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功能材料是指具有優異的物理、化學、生物、光電性質并能在其之間相互轉化的材料。根據材料的功能分類,功能材料包括電子材料、磁性材料、光學材料、生物材料、各種功能轉換材料等,涵蓋電子學、光學、生物醫學、電磁學等領域,是一門多學科交叉融合的學科。目前,高校的材料科學與工程專業基本都開設功能材料學及相關的專業課程。功能材料學涵蓋面廣、信息量大,但是一般課程的教學時數相對較少,所以多數高校都是選取幾類功能材料作為教學內容。例如華中科技大學開設的《先進功能材料》課程主要介紹光功能材料、電功能材料、磁功能材料和能源材料。本校的《功能材料學》課程實施全英語教學,雖然學生在前期已學習了全英語授課的《材料科學基礎》、《現代材料分析方法》、《材料結構與性能》等專業基礎課,能夠較好適應全英語授課的節奏和方式,但是很多學生以英語思維方式理解和掌握專業知識仍然面臨困難和挑戰,所以在教學時數有限的情況下,教學內容的優化至關重要。
1.為實現課程教學與國外接軌,同時結合功能材料領域的發展狀況和本校材料學院以能源、環境、生物材料為主的研究特色,本課程教學中選用了DeborahD.L.Chung主編的原版英文教材《FunctionalMaterials:Electrical,Dielectric,Electromagnetic,OpticalandMag-neticApplications》作為主要參考教材,同時補充BuddyD.Ratner等人編寫的原版英文教材《BiomaterialSci-ence:AnIntroductiontoMaterialsinMedicine》作為生物功能材料的參考教材,并將發表的經典論文與最新研究成果等作為補充教材。
2.由于本課程的學生已學習了大量的材料學基礎理論課程,所以教學內容以功能材料的應用為主,兼顧理論知識的鞏固。以材料設計中的“結構-性能-應用”基本思路為主線,在介紹某種功能材料的結構與性能之間關系的基礎上,著重講授功能材料的性能與應用之間的相互關系,突出實際應用案例。這樣,課程教學內容既保證學生可以鞏固功能材料學的基礎知識,又引導學生將基礎知識和實際應用結合起來,提高解決實際問題的能力。
3.為了教學內容能夠有效激發學生的學習興趣,引導學生把握功能材料領域的發展趨勢,本課程以專題形式只在壓電材料、磁性材料、光電材料、電池能源材料、生物材料等范圍內選擇幾種經典的和最新發展的功能材料及其制備新技術作為講授內容,同時引入新材料、新技術等方面的課堂討論內容。例如在講授太陽能電池材料及新技術時,除了介紹太陽能電池的工作原理、目前研究的太陽能電池材料外,結合本院開展太陽能電池材料研究的老師的科研成果,課堂討論太陽能電池材料的研究現狀和發展趨勢。
二、多元化教學方法與手段的運用
全英語教學是指用英語全程授課,讓學生在全英語環境中學習專業知識,這對學生提出了更高要求。復旦大學蔡基剛教授研究認為,具有大學英語四級水平以上的學生,具備上全英語課程的能力,關鍵在于堅持和信心[4]。目前,本專業學生在上海市及全國范圍內均為一本招生,英語整體水平較高,而且學生在前期已經學習了多門全英語授課的專業基礎課。但是,部分學生仍然對全英語課程產生畏難情緒。因此,在全英語教學中,如何提高學生對課程的興趣以幫助學生克服畏難情趣,是影響教學效果的重要因素。在近幾年的全英語教學實踐中,我們對多種教學方法和手段進行了融合運用。
1.多媒體教學,精心準備課件及教學細節。在課前精心組織教學內容,注重最新研究成果和經典功能材料的實際應用案例,力求課程內容的前沿性、實用性和趣味性。多媒體課件盡量通過圖片、表格、動畫以及視頻等資料,以直觀的方式體現教學內容,避免在幻燈片上出現大段文字,以此吸引學生的注意力,幫助其克服語言障礙。通過講授過程中放慢語速或者重點內容重復多次的方式,爭取絕大多數同學在課堂上能夠聽懂、理解,并且設置提問環節以增強學生對知識點的掌握。
2.將研究和探索的氛圍帶到課程教學中。本課程的教學內容結合了學院的研究特色,教學團隊由多名從事不同功能材料研究的科研一線教師組成,分別在其擅長的研究領域講授教學內容,同時將各自的科研成果引入教學,豐富教學內容,使教學與科研有機結合起來。增加教師本人的科研成果展示、科研故事等內容,使課程充滿研究和探索的氣氛,激發學生對課程內容和功能材料研究的興趣。
3.開展當前研究熱點和最新研究成果的課堂討論。通常學生對研究熱點和最新研究成果都比較感興趣。例如在講授目前非常熱門的石墨烯材料時,教師提前給學生布置討論題目:石墨烯材料具有非常優異的電導、機械強度、韌性等性能,那么這類材料的應用領域在哪里?在課堂上,教師在講授完石墨烯材料的結構與性能關系后,在輕松的氛圍下開始課堂討論。這樣的教學方式不僅有利于調動學生主動參與的積極性,而且可以培養學生獨立思考和分析判斷問題的能力以及交流、討論、合作的熱情和能力。
4.注重學生課前預習和課后知識鞏固。全英語教學實踐中,學生的課前預習對提高課堂教學效果非常重要。為了讓學生的課前預習有的放矢,教師在課程開始前將課件放在課程網站上,讓學生根據課程進度表提前下載課件并配合英語參考教材預習,避免了英語參考教材信息量大、學生預習無從下手的情況。通過預習,學生可以熟悉課堂的教學內容以及專業詞匯,盡量避免因為課程內容和詞匯生疏帶來對知識點的理解困難,有助于學生跟上教師授課節奏,提高課堂教學效果。而對學生課前預習要求的檢查和督促則通過教師課堂隨機測驗、點名提問等方式進行,并且將結果計入平時成績。另外,為了進一步鞏固課堂所學知識,每個專題授課結束后都會通過布置作業來引導學生對所學內容和知識點進行回顧。對學生課后作業完成情況的檢查則通過作業批改、在課堂上問答的互動方式進行,標準解答定期上傳至課程網站,以便學生加深對課程內容和知識點的理解和掌握。同時,本課程還設置課后輔導答疑環節,學生在每周的固定時間可到教師辦公室接受答疑輔導。
三、課程教學評價體系的建立
關鍵詞:建筑外墻;保溫;節能;材料;施工技術
1 引言
隨著國民經濟的快速發展,人民生活水平的提高,人們對于住房的消費需求,也在快速增長,據有關的數據顯示,我國當前的房屋建設規??胺Q世界第一。目前,全國房屋數量有400億m2左右,僅去年一年房屋竣工面積是19.7億m2,這幾年差不多都接近這個數字。而據預測,到2010年我國房屋總建筑面積將達到519億m2,其中城市171億m2。然而截止到去年,我國節能建筑的總面積還只有2.3億m2,在每年的房屋竣工面積當中節能建筑只占3%左右,也就是說有97%屬于高耗能建筑,我國是人均資源短缺的國家,能源緊缺是制約我國經濟發展的主要矛盾。因此,建筑節能就成為緩解我國能源緊缺矛盾,改善人民生活質量,減輕環境污染,實行可持續發展戰略目標的關鍵一環,推廣建筑節能將是我國發展住宅建設的一項長期國策。目前,外墻保溫技術已日益成熟,主要有內保溫,外保溫,內外混合保溫,夾心保溫等方法,下面就這幾種方法進行論述。
2外墻內保溫技術分析
外墻內保溫就是在外墻的內側使用苯板,保溫砂漿等保溫材料,從而使建筑達到保溫節能作用的施工方法。該施工方法具有施工方便,對建筑外墻垂直度要求不高,施工進度快等優點。在2001年外墻保溫施工中約有90%以上的工程應用內保溫技術。然而,外墻內保溫所帶來的質量問題也隨之而來。外墻內保溫的一個明顯的缺陷就是結構冷(熱)橋的存在使局部溫差過大導致產生結露現象。
