8.1知识产权概述[理解]：8.2欧美国家材料科学的知识产权现状了解]：8.3中国材料科学的知识产权现状[了解]：2、支撑毕业能力项的教学内容支撑的毕业能力项分别对应工程教育认证标准毕业要求[2]、[3]、[6]和[12]：[2]问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。第一章、了解材料的发展历史及社会工业化定位：材料科学与人类社会工业化进程：材料在中华文明史上的定位。第二章、掌握材料分类及应用：材料结构基础；材料性能基础：材料的分类及用途；常用材料介绍。[3】设计/开发解决方案：能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。第三章、了解生活中的基本材料：穿衣吃饭与材料：通讯技术与材料：交通运输与材料：信息智能与材料。第四章、了解材料与社会工业化经济发展的关系：世界经济中材料产值概况：西欧发达国家的材料经济效益：我国的材料经济价值：大国经济与材料的关系论述。[6]工程与社会：能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。第五章、材料与工业国防：材料在航空航天等方面的应用：材料在战车战舰等方面的应用：材料在国防通讯等领域的应用：世界各国尖端武器中常用材料。第七章、材料学科与工业化未来发展方向：信息功能材料发展方向：能源动力材料发展方向：生物与智能材料发展方向：航空航天结构材料发展方向。[12]】终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。第六章、材料的艺术性：多彩美丽的晶体世界：科学与艺术交融的微观世界：对称之美科学与艺术的统一。第八章、材料与识产权状况：知识产权概述：欧美国家材料科学的知识产权现状：中国材料科学的知识产权现状。四、教学环节安排及要求1.课堂讲授在授课过程中，可由常见的材料工程设计基本问题引出概念，自然进入相关内容的讲授。适当引导学生阅读外文书籍和资料，培养自学能力。课堂教学首先要使学生掌握课程教学内容中规定的一些基本概念、基本理论和基本方法。积极探索和实践研究型教学，探索如何实现教师在对问题的求解中教，学生怎么在对未知的探索中学。从提出问题，到问题分析，再到设计开发解决方案，进一步培养学生材料工程设计的能力，强化对设计环节中考虑多重交互作用的创新意识：从系统的角度培养学生运用现代信息技术获取相关信息和新技术、新知识的能力。2.作业通过课外作业，引导学生检验学习效果，进一步掌握课堂讲述的内容，了解自己掌握的程度，思考一些相关的问题，进一步深入理解扩展的内容。作业的基本要求：根据各章节的情况，包括练习题、思考题等，每一章布置适量的课外作业，完成这些作业需要的知识覆盖课堂讲授内容，包括基本概念题、解答题、综合题以及其它题型等。15
15 8.1 知识产权概述[理解]；8.2 欧美国家材料科学的知识产权现状[了解]；8.3 中国材料 科学的知识产权现状[了解]； 2、支撑毕业能力项的教学内容 支撑的毕业能力项分别对应工程教育认证标准毕业要求[2]、[3]、[6]和[12]： [2] 问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通 过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。第一章、了解材料的发展历史及社会工 业化定位：材料科学与人类社会工业化进程；材料在中华文明史上的定位。第二章、掌握 材料分类及应用：材料结构基础；材料性能基础；材料的分类及用途；常用材料介绍。 [3] 设计/开发解决方案：能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求 的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、 安全、法律、文化以及环境等因素。