材料科學與工程導論

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材料科學與工程導論范文第1篇

關鍵詞：卓越工程師；課程體系；培養；改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）06-0191-03

教育部于2010年6月正式啟動“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”），旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量的各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。在《國務院關于進一步促進貴州經濟社會又好又快發展的若干意見》和《貴州省工業十大振興產業規劃》中都把材料產業確定為貴州省支柱產業之一，工業總產值占全省工業總產值的37%。貴州省材料產業急需一批高質量的工程技術人才。2011年貴州大學正式啟動了“卓越工程師培養計劃”，材料科學與工程專業成為試點專業。材料科學與工程是貴州大學傳統優勢和特色專業、貴州省示范專業、國家一類特色專業、國家專業綜合改革試點專業，具有材料科學與工程一級學科博士學位和碩士學位授予權。要實現材料科學與工程卓越工程師的培養目標得通過相應的課程體系來完成，科學合理的課程體系是成功實現培養目標的主要載體，它能夠培養學生具有良好的知識、能力和素質結構。本文對材料科學與工程卓越工程師培養計劃中課程體系進行深入分析，總結了啟動卓越工程師培養計劃試點工作以來，材料科學與工程專業根據學校的辦學定位和學科特點，利用與貴州省材料產業企業緊密合作的優勢，積極開展優化專業課程體系工作。

一、材料科學與工程專業課程體系及實施的現狀

貴州大學材料科學與工程專業目前的課程體系可以概括為“通識課程+通識拓展+學科大類+專業教育+個性課程+實踐環節”的結構體系。多年來，我校材料科學與工程專業課程體系形式上發了一些變化，但多數課程都是延續了以前金屬熱處理專業的課程，理論教學內容無太大變化，知識體系相對穩定。教學方法與手段上除了增加了多媒體技術之外，理論教學過程與工程師培養尚存在差距。當前，由于高校普遍存在“重學歷、重科研、輕教學”的現象，真正走上講臺為學生授課的老師趨于高學歷、年輕化；真正有工程經驗的教授卻很少走上講臺，這很不適宜于工程師培養。而作為工科高校人才培養的重要環節方面――實踐教學環節，材料科學與工程專業實踐教學環節由校內工程訓練和校外實習組成。其中校內專題實驗是經過實踐教學改革整合為單獨的實驗課程：《材料專題實驗Ⅰ》、《材料專題實驗Ⅱ》、《材料專題實驗Ⅲ》。但多年來，由于學校的人才政策的原因，導致專業實驗師資隊伍嚴重不足，使其理論教學與實驗教學總是存在脫節的現象，且實驗內容簡單，不系統，而學生對實驗教學也不夠重視。另外，在校外實習方面，材料科學與工程專業實習也存在一些問題，一是實習經費低，不利于實習的安排；二是由于企業存在安全和保密的問題，企業不愿意接收學生到現場實習。以上原因導致學生認識實習和生產實習都形同走馬觀花，以至于學生對實際工程缺少直接接觸，對材料制備和檢測技術認識不夠深入，實習達不到應有效果。

二、卓越工程師課程體系的設置與改革

材料科學與工程導論范文第2篇

關鍵詞：材料專業;創新型本科人才培養;教學改革實踐

目前，材料科學迎來新一輪高速發展，半導體材料、結構材料、高分子材料、敏感與傳感轉換材料、納米材料、生物材料及復合材料等成為材料科學與工程科學領域研究與發展的主導方向。我國材料科學領域中長期發展規劃立足于國家重大需求，將自主創新、提高核心競爭力和增強材料科學領域持續創新能力作為戰略重點，對材料類人才培養提出了新的要求，其中創造力是最核心的要求。然而，我國高校傳統的教育模式過于重視教師的主導作用，忽視了學生批判性思維的訓練、創新精神的培養及創新能力的提高，限制了高水平創新型人才的挖掘和發展。

近年來，我校充分依托學科優勢，在材料類本科教學上不斷進行新的探索，逐步確立了“啟發創新思想、強化創新基礎、培養創新能力”的人才培養理念，建立了“四階遞進，三體并舉”的材料學科高水平創新型本科人才培養體系，實現了創新人才培養的系統性和長效性。

