材料工程论文范例

一、培养学生学习兴趣，提高学生学习主观能动性

相比材料力学课程的枯燥而言，理论力学可以说是土木工程专业力学系统相对简单的课程，是入门课程，而且它和大学以前学过的物理、数学结合得较紧密，学生学习起来会感到轻松一些。而材料力学则将学生带入一个全新的世界，这个世界如果能让学生感到精彩，他们就会学得不亦乐乎;若这个世界让学生觉得乏味，他们就会自暴自弃。因此如何培养学生的学习兴趣，使他们主动去学习就显得非常重要。一般土木工程专业的学生在大一已学过土木工程概论，但在教学过程中发现，许多学生仍对土木工程专业的内涵比较模糊，对材料力学在土木工程力学“家族”中的地位也不甚明了。因此，在教学过程中对绪论这部分内容必须给予重视。然而一些教师不注重绪论的讲解，仅作一些简单的介绍，甚至一笔带过直入正题;学生则更是不重视。笔者认为这种态度是不正确的，将严重影响该课程的后续学习。笔者在绪论部分的教学中，除了介绍课程的基本信息、目的要求、主要内容外，还特别向学生介绍了课程知识的应用前景和学习方法。应用前景包括该课程与后续结构力学、混凝土、钢结构等课程的关系，该课程知识在建筑结构、混凝土设计等专业课程，以及土木工程二级学科中的应用情况等。学习方法包括如弄清基本概念———思考、观察、读书、实验，注重知识获取过程———公式推导，认真完成作业———理解、体会、举一反三等。最后向学生推荐一些经典书籍和学习网站，供其课外阅读所用。

二、优化课程，推进教学内容与教学方法的改革

当今时代的发展，要求高层次工程技术人员必须具备坚实的力学理论基础。材料力学是力学理论体系的重要环节，在帮助学生明确工程概念、解决实际问题方面，发挥着夯实基础和启蒙引导的作用。随着高等教育的改革和发展，教育体制和课程设置以及学时分配都发生了重大变化，教学中往往出现教学课时不断被压缩、教学方法单调陈旧、实验课程不受重视、实践教学机会较少等问题。要解决这些问题，教学改革显得刻不容缓。

(一)整合教学内容，力求主次分明

材料力学课程内容涉及范围较广，有固体力学、材料学、电磁学等诸多学科，因此，教学内容必须主次分明，要抓住课程主线和重点，同时也要紧密联系土木工程专业，做到有的放矢，使学生在有限的时间里学到最需要的知识。传统材料力学教材的内容体系一般为“拉压→扭转→弯曲→组合变形”，其规律是由简到繁、由易到难，这种教学次序较为经典，但也存在教学起点低、内容重复多、课时量大等缺点。因此在教学过程中，首先应立足于土木的房建结构，对其各个部位进行受力分析，引导学生将这些构件简化为力学模型，然后再思考这些模型的共性，对其应力、应变情况进行集中分析比较。比如框架结构的柱，除了受压以外，还受什么作用?设计柱的时候，长细比对其有什么影响?柱的截面形状到底选哪一种才好?又比如阳台和雨棚，除了弯曲之外，还受什么作用?如何去改善它们的受力状态?在教学过程中遵循归纳—演绎的模式，始终抓住“外力—内力—应力—变形”的主线，以“内力图—应力状态—强度理论”为具体内容，强化知识的贯通与渗透，引导学生从本质上理解各种基本变形的内在联系。在具体的教学内容上，重点学习拉压、扭转、弯曲和组合变形，而对超静定、压杆稳定等问题可作适当的简化。还可结合教师的科研成果，对相关知识进行适当拓展和延伸。

