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材料物理专业范文1
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
材料物理专业范文2
21 世纪科学技术高度发达和经济快速发展，材料的发展和应用水平已成为衡量一个国家国力强弱的重要指标。新材料的发展与应用，依赖于材料的物理性能的应用，因此要深入掌握材料的物理性能。材料物理性能课程是无机非金属材料专业平台重要的基础课，它从材料的组成、结构的角度阐述材料的物理性能及本质，包括力学、热学、电学、光学、磁学等性能，这些性能基本上都是各个领域在研制和应用无机非金属材料中对材料提出的基本技术要求，在实际工作中具有重要的意义 [1 ]。通过教学，让学生掌握无机非金属材料的关键物理性能及本质，以及无机材料物理性能的研究方法。对于这门课，学生普遍认为内容抽象、理论性强，难于理解掌握，作为教师授课难度较大。本文结合笔者多年的教学实践及经验，就如何提高无机非金属材料专业材料物理性能教学效果而采用微课教学进行了探索。
对于微课的发展，首先发起于国外，微课程（ Micro-lecture） 的雏形最早见于英国纳皮尔大学T.P.Kee 提出的一分钟演讲（The One Minute Lecture，简称OML ）和美国北爱荷华大学LeRoy A. McGrew 教授所提出的60秒课程（ 60-Second Course） [2 ]。美国理查德?沃曼在1984 年发起创办了TED（指technology、entertainment、design在英语中的缩写，即技术、娱乐、设计），该机构为私有非盈利机构。特别从2006年起，TED演讲视频上传到网络上，短短几年时间就获取了大量的点击率 [3 ]。在国内，2011年佛山市教育局胡铁生率先提出了以微视频为中心的新型教学资源“微课”。他认为，“微课”是指按照新课程标准及教学实践要求，以教学视频为主要载体，反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节而开展教与学活动的各种教学资源的组合 [2，4 ]。因此基于微课的平台，本文探讨了针对材料物理性能微课教学的探讨。
1 材料物理性能微课选题
材料物理性能“微课”主要针相应的教学大纲展开教学，所以在“微课”的选题上严格扣住教学重点，并致力于将重要知识点分解清晰。
1.1 材料物理性能微课编写
材料物理性能“微课”不是简单的一段段的视频，还应包括材料物理性能教案、教学课件等其他资源要素，所以在选好题后，着手电子教案的编写。材料物理性能教案编写一般包括本门课教学背景、教学目标、教学方法和教学总结等方面内容。
1.2 材料物理性能课件制作
材料物理性能“微课”课件通常采用PPT联合视频等多媒体格式，针对选定的知识点设计PPT。而多媒体技术是利用各种多媒体软件对文本、声音、图形、图像、动画等信息进行综合处理。而多媒体的制作通常采用PowerPoint、Moviemaker、屏幕录像专家等软件，即操作方便，电脑操作系统一般自带PowerPoint、Moviemaker软件，另外软件屏幕录像专家也非常容易操作。
1.3 材料物理性能微视频制作
对于材料物理性能课程的视频制作，主要是针对于课程相关的实验和性能及设备的演示。由于在课堂上的板书信息量有限，必须借助这些视频等手段来增加信息量，如在电子理论部分讲解电子的导电、热运动以及费米面的特征等等。理论上讲解非常抽象，采用这些微视频手段就容易讲解清楚。微视频的制作主要采用现场设备的录制、网络资源下载等等手段来实现。
2 创新材料物理性能微课教学方法和手段
材料物理性能课程属于理论性较强的课程，要想让学生主动地认真地听讲，不仅作为老师要努力的做好充分的备课，更要创新微课教学的方法和手段。作为多媒体的手段，不仅仅体现在PPT的制作上，更应该穿插更多的符合教学内容的教学视频及动画等内容，把学生的注意力牢牢的控制在屏幕上，达到事半功倍的效果。
2.1理论与实践相结合
材料物理性能在理论上对于材料的性能的分析较深入，因此相关的实践教学也具有重要的地位。在理论学时极为有限的状态下，仍然开设了一定量的实验课程，主要是针对于设计型、综合型实验课。例如在材料的磁性这段内容里，开设了一个居里点的测定。学生在学生磁性材料这段内容时，总是感觉磁性性质直观性不强，对于居里点的概念也停留在概念上。采用实验设备居里点测定仪，让学生从实验指导书联合教材的磁能内容，能够理解实验设备的基本原理及测试方法，并结合磁性的一个重要参数χ与温度关系曲线能够用数学的理论判断出居里点，这样使学生不仅仅懂得怎样测定居里点，更懂得居里点的真正的物理意义。
2.2 理论与实际相结合
材料物理性能内容范围较宽，相应的知识点较多，与实际上情况联系紧密。如在热膨胀的部分，课堂上会引申出什么是热力管路的膨胀节，它的功能是什么？在提出这个问题后，让学生思考一下，给予讨论的时间，学生们也能够积极的回答，极大地活跃了教学气氛。
2.3启发互动式教学
材料物理性能课程内容较深，所以完全把书本上的内容在课堂上讲完，在学时上也是完成不了的。为了能够使学生能够把相关内容都学习完整，在本课程内容偏重于扩张方面的知识，让学生课下自己来完成。例如我们在讲解磁性方面的知识时，联系到地球的大磁场，让学生分析为什么地球的南北极能够产生极光，并分析极光对于我们人类的作用。