一、“四階遞進，三體并舉”創新型本科人才培養體系的內容與實踐“四階遞進，三體并舉”創新型本科人才培養體系是指針對不同階段學生的特點，通過創新文化氛圍建設依次遞進地幫助學生激發學習興趣、啟發創新思想、訓練實踐技能、提升創新能力，進而培養創新人才;按照培養創新型人才要求的知識結構，依托學校雄厚的師資、先進的研究平臺及高水平的科研成果，開展師資體系、課程體系、實踐體系“三體”建設，對創新型人才培養形成強有力的保障。該體系旨在推進和加強創新文化的熏陶和影響，切實落實創新人才培養目標，真正實現學生創新能力的培養和提高。

1.改革教學計劃，“四階遞進”，培養創新人才

我校針對新材料技術發展特點和趨勢，探索設立了強化數理基礎的“理科班”、與國際接軌的“國際班”和瞄準前沿方向的“納米班”，在通識教育基礎上根據培養目標和學生需求分類培養，制定專門的培養方案，完善課程間的銜接，去除陳舊重復內容，并將工藝教學內容納入自主學習平臺和創新實踐過程中。強化“理論物理”、“量子力學”等基礎課程，增加計算材料學、集成計算材料工程、材料基因組技術等材料研究新方法的內容。在保障材料學科創新型人才必需的基礎上，在教學體系中引入“四階遞進”的創新思想培養方案，解決了教學體系中涉及的知識面較窄、教學內容相對陳舊及“灌輸式”課堂教學等問題。

一是依托優質師資力量，名師導學，激發學習動力。我校材料學科目前擁有教授189人，其中包括院士5人，首屆國家級教學名師1人，國家級教學團隊1個，長江、杰青等領軍人才10人。新生入學伊始，依托材料學科教學名師、科研領軍人物的人格魅力和最新科研成果，按“一班一師”由知名學者小班授課，講授“材料科學工程導論”課程（1學分），使學生初入大學就有機會接受名師指導。通過與名師進行課堂交流，使新生感受到教師對科學的執著熱愛和鉆研精神;通過名師講授，開通“本科生課堂”與“世界一流科研工作”之間的“直通車”。同時，授課名師擔任該班大學四年的學術導師，引導學生了解專業，開闊視野，激發學習動力。通過該課程的設置，在大一階段激發學生專業興趣、引導學生確立正確學習目標。

二是依托學科國際影響力，創辦中國材料名師講壇，啟發創新思想。我校材料學科在美國的ESI檢索中始終排在全球前1%，特別是已位列第9位，在國際上有重要影響。依托學科國際影響力，2003年在教育部、科技部和國家自然科學基金委員會的支持下，我校創辦了“中國材料名師講壇”，至今已邀請65位（國外33位、國內32位院士）世界頂級材料大師來校授課（可獲1學分），為廣大學生創造聆聽大師教誨、與大師面對面交流的平臺。在此基礎上，《中國材料名師講壇（第一輯）》于2012年出版公開發行。

三是依托高水平科研平臺，開展創新活動訓練實踐技能。我校材料學科擁有強大的科研團隊、一流的科研平臺（1個國際研究機構、7個國家級研究平臺、1個國家級教學示范實驗中心）。從大二下學期到大四上學期，鼓勵學生自主聯系教授，開展課外創新活動，每年組建80個左右的創新訓練團隊，完成項目的學生可獲1學分。大學生的科研訓練項目（SRTP）全部來自學院教授的國家級、省部級科研項目。通過實踐鍛煉和檢驗，使學生接受基本的科研創造訓練，增強實踐技能，其中表現突出的學生在本科階段發表文章或申請專利。

四是依托學科最新研究成果，改革畢業設計環節，提升創新能力。學生第七學期在教授指導下開展調研，自主發現問題并提出研究方案，第八學期直接進入實驗環節。通過這一舉措，有效地延長了學生畢業設計時間，加深了學生對課題的認識，使學生畢業設計工作真正與教授的最新研究進展相結合。教授積極將自己的最新研究內容應用于本科生畢業設計，大大提高了畢業設計的水平和取得創新成果的幾率。

