材料科学概论

材料科学概论（通用12篇）

材料科学概论 篇1

“材料科学概论”是杭州电子科技大学工业管理专业的一门学科基础课, 主要讲授材料的基本知识[1,2]。工业管理专业学生一般只上过大学物理课, 对材料学的认识十分有限, 如何充分调动学生的学习兴趣和积极性就显得尤为重要, 这需要对课程的讲述内容、讲授方法及考核体系等进行改革与优化。经过两年来的教学实践发现, 存在的主要问题如下。

1.由于专业之间的不同, 学生在学习该门课程时有一些难度, 这也影响了学生的学习兴趣。因此, 需要进一步精简课程的教学内容, 对于部分是教学难点而非教学重点的知识点进行简单介绍, 不再进行着重讲解, 减轻学生的思想负担。同时, 进一步完善理论联系实际的教学方法, 提高教学效果。在今后的教学过程中, 对重要的知识点还需要多次讲解。此外, 进一步提高课程的通识性, 能够对问题进行深入浅出的阐述。

2. 学生学习的主动性和积极性有待于进一步调动, 学生自主学习的能力有待进一步提高。总体来说, 本门课程整个教学过程比较顺利, 按规定计划执行, 但是也存在个别同学不能按时出勤、作业完成情况不够理想等问题。这就需要进一步提炼教学内容、改变完善教学方法及课程的评估方法, 增强学生的学习兴趣, 变被动学习为主动学习, 这样效果会好很多。

3. 单纯的理论教学很难满足学生的实际需求, 也难以调动学生学习的积极性, 要结合实验教学和实践实习活动才能达到好的教学效果。

“材料科学概论”对于学习后续课程有非常重要的影响, 国内外也非常重视同类课程的教改工作。青岛科技大学将“材料科学导论”作为校级精品课程进行建设, 教学方法是学生参与的互动式教学方法, 以多媒体教学、课堂讨论等形式, 鼓励学生进行研究型学习, 启发学生在学习知识的同时, 深入思考, 培养创新意识。中国矿业大学2011年将面向非工科类学生的“材料科学概论”进行了教学改革, 并取得了较好的教学效果。南昌大学材料科学与工程学院积极开展“材料科学概论”的教改工作, 课程的CAI课件获2004年江西省高等学校优秀多媒体教学课件二等奖 (第一) 。“材料科学概论”的教学改革研究与实践, 对于以培养能力、提高素质为中心的新型教学模式的探索与研究和全方位学生能力与素质的提高具有重要的意义[3]。

一、课程改革的理念及思路

本课程以多媒体授课为主, 以实验实践及研讨型教学为辅, 授课内容丰富、涉及面广, 注重学科交叉。本课程旨在于培养学生对物理、数学等基础理论知识的掌握, 同时, 通过相关的实验实践过程, 加强学生对实用性技术能力的培养, 提高他们的动手能力。通过增加课外学习训练任务, 提供学生更多自主思考和探索的空间。本课程拟以“有色金属材料”和“非金属材料”为主要研讨对象, 在授课过程中为学生设定专题研讨, 即通过选择具体类型的材料并以其为载体, 丰富课程内容, 通过教师与学生之间的交流与探讨, 让他们体验科学研究的过程, 启发学生研究与探索的兴趣, 学习科学的思维方式与研究方法, 培养创新意识与创新能力。这种专题研讨课的设置, 调动了学生学习的主动性, 有利于学生创新能力的培养。同时, 可以引导学生跟踪材料学科前沿技术的发展状况和对知识的更新了解, 提高学生的综合素质。在上述基础上, 改变一卷定成绩的考核方式, 采用记录、报告、自评、互评等多种方式进行评估, 通过考核方式的改革, 降低学生的考试压力, 提高教学成果评价的有效性和完善性[4,5]。

二、课程改革具体内容

1.教学内容调整与优化:优化教学内容安排, 注重学生创造性和发散性思维方式的培养。

2.教学方法改革:改革传统的以传授知识为中心的教学模式, 以培养能力为中心。开展案例教学、重点讲授、课堂讨论等多种形式的教学, 提高学生学习的主动性和积极性, 推动学生自主学习, 提高学生学习新知识、新经验的能力。

3.增加实验教学环节和课外学习训练任务, 提供学生更多自主思考和探索的空间。

4.专题研讨活动:布置2~3个专题, 推动学生主动实践, 发现问题, 并进行研究, 提出解决问题的方法, 组织PPT, 进行讨论与交流, 并撰写小论文。通过专题研究活动, 培养学生发现问题、解决问题、分析归纳、沟通与交流等多方面的能力, 提升学生的综合素质。

三、课程改革实施方法

本项目采用理论研究和教学实践相结合的形式, 探索了一套以培养能力和提高素质为中心的课程教学模式。项目主要分为教学内容调整与优化、教学方法改革、专题研讨活动及考核方式等几部分内容。

1.教学内容调整与优化。为了适应科学技术快速发展的需要, 增加材料科学及实验等方面的前沿知识的介绍, 增加一些工程案例, 并适当精简传统教材中的一些难点而非重点的教学内容。

2.教学方法改革。教学方法上, 改革过去以传授知识为中心的教学模式, 建立以培养学生学习新知识、新经验的能力为中心的教学模式。课程教学设计了案例教学、自主学习、课堂讨论、重点讲授等环节。对一些基本概念、基本方法等一看就能理解的内容让学生自主学习, 不理解的问题记录下来, 带到讨论课上来讨论。每次课安排适当时间, 针对学生在学习中发现的问题进行课堂讨论, 相互启发。针对课程中的重点和学生提出的一些疑难问题进行讲授, 并对教学内容进行归纳和总结。

3.增设实践实习环节。结合材料专业的本科生教学科研平台及各个实验室的实验设备, 重点开展一些材料力学性能方面的实践教学活动。同时, 结合我们的校外实习基地, 给学生增加高分子材料方面的课外学习训练任务, 提供给学生更多自主思考和探索的空间, 通过理论教学与实验实践操作相结合的教学模式, 提高学生的综合能力, 培养学生运用课程知识分析和解决实际问题的能力。

4.专题研讨活动。专题研讨活动主要以培养学生发现问题、调研问题、分析及解决问题的能力为中心。专题研究活动设计了主动实践 (含提出问题、分析问题、解决问题) 、组织PPT、讨论交流等环节。学生分组针对专题进行调研、分析研究, 提出自己对相关专题的看法, 并要求学生做10分钟PPT, 进行交流和讨论。在此过程中提高学生学习的主动性和积极性, 培养学生调研、组织及解决问题的能力。通过学生主动实践, 发现问题, 提出解决问题的方法, 进行讨论与交流, 培养学生分析归纳、沟通与交流等方面的能力。比如:如何快捷准确地找到相关文献资料, 如何准确地表达学术见解, 如何流畅地进行学术交流等。在这里, 教师不再是传统教学的“传道授业解惑”角色, 而是在引导、帮助学生了解解决问题的基本思路, 鼓励学生自己探究解决问题。

5.考核方式改革。改革以往一卷定成绩的方式, 在考核方式上采用记录、报告、自评、互评等方式评估, 并建立完整可靠的评价系统, 从评估的角度提高学生学习的导向作用。通过考核方式的改革, 降低学生的考试压力, 提高教学成果评价的有效性和完善性。

四、结论

通过分析课程目前的教学状况、存在的主要问题及国内外同类课程的情况, 我们提出了适合于该课程改革的理念、思路及目标。以提高学生学习新知识、新经验的能力为中心, 开展案例教学、课堂讨论等多种形式的教学, 提高学生学习的主动性和积极性, 推动学生自主学习。以培养学生发现问题、分析问题及解决问题的能力为中心, 通过实验实践过程及一系列专题研讨活动, 培养学生发现问题、解决问题、分析归纳、沟通与交流等多方面的能力。本课程教学改革的特色在于以下几个方面。

1.以提高学生学习新知识、新经验的能力为中心, 开展案例教学、课堂讨论等多种形式的教学, 提高学生学习的主动性和积极性, 推动学生自主学习, 提高学生学习能力。

2.以培养学生的综合能力为中心, 通过实验实践和课外实习过程, 培养学生主动实践、发现问题、研究并解决问题;通过制作PPT、讨论与交流及撰写小论文等一系列专题研讨活动, 培养学生分析归纳、沟通与交流等多方面的能力。

综上所述, 本课程改革通过提炼教学内容、改革课程教学方法、开展课程专题研究、开展实验教学和实践实习等活动, 充分调动学生学习的积极性和主动性, 在传授知识的同时, 全方位地提高学生的能力和素质, 并总结、探索出一套以培养能力、提高素质为中心的新型教学模式。

摘要：本文针对“材料科学概论”课程教学过程中存在的主要问题进行教学改革, 提出了课程改革的理念及思路、课程改革具体内容及课程改革实施方法, 以期探索一套以培养能力和提高素质为中心的课程教学模式。

关键词：材料科学,概论,教学改革

参考文献

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[2]李强.美国和欧洲的材料科学与工程教育[J].高等理科教育, 2002 (6) :33-40.

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[4]钟启泉, 姜美玲.新课程背景下教学改革的价值取向及路径[J].教育研究, 2004, (8) :120-123.

[5]杨善林.专业导论课——一种全新而有效的大学新生思想教育方法[J].合肥工业大学学报 (社会科学版) , 2004, 18 (4) :1-3.

材料科学概论 篇2

材料是人类用于制造物品、器件或其他产品的物质。

是人类要生存需要的最基本的物质生活资料。物质生产活动是人类从事其他各种社会活动的先决条件。2.材料科学与工程的四个基本要素是什么？请说明他们之间的关系。

材料的四个基本要素：结构与成分、性质、合成与制备、用途与性能

3.复合材料设计的基本思想是什么？举一例说明。

达到功能复合，能保留原组成原料的特性，并通过复合效应得到原来所不具有的更为优越的新性能。

碳纤维复合材料制造大飞机；轮胎是由橡胶、碳黑、帘子线等材料构成的。

4.从燕子造窝到人用草拌泥造房、再到我们用碳纤维复合材料制造大飞机的过程，你得到了哪些启示？ 这些复合材料的制备都还停留在经验的层面上，而碳纤维复合材料制造大飞机虽然使用了一贯的复合思想，但相比之下更具有系统性、科学性。如今我们创造新的复合材料不再需要像过去一样完全依靠试错法，而有相关的理论指导，所以我们在探索新领域时可以从一些已有的思想中获取灵感，再用理论化地手段将其转化为材料科学。5．绿色建筑的基本涵义？

绿色建筑指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源，保护环境和减少污染，为人们提供健康、舒适和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑物。6.建筑生态环境材料的基本涵义？

生态环境材料是指那些具有良好的使用性能和优良的环境协调性的材料

7.看《终结者2》 推测那个人材料的性能与特点，并推测由什么方法合成。(描述电影中未来人材料的特点和性能，并设想可由什么方式合成? 终结者2中的机器人由液态金属构成，具有流动性和高强度性，韧性好，可再组合。合成方法: 合金合成法，置于电解液中的镓基液态合金在和铝合金结合后，能长期高速运转。8.试说明金属材料在民航飞机中的应用情况

铝合金用作承力件，钛合金用于具有一定耐热性和耐腐蚀性的板材结构件，高强度结构钢，用于前后起落架；不锈钢，用于发动机的一些装置。高温合金用于耐高温的板材结构件和螺栓，螺母等固件和排气孔的蜂窝结构

9.说明燃料电池的工作原理及其特点。

燃料电池的工作原理是通过氧化还原反应将化学能直接转化为电能。

燃料范围广，不受卡诺循环限制、能量转换效率高、超低污染、运行噪声低、可靠性高、维护方便等 10.说明质子交换膜燃料电池的特性

a．可低温运行。b．比能量和比功率高；c．结构紧凑、质量小，水易排出。d．采用固态电解质不会出现变形、迁移或从燃料电池中气化，无电解液流失。e．可靠性高，寿命长。f． 因唯一的液体是水，本质上可避免腐蚀。11.什么是有机半导体？

具有半导体性质的有机材料，即导电能力介于金属和绝缘体之间 12.导电机理是什么，为什么有机物能导电？

含有共轭基团的有机分子之间形成连续共轭的大pai结构，用来传导电子和空穴，然后在电场的作用下,载流子可以沿聚合物链作定向运动,从而使高分子材料导电 13.有机导体的优点和缺点是什么？

优点：成膜技术更多、器件尺寸更小，集成度更高、有机物易于获得、柔韧性好，质量轻、可修饰性强。

缺点：电阻率的变化受杂质含量的影响极大.电阻率受外界条件（如热、光等）的影响很大 14.有机导体有哪些应用方向？

光盘、有机发光二极管、传感器、有机太阳能电池等。15.生物医用材料的定义及其主要性能特征 用来对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的材料。

特征：可以单独或与药物一起制成部件、器械用于组织或器官的治疗、增强或替代，并在有效试用期内不会对宿主引起急性或慢性危害 16.再生医学概念及组织工程三要素

利用生物学及工程学的理论方法创造丢失或功能损害的组织和器官，使其具备正常组织和器官的机构和功能。

三要素：种子细胞、生物材料、细胞与生物材料的整合以及植入物与体内微环境的整合 17.了解纳米生物医用材料的研究现状与发展趋势

对生物医用材料的需求增加，所以纳米生物医用材料的研究呈蓬勃态势发展。

发展前景：（1）药物的纳米化。（2）纳米生物材料作为药物的控释系统（3）纳米生物材料将会使介入性诊断和治疗向微型、微量、微创或无创、快速、功能性和智能化 18.以治疗骨质疏松为目标，设计一项新颖智能型的药物释放系统