3 充实材料物理性能微课教学内容
材料物理性能课程体系也是随着科技的快速发展而更新其内容，以满足不断发展的社会要求。对于21世纪快速发展的科技时代来说，材料物理性能微课教学内容体系在保持原有的内容体系上，也要紧跟时代的发展。并根据内容的需要适当调整课程的内容及结构，增添学科的前沿知识，激发了学生的学习兴趣，开拓了学生的视野。
因此作为教师本身就要搜索大量的材料物理性能的前沿信息，使学生在学习材料物理性能的理论的同时，也能了解材料物理性能发展的前沿，使学生的学习兴趣大大提高，知识面也大大拓宽，从而为将来从事的研究工作岗位奠定了坚实的基础。
4 更新材料物理性能微课实践方法
材料物理性能微课是通过材料物理性能的相关的知识网络表现的，对某个教学环节的教学内容及实施的其教学活动的总和。但这还不能体现“材料物理性能微课”的独特之处和完整内涵， 因为材料物理性能微课的核心资源或最重要的载体是“材料物理性能微视频”（不是一般的文本、PPT 课件或图片等其它媒体资源）， 而材料物理性能视频是所有资源类型中情境最真实、信息量最丰富的一种资源，因为视频是直观形象的。材料物理性能微课应该是以“材料物理性能微型视频”为主要内容和呈现方式的一种新型微型网络课程――“材料物理性能微型视频网络课程”。
材料物理专业范文3
[关键词]CDIO；材料物理；实践教学
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）06-0006-03
CDIO工程教育由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等4所大学于2000年发起并经过4年的探索研究而创立，作为一套先进的教育体系。其在国内外高校中产生了很大影响。[1][2]2005年，顾佩华教授首次将CDIO教学理念引入中国。[3]2011年，中国共有57 所高校开展 CDIO 工程教育模式试点工作，并且取得较好的成果。[4]作为一所新建应用型本科院校，湖南工学院致力于培养“重基础、重技术、重能力、高素质”的“三重一高”应用型人才。根据信息、新能源与光电行业的发展需求，我校2015年新申请设置了材料物理专业，并将其作为CDIO工程教育试点专业，计划从培养方案的设计制定到具体实施，将CDIO工程教育思想贯穿始终，开展以项目为主线的CDIO培养模式研究与实践设计，使学生在有限的教学时间里，既能掌握课程的基本内容，又具备一定的材料科学工程实践能力与创新能力，将材料物理专业办成高水准的专业。考虑到实践教学在专业教学中占据越来越重要的地位，是培养学生工程技术能力与素质的必要途径，我们基于CDIO教育模式构建了材料物理专业实践教学体系。
一、CDIO工程教育理念简介
CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate） ，它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式进行工程学习实践。[5]CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力4个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这4个层面达到预定目标，同时系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。[6]其中标准1明确了工程实践的工程背景环境；标准3要求构建一体化课程体系；标准5提出在一体化课程中至少要有两个工程教育项目，一个初级，一个高级，通过两个工程项目的综合训练，使学生在一体化教学过程中获得工程知识和产品、过程与系统建造的能力；标准6提出要有满足实践要求的工程工作平台；标准7指出通过前后关联的项目教学使学生获得一体化学习经验；标准8要求调动学生的积极性，以学生为主体，在教师指导下开展主动学习；标准9与10要求提高教师的工程实践能力与教学能力；标准11与标准12要求做好学生CDIO能力考核与项目评估。[7]这些思想对构建专业实践教学体系具有很强的指导价值。
二、基于CDIO工程教育模式的材料物理专业实践教学体系构建
结合材料科学与技术的发展，紧密围绕材料物理专业应用型本科人才培养的目标，通过吸收CDIO工程教育思想与借鉴相关高校的CDIO实践经验，我们从项目实践体系、实践教学方式方法、实践考核形式等方面合理构建材料物理专业应用本科实践教学体系，为实现提升专业实践教学质量，提高学生实践操作能力与创新能力奠定基础。
（一）多层次项目实践体系的构建
通过与学校及企业专家共同研讨，我们按照如图1“基础性综合性创新性”的递进路线来训练学生从运用基本操作能力，按照某一拟定流程验证某一理论或解决一个已知的问题，到引导学生自己设计技术路线与实践方案来探索解决未知的新问题，从而提升学生的工程实践能力。
