材料工程論文范例

一、培養學生學習興趣，提高學生學習主觀能動性

相比材料力學課程的枯燥而言，理論力學可以說是土木工程專業力學系統相對簡單的課程，是入門課程，而且它和大學以前學過的物理、數學結合得較緊密，學生學習起來會感到輕松一些。而材料力學則將學生帶入一個全新的世界，這個世界如果能讓學生感到精彩，他們就會學得不亦樂乎;若這個世界讓學生覺得乏味，他們就會自暴自棄。因此如何培養學生的學習興趣，使他們主動去學習就顯得非常重要。一般土木工程專業的學生在大一已學過土木工程概論，但在教學過程中發現，許多學生仍對土木工程專業的內涵比較模糊，對材料力學在土木工程力學“家族”中的地位也不甚明了。因此，在教學過程中對緒論這部分內容必須給予重視。然而一些教師不注重緒論的講解，僅作一些簡單的介紹，甚至一筆帶過直入正題;學生則更是不重視。筆者認為這種態度是不正確的，將嚴重影響該課程的后續學習。筆者在緒論部分的教學中，除了介紹課程的基本信息、目的要求、主要內容外，還特別向學生介紹了課程知識的應用前景和學習方法。應用前景包括該課程與后續結構力學、混凝土、鋼結構等課程的關系，該課程知識在建筑結構、混凝土設計等專業課程，以及土木工程二級學科中的應用情況等。學習方法包括如弄清基本概念———思考、觀察、讀書、實驗，注重知識獲取過程———公式推導，認真完成作業———理解、體會、舉一反三等。最后向學生推薦一些經典書籍和學習網站，供其課外閱讀所用。

二、優化課程，推進教學內容與教學方法的改革

當今時代的發展，要求高層次工程技術人員必須具備堅實的力學理論基礎。材料力學是力學理論體系的重要環節，在幫助學生明確工程概念、解決實際問題方面，發揮著夯實基礎和啟蒙引導的作用。隨著高等教育的改革和發展，教育體制和課程設置以及學時分配都發生了重大變化，教學中往往出現教學課時不斷被壓縮、教學方法單調陳舊、實驗課程不受重視、實踐教學機會較少等問題。要解決這些問題，教學改革顯得刻不容緩。

(一)整合教學內容，力求主次分明

材料力學課程內容涉及范圍較廣，有固體力學、材料學、電磁學等諸多學科，因此，教學內容必須主次分明，要抓住課程主線和重點，同時也要緊密聯系土木工程專業，做到有的放矢，使學生在有限的時間里學到最需要的知識。傳統材料力學教材的內容體系一般為“拉壓→扭轉→彎曲→組合變形”，其規律是由簡到繁、由易到難，這種教學次序較為經典，但也存在教學起點低、內容重復多、課時量大等缺點。因此在教學過程中，首先應立足于土木的房建結構，對其各個部位進行受力分析，引導學生將這些構件簡化為力學模型，然后再思考這些模型的共性，對其應力、應變情況進行集中分析比較。比如框架結構的柱，除了受壓以外，還受什么作用?設計柱的時候，長細比對其有什么影響?柱的截面形狀到底選哪一種才好?又比如陽臺和雨棚，除了彎曲之外，還受什么作用?如何去改善它們的受力狀態?在教學過程中遵循歸納—演繹的模式，始終抓住“外力—內力—應力—變形”的主線，以“內力圖—應力狀態—強度理論”為具體內容，強化知識的貫通與滲透，引導學生從本質上理解各種基本變形的內在聯系。在具體的教學內容上，重點學習拉壓、扭轉、彎曲和組合變形，而對超靜定、壓桿穩定等問題可作適當的簡化。還可結合教師的科研成果，對相關知識進行適當拓展和延伸。

