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白水泥熟料白度對熔體組成及性質的依賴關系.,AП毛起照(6)
不同溫度下氧化鋁對鋁酸鈣水化影響的研究Rette.,A張仲(8)
外加劑對水泥石化學組成及顯微結構的影響Gusli.,G叢修杰(11)
用礦化劑和助熔劑改善熟料質量和降低能耗Sura.,MS李艷君(14)
水泥粉磨設備的現代化Stlib,W國外材料科學與工程 程偉(19)
顆粒物控制技術的發展現狀肖皖龍(21)
壓力罐成型熱固復合材料中的孔隙降低技術Boey.,FY李學閔(24)
高溫用功能傾斜材料的設計,制造及評估Watan.,R曹貴洪(32)
先進復合材料板剪切試驗法中試驗片形狀及纖維排列方向的研究巖井宏黃明鍵(35)
在碳—碳化合物加工過程中機械性能變化的非破壞性估計Morre,L邱效梅(39)
陶瓷刀具的磨損機理Casto,sl王士德(44)
元素分析新方法三則Б.,ПИ(50)
鋼和鐵鎳,鎢合金中磷的測定A.,TB(52)
用微擴散分離光度法測定天然水中的氟Г.,ЮИ王惠忠(54)
從流變學數據推導尼龍6,尼龍66和尼龍46聚酰胺的臨界擠出參數Shah,PL李西忠(55)
含有硝酸銨成分的SBR的受控釋放Hela.,FM孟令朋(60)
檸檬酸對硫鋁酸鹽水泥性能影響的研究王復生何俊(1)
基于視覺的水泥生料球粒度在線測量苑瑋琦王建軍(5)
提高玻璃配合料質量的技術對策胡桂庚(9)
安德魯颶風為建筑規范變革創造新機遇胡明葛春霞(14)
水泥石—集料界面的組成結構及性能王琦(17)
我國玻纖工業“八五”期間引進國外先進技術與裝備概況危良才(21)
微粉顆粒形貌特征表征新方法—分數維董學仁張大勇(32)
國外材料科學與工程 專利文獻在科技開發中的作用關玲(34)
制約高校科技成果推廣的原因及對策研究李莉侯中華(37)
水泥熟料和水泥石中的游離氧化鈣和方鎂石的快速測定Arjun.,P(40)
高鈣粉煤灰和礦渣無水泥輕質混凝土PAVL.,SI(46)
活化高爐礦渣水泥混凝土中的堿—二氧化硅反應和堿—碳酸鹽反應Giffo,PM(50)
使用碘分光光度法測定軟飲料中的L—抗壞血酸王束葵孟平蕊(53)
用溶膠—膠體法制成Al2O3—SiC復合材料特性Xu,Y(58)
噻吩—2,5—二羧酸的制備方法孟平蕊李良波(60)
萊陽高嶺土開發利用研究與探討董風芝楊贊中(1)
用螺旋分級機分選風化高嶺土的試驗研究王洪忠劉鳳春(5)
蛇紋石在陶瓷生產中的應用研究楊贊中董風芝(9)
脫乙酰甲殼素對巴比妥吸附性能的研究劉保安曹宗順(12)
固(氣)液吸附理論的熱力學初探劉保安(15)
低標號水泥雙摻法配制高性能混凝土張洪良高廷俊(17)
應用邏輯設計法設計深孔鉆床的電氣控制線路的研究于桂音(23)
振動磨在石墨行業中的應用王洪忠劉鳳春(26)
非水體系電位滴定法測定有機硅聚合物的環氧值李竹云崔孟忠(29)
分光光度法同時測定砂巖中的鈣和鎂張志偉孫運泉(32)
關于中小型鄉鎮企業礦山水泵房的設計探討李明(35)
塑封大功率晶體管熱電特性研究楊田林鄭雪飛(37)
萊蕪市地下水資源的開發利用張秀英張秀玲(39)
新型無機非金屬材料的現狀與展望王厚亮李建保(42)
我國石材爆破技術現狀與發展展望楊光杰任長遠(52)
劃分數和的幾點性質石少儉范紅玲(57)
電子技術教學諸法談國外材料科學與工程 王正文(60)
提高學生零件測繪綜合表達能力的教學新舉措王延周馬智英(62)
提高實驗教學質量的三條基本途徑張志偉(64)
水泥廠利用廢物為燃料的環保問題杜偉王君(71)
地下礦山生產礦量的優化管理趙小稚(74)HttP://
齒輪泵徑向不平衡力的分析及正確使用許同樂劉清良(78)
建立并完善企業管理信息系統是企業發展的必然之路劉清良姜英(80)
用硅灰石熔制玻璃初探戴寶剛陳志(1)
具有低頻衰減性能的粘彈阻尼材料李峰(5)
