材料科学范文

2023-09-20

材料科学范文第1篇

[关键词]工程教育专业认证;材料科学与工程专业;人才培养模式;教学改革

随着中国特色社会主义进入新时代,高等教育正从大规模高速度扩张向高质量内涵式发展转变。目前,工程教育专业认证已成为提升中国工程教育质量的重要手段和推动建设一流本科专业的重要举措[1]。高等工程教育专业认证制度发端于美国,2006年中国教育部开始组织试点开展工程教育专业认证工作。经过10年的发展,2016年中国正式加入国际工程教育《华盛顿协议》组织,标志着中国高等工程教育质量认证体系实现了国际实质等效,标志着中国产出的工程师具有国际互认的竞争资格,相当于中国高等教育培养的毕业生拿到了进入国际就业市场的 “通行证”[2-3]。工程教育专业认证标准的核心理念主要包括以学生为中心的教育理念、产出导向的教育体系和持续改进的质量观三个方面,以学生的培养目标和毕业要求的达成指导教师日常教学活动,学生的表现是工程教育成功与否的焦点[4]。

材料科学与工程是一个涉及材料学、工程学和化学等方面的较宽口径专业,属于工学学科门类之中的一级学科。截至2019年初,中国40余所高校材料科学与工程专业通过工程教育专业认证,大大提高了中国材料工程教育的国际影响力和竞争力。材料类专业是专业布点数最多的工科专业之一,材料类专业人才培养质量对于中国工程教育的整体质量具有决定性影响。材料科学与工程专业是重庆交通大学“十三五”期间重点建设学科,是学校“交通+材料”重点新兴交叉培育学科和重点专业特色提升学科。重庆交通大学以材料科学与工程专业认证工作作为材料类专业发展的突破口,全面深化工程教育改革和专业内涵建设,构建科学合理的材料科学与工程专业新工科创新人才培养模式,适应国家重大发展战略以及区域产业和经济社会发展需要。鉴于此,课题组将结合重庆交通大学材料科学与工程专业人才培养现状,围绕工程教育专业认证标准,从培养目标、教学模式、毕业要求、课程体系、持续改进、师资队伍等方面开展人才培养模式改革与探索研究,以期为相关高校材料类专业人才培养模式改革提供参考。

一、我校材料科学与工程专业介绍

重庆交通大学材料科学与工程专业发展历史可追溯到1951年建校时成立的建材教研室,服务川藏公路建设;2000年,本专业获批材料学硕士授权点;2001年,本专业开始招收本科学生;本专业是重庆市重点学科、重庆市特色专业建设点、重庆市“三特行动计划”特色专业及特色学科专业群;2015年,材料科学与工程学院成立;2018年本专业获得重庆市首批“一流专业”称号。材料科学与工程专业紧密结合交通、土建基础设施建设与维护的人才需求,“立足交通、服务西部、辐射全国”,是西南地区唯一以培养交通土建材料人才为主的专业。本专业已有60余年历史,形成了学科基础扎实、教学科研平台优势突出、产学研融合的“材料+交通”多学科交叉的人才培养特色。

目前,材料科学与工程专业在校生600余人。2016年,学校对材料类专业实行大类招生;2018年起,本专业生源地拓展到20个省市。本专业生源主要以重庆市为主,约占55%~66%,这与学校立足西南经济发展需求的定位相符。2016~2018年毕业生一次就业率均达到95%以上,升学率达20%左右。

二、材料科學与工程专业人才培养模式改革思路

围绕“材料+交通”的新工科学科专业,以工程技术人才培养为导向,将人才培养模式优化为“基础培养+工程培养+综合培养+创新培养+国际化培养”的五级基本架构,着重建立和完善以工程能力和创新能力培养为核心的实践教学体系,着重建立和完善工程培养和综合培养相结合的教学方式,既要培养学生专业业务能力和工程素养,还要培养学生具有一定的组织管理能力、表达能力和人际交往能力以及团队合作能力,强调职业道德和安全与环保意识等综合素质。

(一)人才培养目标要与社会经济发展、学校定位紧密结合

从行业、社会经济发展需求和学校“交通+”学科专业发展目标要求出发,确立了以交通与土木建筑材料研究与应用为特色的高素质应用型人才培养为目标,综合考虑本专业毕业生在毕业后5年左右能够达到的职业和专业成就,以工程教育专业认证标准引领设计人才培养方案的思路。一是对照《工程教育认证标准解读及使用指南(2018版)》要求,修订培养目标,重组课程体系,深化课堂改革,健全评价机制,完善条件保障,着力建立持续改进机制。二是根据专业定位,深入东南大学、同济大学、长安大学、石家庄铁道大学等国内知名院校广泛调研,分析了在课程设置、办学定位等方面的区别,更加清晰地明确了我校材料专业以交通土建材料为主的培养特色。同时,结合我校“以工为主、多学科协调发展,特色鲜明、优势突出”的办学定位,本专业针对交通土建材料复杂工程问题开展人才培养,是典型的工科专业,与土木工程、交通运输工程、管理工程等优势学科交叉融合发展,交通特色鲜明,办学历史长,资源充足。三是专业人才定位与我校人才定位一致。我校的人才定位是“培养基础知识扎实,适应能力强,富有创新精神、实践能力和社会责任感的高素质复合型人才”。本专业的人才培养定位为“适应能力、实践能力和终身学习能力强,富有社会责任感、职业道德和创新精神的高素质工程技术人才”。专业人才培养定位与学校人才培养定位是一致的。四是根据毕业要求和服务面向,深入行业、企业调研,参照职业资格标准,分析行业、企业用人需求,确立了土木工程材料和材料工程检测技术两个培养方向。本专业学生毕业后能够研究、分析和解决材料领域较复杂的工程问题,能够胜任交通与土木建筑工程有关的材料设计与研发、工程应用、质量检测、技术管理等工作,以更好地服务交通运输行业和地方经济社会发展。

(二)以学生为中心的全过程学习指导模式改革

传统的传授式学生培养是以教材为中心、教师为中心、教室为中心,导致学生学习积极性不高,学习主动性较差、学习质量评价欠科学。以学生为中心是工程教育专业认证的核心理念,强调以学生发展为中心、以学生学习为中心、以学生效果为中心,强调在整个人才培养过程中学生的主体性和全过程性,从关注生源、入校学习到就业发展全程跟踪指导,贯穿学生从入口—出口的全过程[5]。以学生为中心,就要考虑学生作为个体“人”的发展需要,激发学生的个人潜能,进而贡献社会。以学生为中心,要让学生充分了解本专业的培养目标、课程体系和毕业要求等,要让学生知晓毕业时应具备的知识、能力和素质,了解实现毕业要求的路径,了解课程学习与实现毕业要求的关系,充分调动学生学习的主动性和自觉性。本专业建立了学生思想跟踪机制、“2+2”学业与专业相结合的学习指导导师制、学业帮扶机制、学籍警示机制,专业教师在学生学习指导中发挥主力作用,开展学生学习指导、职业规划、就业指导、心理辅导等,选拔学生尽早融入教师科研项目,培养学生的创新能力和工程素养。以学生为中心,就要实现以教师为中心的教学模式向以学生为中心的教学模式的转变。以学生为中心的教学模式,强调学生是学习的主体,要充分发挥学生学习的自主性、能动性和创造性,教师在教学过程中贵在参与、贵在指引,强调学生的创新能力和工程能力的培养,从学生毕业适应社会发展需要和个人职业发展规划出发,打牢知识基础,发展创新能力,提升工程素养。以学生为中心的教学模式对教师无论在教学水平、业务素养,还是创新能力等方面均提出了更高的要求,更加强调知行合一,课堂与课外、理论与实践相结合,要让工程实际案例、科研项目进入课堂,以解决实际问题为目标,以学生能力培养为导向。以学生为中心的教学模式改革要充分利用现代信息化教学技术,充分调动学生学习的积极性。多媒体图、文、音、像、影并茂的特点能够创造出更好的教学环境,是当前一种有效的现代教学手段。雨课堂、超星智慧课堂等智慧辅助教学工具的运用,增强了师生互动交流,覆盖了课前—课上—课后的每一个教学环节,提高了学生学习兴趣。

(三)以产出导向为目标进行人才培养模式改革

《工程教育认证标准解读及使用指南(2018版)》规定了“12条能力要素”,围绕“学生能做什么?学生该做什么?学生会做什么?”展开,体现解决“复杂工程问题”的能力,支撑专业培养目标,体现本专业特色[6]。深化工程教育认证理念,必须牢固坚持立德树人这一人才培养的根本要求。立德樹人是中国高等教育改革发展的本质要求。立德树人的重点是以德为先、能力为重,要将思想政治工作贯穿教育教学全过程,实现全程育人、全方位育人,要将课程思政全覆盖,真正做到各类各门课程与思政课程相结合协同育人[7]。将“两路”精神融入思政课程,推进课程思政和专业思政,建立 “三全”育人体系。培养学生解决复杂工程问题的能力是工程教育专业认证毕业要求的重要标准,也是高校培养高素质工程技术人才的关键内容。为了支撑毕业要求的达成,本专业开展了产学研融合的人才培养模式改革,制订了“1.5+2+0.5”的大类招生、专业模块、校企联合人才培养方案,构建了“通识教育、学科教育、专业教育、第二课堂”课程体系,模块化设置了素质拓展、专业拓展、前沿微型、创新创业课程。加强国家级、省部级和校外实践教学平台建设,创新实践教学模式,支持本科生参与科研活动,早进课题、早进实验室、早进团队,将企业技术需求引入毕业论文(设计)。结合行业发展、区域需求、专业特色,依托交通土建工程材料国家地方联合工程实验室、道路与桥梁国家级实验教学示范中心、国家级校外实习基地国家山区公路工程技术研究中心、重庆市智翔铺道技术工程有限公司等校企资源,构建产学研一体化的工程实践平台,着力以毕业要求为准绳综合提升人才培养质量。