该药物释放系统需要进行修饰使其与羟基磷灰石发生特异性结合，作为骨靶向导向物。此外，该系统应具有不被降解或过早释放；毒副作用低；可按预期的速率释药；可在体内降解而不蓄积；具有生化稳定性而无免疫原性等药物释放系统共有的特性。

19.举例说明生物材料对改善人类生活质量的重要性

（1）移植人工心脏瓣膜可治疗某些心脏病。（2）羟基磷灰石与聚合物复合用于人造骨可治疗骨质疏松。（3）金属生物材料可用于畸齿整形、脊柱矫形、断骨接合、颅骨修补、新血管支撑。20.高分子的主要特点？与小分子的区别？

特点：（1）有很大的分子量（2）由特定结构单元通过共价键重复连接而成（3）通常都处于固体或凝胶状态 与小分子的区别：

高分子都是由一种或几种单体聚合而成。高分子的相对原子至少是上万。高分子材料较小分子材料有高弹性、高黏度、结晶度低、无气态的特点。高分子材料占据了主流，主要是合成塑料、橡胶、涂料、粘合剂等，而小分子材料则是被用来添加或合成到某些东西里面的。21.高分子材料的主要品种、性能及用途及与科技和经济发展的关系？

塑料，橡胶，纤维，黏合剂，涂料，特种高分子材料。

农用塑料薄膜大量应用，促进信息行业的发展，生物医用材料人造器官，高分子材料是组织工程的支架材料。22.高分子材料与日常生活的联系？

纯棉越穿越短，化纤越穿越长 塑料的软硬取决于增塑剂，有的增塑剂不耐寒，所以就变硬。人造革是塑料制品

支数是纺织面料中纱线的粗细程度

塑料管材（燃气管、冷热水管）、塑钢门窗 1963：纳塔和齐格勒发明了齐格勒-纳塔催化剂（乙烯、丙烯聚合的催化剂）。1974：保尔·约翰·弗洛里由于在天然高分子化学领域，高分子物理性质与结构的研究

2000: 艾伦黑格、艾伦·马克迪尔米德和日本科学家白川英树，以表彰他们有关导电聚合物的发现（聚乙炔在1000摄氏度时导电）

Materials Science：Nature, Science, Advance Materials, Chemistry：Chemical Communications, Chemistry of Materials, Journal of the American Chemical Society Polymer science：Chemistry of Materials, Biomacromolecules, Biomacromolecules 23.可再生能源的主要缺陷是什么？如何克服？ 波动性和间断性；采用储能技术克服。24.储能包括哪两大类？ 储电与储热 25.它们又可细分为哪些小类？

物理储能（如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等）、化学储能（如铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、锂离子电池）和电磁储能（如超导电磁储能、超级电容器储能等）26.与显热储热材料相比，相变材料有什么优点？ 恒定温度、储热密度高 27.相变材料的缺点是什么，如何克服？ 放热时可能存在过冷问题：成核剂克服；某些相变材料在长期使用过程中分层，相变性能下降：增稠剂 28..化学储热的基本原理和优点？

基本原理：利用化学反应中的吸热放热实现热量的储存和释放。化学蓄热具有蓄热密度高、可长时间存储能量和蓄热温度高等特点。29..混凝土的强度来源于什么？ 混凝土用水泥的强度，水泥与水灰比。30.混凝土可以分为哪几类？ 无机凝胶/有机凝胶；重混凝土/普通~/轻质~ 31.土木工程材料的重大作用，种类和性能的局限性？

土木工程材料是直接构成各种工程实体的所有材料。按材料来源，可分为天然材料和人造材料；按使用功能，可分为结构材料和功能材料。按组成材料的物质和化学成分，可分为无机材料、有机材料和复合材料三大类

各种材料都存在自身的局限性，如功能单一，不够节能环保等。强度不够高、持久性差、耐腐蚀性弱、不够智能、32.n型与p型半导体内的载流子分别是什么？自由电子和空穴N:多子为自由电子、少子为空穴；P反之 N型半导体中载流子是空穴，p型半导体中载流子是自由电子 33.什么是Seebeck效应？

由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。一般规定热电势方向为：在热端电流由负流向正。

34.材料热电性能（zT）的表达公式及如何提升热电性能？

材料科学概论 篇3

关键词　环境材料概论　教学方法　教学效果　教学模式

1　环境材料概论的课程简介

环境材料的英文名称Ecomaterial，它是Environment　Conscious　Material的缩写，也就是说这种材料是具有环境意识、考虑环境、考虑生态学的材料。它在生产的过程中对资源和能源的消耗量比较少，废弃后能够回收再生利用的可能性比较大，其从生产使用到回收的全过程对周围的生态环境的影响也最小。因而它可以称为“绿色材料”或者“生态材料”。环境材料是未来新材料的一个重要方向，更是人类保护生存环境、实现材料工业可持续发展的有效途径。开发既有良好的使用性能、又具有较高的资源利用率，且对生态环境无副作用的新材料及其制品已经成为现实的一种迫切需要。

环境材料概论是无机非金属材料、再生资源科学与技术等专业一门重要的专业基础课程，教学内容涉及材料产业与生态环境的关系、材料科学的基本知识、材料的环境协调性评价、材料的生态设计与理论、材料的环境友好加工及制备、环境治理功能材料与技术等，是重要的专业先导课程。

2　课程教学特点

2.1　是环境科学与材料科学的交叉学科

该课程是90年代初才发展起来的新课程，内容广泛，涉及环境科学和材料科学，且发展迅速，文字叙述多，大部分是概念知识，计算内容偏少，从材料科学的基本知识到环境材料的设计、制备加工，再到各种环境材料的介绍，学生在学习过程中要记忆的知识太多，且各种自成体系，学生会学起来抓不住重点，容易感到枯燥无趣，学习难度加大。

2.2　课程的专业要求不同

不同专业的学生学习这门课程时侧重点也有所不同，例如，无机非金属材料专业重点要讲解材料的基本知识及材料的生态设计、生态功能材料等，而再生资源科学与工程则重点讲解环境材料治理技术及环境生物材料、复合材料的生态化等。这就要求任课教师根据各个专业的培养目标，合理安排教学内容和课时分配，以提高教学实效。

2.3　与实际工程密切相关

环境材料是一种概念材料，且发展迅速。若选择不当，会直接影响到工程的使用功能。所以需要教师在讲授课本知识的同时，还要引用工程实例，来获得材料的重要信息。

3　课程教学方法及模式

3.1　培养学生兴趣以提高教学成果

俗话说“兴趣是最好的老师”，只有培养了学生的学习兴趣，才能取得好的教学成果。笔者为了提高学生的学习兴趣，采用案例式教学方法，在第一节课绪论里，为了让学生全面了解环境材料的重要性，借用一个20分钟的环境科教片来调动学生，不但让学生知道环境材料在未来发展的重要性，而且让学生知道环境保护的重要性。在学生观看完之后，给学生5分钟的时间来进行课程讨论，彼此交流心得体会。可谓一举多得。再比如，在讲到生命周期评价时，利用问题驱动式教学来启发学生，在讲到生命周期评价时，“是一次性还是可重复使用型的婴儿尿布更符合环保要求”？这个问题看似简单，但是答案却是不一定。因为要根据地域具体问题具体分析。曾经在美国的某个州，公众认为一次性的婴儿尿布浪费资源，且加重了垃圾填埋场的压力，所以州议会在公众压力下颁布禁止使用一次性婴儿尿布的法令。但是随后的事实证明，大量的使用可重复利用的婴儿尿布导致了用水量的急剧增加，而当地恰是美国最干旱的州之一，用水非常紧张。而当地幅员辽阔，垃圾填埋场不存在任何压力。所以当初的禁令是错误的，该州又恢复了一次性婴儿尿布。由此可见，在进行生命周期评价时，对于选择系统边界时，对于环境问题的分析必须考虑到本地的实际情况，再做出正确的判断。

3.2　充分利用多媒体教学

环境材料概论课程中包含了众多工程知识，许多材料的性能难以用语言来描述，得通过试验来表达，而现实条件做很多试验又不可能。这时采用多媒体课件显得尤为重要，我学校几乎所有的教师都有多媒体可以利用，这为教学提供了极大的方便。而且多媒体教学可以通过图片、影像、动画等手段来描述材料特征及试验方法，不但增加了学生的感性认识，而且可以大大提高了学生学习的积极性。

3.3　充分且有效利用网络资源

如今，随着科技的发展，互联网已经遍及了在各个高校，　教师和学生都可以方便地使用互联网来工作学习，在环境材料概论课程教学中，利用互联网可以获取各种环境材料的新标准及新的试验方法，以弥补教学的局限性。

3.4　以教材为本，不断补充新内容

材料与科技的发展是互动的。科技发展带动了材料的发展，材料的发展也直接影响的科技的进程，因此，教材必须保持一种动态状态，时常更新。就我国目前情况，时常更新教材有点困难，所以我们可以借鉴国外经验，以一本教材为基础不断补充，不断地扩展内容，再加上现在互联网的资源，完全可以实现不断获取环境材料新的知识。

3.5　考核内容多样化

目前，很多课程的考试，都是采取期末考试来评定。而这就造成了学生采取的策略都是考前突击和死记硬背，更有效客观的考核应该是对学生掌握知识的综合评判。考试的卷面成绩不足以全面反映学生对该课程的综合掌握，应该再加上平时的表现，为此，对于环境材料概论，笔者采取总成绩=平时成绩（10%）+期末成绩（90%）来综合评定，会更为公正。

4　结语

在深入分析环境材料概论课程特点后，从教学内容与教学手段深入，提出了自己的教学方法，调动了学生学习的积极性，取得了很好的教学效果，随着新的环境材料的不断出现，教学将面临新的问题，新的挑战，将在今后的教学中再探讨。

参考文献

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土木工程相关材料的概论 篇4

关键词：土木工程,材料

土木工程的英文是Civil Engineering , 直译是“民用工程”, 它是建造各种工程的统称。土木工程既指建设的对象, 即建造在地上, 地下, 水中的工程设施, 也指应用的材料设备和进行的勘测, 设计施工, 保养, 维修等专业技术。土木工程随着人类社会的进步而发展, 至今已经演变成为大型综合性的学科, 它已经出许多分支, 如:建筑工程, 铁路工程, 道路工程, 桥梁工程, 特种工程结构, 给水排水工程, 港口工程, 水利工程, 环境工程等学科。

1 土木工程历史悠久

早在上古时代, 人类就野处穴居, 新石器时代后期仰韶文化遗址中已发现用木骨泥墙构成的居室, 到公元前20世纪, 已发现有夯土的城墙, 商代时已逐渐采用粘土做成的版筑墙, 西周时期已有烧制的瓦, 战国墓葬中发现有烧制的大尺寸空心砖, 这些都是土木工程的雏形。随着文明的不断进步, 土木工程也在不断的发展, 各种桥梁, 水利工程建筑应运而生。我国著名的万里长城, 都江堰, 故宫建筑群等都是我国珍贵的土木文化遗产, 还有世界的众多土木建筑, 也都别巨匠心, 充分体现了土木工程的魅力。

2 土木工程的现状和展望

从18世纪中叶钢材及混凝土在土木工程中的开始应用, 以及19世纪20年代后期预应力混凝土的制造成功, 实现了两个飞跃, 使建造摩天大楼和跨海峡1000m以上大桥成为可能。1996年在马来西亚吉隆坡建成的石油双塔楼, 为混凝土结构, 高450m, 是最高的混凝土高层建筑。现在最大跨度的悬索桥跨长为1410m (英国恒伯尔桥) , 斜拉桥为856m法国诺曼第桥。

我国改革开放后建设了很多高层建筑, 上海金茂大厦高420m现居世界第三。1993年10月1日通车的上海杨浦斜拉桥, 主跨602m, 位居世界第二, 其余拱桥, 悬索桥, 铁路桥, 高速公路, 电视塔, 大坝等也都位居世界前列。土木工程的发展是永无止境的, 未来的土木工程将有许多更新的科技, 土木工程将向高空延伸, 向底下发展, 向海洋拓宽, 向沙漠进军, 向太空迈进, 土木工程也将变换新的方式。

3 土木工程相关材料机器在建筑中的作用

(1) 砖。

砖是一种常用的砌筑材料。砖瓦的生产和使用在我国历史悠久, 有“秦砖汉瓦”之称。制砖的原料容易取得, 生产工艺比较简单, 价格低、体积小便于组合, 粘土砖还有防火、隔热、隔声、吸潮等优点。所以至今仍然广泛地用于墙体、基础、柱等砌筑工程中。所以这种材料在土木工程建筑中占有举足轻重的地位, 随着社会的发展, 新材料和新技术的应用, 更多环保型, 节约性材料的相机诞生, 以为着土木工程材料新的发展方向, 但基于砖石材料必是主流!

