材料科学技术范文10篇

摘要：本篇文章从低碳经济的概念、核心以及主要内容方面进行了分析，根据低碳经济的各项需求，介绍了国内外材料科学技术的应用状况，并分析了材料科学和加工技术在各种材料领域的应用现状以及未来发展前景，提出了发展低碳技术和低碳经济的具体对策。

关键词：低碳经济；低碳技术；材料科学

低碳经济是指减少温室气体排放量的一种经济发展方式，特别是有效控制二氧化碳这种主要的温室气体的对外排放。低碳经济的主要目标就是实现排放的最小化以及污染的最小化，实质在于提升资源的利用率并创设新型的清洁能源发展结构，实现技术创新、制度创新和观念更新。同时，发展低碳经济涉及到生活、生产方式以及价值观乃至国家利益等多个范畴。世界气候变化关乎人类的生产和延续，因此各国都围绕低碳经济做出了努力，通过科学技术的研发以及生活方式、生产方式的转变来减少资源消耗、降低污染排放。实现经济发展和社会发展的双赢，在这样的背景下，材料科学技术的发展逐渐引起世界各国的重视。

一、低碳经济下材料科学技术的发展概述

在当前低碳经济环境下，很多国家为了适应经济全球化发展，踊跃发展科学技术。材料科学技术是其中很重要的一个范畴，很多国家将材料科学技术看作国家发展策略当中重要的构成成分，应当得到重点的扶持。在国际范围内欧美国家较先发展材料科学技术，并且无论在科学理念还是科学研究成果方面都位居前列。其中美国的材料科技战略的目的在于保持本国在全球范畴内的领先地位，掌握信息技术以及生命科学、环境科学乃至纳米技术的发展，实现能源、信息等重要的部门和领域的要求。欧洲国家的新材料科技战略的目标在于实现航空材料、电信材料等领域在世界范围内的领先，在欧洲的一些国家大力发展光电材料，纳米技术、超导技术等。通过产品的创新以及技术的创新，在新材料制造装备、加工以及应用等三个方面来实现低碳经济的发展。在亚洲国家当中，具有代表性的国家比如日本，重视材料科学技术的实用性，同时也注重产品的先进性，追求产品的高端化发展，争取在顶尖的领域赶超美国等发达国家。日本对于新材料的研究和传统材料的优化采用的是齐头并进的策略，重视对现有材料的性能提升以及对旧产品的回收利用等。在新世纪新材料技术发展筹划当中，重视环保型以及再生型产品的发展，以资源友好特性和环境保护特性为主要的发展标准，通过开发新的材料科学技术以解决资源匮乏和环境污染的问题。国内对于材料科学技术的发展也十分重视，具体体现在各大国家发展计划当中，为材料领域提供了可观的篇幅，在材料科学技术领域我国已经有了比较充分的技术体系，并且在材料领域的研发方面有了明显的进步，在一些新材料领域的研究上取得了明显的成效。但是我国缺乏自主创新能力，不够重视带有自主知识产权的材料以及技术的发展，严重妨碍了新材料以及技术的研究和发展。所以，我国依旧需要努力，改善材料技术的发展现状，实现低碳经济的发展。

二、低碳经济对于材料产业的具体要求

1关于”材料”

能源、信息和材料是现代经济发展的三大支柱，而材料更是基础。没有先进的材料就没有先进的工业、农业和科学技术．重大的技术革新往往起始于材料的革新。如20世纪50年代镍基超级合金的出现，将材料使用温度由原来的700℃提高到900X2从而使得超音速飞机问世。而高温陶瓷的出现则促进了表面温度高达1000~2的航天飞机的发展。近代新技术(原子能、计算机、集成电路、航天工业等)的发展又促进了新材料的研制。当前可称为精密陶瓷时代、复合材料时代、塑料时代或合成材料时代等等。材料可以从不同角度分类．根据材料的组成可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料(聚合物)和复合材料；根据特性和用途可将它分为结构材料和功能材料两大类。结构材料主要是利用其力学性能，制造需承受一定载荷的设备、零部件、建筑结构等。功能材料主要是利用其特殊物理性能(电学、热学、磁学、光学性能等)，用于制造各种电子器件、光敏元件、绝缘材料等。根据材料内部原子排列情况分为晶态和非晶态材料；根据材料的热力学状态分为稳态和亚稳态材料；根据材料尺寸分为一维(纤维及晶须)、二维(薄膜)和三维(大块)材料等。