另外,在冬季采暖,夏季制冷的建筑中,室內溫度隨晝夜和季節的變化幅度通常大約(10℃左右),這種溫度變化引起建筑內墻和樓板線性變形和體積變化也不大。但是,外墻和屋面受室外溫度和太陽輻射熱的作用而引起的溫度變化幅度較大。當室外溫度低于室內溫度時,外墻收縮的幅度比內保溫熱體系的速度快;當室外溫度高于室內氣溫時,外墻膨脹的速度高于內保溫隔熱體系。這種反復形變使內保溫隔熱體系始終處于一種不穩定的墻體基礎上,在這種形變應力反復作用下,不僅使外墻易遭受溫差應力的破壞,也易造成內保溫隔熱體系的空鼓開裂。內保溫影響居民的二次裝修,內墻懸掛和固定物件也容易破壞內保溫結構。內保溫在技術上的不合理性決定了其必然要被其它保溫方法所替代
3內外混合保溫技術分析
內外混合保溫,是在施工中外保溫施工操作方便的部位采用外保溫,外保溫施工操作不方便的部位做內保溫,從而對建筑的保溫的施工方法。從施工操作看上,混合保溫可以提高施工速度,對外墻內保溫不能保護到的內墻,板同外墻交接處的冷(熱)橋部分進行有效的保護,從而使建筑處于保溫中。然而,混合保溫對建筑結構卻存在著嚴重的損害。外保溫做法部位建筑物的結構墻體主要受室內溫度的影響,溫度變化相對較小,因而墻體處于相對穩定的溫度場內,產生的溫差變形應力也相對較??;內保溫做法部位使建筑物的結構墻體主要受室外環境溫度的影響,室外溫度波動較大因而墻體處于相對不穩定的溫度場內,產生的溫差變形應力相對較大。
局部外保溫、局部內保溫混合使用的保溫方式,使整個建筑物外墻主體的不同部位產生不同的形變速度和形變尺寸,建筑結構處于更加不穩定的環境中,經年溫差結構形變產生裂縫,從而縮短整個建筑的壽命。工程保溫做法中采用內外保溫混合使用的做法是不合理的,比作內保溫的危害更大,該方法已很少使用。
4 復合夾心保溫技術分析
復合夾心保溫墻體,是在施工中將墻體分為外葉墻與內葉墻,中間填充保溫材料,(一般為EPS板、容重18kg/m3~20kg/m3)一種施工方法。從施工操作上看,該方法具有施工方便,保溫效果可靠受溫差影響較小,產生的溫差變形應力也相對較小等優點,該方法可有效的解決保溫墻體外墻裝飾面開裂,裝飾材料脫落等技術難題,同時相對于外墻外保溫來說,建筑物的防火性能有顯著的提高。鑒于以上優點,局部地區仍大量使用。但該技術同樣存在一些缺陷,如建筑物細部、節點、保溫處理難度較大;不利于建筑物后期維護,維修。就青海省而言,節能工程設計使用年限為25年,而結構設計年限為50年,由于內外葉墻將保溫層封閉,如夾心保溫層老化達到使用年限,將無法替換維修,另外一點,內外葉墻之間靠穿過保溫層的拉結件連結,抗震性相對較弱,抗震等級高的地區不宜采用該方法,。
5外墻外保溫技術分析
5.1技術成熟,施工方法多種多樣,適于各類建筑比較成熟的有EPS板及EPS模塊外墻外保溫技術,噴涂硬泡聚氨酯外墻保溫技術,膠粉EPS顆粒保溫漿料外墻保溫技術及粘貼保溫復合飾面板保溫技術等,各類方法使用方法簡便,可靠性高,同時有成熟的驗收規范。
5.2適用范圍廣。外保溫不僅適用于北方需冬季保溫地區的采暖建筑也適用于南方需夏季隔熱地區的空調建筑。即是用于新建建筑,也適用于既有建筑的節能改造。
5.3保溫效果明顯。由于保溫材料置于建筑物外墻外側,基本上可以消除在建筑物各個部位的“熱橋”影響。從而充分發揮了輕質高效保溫材料的效能,相對于外墻內保溫和夾心保溫墻體,它可使用較薄的保溫材料,達到較高的節能效果。
5.4保護主體結構。置于建筑物外側的保溫層,大大減少了自然界溫度、濕度、紫外線等對主體結構的影響。隨著建筑物層數的增加,溫度對建筑豎向的影響已引起關注。國外的研究資料表明,由于溫度對結構的影響,建筑物外向的熱脹冷縮可能引起建筑物內部一些非結構件的開裂,外墻采用外保溫技術可以降低溫度在結構內部產生的應力。
5.5有利于改善室內環境。外保溫不僅提高了墻體的保溫隔熱性能,而且增加了室內的熱穩定性。它在一定程度上阻止了雨水等對墻體的浸濕,提高了墻體的防潮性能,可避免室內的結露,霉斑等現象。因而創造了舒適的室內居住環境。
6保溫材料的選擇總則
6.1墻體節能工程采用的保溫材料,其導熱系數,表現密度抗拉強度,抗壓強度或壓縮強度,燃燒性能應符合設計要求。
6.2粘結材料的粘結強度;耐堿玻纖網格布的力學性能,抗腐蝕性,必須達到國家規范及設計要求。
a.保溫材料的選擇?,F施工的建筑中,保溫材料的使用以擠密苯板、聚苯板、聚苯顆粒保溫材料為主。擠密苯板具有密度大,導熱系數小等優點,它的導熱系數為0.029w(m.k)而抗裂砂漿的導熱系數為0.93w(m.k)兩種材料的導熱系數相差32倍。而聚苯板的導熱系數為0.042w(m.k)同抗裂砂漿相差22倍。因此擠密苯板與聚苯板相比抗裂能力弱于聚苯板。聚苯顆粒為主要原料的保溫隔熱材料,由膠粉料和膠粉聚苯顆粒做成。膠粉材料作為聚苯顆粒的粘結材料,一般采用熟石灰-粉煤灰-硅粉-水泥為主要成分的無機膠凝體系。該類材料的導熱系數一般為0.06w(m.k),與抗裂砂漿相比相差16倍。b.增強網的選擇。玻纖網格布作為抗裂保護層軟賠進的關鍵的增強材料,在外墻外保溫技術中的應用得以快速發展。一方面它能有效的保護層的拉伸強度。另一方面由于能有效分散應力,將原本可以產生的裂縫分散成許多較細裂縫。從而形成抗裂作用。由于保溫層的外保護開裂砂漿為堿性。玻纖網格布的長期耐堿性對抗裂縫就具有了決定性的意義。c.保護層材料的選擇。由于水泥砂漿的強度高、收縮大、柔韌性變形不夠,直接作用在保溫層外面,耐候性差而引起開裂。為解決這一問題,必須采用專用的抗裂砂漿并輔以合理的增強網,并在砂漿中加入適量的纖維。d.無空腔構造提高體系的穩定性。在采用聚苯板作外保溫的設計中。保溫層主要承受的是重力和風壓。由于聚苯板強度的限制,使保溫層開裂甚至脫落。為了提高保溫板的強度,應盡可能提高粘結面積,采用無空腔以滿足抗風壓破環的要求。
7外墻體外保溫施工要點
7.1施工工藝。當基層墻體施工并驗收合格后,就可以進行保溫層施工,其具體施工工藝為:清理、找平基層彈、掛控制線安裝、找平底端托板檐材料工具準備配粘結膠漿粘結翻包網格布粘貼苯板檢查校平填塞板縫打磨找平安裝裝飾線條(用苯板制成)或分格縫釘錨固定保溫層驗收。
7.2施工要點。施工工藝看起來十分簡單,但實際上操作起來卻十分復雜,在要求材料質量合格的前提下,對實際操作施工人員也要求具有一定技術水平和責任心。否則,將直接影響整個體系的質量。
7.3保護層施工要求。保護層做法一般為“一布二漿”。在有加強要求的部位為“兩布三漿”。保護層施工時應先鋪設翻包網格布和加強網格布,然后進行墻面標準網的施工,墻上容易碰撞的陽角、門窗洞口及不同材料基體的交接處等特殊部位應采取加強措施。
8結論
雖然近年來隨著建筑業產業規模、產業素質的發展和提高,我國建筑技術水平在不斷提高,尤其是一些單項技術已躋身世界先進行列。但從整體上看,目前我國建筑技術的水平還比較低,建筑業作為傳統的勞務密集型產業和粗放型經濟增長方式,沒有得到根本性的改變,在建筑工程領域如何加快科技成果轉化,不斷提高工程的科技含量,全面推進施工企業技術進步,促進建筑技術整體水平提高的唯一的途徑就是緊緊依靠科技進步,將科學的管理和大量技術上先進、質量可靠的科技成果廣泛地應用到工程中去,應用到建筑業的各個領域。建筑外墻保溫是近年來新興的施工方法,由于內保溫、混合保溫等方法在設計中的缺陷,建議采用外保溫,并按照逐層漸變,柔性釋放應力的原則,選擇材料及施工方法,以達到保溫、抗裂的目的。同時應大力發展和更新節能材料,使外墻保溫技術得到更好的發展,更好地發揮其作用,從而真正地實現建筑節能。
參考文獻
[1]外墻保溫應用技術[M].北京:中國建筑工業出版社,2005.
[2]張其英.外墻保溫技術及節能材料[J].民營科技,2007,(07).
