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摘要:在信息材料与纳米技术研究院和“信息材料”博士学位点的基础上,我们开始了创新型材料科学人才培养体系的规划与实践,其中包括三个部分的内容:人才培养体系框架的建立、课程体系的建立、创新性的教学活动。
关键词:创新型;材料科学;人才培养体系
作者简介:唐超(1975-),男,四川仁寿人,南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院院长助理,副教授,理学博士,主要研究方向:有机半导体与软物质信息科学。(江苏 南京 210046)。
基金项目:本文系南京邮电大学教学改革项目(项目编号:JG03008JX39)、国家自然科学基金项目(项目编号:20904023)的研究成果。
材料是一个很大的范畴,涉及整个人类文明所赖以依存的物质世界,除天然材料外,传统上可以将材料分为无机非金属材料、金属材料、有机和高分子材料。材料类本科专业既同物质科学的前沿密切相关,又直接同生产实践相联系,因而很多高校都根据自己的学校特色和优势开设了相应的材料科学本科专业,虽然专业名称都类似,但具体内容却不尽相同。
信息材料是指信息获取、处理、传输、显示、存储的物质基础,是整个信息科技的基础和先导。南京邮电大学(以下简称“我校”)是一所以大信息学科为其特色的大学。基于此,2006年10月,学校依托信息材料研究团队成立了信息材料与纳米技术研究院(以下简称“我院”)。2007年11月,江苏省科技厅批准建设“江苏省有机电子与信息显示重点实验室”。2010年初,国家科技部批准建设“有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地”。在人才培养方面于2006年12月,获得“信息材料”二级学科博士学位授权点的授权,并在此基础上,依托研究院和重点实验室,于2008年5月成立了材料科学与工程学院,开始了创新型材料科学人才培养体系的规划和实践工作。本文就重点讨论了材料科学本科生教育。
一、创新型材料科学人才培养体系框架的建立
我校此前并无材料科学类学科专业,为达到高质量的本科教育水平,在本科专业建设方面采用的方法是先有博士学位点,再有本科点的思路,先有研究院,再有学院的具体做法。2008年9月,第一届材料化学和材料物理专业本科生正式入学,2009年9月,除了材料化学与材料物理外,高分子材料与工程专业本科生也正式入学。同时,信息显示与光电技术已经获得批准,今年将正式招生,该专业是全国第一个专门培养信息显示类高层次人才的专业,同我院的学科主体和学校的特色优势密切相连。从2010年9月开始,我院将拥有上述4个本科专业,即材料化学、材料物理、高分子材料与工程和信息显示与光电技术。
整个本科专业依托信息材料博士学位点,分为三个大块,即信息材料基础专业(包括材料化学与材料物理专业)、特色专业(高分子材料与工程专业)和创新专业(信息显示与光电技术专业)。
材料化学、材料物理和高分子材料与工程这三个专业属于传统的本科专业,其中我院大约50%的骨干教师都在从事高分子材料与工程方面的研究工作(比如很多国家的自然科学基金项目都从基金委化学部高分子处获得),因而高分子材料与工程专业属于我院的特色专业,而信息显示与光电技术专业则是结合国内外高新技术产业发展和我院学科优势而新建的本科专业。传统专业和新专业之间各有特色,优势互补,至此,我院已经较为完善地建立了材料科学人才培养体系的框架。
二、材料科学人才培养体系的课程体系的构建
在课程设置方面,我们采取稳健与创新相结合的方针,高分子材料与工程专业没有专门设置信息材料的有关课程,而是以厚重的传统为基础。材料化学与材料物理专业则在信息材料与相关技术方面有所拓展。