具体操作层面，按照CDIO模式，我们构建了三级项目实践教学体系，如图2所示。1.工程基础能力培养对应于三级项目的实施，该级项目是具体的课程项目，是二级项目的子项目。它目的是深化学生对该门课程教学内容的理解与应用，培养和锻炼学生某一方面的知识与能力，如器件电路设计、功能材料制备工艺设计等。这主要是通过课程实验，如电子电工实验、材料合成与制备实验等来实现。2.工程综合能力的培养对应于二级项目的实施，该级项目是将一级项目训练分解成几个模块化的子项目，同时这也是在三级项目课程训练基础上的综合学习与训练项目。它以材料物理专业课程群为基础，培养学生综合运用相关知识来解决问题的综合能力，如功能材料制备与性能表征、光电器件结构与性能设计、光伏系统设计等。它主要通过一系列课程群的课程设计，如薄膜科学与技术、太阳能电池原理、光伏发电系统与实践等来实现。3.工程创新能力的培养对应于一级项目的实施。该级项目是宏观的项目课题，贯穿于整个大学阶段，目的是让学生在构思、设计、实现、运行等4个方面进行系统训练。材料物理专业的一级项目有功能材料设计与制备、光电器件设计与制备、光伏系统设计与应用，其主要通过毕业设计、科技竞赛、创新创业大赛、大学生科技立项项目等形式来实现。经过三层级项目实践，学生将具备对一个功能器件产品或某个工艺进行系统构思、设计、实现与运行的能力，同时具有一定的职业能力与创新能力，能进入相关工程领域从事技术应用及研究开发工作。
（二）以学生为中心的实践教学方式构建
CDIO工程教育模式以项目为载体，强调“做中学”和“学中做”，使学生以探究方式获取知识和应用能力，从而培养学生的工程实践能力与创新能力。据此，我们构建了以学生为中心的实践教学方式，具体如图3所示。1.首先由学生组合成项目团队，配备相应的指导教师，由指导教师拟定项目能力指标与预期目标，规划或引导学生通过查阅文献自己规划实践项目。2.第二阶段，项目指导教师组织、监控学生主动实践，在此阶段主要由学生通过查找资料讨论、构思实践方案（C），选配、搭建仪器设备（D），操作仪器、完成项目（I），总结、展示实践结果（O），项目指导教师可以给予适当地指导，但主要过程要求学生通过团队协作的方式完成。3.第三阶段是项目指导教师运用全过程、多元化评价方式，对学生团队实践方案、个人实践过程、团队实践结果及个性化报告给出评估，提出意见与建议。通过这样三个阶段一流程的项目教学实践，最终实现CDIO能力培养目标。
（三）创新实践教学考核形式
项目式实践教学模式以项目为导向和载体，以任务为驱动，学生通过项目的实施来获得必需的知识与技能，以提高创新能力。这决定了其考核模式不同于传统实践环节的考核方式。为此，我们采取全过程、多元化的考核模式，从学生团队项目构思与方案设计到项目实践过程，对学生的实践态度、思维能力、操作技能与职业素质等给予监督、追踪、多节点评估记录。在项目实践完成时，根据目标实现情况、实践效果、产品展示与PPT报告进行项目评估、验收，同时考查学生撰写报告的能力，并作出成绩评定。对于完成较好的项目，学生可获得创新学分或免修相关课程。
三、基于CDIO工程教育模式的材料物理专业实践平台构建
实践教学平台是实践教学的硬件。为保证高质量实践教学的开展，有效培养学生工程实践能力，学校需要与企业联合，建立良好的协同机制，整合资源，一起建设多元化的实践教学平台。为此，我们从实验平台、校内工程实践平台和企业工程实践平台三方面构建材料物理专业实践教学平台，具体如图4所示。
1.实验平台包括基础实验平台与专业实验平台。基础实验平台主要是大学物理实验室、大学物理演示实验室和电子电工实验室，用于学生工程基础实践能力的培养，基础实验平台目前已投入400万元，基本建设完善。专业实验平台包含材料制备与合成实验室、材料结构表征与性能测试实验室，用于学生工程基础能力、综合能力与创新能力的培养。专业实验平台目前投入220万，购置磁控溅射仪、X射线衍射仪、紫外可见分光光度计、椭偏仪等材料制备与结构性能测试仪器，实验室正在建O。后期将扩大专业实验平台建设，增加多种先进材料制备与性能测试仪器，扩建材料性能处理实验室。
2.校内工程实践平台包括工程训练中心和创新工作室，主要用于学生工程综合能力与创新能力的培养。其中工程训练中心主要进行太阳能光伏发电技术系统实训及半导体照明技术系统实训。创新工作室由学校或校企合作共建，由学校提供场地与部分资金，企业部分出资或提供部分材料设备，用于学生进行太阳能光伏、半导体照明及其他功能器件方面的创意设计与制作以及各类科技竞赛。
3.企业工程实践平台包括企业实习基地与创新工作站。企业实习基地为学生工程实践提供背景环境，使学生熟悉企业文化与实际生产流程，培养学生的职业素质，这是提高学生工程实践能力的重要途径。同时，在企业内部设立创新工作站，主要用于专业教师在企业挂职工作锻炼以及与企业开展横向科研合作，以提升教师的工程实践技能。目前，我们与衡阳共创光伏集团、湖南小明新能源公司等光电企业签订合作协议或达成合作意向，共同建设实习基地与创新工作站。
四、总结
近年来，CDIO工程教育在国内多所高校试点、推行，取得了很大的成功。我们依据CDIO工程教育模式，借鉴国内高校CDIO工程教育的宝贵经验，从项目实践体系、实践教学方式、实践教学考核形式、实践教学平台等几方面构建材料物理专业工程实践教学体系，让学生在CDIO工程教育模式下通过主动学习与实践，掌握基本实验技能与专业实践技能，增强创新能力、团队协作能力、沟通表达能力和综合职业素养，达到CDIO能力大纲要求，为学生成长为高技术、高素质、创新型工程技术人才奠定基础。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 高雪梅，孙子文，纪志成.CDIO方法与我国高等教育改革[J].江苏高教，2008（5）：69-71.
