材料與工程學科綜合實驗課程體系的構建與創(chuàng)新人才的培

1、材料與工工程學科科綜合實實驗課程程體系的的構建與與創(chuàng)新人人才的培培養(yǎng)成果總結結理論教學學和實驗驗教學是是高校教教學工作作的主要要內容，而學生生綜合素素質和能能力的培培養(yǎng)則是是現(xiàn)代高高校實施教教學的重重要環(huán)節(jié)節(jié)，也是是高校學學生培養(yǎng)養(yǎng)的重要要任務。過去教教師和學學生往往往把過多多的精力力和時間間放在理理論課的的學習上上，把實實驗教學學當作理理論課的的附屬品品放到次次要的地地位，導導致培養(yǎng)養(yǎng)的學生生不能適適應社會會發(fā)展的的要求。目前，實驗教教學已經經引起了了教育部部和各高高等院校校的重視視，實驗驗教學已已作為高高等學校校教學工工作的重重要組成成部分，是培養(yǎng)養(yǎng)合格人人才的基基本教學學環(huán)節(jié)，在學生生能

2、力培培養(yǎng)和綜綜合素質質提高方方面有其其獨特的的作用，通過實實驗，可可以培養(yǎng)養(yǎng)學生的的動手能能力、分分析和解解決問題題的能力力、正確確的思維維方法和和嚴謹?shù)牡目茖W態(tài)態(tài)度和工工作作風風。材料與工工程學科科構建綜合合實驗課課程體系系的指導導思想在實驗教教學體系系的構建建和實驗驗內容的的設置方方面，以以“夯實基基礎、注注重實踐踐、培養(yǎng)養(yǎng)能力、突出創(chuàng)創(chuàng)新、提提高素質質”為指導導思想，以培養(yǎng)養(yǎng)和提高高學生的的實驗技技能、工工藝操作作能力、工程設設計能力力、科學學研究能能力和創(chuàng)創(chuàng)新能力力為目標標，利用用材料與與能源學學院現(xiàn)有有金屬材材料與工工程、高高分子材材料與工工程、微微電子材材料與工工程和材材料成型型及

3、控制制工程等等本科專專業(yè)已有有的設備備、人力力、物力力資源，突破現(xiàn)現(xiàn)有的專專業(yè)界限限，構建建了從材材料制備備 材料結結構表征征、性能測測試分析析 材料料成型加加工 產品品性能測測試分析析的應用用型創(chuàng)新新人才培培養(yǎng)的綜綜合實驗驗課程教教學體系系，具體體如圖所所示：材料科學學與工程程大學科科專業(yè)平平臺實驗驗教學內內容材料科學與工程 實驗課程教 學內容金屬材料電子材料高分子材料制備/加工設計/成型制 備檢 測器件制備制 備測試分析選用/成型熔鑄、燒結、熱處理、碳氮共滲、真空淬火、電鍍、化學鍍等測試分析導電材料、絕緣材料、半導體材料、電阻材料、磁性材料聚合、共混、合成，改性CAD/CAM/CAE先進軟

4、件鍛壓、鑄造、焊接、切削氧化、擴散、光刻、刻蝕，封裝漿料制作、電路版圖設計、絲網(wǎng)印刷、燒結成型，性能測試CAD/CAM/CAE先進軟件；擠出、注射、壓延、拉伸、覆膜力學性能電學性能熱學性能結構分析成分分析物相分析其它性能特色實驗驗室建設設材料與能能源學院院在原有有設備的的基礎上上，進行行資源整整合和共共享，利利用本科科教學評評估期間間，學校校投資的的實驗室室建設經經費，重重點建設設了五個特色色實驗室室，每個個特色實實驗室都都形成了了體現(xiàn)學學科交叉叉的 “材料制制備-加加工-檢檢測-成成型”的有特特色的多多個綜合合實驗項項目，對對全院學學生開放放，隨時為為學生提提供了一一個鞏固固專業(yè)知知識、提提

