作為我國高素質(zhì)人才主要來源的高校畢業(yè)生，實(shí)踐能力不足的缺點(diǎn)成為制約其職業(yè)發(fā)展的一個重要方面，也使得社會對其評價(jià)和期望值大大降低…。畢業(yè)設(shè)計(jì)作為材料科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的一環(huán)，對于學(xué)生工程技術(shù)素質(zhì)培養(yǎng)有重要的作用。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，學(xué)生在一段較長的時(shí)間內(nèi)集中精力進(jìn)行某一科學(xué)技術(shù)問題的研究或設(shè)計(jì)。這一過程既是其現(xiàn)有知識綜合運(yùn)用，也是其拓展知識結(jié)構(gòu)和內(nèi)容的環(huán)節(jié)，并在科學(xué)思維、科學(xué)方法等方面得到較好的訓(xùn)練，因而在整個實(shí)踐教學(xué)中具有不可替代的地位。而近年來，已有的教學(xué)方式不能適應(yīng)形勢的發(fā)展，因此河南理工大學(xué)材料學(xué)院在本科畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)上進(jìn)行了一定的探索與改革。

1新形勢下現(xiàn)有畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)方式存在的問題

1．1教學(xué)時(shí)間集中。效果不理想

材料科學(xué)與工程專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要分為研究型設(shè)計(jì)和工藝型設(shè)計(jì)。研究型設(shè)計(jì)圍繞指導(dǎo)教師指定的科學(xué)技術(shù)問題展開試驗(yàn)性或分析性研究，而工藝型設(shè)計(jì)以指定的條件進(jìn)行生產(chǎn)工藝流程的設(shè)計(jì)。這兩個過程都涉及到大量的科學(xué)技術(shù)知識，且所需的知識很多在教學(xué)中并未涉及，而大部分學(xué)生沒有充分的時(shí)間進(jìn)行文獻(xiàn)閱讀并進(jìn)行相應(yīng)知識的積累，因此不了解設(shè)計(jì)內(nèi)容的背景和科學(xué)問題，在設(shè)計(jì)過程中處于被動的狀態(tài)，很難有自己的見解。因而，這一過程對其科學(xué)素養(yǎng)與工程技術(shù)素質(zhì)的培養(yǎng)效果大打折扣。

1．2與考研、找工作時(shí)間重合，受到?jīng)_擊

近年來，隨著本科畢業(yè)生就業(yè)難問題的突顯，考研和找工作占據(jù)了大學(xué)高年級學(xué)生相當(dāng)一部分時(shí)間和精力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，河南理工大學(xué)材料學(xué)院近年來的考研率一直維持在35％以上，而且進(jìn)一步呈現(xiàn)低年級化。許多學(xué)生從一年級就關(guān)心考研問題，而一部分學(xué)生為了增大考研成功率，在三年級上學(xué)期開始上考研班。這對本科教學(xué)造成了嚴(yán)重沖擊。而由于畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間集中于四年級下學(xué)期，與研究生考試、復(fù)試以及單位招聘的時(shí)間重合，因此許多學(xué)生忙于考研和找工作而在畢業(yè)設(shè)計(jì)中投入精力少。這使畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)間集中的問題惡化，進(jìn)一步降低了教學(xué)效果。

材料科學(xué)基礎(chǔ)是材料成型及控制工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一。本課程以物理、化學(xué)、物理化學(xué)等學(xué)科為前期基礎(chǔ)，同時(shí)又具有多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，內(nèi)容龐雜、抽象，學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)難度大，因此在材料類本科專業(yè)的教學(xué)改革和學(xué)科建設(shè)中一直占據(jù)重要地位，其中，引進(jìn)并廣泛運(yùn)用多媒體教學(xué)，是改革的一大步。

1傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)的優(yōu)勢與劣勢

1．1傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢與劣勢

(1)有利于控制課堂教學(xué)進(jìn)度。傳統(tǒng)教學(xué)要求教師設(shè)計(jì)完整的教案和講稿，課前備課充分，有利于控制課堂教學(xué)進(jìn)度。

(2)有利于學(xué)生手腦協(xié)調(diào)并用。傳統(tǒng)教學(xué)中的板書常寫常擦，要求學(xué)生集中注意力邊聽邊記筆記，鍛煉了學(xué)生的手、腦協(xié)調(diào)并用能力。

(3)有利于多種教學(xué)形式的組織與轉(zhuǎn)換。教師授課時(shí)可因時(shí)、因勢變換啟發(fā)、提問、討論等多種形式組織教學(xué)，避免單調(diào)。

1關(guān)于”材料”

