時間：2022-12-20 06:30:10
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土木工程材料種類繁多，各類自成體系，教學內容大多數是敘述性和分析性內容;同時，土工工程材料發展迅速，新材料層出不窮，以致學生在土木工程材料課程學習中難以抓住重點，出現什么都學、什么都學不好的情況。為了進提高土木工程材料課程的教學質量，增強學生課程學習效果，筆者從教材編寫、授課內容編排、課時分配等三個方面對土木工程材料課程的教學內容進行改革。
(一)教材編寫
2013年，南昌大學與其他兄弟院校編寫出版了教材《土木工程材料》。新編教材充分考慮到現有教材的不足，強化混凝土章節內容，增加了輕質混凝土、高性能混凝土、纖維混凝土、再生混凝土、大體積混凝土、噴射混凝土、活性粉末混凝土等新型混凝土的相關知識;根據實際教學情況，弱化部分章節，將石材、木材、合成高分子材料等章節內容進行相應刪減;緊跟土木工程材料發展趨勢，增加建筑節能材料章節;設置案例，在各章節中多設案例，引導學生用理論知識分析問題，與實踐相結合。
(二)授課內容編排
根據土木工程材料課程特點，對授課內容進行重新編排，力求做到以下幾點:突出重點內容，授課時以水泥、混凝土、瀝青、瀝青混合料為主要重點，以土木工程材料基本性質、氣硬性膠凝材料、建筑鋼材、新型墻體材料、建筑節能材料為次要重點，同時兼顧建筑功能材料、合成高分子材料、砂漿、石材、木材等;體現專業特點，注意授課內容與不同專業方向的有機融合，土木工程工民建方向專業重點突出水泥與混凝土的內容，土木工程道橋方向專業則要求掌握瀝青混合料的配合比設計;水利水電工程專業則要求詳細講解大體積混凝土及其施工;緊跟土木工程材料發展趨勢，更新教學內容，授課時將土木工程新材料(如新型混凝土、新型墻體材料)、新技術(如隧道盾構技術、大型混凝土構件預制技術)以及教師自身科研課題成果引入課堂教學中;結合工程應用，將國內外典型工程(如新型混凝土技術在三峽大壩、杭州灣跨海大橋應用)融入課堂教學中。
(三)課時分配
土木工程材料課程是一門理論性、實踐性、實驗性都非常強的課程，而土木工程材料課程的學時有限，在教學中合理分配課時是保證土木工程材料課程教學質量的關鍵。南昌大學的土木工程材料課程共48學時，其中課堂授課32學時，實踐2學時，實驗14學時。
二、教學模式的構建
目前，土木工程材料課程的教學模式一般包括理論教學和實驗教學兩部分。筆者在重視理論教學的基礎上，強調提高學生的實驗實踐能力。在土木工程材料課程中，除進行理論教學和實驗教學改革外，還適當增加了實踐教學環節。
(一)理論教學
土木工程材料課程需要讓學生了解并掌握土木工程材料的組成、結構、生產、工藝、性能與應用的基本理論知識，為此，有必要將木工程材料課程的基本理論知識重組為土木工程材料的組成與結構、生產與工藝、性能與應用三大塊進行統一講授。同時可采用多媒體結合板書的方法進行理論教學，以達到縮減課時、增強教學效果的目的。
(二)實驗教學
土木工程材料課程中現有的實驗項目基本上是驗證性實驗，難以激發學生的學習興趣和研究熱情，因此在實驗教學改革時，除了開展水泥實驗、砂石實驗、普通混凝土實驗、瀝青實驗等驗證性實驗外，還設計了綜合性實驗和創新性實驗。綜合性實驗是在設定原材料的基礎上，進行不同強度等級、不同坍落度要求的高性能混凝土實驗。創新性實驗是讓學生自選材料和自行設計實驗。創新性實驗前先將學生分為3～4個組并確定實驗題目，要求小組同學查閱資料、集中討論后完成創新性實驗，比如減水劑與水泥相容性實驗、緩凝劑對混凝土凝結時間影響實驗、不同等級礦物摻合料對混凝土強度影響實驗等。通過開展綜合性實驗和創新性實驗，激發學生的研究熱情，提高學生的自學能力。
(三)實踐教學
在理論教學和實驗教學的基礎上，積極進行土木工程材料課程實踐教學的探索與實踐。組織學生到預拌混凝土攪拌站了解混凝土的生產運輸過程，認知新拌混凝土的和易性，熟悉混凝土配合比設計，或組織學生到施工現場見識混凝土的澆注養護，了解建筑鋼材的性能和加工，實現理性認識到感性認識的提升，從而大大提高了教學效果。
三、教學方法的改革
在教學方法上，土木工程材料課程教師在課堂上一般采用多媒體和板書相結合的授課方式進行教學，學生基本上都是被動接受知識，很少對土木工程材料進行更深入的思考。鑒于這一缺陷，筆者在課堂教學中，增加視頻播放與課堂討論環節，提供了網絡輔助教學，完善考核方法。
(一)視頻播放與課堂討論
為讓學生對土木工程材料的研究和發展有更深入的了解，特別是引導學生對土木工程材料進行更深層次的思考，筆者充分利用多年從事教學和科研工作的優勢，特別制作了一段50分鐘左右關于材料在仿生、智能領域研究和發展的視頻資料，要求學生提前自行觀看，同時在課堂上也組織學生利用1個學時觀看視頻資料，之后用1個學時讓學生走上講臺發表觀后感想。
(二)網絡輔助教學
網絡輔助教學是高校數字化建設的重要體現，也是教師授課質量評價的重要組成部分。網絡輔助教學為學生與教師之間搭建了一個很好的交流平臺。教師可將很多相關的文檔、幻燈片、視頻資料上傳到網絡輔助教學平臺上，讓學生自行下載。學生也可在網絡輔助教學平臺向教師提問，教師可定期查看和回答學生問題。在教學方法上，網絡輔助教學是對課堂授課方式的一種補充。
(三)考核方法
土木工程材料課程考核方法采用課堂考勤與課堂討論、實驗實踐(報告)、期中考試(開卷)、期末考試(閉卷)四種形式相結合的全程考核方法，其中四種形式占總成績的比例分別為15%、15%、20%和50%。四種形式相結合的全程考核方法，注重培養學生的自主學習能力和獨立思考能力，全面評價學生的學習水平和課程的教學效果，對改變傳統的一考定成績、加強教學過程管理、分階段檢驗教學效果、改革考試方法具有積極的意義。
四、教學改革的效果評價
土木工程材料課程經過上述教學內容、教學模式、教學方法的改革，可以讓學生更好地掌握土木工程材料的理論知識，強化學生的自學能力，增強學生科研動手能力，提高學生創新能力，取得了良好的效果。
(1)授課內容
教師講課內容有主次之分，學生學習理論知識不僅簡單輕松，而且也更有針對性。對此教師可以適當減少理論課時，讓學生有更多的時間進行實驗實踐。
(2)上課形式
在課堂上播放相關視頻并進行課堂討論，引導學生自主學習并積極發言，既能提高學生的表達能力，也能幫助學生對土木工程材料發展進行更深層次的思考，激發學生的創新思維，有利于學生養成獨立思考問題的習慣。
(3)實驗實踐環節
除了部分驗證性實驗項目之外，還增設了綜合性實驗和創新性實驗。綜合性實驗可以讓學生在最短的時間內見識到各種不同要求的混凝土，創新性實驗可以激發學生的研究熱情。
(4)考核方法
采用上述四種形式相結合的全程考核方法，提高了學生上課的積極性，也有利于全面評價學生的學習水平和課程學習效果。
五、結語
關鍵詞：道路材料科學與工程；研究生；實踐教學；創新型人才
中圖分類號：G643.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）14-0152-02
一、引言
道路工程作為國家重要的基礎設施、國民經濟的大動脈和大眾化的交通工具，在現代運輸體系中發揮著極為重要的作用。目前，我國公路交通建設正在由規模擴張型向規模與質量效益并重型轉變，國家日益重視交通特種材料的研究與創新人才培養體系建設，組織開展了多項技術難題的科技攻關和研究團隊建設，在基礎理論研究和新材料開發等方面取得了豐碩成果，特別是具有自主知識產權的新材料在工程建設中的應用，對建立資源節約型、環境友好型交通所要求的節能減排、環境保護等技術起到了有力的推動作用，并培養了大批優秀的研究和工程技術人員。然而，由于缺乏先進的實踐教學模式和創新體制，限制了廣大研究生實踐能力的提高和創新型人才的培養，不利于交通材料領域人才培養體系建設和可持續發展。
