材料失效分析
课程主要特色及其在国内外同类课程中的地位
发布时间: 2013-03-04   浏览次数: 1430

主要特色

(1) 在教学理念上,坚持以学生为第一位,实现以知识传授、能力培养、素质教育三位一体的全面教育,通过实际案例的讲解和细致分析,不仅培养学生具有良好的专业素养和综合素质,而且具有运用已有知识去分析解决实际问题的能力,更好地承担起社会的责任。
(2)
在教学方法上,采用案例教学的方法,灵活应用多种方式如启发式和互动式相结合、专业教育和素质教育相结合、基础介绍和技术讲座相结合、工程案例和科研成果相结合、文献调研与期末演讲相结合等,有效调动了学生的学习主动性和对材料研究的兴趣,通过师生之间的互动讨论和分析,培养和训练学生的创新能力和综合能力。
(3)
在教学内容上,特别强调理论与实际相结合,精选主讲老师在八大行业完成的几十项重大失效分析课题为教案,以研促教,深入浅出地讲解了如何运用现有的基础知识去解决工程问题的具体过程与分析方法,尤其是最新科研成果的及时介绍,有效激发了学生对材料失效分析及其新材料研究的向往,增强其探索能力、开拓能力和综合分析能力。


在国内外同类课程相比所处的水平

正如前述,失效造成的经济损失是巨大的,一般占所在国家GDP2~ 4%。如果说社会发展史是一部不断与失败作斗争的历史,材料发展史则是一部不断与材料失效作斗争的历史。材料失效分析的目的是为研制更先进、更可靠的材料及产品从理论上指明方向,避免类似的事故再发生。因此,失效问题一直受到国内外的广泛关注和研究,西方国家的一些知名大学在本科课程中都开设了材料失效分析,比如美国麻省理工学院、西北大学、加州大学伯克利、康内尔大学等,英国剑桥大学、帝国理工学院,伦敦大学;德国慕尼黑工大、柏林工大,日本东京大学、东北大学等,出版了几十本与失效分析相关的教科书与专著。我国不少大学近十年在本科课程中也开设了“材料失效分析”、“失效分析”、“失效分析与预防”等必修课或选修课,代表性的大学主要有清华大学、西安交通大学、浙江大学、上海交通大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、西北工业大学等,目前已编著出版了二十多本与材料失效分析有关的教材、专著及手册。

但是,材料失效分析涉及面非常广,金属、陶瓷、聚合物、复合材料和半导体材料等五大基础材料都会发生不同的失效行为,一些新材料的失效机理更有待作深入的研究和分析,这对讲授材料失效分析的老师是一种新挑战,不但需要了解不同材料性能的特点与失效机理,还要有丰富的实际工程经验,以研助教。否则,难于自信地诠释不同材料的失效机理,把失效本质讲清、讲透和讲通;其次,材料失效分析是一门正在发展中的综合性学科,表征分析方法及其测试技术都在不断地发展与完善,新材料、新产品日新月异,失效案例又与当今国民经济发展密切相联。因此,如果材料失效案例的讲解仅仅停留在以往传统材料比如金属,就难于吸引学生对材料研发感兴趣。客观地讲,目前国内开设的“材料失效分析”课程普遍存在二个基本问题:一是绝大多数任课老师并不是长期从事材料失效分析研究的行家,比较缺乏实践经验和科研体会,讲解时常常就事论事,从理论到理论,难以引人入胜;二是讲解的材料失效案例几乎是千遍一律,仅仅涉及金属材料,比如金属的金相分析、断口分析、疲劳分析、断裂分析等,内容偏窄,缺少特色,既不能反映材料失效分析学科的综合性和复杂性,也不能反映新材料、新技术、新方法的研究动态,难于引起学生的兴趣和关注,这是迄今为止为什么目前还没有一门材料失效分析课程被评为省部级精品课程的主要原因。

相对而言,复旦开设的“材料失效分析”课具有三个明显的优势:1.学术地位高。杨振国老师已连续五届应邀由中国机械工程学会失效分析分会和中国机械工程学会理化检验分会联合举办的每二年一次的“全国失效分析学术会议”上作大会报告(2007长沙,2009上海,2011西安、2013大连、2015北京),其学术权威性得到了全国同行的高度认可,故能吸引学生听讲并引导学生对材料失效分析研究的兴趣;2.科研影响大。中国机械工程学会失效分析分会、中国机械工程学会理化检验分会、中国印制电路行业协会(CPCA)、中国石油和石化工程研究会、中国电子工业标准化技术研究院、上海质量技术监督局、上海安全生产监督管理局、秦山核电基地、宝钢钢铁基地、金山石化基地以及国内外一些知名大公司等,近五年共有几十次邀请杨老师对这些行业从事材料设计、质量检验、性能评价、在役检测、设备维护、失效分析、生产管理、产品采购等工程师们进行专业培训和技术讲座,有的学术团体如上海市电子学会电子电镀专委会还把杨老师讲授的材料失效分析课程的部分视频(8个)上传在该学会的专业网站上(网址是:http://www.e-plating.com/web/Training.asp)让国内同行一起分享,故学生对其讲解的内容非常信任,并从中学到了新知识、新方法、新理念,获得了许多有用的新信息;3.吸引力强。失效案例的讲解全部是从杨老师课题组近五年来完成的几十项重大失效分析课题遴选出的典型教案,新颖性多,挑战性强,适用性广,而且讲解的重大失效分析案例都已发表在国际专业期刊上,具有先进性、前瞻性和创新性,故对学生很有吸引力和新鲜感,学生通过课堂的案例讨论和分析,可以切实学到分析解决实际问题的思路、方法和诀窍。此外,本课程还特别倡导理论必须与实际相结合的教学理念,融知识性、思想性、趣味性、逻辑性、创新性、前沿性和实用性于一体,寓教于乐,又寓乐于教,不仅使学生易于理解和掌握失效分析的基本概念和基本方法,而且可以有效地训练和培养学生的创新能力、探索能力和综合分析能力。

因此,本课程的教学内容、教学方法和教学理念在国内同类课程中具有明显的优势,是一门把基础理论和工程应用融合为一体的特色课,创新内容多,应用范围广,受益面较宽,学生们普遍表示满意,整体上处于国内同类课程的前列水平。