晶瑩瓷質滲花磚的研制黃淑珍(7)
粉煤灰砌塊及條板的研制劉匯泉(9)
電導率法快速測定玻璃配合料中的堿含量胡桂庚(13)
可編程控制器與微機通訊的研究張智杰張燕燕(16)
熱電偶使用中常見故障的處理王新江張奉軍(18)
粉煤灰的綜合利用尹祥真(21)
印制電路板用7628玻纖布國內外市場現狀及其發展前景危良才(23)
決策支持系統的研究現狀及發展趨勢蔡鏡劉明軍(28)
一種具有較高強度增進率和反應活性的膠凝材料丁鑄朱海波(33)
V型鋼帶無級變速器傳動模型的建立與分析于強(37)
立式旋轉磨的水泥粉磨系統劉金生(43)
再循環廢紙纖維水泥復合板的耐久性和水分敏感性李長春孫成棟(47)
南美洲的水泥工業劉金生(52)
國外聚氨乙烯仿木建筑材料的現狀Leve.,RD秦旭紅(57)
混合高鋁水泥及其水化反應特點王志宋廷壽(1)
新型干法窯使用高硫堿比物料工藝配方的研究蘇達根劉輝(5)
新型混凝土隔離劑的研制及其應用陳豐先王清林(11)
氧化氣氛下黑色91氧化鋁瓷的研制李振榮侯憲欽(15)
礦物摻和料在水泥混凝土和水泥石中的物理填充作用探討王復生(20)
水泥立窯噴塌報警系統研究袁鑄鋼江海鷹(25)
水泥混合粉磨系統負荷控制方案淺議張敏(29)
國外材料科學與工程 新型固化充填材料司志明(33)
無石棉纖維水泥制品的開發狀態與前景張洪良(35)
粘土礦物及粘土礦物填料李國昌王萍(38)
無機激發劑對高爐礦渣的活化作用丁鑄王衛東(43)
玻璃結構的新見解Stach.,D戴寶剛(48)
Ruedersdorf水泥廠的環境保護趙煒霞(51)
關鍵詞:材料科學;概論;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)07-0091-02
“材料科學概論”是杭州電子科技大學工業管理專業的一門學科基礎課,主要講授材料的基本知識[1,2]。工業管理專業學生一般只上過大學物理課,對材料學的認識十分有限,如何充分調動學生的學習興趣和積極性就顯得尤為重要,這需要對課程的講述內容、講授方法及考核體系等進行改革與優化。經過兩年來的教學實踐發現,存在的主要問題如下。
1.由于專業之間的不同,學生在學習該門課程時有一些難度,這也影響了學生的學習興趣。因此,需要進一步精簡課程的教學內容,對于部分是教學難點而非教學重點的知識點進行簡單介紹,不再進行著重講解,減輕學生的思想負擔。同時,進一步完善理論聯系實際的教學方法,提高教學效果。在今后的教學過程中,對重要的知識點還需要多次講解。此外,進一步提高課程的通識性,能夠對問題進行深入淺出的闡述。
2.學生學習的主動性和積極性有待于進一步調動,學生自主學習的能力有待進一步提高。總體來說,本門課程整個教學過程比較順利,按規定計劃執行,但是也存在個別同學不能按時出勤、作業完成情況不夠理想等問題。這就需要進一步提煉教學內容、改變完善教學方法及課程的評估方法,增強學生的學習興趣,變被動學習為主動學習,這樣效果會好很多。
3.單純的理論教學很難滿足學生的實際需求,也難以調動學生學習的積極性,要結合實驗教學和實踐實習活動才能達到好的教學效果。
“材料科學概論”對于學習后續課程有非常重要的影響,國內外也非常重視同類課程的教改工作。青島科技大學將“材料科學導論”作為校級精品課程進行建設,教學方法是學生參與的互動式教學方法,以多媒體教學、課堂討論等形式,鼓勵學生進行研究型學習,啟發學生在學習知識的同時,深入思考,培養創新意識。中國礦業大學2011年將面向非工科類學生的“材料科學概論”進行了教學改革,并取得了較好的教學效果。南昌大學材料科學與工程學院積極開展“材料科學概論”的教改工作,課程的CAI課件獲2004年江西省高等學校優秀多媒體教學課件二等獎(第一)。“材料科學概論”的教學改革研究與實踐,對于以培養能力、提高素質為中心的新型教學模式的探索與研究和全方位學生能力與素質的提高具有重要的意義[3]。
