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材料科學與工程導論范文1
關鍵詞：金屬材料工程；應用型本科；培養方案
高等院校是培養服務于國民經濟和社會發展所需的專業人才，而人才的培養質量很大程度上受培養方案設計科學性、合理性、質量及培養過程監控的影響。如何提高專業人才培養方案設計的質量，就擺在從事高等教育工作者面前，這需要我們去思考、分析、探索并付諸實踐。
結合我?！耙詫W生為本，為產業服務”的辦學理念，如何讓金屬材料工程專業人才培養方案的設計有質量，有科學性、合理性呢？為此，我們在國內外相近專業培養方案概況、課程設置與教學內容、市場對人才素質需求等方面調研的基礎上，深入分析、探討并得出了有益的思考。
一、國外大學培養方案分析
國外專業設置與我國的專業設置情況有所不同，與我國金屬材料工程專業相近專業名稱為材料科學與工程專業，相當于我國的一級學科專業，而金屬材料工程專業屬于三級學科專業。首先以被調研的美國威斯康星大學、伊利諾伊大學以及英國倫敦帝國大學等部分國外大學材料科學與工程專業培養方案為對象，深入分析專業培養目標、課程設置結構、內容、學分要求等特點，從而探索并改革我校金屬材料工程專業應用型人才培養方案。
所調研的學科專業具有范圍大的特點，未被細化，該專業包括材料化學、冶金工程、金屬材料工程、無機非金屬材料工程、高分子材料與工程、復合材料與工程等三級學科專業。因學科專業沒有設置具體方向，所以其課程內容范圍寬廣，涉及專業知識面寬。
威斯康星大學材料科學與工程專業課程結構體系如表一所示，通過該表主要分析其課程之間、知識與能力之間的關聯。
材料科學與工程專業學科基礎課包括數學、物理學、化學。它們之間關聯度較大，有不分家之說，是學科基礎的基礎，更是專業基礎的基礎。
材料科學與工程專業課程包括專業基礎類課程，是專業課程的理論模塊，注重材料的結構、組織與性能間關系的原理或理論知識。材料性能取決于其組成結構，如原子、分子、離子等。材料的研發設計、生產或制備影響材料性能，只有了解其內部組成結構，才知道應用數理化相關知識分析結構與性能之間的規律，才懂得用材料科學與工程相關方法手段對材料改進結構、改變性能、加工、成形和應用。這類專業基礎課包括材料科學（固體中材料的結構和屬性關系、材料科學）、固體相變學、材料相變學、材料力學。專業課程包括材料設計類、材料加工類、材料性能學類。材料設計類包括高分子材料、陶瓷材料導論、材料體系、設計項目規劃學。材料加工類包括宏處理材料、材料微加工、固體（塑性）變形。材料性能學包括材料的電學、光學和磁學性能。材料選修課包括材料體系設計、各類材料學，這類課程根據學生自身的興趣愛好與個人發展而選修，主要培養個人專業特長、創造性以及研究能力。工程類課程包括工程導論、工程應用統計學、工程基礎等，主要培養具有材料工程理念或觀念，強調材料工程設計、組織、管理、經營、質量控制等。
通過培養方案中各學期課程安排，可以分析可以得出如下結論：
（1）各學期學分分布比較均衡，各學期負擔不重，學習壓力不大，這有利于學生可持續學習，不會打疲勞戰。
（2）反映了知識、能力培養過程，其特點是課程安排與其間的銜接先后有序且緊密，課程內容復雜程度由低到高，內容由淺入深。先學基礎課，接著是專業基礎課、專業課、專業限選課，最后材料體系設計與材料工程項目設計綜合。
（3）注重個性發展，依學生興趣選修課程，激發其創新能力，這主要通過選修課程實現，包括科學類選修課，如化學類、物理類、土壤、生物類，自由選修課。
（4）注重人文社會素質的培養，主要依據文學研究類選修課程。
（5）注重交際能力培養，主要依據基礎交際、專業技術寫作課程。
（6）注重工程觀念或理念培養，通過工程導論、工程應用統計學、工程基礎選修課的學習。
（7）注重培養學生國際視野，通過走進跨國工廠或國際學校鍛煉或實習環節來實現。
二、國內大學培養方案分析
國內大學金屬材料工程專業人才培養方案因學校定位不同會導致各高校在人才培養側重點不同?，F以吉林大學、上海大學、
常州大學等三所高校的金屬材料工程專業培養方案為例分析其
特點。
通過高校培養方案可以分析出各課程之間、知識與能力之間的關系。
課程依據其性質可分為通識教育課程（公共基礎課、普通教育課）、學科（專業）基礎課程、專業（專業教育）課程等三類。通識教育課程包括數學、物理、化學、英語、思想政治、大學計算機基礎、大學英語、體育、軍事理論。學科（專業）基礎課程含工程圖學等機械設計制造類課、電工電子類課、計算機軟硬件類課及材料科學類課。專業（專業教育）課程包括表面工程、復合材料、凝固和組織控制、功能材料、粉末冶金、熱處理、腐蝕與保護、焊接等方向的金屬材料工程專業課。
如同國外的材料科學與工程專業一樣，金屬材料工程專業同樣也要注重各類及各門課程之間的知識聯系。因此，各門課程的安排要符合學生認識規律，也要符合科學理論與實踐之間的辯證關系，首先掌握科學基礎知識，并應用之學習與掌握專業（學科）基礎理論，從而為發現金屬材料工程中某一領域的科學技術問題、分析問題與解決問題服務。
三、分析與思考
通過分析歸納與總結，可以將國內外的近金屬材料工程專業的課程歸類并將其所占理論總學分的比重進行統計，結果如表二所示。
從表二中可以分析得出以下思考：
（1）理論總學分與國外相比，國內大學理論總學分因大學定位不同而差異較大，常州大學的與國外的相近，而985、211類的大學達200學分甚至300學分。理論總學分不同，對應學時數量也會不同，總學分多，則總課時量也多。然而總學分多，則表現為各學期學分平均量也多（國外每學期平均約16學分，國內三所大學每學期
