材料科學與工程本科人才培養(yǎng)體系的現(xiàn)狀與改革探索

劉曉魁

西南大學材料與能源學部（400715）

材料科學與工程本科人才培養(yǎng)體系的現(xiàn)狀與改革探索

劉曉魁

西南大學材料與能源學部（400715）

在分析了材料科學與工程本科人才培養(yǎng)體系的發(fā)展和現(xiàn)狀基礎之上，針對我國材料學科高等教育中畢業(yè)生在“寬口徑”、“厚基礎”和“創(chuàng)新意識和實踐能力強”不可兼顧的現(xiàn)狀，通過課程體系的改革，對如何培養(yǎng)兼顧“寬口徑”、“厚基礎”、“強能力”、“高素質”、“創(chuàng)新意識和實踐能力強”等復合型人才的問題進行了探索。

材料科學與工程；人才培養(yǎng)；課程體系

材料科學與工程是研究材料成分、結構、加工工藝與其性能和應用的學科。20世紀70年代，人們把材料作為現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展的三大之一。20世紀80年代以來又把新材料、信息技術和生物技術并列為新技術革命的重要標志。進入21世紀，新材料技術創(chuàng)新顯得更為活躍，新材料諸多領域正面臨著一系列新的技術突破和重大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇。隨著國際材料科學技術的飛速發(fā)展，近年來材料科學與工程專業(yè)的教育改革發(fā)展迅速，幾乎全國所有設有材料專業(yè)的院校均已不同程度地參與了材料科學與工程教育改革。在這樣的背景下，深化材料科學與工程領域人才培養(yǎng)方案的改革，培養(yǎng)“寬口徑”、“厚基礎”、“強能力”、“高素質”、“創(chuàng)新意識和實踐能力強”的復合型人才，不僅能滿足社會和經(jīng)濟發(fā)展對材料學科高級人才的需求，還能提高畢業(yè)生就業(yè)競爭能力。

1 材料科學與工程學科本科教育發(fā)展基本狀況[1,2,3]

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

解放初期，我國的材料科學教育承襲了原蘇聯(lián)培養(yǎng)模式與教學體系。材料學科人才被分割在十幾個專業(yè)培養(yǎng),分屬于冶金、機械、化工等系內(nèi)。這種模式培養(yǎng)的學生能夠在對口行業(yè)較快地適應崗位，滿足了當時我國經(jīng)濟建設對專業(yè)人員的迫切需要。但是隨著材料科學技術的發(fā)展,高新技術發(fā)展對“材料科學與工程”人才培養(yǎng)需求的變化，國外教育的改革，我國教育模式中專業(yè)劃分過細且不合理,學生知識面狹窄、專業(yè)門戶太強等弊端逐漸被人們所認識。

1998年，教育部對本科專業(yè)目錄進行了調整，將材料類各專業(yè)合并為冶金工程、金屬材料工程、無機非金屬材料工程、高分子材料與工程、材料物理、材料化學等六個專業(yè),同時在引導型專業(yè)目錄中設立了材料科學與工程專業(yè)。

經(jīng)過十余年的探索與嘗試，國內(nèi)各高校材料學科原有的專業(yè)設置界限正在逐步被打破,專業(yè)(二、三級學科)間的滲透與聯(lián)系也逐步加強。由于材料學科自身的特點如綜合，跨度大，實踐性很強，涉及生物、醫(yī)學、化工、化學、機械、電子、環(huán)境等多個領域，以及大學生就業(yè)等社會因素的影響，導致目前國內(nèi)各高校材料學科遠遠達不到將所有類型的材料包括在內(nèi)的大材料學科的程度。

2 我國材料科學與工程學科人才培養(yǎng)模式的主要問題

目前，我國設立了材料科學與工程學院（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“材料科學與工程”大學科招生，在大學三年級下學期開始再按照不同的發(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、無機非金屬材料工程、高分子材料與工程、材料物理和材料化學等小學科專業(yè)招生，然后在所招生的小學科專業(yè)中再細分為一個或幾個方向。這類院校一般學科歷史相對較短，師資力量相對薄弱。

第一類情況的高校，一般以原創(chuàng)性研究和創(chuàng)新技術研究為主,專業(yè)口徑相對較寬，培養(yǎng)方案中基礎理論學習比重較大,側重于培養(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，一般以開展技術應用和創(chuàng)新研究為主，專業(yè)針對性強，側重培養(yǎng)工程應用型人才，畢業(yè)生實踐能力較強。我國高校材料學科的這種狀況，往往造成畢業(yè)生在“寬口徑”、“厚基礎”和“創(chuàng)新意識和實踐能力強”兩方面不可兼顧的狀況。教育部“金屬材料工程”教學指導分委員會2012年度教學工作會議上，清華大學、上海交通大學等各參會高校紛紛提出材料學科畢業(yè)生就業(yè)面臨的用人單位提出的“專業(yè)對口”問題，一些原來以“材料科學與工程”大學科招生的高校表示已經(jīng)或正在考慮改為小學科專業(yè)招生。

伴隨著材料學科和新材料產(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,培養(yǎng)大批“寬口徑”、“厚基礎”、“強能力”、“高素質”、“創(chuàng)新意識和實踐能力強”的復合型人才成為當前我國各高校的迫切任務。同時,高校擴招后每年畢業(yè)生數(shù)量迅猛增加(據(jù)統(tǒng)計2014年我國高校畢業(yè)生將達727萬),導致的畢業(yè)生供需矛盾也隨之而來。用人單位由于追求經(jīng)濟效益，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)對口”的畢業(yè)生，這往往令求職學生望而止步。因此，有必要探索通過材料科學與工程專業(yè)的核心課程體系的構建，拓寬學生的專業(yè)口徑，充分提升畢業(yè)生的專業(yè)發(fā)展空間和就業(yè)競爭力。