(二)教学方法与手段多样化，力求教学模式的创新

一、课程改革的理念与目标

借本课程增加材料成型技术这一紧密联系生产实际课程内容的契机，改变以往重理论、轻实际的做法，在教学内容、方法及考核方式等方面树立并体现出“突出应用、培养工程能力”的教学理念。在新的教学理念指导下，培养学生正确选材及制定合理的加工工艺的工程应用能力为目的的指导方针，在教材选编、教学内容、方法等诸多方面进行深入地研究和探索。通过本课程的学习，使我校机械和近机械类专业的学生理解工程领域对材料的主要性能的要求、各大类材料的主要特征和各种热成型方法的特点，明确各类材料的相变规律及其组织-性能间的关系及材料加工工艺对组织的影响规律，掌握常用材料的组织、性能及处理工艺特点，最终能够对具体的零件结合具体工况做出正确、科学、合理的选材并确定出正确的加工工艺路线。为我校机类和类机类专业培养工程应用型人才提供必需、充分、有用的工程材料及其成型技术的基础知识和工程应用能力，使他们获得优秀的科学选材、用材和合理安排热、冷工艺路线的能力。

二、合理整合教学内容，构建新的课程知识体系

为使所授机类及近机类专业学生全面了解熟悉铸造、锻造及焊接等热加工工艺，增加“材料成型技术”部分。该部分涉及内容多，而新设置的工程材料及其成型技术课程与工程材料课程相比，课时仅增加8学时，这样必须压缩《工程材料》部分的内容与课时。我们遵循新的教学理念，合理地优化、缩减了《工程材料》偏理论部分的内容，淡化与核心内容关系不大的内容，强化基础理论。如：在“材料的力学性能”部分，删除材料的物理性能等内容；在“金属晶体结构”部分，删除立方晶系的晶面和晶向的表示方法等内容；在“合金结构钢”部分，删除微合金非调质钢、易切削钢及低淬透性钢。对白口铸铁的结晶过程及钢的表面淬火与化学热处理等内容仅作简单介绍。把金属的塑性加工部分合并到材料成型技术中的锻造部分；把典型工件的选材及工程材料的应用合并到零件失效、毛坯分析与材料选择部分。同时，丰富与后续课程、毕业设计及工程应用密切相关的内容，如铁碳合金相图、钢的热处理原理和工艺、钢的分类编号及用途等，增强学生对这些内容重点与难点问题的理解和掌握，夯实工程材料理论基础。为了培养学生的工程应用能力，使课程内容与工程实践相结合，挖掘平时在实际生产中的相关案例，通过与企业广泛联系，从中获得大量生产中的案例。如在“零件失效、毛坯分析与材料选择”一章，把从企业收集的案例，经过整理、分析后加入教材中。结合生产中的具体零件，在分析零件的工作条件、失效形式及对零件性能要求的基础上进行选材，制定加工工艺路线。这对培养学生工程应用能力大有益处，为他们将来从事机械行业的生产加工，打下了良好的基础。课程始终贯穿材料的成分-组织-工艺-性能之间的关系这条主线。以性能为起点，分部讲授成分、组织和工艺对性能的影响，最后通过学习铁碳合金相图和过冷奥氏体冷却曲线，综合讲解成分、组织、工艺与性能间的关系,让学生牢固掌握“材料的性能取决于其成分、组织和工艺”的观点，这样就变分散为集中,变模糊为清晰,以利于学生建立完整体系的概念,保证了教学内容的基础性和系统性。据此，将课程内容分为工程材料基础理论、常用工程材料、工程材料成型技术基础和工程材料的应用及成形工艺的选择四大模块,实行模块化教学、突出材料的工程应用,并对各模块的内容做了精心挑选与合理调整。

