材料科学与工程

材料科学与工程

材料科学与工程学院

一、专业发展历史

材料科学与工程本科专业是在金属材料工程和无机非金属材料工程两个二级专业的基础上发展起来的。1956年无机非金属材料工程（原建筑材料工程）开始招生，1980年成立了金属材料工程专业，2003年建立了电子信息材料专业方向，2004年建立了先进材料制备与应用专业方向。根据教育部拓宽专业口径的要求，从1999年开始按教育部引导性专业目录中的材料科学与工程专业招生与培养。

几十年来，本专业已为国家培养本科生、研究生两千余名。涌现出像中国工程院资深院士吴中伟教授，中国工程院唐明述院士和孙伟院士，原国家建材总局总工程师沈荣熹教授，国家十大杰出青年魏炳波教授，博士生导师、全国人大代表、南京市科技功臣缪昌文院长等一大批杰出人才，为我国的经济建设作出了重要贡献。他们都曾经或正在我校的材料科学与工程学院学习或工作。

新中国成立后，百废待兴，为了适应国家大规模基础设施建设的需要，我校材料专业主要培养土木工程结构材料和机械工程等结构材料的专门人才。但是，随着经济的发展、国家建设重点的转移以及科技发展前沿的需要，功能性新材料的人才需求剧增，这就要求我们调整培养目标。

新材料与电子信息、生命科学、新能源、生态环境等被列为新世纪最有发展潜力的学科，并且新材料又是其他学科发展的基础。这就决定了国家将需要大量高素质的新材料专业人才。

二、专业特色和优势

以研究和发展材料科学为任务的东南大学材料科学与工程学院，是国家一级学科博士点和博士后流动站单位。材料科学与工程专业是院办专业，学制4年。

新材料与电子信息、生命科学、新能源、生态环境等被列为新世纪最有发展潜力的学科，并且新材料又是其他学科发展的基础。这就决定了国家将需要大量高素质的新材料专业人才。

东南大学近期建设的战略目标是成为研究型、综合型、国际型的高水平大学，作为东南大学具有一级学科博士点的专业，本专业确立的办学理念是，本科培养要求基础宽厚、专业口径宽广、专业方向灵活。为了实现这一本科培养目标，近5年来，在通过对国内外一流大学材料类专业本科培养计划进行比较分析的基础上，对本专业教学计划进行了3次调整和修订，逐步实现了工科通识教育基础的“宽”和“厚”的要求，通过增大大类学科主干课比例实现了“宽”专业口径要求，通过设置多个方向选修课程模块实现了灵活专业方向的要求。

为了实现办学的国际化，我校材料专业积极寻求与国外合作办学的途径。我专业许多教授、博导均与许多国外知名大学建立了良好的合作关系。近5年来先后邀请了美国伊利诺州立大学Naaman教授、西北大学Victor Li教授、德国斯图加特大学Reinhardt教授等十多名知名教授来我校讲学，对开阔本科生视野、了解最新的学术前沿起到了重要作用。2001年江泽民同志访问德国时，曾经圈定我国五所大学在先期与德方合作办学，其中东南大学有幸成为其中之一。2003年我校材料专业与德国乌尔姆大学材料专业签订了教育合作协议，根据该协议，双方自2003年起，互派数名材料专业学生选修对方课程，学分互认，大大推动了我校材料专业办学的国际化。

专业优势及办学特色有如下6点：

1.拥有强大的学科支撑。目前该专业拥有材料科学与工程一级学科博士点、博士后流动站，有材料学、材料加工工程、材料物理化学、生物材料与组织工程的硕士点。相近的电子信息工程、土木工程和机械工程学科均具有一级学科博士点。二十多年来，逐步形成了以下有明显特色的五个方向：

（1）高性能金属材料的制备技术：特种凝固技术与合金组织控制，超细组织钢铁材料的热加工，先进微合金化，高均质锭坯的制备工艺，高性能铝合金镁合金及其应用等达到国内领先或国际先进水平，在全国同类学科有较大影响。

