物理研究性学习材料范文精选

摘 要：文章结合新材料产业化，介绍佳木斯大学《材料物理性能》课程的教学改革思路和方法。提出了新材料产业化形势下材料物理性能的“实事教学法”，并对其进行了简单介绍，提出了具有佳木斯大学特色的具体实施方案。该课题的研究为最终培养具有良好的科研和实践能力的新材料产业形式下的材料类大学生提供良好的基础。

关键词：材料物理性能 教学改革 新材料产业化形式

中图分类号：F240 文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2016）09-241-02

材料工业是国民经济的基础产业，新材料是材料工业发展的先导，是重要的战略性新兴产业。近年来，材料工业取得了长足的进步和发展与新材料的发展是密不可分的。在传统工业基础上发展起来一批具有优异性能和特殊功能的材料称为新材料。任何新材料从研发到生产使用过程中都离不开科学的分析检测手段，材料物理性能分析方法是必不可少的方法之一。因此，新时期材料科学研究工作者必须掌握材料物理性能理论，并做到理论与实际相结合。《材料物理性能》课程的学习有助于增强材料类专业学生解决分析材料科学研究中的实际问题的能力，从而适应新时期材料科学发展需求。基于新材料产业化形式与该课程课堂教学特点，我校从教学内容、教学形式以及实践教学各个环节入手对材料物理性能课程的教学进行改革，以期使新材料产业化形式下的材料类大学生具有良好的科研与实践能力。

一、材料物理性能课程性质

材料物理性能课程主要涉及材料的电学、热学、磁学、光学以及热电学等性能。该课程主要研究上述各种物理性能的本质及其随着外界条件改变的变化规律和外界条件对性能的影响机制等。在此基础上，掌握各种物理性能的表征手段和方法。

材料物理性能课程内容抽象，不仅涉及到传统的金属材料、非金属材料，还涉及到功能材料的相关知识。如果仅仅是以讲授原理方面知识为重点或主体，一方面课堂教学内容枯燥，另一方面不利于学生对知识的理解，从而不能充分的调动学生学习的积极性与主动性。因此，我们提出了针对性较强的《材料物理性能》课程教学方法，并对其进行实施与研究。

[摘要]近几年，生物功能材料取得了迅猛发展，对生物功能材料专业领域学生的培养工作义不容辞。在生物功能材料专业教学实践中，应正确认识生物功能材料的交叉性，全面系统的确立生物功能材料专业的学生的学习范围，对生物功能材料专业的教学至关重要。本文系统分析了各学科与生物功能材料的交叉性，从而为确立生物功能材料教学工作范围提供有力的参考依据。

[关键词]生物功能材料 化学 材料学 生命科学

生物功能材料是材料科学领域中正在发展的多种学科相互交叉渗透的领域，其研究内容涉及材料科学、生命科学、化学、解剖学、病理学、临床医学、药物学等学科，同时还涉及工程技术和管理学科的范畴。而面对刚由高中迈向大学校门的本科生时，如何能引导学生由浅及深的深入生物功能材料专业的学习，并掌握专业所涉及的多领域专业理论知识和专业技能，成为社会需要的生物功能材料专业的人才，则需要一个系统周密的教学计划及教学策略。

一、外语与生物功能材料的交叉性

目前，国外的生物功能材料领域的研究已经得到迅猛发展，而在中国，生物功能材料领域则是属于一个新兴起步阶段，同时国际间的专业交流和合作也是必不可少，因此无论是从学习的角度还是合作交流的角度考虑，及时了解国际上专业领域最新研究进展是保证生物功能材料专业教学紧跟时展的必要工作，而外语水平的高低则直接限制了对国外研究工作的了解和领会程度。目前已经出现了系统的生物材料专业英语。因此，在引导学生深入生物功能材料专业知识学习之前，就应该督促学生掌握扎实的外语水平和实际应用能力。

二、化学与生物功能材料的交叉性

化学是研究物质的组成、结构、性质、以及变化规律的科学。世界是由物质组成的，化学则是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一，它是一门历史悠久而又富有活力的学科，它的成就是社会文明的重要标志。化学是一门是实用的学科，它与数学物理等学科共同成为自然科学迅猛发展的基础。化学的核心知识已经应用于自然科学的各个区域，化学是改造自然的强大力量的重要支柱。

化学与其他学科的交叉与渗透，产生了很多边缘学科，如生物化学、地球化学、宇宙化学、海洋化学、大气化学等等，使得生物、电子、航天、激光、地质、海洋等科学技术迅猛发展。学生在深入学习生物功能材料专业知识之前，需要系统学习各类基础化学知识如无机化学、有机化学、分析化学以及化学与其他学科交叉而来的生物化学、物理化学、高分子化学等专业基础知识，并需要掌握扎实的化学实验功底，为将来学习生物功能材料专业知识并开展相关专业领域的研究工作打下坚实的基础。