在学科基础课方面,材料化学和高分子材料与工程专业都是以化学为基础的,因而其学科基础课都包括无机化学、有机化学、分析化学、仪器分析、物理化学和结构化学以及相关的实验课程。材料物理是以物理学为基础的,专业则包括了物理学的基本课程,如“数学物理方法”、“量子与统计物理”、“固体物理”、“薄膜物理”等。在专业基础课方面,体现了各自的专业特色。高分子材料与工程的专业基础课包括“高分子化学”、“高分子物理”、“聚合物成型工艺与原理”和“高分子材料研究方法”等课程。材料化学的专业基础课则包括“材料加工原理”、“材料物理”、“材料结构与性能测试”和“材料分析”等课程。材料物理的专业基础课则包括“材料物理”、“材料化学”、“半导体材料与器件”、“材料化学”等课程。
在专业课方面,高分子材料与工程的公共选修课包括“涂料与粘结剂”、“高分子材料的稳定与降解”和“塑料制品设计”等课程。其包括两个专业方向,即功能高分子材料、高分子材料制备与加工。前者课程包括“功能高分子材料”、“塑料电子学导论”、“聚合物结构与性能”;后者课程包括“高分子材料制备与加工”、“高分子材料成型机械及模具基础”、“高分子共混与复合材料”。
材料化学和材料物理的专业课体现了我院的信息材料研究特色。材料化学专业设置信息材料与有机电子方向,其中信息材料方向设置了“信息材料概论”、“半导体材料与器件”、“传感材料及其应用”等课程,有机电子方向设置了“有机电子学基础”、“有机波谱分析”、“有机功能材料与器件”等课程。材料物理专业课设置光电材料与信息显示两个方面。光电材料方向包括“光电子器件与工艺”、“发光学与发光材料”和“现代功能材料”等课程。信息显示方向包括“薄膜光学”、“真空技术基础”和“平板显示技术”等课程。
信息显示与光电技术专业是我院新设的专业,不在教育部1998年《普通高等学校本科专业目录和专业介绍》黄皮书中。[1]这个学科是材料学、物理学、电子科学与技术学科的交叉学科。在课程设置上,除了上述三个学科的一些必要内容外,还开设了“信息材料导论”、“有机电子学基础”、“发光学与发光材料”、“光电子器件与工艺”、“半导体材料与器件”、“平板显示技术”和“现代薄膜技术”等专业基础课程。专业包括平板显示和有机光电方向,开设“液晶材料与显示技术”、“等离子体显示技术”、“电致发光材料与器件”、“场致发射及激光显示”、“有机太阳能电池”、“有机薄膜场效应管”、“有机光电信息存储”、“光电信息与生物传感”、“纳米科学与技术”、“真空技术基础”、“大屏显示技术”和“显示驱动技术”等课程。
三、初步探索出在以科研为主要工作的研究院基础上建设创新型材料科学本科培养体系的共性规律
一般而言,大部分的本科专业都经过了数十年的发展和完善,大厦早已建成,格局已经布就,因而在基础课程本身上很难有大的改动,能够改革的只有专业课程的设置。但从科学技术的微观角度看,不管是与前沿的还是基础的课程有关的学科内容,都在不断地发展中。作为教育者,要做到及时地将新的学科进展应用到本科教学中,而又不能过多地占用基础理论的时间,笔者认为,最重要的环节是在以教师为主导的教学过程中。要做到创新型教学,培养创新性人才,除了在整体培养的体系框架上加以适当改革外,最重要的是要求教师既要具备厚重的学科基础知识,又要长期战斗在科学技术研究的前沿。
综上所述,教师的授课是教学活动中最为基础的环节之一,而具体的授课方式通常决定于教师的知识内涵和授课习惯。我院的教师队伍特点完全满足了创新型教学的要求,教师队伍全部具有博士学位,而最大的特色体现在前沿学术研究中。教师队伍中绝大部分都至少为硕士研究生导师,在上本科生课程的同时指导研究生从事课题研究。我院承担了973项目(首席单位)、国家自然科学基金重点项目、面上项目和青年基金等众多国家级项目,人均国家级项目为一项。除了自然科学研究外,教师们也逐渐开始探索教学研究本身的课题,发表了一系列教学研究论文。[2-4]总之,我院具有浓厚的学术氛围,教师队伍的最大特点是精于科研、善于思考,同整个学科的前沿紧密联系,这样,教师在授课时便能够推陈出新、与时俱进,避免了很多基础课教育存在的僵化和知识内容老化的问题。
