高分子材料与工程导论范文

导语：如何才能写好一篇高分子材料与工程导论，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。

篇1

问：高分子材料与工程专业的研究对象是什么？

答：高分子材料与工程是一门将理科、工科相结合的专业。高分子材料，又可以称作石油化学工业。在发达国家，石油化学工业里60%～70%的产值是由高分子来体现的。高分子专业涉及合成与加工两个方面，到了硕士阶段分设理科的“高分子化学与物理”和工科的“高分子材料”两个专业。

问：本科核心课程有哪些？高分子材料与工程专业的学生需要具备什么特质？

答：有机化学、物理化学、高分子化学、高分子物理、高分子材料、功能高分子导论。其中的高分子化学、高分子物理和高分子材料都有相对应的实验课。

我认为一个专业需要各种各样的人，高分子也是一样。不能说哪类学生特别适合学这个专业，我倒觉得更应该是学生在选择高分子后，能够主动去适应这个体系，发挥自身的特点，不断深入，持之以恒，这样才能够学好。

小编插话：如果能够不断深入学习，持之以恒，说不定就会像美剧《生活大爆炸》中的谢耳朵、霍华德他们一样，成为厉害的物理学家或化学家！在学习的路上，就算脚踩荆棘也要大步前行，来看看都会遇到怎样的困难吧。

问：在高分子材料与工程专业的学习过程中，有可能遇到的困难是什么？

答：困难主要在于从经典化学到高分子化学的改变。高分子是混合物，所以高分子化学的化学式，结构不明确。在经典化学中，化合物有明确的分子式，但到了高分子化学，很多时候我们只能说大概是这样，不够明确，这会令学生困惑。

等到学习高分子物理，困惑就更多。因为学科体系尚未完全建立，很多东西只是在一定条件下的研究过程中，觉得应该是那么回事，至今没有定论。这种现象，对学生甚至老师来说，都是困惑的。

此外，高分子是大分子混合物，每一个聚合物的分子量有几万、几十万，甚至上百万，分子量庞大，且混在一起，此时就需要统计理论来总结规律。高分子物理里有大量统计理论，而统计理论对一般人来讲，很难理解。

问：大家是否有对高分子材料与工程专业的理解误区？

答：很多人认为高分子材料是不环保的，特别是所谓的“白色污染”，这样的说法并不科学。高分子材料从制造、使用、处置和无害化处理的多环节的综合评价结果来看，是对环境污染最小和能量消耗最少的材料。国内之所以出现“白色污染”，是因为人们没有养成良好的环境保护理念和垃圾分类处置的习惯。学习和掌握了高分子的相关知识，不仅可以成为你事业的方向，还可以使自己的生活过得更加健康和环保。

问：高分子材料与工程专业的毕业生，主要是面向哪些行业就业？

答：各行各业都可以。我们系大多数学生读研究生、出国，真正本科一毕业就去工作的好像很少，硕士毕业很容易找工作。

篇2

关键词：黏弹性；蠕变；应力松弛

同一物体即可以是弹性的，也可以是黏性的，主要因环境温度或外力作用速率不同，在某些条件下主要表现为弹性，而在其他条件下主要表现黏性。聚合物的这种特性称为黏弹性，对于黏性材料，应力不能保持恒定，而是以某一速率减小到零，其速率取决于施加的起始应力值和材料的性质。这种现象称为应力松弛[1，2]。在应力保持不变的情况下，材料可随时间继续变形，这种性能就是蠕变或流动，因此高分子材料具有黏弹性。材料的黏弹性能主要表现在蠕变和应力松弛两个方面。蠕变与力学松弛是材料在加载完成能够以后的力学反应，或衡量材料在使用过程中的尺寸稳定性[3，4]，本文结合聚合物的分子运动，阐述聚合物的蠕变和应力松弛过程。

一、蠕变（Creep）

1.蠕变概念解析。蠕变，是在一定温度及应力下，固体材料缓慢永久性的移动或者变形的趋势。即在较小的恒定外力作用下，应变随时间延长而慢慢增加的现象。它的发生是低于材料屈服强度的应力长时间作用下，材料内部通过链段与网链的蠕动、变形、调整位置，逐步达到与外应力相平衡的过程。它不同于塑性变形，塑性变形通常在应力超过弹性极限之后才出现，发生塑性形变时，微观结构相邻部分产生永久性位移，在外力去除后形变不能恢复，而蠕变只要应力的作用时间相当长，它在应力小于弹性极限时也能出现，当卸去载荷时，材料的变形部分地回复或完全地回复到起始状态。由于高聚物既有弹性又有黏性，所以外力对他所做的功一部分以弹性能的形式储存起来，另一部分又以热的形式消耗掉。外力去除后，弹性部分可回复，黏性部分不可回复。而蠕变能否回复，取决于外力作用的时间及大小，从分子运动和变化的角度，蠕变包含三种形变，即普弹形变，高弹形变和永久形变或黏性流动，不同的蠕变过程分别与不同方式的分子运动相关联。当外力作用时间很短，作用力很小时，高分子材料可发生普弹形变，去除外力，普弹形变能立刻完全回复，与时间无关，这种形变量很小，应力与应变符合胡克定律，ε■=■，伴随着键长、键角、端基等小尺寸单元的运动。高弹形变在宏观上发生很大的形变，去除外力后，分子链通过单键内旋转和链段运动逐渐回复到原来的卷曲状态。其形变表示为ε■=■（1-e■），形变回复时间长短取决于松弛时间，τ=■，表明分子链的运动与材料的黏性和弹性有关，由于具有弹性，其形变可以回复，又由于其具有一定的黏性，其形变不能立刻回复，而只能逐渐回复。永久形变指线形高聚物，由于分子间的相对滑动，大分子链发生相对位移，产生黏性流动。其形变ε■=σ■■，黏性流动不可回复。聚合物受外力作用时三种形变通常同时发生，总形变为三种形变之和，而以那种形变为主，取决于外界条件的变化。链段运动速率快，蠕变速率也快；链段运动速率慢，蠕变速率也慢。因此当聚合物处于不同的聚集态时，蠕变速率差别很大。当温度低于玻璃化温度，链段运动被冻结，不能运动，分子间内摩擦力较大，高弹形变和黏流形变很小，以普弹形变为主。当材料长时间处于加热当中或者在熔点附近时，蠕变会更加剧烈。而在高于玻璃化温度不远处，链段可以运动，但由于内摩擦力的作用，只能缓慢运动，因此在此范围内可观察到明显的蠕变现象。

