發(fā)布時間：2023-04-21 18:30:26
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的材料科學與工程論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：培養(yǎng)計劃；培養(yǎng)目標；材料科學與工程；麻省理工學院
歐美國家在20世紀60―70年代開始設(shè)立材料科學與工程系。名稱變更反映了對材料領(lǐng)域研究認識的變遷，即“材料研究需要依據(jù)其行為和特征，而不是依據(jù)材料類型來進行”。1998年教育部對材料類本科專業(yè)目錄進行了調(diào)整，將原來劃分過細的十多個材料類小專業(yè)合并成了現(xiàn)在的冶金工程、金屬材料工程、無機非金屬材料工程、高分子材料與工程、材料物理、材料化學等六個專業(yè)。同時，在引導性專業(yè)目錄中還設(shè)置了材料科學與工程一級專業(yè)。雖然以材料科學與工程一級大學科來設(shè)置專業(yè)是必然趨勢，但材料科學與工程人才培養(yǎng)模式仍在探索之中[1]。同濟大學當年就設(shè)置了材料科學與工程本科專業(yè)，期望以歐美的模式來培養(yǎng)材料學科人才。實際上，早在20世紀80年代，當時的同濟大學建筑材料工程系就為建筑材料專業(yè)的本科生開設(shè)了材料科學導論、斷裂力學、表面物理化學和傳熱、傳質(zhì)與動量傳遞（簡稱三傳）4門基礎(chǔ)課程。近幾年因為參與學院材料科學與工程專業(yè)培養(yǎng)計劃的修訂工作，查閱了國內(nèi)外許多大學這個專業(yè)的培養(yǎng)計劃，國內(nèi)高校在材料科學與工程專業(yè)培養(yǎng)計劃上的認識一直存在爭議。美國麻省理工（MIT）材料科學與工程專業(yè)本科培養(yǎng)計劃的公開信息最多，不僅有課程列表和學分要求，還有課程的詳細簡介。尤其是麻省理工的開放課程服務（OpenCourseWare），使得我們還能夠進一步了解課程大綱和部分內(nèi)容。此外，MIT材料學科是USNews全美排名第一的，他們的培養(yǎng)
計劃應該具有更好的借鑒意義。本文在反復仔細研究其有關(guān)本科培養(yǎng)的各種公開資料的基礎(chǔ)上，對其培養(yǎng)計劃進行了分析，結(jié)合自己的教學工作實踐，總結(jié)了一些心得體會，希望與國內(nèi)同行共享。
一、麻省理工材料科學與工程專業(yè)的培養(yǎng)計劃
MIT材料科學與工程系設(shè)3個專業(yè)（Course）。其一為一般意義上的材料科學與工程專業(yè)（Course 3），學生所得學位是材料科學與工程理學學士（Bachelor of Science in Materials Science and Engineering），其所授學位是被ABET（Accreditation Board for Engineering and Technology，美國工程與技術(shù)鑒定委員會）授權(quán)的，絕大部分學生都選讀這個專業(yè)。其二為課程選擇度更大的一般專業(yè)（Course 3-A），這個專業(yè)的畢業(yè)生將獲得沒有特別指定專業(yè)領(lǐng)域的理學學士（Bachelor of Science without specification）學位，系里并不尋求ABET對這個學位的授權(quán)，只有很少學生選擇這個專業(yè)，常常是醫(yī)學、法學、MBA預科生選擇這個專業(yè)。第三是考古與材料專業(yè)（Course 3-C），學生所得學位是考古與材料理學學士（Bachelor of Science in Archaeology and Materials），系里也不尋求ABET對這個學位的授權(quán)。從系里是否尋求對所授學位授權(quán)就可以看到，MIT材料科學與工程系本科生的主要專業(yè)是一般意義上的材料科學與工程專業(yè)（Course 3）。后面的討論主要針對Course 3的培養(yǎng)計劃進行。
1. 課程和學分要求
該培養(yǎng)計劃的要求包括：（1）MIT的一般要求，共17門課程，其中自然科學6門，人文社科8門，限選科技課程2門，實驗課程1門。（2）交流能力課程（Communication Requirement）4門。（3）系內(nèi)課程，包括一套核心課程（Core subjects，共10門課），一個論文或2個實習以及4門限選課程，合計184～195學分。其2011―2012版本的課程和學分要求見表1，表中課程名稱前面的數(shù)字表示課程號，后面跟表示學分的數(shù)字、課程性質(zhì)、前修或同修課程號。MIT每門課程的學分由三部分組成，表示學習課程所需要的時間分布，中間用短線隔開，第一個數(shù)字表示講課時間，第二數(shù)字表示實驗、設(shè)計或者野外工作時間，第三個數(shù)字表示預習的時間，是以中等學生所需要時間估計的。1個學分大約相當于一學期需要14小時的學習時間。從表 1可見，一般專業(yè)課程，預習所需時間是講課時間的2～3倍。
備注
*可以代替本先修課程的其他先修課程列在課程描述頁面。
（1）這些課程可以算作必修課程或者限選課程的一部分，但不能同時計算。
（2）可以選9-12學分。
（3）通過申請，可以被類似課程替代。
2. 限選課程的選擇
中列出了21門限選課程，每個學生只需要選擇4門課（48學分）。理論上，學生可以在21門課程中任選48學分，甚至經(jīng)過批準，還可以選擇其他系的課程或者研究生課程來代替。實際上，由于材料的范圍很廣，這些選修課程是根據(jù)主要的研究領(lǐng)域來設(shè)置的，它們是： 生物與聚合物材料（Bio-and Polymeric Materials），電子材料（Electronic Materials），結(jié)構(gòu)與環(huán)境材料（Structural and Environmental Materials），基礎(chǔ)與計算材料科學（Fundamental and Computational Materials Science）。
因此，在MIT材料學院的網(wǎng)頁上，曾經(jīng)列出了各領(lǐng)域推薦的限選課程。網(wǎng)頁上還列出了每一個方向的咨詢教授，以方便對上述領(lǐng)域某一方面更感興趣的學生選課。
3. 部分課程大綱和教學情況分析
（1）材料科學與工程基礎(chǔ)課程
這個課程為15學分（5-0-10），總是與“材料實驗”一起選修。課程安排也是交叉進行，實驗周不上課，一共有4個實驗周。這樣，材料科學與工程課程講課時間就縮短為9周（一個學期14周，最后一周為考試）。其課程安排為周一、三、五各2小時的講課（lecture），周二和四各1小時的復習課（recitation）。所以一共27次講課，18次復習課。實際講課為24次，另外3次課為測驗和考試。最后一次考試并不是考全部課程內(nèi)容，即每次測驗和考試都是分段內(nèi)容。
