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关键词：学科建设；平台建设；科学研究；人才培养
中图分类号：G647 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）29-0197-03
高等学校是知识创新和创新人才培养的基地，其核心是学科建设。大学在国际及国内的排名主要取决于该校学科的发展水平。世界上一流的院校，首先是拥有一流的学科。“材料科学与工程”学科既是基础科学，又是新技术革命的先导。津工业大学“材料科学与工程”学科近年来围绕学科建设这条主线，以学科评估为契机，在师资队伍、学科平台建设、科学研究水平、人才培养等方面开展了卓有成效的工作。但国家对新材料的要求不断提高、国际材料领域发展迅猛，学校对材料学科的总体发展寄予了更高的希望，学科建设工作仍存在较大的努力空间，如：①学科尚缺乏在国际、国内具有较大影响力的领军人物；②学科尚无国家级的科研平台；③学科在教学方面尚无国家级的教学名师及教学成果。在我校“材料科学与工程”学科现有的基础下，如何采取积极有效的措施，保持我校材料学科在市属高校现有的领先地位，实现跨越式可持续发展，尽早步入国家重点学科的行列，仍然是材料学科目前面临的紧迫任务。
一、师资队伍的现状与未来发展
1.师资队伍的现状。有了高水平的学科领军人才建设高水平学科，才能出高水平成果，提高学科的整体水平。有了高水平的学科，才能吸引高水平的学科骨干人才。因此师资队伍建设对学科水平的提升起着至关重要的作用。目前，材料学科有教职员工84人，学历层次、职称层次较高，学缘结构、年龄结构合理，已拥有国家百千万一层次人才2人、中科院百人计划入选者1人、教育部新世纪人才2人。但部分学科人员分散在学校其他部门，总人数在相同学科中仍属于中等偏少的状态。国家级人才较少，仍达不到高水平师资队伍的要求。
2.师资队伍的建设及未来发展。学科现有5个特色研究方向：高性能与功能纤维材料、膜材料与膜过程、新型功能材料物理与化学、材料设计、结构与性能和无机功能材料。2012年学科以自由组合的方式形成了7支年龄、学历、职称结构合理的学术团队，每个团队根据自己的优势科研方向建立了学术梯队，取得了显著的科研成果，有效地提升了学科的科研水平。近年来，我校材料学科积极贯彻落实校人才工作会议精神，广开引进人才渠道，坚持培养本学科优秀学术人才与选拔、引进国内外材料学科优秀中青年科研工作者相结合的方法。2010～2013年已引进加拿大滑铁卢大学、日本东北大学、中科院山煤化所等国内外著名科研院所的优秀中青年学者来校工作。2014～2015年材料学科将继续依据各方向的发展需要，适度引进树脂基复合材料、生物医用材料和金属材料方面的优秀科研、教学人才，充实和加强师资队伍。目前已意向引进美国宾州大学、加拿大卡尔加里大学等国际知名院校优秀博士毕业生。“十二五”末学科教职工总数预计达到100人左右，整合分布在院外的本学科骨干教师，总体形成专职教师95人左右的队伍。材料学科将继续对教师实行分类考核，加强完善教师的考核机制，根据教师的能力和特点，强化教师自身的特长，确定以教学、应用基础理论研究、应用研究等为重点的发展方向。重视青年教师的培养，结合青年教师的专业和科研方向，帮助青年教师尽快融入现有科研团队，促进他们专业专长的发展，做到“人尽其才、才尽其用”，充分发挥每一位人才的作用。近年来，学科通过实施国内外访问学者、中青年学术骨干教师出国访学研修等项目，着力培养了一批年轻有为、有较大科研潜力的中青年学术骨干学者，储备了学科拔尖人才和学术领军人才后备力量。目前，材料学科已具备冲击国家级人才称号的实力，将在教育部新世纪人才、国家教学名师、青年千人计划等方面有所突破，预计到“十二五”末新增国家级和省部级称号人才5人次，为材料学科建设以及整个教师队伍科研能力的提升发挥重要作用。
二、学科平台的现状与未来发展
1.学科平台的现状。“材料科学与工程”学科是天津市重中之重学科、天津市高等学校“十二五”综合投资I类建设学科，建有一级学科博士点、一级学科博士后流动站。高水平的科研创新平台和基地不仅是凝聚人才、科研工作者展示智慧的舞台，更是学科创新和进入当代国际科学研究前沿的重要基础平台。多年来，天津工业大学材料学科重视科研平台的建设和管理，目前已建有“国家级实验教学示范中心”、“中空纤维膜材料与膜过程”省部共建重点实验室、“改性与功能纤维”天津市重点实验室、天津市膜技术工程中心、膜分离技术协同创新中心等科研平台。实验室面积16000m2，设备总金额达9000万以上，万元以上设备400余台套。实验室管理体制健全，制定了一系列规章和管理制度，如《天津工业大学实验室工作规程》、《天津工业大学校级、学院（系）管实验室管理办法》等。
2.学科平台的建设与未来发展。材料学科既重视提高本学科的科研水平，还不断加强与其他学科的交叉融合，发现和形成新的学科生长点。2013年“材料科学与工程”一级学科与“环境科学与工程”学科交叉设置了“环境材料科学与工程”二级学科硕士点，与“电子信息工程”学科交叉设置了“材料检测与系统”和“生物医学工程”二级学科硕士点。通过与其他学科的交叉融合，进一步优化了“材料科学与工程”学科的结构，提高了学科整体水平，促进了相关学科的发展。目前，材料学院的“无机非金属材料工程”专业教师承担着多项国家高技术研究发展（863）计划课题、国家自然基金等国家级、省部级课题，无机功能材料与器件相关研究已处在国内该领域的前沿，已形成自己的优势与特色。2014～2015年，材料学科拟在现有工作的基础上，继续组织力量论证、筹建“能量存储材料”天津市重点实验室，加速材料学科建设的发展。材料学科及时跟踪国家重点学科建设情况，对比学科发展找差距，积极组织实施，确保全面完成天津市“十二五”综合投资I类学科建设任务，争取市重点学科建设取得更大成绩，早日具备申报国家重点学科的条件。此外，未来几年材料学科将进一步健全管理体制和激励政策，争取尽快建成省部共建国家重点实验室、国家级协同创新中心，实现市属高校国家级科研平台的突破，通过协同创新，做大、做强学科科研平台。
三、科学研究水平的现状与未来发展
1.代表性学术论文质量。代表性学术论文质量的衡量标准包括ESI情况、SCI影响因子、他引次数等几个方面。材料学科已出台激励政策加强引导、鼓励教师发表高水平科研论文、出版专著和教材。在学科奖励政策的指导下，2011～2013年教师和研究生发表的科研论文被SCI、EI、ISTP检索的数量及JCR一、二区论文数出现了较大幅度的增加，科研论文的质量迅速提高，但高影响因子和高他引次数的论文数仍相对较少，国内学术刊物论文的他引次数也有待提高。2013年材料学科制定了“材料科学与工程学院学术资助计划”，并从学科建设经费中给予支持。一年来学院教师参加国内外学术交流30余人次，提升了学院的学术氛围，同时，教师的质量也有较大提高，鼓励教师“多出成果、出高水平成果”，巩固和提高学科整体科研水平。
2.科研获奖。近年来，学科在中空纤维膜材料、功能及智能纤维、相变材料微/纳胶囊、高性能纤维等领域形成了较大的优势和特色。过去5年中连续获得了3项国家科技二等奖，2012年获得天津市科学技术一等奖和中国纺织工业协会一等奖各1项，2013年获得中国粮油学会科技奖三等奖1项，2012～2013年获得天津市滨海新区技术发明奖等省市级其他奖项9项。近几年科研获奖是材料学科的优势，但未来应注意培养新的增长点，继续引导教师培育国家和省部级科技奖励成果，保持不断有新的成果出现。
3.专利转化与签订技术合同情况。“专利转化”是我校的强项，材料学科2011年获得授权发明专利12项，2012年获得授权发明专利22项，2013年获得授权发明专利38项，取了迅猛发展的好形势。未来几年，材料学科将有计划、有组织的加强科技成果转化工作，加大对取得显著成绩的教师的奖励力度，提高成果转化率。对转化前景好的专利，积极寻找转化对象，对于暂时难以转化的专利，以授权使用的方式转让高新技术企业，为提高转化水平积累经验。近年来材料学科引进青年教师人数较多，学科通过实施“青年教师下企业”、“青年教师进企业博士后工作站”、“滨海新区科技特派员”等措施，加强培养青年教师的实践能力，加强其与企业合作的意识，及时引导青年教师进行成果转化。
4.科研项目。2012年材料学科新获批国家科技支撑计划1项、973前期预研项目1项、国家“十二五”军工配套科研项目1项、参与承担国家863计划项目1项、国家自然基金14项。2012年材料学科新增科研项目数、纵向科研立项以及项目总经费均较2011年有较大幅度的增加，总体发展较为平稳，科研经费到位相对充裕，但至今无主持承担973重大科研项目。未来几年，材料学科将继续巩固和加强在科研立项方面的成绩，组织教师培训交流，稳步提高科研经费额，年增长率保持在25%以上，到“十二五”末达到年新增科研经费2000万元，五年累计科研经费6800万元。
四、人才培养的现状与未来发展
1.教学与教材质量。近年来，笼统的“学科专业建设”已被“学科建设”与“专业建设”所取代，概念的分离反映出提高教学质量在“学科建设”中的作用日益提升。在政策的导向作用下，材料学科教师出版专著和教材的积极性逐年增加，但缺少国家级精品教材与国家级教学成果，教学与教材建设亟待加强。学科拟尽快组织开展全国调研和学科内研讨会，认真探索、总结经验、迅速研究出台相应的奖励政策，以减免工作量和学校实验教学团队建设经费，奖励教师出版国家级和省部级规划教材和实验教材，积极发展交叉学科的教材建设，使教材建设与学科建设同步发展。
2.优秀学位论文及优秀学生。学位论文作为研究生学习的最终结果，学位论文质量是研究生教育的重要体现，也是评价研究生培养质量的综合指标。本学科近年来部分优秀硕士毕业生攻读了本校纺织学科的博士研究生，累计为纺织学科培养了4名博士生获得国家优博论文提名奖，材料学科目前只获得两篇天津市优秀博士学位论文，总体上差距较大。2013年本学科分别出台了“材料科学与工程学科硕士、博士研究生优秀学位论文培育基金和助学金管理办法”和“博士研究生国际会议交流资助计划”。学科对有潜力的研究生重点培育，鼓励研究生参加高水平国际会议，加快取得发明专利等科研成果的进度，鼓励研究生安心论文工作，早出成果。材料学科将在现有水平的基础上，继续提升天津市优秀博士学位论文和硕士学位论文数量，期待在“十二五”末在国家优秀百篇博士学位论文提名奖方面取得突破。
师资队伍、科研平台建设、科学研究水平、人才培养是高校建设高水平学科长期性、基础性的工作。本论文针对天津工业大学“材料科学与工程”学科的现状进行了全面的分析与探讨，立足于充分发挥学科的优势，以政策为导向，对本学科未来的发展和建设提出行之有效的对策，也为其他地方院校材料学科的建设和发展提供了一定的参考与借鉴。
参考文献：
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关键词：金属材料工程；应用型本科；培养方案
高等院校是培养服务于国民经济和社会发展所需的专业人才，而人才的培养质量很大程度上受培养方案设计科学性、合理性、质量及培养过程监控的影响。如何提高专业人才培养方案设计的质量，就摆在从事高等教育工作者面前，这需要我们去思考、分析、探索并付诸实践。
结合我校“以学生为本，为产业服务”的办学理念，如何让金属材料工程专业人才培养方案的设计有质量，有科学性、合理性呢？为此，我们在国内外相近专业培养方案概况、课程设置与教学内容、市场对人才素质需求等方面调研的基础上，深入分析、探讨并得出了有益的思考。
一、国外大学培养方案分析
国外专业设置与我国的专业设置情况有所不同，与我国金属材料工程专业相近专业名称为材料科学与工程专业，相当于我国的一级学科专业，而金属材料工程专业属于三级学科专业。首先以被调研的美国威斯康星大学、伊利诺伊大学以及英国伦敦帝国大学等部分国外大学材料科学与工程专业培养方案为对象，深入分析专业培养目标、课程设置结构、内容、学分要求等特点，从而探索并改革我校金属材料工程专业应用型人才培养方案。