(二)教學方法與手段多樣化，力求教學模式的創新

一、課程改革的理念與目標

借本課程增加材料成型技術這一緊密聯系生產實際課程內容的契機，改變以往重理論、輕實際的做法，在教學內容、方法及考核方式等方面樹立并體現出“突出應用、培養工程能力”的教學理念。在新的教學理念指導下，培養學生正確選材及制定合理的加工工藝的工程應用能力為目的的指導方針，在教材選編、教學內容、方法等諸多方面進行深入地研究和探索。通過本課程的學習，使我校機械和近機械類專業的學生理解工程領域對材料的主要性能的要求、各大類材料的主要特征和各種熱成型方法的特點，明確各類材料的相變規律及其組織-性能間的關系及材料加工工藝對組織的影響規律，掌握常用材料的組織、性能及處理工藝特點，最終能夠對具體的零件結合具體工況做出正確、科學、合理的選材并確定出正確的加工工藝路線。為我校機類和類機類專業培養工程應用型人才提供必需、充分、有用的工程材料及其成型技術的基礎知識和工程應用能力，使他們獲得優秀的科學選材、用材和合理安排熱、冷工藝路線的能力。

二、合理整合教學內容，構建新的課程知識體系

為使所授機類及近機類專業學生全面了解熟悉鑄造、鍛造及焊接等熱加工工藝，增加“材料成型技術”部分。該部分涉及內容多，而新設置的工程材料及其成型技術課程與工程材料課程相比，課時僅增加8學時，這樣必須壓縮《工程材料》部分的內容與課時。我們遵循新的教學理念，合理地優化、縮減了《工程材料》偏理論部分的內容，淡化與核心內容關系不大的內容，強化基礎理論。如：在“材料的力學性能”部分，刪除材料的物理性能等內容；在“金屬晶體結構”部分，刪除立方晶系的晶面和晶向的表示方法等內容；在“合金結構鋼”部分，刪除微合金非調質鋼、易切削鋼及低淬透性鋼。對白口鑄鐵的結晶過程及鋼的表面淬火與化學熱處理等內容僅作簡單介紹。把金屬的塑性加工部分合并到材料成型技術中的鍛造部分；把典型工件的選材及工程材料的應用合并到零件失效、毛坯分析與材料選擇部分。同時，豐富與后續課程、畢業設計及工程應用密切相關的內容，如鐵碳合金相圖、鋼的熱處理原理和工藝、鋼的分類編號及用途等，增強學生對這些內容重點與難點問題的理解和掌握，夯實工程材料理論基礎。為了培養學生的工程應用能力，使課程內容與工程實踐相結合，挖掘平時在實際生產中的相關案例，通過與企業廣泛聯系，從中獲得大量生產中的案例。如在“零件失效、毛坯分析與材料選擇”一章，把從企業收集的案例，經過整理、分析后加入教材中。結合生產中的具體零件，在分析零件的工作條件、失效形式及對零件性能要求的基礎上進行選材，制定加工工藝路線。這對培養學生工程應用能力大有益處，為他們將來從事機械行業的生產加工，打下了良好的基礎。課程始終貫穿材料的成分-組織-工藝-性能之間的關系這條主線。以性能為起點，分部講授成分、組織和工藝對性能的影響，最后通過學習鐵碳合金相圖和過冷奧氏體冷卻曲線，綜合講解成分、組織、工藝與性能間的關系,讓學生牢固掌握“材料的性能取決于其成分、組織和工藝”的觀點，這樣就變分散為集中,變模糊為清晰,以利于學生建立完整體系的概念,保證了教學內容的基礎性和系統性。據此，將課程內容分為工程材料基礎理論、常用工程材料、工程材料成型技術基礎和工程材料的應用及成形工藝的選擇四大模塊,實行模塊化教學、突出材料的工程應用,并對各模塊的內容做了精心挑選與合理調整。