三、综合运用多元化教学方法和手段，提高教学效果

在课堂教学中，为使学生能够在听课过程中主动思考，紧紧跟上教师的讲课思路，采用案例法、启发式、问题授课法、研究式与讨论式等教学方法及这些方法的组合。如讲授加工硬化这一重要概念和内容时，先在课堂上用举例法演示用手弯曲铁丝感到发热和越来越硬的现象，用问题授课法提出产生该现象原因这一本质问题，接着揭示变形中其材料内部的组织结构的变化，然后让学生分析由此带来哪些性能的变化，以此解释加工硬化的成因。多种教学方法的应用，有效地激发了学生对本门课程的学习兴趣，提高了学习的自觉性和主动性。提出并初步实施了工程材料及其成型技术课程的一种新的教学方法-关键词教学法。针对工程材料及其成型技术课程内容庞杂,概念繁多且课时短的特点，提出了关键词教学法。从基本概念、章节以至全课程中提炼关键词，并将它们有机地结合，将零散的知识结构化，形成关键词网络（图），构建出课程的基石和框架。初步的教学实践证明，这种方法有利于学生理解记忆，对提升他们的提炼、概括等学习思维能力大有益处。在教学手段上，课堂教学板书讲授与多媒体演示并重，在便于学生理解记忆的基础上，构建出图文并茂、声情融会、动静结合的教学环境。如用板书法讲解相图中的杠杆定律、二元合金相图与Fe-Fe3C相图的结晶过程等内容，可以充分展现逻辑思维全过程。晶体结构、缺陷和结晶过程等应用多媒体技术，可以充分展示三维立体的晶体结构特征与缺陷形貌及形成机理，动画演示由液态到固态的结晶过程，增加了可视性与趣味性。

四、改革实验教学的内容与手段，培养学生的工程应用能力和创新能力

1采购及项目采购管理

1.1采购的本质

采购的本质是资源从供应者转移到用户手中的过程。在这个过程中，包括两个方面的内容转移，首先是资源的所有权的转移，其次是资源的实体的转移。前者是商流，后者是物流。采购过程就是这两者的完整结合，缺一不可。采购是一种经济行为，企业要追求采购经济效益的最大化，就要使用科学的采购方法，不断的降低采购成本，以最少的成本去获取最大的效益。

1.2项目采购管理

项目采购管理是整个企业供应链中的重要环节，项目采购管理的好坏直接关系到企业的效益，甚至是企业未来的发展。有效的采购管理可以保证工程建设质量，提高业主的满意度，提升企业的市场竞争力。项目采购管理是指通过科学的管理方式，在正确的时间，以合适的价格购买良好质量的原材料、服务和设备。它包括采购需求确定、采购方式选择、采购合同签订、财务结算及采购验收等的整个采购过程的计划、组织、指挥和协调的管理活动，有效的采购管理可以为大多数现代企业做出显著贡献。

2材料采购管理中存在的问题及对策

随着市场竞争的日趋激烈，材料采购管理在工程项目中的作用正明显增强。材料采购管理的主要作用如下：首先，材料采购管理对于材料供应和质量有保障作用；其次，它对于材料成本起着控制作用，在总成本控制中具有举足轻重的作用；最后，选择成本低性能优的材料是采购管理的重要目标，尝试物美价廉的新材料是有效降低成本的方法。因此，材料采购管理能促进新型材料的开发应用。

1改性沥青的主要种类

（1）SBR类。添加合成胶、天然胶的改性沥青。如天然橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、异戊二烯、乙丙橡胶等，还有硅橡胶、氟橡胶（I限），以及废旧的汽车轮胎等。

（2）SBS类。各种类型的嵌段共聚物。

（3）热塑性树脂类。包括热塑性类树脂。

（4）物理法改性沥青。掺加各种纤维、格栅、土工布等改性沥青。

2改性沥青材料的特点

2．1抗水损害能力以及粘结力

1土木工程材料课程特点

1)涵盖内容繁多、逻辑关系较差。本课程学习内容涵盖了无机材料、有机材料和复合材料等研究领域，包括了各类材料组成、性能及其影响因素、技术要求以及质量检测和控制等等;各类材料性能各异且用途不同，因此各章之间联系较少，导致逻辑关系不强。2)内容叙述性较强。教材内容涉及到与各类材料、工程密切相关的试验资料、实践经验和技术标准，偏重于叙述性，基本概念多、经验性的内容多，因此学生极易感觉到杂、乱、枯燥乏味，甚至产生厌学心理，影响学习效果。本课程具有很强的理论性和实践性，除了应抓住重点学好理论知识以外，还应重视实践环节，为此，本课程开设有多个学时的实验课，旨在通过动手实践，加深和巩固对理论知识的理解，培养学生对土木工程材料的检测技能。

