材料科学研究范文

导语：如何才能写好一篇材料科学研究，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：共性规律 先进材料 研究方法

人类社会文明发展的历程，是以材料为主要标志的。每一种材料的发现、发明和使用，都会把人类改造自然的能力提高到一个新的水平，把人类文明和社会发展推向一个新的台阶。而自然科学的各种研究方法在材料科学的发展中发挥了很大的作用，掌握材料学科的发展和研究方法对于材料学科研究人员和学生是非常必要的。认识材料科学与工程学科的内在科学规律和发展趋势，对材料的研究开发思路和各种方法有一个科学辩证的概念，能进一步激发学生的学习积极性和创新精神，为今后从事材料的设计和研究工作奠定基础。

一、材料的共性规律

材料主要分金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料，三大材料都具有晶体结构，但是陶瓷和高分子材料的组织结构要比金属的复杂。由于它们的结合键不同，得金属具有较高的强度、刚度、导电、导热性能，无机非金属则具有耐高温、耐腐蚀、具有转变物理性能和脆性，有机高分子具有比强度高、耐磨、耐腐蚀、易老化、刚度小的特点。然而，它们在不同环境介质下有着共同的效应，例如界面效应，在界面处都有分割、不连续、吸热特征；还有材料的动态效应、复合效应、环境效应、纳米效应等。三大材料存在着共同规律，陶瓷的实际晶体中存在着各种缺陷，金属与合金存在同素异构转变、马氏体相变、有序——无序转变，在其他材料中也有这些转变。陶瓷中存在同素异构转变。对于有机固体相变的研究发现，许多由简单分子组成的有机固体也具有复杂的同素异构转变。在外力的作用下都会发生弹、塑性变形和断裂过程，而且它们应用相同力学性能测试技术，具有相似的规律。

二、材料科学发展的重点

材料科学发展的重点是（一）开发新材料，发展高技术产业；（二）纳米材料和纳米技术的开发。先进材料主要包括新能源材料、信息功能材料、生物材料、智能材料、功能复合材料和生态环境材料。

信息功能材料主要用于计算机、通信和控制，其特点是要求高、发展快、种类繁多。例如集成电路所需材料、计算机敏感元件传感器材料、新型半导体材料、存储介质材料和高温超导材料的开发和应用代表了信息功能材料的发展程度。生物材料又称为人造生物类材料，即类生物材料。类生物材料一般包括生物医用材料、仿生材料和生物灵性材料。生物医用材料已经成为人类非常关注的领域，生物仿生陶瓷、生物可降解高分子材料是医用生物材料的重要方向。仿生材料涉及面也很广，以往研究比较多的有珍珠、贝壳、竹子、骨骼、飞鸟等，仿生材料的更长远目标是使生物技术原理用于工业生产，改变高温、高压及耗能高的生产方式。

智能材料是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。如形状记忆材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件在航空上的应用已经取得了大量的创新成果。复合材料的内涵比较丰富，从复合的角度来说，未来的研究与发展重点是发展功能、智能复合材料，由于复合材料的设计自由度大，所以更适合发展多功能复合材料。功能复合材料涉及面比较广，包括电功能材料、磁功能材料、光功能材料、声功能材料、热功能材料、进行功能材料和化学功能材料。

生态环境材料定义是具有良好的使用性能和与环境协调性的材料。生态环境材料主要分为环境相容材料（包括纯天然材料、仿生物材料、绿色包装材料和生态建筑材料）、环境降解材料和环境工程材料（包括环境修复材料、环境净化材料和环境替代材料）。目前生态环境材料主要的研究方向有：生物可降解材料技术，CO2气体的固化技术，SOx、NOx等催化转化技术，废物的再资源化技术，环境污染修复技术、仿生材料、环境保护材料、氟里昂和石棉等有害物质的替代材料和绿色新材料等。

纳米材料及制备技术的开发迫在眉睫，当物质到纳米尺度时，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏观物体不具备的小尺寸效应、量子效应、表面效应和界面效应。材料显示出奇特的物理、化学性能，利用这一效应可大幅度提高结构材料的强度，改善其脆性。纳米研究的主要领域包括金属、陶瓷、玻璃和聚合物方面的纳米材料，目前对纳米材料的应用研究热点主要集中在纳米管、纳米带、纳米薄膜、纳米复合材料和纳米金属材料等几个方面。纳米材料在使用中亟待解决的问题是纳米材料的设计和控制、制备技术与工艺。纳米材料在应用中有很多优点，但在使用和生产的过程中有可能使接触人员吸入纳米颗粒，造成对肺部的伤害，所以纳米材料在研究和应用过程中要考虑对健康、安全和环境的影响。

三、绿色材料科学技术

绿色材料科学技术从广义上来讲，包括的内容较多，例如积极开发新材料、新能源、材料的回收与再利用、改造传统工艺和生产流程等。发展绿色材料科学技术，很重要的措施是积极开发和采用新工艺、新技术，特别是传统材料产品产业。例如，粉末注射成型是制备各种金属和陶瓷高性能零件的高效、节能、环境友好、低成本、大批量生产的工艺，最近20年来发展十分迅速。

四、材料的基本研究方法

对于材料设计和研究采用的自然科学基本方法主要有归纳法、演绎法、分析法、综合法、类比法、移植法、黑箱法、相关法、数学方法、模型法、原型启发法等。

归纳法是从积累大量数据到概括出一般原理的过程，结果具有一定的可靠性，主要用于科学发现，这种方法的局限性是推理具有或然性。演绎法是由一般原理推论出个别结论的方法，可用于预见科学事实，是提出科学假说的重要方法。分析法与综合法相结合是科学发现和技术创新的重要途径。类比法和移植法可以将某一领域的方法和技术应用到其他学科技术领域中，比如螺旋桨技术用在飞机等领域，拉链技术应用在装饰、医学等多个领域。数学方法能揭示研究对象的本质特征和变化规律，是解决科学技术问题常用的也是最重要的方法，是表述系统的结构域行为的一种科学方法。例如谷神星的发现，是意大利科学家观察，高斯计算，被称为“铅笔尖”发现的新行星。原型启发法与仿生法是对自然现象和自然界的动植物进行观察、探索受到启发来进行科学研究和创造发明，例如美国佛罗里达州立大学工程师Rick Lind从海鸥身上得到启发，研制出一种能在高层建筑周围寻找出路，同时又可猛扑向林荫大道的远程遥控侦察机。日本新干线子弹头列车速度可达321公里/h，“取经”于猫头鹰羽毛和翠鸟喙的降噪设计，行驶过程出奇地安静。这是由于猫头鹰的羽毛呈锯齿状排列，可悄无声息地穿过夜空；列车的“鼻子”与翠鸟喙类似，这种形状可帮助列车在穿过隧道时不会产生低水平音爆。

研究材料的结构和性能之间的关系常常采用黑箱法、相关法、过程法和环境法。黑箱法是在无法知道研究对象本质机理的情况下采用的，相关法研究材料组织结构与性能之间有对应关系时采用，得到的关系式有一定的物理意义。过程法是研究对象的本质，又称为分析法，相关法和过程法是相辅相成的，环境法通过各种环境因素来研究材料组织性能的演化规律。

材料科学从经验科学走向理性科学，很重要的发展方向是材料研究的模型化与模拟。模型化是将真实情况简单化处理，建立一个反映真实情况本质特征的模型，并进行公式化描述。模拟是对真实事物或者过程的虚拟，模拟方法是把所求解问题转化为大量微观事件的情况下，提供一种数值解法。目前在国内外材料研究及加工领域中开展了很多模型化和模拟方面的研究工作，为进一步的实验工作提供了可靠的依据。

五、本课程开设的重要意义

这门课程除了具有完整的材料科学知识结构，精致的课件也使得学生在学习过程中受到视觉和听觉的冲击。在掌握理论知识同时，大量实例将理论和实践应用结合起来，引导学生如何去认识材料，去研究材料，去设计材料，让学生在学习过程中真切地体会到知识是如何学以致用的，并且激发他们对于这些知识探索的兴趣。对教师而言，在讲授这门课程的过程中，通过对材料设计、制备、研究方法内容的整合，个人的专业知识得到了极大的丰富，为今后研究方向的选题、方案的设计以及研究方法的应用提供了思路和参考。

参考文献：

[1]戴起勋，赵玉涛.材料科学研究方法（第2版）.国防工业出版社，2008

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关键词：《功能材料》；教学改革；创新教育

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）51-0083-02

研究生教育是我国高等教育的重要组成部分，创新能力培养是研究生教育的核心。教育部早在2003年就开始制定实施“研究生教育创新计划”，加强研究生培养体系、课程教学和教材等建设工作，逐步建立有利于培养研究生创新精神、研究能力的机制，提高研究生培养质量[1]。近年来，高校也在深入开展以提高研究生创新能力为核心的研究生教育教学改革。

课程学习是我国研究生培养过程的重要环节。教育部的《关于改进和加强研究生课程建设的意见》，强调要更好地发挥课程学习在研究生培养中的作用，研究生课程体系应以能力培养为核心，以创新能力培养为重点。因此，从培养研究生的创新能力出发，课程教学必须注重研究生创新能力的培养[2]。作为一名研究生课程授课教师，应更新教育观念和教学内容，开展教学方法改革，探索研究生课程教学的新思路[3]。本文基于研究生专业课程《功能材料》的教学实践，分别从教学内容、教学模式及考核方式等方面进行探索。

