工程教育背景下材料物理性能課程改革論文

　　摘要：為了能夠培養高水平應用型工程拔尖人才，材料物理性能的教學(xué)必須符合工程教育的需要，對材料物理性能的教學(xué)改革是十分必要而迫切的。只有通過(guò)創(chuàng )新教學(xué)理念和教學(xué)內容，才能促進(jìn)學(xué)科的工程教育發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生在工程技術(shù)領(lǐng)域的長(cháng)足發(fā)展與進(jìn)步。

　　關(guān)鍵詞：材料物理性能；工程教育；改革

　　一工程教育理念

　　近幾年來(lái)，“工程教育”理念是國內外高等教育中的一個(gè)重要理念。這一理念強調高等院校在開(kāi)展理論教學(xué)的基礎上，積極重視對學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養，從而使學(xué)生具備熟練的工程實(shí)踐經(jīng)驗。目前，國內外諸多高等院校已爭先恐后的投身到工程教育專(zhuān)業(yè)認證。這項認證常被看作為應用型本科院校高等教育質(zhì)量保證的基礎活動(dòng)。[1]我國從2007年開(kāi)始了工程教育專(zhuān)業(yè)認證的試點(diǎn)工作。到2009年，我國工程教育專(zhuān)業(yè)認證已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入普及推廣階段，這也為我國高等工程教育提供了一個(gè)新的發(fā)展良機。僅僅過(guò)了一年，我國就制訂了鼓勵高校進(jìn)行工程教育的“卓越工程師”計劃。該計劃要求高等院校在2010年~2020年十年間培養出大規模的高質(zhì)量的專(zhuān)業(yè)拔尖工程技術(shù)人才，從而為國家的現代化建設和“大眾創(chuàng )業(yè)萬(wàn)眾創(chuàng )新”增添活力。而這項計劃的實(shí)施當然也離不開(kāi)教育理念的創(chuàng )新和課程教育的改革。

　　二材料物理性能課程的現狀分析與思考

　　材料物理性能課程是材料科學(xué)與工程大類(lèi)專(zhuān)業(yè)全體學(xué)生所必須要學(xué)習的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎課程。這門(mén)課程的教學(xué)效果將在很大程度上決定學(xué)生今后能否學(xué)號其它課程的專(zhuān)業(yè)教育，因此這門(mén)課程在整個(gè)材料大類(lèi)專(zhuān)業(yè)的人才培養中占據著(zhù)舉足輕重的地位。但是，這門(mén)課程以前的教學(xué)大多偏向理論化教學(xué)，所講授的課程內容較為陳舊，不太適應現在材料學(xué)的發(fā)展。而新型的功能材料、復合材料和納米材料等高性能、多功能為主的發(fā)展趨勢,也對材料物理性能的課程教學(xué)提出了更高的要求。[2]因此，目前材料物理性能的教育存在著(zhù)諸多不足，主要體現在以下兩個(gè)方面：

　�。ㄒ唬┱n程教學(xué)缺乏對學(xué)生工程意識培養

　　《材料物理性能》是利用物理學(xué)原理來(lái)講授材料的結構、性質(zhì)和應用的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎課程。目前這門(mén)課程在教學(xué)上往往更注重加強學(xué)生對物理性能的理論知識的學(xué)習，而忽略了具備獨特物理性能的材料在工程中的實(shí)際應用。同時(shí)，材料的性能與材料的制備工藝密切相關(guān)，不同的制備工藝會(huì )帶來(lái)不同的材料產(chǎn)品性能。而本課程傳統教材均未對材料的制備工藝進(jìn)行闡述，因此也讓學(xué)生對材料的某些具體性能感到困惑。除此之外，材料在應用到各種不同的場(chǎng)景中可能出現的物理性能的改變和防范措施也不盡相同。而本課程的傳統教學(xué)中也較少考慮到材料在使用過(guò)程可能出現的性能衰變，也使得學(xué)生在主觀(guān)上產(chǎn)生材料的性能在使用過(guò)程中一成不變的錯誤思想。