作為工程科學技術的承載者，新的生產力的創造者，工科研究生創新與實踐素質的水平不僅制約著工科科學與技術的傳承與發展，還決定著工程實踐的開展乃至工業化進程的推M。同時，作為一門材料科學與工程和交通運輸工程相結合的學科，其在實踐教學方面的成熟模式很少。因此，為了適應現代工程教育與建設的需要，本論文結合道路材料科學與工程專業特點，提出合理的創新型人才培養實踐方案，并根據長安大學材料學院道路材料科學與工程專業實驗、實踐教學改革實踐經驗，推進道路材料科學與工程專業實驗教學內容、方法、手段、隊伍、管理及實驗教學模式的改革與創新。
二、道路材料科學與工程專業創新型人才培養實踐教學模式的理論依據
首先從當代公路交通建設對道路材料科學與工程專業人才的需求特性出發，研究創新型人才的特質與具體表現形式，依賴創新學、材料學理論，研究道路材料科學與工程專業創新型人才的特質，同時調查分析目前我省各高校道路交通領域研究生的創造能力表現，采用對比分析查找我國道路材料科學與工程專業研究生與國際上先進國家相比在創新力上存在的差距，查找我國道路材料科學與工程專業在研究人才培養模式上與國外的差異，從中研究分析研究生創新培養存在的問題。然后研究道路材料科學與工程實踐教學的理念、教學機理，制定適合我校的道路材料科學與工程專業創新型人才培養實踐教學模式的理念和教學機理，作為深化教學改革，全面推廣和系統設計道路材料科學與工程專業創新型人才培養實踐教學模式的重要理論依據。
三、我國道路材料科學與工程專業現行實踐教學發展現狀
首先，在全國分別選取5所不同類型的兄弟院校，根據學校的辦學定位以及社會對不同層次人才的需求分析，依照工科研究生創新素質的構成要素、內在結構、要素間的交互作用機理以及其三要素驅動模型，運用層次分析法構建出我國道路材料科學與工程專業研究生創新素質發展現狀的評價指標體系。其次，依照設計出的評價指標體系、遵循量表設計的一般原則，設計出道路材料科學與工程專業創新素質發展現狀量表，并選取研究樣本進行測量。再次，依托測量數據，從整體視角和分類視角對道路材料科學與工程專業研究生創新素質的發展現狀進行分析，實現對學生實踐能力和創新素質發展現狀及存在問題的總體把握。
四、實踐教學模式框架構建和系統設計
結合我校傳統專業特色與教學經驗，改革實驗教學內容，在相關學科專業和課程建立包括基礎實驗、綜合實驗和工程實驗等不同能力層次，既與理論教學有機結合又接近交通運輸、土木建筑等工程實際的綜合實驗教學體系，設計實驗教學項目與教學大綱，實行因材施教。
為促進高層次人才培養與社會經濟建設的有效溝通與有機結合，聯合領域內具有優質資源的科研院所、大型企業集團組建聯合培養基地，建立以培養研究生創新思維和創新能力為核心、以培養高層次研發型、應用型人才為重點的研究生培養平臺。其中，“長安大學―青海交科院研究生聯合培養示范工作站”已獲陜西省教育廳批準，成為陜西省研究生聯合培養示范工作站（如圖1所示）。
并且，已建立嚴格的校外實踐管理細則。將負責人聽課制度，以任課教師考勤為基礎、負責人聽課為輔助、管理部門不定期抽查為重點、學生評課為補充的方式，構建考勤、聽課、查課、評課四位一體的教學檢查制度。要將教學檢查結果與學生評獎評優及中期考核等環節掛鉤、與教師考核評價掛鉤，督促學生與任課教師重視課堂教學環節。要按照學校及設站單位制定的文件要求加強研究生論文開題和中期考核工作，嚴格工作紀律，對未通過開題報告及中期考核者，提出學業預警，給予延期開題、補修、延期畢業等相應處理，不允許其進入研究生培養的下一階段。研究生院組織工作人員對研究生論文開題、中期考核情況進行隨機抽查，審核預警制度的執行情況。將進一步加大學位論文重復率檢測力度，對重復率超過15%的，研究生院將通報導師、約談學生并要求限期整改。還將進一步加大學位論文盲審比例，尤其加大未參加盲審的碩士學位論文的抽查力度。校外研究生培養平臺的建立，不僅能加快科技轉化，還將大幅提升我國交通領域高端科技人才的培養質量和水平，提高學生創新性綜合素質，完善創新型人才培養體系。
五、加強實驗室管理的軟件建設
根據材料學院實驗室建設現狀，制定或修訂《高等院校道路材料科學與工程專業實驗室管理條例》、《道路材料科學與工程專業實驗教學工作規程》、《道路材料科學與工程專業實驗教學研究中心開放管理條例》等管理文件，建立一套科學合理的實驗教學管理規章制度，包括：實驗教學人員、實驗工作人員崗位職責，實驗人員考核、培訓辦法；儀器設備維護與管理制度；實驗操作基本制度；安全檢查制度；實驗室基本信息收集制度等。
六、Y語
通過研究與國際交通建設發展水平實質對等的、基于工程教育專業的實踐教學方案和人才培養體系，為我國的道路材料科學與工程專業研究生實踐教學培養探索了新途徑。本文提出道路材料科學與工程專業創新型人才的特質與要求，為我校高等教育發展到新階段一切以學生為本、注重專業內涵建設、重視質量提升提供了新思路。
參考文獻：
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關鍵詞：培養計劃；培養目標；材料科學與工程；麻省理工學院
歐美國家在20世紀60―70年代開始設立材料科學與工程系。名稱變更反映了對材料領域研究認識的變遷，即“材料研究需要依據其行為和特征，而不是依據材料類型來進行”。1998年教育部對材料類本科專業目錄進行了調整，將原來劃分過細的十多個材料類小專業合并成了現在的冶金工程、金屬材料工程、無機非金屬材料工程、高分子材料與工程、材料物理、材料化學等六個專業。同時，在引導性專業目錄中還設置了材料科學與工程一級專業。雖然以材料科學與工程一級大學科來設置專業是必然趨勢，但材料科學與工程人才培養模式仍在探索之中[1]。同濟大學當年就設置了材料科學與工程本科專業，期望以歐美的模式來培養材料學科人才。實際上，早在20世紀80年代，當時的同濟大學建筑材料工程系就為建筑材料專業的本科生開設了材料科學導論、斷裂力學、表面物理化學和傳熱、傳質與動量傳遞（簡稱三傳）4門基礎課程。近幾年因為參與學院材料科學與工程專業培養計劃的修訂工作，查閱了國內外許多大學這個專業的培養計劃，國內高校在材料科學與工程專業培養計劃上的認識一直存在爭議。美國麻省理工（MIT）材料科學與工程專業本科培養計劃的公開信息最多，不僅有課程列表和學分要求，還有課程的詳細簡介。尤其是麻省理工的開放課程服務（OpenCourseWare），使得我們還能夠進一步了解課程大綱和部分內容。此外，MIT材料學科是USNews全美排名第一的，他們的培養
計劃應該具有更好的借鑒意義。本文在反復仔細研究其有關本科培養的各種公開資料的基礎上，對其培養計劃進行了分析，結合自己的教學工作實踐，總結了一些心得體會，希望與國內同行共享。
一、麻省理工材料科學與工程專業的培養計劃
MIT材料科學與工程系設3個專業（Course）。其一為一般意義上的材料科學與工程專業（Course 3），學生所得學位是材料科學與工程理學學士（Bachelor of Science in Materials Science and Engineering），其所授學位是被ABET（Accreditation Board for Engineering and Technology，美國工程與技術鑒定委員會）授權的，絕大部分學生都選讀這個專業。其二為課程選擇度更大的一般專業（Course 3-A），這個專業的畢業生將獲得沒有特別指定專業領域的理學學士（Bachelor of Science without specification）學位，系里并不尋求ABET對這個學位的授權，只有很少學生選擇這個專業，常常是醫學、法學、MBA預科生選擇這個專業。第三是考古與材料專業（Course 3-C），學生所得學位是考古與材料理學學士（Bachelor of Science in Archaeology and Materials），系里也不尋求ABET對這個學位的授權。從系里是否尋求對所授學位授權就可以看到，MIT材料科學與工程系本科生的主要專業是一般意義上的材料科學與工程專業（Course 3）。后面的討論主要針對Course 3的培養計劃進行。