這個課程由兩個教授分別講授，每個教授都是24次課，因此可以推論，每次每個教授將講1小時。一個講授結(jié)構(gòu)和化學鍵（Structure and Bonding），一個講授熱力學和統(tǒng)計力學學（Thermodynamics and Statistical Mechanics）。
兩部分課程分別布置6次作業(yè)，每部分每次都是2～3個題目，都有交作業(yè)的期限，沒有按期交作業(yè)的，該次作業(yè)成績?yōu)?。作業(yè)答案在交作業(yè)期限過后就會立即公布。課程總成績由作業(yè)成績占20%、三次測驗占80%構(gòu)成。得分標準為：總評80分以上A，70～79分為B，55～69分為C，低于55分為不及格。
（2）實驗課程
MIT材料系內(nèi)有2門必修的實驗課程，即材料實驗和材料綜合實驗。這兩門課程同時還是加強專業(yè)交流能力培養(yǎng)的課程，所以，教學過程特別注意專業(yè)交流方面（包括論文寫作、口頭技術(shù)報告等）的形式要求。材料實驗與材料科學與工程課程同時選修，在2年級第一學期進行。材料綜合實驗課（Materials Project Laboratory）基本上就是幾個同學合作的科研項目，在3年級下學期進行。下面以二年級的材料實驗為例，介紹其教學和考評辦法。
如前所述，材料實驗共4個實驗周，實驗周沒有其他專業(yè)課。實驗內(nèi)容包括量子力學原理演示、熱力學和結(jié)構(gòu)，同時囊括了幾乎全部現(xiàn)代材料分析研究方法（XRD、SEM/AFM、DSC、光散射等），并通過口頭和書面方式加強交流能力培養(yǎng)。從教學內(nèi)容看，這門實驗課承擔了教授材料研究方法的任務。
一般將50個左右學生（2011年的2年級學生只有43人）分成6個組。每個實驗周有3個實驗主題，每個主題下面2個實驗，2個組共選一個主題，每組選做其中一個實驗。6個實驗同時進行。一周3次實驗，每次4小時。因此，每個組每周只做3個實驗（每個主題做1個實驗），共12個實驗。由于每個組只做了一半的實驗，對另一半實驗的了解，通過每周2次的1小時交流課程（recitation sections，一般隔天舉行）來實現(xiàn)。交流課上，大家各自在黑板上即興介紹實驗的發(fā)現(xiàn)，回答教師和同學的提問。
該實驗課由3個教授上，其中一個總負責。課程成績評分標準
二、分析和討論
1. 關(guān)于必修課和選修課
系內(nèi)必修課程除畢業(yè)論文或企業(yè)實習外，共有10門。大學一般要求的17門課，理論上可以自由選擇，但從表1系內(nèi)課程的先修課程可以看出，微積分I和II，物理I和II是需要先修的，大學一般要求的6門自然科學課程就去掉了4門，能夠自由選擇的大學自然科學課程剩下2門。從系里建議的選課表（roadmap）可以看到，另外2門自然科學是化學和生物。所以，自然科學的必修課程實際上相當于14門。
限選課程要求包括GIR類型2門和48學分的系內(nèi)選修課。有3門系內(nèi)課程（共39個學分）可以作為GIR課程來選，但不能同時作為系內(nèi)課程要求的學分。大多數(shù)系內(nèi)選修課程的學分為12分，這樣的話，系內(nèi)限選課48學分需要選讀4門。所以，每個學生可以有6門專業(yè)選修課程。有意思的是，在表1中只有21門限選課程，而該系主要的研究領(lǐng)域（或者說相當于我們的專業(yè)方向）有4個，平均每個方向只有5.25門課。如果去掉2011―2012年新增的2門課程，過去幾年只有19門課，平均每個方向只有4.75門課程?？磥?，MIT材料科學與工程專業(yè)的課程設(shè)置，并不鼓勵學生選單一專業(yè)方向的課程。實際上，在以前分專業(yè)方向限制選修課時，每個專業(yè)方向僅僅提供2～3門課程，進一步的分析見下文。
反觀我們的培養(yǎng)計劃，我們的專業(yè)方向必修課程有5門（14學分），選修課程應選4門（8學分），合計9門課程22學分。因為我們的學分是按照每周上課學時數(shù)計算的。如果按照MIT的學分計算方法，學分約為每周上課學時數(shù)的3～4倍，考慮到我們的上課周數(shù)為17～18周，而MIT才14周，因此，我們的專業(yè)方向應選學分至少相當于MIT的88學分，比其4門課程（48學分）的要求多了5門課程（40學分）?？梢?，我們的培養(yǎng)計劃更加注重學生專業(yè)方向知識和技能的培養(yǎng)。
另外，MIT材料科學與工程系的研究領(lǐng)域非常廣泛，關(guān)于其主要研究領(lǐng)域的介紹出現(xiàn)在3個網(wǎng)頁上。其一是在該系的學位要求中關(guān)于限選課程的介紹網(wǎng)頁，4個主要的研究領(lǐng)域分別是生物與聚合物材料、電子材料、結(jié)構(gòu)與環(huán)境材料、基礎(chǔ)與計算材料科學。其二是在MIT的招生網(wǎng)頁，4個主要的研究領(lǐng)域分別是：半導體材料和低維系統(tǒng)（Semiconductor materials and low-dimensional systems）、能源材料（Materials for Energy）、納米結(jié)構(gòu)材料（Nanostructures）、材料的生物工程（Bioengineering of Materials）。在介紹全體教師（Faculty）的網(wǎng)頁，列出了30個研究方向（discipline），共122人次（有重復計算，因為實際教師只有35人），平均每個研究方向4.07人次（或1.17人）。少的方向僅1人如微技術(shù)、半導體，最多的是納米技術(shù)，23人次。上面列出的生物工程（包括生物物理和生物技術(shù)）9人次，能源材料（包括能源與環(huán)境、儲能）9人次。人數(shù)比較多的研究方向還有結(jié)構(gòu)與環(huán)境材料9人次，高分子材料7人次，電、光和磁材料7人次。
可見，盡管MIT研究的材料類型很多，但其本科生培養(yǎng)計劃中，涉及具體材料類別方向的課程特別少。
2. 關(guān)于考核與成績
MIT很多課程的成績評定都包括平時作業(yè)和出勤與課堂參與情況。有的課程，考試以外的項目在成績評定中所占份額可達到50%，有的實驗課程則更是高達85%這在一定程度上反映了MIT對大學生平時學習的管理是非常嚴格的，與我們頭腦中關(guān)于國外大學生“自由”學習的圖像截然不同。
3. 關(guān)于選課進度安排
MIT材料系沒有規(guī)定統(tǒng)一的選課進度表。但從其推薦的選課安排（roadmap）看，具有如下特點：
（1）8門大學一般要求的社科課程（GIR）分布在8個學期選修，即每學期選修1門社科課程；
（2）一年級把大學要求的6門自然科學課程（GIR）學完，包括數(shù)學、物理和化學。
（3）二年級起全面進入專業(yè)學習。第一學期學習材料科學與工程基礎(chǔ)、材料實驗2門課程，兩門課交叉進行，實驗周不上課。上課周每天都有材料科學與工程基礎(chǔ)課，實驗周每天都有實驗或交流，學習安排非常集中。
（4）每學期的課程一般為4門，其中1門為社科課程。
