金属功能材料

基于工程教育认证背景下的金属功能材料课程改

工程教育认证是实现工程学位国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。目前,世界上主要的工业发达国家都建立了工程教育认证制度,并通过多边的协议实现工程教育学位国际互认。其中,由美、英等国主导的《华盛顿协议》体系是国际上最具权威性和影响力的四年制本科工程教育学位互认体系。自2005年起,我国就开始建设工程教育认证体系,并把实现国际互认作为重要目标。 经过近十年的发展,我国已经在31个工科专业类中的18个开展了认证,截至2015年底,已有553个专业点通过认证[1]。2016年6月2日,我国成为《华盛顿协议》的正式会员,这表明工程教育认证将在我国各大学全面铺开,并成为各高校工程专业建设的标配之一。在此背景下,我校的材料科学与工程专业(含金属材料与无机非金属材料方向)在今年也要开展并完成工程教育认证工作。

我校这几年的认证成功经验表明,认证能否顺利通过,最重要的在于各任课教师对于《华盛顿协议》精神和工程教育认证标准(2015版)[2]的深刻认识以及教育思想的转变。《华盛顿协议》体系有两个突出特点:一是“以学生为本”,着重基于学生学习结果的标准;二是强调工业界与教育界的有效对接。工程教育认证标准也明确规定学生的毕业要求,对于金属材料类专业的学生,除了要求掌握材料工程知识、具备问题分析和研究的能力之外,还特别要求学生具有独立思考能力与创新意识、团队协作意识和能力以及沟通和交流能力。然而,我院材料科学与工程专业以前的培养计划更多注重学生的工程知识灌输和技术能力的提升,实践的课程偏少,而且对于沟通、团队合作等方面重视和体现不够。同时,认证强调专业人才培养结果导向,要求培养计划将学生毕业要求分解对应到相应课程上去,并在课程教学中有效实施。因此,我院根据工程认证的要求和专业课程的特点,首先对本专业的培养计划做了一些修订。其中,比较重要的修改之处就是将原来的专业选修课金属功能材料变为专业必修课,相应地增加教学课时数,并新增实验教学课时。

金属功能材料是学生了解当前各种先进功能材料的一门重要课程,该课程涵盖了多种功能材料的研究现状和发展趋势,以及相关基本原理、材料种类、特点和应用。这门课程有助于学生拓宽专业知识面,同时加深对金属材料专业的认识和应用,并在实际中能够解决相关应用问题。笔者作为本门课程的负责人,如何根据工程认证的要求建设好这门课程,使得学生真正受益,成长为一个动手能力、创新能力和团队协作能力强的工程师,成为当前的一个重要任务。本文从分析这门课程的现状和主要问题入手,提出相应解决措施,并指出初步的实践效果。

1 金属功能材料课程现状及存在的问题

功能材料是相对于结构材料而言,它是指具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、化学和生物学等功能及其相互转换的功能,被用于非结构目的之高技术材料[3]。在工程领域中占主导地位的曾是以钢铁为代表的结构材料。随着科技的发展和进步,微电子工业、新能源、海洋技术、生物和医学工程等高技术产业迅速兴起并飞速发展,在国民经济中占据了日益重要的地位。而功能材料则是支撑这些高技术产业的重要物质基础。因此,功能材料在近几十年来得到日益广泛的重视,功能材料的品种越来越多,功能材料的应用范围越来越广,对人类的社会发展和物质生活有着重要的影响。因此,在材料科学与工程专业开设金属功能材料这门课程是十分有必要的,可以让学生毕业后胜任与功能材料相关的高技术产业工作。然而,从近十年的教学经验来看,其开课效果并不理想,还存在诸多问题,远远达不到工程认证的要求,主要体现在以下几点。

1.1 内容繁多 教学方式单一 学生学习兴趣普遍不高

功能材料发展迅速,已有几十大类,十万多种材料,而且每年都有大量新品种问世。因此,本课程涉及的学科多、信息量大、内容繁杂,而且系统性不强。诸如,导电功能材料和磁性功能材料涉及物理学的导电理论和磁学理论;能源材料和催化材料涉及化学领域的电化学和催化理论;而生物医学材料则涉及医学和生物学领域的组织工程知识。由于学时有限,不可能每种材料都进行较为深入的介绍,基本上都是浅尝即止,而且教学方式主要以课堂教学为主。因此,想要较好理解学习的内容,对于学生知识背景和课外阅读能力要求较高,学生学习兴趣普遍不高。加之,本课程为专业选修课,学生以拿60分为目标,其学习积极性和主动性也普遍不高。

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