2.蠕变现象及应用。任何材料都有一定的蠕变性，只是表现得是否明显，或者说是能否在观察的时间尺度内表现出来，蠕变性能反映了聚合物尺寸稳定性和长期负载能力，当选用塑料作为机械零件时，总希望零件能在一定的负载下长期使用而不发生形变。如仪器仪表中的齿轮等精密零件，需采用蠕变小的工程塑料。如发生蠕变，即尺寸精度的改变将影响仪器的正常运转。而聚合物作为纤维使用时，在常温下也应有较好的抗蠕变性，使衣物保持原有的形态和尺寸稳定性，避免造成衣服变形走样；聚四氟乙烯由于其特殊的结构特征，氟原子包围在碳链周围，其具有很好的自性能，蠕变现象很严重，利用这一特点可以用作很好的密封材料（生料带），但不宜做承受载荷的结构材料。通常分子链刚性高，玻璃化温度高，链段活动能力低的材料，蠕变程度较小。未硫化的橡胶在短时间内就会表现出蠕变现象，所以橡胶制品要经过硫化处理，使分子间交联以阻止分子链间的相对滑移，避免不可逆形变，以保证制品有良好的高弹性能；长时间蠕变会导致应力松弛，如塑料管件接头经使用一定时间后，内部的弹性预紧应力随时间衰减，会造成密封泄漏或松脱事故。晾衣服的尼龙绳慢慢变长，坐久的沙发，长期悬挂雨衣的变形，都属于蠕变现象。蠕变的大小取决于加载应力和它的持续时间，这种变形可能变得很大，以至于一些部件可能不再发挥它的作用，不像屈服点前的脆性断裂，蠕变变形是一种“时间依赖”的变形，并不会在应力作用下突然断裂。而是应变在长时间应力作用下积累。

二、应力松弛（stress relaxation）

1.应力松弛概念解析。应力松弛：是黏弹性材料在固定的温度和形变下，聚合物内部的应力随时间增加而逐渐衰减。从而导致变形恢复力随时间逐渐降低的现象。未交联的橡胶应力松弛较快，而且应力能完全松弛到零，即橡胶的回弹力在逐渐减小。但交联的橡胶，由于交联点的限制，内应力不能完全松弛到零。该应力即为橡胶的回弹力，当作用在材料上的剪应力小于屈服值时，材料发生弹性形变；而当剪应力大于屈服值时，材料将产生部分或完全永久变形。当材料发生屈服时，意味着材料由脆性向韧性转变，换句话说，材料由完全弹性向塑性转变。应力松弛也是材料的结构重新调整的另一种现象。即物质由一种平衡状态转变为另一种平衡状态的过度过程之中，它不是热力学过程，是一种力学松弛过程。与温度和作用时间有关。当温度远高于玻璃化温度，链段易于运动，所受的内摩擦力很小，应力很快就松弛掉了，甚至可以快到几乎觉察不到的地步，当温度比玻璃化温度低时，链段运动受到的内摩擦力很大，不易于运动，也不易观察到应力松弛现象；只有在玻璃化温度附近，链段可以运动，但由于内摩擦力的作用，只能缓慢运动，因此，可观察到明显的应力松弛现象。

2.应力松弛现象及应用。应力松弛是材料结构重新调整的另一种现象，这种现象也在日常生活中能观察到，例如橡胶松紧带开始使用时感觉比较紧，用过一段时间后越来越松。也就是说，实现同样的形变量，所需的力越来越少。如增塑PVC绳捆扎物品，开始很紧，后来逐渐变松。未交联的橡胶拉伸到一定的长度，并保持该长度不变，随着时间的增长，应力松弛较快，这条橡胶带的回弹力会逐渐变小，而且应力能完全松弛到零，内应力为橡胶的回弹力，即橡胶失去弹性，所以未交联的橡胶不能使用。由于拉伸时使分子链处于伸展状态，但这种伸直的构象是不平衡的，由于热运动，分子链会通过链段的运动而重新回到卷曲状态，但形变量被固定不变，于是链可能解缠结而转入新的无规卷曲的平衡态，于是应力松弛为零。但交联的橡胶，由于交联点的限制，分子链不能解缠结，因而应力不能松弛到零，保证橡胶具有一定的弹性。用于制作紧身衣、游泳衣、松紧带、衣袖口等弹性纤维，其结构中柔性链段赋予纤维高的伸长率，因而赋予纤维较高的回弹性。硬链段不发生形变，阻止分子间的相对滑移，赋予分子链一定的强度，因此其特殊的结构，使得其即具有一定的弹性，也具有一定的强度，其应力不会很快消失而失去弹性。毛衣穿久了松弛，熨斗烫过之后又恢复了，将一根弹性绳绷紧，两端固定则绳中具有一定的张力，如果这根绳由于这个张力的作用变长了一点点，那么绳就变松弛了，则这个绳中的张力就减小了，这就是很好理解的应力松弛。应力松弛其物理本质是材料结构在力的作用下发生塑性变形，导致结构内部应力减小。对于密封用制件来说，为保证其密封寿命，希望其应力松弛越慢越好，但在制品的成型过程中，应力来不及完全松弛，或多或少会被冻结在制品内。这种残存的内应力在制品的存放和使用过程中会慢慢发生松弛，从而引起制品翘曲、变形、甚至应力开裂。这种情况可以采取退火的方法以加速应力松弛过程。当高聚物作为刚性结构材料使用时，希望材料有足够的弹性刚度，以保持其形状的稳定性，同时希望材料有一定的黏性，以避免脆性破坏。

