材料化學

材料化學作為一個學科專業提出來，和材料物理一樣，是在文革結束以後。從時間上講，它並不是在材料系在各高校設立以後才產生的，有些高校在化學工程系或者化學系專門設有材料化學方向。改革開放以來，隨着國民經濟的發展和對應用性人才需求的增加，1987年在國家教委修訂的全國理科專業目錄中，在化學學科中增設了材料化學、環境化學、食品化學等應用性和邊緣交叉學科專業。在教學改革過程中，有80多所大學設有材料化學和化學類專業共16種，專業點120個，年招生量約5000人。

1978年，浙江大學首先成立了材料科學與工程系。是中國高校中成立最早，學科門類、培養層次最齊全的材料系之一。1988年，清華大學的材料化學專業誕生於材料科學與工程系。

1990年7月，全國高等學校理科教育座談會上提出了把多數理科畢業生培養成應用型理科人才的教育方針。1992年3月頒佈了材料化學專業的基本培養規格和教學基本要求。

1993年，《普通高等學校本科專業目錄新舊專業對照表》中材料化學（071302）專業屬於理學、材料科學類（0713），材料科學（理科試04）專業併入 ^[3]  。

2012年，《普通高等學校本科專業目錄新舊專業對照表》中材料化學專業被調整到工學、材料類（0804），專業代碼：080403 ^[4]  。

截止2020年，材料化學專業仍屬於工學、材料類（0804），專業代碼：080403 ^[5]  。

培養具有堅實的自然科學基礎、材料科學與工程專業基礎和人文社會科學基礎，具有較強的工程意識、工程素質、實踐能力、自我獲取知識的能力、創新素質、創業精神、國際視野、溝通和組織管理能力的高素質專門人才。

材料類專業畢業的學生，既可從事材料科學與工程基礎理論研究，新材料、新工藝和新技術研發，生產技術開發和過程控制，材料應用等材料科學與工程領域的科技工作，也可承擔相關專業領域的教學、科技管理和經營工作 ^[6]  。

材料化學專業基本學制為四年。四年參考總學分一般為140~190學分[含畢業設計（論文）學分]。

學生通過學習各門課程修滿總學分並畢業考核合格，可獲准畢業；畢業環節完成並經院校學位委員會審核通過者，可授予工學學士學位。

（1）掌握材料化學專業工作所需的數學和自然科學知識、工程技術知識以及一定的經濟學與管理學知識。

（2）系統掌握材料化學專業的基礎理論和專業知識，熟悉材料的組成、結構、合成與製備、性質與使役性能之間關係的基本規律。

（3）掌握材料化學專業所涉及的各種材料的製備、性能檢測與分析的基本知識和技能。

（4）瞭解材料類專業相關學科的發展現狀和趨勢，具有創新意識，並具備設計材料和製備工藝、提高材料的性能和產品質量、開發研究新材料和新工藝、根據工程應用選擇材料等方面的基本能力。