一、优化教学内容，注重创新能力培养

《功能材料》是材料科学与工程专业研究生的专业必修课之一。《功能材料》内容涵盖面广，多学科交叉融合，包括电子材料、磁性材料、声学材料、光学材料、生物材料及各种功能转换材料。高校材料类本科专业基本上会开设功能材料及相关专业课程，教学内容包括各类功能材料的组成、结构、性能及应用这条主线，但以掌握基本知识、基本理论为教学目标。目前，很多高校开设的研究生《功能材料》课程的教学大纲及教学内容，绝大部分是按照金属功能材料、无机功能材料和功能高分子材料三大类，来讲授各类功能材料的组成、结构、性能及应用等内容，只是应用部分的比重略有增加，这在教学内容上容易与本科教学内容造成重复，缺乏研究生创新能力的培养。因此，优化教学内容，讲授近年来迅速发展的新型功能材料，结合科研成果案例教学，将有助于研究生创新能力的培养。

1.由于本课程的学生是材料专业的硕士研究生，在前期已经学过如《材料科学基础》、《现代材料分析方法》、《材料结构与性能》等专业基础课程，了解和掌握有关功能材料的组成、结构、性能等基本知识。因此，研究生《功能材料》课程的教学内容应将金属功能材料、无机功能材料和功能高分子材料中的经典功能材料与当前研究热点的功能材料相结合，在简要介绍组成、结构、性能方面的基本知识的基础上，重点介绍材料选择与设计、制备技术与功能材料的性能及应用间的相互关系，强调材料的选择、设计和制备技术对功能材料实际应用的重要性。这样，课程教学内容既可引导学生把握功能材料领域的学术研究前沿，提高创新意识，同时也会兼顾功能材料的基本知识的巩固。

2.由于本课程教学课时只有32学时，在教学内容的安排上，针对当前研究热点，结合本校材料专业的研究方向，主要聚焦在新能源材料、环境材料、生物医用材料等，所以重点把新能源材料、环境材料、生物医用材料等专题分别设章进行介绍，将各专题的最新科研成果和最新进展充实到教学内容中，使学生了解科技前沿，激发学生科研创新兴趣。例如，石墨烯，由于独特的高导电、高导热、高强度、轻质等特性，在新能源、环境、生物医学等领域，有重要的应用潜力。此外，功能材料的3D打印，也是目前的研究热点。因此，在讲授石墨烯材料时，结合3D打印技术，对最新发表的关于3D打印石墨烯及器件制备的文献进行介绍，引导学生讨论石墨烯3D打印技术在电池、电容器等储能器件制造上的前景及研究思路，有助于培养学生的科研兴趣和创新能力。

二、融合多元化教学模式，启发创新思维

教学方法和手段的改革，是研究生创新能力培养的关键。良好的教学效果，不仅与教师的讲授技巧有关，更重要的是需要在教学方法和手段上进行多元化融合，激发学生学习兴趣。通过讲授功能材料领域的最新科技前沿，将学生学习功能材料的思维推向应用，把新方法、新技术、新热点、新问题等加入课程教学中，引导学生积极思考和探讨，以启发思维、训练能力。因此，为了有效达到教学目的，本课程将多种教学方法和手段进行融合探索。

1.通过科研与教学的有机结合，培养学生的创新思维和科研能力。本课程的教学团队都是科研第一线的教师，从事功能材料领域的不同研究方向的科研工作。因此，每位教师分别讲授各自擅长领域的教学内容，将各自的最新研究成果作为科研案例，穿插在教学中，丰富教学内容。而且，本校每个学期都设有材料创新讲坛，邀请国内外在功能材料领域的知名学者来校讲座。根据讲座内容，将1～2场材料创新讲座纳入本课程的教学内容，鼓励学生积极交流与讨论。将科研与教学实现有机结合，通过展示教师的科研创新成果，交流如何提出科研创新课题等，不仅会使学生接触到功能材料领域的研究前沿和热点，而且也会激发学生的科研兴趣，引导他们在学习过程中勤于思考，启发科研创新思维，为创新能力和科研能力的培养创造良好氛围。

2.开展以研究热点为主题的课堂讨论。通常，学生对热点问题和最新研究成果比较关注和感兴趣。教师在讲授每个专题时，都要适当引入本专题方向的研究热点和最新研究成果，进行课堂讨论。教师在上一堂课结束时，将讨论主题布置给学生，让学生对讨论主题提前搜寻资料，有所准备，训练学生的自主学习能力。通过专题的课堂讨论，培养学生独立思考、分析问题及交流、表达等能力。

3.培养学生自学能力及文献综述能力。自学能力的培养，对提高学生独立思考和创新能力非常重要。研究生可以通过课程学习、导师指导等环节提高分析、解决问题的能力，但在独立开展科研及学习新知识时，往往需要自学。由于本课程的教学内容安排是在课堂教学过程中，重点讲授材料选择与设计、制备技术与应用的相互关系及最新科研成果，其他关于材料结构和性能等知识需要通过自学完成。此外，类似专题的课堂讨论等教学互动环节，需要学生通过课后进行文献检索和自学文献、资料等来完成。文献综述能力是研究生创新思维和科研能力培养的重要方面。通过文献综述，学生可以全面了解和掌握某个研究领域或研究方向的现状，思考发展趋势，是开展科学研究最为重要的一步。因此，本课程在学期末设置文献综述环节，布置文献综述任务，要求学生通过文献查找、阅读、总结、撰写等完成综述小论文，培养自学与文献综述能力。

4.全英语教学，培养学生外语学术交流能力。目前，教育部积极鼓励教师开展双语和全英语教学活动，培养学生运用外语的能力，提高国际化教学质量[4]。研究生是开展创新研究的主体之一，了解与把握研究领域的发展，需要通过阅读大量外文文献和资料，而且，国际学术交流也是提高科研创新能力的途径之一。

在国内研究生的培养过程中，学生在外语读写方面的训练较多，而听说能力相对较弱。因此，为培养学生的全英语学术交流与表达能力，本课程采用全英语教学。全部制作英语PPT课件，讲授过程中采取预先发给学生课件和外文资料，让学生能够课前预习，熟悉课堂教学内容及生疏的专业词汇，避免学生在课堂上跟不上教师全英语讲授的节奏。但对比较难理解的知识点，适当辅以中文讲解。在课堂提问及课堂讨论环节，鼓励学生采用英语回答和讨论，训练英语表达能力，培养学生的英语学术交流能力。

三、完善课程教学考核方式，引导学生创新能力的培养

本课程比较注重学生创新思维和创新能力的培养，传统的闭卷考核方式显然不适合研究生的培养。为此，课程教学考核方式应将教学过程中的提问、专题讨论等过程性评价与期末文献综述评价相结合，把撰写文献综述、汇报答辩与交流讨论作为考核的重要形式。特别是期末文献综述评价，在教学过程中，列出若干热点问题，由学生自主进行文献检索、阅读资料，撰写综述。期末采用英语多媒体答辩方式对文献综述进行汇报，全面训练文献查阅、归纳总结、文字与口头表达及英语学术交流能力，加强学生的创新能力培养。

忽视课程教学环节中研究生创新意识与创新能力的训练，是导致研究生创新能力不足的一个重要原因。专业课教学是创新人才培养的主渠道之一，对创新能力的培养至关重要。因此，本课程在教学内容、教学模式和教学评价方式等方面进行探索，以引导学生自主学习，加强创新意识和创新能力的培养。同时，提高课程教学质量，教师要不断学习，提高自身创新能力，在科研第一线开展创新科学研究，让科研反哺教学。

参考文献：

[1]张来斌.认清形势，把握关键，大力推进研究生教育改革创新[J].学位与研究生教育，2010，（1）：58-60.

[2]朱钰方，朱敏，何星.研究生“生物材料学”课程教学改革初探[J].上海理工大学学报（社会科学版），2014，36（4）：387-390.

