观、物质内部、表面与界面、静态及动态过程等不同层面角度,阐述固体材料结构、结构缺陷及变化规律,以及固态材料的相平衡、相图、扩散、相变等,在材料应用方面,结合材料科学的理论内容,介绍相关的新材料、新工艺,如纳米材料、功能材料的最新进展,使学生对材料组成与物质结构的内在联系、材料结构与性能间关系有系统的理解和掌握,为今后相关专业课程的学习打下扎实的宽专业口径的理论知识基础。
2.3 实践教学环节
在加强实践的教学改革中,采取实验教学课程建设与学院平台实验室建设相结合的方式,推进课程实践教学的全面提高。材料科学基础的实践教学环节分为两个部分,一是课内实验,现配置了16 学时的实验课,二是单列了一门“材料科学综合实验”课程,时间安排为连续的3周。针对课程教学目标和教学内容改革的要求,重新讨论制定了课内实验内容,加大综合性实验的比重,如金属塑性变形与再结晶综合实验、金相分析综合实验等,编写了新的实验教学指导书。课内实验以学生材料学基础技能训练为目标,如金相试样的制备、金相组织观察、材料塑性变形过程组织变化的特征,强调对不同材料显微结构基本特征的掌握。材料科学基础综合实验课程的主要目的是通过一个完整的实验过程,包括明确实验目的、设计实验过程、实施实验和分析实验结果,培养学生材料科学与工程的基本素养,提高实验动手能力和分析、解决问题的能力,进一步巩固对材料科学基础核心内容,即“材料结构决定材料性能、材料加工过程与材料结构密切相关”的认知。课内实验和综合实验内容互为补充、相益得彰,取得了新教学培养模式的良好的教学效果。
2.4 教学手段和教学方法
在课堂教学和课内实验教学实践中,充分利用多媒体教学手段,自编CAI 多媒体课件,在有限的学时内最大限度的发挥多媒体教学的应用效果。一些实验室目前难以实现而对学生的学识教育较为重要的内容也通过多媒体形式使学生有一个较为直观的认识。与此同时,还对教学方法进行了相应的改进,授课力求重点突出、逻辑清晰,强调教学互动,提倡师生间平等讨论,倡导探索性和研究性的学习方法,达到理论融会贯通的目的。 "
2.5 考核方式
在课程建设过程中我们对课程的考核方式也进行了深入的讨论,大家认为合理的考核评价制度应该以提高学生的综合素质为主要目标,为此有必要改进传统的闭卷考试形式,避免“一考定终身”的方法。对此我们正在探索一种更为全面均衡的考核方法。具体考虑为将平时作业、实验报告、小论文、随堂考试和期末考试相结合的方式。重视对平时学习过程和阶段学习效果的评价,将上课听讲与课堂交流、作业习题解答的独特性及完成质量列入考评,鼓励学生自主学习、创新学习,鼓励学生发表有自洽性合理性的不同见解。在阶段学习后,设计一些随堂考试卷,随堂考试允许学生参考课堂笔记和教材,但每个学生必须独立完成试卷,重点考查学生对基础知识的应用能力,检验学生分析解决问题的能力。将实验报告作为独立考查的重要部分,注重培养学生独立完成实验并撰写规范的实验报告的能力,检验与评价学生的动手能力和创新思维能力。适当调低期末考试在学生学业成绩中的权重,例如由原来的70％降低到50％或更低,试卷内容要充分体现教学大纲的基本要求,重点考查学生的临场应变能力,对基本知识的掌握、熟练和提炼的程度。
2.6 师资队伍建设
课程建设主要依靠教师推动。近年来,我们以全面提高教师队伍素质为中心,以培养优秀年轻骨干教师为重点,在职教师再培训和引进高素质人才并重,着眼于学科可持续发展的需求,建设一支结构优化、素质良好、富有活力、具有创新能力的高水平的教师队伍,取得了很大成效。教师队伍的科研和工程实践能力有了极大的提升,在“材料科学基础”教学团队中,有校学科带头人、上海市曙光学者、校青年学术骨干等,科研及学科建设的成果反哺教学的结果,促进了学生科研实践能力的提高和材料工程意识的形成。教师团队通过公开课观摩学习,加强教学法研究,极大地提升了教师整体的业务水平和教学效果。
摘 要：新能源技术、轻量化和智能化是未来汽车的发展方向，汽车材料的创新和应用是推动我国由世界汽车工业大国走向强国的必由之路。为了培养具有源头创新能力、车辆工程和材料科学与工程学科交叉的高端人才，该文介绍了同济大学“材料-汽车-新能源复合型人才培养模式创新实验区”的培养目标和课程体系设立，为我国学科交叉和创新型汽车工业人才培养探索新路。
关键词：车辆工程 材料科学与工程 学科交叉 源头创新 未来汽车
中图分类号：G643 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）08（a）-0150-03
Subject Crossing Talent Cultivation for Source Innovation of Future Automotive Industry
Lin Jian
（School of Materials Science and Engineering，Tongji University，Shanghai，201804，China）
Abstract：New energy， lightweight and intelligent technologies are the future direction of the automobile revolution.The innovation and application of automotive materials is the one route to change Chinese automobile industry from industrial giant to the power.In order to cultivate talents with source innovation ability and subject crossing in vehicle engineering and materials science & engineering，the Materials-Automobile-New energy innovation experimentation area for inter-disciplinary talent cultivation in Tongji University was introduced in this paper.A new kind subject crossing and innovative talent cultivation system for automotive industry was also discussed.