在实际应用中，如果材料受荷载作用远小于材料的弹性极限，则应力松弛的影响可以忽略，但如果荷载接近于材料的弹性极限，或者荷载较大时，并且持续时间长，则要考虑应力松弛的影响了。

三、总结

聚合物的蠕变和应力松弛是一个问题的两个方面，都反映了高聚物内部分子的三种运动情况。当高聚物受力被伸长时，其分子链处于不平衡的构象，要逐渐过渡到平衡状态，即链段沿着外力的方向运动以减少或消除内部应力，任何真实材料都或多或少地具有弹性。了解高分子材料的蠕变性质，对高分子产品结构设计，了解蠕变的大小及其随外力作用时间的变化，有助于合理地选用材料，确保制品的尺寸精确度，延长其有效使用寿命具有重要的意义。

参考文献：

[1]吴其晔.高分子材料流变学导论[M].北京：化学工业出版社，1994.

[2]吴其晔，张萍，杨文君，林润雄.高分子物理学[M].北京：高等教育出版社，2011.

篇3

关键词 新材料 拔尖创新人才 培养模式

中图分类号：G642 文献标识码：A

Exploration and Practice of Materials Professional

Top Creative TalentTraining New Mode

——Taking "Pyramid" Cultivation System of Undergraduates' Innovative Ability

in Wuhan University of Technology School of Materials for example

TIAN Shi[1]， WANG Fazhou[1]， LI Xuwei[1]， ZOU Xing[2]

（[1] School of materials， Wuhan University of technology， Wuhan， Hubei 430070；

[2] Department of Propaganda， Wuhan University of technology， Wuhan， Hubei 430070）

Abstract Explore an effective mode of top creative talent construction， promoting top innovation talents to stand out， is to build an innovation-oriented country， realizing the great rejuvenation of the Chinese nation's history， is also practical and urgent need to improve the quality of higher education of Wuhan university of technology institute of materials actively building a pyramid of undergraduates' innovative ability training mode， through the implementation of recent years， significantly improve the level of the undergraduate professional skills and practical ability to innovate， to the new material industry top innovative talents cultivation in the new period has important demonstrative significance and promotion value.

Key words new material； top creative talent； training mode

在全球化高度发展的今天，将创新视为社会进步和经济发展的巨大推动力，已成为各国的普遍共识。创新主要靠人才，谁掌握了拔尖创新人才培养的钥匙，谁就掌握了经济发展、社会进步、国家富强的关键命脉、掌握了未来发展的领跑权。①对我国来说，拔尖创新人才培养是实施人才强国战略、建设创新型国家的关键所在。高等院校作为造就拔尖创新人才的主阵地，在创新型国家建设中承担着重要使命。在此背景下，拔尖创新人才培养已成为这个时代最紧迫的任务。当前，我国要加快拔尖创新人才培养步伐，就必须在现有人才培养模式的基础上大胆创新，探索拔尖创新人才培养的新模式。

1 拔尖创新人才的定义及特征

何为拔尖创新人才？拔尖创新人才是与常规人才相对应的一种人才类型，是人才中的精英。所谓拔尖创新人才，就是在各个领域特别是科学技术和管理领域，具有创新意识、创新精神、创新思维、创新能力并能够取得杰出创新成果的拔尖人才。②拔尖创新人才与通常所说的理论型人才、应用型人才、实践型人才等是相互联系的，他们是按照不同的划分标准而产生的不同分类，对于高校而言，拔尖创新人才主要是指具有高尚的道德素质、扎实的专业基础、宽广的国际视野、良好的综合素质、超强的创新能力的德才兼备型人才。

拔尖创新人才的基础是人的全面发展，是在全面发展基础上创新意识、创新精神、创新思维和创新能力高度发展的拔尖人才。

2 培养材料类专业拔尖创新人才的必要性和紧迫性

当前，新材料产业已经成为战略性新兴产业中的一个重要领域，新材料产业发展对我国成为世界制造强国至关重要。我国许多基础原材料以及工业产品的产量位居世界前列，但是高性能的材料，核心部件和重大装备严重依赖于进口，关键技术受制于人，“中国制造”总体水平处在国际产业链低端。无论是推进飞机、高速列车、电动汽车等重点工程，还是发展电子信息、节能环保等重要产业，都面临着一系列关键材料技术突破问题。我国必须加快微电子和光电子材料、新能源材料、新型功能材料、高性能结构材料、纳米材料和器件等领域的科技攻关，尽快形成具有世界先进水平的新材料与智能绿色制造体系。③新材料产业的腾飞迫切需要我们大力培养材料类专业的拔尖创新人才。

长期以来，由于落后人才培养观念的束缚，我国在相当长的一个历史时期内，存在着教育方法落后，人才培养模式僵化，方法单一陈旧等问题。中学阶段，学生学习围绕考试取得高分而进行。到了大学，尽管在学习方法上有所改变，但学生认知活动的本质并没有发生显著的改变，学校长期坚持传统的灌输式教育模式，只有知识再现而忽视了学生批判思维的训练和创新精神的培养，最终学生只是成为了知识的“容器”，其思维方式没有根本的变化，仍然沿袭求同思维，限制了创新思维的发展。为此，我们必须更新教育理念，创新人才培养模式，以适应社会经济发展的迫切需求。

