材料科學(xué)與工程本科人才培養(yǎng)體系的現(xiàn)狀與改革探索

劉曉魁

西南大學(xué)材料與能源學(xué)部（400715）

材料科學(xué)與工程本科人才培養(yǎng)體系的現(xiàn)狀與改革探索

劉曉魁

西南大學(xué)材料與能源學(xué)部（400715）

在分析了材料科學(xué)與工程本科人才培養(yǎng)體系的發(fā)展和現(xiàn)狀基礎(chǔ)之上，針對(duì)我國(guó)材料學(xué)科高等教育中畢業(yè)生在“寬口徑”、“厚基礎(chǔ)”和“創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力強(qiáng)”不可兼顧的現(xiàn)狀，通過(guò)課程體系的改革，對(duì)如何培養(yǎng)兼顧“寬口徑”、“厚基礎(chǔ)”、“強(qiáng)能力”、“高素質(zhì)”、“創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力強(qiáng)”等復(fù)合型人才的問(wèn)題進(jìn)行了探索。

材料科學(xué)與工程；人才培養(yǎng)；課程體系

材料科學(xué)與工程是研究材料成分、結(jié)構(gòu)、加工工藝與其性能和應(yīng)用的學(xué)科。20世紀(jì)70年代，人們把材料作為現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的三大之一。20世紀(jì)80年代以來(lái)又把新材料、信息技術(shù)和生物技術(shù)并列為新技術(shù)革命的重要標(biāo)志。進(jìn)入21世紀(jì)，新材料技術(shù)創(chuàng)新顯得更為活躍，新材料諸多領(lǐng)域正面臨著一系列新的技術(shù)突破和重大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇。隨著國(guó)際材料科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，近年來(lái)材料科學(xué)與工程專業(yè)的教育改革發(fā)展迅速，幾乎全國(guó)所有設(shè)有材料專業(yè)的院校均已不同程度地參與了材料科學(xué)與工程教育改革。在這樣的背景下，深化材料科學(xué)與工程領(lǐng)域人才培養(yǎng)方案的改革，培養(yǎng)“寬口徑”、“厚基礎(chǔ)”、“強(qiáng)能力”、“高素質(zhì)”、“創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力強(qiáng)”的復(fù)合型人才，不僅能滿足社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)材料學(xué)科高級(jí)人才的需求，還能提高畢業(yè)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。

1 材料科學(xué)與工程學(xué)科本科教育發(fā)展基本狀況[1,2,3]

20世紀(jì)60年代以前,材料科學(xué)與工程技術(shù)人才的培養(yǎng)分屬于冶金、化工和機(jī)械等專業(yè)。隨著各門材料學(xué)科的相互交叉、滲透、移植,最終走向了具有共同理論和技術(shù)基礎(chǔ)的大材料科學(xué)。從20世紀(jì)60年代初,歐美等國(guó)家高校中與材料相關(guān)的專業(yè)及學(xué)科開(kāi)始改設(shè)“材料科學(xué)與工程系”。至20世紀(jì)80年代中后期,歐美等國(guó)大部分高校已完成此項(xiàng)工作。近年來(lái),美國(guó)與歐洲在材料學(xué)科教育方面的最顯著特點(diǎn)就是把材料科學(xué)與工程看作是一門學(xué)科。在大學(xué)材料教育涉及的范圍包括金屬、陶瓷、高分子、半導(dǎo)體以及其他所有類型的材料。

解放初期，我國(guó)的材料科學(xué)教育承襲了原蘇聯(lián)培養(yǎng)模式與教學(xué)體系。材料學(xué)科人才被分割在十幾個(gè)專業(yè)培養(yǎng),分屬于冶金、機(jī)械、化工等系內(nèi)。這種模式培養(yǎng)的學(xué)生能夠在對(duì)口行業(yè)較快地適應(yīng)崗位，滿足了當(dāng)時(shí)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)專業(yè)人員的迫切需要。但是隨著材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,高新技術(shù)發(fā)展對(duì)“材料科學(xué)與工程”人才培養(yǎng)需求的變化，國(guó)外教育的改革，我國(guó)教育模式中專業(yè)劃分過(guò)細(xì)且不合理,學(xué)生知識(shí)面狹窄、專業(yè)門戶太強(qiáng)等弊端逐漸被人們所認(rèn)識(shí)。