所调研的学科专业具有范围大的特点，未被细化，该专业包括材料化学、冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、复合材料与工程等三级学科专业。因学科专业没有设置具体方向，所以其课程内容范围宽广，涉及专业知识面宽。
威斯康星大学材料科学与工程专业课程结构体系如表一所示，通过该表主要分析其课程之间、知识与能力之间的关联。
材料科学与工程专业学科基础课包括数学、物理学、化学。它们之间关联度较大，有不分家之说，是学科基础的基础，更是专业基础的基础。
材料科学与工程专业课程包括专业基础类课程，是专业课程的理论模块，注重材料的结构、组织与性能间关系的原理或理论知识。材料性能取决于其组成结构，如原子、分子、离子等。材料的研发设计、生产或制备影响材料性能，只有了解其内部组成结构，才知道应用数理化相关知识分析结构与性能之间的规律，才懂得用材料科学与工程相关方法手段对材料改进结构、改变性能、加工、成形和应用。这类专业基础课包括材料科学（固体中材料的结构和属性关系、材料科学）、固体相变学、材料相变学、材料力学。专业课程包括材料设计类、材料加工类、材料性能学类。材料设计类包括高分子材料、陶瓷材料导论、材料体系、设计项目规划学。材料加工类包括宏处理材料、材料微加工、固体（塑性）变形。材料性能学包括材料的电学、光学和磁学性能。材料选修课包括材料体系设计、各类材料学，这类课程根据学生自身的兴趣爱好与个人发展而选修，主要培养个人专业特长、创造性以及研究能力。工程类课程包括工程导论、工程应用统计学、工程基础等，主要培养具有材料工程理念或观念，强调材料工程设计、组织、管理、经营、质量控制等。
通过培养方案中各学期课程安排，可以分析可以得出如下结论：
（1）各学期学分分布比较均衡，各学期负担不重，学习压力不大，这有利于学生可持续学习，不会打疲劳战。
（2）反映了知识、能力培养过程，其特点是课程安排与其间的衔接先后有序且紧密，课程内容复杂程度由低到高，内容由浅入深。先学基础课，接着是专业基础课、专业课、专业限选课，最后材料体系设计与材料工程项目设计综合。
（3）注重个性发展，依学生兴趣选修课程，激发其创新能力，这主要通过选修课程实现，包括科学类选修课，如化学类、物理类、土壤、生物类，自由选修课。
（4）注重人文社会素质的培养，主要依据文学研究类选修课程。
（5）注重交际能力培养，主要依据基础交际、专业技术写作课程。
（6）注重工程观念或理念培养，通过工程导论、工程应用统计学、工程基础选修课的学习。
（7）注重培养学生国际视野，通过走进跨国工厂或国际学校锻炼或实习环节来实现。
二、国内大学培养方案分析
国内大学金属材料工程专业人才培养方案因学校定位不同会导致各高校在人才培养侧重点不同。现以吉林大学、上海大学、
常州大学等三所高校的金属材料工程专业培养方案为例分析其
特点。
通过高校培养方案可以分析出各课程之间、知识与能力之间的关系。
课程依据其性质可分为通识教育课程（公共基础课、普通教育课）、学科（专业）基础课程、专业（专业教育）课程等三类。通识教育课程包括数学、物理、化学、英语、思想政治、大学计算机基础、大学英语、体育、军事理论。学科（专业）基础课程含工程图学等机械设计制造类课、电工电子类课、计算机软硬件类课及材料科学类课。专业（专业教育）课程包括表面工程、复合材料、凝固和组织控制、功能材料、粉末冶金、热处理、腐蚀与保护、焊接等方向的金属材料工程专业课。
如同国外的材料科学与工程专业一样，金属材料工程专业同样也要注重各类及各门课程之间的知识联系。因此，各门课程的安排要符合学生认识规律，也要符合科学理论与实践之间的辩证关系，首先掌握科学基础知识，并应用之学习与掌握专业（学科）基础理论，从而为发现金属材料工程中某一领域的科学技术问题、分析问题与解决问题服务。
三、分析与思考
通过分析归纳与总结，可以将国内外的近金属材料工程专业的课程归类并将其所占理论总学分的比重进行统计，结果如表二所示。
从表二中可以分析得出以下思考：
（1）理论总学分与国外相比，国内大学理论总学分因大学定位不同而差异较大，常州大学的与国外的相近，而985、211类的大学达200学分甚至300学分。理论总学分不同，对应学时数量也会不同，总学分多，则总课时量也多。然而总学分多，则表现为各学期学分平均量也多（国外每学期平均约16学分，国内三所大学每学期
平均约为25、38.9、18学分），周课时量也多。学生学习负担及压力大，致使学生疲劳应对修满学分，难以充分调动学生的学习积极性及个性发展，也不利于充分培养课余时间思考与创造性思维。
（2）科学类课程包括数学、物理、化学等三类课，国外三所大学这类课所占比重约为23.4%～26.6%，国内三所大学这类课程所占比重约为18.8%～15.9%，但是数学与化学两类课程所占比重差异非常大。
（3）工程基础与专业（学科）基础类课程，国外三所大学这类课所占比重约为36.%～32.9%，而国内三所大学这类课的比重约为37.8%～34.3%，由此说明这类课程的差异不明显。
（4）专业类课程，国外三所大学此类课程所占比重约为3%～18.8%，而国内三所大学这类课的比重约为9.9%～12%，这表明专业方向或特色课程因设置情况而发生变化，专业方向或特色越明显，则专业课所占比重越少，如威斯康星大学的专业课主要限定在专业特定某方向。
（5）交际类课包括写作、交流等课程，国外比较重视此类课，所占比重约3.1%～3.9%，国内三所大学这类课程体现得不多。由此表明，学生的写作与交流交际能力及各种表达能力在培养过程中也不能忽视，应该在这方面促进与提高。
（6）人文学类课程，国外此类课所占比重约为11.7%～12.5%，而国内这方面课比较欠缺，文学修养类素质培养在国内三所大学的培养方案中表现不足。然而思想政治类课程是我们非常重视的，约占8%～11.1%，培养思想政治素质，是学生应具备的素质之一。这两种素质如何有机结合，值得我们好好思量。
（7）英语、计算机、体育、军事等类的课程，国内大学优势较明显，约占16.4%～22.8%，尤其是体育、计算机、英语三门课程所占学分比重较大。英语是美英等国的母语，也是国际交流的必备素质之一，课程安排非常重要。如何有效提高英语学习，如何有效提高英语利用，如何发挥英语工具的作用等等一些课题，值得我们深思。
（8）其他类
包括个性发展或兴趣类型课程，是大纲规定专业课程外的一类课程。国外所占比重约为3.9%～4.7%，国内所占比重约为4.2%～9.3%，在个性发展或兴趣类课程相差不大，国内某些方面有优势。但是，国内在国际视野培养方面存在不足，我们仍要加大与国际高校或跨国工厂间合作交流，以有利于培养学生这方面的能力。（注：伦敦帝国大学培养方案只有总学分要求，课程学分情况不详）
四、结论
综合上述调研分析与思考，可以得出以下结论：
（1）对高等院校培养的人才所具备的知识、素质与能力等要全盘考量，使其具有数学、化学、物理、工程基础、专业基础、专业特色、国际视野、交际、人文、思想政治、英语、身体素质等方面素质与能力。
（2）培养方案中总学分要求可适当减少，以促使各学期学分分布均衡且学习负担不太重。
（3）课程类型设置方面可适当增加，使学生知识、素质、能力等方面得到加强，促使其综合素质的提高。课程知识间关联性强，要突出重点知识、能力等的培养，以达到各种素质的养成。
（4）课程体系方面，国内培养方案存在一些不足或有待改进之处：有待加强学分比重的课程包括数学与化学类、工程基础类、交际类、人文类课程；继续保持（最好能优化）英语、计算机、思想政治、体育、自由选修等方面课程所占学分；适当精减学分或突出专业特色学分的课程，应当在办学过程中凝练专业优势，进而突出各校的专业特色。
专业人才培养方案是高校纲领性文件，所有教学、监督、管理等围绕它开展活动，高等院校在制订该方案时充分结合专业特点与人才应具备的知识体系、能力体系、素质体系斟酌知识要素、组成及其关系，通过上述分析与思考，以便我们在金属材料工程专业培养方案改革与实践中借鉴，在人才培养道路上少走弯路。上述结论有不妥之处，还请读者不吝赐教。
基金项目：厦门理工学院教育教学改革与建设项目（JG201013）。
关键词:土木工程材料;工程意识;工程能力;创新能力
土木工程材料课程属于专业基础课，一般开设在大学二年级，由于大多数学生缺乏基本的感性认识和工程实践，对该课程与后续专业课程之间的关系不了解，更不清楚该课程对日后所从事工作的重要性和意义。西南林业大学森林工程专业分别于2012年、2013年获批成为云南省教育厅及国家教育部“卓越工程师教育培养计划”专业。“土木工程材料”课程的教学以此为契机，及时更新教育理念，从理论教学、实践教学和科技活动三个方面进行改革，积极探索培养学生工程意识及提升学生工程能力、创新能力的教学方法和模式。
一、以工程意识培养为主的理论教学手段
1.充分利用认识实习
专业认识实习是学生专业课程学习的第一课，是开启学生专业兴趣的重要教学环节。为使学生提早对专业有所认识，了解各专业课之间的联系与作用，许多高校都设置了认识实习环节。土木工程材料作为土建类专业基础课，应充分利用好这一环节，使学生了解土木工程材料的种类、应用及工程技术要求等。为此，课程改革小组建议合理搭配认识实习指导教师的人员组成，承担建筑材料方面的主讲教师应积极参与认识实习。在认识实习过程中:一方面，带领学生参观工程现场，听取现场技术人员讲解，并与学生针对工程所选品种、施工工艺等进行广泛讨论，使学生从感官上实际认识土木工程材料;另一方面，通过观看《超级工程》《伟大工程巡礼》中关于土木工程材料讲解的部分科学纪录片，使学生能够对工程建设的全过程以及材料如何选择、应用有较为全面的认识。通过改革后的认识实习教学，学生对土木工程材料课程的理论学习内容更加明确。
2.合理优化教学内容
目前，土木工程材料教材为满足“大土木”的培养目标，内容上虽具有较大的包容性，但仍未能将原有知识体系有机地融合在一起。加之学时限制，无法面面俱到，如果不能合理安排，将会导致无法有效支撑后续课程的学习。为此，按使用领域将土木工程材料分为土木工程通用材料和专用材料进行讲解。其中，将石料、无机结合料(石灰、水泥)、水泥混凝土、建筑钢材、防水材料等列为土木工程通用材料，沥青与沥青混合料、墙体与屋面材料、土工合成材料、建筑防火材料等列为专用材料，以满足各专业的学习需求。对于通用材料的讲解，在材料基本性质方面主要以材料自身性质与组成特点讲解为主，不需要刻意结合专业特点，而在工程技术指标及工程应用方面则结合专业特点来安排教学内容。对于专用材料的讲解，主要结合专业特点及后续课程的需要而选择或增加，该部分内容主要包括:(1)建筑工程专用材料:墙体与屋面材料、建筑装饰材料、给排水管材等;(2)道路工程专用材料:沥青与沥青混合料、土工合成材料等;(3)消防工程专用材料:建筑功能性材料、建筑防火材料等。此外，适时引入材料应用实例，实例最好结合授课专业，以此强化学生的工程意识，培养学生的工程素质。
3.注重作业的有效性
除了课堂教学环节外，教师还应注重布置课后作业这一教学环节。作业不但是巩固学生课堂所学知识的重要手段，还是培养学生工程意识与创新思维的有效途径。授课教师通过布置课外作业，建立讨论、交流制度，促进创新思维和工程意识培养氛围的形成。土木工程材料课程与其他课程，如力学、数学等课程要有所差别，作业内容不能仅仅是课后习题或整理课堂笔记，应通过大量做题来巩固理论知识的学习。应定期要求学生查阅文献，或进行实地调查，通过阅读相关科技文献，学生才能及时了解土木工程材料发展的新动态和工程中存在的问题;而实地调查又能促进学生理论与实践相结合，更好地理解理论知识，也能够利用理论知识来解释调查中发现的问题。最后，通过在课堂上进行交流、讨论，还可以培养学生的创新思维。