3 武汉理工大学材料学院创新能力“金字塔”培养体系的实践与成效

武汉理工大学材料学院，依托材料科学与工程一级学科国家重点学科办学，具有悠久的历史。材料学科拥有2个国家重点实验室，1个国家工程实验室，7个省部级科研基地，实验室总建筑面积达到4万平方米，拥有众多学科创新团队和国际知名教授；2012年，全国一级学科年度评估中，我校材料学科与上海交通大学和华南理工大学并列第五名；全球ESI学科2011-2012年度排名，我校材料学科名列第163名，进入全球前1%行列；2013年，英国《泰晤士高等教育》了亚洲大学前100名排行榜，我校名列第58位，主要得益于材料学科发表了一批高质量高水平的论文。

近几年来，我院依托材料学科优势平台，紧密围绕“材料类专业拔尖创新人才培养模式的探索与实践”，立体构建了本科生创新能力“金字塔”培养体系（如图1）。它从专业认知、动手实践、创新训练、科学研究四个层次逐步推进，既重视打牢创新思想基础、倡导创新诚信精神、激发创新创造活力，又重视发展创新学院文化、完善创新竞赛机制、营造创新人文氛围，体现了学生创新能力培养形成的渐进过程，符合教育规律和学生成长发展规律，是一个立体而流动的体系。该体系的科学建构为拔尖创新人才培养打下了坚实的基础。

注：学生参与比例，以每届学生在本科四年内参与活动次数统计

图1 创新能力“金字塔”培养体系模型图

创新能力“金字塔”培养体系，以专业基础入门熏陶为起点、以院级专业竞赛锻炼为依托、以校级自主创新项目提升为载体、以省部国家级竞赛为升华，着力提升学生专业素质和科技创新能力，为拔尖创新人才培养构筑了一条卓越的通道。

3.1 以专业基础入门熏陶为起点，激发学生创新意识

专业基础入门熏陶由“材苑揽胜”、“博导论坛”、“专业素质拓展”和“本科生导师制”四部分组成，以激发学生创新意识为目的，帮助学生了解材料学科历史文化、材料研究现状和发展趋势，鼓励学生追求卓越目标、献身材料事业。

材苑揽胜：邀请校内知名教授主讲，旨在向大学生全景展示材料领域科学进展。自2006年举办以来，先后有姜德生院士、赵修建、傅正义等知名教授担任主讲，举办了40余场。

博导论坛：邀请知名学者主讲，主要介绍材料各学科研究方向、方法及成果，拓展学生视野。先后有周玉、叶恒强等院士担任主讲，已经举办30余场。

专业素质拓展：通过组织第二届国际材料学术论坛、名企面对面、“参观实验室”、“材料学科创新型团队教学/研究成果展”、“材料类大型仪器设备操作证书培训”等活动，营造丰富的学科文化氛围，提升了学生的专业素质。

本科生导师制：通过“本科生-导师”双向选择，导师从专业思想引导、科学作风养成，科学研究训练等方面对学生进行分层教育培养。自2007年以来，先后有200余名知名教授、一线教师和研究人员担任本科生导师，2000多名学生直接参与导师科技创新项目活动。

3.2 以院级专业竞赛锻炼为依托，培育学生创新精神

在材料学科有关科研基地、教授和赞助企业的支持下，学院举办了不同的专业科技竞赛活动，增加学生知识储备，提高学生分析问题、动手实践及开拓创新的精神。

（1） “上海中技杯”先进混凝土技术竞赛。上海中技桩业股份有限公司每年资助2万元设立“上海中技”创新基金，依托无机非专业的学科科研基地开展学生实践创新训练；（2） “CPIC杯”复合材料技术竞赛。重庆国际复合材料有限公司每年资助3万元设立“CPIC杯”创新基金，依托高分子与复合材料各实验平台开展学生实践创新训练；（3）材料性能设计与制备大赛。此项竞赛由学院举办，面向所有专业学生，分陶瓷材料、金属材料、高分子材料三个主题进行。

在材料学科众多教授和校外企业的大力支持下，学院的科研创新实践平台得到不断拓展，学生的创新热情和潜力得到不断激发，竞赛影响日益扩大，已经有120余名教师和2000多名学生参与。

3.3 以校级自主创新项目为载体，提升学生创新能力

校自主创新项目是提高学生创新能力的重要载体，材料学院高度重视“自主创新研究基金本科生项目”和“节能减排立项项目”的申报工作，形成了“管、选、育、助”四位一体的工作机制。

管：成立申报工作领导小组，加强引导，强化责任，规范管理；

选：做好政策宣讲，加强选拨和指导；

育：与学科基地协调，协同培育，加强本科生与各学科基地的联系；

助：对立项项目，定期进行检查督促，对遇到的困难，及时给予帮助。

在这一机制的有效指导下，我院申报校自主创新研究基金本科生项目和校节能减排项目的数量获得明显增加。2013年，校自主创新研究基金本科生项目经过初评，（下转第39页）（上接第37页）共有45组学生项目参与申报，比2012年增加17个，比2011年增加27个。2012年，校节能减排项目有54组项目参与申报，比2011年增加40个。

3.4 以省部国家级竞赛为舞台，展示学生创新成果

材料学院始终将省、部、国家级竞赛作为学生创新成果展示的舞台，精心组织学生积极参与“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛、全国大学生数学建模竞赛、全国大学生节能减排等竞赛，构建了“教师团队指导、基地分类孵化、典型榜样引路、学生广泛参与”的大学生科技创新竞赛模式。

