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材料科学和工程专业核心课程群建设探究
曾冬梅,陈飞,冯文然,张婷,邹敏敏,万汉城
（北京石油化工学院,北京102617）
摘 要：材料科学与工程专业核心课程群采用“材料科学四面体”的研究分析方法,构建专业核心课程群.按照“厚基础、宽口径”的教学指导思想,合理的进行课程整合与合并,循序渐进地构建专业知识群.设置《材料科学基础》、《材料性能学》、《材料研究方法》、《材料制备与加工》和《金属学与热处理》五门课程作为材料科学与工程专业核心课程群.专业核心课程群之间紧密衔接、相互支撑、有序融合,充分体现了材料科学与工程专业中材料设计分析能力培养的过程.
关键词：材料科学与工程；核心课程群；材料科学四面体
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）04-0185-02
一、引言
中国正处于经济转型时期,产业结构转型必然带来人才资源需求结构和技术结构的变化.新材料是新能源、信息技术等战略新兴产业的先导,也是改造传统产业的基础与支撑.近几年来,全国材料类专业每年培养的高校毕业生的数量也在急剧增加,为了让毕业生在大材料宽泛的研究领域中突出特色培养方向,凸显不同学校学生的专业能力,进行培养方案修订,深入展开核心课程群建设,无疑是一条对学生进行素质教育的捷径.同时,在教学资源有限的现实条件下,高校推行本科专业核心课程教学制度,实施本科专业核心课程质量考核,也是有效提高教学质量、切合学生与社会需要的可行策略.
所谓专业核心课程,指充分体现该专业的专业属性,鲜明体现该专业的学科特点,集中显示该专业存在价值的课程.专业核心课程的设置和教学效果的品质,对学生毕业后能否可持续发展影响深远.
北京石油化工学院材料科学与工程专业为确保教育教学质量、造就高素质的学科专业人才,根据材料科学与工程专业的培养目标和质量标准,充分考虑课程间知识的融通和衔接,在确保学生有扎实的基础和科学的知识结构的基础上,对学科专业基础课程体系进行了大胆整合,着手核心课程群的建设.
二、材料科学与工程专业核心课程的设置
北京石油化工学院材料科学与工程专业学生主要从事金属材料与表面工程、功能材料、复合材料相关的材料应用、材料制备工艺与设备的研究设计、材料科研和生产管理等行业的工作.专业核心课程主要是根据人才的市场需求,培养学生的专业核心竞争力,学生通过此类课程的学习,掌握走向社会所必需的素质与能力.在与多名专家共同讨论的基础上,我们发现,专业核心课程不能太多,多了就起不到核心课程的作用了.在专业核心课程建设的标准上,只能选取最能代表专业的课程.因此,材料科学与工程专业选择《材料科学基础》、《材料性能学》、《材料研究方法》、《材料制备与加工》和《金属学与热处理》这五门课程作为我们的专业核心课程群.
三、材料科学与工程专业核心课程群建设的特点
(一)以材料科学四面体为模型,构建专业核心课程群
材料科学与工程是研究材料的制备或加工工艺、材料的微观结构与材料宏观性能三者之间相互关系的科学.强调材料的共性、材料之间的内在联系和相互借鉴,以及材料的结构—性能—制备—使用效能四要素之间的协调配合.
“材料科学四面体”是研究材料的基本方法与思路,材料科学与工程专业核心课程群即采用“材料科学四面体”的研究分析方法,构建专业核心课程群.专业核心课程群以《材料科学基础》作为主线,掌握金属材料的结构和组成（金属学与热处理）、材料特征（材料研究方法）、材料性质（材料性能学）与材料制备流程（材料合成与制备）四个元素之间的联系.五门核心课程的教学内容,既相互衔接、循序渐进,又各有侧重、特点突出.根据材料科学四面体设置专业核心课程群,便于学生学习材料共性规律,掌握有关材料及其关系构成的材料学科共同基础知识.