（2）多孔材料制备与材料加工过程数值模拟：泡沫金属的制备与孔结构控制理论在全国处于领先水平，凝固组织模拟和材料加工过程控制已和国际著名大学建立合作关系，在国际上有较大影响。

（3）高性能水泥基材料的耐久性、绿色化、生态化和功能化已被列入多项国家和省部级重大科研项目，取得的成果已应用于三峡工程、苏通大桥等国家大型和重要工程建设，在国际上有较大影响，居国内领先或国际先进水平。

（4）电子信息材料的制备与加工技术：稀土发光材料、硅基微梯度复合材料的制备等已获得国家和江苏省重大研究专项资助，并已在显示器等电子产品上得到应用，居国内领先。

（5）纳米材料制备技术：在纳米生物材料、纳米晶磁性材料、复合纳米材料、纳米器件的性质与应用等研究独树一帜，在国内外均有较大影响。

以科研促进人才培养，培养学生创新能力。教学与科研紧密结合是本专业培养优秀人才的形式之一。2001年以来，该专业承担了国家自然科学基金10项（其中重点项目3项），国家“863”计划7项，国家“973”计划2项，国家“九五”攻关项目1项，国防科工委重点项目、省科技成果转化资金、省“十五”重大工业攻关、三峡工程、长江二桥、润扬大桥、南京地铁、总装备部等重大课题50多项。到款科研经费达5000余万元，先后获得10项省部级及以上科技奖项、发明专利70余项。发表在国内外核心期刊上的论文1000余篇，其中被SCI、EI、ISTP收录200余篇。

所取得的标志性成果或关键技术为国家和地方经济与社会发展作贡献的情况及取得的效益。本学科取得的重要研究成果已在江苏省和国家的重大工程上得到应用，如：超轻金属多孔材料已应用于“神舟五号”等重大工程，大掺量工业废渣高性能混凝土已成功在南京长江二桥、三峡大坝工程、南京地铁工程中应用等。本学科长期以来与法尔胜、沙钢、兴澄、天工工具、苏博特和金陵石化等许多江苏大型企业建立了稳定的合作关系，开发的高碳优质盘条技术、中碳钢丝绳技术、稀土空调铝箔技术、稀土高速钢技术、汽车用钢技术等均已投入批量生产，产生直接经济效益50多亿元，为国家和我省经济与社会的发展作出了重要贡献。

在出色地完成这些科研项目的同时，教师结合自己的科研项目，给学生授课、举办讲座、指导优秀本科生和本科毕业论文。为配合创新人才的需要，我们将实践性环节集中化、综合化、研究化，体现创新教育。同时将毕业论文的写作延长至一年。在优秀人才培养方式上，从一年级开始实行导师制。通过以科研促进教学，培养了大批优秀人才。

2.拥有一支高水平、年龄结构合理的师资队伍。已建成以中青年博士为主体、知识结构和年龄结构合理、富有开拓创新和实干精神的学术队伍。目前专职教师58名，工程院院士1名，教授博士生导师19名。教授中55岁以下为11名，其中有1人为国家纳米科技重大专项专家委员会成员、3名入选江苏省“333”人才培养工程、2名入选教育部新世纪创新人才，副高及中级职称人员80％在45岁以下。学术带头人和主要学术骨干中大部分（70％）曾出国学习和工作，掌握不同研究方向国内外的最新动态。

3.拥有高水平、配置完备的实验教学和科研条件。本学科目前建有江苏省生物材料高技术研究重点实验室、东南大学先进复合材料制备应用工程研究中心、校级分析测试中心（已通过国家计量认证评审）和江苏省建设厅颁发的省级资质的东南大学工程结构与材料试验中心。与学科相关的仪器设备总价值达5000多万元，能完全满足本专业人才培养的需要。目前正在建设江苏省土木工程材料创新技术研究中心（投资2300万元）和申报建设江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室（拟投资2000万元）。