1998年，教育部對(duì)本科專業(yè)目錄進(jìn)行了調(diào)整，將材料類各專業(yè)合并為冶金工程、金屬材料工程、無(wú)機(jī)非金屬材料工程、高分子材料與工程、材料物理、材料化學(xué)等六個(gè)專業(yè),同時(shí)在引導(dǎo)型專業(yè)目錄中設(shè)立了材料科學(xué)與工程專業(yè)。

經(jīng)過(guò)十余年的探索與嘗試，國(guó)內(nèi)各高校材料學(xué)科原有的專業(yè)設(shè)置界限正在逐步被打破,專業(yè)(二、三級(jí)學(xué)科)間的滲透與聯(lián)系也逐步加強(qiáng)。由于材料學(xué)科自身的特點(diǎn)如綜合，跨度大，實(shí)踐性很強(qiáng)，涉及生物、醫(yī)學(xué)、化工、化學(xué)、機(jī)械、電子、環(huán)境等多個(gè)領(lǐng)域，以及大學(xué)生就業(yè)等社會(huì)因素的影響，導(dǎo)致目前國(guó)內(nèi)各高校材料學(xué)科遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到將所有類型的材料包括在內(nèi)的大材料學(xué)科的程度。

2 我國(guó)材料科學(xué)與工程學(xué)科人才培養(yǎng)模式的主要問(wèn)題

目前，我國(guó)設(shè)立了材料科學(xué)與工程學(xué)院（系）的普通高等院校已有200余所。根據(jù)招生專業(yè)情況的不同，這些高校大致可以分為兩類：

一類是按照“材料科學(xué)與工程”大學(xué)科招生，在大學(xué)三年級(jí)下學(xué)期開(kāi)始再按照不同的發(fā)展方向執(zhí)行不同的培養(yǎng)方案。這類院校一般學(xué)科歷史較為悠久，師資力量較為雄厚。另一類是按照冶金工程、金屬材料工程、無(wú)機(jī)非金屬材料工程、高分子材料與工程、材料物理和材料化學(xué)等小學(xué)科專業(yè)招生，然后在所招生的小學(xué)科專業(yè)中再細(xì)分為一個(gè)或幾個(gè)方向。這類院校一般學(xué)科歷史相對(duì)較短，師資力量相對(duì)薄弱。

第一類情況的高校，一般以原創(chuàng)性研究和創(chuàng)新技術(shù)研究為主,專業(yè)口徑相對(duì)較寬，培養(yǎng)方案中基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)比重較大,側(cè)重于培養(yǎng)理論研究型人才，畢業(yè)生專業(yè)發(fā)展空間較為廣闊。第二類情況的高校，一般以開(kāi)展技術(shù)應(yīng)用和創(chuàng)新研究為主，專業(yè)針對(duì)性強(qiáng)，側(cè)重培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才，畢業(yè)生實(shí)踐能力較強(qiáng)。我國(guó)高校材料學(xué)科的這種狀況，往往造成畢業(yè)生在“寬口徑”、“厚基礎(chǔ)”和“創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力強(qiáng)”兩方面不可兼顧的狀況。教育部“金屬材料工程”教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)2012年度教學(xué)工作會(huì)議上，清華大學(xué)、上海交通大學(xué)等各參會(huì)高校紛紛提出材料學(xué)科畢業(yè)生就業(yè)面臨的用人單位提出的“專業(yè)對(duì)口”問(wèn)題，一些原來(lái)以“材料科學(xué)與工程”大學(xué)科招生的高校表示已經(jīng)或正在考慮改為小學(xué)科專業(yè)招生。

伴隨著材料學(xué)科和新材料產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,材料專業(yè)高技能人才的需求急劇增長(zhǎng),培養(yǎng)大批“寬口徑”、“厚基礎(chǔ)”、“強(qiáng)能力”、“高素質(zhì)”、“創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力強(qiáng)”的復(fù)合型人才成為當(dāng)前我國(guó)各高校的迫切任務(wù)。同時(shí),高校擴(kuò)招后每年畢業(yè)生數(shù)量迅猛增加(據(jù)統(tǒng)計(jì)2014年我國(guó)高校畢業(yè)生將達(dá)727萬(wàn)),導(dǎo)致的畢業(yè)生供需矛盾也隨之而來(lái)。用人單位由于追求經(jīng)濟(jì)效益，大多明確提出需要鑄造、熱處理或者焊接等專業(yè)方向“精確專業(yè)對(duì)口”的畢業(yè)生，這往往令求職學(xué)生望而止步。因此，有必要探索通過(guò)材料科學(xué)與工程專業(yè)的核心課程體系的構(gòu)建，拓寬學(xué)生的專業(yè)口徑，充分提升畢業(yè)生的專業(yè)發(fā)展空間和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