平均約為25、38.9、18學分），周課時量也多。學生學習負擔及壓力大，致使學生疲勞應對修滿學分，難以充分調動學生的學習積極性及個性發展，也不利于充分培養課余時間思考與創造性思維。
（2）科學類課程包括數學、物理、化學等三類課，國外三所大學這類課所占比重約為23.4%～26.6%，國內三所大學這類課程所占比重約為18.8%～15.9%，但是數學與化學兩類課程所占比重差異非常大。
（3）工程基礎與專業（學科）基礎類課程，國外三所大學這類課所占比重約為36.%～32.9%，而國內三所大學這類課的比重約為37.8%～34.3%，由此說明這類課程的差異不明顯。
（4）專業類課程，國外三所大學此類課程所占比重約為3%～18.8%，而國內三所大學這類課的比重約為9.9%～12%，這表明專業方向或特色課程因設置情況而發生變化，專業方向或特色越明顯，則專業課所占比重越少，如威斯康星大學的專業課主要限定在專業特定某方向。
（5）交際類課包括寫作、交流等課程，國外比較重視此類課，所占比重約3.1%～3.9%，國內三所大學這類課程體現得不多。由此表明，學生的寫作與交流交際能力及各種表達能力在培養過程中也不能忽視，應該在這方面促進與提高。
（6）人文學類課程，國外此類課所占比重約為11.7%～12.5%，而國內這方面課比較欠缺，文學修養類素質培養在國內三所大學的培養方案中表現不足。然而思想政治類課程是我們非常重視的，約占8%～11.1%，培養思想政治素質，是學生應具備的素質之一。這兩種素質如何有機結合，值得我們好好思量。
（7）英語、計算機、體育、軍事等類的課程，國內大學優勢較明顯，約占16.4%～22.8%，尤其是體育、計算機、英語三門課程所占學分比重較大。英語是美英等國的母語，也是國際交流的必備素質之一，課程安排非常重要。如何有效提高英語學習，如何有效提高英語利用，如何發揮英語工具的作用等等一些課題，值得我們深思。
（8）其他類
包括個性發展或興趣類型課程，是大綱規定專業課程外的一類課程。國外所占比重約為3.9%～4.7%，國內所占比重約為4.2%～9.3%，在個性發展或興趣類課程相差不大，國內某些方面有優勢。但是，國內在國際視野培養方面存在不足，我們仍要加大與國際高?；蚩鐕S間合作交流，以有利于培養學生這方面的能力。（注：倫敦帝國大學培養方案只有總學分要求，課程學分情況不詳）
四、結論
綜合上述調研分析與思考，可以得出以下結論：
（1）對高等院校培養的人才所具備的知識、素質與能力等要全盤考量，使其具有數學、化學、物理、工程基礎、專業基礎、專業特色、國際視野、交際、人文、思想政治、英語、身體素質等方面素質與能力。
（2）培養方案中總學分要求可適當減少，以促使各學期學分分布均衡且學習負擔不太重。
（3）課程類型設置方面可適當增加，使學生知識、素質、能力等方面得到加強，促使其綜合素質的提高。課程知識間關聯性強，要突出重點知識、能力等的培養，以達到各種素質的養成。
（4）課程體系方面，國內培養方案存在一些不足或有待改進之處：有待加強學分比重的課程包括數學與化學類、工程基礎類、交際類、人文類課程；繼續保持（最好能優化）英語、計算機、思想政治、體育、自由選修等方面課程所占學分；適當精減學分或突出專業特色學分的課程，應當在辦學過程中凝練專業優勢，進而突出各校的專業特色。
專業人才培養方案是高校綱領性文件，所有教學、監督、管理等圍繞它開展活動，高等院校在制訂該方案時充分結合專業特點與人才應具備的知識體系、能力體系、素質體系斟酌知識要素、組成及其關系，通過上述分析與思考，以便我們在金屬材料工程專業培養方案改革與實踐中借鑒，在人才培養道路上少走彎路。上述結論有不妥之處，還請讀者不吝賜教。
基金項目：廈門理工學院教育教學改革與建設項目（JG201013）。
材料科學與工程導論范文2
關鍵詞：創新人才培養；本科教育；基地班
高校是培養人才的前沿陣地，肩負著人才培養的光榮任務，制定合理的人才培養方案和科學的管理制度是高素質人才順利成長的有力保障。材料科學與工程創新基地班是鄭州大學在工科院系設立的第一個人才培養實驗班，實行精英型個性化培養方案，注重厚實的基礎知識教學，進行全新的創新能力和科研素質的培養，以培養具有材料科學專業思想、熟悉掌握材料科學的基本特點最終能夠制造先進材料的精英人才為目的。這一人才培養方案的實施為解決我國面臨的高層次創新型人才匱乏等難題提供了有效途徑，有望打開創新人才培養模式的新局面，加快我國從人力資源大國向人力資源強國轉化的進程，為人才規劃實施作出應有的貢獻。
一、材料科學與工程創新基地班的定位
鄭州大學材料科學與工程創新基地班于2006年12月正式成立，其定位為：“立足于為河南經濟建設和社會發展服務，發揮學科齊全、梯次結構合理的優勢，本科與研究生培養并重，全面提升學科、專業實力和水平，努力建設成為培養工程應用和科學研究創新型人才教學研究型學院?！币罁W院學科和教學基礎，結合所承擔的國家教改項目“發揮學科與區域優勢，構筑材料三級實踐載體，培養具有創新意識的應用型人才”，以“厚基礎、寬專業、重創新、高素質”的復合型人才為目標，培養適應未來發展要求具有科學前沿意識、創新精神和創業能力的高級研究型人才和實踐應用型人才。
二、材料科學與工程創新基地班的培養方案