Key Words：Vehicle engineering；Materilas science and engineering；Subject crossing；Source innovation；Future automotive
自1886年第一辆汽车诞生以来，人类社会生产与生活发生了深切的变化。汽车工业的迅猛发展，已经成为许多工业大国的支柱产业。20世纪50年代起中国开始自主建设汽车工业，并于20世纪80年代起通过大规模引进和消化吸收、自主开发，我国的汽车工业已发展成为世界汽车大国，产量占全球第一，不过在汽车技术领域与国际先进国家仍有较大差距[1]。
随着人类社会对资源消耗的大幅增加，化石能源短缺、温室效应、环境污染已成为人类所面临的一个重大问题，而建立在大规模资源消耗的汽车工业则走到了一个十字路口。为适应社会发展的需求，新能源技术、轻量化、智能化已成为未来汽车产业发展的必由之路，诸如：锂电池、轻量化材料、传感器材料等一大批汽车新材料不断涌现，成为新一轮汽车工业革命的源头动力[2]。
1 我国汽车相关本科专业人才培养现状及需求
为了培养我国汽车工业研发、技术与管理人才，国内一些高校相继建设了车辆工程、汽车服务工程等一批汽车类专业，成效显著。但目前该类专业的人才培养模式与我国汽车工业发展模式相近，即偏重于汽车生产制造和汽车服务保障，各高校车辆工程专业培养方案同质化现象较为严重[3，4]，在汽车技术源头开发创新人才培养上则有所欠缺。近年来，我国许多高校在车辆工程等本科专业教学实践中已逐渐认识到，单纯偏重于车辆机械工程领域的教学模式已不完全适应汽车产业的高端人才培养所需，因此，相继开展了跨学科培养试点。如同济大学汽车学院近年来除了在车辆工程专业中新增了“新能源汽车”专业方向外，还与工业设计相结合建立了汽车造型专业人才模式创新实验区。江苏理工学院将车辆工程与电子信息工程两个专业相结合开展了跨学科人才培养试点。许多高校相继开设了一些汽车材料类课程，为车辆工程或材料类专业课程体系中增加了一些跨学科元素。[5-7]
自古以来，材料科学始终是人类文明发展的基石、推动现代工程技术创新的源头动力。未来汽车技术的变革离不开在汽车材料领域的源头创新[8-11]。在目前国内高校车辆工程专业的课程设置中，一般偏重于机械、汽车技术方面的知识点教学，而对于汽车生产所用材料科学领域的知识点则多局限在应用范围，汽车工业人才的培养缺乏汽车材料科学与技术研发领域的积淀。
因此，为了适应国家对汽车产业发展的新需求，培养兼具汽车材料源头创新和汽车设计制造创新的高端研发和工程技术人才，同济大学材料科学与工程学院、汽车学院结合各自优势，强势联合，在国内首创“材料-汽车-新能源复合型人才培养模式创新实验区”，将新材料与新能源技术、汽车技术有机结合，重点培养服务于新一代汽车工程技术与汽车材料创新、具有源头创新思维的汽车产业领域高端人才，以满足国家发展之急需。
2 创新实验区建设理念及思路
从现有的本科培养体系来看，车辆工程专业是研究汽车等各类车辆的理论、设计及制造技术、培养从事上述领域高级研发和工程技术人才的本科专业，目前我国数十个高校开设了此类专业。该专业除了要求掌握必需的车辆工程专业知识外，还要求具备扎实的力学、电工、电子、机械、设计等方面的工科基础知识。其主干课程包括车辆工程、机械原理、理论力学、材料力学、机械设计、电工与电子技术、汽车构造、汽车理论、内燃机理论、汽车设计等。
材料类专业则是全国综合性高校大都拥有的本科专业，是一类涉及材料学、工程学和化学等方面知识的宽口径专业，其以材料学、化学、物理学为基础，重点研究材料成分、结构、加工工艺与其性能和应用。材料类专业又可细分为材料科学与工程、金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料等本科专业或专业方向，随着新材料研究和应用开发的不断深入，功能材料、纳米材料、光电子材料等一些新的本科专业也都有招生。
2014年在上海汽车集团考察时就强调，发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。未来汽车的发展必定围绕着新能源技术、轻量化节能减排和智能化方向发展，而要实现这一目标，就必须在汽车材料上的进行不断创新，才能进而实现汽车技术上的变革。
为了培养服务于未来汽车工业领域源头创新、能够从事新能源、轻量化、智能化汽车相关材料、装备及整车开发的综合性高级科学研究和工程技术人才，同济大学近年来通过不断深入研讨汽车、材料、新能源技术领域学科交叉及复合型人才培养机制，于2016年设立了“材料-汽车-新能源复合型人才培养模式创新实验区”，并正式对外招生，以培养兼具物理、化学、力学、机械、设计等工科基础知识以及材料科学与工程、车辆工程等必备专业知识的学科交叉复合型拔尖人才为目标，定位于依托材料科学与工程专业、同时与车辆工程专业开展学科交叉密切合作，在未来汽车产业紧缺人才培养上协同创新，为未来汽车工业的发展和新一轮变革提供源头推动力。
3 创新实验区的课程体系建设
在同济大学材料科学与工程本科专业课程体系中，分别开设了物理、化学类基础课程、电工、设计等工科基础课程以及大量材料类专业课程，专业总学分为175。而车辆工程为5年制本科专业，除了大量的车辆工程专业课程外，还开设了力学、机械、电子、电工等工程基础课程，5年总学分达211.5，即使在扣除其第二外语课程设置后，总学分也高达179.5学分。由于国家及学校对本科教育的总学分有严格的限制，因此，创新实验区的课程体系设置不能简单合并两个专业的课程体系，需保证学生有适宜的课堂学习强度和足够的课外学习时间。
因此，在设定实验区课程体系建设目标时，根据人才培养定位，遵循以材料科学与工程本科专业课程体系为基础、融合汽车工程核心课程教学、强化新能源技术、轻量化技术、智能化技术等特色交叉课程教学的培养模式，开展复合型人才的教学与培养工作。创新实验区课程体系在保证完整的材料类专业基础课程体系和必要的物理、化学类、电工、设计基础知识的基础上，增加车辆工程类专业基础课程和必要的力学、机械等基础课程教学内容。同时大规模开展材料-汽车-新能源技术学科交叉课程建设，在保证材料科学与工程专业必须的专业课程总学分和毕业要求基础上，同时满足车辆工程专业课程体系结构要求。
因此，在创新实验区的课程设置中，除了开设高等数学、普通物理、三大化学、电工学等理工科基础课程外，还增设了理论力学、机械原理、机械制图、制造技术基础等力学、机械类基础课程。在材料类课程中则保持了材料概论、材料科学基础、材料工程基础、材料研究方法等全部材料专业基础课程以及材料力学性能、材料物理性能、功能材料学、功能材料制备工艺基础等重要专业课程。对于车辆工程专业课程来说，则根据创新实验区培养目标开设了车辆工程导论、汽车理论、汽车构造、车用新能源及动力系统、自动控制原理等核心专业课程。与此同时实验区通过深入研讨开设了诸如汽车工程材料、新能源材料、轻量化汽车技术与材料、车用传感器技术与材料、新能源汽车产业概论等学科交叉课程，同时两院合作设立了材料专业与车辆工程专业综合实验、车用新能源技术及材料综合实验、汽车构造实习等一批学科交叉型实验实践类课程。这些学科交叉课程的设立不仅使创新实验区学分分布可满足材料科学与工程专业毕业要求，也能够满足学生在车辆工程专业继续深造和就业的要求。同时创新实验区的总学分控制在17分，保证了学生能顺利完成在4年本科阶段学习。（如图1）
为了进一步加强材料-汽车-新能源技术学科交叉领域的高端人才培养，创新实验区采用本-硕-博贯通式复合型人才培养模式，即学生通过本科阶段学习训练，完全具备同时在材料科学与工程、车辆工程专业继续学习深造、工作的能力。学生可以通过选拔进入材料科学与工程或车辆工程专业的研究生阶段学习，同时也提供赴美、英、法国等知名高校进行国际联合学位培养的机会，以培养在汽车工业领域国家急需之才。学生也可以经过本科学习直接进入汽车、新材料、新能源等相关行业工作。
4 结语
创新实验区的学生经过创新实验区的跨学科模式人才培养，将兼具材料学科和车辆工程的专业知识，材料研究和汽车工程开发相结合，在车用材料开发时直接掌握汽车应用之需，而在汽车研发和生产、维护时则明晰各类车用材料的特点和可能面临的挑战。材为车用，车以材先，对于现代汽车工业的发展和未来汽车技术源头创新具有重要意义。同济大学将在创新实验区的建设中不断探索，优化并健全实验区课程体系，并由学科交叉型本科教学逐渐向教学、科研并重的研究生跨学科培养延伸，并希望在不久将来建设成一个汽车材料相关学科交叉新专业，为我国汽车工业的创新发展提供强力支持，同时为高等教育跨学科融合式人才培养树立典范。
参考文献
[1] 吴斯.追逐数十载 中国汽车工业落后之痛缘何还在[N].现代物流报，2016-5-13（C3）.