5、高實驗驗技能、強化創(chuàng)創(chuàng)新意識識、熟練練產品開開發(fā)流程程的實踐踐環(huán)境，形形成自己己的半學學特色，重點提高學生生的創(chuàng)新能能力和綜合素素質。 1材料料成型及及控制工工程特色色實驗室室：該特特色實驗驗室主要要由塑料料成型、金屬成成型（主要要是板料料成形）兩大大板塊組組成，每每個板塊塊都包括括了材料料成型性性能測試試、成型型模具設設計與制制造、成成型設備備的控制制應用等等知識點點，使學學生掌握握塑料、金屬板板料成型型性能測測試、成成型工藝藝參數(shù)控控制、成成型模具具設計與與制造、成型設設備的控控制等材材料成型型全過程程的專業(yè)業(yè)基礎知知識、專專業(yè)知識識及解決決相關工工程技術術問題能能力。本實驗室室最具特特色

6、的綜綜合實驗驗是“模具專專業(yè)綜合合實驗”，該綜綜合實驗驗要求學學生完成成從產品品設計（金屬或或塑料制制品）模具設設計模具制制造產品成成型生產產全過程程，大大大提高了了學生綜綜合運用用知識、解決工工程技術術問題能能力。該該綜合性性實驗可可對材料料成型與與控制工工程專業(yè)業(yè)，金屬屬材料與與工程專專業(yè)，高高分子材材料與工工程專業(yè)業(yè)的學生生開放。 2微電電子器件件工藝特特色實驗驗室：實驗室室可完成成硅片清清洗工藝藝、氧化化工藝、氧化層層厚度測測試；光光刻工藝藝、刻蝕蝕工藝，刻蝕結結果檢測測；硼預預擴散工工藝、硼硼再擴散散工藝、磷預擴擴散工藝藝、磷再再擴散工工藝，方方塊電阻阻測試摻摻雜濃度度；金屬屬化工藝

7、藝等晶體體二極管管、三極極管和場場效應管管的制造造工藝，并并可完成成器件性性能的檢檢測，包包括晶體體管擊穿穿特性、直流放放大特性性等測試試，場效效應管的的C-VV特性、I-V特性性測試。能完成從從器件設設計 器件件制備 - 性性能檢測測的完整整的綜合合實驗體體系。該實驗室室的另一一模塊是是完成PPCB電電路板的的設計，圖形轉轉移，PPCB電電路板制制作，集集成電路路芯片和和電子元元器件的的貼裝、焊接，電路板板的功能能測試。為學生生提供完完成基礎礎實驗課課程訓練練、綜合合實驗訓訓練、創(chuàng)創(chuàng)新設計計的實踐踐環(huán)境，培養(yǎng)學學生創(chuàng)新新、設計計、制作作與驗證證的電子子類產品品開發(fā)流流程和技技能。為為學生們們

8、參加“挑戰(zhàn)杯杯”等各種種全國電電子設計計競賽以以及廣東東省電子子設計競競賽提供供創(chuàng)新平平臺。如033級有66名同學學，044有100名同學學參加了了全國“達盛杯杯”電子畢畢業(yè)設計計和創(chuàng)新新設計大大賽。還先后后有166人參加加了學校校組織的的電子設設計競賽賽。3電子子材料與與元器件件制備和和性能檢檢測特色色實驗室室：實驗驗室可完完成厚膜膜電阻、電容、電感和和薄膜電電阻、電電容、電電感及超超級電容容器、電電池、簡簡單傳感感器等基基本元件件的制作作和性能能測試。學生可通過成成份設計計、制作作相應的的電子漿漿料、設設計簡單單的電路路版圖、絲網(wǎng)印印刷出相相應的厚厚膜電路路坯、燒燒結成型型等步驟驟制作出出

9、簡單的的厚膜電電阻，電電容、或或電感，然后進進行器件件的性能能測試和和分析。同時也可可進行導導電材料料、絕緣緣材料、半導體體材料、電阻材材料、磁磁性材料料等多種種材料的的制備和和性能測測試。4高分分子材料料與工程程特色實實驗室：該特色色實驗室室已形成成了集高高分子材材料制備備結構構與性能能檢測成型機機械加工助助劑橡膠和和輪胎技技術模具具設計與與制造等等全面而而綜合的的高分子子材料與與工程實實踐教學學體系，通過專專業(yè)綜合合實驗進進行實踐踐教學，學生通通過上述述實踐環(huán)環(huán)節(jié)的學學習，對對高分子子材料與與工程專專業(yè)涉及及的從制制備、結結構與性性能，成成型方法法與機械械，加工工助劑，橡膠和和輪胎技技術，