圍繞專業建設和人才培養目標，材料科學與工程創新基地班對本科生的培養方案進行了較大規模的調整，體現了素質教育和創新教育理念，并遵循人才成長規律，注重系統性、前沿性和適應性，強調材料科學類課程與材料工程類課程的協調統一和同步建設。在學校政策引導和學院學科發展的統一要求下，構建起“平臺+模塊+課程群”的課程體系，其中平臺課程注重學科基礎教育，強調重視教育、體現寬口徑；模塊課程突出學科發展特色，設立了高分子材料科學與工程、無機非金屬材料科學與工程、金屬材料科學與工程三個模塊，課程分別由主干課和實踐教學環節構成；課程群由學科選修課和跨學科選修課組成，總學分控制在173學分。改革后的教學培養計劃既體現了“厚基礎”，又體現了“寬專業”，并強調學生創新能力的培養，在主體培養應用型人才的基礎上，分層次、分步驟培養不同的人才，適應不同應用領域的需求，分別從事應用實踐、技術創新、科研管理等工作。
1.注重基礎，夯實理論教學
在課程體系方面，基地班強化國外名校、名教材英語教學課程和研究性教學課程，采用國際上通用的原版教材、自編教材及國內優秀教材，知名教授講授基礎課和專業課，采取雙語授課。主要課程有高等數學、大學物理及實驗、線性代數、物理化學、材料科學與工程基礎（國家級精品課程）、材料近代研究方法（英文）、材料成型原理、材料科學與工程導論、工程制圖、普通化學、電工學、工程力學、機械設計基礎、高分子化學（英文）、高分子物理、材料成型原理、合金及熔煉、無機材料科學、無機復合材料學（英文）、陶瓷工藝原理（國家級精品課程）等。
在教學計劃方面，實行第一、二學年所有課程打通，第三學年第一學期部分課程打通，第三學年第二學期必修課和全院范圍內的限選課組中任選相結合。
2.加強技能，拓寬專業知識
基地班覆蓋材料學、材料加工工程以及材料物理化學等領域，以金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料和復合材料的合成和成型加工為重點，學習現代新材料、新技術所依賴的基本知識和技能，掌握材料合成原理、工藝、結構與性能之間的關系，進行各種材料的成分設計、合成、成型加工和應用。
3.重視創新，強調因材施教
在夯實學生科學文化知識基礎的同時，基地班還著力培養學生的創新精神和創新能力。
在實踐教學環節，引導和鼓勵學生盡早進入實驗室參與科學研究。近三年內，學院已經有12個由學生主持的實驗項目獲得國家大學生創新實驗項目支持，其中大部分學生是基地班的。學院實驗中心對基地班學生全面開放，學生可以利用課余時間在實驗中心開展實驗實踐活動，全面提高自己在實驗中發現問題、分析問題和解決問題的能力。
此外，學院還積極與校內外國家級重點實驗室、工程技術中心聯合建立獨特的實習基地；在畢業實習和設計環節中，引入類似碩士研究生的訓練模式，以培養學生的前沿科學意識和獨立的創新能力。
4.強化素質，注重全面發展
發達國家的高校都將提高學生的素質作為主要目標。他們充分利用學校的各種資源開展諸多實踐教育，有效地開闊了學生的知識面，增強了學生認識科學和揭示科學的信心?；匕嗍冀K注重學生的德、智、體、美全面發展，鼓勵學生選修學校的素質教育課程，并增設開放實驗和暑期課堂學分，鼓勵學生跨學科進行開放實驗，拓展知識面。在暑期，鼓勵學生走進高新企業研究機構或者國內知名科研院所進行跟班學習，使學生通過接觸或參與實際科學和技術難題的攻關，掌握科學研究的基本思路和方法，并將所學習的基礎理論知識與實踐應用聯系起來，提高學習興趣和實踐動手能力。這些實踐教育可以強化素質教育，有效提高學生的實踐創新能力。
三、材料科學與工程創新基地班建設和管理模式
1．基地班建設
成立基地班建設工作小組，由院長、分管教學的院長、骨干教師和管理人員組成?；匕嘟ㄔO工作小組的主要職責有以下6項。
（1）研究制定基地班建設總體規劃和基地班建設管理辦法等文件，審核基地班發展規劃，對基地班發展方向和改革決策提出指導性意見。
（2）指導、監督和推進基地建設與改革，檢查基地班教學效果和培養質量。
（3）籌措基地班建設的經費并監督經費的使用情況和使用效果。
（4）組織基地班建設項目和方案的篩選、審定。
（5）商討解決基地班建設中存在的問題，協調教學、科研、實驗室等有關部門的工作為基地班建設服務。
（6）迎接上級主管部門的檢查和評估。
基地班建設工作小組實行例會制度，定期商討基地班建設過程中出現的各種問題，幫助解決實際問題，重大問題直接向黨政聯席會匯報。
學院設基地班建設工作小組辦公室，負責基地班建設與各基地班的日常教學管理工作，辦公室設在本科教學辦公室，并配設秘書負責基地班的日常教學工作。
2.基地班管理模式
基地班的管理采用“三制”，即班主任制、導師制和末尾淘汰制。實行班主任和導師雙層管理，學院主管教學的副院長擔任基地班班主任，負責全院各年級基地班的建設與培養工作。前兩個學年按成績高低實行滾動，基地班末尾5名學生與非基地班學生交換，實行末尾淘汰。
在博士生導師和部分知名教授中為基地班遴選導師，學生在導師的指導下完成基礎平臺課、專業基礎課、專業課、素質課的學習以及畢業實習和畢業設計。
四、基地班學生選拔辦法
基地班每屆招收30人，首屆自2006級本科生開始?；匕鄬W生的選拔需經過3個步驟。
（1）材料科學與工程專業本科生根據第一學期末相關公修理論課程（含外語）的總成績進行排名，初選前50名學生。
（2）以英語、數學、大學物理的三個學科的單科成績為依據，低于75分者被淘汰，剩下的學生以三科總成績排名，選出前36名。
（3）經專家面試，最終選取30名進入基地班學生。基地班學生確定后公示5天，對不符合條件的入選者經核實后取消其資格，所缺人員根據排名遞推增補。
五、材料科學與工程創新基地班建設成效
經過近4年的成長，材料科學與工程創新基地班已經逐步形成完善的創新型應用人才的培養模式，并成功培養了第一屆畢業生。這些學生中有多人在省級以上的大學生科技競賽活動中獲得獎項，其中白陽同學主持的“一種使用新型材料處理廢水的裝置”項目獲得第十一屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽三等獎。首屆30名畢業生中有24人考入諸如浙江大學、中國科學研究院等國內著名院校或研究機構進行研究生階段的學習，其余6人分別進入美的微波電器制造有限公司、比亞迪汽車銷售有限公司、中鐵隧道裝備制造有限公司等著名企業從事技術研發和管理工作。
