材料科學(xué)與工程學(xué)科的發(fā)展歷程和趨勢(shì)

1、材料科學(xué)與工程學(xué)科發(fā)展歷程和趨勢(shì)摘要：本文結(jié)合國(guó)內(nèi)幾所高校材料學(xué)科的具體實(shí)例， 綜述了材料科學(xué)與工程學(xué)科 的國(guó)內(nèi)外發(fā)展的歷史進(jìn)程，討論了材料科學(xué)與工程學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)， 同時(shí)展望了 材料科學(xué)與工程學(xué)科在未來的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：材料科學(xué)與工程，發(fā)展歷程，趨勢(shì)AbstractIn this paper,。n the basis of practice of materials scie nee and engin eeri ng discipli ne in several domestic universities, the development process of materials sci

2、enee and engineering at home and abroad were reviewed, and the development trend of this discipli ne were discussed. Mean while, the prospect of this subject in the future were prospected.Keywordsmaterials scie nee and engin eeri ng,developme nt process,tre nd1引言上個(gè)世紀(jì)70年代以來，人們把信息、材料和能源作為社會(huì)文明的支柱。80年代又

3、把新材料、信息技術(shù)和生物技術(shù)并列為新技術(shù)革命的重要標(biāo)志。隨著科學(xué) 技術(shù)的高速發(fā)展，新技術(shù)、新產(chǎn)品及新工藝對(duì)新材料的要求越來越強(qiáng)烈，也促進(jìn)了當(dāng)代材料科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展?，F(xiàn)在，材料學(xué)科及教育的重要性已被人們認(rèn)識(shí)， 國(guó)內(nèi)外許多工科院校及綜合性大學(xué)都相繼成立了材料科學(xué)與工程學(xué)院(系)。2材料科學(xué)與工程學(xué)科發(fā)展歷程材料科學(xué)”這個(gè)名詞在20世紀(jì)60年代由美國(guó)學(xué)者首先提出。1957年，蘇 聯(lián)人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功之后，美國(guó)政府及科技界為之震驚，并認(rèn)識(shí)到先進(jìn)材料 對(duì)于高技術(shù)發(fā)展的重要性，于是一些大學(xué)相繼成立了十余個(gè)材料科學(xué)研究中心， 從此，材料科學(xué)”這一名詞開始被人們廣泛使用。材料學(xué)科的發(fā)展過程遵循了現(xiàn)代科學(xué)發(fā)

4、展的普遍規(guī)律，也是從細(xì)分走向綜 合。各門材料學(xué)科通過相互交叉、滲透、移植，由細(xì)分最終走向具有共同理論和 技術(shù)基礎(chǔ)的全材料科學(xué) 。20世紀(jì)40年代以前，基礎(chǔ)科學(xué)和工程之間的聯(lián)系并不 十分緊密。在20世紀(jì)20年代固體物理和材料工程兩學(xué)科是分離的，到40年代兩學(xué)科才有交叉。從60年代初開始出現(xiàn)了材料科學(xué)，到了 70年代，材料科學(xué)和材料工 程的學(xué)科內(nèi)涵大部分重疊，材料科學(xué)兼?zhèn)渥匀豢茖W(xué)和應(yīng)用科學(xué)的屬性，故材料科學(xué)與工程”(MSE作為一個(gè)大學(xué)科逐步為科技界和教育界所接受2。 2.1國(guó)外材料科學(xué)與工程學(xué)科發(fā)展歷程美國(guó)西北大學(xué)M.E.Fine教授等人首先于20世紀(jì)60年代初提出了材料科學(xué)與 工程(MSE)這一

