Reform of the Comprehensive Practical Course System for Mechanical and Electronic Engineering Majors Under the Background of New Engineering

Under the background of new engineering,the reform of the comprehensive practical course system for mechanical and electronic engineering majors actively responds to the challenges posed by the new round of technological revolution and industrial transformation to higher education,cultivating top-notch innovative intellectuals with comprehensive engineering qualities,meeting the requirements of being able to solve complex engineering problems rather than just cognitive capabilities,forming two core courses through reconstructing and reshaping the core courses of the major.The core courses include Drive,Measurement,and Control I and Drive,Measurement,and Control II,which highlight the comprehensive framework of mechanical and electronic engineering professional knowledge,continuing the comprehensive practical course system based on the unity of knowledge and practice,following the trend of new engineering,highlighting the practicality of professional innovation,assisting engineering education reform,and promoting high-quality development of new engineering professionals cultivation.

Unleashing the Potential of Unidirectional Mechanical Materials: Breakthroughs and Promising Applications

The emergence of mechanically one-way materials presents an exciting opportunity for materials science and engineering. These substances exhibit unique nonreciprocal mechanical responses, enabling them to selectively channel mechanical energy and facilitate directed sound propagation, controlled mass transport, and concentration of mechanical energy amidst random motion. This article explores the fundamentals of mechanically one-way materials, their potential applications across various industries, and the economic and environmental considerations related to their production and use.

The design and engineering strategies of metal tellurides for advanced metal-ion batteries

Owning various crystal structures and high theoretical capacity,metal tellurides are emerging as promising electrode materials for high-performance metal-ion batteries(MBs).Since metal telluride-based MBs are quite new,fundamental issues raise regarding the energy storage mechanism and other aspects affecting electrochemical performance.Severe volume expansion,low intrinsic conductivity and slow ion diffusion kinetics jeopardize the performance of metal tellurides,so that rational design and engineering are crucial to circumvent these disadvantages.Herein,this review provides an in-depth discussion of recent investigations and progresses of metal tellurides,beginning with a critical discussion on the energy storage mechanisms of metal tellurides in various MBs.In the following,recent design and engineering strategies of metal tellurides,including morphology engineering,compositing,defect engineering and heterostructure construction,for high-performance MBs are summarized.The primary focus is to present a comprehensive understanding of the structural evolution based on the mechanism and corresponding effects of dimension control,composition,electron configuration and structural complexity on the electrochemical performance.In closing,outlooks and prospects for future development of metal tellurides are proposed.This work also highlights the promising directions of design and engineering strategies of metal tellurides with high performance and low cost.

ENGINEERING MECHANICS AND MATERIALS RESEARCH IN THE INFORMATION TECHNOLOGY AGE

In this paper, importance of information technology research and development for economic growth and prosperity is presented. Major missio of the research for fundamental science and engineering base is discussed. Critical points of the mechanics and materials research in the 21st Century are proposed.

Experiments on thermo-hydro-mechanical behaviour of Opalinus Clay at Mont Terri rock laboratory, Switzerland

Repositories for deep geological disposal of radioactive waste rely on multi-barrier systems to isolate waste from the biosphere.A multi-barrier system typically comprises the natural geological barrier provided by the repository host rock e in our case the Opalinus Clay e and an engineered barrier system(EBS).The Swiss repository concept for spent fuel and vitrified high-level waste(HLW)consists of waste canisters,which are emplaced horizontally in the middle of an emplacement gallery and are separated from the gallery wall by granular backfill material(GBM).We describe here a selection of five in-situ experiments where characteristic hydro-mechanical(HM)and thermo-hydro-mechanical(THM)processes have been observed.The first example is a coupled HM and mine-by test where the evolution of the excavation damaged zone(EDZ)was monitored around a gallery in the Opalinus Clay(ED-B experiment).Measurements of pore-water pressures and convergences due to stress redistribution during excavation highlighted the HM behaviour.The same measurements were subsequently carried out in a heater test(HE-D)where we were able to characterise the Opalinus Clay in terms of its THM behaviour.These yielded detailed data to better understand the THM behaviours of the granular backfill and the natural host rock.For a presentation of the Swiss concept for HLW storage,we designed three demonstration experiments that were subsequently implemented in the Mont Terri rock laboratory:(1)the engineered barrier(EB)experiment,(2)the in-situ heater test on key-THM processes and parameters(HE-E)experiment,and(3)the full-scale emplacement(FE)experiment.The first demonstration experiment has been dismantled,but the last two ones are on-going.