[2] 顾佩华，包能胜，康全礼，等.CDIO在中国（上）[J].高等工程教育，2012（3）：24-40.
[3] 贺辛亥，刘江南，王俊勃.基于5 + X产学研合作CDIO模式培养创新型人才的探索[J].西安工程大学学报，2014（1）：111-115.
[4] 张力玮.中国共57 所高校开展 CDIO 工程教育模式试点工作[J].世界教育信息，2011（6）：53.
[5] 李国锋，刘煜，谢邵辉.CDIO教育模式下的实践教学体系探析[J].长沙大学学报，2016（2）：140-148.
材料物理专业范文4
关键词： 普通高校 材料学专业 大学物理课程 教学改革
物理学是最基本的、包罗万象的一门学科，它对整个科学的发展有着深远的影响。物理是材料学发展的基础，材料学的发展离不开物理，最新的研究方向更是从偏重化学试验转向偏重物理分析。因为物理学在所有现象中起着基本的作用，许多领域的学生都要学习物理学。大学物理课程不仅可以提供物理学的基本内容，而且可以训练学生的实验、计算、逻辑思维等方面的能力，培养学生分析问题、解决问题的能力。可由于课时限制，大部分学生无法在课堂上完成全部的大学物理内容的学习，无法有效建立起比较完整的物理思想。因此，有必要对现有的课程体系和教学内容作出调整、压缩、补充，进一步提高普通高校的教育质量。
1.普通高校大学物理教学现状分析
1.1学生缺乏学习动力
当今社会功利主义思想盛行，大部分学生在学学物理时，不能理解其重要性，认为专业和以后的工作都与大学物理没什么联系，只为拿到学分勉强学习。上课不认真、学习其他课程甚至逃课，课后抄袭作业甚至不写作业，考试时作弊等现象比比皆是。
1.2教材更新速度慢
目前，大部分学校使用的教材都是沿用上个世纪的教材体系，只添加少许现代科技发展的简介，缺乏足够的吸引力，太多的内容与现在日益减少的课时存在矛盾。
1.3对各学科内容无差异
现在，绝大部分学校在安排大学物理课程时，都是由物理系统一安排，对各专业、学科不加区分，让学生无法体会本门课程与自身专业的联系，从而无法激发学生的学习兴趣［1］。
2.普通高校材料学专业大学物理教学改革的探索
2.1普通高校材料学专业大学物理教学改革的主要依据
材料学的发展离不开物理。材料学离开物理就会走入歧途，物理学不仅对现有材料学问题有着指导性作用，而且能影响材料学朝着梦想不到的方向前进。
相对而言，材料学学习更加枯燥、深奥，缺少趣味性，强调的是抽象思维和实践结果；而物理则形象、系统得许多。大学物理解决的问题相比中学时所学的更实际，大部分是为解决日常生活中常见的现象、问题。少了对数学公式的严密证明，主要是要了解公式的物理意义及其实用性，因而更有趣味性，更能激发学生的学习兴趣。
现在大部分物理老师把物理当数学来讲，将物理本身的趣味性全部丢弃，而着重于物理规律内在的联系和整个物理体系的严密性，无法充分调动学生的主观能动性，达不到好的教学效果。材料学专业的同学相对其他专业的学生，要求对物理学工具掌握得更好，并有一定的逻辑推理能力，所以讲课时可以更注重对物理现象的描述、分析，并由此建立方程的物理过程的讲解，而对具体解题过程弱化处理，帮助学生建立一定的物理思想，能用物理学工具解决材料学问题。
2.2普通高校大学物理教学改革的具体建议
我结合教学经验，建议针对材料学专业学生将大学物理课程内容做如下补充和调整。
2.2.1数学篇。
在课程开始前，要补充相关数学知识。材料学专业的学生，一般大学物理开得早，高等数学还没有学完整，而大学物理课程是建筑在高等材料学基础上的，在物理课前补充说明相应的数学知识是很有必要的。否则学生们在理解问题的物理过程时，会因为数学知识不足而不能理解整个解题过程，教学效果也会很不理想。
这部分知识主要是重建微元概念及矢量模式。与纯数学不同，物理中的数学公式、变量更强调物理意义，一些量可以存在于数学中，却因为没有物理意义，必须在物理问题中舍去。最简单常见的就是物理中一般是不存在负数时间的，但数学中却允许它存在，在介绍微元概念时要区别于数学中的概念，强调它们的物理意义。在建立方程时更要关注是否有物理意义，方程两边量纲是否一致，等等。
另一个要重建的就是矢量概念，数学中矢量重点在于代数结果，忽略了方向问题。物理课前要重点强调矢量运算时结果的方向变化。
2.2.2力学、狭义相对论篇。
