基于大學(xué)生全面成才目標(biāo)的材料專業(yè)培養(yǎng)方案探索

王艷華　楊倩

高等教育的育人目標(biāo)應(yīng)該是包括了全體學(xué)生的每一個(gè)個(gè)體的全面發(fā)展，而通過(guò)專業(yè)學(xué)習(xí)掌握專業(yè)技能，以服務(wù)于各相關(guān)的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，是人才培養(yǎng)的普遍思路。也就是說(shuō)，把專業(yè)教學(xué)辦好，讓每一個(gè)學(xué)生都成才，是學(xué)校的根本性的工作。但從另一方面來(lái)講，我們面臨的培養(yǎng)對(duì)象是具體的各不相同的個(gè)體，要通過(guò)相同的教學(xué)計(jì)劃來(lái)保障其成才的途徑：或深造，或本科畢業(yè)后直接就業(yè)，顯然必須有一個(gè)周詳?shù)囊?guī)劃。下文以浙江大學(xué)材料系的本科教學(xué)計(jì)劃實(shí)施為案例，探討了一個(gè)立足于學(xué)生全面成才，基礎(chǔ)與工程并重的學(xué)生培養(yǎng)體系。

一、把握新材料發(fā)展方向，確立培養(yǎng)目標(biāo)

材料系的培養(yǎng)目標(biāo)就是從材料學(xué)與工程專業(yè)的基礎(chǔ)理論、前沿專業(yè)知識(shí)和科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)技能等方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的培養(yǎng)，使學(xué)生成為具備材料科學(xué)與工程專業(yè)綜合基礎(chǔ)知識(shí)和高新材料研究開(kāi)發(fā)能力的高素質(zhì)科技人才。培養(yǎng)的學(xué)生不僅具有從事本學(xué)科及相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究、新材料設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、教學(xué)以及技術(shù)管理的綜合能力，同時(shí)具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)以及一定的組織管理能力和團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)能力，具備國(guó)際化競(jìng)爭(zhēng)能力。

以往傳統(tǒng)的材料學(xué)科，往往以結(jié)構(gòu)材料為主，就其就業(yè)領(lǐng)域而言，它可以說(shuō)并沒(méi)有形成過(guò)一個(gè)獨(dú)立的材料行業(yè)。金屬材料專業(yè)，無(wú)論是金相熱處理還是鑄鍛焊熱加工，依附于機(jī)械行業(yè)或冶金行業(yè)；無(wú)機(jī)非金屬材料專業(yè)，無(wú)論是玻璃水泥還是陶瓷，則依附于建材行業(yè)；高分子材料，無(wú)論是塑料還是橡膠，依附于化工行業(yè)。

在21世紀(jì)之交，隨著信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，半導(dǎo)體制造業(yè)在大陸地區(qū)迅速崛起，并由此帶動(dòng)了其它功能材料行業(yè)的發(fā)展。一般來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料，則是以力學(xué)性能為基礎(chǔ)，通常用來(lái)制造受力構(gòu)件。盡管結(jié)構(gòu)材料對(duì)一些微觀的物理或化學(xué)性能也有一定要求，如體現(xiàn)的外表光澤度、抗腐蝕性、抗氧化性甚至熱導(dǎo)率、電阻和抗輻照性等指標(biāo)，但主要起作用，主要是這種材料的力學(xué)性能，使用時(shí)也是更多地關(guān)注這種材料牢不牢等方面的性能。而通常意義上的功能材料，指的是那些具有電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)功能，能在物理、化學(xué)、生物等層面完成功能相互轉(zhuǎn)化的材料，主要用來(lái)制造各種功能元器件。在這種元器件中，發(fā)揮作用的，就是這種材料的高新性能。功能材料往往作為高新技術(shù)材料而被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)高科技領(lǐng)域。

目前國(guó)內(nèi)辦功能材料專業(yè)的學(xué)校不多，浙江大學(xué)材料系的本科專業(yè)名稱就叫材料科學(xué)與工程，基本上就是圍繞著功能材料進(jìn)行辦學(xué)。這順應(yīng)了新材料發(fā)展的歷史潮流，另外，一個(gè)基本的判斷是，目前材料學(xué)科的就業(yè)環(huán)境，正在實(shí)現(xiàn)兩個(gè)轉(zhuǎn)變。第一，是就業(yè)崗位需求，從以結(jié)構(gòu)材料為主，轉(zhuǎn)變到以功能材料為主；第二，是就業(yè)技能需求，從單純的結(jié)構(gòu)材料工藝為主，轉(zhuǎn)變到與結(jié)構(gòu)材料的制造設(shè)備和制造控制技術(shù)相結(jié)合。在目前的就業(yè)市場(chǎng)上，它以薪酬為導(dǎo)向，不由得學(xué)生和辦學(xué)單位不認(rèn)同。浙江大學(xué)材料系確立的“基礎(chǔ)理論、前沿專業(yè)知識(shí)和科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)技能”三者結(jié)合的培養(yǎng)目標(biāo)，為培養(yǎng)未來(lái)優(yōu)秀的功能材料人才奠定了基礎(chǔ)。

