(南京林业大学材料科学与工程学院，南京 210037)

美国材料科学与工程本科专业课程体系的特点及其启示

韩景泉曹德盛徐信武潘彪周晓燕

(南京林业大学材料科学与工程学院，南京 210037)

课程体系建设是高校人才培养体系建设的关键内容。为此，从基础课程、选修课程、核心课程、实验课程、实践教学等方面，对美国多所著名高校材料科学与工程本科专业课程体系的内容和特点进行了系统介绍，并对中美高校材料科学与工程本科专业课程体系的内容和特点进行了对比分析。在此基础上，针对我国高校材料科学与工程本科专业课程体系建设面临的课程设置有待改进、实践教学需要加强、实验教学体系有待完善等问题，提出我国高校应认真借鉴美国高校成功经验的建议，即优化课程体系，注重课程设置的合理性和关联性，构建多学科交叉的、内容与时俱进的、层次灵活多样的模块化课程体系；丰富以学生为主体的实践实习和实验课程，加强校企合作，开展名副其实的实践教学；重视学生动手能力和创新思维的培养与提高，提升本科生的专业素养。

本科教育；材料科学与工程专业；课程体系；比较研究

材料科学与工程(Materials Science and Engineering，MSE)是以物理和化学为基础对材料的结构组成、性质性能、加工制备以及应用技术等进行研究的综合学科，与航空航天、电力电子和通讯等行业密切相关[1]。目前材料科学与工程学科正逐渐成为促进世界经济发展和科技进步的主要学科。我国已有超过200所的高等院校设立了MSE本科专业。随着科学技术的迅猛发展以及各类新型材料的不断涌现，材料科学与工程领域多学科交叉的特点引起了广泛关注。与此同时，材料科学与工程学科专业的人才培养质量将直接影响材料科学的未来发展。

当前，我国正处于向高科技强国转型的关键时期，急需大批具有创新思维和实践能力以及国际化视野的新型人才。课程体系建设是高校人才培养体系建设的关键内容。长期以来，我国高校始终把课程体系改革放在教育教学工作的重要位置，并取得了一定的成效，但是在改革过程中也存在着一些有待解决的问题以及需要完善和提高的地方。伴随高等教育国际化的趋势，学习和借鉴国外先进教育理念和教学经验已成为我国高校提升教学质量、教育水平和培养专业技术人才国际竞争实力的关键途径之一。尤其是材料科学与工程专业这样的国际化专业，各国高校间的相互交流和学习不仅更加广泛而且也在不断深入。

美国作为全球材料科学发展最为领先的国家，其众多著名高校在MSE本科专业的人才培养方面具有开阔的思维和长远的目光，设置的课程体系颇具特色，尤为注重学生动手能力和创新思维的培养。因此，对美国高校MSE本科专业的课程体系进行全方位的了解和深入剖析，不仅有利于发展和完善我国高校MSE本科专业的课程体系，促进MSE本科专业特色型人才培养质量的提高，而且对推动我国在MSE领域的全面进步具有深远的意义[2-4]。

为此，笔者基于对当代美国著名高校MSE本科专业课程体系建设情况的实际调研和系统阐述，对中美两国高校MSE本科专业课程体系的特色进行了对比分析，并就两者的差异进行了总结；同时，针对我国高校MSE本科专业人才培养和课程体系建设的现实问题，在借鉴美国高校先进经验的基础上，提出完善MSE本科专业课程体系的建议措施，从而为今后我国MSE本科专业的教育教学改革探索新路。