2土木工程材料实验教学的传统模式

大量调研表明，多数高校土木工程材料实验的教学模式表现为“灌输式”，实验性质基本为验证类，综合类、设计类和研究类实验较少，具体表现如下:1)开展形式:多以分组。高校本科学生基数较大，实验教学多为分组进行。2)指导模式:授课教师的讲解和演示。每个实验小组的人数较多，学生通过演示实验观察实验过程，了解实验的基本操作流程。3)实验项目:根据实验教学大纲确定。一般只限于教材中规定的特定实验，其中验证类实验所占比例过大，而设计类和启发类实验相对较少;且考虑到实验学时的设置，实验过程较复杂、耗时较长且耗资较大的实验，实验教学尽量不涉及。4)实验教材:实验教师根据实验教学大纲编写实验指导书。实验过程中，学生根据指导书的实验目的、实验方法、实验要求、所用仪器设备进行相关实验即可。5)实验报告:近似或者雷同。不同层次的学生所做的实验项目相同，做相同的实验，得到近似的实验结果，一组或一个班写出基本相同的实验报告，不能充分调动学生的学习兴趣和积极性。

3“塔式”实验教学模式

基于兄弟院校土木工程专业实验教学改革的成功经验，结合现有实验室的条件，遵循层次化、模块化的指导思想，对土木工程材料实验教学模式进行改革探索，分三阶段逐步提升的“塔式”方式:基础设计阶段、对比分析阶段与后期处理阶段。1)基础设计阶段:将一个行政班的学生分组后，要求其根据与本次实验项目相关的多种工程材料进行实验设计，且将设计方案在实验之前上交给实验教师审批，待审批合格后方可安排实验。这一阶段可以让学生根据实验目的，自行设计实验，使学生由被动变为主动，培养学生自主探究的能力;2)对比分析阶段:同一批次实验结束后，实验教师组织学生分别汇报实验设计方案与实验现象、结果，要求学生分析不同小组的结果并找到原因，可以增强学生分析问题和解决问题的能力;3)后期处理阶段:待同一个实验项目全部结束后，实验教师将本年度所有批次的实验方案与结果公布后，要求每个同学对本项目进行总结，并以此作为实验部分的考核。下面以“胶凝材料(水泥)的基本性质”为例，详细说明一下“塔式”教学模式。1)根据理论课进程，实验室要及时备好不同标号的水泥。实验教师通知学生进行实验方案设计，学生根据实验目的，每个小组选用不同胶凝材料设计方案。根据已经审核的实验方案与实验指导书，严格按照实验操作逐步完成水泥细度、水泥标准稠度用水量、水泥凝结时间、水泥安定性与水泥胶砂强度等实验内容，并做好相关数据的记录工作。2)同一批次实验全部结束后，各小组通报实验材料的选择与实验结果，要求每小组成员做好记录，并引导学生回顾理论课程中的相关知识，分析不同胶凝材料的性质，加强学生对理论课程叙述性知识的理解与记忆。3)所有班级本实验项目结束后，实验老师将所有小组的实验情况汇总并向学生公布，要求每人采用正交实验分析法对统计的实验结果进行分析，并结合理论知识对本次实验进行总结，与此同时，教师也可以对学生实验结果的统计数据进行分析总结，做好自己科研的支撑。

4教学模式改革效果

1．关于建筑钢结构材料的检查

1．1关于钢结构材料的性能

一些材料在进行性能判断时，应该按照各项相关的指标进行有效的评估以及判定，在对检出材料性能进行判定的过程中，应该对其数据进行采集，并且作为主要的参考依据。例如:钢结构在生产过程中的时间以及年限、产品说明书以及牌号等。由于钢结构自身在建筑上具有庞大的市场，并且还具有着自身所具有的性能优势，因此在建筑工程这有着强大的生命力。针对钢结构体系而言，不仅制造的过程中具有工场化，并且其施工的工期相对来说也比较短，没有建筑垃圾以及污染，在一定程度上是建筑市场发展的主要趋势。由于钢结构深度不断的发展，一定会在民用建筑中得到广泛的使用和推广。