力学部分知识是经典物理的基础，也是同学们在高中阶段有所了解的部分，但大学物理增加了知识容量，可以解决一些更加实际的问题。这部分知识的重点在于物理概念的由来、原始定义、使用范围。利用物理规律，大部分现实问题可以通过建立合适的数学模型得以解决。对材料学专业的同学，更多练习要利用原始概念通过微积分计算物理量，而对各种守恒规律简化计算的练习可适量减少。
除了传统的内容外，对材料学专业的同学可以适量补充流体力学、材料力学的内容，让同学们熟悉矩阵运算的方法。
而狭义相对论与材料学关系不大且难以理解，可略去不讲。
2.2.3光学篇。
通用教材中力学部分大都包括振动、波动内容，介绍完这部分可以直接讲解光学内容。因为力学部分补充了大量内容，按一般习惯讲解热学部分或是电磁学部分，课时不够，讲解不充分，效果也不好。尤其对材料学专业学生，热学部分是需要重点介绍的，涉及概率统计的内容，如果放在第一学期是讲不完的，到第二学期再接着讲学生大都忘得差不多了，所以不如先讲解光学部分，可以完整讲完，这样有助于学生建立比较完整的概念体系。
此外，在波动部分大部分教材都没有涉及波速的问题，而材料力学牵涉到波速的问题，所以应该对波速只取决于介质本身性质，而与其传递的振动无关做一个简单的推导。
对材料学专业的学生，光学部分应着重介绍光谱分析与应用方面，并对最新的材料检验手段及其基本原理稍做介绍。
第一学期包括上述三个部分的内容，重点在于让学生们理解物理定义，掌握各定义、定理、定律之间的逻辑关系，了解抽象的材料学公式中蕴含的物理意义，培养学生的物理思维能力，能对实际问题提出其中包含的物理过程并寻找物理解释。
2.2.4热学篇。
帮助学生理解概率统计在科学研究领域的作用。在微观领域，由于参与的粒子量巨大，已经无法利用分析单个粒子的物理性质再外推到整个系统的传统做法，必须用到统计概念，理解大量的偶然性中蕴含的必然性，看到完全无规则的微观粒子却在系统的宏观层面显示出了稳恒的现象特征。
在介绍热力学第一定律时补充焓的概念，介绍热力学第二定律时补充熵的概念，因为熵与焓都是材料学中常用的表征材料特性的物理量。
2.2.5电磁学篇。
电磁学体系相对完整、严密，可在数学上完成推导并严格证明。讲解时要避免上成数学课，必须强调物理概念、过程、思想。同时要说明所有的规律不仅是推导出来的，而且是经过实验证实的，要简要介绍对应的实验方法、仪器、结论，并要看到数学工具对物理学发展的积极作用――有时可以预测还没被发现的物理现象、规律，可以应用到以后的材料学研究中。但这部分内容整体上与材料学关系不太密切，可以略讲，留出时间讲解量子力学部分。
2.2.6量子力学篇。
这两部分内容相对材料学专业学生关系重大，且内容复杂，如时间不够，可仅介绍其基本思想、理论、方法，以及具体应用；如果时间充裕，最好可以系统、详尽地介绍量子力学及原子物理初步的知识，引入一部分固体物理的内容，着重介绍分析问题的方法、步骤，对材料专业的学生更有帮助。
普通高校的学生学学物理的主动性一般，大部分学生还是沿用高中时期的学习方式跟随老师的课堂教学学习。大学物理课程内容多，无法对学生一一详细介绍。为保证一定的学习效果，必须对课本内容有所取舍。因为什么都教的结果必然是学生什么都学不会，不如大胆取舍，让学生对所教授的内容有系统的、深入的了解。
参考文献：
材料物理专业范文5
关键词：材料物理性能；工程教育；改革
一工程教育理念
近几年来，“工程教育”理念是国内外高等教育中的一个重要理念。这一理念强调高等院校在开展理论教学的基础上，积极重视对学生工程实践能力的培养，从而使学生具备熟练的工程实践经验。目前，国内外诸多高等院校已争先恐后的投身到工程教育专业认证。这项认证常被看作为应用型本科院校高等教育质量保证的基础活动。[1]我国从2007年开始了工程教育专业认证的试点工作。到2009年，我国工程教育专业认证已经开始进入普及推广阶段，这也为我国高等工程教育提供了一个新的发展良机。仅仅过了一年，我国就制订了鼓励高校进行工程教育的“卓越工程师”计划。该计划要求高等院校在2010年~2020年十年间培养出大规模的高质量的专业拔尖工程技术人才，从而为国家的现代化建设和“大众创业万众创新”增添活力。而这项计划的实施当然也离不开教育理念的创新和课程教育的改革。
二材料物理性能课程的现状分析与思考