（5）瞭解與材料化學專業相關的職業和行業的重要法律、法規及方針與政策，具有高度的安全意識、環保意識和可持續發展理念。

（6）具有終身學習意識，能夠運用現代信息技術獲取相關信息和新技術、新知識，持續提高自己的能力。

（7）具有一定的組織管理能力、表達能力、獨立工作能力、人際溝通能力和團隊合作能力。

（8）具有初步的外語應用能力，能閲讀材料化學專業的外文材料，具有一定的國際視野和跨文化交流、競爭與合作能力 ^[6]  。

課程設置應能支持培養目標達成，課程體系必須支持各項畢業要求的有效達成。

人文社會科學類通識課程約佔20%；數學和自然科學類課程約佔20%，實戰內容約佔20%，學科基礎知識和專業知識課程約佔35%。

人文社會科學類教育能夠使學生在從事材料工程設計時考慮經濟、環境、法律、倫理等各種制約因素。

數學和自然科學教育能夠使學生掌握理論和實驗的方法為學生運用相應基本概念表述材料工程問題、設計與選擇材料、進行分析推理奠定基礎。

學科基礎類課程應包括學科的基礎內容，能體現數學和自然科學對專業應用能力的培養；專業類課程、實踐環節應能體現系統設計和實施能力的培養。

課程體系的設置應有企業或行業專家參與 ^[6]  。

通識類知識涵蓋人文社會科學類知識、工具性知識、數學和自然科學類知識、經濟管理和環境保護類知識。

（1）人文社會科學類知識包括哲學、思想政治道德、政治學、法學、社會學等基本內容。

（2）工具性知識包括外語、計算機及信息技術、文獻檢索、科學研究方法論等基本內容。

（3）數學和自然科學類知識包括數學、物理學、化學、力學以及生命科學和地球科學等基本內容。

（4）經濟管理和環境保護類知識包括金融、財務、人力資源和行政管理、環境科學等方面的基本內容。

學科基礎知識被視為專業類基礎知識，包括材料科學基礎、材料工程基礎、材料結構表徵等知識領城。

（1）材料科學基礎知識包括材料結構、晶體缺陷、相結構與相圖、非晶態結構與性能、固體表面與界面、材料的凝固與氣相沉積、擴散與固態相變、燒結、變形與斷裂、材料的電子結構與物理性能以及材料概論等。

（2）材料工程基礎知識包括流體流動基礎、熱量傳遞、傳質過程及其控制、材料及其產品設計、選材、製造加工成型以及失效分析等方面的基礎知識，工程製圖、機械設計及製造基礎、電工電子學等。

（3）物理化學知識包括氣體、熱力學第一定律、熱力學第二定律、多組分系統熱力學、化學平衡、相平衡、化學反應動力學、電化學、表面現象和膠體分散系統等。

材料化學專業課程包括材料化學、材料合成與製備技術、材料分析測試方法、無機化學、分析化學、有機化學、結晶化學、固體化學等內容 ^[6]  。

實驗課程分為以下3個類型：

（1）公共基礎實驗

主要包括物理實驗、化學實驗、計算機基本操作實驗、電子電工實驗等。

（2）專業基礎實驗

主要包括材料科學基礎實驗、材料工程基礎實驗、材料研究與測試方法專業基礎訓練及綜合實驗。依據相應課程大綱，每門課程至少開設4個實驗項目，且能支持專業培養目標的達成。

（3）專業實驗

主要包括專業技能訓練、材料製備與性能綜合實驗等。要求開設材料的力學、熱學、電學等性能相關實驗至少7項，同時完成至少1種材料的製備，包括原料的選擇—配方計算—工藝方案設計—製備—相關性能測試及結構分析等全過程訓練。

（1）機械零件設計

進行工程設計基本技能訓練。

（2）材料製備裝備設計

結合專業知識進行設備設計訓練。

（3）工廠工藝流程設計

針對至少1種材料生產工藝進行車間工藝流程設計。

實習是學生接觸生產實際、接觸企業的重要實踐環節，各高校應建立穩定的校內外實習基地，制定符合生產現場實際的實習大綱，讓學生在實習中實踐所學知識，培養熱愛勞動的品質。

畢業設計（論文）是科研與教學結合最為密切的一個實踐環節，須制定與畢業設計（論文）要求相適應的標準和檢查保障機制，對選題、內容、指導、答辯等提出明確要求，保證課題的工作量和難度，並給學生提供有效指導，每位專業教師指導畢業設計（論文）的學生人數原則上每屆不超過6人。選題應結合材料化學專業的工程實際問題，有明確的應用背景，培養學生的工程意識、協作精神以及綜合應用所學知識解決實際問題的能力。畢業設計（論文）可以從科研任務中選擇規模適當和相對獨立的題目，還可以通過與企業緊密合作的實戰教學活動來進行 ^[6]  。

（1）按一級學科專業培養的高校，專任教師不少於50人；按二級學科專業培養的高校，每個專業的專任教師不少於10人。

（2）生師比不高於18：1。

（1）年齡在55歲以下的教授及40歲以下的副教授分別佔教授總數和副教授總數的比例應適宜，中青年骨幹教師所佔比例較高，滿足持續發展的需要。

（2）專任教師中具有高級職稱的比例不低於50%，具有中高級職稱的比例不低於85%。

（3）專任教師中具有碩士、博士學位的比例不低於80%，其中具有博土學位的不低於50%。

（4）85%以上的專業授課教師在其學習經歷中至少有一個階段是材料類專業學歷，具有材料類專業本科畢業背景的教師人數比例不低於60%。

（5）學科帶頭人學術造詣較高，專業領域分佈合理，專業教師隊伍的年齡結構、知識結構和學緣結構合理，學緣相同的教師比例原則上不高於50%，有數量適宜的骨幹教師，可為專業發展所需的學科基礎提供基本保障。

