基于大學生全面成才目標的材料專業培養方案探索

王艷華　楊倩

高等教育的育人目標應該是包括了全體學生的每一個個體的全面發展，而通過專業學習掌握專業技能，以服務于各相關的業務領域，是人才培養的普遍思路。也就是說，把專業教學辦好，讓每一個學生都成才，是學校的根本性的工作。但從另一方面來講，我們面臨的培養對象是具體的各不相同的個體，要通過相同的教學計劃來保障其成才的途徑：或深造，或本科畢業后直接就業，顯然必須有一個周詳的規劃。下文以浙江大學材料系的本科教學計劃實施為案例，探討了一個立足于學生全面成才，基礎與工程并重的學生培養體系。

一、把握新材料發展方向，確立培養目標

材料系的培養目標就是從材料學與工程專業的基礎理論、前沿專業知識和科學研究實驗技能等方面對學生進行系統的培養，使學生成為具備材料科學與工程專業綜合基礎知識和高新材料研究開發能力的高素質科技人才。培養的學生不僅具有從事本學科及相關領域的科學研究、新材料設計與開發、教學以及技術管理的綜合能力，同時具有較強的創新意識以及一定的組織管理能力和團隊領導能力，具備國際化競爭能力。

以往傳統的材料學科，往往以結構材料為主，就其就業領域而言，它可以說并沒有形成過一個獨立的材料行業。金屬材料專業，無論是金相熱處理還是鑄鍛焊熱加工，依附于機械行業或冶金行業；無機非金屬材料專業，無論是玻璃水泥還是陶瓷，則依附于建材行業；高分子材料，無論是塑料還是橡膠，依附于化工行業。

在21世紀之交，隨著信息技術和信息產業的迅猛發展，半導體制造業在大陸地區迅速崛起，并由此帶動了其它功能材料行業的發展。一般來說，傳統的結構材料，則是以力學性能為基礎，通常用來制造受力構件。盡管結構材料對一些微觀的物理或化學性能也有一定要求，如體現的外表光澤度、抗腐蝕性、抗氧化性甚至熱導率、電阻和抗輻照性等指標，但主要起作用，主要是這種材料的力學性能，使用時也是更多地關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、磁學、光學、熱學、聲學、力學、化學、生物學、醫學功能，能在物理、化學、生物等層面完成功能相互轉化的材料，主要用來制造各種功能元器件。在這種元器件中，發揮作用的，就是這種材料的高新性能。功能材料往往作為高新技術材料而被廣泛應用于各類高科技領域。

目前國內辦功能材料專業的學校不多，浙江大學材料系的本科專業名稱就叫材料科學與工程，基本上就是圍繞著功能材料進行辦學。這順應了新材料發展的歷史潮流，另外，一個基本的判斷是，目前材料學科的就業環境，正在實現兩個轉變。第一，是就業崗位需求，從以結構材料為主，轉變到以功能材料為主；第二，是就業技能需求，從單純的結構材料工藝為主，轉變到與結構材料的制造設備和制造控制技術相結合。在目前的就業市場上，它以薪酬為導向，不由得學生和辦學單位不認同。浙江大學材料系確立的“基礎理論、前沿專業知識和科學研究實驗技能”三者結合的培養目標，為培養未來優秀的功能材料人才奠定了基礎。

二、適應學生成才的需要，調整培養要求

浙江大學材料系一開始關注的是第二個轉變，憑借浙江大學的多學科綜合優勢，借助控制學科的力量辦出自身專業特色，一度辦出了材料工程自動化專業方向。但最后，真正體現學科辦學優勢的是21世紀初開始的第一波以半導體單晶和光纖材料為代表的信息材料熱，功能材料就業市場利好；第二波是2007年、08年開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。而且功能材料對學生的素質，甚至學歷，要求較高，所以材料系的本科生對職業生涯規劃得比較好的，就會早早選擇深造考研究生，并做出規劃，由此帶來本科生的高深造率。沒有深造的學生，人數本來就少，也有許多借助功能材料的相應“功能”，進入信息領域、能源領域等，迎來就業的全面成功。