二、以工程能力提升为主的实践教学手段
土木工程材料实践教学的目的是使学生通过实验操作和结果分析，明确土木工程材料的性质与材料组成结构之间的关系，掌握材料工程技术试验仪器操作与指标评定方法，因此，实践教学与理论教学具有同等重要的地位。
1.在实验课中提升学生的工程能力
首先，合理安排实验课程与理论课程的教学计划，如在水泥、水泥混凝土以及建筑砂浆的理论课程完成后，集中安排一次实验课，使实验内容与学时得到集中，学生能够有充足的时间准备实验和操作仪器等。其次，在实验课组织形式方面采取分组形式，要求学生在实验课前提交试验方案，其中包括实验目的、材料与仪器、实验步骤、数据与分析、问题与分析等，最后要列出参考规范，保证学生在实验前对试验全过程有基本了解，避免学生在实验过程中出现手忙脚乱、不知所措现象。最后，在实验过程中要求学生利用手机等形式记录实验过程中的各个环节，以便实验完成后组织学生对整个实验情况进行讨论与总结。
2.借助实习基地提升学生的工程能力
通过产学合作的方式建立校外实习基地，聘请实验检测技术骨干人员作为企业兼职教师，指导学生依托工程项目，在真实的工作环境中提高实践操作与结果分析能力，使学生更深刻地理解和掌握土木工程材料的基本理论和材料评定的基本技能。更为主要的是学生通过对某一土木工程材料的技术指标进行完整实验检测，可以增加对土木工程材料各技术指标的工程意义，也能加深对指标之间相互联系的理解。在评定过程中，学生通过翻阅相关技术规范提高了土木工程材料标准化的工程意识。
三、以创新能力提升为主的科技活动组织
创新能力的提升一方面要依靠理论教学环节培养思维，通过科研实践活动使学生在验证并巩固理论知识的同时，提高分析和解决问题的能力，激发学生的内在创新动力，为此，课程改革小组结合土木工程材料课程的特点，进行了一系列科技活动的组织。对于有创新想法的学生，土木工程材料实验室实行开放制度，以小组为单位填写申请表，在指导教师的帮助下利用课余时间进行创新性试验;如没有创新性想法，但又有参与创新性实验愿望的学生，可采取助研的方式参与到指导教师的科研课题中，使创新能力得到锻炼。教师在指导过程中发现可行性强的创新性实验，可进行校级科技创新项目推荐，或作为毕业论文选题，通过完成科技项目或毕业论文的写作，学生的创新思维、仪器操作、科技论文写作等方面的能力得到较大提升。此外，通过组建科技创新团队参加科技竞赛活动，将不同年级、专业的学生融合在一起，实现了激发学生创新积极性、提高创新能力的目标。近几年，以土木工程材料课程为依托，学生申请西南林业大学科技创新基金项目3项，其中，一项获第八届云南省大中专学生课外学术科技节二等奖;获批云南省大学生创新创业训练计划项目1项，国家级创新创业训练计划项目1项，学生通过参与教师的科研课题，完成毕业论文7篇。
四、结束语
通过对理论教学、实践教学和科技活动三个方面的改革，学生的工程意识有所增强，能够有目的地学习，避免了以往死记硬、学而无用现象的发生。学生的工程能力与创新能力得到大幅提升，发现和解决问题的能力也得到了提高，同时，也增强了学生的就业能力。
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关键词：新能源材料与器件；新能源材料概论；课程建设
作者简介：李峻峰（1976-），男，四川会理人，成都理工大学材料与化学化工学院，副教授；邱克辉（1955-），男，四川资中人，成都理工大学材料与化学化工学院，教授。（四川 成都 610059）
基金项目：本文系四川省“高等教育质量工程”新能源材料与器件专业综合改革项目（项目编号：SZH1109JC02）、四川省“高等教育质量工程”新能源材料与器件专业综合改革项目（项目编号：SZH1109ZY01）的研究成果。
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）03-0083-01
当前世界经济的现代化得益于传统化石能源如石油、天然气、煤炭的广泛应用，因此可以说世界经济是建立在化石能源基础之上的经济。然而这一资源载体将在21世纪上半叶迅速地接近枯竭，大力发展新能源取代传统化石能源，进行一场新的工业革命，不仅是出于人类生存的基本需求，更是世界经济获得可持续发展的必然需要。[1，2]因此新能源技术必将是21世纪世界经济发展中最具有决定性影响的五个技术领域之一，而新能源材料与器件是实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术的关键。新能源材料与器件本科专业是为适应我国新能源、新材料、新能源汽车、节能环保、高端装备制造等国家战略性新兴产业发展需要而设置。教育部于2010年公布的战略性新兴产业相关专业是由材料、物理、化学、电子、机械等多学科交叉，以能量转换与存储材料及其器件设计、制备工程技术为培养特色的战略性新兴产业紧缺专业。[3，4]
尽管我国多所高校以前有与新能源材料与器件相关方向的专业进行人才培养，但是作为一个进行系统人才培养的新专业，其相关专业课程的建设是相对滞后的，因此设立该专业的各高校均或多或少面临该专业的课程建设问题。尤其较多学校均把新能源材料概论作为该专业的重要专业基础课程，因此建设好新能源材料概论课程对于该专业的专业建设和人才培养具有重要意义。
一、新能源材料概论课程在专业培养体系中的地位
成都理工大学新能源材料与器件专业的培养目标是：培养适应国家战略性新兴产业需要，具备坚实的材料、物理、化学、电子、机械等学科基础，系统掌握新能源材料、新能源器件设计与制造工艺、测试技术与质量评价、新能源系统与工程等方面的专业基本理论与基本技能的应用研究型人才。为达到这一专业培养目标，所构建的课程体系中，新能源材料概论课程处于联系该专业的学科基础课程（如高等数学、大学物理、大学化学等）与专业核心课程（如材料科学基础、半导体物理与器件、新能源转换与控制技术等）的重要位置，也是该专业同学接触专业方向内容的第一门专业课程。因此新能源材料概论课程具有联系学科基础与专业基础、建立初步专业知识框架奠定专业基础、培养初步专业基础知识和专业兴趣的重要作用。
二、课程教学内容体系建设
根据新能源材料概论课程在专业培养体系中的重要作用，该课程教学应该达到如下目的：培养学生建立起新能源材料与器件的学科知识框架，掌握新能源材料相关的重要基本概念和基础知识，了解主要代表性新能源材料的成分、结构、工艺、性能及其关系，了解新能源材料的国内外发展动态，为进一步学习专业知识打下坚实的基础。为了实现这一教学目标，笔者设计的新能源材料概论课程内容结构如图1所示。
对于新能源材料概论的课程内容，在教学实践中首先从介绍能源着手，包括能源的定义与分类、世界能源结构、中国能源现状、能源危机问题等；其次引入新能源问题，包括新能源的概念、分类、特点、各种新能源简介等；再次介绍材料相关基础知识，包括材料的概念与分类、材料科学与工程的四要素即材料的组成、结构、合成与加工、性能与应用性能及其相互关系等；然后在以上知识基础上介绍新能源材料，包括新能源材料概念、分类、任务与面临的课题等；最后分章介绍目前主要的一些新能源材料如发光材料与半导体照明发光材料、金属氢化物镍电池材料、锂离子电池材料、燃料电池材料、核能材料、相变储能材料等。在这些新能源材料的介绍中通常以相关新能源器件工作原理入手，通过原理介绍引出相关器件的核心材料，再对所涉及材料的成分、结构、合成与加工技术、性能与应用性能特点等分别介绍。
在上述课程课程内容具体实施中，必须坚持强化“三基”（即基本概念、基本理论、基本知识），同时保证知识的系统性、新颖新和前沿性，以达到奠定专业基础、培养专业兴趣的教学目标。根据目前已实施的两届学生教学效果来看，达到了预计的教学目标，教学效果良好。
三、关于课程建设的思考
教材是课程的物化构成部分，是课程内容的具体化，课程教学内容的实施离不开与之相匹配的教材，而教材内容又必然反映前期课程内容的组织。通常一门课程的教材都是经过慎重编选，其知识体系合理，内容科学，可以基本保证学生学习的正确性。并且教材的知识结构及顺序在一定程度上体现着该课程的教学方法，一本好的教材有助于教师完善教学方法。[5]从目前现有的几本新能源材料概论相关图书来看，或者内容偏重于专著的形式而不太适合作为专业基础课程教材使用，或者偏重于上述教学内容中的一部分且难度较深而不适合刚入门学生的使用，或者编写较早而难以跟上目前该领域发展前沿动态，并且基本上都缺少作为基础课程教材使用相匹配的系统思考题与习题，因此根据目前现有教材难以很好地完成上述教学内容与教学目标。笔者已经根据新能源材料概论的课程目标和内容，按照上述内容结构在着手编写尽可能适合大部分学校新能源材料与器件专业使用的新能源材料概论教材。
对于一个新专业的重要专业基础课程，新能源材料概论具有联系学科基础、奠定专业基础、培养专业兴趣的重要地位，是新能源材料与器件专业教学改革中一个值得深入研究的课题。教学改革是一项系统工程，尤其是除了课程教学内容外，教学方法、本课程在整个课程体系中的支撑性、本课程与各学校该专业的特色相结合等问题均应该进行深入探讨。此外还必须更新教育观念，强调教学效果。成都理工大学新能源材料与器件专业建设必然将不断地关注全国其他院校本专业及其相关专业的课程改革发展动向，为提高学生的培养质量而不断努力。
参考文献：
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关键词：材料成型与控制工程 专业建设 专业特色
中图分类号：G642.0 文献标志码：A文章编号：1673-291X（2011）30-0334-02
基础建设的迅猛发展要有现代科学技术的进步和工业的发展支持，技术进步及工业发展是材料制备与加工技术的革命为前提的。这对材料的品种、规格、尺寸精度、生产效率等提出了越来越高的要求，特别是材料的生产加工过程中设备的自动控制、信息的自动反馈与调节必须能准确快速的进行。过程参数与生产过程的信息反馈及自动控制必须实施精确的衔接与控制，这是材料成型高效、安全、可靠运行的根本保证。将“成型”、“工艺”与“控制”三个相关学科紧密有机地结合在一起，实现材料成型控制一体化。
一、专业建设规划
江西理工大学的材料成型与控制工程本科专业于2006年获得批准。依据国家教育部高等学校机械学科材料成型与控制工程专业教学指导委员会制定的专业总体框架，依托我校已有的省级品牌专业、国家级及省级特色专业――金属材料工程、机械工程及自动化专业，通过制定合理的专业发展规划及专业培养方案，体现地域及专业特色，把材料成型与控制工程专业建设成为涵盖学科领域宽、适应性强、特色明显的专业，使培养出的学生满足区域经济及国民经济发展需要，满足市场对高素质、应用研究型、创新型、开拓型人才的需要。
校院领导非常重视材料成型与控制工程专业的建设工作，先期投入100万多元用于专业建设所必需的实验设备及教学科研图书资料，今年利用省部共建项目共投资500万元更新实验室的仪器设备。金属材料工程、机械自动化及控制等专业的教师参了专业课程建设和教学改革研究，对专业结构设置、课程体系优化、培养方案及教学大纲制定、教学方法改进等方面的问题集中讨论，形成共识，重点实施以下几项。