3 材料科學(xué)與工程本科培養(yǎng)體系的改革探索

“金屬材料工程”專業(yè)是材料學(xué)科的主體，涵括了專業(yè)調(diào)整之前冶金物理化學(xué)、金屬材料熱處理、鑄造、焊接、壓力加工、金屬腐蝕與防護(hù)、粉末冶金、高溫合金、精密合金等多個(gè)專業(yè)的內(nèi)容。

西南大學(xué)材料與能源學(xué)部開(kāi)辦“金屬材料工程”專業(yè)之初，考慮到師資力量、學(xué)部學(xué)科發(fā)展方向，在培養(yǎng)方案中設(shè)立了粉末冶金和鑄造兩個(gè)獨(dú)立發(fā)展方向的專業(yè)。如果能夠通過(guò)調(diào)整培養(yǎng)方案，構(gòu)建新的課程體系，在確保培養(yǎng)學(xué)生“創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力”的同時(shí)，加強(qiáng)基礎(chǔ)理論的把握，盡可能拓寬專業(yè)口徑和專業(yè)發(fā)展空間，對(duì)我國(guó)材料學(xué)科高科技人才的培養(yǎng)、畢業(yè)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力的增強(qiáng)有著重要意義。

因此，針對(duì)結(jié)合“金屬材料工程”本科專業(yè)目前的兩個(gè)專業(yè)發(fā)展方向“專業(yè)口徑”窄的具體情況，我校有必要在總學(xué)時(shí)（學(xué)分）基本不變的情況下，通過(guò)核心課程體系的改革,拓寬學(xué)生的專業(yè)口徑，提升畢業(yè)生的專業(yè)發(fā)展空間和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，解決如何培養(yǎng)統(tǒng)籌兼顧“寬口徑”、“厚基礎(chǔ)”、“強(qiáng)能力”、“高素質(zhì)”、“創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力強(qiáng)”等各方面復(fù)合型人才的問(wèn)題。

近年來(lái)，我校針對(duì)不僅“厚基礎(chǔ)”，而且盡可能“寬口徑”（涵括熱處理、鑄造、粉末冶金等三個(gè)方向?qū)I(yè)能力）的“金屬材料工程”專業(yè)核心課程體系進(jìn)行了大膽的嘗試。主要工作包括以下幾方面：

1）突破學(xué)科界限，強(qiáng)化學(xué)科基礎(chǔ)教育

在基礎(chǔ)課程設(shè)置方面，遵從“大材料學(xué)科”的思想，按一級(jí)學(xué)科的模式組織人才培養(yǎng)，不再按二級(jí)學(xué)科進(jìn)行區(qū)分。

首先，為了強(qiáng)化專業(yè)基礎(chǔ)理論，充分體現(xiàn)“厚基礎(chǔ)”，將材料科學(xué)基礎(chǔ)、物理化學(xué)定位為學(xué)科核心基礎(chǔ)課程，在師資安排上優(yōu)先考慮，適當(dāng)延長(zhǎng)授課學(xué)時(shí)。

其次，注重大學(xué)物理、大學(xué)化學(xué)教育，在師資和實(shí)驗(yàn)設(shè)施上予以保證，并在教學(xué)內(nèi)容上注重與材料學(xué)科的聯(lián)系。物理和化學(xué)是材料的基礎(chǔ)學(xué)科，加強(qiáng)物理和化學(xué)的教學(xué)，充分體現(xiàn)了材料學(xué)科與物理、化學(xué)學(xué)科的內(nèi)在聯(lián)系。扎實(shí)的物理與化學(xué)理論基礎(chǔ)知識(shí)不僅有益于學(xué)生對(duì)材料專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，而且對(duì)于以后接受研究生教育的學(xué)生也非常必要。

最后，強(qiáng)化機(jī)械制圖和機(jī)械設(shè)計(jì)課程在學(xué)科基礎(chǔ)教育中的地位。材料學(xué)科的主體部分，諸如熱處理、鑄造、焊接、壓力加工、金屬腐蝕與防護(hù)、粉末冶金、高溫合金、精密合金等二級(jí)學(xué)科專業(yè)方向本身就屬于“類機(jī)”專業(yè)。專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)后所面臨的工作對(duì)機(jī)械方面的知識(shí)都有著較高的要求。