4.专业基础宽厚。主要体现在通识教育、大类学科基础方面。通过2001年、2003年和2005年培养计划的三次调整和修订，在通识教育基础方面，逐步建立了大工科通识基础，数学、物理、英语、计算机等课程在培养计划中所占比例均达到工科专业的上限，在国内外材料类本科培养计划中，我校材料专业的通识教育基础课所占比例也是较高的。由于基础扎实和宽广，我校材料专业本科毕业生考上研究生（包括考上非材料专业的研究生）的比例，近5年平均达到55％。

5.专业口径宽、专业方向灵活。材料专业涉及的面很广，国内大多数学校仍按二级学科专业招生和培养，设置金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料工程、复合材料工程等小专业。我校从1999级学生开始按材料科学与工程大专业招生和培养，特别是2001级培养方案经历了脱胎换骨的改造，目前已逐步实施。前面两年半的课程完全相同，后面一年半开始按二级学科分金属材料、土木工程材料、电子信息材料、先进材料的制备与应用四个专业方向。2003级培养方案则充分体现了材料专业人才的培养和教育规律。按照工科学生的通识教育、材料专业科学基础（工偏理）、技术基础（材料分析、测试、性能）、材料制备加工、材料组成结构与性能关系、材料应用这一主线实施材料专业人才培养。由于专业口径宽、方向灵活，我校材料专业历年毕业生就业率均达98％以上。

6.多层次、多种形式实现办学国际化。本专业在本科人才培养国际化方面分四个层次实现国际化：第一层次是通过各种形式派教师出国进修或者合作科研，提高教师的科研和教学水平。目前，本专业具有国外访问研究经历的教师占70％以上。第二层次是邀请国外知名教授来我校讲学，以便使学生及时了解本学科发展的最新动态，这种讲学活动每年均举办若干次。第三层次是聘请国内外知名大学教授、学者为本专业兼职教授，如南京工业大学的唐明述院士、美国纽约州立大学材料工程系的钟端玲教授、英国曼彻斯特大学材料系主任Norimer教授、英国伦敦大学玛丽皇后学院的郭正晓教授、美国伊利诺州立大学土木工程系的Naaman教授等等。2001年以来，本学科教师参加国际会议13次，邀请国外知名大学的教授到校讲学交流12次，朱鸣芳老师因其在组织模拟方面的前沿工作在3^rdInternational conference on Computational modeling and simulation of materials上作特邀报告。第四层次是与国外知名大学合作办学，互派本科生和研究生，双方学生均可选修对方课程，学分互认，目前本专业已经与德国乌尔姆大学材料专业签订了合作办学协议，双方已经互派学生和学分互认。

三、本专业人才需求和培养的社会背景、产业背景、行业背景和职业背景的调研、论证以及专业发展前景分析

材料专业的人才需求，应从现状、发展趋势两方面来分析，其中应着重从发展趋势来分析社会对材料专业人才需求的变化。同时，还必须考虑相关产业发展趋势，因为材料产业总是存在与其他产业相互依存和相互促进的关系。如：就现状来看，本专业现有的无机非金属材料方向与土木建筑行业的关系、金属材料方向与机械制造业的关系、电子信息材料与IT产业的关系、先进材料制备与应用与医药产业的关系均非常密切，且这些产业均为目前发展相当快、市场非常成熟、对国民经济推动作用非常强大的产业。从发展趋势来看，新材料方向包括纳米材料、生物材料、电子信息材料、高分子材料、生态环境材料等等，这些新材料产业有的已初见端倪（已有对口的就业企业），有的尚处于基础研究阶段（尚无对口的企业）。另一方面，新材料的发展又是推动其他相关行业发展的重要动力，从这个意义上来看，一些高速发展的行业更需要材料专业的人才。

