導語：如何才能寫好一篇材料科學與工程研究方向，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

湖北大學材料科學與工程學院成立于2006年3月，由原化學與材料科學學院和物理與電子科學學院的部分專業(yè)組建而成。

學院現(xiàn)有2個湖北省重點學科，包括材料科學與工程一級學科和高分子化學與物理二級學科湖北省重點學科；一個材料科學與工程博士后流動站， 一個材料學博士點，一個材料科學與工程一級學科碩士點和一個高分子化學與物理二級學科碩士點；一個省級重點實驗室，高分子材料湖北省重點實驗室和一個湖北省高分子材料中試基地。

湖北大學材料科學與工程學院，經(jīng)過多年的建設(shè)與發(fā)展，在科學研究方面形成了四個穩(wěn)定而有顯著特色的研究方向：功能性聚合物合金材料、乳液高分子材料、光電功能材料和無鉛鐵電壓電材料。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇2

材料學專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)面比較廣，主要就業(yè)方向包括計算機、金融、教育和科技咨詢等領(lǐng)域。材料專業(yè)的畢業(yè)生可以從事高分子材料加工、高分子材料合成、信息材料、醫(yī)用材料、新型建筑材料、電子電器、汽車、航空航天、貿(mào)易等工作，還可以進入研究院所、高等院校和海關(guān)、商檢等部門工作。

材料學專業(yè)的分類

通常來講，材料分為高分子、無機非金屬、金屬三大種類。從學科的角度來講，不同的學校所開設(shè)的材料學專業(yè)也不相同。除了傳統(tǒng)意義上的材料科學專業(yè)、有機高分子材料專業(yè)、無機非金屬材料專業(yè)、金屬材料專業(yè)之外，一些學校還增設(shè)了高分子復(fù)合材料專業(yè)、機械材料專業(yè)等。以北京航空航天大學的材料科學與工程學院為例，材料科學與工程學科為國家一級重點學科，下設(shè)材料科學系、材料物理與化學系、材料加工工程與自動化系、高分子及復(fù)合材料系等。

材料學專業(yè)就業(yè)知多少

從就業(yè)角度來講，金屬材料專業(yè)作為一門基礎(chǔ)學科，應(yīng)用面廣，就業(yè)面也相對較廣。復(fù)合材料因為博采眾長，在性能上結(jié)合了各種材料的優(yōu)勢，作為一種新型材料廣泛應(yīng)用于生物、航天領(lǐng)域，就業(yè)前景也很好。

總體就業(yè)前景分析

其一，材料學專業(yè)性強，受國家重視，高技術(shù)人才供不應(yīng)求?，F(xiàn)代材料學科更注重研究各類材料及它們之間相互滲透的交叉性和綜合性特點。經(jīng)歷近半個世紀對材料微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性質(zhì)相關(guān)機制的探索和認識，材料學研究的范圍得到巨大拓展，一些具有特殊功能的材料日益受到重視并快速發(fā)展，也為材料學的發(fā)展提供了前所未有的機遇和空間。這就需要有一定專業(yè)知識的人才投入到科研工作中，攀登材料科學的高峰。

其二，隨著時代的進步，新型材料運用更加廣泛，現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展也需要很多新型材料的支持。根據(jù)我國當前及未來發(fā)展的實際情況，材料學專業(yè)人才在各個行業(yè)需求量的增加為此專業(yè)的學生提供了很好的就業(yè)機會。

研究生階段課題方向的選擇很重要

據(jù)中國科學院學高分子材料專業(yè)研究生的王芬（化名）同學介紹，全班40個人，男多女少。雖然傳統(tǒng)意義上是要去中石油、中海油等對口單位，但目前她投簡歷的對象主要是民營企業(yè)，這些企業(yè)對研究方向沒有特別硬性的規(guī)定。

找工作的這段時間以來，王芬覺得材料學所有的專業(yè)中，金屬材料學專業(yè)的就業(yè)面還比較寬。找工作時，用人單位會看重求職者的教育背景、研究方向以及課題方向，尤其當面試崗位是專職科研人員時，單位對專業(yè)方面的考量會針對畢業(yè)設(shè)計提出，因此研究生階段的課題選擇非常重要。她建議大家認真對待畢業(yè)設(shè)計。

腳踏實地的研究精神不可少

航天某院工作人員高女士建議，在學校期間，材料學專業(yè)的學生應(yīng)該扎實學好專業(yè)基礎(chǔ)知識。她認為專業(yè)理論基礎(chǔ)扎實與否，一方面決定了就業(yè)面的寬窄，更重要的是決定了未來工作發(fā)展?jié)摿Υ笮　Ｒ驗榇蠹耶厴I(yè)后的工作與生活是比較忙碌的，很少再有機會系統(tǒng)學習。

以高女士的就業(yè)經(jīng)歷為例，她認為就業(yè)前應(yīng)該事先做好以下準備：充分利用師兄師姐的經(jīng)驗、經(jīng)歷了解可能的工作方向，了解具體工作單位及崗位情況；面試前一定先盡可能了解面試的單位及崗位需求，做到有的放矢。

據(jù)哈爾濱玻璃鋼研究院人事部一名負責人介紹，材料學專業(yè)的學生，要具備適應(yīng)艱苦的工作條件的素質(zhì)，因為做復(fù)合材料研究工作要經(jīng)常去實驗室，更重要的是搞科研一定要坐得下來，能夠經(jīng)得起反復(fù)失敗和挫折的考驗。

此外，在面試中，還應(yīng)該積極鍛煉個人表達能力，為自己增光。

走進材料學專業(yè)

高分子材料——性能優(yōu)異，不可替代

高分子材料獨特的結(jié)構(gòu)和易改性、易加工特點，使其具有不可取代的優(yōu)異性能，廣泛用于科學技術(shù)、國防建設(shè)和國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域。很多天然材料通常是高分子材料組成的，如天然橡膠、棉花、人體器官等。人工合成的化學纖維、塑料和橡膠等也是如此。然而，一些高分子材料會含有毒性，使用、實驗時要注意。

中科院高分子材料學研究方向的研究生王芬（化名）說：“我在本科時讀的是無機非金屬材料學，在研究生時根據(jù)導師的研究方向，選擇了高分子材料學，即有機無機復(fù)合材料學，重點研究塑料、橡膠等，應(yīng)用到現(xiàn)實生活中，為鉆井平臺進行驅(qū)油。平日里我們大部分時間在實驗室度過，研究對象為甲醛、乙醇、乙烷等化學物質(zhì)，一些化學物質(zhì)如甲醛會有毒性，因此要做好防毒設(shè)施?！?/p>

無機非金屬材料——基礎(chǔ)學科，必不可少

無機非金屬材料是與有機高分子材料和金屬材料并列的三大材料之一，主要研究建筑、水泥、陶瓷、玻璃等材料。目前比較受到關(guān)注的納米材料也屬于無機非金屬行列。

無機非金屬材料品種和名目極其繁多，用途各異，通常把它們分為普通的（傳統(tǒng)的）和先進的（新型的）無機非金屬材料兩大類。新型無機非金屬材料是20世紀中期以后發(fā)展起來的，具有特殊性能和用途的材料。它們是現(xiàn)代新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造、現(xiàn)代國防和生物醫(yī)學所不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)。常見的無機非金屬材料有水泥、 玻璃、 陶瓷等。

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關(guān)鍵詞：共性規(guī)律 先進材料 研究方法

人類社會文明發(fā)展的歷程，是以材料為主要標志的。每一種材料的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明和使用，都會把人類改造自然的能力提高到一個新的水平，把人類文明和社會發(fā)展推向一個新的臺階。而自然科學的各種研究方法在材料科學的發(fā)展中發(fā)揮了很大的作用，掌握材料學科的發(fā)展和研究方法對于材料學科研究人員和學生是非常必要的。認識材料科學與工程學科的內(nèi)在科學規(guī)律和發(fā)展趨勢，對材料的研究開發(fā)思路和各種方法有一個科學辯證的概念，能進一步激發(fā)學生的學習積極性和創(chuàng)新精神，為今后從事材料的設(shè)計和研究工作奠定基礎(chǔ)。

一、材料的共性規(guī)律

材料主要分金屬材料、無機非金屬材料和有機高分子材料，三大材料都具有晶體結(jié)構(gòu)，但是陶瓷和高分子材料的組織結(jié)構(gòu)要比金屬的復(fù)雜。由于它們的結(jié)合鍵不同，得金屬具有較高的強度、剛度、導電、導熱性能，無機非金屬則具有耐高溫、耐腐蝕、具有轉(zhuǎn)變物理性能和脆性，有機高分子具有比強度高、耐磨、耐腐蝕、易老化、剛度小的特點。然而，它們在不同環(huán)境介質(zhì)下有著共同的效應(yīng)，例如界面效應(yīng)，在界面處都有分割、不連續(xù)、吸熱特征；還有材料的動態(tài)效應(yīng)、復(fù)合效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)、納米效應(yīng)等。三大材料存在著共同規(guī)律，陶瓷的實際晶體中存在著各種缺陷，金屬與合金存在同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、馬氏體相變、有序——無序轉(zhuǎn)變，在其他材料中也有這些轉(zhuǎn)變。陶瓷中存在同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。對于有機固體相變的研究發(fā)現(xiàn)，許多由簡單分子組成的有機固體也具有復(fù)雜的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。在外力的作用下都會發(fā)生彈、塑性變形和斷裂過程，而且它們應(yīng)用相同力學性能測試技術(shù)，具有相似的規(guī)律。

二、材料科學發(fā)展的重點

材料科學發(fā)展的重點是（一）開發(fā)新材料，發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)業(yè)；（二）納米材料和納米技術(shù)的開發(fā)。先進材料主要包括新能源材料、信息功能材料、生物材料、智能材料、功能復(fù)合材料和生態(tài)環(huán)境材料。

信息功能材料主要用于計算機、通信和控制，其特點是要求高、發(fā)展快、種類繁多。例如集成電路所需材料、計算機敏感元件傳感器材料、新型半導體材料、存儲介質(zhì)材料和高溫超導材料的開發(fā)和應(yīng)用代表了信息功能材料的發(fā)展程度。生物材料又稱為人造生物類材料，即類生物材料。類生物材料一般包括生物醫(yī)用材料、仿生材料和生物靈性材料。生物醫(yī)用材料已經(jīng)成為人類非常關(guān)注的領(lǐng)域，生物仿生陶瓷、生物可降解高分子材料是醫(yī)用生物材料的重要方向。仿生材料涉及面也很廣，以往研究比較多的有珍珠、貝殼、竹子、骨骼、飛鳥等，仿生材料的更長遠目標是使生物技術(shù)原理用于工業(yè)生產(chǎn)，改變高溫、高壓及耗能高的生產(chǎn)方式。