2.完善培養體系，“三體并舉”，提供強力保障

在教學團隊、課程體系、實踐平臺方面開展創新，通過構筑師資體系、課程體系、實踐體系“三體”建設，建立了將教師科研成果及時融入本科教學內容的有效機制，探索出將科研平臺服務于學生自主創新平臺的有效途徑，以滿足學生自主創新的需要。

一是通過團隊建設構筑優質師資體系。完善考核制度，將承擔本科生課堂教學32學時作為教授年度考核合格的必要條件，實現了教授給本科生上課率達到100%;設計了以課程或課程體系為單位，高水平科研團隊向高水平教學團隊“轉變”的戰略。以課程體系為單位組織教學團隊，開展教改研究，在崗位評聘和職稱晉升方面向優秀教學團隊傾斜。例如，材料學教學團隊（首屆北京市優秀教學團隊，2010年國家級教學團隊）充分發揮團隊中3位教學名師的帶頭作用，借鑒國家精品課程“材料科學基礎”的建設經驗，定期開展集體教學研討活動，全面提高團隊教師隊伍的教學工作水平。

二是通過課程改革豐富專業課程體系。鼓勵教師將最新科研成果納入本科生教材，與專業課教學相結合，使學生盡早接觸學科前沿，實現“以研促教”，培養學生創新精神。曲選輝教授將課題組在粉末冶金方面的最新研究成果作為“材料科學與工程導論”的重要內容，極大地激發了學生的創新興趣。每年申請到該課題組開展創新實踐的學生絡繹不絕。康永林教授在本科生課程“軋制工程學”中引入“新一代鋼的薄板坯連鑄連軋工藝”（國家“973”課題）的研究成果，并編寫出版了教材《軋制工程學》（北京市精品教材）。

三是通過平臺建設拓寬學生實踐體系。建設“材料科學基礎”等自主學習平臺（該成果獲北京市高等教育教學成果二等獎）和材料虛擬實驗室，使學生不受時間空間限制，自主學習和開展創新研究;依托國家重點實驗室等18個國家和省部級研究平臺以及46個團隊實驗室，建設了51個本科生創新實踐平臺;在實踐環節中，組織本學科特色比賽，主辦全球顯微結構攝影大賽、全國大學生金相技能大賽，提供成果展示平臺;與美國“量子設計”公司、德國“卡爾蔡司”建立聯合實驗室，在材料測試、科學研究和實驗教學方面進行合作。

3. 面向未來，“未雨綢繆”，多模式培養

創新型人才成長受到多種因素影響，科研、工程建設中不同的崗位需要不同類型的創新型人才。未來創新型人才的培養，需要不斷更新教育理念，更需要不間斷的教育實踐。為此，我校進行了多模式培養的探索。2007年，“理科實驗班”探索數理基礎對高水平創新人才成長的作用。2008年，“國際班”探索國際化視野如何促進人才成長。2010年，申請“納米材料與技術專業”并進行專業綜合改革，探索“厚基礎、大科學、融合創新”的培養模式。

各模式下的成功經驗相互借鑒，不斷凝練，共同促進，有力地推進了我校材料學科的本科教育教學改革。相關經驗對提高我國高校本科教育教學質量具有參考意義和推廣價值。

二、人才培養體系的實施效果

培養高水平創新型人才是當今時代的呼喚，“四階遞進，三體并舉”人才培養體系的構建，為進一步完善和探索高校本科生創新教育模式奠定了基礎。該體系著重解決了在材料專業創新人才培養過程中存在的四個方面的教育教學問題：傳統課程以知識講授為主，教學體系涉及的知識面較窄，內容相對陳舊，難以調動學生主動性，缺乏對于學生創新興趣、創新思想的啟發以及對創新能力的培養;缺少將教師科研成果及時融入本科教學內容的有效機制;受實驗教學資源制約，專業課實驗教學缺乏將科研平臺服務于學生自主創新的有效途徑，不能滿足學生自主創新的需要;教學設計不能充分滿足社會對材料類人才的需求，不能滿足學生多樣化的學習發展需求。