二、適應(yīng)學(xué)生成才的需要，調(diào)整培養(yǎng)要求

浙江大學(xué)材料系一開(kāi)始關(guān)注的是第二個(gè)轉(zhuǎn)變，憑借浙江大學(xué)的多學(xué)科綜合優(yōu)勢(shì)，借助控制學(xué)科的力量辦出自身專業(yè)特色，一度辦出了材料工程自動(dòng)化專業(yè)方向。但最后，真正體現(xiàn)學(xué)科辦學(xué)優(yōu)勢(shì)的是21世紀(jì)初開(kāi)始的第一波以半導(dǎo)體單晶和光纖材料為代表的信息材料熱，功能材料就業(yè)市場(chǎng)利好；第二波是2007年、08年開(kāi)始的以鑄造多晶硅為代表的光伏材料熱和以鋰、鎳氫為代表的電池材料熱。而且功能材料對(duì)學(xué)生的素質(zhì)，甚至學(xué)歷，要求較高，所以材料系的本科生對(duì)職業(yè)生涯規(guī)劃得比較好的，就會(huì)早早選擇深造考研究生，并做出規(guī)劃，由此帶來(lái)本科生的高深造率。沒(méi)有深造的學(xué)生，人數(shù)本來(lái)就少，也有許多借助功能材料的相應(yīng)“功能”，進(jìn)入信息領(lǐng)域、能源領(lǐng)域等，迎來(lái)就業(yè)的全面成功。

但自2009年開(kāi)始，受?chē)?guó)際金融危機(jī)影響，部分新興功能材料領(lǐng)域受到打擊，從2010年到2012年，中國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)像是坐了一個(gè)過(guò)山車(chē)，在研究生的就業(yè)市場(chǎng)受到影響的同時(shí)，對(duì)本科生進(jìn)入功能材料領(lǐng)域就業(yè)，也產(chǎn)生了不小的困難。另一方面，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料，因其面向機(jī)械、建材、化工等多個(gè)領(lǐng)域，其就業(yè)市場(chǎng)體量大的優(yōu)勢(shì)顯露無(wú)遺。同時(shí)，結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域?qū)Ξ厴I(yè)生的學(xué)歷要求并不高，本科生足以勝任，所以，對(duì)本科生來(lái)說(shuō)，在沒(méi)有深造的情形下，掌握扎實(shí)的結(jié)構(gòu)材料的專業(yè)知識(shí)和技能，也是十分重要，可以說(shuō)是確立了立身之本。材料系為適應(yīng)學(xué)生全面成才的需要，提出了在發(fā)揮功能材料優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，功能材料和結(jié)構(gòu)材料相結(jié)合的辦學(xué)方針。做到功能材料和結(jié)構(gòu)材料相結(jié)合，致力于學(xué)生的全面成才。

在功能材料領(lǐng)域，學(xué)生主要學(xué)習(xí)材料科學(xué)與工程的基礎(chǔ)理論，學(xué)習(xí)并掌握材料的制備、組成、組織結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系的基本規(guī)律，接受各種先進(jìn)材料的合成制備與加工、結(jié)構(gòu)分析與性能檢測(cè)技能等方面的綜合訓(xùn)練，掌握材料設(shè)計(jì)和制備工藝設(shè)計(jì)、材料性能優(yōu)化和產(chǎn)品質(zhì)量控制、新材料和新工藝開(kāi)發(fā)等方面的基本能力。同時(shí)，通過(guò)本專業(yè)特色課程的學(xué)習(xí)和課外科研訓(xùn)練，熟悉半導(dǎo)體材料及器件、光功能材料及器件、先進(jìn)金屬材料、功能陶瓷材料與器件、納米材料與器件、新型能源材料與電池、生物及醫(yī)用材料等國(guó)際前沿交叉領(lǐng)域的相關(guān)內(nèi)容及發(fā)展趨勢(shì)。畢業(yè)生應(yīng)具備以下幾方面的知識(shí)和能力：1.掌握材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論和各種先進(jìn)材料的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)；2.掌握材料設(shè)計(jì)、合成與制備等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，具有進(jìn)行材料設(shè)計(jì)和材料研制的基本能力；3.掌握材料性能檢測(cè)和產(chǎn)品質(zhì)量控制的基本知識(shí)，具有新材料和新工藝研究開(kāi)發(fā)的初步能力；4.掌握材料科學(xué)與工程領(lǐng)域相關(guān)的研究方法和實(shí)驗(yàn)技能，了解材料科學(xué)國(guó)際前沿交叉領(lǐng)域的相關(guān)內(nèi)容及發(fā)展趨勢(shì)；5.熟悉本專業(yè)必需的交叉學(xué)科相關(guān)知識(shí)和技能，具有運(yùn)用英語(yǔ)進(jìn)行交流的基本能力以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用的基本知識(shí)與技能。