一、課程改革的理念及思路
本課程以多媒體授課為主,以實驗實踐及研討型教學為輔,授課內容豐富、涉及面廣,注重學科交叉。本課程旨在于培養學生對物理、數學等基礎理論知識的掌握,同時,通過相關的實驗實踐過程,加強學生對實用性技術能力的培養,提高他們的動手能力。通過增加課外學習訓練任務,提供學生更多自主思考和探索的空間。本課程擬以“有色金屬材料”和“非金屬材料”為主要研討對象,在授課過程中為學生設定專題研討,即通過選擇具體類型的材料并以其為載體,豐富課程內容,通過教師與學生之間的交流與探討,讓他們體驗科學研究的過程,啟發學生研究與探索的興趣,學習科學的思維方式與研究方法,培養創新意識與創新能力。這種專題研討課的設置,調動了學生學習的主動性,有利于學生創新能力的培養。同時,可以引導學生跟蹤材料學科前沿技術的發展狀況和對知識的更新了解,提高學生的綜合素質。在上述基礎上,改變一卷定成績的考核方式,采用記錄、報告、自評、互評等多種方式進行評估,通過考核方式的改革,降低學生的考試壓力,提高教學成果評價的有效性和完善性[4,5]。
二、課程改革具體內容
1.教學內容調整與優化:優化教學內容安排,注重學生創造性和發散性思維方式的培養。
2.教學方法改革:改革傳統的以傳授知識為中心的教學模式,以培養能力為中心。開展案例教學、重點講授、課堂討論等多種形式的教學,提高學生學習的主動性和積極性,推動學生自主學習,提高學生學習新知識、新經驗的能力。
3.增加實驗教學環節和課外學習訓練任務,提供學生更多自主思考和探索的空間。
4.專題研討活動:布置2~3個專題,推動學生主動實踐,發現問題,并進行研究,提出解決問題的方法,組織PPT,進行討論與交流,并撰寫小論文。通過專題研究活動,培養學生發現問題、解決問題、分析歸納、溝通與交流等多方面的能力,提升學生的綜合素質。
三、課程改革實施方法
本項目采用理論研究和教學實踐相結合的形式,探索了一套以培養能力和提高素質為中心的課程教學模式。項目主要分為教學內容調整與優化、教學方法改革、專題研討活動及考核方式等幾部分內容。
1.教學內容調整與優化。為了適應科學技術快速發展的需要,增加材料科學及實驗等方面的前沿知識的介紹,增加一些工程案例,并適當精簡傳統教材中的一些難點而非重點的教學內容。
2.教學方法改革。教學方法上,改革過去以傳授知識為中心的教學模式,建立以培養學生學習新知識、新經驗的能力為中心的教學模式。課程教學設計了案例教學、自主學習、課堂討論、重點講授等環節。對一些基本概念、基本方法等一看就能理解的內容讓學生自主學習,不理解的問題記錄下來,帶到討論課上來討論。每次課安排適當時間,針對學生在學習中發現的問題進行課堂討論,相互啟發。針對課程中的重點和學生提出的一些疑難問題進行講授,并對教學內容進行歸納和總結。
3.增設實踐實習環節。結合材料專業的本科生教學科研平臺及各個實驗室的實驗設備,重點開展一些材料力學性能方面的實踐教學活動。同時,結合我們的校外實習基地,給學生增加高分子材料方面的課外學習訓練任務,提供給學生更多自主思考和探索的空間,通過理論教學與實驗實踐操作相結合的教學模式,提高學生的綜合能力,培養學生運用課程知識分析和解決實際問題的能力。
4.專題研討活動。專題研討活動主要以培養學生發現問題、調研問題、分析及解決問題的能力為中心。專題研究活動設計了主動實踐(含提出問題、分析問題、解決問題)、組織PPT、討論交流等環節。學生分組針對專題進行調研、分析研究,提出自己對相關專題的看法,并要求學生做10分鐘PPT,進行交流和討論。在此過程中提高學生學習的主動性和積極性,培養學生調研、組織及解決問題的能力。通過學生主動實踐,發現問題,提出解決問題的方法,進行討論與交流,培養學生分析歸納、溝通與交流等方面的能力。比如:如何快捷準確地找到相關文獻資料,如何準確地表達學術見解,如何流暢地進行學術交流等。在這里,教師不再是傳統教學的“傳道授業解惑”角色,而是在引導、幫助學生了解解決問題的基本思路,鼓勵學生自己探究解決問題。
