中澳材料科学与工程专业课程体系比较与改革探索

张覃轶　孙　伟　李元元　朱钱兵

(武汉理工大学　材料科学与工程学院，湖北　武汉　430070)



中澳材料科学与工程专业课程体系比较与改革探索

张覃轶孙伟李元元朱钱兵

(武汉理工大学材料科学与工程学院，湖北武汉430070)

摘要武汉理工大学材料科学与工程专业是国家一级重点专业。2014年起武汉理工大学成立了材料科学与工程试点学院，制定了更高的培养目标。为适应新时期人才培养需求，文章对比了武汉理工大学和澳大利亚莫纳什大学材料科学与工程专业课程体系，从课程结构、课程内容、课程实施等方面进行了比较分析，在此基础上对武汉理工大学材料科学与工程专业课程体系进行了改革探索。

关键词材料科学与工程专业；课程体系；改革

武汉理工大学材料学科是ESI全球学科排名前1%的优势学科，武汉理工大学材料科学与工程学院(以下简称“我院”)所开设的材料科学与工程专业属于国家一级重点专业。该专业每年招生三百多人，为国家培养了大批优秀专业人才。2014年5月，根据湖北《省教育厅关于推进高校试点学院改革的意见》和《省教育厅关于公布湖北省高校改革试点学院名单的通知》等文件精神，武汉理工大学成立了材料科学与工程试点学院。材料科学与工程试点学院以国际一流材料学科为标杆，以创新人才培养为核心，旨在为学生提供全面的材料专业教育，为学生具有宽厚的现代先进材料知识打下良好的理论基础。

2004年起，我院与澳大利亚莫纳什大学工学部签订了“2+2”合作办学协议(学生前2年就读我院，后2年就读于莫纳什大学，毕业时学生可同时获两校文凭)。经过10余年的探索、合作与交流，该项目不仅取得了丰硕的成果，同时也让我们深入地了解和学习到了澳方办学的先进思想、理念和方法。2008年，笔者曾受邀赴莫纳什大学开展了为期6个月的教学交流，期间除参加该校材料工程专业本科教学工作外，还与相关教学管理人员、教师、学生等进行了深入交流。在英国《泰晤士高等教育》2014年世界大学排名中，莫纳什大学排在第83位(我校为前400名)，两校在办学历史、办学规模、国际化程度等方面有许多相似之处，其先进的办学思想、管理方法等值得我们学习和借鉴。

课程体系是指在一定的教育价值理念指导下，将课程按门类顺序排列，是教学内容和进程的总和。课程体系是实现培养目标的载体，是保障和提高教育质量的关键[1]。本文从两校材料科学与工程专业课程体系出发，分析和比较两者之间的不同及产生原因，借鉴澳方的先进经验，提出我院专业课程体系的改革构想，为适应新时期试点学院的人才培养提供思路。

一、武汉理工大学课程体系

现行的我院专业课程体系如表1所示。本专业学生需修满190学分，除课外10学分外，课程体系包括：通识课程(44学分，占23.2%)、学科大类课程(63学分，占33.2%)、专业课程(42.5学分，占22.4%)、个性课程(6学分，占3.2%)和集中性实践(24.5学分，占12.9%)。

表1 武汉理工大学材料科学与工程专业课程体系(2014年)

目前的课程体系体现出重基础、理论知识体系完备的特点。除全校统一设置的政治、英语、体育、计算机等通识基础课外，材料研究相关的化学、物理、数学、机械、电子等基础课开设非常全面。以化学为例，学生在前两年会学习有机化学、无机化学、分析化学、物理化学及其相关的实验课程，进入专业课程阶段，还会学习材料化学，这些学习为学生深入理解材料的结构、性质以及制备奠定了坚实的基础。这种课程设置与其他国内一流大学是一致的[2]。专业课设置方面，主干课程包括材料科学基础、材料工程基础、材料研究与测试方法、计算机在材料科学与工程中应用、材料工艺与设备、材料制备与物性分析等，重点还在于材料学科的基础理论和分析测试方法。这样培养出的学生在材料科学方面基础扎实、理论牢靠，但也有其不利影响，最突出的就是学生在材料工程方面比较欠缺[3]。本专业的毕业生参加考研的学生比例非常高。

二、莫纳什大学课程体系

莫纳什大学材料科学与工程专业课程体系如表2所示。学生在莫纳什大学所修学分与我校基本一致，为192学分。课程体系包括通识课程(48学分，占25.0%)和专业课程(144学分，占75.0%)，其中专业课程分为必修(120学分，83.3%)和选修(24学分，占16.7%)。

