材料研究-1科学研究方法论
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材料研究方法与实践
材料研究方法与实践
• 课程介绍
课程内容
课程要求
科学研究方法论 思维方法与创新 试验设计与实践
选修课（学分+知识） 考核方式（讨论+作业+开卷
考试）
材料研究方法与实践
第一部分 科学研究方法论
➢从材料研究角度切入，理解科学研究方法一般规律。 ➢利用科学研究方法，启发对未知事物的哲学思考。
学科的交叉与渗透
4、制造技术上的相互渗透、移植和借鉴
➢ 挤压对金属材料用于成型或冷加工硬化；对高分子材料，通过挤压 成丝可使有机纤维的比强度和比刚度大幅度提高
➢ 粉末冶金和现代陶瓷制造已经很难找出明显的区别 ➢ 溶胶—凝胶法应用于各种材料的制备，这是利用金属有机化合物的
水解而得到纳米高纯氧化物粒子的方法
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性
学科的交叉与渗透
5、新技术在各类材料中都得到了广泛应用
放电等离子烧结
激光熔覆
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性
学科的重要特点
多学科交叉 与实际使用密切结合 是一个正在发展中的学科
材料学科的特点与规律要求从业人员 掌握可适用于学科研究的研究方法
➢ 研究各门具体学科，带有一定普遍意义，适用于许多有关领域的 方法理论是一般科学方法论
➢ 研究某一具体学科，涉及某一具体领域的方法理论是具体科学方 法论
科学研究方法论
二、方法论
研究对象与相互关系
哲学方法 一般科学方法 具体科学方法
➢ 存在一般与特殊、指导 与被指导的关系
➢ 具有各自特点与适用范 围，又存在密切的联系
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性
学科的交叉与渗透
1、三大材料的交叉，衍生出许多复合材料
金属基复合材料
陶瓷基复合材料
树脂基复合材料
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性
学科的交叉与渗透
2、基础学科向各材料学科的交叉与渗透
物理、化学、力学、热力学、动力学
金属材料 物理冶金 金属物理 断裂力学
材料传统学科
材料科学与工程
金属材料专业（金属材料、热处理及表 面技术、粉末冶金）
无机非金属材料专业（陶瓷、碳素材料）
高分子材料与工程专业（高分子化学、 高分子材料、纤维与橡胶、塑料成型加 工）
➢ 材料物理与化学（电子、原子、分 子层次）
➢ 材料学（性能工艺优化、材料开发 与应用）
➢ 材料加工工程（控制外形与内部结 构，面向应用）
科学研究方法论
二、方法论
方法(Method)与方法论(Methodology)
方法 方法论
用于达到某种目的而采取的 途径、手段、策略、技术以及工具。
指探索方法的一般规律， 它高于方法，是方法使用的指导。
科学研究方法论
二、方法论
方法论的重要性
➢ 事半功倍与事倍功半：工作效率与方法的选取和运用直接相关， 方法好，效率高，能达到“多、快、好、省”的效果，而方法不 好，效率低，就会造成“少、慢、差、费”的后果。
合成
原料物质的化学反应过程
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性
材料科学与工程的内涵
➢ 关于材料成分、结构、 工艺、性能与应用之间 有关知识开发与应用的 科学。
➢ 是从科学到工程的一个 专业连续领域，其间， 各专业贯串整个体系。
——美国国家科学院
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性
学科的细分化到综合
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性
物质与材料
物质
在生活环境内所能获得的单质或化合物（原料）
材料
具有指定工作条件下使用要求的形态和物理状态的 物质
关系：材料是物质，但不是所有物质都是材料
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性
材料的制备过程
材料化
物质化学性质未变，形态和物理性质发生改变
➢Biblioteka Baidu不存在解决一切问题的 方法，需要分阶段、分 层次综合使用
科学研究方法论
二、方法论
研究目的与任务
目的：为社会实践服务，尤其是为生产实践服务，以便于人类更 有效地去认识自然界和改造自然界，使人类一步步地从必然王国 走向自由王国
任务： ➢ 基础理论研究：对未知的自然领域进行探索，揭示和掌握自 然事物和现象的性质及规律 ➢ 应用研究：理论研究成果用于实际，解决社会实践中提出的 理论和技术问题，把知识转化为生产力的途径和方法
➢ 科学思维的复杂性：可以从不同的角度对科学思维方法进行不同 的分类，进而形成不同的科学思维方法系统。
➢ 科学创造的需要：科学的本质是创造，方法是创造的前提，是科 学的生命所在。
科学研究方法论
二、方法论
方法论的层次
➢ 关于认识世界、改造世界、探索实现主观世界与客观世界相一致 的最一般的方法理论是哲学方法论
创新：理论创新、技术创新、应用创新
科学研究方法论
作业
作业1：假如你是神舟X号飞船的材料设计师，针对 飞船外层耐高温结构材料，你将基于何种考虑作出 何种选择？
作业2：请阐述自己在大学期间的学习方法，并结合 自己未来希望的工作要求，试分析该方法能否适应 工作要求，还需哪些改进？
无机材料 无机材料化学
有机材料 高分子材料物理学
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性
学科的交叉与渗透
3、各材料学科之间的相互渗透、移植与借鉴
➢ 金属冶金中的结构、亚结构概念向非金属推广，反之，陶瓷等非金 属材料中的概念移植到金属中也出现了新型材料，例如：非晶合金