1. 課程和學分要求
該培養計劃的要求包括：（1）MIT的一般要求，共17門課程，其中自然科學6門，人文社科8門，限選科技課程2門，實驗課程1門。（2）交流能力課程（Communication Requirement）4門。（3）系內課程，包括一套核心課程（Core subjects，共10門課），一個論文或2個實習以及4門限選課程，合計184～195學分。其2011―2012版本的課程和學分要求見表1，表中課程名稱前面的數字表示課程號，后面跟表示學分的數字、課程性質、前修或同修課程號。MIT每門課程的學分由三部分組成，表示學習課程所需要的時間分布，中間用短線隔開，第一個數字表示講課時間，第二數字表示實驗、設計或者野外工作時間，第三個數字表示預習的時間，是以中等學生所需要時間估計的。1個學分大約相當于一學期需要14小時的學習時間。從表 1可見，一般專業課程，預習所需時間是講課時間的2～3倍。
備注
*可以代替本先修課程的其他先修課程列在課程描述頁面。
（1）這些課程可以算作必修課程或者限選課程的一部分，但不能同時計算。
（2）可以選9-12學分。
（3）通過申請，可以被類似課程替代。
2. 限選課程的選擇
中列出了21門限選課程，每個學生只需要選擇4門課（48學分）。理論上，學生可以在21門課程中任選48學分，甚至經過批準，還可以選擇其他系的課程或者研究生課程來代替。實際上，由于材料的范圍很廣，這些選修課程是根據主要的研究領域來設置的，它們是： 生物與聚合物材料（Bio-and Polymeric Materials），電子材料（Electronic Materials），結構與環境材料（Structural and Environmental Materials），基礎與計算材料科學（Fundamental and Computational Materials Science）。
因此，在MIT材料學院的網頁上，曾經列出了各領域推薦的限選課程。網頁上還列出了每一個方向的咨詢教授，以方便對上述領域某一方面更感興趣的學生選課。
3. 部分課程大綱和教學情況分析
（1）材料科學與工程基礎課程
這個課程為15學分（5-0-10），總是與“材料實驗”一起選修。課程安排也是交叉進行，實驗周不上課，一共有4個實驗周。這樣，材料科學與工程課程講課時間就縮短為9周（一個學期14周，最后一周為考試）。其課程安排為周一、三、五各2小時的講課（lecture），周二和四各1小時的復習課（recitation）。所以一共27次講課，18次復習課。實際講課為24次，另外3次課為測驗和考試。最后一次考試并不是考全部課程內容，即每次測驗和考試都是分段內容。
這個課程由兩個教授分別講授，每個教授都是24次課，因此可以推論，每次每個教授將講1小時。一個講授結構和化學鍵（Structure and Bonding），一個講授熱力學和統計力學學（Thermodynamics and Statistical Mechanics）。
兩部分課程分別布置6次作業，每部分每次都是2～3個題目，都有交作業的期限，沒有按期交作業的，該次作業成績為0。作業答案在交作業期限過后就會立即公布。課程總成績由作業成績占20%、三次測驗占80%構成。得分標準為：總評80分以上A，70～79分為B，55～69分為C，低于55分為不及格。
（2）實驗課程
MIT材料系內有2門必修的實驗課程，即材料實驗和材料綜合實驗。這兩門課程同時還是加強專業交流能力培養的課程，所以，教學過程特別注意專業交流方面（包括論文寫作、口頭技術報告等）的形式要求。材料實驗與材料科學與工程課程同時選修，在2年級第一學期進行。材料綜合實驗課（Materials Project Laboratory）基本上就是幾個同學合作的科研項目，在3年級下學期進行。下面以二年級的材料實驗為例，介紹其教學和考評辦法。
如前所述，材料實驗共4個實驗周，實驗周沒有其他專業課。實驗內容包括量子力學原理演示、熱力學和結構，同時囊括了幾乎全部現代材料分析研究方法（XRD、SEM/AFM、DSC、光散射等），并通過口頭和書面方式加強交流能力培養。從教學內容看，這門實驗課承擔了教授材料研究方法的任務。
一般將50個左右學生（2011年的2年級學生只有43人）分成6個組。每個實驗周有3個實驗主題，每個主題下面2個實驗，2個組共選一個主題，每組選做其中一個實驗。6個實驗同時進行。一周3次實驗，每次4小時。因此，每個組每周只做3個實驗（每個主題做1個實驗），共12個實驗。由于每個組只做了一半的實驗，對另一半實驗的了解，通過每周2次的1小時交流課程（recitation sections，一般隔天舉行）來實現。交流課上，大家各自在黑板上即興介紹實驗的發現，回答教師和同學的提問。
該實驗課由3個教授上，其中一個總負責。課程成績評分標準
二、分析和討論
1. 關于必修課和選修課
系內必修課程除畢業論文或企業實習外，共有10門。大學一般要求的17門課，理論上可以自由選擇，但從表1系內課程的先修課程可以看出，微積分I和II，物理I和II是需要先修的，大學一般要求的6門自然科學課程就去掉了4門，能夠自由選擇的大學自然科學課程剩下2門。從系里建議的選課表（roadmap）可以看到，另外2門自然科學是化學和生物。所以，自然科學的必修課程實際上相當于14門。
限選課程要求包括GIR類型2門和48學分的系內選修課。有3門系內課程（共39個學分）可以作為GIR課程來選，但不能同時作為系內課程要求的學分。大多數系內選修課程的學分為12分，這樣的話，系內限選課48學分需要選讀4門。所以，每個學生可以有6門專業選修課程。有意思的是，在表1中只有21門限選課程，而該系主要的研究領域（或者說相當于我們的專業方向）有4個，平均每個方向只有5.25門課。如果去掉2011―2012年新增的2門課程，過去幾年只有19門課，平均每個方向只有4.75門課程。看來，MIT材料科學與工程專業的課程設置，并不鼓勵學生選單一專業方向的課程。實際上，在以前分專業方向限制選修課時，每個專業方向僅僅提供2～3門課程，進一步的分析見下文。
反觀我們的培養計劃，我們的專業方向必修課程有5門（14學分），選修課程應選4門（8學分），合計9門課程22學分。因為我們的學分是按照每周上課學時數計算的。如果按照MIT的學分計算方法，學分約為每周上課學時數的3～4倍，考慮到我們的上課周數為17～18周，而MIT才14周，因此，我們的專業方向應選學分至少相當于MIT的88學分，比其4門課程（48學分）的要求多了5門課程（40學分）。可見，我們的培養計劃更加注重學生專業方向知識和技能的培養。
另外，MIT材料科學與工程系的研究領域非常廣泛，關于其主要研究領域的介紹出現在3個網頁上。其一是在該系的學位要求中關于限選課程的介紹網頁，4個主要的研究領域分別是生物與聚合物材料、電子材料、結構與環境材料、基礎與計算材料科學。其二是在MIT的招生網頁，4個主要的研究領域分別是：半導體材料和低維系統（Semiconductor materials and low-dimensional systems）、能源材料（Materials for Energy）、納米結構材料（Nanostructures）、材料的生物工程（Bioengineering of Materials）。在介紹全體教師（Faculty）的網頁，列出了30個研究方向（discipline），共122人次（有重復計算，因為實際教師只有35人），平均每個研究方向4.07人次（或1.17人）。少的方向僅1人如微技術、半導體，最多的是納米技術，23人次。上面列出的生物工程（包括生物物理和生物技術）9人次，能源材料（包括能源與環境、儲能）9人次。人數比較多的研究方向還有結構與環境材料9人次，高分子材料7人次，電、光和磁材料7人次。