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关键词:复合材料结构;课程设计;重点;基本内容

课程设计是高等学校实践教学环节的重要组成部分，需学生具有坚实的基础理论、广泛的专业知识和基本实验方法，才能进行的强化实践能力和综合应用能力的教学环节。对培养学生独立完成任务和初步形成科学研究的思维方法起着重要的作用［1－2］。在新的教育形势下，越来越注重培养应用型人才、培养一线工程师，因而本科生的实践教学环节显得尤为重要。特别是课程设计环节，虽然教学用时少，但内容却相当丰富，是与实际工程应用结合最紧密的过渡性课程，而这种设计类的课程和教学在理工科教育中的地位更为突出。材料学科课程设计一般在2周左右，课程设计时间集中又短暂，因此要求设计针对性强。设计内容一般包含工艺设计和设备设计两大类，而对于厂房、工艺布局等整体设计要求并不高。通常的设计任务是针对某一种材料生产过程的具体环节所需设备进行计算，选型和设计。通过这样的课程设计，使学生深入理解一种材料的制备或加工方法、流程以及材料在制备加工过程中发生的变化，提高他们方案论证、分析比较以及使用网络检索和计算机绘图等多方面能力，达到课程设计的最初目的［3］。而复合材料结构课程设计与一般课程设计有很大的区别，课程设计的重点不是工艺和设备，而是材料的结构设计与计算。因为复合材料有着与常规材料完全不同的材料概念，它本质上是结构物［4］。因此复合材料的结构设计也应该有与常规材料结构设计不同的观念，使之更符合复合材料的特点，这样才有利于复合材料的应用与发展。

1复合材料结构课程设计的教学流程与重点课程设计的教学流程图

如图1所示，其中重点环节是选题、指导与管理、考核。其中选题是整个设计任务能否完成并达到教学目的的关键;指导应讲究技巧，管理是过程控制，二者完美结合是课程设计顺利进行的保障;考核是对设计文本和作品最终的检验，考核结果也是该课程成绩的直接体现。

1.1选题

课程设计的选题应与专业培养目标和课程教学要求相一致，并尽量与工程实际相结合，难易程度适中［5］。课题应具有一定的可设计性、灵活性、挑战性和趣味性，内容难度要以中等水平的学生在规定时间内经过努力能完成任务为依据。在多数课程设计中选题主要存在的问题是设计题目雷同、枯燥、陈旧，与现实脱节。如果小组间设计题目相似或历年来变化不大，那么在设计过程中很容易让某些学生偷懒，将别人或以往的设计结果在数据上加以修改即可完成自己的设计，这样便失去了该课程的意义;如果设计选题总是陈旧，不能与时俱进，学生做起来又会觉得很枯燥，毫无兴趣，也就不能激发出学生的兴致的潜能;如果选题仅仅是符合了教学任务，却与工程实际严重脱节，那么学生又会认为该设计并不实用，没有任何意义，导致学生消极对待。由于《复合材料结构设计》这门理论课程涉及的都是复杂的公式计算，确实枯燥无味，且复合材料是新学科，在我校尤其如此，还缺少详细的全面的相关的课程设计指导材料和相关实践经验，所以在指导复合材料结构课程设计实践教学时，作为指导老师我还在不断地探索中前行。虽然我自身没有复合材料结构设计的工程经验，对复合材料在常用领域航空航空器上的应用理论基础也不够了解，但是化工专业出身的我对化工设备的应用与设计还是有一定了解的。所以在从事复合材料结构设计实践教学之初，我的设计选题多与化工储罐相关。这样即与工程应用相关，又能保证适当的难易程度，并有大量化工储罐类设计指导材料作为依据;此外，化工类储罐又是复合材料专业学生接触不多的设备，且看似简单的储罐按容积大小和应用形式不同又分为立式、卧式、拼装式、两支座、三支座等不同形式，设计计算方法就有很大差别，这样既能保证了选题的合理性和难易程度，又具有了一定的可设计性、灵活性、挑战性和趣味性。

1.2指导与管理

虽然课程设计的教学形式相对于理论课程具有极大有灵活性，但并不是分配任务完成即可，过程中还不能缺少相应的指导和管理，目的是为了提高设计质量，培养学生独立工作能力，以发挥学生主动性和创造性为出发点，重在点拨，帮助学生理清思路，之后采取集中辅导和个别答疑相结合的指导方式。在指导课程设计前指导老师应做好充分的准备工作，构思设计思路，拟定方案，并根据设计目标确定设计内容、步骤和重点、难点，然后在布置设计任务时，连同成果要求、参考资料等向学生介绍清楚。导论环节做得好坏直接影响后续的设计进程顺利与否。对于“玻璃钢化工储罐”课程设计而言，设计目的在于掌握玻璃钢制化工储罐的设计方法，重点是储罐壳壁的结构设计，即复合材料的铺层设计，难点在于力学分析和计算，为此，应在这些方面给予侧重。尽管第一次接触复合材料结构课程设计学生有很多茫然，但课程设计的过程还是要以发挥学生主动性和潜力为主，而不应是老师一步步教着做，照葫芦画瓢，做完了也没有什么深刻的印象。这一课程上我个人很喜欢按照国外的教学方式，任务布置好了，由学生自己努力去完成，是一个很好的发掘潜力的过程。因此对课程设计的指导便是把共性问题应进行集中辅导，指出方向和思路，至于学生具体碰到的具体问题再给予个别答疑。为保证在短期内每一位学生都能完成设计任务，课程设计的过程管理和时间节点的安排尤为重要。

1.3考核

考核是对课程设计的最终检验，也直接决定着学生的成绩。课程设计的评判不像考试试卷有标准答案，难以有着统一的标准。由于是分小组合作完成，所以在评定时更是要考虑多方面因素，除了看设计图纸和设计说明书的完成质量外，还应充分考虑到学生在设计过程中的真实表现及对课程的掌握程度，尽量做到公平。因此，在课程设计成绩评定体系分为平时成绩(30%)、设计文本(50%)和答辩(20%)三部分组成。平时成绩主要从以下三个方面考核:出勤率、设计过程中的表现和每日进度完成质量。平时成绩对督促懒惰学生的设计进程有一定好处，同时也对是否表现认真且独立完成有一定的公平性判据。设计文本成绩从以下几个方面考核:设计思路是否正确，设计步骤安排是否合理;造型、选材及工艺是否合理，结构计算是否准确;设计图纸是否规范、设计说明书书写是否详细清晰等。纳入答辩环节便于更客观、公正反映学生的实际水平和掌握程度。答辩中，学生通过与指导教师面对面交流，可以加深对设计的理解，对知识点上的盲点与误区有更好的反馈和弥补，并且答辩可以锻炼学生表达与应变能力;指导老师也可以通过答辩清楚了解学生对设计思路和方法的掌握情况，并且通过对学生的反馈信息加以整理，在以后的教学实践中加以强化。考核结果分为优秀、良好、中等、及格和不及格五等，对优秀的设计者和设计作品，予以表扬鼓励，以调动学生进行课程设计的积极性，对不认真完成设计或未达目标要求者要求其进行整改或限期重做。

2复合材料结构课程设计文本的基本内容

以“＊＊立方玻璃钢卧式盐酸储罐为例”，设计的任务是确定产品的结构，技术、经济指标和主要零部件，并编制必要的技术文件。故完整的设计文本应包括以下内容:封面设计任务书目录前言(主要介绍设计的目的及复合材料储罐的应用及优势特点等)选型设计(依据设计标准选定储罐的基本造型、封头、支座等，并确定筒体直径、长度、伸壁长、跨距、封头高度、支座宽度和包角等相应的数值)性能设计(依据使用条件和各材料的性能选定材料，并明确该材料的性能参数，如克重、模量、体积含量、许用值等)结构设计(重点是载荷分析和计算，包括轴向应力、剪应力，环向应力等，从而确定筒体及封头的壁厚和铺层数，注意边设计边校核)工艺设计(根据以上设计的内容选择成型工艺方法，并完成具体的生产工艺流程等)零部件设计(主要指确定各种接管如人孔、进料口、排气口、液位计、出料口、排污口、压力计、液封等的数量及尺寸等)安装设计(确定各接口的安装位置及储罐整体的安装等)制品检验(制品的检测方法)附图(本课程设计只要求绘制总装配图，其中要把构成产品的全部各种零件，部件，标准件，配套件等表示出来，同时将局部放大的铺层设计图表示出来。

3复合材料结构课程设计的教学体会与改进措施

经过两年来对该门课程的教学实践，总结以下几点体会，以此为进一步的教学改革与创新奠定基础。(1)学生起初对课程设计虽然不够了解，但了解后十分感兴趣，说明相对于枯燥的理论授课，学生更喜欢这种形式灵活的、能够充分发挥个人能力的教学方式，因此，对于该类实践课程应加大重视，并投入精力去研究和改革。(2)课程设计的最大优点是能够在短时间内自主学习到更多的知识，但设计过程中发现学生对文献资料的检索收集能力不强，融会贯通运用知识的能力也较弱，以后教学中应就此点进行强化。并且，在布置任务初期，应利用一定时间教授学生如何有效进行文献检索和收集。(3)设计过程中，团队合作不仅能够保证在有限的时间内较好地完成设计任务，而且还能够充分锻炼学生的团队合作意识，但仍有个别学生独立性差，不爱动脑思考，对团队成员的依赖性过大，有待于进一步有效控制。具体可通过考勤、检查设计草稿、及加大考核力度等措施进行过程控制。(4)课程设计对指导老师是极大的挑战，需要丰富的教学经验和实践经验，故“双师型”教师更为合适。指导课程设计的过程中还应不断思考，研究有效的教学方法和提升学生设计能力的途径。与企业进行友好的沟通与合作是一个直接有效的途径(如邀请企业技术人员进入课堂参加指导)。(5)现有的课程设计形式虽然使学生在设计方面有了基础的锻炼，但已远远满足不了现代工业发展的需要，如能配合复合材料结构专用设计软件的使用，不仅能提高学生的兴趣和设计效率，进而适当扩充设计内容，而且更能与专业设计人员的工作接轨，对培养应用型的大学生尤为重要。