經過近十年的探索，我校實現了材料類高水平創新型人才培養的突破，對新時期材料專業高水平創新型人才培養具有重要的示范作用和推廣價值，受到其他高校和社會的好評。該成果也獲得了2014年度國家級教學成果一等獎。

1. 形成了崇尚創新的文化氛圍，培養學生創新精神

“中國材料名師講壇”已成為我國材料領域最重要的講壇之一，吸引了一些著名學者主動要求前來講學。學院累計萬余名學生聆聽了世界大師的教誨，同時還吸引了清華大學、鋼鐵研究總院等近20所高校、科研院所學生參加，達到了以世界大師為我校之大師、以科學之思想為創新之思想的目的。同時，高水平多層次的科學論壇、學術交流和科技競賽培育了崇尚創新的文化氛圍。

2.搭建了長效實踐平臺，學生創新能力得到顯著提高

5年來，本科畢業生深造率從46%提高到65%，特別是到清華大學、北京大學以及美國斯坦福大學、英國劍橋大學、德國亞琛工大等國內外著名單位深造的人數從每年80余名增加到了220余名;學生課外創新活動參與率從不到40%增加到80%以上;獲得了30個國家級和北京市級創新項目獎，其中5項獲全國“挑戰杯”獎項;本科生發表SCI論文179篇，申請專利79項。繆成亮同學獲2011年度“Charles Hatchett”獎（Nb微合金化領域國際最高獎），這是該獎項設立33年來首次由中國研究團隊獲得;王樂在Nature Materials、 Applied Physics Express等雜志上發表13篇論文，總影響因子達50.5。

3.體系應用情況良好，示范作用突出

材料科學與工程導論范文第3篇

“化學工程與工藝專業”是工科專業，是與實際生產聯系緊密的一個專業。所以我們在本科的四年的學習中，不僅要掌握化工相關的理論知識，跟要理論聯系實踐，逐漸接觸實際的工業生產過程，為將來畢業參加工作打下堅實的基礎。這次的認識實習課正是我們面向實踐的一地步，讓我們實地參觀常見機械，了解電工知識和技能，了解工件生產的基本流程。

大二的時候我們已經學習了《化工導論》和《畫法幾何與工程制圖》這兩門課，對常見的機械零件（如內外螺紋緊固件、軸、齒輪等）有了一定的了解，但僅僅是停留在書本圖片上的認知。此次去材料所的認識實習，讓我們對機械設備、機械零件有了立體的、感性的認識。

認識實習的目的是理論聯系實際，使課堂的理論教學與生產實踐中的機械設備密切結合，使學生加深理解已學過的機械設計方面的基本理論知識；在實習中初步培養學生對機件和機械的感性認識；增強學生讀懂復雜圖紙的能力；為提高學生的工程設計能力，為下一步專業課程的全面學習打下良好基礎。

二、實習內容簡述

12月14日，我們來到化院材料科學研究所，展開了約兩個小時的“認識實習”課程，王老師是我們此次課程的主講人。中山大學材料科學研究所成立于1985年，前身是國內第一所abs中試車間。主要研究方向是高分子復合材料及功能材料的應用基礎研究和新材料的開發研究；固態變相理論和實驗研究；金屬和陶瓷功能材料研究；高tc超導材料及超微粉末、非晶等新材料制備技術等。

王老師向我們介紹了金工的三大工種：機床工、鉗工和電焊工。其中對機床工、常用機床及鉗工做了詳細的解析，并親自向我們演示了車床的車削過程和鉗工用鋸的方法。我將實習筆記結合網上查找的相關資料，整理如下：