1．2关于水泥材料的性能

针对水泥产品而言，它在一定程度上是建筑工程建设过程中比较重要的一项材料，水泥产品质量的好坏对建筑工程的载体质量有着直接的影响，对人们的生命安全也有着一定的联系。为了对水泥的施工性能进行有效的保证，水泥调和水在一定程度上都会多余水泥水化水量的一到二倍，这多出的水分会在水泥运过程中渗透到混凝土的表面，这就是水泥的的泌水性，但是抗渗性主要指的就是构件抵抗水渗透的作用。

1．3关于砂的性能

砂的细度模数将会对其颗粒的精细程度进行有效的反映，然而细度模数并不能够反映出级配的情况，在对混凝土进行配置的过程中，必须要对砂的细度模式进行考虑，对于强度比较高的混凝土应该要选用中砂，然而细度模式大概是在二点六左右。砂的坚固性对于一些存在着抗冲击和耐磨要求混凝土的砂，其循环之后的损失率不可以超过百分之八。砂中的最大杂质含量以及对于具有着抗渗和抗冻要求混凝土用砂，其含泥量不可以超过百分之三，泥块不可以超过百分之一。要是砂中含有着硫化物以及盐酸盐，对其进行耐久性的测试，以此来满足在以后当中的使用。

1材料专业青年教师现状

材料专业青年教师具有高学历、高学位，在材料科学研究领域表现突出，但缺乏在材料生产企业的实践工作的工程背景和工程经验等工程素质，在自己的专业领域中，对材料生产的发展现状不甚了解。在课堂上授课过程中，不能够有效地实践与理论相结合进行教学。随着社会经济建设的发展，材料生产企业对工程技术人才的质量要求和材料专业青年教师具备的专业工程实践能力之间的矛盾越来越突出。这已经成为制约学校人才培养质量的一个重要因素，缺乏工程实践能力的教师培养学生同样缺乏工程实践能力。比如《新型干法水泥生产技术》课程，需要授课者熟悉整个生产线每个环节的生产操作，熟悉实际生产现场的每台生产设备，尤其是生产原则“五稳保一稳”要理解透彻。然而青年教师没有实际对水泥生产线进行管理操作，缺乏对水泥生产的全局管理意识，对生产设备非常不熟悉，只能按照课本理论去给学生们讲授，在授课过程中缺少实际生产案例的讲授，缺少对生产全局管理能力的培养，对学生的理论联系实践的能力培养远远不够。开展CDIO工程教育，提高学生的学习和实践能力，离不开专业教师的引导，提高专业教师的业务水平成为非常急迫的问题。

2CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。CDIO是构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)四个英文单词的缩写，它体现了作为现代工程师所应具备的服务于现代工业产品从构思研究到运行改良的全过程所需拥有的基本能力。而传统教学模式培养的学生，往往存在局限在理论层次，难以与实际应用相结合，并且动手能力较差等问题，远远不能适应现代材料科学的对高素质人才的要求。

