材料工程基礎教學工程實踐能力培養

張磊 楊西榮

摘要：材料工程基礎是高校材料科學與工程一級學科專業課程體系中一門重要的基礎課程，承擔著材料工程科學與材料工程技術的雙重教育任務，起著承上啟下、由理及工的橋梁作用。為了滿足工程教育培養目標要求，能夠用工程基礎和專業知識解決工程實際問題，對專業課程教學大綱、教學方式提出了新的要求，本文針對無機非金屬材料工程專業課程設置特點，對材料工程基礎課程進行了教學改革研究與實踐，取得了預期效果。

關鍵詞：材料工程基礎;教學改革;工程實踐

1前言

《材料工程基礎》是無機非金屬材料工程專業培養方案中重要的一門專業基礎課程，該課程主要講述材料工程領域中的共性基礎理論——動量、能量和質量傳遞的基本規律，并利用這些規律進行材料制備與生成過程的設計、工藝技術、設備選用等。課程特點是內容多，課時少;新概念多，理論性與工程性強;公式多，對高等數學、大學物理要求高。本課程在學生完成物理化學和材料科學基礎等基礎課程之后進行學習，主要目的是理論與實際工程相結合，從而培養出符合實際工程要求的應用型人才。此課程涉及材料概論、物理化學、材料科學基礎等多門課程，對學生相關基礎知識的掌握具有較高的要求。而目前來說，在本專業的教學過程中，本課程偏向于材料的組成和結構方面，而對其性能和應用方面，對于學生實踐能力培養來說，目前仍有較多不足。

2《材料工程基礎》教學過程中存在的問題

由于材料類學科專業的綜合性、多樣性和跨學科性，使得承載培養學生工程創新能力使命的《材料工程基礎》課程也具有綜合性和多樣性的特點，很難對其內容進行明確的界定。不同高校針對其不同學科特點，其授課內容方面的差異十分明顯。目前，相當一部分高校的《材料工程基礎》課程主要涵蓋的是流體力學、傳熱傳質、干燥和燃燒相關內容，而我校無機非金屬材料工程專業在開設《熱工過程與設備》課程的基礎上，本課程主要涵蓋材料的組成結構、性能、制備和合成工藝方面，如何在學習基礎性知識的基礎上，相對于《材料科學基礎》課程更能體現出其工程應用的側重點，是本課程學習的重點。

《材料工程基礎》課程具有概念多、知識面寬的特點，雖然針對無機非金屬材料工程專業的學生開設，但同時覆蓋到金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料和復合材料各方面的性能，并同時涉及其力學性能、熱性能、電性能、光學性能和耐腐蝕性能等，并對各種材料的制備方法和原理進行了介紹。本校無機非金屬材料工程專業最初基于建筑材料方面開設，對于各種不同種類材料了解程度參差不齊。如何調整教學思路，提高學生學習的積極性，加強學生創新能力培養，從而培養出綜合性、智能型的高素質應用型材料類人才，是目前面臨的重大問題。

3教學內容和方法的改革

3.1注重課程銜接，精簡重復內容

《材料科學基礎》是學習《材料工程基礎》的先修課程，《材料科學基礎》是一本相對更為基礎的課程，覆蓋有材料的微觀結構、晶體缺陷、變形結晶以及相圖等方面的知識，主要為材料工程中的應用打下基礎。而《材料工程基礎》課程則在材料微觀性能的基礎上，重點針對其各方面性能和制備工藝開展研究。現有的一些《材料工程基礎》教材中，同樣也涉及到了《材料科學基礎》課程中已經講過的晶體學、材料形變等基礎知識，在課程銜接中尤要注意，避免學生因為重復學習而引起的厭學情緒，同時應借此機會鞏固學生基礎知識，將其自然地從微觀機理引入宏觀性能的學習中去。

3.2設定教學主線，突出材料的實際應用

本校無機非金屬材料工程專業的培養計劃中，相比于《材料科學基礎》的64學時，《材料工程基礎》課程只有48學時，而通常使用的教材為四川大學顧宜教授主編的《材料科學與工程基礎》，涵蓋了材料組成、結構、制備工藝及應用的基本知識，內容非常豐富，在教學過程中必須有所取舍，將材料的性能和應用方面作為教學的主線，在此基礎上穿插一些新材料和新工藝方面國內國際的最新進展，重點培養學生在工程應用方面的知識探索和理論結合能力。

3.3針對不同內容選用不同的教學方法

在教學方面，要注重學生在學習時的理解難易度，因此可以使用不同的應用型教學方法，對所講授的內容進行歸納。比如在講述不同材料的性能時，可以將無機非金屬材料與高分子材料、金屬材料的性能進行對比，而使學生很好的區分各種材料的不同性質。將相似內容放在一起既能有效壓縮教學時數，又能較好區分容易混淆的知識，可通過有重點、有選擇的教學，提高課堂效率，為學生自學留下充裕的時間和空間，發揮學生作為學習主體的積極性。

3.4結合工程實際和科研前沿進行教學

在課堂上積極利用多媒體技術，通過圖片和視頻向學生介紹材料基于其性能在工程中的應用。課件以圖片和動畫為主，在呈現之后給學生思考的時間，注重課件與板書的結合，將課程重點呈現在黑板上，方便學生梳理總結。另一方面，材料發展日新月異，應根據科研前沿向學生介紹材料在近年的發展，引導學生在科學研究中的創新能力，并與課本理論相結合，進一步鞏固基礎知識，從而培養出理論扎實、動手能力強、具有創新能力的應用型人才。

3.5考核方式多元化

針對本校教務系統中課程總成績組成只能包括平時成績與期末成績，且平時成績所占比例不超過30%的情況，對考核方式進行了重新設計。占總成績30%的平時成績由3部分組成：書面作業10%+文獻查閱及PPT制作10%+PPT講解與討論10%;期末成績由兩部分組成：期中測驗20%+期末考試50%。

書面作業主要是針對課堂內容布置的課下習題，熟悉基本定律與方程的應用。期中測驗主要是針對流體力學部分的基本概念、基本定律與方程的物理意義、應用背景的考查，用于學生自查與教師檢查前期的教學情況，并讓學生對前期教學情況給出總結，以便于后期的整改與調整。期末考試題目將流體力學、傳熱學、傳質原理與干燥、燃料燃燒四部分內容綜合在一個工程應用背景中，考查學生分析與解決實際工程問題的能力。

4結論

材料發展日新月異，而《材料工程基礎》課程正是無機非金屬材料工程專業學生從理論知識走向實際應用的重要關鍵點。授課教師應在加強理論知識教學的基礎上，進一步突出工程實際應用，從而培養出社會所需的綜合應用型人才。實踐表明，該教學改革效果顯著，提高了學生的工程實踐能力。

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（作者單位：西安建筑科技大學）