1.機床工

材料科學與工程導論范文第4篇

關鍵詞：材料科學概論;教學模式;高職

中圖分類號：G642.2 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）36-0258-02

材料與人類密切相關，是人類物質文明的重要基礎。材料、信息和能源是現代文明的三大支柱，而材料又是一切發展和進步的前提。作為當代大學生，尤其是材料專業的大學生，有必要對生活中出現的各種材料有所了解、熟悉，拓寬專業及相關專業的知識面，《材料科學概論》就是在此背景下開設的一門課程。該課程是我院材料工程系冶金、熱處理和質檢三個專業開設的一門材料類理論限選課，授課時間集中在第三學期，內容包含廣泛，有金屬材料、陶瓷材料、有機高分子材料、復合材料和新型材料（納米材料、智能材料、超導材料、生物材料、非晶態合金、形狀記憶材料）等，大綱要求盡量讓學生對各種材料有一個廣泛的系統認識，為后續的專業課學習打下一定的相關理論知識基礎。結合我系教師和學生的實際情況，對《材料科學概論》的課程教學模式進行了教學內容、教學方法、教學手段和考評機制等多方面的積極探索，取得了一定的成績，并提出了一些建議。

一、調整教學內容

目前國內關于各種材料概論的教材有數十種，針對高職院校學生的學習特點和教材的難易程度，對教材進行了篩選，選定了王主編的《材料科學與工程導論》（機械工業出版社出版的普通高等教育規劃教材）作為教學用書。全書共有十章，主要講授了人類四大基礎材料（金屬材料、陶瓷材料、有機高分子材料、復合材料）的基本理論知識，并對一些傳統的以及近年來新型的熱點材料（納米材料、智能材料、超導材料、生物材料、非晶態合金、形狀記憶材料）進行了重點介紹，通過對材料的特點、用途和發展前景的闡述，激發了學生對材料專業的興趣。

根據大綱要求，本課程學時安排為32學時。對于教材中的任何一種材料，都可以是一門專業，在32學時內不可能讓學生全部詳細地掌握各種材料，如果教師一味地追求教學進度，肯定會導致教學效果受到嚴重影響[1]。教師應當仔細分析教材，根據教學計劃的安排，及時調整授課內容，對章節內容進行篩選優化。材料系所有專業學生在第二學期均開設了一門《工程材料》課程，學生對金屬材料的知識已經基本掌握，對《材料科學概論》課程內容進行調整，剔除金屬材料章節，重點講授陶瓷材料、有機高分子材料和復合材料三部分，新型材料主要以生活中的實物實例輔助講授，非重點章節要求學生自主學習。

二、豐富教學方法

《材料科學概論》由于內容的多樣性和復雜性，要求學生記憶的知識點非常多，尤其是遇到一些抽象的內容，學生更提不起學習興趣，如何引導學生對所學知識產生興趣是非常重要的。

首先，改變傳統的“填鴨式”教學，使學生覺得上課是一件有趣的事。在教學中，教師可以適當增加教學互動環節，讓學生的思維活動起來，腦子運轉起來，加強師生間的直接溝通。比如非重點章節可以要求學生課后去搜集資料，做一個相關內容的PPT，在課堂上由學生進行講解，其他學生對不懂的地方或有不同見解的地方進行提問、討論，師生共同去解決問題。

其次，教師也可以將近年在材料方面與課本內容相關的科研、專利或課題成果引入課堂中，讓學生對“神秘的”研究有一個感性結合理性的認識，比如在講授無機非金屬材料時，結合當前的熱點，把“一種對燒結溫度敏感的鈦酸鉍基無鉛介電陶瓷材料”的新專利引入到教學中，讓學生在學習功能陶瓷材料基本理論的同時，對相關的最前沿的技術有所了解，拓展學生的知識面[2]。

再者，課堂上教師可以運用幽默的語言和動作來描述講解的內容，讓學生在輕松歡樂的氛圍下學習，減輕學習壓力，增加學習興趣。

三、優化教學手段

傳統的黑板教學已經不再適應現代教學（尤其對于工科生），教師應當積極地去探索新的科學的教學手段。教學手段應當充分發揮為教學服務的特點，不應拘泥于一種手段，只要能提高教學效果都應當主動嘗試。多媒體是現代教學中非常重要的一種輔助工具，教師應充分發揮其優勢，將文字內容結合圖片、動畫、視頻等資源，充分調動學生的好奇心，激發學生的學習興趣，讓學生變被動、厭學為主動、想學。在使用多媒體輔助教學時要注意，教師不能一味地依賴PPT來完成教學任務，PPT的教學相較板書而言，其速度快得多，適當地結合板書，使學生在PPT學習過程中更容易做好筆記并記住知識點。其次，教師對于每堂課PPT的內容應當把握適當，內容如果太多，教師不但講得吃力，而且學生吸收也困難;內容如果太少，對于32學時的內容而言，授課進度會受到極大的拖延[3]。結合學生的學習能力，上課內容的深淺程度，把握好每堂課的量，根據經驗，最好控制在25～30頁。