[3]賀斌,周棟.談外墻保溫的技術與材料[J].黑龍江科技信息,2007,(11).
卓越工程師計劃的宗旨是儲備一批戰略工程人才,特別是能夠適應戰略性新興產業特點的一線工程人才。卓越工程師人才培養目標應當明確定位到為什么樣的企業輸送什么樣的人才。長三角地區的光電材料類新興產業密集,相關工程人才需求量大。由此,本地區卓越工程師的培養應當重視為光電功能材料類戰略性新興產業提供人才儲備。在信息社會高速發展的今天,社會關系錯綜復雜,大學生也常常會走冤枉路,偏離專業的軌道。為鼓勵大學生就讀光電功能材料專業,政府應當從頂層政策設計上著手統籌,如適當加大教育投入,以用于光電材料類的本科教學、提供相應工程實踐和培訓機會等。在大學教育層面,筆者認為可以興趣帶動大學生求知的主觀能動性,將課堂教學與光電產業實際應用結合起來,通過工程類前沿課程的開設和實踐,讓學生充分感受到學以致用的樂趣,建立光電功能材料專業在本地區就業的優勢。在避免照本宣科的同時,要讓光電材料類專業的大學生從內心認可這個專業,愿意堅守本地區行業發展的前沿。
二、以行業標準為準繩,培養專門化工程人才
光電功能材料發展迅猛,新技術、新工藝層出不窮?,F代大學生求知欲強、可塑性高,這為培養光電功能材料的創新型人才提供了條件。結合行業發展特色和大學生成長的特點,培養一批具有行業認證資質的卓越工程師將為光電功能材料戰略性新興產業發展打下堅實基礎。因此,光電材料類卓越工程師的培養應從低年級大學生開始,要以學科型社團活動、學科技能訓練、大學生科技創新、工程技能競賽等為主要載體,逐步滲透光電產業需求,為在校大學生奠定工程化專業素養的基礎。到了高年級階段,大量光電材料類專業知識充實課堂,大學生有更多機會接觸光電材料專業,了解光電材料的實際應用。在深化專業知識學習的同時,要鼓勵大學生緊扣光電功能材料的發展需求,以行業為依托,考取光電材料工程師、技術員、材料研發師等光電材料類職業技能證書,獲得相關技能許可,力爭在畢業伊始就具備直接上崗的能力。培養出一批上手快、業務精的一線工程師,可以大大提升光電功能材料類企業的用人效率,降低成本。
三、以企業實踐為補充,推進校企聯合雙軌制人才定制培養
戰略性新興產業卓越工程師的培養,歸根結底是為了給本地區戰略性新興企業提供必要的人才。而傳統教學模式的弊端在于與企業需要脫節。在光電功能材料行業迅猛發展的大背景下,這樣的矛盾更為突出。推進校企聯合雙軌制教學與實踐,將光電功能材料卓越工程師的培養融入校企協同培育的大平臺,實現為企業培養光電材料類卓越工程師,是解決這個矛盾的方案之一。具體而言,在校企雙軌制教學實踐中,企業方應當選派經驗豐富的技術和管理人員參與教學大綱、專業實踐環節等人才培養計劃的制訂,參與畢業設計(論文)指導,定期為本科生講授光電材料類企業在產品研發、實際生產、工程運作等環節的知識,讓大學生體會生產、銷售的綜合性與復雜性。高校應當選派具有實踐經驗的教師帶領學生進駐企業,參與光電功能材料企業的工業化生產甚至頂崗實習。教師通過現場指導,讓學生將書本理論與生產實踐結合起來,使學生更好地認識和檢驗企業工程師在校講授的內容。校企雙軌制工程實踐教學能優化配置校企資源,體現雙方的優勢,有助于光電功能材料卓越工程師的培養。
綜上所述,戰略性新興產業卓越工程師的培養應當立足本地區新興產業,強化工程能力和創新能力的培養,鼓勵學生參加社會考證和行業認證,踐行校企聯合雙軌制教學。這樣才能為本地區戰略性新興產業打造一批上手快、業務精的卓越工程師,才能更好地服務我國產業結構轉型,提升光電功能材料戰略性新興產業的核心競爭力。
作者:周鼎 王占勇 徐家躍 單位:上海應用技術大學材料科學與工程學院
參考文獻:
[1]李曉強,孔寒冰,王沛民.部署新世紀的工程教育行動———兼評美國“2020工程師”《行動報告》[J].高等工程教育研究,2006(4):14-18.
一、無機固體功能材料實驗室硬件基礎設施的規劃與建設
吉林化工學院材料科學與工程專業始建于理學院,2013年統編入新成立的材料科學與工程學院。作為一個新專業,需要從教學環境、教學設施、實驗場地等多方面籌備和建設。實驗室的硬件建設很重要,沒有恰當先進的實驗設備,就無法保證高質量的實驗教學課程,無法讓學生更好地接觸材料科學領域發展的前沿課題。無機固體功能材料,同樣離不開材料的四個基本要素:制備與加工、組成與結構、性質、使用性能。為此,我們規劃與建設的無機固體功能材料實驗室,涵蓋了材料合成實驗室、材料加工實驗室、測試分析實驗室、金相實驗室、XRD測試與結構計算實驗室。為無機固體功能材料實驗室提供實驗場地,科研儀器和教學研究素材等。依托我校材料科學與工程研究中心,建立起包含有球磨機、水熱反應設備、旋涂機磁控濺射儀等設備,可開展高溫固相及水熱等液相合成方法用于材料合成的材料合成實驗室;包含有液壓機、拋光儀、馬弗爐等設備的材料加工實驗室;依托材料中心的X射線衍射測試分析儀、掃描電子顯微鏡及原子力顯微鏡、紅外測試光譜儀、介電阻抗分析儀等大型實驗設備以及依托學校本專業購置的固體比表面積分析儀、電化學工作站等實驗測試設備,建立起能針對無機固體功能材料進行結構、組織成分分析以及材料性能測試的材料測試分析實驗室;此外我們依托學校購置了數臺計算機,并配有MSModeling晶體結構計算模擬軟件,聯合XRD實驗設備,建立了XRD測試與結構計算實驗室。在此基礎之上,我們按實驗室的建設,設計并規劃購置實驗室通風櫥及實驗臺等基礎設施,目前也已順利投標,在年底即將投入使用。另一方面,師資隊伍的建設也是實驗室建設的關鍵。師資隊伍是實驗室建設的靈魂[2]。我院領導高瞻遠矚,于2013年成功引入兩位無機固體功能材料方向青年教師,協助并組織材料科學與工程專業無機固體功能材料專業方向的建設。沒有好的師資,沒有好的實驗項目,創造不出好的實驗條件,帶不好實驗課程。所以必需有一支踏實進取、有實力的年輕有力的師資隊伍。以材料學院院長為學科帶頭人的師資力量正逐漸擴大。因此,為完善實驗室的基礎硬件建設不僅需要引進先進的科學儀器設備為學生們開闊視野、培養專業技能,同時也需要加強師資隊伍建設,引進和發展高水平人才教學和科研骨干,更好地開拓本實驗室的學科特色和功能。
二、完善實驗教學內容
材料科學與工程專業以無機固體功能材料方向為專業培養特色。在實驗教學內容上,根據材料科學與工程專業的培養要求,針對材料科學與工程專業不同年級學生的理論基礎水平,設計開展多層次、多角度的實驗課程,包括材料無機化學實驗、材料科學基礎實驗、材料化學實驗及材料科學專業實驗等實驗教學內容。為實現材料科學專業的人才培養特色,在基礎實驗材料無機化學實驗中為學生安排基礎玻璃工操作、高精密天平的使用、多種化學藥品溶液的配制等基本功操作訓練的實驗內容,同時設計和帶領學生練習五水合硫酸銅晶體的制備、粗食鹽的提純等實驗,不僅使學生將高中以及大學化學學習的基本內容與實踐很好地結合起來,同時也為后續實驗課程打下良好實驗操作基礎。在材料科學基礎實驗與材料化學專業實驗中,注重專業培養特色,為學生設計并開展具有專業特色的水熱法、共沉淀法等基礎固體材料合成方法,合成包括具有鈣鈦礦型、尖晶石型等復雜結構的無機固體功能材料;在稀土摻雜母體鈦酸鋇介電陶瓷材料的合成與表征綜合實驗中,借助吉林化工學院材料研究中心實驗室的實驗平臺,實驗進展順利,鍛煉了學生系統的科研工作思想、動手能力及分析解決問題的能力,得到了良好的效果。在材料科學與工程專業實驗中,我們設計安排了“傳統高溫固相合成方法合成無機固體功能材料及表征”的開放性實驗,在學生查閱文獻及相關參考資料的基礎上,自主進行實驗設計及操作,鍛煉學生的自主動腦及動手能力。實驗內容的設計包括實驗室硬件設備及學生培養需要等多方面的考量。目前實驗內容已基本成型并順利開展,為適應學科發展及學生培養方向,實驗內容還將進一步完善。