三、綜合運用多元化教學方法和手段，提高教學效果

在課堂教學中，為使學生能夠在聽課過程中主動思考，緊緊跟上教師的講課思路，采用案例法、啟發式、問題授課法、研究式與討論式等教學方法及這些方法的組合。如講授加工硬化這一重要概念和內容時，先在課堂上用舉例法演示用手彎曲鐵絲感到發熱和越來越硬的現象，用問題授課法提出產生該現象原因這一本質問題，接著揭示變形中其材料內部的組織結構的變化，然后讓學生分析由此帶來哪些性能的變化，以此解釋加工硬化的成因。多種教學方法的應用，有效地激發了學生對本門課程的學習興趣，提高了學習的自覺性和主動性。提出并初步實施了工程材料及其成型技術課程的一種新的教學方法-關鍵詞教學法。針對工程材料及其成型技術課程內容龐雜,概念繁多且課時短的特點，提出了關鍵詞教學法。從基本概念、章節以至全課程中提煉關鍵詞，并將它們有機地結合，將零散的知識結構化，形成關鍵詞網絡（圖），構建出課程的基石和框架。初步的教學實踐證明，這種方法有利于學生理解記憶，對提升他們的提煉、概括等學習思維能力大有益處。在教學手段上，課堂教學板書講授與多媒體演示并重，在便于學生理解記憶的基礎上，構建出圖文并茂、聲情融會、動靜結合的教學環境。如用板書法講解相圖中的杠桿定律、二元合金相圖與Fe-Fe3C相圖的結晶過程等內容，可以充分展現邏輯思維全過程。晶體結構、缺陷和結晶過程等應用多媒體技術，可以充分展示三維立體的晶體結構特征與缺陷形貌及形成機理，動畫演示由液態到固態的結晶過程，增加了可視性與趣味性。

四、改革實驗教學的內容與手段，培養學生的工程應用能力和創新能力

1采購及項目采購管理

1.1采購的本質

采購的本質是資源從供應者轉移到用戶手中的過程。在這個過程中，包括兩個方面的內容轉移，首先是資源的所有權的轉移，其次是資源的實體的轉移。前者是商流，后者是物流。采購過程就是這兩者的完整結合，缺一不可。采購是一種經濟行為，企業要追求采購經濟效益的最大化，就要使用科學的采購方法，不斷的降低采購成本，以最少的成本去獲取最大的效益。

1.2項目采購管理

項目采購管理是整個企業供應鏈中的重要環節，項目采購管理的好壞直接關系到企業的效益，甚至是企業未來的發展。有效的采購管理可以保證工程建設質量，提高業主的滿意度，提升企業的市場競爭力。項目采購管理是指通過科學的管理方式，在正確的時間，以合適的價格購買良好質量的原材料、服務和設備。它包括采購需求確定、采購方式選擇、采購合同簽訂、財務結算及采購驗收等的整個采購過程的計劃、組織、指揮和協調的管理活動，有效的采購管理可以為大多數現代企業做出顯著貢獻。

2材料采購管理中存在的問題及對策

隨著市場競爭的日趨激烈，材料采購管理在工程項目中的作用正明顯增強。材料采購管理的主要作用如下：首先，材料采購管理對于材料供應和質量有保障作用；其次，它對于材料成本起著控制作用，在總成本控制中具有舉足輕重的作用；最后，選擇成本低性能優的材料是采購管理的重要目標，嘗試物美價廉的新材料是有效降低成本的方法。因此，材料采購管理能促進新型材料的開發應用。

1改性瀝青的主要種類

（1）SBR類。添加合成膠、天然膠的改性瀝青。如天然橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠、異戊二烯、乙丙橡膠等，還有硅橡膠、氟橡膠（I限），以及廢舊的汽車輪胎等。

（2）SBS類。各種類型的嵌段共聚物。

（3）熱塑性樹脂類。包括熱塑性類樹脂。

（4）物理法改性瀝青。摻加各種纖維、格柵、土工布等改性瀝青。

2改性瀝青材料的特點

2．1抗水損害能力以及粘結力

1土木工程材料課程特點

1)涵蓋內容繁多、邏輯關系較差。本課程學習內容涵蓋了無機材料、有機材料和復合材料等研究領域，包括了各類材料組成、性能及其影響因素、技術要求以及質量檢測和控制等等;各類材料性能各異且用途不同，因此各章之間聯系較少，導致邏輯關系不強。2)內容敘述性較強。教材內容涉及到與各類材料、工程密切相關的試驗資料、實踐經驗和技術標準，偏重于敘述性，基本概念多、經驗性的內容多，因此學生極易感覺到雜、亂、枯燥乏味，甚至產生厭學心理，影響學習效果。本課程具有很強的理論性和實踐性，除了應抓住重點學好理論知識以外，還應重視實踐環節，為此，本課程開設有多個學時的實驗課，旨在通過動手實踐，加深和鞏固對理論知識的理解，培養學生對土木工程材料的檢測技能。