能源、信息和材料是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的三大支柱，而材料更是基礎(chǔ)。沒有先進(jìn)的材料就沒有先進(jìn)的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和科學(xué)技術(shù)．重大的技術(shù)革新往往起始于材料的革新。如20世紀(jì)50年代鎳基超級合金的出現(xiàn)，將材料使用溫度由原來的700℃提高到900X2從而使得超音速飛機(jī)問世。而高溫陶瓷的出現(xiàn)則促進(jìn)了表面溫度高達(dá)1000~2的航天飛機(jī)的發(fā)展。近代新技術(shù)(原子能、計(jì)算機(jī)、集成電路、航天工業(yè)等)的發(fā)展又促進(jìn)了新材料的研制。當(dāng)前可稱為精密陶瓷時(shí)代、復(fù)合材料時(shí)代、塑料時(shí)代或合成材料時(shí)代等等。材料可以從不同角度分類．根據(jù)材料的組成可分為金屬材料、無機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料(聚合物)和復(fù)合材料；根據(jù)特性和用途可將它分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類。結(jié)構(gòu)材料主要是利用其力學(xué)性能，制造需承受一定載荷的設(shè)備、零部件、建筑結(jié)構(gòu)等。功能材料主要是利用其特殊物理性能(電學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)性能等)，用于制造各種電子器件、光敏元件、絕緣材料等。根據(jù)材料內(nèi)部原子排列情況分為晶態(tài)和非晶態(tài)材料；根據(jù)材料的熱力學(xué)狀態(tài)分為穩(wěn)態(tài)和亞穩(wěn)態(tài)材料；根據(jù)材料尺寸分為一維(纖維及晶須)、二維(薄膜)和三維(大塊)材料等。

2“材料科學(xué)”與“材料科學(xué)與工程”

材料科學(xué)(MaterialsScience)~科伴隨著生產(chǎn)力發(fā)展和科技進(jìn)步產(chǎn)生與發(fā)展。材料的各種性能是其化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)等內(nèi)部因素在一定外界條件下的行為表現(xiàn)。研究材料主要是為了更有效地使用材料，即了解影響材料性能的各種因素，從而掌握提高其性能的途徑。材料科學(xué)是闡明材料的性能和行為與其成分及內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。一般認(rèn)為，學(xué)科間的區(qū)別不是絕對的。材料科學(xué)是由多種學(xué)科分化而產(chǎn)生，而又通過集成走向成熟的。材料科學(xué)產(chǎn)生之初，有學(xué)者認(rèn)為：冶金學(xué)仍然是一門健全的學(xué)科，擁有基本理論、方法和界限，但隨著工程中日益不斷地使用聚合物、陶瓷、玻璃和復(fù)合材料，其研究拓展為材料科學(xué)(Calvert，1997)。20世紀(jì)50年代，材料科學(xué)(MaterialsScience)這一新概念，主要源于冶金學(xué)，1958至于959年間美國大學(xué)教育性質(zhì)的改變和各種新材料科學(xué)研究組織的形成，是材料科學(xué)形成的標(biāo)志。西北大學(xué)(NorthWesternUifiversity)是最早將材料科學(xué)作為系名的大學(xué)(1954年)，并為本科生的研究生開設(shè)了相關(guān)課程，出版了《材料性能原理(PrinciplesofthePropertiesofMaterials))(1954年)一書，材料科學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展出多個分支，包括固體物理、冶金學(xué)、高分子化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、礦物學(xué)、玻璃與陶瓷技術(shù)。一門學(xué)術(shù)型學(xué)科抽涉及的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于由大學(xué)里院系、學(xué)會和專業(yè)雜志所構(gòu)成的群體，它是一所“看不見的學(xué)院(hwisiblecollege)”，它們的成員共享某一特定的研究傳統(tǒng)，學(xué)者們從中學(xué)到了基本的理論框架、操作規(guī)范和技術(shù)方法。DavidTumbul(1983)~E《對“材料科學(xué)”產(chǎn)生和發(fā)展的評述》一文中，將材料科學(xué)定義為：在超分子水平上表征，認(rèn)識和控制物質(zhì)的結(jié)構(gòu)．并建立這一結(jié)構(gòu)與性能(力學(xué)、磁、電等)間的關(guān)系，即所謂的超分子科學(xué)。

MSE(MaterialsScienee&Engineering)的概念最初產(chǎn)生于20世紀(jì)50年代，到1960年已經(jīng)基本穩(wěn)固建立。在COsMT(1974)的報(bào)告中，將MSE定義為：涉及將材料成分、結(jié)構(gòu)和制備與其性能和使用建立關(guān)系所形成并應(yīng)用的知識。1957年美國政府出臺了資助l2個相關(guān)實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃，首批三個材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)室分別建立在康奈爾大學(xué)、賓西法尼亞大學(xué)和西北大學(xué)。這些實(shí)驗(yàn)室1972年由國家科學(xué)基金會(NSF)正式負(fù)責(zé)。此后各個大學(xué)教授的課程，也深受這些材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)室所從事工作的影響。1958年，為了更好地已經(jīng)建立的新學(xué)科的特征，又在系保后面加上了。與工程，并開始了。材料科學(xué)與工程的教育，如牛津大學(xué)的材料科學(xué)系也簡單地更名為“材料系(DepartmentofMaterials)”。同期還有一批大學(xué)，如德克薩斯大學(xué)的奧斯分校等沒有設(shè)立材料科學(xué)系，但已經(jīng)開始了系間合作，進(jìn)行了與材料科學(xué)相關(guān)的研究生教育，通常這種教育也不僅限于在“工程學(xué)院”之內(nèi)。雖然沒有這個系名，但老師的專業(yè)知識和研究生的研究工作集中在材料制備、固體化學(xué)、高分子工程與科學(xué)、X射線晶體學(xué)、生物材料、結(jié)構(gòu)材料、材料理論和凝聚態(tài)材料及器件等相關(guān)領(lǐng)域。1964年麻省理工學(xué)院(MIT)也將系名以為“冶金與材料科學(xué)系”，1974年正式改名為“材料科學(xué)與工程系”。20世紀(jì)60年代，材料科學(xué)被引入歐洲的大學(xué)，如北威爾士大學(xué)、蘇賽克大學(xué)和伯明翰大學(xué)。1956年，中國在西方工作過的科學(xué)工作者們制定一份科學(xué)技術(shù)規(guī)劃時(shí)，認(rèn)識當(dāng)時(shí)的中國已經(jīng)培養(yǎng)了具有金屬材料方面知識的科技人員，但對合金及其熱處理方面的科技人員數(shù)量不足，到1980年，已經(jīng)有l(wèi)7個院校的金屬物理專業(yè)改為材料科學(xué)專業(yè)。