　�。ǘ�）課程實(shí)驗內容未構成工程應用能力訓練體系

　　目前，材料物理性能的實(shí)驗教學(xué)主要偏重于理論化和演示性實(shí)驗，如金屬材料的熱膨脹系數的測定、材料的磁滯回線(xiàn)的測定等。這些實(shí)驗在對實(shí)驗內容的工程應用拓展上略顯不足，限制了學(xué)生的創(chuàng )新思維和對學(xué)生動(dòng)手能力的培養，因此這些實(shí)驗的開(kāi)展不能對學(xué)生帶來(lái)濃厚的學(xué)習興趣，同時(shí)也脫離了實(shí)際工程情況，不利于培養工程實(shí)踐人才。同時(shí)由于材料物理性能是面向材料大類(lèi)專(zhuān)業(yè)所開(kāi)設的課程，學(xué)科較多，這也給高校在開(kāi)展這門(mén)課程的實(shí)踐教學(xué)上添加了一定的難度�，F在，較多高校會(huì )以各自的強勢材料學(xué)科中的實(shí)驗為例，來(lái)開(kāi)展材料物理性能的實(shí)踐教學(xué)。一方面，這不利于學(xué)生對本專(zhuān)業(yè)相關(guān)材料性能的掌握，另一方面也顯然不利于培養學(xué)生的工程實(shí)踐能力。同時(shí)，目前國內也還沒(méi)有出版有關(guān)材料物理性能實(shí)驗教學(xué)相關(guān)的輔導書(shū)或教材。所以針對這門(mén)課程開(kāi)設有借鑒意義的實(shí)驗課在操作上是有一定難度的。因此，為了使學(xué)生能夠做到自己設計、自我探索，加強學(xué)生對各知識點(diǎn)的交會(huì )貫通，更好地將所學(xué)到的材料物理性能專(zhuān)業(yè)知識應用到實(shí)際工程實(shí)踐中去，材料物理性能這門(mén)課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節也有較大的創(chuàng )新改革的空間。

　　三工程教育背景下的材料物理性能課程改革

　　為了適應材料大類(lèi)專(zhuān)業(yè)的人才培養以及專(zhuān)業(yè)教學(xué)內容和課程體系改革的需求，滿(mǎn)足新世界國家對材料專(zhuān)業(yè)人才的需求，并與“卓越工程師”計劃要求相一致，對材料物理性能的改革就必須能夠體現工程教育的理念，以滿(mǎn)足我國目前對工程人才的急切要求。

　�。ㄒ唬�專(zhuān)業(yè)教師的工程教育理念改革

　　學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識大多是在教師的引導下獲得的，教師在整個(gè)課程建設體系中占有舉足輕重的作用。因此，配備具有工程化實(shí)踐經(jīng)驗的教師對增強材料物理性能這門(mén)課程的工程化教育水平十分重要。而目前從事材料物理性能教育的教師大多是直接來(lái)自于基礎研究擅長(cháng)的高等院校的博士生。這些教師大多缺少與材料物理性能相關(guān)的工業(yè)化經(jīng)驗，很難在教學(xué)過(guò)程中將材料物理性能與材料的工程應用緊密結合起來(lái)。因此，應用型本科院校需要進(jìn)一步加大力度以培養出具有優(yōu)異工程經(jīng)驗的專(zhuān)業(yè)教師。為了做好這項工作，高等院�？梢詫⒃谛５那嗄杲處煉炻毜较鄳�的企業(yè)。讓青年教師在企業(yè)中培養一段時(shí)間，使其獲得進(jìn)行材料物理性能工程化教學(xué)的必要工程實(shí)踐知識。除此之外，高等院校也可以邀請企業(yè)中具有大量工程經(jīng)驗的專(zhuān)家來(lái)到學(xué)生課堂，向學(xué)生講述材料性能在使用過(guò)程中的考量。甚至，高等院校也可以把學(xué)生的課堂直接搬到企業(yè)去，讓學(xué)生能夠與企業(yè)的工程師直接交流，直觀(guān)的學(xué)習到相關(guān)的工程基礎知識，促進(jìn)學(xué)生的綜合發(fā)展。同時(shí)，也可以邀請部分有威望的企業(yè)工程師與高校教師一起合作，來(lái)對材料物理性能的課程教學(xué)大綱進(jìn)行修訂，使這門(mén)課程在理論教學(xué)上關(guān)注到材料的工程實(shí)踐，以極大的促進(jìn)學(xué)生的均衡發(fā)展。