Composition,Processing Technology and Property of Ceramic Die Materials Containing Rare Earth Additives

Development and application of new ceramic die materials is one of the important topics in the field of die research. The composition, processing technology, mechanical property and engineering performance of the ceramic materials such as cermet, ZTA, TZP, TZP/Al2O3, TZP/TiC/Al2O3, PSZ and Sialon, etc., with rare earth yttrium, lanthanum and cerium, and so on working as additives, were investigated and analyzed in the present study. Problems existed in the research and application of rare earth ceramic die materials were discussed. Rare earth additives can effectively improve the mechanical property and engineering performance of ceramic die materials. Thus, it will have further perspectives of wider application. More attention should be paid in the future to the toughening and strengthening of the ceramic die materials, the adding forms and kinds of rare earth elements and acting mechanisms of rare earth additives in ceramic die materials.

注重基础、立足工程、强化实践、融入模拟、激励创新——材料力学教学改革探索

材料力学是机械类、土木类和力学类等工科类专业的核心课程,课程秉承“强基础、重实践、融模拟、促创新”的理念;构建“融工程、融前沿、融思政”的教学资源与内容,夯实学生的力学理论知识,培养学生利用力学理论解决实际工程问题的能力,同时帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观和职业观;将抽象的力学概念与三阶递进的课程实践融会贯通,培养学生的动手实践能力、探索精神和创新能力;将数值模拟技术引入课堂,初步培养学生利用数值模拟软件解决力学问题的能力。建立以传授知识为中心,以解决工程问题为导向,以创新实践为特点,以数值模拟软件为工具,以立德树人为根本的课堂。

新工科背景下土木工程一流课程教学模式改革

新工科是我国工程教育改革的新范式,在此背景下开展一流课程教学模式改革具有现实意义。教学实践表明,专业课程价值塑造的成效不足和学生解决复杂工程问题的能力不够是土木工程一流课程建设中较为突出的两个难题。以课程思政引领课程育人,分别阐述了土力学课程思政总体设计、课程思政教学实践和课程思政元素设计思路。以案例教学促进实践能力培养,探讨了土力学典型工程教学案例的筛选原则、虚实结合的案例教学方法与模式。研究成果对于推动新工科背景下土木工程一流课程建设具有参考价值。

互联网时代高校教学改革研究——以建筑材料课程为例

建筑材料课程具有理论与实践并重、知识点多且专等特点,建筑材料课程对学生的要求在不断地提高,要求学生既能够理解知识又能够应用及解决工程实际问题。但目前的大多数建筑材料课程结构、课程内容上缺乏系统、深入的研究,普遍存在课程设置不够科学、教材部分知识内容陈旧等弊端。该文经过调查研究及教师任教体会深刻剖析高等学校建筑材料课程的现状,指出目前存在的问题和需改进之处。以互联网为工具,提出建立建筑材料实践教学体系、建立课外网络平台、鼓励学生参加科研项目、改变现有课程考核方式及建立国际化平台等五个方面的建议和措施,最后对教学改革效果进行系统总结。该文对于应用型本科建筑材料课程的教学改革具有一定指导作用。

刚柔复合式路面结构与材料及发展趋势

刚柔复合式路面作为一种耐久性路面结构,广泛应用于重载交通、特殊地质条件、桥隧铺装等工程。为进一步推动耐久性刚柔复合式路面的应用,明确研究中的关键问题及发展方向,该文综述了国内外刚柔复合式路面的相关研究进展。在梳理刚柔复合式路面结构设计理论及施工技术的基础上,首先阐述了刚柔复合式路面的结构力学行为特征,分析了沥青面层和刚性基层的荷载应力、温度应力及其交互影响,刚性基层上的沥青面层一方面直接承受荷载和环境作用,另一方面可以改善下卧结构层的应力场和温度场,是影响刚柔复合式路面服役性能及使用寿命的关键;明确了刚柔复合式路面的病害主要出现在沥青面层,由于沥青面层与刚性基层之间的模量差异巨大,刚性基层上的沥青面层更倾向于产生压剪破坏,刚性基层的开裂以及刚‒柔层间的结合状态对沥青路面的性能也有着显著影响;最后,分别从沥青面层抗剪、基层板整体性、刚‒柔层间结合3个方面归纳了刚柔复合式路面性能的提升技术。基于刚柔复合式路面的结构力学特性,开展结构‒高性能材料一体化设计是提升刚柔复合式路面使用性能和耐久性的有效途径。