《3-6岁儿童学习与发展指南》明确提出要“最大限度地支持和满足幼儿通过直接感知、实际操作和亲身体验获取经验的需要”。[1]我国学者虞永平教授指出：“对幼儿来说，很多情况下没有物质材料就没有真正的学习。” [2]“材料是课程的支架，也是教与学的基础。材料对幼教机构的教育价值取向起支持作用，决定儿童生活、学习的可能性和行为。”[3] 鉴于此，对近十年来我国幼儿园物质材料的研究进行盘点与梳理，有助于幼儿学习领域研究工作的深入开展。

一、幼儿园物质材料研究总况

本文以“玩具”“物质材料”“教具”“游戏材料”等为题名检索词，通过CNKI系统和中国优秀博硕士学位论文数据库进行搜索，获得从2003年至今，与“物质材料”相关研究文献81篇。采用内容分析法，以所收集到的相关文献为分析文本，从研究方法、研究主题和研究者单位三方面进行分析。

（一）研究方法

在81篇文献中， 40篇运用了思辨性研究，占文献总数的49.3%，量化研究和质化研究相对较少。进一步分析发现，思辨性研究中，实践概括与评论方面的研究较多，这可能与研究者有相当部分为幼儿园教师，善于总结实践经验，通过分析获得结论有关。量化研究中，问卷调查和实验是使用频率较高的，25篇量化研究中运用实验研究的有9篇。质化研究仅有16篇，其中只有2篇采用了行动研究。

（二）研究主题

在81篇文献中，幼儿园物质材料的内涵与价值研究有16篇，占总数的19.7%，幼儿教师对物质材料的选择与管理研究有28篇，占总数的34.5%，幼儿对物质材料的使用研究14篇，占总数的17.2%。不难看出，当前我国幼儿园物质材料研究的焦点集中于物质材料的内涵与价值、幼儿教师对物质材料的选择与管理、幼儿对物质材料的使用三大方面。

（三）研究者所在单位性质的统计

摘 要：针对目前部分大学生学习态度散漫、学习目标模糊、学习动力不足等学习问题，根据“材料物理”课程的性质和特点，结合授课教师多年来学习和教育工作经验，笔者尝试了在教学中构建多元化的教学模式，采用以课题驱动、学研结合为主的教学方法，适当地引入与理论知识相关的科学名人典故、生活实例以及前沿的科研成果，开展翻转课堂教学模式，以激发学生的学习兴趣，引领学生自主合作探究学习，促进学生创新性思维的形成。

关键词：材料化学专业 材料物理 教学模式 科学研究

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（a）-0181-02

材料化学专业是材料科学与现代化学等多门学科相互交叉、渗透发展形成的具有强大活力的新兴交叉学科，是运用材料化学的基本理论和方法研究材料的制备、组成、结构、性质及应用的学科。在国民经济发展和科学前沿领域中都起着不可替代的重要作用。材料物理是材料化学专业一门重要的专业基础课，是学生在修完“大学物理”、“无机化学”、“有机化学”、“物理化学”、“材料化学”、“材料合成化学”等有关课程后，开设的一门起承前启后作用的专业基础课，具有很强的理论性和实践性[1]。目的主要是让材料化学专业的学生了解利用物理学的方法处理材料科学中问题。学会从物理学的一些基本概念、基本原理、基本定律出发，说明材料的微观结构、组织形貌、原子电子运动状态及它们与材料性能和成分之间的关系。该课程要求理解材料的力学、热学、电学、磁学、光学、声学以及材料的功能转换等内容。通过该课程的学习能深刻理解材料的各种性能及主要影响因素，并能在材料研究中建立相应的物理模型，阐述材料结构、性能和它们在各种外界条件下发生的变化及其变化规律。该课程的教学效果对学生在“金工实习”、“生产实习”、“毕业论文设计”等后续相关专业课程的学习具有较深远的影响。该课程最大的特点是涉及的知识面广、信息量大、应用性强，涉及的理论知识比较抽象，因此给教师的教学和学生的学习都带来了一定的挑战。而新形势下，培养高质量的创新型人才是当前我国高等教育最为重要的历史责任。然而，传统教学中的“填鸭式”等问题，不利于学生创新性思维的开发。因此，教学方法的改革迫在眉睫。

教学过程是通过教师的教与学生的学相互有效地互动配合实现的，因此教学方法在教学活动中起到关键的作用。在《材料物理》的教学过程中，关注学生能力的培养，摒弃传统“填鸭式”灌输的教学方法，采用多元化立体的教学模式，调动学习积极性，启发学生自主思考，以问题为导向开展学习活动，培养学生的自主学习能力、创新意思和科学思维方式。