三、完善教學手段,設計考核方式
學校在教育思想定位中能否堅持以學生為主體,以教師為主導,以能力為根本,是提高教學質量的前提,是檢驗教學成果的標準,是學校發展成敗的關鍵[3]。在實驗教學中,同樣要本著以學生為主體,教師為主導的原則。積極發揮教師的主導作用,做好課前準備及課堂講授工作[4]。在實驗課備課中,首先要熟悉實驗講義,做到“我與他相識,我請他跳舞,他在我心中”的三個境界,講實驗講義與所講專業理論課融會貫通,明確實驗目的;其次要做好實驗準備工作,即做好預實驗。在學生進入實驗室開展實驗前,教師必需做好預實驗工作,細化實驗步驟,積極發現并解決實驗過程中可能出現的問題,做好實驗記錄。在講授實驗課程時,做好課程導入,調動學生的學習動手興趣。在實驗課進行過程中,注意發現總結學生實驗操作過程中存在的問題,及時指導學生改正。
在教與學的關系中,教師的教為外因,學生的學為內因。實驗前規定學生做好實驗預習工作,并寫好預實驗報告。在預習的過程中,讓學生自己提出問題,“學起于思,思源于凝”,學生自主提出的問題往往會帶來更好的學習效果。在實驗過程中,隨著實驗的進行,教師要及時提出適時地發現問題并提出問題,同時學生遇到問題時,要讓學生積極自主解決問題。努力培養學生從“要我學”向“我要學”的過程積極轉變[6]。實驗課程的考核分為三個部分。第一部分為學生實驗預習的效果,占總成績的10%,第二部分為學生實驗操作成績,占總成績的20%,第三部分為對實驗的總體理解學習成果,以課堂提問及實驗報告的形式進行考核,占總成績的70%。部分實驗課程安排開放型實驗,運用已學的實驗及理論知識制定具體要求,由學生自行選題,在規定時間內進行實驗方案設計并實施。最后以論文形式結課。綜合評定學生成績。調動學生學習積極性,培養學生自主解決問題能力及創新能力。
四、結語
楊x老師,九三學社社員,博士學位,教授,天津大學材料學院新能源材料研究所副所長。作為一名教學科研并重的青年骨干教師,楊靜老師入校以來一方面潛心科學研究,另一方面注重教書育人,在科研、教學與人才培養、學科建設及實驗室管理等方面均有突出貢獻。
科研方面
作為負責人,楊靜老師先后承擔國家自然科學基金面上項目、青年基金等國家及省部級科研項目7項。作為主要參加人,在研973計劃子課題1項(第1參與人),完成863計劃項目1項。在Nature Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Phys. Rev. Lett.等國際著名學術期刊發表SCI論文40余篇, SCI他引706次。論文被Nature、Nature Phys.、Chem. Rev.等國際頂級學術期刊發表的綜述論文多次正面引用。國家自然科學基金委《Science Foundation in China》、《天津日報》頭版分別以“A top-down strategy towards monodisperse colloidal quantum dots”、“天大首創量子點合成新工藝”為題,相繼報道了本人的工作。以通訊作者參與編寫出版首部激光合成納米材料英文專著一部(Pan Stanford出版社)。申請發明專利12項,已授權5項。榮獲2015年度天津市自然科學一等獎(排名2)。入選教育部“新世紀優秀人才”計劃、天津市“青年科技優秀人才”計劃、天津市“131創新人才培養工程第二層次人選”、天津大學“北洋青年學者”和首批“北洋青年骨干教師”。 2014受邀在澳大利亞舉行的第8屆先進材料加工國際會議上作邀請報告,受邀擔任第3屆優秀青年材料學家國際會議分會主席并作邀請報告。2012-2015年三次參加“清華-天大-華理-上硅所材料學科青年教師研討會”并作口頭報告;2015年參加首屆京津冀青年科學家論壇并作口頭報告。2011年赴美國伯克利勞倫斯國家實驗室、萊斯大學和伊利諾伊理工大學進行學術交流。2013年赴淄博與南澳大學、美國弗吉尼亞理工大學來訪教授探討相關科研合作項目,并作口頭報告。同時,擔任國家自然科學基金函評專家、Frontiers期刊審稿編輯。
教學、人才培養方面
本科生教育教學方面。主講學院“六大平臺課程”之一、專業核心課“材料現代研究方法”,于2009年獲國家級精品課程,2014年獲國家級精品資源共享課,2015年加入“課程質量提升計劃課程”(排名2),參與“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材《材料分析方法》編寫,撰寫2個章節(2014年出版)。同時承擔本科生跨專業選修課“材料進展前沿”、“納米材料與技術”課堂教學,以及“材料科學基礎實驗”的實踐教學工作。2011年9月協助德國薩爾大學Springborg教授開展全英文授課。先后指導本科畢業設計15人,其中1人作為共同作者在國際著名學術期刊Nature Commun.上發表研究論文。指導天津市大學生創新訓練項目2項。2015年受聘“師昌緒榮譽學位計劃”導師。先后擔任09級金屬、13級功能材料專業本科生班主任,并榮獲院級優秀班主任稱號。
研究生教育教學方面。新增開設材料學專業碩士生學位課“材料熱力學”和選修課“半導體光電材料基礎”,形成了“以科研為導向、開放教學、自主學習”的教學模式。其中,“半導體光電材料基礎”于被首批確定為研究生數字化教學“開放課程”,獲“開放課程”建設三等獎、天津大學優秀教學成果二等獎、全英文課程建設立項。獨立指導碩士生7人,已畢業3人。先后協助指導碩士生17人,博士生10人。
學科、實驗室建設、管理等方面
作為新能源材料研究所副所長,參與新增功能材料專業建設,承擔本研究所科研管理及日常事務性工作。作為天津大學第十一屆學位評定委員會第四分委會委員,參與碩士生培養方案修訂和課程改革、學位授予點自評、指導教師崗位選拔辦法制定等。參與材料學院競爭力提升項目“材料學科競爭力提升的研究與實踐”。參與天津市材料復合與功能化重點實驗室建設。此外,在院、系各項工作中也起到骨干帶頭作用,例如:參與制定材料學院“985工程”2010-2020年總體規劃及2010-2013年建設規劃,以及材料學院“985工程”(2010-2020年及2010-2013年)改革方案;承擔學院赴美交流學生英語面試、學院宣傳冊和碩士研究生培養方案英文版校訂等工作;多次擔任材料學院大學生科技立項評審評委、博士生論壇評委等。
2015年榮獲天津大學第二十一屆十佳杰出青年(教工)、天津大學校級“三八紅旗手”等榮譽稱號。作為九三學社天津大學第六屆委員會委員、九三學社天津大學委員會青年工作委員會副主任,承擔組織、宣傳等社務工作,并于2015年榮獲九三學社天津市委員會優秀社員稱號。
學生感言:
(1)您總是時時刻刻的督促著我們,生活上體貼入微,實驗上您敢于放手,積極調動我們自己的主觀能動性,肯定、鼓勵我們,諄諄善誘。春風化雨,大愛無言,您是我們心中最優秀的導師。
關鍵詞:復合材料;教學改革;實訓環節;教學方法
為了克服傳統灌輸式、填鴨式教學模式的弊端,積極響應教育部的高校本科生教學模式改革號召,專注于培養動手能力強、理論結合實踐、高水平、綜合素質的新世紀人才,許多高校的諸多專業課程都在進行教學模式改革。我校材料科學與工程專業為寬口徑的大專業,主要培養無機非金屬材料方向的畢業生?!稄秃喜牧稀纷鳛楸緦I的一門必修課,這門課程涵蓋知識點很多,包括聚合物基復合材料、金屬基復合材料和陶瓷基復合材料等各個領域的基礎知識、制備工藝和實際應用[1]。該課程對于擴大學生的專業知識面、提升學生的專業知識和實踐技能具有重要的理論指導作用。針對目前該課程教學中存在的一些問題,本文提出了《復合材料》教學改革的一些方案和措施。
1課程的主要內容和培養目標
