发布时间：2023-04-21 18:30:26
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的材料科学与工程论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
欧美国家在20世纪60―70年代开始设立材料科学与工程系。名称变更反映了对材料领域研究认识的变迁，即“材料研究需要依据其行为和特征，而不是依据材料类型来进行”。1998年教育部对材料类本科专业目录进行了调整，将原来划分过细的十多个材料类小专业合并成了现在的冶金工程、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、材料化学等六个专业。同时，在引导性专业目录中还设置了材料科学与工程一级专业。虽然以材料科学与工程一级大学科来设置专业是必然趋势，但材料科学与工程人才培养模式仍在探索之中[1]。同济大学当年就设置了材料科学与工程本科专业，期望以欧美的模式来培养材料学科人才。实际上，早在20世纪80年代，当时的同济大学建筑材料工程系就为建筑材料专业的本科生开设了材料科学导论、断裂力学、表面物理化学和传热、传质与动量传递（简称三传）4门基础课程。近几年因为参与学院材料科学与工程专业培养计划的修订工作，查阅了国内外许多大学这个专业的培养计划，国内高校在材料科学与工程专业培养计划上的认识一直存在争议。美国麻省理工（MIT）材料科学与工程专业本科培养计划的公开信息最多，不仅有课程列表和学分要求，还有课程的详细简介。尤其是麻省理工的开放课程服务（OpenCourseWare），使得我们还能够进一步了解课程大纲和部分内容。此外，MIT材料学科是USNews全美排名第一的，他们的培养
计划应该具有更好的借鉴意义。本文在反复仔细研究其有关本科培养的各种公开资料的基础上，对其培养计划进行了分析，结合自己的教学工作实践，总结了一些心得体会，希望与国内同行共享。
一、麻省理工材料科学与工程专业的培养计划
MIT材料科学与工程系设3个专业（Course）。其一为一般意义上的材料科学与工程专业（Course 3），学生所得学位是材料科学与工程理学学士（Bachelor of Science in Materials Science and Engineering），其所授学位是被ABET（Accreditation Board for Engineering and Technology，美国工程与技术鉴定委员会）授权的，绝大部分学生都选读这个专业。其二为课程选择度更大的一般专业（Course 3-A），这个专业的毕业生将获得没有特别指定专业领域的理学学士（Bachelor of Science without specification）学位，系里并不寻求ABET对这个学位的授权，只有很少学生选择这个专业，常常是医学、法学、MBA预科生选择这个专业。第三是考古与材料专业（Course 3-C），学生所得学位是考古与材料理学学士（Bachelor of Science in Archaeology and Materials），系里也不寻求ABET对这个学位的授权。从系里是否寻求对所授学位授权就可以看到，MIT材料科学与工程系本科生的主要专业是一般意义上的材料科学与工程专业（Course 3）。后面的讨论主要针对Course 3的培养计划进行。
1. 课程和学分要求
该培养计划的要求包括：（1）MIT的一般要求，共17门课程，其中自然科学6门，人文社科8门，限选科技课程2门，实验课程1门。（2）交流能力课程（Communication Requirement）4门。（3）系内课程，包括一套核心课程（Core subjects，共10门课），一个论文或2个实习以及4门限选课程，合计184～195学分。其2011―2012版本的课程和学分要求见表1，表中课程名称前面的数字表示课程号，后面跟表示学分的数字、课程性质、前修或同修课程号。MIT每门课程的学分由三部分组成，表示学习课程所需要的时间分布，中间用短线隔开，第一个数字表示讲课时间，第二数字表示实验、设计或者野外工作时间，第三个数字表示预习的时间，是以中等学生所需要时间估计的。1个学分大约相当于一学期需要14小时的学习时间。从表 1可见，一般专业课程，预习所需时间是讲课时间的2～3倍。
备注
*可以代替本先修课程的其他先修课程列在课程描述页面。
（1）这些课程可以算作必修课程或者限选课程的一部分，但不能同时计算。
（2）可以选9-12学分。
（3）通过申请，可以被类似课程替代。
2. 限选课程的选择
中列出了21门限选课程，每个学生只需要选择4门课（48学分）。理论上，学生可以在21门课程中任选48学分，甚至经过批准，还可以选择其他系的课程或者研究生课程来代替。实际上，由于材料的范围很广，这些选修课程是根据主要的研究领域来设置的，它们是： 生物与聚合物材料（Bio-and Polymeric Materials），电子材料（Electronic Materials），结构与环境材料（Structural and Environmental Materials），基础与计算材料科学（Fundamental and Computational Materials Science）。
因此，在MIT材料学院的网页上，曾经列出了各领域推荐的限选课程。网页上还列出了每一个方向的咨询教授，以方便对上述领域某一方面更感兴趣的学生选课。
3. 部分课程大纲和教学情况分析
（1）材料科学与工程基础课程
这个课程为15学分（5-0-10），总是与“材料实验”一起选修。课程安排也是交叉进行，实验周不上课，一共有4个实验周。这样，材料科学与工程课程讲课时间就缩短为9周（一个学期14周，最后一周为考试）。其课程安排为周一、三、五各2小时的讲课（lecture），周二和四各1小时的复习课（recitation）。所以一共27次讲课，18次复习课。实际讲课为24次，另外3次课为测验和考试。最后一次考试并不是考全部课程内容，即每次测验和考试都是分段内容。