在結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域，設(shè)立了金屬材料加工方向。其培養(yǎng)要求為，學(xué)生主要學(xué)習(xí)材料科學(xué)與工程的基礎(chǔ)理論，學(xué)習(xí)并掌握金屬材料的制備、組成、組織結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系的基本規(guī)律，接受各種先進(jìn)材料的合成制備與加工、結(jié)構(gòu)分析與性能檢測(cè)技能等方面的綜合訓(xùn)練，掌握材料設(shè)計(jì)和制備工藝設(shè)計(jì)、材料性能優(yōu)化和產(chǎn)品質(zhì)量控制、新材料和新工藝開(kāi)發(fā)等方面的基本能力。同時(shí)，通過(guò)本專業(yè)核心課程、特色課程的學(xué)習(xí)和課外科研和工程訓(xùn)練，掌握包括焊接和熱處理在內(nèi)的先進(jìn)金屬材料的制備和成型技術(shù)及其基本知識(shí)和理論。使學(xué)生畢業(yè)后成為社會(huì)急需的從事先進(jìn)金屬材料研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的復(fù)合型高科技人才。畢業(yè)生應(yīng)具備以下幾方面的知識(shí)和能力：1.掌握材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論和各種先進(jìn)材料的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)，掌握焊接、熱處理及鑄造等金屬材料熱加工基本原理和方法；2.掌握先進(jìn)金屬材料的設(shè)計(jì)、制備和成型等專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)，具有實(shí)現(xiàn)先進(jìn)金屬材料規(guī)模化生產(chǎn)和對(duì)材料質(zhì)量進(jìn)行有效控制的基本思路和初步專業(yè)能力；3.掌握金屬材料的材料性能檢測(cè)和產(chǎn)品質(zhì)量控制的基本知識(shí)，具有新材料和新工藝研究開(kāi)發(fā)的初步能力；4.掌握金屬材料加工工程領(lǐng)域相關(guān)的研究方法和實(shí)驗(yàn)技能，了解金屬材料加工工程的國(guó)際先進(jìn)水平和發(fā)展趨勢(shì)，以推動(dòng)我國(guó)金屬材料的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，使其立足于國(guó)際發(fā)展前沿；5.熟悉本專業(yè)必需的交叉學(xué)科相關(guān)知識(shí)和技能，具有運(yùn)用英語(yǔ)進(jìn)行交流的基本能力以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用的基本知識(shí)與技能。進(jìn)一步對(duì)學(xué)生進(jìn)行先進(jìn)制造技術(shù)中廣泛應(yīng)用的焊接、金屬材料熱處理及成型等材料加工工程方面的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)的系統(tǒng)培養(yǎng)，使學(xué)生成為兼具扎實(shí)的材料科學(xué)理論知識(shí)和良好的分析和解決金屬材料工程技術(shù)問(wèn)題能力的高素質(zhì)科技人才。

三、根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和要求，構(gòu)建課程體系

根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和要求，結(jié)合學(xué)生培養(yǎng)特點(diǎn)及辦學(xué)優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建起了相應(yīng)得課程體系?，F(xiàn)浙江大學(xué)材料系本科生培養(yǎng)方案總學(xué)分165+4。其中，通識(shí)課程52.5+5；大類(lèi)課程42；專業(yè)課70.5；第二課堂4。在專業(yè)課程中，70.5個(gè)學(xué)分還可以作進(jìn)一步的細(xì)分。專業(yè)必修課由9門(mén)課程組成21.5學(xué)分；專業(yè)選修課12學(xué)分，分成3組，每組各要求4學(xué)分；專業(yè)模塊課18學(xué)分，分成3塊，每塊各要求6學(xué)分；計(jì)算機(jī)類(lèi)2學(xué)分；材料結(jié)構(gòu)類(lèi)8學(xué)分；實(shí)踐類(lèi)課程6學(xué)分；畢業(yè)設(shè)計(jì)13學(xué)分；其他課程10學(xué)分。