一、美国高校材料科学与工程(MSE)本科专业课程体系的特点

课程体系是人才培养方案的重要组成部分。美国高校建立的“层次分明多样、功能清晰明确、特色鲜明突出以及理论与实践相结合”的MSE本科专业课程体系体现了其对学生知识结构的设计理念，即始终遵守“加强基础、扩宽专业、优化结构、注重实践、体现特色”的原则和思路[5]。其中，“层次分明多样”，就是开设不同类型的课程和构建多层次的课程体系，以满足不同层次和类型学生对知识结构的需求差异；“功能清晰明确”，就是针对不同的生源制定多种培养计划和学习计划，以使学生能够适合不同的工作岗位；“特色鲜明突出”，就是各高校根据各自在学科发展方向上的不同，在设置课程时有所侧重[6]。概括地讲，经过多年的优化和改进，美国高校MSE本科专业不断接受先进的教学理念，逐步形成了具有“以工为主，理工结合”特色以及国际性和开放性特点的课程体系，在引领世界高等教育发展方向上发挥了重要作用[4，7]。

因此，笔者从基础课程、选修课程、核心课程、实验课程和实践教学5个方面，对美国知名高校MSE本科专业的课程设置情况进行了阐述和分析。

(一)全面的基础课程

从宏观的角度看，美国高校开设的MSE本科专业基础课程与我国高校开设的类似，但是从微观的角度看，还是有不同之处的。笔者以加州大学伯克利分校(University of California，Berkeley)为例，对美国高校MSE本科专业基础课程的特点进行了分析。

美国加州大学伯克利分校MSE本科专业设置的基础课程(详见表1)分为自然科学(13门)和人文社科(3门)两大类，主要具有以下特点。

表1 加州大学伯克利分校材料科学与工程(MSE)本科专业基础课程的设置

①以自然科学类课程为主要基础课程，除了设置普通理工类课程之外，还侧重于工程领域的课程。普通理工类课程包括数学、物理和化学3大类课程，而且一般的数理化课程都有更为具体的命名，例如“大学物理”课程通常被命名为“科学家和工程师物理”课程，以强调课程的专业性和针对性。工程领域的课程设置了“工程热力学”和“工程技术分析方法”等课程，不仅突显了MSE专业在材料学方面的工科性质，而且强调了对学生实际工程操作能力的培养。

②在必修基础课程中设置了文科类课程，包括2门“阅读和写作”课程和1门“人文/社会科学”课程。这说明美国高校MSE本科专业不仅非常重视学生阅读能力(获取知识的能力)和写作能力(表达思想的能力)的培养，而且非常注重人文社会科学知识的传授和学生人文素质的提升。由此可见，人文社会科学在美国高等教育中的重要地位已经得到确立和保证。

③对同一门基础课程的难度等级进行了严格划分，例如“数学—微积分”分为A和B两个等级。

再以哈佛大学为例，其MSE本科专业的核心基础课程由7大领域、11个方向的课程组成。本科生至少需修满32门课程才能毕业，其中包括专业基础课程16门、公共基础课程和基础选修课程各8门。通常，学生需要在入学后的前2年修完核心基础课程，在第3年开始学习专业课程。从课程内容可以看出，所开设的核心基础课程旨在提高学生的创新意识和培养学生的逻辑思维能力，使学生在牢固掌握基础知识的同时能够掌握学科间的联系，从而最终实现学以致用[4]。

此外，由于同一学科在美国各高校的发展方向有所不同，所以各高校在设置课程时会根据各自的科研优势和教学强项有所侧重。例如，美国宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)的材料科学与工程系在纳米和生物材料领域实力雄厚，所以其MSE本科专业设置了生物材料科学与技术、纳米材料科学等领域的课程以及相关最新研究进展的课程，主要包括在大学一年级开设的“纳米技术导论”课程，在大学二年级开设的“生物材料及结构”“纳米功能材料导论”“宏观—纳米材料热力学”课程和“纳米材料实验课”，在大学三年级开设的“高分子及生物材料”和“纳米尺度材料结构”课程[6]。

(二)典型的选修课程

笔者以卡耐基梅隆大学(Carnegie Mellon University)为例，对美国高校MSE本科专业选修课程的特点进行了分析。如表2所示，卡耐基梅隆大学为MSE本科专业学生开设了39门选修课程，包括公共选修课和专业选修课。其中，以专业选修课为主，学生为达到毕业要求需修满6门左右的专业选修课；而公共选修课仅仅涉及人文类阅读课程，所占比例极小。其选修课程主要具有以下特点。