智能材料是一種能感知外部刺激，能夠判斷并適當處理且本身可執(zhí)行的新型功能材料。如形狀記憶材料、磁致伸縮材料、導電高分子材料、電流變液和磁流變液等智能材料驅(qū)動組件在航空上的應(yīng)用已經(jīng)取得了大量的創(chuàng)新成果。復(fù)合材料的內(nèi)涵比較豐富，從復(fù)合的角度來說，未來的研究與發(fā)展重點是發(fā)展功能、智能復(fù)合材料，由于復(fù)合材料的設(shè)計自由度大，所以更適合發(fā)展多功能復(fù)合材料。功能復(fù)合材料涉及面比較廣，包括電功能材料、磁功能材料、光功能材料、聲功能材料、熱功能材料、進行功能材料和化學功能材料。

生態(tài)環(huán)境材料定義是具有良好的使用性能和與環(huán)境協(xié)調(diào)性的材料。生態(tài)環(huán)境材料主要分為環(huán)境相容材料（包括純天然材料、仿生物材料、綠色包裝材料和生態(tài)建筑材料）、環(huán)境降解材料和環(huán)境工程材料（包括環(huán)境修復(fù)材料、環(huán)境凈化材料和環(huán)境替代材料）。目前生態(tài)環(huán)境材料主要的研究方向有：生物可降解材料技術(shù)，CO2氣體的固化技術(shù)，SOx、NOx等催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，廢物的再資源化技術(shù)，環(huán)境污染修復(fù)技術(shù)、仿生材料、環(huán)境保護材料、氟里昂和石棉等有害物質(zhì)的替代材料和綠色新材料等。

納米材料及制備技術(shù)的開發(fā)迫在眉睫，當物質(zhì)到納米尺度時，其表面電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生了宏觀物體不具備的小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)、表面效應(yīng)和界面效應(yīng)。材料顯示出奇特的物理、化學性能，利用這一效應(yīng)可大幅度提高結(jié)構(gòu)材料的強度，改善其脆性。納米研究的主要領(lǐng)域包括金屬、陶瓷、玻璃和聚合物方面的納米材料，目前對納米材料的應(yīng)用研究熱點主要集中在納米管、納米帶、納米薄膜、納米復(fù)合材料和納米金屬材料等幾個方面。納米材料在使用中亟待解決的問題是納米材料的設(shè)計和控制、制備技術(shù)與工藝。納米材料在應(yīng)用中有很多優(yōu)點，但在使用和生產(chǎn)的過程中有可能使接觸人員吸入納米顆粒，造成對肺部的傷害，所以納米材料在研究和應(yīng)用過程中要考慮對健康、安全和環(huán)境的影響。

三、綠色材料科學技術(shù)

綠色材料科學技術(shù)從廣義上來講，包括的內(nèi)容較多，例如積極開發(fā)新材料、新能源、材料的回收與再利用、改造傳統(tǒng)工藝和生產(chǎn)流程等。發(fā)展綠色材料科學技術(shù)，很重要的措施是積極開發(fā)和采用新工藝、新技術(shù)，特別是傳統(tǒng)材料產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)。例如，粉末注射成型是制備各種金屬和陶瓷高性能零件的高效、節(jié)能、環(huán)境友好、低成本、大批量生產(chǎn)的工藝，最近20年來發(fā)展十分迅速。

四、材料的基本研究方法

對于材料設(shè)計和研究采用的自然科學基本方法主要有歸納法、演繹法、分析法、綜合法、類比法、移植法、黑箱法、相關(guān)法、數(shù)學方法、模型法、原型啟發(fā)法等。

歸納法是從積累大量數(shù)據(jù)到概括出一般原理的過程，結(jié)果具有一定的可靠性，主要用于科學發(fā)現(xiàn)，這種方法的局限性是推理具有或然性。演繹法是由一般原理推論出個別結(jié)論的方法，可用于預(yù)見科學事實，是提出科學假說的重要方法。分析法與綜合法相結(jié)合是科學發(fā)現(xiàn)和技術(shù)創(chuàng)新的重要途徑。類比法和移植法可以將某一領(lǐng)域的方法和技術(shù)應(yīng)用到其他學科技術(shù)領(lǐng)域中，比如螺旋槳技術(shù)用在飛機等領(lǐng)域，拉鏈技術(shù)應(yīng)用在裝飾、醫(yī)學等多個領(lǐng)域。數(shù)學方法能揭示研究對象的本質(zhì)特征和變化規(guī)律，是解決科學技術(shù)問題常用的也是最重要的方法，是表述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)域行為的一種科學方法。例如谷神星的發(fā)現(xiàn)，是意大利科學家觀察，高斯計算，被稱為“鉛筆尖”發(fā)現(xiàn)的新行星。原型啟發(fā)法與仿生法是對自然現(xiàn)象和自然界的動植物進行觀察、探索受到啟發(fā)來進行科學研究和創(chuàng)造發(fā)明，例如美國佛羅里達州立大學工程師Rick Lind從海鷗身上得到啟發(fā)，研制出一種能在高層建筑周圍尋找出路，同時又可猛撲向林蔭大道的遠程遙控偵察機。日本新干線子彈頭列車速度可達321公里/h，“取經(jīng)”于貓頭鷹羽毛和翠鳥喙的降噪設(shè)計，行駛過程出奇地安靜。這是由于貓頭鷹的羽毛呈鋸齒狀排列，可悄無聲息地穿過夜空；列車的“鼻子”與翠鳥喙類似，這種形狀可幫助列車在穿過隧道時不會產(chǎn)生低水平音爆。

研究材料的結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系常常采用黑箱法、相關(guān)法、過程法和環(huán)境法。黑箱法是在無法知道研究對象本質(zhì)機理的情況下采用的，相關(guān)法研究材料組織結(jié)構(gòu)與性能之間有對應(yīng)關(guān)系時采用，得到的關(guān)系式有一定的物理意義。過程法是研究對象的本質(zhì)，又稱為分析法，相關(guān)法和過程法是相輔相成的，環(huán)境法通過各種環(huán)境因素來研究材料組織性能的演化規(guī)律。

材料科學從經(jīng)驗科學走向理性科學，很重要的發(fā)展方向是材料研究的模型化與模擬。模型化是將真實情況簡單化處理，建立一個反映真實情況本質(zhì)特征的模型，并進行公式化描述。模擬是對真實事物或者過程的虛擬，模擬方法是把所求解問題轉(zhuǎn)化為大量微觀事件的情況下，提供一種數(shù)值解法。目前在國內(nèi)外材料研究及加工領(lǐng)域中開展了很多模型化和模擬方面的研究工作，為進一步的實驗工作提供了可靠的依據(jù)。

五、本課程開設(shè)的重要意義

這門課程除了具有完整的材料科學知識結(jié)構(gòu)，精致的課件也使得學生在學習過程中受到視覺和聽覺的沖擊。在掌握理論知識同時，大量實例將理論和實踐應(yīng)用結(jié)合起來，引導學生如何去認識材料，去研究材料，去設(shè)計材料，讓學生在學習過程中真切地體會到知識是如何學以致用的，并且激發(fā)他們對于這些知識探索的興趣。對教師而言，在講授這門課程的過程中，通過對材料設(shè)計、制備、研究方法內(nèi)容的整合，個人的專業(yè)知識得到了極大的豐富，為今后研究方向的選題、方案的設(shè)計以及研究方法的應(yīng)用提供了思路和參考。

參考文獻：

[1]戴起勛，趙玉濤.材料科學研究方法（第2版）.國防工業(yè)出版社，2008

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[關(guān)鍵詞]專業(yè)建設(shè)；實驗室；教研室；課題組；素質(zhì)教育

[中圖分類號]G642.8[文獻標識碼]A[文章編號]10054634（2016）05005804

0引言

2014年，在“五四”北大師生座談會上講話指出，全國高等院校要走在教育改革的前列，緊緊圍繞立德樹人的根本任務(wù)，加快構(gòu)建充滿活力、富有效率、更加開放、有利于學校科學發(fā)展的體制機制，當好教育改革排頭兵。十八屆三中全會針對高等教育改革發(fā)展，提出了創(chuàng)新高校人才培養(yǎng)機制，促進高校辦出特色爭創(chuàng)一流的新要求。

當前，我國的教育發(fā)展還存在著3個“不相適應(yīng)”：一是教育培養(yǎng)能力同社會發(fā)展對高質(zhì)量多樣化人才需要不相適應(yīng)；二是教育資源相對短缺同人民群眾對良好教育期盼不相適應(yīng)；三是教育體制機制約束同增強教育活力不相適應(yīng)[1]。因此，特色專業(yè)建設(shè)的培養(yǎng)已經(jīng)成為許多高校獲得競爭力的戰(zhàn)略手段。在新形勢下，創(chuàng)新人才培養(yǎng)已成為專業(yè)建設(shè)的重要內(nèi)容。創(chuàng)新精神除了要學生掌握扎實的基礎(chǔ)知識，更需要大量的實踐活動。目前，我國大學教育普遍偏重知識的傳遞，學生的實踐動手能力整體水平較低。2009年，麥克斯公司對大學生就業(yè)狀況的調(diào)查表明，約有42%的本科畢業(yè)生認為母校的專業(yè)教學最應(yīng)該改進的是實習和實踐教學[2]。

2010年始，石家莊鐵道大學材料科學與工程學院對培養(yǎng)模式和辦學體系進行了試點改革。學院通過合并原有的教研室和實驗室，組建了無機非金屬材料系、金屬材料系、高分子材料系、材料科學系與功能材料系。以優(yōu)化教學資源配置、全面提高大學生素質(zhì)、能力培養(yǎng)和創(chuàng)新精神為目的，建立以人才培養(yǎng)為本，社會需求為導向的專業(yè)建設(shè)目標，以系為單位，實現(xiàn)教研室、實驗室和課題組“三位一體”專業(yè)建設(shè)和管理。

1“三位一體”專業(yè)建設(shè)的理論基礎(chǔ)

“三位一體”是指教研室、實驗室和課題組合而為一，從主任、教師到學生均為一身三職，在教學、實驗和科研中承擔角色，并融為一體，相互促進。系主任全面負責協(xié)調(diào)與組織全系教師的課程教學、實驗教學與科學研究；各任課教師按特長與研究方向，合理分配實驗室管理與實驗教學任務(wù)；研究生、本科生提前進入課題組，分配到各實驗室，學習之余，積極開展科學研究，并承擔一定的實驗操作與管理職能。

充分發(fā)揮科研與教學的互動，實現(xiàn)理論與實踐的融合。教學與科研是學校教師最主要的兩個工作方面，處理好二者的關(guān)系，無論對社會發(fā)展，還是對學校發(fā)展，以及對教師個人發(fā)展，都意義重大。學術(shù)水平的直接體現(xiàn)就是科研水平，沒有科研，就很難產(chǎn)生名師，教學水平也很難提高，可以說，科研是產(chǎn)生名師的基礎(chǔ)。教學手段和方法的創(chuàng)新和深化的基礎(chǔ)是科研。教學水平的提高可以為未來的科研提供一個好的人才隊伍基礎(chǔ)。教學過程是一個師生互動和教學相長的過程，是一個知識的發(fā)現(xiàn)過程，有利于科研的進一步深化。支持學生參與科學研究，強化實踐教學環(huán)節(jié)。