可見，盡管MIT研究的材料類型很多，但其本科生培養計劃中，涉及具體材料類別方向的課程特別少。
2. 關于考核與成績
MIT很多課程的成績評定都包括平時作業和出勤與課堂參與情況。有的課程，考試以外的項目在成績評定中所占份額可達到50%，有的實驗課程則更是高達85%這在一定程度上反映了MIT對大學生平時學習的管理是非常嚴格的，與我們頭腦中關于國外大學生“自由”學習的圖像截然不同。
3. 關于選課進度安排
MIT材料系沒有規定統一的選課進度表。但從其推薦的選課安排（roadmap）看，具有如下特點：
（1）8門大學一般要求的社科課程（GIR）分布在8個學期選修，即每學期選修1門社科課程；
（2）一年級把大學要求的6門自然科學課程（GIR）學完，包括數學、物理和化學。
（3）二年級起全面進入專業學習。第一學期學習材料科學與工程基礎、材料實驗2門課程，兩門課交叉進行，實驗周不上課。上課周每天都有材料科學與工程基礎課，實驗周每天都有實驗或交流，學習安排非常集中。
（4）每學期的課程一般為4門，其中1門為社科課程。
MIT二年級第1學期就學習專業基礎課程，這比我們的教學計劃提前很多。國內的教學計劃進度安排曾經強調，前兩年不安排專業課，以至于我們的材料科學與工程課程被安排在第5學期，材料研究方法更是被安排在第6學期，使得高年級學習特別緊張，深入接觸專業知識和方法的時間被推遲。
4. 關于培養計劃的修訂
從網頁上能夠追溯到MIT材料系1998年的培養計劃，其培養計劃在2003年做了很大的調整。兩者的比較
這兩個培養計劃的最大差別在必修課，課程名稱幾乎完全變了。但對比課程名稱和教學內容可以發現，新培養計劃中的“材料科學與工程基礎”包含結構與化學鍵、熱力學與統計力學兩大部分內容，分別由兩位教授講授，似乎代替了原來的“材料熱力學”、“材料物理化學”和“材料化學物理”3門課程，因為其教材之一仍然是物理化學（Engel， T.， and P. Reid. Physical Chemistry. San Francisco， CA： Benjamin Cummings， 2005. ISBN： 9780805338423）。“材料實驗”應該與原先的“材料結構實驗”對應，“材料綜合實驗”應該與原來的“材料加工實驗”對應。“材料的微結構演變”與原來的“材料結構”相似。取消了“材料力學”、“材料工程中的輸運現象”2門課程。增加了“材料的電光磁性能”、“材料的力學性質”、“有機和生物材料化學”、“材料加工”4門課程。取消2門，合并2門，增加4門，課程總數不變。
選修課變化較小，只是增加了若干課程，特別是生物材料和納米材料的課程。其實，兩門生物材料課程是2000年增加的，當時選修課由4方向增加為5個方向。選修課的最大變化是理論上不再分專業方向，學生可以任意選課。但實際操作時，仍然向學生推薦各專業方向的課程組合。無論如何，每個專業方向的課程不足4門，學生必然需要選修其他方向的課程。
從2003年至今，必修課沒有變化，選修課則有一些小的調整（表5）。其中2005年減少了高分子化學、化學冶金學（Chemical Metallurgy）2門課程。增加了2門數學，材料熱力學（原來的必修課），先進材料加工，衍射和結構，材料的對稱性、結構和張量性質，材料選擇，共7門課程。可見，增加的這些課程仍然是與具體材料種類無關的。2007年和2011年分別增加了1門生物材料方面的課程。可見，即使是選修課的調整，仍然在繼續加強有關材料行為特征方面的課程，減少有關具體材料種類的課程。
5. 關于培養目標與課程設置
過去，MIT材料科學與工程系培養目標分四類，研究型學位（Course 3）、預科型學位（Course 3A）、實踐型學位（Course 3B，2003年取消）和考古型學位（Course 3C）。其中，研究型學位與實踐型學位培養要求的唯一差別是不變的，即前者在四年級做畢業論文，后者在二年級暑假和三年級暑假做2個20周的企業實習，其他課程要求完全相同。現在把實踐型學位取消了，但仍然保留了學生向這個方向發展的渠道，即學生仍然可以選擇做畢業論文或者企業實習，學位合并在研究型學位（Course 3）中。
從2003年培養計劃大調整來看，MIT材料科學與工程專業（Course 3）的主要培養目標是讓本科畢業生繼續深造。也可能是社會需求的變化促使MIT對培養計劃進行調整。這從MIT選讀實踐型學位人數變遷或許可以看出一些端倪（表6）。從1998年到2002年，實踐型學位人數多于研究型學位的人數，2002年突然降低，與研究型學位相當。查看大學2年級實踐型學位學生注冊數，從2002年起突然減少，由原來每年約20人突然減少為6人。2003年培養計劃調整當年，還有5人注冊為實踐型學位，這應該是此前培養計劃延續所致。
那么，沒有了實踐型（Course 3B）學位，是否還有學生仍然會選擇實習代替論文呢。下面從2002～2008年MIT材料系本科畢業生去向分析。除了一些研究生院，網頁一共列出了38家企業和17家政府部門或咨詢機構。統計2002年以后（至2005年結束，當年僅剩下1人）各年4年級實踐型學位人數（也約等于當年畢業人數）總和恰為38人，與畢業生去向統計的企業單位數剛好相同。這難道是巧合？是否可以推論，2003培養計劃修改之后幾乎就沒有學生選擇去企業實習了？
MIT材料專業取消實踐型學位，以及此后可能幾乎沒有人選擇實習代替畢業論文事實，一方面可能與美國產業向國外轉移，本國企業對工程師的需求減少有關；另一方面，MIT培養計劃中的課程設置調整也起了一定作用。因為選擇實踐型學位人數銳減在前（2002年），培養計劃調整在后（2003年）。培養計劃中去掉的必修課“材料力學”和“材料工程中的輸運現象”，顯然屬于工程類課程。因此，其培養計劃課程中增加材料研究型基礎知識、減少工程知識的傾向十分明顯，也說明其培養計劃隨社會需求進行了及時調整。
另外，盡管2003年培養計劃中的必修課有較大調整，但選修課調整比較有限。而且調整前后，沒有改變其材料類本科生寬專業培養的模式。
但在選修課中，把專業方向的基礎課程去掉，仍然讓人有點匪夷所思。例如，高分子化學在高分子材料領域歷來就被認為是專業基礎課。MIT在2005年卻把這門課從本科生培養計劃中去掉了。查看其高分子方向研究生培養計劃核心課程，可以看到高分子物理化學、高分子合成、高分子合成化學等基礎課程。可見，MIT把專業方向的一些基礎知識培養放在了研究生階段。
以上似乎給人這樣的印象，如果不繼續讀研究生，則專業方向的基礎知識是不太夠的，無形中將人才培養的周期拉長到研究生階段了。但從我自己教學的經驗來看，學習高分子物理就可以了解高分子材料的行為和特征，未必需要清楚地知道高分子材料的合成與制備方法。我的一些研究生以前從未學習高分子方面的課程，為了讓他們在研究中能夠理解和使用高分子材料，我就是先給他們講授高分子物理的基本知識。
另外，注意到MIT材料專業研究生數量是本科生數量的2.2倍，有很多研究生來自校外，特別是來自國外。所以，MIT材料專業培養計劃中對專業方向選修課程的調整，結合研究生階段的課程安排，既考慮到了本科寬專業基礎的培養模式，又打通了本科生培養與研究生培養之間的關聯，在研究生階段加強專業方向基礎知識的培養，也便于接受其他教育背景的學生來讀研究生，還是十分合理的。