[2] 唐科祥.浅谈汽车未来发展趋势[J].企业科技与发展， 2016（4）：148-151.
[3] 王旭飞，康芹，施绍宁，等.地方院校车辆工程专业培养方案的研究[J].中国现代教育装备，2016（4）：50-52.
[4] 陈茹雯，张雨.车辆工程专业同质化现象探析[J].科学大众-科学教育，2014（11）：156.
[5] 张兰春，赵景波，刘晓杰.车辆工程专业跨学科人才培养模式的探讨[J].江苏理工学院学报，2014，20（6）：112-114.
[6] 王天国，罗成，李建.面向汽车工业的材料科学与工程专业应用型人才培养模式的研究[J].时代教育，2015（18）：5.
[7] 常颖，李晓东，魏志勇.汽车材料类课程整合及教学模式改革研究[J].实验室科学，2014，17（6）：190-192.
[8] 牟宁博.关于汽车新材料的应用现状及发展探讨[J].化工管理，2016（4）：89.
[9] 周贺祥.汽车用新材料的应用进展[J].化工新型材料，2016，44（2）：41-42，45.
关键词：土木工程材料；教学体系；构建
室土木工程材料课程是土建类相关专业的一门重要的技术基础课，课程实用性强，与专业紧密相关。长期以来，由于课程理论部分涉及的各类材料间缺乏必要的横向联系，知识点之间的连贯性较差，学生普遍感到枯燥乏味并因此对课程失去兴趣，教学效果受到严重影响[1]。由于这门课实践性极强，因此，合理安排课内实践环节可在某种程度上弥补课堂教学的不足，提高教学效果。由于以往该课程的实验多是验证性的，且学时少，无课程实习，所以教学效果较差[2]。为此，对于该课程的教学应以拓宽学生知识面，增强其适应能力，提高其综合素质，培养学生创新精神为目标。并以此目标构建土木工程材料课程教学体系。
1.改善理论教学体系
1.1 土木工程材料课程的地位与作用
土木工程材料是以高等数学、建筑力学、化学等课程为基础的专业基础课程，同时又与建筑学、建筑结构、建筑施工、建筑工程经济等课程有着密切的联系，所以在整个教学过程中，土木工程材料的教学肩负着使学生具备常用建筑工程材料的基本知识，为在建筑工程实践中具有合理选择与使用建筑工程材料的能力，并为后续课程打下基础的使命[3]。结合我院以培养应用型人才为主要目标的办学方针，要求学生掌握适度专业基础理论知识的同时，具备一定的工程实践能力，为适应未来就业环境和自主创业打下坚实基础。所以，土木工程材料这门课程应兼顾理论知识与实验验证，在教学内容、教学方法和教学手段上改革创新，在此基础上，充分调动学生学习的主观能动性，鼓励学生自主设计实验内容，创新实验方法。
1.2 精心设计课程教学内容，构建理论教学体系
土木工程材料课程内容庞杂，毗邻知识多。如何根据课程特点，组织好教学内容，使主线分明，简洁明了，激发学生对该课程的兴趣，是精选教学内容首先考虑的问题。虽然每一种土木工程材料的性能各异，但相互之间都存在着一定的联系，因此，每堂课所教的内容不是孤立的，前后教学都会有一定的关联，授课时必须考虑内容的过渡与衔接，应与本专业开设的相关课程有机地结合，使教学内容突出重点，点面结合。
1.2.1 突出重点、删繁就简
根据专业性质，确定课程内容和要求，分清主次，哪些是必须讲深讲透的，哪些是适合学生自学的，哪些内容应该删减，哪些内容必须更新；各章讲授时必须抓住“重点”，突破“难点”，系统讲授“基本理论”。精选内容的原则是既要保证学生学到最必需的知识，打好扎实的基础，又要有一定的时间与精力去独立思考、发现问题和解决问题，以利于培养学生的创造能力。同时课程教学内容还要有一定的广度，避免过窄，使教学的对象具有一定的建材知识面。应该突出两个重点，即材料的基本性质与结构材料。材料的基本性质是研究材料具有的共性的问题，通过研究如何充分利用材料的各种性质来满足建筑物各部位的要求，对这部分内容应较详尽讲授材料的微观结构、物理性质与力学性质，不仅要清楚基本概念，还要把这些概念与工程实际紧密结合，为学生分析解决实际问题打下理论基础。结构材料能否正确使用，直接影响建筑物的安全，应围绕当前土木工程中应用最普遍的钢筋混凝土结构、钢结构等方面考虑，把水泥、混凝土及钢材三章列为重点。同时，将土木工程中使用较少的材料、叙述性的部分以及先后课程重叠覆盖部分的内容删减，或安排自学。如木材、装饰材料等。
1.2.2 加强理论
土木工程材料是建立在相关专业学科基础上的综合性学科，就整个土木工程材料课程而言，物理、化学、数学、力学等都是它的基本理论，各类材料又有各自的基本理论。在教学中，可以以材料科学的观点去充实课程的基础理论知识，在重点章节中，应尽可能以基本理论为纲领，覆盖全章内容，深入浅出地阐明问题，为学生认识和掌握材料性质及应用的途径和方法提供必要的基础理论知识。同时，不断提高教师自身的业务素质，完善知识结构，丰富文化底蕴，加快知识更新，储备丰富的有关材料研究和应用的实例，是精选教学内容、提高学生学习兴趣、改善教学效果的必要条件。
1.2.3 追踪前沿
为了使学生更好地掌握基本理论知识，了解学科前沿发展方向，必须深化课程内容设置，精心组织教学内容。在教学中，对当前大量使用的传统材料，要介绍其成熟的理论和实践应用经验；对不断涌现的新材料、新技术和新的研究成果要有选择地及时向学生介绍。首先在课程内容设置上要求新，就是将最新的材料方面的科技信息安排在教学内容中，如近年来高性能混凝土发展迅速，在讲述混凝土这一章时，就应增加高性能混凝土的制备、使用性能及国内外应用高性能混凝土的现状等内容；再如节能建筑使用的保温隔热材料；高等级公路使用的新型路面材料等，以使学生对国内外的材料发展动态有个基本的了解，以保证教学始终追踪学科发展前沿。其次要及时地将教学研究和科研成果引入教学中，让学生了解老师的科研情况及成果，以激发学习兴趣，提高教学效果。第三是注重前后内容的衔接，就是处理好课程内容中基础知识与前沿知识的内在关系；处理好经典理论知识与现论的关系；处理好课程内容的详略安排。在授课时将相关知识理成一条主线：即各种土木工程材料的制备—各种土木工程材料的组成—各种土木工程材料的建筑性能—各种土木工程材料在建筑工程中的实际应用，贯穿始终。采用这条主线编排教学内容，使之章节分明，详略得当，具有系统性。要求学生了解前沿知识，并及时查阅相关资料，掌握其特点，与基础知识联系起来，理解其理论上的发展和应用上的创新，同时要求学生用掌握的专业知识来分析解决相关问题[4]。