MIT二年級第1學期就學習專業(yè)基礎(chǔ)課程，這比我們的教學計劃提前很多。國內(nèi)的教學計劃進度安排曾經(jīng)強調(diào)，前兩年不安排專業(yè)課，以至于我們的材料科學與工程課程被安排在第5學期，材料研究方法更是被安排在第6學期，使得高年級學習特別緊張，深入接觸專業(yè)知識和方法的時間被推遲。
4. 關(guān)于培養(yǎng)計劃的修訂
從網(wǎng)頁上能夠追溯到MIT材料系1998年的培養(yǎng)計劃，其培養(yǎng)計劃在2003年做了很大的調(diào)整。兩者的比較
這兩個培養(yǎng)計劃的最大差別在必修課，課程名稱幾乎完全變了。但對比課程名稱和教學內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，新培養(yǎng)計劃中的“材料科學與工程基礎(chǔ)”包含結(jié)構(gòu)與化學鍵、熱力學與統(tǒng)計力學兩大部分內(nèi)容，分別由兩位教授講授，似乎代替了原來的“材料熱力學”、“材料物理化學”和“材料化學物理”3門課程，因為其教材之一仍然是物理化學（Engel， T.， and P. Reid. Physical Chemistry. San Francisco， CA： Benjamin Cummings， 2005. ISBN： 9780805338423）?！安牧蠈嶒灐睉撆c原先的“材料結(jié)構(gòu)實驗”對應，“材料綜合實驗”應該與原來的“材料加工實驗”對應?！安牧系奈⒔Y(jié)構(gòu)演變”與原來的“材料結(jié)構(gòu)”相似。取消了“材料力學”、“材料工程中的輸運現(xiàn)象”2門課程。增加了“材料的電光磁性能”、“材料的力學性質(zhì)”、“有機和生物材料化學”、“材料加工”4門課程。取消2門，合并2門，增加4門，課程總數(shù)不變。
選修課變化較小，只是增加了若干課程，特別是生物材料和納米材料的課程。其實，兩門生物材料課程是2000年增加的，當時選修課由4方向增加為5個方向。選修課的最大變化是理論上不再分專業(yè)方向，學生可以任意選課。但實際操作時，仍然向?qū)W生推薦各專業(yè)方向的課程組合。無論如何，每個專業(yè)方向的課程不足4門，學生必然需要選修其他方向的課程。
從2003年至今，必修課沒有變化，選修課則有一些小的調(diào)整（表5）。其中2005年減少了高分子化學、化學冶金學（Chemical Metallurgy）2門課程。增加了2門數(shù)學，材料熱力學（原來的必修課），先進材料加工，衍射和結(jié)構(gòu)，材料的對稱性、結(jié)構(gòu)和張量性質(zhì)，材料選擇，共7門課程?？梢?，增加的這些課程仍然是與具體材料種類無關(guān)的。2007年和2011年分別增加了1門生物材料方面的課程?？梢?，即使是選修課的調(diào)整，仍然在繼續(xù)加強有關(guān)材料行為特征方面的課程，減少有關(guān)具體材料種類的課程。
5. 關(guān)于培養(yǎng)目標與課程設(shè)置
過去，MIT材料科學與工程系培養(yǎng)目標分四類，研究型學位（Course 3）、預科型學位（Course 3A）、實踐型學位（Course 3B，2003年取消）和考古型學位（Course 3C）。其中，研究型學位與實踐型學位培養(yǎng)要求的唯一差別是不變的，即前者在四年級做畢業(yè)論文，后者在二年級暑假和三年級暑假做2個20周的企業(yè)實習，其他課程要求完全相同?，F(xiàn)在把實踐型學位取消了，但仍然保留了學生向這個方向發(fā)展的渠道，即學生仍然可以選擇做畢業(yè)論文或者企業(yè)實習，學位合并在研究型學位（Course 3）中。
從2003年培養(yǎng)計劃大調(diào)整來看，MIT材料科學與工程專業(yè)（Course 3）的主要培養(yǎng)目標是讓本科畢業(yè)生繼續(xù)深造。也可能是社會需求的變化促使MIT對培養(yǎng)計劃進行調(diào)整。這從MIT選讀實踐型學位人數(shù)變遷或許可以看出一些端倪（表6）。從1998年到2002年，實踐型學位人數(shù)多于研究型學位的人數(shù)，2002年突然降低，與研究型學位相當。查看大學2年級實踐型學位學生注冊數(shù)，從2002年起突然減少，由原來每年約20人突然減少為6人。2003年培養(yǎng)計劃調(diào)整當年，還有5人注冊為實踐型學位，這應該是此前培養(yǎng)計劃延續(xù)所致。
那么，沒有了實踐型（Course 3B）學位，是否還有學生仍然會選擇實習代替論文呢。下面從2002～2008年MIT材料系本科畢業(yè)生去向分析。除了一些研究生院，網(wǎng)頁一共列出了38家企業(yè)和17家政府部門或咨詢機構(gòu)。統(tǒng)計2002年以后（至2005年結(jié)束，當年僅剩下1人）各年4年級實踐型學位人數(shù)（也約等于當年畢業(yè)人數(shù)）總和恰為38人，與畢業(yè)生去向統(tǒng)計的企業(yè)單位數(shù)剛好相同。這難道是巧合？是否可以推論，2003培養(yǎng)計劃修改之后幾乎就沒有學生選擇去企業(yè)實習了？
MIT材料專業(yè)取消實踐型學位，以及此后可能幾乎沒有人選擇實習代替畢業(yè)論文事實，一方面可能與美國產(chǎn)業(yè)向國外轉(zhuǎn)移，本國企業(yè)對工程師的需求減少有關(guān)；另一方面，MIT培養(yǎng)計劃中的課程設(shè)置調(diào)整也起了一定作用。因為選擇實踐型學位人數(shù)銳減在前（2002年），培養(yǎng)計劃調(diào)整在后（2003年）。培養(yǎng)計劃中去掉的必修課“材料力學”和“材料工程中的輸運現(xiàn)象”，顯然屬于工程類課程。因此，其培養(yǎng)計劃課程中增加材料研究型基礎(chǔ)知識、減少工程知識的傾向十分明顯，也說明其培養(yǎng)計劃隨社會需求進行了及時調(diào)整。
另外，盡管2003年培養(yǎng)計劃中的必修課有較大調(diào)整，但選修課調(diào)整比較有限。而且調(diào)整前后，沒有改變其材料類本科生寬專業(yè)培養(yǎng)的模式。
但在選修課中，把專業(yè)方向的基礎(chǔ)課程去掉，仍然讓人有點匪夷所思。例如，高分子化學在高分子材料領(lǐng)域歷來就被認為是專業(yè)基礎(chǔ)課。MIT在2005年卻把這門課從本科生培養(yǎng)計劃中去掉了。查看其高分子方向研究生培養(yǎng)計劃核心課程，可以看到高分子物理化學、高分子合成、高分子合成化學等基礎(chǔ)課程?？梢姡琈IT把專業(yè)方向的一些基礎(chǔ)知識培養(yǎng)放在了研究生階段。
以上似乎給人這樣的印象，如果不繼續(xù)讀研究生，則專業(yè)方向的基礎(chǔ)知識是不太夠的，無形中將人才培養(yǎng)的周期拉長到研究生階段了。但從我自己教學的經(jīng)驗來看，學習高分子物理就可以了解高分子材料的行為和特征，未必需要清楚地知道高分子材料的合成與制備方法。我的一些研究生以前從未學習高分子方面的課程，為了讓他們在研究中能夠理解和使用高分子材料，我就是先給他們講授高分子物理的基本知識。