材料科学是21世纪的支柱学科之一。其之所以能成为支柱性学科，主要由于其先导性、基础性和交叉性的特性，与其他新兴支柱学科（如生命科学、信息科学等等）和新兴支柱产业（如信息产业、环境产业等等）的紧密结合、交叉的关系。从这个角度来看，社会对材料类专业人才的需求只会愈来愈大。

国家火炬计划中关于材料行业10个大项目中有7个在江苏，江苏已成为我国材料研究和生产的重要基地之一。

目前就本专业方向相关的行业，如冶金行业、建材行业来看，由于我国基础设施建设尚处于上升期，至少还有十年才能达到饱和期（供求平衡），因此，这两个行业均处于产销两旺状态，对相关材料专业的人才需求有增无减。已经形成产业的新材料行业（如纳米材料、生物材料等），由于其需求领域广泛，代表了行业发展方向，企业效益更是蒸蒸日上，对材料专业人才的需求更为迫切。

鉴于上述原因，本专业毕业生历届就业率均达98％以上。

四、专业建设、改革与管理目标、思路和措施

1.专业建设整体目标与思路

（1）品牌专业建设整体目标

经过3～5年的建设，争取初步形成：

①经过实践并具特色的高素质创新人才培养模式；

②一批富有创新特色的系列名牌课程和精品教材；

③一支年富力强、富有奉献与开拓创新精神、责任心强的师资队伍；

④国内领先的材料科学与工程实验教学基地；

⑤一系列适合多样化人才培养的教育运行机制和管理体系。

在此基础上，把东南大学材料科学与工程专业建设成“同类专业中，规模适当、毕业生质量和水平全省领先、某些方面在全国有特色”的品牌专业。

（2）思路和措施

本专业建设整体思路：根据学科和专业发展规划，完善和更新教学计划、课程体系和教材体系；理顺本科教学与研究生教学的关系，建设数个精品课程，以实现本科人才培养目标。

要办成全省领先的材料科学与工程品牌专业主要取决于以下四个方面：

①要有一流的师资队伍；

②要有领先的实验室条件；

③要有高起点的生源；

④要有能将师资、实验室硬件条件与学生集成起来的科学的、先进的、高效的管理模式。

因此提出如下措施：①在总结按宽口径材料科学与工程招生和培养四年的经验基础上，进一步完善专业培养计划，使之更具特色和可操作性；②出版材料科学与工程专业系列教材；③开发多媒体课件，建立一批网络课程；④建立有效的工程实践和科研实践实施办法；⑤建立一支稳定的高水平本科教学师资队伍。

2.现有的人才培养方案实施情况、效果与进一步修改调整的打算及理由

现行教学计划（2001级计划和2003级计划）特点是较充分地体现了材料的4个基本要素关系，即材料成分与组织结构、合成与制备、材料性能及材料应用的基本知识及其相互关系。所涉及的材料课包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料及复合材料等。但总学时和学分偏高，通识教育基础课和大类学科基础课比例不够高，可供选修的课程比例偏低，学士课程与硕士课程的衔接性不够完善。

从2001级计划和2003级计划的实施效果来看，逐步实现了由小专业向材料科学与工程大专业的过渡，原金属材料专业和建材专业的前3年课程基本一致，但仍然表现为学生通识教育基础不够扎实、专业口径不够宽、专业方向不够灵活。

比较分析国外发达国家大学（英国牛津大学、美国布朗大学、西北大学、伊利诺州立大学、斯坦福大学、德国乌尔姆大学、新加坡南洋理工大学等）和国内一流大学（清华大学、上海交大、西安交大、同济大学、浙江大学、哈工大、北京科技大学等）材料专业本科培养计划，发现在学科方向构成、课程体系的构建和专业主干课程群的设置方面值得我们借鉴。

