淺談材料科學與工程專業教育現狀

劉大釗 王 剛 段園培

（安徽工程大學<材料科學與工程學院>，安徽 蕪湖 241000）

0 引言

材料是人類社會發展和進步的物質基礎，并隨著人類生活和社會發展需求的提高不斷更新換代。 材料最早可以追溯到100 萬年前的舊石器時代，之后經歷了新石器時代、青銅時代、鐵器時代和鋼鐵時代。 目前，傳統材料已經遠遠不能滿足社會發展和人們生活的需要，所以，全世界都在致力于開發具有優異性能、高可靠、 高技術含量的先進結構和功能材料包括：高性能金屬材料、先進陶瓷材料、高分子材料、光電信息材料，能原材料、生物醫學材料、納米材料、超導材料等。 材料體系快速地更新換代帶動著材料相關領域包括：材料合成制備、材料成型加工、材料分析測試等技術和化學、生物及物理學科的快速發展。 在這個以科技力量為主要競爭力的時代，信息技術、生物技術是全球關注的焦點，而材料是實現信息和生物技術的物質基礎。 世界各國以培養大批適應材料產業和技術飛速發展的寬口徑材料科學與工程專業人才為目標，正在逐步加大材料科學與工程的人才培養、科學研究和產業政策支持力度，同時頒布一些有利于材料學科快速發展和提高材料學科科研人員福利待遇的政策。

1 材料科學與工程發展現狀

隨著物理學、 數學和化學等基礎學科以及先進檢測設備和方法的快速發展，逐漸形成了一門以物理學、數學和化學等理論為基礎的新型交叉學科——材料科學，研究對象從天然材料向人工合成材料轉變，研究內容涉及材料的微納尺度結構、合成方法、綜合性能（結構性能和功能性能）、材料分析測試表征方法及材料成型工藝等。材料科學正式被廣泛引用是在1957 年蘇聯成功發射第一顆人造衛星之后， 衛星的成功發射讓世界認識到了先進材料研究的重要性， 也意識到了材料科學研究與材料工程應用是密不可分的。 材料科學是從“為什么”的角度進行材料組織性能研究，材料工程則是從“如何做”的角度將材料科學的研究成果應用到實際工程當中，實現材料科學研究成果轉化，使其成果具有實際價值，這也是材料科學研究的最終目標，它是為工程應用服務的。 20 世紀后期，材料科學與材料工程逐漸演變為一門兼顧科學問題研究和工程應用的大型交叉學科—材料科學與工程學科。

建國初期，國內的材料科學教育是以蘇聯材料學科的教育培養模式為模板，開設了十幾個與材料相關的專業，包括：熱處理、鑄造、鍛壓、焊接、粉末冶金、高溫合金等。 隨著材料科學的迅速發展，歐美國家在20世紀70 年代進行了材料科學與工程專業的教育改革，我國在實行改革開放以后積極吸取歐美國家材料科學與工程專業教育改革的經驗和教訓，進行具有中國特色的材料科學與工程專業教育改革。 教育部首先對材料學科專業進行調整，將原來的十幾個專業整合為六個專業， 并對專業教學和培養內容進行了擴充。同時， 各大高校紛紛嘗試設置了一些材料類新專業，加強材料與其他學科間的聯系。 經過近二十年的教育改革，國內各大高校針對材料學科建立了突破原教育模式的新思路和新方案，材料學科的專業限制被完全打破，材料學科與其他專業學科的聯系更加緊密。 由于材料學科是一門綜合學科，跨度大，實踐性很強，同時涉及了很多領域，所以，國內高校的材料學科人才培養還存在一些不足。 伴隨著經濟和科技飛速發展，國家和社會亟須一大批“寬口徑” “厚基礎” “能力強”“高素質”的材料專業高技能人才，這就對國內高校的材料科學與工程專業的人才培養提出了更高的要求。