但自2009年開始，受國際金融危機影響，部分新興功能材料領域受到打擊，從2010年到2012年，中國的光伏產業像是坐了一個過山車，在研究生的就業市場受到影響的同時，對本科生進入功能材料領域就業，也產生了不小的困難。另一方面，傳統的結構材料，因其面向機械、建材、化工等多個領域，其就業市場體量大的優勢顯露無遺。同時，結構材料領域對畢業生的學歷要求并不高，本科生足以勝任，所以，對本科生來說，在沒有深造的情形下，掌握扎實的結構材料的專業知識和技能，也是十分重要，可以說是確立了立身之本。材料系為適應學生全面成才的需要，提出了在發揮功能材料優勢的基礎上，功能材料和結構材料相結合的辦學方針。做到功能材料和結構材料相結合，致力于學生的全面成才。

在功能材料領域，學生主要學習材料科學與工程的基礎理論，學習并掌握材料的制備、組成、組織結構與性能之間關系的基本規律，接受各種先進材料的合成制備與加工、結構分析與性能檢測技能等方面的綜合訓練，掌握材料設計和制備工藝設計、材料性能優化和產品質量控制、新材料和新工藝開發等方面的基本能力。同時，通過本專業特色課程的學習和課外科研訓練，熟悉半導體材料及器件、光功能材料及器件、先進金屬材料、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、生物及醫用材料等國際前沿交叉領域的相關內容及發展趨勢。畢業生應具備以下幾方面的知識和能力：1.掌握材料科學的基礎理論和各種先進材料的專業基礎理論知識；2.掌握材料設計、合成與制備等專業基礎知識，具有進行材料設計和材料研制的基本能力；3.掌握材料性能檢測和產品質量控制的基本知識，具有新材料和新工藝研究開發的初步能力；4.掌握材料科學與工程領域相關的研究方法和實驗技能，了解材料科學國際前沿交叉領域的相關內容及發展趨勢；5.熟悉本專業必需的交叉學科相關知識和技能，具有運用英語進行交流的基本能力以及計算機應用的基本知識與技能。

在結構材料領域，設立了金屬材料加工方向。其培養要求為，學生主要學習材料科學與工程的基礎理論，學習并掌握金屬材料的制備、組成、組織結構與性能之間關系的基本規律，接受各種先進材料的合成制備與加工、結構分析與性能檢測技能等方面的綜合訓練，掌握材料設計和制備工藝設計、材料性能優化和產品質量控制、新材料和新工藝開發等方面的基本能力。同時，通過本專業核心課程、特色課程的學習和課外科研和工程訓練，掌握包括焊接和熱處理在內的先進金屬材料的制備和成型技術及其基本知識和理論。使學生畢業后成為社會急需的從事先進金屬材料研究、開發和生產的復合型高科技人才。畢業生應具備以下幾方面的知識和能力：1.掌握材料科學的基礎理論和各種先進材料的專業基礎理論知識，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.掌握先進金屬材料的設計、制備和成型等專業基礎和專業知識，具有實現先進金屬材料規模化生產和對材料質量進行有效控制的基本思路和初步專業能力；3.掌握金屬材料的材料性能檢測和產品質量控制的基本知識，具有新材料和新工藝研究開發的初步能力；4.掌握金屬材料加工工程領域相關的研究方法和實驗技能，了解金屬材料加工工程的國際先進水平和發展趨勢，以推動我國金屬材料的開發和生產，使其立足于國際發展前沿；5.熟悉本專業必需的交叉學科相關知識和技能，具有運用英語進行交流的基本能力以及計算機應用的基本知識與技能。進一步對學生進行先進制造技術中廣泛應用的焊接、金屬材料熱處理及成型等材料加工工程方面的專業知識和技術的系統培養，使學生成為兼具扎實的材料科學理論知識和良好的分析和解決金屬材料工程技術問題能力的高素質科技人才。