根据上述分析结果，我们提出如下本科培养方案修订的指导思想和原则。

（1）进一步加强基础，拓宽专业口径。在现有金属材料、无机非金属材料方向、电子信息材料方向、先进材料的制备与应用基础上，增设高分子材料方向。

（2）体现材料学科发展的趋势。在保持现有以机械、土木等工程结构材料为特色的基础上，加强功能材料基础，拓宽电子信息、生态环境、生物医学等材料应用的背景学习。

（3）既突出共性，又体现个性。即在培养方案中以材料科学各分支的共同基础（如晶体学与相图、材料分析测试技术等）为主干，但也设置一些内容精练的方向课程。

（4）精简学时学分数，给学生以更多的自主选择空间，构建学生既有宽厚基础，又有个性特色的知识结构。

（5）改革教学方法和内容，强调方法和技能训练；注重学生能力的培养，而不仅仅是知识的传授。

3.师资队伍建设的现状、目标、思路与措施

本专业师资队伍在年龄构成和学历构成方面均属于良好状态，具备较大的发展潜力，但是教师队伍的规模不够强大，知识结构大多数仍以结构材料为主要基础，仍然需要改造和调整。

师资队伍建设目标：

（1）在现有年轻教师中开展教育思想和教育规律的学习，进一步提高敬业精神，注重培养学生的创新意识和创新能力；

（2）现已具有硕士学位的年轻教师计划在3年内全部攻读在职博士学位；

（3）现有年轻教师进一步拓宽知识结构，开拓功能性新材料研究方向；

（4）3年内引进具有博士学位的功能性新材料方向的教师4～6名；

（5）3年后，具有国外进修学习经历的教师比例达到75％以上。

4.专项经费投入情况与计划

（1）2002—2003年度投入：振兴行动计划专项资金（200万元人民币）；建设项目为SEM电子显微镜及其配套设备。

（2）2003—2005年度投入：本科大型实验平台建设资金（850万元人民币），建设项目为“东南大学材料类本科教学实验平台”。

（3）2006—2008年度投入：土木工程材料创新技术研究中心设备基金（2300万元人民币）；江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室（1000万元人民币）。

5.教学内容与课程体系改革的现状、目标、思路与措施

（1）教学内容和课程体系改革

①按宽口径培养；

②进一步加强基础，教授和博士学位的优秀教师首先考虑开设材料科学基础和技术基础课程，一级学科平台课程由院教学指导委员会牵头建设；

③围绕“材料制备与加工、材料分析、性能测试评价、材料组成结构与性能关系、材料应用”这一主线，继续开展课程体系整合和改革；

④在兼顾目前的毕业生市场需求的前提下，大力开展新型功能材料基础教育，逐步扩大我校学生在新材料领域的就业市场份额。

（2）实验、实习和毕业论文等实践性环节改革

集中、综合的改革框架已经建立，接下来的主要是每个教师按照本专业教学指导委员会的改革思路，落到实处。

（3）学生创新能力培养措施

以课内创新培养为主，结合教师科研开展课外创新活动为辅。课内创新教育主要包括两个方面，课堂教学和实践性环节教学。指导思想在于变学生的被动学习为主动学习，关键在于提高广大教师的教育水平和敬业精神。

6.教学管理（包括国内外合作办学）的现状、目标、思路与措施

虽然我院自1999年开始就按照材料科学与工程一级学科要求建设专业，在招生工作、培养计划、课程教学大纲和实验室建设等方面均作了较大调整，但至今在任课教师的确定、教师工作实绩的评价和考核方法等方面均存在不适应院办专业要求的地方，尤其是近几年专业方向的调整力度加大，教学计划变更的课程内容较多，要求教师投入更多的时间和精力，为了保证新的教学计划的落实和教学质量，必须在课程教学内容的管理、任课教师选定办法、教学工作量计算方法和考核办法等方面作出较大的改革。