2“材料科学”与“材料科学与工程”

材料科学(MaterialsScience)~科伴随着生产力发展和科技进步产生与发展。材料的各种性能是其化学成分和组织结构等内部因素在一定外界条件下的行为表现。研究材料主要是为了更有效地使用材料，即了解影响材料性能的各种因素，从而掌握提高其性能的途径。材料科学是阐明材料的性能和行为与其成分及内部组织结构之间的关系。一般认为，学科间的区别不是绝对的。材料科学是由多种学科分化而产生，而又通过集成走向成熟的。材料科学产生之初，有学者认为：冶金学仍然是一门健全的学科，拥有基本理论、方法和界限，但随着工程中日益不断地使用聚合物、陶瓷、玻璃和复合材料，其研究拓展为材料科学(Calvert，1997)。20世纪50年代，材料科学(MaterialsScience)这一新概念，主要源于冶金学，1958至于959年间美国大学教育性质的改变和各种新材料科学研究组织的形成，是材料科学形成的标志。西北大学(NorthWesternUifiversity)是最早将材料科学作为系名的大学(1954年)，并为本科生的研究生开设了相关课程，出版了《材料性能原理(PrinciplesofthePropertiesofMaterials))(1954年)一书，材料科学领域已经发展出多个分支，包括固体物理、冶金学、高分子化学、无机化学、矿物学、玻璃与陶瓷技术。一门学术型学科抽涉及的范围远远大于由大学里院系、学会和专业杂志所构成的群体，它是一所“看不见的学院(hwisiblecollege)”，它们的成员共享某一特定的研究传统，学者们从中学到了基本的理论框架、操作规范和技术方法。DavidTumbul(1983)~E《对“材料科学”产生和发展的评述》一文中，将材料科学定义为：在超分子水平上表征，认识和控制物质的结构．并建立这一结构与性能(力学、磁、电等)间的关系，即所谓的超分子科学。

MSE(MaterialsScienee&Engineering)的概念最初产生于20世纪50年代，到1960年已经基本稳固建立。在COsMT(1974)的报告中，将MSE定义为：涉及将材料成分、结构和制备与其性能和使用建立关系所形成并应用的知识。1957年美国政府出台了资助l2个相关实验室计划，首批三个材料科学实验室分别建立在康奈尔大学、宾西法尼亚大学和西北大学。这些实验室1972年由国家科学基金会(NSF)正式负责。此后各个大学教授的课程，也深受这些材料科学实验室所从事工作的影响。1958年，为了更好地已经建立的新学科的特征，又在系保后面加上了。与工程，并开始了。材料科学与工程的教育，如牛津大学的材料科学系也简单地更名为“材料系(DepartmentofMaterials)”。同期还有一批大学，如德克萨斯大学的奥斯分校等没有设立材料科学系，但已经开始了系间合作，进行了与材料科学相关的研究生教育，通常这种教育也不仅限于在“工程学院”之内。虽然没有这个系名，但老师的专业知识和研究生的研究工作集中在材料制备、固体化学、高分子工程与科学、X射线晶体学、生物材料、结构材料、材料理论和凝聚态材料及器件等相关领域。1964年麻省理工学院(MIT)也将系名以为“冶金与材料科学系”，1974年正式改名为“材料科学与工程系”。20世纪60年代，材料科学被引入欧洲的大学，如北威尔士大学、苏赛克大学和伯明翰大学。1956年，中国在西方工作过的科学工作者们制定一份科学技术规划时，认识当时的中国已经培养了具有金属材料方面知识的科技人员，但对合金及其热处理方面的科技人员数量不足，到1980年，已经有l7个院校的金属物理专业改为材料科学专业。