1.专业师资队伍建设。专业建设的关键是建立一支高素质、结构合理的师资队伍。材料成型与控制专业的教师以高学历的中青年教学为主，这保证了学科发展建设中的活力，所有教师学历均在硕士以上。为了进一步强化专业建设中“控制”作用，在学校相关部门的支持下，从以下几个方面加强师资队伍建设。首先，提高师资队伍的学历水平。继续引进有工作经验的博士，同时不断提高现有教师、特别是青年教师的学历水平及实践经验。积极鼓励中青年教师攻读博士学位，具有博士学历的教师到其他相关的博士后流动站进行更深入的科学研究；资助有一定教学经验的教师到国内知名学府或国外相关学校做访问学者；定期派遣青年教师到企业进行专项实践活动。其次，严把理论教学质量关。定期进行教学质量检查、评比和研讨，对教学质量差的青年教师，安排经验丰富的老教师给他们帮助和指导。最后，加强团队建设，以提高整体师资队伍的工作能力。组织申报校级教学和科研团队，支持教师参加省级或国家级多媒体课件竞赛、双语教学评比、精品课程评比等，以及各种学术交流活动，拓宽教师的知识面，提高其教学和科研能力。建设一支学历层次高、年龄结构和职称结构比较合理、教学水平及科研能力较高的教师队伍。
2.专业培养目标的定位和教学计划的制订。参照专业教学指导委员会制定的总体培养框架，我校材料成型与控制工程专业的培养目标为：培养具备材料科学与工程等方面的知识，能在材料结构研究与分析、金属材料制备、金属材料成形、模具设计与制造等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产和经营管理等方面适应中国经济发展建设需要的，面向材料成型与控制工程领域的高级应用研究型人才。通过本专业的学习，使学生具备扎实的基础知识、较宽的专业知识，并具有一定的科研创新意识、较强的工程实施能力和良好的业务素质。
根据培养目标确定专业的知识结构框架，使学生具有扎实的专业理论知识，良好的实践动手能力、一定的创新意识及专业英语应用能力。教学主要分为理论教学及实践教学。专业课包括：材料科学基础、金属塑性成型原理、金属物理力学性能、金属材料及热处理等；金属熔炼与铸锭、金属塑性加工学、加工成型设备、材料分析测试技术、测试技术与数据处理、模具设计等。独立开设的实践教学环节有：金工实习、认识实习、专业技能训练、专业课程设计、毕业实习。
二、加强实践环节的教学与改革
加强实践环节的教学与改革，实现提高学生科研、动手能力及创新意识的目的。材料成型与控制专业的总授课计划学时从2 600学时降低到2 300学时，原有课程中的实验学时不减少，增加实践周数，为提高本科生的实践能力奠定基础。合理安排理论教学与实践教学的顺序，以达到事半功倍的功效。在上专业课课前进行认识实习，使学生对材料的生产加工过程及设备有一个基本的了解。在专业课进行过程中，将原有的生产实习改为专业技能训练。专业技能训练以专题的形式进行，内容包括金属及合金的熔炼与铸锭过程及其组织性能研究、合金材料的挤压与轧制过程及材料的组织性能研究、热处理工艺与合金组织性能关系研究、模具设计与制造等方向。结合教师的科研课题，拟定15~20个专题，供学生选择。学生也可自行选择研究课题，由教师指导完成研究计划。实训结束后，学生可以跟随教师的科研团队继续进行课题的研究工作，对于参加课题研究时间超过一年以上的同学，其研究成果可作为毕业研究论文提交。学生参与课题的时间可以从一个短学期到一年半。通过参与一个完全的科研过程，不但所学理论知识得到巩固，熟练掌握各种仪器设备的使用，而且熟悉了整个科研的工作过程。几年来的教学实践也证明，该教学模式可以使每一位大学生都能经过系统的、基本科研能力的训练。在第七学期增设为期6周、四个方向的专业课程设计，全面培养学生在金属材料专业方面的工程设计能力，为本科生的就业奠定基础。毕业实习及毕业设计（论文）以从业为目的，以适应工作内容要求为宗旨，学生既可以在学校完成毕业设计或毕业论文工作，也可以到就业单位进行毕业论文（设计）工作，在单位进行毕业设计（论文）工作的，所在单位需出具证明，签订指导学生进行毕业设计或论文的协议，并指派专人指导学生。在校学生，由教师根据学生的就业方向帮助学生制定毕业设计（论文）内容，并指导学生完成计划。通过课程设计及毕业设计（论文）活动，缩短了学生到工作单位的适应期，较好地实现了因材施教，培养学生的实践科研能力的目的。
三、课程建设与专业教材使用
为了确保教学质量，所用教材多为教育部的“十二五”规划教材、面向21世纪的新教材或经典专业教材。为了强化实践教学环节，学校还组织有教学经验的重新教师编写课程实验指导书、认识实习指导书、专业技能训练指导书等。为了使双语教学课程的教学效果能落到实处，编著了《材料成型双语词典》（机械工业出版社出版）和《INJECTION MOLD DESIGN》作为教学的辅助用书。
四、教学方法及手段的改革
在教学方法上，要求教师采用板书与多媒体相结合、启发式与讲解相结合的教学模式，讲课中要求突出重点、详略得当。鼓励教师进行精品课程、双语教学、教材的建设。在教学方法上，改变传统的灌输教育方式，如《塑料成型工艺及模具设计》课程的教学，采用 “精讲+研讨”的教学方式，集中讲解重点、难点教学内容，启发学生思维，达到举一反三、融会贯通的效果。结合实物进行课堂讨论，积极引导学生提出问题、讨论问题和分析问题，让学生各抒己见，充分发表意见，互相启发，加深对模具结构的认识理解，提高学生在讨论中发现问题和解决问题的能力，由“学会”逐渐进步到“会学”。在教学过程中多提问、多启发、多分析、多鼓励，实现教学方法多样、丰富教学内容和教与学的互动，同时，结合“嵌入”课题式实践教学，探索新的教学方法。用学生身边的或熟悉的物品作为讲解的例题，以日常塑料制品（如：牙刷、矿泉水瓶、塑料袋、包装盒等等）出发，引发学生对塑料制品及成型方式的兴趣，引出所要讲解内容的主题；利用学生对未知世界的好奇心、使学生对所要学习的内容产生兴趣。以启发的方式激发学生对知识的探索热情，通过参与，并对具体问题进行分析，既使课堂教学气氛变得活跃，又使枯燥的学习内容变得更具吸引力；以先分析，后讲解的教学方式鼓励学生积极参与教学活动，培养学生独立思考以及分析问题、解决问题的能力。通过引导学生在学习中研究，在研究中学习，充分挖掘学生对事物的探索研究潜力，培养学生的创新意识。
依托我校已有的省级品牌及特色专业――金属材料工程；省级品牌专业、国家级特色专业――机械工程及自动化专业，经过几年的专业建设与教学实践，材料成型与控制工程专业的办学条件与教学水平得到较大改善与提高，师资队伍渐趋合理。学生的知识结构充分体现出厚基础、宽口径的专业培养特点，学生具有一定的创新意识及科研动手能力。
参考文献：
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关键词 课程设置；材料科学与工程专业；实践教学
中图分类号：G642.3 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2013）33-0083-03
1 引言
作为人类文明和社会进步的重要标志，材料科学技术在经济和社会发展中扮演着越来越重要的角色，并与能源、信息技术构成现代科技的三大支柱。高等学校材料科学与工程专业教育在肩负着为国家和社会培养材料类高级专业科技人才的历史使命的同时，也面临着材料科学技术迅猛发展带来的一系列问题和挑战[1]。在材料科学与工程专业高等教育快速发展的今天，探索出符合材料科学与工程专业特色的课程设置体系和方案，是材料科学与工程高等教育的重要任务和目标。本文在分析和总结材料科学与工程专业发展历程及特点的基础之上，提出了符合材料科学与工程专业特色的课程设置方案，为材料科学与工程专业高等教育和改革提供有益的尝试。
众所周知，虽然材料的使用和研究已有非常悠久的历史，但真正将“材料科学与工程”作为一个独立的专业和学科进行人才培养和教育还仅始于20世纪60年代[2]。我国材料科学与工程专业教育经历了由借鉴苏联模式进行严格的专业教育到逐渐学习欧美系统的学科教育的发展历程[3]。从新中国成立到20世纪90年代后期，我国已有144所高校设有材料类专业，涵盖的专业有硅酸盐工程、无机非金属材料、建筑材料、电子材料及元器件、钢铁冶金、有色冶金、粉末冶金、金属材料及热处理、腐蚀与防护、水泥、玻璃、陶瓷、高分子材料、高分子化工、塑料工程、橡胶工程、化学纤维、复合材料、材料物理、材料化学等20余个[4]。严格按照材料的专业方向进行人才培养的缺点是：专业划分过细，基础知识相对薄弱，毕业生就业面窄，工作适应能力差[5]。
为了克服上述缺点，教育部于1998年在“重基础、宽口径”的指导思想下，对材料类本科专业目录进行了调整，将上述20余个专业合并为冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、材料物理、材料化学等6个专业，并同时在一级学科专业目录材料科学与工程下进行招生[6]。目前我国设有材料类专业的各高等学校均在此次专业目录调整基础之上更新培养方案和教学内容，并结合自身学科的优势和特色、国家及地区经济发展需求等，确立自身的优势学科方向。截止2009年7月，我国具有材料类二级学科的普通高校已有415所，绝大多数“211工程”大学都设置了材料类专业，可以说我国材料科学与工程专业高等教育正处于蓬勃发展的关键时期[7]。
2 国内外高校材料科学与工程专业课程设置情况对比
目前，我国各高校材料科学与工程专业大多按照教育部颁布的《普通高等学校本科专业目录》以及《普通高等学校本科专业设置规定》等文件的要求，构建了以公共基础课、专业基础课、专业课和选修课为主的模块化的课程设置体系[7]。其中，公共基础课（包括外语、数学、人文及社会科学、物理、化学等专业平台课程等）按材料科学与工程一级学科所必需的公共基础知识进行设置，约占全部课程的50%；专业基础课按材料科学与工程二级学科进行设置，占全部课程的20%～35%；专业课及选修课则按二级学科以及各高校设置的专业方向和办学特色进行设置，约占全部课程的15%～20%。
和上述我国材料科学与工程专业的课程设置方式相比，国外发达国家对材料专业的课程体系没有设置统一的规定，各高校可以根据自己的学科发展方向和特色等灵活地进行课程体系设置，并体现出特色鲜明、注重交叉学科人才的培养、课程设置涉及面广和突出实践能力培养等特点。
1）突出特色。国外各高校可以根据学科发展方向和特色有侧重地进行课程设置，如美国宾夕法尼亚大学材料科学与工程系在纳米材料和生物材料领域的研究工作相当出色，因此该校在本科生教学计划及课程设置中突出了纳米材料和生物材料等相关课程及最新研究进展。
2）注重交叉学科人才的培养。国外各知名高校大多设置了多层次的课程体系以满足不同学生对知识结构要求的差异，在培养计划中除设置材料学科的主要课程，还可以引导学生学习相关交叉学科的核心课程，如生物学、化学、经济学、管理学等，从而为将来打算从事生物、医药、经济、法律、工商管理等领域工作的学生打下基础。
3）课程设置涉及面广。国外各高校均对理工科学生要求有相当的人文知识背景以及交叉学科的相关知识，很多学校都安排了大量的选修课供学生选修，特别是材料科学与相关学科以及社会科学的交叉课程，如与生物、医药、环境、电子工程、化学工程、土木工程等理工技术学科的交叉课程，以及与经济、法律、艺术、财务、管理等人文社会学科的交叉课程。
4）注重实践教学环节的设计和安排。如英国牛津大学材料系的课程设置，从一年级开始到四年级，每个学年均安排了工矿企业的参观或实习，二年级时就要求有6～8周的工业实习。同时，实验教学时间也非常充足，一年级每周有5～6小时的实验教学安排，二年级则安排了15～18小时的实验教学。另外，国外很多大学均安排了四年级两个学期的时间进行毕业设计或毕业论文撰写[8-10]。
3 材料科学与工程专业的特点及对应的课程设置思路
作为一个蓬勃发展的专业，材料科学与工程专业已表现出如下特点，并对课程体系设置改革带来了重要启示。
专业涵盖面广与模块化的课程设置 如上所述，材料科学与工程专业涵盖了冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料工程、材料物理和材料化学等6个二级学科，其中每一个二级学科又包含若干专业方向。学科涵盖范围广与专业教育的系统性要求材料科学与工程专业高等教育在贯彻教育部“重基础、宽口径”指导思想、强化基础理论知识学习的同时，也应考虑到各二级学科及专业方向的特色，使学生在拓宽知识面和就业口径的同时，也能完整、系统地掌握自身专业方向的理论体系和精髓，从而在苏联严格的专业教育模式和欧美系统的学科教育模式之间找到平衡点，解决目前材料科学与工程专业教育中存在的广度与深度之间的矛盾。