这个课程由两个教授分别讲授，每个教授都是24次课，因此可以推论，每次每个教授将讲1小时。一个讲授结构和化学键（Structure and Bonding），一个讲授热力学和统计力学学（Thermodynamics and Statistical Mechanics）。
两部分课程分别布置6次作业，每部分每次都是2～3个题目，都有交作业的期限，没有按期交作业的，该次作业成绩为0。作业答案在交作业期限过后就会立即公布。课程总成绩由作业成绩占20%、三次测验占80%构成。得分标准为：总评80分以上A，70～79分为B，55～69分为C，低于55分为不及格。
（2）实验课程
MIT材料系内有2门必修的实验课程，即材料实验和材料综合实验。这两门课程同时还是加强专业交流能力培养的课程，所以，教学过程特别注意专业交流方面（包括论文写作、口头技术报告等）的形式要求。材料实验与材料科学与工程课程同时选修，在2年级第一学期进行。材料综合实验课（Materials Project Laboratory）基本上就是几个同学合作的科研项目，在3年级下学期进行。下面以二年级的材料实验为例，介绍其教学和考评办法。
如前所述，材料实验共4个实验周，实验周没有其他专业课。实验内容包括量子力学原理演示、热力学和结构，同时囊括了几乎全部现代材料分析研究方法（XRD、SEM/AFM、DSC、光散射等），并通过口头和书面方式加强交流能力培养。从教学内容看，这门实验课承担了教授材料研究方法的任务。
一般将50个左右学生（2011年的2年级学生只有43人）分成6个组。每个实验周有3个实验主题，每个主题下面2个实验，2个组共选一个主题，每组选做其中一个实验。6个实验同时进行。一周3次实验，每次4小时。因此，每个组每周只做3个实验（每个主题做1个实验），共12个实验。由于每个组只做了一半的实验，对另一半实验的了解，通过每周2次的1小时交流课程（recitation sections，一般隔天举行）来实现。交流课上，大家各自在黑板上即兴介绍实验的发现，回答教师和同学的提问。
该实验课由3个教授上，其中一个总负责。课程成绩评分标准
二、分析和讨论
1. 关于必修课和选修课
系内必修课程除毕业论文或企业实习外，共有10门。大学一般要求的17门课，理论上可以自由选择，但从表1系内课程的先修课程可以看出，微积分I和II，物理I和II是需要先修的，大学一般要求的6门自然科学课程就去掉了4门，能够自由选择的大学自然科学课程剩下2门。从系里建议的选课表（roadmap）可以看到，另外2门自然科学是化学和生物。所以，自然科学的必修课程实际上相当于14门。
限选课程要求包括GIR类型2门和48学分的系内选修课。有3门系内课程（共39个学分）可以作为GIR课程来选，但不能同时作为系内课程要求的学分。大多数系内选修课程的学分为12分，这样的话，系内限选课48学分需要选读4门。所以，每个学生可以有6门专业选修课程。有意思的是，在表1中只有21门限选课程，而该系主要的研究领域（或者说相当于我们的专业方向）有4个，平均每个方向只有5.25门课。如果去掉2011―2012年新增的2门课程，过去几年只有19门课，平均每个方向只有4.75门课程。看来，MIT材料科学与工程专业的课程设置，并不鼓励学生选单一专业方向的课程。实际上，在以前分专业方向限制选修课时，每个专业方向仅仅提供2～3门课程，进一步的分析见下文。
反观我们的培养计划，我们的专业方向必修课程有5门（14学分），选修课程应选4门（8学分），合计9门课程22学分。因为我们的学分是按照每周上课学时数计算的。如果按照MIT的学分计算方法，学分约为每周上课学时数的3～4倍，考虑到我们的上课周数为17～18周，而MIT才14周，因此，我们的专业方向应选学分至少相当于MIT的88学分，比其4门课程（48学分）的要求多了5门课程（40学分）。可见，我们的培养计划更加注重学生专业方向知识和技能的培养。
另外，MIT材料科学与工程系的研究领域非常广泛，关于其主要研究领域的介绍出现在3个网页上。其一是在该系的学位要求中关于限选课程的介绍网页，4个主要的研究领域分别是生物与聚合物材料、电子材料、结构与环境材料、基础与计算材料科学。其二是在MIT的招生网页，4个主要的研究领域分别是：半导体材料和低维系统（Semiconductor materials and low-dimensional systems）、能源材料（Materials for Energy）、纳米结构材料（Nanostructures）、材料的生物工程（Bioengineering of Materials）。在介绍全体教师（Faculty）的网页，列出了30个研究方向（discipline），共122人次（有重复计算，因为实际教师只有35人），平均每个研究方向4.07人次（或1.17人）。少的方向仅1人如微技术、半导体，最多的是纳米技术，23人次。上面列出的生物工程（包括生物物理和生物技术）9人次，能源材料（包括能源与环境、储能）9人次。人数比较多的研究方向还有结构与环境材料9人次，高分子材料7人次，电、光和磁材料7人次。
可见，尽管MIT研究的材料类型很多，但其本科生培养计划中，涉及具体材料类别方向的课程特别少。
2. 关于考核与成绩
MIT很多课程的成绩评定都包括平时作业和出勤与课堂参与情况。有的课程，考试以外的项目在成绩评定中所占份额可达到50%，有的实验课程则更是高达85%这在一定程度上反映了MIT对大学生平时学习的管理是非常严格的，与我们头脑中关于国外大学生“自由”学习的图像截然不同。
3. 关于选课进度安排
MIT材料系没有规定统一的选课进度表。但从其推荐的选课安排（roadmap）看，具有如下特点：
（1）8门大学一般要求的社科课程（GIR）分布在8个学期选修，即每学期选修1门社科课程；
（2）一年级把大学要求的6门自然科学课程（GIR）学完，包括数学、物理和化学。
（3）二年级起全面进入专业学习。第一学期学习材料科学与工程基础、材料实验2门课程，两门课交叉进行，实验周不上课。上课周每天都有材料科学与工程基础课，实验周每天都有实验或交流，学习安排非常集中。