每節大課的最后十分鐘留給學生進行討論，對本次課的內容進行交流，查漏補缺;也可以給學生布置預習任務，為下節課的學習作好準備。

四、完善考評機制

傳統的期末閉卷考試“一卷定高低”的考核形式已經不再合適，教師應當結合學生平時的各方面表現來評價一個學生的成績。我院結合學生的實際情況，實行了“6+4”評分機制，期末卷面成績占總評分的60%，平時成績占總評分的40%，其中平時成績可以根據學習內容的差異和教師的靈活掌控調整比例。比如在本門課中，授課教師采取了多種不同的考核方式進行評分：平時作業、考勤情況、堂內測驗、回答問題、分組討論、課堂紀律表現、筆記記錄情況等，通過這些評分，了解學生的學習態度、學習興趣、學習能力和知識掌握情況，根據學生的真實表現，加分、扣分，不偏不倚，讓學生獲得一個真實的平時成績。學生在期末考試前獲得自己的平時成績，針對期末目標，及格抑或高分，做出相符的復習方案。

五、結語

通過近幾年對《材料科學概論》的教學內容、教學方法、教學手段和考評機制等方面教學模式的探索，教師積累了一定的經驗，學生在新知識獲取上也更加輕松。在取得一定成績的同時，我們也應當注意，在實踐中發現仍有一小部分學生在本門課的學習中非常吃力，究其原因，很大程度上因為他們是文科生，這類學生物理、化學基礎差，有些甚至沒學過，在碰到無機非金屬材料和有機高分子材料時完全摸不到方向，最基本的概念諸如“化學鍵”、“官能團”等都沒聽說過。作為理論限選課，主要目的是讓本專業學生學習與專業相關的前沿科學技術知識，但32學時的課時安排不允許教師花太多時間在講解基本概念上，建議學院在招收材料專業學生時盡可能以理科生為主。伴隨著新材料的不斷涌現，知識的更新換代也異常迅速，新的教學問題也會不斷呈現，只有教師緊跟時展、及時更新知識、調整教學模式，才能在傳授知識的道路上立于“不敗之地”。

參考文獻：

[1]劉豐收，王嬰，申東升.高分子材料課程教學改革與實踐[J].廣東化工，2011，38（1）：222-223.

材料科學與工程導論范文第5篇

[關鍵詞]表面工程技術；研究生課程；教學方法

[中圖分類號]G643[文獻標識碼]A[文章編號]10054634（2016）05004403

0引言

表面工程是指對機械零件表面進行涂覆、改性或復合處理，以改變零件表面的形態、化學成分、組織結構和應力狀態，并獲得所需特殊表面性能的系統工程。表面工程技術的最大優勢是能夠制備出優于零件本體材料性能的表面滲層/鍍層/涂層等改性層，賦予零件更好的耐磨、耐蝕、抗疲勞、耐高溫等性能[1]，已成為現代科學研究高新技術發展和機械工程應用中新材料制備的關鍵技術之一。

目前，表面工程技術已經成為一門獨立的技術和研究領域，世界上各高校均開設相關表面工程類的學科或方向，如英國伯明翰大學冶金與材料學院設有表面工程方向、美國凱斯西儲大學工程學院等設有表面工程方向、加拿大阿爾伯塔大學化學與材料工程系設有表面科學與工程方向等等。國內已有大連理工大學開設材料表面工程專業，南昌航空大學開設的材料表面與界面工程專業，這些專業為學校自主開設的專業，為材料科學與工程專業下的二級學科。其它工科類院校雖然沒有設立專門的學科專業，但一般均開設有相應的研究方向，如材料表面工程、材料表面改性等。