3“材料科學(xué)”研究的實(shí)踐與方向

摘要：受疫情影響，2020春季學(xué)期材料科學(xué)基礎(chǔ)課程采取全程線上教學(xué)。為保證教學(xué)質(zhì)量，堅(jiān)持“以學(xué)生為中心”，在教學(xué)過程中設(shè)計(jì)運(yùn)用了多元立體式學(xué)習(xí)、小組協(xié)作學(xué)習(xí)、互動式教學(xué)、及時(shí)評價(jià)與反饋幾種教學(xué)策略，在實(shí)踐中取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：材料科學(xué)基礎(chǔ)；多元化教學(xué)；設(shè)計(jì)與實(shí)踐

材料科學(xué)基礎(chǔ)是材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生必修的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，也是許多高校的考研課。該課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生扎實(shí)掌握材料科學(xué)基礎(chǔ)理論知識，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，同時(shí)注重培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題、解決問題的能力，為其今后從事材料的設(shè)計(jì)、研究和開發(fā)創(chuàng)新做好準(zhǔn)備。近年來，為提升教學(xué)質(zhì)量，山東大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)不斷進(jìn)行教學(xué)改革創(chuàng)新。教學(xué)團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持“以學(xué)生為中心”、以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心，積極建設(shè)材料科學(xué)基礎(chǔ)在線開放課程，創(chuàng)設(shè)了多元化、互動式課堂教學(xué)模式。受新型冠狀病毒肺炎疫情(簡稱疫情)影響，2020春季學(xué)期學(xué)生未能返校。在此背景下，教學(xué)團(tuán)隊(duì)將以面授為主的課堂教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)槿痰木€上教學(xué)。為了幫助學(xué)生適應(yīng)新的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在教學(xué)過程中設(shè)計(jì)運(yùn)用了多元立體式學(xué)習(xí)、小組協(xié)作學(xué)習(xí)、互動式教學(xué)、及時(shí)評價(jià)與反饋等多種教學(xué)策略，取得了良好的效果。

1多元立體式學(xué)習(xí)

材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的理論抽象，概念多且復(fù)雜，歷來是讓學(xué)生頗為頭疼的課程。對于這門課而言，常規(guī)的課堂講授法具有教師講解細(xì)致、現(xiàn)場答疑及時(shí)等優(yōu)勢。而2020春季學(xué)期受疫情影響無法面授，為保證教學(xué)效果，從學(xué)生學(xué)習(xí)的角度出發(fā)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并實(shí)施了課前、課上與課后三位一體緊密配合的多元立體式學(xué)習(xí)策略。

1.1課前自學(xué)

【摘要】我國材料科學(xué)與工程專業(yè)近幾年在素質(zhì)教育改革的推進(jìn)下不斷發(fā)展不斷地發(fā)展，材料科學(xué)與工程專業(yè)的本科教育應(yīng)符合時(shí)展要求，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力為核心，提高教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo)，材料科學(xué)與工程專業(yè)課程體系與實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)是材料科學(xué)與工程專業(yè)能夠正常發(fā)展的基礎(chǔ)，為促進(jìn)我國材料科學(xué)與工程專業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，筆者以《材料科學(xué)與工程專業(yè)的課程體系和實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)》為課題，從材料科學(xué)與工程專業(yè)相關(guān)概念解析入手，分別對材料科學(xué)與工程專業(yè)課程體系建設(shè)策略與材料科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)策略進(jìn)行了全方位、深層次地解析，并給出了筆者具有代表性的個人建議。希望對推動我國材料科學(xué)與工程專業(yè)的發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。

【關(guān)鍵詞】材料科學(xué)與工程；課程體系；實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；策略

1材料科學(xué)與工程專業(yè)相關(guān)概念解析

材料科學(xué)與工程專業(yè)是對材料的制備與加工、性質(zhì)、使用性能等要素和這些要素間相互關(guān)系的規(guī)律研究。由于無機(jī)非金屬材料、高分子材料等各類材料在科學(xué)內(nèi)涵、研究方法與設(shè)備上具有相似或共同的特點(diǎn)。與此同時(shí)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展在客觀上需要對不同種類的材料進(jìn)行全面的了解和研究，材料科學(xué)與工程專業(yè)正在逐步壯大并迅速發(fā)展成為一門獨(dú)立的一級學(xué)科，體現(xiàn)了大學(xué)科一體化。近幾年，我國材料科學(xué)與工程教育在素質(zhì)教育的改革下得到迅速的發(fā)展，探究材料科學(xué)與工程專業(yè)的課程體系和實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)對專業(yè)教學(xué)質(zhì)量的提升、學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)具有重要的推動作用。