（4）每学期的课程一般为4门，其中1门为社科课程。
MIT二年级第1学期就学习专业基础课程，这比我们的教学计划提前很多。国内的教学计划进度安排曾经强调，前两年不安排专业课，以至于我们的材料科学与工程课程被安排在第5学期，材料研究方法更是被安排在第6学期，使得高年级学习特别紧张，深入接触专业知识和方法的时间被推迟。
4. 关于培养计划的修订
从网页上能够追溯到MIT材料系1998年的培养计划，其培养计划在2003年做了很大的调整。两者的比较
这两个培养计划的最大差别在必修课，课程名称几乎完全变了。但对比课程名称和教学内容可以发现，新培养计划中的“材料科学与工程基础”包含结构与化学键、热力学与统计力学两大部分内容，分别由两位教授讲授，似乎代替了原来的“材料热力学”、“材料物理化学”和“材料化学物理”3门课程，因为其教材之一仍然是物理化学（Engel， T.， and P. Reid. Physical Chemistry. San Francisco， CA： Benjamin Cummings， 2005. ISBN： 9780805338423）。“材料实验”应该与原先的“材料结构实验”对应，“材料综合实验”应该与原来的“材料加工实验”对应。“材料的微结构演变”与原来的“材料结构”相似。取消了“材料力学”、“材料工程中的输运现象”2门课程。增加了“材料的电光磁性能”、“材料的力学性质”、“有机和生物材料化学”、“材料加工”4门课程。取消2门，合并2门，增加4门，课程总数不变。
选修课变化较小，只是增加了若干课程，特别是生物材料和纳米材料的课程。其实，两门生物材料课程是2000年增加的，当时选修课由4方向增加为5个方向。选修课的最大变化是理论上不再分专业方向，学生可以任意选课。但实际操作时，仍然向学生推荐各专业方向的课程组合。无论如何，每个专业方向的课程不足4门，学生必然需要选修其他方向的课程。
从2003年至今，必修课没有变化，选修课则有一些小的调整（表5）。其中2005年减少了高分子化学、化学冶金学（Chemical Metallurgy）2门课程。增加了2门数学，材料热力学（原来的必修课），先进材料加工，衍射和结构，材料的对称性、结构和张量性质，材料选择，共7门课程。可见，增加的这些课程仍然是与具体材料种类无关的。2007年和2011年分别增加了1门生物材料方面的课程。可见，即使是选修课的调整，仍然在继续加强有关材料行为特征方面的课程，减少有关具体材料种类的课程。
5. 关于培养目标与课程设置
过去，MIT材料科学与工程系培养目标分四类，研究型学位（Course 3）、预科型学位（Course 3A）、实践型学位（Course 3B，2003年取消）和考古型学位（Course 3C）。其中，研究型学位与实践型学位培养要求的唯一差别是不变的，即前者在四年级做毕业论文，后者在二年级暑假和三年级暑假做2个20周的企业实习，其他课程要求完全相同。现在把实践型学位取消了，但仍然保留了学生向这个方向发展的渠道，即学生仍然可以选择做毕业论文或者企业实习，学位合并在研究型学位（Course 3）中。
从2003年培养计划大调整来看，MIT材料科学与工程专业（Course 3）的主要培养目标是让本科毕业生继续深造。也可能是社会需求的变化促使MIT对培养计划进行调整。这从MIT选读实践型学位人数变迁或许可以看出一些端倪（表6）。从1998年到2002年，实践型学位人数多于研究型学位的人数，2002年突然降低，与研究型学位相当。查看大学2年级实践型学位学生注册数，从2002年起突然减少，由原来每年约20人突然减少为6人。2003年培养计划调整当年，还有5人注册为实践型学位，这应该是此前培养计划延续所致。
那么，没有了实践型（Course 3B）学位，是否还有学生仍然会选择实习代替论文呢。下面从2002～2008年MIT材料系本科毕业生去向分析。除了一些研究生院，网页一共列出了38家企业和17家政府部门或咨询机构。统计2002年以后（至2005年结束，当年仅剩下1人）各年4年级实践型学位人数（也约等于当年毕业人数）总和恰为38人，与毕业生去向统计的企业单位数刚好相同。这难道是巧合？是否可以推论，2003培养计划修改之后几乎就没有学生选择去企业实习了？
MIT材料专业取消实践型学位，以及此后可能几乎没有人选择实习代替毕业论文事实，一方面可能与美国产业向国外转移，本国企业对工程师的需求减少有关；另一方面，MIT培养计划中的课程设置调整也起了一定作用。因为选择实践型学位人数锐减在前（2002年），培养计划调整在后（2003年）。培养计划中去掉的必修课“材料力学”和“材料工程中的输运现象”，显然属于工程类课程。因此，其培养计划课程中增加材料研究型基础知识、减少工程知识的倾向十分明显，也说明其培养计划随社会需求进行了及时调整。
另外，尽管2003年培养计划中的必修课有较大调整，但选修课调整比较有限。而且调整前后，没有改变其材料类本科生宽专业培养的模式。
但在选修课中，把专业方向的基础课程去掉，仍然让人有点匪夷所思。例如，高分子化学在高分子材料领域历来就被认为是专业基础课。MIT在2005年却把这门课从本科生培养计划中去掉了。查看其高分子方向研究生培养计划核心课程，可以看到高分子物理化学、高分子合成、高分子合成化学等基础课程。可见，MIT把专业方向的一些基础知识培养放在了研究生阶段。
以上似乎给人这样的印象，如果不继续读研究生，则专业方向的基础知识是不太够的，无形中将人才培养的周期拉长到研究生阶段了。但从我自己教学的经验来看，学习高分子物理就可以了解高分子材料的行为和特征，未必需要清楚地知道高分子材料的合成与制备方法。我的一些研究生以前从未学习高分子方面的课程，为了让他们在研究中能够理解和使用高分子材料，我就是先给他们讲授高分子物理的基本知识。