材料物理性能课程是材料科学与工程大类专业全体学生所必须要学习的一门专业基础课程。这门课程的教学效果将在很大程度上决定学生今后能否学号其它课程的专业教育，因此这门课程在整个材料大类专业的人才培养中占据着举足轻重的地位。但是，这门课程以前的教学大多偏向理论化教学，所讲授的课程内容较为陈旧，不太适应现在材料学的发展。而新型的功能材料、复合材料和纳米材料等高性能、多功能为主的发展趋势,也对材料物理性能的课程教学提出了更高的要求。[2]因此，目前材料物理性能的教育存在着诸多不足，主要体现在以下两个方面：
（一）课程教学缺乏对学生工程意识培养
《材料物理性能》是利用物理学原理来讲授材料的结构、性质和应用的一门专业基础课程。目前这门课程在教学上往往更注重加强学生对物理性能的理论知识的学习，而忽略了具备独特物理性能的材料在工程中的实际应用。同时，材料的性能与材料的制备工艺密切相关，不同的制备工艺会带来不同的材料产品性能。而本课程传统教材均未对材料的制备工艺进行阐述，因此也让学生对材料的某些具体性能感到困惑。除此之外，材料在应用到各种不同的场景中可能出现的物理性能的改变和防范措施也不尽相同。而本课程的传统教学中也较少考虑到材料在使用过程可能出现的性能衰变，也使得学生在主观上产生材料的性能在使用过程中一成不变的错误思想。
（二）课程实验内容未构成工程应用能力训练体系
目前，材料物理性能的实验教学主要偏重于理论化和演示性实验，如金属材料的热膨胀系数的测定、材料的磁滞回线的测定等。这些实验在对实验内容的工程应用拓展上略显不足，限制了学生的创新思维和对学生动手能力的培养，因此这些实验的开展不能对学生带来浓厚的学习兴趣，同时也脱离了实际工程情况，不利于培养工程实践人才。同时由于材料物理性能是面向材料大类专业所开设的课程，学科较多，这也给高校在开展这门课程的实践教学上添加了一定的难度。现在，较多高校会以各自的强势材料学科中的实验为例，来开展材料物理性能的实践教学。一方面，这不利于学生对本专业相关材料性能的掌握，另一方面也显然不利于培养学生的工程实践能力。同时，目前国内也还没有出版有关材料物理性能实验教学相关的辅导书或教材。所以针对这门课程开设有借鉴意义的实验课在操作上是有一定难度的。因此，为了使学生能够做到自己设计、自我探索，加强学生对各知识点的交会贯通，更好地将所学到的材料物理性能专业知识应用到实际工程实践中去，材料物理性能这门课程的实践教学环节也有较大的创新改革的空间。
三工程教育背景下的材料物理性能课程改革
为了适应材料大类专业的人才培养以及专业教学内容和课程体系改革的需求，满足新世界国家对材料专业人才的需求，并与“卓越工程师”计划要求相一致，对材料物理性能的改革就必须能够体现工程教育的理念，以满足我国目前对工程人才的急切要求。
（一）专业教师的工程教育理念改革
学生的专业知识大多是在教师的引导下获得的，教师在整个课程建设体系中占有举足轻重的作用。因此，配备具有工程化实践经验的教师对增强材料物理性能这门课程的工程化教育水平十分重要。而目前从事材料物理性能教育的教师大多是直接来自于基础研究擅长的高等院校的博士生。这些教师大多缺少与材料物理性能相关的工业化经验，很难在教学过程中将材料物理性能与材料的工程应用紧密结合起来。因此，应用型本科院校需要进一步加大力度以培养出具有优异工程经验的专业教师。为了做好这项工作，高等院校可以将在校的青年教师挂职到相应的企业。让青年教师在企业中培养一段时间，使其获得进行材料物理性能工程化教学的必要工程实践知识。除此之外，高等院校也可以邀请企业中具有大量工程经验的专家来到学生课堂，向学生讲述材料性能在使用过程中的考量。甚至，高等院校也可以把学生的课堂直接搬到企业去，让学生能够与企业的工程师直接交流，直观的学习到相关的工程基础知识，促进学生的综合发展。同时，也可以邀请部分有威望的企业工程师与高校教师一起合作，来对材料物理性能的课程教学大纲进行修订，使这门课程在理论教学上关注到材料的工程实践，以极大的促进学生的均衡发展。
（二）材料物理性能课程教学内容改革
材料物理性能课程的传统教学主要利用物理原理解释材料物理性能的产生原因及如何预判材料物理性能的改变趋势。而这样的材料性能可以运用到哪些领域，以及在这些领域中使用时材料的物理性能会如何改变均没有提及。如讲述材料对光的吸收时，一般只讲授材料对光的选择性吸收，很少讲述材料对光的选择性吸收在实际工业应用中的价值，所以学生很难将这部分内容与工程实践联系在一起。在课堂教学内容，材料物理性能的课程改革可以适当借鉴先进的全面工程教育理念。在教学过程中，可以适时地向学生们讲述当前工程实践中应用某些材料考虑到的材料物理性能，以给学生提供一种身临其境的课堂氛围，使学生掌握能够运用基本理论去分析和解决实际问题的能力，[3]从而有利于推动学生深入的掌握材料物理性能的基础理论和方法，促进学生将这些原理应用在工程实践的工程能力。