1 优化多媒体辅助教学，激发学生的学习兴趣

材料物理课程具有学科知识面宽、概念抽象、公式复杂、理论性强并且难于理解等特点，而传统的板书式教学手段由于其单调、枯燥、抽象等缺点，导致学生出现厌学甚至弃学等消极情绪，大大地降低了教W效果。而多媒体辅助教学是集图、文、像、色、声为一体的现代教育技术，可使抽象复杂难以理解的理论知识，以直观生动地形式表现出来，增强了课堂教学的趣味性，激发了学生的学习热枕，使得学生自主地学习知识，提高了教学效果。针对较为抽象易混淆的概念，可以采用动画模拟的方式帮助学生构建知识框架，加深理解。比如，晶体塑性形变的两种基本形式是滑移和孪晶，很难用学生的既往知识经验来理解和区分，因此，采用动画模拟演示和同步解说功能的微视频讲解，直观地体现出两者的差别，充分调动学生的空间想象力，营造体验式教学情境，瓦解传统教学的时空障碍，帮助学生加深理解，在脑海中留下画面。例如，吸声材料中关于焦点这部分知识时，导入北京天坛公园的回音壁和三音石等图片和视频，一方面加深学生对基础理论知识的理解，另一方面可以对学生进行人文教育，了解中国古人的聪明才智，并关注非物质文化遗产的保护等社会热点问题。值得注意的是，多媒体教学并不是时时处处都适合的教学手段，针对一些公式的推导，例题以及课后习题的讲解过程，需要结合传统教学模式，循序渐进的分析讲解，给予学生充足的时间去思考、理解和解决相关问题。

2 引入课题式教学方法，调动学生的学习主动性

提起《哈利波特》，无论是电影还是书籍，相信看过的人都对其有着深刻的印象。最近，美国科学家的一项“隐身衣”研究成果发表在《新物理学杂志》上，这项研究成果表明，等离子超材料能够达到“隐形”效果，战斗机若披上此材料就可实现“超级隐形”状态，来自任何方向的雷达微波都无法探测到其存在。这同时也意味着，研制出魔幻小说中的主人公哈利波特所披的“隐身衣”即将成为现实。其实，这一切，跟材料科学有着莫大的联系。接下来，笔者为大家介绍四大热门的材料专业。

专业大观

生活在钢筋水泥森林里的我们，对金属材料一定不陌生。从汽车外壳到小小螺丝钉，从建筑用材到锅碗瓢盆，处处充斥着金属感。可以说，金属材料的发现和应用，日益深入和改变着我们的生活。

金属材料工程是一门实用性很强的专业，通过对金属材料制备工艺及其原理的探索，研究成果可以直接应用于现实生产。该专业开设的主要课程有材料热力学、金属学、材料力学性能、材料分析技术、金属材料学、材料成型加工工艺与设备、计算机在材料工程中的应用等。通过学习这些课程，同学们将被培养成为具备金属材料科学与工程等方面的知识，能在冶金、材料结构研究与分析、金属材料及复合材料制备、金属材料成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。

金属材料工程发展历史很长，基础非常雄厚，可以说从事这方面研究的人员一开始就站在了巨人的肩膀上，但需要注意的是，借助学科雄厚的基础，初学者虽然很容易入门，但入门后看见的是一片片整整齐齐的田野，仿佛没有值得开垦的地方，要想取得突破性进展必须下一番力气。因此学生在学习时需要注重培养自己的观察和判断能力，不盲目迷信书本和权威，要敢于放开自己的思维不断探索新知。

经过本科阶段的学习，金属材料工程专业的毕业生将被授予工学学士学位，毕业后如果希望从事专业相关工作，可以去相应的研究所（比如北京有色金属研究院）参加工作，或是在宝钢、首钢等国有大中型钢铁集团以及其他相关企业担任中高级工程技术人员，当然也可以选择留校或者出国。当你看见自己辛勤劳动的成果在钢花飞溅中诞生，为国家和人民创造了巨大经济利益的时候，你一定会由衷地感到高兴。也许到时候你会发现自己对别的领域更感兴趣，不要担心，你所学的知识和方法完全可以帮助你适应其他的工作，因为在这里养成的分析问题、解决问题的能力，会令你左右逢源、游刃有余。

