基于大学生全面成才目标的材料专业培养方案探索

王艳华　杨倩

高等教育的育人目标应该是包括了全体学生的每一个个体的全面发展，而通过专业学习掌握专业技能，以服务于各相关的业务领域，是人才培养的普遍思路。也就是说，把专业教学办好，让每一个学生都成才，是学校的根本性的工作。但从另一方面来讲，我们面临的培养对象是具体的各不相同的个体，要通过相同的教学计划来保障其成才的途径：或深造，或本科毕业后直接就业，显然必须有一个周详的规划。下文以浙江大学材料系的本科教学计划实施为案例，探讨了一个立足于学生全面成才，基础与工程并重的学生培养体系。

一、把握新材料发展方向，确立培养目标

材料系的培养目标就是从材料学与工程专业的基础理论、前沿专业知识和科学研究实验技能等方面对学生进行系统的培养，使学生成为具备材料科学与工程专业综合基础知识和高新材料研究开发能力的高素质科技人才。培养的学生不仅具有从事本学科及相关领域的科学研究、新材料设计与开发、教学以及技术管理的综合能力，同时具有较强的创新意识以及一定的组织管理能力和团队领导能力，具备国际化竞争能力。

以往传统的材料学科，往往以结构材料为主，就其就业领域而言，它可以说并没有形成过一个独立的材料行业。金属材料专业，无论是金相热处理还是铸锻焊热加工，依附于机械行业或冶金行业；无机非金属材料专业，无论是玻璃水泥还是陶瓷，则依附于建材行业；高分子材料，无论是塑料还是橡胶，依附于化工行业。

在21世纪之交，随着信息技术和信息产业的迅猛发展，半导体制造业在大陆地区迅速崛起，并由此带动了其它功能材料行业的发展。一般来说，传统的结构材料，则是以力学性能为基础，通常用来制造受力构件。尽管结构材料对一些微观的物理或化学性能也有一定要求，如体现的外表光泽度、抗腐蚀性、抗氧化性甚至热导率、电阻和抗辐照性等指标，但主要起作用，主要是这种材料的力学性能，使用时也是更多地关注这种材料牢不牢等方面的性能。而通常意义上的功能材料，指的是那些具有电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物学、医学功能，能在物理、化学、生物等层面完成功能相互转化的材料，主要用来制造各种功能元器件。在这种元器件中，发挥作用的，就是这种材料的高新性能。功能材料往往作为高新技术材料而被广泛应用于各类高科技领域。

目前国内办功能材料专业的学校不多，浙江大学材料系的本科专业名称就叫材料科学与工程，基本上就是围绕着功能材料进行办学。这顺应了新材料发展的历史潮流，另外，一个基本的判断是，目前材料学科的就业环境，正在实现两个转变。第一，是就业岗位需求，从以结构材料为主，转变到以功能材料为主；第二，是就业技能需求，从单纯的结构材料工艺为主，转变到与结构材料的制造设备和制造控制技术相结合。在目前的就业市场上，它以薪酬为导向，不由得学生和办学单位不认同。浙江大学材料系确立的“基础理论、前沿专业知识和科学研究实验技能”三者结合的培养目标，为培养未来优秀的功能材料人才奠定了基础。

二、适应学生成才的需要，调整培养要求

浙江大学材料系一开始关注的是第二个转变，凭借浙江大学的多学科综合优势，借助控制学科的力量办出自身专业特色，一度办出了材料工程自动化专业方向。但最后，真正体现学科办学优势的是21世纪初开始的第一波以半导体单晶和光纤材料为代表的信息材料热，功能材料就业市场利好；第二波是2007年、08年开始的以铸造多晶硅为代表的光伏材料热和以锂、镍氢为代表的电池材料热。而且功能材料对学生的素质，甚至学历，要求较高，所以材料系的本科生对职业生涯规划得比较好的，就会早早选择深造考研究生，并做出规划，由此带来本科生的高深造率。没有深造的学生，人数本来就少，也有许多借助功能材料的相应“功能”，进入信息领域、能源领域等，迎来就业的全面成功。

但自2009年开始，受国际金融危机影响，部分新兴功能材料领域受到打击，从2010年到2012年，中国的光伏产业像是坐了一个过山车，在研究生的就业市场受到影响的同时，对本科生进入功能材料领域就业，也产生了不小的困难。另一方面，传统的结构材料，因其面向机械、建材、化工等多个领域，其就业市场体量大的优势显露无遗。同时，结构材料领域对毕业生的学历要求并不高，本科生足以胜任，所以，对本科生来说，在没有深造的情形下，掌握扎实的结构材料的专业知识和技能，也是十分重要，可以说是确立了立身之本。材料系为适应学生全面成才的需要，提出了在发挥功能材料优势的基础上，功能材料和结构材料相结合的办学方针。做到功能材料和结构材料相结合，致力于学生的全面成才。

在功能材料领域，学生主要学习材料科学与工程的基础理论，学习并掌握材料的制备、组成、组织结构与性能之间关系的基本规律，接受各种先进材料的合成制备与加工、结构分析与性能检测技能等方面的综合训练，掌握材料设计和制备工艺设计、材料性能优化和产品质量控制、新材料和新工艺开发等方面的基本能力。同时，通过本专业特色课程的学习和课外科研训练，熟悉半导体材料及器件、光功能材料及器件、先进金属材料、功能陶瓷材料与器件、纳米材料与器件、新型能源材料与电池、生物及医用材料等国际前沿交叉领域的相关内容及发展趋势。毕业生应具备以下几方面的知识和能力：1.掌握材料科学的基础理论和各种先进材料的专业基础理论知识；2.掌握材料设计、合成与制备等专业基础知识，具有进行材料设计和材料研制的基本能力；3.掌握材料性能检测和产品质量控制的基本知识，具有新材料和新工艺研究开发的初步能力；4.掌握材料科学与工程领域相关的研究方法和实验技能，了解材料科学国际前沿交叉领域的相关内容及发展趋势；5.熟悉本专业必需的交叉学科相关知识和技能，具有运用英语进行交流的基本能力以及计算机应用的基本知识与技能。