几年来，在这一模式的有力驱动下，学生参与的省部国家级科技竞赛获奖人次大幅提升，仅2012年，有85人次获得奖励，与2011年同期相比增加了48人次，并在重大竞赛中实现新的突破，材料类专业拔尖创新人才争相涌现。特别是我院2008级无机非专业赵云龙同学，他的作品《钼酸锰/钼酸钴分级异质结构纳米线设计构筑与超级电容器性能研究》获得第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛特等奖，先后在《Nature Communications》、《PNAS》、《Nano Letters》等国际重要刊物上发表SCI论文12篇，申请国家发明专利5项，并凭借其卓越的科研创新能力荣获2012年大学生年度人物光荣称号。

4 结论

我院针对材料类专业，通过对创新能力“金字塔”培养体系的构筑和实践，积极营造创新校园文化，重视创新精神培育、创新思维训练和创新能力实践，以教育创新来实现创新教育，为进一步完善和发展材料类专业拔尖创新人才培养模式奠定了基础。经过四年的实施，实现了大学生专业技能水平和实践创新能力的显著提高，对新时期新材料产业拔尖创新型人才的培养具有重要的示范意义和推广价值。

教学研究项目：武汉理工大学重点项目“科技竞赛型创新实践教学模式探索与示范应用”

注释

① 时事报告大学生版.增刊.聚焦：大学生关注的思想理论问题[M].2012京新出报刊增准字第（417）号，12-22.

篇4

关键词 材料物理 专业建设 改革创新

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.09.016

Reform and Innovation of Material Physics Professional Construction

――Taking Chongqing Jiaotong University as an example

LI Xiaoyan

（Department of Materials Sciences， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074）

Abstract This paper analyzes the professional construction of Materials Physics in Chongqing Jiaotong University from three aspects： professional orientation， teacher team construction and course system. The practice has proved that these reforms have played a positive role in improving the professional teaching and scientific research.

Key words Material Physics; professional construction; reform and innovation

随着我国经济建设和科学研究的飞速发展，各学科之间相互交叉和渗透，①及国外先进的教育模式的影响，推动着我国高校学科建设和人才培养进入了新的发展时期，重庆交通大学的材料物理专业应运而生。②21世纪初，本校针对我国、尤其西部地区公路工程材料人才培养专业几乎为空白这一状态，依托学校主干学科在交通行业多年的办学优势，通过数学、物理学、化学、材料类、土木类、工程力学等多学科交叉融合，成立了材料物理专业。在专业成立后的十多年时间中，我校材料物理专业不断发展和完善，并取得了可喜的成效。专业改革的思路与措施主要从以下三方面开展：

1 明确专业定位，创新人才培养模式

重庆交通大学材料物理专业的前身始于50年代的建材教研室，长期承担全校公共课程《道路建筑材料》，为道路工程材料的开发、应用和检测培养了大批人才。20世纪80年代本专业从事工业废渣在公路工程中的应用研究，承担完成多项省部级科研项目并获多项重庆市科技进步奖。由本专业主编的《现代路面与材料》、《道路建筑材料》等教材长期为交通行业道路工程材料的研究生和本科生教材，我校主编的《工程材料手册》是道路工程设计中的行业技术指导书，撰写的《聚合物改性水泥混凝土》，是该领域国内早期专著之一。依托于学校的优势学科，结合学科发展趋势和地方经济发展的需要，本校于2005年成立的材料物理专业，招收材料物理专业本科生。本专业立足于材料物理在各领域的应用，以材料科学与工程学科为背景，材料物理为基础，加强理、工等多学科的交叉融合，突出基础、创新和继续学习能力的人才培养特点。将本专业建设成为西部地区有一定影响的材料科学类高层次高素质人才培养基地。本专业培养具有扎实的理化力学基础、专业知识及外语、计算机等综合能力，具备工程材料开发应用、检测、加工成型的基本能力，适合从事相关领域的科学研究、技术开发、工程应用、教学与管理工作的高级工程技术人才。本专业立足重庆、面向全国，在金属塑性加工、塑料及橡胶材料加工、焊接、模具设计制造等领域，服务于重庆及全国区域经济和社会发展，结合汽车、船舶及钢结构件制造等行业的需求，将本专业建设成为行业特色鲜明、重庆领先的专业。开展学科多层次、多尺度交叉，构建适应面宽的高素质人才培养方案和培养模式，形成完善的教学体系。

本专业每四年将组织专家对教学培养方案进行讨论，对学生应该具备的知识体系、能力及素质以及我们这四年来培养的学生的质量做评估，在此基础上对培养方案做进一步的调整和完善。培养方案的讨论包括：专业定位、培养目标、培养要求、主干学科和核心课程、各类课程学分学时分配及毕业学分要求、采用双语（或全英文）教学的课程、课内教学课程设置表、集中实践教学环节要求与安排、第二课堂及学分要求等环节。

其中课内教学课程设置作为培养学生的主要内容，主要包括三方面：包括通识教育课程、学科专业类基础课以及专业课。在安排课程时根据知识体系的衔接，学生在大一大二期间主要学习通识教育课程，大二开始接触学科专业基础课，大三要以专业基础课和基础课程为主，大四学生则发展其实践操作和动手能力，大四下学期学生以毕业实习毕业设计为主。学生知识体系的要求如下：

（1）通识教育课程：大学计算机基础、思想道德修养与法律基础、大学英语、体育、形势与政策、中国近现代史纲要、军训与军事理论、思想和中国特色社会主义理论体系概论、思想政治理论课综合实践、基本原理、就业指导、创业基础等课程。这部分总共包含了六百多学时的必修课和两百学时的选修课，学分要求修满35分的理论和12分的实践学分。通过通识教育课程的学习，使学生具有较高的综合能力和素养，包括利用现代信息技术手段的资料查询、文献检索、参与交流的能力，学生能够综合应用各种手段获取知识的能力，包括自学能力、表达能力、社交能力、计算机及信息技术应用能力。

