加拿大不列顛哥倫比亞大學材料科學與工程專業(yè)本科培養(yǎng)計劃的分析

曹玲飛++吳曉東++黃光杰??

摘要：分析了加拿大不列顛哥倫比亞大學材料科學與工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)計劃，通過對其材料工程系的課程設置、學業(yè)方向、部分課程大綱和教學情況比較分析發(fā)現(xiàn)，該校在課程設置上偏向于傳統(tǒng)金屬材料，但同時也開拓了新的研究方向和課程方向；在專業(yè)基礎課的設置方面，注重講授基礎知識及其在材料研發(fā)中的應用。該校按照材料大類的思路對本科生進行培養(yǎng)，對中國材料科學與工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)及課程體系的優(yōu)化具有很好的借鑒作用。

關鍵詞：材料科學與工程專業(yè)；培養(yǎng)計劃；培養(yǎng)目標；加拿大不列顛哥倫比亞大學

中圖分類號：TB30-4；G642文獻標志碼：A文章編號：

10052909（2016）04003605

加拿大不列顛哥倫比亞大學（University of British Columbia， 以下簡稱“UBC”）建于1908年，是一所多學科的研究型大學，在世界各大學排行榜的排名均在40左右。該校的材料工程系源于1915年設立的礦冶系，此后曾改名為冶金系、金屬和材料工程系，以及目前的材料工程系。本科教育目前主要分為冶金、材料加工和生物醫(yī)用材料三個方向。從歷史沿革上看，UBC的材料專業(yè)與重慶大學的材料專業(yè)具有很強的相似性，都是從冶金系演化而來，本科教育都偏重于金屬材料。

一、加拿大UBC材料工程系的培養(yǎng)計劃

加拿大UBC材料工程系屬于加拿大UBC的應用科學學部，其課程設置經過加拿大工程師認證協(xié)會認證，學生本科畢業(yè)即可獲得應用科學學士（Bachelor of Applied Science， B. A. Sc.），畢業(yè)后可注冊實習工程師（Engineering-in-Training， EIT）[1]。培養(yǎng)計劃的目的是通過學習，使學生理解材料的加工、性能和設計。在授課方式上采用課堂授課與動手操作相結合的方式培養(yǎng)學生各方面的綜合能力，為學生將來從事相關專業(yè)的工作做好準備。

（一）課程設置、學時和學分

加拿大UBC材料工程系具體的課程設置，以及國內大學常見的與之相應的課程名稱如表一所示。

首先，在基礎課程設置方面，UBC在數(shù)學、物理和化學這三門課程的設置上與重慶大學完全一致，課程的內容也基本沒有差別，說明中外高校在金屬材料高等教育所需的數(shù)理化基礎方面有相同的認同。

在專業(yè)基礎課程方面，中外高校的課程設置則存在差異。只有少數(shù)課程名稱完全相同，如材料力學性能、工程材料等。大部分課程內容相近，但名稱和覆蓋面不同，如：Metallurgical Thermodynamics I和物理化學， Phase Transformations和金屬相圖與相變，Structure and Properties Laboratory和材料專題實驗等。 UBC材料工程系還開設了部分冶金方面的基礎課程，比如：傳輸原理、高溫物理化學等，而一些應用性（工藝性）比較強的課程，如熱處理原理和工藝，金屬加工工藝學等，UBC沒有開設。

從表1可以看出，UBC從大一到大四均開設有寫作和口頭表述方面的課程，共10個學分，由此表明該校很注重學生溝通能力的培養(yǎng)。此外，UBC在第一學年還開設了工程案例研究課程（Engineering Case Study，5個學分），在第四學年開設了職業(yè)教育課程（Professional Engineering Practice，2個學分）。其中，工程案例研究課程主要通過介紹一些具體的工程案例，使學生了解材料工程專業(yè)的性質和工作內容；職業(yè)教育課程主要講述與工程師職業(yè)相關的法律、道德和責任、工業(yè)管理、勞資關系、安全和環(huán)境法等內容。這說明UBC的高等教育不僅注重教授專業(yè)知識，還為學生以后能順利開展工作進行了相關職業(yè)教育。同時，國內工科高校常見的一些實踐課程，如金工實習、專業(yè)認識實習和生產實習等并未在UBC的課程設置中體現(xiàn)，這并不代表UBC不注重實踐活動，在UBC實踐課程有的融入了專業(yè)課程中，有的則通過其他途徑實現(xiàn)，如帶薪公司實習（CO-OP）。

從學分來看，UBC總學分為148個學分，而國內為168個學分。國內學生上的課相對多一些，但國內學生需要上政治課、體育課和軍事課，這些課總共18學分，扣除掉這些課，國內學生的學分為150學分，所以就學分而言