為適應(yīng)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在功能材料領(lǐng)域，新增新能源材料方向課程組在原有1門(mén)課程的基礎(chǔ)上，新增7門(mén)課程，計(jì)8門(mén)課程。包括：1.半導(dǎo)體發(fā)光材料與器件（LED芯片、稀土摻雜熒光材料、LED封裝材料等）；2.太陽(yáng)電池材料（各種太陽(yáng)電池材料的制備、加工和應(yīng)用）；3.鋰離子電池技術(shù)（化學(xué)電源的電化學(xué)基礎(chǔ)，鋰離子電池的原理、發(fā)展史、研究方法、最新發(fā)展）；4.燃料電池原理與技術(shù)（燃料電池的基本原理和研究方法，堿性燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池與固體氧化物燃料電池等幾種燃料電池技術(shù)、制氫技術(shù)與燃料電池系統(tǒng)等）；5.新能源及熱電材料（熱電能源轉(zhuǎn)換方式的基本原理、關(guān)鍵材料制備方法及技術(shù)要點(diǎn)）；6.壓電鐵電材料與器件（壓電鐵電材料晶體結(jié)構(gòu)與性能關(guān)聯(lián)、合成/制備方法、功能應(yīng)用和尺寸效應(yīng)）；7.固態(tài)照明材料（固態(tài)照明基礎(chǔ)材料的功能實(shí)現(xiàn)原理、合成/制備方法及其在固態(tài)照明器件中的實(shí)際應(yīng)用）；8.加上原有課程——儲(chǔ)氫材料（各種系列儲(chǔ)氫材料的基本特性，儲(chǔ)氫材料的熱力學(xué)性質(zhì)與反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，儲(chǔ)氫材料及其氫化物的制備技術(shù)與晶體結(jié)構(gòu)特征，儲(chǔ)氫材料的各種工程應(yīng)用技術(shù)）。

在金屬材料加工方向課程組中：設(shè)立1.焊接質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)價(jià)（焊接無(wú)損檢測(cè)、焊接破壞性試驗(yàn)方法和焊接質(zhì)量管理與控制）；2.焊接冶金學(xué)（焊接的基本冶金原理與本質(zhì)、焊接材料、焊接接頭組織與性能，以及常用金屬材料的焊接性和焊接工藝特點(diǎn)）；3.焊接方法與設(shè)備（電弧焊及其發(fā)展過(guò)程中的主要基本理論和實(shí)踐問(wèn)題，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外最新發(fā)展的焊接方法和設(shè)備中的新技術(shù)、新工藝和新產(chǎn)品）；4.金屬相變與熱處理（與原有課程金屬材料工學(xué)合并）；5.金屬材料成型基礎(chǔ)。

上述專業(yè)課程外，再加入原有課程：材料熱力學(xué)；晶體學(xué)；材料相變理論；材料表面工程；金屬與合金；復(fù)合材料。與通識(shí)課、大類(lèi)課和第二課堂以及選修課一起，構(gòu)成了一個(gè)完整的課程體系。

未來(lái)的功能材料就業(yè)市場(chǎng)，在信息電子材料、新能源材料的基礎(chǔ)上，生物材料有望成為一個(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)；復(fù)合材料將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用，尤其是有機(jī)和無(wú)機(jī)的復(fù)合，也將成為一個(gè)重要的學(xué)生就業(yè)市場(chǎng)；加強(qiáng)國(guó)際合作，境外的就業(yè)市場(chǎng)也是未來(lái)開(kāi)拓的領(lǐng)域。為此，不斷地增減調(diào)整課程體系將成為一種常態(tài)。甚至還鼓勵(lì)學(xué)生跨專業(yè)、跨學(xué)科門(mén)類(lèi)選修其他院系得課程。在注重材料系學(xué)生動(dòng)力控制知識(shí)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，加強(qiáng)工程管理、貿(mào)易管理方面的知識(shí)充實(shí)；特別是加強(qiáng)社會(huì)工作和社會(huì)實(shí)踐能力的鍛煉，加強(qiáng)交易溝通能力的培養(yǎng)。培養(yǎng)的學(xué)生不僅要具有從事本學(xué)科及相關(guān)領(lǐng)域的新材料的研究、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)，相關(guān)的教學(xué)以及技術(shù)管理的綜合能力，同時(shí)具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)以及一定的組織管理能力和團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)能力，適合我國(guó)現(xiàn)代新材料開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)乃至經(jīng)營(yíng)，立足國(guó)際前沿所需的復(fù)合型人才。

參考文獻(xiàn)

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