納米材料與技術

2002年，上海交通大學在中華人民共和國教育部備案開設納米材料與技術專業 ^[4]  。

2010年，中華人民共和國教育部確定納米材料與技術專業為國家戰略性新興產業本科專業 ^[5]  。此時，納米材料與技術為少數高校試點的目錄外專業，專業代碼為080216S ^[6]  。

2012年，在中華人民共和國教育部發布的《普通高等學校本科專業目錄新舊專業對照表》中納米材料與技術專業代碼由080216S調整為080413T ^[6]  。

2020年2月，在中華人民共和國教育部發布的《普通高等學校本科專業目錄（2020年版）》中，納米材料與技術專業隸屬於工學、材料類（0804），專業代碼：080413T ^[1]  。

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 ^[7]  。

納米材料與技術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）掌握納米材料與技術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）系統掌握納米材料與技術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）掌握納米材料與技術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）瞭解與納米材料與技術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，能閲讀納米材料與技術專業的外文材料，具有一定的國際視野和跨文化交流、競爭與合作能力 ^[7]  。

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 ^[7]  。

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 ^[7]  。

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 ^[7]  。

納米材料與技術專業課程主要包括電子技術、材料物理基礎、材料化學基礎、原子物理及量子力學、納米材料製備與表徵、微納加工技術、納米半導體材料、納米器件基礎、納米生物材料、納米磁性材料、納米能源材料、納米材料科學與技術前沿等課程 ^[8]  。

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。選題應結合納米材料與技術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 ^[7]  。

（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 ^[7]  。

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 ^[7]  。

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 ^[7]  。

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 ^[7]  。

（一）定位新能源產業發展，明確專業發展方向

基於新能源產業的產教融合模式着重把人才培養與服務區域經濟發展相結合，在完善培養方案的過程中，合理設置與新能源產業相關的專業課程，把高校專業發展定位始終貫穿於專業課程體系構建和專業核心課程內容改革過程中，包括培養目標和要求、專業課程體系及學時學分比例安排等，彰顯培養特色，切實提高應用型人才培養質量。

（二）強化校企機制，深化產教融合水平

專業緊緊圍繞納米結構材料的功能化應用，依託當地實驗室優勢，堅持科學研究服務區域經濟，在高校與企業深化合作過程中，雙方通過選擇關鍵的產業發展難題為突破口、共同設立參與相關科研項目為途徑，併成立學校——企業深度參與的專業建設指導委員會，探索學院與企業合作發展專業的長效機制。

（三）深化產教融合，提升人才培養水平

通過與新能源產業需求相互對接，在對學生的教學與綜合培養過程中，嘗試把合作企業的實際崗位工作納入到教學過程中，延伸人才培養過程，以合作企業為載體，通過參與特色的專業實踐，為學生順利實現就業奠定堅實基礎 ^[11]  。

（一）教學方式方法改革

以培養具有創新創業能力的複合型人才為目標，納米材料與技術專業的實驗教學必須摒棄傳統實驗的弊端，取消驗證性實驗項目，貫徹以學生創新為中心的教育理念，依託科研團隊和科研平台開設“納米材料製備與性能研究”特色實驗課程。在實驗內容上將以設計性、開放性和綜合性實驗為主，在教學模式由封閉轉向開放，並建立導師制。

（二）教學內容的創新性設計

為培養學生的“雙創”能力，全面改革實驗教學內容，要將企業的需求、最新研究成果及國內外前沿研究方向引入實驗教學，積極構建適應應用型創新人才培養的納米材料與技術專業實驗模塊，培養具有紮實理論功底、熟練實驗操作技能、具有較強的工程實踐能力和強烈的創新創業意識的高素質人才。

（三）建立科學、合理的課程評價體系

特色實驗課程的開設旨在將實驗與教學內容有機結合起來，使學生通過完成實驗深刻掌握納米材料相關理論知識，瞭解納米材料、納米產業的發展前沿和動向；激發學生的科研興趣，培養和提高學生的創新能力、創業意識，為國家塑造大批具有核心競爭力的雙創型人才 ^[12]  。

（一）聚焦學科融合，優化“學科協同”教學平台

納米材料與技術專業以材料科學與工程為基礎，聚焦納米材料與技術熱點問題，依據“新工科”建設要求，融合多個熱門學科，形成以“納米+”為核心的多學科協同教學平台。“納米+”教學平台囊括了“納米+信息”、“納米+生物”、“納米+能源”、“納米+環境”、“納米+機械”、“納米+人工智能”等多個研究方向，並隨着社會和科技的發展逐漸擴展教學和研究方向。人才培養計劃嚴格按照納米材料與技術專業培養目標，突出“納米+”多學科協同培養特，不斷優化本科生培養方案，實現知識體系的學科融合和學段貫通。

（二）提高科研能力，構築“校所協同”科研平台

通過構築“校所協同”科研平台，充分發揮高校與科研院所的科研優勢，把優質科研資源轉化為教學資源，強強聯合，培養納米材料與技術專業學生，探索高水平創新型人才培養機制，促進和深化高校教育教學改革。同時，也以此為契機，加快交叉學科發展，進一步深化產學研用結合。

（三）強化實踐創新，搭建“產教協同”實習平台

通過教學實踐和改革，協同納米領域高科技產業用人單位，聯合搭建納米材料與技術專業“產教協同”實習平台，引導學生積極參與科研實踐活動。通過將企業實踐和基礎教學融為一體，進一步提升納米材料與技術專業學生的實踐創新能力。

（四）拓寬國際視野，打造“內外協同”國際平台

納米材料與技術專業教學必須融合國際納米領域學術資源，打造“內外協同”的國際化平台，不斷提升專業國際影響力和學生國際視野 ^[13]  。

納米材料與技術專業可在凝聚態物理、半導體器件、功能材料、納米材料、複合材料、環境科學、生物醫學材料及相關專業繼續攻讀碩士、博士學位 ^[9]  。

納米材料與技術專業可以在相關的科研機構、高等院校從事科學研究，或者在電子信息、新能源、航空航天、儀器儀表、生物醫藥等高科技企業從事新材料研製、新產品開發及新技術工藝研究等高科技含量的工作 ^[8]  。