基地班人才培養模式的改革探索不僅是國家教改項目研究的一個重要研究內容，而且作為工科類基地班的試點，在三級實踐載體建設、師資力量的配置、創新人才培養計劃的調整、本科生提前進入實驗室、開設開放性實驗、實行導師制、學生的創新活動開展等方面都具有一定的可借鑒性，同時這一應用型人才培養經驗還可進一步推廣到其他工科專業，以提高相關專業本科生的培養質量。
在探索創新型應用人才培養模式的同時，基地班的建設也促進了學院教學環境的改善和教學質量的提升，其中在國家教學質量工程項目建設方面取得的成效尤其顯著：由關紹康、張銳等教授完成的“構筑三級實踐載體，培養具有創新意識的應用型人才”教學成果曾獲得國家級教學成果二等獎，有多個由學生負責的項目獲得國家大學生創新科技創新型實驗項目支持，同時學院還擁有《材料科學基礎》《陶瓷工藝原理》兩門國家級精品課程、材料科學與工程國家級實驗教學示范中心、材料學系列課程國家級教學團隊、國家級教學名師1人。此外，材料科學與工程學院近年在大學生科技創新、學科競賽、學生活動等方面也取得了突出成績，已成為鄭州大學學生培養特色單位，大學畢業生就業率連年位居全校前列。
材料科學與工程導論范文3
【關鍵詞】材料化學 人才培養 課程體系
一、材料化學專業人才培養方案基本框架
從“厚基礎、強能力、重實踐”的人才培養總體要求出發，設計培養方案、課程體系，優化教學內容。學校材料化學專業教育內容和知識體系由公共基礎課程、通識教育課程、專業課程、專業選修課程和實踐性課程五大部分內容構成。
公共基礎課程包括：思想教育，體育活動，大學英語和計算機基礎等。
通識教育課程包括：人文社會類，自然科學和藝術類等知識體系。
專業課程包括：大類平臺專業基礎課程和材料化學專業課程。
專業選修課程包括：材料化學專業方向性選修課程。
實踐性課程包括：課程設計、畢業實習、畢業論文、社會實踐、科技活動等材料化學專業實踐訓練知識體系。
二、材料化學專業課程體系設計
材料化學作為化學和材料科學的交叉學科，其課程要求學生掌握材料化學的基礎知識和基礎理論，培養學生具有材料的制備、表征、技術開發和生產的基本能力。在構建材料化學專業課程體系時，我們一直強化教學環節的科學性、系統性和綜合性，將所有教育環節分為公共基礎課程、通識教育課程、專業課程、專業選修課程和實踐性課程五個知識體系。其專業課程體系以無機化學、分析化學、有機化學和物理化學的理論課程和實驗課程基礎，把材料科學基礎、材料化學、材料物理等作為本專業的入門專業課程。在經過這些課程的學習之后，陸續學習高分子化學、高分子物理、材料性能學、材料現代分析技術、機械制圖等專業課程，在此基礎上通過專業選修課程的學習形成專業特色方向。并通過開設材料科學導論、納米材料導論等任選課程拓寬學生的知識面。為了淡化專業界限，我校材料化學專業和化學、應用化學專業實施按大類培養，統一設置通識教育和基礎教育平臺。在2011年修訂的材料化學專業人才培養方案中，課程教學計劃課內總學時為2633學時，學生畢業應取得總學分為154學分，其中，通識教育和基礎教育與我?；瘜W專業和應用化學專業一致；專業教育、實踐教學和綜合教育的課程體系與化學專業和應用化學專業有區別的開設，更加突顯材料化學的特色。
三、構建相對完善的實踐教學體系
（一）構建新的實踐教學體系。
材料化學作為一門實踐性很強的交叉學科，在教學計劃中強化實踐教學環節，確保實踐教學環節的實施。按照本專業人才培養目標的定位，我們優化完善了實踐教學體系。將實踐教學體系分為三個層次：一是基礎實驗層次，注重基礎技能訓練，培養學生對科學現象的觀察和分析能力；二是測量實驗層次，注重專業技能訓練，設置了課程設計、綜合性和設計性實驗等內容，培養學生的專業實踐能力；三是綜合實踐層次，注重綜合素質訓練，設置了畢業設計（論文）、社會實踐、科技競賽和創新性實踐活動等內容，培養學生對所學知識的綜合運用能力。
（二）更新重組實踐教學內容。
在2011年修訂的人才培養方案中實踐教學環節為35學分，占總學分的22.7%。實踐教學內容重點強調以能力培養為核心，優化和重組了原四大化學（無機、有機、分析和物理化學）實驗教學的內容與結構，將實踐教學內容分層次進行教學，確立了基礎實驗、測量實驗和專業實驗三層次的實驗教學體系，涵蓋了驗證性實驗、綜合設計性實驗和研究性實驗等教學內容。同時，積極推進實踐教學內容的更新和方法手段的改革，減少驗證性實驗，積極創造條件增開綜合性、設計性實驗、研究性實驗，強化畢業論文實踐環節的檢查和指導；加強校企合作，積極安排生產實習和社會實踐活動，進一步加強對學生實驗技能、實踐能力的培養，培養學生的動手能力和創新能力。
四、結語
材料化學專業的培養方案、課程體系的探索和完善將是在科學發展觀的指導下我們今后多年的一大工作任務。要堅持以就業為導向定位人才培養目標，結合社會需求和學科發展實際，研究建立專業人才培養模式，提高材料化學專業畢業生的就業能力；以能力培養為本位構建專業課程體系，提高學生的理論知識水平，課程體系遵循“厚基礎、強能力、重實踐”的人才培養模式制定教學計劃，在四年教學計劃的基礎上，分析理論教學相關課程，優化教學內容，合理分配理論課程學時數，使課程體系逐漸趨于科學、規范，達到構建合理的專業課程體系、優化學生知識結構和促進專業人才培養的目的。
參考文獻：
[1]禹筱元，羅穎，董先明.材料化學專業人才培養模式的改革與實踐[J].高教論壇，2010，（1）.