《復合材料》是材料科學與工程專業本科生的基礎課、必修課,也是本科畢業生從事材料、復合材料等相關工作、科研、工程應用的必備課程。本課程主要講授常見復合材料的分類、加工制備技術及應用背景,如聚合物基復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料、水泥基復合材料和納米復合材料等。在畢業設計、科研實踐中掌握上述幾種復合材料的制備及工藝技術,是材料類專業畢業生能夠勝任本專業工作的基礎和保障。這門課程的培養目標是理解復合材料的界面優化設計及界面作用機理,掌握復合材料的種類和制備工藝方法。了解復合材料界面及性能測試表征方法,學會分析材料研究和生產中的復合材料如金屬基、聚合物基、陶瓷基、水泥基復合材料及納米復合材料的成分、組織形貌和結構性能,并能夠適當的調整配方或改進制備工藝最終實現目標所需的力學性能或特殊功能。
2教學中發現的問題
《復合材料》課程內容繁多,涉及三大類材料金屬、無機非金屬和聚合物的配方、加工、性能及應用,涉及到大量的增強材料、基體材料制備工藝參數和配方,使得學生難于尋找重點內容,學習起來很難抓住重點,接收效果差。另外,學生也不清晰自己將來所面對的就業方向。因此,很有必要讓學生自己動手查閱感興趣的復合材料及相關產品,增強對某一材料產品及其知名企業的了解。在加深對這門專業課的認識和理解的同時,知道自己感興趣的行業和就業方向[2-3]。這門課程一般期末考試成績權重大于80%,平時成績占的比重很小。因此,學生缺乏主動的學習意識,學生對于瑣碎繁雜的知識點理解起來也很吃力,上課時容易產生懈怠的情緒、玩手機、精神溜號等現象。多年的教學經驗發現:學生期末時候考前突擊,只會應付期末考試,只求分數不求甚解,學生對知識的掌握不扎實、不系統,影響后續課程的學習效果和專業技能的培養。學生雖然經過突擊性理論學習,但是仍然缺乏專業的實踐、應用能力,不能學以致用。學生往往考完試后再問就什么也答不上來,遇到一些實際應用問題也不能馬上想起課本上的理論知識體系。這些現象的根本原因在于學生缺少對知識點所對應的實踐、范例的了解。
3《復合材料》課程的教學改革措施
3.1以工業產品、科研信息為導向,加深學生對不同類型復合材料的深入理解
本課程涉及到金屬基、聚合物基、陶瓷基、水泥基復合材料及納米復合材料等理論方面的內容,理論較深奧、知識面廣、內容概念復雜,學生在學習過程中會遇到許多問題。在教學中充分考慮到知識面的拓寬和不同復合材料應用之間的相互關系,注重產品應用開發為導向,對復合材料的理論配方、制備工藝、性能要求、開發新產品的思路等方面的進行強化,在保持課程系統性的前提下,對一些次要的偏理論的內容適當刪減。著重對近期出現的新型復合材料在結構材料和功能材料領域的應用實例進行介紹。通過引入實際產品和工業化生產問題,促進學生深入理解每種復合材料的基礎知識和應用前景[4]。將目前與課程有關的科研動態帶入課堂,讓課程有足夠的吸引力。如講述通過介紹阻燃電纜護套料配方及工藝讓學生深入聚合物基復合材料的加工原理和應用場合;通過介紹現有的鋰電池正極材料讓學生了解碳基復合材料以及納米復合材料的應用;還有近期Science、Nature等頂級期刊發表的最新納米尺度金屬的偽彈性、功能材料,碳納米管、石墨烯的微觀尺度研究及其在復合材料、功能材料中的最新應用。這些科研實例的講解可以激發學生的科研熱情,調動學生的學習積極性。
3.2以查找和閱讀期刊文獻為導向,培養學生的主動學習意識
每一章節都給學生布置一定數量的關鍵詞、主題詞,讓學生去期刊網或外文電子資源網站查閱相關章節關鍵詞的期刊論文或發明專利,填寫文獻資料統計表。每個學生都要在課堂講解文獻,學生需要提問互動。通過這種能力培養,加深學生對某一復合材料的了解同時,也鍛煉學生的查閱文獻能力、閱讀能力和課堂表達能力,發揮互動、讓更多同學參與到課題討論中,從興趣和討論中掌握復雜的知識點。“學生講,教師聽”的這種新模式可以增加教學互動效果,課堂上適當增加學生匯報文獻、專利的內容,可以增進師生的相互交流、相互影響。這種方法可以活躍課堂氣氛,加深學生對所學知識的理解,激發學生的創新意識和獨立思考能力,顯著提高課程的教學效果。培養學生一絲不茍、精益求精的學習和科研精神。
3.3增加學生的課外實訓環節,讓學生到實驗室動
手參與復合材料的設計和制作除了課堂教學以外,還可以以材料生產和應用中的實際問題出發,培養學生的動手實踐能力和團隊協作意識。增加學生的課外實訓環節,培養學生從發現問題、提出問題到解決問題的能力,真正意義擺脫課本的死知識[5]。要求老師到實驗室親自指導,讓學生到實驗室親自動手參與某些復合材料的設計制備,要求每組學生實踐不少于7個工作日,自己動手完成一個小實驗,在課堂上互相交流自己的所學、所做、所感,是如何將文獻知識轉化為直接的功能或結構材料并實現其應用價值。讓學生親手參與實驗設計和制作可以提高學生的主動性,再次回到課堂后能夠更深刻聽講,認識到課本上基礎知識的重要性。逐漸培養學生從提出問題,到尋找解決問題思路,最終解決問題的能力。實訓結束后最終以實驗報告形式上交并考核。這種實訓環節可以在培養學生的應用技能的同時,培養學生團隊協作意識,激發學生的課外學習熱情。加強學生對知識的理解,提高對課本知識的應用能力,避免“讀死書、死讀書”。
4《復合材料》課程的教改考核及預期效果
該課程在增加課堂文獻講解、答辯和課外實訓環節后,期末考核時弱化期末考試成績的比重,側重上課過程中文獻講解、答辯和課外實訓的考核,即增加平時成績的權重。具體成績比例可以調整如下:(1)期末考試分數:占考核總成績的50%。(2)文獻調研、講解、討論環節分數:每名學生不少于兩次文獻調研、講解、討論,共計占總成績的30%,其中文獻整理情況10%、課堂講解10%和回答問題10%。加分條件:學生查閱參考文獻可以查閱英文文獻,考察學生對英文文獻的理解,根據實際情況給予加分0.5~1分;課堂講解文獻后能夠準確回答課堂老師或同學提出所有問題的學生得滿分。(3)課外實訓環節分數:兩次實驗占總成績的20%,其中兩次實訓過程中的動手實驗及實驗報告各占10%。通過在《復合材料》課程教學中增加文獻講解和課外實訓環節進行教改,改革后的保守目標是:100%學生能系統掌握查閱期刊文獻和發明專利的方法,并且能夠讀懂科技論文的核心研究思想和理論內涵;90%的學生應能掌握課程重點知識,熟悉課本知識中的某種復合材料的制備方法和應用實例;20%學生能掌握英文期刊文獻的查閱能力并且能夠讀懂英文文獻含義,具備書寫科研論文的基本素質和功底。上述比例都以學生總數為基數,各部分不互相獨立,存在相互重疊。希望通過任課教師和學生的共同努力,最終實現由大學的應試教育到應用型人才培養的轉變。
5結語
作為一門材料類專業本科生的必修課,《復合材料》對于增加學生的知識面和了解專業方向具有重要作用。因此,這門課程的學習效果影響畢業生的綜合素質和專業技能。作者針對平時教學中的一些問題,如上課死氣沉沉,學生玩手機,期末考試突擊復習等現象提出了一系列教改方法,主要是增加課堂上的工業產品、科研信息吸引學生的興趣,增加文獻講解、答辯環節和課后的實訓環節來弱化期末考試成績的權重,這樣來督促學生主動學習并且能夠活躍課堂互動,通過課外實訓環節提高學生的實踐技能和對基礎知識的應用能力。通過教師和學生的共同努力實現由應試教育到應用型人才培養的轉變,進一步提升畢業生的專業技能和綜合素質。
參考文獻
[1]周曦亞.復合材料[M].北京:化學工業出版社,2005:1-225.
[2]馬慶宇.復合材料概論課程教學改革初探[J].石家莊職業技術學院學報,2011,23(4):53-55.
[3]楊繼年,丁國新,王周鋒,等.《復合材料概論》課程的教學設計與實踐[J].廣州化工,2015,43(3):167-168.
[4]張俊珩,李婷,程娟,等.《復合材料》課程教學改革探索與實踐[J].廣東化工,2015,42(22):197-199.