在合作办学方面，本专业拟与德国乌尔姆大学材料工程学院进行三个教育层次上的合作。第一层次是双方互派3～10名本科生前往对方学校学习大四课程回校后完成毕业论文，学分互相承认；第二层次是双方互派3名一年级的研究生学习一年课程，学分互相承认；第三层次是双方互相培养硕士研究生，学位相互承认。其中前两个层次已经在2003年签署了协议并已经实施。

教学管理的目标是，保证现行教学计划的实施和新教学计划的落实，在不断提高教学质量的过程中实现本专业人才培养目标。

实现上述教学管理目标的思路和措施是，改革现行教学管理模式，在确定任课教师人选方面引入竞争机制，制订科学的教学工作量计算方法调动教师教学积极性，制订科学的教学工作考核、评价方法，保证教学工作质量。将成立专业建设指导委员会，聘请校外专家担任委员；制定一系列教学管理规定，在教学计划的修订、教学大纲的编写和审查、教材的选定和编写、任课教师人选的确定、教学工作量的计算方法、教学工作的考核方法等均制定一套以院办专业、引入竞争机制和调动积极性的规定。

进一步扩大国内外大学合作办学范围和互派学生数量，以此促进本专业与外校同类专业的教学工作交流，调动学生学习积极性，提高人才培养质量。

7.实施建设计划的时间安排

（1）材料科学与工程教学体系的研究（2007.1—2008.12）

收集国内外一流大学材料科学与工程或相近专业的教学计划，在学科方向的设置、课程体系的设计、通识教育课程模块、大类学科基础课程模块、专业主干课程模块、方向选修课程模块和实践教学方面进行比较分析，提出调研报告。

根据调研报告和社会对材料专业人才需求的发展趋势，完成教学计划和教学大纲的研究，提出报告。

完成材料科学与工程本科生、硕士生和博士生课程体系关系的研究。

开展教师队伍建设，改善教学和考试方法，运用现代教育手段，采用双语教学，引进师资力量。

（2）实验中心建设（2006.1—2006.12）

根据上述教学体系研究的成果，在宽基础和灵活方向的原则下，结合校材料类本科实验教学平台的建设，完善本专业的实验教学体系。具体要完成的工作有：

①东南大学本科教学材料类实验平台的建设，包括材料科学与工程实验教学体系继续建设；

②江苏省土木工程材料创新研究中心建设；

③江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室建设；

④东南大学材料科学与工程测试分析中心的继续建设；

⑤东南大学工程结构与材料试验中心的继续建设。

（3）“产学研”一体化及与国外先进大学联合办学模式的研究（2006.1—2006.12）

本专业的教师科研发展迅速，在东南大学已经处于先进水平，通过承担多项国家、省部级及横向科研项目，大批中青年教师的学术水平不断得到提高，学科方向进一步得到拓宽。产业的需求和科学研究的发展必然对本科教学提出更高的要求，本项目将研究本专业教学、科研和社会需求三者之间的关系，提出新的专业建设思路和发展目标，提出新的本科教学专业方向的必要性和可行性研究报告，为下一步专业建设提供依据。

多层次、多种形式实现办学国际化。本专业在本科人才培养国际化方面分四个层次实现国际化：第一层次是通过各种形式派教师出国进修或者合作科研，提高教师的科研和教学水平，目前，本专业具有国外访问研究经历的教师占70％以上。第二层次是邀请国外知名教授来我校讲学，以便使学生及时了解本学科发展的最新动态，这种讲学活动每年均举办若干次。第三层次是聘请国内外知名大学教授、学者为本专业兼职教授，如南京工业大学的唐明述院士、美国纽约州立大学材料工程系的钟端玲教授、英国曼彻斯特大学材料系主任Norimer教授、英国伦敦大学玛丽皇后学院的郭正晓教授、美国伊利诺州立大学土木工程系的Naaman教授等等。第四层次是与国外知名大学合作办学，互派本科生和研究生，双方学生均可选修对方课程，学分互认，目前本专业已经与德国乌尔姆大学签订了合作办学协议，双方已经互派学生和学分互认。