材料科學與工程導論范文4
計算機工程是涉及現代計算系統、計算機控制設備的軟硬件設計、制造、操作的科學與技術,建立在計算、數學、科學和工程學的基礎上,主要研究計算機處理器、多處理器通訊設計、網絡設計和存儲器體系,著重研究硬件設計以及與軟件和操作系統的交互性能,如嵌入式系統、分布式數據與大規模存儲系統。絕大多數美國學校的電氣工程和計算機工程是在一個系,除數學、物理等基礎科學知識外,課程體系主要包括計算機科學和電氣工程等學科的相關課程、設計和構建計算機系統及基于計算機系統的相關軟硬件課程。培養的學生應具備從事計算機系統工作的能力,或具備基于計算機相關系統進行分析、設計、應用和集成工作的能力,具有扎實的計算機基礎理論、良好的科學素質和工程實踐能力,包括良好的團隊合作和人際交流溝通能力[5]。下面主要介紹美國這4所大學的計算機工程課程設置情況。
1.1UIUC計算機工程專業本科課程設置
UIUC計算機工程專業學生需要修滿128個學分,這些課程分為如下7大類:1)科學基礎與數學課程(31學分),包括數學、物理、化學在內的10門課程。2)計算機工程核心課程(34學分),這些課程重點介紹計算機工程領域的基本概念、基本原理、基本實驗方法和技術,共有10門課程。3)專業基礎數學課程(6學分),包括離散數學和概率、工程應用兩門數學課程。4)寫作課程(4學分),1門寫作原理課程,主要講授研究報告的寫作方法。5)專業技術選修課(23學分),其中1門必須選自計算機工程和計算機科學專業技術選修課程之外的課程,其他必須均選自計算機工程和計算機科學專業技術選修課程。這些課程強調計算機工程實踐中用到的主要分析方法和設計原則。6)社會科學與人文科學課程(18學分),這些課程被工學院認可并滿足學校對學生社會科學與人文科學課程通識教育的要求。7)自由選修課程(12學分),這些幾乎沒有限制的選修課可以讓學生學習任何領域的知識。學生可以在計算機工程專業深入學習課程,也可以學習生物工程、技術管理或語言等課程。
1.2普度大學計算機工程專業本科課程設置
普度大學計算機工程專業學生需要修滿125個學分,這些課程分為如下6大類:1)通識教育課程(24~25學分),包括6~7學分的兩門交流技巧課程和18個學分的社會與人文學科選修課程。2)數學課程(21~22學分),數學課程有兩種套餐,各6門課,學生可以根據自己的情況任選一種。3)科學基礎課程(18~19學分),包括物理、化學、生物及面向對象編程等5門課程。4)工程基礎課程(7學分),包括工程導論兩門課程及計算機工程和計算機科學以外學科的工程學科選修課1門。5)計算機工程專業課程(49學分),包括32~33學分的13門計算機工程專業核心課程;兩門共計1學分的研討課程;2門3~4學分的高級設計課程;2門8學分的研究生課程;1~2門計算機專業選修課程,使計算機工程專業課程總學分達到49學分。6)任選課程(4~6學分),根據輔修要求或個人興趣,任選課程可以從理學院或文理學院中適合工科學生的數學、科學課程中選擇,目的是使總學分達到125學分。
1.3伊利諾伊理工學院計算機工程專業本科課程設置
IIT計算機工程專業學生需要修滿130~134個學分,這些課程分為如下3大類:1)限選課程(109學分),學分分配如下:計算機工程專業限選課程47學分,包括計算機工程和計算機科學兩類課程;數學限選課程24學分;物理限選課程11學分;化學限選課程3學分;工程科學限選課程3學分;社會科學與人文學科限選課程21學分。2)選修課程(15~19學分),包括專業選修課程9~12學分,其中含1門硬件設計選修課;科學選修課程3學分。3)跨專業實踐項目課程(6學分),包括IPROI跨專業實踐項目I和IPROII跨專業實踐項目II兩門課程。
1.4西北大學計算機工程專業本科課程設置
西北大學計算機工程專業學生需要修48門課程,這些課程分為如下7類:1)通用工程方法、數學、科學基礎課程(15門),必修計算方法與線性代數GenEng205-1、線性代數與力學GenEng205-2、動態系統建模GenEng205-3和微分方程GenEng205-4等4門通用工程方法課程;必修微積分(I)MATH220,微積分(II)MATH224,微積分(III)MATH230及多元積分與矢量微積分MATH234四門數學課程;必修普通物理(I)Physics135-2和普通物理(II)Physics135-3兩門科學基礎課程;從McCormick工學院科學基礎課程中任選其他2門課程;另外必修IDEA106-1工程設計與交流(I)、IIDEA106-2工程設計與交流(II)兩門工程設計和交流課程。2)工程基礎課程(5門),必修4門,包括EECS202電氣工程導論、EECS203計算機工程導論、EECS211編程基礎(C++)、EECS302概率系統與隨機信號,并從McCormick工學院工程基礎課程熱電力學、系統工程與分析、材料科學和流體與固體中任選1門。3)交流與社科人文學科課程(8門),選修GenCmn102演講或GenCmn103課程的其中1門,另外選修7門滿足McCormick工學院要求的社科人文學科課程。4)專業核心課程(5門),必修EECS205計算機系統軟件基礎、EECS303高級數字邏輯設計、EECS361計算機體系結構、EECS311數據結構與數據管理和EECS343電路基礎這5門課程。5)技術選修課程(10門),西北大學計算機工程專業分高性能計算、VLSI與CAD、嵌入式系統和算法設計與軟件系統4個方向,每個方向開設若干門技術課程,每個學生必須在這4個方向中選修5門課;從專業基礎課程EECS213計算機系統導論、EECS222信號與系統基礎、EECS223固態工程基礎、EECS224電磁場與光學基礎、EECS225電子學基礎5門課中根據學習方向選修2門;剩下3門從計算機科學、計算機工程、數學、科學基礎等課程中選修,如可以是生物學BIOL210-1,2,3和化學原理CHEM210-1,2,3課程,也可以經申請同意選修相關計算機工程研究生課程。6)自由選修課程(5門),共修5門,學生可以根據自身情況和興趣愛好自由選修。若從未學習過任何計算機編程語言,建議其中1門選修編程入門(Python)EECS110課程。7)高級項目課程(1門),至少在微處理器系統項目EECS347-1、計算機體系結構項目EECS362和VLSI設計項目EECS3923門課中選修1門。