5.考核方式改革。改革以往一卷定成績的方式,在考核方式上采用記錄、報告、自評、互評等方式評估,并建立完整可靠的評價系統,從評估的角度提高學生學習的導向作用。通過考核方式的改革,降低學生的考試壓力,提高教學成果評價的有效性和完善性。
四、結論
通過分析課程目前的教學狀況、存在的主要問題及國內外同類課程的情況,我們提出了適合于該課程改革的理念、思路及目標。以提高學生學習新知識、新經驗的能力為中心,開展案例教學、課堂討論等多種形式的教學,提高學生學習的主動性和積極性,推動學生自主學習。以培養學生發現問題、分析問題及解決問題的能力為中心,通過實驗實踐過程及一系列專題研討活動,培養學生發現問題、解決問題、分析歸納、溝通與交流等多方面的能力。本課程教學改革的特色在于以下幾個方面。
1.以提高學生學習新知識、新經驗的能力為中心,開展案例教學、課堂討論等多種形式的教學,提高學生學習的主動性和積極性,推動學生自主學習,提高學生學習能力。
2.以培養學生的綜合能力為中心,通過實驗實踐和課外實習過程,培養學生主動實踐、發現問題、研究并解決問題;通過制作PPT、討論與交流及撰寫小論文等一系列專題研討活動,培養學生分析歸納、溝通與交流等多方面的能力。
綜上所述,本課程改革通過提煉教學內容、改革課程教學方法、開展課程專題研究、開展實驗教學和實踐實習等活動,充分調動學生學習的積極性和主動性,在傳授知識的同時,全方位地提高學生的能力和素質,并總結、探索出一套以培養能力、提高素質為中心的新型教學模式。
參考文獻:
[1]師昌緒.材料科學導論[M].北京:機械工業出版社,2001.
[2]李強.美國和歐洲的材料科學與工程教育[J].高等理科教育,2002(6):33-40.
[3]李云,吳玉程.《材料科學導論》課程內容及教學的改革與實踐[J].合肥工業大學學報:社會科學版,2006,(20):12-14.
關鍵詞 電子理論;密度泛函理論;材料科學
中圖分類號 TU5 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708(2016)161-0184-02
近幾年,密度泛函理論與分子動力學相結合,在材料設計、合成、計算等諸多方面有明顯進展,成為計算材科學的重要基礎和核心技術。其他量子力學多體問題往往會具有一些“硬傷”,在計算的效率上,計算結果的精確度上,甚至于計算的方法上都難以達到一定的高度,隨著密度泛函理論的出現,使量子力學的研究又提升到另一個層次,與其他解決量子力學多提問題的方法相比,采用密度泛函理論所進行的研究能夠給出讓人滿意的結果,尤其使數據的精確,更能夠應用到其他領域的研究中,例如化學、數學等,甚至應用于工業生產和人們的生活中。
1 電子理論概述――以密度泛函理論為例
近年來隨著物理學的快速發展,人類在探索與發現量子力學和微觀事物本質問題上的研究成果越來越多,現今科學學科的分支確定更加細致化,僅就材料物理學科來說,建立了計算機材料分支學科。物理材料的基本性質多數會受到電力結構的影響,故而研究電子理論也必須借助于量子力學。發展電力理論為研究材料科學奠定了堅實基礎,同時也給材料科學的研究提供了有利的預測依據,能在一定程度上提高材料科學的發展速度,因此在材料物理科學中論述電力理論的意義和可行性是十分明顯的。
電子理論是一種傳統理論的統稱,但實際上電子理論中包含很多小的概念和理論,不同的理論也有不同的表述方式,密度泛函理論是較早的一種量子理論,他是以Thomas-Fermi的理論為基礎,產生于1960年到1970年。對于密度泛函理論來說,它與傳統的量子理論的不同在于對基本物理性質的描述方法,也是一種基準。前者是將粒子密度作為基本物理量,而后者則將研究重點放在粒子密度上,使得二者有很大的不同。