(四)对支撑毕业要求的课程体系进行建设

课程体系是支撑毕业要求的达成的灵魂,合理与否直接影响人才培养的质量[8]。结合企业、行业、教学反馈意见,依据专业培养目标及培养要求,以工程教育认证标准规定的12条毕业要求为准则,建立支撑毕业要求的课程体系,形成课程体系与毕业要求的关联度矩阵。本专业课程体系包括通识教育课程、学科教育课程、专业教育课程和第二课堂等环节,各环节按照逐步、关联、推进的方式进行。本专业课程体系设置中,强调数学与物理、化学等自然科学类课程的重要性,确保学生能够应用数学与自然科学的基本原理,解决材料科学与工程领域的复杂工程问题;强化工程基础类和材料专业类课程的教学,通过工程基础类课程、材料专业基础类课程以及土木工程材料、材料与工程检测技术模块专业课程综合培养学生解决复杂工程问题的专业能力;通过实习、实训、毕业设计(论文)、参与工程项目等方式培养学生的动手、创新能力,锻炼理论知识工程应用能力;通过人文与社会科学类通识教育课程的开设,培养学生在从事材料科学研究领域及工程实践时拥有所需的理想信念、语言、经济、环境、法律、伦理等基本知识,服务于社会。本专业以材料科学基础、胶凝材料及制备工艺、水泥混凝土及制备技术、沥青及沥青混合料、材料检测技术作为专业核心课程。专业课程按方向划分为两个课程模块:土木工程材料模块和材料与工程检测技术模块,学生可根据自身的兴趣和特点选择一个专业方向进行学习。专业通过细化课程目标,建立课程学习目标与毕业要求指标点的对应关系。课程体系的每门课程对毕业能力的达成要有明确的贡献。教师要明确教学策略,强调学生的学习成果,而不是教师的教学内容,要改变传统的填鸭式教学方法,建立开放的、启发的、研究的课堂教学模式。围绕课程目标,设计学习任务,通过作业、案例分析、课程设计、实验调研报告、期末考试等多种考核方式,开展课程达成度评价,反映课程目标要求的达成情况。聚合优质资源,实施全员参与,打造线上“金课”、线下“金课”、线上线下混合式“金课”和社会实践“金课”,推动“智慧课堂”变革,提高人才培养能力,合理运用现代信息技术手段,做好虚拟仿真实验实训项目建设,开辟“智能+教育”新途径。

(五)以持续改进理念推进教育质量文化建设

持续改进是工程教育专业认证的核心理念之一,贯穿学生学习过程、培养方案制订、师资队伍建设、支持条件保障等方面[9-10]。一是建立健全教学过程质量监控机制。重庆交通大学高度重视教学管理机制的建设,现已形成较为完善的校—院—系三级教学管理机制,各级教学管理的机构职能明确,相互补充。学校围绕畢业要求建立了详细的教学质量评价标准,针对课程教学大纲的编制与修订、课程设计教学、毕业设计(论文)等重要的教学环节,制订了相关文件。主要依据学生座谈记录、学生考核结果、毕业设计(论文)等反映学生学习效果的材料,并结合听课记录、学生评教结果等内容,对主要教学环节的质量进行评价考核和持续改进。教学过程质量监控机制包括校内和校外监控。校内监控建立了以“七评七导”为主线、面向教学过程的质量监控体系,对学校的教学质量进行系统化评估。其中“七评”包括专业评估、毕业实习评估、毕业设计评估、试卷评估、教材评估、实验室评估和教学单位评估;“七导”包括教学方法、教师成长、学生学习、课程建设、专业建设、教学管理和教学改革督导。“七评七导”既相对独立,又相互联系,相辅相成。校外教学效果评价主要包括毕业生本人、用人单位、第三方机构等。课程教学质量评价是教学质量评价的核心和重点,学校、学院和课程教学团队都把课程教学质量评价放在重中之重的位置,建立了完整的课程教学质量评价体系,包括学生评价、校纪教风学风督导、专家随堂听课、教学研讨、试卷分析、课程建设、年终考评等。实践教学主要包括实验教学和实习两个环节。实验教学按课程教学任务进行安排,对教学过程和环节的质量反馈按课程教学质量反馈机制进行,包括学生网评、成绩分析等。一是建立了毕业要求达成情况评价机制,对本专业本科毕业生的各门课程考试、考核材料,包括考试、测验、作业、实验(实习、设计)报告、读书报告、论文以及校内外问卷调查及跟踪反馈资料等,根据毕业要求达成度评价原理开展评价。二是建立了毕业生跟踪和社会评价机制。毕业生跟踪和社会评价机制是材料科学与工程专业持续改进之校外循环的主要手段,包括毕业生跟踪、用人单位评价和第三方机构评价。本专业持续改进机制如图1所示。

(六)以工程教育认证标准加强师资队伍建设

工程教育专业认证标准对师资队伍的数量与结构、师资水平、教学投入和教学责任提出了明确要求[11]。教师数量和师资结构满足各类教学活动需求,企业兼职教师实质性参与教学活动。专任教师的专业背景和工程背景需满足教学需要,指导投入需满足学生培养要求。这就需要建立一支教育观念新、师德高、教学水平高、业务能力强、具有开拓创新精神、结构合理、专兼职结合、有丰富实际工作能力的“双师型”教师队伍和教学骨干。师资队伍建设的主要举措有:(1)坚持立德树人,落实“以本为本、四个回归”,引领教师发展。师德为先,学校实施师德一票否决和同行专家评议制度,执行德、能、勤、绩的综合评价标准;切实巩固人才培养中心地位,引导学生求真学问、练真本领;促进专业知识教育与思想政治教育相结合,做到课程门门有思政,教师人人讲育人。人才培养的质量和效果是检验高校一切工作的根本标准。(2)引培并举,提升师资水平。引进海内外优秀博士、知名教授和领军人才,聘请工程技术专家进课堂;通过校内培训与“传帮带”、境内外访学、企事业挂职等方式,提升教师教育教学能力;通过“引进+培养+聘用”的方式,以引进高层次领军人才、促进青年骨干教师成长、聘用企业优秀工程技术专家为重点任务,建立一支教学科研能力强、结构合理、工程实践经验丰富的高素质一流师资。(3)以本为本,健全基层教学组织。设立土木工程材料、材料与工程检测技术课程组和实验室,形成系—课程组—课程负责人分级负责的基层教学组织,围绕专业核心课程,以优秀教师为带头人,打造教学团队,全面落实“教授给本科生上课”制度。

三、结束语

依托学科专业优势,以工程教育专业认证“以学生为中心、产出导向、持续改进”三大核心理念推进材料科学与工程专业人才培养模式改革,不断提高人才培养质量,打造具有“材料+交通”特色的国内一流本科专业。材料科学与工程专业培养目标明确合理,毕业要求导向清晰,课程体系基于学习产出的教育模式(OBE)设置,教学活动以学生能力达成为目标,考核评价以课程考核、社会评价和毕业生评价三方为主,并有针对性地推进与持续改进。工程教育专业认证是学校创建一流本科教育的切入点,通过专业认证将实现该专业所培养的学生达到“华盛顿协议”的学历国际互认资格,进一步助推人才培养的工程能力和国际视野。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 金达莱,张先明,陈世昌,等.基于工程教育专业认证的课程评价探索:以浙江理工大学材料科学与工程专业为例[J].浙江理工大学学报(社会科学版),2019,42(6):118-123.

[2] 徐三魁,王良,邹文俊,等. 工程教育专业认证背景下专业课程考核方式的改革与实践[J]. 河南工业大学学报(社会科学版),2018,14(5):109-113.

[3] 刘宝,李贞刚,阮伯兴.基于工程教育专业认证的大学课堂教学模式改革[J].黑龙江高教研究,2017(4):157-160.

[4] 李志义.解析工程教育专业认证的学生中心理念[J].中国高等教育,2014(21):19-22.

[5] 赵亦希,陈佳妮,陈关龙.以学生能力培养为导向是工程教育专业认证的基本准则[J].上海教育评估研究,2014(4):5-7.

[6] 李志义. 解析工程教育专业认证的成果导向理念[J]. 中国高等教育,2014(17):7-10.

[7] 石书臣.正确把握“课程思政”与思政课程的关系[J].思想理论教育,2018(11):57-61.

[8] 王晓薇,姜龙滨.基于工程教育认证标准计算机类课程体系建设与实践[J].沈阳师范大学学报(自然科学版),2019,37(2):188-192.

[9] 徐升,林小英,裴义山,等.工程教育专业认证背景下环境工程微生物学混合式教学改革与实践[J]. 高师理科学刊,2018,38(12):93-96.

[10] 孙晶,张伟,崔岩,等.工程教育专业认证的持续改进理念与实践[J].大学教育,2018,97(7):71-73+86.

[11] 李华新,谭敏生.工程教育认证背景下计算机专业人才培养探索与实践[J]. 黑龙江教育(高教研究与评估),2018,1263(11):93-94.