(2) 石。

天然石是最古老的土木工程材料之一, 由于天然石有很高的抗压强度, 良好的耐磨性和耐久性;资源分布广泛, 蕴藏量富, 便于就地取材, 生产成本低等优点。是土木工程中修筑城垣, 桥梁, 房屋, 道路和水利工程的主要材料。例如古埃及的金字塔和中国的赵洲桥以及古长城等。纵观世界乃至我国建筑历史及其成就, 几乎无不基于石而立的建筑, 石在土木工程材料中可以算是基本的材料但是却详单的重要, 不管是在抗洪抗震等方面还是在美观美学等方面都相当的重要!

(3) 木材。

木材是人类使用最早的土木工程材料之一, 具有轻质高强、耐冲击、弹性和韧性好, 导热性低, 纹理羌观、装饰性好等特点。但存在各向异性, 可能受含水率和天然疵病的影响较大, 易燃、易虫蛀等缺点。木材易于加工, 并且通过加工处理.远可以克服或减轻各向异性、含水率和天然疵病等对性能的不良影响。因此, 木材在古建筑及现代建筑中都得到了极为广泛的应用。木材是由树木加工:而成, 树木种类繁多, 按树种木材分为针叶树和阔叶树两大类。

针叶树的树叶呈鳞片状或针状, 多为常绿树, 树干高大而通直, 纹理平顺, 材质均匀, 易得大材。其木质较软, 易于加工, 故又称为软木材。针叶树木材的表观密度和胀缩变形较小, 强度较高, 树脂含量高, 耐腐蚀性强。主要用作承重构件和家具用材。针叶树常用品种有红松、落叶松、云杉、冷杉、柏木等。

阔叶树的树叶宽大, 叶脉成网状.大多为落叶树, 树干的通直部分较短, 材质较硬, 较难加工, 故又称为硬木材。阔叶树木材的强度高, 纹理显著, 图案美观;但胀缩变形较大, 易翘曲和干裂。常用作尺寸较小的构件及室内装饰。阔叶树常用品种有榆木、桦木、柞木、山杨、青杨等。

到18、19世纪资本主义的兴起, 大跨度场房, 高层建筑和桥梁等土木工程建设的需要旧有材料在性能上满足不了新的设计要求, 土木工程材料在其他相关科学技术的配合下, 进入了一个新的发展阶段。相应出现了钢材, 水泥, 混凝土, 钢筋混凝土和预应力混凝土及其他材料。中国有相当悠久的木材建筑历史和木材生产基地, 中国的东北是木材繁盛的沃土, 那里有建筑里优秀的木材, 木材在土木工程建筑中同样不可缺少, 以其轻巧便利著称!

钢材现代优秀建筑, 高达宏伟的建筑, 没有可以离开钢材而独立存在, 芥菜有独特的韧性和抗腐蚀抗击打抗挤压的能力, 所以也是现在建筑中工程家比较信赖的材料!钢材广泛的运用于铁路, 桥梁, 建筑工程等各种结构工程中, 是在严格的技术控制条件下生产的品质均匀致密, 抗拉、抗压、抗弯、抗剪切, 强度都很高。常温下能承受较大的冲击和震动荷载, 有一定的塑性和很好的韧性。良好的加工性能, 可以铸造、锻压、焊接、铆接和切割, 便于装备, 同时为钢结构高层建筑创造条件。

(4) 水泥。

水泥是水硬性胶凝材料, 既加水拌合成塑性浆体, 能够在空气中和水中凝结硬化, 其他材料凝结成整体, 并形成坚硬的石材。常见的硅酸盐水泥也叫做波特兰水泥, 经过加水、拌合、初凝、终凝和硬化后形成坚硬的水泥石。除此之外还有适应于紧急抢修工程、低温工程和高标号混凝土预制件的快硬硅胶盐水泥;用于军事工程、机场跑道、桥梁、隧道和涵洞等紧急抢修工程的快凝快硬硅酸盐水泥;用于内外装修的白水泥;快硬, 高强, 耐热和耐腐蚀的高铝水泥;用于制作大口径运输水管的和各种输油输气管的, 在硬化过程中不但不收缩而且有一定程度膨胀的膨胀水泥等。同样水泥有其独特的粘合性和速硬性而文明, 它可以将独立的砖石结合在一起成一个稳定而坚固的整体!

(5) 混凝土。

混凝土是当代最主要的土木工程材料之一, 它是有胶结材料, 骨料和水按一定的比例配制, 经搅拌振捣成型, 在一定情况下养护成型的人造石材。混凝土具有原料丰富, 价格低廉, 生产工艺简单等特点, 因而使用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高耐久性好, 强度等级范围宽等优点。按材料可分为水泥混凝土, 沥青混凝土, 石膏混凝土及聚合物混凝土等。为了克服混凝土抗压强度低的缺陷, 将混凝土与其他材料复合出现了钢筋混凝土, 预应力混凝土, 各种纤维增强混凝土等。

钢筋混凝土是指配制钢筋的混凝土, 克服了混凝土抗拉强度低的弱点, 同时保护钢筋不被腐蚀, 在其中合理的配置钢筋可充分发挥混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的特点, 同时承受荷载并满足工程结构的需要。

预应力混凝土一般指预应力钢筋混凝土, 通过张拉钢筋产生预应力。采用预应力钢筋混凝土可以提高制品或构件的抗拉能力, 减少或推迟裂缝的出现, 充分利用高强材料, 因而制品或构件的抗裂度, 刚度耐久性都大大提高, 减轻自重, 节约材料等。

(6) 沥青。

沥青石油是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属衍生物所组成的混合物。沥青除用于道路工程外, 还可以作为防水材料用于房屋建筑, 及用作一般土木工程的防腐材料等。在道路与桥梁工程中, 沥青起着不可替代的作用, 它不仅可以保持路面的干净整洁美观, 还可以防摩擦, 防腐蚀, 好的路面可以减少交通意外的发生, 减少不必要的损失和伤亡, 在国民啊暖建设和社会基础建设中有重要的应用!

(7) 彩钢夹芯板材。

分为彩钢聚氨酯夹芯板材和彩钢聚苯乙烯夹芯板材两种。用彩色涂层钢板做面层, 芯材分为聚氨酯和聚苯乙烯泡沫塑料两种, 通过特定的生产工艺 (干法复合工艺) 复合而成的隔热夹芯板。无论是那种夹芯板都具有“三合一”共同工作的特点。彩钢板有强度高、防水、防腐蚀好、色泽鲜艳等优点, 而泡沫塑料重量轻、保温性能极佳, 又可承受一定的剪力。是非常理想的保温隔热材料。产品广泛用于快速建设的轻钢结构房屋、保温隔层、保温冷藏车厢以及普通工业与民用建筑等。这种材料在现代建筑中有极其重要的作用, 在房屋建筑保温保冷, 调节室内空气温度中起着重要的作用, 这无疑让该材料登上重要的台阶!

(8) 绿色建材。

绿色建材, 指健康型、环保型、安全型的建筑材料, 在国际上也称为“健康建材”或“环保建材”, 绿色建材不是指单独的建材产品, 而是对建材“健康、环保、安全”品性的评价。在国内它只作为一个概念刚开始为大众所认识。绿色建材是采用清洁生产技术, 使用工业或城市固态废弃物生产的建筑材料, 它具有消磁、消声、调光、调温、隔热、防火、抗静电的性能, 并具有调节人体机能的特种新型功能建筑材料。

材料概论论文 篇5

碳纤维复合材料

班级：2011级材料化学

姓名：邓开菊

学号：20110513454

摘要:主要介绍了碳纤维复合材料的基本概述，并对它的一些结构性能、应用（主要在航空领域的应用）、发展，并分析了目前我国碳纤维复合材料的研究进展和应用前景。

关键字：碳纤维复合材料、碳纤维树脂基复合材料、碳／ 碳复合材料、结构性能、发展、航空领域。

1、引言

碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90％以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的“比强度”。碳纤维属于聚合物碳，是有机纤维经固相反应转变为纤维状的无机碳化合物。碳纤维是一种新型非金属材料，它和它的复合材料具有高强度、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热、比重小和热胀胀系数小等优异性能，碳纤维单独使用时主要是利用其耐热性、耐蚀性、导电性和其它性质。碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。因此CFRP（即碳纤维复合材料）的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。目前，碳纤维不仅广泛应用军事工业，而且在汽车构件、风力发电叶片、核电、油田钻探、体育用品、碳纤维复合芯电缆以及建筑补强材料领域也存在巨大应用空间，而其在航空领域的光辉业绩尤为引人注目。

2、碳纤维的发展

碳纤维的出现是材料史上的一次革命。碳纤维是目前世界首选的高性能材料，具有高强度、高模量、耐高温、抗疲劳、导电、质轻、易加工等多种优异性能，正逐步征服和取代传统材料。现已广泛应用于航天、航空和军事领域。世界各国均把发展高性能碳纤维产业放在极其重要的位置。碳纤维除了在军事领域上的重要应用外，在民品的发展上有着更加广阔的空间，并已经开始深入到国计民生的各个领域。在机械电子、建筑材料、文体、化工、医疗等各个领域碳纤维有着无可比拟的应用优势。

碳纤维是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的。80年代初期，高性能及超高性能的碳纤维相继出现，这在技术上是又一次飞跃，同时也标志着碳纤维的研究和生产已进入一个高级阶段。经过二十多年的发展，碳纤维及其复合材料已从初创期转入增长发展期，其工业地位已基本确立，美、日、英、法、德等国的碳纤维产量已经占世界产量的绝大部分，并已逐步形成垄断优势。

我国对碳纤维的研究由于起步较晚，技术力量薄弱，虽然碳纤维及其复合材料在我国已被纳入国家“863”和“973”计划，但总体情况不尽理想，我国仍不具备成熟的碳纤维工业化生产技术，国防和民用碳纤维产品基本依赖进口。

3、碳纤维复合材料的性能及主要用途

由于碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，是由含碳量较高、在热处理过程中不熔融的人造化学纤维经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工性好，沿纤维轴方向表现出很高的强度，且碳纤维比重小。（1）碳纤维的化学性能

碳纤维是一种纤维状的碳素材料。我们知道碳素材料是化学性能稳定性极好的物质之一。这是历史上最早就被人类认识的碳素材料的特征之一。除强氧化性酸等特殊物质外，在常温常压附近，几乎为化学惰性。可以认为在普通的工作温度≤250℃环境下使用，很难观察到碳纤维发生化学变化。根据有关资料介绍，从碳素材料的化学性质分析，在≤250℃环境下，碳素材料既没有明显的氧化发生，也没有生成碳化物和层间化合物生成。由于碳素材料具有气孔结构，因此气孔率高达25％左右，在加热过程易产生吸附气体脱气情况，这样的过程更有利于我们稳定电气性能和在电热领域的应用。（2）碳纤维的物理性能（a）热学性质 碳素材料因石墨晶体的高度各向异性，而不同于一般固体物质与温度的依存性，从工业的应用角度来看，碳素材料比热大体上是恒定的。几乎不随石墨化度和碳素材料的种类而变化（b）导热性质

碳素材料热传导机理并不依赖于电子，而是依靠晶格振动导热，因此，不符合金属所遵循的维德曼—夫兰兹定律。根据有关资料介绍，普通的碳素材料导热系数极高，平行于晶粒方向的导热系数可与黄铜媲美(c)电学性质

碳素材料电学性质主要与石墨晶体的电子行为和不同的处理温度有关，石墨的电子能带结构和载流子的种类及其扩散机理决定了上述性质。碳素材料这类电学性质具有本征半导体所具备的特征，电阻率变化主要与载流子的数量变化有关。

碳纤维的主要用途：

与树脂、金属、陶瓷等基体复合，做成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。在刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。由碳纤维和环氧树脂结合而成的复合材料，由于其比重小、刚性好和强度高而成为一种先进的航空航天材料。最神奇的应用是采用长碳纤维制成的“纳米绳”可以将“太空电梯”由理想变为现实，太空电梯将可以将乘客和各种货物运送到空间轨道站上，也可以用这种“纳米绳”将太空中发射平台与地面固定在一起，在这样的发射平台上发射人造卫星和太空探测器就可以大大降低发射成本。

总结碳纤维复合材料的现实应用有以下几个方面

（一）航天领域

碳纤维复合材料因其独特、卓越的性能，在航空领越特别是飞机制造业中应用广泛。统计显示，目前，碳纤维复合材料在小型商务飞机和直升飞机上的使用量已占70％~80％，在军用飞机上占30％~40％，在大型客机上占15％~50％。（a）碳纤维树脂基复合材料

碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）具有质量轻 等一系列突出的性能，在对重量、刚度、疲劳特性等有严格要求的领域以及要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都具有很大优势。碳纤维增强树脂基复合材料已成为生产武器装备的

重要材料。AV—8B 改型“鹞” 式飞机是美国军用飞机中使用复合材料最多的机种，其机翼、前机身都用了石墨环氧大型部件，全机所用碳纤维的重量约占飞机结构总重量的26％，使整机减重9％，有效载荷比AV—8A飞机增加了一倍。数据显示采用复合材料结构的前机身段，可比金属结构减轻质量32.24%。用军机战术技术性能的重要指标——结构重量系数来衡量，国外第四代军机的结构重量系数已达到27～28%。未来以F-22 为目标的背景机复合材料用量比例需求为35%左右，其中碳纤维复合材料将成为主体材料。国外一些轻型飞机和无人驾驶飞机，已实现了结构的复合材料化。