报考点津：由于本专业涉及到金属材料的设计、计算机的应用等专业领域，因此，有创新意识，吃苦精神，且在绘图、计算机等方面有专长的同学更适合报考该专业。

高校快照：北京工业大学、西安交通大学、哈尔滨工业大学、盐城工学院、西北工业大学等。

材料科学与工程专业开设《磁性材料》课程的探索和思考

人们通常把材料、信息和能源　人们通常把材料、信息和能源并列为现代科学技术的三大支柱，并认为他们是现代社会赖以生存和发展的基本条件之一。在这三大支柱中，材料科学显得尤为重要，可以说材料科学是现代科学技术发展的重要支撑，这主要体现在材料是人类社会进步的里程碑，而先进材料是高新技术发展和社会现代化的基础和先导，也因为信息和能源技术的发展都与材料科学的进步和发展密切相关。材料一直是人类赖以生存和发展的物质基础，但材料科学的提出却是20世纪60年代初的事情，也是科学技术发展的必然结果。随着人们对材料的制备、微观结构与宏观性能之间关系等研究的逐步深入，各种材料体系，如金属材料、高分子材料、陶瓷材料等都已相继建立起来。对不同材料的研究可以相互借鉴，也使得不同材料之间的相互替代和补充成为可能，由此也出现了复合材料的概念并得到了广泛应用。随着人们对材料研究的深入，逐渐形成了材料科学与工程这门学科。这门学科除了研究材料的组成、结构与性质的关系等基础研究之外，还研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题。现在一般认为，材料科学与工程主要包括组成与结构、合成与制备、性质及使用效能等四个方面，它是关于材料成份、结构、工艺与它们的性能和用途之间的有关知识的开发和应用的科学。由此可以看出，材料科学与工程科学有多学科交叉、与实际应用密切相关等特点，并且也是一门正在发展中的科学。作为一级学科，材料科学与工程学科下设有材料物理与化学、材料学、材料加工工程三个二级学科。按照我国的专业规划，材料科学与工程学科以材料学、化学、物理学为基础，系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面。更进一步讲，材料科学与工程专业培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等材料领域的科学与工程方面较宽的基础知识，能在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和设备设计、技术改造及经营管理等方面工作的科学研究与工程技术人才。金属材料领域涉及的金属磁性材料和无机非金属材料领域涉及的陶瓷基铁氧体材料都已经得到了非常广泛的应用。高分子领域的有机磁体，目前正在成为国际上研究的热点，也是软物理研究的一个重要领域。由此可以看出，材料科学与工程领域涉及的各个方面，都可以看到磁性材料的影子。材料一般分成结构材料和功能材料两大类，磁性材料作为具有特定物理功能的材料，在功能材料中占有很大的比重。当前功能材料的研究和开发的热点集中在光电子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物医用材料、超导材料、功能高分子材料、先进复合材料、智能材料以及生态环境材料等领域，这几类材料几乎都与磁性材料有直接或间接的关系，各类材料的磁学性质无疑也是当今研究的热点问题。

随着社会的发展，特别是信息功能材料的发展和应用的日益广泛，作为功能材料基础的磁性材料得到了日益广泛的应用。与此相适应的，在材料科学与工程学科的教学体系中，特别是在一些主干课程中都出现了与磁性材料相关的内容也就成为历史的必然。因为磁性材料从材料微观结构上涉及到晶态材料、非晶态材料、纳米晶材料，也涉及到金属材料、陶瓷材料等无机材料，所以在《材料物理导论》中把“材料的传导性和磁性”作为一个章节，《新材料概论》中与磁性有关的有“磁性材料”和“超导材料”两个章节，《金属功能材料》涉及到磁性的章节更多，有“磁性材料”、“金属薄膜材料”、“非晶态金属材料”、“信息材料”、“超导材料”及“智能金属材料”等章节，在涉及到材料物理性能及测试的教材中，都会不可避免地涉及到磁学知识。在国外的教材中，情况也是如此，如《工程材料科学与设计》一书。在无机材料、陶瓷材料等课程中，也都会涉及到磁性材料，在材料物理性能的讲授中，也必然会涉及到电性及磁性的内容。考虑到磁学知识的广泛性及分散性，我校在教学实践中发现，有必要充分利用学校在这方面的优势，把磁学的相关知识单独作为一门学科进行讲授，这样既有利于学生对磁学知识有一个系统的理解，也可以适应社会发展的需要。磁性材料作为一种非常重要的基础功能材料，在社会中已经得到了广泛的应用，作为材料科学与工程专业的学生，非常有必要对磁学及磁性材料的知识有一个专门的了解，这样做会使学生受益终生。因为一方面有利于扩大他们的知识面和视野，也非常有利于他们就业；另一方面有的学生进入研究生阶段后，如果具备一些磁学相关知识，也非常有利于他们的学习和研究工作，《金属材料结构与性能》属于材料科学与工程学科领域的基础教材和国内外材料专业硕士的必修教材，也把“材料的磁性能”作为一个章节进行讲授。