依托科研平臺，促進專業(yè)實驗室建設(shè)。理論教學是實驗教學的前提，實驗教學是理論知識的應(yīng)用，實驗與理論的結(jié)合將起到事半功倍的效果。通過系室合并合作，可以集中和充實實驗室的技術(shù)力量，完善實驗室建設(shè)發(fā)展規(guī)劃，提高實驗教學水平和管理水平。優(yōu)化教學資源配置提高辦學效益，專業(yè)實驗室一定要改變一臺設(shè)備，甚至一個實驗室一年僅開放一次的擺設(shè)性實驗。應(yīng)以科研為依托，以綜合性、設(shè)計性實驗為基礎(chǔ)，充分利用好現(xiàn)有實驗教學資源，針對性、系統(tǒng)性地進行建設(shè)和規(guī)劃[3，4]?？蒲许椖繉嶒炇医ㄔO(shè)的促進，以科研經(jīng)費擴大專業(yè)實驗室的規(guī)模，資源共享、科研與教學互補。專業(yè)實驗室利用強有力的學科支持和科研能力，積極組織爭取各種層次的縱向和橫向課題，爭取重點實驗室和重點學科建設(shè)專項經(jīng)費，在課題經(jīng)費中提取一定比例的經(jīng)費，用于購置先進的儀器設(shè)備、培養(yǎng)實驗技術(shù)人員，實現(xiàn)實驗手段的現(xiàn)代化，使實驗技術(shù)人員的工作能力和素質(zhì)得到提高，實驗室的整體水平也相應(yīng)提高。

以師資隊伍建設(shè)為基礎(chǔ)、人才培養(yǎng)為根本、市場需求為導向，促進專業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。通過師生協(xié)作，相互激勵，促進人才隊伍建設(shè)。加強學研產(chǎn)結(jié)合，增強科技研發(fā)能力，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2“三位一體”化專業(yè)建設(shè)模式的實踐

以石家莊鐵道大學材料科學與工程學院材料科學系為例，介紹在教學、實驗室管理、課題研究以及團隊建設(shè)等方面的改革措施與實施效果。

2.1教學改革與實踐

1） 2011年度，結(jié)合教學大綱的修訂工作，優(yōu)化了專業(yè)課程的教師配備，保障了每門課程由2～3位教師進行課程建設(shè)，保證了課程內(nèi)容和教學質(zhì)量。尤其是在目前我系師資力量比較緊張的情況下，積極吸納與學科方向相關(guān)的有經(jīng)驗的教師加入到課題建設(shè)隊伍中。

篇5

據(jù)王衛(wèi)國教授介紹，由于晶界是所有多晶材料最重要的結(jié)構(gòu)單元之一，晶界在三維空間構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，起著一個“網(wǎng)結(jié)”所有晶粒的作用，因此晶界的結(jié)構(gòu)與特性所決定的晶界特征以及晶界特征分布對材料整體的性能有重要影響，有時是決定性的。晶界工程，亦稱晶界特征分布優(yōu)化，就是要研究各種晶界的結(jié)構(gòu)與特性及其形成條件和影響因素，通過改變合金化和加工方法獲得預(yù)定的晶界特征分布，以顯著改善材料與晶界相關(guān)的各種使用性能，如提高晶界腐蝕和高溫蠕變開裂阻力、減少晶界析出相以避免沿晶脆性開裂、減小晶界電阻率以顯著提高材料整體電導率，等等。容易理解，晶界工程研究切中材料科學與工程諸多基礎(chǔ)問題和前沿熱點問題，如熔融金屬的凝固及界面推進、形變金屬的再結(jié)晶形核及晶核與形變基體之間界面的結(jié)構(gòu)與行為、晶界與溶質(zhì)原子的相互作用、晶界的界面匹配及晶界的結(jié)構(gòu)與各向異性、晶粒長大過程中晶界行為與三叉晶界及晶界四結(jié)點之間的關(guān)聯(lián)性、晶界網(wǎng)絡(luò)的能量分布及漲落與晶界重構(gòu)的相關(guān)性，等等?？梢?，晶界工程研究是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

潛心研究，厚積薄發(fā)

1988年畢業(yè)于蘭州大學物理系金屬物理專業(yè)的王衛(wèi)國，分別于1994年和1998年在中國核動力研究設(shè)計院獲碩士和博士學位。之后，前往日本國立金屬材料研究所（簡稱NRIM，該機構(gòu)約10年前與日本國立無機材料研究所合并成為日本材料科學研究院，簡稱NMI）開展雙邊合作交流，從事離子注氫 CeO2原位觀察與研究。期間除了完成既定科研任務(wù)外，主要是了解到了晶界工程方面的最新進展，同時也做了大量相關(guān)資料的收集和整理，為回國后開展晶界工程方面的工作奠定了基礎(chǔ)。

2001年王衛(wèi)國教授回國后，來到山東理工大學任教，同時也開展了晶界工程方面的研究工作。期間，他在國家自然科學基金的資助下主要開展了鉛蓄電池陽極板用鉛鈣基合金和石油化工用奧氏體不銹鋼晶界工程方面的研究工作。實現(xiàn)了這兩類中低層錯能面心立方金屬材料晶界特征分布的優(yōu)化，并基本闡明了其晶界特征分布演化的物理機制，發(fā)表相關(guān)論文三十多篇。

后來，王衛(wèi)國教授又到清華大學材料系做了1年的訪問學者，主要從事計算材料學方面的研究，涉及原子間相互作用多體勢構(gòu)建、分子動力學模擬和第一性原理計算等。期間，他通過分子動力學模擬觀察到了一種非共格∑3晶界向共格轉(zhuǎn)化的新機制，對晶界工程研究具有重要的理論意義。結(jié)束清華的訪問后，他去了美國卡耐基梅隆大學繼續(xù)訪學1年，主要向Gregory S Rohrer教授學習晶界面取向測定五參數(shù)法相關(guān)原理和技術(shù)，為回國后開展相關(guān)研究打下了扎實的基礎(chǔ)。

2012年，王衛(wèi)國教授作為福建省“ 閩江學者計劃” 被引進到福建工程學院做特聘教授，四年的時間里，他繼續(xù)圍繞晶界工程開展相關(guān)研究，并主要取得兩個方面的創(chuàng)新成果。一是基于過去在鉛鈣基合金晶界工程方面的研究基礎(chǔ)，針對遇到的一些問題，繼續(xù)深入研究，并取得了重要進展。主要體現(xiàn)在：過去他們雖然可以在鉛鈣基合金中獲得特殊晶界占總晶界比例達到80%、∑3晶界占特殊晶界比例也達到80%的晶界特征分布，但∑3晶界中有60%～80%是能量較高的非共格∑3晶界，這樣的晶界特征分布，其室溫下的晶界腐蝕抗力顯著高于鑄造態(tài)和傳統(tǒng)再結(jié)晶態(tài)的晶界特征分布，但溫度一旦超過50℃，其晶界腐蝕抗力急劇惡化，不能滿足實際工況需求；針對這一問題，他們又進一步對非共格∑3晶界的形成條件、影響因素及其在退火過程中的行為做了全面深入的研究，對共格與非共格∑3晶界之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性做了細致分析，掌握了鉛鈣基合金中形成大量共格∑3晶界的內(nèi)在規(guī)律，成功掌握了在不降低特殊晶界比例和∑3晶界比例的前提下如何獲得共格∑3晶界占∑3晶界比例達到60%～80%之晶界特征分布的關(guān)鍵技術(shù)，并準備與企業(yè)合作，把這項技術(shù)盡快推向應(yīng)用。二是在國家自然科學基金項目的資助下，開展了高層錯能面心立方結(jié)構(gòu)的純鋁及其二元合金以及體心立方結(jié)構(gòu)的純鐵及其二元合金的晶界面取向分布研究，取得了比較全面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為晶界過程研究向鋁合金及鐵素體鋼方向拓展開辟了途徑，邁出了艱難的第一步。

另外，針對與晶界工程有著密切聯(lián)系的體視學，王衛(wèi)國教授也進行了深入分析。他介紹說，體視學的主要特征是以低維測量數(shù)據(jù)求解高維結(jié)構(gòu)信息，例如以一維測量數(shù)據(jù)求解二維結(jié)構(gòu)，以二維測量數(shù)據(jù)求解三維結(jié)構(gòu)。這里一個代表性例子就是金相組織的圖像處理。金相組織是一種二維測量，可以通過像素處理，獲得組織中每一種物相的面積百分比，在此基礎(chǔ)上可以利用體視學原理得到樣品的三維實體空間中每一種物相的體積百分比。可見，體視學可以把復(fù)雜的三維測量簡化為很簡單的二維測量，這就是體視學的魅力所在。體視學與晶界工程之間有著非常密切的關(guān)系，也可以說體視學極大地促進了晶界工程的研究。前文談到，晶界構(gòu)成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，晶界特征分布的測定必然是個三維測量。人們最早是利用層磨法來確定晶界位置并估算其結(jié)構(gòu)和性能，但這種方法引入太大的人為誤差，很早前就被否定了。后來人們又利用聚焦離子束和電子背散射衍射連續(xù)截面測試法來確定晶界結(jié)構(gòu)，但這種方法效率低下，只適用于納米材料的十分有限的區(qū)域進行相關(guān)測試表征，未能推廣到應(yīng)用具有通常晶粒尺寸的材料中開展晶界工程研究。當把體視學應(yīng)用到晶界工程研究中來，才實現(xiàn)了單一截面的五參數(shù)分析法，也就是美國卡內(nèi)基梅隆大學Rohrer教授的基于電子背散射衍射、體視學原理和統(tǒng)計學理論的五參數(shù)分析方法。這是簡單易行且容易推廣的方法，只需在樣品的任意一個測試面上測取大量數(shù)據(jù)后，再通過兩次利用體視學，就可以獲得樣品內(nèi)部各晶界面取向分布的信息。到目前為止，王衛(wèi)國教授團隊已經(jīng)獲得了相當豐富的實驗數(shù)據(jù)，為后續(xù)的研究提供了可靠的參考資料。

當然，雖然人們已經(jīng)利用基于電子背散射衍射技術(shù)的取向差三參數(shù)表征晶界特征，在中低層錯能面心立方金屬如鉛鈣基合金、鎳基超合金、奧氏體不銹鋼以及黃銅等材料的晶界工程研究方面取得重要進展；利用基于電子背散射衍射技術(shù)、體視學原理和統(tǒng)計學理論的晶界面取向五參數(shù)來表征晶界特征的工作于近年也有了一定數(shù)量的報道。但總體來看，晶界工程研究目前仍然處在一個前期的發(fā)展階段。王衛(wèi)國教授表示，接下來要研究的問題還很多，但最迫切的應(yīng)該是晶界的界面匹配問題，這是晶界工程研究從取向差三參數(shù)表征晶界特征過渡到以晶界面取向五參數(shù)表征晶界特征以來的一個新的重要發(fā)展。晶界的界面匹配決定著晶界的結(jié)構(gòu)與特性，是晶界特征的一個核心參量。系統(tǒng)的研究晶界的界面匹配問題將極大地推進晶界工程相關(guān)理論研究和潛在的工程應(yīng)用。