（2）学科专业类基础课程：高等数学、线性代数、数学物理方法、概率论与数理统计、材料科学与工程导论、大学物理、大学物理实验、物理化学、无机与分析化学、有机化学、工程力学、材料科学基础、理论物理、材料制备与合成、 电工与电子技术等二十几门课程，学生必须修满约一千学时的必修课和两百学时的选修课，学分要求不少于50学分的理论课和10学分的实践部分。通过专业基础课程的学习，学生应该具备必要的数学、物理、化学、材料学的理论基础，掌握材料合成、掺杂改性的基本原理，掌握材料制备的主要方法及相关工程技术原理，掌握材料设计、性能优选、工艺优化的原则，以及材料的组成、结构和性能关系;能掌握材料设计、材料合成、材料加工、材料分析和材料应用等方面的理论。

（3）专业课程：固体物理、工程材料学、土木工程材料、计算材料学、材料分析测试技术、材料分析测试技术实验、表面工程、功能材料、化学建材、特种陶瓷、加固土原理、工程材料检测技术、实验室计量与认证等约二十门课程。学生必须修满三百多学时的必修课和一百多学时的选修课，包括20学分的理论课和约10学分的实践课程。通过专业课程的学习，学生应该掌握材料性能测试与分析的主要技术方法，具备从应用目标出发对现有材料进行成本、工艺、环保、性能和效益综合评估及材料选用的初步能力。并能接受实验技能的基本训练、并能够具有材料设计、材料合成、材料加工、材料分析和材料应用等方面的科学研究和技术开发的基本能力。

2 教学团队与师资队伍建设

本专业从教学和科研需要出发，注重对教师的培养和师资队伍的建设，主要包括以下两方面：

（1）教师培训。本专业对新进入教师队伍的年轻教师，首先接受人事科安排到西南大学进行岗前培训，然后安排有丰富经验的老教师作为指导老师，以老带新，最后由指导教师给出指导意见。一般，新进教师第一学年不担任课程的主讲教师，辅助其他教师讲授课程，如批改作业，答疑等，并要求每月听课6节以上，并作相应听课记录。对其将担任主讲的课程，要求提前备课，准备教案、讲义等教学资料，供教研室其他教师审阅。新任课教师在任课以前，必须首先由本人提出担任某课程的教学，并经过学院组织的试讲考核，考核合格才能任课。

（2）师资队伍建设措施。为满足办学对师资的要求，在继续坚持“保证数量、优化结构”的师资队伍建设方针下，加强对年轻教师的职业规划和培养。每年逐年引进1～2名专业课教师，逐步建成一支年富力强、学科梯队和知识结构更加合理、治学严谨、具有开拓和创新能力的高水平的师资队伍。在职的教师当中有相当一部分是具有工程和企业背景中青年教师，并将加强在职教师的继续教育包括实践培训。

在重视对教师教学能力的提升的同时注重对教师科研潜力的开发。分批次每年派出一定数量的教师，特别是青年教师到省内外及国外知名高校进修。学校及学院每年邀请多名知名专家学者来校做报告和学术交流，并对青年教师撰写基金申报书以及对科研工作中遇到的困惑给予指导。

3 优化课程体系，加强实践教学，提高教学效果

总结本专业成立以来对本科培养计划的改革经验，借鉴国内外著名高校相关领域的课程体系，促进教学团队和系列教材建设，编写出版一批高质量、适用于材料应用方向人才培养的特色鲜明的教材。

加强实践教学在计划中的比例，对实验教材和实验指导书进行科学合理的修订，减少验证性实验，充实和加强设计性、综合性和自主开发性实验，培养学生创新实践能力。逐渐加强校外实习基地建设，每年新增一到两个校外实习企业，鼓励本科高年级学生及研究生到科技孵化园实习。

加强对学生课外实践活动的指导，鼓励学生参加各种课外实践活动，创造条件使学生较早地参加科研和创新活动;切实加强社会实践、认识实习、毕业实习、毕业设计等实践教学环节，确保各环节的时间和效果。

通过典型案例或专题讲座等途径，采取互动式、启发式等教学方式。每年邀请多名学术专家到校为学生做学术讲座，增长学生的见识，激发学习激情。每年邀请多名包括企业领导、政府管理人员在内的行业专家来校做指导工作，完善我们的毕业生就业方面的准备与指导工作。

加强对教学实验室的管理：材料物理专业实验室主要包括材料物理实验室、建材实验室、道路实验室及工程实训中心，这些专业实验室及校外近十个实习基地为学生掌握材料专业基本实验技能及了解工程材料应用提供了必要的平台，较好地满足教学需要。材料实验中心建立了完整的实验教学质量保障制度体系，确保实验教学任务顺利完成。管理制度的制定体现了以学生为本，既具有人性化又具有规范化。本专业在土木工程材料方向的教学教学仪器已比较完备，金属材料、高分子材料、陶瓷材料以及功能材料、纳米材料、能源材料等新材料方面的教学仪器在完善当中，包括：场发射扫描电镜、透射电镜、核磁共振仪、傅里叶变换拉曼谱仪、俄歇电子能谱仪等。

加强对学生实践活动平台的建设，包括：土建类大学生创新性实验项目、大学生创业创新基金资助项目、材料物理实验室综合开放性实验、参与教师科研项目等、校企结合加强学生实习基地建设等多种渠道。

总之，就材料物理专业的建设而言，重庆交通大学通过建立明确专业定位，加强教学团队与师资队伍建设和优化课程体系三方面的努力，基本形成了较完善的专业教学和科研体系。然而，学科建设只有进行时，没有完成时，本校的包括材料物理专业的材料学科均处于发展壮大之初，我们要走的路还很长。