隨著我國科教興國、人才儲備等戰略的提出，以及家庭對教育重要性的認識提高逐步，我國各大高校的規模不斷擴大，研究生招生的數量也不斷增加，如何保證研究生培養質量，對各大高校提出了更高的要求[2]。

1中美大學新生教育內容的比較分析對材料表面工程專業或表面工程方向的學生來說，目前市面上見到的相關書籍或教材主要有徐濱士等編著的《材料表面工程》、趙文軫等編著的《材料表面工程導論》以及王振廷等編著的《材料表面工程技術》等。以趙文軫等編著的《材料表面工程導論》為例，該教材首先從理論上論述了固體表面的晶體構造、理化特點以及表面強度等問題，然后就表面工程中10個大類表面技術的原理、工藝特點、應用領域進行了論證和說明，最后介紹了表面工程中常用的一些分析和測試方法。盡管教材突出了先進性，但其中理論性的內容相對較多，應用方面的內容較少，一些新興的復合技術等未能涉及[3]。目前大多數高校的教師對材料表面工程類課程的講解均是以這些教材為藍本，這對注重基礎、課時充足的本科生教學是比較合適的。研究生與本科生相比，是一個特殊的學生群體，學生自身的理解能力進一步增強，且研究生教學學時比本科課時少，往往少于32學時，一般為24學時甚至16學時，因此，如果采取和本科生同樣的教學方式，一方面講解的內容難以取舍和完成。另一方面難以調動學生的積極性，往往教學效果一般[4]。

2適合研究生的新型講授思路和方法探討

研究生課程培養目標：通過課堂教學，使學生了解表面工程的相關理論，掌握表面工程技術的工藝方法，為將來從事材料科學與工程方面的生產、管理及研究奠定基礎。培養要求：通過本課程的學習，使學生能夠了解目前主流表面工程技術的基本原理，掌握典型表面工程技術的制備方法和工藝過程，掌握材料成分、組織結構及性能的測試分析和評價方法，具有獲取表面工程技術新知識和運用新知識的能力，將來能夠解決材料領域生產及研發過程中遇到的實際問題[5，6]。

基于筆者多年對材料表面工程類課程的學習和筆者對《材料表面工程導論》《功能薄膜等離子體輔助加工技術》和《材料合成與制備方法》等研究生課程的教學實踐，根據表面工程學科“綜合、復合、交叉、系統”的特色，經認真歸納總結和分析，提出了《材料表面工程技術》研究生課程講授的結構體系：由傳統制備技術到現代制備技術，由固態制備技術到氣態（真空）制備技術，由污染環境型技術到環境友好型技術，由單一制備技術到復合制備技術，采用逐步過渡、逐層推進的方式進行講授。以1門24學時的《材料表面工程技術》研究生課程為例，應該采用的典型教學框架為：基礎知識部分4學時，典型專項技術部分16學時，新型復合技術部分4學時，如圖1所示。具體講授方法如下。

課程的第一部分應利用4個學時進行基礎知識方面的介紹，包括表面工程技術的意義及發展歷程，在這一部分，要首先介紹表面工程技術出現的背景和現實意義，回顧整個技術的發展歷程，以及標志性的歷史事件，以激發學生的學習興趣，為進一步學習各種專項技術奠定理論基礎。

課程的第二部分利用16學時重點對典型的專項技術進行介紹，主要是基于表面工程技術的發展進步和各類專項技術之間的關系，由傳統制備技術到現代制備技術，即先講授熱擴滲技術（包括滲氮、滲碳、滲金屬、熱浸鍍等），再講授高能束技術（包括離子束技術、電子束技術、激光束技術等），最后介紹沉積技術（包括噴涂、蒸發鍍、濺射鍍等），各類專項技術之間內在的邏輯聯系是改性層與基體之間的結合狀態由冶金結合到機械結合逐漸過渡，如圖2所示。