①基于材料学科的广泛性，在生物大分子、电子及磁性超导、无机非金属半导体材料等研究方向，分别设置了对应的专业选修课。为此，学校建议学生在选课之前需慎重考虑，并鼓励学生提前咨询有关学科方向的导师及教授。

②在学校网站上，对开设的选修课及相关教师进行详细说明和介绍，以方便学生详细了解课程的具体内容和任课教师的研究方向。

③与其他学校不同的是，开设了“地质学”选修课，显示了课程资源的丰富性。

④理论上，每学期都可以为学生提供所开设全部选修课程的教学。

表2 卡耐基梅隆大学材料科学与工程(MSE)本科专业选修课程的设置

此外，美国大学十分重视交叉学科人才的培育，同一专业会针对不同的生源设置不同的培养计划以及相应的课程体系。例如，美国麻省理工学院(MIT)的MSE本科专业共设置了3类课程体系：一是与传统MSE专业对应的课程体系，适合于毕业后打算在材料相关领域工作或深造的学生；二是多学科专业交叉的具有较大的适应性和灵活性的课程体系，以材料学科的主要课程为主体，同时囊括相关交叉学科的核心课程，如管理学、经济学、化学和生物学等，适合于计划从事经济、法律、工商管理、生物和医药等领域工作的学生；三是针对将来从事考古领域工作的学生设置的课程体系，在选修课程中设置了“地质学”“人类学”和“材料学”3门课程[6]。可见，在美国高校MSE本科专业的课程体系中，选修课程的涉及面相对较广，特别是覆盖了材料科学与工程相关学科专业的交叉课程和社会科学方面的课程。这使MSE专业学生能够学到交叉学科的相关知识和人文社科知识，从而有利于其发展成为综合型人才。

(三)富有特色的核心课程

在美国高校，专业核心课(含特色课程)是MSE本科专业课程体系的重要组成部分，其设置除了紧密围绕人才培养目标以及符合MSE本科专业知识结构要求之外，主要特点是充分体现各高等院校自己的特色和专长[8]。笔者以伊利诺伊大学和麻省理工学院为例，对美国高校MSE本科专业核心课程的特点进行了分析。

在伊利诺伊大学，MSE本科专业的不同方向涉及的材料种类是不同的，有些偏于实际应用，有些偏于理论研究，学生可以根据个人兴趣合理地选择专业方向。因此，伊利诺伊大学MSE本科专业设置的核心课程并不是固定不变的，如表3所示，除了“工程材料”和“材料热力学”2门必修课程之外，学生可以从另外5门分别覆盖材料的物化性质、合成、测定以及动力学等内容的课程中选择1门作为核心课程。由此可见，学生可以根据自己的专业方向来制定其所要修读的核心课程方案。

表3 伊利诺伊大学材料科学与工程(MSE)本科专业核心课程的设置

为了避免各高校在同一学科的建设上出现雷同重复的问题，也为了使材料科学与工程这一涉及范围宽泛的学科可以更加全面地发展，麻省理工大学(MIT)MSE本科专业重点围绕材料科学与工程领域的几大主要方面设置核心课程，从不同角度全方位讲授材料学的基础知识，包括材料的物理化学性质、结构特征、特殊性能以及材料学的未来展望等。从表4不难发现，麻省理工学院MSE本科专业的核心课程分别对应了材料科学与工程领域的主要发展方向。例如，对应于材料学发展方向，设置了“材料结构”“材料缺陷”“材料表征实验”和“材料热力学”等课程；对应于材料加工及装备自动化发展方向，设置了“材料运输学”和“材料工程概要”等课程。但是，从所开设核心课程的数量上看，麻省理工学院MSE本科专业核心课程的主体依旧是偏向于“大材料”方向。此外，虽然麻省理工学院研究的材料种类较多，包括半导体材料、能源材料、纳米材料和生物材料等，但是较少针对具体的材料种类设置核心课程。这说明其在构建MSE本科专业课程体系时非常重视材料学基础的奠定，并没有把学生过于局限于某一较为狭窄的领域内[9]。