关键词：航空材料 教学内容 教学深度
中图分类号：G642.4 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2014.05.030
1 引言
在现代材料科学与技术的发展历程中，航空材料一直扮演着先导和基础作用，机体材料的进步不仅推动飞行器本身的发展，而且带动了地面交通工具及空间飞行器的进步，发动机材料的发展则推动着动力产业和能源行业的推陈出新。“一代材料，一代飞行器”是航空工业发展的生动写照，也是航空材料带动相关领域发展的真实描述。可以说，航空材料反映结构材料发展的前沿，航空材料代表了一个国家结构材料技术的最高水平。近年来，各个航空类院校针对材料专业、机务维修专业、航空工程等专业纷纷开设航空材料课程，也出现了很多航空材料方面的教材，比如，哈尔滨工业大学出版社出版的《航空材料学》，国防工业出版社出版的《航空航天材料》，《航空工程材料》，西北大学出版的《航空材料及应用》。这些教材内容各有特点，有的是偏重于材料的基础知识，而真正关于航空用材的内容一带而过，有的是偏重于介绍航空材料的性能及研究进展，系统性不足。由于不同专业的培养目标不同，材料方面的基础知识掌握情况不同，航空材料课程内容必须具有针对性，不能搞一刀切，针对不同专业，课程定位和教学内容都应各有侧重。不应拘泥于某一本教材，要对教学内容进行针对不同专业的整合。
2 材料专业的航空材料课程内容
材料类专业一般从大学二年级就开设了材料科学基础，以后又陆续开设材料力学性能、材料物理性能、材料时效分析、功能材料、工程材料、材料加工成型原理与工艺等课程，通过这些课程的学习，学生已经很系统的掌握了材料的结构、性能、加工、使用性能之间的关系。所以航空材料课程的定位应该是专业课。从教学内容上，要舍弃材料科学基础的内容，舍弃大量基本原理、基本概念和方法，舍弃工程材料中重点讲述的一般钢铁材料的内容，重点讲述基础课程中所没有涉及的轻合金及高强钢、高温钛合金、镍基高温合金、金属间化合物、复合材料、航空用功能材料。介绍航空用材的发展趋势及科研走向，性能提高的主要障碍及克服的方法。不仅使学生对现有航空材料有所了解，同时激发学生对航空材料做进一步研究的兴趣。课程内容可做如下整合。
2.1 航空用结构材料
课程内容应以航空结构材料为主，重点讲授机体及发动机用结构材料。课程安排如下。
2.1.1 轻合金及超高强度钢
轻合金和超高强度钢都是航空飞行器的主要结构材料，其主要特点是比强度高、综合性能好。铝合金是应用最早的航空材料，具有密度小、塑性好、耐腐蚀、易加工、价格低等特点，至今仍被大量用于制造飞机机体材料。钛合金比强度高、热强性好，它的发展一开始就与在航空工业中的应用联系在一起，目前越来越多地被用于制造飞机机体和发动机的压气机等部位，在航空工业中占有越来越重要的地位。镁合金比铝合金和钛合金的密度更低，近年来由于其耐腐蚀性等问题得到一定程度的改进，使其在航空中的应用有上升趋势。超高强度钢主要用于制造飞机机体的重要承力件，在飞机用材中占有一定比例。
2.1.2 高温金属结构材料
高推重比、低油耗率发动机的关键是高温结构材料。发动机材料服役的基本环境特点是：高温，高载荷，高氧化腐蚀，高性能重量比，高可靠性与长寿命。针对服役的特点，选择材料出发点为：可承受的最高温度，高温比强度与比寿命，高温抗氧化能力，韧性，导热性，加工性。镍基高温合金由于具有最佳的综合性能一直是航空发动机涡轮和叶片材料的主要用材，各种新的加工方法的使用都是为了近一步提高它的性能，比如，定向凝固技术、单晶铸造、定向共晶自生技术、合金提纯等。随着涡轮前温度的不断提高，替代材料也成为研究的重点，在对比了陶瓷材料和金属间化合物六点性能之后，金属间化合物及以它为基的复合材料因为具有更高的耐热性和一定的塑性成为非常有前景的高温金属结构材料。
2.1.3 现代复合材料
复合材料是由两个或两个以上独立的物理相组成的一类固体产物。现在人们可以更能动地选择不同的增强材料和基体进行合理的性能设计，再采用多种特殊的工艺使其复合或交叉结合，从而制造出高于原先单一材料的性能或开发出单一材料所不具备的性质和使用性能，比如现代复合材料有高的比强度和比刚度，成为现代飞行器首选的结构材料之一。复合材料在飞机中的用量不断提高，在最新的波音787和空客380中的用量已经分别达到了30%和60%，作为结构材料最有前景的当属金属基或金属间化合物基复合材料和陶瓷基复合材料。
2.2 航空用功能材料
航空用功能材料主要指飞机机载设备用材，包括飞行保障设备、辅助动力装置设备、电子设备和武器设备四大类。机载设备用材的关键材料主要是各种微电子、光电子、传感器等光、声、磁、热的高功能及多功能材料。重点发展高灵敏度红外探测材料、高透过率红外罩材料、电致伸缩和磁致伸缩陶瓷材料、双脉冲点火发动机舱隔板材料、激光倍频材料、高强度激光材料、双模制导头罩材料、零膨胀微晶玻璃材料和极高反射率镀膜材料等。
3 非材料专业的航空材料课程内容
机务维修、航空工程等专业的没有系统学习材料类知识，对大量材料科学与工艺相关概念、术语等难以理解，针对这些专业的航空材料课程首先要对材料科学与工程的基础知识、基本概念和原理进行简要的介绍。
3.1 材料科学与工程基础知识部分
摘 要：文章以安徽农业大学为例，分析高等农林院校新建材料科学与工程专业的特色，即在于以农林生物质材料为主要教研对象，因具有循环再生及环境友好等特征，成为21世纪热点发展领域，在时代需求、发展方向与专业依托等方面富有特色，并结合其专业创建过程中的师资队伍建设、专业性教材建设、实践教学与创新创业等问题，提出采取夯实学科基础、加大人才引进力度、加强专业基础建设、优化实践教学体系、开展创新创业教学等措施，提高学生的综合素质和能力，以实现人才培养目标。
关键词：高等农林院校；材料科学与工程；特色；路径
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2017）05-0030-03