　�。ǘ�）材料物理性能課程教學(xué)內容改革

　　材料物理性能課程的傳統教學(xué)主要利用物理原理解釋材料物理性能的產(chǎn)生原因及如何預判材料物理性能的改變趨勢。而這樣的材料性能可以運用到哪些領(lǐng)域，以及在這些領(lǐng)域中使用時(shí)材料的物理性能會(huì )如何改變均沒(méi)有提及。如講述材料對光的吸收時(shí)，一般只講授材料對光的選擇性吸收，很少講述材料對光的選擇性吸收在實(shí)際工業(yè)應用中的價(jià)值，所以學(xué)生很難將這部分內容與工程實(shí)踐聯(lián)系在一起。在課堂教學(xué)內容，材料物理性能的課程改革可以適當借鑒先進(jìn)的全面工程教育理念。在教學(xué)過(guò)程中，可以適時(shí)地向學(xué)生們講述當前工程實(shí)踐中應用某些材料考慮到的材料物理性能，以給學(xué)生提供一種身臨其境的課堂氛圍，使學(xué)生掌握能夠運用基本理論去分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，[3]從而有利于推動(dòng)學(xué)生深入的掌握材料物理性能的基礎理論和方法，促進(jìn)學(xué)生將這些原理應用在工程實(shí)踐的工程能力。

　�。ㄈ�）突出項目實(shí)驗教學(xué)

　　實(shí)驗教學(xué)也是課程建設中的一個(gè)重要環(huán)節，實(shí)驗開(kāi)設的好壞對課程建設的成敗起到重要作用。因此在對學(xué)生工程能力的培養上，也少不了對實(shí)驗教學(xué)的創(chuàng )新和優(yōu)化。目前，材料物理性能課程實(shí)驗中開(kāi)展的大多數實(shí)驗均為驗證性實(shí)驗。這些實(shí)驗的開(kāi)展對提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力幫助較小。為了進(jìn)一步實(shí)現工程實(shí)踐教學(xué)，在安排課程實(shí)驗時(shí)要注意引導學(xué)生對所學(xué)知識的綜合運用。在實(shí)驗教學(xué)上，可以選擇一些目前工程上需求的材料為基礎，告訴學(xué)生這些材料在應用時(shí)存在的不足。然后鼓勵學(xué)生對這些不足進(jìn)行詳細的調研，并提出解決方案。根據學(xué)生的解決方案來(lái)開(kāi)設一系列設計性質(zhì)的實(shí)驗項目，從而可以促進(jìn)學(xué)生運用所學(xué)的知識完成一個(gè)產(chǎn)品項目設計、制備、物理性能測定、使用等全過(guò)程的課程項目訓練。進(jìn)而可以很好的力圖體現工程教育中所提倡的構想-設計-實(shí)施-運作的理念。

　　四結論

　　通過(guò)在師資培養、教學(xué)內容、實(shí)驗教學(xué)等多方面積極開(kāi)展工程教育教學(xué)的改革，可以很好的開(kāi)展材料物理性能的工程化教學(xué)，并可以很好地培養學(xué)生的工程實(shí)踐能力，使之能夠成長(cháng)為現代工程技術(shù)人才，從而提高了專(zhuān)業(yè)人才培養質(zhì)量。

　　參考文獻

　　[1]楊振宏,楊書(shū)宏,宋守信,等.國外工程教育（本科）專(zhuān)業(yè)認證分析與借鑒[J].中國安全科學(xué)學(xué)報，2009,02:61.

　　[2]王文芳,陳小麗,吳玉程.材料物理性能教學(xué)改革的探討[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會(huì )科學(xué)版),2008,22:98-100.

　　[3]蔡新紅,王洪坤,岑紅蕾.工程教育背景下電路課程改革的探索[J].教育現代化,2016,12:43-44.

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