直升飞机上碳纤维增强树脂基复合材料的用量更是与日俱增。武装了驻港部队并参加了2007 年上海合作组织在俄罗斯反恐军演的直-9 型直升飞机，是我国先进的直升飞机。该机复合材料用量已占到60％左右，主要是CFRP。此外，日本生产的OH-1 “忍者” 直升飞机，机身的40％是用CFRP，桨叶等也用CFRP 制造。

在民用领域，世界最大的飞机A380 由于CFRP 的大量使用，创造了飞行史上的奇迹。这种飞机25%重量的部件由复合材料制造，其中22%为碳纤维增强塑料(CFRP)。由于CFRP 的明显减重以及在使用中不会因疲劳或腐蚀受损，从而大大减少了油耗和排放。燃油的经济性比其直接竞争机型要低13%左右，并降低了运营成本，座英里成本比目前效率最高飞机的低15%~20%，成为第一个每乘客每百公里耗油少于三升的远程客机。(b)碳／ 碳复合材料

碳／ 碳复合材料是以碳纤维及其制品（碳毡或碳布）作为增强材料的复合材料。因为它的组成元素只有一个（即碳元素）,因而碳／碳复合材料具有许多碳和石墨材料的优点，如密度低（石墨的理论密度为2.3g/cm3）和优异的热性能,即高的热导率、低热膨胀系数,能承受极高的温度和极大的热加速率，有极强的抗热冲击,在高温和超高温环境下具有高强度、高模量和高化学惰性。凭借着轻质难熔的优良特性，碳纤维增强基体的（C／C）复合摩擦材料在航空航天工业中得到了广泛应用。航天飞机轨道的鼻锥和机翼前缘材料，都会选用碳碳复合材料。另外还大量用作高超音速飞机的刹车片，目前，国际上大多数军用和民用干线飞机采均用碳纤维增强基体的复合材料刹车副。这种刹车副不仅质量轻、抗热冲击性好、摩擦系数稳定、使用寿命长，更为方便的是可设计性强，性能便于调节。还可制作发热元件和机械紧固件、涡轮发动机叶片和内燃机活塞等。

（二）、其他领域 1)、高尔夫球棒

用CFRP制成的高尔夫球棒、可减轻重量约10一40％。根据动量守恒定律，可使球获得较大的初速度。另一方面．CFRP具有高的阻尼特性，可使击球时间延长,球被击得更远。2)、钓鱼竿

碳纤维增强复合材料制成的钓鱼竿比GFRP制品或竹竿都要轻得多，使其在撒竿时消耗能量少，而且撤竿距比后者远20%左右。CFRP所制的钓鱼竿长而好，刚性大，钓鱼竿在弯曲之后能迅速复原，使其传递诱饵的感觉较为灵敏。现在已有商品销售，用碳纤维增强塑料还可以制成渔具的卷铀，其重量不超过l40克，但它的疲劳强度高，耐摩擦，因而使用寿命长。3)、赛车

用石墨纤维长丝制成的管材可用来制造比赛车或通用自行车的车架,其特点是重量轻，比钢制架可减重50%左右，使自行车的总重量减轻15%。

碳纤维与玻璃纤维混合增强复合材料可用来制造越野赛汽车，它的特点是重量轻。用金属材料制造的同样车体的总重量为226.8公斤，用CFRP制造时为63.5公斤，用CF／GPRP制造时重量可减轻到31.8至36.5公斤。

在赛车领域，碳纤维复合材料最著名的运用无疑是F1车身。为了使重量保持最小，所有车队都广泛使用碳纤材料，而这些材料的强固性足以支撑车子的重量。

4.我国碳纤维复合材料发展现状

现代的碳纤维是以聚丙烯腈、人造丝或木质素为原丝，将有机纤维跟塑料树脂结合在一起高温分解并且碳化后得到的，还不能直接用碳或石墨来制取。

据了解，目前全球碳纤维产能约3.5万吨，我国市场年需求量6500吨左右，属于碳纤维消费大国。在以“高性能聚丙烯腈碳纤维制备的基础科学问题”为主题的第335次香山科学会议上，会议执行主席、国家自然科学基金委员会师绪院士指出，与国外技术相比，我国碳纤维领域还存在较大差距。2007年，我国碳纤维产能仅200吨左右，而且主要是低性能产品。由于缺少具有自主知识产权的技术支撑，目前国内企业尚未掌握完整的碳纤维核心关键技术。这就使得我国碳纤维在质量、技术和生产规模等方面均与国外存在很大差距，绝大部分高性能增强材料都长期依赖进口，价格非常昂贵。由于缺乏创新与集成和应用领域的拓展，极大地制约了我国碳纤维复合材料工业的发展。

基于我国高性能碳纤维复合材料产业尚不能满足国民经济快速、健康、持续发展的需求，国家发展改革委2008~2009 年组织实施高性能纤维复合材料高技术产业化专项，重点支持碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维及其高性能复合材料的生产技术及关键装备的产业化示范，以满足国民经济以及航空航天等高技术产业发展的需求，培育一批具有国际竞争力的龙头企业。这一举措将为我国从材料大国转变为材料强国奠定坚实的基础。今年5月，由鹰游纺机自主研发的碳纤维生产线和神鹰碳纤维项目通过国家级验收，标志着我国碳纤维生产已成功实现国产化和产业化。5.结语

我国对发展碳纤维复合材料所做的努力是有目共睹的，而且所取得的成绩和进步也是令人振奋的，但是仍然较发达国家落后，如何提高产品品质、降低成本、减少能耗和污染、开拓新的应用领域，将是一项重要而长期的任务。参考文献：

材料科学概论 篇6

关键词:地球科学概论 实验教学 人才培养

中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)03(b)-0199-01

《地球科学概论》是资源勘查工程专业学生必修的专业基础课程。其特点是内容多、涉及面广。作为本专业的入门课程,将为以后的地质学专业核心课程—— 沉积岩石学、构造地质学、地球物理测井、石油天然气地质学、油气田勘探等提供必要的地质基础知识。因此,《地球科学概论》课程的教学好坏,直接影响到资源勘查工程專业的人才培养的成败。

在《地球科学概论》教学过程中,实验课是重要的教学环节之一。由于地球科学所研究的对象具有空间跨度大、时间跨度长、地质过程十分复杂的特征,而且学生又是第一次接触。因此,在30多学时的理论课程学习中,学生总感觉课程内容多,知识点繁杂,而且内容枯燥、难于理解和掌握,知识体系多半是建立在感性认识的基础上。所以,部分内容需要通过实验课把学生由感性认识提升到理性理解认识阶段。由此可见,《地球科学概论》实验课程教学对于资源勘查工程专业人才培养起着至关重要的作用。笔者根据多年的实验教学经验,谈谈地球科学概论实验教学的改革实践和探索。

1 改变教学模式,培养主动性学习

“灌输式”实验教学模式是一种传统的以教师讲授为主的实验教学方式,即对每个实验内容、每块实验标本、实验描述内容等都先由老师详细讲解,学生做记录,然后再由学生对照记录内容做观察描述,完成实验报告,这实际上还是一种被动式教学方式。尽管学生自己也进行了观察描述,训练了动手能力,但由于受先入为主的思维定式的影响,学生所作的工作只是在老师讲解基础上的有限的补充。为了激发学生的积极性和创新意识,我们采用了启发式和互动式教学模式,这种教学模式是通过讨论、探索获取知识,培养主动性思维能力。实践证明,启发式和互动式教学方法在实验、实习教学中效果显著[1-2]。在实验课教学过程中,有意识地为学生创造互动的机会,鼓励学生就某一问题展开讨论。例如在《地球科学概论》“常见矿物的识别”实验中,教师首先把几个没有标签的矿物放在学生面前,提出第一个问题,如何把这些矿物分类？依据是什么？学生们会根据颜色、形态、解理、光泽等提出不同的分类方案。第一次分类结束后,教师马上提出第二个问题,对划分出的每一类,如何根据矿物不同性质,进行二次分类？这样依次进行,直到把所有的矿物都分开。当分类问题完全解决了,学生对矿物的基本光学、力学性质也有了深刻的理解。通过主动性思维,牢固地掌握了诸如解理、断口、条痕等枯燥的概念。

2 增加实验的趣味性和生动性

实验教学中把学生分组,并对每组学生实验课中的表现进行评分,将评分结果加到学生实验成绩中。这样不但增强了学生们的竞争意识,而且培养了学生的团队合作精神,增强了学生的学习积极性。同时在实验课程中增加生动性,例如在实验过程中,通过敲击实验给学生展示解理和断口的区别。

3 培养学生对比观察能力,在对比中加深对知识的理解

自然界各种事物之间都存在着既相互联系又相互区别的特性,地质问题也是如此。为了使学生加深对知识点的理解和认识,对比观察和描述十分重要[3]。实验中可对比的内容非常多,如沉积岩与岩浆岩、变质岩特征的对比;岩石结构和构造的对比;石英矿物和长石矿物的对比、解理和断口的对比等等。通过对比,学生既掌握了相似事物间的区别和联系,又理解了地质学中的一些专业词汇。所以,对比观察能力的培养对加深知识的理解有很重要的作用。

4 培养学生实事求是的态度和自己动手能力

实事求是指从实际对象出发,探求事物的内部联系及其发展的规律性,认识事物的本质。实事求是的态度是一切科学工作者所必备的素质。实验中首先教育他们要有实事求是的科学态度,地质现象是复杂的,可以说任何一种地质现象在自然界中都不会被完全复制。针对具体的地质内容,描述的结果也不会完全相同。因此,在实验课中首先要教育学生要有实事求是的科学态度,并注重培养他们对标本的直观认识能力,教育学生在每一节实验课应该了解实验目的,做出详细的描述、画出准确的素描图。根据实验观察到的现象和结果得出结论,完成实验报告。在实验中应该让学生知道,观察事物是科学方法中提取大量事实的第一步,也是我们要进行任何创造和超越的第一步,我们所需要的不仅仅是大家观察到的结果,更重要的是观察这个活动本身对自身能力的锻炼。教师对矿物、岩石观察过程中的差异性提出问题,在此基础上引导同学讨论观察的方法和应注意的问题。可以提示看到的不同现象是由不同原因引起的,但是具体到是哪些原因,应该由学生通过多次观察得出结论,而不是教师在黑板上把各种条件罗列出,再提供给学生实验。实验过程中不仅要培养学生在操作实验中的熟练程度、准确程度,更应该重视学生在实验中解决问题的能力

上面所述只是我们在地球科学概论实验课程教学的点滴尝试和探索,与蓬勃发展的地球科学学科相比,实验课程教学改革任重道远。如何把纷繁复杂的地质内容,鲜活、生动地呈现于学生面前,学生又能通过课程学习灵活、系统、牢固的掌握地质学的一般基础知识和基本理论,将被动学习变为主动学习,为学习后续地质课程及从事勘查技术与工程方面的生产和科学研究打下坚实的地质理论基础始终教学中探索的课题。

参考文献

[1]栾光忠,冯秀丽.野外地质实习中的启发式教学[J].中国地质教育,2002(2):48-49.

[2]张达.北戴河地质认识实习教学方法浅析[J].中国地质教育,2005(2):72-74.

材料科学概论 篇7

关键词：梁启超,《清代学术概论》,科学精神

一、前言——“科学万能说”破产等于“反科学”?

科玄论战时,胡适把梁启超归到了“反科学”的阵营,认为梁启超在《欧游心影录》提到的“科学家的人生观造成了‘抢面包吃’的社会”这一观点为“反科学”阵营推波助澜。梁启超在书中也写道 :“读者切勿误会,因此菲薄科学,我绝不承认科学破产,不过也不承认科学万能罢了。”但胡适并不领情。“科学万能说”破产等于“反科学”吗?这是一个值得思考的问题。

《清代学术概论》正是梁启超在出游欧洲回来之后写的第一本关于清代学术的著作,此时的梁启超正是处于思想转变期,研读此书并把研究范围限定在梁启超的科学精神,也可以以此证明梁启超并非“反科学”之人。

二、梁启超的科学精神

梁启超在文中提出的治学六步骤,即注意、虚己、立说、搜证、断案、推论,我们可以充分地感受到梁启超对证据的重视,而且这些证据必须是真实的,不能是伪造的。同时,我们能充分感受到在梁启超提倡的科学方法背后的科学精神,即实事求是。

梁启超在《清代学术概论》的自序中引用了他在《中国学术思想变迁之大势》中写的一句话 :

有清学者,以实事求是为学鹄,饶有科学的精神,而更辅以分业的组织。

在梁启超看来,清代学者坚持实事求是,是有科学精神的体现。所以,我们可以以实事求是来概括梁启超提倡的科学精神。具体来说,科学精神包括“善疑、求真、创获”三个方面的内容 :

可以知学问之价值,在善疑,在求真,在创获。所谓研究精神者,归著于此。

(一)“善疑”是做学问的出发点

在《清代学术概论》中,梁启超多次提到做学问要有怀疑精神。在梁启超看来,清代自阎若璩以来,对古经的怀疑便日渐盛行。康有为则是集大成者。也正是这种怀疑的精神,促使了清代学术朝辨伪学方向发展。特别是康有为的《新学伪经考》,这本书的面世被梁启超称为是“思想界之一大飓风也” ,可见梁启超对怀疑精神的推崇。

究竟为什么做学问要有“善疑”的精神呢?梁启超说道 :