MIT材料專業的本科培養計劃，不斷強化了按照材料大類進行培養的模式，必修課和選修課都加強了材料基本行為知識的課程，減弱了材料類別基礎知識的課程，把后者移到研究生教育階段。這說明國外關于“材料研究依據其行為和特征，而不是依據材料類型來進行”的認識形成30多年以來，不僅沒有改變，還在進一步加強。MIT在2003年對培養計劃大調整時，加強了材料研究基礎知識課程，減少了工程類課程，其本科生的主要去向是進一步深造，直接到企業就業的比例急劇減少。本科生階段加強研究基礎知識課程，把專業方向基礎知識培養放在研究生階段，加強了研究生的知識培養，可能是其材料研究能夠長期在美國名列前茅的原因之一。
一、應用型人才的培養目標
在經濟全球化的國際經濟發展形勢下，高新技術的發展使生產從勞動密集型向技術密集型轉變，因此急需大批中高級應用型人才。與此同時我國高等教育體制改革不斷深入，“應用型本科教育”在這種背景下出現。獨立學院的辦學特色即進行應用型本科教育，而我院冶金與材料專業培養的是介于工程型人才和技術型人才之間的工程技術型人才［2］。
二、應用型人才的培養方案
高等教育體制的改革伴隨著辦學層次、形式、特色的多樣化，但是新的教育模式必須經過理論和實踐的論證，具有其合理性。應用型人才的培養必須強調專業理論和實踐的同等重要性，不能顧此失彼。我院對工程技術人才的培養從以下幾方面入手。
（一）優化培養工程技術人才的教學大綱，合理設置理論課與實踐環節的比重，并將二者有機結合起來、環環相扣，起到相得益彰的作用。我院一方面借鑒北京科技大學冶金與材料兩個學科的本科專業培養方案，另一方面結合獨立學院的生源情況與培養目標進行探索。在注重專業基礎的同時，增加實踐環節，培養學生的實際解決問題能力和創新能力。
（二）建設一支與獨立學院人才培養目標相適應的、具有很強技術應用能力的師資隊伍。我院充分利用校本部的優秀教學資源，聘請了一批具有豐富教學經驗的教師前來授課，同時由年輕教師擔任助教，推動我院教師隊伍的成長與壯大。此外我院還從鋼鐵企業聘請了一批高級工程師擔任特聘教授，定期展開講座，使學生了解所學專業的發展方向、亟待解決的問題，激發學生的創新思維。
（三）建立長期的產學研基地，強調認識實習、生產實習、畢業設計過程中學生的能動性，使學生通過一系列的實踐環節能夠更深刻地理解專業知識，將理論向生產力的轉化，具備較好的科技創新能力。
（四）建立完備的實驗設施，使學生能夠利用實驗室資源，基本掌握材料組織分析及表征手段。并結合材料研究進展不斷開發新的實驗內容，培養學生的自主創新和科研能力。
三、教學環節設計
（一）與教學目標相適應的課程體系
根據北京科技大學天津學院材料科學與工程系的培養目標，參考校本部的專業設置，我院對自身的專業和知識結構體系進行了明確的定位，如圖1所示。
1.對教學實施及時進行評估、總結，不斷調整教學計劃、教學內容以適應新的教學目標。學生在第五學期同時進行冶金與材料專業課的學習，其中包括冶金物理化學、鋼鐵冶金、材料科學基礎等方面的課程，教學目標是使學生掌握冶金、材料成型的基本原理；并且后續設置了濕法冶金、材料成型加工、無機非金屬材料等課程，使學生掌握材料的成型與制備工藝，將專業理論與生產工藝相結合，從而具備從事冶金行業的產品設計、開發能力。
2.為了推進教學改革、不斷提高教學質量，我院投入專項經費開展了重點專業建設、精品課程建設項目。預期通過重點專業建設進一步明確人才培養目標，改善教學實踐基礎設施，構建以專業能力為核心的教學體系，培養出一支優秀的教師隊伍。通過精品課程建設鼓勵廣大教師積極投身課程改革，不斷更新和完善教學資源，增進教師間交流，探索新的教學方法。例如《材料科學基礎》精品課程已連續兩年以諾貝爾獎石墨烯、準晶材料為主題，組織學生進行文獻綜述、交流，同學們能夠很好地結合課堂所學專業知識來理解前沿的研究成果，又激發了自身的專業學習熱情，取得了很好的教學效果。
3.為拓寬學生的專業知識和視野、更多地了解行業動態和國際前沿，特聘請客座教授授課，介紹冶金與材料行業的最新進展和科技動態。學生通過該課程對冶金行業的發展、前沿的科學技術有了更深刻的認識，同時極大地激發了學生探索未知領域的熱情與信心。
4.隨著國際學術交流的日益增多，使用英語來表達信息、傳播信息變得尤為重要，因此我院設置了雙語教學的《材料科學導論》課程。采用英文原版教材Structure and Properties of Engineering Materials作為教材，使學生通過原汁原味的英語來學習專業英語的閱讀和寫作技巧，同時掌握扎實的專業外語，具備獲取最新國際研究成果、進行國際學術交流的能力。
（二）注重能力培養的實驗教學
實驗教學作為理論教學的驗證與補充，能使學生更好地理解專業知識，鍛煉動手能力與創新能力，培養嚴謹求實的科學精神。我院為適應材料科學與工程專業的發展進行了專業實驗室的建設，其中包括冶金物理化學實驗室、金相與熱處理實驗室、水力學模型試驗室、清潔能源實驗室。實驗室除承擔部分實踐教學任務之外，也是本科畢業設計順利完成的保證。
目前我院開設了《金屬學與熱處理實驗》、《材料科學工程與基礎實驗》、《冶金工程實驗技術》、《冶金物理化學實驗》四門實驗課程，在實驗教學過程中從以下幾點進行了探索。
1.根據培養計劃進行實驗課的設置，按照重點授課內容進行最優的實驗設計，使學生通過對比實驗探求規律，得到正確理論認識，進而結合專業知識對實驗結果進行分析與思考。
2.合理分配實驗課學時，培養學生的動手能力，使學生通過實驗課掌握分析材料的組織和性能的基本方法。
3.充分調動學生自主創新的積極性，引導學生進行探索性試驗。使部分學生參與到具體教學研究項目中，具有一定的科學研究能力。
四、結語
北京科技大學天津學院材料系在發展過程中充分利用了校本部優秀教育資源，但是由于獨立學院自身設備、資金、經驗不足等一些特點，探索、總結出適合于我院大材料專業實際情況的教學模式十分重要。自建系以來，我們通過一系列教學改革已經取得了一定的進展，今后會投入更多的精力完善整個教學環節，培養適應新時期發展的工程技術應用人才。
參考文獻：
教學和科研是衡量一所學校，一個專業發展水平的重要指標體系。教學和科研可以相互促進，提高學校的辦學水平。科學研究為學生提供接觸本專業最新專業知識理論和方法的機會，鍛煉學生的動手能力和創新思維能力，有效推動專業人才培養質量的提升，為地方及區域經濟的發展輸送高素質的工程技術人才。結合專業建設的機遇，鼓勵教師強化科學研究，努力提高科研水平，以科學研究成果促進教學水平的提高，具有重要的現實意義。
武漢工程大學材料科學與工程學院高分子材料與工程專業教師科研成果促進本科教學工作在實踐探索中取得了初步成效。筆者將以此為例，就這方面的工作進行一些探討。
二、教師科研成果促進本科教學工作的思路與實踐
（一）實施的背景
1.是當今社會發展對人才培養質量的要求。隨著人類社會的進步和科技的迅猛發展，材料、能源和信息已被公認為科學技術的三大支柱。將教師的研究成果融入本科教學內容，擴大學生知識面，了解和掌握學科前沿的最新動態，是培養技術開發和應用的創新科技人才，為地方及區域經濟的發展輸送高質量的工程技術的重要舉措。
2.是學校建設規劃實施的需要。
武漢工程大學是一所化工特色鮮明的多科性教學研究型大學，人才培養目標定位于高素質應用型人才的培養。學校明確提出，要以素質教育、工程實踐能力和創新意識培養為教學工作出發點，培養一批適應社會發展需求的“基礎扎實、知識面寬、實踐能力強、具有創新精神的應用型人才”。為進一步貫徹落實學校關于本科教學質量與教學改革工程的精神，我校高分子材料與工程專業幾年來的教學改革與實踐都是圍繞推進素質教育和質量工程建設，培養符合知識、能力、素質三方面要求的創新型人才進行的。讓學生參與到教師的科研工作中，是實施人才培養計劃的有效途徑之一。
3.高分子材料與工程專業具備科研促進教學工作的優勢。
（1）專業優勢。該專業成立于1994年，是我校的優勢特色專業，是學校博士點的兩個一級學科之一。2007年獲得“2007-2010中央地方省部共建材料科學與工程特色專業實驗室”立項建設，“2007-2010中央地方省部共建高分子化學與高分子物理特色專業實驗室”2008年獲準通過。本專業的橡膠加工和塑料加工設備齊全、先進，專業實驗教學條件領先，為本業專和相近專業提供起點高、裝備齊全、適用性強的高分子材料與工程專業實驗示范基地。