第三章、了解生活中的基本材料：穿衣吃饭与材料； 通讯技术与材料；交通运输与材料；信息智能与材料。第四章、了解材料与社会工业化经 济发展的关系：世界经济中材料产值概况；西欧发达国家的材料经济效益；我国的材料经 济价值；大国经济与材料的关系论述。 [6] 工程与社会：能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复 杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。 第五章、材料与工业国防：材料在航空航天等方面的应用；材料在战车战舰等方面的应用； 材料在国防通讯等领域的应用；世界各国尖端武器中常用材料。第七章、材料学科与工业 化未来发展方向：信息功能材料发展方向；能源动力材料发展方向；生物与智能材料发展 方向；航空航天结构材料发展方向。 [12] 终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。第 六章、材料的艺术性：多彩美丽的晶体世界；科学与艺术交融的微观世界； 对称之美—— 科学与艺术的统一。第八章、材料与识产权状况：知识产权概述；欧美国家材料科学的知 识产权现状；中国材料科学的知识产权现状。 四、教学环节安排及要求 1. 课堂讲授 在授课过程中，可由常见的材料工程设计基本问题引出概念，自然进入相关内容的讲 授。适当引导学生阅读外文书籍和资料，培养自学能力。课堂教学首先要使学生掌握课程 教学内容中规定的一些基本概念、基本理论和基本方法。积极探索和实践研究型教学，探 索如何实现教师在对问题的求解中教，学生怎么在对未知的探索中学。从提出问题，到问 题分析，再到设计/开发解决方案，进一步培养学生材料工程设计的能力，强化对设计环节 中考虑多重交互作用的创新意识；从系统的角度培养学生运用现代信息技术获取相关信息 和新技术、新知识的能力。 2. 作业 通过课外作业，引导学生检验学习效果，进一步掌握课堂讲述的内容，了解自己掌握 的程度，思考一些相关的问题，进一步深入理解扩展的内容。作业的基本要求：根据各章 节的情况，包括练习题、思考题等，每一章布置适量的课外作业，完成这些作业需要的知 识覆盖课堂讲授内容，包括基本概念题、解答题、综合题以及其它题型等
3.实践环节针对基础性能/艺术性的章节内容，我们利用力学性能测试设备用/显微镜等对不同材料进行性能及组织研究，认识材料性能与组织之间的联系，发现材料的内在美。五、教授方法与学习方法教学方法：服务于课程教学目标，同时结合课程内容的教学要求以及学生认知活动的特点，可以包括讲授、研讨、小组合作、同伴教学、探究教学等多种教学方法与模式。学习方法：根据课程教学方法以及学生学习特点，给出学习该门课程的指导和建议。可以包括体现本门课程特点的学习策略、学习技巧、自主学习指导、课程延伸学习资料获取途径及信息检索方法、教学网站及学习注意事项、课程学习时间管理技巧、小组学习的要求、学习效果自我检查方法指导等，以激发学习动机，帮助学生学会主动学习、深入探究。六、学时分配表1各章节学时分配表学时分配章节主要内容合计讲授习题实验讨论其它绪论22第一章第二章224材料分类及应用第三章生活中的基本材料66第四章44材料与社会工业化经济第五章66材料与工业国防224第六章材料的艺术性第七章44材料学科与工业化未来发展方向2第八章材料方面的知识产权2合计32七、考核与成绩评定表2考核方式及成绩评定分布表考核方式所占比例主要考核内容对基本概念的理解和掌握，或者对具体科学现象/问题的分析和解释，考察对作业10%生活中的科学知识的认知。随堂练习10%评定主要依据是课堂考勒、随堂练习参与度及其完成质量实验10%考察实验动手能力和解决实际问题的能力，对个人表现展开评价。主要考核学生对课程知识的理解和掌握，考察基本知识的理解程度和掌握程期末70%度，，强调理解和应用。成绩评定主要依据是对规定考试内容的掌握情况。制定者：刘、李淑波批准者：高峰2021年6月16