3“材料科学”研究的实践与方向

【摘要】我国材料科学与工程专业近几年在素质教育改革的推进下不断发展不断地发展，材料科学与工程专业的本科教育应符合时展要求，以培养学生创新实践能力为核心，提高教学质量为目标，材料科学与工程专业课程体系与实验教学体系建设是材料科学与工程专业能够正常发展的基础，为促进我国材料科学与工程专业的进一步发展，笔者以《材料科学与工程专业的课程体系和实验教学体系建设》为课题，从材料科学与工程专业相关概念解析入手，分别对材料科学与工程专业课程体系建设策略与材料科学与工程专业实验教学体系建设策略进行了全方位、深层次地解析，并给出了笔者具有代表性的个人建议。希望对推动我国材料科学与工程专业的发展起到一定的促进作用。

【关键词】材料科学与工程；课程体系；实验教学体系；策略

1材料科学与工程专业相关概念解析

材料科学与工程专业是对材料的制备与加工、性质、使用性能等要素和这些要素间相互关系的规律研究。由于无机非金属材料、高分子材料等各类材料在科学内涵、研究方法与设备上具有相似或共同的特点。与此同时，科学技术的发展在客观上需要对不同种类的材料进行全面的了解和研究，材料科学与工程专业正在逐步壮大并迅速发展成为一门独立的一级学科，体现了大学科一体化。近几年，我国材料科学与工程教育在素质教育的改革下得到迅速的发展，探究材料科学与工程专业的课程体系和实验教学体系建设对专业教学质量的提升、学生创新实践能力的培养具有重要的推动作用。

2材料科学与工程专业课程体系建设策略

材料科学与工程专业课程体系建设是该专业能够正常发展的基础，为此首先应该加强该方面的工作。课程体系建设是个大工程，要想让所建体系既能满足专业发展的需要，又能符合学生实际需求，就需要做好前期的调研工作。该专业课程体系建设主要涉及四个方向，即材料制作以及加工方法研究、材料成分以及组织结构研究、材料相关物化性质的研究以及所得材料使用性能的研究。当然，在对专业课程体系的建设过程中也要主次分明，能够根据相关理论知识的实用性对学生所学知识内容做好规划。2.1教学内容分清主次。为了让学生在有限的时间内获得最具实用性的内容，就要求相关课程体系建设负责人在安排教学内容过程中要分清主次，最好能分成像了解、掌握、理解等这种层次分明、要求明确的课程体系。明确而清晰的材料科学与工程专业课程体系不仅能够为授课教师提供更便捷的教学任务和教学目标，而且还能减轻学生的学业负担。当然，要保证该专业课程体系建设能够符合社会发展实际的需要。材料科学与工程专业属于工科类专业，而工科类专业对学生实践操作能力有着较高的要求，因此在该课程体系建设过程中应该重点突出对实践教学的重要性，完善理论教学与实践教学有机结合的过程，避免学生眼高手低、只会纸上谈兵。2.2对相关课程进行合理地定位。对于材料科学与工程专业的学生来说，他们在大学期间要接触很多不同性质、不同类别的课程，为了能够让学生清楚地了解到他们所学课程所属类别，在对该专业课程体系建设过程中要对相关课程分门别类，对这些课程进行合理地定位。为此，要将所修课程分为公共基础课程、专业基础课程、专业重点课程、专业选修课程、公共选修课程、实践教学课程。这种分类方法不仅有助于学生合理分配他们的业务学习时间，而且还能够保证所建体系的合理性、科学性，有利于教学过程的高效进行。虽然这些课程对于学生今后的发展都非常重要，“学如初起之苗不见其增，日有所长”，任何一门课程的学习都可能会对他们今后产生影响，所以虽然按照课程的性质对这些课程进行了分类，但是这并不能代表其对学生重要性的大小。