2 材料科學與工程專業教育存在的共性問題

目前，全國設有材料科學與工程專業的大學共有216 所， 但是各大高校材料科學與工程專業的培養方案和培養目標各有側重。 一部分高校的材料學科以基礎性和創新性研究為重點，所以，其設置的培養方案和課程側重于培養理論性研究型人才。 大部分高校則是以培養滿足社會和企業需求的技術應用類人才為目標，安徽工程大學材料科學與工程專業旨在培養適應國家經濟與科技發展的需求，能有效運用專業知識和工程技術原則解決復雜材料科學與工程問題，能在團隊中擔任骨干或領導角色，并能夠有效地進行合作交流，能通過繼續教育或其他途徑增加知識、提升能力，具有良好的職業道德，有意愿并有能力服務社會，能在材料科學與工程領域從事金屬液態成形及質量控制等方面的產品研究開發、設計制造和生產管理等工作的高素質應用型人才。 但是根據每年畢業生座談會中針對教學方式和教學內容的反饋來看，目前本校材料學科的教學還是存在一些問題。 其中共性的問題包括以下幾點：

（1）材料專業新生對本專業存在誤解，學習興趣不大：大一進校之后對本專業不了解，通過培養方案只知道本專業大學四年會學什么課程，但是不知道專業重要性和發展前景，不知道材料類專業社會地位以及畢業以后可以去干什么。 所以新生會對專業有誤解，認為學材料以后就是下車間從鑄造、鍛壓、焊接等工藝崗位，導致其缺乏對材料類專業的興趣，影響學生大學四年的學習和發展。 此外，一些學生對個別課程的設置存在異議，認為有些課程和本專業沒有太大關系，為什么要花時間和精力去學習。 存在這種現象的原因主要是學院和相關老師在新生入學后沒有進行充分的專業介紹和引導。

（2）學生實踐教學環節偏重較少（安徽工程大學實踐教學課時占四年總課時的21.1%），學生動手能力有待提升：材料學科是一門綜合性的實驗學科，實踐教學是提高材料專業學生實踐能力主要方式，實踐教學環節偏少會導致學生的實踐能力和創新能力不能滿足社會需求。

（3）在畢業設計過程中，部分同學對研究題目不了解，對課題的應用背景和研究意義認識不足，導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生不能正確認識畢業設計的目的與作用；另一方面是導師對畢業設計的教育和宣傳動員工作有待加強。

3 材料科學與工程專業教育改革的幾點建議

安徽工程大學辦學始于1935 年，2010 年更名為安徽工程大學，是一所省屬地方性工科高校。 筆者所在的學院以學科建設為龍頭， 立足蕪湖地方經濟，面向安徽，輻射長三角。 以服務地方經濟為宗旨，深度融入地方經濟發展。 圍繞地方支柱產業，引領社會創新驅動，打造學科特色和亮點。 筆者結合所在的材料成型及控制工程（教育部工程教育認證專業、國家一流專業建設點、省級卓越工程師教育計劃“六卓越一拔尖”建設專業）為例，針對材料科學與工程專業存在的上述問題的解決提出以下幾點建議。

3.1 材料學科新生入學正確引導

結合當下國家與社會的需求和材料領域研究熱點，合理安排和調整專業介紹與導論課程內容，在保證教學內容的基礎性與概括性的條件下，突出材料學科的重要性與創新性，喚起學生對材料學科的興趣和求知欲；以身邊實例為引導糾正學生對材料專業發展前景和工作性質的誤解。

3.2 教學方法和手段的改革

利用現代化教學手段，采用電視錄像、幻燈片、多媒體課件等多種形式促進教學； 科研與教學相結合，引導學生積極參與到科研活動中； 利用案例教學法，加強理論聯系實際； 定期進行課堂教學師生互動，互換角色，培養學生綜合能力。

3.3 畢業設計改革

畢業設計前期通過一些實例和通俗易懂的描述向學生普及課題的研究目的、研究意義和研究內容，讓學生了解自己的工作和意義，提高學生的積極性；在選題階段根據每個學生的興趣有方向性地指導其進行選題；帶領學生進行課題研究現狀調研，引導學生自主進行文獻和資料查閱，定期組織學生進行交流討論；實驗過程中充分發揮學生動手能力， 在保證安全的前提下讓學生實操；嚴格研究學生按規范撰寫畢業論文。通過指導學生完成畢業設計，培養其“發現問題、分析問題、解決問題”的科學思維，提高其實踐能力。

4 結語

材料是人類社會發展和進步的物質基礎，材料科學與工程學科是研究培養 “寬口徑”“厚基礎”“能力強”“高素質”的材料專業高技能人才重要學科，是國家和社會快速發展的重要保證。 針對目前高校材料學科存在的共性問題， 很有必要從新生入學正確引導、教學方法和手段及畢業設計多個方面進行改革以更好地適應新工科建設，更好地讓學生學有所成，學有所用。