《材料科學(xué)基礎(chǔ)》在新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)課程中的教學(xué)思考

杜文漢　熊超　陳磊　肖進(jìn)　趙宇　魏曉金　朱錫芳

【摘要】《材料科學(xué)基礎(chǔ)》是新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，本文結(jié)合新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)背景和應(yīng)用前景，從近年教學(xué)實(shí)踐中討論了《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)內(nèi)容選取，以突出新能源科學(xué)與工程的具體要求，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

【關(guān)鍵詞】《材料科學(xué)基礎(chǔ)》 新能源科學(xué)與工程

【中圖分類(lèi)號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）02-0236-01

一、《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的重要性

2012年5月30日，國(guó)務(wù)院討論通過(guò)了《“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，從而確定七大新型戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，主要包括：節(jié)能環(huán)保、新興信息產(chǎn)業(yè)、生物、新能源、新能源汽車(chē)和高端裝備制造與新材料。在這所有的七大產(chǎn)業(yè)中材料作為基礎(chǔ)都是必不可少的。

新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)是2011年教育部批準(zhǔn)設(shè)置的本科專(zhuān)業(yè)，2012年將原有的風(fēng)能與動(dòng)力工程和新能源科學(xué)與工程合并統(tǒng)一改為“新能源科學(xué)與工程”。主要學(xué)習(xí)新能源的種類(lèi)和特點(diǎn)、利用的方式和方法、應(yīng)用的現(xiàn)狀和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。具體內(nèi)容涉及風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、核能、鋰離子電池、燃料電池等等。《材料科學(xué)基礎(chǔ)》作為一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，在后續(xù)的專(zhuān)業(yè)課如《光伏電池原理》、《鋰離子電池》、《新能源材料》等課程的學(xué)習(xí)中具有重要的基礎(chǔ)作用。

材料科學(xué)與工程的四要素包括材料的結(jié)構(gòu)、性能、加工和使用狀況，其最基本的是結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，而《材料科學(xué)基礎(chǔ)》這門(mén)課程的主要任務(wù)就是研究材料的結(jié)構(gòu)、性能及二者的關(guān)系。

近年來(lái)，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的教學(xué)和改革實(shí)踐已經(jīng)見(jiàn)諸各種文獻(xiàn)，如張寶豐[1]等對(duì)課程模式進(jìn)行探索，郭寧[2]等對(duì)研究性教學(xué)模式的探索，宋慧瑾[3，4]等對(duì)課程教學(xué)方法的探索；基于材料科學(xué)的工程應(yīng)用基礎(chǔ)特點(diǎn)，張慶豐[5]和王永東[6]等對(duì)應(yīng)用型本科院校該課程的課程建設(shè)和教學(xué)方法進(jìn)行先期探索，取得一定的研究進(jìn)展。

常州工學(xué)院在2012年建立新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)，當(dāng)年即招收1班40名學(xué)生，在2013年招收2班80名學(xué)生，2014年招收3班120名學(xué)生，2015年招收3班120名學(xué)生，且2012級(jí)學(xué)生即將于2016年7月畢業(yè)。通過(guò)上述幾屆學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐，我們摸索出一套合適的課程體系和教學(xué)內(nèi)容，具體內(nèi)容闡述如下。

二、《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的課程體系

材料科學(xué)基礎(chǔ)理論綜合了數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)等各種基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)分析實(shí)際的材料問(wèn)題。傳統(tǒng)上該課程的體系包括下述六大塊內(nèi)容：

（1） 晶體學(xué)基礎(chǔ)

（2） 晶體缺陷理論

（3） 固體材料的熱力學(xué)和平衡態(tài)理論（包含相圖）

（4） 固體動(dòng)力學(xué)理論（包含擴(kuò)散和相變理論）

（5） 固體材料的結(jié)構(gòu)理論

（6） 固體電子論（包括分子軌道理論和能帶理論）

三、新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)中《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容的選擇

隨著高等教育課程教育的改革，專(zhuān)業(yè)知識(shí)面越來(lái)越寬，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的教學(xué)課時(shí)在逐漸調(diào)整，在各種教材中可以見(jiàn)到的課時(shí)數(shù)有120學(xué)時(shí)[7]、96學(xué)時(shí)[8]、64學(xué)時(shí)[9，10，11]、48學(xué)時(shí)等；以常州工學(xué)院電氣與光電學(xué)院為例，基于該課程在新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)中的應(yīng)用基礎(chǔ)考慮，選擇48學(xué)時(shí)進(jìn)行教學(xué)。具體的學(xué)時(shí)安排如下：

通過(guò)12級(jí)、13級(jí)、14級(jí)三個(gè)年級(jí)的教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生認(rèn)為上述課程安排合理，既能使得學(xué)生掌握該門(mén)課程的基本要求，又突出位錯(cuò)、相圖、凝固原理、擴(kuò)散和相變這五種重要概念的理解應(yīng)用。

四 總結(jié)及致謝

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》作為新能源科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要基礎(chǔ)課，存在課程教學(xué)短程化和內(nèi)容日漸豐富的矛盾，做好相關(guān)內(nèi)容的取舍是該課程取得教學(xué)目標(biāo)的重要依據(jù)，以滿(mǎn)足學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，又能突出該課程的主要特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)模式改革探討；張保豐，蔣愛(ài)云，朱世杰；《實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)》，2014，12（1）：161-162

[2]《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程研究性教學(xué)模式的探索；郭寧，劉曉魁，覃麗祿；《西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版》，2014，39（6）：138-140

[3]《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)方法改進(jìn)探析；宋慧瑾，鄢強(qiáng)，李玫，朱曉東，馮威；《廣州化工》，2015（18）：153-154

[4]《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)思考與改革；代輝，宋祖?zhèn)ィ子裉m，徐香，梁愛(ài)琴；《考試周刊》，2015（76）

[5]應(yīng)用型本科“材料科學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)方法的改革與實(shí)踐；張慶豐；《科教文匯旬刊》，2015（2）：52-53

[6]應(yīng)用型本科材料科學(xué)基礎(chǔ)課程建設(shè)與改革實(shí)踐；王永東，王振廷，李柏茹，孟君晟，趙霞等；《中國(guó)冶金教育》，2013（3）：44-46

[7]《材料科學(xué)基礎(chǔ)》；石德珂等著；機(jī)械工業(yè)出版社，2012，第2版

[8]《材料科學(xué)基礎(chǔ)》；胡賡祥，蔡洵主編；上海交通大學(xué)出版社，2000年

[9]《材料科學(xué)基礎(chǔ)》；潘金生，仝健民，田民波著；清華大學(xué)出版社，2011，第1版

[10]《材料科學(xué)基礎(chǔ)》；劉智恩等著；西北工業(yè)大學(xué)出版社，2014年，第4版

[11]《材料科學(xué)基礎(chǔ)》；余永寧等著；高等教育出版社，2012，第2版