2）專業(yè)發(fā)展課程以“適當(dāng)寬口徑”設(shè)置

材料學(xué)科作為大學(xué)科,其二級(jí)學(xué)科方向眾多，甚至有些方向不僅專業(yè)課程不同，甚至基礎(chǔ)課程也有較大的差別。如果完全按照一級(jí)學(xué)科全方位設(shè)置專業(yè)發(fā)展課程，必然造成面面俱到、面面不精的狀況。

為此,我們結(jié)合西南大學(xué)現(xiàn)有師資力量、實(shí)驗(yàn)設(shè)施和學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀，確定了以“適當(dāng)寬口徑”為原則，涵括鑄造、熱處理和粉末冶金三個(gè)專業(yè)方向內(nèi)容的專業(yè)發(fā)展課程。

首先，確定“熱處理原理與工藝”在專業(yè)發(fā)展課程中的核心地位，予以充分重視。該課程不僅是熱處理專業(yè)方向的主要課程，而且是學(xué)習(xí)和從事鑄造、粉末冶金和其他諸多材料二級(jí)專業(yè)方向工作的基礎(chǔ)。其次，針對(duì)鑄造和粉末冶金兩個(gè)專業(yè)方向的共性，開(kāi)設(shè)“材料成型CAD/CAM”、“模具設(shè)計(jì)與制造”和“金屬的腐蝕與防護(hù)”等課程。最后，將鑄造和粉末冶金兩個(gè)專業(yè)方向的具體原理和工藝內(nèi)容部分合并在“材料成型與控制”課程中分別予以學(xué)習(xí)。

3）強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本科教學(xué)體系的重要組成部分。據(jù)統(tǒng)計(jì)，西南大學(xué)材料專業(yè)往屆畢業(yè)生中80%以上是在企業(yè)從事與材料相關(guān)的研究、技術(shù)指導(dǎo)和技能操作等工作,或者繼續(xù)攻讀材料相關(guān)專業(yè)的研究生。因此，必須將知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高、協(xié)調(diào)發(fā)展的教育理念和以能力培養(yǎng)為核心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念作為指導(dǎo)思想，建立有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[4,5,6]。為此，我們將原來(lái)集中開(kāi)設(shè)的“金屬材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)”課程取消，根據(jù)現(xiàn)有條件進(jìn)一步充實(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之后,將實(shí)驗(yàn)分散、融入到各理論課程之中。變革之后，開(kāi)設(shè)有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的專業(yè)課程比例達(dá)到60%，強(qiáng)化了理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)之間的聯(lián)系,不僅改善了理論教學(xué)效果，而且對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力有著重要作用。

4 結(jié)語(yǔ)

西南大學(xué)針對(duì)我國(guó)材料學(xué)科高等教育中畢業(yè)生在“寬口徑”、“厚基礎(chǔ)”、“強(qiáng)能力”和“創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力”不可兼顧的現(xiàn)狀，結(jié)合本?！敖饘俨牧瞎こ獭北究茖I(yè)目前的兩個(gè)專業(yè)發(fā)展方向“專業(yè)口徑窄”的具體情況，大膽嘗試了課程體系的改革。但是“大材料學(xué)科”的人才培養(yǎng)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的艱巨工作，如何解決培養(yǎng)統(tǒng)籌兼顧“寬口徑”、“厚基礎(chǔ)”、“強(qiáng)能力”、“高素質(zhì)”、“創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力強(qiáng)”等復(fù)合型人才的問(wèn)題，需要持續(xù)不斷地創(chuàng)新與實(shí)踐。

[1]張為軍,白書(shū)欣.材料科學(xué)與工程人才培養(yǎng)方案的改革研究[J].高等教育研究學(xué)報(bào),2011(3).

[2]劉興江,王建中,穆柏春.材料科學(xué)與工程學(xué)科建設(shè)現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)態(tài)[J].遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào),2002(2).

[3]李強(qiáng),陳文哲.美國(guó)和歐洲的材料科學(xué)與工程教育[J].高等理科教育,2002(6).

[4]王慧萍,李曼萍,嚴(yán)敏杰.材料科學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建和成效[J].實(shí)驗(yàn)室研究及探索,2012(9).

[5]譚敦強(qiáng),趙淵博.材料科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系研究[J].江西化工,2012(12).

[6]朱正偉,劉東燕.加強(qiáng)高校實(shí)踐教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].中國(guó)大學(xué)教育,2007(1).

2013年西南大學(xué)教改重點(diǎn)項(xiàng)目（2012JY001）