密度泛函理論并不是一成不變的,而是隨著科學研究的愈加深入而逐步發展的。從基本理論到現在的非局域泛函,不斷有新的理論來擴充這一理論所涵蓋的范圍,同時,這些理論互相彌補,也使得計算結果越來越精確和有效。可以說,這一理論是一種活的理論,它不但在本身領域不斷深入發展,還與其他理論相互聯系,活躍前進。
我們所稱的密度泛函理論具有很強的特點,主要在于需要通過計算機的運算來進行,運行的計算機中需要裝載相聯系的軟件。在市面上我們可以看到許多有關軟件,上面我們說到,不同的密度泛函理論所計算出的結果也不盡相同,主要差別在于數據的精確性,中間的差別在一定程度上與所使用的軟件有關。這一理論由于它的應用性廣泛,被用于多個領域的計算中,但也存在其本身的問題。但是,總體來說,密度泛函理論是一種相對較成熟的理論體系,今后其發展也將會更加多樣。
2 密度泛函理論在材料科學中的應用
如上所述,密度泛函理論在應用中已經得到了廣泛的實踐。“近幾年來DFT同分子動力學方法相結合,在材料設計、合成、模擬計算和評價諸多方面有明顯的進展,成為計算材料科學的重要基礎和核心技術”。
2.1 電性材料科學中的應用
在電能與熱能之間的轉換的領域上,各國的研究者都在深入進行研究,試圖找到一種新的電子特征。有的科學家利用密度泛函理論研究出某種材料的導電性能與金屬相比的優劣;有些科學家利用密度泛函理論框架中的小的理論,研究了電子、磁及其相互作用的問題,“結果表明,體系的性質隨原子位上庫侖相互作用參數U的改變而顯著變化”。有的科學家運用密度泛函理論,將增強的表面超導和圖像翻轉現象進行了計算和預判。
2.2 磁性材料科學中的應用
磁性材料科學是起源很早的一門科學,我們都知道,鐵是最早被發現具有磁性的物質,千百年來,人們對磁性科學的態度從神秘到了解,現在已經通過多種方法在研究。有些科學家通過密度泛函理論獲得了FeN的結構、結合能和磁矩,并且研究出團簇的尺寸的不同對原子的磁矩沒有必然的影響,反而原子會在某一范圍內變化。
2.3 光學材料上的應用
光學材料一般是指傳輸光的介質材料,有些科學家利用密度泛函理論研究而得出:“在有機多層光電子發射二極管、光族材料和高密度光數據貯存材料上有潛在應用。”
2.4 在納米材料上的應用
納米材料是指物質的3個緯度中至少有一個緯度的量級是納米。納米材料自被發現以來,逐步廣泛應用在生產、生活中,我們生活中所常見的納米防爆膜、納米微針等,現在在信息產業、能源產業、環境產業等都有廣泛的應用,同時科學界對納米的研究還在更加深入和精確。一些科學家利用密度泛函理論,研究出某些物質能夠吸收紅外,并且這種吸收能力極強。
3 結論
經典的電子理論認為,正離子所形成的電場是均勻的,而自由電子由于是運動的而不具有這種特性,自由電子和正離子相互碰撞不能形成新的物質,而僅僅是作為一種機械運動。正因為自由電子的不規律運動,所以沒有顯性的表現形式,但一旦給自由電子一個外在的力,例如磁場,自由電子就會有規律有方向地進行移動,從而形成電流。本文所討論的密度泛函理論,是在電子理論中具有重要地位的一種理論,盡管它現在已經廣泛應用于化學計算中,但是電子理論是包含多種其他理論,因此密度泛函理論更需要其他理論作為依據和支撐,其本身也能夠為其他理論研究提供理論支持,因此,無論是主要利用該理論或者是借鑒密度泛函理論的原理或計算方法,做出的研究也漸漸投入到實踐中,從而真正有益于人類。
參考文獻
[1]Hasnip Philip J,Refson Keith,Probert Matt I J,Yates Jonathan R,Clark Stewart J,Pickard Chris J. Density functional theory in the solid state.[J]. Philosophical transactions. Series A, Mathematical, physical, and engineering sciences,2014,3722011:.