三、根據培養目標和要求，構建課程體系

根據培養目標和要求，結合學生培養特點及辦學優勢，構建起了相應得課程體系。現浙江大學材料系本科生培養方案總學分165+4。其中，通識課程52.5+5；大類課程42；專業課70.5；第二課堂4。在專業課程中，70.5個學分還可以作進一步的細分。專業必修課由9門課程組成21.5學分；專業選修課12學分，分成3組，每組各要求4學分；專業模塊課18學分，分成3塊，每塊各要求6學分；計算機類2學分；材料結構類8學分；實踐類課程6學分；畢業設計13學分；其他課程10學分。

為適應新能源產業的發展，在功能材料領域，新增新能源材料方向課程組在原有1門課程的基礎上，新增7門課程，計8門課程。包括：1.半導體發光材料與器件（LED芯片、稀土摻雜熒光材料、LED封裝材料等）；2.太陽電池材料（各種太陽電池材料的制備、加工和應用）；3.鋰離子電池技術（化學電源的電化學基礎，鋰離子電池的原理、發展史、研究方法、最新發展）；4.燃料電池原理與技術（燃料電池的基本原理和研究方法，堿性燃料電池、質子交換膜燃料電池、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、制氫技術與燃料電池系統等）；5.新能源及熱電材料（熱電能源轉換方式的基本原理、關鍵材料制備方法及技術要點）；6.壓電鐵電材料與器件（壓電鐵電材料晶體結構與性能關聯、合成/制備方法、功能應用和尺寸效應）；7.固態照明材料（固態照明基礎材料的功能實現原理、合成/制備方法及其在固態照明器件中的實際應用）；8.加上原有課程——儲氫材料（各種系列儲氫材料的基本特性，儲氫材料的熱力學性質與反應動力學，儲氫材料及其氫化物的制備技術與晶體結構特征，儲氫材料的各種工程應用技術）。

在金屬材料加工方向課程組中：設立1.焊接質量檢測與評價（焊接無損檢測、焊接破壞性試驗方法和焊接質量管理與控制）；2.焊接冶金學（焊接的基本冶金原理與本質、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）；3.焊接方法與設備（電弧焊及其發展過程中的主要基本理論和實踐問題，近年來國內外最新發展的焊接方法和設備中的新技術、新工藝和新產品）；4.金屬相變與熱處理（與原有課程金屬材料工學合并）；5.金屬材料成型基礎。

上述專業課程外，再加入原有課程：材料熱力學；晶體學；材料相變理論；材料表面工程；金屬與合金；復合材料。與通識課、大類課和第二課堂以及選修課一起，構成了一個完整的課程體系。

未來的功能材料就業市場，在信息電子材料、新能源材料的基礎上，生物材料有望成為一個新的增長點；復合材料將會得到廣泛的應用，尤其是有機和無機的復合，也將成為一個重要的學生就業市場；加強國際合作，境外的就業市場也是未來開拓的領域。為此，不斷地增減調整課程體系將成為一種常態。甚至還鼓勵學生跨專業、跨學科門類選修其他院系得課程。在注重材料系學生動力控制知識結構的同時，加強工程管理、貿易管理方面的知識充實；特別是加強社會工作和社會實踐能力的鍛煉，加強交易溝通能力的培養。培養的學生不僅要具有從事本學科及相關領域的新材料的研究、設計、開發與生產，相關的教學以及技術管理的綜合能力，同時具有較強的創新意識以及一定的組織管理能力和團隊領導能力，適合我國現代新材料開發和生產乃至經營，立足國際前沿所需的復合型人才。

參考文獻

[1]隋艷偉，劉愛輝，孫智.基于材料專業大類培養模式下教學體系構建的探索.中國科教創新導刊.2011.N0.23.78

[2]程小蘇，等。研究型大學科研促進本科教學的思考[J].理工高教研究，2007（6）

[3]曾幸榮，歐陽斌，程小蘇，嚴玉絨，何新華，曾美琴.基于培養創新人才的材料類專業本科教學改革的探索與思考。中國科教創新導刊.2010.NO.05.23

[4]周世杰，杜涵秋，齊冀.淺論材料專業本科培養模式建設.CEPE中國電力教育.2010（36）