淺談材料科學(xué)與工程專業(yè)教育現(xiàn)狀

劉大釗 王 剛 段園培

（安徽工程大學(xué)<材料科學(xué)與工程學(xué)院>，安徽 蕪湖 241000）

0 引言

材料是人類社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)，并隨著人類生活和社會(huì)發(fā)展需求的提高不斷更新?lián)Q代。 材料最早可以追溯到100 萬年前的舊石器時(shí)代，之后經(jīng)歷了新石器時(shí)代、青銅時(shí)代、鐵器時(shí)代和鋼鐵時(shí)代。 目前，傳統(tǒng)材料已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)發(fā)展和人們生活的需要，所以，全世界都在致力于開發(fā)具有優(yōu)異性能、高可靠、 高技術(shù)含量的先進(jìn)結(jié)構(gòu)和功能材料包括：高性能金屬材料、先進(jìn)陶瓷材料、高分子材料、光電信息材料，能原材料、生物醫(yī)學(xué)材料、納米材料、超導(dǎo)材料等。 材料體系快速地更新?lián)Q代帶動(dòng)著材料相關(guān)領(lǐng)域包括：材料合成制備、材料成型加工、材料分析測試等技術(shù)和化學(xué)、生物及物理學(xué)科的快速發(fā)展。 在這個(gè)以科技力量為主要競爭力的時(shí)代，信息技術(shù)、生物技術(shù)是全球關(guān)注的焦點(diǎn)，而材料是實(shí)現(xiàn)信息和生物技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)。 世界各國以培養(yǎng)大批適應(yīng)材料產(chǎn)業(yè)和技術(shù)飛速發(fā)展的寬口徑材料科學(xué)與工程專業(yè)人才為目標(biāo)，正在逐步加大材料科學(xué)與工程的人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)政策支持力度，同時(shí)頒布一些有利于材料學(xué)科快速發(fā)展和提高材料學(xué)科科研人員福利待遇的政策。

1 材料科學(xué)與工程發(fā)展現(xiàn)狀

隨著物理學(xué)、 數(shù)學(xué)和化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科以及先進(jìn)檢測設(shè)備和方法的快速發(fā)展，逐漸形成了一門以物理學(xué)、數(shù)學(xué)和化學(xué)等理論為基礎(chǔ)的新型交叉學(xué)科——材料科學(xué)，研究對象從天然材料向人工合成材料轉(zhuǎn)變，研究內(nèi)容涉及材料的微納尺度結(jié)構(gòu)、合成方法、綜合性能（結(jié)構(gòu)性能和功能性能）、材料分析測試表征方法及材料成型工藝等。材料科學(xué)正式被廣泛引用是在1957 年蘇聯(lián)成功發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星之后， 衛(wèi)星的成功發(fā)射讓世界認(rèn)識(shí)到了先進(jìn)材料研究的重要性， 也意識(shí)到了材料科學(xué)研究與材料工程應(yīng)用是密不可分的。 材料科學(xué)是從“為什么”的角度進(jìn)行材料組織性能研究，材料工程則是從“如何做”的角度將材料科學(xué)的研究成果應(yīng)用到實(shí)際工程當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)材料科學(xué)研究成果轉(zhuǎn)化，使其成果具有實(shí)際價(jià)值，這也是材料科學(xué)研究的最終目標(biāo)，它是為工程應(yīng)用服務(wù)的。 20 世紀(jì)后期，材料科學(xué)與材料工程逐漸演變?yōu)橐婚T兼顧科學(xué)問題研究和工程應(yīng)用的大型交叉學(xué)科—材料科學(xué)與工程學(xué)科。

