材料科学与工程学科的发展历程和趋势.doc

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材料科学与工程学科发展历程和趋势

摘要：

本文结合国内几所高校材料学科的具体实例，综述了材料科学与工程学科的国内外发展的历史进程，讨论了材料科学与工程学科的发展趋势，同时展望了材料科学与工程学科在未来的发展前景。

关键词：

材料科学与工程，发展历程，趋势

Abstract

Inthispaper,onthebasisofpracticeofmaterialsscienceandengineeringdisciplineinseveraldomesticuniversities,thedevelopmentprocessofmaterialsscienceandengineeringathomeandabroadwerereviewed,andthedevelopmenttrendofthisdisciplinewerediscussed.Meanwhile,theprospectofthissubjectinthefuturewereprospected.

Keywords:

materialsscienceandengineering,developmentprocess,trend

1引言

上个世纪70年代以来，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。

80年代又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。

随着科学技术的高速发展，新技术、新产品及新工艺对新材料的要求越来越强烈，也促进了当代材料科学技术的飞速发展。

现在，材料学科及教育的重要性已被人们认识，国内外许多工科院校及综合性大学都相继成立了材料科学与工程学院（系）。

2材料科学与工程学科发展历程

“材料科学”这个名词在20世纪60年代由美国学者首先提出。

1957年，苏联人造地球卫星发射成功之后，美国政府及科技界为之震惊，并认识到先进材料对于高技术发展的重要性，于是一些大学相继成立了十余个材料科学研究中心，从此，“材料科学”这一名词开始被人们广泛使用。

材料学科的发展过程遵循了现代科学发展的普遍规律，也是从细分走向综合。

各门材料学科通过相互交叉、渗透、移植，由细分最终走向具有共同理论和技术基础的全材料科学[1]。

20世纪40年代以前，基础科学和工程之间的联系并不十分紧密。

在20世纪20年代固体物理和材料工程两学科是分离的，到40年代两学科才有交叉。

从60年代初开始出现了材料科学，到了70年代，材料科学和材料工程的学科内涵大部分重叠，材料科学兼备自然科学和应用科学的属性，故“材料科学与工程”（MSE）作为一个大学科逐步为科技界和教育界所接受[2]。

2.1国外材料科学与工程学科发展历程

美国西北大学M.E.Fine教授等人首先于20世纪60年代初提出了材料科学与工程（MSE）这一概念。

在上20世纪60年代以前，国内外高校均没有明确完整的MSE教育。

此时，材料科学与技术人才的培养分属冶金、化工或机械等专业。

从60年代初起，欧美等国家高校中冶金、机械或化工等与材料有关的系或相关的专业及学科开始改设“材料科学与工程系”、“材料科学系”、“材料工学系”。

至80年代中后期，欧美等国大部分高校已完成此项工作。

这种教育符合材料科学技术发展趋势。

近年来，美国与欧洲在材料教育方面的最显著特点就是把材料科学与工程看作是一门学科。

在大学不再需要专门的材料主题。

这些材料不再是冶金、陶瓷或电子材料学，而统称为材料，材料教育涉及的范围包括金属、陶瓷、高分子、半导体以及其他所有类型的材料[3]。

2.2国内材料科学与工程学科发展历程

中国的材料科学与工程教育起源于部分高校的采矿系、矿冶系等，可分为五个历史阶段。

文革前，我国基本上承袭了原苏联的培养模式与体系，材料科学技术人才被分割在十几个专业培养，分属于冶金、机械、化工等系内。

这种教育模式一直延续到改革开放初期。

20世纪70年代后，我国逐步实行改革开放政策。

此期间，我国教育改革取得了一定成绩与经验，但在教育思想与人才培养模式上尚未有根本性突破，仍保留原苏联的做法。

到了80年代，面对高新技术发展对材料人才培养需求的变化，特别是面对国外材料学科教育的改革，我国教育模式与内容的弊端越来越凸显。

尤其是国内市场经济开始发展，且逐步取代计划经济，在工业组织上那种小而多、小而全的模式被大集团、大工业的生产所取代。

随之，旧培养模式与体系也很难再维持，而不得不进行改革[4]。

特别是近几年来我国材料学科教育改革的迅速发展，多数设有有关材料专业的院校均已程度不同地对原教育模式进行了改革，并且出现了有根本突破的新思路新方案。

以下简要介绍国内几所代表性院校的材料学科教育改革情况。

（1）中南大学:

该校前身为中南矿冶学院。

1952年中南矿冶学院由6所院校的地质、矿冶系组建而成，该学院当时设置了地质、采矿、选矿、有色金属冶金4个系。

材料科学与工程学院始建于1954年，原名金属工艺系；1962年更名为特种冶金系；1980年为原重冶、轻冶、稀冶三个专业合并为有色金属冶金专业，更名为材料科学与工程系；2002年正式成立材料科学与工程学院。

学院现设有材料物理系、材料学系、材料加工工程系、材料化学系；本学科的主要研究方向是在有色金属、粉末冶金和复合材料方向。

（2）北京科技大学：

1952年由国内六所院校的矿冶学科组建成北京钢铁工业学院。

1996年材料科学与工程系、金属压力加工系、表面科学与腐蚀工程系、冶金系的铸造教研室合并组建成材料科学与工程学院。

1998年，应用科学学院的材料物理系和物理化学系无机非金属材料部分并入材料学院。

2001年，重新整合，成立了材料学系、材料加工与控制工程系、材料物理与化学系、无机非金属材料系、粉末冶金研究所、功能材料研究所、腐蚀与防护中心、实验测试中心等4系2所2中心。

