材料科學與工程本科人才培養體系的現狀與改革探索

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體系的現狀與改革探索

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體系的發展和現狀基礎之上，針對我國材料學科高等教育中畢業生在“寬口徑”、“厚基礎”和“創新意識和實踐能力強”不可兼顧的現狀，通過課程體系的改革，對如何培養兼顧“寬口徑”、“厚基礎”、“強能力”、“高素質”、“創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；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，人們把材料作為現代社會經濟發展的三大之一。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業發展機遇。隨著國際材料科學技術的飛速發展，近年來材料科學與工程專業的教育改革發展迅速，幾乎全國所有設有材料專業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方案的改革，培養“寬口徑”、“厚基礎”、“強能力”、“高素質”、“創新意識和實踐能力強”的復合型人才，不僅能滿足社會和經濟發展對材料學科高級人才的需求，還能提高畢業生就業競爭能力。

1 材料科學與工程學科本科教育發展基本狀況[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分屬于冶金、化工和機械等專業。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培養模式與教學體系。材料學科人才被分割在十幾個專業培養,分屬于冶金、機械、化工等系內。這種模式培養的學生能夠在對口行業較快地適應崗位，滿足了當時我國經濟建設對專業人員的迫切需要。但是隨著材料科學技術的發展,高新技術發展對“材料科學與工程”人才培養需求的變化，國外教育的改革，我國教育模式中專業劃分過細且不合理,學生知識面狹窄、專業門戶太強等弊端逐漸被人們所認識。

1998年，教育部對本科專業目錄進行了調整，將材料類各專業合并為冶金工程、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,同時在引導型專業目錄中設立了材料科學與工程專業。

經過十余年的探索與嘗試，國內各高校材料學科原有的專業設置界限正在逐步被打破,專業(二、三級學科)間的滲透與聯系也逐步加強。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、醫學、化工、化學、機械、電子、環境等多個領域，以及大學生就業等社會因素的影響，導致目前國內各高校材料學科遠遠達不到將所有類型的材料包括在內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。根據招生專業情況的不同，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展方向執行不同的培養方案。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招生，然后在所招生的小學科專業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，一般以原創性研究和創新技術研究為主,專業口徑相對較寬，培養方案中基礎理論學習比重較大,側重于培養理論研究型人才，畢業生專業發展空間較為廣闊。第二類情況的高校，一般以開展技術應用和創新研究為主，專業針對性強，側重培養工程應用型人才，畢業生實踐能力較強。我國高校材料學科的這種狀況，往往造成畢業生在“寬口徑”、“厚基礎”和“創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生就業面臨的用人單位提出的“專業對口”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或正在考慮改為小學科專業招生。

伴隨著材料學科和新材料產業的迅猛發展,材料專業高技能人才的需求急劇增長,培養大批“寬口徑”、“厚基礎”、“強能力”、“高素質”、“創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生數量迅猛增加(據統計2014年我國高校畢業生將達727萬),導致的畢業生供需矛盾也隨之而來。用人單位由于追求經濟效益，大多明確提出需要鑄造、熱處理或者焊接等專業方向“精確專業對口”的畢業生，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的核心課程體系的構建，拓寬學生的專業口徑，充分提升畢業生的專業發展空間和就業競爭力。

3 材料科學與工程本科培養體系的改革探索

“金屬材料工程”專業是材料學科的主體，涵括了專業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的內容。

西南大學材料與能源學部開辦“金屬材料工程”專業之初，考慮到師資力量、學部學科發展方向，在培養方案中設立了粉末冶金和鑄造兩個獨立發展方向的專業。如果能夠通過調整培養方案，構建新的課程體系，在確保培養學生“創新意識和實踐能力”的同時，加強基礎理論的把握，盡可能拓寬專業口徑和專業發展空間，對我國材料學科高科技人才的培養、畢業生就業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”本科專業目前的兩個專業發展方向“專業口徑”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,拓寬學生的專業口徑，提升畢業生的專業發展空間和就業競爭力，解決如何培養統籌兼顧“寬口徑”、“厚基礎”、“強能力”、“高素質”、“創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能力）的“金屬材料工程”專業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，不再按二級學科進行區分。

首先，為了強化專業基礎理論，充分體現“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，并在教學內容上注重與材料學科的聯系。物理和化學是材料的基礎學科，加強物理和化學的教學，充分體現了材料學科與物理、化學學科的內在聯系。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方向本身就屬于“類機”專業。專業課程的學習、畢業后所面臨的工作對機械方面的知識都有著較高的要求。

2）專業發展課程以“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發展課程，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有師資力量、實驗設施和學科發展現狀，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方向內容的專業發展課程。

首先，確定“熱處理原理與工藝”在專業發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方向工作的基礎。其次，針對鑄造和粉末冶金兩個專業方向的共性，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方向的具體原理和工藝內容部分合并在“材料成型與控制”課程中分別予以學習。

3）強化實驗教學環節

實驗教學是本科教學體系的重要組成部分。據統計，西南大學材料專業往屆畢業生中80%以上是在企業從事與材料相關的研究、技術指導和技能操作等工作,或者繼續攻讀材料相關專業的研究生。因此，必須將知識傳授、能力培養、素質提高、協調發展的教育理念和以能力培養為核心的實驗教學觀念作為指導思想，建立有利于培養學生實踐能力和創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“金屬材料專業實驗”課程取消，根據現有條件進一步充實實驗內容之后,將實驗分散、融入到各理論課程之中。變革之后，開設有實驗內容的專業課程比例達到60%，強化了理論教學和實踐教學之間的聯系,不僅改善了理論教學效果，而且對于培養學生理論聯系實際、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生在“寬口徑”、“厚基礎”、“強能力”和“創新意識和實踐能力”不可兼顧的現狀，結合本校“金屬材料工程”本科專業目前的兩個專業發展方向“專業口徑窄”的具體情況，大膽嘗試了課程體系的改革。但是“大材料學科”的人才培養是一項長期的艱巨工作，如何解決培養統籌兼顧“寬口徑”、“厚基礎”、“強能力”、“高素質”、“創新意識和實踐能力強”等復合型人才的問題，需要持續不斷地創新與實踐。

[1]張為軍,白書欣.材料科學與工程人才培養方案的改革研究[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狀與發展動態[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）