摘要：材料科学涉及的内容比较多，属于一门综合性比较强的学科，在发展的过程中融入计算机技术在很大程度上提升了材料科学的发展水平。例如，钢铁行业的发展和经营及炼钢过程中温度和流体运动的监测等，这些精细化的活动都需要计算机技术作为必要的支持。如今，人们对材料提出了更高的需求，这也为计算机在材料科学中的发展奠定了现实基础。因此，文章结合具体的应用方式及其注意事项进行更为细致的论述，旨在为促进材料科学的发展提供支持。

关键词：计算机；材料科学；具体运用

现阶段，计算机在材料科学领域得到了非常广泛的应用，尤其在材料液态成型、连接成型和塑性成型的过程中，借助计算机技术的先进性可以对材料成型工艺进行升级和优化，运用定量预测的方式代替传统模式中的动向描述。有关技术人员能够借助这种方式来提升自身的工作效率，同时防止人工误差对材料、工艺和环节造成的影响[1]。如今，经验试错法已经不适于当今时代的发展趋势，在计算机的协助之下，工作人员能够以更加便捷可靠的操作形式进行试验。将计算机技术运用到材料科学中，有助于形成质量好、实用性强的材料。

1计算机技术在材料科学中的应用

1.1在新材料设计中的应用

在分析材料设计的具体方式和尺寸测量等知识的过程中，应该将人工智能和大数据技术等当下比较火热的新技术运用到新材料设计工作中，这样能够拓展研究人员的思维，让他们在实际工作中加入更多的创新理念。利用传统模式进行工作的过程中需要运用复杂的化学理论和物理理论，计算机技术能够将这些杂乱的试验资料进行整合，并且衍生出全新的材料研发形式，从而有效提升工作效率，也提高了材料设计的整体质量[2]。

【论文课程建设教学改革材料科学基础

【论文摘要本文根据上海工程技术大学材料科学和工程专业教学培养目标的特征,从课程体系和内容,教学理念,教学方法及手段,实践教学环节改革,考核评价方式,师资队伍建设等方面讨论了“材料科学基础”课程教改中的一些热点新问题及教改实践。根据我校培养优秀工程师的办学定位,结合材料学科的发展方向,初步建立了居于“基础适度、口径宽广、应用为先”标准的“材料科学基础”课程的新教学体系,从中取得了一些较好的教改效果和经验。

上海工程技术大学是一所以培养优秀工程师为主要目标的教学型大学。根据我校的办学定位和特色,作为材料科学和工程学科重要基础课程之一,“材料科学基础”有必要在加强基础、拓宽专业知识面和加强实践练习等方面进行课程改革。

1课程的性质

材料科学是一门揭示探究固体材料性质规律、设计及控制材料性能的科学,其目的在于揭示材料的结构和性能之间的基本关系。探究表明,材料结构是决定材料性能的核心要素,而材料的显微结构和材料的加工过程有密切的关系。因此,材料科学也需要探究材料在各种过程中的行为,这些过程包括加热过程、冷却过程、反应过程、界面过程、扩散过程、相变过程等。

“材料科学基础”是材料科学和工程学科的主干基础课程和核心课程,是材料科学和工程学科人才的基本知识和基本能力的重要组成部分,是本学科专业人才的整体知识结构、能力结构、素质结构的重要基石。根据我校的教学培养目标,本门课程的教学实践必须着眼于培养未来的材料工程师,紧贴上海市发展先进制造业的需求,结合本校材料科学重点学科的发展方向,在进行材料科学基础理论和基本技术教育的基础上,侧重进行材料开发应用、材料改性和材料加工的工程教育。

摘要：材料科学技术对航空航天领域的发展具有重要的支撑作用。“工程材料学”是航空主机类专业学生学习掌握材料知识的主要渠道。本文以相关专业实施“卓越工程师”教育培养计划为背景，研究了航空类不同专业对材料知识的需求，探讨了在不增加总课时的前提下改善课程教学效果、提高教学质量的途径。