5、概念。在上20世紀(jì)60年代以前，國(guó)內(nèi)外高校均沒有明確完整的 MSE教育。此時(shí)，材料科學(xué)與技術(shù)人才的培養(yǎng)分屬冶金、化工或機(jī)械等專業(yè)。從 60年代初起，歐美等國(guó)家高校中冶金、機(jī)械或化工等與材料有關(guān)的系或相關(guān)的專 業(yè)及學(xué)科開始改設(shè) 材料科學(xué)與工程系”材料科學(xué)系”材料工學(xué)系”至80年 代中后期，歐美等國(guó)大部分高校已完成此項(xiàng)工作。這種教育符合材料科學(xué)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。近年來，美國(guó)與歐洲在材料教育方面的最顯著特點(diǎn)就是把材料科學(xué)與工 程看作是一門學(xué)科。在大學(xué)不再需要專門的材料主題。 這些材料不再是冶金、陶 瓷或電子材料學(xué)，而統(tǒng)稱為材料，材料教育涉及的范圍包括金屬、陶瓷、高分子、半導(dǎo)體以及其他所有類型的材料 02

6、.2國(guó)內(nèi)材料科學(xué)與工程學(xué)科發(fā)展歷程中國(guó)的材料科學(xué)與工程教育起源于部分高校的采礦系、礦冶系等，可分為五個(gè)歷史階段。文革前，我國(guó)基本上承襲了原蘇聯(lián)的培養(yǎng)模式與體系，材料科學(xué)技術(shù)人才被分割在十幾個(gè)專業(yè)培養(yǎng)，分屬于冶金、機(jī)械、化工等系內(nèi)。這種教育模 式一直延續(xù)到改革開放初期。20世紀(jì)70年代后，我國(guó)逐步實(shí)行改革開放政策。 此 期間，我國(guó)教育改革取得了一定成績(jī)與經(jīng)驗(yàn)， 但在教育思想與人才培養(yǎng)模式上尚 未有根本性突破，仍保留原蘇聯(lián)的做法。到了 80年代，面對(duì)高新技術(shù)發(fā)展對(duì)材料 人才培養(yǎng)需求的變化，特別是面對(duì)國(guó)外材料學(xué)科教育的改革， 我國(guó)教育模式與內(nèi) 容的弊端越來越凸顯。尤其是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)開始發(fā)展，且逐步取

7、代計(jì)劃經(jīng)濟(jì)，在 工業(yè)組織上那種小而多、小而全的模式被大集團(tuán)、大工業(yè)的生產(chǎn)所取代。隨之， 舊培養(yǎng)模式與體系也很難再維持，而不得不進(jìn)行改革4。特別是近幾年來我國(guó)材 料學(xué)科教育改革的迅速發(fā)展，多數(shù)設(shè)有有關(guān)材料專業(yè)的院校均已程度不同地對(duì)原 教育模式進(jìn)行了改革，并且出現(xiàn)了有根本突破的新思路新方案。 以下簡(jiǎn)要介紹國(guó) 內(nèi)幾所代表性院校的材料學(xué)科教育改革情況。（1）中南大學(xué)：該校前身為中南礦冶學(xué)院。1952年中南礦冶學(xué)院由6所院校的地質(zhì)、礦冶系組建而成，該學(xué)院當(dāng)時(shí)設(shè)置了地質(zhì)、采礦、選礦、有色金屬冶金4個(gè)系。材料科學(xué)與工程學(xué)院始建于1954年,原名金屬工藝系；1962年更名為特種冶 金系；1980年為原重冶、輕

8、冶、稀冶三個(gè)專業(yè)合并為有色金屬冶金專業(yè)，更名為 材料科學(xué)與工程系；2002年正式成立材料科學(xué)與工程學(xué)院。學(xué)院現(xiàn)設(shè)有材料物理 系、材料學(xué)系、材料加工工程系、材料化學(xué)系；本學(xué)科的主要研究方向是在有色 金屬、粉末冶金和復(fù)合材料方向。（2）北京科技大學(xué)：1952年由國(guó)內(nèi)六所院校的礦冶學(xué)科組建成北京鋼鐵工業(yè)學(xué)院。1996年材料科學(xué)與工程系、金屬壓力加工系、表面科學(xué)與腐蝕工程系、冶金 系的鑄造教研室合并組建成材料科學(xué)與工程學(xué)院。1998年,應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的材料 物理系和物理化學(xué)系無機(jī)非金屬材料部分并入材料學(xué)院。2001年，重新整合，成立了材料學(xué)系、材料加工與控制工程系、材料物理與化學(xué)系、無機(jī)非金屬材料系、