24所大學計算機工程課程設置特色
4所大學計算機工程本科專業的課程設置都通過美國工程教育認證機構ABET的EC2000指標體系認證,有如下特點:
1)注重基礎知識的學習,在貫徹通識教育中培養學生的各種能力?；A知識直接決定學生未來的發展潛力[7-8],而基礎知識的掌握通常是通過通識教育實現的。與我國高校通識教育不同的是,這4所美國大學按照各種完整的項目組織基礎知識,讓學生在基于項目的學習中形成各種能力。他們還特別重視人際溝通能力的培養和學生對廣泛深入的人文社科知識的理解,使所有工科學生在數學、物理、信息、物質、生命、技術和能源科學方面及人文社科方面打下廣泛的基礎。這種比知識更重要的能力是學生取之不盡、用之不竭的資源。普度大學第一年的工程基礎培養及UIUC第一年的計算機工程訓練從一開始就圍繞能力培養,使學生能更好地理解和應用所學的基礎科學和數學知識。
材料科學與工程導論范文5
關鍵詞 光伏專業；應用型本科；人才培養模式；校企合作
中圖分類號 G648.2 文獻標識碼 A 文章編號 1008-3219（2012）26-0031-04
隨著全球性常規能源（煤炭、石油、天然氣等）供給的日益緊缺以及環境污染和氣候變暖問題的日益嚴峻，開發新型替代能源已刻不容緩。太陽能是一種取之不盡、用之不竭的可再生新能源，太陽能光伏發電則是一種零排放且能夠規模應用（獨立發電及并網發電）的能源技術，其開發與利用越來越引起人們的重視。據歐盟聯合研究中心預測[1]，太陽能光伏發電在21世紀將替代常規能源，而且將成為世界未來主要能源供應的主體，到本世紀末太陽能發電量將占全世界發電總量的70%。
近年來，我國光伏產業發展迅猛，自2007年起就一直位列世界光伏制造大國的首位。然而，與之不相適應的是光伏專業人才緊缺，尤其是從事實際光伏產品制造、光伏系統的使用和維護檢修等生產應用領域的技能型人才非常匱乏。相關資料顯示，2010年我國光伏產業產值超過3000億元，從業人數超過30萬人。預計未來3～5年，我國光伏產業年產能的增速有望超過35%。由此推算，國內光伏企業人才需求量巨大。
一、光伏專業及其人才培養現狀
由于太陽能光伏發電是在2000年以后才得到世界各國的重視，太陽能光伏產業作為一個新興產業在我國也是近幾年才得到快速發展。因此，無論在國內還是國外，太陽能光伏專業都是一個全新的專業。目前，國外僅有澳大利亞的新南威爾士大學設立了專門的光伏與可再生能源工程學院，并開設了光伏與太陽能本科專業。國內少數重點大學（如上海交通大學、浙江大學、中山大學等）雖然成立了與光伏材料研究相關的研究所，但主要培養博士與碩士層次研究型人才。國內其他大學一般是在原有專業基礎上設立太陽能光伏方向，如山東建筑大學在建筑學專業下設立太陽能建筑一體化方向，河北科技大學在應用物理專業下設立太陽能光伏方向，南昌大學在材料物理專業下設立光伏發電技術方向，江西科技學院在材料科學與工程專業下設立太陽能光伏工程方向，江西新余學院則專門開設了專科層次的光伏材料加工與應用技術專業。
與傳統專業相比，目前我國應用型光伏專業開辦時間比較短（普遍僅有2～3年時間），人才培養還處于摸索階段。
二、“兩平臺+能力模塊”人才培養模式概況
“兩平臺”是指在課程體系中設置通識教育課程和學科基礎課程兩個平臺?！皟善脚_”內設置的課程相對穩定，其作用主要是對學生進行基礎知識教育、基本技能訓練和基本應用能力培養。其中，通識教育課程平臺由學校層面統一協調管理，注重科學教育與人文教育的融合，為學生奠定素質基礎；而學科基礎課程平臺以專業所屬院（系）管理為主，強調與專業交叉、融合，拓寬專業口徑，以滿足多個專業方向的需要。
“能力模塊”是指在課程體系或實踐教學環節中設置多個課程組合或實踐教學環節組合，形成多個教學模塊，其作用主要是對學生進行專業知識教育、專業技能訓練和應用能力的培養?！澳芰δK”強調學生創新精神和實踐能力的培養，以工程應用能力培養為主線，以加強實踐教學環節為核心，注意與畢業設計緊密結合，設置系列專業方向課程或實踐教學環節，注重解決實際問題的方法訓練，提高學生的就業能力?！澳芰δK”屬于專業教育內容，由專業所屬院（系）設置并管理，以利于各院（系）根據自身的學科優勢與專業特點設置“模塊”并組織教學，其課程設置具有一定的靈活性與針對性，可以隨社會需求進行相應調整。
三、基于“兩平臺+能力模塊”的光伏專業應用型本科人才培養模式特色
以江西科技學院材料科學與工程（太陽能光伏工程方向）本科專業建設為例。
（一）人才培養目標定位
應用型本科院校培養的高級應用型人才既不同于綜合性研究型大學所培養的理論型人才，也不同于職業性院校所培養的實用性技能人才。其不僅要掌握現代社會生產、建設與服務一線從事管理和直接操作的各種高級技能，還應具有將高新科技轉化為生產力的能力，即具有設計和開發能力[2]。基于此，學校將光伏專業應用型本科人才培養目標定位為：立足于區域經濟的行業發展，培養具備太陽能光伏工程方面知識和設計能力，具有創新精神和實踐能力的一線高級應用型工程技術人才。
（二）課程體系設計
基于“兩平臺+能力模塊”人才培養模式的要求，對光伏專業課程體系進行構建，如圖1所示。
光伏專業應用型人才的能力包括社會能力、專業理論能力和專業技術能力三個方面。
社會能力的培養依托文化基礎課程，包括英語、數學、計算機基礎、物理、人文等課程，主要培養學生團隊協作能力、良性競爭能力、職業道德能力、健康心理能力以及人際交往協調能力等。社會能力培養一般安排在第一學年。
專業理論能力的培養依托專業理論課程，包括概率論與數理統計、機械設計基礎、工程力學及工程材料、電工電子基礎及實習等課程，主要培養學生數據分析能力、機械加工設計能力以及電子電工基本操作能力，使學生具備良好的工程理論素養，為后續光伏專業技術能力的培養打好基礎。專業理論能力培養一般安排在第二學年。