注释

篇5

关键词：专业特色；课程体系；化学工程与工艺；电化学工程

哈尔滨工业大学电化学工程专业成立于1962年，是国内最早建立的电化学工程专业之一。1999年我国大学本科专业目录调整，原多个化工类专业（含电化学工程）统一合并为“化学工程与工艺”专业，但各大学中的该专业侧重方向与特色不同。我校保留了原来的“电化学工程”方向与特色，并被教育部认定为第三批高等学校特色专业建设点。在特色专业的建设过程中，面对宽口径的“化学工程与工艺”专业，既要开设核心化工课程又要保持电化学工程专业方向的课程。2008年修订培养方案时，我们将化学工程与工艺专业分为“化学工艺”与“电化学工程”两个专业方向进行课程设置。对“化学工艺”专业方向的学生按“化学工程与工艺”专业规范要求构建化工课程体系进行培养；而对于“电化学工程”方向，探索以满足专业规范中核心知识要求为前提，依据专业特色的需要，通过以知识点为标准（不拘泥于课程名称）协调专业规范要求与专业方向的关系，构建彰显专业特色的课程体系。2012年修订培养方案时，我们在系统地分析总结前期实践效果的基础上，形成了新培养方案。本文重点介绍了我们构建与“电化学工程”专业方向对应的课程体系的一些做法，以期达到抛砖引玉之作用。

一、面向国家需求的专业特色定位与培养目标

专业特色是特色专业的灵魂，特色定位准确与否直接决定了特色专业建设的成败。首先，专业特色的定位要以长期形成的办学理念以及在人才培养方面的积累为基础。哈尔滨工业大学化学工程与工艺专业的“电化学工程”方向经过半个多世纪的深厚积累，培养了大批我国电化学工程领域的中坚力量。20世纪80年代，本专业王纪三教授的“发泡镍电极”技术，带动了我国电池行业的技术进步，胡信国教授的“一步法无氰电镀铜”工艺引领了电镀行业降低污染的技术革命，因此获得了国家发明奖。当前，传统石化类资源的日趋紧张及环境污染压力，已成为限制我国经济发展的一大瓶颈，研发新型能源与电镀清洁生产新工艺，是国家能源、环境的重大战略需求，特色专业责无旁贷要担当起此方面人才培养的重任。我们认为，特色定位不能脱离化工领域及化工学科，要根据国家对人才需求现状和发展趋势，充分发挥自己已经积累的特色基础和教学资源优势，有效利用外部环境中的有利因素和发展机遇进行定位。基于此，哈工大“化学工程与工艺”专业特色方向确定为化学电源和电化学表面处理，与电池及电镀行业对应。

本专业毕业的学生应具有以下几方面的知识和能力：（1）具有坚实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础知识及较高的科学素养；（2）具有较强的计算机和外语应用能力；（3）较系统地掌握本专业领域的理论基础知识，了解学科前沿及最新的发展动态；（4）具有创新意识和独立获取知识的能力；（5）具有较强的分析解决问题的能力及实践技能，具有从事与本专业有关的产品研究、设计、开发以及组织管理的能力；（6）熟悉本专业领域相关的发展方针、政策和法规。

二、基于专业特色的内涵和建设目标，明确课程设置的原则

专业特色是指充分体现学校办学定位，经过长期办学实践逐步积淀形成，优于其他学校相关专业的独特、稳定和具有鲜明个性特点并为社会所承认的专业风格。开展专业特色建设，旨在促进高等学校人才培养工作与社会需求的紧密联系，满足国家经济社会发展对多样化、多类型和紧缺型人才的需求。通过专业特色建设，探索专业建设实践，丰富专业建设理论，形成专业建设、人才培养与经济社会发展紧密结合的专业建设思路与人才培养方案，形成该专业建设内容的相关参考规范，对国内同类型专业建设起到示范和带动作用。

人才培养方案的制订与优化是专业特色建设的核心内容，而课程体系的设计是实现培养目标的基础，是完成特色型人才培养的保证。课程体系构建要根据人才培养目标要求应具备的知识、能力、素质，明确其应具有的知识结构进而设置相应课程，形成结构合理能满足专业特色需要的课程体系。我们认为满足专业特色的课程设置应遵循如下原则：

1.通识教育和专业教育相结合的原则。课程设置上要处理好宽基础与专业特色的关系，注重理学基础教育，既要满足特色的要求，又要为学生未来可持续发展和继续学习打好基础。通识教育和专业教育课程的有机结合，拓宽学生知识和视野，使学生在科学基础、人文素养、专业素质和能力等方面同步提升，促进学生的全面发展。

2.坚持在满足“化学工程与工艺”专业规范要求前提下彰显专业特色的原则。依据专业特色的需要，以知识点为标准，构建融会贯通、有机联系的课程体系。应以学生为本，不但要有与专业特色要求知识结构对应的课程体系，还要通过增加选修课的方式，构建与专业规范完全对应的课程体系，以满足本专业方向学生的自主选修。同时注意设置反映行业与产业形成的新知识、新成果、新技术和学科发展的课程。

3.加强实践教学与创新能力培养的原则。单独设置与实践教学及创新意识培养对应的课程，注重理论课与实验课的衔接与相互补充。增加实验教学比重，及时将教师的相关研究成果转化为实验教学内容，使我校的强势科研力量转化为优质教学资源。并通过设置产学结合与创新类课程等，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力及创新意识。

4.促进本科教育国际化的原则。保证学生四年外语不断线。在通识教育阶段基础上，参照国外同类专业课程体系，设置和建设系列化专业教育双语课程，培养学生跨文化交流能力，提高学生的国际竞争力。