篤信精勤，引領(lǐng)未來

福建工程學院雖是一所新建本科院校，卻有著120年之久的辦學歷史，有比較深厚的文化積淀和傳承。近年來，福建工程學院被福建省政府列為重點建設(shè)的高等學校，在學科建設(shè)和人才培養(yǎng)方面得到了快速提升，在不斷提高本科生和研究生培養(yǎng)質(zhì)量的同時，正在謀劃博士學位授權(quán)點建設(shè)，計劃在2020年左右建設(shè)成為一所國內(nèi)知名的示范型應(yīng)用科技大學，為國家建設(shè)培養(yǎng)更多高素質(zhì)人才。王衛(wèi)國教授為能在這樣一個背景下加盟福建工程工程學院，盡自己一份力量，深感榮幸。

因此，在四年的時間里，在中央財政、福建省政府和福建工程學院的大力支持下，在科研團隊的通力合作下，王衛(wèi)國教授在實驗室建設(shè)和學科建設(shè)等方面均取得可喜進展。首先，購置了具有國際先進水平的熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡、電子背散射衍射儀、電子探針、原子力顯微鏡、納米壓痕儀、萬能材料試驗機、高溫蠕變試驗機、動態(tài)熱機械分析儀和MS（Materials Studio）材料計算模擬系統(tǒng)等大型精密儀器設(shè)備，建成了材料結(jié)構(gòu)與性能實驗室，不僅有力地保證了在研國家自然科學基金項目的順利實施，也為深入開展晶界工程研究及材料科學與工程相關(guān)問題研究奠定了重要的條件基礎(chǔ)。實驗室建設(shè)和科研課題的有序開展有力地促進了福建工程學院材料科學與工程學科水平的提升。近年來，該學科科研團隊承擔的國家級和省部級科研項目數(shù)量逐年增加；科研產(chǎn)出明顯增大，在國內(nèi)外著名學術(shù)期刊發(fā)表學術(shù)論文的數(shù)量逐年上升；研究生的生源質(zhì)量也在逐年明顯改善；承擔企業(yè)委托任務(wù)以及為企業(yè)解決實際技術(shù)問題的能力大幅增強；使得其學科水平基本達到了申報博士學位授權(quán)點的要求。

對于未來，王衛(wèi)國教授在科研和教學兩方面都有著更加長遠的規(guī)劃。在科研方面，他將繼續(xù)把晶界工程方面的工作進一步系統(tǒng)化和深入化，做到基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究并重，開發(fā)晶界工程實用技術(shù)并把它推向工業(yè)應(yīng)用，創(chuàng)造良好的社會經(jīng)濟效益。此外，還要開辟一些新的研究方向，如輕質(zhì)高強合金組織設(shè)計與性能優(yōu)化、材料結(jié)構(gòu)與性能計算模擬以及納米材料的研究和開發(fā)等等。要盡最大的努力把力所能及的科研工作做好，同時，也要帶動學院的青年教師開展并做好科研工作。

在教學方面，王衛(wèi)國教授將時刻提醒自己：高等學校的第一要務(wù)就是要為國家培養(yǎng)高素質(zhì)專門人才。因此，除了積極承擔本科和研究生教學任務(wù)，把自己所承擔的每一門課程上好、上精，讓自己指導的每一個研究生都能學有所長。還要把科研與教學緊密結(jié)合起來，把科研中獲得的最新信息和最新知識充實到教學中，從而努力成為學生心目中真正的良師益友。

建言獻策，繼續(xù)耕耘

從整體上來看，我國在晶界工程研究領(lǐng)域尚處于發(fā)展上升階段。近10年來，國家自然科學基金委員會和科技部陸續(xù)資助了一些晶界工程領(lǐng)域的科研課題（包括973項目的子課題），這使得我國在晶界工程領(lǐng)域的研究雖起步較晚，但進展較快，已在核電設(shè)備關(guān)鍵材料、石油化工結(jié)構(gòu)材料和鉛電池材料等相關(guān)晶界工程問題的研究方面積累了比較豐富的數(shù)據(jù)，開發(fā)了實用技術(shù)并正在向企業(yè)轉(zhuǎn)化。同時，利用最新的五參數(shù)分析法開展了晶界面取向分布方面的研究，開始關(guān)注晶界面匹配的問題等等。但相比于美國、加拿大和日本等發(fā)達國家，我國在晶界工程領(lǐng)域的研究還存在不小差距。主要表現(xiàn)在對晶界工程相關(guān)基礎(chǔ)研究不夠系統(tǒng)深入，晶界工程研究所覆蓋的材料種類偏少、測試表征技術(shù)薄弱以及尚沒有在全國范圍內(nèi)形成一個能相互合作的大團隊，等等。

篇6

在這個實驗室里，時間似乎過得更快一些。“總有一種時不我待，只爭朝夕的感覺?！边@是實驗室許多老師的心聲。

在記者眼中，這支由中青年教師為主力組成的科研團隊在面對忙碌和壓力時，即使疲倦，也不抱怨，讓人感到一種屬于春天的蓬勃朝氣。

今年，實驗室迎來了自己的十歲生日。十載光陰，這個“年輕”的實驗室里又有著怎樣的成長故事？

參與過十年前實驗室建設(shè)的“元老們”回想起當時的情景，都是一副感慨的表情。

2001年初，現(xiàn)任實驗室主任、博士生導師嚴紅革教授放棄了教育部公派出國留學的機會， 來到了剛剛成立的湖南大學材料科學與工程學院。而實驗室的籌建工作也在同一時間開始。

“我們是帶著滿腔熱情和干勁投入實驗室建設(shè)的，一大群年輕人根本不知道疲倦。”那一年，嚴紅革33歲。而在最初的近30人科研團隊中，與他年齡相仿的年輕教師、剛畢業(yè)及在讀的博士占了三分之一。也正是這批人，構(gòu)成了現(xiàn)在實驗室團隊的骨干力量。

“不是我吹牛，那時候我們真是以一當十在用。”嚴紅革顯得很是驕傲。

實驗室“元老”、材料科學與工程學院副教授陳吉華證實了嚴紅革的話。那時的陳吉華年僅25歲，剛從大連理工大學碩士研究生畢業(yè)，帶著埋首科研和教書育人的職業(yè)理想進入實驗室工作，可沒想到的是，自己的工作居然不僅僅是教學和科研，還要當設(shè)計師、油漆工、搬運工、保潔員、勤雜工……

“實驗室剛成立時，就是一個由大車間改建而成的空蕩蕩的場地。那時我們不僅要自己畫辦公室設(shè)計圖紙，自制實驗器材設(shè)備，還要刷油漆，搬桌椅設(shè)備，整理資料，打掃衛(wèi)生……”陳吉華坦言，那時的艱辛讓自己感覺極不適應(yīng)，不明白自己夢想中的職業(yè)為什么離現(xiàn)實如此遙遠。而現(xiàn)在，陳吉華卻感謝那段歲月加速了她的成長，也讓她倍加珍惜所擁有的點點滴滴。

休息在那時成了“奢侈品”。周末早已從生物鐘里刪除；暑假也只在最熱的時間休息一個星期；除夕前夜，實驗室里依然燈火通明，大年初六實驗室的燈光又會亮起來……為了建設(shè)實驗室，年輕教師們以這樣的方式與時間賽跑。

“教學不能停下，科研項目開展必須抓緊，個人的學術(shù)研究需要不斷積累，實驗室的建設(shè)與發(fā)展更是重中之重。我們的時間根本就不夠用?！眹兰t革說。

或許，正是從零開始，才讓這支科研生力軍形成了一種能吃苦、敢拼搏的向心力和凝聚力。有一年，實驗室承接了一項國家軍工科研項目，需要完成一個大尺寸部件的噴射沉積實驗。由于該實驗需要多人協(xié)作攻關(guān)，且難度極大，因此幾乎出動了實驗室全部的科研人員。30多人關(guān)在實驗室里，不眠不休地連續(xù)作業(yè)了兩天。陳吉華想起那個畫面時至今仍覺得非常感動：“宣布實驗成功時，所有參加實驗的人都歡呼起來，有幾個興奮得一落地就爬不起來了。雖然筋疲力盡，但我們?nèi)匀桓械胶苄腋??！?/p>

噴射沉積技術(shù)雖說是當今金屬材料的三大制備方法之一，但追溯其研究歷史也不過40余年，與已普及的粉末冶金技術(shù)相比，只能算是很窄的研究方向。也正是出于這個原因，實驗室從建立之初，就開始綢繆未來發(fā)展方向。

于是，實驗室將原有的噴射沉積技術(shù)作為一種手段，把輕量化材料的先進制備技術(shù)，大型復(fù)雜精密件的鑄造成型、擠壓成型、軋制成型、鍛造成型、焊接成型等技術(shù)相繼納入研究范圍。而正是“舞臺”的拓展，讓年輕的科研人員大展拳腳各顯其能，科研成果層出不窮。

2004年，36歲的李落星從荷蘭Delft大學離職回國。不久后，便進入實驗室。材料科學與工程學院副院長張福全教授認為那是一種“一拍即合”的緣分。“李落星老師本身在汽車輕量化技術(shù)上具備很強的研究基礎(chǔ)，而且實驗室當時已經(jīng)配備有國內(nèi)領(lǐng)先的實驗設(shè)備，無疑給了他‘一展身手’的良好平臺?！?/p>

而李落星也不負眾望，在學術(shù)研究上取得了一系列輝煌的成績：共110余篇，SCI、EI 收錄論文80余篇。獲國家發(fā)明專利4項。榮獲2012 年湖南省科技進步一等獎，2010年度中國高等學?？茖W研究科技進步二等獎。目前主持國家“十一五”科技支撐計劃重點項目、科技部國際合作重點項目、湖南省科技重大專項、國家自然基金面上項目以及湖南省杰出青年基金項目等多項省部級以上的重要科研課題，并擔任汽車車身先進設(shè)計與制造國家重點實驗室副主任。

篇7

想要考研的你，提及納米科學與技術(shù)專業(yè)，是否會列出“神秘”“高薪”“高就業(yè)率”“高科技”這一系列關(guān)鍵詞呢？

真正的“高富帥”專業(yè)