另外，注意到MIT材料專業(yè)研究生數(shù)量是本科生數(shù)量的2.2倍，有很多研究生來自校外，特別是來自國外。所以，MIT材料專業(yè)培養(yǎng)計劃中對專業(yè)方向選修課程的調(diào)整，結(jié)合研究生階段的課程安排，既考慮到了本科寬專業(yè)基礎(chǔ)的培養(yǎng)模式，又打通了本科生培養(yǎng)與研究生培養(yǎng)之間的關(guān)聯(lián)，在研究生階段加強專業(yè)方向基礎(chǔ)知識的培養(yǎng)，也便于接受其他教育背景的學生來讀研究生，還是十分合理的。
MIT材料專業(yè)的本科培養(yǎng)計劃，不斷強化了按照材料大類進行培養(yǎng)的模式，必修課和選修課都加強了材料基本行為知識的課程，減弱了材料類別基礎(chǔ)知識的課程，把后者移到研究生教育階段。這說明國外關(guān)于“材料研究依據(jù)其行為和特征，而不是依據(jù)材料類型來進行”的認識形成30多年以來，不僅沒有改變，還在進一步加強。MIT在2003年對培養(yǎng)計劃大調(diào)整時，加強了材料研究基礎(chǔ)知識課程，減少了工程類課程，其本科生的主要去向是進一步深造，直接到企業(yè)就業(yè)的比例急劇減少。本科生階段加強研究基礎(chǔ)知識課程，把專業(yè)方向基礎(chǔ)知識培養(yǎng)放在研究生階段，加強了研究生的知識培養(yǎng)，可能是其材料研究能夠長期在美國名列前茅的原因之一。
金屬材料工程專業(yè)英語教學思考實施策略一、材料科學與工程專業(yè)英語的特點
材料科學與工程專業(yè)英語是材料科學與工程一級學科中重要的專業(yè)基礎(chǔ)必修課之一，由金屬材料工程、材料物理等二級學科專業(yè)英語組成。它是材料工程技術(shù)領(lǐng)域中一種普遍使用與推廣的英語文體，要求語言表述客觀嚴謹、具有較強的邏輯性及系統(tǒng)性，往往揭示材料的制備與合成、組織結(jié)構(gòu)和使用性能等最新動態(tài)，以實現(xiàn)該領(lǐng)域前沿科技信息的及時交流與共享，故靈活運用材料科學與工程專業(yè)英語在國際合作和學術(shù)交流中具有重要意義。
通常，將材料科學與工程專業(yè)英語的特點概括為語法特點和詞匯特點。前者體現(xiàn)在材料工程技術(shù)領(lǐng)域中相關(guān)概念、原理的表達或翻譯和寫作等語言表述時，強調(diào)內(nèi)容的客觀性和真實性，語言敘述準確規(guī)范、邏輯性和規(guī)范性強、精煉流暢。如第三人稱語氣和被動語態(tài)，力求對研究對象和過程客觀準確描述；非謂語動詞短語和名詞化結(jié)構(gòu)，如分詞、動名詞及動詞不定式等可代替從句，簡化結(jié)構(gòu)，避免復雜主從復合長句；省略句和慣用句型等用于句子的精煉表達、準確陳述和嚴密推理。后者體現(xiàn)在專業(yè)英語詞匯的組成、構(gòu)詞法和各種詞匯縮略等，專業(yè)詞匯一般包括材料科學與工程學科相關(guān)的專業(yè)技術(shù)詞匯、學科通用的半專業(yè)詞匯和書面非專業(yè)詞匯。專業(yè)技術(shù)詞匯意義狹窄單一、專業(yè)性強，只在本專業(yè)范圍內(nèi)使用。其中，絕大部分專業(yè)詞匯按構(gòu)詞法由常用詞匯轉(zhuǎn)化、合成、派生出來，如詞根或詞綴構(gòu)成的合成詞；半專業(yè)詞匯詞義繁多、用法靈活、形式多樣，需在“英譯漢”時注意詞義的正確選擇；非專業(yè)詞匯嚴格表現(xiàn)專業(yè)內(nèi)容、避免歧義。
二、金屬材料工程專業(yè)英語的教學現(xiàn)狀和存在問題
金屬材料工程專業(yè)英語為材料科學與工程專業(yè)英語的重要組成部分。以本校為例，該專業(yè)英語的課程設(shè)置和教學計劃雖經(jīng)多版次（2003、2006和2011版）修改仍存諸多問題：
1.專業(yè)英語課程設(shè)置時間不盡合理，與考研復習和求職面試有所沖突。學生在前期大學基礎(chǔ)英語學習時，以CET-4或6為主要目標，少有專業(yè)英語相關(guān)知識積累，且課程一般設(shè)置在第六、七學期，總學時數(shù)相對較少（每學期16學時），學生對專業(yè)英語的重視程度較低，難以保證其教學的連續(xù)性和系統(tǒng)性。
2.教學內(nèi)容枯燥、陳舊，難以及時捕捉科技前沿信息，對專業(yè)英語教師要求較高。教學參考書僅局限在少數(shù)國內(nèi)高校出版的聽說譯寫教材，其選擇范圍窄，教材內(nèi)容多為單調(diào)敘述原理的表現(xiàn)形式且不易理解，難以激發(fā)學生學習積極性，缺乏教學信息的適應性和實用性，同時專業(yè)教師需查閱大量SCI、EI和CPCI檢索英文期刊來獲取材料領(lǐng)域的前沿信息。
3.教學模式與教學手段單一，多采用翻譯與閱讀結(jié)合的教學方法。實際專業(yè)英語教學中，借助多媒體教學手段或傳統(tǒng)板書手段，以教師為中心開展教學活動，需突破單一翻譯或閱讀與翻譯結(jié)合的教學方法，增加學生聽說讀寫綜合實訓環(huán)節(jié)，提高專業(yè)英語教學的趣味性。
4.課程考核環(huán)節(jié)不盡合理，缺乏對學習過程的全面監(jiān)管。本校采用專業(yè)基礎(chǔ)課“五級分制”的閉卷考核方式，主要以結(jié)課考試成績來確定該課程的最終考核成績，往往忽視學生聽說讀寫譯的綜合語言運用能力的訓練和培養(yǎng)，難達到客觀反映專業(yè)英語教學效果的目的。
三、金屬材料工程專業(yè)英語教學方法改革的思考
鑒于上述金屬材料工程專業(yè)英語教學中存在的諸多問題，故現(xiàn)階段對專業(yè)英語教學方法或?qū)嵺`環(huán)節(jié)的改革就顯得十分必要。金屬材料工程專業(yè)英語教學目的為指導學生閱讀和撰寫材料科學領(lǐng)域的英文文獻和科技論文，并能通過學術(shù)交流走向國際舞臺。因此，在專業(yè)英語教學改革過程中，應針對材料科學與工程學科專業(yè)英語特點、教學大綱要求和學生知識結(jié)構(gòu)等特點，運用多元化的教學手段，并憑借靈活多變的教學方法，擺脫所選教材束縛和界限，充分調(diào)動學生的學習興趣。
所謂教學方法改革就是突破單以教師為主體的傳統(tǒng)教學方法，實施以學生為主體的分組討論、自主教學等新型教學模式，并利用模擬國際會議的情境式教學方法來提高學生語言交流與表達能力。
1.分組討論模式。該模式用于口語教學，以3～5人為一個Group，分派不同Topic（如：Progress in Carbon Nanotube），內(nèi)部成員經(jīng)英語交流與討論后形成整理材料，進行Oral Presentation報告。
2.自主教學模式。該模式用于以教師為主體的教學活動外的專業(yè)英語教學環(huán)節(jié)，即適當安排以學生為主體的自主教學活動，其實施方法則按照課程教學計劃將可控性強的學習內(nèi)容指定給某位同學，準備一段時間后進行自主授課教學，課后教師給予評價與建議，有利于提高學生的學習效率。
3.情境式教學模式。該模式是在前兩種模式基礎(chǔ)上的升級版教學模式，對學生素質(zhì)和能力要求較高，全面展示International Conference的基本流程和應該如何準備會議，且能通過模擬口頭報告形式改善口語活動質(zhì)量。