表4 麻省理工学院材料科学与工程(MSE)本科专业核心课程的设置

此外，国外部分高校还会有意识地让MSE本科专业的学生提前接触专业知识，所以有些核心课程甚至被安排在新生入学后的第1学期。例如，英国剑桥大学(University of Cambridge)材料科学与工程系为大学一年级学生设置了偏重于材料科学与矿物科学的课程，为大学二年级学生设置了侧重于材料科学与冶金学的课程。再如，英国牛津大学(University of Oxford)材料科学与工程系为大学一年级学生提前开放了“材料性质”“材料转变”和“材料结构”等核心课程。

(四)全面的实验课程

笔者以康奈尔大学(Cornell University)和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)为例，对美国高校MSE本科专业实验课程的特点进行了分析。

康奈尔大学材料科学专业的实验课程有3大类(详见表5)，分别是初级实验、高级材料实验和材料能源系统实验。其中，初级实验属于基础性实验，安排在第2学年，主要是材料组织结构等方面的实验。高级材料实验和材料能源系统实验都安排在第3学年，高级材料实验的主要内容是材料的简单制备和加工；材料能源系统实验的主要内容是引导学生将材料学与能源动力学相结合，利用新型能源器件制备新材料，这也是康奈尔大学材料学科特色的具体体现，例如锂电子电池和储能电池制备实验。此外，需要特别关注的是，康奈尔大学单独设置了“高级实验论文”课程，主要讲授实验类论文的写作方法和技巧，并要求学生完成指定数量的论文写作；否则，学生无法顺利完成课程。这体现了康奈尔大学对论文写作的高度重视，也为学术科研型人才综合素质的培养奠定了扎实的基础。

表5 康奈尔大学材料科学与工程(MSE)本科专业实验课程的设置

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校为MSE本科专业学生提供了5门实验课程(详见表6)，分别对应无机非金属、金属、高分子、电子和生物材料等方面的内容。学生需从中选择1门实验课程进行学习。通常，每门实验课程都包括材料微观和宏观结构的观察、材料成分的检验、材料鉴定以及材料组成对其结构性能的影响等实验操作内容；而且除了“陶瓷加工实验”之外，其余4门实验课程都包含了材料合成的相关内容。一般情况下，每门实验课程由3～4名教授负责指导，在4周内完成，每周进行2个实验；每个实验均有自己的主题，学生分组进行不同主题的实验，每个实验的时间基本控制在4～5小时之内；而且在实验课程的教学过程中特别注重引导学生采取口头技术报告、分组讨论和论文写作等交流形式。由于学生选择实验的自由空间较大，未必每个实验都要参与，所以每门实验课程每周都会特意安排2个课时供学生交流实验心得，以便学生彼此了解各自开展实验的情况。实验课程的考核内容主要包括学生参与实验教学的情况、听课笔记、学术报告(包括课堂口头汇报和书面实验报告2部分)和期末考试等4部分。其中，学术报告是课程考核的主要内容，在课程成绩中所占比例为70%。

表6 伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校材料科学与工程(MSE)本科专业高级实验课的设置

注：学生可以从5门实验课程中任选其一学习

(五)实践教学

实践教学对学生提高动手能力和学习能力有着极为重要的作用，是理论学习向实际应用转化的最有效途径。从总体上看，美国高校比中国高校更加重视实践教学环节，实践教学模式都具有“以实验及实践技能训练为基础，注重基础理论知识与生产实际相结合”的递进式特点[10]。这在美国高校对学生专业实习和毕业论文的安排上体现得尤为突出。

在学生的专业实习安排方面，美国的许多高校都注重与企业开展密切合作，其目的是为了让学生熟识企业生产过程中的每一个具体环节，使学生通过实践能够学习到从书本上无法获取的知识，从而在毕业后能够顺利地进入企业工作。此外，美国高校还鼓励学生利用暑假等业余时间到自己感兴趣的企业或科研机构实习。这将有助于学生对自己未来要选择的职业有清晰的认识和更合理的规划。例如，伯明翰大学(University of Birmingham)为学生设置了“通用技术培训”这样的课程，其目的在于使学生能够在实习过程中提升解决实际问题的能力以及交流沟通能力和团队协作能力[11]。