建國初期，國內(nèi)的材料科學(xué)教育是以蘇聯(lián)材料學(xué)科的教育培養(yǎng)模式為模板，開設(shè)了十幾個(gè)與材料相關(guān)的專業(yè)，包括：熱處理、鑄造、鍛壓、焊接、粉末冶金、高溫合金等。 隨著材料科學(xué)的迅速發(fā)展，歐美國家在20世紀(jì)70 年代進(jìn)行了材料科學(xué)與工程專業(yè)的教育改革，我國在實(shí)行改革開放以后積極吸取歐美國家材料科學(xué)與工程專業(yè)教育改革的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，進(jìn)行具有中國特色的材料科學(xué)與工程專業(yè)教育改革。 教育部首先對材料學(xué)科專業(yè)進(jìn)行調(diào)整，將原來的十幾個(gè)專業(yè)整合為六個(gè)專業(yè)， 并對專業(yè)教學(xué)和培養(yǎng)內(nèi)容進(jìn)行了擴(kuò)充。同時(shí)， 各大高校紛紛嘗試設(shè)置了一些材料類新專業(yè)，加強(qiáng)材料與其他學(xué)科間的聯(lián)系。 經(jīng)過近二十年的教育改革，國內(nèi)各大高校針對材料學(xué)科建立了突破原教育模式的新思路和新方案，材料學(xué)科的專業(yè)限制被完全打破，材料學(xué)科與其他專業(yè)學(xué)科的聯(lián)系更加緊密。 由于材料學(xué)科是一門綜合學(xué)科，跨度大，實(shí)踐性很強(qiáng)，同時(shí)涉及了很多領(lǐng)域，所以，國內(nèi)高校的材料學(xué)科人才培養(yǎng)還存在一些不足。 伴隨著經(jīng)濟(jì)和科技飛速發(fā)展，國家和社會(huì)亟須一大批“寬口徑” “厚基礎(chǔ)” “能力強(qiáng)”“高素質(zhì)”的材料專業(yè)高技能人才，這就對國內(nèi)高校的材料科學(xué)與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)提出了更高的要求。

2 材料科學(xué)與工程專業(yè)教育存在的共性問題

目前，全國設(shè)有材料科學(xué)與工程專業(yè)的大學(xué)共有216 所， 但是各大高校材料科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)方案和培養(yǎng)目標(biāo)各有側(cè)重。 一部分高校的材料學(xué)科以基礎(chǔ)性和創(chuàng)新性研究為重點(diǎn)，所以，其設(shè)置的培養(yǎng)方案和課程側(cè)重于培養(yǎng)理論性研究型人才。 大部分高校則是以培養(yǎng)滿足社會(huì)和企業(yè)需求的技術(shù)應(yīng)用類人才為目標(biāo)，安徽工程大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)旨在培養(yǎng)適應(yīng)國家經(jīng)濟(jì)與科技發(fā)展的需求，能有效運(yùn)用專業(yè)知識(shí)和工程技術(shù)原則解決復(fù)雜材料科學(xué)與工程問題，能在團(tuán)隊(duì)中擔(dān)任骨干或領(lǐng)導(dǎo)角色，并能夠有效地進(jìn)行合作交流，能通過繼續(xù)教育或其他途徑增加知識(shí)、提升能力，具有良好的職業(yè)道德，有意愿并有能力服務(wù)社會(huì)，能在材料科學(xué)與工程領(lǐng)域從事金屬液態(tài)成形及質(zhì)量控制等方面的產(chǎn)品研究開發(fā)、設(shè)計(jì)制造和生產(chǎn)管理等工作的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。 但是根據(jù)每年畢業(yè)生座談會(huì)中針對教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容的反饋來看，目前本校材料學(xué)科的教學(xué)還是存在一些問題。 其中共性的問題包括以下幾點(diǎn)：

（1）材料專業(yè)新生對本專業(yè)存在誤解，學(xué)習(xí)興趣不大：大一進(jìn)校之后對本專業(yè)不了解，通過培養(yǎng)方案只知道本專業(yè)大學(xué)四年會(huì)學(xué)什么課程，但是不知道專業(yè)重要性和發(fā)展前景，不知道材料類專業(yè)社會(huì)地位以及畢業(yè)以后可以去干什么。 所以新生會(huì)對專業(yè)有誤解，認(rèn)為學(xué)材料以后就是下車間從鑄造、鍛壓、焊接等工藝崗位，導(dǎo)致其缺乏對材料類專業(yè)的興趣，影響學(xué)生大學(xué)四年的學(xué)習(xí)和發(fā)展。 此外，一些學(xué)生對個(gè)別課程的設(shè)置存在異議，認(rèn)為有些課程和本專業(yè)沒有太大關(guān)系，為什么要花時(shí)間和精力去學(xué)習(xí)。 存在這種現(xiàn)象的原因主要是學(xué)院和相關(guān)老師在新生入學(xué)后沒有進(jìn)行充分的專業(yè)介紹和引導(dǎo)。