四、金屬材料工程專業(yè)英語教學水平實施策略的探討
欲全面提高專業(yè)英語教學水平，在進行教學方法改革的同時，需采取如下策略：
1.明確金屬材料工程專業(yè)英語教學培養(yǎng)目標，教與學雙方重視專業(yè)英語課程教學。教學培養(yǎng)目標即以材料專業(yè)知識的課堂教學為依托，培養(yǎng)學生使用英語工具學習專業(yè)知識，熟練閱讀本專業(yè)的英語科技文獻，并鍛煉論文撰寫及學術(shù)交流的能力。教師作為教學活動的組織者，在提高自身能力同時，以認真負責的態(tài)度大量搜集該領(lǐng)域前沿信息，如綜述文章、專著節(jié)選、期刊論文等。學生應正確認識學習專業(yè)英語的現(xiàn)實意義，充分利用英語角、模擬國際會議等“第二課堂”活動，調(diào)動學習積極性。
2.聽、說、讀、寫、譯等多方面提高教學質(zhì)量和綜合運用能力。合理安排聽說讀寫各環(huán)節(jié)的教學進度和授課時間分配，結(jié)合單一模式教學方法的改革措施，互動式教學來提高學生聽說能力，自主式教學來提高學生讀寫能力，任務式教學來提高學生對科技文獻的翻譯能力，以上教學方式形成有機整體，在實際教學中穿插結(jié)合，達到良好教學效果。
3.積極引導學生參與前沿課題信息捕獲。以科研訓練環(huán)節(jié)為契機，鼓勵學生搜集并閱讀畢業(yè)論文（設(shè)計）研究方向相關(guān)的英語論文，為課題的順利開展提供有利條件。
4.注重國際會議和日常口語交流訓練。結(jié)合情境式教學方法和分組討論，采用視頻教學和模擬實踐聯(lián)合方式，加強國際交流口語訓練，從根本上增強學生的語言綜合運用能力。
五、結(jié)束語
上述為針對金屬材料工程專業(yè)英語教學現(xiàn)狀進行教學方法改革的探討，實施明確教學目標，靈活教學模式，重視科研實踐，強化語言交流等策略，增強學生學習專業(yè)英語的積極性，提高專業(yè)英語的教學實效，滿足現(xiàn)階段材料工程領(lǐng)域復合型人才的實際需求。
參考文獻：
材料化學專業(yè)主要課程
在學習高等數(shù)學、化學、物理等基礎(chǔ)理論知識及相關(guān)實驗技能的基礎(chǔ)上，本專業(yè)主要學習材料科學基礎(chǔ)、結(jié)晶化學、高分子化學、高分子物理、現(xiàn)代材料分析技術(shù)、材料研究與測試方法、材料性能學、材料化學、材料工藝學以及材料基礎(chǔ)實驗、材料化學專業(yè)實驗等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課，接受計算機課程模擬及應用，實驗技能、信息獲取、工程設(shè)計、科學研究等方面的技能培訓。該課程體系設(shè)置使學生既掌握了材料化學方面的扎實寬廣的基礎(chǔ)理論知識又具備材料專業(yè)特長。主要實踐性教學環(huán)節(jié)：包括生產(chǎn)實習、畢業(yè)論文等，一般安排10--20周。
材料化學專業(yè)就業(yè)方向
本專業(yè)學生畢業(yè)后可在無機材料、高分子材料等材料及相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域從事質(zhì)量檢驗、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)、教學及技術(shù)管理工作。
從事行業(yè)：
畢業(yè)后主要在石油、新能源、電子技術(shù)等行業(yè)工作，大致如下：
1、石油/化工/礦產(chǎn)/地質(zhì);
2、新能源;
3、電子技術(shù)/半導體/集成電路;
4、制藥/生物工程;
5、原材料和加工;
6、其他行業(yè);
7、建筑/建材/工程;
8、環(huán)保。
從事崗位：
畢業(yè)后主要從事研發(fā)、工藝、材料工程師等工作，大致如下：
1、研發(fā)工程師;
2、工藝工程師;
3、化驗員;
4、質(zhì)檢員;
5、材料工程師;
6、銷售工程師;
7、技術(shù)員;
8、實驗員。
1.掌握數(shù)學、物理、化學等方面的基本理論和基本知識;
2.掌握材料制備(或合成)、材料加工、材料結(jié)構(gòu)與性能測定及材料應用等方面的基礎(chǔ)知識、基本原理和基本實驗技能;
3.了解相近專業(yè)的一般原理和知識;
4.熟悉國家關(guān)于材料科學與工程研究、科技開發(fā)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的政策，國內(nèi)外知識產(chǎn)權(quán)等方面的法律法規(guī);
5.了解材料化學的理論前沿、應用前景和最新發(fā)展動態(tài)，以及材料科學與工程產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況;
英文名稱：Chinese Journal of Materials Research
主管單位：中國科學院
主辦單位：國家自然科學基金委員會;中國材料研究學會
出版周期：雙月刊
出版地址：遼寧省沈陽市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1005-3093
國內(nèi)刊號：21-1328/TG
郵發(fā)代號：8-185
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間：1987
期刊收錄：
CA 化學文摘(美)(2009)
CBST 科學技術(shù)文獻速報(日)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中國科學引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽：
中科雙效期刊
聯(lián)系方式
英文名稱：Materials Science and Technology
主管單位：中華人民共和國工業(yè)和信息化部
主辦單位：哈爾濱工業(yè)大學
出版周期：雙月刊
出版地址：黑龍江省哈爾濱市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1005-0299
國內(nèi)刊號：23-1345/TB
郵發(fā)代號：14-106
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間：1982
期刊收錄：
CA 化學文摘(美)(2009)
CBST 科學技術(shù)文獻速報(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中國科學引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽：
Caj-cd規(guī)范獲獎期刊
聯(lián)系方式
關(guān)鍵詞 評測體系 素質(zhì)教育 傳統(tǒng)考核體系
已故科學泰斗錢學森，曾提出了一個令人深思的問題：為什么我們的學?？偸桥囵B(yǎng)不出杰出人才？