在学生的毕业设计和毕业论文要求方面，美国高校特别注重实践环节以及理论与生产实际的紧密结合。例如，匹兹堡大学(University of Pittsburgh)、普林斯顿大学(Princeton University)、华盛顿大学(University of Washington)和宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)等均在大学的第4学年设置了为期1年(2个学期)的毕业论文/毕业设计环节[12]。部分美国高校甚至将企业生产中的实际问题作为本科生的毕业论文题目，旨在培养具有一定生产实践能力和创新能力的综合型人才[13]。

二、我国材料科学与工程(MSE)本科专业课程体系的特点

(一)基础课程

相比之下，我国高校各专业的课程体系需按照教育部的相关规定构建，所以都具有模式化特点。总体而言，目前我国高校材料类本科专业的基础课程体系主要由公共基础课和专业基础课2部分组成。其中，专业基础课约占20%～35%，公共基础课约占50%，其他课程约占15%～30%。例如，南京工业大学MSE本科专业设置了20门左右的主干课程，其中绝大多数为基础课程[6]。再如，南京航空航天大学MSE本科专业在扩大学科和专业基础平台课程比例的同时，缩减了专业课学时，形成了以基础课程为主的课程体系，主要包括公共基础课、学科基础课和专业基础课[14]。此外，北京科技大学柯俊院士主持的原国家教委面向21世纪教改项目“材料类专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究与实践”的研究成果，也十分强调加强专业基础教育和拓宽学生专业知识面的重要性[15]。

同时，我国部分高校正逐步将专业基础课安排到本科低年级讲授。例如，西华大学材料科学与工程学院除了为本科低年级学生开设了数学、化学、计算机和外语等公共基础课程之外，还增设了“高分子化学”“现代材料研究方法”“工程材料的力学性能”“材料科学与工程基础”和“高分子物理”等5大类专业基础课[13]。

我国高校在MSE本科专业基础课程设置方面采取的上述举措，旨在夯实学生的专业基础、开拓学生的创新思维、促进各相关学科间的交叉渗透、丰富MSE学科的内涵以及拓宽MSE本科专业的口径[16]。然而，由此导致的问题也是显而易见的，如学生获取的专业知识不够多，也不够深；学生从课堂和教材上更多获得的是理论知识，却缺乏将理论知识应用于生产实践的机会；学生的专业素养有待提高，等等。

(二)选修课程

我国高校MSE本科专业设置的选修课程较为偏向于理工科类。以上海交通大学的MSE本科专业为例，其设置的可供学生选择的人文社科类课程所占比例偏低，即使将经济管理类课程与人文社科类课程合并计算，人文社科类课程在选修课中所占的比例仍然有限，而且可供选择的非MSE学科的课程种类和数量也偏少[17]。

同时，我国多数高校在MSE本科专业的专业方向设置上较为单一，相应的学生自由选择选修课程的空间较小。以安徽建筑工业学院为例[18]，其MSE本科专业只设置了高分子材料和无机非金属材料2个专业方向，并以这2个专业方向构建二级学科平台作为专业限选课的选择基础。因此，其高分子材料专业方向仅开设了“高分子化学”“高分子物理”“聚合物合成工艺学”和“高分子材料成型加工工艺”4门专业选修课；无机非金属材料专业方向也只开设了“材料检测技术”“粉体工程基础”“无机材料机械设备”和“材料科学基础”4门专业选修课。

相比之下，美国高校MSE本科专业设置的选修课数量比我国高校要多，设置的专业方向也较为多样化，可以满足不同层次、不同类型学生的就业和发展需求。而且，美国高校对学生选择专业方向的指导也较为细致，避免了学生因盲目选择或误选不感兴趣的专业方向而导致学习积极性减弱等情况的出现。