[责任编辑:钟 岚]

材料科学范文第2篇

1 精选教学内容, 突出教学重点

一个合理的、科学、使用的《材料科学基础》内容将对提高该课程的教学效果, 完成材料物理专业教学计划对该课程所赋予的任务起促进作用。《材料科学基础》课程内容繁多, 不同的教材也内容不一样。因此, 确定课程的教学内容, 选取适合学生的教材十分重要。参考各高校近年来硕士研究生入学考试试题以及结合本校的实际情况, 我们选取上海交通大学胡赓祥、蔡珣教授主编的《材料科学基础》作为材料物理专业本科教材。教学内容包括晶体学基础、晶体缺陷、相图、凝固、固体中的扩散、固态相变、材料的变形与再结晶、材料概论等。在教学中, 突出材料成分-材料组织-材料性能-材料应用这条主线。

2 精讲基本原理和方法, 注意前后贯通

要在有限的学时内使学生能够掌握基本内容, 讲授内容要有详有略, 有舍有取, 对基本概念应讲透, 基本原理和方法应精讲, 做到重点突出, 详略得体。在本课程中, 根据材料物理专业的教学计划和《材料科学基础》教学大纲, 重点讲授晶体学基础、晶体缺陷、相图、扩散及相变等基本知识, 对其它内容, 例如凝固、固体材料的结构、材料的表面与界面、金属材料的变形与再结晶、材料的变形、高分子材料的结构、固体材料的电子结构与物理性能、材料概论等知识, 采用引导自学或简单介绍的方法, 让学生在很短的时间内了解相关知识。部分内容在材料物理专业的其它课程中会做详细讲解。由于学时不断减少, 不能面面俱到, 要做到重点突出, 兼顾各知识点。

《材料科学基础》各部分内容之间是紧密联系的, 因此在上课之初一定要把该门课程的各部分内容让学生有一个整体认识, 并说明各部分内容之间的相互关联。在教学过程中, 从一个教学内容转到下一个教学内容时, 一定要做好两部分内容之间的衔接工作, 因为它起到贯通内容完整性的重要作用。例如在讲解晶体缺陷时, 一定要求学生对晶体结构知识全面掌握, 而在讲解扩散与相变时, 要求学生对晶体缺陷知识熟练掌握。在授课进度安排上, 一定要保证前一部分内容已经熟练掌握, 才能安排后续相关内容的学习。

3 合理运用多种教学方法和手段, 提高教学效果

《材料科学基础》课程内容多, 概念多, 理论性强, 学生普遍反映该课程难学。为解决这个问题, 除了授课时要突出重点, 讲清难点, 课外多做习题外, 更新教学手段, 采取有效的教学方法, 促进学生理解与记忆, 帮助学生学习, 将是重要的途径。以往课程教学手段主要是采用课堂面授方式, 利用粉笔加黑板的传统教学模式。这种教学方法不能很好地把理论运用到实际中, 生动丰富地讲透理论知识, 学生学习的难度较大, 教学难以达到应有的效果, 教学面也很窄。随着计算机的日益普及, 多媒体技术和网络技术的不断发展, 多媒体教学与网上教学已经启动并迅速开展。多媒体技术是利用各种多媒体软件对文本、声音、图形、图像、动画等信息的综合处理, 能充分创造出一个图文并茂、有声有色、生动逼真的教学环境, 为教师教学的顺利实施提供形象的表达工具, 能有效地激发学习兴趣, 真正改变传统教学的单调模式。网络教育作为一种全新的教育思想、教学方法和教学手段, 具有多种形式, 可应用多种媒体进行展示, 可让教师对教学内容方便的进行调整和更换, 也能让教师与学生、学生与学生之间通过网络实现教与学的交互, 还能通过链接等多种方式引入丰富的动态学习资源, 增强学生的学习兴趣, 也可以让教师和学生通过讨论、合作、竞争等形式完成一个确定的学习任务, 促进学生的自主学习。应用多媒体技术和网络技术进行《材料科学基础》课件开发和网络课程建设, 提高该课程的教学质量和学习效果, 充分利用现代网络教育资源, 成为《材料科学基础》课程建设的重要研究任务。

采用“课堂教学+网络辅助”教学模式, 既充分利用多媒体的教学手段, 在有限的学时内最大限度地发挥多媒体教学的应用效果, 又让教师成为教学的主体, 在教学过程中利用图、文、声、像等各种手段吸引学生, 自如地将多媒体技术融合到教学中, 让传统的课堂教学与多媒体教学有机结合。同时, 可以利用网络课件的交互功能进行网上学习交流。对于学生在网上提出的问题, 教师可引导其通过课后查阅文献资料等学习环节, 在网上对所提问题进行积极讨论, 使学习环节与课堂教学结合起来, 充分发挥了学生的主动性, 明显提高了教学效果。

4 注重能力培养, 提高学生综合素质

现代教育重视学生能力的培养, 即注重培养学生获取知识、运用知识、创新知识的能力。在《材料科学基础》教学中, 首先要培养学生获取知识的能力。材料科学发展迅速, 要培养学生的自学能力。在教学过程中, 我们适当安排部分章节让学生自学。学生通过查找相关参考书籍, 总结概括自学部分的知识要点, 然后分小组进行分析讨论, 提高学生的自学能力和对材料专业课的学习兴趣。其次, 要结合生产实际, 加深对所学内容的理解。在教学安排中, 我们安排了两次参观。一次是金属加工企业的参观, 一次是学校材料物理与化学重点实验室的参观, 让学生理论联系实际, 运用理论知识解决实际问题。最后要加强实验教学, 提高学生的动手能力, 努力培养学生的创新能力。在实验安排中, 在开设基础实验、演示实验的基础上, 多开设计型、综合型实验。在实验教学过程中采用开放式教学, 学生通过自主选题, 根据命题任务, 通过查阅相关文献资料, 自行设计实验方案, 自主选择实验仪器设备、实验方法、实验进程, 在老师的指导下独立完成实验。开放式实验教学系统, 一方面给学生提供了自主学习时间和空间, 同时给学生想象力的发挥提供了更大的空间。这种实验教学模式不仅有利于学生独立分析问题、解决问题能力的提高, 而且促进了学生个性化的发展和创新思维的发挥, 在整个实验教学环节中真正确立了学生的主体地位, 教师在这类实验教学中的作用主要是启发和引导。

5 紧跟学科发展, 加强前沿成果介绍, 开阔学生视野

进入21世纪以来, 我国材料科学发展更加迅速, 对人才培养的要求更高, 因此我们在课堂教学中, 安排一定的时间加强材料领域前沿研究成果和学科发展动态的介绍, 使学生在学习材料科学基础理论的同时, 了解材料科学进展及研究前沿, 既可拓宽学生的知识面, 为今后进一步深造和从事科研工作打下基础, 也可大大提高学生的学习兴趣。例如, 在介绍钙钛矿结构时, 介绍超导材料相关知识, 同时介绍在该领域的研究突破 (如中国科学技术大学陈仙辉小组在铁基超导材料的突破等) 。在讲授表面与界面时, 对纳米材料的概念以及其独特的物理化学性能进行介绍。通过这些科学前沿研究成果的介绍, 使学生兴趣大增, 对材料物理专业的地位有了更深刻的了解和认识, 则对学生的学习能起到很大的促进作用。

6 结语

面对21世纪科学技术的飞速发展, 专业课必须不断推陈出新, 积极吸收新的科技成就作为教学内容, 以适应社会需求。在教学过程中, 应注重教学方法、教学手段的更新, 努力提高学生素质, 重视学生创新能力和科研能力的培养, 充分发挥学生的主动性, 为社会培养材料类优秀人才。

摘要:《材料科学基础》是材料物理专业重要的学科基础课程和主干课程, 建立与新的人才培养方案及教学体系相适应的《材料科学基础》课程教学内容、教学方法是材料物理专业学科建设的一项基本内容。本文根据近几年的教学实践经验, 并结合课程教学中的教学效果的调查结果, 对本门课程的教学实践与经验进行了总结, 旨在为同行提供借鉴和参考, 提高《材料科学基础》课程的教学质量。

关键词:《材料科学基础》课程教学,教学体会

参考文献

[1] 潘金生, 等.材料科学基础[M].北京:清华大学出版社, 2005.

[2] 胡赓祥, 等.材料科学基础[M].上海:上海交通大学出版社, 2006.

[3] 解念锁.材料科学基础课程教学改革与实践[J].安徽工业大学学报, 2006, 23 (5) :119~120.

[4] 崔占全, 等.材料科学基础的教学改革与实践[J].教学研究, 2007, 30 (1) :53~57.

材料科学范文第3篇

材料科学与工程学院拥有材料科学与工程、材料学、材料物理化学、材料加工工程、冶金物理化学等5个自治区级重点学科,2013年正式获得材料科学与工程一级学科博士学位授权点。学院现有无机非金属材料工程、高分子材料与工程、金属材料工程、冶金工程、材料科学与工程、材料化学等6个本科专业,有本科生 1000余人。拥有材料科学与工程、冶金工程2个一级学科硕士点,材料学、材料物理与化学、材料加工工程、高分子化学与物理等4个二级学科硕士点,同时招收材料工程专业硕士,有在读硕士研究生200余名。

学院拥有广西有色金属及特色材料加工省部共建国家重点实验室培育基地、有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室、广西人才小高地1个(广西电子材料与元器件人才小高地)、广西高校人才小高地创新团队2个(新材料及其制备新技术人才小高地创新团队、高分子复合材料人才小高地创新团队)、广西有色金属隐伏矿床勘查及材料开发协同创新中心等多个国家级和省部级教学科研平台。

学院现有教职工71人,其中专任教师51人,有正高级专业技术职务资格教师24人,副高级专业技术职务资格教师18人,博士生导师14人,硕士生导师42人,具有博士学位教师41人。根据学科发展和建设情况,现招聘冶金工程或有色金属方向学科带头人、学术骨干和科研团队。

材料科学范文第4篇

1、轻钢龙骨中U型龙骨主要是用来做( )

1.隔墙 2.

吊顶

3.

装饰 4. 承重墙

2、以下那种方法生产的玻璃不易变形,表面平整光滑,厚薄均匀。(1.

垂直引上法 2.水平拉引法 3.

压延法 4. 浮法

3、以下那种方法可以生产特厚或特薄的玻璃?( )

1.垂直引上法 2.

水平拉引法

3.

压延法 4. 浮法

4、 组成地壳的主要岩石是( )

1.沉积岩 2.

变质岩 3.

火成岩

4. 水成岩

5、白水泥中的氧化铁的含量只有普通水泥的( )

1. 1/5 2. 1/12 3. 1/10

4. 1/3

6、下列那项属于黑色金属材料材料?( )

1.彩色不锈钢

2.