10、模模具設計計與制造造等都有有了全面面的掌握握，從生生產技術術到經營營方略都都有了一一個初步步認識。據(jù)用人人單位反反映，本本專業(yè)畢畢業(yè)生到到工作單單位后，絕大部部分能夠夠較快適適應工作作環(huán)境，知識面面廣，獨獨立分析析解決實實際問題題的能力力強。5金屬屬材料與與工程特特色實驗驗室：鑄造金屬屬材料或或合金在坩堝堝爐熔煉煉-模具具中進行行凝固-車床上上加工成成金相試試樣和力力學性能能檢測試試樣金金相觀察察與分析析 力力學性能能測試熱處理理金相相觀察與與分析 力學學性能測測試。對對金屬材材料在各各種不同同工藝條條件下進進行熱處處理，獲獲得各種種不同的的組織，并對其其進行硬硬度測試試、金相相試樣的的制備、

11、顯微組組織觀察察及金相相顯微攝攝影。以以使學生生充分理理解掌握握金屬材材料的熱熱處理工工藝對組組織的影影響，組組織與性性能的對對應關系系，以及及金相組組織的檢檢測技術術。三、綜合合實驗課課程體系系的構建建與創(chuàng)新新人才的的培養(yǎng)通過整合合優(yōu)化和和更新實實驗教學學內容，開出了了普通實實驗、綜綜合性實實驗、設設計性實實驗和演演示實驗驗等多種種形式的的項目，實驗內內容不但但包括了了工業(yè)上上的三大大類常見見材料(金屬、電子材材料、高高分子材材料)的的制備、加工以以及測試試分析方方法，還還延伸了了金屬與與高分子子材料的的產品設設計與成成型加工工實驗項項目，形形成了材材料“制備-加工-檢測-成型”完整的的一套

12、體體現(xiàn)學科科交叉的的實驗項項目。學學院共開開出1331門實實驗課程程，其中中綜合、設計性性實驗比比例達885%。其目標標是拓寬寬了學生生的知識識面，增增加了學學生綜合合能力和和創(chuàng)新能能力，為為學生的的發(fā)展和和就業(yè)奠奠定了堅堅實基礎礎。下面簡要要介紹幾幾個有特特色的綜綜合性實實驗項目目：1綜合合實驗一一：模具具設計、加工和和產品制制造綜合合性實驗驗該實驗覆覆蓋了從從一個模模具設計計到加工工制造的的完整過過程，使使學生得得到了一一個完整整的模具具設計制制造過程程的體驗驗，已經經成為材材料科學學與工程程學科的的一個培培養(yǎng)特色色。根據(jù)實驗驗室的條條件和四四年的探探索和實實踐，專專業(yè)綜合合實驗按按照以下

13、下方式進進行：學學生利用用專業(yè)三三維和兩兩維CAAD軟件件設計一一個塑料料制品或或沖壓件件，并設設計上述述產品的的注塑模模具或沖沖壓模具具，繪制制出模具具裝配圖圖和零件件圖，制制定加工工模具的的工藝路路線，進進行模具具零件的的數(shù)控加加工，外外購實驗驗所需的的模架、原材料料、零配配件、量量刃具和和夾具等等，加工工制作、裝配所所設計的的模具，并在注注塑機或或曲柄壓壓力機上上試模，生產出出合格的的塑料制制品或沖沖壓件。根據(jù)實驗驗條件，每個學學生的實實驗工作作包括兩兩部分。個人部部分主要要是模具具CADD部分，是按自自己個人人的實驗驗題目完完成綜合合實驗的的相關內內容。小小組部分分是模具具制造實實驗部

14、分分，經過過小組討討論后選選擇本組組中最優(yōu)優(yōu)方案，提交指指導教師師進行可可行性審審核，最最后由每每組學生生自主進進行具體體的模具具制造實實驗。小小組實驗驗時，成成員相對對分工負負責，指指定組長長、副組組長，指指定設計計、采購購、編程程、加工工、拋光光、裝配配、試模模負責人人，使每每一成員員都參與與實驗，參與技技術交流流互動。該綜合性性實驗具具有以下下特色：（1）工工程實效效性。模模具專業(yè)業(yè)綜合實實驗內容容是按專專業(yè)生產產實際來來要求學學生的，實驗中中，學生生學到的的知識和和動手能能力與工工程實際際接軌。（2）綜綜合性。將設計計、制造造、成本本核算綜綜合；將將設計、制造、裝配綜綜合；將將CADD