專業技術能力的培養依托專業技術課程，包括太陽能電池材料、硅片加工技術、材料物理導論、半導體物理學以及光伏發電系統的設計、施工及應用等課程，主要培養光伏材料制備能力、光伏電池加工能力、光伏電池性能檢測能力和光伏系統設計及應用能力，具備這四大能力的光伏專業人才，可以在生產一線從事生產制造、設計、質量控制、產品檢測及產品服務等工作。專業技術能力培養一般安排在第三、第四學年。
應用型本科課程教學強調將基礎理論與專業理論有機結合，使學生“精?！迸c“博通”并舉。因此，在理論課程知識方面強調“實基礎”。所謂“實”，是指實在、實用，即基礎理論知識以“必需、夠用”為原則[3]。在課程內容上，從光伏產業需要的知識能力出發，對課程進行適當整合、精簡處理。例如，可以對《材料物理導論》和《半導體物理學》中內容接近的部分進行整合，對教材中出現的大量不易理解的公式推導過程進行簡化。創新教學手段，綜合利用各種方法進行引導，以“用”導“學”，以“用”促“學”。如利用多媒體將光伏材料的制備、太陽電池的加工、光伏系統的設計及應用等知識點以圖片和視頻的案例形式展示給學生，以加深學生對相關知識的理解。
太陽能光伏專業作為新興特色專業，目前缺乏現成的、公開出版的、具有針對性的教材。為避免課程內容與社會需求脫節，光伏專業教材開發可以從兩方面入手：一是聘請在光伏企業有工作經歷的工程師授課，把企業所需要的知識、信息及時反映到課程中來；二是專業教師根據太陽能光伏產業的特點，編寫教材。
（三）實踐教學資源建設
從江西科技學院材料科學與工程（太陽能光伏工程方向）本科專業培養方案的課程構成及學分比例（如表1所示）可以看出，其實踐教學課時占總教學課時的比例達33.2%，其中，集中實踐環節的學分占總學分的比例達到17.22%。實踐教學主要在校內實驗實訓基地和校外實習基地完成。
在光伏專業學科基礎實踐課程中，主要是電子電工實訓和數控加工實訓。電子電工實訓的目的是讓學生掌握常用電子元器件的識別選用、常用電子儀器儀表的使用、常用接線與電工線路布線、印制電路板設計與制作及電子產品的裝配與調試等電工電路基本技能。數控加工實訓的目的是讓學生掌握金工實訓、數控工藝及加工程序的編制、計算機輔助設計與制造實訓、數控加工仿真實訓及加工中心實訓等機械加工基本技能。電子電工實訓和數控加工實訓主要是為后續太陽能光伏發電系統的設計施工及光伏電池加工封裝實習打下基礎。
在光伏專業技術能力模塊實踐課程中，校內實驗實訓包括三個方面：一是在太陽能電池工藝及性能實驗室完成太陽能電池串焊、太陽能電池電特性（如太陽電池的開路電壓、短路電流、填充因子、轉換效率等）檢測等訓練；二是在太陽能光伏系統實驗室，完成太陽能光伏發電系統的組裝以及各部分（如蓄電池、控制器、逆變器等）的使用、維護訓練；三是在光伏發電模擬系統實驗室完成LED光伏照明系統、光伏物聯網氣象站、光伏充電器、光伏屋頂系統、新能源汽車系統等應用實驗。條件允許的學校甚至可以組建達到一定發電規模的光伏太陽能發電站，不但為實驗室提供能源，還可以作為實訓基地來使用，讓學生參與一些管理、維護和檢修工作。
建立校外實習基地對于光伏專業應用型本科人才培養十分必要。首先，可以解決學校實驗室建設經費不足的問題。因為一條光伏生產線（尤其是偏中上游的晶體硅太陽電池材料生產線）的投入成本巨大（均在億元以上），學校不可能建設一條完整的生產線供學生實訓。建立校外實習基地可以滿足學生認識實習（如硅材料的提純、硅棒的拉制等）和生產實習（如硅棒及硅錠的切片、PN結的形成、減反射膜的蒸鍍、金屬電極的制作、太陽電池片的層壓封裝等）的需要，從而使學?？梢约芯ㄔO投資相對較小的太陽能電池性能測試實驗室及光伏系統應用實驗室。其次，學?？梢远ㄆ谂伤托葘Ｈ谓處煹胶献髌髽I鍛煉，促進學?！半p師型”隊伍的建設。最后，可以解決學生的就業問題。因為光伏專業的就業面窄，畢業生的就業選擇相對較少，校企合作可以很好地解決學生就業問題。如江西科技學院在江西賽維LDK太陽能高科技有限公司及江西晶科能源有限公司建立了校外實習基地，雙方開展訂單式人才培養，學生在訂單企業頂崗實習和就業。
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Analysis on Talents Cultivation Mode of Photovoltaic Specialty of Applied Undergraduate
GUO Lian-gui，ZHANG Hong-tao，ZHOU Qing，ZENG Yu
（Jiangxi College of Science and Technology，Nanchang Jiangxi 330098，China）
材料科學與工程導論范文6
【關鍵詞】PVC軟膜 性能 吸盤
【Abstract】PVC soft films with different ingredients were prepared by injection method， and the properties of these saples were analyzed. The results show that better tensile property is reached when the mas ratio of PVC and phthalate Dioctyl is 96%. By improving the plasticizing process， the performance of the slurry filling is improved， the missing PVC bottom sucker and incomplete type face problems are also solved. With those methods， PVC soft films with regular shape and meeting the design requirements are prepared， and have successfully fitted with special suctions.
