材料科学与工程专业的工程教育实践

廖世强

摘要：工程实践教育对工科学生工程能力的培养和提高至关重要。针对当前材料专业工程教育实践中存在的问题，在实验教学、课程设计、毕业设计三个方面进行了改革研究与实践探索。经过近几年的不断改革、创新与实践。

关键词：材料科学；工程专业；工程教育实践

随着信息技术、材料技术、农业技术、生物与生命技术等逐步成为科技新发展中的主流，新材料在整个高技术发展中的先导地位和基础作用日趋明显。面对新技术革命与经济全球化的挑战，加快材料学科教育的改革，培养能够适应社会迅猛发展，并能持久与健康地为人类材料技术和经济持续发展服务的创造性人才，已经迫在眉睫。现阶段教学改革的主要特点是针对我国材料科学与工程人才培养质量方面尚存在的学生创新思维、创新能力和实践能力培养不足等问题，进一步。针对当前材料专业高等工程教育中所存在的问题，武汉理工大学在进一步完善理论课程体系，充分体现材料科学的应用性、多学科交叉、渗透和综合以及迅速发展等特点的同时，重点在实验教学、课程设计、毕业设计三个方面进行了改革研究与实加强专业教育改革的力度，拓宽专业口径，开阔学生视野，重视实践环节，加强学生综合素质、实践能力、创新精神的培养践探索。

一 、改革实验教学，培养学生的科学精神和创新思维

1. 构建三层次七模块的实验课程体系

专业实验在培养学生探索材料本质、开发新材料和解决实际生产问题的综合素质和能力方面发挥着举足轻重的作用。通过实验不仅可以使学生经过观察实验现象、分析实验数据、总结实验结果去验证已学习的理论知识，而且也能使学生掌握必要的工程技术、测试方法，培养学生的科学精神和创新思维，提高分析问题、解决问题的能力。

为满足拓宽后专业实验教学的需要，必须打破以往属于理论课程的传统做法，以学科群体构建实用教学课程体系。与材料科学与工程专业理论课程体系相适应，我校独立设置实验课程，对原附属于理论课的硅酸盐物理化学、粉体技术、热工技术、硅酸盐工艺实验等课程实验内容进行全面整合，优化后形成了由学科基础平台、一级专业基础实验平台、二级专业实验平台三个层次，材料科学基础实验、材料工程基础实验、材料制备与性能测试(含专业方向实验)、材料研究与测试技术等七个课程模块组成的实验课程体系。

2. 改革教学内容，体现先进性、综合性和探索性

实验项目的选择、实验组织方案的设计是实验课程改革的重点。我们在教学内容设计方面注重技术性、综合性和探索性的关系处理，有效地培养学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的能力。

（1）实验技术体现先进性将实验教学与科研、工程、社会应用实践密切联系，鼓励将科研成果转化为教学实验项目，实现基础与前沿、经典与现代的有机结合。例如按最新国家标准和行业标准改革无机材料性能测试内容；根据企业关注热点，增设燃料燃烧特性分析实验；根据原料制备技术需要，开设粉体粒度表征实验项目等。

（2）实验项目体现综合性以是否能使学生真正达到对所学理论知识、实践技能的自主、综合运用效果，综合实验能力得到提高为标准，选择与设计综合型实验项目。如在“材料制备与性能测试 ”课程模块中，我们按照各种材料的制备和性能测试的系统性去安排实验，并根据各种材料的研究需要去体现实验的综合性，让学生系统地理解所开实验的目的意义、原理，掌握实验方法，掌握材料生产质量控制和科学研究基本技能，提高分析问题、解决问题的能力。

（3）实验过程体现探索性在教学过程中，在使学生掌握了基本实验技能后，安排不具有唯一测试手段或唯一结果的实验项目，分组进行，由学生去探索研究，发现不同测试手段所揭示的信息，比较不同结果所反映的问题，通过资料查询，完成综合实验报告。如在“材料工程基础实验”课程模块中，与最新研究进展紧密结合安排的燃料燃烧特性综合分析实验。实验过程中需要采用四种测试手段，从不同角度反映煤质的燃烧信息，最终完成对煤粉燃烧特性的综合评价。而且同一测试手段，采用的不同实验条件，也可以揭示出更多的信息；同一测试数据，分析方法不同，结果也会有一定区别。在实验操作、数据处理、结果分析等过程中培养学生的科学探索精神。