15、、CAAM、NNC綜合合；將普普通加工工和數(shù)控控加工綜綜合，培培養(yǎng)綜合合能力、整體觀觀念和團團隊精神神。（3）創(chuàng)創(chuàng)新性。在專業(yè)業(yè)綜合實實驗中，只對實實驗內容容提出總總體要求求，讓學學生自己己確定實實驗題目目、成員員的分工工、實驗驗手段、實驗方方案和實實驗步驟驟，并自自主進行行有關實實驗。因因此，專專業(yè)綜合合實驗為為學生提提供了一一個創(chuàng)新新平臺。2綜合合實驗二二：雙極極晶體管管的設計計、制備備工藝和和性能測測試綜合合實驗該綜合性性實驗包包括雙極極晶體管管的設計計和制備備兩個部部分，要要求學生生根據(jù)給給定的晶晶體管電電學參數(shù)數(shù)，完成成晶體管管的縱向向結構參參數(shù)設計計（包括括發(fā)射結結結深，集電結結結

16、深，基區(qū)厚厚度等）晶體管管的圖形形結構設設計（發(fā)射區(qū)區(qū)、基區(qū)區(qū)的形狀狀和面積積）材料參參數(shù)的選選取和設設計（各各區(qū)的摻摻雜濃度度等）制定實實施工藝藝方案（氧化層層的厚度度，氧化化溫度和和時間，擴散的的硼、磷磷預擴散散和再擴擴散的溫溫度和時時間）。晶體管管的制備備包含了了七個工藝藝過程：硅硅片的清清洗工藝藝氧化工工藝光刻基區(qū)區(qū)硼預擴散工工藝硼再擴擴散工藝藝氧化工工藝光刻發(fā)發(fā)射區(qū)磷預散工藝藝磷再散散工藝雙極晶體體管性的的擊穿特特性測試試、直流流放大特特性測試試和電學學參數(shù)測測試。3綜合合實驗三三：厚薄膜膜集成電電路中厚厚膜電阻阻的制備備和性能能測試分分析該綜合性性實驗要要求學生生通過設設計厚膜膜電

17、路用用電阻成成份、制制作相應應的電阻阻漿料、設計簡簡單的電電路版圖圖、絲網(wǎng)網(wǎng)印刷出出相應的的厚膜電電路坯、燒結成成型等步步驟制作作出簡單單的厚膜膜電阻，最后測測試該厚厚膜電阻阻的電阻阻率，總總結歸納納出電阻阻漿料成成份與電電路電阻阻率之間間的關系系。通過過上述實實驗，使使學生經經歷制作作簡單厚厚膜電路路的全過過程，體體會成份份及燒結結工藝對對電阻率率的影響響程度，加深對對厚膜電電路質量量與電阻阻率之間間關系的的認識，掌握厚厚膜電路路的電阻阻的測量量方法，掌握成成份對厚厚膜電阻阻燒結質質量乃至至電阻率率的影響響規(guī)律。該綜合性性實驗的的特色為為：（1）厚厚膜電路路是目前前發(fā)展迅迅速的混混合集成成電

18、路(HICC)中最最基本的的組成部部分，本本實驗要要求學生生通過實實驗，制制作出簡簡單厚膜膜電阻并并測試其其電阻率率，經歷歷制作厚厚膜電阻阻的全過過程，與與實際生生產過程程聯(lián)系密密切。（2）本本實驗包包括成份份設計、漿料制制作、版版圖設計計、絲網(wǎng)網(wǎng)印刷、燒結成成型、性性能測試試等多個個過程，所涉及及的知識識面廣，綜合性性強。（3）本本實驗需需用到不不同類型型和檔次次的設備備與工具具，例如如既需要要使用較較為先進進的真空空燒結爐爐、熱轉轉印機，又需要要使用自自己動手手制作的的簡單的的絲網(wǎng)印印刷用掩掩模，從從而使學學生在實實驗過程程中領會會設備與與工具在在制作厚厚膜電路路中的重重要作用用。（4）本