另外，注意到MIT材料专业研究生数量是本科生数量的2.2倍，有很多研究生来自校外，特别是来自国外。所以，MIT材料专业培养计划中对专业方向选修课程的调整，结合研究生阶段的课程安排，既考虑到了本科宽专业基础的培养模式，又打通了本科生培养与研究生培养之间的关联，在研究生阶段加强专业方向基础知识的培养，也便于接受其他教育背景的学生来读研究生，还是十分合理的。
MIT材料专业的本科培养计划，不断强化了按照材料大类进行培养的模式，必修课和选修课都加强了材料基本行为知识的课程，减弱了材料类别基础知识的课程，把后者移到研究生教育阶段。这说明国外关于“材料研究依据其行为和特征，而不是依据材料类型来进行”的认识形成30多年以来，不仅没有改变，还在进一步加强。MIT在2003年对培养计划大调整时，加强了材料研究基础知识课程，减少了工程类课程，其本科生的主要去向是进一步深造，直接到企业就业的比例急剧减少。本科生阶段加强研究基础知识课程，把专业方向基础知识培养放在研究生阶段，加强了研究生的知识培养，可能是其材料研究能够长期在美国名列前茅的原因之一。
金属材料工程专业英语教学思考实施策略一、材料科学与工程专业英语的特点
材料科学与工程专业英语是材料科学与工程一级学科中重要的专业基础必修课之一，由金属材料工程、材料物理等二级学科专业英语组成。它是材料工程技术领域中一种普遍使用与推广的英语文体，要求语言表述客观严谨、具有较强的逻辑性及系统性，往往揭示材料的制备与合成、组织结构和使用性能等最新动态，以实现该领域前沿科技信息的及时交流与共享，故灵活运用材料科学与工程专业英语在国际合作和学术交流中具有重要意义。
通常，将材料科学与工程专业英语的特点概括为语法特点和词汇特点。前者体现在材料工程技术领域中相关概念、原理的表达或翻译和写作等语言表述时，强调内容的客观性和真实性，语言叙述准确规范、逻辑性和规范性强、精炼流畅。如第三人称语气和被动语态，力求对研究对象和过程客观准确描述；非谓语动词短语和名词化结构，如分词、动名词及动词不定式等可代替从句，简化结构，避免复杂主从复合长句；省略句和惯用句型等用于句子的精炼表达、准确陈述和严密推理。后者体现在专业英语词汇的组成、构词法和各种词汇缩略等，专业词汇一般包括材料科学与工程学科相关的专业技术词汇、学科通用的半专业词汇和书面非专业词汇。专业技术词汇意义狭窄单一、专业性强，只在本专业范围内使用。其中，绝大部分专业词汇按构词法由常用词汇转化、合成、派生出来，如词根或词缀构成的合成词；半专业词汇词义繁多、用法灵活、形式多样，需在“英译汉”时注意词义的正确选择；非专业词汇严格表现专业内容、避免歧义。
二、金属材料工程专业英语的教学现状和存在问题
金属材料工程专业英语为材料科学与工程专业英语的重要组成部分。以本校为例，该专业英语的课程设置和教学计划虽经多版次（2003、2006和2011版）修改仍存诸多问题：
1.专业英语课程设置时间不尽合理，与考研复习和求职面试有所冲突。学生在前期大学基础英语学习时，以CET-4或6为主要目标，少有专业英语相关知识积累，且课程一般设置在第六、七学期，总学时数相对较少（每学期16学时），学生对专业英语的重视程度较低，难以保证其教学的连续性和系统性。
2.教学内容枯燥、陈旧，难以及时捕捉科技前沿信息，对专业英语教师要求较高。教学参考书仅局限在少数国内高校出版的听说译写教材，其选择范围窄，教材内容多为单调叙述原理的表现形式且不易理解，难以激发学生学习积极性，缺乏教学信息的适应性和实用性，同时专业教师需查阅大量SCI、EI和CPCI检索英文期刊来获取材料领域的前沿信息。
3.教学模式与教学手段单一，多采用翻译与阅读结合的教学方法。实际专业英语教学中，借助多媒体教学手段或传统板书手段，以教师为中心开展教学活动，需突破单一翻译或阅读与翻译结合的教学方法，增加学生听说读写综合实训环节，提高专业英语教学的趣味性。
4.课程考核环节不尽合理，缺乏对学习过程的全面监管。本校采用专业基础课“五级分制”的闭卷考核方式，主要以结课考试成绩来确定该课程的最终考核成绩，往往忽视学生听说读写译的综合语言运用能力的训练和培养，难达到客观反映专业英语教学效果的目的。
三、金属材料工程专业英语教学方法改革的思考
鉴于上述金属材料工程专业英语教学中存在的诸多问题，故现阶段对专业英语教学方法或实践环节的改革就显得十分必要。金属材料工程专业英语教学目的为指导学生阅读和撰写材料科学领域的英文文献和科技论文，并能通过学术交流走向国际舞台。因此，在专业英语教学改革过程中，应针对材料科学与工程学科专业英语特点、教学大纲要求和学生知识结构等特点，运用多元化的教学手段，并凭借灵活多变的教学方法，摆脱所选教材束缚和界限，充分调动学生的学习兴趣。
所谓教学方法改革就是突破单以教师为主体的传统教学方法，实施以学生为主体的分组讨论、自主教学等新型教学模式，并利用模拟国际会议的情境式教学方法来提高学生语言交流与表达能力。
1.分组讨论模式。该模式用于口语教学，以3～5人为一个Group，分派不同Topic（如：Progress in Carbon Nanotube），内部成员经英语交流与讨论后形成整理材料，进行Oral Presentation报告。
2.自主教学模式。该模式用于以教师为主体的教学活动外的专业英语教学环节，即适当安排以学生为主体的自主教学活动，其实施方法则按照课程教学计划将可控性强的学习内容指定给某位同学，准备一段时间后进行自主授课教学，课后教师给予评价与建议，有利于提高学生的学习效率。
3.情境式教学模式。该模式是在前两种模式基础上的升级版教学模式，对学生素质和能力要求较高，全面展示International Conference的基本流程和应该如何准备会议，且能通过模拟口头报告形式改善口语活动质量。
四、金属材料工程专业英语教学水平实施策略的探讨
欲全面提高专业英语教学水平，在进行教学方法改革的同时，需采取如下策略：
1.明确金属材料工程专业英语教学培养目标，教与学双方重视专业英语课程教学。教学培养目标即以材料专业知识的课堂教学为依托，培养学生使用英语工具学习专业知识，熟练阅读本专业的英语科技文献，并锻炼论文撰写及学术交流的能力。教师作为教学活动的组织者，在提高自身能力同时，以认真负责的态度大量搜集该领域前沿信息，如综述文章、专著节选、期刊论文等。学生应正确认识学习专业英语的现实意义，充分利用英语角、模拟国际会议等“第二课堂”活动，调动学习积极性。
