基于“五位一体”提升材料科学与工程专业本科生的工程实践能力

提升本科生的工程实践能力是高等教育发展与改革的必然趋势。通过构建学业指导、创新创业训练、工程师资格认证、学科竞赛和实验教学相贯通的“五位一体”实践教学模式,充分调动学生学习材料科学与工程专业理论课程及实践课程的主观能动性,激发学生参与课外实践的积极性,培养学生综合运用相关专业知识分析和研究工程问题的能力,提高学生的工程实践能力。

依托“专业思政”加强大学生意识形态教育的思考——以太原科技大学材料成型及控制工程专业的实践为例

当今国内外形势的深刻变化使我国大学生主流意识形态教育面临严峻挑战,大学生对主流意识形态的认同又直接关系到国家的社会稳定和政治安全。在此背景下,围绕高校培养什么样的人、怎样培养人和为谁培养人这个根本问题,全面落实“三全育人”理念,已成为我国高等教育界的共识。实施“专业思政”是落实“三全育人”最重要的基本单元之一,也是将思想政治工作体系贯通人才培养体系的科学实践,而且在实现专业教育与思政教育融合方面有其学科的特殊性和系统性。本文通过分析当下大学生主流意识形态的认同现状和专业教育中存在的典型问题,以材料成型及控制工程专业的具体实践为案例,以构建“专业思政”体系为目标,对人才培养方案制定(修订)、课程思政实施、基层组织和师资队伍建设等方面进行了分析,可以为高校在专业层面建立意识形态教育体系提供参考。

基于工程教育专业认证的毕业设计教学实践探究——以材料成型及控制工程(模具)专业毕业设计为例

毕业设计是大学生在校学习的最后阶段,是本科教学计划的重要组成部分,是培养学生理论联系实际、解决复杂工程问题能力和创新能力的有效手段。基于《工程教育认证标准》,采取以下三种措施来引导学生完成毕业设计:第一,采用三维绘图软件辅助设计;第二,基于产品、团结协作;第三,校企合作、协同育人。通过以上措施,强化了学生使用现代工具的能力,培养了学生团结协作、理论联系实际、解决复杂工程问题的能力,提高了学生的创新意识和工程素养,保证了高质量的毕业设计。同时,这为人才培养目标的实现提供了强有力的支撑。

基于创新能力培养的研究生教育改革与实践——以材料科学与工程学科为例

创新能力的培养是研究生教育的核心,是时代赋予高等学校的重大使命,也是确保研究生教育质量的核心任务。本文基于研究生教育的时代要求和培养特点,阐述了材料科学与工程一级学科研究生课程教学改革和培养的创新做法。

基于创新创业能力培养的《材料热力学与动力学》课程思政建设

课程思政教育与创新创业教育在育人目标和具体途径上存在相似性,在新时代教育改革的背景下应切实发挥课程思政建设的作用,将课程思政与专业知识教学的各个环节有机融合并产生协同效应,使价值引领和思想政治教育贯穿在专业知识教学的全过程。以《材料热力学与动力学》为例,从课程内容重塑、教学方式改革、思政建设等几方面探讨了课程思政与创新创业教育协同共进的思路与举措,实现了专业核心课程教学环节支撑高水平人才创新创业能力培养的目标,提升了学生的学习兴趣和参与度,提升了课程教学质量,培养出了高素质、创新性的复合型高级工程人才。

材料科学与工程类研究生培养质量保障机制探析

本文阐述了高校研究生教育质量保障机制的意义与重要性,并结合太原科技大学材料科学与工程这一特色学科的研究生教育质量保障的实际情况,分析了材料科学与工程类研究生教育质量保障存在的问题,并提出了改进和加强研究生培养质量保障的有效性对策。

NiFe_(2)O_(4)/rGO电极材料的制备及电催化HMF氧化性能研究

利用五羟甲基糠醛(HMF)电合成的2,5-呋喃二甲酸(FDCA)具有与对苯二甲酸相似的结构和性质,为开发可降解性塑料、减少白色污染提供可能。利用CO_(2)激光成功合成了NiFe_(2)O_(4)/rGO电极材料,其微观形貌呈纳米颗粒镶嵌的氧化石墨烯结构。原位拉曼光谱表明,与Fe_(5)O_(12)/rGO电极材料相比,在HMF电催化氧化过程中NiFe_(2)O_(4)/rGO表面重构为NiOOH和FeOOH物种,证实了Ni的加入使材料更易发生表面重构。表面重构的NiFe_(2)O_(4)/rGO电极材料在100 mA·cm^(-2)时过电位降低至26 mV,且较制氧反应(OER)过电位降低约182 mV。表面重构后的电极材料拥有更大的比表面积,促进了反应物与电极材料的接触。反应物的转化率、目标产物的选择性及法拉第效率分别为99.8%、99.3%和87.6%。本研究为元素加入促进催化材料表面重构进而提高HMF的电催化氧化活性提供了有效途径。