各類專項技術的講授方法是由固態制備技術到氣態（真空）制備技術，由污染環境型技術到環境友好型技術。以熱擴滲技術的講授為例，該部分內容可分兩個層次進行講解，第一部分講授熱擴滲非金屬元素（包括氮、碳、硼、硅等），由固體熱擴滲（固體滲碳），接著講授液體熱擴滲（鹽浴滲氮），再講授氣體熱擴滲（氣體滲氮、滲碳）、真空熱擴滲（真空滲氮、真空滲碳、等離子滲氮等），最后講授該類技術的最新發展（活化屏等離子體滲氮、滲碳）；第二部分講授熱擴滲金屬元素（包括鋅、鋁、鉻、鈦等），這部分亦是先講授液體熱擴滲技術，再講授氣體（真空）熱擴滲技術。

以上這些工藝技術主要通過“滲進去”和“長出來”兩種工藝過程實現，使材料表面組織發生相變（化學反應），進而使材料表面具備新的力學性能（硬度、抗疲勞等）或功能性（熱、電、磁等性能），達到材料表面改性的目的。因此，在具體講授某一種技術時，可以采用案例式教學結合生產實踐[5，6]，首先向學生介紹該技術的工藝過程，明確該工藝過程實現的是材料的“滲進去”還是“長出來”，接著讓學生認識到該工藝過程是否是材料表面組織發生相變，發生什么相變，然后讓學生理解發生相變的原因，最后向學生介紹這種技術特點及其應用。

以熱擴滲技術為例，在講授氣體滲碳時，可以汽車齒輪滲碳為案例，借助多媒體軟件（PowerPoint和視頻）進行講解。首先向學生介紹該技術的工藝過程：即滲碳工藝制定―齒輪預處理―裝爐―升溫―通入含碳介質―保溫―降溫―出爐。在講授過程中要重點強調工藝制度的制定，包括齒輪熱處理工藝的制定和滲碳工藝的制定。而預處理的過程包括齒輪的淬火和回火以及裝爐前的除油、除垢。通過講解，使學生認識到：（1）該工藝過程實現的是碳元素的滲入；（2）由于碳元素的擴散滲入，在齒輪的表面與鐵元素發生化學反應，形成鐵的碳化物，由于表面碳化物的生成，在齒輪表面由表及里形成了典型的ε-Fe3Cε-Fe3C+α-Feα-Fe梯度組織；（3）表面組織的改變，使齒輪表面的硬度、耐磨性和疲勞強度顯著提高，實現汽車齒輪的改性。其中在（2）的介紹中，向學生重點強調在碳元素在擴散過程中，碳濃度的變化規律，然后結合Fe-C相圖，分析擴散過程中可能生成的新化合物相。這樣，在整個技術講授過程中既有理論又有實踐，兩者協同統一，達到良好的教學效果。

鑒于表面工程新的發展趨勢以及復合表面工程技術的優越性，在各類專項技術講授完畢后，在課程的第三部分利用4學時講授一些新型復合表面工程技術，如熱擴滲和氣相沉積薄膜復合、離子注入和磁控濺射鍍膜復合、微弧氧化和強流脈沖電子束復合、等離子噴涂和激光氮化結合等。

以上是以24學時為例進行說明的，如果講授學時少于或多于24學時，教師只需要對上述各個部分、各個層次內容的學時作相應的調整即可。

3結束語

針對研究生教學對象和教學課時的特殊性，根據筆者多年學習和講授經驗，設計出更適合表面工程類研究生接受和學習的新型講授體系、思路和和方法，經筆者及相關教師的教學實踐證明，教學效果良好，受到學生的普遍歡迎，值得推廣應用。

參考文獻

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Discussion on a new teaching method for graduate course of material

surface engineering technology

Liu Ruiliang1，Yan Mufu2，Qiao Yingjie1

（1. Key Laboratory of Superlight Material and Surface Technology of Ministry of Education，College of Material Science

and Chemical Engineering，Harbin Engineering University， Harbin，Heilongjiang 150001，China；

2. National Key Laboratory for Precision Hot Processing of Metals，School of Materials

Science and Engineering，Harbin Institute of Technology，Harbin，Heilongjiang 150001，China）