2.听、说、读、写、译等多方面提高教学质量和综合运用能力。合理安排听说读写各环节的教学进度和授课时间分配，结合单一模式教学方法的改革措施，互动式教学来提高学生听说能力，自主式教学来提高学生读写能力，任务式教学来提高学生对科技文献的翻译能力，以上教学方式形成有机整体，在实际教学中穿插结合，达到良好教学效果。
3.积极引导学生参与前沿课题信息捕获。以科研训练环节为契机，鼓励学生搜集并阅读毕业论文（设计）研究方向相关的英语论文，为课题的顺利开展提供有利条件。
4.注重国际会议和日常口语交流训练。结合情境式教学方法和分组讨论，采用视频教学和模拟实践联合方式，加强国际交流口语训练，从根本上增强学生的语言综合运用能力。
五、结束语
上述为针对金属材料工程专业英语教学现状进行教学方法改革的探讨，实施明确教学目标，灵活教学模式，重视科研实践，强化语言交流等策略，增强学生学习专业英语的积极性，提高专业英语的教学实效，满足现阶段材料工程领域复合型人才的实际需求。
参考文献：
材料化学专业主要课程
在学习高等数学、化学、物理等基础理论知识及相关实验技能的基础上，本专业主要学习材料科学基础、结晶化学、高分子化学、高分子物理、现代材料分析技术、材料研究与测试方法、材料性能学、材料化学、材料工艺学以及材料基础实验、材料化学专业实验等专业基础课和专业课，接受计算机课程模拟及应用，实验技能、信息获取、工程设计、科学研究等方面的技能培训。该课程体系设置使学生既掌握了材料化学方面的扎实宽广的基础理论知识又具备材料专业特长。主要实践性教学环节：包括生产实习、毕业论文等，一般安排10--20周。
材料化学专业就业方向
本专业学生毕业后可在无机材料、高分子材料等材料及相关技术领域从事质量检验、产品开发、生产、教学及技术管理工作。
从事行业：
毕业后主要在石油、新能源、电子技术等行业工作，大致如下：
1、石油/化工/矿产/地质;
2、新能源;
3、电子技术/半导体/集成电路;
4、制药/生物工程;
5、原材料和加工;
6、其他行业;
7、建筑/建材/工程;
8、环保。
从事岗位：
毕业后主要从事研发、工艺、材料工程师等工作，大致如下：
1、研发工程师;
2、工艺工程师;
3、化验员;
4、质检员;
5、材料工程师;
6、销售工程师;
7、技术员;
8、实验员。
1.掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识;
2.掌握材料制备(或合成)、材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的基础知识、基本原理和基本实验技能;
3.了解相近专业的一般原理和知识;
4.熟悉国家关于材料科学与工程研究、科技开发及相关产业的政策，国内外知识产权等方面的法律法规;
5.了解材料化学的理论前沿、应用前景和最新发展动态，以及材料科学与工程产业的发展状况;
英文名称：Chinese Journal of Materials Research
主管单位：中国科学院
主办单位：国家自然科学基金委员会;中国材料研究学会
出版周期：双月刊
出版地址：辽宁省沈阳市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1005-3093
国内刊号：21-1328/TG
邮发代号：8-185
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1987
期刊收录：
CA 化学文摘(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉：
中科双效期刊
联系方式
英文名称：Materials Science and Technology
主管单位：中华人民共和国工业和信息化部
主办单位：哈尔滨工业大学
出版周期：双月刊
出版地址：黑龙江省哈尔滨市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1005-0299
国内刊号：23-1345/TB
邮发代号：14-106
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1982
期刊收录：
CA 化学文摘(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉：
Caj-cd规范获奖期刊
联系方式
关键词 评测体系 素质教育 传统考核体系
已故科学泰斗钱学森，曾提出了一个令人深思的问题：为什么我们的学校总是培养不出杰出人才？
在我国，教育的导向主要是记、背标准答案，学生缺乏独立思考、主动学习的精神，是现有教育体系在培养杰出人才时遇到的困境。究其根本，是因为国内传统教育并未将学生作为主体，充分发掘他们的潜力。为了解决类似问题，国内高校教学经过不断的改革探索，在培养学生的综合素质方面取得了一定的成果，但从总的实际效果来看，并不令人乐观，远没有达到预期效果。究其原因，是教育体系中的一个很重要的环节——考试与测评。
1 传统考核体系存在的不足
近年来，随着高校招生的规模不断扩大，原来的“精英化”大学教育现在变得“大众化”，而“素质教育”则被提得越来越频繁。大学教育囿于专业知识教育的定势，单向度、程式化教育状态依然严重，致使大学生难以形成“独立之精神、自由之思想”。尤其是现在国内高等教育中的考试体系在某种程度上限制了素质教育的发展。
在传统的教育模式下，考试作为大学教育中最重要的一环，指挥着“教”与“学”。西方一些学者针对发达国家大学一年级的学生进行研究①发现，学生会采用不同的学习方式来应对不同的考试模式。因此为了能够培养出“金字塔”的创新型人才，必须对现有的课程考核体系进行相应的思考和调整。国内高校传统考核方式是采用期末闭卷考试的方式，该方式存在以下不足：
1.1 作弊现象严重