16 3. 实践环节 针对基础性能/艺术性的章节内容，我们利用力学性能测试设备用/显微镜等对不同材 料进行性能及组织研究，认识材料性能与组织之间的联系，发现材料的内在美。 五、教授方法与学习方法 教学方法：服务于课程教学目标，同时结合课程内容的教学要求以及学生认知活动的 特点，可以包括讲授、研讨、小组合作、同伴教学、探究教学等多种教学方法与模式。 学习方法：根据课程教学方法以及学生学习特点，给出学习该门课程的指导和建议。 可以包括体现本门课程特点的学习策略、学习技巧、自主学习指导、课程延伸学习资料获 取途径及信息检索方法、教学网站及学习注意事项、课程学习时间管理技巧、小组学习的 要求、学习效果自我检查方法指导等，以激发学习动机，帮助学生学会主动学习、深入探 究。六、学时分配 表 1 各章节学时分配表 章节 主要内容 学 时 分 配 合计 讲授 习题 实验 讨论 其它 第一章 绪论 2 2 第二章 材料分类及应用 2 2 4 第三章 生活中的基本材料 6 6 第四章 材料与社会工业化经济 4 4 第五章 材料与工业国防 6 6 第六章 材料的艺术性 2 2 4 第七章 材料学科与工业化未来发展方向 4 4 第八章 材料方面的知识产权 2 2 合计 32 七、考核与成绩评定 表 2 考核方式及成绩评定分布表 考核方式 所占比例 主要考核内容 作业 10% 对基本概念的理解和掌握，或者对具体科学现象/问题的分析和解释，考察对 生活中的科学知识的认知。 随堂练习 10% 评定主要依据是课堂考勤、随堂练习参与度及其完成质量。 实验 10% 考察实验动手能力和解决实际问题的能力，对个人表现展开评价。 期末 70% 主要考核学生对课程知识的理解和掌握，考察基本知识的理解程度和掌握程 度，强调理解和应用。成绩评定主要依据是对规定考试内容的掌握情况。 制定者：刘轲、李淑波 批准者：高峰 2021 年 6 月
“材料连接导论”课程教学大纲英文名称：IntroductiontoMaterial Joining课程编号：0000801课程性质：通识教育选修课学分：2.0学时：32课程类别：口工程经济与项目管理口文化自信与艺术鉴赏口科学探索与创新发展口道德修养与身心健康口沟通表达与全球视野口其它面向对象：各专业先修课程：材料科学基础、材料工程基础教材：[1]邹家生.《材料连接原理与工艺》.哈尔滨工业大学出版社，2004年参考书：[1]何德孚，《焊接与连接工程学导论》上海交通大学出版社，1997年[2]张文铖.《焊接冶金学》.机械工业出版社，1995年[3】田锡堂.《焊接结构》，机械工业出版社，1992年[4】赵熹华、《焊接检验》，机械工业出版社，1996年一、课程简介本课程是旨在分析讲解材料连接技术和工艺的基本内容以及有关工程知识的课程。任何工程结构和机械系统大都是由各种各样的材料连接建造或制造。其中应用最为广泛的是焊接技术，焊接过程是材料局部的熔化与凝固的过程。焊接时由于材料处于熔化状态，涉及到治金学：当材料凝固后，材料焊缝及热影响区组织性能变化，涉及到金属学：由于焊接时材料局部加热过程膨胀和冷却时收缩，接头会产生热应力，若材料内部有缺陷，就会导致缺陷扩展的可能性，因此又涉及到结构学。同时，由于接头设计原因（人们对选用材料使用工况估计不足，或是涉及人员经验不足）、材料选择和焊接方法原因、检测手段和管理原因等，材料连接失效的事故时有发生，造成人员伤亡和经济损失。本课程对于培养学生应用所学知识分析和正确判定连接方法和分析失效原因具有积极意义。本课程以材料和材料连接技术为主线，通过本课程的学习，使学生获得材料连接的基本知识，了解材料连接工艺的基本特点、种类和最新的应用情况。