材料是国民经济建设的物质基础。材料科学是21世纪的支柱学科和技术先导，是众多学科发展的坚强后盾，材料在某些领域已成为制约我国关键技术的瓶颈。随着经济快速发展和国际竞争的加剧，高新材料的地位日益凸显，社会对材料科学与工程专业技术人才的需求越来越高。
材料科学与工程专业是一门主要涉及物理、化学、计算科学、工程学和材料学的综合叉学科，其内涵极为丰富，涵盖金属材料、冶金、无机非金属材料、高分子材料、材料物理和材料化学等二级学科，是研究材料的组成与结构、合成与制备、性质及使用性能、测试与表征等四个基本要素及其相互关系与制约规律的一门科学[1-2]。
目前，我国大部分院校开设有材料类及其相关专业，根据院校自身发展特点，大致分为两种类型：一类存在于理工院校，与冶金、机械、金属、非金属和高分子材料交叉融合，侧重于从实际应用领域来探求新材料的制备、性能评价与使用；另一类存在于综合性大学，由物理学和化学孕育并分化形成材料物理与材料化学，侧重于基础研究方向[3-4]。由此可见，基于不同起点和研究重点，这两类材料学科研究方向在发展中自我完善又相互靠近，形成了基础研究与应用研究逐步融合发展的方向。
一、新建材料科学与工程专业的特色
（一）时代需求方面
随着时代的发展，材料科学与工程研究方向正从传统领域向新型生物质功能材料拓展，农林生物质材料主要以木本、禾本和藤本植物及其加工剩余物和废弃物为原材料，通过物理、化学和生物等高科技手段，加工成性能优异、环境友好、附加值高的新型材料[5]。2010年教育部明确提出要大力发展互联网、绿色经济、低碳经济、环保技术、生物医药等关系到未来环境和人类生活的重要战略性新兴产业，要加大战略性新兴产业人才培养力度，支持和鼓励有条件的高等学校申报与战略性新兴产业相关的专业，其中新材料产业中的新型生物质功能材料就是优先申报的领域[6]。目前，高等农林院校每年向社会输送此类人才最多400人，远远不能满足国家未来战略性新兴产业发展对人才之需求，在此背景下，安徽农业大学成功申报了材料科学与工程专业。
（二）发展方向
所谓专业特色是指学校根据所具备的优势条件，经过长期的办学实践逐步积淀形成，具有优于其他学校的、独特的、稳定的、鲜明的个性特点并为社会所承认的专业风格[7]。高等农林类院校在农业和林业等方面积累了深厚的研究基础。
随着我国经济的快速发展，能源等资源供给存在巨大缺口，已成为可持续发展的瓶颈。目前，世界上每年主要以石油为原料生产约1.57亿吨的高分子聚合物，同时产生8000多万吨的塑料废弃物，从理论上讲，聚烯烃塑料在环境中自然降解需要200年甚至100万年的时间，大量的废弃塑料积累在环境中，给环境修复带来了巨大的压力和破坏，而且石化资源是有限的。可再生、可循环利用、无污染的植物资源在自然界中储量丰富，发展潜力大，加快生物质资源的培育、研究和利用，发展农林生物质材料产业，对缓解资源与环境压力意义重大，符合可持续发展和循环经济的理念，将成为不可逆转的历史潮流[8]。我国生物质资源品种及产量位居世界前列，年均生产量约21亿吨，其中仅农业秸秆年产量就达7亿吨，目前只有约5000万吨得到初级利用，发展潜力很大[9-10]。农林生物质材料作为材料科学与工程专业的研究对象，其发展前景具有不可替代的优势，专业性人才的培养势必能够推动生物质材料研究的步伐，满足社会对人才的需求。
（三）专业依托
全国大约有7所高等农林院校在木材科学与工程本科专业基础上，以新型生物质功能材料为方向新建材料科学与工程专业，借助木材科学与工程专业的传统优势，短期内提升材料科学与工程专业发展的水平和质量。安徽农业大学是一所具有80多年办学历史、学术积淀深厚的省属重点高等农林院校，长期以来，与林业生物质材料相关的林业工程、农业工程、纺织工程等学科得到了飞速发展，在木材功能材料、纤维功能、农作物秸秆改性材料等方面已取得了一系列的研究成果，具有较好的学术积淀和较强的师资队伍。安徽农业大学以木材科学与工程实验室、林产化学与工程实验室、高分子材料与工程实验室、纺织材料实验室等为基础，整合现有资源，进行优化组合，创建了材料科学与工程专业，培养生物质材料与工程专业人才，满足了国家和安徽省新型战略产业发展之需要。
二、新建材料科学与工程专业面临的挑战
新建材料科学与工程专业面临的机遇与挑战并存。如何抓住机遇迎接挑战，需要认真剖析建设过程中的诸多“障碍”，才能将挑战转化成机遇。
（一）师资队伍建设
新专业师资队伍存在的问题主要集中在教师资源少，专业教师年轻化，教学科研成果缺乏积淀上，因此如何在短期内建立起职称结构、学历层次、年g梯度合理的师资队伍，是新专业建设亟待解决的关键问题。
（二）专业教材建设
以生物质材料为发展方向的高等农林院校新建材料专业，由于办学时间短，针对生物质材料的系列教材缺乏，目前选择的或是理工院校，或是综合大学同类专业的教材，或是农林院校相近专业的教材，因此针对性、系统性不强，生物质材料特色不明显，教师和学生都不甚满意。
（三）实践教学
实践教学作为人才能力培养的核心，在“双创型”、“复合型”人才培养过程中起到十分重要的作用。新专业在建立之初，通常存在实验室建设不完善，实习基地建设不规范，实习点较少，创新实践活动缺乏新颖性等问题。如何建立“网络化”、“系统化”的实践教学模式是创新型人才培养的关键。
（四）创新创业教育
大学生就业形势严峻，缓解就业压力的一条重要途径是走创新创业之路，学校有责任培养他们的创新创业意识和能力。我们都知道要o学生一杯水，教师得有一桶水的道理，因此，创新创业教育的质量和效果，首先取决于学校及教师自身创新创业的水平，这就为学校和教师提出了新的更高要求。显然，对于新建专业，教师的精力更多尚在适应课堂教学的努力中，自身创业经验缺乏，教师和学生创新创业水平亟待同步提升。
三、新建材料科学与工程专业的发展路径
在新建材料科学与工程专业的过程中，为了弥补发展中的不足，解决发展瓶颈，提升专业发展层次，针对材料科学与工程专业知识特点，进行教学体系改革，调整专业知识结构，变革教学方式，不断优化专业基础建设，解决建设过程中出现的问题。
（一）夯实学科基础，拓宽专业口径
农林院校材料专业虽然以农林生物质材料为主要方向和特色，但课程的设置要充分考虑材料学科的共性基础，考虑多学科的交叉融合，使得培养的学生既有学科特色，又有广泛的社会适应性，如安徽农业大学开设了理论力学、材料力学、高分子化学与物理、物理化学、高分子材料学、生物质资源材料学、复合材料学、材料装备学和胶合材料学等基础课程，学生毕业后的就业或深造可在高分子材料、以植物资源为基础的生物质材料及复合材料等领域，为学生今后的发展奠定坚实的基础和宽广的空间。