2008年12月，材料学院分出一部分形成新材料技术研究院。

材料学院现设材料学系、材料加工与控制工程系、材料物理与化学系、无机非金属材料系。

（3）西北工业大学：

该校的材料学科起源于1957年成立的机械系，1964年把化工系并入热加工系，1977年正式成立材料科学，1991年组建化工系，1996年材料学院成立，2003年经过几年的过渡时期，形成如今的三个系：

材料科学与工程系，材料成型及控制系和复合材料系。

（4）清华大学：

该校的材料学科也是起源于机械系，1988年将化学工程系的无机非金属材料专业，工程物理系的材料物理专业，机械工程系的金属材料专业组建成立材料科学与工程系；2012年新成立的材料学院下设有:

材料物理与化学系，无机非金属材料系，材料加工工程系，金属材料系和复合材料系。

（5）重庆大学：

该校材料学院的前身是始设于1935年的采冶工程系，后更名为矿冶工程系，冶金系、冶金及材料工程系；1998年更名为材料科学与工程学院。

2000年又与原重庆建筑大学建筑材料工程系合并成立了新的材料科学与工程学院。

从这些高校改革的历程可以看出，国内大学的材料学科大体是从两类学校中通过不同的起点而发展。

一类是在工科院校中通过冶金与机械，或金属、非金属、高分子三大类材料以及它们的复合材料所依存的专业而建立的学科，如工科院校的材料科学与工程系等，这种类型的学科侧重于从具体应用的角度来探求新材料的性能评价与使用。

另一类是一些综合性大学在追踪科技前沿的基础上，由物理学与化学孕育并分化形成材料物理与材料化学新学科，建立了材料科学系或研究所，其特点是材料学与物理学、化学等学科交叉结合。

这两类不同起点的材料学科在前进中经过自我完善而相互靠近，理工结合，并逐渐向基础研究与应用研究相结合的方向发展。

3材料科学与工程学科发展趋势

材料科学技术的发展，特别是“材料科学与工程”一级学科领域的形成，以材料科学与工程一级学科来设置引导性专业已成为大势所趋。

考虑到材料的多样性、广泛性和共性，全国设置了材料专业的院校已注意体现“厚基础、宽口径、多方向”的人才培养特色[5]。

宽口径教学的目标是培养基础扎实、知识面宽的人才，这要求加强并拓展一级学科基础课程。

加强基础理论教学，增大基础课比重，拓宽基础课知识面；拓宽专业口径，调整专业结构，拓宽专业课和专业方向课的范围。

此外，还应注意增加新兴学科的内容。

必须改革仅重知识结构优化、忽视思想素质提高，重科学技术掌握、忽视精神文明熏陶，重有形课程建设、忽视育人环境建设的片面做法。

培养“宽口径、多方向”的材料工程的高级技术人才，必须树立“大工程、大材料”的思想，科学设计课程体系，特别是工程技术基础和专业公共基础平台的设计。

在大工程技术基础方面，设立数学、物理、化学、物理化学、计算机基础、电工与电子技术、工程力学、机械设计基础及经济管理等课程，并使人文社会科学、自然科学和工程技术科学有机结合。

材料科学与工业技术突飞猛进，对材料类专业人才的素质提出了越来越高的要求。

由于材料科学与工程是一门实践性很强的学科，其内容和领域处于不断拓展之中，此外，材料科学与其他学科（包括物理、化学、机械电子等学科）关联性极强，这给高等学校材料科学与工程专业的教学体系和课程内容的建设带来了困难。

如何在材料科学与工程学科内容日益丰富的情况下培养出适应材料产业和技术飞速发展的合格人才，是材料科学与工程教育面临的重要问题，也是材料科学教育改革与发展的推动力[6]。

4结束语

现代科学技术的发展具有学科之间相互渗透、综合交叉的特点，科学和经济之间的相互作用，推动了当前最活跃的信息科学、生命科学和材料科学的发展，又导致了一系列高新技术和高性能材料的诞生。

21世纪的人类科学技术，将以先进材料技术、先进能源技术、信息技术和生物技术等四大学科为中心，通过其相互交叉和相互影响，为人类创造出完全不同的物质环境。

新型的受欢迎的材料，将是与生物和自然具有很好的适应性、相容性和环境友好的材料。

材料与人类生活息息相关，人类生活的进步、人类社会的发展都是以材料的发展为前提的。

因此，性能不断提高、来源愈来愈广泛、能满足人类生活和社会日益增长的需要的新材料，将会以更快的速度、更高的质量来发展。

参考文献

[1]李强,陈文哲.美国和欧洲的材料科学与工程教育.高等理科教育[J].2002,（6）:

33—40.

[2]张钧林.材料科学与工程的学科发展、现状与人才培养.甘肃科技[J].2008,24（15）:

165-168.

[3]尤显卿,汪冬梅等.工科院校材料学科办学特色分析与思考.合肥工业大学学报[J].2008,22

（1）:

71-75.

[4]孙壮,陈吉.关于建设教学研究型大学材料学科的几点思考.鞍山师范学院学报[J].2009,11（3）:

90-92.

[5]曲明贵,张瑞军,张福成等.材料学科创新型人才培养的探索与实践.教学研究[J].2012,35

（2）:

12-15.

[6]罗延龄.现代科学技术与现代材料科学.中国科技纵横[J].2010,（22）:

4-5.