9、粉末冶金研究所、功能材料研究所、腐蝕與防護(hù)中心、實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心等4系2所2中心。2008年12月，材料學(xué)院分出一部分形成新材料技術(shù)研究院。 材料學(xué)院現(xiàn)設(shè) 材料學(xué)系、材料加工與控制工程系、材料物理與化學(xué)系、無機(jī)非金屬材料系。（3）西北工業(yè)大學(xué)：該校的材料學(xué)科起源于 1957年成立的機(jī)械系，1964年把化 工系并入熱加工系，1977年正式成立材料科學(xué)，1991年組建化工系，1996年材 料學(xué)院成立，2003年經(jīng)過幾年的過渡時(shí)期，形成如今的三個(gè)系：材料科學(xué)與工 程系，材料成型及控制系和復(fù)合材料系。（4） 清華大學(xué)：該校的材料學(xué)科也是起源于機(jī)械系， 1988年將化學(xué)工程系的無 機(jī)非金屬材料專業(yè)，工程物理

10、系的材料物理專業(yè)，機(jī)械工程系的金屬材料專業(yè)組 建成立材料科學(xué)與工程系；2012年新成立的材料學(xué)院下設(shè)有：材料物理與化學(xué)系， 無機(jī)非金屬材料系，材料加工工程系，金屬材料系和復(fù)合材料系。（5）重慶大學(xué)：該校材料學(xué)院的前身是始設(shè)于 1935年的采冶工程系，后更名為 礦冶工程系，冶金系、冶金及材料工程系；1998年更名為材料科學(xué)與工程學(xué)院。 2000年又與原重慶建筑大學(xué)建筑材料工程系合并成立了新的材料科學(xué)與工程學(xué)院。從這些高校改革的歷程可以看出，國(guó)內(nèi)大學(xué)的材料學(xué)科大體是從兩類學(xué)校中 通過不同的起點(diǎn)而發(fā)展。一類是在工科院校中通過冶金與機(jī)械， 或金屬、非金屬、高分子三大類材料以及它們的復(fù)合材料所依存的專業(yè)

11、而建立的學(xué)科，如工科院校的材料科學(xué)與工程系等，這種類型的學(xué)科側(cè)重于從具體應(yīng)用的角度來探求新材料 的性能評(píng)價(jià)與使用。另一類是一些綜合性大學(xué)在追蹤科技前沿的基礎(chǔ)上，由物理學(xué)與化學(xué)孕育并分化形成材料物理與材料化學(xué)新學(xué)科，建立了材料科學(xué)系或研究 所，其特點(diǎn)是材料學(xué)與物理學(xué)、化學(xué)等學(xué)科交叉結(jié)合。這兩類不同起點(diǎn)的材料學(xué) 科在前進(jìn)中經(jīng)過自我完善而相互靠近， 理工結(jié)合，并逐漸向基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究 相結(jié)合的方向發(fā)展。3材料科學(xué)與工程學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是 材料科學(xué)與工程”一級(jí)學(xué)科領(lǐng)域的形成，以材 料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科來設(shè)置引導(dǎo)性專業(yè)已成為大勢(shì)所趨。考慮到材料的多樣 性、廣泛性和共性，全國(guó)設(shè)置了材