（二）加大人才引进力度，建设结构合理的教师队伍
师资队伍的水平是办学质量的根本。新建专业的教师紧缺，是亟待解决的最重要的工作之一。虽然有校内传统相关专业部分教师能够承担新专业的教学，但仅仅是一种应急措施，教师知识构成的局限性、师资整体结构的系统性，都远不能满足新专业建设和发展的需求，因此师资队伍的建设刻不容缓，必须要加大人才引进的力度，采用灵活多变的政策广纳人才，包括从师资队伍充沛的老牌兄弟院校、科研院所等，通过人才合理流动，实现教师资源的优化配置。同时要加强对新进青年教师的培养，激励他们参与国际、国内访学交流和社会实践，促进师资队伍快速成长。如安徽农业大学在人事引进制度上采用“一人一议”政策，最近从国外著名大学引进1位材料专业的30岁博士后，并破格聘他为教授。
（三）加强基础条件建设，全面服务新专业的发展
在新专业建设之初，教材、实验室、实习基地等基础条件都很不足，对这些基础条件必须同步建设，才能在短期内适应新专业教学所需。
1.教材建设。教材是学生课堂前后预习和温故知新的物质条件，必须跟进，但新建专业教材的配套性总是不尽如人意，虽然现在教材版本繁多，表面上选择余地很大，但不可否认，粗制滥造现象也不罕见，因此对现有教材的选取必须高度重视，要充分发扬民主精神，集思广益，将真正优秀的、适合的教材甄别出来。同时加强教材编写力度，对尚不成熟的脚本，先作为讲义印发给学生，经过一届学生的试用，在修改完善后正式出版，逐步建立起一套针对性强的教材体系。
2.实验室建设。实验室建设是新专业建设中资金投入最大的部分，涉及实验用房的建设、实验仪器设备的购置及实验教师的培养等诸多方面，牵涉面广，需要学校多部门的磋商协调。往往基础课实验条件建设容易实现，因为基础课实验内容的刚性强，建设思想易统一；而专业课实验室建设弹性大，投入多，易受到挤压或拖延，但专业课实验室恰恰是体现专业特征的地方，是学生创新训练的主要场所，也是教师科研的主要依托，因此在实验室建设中，对建设目标的充分论证、建设过程的细致规划，是专业实验室建设得到学校理解支持的关键。如安徽农业大学在材料科学与工程新专业实验设备购置方面，近三年投入300多万元。
3.实习基地建设。实践教学离不开实习基地，离不开相关行业的企事业单位。让这些企事业单位乐于接收学生的实习，必须从实习安全、产学研合作、人才输送与就业等多方面为企业着想。学院动员所有领导和教师主动出击、多方联系，在诚信的基础上，解除企业对学生实习的顾虑。如安徽农业大学在竹材的基础研究方面具有较多成果，积极探讨竹材深加工的应用方向，因此与安徽龙华竹业有限公司达成了合作共识，建立了良好的校企合作实践教学基地。
（四）优化实践教学体系，提升学生的实践能力
实践教学是确保学生理论联系实际、学以致用的重要环节，这也是工科专业的一个重要特征，材料科学与工程专业更是如此[9-11]。如安徽农业大学为了学生将来更快地适应工作需要，成为社会需要的精英人才，在专业课设置中几乎都有配套实验，根据教学内容，加强理论与实践的结合，为了突出实验教学的全过程化，通过开设综合性、设计性实验，进一步提高学生的创新能力。
（五）开展创新创业教学，提升学生的创新能力
校内的创新创业教育需要鼓励和氛围，通过宣传大学生创业先进典型，培养学生创新创业的意识、信心和勇气；通过创新创业讲座和科研活动，形成以项目和社团为组织的“创新创业教育”实践群体，如安徽农业大学每年开展“创客”大赛，每个班级组成若干团队参赛，让学生在参赛过程中得到锻炼和提高。另外每年都有部级、省级和学校创新基金项目，鼓励二年级以上的学生组团申报，到大四时，基本上每位学生都是创新基金项目的参与者。
此外，创新创业需要走出校园、走进社会，从专业的角度去发现问题、需求和不足，寻找专业的创新点，进而发现创业的切入点，提升创业的竞争力。要求学生走进社会，首先教师要密切与社会的联系，如安徽农业大学对新建专业给予一定经费上的投入，支持教师通过参加学术会议、加入行业协会等途径，开拓社会资源，为学生搭建创新创业训练的桥梁和平台。
四、结语
材料科学与工程专业已呈现出与多学科相互渗透、交叉综合的发展趋势，以生物质资源为材料主体是高等农林院校材料科学与工程专业的特色，顺应了当今社会经济对高素质人才需求。它在新建过程中出现了一系列的问题，这些问题要在实践中予以解决，最终目的是为了办好新专业，引领新专业走入正轨，迈向一个较高的发展平台。因此，我们要探索出一条适合我国国情的、具有国际化与工程背景、富有创新创业精神和实践能力的高素质材料类人才培养的路子，提高我国材料工业水平并使之具有可持续发展能力，使我国尽快从一个材料大国走向材料强国。
参考文献：
[1]何宇声.复合材料在材料科学技术中的作用和地位――迎接二十一世纪挑战[J].玻璃钢/复合材料，2001，（1）.
[2]杨振华，彭万里.地方综合性大学材料科学与工程专业教学改革与实践[J].企业家天地，2013，（4）.
[3]杜双明，王晓刚.材料科学与工程概论[M].西安：西安电子科技大学出版社，2011：1-3.
[4]赵东，王洋，洪翔飞等.农林院校材料科学与工程专业建设路径及规律探析――基于问卷调查结果和AHP分析[J].中国农业教育，2015，（4）.
[5]鲍甫成.发展生物质材料与生物质材料科学[J].林产工业，2008，（4）.
[6]陈礼辉.充分利用可再生资源、大力发展生物质材料[J].中华纸业，2009，（24）.
[7]董先明，倪春林，禹筱元等.农林院校材料类专业实验教学平台的建设初探[J].实验室科学，2013，（4）.
[8]杨文斌，宋剑斌，陈寒娴等.材料科学与工程专业培养模式探讨[J].中国校外教育，2013，（9）.
[9]刘伟东，石萍，齐锦刚等.材料科学与工程专业实验教学体系建设与实施[J].辽宁工业大学学报：社会科学版，2014，（5）.
[10]陈一伲张雪辉，朱志云.材料科学工程专业教学工程专业教学改革研究[J].中国电力教育，2011，（19）.
[11]罗丙红，周长忍.浅谈材料科学与工程特色专业的建设思路[J].广东化工，2011，（3）.