尽管各个高校很重视作为检验教学质量和学生学习情况的重要工具和手段——“考试”，也颁布了各种条例，严惩敢于作弊的学生，但是，作弊现象在高校还是屡禁不止，且有越演越烈之势。作为“象牙塔”的高等学府，如今居然沦落到如此地步，到底是哪里出了问题？有研究表明，有考试作弊行为的学生比例高达90%。②③
1.2 学生死记硬背，知识运用能力差，与素质教育相违背
为了将学生培养成基础牢固的金字塔人才，国内材料科学与工程专业的学生所学的专业课程一般都会比较多，一般有十几二十门（包括选修课程），相对基础课程，这些课程专业性更强，对于学生的基础知识的综合运用能力要求更高，但是在基础课程中，如物理、化学和高等数学等课程一般采用的闭卷考试考核内容除了部分是知识综合运用能力，更多的则是对定理和公式的记忆，那么寄希望于学生在这些专业课程能够很好地运用专业知识是不现实的。从而造成了考试前一到两周的时间内，学生开始“背多分”，最后的考试成绩分数高只能说明学生的记忆力好，很有可能学生考完后对于该门课程完全不理解，尤其是比较抽象性的课程，如“材料科学基础”、“计算机在材料科学中的应用”等理论性较强的课程，该现象尤其明显。
1.3 不能评价学生的真实水平和能力
对于很多课程如果仅仅采用卷面考试是很难评价学生对于课程的掌握程度。如“计算机在材料科学中的应用”，这门课程的教学目的是希望理论学习后通过实验能够掌握一定的计算机工具来模拟某些工程控制或者解释物理化学现象。如果仅仅考虑卷面成绩，是不可能正确评价学生对于该门课程的真实掌握程度和相关的能力。
2 考核体系不足的原因
2.1 教育体制的不连续性
众所周知，我国小学、初中、高中的教育是典型的“填鸭式”应试教育，考试成绩是主要且唯一的评价方式；但是到了大学，为了培养学生的自主学习能力，一般老师主要的教学方式采用的是启发式教育模式，这样的转变对于已经习惯了十多年应试教育体系模式的学生是非常不适应的，自律性不够的学生就会作弊，分数高的学生也有可能“高分低能”。
2.2 国内高校现有考核体系的不足
国内高等院校的考核特点主要有：考试内容记忆性的比重较大；考试模式单一，一般都是闭卷考试；同时期末考试的成绩占最后总成绩的比重大。这种考核方式在某种程度上实际上是鼓励学生“死读书”、“读死书”、片面追求卷面成绩而忽视实际能力的培养。不能评价学生在学习中的创新性是否得到培养，更没有办法刺激学生的主观能动性。而平时成绩的主要依据一般是出勤率和平时作业。学生的主观能动性不足时，出勤率高也有可能是“人在教室，心在校外”，平时作业也可以抄袭得到，因此不能够真实反映出学生的学习水平、知识掌握程度和综合素质。
3 解决办法
为了培养学生的综合素质，考核体系应该摆脱传统考试的“笔试、闭卷”单一模式，转而向多元化、应用化的方向发展。
3.1 考试形式的多样化
目前考前一周学生开始复习，背书等现象十分普遍。但是素质教育应该是考核学生的知识应用能力，不应将时间完全浪费在死记硬背上。学者吴建华④曾在考试中采用分段式的考试形式，即前30分钟闭卷，主要考核学生的基本知识，后90分钟为开卷考试，考核学生的知识应用能力。实践证明，分段式考核方式大大提高了学生的学习主动性。
3.2 学生自主出题
刘素一⑤在考试改革中提出过让学生出题和答案。这种方式的好处是让学生主动学习，了解课程的重难点，同时对于整门课程的体系有一个清晰的认识，同时学生出题要考虑到题目的章节分布以及难度程度，对自己的题目进行解答实际上就是一个知识的归纳总结分析的过程。实际上提高了学生提出问题、分析问题、解决问题的能力。
4 计算机在材料科学中的应用课程的思考
计算机在材料科学中的应用作为材料科学与工程专业本科生的专业课程，具有多元性、变化性、综合性和实践性等特点，作为一门从上个世纪70年展起来的学科，实际上是一门物理、化学、数学等多门科学的交叉学科，对于学生的理科基础要求较高，相对于其他课程而言，理论性较强，概念多且抽象，且该门课程理论更新程度快，这些对于学生掌握该门课程而言，增加了难度，造成了学生学习主动性不积极，上课也很难和教师形成互动。笔者在2004年至2008年教学期间采用传统的考核方式，学生到了期末不是“背多分”就是做“准备”，对于学生的综合素质根本就没办法提高。
新的考核方式改革势在必行，而新的考核方式应该兼顾学生对知识的记忆，更多的应该是学生对于知识的理解能力、分析能力、创新能力、自学能力、实践能力和表达能力的考核。在教与学的过程中突出创新意识的培养，只有这样，才能既掌握知识，又能应用知识，达到理论指导实践，实践验证理论的教学效果，提高学生的综合素质。
笔者采用了以下的做法来提高教学质量：
4.1 成绩评定的多元化
不能仅仅依靠期末考试的成绩来评定学生的能力，应该增加平时成绩的权重。以笔者教授的计算机在材料科学中的应用的课程为例，平时成绩占到30%，如有必要，还可以增加。平时成绩的依据有两个，一个是平时的阶段性小论文或者知识总结汇报；其次是实验成绩。平时的阶段性小论文或者知识汇报不仅仅要将所查阅的资料进行讲解，同时还要回答其他学生或者老师对其报告或者论文中的问题，根据汇报内容和回答情况来综合评定；实验成绩是在实验过程中，每个学生都要独立演示至少一个实验内容，保证其动手能力得到了提高。这种平时成绩的分数评定要比平时作业和出勤率要更能体现学生的综合能力和主观能动性。通过这种考核方式，学生感觉自身的动手能力和运用知识分析问题、解决问题的能力得到了充分的锻炼和提高。
4.2 考题的应用化
期末考试的题目应该在知识运用能力上有所加强，而在基础知识和概念上比例应该相应调整。比如笔者在计算机在材料科学中的应用课程考试中，知识运用能力的比例至少在30%以上，这样至少避免了学生“背多分”，死读书的现象，学生只有在真正掌握了相关知识和实践才能保证考试成绩，考试内容从抽象理论化向实际应用化转变。结果表明：考试成绩和学生的掌握程度具有良好的相关性。
5 小结
（一）在建筑材料方面的应用
水泥是重要的建筑材料之一。1993年，计算量子化学开始广泛地应用于许多水泥熟料矿物和水化产物体系的研究中，解决了很多实际问题。