（二）按照“厚基础、宽口径”的教学指导思想,合理的进行课程整合与合并
自2009年设置材料科学与工程专业以来,“金属材料学”和“金属热处理原理”作为两门骨干课分别开设.《金属材料学》课程担负介绍典型工程材料的任务,《金属热处理原理》解决了材料性能的微观组织与其合金化及热处理工艺的相关规律.两门课程在教学内容上相互交叠,涉及知识面广,也比较抽象.按照“厚基础、宽口径”的教学指导思想,淡化专业界限,培养通用人才的教学理念.“金属学原理”和“金属热处理原理”两门课合二为一,变为“金属学与热处理原理”课.在教学过程中,为加强基础、淡化专业,将陈旧或不常用的内容进行删减,本着学以致用的目标,在保持经典理论的同时,将新材料领域的新技术和新工艺、研究动态、应用状况等前沿知识及时融入教学内容中,保持超前的教学内容,使学生的知识面变宽,激发创新意识.
《材料性能学》是综合和优化了《材料力学性能》、《材料物理性能》和《材料腐蚀与防护》等课程中的相关内容而形成的新课程.根据材料相关行业发展需求进行教学知识体系的改革,目前材料科学发展的趋势是新型功能材料、新能源材料、环境友好材料的研究与开发,《材料性能学》课程针对材料发展的总体趋势和行业需求,系统介绍了材料的常规力学性能、材料的变形、材料的断裂及材料的疲劳、热学、电学、磁学、光学性能的基本参数及物理本质.鼓励教师把科研项目涉及核心课程相关的基础原理理论引入课堂教学,帮助学生树立完整、基本的知识观念,最大限度地拓展学生的知识结构,培养高层次应用型专业人才.
（三）按照层次,循序渐进地构建专业知识群
第一阶段（层次）：通过学习《材料科学与基础》课程,使学生掌握有关晶体材料的结构、显微组织结构与物理、机械性能的基本概念、基本理论和基本研究方法,为学习后续专业课程及从事材料设计、改性、加工、应用奠定基础,初步了解专业,培养专业兴趣,掌握晶体结构、晶体缺陷、扩散、凝固、材料的形变和再结晶、相图等知识点.
第二阶段（层次）：通过学习《材料性能学》、《材料研究方法》和《金属学与热处理原理》课程,接触专业基础理论,树立专业志向.掌握力学、热学、磁学、电学、光学等材料性能学知识点；掌握X射线衍射、电子衍射、光谱等现代仪器分析技术的基本原理及方法；掌握结晶、铁素体、奥氏体、二次渗碳体、共析渗碳体、固溶体强化、再结晶、扩散、奥氏体化、碳钢回火转变等金属学知识点.
第三阶段（层次）：《材料制备与加工》系统学习金属材料的基本理论、基本方法及相关的基本实验技能,了解金属材料工程与技术的发展趋势.掌握铸造、压力加工、焊接、功能陶瓷粉体先进合成方法、薄膜的制备方法、单晶等材料的制备方法与工艺知识点.
四、专业核心课程考核
每周布置和收交作业,每次课后布置两道左右的作业题,并留一道思考和讨论题.作业成绩占本课程总成绩的10%,如果5次作业不交,作业成绩为0.考核分阶段测验和期末考试,其中阶段测验有两次,每次阶段测验50分钟,各占本课程总成绩的20％；期末考试占本课程总成绩的50％.
五、结语
构建专业核心课程群有利于培养高素质的复合型应用性人才.通过课程设置来引导学生建立复合型的知识结构,以适应就业市场的需求.构建专业核心课程群是学生人生发展的需要,是实现“教师中心向学生中心转移”的需要,是现代“以学生为中心”的教育理念的根本体现.
材料科学与工程专业按照“准确定位、注重内涵、突出优势、强化特色”的原则开展专业综合改革,通过自主设计建设方案、推进培养模式等专业发展重要环节,在专业核心课程群建设开展研究和实践,并取得了示范性教育教学成果.
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