中国教育

    从传统的培养人才、科学研究，到后来的服务社会，现在又提出了教育具有传承文明、创造文明的使命，教育的功能得到了很大的扩展，大学已从社会的边缘走向社会的中心。教育、科技、经济与社会发展一体化的态势锐不可挡。在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

    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、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；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。 60—80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。1996—1999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22.79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；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1996—2003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1908万吨，增长了45.6%，为天然橡胶的2倍；全世界合成纤维的产量1997年为2183万吨，而2003年增至约2710万吨，增长了约24%，为天然纤维的1.5倍。全世界三大合成材料的生产和消费保持着强劲的发展势头。

    我国高分子工业起步较晚，但近年来发展很快，呈逐年上升的趋势。统计数据表明，我国1997年合成树脂及塑料的年产量为623万吨，而2003年产量增至约1594万吨，增长了156%，产量居世界第四；1997年合成纤维的产量为417万吨，而2003年增至1069万吨，增长了156%，产量居世界第一；1997年合成橡胶的产量为58万吨，而2003年增至127万吨，增长了119%，产量居世界第六；1997年油漆涂料的产量为135万吨，而2003年增至241万吨，增长了79%，产量居世界第二。然而，我国高分子材料的消费水平与世界相比仍处在一个很低的阶段。我国1997年合成树脂及塑料的人均消耗量仅为9.9公斤，虽然2003年的人均消耗量已上升到12.26公斤，但仍大大低于全世界的人均消耗量23.33公斤。尤其值得注意的是，与消耗量相比较，我国高分子材料的生产量远远落后于市场的需求，例如五大合成树脂（聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和ABS）的自给率不足一半，每年要从国外进口大量的树脂，超过10亿美元。但与世界发达国家水平相比，我国高分子材料的品种、产量、制造工艺、技术水平和人均消耗量均存在非常大的差距，研究能力比发达国家落后近10年，产业化能力比发达国家落后近20年。

    由此可见，我国材料产业的研究力量和技术水平都还比较落后，急需具有开阔视野、有很强的工程实践能力、勇于探索、具有吃苦耐劳精神，有创新思维、创新能力的高素质人才。

4.社会对材料人才的需求现状分析

    自20世纪60年代材料科学与工程学科作为一个统一的学科以来，经过几十年的努力，我国的材料类专业高等教育已取得了很大的成就和发展。在此以11所院校无机非金属材料工程专业、11所院校高分子类专业、26所院校材料物理和材料化学专业本科毕业生就业情况及研究生招生情况的调查结果作为依据，进行我国社会对材料人才培养及的需求现状分析。

（1）无机非金属材料工程专业需求现状

    我们对武汉理工大学、吉林大学、重庆大学、西南科技大学、武汉化工学院、东华理工学院、福州大学、河北理工学院、安徽建筑工业学院、沈阳建筑工业大学、西安建筑科技大学等11所院校2000—2003年的无机非金属材料工程专业招生与就业情况进行了调查，结果见表2、表3。

    由表2可见：连续四年，社会对无机非金属材料工程专业人才的需求量大于本科毕业生毕业人数，供需比为2左右。从表3社会需求一栏可见，研究院所为本科生提供的岗位数平均占总需求岗位数的23%，企业提供的岗位数平均占75%，而高等院校提供的岗位数仅占1%。显然，对无机非金属材料专业本科生的需求主要来自于具有工程应用背景的企业，而提供了23%就业岗位的研究院所中也有相当多的是对工程、工艺知识要求高的设计院所。从表2的就业比例可见，有平均58%的学生在材料领域就业，21%的学生跨行业就业，有1%比例的学生自主创业，四年考取研究生的比例逐年上升，平均比例为19%。

表2 11所院校无机非金属材料专业就业情况统计

表3 11所院校无机非金属材料专业就业情况比例

    表4、表5列出了三所“211工程”重点院校的无机非金属材料专业就业情况，与表1、表2比较可见，用人单位对重点院校提供的岗位数大于一般院校，供需比可达3以上；研究院所为本科生提供的岗位数占总需求岗位数的比例提高，平均可达32%，企业提供的岗位数降为68%，而高等院校提供的岗位数也仅为1%；在材料领域就业本科生比例下降到48%，跨行业就业的学生比例提高到27%，四年考取研究生的平均比例提高到25%。由此可见，“211工程”院校学生就业结构与一般院校有一定区别，考研率、研究院所就业率及跨学科就业率都高于一般院校，但企业对本科生的需求量仍是主流。这样的社会需求状况也就决定了我国高等学校本科生培养目标的定位，应是在重视工程教育的同时，兼顾科学研究能力的培养。