自汉武帝表章六艺、罢黜百家以来,国人之对于六经,只许征引,只许解释,不许批评研究。凡事物之含有宗教性者,例不许作为学问上研究之问题。一作为问题,其神圣之地位固已摇动矣!……盖自兹以往,而一切经文,皆可以成为研究之问题矣。再进一步,而一切经义,皆可以为研究之问题矣。以旧学家眼光观之,直可指为人心世道之忧。

他认为,前人对待六经,只能征引、解释,不许批评研究,这样的做法,是把六经当作含有宗教性的事物来看待。一旦如此看待六经,则六经就不能成为可研究的问题。因为一旦对六经进行研究,则其作为宗教性的神圣的地位就会被动摇。所以,在清代以来,“善疑”的精神首先体现在不再把六经看作是宗教性的事物,从而破除了其神圣的地位。然后可以把六经当作一个可研究的问题来进行研究。所以,“善疑”是学术研究的第一步。

在“尊古”和“善疑”两者之间,梁启超也谈到了他更倾向于“善疑”:

清学家既教人以尊古,又教人以善疑。既尊古矣,则有更古焉者,固在所当尊。既善疑矣,则当时诸人所共信者,吾曷为不可疑之?盖清学经乾嘉全盛以后,恰如欧洲近世史初期,各国内部略奠定,不能不有如科仑布其人者别求新陆,故在本派中有异军突起,而本派之命运,遂根本摇动,则亦事所必至、理有固然矣。

梁启超认为学术要得以发展,必须要有具有怀疑精神的人,对“人所共信”的事物进行怀疑。一味的“尊古”只会使得学术研究越来越守旧而得不到发展。

(二)“求真”是实事求是精神的一种体现

梁启超提倡“善疑”,其结果是为了“求真”。从梁启超对惠栋和戴震的论述中,我们可以看出他对“求真”的推崇。

梁启超把以惠栋和戴震为代表的考证学派推崇为清代学术的正统派。对于惠栋,梁启超认为他“笃守家法” ,是“纯粹的汉学” ,其坚守“汉学”的旗帜非常分明。对于其治学方法,梁启超概括为 :“凡古必真,凡汉皆好”。这种治学方法的缺点在于“胶固、盲从、褊狭、好排斥异己” ,最关键的是,这种方法使得“启蒙时代之怀疑的精神批评的态度,几夭阏焉”。推崇怀疑精神的梁启超对这种方法当然是不喜欢的。所以,他说 ;“夫不问‘真不真’,惟问‘汉不汉’,以此治学,安能通方?”在此,梁启超认为,治学不能只坚守门户,而要追求“真不真”。他分析道汉学的派别很多,如果只盲目地坚守其中一个派别,则必然会驳斥观点不同的派别,这样的做法,并不利于学问上的“求真”。所以,梁启超最后说道 :“故苟无戴震,则清学能否卓然自树立,盖未可知也。”

戴震曾提出过关于十分之见与未至十分之见的观点,梁启超认为,戴震所说的十分之见与未至十分之见,就是西方所说的定理和假说。梁启超说 :

科学之目的,在求定理,然定理必经过假设之阶级而后成。初得一义,未敢信为真也,其真之程度,或仅一二分而已 ;然姑假定以为近真焉,而凭藉之以为研究之点,几经试验之结果,浸假而真之程度增至五六分,七八分,卒达于十分,于是认为定理而主张之 ;其不能至十分者,或仍存为假说以俟后人,或遂自废弃之也,凡科学家之态度,固当如是也。震之此论,实从甘苦阅历得来 ;所谓“昔以为直而今见其曲,昔以为平而今见其坳”,实科学研究法一定之历程,而其毅然割舍,“传信不传疑”,又学者社会最主要之道德矣。

在这段论述中,梁启超提出,科学在于求定理,而定理即是通过不断的试验,使假说不断得以证明,最后达到十分之真的程度,则假说可以成为定理。在此过程中,最关键的就是“求真”。“求真”的精神,是科学家“固当如是”的精神。

(三)科学精神另一具体体现“创获”

关于这一点,梁启超在论述他十分推崇的顾炎武时有详细地讲到。首先,梁启超认为,顾炎武之所以能成为清代“一代开派宗师之名者” ,其原因就在于顾炎武“能建设研究之方法”。而顾炎武创建的研究方法之一,就是“贵创”。所谓“贵创”,即“必古人所未及就,后世之所不可无,而后为之。”用今天的话来说,就是说前人未说之话,开后人必经之路。所以,梁启超说,顾炎武所写的书和文章,“决其无一语蹈袭古人”。

在第三章中,梁启超还批评宋明之学抑制了新事物的创获。他认为,宋明之学,是一种“儒表佛里”之学,这种学说不仅诬蔑了孔子之学,也诬蔑了佛学。这种学说对学术有两个方面的负面影响,其中一个就是“遏抑创造”。梁启超认为,一个学派得以形成,必定是自己有所创造,既然如此,就没必要依附于古人之学说。梁启超更把晚明之学类比于欧洲中世纪黑暗时代的景教,认为他们有着共同的弊端,即“能使人之心思耳目皆闭塞不用,独立创造之精神,消蚀达于零度”。

三、余论

1918年末至1920年初,梁启超参访游历欧洲大陆。回国后,在《欧游心影录》中,梁启超提出了“‘科学万能说’破产”的观点。既然如此,那为何在紧接着《欧游心影录》出版的《清代学术概论》中,梁启超又如此地提倡科学精神和科学方法呢?实则“科学万能说”的破产并不意味着“科学无用”。在1920年,乃至以后,梁启超一直都没有放弃过对科学的推崇,甚至在他晚年手术失败的时候,他还发文让大家不要放弃对科学的坚持。在《清代学术概论》中,梁启超提倡科学精神和科学方法,是在学术研究方面,即在梁启超看来,学术要得以发展,必须以科学精神指导之,以运用科学的方法研究之。

材料科学概论 篇8

目前, 世界能源的消耗主要来自于煤、石油、天然气等化石能源, 一方面化石能源的使用造成了严重的环境污染, 另一方面化石能源属于非可再生能源, 过度使用化石能源使得人类正面临着能源短缺、甚至能源枯竭的现状。发展应用新能源是解决环境污染和能源短缺问题的关键。新能源是指传统能源之外的各种能源形式, 目前正在积极开发、应用的新能源主要包括太阳能、风能、海洋能、地热能、生物质能、氢能和核能等。相对于传统能源, 新能源具有储量大、可再生、 污染少等特点, 因此也常被称为可再生能源或清洁能源。新能源材料是实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术的关键, 新能源产业的发展离不开新材料的开发和应用。因此, 开发应用新能源技术和新能源新材料将是社会可持续发展的必经之路。

在政府的大力扶持下, 我国新能源、新材料产业得以迅速发展, 在国民经济中的地位日益重要。然而, 与之相关的人才培养并不能满足新能源、新材料产业快速发展的需求, 新能源、新材料行业技术人才无论在数量上还是在质量上都远远落后于产业的发展速度和规模。为了支撑和促进国家新能源、新材料等产业的快速发展, 教育部于2010年7月批准在浙江大学、 华中科技大学、中南大学等十一所高校设立新能源科学与工程专业。常州大学于2011年也通过教育部门审批, 设立了新能源材料专业。虽然是新设专业, 但是由于就业前景好、行业发展空间大, 受到广大学生和家长的青睐。该专业2015年第一届毕业生顺利毕业, 一部分毕业生选择考研进一步深造, 大部分考生考入复旦大学、南京大学、东南大学等“985工程院校”, 选择就业的毕业生大多进入苏锡常等地区的新能源行业, 受到学生家长和社会各界的广泛好评。

虽然常州大学在每年的新生见面会上会安排专职老师对新能源材料专业做一些简单介绍, 但由于时间较短, 新生通过这种方式对专业获得的了解并不充分, 大多数学生对该专业缺乏全面的认识和深入的了解。为了加强学生对该专业的认识和理解, 常州大学把新能源材料概论作为该专业的重要专业选项课程, 新能源材料概论课程的开设, 不仅有利于帮助学生明确作为该专业学生应具有的知识、能力和素质结构, 还可以激发学生学习专业的兴趣和动力, 并引导学生制订理性的、符合社会需求的大学生涯规划, 掌握正确的学习方法, 培养和提高学生的自学能力。因此, 建设好新能源材料概论课程对于该专业的专业建设和人才培养具有重要意义。本文主要结合笔者自身教学经历, 对常州大学新能源材料专业概论课程开设的目的和意义及其教学改革与实践进行初步的探讨。

二、新能源材料概论课程在专业培养体系中的地位

随着新能源在我国国民经济中的地位日益攀升, 新能源行业的人才需求也越来越多, 培养新能源材料的本科层次的大批人才是十分必要和紧迫的。常州大学新能源材料专业培养目标是:培养适应国家战略新兴产业现代化建设需要, 德智体美全面发展, 基础扎实、知识面宽, 具有创新、创业意识, 具有竞争和团队精神, 具有良好的外语运用能力, 能在材料科学与工程领域、特别是在新能源材料加工制备、新能源材料利用等领域从事科学研究、技术与产品开发、生产工艺工程设计、质量控制和生产经营管理等工作的高级专门人才。为达到这一专业培养目标, 常州大学所构建的课程体系中, 新能源材料概论课程开设在学科基础课程之后, 在专业核心课程之前, 是该专业同学接触专业方向内容的第一门专业课程。新能源材料概论课是新能源材料专业学生的“专业启蒙教育”课, 该课程的开设有助于学生对本专业有一个相对全面的了解, 明确专业学习方向, 有助于培养学生的专业感情, 激发学生的专业兴趣。

三、新能源材料概论课教学实践

新能源材料概论课程是为适应新能源、新材料产业的快速发展而开设的一门专业选修课程。其主要任务是对本专业做概括性介绍, 帮助本专业学生形成对专业的初步了解和认识, 为后续课程的学习打下基础。本文结合笔者讲授的新能源材料概论课程的体会, 初步探讨了该课程的教学内容、教学方法和考核方式的优化和改革。

(一) 结合科技前沿, 合理选择教学内容

新能源材料概论课程是对该专业学生进行的专业“启蒙”教育, 共有32学时。具有内容丰富、信息量大、关注学科前沿、课时少的特点。这就要求该课程的内容不仅要具有系统性、概括性、科学性和先进性, 还要注重培养学生的专业兴趣。因而, 该课程教学内容的选择至关重要。由于新能源材料专业是新设专业, 新能源材料概论的参考书相对较少, 且内容有待完善, 其教学内容大多完全由任课教师来选择把握。在新能源材料概论的教学内容选择上, 笔者首先从介绍能源着手, 具体包括能源的定义与分类、世界能源结构和现状、中国能源现状、全球能源危机等;然后引入新能源, 主要包括新能源的概念、分类、特点等;接着介绍材料的基本知识, 包括材料的概念、分类、组成、 结构、合成与加工、性能与应用等;最后介绍新能源材料, 主要讲授新能源材料的概念、分类、特点及其应用的相关理论知识, 主要涉及:储能材料、锂离子电池材料、太阳能电池材料、燃料电池材料、核能材料、生物质能材料及风能材料等。由于新能源材料是一门新兴的并且还在不断发展中的学科, 每年都有大量的新的研究成果报道, 因此在教学过程中必须注意教学内容的前沿性。笔者不仅自己阅读相关领域的最新的研究论文, 将这些成果融入到课堂上;而且鼓励学生阅读文献, 通过文献阅读使学生跟踪世界上最先进的研究成果。讲解知识点的同时紧跟学科前沿, 比如在讲授燃料电池的隔膜材料时, 不仅介绍市场上应用最广的美国杜邦公司生产的全氟磺酸系列质子交换膜, 还介绍当下该领域的研究热点基于离子液体的高温质子交换膜和碱性阴离子交换膜材料, 不但增加了学生对该专业方向理论知识和发展趋势的了解, 开阔学生的视野, 还大大激发了学生的科研兴趣、专业热情和创新意识, 取得了良好的教学效果。

(二) 改进教学方法, 激发学生学习兴趣

笔者在教学中始终坚持“以教师为主导, 以学生为主体”的教学模式, 一方面采用现代化教学手段, 紧密结合教学内容精心准备了图文并茂的课件, 使得学生对新能源、新材料获得足够的感官认识;另一方面注重理论与实践相结合, 通过讲授实际案例来强化学生对理论知识的理解、激发对专业学习的兴趣。如笔者在介绍燃料电池相关知识时, 通过对比市场上各种化学电源的优缺点, 让学生从对比中认识到燃料电池的优点;通过向学生介绍日本丰田公司上市的名为 “未来”款的燃料电池汽车加深对燃料电池应用的认识, 学生更加深切地感受到了新型燃料电池材料研究的现实意义和市场价值。笔者认为, 理论学习固然重要, 学生动手能力的培养也不容忽视, 笔者在理论授课的同时, 努力探索素质教育、课程改革的新途径, 并创造性的以江苏省光伏科学与工程协同创新中心为平台, 以校企合作为纽带, 构建特色鲜明的创新课程教学体系, 在课余时间让本专业学生参与到笔者的研究课题当中, 在科学研究和实践创新过程中, 锻炼学生的动手操作能力, 培养学生的创新意识和创新能力。2014年, 笔者指导本科生参与项目“高性能燃料电池聚合物电解质膜的研制”, 该项目结题时发表SCI论文两篇, 申请中国发明专利1项。学生在项目实施过程中不但加深对理论知识的理解, 还锻炼了自己解决问题和分析问题的能力, 并取得一定的科研成果, 让学生认识到科研的价值, 从而大大激发了学生对本专业的学习热情和科研兴趣。

(三) 突破必修课传统考核方式, 提高学生学习效果

考核是检验学生学习效果的重要手段, 是整个教学过程的重要环节之一。合理的考核方式不仅能够调动学生的学习积极性, 同时还能够引导学生培养良好的学习习惯。目前常用的考核方式有闭卷和开卷两种形式。结合新能源材料概论课程内容丰富、信息量大, 关注学科前沿的特点, 笔者采取平时成绩、大作业成绩和期末考试成绩相结合的形式考察学生, 并在各个考核环节中体现激励机制。平时成绩主要由学生课堂出勤情况、课堂提问环节及平时作业等共同决定;大作业是完成一篇课程论文, 即针对任一种新能源材料, 谈谈自己对本专业的认识和体会, 培养学生的独立思考能力和分析能力。期末考试采用开卷考试的形式, 开卷考试考查内容灵活, 避免了学生考前突击, 死记硬背的情况。从该课程的考核结果来看, 这种平时成绩、大作业成绩和期末考试成绩相结合的形式将考核内容与教学内容有机地结合在一起, 有助于督促学生对所学课程内容进行思考, 还能保证试题的开放性和灵活性, 从而有利于提高学生的综合素质。

参考文献

[1]李品将, 法文君.《新能源材料与技术》课程教学实践与探索[J].环境与能源, 2012, (3) :36-37.