2材料科學(xué)與工程專業(yè)課程體系建設(shè)策略

材料科學(xué)與工程專業(yè)課程體系建設(shè)是該專業(yè)能夠正常發(fā)展的基礎(chǔ)，為此首先應(yīng)該加強(qiáng)該方面的工作。課程體系建設(shè)是個大工程，要想讓所建體系既能滿足專業(yè)發(fā)展的需要，又能符合學(xué)生實(shí)際需求，就需要做好前期的調(diào)研工作。該專業(yè)課程體系建設(shè)主要涉及四個方向，即材料制作以及加工方法研究、材料成分以及組織結(jié)構(gòu)研究、材料相關(guān)物化性質(zhì)的研究以及所得材料使用性能的研究。當(dāng)然，在對專業(yè)課程體系的建設(shè)過程中也要主次分明，能夠根據(jù)相關(guān)理論知識的實(shí)用性對學(xué)生所學(xué)知識內(nèi)容做好規(guī)劃。2.1教學(xué)內(nèi)容分清主次。為了讓學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)獲得最具實(shí)用性的內(nèi)容，就要求相關(guān)課程體系建設(shè)負(fù)責(zé)人在安排教學(xué)內(nèi)容過程中要分清主次，最好能分成像了解、掌握、理解等這種層次分明、要求明確的課程體系。明確而清晰的材料科學(xué)與工程專業(yè)課程體系不僅能夠?yàn)槭谡n教師提供更便捷的教學(xué)任務(wù)和教學(xué)目標(biāo)，而且還能減輕學(xué)生的學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)。當(dāng)然，要保證該專業(yè)課程體系建設(shè)能夠符合社會發(fā)展實(shí)際的需要。材料科學(xué)與工程專業(yè)屬于工科類專業(yè)，而工科類專業(yè)對學(xué)生實(shí)踐操作能力有著較高的要求，因此在該課程體系建設(shè)過程中應(yīng)該重點(diǎn)突出對實(shí)踐教學(xué)的重要性，完善理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合的過程，避免學(xué)生眼高手低、只會紙上談兵。2.2對相關(guān)課程進(jìn)行合理地定位。對于材料科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生來說，他們在大學(xué)期間要接觸很多不同性質(zhì)、不同類別的課程，為了能夠讓學(xué)生清楚地了解到他們所學(xué)課程所屬類別，在對該專業(yè)課程體系建設(shè)過程中要對相關(guān)課程分門別類，對這些課程進(jìn)行合理地定位。為此，要將所修課程分為公共基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)重點(diǎn)課程、專業(yè)選修課程、公共選修課程、實(shí)踐教學(xué)課程。這種分類方法不僅有助于學(xué)生合理分配他們的業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)時(shí)間，而且還能夠保證所建體系的合理性、科學(xué)性，有利于教學(xué)過程的高效進(jìn)行。雖然這些課程對于學(xué)生今后的發(fā)展都非常重要，“學(xué)如初起之苗不見其增，日有所長”，任何一門課程的學(xué)習(xí)都可能會對他們今后產(chǎn)生影響，所以雖然按照課程的性質(zhì)對這些課程進(jìn)行了分類，但是這并不能代表其對學(xué)生重要性的大小。

20世紀(jì)80年代以來，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為各個材料領(lǐng)域研究專家的必備工具，并且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和算法的發(fā)展，計(jì)算模擬方法也已經(jīng)成為材料研究新的重要手段．計(jì)算模擬技術(shù)以物理學(xué)、化學(xué)等相關(guān)的基本理論為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)模擬環(huán)境下對宏觀、介觀以及微觀的不同尺度的材料進(jìn)行多層次的模擬研究，計(jì)算材料的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)等多方面的物理性質(zhì)，并進(jìn)一步探求這些材料的組分、結(jié)構(gòu)和功能之間的本質(zhì)規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系，為實(shí)驗(yàn)制備新材料提供理論支持，變盲目的材料合成為針對材料性能的某類特定需求來主動地、有意識地設(shè)計(jì)材料的結(jié)構(gòu)．計(jì)算模擬在材料科學(xué)中的作用已經(jīng)不僅僅停留在計(jì)算機(jī)輔助和數(shù)據(jù)處理上，人們已經(jīng)認(rèn)識到計(jì)算模擬已經(jīng)與實(shí)驗(yàn)、理論研究一樣能夠發(fā)現(xiàn)新的科學(xué)現(xiàn)象、新的科學(xué)概念，從而計(jì)算模擬已經(jīng)成為第三條科學(xué)發(fā)現(xiàn)的途徑．因此，現(xiàn)代材料科學(xué)已經(jīng)不再是單純的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，計(jì)算模擬方法已成為與理論研究和實(shí)驗(yàn)方法同樣重要的研究手段，實(shí)驗(yàn)、理論和計(jì)算成為材料研究的3大支柱[4]．而且隨著計(jì)算材料科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，計(jì)算模擬方法在未來的材料研究中將顯示出越來越大的應(yīng)用潛力．因此，了解和掌握材料計(jì)算和模擬的基本知識已成為現(xiàn)代材料研究工作者必備的技能之一．

材料的計(jì)算模擬方法介紹

材料的計(jì)算模擬研究是近年來飛速發(fā)展的一門新興學(xué)科和交叉學(xué)科．它綜合凝聚態(tài)物理學(xué)、理論化學(xué)、材料物理學(xué)和計(jì)算機(jī)算法等多個相關(guān)學(xué)科．它的目的是利用現(xiàn)代高速計(jì)算機(jī)，模擬材料的各種物理化學(xué)性質(zhì)，深入理解材料從微觀到宏觀多個尺度的各類現(xiàn)象與性能，并對材料的結(jié)構(gòu)和物性進(jìn)行理論預(yù)言，從而達(dá)到設(shè)計(jì)和開發(fā)新材料的目的．材料的多尺度計(jì)算模擬方法主要有以下幾種:

(1)第一性原理計(jì)算方法(First－principlesMethods)基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法是目前研究微觀電子結(jié)構(gòu)最主要的理論方法．第一性原理計(jì)算方法只用到普朗克常數(shù)(h)，玻爾茲曼常數(shù)(kB)，光速(c)，電子靜態(tài)質(zhì)量(m0)和電子電荷電量(e)這5個基本物理變量和研究體系的基本結(jié)構(gòu)．從量子力學(xué)出發(fā)，通過數(shù)值求解薛定諤方程，計(jì)算材料的物理性質(zhì)．在密度泛函理論，局域密度近似(LDA)和廣義梯度近似(GGA)框架下的計(jì)算已廣泛應(yīng)用于第一性原理的電子結(jié)構(gòu)研究中，并已經(jīng)取得很大的成功．結(jié)合一些能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算的方法，對于半導(dǎo)體和一些金屬基態(tài)性質(zhì)，如晶格常數(shù)，晶體結(jié)合能，晶體力學(xué)性質(zhì)都能夠給出與實(shí)驗(yàn)符合得很好的結(jié)果，同時(shí)能夠比較精確地描述很多體系的電子結(jié)構(gòu)(如能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度、電荷密度、差分電荷密度和鍵布局等)、光學(xué)性質(zhì)(介電函數(shù)、復(fù)折射率、光吸收系數(shù)、反射光譜及光電導(dǎo)等)和磁性質(zhì)，從微觀理論角度分析和揭示材料物理性質(zhì)的起源，使實(shí)驗(yàn)者主動對材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能的控制，以便按照需求制備新材料．

(2)分子動力學(xué)方法(MolecularDynamicsMethods)分子動力學(xué)是一種確定性方法，是按照該體系內(nèi)部的內(nèi)稟動力學(xué)規(guī)律來確定位形的轉(zhuǎn)變，跟蹤系統(tǒng)中每個粒子的個體運(yùn)動，然后根據(jù)統(tǒng)計(jì)物理規(guī)律，給出微觀量(分子的坐標(biāo)、速度)與宏觀可觀測量(壓力、溫度、比熱容、彈性模量等)的關(guān)系來研究材料性能的一種方法[5]．分子動力學(xué)方法首先需要建立系統(tǒng)內(nèi)一組分子的運(yùn)動方程，通過求解所有分子的運(yùn)動方程，來研究該體系與微觀量相關(guān)的基本過程．對于這種多體問題的嚴(yán)格求解，需要建立并求解體系的薛定諤方程．根據(jù)波恩－奧本海默近似，將電子的運(yùn)動與原子核的運(yùn)動分開來處理，電子的運(yùn)動利用量子力學(xué)的方法處理，而原子核的運(yùn)動則使用經(jīng)典動力學(xué)方法處理．此時(shí)原子核的運(yùn)動滿足經(jīng)典力學(xué)規(guī)律，用牛頓定律來描述，這對于大多數(shù)材料來說是一個很好的近似．只有處理一些較輕的原子和分子的平動、轉(zhuǎn)動或振動頻率γ滿足hγ＞kBT時(shí)，才需要考慮量子效應(yīng)．

(3)蒙特卡洛方法(MonteCarloMethods)蒙特卡洛方法是在簡單的理論準(zhǔn)則基礎(chǔ)上(如簡單的物質(zhì)與物質(zhì)或者物質(zhì)與環(huán)境相互作用)，采用反復(fù)隨機(jī)抽樣的手段，解決復(fù)雜系統(tǒng)的問題．該方法采用隨機(jī)抽樣的手法，可以模擬對象的概率與統(tǒng)計(jì)的問題．通過設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)母怕誓Ｐ停摲椒ㄟ€可以解決確定性問題，如定積分等．隨著計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，蒙特卡洛方法已在材料、固體物理、應(yīng)用物理、化學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[6]．蒙特卡洛方法可以通過隨機(jī)抽樣的方法模擬材料構(gòu)成基本粒子原子和分子的狀態(tài)，省去量子力學(xué)和分子動力學(xué)的復(fù)雜計(jì)算，可以模擬很大的體系．結(jié)合統(tǒng)計(jì)物理的方法，蒙特卡洛方法能夠建立基本粒子的狀態(tài)與材料宏觀性能的關(guān)系，是研究材料性能及其影響因素的本質(zhì)的重要手段．