（三）突出项目实验教学
实验教学也是课程建设中的一个重要环节，实验开设的好坏对课程建设的成败起到重要作用。因此在对学生工程能力的培养上，也少不了对实验教学的创新和优化。目前，材料物理性能课程实验中开展的大多数实验均为验证性实验。这些实验的开展对提高学生的工程实践能力帮助较小。为了进一步实现工程实践教学，在安排课程实验时要注意引导学生对所学知识的综合运用。在实验教学上，可以选择一些目前工程上需求的材料为基础，告诉学生这些材料在应用时存在的不足。然后鼓励学生对这些不足进行详细的调研，并提出解决方案。根据学生的解决方案来开设一系列设计性质的实验项目，从而可以促进学生运用所学的知识完成一个产品项目设计、制备、物理性能测定、使用等全过程的课程项目训练。进而可以很好的力图体现工程教育中所提倡的构想-设计-实施-运作的理念。
四结论
通过在师资培养、教学内容、实验教学等多方面积极开展工程教育教学的改革，可以很好的开展材料物理性能的工程化教学，并可以很好地培养学生的工程实践能力，使之能够成长为现代工程技术人才，从而提高了专业人才培养质量。
参考文献
[1]杨振宏,杨书宏,宋守信,等.国外工程教育（本科）专业认证分析与借鉴[J].中国安全科学学报，2009,02:61.
[2]王文芳,陈小丽,吴玉程.材料物理性能教学改革的探讨[J].合肥工业大学学报(社会科学版),2008,22:98-100.
材料物理专业范文6
关键词：校内实习基地；生产实习；重点学科；材料物理
中图分类号：G646 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）49-0056-02
一、引言
材料物理专业系工科材料类专业，已在全国80余所高等院校开设，是上世纪末在新的历史条件下开设的交叉学科专业，办学时间短，社会认知度较低。2011年，教育部专业调整后，材料物理专业的内涵是研究各种材料特别是各种先进结构材料、新型功能材料物理基础、微观结构以及与性能之间关系的基本规律，为各种高新技术发展提供科学依据的应用基础学科，是理工融合的学科。由于材料物理专业都是各高校调整内涵后或新开办专业，各学校对其培养目标的描述定位不一，均依据学校自身的优势和学科特色来定位。
在实践教学方面，开设材料物理专业的院校也是根据其国家或地区的产业化需要，结合专业自身特色来开展实习教学环节的。但在实际实习过程中，还存在很多问题与困难，主要表现在：校内培养实践能力的教学设施落后，难以满足实践能力培养的要求；企业机制改革后，实行持证上岗制度，使学生实际参加企业生产实际的机会大大减少；企业产品开发和技术创新涉及知识产权、技术保密等问题，也不允许学生亲临生产工艺线；师资队伍工程实践经验不足，因此，在提高学生实践能力的同时，首先要提高教师的工程实践能力。这些实际问题与困难极易导致学生实习工作只能以参观为主，达不到实践教学的目的，极其不利于学生实际动手能力、创新能力的培养。
我国高校扩招以来，大学生就业难成为高等教育中的热点和难点问题，严峻的就业形势，对每个大学生都提出了更高的期望和要求，学生必须将课本知识转化为实践能力和创新能力，而连接的桥梁就是实践活动。实习是实践活动中的关键环节，校内外实习基地是学生实习的重要场所，因此，建设适合专业发展、提高学生实践能力的实习基地势在必行。
二、我校材料物理专业所属的学科优势
我校依据在电子信息材料及应用方面的特色和市场需求，于2004年开设了材料物理专业，设在材料科学与工程学院，并成立了材料物理系。材料学科是河北工业大学“211工程”重点建设的学科之一，在国内享有较高的声誉和知名度。现有材料科学与工程博士后科研流动站，材料科学与工程一级学科博士点，材料科学与工程一级学科硕士点及“材料工程”工程硕士点，材料物理与化学国家重点学科，材料学、材料物理与化学两个河北省重点学科，“生态环境与信息特种功能材料”河北省省部共建教育部重点实验室，新型功能材料河北省重点实验室，光电功能晶体河北省工程实验室，长江学者特聘教授岗位。