參考文獻
[1]梁瑞冰,孫琪真,沃江海,劉德明.微納尺度光纖布拉格光柵折射率傳感的理論研究[J].物理學報.2011(10)
[2]錢銀博.基于SOA的長距離無源光網絡理論與實驗研究[D].華中科技大學2010
[3]趙攀,隋成華,葉必卿.微納光纖構建M-Z干涉光路進行液體折射率變化測量[J].浙江工業大學學報.2009(03)
[4]李宇航,童利民.微納光纖馬赫-澤德干涉儀[J].激光與光電子學進展.2009(02)
[5]劉盛春.基于拍頻解調技術的光纖激光傳感技術研究[D].南京大學2011
[6]高學強,楊日杰.潛艇輻射噪聲聲源級經驗公式修正[J].聲學與電子工程.2007(03)
[7]胡家艷,江山.光纖光柵傳感器的應力補償及溫度增敏封裝[J].光電子·激光.2006(03)
[8]牛嗣亮.光纖法布里-珀羅水聽器技術研究[D].國防科學技術大學2011
[9]曹鋒.新一代周界防入侵軟件系統研究及其應用[D].華中科技大學2010
[10]唐天國,朱以文,蔡德所,劉浩吾,蔡元奇.光纖巖層滑動傳感監測原理及試驗研究[J].巖石力學與工程學報.2006(02)
[11]詹亞歌,蔡海文,耿建新,瞿榮輝,向世清,王向朝.鋁槽封裝光纖光柵傳感器的增敏特性研究[J].光子學報.2004(08)
[12]孫運強.激光內通道傳輸的氣體熱效應研究[D].國防科學技術大學2011
[13]劉浩吾,吳永紅,丁睿,文利.光纖應變傳感檢測的非線性有限元分析和試驗[J].光電子·激光.2003(05)
[14]鄧磊.OFDM技術在無源光網絡及光無線系統中的應用與研究[D].華中科技大學2012
[15]胡家雄,伏同先.21世紀常規潛艇聲隱身技術發展動態[J].艦船科學技術.2001(04)
[16]ZuyuanHe,QingwenLiu,TomochikaTokunaga.Ultrahighresolutionfiber-opticquasi-staticstrainsensorsforgeophysicalresearch[J].PhotonicSensors.2013(4)
[17]YiJiang,WenhuiDing.Recentdevelopmentsinfiberopticspectralwhite-lightinterferometry[J].PhotonicSensors.2011(1)
[18]AnSun,YuliyaSemenova,GeraldFarrell.Anovelhighlysensitiveopticalfibermicrophonebasedonsinglemode-multimode-singlemodestructure[J].Microw.Opt.Technol.Lett..2010(2)
參考文獻
[1]孫運強.激光內通道傳輸的氣體熱效應研究[D].國防科學技術大學2011
[2]趙興濤.摻鐿、亞波長空芯及新型高非線性光子晶體光纖的研究[D].北京交通大學2015
[3]楊春勇.GMPLS智能光網絡中波長路由器的研究[D].華中科技大學2005
[4]許榮榮.光纖環形腔光譜技術與傳感應用的研究[D].華中科技大學2012
[5]張磊.基于光子晶體光纖非線性效應的超寬帶可調諧光源[D].清華大學2014
[6]王超.基于高頻等離子體法制備摻鐿微結構光纖及其特性的研究[D].燕山大學2014
[7]林楨.新型大模場直徑彎曲不敏感單模及少模光纖的研究[D].北京交通大學2014
[8]蘇偉.新型光子準晶光纖及石英基光纖的微觀機制研究[D].北京交通大學2015
[9]許艷.基秒光頻梳的絕對距離測量技術研究[D].華中科技大學2012
[10]錢新偉.PCVD單模光纖高速拉絲工藝與光纖性能研究[D].華中科技大學2009
[11]劉國華.高功率光纖激光器的理論研究[D].華中科技大學2007
[12]常宇光.光纖射頻傳輸(ROF)接入系統及無線局域網應用研究[D].華中科技大學2009
[13]張雅婷.基于光子晶體光纖的表面等離子體傳感技術研究[D].華中科技大學2013
[14]張小龍.同軸電纜接入網信道建模與故障診斷方法研究[D].華中科技大學2013
[15]張傳浩.電信級以太無源光網絡接入理論與實驗研究[D].華中科技大學2009
[16]吳廣生.無源光網絡與電網絡復合接入技術研究[D].華中科技大學2009
[17]江國舟.10Gbps以太無源光網絡關鍵技術與應用研究[D].華中科技大學2009
[18]張利.以太無源光網絡安全性與增強技術研究[D].華中科技大學2009
[19]馮亭.MOPA光纖激光系統放大級增益光纖特性與高質量種子源關鍵技術研究[D].北京交通大學2015
[20].EPON和WLAN融合網絡架構下的上行鏈路調度算法研究[D].華中科技大學2009
[21]孫琪真.分布式光纖傳感與信息處理技術的研究及應用[D].華中科技大學2008
[22]孫運強.Ⅰ鉗式鎳配合物的合成及性質反應研究Ⅱ有機氟化物的合成新方法研究[D].山東大學2014
參考文獻
[1]劉鈺旻.納米功能材料在能量轉換與儲存器件中的應用[D].武漢大學2013
[2]曾謙.聲表面波技術在微流控芯片中的集成及應用研究[D].武漢大學2011
[3]彭露,朱紅偉,楊旻,國世上.微溝道內兩相流速比對液滴形成的影響[J].傳感技術學報.2010(09)
[4]郭志霄.微液滴和海藻酸凝膠顆粒在微流控芯片中的應用研究[D].武漢大學2011
[5]全祖賜.環境友好型多功能氧化物薄膜的微結構、光學、電學和磁學性能研究[D].武漢大學2010
[6]彭濤.功能電極材料在染料敏化太陽能電池中的應用[D].武漢大學2014
[7]黃妞.光陽極修飾和二氧化鈦形貌調制在染料敏化太陽能電池中的應用[D].武漢大學2013
[8]國世上.電子輻照鐵電共聚物P(VDF-TrFE)及超聲傳感器的研究[D].武漢大學2004
[9]韓宏偉.染料敏化二氧化鈦納米晶薄膜太陽電池研究[D].武漢大學2005
[10]何榮祥.納米功能材料器件及其在流體和細胞檢測中的應用研究[D].武漢大學2013
[11]周聰華.染料敏化太陽能電池中電極材料和寄生電阻的研究[D].武漢大學2009
[12]胡浩.碳材料對電極在染料敏化太陽能電池中的應用[D].武漢大學2011
[13]李偉平.鐵電共聚物P(VDF-TrFE)的性能和換能器的模擬研究[D].武漢大學2004
[14]藍才紅,蔣炳炎,劉瑤,陳聞.聚合物微流控芯片鍵合微通道變形仿真研究[J].塑料工業.2009(05)
關鍵詞:高分子材料與工程;特色化;人才培養模式;林業院校
中圖分類號:G640 文獻標識碼:A 文章編號:1002-4107(2015)10-0066-02
隨著科技的不斷進步,各國都在不斷創新和研發新的材料,而每一種新材料的使用,都能夠引起一次技術上的重大變革,而這種變革可能是世界性的。現代人類社會的“三大支柱”領域分別為材料、能源和信息。正是在這種背景下,高分子材料與工程專業在短短的二十年時間內發展迅速。1998年,教育部調整了高等學校本科專業目錄,將與高分子材料相關的工科類專業統一為高分子材料與工程專業。教育部出臺的專業建設指導精神明確指出,要重點發展高分子材料產業[1]。