12、料專業(yè)的院校已注意體現(xiàn)厚基礎(chǔ)、寬口徑、多方向”的人才培養(yǎng)特色5 0寬口徑教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、 知識(shí)面寬的人才，這要求加強(qiáng)并拓展一 級(jí)學(xué)科基礎(chǔ)課程。加強(qiáng)基礎(chǔ)理論教學(xué)，增大基礎(chǔ)課比重，拓寬基礎(chǔ)課知識(shí)面；拓 寬專業(yè)口徑，調(diào)整專業(yè)結(jié)構(gòu)，拓寬專業(yè)課和專業(yè)方向課的范圍。此外，還應(yīng)注意 增加新興學(xué)科的內(nèi)容。必須改革僅重知識(shí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、忽視思想素質(zhì)提高，重科學(xué) 技術(shù)掌握、忽視精神文明熏陶，重有形課程建設(shè)、忽視育人環(huán)境建設(shè)的片面做法。 培養(yǎng)寬口徑、多方向”的材料工程的高級(jí)技術(shù)人才，必須樹立 大工程、大材料” 的思想，科學(xué)設(shè)計(jì)課程體系，特別是工程技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)公共基礎(chǔ)平臺(tái)的設(shè)計(jì)。 在大工程技術(shù)基礎(chǔ)方面，設(shè)立數(shù)

13、學(xué)、物理、化學(xué)、物理化學(xué)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、電工 與電子技術(shù)、工程力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及經(jīng)濟(jì)管理等課程，并使人文社會(huì)科學(xué)、 自然科學(xué)和工程技術(shù)科學(xué)有機(jī)結(jié)合。材料科學(xué)與工業(yè)技術(shù)突飛猛進(jìn)，對(duì)材料類專業(yè)人才的素質(zhì)提出了越來越高的 要求。由于材料科學(xué)與工程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，其內(nèi)容和領(lǐng)域處于不斷拓展之中，此外，材料科學(xué)與其他學(xué)科（包括物理、化學(xué)、機(jī)械電子等學(xué)科）關(guān)聯(lián)性 極強(qiáng)，這給高等學(xué)校材料科學(xué)與工程專業(yè)的教學(xué)體系和課程內(nèi)容的建設(shè)帶來了困 難。如何在材料科學(xué)與工程學(xué)科內(nèi)容日益豐富的情況下培養(yǎng)出適應(yīng)材料產(chǎn)業(yè)和技 術(shù)飛速發(fā)展的合格人才，是材料科學(xué)與工程教育面臨的重要問題， 也是材料科學(xué) 教育改革與發(fā)展的推動(dòng)力

14、。4結(jié)束語現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展具有學(xué)科之間相互滲透、綜合交叉的特點(diǎn)，科學(xué)和經(jīng)濟(jì) 之間的相互作用，推動(dòng)了當(dāng)前最活躍的信息科學(xué)、生命科學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展， 又導(dǎo)致了一系列高新技術(shù)和高性能材料的誕生。21世紀(jì)的人類科學(xué)技術(shù)，將以先進(jìn)材料技術(shù)、先進(jìn)能源技術(shù)、信息技術(shù)和生物技術(shù)等四大學(xué)科為中心，通過其 相互交叉和相互影響，為人類創(chuàng)造出完全不同的物質(zhì)環(huán)境。新型的受歡迎的材料， 將是與生物和自然具有很好的適應(yīng)性、 相容性和環(huán)境友好的材料。材料與人類生 活息息相關(guān)，人類生活的進(jìn)步、人類社會(huì)的發(fā)展都是以材料的發(fā)展為前提的。因 此，性能不斷提高、來源愈來愈廣泛、能滿足人類生活和社會(huì)日益增長(zhǎng)的需要的 新材料，將會(huì)以更快的速度、更高的質(zhì)量來發(fā)展。參考文獻(xiàn)1 李強(qiáng),陳文哲美國(guó)和歐洲的材料科學(xué)與工程教育高等理科教育J.2002,(6):33 40.2 張鈞林材料科學(xué)與工程的學(xué)科發(fā)展、現(xiàn)狀與人才培養(yǎng)甘肅