材料物理系的前身可追溯到20世纪60年代创立的河北工业大学半导体材料研究所。本系所属二级学科为材料物理与化学，该学科为国家级重点学科，学科积淀深厚，实力强劲。拥有河北省新型功能材料重点实验室、生态环境与特种信息功能材料省部共建重点实验室、光电功能晶体河北省工程实验室三个省部级科研平台，并设有信息功能材料研究所。
本系长期以来，围绕国民经济和学科建设的需要，专注于半导体材料、磁性材料的科学研究、技术开发和人才培养工作。本系实验设备完善，建有材料制备、加工、性能测试与分析实验室；师资力量雄厚，现有教职工17人，其中河北省科学技术突出贡献奖1人，洪堡学者1人，教育部新世纪优秀人才2人，博士生导师3人，三分之一的教师具有海外学习和工作经历，多名教师在全国学术组织中任职，具有重要影响。承担多项国家科技支撑计划、国家“863”，国家自然科学基金等国家级科研项目及省市级科研项目；获河北省科学技术突出贡献奖，省部级科技进步奖8项，国家发明专利30余项；在国内外学术刊物300余篇，出版著作4部；多项成果转化为生产力，形成了鲜明的产、学、研特色，最为突出的是河北晶龙集团，已成为世界上最大的太阳能级硅单晶生产基地，被评为全国产学研成功案例100例之一。
三、校内实习基地的建设与实践
专业生产实习是工科专业重要的教学环节，对于培养学生的实践能力与综合素质具有重要作用。校内实习基地是校外实习基地的先导，通过校内实习基地，学生可初步了解部分相关的工艺过程，为校外实习打下基础。校内试验基地的建设以材料物理与化学国家级重点学科、信息功能材料研究所和光电功能晶体材料河北省工程实验室为依托，发挥本系在半导体材料和磁性材料方面的科研优势，整合原有实验室、实习基地，打造学生实习的重要场所。通过整合优化，建立了以以下几个专业实验室为基础的具有不同功能的校内实习基地。
1.晶体生长实验室。该实验室拥有直拉单晶炉、区熔单晶炉、磁控溅射设备、氢化物气相外延炉、等离子增强气相沉积、甩带晶体生长炉等材料制备设备，虽然设备比企业生产实际中的落后，但设备结构和生长工艺原理是相同的，学生通过在本实验室的实习，对晶体制备工艺有了感性认识，并对设备结构有一定的了解，理论与实际相结合的实践能力得到提升。
2.半导体材料基本参数测试分析实验室。通过本实验室的实习，学生可掌握直拉单晶硅的晶体定向、晶体硅基本参数，如导电类型、电阻率、少子寿命的基本测试方法及生产实际对材料质量的要求；掌握晶体中杂质含量测试方法以及缺陷腐蚀与显示技术；掌握材料在热处理工程中的性能变化等，并进一步理解材料质量与生长工艺的关系，为实际生产应用打下良好基础。
3.光电功能材料制备及性能测试分析实验室。本专业毕业生大部分在光伏行业就业，太阳能光电转换材料是光伏技术的核心。学生在本实验室的实习，可掌握化合物光电转换材料的制备及性能分析，熟悉晶体硅太阳能电池制备工艺中的制绒、扩散、减反层等各个工艺环节及相关检测分析方法和技术，为校外生产实习打下良好基础。
4.磁性材料制备与性能测试分析实验室。使学生熟悉常见磁材料的制备方法，掌握磁化曲线和磁滞回线的测量原理，了解不同类型磁性材料的磁滞回线的差异，加深对饱和磁化强度、剩磁和矫顽力等概念的理解；了解居里温度的测量原理，理解磁性材料居里温度的物理本质。
经过几年不断的建设和发展，本专业依托材料物理与化学国家级重点学科和产学研基地，依托老一代教师在行业的影响，经过教师们的共同努力，建立了校内实习基地。通过校内实习基地的实习，学生可初步了解生产实际中应用的制备设备、工艺流程及性能分析技术，为校外生产实习打下良好基础，使校外生产实习效果更好，与校外生产实习基地形成互补，在学生实践能力培养方面发挥了重大作用。通过生产实习教学环节不断的探索与实践，本专业教学成果显著，在全国开设材料物理专业的学校中我校排名第11位。
多年来，本专业为国民经济建设输送了一批批高素质的专业技术人才，其中多数人已在优势行业、支柱行业、骨干产业以及新兴产业中发挥着重要作用，成为技术骨干和管理人才。
四、结语
实习基地的建设是一项综合的系统工程，利用我校学科优势，结合材料物理专业的特点、产业化实际，优化整合专业实验室，建立了校内实习基地，并与校外实习基地形成互补，为学生创造了良好的工程实践场所，达到教学与生产、理论与实践的有机结合，全面提高了实习教学的质量与效果。
参考文献：
[1]薛人中，王永强，李涛，等.材料物理专业生产实习教学改革与研究[J].中国电力教育，2012，（26）：97-98.