在我國，教育的導向主要是記、背標準答案，學生缺乏獨立思考、主動學習的精神，是現(xiàn)有教育體系在培養(yǎng)杰出人才時遇到的困境。究其根本，是因為國內(nèi)傳統(tǒng)教育并未將學生作為主體，充分發(fā)掘他們的潛力。為了解決類似問題，國內(nèi)高校教學經(jīng)過不斷的改革探索，在培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)方面取得了一定的成果，但從總的實際效果來看，并不令人樂觀，遠沒有達到預期效果。究其原因，是教育體系中的一個很重要的環(huán)節(jié)——考試與測評。
1 傳統(tǒng)考核體系存在的不足
近年來，隨著高校招生的規(guī)模不斷擴大，原來的“精英化”大學教育現(xiàn)在變得“大眾化”，而“素質(zhì)教育”則被提得越來越頻繁。大學教育囿于專業(yè)知識教育的定勢，單向度、程式化教育狀態(tài)依然嚴重，致使大學生難以形成“獨立之精神、自由之思想”。尤其是現(xiàn)在國內(nèi)高等教育中的考試體系在某種程度上限制了素質(zhì)教育的發(fā)展。
在傳統(tǒng)的教育模式下，考試作為大學教育中最重要的一環(huán)，指揮著“教”與“學”。西方一些學者針對發(fā)達國家大學一年級的學生進行研究①發(fā)現(xiàn)，學生會采用不同的學習方式來應對不同的考試模式。因此為了能夠培養(yǎng)出“金字塔”的創(chuàng)新型人才，必須對現(xiàn)有的課程考核體系進行相應的思考和調(diào)整。國內(nèi)高校傳統(tǒng)考核方式是采用期末閉卷考試的方式，該方式存在以下不足：
1.1 作弊現(xiàn)象嚴重
盡管各個高校很重視作為檢驗教學質(zhì)量和學生學習情況的重要工具和手段——“考試”，也頒布了各種條例，嚴懲敢于作弊的學生，但是，作弊現(xiàn)象在高校還是屢禁不止，且有越演越烈之勢。作為“象牙塔”的高等學府，如今居然淪落到如此地步，到底是哪里出了問題？有研究表明，有考試作弊行為的學生比例高達90%。②③
1.2 學生死記硬背，知識運用能力差，與素質(zhì)教育相違背
為了將學生培養(yǎng)成基礎(chǔ)牢固的金字塔人才，國內(nèi)材料科學與工程專業(yè)的學生所學的專業(yè)課程一般都會比較多，一般有十幾二十門（包括選修課程），相對基礎(chǔ)課程，這些課程專業(yè)性更強，對于學生的基礎(chǔ)知識的綜合運用能力要求更高，但是在基礎(chǔ)課程中，如物理、化學和高等數(shù)學等課程一般采用的閉卷考試考核內(nèi)容除了部分是知識綜合運用能力，更多的則是對定理和公式的記憶，那么寄希望于學生在這些專業(yè)課程能夠很好地運用專業(yè)知識是不現(xiàn)實的。從而造成了考試前一到兩周的時間內(nèi)，學生開始“背多分”，最后的考試成績分數(shù)高只能說明學生的記憶力好，很有可能學生考完后對于該門課程完全不理解，尤其是比較抽象性的課程，如“材料科學基礎(chǔ)”、“計算機在材料科學中的應用”等理論性較強的課程，該現(xiàn)象尤其明顯。
1.3 不能評價學生的真實水平和能力
對于很多課程如果僅僅采用卷面考試是很難評價學生對于課程的掌握程度。如“計算機在材料科學中的應用”，這門課程的教學目的是希望理論學習后通過實驗能夠掌握一定的計算機工具來模擬某些工程控制或者解釋物理化學現(xiàn)象。如果僅僅考慮卷面成績，是不可能正確評價學生對于該門課程的真實掌握程度和相關(guān)的能力。
2 考核體系不足的原因
2.1 教育體制的不連續(xù)性
眾所周知，我國小學、初中、高中的教育是典型的“填鴨式”應試教育，考試成績是主要且唯一的評價方式；但是到了大學，為了培養(yǎng)學生的自主學習能力，一般老師主要的教學方式采用的是啟發(fā)式教育模式，這樣的轉(zhuǎn)變對于已經(jīng)習慣了十多年應試教育體系模式的學生是非常不適應的，自律性不夠的學生就會作弊，分數(shù)高的學生也有可能“高分低能”。
2.2 國內(nèi)高校現(xiàn)有考核體系的不足
國內(nèi)高等院校的考核特點主要有：考試內(nèi)容記憶性的比重較大；考試模式單一，一般都是閉卷考試；同時期末考試的成績占最后總成績的比重大。這種考核方式在某種程度上實際上是鼓勵學生“死讀書”、“讀死書”、片面追求卷面成績而忽視實際能力的培養(yǎng)。不能評價學生在學習中的創(chuàng)新性是否得到培養(yǎng)，更沒有辦法刺激學生的主觀能動性。而平時成績的主要依據(jù)一般是出勤率和平時作業(yè)。學生的主觀能動性不足時，出勤率高也有可能是“人在教室，心在校外”，平時作業(yè)也可以抄襲得到，因此不能夠真實反映出學生的學習水平、知識掌握程度和綜合素質(zhì)。
3 解決辦法
為了培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)，考核體系應該擺脫傳統(tǒng)考試的“筆試、閉卷”單一模式，轉(zhuǎn)而向多元化、應用化的方向發(fā)展。
3.1 考試形式的多樣化
目前考前一周學生開始復習，背書等現(xiàn)象十分普遍。但是素質(zhì)教育應該是考核學生的知識應用能力，不應將時間完全浪費在死記硬背上。學者吳建華④曾在考試中采用分段式的考試形式，即前30分鐘閉卷，主要考核學生的基本知識，后90分鐘為開卷考試，考核學生的知識應用能力。實踐證明，分段式考核方式大大提高了學生的學習主動性。
3.2 學生自主出題
劉素一⑤在考試改革中提出過讓學生出題和答案。這種方式的好處是讓學生主動學習，了解課程的重難點，同時對于整門課程的體系有一個清晰的認識，同時學生出題要考慮到題目的章節(jié)分布以及難度程度，對自己的題目進行解答實際上就是一個知識的歸納總結(jié)分析的過程。實際上提高了學生提出問題、分析問題、解決問題的能力。
4 計算機在材料科學中的應用課程的思考
計算機在材料科學中的應用作為材料科學與工程專業(yè)本科生的專業(yè)課程，具有多元性、變化性、綜合性和實踐性等特點，作為一門從上個世紀70年展起來的學科，實際上是一門物理、化學、數(shù)學等多門科學的交叉學科，對于學生的理科基礎(chǔ)要求較高，相對于其他課程而言，理論性較強，概念多且抽象，且該門課程理論更新程度快，這些對于學生掌握該門課程而言，增加了難度，造成了學生學習主動性不積極，上課也很難和教師形成互動。筆者在2004年至2008年教學期間采用傳統(tǒng)的考核方式，學生到了期末不是“背多分”就是做“準備”，對于學生的綜合素質(zhì)根本就沒辦法提高。
新的考核方式改革勢在必行，而新的考核方式應該兼顧學生對知識的記憶，更多的應該是學生對于知識的理解能力、分析能力、創(chuàng)新能力、自學能力、實踐能力和表達能力的考核。在教與學的過程中突出創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，只有這樣，才能既掌握知識，又能應用知識，達到理論指導實踐，實踐驗證理論的教學效果，提高學生的綜合素質(zhì)。
筆者采用了以下的做法來提高教學質(zhì)量：