材料科学概论 篇9

一、课程性质与专业特点的结合

相对于传统的课程, 《环境科学概论》具有明显的特点: (1) 学科任务是以人类面临的环境问题为导向, 规范与调整人类的伦理、意识和行为规范, 实现经济、社会与环境的协调发展, 最终为人类提供舒适、便利和安全的生活环境。 (2) 始终贯彻公平公正的环境观, 环境乃至地球整个系统都不是全部属于人类, 而是地球上全体生命及其后代生存与发展所必须的资源与基础, 故要求人类尊重自然、协调人与自然的关系。 (3) 学科领域覆盖面广, 学科知识交叉性强, 其涵盖社会科学、自然科学和工程技术诸多领域, 涉及地学、化学、生态学、数学、毒理学、物理学、法学、经济学、管理学、心理学、伦理学、教育学等多学科知识。 (4) 环境科学仍是一个年轻和发展迅速的学科, 新名词层出不穷, 如生态足迹、绿色壁垒、绿色消费、循环经济、清洁生产、生态旅游、环境承载力等。 (5) 课程内容与实际结合密切, 如各种污染物控制技术的原理与工程设计、工程实践紧密相关。 (6) 研究方法综合性强, 环境问题具有综合性、复杂性, 因此解决问题的方案具有多样性, 各种方法论如系统论、信息论、控制论等在环境科学的研究中均有广泛的应用。 (7) 知识更新快。环境科学正处于快速发展期, 新观点、新技术日新月异, 环境热点不断变化, 环境质量动态变迁。冶金工业属于高能耗、高污染行业, 要实现其可持续发展, 必须走低能耗、低污染的环境保护、清洁生产及循环经济之路。因此, 使他们在今后工作中有能力对冶金行业的环境问题开展全面分析与提出解决方案, 因此在知识广度、深度与侧重点上有别于环境科学与环境工程专业。

二、教学内容的精选

1. 按专业性质精选内容, 详略得当。

本课程内容涉及专业领域广、内容多。在实际教学中, 因授课学时所限, 不可能面面俱到, 理应“因材施教”。对于非环境专业的学生, 在选择授课内容时除了兼顾全面系统外, 更要突出重点, 即授课内容要包含环境保护的基本内容, 并在有限的课时内突出环境科学的重要问题、热点问题, 尤其是与学生专业相关的环境知识。根据冶金工程专业学生的关注点及培养方向, 有针对性地进行了详略选择。在讲解的过程中主要以现有冶金企业面临的环境问题为案例, 讨论冶金行业三废高效治理与资源化, 循环经济与清洁生产的主要途径, 重点在于让学生建立环境意识, 将环境科学与冶金科学融为一体。

2. 按专题备课, 补充与调整教学内容。

备课是教学的首要环节, 备课质量对教学质量有很大影响。传统的按节备课法缺乏灵活性和适应性, 难以根据课本外的大量新信息补充、调整和组织教学内容。本课程结合专业特点, 在简要讲解环境科学基本概念、基础理论、技术与方法等学科知识体系的基础上, 结合本人长期从事冶金行业三废治理与资源化的科研与工程实践, 以及在典型冶炼企业开展企业博士后研究工作期间积累的工作经验, 按冶金过程中有色冶金污染源、冶炼烟气与粉尘污染控制技术、重金属废水深度处理与回用、重金属废渣资源综合利用、冶金过程中物理污染与控制、清洁冶金及有色冶金污染控制相关法律法规等专题进行模块式备课, 并详细介绍环境科学在新技术方法手段的最新进展、发展趋势及其在冶金行业的应用。这种根据专业特色精选、补充、调整与重组教学内容的方式充分体现了教学的针对性。实践表明按专题进行备课和讲解起到了非常好的教学效果, 从很大程度上提高了学生学习的积极性。

三、教学方法与模式的改革

环境科学概论课程涉及多方面内容, 知识点多, 结构有一定的复杂性, 因而在教学实践中涉及相应的教学手段也应有所不同。经过多年的实践和完善, 本课程形成了较为有效的教学组织方式及教学方法。课程教学过程中始终以冶金过程中的环境问题为导向, 以学生为主体的教学理念, 紧密结合学科发展动态, 以案例为核心, 融科研成果、工程实践于教学, 并集成优化多种教学模式, 实现科研促教学、教学促科研的良性循环, 为学生提供了足够的创新与发展空间。另外, 当前大多数高校均强调综合素质的培养, 学时数大幅度压缩, 课堂授课时间很有限。这些新特点对传统的教学方法与教学模式提出了挑战。所以教学过程中要精心设计教学的各个环节, 巧妙表达教学内容, 善于调节课堂气氛, 增强课堂教学的艺术性和感染力, 使讲课真正成为一门艺术, 让学生在获得知识的同时, 还能得到美的享受。本人在具体教学过程中采用了如下的教学方法与模式。

1. 互动式教学。

教学过程本身应是教学相长, 课堂上师生之间要通过互动来完成教学任务。师生互动改变了过去老师在上面讲, 学生在下面被动听的单向信息流的局面, 形成老师引导、学生主动参与其中的信息双向交流的过程。所以, 教师要避免授课过程中一味地演示课件, 而应不时地走下讲台通过提问、肢体语言等方式与学生进行交流, 有必要板书的地方一定要板书, 这样才能活跃课堂气氛, 让学生对学习产生兴趣。为了增加与学生间的互动, 活跃课堂气氛, 在教学实践中采取了各种做法:根据冶金工程专业特点, 列出如下专题:试分析历史上八大环境事件中有几起是由重金属污染引发的及其内在原因;与重金属有关的湖南湘江镉污染事件、广东北江镉污染事件、湖南岳塘砷污染事件, 等等的原因及对环境的影响, 开展分析与讨论。采用学生准备、课堂上分组讨论或上台讲解等方式, 把教学形式从以教师为中心转变到师生互动, 甚至以学生为中心。如讲解物理污染时, 将噪声污染、光污染、热污染、电磁辐射污染、放射性污染、冶炼企业物理污染及防治对策等内容提前布置给学生, 给以一定的材料, 让学生以小组为单位对小专题进行备课, 推举一名学生上台讲解。

2. 模块式教学。

模块式教学具有如下特点: (1) 条理清晰, 实用性更强, 更能引起学生学习的兴趣。 (2) 更能充分发挥教师备课的创造性, 有效避免照本宣科。教师可以根据自己的理解, 依据自己的特点, 选取不同的模块, 同一模块也有不同的侧重。 (3) 更能激发学生学习的兴趣。模块式教学从内容上满足了学生的要求, 选取他们感兴趣的知识;此外多样化的教学方式更加激发了学生自觉、主动学习的积极性。 (4) 更有利于培养学生独立思考问题的能力。这种方式是一种鼓励学生积极参与、反应和创造, 并逐步养成独立思考习惯的教学方法。实践表明模块式教学中围绕主题将最新颖、最前沿的内容形成条理清楚、逻辑性强的系统化知识教授给学生, 起到了很好的教学效果。

3. 案例式教学。

环境科学概论这门课程理论性比较强, 内容以概述性为主。如果采用传统的教学方法对课本中的概念、原理等逐条讲解, 就会出现授课内容枯燥无味、学生不耐烦的局面, 从而导致学生失去学习的兴趣。案例教学法是由西德教育家瓦·根舍因提出的, 强调从日常生活中选取蕴含科学本质的范例进行教学。在教学实践中运用案例教学, 让学生有身临其境之感, 使学生在听“故事”、看“故事”中轻松愉快地学习到应该掌握的知识点。案例的引入包括以案例引出本次课要讲解的知识点、讲授中形象生动的多个实例、穿插案例, 等等。结合承担的科研课题及工程实践 (重金属废水生物制剂处理新技术、重金属重污染土壤的原位修复、重金属废渣硫固定与资源化等) 开展深入的分析, 讲解创新思路的提出、新工艺的设计、工业试验中碰到问题的解决思路、工程实践的运行, 等等, 并开展相应的环境评价分析。尤其是在讲授重金属废水治理技术时, 将本人作为主要技术负责人开发的生物制剂法直接深度处理重金属废水、生物制剂法处理冶炼企业烟气洗涤含汞污酸这一世界性难题的工业试验及生产运行现场的录像资料播放给学生, 此种科技知识转化为工程应用的实例激发了学生的创新性, 引起了学生的极大兴趣。实践表明通过案例教学, 用案例引路有效增加了教学过程的生动性, 提高了学生的记忆效果, 培养了学生的创新思维、独立思考及综合分析问题的能力, 效果非常显著, 真正达到了学以致用。

4. 实践式教学。

课堂讲授对学生来说缺乏直观认识, 空泛的灌输也会影响学生听课的积极性, 在活动课中插入一些调查研究性的任务, 让学生们深入社会生产生活实践中, 一方面调动了学生的积极性, 另一方面通过理论与实际相联系, 可以使课堂更加生动活泼。鼓励学生在课外亲自动手搜集相关资料, 比如我国的三河三湖七大水系存在的环境问题及水质现状, 各大城市大气质量现状及环境质量公报, 历年来国际环境日主题等, 就某个问题展开讨论, 阐述自己的思想, 力求大胆创新。为了调动学生的积极主动性, 以小组为单位, 以环境问题为主线, 布置环境状况相关调研任务, 并要求提出相应的对策, 题目包括校园学生区生活垃圾成分、堆放及处置状况调研;校园教职工区生活垃圾成分、堆放及处置状况调研;学校学生区用水状况及废水性质调研;学校各马路汽车尾气排放状况调研;校园及周边环境噪声污染状况调研;桔子洲头沿线湘江水污染源调研;桔子洲尾沿线湘江水污染源调研;主校区大门口及公交车站大气污染状况调研;主校区荷花池、铁螺塘及南校区半月湖的水质状况调研等。多年的实践表明, 学生通过以上简单的小课题的调研与实践主动去探求解决环境问题的途径和最佳方案, 掌握并灵活运用了环境科学基础知识、基本理论和研究方法, 学生非常喜欢这种主动参与的方式, 通过调研他们的实践调研能力、创新思维能力和团队合作能力等方面均得到了全面的提升, 学生在牢固掌握基础知识的同时, 具备了一定的科学素养和个人能力。

5. 多媒体教学。

课件是多媒体教学的主要形式, 课件的优劣直接影响教学质量的高低。备课时, 以课程内容为基础, 精心制作多媒体课件, 注重色彩、图案和文字的选择与排版, 为学生提供一个图文并茂的学习环境。在播放环境污染状况的图片时充分体现了其直观性, 激发了学生的环保意识。概论性质的课程本身具有内容多、信息量大的特点, 多媒体教学恰好可以增加课堂容量及信息传授量, 这样更能引发学生的好奇心, 吸引学生的注意力, 加深其对学科知识系统的记忆和领悟能力, 促进教学效率的提高。在教学过程中以使用PPT电子教案为主, 课堂教学充分应用了动画等多媒体技术, 发现学生对动画图片和视频材料感兴趣, 比教师单纯讲课更有吸引力, 所以在教学中精心筛选了与教材内容相关性高的图片和视频材料。多媒体教学有诸多优势, 如多媒体课件呈现信息的速度快, 某些课程存在教师要很好地控制教学进度的问题, 但对于《环境科学概论》这门概论性质的课程, 教学过程中发现不存在学生跟不上进度的问题。当然, 在多媒体教学过程中, 适当辅之以黑板板书等传统教学手段, 把两者有机地结合起来, 才能真正实现“高效、高质、高量”的教学目标。

在教学的过程中理顺教师和学生的“双主体”关系, 充分采用模块式教学、互动式教学、案例式教学、实践式教学等教学手段, 并让学生上台参与课程内容的讲解;在讲授基本方法与知识的同时穿插最新研究动态和发展趋势, 培养学生的学习兴趣;强调学生创新能力的培养, 结合冶炼行业的工艺特点, 用原理启发式分析冶金行业的环境污染及“三废”处理工程实例;强调科研促教学模式, 将本人及课题组的科研工作思路与成果传输给学生, 以培养学生缜密的逻辑思维能力;让学生明白环境问题仅靠采取一些新的治理措施、关闭一些污染源, 或发布一些新法令是解决不了的, 环境问题的解决植根于更深层次的人类社会改革中, 它包括对经济目标、社会结构和民众意识的根本变革。这样培养出来的学生更能满足市场需要, 在以后的实际工作中更具有环保意识和创新能力。

摘要：环境科学是一门由多学科到跨学科的庞大科学体系, 本文结合冶金工程的专业特点及《环境科学概论》的课程特点, 教学中提出在简要讲解环境科学基本概念、基础理论、技术与方法等学科知识体系的基础上, 按冶金过程中有色冶金污染源、冶炼烟气与粉尘污染控制技术、重金属废水深度处理与回用、重金属废渣资源综合利用、冶金过程中物理污染与控制、清洁冶金及有色冶金污染控制相关法律法规等专题进行模块式备课, 根据专业特色精选、补充、调整与重组教学内容。在教学方法上以冶金过程中的环境问题为导向, 以学生为主体, 紧密结合学科发展动态, 以案例研究为核心, 融科研成果及工程实践于教学, 以多媒体教学为手段, 高效集成与优化研究性教学、案例式教学、实践式教学、互动式教学、模块式教学等方法, 为学生提供了足够的创新与发展空间, 最大限度地调动了学生学习的积极性和创造性。实践表明此教学改革收到了非常好的教学效果。

关键词：环境科学概论,冶金工程专业,教学改革与实践

参考文献

[1]杨志峰, 刘静玲.环境科学概论[M].第二版.北京:高等教育出版社, 2011.