（6）有企業或行業專家作為兼職教師。

（1）授課教師具備與所講授課程相匹配的能力（包括科研動手能力和解決實際工程問題的能力），承擔的課程數和授課學時數限定在合理範圍內，保證在教學以外有精力參加學術活動、進行工程和研究實踐，不斷提升個人專業能力。

（2）講授工程與應用類課程的教師具有較強的科研和工程背景；承擔過科研項目的教師須佔有相當比例，部分教師具有企業工作經歷。

（3）為教師提供良好的工作環境和條件。有合理可行的師資隊伍建設規劃，為教師進修、從事學術交流活動提供支持，促進教師專業發展，包括對青年教師的指導和培養。

（4）擁有良好的相應學科基礎，為教師從事學科研究與工程實踐提供基本的條件，營造良好的環境和氛圍。鼓勵和支持教師開展教學研究與改革、指導學生、學術研究與交流、工程設計與開發、社會服務等。

（5）使教師明確其在教學質量提升過程中的責任，不斷改進工作，滿足專業教育不斷髮展的要求 ^[6]  。

教室、實驗室及設備在數量和功能上能夠滿足教學需要。教學實驗室生均面積不小於2.5平方米，生均教學科研儀器設備值不低於15000元。

實驗設備完備、充足、性能優良，滿足各類課程教學實驗和畢業設計（論文）的需求。專業課程實驗開設率應不低於90%，綜合性、設計性和創新性實驗課程佔總實驗課程的比例不低於60%；每個實驗既要有足夠的實驗台套數，又要有較高的利用率。基礎實驗每組學生數不能超過2人；專業實驗每組學生數不能超過3人；大儀器實驗每組學生數不能超過8人。

實驗室向學生全面開放，實驗設備有良好的管理、維護和更新機制，保證學生使用。

實驗技術人員數量充足，能夠熟練地管理、配置、維護實驗設備，保證實驗環境的有效利用，有效指導學生進行實驗。

應加強與企業的聯繫，建立有穩定的產學研合作基地。有足夠數量、相對穩定的校內外實習、實踐基地，能支持教學目標的達成。

生產實習要有具體的實習大綱、明確的實習內容和考核方法及標準。

實習帶隊教師高級職稱比例不低於30%；參與教學活動的人員應理解實踐教學的目標與要求，配備的校外實踐教學指導教師應具有項目開發或管理經驗。

配備各種高水平的、充足的教材、參考書和工具書以及各種專業圖書資料，師生能夠方便地使用；閲讀環境良好，且能方便地通過網絡獲取學習資料 ^[6]  。

教學經費有保證，生均年教學日常運行支出不低於1200元，且應隨着教育業經費的增長而穩步增長，以滿足專業教學、建設、發展的需要 ^[6]  。

各高校建立教學過程質量監控機制，使主要教學環節的實施過程處於有效監控狀態；各主要教學環節應有明確的質量要求；建立教學質量監控的組織體系、規章制度和運行機制；建立對課程體系設置和主要教學環節教學質量的定期評價機制，評價時應重視學生和校內外專家的意見。

各高校應建立畢業生跟蹤反饋機制以及高等教育系統內部及社會有關各方參與的社會評價機制，定期對包括培養目標、畢業要求、課程體系、理論和實踐課程教學等在內的人才培養工作進行評價。