基于渐进损伤模型的热固性复合材料电阻焊接头强度的尺寸效应研究

研究了拉剪载荷下热固性复合材料电阻焊接头强度的尺寸效应,揭示了不同搭接尺寸对焊接强度和焊接界面渐进损伤行为的影响规律。为了研究焊接界面的渐进损伤行为,引入双线性内聚力单元,进而建立焊接接头的有限元模型,然后通过电阻焊接的拉剪试验验证了模型的准确性。在此基础上,建立了不同搭接尺寸的数值模型并对其进行研究。研究结果表明,增大搭接长度或者宽度可以提高接头结构的承载能力,但是当搭接长度较长时,在搭接区域边缘易发生翘曲失效,降低了接头单搭接剪切强度,而宽度则对接头的剪切强度影响很小。

深冷处理时间对激光粉末床熔化沉积TiC/TC4钛基复合材料组织演变及力学性能的影响

目的探明不同深冷处理时间对TiC/TC4钛基复合材料组织演变及其力学性能的影响规律,分析TiC/TC4钛基复合材料在深冷环境下的使用性能。方法利用低能球磨法得到石墨烯(GNPs)/TC4复合粉末,采用激光粉末床熔化沉积法制备TiC/TC4钛基复合材料,通过液氮浸泡法进行不同时间的深冷处理,然后恢复至室温进行拉伸试验。结果深冷处理过TiC/TC4钛基复合材料的拉伸强度均高于深冷处理过TC4合金的拉伸强度,断裂韧性却得到不同程度削弱。结论原位自生TiC的载荷传递作用可以增强TiC/TC4钛基复合材料在拉伸变形过程中的变形能力,使复合材料的拉伸强度得到提高;随深冷时间的持续延长,冷应力不仅会导致TC4合金原始细长针状马氏体断裂,还会驱使TiC/TC4钛基复合材料陶瓷增强相TiC发生不同程度的偏聚。此外,深冷处理后TiC/TC4钛基复合材料产生的晶格畸变现象会降低α-Ti基体一侧的应变值,使复合材料晶格畸变区域应变不均匀分布,弱化TiC/TC4钛基复合材料晶格畸变区域原子的变形协调能力,导致TiC/TC4钛基复合材料的断裂韧性值相对低。

磁性Fe_(3)O_(4)/莫来石陶粒复合材料制备研究

煤矸石是煤炭开采和洗选过程排放的固体废弃物,是我国目前年排放量和累计堆存量最大的工业废渣。煤矸石可用于制备重金属吸附材料,实现以废治废。试验将煤矸石在1200℃温度下烧结制成陶粒,然后将陶粒在不同浓度的硝酸铁溶液中浸渍,分离陶粒并烘干,用管式炉对其进行氢气还原处理,得到磁性Fe_(3)O_(4)/莫来石陶粒复合材料,研究陶粒复合材料的物相、微观形貌、磁性能及密度。结果表明,陶粒负载物的物相组成为Fe_(3)O_(4),作为前驱体溶液,硝酸铁溶液浓度越大,陶粒复合材料磁性越强,证实负载工艺可行。

V_(2)O_(5)对镁铝尖晶石质陶瓷材料烧结性能的影响

为探究添加剂对镁铝尖晶石陶瓷材料烧结性能的影响及作用机理,以MgO和Al_(2)O_(3)为主要原料,V_(2)O_(5)为添加剂,采用固相烧结法合成镁铝尖晶石(MgAl_(2)O_(4))陶瓷材料。Al_(2)O_(3)、MgO质量比为2.55∶1,在体系中引入质量分数分别为1%、3%、5%、7%的V_(2)O_(5),分析烧结后试样的物相组成、微观形貌、显气孔率及力学强度。结果表明,当V_(2)O_(5)添加量低于5%时,V_(2)O_(5)与MgAl_(2)O_(4)晶体固溶,优先取代Al^(3+),添加量高于5%时,进而取代Mg^(2+),发生缺陷反应,降低扩散阻力,显著增强体系中离子的互扩散速率,促进MgAl_(2)O_(4)的反应烧结及晶体发育,但过量添加V_(2)O_(5)会导致V^(5+)来不及进入晶格而分布于MgAl_(2)O_(4)晶界处,反而阻碍了质点的迁移和扩散,抑制烧结过程,从而不利于提高烧结性能。

材料科学基础课程应用型教学方法初探

材料科学基础是材料及相关专业必修的一门专业基础课。其特点是教学内容多、课时长、理论性强,这些特点成为影响教学效果的主要因素。针对这些特点,探索了现有的教学基础上,侧重于应用型教学方法,以实际应用吸引学生注意力,以实际应用激发学生学习兴趣,以实际应用帮助理解基础理论,以此改进教学效果,提高学生解决"复杂工程问题"的能力,最终目的是达到毕业要求。

