工程教育认证背景下“材料表面与界面”课程建设

摘"要：“材料表面与界面”是材料专业重要课程，其内容与材料基础理论、工业生产紧密相关。此外，工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度。本文初步探讨了工程教育认证背景下“材料表面与界面”课程建设思路与具体措施，涉及课程目标与毕业要求间的对应关系、教学内容、重点与难点、教学手段、课程思政、考核方式等方面。本文的探索将促进“材料表面与界面”课程融入工程教育认证框架内，有利于教学质量的综合提升和持续改进。

关键词：工程教育认证；材料表面与界面；课程建设；考核方式

Abstract：\"Material"Surface"and"Interface\"is"an"important"course"of"material"speciality，which"is"closely"related"to"both"theoretical"knowledge"and"industrial"practice.Besides，engineering"education"accreditation"is"the"internationally"accepted"engineering"education"quality"assurance"system.In"this"article，preliminary"discussion"on"the"idea"and"measure"regarding"the"course"construction"of"\"Material"Surface"and"Interface\""under"the"background"of"engineering"education"accreditation"was"presented.The"discussion"covers"aspects"including"correlation"between"course"objective"and"graduation"requirement，content"of"course，key"and"difficult"points，teaching"method，course"ideology"and"politics，evaluation"mode.This"work"will"enhance"\"Material"Surface"and"Interface\""to"be"integrated"into"the"framework"of"engineering"education"accreditation，thereby"is"constructive"to"the"comprehensive"and"continuous"improvement"of"teaching"quality.

Keywords：Engineering"Education"Accreditation；Surface"And"Interface"Of"Materials；Curriculum"Construction；Evaluation"Mode

随着我国综合国力蒸蒸日上，经济社会快速发展，各工科院校的办学条件得到了显著改善。工科专业为国家培养工程师，为各行各业输送应用型人才。工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础，是针对高等教育本科工程类专业开展的一种合格评价。2013年6月19日，在韩国首尔召开的国际工程联盟大会上，《华盛顿协议》［1］全会一致通过接纳中国为该协议签约成员，中国成为该协议组织第21个成员。我国加入《华盛顿协议》对尽快提升中国工程教育水平和职业工程师能力水平，实现国家新型工业化的战略目标，提升中国工程制造业总体实力和国际竞争力具有重要意义。

国内各高校的工科专业积极申报并通过了工程教育认证［2］。内蒙古科技大学金属材料工程（2017年）、冶金工程（2018年）和材料成型及控制工程（2018年）三个专业先后通过国际工程教育专业认证。尽管已通过了工程教育认证，但是由于传统教育观念和教学模式的影响，学生的创新能力有待进一步提高［3］。工程师的基本素质之一是解决复杂工程问题的能力。工程教育认证对于工科专业提出了标准化的课程建设模式和指标。“材料表面与界面”涵盖材料学、分析化学、胶体与界面化学，是材料专业的一门重要基础课，同生产实际有密切联系［4］。学生应全面、系统地掌握材料表界面的基本内容，着重掌握固体表面的特点及吸附、表面改性技术及应用，与实际生活相联系，熟练运用所学知识，分析和解决实际生产中有关材料设计与制造的问题。本文探讨了工程教育认证背景下“材料表面与界面”课程建设思路［5］，为课程教学质量的持续改进提供方法和依据。

一、教学目标

基于专业教育认证标准，“材料表面与界面”课程提出了5个专业教学目标。

专业教学目标1：掌握表界面物理化学的基本理论。

专业教学目标2：熟悉不同材料的表界面特征，界面形成的机理。

专业教学目标3：理解复合材料的界面对其结构与性能的影响及其根源。

专业教学目标4：能够利用表界面物理化学理论和实际材料表界面的知识，对复合材料与工程相关的复杂工程问题进行研究，得到合理有效的结论。

专业教学目标5：能够利用表界面物理化学理论和实际材料表界面的知识，对复合材料与工程复杂工程问题进行一定程度的预测与模拟，并能够理解其局限性。

提出3个思政教学目标：

思政教学目标1：了解复合材料的发展史，表面与界面对复合材料性能的重要影响，我国高分子复合材料产业的形成与发展历程，增强学生的爱国主义意识和社会责任感。

思政教学目标2：了解我国复合材料产业的发展现状，在全球的位置以及主要不足，使学生有明确的学习目标和努力方向。

思政教学目标3：了解复合材料表界面及其相关技术的发展前沿，增强学生的创新意识，运用所学知识解决实际问题的能力，为“中国智造”做出贡献。

课程教学目标为如下毕业要求指标点服务：

23能够运用工程基础和专业知识，结合文献资料，分析复合材料复杂工程问题的关键影响因素，寻求解决问题的多种途径，通过综合分析获得有效结论。

31能够根据产品和工程需求，设计或优化复合材料成分及加工工艺，确定合理可行的解决方案。

二、教学内容［67］

“材料表面与界面”课程内容包括理论和实际两个部分。

（1）理论部分：表界面物理化学的基本理论、表面活性剂的结构、分类、特性和应用。通过掌握这些知识，为后续实际材料表界面的学习、工程问题的解决做好理论知识储备。

（2）实际部分：高分子材料表界面、无机非金属材料表界面、复合材料表界面、纳米材料表界面、表界面的分析表征。通过学习这些内容，学生全面熟悉各类材料的表界面的形成机理、对材料整体性能的影响、分析表征手段与原理。