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性
材料研究方法与实践
• 课程介绍
课程内容
课程要求
科学研究方法论 思维方法与创新 试验设计与实践
选修课（学分+知识） 考核方式（讨论+作业+开卷
考试）
材料研究方法与实践
第一部分 科学研究方法论
➢从材料研究角度切入，理解科学研究方法一般规律。 ➢利用科学研究方法，启发对未知事物的哲学思考。
学科的交叉与渗透
4、制造技术上的相互渗透、移植和借鉴
➢ 挤压对金属材料用于成型或冷加工硬化；对高分子材料，通过挤压 成丝可使有机纤维的比强度和比刚度大幅度提高
➢ 粉末冶金和现代陶瓷制造已经很难找出明显的区别 ➢ 溶胶—凝胶法应用于各种材料的制备，这是利用金属有机化合物的
水解而得到纳米高纯氧化物粒子的方法
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性
学科的交叉与渗透
5、新技术在各类材料中都得到了广泛应用
放电等离子烧结
激光熔覆
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性
学科的重要特点
多学科交叉 与实际使用密切结合 是一个正在发展中的学科
材料学科的特点与规律要求从业人员 掌握可适用于学科研究的研究方法
➢ 研究各门具体学科，带有一定普遍意义，适用于许多有关领域的 方法理论是一般科学方法论
➢ 研究某一具体学科，涉及某一具体领域的方法理论是具体科学方 法论
科学研究方法论
二、方法论
研究对象与相互关系
哲学方法 一般科学方法 具体科学方法
➢ 存在一般与特殊、指导 与被指导的关系
➢ 具有各自特点与适用范 围，又存在密切的联系
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性
学科的交叉与渗透
1、三大材料的交叉，衍生出许多复合材料
金属基复合材料
陶瓷基复合材料
树脂基复合材料
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性
学科的交叉与渗透
2、基础学科向各材料学科的交叉与渗透
物理、化学、力学、热力学、动力学
金属材料 物理冶金 金属物理 断裂力学
材料传统学科
材料科学与工程
金属材料专业（金属材料、热处理及表 面技术、粉末冶金）
无机非金属材料专业（陶瓷、碳素材料）
高分子材料与工程专业（高分子化学、 高分子材料、纤维与橡胶、塑料成型加 工）
➢ 材料物理与化学（电子、原子、分 子层次）
➢ 材料学（性能工艺优化、材料开发 与应用）
➢ 材料加工工程（控制外形与内部结 构，面向应用）
科学研究方法论
二、方法论
方法(Method)与方法论(Methodology)
方法 方法论
用于达到某种目的而采取的 途径、手段、策略、技术以及工具。
指探索方法的一般规律， 它高于方法，是方法使用的指导。
科学研究方法论
二、方法论
方法论的重要性
➢ 事半功倍与事倍功半：工作效率与方法的选取和运用直接相关， 方法好，效率高，能达到“多、快、好、省”的效果，而方法不 好，效率低，就会造成“少、慢、差、费”的后果。
合成
原料物质的化学反应过程
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性
材料科学与工程的内涵
➢ 关于材料成分、结构、 工艺、性能与应用之间 有关知识开发与应用的 科学。
➢ 是从科学到工程的一个 专业连续领域，其间， 各专业贯串整个体系。
——美国国家科学院
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性
学科的细分化到综合
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性
物质与材料
物质
在生活环境内所能获得的单质或化合物（原料）
材料
具有指定工作条件下使用要求的形态和物理状态的 物质
关系：材料是物质，但不是所有物质都是材料
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性
材料的制备过程
材料化
物质化学性质未变，形态和物理性质发生改变
➢Biblioteka Baidu不存在解决一切问题的 方法，需要分阶段、分 层次综合使用
科学研究方法论
二、方法论
研究目的与任务
目的：为社会实践服务，尤其是为生产实践服务，以便于人类更 有效地去认识自然界和改造自然界，使人类一步步地从必然王国 走向自由王国
任务： ➢ 基础理论研究：对未知的自然领域进行探索，揭示和掌握自 然事物和现象的性质及规律 ➢ 应用研究：理论研究成果用于实际，解决社会实践中提出的 理论和技术问题，把知识转化为生产力的途径和方法
➢ 科学思维的复杂性：可以从不同的角度对科学思维方法进行不同 的分类，进而形成不同的科学思维方法系统。
➢ 科学创造的需要：科学的本质是创造，方法是创造的前提，是科 学的生命所在。
科学研究方法论
二、方法论
方法论的层次
➢ 关于认识世界、改造世界、探索实现主观世界与客观世界相一致 的最一般的方法理论是哲学方法论
创新：理论创新、技术创新、应用创新
科学研究方法论
作业
作业1：假如你是神舟X号飞船的材料设计师，针对 飞船外层耐高温结构材料，你将基于何种考虑作出 何种选择？
作业2：请阐述自己在大学期间的学习方法，并结合 自己未来希望的工作要求，试分析该方法能否适应 工作要求，还需哪些改进？
无机材料 无机材料化学
有机材料 高分子材料物理学
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性
学科的交叉与渗透
3、各材料学科之间的相互渗透、移植与借鉴
➢ 金属冶金中的结构、亚结构概念向非金属推广，反之，陶瓷等非金 属材料中的概念移植到金属中也出现了新型材料，例如：非晶合金
科学研究方法论
一、材料科学与工程的学科特性