赵燕春+寇生中+李春燕

摘要：科研创新训练教学是将本科学生的专业素质与科研创新潜能结合起来，及早发现并培养本科生的科研能力，充分调动学生的创新积极性，是素质教育的核心。同时，培养创新人才也是我国高校的责任和义务。本文结合高强韧金属玻璃基复合材料的开发与性能优化，着重培养学生的创新意识，拓展学生的视野，强化学生的实验动手能力，促进学生自身全面发展。

关键词：科研创新训练；科研能力；创新积极性；全面发展

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）52-0214-02

一、概述

习近平主席说：“在创新实践中发现人才、在创新活动中培育人才、在创新事业中凝聚人才，聚天下英才而用之，让更多千里马竞相奔腾。”开展科研创新训练，充分开发学生的能动性和积极性，培养创新型科研人才基础，强化其创新精神和创新能力，是高校教师的责任和义务。让本科生亲身参与高强韧金属玻璃基复合材料的开发与性能优化，其目的就是强化专业基础，注重实验能力，培养创新思考能力和动手能力。

二、明确教学内容和目标

块体金属玻璃是一种内部结构为玻璃态的新型金属材料，具有高强度、硬度和弹性应变极限等不同于传统金属材料的力学性能，并表现出高的耐蚀耐磨性、优异磁学性能、储氢性能等优异的物理化学特性，是材料学和凝聚态物理学科公认的研究热点之一，其研究主要向集优异的物理、化学性能与力学性能于一体的功能结构材料方向发展。但是，由于其原子排列呈现长程无序、短程有序，变形时缺乏常规晶体金属材料的位错和滑移等加工硬化机制，高度局域化的剪切行为使得其室温塑性和断裂韧性低、外力加载时呈应变软化，室温脆性和应变软化是该材料作为功能结构材料应用亟待解决的关键科学问题。本课程的任务是通过实验提高学生对理论专业知识的综合应用能力和实际动手能力，结合在研的课题项目研究，讲授研究背景、实验原理、分析测试方法等，引导学生进行新材料设计和实验方案优化、熔制合金、对材料结构性能进行表征并分析讨论实验结果。

三、聚焦主要教学内容

科研创新训练的教学内容是培养学生的创新意识，养成推崇创新习惯，激发学生的科研热情的基石，是提高大学生的科研能力的关键措施。结合学生的学习实际情况，确定各环节的教学目的、要求、重点、难点、关键点，总结新材料的设计模式，培养学生的创新能力，提高综合素质。

科研创新训练1。理解金属玻璃及其复合材料的研究背景及相关理论，掌握合金熔制方法，了解金属玻璃的发展背景和国内外研究趋势，理解非晶形成相关热力学、动力学理论，熟悉熔炼和铸造设备原理，掌握合金熔制的操作方法和参数控制。

科研创新训练2。理解金属玻璃及其复合材料的成分设计原则，进行微观组织表征与分析，了解相图在复合材料成分设计中的应用、玻璃化形成能力和共晶耦合区的关系，理解合金体系成分选择思路和原理，熟悉微观组织表征和制样、测试方法，掌握复合材料的微观组织分析。

科研创新训练3。对合金进行宏观与微观力学性能测试，分析微观组织与力学性能的关系，并优化制备与热处理方案，了解金属玻璃的熔体过热处理、半固态处理、退火等热处理工艺，理解合金制备与热处理工艺方案制定与优化，熟悉宏观与微观力学性能表征和制样、测试方法，掌握力学性能的分析和数据处理方法，并建立微观组织与力学性能的关系。

科研创新训练4。对合金进行摩擦磨损性能、腐蚀性能测试，分析复合材料梯度组织与性能的关系，了解常见晶态金属的耐磨耐蚀性能及相关摩擦磨损和腐蚀机制，理解铸造过程中温度梯度和组织梯度的关系，熟悉摩擦磨损实验、腐蚀实验的设备、原理和测试方法，掌握相关实验数据处理方法，并对比晶态金属分析摩擦磨损和腐蚀机制的不同。

科研创新训练5。分析金属玻璃基复合材料的强韧化机理，总结新型功能结构材料的设计模式，了解高强韧金属玻璃基复合材料研究的国内外现状和发展趋势，理解温度梯度—组织梯度—功能梯度的关系，熟悉复合材料的界面理论，掌握第二相的结构、尺寸、分布等对金属玻璃基体的强韧化机制的影响，并总结新型功能结构材料的设计模式。

四、积极提高对学生的科研吸引力

在科研创新训练教学过程中，通过言传身教，介绍自己已研发的课题、发明专利、科技获奖、科技论文，阐明不同的学术观点以及自己的科研思路、创新方法，激发学生的探索科技求知欲望，引导学生尽早进入研究、发现和创造前沿阵地，教会学生论文写作的基本方法和实验方案拟定，增强其文献检索的方法和能力，调动其课堂学习的主动性和积极性，形成课内课外相互促进和结合的良好机制。

科研訓练实施过程中，让学生自己查阅资料以小组讨论形式确定每组试验方案，以答辩形式分析试验方案的优缺点并优化，充分利用了第二课堂，调动了学生的科研和学习热情。从平时成绩分析，学生的学习主动性较好，出勤率较高；从结课报告成绩分析，学生综合运用专业基础知识进行理论分析的能力较上一层级提高，但有个别学生对于概念和实验原理的理解仍不够透彻，在今后的教学过程中，会进一步明确概念和专业术语的讲授。

五、拟定学生科研创新训练教学考核目标和激励措施

科研创新训练教学每个阶段都要有详细的创新辅导计划，通过带领学生查阅文献、设计试验方案、撰写论文，训练学生的科研思维，使学生理解金属玻璃及其复合材料的研究背景和相关理论，掌握合金熔制、实验表征和分析方法，总结材料的成分设计对组织和性能的影响，培养学生的科研创新能力。优秀学生可以从项目劳务费中支出报酬作为激励和表扬，明确考核目标，激发学生的创新精神。

六、结论

通过组织结构分析，掌握微观组织表征方法，包括XRD分析相组成、金相组织分析、扫描电镜等，了解透射电镜制样方法和分析，培养学生的科技研发动手能力；通过热力学行为表征，掌握利用热力学分析测定相变温度、相变潜热、特征温度的方法，夯实学生的理论基础；通过力学性能分析，掌握力学性能测试，包括显微硬度、压缩或拉伸性能等，会分析应力-应变曲线，掌握实验分析法；通过铸造工艺条件优化，理解不同铸造工艺条件，真空度和过热度、熔体冷却速率对合金组织和性能的影响，能够培养学生积极解决在生产过程的应用问题。总之，科研创新训练教学通过多渠道、全方位教学大纲的设计来提高学生敏锐的观察力和丰富的想象力，促进培养创新型人才教学方法的改进。

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