《材料科學基礎》在新能源科學與工程專業課程中的教學思考

杜文漢　熊超　陳磊　肖進　趙宇　魏曉金　朱錫芳

【摘要】《材料科學基礎》是新能源科學與工程專業的一門重要專業基礎課，本文結合新能源科學與工程專業的專業背景和應用前景，從近年教學實踐中討論了《材料科學基礎》課程的教學內容選取，以突出新能源科學與工程的具體要求，從而提高學生學習效果。

【關鍵詞】《材料科學基礎》 新能源科學與工程

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）02-0236-01

一、《材料科學基礎》課程的重要性

2012年5月30日，國務院討論通過了《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》，從而確定七大新型戰略產業，主要包括：節能環保、新興信息產業、生物、新能源、新能源汽車和高端裝備制造與新材料。在這所有的七大產業中材料作為基礎都是必不可少的。

新能源科學與工程專業是2011年教育部批準設置的本科專業，2012年將原有的風能與動力工程和新能源科學與工程合并統一改為“新能源科學與工程”。主要學習新能源的種類和特點、利用的方式和方法、應用的現狀和未來的發展趨勢。具體內容涉及風能、太陽能、生物質能、核能、鋰離子電池、燃料電池等等?！恫牧峡茖W基礎》作為一門重要的專業基礎課，在后續的專業課如《光伏電池原理》、《鋰離子電池》、《新能源材料》等課程的學習中具有重要的基礎作用。

材料科學與工程的四要素包括材料的結構、性能、加工和使用狀況，其最基本的是結構與性能的關系，而《材料科學基礎》這門課程的主要任務就是研究材料的結構、性能及二者的關系。

近年來，《材料科學基礎》的教學和改革實踐已經見諸各種文獻，如張寶豐[1]等對課程模式進行探索，郭寧[2]等對研究性教學模式的探索，宋慧瑾[3，4]等對課程教學方法的探索；基于材料科學的工程應用基礎特點，張慶豐[5]和王永東[6]等對應用型本科院校該課程的課程建設和教學方法進行先期探索，取得一定的研究進展。

常州工學院在2012年建立新能源科學與工程專業，當年即招收1班40名學生，在2013年招收2班80名學生，2014年招收3班120名學生，2015年招收3班120名學生，且2012級學生即將于2016年7月畢業。通過上述幾屆學生的教學實踐，我們摸索出一套合適的課程體系和教學內容，具體內容闡述如下。

二、《材料科學基礎》的課程體系

材料科學基礎理論綜合了數學、物理和化學等各種基礎知識來分析實際的材料問題。傳統上該課程的體系包括下述六大塊內容：

（1） 晶體學基礎

（2） 晶體缺陷理論

（3） 固體材料的熱力學和平衡態理論（包含相圖）

（4） 固體動力學理論（包含擴散和相變理論）

（5） 固體材料的結構理論

（6） 固體電子論（包括分子軌道理論和能帶理論）

三、新能源科學與工程專業中《材料科學基礎》課程內容的選擇

隨著高等教育課程教育的改革，專業知識面越來越寬，《材料科學基礎》的教學課時在逐漸調整，在各種教材中可以見到的課時數有120學時[7]、96學時[8]、64學時[9，10，11]、48學時等；以常州工學院電氣與光電學院為例，基于該課程在新能源科學與工程專業中的應用基礎考慮，選擇48學時進行教學。具體的學時安排如下：

通過12級、13級、14級三個年級的教學實踐，學生認為上述課程安排合理，既能使得學生掌握該門課程的基本要求，又突出位錯、相圖、凝固原理、擴散和相變這五種重要概念的理解應用。

四 總結及致謝

《材料科學基礎》作為新能源科學與工程專業的一門重要基礎課，存在課程教學短程化和內容日漸豐富的矛盾，做好相關內容的取舍是該課程取得教學目標的重要依據，以滿足學生學習后續專業課的專業基礎，又能突出該課程的主要特點。

參考文獻：

[1]《材料科學基礎》課程教學模式改革探討；張保豐，蔣愛云，朱世杰；《實驗科學與技術》，2014，12（1）：161-162

[2]《材料科學基礎》課程研究性教學模式的探索；郭寧，劉曉魁，覃麗祿；《西南師范大學學報：自然科學版》，2014，39（6）：138-140

[3]《材料科學基礎》課程教學方法改進探析；宋慧瑾，鄢強，李玫，朱曉東，馮威；《廣州化工》，2015（18）：153-154

[4]《材料科學基礎》課程的教學思考與改革；代輝，宋祖偉，白玉蘭，徐香，梁愛琴；《考試周刊》，2015（76）

[5]應用型本科“材料科學基礎”課程教學方法的改革與實踐；張慶豐；《科教文匯旬刊》，2015（2）：52-53

[6]應用型本科材料科學基礎課程建設與改革實踐；王永東，王振廷，李柏茹，孟君晟，趙霞等；《中國冶金教育》，2013（3）：44-46

[7]《材料科學基礎》；石德珂等著；機械工業出版社，2012，第2版

[8]《材料科學基礎》；胡賡祥，蔡洵主編；上海交通大學出版社，2000年

[9]《材料科學基礎》；潘金生，仝健民，田民波著；清華大學出版社，2011，第1版

[10]《材料科學基礎》；劉智恩等著；西北工業大學出版社，2014年，第4版

[11]《材料科學基礎》；余永寧等著；高等教育出版社，2012，第2版