除了课题学习外,学生的创新性活动本身也是创新型体系的重要内容。我院浓厚的学术氛围培养了本科生创新性学习的习惯。大部分教师通过自由组合而形成了几个课题组,这些教师和研究生们一起,定期召开学术讨论会,就最新的研究问题进行讨论。通过大学生创新活动计划,大部分学生加入到指导教师所在的学术讨论会中。参与的项目既有很具体的应用性的项目,比如食品农药残留量检测器,也有很前沿的项目,比如有机半导体的研究。在这些活动中,就具体的科技前沿问题展开讨论,本科生们获得了最新的知识信息,收获很大。
学院教师队伍的另外一个特色就是具有海外学习工作和交流经验的教师所占的比重较大,这为双语课的开展提供了天然的基础。考虑到学生的具体基础情况,学院现在已经暂定了几门较有特色的课程为双语课程。同时,正在考虑将双语课程的范围进一步扩大。对于双语课而言,我们进行过较为深入的思考,认为如果要让化学化工类(包括材料科学)双语课教学取得全面的实效,可以考虑在这些专业课程领域内全面开展双语教学。[4]
四、结论
综上所述,在以科研为基础的研究院的基础上建设本科专业,容易形成创新型的材料科学培养体系。具体内容包括三个方面:以创新专业信息显示与光电技术为代表的培养体系框架;以信息材料学科相关内容为代表的特色专业课程;活跃在科学技术前沿的教师队伍所主导的创新性教学过程。
参考文献:
[1]教育部高等教育司.普通高等学校本科专业目录和专业介绍(1998年颁布)[M].北京:高等教育出版社,1998.
[2]唐超,徐慧.梦幻纳米——一次全校公选课[J].化学教育,2008,29(6):13-15.
[3]唐超,唐英,徐慧.化学化工类专业课全面实行双语教学存在的问题与解决[J].化工高等教育,2010,27(1):87.
[4]冯晓苗.分析化学实验教学改革与大学生创新能力的培养[J].中国电力教育,2009,(9):130-131.
(责任编辑:张中)
关键词:创新型;材料科学;人才培养体系
作者简介:唐超(1975-),男,四川仁寿人,南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院院长助理,副教授,理学博士,主要研究方向:有机半导体与软物质信息科学。(江苏 南京 210046)。
基金项目:本文系南京邮电大学教学改革项目(项目编号:JG03008JX39)、国家自然科学基金项目(项目编号:20904023)的研究成果。
材料是一个很大的范畴,涉及整个人类文明所赖以依存的物质世界,除天然材料外,传统上可以将材料分为无机非金属材料、金属材料、有机和高分子材料。材料类本科专业既同物质科学的前沿密切相关,又直接同生产实践相联系,因而很多高校都根据自己的学校特色和优势开设了相应的材料科学本科专业,虽然专业名称都类似,但具体内容却不尽相同。
信息材料是指信息获取、处理、传输、显示、存储的物质基础,是整个信息科技的基础和先导。南京邮电大学(以下简称“我校”)是一所以大信息学科为其特色的大学。基于此,2006年10月,学校依托信息材料研究团队成立了信息材料与纳米技术研究院(以下简称“我院”)。2007年11月,江苏省科技厅批准建设“江苏省有机电子与信息显示重点实验室”。2010年初,国家科技部批准建设“有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地”。在人才培养方面于2006年12月,获得“信息材料”二级学科博士学位授权点的授权,并在此基础上,依托研究院和重点实验室,于2008年5月成立了材料科学与工程学院,开始了创新型材料科学人才培养体系的规划和实践工作。本文就重点讨论了材料科学本科生教育。