如果一定要用一個詞來形容納米專業(yè)，那就是“高富帥”。

說它“高”，是因為它的的確確是高科技的產(chǎn)物。1納米是1米的十億分之一，20納米也僅相當于1根頭發(fā)絲的三千分之一。也正是這么小的尺寸，才能夠用來做材料。不僅如此，納米材料還都帶著“特異功能”，具有奇異的化學物理特性。納米雖小，用途卻大，小尺寸成就大空間，真是高不可測。而研究生階段需要學的課程也很“高”：納米材料的結(jié)構(gòu)、尺寸和形貌的表征技術(shù)、納米粉體材料的制備與表面修飾、一維納米材料的制備、納米復(fù)合材料的制備、納米結(jié)構(gòu)材料的制備、納米材料的物理特性與應(yīng)用、納米電子器件的基本原理和微加工技術(shù)、納米材料與納米技術(shù)的最新進展和發(fā)展趨勢等都是該專業(yè)的主干課。是研究生的必修課，而新專業(yè)的科研空間更加廣闊，所以發(fā)SCI的概率大大增加。想要寫好論文，你就要了解納米材料與技術(shù)的最新學科發(fā)展動向、理論前沿、應(yīng)用前景等。而如果你打算游學海外，就更要在研究生階段狂抓英語了。這一專業(yè)的專業(yè)英語詞匯非常龐雜，有醫(yī)學、化學、物理、材料學等諸多領(lǐng)域，需要系統(tǒng)地學習。筆者碩士一年級的時候大家每周都會用英報告，這樣能有效提高英文水平，即使不打算出國，閱讀國外文獻也會非常流暢，開闊視野。納米專業(yè)確實很“高”，但當你真正鉆研進去，就會發(fā)現(xiàn)它的樂趣。

說它“富”，一點也不夸張。納米技術(shù)、信息技術(shù)及生物技術(shù)被譽為本世紀社會經(jīng)濟發(fā)展的三大支柱。納米從20世紀80年代末，90年代初開始起步，經(jīng)歷二十多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為突飛猛進的前沿、交叉性新型學科。納米技術(shù)作為朝陽產(chǎn)業(yè)，將在生物醫(yī)學、航空航天、能源和環(huán)境等領(lǐng)域“大顯身手”。美國國家科學基金會的納米技術(shù)高級顧問米哈伊爾·羅科甚至預(yù)言：“由于納米技術(shù)的出現(xiàn)，在今后30年中，人類文明所經(jīng)歷的變化將會比過去的整個20世紀都要多得多?！比绱丝磥恚{米技術(shù)必將創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟價值，同時也能為該專業(yè)的同學提供良好的職業(yè)發(fā)展平臺。

說它“帥”，是因為它有獨到魅力，吸引青年學子投其懷抱。其實，大部分工科生的研院生活都是相同的，讀文獻、做實驗、組會、聽報告，這些幾乎就是我們讀研生活的全部。想學好納米專業(yè)，你首先要做個雜家。在研究生階段，你要掌握數(shù)學、物理、化學等方面的基本理論和基本知識，學習環(huán)境納米材料的綠色制備及其規(guī)?；嫦颦h(huán)境檢測的納米結(jié)構(gòu)與器件的構(gòu)筑原理、方法，并且了解納米材料與納米結(jié)構(gòu)性能與機理。而做到這些還遠遠不夠，因為理工科專業(yè)的直接目標在于應(yīng)用，因此還需要學習納米材料在污染治理中的應(yīng)用原理、技術(shù)與裝置研發(fā)、納米材料的環(huán)境效應(yīng)與安全性評估、納米材料在節(jié)能和清潔能源中的應(yīng)用等，掌握材料學的工藝裝備、測試手段與評價技術(shù)，具備相應(yīng)的科研能力，具有從事科學研究和解決工程中局部問題的能力。運用納米技術(shù)解決這些問題和一般的常規(guī)思路有著很大的不同，有著前路未知的期盼和發(fā)現(xiàn)時的狂喜，為此我們都成為典型的“技術(shù)宅”，大部分時間會宅在實驗室里，在外人看來，可能是只顧科研無心生活的“苦行僧”，而只有我們才能體會到納米的“帥”及給我們生活所帶來的樂趣。

想要學好納米專業(yè)，團結(jié)協(xié)作的能力必不可缺。其學習都是以課題組和實驗室為單位，很多作業(yè)和項目都是大家集體完成，比如開發(fā)一種新型的納米材料，大家都有不同的分工，這就需要我們能緊密地合作與溝通，分擔辛苦分享成功。

同時，我們還需要有極強的表達能力和動手實踐的能力。我們學校經(jīng)常舉辦學術(shù)沙龍，需要大家上臺演講，不僅本專業(yè)的導師在場，其他專業(yè)的學生和老師也會來聽，并從不同角度提出意見，所以我們要足夠有氣場才能HOLD住場面。而實踐方面，我們都有做老師科研助理的機會，同時開展自己的課題研究，不僅要寫得好論文，還要做好實驗。想讀納米專業(yè)，要做的功課非常多，你只有都嘗試了，才能體會到這個專業(yè)的巨大魅力，才會在科技的海洋里盡情遨游。

就業(yè)面窄是誤區(qū)

對于納米科學與技術(shù)專業(yè)，很多人對它的認識存在誤區(qū)。很多人認為，納米作為高精尖技術(shù)與日常生活相距太遠，所以想當然地認為其就業(yè)難。

其實，納米真實地存在于我們的日常生活中，而隨著科技的發(fā)展，未來有一天我們的衣食住行都將離不開納米技術(shù)。所以如果你能有幸就讀該專業(yè)研究生，并在學術(shù)上有所造詣，愿意將所學學以致用，那么你的就業(yè)前景無限光明！

那么納米技術(shù)到底是怎樣和實際生活聯(lián)系起來的呢，而我們工科生，又將以何種方式參與這種科技改變?nèi)藗兩畹倪M程呢？

衣：在紡織和化纖制品中添納米微粒，可以除味殺菌?；w布結(jié)實耐磨，但會產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，加入少量金屬納米微粒就可消除靜電，穿起來非常舒適。

食：利用納米材料，冰箱的抗菌能力大大增強。納米材料做的無菌餐具、無菌食品包裝用品已經(jīng)進入市場。利用納米粉末，可以使廢水有效凈化，完全達到飲用標準，納米食品色香味俱全，還對健康大有裨益。

?。簩τ谖覀冞@代人而言，居家做家務(wù)、清理房間是一大愁事，納米技術(shù)的應(yīng)用可以省下我們很多力氣。通過納米技術(shù)，墻面涂料的耐洗刷性可提高10倍。玻璃和瓷磚表面涂上納米薄層，可以制成自潔玻璃和自潔瓷磚，完全不需要擦洗。含有納米微粒的建筑材料，還可以吸收對人體有害的紫外線。既省時省力又對身體好。

行：在出行方面，納米材料可以提高和改進交通工具的性能指標。納米陶瓷有望成為汽車、輪船、飛機等發(fā)動機部件的理想材料，可以大大提高發(fā)動機效率、工作壽命和可靠性。納米球添加劑可以在機車發(fā)動機加入，起到節(jié)省燃油、修復(fù)磨損表面、增強機車動力、降低噪音、減少污染物排放、保護環(huán)境的作用。納米衛(wèi)星可以隨時向駕駛?cè)藛T提供交通信息，幫助其安全駕駛。

而這些，只是納米科技應(yīng)用在生活中的很小一部分，納米技術(shù)興起晚，發(fā)展態(tài)勢迅猛，更多的核心技術(shù)需要我們這一代去發(fā)掘，以期使之更好地為民生服務(wù)?？梢娂{米技術(shù)在日常生活中無處不在，各行各業(yè)都需要擁有高技術(shù)高學歷的納米技術(shù)專業(yè)人才，所以就業(yè)前景廣闊。

具體的就業(yè)方向，男生、女生之間相差很大。納米專業(yè)的大部分女碩士，特別是女博士一般選擇到大學或科研院所做研究。研究領(lǐng)域涵蓋納米材料、黏合劑、涂料、電鍍、陶瓷等相關(guān)領(lǐng)域，從事相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)和檢測等方面。大部分男生會去納米材料行業(yè)企業(yè)或傳統(tǒng)材料相關(guān)企業(yè)供職?？梢詮氖录{米材料表征、石墨烯及碳納米材料研發(fā)、納米材料改性、納米材料合成、無機納米材料制備以及交叉學科納米材料應(yīng)用的相關(guān)工作。

跨專業(yè)報考受青睞

納米科學與技術(shù)是一個技術(shù)性很強的專業(yè)，不過并不限制跨專業(yè)報考，納米科學與技術(shù)專業(yè)不僅不是個排外的“高富帥”，反而非常歡迎跨專業(yè)的學生融入其中，共同搭建納米專業(yè)的大舞臺。納米科學與技術(shù)專業(yè)在工科或理科門類招生，不同學校有所不同，但都非常歡迎與之類似的材料專業(yè)同學報考，因為都涉及材料學的基礎(chǔ)知識，所以學起來會得心應(yīng)手。同時，理工科專業(yè)背景如物理、化學甚至數(shù)學這類基礎(chǔ)學科出身的學生，也很受該專業(yè)歡迎。

在報考納米科學與技術(shù)專業(yè)的學生中，也有一部分醫(yī)學生。未來納米技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學領(lǐng)域是大勢所趨。利用納米技術(shù)制成的微型藥物輸送器，可將適當劑量的藥物，通過體外電磁信號的引導準確送達病灶部位，有效地起到治療作用，同時可以減輕藥物的不良的反應(yīng)。用納米制造成的微型機器人，它的體積可是小于紅細胞的，你能想象到嗎？通過它向病人血管中注射，能疏通腦血管的血栓，清除心臟動脈的脂肪和沉淀物，還可“嚼碎”泌尿系統(tǒng)的結(jié)石等。而隨著納米技術(shù)的發(fā)展，它與醫(yī)學還會有更多的交叉。

院校介紹

對納米科學與技術(shù)這種新興學科來說，每個學校都有自己的特色和側(cè)重，所以這里重點介紹一下。而通過這些不同院校的專業(yè)方向設(shè)置，我們也可以多角度地了解這一專業(yè)。

國家納米科學中心

國家納米科學中心是中國科學院與教育部共同建設(shè)并具有獨立事業(yè)法人資格的全額撥款直屬事業(yè)單位，自2005年開始招收研究生?，F(xiàn)有博士學科專業(yè)點3個：凝聚態(tài)物理、物理化學和材料學；碩士學科專業(yè)點3個：生物物理、生物工程和材料工程。鑒于納米科學與技術(shù)學科的前沿交叉特性，在招生階段，現(xiàn)將該學科掛靠在物理學、化學、材料科學與工程和生物學4個一級學科下，并相應(yīng)產(chǎn)生4個專業(yè)代碼。涉及納米科技系列進展、納米檢測系列講、文獻信息利用、人文系列講座、納米功能材料等課程。

國家納米科學中心2013年在7個專業(yè)招收碩士研究生35人，專業(yè)包括納米科學與技術(shù)、凝聚態(tài)物理、物理化學、材料學、生物物理學、材料工程和生物工程，研究方向涵蓋高分子納米功能材料、生物納米結(jié)構(gòu)、納米醫(yī)學、納米復(fù)合材料、納米電子學等幾十個方向，方向非常細化，具有材料、半導體、物理、化學、微電子、生物、醫(yī)藥等專業(yè)背景的學生都可以報考。相信有志于納米專業(yè)的學生，一定會在這里找到適合自己的研究方向。