在畢業生跟蹤反饋機制的執行過中，需要注意如下幾點：

（1）對畢業生做跟蹤調查時，確保跟蹤反饋信息真實、可靠，具有説服力。

（2）反饋樣本數量應達到各專業當年畢業生總量的一定比率（各高校可根據自己的特點自行制定），跟蹤調研的時間和週期應有要求。

（3）在選擇畢業生跟蹤調查對象時，確保調查對象具有代表性，應充分考慮地域分佈、企業類型、崗位工種等差異。

（4）適當加強對優秀畢業生、創業學生、在單位做出特殊貢獻的畢業生的調查。

（5）形成報告並且能夠有效地指導培養方案和培養目標的調整及完善。

各高校應建立持續改進機制，要求有監視和測量、數據分析以及改進活動。應根據各個教學過程質量監控環節的評價結果以及畢業生跟蹤反饋信息，分析教育質量現狀及其存在的問題，找出影響教育質量的主要因素，提出改進措施，並組織實施。實施後的結果與信息轉入新一輪的循環，不斷提升教學質量，使人才培養質量滿足不斷變化的社會需求 ^[6]  。

材料化學專業應用型人才培養方案的制定應抓住院校快速發展的大好時機，通過實施“十三五”專業發展規劃，以培養具有創新精神的應用型人才為宗旨，加強教學工作，特別是實踐教學工作，切實提高教育教學質量；以制定人才培養方案為契機，更新教學內容、完善課程體系、改革教學方法和手段、強化特色教育、培養學生競爭意識和創新意識；並以材料化學特色專業建設推動各項教學建設，促進教學改革的不斷深化 ^[7]  。

（1）修訂創新創業背景下材料化學專業人才培養方案

在實踐教學環節增設創新創業課程學分；將學生開展學科競賽、從事創新實驗、發表學術論文、授權專利及自主創業等情況折算成相應的創新創業學分。只有修滿實踐教學環節的創新創業學分，學生才能順利畢業。在通識教育課程上開設創新創業類的基礎選修課程，培養學生創新創業思維和意識。

（2）開展教學方法、教學手段和教學內容改革

教學中摒棄傳統的講授式為主的教學模式，積極採用問題啓發式教學和翻轉課堂教學模式，讓學生真正參與到課堂教學中來，學生不再是被動接受知識，而是主動地學習，並在學習過程中提出問題、解決問題。同時，嘗試多元化的課程考核方式改革，課程考核不再是單一的期末閉卷考試，而是注重平時成績和創新能力提高，平時佈置一些培養學生創新素養的課程作業，如文獻綜述、課程論文、學期論文等。教學內容上，將一些新研究成果和新理論融入材料化學專業課程中，讓學生了解材料化學專業領域內的最新研究進展，引導學生積極思考，啓發學生的問題意識、培養學生的創新性思維。

（3）推行本科生導師制

從大學一年級開始，材料化學專業學生與專業教師之間通過雙向自由選擇，確定自己本科階段的專業導師。本科生導師制模式下，導師在學生大學期間對其進行全方位指導，對學生的職業規劃、課程選擇給出建議，培養學生的創新思維和創業能力。材料化學專業學生參與導師科研項目，培養實踐能力、動手能力和創新思維能力。此外，在實際中尋找應用型課題，從而培養學生處理實際問題的創新能力。

（4）依託科研儀器平台、大學生科研項目申報、創新創業競賽

鼓勵材料化學專業學生積極申報大學生創新創業項目和大學生科研項目，在這些科研項目的驅動下培養學生創新意識和解決問題能力。通過參加“互聯網+”創新創業競賽，培養學生團隊合作精神，激發學生創業激情，為畢業後想創業的學生提供項目思路 ^[8]  。

（1）優化課程體系，緊扣科研實際，開發新課程

在專業教育必修課程中，整合結構化學和材料化學原理及應用兩門課程，將結構化學、材料化學原理及應用中的結構化學內容合併，課程名稱為材料化學原理；將材料化學原理及應用中的應用部分的內容分解到各個相關的專業課程中，如材料製備內容融入材料合成與加工課程中。計算化學課程原有的理論授課內容通過計算化學課程講解，課內實驗單獨出來，設為計算化學實驗，理論課與實驗課交叉融合進行，增加學生動手和實踐的課時；新設的功能材料器件設計訓練課程，緊密結合科研實際，挑選出典型的功能材料器件，在科研基地由基地教師指導學生進行器件設計；在專業教育選修課程中，依託科研基地，增加選修課的比重，設置專業限選課和任選課，聘請科研基地教師授課。