表4 “211工程”院校无机非金属材料专业就业情况统计

表5 “211工程”院校无机非金属材料专业就业情况比例

（2）高分子科学与工程专业需求现状

表6是我们对11所“211工程”重点建设院校的高分子类专业本科毕业生就业情况和研究生招生情况所做的调查。

表6 11所高校毕业生就业情况统计（单位：人）

表7 高分子类专业招生规模（单位：人）

    分析表6的数据可知：高分子科学与工程本科毕业生从事本专业工作（包括考上硕士研究生的人数）占毕业总人数的76.12％，表明目前毕业生人数与社会需求总体相适应。其中，考上硕士研究生的毕业生人数从1999年的134人逐年递增，到2003年达289人，翻了一番，占毕业生总人数的 33.8％。从表7可见，在这11所“211工程”重点建设的院校中，本科生的招生人数增幅较小，而2003年硕博士研究生的招生人数与2000年相比，几乎翻了一番，本科生、硕士生和博士生的比例达到4∶2∶1。这一动向既反映出本科毕业生向往取得更高学历的价值取向，也向我们提出一个问题：在本科教育中如何实施研究型高端人才的培养计划，如何既满足研究型人才厚基础的要求，又使毕业后直接从事实际工作的学生能掌握一定的专门技术。

    从表6毕业生的就业去向还可以看到，从事高分子合成的毕业生人数逐年减少，从事高分子材料加工工作的毕业生人数大致持平，而从事高分子材料应用工作的毕业生人数略有增加，约占三者比例的50％。这一比例与我国高分子材料消费量的快速增长是完全吻合的。可以预言，在今后一段时期，随着我国高分子材料工业的迅速发展和人均消费量的不断提高，以研发和营销为主的高分子材料应用人才的需求将进一步增大。因此，在高分子材料科学与工程的技术教育中，在传统注重学生高分子材料合成、制备和加工知识的同时，应给予学生更广泛的高分子材料的应用知识，并给予足够的重视。

    从学位教育调查统计中可以看出，高分子材料类专业在学位教育方面已形成了合理的、多层次的人才梯队：即以本科教育为基础，包括硕士、博士的培养体系已经形成。其中，高层次人才培养中的理工比例也表明以工科为主的明显特点，从而体现高分子材料是应用性较强、对工程人才需求较大的一个领域。

（3）材料物理、材料化学专业需求现状

    表8是我们对我国24所高校的材料物理、材料化学专业招生时间以及与材料物理、材料化学相关的本科名称的招生时间、硕士点类型所做的调查。

表8 和材料物理与化学相关的本科名称、招生时间及类型

    分析表8的数据可知，24所高校中，有8所院校有材料物理专业，并且有6所是在1995年以后招生的；有5所院校有材料化学专业，并且有4所是在1995年以后招生的；以与材料物理、材料化学相关的本科名称招生的院校有11所，并且有6所是在1995年以后招生的；没有办材料物理、材料化学以及与材料物理、材料化学相关专业的院校只有4所；24所高校中只有2所高校既没有设置本科专业，也未设置硕士点；有硕士点的20所高校中，仅有6所高校的硕士点是理科。

    表9是对我国24所高校的材料物理与化学类硕士点名称、招生时间以及硕士点类型所做的调查。分析表9的数据可知，24所高校中，材料学硕士点有17所，7所院校的硕士点是1995年以后成立的；材料加工工程硕士点有19所，10所院校的硕士点是1995年以后成立的；材料物理与化学硕士点有15所，12所院校的硕士点是1995年以后成立的；其他名称硕士点1所。

    表10是对我国24所高校的材料物理与化学类博士点名称、招生时间以及硕士点类型所做的调查。分析表10的数据可知，24所高校中，材料科学与工程（一级学科授位）博士点有9所，都是1995年以后成立的；材料学博士点有11所，5所院校的硕士点是1995年以后成立的；材料加工工程博士点有10所，4所院校的硕士点是1995年以后成立的；材料物理与化学硕士点有9所，8所院校的硕士点是1995年以后成立的。