铝合金 3.

铜合金 4. 金、银

)

7、影响木材强度和胀缩变形的主要因素是( )

1.自由水 2.

吸附水

3.

结合水 4. 游离水

8、轻钢龙骨中C型龙骨主要是用来做( )

1.隔墙

2.

吊顶 3.

装饰 4. 承重墙

9、普通平板玻璃的透光率可达到( )

1. 85%

2. 95% 3. 80% 4. 60%

10、以下那种方法可以生产夹丝玻璃?( )

1.垂直引上法 2.

水平拉引法 3.

压延法

4. 浮法

11、石灰岩出自那种岩石?( )

1.火山岩 2.

变质岩 3.

生物沉积岩

4. 化学沉积岩

12、当白水泥生料中加入氧化铬时产生什么水泥?(1.

蓝色水泥 2.绿色水泥

3.

红色水泥 4. 浅紫色水泥

13、下列选项中那项为白水泥的一级品?( )

) 1. 2. 3. 4. 625,525 525,425 425,325 325

14、金属、玻璃属于什么材料? ( )

1. 2. 3. 4. 不燃性材料

易燃性材料

耐火材料

难燃性材料

15、下列那项属于有机材料?( )

1. 2. 3. 4. 白水泥

装饰砂浆

木材制品

石膏

16、在较小居室内墙安装一面大镜面玻璃,主要是为了( )

1. 2. 3. 4. 美观

照镜

扩大景深

装饰效果

17、高龄土、为高纯度粘土,烧后呈( ),主要用于制造瓷器。

1. 2. 3. 4. 黄色

白色

蓝色

米色

18、火成岩又称为岩浆岩,它是因地壳变动,熔融的岩浆由地壳内部上升后冷却而成,它占地壳总质量的(

1. 2. 3. 4. E. 69% F. 70% 89% 40%

19、通常,把有光泽的表面称为光面;把很光泽的表面称作(

)。

1. 2. 镜面

反面 3. 4. 正面

亮面

20、以下哪些材料属于建筑中需要并且限定使用的( )

1. 2. 3. 4. A. 铁 B. 铜 C. 金 D. 锡

21、普通粘土砖的吸水率为(

)

1. 2. 3. 4. 5% --10% 25% -- 30% 30% 8% -- 20%

22、轻钢龙骨中C型龙骨主要是用来做( )

1. 2. 3. 4. 隔墙

吊顶

装饰 承重墙

多项选择题

23、吊顶木骨架中方格结构的常用尺寸有( )

1. 2. 3. 4. 200mm x 200mm 250mm x 250mm 300mm x 300mm 400mm x400mm

24、下列那些不属于耐火材料?( )

1. 2. 3. 4. 玻璃

大理石

粘土制品

金属

25、铝塑板是由( )组成

1. 2. 3. 面板

核心

底板 4. 表层

26、下列选项属于建筑装饰的有( )

1. 2. 3. 4. 外墙装饰

门窗装饰

地面装饰

顶棚装饰

判断题

27、建筑室内装饰主要包括吊顶、墙、地面三部分。

(

)

1. 2. A.√ B.×

28、彩色水泥的凝结时间一般比白水泥慢。

(

) 1. 2. A.√ B.×

29、大理石板的抗风化能力差。

(

)

1. 2. A.√ B.×

30、墙面砖按正面形状分为正方形、长方形和异形。 ( )

1. 2. A.√ B.×

31、天然花岗岩的缺点是自重大。

(

)

1. 2. A.√ B.×

32、孔隙率的大小对风化有很大的影响。 ( )

1. 2. A.√ B.×

33、墙面砖按正面形状分为正方形、长方形和异形。 ( )

1. 2. A.√ B.×

34、陶制品分为粗陶和细陶。 ( ) 1. A.√

2. B.×

35、用于室内外装饰的石材包括天然石材和人造石材。

(

)

1. A.√

2. B.×

36、彩色水泥的凝结时间一般比白水泥慢。 ( ) 1. A.√ 2. B.×

37、建筑室内装饰主要包括吊顶、墙、地面三部分。 ( )

1. A.√

2. B.×

38、石英砂分天然石英砂、人造石英砂两种。 ( ) 1. A.√ 2. B.×

主观题

39、

10胶合板是用(

)旋切成的薄片,最高层数可以达到(

)层。 11对建筑物外部进行装饰,即(

)又起到了(

)。

12材料传导热量的性质称为材料的(

)。

13白色硅酸盐水泥的细度为(

),方孔筛筛余量不得超过(

14建筑陶瓷属于(

)或(

)类。

15纤维板按原料分为(

)和(

)

16 胶合板的层数应为( )

参考答案:

11美化立面、保护作用

12 导热性

14 精陶、粗瓷

15木本植物纤维非木、非木本植物纤维

40、

).

13 3—1

3 1建筑室内装饰主要包括(

)墙、(

)三个部分。 2按化学成分分,建筑装饰材料可分为金属材料、非金属材料和

(

)三大类。

3 材料在潮湿空气中吸收水分的性质,称为(

)。

4 (

)是材料抵抗较硬物体压入或刻划的能力。

5 白色硅酸盐水泥的凝结时间要求初凝不早于(

),终凝不迟于12h. 6(

)是白水泥的一项重要技术指标。

7 根据陶瓷原料的杂质含量可以分为陶质、瓷质、(

)。

8 轻钢龙骨顶棚按吊顶承载能力可分为(

)吊顶和上人吊顶。

9 被称为三大建筑材料的是钢材、水泥和(

)。

10胶合板是用( )旋切成的薄片,最高层数可以达到( )层。

参考答案:

1 吊顶、地面

2 复合材料

3 吸湿性

5 45min

6 火成岩

7 拓质

9木材 10 原木、15

41、根据陶瓷原料的杂质含量可以分为陶质、瓷质、( )。

参考答案:

拓 质

42、胶合板是用(

)旋切成的薄片,最高层数可以达到(

)层。

参考答案:

原木 15

43、建筑陶瓷属于(

)或(

)类。

参考答案:

精陶 或粗瓷

44、纤维板按原料分为(

)和(

)

参考答案:

木本植物纤维非木 和非木本植物纤维

45、对建筑物外部进行装饰,即(

)又起到了(

)。

参考答案:

美化立面)保护作用 )。

46、被称为三大建筑材料的是钢材、水泥和( )。

参考答案:

木材

47、劈离砖特点

参考答案:

答:又称劈裂砖,由于成型时双砖背联坯体,烧成后再霹离成两块砖而得名。特点是坯体密实,强度高,其抗折强度6%;表面硬度大,耐磨防滑,耐腐蚀,耐急冷急热;背面凹槽纹与粘结砂浆形成结合,粘结牢固。劈裂砖色彩丰富,样,适用于各类建筑物外墙装饰,也可用于各类公共建筑及住宅的地面装饰。

48、岩石的风化现象

参考答案:

答:水.冰.化学因素等造成岩石开裂或剥落的过程,称为岩石的风化现象.防风化的措施主要有磨光石材的表面,防止积水

49、木材的平衡含水率是什么?不同地方是什么数值?

参考答案:

答:当木材长时间处于一定温度和湿度的环境中时,木材中的含水量最后会达到与周围环境湿度相平衡,这时木材的含水率随其所在的地区不同而异,我国北方为12%左右,南方为18%左右,长江流域一般为15%.

50、彩色水泥对颜料的要求有那些?

参考答案:

答;根据水泥的性质及应用特点,生产彩色水泥所用的颜料应满足以下要求: (1) 不溶于水,分散性好。

(2) 耐大气稳定性好,耐光性应在7级以上。 (3) 抗碱性强,应具一级耐碱性。 (4) 着色力强,颜色浓。 (5) 不含杂质。

(6) 不会使水泥强度显著降低,也不影响水泥正常凝结硬化。 (7) 价格较便宜。

51、分别说明釉下彩绘和釉上彩绘的制作及其特征。

参考答案:

釉下彩绘是在生胚上进行彩绘,然后施上一层透明的釉料,再经釉烧制而成.我国的釉

下彩绘,基本上是手工彩画,覆盖画面的釉应选用透明或半透明的釉.青花,釉里红以及

釉下五彩是我国名贵釉下彩的绘制品. 釉上彩绘是在烧过的陶瓷釉上用低温彩料进行彩绘,然后在不高的温度下彩烧而成 由于彩烧的温度低,许多陶瓷颜料都可采用,其彩绘色调十分丰富.并且除了手工

绘画外,其他方式都可采用,因而生产效率高,劳动强度低,成本低.但是,釉上彩绘

容易磨损,光滑性较差.我国釉上手工彩绘技术有:釉上古彩,粉彩与新彩.(简)

52、材料的选择内容具体有那些?

参考答案:

(1)满足使用功能的原则

(2)考虑地区特点的原则

(3)确保材料供应原则

(4)施工可行性原则

(5)经济性原则

53、彩色混凝土采用什么方法可有效防止白霜的产生?

参考答案:

1) 骨料的粒度级配要调整合适。

2)在满足和易性的范围内尽可能减少用水量,施工时尽量使水泥砂浆或混凝土密实。 3)掺用能够与白霜成分发生化学反应的物质,或者能够形成防水层的物质等外加剂。 4)使用表面处理剂

5)少许白霜就会明显污染深色彩色水泥的颜色,所以最好避免使用深色水泥。 6)蒸汽养护能够有效防止水泥制品初始白霜的产生。

54、什么是白色硅酸盐水泥?说出它的生产制造原理。

参考答案:

由白色硅酸盐水泥熟料加入适量的石膏,磨细制成的白色水硬性胶凝材料,称为白色

硅酸盐水泥.它的主要原料为石灰石,粘土和少量的铁矿石粉,将这几种原料按适当的 比例混合磨成生料,生料经均化后送入窑中进行煅烧,得到以硅酸钙为主要成分的水 泥熟料,再在水泥熟料中掺入适量的石膏共同磨细得到的水硬性凝胶材料,既硅酸盐 水泥.