特别是了解适用于各种新材料、新结构的新型焊接与连接方法。掌握材料在焊接过程中组织和性能的变化规律；了解连接结构应力和变形的产生，以及常见的连接结构缺陷和质量检验方法。扩大不同专业学生的知识面，激发其学习、研究和就业兴趣。本课程的特点是：综合性强，涉及的知识面广，所需掌握的基础知识较多。二、课程地位与教学目标课程地位：属于通识教育选修课的科学探索与创新发展类别，使学生了解科学技术探索过程及创新环节，培养科学思维能力、科学精神和创新精神。学生是课堂的主体，教师17
17 “材料连接导论”课程教学大纲 英文名称：Introduction to Material Joining 课程编号：0000801 课程性质：通识教育选修课 学分：2.0 学时：32 课程类别：□工程经济与项目管理 □文化自信与艺术鉴赏 科学探索与创新发展 □道德修养与身心健康 □沟通表达与全球视野 □其它 面向对象：各专业 先修课程：材料科学基础、材料工程基础 教材： [1] 邹家生.《材料连接原理与工艺》. 哈尔滨工业大学出版社，2004 年 参考书： [1] 何德孚.《焊接与连接工程学导论》. 上海交通大学出版社，1997 年 [2] 张文钺.《焊接冶金学》. 机械工业出版社，1995 年 [3] 田锡堂.《焊接结构》. 机械工业出版社，1992 年 [4] 赵熹华.《焊接检验》. 机械工业出版社，1996 年 一、课程简介 本课程是旨在分析讲解材料连接技术和工艺的基本内容以及有关工程知识的课程。任 何工程结构和机械系统大都是由各种各样的材料连接建造或制造。其中应用最为广泛的是 焊接技术，焊接过程是材料局部的熔化与凝固的过程。焊接时由于材料处于熔化状态，涉 及到冶金学；当材料凝固后，材料焊缝及热影响区组织性能变化，涉及到金属学；由于焊 接时材料局部加热过程膨胀和冷却时收缩，接头会产生热应力，若材料内部有缺陷，就会 导致缺陷扩展的可能性，因此又涉及到结构学。同时，由于接头设计原因（人们对选用材 料使用工况估计不足，或是涉及人员经验不足）、材料选择和焊接方法原因、检测手段和 管理原因等，材料连接失效的事故时有发生，造成人员伤亡和经济损失。本课程对于培养 学生应用所学知识分析和正确判定连接方法和分析失效原因具有积极意义。 本课程以材料和材料连接技术为主线，通过本课程的学习，使学生获得材料连接的基 本知识，了解材料连接工艺的基本特点、种类和最新的应用情况。特别是了解适用于各种 新材料、新结构的新型焊接与连接方法。掌握材料在焊接过程中组织和性能的变化规律； 了解连接结构应力和变形的产生，以及常见的连接结构缺陷和质量检验方法。扩大不同专 业学生的知识面，激发其学习、研究和就业兴趣。本课程的特点是：综合性强，涉及的知 识面广，所需掌握的基础知识较多。 二、课程地位与教学目标 课程地位：属于通识教育选修课的科学探索与创新发展类别，使学生了解科学技术探 索过程及创新环节，培养科学思维能力、科学精神和创新精神。学生是课堂的主体，教师
要擅于提出合适的问题情境，主导课堂教学，引发学生独立思考，并且鼓励学生自主思考，调动学生的学习积极性，对设立的问题，在课堂上或者授课过程中予以解答，丰富学生对问题的理解，让学生的思维更发散，想象力更丰富，更加重视知识的理解和应用。随着问题的不断提出和不断解决，学生体会到分析解决问题的乐趣，树立了学习的信心，有利于学生创新精神的培养和综合素质的提高。教学目标：支撑的毕业能力项[6]、[9]、[12]，具体说明如下：[6]工程与社会：能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。教师在授课过程中要重视理论结合实际，通过理论与实际的结合，引发了学生的兴趣，加深了学生对知识的理解，让学生认识到材料无处不在，材料连接无处不在，很多事件的发生都与材料密切相关，材料关系社会发展、国家安全、人民安康，理解材料工作者应该承担的责任。