关键词：“工程材料学”；航空航天专业；教学改革

“工程材料学”是航空主机类专业（包括飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程和机械工程等专业）的学科基础课程。该课程虽然仅有48学时，但承担着为未来的航空工程师构建材料知识体系的重任，对学生今后的发展起着重要作用。本文结合近年的工作实践，对该课程在教学要求、教学内容和教学方法等方面的改革进行研讨。

一、高度重视航空和材料领域发展对“工程材料学”课程教学的影响

材料学既是基础科学，也是应用科学。材料科学与技术的发展，解决了很多工程领域的关键问题，有力地推进了相关科学和技术的进步，使得材料科学成为最活跃的科学领域，材料产业也成为国民经济发展的重要支柱产业。“工程材料学”以物理学、化学等理论为知识基础，系统介绍材料科学的基础理论和实验技能，着重培养学生把这些知识应用于解决工程实际中提出的对材料结构、性能等方面问题的能力。作为一门重要的学科基础课程，“工程材料学”具有较长的开设历史，在人才培养中发挥了重要的作用。航空航天领域的发展对工程技术人员的能力素质提出了更高的要求，特别是“卓越工程师”教育培养计划的实施，对工程类课程建设的需求更加迫切，有必要以新的形势为背景反思该课程的教学改革。航空以众多学科知识、先进研究成果为基础，已发展成为一个由多个分系统组成的大系统，需要工程技术人员采用系统工程的方法进行综合设计。现代航空技术一百多年的发展，使得人们可以在更大的范围内探索天空，也使得飞行器的工作条件更加恶劣，工作环境更加严苛。现代飞行器不仅要具有速度快、航程大、载重多等特点，还要满足节能低碳等要求。材料科学技术的发展，为解决航空航天领域的诸多难题提供了可能，“一代材料，一代飞机”已成为飞行器发展公认的规律。这对航空航天工程技术人员的材料知识提出了更高的要求。在飞行器及其主要部件的设计、制造和维护工作中，要全面认识材料的性质和特点，才能挖掘材料的潜能，充分利用材料的特性，满足工作需要。面对航空航天迅猛的发展形势，仅了解和掌握已有材料的知识是不够的。具有创新素质的工程技术人员，要了解材料科学与工程的发展方向和趋势，分析材料领域的发展对航空航天领域的影响，同时要认真研究具体工作对新材料、新工艺的要求，明确材料发展的需求。在新型飞行器的研发过程中，要综合考虑用户对飞行器总体性能的多种要求，对各项技术参数进行统一的优化。在落实对飞行器性能的要求时可以发现，很多要求是相互矛盾的，比如飞机的航程和机动性就存在着较大的矛盾。为了获得较好的综合性能，需要对飞机进行一体化设计，要及时掌握各种设计方案对飞机主要材料和工艺的要求，对飞机整体结构进行综合优化。在此过程中，各部门工程师都需要和材料系统密切配合，才能实现信息和资源共享，降低全系统的风险，提高系统的可靠性和综合性能。材料科学技术的迅速发展也对课程教学提出了新的要求。材料科学与技术是研究材料成分、结构、加工工艺与其性能和应用的学科。在现代科学技术中，材料科学是发展最快速的学科之一，在金属材料、无机非金属材料、高分子材料、耐磨材料、表面强化、材料加工工程等主要方向上的发展日新月异，促使“工程材料学”课程内容的不断充实。“工程材料学”课程要系统讲授材料科学与技术的基础理论和实验技能，使得学生掌握工程材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面的知识。早期的航空工程结构以自然材料为主，如在美国莱特兄弟制造出第一架飞机上，木材占47%，普通钢占35%，布占18%。随后，以德国科学家发明具有时效强化功能的硬铝为代表，很多优质金属材料被开发出来，使得大量采用金属材料制造飞机结构成为可能，也使得研究者们投入了更多的精力于金属材料的探索。相应地，这一时期“工程材料学”课程内容也以金属材料为主。上世纪70年代以后，复合材料开始在航空领域应用。复合材料具有较高比强度和比刚度的优点使得工程技术人员对其抱有很大的希望。航空工程师首先采用复合材料制造舱门、整流罩、安定面等次承力结构，而现在复合材料已广泛应用于机翼、机身等部位，向主承力结构过渡。复合材料因其良好的制造性能被大量应用在复杂曲面构件上。复合材料构件共固化、整体成型工艺能够成型大型整体部件，减少零件、紧固件和模具的数量，降低成本，减少装配，减轻重量。复合材料的用量已成为先进飞行器的重要标志。相应地，复合材料必然要在“工程材料学”课程中占重要地位。钛合金的开发和应用使得飞行器具有更好的耐热能力，提高了发动机、蒙皮等结构的性能，有效解决了防热问题。“工程材料学”课程的教学内容应该及时反映材料科学在提高飞行器性能方面的新应用与新进展。与此同时，其他相关学科也取得了长足的发展，使得主机专业教学内容大幅度增加，“工程材料学”课程的教学内容和学时之间的矛盾愈加突出。