（2）緊密聯繫科研方向，更新課程內容

在教學內容上，專業既重視基礎知識、基本理論的內容，又把新的科研成果不斷充實到課堂教學中，提高教學起點，實現教學內容的科學性、實用性和前沿性，使理論課程內容與本專業相關的學術研究同步更新和發展，加強學生創新意識的培養，使豐富的科學研究資源轉化為教育教學資源緊密聯繫科研方向和材料化學學科發展，不斷更新課程教學內容。

（3）充分利用科研資源，建立多層次實踐教學體系

充分利用科研資源，加強實驗室建設，形成了包括學科基礎、專業基礎、專業綜合三級實驗平台和七個系列實驗的實驗教學體系（化學實驗、物理實驗、電工力學實驗、材料科學基礎實驗、計算化學實驗、材料研究與測試方法實驗、材料的化學合成及表徵實驗），為本科生開設科技前沿的綜合設計性實驗，鼓勵學生把實驗課變成“全面的智能考核和小型的科學研究”。

實習方面，通過校企聯合辦學，建設校外實習基地，聘請企業兼職教師。專業結合認識實習和專業實習兩個教學環節，邀請企業兼職教師、行業專家開展培訓和講座，將最新的工程、技術進展和需求引入課堂，提高學生適應社會的能力。挖掘企業的科研資源，使學生立體地、多維度地掌握專業的基本原理和實際應用。

（4）充分發揮科研優勢，構建創新能力“金字塔”培養體系

鼓勵學生積極參與到教師的科研中去，在課題研究實踐中不斷受到啓發和鍛鍊，激發創新思維，培養創新能力。為此，專業通過頂層設計，建立了專業—校級、省部級—國家級的創新能力“金字塔”培養體系，每一層包含若干小項目。專業層級積極開展導師制活動，大二起，組織學有餘力的學生進入教師課題組，直接參與導師的科學研究；到大三，導師制基本做到了全覆蓋，專業把普及性的創新活動與專業性的學術競賽有機結合起來，依託科研基地舉辦材料文化節，進行材料基礎知識大賽、功能材料製備與性能競賽、陶藝大賽等；鼓勵並指導學生積極參與校級、省部級的自主創新項目、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、節能減排大賽，為學生參加國家級大學生創新創業訓練計劃項目等各類全國性競賽打下了堅實的基礎 ^[9]  。

（1）“師傅”與“徒弟”的雙向選擇

大一階段，向學生介紹本系每一位老師的研究方向及現有的儀器設備，採用雙向選擇的方式，進行“師傅”與“徒弟”的選擇。

（2）教學地點和時間

雙向選擇完成後，教學地點為相應指導教師的科研實驗室和材料化學專業實驗室；教學時間可由學生和導師溝通決定，原則上不得與正常上課時間相沖突。

（3）教學內容的實施

教學內容採用先教師擬定，然後學生創新的模式。第一階段（大一至大二上學期）：教師根據自己的研究方向及課題，設定相應的研究內容，學生根據相應的內容進行科研實驗。學生在導師的指導下完成樣品的製備、表徵和結果與討論工作。第二階段（大二下學期至大三下學期）：在第一階段的基礎上，學生通過文獻調研，可以自行設定自己喜歡的研究內容。此階段的樣品表徵可在研究生或是導師的監督下，獨立操作大型檢測設備，完成樣品的測試。另外，利用寒暑假，安排學生去企業實習，在實習過程中發揮校外導師的職能，培養學生的職業道德和職業判斷力，瞭解實際工作崗位對本專業的需求，使學生進一步明確學習目的 ^[10]  。

化學、材料、能源、醫藥、機械、農業、環境等相關領域繼續深造攻讀碩士、博士學位 ^[11]  。

畢業生主要在光電信息、新材料、新能源、石油化工、工程塑料、高分子材料、生物醫藥、輕工、食品、裝備製造、節能環保和分析檢測等領域和行業的企業事業單位從事質量檢驗、產品開發、生產、技術管理等工作；或在高等院校、科研院所等部門從事新材料研發、管理等工作 ^[11]  。