参考文献

［1］张冬敏．高校课程设计教学中存在的问题与对策研究［J］．改革与开放，2009(9):72－73．

［2］徐文娟．课程设计在教学中的作用［J］．中国科教创新导刊，2010(28):59．

［3］于岩．材料学科本科生课程设计改革的思考［J］．科教导刊(中旬刊)，2012(03):58－59．

［4］张汝光．复合材料结构设计的基本观念［J］．玻璃钢，1997(2):26－31．

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【关键词】导师制；毕业论文；材料化学；本科

本科生毕业设计是高校本科教育的一个重要部分，是培养大学生综合素质的重要教学形式，提高学生运用知识和技能分析、研究、解决问题能力，是对大学生本科四年学习成果的阶段性总结和审核，同时也是大学生从事科学研究的最初尝试。

本科生，尤其是理工科的学生在大学阶段普遍缺乏系统的从事科学研究的经历，因此，有必要经过本科毕业设计这样一个过程的系统训练为以后继续深造从事科研或者服务社会打下基础。同时，本科生毕业设计对于高校实现人才培养目标、加强学生的知识综合运用能力、培养学生的科学研究能力及独立工作能力、培养具有创新精神和实践能力的专门人才等方面，都具有重要意义。因此，完成本科毕业论文是每个大学生毕业的基本条件[1-2]。

1 材料化学本科毕业论文的现状及原因

材料化学专业是研究从制备到废弃全过程中材料的化学性质，其研究范围很广，既包含了整个材料领域，又包括各类应用材料在有机和无机等多领域的化学性能，它是一门应用基础理论和方法研究解决在工业化生产中与化学和材料有关的问题的学科。它既是材料科学的一个重要分支，又是化学学科的一个组成部分。材料化学跨越了材料和化学两大类学科。是一门既具有交叉边缘学科性质又含有应用理学性质的综合性学科。同时，正由于材料化学学科的交叉性和复杂性，从而导致在日常的教学过程中凸显出相对于其他传统学科所不同的教学难点和盲区。这就给学生在平时的学习提高了难度，也对教师的教学过程提出了更高的要求。

于此同时，由于近年来高校的扩招，高等教育由精英化向大众化不断的转变，高校学生的综合素质也在逐年下降。高校教师指导的学生和毕业论文的数量大幅增加，从而导致每个学生得不到足够的指导。并且在考研、就业等诸多因素的影响下，很多大学生无法提供足够的时间和精力于毕业设计方面的工作，对毕业论文持应付态度，得过且过，导致论文质量普遍不高。毕业论文工作易流于形式有的选题偏大或选题落后于当前社会和科技的发展水平；有的理论与实践不相符，内容空泛，缺乏现实依据和说服力，更没有从理论到实践转化，解决实际问题的能力；有的试验设计和研究技术路线不合理，试验数据错误；有的毕业论文仅仅是罗列了相关的文献内容，简单概述他人的成果与现状，并没有提出自己的理念和想法，甚至存在着抄袭论文的恶劣行为。在这样的背景下，尽管学生完成的毕业论文已经达到了所需的某些硬性要求，但其论文的质量并没有实现质的变化。因此，改变本科毕业论文的现行状况，提高本科毕业论文的质量，已经成为当前高校迫切需要解决的现实问题[3]。

2 提高本科毕业论文质量的几点对策

2.1 提高对毕业论文重要性的认识

本科毕业论文不仅仅是一个常规的本科教学环节，它是高校实现高层次人才培养的重要辅助手段，是本科教育理论与实践相结合的首要环节，是学生对四年所学的理论知识进行深化和升华的重要过程，是学生进入社会前的综合技能训练。要想提高本科生毕业设计论文的质量，首当其冲的是要提高对其重要性的认识，不仅仅是对学生，同时也是对老师的要求。通常可以采取动员大会、学术论文大赛等多种方式，进行广泛宣传，从而使教师、学生乃至管理人员认识到毕业论文工作是教学环节的重要组成部分，是学生科研能力、实践能力、信息检索能力形成和提高的重要过程，是其他教学环节无法取代的。

2.2 加强过程管理，实施质量监控

毕业论文设计的全过程需要学生、指导老师和组织协同配合，以学生为毕设主体，指导老师为主导，组织管理提供保障。从毕业论文的实施过程来看，主要包括从选题到答辩等诸多环节，每一个部分都需要制定相关的规章制度和要求，从而使毕业设计的管理更加合理规范。具体到每个环节，首先应严把命题关，完善选题管理办法，所选题目应具有时效性。其次要明确指导教师的资格，指导教师的专业知识结构和教师的指导水平直接影响着学生毕业论文的质量。最好毕业论文的组织撰写，教师应明确各阶段的要求，检查进行情况，并及时总结出现的问题加以指导。毕业论文在经过指导老师和的审查合格之后，学生才可进行毕设答辩，同时成绩的评定标准必须坚持公平公正，实事求是的原则，只有这样才能够保证毕业论文的质量。

实施质量监控机制也是提高毕业论文质量的一项非常重要的措施，监控机制主要包括初期检查、中期检查和后期检查三个部分。由校、院、系三级共同承担整个机制的运行和管理，对毕业论文工作的每个环节实行跟踪监督，结合本科教学评估的标准和要求，强化过程管理，严格执行和落实各项制度，保证毕业论文质量的提高。

2.3 全面实施导师制，充分发挥教师的指导作用

指导教师作为毕业设计全过程的主导，发挥着重要的作用，建立指导教师的筛选机制，保证指导教师队伍的高质量，形成一支责任心强并且科研经验丰富的指导教师队伍，这是提高毕业论文指导质量的强有力保证。在学校鼓励学生进行学术探索和课题申报的大环境下，应尽快确定本科生指导老师，鼓励学生积极参加指导老师的研究课题。在科研实践过程中，学生发现新的问题，分析并解决了这些问题，在不断的发现和解决问题过程中，学生不仅可以巩固课堂所学知识，而且学生的思维也得到了应有的训练，使其科研创新意识和创新能力得到不断提高。这些不仅可为后期的毕业论文的开展奠定基础，为毕业论文质量的提高提供了可能，更为以后继续深造从事科研或者服务社会打下基础。

3 科研导师制的特点

科研导师制是多层次本科生导师制的实施模式之一[4-5]。以科研作为纽带，充分利用教师的科研能力让学生参与课题研究，促进教师在育人中的主导作用。本科生导师制度不同于研究生阶段实行的导师制。本科生导师制度的特点主要有以下几个方面：

3.1 以学生为本，师生积极互动

实行科研导师制，主要目的在于培养高校学生的创新思维，提出、分析并解决问题的能力，提高学生在科研方面的思维和能力。在高等教育大众化的时代，为了满足不同的需求，高等教育必须在实施群体化教育的同时适时的提供个性化学习的机制，以个性化教育的实施有效的补充群体化教育所带来的在个体方面的不足。

3.2 注重培养学生的科研意识和科研能力

在大众化高等教育的现行模式下，绝大多数的学生依然将大部分的精力停留在书本上，缺乏独立开展开学研究的能力和实践训练，也很难有机会将自己的想法和创新应用于实践。但在科研导师制的模式下，学生在老师的指导下有目标、有步骤的进行科研研究，既可以将自己的创新思维付诸研究实践，又能提高科研创新能力。在科学研究过程中，导师也可以全面深入的了解不同学生的特点和专长，从而制定出适合不同学生的学习方案，使学生在研究实践的整个过程中，科研意识和科研能力都能得到不断的提高[6]。

3.3 操作性、实践性较强

科研导师和学生之间通过一个有价值的科研课题相联系，围绕着这个课题双方展开交流和沟通。科研导师要想引导学生深入课题进行研究，产生独到的见解，富有创新性，实用性，就必须加强实践环节。只有深入到实践中去，才可以让学生对课题产生更深层次的理解。

3.4 工作具有延续性

通过本科生导师制度的建立，帮助学生树立正确的人生观、价值观、世界观，制定科学的专业学习计划，确立明确的专业发展方向。在校四年期间，除常规教育之外，学生还接受了导师从科研到工作、从思想到行为各个环节全方位的教导，使学生得到全方位的提高。

4 科研导师制在本科毕业论文指导过程中运用的重要意义

本科毕业论文中所存在的诸多问题，既有学生主观上的原因，也有教学和管理上的客观原因。总的来说，所反映出毕业生科研意识淡薄、科研态度不够端正、科研能力低下等问题是相当突出的。导师制有利于培养本科生的科研意识，端正科研态度，提高科研能力。为毕业论文指导工作提前打下坚实的基础，可以有效地解决毕业论文中存在的诸多问题，对毕业论文质量的提高具有显著的促进作用。

本科生导师制实行的根本目标不在于提高学生从事科研的能力，而是旨在锻炼学生的创新思维，促进学生的个性化发展，开拓其眼界，并同时使其科学实践能力得到提高。实施本科生导师制，可以让学生多层次领域学科的学习成为可能。这种教育模式也为大学生对自身潜能的在开发提供了机遇。同时，学生较早的参与到科研活动中去，在科学实践中学生可以不断的发现和提出问题，从而提高了学生观察和解决问题的能力。

本科生导师制也是一种教学相长的过程，在科研之余，导师同时要负担起引导学生树立正确的人生观、价值观、世界观，这些都要求导师在平时的工作和生活中不断提高对自身的要求，自觉加强专业知识的学习，以身作则，从而更好的发挥引导和榜样的作用。

本科生导师制也是对我们现有的学生思想政治工作的一种补充。随着网络对高校思想政治工作带来的强大冲击，以及大学生对新事务接受能力强但分辨能力弱的特点，更需要对他们进行正确的引导和教育。学生与导师之间、同学之间开展积极的思想交流，要求学生提出并论证自己的观点，并能够接受他人建设性的批评和建议。这种教学方法可以培养学生的独立思考能力，不仅有助于学生的学业，而且还有助于通过迁移培养学生的其他能力。

综合分析以上情况，本研究项目拟探讨将本科生导师制工作与学生毕业论文指导工作结合起来，本科生从低年级就开始参与到导师的科学研究工作中来，改变现有学生在大三下学期甚至大四才着手毕业论文工作的运行模式，改善现有导师制的运行状况和提高本科毕业论文质量。作为探索专业发展特色和提高教学质量的新运行模式，值得深入研究和探讨。

【参考文献】

[1]田春生.目前我国高校本科毕业论文的问题及对策[J].中国青年政治学院学报，2010（4）：63-67.