(三)核心课程

我国高校MSE本科专业主要围绕人才培养目标和学科专业要求设置核心课程，强调在体现学科专业共同特点的基础上，突出各高校的办学特色和长处。例如，成都理工大学材料与化学化工学院，按一级学科对材料科学与工程专业核心课程体系进行了优化整合，设置“计算机在材料科学与工程中的应用”“材料科学基础”“结晶学与矿物学”“材料设计与制备”“材料工程基础”“材料物理性能”“材料物理化学性能”和“材料科学研究方法”8大核心课程，在总学分中所占的比例约为15%。其中，“结晶学与矿物学”等相关课程的开设充分体现了成都理工大学在矿物材料研究与应用方面的专业优势和学科特色[8]。

但是，与美国高校相比，我国多数高校都将专业课程安排在本科阶段的后期开设。这不利于本科生在学习之初对所学专业有一个比较全面的了解。

(四)实验课程

目前，我国高校MSE本科专业的实验课程在保持原有教学内容的前提下，尤为注重基础实验的优化整合。例如，中南大学通过从理论课程中分离基础实验的方法，将源于理论课程的实验重新优化整合为“材料制备与加工实验”“材料性能测试与评价实验”“材料组织结构分析与表征实验”3门实验课程，建立了与理论教学体系既相对独立又有机衔接的实验课程体系[19]，从而重点培养了学生的基本实验能力。

再如，成都理工大学材料与化学化工学院MSE本科专业的平台实验室针对“材料”，分设了制备实验室、组织结构分析实验室、成分测试实验室、计算机模拟实验室和物理性能表征实验室。这些实验室彼此之间既相对独立又相互联系，构建了较为完整的实验教学体系。一般情况下，首先，教师提出实验题目。其次，学生在获得各种原材料的前提下，需要了解材料制备原理、方法、工艺以及设备性能和表征方法，并设计出较为合理的制备工艺方案；然后学生在上述实验室中对材料组分、内部结构、物化性能等进行分析测试，并对实验结果进行比较讨论，最后得出分析结果[8]。这不仅有助于学生较好地掌握实验内容，而且在一定程度上有助于提高学生的思维能力和动手能力。但是，这种实验教学模式也有其缺陷，即学生对教师的依赖性仍然较大，如在实验题目选择和仪器操作方面受教师的约束较多；而且学生在实验过程中与指导教师和其他同学之间的交流和沟通不够，对实验的后续总结和拓展重视不够。

与美国高校相比，在我国高校MSE本科专业的实验课程教学过程中，学生的自主创新能力没有得到充分培育；学生之间的相互交流学习较少，分组合作的过程往往被忽略；学生遇到难题后缺乏自己分析问题、解决问题的能力[20]。总的来说，学生的交流表达能力、团队协作能力、创新思维能力和动手能力没有得到充分的锻炼和提高。

(五)实践教学

我国高校MSE本科专业的实践教学总体上较为薄弱，与美国高校相比，有较为明显的差距。通常，我国高校MSE本科专业把实习安排在大学3年级下学期或者4年级上学期。考虑到学生的实习安全问题和企业实际生产的要求，校方和企业一般不允许学生亲自动手操作[21]，所以学生实习的主要内容是去工厂参观，而不是亲自参与生产过程[22]。而且，受资金和实际条件的限制，学生实习的时间较短，一般只能开展2周左右的实践实习。这都导致学生无法全面、深入地了解企业的生产过程。此外，由于部分实习单位生产设备陈旧，管理模式未能与时俱进，所以学生在实习中难以获得最新的生产技术和先进的管理经验，从而逐渐丧失了实习的积极性和主动性[23]。总之，我国高校MSE本科专业的实践教学改革还有很长一段路要走。

三、我国材料科学与工程(MSE)本科专业课程体系建设面临的问题

通过对中美两国MSE本科专业课程体系的比较分析可以发现，我国高校MSE本科专业现有的课程体系难以满足未来社会发展对人才的要求，急待解决的问题主要集中在以下几个方面。