一、创新型材料科学人才培养体系框架的建立
我校此前并无材料科学类学科专业,为达到高质量的本科教育水平,在本科专业建设方面采用的方法是先有博士学位点,再有本科点的思路,先有研究院,再有学院的具体做法。2008年9月,第一届材料化学和材料物理专业本科生正式入学,2009年9月,除了材料化学与材料物理外,高分子材料与工程专业本科生也正式入学。同时,信息显示与光电技术已经获得批准,今年将正式招生,该专业是全国第一个专门培养信息显示类高层次人才的专业,同我院的学科主体和学校的特色优势密切相连。从2010年9月开始,我院将拥有上述4个本科专业,即材料化学、材料物理、高分子材料与工程和信息显示与光电技术。
整个本科专业依托信息材料博士学位点,分为三个大块,即信息材料基础专业(包括材料化学与材料物理专业)、特色专业(高分子材料与工程专业)和创新专业(信息显示与光电技术专业)。
材料化学、材料物理和高分子材料与工程这三个专业属于传统的本科专业,其中我院大约50%的骨干教师都在从事高分子材料与工程方面的研究工作(比如很多国家的自然科学基金项目都从基金委化学部高分子处获得),因而高分子材料与工程专业属于我院的特色专业,而信息显示与光电技术专业则是结合国内外高新技术产业发展和我院学科优势而新建的本科专业。传统专业和新专业之间各有特色,优势互补,至此,我院已经较为完善地建立了材料科学人才培养体系的框架。
二、材料科学人才培养体系的课程体系的构建
在课程设置方面,我们采取稳健与创新相结合的方针,高分子材料与工程专业没有专门设置信息材料的有关课程,而是以厚重的传统为基础。材料化学与材料物理专业则在信息材料与相关技术方面有所拓展。
在学科基础课方面,材料化学和高分子材料与工程专业都是以化学为基础的,因而其学科基础课都包括无机化学、有机化学、分析化学、仪器分析、物理化学和结构化学以及相关的实验课程。材料物理是以物理学为基础的,专业则包括了物理学的基本课程,如“数学物理方法”、“量子与统计物理”、“固体物理”、“薄膜物理”等。在专业基础课方面,体现了各自的专业特色。高分子材料与工程的专业基础课包括“高分子化学”、“高分子物理”、“聚合物成型工艺与原理”和“高分子材料研究方法”等课程。材料化学的专业基础课则包括“材料加工原理”、“材料物理”、“材料结构与性能测试”和“材料分析”等课程。材料物理的专业基础课则包括“材料物理”、“材料化学”、“半导体材料与器件”、“材料化学”等课程。
在专业课方面,高分子材料与工程的公共选修课包括“涂料与粘结剂”、“高分子材料的稳定与降解”和“塑料制品设计”等课程。其包括两个专业方向,即功能高分子材料、高分子材料制备与加工。前者课程包括“功能高分子材料”、“塑料电子学导论”、“聚合物结构与性能”;后者课程包括“高分子材料制备与加工”、“高分子材料成型机械及模具基础”、“高分子共混与复合材料”。
材料化学和材料物理的专业课体现了我院的信息材料研究特色。材料化学专业设置信息材料与有机电子方向,其中信息材料方向设置了“信息材料概论”、“半导体材料与器件”、“传感材料及其应用”等课程,有机电子方向设置了“有机电子学基础”、“有机波谱分析”、“有机功能材料与器件”等课程。材料物理专业课设置光电材料与信息显示两个方面。光电材料方向包括“光电子器件与工艺”、“发光学与发光材料”和“现代功能材料”等课程。信息显示方向包括“薄膜光学”、“真空技术基础”和“平板显示技术”等课程。
信息显示与光电技术专业是我院新设的专业,不在教育部1998年《普通高等学校本科专业目录和专业介绍》黄皮书中。[1]这个学科是材料学、物理学、电子科学与技术学科的交叉学科。在课程设置上,除了上述三个学科的一些必要内容外,还开设了“信息材料导论”、“有机电子学基础”、“发光学与发光材料”、“光电子器件与工艺”、“半导体材料与器件”、“平板显示技术”和“现代薄膜技术”等专业基础课程。专业包括平板显示和有机光电方向,开设“液晶材料与显示技术”、“等离子体显示技术”、“电致发光材料与器件”、“场致发射及激光显示”、“有机太阳能电池”、“有机薄膜场效应管”、“有机光电信息存储”、“光电信息与生物传感”、“纳米科学与技术”、“真空技术基础”、“大屏显示技术”和“显示驱动技术”等课程。