[9]个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。课堂讨论环节采用分组进行的方式，教师要求学生把学到的材料和材料连接知识融会贯通，使学生有针对性地开展阅读活动，活学活用，学以致用，同时，提高了学生的协同合作能力、逻辑思维能力以及综合素质。此外，与材料连接导论课程配套实验背后的主要理念是动觉学习，也采用分组进行的方式，学生在焊接完成后可以立即体验成品的运行，有时候可以进行故障的排除，增加亲身学习的体验，明确在团队中承担的责任，增加集体荣誉感，帮助学生建立信心，为今后解决更为复杂的问题打下基础，还可以有效引导和鼓励学生把材料研究作为今后的事业，通过团队合作的方式，分享知识、经验和想法，综合素质得到了提高。[12]终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。通过本课程的学习，学生可以了解材料连接技术与工艺的基本内容以及相关具体应用实例，认识到材料连接在实际生活中无处不在，有效提升学生的材料素养，激发学生对材料科学的兴趣，同时，有效提升学生的实践操作能力、独立思考和分析解决问题、自主学习和终身学习的能力。在课堂教学实践的基础上，针对课程内容和授课方式，开展探究性教学，设定问题情境，结合前沿学科，发掘学生自主探究的潜能，引导学生进行动觉学习，布置创新性作业，提高学生自主学习、独立思考、分析解决问题、终身学习的能力。三、课程教学内容及要求1、课程内容及要求本课程各章节内容及要求：第一章：绪论、材料及材料的连接方法第二章：熔化焊接的原理第三章：常用的熔化焊接方法第四章：压力焊的原理和工艺第五章：钎焊的原理和工艺2、支撑毕业能力项的教学内容[6]】工程与社会：让学生深刻理解材料生命周期的循环，材料从矿石开始，经过冶炼、18
18 要擅于提出合适的问题情境，主导课堂教学，引发学生独立思考，并且鼓励学生自主思考， 调动学生的学习积极性，对设立的问题，在课堂上或者授课过程中予以解答，丰富学生对 问题的理解，让学生的思维更发散，想象力更丰富，更加重视知识的理解和应用。随着问 题的不断提出和不断解决，学生体会到分析解决问题的乐趣，树立了学习的信心，有利于 学生创新精神的培养和综合素质的提高。 教学目标：支撑的毕业能力项[6]、[9]、[12]，具体说明如下： [6] 工程与社会：能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复 杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。 教师在授课过程中要重视理论结合实际，通过理论与实际的结合，引发了学生的兴趣，加 深了学生对知识的理解，让学生认识到材料无处不在，材料连接无处不在，很多事件的发 生都与材料密切相关，材料关系着社会发展、国家安全、人民安康，理解材料工作者应该 承担的责任。 [9] 个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角 色。课堂讨论环节采用分组进行的方式，教师要求学生把学到的材料和材料连接知识融会 贯通，使学生有针对性地开展阅读活动，活学活用，学以致用，同时，提高了学生的协同 合作能力、逻辑思维能力以及综合素质。此外，与材料连接导论课程配套实验背后的主要 理念是动觉学习，也采用分组进行的方式，学生在焊接完成后可以立即体验成品的运行， 有时候可以进行故障的排除，增加亲身学习的体验，明确在团队中承担的责任，增加集体 荣誉感，帮助学生建立信心，为今后解决更为复杂的问题打下基础，还可以有效引导和鼓 励学生把材料研究作为今后的事业，通过团队合作的方式，分享知识、经验和想法，综合 素质得到了提高。 [12] 终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。通 过本课程的学习，学生可以了解材料连接技术与工艺的基本内容以及相关具体应用实例， 认识到材料连接在实际生活中无处不在，有效提升学生的材料素养，激发学生对材料科学 的兴趣，同时，有效提升学生的实践操作能力、独立思考和分析解决问题、自主学习和终 身学习的能力。在课堂教学实践的基础上，针对课程内容和授课方式，开展探究性教学， 设定问题情境，结合前沿学科，发掘学生自主探究的潜能，引导学生进行动觉学习，布置 创新性作业，提高学生自主学习、独立思考、分析解决问题、终身学习的能力。 三、课程教学内容及要求 1、课程内容及要求 本课程各章节内容及要求： 第一章：绪论、材料及材料的连接方法 第二章：熔化焊接的原理 第三章：常用的熔化焊接方法 第四章：压力焊的原理和工艺 第五章：钎焊的原理和工艺 2、支撑毕业能力项的教学内容 [6] 工程与社会：让学生深刻理解材料生命周期的循环，材料从矿石开始，经过冶炼
加工制成品，到使用，到回收，组成一个循环系统，过去只讲动脉，讲生产加工使用，到了其中一步丢弃，丢弃的结果污染了环境，现在增加了静脉过程，每一个过程都要有回收，形成一个闭路的循环，对保护环境是非常有好处的。[6]工程与社会：将钎焊理论与半导体器件的实际应用相结合，深入浅出，引导学生认识到：硅材料是90%以上半导体器件的基础，而硅材料来源于本身并不起眼的二氧化硅，由此，通过理论与实例的结合，自然而然地得出结论：材料科学与工程可以点石成金，化腐朽为神奇。[6]工程与社会：教师讲解隐形无人驾驶机部分，让学生明确飞机本身离不开复合材料、半导体材料、高精度GPS模块和大容量电池等。而美国“福特号"航母采用的"全天候电子助降系统”弹射并且降落无人驾驶机的过程除了电磁弹射技术以外，还应用到了一系列尖端科技：高精度雷达技术、电子计算机技术、遥测导航技术、微波通讯技术和微电子技术等。[6]工程与社会：发生的某些安全事件也跟材料有关系，比方说福岛核电站核反应堆泄露事件与材料相关，一个反应堆有4层屏蔽，最中心陶瓷，二氧化铀，熔点2800摄氏度，第二层，金属锆包壳，第三层，低合金钢外壳，第四层，混凝土安全壳。由于没有水，裂变余热和衰变热，不能导出来，使最中心二氧化铀的核心超过了它的熔点，熔化了，紧接着把锆管烧穿了，最后整个就熔下来，变成一个熔体，这个熔体温度是相当高的，内部是2800摄氏度以上，如果降到低合金钢的压力壳上，低合金钢穿孔，最后钢筋混凝土的安全壳损坏，所以这里福岛核电站完全可以用材料的分析方法分析事故的发生原因。[6]】工程与社会：美国世贸大厦的垮塌事件也跟材料有关系，飞机撞到了建筑物上面，导致大量汽油浇到建筑物上面，汽油就要燃烧，超过800、900度，钢材就软化了，没有承重能力，就往下掉，上面砸到下面，整个的就跨塌了，跟材料有关。此外，其他的众多安全事件也与材料密切相关，比如说泰坦尼克号沉没事件、美国哥伦比亚号航天飞机坠毁事件等等。[6】工程与社会：在芯片的发展进程方面，目前，芯片已经发展到了“鳍式场效应管”阶段，教师由此让学生认识到创新性思维的重要性，并激发学生自主进行创新性思维。在上世纪90年代中期，因特尔公司的联合创始人之一，集成电路的发明人罗伯特·诺伊斯做出了一个预言，栅长或者说特征尺寸的极限是25纳米。教师提出问题：为什么如今的特征尺寸已经进展到了7纳米以下？这是由于当时的CMOS场效应管技术虽然不再适用，但是又出现了新的技术，推动了特征尺寸的进展。然后，进一步引导学生去思考如何将CMOS场效应管技术加以改进，以实现特征尺寸的减小。随着特征尺寸减小，漏电的问题难以解决，此时，教师将电流通道形象地比喻成一个水管，即，水流通道，也就是说现在要解决的是水管有效截流的问题，当水管很长的时候，在水管上放一块石头就解决了，问题是，水管短的时候，石头没有地方放，无法有效截流的问题出现了，而假如说把水管做薄，这个问题就迎刃而解。教师马上指出：这一创新性思路由加州大学伯克利分校的华裔教授胡正明提出并证实，并且在提出十年后得以产业化，使更多的元件得以放入芯片中，人类才拥有了更加智慧的器件。他因此当选美国工程院院士，并且于2016年获得了美国时任总统奥巴马颁发的奖章。今后，人类还需要更多改进生活的技术，这一点离不开创新性思维。19