作为重要的现代信息功能材料的磁性材料，其发展具有悠久的历史，在这方面已经有许多专门的文献资料进行了介绍，在此不再赘述。人类很早就开始了磁学的研究，但直到量子力学创立后，才对磁性的起源有了一个较为清晰的认识，也就是说，磁性本质上起源于物质的量子性质。这就说明要研究与磁性相关的现象，就必须具有《量子力学》的学习背景；要研究大量微观粒子聚集体的磁学性质，就必然要用到《热力学统计物理》的知识；要研究固体的磁学性质，也必然要对《固体物理》有深入的了解。所以，在学习《磁学》课程之前，必须要以这三门课程的学习为先导，而在材料科学与工程专业中作为专业基础课，都会专门开设这三门课程，这也就为磁学课程的开设创造了有利条件。我校的探索实践表明，在讲授中应以《磁性材料》课程为主线来进行讲授，并且适当增加一些必要的磁学知识和磁测量知识，以利于学生的理解，也有利于学生对其他相关课程的学习。我校几年来的实践教学都收到了良好的效果。人们对纳米结构体系与新的量子效应器件的研究已经取得了许多新的进展，有许多成果已经产业化，并由此带动了传统产业的技术升级和技术进步，从而掀起了纳米科技热潮。纳米结构由于具有纳米微粒的特性，如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应等特点，又存在由纳米结构组合引起的新的效应，如量子耦合效应和协同效应等，这些都属于量子力学现象，现代纳米科技研究也多是以这些效应为出发点来进行的，这些内容也是材料科学与工程学科各门主干课程的重点内容。磁学主要研究物质的磁性及其起源，也就是研究与电子的自旋相关的性质及理论。磁学从创立之初就一直在从事与量子效应有关的知识研究。从量子力学创立至今，磁学从理论上对这些问题的探索已经有将近一个世纪的时间，积累了丰富的知识，对磁学相关知识的学习，必然会大大促进学生对材料科学与工程学科的学习和理解。

并列为现代科学技术的三大支柱，并认为他们是现代社会赖以生存和发展的基本条件之一。在这三大支柱中，材料科学显得尤为重要，可以说材料科学是现代科学技术发展的重要支撑，这主要体现在材料是人类社会进步的里程碑，而先进材料是高新技术发展和社会现代化的基础和先导，也因为信息和能源技术的发展都与材料科学的进步和发展密切相关。材料一直是人类赖以生存和发展的物质基础，但材料科学的提出却是20世纪60年代初的事情，也是科学技术发展的必然结果。随着人们对材料的制备、微观结构与宏观性能之间关系等研究的逐步深入，各种材料体系，如金属材料、高分子材料、陶瓷材料等都已相继建立起来。对不同材料的研究可以相互借鉴，也使得不同材料之间的相互替代和补充成为可能，由此也出现了复合材料的概念并得到了广泛应用。随着人们对材料研究的深入，逐渐形成了材料科学与工程这门学科。这门学科除了研究材料的组成、结构与性质的关系等基础研究之外，还研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题。现在一般认为，材料科学与工程主要包括组成与结构、合成与制备、性质及使用效能等四个方面，它是关于材料成份、结构、工艺与它们的性能和用途之间的有关知识的开发和应用的科学。由此可以看出，材料科学与工程科学有多学科交叉、与实际应用密切相关等特点，并且也是一门正在发展中的科学。作为一级学科，材料科学与工程学科下设有材料物理与化学、材料学、材料加工工程三个二级学科。按照我国的专业规划，材料科学与工程学科以材料学、化学、物理学为基础，系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面。更进一步讲，材料科学与工程专业培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等材料领域的科学与工程方面较宽的基础知识，能在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和设备设计、技术改造及经营管理等方面工作的科学研究与工程技术人才。金属材料领域涉及的金属磁性材料和无机非金属材料领域涉及的陶瓷基铁氧体材料都已经得到了非常广泛的应用。高分子领域的有机磁体，目前正在成为国际上研究的热点，也是软物理研究的一个重要领域。由此可以看出，材料科学与工程领域涉及的各个方面，都可以看到磁性材料的影子。材料一般分成结构材料和功能材料两大类，磁性材料作为具有特定物理功能的材料，在功能材料中占有很大的比重。当前功能材料的研究和开发的热点集中在光电子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物医用材料、超导材料、功能高分子材料、先进复合材料、智能材料以及生态环境材料等领域，这几类材料几乎都与磁性材料有直接或间接的关系，各类材料的磁学性质无疑也是当今研究的热点问题。