不知不覺個月的見習圓滿結束了,這段時間見習我得到了一次較全面、系統的鍛煉。生產見習的過程也使我完成了一個學生的校園邁向社會的過渡,提高了自己的獨立思考各方面知識的運用能力,為以后正式走向社會走向工作崗位奠定了基礎。實習期間我又學到各種知識和技能,給我的人生添上了濃重絢麗的一筆。
我堅信:一分耕耘一分收獲。個月的時間在公司領導和車間師傅的關心和指導下,通過系統的學習合實踐各方面得到了很大提高,對鋼結構有了一定的了解:鋼結構是一個新興的產業,與傳統混凝土結構相比較,具有重量輕、強度高、抗震性能好等優點。適合于活荷載比例較小的結構,更適合于大跨度空間結構、高層建筑物并適合在軟土地基上建造。也符合環保與資源再利用的國策,其綜合經濟效益越來越為各方投資者所認同,有很好的發展潛力。掌握熟悉了公司內部相關的規章制度和管理規程,在腳踏實地銳意進取的人生態度忠實肯干的準則下一方面拓寬自己的知識面另一方面注意在學習工作生活中有意識的科學的鍛煉自己的思維方式和思維的深廣度,學習和生活的積累中,我儲備了充分的知識鍛煉了自身的能力,也培養了廣泛的愛好提高了綜合素質。在專業方面,能汲取新知識,對自己不懂的問題積極向老師和車間的師傅請教,精益求精,與此同時我不僅僅囿與專業知識的圈子,學然后知不足,在不斷的學習與進步之中,我覺得學的越是深入就越感到所知甚少,也正是這種強烈的求知欲,促使我不斷的學習進步在實習過程中能將在校期間所學內容和生產實踐有機的結合起來用所學的理論知識指導實踐并從實踐中加深對理論知識的認識,理解和掌握使之形成一個相輔相成的知識網。
經過半年的實習在各方面我都有了量的積累質的飛躍,學到了許多書本中學不到的東西既學習了知識又培養了能力,實現個人素質的提高,同時也認識到從理論知識到實踐經驗運用的過程中還有一定的距離,我深知以現有的知識水平還不能趕上鋼結構事業發展的速度,我將以充沛的精力全身心的投入到工作中去努力提高自己全方面的素質。
讀萬卷書,行萬里路,這些還需要在以后的實踐工作和學習中不斷提高。生活充滿陽光,在今后的日子里我要本著“敬業、誠實、創新、拼搏”“清清白白做人,踏踏實實做事”的企業精神努力的工作,我將以飽滿的熱情和嚴謹的態度高度的責任感去迎接新的挑戰。我相信自己的努力會讓我的未來更加輝煌!