考虑到材料科学与工程专业教育中存在的上述矛盾，昆明理工大学从2004年开始对材料科学与工程专业培养方案进行改革和调整，不仅强化了公共基础课和学科基础课的基础地位，而且有针对性地提出了专业模块课的概念，即在夯实学科基础的同时，为满足各二级学科方向的特色、知识结构的系统性、完整性以及专业教育深度的要求，设置了金属材料工程、无机非金属材料工程等方向的模块课。通过模块课的设置，使学生能够系统掌握所学专业方向的知识结构和框架，深入地理解本专业方向的特点和精髓，从而在满足教育部提出的“重基础、宽口径”的指导思想的同时，也能够系统深入地掌握本专业的知识和技能，解决目前材料科学与工程专业教育中存在的学科涵盖范围广与专业特色教育系统性和深度之间的矛盾。
学科交叉性强与有针对性的选修课设置 材料科学与工程学科是一门涉及材料科学、物理学、化学、工程科学以及计算科学的综合叉学科，随着科学技术的进步和发展，各个学科之间相互渗透、交叉、复合的程度越来越深，分界线则越来越模糊，新的材料领域层出不穷并不断发展。材料科学与工程学科交叉性强的特点要求在进行课程设置时，应有针对性地在材料物理、材料化学、材料工程技术以及计算材料科学等领域开设相应课程，弥补由于学科交叉性强而带来的某些学科领域的空白，进而引导学生的兴趣，开阔学生的视野。
基于此，昆明理工大学材料科学与工程专业自2004年起就选择在相关教学和科研领域具有丰富实践经验的教师，有针对性地在材料科学与物理学、化学、计算科学、生物科学、能源科学技术等学科领域之间开设生物材料、能源材料、纳米材料、复合材料、计算材料学、材料物理、材料化学等选修课程，利用这些课程的开设填补材料科学与其他相关学科领域之间的空白，使学生掌握材料与其他学科交叉领域的知识，有目的地引导学生的学习兴趣，从而适应材料科学与工程学科交叉性强的特点。
实践性、应用性强及对应的培养方案改革 材料科学与工程专业同样是一门实践性、应用性很强的专业，只有材料科学的基础知识、基本理论在实践中得到灵活应用，才能体现出学科的真正价值，而且无论传统材料、新兴材料的生产、制备和整个使用过程，均和实际密切联系。因此，在本专业学生的整个培养过程中均应强调知识的灵活运用能力、动手能力、工程实践能力和创新能力的培养。
针对材料科学与工程学科实践性和应用性强并强调知识灵活运用的特点，昆明理工大学自2004年起即有针对性地对实践性教学环节进行了改革，降低了重复性、演示性实验教学环节的比例，提高了探索性、研究性实验教学环节的比例，充分调动学生的积极性、主动性，增强学生对专业的兴趣与学习热情，培养学生的科研方法及分析问题与解决问题的能力。在毕业设计论文改革环节中，积极引导学有余力的学生提前进入导师课题组，鼓励学生参与各类创新、创业大赛，并将其作为毕业设计成绩的一部分，从时间上、制度上保证了毕业设计的质量，使其成为学生灵活运用所学知识进行创新活动的重要环节。在学生实习环节，学院充分利用和挖掘一切资源，与一些科研院所、厂矿企业等合作，共同建立产学研实习基地，使其成为学生了解实际生产情况、综合运用所学知识的场所和日后顺利走向社会的桥梁与纽带。
4 课程设置方案实例
通过学习和借鉴国外大学在材料科学与工程专业课程设置方面的成功经验。与此同时，针对材料学科专业涵盖面广，交叉性、应用性和实践性强的特点，昆明理工大学自2004年起就结合上述学科特点，对材料科学与工程专业本科生培养方案进行了调整和改革，调整后的课程设置体系如表1所示。调整后的课程设置体系不仅符合教育部提出的“重基础、宽口径”的指导思想，而且通过专业模块课的设置较，好地体现了材料科学与工程学科各专业方向对专业教育系统性的要求，而有针对性的任选课的开设则很好地填补了材料学科与其他学科交叉领域的空白。除此之外，还对实践教学环节的形式进行了改革，在认识实习、生产实习和毕业设计环节中突出学生灵活运用知识解决实际问题的能力和创新能力的培养和提高。
5 课程设置方案改革效果
通过上述课程体系改革和实践，昆明理工大学材料科学与工程各专业方向本科毕业生综合素质显著改善，考取研究生比例和就业率均显著提高。根据近年来毕业生就业后的跟踪调查，用人单位普遍认为昆明理工大学材料科学与工程专业毕业生基础知识、专业技能扎实，适应能力、创新能力、分析解决问题的能力强。一批优秀毕业生已经成为国内高校、科研院所及企事业单位的业务骨干和中坚力量，受到了社会的高度评价。学生在参与各类科技创新竞赛中屡获佳绩，已获得获第六届中国青少年科技创新奖一项，第十一届全国大学生课外学术科技作品竞赛三等奖一项，云南省首届大学生“创业计划”大赛金奖一项。
在今后的教学改革和实践活动中，将继续密切结合材料科学与工程专业的特色，不断更新培养方案，为蓬勃发展的材料科学与工程专业高等教育做出新的贡献。
参考文献
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关键词：材料科学与工程专业；培养模式；课程体系；创新人才
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）41-0216-02
面对21世纪的挑战，如何加强学生创新能力的培养，已成为我国当前高等教育改革的重要课题。随着社会经济发展和科学进步的需要，多学科已交叉渗透到与材料制备、结构、性质和应用各个领域。在科学技术高速发展，各种材料不断创新涌现，产业化的背景下，材料科学与工程专业以“宽专业、厚基础、高素质、重实践、强能力”原则，深化改革“材料工程应用复合型专业创新人才”培养方案，突破专业个性培养模式的约束。精心设计课程体系是实施创新教育的关键，是培养具有创新能力人才的核心环节，也是培养复合型人才的最有效途径之一。目前，“大材料”学科相互交叉渗透融合已成共识，专业课程却内容相对陈旧，逻辑和结构衔接不够紧密；设计性、综合性、创新性、开放性实验相对较少，支持专业培养目标的力度不够等问题日益凸显。在此背景下，本专业以材料的材料制备/加工、组织结构/成分、性能、应用四个要素及其相互关系为基础，构建专业核心课程群、专题选修课群、工程实践课程群为基本框架的课程体系。
一、整合课程内容，构建专业核心课程群
材料科学与工程专业培养计划从2007年开始，以全面系统的知识学习和综合思考能力培养为主，以材料制备/加工、组织结构/成分、性能及应用等四要素及其关系构成的材料学科共同基础知识作为重要的教学内容，构筑了“理论教学、实践教学、科学研究三个维度基本框架的新型课程教学体系”。目前，贵州大学材料科学与工程专业设置了“金属材料”、“材料压力加工”方向课程。为了满足“宽专业、厚基础、高素质、重实践、强能力”的培养目标，材料科学与工程专业按金属材料、材料压力加工二个方向的共同的或相近的学科基础、科学内涵、研究方法与研究设备，设计专业核心课程群，体现“大材料”学科共同的知识体系。如《固态相变》与《热处理工艺学》整合成《热处理原理及工艺》，《材料分析方法》与《材料物理性能》整合成《材料现代研究方法》，融入CAD、Origin、Matlab等软件组建新《计算机在材料中的应用》课程等；构建6～8门具有基础性、系统性、发展性特点的“专业核心课程群”（图1）。专业核心课程群以材料科学基础作为主线，安排各门课的教学内容，既相互衔接、循序渐进，又各有侧重、特点突出。便于学生学习材料共性规律，掌握有关材料及其关系构成的材料学科共同基础知识。鼓励教师把科研项目涉及核心课程相关的基础原理理论引入课堂教学，帮助学生树立完整、基本的知识观念，最大限度地拓展学生的知识结构，是培养应用复合型专业人才的重要组成部分。
二、设置专题选修课群，适应学生个性发展
加强理论基础同时，适当拓宽知识面，注重培养学生适应社会多样化、复杂化的能力。根据地方经济发展需求和学生个性发展，结合材料科学进展、专业教师科研特色，本专业在培养方案个性课程模块中设置“专题选修课程群”，让学生拓宽渠道获取更多学科专业知识，各得其所、各展其长，完善学生的知识结构系统，满足学生个性发展。学生根据其兴趣、未来发展、就业需要，自主选择相关课程。具体措施是：确定3～4个重点学术方向，每一方向下设置由3～4门课程组成的专题选修课程（图2）。学生可选择进入其中一个方向学习相关专业课程，使学生在熟悉共性知识基础上，掌握一种在国内处于领先水平的材料制备及组织控制技术。从而培养学生运用宽口径专业基础知识解决具体实际问题的应变能力和素质，提高学生适应知识经济社会的能力。
三、强化工程实践课程群，培养学生创新能力
实践课程是理论教学的延续。实践课程群主要包括《综合实验》、《认识实习》、《生产实习》、《毕业实习》、《毕业论文（设计）》及《综合素质拓展》等课程。为了进一步增加实验教学的综合性、研究性、设计性、先进性，对专题实验1、2、3内容进行整合，开设《综合实验》，强化学生创新能力和实践能力。专题实验1中验证性、演示性实验设计成综合性实验；专题实验3中引入3个教师科研项目创新性实验。鼓励学生积极参加国家数学建模比赛、省级节能减排设计研究、校级SRT计划等素质拓展活动，培养学生专业素质技能和实践创新的能力。校外实习基地涵盖材料制备—过程处理—组织观察—性能测试—应用的生产流程，可以满足各种实习教学的要求。引入电化教学等改革手段，学生能在短时间内吸收消化更多学科知识，掌握专业实习重点、难点，提高了实习质量。毕业论文采用“本科导师制”，选定基地技术人员或专业老师为导师，让学生提前进入导师课题组，熟悉设备操作，以不同的企业生产问题或科研课题内容加以培养创新能力。
从自身实际出发，材料科学与工程专业构建了应用复合型创新人才的课程体系。课程体系实施是一项系统工作，不可能一蹴而就，还需强化试验平台建设、教学改革、师资建设，课程评价体系等措施，才能确保其顺利实施和有效运行。
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论文摘 要：根据材料化学本科专业人才培养目标和材料化学学科专业特点，通过改革原有的课程体系，优化课程结构，修订完善了材料化学本科专业人才培养方案。新的培养方案更好地体现了材料化学专业的特色，体现了“厚基础、强能力、重实践”的人才培养要求。
材料化学作为化学和材料科学的一个交叉学科，受到了各国政府的重视，许多高校纷纷设立材料化学专业。为适应21世纪社会对材料化学专业人才的需求，经安徽省教育厅批准，我校于2003年增设了材料化学本科专业，并在当年正式招生，目前已经有5届毕业生，学生就业情况良好。材料化学作为材料科学与工程学科的二级学科专业，培养的是应用型理科人才，所以材料化学专业学生不但要加强数学、物理、化学及材料学科等基础理论知识的学习，还必须接受更多的应用性、实践性的知识教育。如何完成这一培养目标，使材料化学专业人才的培养能够满足现代化社会发展对本专业人才的需求，是高校材料化学专业教育工作者必须面对的现实问题。只有进一步转变教育思想和观念，深化教育改革，革新教学体系，优化课程体系中实践性教学环节，才能培养出掌握基本理论知识，动手能力强，富有创造精神的材料化学专业人才，才能办出高水平的材料化学专业，以满足经济建设和社会发展的需求。
1 材料化学专业人才培养方案基本框架
从“厚基础、强能力、重实践”的人才培养总体要求出发，设计培养方案、课程体系，优化教学内容。我校材料化学专业教育内容和知识体系由公共基础课程、通识教育课程、专业课程、专业选修课程和实践性课程五大部分内容构成。
公共基础课程包括：思想教育，体育活动，大学英语和计算机基础等。
通识教育课程包括：人文社会类，自然科学和艺术类等知识体系。