三、以满足专业规范基本要求为前提，构建彰显专业特色的课程体系

高等教育大众化的显著特征之一是多样化，但多样化不是随意化，不能没有基本的人才培养质量标准。专业规范就是专业人才培养的总体框架与规定，我们不能背离专业规范中的基本要求去追求所谓的专业特色，遵循专业规范而不拘泥于规范的专业特色才能日益彰显。专业特色总体上呈现多样性特征，而专业规范体现了统一性的特征，专业规范中的人才培养基本规格，核心知识领域等质量要求标准是统一的，这是专业本身具有的特征。要协调好专业规范的统一性与专业特色多样性的关系，以满足专业规范基本要求为前提来彰显专业特色。我们以“化学工程与工艺”专业规范中要求的知识点为标准，围绕“电化学工程”知识结构的需要构建课程体系。基本做法如下：

1.在通识教育方面，强化数理基础，数学类课程278学时、物理课程177学时，人文与社会科学基础课177学时，公共外语课200学时（前两学年完成公共外语课后，大三开设双语课有“化工热力学”、“电化学测量”等，大四开设“表面工程”、“新型化学电源”、“电动车能源系统”双语课，保证四年外语不断线），还设有文化素质讲座、全校任选课等；针对行业、学科发展的需求，在通识教育的基础上，通过知识点不重复介绍来压缩相应课程的学时，设置与电化学工程知识结构对应的学科基础课、专业核心课、专业选修课。为拓宽专业基础，将“工程制图基础”、“化工传递与单元操作”、“化工热力学”、“化工综合实验”、“专业导论课”、“化工安全概论”、“理论力学”、“材料力学”、“电工与电子技术”、“电工与电子技术综合实验”、“高分子材料”、“新能源概论”、“无机材料制备方法”等定为学科基础课。按教学目标重组突出专业特色的主干课程体系，把“无机化学”、“有机化学”、“分析化学”、“物理化学”、“化工传递与单元操作”、“化工热力学”、“电化学原理”、“电化学测量”、“化学电源工艺学”、“电镀工艺学”10门课程作为专业主干课。

2.以知识点为标准，通过必修与限选课来满足专业规范的基本要求。“电镀车间设计”、“化学电源设计”为实践类必修课，同时设有“化工机械与设备”专业选修课，以此涵盖化工设计的知识点；“化学反应工程”与“电化学反应工程”2门课限定为至少二选一，另外在10门专业主干课程中，包含了电极过程动力学、催化、反应器等内容，满足了反应工程知识点的要求。我们增加了选修课门数，并以知识点不重复介绍为原则压缩每门课程的学时，具体分为三类：第一类是设置了“结构化学”、“化工设计”、“化工仪表及自动化”、“化工分离工程”等化学、化工类课程及“材料分析测试方法”课程，使学生具备专业规范要求的化工知识体系，为有志于在化工行业就业及出国、考取外校研究生的学生打好基础；第二类是设置了“新型化学电源”、“固体电化学基础”、“电动车能源系统”、“绿色能源”、“电极材料结构表征”等课程，供希望从事电池行业的学生选修；第三类是设置了“化工设备腐蚀与防护”、“表面工程”、“电化学加工技术”、“涂装技术”等课程，供准备从事电镀行业的学生选修。从知识点看，既满足了“化学工程与工艺”专业规范的要求，又构建了适合专业特色的电化学工程知识结构体系。同时，不但满足了学生的就业要求，还为学生职业发展和继续学习奠定了基础。

四、发挥学科优势，设置加强实践教学与创新能力培养的课程

本专业依托的哈工大化学工程与技术学科，具有一级学科博士学位授予权，并建有化学工程与技术博士后流动工作站，2012年哈工大的化学工程与技术学科排名进入全国评估前八名。多年来面向国家、国防重大需求，形成了本学科的优势特色。在应用电化学方向上，产学研特色突出，多项原创性成果为企业创造了显著的效益。与本专业建立长期稳定的科研、教学合作关系的企业有十几家，为产学结合的学生培养奠定了良好的基础。我校化工学科在“211工程”、“985工程”的支持下，形成了科研、教学硬件大平台，为学生的科研训练、课程设计、毕业论文（设计）等提供良好的实践平台。在软硬件方面，对电化学工程的专业特色方向建设起到了保障和促进作用。另外，本专业正在逐步加大科研设备和科研实验室等资源向学生开放的力度，创造条件让学生能够较早进入实验室，参与教师的科研工作，在具体的科研活动中培养实践、创新能力。在专业实验内容上，鼓励教师将适合于实验教学的科研成果转化、更新为课程教学内容，有利于将最新的学科知识、技能传授给学生。

在实践教学与创新意识培养方面，对于基本技能、方法类实验，与四大化学相关的实验课为132学时、与化工基础相关实验72学时，与专业方向对应的实验课100学时。特色专业是面向行业培养人才，在产学结合上，设置“国内外专家讲学”学科基础课，还要求讲授专业课的教师要理论联系实际，注重启发科研思路。专业定期从合作企业中邀请高级工程技术人员来校为学生进行课堂教学或讲座，聘请具有教学经验的高级工程师参与本科教学活动；在创新能力培养方面，设置了“大一年度项目”、“创新创业训练计划”、“创新实验课”、“创新研修课”，要求学生在校期间至少完成2个学分，可通过选修创新研修课、创新实验课、参加大一年度项目、大学生创新创业训练计划、学科知识竞赛、发表研究论文、申请专利等方式获得。

自1999年本科专业目录调整后，我们围绕协调专业规范的统一性与专业特色多样性的关系上，进行了各方面的努力与探索，构建了面向国家需求的化学工程与工艺特色专业课程体系。作为特色专业建设，我们今后要为实现培养具有前瞻性、综合素质高、创新能力强和具有国际竞争力的行业人才的目标而继续努力。

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