社会需求和材料科学与工程学科专业结构

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1、社会需求和材料科学与工程学科专业结构社会需求和材料科学与工程学科专业结构社会需求和材料科学与工程学科专业结构、人才素质之间的相互关系材料科学与工程教学指导委员会http:/ 2006-03-06 16:52:28 全国高等学校教学研究中心http:/ 21 世纪，大学与社会经济的联系将更为紧密，产学研一体化的知识链、成果链、人才链也将成为大学发展和人才培养的巨大动力。从我国材料教育的四个发展阶段可以看出，材料科学与工程教育的形成和发展过程正遵循着从宽广到细分、又从细分到综合的科学发展普遍规律，也体现了社会需求和材料科学与工程学科专业结构、人才素质之间的相互作用关系。1.我国不同时期的社会需求决

2、定了材料学科专业结构的特点? 综观不同时期材料科学与工程教育的特点不难发现，材料科学与工程学科专业结构、人才素质与社会需求之间的关系密切，见表1。?表 1 材料专业结构、人才素质与社会需求之间的关系?社会需求专业结构设置人才素质1949 年以前开发材料资源的矿冶人才冶金学科宽知识面19491966 年计划经济，担任设计、施工、运行等事业性工作的技术人才按产品、工种分专业（如玻璃，陶瓷，塑料等）专业技术知识19781997 年适应市场经济建设需要的工艺优化、工程设计开发、工程管理人才按三级学科专业设置（如硅酸盐工程，建筑材料，焊接，铸造等）转变有一定的专业适应面，具有较好的单一材料专业基础199

3、8 年至今适应社会发展和材料科学技术进步所需要的，具有较强工程实践能力的创新人才按二级学科专业设置（材料化学，物理、金属材料工程，冶金工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程等）厚基础，宽知识面，拓宽专业口径? 由表 1 可见，在新中国成立之前，为适应开发材料资源和满足当时的社会需求，我国材料教育主要是培养矿冶人才。这一时期材料学科教育的突出特点是不划分专业，教学内容包括采矿、选矿、冶金、材料等内容，是一种宽领域培养模式。? 新中国成立以后，工程人才极其缺乏，为培养毕业后能够立即到国营工业领域担任设计、施工、运行等事业性工作的工科人才，按照苏联的培养模式与教学体系，我国的材料科学技术人才被分

4、割在十几个专业内培养，但在当时计划经济体制下，从招生到分配均由国家统一计划安排，培养的学生多能在对口行业（或工种）工作并能较快适应岗位。? 改革开放以来，面对国际材料科学技术的发展、面对高新技术发展对材料科学与工程人才培养需求的变化、面对国外材料科学与工程教育的改革，我国材料科学与工程教育方式逐渐暴露出学科专业划分过细且不合理，学生知识面窄等弊端。学生从入学到毕业工作，都深深地打上“专业出生的烙印” ，造成了较强的“门户”意识。? 随着经济、社会和科学的发展，材料科学与材料工程之间的界线开始模糊，几大材料之间有了更多的内在联系和共性。各种新材料的出现和广泛应用，计算机技术的发展，各学科之间的相

5、互交叉、渗透、借鉴，材料科学技术迅速发展。于是，国内许多高等学校抓住机会，开拓学科领域，开展交叉、渗透、新型学科的科学研究，逐步形成了一个更为广阔的材料学天地材料科学与工程。在这样的背景下，国内许多重点院校相继设立材料科学与工程（或相近名称）系，体现出了逐步打破原专业设置界限，加强二三级专业学科间的相互渗透与联系，更新教学内容的改革思路。? 20 世纪 90 年代，随着我国经济体制从计划经济向市场经济转轨，从拓宽专业口径出发，教育部对中国高等学校材料类本科专业的设置进行了整合，进一步推动了我国材料科学与工程教育的改革与发展，为探索与形成有中国特色的材料教育培养模式开创了新的局面。2.材料科学与