专业课程包括：大类平台专业基础课程和材料化学专业课程。
专业选修课程包括：材料化学专业方向性选修课程。
实践性课程包括：课程设计、毕业实习、毕业论文、社会实践、科技活动等材料化学专业实践训练知识体系。
2 材料化学专业课程体系设计
材料化学作为化学和材料科学的交叉学科，其课程要求学生掌握材料化学的基础知识和基础理论，培养学生具有材料的制备、表征、技术开发和生产的基本能力。在构建材料化学专业课程体系时，我们一直强化教学环节的科学性、系统性和综合性，将所有教育环节分为公共基础课程、通识教育课程、专业课程、专业选修课程和实践性课程五个知识体系。其专业课程体系以无机化学、分析化学、有机化学和物理化学的理论课程和实验课程基础，把材料科学基础、材料化学、材料物理等作为本专业的入门专业课程。在经过这些课程的学习之后，陆续学习高分子化学、高分子物理、材料性能学、材料现代分析技术、机械制图等专业课程，在此基础上通过专业选修课程的学习形成专业特色方向。并通过开设材料科学导论、纳米材料导论等任选课程拓宽学生的知识面。为了淡化专业界限，我校材料化学专业和化学、应用化学专业实施按大类培养，统一设置通识教育和基础教育平台。在2011年修订的材料化学专业人才培养方案中，课程教学计划课内总学时为2633学时，学生毕业应取得总学分为154学分，其中，通识教育和基础教育与我校化学专业和应用化学专业一致；专业教育、实践教学和综合教育的课程体系与化学专业和应用化学专业有区别的开设，更加突显材料化学的特色。
3 构建相对完善的实践教学体系
3.1 构建新的实践教学体系
材料化学作为一门实践性很强的交叉学科，在教学计划中强化实践教学环节，确保实践教学环节的实施。按照本专业人才培养目标的定位，我们优化完善了实践教学体系。将实践教学体系分为三个层次：一是基础实验层次，注重基础技能训练，培养学生对科学现象的观察和分析能力；二是测量实验层次，注重专业技能训练，设置了课程设计、综合性和设计性实验等内容，培养学生的专业实践能力；三是综合实践层次，注重综合素质训练，设置了毕业设计（论文）、社会实践、科技竞赛和创新性实践活动等内容，培养学生对所学知识的综合运用能力。
3.2 更新重组实践教学内容
在2011年修订的人才培养方案中实践教学环节为35学分，占总学分的22.7%。实践教学内容重点强调以能力培养为核心，优化和重组了原四大化学（无机、有机、分析和物理化学）实验教学的内容与结构，将实践教学内容分层次进行教学，确立了基础实验、测量实验和专业实验三层次的实验教学体系，涵盖了验证性实验、综合设计性实验和研究性实验等教学内容。同时，积极推进实践教学内容的更新和方法手段的改革，减少验证性实验，积极创造条件增开综合性、设计性实验、研究性实验，强化毕业论文实践环节的检查和指导；加强校企合作，积极安排生产实习和社会实践活动，进一步加强对学生实验技能、实践能力的培养，培养学生的动手能力和创新能力。
4 结语
材料化学专业的培养方案、课程体系的探索和完善将是在科学发展观的指导下我们今后多年的一大工作任务。要坚持以就业为导向定位人才培养目标，结合社会需求和学科发展实际，研究建立专业人才培养模式，提高材料化学专业毕业生的就业能力；以能力培养为本位构建专业课程体系，提高学生的理论知识水平，课程体系遵循“厚基础、强能力、重实践”的人才培养模式制定教学计划，在四年教学计划的基础上，分析理论教学相关课程，优化教学内容，合理分配理论课程学时数，使课程体系逐渐趋于科学、规范，达到构建合理的专业课程体系、优化学生知识结构和促进专业人才培养的目的。
参考文献
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英文名称：Journal of Materials Engineering
主管单位：中国航空工业第一集团公司
主办单位：中国航空工业第一集团公司北京航空材料研究院
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关键词：材料性能学;课程改革;实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）43-0104-03
教书育人是高校的基本功能之一，教学质量关系到培养人才的质量，是高校赖以生存和发展的基础。随着社会的发展，高等教育改革与发展的深化，学科之间的交叉、重组和优化，以前针对某个专业开设的一些课程已经不能满足科技发展的要求，必须进行改革。
一、课程性质与特点
“材料性能学”课程是材料科学与工程专业主干课程，是一门重要的专业基础课，是学生专业素质和专业基础的重要组成部分，对于学生的就业和进一步深造都有着重要的影响。很多材料专业都开设了相关课程[1，2]。我校“材料性能学”课程的前身是“无机材料性能”，讲授对象是无机非金属材料专业的本科生。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，我校从2005年开始按一级学科专业“材料科学与工程”招生培养。根据培养方案，原“无机材料性能”变更为“材料性能学”。“材料性能学”是联系材料微观结构与宏观性能的一门重要课程，既是材料科学与工程学科的重要研究内容，也是材料生产和应用的重要基础，是材料科学与工程专业学生的必修课程。通过本课程的学习，使学生具备以下能力：根据材料的性能参数判断材料的优劣，立足材料的性能正确选择和使用材料，改变材料的性能从而探索新材料、新性能、新工艺，为最终实现建立材料结构―性能―制备―应用之间的关系――这一材料学科研究的最终目标打下理论基础。在教学过程中，注重培养学生的研究能力、工程素质和综合应用能力，创新实践能力和团队合作能力，以及应用专业知识和技能解决材料科学与工程领域复杂问题的能力。
本课程具有如下特点。
1.内容广泛，学科交叉性强。“材料性能学”不再是针对某一种材料，而是针对材料大类，涉及材料种类众多，同时涉及的性能也是多方面的，有力学性能、物理性能和化学性能等。力学性能内容广泛自不必说，很多学校的材料力学性能是一门单独的课程;物理性能涉及热、光、电、介电、磁等性能;化学性能包括耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等。涉及物理、化学、力学、材料科学基础、材料研究方法、材料工艺等[3]。
2.与工程实际联系紧密，同时兼具叙述性与理论性。“材料性能学”课程是介绍材料各种主要性能的基本概念、物理本质、影响因素、变化规律、性能指标的工程意义以及测试、评价及应用。各种性能的物理本质和变化规律与材料的化学成分及基本结构间的关系较为抽象，理论性较强，同时，由于涉及的性能众多，各性能的指标、测试、评价与应用等具有一定的叙述性。
3.理论与实际相结合，实践性强。材料的各种性能都有一定的应用场合，或者根据不同的应用要求，需要特定的性能，因此，无论是材料各种性能本身的测试和研究还是和工程实际相结合都具有很强的实践性。
二、课程存在的问题和改革的必要性
1.专业拓宽的影响。我国的高等教育最初照搬苏联模式，培养“专业”人才，但是随着社会的发展和科学的进步，交叉学科和新兴学科兴起，原来狭窄的专业模式已难以适应我国经济发展的需求，更阻碍了科技的进步。因此，教育部于1998年进行了大范围的本科专业目录调整，我校的材料专业也于2005年按材料科学与工程一级学科专业招生，相应的课程也改为“材料性能学”，但是教学内容和教学大纲仍然沿用了过去“无机材料物理性能”课程的教学体系，讲授的内容变化不大。
2.课程教学本身存在的问题。传统的课堂教学以教师讲授为主，教学方法相对单一，而“材料性能学”课程具有理论性较强和讲授的概念较为抽象的特点，传统的讲授方法很难让学生迅速而有效地理解教学内容。因此，如何把抽象和艰深的理论内容深入浅出地展现给学生，让学生迅速有效地理解教学内容是一个难点，同时也是课堂教学的重点。目前，虽然采用了多媒体课件，但是大多是用PowerPoint制作的简单课件，其表现力仍有限，在教学效果上力不从心。
3.由于条件限制，目前我校的“材料性能学”课程只有理论教学环节，而没有实践教学环节。但该课程本身是一门实践性很强的课程，缺少实践教学使得学生在接受教学内容上产生了一定的困难。“我听过就忘了，我看见就记住了，我做了就理解了”是华盛顿儿童博物馆上的格言，这不单对幼儿适用，对刚刚迈入成年的大学生也是适用的。因此，要想办法创造条件开展实践教学。
三、教学改革措施
1.课程体系和教学内容改革。我校“材料性能学”课程的前身是“无机材料物理性能”，侧重点是无机非金属材料物理性能，随着专业面的拓宽和人才培养模式的调整，调整后的“材料性能学”，从材料种类来说不能再拘泥于单一的无机非金属材料，而要整合金属材料、无机非金属材料、高分子材料等相关性能;从性能上来说要从物理性能拓宽到力学性能、物理性能和化学性能。对这些内容进行综合优化，形成系统理论。课程内容要涵盖主要材料主要性能的基本知识和理论，同时要紧跟学科前沿，涵盖新模型、新概念和新技术。在目前条件下，应选用合适的教材，同时争取重新编写教材以切合课程体系。课程体系的调整，使得课程涵盖内容大幅增加，但目前大学本科教育的趋势是课时大幅减少，我校“材料性能学”课程为48学时，课时大幅压缩，要想涵盖全部内容存在很大难度，在内容的广度和深度上存在矛盾。在这种背景下，课程体系和教学内容的改革是重点也是难点。在课程内容的设计上，以“宽口径、强基础、重实践”为指导思想，培养具有扎实基础理论和较强实践能力的复合型人才为目标。教学重点与学校实际情况相结合，根据材料专业的实际情况确定课程的内容和要求，分清主次，哪些是必须的，以“必须、够用”为度。“材料性能学”课程主要包括如下七个模块：材料的力学性能、热学性能、电学性能、介电性能、磁学性能、光学性能和化学性能。在各个模块中，以每种性能的基本概念―物理（化学）本质―影响因素―性能指标的工程意义―指标的测试、评价及应用为主线贯穿始终[3]。同时，教学内容需体现科技的发展，适时讲授相关领域的研究动态和发展前沿，保持教学前瞻性，拓宽学生的视野，激发学生的创新意识。
2.教学方法和教学手段改革。传统的教学模式是一根粉笔加一本教科书贯穿一堂课，现在用上了多媒体[4]，但很多时候只是把板书搬到了PPT上，仍然是教师讲、学生听，对于抽象的概念和理论，学生难于理解和掌握。在教学方法上，要改变传统教学模式，综合运用启发式、讨论式、案例式等多种教学方法，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。
在教学手段上，一要完成多媒体课件制作：充分运用文字、图形、图像、声音、动画、影像等多种媒体素材，制作多媒体课件，把抽象、复杂的理论内容生动形象、深入浅出地展示给学生，加大课堂教学的信息量，一定程度上降低课时压缩的影响;二要建立网络教学环境：利用网络平台，建立和完善课程网站，利用课后延伸环节，为学生的自主性学习提供条件。
3.实践环节建设。实践是工科教育的灵魂，教学中实践环节的设置有利于学生的学习和理解，有利于学生创新思维和创造性的培养。本课程由于条件的限制，目前并没有实践环节。因此，一方面要积极向学院、学校申请资源，努力争取建立基本实践条件，同时在目前条件下，充分利用现有的条件，探索开展实践教学的方法。
四、教学改革实践示例及效果