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，中國加入WTO和經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代的到來，加之科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各學(xué)科知識體系不斷交叉融合。為了縮短與他國的信息交流距離，盡快與世界接軌，我國迫切需要既有很強(qiáng)的專業(yè)知識又精通外語的復(fù)合型高素質(zhì)人才。雙語教學(xué)已經(jīng)成適應(yīng)時(shí)代需要的教學(xué)改革的必然趨勢，成為當(dāng)前高校教學(xué)改革的一個熱點(diǎn)。2001年9月教育部高等教育司頒發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》，明確提出要在高校積極推動使用英語等外語進(jìn)行教學(xué)，其中“本科教育要創(chuàng)造條件使用英語等外語進(jìn)行公共課和專業(yè)課教學(xué)”，還特別強(qiáng)調(diào)“高新技術(shù)領(lǐng)域的生物技術(shù)、信息技術(shù)、新材料技術(shù)等專業(yè)，更要先行一步，力爭三年內(nèi)，外語教學(xué)課程要達(dá)到所開課程的5％至10％”。這份文件的頒發(fā)，不僅使高校開展雙語教學(xué)的目的、意義、必要性和重要性得以升華，而且對推動全國高校開展雙語教學(xué)提高教學(xué)質(zhì)量將發(fā)揮重要的指導(dǎo)價(jià)值J。國內(nèi)的一流院校已率先引進(jìn)國外先進(jìn)的原版教材，在研究生和本科生中推行雙語教學(xué)。而地方院校也應(yīng)該積極科學(xué)地應(yīng)對高等教育的國際化趨勢，根據(jù)自身的條件和特點(diǎn)，選擇合適的學(xué)科和模式，積極探索和開展雙語教學(xué)。

一、制約材料科學(xué)與工程導(dǎo)論雙語教學(xué)開展的現(xiàn)狀

長期以來，我國高等院校理工專業(yè)課程教學(xué)一般僅使用母語授課，只在有限的公共英語課和專業(yè)英語課上采用英語教學(xué)。造成這種局面的主要原因一方面是高校對雙語教學(xué)重視不夠，另一方面是專業(yè)課教師的英語水平有限。盡管理工專業(yè)課教師多數(shù)具備很強(qiáng)的專業(yè)知識背景，并且在長期跟蹤領(lǐng)域前沿的過程中形成了較優(yōu)秀的英語讀寫能力，但由于缺乏英語交流環(huán)境，其英語口語能力普遍較弱，甚至有的發(fā)音還不夠標(biāo)準(zhǔn)。這就導(dǎo)致了教師在授課時(shí)不敢或是不愿說英語，從而限制了雙語教學(xué)的開展。另外，學(xué)生們長期以來普遍重視讀寫，忽略聽說，一定程度上給雙語教學(xué)帶來了困難此外，相關(guān)外文課外參考資料也不夠豐富，雖然互聯(lián)網(wǎng)上知識繁多，但是內(nèi)容散亂，無法形成系統(tǒng)的教學(xué)資料。盡管可以采用引進(jìn)國外優(yōu)秀教材的方式彌補(bǔ)這一缺陷，但是由于地方院校的學(xué)生英語水平參差不齊，若直接使用引進(jìn)的原版教材，大部分的學(xué)生都會感覺理解困難，甚至失去學(xué)習(xí)的信心和興趣。這樣不僅難以達(dá)到提高學(xué)生英語能力的目的，而且會導(dǎo)致學(xué)生失去本該輕松掌握的專業(yè)知識。因此，編寫結(jié)構(gòu)合理、詳略得當(dāng)、有所側(cè)重的中英文對照教材顯得尤為重要。

綜上所述，傳統(tǒng)的教法、學(xué)法和教材都制約了雙語教學(xué)的開展，但開展材料科學(xué)與工程導(dǎo)論雙語教學(xué)仍勢在必行。材料科學(xué)與工程導(dǎo)論是湖南科技大學(xué)金屬材料工程專業(yè)本科生的必修學(xué)位課，于大三第一學(xué)期開設(shè)，在金屬材料專業(yè)(本科)的教學(xué)中，材料科學(xué)與工程導(dǎo)論既涉及到材料的發(fā)展和各種材料的特點(diǎn)，又需要講述材料科學(xué)與材料工程的基礎(chǔ)知識。其主要特點(diǎn)如下：

(1)覆蓋面廣——涉及史學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)、工程學(xué)等多種學(xué)科知識的綜合；

(2)內(nèi)容新——盡管人類使用材料已有幾百萬年的歷史，但材料科學(xué)與工程在2O世紀(jì)五六十年代才形成一門完整的學(xué)科，目前仍處在高新技術(shù)的前沿領(lǐng)域，內(nèi)容日新月異；

不知不覺個月的見習(xí)圓滿結(jié)束了，這段時(shí)間見習(xí)我得到了一次較全面、系統(tǒng)的鍛煉。生產(chǎn)實(shí)習(xí)的過程也使我完成了一個學(xué)生的校園邁向社會的過渡，提高了自己的獨(dú)立思考各方面知識的運(yùn)用能力，為以后正式走向社會走向工作崗位奠定了基礎(chǔ)。實(shí)習(xí)期間我又學(xué)到各種知識和技能，給我的人生添上了濃重絢麗的一筆。

我堅(jiān)信：一分耕耘一分收獲。個月的時(shí)間在公司領(lǐng)導(dǎo)和車間師傅的關(guān)心和指導(dǎo)下，通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)合實(shí)踐各方面得到了很大提高，對鋼結(jié)構(gòu)有了一定的了解：鋼結(jié)構(gòu)是一個新興的產(chǎn)業(yè)，與傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)相比較，具有重量輕、強(qiáng)度高、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)。