（2）專業師資優勢。突出表現在：擁有楚天學者崗、教師的博士比例高、SCI和EI收錄數量多。所屬學科“材料科學與工程”一級學科是湖北省重點學科，設有碩士學位授予點（含材料學、材料加工工程和材料化學與物理三個二級學科碩士點）。“高分子化學與物理”二級學科也是湖北省重點學科，設有碩士點，同時，“材料科學與工程”一級學科已通過博士點立項建設驗收，現有兼職博導3名。另外，所屬專業主干課“高分子化學與物理”等課程為省級精品課程，為本科生、碩士和博士研究生的培養提供良好的理論教學和科研條件。專業教師搞好教學的同時，還積極開展科學研究，通過承擔科研課題，撰寫高水平論文，發明專利，舉辦、參加學術活動等方式，極大地提高了本學科教師的理論水平。
（二）科研促進教學工作的思路及措施
幾年來，本專業教師在積極開展科研工作的同時，特別注重科研成果在教學活動中的應用，努力豐富教學內容，提高教學效果。除了一般性的結合自身的科研經歷于理論教學中外，許多老師將科研課題直接用于教學實踐活動中，開設創新性實驗項目，提高了學生的學習興趣，加強了學生工程實踐能力的培養。
1.科研成果促進教學的平臺構建
本專業多年的辦學經驗顯示，教學與科研訓練是不可分離的，二者的有機結合為培養研究創新型人才，提高學生對新產品、新工藝、新材料的研究、開發能力大有裨益。通過實踐，我們總結了如下的科研促進教學體系：
2.科研成果促進教學的方式方法
科研成果促進教學的方式方法可歸納為以下幾種：
（1）作為理論教學的補充內容
高分子材料與工程專業的理論基礎課，如高分子物理、高分子化學，高分子的專業主干課如聚合物加工原理，都是與實際緊密相連的課程。例如，高分子化學課程中講授的許多原理都將直接運用于工業生產的控制中。因此，將科研成果融合在理論課的教學中，對學生加強理論的理解，提高學習理論課的興趣，是十分有用的。比如老師在講解《聚合物加工原理》課程時，將自己的科研成果，如聚丙烯的改性、加工融入講課內容，豐富了課堂教學的內容和層次。
（2）作為實驗教學的內容
高分子材料與工程專業教師充分利用科研的優勢，將研究成果應用于實驗教學中。高分子材料與工程《專業實驗》課的基本實驗項目中的科學研究實驗如下表（部分）：
科研成果轉化為實驗教學內容清單（部分）
（3）作為學生畢業設計（論文）的課題
近年來，該專業本科學生的畢業論文題目均出自指導教師的科研課題，獲得很好的效果，學生的本科畢業論文多人次獲湖北省優秀本科畢業論文獎勵。
（4）作為大學生課外科技創新活動的內容
本專業的教師積極吸納學生參與在研科研項目的研究，指導學生獨立完成大學生課外科技創新活動，培養了學生獨立分析問題、解決問題的能力，激發了學生的創新意識，為今后的考研、讀研打下了良好的基礎。比如學生在教師科研項目的基礎上提出了新的子課題，并積極申報了“武漢工程大學校長基金”，使高分子材料與工程專業連續成為獲得資助項目最多的專業。在大學生化學實驗技能競賽中該專業學生也獲得很好成績。
（5）作為本院教授（博士）論壇的講座內容
武漢工程大學的教授（博士）論壇是由材料科學與工程學院創辦并推廣的。高分子材料與工程專業的教授（博士）將科研成果通過講座的形式傳授給低年級學生，拓寬了本專業學生的知識面，使他們了解了本學科的前沿科學研究，促進了本專業學生參與科研的熱情，成為科研成果促進教學的新方式。
三、 科研促進教學工作的實踐意義
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
專業學術之路
孫益民教授是恢復高考制度后首屆大學生，就讀于安徽師范大學化學系，畢業后的第一份工作是在母校的化學系物理化學教研室從事《物理化學》等專業課的教學工作，第二年起擔任了化學系的實驗室主任一職。
孫益民教授兢兢業業，教學和科研工作兩手抓，兩方面都作出了突出成績。由于精湛的專業技術和深厚的學術功底，1987年國家教委將他派往到四川外國語學院學習，隨后前往瑞典皇家工學院物理化學系學習，從事計算機在物理化學、物理化學分析、化學工程教學與研究應用的課題研究。在瑞典學習期間，進行了包括紅外、紫外可見光譜、質譜、核磁共振、X射線、化學分析電子能譜等多項內容在內的波譜學及波譜儀器的使用維修理論和技術研究工作，均取得了優異的成績。
回國之后的孫益民教授返回母校工作，擔任化學系物理化學教研室的講師、副教授，從事多門課程的教學事務，同時還承擔了學校的多個科研項目，與此同時，他也沒有停下自己在科研道路上不斷求索進取的腳步。自1994年起他在北京科技大學物理化學系攻讀工學博士學位，研究方向是“稀土金屬鹵化物相圖計算與模式識別評估”，在此期間參與了兩項國家重點自然科學基金研究項目，其中“冶金物理化學若干前沿問題探討”為重大項目，同時還在“無鉛焊料研究”課題項目中擔任了神經網絡計算焊料的表面張力研究工作。
1996年至1998年，孫益民再次出國深造，就讀于加拿大蒙特利爾大學工學院，主要攻讀方向為材料熱力學研究。1998年10月份返回北京科技大學，就讀于冶金學院，1999年6月份以優異成績通過了博士論文答辯，之后回到安徽師范大學，歷任有機化學研究所所長、化學與材料科學學院科研副院長、教授、博導等專業技術職務。
回首孫教授的求學歷程，扎實的學術功底和嚴謹的治學精神為他今時今日取得的成就奠定了堅實的基礎。
用心培育人才
孫益民教授在國內外的權威學術刊物上發表了數十篇各類學術論文，在材料科學、物理化學、稀有金屬有機化合物物理性質研究、超臨界流體提取技術系統研究等多個專業領域均有不凡的建樹，但是談及自己，他對自己的身份定位始終有著“大學教授”這一項，教書育人、為國家培養科技人才既是夢想，也是他從未曾偏離的堅持。
早在上世紀80年代大學畢業初期，那個時代的大學生是時代的驕傲、社會各行業都緊缺的人才，孫教授就已經選擇了留校任教，從事緊張繁重的科研實驗工作的同時還擔任了化學系“物理化學”和“物理化學實驗”等課程的教學工作。
在瑞典皇家工學院學成歸國之后，回到安徽師范大學的孫益民作為科研中堅力量承擔起多個縱向和橫向研究項目，同時他依然沒有放松教學工作，擔任了“化工儀表自動化”、“分析儀器使用及維修”，用英文開設“物理化學”等多門課程的教學工作。
雖然因為繼續求學的原因，孫益民有五年時間分別在北京科技大學和加拿大蒙特利爾大學度過，取得博士學位回到安徽師范大學后的他研究工作更加繁忙、研究任務也更重，但是教學工作始終在他的工作當中占了相當的比重。他堅持在教學的第一線培養青年一代的科技工作者，在化學與材料科學學院先后擔任研究生導師和博士生導師，多年來，已經為祖國培養出了多位在化學與材料科學領域學有所長的青年人才。
研究碩果累累
孫益民教授的研究方向包括了材料熱力學的優化與計算、天然產物提取的物理化學機制研究、金屬有機化合物物理性質計算的應用研究、多組分共存物系濃度同時測定計算應用研究、相圖模式識別構筑、新型結構材料改性研究、微波法制備納米材料、熔鹽化學與技術、中藥現代化研究、農作物脫農殘研究、醫用復合材料研究、生物質殺菌劑研究、超臨界流體提取有效成分群工藝系統研究、活性炭綠色生產工藝、重金屬同時檢測及脫除、農藥殘留快速同時測定、大米脫農殘研究等多個領域的項目，2010年提出室溫（常溫）瀝青概念，為節能減排二氧化碳做出貢獻。
研究項目當中，其中有國家自然科學基金研究項目和安徽省自然科學基金項目以及高校自然科學基金項目，不少已經獲得了發明專利或實用新型專利，其中的醫用復合材料已經開始了有規模的產業化生產。
累累的研究碩果為孫益民教授贏得了榮譽，先后獲得北京市科學技術進步二等獎，中國高校科學技術進步二等獎以及安徽省教育廳優秀教學成果獎等多個科研和教學獎項。
工業技術優化