二、认真分析专业教学对“工程材料学”课程的不同要求

随着我国经济的高速发展，中国加入WTO和经济全球化时代的到来，加之科学技术的飞速发展，各学科知识体系不断交叉融合。为了缩短与他国的信息交流距离，尽快与世界接轨，我国迫切需要既有很强的专业知识又精通外语的复合型高素质人才。双语教学已经成适应时代需要的教学改革的必然趋势，成为当前高校教学改革的一个热点。2001年9月教育部高等教育司颁发了《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》，明确提出要在高校积极推动使用英语等外语进行教学，其中“本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学”，还特别强调“高新技术领域的生物技术、信息技术、新材料技术等专业，更要先行一步，力争三年内，外语教学课程要达到所开课程的5％至10％”。这份文件的颁发，不仅使高校开展双语教学的目的、意义、必要性和重要性得以升华，而且对推动全国高校开展双语教学提高教学质量将发挥重要的指导价值J。国内的一流院校已率先引进国外先进的原版教材，在研究生和本科生中推行双语教学。而地方院校也应该积极科学地应对高等教育的国际化趋势，根据自身的条件和特点，选择合适的学科和模式，积极探索和开展双语教学。

一、制约材料科学与工程导论双语教学开展的现状

长期以来，我国高等院校理工专业课程教学一般仅使用母语授课，只在有限的公共英语课和专业英语课上采用英语教学。造成这种局面的主要原因一方面是高校对双语教学重视不够，另一方面是专业课教师的英语水平有限。尽管理工专业课教师多数具备很强的专业知识背景，并且在长期跟踪领域前沿的过程中形成了较优秀的英语读写能力，但由于缺乏英语交流环境，其英语口语能力普遍较弱，甚至有的发音还不够标准。这就导致了教师在授课时不敢或是不愿说英语，从而限制了双语教学的开展。另外，学生们长期以来普遍重视读写，忽略听说，一定程度上给双语教学带来了困难此外，相关外文课外参考资料也不够丰富，虽然互联网上知识繁多，但是内容散乱，无法形成系统的教学资料。尽管可以采用引进国外优秀教材的方式弥补这一缺陷，但是由于地方院校的学生英语水平参差不齐，若直接使用引进的原版教材，大部分的学生都会感觉理解困难，甚至失去学习的信心和兴趣。这样不仅难以达到提高学生英语能力的目的，而且会导致学生失去本该轻松掌握的专业知识。因此，编写结构合理、详略得当、有所侧重的中英文对照教材显得尤为重要。

综上所述，传统的教法、学法和教材都制约了双语教学的开展，但开展材料科学与工程导论双语教学仍势在必行。材料科学与工程导论是湖南科技大学金属材料工程专业本科生的必修学位课，于大三第一学期开设，在金属材料专业(本科)的教学中，材料科学与工程导论既涉及到材料的发展和各种材料的特点，又需要讲述材料科学与材料工程的基础知识。其主要特点如下：