《材料科學基礎》課程是材料專業一門重要的專業基礎課。本文分析了課程在教學過程中出現的各種問題,提出了幾點教學方法改進意見,具體為:抓好第一節課,激發學生興趣,重視應用多媒體教學;課堂上引入當今新出現的材料,激起學生的好奇心和興趣,改變理論教學的枯燥。通過以上改進,希望能夠提高學生學習積極性。
關鍵詞:
材料科學基礎;教學方法;材料結構;材料性能
隨著科技的發展及進步的不斷加快,材料在生活、生產及工業、軍事等的應用不斷加強,迫切需要加快材料方面人才的培養。《材料科學基礎》是成都大學“材料成型與控制工程”本科專業的一門重要專業基礎課,主要介紹材料的基礎知識,其內容包括材料成分、組織、結構與工藝性能等[1],涉及理論知識繁雜、內容抽象,概念性強,是從事材料方面工作人員的必修專業基礎課,也是很多院校研究生入學考試的必考科目,與《材料成形原理》、《工程材料》、《塑料模設計與制造》等課程密不可分。大部分學生都迫切希望學好這門課,但對于初步接觸材料的同學來說,多而繁雜的感念和內容,及宏觀上看不見摸不著的微觀結構抽象、難理解,對于這些枯燥的專業基礎知識很難提起學生的學習興趣更難抓住重點。因此,《材料科學基礎》作為材料專業的基礎課,如何增強其授課效果成為當務之急。很多任課教師都對此進行了研究,黑龍江大學的趙霞、王永東、黨振乾等提出,在《材料科學基礎》的教學過程中改革教學方式和考核方式[2];河南理工大學的張建新提出運用實例激發專業激情,結合案例解釋抽象理論等[3]。針對《材料科學基礎》課程的特點以及同學們在學習過程中出現的各種問題,作者結合多年該課程教學的經驗教訓,提出以下幾點改進意見。
1上好第一節課激發學生興趣
第一節課是打開學生對繽紛復雜材料的微觀知識一無所知知識的一扇門,是入門課。通過這一課,要引起學生對材料基礎知識的好奇心,帶著問題和好奇心去尋找和探索門后面的秘密。因此要讓學生短短時間內明白學習這門課的目的和意義、和其他專業課程的關系及本課程的學習方法。所以上課之前要仔細斟酌和研究如何開始第一節課,如何激發學生的求知欲。我們主要從以下幾點激發學生的學習興趣:因此每學期的開始,都要仔細的第一節課如何開始,講哪些內容來激發學生的求知欲,著重從以下幾個方面來激發學生的興趣:
(1)通過鮮活實例引發學生思考。眾所周知TITANIC的沉沒是海難事故,這部驚魂影視大片給很多同學深刻印象。多種原因和TITANIC輪船的服役條件造成了它的解體,通過和學生的共同分析,得出最重要和不可忽略的因素是船體的材料質量問題:①含有大量缺陷的船體鋼板,只考慮到了增加鋼的強度和硬度,而忽略了增加其韌性,導致撞擊到冰上時的脆性鍛煉;②鋼板連接處使用的鉚釘,由于含有礦渣,強度減低,導致船體撞擊到冰山時,船頭鉚釘松動,防水隔板開裂,海水涌入船內。鋼板冶煉過程中硫化物的加入增加了鋼的強度,而降低了韌性及鉚釘中含有的礦渣降低了其強度是TITANIC沉船首當其沖的材料質量因素。另一個例子是1938年冬季比利時的阿爾伯特運河鋼橋突然墜河,其原因是造橋用的鋼材磷含量太高,磷的冷脆性是造成災難的罪魁禍首。同學們聽到這里,有的驚嘆、有的微笑、有的竊竊私語。由此可見,同學們對材料概念和興趣已經建立,那么學習這門課的目的和重要性也就不言而喻了。
(2)結合自己的科研成果及科技前沿吸引學生對材料科學的好奇心。例如:引用諾貝爾物理獎中出現的材料新發現和新發明帶給科技發展的巨大動力,讓學生明白材料的神奇和作用,特別是2011年的諾貝爾物理獎———英國曼徹斯特大學的AndreGeim和KonstantinNovoselov教授用膠帶粘粘的方法制備出單原子層二維結構的石墨烯,是至今發現的厚度最薄和強度最高的材料[4],其具有優異的性能,先后發現其力學性質中楊氏模量E達到1.0TPa、電學性質中電子遷移率高達106cm2•V-1•s-1、熱學性質中熱導系數高達5000W•m-1•K-1、光學性質中單層石墨烯的可見光吸收僅有2.3%和優異的鎖模特性[5-6]。可以想象這種神奇的材料一旦投入實際應用,人類社會將會帶來的革命性變化。由此激發學生的創新意識、創新精神。