6、工程技术的发展趋势对材料类人才素质提出新的要求? 近年来，我国材料科学领域十分活跃，新概念、新构想、新方法不断出现，新材料在理论和技术上都有长足进展，对推动我国国民经济经济发展起到了良好作用。迈入 21 世纪，材料科学与工程领域的发展趋势有以下几个特点：（1）在各类材料多样化基础上的一体化。材料之间的界线趋于模糊，大量出现的结构与性能一体化的复合材料以及在原子尺度上的层状材料等，已很难划分是哪一类材料；由于材料品种的多样化，对同一性能和使用要求，往往有很多材料可供选择，出现了各类材料的相互取代和竞争；再就是各类材料的结构基本原理相通，分析和表征类同。从其研究中发展起来的理论和方法，通过相互借鉴

7、、沟通和发展，趋于汇合，一个适用于各类材料的统一理论体系正在建设和形成。（2）合成结构性质加工实用性能五位一体，成为现代材料科学与工程的主要内涵。（3）材料科学与工程的相互融合，两者间的相互影响和作用增强，将基础研究成果通过开发变为生产力的速度和能力标示着材料的竞争力。（4）多学科和跨学科的交流和合作是现在材料学科与工程主要发展模式。（5）材料领域的研究进展速度极快，各种新材料、新工艺、新技术和新理论大量涌现，学术活动异常活跃，正进入一个史无前例的“材料时代” 。? 例如，发达国家十分重视复合材料产业化生产和应用技术研究。通过关键技术的突破，实现材料的产业化；产业化应用，促进了技术的成熟和创新

8、；应用新材料刺激新产业的产生，创造出新的应用领域。如此循环，带动了传统材料产业的提升和新材料的发展。比如美国由于低收缩技术的突破，实现了复合材料在汽车工业的大量应用，同时由于新材料的应用，也促进了汽车工业的发展。随应用规模的日益扩大，其大规模制造技术更加成熟，更多的大型汽车部件采用复合材料制造，并扩散至整个交通领域。? 又如，特种陶瓷作为一种新材料，在国际上从 20 世纪 60 年代以来得到了迅速的发展。 6080 年代，发达国家制定了一系列发展特种陶瓷的计划，如美国的“CATE” ， “AGT”及“战略防御计划” ，日本的“月光计划” ，欧洲的“尤里卡计划”等，一大批优良性能的结构陶瓷和功能

9、陶瓷研究开发成功及应用，促进了特种陶瓷的产业化。70 年代末到 80 年代中期，发达国家为应付可能产生的能源危机，在世界上掀起了一股研制陶瓷发动机的“陶瓷热” ，尽管由于陶瓷材料的制造成本、可靠性、重复性等问题，未能实现预定的目标，但这些研究成果使陶瓷材料的性能提高到一个崭新的水平，制备工艺技术取得了很大的进步，极大地扩展了特种陶瓷的应用范围，使它得到了稳步发展，每年平均增长率达到 10。? 再如，采用可控、高效、节能、环境友好的聚合方法制备具有不同应用性能的高性能高分子材料是 21 世纪高分子科学发展的重要方向之一，也是新时期国民经济可持续发展、社会进步和国家安全的一个重要保证。主要涉及以下

10、几个领域：高分子材料合成的新方法，新高效催化体系，绿色高分子合成化学；生物高分子物质的分子化学与物理机制，生物活性的高分子材料的制备和功能化；高聚物凝聚态物理及软物质特性，光、电、磁信息功能高分子材料的合成与新型器件，超分子与自组装高分子材料；通用高分子材料的高性能化及加工过程；天然高分子材料作为可再生资源在能源、材料领域的综合利用以及生物可降解材料等。? 根据我国材料科学与工程学科的历史发展现状及学术积累，材料科学技术发展具有以下趋势：信息技术发展异常迅速，半导体材料、光电子材料等信息功能材料研发是最活跃的领域之一；能源的日益枯竭导致能源功能材料开发异常活跃，新能源材料将取得突破性进展；生命

11、科学的突飞猛进必将促进医用生物材料、仿生材料和生物模拟等生物材料的研究与发展；生态环境的不断恶化，促使环境友好、环境协调的环境材料开发与应用日益受到重视；高性能结构材料、结构功能一体化材料研究开发仍是永恒的主题；纳米材料科学技术将成为近二三十年最活跃的领域；智能材料开发倍受关注，智能系统应用指日可待；按照预定性能设计制造材料成为材料科学与工程学科的最高目标；材料制备工艺及测试方法成为制约材料能否得到广泛应用的重要因素。? 因此，作为新世纪高新科技的支撑，21 世纪材料类专业人才必须具有良好的综合素质（包括文化素质、科学素质、工程素质及创新能力等） ，必须通晓材料的制备与加工、组成与结构、性能与

