材料工程基础教学工程实践能力培养

张磊 杨西荣

摘要：材料工程基础是高校材料科学与工程一级学科专业课程体系中一门重要的基础课程，承担着材料工程科学与材料工程技术的双重教育任务，起着承上启下、由理及工的桥梁作用。为了满足工程教育培养目标要求，能够用工程基础和专业知识解决工程实际问题，对专业课程教学大纲、教学方式提出了新的要求，本文针对无机非金属材料工程专业课程设置特点，对材料工程基础课程进行了教学改革研究与实践，取得了预期效果。

关键词：材料工程基础;教学改革;工程实践

1前言

《材料工程基础》是无机非金属材料工程专业培养方案中重要的一门专业基础课程，该课程主要讲述材料工程领域中的共性基础理论——动量、能量和质量传递的基本规律，并利用这些规律进行材料制备与生成过程的设计、工艺技术、设备选用等。课程特点是内容多，课时少;新概念多，理论性与工程性强;公式多，对高等数学、大学物理要求高。本课程在学生完成物理化学和材料科学基础等基础课程之后进行学习，主要目的是理论与实际工程相结合，从而培养出符合实际工程要求的应用型人才。此课程涉及材料概论、物理化学、材料科学基础等多门课程，对学生相关基础知识的掌握具有较高的要求。而目前来说，在本专业的教学过程中，本课程偏向于材料的组成和结构方面，而对其性能和应用方面，对于学生实践能力培养来说，目前仍有较多不足。

2《材料工程基础》教学过程中存在的问题

由于材料类学科专业的综合性、多样性和跨学科性，使得承载培养学生工程创新能力使命的《材料工程基础》课程也具有综合性和多样性的特点，很难对其内容进行明确的界定。不同高校针对其不同学科特点，其授课内容方面的差异十分明显。目前，相当一部分高校的《材料工程基础》课程主要涵盖的是流体力学、传热传质、干燥和燃烧相关内容，而我校无机非金属材料工程专业在开设《热工过程与设备》课程的基础上，本课程主要涵盖材料的组成结构、性能、制备和合成工艺方面，如何在学习基础性知识的基础上，相对于《材料科学基础》课程更能体现出其工程应用的侧重点，是本课程学习的重点。

《材料工程基础》課程具有概念多、知识面宽的特点，虽然针对无机非金属材料工程专业的学生开设，但同时覆盖到金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料各方面的性能，并同时涉及其力学性能、热性能、电性能、光学性能和耐腐蚀性能等，并对各种材料的制备方法和原理进行了介绍。本校无机非金属材料工程专业最初基于建筑材料方面开设，对于各种不同种类材料了解程度参差不齐。如何调整教学思路，提高学生学习的积极性，加强学生创新能力培养，从而培养出综合性、智能型的高素质应用型材料类人才，是目前面临的重大问题。

3教学内容和方法的改革

3.1注重课程衔接，精简重复内容

《材料科学基础》是学习《材料工程基础》的先修课程，《材料科学基础》是一本相对更为基础的课程，覆盖有材料的微观结构、晶体缺陷、变形结晶以及相图等方面的知识，主要为材料工程中的应用打下基础。而《材料工程基础》课程则在材料微观性能的基础上，重点针对其各方面性能和制备工艺开展研究。现有的一些《材料工程基础》教材中，同样也涉及到了《材料科学基础》课程中已经讲过的晶体学、材料形变等基础知识，在课程衔接中尤要注意，避免学生因为重复学习而引起的厌学情绪，同时应借此机会巩固学生基础知识，将其自然地从微观机理引入宏观性能的学习中去。

3.2设定教学主线，突出材料的实际应用

本校无机非金属材料工程专业的培养计划中，相比于《材料科学基础》的64学时，《材料工程基础》课程只有48学时，而通常使用的教材为四川大学顾宜教授主编的《材料科学与工程基础》，涵盖了材料组成、结构、制备工艺及应用的基本知识，内容非常丰富，在教学过程中必须有所取舍，将材料的性能和应用方面作为教学的主线，在此基础上穿插一些新材料和新工艺方面国内国际的最新进展，重点培养学生在工程应用方面的知识探索和理论结合能力。

3.3针对不同内容选用不同的教学方法

在教学方面，要注重学生在学习时的理解难易度，因此可以使用不同的应用型教学方法，对所讲授的内容进行归纳。比如在讲述不同材料的性能时，可以将无机非金属材料与高分子材料、金属材料的性能进行对比，而使学生很好的区分各种材料的不同性质。将相似内容放在一起既能有效压缩教学时数，又能较好区分容易混淆的知识，可通过有重点、有选择的教学，提高课堂效率，为学生自学留下充裕的时间和空间，发挥学生作为学习主体的积极性。

3.4结合工程实际和科研前沿进行教学

在课堂上积极利用多媒体技术，通过图片和视频向学生介绍材料基于其性能在工程中的应用。课件以图片和动画为主，在呈现之后给学生思考的时间，注重课件与板书的结合，将课程重点呈现在黑板上，方便学生梳理总结。另一方面，材料发展日新月异，应根据科研前沿向学生介绍材料在近年的发展，引导学生在科学研究中的创新能力，并与课本理论相结合，进一步巩固基础知识，从而培养出理论扎实、动手能力强、具有创新能力的应用型人才。

3.5考核方式多元化

针对本校教务系统中课程总成绩组成只能包括平时成绩与期末成绩，且平时成绩所占比例不超过30%的情况，对考核方式进行了重新设计。占总成绩30%的平时成绩由3部分组成：书面作业10%+文献查阅及PPT制作10%+PPT讲解与讨论10%;期末成绩由两部分组成：期中测验20%+期末考试50%。

书面作业主要是针对课堂内容布置的课下习题，熟悉基本定律与方程的应用。期中测验主要是针对流体力学部分的基本概念、基本定律与方程的物理意义、应用背景的考查，用于学生自查与教师检查前期的教学情况，并让学生对前期教学情况给出总结，以便于后期的整改与调整。期末考试题目将流体力学、传热学、传质原理与干燥、燃料燃烧四部分内容综合在一个工程应用背景中，考查学生分析与解决实际工程问题的能力。

4结论

材料发展日新月异，而《材料工程基礎》课程正是无机非金属材料工程专业学生从理论知识走向实际应用的重要关键点。授课教师应在加强理论知识教学的基础上，进一步突出工程实际应用，从而培养出社会所需的综合应用型人才。实践表明，该教学改革效果显著，提高了学生的工程实践能力。

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（作者单位：西安建筑科技大学）