，國內外大學的專業(yè)知識教育總量相差不大。UBC一個學分對應13個教學學時或39個實驗學時，而國內一個學分一般對應16個教學學時或32個實驗學時，但國外一門課課外所需要的時間一般為課內的2～3倍，所以總體而言，UBC的學生負擔更重。

（二）學業(yè)方向

UBC材料工程系在四年級分三個專業(yè)方向，材料制備和性能、采礦和金屬萃取，

以及生物醫(yī)學工程，其中采礦和金屬萃取相當于國內的冶金專業(yè)，材料制備和性能相當于國內的金屬材料加工。每個方向至少要修滿4門課12個學分，通過這樣的課程設置，使學生的知識既有深厚的基礎，又有一定的專業(yè)深度。UBC的材料工程系雖然在科研和課程設置上偏向于傳統(tǒng)金屬材料，但同時也與時俱進開拓新的方向，即生物醫(yī)學工程。

（三）部分課程大綱和教學情況介紹

下面通過兩個課程的教學大綱和教學情況分析說明UBC的具體教學情況。

1.常微分方程

該課程共3個學分，39個學時，正規(guī)出版教材，使用教師自備教材，且每年更新。教學內容與工程案例結合密切，比如鐘擺運動，避免了純數(shù)學的抽象性。課程內容體系不夠完整，一些理論性較強的內容，比如國內常微分課程中一般要講的“解的存在唯一性定律”問題，在UBC不作要求，學習難度大大降低。

UBC教學活動主要包括授課、期末考試、隨堂測試、作業(yè)和習題課?；旧厦刻谜n都有作業(yè)，作業(yè)有作業(yè)期限，沒有按期交作業(yè)的，該次作業(yè)計零分。作業(yè)答案在交作業(yè)期限后立即公布。老師布置作業(yè)、學生交作業(yè)，老師公布答案都在網(wǎng)絡平臺上完成。該課程總共有6次隨堂測驗，都在一章內容結束之后進行。隨堂測驗的成績和答案都在網(wǎng)上公布。習題課會講解作業(yè)和測驗答案。

學校提供數(shù)學學習中心，工作時間開放，學生在這里可以得到助教（一般由研究生擔任）的幫助。此外，教學中也會教如何應用Mathematica軟件解常微分方程，并應用軟件來做一些數(shù)學作業(yè)，數(shù)學學習中心也提供計算機供學生使用。

課程考核包括作業(yè)（30%）、隨堂測驗（30%）和期末考試（40%）三個部分。

2.生物材料

該課程共3學分，39個學時。教學活動包括授課、期中期末考試、學生做團隊專題作業(yè)（Team Project）以及口頭技術報告。其中授課21學時，學生做口頭技術報告15學時，期中考試和期末考試3學時。授課內容2/3源自教科書，1/3源自生物材料的前沿研究。

學生的團體專題作業(yè)一般由3～5人一組，就某個專題進行文獻調研，完成一個綜述，最后在課堂上作口頭報告。此外，每個學生不僅要完成自己組里的團隊報告，還要參加一次別的組的討論，并給出建議和評論。

該課程的考核包括上課參與程度（5%）、團隊專題作業(yè)（30%）、期中考試（15%）和期末考試（50%）。上課參與程度不僅是出勤率，還包括課堂回答問題、討論等。

二、分析和討論

（一） 課程體系

加拿大UBC大學材料工程系以冶金和金屬材料為主，在數(shù)理化基礎課程方面對學生的要求與重慶大學基本相當。在專業(yè)基礎課方面，UBC的課程設置體現(xiàn)了其按照材料大類進行培養(yǎng)的模式，

更加強化了有關材料基本行為知識等方面的課程，如工程力學、材料力學、物理化學、高溫物理化學、傳輸原理等。而國內高校金屬材料類專業(yè)往往在工藝、設備方面開設的課程相對多一些，比如粉末冶金、熱處理原理及工藝，金屬凝固及連鑄、冶金工程設計原理等。上述課程設置上的差異體現(xiàn)出國內外高校在課程設計理念和培養(yǎng)目標方面的不同。國外認為，材料研究依據(jù)其行為和特征，而不是依據(jù)材料類型來進行[2]，因此更注重基礎課程的設置；而國內工程類課程設置較多，主要基于就業(yè)市場對工程師的需求[3]考慮。在通識教育方面，UBC要求修滿9個學分（Complementary Studies electives），這與國內高校的設置相近，如重慶大學所要求選修4門課，8個學分。這說明中外高校對學生知識面的廣度要求具有相似性和一致性。