[2]教育部办公厅.教育部办公厅关于加强普通高等学校毕业设计（论文）工作的通知.教高厅[2004]14号[Z].

[3]高慧，涂道伍.本科毕业论文存在的问题与对策[J].黑龙江教育：高教研究与评估，2010（7）：77-78.

[4]方小玲，肖文.本科生导师制的实践与思考[J].湖北教育学院学报，2007：6.

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[关键词]材料力学 案例教学

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）12-0159-02

材料力学课程是研究工程结构或机械的各组成部分正常工作条件下，所应满足强度、刚度和稳定性条件的一门专业技术基础课程，既是后续课程的重要理论基础，又可以直接解决一些基本的工程实际问题。在教学中如何提高教学效果，培养学员的工程意识和解决问题的综合能力，是教员一直努力的方向。本文首先分析材料力学教学的现状和案例教学的优势，然后结合课程内容，从生活、运动、工程、装备中选择案例或实例的做法。

一、材料力学教学的现状

（一）专业需求

作为专业基础课的材料力学课程教员，要树立基础服务专业的理念，有必要列举专业课中的实例进行分析，布置作业时也可以结合武器装备课程中的零部件，进行适当的强度、刚度和稳定性分析。这可以让学员直观感受到力学理论的实际应用，从而激发学员的学习兴趣，调动其学习的主动性。

（二）教材不足

我们的教学对象是从学校到学校的二年级大学生，没有任何工程背景和装备知识，更谈不上经验，所以学习的理论和实际是脱节的，学员感到理论枯燥乏味，作为教员有责任将抽象的理论知识与工程实际问题有机地结合起来，还原教材中简图的实际原貌，使学员对力学知识的用途有更深层的认识，也有助于提高学员的力学建模能力。

（三）学习效果

学员目前完成作业的状态，主要停留在简单的套用公式上，因此学员觉得没有必要做，完成时也不认真，稍难一点就去找习题答案看，而不去动脑思考，有的学员甚至拿来抄，显然这很难达到巩固所学知识和方法的效果。作为教员有责任通过多种途径收集整理具体实际问题，供学员进行分析，真正达到举一反三的效果。

二、案例教学在材料力学教学中的重要性

案例教学近年来对我国的高校教学改革具有重要的推动作用，在很多课程的教学中都开展了案例教学。[1] [2] [3]材料力学的发展遵循着人类认识自然界的规律，从实践到理论，再回到实践，因此案例教学是将材料力学理论与实际紧密结合的有效教学形式之一。[4]

因具体案例本身有着实际的工程、生活背景，首先能够吸引学员的注意力，想要搞清楚事故的原因，学习也就由被动变主动了;然后建立力学模型，分析所需理论知识，听起来也就不再那么枯燥了;最后用理论定性或定量来分析事故的原因，学员也就会有一种出乎想象、原来如此的感受。学员从案例分析的过程中，不仅感受到材料力学理论不再抽象，真正做到系统掌握理论知识，达到灵活运用的教学目的，还可以从案例中吸取经验教训，逐步树立问题意识，养成思考习惯。

案例教学不仅激发学习兴趣，其分析也不再是停留在公式的简单套用上，而是要将实际问题抽象为力学模型，强调在实践中抓主要矛盾而略次要矛盾的思想，很好地弥补了教材例题和习题的不足。另外，案例的合理选择也可以服务于专业，所以说案例教学可以达到一举多得的效果。

三、材料力学案例的选择

（一）生活型案例

基本变形内容是材料力学课程中后续组合变形等内容的基础，讲完这部分内容后，可将空调外机支架的安全性问题分析布置给学员完成，让学员自己查找空调外机和支架坠落伤人的事件，提出问题，分析归纳原因，并给出分析报告。讲到压杆稳定时，请学员看银枪刺喉的视频，认真观察、思考其与所学内容的关系，建立力学模型并定性分析，理解杂技是一种精心设计的演出，其中包含一定的力学原理。

现在新闻中经常会报道司机由于酒驾造成的交通事故，为了让学员能有理性的认识，可列举2014年某市一司机酒后开车撞到人行道上碗口粗树上的案例，对保险杠的强度进行分析。

通过分析生活中的案例，学员体会到力学就在我们身边，从而逐步养成善于观察的习惯。例如有的学员就提出学术报告厅、教室里投影仪的悬挂构件的受力、变形、应力等问题。

（二）运动型案例

学员都是十八九岁的年轻人，喜欢运动和刺激，讲到动载荷时，播放2011年12月31日，津巴布韦一位蹦极者由于安全绳索断裂，坠入波涛汹涌的“鳄鱼河”中的视频，还有安全绳索未断但由于太长，蹦极者被鳄鱼咬掉头的视频，通过建立力学模型，分析事故的可能原因，课后请学员自己上网查找蹦极设施中绳索的要求和规格，理解蹦极时的注意事项。最后让学员选一项自己喜欢的项目，建立抽象力学模型，应用材料力学知识来做定性分析。

军校学员每天都要有一定的体能和军事训练，一些受伤时有发生。在400米障碍训练中，学员很容易腿受伤，列举医学上小腿骨折的三种类型：单纯性骨折、粉碎性骨折、开放性骨折，从强度不足的角度定性分析骨折原因，然后结合训练中的体会，从力学的角度总结科学训练的要点，为学员减少训练中的受伤提供一点帮助。

通过分析运动型案例，学员会感受到力学的魅力所在，也就更加喜欢力学。有的学员还可以还原教材上外伸梁受集中载荷的实例，正是每天都要训练的双杠，然后查阅资料进行分析，真正达到学以致用的效果。

（三）工程型案例

随着社会的发展，科学技术的进步，环境的保护，过去给人们带来方便的高大烟囱，由于烟尘的直排造成一定的环境污染，需要对废旧烟囱进行拆除。讲到动载荷内容时，播放国内外拆除烟囱的视频，请学员观察倒下过程，注意二次折断的现象，建立抽象力学模型，指出涉及的相关知识点，并定性分析其原因。

讲到提高梁弯曲强度措施时，列举某展览馆工程曾因梁内漏放附加的钢筋，承载能力不够，当附加荷载，比如隔墙的空心砖砌上后，梁上出现裂缝，引起砖墙裂损坍塌的案例，分析在钢筋混凝土梁中钢筋的关键作用和钢筋的合理配置，理解设计和施工中按照严格的规范要求去做的重要性，否则就会酿成严重事故。

近两年学院内先后进行了训练中心、综合教学楼和学员宿舍楼的建设，一些施工设备就在工地，如打桩机、脚手架、塔吊等，是学员很好的学习机会。我们和工地负责人联系，在保证安全的情况下，带领学员到现场参观，请工程技术人员介绍一些和力学相关的结构和设备的特点及施工时的注意事项，学员感受到了力学的广泛应用，也对施工人员充满了敬意，结束后要求学员在学习的过程中自行选择一个相关题目进行建模分析。

（四）装备型案例

材料力学课程开设在大学二年级，学员没有专业背景，但二年级学员在新生军训时都打过枪，因此列举部队射击训练或试验中，弹壳、击针出现的实际现象分析。比如讲拉压变形时，分析弹壳出现横断的原因;讲应力状态时，分析弹壳纵裂、炸壳的原因;讲动载荷和稳定性时，分析击针出现折断或弯曲变形的原因。

结合装备热点问题，收集相关例子分析。比如，2012年11月23日，舰载机飞行员驾驶国产歼-15舰载机首次成功降落航空母舰“辽宁舰”，标志着我军突破了滑跃起飞、阻拦着舰等飞行的关键技术。着舰时舰载机的拦阻钩连杆作为其中的主要承力构件，需要有足够的强度，因此讲到组合变形时，请学员观察图片，分析连杆的受力，推测连杆横截面的形状，课后请学员查阅资料，和实际的拦阻钩连杆进行对比分析，理解设计的理论依据。

根据教学进度和学员的专业，和专业教研室联系，带领学员参观相关专修室，有针对性地观察零部件，比如观察履带板的构造和连接，并特别提醒学员注意有的履带板中有橡胶衬套，有的则没有。这样讲到剪切与挤压变形，分析连接履带板的履带销的剪切和挤压问题时，学员就有直观认识，更容易理解。讲到扭转变形时，在学员理解圆轴扭转的强度、刚度分析后，请学员分析履带板中橡胶衬套的变形，从结构和受力分析中看到与所学的圆轴扭转问题不同，因此不能运用所学结论，这时引导学员重新从方法的源头上分析，通过观察变形，提出假设，然后建立几何关系、物理关系、静力关系，请学员自行推导应力和扭转角的计算公式。从这些例子的分析中，学员切实体会到学会知识很重要，掌握分析方法更重要。

四、结语

在材料力学的教学中，案例教学是一种行之有效的方法，可以服务专业，补充教材，激发兴趣。然而案例的收集和分析是一个经常性的工作，作为教员要思维敏捷，多关注生活、工程中的焦点问题，要多学习专业知识，找准武器装备课程中的相关问题，提炼适合材料力学课程的案例或实例，让材料力学课程的教学充满活力，这样才能让学员喜欢力学课程。

[ 注 释 ]

[1] 窦庆峰.结合案例式教学培养学生工程实践能力[J].科教文汇，2009（12）：7.