收稿日期：2016-08-29
关键词：高职；高分子材料化学基础；内容；改革
《高分子材料化学基础》是高分子材料加工技术专业一门必修的专业基础课，是以高中（包括中专、技校、职高）化学基础为起点，以高分子化学知识为核心内容，融入高分子化学所必要的无机化学、有机化学、物理化学知识，构建本专业基本的化学知识体系，培养本专业所需化学实验操作基本技能，为学习后续的《塑料材料》、《高分子材料成型加工基础》、《塑料测试技术》、《塑料混配技术》、《塑料成型技术》等课程打基础。显然该课程是高分子材料加工技术重要的专业基础课。但从目前该课程的内容体系来看，学科体系明显，内容体系仍是无机化学、有机化学、物理化学及高分子化学知识体系的机械组合，其结果是课程内容多而杂，理论深而涩，给该课程的教学带来困难而且教学效果欠佳，可以认为目前该课程体系无法适应高职教育的要求，所以很有必要对该门课程的内容进行改革。
一、课程教学内容改革的依据
本门课程教学内容改革的依据主要考虑如下三点：第一是考虑高分子材料加工技术毕业生主要就业岗位对化学知识、技能及态度的需要，保证毕业生在就业岗位上具有够用的化学基础知识与从事化学实验室工作的技能；第二是考虑毕业生职业生涯发展的需要，要让学生掌握能够支持其进一步提高其专业水平所需的化学知识，为他们的职业发展提供后劲；第三是考虑目前高职生源的高中化学知识的掌握程度以及学习能力的实际情况。
为了掌握高分子材料加工技术专业毕业生的主要就业岗位对化学基础知识、技能及态度的要求，我们对湖南塑料行业校企联盟企业进行了走访调查，调查的主要企业有湖南路路通塑业有限公司、湖南神塑科技有限公司、南车集团时代工程塑料有限公司、湖南科天新材料有限公司、湖南省塑料研究所、湖南益达塑业有限公司、株洲三鑫塑胶科技有限公司、株洲创业塑料有限公司，另外还对25家塑料加工企业通过电子邮件发送调查表进行了调查，28家外省企业进行了电话访问调查，调查塑料加工企业达到61家。调查结果表明我校高分子材料加工技术专业毕业生就业主要有四大技术工作岗位，分别是塑料挤出技术员岗位、塑料注射技术员岗位、塑料配方技术员岗位、塑料测试技术员岗位。我们根据这四个主要技术岗位所需要的化学基础知识进行了问卷调查，发出问卷调查表207份，回收调查表198份。《高分子材料化学基础》教学内容需求调查表如表1所示。
从调查表中我们可以看出，《高分子材料化学基础》七个单元的内容对我校毕业生主要就业岗位都是需要的，其中以塑料配方技术员对《高分子材料化学基础》知识要求最高，统计需要数据达到1247次，其它三个就业的主要岗位对《高分子材料化学基础》内容要求相关不大，均超过了1100次，就业的其它岗位对本门课程的要求相对不高，只有934次。由此我们可以得出，《高分子材料化学基础》对本专业主要就业技术岗位来说非常重要，但对在其它岗位上就业的毕业生重要性相对降低。就各单元来说，以“碳链高聚物及其单体”单元最为重要，调查表中统计次数达964次，调查企业对象认为最不重要的内容是“高聚物合成”单元，只有573次，其次不重要的是“高聚物化学反应”单元，为707次，其它单元的统计次数多在800次左右，这几个单元的内容是可以认为是很重要的。
通过本次调查，我们知道了《高分子材料化学基础》哪些内容对毕业生就业岗位是最重要及很重要的，哪些内容相对不重要，为我们对《高分子材料化学基础》课程教学内容的选取找到了可靠的依据。
对于教学内容的选取我们也不能完全采取实用主义的办法，也就是说不是采用学生在企业的就业岗位用到那些知识我们就教授那些知识，高等职业教育属于国民教育序列中的高等教育，还需要考虑学生职业生涯的发展，也就是说为学生提供能够支撑其后续发展所必需的化学基础知识。采取的措施是在学生高中化学知识的基础上，将高等教育层次的化学基本的原理、理论融入各教学单元中，提高学生化学基本知识与技能，达到高分子材料加工技术专业大专层次所必需的化学基础。
同时我们还要考虑目前高职生源的实际情况，目前高职生源一般来说对高中化学课程掌握的情况不理想，学习能力也有待提高，所以我们选取《高分子材料化学基础》内容时也不能脱离生源基础的实际情况，没有必要将过深的化学理论纳入教学内容，不然学生无法掌握教学内容，反而造成不利于提高教学质量的影响，如结构化学的内容、化学反应机理的动力学分析等内容不必作为《高分子材料化学基础》的内容，以往的教学实践也证明过深的教学内容对学生学习本门课程是不利的。容易造成学生失去学习的信心与兴趣，从而从整体上影响课程教学效果。
二、教学内容的整合
如前所述，目前《高分子材料化学基础》的内容体系是无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学等多门化学课的机械组合，每门课的教学课时在以往的教学中都在100个学时以上，即总课时在400学时以上，要在96学时的《高分子材料化学基础》这门课教授完原来400学时以上的内容，显然不对教学内容进行整合是不可能教授完相关内容，所以必须对高分子材料加工技术专业化学基础的教学内容进行整合，整合的依据就有前面所述的三个考虑。在课程内容的整合过程中，必须防止以前出现的几大化学内容简单的机械的组合，为此要正确把握好这几门化学基础课中相关内容的整合和优化，按照高分子材料加工技术专业人才培养目标对知识、技能及态度的要求，科学地进行“综合”，严格地把握好对相关课程内容“取”与“舍”的尺度。课程内容整合是为了改变以往按单一学科系统分别设置课程，各课程自成一体，缺乏联系，重理论而轻实践的现象和课程与课程间的内容重复，为此我们重新设计了《高分子材料化学基础》的内容结构体系，课程内容体系如表3所示。
从《高分子材料化学基础》教学内容新体系可以看出，新的内容体系打破了原来的几大化学课程内容机械组合的学科体系，考虑课程的职业性，是根据本专业毕业生就业岗位对本门课程知识、技能及态度的需要来设计内容，没有学科体系的影响。将无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学这四门课的内容根据职业岗位的需要进行了取舍，整合为一门课程，即《高分子材料化学基础》。需要调整课程结构，重新优化课程内容，处理好相关内容的衔接。高分子材料化学基础以高分子材料为主线，无机化学部分容入各教学单元中，有机化学与高分子化学知识密切结合，物理化学内容也容入相关教学单元，舍去过深理论性教学内容，教学内容结合实际，提高学生学习本门课程的兴趣，从而提高教学效果。课后最后一个单元是综合训练，教学内容有高分子溶液的配制、常用高分子材料的鉴别及聚乙烯醇涂料的制备实验等，这些教学内容结合生产及生活实际，很好地实现了课程教学目标，教学实践证明，学生在学习这些内容时兴趣昂然，取得了较好的教学效果。
三、课程整合注意问题及效果
关键词：创新人才培养；本科教育；基地班
高校是培养人才的前沿阵地，肩负着人才培养的光荣任务，制定合理的人才培养方案和科学的管理制度是高素质人才顺利成长的有力保障。材料科学与工程创新基地班是郑州大学在工科院系设立的第一个人才培养实验班，实行精英型个性化培养方案，注重厚实的基础知识教学，进行全新的创新能力和科研素质的培养，以培养具有材料科学专业思想、熟悉掌握材料科学的基本特点最终能够制造先进材料的精英人才为目的。这一人才培养方案的实施为解决我国面临的高层次创新型人才匮乏等难题提供了有效途径，有望打开创新人才培养模式的新局面，加快我国从人力资源大国向人力资源强国转化的进程，为人才规划实施作出应有的贡献。
一、材料科学与工程创新基地班的定位
郑州大学材料科学与工程创新基地班于2006年12月正式成立，其定位为：“立足于为河南经济建设和社会发展服务，发挥学科齐全、梯次结构合理的优势，本科与研究生培养并重，全面提升学科、专业实力和水平，努力建设成为培养工程应用和科学研究创新型人才教学研究型学院。”依据学院学科和教学基础，结合所承担的国家教改项目“发挥学科与区域优势，构筑材料三级实践载体，培养具有创新意识的应用型人才”，以“厚基础、宽专业、重创新、高素质”的复合型人才为目标，培养适应未来发展要求具有科学前沿意识、创新精神和创业能力的高级研究型人才和实践应用型人才。