[2]李川, 张银龙, 罗红艳, 陈喆敏.模块式教学模式探究[J].甘肃科技, 2009, 25 (18) :162-164.

[3]邹卫华, 韩秀丽.环境科学概论教学内容与教学方法研究[J].河南教育学院学报 (自然科学版) , 2011, 20 (2) :58-60.

[4]王强.多媒体在《环境科学概论》教学中的应用[J].西南农业大学学报 (社会科学版) , 2008, 6 (6) :187-190

材料科学概论 篇10

一、《原理》课教师对自然科学素养的认识误区

在我国的学科分类中,马克思主义理论属于人文社会科学。因而,有些《原理》课教师认为,只要掌握人文社会科学方面的知识就可以上好这门课,而自然科学方面的素养则无关紧要。产生这种认识误区的原因是多方面的。从主观上来说,有的《原理》课教师对自然科学知识缺乏兴趣。从高中到研究生阶段,绝大多数《原理》课教师一直致力于人文社会科学的学习,在长期的专业学习过程中,疏远了自然科学,对自然科学兴趣不大,知之不多。从客观上来说,马克思主义理论研究日益细化,弱化了对自然科学的关注。2005年,马克思主义理论被设为一级学科,下设五个二级学科。研究方向的细化和专业化让人们产生了马克思主义研究与自然科学联系不大的看法。同时,随着对马克思主义哲学的理解从物质本体论到实践本体论的转换,自然科学在哲学原理教学中的地位也在下降。此外,马克思主义理论研究的人才培养存在一定缺陷。在马克思主义理论相关专业的本科和研究生教育阶段,开设的课程绝大多数属于人文社会科学,只有极少数院校开设与自然科学相关的课程,注重提升学生的自然科学素养。

二、马克思主义与自然科学

马克思主义基本原理是马克思主义学说的理论基础,它同自然科学的发展有密切关系。列宁在教育青年如何成为共产主义者时指出:“如果你们试图从这里得出结论说,不掌握人类积累起来的知识就能成为共产主义者,那你们就犯了极大的错误。如果以为不必领会共产主义本身借以产生的全部知识,只要领会共产主义的口号,领会共产主义科学的结论就足够了,那是错误的。共产主义是从人类知识的总和中产生出来的,马克思主义就是这方面的典范。”[1]284可以看出,学习马克思主义必须领会其产生的全部知识,而这里所说的“人类知识的总和”无疑包括自然科学知识。

1.19世纪自然科学新发展是马克思主义创立的重要基础。“马克思和恩格斯的天才正是在于:他们在很长时期内,在差不多半个世纪里,发展了唯物主义,向前推进了哲学上的一个基本派别。他们不是踏步不前,只重复那些已经解决了的认识论问题,而是把同样的唯物主义彻底地贯彻(而且表明了应当如何贯彻)在社会科学的领域中,他们把胡言乱语、冠冕堂皇的谬论以及想在哲学上‘发现’‘新’路线和找出‘新’方向等的无数尝试当作垃圾毫不留情地清除掉。”[2]227马克思恩格斯首先在自然界坚持并发展唯物主义,创立辩证唯物主义,然后把它从自然领域贯彻到社会领域,创立历史唯物主义。“辩证法的规律是从自然界和人类社会的历史中抽象出来的。”[3]31019世纪自然科学新成就是马克思恩格斯形成辩证唯物主义的重要基础。“马克思在他所研究的每一个领域,甚至在数学领域,都有独到的发现,这样的领域是很多的,而且其中任何一个领域他都不是浅尝辄止。”[4]776恩格斯写下《自然辩证法》和《反杜林论》等著作,同样表明他在天文学、物理学、生物学、数学等方面有深厚的造诣。自然科学辉煌的成果深刻改变了马克思恩格斯的世界观,特别是自然科学领域的三大发现为唯物辩证法的形成奠定了基础。

2.自然科学的新发现往往会成为攻击马克思主义的切入点。自然科学的新发现是创立马克思主义的重要基础,而一些反马克思主义者经常利用自然科学新发现攻击马克思主义。19世纪末20世纪初,自然科学领域取得许多伟大的成就,X射线、放射性和电子等一系列的新发现,动摇了以牛顿理论为基础的古典物理学理论体系,旧的物理学陷入了严重危机之中。在此背景下,一些自然科学家和哲学家开始否认物理学的客观性,否认客观真理的存在,鼓吹主观唯心主义哲学和不可知论,认为“物质消失了”。列宁为了批判这些错误观点,特地从日内瓦前往伦敦,在英国博物馆阅览室钻研有关文献,掌握现代哲学和自然科学的第一手材料,写了《唯物主义与经验批判主义》,在哲学上总结和概括19世纪末20世纪初自然科学的新成果,捍卫和发展马克思主义哲学。

3.深入总结自然科学新成就是推动马克思主义发展的重要条件。马克思主义并不是一成不变的僵化教条,“马克思列宁主义并没有结束真理,而是在实践中不断地开辟认识真理的道路”[5],尤其是划时代的科技成就的出现,为马克思主义的发展提供了机遇。恩格斯指出:“像唯心主义一样,唯物主义也经历了一系列的发展阶段。甚至随着自然科学领域中每一个划时代的发现,唯物主义也必然要改变自己的形式”[3]228,“即使只是在一个单独的历史事例上发展唯物主义的观点,也是一项要求多年冷静钻研的科学工作,因为很明显,在这里只说空话是无济于事的,只有靠大量的、批判地审查过的、充分地掌握了的历史资料,才能解决这样的任务。”[6]恩格斯的这些论述表明辩证唯物主义和历史唯物主义同样要随着时代变化而不断丰富和发展。对现代自然科学成果做出新的概括和总结,推动马克思主义的发展,是摆在理论工作者面前的重要课题。而要完成这项任务,首先要掌握必备的自然科学知识,提高自然科学素养。

三、《原理》课教师掌握必要自然科学知识的重要意义

马克思主义的创立和发展与自然科学有如此密切的关系,因此不能简单把《原理》课等同于一般的人文社会科学课程。《原理》课教师掌握必要自然科学知识有重要意义。

1.有助于把《原理》课讲深讲透。理论只要彻底,就能说服人。《原理》课教师除了学习哲学史等人文社科知识,还要深入学习近代科学技术的发展史,了解具有划时代意义的科学技术,积累丰富的自然科学知识,才能把马克思主义基本原理讲深讲透。例如,讲解从17世纪英国唯物论的经验哲学、18世纪的法国唯物主义、德国古典哲学到马克思主义哲学的发展历程,如果结合17世纪的实验科学,18、19世纪的自然科学成就,就可以十分清楚地了解辩证唯物主义的发展脉络。在讲解唯物辩证法的创立过程时,教师必须对能量守恒定律、细胞学说和达尔文进化论有相当的了解。在经典著作《反杜林论》、《自然辩证法》中,恩格斯更是大量引用自然科学的例证来作为阐述唯物辩证法规律和范畴的论据。教师如果具备丰富的自然科学知识,直接引用著作中关于自然科学的例子讲解唯物辩证法,必然能够把比较抽象的规律和范畴讲得浅显易懂。

2、.有助于使教学贴近学生的实际。《原理》课是全国高校开设的公共课,学生涉及到文、理、工、农、医等学科。如果在《原理》课中针对不同专业的学生,选取自然科学知识阐述马克思主义理论,就会使教学贴近学生实际,引起学生的理论兴趣。比如讲述否定之否定规律,对地质专业的学生,选取地质的演化来论述就很贴近学生实际。对这一过程,恩格斯认为,“全部地质学是一个被否定了的否定的系列,是旧岩层不断毁坏和新岩层不断逐层形成的系列”[4]479。再如,讲解对立统一规律。列宁指出矛盾的普遍性时曾说,在数学中,有正和负、微分和积分;在力学中,有作用和反作用;在物理学中,有阴电和阳电;在化学中,有原子的化合和分解,表明在自然界普遍存在对立统一现象。但是要详细分析这一规律,就必须具备相当的数学、物理和化学等学科知识。教师运用相关学科知识来教学,就十分贴近数学、物理、化学等专业学生的实际。

3.有助于驳斥各种错误观点。自然科学的每一项新成就都有力地打击了唯心主义和形而上学,但是唯心主义和形而上学都不会因为科学的进步而自动退出历史的舞台,“反动的意向是科学的进步本身所产生的”[2]210。21世纪,科学技术迅猛发展,从根本上改变了人们的生活和工作方式。科技领域的重大发现,会重新引发人们对哲学基本问题的思考,过去存在的唯能论、唯灵论等谬论沉渣泛起,唯心主义和形而上学不断变换自身存在的方式。如在生物遗传领域,有的科学家发现分子水平上生物遗传是随机漂变的偶然结果,因而得出了“偶然性是绝对的,必然性是相对的”的结论;在神经科学领域,有的科学家通过对各类神经细胞及其组合机能作用的机制研究,认为意识是科学手段达不到的神秘领域等。而列宁曾在《论战斗的唯物主义》一文中指出:“战斗唯物主义为了完成应当进行的工作,除了同没有加入共产党的彻底唯物主义者结成联盟以外,同样重要甚至更重要的是同现代自然科学家结成联盟,敢于捍卫和宣传唯物主义,反对盛行于所谓‘有教养社会’的唯心主义和怀疑论的时髦的哲学倾向”[1]651,指明了捍卫唯物主义必须懂得自然科学知识。因此,《原理》课教师只有具备丰富的自然科学知识,才能承担起捍卫和发展马克思主义基本原理的重任。

参考文献

[1]列宁选集(第4卷)[M].北京:人民出版社,1995.

[2]列宁选集(第2卷)[M].北京:人民出版社,1995.

[3]马克思恩格斯选集(第4卷)[M].北京:人民出版社,1995.

[4]马克思恩格斯选集(第3卷)[M].北京:人民出版社,1995.

[5]毛泽东选集(第1卷)[M].北京:人民出版社,1991:296.