随着社会的发展，特别是信息功能材料的发展和应用的日益广泛，作为功能材料基础的磁性材料得到了日益广泛的应用。与此相适应的，在材料科学与工程学科的教学体系中，特别是在一些主干课程中都出现了与磁性材料相关的内容也就成为历史的必然。因为磁性材料从材料微观结构上涉及到晶态材料、非晶态材料、纳米晶材料，也涉及到金属材料、陶瓷材料等无机材料，所以在《材料物理导论》中把“材料的传导性和磁性”作为一个章节，《新材料概论》中与磁性有关的有“磁性材料”和“超导材料”两个章节，《金属功能材料》涉及到磁性的章节更多，有“磁性材料”、“金属薄膜材料”、“非晶态金属材料”、“信息材料”、“超导材料”及“智能金属材料”等章节，在涉及到材料物理性能及测试的教材中，都会不可避免地涉及到磁学知识。在国外的教材中，情况也是如此，如《工程材料科学与设计》一书。在无机材料、陶瓷材料等课程中，也都会涉及到磁性材料，在材料物理性能的讲授中，也必然会涉及到电性及磁性的内容。考虑到磁学知识的广泛性及分散性，我校在教学实践中发现，有必要充分利用学校在这方面的优势，把磁学的相关知识单独作为一门学科进行讲授，这样既有利于学生对磁学知识有一个系统的理解，也可以适应社会发展的需要。磁性材料作为一种非常重要的基础功能材料，在社会中已经得到了广泛的应用，作为材料科学与工程专业的学生，非常有必要对磁学及磁性材料的知识有一个专门的了解，这样做会使学生受益终生。因为一方面有利于扩大他们的知识面和视野，也非常有利于他们就业；另一方面有的学生进入研究生阶段后，如果具备一些磁学相关知识，也非常有利于他们的学习和研究工作，《金属材料结构与性能》属于材料科学与工程学科领域的基础教材和国内外材料专业硕士的必修教材，也把“材料的磁性能”作为一个章节进行讲授。

作为重要的现代信息功能材料的磁性材料，其发展具有悠久的历史，在这方面已经有许多专门的文献资料进行了介绍，在此不再赘述。人类很早就开始了磁学的研究，但直到量子力学创立后，才对磁性的起源有了一个较为清晰的认识，也就是说，磁性本质上起源于物质的量子性质。这就说明要研究与磁性相关的现象，就必须具有《量子力学》的学习背景；要研究大量微观粒子聚集体的磁学性质，就必然要用到《热力学统计物理》的知识；要研究固体的磁学性质，也必然要对《固体物理》有深入的了解。所以，在学习《磁学》课程之前，必须要以这三门课程的学习为先导，而在材料科学与工程专业中作为专业基础课，都会专门开设这三门课程，这也就为磁学课程的开设创造了有利条件。我校的探索实践表明，在讲授中应以《磁性材料》课程为主线来进行讲授，并且适当增加一些必要的磁学知识和磁测量知识，以利于学生的理解，也有利于学生对其他相关课程的学习。我校几年来的实践教学都收到了良好的效果。人们对纳米结构体系与新的量子效应器件的研究已经取得了许多新的进展，有许多成果已经产业化，并由此带动了传统产业的技术升级和技术进步，从而掀起了纳米科技热潮。纳米结构由于具有纳米微粒的特性，如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应等特点，又存在由纳米结构组合引起的新的效应，如量子耦合效应和协同效应等，这些都属于量子力学现象，现代纳米科技研究也多是以这些效应为出发点来进行的，这些内容也是材料科学与工程学科各门主干课程的重点内容。磁学主要研究物质的磁性及其起源，也就是研究与电子的自旋相关的性质及理论。磁学从创立之初就一直在从事与量子效应有关的知识研究。从量子力学创立至今，磁学从理论上对这些问题的探索已经有将近一个世纪的时间，积累了丰富的知识，对磁学相关知识的学习，必然会大大促进学生对材料科学与工程学科的学习和理解。

转贴于论文联盟

作为生物医学工程(BiomedicalEngineering,简称BME)专业的主要方向之一,生物材料学在生命科学前沿研究中占据着极其重要的地位。生物材料学是目前涉及学科领域多且广泛(如医学、生物学、材料学、物理、化学、机电、信息等)的典型交叉学科代表,其研究与产业化在欧美日等发达国家已被视为战略性地位。我国“十二五”科学和技术发展规划中已明确指出生物材料是重要的技术领域。据统计,我国生物材料及其应用产品(医疗器械)产值约占GDP的0.4%,而生物材料学在读本科生及研究生约仅占在读大学生总数的0.016%,显著低于该产业对GDP的贡献率,由此可见我国生物材料学专业人才非常匮乏。因此,开设好生物材料这门课程不仅能为学生们打下良好基础以适应社会需求,还能拓宽BME专业学生的知识面,增加就业机会。然而,国内自上世纪60年代出现BME专业以来,大部分高校开设的BME专业课程仍主要集中在仪器电子学等方面,对生物材料学相关专业课程涉及较少。鉴于此,积极推动BME专业的生物材料课程教学改革以培养高素质复合型人才,具有重要的现实意义与潜在战略意义。以下是从教学实践中汲取的一些经验,供同行参考与探讨。