孫益民教授集三十年從事高等教育經驗，二十多年的科研經歷以及十多年的工業實踐，在數據采掘、神經網絡應用、非線性科學、材料計算設計等領域的探究，以及在化學化工領域、工業技術等方面積累的經驗知識，在21世紀初自主研發了多因素多水平多目標可視化分析m³VA方法。可以較為有效地解決實驗科學和工業技術優化的“多因素多水平多目標問題(m³)”這一世界性難題。2005年起被聯合國經濟及社會理事會聘為諮商專家，諮商領域為材料科學、天然產物科學、物理化學、計算化學。
M3VA方法在多個工業技術領域方面得到了成功應用，確實解決了很多困擾各類企業的技術難題。如常溫瀝青、瀝青混料研究、高分子材料改性研究、中醫骨傷外固定材料、大米脫農殘、超臨界二氧化碳提取植物有效成分群系統研究、化工工藝優化、多元物質混合焓神經網絡模型研究、重金屬同時測定研究等多個工業領域中的問題。孫益民教授多次出訪美國、加拿大，2011年1月又隨安徽省新能源團去德國進行技術學習交流。在國內，孫益民教授一直堅持免費為企業提供工藝優化設計。
目前列入推廣的工業化技術有：I²S-MH (中藥-保健品原料工業信息化系統)；TOMDO(新材料設計與優化技術)；TOSMAS(一步法瀝青混料技術)；I²S-C (化工工藝優化技術)；ACIP(活性炭精深加工產業化)；I²P-1 (高分子材料改性系統技術)。
關鍵詞：材料科學基礎；實驗教學改革；預期效果
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）08-0036-02
材料科學基礎是材料科學方法與工程專業一級學科公共主干課，是介于一般基礎課與專業課之間的專業基礎課，在教學中占有極其重要的地位，是學習其他相關專業課程的基礎。材料科學基礎實驗是與材料科學基礎課程教學配套的實踐性課程，該課程的主要目的是培養學生的基本實驗、實踐能力，能應用所學的基本知識分析實驗現象，解決實驗中出現的問題。能根據要求查閱資料，設計實驗方案，正確分析實驗結果。通過實驗培養學生分析和解決問題的能力以及創新精神。
隨著國家高教改革的實施，實驗課在教學中越來越受重視，很多高校以把實驗課作為一門獨立的課程來計算學分，為提高學生的動手能力，使實驗與教學有機的結合起來，讓學生在以后的工作中能學以致用，我們進行了一些探索和討論，希望目前實驗教學中一些不合理、不適合的方面能得以改進，充分發揮發揮實驗教學在專業教學中的作用。
一、課程的主要內容及實驗教學的現狀
本課程將系統全面介紹材料科學的基礎理論知識，諸如固體材料的結合鍵，材料的結構與性能，材料中的擴散，材料的相變，材料的塑性變形與強化，以及材料科學研究方法等，將金屬材料、無機非金屬材料、聚合物材料緊密地結合在一起。通過學習，要求學生掌握材料組織結構―成分―工藝―性能相互關系的基本規律和基本理論，深入理解他們之間的相互關系，培養學生應用所學的知識，分析、解決材料研究、開發和使用中實際問題的能力。初步掌握材料科學研究的思路和方法，為后續課程的學習和進一步深造奠定理論基礎。
目前，我院材料科學基礎實驗課程存在著一個全國高校實驗教學普遍存在的問題――實驗與專業課之間為隸屬關系。實驗內容往往各自獨立，實驗之間缺乏連貫性，由于實驗主要以分析材料的組織為主，因此常常出現重復實驗操作的現象，往往造成實驗室效益低下，教師、設備、房屋等的極大浪費。實驗的模式，往往是以驗證性實驗為主，大多是按照實驗指導書，在實驗室人員的指導下按部就班地進行實驗，學生做完實驗后常常不知道做此實驗的目的、意義是什么，使學生缺乏對實驗過程的理解及相關理論知識的融會貫通，不能充分掌握和利用所學知識進行創新。同時，目前實驗主要以驗證實驗為主，大大阻礙了學生創新能力的培養。有的實驗操作具有重復性，學生常常由于重復相似的實驗，而失去對實驗的興趣，進而對實驗抱著敷衍的態度。如，鋼鐵平衡組織及鑄鐵組織的觀察、馬氏體形態觀察、金屬的低倍組織缺陷觀察等，目前主要是學生用金相顯微鏡對各種組織的標樣進行觀察，實驗具有相似性，學生做實驗時實驗興趣逐漸減退，往往做完實驗很快就忘了。
二、實驗教學改革的內容
1.驗證型實驗加深學生對基本理論的理解。由于材料科學基礎實驗是學生首次進入專業實驗室，因此他們對實驗室的基本情況都不了解。基礎實驗，主要使學生了解實驗室的規章制度、注意事項及實驗設備的相關知識，掌握實驗設備的結構、功能，及其操作方法。本部分的實驗包括金相顯微鏡結構與使用、金相試樣的制備、金相顯微攝影技術，要求學生能按實驗指導書的要求，正確進行實驗，聯系課堂所學知識，加深對所學知識的理解，使學生掌握金相試樣的制備方法，金相顯微鏡的使用方法和金相顯微鏡的數碼照相法。
2.綜合型實驗培養學生綜合實踐能力。在這一實驗環節中，要求學生能根據實驗目的，合理設計實驗方案，正確進行實際操作，應用所學的理論知識分析問題實驗結果，解決實驗中出現的問題。如鐵碳合金平衡組織的觀察與分析等。這些實驗可與材料熱處理、材料工藝學課程的學習一起進行。將一個班的學生分成若干個組，每組4～6名學生，由學生根據材料熱處理、材料工藝學課程所學知識，在老師的指導下，學生從原料的選擇、加工開始，進行配料、成型、熱處理、制備金相試樣，進而進行金相實驗，分析各組間觀察到的金相圖像不同的原因。
3.設計型實驗提高學生創新能力。在有關教師的指導下，學生應用所學本課程的理論知識，在本學科的前沿進行一些探索性的實踐，可以在本課程時間內提出有創新性的設想和研究方案，而后在開放實驗室中進行，也可以是教師科研工作中與本課程內容有關的小課題，鼓勵學生應用所學的知識提出創新性的設想。如：“高強鋁合金組織與性能研究”的實驗。首先，學生在研究生的指導下完成相關文獻的查閱，通過查閱文獻，擬定出實驗目的。提高鋁合金強度的方法很多，如添加合金元素、制定合理的熱處理工藝、采用最佳的制備工藝等，本實驗的實驗目的即選取適當的方法以提高鋁合金的強度。其次，學生在結合文獻的基礎上，根據實驗室條件，選擇適當的實驗設備。如，我院實驗室可選相應實驗設備有：電阻熔煉爐、金相顯微鏡、硬度計、力學性能實驗機、掃描電子顯微鏡等。學生可通過所選實驗設備進行合金熔鑄、合金熱處理、力學性能分析、顯微結構分析等實驗。然后，學生結合文獻在老師的指導下擬定切實可行的實驗步驟。在研究生的參與下完成實驗。在實驗實施過程中，可以幾個同學一起完成，這樣又可培養學生的協作能力。
4.實驗報告的撰寫。目前，大多數學生在撰寫專業實驗報告時，仍按照大學物理實驗報告的模式來撰寫，包括實驗題目、實驗目的、實驗器材、實驗原理、實驗步驟、實驗數據處理以及問題的分析討論幾個主要部分。但綜合型實驗與設計型實驗的實驗報告要求按正規期刊上發表的小論文的格式進行撰寫。這樣有利于培養學生的邏輯思維、文字表達能力。較好的小論文還可以進行發表，以此來提高學生學習的興趣、學習自信，及學院的教學影響力。
三、教學實驗改革的預期效果
材料科學基礎通常開設在第五學期，是我院材料類本科生接觸的第一門專業基礎課程，課時多，課程難度也比較大，其實驗課主要圍繞組織的金相分析為主，有一定的操作重復性，學生實驗后往往記不住實驗的內容，缺乏實驗興趣。經過實驗教學改革，開設綜合型實驗及設計型實驗后，在實驗過程中，學生都是實驗的主體，整個實驗都是在實驗室老師的指導下由學生獨立完成，綜合實驗對培養學生主動學習、靈活運用所學理論知識及創新的能力，激發學生的學習熱情，提高學生解決分析問題的能力，都具有一定的效果。
四、結束語
以上是本人在材料科學基礎實驗教學過程中，對實驗教學改革的一些思索。實驗環節是工科學生學習期間的重要環節，實驗教學工作的好壞，直接影響到學生專業知識學習能力、實踐動手能力及創新能力的培養，因此，實驗教學的改革是一項勢在必行的艱巨任務，如何開展材料科學基礎實驗的教學改革是值得進一步深思和探討的。
參考文獻：
[1]胡庚祥.材料科學基礎[M].上海：上海交通大學出版社，2000.
