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课程简介 教师队伍  

■ 课程简介
课程名称： 材料科学与工程学导论 一级学科：  08 工学
二级学科： 0802 材料类 教学层次：  本科
负责教师： 左铁镛 学校名称：  北京工业大学
院系名称：   申报状态：  已获奖
申报级别： 国家级 申报文件下载：  无下载文件
获奖名称： 获奖年度：  2006
主页地址： http://211.71.86.13:8081/web/jp/06sb/clkxygcxdl/index.htm 是否交换：  否
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课程介绍：

北京工业大学是一所以工为主，理工、经管、文法相结合的多科性市属重点大学。在1996年至2004年左铁镛院士担任校长期间，形成了“立足北京、融入北京、辐射全国、面向世界”的办学定位思想，着力于为北京市培养高素质、高层次人才，成为北京市的科技创新与研究开发基地。目前北京工业大学的生源80％来自北京，20％来自外地。绝大多数学生来自北京，学生见识广、视野宽、信息量大、接受能力强，但对材料等基础学科的学习兴趣和动力不足，需要在学生接触专业课程前，对他们进行必要的引导，激发他们的学习兴趣。
“材料科学与工程学导论”的课程定位和目标就是使学生能够全面了解和把握材料学科的发展、学科的全局性与战略性知识，使得刚接触专业基础课的低年级本科生认识到学习材料科学的重要性和必要性，激发自身对材料科学的学习兴趣，提高学习的自主性，使他们掌握从事材料科学研究的基本方法，具备从事材料科学研究的基本能力和素质，为他们深入学习材料科学理论知识和开展科学研究奠定良好基础，同时也有利于他们在材料领域宽口径就业。
4-2-2知识模块顺序及对应的学时
本课程教学计划为40学时，安排课堂讲授36学时，教学实践环节4学时。
课堂教学内容（共36学时）
绪论 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2学时
§0.1 课程设置的意义与目的
§0.2 课程的内容与讲法
第一章 材料在人类社会发展进程中的地位和作用????????????????????2学时
§1.1 材料是人类社会进步的里程碑
§1.2 材料是经济和社会发展的基础和先导
第二章 以材料科学与工程的四个基本要素为核心的共性基础知识 ?????????12学时
§2.1 性质与使用性能
§2.2 成分与结构
§2.3 合成与加工
§2.4 材料的现代分析测试技术
§2.5 材料建模——计算材料学概论
第三章 金属材料???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4学时
§3.1 黑色金属
§3.2 有色金属
§3.3 新型金属材料
第四章 无机非金属材料?? ?????????????? ??????????????????? ????????????????????????????????4学时
§4.1 结构陶瓷材料
§4.2 功能陶瓷材料
§4.3 无机建筑材料
第五章 有机高分子材料????????????????????????????????????????????????????????????????? 3学时
§5.1 结构与性能
§5.2 典型材料与应用
§5.3 新材料和前沿材料
第六章 复合材料??????????????????? ??????????????????????????????????????????????? ???????????2学时
§6.1 树脂复合材料
§6.2 金属基复合材料
第七章 学科发展前沿领域及现代新材料发展????????????????????????????4学时
第八章 报告???????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????? ???3学时
报告一、国家重点基础研究发展规划—材料领域战略研讨报告
报告二、国家基础研究发展“十五”计划和2015年远景规划学科发展与优先领域战略报告—材料科学????????????????????????
报告三、新材料技术领域发展战略研究（2001-2010年）S-863计划软科学研究新材料技术领域???
实践教学内容（共4学时）
实践教学内容为认识实习，实习地点在北京工业大学材料学院中的各个实验中心、实践教学基地内进行，主要包括了新材料开发中心、药芯焊丝生产中心、材料分析中心、材料力性检测室、焊接实验室、轧制实验室、高分子材料研究室。通过参观认识实习，培养学生的专业认识、认知。在使学生总结金属材料、无机非金属材料、高分子材料等典型材料的生产加工过程中“合成与加工”与“成分结构”、“性质与使用性能”各要素间的关系，了解新材料的开发、研制，以及材料在社会生活中的广泛应用，培养学生的学习兴趣、愿望，更好地投入进一步的专业基础理论、实践的学习过程中去。通过认识实习，使学生认识到材料四要素中“合成与加工”与“成分结构”、“性质与使用性能”各要素间的关系，强化课堂教学内容。课程具体安排如下：
1）了解金属材料、无机非金属材料、高分子材料等典型材料，如铝镁合金、日用陶瓷、工程塑料的生产加工过程???????2学时
2） 先进仪器设备的参观?????????? ????????????????????????????????????? ?????1学时
3） 先进材料的开发、研制????????????????????????????????????????????? ????1学时
4-2-3课程的重点、难点及解决办法
1．教学内容的重点
使学生掌握材料四要素的内容和各要素之间的关系及各大类材料的基本知识。????