12、应用的材料科学与工程的全面知识。3.我国典型材料产业现状及存在问题? 建筑业和建筑材料工业是我国国民经济的支柱产业。长期以来，建材工业对我国国民经济的快速增长作出了巨大贡献。2002 年，建筑材料工业和有关非金属矿的总产值高达 4770 亿元，占全国 GDP的 4.67%，同比增长 15.5% 。其中，建材行业规模以上企业可统计的工业产值达 3934 亿元。19961999 年，我国建筑业规模总量居世界第一位。2002 年底，全国城镇房屋建筑面积达 131.78 亿平方米，其中住宅建筑面积为 81.85 亿平方米，占房屋建筑总面积的62.11%。2002 年，全国城镇人均住宅建筑面积为 22.

13、79 平方米，但与美国人均 60 平方米、欧洲人均 45 平方米相比，我国的居住条件还有很大差距。? 水泥是最重要、最基础的建筑材料。2002 年，我国水泥产量已达 7.25 亿吨，居世界第一，其工业产值达 1569 亿元，占整个建材行业总产值 40%。此外，建筑玻璃、建筑卫生陶瓷和建筑墙体材料三大类材料是房屋建筑材料的主体，它们对改善人们的居住条件和提高生活质量密切相关，2002 年它们的工业产值达 1177 亿元，占整个建材行业总产值的 30%。其中，建筑玻璃产量 1140 万吨（2.28亿重量箱） ，产值达 251.66 亿元，占建材行业总产值的 6.4%，为全世界平板玻璃产量的 1/3

14、；建筑卫生陶瓷产量自 1993 年起位居世界第一，2002 年生产陶瓷砖 20 亿平方米，占全世界产量的 2/5；生产卫生陶瓷 5500 万件，占全世界产量的 1/4 以上；工业总产值为439.55 亿元，为建材行业总产值的 11%；2002 年我国墙体材料的产值达 487.24 亿元，为建材行业总产值的 12.4%。? 虽然我国这四大类建筑材料的产量很大，但产品质量、产品结构及综合技术经济指标等方面与国际先进水平存在很大差距，主要表现在：产量大，但“大而不强” ，产品质量档次低；集约化生产规模小，工艺技术装备落后，小、散、乱现象普遍存在；开发能力薄弱，建筑材料制造业多年来引进技术和进口成套设

15、备，几乎没有研究开发出真正的、重大的原创技术和装备，这严重地制约了我国建筑材料工业走新型工业化道路的步伐。? 我国无机非金属材料是 50 年代末期为配合研制“二弹一星”创建和发展起来的。经历了为军工配套、军民结合、以民为主的几个发展阶段。研制和生产了玻璃纤维与特种玻璃纤维、纤维增强复合材料、特种玻璃深加工玻璃、石英玻璃、特种陶瓷、人工晶体、特种密封材料和特种胶凝材料等八大材料的上万种产品，从业人员约 41 万人，涉及 7000 多个企事业单位， “九五”末年产值为 226 亿元，到 2010 年底可达到 920 亿元，初步形成了生产、设计、科研、教育配套的新型产业。为国防军工、高新技术产业提供

16、了关键产品，为国民经济各部门提供了高效、节能、防腐、环境保护等新材料。但由于我国无机非金属材料研制、开发直至产业的形成起步较晚，底子薄，投入强度小等原因，使之与发达国家相比，差距主要体现在几个方面：基础研究和关键技术落后；材料性能低、品种少、批量生产质量不稳定；制备技术及装备落后。? 高分子材料作为三大类材料的重要成员，因其广泛的市场需求及带动相关行业发展的关系，已成为国民经济发展的支柱型产业之一。据 19962003 年的统计数据，全世界合成树脂及塑料的产量基本稳定在 1.4 亿吨/年左右，按体积计算已大大超过金属材料。全世界合成橡胶的产量 1997 年为 1310 万吨，而 2003 年则增至约 19