國家納米中心是比較典型的科研所，其吸引考生的除了實力，很重要的一點就是待遇優(yōu)厚。該中心不需學生繳納學費，如遇國家政策調(diào)整還會有高額的獎學金返還制度，碩士研究生根據(jù)不同年級，每個月可以拿到1300～2500元的獎學金，博士會拿到3100～4500元的獎學金。此外，還會有其他生活補助等。研究生公寓已經(jīng)完全賓館化管理，非常舒適。在國家納米中心深造，沒有經(jīng)濟上的后顧之憂，這樣你才可以將全部精力投入到學習中去。

大連理工大學

大連理工大學的工程力學系開設(shè)生物與納米力學專業(yè)，已然在行業(yè)內(nèi)一枝獨秀。該學科依托于工程力學系和工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國家重點實驗室，軟硬件條件優(yōu)越，擁有先進的實驗設(shè)備和儀器。學生有充足的動手實踐機會，能在宏觀、微觀等不同層次上，進行跨學科的數(shù)值模擬和力學實驗。同時，也有國家自然科學基金、重點基金、“863”“973”等眾多項目和基金支持。

該專業(yè)現(xiàn)在有生物器官生物力學模型及新材料應(yīng)用研究、分子模擬和計算機輔助藥物分子設(shè)計、微納米與多尺度力學研究、生物材料的力學行為及其多功能化4個研究方向，涉及到力學、醫(yī)藥、生物、機械、材料、電子、控制、測量、微納科技等領(lǐng)域。

大連理工大學這個專業(yè)的直博生學制是4年，而一般的直博生需要學習5年時間，而分開讀碩士和博士一般需要6至7年，這吸引了不少學生報考，因為可以節(jié)約1～3年時間。當然，在4年的時間里完成碩士和博士學業(yè)，是一件很具挑戰(zhàn)的事情，需要最大限度地提升效率。

蘇州大學

蘇州大學納米科學技術(shù)學院是蘇州大學、蘇州工業(yè)園區(qū)政府、加拿大滑鐵盧大學攜手共建的一所高起點、國際化的新型學院。該學院建立于2010年，由全球著名納米與光電子材料學家、中國科學院院士、第三世界科學院院士李述湯教授擔任院長，教學科研實力雄厚，是國內(nèi)高校中為數(shù)不多的專門的納米科學學院。招生方向涵蓋納米生物化學、納米技術(shù)工程、納米材料、有機無機復(fù)合納米材料等。有關(guān)納米的專業(yè)在物理、化學、生物學、材料科學與工程4個學科下招收學術(shù)型研究生，相關(guān)專業(yè)學生都可以報考。

需要提醒大家的是，蘇州大學納米科學技術(shù)學院初試提供詳細的輔導書和真題，有意報考的同學要多關(guān)注學院的網(wǎng)站，以獲得第一手信息。

武漢大學

武漢大學的納米科學與技術(shù)專業(yè)在物理科學與技術(shù)學院和化學與分子科學學院均有招生，各有側(cè)重。前者分為納米復(fù)合材料、納米光催化材料與技術(shù)、納米光電子學、納米管線陣列及其智能傳感器、納米材料制備與表征和納米尺度結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系6個方向。后者在納米催化、納米生物醫(yī)學、納米材料分離分析、微納傳感技術(shù)和高分子納米藥物載體。很多方向在國內(nèi)上處于領(lǐng)先地位，每年也有大量學生報考，競爭力較強。

武漢大學與國外多所大學有合作關(guān)系，大家如果在武大讀研，出國交流、學習的機會比較多。

華中科技大學

華中科技大學是典型的工科學校，其納米專業(yè)當然也首屈一指。華科的納米專業(yè)同樣是熱門，除去每年招收本校內(nèi)推的學生，考研的競爭非常激烈。

在培養(yǎng)模式方面，華科非常重視學、研、產(chǎn)相結(jié)合，科研成果轉(zhuǎn)化率非常高。在就業(yè)方面，很多碩士研究生在各科研機構(gòu)及高校任職。如果你求學在華科，就不用愁生活保障的問題，學校的獎勵機制非常完善。學院對每位研究生在校期間將發(fā)放生活津貼，并設(shè)立各類獎學金以獎勵優(yōu)秀的研究生，其獎勵比例達80%。

篇8

關(guān)鍵詞 微重力科學，基礎(chǔ)物理，流體物理，燃燒學，材料科學，生物技術(shù)

Abstract In recent years fundamental physics in a microgravity environment has attracted much attention from theoreticians in the international community， and has been given the name of fundamental physics in space. Furthermore， microgravity science has gradually become known as physics in space amongst the space agencies of the chief space countries. However， physics in space has not changed the contents of microgravity science. As the International Space Station nears completion， its member countries are working hard to schedule the microgravity science missions， and important results should be obtained before 2016. On the other hand， plans for space tests on the theories of gravity and general relativity on board special satellites are under way. After the GP-B satellite experiment by NASA， the LISA program for space measurement of gravitational waves aroused broad interest. Physics in space will certainly make great strides in both promoting important scientific achievements and in developing high technology for applications.

Keywords microgravity science， fundamental physics， fluid physics， combustion， materials sciences， biotechnology

1 引言

當一個空間飛行器環(huán)繞地球以第一宇宙速度自主飛行時，我們可以選擇一個(局部)慣性參考系，其原點位于空間飛行器的質(zhì)心位置.如果不考慮大氣阻力?光輻射壓力?質(zhì)心偏離引起的各種擾動力，則空間飛行器中物體受到的地球引力與運動離心力抵消，物體處于“失重”狀態(tài)，或者說物體處于微重力水平中.所謂“微重力”是指該處的有效重力水平為地球表面重力水平的10-6.在實際的繞地球飛行器中，有效重力水平與頻率相關(guān)，低頻時達到10-3，高頻時優(yōu)于10-6.除了地面的落塔?拋物線飛行的失重飛機和可達十幾分鐘的微重力火箭外，用于微重力實驗的空間飛行器有返回式衛(wèi)星和不返回衛(wèi)星?載人飛船?航天飛機和空間站.各種載人空間飛行器不可避免人的干擾，飛行器中的有效重力很難達到微重力水平;而驗證引力理論的高分辨率空間實驗需要非常低的飛 (femto，亳微微)重力至阿(atto，微微微)重力環(huán)境，一般需要發(fā)射專門的基礎(chǔ)物理衛(wèi)星.

隨著載人空間活動的發(fā)展，人們需要進一步認識微重力環(huán)境中的物質(zhì)運動規(guī)律，從而發(fā)展了微小重力這種極端環(huán)境下的學術(shù)領(lǐng)域——微重力科學.在微重力環(huán)境中，地球重力的影響極大地減弱，控制地面過程的浮力對流?沉淀和分層以及由重力引起的靜壓梯度都極大地降低，表面張力和潤濕等作用變得突出.從上世紀七八十年代以來，微重力科學主要研究微重力流體物理?微重力燃燒?空間材料科學和空間生物技術(shù).近十余年來，微重力條件提供的高精度物理環(huán)境吸引了一批理論物理學家，他們希望利用空間的微重力環(huán)境能更好地檢驗廣義相對論和引力理論以及低溫原子物理和低溫凝聚態(tài)物理的許多基礎(chǔ)物理前沿問題.這樣就形成了微重力科學的一個新領(lǐng)域——空間基礎(chǔ)物理.近來，人們常常把這些微重力科學的領(lǐng)域統(tǒng)稱為空間的物理學，它是利用微重力環(huán)境來研究物理學規(guī)律，以區(qū)別于在地面重力環(huán)境中的物理學.要指出的是，中文的 “空間的物理學”和 “空間物理”是兩個不同的概念，后者主要研究太陽系等離子體的運動規(guī)律和行星科學，而不涉及基礎(chǔ)物理的前沿問題.

2 空間基礎(chǔ)物理

2.1 廣義相對論驗證和引力理論[1]

引力質(zhì)量mg和慣性質(zhì)量mi相等的(弱)等效原理是廣義相對論愛因斯坦強等效原理假設(shè)的基礎(chǔ)[12].有文獻記載的弱等效原理驗證始于牛頓的擺實驗，Eotvos的扭稱實驗更為精確;現(xiàn)代的月-地激光測距實驗則檢驗了強等效原理[12].到目前為止[12]，弱等效原理的實驗精度η=2∣mg-mi∣/(mg+mi)已達10-13，在地基實驗中已再難提高.現(xiàn)在的一些引力理論認為，將測量精度提高到10-15以上有可能揭示廣義相對論的問題，具有很大的學術(shù)價值，這只能在空間微重力條件下才能實現(xiàn)[2].國際上蘊釀多年的“等效原理的衛(wèi)星檢驗”(STEP)計劃，試圖將弱等效原理的實驗精度提高到10-18.STEP計劃一直沒有獲得美國的立項經(jīng)費支持，現(xiàn)在的立項經(jīng)費就更加困難了.目前歐洲一些國家正在爭取安排Mini STEP計劃，其實驗精度為10-15;法國的小型衛(wèi)星(MicroScope)計劃于2010年發(fā)射，擬在10-15精度上檢驗弱等效原理[13].引力探測-乙(Gravity Probe-B， GP-B)計劃是美國空間局主持的計劃，由美國斯坦福大學GP-B小組負責.該計劃的主要任務(wù)是驗證廣義相對論的空間彎曲和拖曳效應(yīng)，即驗證時間和空間因地球大質(zhì)量物體存在而彎曲(測地效應(yīng))，和大質(zhì)量物體的旋轉(zhuǎn)拖動周圍時空結(jié)構(gòu)發(fā)生扭曲(慣性系拖曳效應(yīng)).用4個旋轉(zhuǎn)球體作為陀螺儀，地球引力拖曳會影響球體的轉(zhuǎn)軸.用飛馬星座中的一顆恒星校準陀螺自旋軸的方向，用望遠鏡測量“測地效應(yīng)”.通過球體轉(zhuǎn)軸進動0.000011度，探測“慣性系拖曳效應(yīng)”.GP-B衛(wèi)星于2004年4月發(fā)射，2005年9月終止數(shù)據(jù)采集.原預(yù)計2006年夏公布結(jié)果，但是，由于電場等因素影響了球體的方位，仍需對其他影響進行研究.現(xiàn)正在加緊分析真正有效的時空信號數(shù)據(jù)，并盡快宣布觀測結(jié)論.初步結(jié)果顯示，較顯著的‘測地效應(yīng)’從數(shù)據(jù)中完全可見，正在完全證實廣義相對論的道路上前進;剛剛看到 “慣性系拖曳效應(yīng)”的端倪.實驗結(jié)果似乎驗證了廣義相對論的理論，人們正在期待著最后宣布的科學結(jié)果[3].