東北林業大學高分子材料與工程專業,始建于2000年10月,專業的建立基于東北林業大學木材科學與技術學科在天然高分子材料的加工與利用等條件成熟的基礎上,由我國木材膠黏劑領域知名專家顧繼友教授組織創辦。在十幾年的不斷實踐探索中,建立了具有自己特色的人才培養模式,并依托東北林業大學的發展平臺,明確培養目標,凸顯了林業院校的特色和優勢,培養了一大批兼具知識、能力和實踐動手能力的高素質人才。
一、依托院校優勢,打造品牌專業
東北林業大學創建于1952年,是國家“211工程”和“優勢學科創建平臺”項目重點院校。學校是以林科為發展優勢,以林業工程為辦學特色的綜合性大學。高分子材料與工程專業在建立之初就顯示出專業的優勢,它是在天然高分子開發利用、生物質復合材料、高聚物合成、合成樹脂膠黏劑的開發等領域都較成熟完備的基礎上發展起來的,具有厚基礎的專業優勢。專業發展迅速,于2003年獲批建立“生物材料工程”博士點學科,2006年該學科被評為黑龍江省重點學科,2010年進入“985”優勢學科平臺建設行列,目前是東北林業大學的重點專業。專業涵蓋了膠黏劑、生物質復合材料、天然與合成高分子材料和生物質功能材料四個具有學科優勢和特色的方向。其中膠黏劑是本專業的主要特色,尤其是木質基材料用膠黏劑的研究、開發和推廣方面處于世界先進、國內領先的行列;專業的另一個特色是生物質復合材料的研究,尤其是在木塑復合材料、木質素、蛋白質、淀粉等生物質材料的開發利用方面具有較大優勢。
高分子材料與工程專業為黑龍江省重點專業,教學理念先進,師資力量雄厚,具有豐富的教學管理經驗,本專業有三門課程“膠黏劑與涂料”、“生物質材料”和“材料科學與工程基礎”入選東北林業大學重點課程建設項目。東北林業大學作為林業院校的領跑者,有著林業院校的優勢。為此,東北林業大學高分子材料與工程專業在人才培養模式的制定上以林業院校優勢為依托,支撐學科“生物材料工程”在科研方面以天然高分子為核心,以生物質復合材料、膠黏劑、天然與合成高分子材料以及生物質功能材料四個特色研究方向為重點。與之相適應的專業人才培養模式既注重高分子材料與工程專業的基礎,更體現林業院校相關專業的優勢特色。在近十幾年的人才培養過程中,專業也在不斷的調整修訂人才培養方案,既重基礎,又寬口徑,注重素質和能力培養,突出林業院校品牌專業的特色和優勢。
二、特色化人才培養模式的構建
人才培養模式作為高等院校人才培養活動的實踐規范和基本樣式,是高等院校對本科人才培養目標、培養過程、培養途徑以及培養方法等要素的綜合概括。隨著目前人才市場化程度的日益高漲,如何造就適應社會需要的應用創新型人才是亟待解決的難題[2]。不同的學校、專業應根據人才需求、本身專業特色以及學校優勢等方面探索一條適合自己的人才培養模式,并且要經過一定的實踐檢驗,千萬不能照搬照抄、生搬硬套。
在人才培養目標的定位上,我們總結了一些地方院校人才培養的偏差,積極探索出“強化基礎、因材施教、分類培養”的指導思想,考慮到學生的基礎水平,發展方向、內在潛質,按照發展方向和個人選擇的不同對學生進行分類,大致分為就業、繼續深造、出國深造等幾種類型,以此為前提在課程設置、實踐動手能力、畢業論文和設計、教師培養等方面進行適當的改革,使培養出的學生知識結構廣泛,基礎扎實,動手能力強,能在聚合物合成、膠黏劑、生物質復合材料等領域從事生產、開發研究、管理的工程技術人才,探索出一種具有特色的人才培養模式。
三、特色化人才培養的具體措施
(一)規范培養過程,提升教育實力
學科之間的相互影響與滲透逐漸成為發展趨勢,通過各學科之間的彼此滲透,相互關聯成更大的、完整的學科體系[3]。這就要求現代大學教育要有更廣博的知識背景,更敏捷的思維創新能力及開闊的學科視野。只有在大學科平臺上和開放的學習氛圍中采用靈活創新的教育模式,才能完成創新人才培養的目標要求[4]。
為滿足國家林業科技的戰略需求、學校建設高水平特色大學的要求以及社會對不同人才的需求,東北林業大學重點突出“林產”特色,構建相關的學科課程體系。本著厚基礎、寬專業的主導思想,構建學科基礎課;結合專業方向的特色,構建專業基礎課和特色課程;同時完善交叉學科的滲透,構建開放性的選修課程,學生可自由選修,實現資源共享。學校和學科帶頭人廣泛聽取學生意見,制定了一系列切實可行的專業管理制度,加快重點專業建設步伐;加強教師隊伍建設,構建專業教師團隊;聘請國內外專家教授、學者定期在學院及學校范圍內進行專題講座;鼓勵學生進行創新思維訓練,以專業教師牽頭,鼓勵學生自主開發,大膽創新,認真觀察;創建具有自己學科發展特色的高分子材料與工程創新實驗室,建立以專業教師牽頭,本科生為主體的創新訓練團隊,在保證驗證性和設計性實驗教學的基礎上,增加本科生專業技能綜合訓練;從大一新生開始實行“導師制”,提倡因人施教,對學生進行啟發式教育,鼓勵學生開展批判式學習,用與時俱進的思想運用知識,用發散的思維研究知識[5]。
(二)產學研相結合
“產學研結合”是東北林業大學高分子材料與工程專業培養創新型人才的重要途徑?!爱a學結合”是指學生的畢業設計和畢業論文來自于生產實際,學生通過走進工廠、校企合作單位幫助解決生產實際問題。一方面鍛煉了學生實際解決問題的能力,培養了獨立解決問題的意識,凡事不再依賴教師、依賴課本,是完全意義上的實踐;學生通過實習較早地熟悉了工作崗位,積累了工作經驗,對待就業問題不再盲目,縮短了學生適應工作崗位的時間。另一方面,工廠在實際生產中也遇到各種各樣的問題,新鮮血液的注入也為企業解決了遇到的實際問題,節約了用人成本,并在經濟效益方面有所收獲?!把袑W結合”是學生的畢業論文或畢業設計選題大部分來源于指導教師的研究課題,導師的課題研究具有前瞻性及實踐性,學生通過參與導師課題,導師指導學生更直接、更具體,鍛煉了學生的科研能力,對于繼續深造或是出國留學的學生來說鍛煉了他們的創新思維能力和科學素養。結合科研實踐培養專業人才是專業建設大力提倡的,專業教師積極以科研帶動教學,以教學促進科研,學生積極參與教師課題研究工作對學生未來的發展大有裨益。
(三)突出專業實踐特色建設
高分子材料與工程專業的特色是培養學生的實踐能力和較強的創新意識,實踐能力的培養不僅僅在課堂和實驗室,高質量、充分的專業實踐是人才培養必不可少的重要環節。在實踐教學中,學生可以到企業現場觀摩,根據企業現有的生產條件將理論和生產結合,學生將學習的書本知識融會貫通到實踐中,同時在理論的指導下,學生撰寫實習報告反饋實習內容。學校非常重視實踐教學,出臺了一系列的制度方案,健全實習質量保障體系。為此,專業積極拓展實踐基地,依據指導教師的特長進行分工指導,邀請具有培訓經驗的一線工程技術人員進行現場講解和模擬。學生的整個實踐環節與畢業論文和設計緊密結合,實踐過程為論文的撰寫提供第一手資料,也鍛煉了學生解決實際問題的能力??傊粩嗵剿鞲叩葘W校專業與社會實踐有機結合的長效機制,建立健全校外實踐基地,是學生磨煉意志、增長才干、理論與實踐相結合的重要載體。
無論是林業院校還是各類地方高校,都在努力地積極探索高分子材料與工程專業特色化人才培養的模式,東北林業大學在特色化人才培養方面也在不斷實踐中,既結合了傳統的專業優勢,又不斷挖掘新思路、新方法、新觀念,這是知識經濟時代對人才培養的需要,也是林業院校人才培養的需求。
參考文獻:
[1]中華人民共和國教育部高等教育司.普通高等學校本科
專業目錄和專業介紹(1998年頒布)[Z].北京:高等教
育出版社,1998.
[2]周泉興.人才培養模式的理性思考[J].高等理科教育,
2006,(1).
[3]曹賽先.一流大學的大學科觀[J].當代教育論壇,2004,(1).
[4]陳崢瀅,秦毅紅.大材料學科研究性學習和創新能力培
養研究[J].理工高教研究,2010,(1).