適合于活荷載比例較小的結(jié)構(gòu)，更適合于大跨度空間結(jié)構(gòu)、高層建筑物并適合在軟土地基上建造。也符合環(huán)保與資源再利用的國策，其綜合經(jīng)濟(jì)效益越來越為各方投資者所認(rèn)同，有很好的發(fā)展?jié)摿?。掌握熟悉了公司?nèi)部相關(guān)的規(guī)章制度和管理規(guī)程，在腳踏實(shí)地銳意進(jìn)取的人生態(tài)度忠實(shí)肯干的準(zhǔn)則下一方面拓寬自己的知識面另一方面注意在學(xué)習(xí)工作生活中有意識的科學(xué)的鍛煉自己的思維方式和思維的深廣度，學(xué)習(xí)和生活的積累中，我儲備了充分的知識鍛煉了自身的能力，也培養(yǎng)了廣泛的愛好提高了綜合素質(zhì)。在專業(yè)方面，能汲取新知識，對自己不懂的問題積極向老師和車間的師傅請教，精益求精，與此同時(shí)我不僅僅囿與專業(yè)知識的圈子，學(xué)然后知不足，在不斷的學(xué)習(xí)與進(jìn)步之中，我覺得學(xué)的越是深入就越感到所知甚少，也正是這種強(qiáng)烈的求知欲，促使我不斷的學(xué)習(xí)進(jìn)步在實(shí)習(xí)過程中能將在校期間所學(xué)內(nèi)容和生產(chǎn)實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合起來用所學(xué)的理論知識指導(dǎo)實(shí)踐并從實(shí)踐中加深對理論知識的認(rèn)識，理解和掌握使之形成一個相輔相成的知識網(wǎng)。

經(jīng)過半年的實(shí)習(xí)在各方面我都有了量的積累質(zhì)的飛躍，學(xué)到了許多書本中學(xué)不到的東西既學(xué)習(xí)了知識又培養(yǎng)了能力，實(shí)現(xiàn)個人素質(zhì)的提高，同時(shí)也認(rèn)識到從理論知識到實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用的過程中還有一定的距離，我深知以現(xiàn)有的知識水平還不能趕上鋼結(jié)構(gòu)事業(yè)發(fā)展的速度，我將以充沛的精力全身心的投入到工作中去努力提高自己全方面的素質(zhì)。

讀萬卷書，行萬里路，這些還需要在以后的實(shí)踐工作和學(xué)習(xí)中不斷提高。生活充滿陽光，在今后的日子里我要本著“敬業(yè)、誠實(shí)、創(chuàng)新、拼搏”“清清白白做人，踏踏實(shí)實(shí)做事”的企業(yè)精神努力的工作，我將以飽滿的熱情和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度高度的責(zé)任感去迎接新的挑戰(zhàn)。我相信自己的努力會讓我的未來更加輝煌！

摘要：本篇文章從低碳經(jīng)濟(jì)的概念、核心以及主要內(nèi)容方面進(jìn)行了分析，根據(jù)低碳經(jīng)濟(jì)的各項(xiàng)需求，介紹了國內(nèi)外材料科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用狀況，并分析了材料科學(xué)和加工技術(shù)在各種材料領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀以及未來發(fā)展前景，提出了發(fā)展低碳技術(shù)和低碳經(jīng)濟(jì)的具體對策。

關(guān)鍵詞：低碳經(jīng)濟(jì)；低碳技術(shù)；材料科學(xué)

低碳經(jīng)濟(jì)是指減少溫室氣體排放量的一種經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，特別是有效控制二氧化碳這種主要的溫室氣體的對外排放。低碳經(jīng)濟(jì)的主要目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)排放的最小化以及污染的最小化，實(shí)質(zhì)在于提升資源的利用率并創(chuàng)設(shè)新型的清潔能源發(fā)展結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新和觀念更新。同時(shí)，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)涉及到生活、生產(chǎn)方式以及價(jià)值觀乃至國家利益等多個范疇。世界氣候變化關(guān)乎人類的生產(chǎn)和延續(xù)，因此各國都圍繞低碳經(jīng)濟(jì)做出了努力，通過科學(xué)技術(shù)的研發(fā)以及生活方式、生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變來減少資源消耗、降低污染排放。實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會發(fā)展的雙贏，在這樣的背景下，材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展逐漸引起世界各國的重視。