(1)覆盖面广——涉及史学、物理学、化学、材料学、工程学等多种学科知识的综合；

(2)内容新——尽管人类使用材料已有几百万年的历史，但材料科学与工程在2O世纪五六十年代才形成一门完整的学科，目前仍处在高新技术的前沿领域，内容日新月异；

摘要:本文针对高校课程改革的迫切需求及该课程在教学中存在的现实问题，尝试对“计算机在材料科学中的应用”这门课程的教学进行改革，提出“四位一体”教学模式和该模式的具体实施策略。将研究型探究式教学、线上线下体验教学、前沿知识教学和课程思政教学四个方面在教学实施中进行有机整合，使该课程在教学中实现教、学、做、评的融合，有利于学生厚植理论基础、启发创新思维、拓展学科视野、树立文化自信，助力应用研究型人才培养。

关键词:计算机;材料科学;四位一体;教学模式

随着计算机模拟技术的快速发展，材料科学研究已经从传统的试错法逐步走向多元化、多尺度化研究［1-2］，材料研发模式的变革对人才培养提出了新的挑战。因此，国内各高等院校认识到“计算机在材料科学中的应用”课程的重要性［3-4］。该课程是材料类专业本科生的一门专业必修课程，其目的是为了培养学生运用计算机进行材料科学研究和解决材料工程领域实际问题的能力，提升学生创新精神和科技探索能力。然而，在教学过程中存在重理论轻实践、教学模式单一、前沿性不足、思政育人单调等问题。在新工科背景下，迫切需要进行教育教学改革，不断提升学生利用计算机技术工具分析和解决问题的能力，进而提高课程教学效果。

一、当下“计算机在材料科学中的应用”课程教学存在的问题

“计算机在材料科学中的应用”课程涉及的理论知识面较广，是融合计算机技术和材料科学学科基础的跨学科课程。课程对该专业学生的发展具有重要奠基作用，因此这门课程的教学质量日益受到重视。但因各个高校学科设置和师资力量不同，该课程教学主要采用传统的理论授课的形式进行，通过对这门课程教学过程的调研，发现在教学中还存在以下问题。

(一)教学观念上重理论轻实践

全球气候变暖对人类的生存和发展具有严峻挑战，由此提出“低碳经济”。所谓低碳经济，是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、新能源开发等多种手段，尽可能地减少高碳能源消耗，减少温室气体排放，[1l达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。低碳经济实质是能源高效利用、清洁利用和低碳或无碳能源开发；核心是能源技术创新、制度创新以及人类生存发展观念的根本性转变。低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步。在谈到减排时，不少人首先想到的是可再生资源和清洁能源供应，但这是不完全正确的。减排最大的潜力在于人们开发新材料新技术，如绿色制造技术，纳米材料和纳米技术，碳捕捉及封存技术(CCS)，12]新型电子信息技术，新的钢铁生产方法，清洁煤技术等，这些才是人们应该广泛关注的问题。

