材料科学与工程本科人才培养体系的现状与改革探索

刘晓魁

西南大学材料与能源学部（400715）

材料科学与工程本科人才培养体系的现状与改革探索

刘晓魁

西南大学材料与能源学部（400715）

在分析了材料科学与工程本科人才培养体系的发展和现状基础之上，针对我国材料学科高等教育中毕业生在“宽口径”、“厚基础”和“创新意识和实践能力强”不可兼顾的现状，通过课程体系的改革，对如何培养兼顾“宽口径”、“厚基础”、“强能力”、“高素质”、“创新意识和实践能力强”等复合型人才的问题进行了探索。

材料科学与工程；人才培养；课程体系

材料科学与工程是研究材料成分、结构、加工工艺与其性能和应用的学科。20世纪70年代，人们把材料作为现代社会经济发展的三大之一。20世纪80年代以来又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。进入21世纪，新材料技术创新显得更为活跃，新材料诸多领域正面临着一系列新的技术突破和重大的产业发展机遇。随着国际材料科学技术的飞速发展，近年来材料科学与工程专业的教育改革发展迅速，几乎全国所有设有材料专业的院校均已不同程度地参与了材料科学与工程教育改革。在这样的背景下，深化材料科学与工程领域人才培养方案的改革，培养“宽口径”、“厚基础”、“强能力”、“高素质”、“创新意识和实践能力强”的复合型人才，不仅能满足社会和经济发展对材料学科高级人才的需求，还能提高毕业生就业竞争能力。

1 材料科学与工程学科本科教育发展基本状况[1,2,3]

20世纪60年代以前,材料科学与工程技术人才的培养分属于冶金、化工和机械等专业。随着各门材料学科的相互交叉、渗透、移植,最终走向了具有共同理论和技术基础的大材料科学。从20世纪60年代初,欧美等国家高校中与材料相关的专业及学科开始改设“材料科学与工程系”。至20世纪80年代中后期,欧美等国大部分高校已完成此项工作。近年来,美国与欧洲在材料学科教育方面的最显著特点就是把材料科学与工程看作是一门学科。在大学材料教育涉及的范围包括金属、陶瓷、高分子、半导体以及其他所有类型的材料。

解放初期，我国的材料科学教育承袭了原苏联培养模式与教学体系。材料学科人才被分割在十几个专业培养,分属于冶金、机械、化工等系内。这种模式培养的学生能够在对口行业较快地适应岗位，满足了当时我国经济建设对专业人员的迫切需要。但是随着材料科学技术的发展,高新技术发展对“材料科学与工程”人才培养需求的变化，国外教育的改革，我国教育模式中专业划分过细且不合理,学生知识面狭窄、专业门户太强等弊端逐渐被人们所认识。

1998年，教育部对本科专业目录进行了调整，将材料类各专业合并为冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、材料物理、材料化学等六个专业,同时在引导型专业目录中设立了材料科学与工程专业。

经过十余年的探索与尝试，国内各高校材料学科原有的专业设置界限正在逐步被打破,专业(二、三级学科)间的渗透与联系也逐步加强。由于材料学科自身的特点如综合，跨度大，实践性很强，涉及生物、医学、化工、化学、机械、电子、环境等多个领域，以及大学生就业等社会因素的影响，导致目前国内各高校材料学科远远达不到将所有类型的材料包括在内的大材料学科的程度。

2 我国材料科学与工程学科人才培养模式的主要问题

目前，我国设立了材料科学与工程学院（系）的普通高等院校已有200余所。根据招生专业情况的不同，这些高校大致可以分为两类：

一类是按照“材料科学与工程”大学科招生，在大学三年级下学期开始再按照不同的发展方向执行不同的培养方案。这类院校一般学科历史较为悠久，师资力量较为雄厚。另一类是按照冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、材料物理和材料化学等小学科专业招生，然后在所招生的小学科专业中再细分为一个或几个方向。这类院校一般学科历史相对较短，师资力量相对薄弱。

第一类情况的高校，一般以原创性研究和创新技术研究为主,专业口径相对较宽，培养方案中基础理论学习比重较大,侧重于培养理论研究型人才，毕业生专业发展空间较为广阔。第二类情况的高校，一般以开展技术应用和创新研究为主，专业针对性强，侧重培养工程应用型人才，毕业生实践能力较强。我国高校材料学科的这种状况，往往造成毕业生在“宽口径”、“厚基础”和“创新意识和实践能力强”两方面不可兼顾的状况。教育部“金属材料工程”教学指导分委员会2012年度教学工作会议上，清华大学、上海交通大学等各参会高校纷纷提出材料学科毕业生就业面临的用人单位提出的“专业对口”问题，一些原来以“材料科学与工程”大学科招生的高校表示已经或正在考虑改为小学科专业招生。

伴随着材料学科和新材料产业的迅猛发展,材料专业高技能人才的需求急剧增长,培养大批“宽口径”、“厚基础”、“强能力”、“高素质”、“创新意识和实践能力强”的复合型人才成为当前我国各高校的迫切任务。同时,高校扩招后每年毕业生数量迅猛增加(据统计2014年我国高校毕业生将达727万),导致的毕业生供需矛盾也随之而来。用人单位由于追求经济效益，大多明确提出需要铸造、热处理或者焊接等专业方向“精确专业对口”的毕业生，这往往令求职学生望而止步。因此，有必要探索通过材料科学与工程专业的核心课程体系的构建，拓宽学生的专业口径，充分提升毕业生的专业发展空间和就业竞争力。