19 加工制成品，到使用，到回收，组成一个循环系统，过去只讲动脉，讲生产加工使用，到 了其中一步丢弃，丢弃的结果污染了环境，现在增加了静脉过程，每一个过程都要有回收， 形成一个闭路的循环，对保护环境是非常有好处的。 [6] 工程与社会：将钎焊理论与半导体器件的实际应用相结合，深入浅出，引导学生 认识到：硅材料是 90%以上半导体器件的基础，而硅材料来源于本身并不起眼的二氧化硅， 由此，通过理论与实例的结合，自然而然地得出结论：材料科学与工程可以点石成金，化 腐朽为神奇。 [6] 工程与社会：教师讲解隐形无人驾驶机部分，让学生明确飞机本身离不开复合材 料、半导体材料、高精度 GPS 模块和大容量电池等。而美国“福特号”航母采用的“全天候 电子助降系统”弹射并且降落无人驾驶机的过程除了电磁弹射技术以外，还应用到了一系 列尖端科技：高精度雷达技术、电子计算机技术、遥测导航技术、微波通讯技术和微电子 技术等。 [6] 工程与社会：发生的某些安全事件也跟材料有关系，比方说福岛核电站核反应堆 泄露事件与材料相关，一个反应堆有 4 层屏蔽，最中心陶瓷，二氧化铀，熔点 2800 摄氏 度，第二层，金属锆包壳，第三层，低合金钢外壳，第四层，混凝土安全壳。由于没有水， 裂变余热和衰变热，不能导出来，使最中心二氧化铀的核心超过了它的熔点，熔化了，紧 接着把锆管烧穿了，最后整个就熔下来，变成一个熔体，这个熔体温度是相当高的，内部 是 2800 摄氏度以上，如果降到低合金钢的压力壳上，低合金钢穿孔，最后钢筋混凝土的 安全壳损坏，所以这里福岛核电站完全可以用材料的分析方法分析事故的发生原因。 [6] 工程与社会：美国世贸大厦的垮塌事件也跟材料有关系，飞机撞到了建筑物上面， 导致大量汽油浇到建筑物上面，汽油就要燃烧，超过 800、900 度，钢材就软化了，没有 承重能力，就往下掉，上面砸到下面，整个的就垮塌了，跟材料有关。此外，其他的众多 安全事件也与材料密切相关，比如说泰坦尼克号沉没事件、美国哥伦比亚号航天飞机坠毁 事件等等。 [6] 工程与社会：在芯片的发展进程方面，目前，芯片已经发展到了“鳍式场效应管” 阶段，教师由此让学生认识到创新性思维的重要性，并激发学生自主进行创新性思维。在 上世纪 90 年代中期，因特尔公司的联合创始人之一，集成电路的发明人罗伯特·诺伊斯做 出了一个预言，栅长或者说特征尺寸的极限是 25 纳米。教师提出问题：为什么如今的特 征尺寸已经进展到了 7 纳米以下？这是由于当时的 CMOS 场效应管技术虽然不再适用，但 是又出现了新的技术，推动了特征尺寸的进展。然后，进一步引导学生去思考如何将 CMOS 场效应管技术加以改进，以实现特征尺寸的减小。随着特征尺寸减小，漏电的问题难以解 决，此时，教师将电流通道形象地比喻成一个水管，即，水流通道，也就是说现在要解决 的是水管有效截流的问题，当水管很长的时候，在水管上放一块石头就解决了，问题是， 水管短的时候，石头没有地方放，无法有效截流的问题出现了，而假如说把水管做薄，这 个问题就迎刃而解。教师马上指出：这一创新性思路由加州大学伯克利分校的华裔教授胡 正明提出并证实，并且在提出十年后得以产业化，使更多的元件得以放入芯片中，人类才 拥有了更加智慧的器件。他因此当选美国工程院院士，并且于 2016 年获得了美国时任总 统奥巴马颁发的奖章。今后，人类还需要更多改进生活的技术，这一点离不开创新性思维