19、本實驗包包括成份份設計、漿料制制作、版版圖設計計、絲網(wǎng)網(wǎng)印刷、燒結成成型、性性能測試試等多個個過程，每一過過程都包包括多個個步驟，因實驗驗時間有有限，因因此要求求每組學學生要互互相配合合才能完完成任務務。因此此本實驗驗有利于于培養(yǎng)學學生團結結協(xié)作的的團隊精精神。4綜合合實驗四四：金屬屬材料處處理、組組織性能能分析及及檢測綜綜合實驗驗通過對碳碳鋼在各各種不同同工藝條條件下進進行熱處處理，獲獲得各種種不同的的組織，并對其其進行硬硬度測試試、金相相試樣的的制備、顯微組組織觀察察及金相相顯微攝攝影。以以使學生生充分理理解掌握握金屬材材料的熱熱處理工工藝對組組織的影影響，組組織與性性能的對對應關系系，以

20、及及金相組組織的檢檢測技術術。5綜合合實驗五五：鑄造造鋁合金金的熔煉煉、加工工、處理理與分析析實驗通過配置置鑄造鋁鋁合金在坩堝堝爐熔煉煉-模具具中進行行凝固-車床上上加工成成金相試試樣和力力學性能能檢測試試樣金金相觀察察與分析析 力力學性能能測試熱處理理金相相觀察與與分析 力學學性能測測試。構構建了從從材料制制備性能分分析、測測試材料熱熱處理產品品性能分分析、測測試的材材料科學學與工程程學科的的高素質質應用型型人才培培養(yǎng)的課課程教學學和實踐踐技能訓訓練體系系，讓學學生在這這樣的培培養(yǎng)體系系中得到到鍛煉與與提高，融會貫貫通所學學知識。實踐證明明專業(yè)大大型綜合合實驗教教學模式式是一種種有益的的嘗試

21、與與改革，是一種種注重學學生綜合合素質、工程實實際能力力的培養(yǎng)養(yǎng)，能充充分發(fā)揮揮學生創(chuàng)創(chuàng)新能力力，并符符合當前前學生就就業(yè)形勢勢的新的的實驗教教學模式式，也是是行之有有效的專專業(yè)實驗驗教學手手段.四、專業(yè)業(yè)實驗教教學新模模式的實實踐通過分析析專業(yè)實實驗教學學過程中中面臨的的主要困困難，根根據(jù)專業(yè)業(yè)實驗教教學的目目標和教教學特點點，進行行了專業(yè)業(yè)實驗教教學模式式的改革革和實踐踐。專業(yè)實驗驗教學面面臨的主主要問題題是專業(yè)業(yè)實驗實實驗學時時較多，學生較較多，而而師資少少，實驗驗儀器的的臺套數(shù)數(shù)少，五五萬元以以上的設設備基本本上都是是單臺套套，實驗驗周期長長；部分專業(yè)業(yè)實驗具具有時代代性和先先進性，每

22、個特特色實驗驗室都購購買了一一些較大大型的高高層次的的設備，這些設設備不可可能讓每每個學生生都得到到充分的的操作訓訓練，由由于先進進設備操操作規(guī)程程比較規(guī)規(guī)范，自自動化程程度高，學生反反而覺得得沒有得得到充分分的鍛煉煉，束縛縛了學生生的思維維。 針對對以上的的難題，結合專專業(yè)實驗驗的教學學目標和和教學特特點，我我們采取取以下措措施，按按時保質質完成實實驗教學學內容。（1）實實驗儀器器的管理理和實驗驗課的指指導實行行教師負負責制。將過去去由一兩兩個實驗驗教師負負責的教教學形式式改革為為全體老師師集體參參與的分分散-輪輪轉教學學形式，有利于于實踐教教學與課課堂教學學的有機機結合，教師可可以根據(jù)據(jù)理論教教學內容容的更新新及時更更新和調調整實驗驗教學內內容，使使學生得得到更好好的引導導。（2）基基礎實驗驗按照課課表安排排的時間間，要求在在規(guī)定的的時間內內完成。對于綜綜合性、設計性性實驗采采取課堂堂教學和和自主選選擇相結結合的原原則進行行。學生生可根據(jù)據(jù)