(3)強調改課程在所有課程學習中的重要性,激發學生的學習熱情。第一,讓學生明白《材料科學基礎》是學習后續各門專業課程的必備基礎理論,如果這門課程沒有學好、理解透徹,后續專業課程的學習可能會不明白所以然,會非常吃力。第二,讓同學們知道他們以后從事相關工作或和科學研究活動時,《材料科學基礎》中的專業基礎知識是他們重要的理論指導。在后期的課程設計、畢業設計和工作過程中的各種機器或設備上,每個零件如何選材,如何進行熱處理及加工工藝等都和本門課程息息相關。
(4)聲明本課程的學習要求及課堂紀律。《材料科學基礎》很多內容抽象、難理解,因此必須嚴格要求同學們的聽課紀律,及時完成課下作業和課后復習,堅決杜絕無處不在的手機游戲在課堂上的出現,從而保證學生的聽課效果。這些在第一節課中必須和同學們強調。
2重視多媒體現代教學方法的應用
《材料科學基礎》內容多,信息量大,教學課時有限,如果任課教師再把過多的時間用于板書,講授的時間將大大減少,也就無法完成大量內容和信息的傳授;另外本課程中設計很多微觀上看不見、摸不著的原子、分子、離子等微粒的排列和組織結構等,很難使學生展開空間想象和理解,而多媒體應用能解決此問題。因此需要制作出適合本門課程的教學課件,增強了課堂授課的趣味性和多變性。本課程中各種材料的晶體結構涉及很多復雜圖形,如面心立方(FCC)、體心立方(BCC)、密排六方(HCP)、閃鋅礦、纖鋅礦結構等,特別是FCC結構中的八面體間隙、原子等微粒的空間堆疊、位錯的運動及各種交互作用等,需要豐富的空間想象力來理解,通過圖形或動畫的展示,可以幫助學生理解和掌握此類知識。二維和三維動畫形式的多媒體教學既可以解決本課程教學過程中學時少、內容多的矛盾,彌補傳統教學在時間和空間等方面的不足,又可以提高課程的生動性,使學生在有限課堂中學到更多的專業基礎理論,又感覺不到課程的枯燥。
3結合學科及科研前沿拓寬知識,激發興趣
科技的進步和學科的快速發展,使具有一定出版周期的專業教材滯后于學科前沿知識。因此專業課老師的教學應將教材作為教學的主要參考書,但又不能完全依賴教材,使教學內容源于教材,又要適當高于教材。所以,《材料科學基礎》課程的教學,需要多方收集各類教學素材,特別是注意吸收與教學內容相關的最新研究成果和實例,在授課過程中結合基礎理論知識介紹。如:通過引入湖北江陵出土的公元前500年越王勾踐劍及西安秦始皇兵馬俑二號俑坑出土的青銅劍的圖片展示,讓學生了解這兩把劍出土時之所以光亮如初,是因為表面分別被鍍上了一層金屬鉻和鉻鹽化合物。在講解晶粒概念時,可引入納米晶和微晶的概念,并結合對應的具體制備工藝,讓學生明確納米晶與微晶材料的區別,這樣學生既掌握了所學學科專業的前沿知識和技術。在學習材料強度與塑性時,通過講解告訴學生材料的強度與塑性在常規處理工藝下是兩個互為矛盾的性能指標,提高某一指標值,另一指標值必然下降,但通過細化晶粒的方法可同時提高兩者性能,如快速冷卻技術的引入形成的非晶、微晶和納米晶等。類似這樣問題的提出,增強了學生學習的興趣,激發了學生的創新意識。
4課堂理論教學緊密結合實踐教學
《材料科學基礎》是為了培養工程技術人員正確合理選擇使用材料能力而設立的一門專業基礎課,因此,其實踐教學意義重大。實踐教學環節,可以讓學生更好地理解材料結構與性能及各種工藝處理與性能的關系,加深對材料基礎知識的認知,又可以培養學生動手能力,操作能力。若有條件,建議到相關單位進行參觀,讓同學更直接地了解材料在機械生產,工程項目的應用,各種工藝處理的流程及其目的,為將來從事工程事業打下良好的基礎。
5結語
良好的授課效果是每個教師的美好愿望。隨著科技的進步和社會的發展,每一個有責任感的教師都需要不斷的探索、運用和總結層出不窮的教學方法,把各項教學工作推進到一個更高的高度上,把培養高質量的人才作為自己義不容辭的責任,在自己為材料發展事業奮斗的同時,為其培養更多棟梁之才,為中國的強國之夢和社會科技的發展進步貢獻力量。
作者:宋慧瑾 鄢強 李玫 朱曉東 馮威 單位:成都大學機械工程學院 建筑與土木工程學院
參考文獻
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[3]張建新.《材料科學基礎》本科教學的改革與實踐[J].科技信息,2009(21):506.
[4]Editoria.l.Theriseandriseofgrapheme[J].NatNanotech,2010(5):755.