一、低碳經(jīng)濟(jì)下材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展概述

在當(dāng)前低碳經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，很多國家為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展，踴躍發(fā)展科學(xué)技術(shù)。材料科學(xué)技術(shù)是其中很重要的一個范疇，很多國家將材料科學(xué)技術(shù)看作國家發(fā)展策略當(dāng)中重要的構(gòu)成成分，應(yīng)當(dāng)?shù)玫街攸c(diǎn)的扶持。在國際范圍內(nèi)歐美國家較先發(fā)展材料科學(xué)技術(shù)，并且無論在科學(xué)理念還是科學(xué)研究成果方面都位居前列。其中美國的材料科技戰(zhàn)略的目的在于保持本國在全球范疇內(nèi)的領(lǐng)先地位，掌握信息技術(shù)以及生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)乃至納米技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)能源、信息等重要的部門和領(lǐng)域的要求。歐洲國家的新材料科技戰(zhàn)略的目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)航空材料、電信材料等領(lǐng)域在世界范圍內(nèi)的領(lǐng)先，在歐洲的一些國家大力發(fā)展光電材料，納米技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)等。通過產(chǎn)品的創(chuàng)新以及技術(shù)的創(chuàng)新，在新材料制造裝備、加工以及應(yīng)用等三個方面來實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在亞洲國家當(dāng)中，具有代表性的國家比如日本，重視材料科學(xué)技術(shù)的實(shí)用性，同時(shí)也注重產(chǎn)品的先進(jìn)性，追求產(chǎn)品的高端化發(fā)展，爭取在頂尖的領(lǐng)域趕超美國等發(fā)達(dá)國家。日本對于新材料的研究和傳統(tǒng)材料的優(yōu)化采用的是齊頭并進(jìn)的策略，重視對現(xiàn)有材料的性能提升以及對舊產(chǎn)品的回收利用等。在新世紀(jì)新材料技術(shù)發(fā)展籌劃當(dāng)中，重視環(huán)保型以及再生型產(chǎn)品的發(fā)展，以資源友好特性和環(huán)境保護(hù)特性為主要的發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，通過開發(fā)新的材料科學(xué)技術(shù)以解決資源匱乏和環(huán)境污染的問題。國內(nèi)對于材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也十分重視，具體體現(xiàn)在各大國家發(fā)展計(jì)劃當(dāng)中，為材料領(lǐng)域提供了可觀的篇幅，在材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域我國已經(jīng)有了比較充分的技術(shù)體系，并且在材料領(lǐng)域的研發(fā)方面有了明顯的進(jìn)步，在一些新材料領(lǐng)域的研究上取得了明顯的成效。但是我國缺乏自主創(chuàng)新能力，不夠重視帶有自主知識產(chǎn)權(quán)的材料以及技術(shù)的發(fā)展，嚴(yán)重妨礙了新材料以及技術(shù)的研究和發(fā)展。所以，我國依舊需要努力，改善材料技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

二、低碳經(jīng)濟(jì)對于材料產(chǎn)業(yè)的具體要求

不知不覺個月的實(shí)習(xí)圓滿結(jié)束了，這段時(shí)間實(shí)習(xí)我得到了一次較全面、系統(tǒng)的鍛煉。生產(chǎn)實(shí)習(xí)的過程也使我完成了一個學(xué)生的校園邁向社會的過渡，提高了自己的獨(dú)立思考各方面知識的運(yùn)用能力，為以后正式走向社會走向工作崗位奠定了基礎(chǔ)。實(shí)習(xí)期間我又學(xué)到各種知識和技能，給我的人生添上了濃重絢麗的一筆。

我堅(jiān)信：一分耕耘一分收獲。個月的時(shí)間在公司領(lǐng)導(dǎo)和車間師傅的關(guān)心和指導(dǎo)下，通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)合實(shí)踐各方面得到了很大提高，對鋼結(jié)構(gòu)有了一定的了解：鋼結(jié)構(gòu)是一個新興的產(chǎn)業(yè)，與傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)相比較，具有重量輕、強(qiáng)度高、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)。適合于活荷載比例較小的結(jié)構(gòu)，更適合于大跨度空間結(jié)構(gòu)、高層建筑物并適合在軟土地基上建造。也符合環(huán)保與資源再利用的國策，其綜合經(jīng)濟(jì)效益越來越為各方投資者所認(rèn)同，有很好的發(fā)展?jié)摿?。掌握熟悉了公司?nèi)部相關(guān)的規(guī)章制度和管理規(guī)程，在腳踏實(shí)地銳意進(jìn)取的人生態(tài)度忠實(shí)肯干的準(zhǔn)則下一方面拓寬自己的知識面另一方面注意在學(xué)習(xí)工作生活中有意識的科學(xué)的鍛煉自己的思維方式和思維的深廣度，學(xué)習(xí)和生活的積累中，我儲備了充分的知識鍛煉了自身的能力，也培養(yǎng)了廣泛的愛好提高了綜合素質(zhì)。在專業(yè)方面，能汲取新知識，對自己不懂的問題積極向老師和車間的師傅請教，精益求精，與此同時(shí)我不僅僅囿與專業(yè)知識的圈子，學(xué)然后知不足，在不斷的學(xué)習(xí)與進(jìn)步之中，我覺得學(xué)的越是深入就越感到所知甚少，也正是這種強(qiáng)烈的求知欲，促使我不斷的學(xué)習(xí)進(jìn)步在實(shí)習(xí)過程中能將在校期間所學(xué)內(nèi)容和生產(chǎn)實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合起來用所學(xué)的理論知識指導(dǎo)實(shí)踐并從實(shí)踐中加深對理論知識的認(rèn)識，理解和掌握使之形成一個相輔相成的知識網(wǎng)。

經(jīng)過半年的實(shí)習(xí)在各方面我都有了量的積累質(zhì)的飛躍，學(xué)到了許多書本中學(xué)不到的東西既學(xué)習(xí)了知識又培養(yǎng)了能力，實(shí)現(xiàn)個人素質(zhì)的提高，同時(shí)也認(rèn)識到從理論知識到實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用的過程中還有一定的距離，我深知以現(xiàn)有的知識水平還不能趕上鋼結(jié)構(gòu)事業(yè)發(fā)展的速度，我將以充沛的精力全身心的投入到工作中去努力提高自己全方面的素質(zhì)。

讀萬卷書，行萬里路，這些還需要在以后的實(shí)踐工作和學(xué)習(xí)中不斷提高。生活充滿陽光，在今后的日子里我要本著“敬業(yè)、誠實(shí)、創(chuàng)新、拼搏”“清清白白做人，踏踏實(shí)實(shí)做事”的企業(yè)精神努力的工作，我將以飽滿的熱情和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度高度的責(zé)任感去迎接新的挑戰(zhàn)。我相信自己的努力會讓我的未來更加輝煌！