(一)课程设置有待改进

首先，从总体上看，我国高校MSE本科专业的课程设置较为固定、统一；而且对实践课程重视不够，理论课程所占比例过大，使学生难以做到学以致用。而美国高校的课程设置相对灵活多样。例如，麻省理工学院针对MSE本科专业的3个方向确定了不同的培养方案以及相对应的课程，学生可以选择自己感兴趣的课程学习[9]。

其次，我国高校MSE本科专业设置的理论课程较为繁杂，且缺少合理的层次结构；同时，课程之间缺乏衔接，课程教学内容存在重复现象。这不仅浪费了教学时间，而且使学生难以有效地掌握所学的知识。

因此，基于现代社会对实践型人才的需求，我国高校MSE本科专业的课程设置有待改进，对学生创新能力和解决实际问题能力的培养有待加强[24-25]。

(二)实践教学需要加强

MSE本科专业作为工科专业，实践教学需要大量实验和多种实践环节的融入。但是，目前我国大部分高校不仅很难做到这点；而且实验内容往往一成不变，不能及时反映当代科技的发展水平[26]。这在一定程度上削弱了学生实践动手能力、独立思考能力、创新能力和分析解决问题能力的培养。

而美国高校普遍重视MSE本科专业的实践教学。例如，斯坦福大学(Stanford University)材料系的培养方案规定学生几乎在每学年都要到各类不同材料的相关企业参观和实习，其中安排在大学三年级的工业实习的时间长达6～7个小时；同时，实验教学的时间也是逐年增加，安排在大学一、二年级的实验课教学时间分别为6小时和15小时。再如，康奈尔大学(Cornell University)鼓励学生利用假期到相关企业或其他大学进行专业实习，以促使学生了解就业情况和提高就业能力[5]。

因此，我国高校MSE本科专业应重视和加强实践教学环节，设置的实验实习既要与相关的专业课程衔接，又要与企业的生产实际紧密结合，以保证学生学习的实验技术是与时俱进的，从而帮助学生在毕业后能够较快适应工作岗位的实际要求。

(三)实验教学体系有待完善

我国高校MSE本科专业的实验通常是已经设计好的，这导致学生的思维只是简单停留在对实验过程和结果的思考上，而缺乏积极主动分析问题和解决问题的意识，更不能从其他新的角度来思考实验。这远不能满足培养学生创新能力的要求，也与培养实践创新型人才的目标相悖。例如，在部分实验课的学习过程中，学生往往知其然而不知其所以然；学生仅仅只是按照书本上的步骤完成课程实验，却不知实验设置的根本目的[27]，更没有在原有实验的基础上结合实际情况独立动手设计实验的想法和动机，从而造成学习上的被动和死板。

而美国高校MSE本科专业对实验课的重视程度则比我国高很多。例如，麻省理工学院规定课程成绩由考试成绩与其他考核成绩两部分组成，各占50%，其中实验成绩在其他考核成绩中占85%。而实验成绩通常由6次作业和3次测验的成绩组成，其中，每次作业安排3个思考题，以考察学生的思维分析能力，如果学生没有按时交作业，则没有作业分数；实验报告则较为注意考察学生的口头表达能力[9]。