1设计较为完整的生物材料课程知识体系

生物材料是一门分量较重的专业课程,主要通过学习生物医用金属材料、陶瓷材料与高分子材料的组成结构、物理化学性能以及生物相容性评价等,使学生对现代生物材料的基本原理、应用与发展趋势形成较为全面的认识。通过借鉴国内外相关教材可以发现,较为完整的生物材料课程知识体系一般包括材料学与生物学层面的内容[3]。其中从材料学角度出发,生物材料课程需要讲授的内容有生物材料的类型、性质、化学结构、物理性能、力学性能、降解、加工工艺、表面特性等。这些将为学生们打造良好的材料学基础。从生物学层面来看,生物材料课程需要讲授的内容有蛋白质、细胞与生物材料的相互作用、生物材料植入体引起的人体急性炎症、血栓、免疫反应、感染、肿瘤和钙化反应等。特别对于传统的以仪器电子学为主要专业课的BME学生,由于较少接触化学、医学等基础课程,可在生物材料课程里增授一些大学化学、生物化学、医学免疫学等有关的基础知识,以帮助学生更好的学习生物材料的基本知识。构建完整的生物材料课程知识体系具有重要意义,能让BME专业学生报考国内外生物材料学方向的研究生时拥有更多的选择空间。

2适当引入双语教学环节

目前教育部鼓励在大学课堂积极开展双语教学活动,培养学生能够熟练运用外语从事专业工作、学术交流的能力。适当引入双语教学环节对于正处生命科学前沿领域研究热点中的生物材料学意义更为重大。这不仅能及时向学生们介绍最新的研究进展,还能帮助学生们掌握生物材料的专业词汇。这有利于学生们独立阅读外文资料或文献,从而在潜移默化中锻炼出独立思考、探究的能力。这些是未来高素质复合型人才区别于普通人才的基本标志。当然,适当引入双语教学环节也对授课教师也提出了更高的要求。笔者认为高水平的课堂不仅能熏陶出高素质的人才,还能更快地提升教师自身的授课、科研水平。

3增加实践学习环节

生物材料学是一门实用性强的课程,在这几年的授课经验中发现如果将学生们带到研究实验室、医院、企业观摩学习将极大激发学生对生物材料的关注与深入学习的愿望。具体来说,在这些精心设计的实践环节中学生们可以接触到许多高尖新设备,如X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等,通过观摩学习能提高学生们对生物材料表征分析技术的理解,从而加深其理论知识。在临床医院或企业调研学习各类医疗材料(器械)的具体应用、生产加工,能让学生了解不同生物材料在应用或生产中的优缺点、以及医院、企业及对人才的需求。这些都将驱使学生更为积极主动的回到课堂学习生物材料基础知识,为自己今后的择业及人生规划打下良好基础。总之,生物材料是保障人类健康的重要必须品,现已成为各国政府优先支持研究开发的热点。特别对于我国,生物材料不仅是解决看病难、看病贵以及建设小康社会的重要物质基础,还将作为典型的低能耗、低环境污染、高技术附加值的新兴产业,成为未来国民经济中新的增长点。在生物材料课程的教学改革中施行上述办法,将有效培养和锻炼学生们的创新思维与综合能力,能为培养更多优秀人才建设国家做出贡献。致谢感谢河南科技大学青年科学基金(2015QN045)与博士科研启动经费的资助。本文通讯作者为郑军博士。

作者：周为 郑军 单位：河南科技大学医学技术与工程学院

摘要：在明确学生专业研究素养的基础上，就磁性材料及器件专业学生研究素养的培养途径进行了探讨，经教学实践，学生研究素养受到了用人单位的肯定和赞同。

关键词：磁性材料；专业研究素养；专业教学；实践教学

材料工程技术专业（磁性材料方向）主要从事磁性材料及器件制造、工艺技术管理、新产品开发、工艺研究、品质控制、生产管理、营销技术服务、对内及对外产品贸易、设备管理和维护等。由于该专业本科毕业生较少，磁性材料制造企业需要大量工艺技术人员，因此，工艺技术管理成为专业学生主要的就业岗位。该岗位的主要职责是从事现场生产工艺技术管理、生产工艺研究和改进、新材料及新产品的开发等。毕业生在具备一定的专业知识和较好的专业技能基础上，还要具备一定的研究素养和较好的学习能力。

一、专业研究素养

研究是有目的的观察、分析和思考，并取得一定的成果。素养是素质和修养。专业素养是指从事专业工作的素质和修养，专业研究素养从属于专业素养，是一种专门的观察、分析和思考的活动和习惯。

经过多次与行业专家和企业负责人的沟通和讨论，结合职业教育的目的和任务，对材料专业学生专业研究素养界定如下：（1）具有一定的磁学专业知识。（2）掌握磁性材料生产工艺和操作技能。（3）具有一定的研究性学习的能力和习惯。（4）具有一定的观察、分析和思考的能力和习惯。（5）具有一定的独立能力、较强的责任心、团队精神和执着的品德。