3 材料科学与工程本科培养体系的改革探索

“金属材料工程”专业是材料学科的主体，涵括了专业调整之前冶金物理化学、金属材料热处理、铸造、焊接、压力加工、金属腐蚀与防护、粉末冶金、高温合金、精密合金等多个专业的内容。

西南大学材料与能源学部开办“金属材料工程”专业之初，考虑到师资力量、学部学科发展方向，在培养方案中设立了粉末冶金和铸造两个独立发展方向的专业。如果能够通过调整培养方案，构建新的课程体系，在确保培养学生“创新意识和实践能力”的同时，加强基础理论的把握，尽可能拓宽专业口径和专业发展空间，对我国材料学科高科技人才的培养、毕业生就业竞争能力的增强有着重要意义。

因此，针对结合“金属材料工程”本科专业目前的两个专业发展方向“专业口径”窄的具体情况，我校有必要在总学时（学分）基本不变的情况下，通过核心课程体系的改革,拓宽学生的专业口径，提升毕业生的专业发展空间和就业竞争力，解决如何培养统筹兼顾“宽口径”、“厚基础”、“强能力”、“高素质”、“创新意识和实践能力强”等各方面复合型人才的问题。

近年来，我校针对不仅“厚基础”，而且尽可能“宽口径”（涵括热处理、铸造、粉末冶金等三个方向专业能力）的“金属材料工程”专业核心课程体系进行了大胆的尝试。主要工作包括以下几方面：

1）突破学科界限，强化学科基础教育

在基础课程设置方面，遵从“大材料学科”的思想，按一级学科的模式组织人才培养，不再按二级学科进行区分。

首先，为了强化专业基础理论，充分体现“厚基础”，将材料科学基础、物理化学定位为学科核心基础课程，在师资安排上优先考虑，适当延长授课学时。

其次，注重大学物理、大学化学教育，在师资和实验设施上予以保证，并在教学内容上注重与材料学科的联系。物理和化学是材料的基础学科，加强物理和化学的教学，充分体现了材料学科与物理、化学学科的内在联系。扎实的物理与化学理论基础知识不仅有益于学生对材料专业课程的学习，而且对于以后接受研究生教育的学生也非常必要。

最后，强化机械制图和机械设计课程在学科基础教育中的地位。材料学科的主体部分，诸如热处理、铸造、焊接、压力加工、金属腐蚀与防护、粉末冶金、高温合金、精密合金等二级学科专业方向本身就属于“类机”专业。专业课程的学习、毕业后所面临的工作对机械方面的知识都有着较高的要求。

2）专业发展课程以“适当宽口径”设置

材料学科作为大学科,其二级学科方向众多，甚至有些方向不仅专业课程不同，甚至基础课程也有较大的差别。如果完全按照一级学科全方位设置专业发展课程，必然造成面面俱到、面面不精的状况。

为此,我们结合西南大学现有师资力量、实验设施和学科发展现状，确定了以“适当宽口径”为原则，涵括铸造、热处理和粉末冶金三个专业方向内容的专业发展课程。

首先，确定“热处理原理与工艺”在专业发展课程中的核心地位，予以充分重视。该课程不仅是热处理专业方向的主要课程，而且是学习和从事铸造、粉末冶金和其他诸多材料二级专业方向工作的基础。其次，针对铸造和粉末冶金两个专业方向的共性，开设“材料成型CAD/CAM”、“模具设计与制造”和“金属的腐蚀与防护”等课程。最后，将铸造和粉末冶金两个专业方向的具体原理和工艺内容部分合并在“材料成型与控制”课程中分别予以学习。

3）强化实验教学环节

实验教学是本科教学体系的重要组成部分。据统计，西南大学材料专业往届毕业生中80%以上是在企业从事与材料相关的研究、技术指导和技能操作等工作,或者继续攻读材料相关专业的研究生。因此，必须将知识传授、能力培养、素质提高、协调发展的教育理念和以能力培养为核心的实验教学观念作为指导思想，建立有利于培养学生实践能力和创新能力的实验教学体系[4,5,6]。为此，我们将原来集中开设的“金属材料专业实验”课程取消，根据现有条件进一步充实实验内容之后,将实验分散、融入到各理论课程之中。变革之后，开设有实验内容的专业课程比例达到60%，强化了理论教学和实践教学之间的联系,不仅改善了理论教学效果，而且对于培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力有着重要作用。

4 结语

西南大学针对我国材料学科高等教育中毕业生在“宽口径”、“厚基础”、“强能力”和“创新意识和实践能力”不可兼顾的现状，结合本校“金属材料工程”本科专业目前的两个专业发展方向“专业口径窄”的具体情况，大胆尝试了课程体系的改革。但是“大材料学科”的人才培养是一项长期的艰巨工作，如何解决培养统筹兼顾“宽口径”、“厚基础”、“强能力”、“高素质”、“创新意识和实践能力强”等复合型人才的问题，需要持续不断地创新与实践。

[1]张为军,白书欣.材料科学与工程人才培养方案的改革研究[J].高等教育研究学报,2011(3).

[2]刘兴江,王建中,穆柏春.材料科学与工程学科建设现状与发展动态[J].辽宁工学院学报,2002(2).

[3]李强,陈文哲.美国和欧洲的材料科学与工程教育[J].高等理科教育,2002(6).

[4]王慧萍,李曼萍,严敏杰.材料科学综合实验的构建和成效[J].实验室研究及探索,2012(9).

[5]谭敦强,赵渊博.材料科学与工程专业实践教学体系研究[J].江西化工,2012(12).

[6]朱正伟,刘东燕.加强高校实践教学的探索与实践[J].中国大学教育,2007(1).

2013年西南大学教改重点项目（2012JY001）