三、初步探索出在以科研为主要工作的研究院基础上建设创新型材料科学本科培养体系的共性规律
一般而言,大部分的本科专业都经过了数十年的发展和完善,大厦早已建成,格局已经布就,因而在基础课程本身上很难有大的改动,能够改革的只有专业课程的设置。但从科学技术的微观角度看,不管是与前沿的还是基础的课程有关的学科内容,都在不断地发展中。作为教育者,要做到及时地将新的学科进展应用到本科教学中,而又不能过多地占用基础理论的时间,笔者认为,最重要的环节是在以教师为主导的教学过程中。要做到创新型教学,培养创新性人才,除了在整体培养的体系框架上加以适当改革外,最重要的是要求教师既要具备厚重的学科基础知识,又要长期战斗在科学技术研究的前沿。
综上所述,教师的授课是教学活动中最为基础的环节之一,而具体的授课方式通常决定于教师的知识内涵和授课习惯。我院的教师队伍特点完全满足了创新型教学的要求,教师队伍全部具有博士学位,而最大的特色体现在前沿学术研究中。教师队伍中绝大部分都至少为硕士研究生导师,在上本科生课程的同时指导研究生从事课题研究。我院承担了973项目(首席单位)、国家自然科学基金重点项目、面上项目和青年基金等众多国家级项目,人均国家级项目为一项。除了自然科学研究外,教师们也逐渐开始探索教学研究本身的课题,发表了一系列教学研究论文。[2-4]总之,我院具有浓厚的学术氛围,教师队伍的最大特点是精于科研、善于思考,同整个学科的前沿紧密联系,这样,教师在授课时便能够推陈出新、与时俱进,避免了很多基础课教育存在的僵化和知识内容老化的问题。
除了课题学习外,学生的创新性活动本身也是创新型体系的重要内容。我院浓厚的学术氛围培养了本科生创新性学习的习惯。大部分教师通过自由组合而形成了几个课题组,这些教师和研究生们一起,定期召开学术讨论会,就最新的研究问题进行讨论。通过大学生创新活动计划,大部分学生加入到指导教师所在的学术讨论会中。参与的项目既有很具体的应用性的项目,比如食品农药残留量检测器,也有很前沿的项目,比如有机半导体的研究。在这些活动中,就具体的科技前沿问题展开讨论,本科生们获得了最新的知识信息,收获很大。
学院教师队伍的另外一个特色就是具有海外学习工作和交流经验的教师所占的比重较大,这为双语课的开展提供了天然的基础。考虑到学生的具体基础情况,学院现在已经暂定了几门较有特色的课程为双语课程。同时,正在考虑将双语课程的范围进一步扩大。对于双语课而言,我们进行过较为深入的思考,认为如果要让化学化工类(包括材料科学)双语课教学取得全面的实效,可以考虑在这些专业课程领域内全面开展双语教学。[4]
四、结论
综上所述,在以科研为基础的研究院的基础上建设本科专业,容易形成创新型的材料科学培养体系。具体内容包括三个方面:以创新专业信息显示与光电技术为代表的培养体系框架;以信息材料学科相关内容为代表的特色专业课程;活跃在科学技术前沿的教师队伍所主导的创新性教学过程。
参考文献:
[1]教育部高等教育司.普通高等学校本科专业目录和专业介绍(1998年颁布)[M].北京:高等教育出版社,1998.
[2]唐超,徐慧.梦幻纳米——一次全校公选课[J].化学教育,2008,29(6):13-15.
[3]唐超,唐英,徐慧.化学化工类专业课全面实行双语教学存在的问题与解决[J].化工高等教育,2010,27(1):87.
[4]冯晓苗.分析化学实验教学改革与大学生创新能力的培养[J].中国电力教育,2009,(9):130-131.
(责任编辑:张中)