“现代材料分析技术”专业学位研究生课程教学案例库建设与实践

基于案例库的教学方法创新与实践是提升材料与化工专业学位研究生课程教学效果的一项重要改革举措。通过分析“现代材料分析技术”课程案例库建设的必要性及研究现状,优化设置了案例库建设内容,丰富了教学内容及方法,对于提升课程教学效果,增强研究生分析问题、解决问题的能力,培养材料科学工程应用型人才具有重要意义。

铜尾矿改性水泥基地聚合物注浆材料性能与机理分析

为促进岩土工程绿色发展,提高尾矿资源化利用效率,选取铜尾矿制备铜尾矿改性水泥基地聚合物注浆材料,研究水固比、铜尾矿掺量、碱激发剂用量及碱激发剂模数对改性浆液各性能指标的影响规律及微观机理。研究结果表明:掺入尾矿有利于改善改性浆液力学性能,掺入碱激发剂能提高改性浆液整体的反应程度,减小改性浆液析水率;综合考虑各项性能指标,选取改性浆液最佳配比,即水固比为1.0,铜尾矿掺量为30%(质量分数,下同),碱激发剂用量为4%,碱激发剂模数为1.6;相较于纯水泥浆液,改性浆液最佳配比黏度减小11.1%,流动度增大22.3%,析水率减小29.7%,28 d结石体抗压强度仅减小9.5%,耐久性能良好;改性浆液发生地聚合物反应形成了具有三维空间网状结构的C-A-S-H凝胶和N-A-S-H凝胶等胶凝物质。本研究成果可为岩土工程提供高性能低成本的注浆材料,同时还将为尾矿等固废材料资源化利用提供参考。

基于新工科能力导向的机械控制工程课程思政案例设计

课程思政是落实立德树人根本任务的核心举措,针对新工科国家创新工程人才的培养需求,总结机械控制工程课程思政目前存在的问题,基于目标导向教育理念,分析机械控制工程课程知识组成及能力导向,构建爱国主义、核心意识、辩证关系和自我革命四个方面的教学案例设计。实践表明,可实现专业知识与课程思政的有效结合,从而促进学生思想、知识、能力及素质的协调发展。

吸波材料对水泥砂浆力学及升温特性影响研究

针对吸波材料对吸波砂浆升温特性、力学特性影响不明的研究现状,优选铁粉、石墨、碳纤维、钢纤维、磁铁矿粉等吸波材料,制备吸波砂浆,结合使用红外线热成像与循环微波加热的方法,研究了不同材料组成吸波砂浆的力学强度、升温特性、温场分布以及微波循环耐久性能。结果表明:碳纤维对砂浆的微波加热特性的改善作用最优,少量的碳纤维吸波水泥砂浆的升温特性就得到很大程度上的改善,1.5%的碳纤维含量可以提高水泥砂浆1.59倍的升温速率。石墨和钢纤维对砂浆的升温特性改善效果较优,1.5%的石墨和钢纤维含量可以分别提高水泥砂浆1.19和1.16倍的升温速率。不同种类的吸波材料对水泥砂浆的力学性能有着不同的影响,铁粉的掺入会使砂浆的抗折强度降低;石墨的掺入提高了水泥砂浆的抗折强度,但是随着石墨掺量的增多,提高的程度变小;钢纤维在掺入较小比例时强度得到提高;而碳纤维吸波水泥砂浆的抗折强度随着碳纤维掺量的增加而增加,1.5%的碳纤维含量可以提高水泥砂浆1.13倍的抗折强度。研究表明,所选取的多种吸波材料中,碳纤维可以同时提高砂浆的微波升温特性和力学强度,同时使砂浆获得良好的微波循环耐久性,适合作为微波除冰路面的吸波掺加材料。

新工科背景下材料力学教学体系探索与实践——以土木交通大类专业为例

新工科背景下,工科专业的培养目标和方式不断发生变革,高校肩负着培养高素质复合型新工科人才的使命,课程成为教学改革的重要落脚点。材料力学作为工科专业的基础课程,在培养创新型工程技术人才方面具有重要意义,其课程教学改革势在必行。教学团队分析了材料力学课程的教学现状,针对课程强理论性、逻辑性、工程实践性等特征,课程教学中存在的教学内容枯燥、推导过程抽象、评价体系生硬等问题,以OBE(Outcome Based Education)理念为基础,充分利用信息化资源优势,在课程教学内容、讲授方式、考核方式等方面进行了创新探索,提出了“Interest+Understand+Application”的创新教学体系(简称为“IUA”创新教学体系),旨在提升学生学习兴趣、深化学生内容理解、强化学生知识应用。东南大学土木交通大类专业对该教学体系进行了实践,包括引入工程案例、利用校内及在线资源丰富课堂形式、改进课程评价方式等。通过评估学生课堂满意度调查、学生知识掌握能力、学生课外实践成果等,证明了该教学体系改革成效显著。