4.1 成績評定的多元化
不能僅僅依靠期末考試的成績來評定學生的能力，應該增加平時成績的權(quán)重。以筆者教授的計算機在材料科學中的應用的課程為例，平時成績占到30%，如有必要，還可以增加。平時成績的依據(jù)有兩個，一個是平時的階段性小論文或者知識總結(jié)匯報；其次是實驗成績。平時的階段性小論文或者知識匯報不僅僅要將所查閱的資料進行講解，同時還要回答其他學生或者老師對其報告或者論文中的問題，根據(jù)匯報內(nèi)容和回答情況來綜合評定；實驗成績是在實驗過程中，每個學生都要獨立演示至少一個實驗內(nèi)容，保證其動手能力得到了提高。這種平時成績的分數(shù)評定要比平時作業(yè)和出勤率要更能體現(xiàn)學生的綜合能力和主觀能動性。通過這種考核方式，學生感覺自身的動手能力和運用知識分析問題、解決問題的能力得到了充分的鍛煉和提高。
4.2 考題的應用化
期末考試的題目應該在知識運用能力上有所加強，而在基礎(chǔ)知識和概念上比例應該相應調(diào)整。比如筆者在計算機在材料科學中的應用課程考試中，知識運用能力的比例至少在30%以上，這樣至少避免了學生“背多分”，死讀書的現(xiàn)象，學生只有在真正掌握了相關(guān)知識和實踐才能保證考試成績，考試內(nèi)容從抽象理論化向?qū)嶋H應用化轉(zhuǎn)變。結(jié)果表明：考試成績和學生的掌握程度具有良好的相關(guān)性。
5 小結(jié)
（一）在建筑材料方面的應用
水泥是重要的建筑材料之一。1993年，計算量子化學開始廣泛地應用于許多水泥熟料礦物和水化產(chǎn)物體系的研究中，解決了很多實際問題。
鈣礬石相是許多水泥品種的主要水化產(chǎn)物相之一，它對水泥石的強度起著關(guān)鍵作用。程新等[1,2]在假設(shè)材料的力學強度決定于化學鍵強度的前提下，研究了幾種鈣礬石相力學強度的大小差異。計算發(fā)現(xiàn)，含Ca鈣礬石、含Ba鈣礬石和含Sr鈣礬石的Al-O鍵級基本一致，而含Sr鈣礬石、含Ba鈣礬石中的Sr，Ba原子鍵級與Sr-O，Ba-O共價鍵級都分別大于含Ca鈣礬石中的Ca原子鍵級和Ca-O共價鍵級，由此認為，含Sr、Ba硫鋁酸鹽的膠凝強度高于硫鋁酸鈣的膠凝強度[3]。
將量子化學理論與方法引入水泥化學領(lǐng)域，是一門前景廣闊的研究課題，它將有助于人們直接將分子的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能聯(lián)系起來，也為水泥材料的設(shè)計提供了一條新的途徑[3]。
（二）在金屬及合金材料方面的應用
過渡金屬(Fe、Co、Ni)中氫雜質(zhì)的超精細場和電子結(jié)構(gòu)，通過量子化學計算表明，含有雜質(zhì)石原子的磁矩要降低，這與實驗結(jié)果非常一致。閔新民等[4]通過量子化學方法研究了鑭系三氟化物。結(jié)果表明，在LnF3中Ln原子軌道參與成鍵的次序是：d＞f＞p＞s，其結(jié)合能計算值與實驗值定性趨勢一致。此方法還廣泛用于金屬氧化物固體的電子結(jié)構(gòu)及光譜的計算[5]。再比如說，NbO2是一個在810℃具有相變的物質(zhì)(由金紅石型變成四方體心)，其高溫相的NbO2的電子結(jié)構(gòu)和光譜也是通過量子化學方法進行的計算和討論，并通過計算指出它和低溫NbO2及其等電子化合物VO2在性質(zhì)方面存在的差異[6]。
量子化學方法因其精確度高，計算機時少而廣泛應用于材料科學中，并取得了許多有意義的結(jié)果。隨著量子化學方法的不斷完善，同時由于電子計算機的飛速發(fā)展和普及，量子化學在材料科學中的應用范圍將不斷得到拓展，將為材料科學的發(fā)展提供一條非常有意義的途徑[5]。
二、在能源研究中的應用
（一）在煤裂解的反應機理和動力學性質(zhì)方面的應用
煤是重要的能源之一。近年來隨著量子化學理論的發(fā)展和量子化學計算方法以及計算技術(shù)的進步，量子化學方法對于深入探索煤的結(jié)構(gòu)和反應性之間的關(guān)系成為可能。
量子化學計算在研究煤的模型分子裂解反應機理和預測反應方向方面有許多成功的例子,如低級芳香烴作為碳/碳復合材料碳前驅(qū)體熱解機理方面的研究已經(jīng)取得了比較明確的研究結(jié)果。由化學知識對所研究的低級芳香烴設(shè)想可能的自由基裂解路徑，由Guassian98程序中的半經(jīng)驗方法UAM1、在UHF/3-21G*水平的從頭計算方法和考慮了電子相關(guān)效應的密度泛函UB3LYP/3-21G*方法對設(shè)計路徑的熱力學和動力學進行了計算。由理論計算方法所得到的主反應路徑、熱力學變量和表觀活化能等結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)對比有較好的一致性，對煤熱解的量子化學基礎(chǔ)的研究有重要意義[7]。
（二）在鋰離子電池研究中的應用
鋰離子二次電池因為具有電容量大、工作電壓高、循環(huán)壽命長、安全可靠、無記憶效應、重量輕等優(yōu)點，被人們稱之為“最有前途的化學電源”，被廣泛應用于便攜式電器等小型設(shè)備，并已開始向電動汽車、軍用潛水艇、飛機、航空等領(lǐng)域發(fā)展。
鋰離子電池又稱搖椅型電池，電池的工作過程實際上是Li+離子在正負兩電極之間來回嵌入和脫嵌的過程。因此，深入鋰的嵌入-脫嵌機理對進一步改善鋰離子電池的性能至關(guān)重要。Ago等[8]用半經(jīng)驗分子軌道法以C32H14作為模型碳結(jié)構(gòu)研究了鋰原子在碳層間的插入反應。認為鋰最有可能摻雜在碳環(huán)中心的上方位置。Ago等[9]用abinitio分子軌道法對摻鋰的芳香族碳化合物的研究表明，隨著鋰含量的增加，鋰的離子性減少，預示在較高的摻鋰狀態(tài)下有可能存在一種Li-C和具有共價性的Li-Li的混合物。Satoru等[10]用分子軌道計算法，對低結(jié)晶度的炭素材料的摻鋰反應進行了研究，研究表明，鋰優(yōu)先插入到石墨層間反應，然后摻雜在石墨層中不同部位里[11]。
隨著人們對材料晶體結(jié)構(gòu)的進一步認識和計算機水平的更高發(fā)展，相信量子化學原理在鋰離子電池中的應用領(lǐng)域會更廣泛、更深入、更具指導性。
三、在生物大分子體系研究中的應用
生物大分子體系的量子化學計算一直是一個具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域，尤其是生物大分子體系的理論研究具有重要意義。由于量子化學可以在分子、電子水平上對體系進行精細的理論研究，是其它理論研究方法所難以替代的。因此要深入理解有關(guān)酶的催化作用、基因的復制與突變、藥物與受體之間的識別與結(jié)合過程及作用方式等，都很有必要運用量子化學的方法對這些生物大分子體系進行研究。毫無疑問，這種研究可以幫助人們有目的地調(diào)控酶的催化作用,甚至可以有目的地修飾酶的結(jié)構(gòu)、設(shè)計并合成人工酶；可以揭示遺傳與變異的奧秘,進而調(diào)控基因的復制與突變，使之造福于人類；可以根據(jù)藥物與受體的結(jié)合過程和作用特點設(shè)計高效低毒的新藥等等，可見運用量子化學的手段來研究生命現(xiàn)象是十分有意義的。