2．教学内容的难点
从整体上理解材料科学与工程；学会处理、分析材料问题的方法。
3．解决办法
1）注重“实例”教学
利用图文并茂，生动具体的“实例”，通过从不同角度对不同类型材料（金属材料、无机非金属材料和高分子材料）进行类比，深入分析它们存在的共性规律及核心本质，让学生自我总结、形成和掌握材料科学与工程 “四要素”原则。
2）应用多种教学手段
通过理论课、实验课、讨论课、小论文环节以及网络课程和授课视频等多种教学手段，提高学生的学习兴趣和对重难点的掌握，促进学生自发成为学习主体。
3）注重教学和科研有机结合
通过认识实习和在理论教学和实践教学中融入科研中制备不同新材料过程中的研究思路，分析研究思路的共性特征，让学生对“四要素”原则有更直接更具体的认识，促进学生从整体上理解材料科学与工程，学会处理、分析材料问题的方法。
4-2-4实践教学的设计思想与效果（不含实践教学内容的课程不填）
1．实践教学的设计思想
实践教学以参观实习为主。实习分为三部分：一是了解金属材料、无机非金属材料、高分子材料等典型材料，如铝镁合金、日用陶瓷、工程塑料的生产加工过程；二是建立有关组织、结构、性能测试手段、仪器设备的一般概念；三是接触研究课题正在进行或已经取得成果的新材料的研制、应用项目。
另外，安排、鼓励同学们根据自己的兴趣进行社会调研，了解材料在社会、生活中的鲜活实例，写出各具特色的报告（比如，“环球时报”正在开展的“我身边的铜”的征文，非常鲜亮、感性）；同时，也可以尽早地进入专业实验室，接触最新、最先进的材料领域。
2．实践教学的效果
1） 参观实习部分的引入，激发了学生的学习积极性，可以培养学生自主获取知识的愿望、能力。在一定学时的限制下，充分考虑参观实习的感性认识的特点，在项目安排、引导讲解人员的配备以及不同项目的衔接上精心准备，可以很好地培养同学们的专业认同、热情，激发学生专业学习的积极性。
2）参观涉及的测试仪器设备以及课题组的研究成果会及时更新，使学生接触到最前沿的理论与技术发展。根据专业新技术的发展，不断研制、更新所需的科研、教学仪器设备，并在课程开设的学期根据学院的条件，及时调整、更新内容，协调好各方人员、设备。这样，可以更好地激发同学们的学习兴趣，有强烈的愿望参与课题组的科研工作。目前我院学生就是通过这门课程的参观实习，激发了提前进入课题工作的热情，部分学生于二年级第二学期进入专业实验室，撰写了多篇科研论文，大大提高了从事科研活动的能力，。
3）开展社会实践活动，综合提高了学生的素养。以了解材料在自己身边的日常生活中的应用为线索开展社会实践活动，既加深了学生对于材料在社会活动中的重要地位的认识，同时也锻炼了学生的社会活动能力，有利于学生综合素养的提高，适应现实社会对与人才培养的需求。
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4-3教学条件（含教材使用与建设；促进学生主动学习的扩充性资料使用情况；配套实验教材的教学效果；实践性教学环境；网络教学环境）
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1．教材使用与建设
以左铁镛院士本人为四届本科生授课和在台湾各大学讲学的“材料科学与工程学导论”为基础，拟经过2006年第五届本科生教学实践后，与美国“材料科学与工程基础”一书作者Callister教授共同修订，正式出版教材。同时参考我院组织编写的《材料科学概论》（主要参考书）、《材料性能学》、《材料科学基础》、《材料现代分析方法》、《材料工程基础》教材，体现了本门课程与其他专业课程的交叉渗透与紧密联系。另外，讲课中穿插大量的科研案例以及前沿科研领域的研究状况，突出前沿性及时代性。
为了与国际的材料学科创新课程设置接轨，培养具有创新思维方法和注重工程能力的人才，2006年5月，左铁镛院士邀请《材料科学与工程基础（Fundamentals of Material Science and Engineering）》一书的作者、美国犹他大学教授William D. Callister Jr.访问中国，Callister编写的教材在美国已被348所大学、近800名教授采用。同时邀请国内材料专家在北京工业大学召开“中美材料科学与工程基础教材研讨会”，就材料科学与工程基础教材改革在会上交流经验，以促进“以材料科学共同基础知识教育为核心”的教学体制改革，以及与国际接轨的材料学科创新课程设置和教材建设。