二、材料科学与工程创新基地班的培养方案
围绕专业建设和人才培养目标，材料科学与工程创新基地班对本科生的培养方案进行了较大规模的调整，体现了素质教育和创新教育理念，并遵循人才成长规律，注重系统性、前沿性和适应性，强调材料科学类课程与材料工程类课程的协调统一和同步建设。在学校政策引导和学院学科发展的统一要求下，构建起“平台+模块+课程群”的课程体系，其中平台课程注重学科基础教育，强调重视教育、体现宽口径；模块课程突出学科发展特色，设立了高分子材料科学与工程、无机非金属材料科学与工程、金属材料科学与工程三个模块，课程分别由主干课和实践教学环节构成；课程群由学科选修课和跨学科选修课组成，总学分控制在173学分。改革后的教学培养计划既体现了“厚基础”，又体现了“宽专业”，并强调学生创新能力的培养，在主体培养应用型人才的基础上，分层次、分步骤培养不同的人才，适应不同应用领域的需求，分别从事应用实践、技术创新、科研管理等工作。
1.注重基础，夯实理论教学
在课程体系方面，基地班强化国外名校、名教材英语教学课程和研究性教学课程，采用国际上通用的原版教材、自编教材及国内优秀教材，知名教授讲授基础课和专业课，采取双语授课。主要课程有高等数学、大学物理及实验、线性代数、物理化学、材料科学与工程基础（部级精品课程）、材料近代研究方法（英文）、材料成型原理、材料科学与工程导论、工程制图、普通化学、电工学、工程力学、机械设计基础、高分子化学（英文）、高分子物理、材料成型原理、合金及熔炼、无机材料科学、无机复合材料学（英文）、陶瓷工艺原理（部级精品课程）等。
在教学计划方面，实行第一、二学年所有课程打通，第三学年第一学期部分课程打通，第三学年第二学期必修课和全院范围内的限选课组中任选相结合。
2.加强技能，拓宽专业知识
基地班覆盖材料学、材料加工工程以及材料物理化学等领域，以金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的合成和成型加工为重点，学习现代新材料、新技术所依赖的基本知识和技能，掌握材料合成原理、工艺、结构与性能之间的关系，进行各种材料的成分设计、合成、成型加工和应用。
3.重视创新，强调因材施教
在夯实学生科学文化知识基础的同时，基地班还着力培养学生的创新精神和创新能力。
在实践教学环节，引导和鼓励学生尽早进入实验室参与科学研究。近三年内，学院已经有12个由学生主持的实验项目获得国家大学生创新实验项目支持，其中大部分学生是基地班的。学院实验中心对基地班学生全面开放，学生可以利用课余时间在实验中心开展实验实践活动，全面提高自己在实验中发现问题、分析问题和解决问题的能力。
此外，学院还积极与校内外部级重点实验室、工程技术中心联合建立独特的实习基地；在毕业实习和设计环节中，引入类似硕士研究生的训练模式，以培养学生的前沿科学意识和独立的创新能力。
4.强化素质，注重全面发展
发达国家的高校都将提高学生的素质作为主要目标。他们充分利用学校的各种资源开展诸多实践教育，有效地开阔了学生的知识面，增强了学生认识科学和揭示科学的信心。基地班始终注重学生的德、智、体、美全面发展，鼓励学生选修学校的素质教育课程，并增设开放实验和暑期课堂学分，鼓励学生跨学科进行开放实验，拓展知识面。在暑期，鼓励学生走进高新企业研究机构或者国内知名科研院所进行跟班学习，使学生通过接触或参与实际科学和技术难题的攻关，掌握科学研究的基本思路和方法，并将所学习的基础理论知识与实践应用联系起来，提高学习兴趣和实践动手能力。这些实践教育可以强化素质教育，有效提高学生的实践创新能力。
三、材料科学与工程创新基地班建设和管理模式
1．基地班建设
成立基地班建设工作小组，由院长、分管教学的院长、骨干教师和管理人员组成。基地班建设工作小组的主要职责有以下6项。
（1）研究制定基地班建设总体规划和基地班建设管理办法等文件，审核基地班发展规划，对基地班发展方向和改革决策提出指导性意见。
（2）指导、监督和推进基地建设与改革，检查基地班教学效果和培养质量。
（3）筹措基地班建设的经费并监督经费的使用情况和使用效果。
（4）组织基地班建设项目和方案的筛选、审定。
（5）商讨解决基地班建设中存在的问题，协调教学、科研、实验室等有关部门的工作为基地班建设服务。
（6）迎接上级主管部门的检查和评估。
基地班建设工作小组实行例会制度，定期商讨基地班建设过程中出现的各种问题，帮助解决实际问题，重大问题直接向党政联席会汇报。
学院设基地班建设工作小组办公室，负责基地班建设与各基地班的日常教学管理工作，办公室设在本科教学办公室，并配设秘书负责基地班的日常教学工作。
2.基地班管理模式
基地班的管理采用“三制”，即班主任制、导师制和末尾淘汰制。实行班主任和导师双层管理，学院主管教学的副院长担任基地班班主任，负责全院各年级基地班的建设与培养工作。前两个学年按成绩高低实行滚动，基地班末尾5名学生与非基地班学生交换，实行末尾淘汰。
在博士生导师和部分知名教授中为基地班遴选导师，学生在导师的指导下完成基础平台课、专业基础课、专业课、素质课的学习以及毕业实习和毕业设计。
四、基地班学生选拔办法
基地班每届招收30人，首届自2006级本科生开始。基地班学生的选拔需经过3个步骤。
（1）材料科学与工程专业本科生根据第一学期末相关公修理论课程（含外语）的总成绩进行排名，初选前50名学生。
（2）以英语、数学、大学物理的三个学科的单科成绩为依据，低于75分者被淘汰，剩下的学生以三科总成绩排名，选出前36名。
（3）经专家面试，最终选取30名进入基地班学生。基地班学生确定后公示5天，对不符合条件的入选者经核实后取消其资格，所缺人员根据排名递推增补。
五、材料科学与工程创新基地班建设成效
经过近4年的成长，材料科学与工程创新基地班已经逐步形成完善的创新型应用人才的培养模式，并成功培养了第一届毕业生。这些学生中有多人在省级以上的大学生科技竞赛活动中获得奖项，其中白阳同学主持的“一种使用新型材料处理废水的装置”项目获得第十一届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛三等奖。首届30名毕业生中有24人考入诸如浙江大学、中国科学研究院等国内著名院校或研究机构进行研究生阶段的学习，其余6人分别进入美的微波电器制造有限公司、比亚迪汽车销售有限公司、中铁隧道装备制造有限公司等著名企业从事技术研发和管理工作。
基地班人才培养模式的改革探索不仅是国家教改项目研究的一个重要研究内容，而且作为工科类基地班的试点，在三级实践载体建设、师资力量的配置、创新人才培养计划的调整、本科生提前进入实验室、开设开放性实验、实行导师制、学生的创新活动开展等方面都具有一定的可借鉴性，同时这一应用型人才培养经验还可进一步推广到其他工科专业，以提高相关专业本科生的培养质量。
在探索创新型应用人才培养模式的同时，基地班的建设也促进了学院教学环境的改善和教学质量的提升，其中在国家教学质量工程项目建设方面取得的成效尤其显著：由关绍康、张锐等教授完成的“构筑三级实践载体，培养具有创新意识的应用型人才”教学成果曾获得部级教学成果二等奖，有多个由学生负责的项目获得国家大学生创新科技创新型实验项目支持，同时学院还拥有《材料科学基础》《陶瓷工艺原理》两门部级精品课程、材料科学与工程部级实验教学示范中心、材料学系列课程部级教学团队、部级教学名师1人。此外，材料科学与工程学院近年在大学生科技创新、学科竞赛、学生活动等方面也取得了突出成绩，已成为郑州大学学生培养特色单位，大学毕业生就业率连年位居全校前列。