莫纳什大学材料科学与工程专业隶属于学校工学部，学生在第一学年不分专业，工学部各系各安排一门专业基础课，一方面为学生在第二学年选择专业方向奠定基础；另一方面也为了拓宽学生的专业知识面。专业课课程体系中，专业基础课程(如高等工程数学、晶体结构、热力学和相平衡、材料力学、微观结构的发展、材料结构与性能关系)开课在第二学年，同时在第二学年也开设专业课(如功能材料简介、聚合物和陶瓷I、生物材料I)。从表2可以看出，莫纳什大学在课程设置方面非常注重学生在实验、实践方面动手能力的培养，也非常注重所学知识和能力与工程实际结合，这正是目前我国高等教育积极发展的培养模式[4]。在专业课程教学实施过程中，校方规定每门课程必须设置18学时的实验环节，以提高学生动手能力。除此之外，在课程设置方法，有大量与工程应用相关的课程开设，如材料工程管理与实践、材料特性与建模、材料工程设计与实践(相当于武汉理工大学专业实习和认识实习)、材料工程项目I、材料工程项目II(相当于武汉理工大学毕业论文)。

表2　莫纳什大学材料科学与工程专业课程体系(2014年)

三、中澳课程体系比较

从人才培养角度看，武汉理工大学和莫纳什大学在材料科学与工程专业课程结构框架上基本一致，遵循通识—专业基础—专业这一模式，学分和学时也基本相当，培养目标相近。但从课程实施细节看，两者之间还存在不少差距，主要体现在：

第一，莫纳什大学没有开设政治、英语、体育、计算机等通识课程，学生可以将更多的精力投入到专业的学习中。这与国家的人才培养目标有关，短期内还无法改变。

第二，武汉理工大学材料科学与工程学院在专业基础课程中开设的课程较多，涵盖了今后专业学习中必备的基础知识，知识体系系统、完备。当然，学生投入到其中学习的时间和精力也更多。澳方在专业基础课程的设置方面相对较少，学时也不多，特别体现在物理、化学、机械、电子类基础课没有单独开设，材料专业基础所涉及知识点在不同课程中仅有不同程度的体现，虽然专业基础体系不系统，但学生在需要时可以通过自学掌握。

第三，课程学分设置方面，莫纳什大学将每门课设置为6学分，每学期4门课，共计24学分，学生在每学年学习任务量均衡，也方便学分制的管理。武汉理工大学材料科学与工程学院近年来开始实施学分制改革，各门课程根据学时不同，学分也不一样，从0.5学分、1学分到4学分不等，这给学分制管理带来了巨大的不便。“学分制改革首先是课程的改革。”澳大利亚工程院院士、莫纳什大学材料系程一兵教授介绍经验时说。

第四，在莫纳什大学，学生接触专业时间比我校早，这也是国外大学课程设置的一个共同点[5]。在第二学年，我院学生还在学习学科大类课程、专业知识基础的同时，澳方就开设了功能材料简介、聚合物和陶瓷I、材料结构与性能关系、生物材料I等专业课程。学生较早地接触到专业知识，对培养学生的专业学习兴趣、帮其规划今后的专业学习方向等均有益处。

第五，课程设置方面，莫纳什大学与国外其他知名大学一样，秉承科研促进教学的理念，将本单位最新、最权威研究成果转换到本科教学课程体系中[6]。例如，莫纳什大学材料系教学团队在有色金属冶炼、加工、腐蚀与防护、生物材料等研究领域在全球享有盛誉，因而在课程设置上开设了合金加工、设计与选择、腐蚀：机理与防护、生物材料I、生物材料II等，让学生在本科学习阶段有机会与国际上最新研究成果接触，扩大学生的视野[7]。反观我院课程设置，更多考虑到学生到社会上应具备哪些专业技能，适应市场的需求。本科生在常规课堂上较少接触到教师们的最新研究成果。

第六，澳方非常重视学生工程实践能力的培养。英国《泰晤士高等教育》世界大学排名中一项非常重要的指标是雇主排名，即世界500强用人单位对毕业生能力的评价。动手能力是这些企业非常看重的一项指标。除了上述实验课程、工程类专业课程外，莫纳什大学还为学生实践提供了许多便利条件，如实验室24小时开放、提供企业带薪实习、假期带薪参与教师课题研究等。

第七，同样基于科研促进教学的原因，莫纳什大学在课程体系调整方面也比我校频繁，当教师队伍调整、新的研究成果出台，都会导致课程的调整。对比澳方近些年来的课程结构，在专业课和专业选修课方面调整都比较大。

第八，在课程教学的实施上，澳方与我院也有很大的不同。首先体现在教学大纲的制定，我院大纲中需明确教学目标、每节课的教学内容、学时分配、重点和难点、习题、参考书等；澳方的大纲只有课程摘要和课程目标，相对灵活，教师可根据自己的特长来组织教学。课堂教学学时也有显著差异，以我校材料科学基础为例，72理论教学学时，4.5学分。莫纳什大学每门专业课6学分，理论教学学时仅为30，实验学时18。30学时的理论教学中，授课20学时，另有10学时为研讨课，学生课外往往需要投入60～120学时，才能顺利获取该门课程的学分。

