浅析材料科学与工程专业新型实验教学体系改革

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1、浅析材料科学与工程专业新型实验教学体系改革1湘潭大学材料科学与工程实验教学的改革与创新　　学校材料科学与工程学科依托材料科学与工程学院的师资力量，以及一般力学与力学基础国家重点学科、材料科学与工程一级学科博士点、博士后流动站、特种功能薄膜材料国家地方联合工程实验室、薄膜材料及器件湖南省重点实验室、装备用关键薄膜材料及应用湖南省国防科技重点实验室、低维材料及其应用技术教育部重点实验室、材料设计及制备技术湖南省重点实验室等一批良好的学科平台，逐步形成了装备用关键材料及工程化应用、低维材料及其应用技术、薄膜材料与器件力学、材料设计与加工四个代表

2、性的学科方向，形成了以材料、力学、物理、化学、电子等多学科交叉的材料学科体系。2008年，教育部批准立项成立了湘潭大学材料科学与工程实验教学示范中心，为国家级材料类实验教学示范中心建设单位。该中心面向材料科学与工程一级学科，立足特殊涂层薄膜材料、航天航空用无机非金属材料工程、关键金属材料工程、先进复合材料工程、材料物理、材料化学等材料类二级学科专业。目前，该学科已成为湘潭大学学科发展的重要力量，致力于培养基础知识扎实，能在材料结构设计制备、性能表征、工程化应用等领域从事科学研究、教学、科技开发及相关管理等方面的复合型人才。然而，近几年实验

3、教学情况分析显示，原有的实验教学体系难以跟上当前材料学科快速发展趋势和社会需求，不利于材料专业学生的能力培养、继续深造和社会就业。因此，逐步对材料科学与工程专业的实验教学内容、教学方法、评价机制等进行了尝试性探索和改革，预期得到一些可行的教学经验。　　1.1整合和提升实验教学内容　　从2010年开始，教研组通过调研该专业国内外发展趋势和特点，整合现有的实验教学项目，补充和完善新兴实验教学内容，从广度、深度及实际解决问题的角度进行实验教学改革，加强多学科之间的交叉，突出改革的整体性、综合性和实践运用，完善整个实验课程教学体系，整合原来分散的

4、、与理论课对应的实验课，分层次组织实验教学。按照4∶3∶3比例，实验教学内容体系分为基础类、综合类和创新类3种类型。　　1)基础类实验主要是加深学生对课本基础　　理论知识的理解，在实验中检验相关定律、定理和基本概念，掌握基本实验操作方法，具有一定的实验操作技能，该层次主要通过设置的材料科学与工程基础实验课程实现。该实验类型包括材料基本理论验证实验、材料微观结构实验、材料性能实验(光学、热学、电学、磁学等)、材料研究方法实验、材料力学性能实验(强度、断裂韧性、残余应力、弹性模量等)，结合现代分析测试仪器，建立从化学成分分析到材料微观结构分析

5、的实验平台。在专业培养方案中，增加了实验教学时数的比例，略微降低课堂教学时数，加强学生的实验手段、方法和仪器操作技能的培养。从实验教学出发，让学生掌握扎实的基础知识，提高学生的动手能力和独立思考的能力。　　2)综合类实验是指根据材料学科发展趋势，　　以及本教研组学科方向的发展规划，实现不同专业、不同学科间的交叉渗透和辐射作用，形成跨学科、跨专业的交叉学科实验项目。从教研组成员的科研课题中提炼出新的实验设备方案，应用新的实验测试技术，搭建新的实验平台，研发出新功能的实验仪器设备，完善综合类实验项目，加强学生工程意识的培养，致力于加强学生动手

6、能力、解决问题的能力，强化学生的工程意识。代表性的新型综合类实验有:静电纺丝法制备纳米材料、智能材料力电磁热耦合性能研究、数字图像散斑法在材料力学性能测试中的应用、基于维氏压痕法脆性涂层材料断裂韧性和残余应力压痕法实验分析等、复杂环境下材料宏微观变形测试分析、高温环境下材料压痕测试分析等。　　3)创新类实验主要依托教研组的科研项目　　和各种实验竞赛(例如大学生创新项目、全国挑战杯竞赛等)，培养学生学以致用的能力。目前，教研组主要根据教研组教师所获资助的材料，力学、化学、机械等交叉学科方面的科研课题，把创新性较好的实验测试课题分解成难度适中

7、、数量适当的创新型实验题目，并发布给学生。根据发布的信息，学生自由组队或教师协助指定分组，双方确定感兴趣的实验研究主题框架和内容。然后根据实验测试所涉及的研究背景，主动查阅相关文献，结合专业知识，设计合理的实验方案。在实验指导教师的帮助下，组装现有的仪器设备，完成相关实验测试，并进一步分析实验测试结果，得出这个方面的研究结论，甚至达到能够发表学术论文的水平。这种创新类的实验训练鼓励学生和指导教师共同协商选题，大力培养学生的创新素质、实践能力和思考能力。　　1.2多种实验教学方法和评价机制互补　　1)编写实验讲义。根据实验教学项目的设计及发

8、展规划，删除或更新原来过旧的实验讲义，补充新实验项目匹配的实验讲义，实现教材指导资料多样性。实验讲义不仅体现了课程理论课程的教学内容和关键点，而且融合了多学科、新型实验技术和方法、新型实验测试