具体章节如下：

第一章《表界面基础知识》（支撑教学目标1）。掌握界面化学四大基本定律；熟悉表面能和表面自由能的物理意义，液体表面张力和接触角的测试方法。

第二章《表面活性剂》（支撑教学目标1）。掌握表面活性剂的分子结构特点，临界胶束浓度；熟悉表面活性剂亲疏水平衡值的定义，表面活性剂在溶液表面上的吸附。

第三章《高分子材料的表界面》（支撑教学目标2）。掌握影响高分子材料表面张力的因素，状态方程；熟悉聚合物与聚合物的相容性，聚合物的表面改性技术。

第四章《无机非金属材料的表界面》（支撑教学目标2）。掌握晶体的表界面特点，晶界对无机非金属陶瓷性能的影响；熟悉玻璃的表界面性质，玻璃表面处理方法。

第五章《复合材料的界面》（支撑教学目标2、3、4、5）。掌握复合材料界面理论，偶联剂的结构特点和几种常见偶联剂；熟悉玻璃纤维增强塑料的界面，了解先进复合材料的界面。

第六章《复合材料界面的分析表征》（支撑教学目标3、4、5）。熟悉各种常用的复合材料界面分析表征方法。

第七章《纳米材料的表界面》（支撑教学目标2、3）。掌握纳米材料及纳米复合材料的表界面特征，以及相关分析表征手段；熟悉纳米材料的通用研究方法。

三、重点与难点［8］

（一）课程重点

课程重点包括：表界面物理化学四大定律、固体表面的吸附理论、表面活性剂的结构—性能—应用之间的关联、各类材料表界面特性与原理、材料表界面形成机理、材料表界面的化学键理论、材料表界面的分析表征技术。

（二）课程难点

课程难点包括：材料表界面结构与材料性能间的关联；材料界面、填料表面的改性目的、方法与原理；不同材料表界面的特点和相应的工程应用；利用所学知识分析、研判、解决材料表界面相关的复杂工程问题。

四、教学手段［911］

教学采取理论教学、实际案例、研究前沿相结合的方式。理论教学为传统教学部分［12］，让学生掌握本课程的基础理论知识。实际案例包括工程上对具体材料表界面的改性工艺，为此播放相应的视频，让学生形成直观的认识；另外，邀请材料表界面改性相关的企业工程师为学生介绍生产细节、产品与应用。研究前言指材料表界面最新研究前沿、动态，鼓励学生积极参与相关课题研究、大学生创新创业项目、“互联网+比赛”等［13］，培养学生的综合能力。

五、课程思政［14］

介绍科学家、工程师艰苦探索与爱国主义精神，以培养学生的高尚情操；利用材料表面与界面相关的生产实践与具体案例锤炼学生的逻辑思考能力；利用材料表界面改性在国计民生中的作用对学生进行思政教育，通过思政教育培养学生的爱国主义情怀，开阔哲学思维，培养创新意识。

六、课程考核［15］

课程考核为闭卷考试，平时成绩占30%，期末考试成绩占70%；

（二）作业/互动

专业：每章布置2～5道作业题，作业成绩占总成绩的15%。鼓励学生互相讨论作业，但不允许出现雷同作业。

互动：每章讲完后布置一次互动活动，作为评定学生课堂表现的依据。

（三）成绩评定

根据以上标准，给出成绩评定细则，见表3。

结语

本文初步探讨了工程教育认证背景下“材料表面与界面”课程建设思路与具体措施。将这些思路与措施付诸人才培养实践中，结合实时评价和持续改进，将提升促进该课程教学质量，乃至材料专业人才培养质量。

参考文献：

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［15］陈潇云，李冬云，江莉，等.材料类专业选修课课堂教学存在的问题及对策研究［J］.教育教学论坛，2015，12：212213.

基金项目：内蒙古自治区教育科学规划课题（双一流背景下材料与冶金交叉学科研究生培养模式研究），项目编号：NGJGH2024398

作者简介：布林朝克（1982—"），男，蒙古族，内蒙古兴安盟人，博士，副教授，研究方向为功能碳材料、高分子复合材料的表界面性质与应用。