[5]熊建輝,付剛.林業特色學校的世界一流大學建設之路
關鍵詞:信息材料;案例教學
一、引言
信息材料是信息技術的基石,在現代材料科學中占有非常重要的地位,其研究和應用在進入21世紀后得到了蓬勃的發展。信息材料的涵蓋非常廣泛,包括信息的獲取、處理、存儲、顯示整個信息鏈過程中涉及的各種材料。隨著信息技術、材料技術的進步,信息材料處于越來越重要的地位,國內外一流大學,如美國麻省理工大學、哈佛大學,國內清華大學、上海交通大學、北京郵電大學等紛紛將信息材料類型課程納入教學內容。信息材料的課程教學在研究生教育課程體系中,包含多門課程,如《功能材料》、《信息材料學》、《電子材料》、《半導體材料》等,形成了內容聯系緊密的系列課程,占據了材料科學與工程教學課程體系中非常重要的部分。
信息材料緊貼信息技術,其學習過程中材料的成分、結構、工藝、性能教學主線必然要和相關的信息技術和電子器件密切結合。傳統的信息材料相關課程課堂教學模式,以材料的基礎理論的講授為主,教學主線多圍繞材料“成分-結構-工藝-性能”傳統主線,與信息技術器件應用和最新科研成果的結合不夠緊密,教學環節中的“應用性”、“研究性”、“探討性”、“創新性”不夠突出。
二、信息材料案例教學國內外研究現狀
國外信息材料課程主要是適應近三十年來信息技術的突飛猛進,結合各自的科研特色所開設,其教學內容和教學模式多貼近各自科研實際和科研項目。如美國麻省理工學院(MIT)開設有《Electrical, Optical, and Magnetic Properties of Materials》和《Special Problems in Electronic, Photonic and Magnetic Materials》課程,哈佛大學開設有《An Introduction to Electronic Materials for Engineers》、奧克蘭大學開設有《Electronic Materials and Their Applications》課程等。
國外案例教學的歷史悠久。在古希臘、羅馬時代,就萌發了原始形態的案例,產生了案例教學的雛形。著名的古希臘哲學家、教育家蘇格拉底開創的“問答式"教學法,就帶有創設問題情境引導學生思考如何解決問題的特點,這是案例教學的萌芽。19世紀后期,哈佛法學院在法學教育之中,使用的案例教學以法院判例為教學內容,在課堂上學生充分地參與討論,考試是以假設的判例作為考試題目。這被認為是現代案例教學的開始。哈佛商學院于1921年正式推行案例教學。自此之后,案例教學在世界范圍內受到了學術界和教育界的重視和支持,開始了近代對案例教學的研究。
在國外,信息材料課程在開設之初便引入了案例教學模式。美國麻省理工大學(MIT)在開設《Electrical, Optical, and Magnetic Properties of Materials》課程時,便在授課中采用了以電、光、磁特定電子器件的應用提出問題,從材料的結構分析問題,最終以材料的性能解答問題的教學模式。這便是案例教學組織教學內容的典型代表。奧克蘭大學和哈佛大學都在教學課時中設置大量研討課程,就具體案例進行針對性研討,從中鍛煉學生的自主思維和創新思維能力。由于案例教學的效果明顯,而且國外大學在科研中成果突出,可借鑒的案例眾多,促使國外各大學紛紛建設信息材料教學案例體系,用于輔助課程教學,成果顯著。
國內的信息材料課程多在上世紀末才開始開設。如清華大學開設《電子材料導論》研究生課程,北京郵電大學開設《電子材料》研究生課程,上海交通大學開設《功能材料學》研究生課程等。國內各高校案例教學的推廣較晚。國內最早的案例教學是在工商管理MBA教育中開展的。由于案例教學獨特的教學效果,使得案例教學的功效日益為我國教育界所認同,近年來逐步納入許多高校的教改計劃,在許多學科教學中漸漸頻繁運用,并取得一定成效。案例教學法成為教育理論界與實踐界共同的“新寵”。但是,由于我國信息材料課程開設時間較短,且各學校信息材料課程多為門數較少,相互關聯較弱,在案例教學引入時,往往只有較少的1-2個案例,作為課程的輔助部分,其案例教學的涵蓋面太少,不成體系,效果并不明顯。
三、信息材料案例教學體系設計思路
我國信息材料課程體系、課程案例教學、可采用的案例,較之國外大學還有較大的差距。主要問題在于信息材料課程不成體系、相互間聯系不夠密切、案例數目過少、沒有系統的案例庫。因此,在進行信息材料案例教學體系設計時,明確教學案例需要同時為涉及信息材料及其相關基礎知識的多門課程提供支撐,如《材料物理》、《信息材料學》、《電子材料與器件》、《功能材料》等,建成可同時為多門課程提供案例教學素材的案例庫。
在案例設計時,突出面向應用面向實踐特色。信息材料的突出特色有以下兩點:一是和信息技術以及電子器件的發展息息相關。二是和授課高校的科研實際密切相關。因此在信息材料的課程教學內容中必須突出面向應用,案例教學所采用的素材案例必須是最新并已經應用,在工業和生活中可見的技術及器件,此外應當結合本??蒲袑嶋H,借助本校已有的科研條件,設計實踐案例教學環節,讓學生動手制備和表征信息材料,這樣才能真正激發學生的興趣,培養學生的創新能力和實際工程能力。
四、信息材料案例教學體系設計
(一)案例教學主線
圍繞信息技術“信息獲取-處理-存儲-傳遞-顯示信息鏈”主線,以每個信息鏈環節中涉及的典型器件為案例,再圍繞材料的成分設計、制備工藝、應用特點、發展前景構建典型案例,形成案例體系,為信息材料系列課程案例教學服務。
信息材料教學內容圍繞信息技術中所涉及的各種器件及其所用材料展開,因此按照信“信息鏈”主線組織案例教學體系是較好的教學模式。具體案例建設實例如圍繞信息獲取材料,建設紅外輻射探測材料與器件、量子肼探測材料與器件、熱探測材料與器件教學案例;圍繞信息處理材料,建設半導體二極管集成電路材料、光子/聲子晶體材料教學案例;圍繞信息存儲,建設鐵氧體磁粉硬盤存儲材料、硒碲化合物光盤存儲材料教學案例;圍繞信息傳遞材料,建設鋁絞線電纜通信材料、石英光纖通信材料教學案例;圍繞信息顯示材料,建設電場發射顯示材料、等離子激發顯示材料、有機電子發光顯示材料、液晶受光顯示材料教學案例。每個案例按照材料的“成分-結構-工藝-性能-器件-應用”展開研討式或者實驗設計和實施實踐教學。
(二)案例教學體系結構
信息材料系列課程,如《材料物理》、《信息材料學》、《電子材料與器件》、《功能材料》、《半導體材料》等,既有共叉教學內容,又根據授課目的各有側重和區分,這是信息材料系列課程的固有特點。在案例教學體系中,既要爭取同一案例素材可以為多門課程所用,又要針對各門課程,進行同一案例素材的特色建設。如半導體材料作為信息材料基石,典型半導體材料器件,如單晶硅p-n結,在《信息材料學》、《電子材料與器件》、《半導體材料》三門課程中都可以作為案例分析教學,但可根據課程特色,在同一個案例中分析教學側重不同,按照側重點為材料導電基本原理、材料成分結構分析、材料性能特點和材料器件應用特點細化建設案例,將之建設成為可以選擇不同側重點為不同課程服務。應當具體分析,明確可為多門課程服務的共性案例和為專門課程服務的特色案例之間的關系,兩者在案例教學體系中所占比重應根據根據服務課程的體系結構設定。
(三)實踐案例設置及比重
教學案例組成要素可分為三個:基礎知識講解、案例解析或研討、案例實踐。三者相互聯系,只有三個要素各自在教學案例中所占權重合理,案例教學才能夠收到較好的效果?,F有的信息材料系列課程案例教學方法多以課堂授課、課堂研討為主,不能很好的適應面向應用,注重工程實際的特點。因此,在案例教學體系設計中需要針對性重點開展實踐案例建設。結合授課院校的現有科研條件、學生創新實踐基地硬件條件和外部支撐條件(校企合作教學科研平臺、各類重點實驗室等),選取材料制備和應用難度較小的典型材料案例,如電介質材料及電容的制備、磁性材料的的制備及性能表征等,作為實踐教學案例進行建設,分析實踐環節中實驗設計、實驗實施、實驗結果分析、實驗和應用的聯系評價四個環節在實踐案例中的權重及相互關系,讓學生自主研討、設計材料成分、制備材料和簡單器件、考核材料和器件性能、分析總結心得體會。通過實踐案例教學更好的培養學生的動手、創新思維和面向應用的能力。實踐案例在教學案例體系中所占比例應不低于30%。
五、信息材料案例教學體系建設辦法
信息材料案例教學體系建設宜采用學習借鑒-結合科研-特色建設-研討和實踐結合的具體做法。第一,借鑒國外一流大學信息材料系列課程的案例,如麻省理工學院、奧克蘭大學等學校信息材料教學案例,學習其組織形式、案例分析手段、教學目的和效果評價手段;第二,在進行案例建設前明確結合科研項目及科研方向指導思想,依托現有科研基礎和科研條件建設課堂教學和實踐教學案例;第三,建設過程中,結合高校自身信息材料系列課程的教學需求、人才培養需求和學科特色,突出教學案例體系特色建設;第四,在案例建設中,合理分配課堂研討案例教學和動手實踐案例教學的比例,重點建設實踐案例教學,使案例體系更加符合面向應用需求。
六、結束語
案例教學已經成為我國高等院校信息材料系列課程教學的重要組成部分,但目前突出的問題是不成體系,效果不好。本文針對信息材料系列課程,論述了可同時服務多門課程的教學案例體系的設計基本思路、案例體系主線設計、體系結構設計、實踐環節設置和建設辦法。該教學案例體系可為多門信息材料課程教學服務,有助于強化課程與實際應用的聯系,提高學生的科研能力、創新能力和解決實際問題的工程能力。
[參考文獻]
[1]丁育林. 案例教學與創新人才培養[D]. 東南大學碩士學位論文, 2005。
[2]許丹. 案例教學中的學生行為分析[J]. 江西財經大學學報,2008, (6): 113-117。