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1專業方向發展與專業方向課程群設置支撐
國內許多材料專業是在之前的鑄、鍛、焊、熱處理等專業基礎上建立起來的,國家振興東北老工業基地的政策,使得以金屬材料為主體的專業仍然擔負著人才培養的重要任務。我校金屬材料工程專業在設立之初,立足專業教師優勢科研方向及社會經濟發展,結合國家重大戰略需求,設置了先進材料和無損檢測專業方向模塊,學生既能掌握深厚的金屬材料工程專業基礎知識,同時又能在新材料研發及金屬材料缺陷、損傷評價等方面得到訓練。2011年,為了配合國家戰略性新興產業需要,以先進材料專業方向為基礎籌建的功能材料專業,獲得教育部第七批高等學校特色專業建設點的支持,成為國家戰略性新興產業相關建設專業之一。在我校2012年的培養計劃中,順應國家“高等學校創新能力提升計劃”中提出的“提升人才、學科、科研三位一體的創新能力,構建面向行業產業以及區域發展重大需求”以及國家“十二五”科技規劃中“科技與經濟緊密結合,將促進科技成果轉化為現實生產力作為主攻方向”的戰略需求,結合本專業教師近年來承擔國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)、863計劃等科技項目的實際發展,設立了金屬材料工程與技術專業方向,培養在材料結構研究與分析、金屬材料及復合材料制備與成型、金屬材料工程質量管理以及材料檢測與表征等領域的高素質人才。材料專業的課程設置有基礎課、專業基礎課和專業課。專業基礎課程包括材料科學基礎、固態相變原理及應用、材料成型原理、金屬材料學、近代材料分析技術、材料力學性能、材料物理性能等。在專業課程中,設置了材料表面工程技術、工程安全及質量管理、腐蝕及防護、熱處理工藝及設備、失效分析等。其中,新設的工程安全及質量管理課程,旨在加強學生在標準規范及產品質量管理方面的知識積累,提高學生的國際競爭意識。在選修課中,有目的地新增材料工程的節能環保課程,引導學生關注專業技術的發展,同時補充有關知識,開闊學生視野,使其具備技術倫理學知識,能夠認識技術發展可能帶來的社會問題,并加以判斷和自我約束。由于金屬材料工程是一個與工程實際有著緊密聯系、實踐性很強的專業,因此專業基礎課程和專業課程中的實驗教學是整個教學體系的重要組成部分。實驗教學可以增強學生對所學知識的感性認識,并培養學生分析實際問題的能力,對于強化工程素質、啟迪創新思維和創造能力有重要作用。金屬材料工程專業的實驗課注重學生對材料基本結構、工藝、性能及其相互間關系的認識,并培養學生通過實驗環節完成上述分析的能力。實驗課程的設置及實驗內容,對學生專業知識的掌握、能力的培養等具有重要作用。
2面向專業方向課程群的綜合實驗平臺與模塊化實驗教學體系
在專業基礎課的實驗設置上,每門專業基礎課均設置了獨立的實驗課,即材料科學基礎實驗、固態相變原理實驗、材料分析方法實驗、材料成形原理實驗、金屬材料學實驗、材料物理/力學性能實驗等,進一步系統整合專業基礎課程體系的實驗教學內容,優化實驗項目,合理配置實驗裝置和設備,主要目的是培養學生的基本實驗技能,配合理論教學深入理解材料科學與工程的知識體系。在專業課程的實驗設置上,基于專業整體學時有限的實際情況,分別在兩個學期設置了金屬材料工程與技術綜合實驗I和金屬材料工程與技術綜合實驗II,通過系統規劃、整合各課程的實驗環節,使之與專業方向課程群的理論教學相輔相成,培養學生專業實驗實踐能力,并能夠在工程問題的解決和工程思想的培養上得到進展。
專業基礎課和專業課實驗的設置按照演示性、驗證性、綜合性和設計性實驗層次系統布局,漸次推進。其中演示性、驗證性實驗在課程學習的早期進行。重點對各類材料基礎課程中的重要定理、現象、過程進行實踐上的驗證和事實的說明,從而使學生對該部分內容加深理解,增強記憶,牢固掌握基本理論知識。綜合性實驗以綜合應用性實驗為主體,重點是專業基礎課程、專業課程所涉及的綜合性、系統性、實踐應用性、專業性較強及知識面較寬的工作原理、工藝過程、系統分析與設計等教學內容的實驗。綜合性實驗使學生在綜合應用、實踐操作、分析問題、解決問題等基本技能方面得到訓練和提高。設計創新性實驗以學生設計、創新為主體。學生利用學過的理論及專業知識,通過科學的命題、選題,開設、開發創新性實驗,旨在調動學生的創新積極性,啟發學生的創新思維,增強創新能力培養。為完成實驗課程教學內容,達到實驗教學目的,有效利用實驗資源,我們為實驗人員及學生提供靈活的選擇,在專業基礎課和專業課系列實驗的大框架下,設置六個二級平臺:(1)樣品制備平臺;(2)顯微組織觀察及表征實驗平臺;(3)相變測試及分析實驗平臺;(4)性能測試及表征實驗平臺;(5)金屬材料工程與技術綜合實驗平臺;(6)無損檢測綜合實驗平臺。在各二級平臺中建設模塊化的實驗單元,為各類實驗提供平臺。例如:在樣品制備平臺二級平臺下設置塊材樣品制備技術、薄膜樣品制備技術、電鏡樣品制備技術、性能樣品制備技術等實驗模塊;在顯微組織觀察及表征實驗平臺二級平臺下設置金相顯微鏡的構造、成像原理與使用方法,金相組織的觀察與分析方法,物相定性、定量分析方法,材料成分分析、表征方法,晶粒尺寸測定及評定方法,鐵碳平衡組織觀察,鋼的非平衡組織觀察,鑄造組織及缺陷的觀察,有色金屬及合金的組織觀察等模塊。學生可以結合課程學習的內容、實驗的要求,選擇各模塊開展實驗。建立演示性、驗證性、綜合性和設計性實驗層次合理、功能基本齊全、規模適當的教學實驗體系。
3結束語
金屬材料工程專業教學實驗的實踐表明,較之前些年,實驗量有顯著提高,實驗的目的性更加明確,學生通過實驗學習在實驗技能的提高、理論知識的理解、創新思維的培養等方面均有提升。同時,我們也認識到,與國內其他高校材料類專業相比,我校材料類課程實驗教學平臺的硬件及軟件還有很多不足,發展相對緩慢,期待通過交流,學習兄弟單位的成功經驗,為共同促進我國材料科學與工程實驗教學而努力。
作者:趙杰鄒龍江程從前戚琳單位:大連理工大學材料科學與工程學院