表9 和材料物理与化学相关的硕士点名称、招生时间及类型

表10 和材料物理与化学相关的博士点名称、招生时间及类型

    表11是对24所高校近4年材料物理与化学类专业招生规模的统计。分析表11可知，招生规模呈逐年上升趋势，本科生的招生规模上升最快，而博士和硕士生的招生规模是在2003年有了一个明显的增加。招生规模的扩大表明社会对材料物理与化学类专业人才的需求在逐年赠加。

表11 近4年材料物理与化学类专业招生规模（单位：人）

    表12是对24所高校近4年材料物理与化学类专业毕业生毕业情况的统计。分析表12可知，各高校在材料类、非材料类的就业情况相差很大，比如华中科技大学材料类占8%，非材料类占54%，而内蒙古科技大学材料类占73%，非材料类占7%，这种差别应该与各高校的办学特色是分不开的，同时也表明材料物理与化学类专业毕业生的就业面比较广泛，而并不仅仅限于材料类，因此，在材料物理与化学类专业的技术教育中，要结合市场需求，注重发挥本校的特色。攻读硕士学位的比例是略有增加。

表12 近4年材料物理与化学类毕业生毕业情况统计

5.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

    由上述分析可见，随着我国现代化建设的不断发展，材料科学与工程学科正向复合型、功能型发展，具有单一材料专业基础的人才已经不能满足社会需求，社会对材料类人才的需求已从原来需要较单一的技术人才转变为能适应不同生产力水平、不同产业部门的多层次、多规格的复合型人才，要求学生基础知识全面，具有扎实的理论和实践功底，并且能够胜任变化了的不同岗位。这些转变对高等教育人才培养模式、办学观念、管理体制等带来重大冲击，给材料类人才的培养提出了更高的要求。

    学科专业结构是培养高素质创新人才的重要软环境，专业结构设置直接关系到高校教育的服务面向和服务范围。长期以来，我国高校教育制度实行按计划、按专业的招生和分配制度。这种专业划分很细的高等教育，培养出来的人才知识面很窄，对知识的运用只限于所学专业，很难适应变化了的新角色。高等教育的改革和发展正面临着许多新的问题，高校传统的人才培养模式受到挑战。

    培养人才的根本目的是服务社会，确定人才培养目标的根本原则是满足社会需求，如果脱离社会需求确定人才培养目标将如无根之木、无源之水；确定人才培养目标又必须结合各高校自己的实际，因校制宜，这样才能充分利用本地区、本单位的资源、人才优势，确定具有自身特点的、切实可行的合理人才培养目标。材料科学与工程学科专业结构为满足社会需求，培养人才应该从实际出发，与时俱进，结合当前社会的发展情况及需求情况，注重学生的基础能力和实践能力培养，尽量拓宽知识面，使学生得到全面的发展，适应性更强，以充分体现21世纪经济建设需要复合型技术人才的特点。只有这样才能使培养的人才既能满足于当前的社会需要，又能满足科学技术长远发展的需要，也只有这样才能使高等教育兴旺发达、健康发展。

    在21世纪，信息技术、材料技术、农业技术、生物与生命技术等将成为科技新发展中的主流，新材料在整个高技术发展中的先导地位和基础作用日趋明显。面对新技术革命与经济全球化的挑战，知识创新及其传播的速度与范围，全民创造性地应用已有的和新出现的知识的能力、程度与速度，将成为一个国家和地区经济、文化与社会发展潜力的主要因素，也是在知识经济的全球性竞争中民族生存与繁荣的关键。

    在人类的这场历史性转变中，工程教育包括材料工程教育具有重要地位。加快材料学科教育的改革，培养能够适应社会迅猛发展，并能持久与健康地为人类材料技术和经济持续发展服务的创造性人才，已经迫在眉睫。这一时期改革的主要特点应是针对近年来我国材料科学与工程人才培养质量方面尚存在学生创新思维、创新能力和实践能力培养不足等问题，进一步加强材料科学与工程类专业教育改革的力度，拓宽专业口径，根据大材料的共性，将金属材料、无机非金属材料、高分子材料融合，开阔学生视野。重点对材料科学与工程类专业学生综合素质培养、工程实践能力培养、创新精神与创新能力培养进行研究，探索出一条适合我国国情的、培养富有创新精神和实践能力的高素质材料类人才的路子，这对迎接21世纪知识经济时代的挑战，提高我国材料工业水平并使之具有持续发展能力均具有重要意义。