OBE模式下应用型本科院校金属材料工程专业课程思政建设探讨

为更好阐明应用型本科高校应该“培养什么人、如何培养人、为谁培养人”,该文从OBE理念下应用型本科院校专业课程实施课程思政的意义出发,针对OBE理念下实施专业课课程思政所面临的问题及实施举措做详细描述,同时对金属材料工程专业的学生学习专业课程的前后进行心理跟踪。测试结果显示两个班级在测试结束后社会责任感均得到显著提升,其中包括政治责任感、学习责任感、生命责任感、学校责任感。从分析结果可以看出,随着同学们在学校时间的延长及对专业课程的学习,与社会的接触越来越多,每一位同学对社会的发展、国家的强大及对生命的敬畏有更深层次的理解,同时对自己的学习也越来越重视,伴随社会责任感测试得分不断提高,基本实现专业课程课程思政的目标。

以学生为中心的材料力学课程教学创新改革

作为大多数工科类专业重要的专业基础课程,材料力学旨在培养学生掌握扎实的基础力学知识,具备将基础力学知识与工程问题相结合以解决实际工程问题的能力。当前新一轮科技革命和产业变革蓬勃发展,新时代对掌握坚实力学基础的高素质创新型人才提出了更高的要求,然而,传统课堂吸引力不佳、学生缺乏学习兴趣、分析解决问题的能力不足等问题存在于当下材料力学课堂中。因此,开展材料力学课程教学改革和探索,具有重要意义。在以工程教育认证为目标且基于OBE理念的课程体系改革背景下,以土木工程专业为例,通过对该专业材料力学课程知识模块重组,将实际问题与工程案例引入材料力学的课堂教学,探索材料力学课程教学新模式。多种教学手段相结合,增强学生的学习兴趣,让学生成为学习的中心和主体,实现创新意识和实践能力突出的新型人才培养目的。

水泥稳定碎石拉压不同力学特性研究

为解决现行路面结构设计参数及其取值与材料实际力学特性不匹配的问题,选取典型水泥稳定碎石开展了不同水泥剂量与加载速度下的单轴压缩及直接拉伸试验,研究了其应力应变特性,并分析了压拉强度、模量及泊松比的变化规律及其相互关系,揭示了水泥稳定碎石的拉压不同力学特性.结果表明:水泥稳定碎石拉压受力状态下的应力应变性质符合双模量理论的双线性特征,2%~3%水泥剂量范围为水泥稳定碎石力学本质特性发生变化的过渡区;水泥稳定碎石的拉压力学参数与加载速度和水泥剂量均呈良好的非线性变化关系;就影响因素而言,水泥剂量对材料拉压参数的影响程度远大于加载速度;就力学参数而言,模量受水泥剂量和加载速度的影响最大,其次为强度,最后为泊松比,且相较于抗压,抗拉力学参数受这2种因素的影响更为显著;压拉模量比及压拉泊松比的比值受加载速度和水泥剂量的影响较小,压拉强度比随水泥剂量的增大而逐渐减小,当水泥剂量超过3%时,压拉强度比趋于稳定,据此建立了水泥稳定碎石的拉压力学参数量化取值模型.研究结果可为基于双模量理论的路面结构设计参数取值提供依据.

“互联网+”创新大赛实践及对新工科人才培养模式的思考——以内蒙古农业大学材料科学与工程专业为例

以“互联网+”大赛为代表的创新创业大赛地位日益突出,它能够激发学生的创造力,锤炼意志品质,在比赛中使学生增长智慧才干,将比赛中所学到的知识与专业课学习中面临的问题相结合,一些抽象性的问题便迎刃而解。将“以赛促学、以赛促教”模式和材料科学与工程专业学生教与学相结合,可提高教师们的讲课效率,增强学生的学习能力和理论结合实际的协同发展能力,进而教学质量便会逐步提升,从而使学生踏入社会以后能够更好地应对可能遇到的问题。

差异化教学在材料力学课程中的应用研究

该文分析工程教育认证下普通高等院校材料力学课程教学中存在的问题,基于差异化教学体系提出与材料力学课程相适应的教学改革方案。建议通过教学目标、过程和考核差异化特点建立材料力学课程差异化教学体系。基于课前、课中和课后,提出相应的差异化教学方法,提出3模块和3层次的差异化仿真实验教学方案,构建差异化课程考核方法。