55、strong> 天然石材的变色和污染的主要原因是什么?

参考答案:

(1) 机械磨损作用的影响。 (2)变动与震动的影响。. (3)大气作用的影响。 (1)维修更新原则 (2)使用性原则 (3)区别对待原则

56、

说明“亲水性”与“憎水性”的含义,并指出材料在什么状态下为“亲水性材料”或“憎水性材参考答案:

材料与水接触能被水润湿的叫“亲水材料”,不能被水润湿的叫“憎水材料”。前者

有“亲水性”,后者有“憎水性”。当材料的润湿边角 < 90时,材料表面吸附水,材料能被水润湿而表现为亲水性,称为 亲水性材料”.当 >90时材料表面不吸附水,材料不

能被水润湿,称为 憎水性材料”.当 为0时,材料完全被水润湿.

57、装饰材料的选用原则有那些?

参考答案:

答:(1)满足使用功能的原则。在选择建筑材料时,应该根据设计的目的和具体装饰部位的使用功能来作为选用材料 (2)考虑地区特点的原则。对一个特定地区在装饰方面的习惯用材及气象特点,应给以高度重视,在设计和选材时 (3)确保材料供应原则。 从装饰设计阶段开始,就需要了解欲选材料的用量、产地及市场供应情况,防止出现“巧下情况时应该慎重对待:

① 该种材料用量较大,目前市场紧缺;

② 材料的用量大,而材料的供应地过远;

③ 所需材料属于进口材料;

④ 所需材料属于国家控制使用的金、银材料等。

(4)施工可行性原则。 在选用的装饰材料能做到确保供应前提下,还要重视施工可行性。

(5)经济性原则。 包括两个方面:一是对工程业主或装饰设计单位而言,要考虑经济性原则,做到“量体裁衣”。二述思想。

58、彩色混凝土采用什么方法可有效防止白霜的产生?

参考答案:

彩色水泥的装饰效果主要取决于其表面色泽的鲜美、均匀与经久不衰。采用以下方法可防止白霜产生: (1) 骨料的粒度级配要调整合适。

(2) 在满足和易性的范围内尽可能减少用水量,或者能够形成防水层的物质等外加剂。 (3) 使用表面处理剂。 (4) 避免用深色的彩色水泥。

蒸汽养护能够有效防止水泥制品初始白霜的产生。

59、影响装饰耐久性的因素及选定原则是什么?

参考答案:

答: (1) 机械磨损作用的影响。人的活动、大自然的运动以及各种机械运动,都会以力的形式作用于墙面、地面等部(2)变动与震动的影响。 装饰物在使用的过程中不是静止的,而是处于不断的运动中。

(3)大气作用的影响。 大气中的水分、杂质、有害气体等可以造成饰面的损害或者功能衰退,从而影响装饰耐久性 装饰耐久性的选用原则:

(1)维修更新原则。 现代建筑物的主体结构,通常是很耐久的,基本上不需要维修更新,而其上的装饰部分却要定(2)使用性原则。 是指依据建筑物的使用性质来作为选定装饰耐久性的一项原则。建筑物使用性越是长久,其建筑求越长。

(3)区别对待原则。 对于高层、多层住宅楼或商场、宾馆、火车站、体育建筑的装饰耐久性,应该按照不同的部位

60、说明波音装饰软片的性能是什么?

参考答案:

(1) 色泽使用耐久,永不褪色。

(2) 具有较好的弯曲性能,可承受各种弯曲。 (3) 耐冲击性为木材的40倍,耐磨性优越。

材料科学范文第5篇

王志新(清华大学教授、中国科学院院士):

科学共同体主要是指一些从事探索自然规律并以此为职业的科学家。这个群体不是完全自我封闭的,但是有一些科学特别是基础科学,基本的判断都是在科学共同体内完成的。一般情况下,科研论文要在国内外公开杂志上发表。现在,我们强调国外多一些,原因是中国的科学相对西方的科学而言差距很大,无论从科学家群体来说、从数量来说、从质量来说,差距都很大。另外,科学是没有国界的,国际上一些很好的主流杂志,都是在世界范围内聘请审稿人。杂志的名声是根据杂志发表的好论文而建立起来的。当然论文发表了也不一定对,即使很好的杂志,如Nature、Science上发表的论文,也有错的,也有假的。但是,因为是公开发表,所以可以质疑,可以反驳,杂志也可以回应,这样经过多个来回,错误可以得到纠正。所以我们强调,第一,文章要在公开杂志上发表,要经过比较严格的评审;第二,要经得起别人的质疑;第三,文章即使发表在好的杂志上也不是最终的定论。科学是一个不断发展的过程。

在科学共同体内,一个新的科研成果可能一时得不到认可,但不会永远得不到认可。例如爱因斯坦的相对论,当时也是很标新立异的,但是最终它还是能发表。我认为科学界内部,科学和“伪科学”这样的争论基本上不存在。一个成果不被认可,一个结论错了,论文不予发表也就是了,很少提“伪”。之所以会有这个争论,跟新闻界有很大的联系。新闻界可以报道一些科学事件,但是重大的科学结论基本上要经过科学共同体比较严格的评审、在比较过硬的杂志上发表了文章后,才应该报道。否则,仅仅通过一些小道消息或研究者自己所说,会给民众一个误导,包括某些掌握资源分配的人也可能被误导。像水变油事件,就是在分配体制不健全的情况下,通过媒体炒作产生了误导。

所以,关于伪科学,如果大家都通过正常的程序,如果没有媒体的炒作,不会引起太大的争议。但是,如果其中还涉及到个人利益、商业利益,并且通过媒体炒作,那么科学共同体就有责任、有义务出来说话,指出它不是真的。

刘大椿(中国人民大学教授):

关于科学最大的分野不是科学和伪科学,而是科学和非科学、科学和反科学之间的分立。对于科学是什么,一个比较好的办法就是弄清楚什么是非科学,跟非科学一比较就知道什么是科学。

为什么科学和非科学这个本来非常清楚的问题在我们国家却成了争论的问题?这主要是现实中的两个问题引起的。一个是伪科学的问题。伪科学本身不是科学,但自己声称是科学,而且常常通过非共同体的力量来证明自己是科学。另外,非科学的东西同样会有了不起的成就和影响。但是在中国的特殊的语境下,科学通常代表着正确,代表着有价值,如果不是科学,仿佛就是不正确的、无价值的,所以就要争取得到科学的认可。这是一个语境问题。媒体之所以关注这个问题,而且大家都愿意看,其实就是这个特殊语境的社会背景问题。

另外一个是国外前沿的反科学思潮。反科学是针对科学主义的,但是,在我国反科学显然是不能登大雅之堂的。反科学思潮认为,科学和技术有异化的倾向,其实这是哲学研究和社会批判当中很正常的事情。在我们这里问题就显得很严重,因为我们现在的科学还不是很发达。在这样的环境中去反科学,就会被看成是与主流的要求背道而驰。反科学之所以现在不能讲,我想也是这样一个社会背景的问题。其实,伪科学和反科学都是可以研究的,但是伪科学应当有一个确定的含义,研究反科学是要了解它究竟是为什么批判科学和技术,这样我们就能更好地弘扬科学精神。

宋正海(中国科学院自然科学史所研究员):

民间科学的数量和科研成果多年来迅速增长已成为重要的社会事实,而学术界似乎无视这种情况,更未见相应的政策。主要扎根于中国传统文化深厚土壤上的非共识重大原创新科技成果又常被打成“伪科学”,如三大伪科学冤案、澄江动物群与寒武纪大爆发、刘子华八卦宇宙论、李世辉典型信息法、多种非经典重大天灾预测法等均被打成“伪科学”;进而又把阴阳五行、汉字优越论、中医等中华文化也打成“伪科学”。这不得不引发人们对“科学”、“伪科学”问题的深刻关注。因此,尽快明确科学定义,拿出切实有效的科学纲领有助于打破混乱局面,已成当务之急。

以现行的科学方法和现有的科学成果评判“科学”和“伪科学”,其权威性是值得怀疑的。已有的科学成果是人类智慧的结晶,自然要尊重、要学习,并且在科研活动中应用,这是毫无疑义的。但不要迷信,已有的科学成果并非绝对正确,即使已被公认的重大理论也可能被推翻或进行重大修改。前者如地心说、燃素说;后者如牛顿力学发展到相对论和量子力学、达尔文量变进化论发展到包括生物大绝灭大爆发的进化论。由此可见,在(尽快)判断挑战性、重大原创科学思想、成果是不是科学时,科学方法、科学成果这两方面似乎都缺乏权威性。

只有坚持求真务实、严谨细致的科学精神和科学态度,才能真正的尊重自然、探求自然规律。我们认为,科学标准应是以科学精神为纲,正确应用科学方法,辩证地对待已有的科学成果。只有这样才能解决现阶段中国学术界面临的混乱局面,以加快科学未来发展的脚步。坚持科学精神也将对中国科普政策、民间科学政策的制定和贯彻起到良好的推动作用。

李醒民(中国科学院研究生院教授):

我们现在的讨论,概念很混乱,什么叫科学、什么叫科学主义、什么叫反科学、什么是伪科学,根本就搞不清楚。所以我觉得概念问题要澄清。

什么是科学?和空间、时间、社会、人这些概念一样,科学属于大概念。大概念是比较难下定义的,而且下一个定义往往很难得到共识。但是科学的内涵还是基本清楚的,而且是公认的。第一,它是一种知识体系,第二,它是一种研究活动,第三,它是一种社会建制。它的外延,虽然有分歧,但是,大体上也能取得共识,科学主要指的是自然科学,当然也包括一部分社会科学,也可能包括人文学科的一部分。一般来说,人文学科不叫人文科学,它是非科学,非科学并不见得就没有意义,并不见得比科学不重要,有人说对人类贡献最大的不是科学家,而是孔子、佛