引力波是廣義相對論理論預(yù)言的現(xiàn)象，40年前聲稱在地面測量到高頻引力波，激起引力探測的熱潮.低頻引力波只能在空間探測.歐洲空間局和美國空間局聯(lián)合推進空間探測引力波的“激光干涉全球天線”(LISA)計劃，它的探測源是108太陽質(zhì)量的黑洞，相應(yīng)的頻率是10-3—10-1Hz.LISA計劃由相距500萬公里等邊近三角形的三顆衛(wèi)星組成，每顆衛(wèi)星分別有2個懸浮的試驗質(zhì)量，位于激光器平臺的前端.引力波傳到衛(wèi)星環(huán)境中，將引起試驗質(zhì)量微小的位移，通過激光干涉方法測量小于納米量級的位移，推演出引力波的存在.為了驗證LISA計劃的關(guān)鍵技術(shù)，將于2010年發(fā)射LISA Pathfinder衛(wèi)星，而LISA計劃預(yù)計在2019年以后發(fā)射.引力波探測的成功不僅可以驗證廣義相對論理論的預(yù)言，還將開辟引力波天文學，具有極大的重要性.歐洲空間局將LISA計劃列為中?遠期的首選項目，美國空間局“超越愛因斯坦”計劃兩大衛(wèi)星之一的“大爆炸觀測臺”衛(wèi)星也是探討測量中頻(0.1—1.0Hz)引力波.空間引力波探測的學術(shù)重要性由此可見一斑.

我國空間科學的發(fā)展需要研討引力理論，研究衛(wèi)星實驗的方案，大家正在集思廣益.中國科學院理論物理研究所張元仲及其他專家聯(lián)合提出TEPO計劃，建議在10-16精度內(nèi)驗證弱等效原理和在10-14精度內(nèi)驗證新型的二維等效原理;華中科技大學羅俊等人提出TISS計劃，希望利用高精度空間靜電懸浮加速度計將檢驗牛頓引力的反比定律精度提高3個數(shù)量級.中國科學院紫金山天文臺倪維斗的計劃是希望探測低頻(5×10-6 — 5×10-3Hz)引力波;中國科學院應(yīng)用數(shù)學研究所劉潤球則關(guān)注空間的中頻(10-2 — 100Hz)引力波探測.這些方案都還在蘊釀過程中.

2.2 空間冷原子物理和原子鐘研究

激光冷卻和玻色-愛因斯坦凝聚(BEC)曾分別于1997年和2001年獲得諾貝爾物理學獎，它們是當代物理學最活躍的前沿領(lǐng)域之一.BEC有時也稱為物質(zhì)的第五態(tài)，它是1925年愛因斯坦預(yù)言的物質(zhì)狀態(tài)，即當氣體溫度低于其極限溫度時，所有冷原子都聚集在最低量子能態(tài)上，表現(xiàn)出玻色子的特證.作為一種新的物質(zhì)狀態(tài)，它包含著許多新的基本物理規(guī)律，等待人們?nèi)ヌ剿?，諸如物質(zhì)波及其相干性?低溫極限(10-15 K)?量子相變等.另一方面，它蘊育著許多重大的應(yīng)用前景，諸如原子激光?高精度時標等.微重力環(huán)境可以更好地降低氣體的溫度，改進譜線的寬度和穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的信噪比，從而為研究提供更好的條件.歐洲空間局的空間BEC研究也正在安排當中.

作為該領(lǐng)域的一個重要應(yīng)用項目，空間冷氣體原子鐘的研制受到重視.地面通過激光冷卻和冷原子噴泉效應(yīng)，可以使冷氣體原子鐘的精度達到10-16.而在微重力環(huán)境中，則可以使冷氣體原子鐘的精度提高一個數(shù)量級，從而在軍事和民用上產(chǎn)生極大的價值.歐洲空間局和美國國家航空和空間署都將空間冷原子鐘研究作為國際空間站的重要研究項目.

中國科學院上海光學精密機械研究所王育竹在地基的BEC研究中取得很好的成果[4]，正在準備研制空間的超高精度冷原子微波鐘，精度可達10-17;華東師范大學馬龍生提出進行空間高精度光鐘研究的建議，精度可達10-18.

2.3 低溫凝聚態(tài)物理

凝聚態(tài)物質(zhì)在極低溫條件下會表現(xiàn)出許多特異的性質(zhì)，成為物理學的新熱點.微重力條件可以實現(xiàn)極小的靜壓梯度，可以提供更高精度的物理學實驗條件，從而在更高精度下驗證理論和揭示新的規(guī)律.美國噴氣推進實驗室在航天飛機上完成了液氦在臨界溫度附近(納度的精度內(nèi))的比熱奇異性實驗，初步驗證了二階相變的重整化群理論[1].科學家們提出了一批空間實驗課題，諸如超流氦相變動力學，連續(xù)相變的普適性，氣-液臨界點的尺度規(guī)律，約束于不同幾何形狀和尺度的液氦性質(zhì)，相圖特殊點附近氦混合物的性質(zhì)，約束和邊界效應(yīng)，非平衡相變，分形結(jié)構(gòu)和圖樣形式，臨界現(xiàn)象，超流體的流體動力學，量子固體等.這些課題大都需要超低溫條件，因而需要空間大型制冷設(shè)備，耗資巨大.美國已暫停這方面的研究，中國在短期內(nèi)還難于安排相關(guān)的空間實驗條件.

3 微重力流體物理

微重力流體物理是微重力科學的重要領(lǐng)域，它是微重力應(yīng)用和工程的基礎(chǔ)，人類空間探索過程中的許多難題的解決需要借助于流體物理的研究.在基礎(chǔ)研究方面，微重力環(huán)境為研究新力學體系內(nèi)的運動規(guī)律提供了極好的條件，諸如非浮力的自然對流，多尺度的耦合過程，表面力驅(qū)動的流動，失重條件下的多相流和沸騰傳熱，以及復(fù)雜流體力學等.可以引入靜Bond數(shù)Bo=ρgl2/σ或動Bond數(shù)Bd=ρg l2 /(∣σ′T∣ ΔT)來分析重力作用和表向張力作用的相對重要性，其中 ρ，σ， g， l 分別是流體密度?界面的表面張力?有效重力加速度和特證尺度，∣σ′T∣和ΔT分別是表面張力梯度和特征溫差.Bond數(shù)小于1時，表面張力的作用會大于重力的作用，這要求小的尺度?或小的重力加速度?或小的密度差，對應(yīng)于小尺度過程?微重力過程?或中性懸浮過程[5].

3.1 簡單流體的對流和傳熱

具有界面的流體體系普遍存在于自然科學和工程應(yīng)用中.研究熱毛細對流的規(guī)律，對于空間材料加工?生物技術(shù)?燃燒等過程中熱毛細對流控制都有重要意義，并對地面電子裝置的熱控制，食品加工過程，化學工程微電子機械系統(tǒng)(MEMS)，薄膜等小尺度的流動問題也有指導作用.微重力環(huán)境中流體的晃動?流體的運動與固體結(jié)構(gòu)的相互耦合是航天工程中經(jīng)常遇到的問題.對微重力環(huán)境中簡單流體的傳熱和傳質(zhì)過程，人們主要研究毛細系統(tǒng)中臨界現(xiàn)象和浸潤現(xiàn)象，熱毛細對流的轉(zhuǎn)捩過程和振蕩機理，液滴熱毛細遷移及相互作用規(guī)律等方面.流體管理研究也是微重力工程中的重要課題.

3.2 多相流的傳質(zhì)和傳熱

微重力氣/液兩相流動與傳熱研究的主要對象包括兩相流動的流型?沸騰與冷凝傳熱?混合與分離等現(xiàn)象，對我國載人航天技術(shù)(如航天器熱與流體管理系統(tǒng)?空間站與深空探測器等大型航天器動力系統(tǒng)?載人航天器環(huán)控生保系統(tǒng)以及空間材料制備與空間生物技術(shù)實驗等)的發(fā)展有直接的應(yīng)用價值.在微重力環(huán)境中，重力作用被極大地抑制甚至完全消除，更能凸顯氣?液?固相間的傳遞機制，便于更深刻地揭示其流動與傳熱機理.借助于微重力氣液兩相流動與傳熱的深入研究，對我國實現(xiàn)能源戰(zhàn)略需求和地面常重力環(huán)境中的石油?化工?制造等相關(guān)技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用也有重要指導意義.3.3 復(fù)雜流體

復(fù)雜流體是一種分散體系，它指的是具有一種或幾種分散相的物質(zhì)體系，也有人稱之為軟物質(zhì).在重力條件下，復(fù)雜流體的許多行為特征會受對流?沉降?分層等干擾，而微重力條件則有助于研究在地面上被重力作用所掩蓋的過程，特別是分子間的相互作用力.微重力復(fù)雜流體研究包括:膠體的聚集和相變研究;懸浮液和乳狀液的穩(wěn)定性研究;復(fù)雜等離子體的結(jié)晶研究;氣溶膠的穩(wěn)定性和聚集行為研究;對顆粒體系本征運動行為的研究;臨界點現(xiàn)象的研究;以及材料制備?石油開采和生物流體的相關(guān)問題研究.隨著人類深空探測活動的展開，對不同重力場中分散體系物質(zhì)的操作與輸運的要求，以及對其運動規(guī)律認知的需求十分迫切.空間科學實驗不僅能夠使我們獲得新的科學知識，而且其科學成果對于地面材料及器件制備工藝的創(chuàng)新具有重要指導意義.對復(fù)雜流動現(xiàn)象的研究在材料設(shè)計中起到了切實的作用，如對復(fù)雜流體自組織現(xiàn)象的研究成果已經(jīng)應(yīng)用于納米結(jié)構(gòu)材料和器件的研制.近年來，復(fù)雜流體(軟物質(zhì))的力學和物理學，接觸角?接觸線和浸潤現(xiàn)象等與物理化學密切相關(guān)的領(lǐng)域也越來越受到關(guān)注[6].

3.4 近期的空間實驗

隨著國際空間站的逐步安裝，國外微重力空間實驗的項目將逐步進行.目前己經(jīng)納入計劃中的項目有:

毛細流動:不同形狀?介質(zhì)?浸潤性?流體管理;

熱毛細對流;

流體的梯度漲落;

Soret 系數(shù)測量;

近臨界和超臨界流體;

蒸發(fā)和冷凝過程:流體的熱管理;

沸騰傳熱;

顆粒材料行為;

膠體和乳劑聚集和穩(wěn)定性;

泡沫穩(wěn)定性.

“十一·五”期間，國家安排了進行空間微重力科學和空間生命科學研究的“實踐-10”衛(wèi)星，將完成10項微重力科學的空間實驗.這些實驗包括空間熱毛細對流?具有蒸發(fā)界面的對流?顆粒材料物理?沸騰傳熱?復(fù)雜流體的結(jié)晶等流體物理空間實驗項目.同對，在載人航天工程第二階段中，還要安排半浮區(qū)液橋?多液滴相互作用?復(fù)雜流體穩(wěn)定性?多相流傳熱等空間實驗項目.我國的微重力流體物理已有較好基礎(chǔ)，將會做出較大貢獻.

微重力流體物理所涉及的許多過程與微尺度流動中的過程有許多相似性，引起人們的興趣.以中國科學院力學研究所國家微重力實驗室為主的流體物理研究有不少建樹，獲得國際同行的好評.