2土木工程材料實驗教學的傳統模式

大量調研表明，多數高校土木工程材料實驗的教學模式表現為“灌輸式”，實驗性質基本為驗證類，綜合類、設計類和研究類實驗較少，具體表現如下:1)開展形式:多以分組。高校本科學生基數較大，實驗教學多為分組進行。2)指導模式:授課教師的講解和演示。每個實驗小組的人數較多，學生通過演示實驗觀察實驗過程，了解實驗的基本操作流程。3)實驗項目:根據實驗教學大綱確定。一般只限于教材中規定的特定實驗，其中驗證類實驗所占比例過大，而設計類和啟發類實驗相對較少;且考慮到實驗學時的設置，實驗過程較復雜、耗時較長且耗資較大的實驗，實驗教學盡量不涉及。4)實驗教材:實驗教師根據實驗教學大綱編寫實驗指導書。實驗過程中，學生根據指導書的實驗目的、實驗方法、實驗要求、所用儀器設備進行相關實驗即可。5)實驗報告:近似或者雷同。不同層次的學生所做的實驗項目相同，做相同的實驗，得到近似的實驗結果，一組或一個班寫出基本相同的實驗報告，不能充分調動學生的學習興趣和積極性。

3“塔式”實驗教學模式

基于兄弟院校土木工程專業實驗教學改革的成功經驗，結合現有實驗室的條件，遵循層次化、模塊化的指導思想，對土木工程材料實驗教學模式進行改革探索，分三階段逐步提升的“塔式”方式:基礎設計階段、對比分析階段與后期處理階段。1)基礎設計階段:將一個行政班的學生分組后，要求其根據與本次實驗項目相關的多種工程材料進行實驗設計，且將設計方案在實驗之前上交給實驗教師審批，待審批合格后方可安排實驗。這一階段可以讓學生根據實驗目的，自行設計實驗，使學生由被動變為主動，培養學生自主探究的能力;2)對比分析階段:同一批次實驗結束后，實驗教師組織學生分別匯報實驗設計方案與實驗現象、結果，要求學生分析不同小組的結果并找到原因，可以增強學生分析問題和解決問題的能力;3)后期處理階段:待同一個實驗項目全部結束后，實驗教師將本年度所有批次的實驗方案與結果公布后，要求每個同學對本項目進行總結，并以此作為實驗部分的考核。下面以“膠凝材料(水泥)的基本性質”為例，詳細說明一下“塔式”教學模式。1)根據理論課進程，實驗室要及時備好不同標號的水泥。實驗教師通知學生進行實驗方案設計，學生根據實驗目的，每個小組選用不同膠凝材料設計方案。根據已經審核的實驗方案與實驗指導書，嚴格按照實驗操作逐步完成水泥細度、水泥標準稠度用水量、水泥凝結時間、水泥安定性與水泥膠砂強度等實驗內容，并做好相關數據的記錄工作。2)同一批次實驗全部結束后，各小組通報實驗材料的選擇與實驗結果，要求每小組成員做好記錄，并引導學生回顧理論課程中的相關知識，分析不同膠凝材料的性質，加強學生對理論課程敘述性知識的理解與記憶。3)所有班級本實驗項目結束后，實驗老師將所有小組的實驗情況匯總并向學生公布，要求每人采用正交實驗分析法對統計的實驗結果進行分析，并結合理論知識對本次實驗進行總結，與此同時，教師也可以對學生實驗結果的統計數據進行分析總結，做好自己科研的支撐。

4教學模式改革效果

1．關于建筑鋼結構材料的檢查

1．1關于鋼結構材料的性能

一些材料在進行性能判斷時，應該按照各項相關的指標進行有效的評估以及判定，在對檢出材料性能進行判定的過程中，應該對其數據進行采集，并且作為主要的參考依據。例如:鋼結構在生產過程中的時間以及年限、產品說明書以及牌號等。由于鋼結構自身在建筑上具有龐大的市場，并且還具有著自身所具有的性能優勢，因此在建筑工程這有著強大的生命力。針對鋼結構體系而言，不僅制造的過程中具有工場化，并且其施工的工期相對來說也比較短，沒有建筑垃圾以及污染，在一定程度上是建筑市場發展的主要趨勢。由于鋼結構深度不斷的發展，一定會在民用建筑中得到廣泛的使用和推廣。