[2] 郝俊才，赵春香，盖芳芳.土木工程专业材料力学案例教材的编写方法探讨[J].价值工程，2013（23）：234-235.

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关键词：研究型教学；课堂讨论；读书思辨；课外创新

“材料科学基础”是材料科学与工程学科本科生进入专业的第一门学科基础课。该课程的特点是理论性强，微观抽象，“灌输”起来难度较大，效果欠佳。近几年来，我们在课程中探索研究型教学的具体方式，取得了较好的教学效果。

一、研究型教学在“材料科学基础”课程的实践

1. 开展“课堂讨论”，激发创新意识

我们在课程的重点和难点章节（晶体结构、位错、相图、塑性变形等）安排了4次课堂讨论，每次2学时，共8学时，约占总学时的8%。

讨论题由教师拟定，同时，也吸收了少量学生自己提出的题目。在内容上，讨论题分为基本概念、基本方法、基本能力3个方面；在难度上，讨论题分为易、较难、难3个层次。例如，针对六方晶系晶向指数的标注（重点之一，也是难点之一），提出了3个讨论题目：（1）标出六方晶胞中已知晶向的指数；（2）为什么密排六方结构是简单六方点阵；（3）对于标注六方晶系晶向指数，你有什么更好的方法？讨论题（1）属基本方法，比较容易，旨在检验学生对教材中的方法掌握的程度；讨论题（2）属基本概念，教材中没有答案，难度较大，旨在帮助学生从基本概念出发、通过自己的思考进一步加深对基本概念的理解；讨论题（3）属创新型问题，富有挑战性，难度很大，旨在激发学生创新精神、培养创新意识。

讨论题尽可能早地发给学生，以使学生有充足时间思考和准备。学生从课堂讨论得到的收获主要在于讨论前的思考和准备过程中，可以说，过程比结果更重要。讨论课以小班（30人左右）为单位进行，由学生自己主持，教师以普通一员参与讨论，并在每个讨论题结束之后予以简短点评。讨论课成绩由各班自己评定，并在课程总成绩中占一定比例（约10%）

在三届教学中实施课堂讨论的实践表明，效果明显：（1）提高了学习兴趣；（2）加深了对基本知识的理解和掌握。例如，绝大多数学生熟练掌握了六方晶系晶向指数标注这一难点；（3）提高了自主学习的能力；（4）激励了创新精神；（5）取得了实质性创新成果。2006级本科一位同学提出了确定面心立方和体心立方晶体始滑移系的新方法，并在核心期刊正式发表[1]。2007级本科一位同学提出了标注六方晶系晶向指数的新方法，也在核心期刊正式发表[2]；（6）提高了综合素质。正如学生自己所感受的那样[3]：锻炼了语言表达能力，增强了人际交流的能力，提高了同学间的合作能力。

2. 开展“读书思辨”，培养批判精神

书籍是前人知识的总结，是人类进步的阶梯。因此，读书是学习过程中的重要环节。然而，“学而不思则罔，思而不学则殆”，持何种态度读书，用何种精神去读书，用何种方法去读书，是教学过程中必须正确引导学生的重要问题。

我们在教学中安排了“读书思辨”环节，鼓励学生用怀疑的态度读书，用批判的精神读书，用思辨的方法读书，通过读书思辨激发创新精神、培养创新能力。首先要让学生不迷信书本，不迷信权威，要用怀疑的态度去读书。其次要让学生懂得前人的认识只是相对真理，是有局限性的，并不是对认识的终结，因此要用批判的精神去读书。最后要让学生懂得读书的目的不仅仅是继承，更是为了发展和创新，因此要通过自己的学习和思考尝试新的观点和见解，用思辨的方法去读书。

材料科学基础方面的现行教科书及学习辅导教材有几十种之多。我们要求学生任意选读一本，针对书中的一个问题进行思辨，在规定的时间内提交读书报告，将报告在课程网站中集中展示。并对读书报告进行成绩评定，计入课程总成绩（约占5%）。

在2007级试行的结果表明，绝大多数同学有很高的热情和兴趣，大胆地提出了各种“疑问”，并查阅参考资料，认真“思辨”，最终得出自己的见解。例如，我们所用的教科书在介绍六方ZnS的晶体结构时写道: 该类结构实际上是由负离子（S2-）和正离子（Zn2+）各自形成的密排六方点阵穿插而成，其中一个点阵相对于另一个点阵沿C轴位移了1/3的点阵矢量。教师在课堂上指出该段论述是错误的，要求同学们自己课外思考，得出正确的表述。经过思辨，不少同学认为：该段论述中有两处错误，一是“密排六方”不是“点阵”，而是“结构”；二是位移量不是“1/3”，而是“3/8”。同学们在读书报告中的观点也许还不成熟甚至错误，但没有今日的思想火花，哪会有明日的创造发明。

3. 开展“课外创新”， 提高创新能力

我们充分利用《国家级大学生创新实验计划》、《西安交通大学大学生创新实验计划》的经费支持以及学院和课程组教师的科研条件，鼓励有创新愿望并有初步设想的同学积极申报国家和学校的创新实验计划项目，指导和帮助他们完成计划，实现自己的愿望。对于创新成果优秀的学生在课程总成绩中额外加10分（但总成绩不超过100分）。

在指导学生开展课外创新活动过程中，努力做到既精心指导，又不越俎代庖。爱护学生的创新火花，引导学生独立思考，尊重学生的独立见解，真正使学生从中得到锻炼和提高。

近年来，在学习本课程时有约20%的同学参加了各类课外创新活动，并取得了优异成绩。例如，两个项目组学生的创新实验结果在著名材料类国际期刊[4，5]上发表。

课外创新活动，一方面极大地激发了学生的创新精神，提高了查阅资料获取信息的能力、自主学习能力、实验动手能力、分析和解决问题的能力、用英文撰写论文的能力；同时，通过对已经学习过的材料科学基本知识的具体运用，进一步加深了对这部分知识的深刻理解；在共同目标下，项目组成员之间也养成了分工协作、讨论交流、学术争鸣的团队精神。

二、对研究型教学的思考

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1教学改革方法

本人经过反思这几年的教学过程并借鉴同仁们的经验，对该课程的教学方法提出一些自己的看法。

1.1案例分析教学法

立足实际的建筑工程实例分析，就日常工程建设中所存在的跟建筑材料相关的质量问题，由老师进行组织和设计，然后让学生分组参与讨论，并且各组相互提问辩论，学生就能深入思索所学的理论知识，得出选用材料不当造成的后果。譬如说，在某个工程实际建设进程中，采用石灰砂浆针对墙壁进行粉刷之后形成鼓包开裂问题，教师能够引导学生就此类现象成因及其可采取的有效预防措施展开探究。

1.2启发引导式教学法

实践证明，《建筑材料》这门课程所采用教材及所开展的教学进程均有着较强叙述性，为实现教学趣味性的全面强化，需着重运用启发式教学手段。在日常教学时，立足教师正确启发，有助于学生实现信息获取，并对相关学习要点有着全面了解掌握，充分激发学生学习积极性，使之能够从被动学习中被解放出来，能够在日后的学习中主动完成问题探索。譬如说，某住宅楼工程，夏季施工，主体完工后，发现混凝土强度严重不足，在排除混凝土配合比设计和材料等因素的前提下，让学生分析造成这种结果的原因。

1.3图片教学法

用多媒体设备将学生未接触过的材料或较抽象的问题用图片展示出来，达到把枯燥的概念介绍变为现实中可见的实物，很直观的将各种不同的建筑材料通过图片来认识。如：混凝土受压破坏的三种形式（把混凝土受压破坏后的实物展示给学生），让学生通过实际观察，加深理解和记忆；以及低碳钢热轧圆盘条、热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋的外形区别等内容较适合采用本教学方法。