3 材料科學與工程本科培養(yǎng)體系的改革探索

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

西南大學材料與能源學部開辦“金屬材料工程”專業(yè)之初，考慮到師資力量、學部學科發(fā)展方向，在培養(yǎng)方案中設立了粉末冶金和鑄造兩個獨立發(fā)展方向的專業(yè)。如果能夠通過調整培養(yǎng)方案，構建新的課程體系，在確保培養(yǎng)學生“創(chuàng)新意識和實踐能力”的同時，加強基礎理論的把握，盡可能拓寬專業(yè)口徑和專業(yè)發(fā)展空間，對我國材料學科高科技人才的培養(yǎng)、畢業(yè)生就業(yè)競爭能力的增強有著重要意義。

因此，針對結合“金屬材料工程”本科專業(yè)目前的兩個專業(yè)發(fā)展方向“專業(yè)口徑”窄的具體情況，我校有必要在總學時（學分）基本不變的情況下，通過核心課程體系的改革,拓寬學生的專業(yè)口徑，提升畢業(yè)生的專業(yè)發(fā)展空間和就業(yè)競爭力，解決如何培養(yǎng)統(tǒng)籌兼顧“寬口徑”、“厚基礎”、“強能力”、“高素質”、“創(chuàng)新意識和實踐能力強”等各方面復合型人才的問題。

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

1）突破學科界限，強化學科基礎教育

在基礎課程設置方面，遵從“大材料學科”的思想，按一級學科的模式組織人才培養(yǎng)，不再按二級學科進行區(qū)分。

首先，為了強化專業(yè)基礎理論，充分體現(xiàn)“厚基礎”，將材料科學基礎、物理化學定位為學科核心基礎課程，在師資安排上優(yōu)先考慮，適當延長授課學時。

其次，注重大學物理、大學化學教育，在師資和實驗設施上予以保證，并在教學內(nèi)容上注重與材料學科的聯(lián)系。物理和化學是材料的基礎學科，加強物理和化學的教學，充分體現(xiàn)了材料學科與物理、化學學科的內(nèi)在聯(lián)系。扎實的物理與化學理論基礎知識不僅有益于學生對材料專業(yè)課程的學習，而且對于以后接受研究生教育的學生也非常必要。

最后，強化機械制圖和機械設計課程在學科基礎教育中的地位。材料學科的主體部分，諸如熱處理、鑄造、焊接、壓力加工、金屬腐蝕與防護、粉末冶金、高溫合金、精密合金等二級學科專業(yè)方向本身就屬于“類機”專業(yè)。專業(yè)課程的學習、畢業(yè)后所面臨的工作對機械方面的知識都有著較高的要求。

2）專業(yè)發(fā)展課程以“適當寬口徑”設置

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

為此,我們結合西南大學現(xiàn)有師資力量、實驗設施和學科發(fā)展現(xiàn)狀，確定了以“適當寬口徑”為原則，涵括鑄造、熱處理和粉末冶金三個專業(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，而且是學習和從事鑄造、粉末冶金和其他諸多材料二級專業(yè)方向工作的基礎。其次，針對鑄造和粉末冶金兩個專業(yè)方向的共性，開設“材料成型CAD/CAM”、“模具設計與制造”和“金屬的腐蝕與防護”等課程。最后，將鑄造和粉末冶金兩個專業(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”課程中分別予以學習。

3）強化實驗教學環(huán)節(jié)

實驗教學是本科教學體系的重要組成部分。據(jù)統(tǒng)計，西南大學材料專業(yè)往屆畢業(yè)生中80%以上是在企業(yè)從事與材料相關的研究、技術指導和技能操作等工作,或者繼續(xù)攻讀材料相關專業(yè)的研究生。因此，必須將知識傳授、能力培養(yǎng)、素質提高、協(xié)調發(fā)展的教育理念和以能力培養(yǎng)為核心的實驗教學觀念作為指導思想，建立有利于培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力的實驗教學體系[4,5,6]。為此，我們將原來集中開設的“金屬材料專業(yè)實驗”課程取消，根據(jù)現(xiàn)有條件進一步充實實驗內(nèi)容之后,將實驗分散、融入到各理論課程之中。變革之后，開設有實驗內(nèi)容的專業(yè)課程比例達到60%，強化了理論教學和實踐教學之間的聯(lián)系,不僅改善了理論教學效果，而且對于培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、分析問題和解決問題的能力有著重要作用。

4 結語

西南大學針對我國材料學科高等教育中畢業(yè)生在“寬口徑”、“厚基礎”、“強能力”和“創(chuàng)新意識和實踐能力”不可兼顧的現(xiàn)狀，結合本校“金屬材料工程”本科專業(yè)目前的兩個專業(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“大材料學科”的人才培養(yǎng)是一項長期的艱巨工作，如何解決培養(yǎng)統(tǒng)籌兼顧“寬口徑”、“厚基礎”、“強能力”、“高素質”、“創(chuàng)新意識和實踐能力強”等復合型人才的問題，需要持續(xù)不斷地創(chuàng)新與實踐。

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

[2]劉興江,王建中,穆柏春.材料科學與工程學科建設現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài)[J].遼寧工學院學報,2002(2).

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

[4]王慧萍,李曼萍,嚴敏杰.材料科學綜合實驗的構建和成效[J].實驗室研究及探索,2012(9).

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

[6]朱正偉,劉東燕.加強高校實踐教學的探索與實踐[J].中國大學教育,2007(1).

2013年西南大學教改重點項目（2012JY001）