在结构材料领域，设立了金属材料加工方向。其培养要求为，学生主要学习材料科学与工程的基础理论，学习并掌握金属材料的制备、组成、组织结构与性能之间关系的基本规律，接受各种先进材料的合成制备与加工、结构分析与性能检测技能等方面的综合训练，掌握材料设计和制备工艺设计、材料性能优化和产品质量控制、新材料和新工艺开发等方面的基本能力。同时，通过本专业核心课程、特色课程的学习和课外科研和工程训练，掌握包括焊接和热处理在内的先进金属材料的制备和成型技术及其基本知识和理论。使学生毕业后成为社会急需的从事先进金属材料研究、开发和生产的复合型高科技人才。毕业生应具备以下几方面的知识和能力：1.掌握材料科学的基础理论和各种先进材料的专业基础理论知识，掌握焊接、热处理及铸造等金属材料热加工基本原理和方法；2.掌握先进金属材料的设计、制备和成型等专业基础和专业知识，具有实现先进金属材料规模化生产和对材料质量进行有效控制的基本思路和初步专业能力；3.掌握金属材料的材料性能检测和产品质量控制的基本知识，具有新材料和新工艺研究开发的初步能力；4.掌握金属材料加工工程领域相关的研究方法和实验技能，了解金属材料加工工程的国际先进水平和发展趋势，以推动我国金属材料的开发和生产，使其立足于国际发展前沿；5.熟悉本专业必需的交叉学科相关知识和技能，具有运用英语进行交流的基本能力以及计算机应用的基本知识与技能。进一步对学生进行先进制造技术中广泛应用的焊接、金属材料热处理及成型等材料加工工程方面的专业知识和技术的系统培养，使学生成为兼具扎实的材料科学理论知识和良好的分析和解决金属材料工程技术问题能力的高素质科技人才。

三、根据培养目标和要求，构建课程体系

根据培养目标和要求，结合学生培养特点及办学优势，构建起了相应得课程体系。现浙江大学材料系本科生培养方案总学分165+4。其中，通识课程52.5+5；大类课程42；专业课70.5；第二课堂4。在专业课程中，70.5个学分还可以作进一步的细分。专业必修课由9门课程组成21.5学分；专业选修课12学分，分成3组，每组各要求4学分；专业模块课18学分，分成3块，每块各要求6学分；计算机类2学分；材料结构类8学分；实践类课程6学分；毕业设计13学分；其他课程10学分。

为适应新能源产业的发展，在功能材料领域，新增新能源材料方向课程组在原有1门课程的基础上，新增7门课程，计8门课程。包括：1.半导体发光材料与器件（LED芯片、稀土掺杂荧光材料、LED封装材料等）；2.太阳电池材料（各种太阳电池材料的制备、加工和应用）；3.锂离子电池技术（化学电源的电化学基础，锂离子电池的原理、发展史、研究方法、最新发展）；4.燃料电池原理与技术（燃料电池的基本原理和研究方法，碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池与固体氧化物燃料电池等几种燃料电池技术、制氢技术与燃料电池系统等）；5.新能源及热电材料（热电能源转换方式的基本原理、关键材料制备方法及技术要点）；6.压电铁电材料与器件（压电铁电材料晶体结构与性能关联、合成/制备方法、功能应用和尺寸效应）；7.固态照明材料（固态照明基础材料的功能实现原理、合成/制备方法及其在固态照明器件中的实际应用）；8.加上原有课程——储氢材料（各种系列储氢材料的基本特性，储氢材料的热力学性质与反应动力学，储氢材料及其氢化物的制备技术与晶体结构特征，储氢材料的各种工程应用技术）。

在金属材料加工方向课程组中：设立1.焊接质量检测与评价（焊接无损检测、焊接破坏性试验方法和焊接质量管理与控制）；2.焊接冶金学（焊接的基本冶金原理与本质、焊接材料、焊接接头组织与性能，以及常用金属材料的焊接性和焊接工艺特点）；3.焊接方法与设备（电弧焊及其发展过程中的主要基本理论和实践问题，近年来国内外最新发展的焊接方法和设备中的新技术、新工艺和新产品）；4.金属相变与热处理（与原有课程金属材料工学合并）；5.金属材料成型基础。

上述专业课程外，再加入原有课程：材料热力学；晶体学；材料相变理论；材料表面工程；金属与合金；复合材料。与通识课、大类课和第二课堂以及选修课一起，构成了一个完整的课程体系。

未来的功能材料就业市场，在信息电子材料、新能源材料的基础上，生物材料有望成为一个新的增长点；复合材料将会得到广泛的应用，尤其是有机和无机的复合，也将成为一个重要的学生就业市场；加强国际合作，境外的就业市场也是未来开拓的领域。为此，不断地增减调整课程体系将成为一种常态。甚至还鼓励学生跨专业、跨学科门类选修其他院系得课程。在注重材料系学生动力控制知识结构的同时，加强工程管理、贸易管理方面的知识充实；特别是加强社会工作和社会实践能力的锻炼，加强交易沟通能力的培养。培养的学生不仅要具有从事本学科及相关领域的新材料的研究、设计、开发与生产，相关的教学以及技术管理的综合能力，同时具有较强的创新意识以及一定的组织管理能力和团队领导能力，适合我国现代新材料开发和生产乃至经营，立足国际前沿所需的复合型人才。

参考文献

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