1．2關于水泥材料的性能

針對水泥產品而言，它在一定程度上是建筑工程建設過程中比較重要的一項材料，水泥產品質量的好壞對建筑工程的載體質量有著直接的影響，對人們的生命安全也有著一定的聯系。為了對水泥的施工性能進行有效的保證，水泥調和水在一定程度上都會多余水泥水化水量的一到二倍，這多出的水分會在水泥運過程中滲透到混凝土的表面，這就是水泥的的泌水性，但是抗滲性主要指的就是構件抵抗水滲透的作用。

1．3關于砂的性能

砂的細度模數將會對其顆粒的精細程度進行有效的反映，然而細度模數并不能夠反映出級配的情況，在對混凝土進行配置的過程中，必須要對砂的細度模式進行考慮，對于強度比較高的混凝土應該要選用中砂，然而細度模式大概是在二點六左右。砂的堅固性對于一些存在著抗沖擊和耐磨要求混凝土的砂，其循環之后的損失率不可以超過百分之八。砂中的最大雜質含量以及對于具有著抗滲和抗凍要求混凝土用砂，其含泥量不可以超過百分之三，泥塊不可以超過百分之一。要是砂中含有著硫化物以及鹽酸鹽，對其進行耐久性的測試，以此來滿足在以后當中的使用。

1材料專業青年教師現狀

材料專業青年教師具有高學歷、高學位，在材料科學研究領域表現突出，但缺乏在材料生產企業的實踐工作的工程背景和工程經驗等工程素質，在自己的專業領域中，對材料生產的發展現狀不甚了解。在課堂上授課過程中，不能夠有效地實踐與理論相結合進行教學。隨著社會經濟建設的發展，材料生產企業對工程技術人才的質量要求和材料專業青年教師具備的專業工程實踐能力之間的矛盾越來越突出。這已經成為制約學校人才培養質量的一個重要因素，缺乏工程實踐能力的教師培養學生同樣缺乏工程實踐能力。比如《新型干法水泥生產技術》課程，需要授課者熟悉整個生產線每個環節的生產操作，熟悉實際生產現場的每臺生產設備，尤其是生產原則“五穩保一穩”要理解透徹。然而青年教師沒有實際對水泥生產線進行管理操作，缺乏對水泥生產的全局管理意識，對生產設備非常不熟悉，只能按照課本理論去給學生們講授，在授課過程中缺少實際生產案例的講授，缺少對生產全局管理能力的培養，對學生的理論聯系實踐的能力培養遠遠不夠。開展CDIO工程教育，提高學生的學習和實踐能力，離不開專業教師的引導，提高專業教師的業務水平成為非常急迫的問題。

2CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO是構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate)四個英文單詞的縮寫，它體現了作為現代工程師所應具備的服務于現代工業產品從構思研究到運行改良的全過程所需擁有的基本能力。而傳統教學模式培養的學生，往往存在局限在理論層次，難以與實際應用相結合，并且動手能力較差等問題，遠遠不能適應現代材料科學的對高素質人才的要求。