钙矾石相是许多水泥品种的主要水化产物相之一，它对水泥石的强度起着关键作用。程新等[1,2]在假设材料的力学强度决定于化学键强度的前提下，研究了几种钙矾石相力学强度的大小差异。计算发现，含Ca钙矾石、含Ba钙矾石和含Sr钙矾石的Al-O键级基本一致，而含Sr钙矾石、含Ba钙矾石中的Sr，Ba原子键级与Sr-O，Ba-O共价键级都分别大于含Ca钙矾石中的Ca原子键级和Ca-O共价键级，由此认为，含Sr、Ba硫铝酸盐的胶凝强度高于硫铝酸钙的胶凝强度[3]。
将量子化学理论与方法引入水泥化学领域，是一门前景广阔的研究课题，它将有助于人们直接将分子的微观结构与宏观性能联系起来，也为水泥材料的设计提供了一条新的途径[3]。
（二）在金属及合金材料方面的应用
过渡金属(Fe、Co、Ni)中氢杂质的超精细场和电子结构，通过量子化学计算表明，含有杂质石原子的磁矩要降低，这与实验结果非常一致。闵新民等[4]通过量子化学方法研究了镧系三氟化物。结果表明，在LnF3中Ln原子轨道参与成键的次序是：d＞f＞p＞s，其结合能计算值与实验值定性趋势一致。此方法还广泛用于金属氧化物固体的电子结构及光谱的计算[5]。再比如说，NbO2是一个在810℃具有相变的物质(由金红石型变成四方体心)，其高温相的NbO2的电子结构和光谱也是通过量子化学方法进行的计算和讨论，并通过计算指出它和低温NbO2及其等电子化合物VO2在性质方面存在的差异[6]。
量子化学方法因其精确度高，计算机时少而广泛应用于材料科学中，并取得了许多有意义的结果。随着量子化学方法的不断完善，同时由于电子计算机的飞速发展和普及，量子化学在材料科学中的应用范围将不断得到拓展，将为材料科学的发展提供一条非常有意义的途径[5]。
二、在能源研究中的应用
（一）在煤裂解的反应机理和动力学性质方面的应用
煤是重要的能源之一。近年来随着量子化学理论的发展和量子化学计算方法以及计算技术的进步，量子化学方法对于深入探索煤的结构和反应性之间的关系成为可能。
量子化学计算在研究煤的模型分子裂解反应机理和预测反应方向方面有许多成功的例子,如低级芳香烃作为碳/碳复合材料碳前驱体热解机理方面的研究已经取得了比较明确的研究结果。由化学知识对所研究的低级芳香烃设想可能的自由基裂解路径，由Guassian98程序中的半经验方法UAM1、在UHF/3-21G*水平的从头计算方法和考虑了电子相关效应的密度泛函UB3LYP/3-21G*方法对设计路径的热力学和动力学进行了计算。由理论计算方法所得到的主反应路径、热力学变量和表观活化能等结果与实验数据对比有较好的一致性，对煤热解的量子化学基础的研究有重要意义[7]。
（二）在锂离子电池研究中的应用
锂离子二次电池因为具有电容量大、工作电压高、循环寿命长、安全可靠、无记忆效应、重量轻等优点，被人们称之为“最有前途的化学电源”，被广泛应用于便携式电器等小型设备，并已开始向电动汽车、军用潜水艇、飞机、航空等领域发展。
锂离子电池又称摇椅型电池，电池的工作过程实际上是Li+离子在正负两电极之间来回嵌入和脱嵌的过程。因此，深入锂的嵌入-脱嵌机理对进一步改善锂离子电池的性能至关重要。Ago等[8]用半经验分子轨道法以C32H14作为模型碳结构研究了锂原子在碳层间的插入反应。认为锂最有可能掺杂在碳环中心的上方位置。Ago等[9]用abinitio分子轨道法对掺锂的芳香族碳化合物的研究表明，随着锂含量的增加，锂的离子性减少，预示在较高的掺锂状态下有可能存在一种Li-C和具有共价性的Li-Li的混合物。Satoru等[10]用分子轨道计算法，对低结晶度的炭素材料的掺锂反应进行了研究，研究表明，锂优先插入到石墨层间反应，然后掺杂在石墨层中不同部位里[11]。
随着人们对材料晶体结构的进一步认识和计算机水平的更高发展，相信量子化学原理在锂离子电池中的应用领域会更广泛、更深入、更具指导性。
三、在生物大分子体系研究中的应用
生物大分子体系的量子化学计算一直是一个具有挑战性的研究领域，尤其是生物大分子体系的理论研究具有重要意义。由于量子化学可以在分子、电子水平上对体系进行精细的理论研究，是其它理论研究方法所难以替代的。因此要深入理解有关酶的催化作用、基因的复制与突变、药物与受体之间的识别与结合过程及作用方式等，都很有必要运用量子化学的方法对这些生物大分子体系进行研究。毫无疑问，这种研究可以帮助人们有目的地调控酶的催化作用,甚至可以有目的地修饰酶的结构、设计并合成人工酶；可以揭示遗传与变异的奥秘,进而调控基因的复制与突变，使之造福于人类；可以根据药物与受体的结合过程和作用特点设计高效低毒的新药等等，可见运用量子化学的手段来研究生命现象是十分有意义的。
综上所述，我们可以看出在材料、能源以及生物大分子体系研究中，量子化学发挥了重要的作用。在近十几年来，由于电子计算机的飞速发展和普及，量子化学计算变得更加迅速和方便。可以预言，在不久的将来，量子化学将在更广泛的领域发挥更加重要的作用。
参考文献：
[1]程新.[学位论文].武汉:武汉工业大学材料科学与工程学院,1994
[2]程新,冯修吉.武汉工业大学学报,1995,17(4):12
[3]李北星,程新.建筑材料学报,1999,2(2):147
[4]闵新民,沈尔忠,江元生等.化学学报,1990,48(10):973
[5]程新,陈亚明.山东建材学院学报,1994,8(2):1
[6]闵新民.化学学报,1992,50(5):449
[7]王宝俊,张玉贵,秦育红等.煤炭转化,2003,26(1):1
[8]AgoH,NagataK,YoshizawAK,etal.Bull.Chem.Soc.Jpn.,1997,70:1717
[9]AgoH,KatoM,YaharaAK.etal.JournaloftheElectrochemicalSociety,1999,146(4):1262
[10]SatoruK,MikioW,ShinighiK.ElectrochimicaActa1998,43(21-22):3127
[11]麻明友,何则强,熊利芝等.量子化学原理在锂离子电池研究中的应用.吉首大学学报,2006,27(3):97.