四、改革探索

课程体系设计是一项复杂的系统工程，高等学校课程体系设计一般遵循以人为本、强化通识教育、突出素质培养、注重综合思维等原则[8]。通过中澳材料科学与工程专业课程体系比较可以看出，两者在课程设置上均不同程度地体现了上述原则。然而，在学生专业兴趣培养、工程实践能力培养、科研促进教学、课程管理等方面，我们和世界一流大学相比还存在一定差距。针对我校现行课程体系的不足，对我校今后材料科学与工程专业的培养方案进行了调整，如表3所示。

表3　武汉理工大学材料科学与工程专业课程体系改革

第一，通识课程与课外学分属于全校统一开设及安排，为保证与学校同步，将其保留不作调整，同时将学校统一实施的军事训练、机械制造工程实训也纳入通识课程体系，总学分48。第二，学科大类课程学分调整为64，专业课程学分调整为68，每门课程调整后学分均为4，对于学时、实验等进行统一要求，便于学分制管理。第三，调整前学生在学科大类课程和专业课程中共计修课40门，调整后为33门，总学分相当，一些内容相近的课程进行了合并，如无机化学包括了原来的理论教学和实验教学部分。第四，加强第一学年和第二学年的专业知识学习，培养学生专业学习兴趣[9]，将以前的专业导论(1学分、16学时)、材料概论(2学分、32学时)均调整为4学分。第五，不再单独设置“集中性实践”环节，电工电子实习、机械设计基础课程设计、工程设计训练纳入各自课程体系。认识实习与专业实习合并为认识与专业实习，毕业论文由以前的第8学期拓展到第7、8两个学期，学生将有更多的时间深入实验室，提高其动手能力。第六，调整后学生每年修习学分控制在24学分左右，各学期学习任务量搭配均衡，避免了现在前紧后松的现象。

教学质量的提高不仅仅依赖课程体系的构建，这里所提出的改革方案还只是一个初步构想，课程的改革才是保证培养目标得以实现的关键因素。课程体系的改革虽不能全部解决教学质量提升问题，但可以为课程教学指明改进方向和提供改善的思路。后续的研究应当包括课程内容的优化、组合，教学过程的组织等[10]。

参考文献：

[1]侯翠红，张婕，陈卫航，等.化学工程与工艺专业课程体系与教学内容的改革[J].高等理科教育，2012，104(4)：115-118.

[2]林金辉，汪灵，邱克辉，等.材料科学与工程专业的课程体系和实验教学体系建设[J].高等教育研究，2007，24(2)：54-56.

[3]董兵海，王世敏.材料类专业人才培养方案及课程体系改革的探索与实践[J].湖北大学成人教育学院学报，2008，26(2)：62-64.

[4]林健.卓越工程师培养目标下的材料类本科专业课程体系建设[J].教育教学论坛，2014(16)：237-239.

[5]张华，刘亚云.中外大学材料科学与工程专业课程体系的比较[J].理工高教研究，2006，25(4)：52-54.

[6]张玉平.中美高校材料科学与工程课程体系比较初探：以MIT和上海交通大学为例[J].高等理科教育，2010，93(5)：73-75，81.

[7]何建华，刘耀林，刘艳芳.面向拔尖创新人才培养的地理科学课程体系优化设计：以武汉大学地理科学基地班为例[J].高等理科教育，2014，118(6)：68-70，75.

[8]刘降斌，李丞北.高等学校课程体系设计基本原则探究[J].哈尔滨金融高等专科学校学报，2010，102(2)：65-67.

[9]孙健.论“卓越计划”实施背景下高等工程教育课程体系设计[J].高等理科教育，2012，101(1)：41-45.

[10]郑举功，陈泉水，刘晓东，等.材料专业应用型创新人才培养模式与课程体系建设[J].高等理科教育，2011，100(6)：143-147.

(责任编辑李世萍)

*收稿日期2015-11-03资助项目武汉理工大学教学研究项目“材料科学与工程培养大类课程体系国内外比较研究与改革探索”(项目编号：20134079213337).

作者简介张覃轶(1972-)男，湖南石门县人，副教授，博士，主要从事材料科学、工程教学与研究.

中图分类号G642.3

文献标识码A

Comparison and Its Reform Exploration on the Curriculums of the Materials Science and Engineering in Australia and China

ZHANGQin-yi，SUNWei，LIYuan-yuan，ZHUQian-bing

(School of Materials Science and Engineering，Wuhan University of Technology，Wuhan，430070，China)

Abstract：The materials science and engineering in Wuhan University of Technology(WUT) is the key national discipline in China.In 2014，the pilot academy of Materials Science and Engineering was established in WUT and higher training objectives were issued.The curricula of the materials science and engineering both in Wuhan University of Technology and Monash University are compared from the curriculum structure，curriculum content，and curriculum implementation，etc.The new curriculum of the materials science and engineering in WUT is drawn out，and it makes a reform exploration based on the above analysis.

Keywords：materials science and engineering；curriculum system；reform