一、低碳经济形势下国内外材料科学技术的发展现状

在低碳经济形势下，为争取其经济和科技的领先地位，世界各国都十分重视材料科学技术的应用和发展，把新材料新技术作为科技发展战略的重要组成部分，予以重点支持。美国新材料科技战略目标是保持本领域在全球的领导地位，支撑信息技术、生命科学、环境科学和纳米技术等发展，满足能源、信息等重要部门和领域的需求。美国氢燃料研发主要集中在生产、储存和氢的配送技术及驱动汽车的几乎无空气污染物和温室气体排放的燃料电池技术开发上，研制的高效堆积式多结砷化镓太阳能电池的转换效率达到31％。通过在宇航发动机中增加先进结构材料，把发动机的推重比提高到20，大大降低飞机的重量，节约能源。欧盟新材料科技战略目标是，在航空航天材料、电子信息材料等领域竞争领先优势。欧盟科研公司大力发展光学材料、磁性材料、燃料电池技术、纳米技术、超导体、信息存储技术、钛基复合材料等。通过产品创新和技术创新，在新材料制造装备、加工和应用三个方面来发展低碳经济，并计划到2020年温室效应气体在1990年的基础上至少减少20％。H1日本新材料科技战略目标是保持产品的国际竞争力，注重实用性，在尖端领域赶超欧美。日本对新材料的研发与传统材料的改进采取并进的策略，注重已有材料性能的提高及回收再生。15]在21世纪新材料发展规划中将研究开发与资源、环境协调的材料以及减轻环境污染且有利于再生利用的材料作为主要考核指标。通过开发新的材料科学技术以解决资源短缺和环境污染问题。我国历来重视材料科学技术的发展，在各项国家计划中都给予了材料领域重点支持，如973、863、科技攻关计划等。在低碳经济形势下，我国已形成了比较完善的材料科技体系，在材料领域的研发方面取得了长足进步，某些新材料领域具有明显的资源优势和技术优势，如纳米碳管、有机发光材料、稀土永磁材料等方面进入国际先进行列。但我国自主创新能力弱，缺乏有自主知识产权的新材料产品及技术，严重阻碍新材料新技术的研究发展。因此，我国正通过各方面的不断努力，改进材料的加工制备技术、工艺及装备，大踏步向低碳经济迈进。

二、低碳经济对新材料产业的发展要求

展望世界经济的未来，低碳经济要带动实体经济的发展，必须借助新材料新技术的支撑。低碳经济对新材料产业提…的总体要求是：为推动经济向低消耗、低碳排放的转提供物质基础。具体包括：

1产业结构调整升级。低碳经济形势下，根据传统产业的低碳升级改造和新兴战略性产业发展的需要，新材料产业需要加速调整产业结构，压缩初级材料加工：[业产能，推动产业链向精深升级发展，优化产业结构和区域布局。

作为我国高素质人才主要来源的高校毕业生，实践能力不足的缺点成为制约其职业发展的一个重要方面，也使得社会对其评价和期望值大大降低…。毕业设计作为材料科学与工程专业实践教学的一环，对于学生工程技术素质培养有重要的作用。在毕业设计中，学生在一段较长的时间内集中精力进行某一科学技术问题的研究或设计。这一过程既是其现有知识综合运用，也是其拓展知识结构和内容的环节，并在科学思维、科学方法等方面得到较好的训练，因而在整个实践教学中具有不可替代的地位。而近年来，已有的教学方式不能适应形势的发展，因此河南理工大学材料学院在本科毕业设计教学上进行了一定的探索与改革。

1新形势下现有毕业设计教学方式存在的问题

1．1教学时间集中。效果不理想

材料科学与工程专业本科毕业设计的内容主要分为研究型设计和工艺型设计。研究型设计围绕指导教师指定的科学技术问题展开试验性或分析性研究，而工艺型设计以指定的条件进行生产工艺流程的设计。这两个过程都涉及到大量的科学技术知识，且所需的知识很多在教学中并未涉及，而大部分学生没有充分的时间进行文献阅读并进行相应知识的积累，因此不了解设计内容的背景和科学问题，在设计过程中处于被动的状态，很难有自己的见解。因而，这一过程对其科学素养与工程技术素质的培养效果大打折扣。

1．2与考研、找工作时间重合，受到冲击

近年来，随着本科毕业生就业难问题的突显，考研和找工作占据了大学高年级学生相当一部分时间和精力。据统计，河南理工大学材料学院近年来的考研率一直维持在35％以上，而且进一步呈现低年级化。许多学生从一年级就关心考研问题，而一部分学生为了增大考研成功率，在三年级上学期开始上考研班。这对本科教学造成了严重冲击。而由于毕业设计的时间集中于四年级下学期，与研究生考试、复试以及单位招聘的时间重合，因此许多学生忙于考研和找工作而在毕业设计中投入精力少。这使毕业设计教学时间集中的问题恶化，进一步降低了教学效果。