[2]那順桑.金屬材料工程專業實驗教程[M].北京：冶金工業出版社，2004.
關鍵詞：以研促教；材料科學與方法；教學；創新
作者簡介：李保家（1979-），男，湖北黃岡人，江蘇大學材料科學與工程學院，講師。（江蘇?鎮江?212013）
基金項目：本文系江蘇省普通高校博士研究生科研創新計劃資助項目（項目編號：CX08B_053Z）的研究成果。
中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）29-0068-02
為了順應現代科技的快速發展以及現代企業對人才的要求，高校不僅要使學生掌握扎實、寬厚的基礎理論和專業知識，更要注重培養學生科研創新能力和知識應用能力，使他們真正成為復合型、創新型和應用型人才。而教學和科研是高校的兩大支柱，它們相輔相成、相互促進、不可分離。[1]教學和科研的雙向效應隨著知識經濟的激烈競爭而愈來愈明顯，尤其是在本科教學中，如何圍繞人才培養這一中心任務，在主動利用高校教學資源提高教學質量的基礎上，進一步引入科學研究形成的創新知識和創新成果來反哺和提升教學水平，形成教學和科研的互動促進，是目前高校應當樹立的科學理念和亟待解決的重點問題。
一、以研促教對高校教學的重要性
早在19世紀初，德國的威廉·馮·洪堡就正式提出了“教學與科研相結合”的大學理念，從此，教學和科研成為高校的主要活動。[2]從根本上說，科研是源，教學是流，現在的教學內容都是過去的研究成果。在搞好教學工作的同時，一定要從事科研；否則，高等教育的水平很難提高，在新技術革命挑戰的前沿也是不會有所突破、有所創新的。也就是說，高水平的教學需要高水平的科研來支撐，高水平的科研也需要高水平的教學實現其價值，人才的培養離不開教學和科研的相互滲透。2011年總書記在清華大學建校100周年大會上發表重要講話時也指出，“全面提高高等教育質量，必須大力增強科學研究能力”，要“以高水平科學研究支撐高質量高等教育，要積極推動系統創新”。[3]可見，以研促教對提高高等教育水平以及促進高校創新人才培養都具有十分重要的意義。
二、“材料科學與方法”教學中以研促教的關鍵
高校的教學工作不是一種簡單的重復性的活動，而是具有較強的專業理論性、獨立性、創造性和實踐性的活動。它不僅要傳授知識，還擔負著發現未知和培養學生探求新知能力的任務。作為一名高校教師，在教學中一方面應基于學生的新見解和新問題進行深入思考和研究，努力形成科學研究新的增長點，另一方面更重要的是要將科學研究（包括教學研究）的成果引入到課堂教學中，豐富教學內容，以實際案例激發學生學習和思考的興趣，引導他們掌握科學研究的方法、培養科學探索的精神，真正實現創新人才培養的目的。
“材料科學與方法”是作為高校材料類各專業的專業基礎教學知識平臺之一而設置的課程。江蘇大學將戴起勛等編著的《材料科學研究方法》作為該課程教材，[4]其教學的總體目標是通過對材料的作用和意義、各類材料的共同特點與共同效應、現代材料研究的基本方法和思路以及材料研究發展趨勢等的學習，培養學生一種材料研究創新思維的主動意識、材料研究創新活動的科學方法和材料研究創新成果的分析能力。[5]科學知識和理論總是在不斷發展的，材料科學和材料研究的方法也是一樣，其前沿性的特點要求教師在教學過程中不能拘泥于教材內容，要不斷補充材料研究的最新知識、成果和動向，引導學生從中領悟材料科學的創新思維和研究思路。這樣的教學，最終會使得學生愛思考、善于思考，學生學到的不僅僅是一門課的知識內容，還有材料研究的思維和新材料研發的能力，這有利于他們今后本科畢業論文的順利完成，甚至可為他們投身于材料科學事業奠定堅實的基礎。
三、以研促教在“材料科學與方法”教學中的實踐
“材料科學與方法”課程所涉及的內容非常廣泛，對于剛結束基礎課程學習、對材料專業相關知識以前了解不多的學生來講，單純圍繞書本內容的教學是比較枯燥的，他們接受知識也較為困難。基于此，以提高學生主動學習的興趣和積極性為出發點，在教學過程中進行了一系列的嘗試和實踐。一方面通過查閱國內外最新科技文獻，了解材料研究前沿的發展動態，并把相關內容寫進教案；另一方面把自己在科研中獲得的新知識和新成果轉化到教學內容中，很自然地以例證的形式與學生進行交流，取得了一定的成效。
1.以研促教，豐富教學內容
教學中時刻意識到該課程的教學內容不應當停留于簡單的重復，而應當及時更新和補充相關材料，剔除過時的一些內容，保證其新穎、特色鮮明、實用性強。例如在第一章講解“當代材料發展和展望”時，對教材淺而泛的內容不作太多的照本宣科式介紹，而是根據當時的熱點話題“2010年上海世博會”，介紹了在上海世博會上展示的新材料，如具有自潔功能的碳素纖維、用于光伏建筑一體化的太陽能電池材料、超輕“膜結構”材料、可循環利用的建筑布料、以標簽紙和塑料的邊角余料做成的外墻材料、比不銹鋼更便宜耐用的“耐候鋼”新材料等，并配以清晰、實用的圖片，講解各種新奇材料的功能特征和技術要點。另一方面，還計劃將2012年6月“神九”發射和“蛟龍”號入水深潛的內容補充進教學內容，向學生介紹在國家重大工程中應用到的高性能密封材料、特種紡織增強材料、特種玻璃鋼和耐高溫燒蝕材料等高技術尖端材料。這些最新研發的材料作為材料發展中的典型代表，豐富了相關章節的教學內容，可使學生獲得深刻印象，激發學生的求知欲。