1.4借助试验设备演示教学法

把便携的试验小设备（如坍落度筒、水泥标准稠度测定仪等）运用在课堂教学中，使得学生感性认识获得强化，课堂气氛变得更为轻松活跃，让学生更加充满热情地参与到学习中，旨在获取最佳课堂教学成效。在学生面前全面呈现出更加直观的教学手段，便于学生有机结合听及看及思考等各个学习方式，使之对于课程内容有着较为深刻的理解，易于牢固掌握。

1.5对比归纳法和辩证法

第一，进行日常教学时，需引导学生能够更为正确地完成对比归纳法的合理运用，譬如说，针对硅酸盐水泥展开学习的时候，要求学生自主完成总结，就各类水泥材料间所存在异同实施对比，而后将图表列出，目的在于让这一部分知识更为直观被展现，利于学生更好地理解记忆。第二，基于辩证思想就具体学习内容进行细化理解，譬如说混凝土拌合物自身具备较大流动性，其能够更好地应用在施工中，然而却较易形成分层离析问题，再比如说，把适量的石膏在硅酸盐水泥中进行掺入则可获取良好缓凝成效，若是掺入太多则会让实现硬化之后的水泥石膨胀破坏，让学生根据已学知识分析其原因。

1.6引用诗歌或者典故法

研究表明，若是处于轻松氛围中，人们更容易获得灵感。所以，在教学中营造出和谐课堂气氛显得愈发重要。进行授课时，通过对某些典故或者是诗歌的有效引用，则能够获取意外收获，譬如说，针对“气硬性胶凝材料——石灰”这一课程展开讲授的时候，能够引用明代爱国将领于谦写的千古名篇《石灰吟》：千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲；粉身碎骨浑不怕，要留清白在人间。既能够将制作石灰的过程呈现出来，同时又可立足拟人方式，把勇于牺牲跟不惧艰险的无所畏惧精神以及正直志向全面展现。既寓教于乐，又给广大学生传递了正能量。

1.7加强学生自我学习能力的培养

古语有云“授人以鱼不如授人以渔”。人要活到老学到老，唯有让学生正确掌握合理学习手段，方能实现一劳永逸。充分利用互联网资源，引导学生从互联网上获取相关专业知识资料，不断学习，拓宽知识面，作为教学内容的补充。除了加强课堂教学及学生自学外，同时需积极开展社会实践活动，使得学生能够在工程建设中获得更深体会，促进学生基本实操能力的不断强化，理论结合实践推动教学进步。

1.8在教学中建立良好的师生关系

教育学指出，在教学过程中师生之间存在着认知心理交往和情感心理交往，只有使其相互影响，相互感染，相互交融，相互激励，教师和学生的情感才会融洽，才会彼此尊重，才会产生好的教学效果。现在的大多数学生往往感性大于理性，他们往往是先认可教师后再认可教师所教的课程。所以教师要充分通过自己的课堂，在教书育人的同时，多和学生交流，做学生的良师益友。

2结语

总之，使得传统意义上的粉笔黑板教学模式发生转变，促使教学过程更为深刻，教学清晰明了且学生更好体会，真正使个性化学习成为现实。

作者:苏琳 单位:甘肃建筑职业技术学院

参考文献:

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关键词：光学材料;干法刻蚀;二氧化硅;工艺条件

1.反应离子刻蚀的基本原理分析

射频辉光放电后会使反应气体被击穿从而产生刻蚀所需要的等离子体，等离子体中不仅包含正离子和负离子，同时也含有可以与刻蚀样品表面发生反应的游离基和自由电子，这便是反应离子刻蚀中应用化学作用进行刻蚀的基本原理。而阴离子和阳离子在电场作用下可以射向刻蚀样品的表面，从而实现对刻蚀样品的物理轰炸，这便是反应离子刻蚀中应用物理作用的基本原理，而通过物理作用和化学作用的结合便可以完成对样品的刻蚀。

2.反应离子刻蚀工艺研究内容及方法

关于光学材料在不同工艺条件下的反应离子刻蚀研究，在实验过程中将实验硅片作为基础材料，并通过CVD技术使实验硅片生成实验所需要的二氧化硅层，在一定的沉积工艺条件下保证所制备的二氧化硅薄膜具有实验所需要的各种性质，并保证其致密性、折射率等都可以达到光学材料所具备的相应标准，这样才能确保实验结果在光学材料干法刻蚀应用中的有效性。二氧化硅膜在满足标准后要对其均匀性进行检测，可以运用椭偏仪对二氧化硅膜的厚度与折射率进行测量，这样才能使实验结果完全可以代表硅片表面在干法刻蚀工艺中的实际膜厚，对保证该实验结果的合理性、科学性、准确性以及有效性有着重要意义。反应离子刻蚀工艺实验过程中将CHF3作为刻蚀气体，当刻蚀气体在反应室遇到辉光放电会发生下列化学反应：

CHF3+e-CHF2++F（游离基）+2e-

而在化学反应之后所生成的游离基可以与样品表面的SiO2发生以下反应：

SiO2+4FSiF4+ O2

二氧化硅在化学反应中所分解出来的氧离子会与CHF2+基团发生反应，并可以释放出多种挥发性气体，在刻蚀工艺中需要将这些气体从反应腔体中彻底抽出。刻蚀实验后要对剩余的二氧化硅膜进行再次测量，通过与第一次测量数据的对比便可以通过定量计算的方式来确定刻蚀速率及均匀性等，这也是该实验最后所需要的研究的各项干法刻蚀参数。

3.反应离子刻蚀工艺实验结果分析

本文在实验过程中通过改变反应离子刻蚀工艺条件来获取实验结果，表1是不同氧气流量下二氧化硅的刻蚀速率及选择比，基于四次实验结果对反应离子刻蚀工艺条件变化对刻蚀速率、均匀性等方面的影响进行分析。

图1是本文通过实验结果对氧气流量与选择关系的分析。

（1）刻蚀气体流量对刻蚀效率的影响。通过实验结果我们可以分析出刻蚀气体流量与样品刻蚀效率的对比关系，在实验中不断加大刻蚀气体流量会使反应气体浓度不断上升，从而使二氧化硅在刻蚀过程中表面受到的化学作用和物理作用更加充分，这在很大程度上提高了样品的整体刻蚀效率，但随着气体流量逐渐接近饱和状态，真正参与化学作用和物理作用的气体十分有限，这样便会导致样品在刻蚀过程中的刻蚀效率受到很大限制。如果气体流量在气体达到饱和状态后依旧增加，这样会使反应离子之间的碰撞更加激烈，离子碰撞会消耗其自身一定的能量，而这会在很大程度上削弱离子的物理作用，从而导致样品在实验过程中的刻蚀效率受到很大削弱，所以，接近饱和状态的气体流量是最佳工艺条件，其对提高刻蚀效率、节约气体资源有着重要作用。

（2）温度和气体压强对刻蚀效率的影响。光学材料在干法刻蚀过程中，由于化学作用和物理作用，会使粒子在相互碰撞及撞击样品表面的过程中产生一定的热量，而热量过高则会导致二氧化硅样品表面受到损伤，因此，反应离子刻蚀过程中需要通过冷却系统来对样品表面温度进行控制，在实验过程中对二氧化硅样品进行温度控制不会对刻蚀效率产生影响，或者是温度变化对二氧化硅表面的刻蚀效率有着很小的影响。在实验过程中，将射频功率和气体流量控制在稳定条件下，逐渐增大气体压强，并对实验结果进行对比，发现当气体压强逐渐升高的时候刻蚀效率会有很大提升，这是因为气体压强的增加会使反应室中的反应气体的浓度也随之增加，这样便在很大程度上提高了化学反应的效率，从而使二氧化硅样品表面的整体刻蚀效率也有很大提升，但是在气体压强增加到一定程度时会使反应离子接近或达到饱和状态，此时如果继续增大气体压强则会加速粒子之间的碰撞使其能量被消耗，很大程度上限制刻蚀效率。

4.结语

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关键词： 《材料力学》 教学方法 教学改革 教学内容

材料力学是工科类专业的一门重要专业基础课，是连接基础知识和专业知识的桥梁，在人才培养中发挥着重要作用。该课程提供的简化分析方法和结果可直接应用于工程结构设计，已成为许多设计规范的内容，具有很强的实用性。因此，学好这门课程，对工科类各专业的学生来说具有非常重要的意义。

应用型人才培养重在培养学生解决实际问题和实践创新的能力，使其成为适应社会需求的高素质专业人才。随着科学技术的飞速发展和教学改革的不断深入，传统的教学方法和教学内容已不适应新形势的要求，教学改革势在必行。为了培养基础扎实、适应性强、具有创新能力的应用型专业人才，提出了课堂教学改革的基本方案。

一、教学内容的更新

材料力学的学习目的重在工程应用，目前所学的基本内容过于陈腐，不能与现代工程实际接轨。例如以往在研究材料的力学性能时，只注重低碳钢和铸铁等材料，生产实际中应用较多的复合材料却从未涉及，因此我们应当加入一些常用复合材料（如甲基丙烯酸塑料）的力学性能；在讲弹性材料轴向拉、压时适当加入非弹性材料（如高韧性的金属材料）的变形；在讲最大拉应力强度理论时，介绍断裂力学的基本思想等[1]。补充这些新内容的目的是拓宽学生的知识面，提高学习兴趣。删除一些在后继课程中相重复的内容及工程实际中应用很少的内容，如土木专业中删除能量法与动荷载和交变应力，以减少学生的负担。