二、专业研究素养培养途径

1.专业教学计划的改进

摘要：从工程教育认证理念出发，审视材料学科专业课教学中的问题和不足，以“材料物理”课程为载体，依托优势学科，把先进的科学思想和思维方式不断引入课程教学当中，通过教学方法与考核方式改革，发掘学生的主观能动性和创造性，是培养高素质创新人才的重要思路。

关键词：材料物理；专题教学；持续改进

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）29-0112-02

材料物理是凝聚态物理的一部分，其目的是解决材料中的物理问题，是物理学科与材料科学的交叉学科，旨在利用物理中的一些学科成果来阐明材料中的种种规律和转变过程。“材料物理”是面向我校材料科学与工程专业（材料科学方向）、材料物理和材料化学专业的高年级本科生开设的一门专业必修课。课程主要讲述从物理学的基本概念、基本定律出发，通过建立物理模型，阐述诸种材料宏观可测的各种现象、效应和性质。使学生了解在材料物理学领域中重要材料的性质及研究材料的方法，帮助学生了解材料物理研究的基本轮廓，学习现代材料物理学家思考和探索问题的方法，掌握并能运用材料物理学的基本概念和原理，启迪学生的创新意识，为进一步从事材料研究打下基础。

在工程教育认证背景下，遵从“以学生为中心”、“目标导向”和“持续改进”的基本理念，重新审视材料学科专业课教学中的问题和不足，持续改进，增强教学的实效性，是优化与完善人才培养体系的重要基础。本文以武汉理工大学材料学科的教学为例，对依托优势学科的“材料物理”教学进行探索。

一、课程教学改革与实践

材料物理是研究物质微观结构、组织形式、运动状态、物理性能以及它们之间相互关系的学科。通过研究材料的性质在各种外界条件（力、热、光、气、电、磁、辐照、极端条件等）下发生的变化，发现新的物理现象和效应、规律，形成新的概念（如铁电、热释电、压电、电致伸缩等），并用于指导实践。因此，在讲授过程中，需特别注重先修课程和前期知识的累积，并结合材料学科发展的新成果，尤其是我校材料学科优势，对现有理论和实践进行拓展。本课程具体从以下三个方面进行了探讨：

（一）改革教学形式及方法

摘要：根据材料科学飞速发展现状，围绕培养富有创新意识和能力的高素质人才培养理念，提出了材料物理实验教学内容改革模式与思路，分析材料物理实验教学内容改革的具体措施。实践证明，通过改革，大学生创新能力、实践能力和综合素质得到明显提高。

关键词：材料物理实验；教学内容；改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）14-0041-03

一、引言

伴随高校学科专业分类的细化，许多偏重于应用的学科，如机械、计算机等等，由于其合乎时展的学科设计、新颖实用的课程内容而受到大量青年学生的欢迎。但对一些偏重于基础研究的学科，如化学、数学、材料物理等，却因其学科内容更新速度慢、抽象性强、理论与实际应用较难结合等缺点，受到越来越多的学生排斥。解决此问题行之有效的方法是设计时效性强、内容丰富的实验课程，确保实验课发挥其将理论学习和应用实际紧密联系的纽带作用[1]。学生通过自己动手研究深奥的理论公式，不但锻炼动手能力、加强学习效果，还能提高学习专业理论的兴趣。湖南工业大学理学院于2005年招收应用物理专业材料物理专业方向学生，对材料物理专业来说，其实验课程内容的设计尤为重要。通过学习本课程，要求学生熟悉材料分析的常用设备及测试方法，掌握重要材料物理性质的分析、测试手段及构成，增强学生自行设计和创新、分析问题及解决问题的能力，紧密联系理论与实践，为以后进一步的科学研究打下坚实基础[2]。

二、材料物理实验教学内容改革模式与思路

改革后的材料物理实验课，应该既是一门为材料专业理论服务的实验基础课，还应是有利于学生将来做生产、开发工作或科学研究的技术基础课。目的在于在材料物理的基础理论和科技前沿领域的应用中架设桥梁，让学生明确科学研究的全过程，培养学生较好的实验素养及科学思维方法[3]。为了突出材料物理实验课的地位及作用，改革教学内容时，应提高教学课时利用率，在继续加强学生基本实验测量技术训练的基础上，还应注重以下几个方面因素：

1.紧密联系学生所学理论课程。所有实验的开设都应该建立在学生知晓相关理论知识的基础上，如果开设学生没有学过理论知识的实验课，不但做不到加深理论知识的效果，而且学生操作实验时茫无目的，无法解释实验现象，对实验失去兴趣。因此在设计具体实验内容时，必须要先与学生沟通已学习的理论知识，做到心中有数、有的放矢。