关键词：以研促教；材料科学与方法；教学；创新
作者简介：李保家（1979-），男，湖北黄冈人，江苏大学材料科学与工程学院，讲师。（江苏?镇江?212013）
基金项目：本文系江苏省普通高校博士研究生科研创新计划资助项目（项目编号：CX08B_053Z）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）29-0068-02
为了顺应现代科技的快速发展以及现代企业对人才的要求，高校不仅要使学生掌握扎实、宽厚的基础理论和专业知识，更要注重培养学生科研创新能力和知识应用能力，使他们真正成为复合型、创新型和应用型人才。而教学和科研是高校的两大支柱，它们相辅相成、相互促进、不可分离。[1]教学和科研的双向效应随着知识经济的激烈竞争而愈来愈明显，尤其是在本科教学中，如何围绕人才培养这一中心任务，在主动利用高校教学资源提高教学质量的基础上，进一步引入科学研究形成的创新知识和创新成果来反哺和提升教学水平，形成教学和科研的互动促进，是目前高校应当树立的科学理念和亟待解决的重点问题。
一、以研促教对高校教学的重要性
早在19世纪初，德国的威廉·冯·洪堡就正式提出了“教学与科研相结合”的大学理念，从此，教学和科研成为高校的主要活动。[2]从根本上说，科研是源，教学是流，现在的教学内容都是过去的研究成果。在搞好教学工作的同时，一定要从事科研；否则，高等教育的水平很难提高，在新技术革命挑战的前沿也是不会有所突破、有所创新的。也就是说，高水平的教学需要高水平的科研来支撑，高水平的科研也需要高水平的教学实现其价值，人才的培养离不开教学和科研的相互渗透。2011年总书记在清华大学建校100周年大会上发表重要讲话时也指出，“全面提高高等教育质量，必须大力增强科学研究能力”，要“以高水平科学研究支撑高质量高等教育，要积极推动系统创新”。[3]可见，以研促教对提高高等教育水平以及促进高校创新人才培养都具有十分重要的意义。
二、“材料科学与方法”教学中以研促教的关键
高校的教学工作不是一种简单的重复性的活动，而是具有较强的专业理论性、独立性、创造性和实践性的活动。它不仅要传授知识，还担负着发现未知和培养学生探求新知能力的任务。作为一名高校教师，在教学中一方面应基于学生的新见解和新问题进行深入思考和研究，努力形成科学研究新的增长点，另一方面更重要的是要将科学研究（包括教学研究）的成果引入到课堂教学中，丰富教学内容，以实际案例激发学生学习和思考的兴趣，引导他们掌握科学研究的方法、培养科学探索的精神，真正实现创新人才培养的目的。
“材料科学与方法”是作为高校材料类各专业的专业基础教学知识平台之一而设置的课程。江苏大学将戴起勋等编著的《材料科学研究方法》作为该课程教材，[4]其教学的总体目标是通过对材料的作用和意义、各类材料的共同特点与共同效应、现代材料研究的基本方法和思路以及材料研究发展趋势等的学习，培养学生一种材料研究创新思维的主动意识、材料研究创新活动的科学方法和材料研究创新成果的分析能力。[5]科学知识和理论总是在不断发展的，材料科学和材料研究的方法也是一样，其前沿性的特点要求教师在教学过程中不能拘泥于教材内容，要不断补充材料研究的最新知识、成果和动向，引导学生从中领悟材料科学的创新思维和研究思路。这样的教学，最终会使得学生爱思考、善于思考，学生学到的不仅仅是一门课的知识内容，还有材料研究的思维和新材料研发的能力，这有利于他们今后本科毕业论文的顺利完成，甚至可为他们投身于材料科学事业奠定坚实的基础。
三、以研促教在“材料科学与方法”教学中的实践
“材料科学与方法”课程所涉及的内容非常广泛，对于刚结束基础课程学习、对材料专业相关知识以前了解不多的学生来讲，单纯围绕书本内容的教学是比较枯燥的，他们接受知识也较为困难。基于此，以提高学生主动学习的兴趣和积极性为出发点，在教学过程中进行了一系列的尝试和实践。一方面通过查阅国内外最新科技文献，了解材料研究前沿的发展动态，并把相关内容写进教案；另一方面把自己在科研中获得的新知识和新成果转化到教学内容中，很自然地以例证的形式与学生进行交流，取得了一定的成效。
1.以研促教，丰富教学内容
教学中时刻意识到该课程的教学内容不应当停留于简单的重复，而应当及时更新和补充相关材料，剔除过时的一些内容，保证其新颖、特色鲜明、实用性强。例如在第一章讲解“当代材料发展和展望”时，对教材浅而泛的内容不作太多的照本宣科式介绍，而是根据当时的热点话题“2010年上海世博会”，介绍了在上海世博会上展示的新材料，如具有自洁功能的碳素纤维、用于光伏建筑一体化的太阳能电池材料、超轻“膜结构”材料、可循环利用的建筑布料、以标签纸和塑料的边角余料做成的外墙材料、比不锈钢更便宜耐用的“耐候钢”新材料等，并配以清晰、实用的图片，讲解各种新奇材料的功能特征和技术要点。另一方面，还计划将2012年6月“神九”发射和“蛟龙”号入水深潜的内容补充进教学内容，向学生介绍在国家重大工程中应用到的高性能密封材料、特种纺织增强材料、特种玻璃钢和耐高温烧蚀材料等高技术尖端材料。这些最新研发的材料作为材料发展中的典型代表，丰富了相关章节的教学内容，可使学生获得深刻印象，激发学生的求知欲。