二、采用新型教学方法

传统的教学方法是老师讲得过多、过细，学生只是被动接受，而难以将所学的知识进行完全的消化和吸收，因此，必须对教学方法进行进一步的改革，采用以下新型教学方法：

1.对比教学法

材料力学的特点就是内容多、概念多、公式多，而各部分间有较强的关联性和相似性。根据关联性和相似性，引导学生以对比的方法将各部分知识有效联系，这样不但可以帮助学生系统地理解和掌握知识，还有助于理解整个课程的理论体系，做到举一反三、学以致用。四种基本变形中构件所受外荷载的对比：不同的受力方式对应不同的变形，学生通过熟练正确对比，可以确定构件对应的基本变形和组合变形；通过四种基本变形下应力公式、变形公式的对比可以帮助学生短时间内熟记公式；基本变形与组合变形的对比有助于学生正确分析组合变形的形式，从而进行强度计算；过去与现代的对比，有助于学生理解力学的发展过程和发展趋势。

2.问题教学法

材料力学是一门与工程实际和现实生活紧密相关的课程，为了激发学生的学习能动性，强化学生学以致用的能力，采用问题启发式教学方法。结合日常生活和周边的实例向学生提出一系列与材料力学相关的问题，并鼓励学生提出与课程相关的生活实例，刺激学生从被动听课转换到积极主动思考，这样不但调动了学生的学习主动性，还活跃了课堂气氛，增加了师生间的互动，取得了良好的教学效果。

在讲解弯曲合理截面时，提问：“竹子的截面形状，铁轨的截面形状，骨骼的截面形状分别是什么样的？并要求结合所学知识进行理论分析”“为什么竹子会地下粗，顶端细？”等一系列问题。这些问题在学生理解合理截面和等强度梁方面起到事半功倍的效果。

三、教学手段的改革

在传统教学中，主要采用“黑板+粉笔”的教学模式，这种教学手段存在很多弊端。第一，有些破坏现象比较抽象，老师只用语言描绘，学生很难理解，如果把这些破坏或变形过程以动画的形式演示，学生就容易理解并对此留下深刻印象。在多媒体教学中，我们还可以展示工程实际图片，帮助学生理解和强化工程概念，更好地实现理论知识与工程实践的结合。第二，在材料力学中，如何将工程实际结构简化成力学模型也是非常重要的一部分内容，老师很难将工程实际图描绘在黑板上，这样导致学生遇到实际结构时束手无策，不知道该简化成何种力学模型，使理论与实际相脱节。采用多媒体课件可将工程中不同结构的图片展示给学生，结合实际讲解力学模型的简化，提高学生解决实际问题的能力。

多媒体教学课件增强了教学内容的直观性，提高了学生的注意力和兴趣，有助于学生对教学内容的正确理解，更多地应用了工程背景，强化了工程概念，有助于实现启发式教学。

四、案例教学法

材料力学是一门比较枯燥的课程，传统的授课方式往往使得课堂更加沉闷，不足以强化学生的工程意识。为了调动学生的学习积极性，活跃课堂气氛，老师讲完知识点，给学生举一些与之相关的工程实例，将疑问留给学生，让他们思考并主动发言，也可以作为课堂讨论。讲解完剪切和挤压，结合“泰坦尼克号”的破坏现象分析破坏原因；结合等强度梁的概念讲解香港著名建筑“中银大厦”的设计理念；日本著名建筑师坂茂用纸筒在法国河上建造了一座纸桥，能同时允许20人用过等工程实例[2]。实施发现，运用这种教学方法大大提高了学生的学习兴趣，活跃了他们的思维，有的学生也能提出一些较为尖端的问题跟老师探讨。

通过上述教学改革，可以提高教学水平和教学质量，加深学生对材料力学中的基本概念、基本理论和基本方法的理解，使学生从学会变成会学并做到学以致用，使学生能在以后的学习和工作中具备扎实的基础知识和一定的创新能力，以更好地适应社会的需求，同时教师的教学水平和知识水平也会得到相应的提高。

参考文献：

[1]赵桐，潘颖.材料力学研究性教学探讨[J].高等建筑教育，2012，21（6）：133-135.

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关键词： 高中 政治 材料 分析

材料分析教学法主要是根据教学大纲规定的教学目的要求，在教师的指导下，通过对典型材料的分析，使师生双方互动起来，调动师生双方的积极性来完成教学目标。它要求运用多种形式启发学生独立思考，对材料和问题进行分析研究，提出见解，做出判断和决策，以利提高学生分析问题和解决问题能力的一种教学方法。然而，在我们政治课教学中，运用材料分析教学法时常会出现一些误区，如果不注意克服，教学效果将大打折扣。本文就当前高中政治课教学中如何走出材料分析教学法误区进行了研究。

一、材料外延的缩小化

材料分析教学法中的材料有十分丰富的内容。从材料的载体上讲，包括文字材料、图像材料、声音材料，以及由它们共同组成的多媒体材料。从具体内容上讲，可以是文字、图片、漫画、音乐、相声小品、视频声像等。单就文字而言，包括故事、案例、名人名言、科学原理、成语典故、俗语、文献、教材中的小字、自己加工的文字等等。从材料的来源讲，有的是就地取材――来源于教材，这种材料，虽大多属于文字材料，但要用好，也要用适度，不可全用，也不可不用；更多的材料来源于教材之外，这些材料不但符合政治课“与时俱进”的特征，而且对学生能力的培养有实在的意义，学生对这种材料的兴趣往往大于来源教材上的材料，因此，教师应特别用好。做到适时、适度地补充。

二、材料准备的随意化

其实，就是在传统的教学中，运用材料也是一种很常见的现象，但是有的教师随意地运用材料，没有准备地运用材料也是常见。材料分析教学法中材料必须具备科学性、准确性、针对性的特点。表述不清、针对性不强甚至包含错误内容的材料，会在很大程度上降低学生对材料的信度，影响学生的学习激情和学习兴趣。我们不难想象，学生面对一个材料时，连最基本的要素（时间、地点、人物、情节）都不准确，他们的感觉是什么。他们可能会说，我的老师怎么这么粗心；他们也可能会说，老师也不过如此――“不学无术”。我们也不难想象，当教师在教学中运用一个材料时，师生分析、讨论、总结，最终结果却是“下笔千言，离题万里”，得到一个十分别扭的结论，甚至出现不能“自圆其说”的情况时，大家此时的感受是什么。因此，这可谓材料分析教学法之大忌。

这就对我们平时积累材料提出了更高的要求，做一个细心的人，切不可粗枝大叶，不求甚解。当然，关键是对我们的备课提出了更高的要求，应树立“课前辛苦一点，课堂才能轻松一些”的观念。必须做到多想、多查、多问、多交流，有的时候甚至还必须发挥集体的力量和团队精神。最后，实在做不到有科学性、准确性、针对性的材料，“三思而后用”。对那些可以通过自己加工而不会影响效果的材料，是可以加工后再用的，如非科学原理的材料、非名人名言的材料、非成语典故的材料，否则，干脆就不用。

三、教学方法的单一化

我们一说到材料分析法，可能大家很容易把它僵化成一种独立的甚至是孤立的教学法在课堂中运用。在具体实施的时候，有的教师包办得太多，特别是讲得太多，没有通过各种有效的教学手段对材料进行很好的挖掘，做到对材料的充分利用。事实上，在材料分析法中，无论是呈现材料，还是体验材料，未必一定要由教师去完成。因此，材料分析法同其它的教学法一样，都需要同别的教学法结合起来。只有这样，才能充分地调动学生们的积极性，实现新一轮基础教育课程改革提出的“发挥学生主体性”的目标，也才能真正地体现教师作为一名导演，而不是演员的作用。

为了能够把材料分析法同其它的教学法有机地结合起来，教师在进行教学设计和实施课堂教学的时候，一定要坚持认真细致的原则，讲究教学法技巧和艺术。就拿材料分析法和问题式教学法的结合来说，无论是材料的提出，还是对材料的体验，都可以同问题式教学法很好地结合起来。也就是说，材料的呈现，可以根据教学的需要，结合材料的难易程度，由学生自己提出来，在体验材料的阶段，更应注意通过问题的形式来让学生参与教学。在这一阶段，问题仍然可以由学生在教师的组织下提出来。特别注意，问题提出来以后，教师一定要有耐心，对学生要有信心，学生在对问题进行讨论、交流时一定要让他们充分思考、发言，不要经常出现对问题过早的提示，甚至于耐不住寂寞，一语道破天机或者过早地进行总结性讲授。当然，也不要让提出的问题不了了之，除非是有意的设计。

四、运用模式的固定化

在运用材料分析法的时候，我们还习惯于只在或者固定在某一个教学环节运用，如在新课导入环节，很多教师都注意到了运用材料导入来激发学生的学习兴趣，但在新课学习、复习、巩固、练习、检测等更多的教学环节却不注意运用材料，从而出现了在运用模式上的固定化。