基于“两性一度”的云课堂教学设计与实践--以材料科学基础课程为例

结合材料科学与工程专业材料科学基础课程的教学实践,通过教学设计体现课程的“高阶性”,通过教学活动实施体现课程的“创新性”,通过提高考核要求体现课程的“挑战度”,使疫情期间材料科学基础的云课堂变成有深度、有难度、有挑战度的“金课”,最终实现学生能够把知识、能力、素质有机融合,培养学生解决复杂问题的综合能力的目标。

消失模铸造工艺品大学生科技创新实践与研究

消失模铸造工艺具有过程简单、环保、近无余量以及模型设计和制造具有很大的自由度等特点。本文采用消失模工艺,成功铸造了太原科技大学校徽、自行车和杯子三种艺术品铸件。通过多学科知识的融合、课堂理论知识和实验实践相交汇,培养提高了学生的创新思维和实践动手能力,探索了一种新的教学模式。

基于工程教育专业认证的材料研究方法课程的教学改革探讨

材料研究方法课程是材料科学与工程专业的专业基础课,是材料研究和技术开发的基础。为了体现工程教育认证理念,分析了材料研究方法课程教学中存在的问题,从教学方法、教学内容、教学与科研相结合等方面提出了改革方案,对激发学生的学习兴趣、提高教学质量、培养学生的工程实践能力起到良好的促进作用。

利用煤气化半焦回收赤泥构建Fe/碳基复合微波吸收材料

基于煤加氢气化半焦(简称半焦,SC)与赤泥(RM)高温固相反应一步回收赤泥制备Fe/碳基复合微波吸收材料,调节体系组成以优化吸波性能。研究发现,在Ar气氛、900℃条件下,源自SC与RM质量比为0.4∶1-0.7∶1的复合物均显示了优良的性能;且当SC与RM质量比为0.6∶1时,复合物性能最优。其最低模拟反射损耗为-48.3 dB,相应的有效吸收带宽为4.6 GHz。材料强的本征衰减能力源于石墨化碳及大量相界与缺陷引起的介电损耗;其良好的波阻抗匹配得益于体系组成调变对复合物电磁参数的有效调控。此外,Na_(2)O、Al_(2)O_(3)与SiO_(2)之间的高温固相化合一定程度上削弱了赤泥引起的强碱性。

“新工科”背景下以学科竞赛培养学生创新创业能力——以材料类专业为例

学科竞赛顺应当前“新工科”建设需求,聚焦于培养学生实践创新、工程认知、资源整合等能力,已成为高校创新创业人才培养的一个重要抓手,也是当前教育行政管理部门主导的人才培养质量评估体系的重要指标之一。分析了学科竞赛在材料类专业“新工科”建设中的重要作用,并结合太原科技大学的实践经验,从课程体系、学习模式、管理制度等3个方面提出具体的实施路径。

焊接技术与工程一流专业建设实践

文中分析了国家一流专业建设的基本要求,以本校焊接技术与工程专业一流本科建设为例,论述了该专业制订一流焊接专业人才培养方案途径,介绍了专业课程实验实践教学环节建设、课程设计实践教学环节建设、生产实习及毕业实习实践教学环节建设、毕业设计实践教学环节建设、大学生科技活动的具体措施,总结了建设一流的焊接技术与工程专业的建设效果。

材料工程专业学位研究生专业实践质量管理探讨

针对专业学位硕士研究生专业实践质量管理的特点,以太原科技大学材料工程这一特色学科的专业学位硕士研究生专业实践质量管理的实际运行情况为例,采用问卷调查法、文献资料研究法与对比分析法对专业学位硕士生的专业实践质量管理存在问题展开研究和分析,藉此达到使学位培养单位能够完善现有专业实践质量管理体系的目的,并为完善材料科学与工程类研究生培养质量保障机制提供实证。

利用煤气化残渣构建Fe_(3)O_(4)和Fe负载的碳基复合吸波材料

本研究以煤气化残渣作为碳基载体,通过湿化学浸渍法和焙烧处理制得不同磁性组分负载的复合吸波材料。结果表明,在焙烧过程中,主要发生缓慢的碳热还原反应,磁性组分物相由Fe2O3、Fe_(3)O_(4)转变为Fe,同时碳热还原反应消耗掉一部分活性较高的碳,复合材料的石墨化程度变差。由于良好的阻抗匹配与衰减特性,复合材料FeCGR1000体现出更佳的吸波性能,当涂层厚度为2.0 mm时,最低反射损耗值为−25.3 dB,在涂层厚度为1.5 mm时,有效带宽达到4.0 GHz。本研究的开展不仅实现了煤气化残渣资源化利用,而且为煤气化残渣的高附加值应用提供新思路。