艺术概论：另类准则 篇11

“华茂一楼”是一个自主性的艺术机构，这里的成员并不以艺术家作为唯一身份，他们还有着策展人、批评家、商人、观众等身份。每个人的思考和创作都构成一个具有向心力的“场”，在没有严格预设、彼此平等的条件下共同发出声音，每个人不同的思考、概念及创造在无形的约束下延伸和成型，相互交织和碰撞。这里是介于艺术家私人工作室和公共展览空间（如通常意义下的美术馆机制）的一个中间地带。在这里，艺术的私人性将在一定程度上变得可以被言说、递进和证伪。在一个日益世俗化的艺术生态里，这样的氛围就更显得珍贵。

“艺术概论”作为“华茂一楼”的第一个项目，仅就标题本身而言，就有着很多值得解读的话题。这个标题最容易被误认为是一种针对官方或学院艺术的谐谑或戏仿，因为它作为一门课程或一本教材已经被学院中掌握话语权的人不断重复和篡改，使它失去了原来的语境，已经成为僵化的符号。而作为理论概念的“艺术概论”在今天已经完全被边缘化和彻底的无视了。正因如此，当我们以一个展览的概念去谈及它的时候，任何不严肃的玩笑和调侃都显得廉价，它是值得我们去认真思考的。当代艺术中已经不再缺少解构和消解，也不缺少对各种形式和理念的颠覆，但与之相对的，我们现在缺少的恰恰是一种建构的精神和能力。从某种程度上，破坏和颠覆是轻而易举的，但是打破旧世界后能不能建设一个令人满意的新世界才是“颠覆”行动的最终极命题。所以说，“艺术概论”这个项目的初衷是严谨的，我们尝试着把那些生锈的逻辑拿出来，放在一个价值已经非常含混的艺术现实下去应用和检验。艺术家以艺术的名义去做任何事情，似乎在艺术的系统里都是合法的。以此作为理由我们好像可以放弃一切的方法论，然后似是而非地自证自我的一个体系。但是，如果我们去找一个标准或者方法去重新观看我们的工作时，我们会有怎样的结论呢？或者说，我们在一个宏观的艺术史框架里去找寻自己的位置，这样的努力是不是有效的？“艺术概论”这个项目为我们的自我反思提供了实践和论证的可能。

“华茂一楼”的存在为“艺术概论”的实验设定了一个略显个人化的背景，似乎缩小了这个概念外延的可能性。这里一共有七个成员，这样的实践似乎仅限于“茶杯里的风暴”。但是反过来看，“艺术概论”项目的展开事实上确定了“华茂一楼”的一个工作立场：去除物理意义上的局限性（较小的空间和较少的群体），营造一个有无限可能性的概念场域。任何经验或者思考片段的公共性或者自生长性在艺术家个人那里都是不稳定的，当不同的观点或者概念在一个语境里相遇和交织的时候，那些可以言说和不可言说的部分都可能会让个人更加清晰，并且获得一定意义上的思考的稳定性。从这个意义上，“华茂一楼”也就成了成员的一个知识“加工厂”。基于这样的初衷，我们为“艺术概论”项目设定了一个游戏规则：每个人都要做一个个展，然后你要面对另外几个成员的发问甚至是质疑。当一个话题被讨论的时候，它就有可能超越一个个人话题而升华成为一个概念，这些概念就在“华茂一楼”的系统中不断生发，形成一个概念群。“华茂一楼”本身的边界是模糊的，它的存在依赖于成员的合作性，它的价值取决于这里生发的事件本身的价值。这些是“华茂一楼”获得创造力和生命力的前提，即成员个人的创造性的最大化和观点交锋时的新的可能性，这不是一个所谓现代意义上科学的组织结构，而是一个“活的”、正在生长的有机体。“艺术概论”发生在这样一个城市核心区域的居民区内，似乎天然地应该与公众产生一些什么联系。但是在一个“日常化”有点泛滥过头的今天，我们宁愿很谨慎又略显牵强地把自身具有完整性的艺术概念和展览形态嵌入居民住宅和他们的生活中。标题中“艺术”两个字常常成为市民进入“华茂一楼”的诱饵，他们无法理解这样一个地方和艺术有什么关系，并且不断地发现更多不可理解的东西出现在他们视线里。有时候，这种方式可能是艺术与现实之间关系最真实的范本：艺术依然在现实中突兀地存在着，“华茂一楼”突兀地存在于居民社区中，艺术家们也突兀地存在于这个现实和群体中。一切都是突兀而自然地存在着。

附：由于知识背景和认知体系的不同，即使面对同一概念，成员之间也会有相异甚至相左的理解和解释。但正是价值观和知识结构的不同才更易于摩擦和碰撞出深刻、有意义的可能性。以下是“华茂一楼”成员对于“艺术概论”的不同阐释：

高雷：因为它包含了许多关于艺术的“对”的道理。而在现实中我得到的教训是：越是别人告诉我正确的东西，越需要我去质疑和思考。

盛剑峰：“艺术概论”这个命题其实是一个看似没有任何问题的命题。我们越想绞尽脑汁找它的问题，越容易进入一种悖论，使我们被动。如果把“艺术概论”解构成诸如权威、纲领、方法、话语权、代表、范本、理论、标准、教科书等，这时我们似乎更容易找到问题。正是因为这个命题是没有问题的命题，这恰恰才是真的问题所在。

彭涛：大学时候《艺术概论》被我垫桌脚了，没读过，也不想读。书中所谓的马克思主义立场、辩证唯物主义原理与历史唯物主义原则，所谓科学性、现实性和完整性，所谓对二十世纪以来的艺术问题所做出的“正面”阐释，令人唏嘘。与这种生硬、刻板的大学教科书相比，我觉得一本艺术启蒙读物应该更像诗歌、散文、童话那样带给读者美的启发和感悟，因为阅读本身就是一种美的体验。

陈洁：在我看来，针对“艺术概论”的讨论，最终能做出什么并不重要，这个过程会是很有趣的。对于这个多数人不屑的文本的研究，可能更像是对我们自身艺术思考本源的整理。

卞卡：“艺术概论”在这个时候的出现似乎显得很突兀，但是它的行文及其风格显示出了一种有趣的魅力：关于事物的一般性、普遍性的描述及无限中庸的立场。这些东西本身可能不构成有价值的理论体系，但是作为一个观看世界的方式，似乎具有一些今天中国当代艺术所匮乏的品质。

iRRi Art：我们初次听说《艺术概论》这样的书时感到很奇怪：一本仅有200多页内容的书，却要像八股文一样，被那些所谓有话语权的人来规定哪些属于艺术范畴，哪些不是，并以此来主宰艺术的生成方式和艺术史的写作形式。反观“艺术概论”，它对当代艺术领域拓展的影响作用还是不容小觑的。对我们来讲，艺术是一个错综复杂的综合体，是活的、不断变化着的概念。它的定义和所指随着时代的变化而变化，随着人与社会的变化而变化，因为艺术本身即是社会变化的一面镜子。

材料科学概论 篇12

一、专题讨论的组织和实施

(一) 专题选题的筛选与确定

在生命科学概论的遗传学教学中, 以前期的基本知识为基础, 了解学生在中学阶段文理科的基本情况以及对生命科学的感兴趣话题, 收集社会和网络上与遗传学相关的热点问题, 确定专题讨论的题目。专题题目需要符合以下几个要求:首先, 紧扣教材, 不能脱离遗传学的范畴。其次, 结合实际, 与时俱进, 具有一定的新颖性。另外, 专题难度要适中, 不超出学生的学习范围, 以免影响学习兴趣。每个学生都可以根据自己的兴趣和爱好, 向教师提出专题选题。

例如, 学生可以在这一课程教学中筛选出多个能进行讨论的专题题目:衰老与遗传、医学与遗传、转基因与食品安全、不孕不育与优生优育、性别决定与同性恋、罕见遗传病探讨、转基因食品的理性思考、人类常见遗传病知识、遗传与优生、遗传与环境———谁决定性格、遗传病的认识与防治、红绿色盲的遗传、人类左右撇子性状及其遗传机制分析、人类性别决定和性别鉴定研究进展、先天性唇裂的原因与预防等。从这些题目可以看出, 学生比较关注自身、社会和网络热点问题。因此, 教师在实际教学中, 可根据学生选题的实际情况, 挑选感兴趣的内容, 拟定5~6个题目, 进行准备和讨论。

(二) 讨论形式与过程

讨论可分小组和班级讨论两种方式。一般8~10名学生组成一个小组, 每组学生可自行选择专题, 推举一名小组长, 对组员进行分工合作, 如在收集资料、分类与整理资料、PPT制作等方面进行详细分工, 并在组内通过邮件、QQ等方式进行内部讨论交流, 推举一名同学进行全班讨论与交流, 时间控制在10分钟之内。为了体现探究式学习模式, 提高学生的科学思维, 专题应按照文献综述“前言—正文—总结—参考文献”的格式撰写, 强调参考文献特别是英文文献的阅读和使用。

全班专题讨论时间一般安排在课程结束前的2~3周, 成绩作为学生的平时成绩, 计入期末总成绩中, 用3个课时实施专题讨论。讨论开始前, 拟定1名学生作为主持人, 告知大家本次讨论的题目、顺序、汇报人。在学生进行交流汇报时, 应首先介绍本组成员, 以及每位成员在本次交流的贡献。汇报结束后, 展开讨论答辩, 依据讨论的热烈程度, 可适当延长时间。讨论后, 教师要对汇报人的汇报内容、讨论内容等做点评。

总之, 在交流讨论的过程中, 汇报演讲人要控制好时间, 而讨论时间则可适当延长。教师应尽可能地不打断学生的热烈讨论, 当时间较长时提醒课后再接着讨论。

(三) 专题讨论总结

每位学生汇报与讨论结束后, 教师应对汇报人的题目新颖性、PPT制作、文献查阅、语言表达能力等多方面及学生讨论问题进行点评。由于每组学生在讨论题目、PPT制作、语言表达等方面存在差异, 导致汇报讨论后的反应大不一样, 教师要指出其优缺点, 增强较弱小组学生的自信心, 不吝惜鼓励, 也要委婉地指出问题。例如, 在“人类常见遗传病的知识”的汇报中, 演讲人对常见遗传病的分类、名称进行介绍, 但没有对一些常见遗传病的定义进行详细解释, PPT的制作更像课件而非专题汇报形式。汇报结束后, 教师应委婉地指出存在的问题, 如应就实际问题以及更能引起大家兴趣的方面做更多的努力, 这既指出缺点, 也会照顾学生的情绪。在每位学生的专题汇报讨论结束后, 班上其他同学要依据合适的评分标准进行打分, 最后由专人进行统分、公示, 将其作为平时成绩。讨论结束后, 按照讨论的意见和建议, 对专题电子文稿和PPT文稿进行修改, 提供给每位学生, 让所有的学生能主动地参与教学, 获得更多的知识, 比单纯教师讲授的效果要好。

专题讨论式教学能充分发挥学生的主体作用, 值得注意的是, 也不可忽视教师的引导作用。专题讨论式教学虽然把课堂交给学生, 但教师不能对学生放任, 而是全程对学生负责, 不可掉以轻心, 否则很难达到初衷。不过, 这对教师的学术水平、教学能力、组织能力、工作责任心等提出更高的要求。

二、专题讨论的优势和特点

作为非生物类专业的大学生, 学习生命科学的目的是拓展知识面, 加强学科交叉, 促进不同学科之间的融合, 培养正确的生命观, 珍惜生命和热爱生命[1,2]。有学者认为, 自主讨论式的学习模式, 有助于培养学生的学习兴趣及独立思考能力和创新思维能力[3,5]。张羽在遗传学的教学中, 认为差异自主式、探究式、合作式的方法可取得较好的效果[6]。专题讨论式的教学方法会使学生变被动学习为主动学习, 体现自主式、探究式和合作式的特点。学生在准备专题内容时, 能够分工合作又相互合作, 不仅大大拓展教材内容, 增加知识面, 还可培养独立思考、探究和创新能力。

有调查研究表明, 现在大学生毕业后, 所从事的职业与大学所学专业的关系有逐年下降的趋势, 而生命科学与人类和社会的关系越来越密切。因此, 非生物类大学生在学习生命科学知识的他同时, 应学会独立思考, 掌握不断学习的能力, 紧跟科技发展步伐。而专题讨论式的教学方法, 对培养大学生的自学能力、独立思考能力、信息获取能力、信息分析判断能力、外文应用能力等, 有很大的帮助。

在生命科学概论的遗传学教学中, 采用专题讨论式教学方法, 会给学生提供展示自己的机会, 让其语言表达能力、临场发挥能力、应变能力等得到锻炼。而且, 很多学生也很喜欢这种教学方式, 期望能够多开展一些这样的教学活动。

三、专题讨论的不足和解决思路

(一) 存在的不足

生命科学概论作为非生物类专业学生的课程, 根据学生对象, 在该教学方式实施过程中也存在一些问题, 特别是不同专业和年级的教学班, 在专题讨论组织方面比较困难。例如, 有学生说需要花费较多的时间和精力去完成专题, 而小组式分工协作容易使积极性不高的学生偷懒, 个别学生参与度不高, 最后专题形成与讨论仅仅依靠小组内几位学习认真、有兴趣的学生来完成。一些学生在引用文献时过多引用英文二次或三次文献, 没有较好地阅读原文献, 容易造成引用偏差。还有, 其评价方式有待细化和科学化等。

(二) 解决思路

了解学生的兴趣与态度, 拟定的专题讨论应贴近需要、实用, 增加讨论热情等。在兴趣的指引下, 学生才不会觉得这是一种学习压力, 而会主动积极去获取相关专题知识。

针对学生英文文献阅读能力较弱现象, 教师在平时上课过程中可根据授课内容, 用较短的时间增加英文文献的阅读与讲解, 并让学生试着翻译文献, 布置英文文献阅读任务, 以读书笔记的形式间接提高学生英文文献的阅读时间和能力。

针对评价方式与标准, 征求其他学科教师和学生的意见, 以提高学生的知识面和师范技能, 设置更为合理的标准。

摘要：生命科学领域涵盖广泛, 生命科学概论的教学内容繁多, 而遗传学是生命科学的重要组成部分, 在生命科学概论的遗传学教学过程中, 教师可采用专题讨论的方式, 激发学生的学习积极性, 拓展知识面, 成为传统讲授式教学的有益补充。本文就专题讨论教学在生命科学概论的遗传学教学中的应用、优点和存在问题等进行阐述。

关键词：生命科学概论,遗传学,专题讨论,教学模式

参考文献

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[2]魏俊杰.生命科学类课程教学探索与实践[J].安徽农学通报, 2011, (12) :89-90.

[3]明凤, 常芳, 李捷.互动式的“教与学”——“现代生命科学导论”课程授课方法初探[J].高校生物学教学研究 (电子版) , 2013, 3 (4) :10-13.

[4]邢万金, 莫日根, 苏慧敏.遗传学教学内容中与其他课程重叠部分的处理[J].高校生物学教学研究 (电子版) , 2011, 1 (2) :10-13.

[5]唐建军, 吴敏, 陈欣, 等.浙江大学生命科学通识课程开设讨论课的探索[J].2014, 4 (1) :12-16.