3．实践多样化的教学组织方式

分班集中讲述实验理论，分组设置单项实验、综合性实 验和设计型实验。根据学生课余时间，安排小组实验项目，力争每个学生动手又动脑。用课件、动画描述实验原理及实验方法。用录像讲述实验设备及实验过程。

在实践中，教师讲课与实验指导并重，改变教师主讲理论、学生按部就班做实验的做法，主张以学生为主体，培养学生创造精神为主的实验教学方式。在执行每项实验时，结合实验特点采用提问方式启发学生思维，通过做实验，深化理论知识，学会应用理论知识分析实验结果。按实验性质进行分类，对实验报告组成内容、书写方式、成绩评定进行了改革。在“综合性实验”中注重考察关联能力；“设计性实验”注重考察创新及对实验的综合分析能力。通过实验预习提问检查，实验过程观察，实验数据记录，数据分析、实验报告等环节，考察与考核学生实验情况，提高了实验成绩评定的科学性，也使学生树立良好的严谨求实的科学作风。

二 、注重课程设计过程，在执行环节上

课程设计是所有工程类专业学生必须经历的实践教学过程。课程设计训练质量的好坏，关键在于对设计过程中的严格要求。我们将训练过程分为几个大的环节，做到设计的步骤清晰，环节清楚。教师重点对训练中的每一个环节都提出相应的内容质量要求，并进行训练过程检查。根据设计内容可将设计训练分为四个环节，即：设计准备与授课阶段；学生进行设计说明书的草稿计算和草图绘制阶段；正式图纸绘制与正式说明书编制阶段；完成答辩阶段。只有当上一个环节完成，并达到要求以后，才能进行下一个环节的内容。做到分步完成，分阶段检查，充分保证课程设计训练的质量。

在具体的设计过程中要求学生在较短的时间内，了解设计内容和要求，掌握设计方法、设计步骤。为避免重题和学生相互抄袭的现象，在题目的布置上采取每人一题，在重要的设计参数的选取上不得有雷同的方法，基本保证同班的学生无重复的现象，使学生能够相对独立地完成设计内容，从一个侧面保证了课程设计的质量。

在设计手段上突出传统方法(手工制图 )与现代方法(计算机制图)的结合。比较两种设计手段，它们各有对方不可取代的优缺点。利用手工制图可以训练和培养学生对图纸布置的大局观念、线条应用的直观性和实际动手制图的能力，但制图效率低，可修改性差。而计算机制图时，制图所需要的工具如：图框、线条性质、形状、修改等等工具已经为使用者安排就绪，而使用者只需要调用即可。另外计算机制图时可以实现对图纸的1：1绘制，避免了比例转换问题。计算机制图效率高，线条色彩丰富，可避免制图过程中的枯燥性，提高学生设计制图的热情。根据以上情况，我们采用方案图用手工绘制，并对完成情况进行检查。检查通过以后，再用计算机绘制正式图纸。这样就实现了在相对较短的时间内，分别尝试传统方法与现代方法，使学生体会更加深刻。

结束语

实践教学改革是优化人才培养的一个重要组成部分，目前有关学校也设法在工程实践环节开展教学改革工作。培养具备较高的思想道德素质、文化素质、身心素质、专业素质，具有较强的获取知识的能力、应用知识能力、创新能力的材料类专业工程技术人才，积累了很好的实践经验。

参考文献

1. 李强，陈文哲．美国和欧洲的材料科学与工程教育[J]，高等理科教育，2003，(1)：44—46，

[2] 刘曙光，杨富贵.材料科学与工程专业教学改革的探索与实践[J]、淄博学院学报(自然科学与工程版)，2002。(2)：48—51、