（二） 教學內容

加拿大UBC的教學內容通常不局限于一本教材，而是參考多本教材，以及最新發(fā)表的論文，教學內容注重理論聯(lián)系實際。這種方式與國內某些高校本科教學以教科書內容為主，教授內容陳舊，課件多年不變的情況相差迥異。UBC的教學注重學生自我學習能力的培養(yǎng)，雖然UBC的課堂教學時間不多，但學生需要在課外花很多時間開展自主學習。

（三）課堂教學

中國大學傳統(tǒng)上注重知識的傳播，教師在講臺上講，學生一邊聽，一邊記筆記，臨考需要花大量的時間復習應付考試。雖然現(xiàn)在搞教學改革，但以教師為主體、以教科書和理論知識為教學重心的傳統(tǒng)模式沒有改變。而大部分國外大學[4]，課堂教學形式靈活多樣，除講課外還有專題討論、團隊專題作業(yè)等，特別是討論課，學生各抒己見，激情討論，教師只作引導、協(xié)調，沒有統(tǒng)一的標準答案。學生成為了教學的主體，從被動的教育者變成了主動的受教者。在課堂討論中學生的學習興趣和潛能得到了有效調動和發(fā)揮，學習效率顯著提高。

（四）實踐教學和畢業(yè)設計環(huán)節(jié)

加拿大UBC的學生實習由學校提供信息和條件，學生自己聯(lián)系企業(yè)尋求機會，學生實習工資由企業(yè)支付。與之相對的，國內高校金屬材料類的實習通常由金工實習、專業(yè)認識實習和生產實習三部分組成，其中專業(yè)認識實習和生產實習由學校聯(lián)系企業(yè)，實習經費來源于學校教學經費，同一專業(yè)學生同一時間進入同一企業(yè)實習。出于安全和經費等考慮，國內學生的實習通常留于形式，學生動手機會少[5]，而UBC學生的實習是切切實實參與企業(yè)的實際工作，并有可能獲得就業(yè)機會。

UBC的畢業(yè)論文在兩個學期內進行，一邊上課，一邊做畢業(yè)論文，這是國外大學的普遍做法。這樣學生有充分的時間查找閱讀文獻，提出研究工作計劃，開展實驗工作。

這種方式的優(yōu)點是學生有足夠的時間解決在做論文過程中遇到的困難，缺點是時間分散，無法開展一些對時間節(jié)點要求較短的論文工作。國內金屬材料類本科生畢業(yè)設計環(huán)節(jié)基本集中在一個學期完成，實際做論文的時間通常只有2個半月左右，這樣的優(yōu)點是學生可以集中精力開展論文工作，缺點是在做論文的過程中會因為設備損壞、實驗進展不順利等原因導致論文質量不高，難以達到

鍛煉和培養(yǎng)的目的。此外，UBC還有本科生研究機會（Undergraduate Research Opportunities Program），本科生從入學開始就有機會參與教師的科研工作。該計劃模式與國內高校的創(chuàng)新試驗班相似，有利于培養(yǎng)學生的科研興趣，激發(fā)學生的創(chuàng)造能力。

（五） 考核與成績

UBC的課程考核有隨堂考試、團隊作業(yè)、課堂陳述ppt等多種形式，而且成績比例分布也比較均衡，這樣可以督促學生平時學習，避免考前突擊復習、應付考試的現(xiàn)象發(fā)生。

三、結語

社會在進步，時代在發(fā)展，教育方式也應順應時代變化而變革。社會需求應該是大學本科培養(yǎng)計劃的指南針。加拿大UBC按照材料大類進行培養(yǎng)，強化了材料基本行為知識的課程，弱化了工程類、工藝方面的課程，對于學生的進一步深造具有很好的鋪墊作用。目前中國高校很多本科生畢業(yè)后選擇繼續(xù)深造，因此本科生培養(yǎng)計劃也應該適應這種趨勢，向培養(yǎng)研究型學生轉變，而 UBC的人才培養(yǎng)模式正好為我們提供了很好的借鑒作用。參考文獻：

[1] http：//mtrl.ubc.ca/prospective-students/undergraduate-students/our-program/

[2]鐘世云.麻省理工學院材料科學與工程專業(yè)本科培養(yǎng)計劃的分析[J]. 中國大學教育，2013（3）： 89-95.

[3]周正.材料工程本科人才培養(yǎng)的對比分析[J].高等建筑教育，2010（4）：51-54.

[4]董澤芳，王曉輝.國外一流大學人才培養(yǎng)模式的共同特點及啟示——基于對國外八所一流大學培養(yǎng)杰出人才的經驗分析[J].國家教育行政學院學報，2014（4）：83-89.

[5]萬紅，堵永國，白書欣.從“材料科學基礎”課程的教學策略看中外教育的價值取向差異[J].高等教育研究學報，2010（1）： 51-53.