陀、耶稣、甘地这些人物,我觉得讲得很明智。

什么是伪科学?本身不是科学,而是非科学,但是还要冒充科学,而且在社会上已经造成了一定负面影响和危害,这才叫伪科学。如果只是自娱自乐,未给社会造成任何负面影响,那是可以的。但是如果要使用纳税人的钱,或者在社会上造成思想混乱,那么这种东西就得反对。

什么是科学主义?科学主义有两种解释,一种是中性意义的,另一种是贬义的。中性的科学主义是指科学家对科学整体的一般看法;贬义的科学主义其实也有两种,一种是科学方法万能论,比如说实证方法、理性方法、真理方法可以无条件地适用于一切学科;第二个就是科学万能论,因为现在的科学很发达,所以就有些人认为科学能够解决一切问题,包括社会问题、人生问题都能解决。当然不能否认科学、技术对解决这些问题还是有帮助的,帮助可能有大有小,有些问题可能没办法干预,但是认为科学是可以包揽一切的,那肯定是错误的。

还有反科学的问题。反科学和反科学主义不一样,反科学主义是针对科学主义的,是反对科学方法万能论和科学万能论的,这样的反科学主义是对的。而反科学是把科学作为一个整体来反对,而且反对科学的核心价值,如实证主义、理性主义这些东西,所以应当把反科学和反科学主义区别开来。反科学有自己的群众运动,它是一个社会运动或者是一种社会思潮,但是当它一旦形成自己的理论体系的时候,就构成了“反科学一主义”。

刘兵(清华大学教授):

关于民间科学这个事情,这里面争论的其实是科学观甚至是人生方面的问题。民间科学这个问题特别复杂,包括对民间科学的研究者、评论者甚至民间科学自身,其实都是有意无意受到了没有想到的背后的一些东西的影响。

为什么叫民间科学?有人认为,民间科学完全可以自娱自乐,为什么要打着科学的旗号一定要进入主流科学共同体里头?这里面其实有很多远远超出这个事件本身的背后的原因,诸如我们对于科学代表正确的强调,对于现在的主流科学成为资源的掌握者以及形成相应的这种体制等,由于其中存在的不平等和其他的一些社会问题,导致民间科学必须要找到那个承认。那么,要怎么解决这些问题?很多人强调一种所谓多元的、宽容的科学观,当然这是泛泛而谈,不过有一个不能有害于社会的前提,很多人把这个有害于社会归之于伪科学,但在本质上这首先不是一个伪科学的问题。危害社会是一个法律的问题,不用科学名义来欺骗的也有很多,现实经济诈骗也有很多,有经济法和其他相关的法律来解决。所以,在这样一种观念下,如果我们消解了背后的一元的、唯一占有真理的、唯一代表正确的观念和方法,那么实际上这些问题就都消解了。在政治体制上我们还有一国两制呢,如果我们不把它视为一个权宜的策略,而视为一种真正深刻的思想的话,甚至很针锋相对的东西都同样能够并存和多元,那么我们在科学上为什么就不可以做到这一点呢?在一个宽泛的文化里,我觉得这些争论本来是可以消解的,可以多元共存的。也就是说,这样一种标准恰恰才是我们说的和谐,才是一个和谐社会的理想。在一个和谐社会里,代表各种利益的各方都可以有自己利益的一种表达,大家可以竞争。如《科普法》,大家争论可操作与否,其实都是表面的问题,实际上是把一方为主的利益推广到了整个社会,本质上背后是一种一元的观念的指导,至于可不可操作其实只是一个在法律意义上的技术层面的问题。把一方的标准加到整个社会群体,变成一种普适的要求,就跟多元出现了冲突。因此,我呼吁倡导一个多元的宽容的科学观,以此消解对我们现实不利的一些争论,造成一种更和谐的社会状态。

刘华杰(北京大学教授):

中国的伪科学问题很复杂,我在《中国类科学》(上海交通大学出版社2004年)中只给出了伪科学的元定义。鉴于有人误读我的定义,现在我再次重复一下我在第132页给出的定义为:“定义A:把非科学的东西说成是科学,则此种声称是伪科学。”书中接着说:“注意,这个元定义并没有直接描述伪科学的实质内容,但阐明了一种规则。”提请注意的是,我的定义中,后半句的主词是“声称”,而不是“东西”。

举一例,假如你们看这一只喝水的普通杯子(用M代表,M是非科学),此时我声称(用c代表):“瞧一瞧,看一看,这是世界上最新的科学!”按我的定义,我的主张C是伪科学,此元定义并不说M是不是伪科学。而有的人在此语境中恰好认为M是伪科学,这当然是不得要领的。

现在宋正海先生关注的是从《科普法》中剔除“伪科学”字样的问题,这本身并不要求在汉语中废除“伪科学”一词,甚至也不要求人们不可以反对伪科学。我重申,现在我仍然反对伪科学。过去我的一些做法欠妥,应当道歉,这只是就具体做法而言。我反对伪科学这一总的态度没有变,也不能变。

《科普法》中是否写入“伪科学”字样,当初立法时,就有不同意见。《科普法》的问题很多,“伪科学”字样问题只是其一,但不是最重要的。我现在要说的是,这部法律应当重写,并且应当改名为《科学传播法》。原有的《科普法》过分强调了某个部门的利益(如第12条),该写的许多内容没有写进去,不该写的套话却写了不少。

王淇(中国政法大学博士):

时下,科学家们就“伪科学”争论不休,《科普法》一时也成为争论的焦点。科学技术的普及工作,需要法律来规范吗?

首先,科学是对真理的不懈追求,而法律是对公正的永恒诉求。可以认为,在涉及权利保障的情形下,法律的存在才既有必要性,又有正当性。关键在于,这部法律需要保护的权利何在?

该法规定“公民有参与科普活动的权利”。公民作为权利主体,根据《宪法》第37条的规定,“中华人民共和国公民的人身自由不受侵犯”,当然可以参加科普活动,也可以不参加科普活动,从权利的本质来讲,的确具备了权利行使的自主性,但是,权利本身所要求指向的利益何在?显然,它不过只是公民的自由,而无法上升到权利的层面。相反,《科普法》里很多国家积极能动的身影,在揭示了这一立法理念:科普不仅是一种公益事业,接受科普也是公民的义不容辞的义务,大家都要积极配合国家和社会普及科学知识、倡导科学方法、宏扬科学精神、传播科学思想的工作。如此一来,一方面,纸面上的权利主体直接面临着客体化的危险,另一方面,科普这项事业的各级推动人,因为法律的授权取得了管理的权力以及随之而来的利益。毫不夸张地说,权利一旦萎缩,或者,权力一旦异化,都将与《科普法》立法的初衷背道而驰。

其次,作为争论焦点的该法第8条规定:科普工作应当坚持科学精神,反对和抵制伪科学。任何单位和个人不得以科普为名从事有损社会公共利益的活动。这一被科学家的不同阵营用来互相攻击的法条,从立法技术上来看,是不折不扣的以合“法”形式掩盖非“法”目的的条文。所谓合“法”,是指它从形式上看,勉强能算符合法律

的“行为模式一法律后果”的规范要求,而所谓非“法”,是说它从实质上,违反了法律规范的精神。

一方面,历史的经验教训和科学发展的规律,都告诉我们科学的认定从来都不是一帆风顺的。人不是全知全能的,因此,极有可能在科学和伪科学的角力中,错失了科学,拥戴了伪科学。那么,法律在权衡科学的进步和科学话语权的归属时,基于利益衡量的思路,应当竭尽全力优先考虑前者,而不是以法律的形式,将潜在的压制合法化。另一方面,科学还是伪科学,科学家尚无定论,法律又如何做出裁断?况且,真正的法官,是时间的检验,最终,由历史事实来说话,确认所谓的科学是真还是伪。法律是用来确定权利和义务关系的,一旦超越这个界限,法将不法。另外,该法第30条这样规定:以科普为名进行有损社会公共利益的活动,扰乱社会秩序或者骗取财物,由有关主管部门给予批评教育,并予以制止;违反治安管理规定的,由公安机关依法给予治安管理处罚;构成犯罪的,依法追究刑事责任。可以看出,“伪科学”在第8条出现之后,就再没有下文,万一有人从事“伪科学”的活动,能否按照第30条处罚?也就是说,可否将以科普为名进行有损社会公共利益的活动等同于“伪科学”?恐怕也不能这么简单处理。

最后,从该法的结构和行文来看,管理法的特色十分鲜明。对《科普法》来说,最重要的目的应当是无论国家和社会是否提供各种科普活动,民众都能随时随地地获得他们需要了解的科技知识,而最大的遗憾就在于,除了规定“公民有参与科普活动的权利”之外,再也没有公民可以主张的权利了,国家和社会的组织管理也好,社会责任也好,保障措施也好,都有一厢情愿之嫌,而公民究竟怎么看待科普,想以什么方式接近赛先生,国家反而在所不问了。

蒋劲松(清华大学副教授):

在特定条件下,科学可能会产生负面影响,而伪科学也可能会有正面价值。例如,黄维当年在狱中从事永动机的研究,得到了政府的支持,这项伪科学研究产生了非常良好的统战效果,对社会很有利。这是伪科学在科学之外具有正面价值的典型例证。

伪科学活动也能产生正面的科学价值。科学哲学家已经证明实际上不存在绝对的、永恒不变的、普遍适用的科学研究准则。这不是科学哲学家无能,而是对于所提议的任何一个普遍准则,科学哲学家都能成功地找到反例。伪科学活动虽然不符合科学活动的一般研究规则,而且往往达不到其预定的目标,却常常能产生一些具有科学意义的结果。李约瑟先生的研究工作表明,中国古代科学技术的许多成就,都是那些一心要炼出仙丹的道士们所做的成果。以我们今天的眼光看,炼丹是伪科学活动,但不能否认其对化学的正面价值。