【Key words】PVC soft film properties sucker
引言
聚氯乙烯（PVC）具有難燃、抗化學腐蝕、耐磨、優良的電絕緣性和較高的機械強度等優點，廣泛應用于工業、農業、建筑、運輸、電力等領域。其中PVC在運輸領域中的應用之一就是制作工件搬運專用吸具的密封吸盤。該密封吸盤處于工件與搬運吸具的界面，作為吸具中唯一與工件接觸的部件，為保證吊裝、運輸工件的安全指數，在某工件吊裝工具設計中，根據工件的形狀對塑性吸盤的主要性能及形狀提出了具體要求：（1）力學性能優異；（2）表面光滑，內部無氣泡；（3） 具備7個完整型面（圖1），各型面完整。
圖1所示塑性吸盤性能要求高、型面較為復雜，鮮有相關報道。因此，本文從原料成分的選擇、塑化溫度/時間、料漿澆注方式的角度展開了研究，通過一系列試驗，制備出了合格的塑性吸盤，獲得了良好的實際應用。
1 實驗
1.1 PVC澆注料漿準備
以乳化聚合球狀PVC樹脂、鄰苯二甲酸二辛酯（分析純）、硬脂酸鉛（分析純）為原料，按表1的料漿配方進行配料、制漿，料漿在真空度小于10Pa條件下攪拌除氣180℃塑化制備PVC拉伸試樣。
1.2 PVC多型面真空吸盤澆注成型
將準備好的料漿按照圖2（b，c）所示的兩種方式進行料漿澆注。澆注方式及步驟如下：（1） 模具裝配前預先在底部陰模凹環中澆注吸盤所需漿料總量的1/3，然后將模具組合成圖2（a）所示形式；（2） 方式一從頂部漏斗處單一方向注入剩余料漿，至料漿從陽模冒口處溢出為止，如圖2（b）。
1.3 塑化成形
料漿澆注完成后將模具整體轉移至電阻烘箱加熱塑化，塑化溫度為180℃，保溫時間30min。
1.4 性能檢測
采用XLM塑料薄膜拉力機測試PVC膜的力學性能；采用排液法測量其密度；直接觀察法記錄多型面PVC軟膜的外觀和缺陷。
2 結果與討論
2.1 PVC料漿成分的選擇
按表1配方制備PVC膜試樣，試樣密度與拉伸性能見表2。
從表2可知，配料中DOP增塑劑的含量提高，PVC膜的拉伸強度呈下降趨勢，DOP加入量較大時，強度下降明顯，但伸長率變化不大。這與原料的分子特性有關，PVC/DOP原料制備的PVC膜是一種纏繞鏈（無交聯）的無定形熱塑性塑料，其力學性能是通過長鏈分子的纏繞作用和大分子間的次價力作用等表現出來的。DOP是一種液態的低分子，具有極性特征，是一種較好的PVC增塑劑，通過DOP分子的傳遞效應，使得PVC塑料表現出較好的強度與柔性。但是，大量增塑劑分子在PVC鏈間的隔離作用，加大了大分子鏈間距，降低了大分子之間的次價力，導致其強度下降。當DOP增塑劑超過一定量后，液態DOP分子極大地阻隔了PVC鏈間的作用力，強度急劇下降。因此，DOP的加入量需要控制在一定的范圍內。
根據實驗結果，四種配方的塑性相差不大，配方A、B的強度較好，C、D強度出現較大幅度下降。
2.2 吸盤的塑化及澆注
采用配方A、B的原料進行澆注、塑化成型，樣品如圖3所示。從圖3可以看出，樣品存在氣泡和型面不完整的問題。經分析發現吸盤內部存在氣泡的原因為：（1）PVC屬高分子長鏈結構，當分子鏈達到一定的長度時，不可避免地形成纏繞，而這種纏繞結構將顯著增加溶體的流動黏度；長鏈分子間除了物理纏繞外，還存在次價鍵力作用，這都顯著降低分子的運動性；（2）模具型腔太小，真空除氣不完全，高溫塑化時，漿料中吸附氣體富集，在軟膜內易形成小氣泡；（3）常用的增塑劑DOP中常含有相對分子質量偏低的組分，當加工溫度高于120℃時，常常會揮發而形成氣泡。吸盤型面不完整的原因為：（1）模具型面復雜，相對高度較大；（2）重力、黏性產生的阻力作用下，PVC料漿塑化過程中流動不充分。
結合軟膜中氣泡形成及型面不完整的原因，對制備工藝進行了改進：（1）料漿真空攪拌除氣時間由3h增加至8h；（2）設計專用工裝，實現模具的勻速轉動，保證料漿在注入過程中均勻掛壁于模腔內壁；（3）在PVC接近溫度以下60℃，120℃分別保溫1小時，以保證料漿中氣體的逸出釋放；（4）控制加熱速率，避免迅速加熱導致料漿沸騰；（5）降低原料中DOP的相對含量；（6）模具裝配時保證配合間隙均勻，并用螺栓緊固，保證料漿注入后不從縫隙溢出；（7）適當提高冒口高度，并利用注射器輔助注料，保證料漿在加熱固化前充盈每處型腔；（8）采用圖4所示的料漿澆注方式進行澆注：從頂部漏斗處注漿，并用注射器輔助從4個陽模冒口處注入料漿。
圖5為以96：100（質量比）配比的PVC/DOP料漿為原料，采用改進的塑化、澆注工藝制備的塑性吸盤樣品實物圖片，該樣品型面完整，無殘余氣泡等缺陷，其抗拉強度為8.05Mpa，延伸率為817%，符合設計要求。
結語
適當增加料漿中DOP的比例，可以提高流動性；降低塑化過程升溫速率，增加排氣時間，能解決氣泡殘留問題，改用加壓澆注可以克服料漿塑化過程中因重力、黏性產生的阻力，能解決多型面成型問題；采用96：100（質量比）配比的PVC/DOP料漿，加壓澆注能夠制備出形狀規整、壁厚均勻、無氣泡夾雜、裂紋等缺陷的多型面PVC真空吸盤。
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