材料对电场的响应主要有两种，一种是带电粒子的长程运动，称为电导，一种是带电粒子的短程运动，称为极化，内容很多也很复杂。以往的教学中要分别介绍电子电导、离子电导、半导体、介质极化等[5]，这些内容理论性强，学生不容易理解，也很难产生兴趣。因此，在教学中采用“应用先行”的办法，以生活中和高科技领域中的应用为引子，引导学生发现材料的独特性能，激发学生的学习兴趣;发现了材料的独特性能后，引导学生分析研究其中的原理、机制和物理本质;然后再从物理本质出发，分析影响材料该性能的因素，从影响因素出发，进一步分析讨论改进、提高材料性能的方法和实现手段;再从性能出发，分析材料可能的其他应用，启发学生的发散思维和创新精神。实践示例：材料的热敏特性教学。材料的热敏特性是指材料对温度变化具有响应的特性，材料的热敏特性在许多领域具有广泛的应用，是许多功能材料的基础。对于这个特性，首先从家庭日常使用的电饭煲出发。为什么电饭煲能够自动把饭煮好？这个问题引起了同学的兴趣，同学纷纷发言：有的说通过电加热把饭煮熟，教师追问电饭锅怎么知道熟了，既不会夹生也不会焦掉？有同学说那应该是有传感器，教师追问会是什么样的传感器呢？带着这一系列的问题和各色各样的答案，教师对问题进行总结：电饭煲煮饭是把适量的水和米混合在一起，通过电加热，水的温度逐渐升高直至沸腾。沸腾后，由于水的沸点在一定的大气压下是恒定的，在我们生活的低海拔地区基本上可以认为是保持100℃不变，因此锅底的温度一直保持100℃不变。随着时间的延长，一部分水分被大米吸收，另外一部分水分慢慢蒸发，直到饭熟后，锅底没有了液态水，锅底温度升高，此时电饭锅就需要停止加热，否则饭要烧焦了。这一点电饭锅是如何做到的呢？此时该我们的主角――热敏材料闪亮登场了。有一类材料他们的电阻随温度升高而显著地变化，饭没熟，温度在100℃时，材料的电阻比较小，线路导通，发热元件工作;当温度超过100℃达到103℃时，电阻突然上升几个数量级，此时线路断开，停止加热，这种材料称为“正温度系数（PTC）热敏陶瓷”，可以作为恒温发热元件，电阻突变的点称为“居里点”。不同材料的居里点不同，通过调整材料的成分和结构可以调整居里点，做成各种各样不同的元器件，应用于不同的场合。这时引入科学的概念，进行课堂核心内容讲授――PTC效应的机理及影响因素，介绍热敏材料及其应用，介绍相关的知识点。除了PTC效应，还有NTC效应――负温度系数等。核心知识点讲授完成后，进一步发散，除了电阻对温度变化的响应，还有材料的其他性能如介电常数、电流、磁化强度等都对温度变化有响应，如介电常数―温度敏感的铁电材料、电流―热量敏感的热释电材料、磁化强度―温度敏感的磁性陶瓷等。介绍相关特性，布置小组讨论作业：介电常数―温度敏感、电流―热量敏感、磁化强度―温度敏感的机理、影响因素及应用等，引导学生利用学校图书馆的数据库，查阅科技文献，了解相关问题的最新研究发展动态。学生每4～5人分为一组，选择感兴趣的内容进行研讨，利用教材和参考书对每一个主题所涉及的性能的基本概念、物理本质和影响因素进行分析，查阅科技文献了解材料的应用领域及最新研究方向和成果。每个小组提交一份研讨报告，同时准备演讲PPT，进行演讲汇报。演讲过程中，学生积极提问、质疑、讨论，形成了良好的学习氛围，培养了学生的团队协作能力、创新能力及领导力。
“材料性能学”是材料专业的一门主干课程，随着专业的调整以及课程本身的特点，必须对其教学内容、教学方法进行改革。文中提及的一些思路，有些已经实施，也取得了较好的效果，有些仍需创造条件进行实践，在教学实践中不断完善。学生掌握材料各种主要性能的基本概念、物理本质、变化规律、性能指标及其工程意义;了解影响材料性能的主要因素，材料性能与化学组成、组织结构之间的关系，从而为判断材料优劣、正确选择和使用材料，改变材料性能、探索新材料、新性能、新工艺打下理论基础，培养学生的知识应用能力和创新能力。
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关键词：材料化学；课程；教学；探讨
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）12-0130-02
目前很多高等学校的化学化工类专业开设了《材料化学》这门课程，并且是作为专业基础课程和主干课程。课程的开设有利于化学类专业学生掌握新材料发展的主要方向，可为学生毕业后从事新材料的研究与开发工作奠定基础，并为提高大学生的综合素质，实现应用型人才培养提供必要的条件。高新材料技术是国家重点发展的技术领域之一，其发展为材料化学的发展提出了更大的挑战和难得的机遇，也对高校材料化学的教学提出了更高的要求。如何提高《材料化学》课程的教学质量，培养具有高竞争能力和创新精神的复合型高素质专业人才显得尤为重要。
基于此，本文结合本校化学化工类专业的实际情况，从《材料化学》课程的培养目标出发，针对《材料化学》课程教学中目前存在的问题，通过对课程结构、教学内容、教学方法和手段、考核方式等方面进行探讨和实践，提出行之有效、切实可行的教学建议和思考。
一、《材料化学》课程存在的主要问题
1.教材的选择。材料化学是一门新兴的学科，这就决定了它不可能像无机化学、有机化学等基础化学学科经过长期的发展而具有一些经典又权威的教材和参考书。目前，虽已有一些材料化学的教材出版，但由于各编者的认识及侧重点不同，致使教材内容大相径庭。近年来随着各种新材料的快速发展，在基本理论、制备技术、表征手段和性能研究等方面均取得了显著的成绩。而相对来说，目前已有的教材内容中相应的知识点更新缓慢，致使本学科的新成果的研究和进展不能及时充实到教学内容中。
2.教学内容与学时不匹配。《材料化学》课程所涉及的内容覆盖面非常广泛，包括材料的基本理论、表征、制备以及结构和性能之间的关系，涵盖金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料四大类。这些内容都可以作为一个专门的领域被研究，但分配给本课程的学时数一般只有36学时左右甚至更少。如何在这么短的学时内，合理安排教学内容，使学生了解和掌握这些领域的基础内容，是教学中需要解决的一个重要问题。
3.课程内容对教师提出了更高的要求。《材料化学》课程内容覆盖面大，除了材料领域的基本理论和表征手段之外，还包括新型结构材料、功能材料和功能转换材料。而这些材料又包含各种具体的材料，如新型功能材料包含减振材料、贮氢材料、超导材料等。对一个任课教师来说，其专长通常只涉及某一个领域，很少做到面面俱到，因此很难仅通过一个教师的教学而将每种材料讲得透彻生动，引人入胜。因此，《材料化学》课程丰富的教学内容对任课教师是一个挑战，也对他们提出了更高的要求。
二、课程教学模式的探索与实践
1.结合培养目标，优化课程结构。我们对化学和化工两个专业设置了《材料化学》课程。对化工专业来说，《材料化学》课程的学时为36学时，其教学目标是学生通过该课程的学习，了解当代材料科学的新理论、新技术，认识和理解材料科学与工程中的问题，为材料的研发与选用打下基础。通过对几种教材的对比和筛选，并结合教学目标和实际情况，我们选用了曾兆华、杨建文编著的《材料化学》作为主要教材。该教材不仅涉及到材料化学的基本内容如材料的结构、性能、制备等，而且以四大类材料（金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料）为主线，介绍了不同种类的材料，叙述各种材料的性能和行为与其成分及内部组织结构之间的关系，教学内容较适合已具备化学知识基础的学生学习。对化学专业（含化学教育和药物化学）来说，教学目的是为了拓宽学生在材料化学方面的知识，开阔视野，为今后的工作和学习打好基础。《材料化学》是作为专业选修课开设，学时为24学时。考虑到化学专业的理科背景，对材料化学相关的基础理论知识如材料的结构、性能等知识简略带过，而将重点放在介绍现代先进材料方面，如新型金属材料――形状记忆合金和贮氢材料、生物医用材料、感光材料等。
2.结合课程特点，教学方式多样化。利用多媒体技术来展示材料工作原理的相关动画，使学生能更加直观地理解这些知识。但若过度依赖多媒体，容易淡化教师在课堂中的主导作用，对学生来说，也容易产生“流水账”的感觉而滋生厌学情绪。因此，在讲到一些重、难点时，适当地加入板书，逐步讲解，留给学生理解和消化的时间，以加深印象。所以，多媒体教学和传统的板书教学有机结合，灵活运用，以扬长避短，实现最佳的教学效果。在课堂教学中，我们还根据讲授内容，灵活采用不同的教学方法组织教学，坚持启发式、互动式和讨论式教学。如讲到超导材料一章时，以3D电影《阿凡达》为例，让学生讨论名叫“Unobtanium”矿石的用处，从而引出超导材料。这种教法极大地激发了学生的学习兴趣。在讲到第二章晶体学基础时，教师把七大晶系、十四种空间点阵参数特征列出，然后让学生分组对各大晶系特征进行讨论并选出代表做总结发言，最后教师引导总结。这种互动式教学使学生主动参与到教学活动中，增强了学生的学习积极性，锻炼了其分析问题、解决问题的能力。
3.科研与教学相结合，构建立体化课堂。把科研引入本科教学是培养大学生创新能力的重要措施，也是高等教育的显著特点。如前所述，《材料化学》教材选用困难，很大一部分原因是现有教材内容陈旧，难以跟上学科前沿的发展。而科研能反映学科前沿最新研究成果，因此将科研融入该课程的教学，将弥补以上不足。科研和教学相结合的表现形式有多种。教师可以介绍自己的科研成果固化到相关的教学内容中，也可以介绍本专业课题组的科研成果。这些内容融会贯通地加入课堂教学将提高学生的学习兴趣。如讲到纳米材料时，教师结合自己的科研项目，给学生补充碳纳米管、中空双锥状二氧化锰等内容，使学生拓展视野。此外，为学生介绍本专业课题组正在探索的科研项目，鼓励学生积极参与到教师的科研中去，在实际的研究实践中锻炼创新能力。这样大大拓宽了学生的专业知识面，培养了学生的科研兴趣和创新能力。实践证明，通过科研与教学相结合，构建一个立体化的课堂，达到了较好的教学效果，是一种切实可行的教学模式。
4.针对课程目标，制定合理的考核方式。材料化学的内容覆盖面大，实践性强，通过该课程的学习，学生要具备综合运用所学知识进行分析问题和解决问题的能力以及创新思维和创新能力。因此，需要提高平时成绩的比例。一般来说，平时成绩占总成绩的50%，包含期中考试（占20%），平时作业（占30%）。若未安排期中考试，则在平时不定期随堂测验，主要考核当堂讲过的内容，既考查了讲课效果，又对学生按时出勤、注意听讲起督促作用。平时作业涉及到的形式较多，如单元作业，检查每章所涉及的理论、概念及计算方法；撰写小论文，根据教师布置的课题，学生通过文献调研提出自己的思考，考查学生分析问题和解决问题的能力；针对自己感兴趣的内容，查阅资料并制作成PPT，开展专题演讲活动，这一形式既使学生主动参与到课程教学活动中，调动了学习积极性和主动性，也锻炼了学生的综合能力。此外，还有课外作业、平时讨论等形式。期末考试主要考核基本概念、基本原理的掌握程度和运用所学知识解决问题的综合能力，占50%。这些多样化的考核方式相结合，能全面检测学生的学习效果，科学、客观地评价学生的知识水平和综合素质。
三、对《材料化学》课程教学的几点思考与建议
1.强化实践教学，培养应用型人才。我校是一所省市共建的地方二本院校，以培养社会发展所需要的高层次应用型人才为定位。为迎合应用型人才培养的需要，实践教学在日常教学中所占的比例越来越重。学生在课堂中获得的知识只有在实践中才能消化、理解和掌握，并在实践中得到启发和创新。只有将实践教学与理论教学紧密结合并贯穿于整个教学过程中才能实现这个目标。
2.发挥团队精神，各教师取长补短。如前所述，《材料化学》课程设计的内容广泛，而一位任课教师术业有专攻，很难做到将每种材料每部分内容都讲解透彻，并吸引学生参与自己感兴趣的科研活动。这就要求教学中要发扬团队合作精神，发挥群体优势。我院教师目前主要有研究锂离子电池材料、光催化材料、光电材料、高分子材料等。实际授课时，可以一名教师为主要任课教师，在讲到具体的某种材料时，邀请主攻这一材料的教师参与教学活动，以讲座或课堂PPT教学形式开展均可。这种教学形式能优化教学内容，完善教学方法，提高该课程的教学质量。
四、结语