3工程教育對教師能力的要求

CDIO采用了12條標準作為教學改革和評估實施CDIO的基準。其中有兩條明確提出了對教師的能力要求。

(1)提高教師的工程實踐能力。

一、專業認證及其對材料學科專業課程的導向

專業認證的一個重要內容是能力導向，其含義一是OBE模式，即基于畢業生的質量，二是“什么是畢業生的質量”。OBE模式最早出現于美國和澳大利亞的基礎教育改革。WilliamG．Spady認為OBE實現了教育范式的轉換，學生學到了什么是成功，遠比怎樣學習和什么時候學習重要。S．Willis和B．Kissane對OBE的定義是基于實現學生特定學習產出的教育過程。教育結構和課程被視為手段而非目的。如果它們無法為培養學生特定能力做出貢獻，它們就要被重建。因此“，以學生為中心”、“目標導向”和“持續改進”是專業認證的基本理念。根據我校辦學特色和材料科學專業人才培養的積淀，與時俱進，拓展專業教學方向，創建具有自身特色的新課程是改革的必經之路。信息技術是21世紀社會發展迅速的高新技術，信息功能類電子材料是信息技術發展的先導，信息功能材料與器件研發被列入國家中長期科學與技術發展規劃。2010年，我校在材料學科專業課程中增開了“信息技術與電子材料”等雙語課程。該課程是面向我校材料科學與工程國際班（以下簡稱“材科國際班”）高年級本科生開設的一門專業必修課，并作為材料科學與工程、材料物理和材料化學專業的專業選修課。此課程圍繞各類新型電子功能材料，如半導體、超導、電介質、光與光電子、磁類功能材料，以及其在信息技術中的應用展開，旨在讓學生在學習材料理論課程的基礎上，進一步了解電子材料的功能性特點和應用。

二、基于專業認證理念的課程探索與實踐

（一）與時俱進，廣泛取材，更新教學內容，改革教學方式

對應目標：科學文化和工程文化教育。在傳統的教學中，存在教學內容更新慢、教學可視化差、不能充分調動學生積極性等不足。除此之外，材料學科專業課程信息量較大，且知識更新速度快，這對雙語授課教師提出了更高的要求，即要具備更高的教學設計、教學組織以及靈活運用多種教學手段和教學方法的能力。在倡導與時俱進的今天，在“信息技術與電子材料”課程教學中引入多媒體技術已成為必然。多媒體技術輔助教學方式具有信息量大、靈活、更新快等特點，并以全方位、立體化的方式呈現，彌補了傳統教學中板書的多種不足。引入多媒體技術后，本領域的最新研究進展可以隨時在教學中補充，有效更新了教學內容。通過媒體播放和網絡下載等形式，形象、生動、直觀地傳播知識，有助于提高學生對材料學科的學習興趣。多媒體雙語教學在取得成績的同時，也不可避免地出現一些問題，如上課速度快、信息量大等，學生必須集中精力，否則就會因漏失關鍵信息而難以跟上教師的授課思路，甚至失去學習興趣。因此，在有限的授課學時內，如何讓學生有效把握課程重點，理解課程難點，是教師必須要考慮的問題。對于專業必修課的考核，尤其是學時少、學分少的專業必修課，其考核方式為“平時成績＋期末考試成績”。我們從改革教學方式入手，設置課程內容專題，強化“平時成績”，強化主觀性專題，促使學生在課下繼續把課堂教學中的重點和難點進行主觀強化。專題設置的另一個方式是自主選題。教師給出主題，鼓勵學生根據自己的興趣，自由分組，自行設置小組報告題目和內容。近年來，學生自主選題主要集中在新材料、新能源和節能減排方面，體現出學生對國家乃至國際材料研究現狀與發展趨勢的關注。

（二）設置專題，小組研討

對應目標：創新思維能力、工程能力、管理能力、溝通能力、學習能力。設置的學術專題是本課程的重點。為了調動學生自主學習的積極性，有意加大此部分的分值權重，從原有的20％提高到40％，促使學生重視專題作業。以“HallEffect：TheoryandApplication”題目為例，什么是HallEffec（t霍爾效應），回答可以是簡短幾句話，也可以是一篇論著。這個題目中還涉及另外一個部分，即HallEffect有哪些應用。應用可大可小，可以是身邊的小器件，如錄音機的轉向機構和電飯煲的溫度控制；也可以是國防軍事設備的重要組成部件，如用于遠程導彈、衛星上的霍爾位移傳感器。這就要求學生在規定的提綱、字數要求下，認真查閱資料，理解相關內容。此外，專題作業還設置小組討論環節。通過小組論證，進一步修改、完善，形成高質量作業。通過設置專題，促使學生有意識地去查閱相關文獻、了解內容綜述、分組合作，對其學習能力、創新思維能力、工程能力、管理能力和溝通能力等，進行了綜合訓練。