因此，我国高校MSE本科专业应对实验教学体系进行优化、完善，以加强学生创新思维、实践能力的培养。

四、美国材料科学与工程(MSE)本科专业课程体系建设经验对我国高校的启示

为了弥补当前我国高校MSE本科专业课程体系的不足与缺陷，笔者认为应借鉴国外高校MSE本科专业课程体系建设的成功经验，从以下几个方面采取改革措施。

(一)优化课程体系，强调课程设置的合理性和关联性

课程体系建设是人才培养方案的重要组成部分。只有合理地设计课程体系，优化教学内容，才能在有限的学时内帮助学生建立起科学合理的知识结构。因此，我国高校MSE本科专业首先应拓宽专业基础平台，注重培养学生的基础学科素质，这样学生才能对MSE学科专业有一个具体的、宏观的认识，也才更加易于接受新的知识，而不是局限于某一个方向[25]；其次应适当提高选修课在课程体系中所占的比例，这样可以扩大学生的知识面，使学生更好地了解社会、适应社会，也可以使学生的个性得到充分发展；最后课程设置应注重知识的衔接，使课程之间保持一定的联系[13]，同时应紧跟时代潮流，并与相关行业的实际需求保持紧密联系，这样可以提高学生的就业能力，使学生毕业后在相关行业的工作岗位上能够迅速适应[10]。

(二)加强校企合作，开展名副其实的实践教学

实践教学是培养学生动手能力和创新能力的关键环节[28]。美国高校普遍重视学生的实践环节，所构建的校企合作实践教学模式不仅有利于增强学生的实践能力，而且有助于学生未来的就业。因此，我国高校MSE本科专业首先应根据学科专业发展及时更新实验和实践类课程的教学内容，使教学与学科发展和社会产业发展紧密地结合在一起[5]；其次应对实验和实践类课程的考核进行完善和细化，以全面考核学生在实验和实践过程中的知识应用能力，从而引导学生注重实践能力和创新能力的培养；最后应加强校企合作，鼓励企业设立“顶岗式”实习岗位和相应的工薪制度，并按照企业考核员工的标准对学生的顶岗实习进行考核和给予一定的物质报酬。这样，不仅有利于调动学生在实习期间的积极性，而且有利于培养学生的社会归属感，使学生把自己当作企业的一员，成为一名真正的“社会人”[22]。

(三)重视学生动手能力的培养和提高

我国高校MSE本科专业应从实处着手，真正重视学生动手能力的培养和提高。首先，应创新实验模式，切实落实学生在实验中的主体地位，要求学生独立思考和完成从实验方案制定、实施到实验结论总结和讨论的全过程；同时，对学生在实验进程中需要完成的论文写作和口述实验报告提出具体、严格的要求，从而提高学生做实验的逻辑性和锻炼学生的口头表达能力。其次，采取多种考核方式相结合的方法，引导学生更好地通过理论与实际相结合来解决材料科学中的实际问题，从而促进学生综合素质的锻炼和提高；同时，建立“教学效果快速反馈”机制，及时反馈教学过程中出现的问题，以增强学生对学科内容的理解和提升学生的自学能力[11]。

总之，材料科学与工程是一个庞大的学科体系，涵盖了各种各样的传统材料和新兴材料。我国高校MSE本科专业应在同类专业错位发展的指导思想下，坚持走有自我特色的材料学科建设道路，围绕各院校自己的专业特色优化和改进课程体系，引领学生了解最新的行业情况，从而为输出高质量的专业特色型人才提供强大的基础保障[29]。同时，我国高校MSE本科专业应结合自身的教学特点，遵循理论与实践相结合的原则，一方面通过对理论课程进行合理、灵活的安排，提高学生对材料学大方向的把握程度，使学生对材料科学与工程学科的整体内涵有较为深刻的理解；另一方面通过深化实验和实践教学改革，进一步加强学生动手能力和创新能力的培养。

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(责任编辑 柳小玲)

江苏省高等学校大学生创新创业训练计划重点项目“基于原位自组装网络结构的纳米纤维素负载PANI/天然橡胶柔性传感器基质的调控合成和机理研究”，项目编号201610298004Z；以及“聚合物基纤维素互穿网络纳米复合水凝胶”，项目编号201510298016Z。南京林业大学教学质量提升工程项目“材料科学与工程新专业人才培养模式探索与实践”，项目编号00644-04-01016。南京林业大学研究生教育改革重点项目“木材加工企业研究生工作站运行质量保障体系的研究与实践”，项目编号163020678。江苏高校品牌专业建设工程资助项目(Topnotch Academic Programs Project of Jiangsu Higher Education Institutions，TAPP)“木材科学与工程品牌专业”，项目编号PPZY2015A062。