作为知识体系的伪科学可能会有科学价值。某个理论在科学上不能成立,没有足够的依据,如果把它当作是科学理论,那就是伪科学,但它在科学上仍然会有其意义。在恩格斯《自然辩证法》里有一个经典案例,就是康德的星云假说,它是辩证唯物主义自然观取得突破的重要基石。它从来没有被科学家普遍接受,严格推敲起来是站不住脚的,其思路跟现在许多伪科学理论的思路差不多。但是,它对于后世自然观的突破乃至自然科学的发展起到非常重要的推动作用,甚至比很多实实在在的科学成就带来的影响更大。

作为社会建制的伪科学可能会有科学价值。现实中科学的社会建制是有缺陷的,科学共同体得出的集体结论不一定是科学的,因为很多外部因素干扰着科学共同体。《中国健康调查报告》就描述了医学共同体由于受到大型医药公司非常深重的影响和控制,那些以科学名义发布的医学和营养学结论往往是不合理的。在这种情况下,科学共同体之外的观点往往反而是正确的。如果把这些观点称之为科学,我们可以说这是社会建制角度上的伪科学,虽然它可能是真理。所以,在科学共同体已经受到制度性的外在力量干扰的情况下,外部力量对科学共同体的干预可能会产生正面的影响。

传统的科学社会学认为科学不应该受到特定价值观念的影响,否则就是伪科学。著名科学哲学家桑德拉·哈丁的“立场认识论”认为,这种备受推崇的中立性,可能正是实现客观性最大化的障碍。在科学史上,我们可以看到宗教偏见、民族情绪、性别意识、阶级观念等非普世主义价值可能促进科学发展。这方面案例很多,如毕达哥拉斯的宗教观念之于数学研究,太阳崇拜之于哥白尼日心说,阶级意识之于马克思政治经济学,女性主义之于生命科学等等。总之,由于科学自身的有限性,在特定情况下,伪科学可能带来正面的影响。

罗嘉昌(中国社会科学院研究员):

在当代科学哲学中,科学与非科学分界的标准是越来越相对化了。托勒密学说属于科学早已不成问题,玻尔一度提出违反能量守恒定律的假说,同样被看成是正常的科学活动。近年来的“科学大战”中,占星术的“伪科学”帽子是否要摘去还成为了问题。当然,约束条件还是有的,这就是科学共同体的存在及其裁定。尽管随着科学革命的到来(范式的更替),科学与非科学的界线会被彻底打乱。

蒯因和库恩以来,知识论科学哲学的整体论转折提出了科学形态的多元化问题。当前有一些学者认为:来源于古希腊的直至20世纪的西方科学,只是第一次科学革命,其特征是还原论的科学思想和公理化的方法。而正在到来的第二次科学革命中,东方的整体论和实用化科学方法将成为最有利的工具。吴文俊院士还用“数学机械化证明”的成果和中国传统数学“寓理于算,不证自明”的特点来论证这种可能性。这种看法不仅肯定了科学形态的多元化及其发展道路的多样性,也要求我们深化对科学的理解,认识到科学技术就是有效的知行体系。

这样,我们就完全不能赞同把中医(包括其理论基础阴阳五行说)视作“伪科学”,进而断言“中国传统文化有90%是糟粕”的论调。1984年,李约瑟到中国社会科学院讲演,有学者问他对阴阳五行怎么看,李约瑟说:这也是一种“范式”。他不仅对阴阳五行在中国古代科学发展中的作用给予了积极的评价,还指出“中国人的思想在这里独特地避开实体而抓住了关系”。德国汉学家波克特认为阴阳五行是一种约定标准。这意味着可以将阴阳五行关系网络看作一个形式化系统。他不久前发文章认为“中医是成熟的科学,不是经验医学,更不是伪科学”。著名哲学家葛瑞汉等人强调阴阳五行是一种关联性的思维,是分析理性所达不到的。近年来国内有些学者尝试用非实体主义的关系实在论、关系本体论来阐释中医理论的哲学基础,也是沿着这条思路下来的。

段伟文(中国社会科学院副研究员):

有关科学、伪科学、非科学、反科学等问题的争论,迫使我们回答究竟什么是科学?我想提出的参考答案是,科学(以下所论及的科学均指自然科学)的首要内涵可能不仅仅是理论化的知识体系,而应将其拓展为人类有限的知行体系。

近30年来,科学哲学、技术哲学和科学与技术研究所提供的分析、批判和描述表明,科学活动的本质并非如

自然之镜一般被动地反映现实呈现的世界,而是在仪器与工具(包括计算工具)所允许的水平上介入自然——由此所获得的理论假说与其说是表征客观的真理,不如说是人类操控世界的脚手架。因此,科学不单是理论性的,技术性也是自然科学不可分割的本质特征,尤其是自培根以来的现代科学应该视为技术化科学。正是基于这一视角,科学的实际目标不是(实际上可能是不必要)将理论知识上升到真理,而是在探究和建构因果关系的基础上,将猜测性的规律(因果链)转化为行动的规则,科学活动从来就不必然地归结为追求正确无误的真理,而可界定为对操控世界的可能性的寻求,即我们可以将自然科学视为人类的有限知行体系。

面对潜科学、不科学、非科学、伪科学之类的指斥,任何被认为或自诩为科学的知行体系都有辩护的权利和接受质疑的义务。谈到质疑,必须注意的是,一方面,任何人类的有限知行体系原则上是可错的,但是像现代科学这样的知行体系,已经建立起了复杂而庞大的知识网路、行动网络乃至信念网络,因而具有极大自我调节能力,要想从根本上动摇其理论根基,或者从外围引入根本性的创新,绝非易事,这可能是民间科学不太容易认识到或不太愿意承认的;另一方面,传统的知行体系也不可回避批判性的质疑,李约瑟在肯定阴阳五行思想甚至谅解沈括因为受其制约而错失发现置换反应的同时,也曾经尖锐地指出:“像五行论这种以一概全型的理论,由于长期被人毫无批评地接受,结果使这些化学现象,迟迟不能获得正确的解释,这种情形究竟到了怎样的一个程度,那才是我们所要追究的问题。在这一点上就难为那些理论洗脱了。”出现此问题的一个重要原因恐怕在于对观念性的理论的神圣化,结果导致了以鲜活的现象比附具有无限解释力的理论,而不是从行动的效果反观知识的有限性并寻求更佳的可实现性。这种刻舟求剑、削足适履的做法所导致的思想惰性无疑是值得反省的。

赵南元(清华大学教授):

关于伪科学的问题,现在构成一种争论,实际上也出现了各种各样的说法。有人说伪科学这个提法不应该写在法律上,没有可执行性,法律不能判断科学;法律确实不能判断科学,但是法律可以提倡科学,并不负判断责任。例如我们的宪法支持科学艺术,宪法不负责判断谁是科学、谁是艺术,但是可以原则上支持科学。《科普法》在这个问题上也是延续了宪法的做法,它支持了科学的一个方面,就是批判伪科学或者说是反对伪科学。

有人说伪科学就是那些弄虚作假的所谓的科学不端行为。我觉得,这里有一点首先要弄清楚,伪科学不是科学界内部的事情,它是一个科学界外部的事情,而科学不端行为是科学界内部的事情,无论是抄袭剽窃、伪造数据,这些都跟伪科学没关系。

反对伪科学会不会打倒传统文化?这个说法也毫无根据。因为传统文化是传统文化,伪科学是伪科学,如果非把传统文化混进来说成是科学,那科学有权声明它不是,这里面不存在打倒的问题。所以,传统文化有传统文化的地位,但是它不是科学就不是科学。

反对伪科学会不会妨碍创新?我想这个创新指的是科学的创新,艺术创新不包括在内。那么,反对伪科学会不会妨碍科学的创新呢?也不存在这个问题。科学创新只有放到科学内部才是创新,在科学的外部自称是科学,对于科学的创新是没有意义的。

肖显静(中国科学院研究生院教授):

在我们的社会中,有一些人持有科学主义观念,在他们的心目中,科学成了一个正确的代名词,成了一个拥有了它也就拥有了力量、权威和真理的存在,成了合法、合理、正确、有用、可行等的代名词。而现在,如果以科学主义的态度去反伪科学,不可避免地会强化科学主义的社会观念,导致更多的人把科学当成人类知识的唯一典范,当成获取幸福的唯一工具,当成真理和正确的化身,如此会反过来促使一些人把本不是科学的当成科学以获取利益,从而导致伪科学以新的形式和更广泛的方式出现。这虽然能够反掉一些伪科学,但却在另一种意义上强化了伪科学产生的社会思想基础——科学主义,反过来又促使伪科学的产生及泛滥,这样是不能真正有效地从根基上反伪科学的。

由于科学主义是产生伪科学的一个重要原因,因此,要反伪科学,首要的就是要反科学主义,在获得对科学的正确认识和正确态度的基础上进行。只有这样,才能使科学走下神坛,还科学以本来面目,把科学的还给科学,使人们对科学有一个正确的认识和正确的观念,使科学及科学文化不再成为我们社会的真理的化身、所有认识和行动的标准及指南,这样,伪科学才会减少或削弱。同时,也才能使人文走上正坛,提升非科学如人文社会科学等的价值,还非科学以本来面目,把非科学的还给非科学,非科学也就没有必要凭借科学的名义获得其合法性和权威,如此,人们也就少了一份伪造科学或者假冒科学的动力,伪科学也就会减少。如果不反科学主义,任由科学主义观念在中国盛行,那么中国的伪科学将会越来越多。

刘序盾(中国战略与管理研究会文化委员会主任):