3工程教育对教师能力的要求

CDIO采用了12条标准作为教学改革和评估实施CDIO的基准。其中有两条明确提出了对教师的能力要求。

(1)提高教师的工程实践能力。

一、专业认证及其对材料学科专业课程的导向

专业认证的一个重要内容是能力导向，其含义一是OBE模式，即基于毕业生的质量，二是“什么是毕业生的质量”。OBE模式最早出现于美国和澳大利亚的基础教育改革。WilliamG．Spady认为OBE实现了教育范式的转换，学生学到了什么是成功，远比怎样学习和什么时候学习重要。S．Willis和B．Kissane对OBE的定义是基于实现学生特定学习产出的教育过程。教育结构和课程被视为手段而非目的。如果它们无法为培养学生特定能力做出贡献，它们就要被重建。因此“，以学生为中心”、“目标导向”和“持续改进”是专业认证的基本理念。根据我校办学特色和材料科学专业人才培养的积淀，与时俱进，拓展专业教学方向，创建具有自身特色的新课程是改革的必经之路。信息技术是21世纪社会发展迅速的高新技术，信息功能类电子材料是信息技术发展的先导，信息功能材料与器件研发被列入国家中长期科学与技术发展规划。2010年，我校在材料学科专业课程中增开了“信息技术与电子材料”等双语课程。该课程是面向我校材料科学与工程国际班（以下简称“材科国际班”）高年级本科生开设的一门专业必修课，并作为材料科学与工程、材料物理和材料化学专业的专业选修课。此课程围绕各类新型电子功能材料，如半导体、超导、电介质、光与光电子、磁类功能材料，以及其在信息技术中的应用展开，旨在让学生在学习材料理论课程的基础上，进一步了解电子材料的功能性特点和应用。

二、基于专业认证理念的课程探索与实践

（一）与时俱进，广泛取材，更新教学内容，改革教学方式

对应目标：科学文化和工程文化教育。在传统的教学中，存在教学内容更新慢、教学可视化差、不能充分调动学生积极性等不足。除此之外，材料学科专业课程信息量较大，且知识更新速度快，这对双语授课教师提出了更高的要求，即要具备更高的教学设计、教学组织以及灵活运用多种教学手段和教学方法的能力。在倡导与时俱进的今天，在“信息技术与电子材料”课程教学中引入多媒体技术已成为必然。多媒体技术辅助教学方式具有信息量大、灵活、更新快等特点，并以全方位、立体化的方式呈现，弥补了传统教学中板书的多种不足。引入多媒体技术后，本领域的最新研究进展可以随时在教学中补充，有效更新了教学内容。通过媒体播放和网络下载等形式，形象、生动、直观地传播知识，有助于提高学生对材料学科的学习兴趣。多媒体双语教学在取得成绩的同时，也不可避免地出现一些问题，如上课速度快、信息量大等，学生必须集中精力，否则就会因漏失关键信息而难以跟上教师的授课思路，甚至失去学习兴趣。因此，在有限的授课学时内，如何让学生有效把握课程重点，理解课程难点，是教师必须要考虑的问题。对于专业必修课的考核，尤其是学时少、学分少的专业必修课，其考核方式为“平时成绩＋期末考试成绩”。我们从改革教学方式入手，设置课程内容专题，强化“平时成绩”，强化主观性专题，促使学生在课下继续把课堂教学中的重点和难点进行主观强化。专题设置的另一个方式是自主选题。教师给出主题，鼓励学生根据自己的兴趣，自由分组，自行设置小组报告题目和内容。近年来，学生自主选题主要集中在新材料、新能源和节能减排方面，体现出学生对国家乃至国际材料研究现状与发展趋势的关注。

（二）设置专题，小组研讨

对应目标：创新思维能力、工程能力、管理能力、沟通能力、学习能力。设置的学术专题是本课程的重点。为了调动学生自主学习的积极性，有意加大此部分的分值权重，从原有的20％提高到40％，促使学生重视专题作业。以“HallEffect：TheoryandApplication”题目为例，什么是HallEffec（t霍尔效应），回答可以是简短几句话，也可以是一篇论著。这个题目中还涉及另外一个部分，即HallEffect有哪些应用。应用可大可小，可以是身边的小器件，如录音机的转向机构和电饭煲的温度控制；也可以是国防军事设备的重要组成部件，如用于远程导弹、卫星上的霍尔位移传感器。这就要求学生在规定的提纲、字数要求下，认真查阅资料，理解相关内容。此外，专题作业还设置小组讨论环节。通过小组论证，进一步修改、完善，形成高质量作业。通过设置专题，促使学生有意识地去查阅相关文献、了解内容综述、分组合作，对其学习能力、创新思维能力、工程能力、管理能力和沟通能力等，进行了综合训练。