2．制作配套课件
制作的多媒体课件在使用中不断改进，在内容编排、公式图片、动画制作以及艺术性等方面有较大改进。目前授课教师全部采用多媒体课件结合板书进行。
3．实践性教学环境
在“211 工程”资助下，实践教学条件有了很大改善，实践教学内容也极大丰富。实验教学采用开放式教学方法，实验中心每天为学生开放12个小时以上，为学生独立动手的研究型、综合型、设计型实验创造了很好的条件。
4．网络教学环境
该课程网站已经开通，教学大纲、理论课的电子教案、授课录像及习题作业等均已上网，方便学生随时随地上网，根据教学大纲、结合习题作业，进行课前预习和课后复习，激发学生学习兴趣，提高学生学习的自主性。
5．学科支撑条件
北京工业大学材料学科是国家“211工程”重点建设学科，拥有材料学国家重点学科、材料科学与工程一级学科博士点和博士后流动站、新型功能材料教育部重点实验室、国家环境材料评估中心等，已逐步发展成为北京市和全国高新技术产业及用高新技术改造传统产业的重要的科研、人才培养和知识创新基地。这些为课程建设提供了有力支撑。
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4-4教学方法与教学手段（含多种教学方法灵活使用的形式与目的；教育技术应用与教学改革）
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1．加强主讲教师之间、教师和学生之间的交流，及时查找授课中出现的问题
教学团队成员定期进行教学研讨，及时发现和解决教学中出现的问题。在教学的中期和期末，主讲教师都会邀请部分学生进行座谈，就课程的讲授过程、讲授内容、作业、考试以及学生的反映和感受等进行交流和总结，商讨授课中出现的新情况、新问题的有关对策，对提高教学效果和教学质量等都起到了积极的推动作用。
2．深入贯彻启发性、研究性教学理念，注重“实例”教学，实现教学科研有机结合
1）通过分析人类社会经济生活中大量有关使用“材料”实例以及对“材料”逐步深入认识的过程，让学生自我总结材料科学与工程的形成历程；
2）授课过程中贯穿材料科学与工程 “四要素”主线，通过大量实例，从不同角度深入分析不同类型材料（金属材料、无机非金属材料和高分子材料）存在的共性规律及核心本质，让学生自然形成与掌握材料科学与工程 “四要素”原则。
3）通过认识实习和吸引本科生参与实际科研项目，让学生自觉提高材料科学与工程专业的基本能力和素质，接受科学作风、科学素质、创新意识和创新能力的培养，并取得显著成效，近5年来本科生发表科研论文66篇，SCI收录29篇，EI 收录30篇，与导师共同获国家发明专利一项。
3．教学手段的多样化有利于激发学生学习兴趣，促进学生突破难点，掌握重点
1）理论课的多媒体和板书教学，穿插大量人类认识、制备和使用材料的具体实例，提高学生的学习兴趣和对基本知识的掌握。
2）实验课的设计有利于学生自我深入分析“四要素”之间的关系，掌握不同材料的共性规律，强化理论教学效果。
3）讨论课，以教师的具体科研项目为背景，通过课堂讨论形式，提出可行的科研方案，为学生提供较大的发挥空间。
4）小论文环节，可以提高学生的科研能力，深化对课堂教学内容的掌握。
4．采用电子课件、网络课程等信息化手段，为学生提供多样化的学习途径
在左铁镛院士的亲自指导下，教学团队成员分工合作，集体制作了内容丰富，形式多样的精美课件，使过去因没有实物对象而抽象难学的内容变得具体、形象。电子课件、作业习题的上网以及在线答疑的开通，为学生提供了多样化的学习途径，学生可随时随地的进行自我学习和自我检测，并可及时与主讲老师进行沟通。
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