一段时间来关于“伪科学”的争论不断,而且不仅是在圈子里还在社会媒体上都展开了辩论。我以为这本身就是一种社会的进步,起码不像过去那样不公开对阵,而是相互阴着报材料,总希冀着得到上方“圣裁”,然后挟着政治权力的威势一举攻克对方。我从上个世纪80年代的耳朵识字起就关注这个领域,各个大案和事件都亲身经历,对于今天的进步感慨颇多。兴奋之余,也发两点感想。

首先,科学研究要与政治问题相区别。不可凭藉行政的力量和政治权威的力量,来指认何为科学,何为“伪科学”。关于科学的真伪之争原本并不存在所谓的主流地位。比如上世纪80年代对于特异功能和气功的真伪之争,就几乎没有正反方政治地位的差异,起码是不突出。直到90年代揭露“水变油”骗局时还十分谨小慎微,生怕惹出政治问题来。不像后来想像的那样什么打假英雄以主流自居一付正气凛然的样子。反伪人士甚至在相当一段时间内还是处于非主流,承受了相当程度的社会压力的,某些时候比较起来甚至是处于弱势,很有些反潮流的样子。

反对伪科学的群体什么时候趋向主流了呢?应该是在反法轮功的时候,这时的地位才产生了变化。

科学界的争论是很正常的事情,哪一方都曾经有过在某种程度上受到来自政治权威压抑的经历和体验,因此避免争论中的政治化倾向和反对政治权威介入争论,应该成为大家共同恪守的规则。

再有,科学研究与法律的关系。科学就是对于人类未知领域的探索,同时也是对于人类自认为已知的某些领域的继续探索。而探索是不应该设置禁区的。记得当年揭露某人以推广“水变油”技术构成危害社会的经济诈骗行为的报道刊登出后,沈鸿院士曾写了个条幅给我,“大胆探索,谨慎推广”。这八个字道出了科学研究的真谛。科学研究要鼓励创造和创新,这里没有禁区也不应该预设,凡是公民都有思想和探索的自由与权利,不应该受到干涉和指责。你研究“水变油”、研究“永动机”都不违法,没有谁可以用法律的名义禁止。

法律应该管的是哪一段呢?它应该管的是后面发生了什么。你这个方法和理论未经过证实有效就去推广应用,自己聚敛了财富而对社会和他人却造成了危害,这才涉及到法律。事实上“水变油”也正是因为涉及经济诈骗才引出法律的介入,如果仅仅是研究,谁也不能以“伪科学”之名给定罪。因此在科学研究领域,法律也要自重,不可管得太宽太严,因为有些东西不是法官所能认定的,法院也不是科学研究的“裁判所”。

大胆探索——体现了对于科研未知探求的宽容态度;谨慎推广——体现了对于社会的责任感和严肃态度。当火药味争论变成理性平等的对话,当双方都尊重对方的权利并恪守自己话语和行为的边界,当媒体不再视哪边权势大就一边倒地倾向哪里,这对于健康我们社会的人文生态和科学生态,一定会大有益处。

由于篇幅有限,以上整理摘编的只是研讨会发言的一部分。在本次研讨会上,清华大学哲学系教授卢风主张用后现代主义的核心观念即多元性和反本质主义来分析科学,认为科学不可能成为汇聚和囊括一切的整体;北京航空航天大学徐治立发言认为,政治力量介入反伪科学可能会导致反伪科学异化;北京师范大学文学院吴岩认为,应该根据语境的不同来讨论科学的内涵,在不危害社会的前提下,和谐社会应该允许“伪科学”这个词成为一个中性词汇;中国人民大学学报副编审林坚主张在普及自然科学的同时,大力推进“人文科普”,改变目前科学与人文分离严重的状况,实现科学与人文的融合;中国中医科学院马晓彤对中医做了定位、定性与定向的思考,对中医的历史合理性和现实合理性做了说明,主张在现代化过程中复兴中医。

材料科学范文第6篇

1 材料科学与工程的四要素:成分、结构、工艺与性能

材料科学是研究材料的成分、组织结构、制备工艺、材料性能, 以及应用之间相互关系的科学, 通常我们将材料的成分、结构、工艺以及性能称为材料科学与工程的“四要素”。上述“四要素”中的性能是材料科学的目标, 人类开发新材料的目的在于利用其性能来满足人类的需要, 这是材料科学发展的本质推动力。

为了获得能满足人类要求的性能, 材料科学工作者往往通过一定的工艺途径, 以自然界中110余种元素构成的物质为原料, 合成出具有新结构的材料, 然后对其性能展开探讨, 这即是材料科学与工程的四要素:以一定的“成分”为探讨对象, 通过一定的“工艺”获得一定的“结构”, 进而满足人类对材料“性能”的要求, 这亦是对材料科学内涵的高度概括。

2 材料科学基础课程应以“结构”和“性能”为核心内容

《材料科学基础》作为材料科学最基本的专业基础课, 必须为材料科学与工程专业的学生奠定良好的专业理论基础, 其内容必须紧扣材料科学与工程的“四要素”。

在材料科学与工程的“成分、结构、工艺、性能”四要素中, “性能”是目的, 是材料科学发展的根本推动力, “结构”是获得该性能的本质, 而“工艺”是获得“结构”的途径与手段, 可以归结为“结构”形成的内容范畴。因而, 在讲授《材料科学基础》的过程中, 应紧扣材料科学与工程的“四要素”, 并将材料的结构与性能作为核心内容进行讲述。

3 将物质结构与结构形成作为材料科学基础课程的主线

材料的结构是该类材料具有某一性能的本质, 按照从微观到宏观范畴的顺序, 材料的结构可以分为:原子的结构、原子间的键合、晶体结构与非晶态结构、相结构与相图、组织结构等内容;其概念范畴依次增大, 涉及到《材料科学基础》的所有内容, 因此在讲授《材料科学基础》课程的过程中, 应该以物质结构及结构形成为主线。

原子的结构实际上属于材料科学与工程四要素中“成分”的内容, 材料科学中的“成分”即来自目前已经发现的110余种元素, 不同的元素具有不同的原子结构, 材料“成分”的内容实际上可以归纳为最微小的“结构”内容。原子的键合是指两个或多个原子形成分子或固体时, 以一定的结合力聚集在一起, 其类型主要取决于原子结构, 并对材料性能起着决定性的影响。

晶态与非晶态结构是固体结构中的两个大类, 其分类是按照原子或基团在三维空间是否做周期性的规整排列来进行划分的, 其概念范畴在原子结构与键合的基础上有了进一步的扩展。晶态结构的原子在三维空间排列规整, 由此导致所构成的材料各向异性并具有固定熔点;非晶态结构的原子在三维空间长程无序, 由此导致所构成的材料各项同性并不具有固定熔点。

相结构是指具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分, 其概念范畴又在晶体结构的基础上进一步扩大。组织结构是指各种晶粒的组合特征, 包括其分布的相对多少、尺寸大小、形状及分布特征等, 其概念范畴又是在相结构的上提升。

通过上述对材料结构范畴的解析, 在《材料科学基础》的授课或学习中, 应该深刻认识到材料结构的重要性, 特别是应该以材料结构为主线, 从微观到宏观的顺序逐渐理解相关内容: (1) 材料组成的最基本单位——原子的结构; (2) 原子与原子之间结合形成的原子键; (3) 相互结合的原子在三维空间排列, 获得周期性规整排列的晶体结构或无序排列的非晶态结构; (4) 通过原子的取代、置换等, 获得晶体结构相同和性质相似的相结构; (5) 不同的相、晶粒组合在一起, 获得一定的显微特征, 从而形成组织结构。上述结构范畴从小到大、从微观到宏观, 每一级结构都对材料性能产生重要的影响。

4 将“成分”与“工艺”融入材料科学基础的“结构”

材料科学与工程四要素中的“成分”即是来自目前已经发现的110余种元素, 不同的元素具有不同的原子结构, 材料“成分”的内容实际上可以归属于最微小的“结构”范畴。材料科学与工程四要素中的“工艺”是指材料的制备方法及过程, 是获得特定“结构”的途径, 其内容主要包括从液相凝固获得固体材料 (如合金的熔制) 、通过固相转变获得固体材料 (如陶瓷的烧结) 、从气相冷凝获得固体材料 (如薄膜的制备) ;这些工艺过程都是为了获得一定的结构, 是结构形成的主要内容, 故也可以将“工艺”融入到“结构”内容中。将“成分”与“工艺”内容融入到“结构”内容中, 实质上遵循了材料科学基础课程中以结构及结构形成为主线的原则。

5 从微观“结构”理论理解宏观“性能”

材料性能是人类追求的目标, 是材料科学发展的本质推动力, 也是《材料科学基础》课程的核心内容之一。材料的性能可以分为结构性能与功能特性两个方面, 结构性能主要是指材料的力学性能, 功能特性主要指材料的热、电、磁、光等性能。

《材料科学基础》课程中的“材料的变形与断裂”实际上就是关于材料力学性能及其微观机理的内容, 该部分内容用微观的位错滑移机制解释宏观的晶体塑性变形机理。材料的功能特性则从固体材料电子结构的角度去解读材料的热、电、磁、光等性能。在上述内容的讲授过程中, 要实现宏观性能与微观结构的有机结合, 并从结构的角度去看性能, 从而将“结构”与“性能”进行统一, 并以结构及结构形成为主线, 让学生有一个清晰的思路, 从而能够轻松掌握《材料科学基础》课程的全部内容。

摘要:以材料科学与工程的“四要素”——成分、结构、制备工艺及材料性能为基本点, 以材料的结构与性能为核心内容, 探讨在讲授材料科学基础课程中的总体思路与要点, 并将物质结构及结构形成作为全课程的主线, 以便更好地给学生予以指导。

关键词:材料科学基础,材料科学与工程专业,四要素

参考文献

[1] 齐义辉, 韩萍.“材料科学基础”课程的教学改革与实践[J].辽宁工学院学报, 2007, 9 (2) :138~139.

[2] 胡赓祥, 蔡珣, 戎咏华.材料科学基础[M].上海交通大学出版社, 2008.

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