綜上所述，我們可以看出在材料、能源以及生物大分子體系研究中，量子化學發(fā)揮了重要的作用。在近十幾年來，由于電子計算機的飛速發(fā)展和普及，量子化學計算變得更加迅速和方便。可以預言，在不久的將來，量子化學將在更廣泛的領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：以研促教；材料科學與方法；教學；創(chuàng)新
作者簡介：李保家（1979-），男，湖北黃岡人，江蘇大學材料科學與工程學院，講師。（江蘇?鎮(zhèn)江?212013）
基金項目：本文系江蘇省普通高校博士研究生科研創(chuàng)新計劃資助項目（項目編號：CX08B_053Z）的研究成果。
中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）29-0068-02
為了順應現(xiàn)代科技的快速發(fā)展以及現(xiàn)代企業(yè)對人才的要求，高校不僅要使學生掌握扎實、寬厚的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，更要注重培養(yǎng)學生科研創(chuàng)新能力和知識應用能力，使他們真正成為復合型、創(chuàng)新型和應用型人才。而教學和科研是高校的兩大支柱，它們相輔相成、相互促進、不可分離。[1]教學和科研的雙向效應隨著知識經(jīng)濟的激烈競爭而愈來愈明顯，尤其是在本科教學中，如何圍繞人才培養(yǎng)這一中心任務，在主動利用高校教學資源提高教學質(zhì)量的基礎(chǔ)上，進一步引入科學研究形成的創(chuàng)新知識和創(chuàng)新成果來反哺和提升教學水平，形成教學和科研的互動促進，是目前高校應當樹立的科學理念和亟待解決的重點問題。
一、以研促教對高校教學的重要性
早在19世紀初，德國的威廉·馮·洪堡就正式提出了“教學與科研相結(jié)合”的大學理念，從此，教學和科研成為高校的主要活動。[2]從根本上說，科研是源，教學是流，現(xiàn)在的教學內(nèi)容都是過去的研究成果。在搞好教學工作的同時，一定要從事科研；否則，高等教育的水平很難提高，在新技術(shù)革命挑戰(zhàn)的前沿也是不會有所突破、有所創(chuàng)新的。也就是說，高水平的教學需要高水平的科研來支撐，高水平的科研也需要高水平的教學實現(xiàn)其價值，人才的培養(yǎng)離不開教學和科研的相互滲透。2011年總書記在清華大學建校100周年大會上發(fā)表重要講話時也指出，“全面提高高等教育質(zhì)量，必須大力增強科學研究能力”，要“以高水平科學研究支撐高質(zhì)量高等教育，要積極推動系統(tǒng)創(chuàng)新”。[3]可見，以研促教對提高高等教育水平以及促進高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)都具有十分重要的意義。
二、“材料科學與方法”教學中以研促教的關(guān)鍵
高校的教學工作不是一種簡單的重復性的活動，而是具有較強的專業(yè)理論性、獨立性、創(chuàng)造性和實踐性的活動。它不僅要傳授知識，還擔負著發(fā)現(xiàn)未知和培養(yǎng)學生探求新知能力的任務。作為一名高校教師，在教學中一方面應基于學生的新見解和新問題進行深入思考和研究，努力形成科學研究新的增長點，另一方面更重要的是要將科學研究（包括教學研究）的成果引入到課堂教學中，豐富教學內(nèi)容，以實際案例激發(fā)學生學習和思考的興趣，引導他們掌握科學研究的方法、培養(yǎng)科學探索的精神，真正實現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目的。
“材料科學與方法”是作為高校材料類各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)教學知識平臺之一而設(shè)置的課程。江蘇大學將戴起勛等編著的《材料科學研究方法》作為該課程教材，[4]其教學的總體目標是通過對材料的作用和意義、各類材料的共同特點與共同效應、現(xiàn)代材料研究的基本方法和思路以及材料研究發(fā)展趨勢等的學習，培養(yǎng)學生一種材料研究創(chuàng)新思維的主動意識、材料研究創(chuàng)新活動的科學方法和材料研究創(chuàng)新成果的分析能力。[5]科學知識和理論總是在不斷發(fā)展的，材料科學和材料研究的方法也是一樣，其前沿性的特點要求教師在教學過程中不能拘泥于教材內(nèi)容，要不斷補充材料研究的最新知識、成果和動向，引導學生從中領(lǐng)悟材料科學的創(chuàng)新思維和研究思路。這樣的教學，最終會使得學生愛思考、善于思考，學生學到的不僅僅是一門課的知識內(nèi)容，還有材料研究的思維和新材料研發(fā)的能力，這有利于他們今后本科畢業(yè)論文的順利完成，甚至可為他們投身于材料科學事業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。
三、以研促教在“材料科學與方法”教學中的實踐
“材料科學與方法”課程所涉及的內(nèi)容非常廣泛，對于剛結(jié)束基礎(chǔ)課程學習、對材料專業(yè)相關(guān)知識以前了解不多的學生來講，單純圍繞書本內(nèi)容的教學是比較枯燥的，他們接受知識也較為困難?；诖?，以提高學生主動學習的興趣和積極性為出發(fā)點，在教學過程中進行了一系列的嘗試和實踐。一方面通過查閱國內(nèi)外最新科技文獻，了解材料研究前沿的發(fā)展動態(tài)，并把相關(guān)內(nèi)容寫進教案；另一方面把自己在科研中獲得的新知識和新成果轉(zhuǎn)化到教學內(nèi)容中，很自然地以例證的形式與學生進行交流，取得了一定的成效。
1.以研促教，豐富教學內(nèi)容
教學中時刻意識到該課程的教學內(nèi)容不應當停留于簡單的重復，而應當及時更新和補充相關(guān)材料，剔除過時的一些內(nèi)容，保證其新穎、特色鮮明、實用性強。例如在第一章講解“當代材料發(fā)展和展望”時，對教材淺而泛的內(nèi)容不作太多的照本宣科式介紹，而是根據(jù)當時的熱點話題“2010年上海世博會”，介紹了在上海世博會上展示的新材料，如具有自潔功能的碳素纖維、用于光伏建筑一體化的太陽能電池材料、超輕“膜結(jié)構(gòu)”材料、可循環(huán)利用的建筑布料、以標簽紙和塑料的邊角余料做成的外墻材料、比不銹鋼更便宜耐用的“耐候鋼”新材料等，并配以清晰、實用的圖片，講解各種新奇材料的功能特征和技術(shù)要點。另一方面，還計劃將2012年6月“神九”發(fā)射和“蛟龍”號入水深潛的內(nèi)容補充進教學內(nèi)容，向?qū)W生介紹在國家重大工程中應用到的高性能密封材料、特種紡織增強材料、特種玻璃鋼和耐高溫燒蝕材料等高技術(shù)尖端材料。這些最新研發(fā)的材料作為材料發(fā)展中的典型代表，豐富了相關(guān)章節(jié)的教學內(nèi)容，可使學生獲得深刻印象，激發(fā)學生的求知欲。