（2）學(xué)生實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)偏重較少（安徽工程大學(xué)實(shí)踐教學(xué)課時(shí)占四年總課時(shí)的21.1%），學(xué)生動(dòng)手能力有待提升：材料學(xué)科是一門綜合性的實(shí)驗(yàn)學(xué)科，實(shí)踐教學(xué)是提高材料專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力主要方式，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)偏少會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力不能滿足社會(huì)需求。

（3）在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，部分同學(xué)對研究題目不了解，對課題的應(yīng)用背景和研究意義認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致其對課題研究積極性不高， 研究過程往往止于形式，但究其根源是一方面學(xué)生不能正確認(rèn)識(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的與作用；另一方面是導(dǎo)師對畢業(yè)設(shè)計(jì)的教育和宣傳動(dòng)員工作有待加強(qiáng)。

3 材料科學(xué)與工程專業(yè)教育改革的幾點(diǎn)建議

安徽工程大學(xué)辦學(xué)始于1935 年，2010 年更名為安徽工程大學(xué)，是一所省屬地方性工科高校。 筆者所在的學(xué)院以學(xué)科建設(shè)為龍頭， 立足蕪湖地方經(jīng)濟(jì)，面向安徽，輻射長三角。 以服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)為宗旨，深度融入地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。 圍繞地方支柱產(chǎn)業(yè)，引領(lǐng)社會(huì)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，打造學(xué)科特色和亮點(diǎn)。 筆者結(jié)合所在的材料成型及控制工程（教育部工程教育認(rèn)證專業(yè)、國家一流專業(yè)建設(shè)點(diǎn)、省級卓越工程師教育計(jì)劃“六卓越一拔尖”建設(shè)專業(yè)）為例，針對材料科學(xué)與工程專業(yè)存在的上述問題的解決提出以下幾點(diǎn)建議。

3.1 材料學(xué)科新生入學(xué)正確引導(dǎo)

結(jié)合當(dāng)下國家與社會(huì)的需求和材料領(lǐng)域研究熱點(diǎn)，合理安排和調(diào)整專業(yè)介紹與導(dǎo)論課程內(nèi)容，在保證教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性與概括性的條件下，突出材料學(xué)科的重要性與創(chuàng)新性，喚起學(xué)生對材料學(xué)科的興趣和求知欲；以身邊實(shí)例為引導(dǎo)糾正學(xué)生對材料專業(yè)發(fā)展前景和工作性質(zhì)的誤解。

3.2 教學(xué)方法和手段的改革

利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，采用電視錄像、幻燈片、多媒體課件等多種形式促進(jìn)教學(xué)； 科研與教學(xué)相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生積極參與到科研活動(dòng)中； 利用案例教學(xué)法，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際； 定期進(jìn)行課堂教學(xué)師生互動(dòng)，互換角色，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。

3.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)改革

畢業(yè)設(shè)計(jì)前期通過一些實(shí)例和通俗易懂的描述向?qū)W生普及課題的研究目的、研究意義和研究內(nèi)容，讓學(xué)生了解自己的工作和意義，提高學(xué)生的積極性；在選題階段根據(jù)每個(gè)學(xué)生的興趣有方向性地指導(dǎo)其進(jìn)行選題；帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行課題研究現(xiàn)狀調(diào)研，引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行文獻(xiàn)和資料查閱，定期組織學(xué)生進(jìn)行交流討論；實(shí)驗(yàn)過程中充分發(fā)揮學(xué)生動(dòng)手能力， 在保證安全的前提下讓學(xué)生實(shí)操；嚴(yán)格研究學(xué)生按規(guī)范撰寫畢業(yè)論文。通過指導(dǎo)學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)其“發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題”的科學(xué)思維，提高其實(shí)踐能力。

4 結(jié)語

材料是人類社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料科學(xué)與工程學(xué)科是研究培養(yǎng) “寬口徑”“厚基礎(chǔ)”“能力強(qiáng)”“高素質(zhì)”的材料專業(yè)高技能人才重要學(xué)科，是國家和社會(huì)快速發(fā)展的重要保證。 針對目前高校材料學(xué)科存在的共性問題， 很有必要從新生入學(xué)正確引導(dǎo)、教學(xué)方法和手段及畢業(yè)設(shè)計(jì)多個(gè)方面進(jìn)行改革以更好地適應(yīng)新工科建設(shè)，更好地讓學(xué)生學(xué)有所成，學(xué)有所用。