新材料发展背景下的计算材料学课程改革与创新

2023-12-29 22:13 阅读
大江网-信息日报

  于德川 姜淑文 郝洪顺 大连工业大学纺织与材料工程学院

  摘要:本文讨论了在新材料产业发展背景下,计算材料学课程改革与创新的重要性和策略,以及以非晶合金为案例的具体实施过程和效果。文章指出,计算材料学课程需要融合新材料研究领域的前沿知识,引入多元化教学方法,并建立健全的课程评估和反馈机制。并以非晶合金为案例,阐述具体的课程改革措施。这一案例为其他领域的计算材料学课程改革提供了借鉴和参考。

  关键词:计算材料学;新材料;课程改革

  一、新材料发展背景下计算材料学课程现状分析

  新材料作为新兴产业,在国家战略层面具有重要作用。随着科技的不断进步和应用领域的扩大,新材料产业目前处于关键的上升期。从新材料的种类和性能来看,计算材料学作为一种强大的工具和方法,对新材料的设计、开发和应用起着至关重要的作用。然而,当前计算材料学课程也面临着一些挑战。首先,计算材料学是一门涉及多学科交叉的学科,需要学生具备扎实的数学、物理等基础知识。其次,当前计算材料学课程往往注重理论知识的传授,缺乏实践环节和综合能力培养。此外,由于计算材料学领域的快速发展和知识更新迭代,现有课程内容滞后性较大,难以满足学生对最新技术和方法的需求。鉴于以上现状,计算材料学课程的改革与创新变得必要且迫切。

  二、计算材料学课程改革与创新策略

  计算材料学课程改革与创新策略主要包括教学内容创新、教学方法创新和课程评估与反馈机制优化。

  教学内容创新,融合新材料研究领域的前沿知识。随着计算材料学领域的不断发展,新材料领域包含多个学科的协同研究,例如物理、计算机编程和分子化学等。为了给学生提供更全面和前沿的知识,授课教师应当多引用最新的高水平论文。同时,建立和完善与企业、科研机构的合作渠道,开展实践项目和科研合作,将学术理论与实际问题相结合,培养学生的实际操作能力和创新思维。

  教学方法创新,引入案例分析、实践项目等多元化教学方法。传统的计算材料学课程通常缺乏实践环节和综合能力培养。为了提高学生掌握知识点的动力和实际解决问题的能力,可以引入工厂或科研案例等多元化教学方法。通过教师剖析复杂案例,学生可参与真实的材料成分设计和解决问题的过程中,培养他们的逻辑思维能力、分析能力和判断能力。同时,计算材料学课程可开设实践项目,让学生亲自动手操作并解决实际问题,提高他们解决问题的能力和团队合作能力。此外,还可以采用在线教学平台、虚拟实验室等技术手段,提供更加灵活和互动的学习方式,满足学生的个性化需求。

  课程评估与反馈机制优化,提供持续的学生反馈。为了确保课程改革和创新的有效性,需要建立健全的反馈机制。通过定期的学生课程反馈方式,了解学生对课程的满意度和改进意见,及时调整和优化教学内容和方法。通过不断反馈和优化课程,可以提高教学质量和学生学习效果。

  三、计算材料学课程改革的实施与案例分析

  下文以计算材料学课程中的非晶合金作为案例进行分析。非晶合金是一种特殊的材料,其原子结构呈无序排列,不具备常规晶体结构的长程有序性。这种材料具有独特的物理和化学性质,广泛应用于电子、能源、医疗等方面。

  首先,更新教学内容,引入最新的非晶合金研究成果和技术进展,包括非晶合金的最新制备方法、基本特性和应用案例等。通过教学内容的更新,学生可以了解到目前非晶合金领域最前沿的知识,拓宽视野,增强对该材料的理解。其次,引入案例分析教学方法。通过选取与非晶合金相关的典型案例,如非晶合金在电子器件中的应用或能源储存中的应用等,让学生通过分析实际问题和应用场景,深入了解非晶合金的特性和优势,培养他们解决问题的能力和创新思维。此外,课程还开设了非晶合金的实践项目。学生可以参与到非晶合金制备和性能测试等实际操作中,通过亲身实践,加深对非晶合金的认识和理解。经过改革后,学生对非晶合金的理解更加深入和全面。他们不仅了解到非晶合金的基本知识,还能够将其应用到实际问题中,解决相关的工程和科研难题。课后,通过课程问卷调查或讨论小组,收集学生对课程的满意度、理解程度以及改进建议。这样的反馈能够帮助授课教师发现问题,有针对性地优化课程内容和教学方法,提高教学效果。

  四、结语

  以非晶合金为案例的计算材料学课程改革,取得了显著的教学效果。学生对非晶合金的兴趣和掌握程度都有了明显提升,同时培养了他们的创新意识和实践能力。这一案例为其他领域的计算材料学课程改革提供了借鉴和参考。

  参考文献:

  [1]郭丹,金剑锋,王明涛等.新工科背景下计算材料学实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索,2022,41(03):181-186.

  [2]刘翠霞,吕志刚,马志军.基于OBE教育理念的《计算材料学》创新教育模式探索[J].广州化工,2021,49(12):190-192.

  [3]沈洪涛,白静,曹金娜.计算材料学课程教学改革实践[J].中国冶金教育,2018,(03):20-21+24.

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