《材料化学》课程是化学化工类专业课的重要组成部分。随着社会发展，高新技术的日新月异要求学生具备材料化学的专业功底，为将来的发展奠定坚实的基础。通过对该课程的学习，可以实现高素质、应用型人才的培养目标。作者对《材料化学》课程开课以来出现的问题进行了总结和思考，并在教学模式方面开展了一些探索性的工作，取得了良好的教学效果。在今后的教学中，还将继续在课程教学模式、教学体系等方面进行探索和实践，丰富教学内容，提高教学质量，为培养应用型人才的办学目标而努力。
参考文献：
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关键词：材料类专业；卓越工程师；本科；课程体系
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）16-0237-03
高等院校的主要任务是根据国家科技与产业发展需求，培养服务于社会的专业人才。工程技术作为国民经济发展的一个重要支点，为现代社会创造了大量的物质财富。大量优秀工程技术人才的培养，是我国成为科技与产业大国的重要前提。截止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%；接受高等工程教育的本科在校生达到371万人，研究生47万人。但与此同时，长期以来我国许多高校一直是以高水平研究型人才培养为目标，忽视工程技术人才的培养，这与我国大学生教育早已走下神坛，逐渐成为大众化教育的现状相脱节。为此，2010年起，国家教育部提出卓越工程师教育培养计划，旨在培养一大批创新能力强、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。高校本科教育不再是为研究型人才培养服务，而要将为社会培养高水平、国际化、创新型工程技术人才培养作为己任，让学生学致以用、人尽其才[1，2]。同年，同济大学作为国内首批试点高校，开始实施“卓越人才”培养计划，积极致力于“卓越工程师”培养模式的实践与探索，并作为主要单位发起成立了“卓越人才培养合作高校”联盟。卓越工程师教育培养模式并不是否定研究型人才的培养，而是要求从适应国家发展需求出发，根据各高校自身特点和国家教育体系中所处位置确定合适的培养计划，分层次地培养包括研究型人才和工程技术人才在内的各种所需优秀人才。本科教学作为卓越工程师计划中的一个基座，肩负这两种人才培养的重任，这就要求我们从实际出发，根据学校自身特点和学生发展方向制定适合社会人才需求的专业课程体系，以满足优秀科技人才培养的需求。
一、材料类专业的沿革和课程体系现状
材料学科主要研究材料的组成、结构、工艺、性能及应用之间的相互作用规律，进而展开涵盖金属、无机非金属、高分子及复合材料等各类材料的科学级工程技术研究。材料科学研究是各种工程技术研究的基础和重要保证，在我国几乎所有的综合性大学中都开设了材料类的本科专业。1998年，教育部在本科专业引导性目录中提出了按材料科学与工程一级学科进行专业招生的思路，随后130余所高校针对教育部有关材料科学与工程专业人才的培养要求，相继开展了按材料科学与工程专业一级学科办学工作[3]。材料类专业涉及面很广，除了包含金属、无机非金属、高分子及复合材料等几个领域外，大量新材料的涌现和引用拓展，又为该专业带入了大量的知识面和研究方向。以一级学科开设本科专业，其优点在于可以拓宽学生的知识面和就业面，但也带来专业课程涉及面太多、学生对于每个专业领域无法深入等问题。因此，如何搞好材料类专业课程体系建设，让学生在对整个材料科学技术领域的基本理论知识有较好把握的同时，又能在某一领域学有专长，更好地适应国家科学与工程建设需要，就成为该专业教改建设中的一项重要任务[4，5]。从目前的各校材料类专业设置情况来看，大部分高校在坚持以材料科学与工程一级学科进行大专业方向进行专业教学的同时，也根据自身的特点开设了若干专业或专业方向，让学生选择某一专业方向领域进行深入学习。其专业方向设置较多的是以金属、无机非金属、高分子、复合材料等专业方向进行分类，也有以材料科学、材料工程、材料加工、功能材料、半导体材料、生态环境材料等多种形式进行分类。从其专业课程体系来看，一般都分为学科基础（平台）课程、专业课程和选修课程等几类，学科基础课程主要从材料科学的角度讲授材料科学的基础理论、材料组成―结构―性能关系、理化性能及其分析方法等；专业课程则包括深入介绍某一材料领域的科学理论和专业知识，而选修课程则可让学生有选择性地学习传统材料理论及工程技术、新材料领域专业理论及技术等几方面课程。表1列出了国内外部分高校材料类专业的专业课程分类和课程开设情况比较数据，从表中可以看出，根据高校的所处地位、培养目标和学生就业去向的差异，各校的专业课程体系设置有所不同。
对于一些“985工程”高校而言，其学生培养目标较注重材料科学研究领域，强调材料科学理论知识的传授，相关专业基础课程的学分占比较高，同时鼓励学生通过选修课程选择自己的侧重专业方向。就专业课程开设情况而言，首先是有关材料学科领域的专业基础或平台课程的数量占专业课程总数的三分之一左右，其次是与传统材料科学技术相关的课程，与新材料相关的专业课程占四分之一强左右。对于一些“211工程”院校而言，专业课程分类与前者相差并不大，专业基础或课程的占比稍大些；而在专业课程开设中，与传统材料相关的课程占比明显增多，新材料相关课程数量则有所减少。而对于一些普通高校来说，这种传统材料相关课程数高于新材料相关课程数的趋势尤为明显。这种课程设置的分布实际上与各类高校的学科定位以及毕业生未来主要服务方向相当，很大程度上满足了国家各层次人才培养的需求。与此同时，比较一些国外知名高校的材料类专业的课程设置情况，可以发现其介绍材料科学研究领域的专业基础类课程占据相当重的比例，明显高于国内高校；同时新材料相关课程的开设数也高于传统材料相关课程数，反映了欧美发达国家对新材料工业发展的偏重趋势。重专业基础教学有利于学生夯实专业基础，无论今后选择哪个主攻方向都容易上手。还有一个明显的特点是，国外高校的实验、实践类课程较多，有利于培养学生的动手、实践能力。
二、适应卓越工程师培养需求的专业课程体系建设
卓越工程师教育培养计划的提出，目的是面向工业界、面向未来培养一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才，其培养层次包括本科、硕士研究生、博士研究生培养等几个层次，而本科生的培养为整个培养体系的基础。同济大学作为一所国家“985”、“211工程”建设的著名工科高校，为国家培养了大批工程建设急需的各类人才，同时也培养了一批高水平科学研究型人才。其材料学专业作为国家重点学科，经过多年发展成为包含无机非金属材料、金属材料、高分子材料、复合材料、建筑结构与功能材料等5个专业方向的大材料学科模式，形成了自己的一定特色。因此，面向卓越工程师培养模式的课程体系建设，需要根据自身特点和毕业生去向，提出适应本科―硕士―博士研究生教育一体化培养要求的本科生专业课程体系，以满足各种层次人才培养的需求。同济大学材料科学与工程学院自成立以来，培养了一大批国家急需的各类专业人才，其毕业生服务于国民经济各行各业。因此，本科专业课程体系的建设，也需通过分析其毕业生去向，把握自己的定位，以适应人才培养的需求。相比较于国内普通高校材料专业的本科毕业生就业去向[6]，同济大学作为“985”和“211工程”高校，其材料科学与工程专业的本科生毕业去向呈现明显的特点，一是出国深造和攻读硕士研究生的比例相当高，近三年，其数量占学生总量的50%～60%；二是服务于汽车、生物、电子信息及其他工业制造领域的学生数量相当多。即使在服务于传统材料相关领域的学生中，由于近年来90%以上的就业学生都选择留在上海等特大城市工作，而传统的硅酸盐等传统材料工业因城市规划等因素逐渐调整出这些特大城市，因此他们也主要服务于传统材料应用企业而非制造企业。表2列出了资料统计的国内9所高校材料类专业本科生近几年毕业去向[7]与同济大学材料科学与工程专业近三年本科生毕业去向的对比数据，从中可看出高校种类和地域的鲜明特色。而在后端的同济大学硕士研究生毕业去向中（表3），20%左右学生服务于传统材料相关企业，5%～10%左右学生选择继续深造，其余大部分就业于新材料相关等其他工业领域。如果综合考虑其本科―硕士―博士整个教育体系的就业情况，可以发现其90%以上的学生最终服务于工程技术领域，少部分学生最终从事教学与科学研究，这与卓越工程师计划的培养目标相一致。
材料类专业的本科教学建设应该结合上述毕业生去向特点，按照课程体系既能满足大批学生继续深造的要求，又要满足能直接服务于新材料和传统材料应用相关行业、材料制造等多种行业的需求，建设材料科学研究和工程技术教育有机衔接，传统材料与新材料课程教学相平衡，材料制造和应用教学相结合的本科课程体系。在整个本科课程体系中，学科基础课程应该是本科教学的一个重要内容，它可以向学生传授材料科学领域所需的基础知识，打破无机非金属材料与金属材料、高分子材料的传统界限，从大材料的角度让学生掌握材料科学与工程技术研究的必备知识，也适应现代科技应用中材料复合的大趋势。而在专业课程设置中，其课程体系的设置应能满足学生未来去向的要求，因此其必修、限修、选修课程模块应有不同的偏向。专业方向课程应该体现材料学科各专业方向的教学特点，深入介绍材料学及各专业方向的专业知识，包括金属、无机非金属、高分子与复合材料等方向的相关专业理论知识、制备技术、性能与应用等方面的课程介绍，让学生有选择性地选择某一专业方向深入学习。专业限选课程则主要针对学生的兴趣爱好，分别从科学与工程技术各领域分类介绍相关专业课程，以对接本科毕业生升学和就业的两大出口。在材料科学领域的课程设置中，可以面向希望继续研究生阶段教育的同学，更多地从科学角度进行专业教学，通过增加专业理论类课程的开设数提高学生对材料科学领域的把握和素养，有些工程类的课程可以在研究生阶段继续讲授。而在材料工程技术领域的课程设置中，则根据工程师培养的要求，着重介绍工程技术领域的课程；在具体课程设置中，应根据学生未来去向的特点，在掌握传统材料制备工艺技术必要知识的前提下，更多地从材料性能与应用出发，介绍现代无机材料在各行各业的应用技术，以满足学生在多种工程技术领域，从事材料应用相关技术工作的就业现状要求。与此同时，在专业方向课程模块中增加跨专业方向选修课程的开设，鼓励学生提高对材料学科其他专业方向的了解。选修课程的设置则更多地从学生兴趣出发，针对现代科学技术发展与学生就业兴趣，分别从现代材料制备新技术、新材料、纳米科技、生物技术、信息电子、汽车与交通产业、化工制造、现代科技管理等角度开设选修课程，适当增加新材料相关课程的比例。同时可以开设一门实践应用型课程，邀请一些科学研究领域或工程技术领域的专家、技术人员以讲座形式介绍材料科学与技术领域的最新发展，让学生把握材料科技发展的脉搏。
通过学科基础课程、专业方向课程、专业选修课程等的设置，不同类别课程之间相互支持，在扎实材料学科专业基础知识的前提下，通过分类限选科学研究类或工程技术类专业课程与学生未来发展方向相适应，通过专业选修课程及跨专业方向课程扩宽专业视野而各有所侧重，建立同时适应未来工程师或研究生培养的材料类专业本科课程体系，以满足不同类型、不同层次人才培养的需求。
三、结论
具有创新性、国际性视野的卓越工程师培养体系建立是使我国由教育大国向工程技术大国转变的一个关键，作为整个卓越工程师培养中的基础环节，材料类专业课程的设置必须在适应学校自身特点和学生就业去向的情况下制订特色鲜明的、本科―硕士―博士研究生课程设置有机统一的本科专业课程体系，以优秀工程型技术人才培养为主线，突出材料应用技术教育，同时兼顾材料科学研究类人才的培养需求，更好地为我国科学与工程技术发展输送各种优秀人才。
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