4 燃燒科學

燃燒是一門古老的學科，而地面的燃燒過程都是和浮力對流密切耦合在一起的，給模型化研究增加了難度.微重力條件下基本上沒有浮力對流的影響，為研究燃燒的化學反應(yīng)過程提供了極好的機遇.1957年，東京大學Kumagai教授的0.5s落塔實驗研究了乙醇棉球的微重力燃燒過程，開創(chuàng)了微重力燃燒的實驗研究和利用落塔進行微重力實驗的時代.落塔設(shè)施己成為進行微重力燃燒實驗的有力工具.

微重力燃燒涉及了地面燃燒學的主要領(lǐng)域，美國國家航空和空間署將微重力燃燒作為重要的研究方向，歐洲和日本空間局也十分重視.幾乎地面主要的燃燒過程都進行了空間微重力實驗，諸如預(yù)混氣體燃燒?氣體擴散燃燒?液滴燃燒?顆粒和粉塵燃燒等，并研究了典型氣體環(huán)境中燃料表面的點火和傳播，流動過程與燃燒的耦合等，發(fā)現(xiàn)了一些新現(xiàn)象，例如燃燒的分散球狀分布等.在許多微重力燃燒過程中，除了通常的吹熄極限，還有輻射損失引起的冷熄極限，這只能在微重力環(huán)境中才能觀測到.微重力燃燒的研究除了具有重大的機理意義以外，還在于:利用對燃燒過程的深刻理解，改進地面燃燒過程的效益;利用對燃燒產(chǎn)物的進一步分析，改進地面燃燒產(chǎn)物污染環(huán)境.中國的能源將在較長時間內(nèi)以煤作為主要燃料，應(yīng)加強微重力煤燃燒的研究[7].

載人飛行器的安全防火是微重力燃燒的重大課題，自從阿波羅1號飛船在地面著火，燒死3名宇航員后，美國國家航空和空間署就把防火安全作為載人航天的首要問題.特別是今后的長期載人飛行任務(wù)，使防火任務(wù)更加嚴重.需要研究典型氣體氛圍下沿固體表面的著火條件?火焰?zhèn)鞑ミ^程和熄火條件;還要研究悶燒的各種條件.除進行相應(yīng)的模擬研究外，還要進行大量的落塔實驗，對逐個上天的非金屬材料和某些金屬材料進行典型氣體環(huán)境下的燃燒實驗.同時，還需要制訂載人飛行器的防火規(guī)范.美國和俄羅斯各自建立了他們的載人航天材料篩選和防火規(guī)范，但載人航天器中的著火事件仍有發(fā)生.因為載人航天器內(nèi)存在著火的條件，問題不可能完全解決.特別是在載人探索火星等長時間飛行任務(wù)中，防火規(guī)范還是一個需要進一步探討和研究的課題[8].

中國科學院工程熱物理研究所和力學研究所進行了一些微重力燃燒的研究工作.近年來，清華大學和華中科技大學等煤燃燒重點實驗室開始關(guān)注微重力的煤燃燒研究.在“十一·五”期間，非金屬材科燃燒?導線的燒燃?煤的燃燒等項目己列入空間實驗計劃，應(yīng)能取得好的結(jié)果.

5 材料科學

空間材料科學曾是微重力科學中耗資最大的領(lǐng)域，材料科學各分支領(lǐng)域的學者都希望在空間微重力環(huán)境中去研究凝固過程的機理和制備高質(zhì)量的材科.空間微重力環(huán)境是制備?研究多元均勻塊體材料的最佳場所，其主要特征就是消除了因重力而產(chǎn)生的沉降?浮力對流和靜壓力梯度.由于浮力減弱，密度分層效應(yīng)的消失，可以使不同密度的介質(zhì)均勻地混合.由于空間微重力環(huán)境中靜壓力梯度幾乎趨于零，因而能提供更加均勻的熱力學狀態(tài).這種條件更有利于研究物質(zhì)的熱力學本質(zhì)和流體力學本質(zhì)，探索?研制新型的材料和發(fā)現(xiàn)材料的新功能.目前空間材料科學研究的重點是利用空間實驗的成果改進地面材料制備技術(shù)，以及利用空間微重力環(huán)境測量高溫熔體的輸運系數(shù).在國際空間站的歐洲?美國和日本壓力艙中，都有材料研究的專柜.

利用微重力環(huán)境進行材料科學研究，不僅可以發(fā)展材料科學理論，還可以發(fā)展新型材料和新型加工工藝.微重力環(huán)境可以制備出一些比地面更好的高品質(zhì)材料，空間材料科學的進展及空間材料制備的技術(shù)可以改進空間和地面的材料加工，特別是為地面的晶體生長和鑄造技術(shù)提供幫助.空間材料科學涉及的領(lǐng)域有金屬材料?半導體材料?光學晶體材料?納米材料和高分子與生物醫(yī)學材料等[9].

我國空間材料科學目前面臨相當大的困難.克服這些困難，目前一方面可充分利用國際合作(俄羅斯?日本)，另一方面，我們需要面對現(xiàn)實，以地基實驗為主，在加強國際合作的同時，擴大該領(lǐng)域的研究團隊，同時該學科需要進一步凝煉學科方向和科學問題，今后應(yīng)該創(chuàng)造條件開展空間材料科學研究.我國空間材料科學在林蘭英先生的倡導和指導下，一批學者積極參與，取得了重要學術(shù)成果.“十一·五”期間，我國的SJ-10衛(wèi)星計劃和載人航天工程(第二階段)計劃中都分別安排了多功位材料實驗爐的空間實驗，應(yīng)能做出一批較好結(jié)果.

6 生物技術(shù)

空間生物技術(shù)促進了生物技術(shù)的定量化和模型化研究，促進了新的實驗方法和儀器設(shè)備的發(fā)展，具有重要學科意義.另一方面，空間生物技術(shù)有很強的應(yīng)用背景，可以改善人類的健康和發(fā)展生物產(chǎn)業(yè)，是空間商業(yè)計劃的新方向.目前，空間生物技術(shù)的主要研究方向是蛋白質(zhì)單晶生長和細胞/組織的三維培養(yǎng).

晶體衍射法仍然是當今研究生物大分子結(jié)構(gòu)和功能的主要方法，獲得高質(zhì)量的大尺寸蛋白質(zhì)單晶就是一項艱難的任務(wù).溶液法生長蛋白質(zhì)晶體受到許多因素的影響，微重力環(huán)境可以更有效地提供擴散為主的輸運環(huán)境以及實現(xiàn)失重條件下的無容器過程和較好的界面控制，使空間的蛋白質(zhì)單晶生長顯示出許多優(yōu)點.各國空間局都安排了大量的空間蛋白質(zhì)單晶生長實驗，而且取得很大進展.但并不是所有空間實驗都取得好結(jié)果，也有不少不成功的實驗.機理研究表明，蛋白質(zhì)晶體生長過程取決于溶質(zhì)的輸運過程和非線性的界面動力學過程;對于不同的生長條件，可以從實驗和理論上具體分析這兩個過程的作用.由于蛋白質(zhì)晶體生長過程的復(fù)雜性，重力因素只是生長過程中諸多因素之一，機理研究還有待進一步完善.國際上有人認為液/液體系較好，也有人認為液/氣體系較好.大家都在爭取更多的空間實驗，以取得更多的積累.空間蛋白質(zhì)單晶生長己成為有重要應(yīng)用前景的商業(yè)計劃項目[10].在微重力環(huán)境中實現(xiàn)了三維的細胞/組織培養(yǎng)，開創(chuàng)了一片新天地.地球表面的重力作用，使細胞培養(yǎng)器中的附壁效應(yīng)十分顯著，一般都需要外加旋轉(zhuǎn)效應(yīng).旋轉(zhuǎn)效應(yīng)引起的剪切力作用于被培養(yǎng)的細胞，將改變其性能，使被培養(yǎng)細胞或組織的性能發(fā)生較大變化.人們在地面利用三維旋轉(zhuǎn)器來模擬某些微重力效應(yīng)的同時，還進行了大量空間細胞/組織培養(yǎng)的實驗，包括從細菌到哺乳動植物廣泛類群的細胞.空間的生物反應(yīng)器實驗的結(jié)果表明，失重條件下的三維細胞培養(yǎng)極大地改善了地面細胞的培養(yǎng)條件，并己獲得了一些很好的成果.隨著空間生物反應(yīng)器實驗工作的進展，空間細胞/組識培養(yǎng)己經(jīng)顯示出重要的商業(yè)應(yīng)用前景[11].

中國科學院生物物理研究所是我國從事空間蛋白質(zhì)單晶生長研究的主要單位，動物研究所和力學研究所在細胞三維培養(yǎng)方面做了許多研究工作.

目前，國際空間活動正在調(diào)整探索方向，微重力研究遇到經(jīng)費緊缺的困難.今后十余年的基礎(chǔ)物理大型探測集中于LISA計劃，一些中?小型計劃正在考慮之中.國際空間站將于2010年完全建成，歐洲空間局的哥倫布艙和日本的希望艙段己分別與國際空間站主體對接.今后十年將是國際空間站出成果的時期，預(yù)計會完成一大批空間微重力實驗.我國空間科學規(guī)劃將微重力科學列為持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域;我國載人航天工程第二步將建空間實驗室，第三步將建空間站.今后15年將是我國微重力科學發(fā)展的好時期，我們要抓緊機遇，安排好計劃，努力做出好成績.

參考文獻

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篇9

新材料科學的研究者

陳學安出生于1965年11月，是我國材料科學事業(yè)發(fā)展的中堅力量。早在上世紀80年代末期，他考入中科院化學研究所求學深造，1991年獲得博士學位后留在化學所工作四年，從理論到實踐方面都積累了豐富的經(jīng)驗。

從1995年起，陳學安赴國外工作，先后在美國、德國、日本等國家做了將近8年的科研工作，期間曾獲得美國Rutgers大學化學系博士后，并獲得德國的洪堡基金會獎學金，旅日期間還曾任廣島大學助理教授職位。

國外優(yōu)越的研究和生活條件沒能留住陳學安，在異國他鄉(xiāng)求學和工作的經(jīng)歷對他而言是一種磨練、一筆寶貴的人生財富，而他事業(yè)的根基在祖國。2003年7月，他毅然回國工作，受聘于北京工業(yè)大學材料科學與工程學院，投身在祖國的新材料科學研究事業(yè)當中。

陳學安的主要研究方向是新晶體材料的探索及其晶體結(jié)構(gòu)研究，多年來，因為對科學真理的執(zhí)著探索精神，他在新晶體材料的探索合成、晶體結(jié)構(gòu)、光譜性質(zhì)以及電子結(jié)構(gòu)計算方面取得了一系列令人矚目的研究成果。迄今為止，他已在國內(nèi)外的權(quán)威學術(shù)刊物上發(fā)表學術(shù)論文達70余篇，其中被SCI收錄的就有大約60篇，因為在科研工作上做出的突出成績，2006年入選北京市的人才工程“中青年骨干教師培養(yǎng)計劃”。

探索創(chuàng)新科研之路

因為材料科學在工業(yè)發(fā)展、國民經(jīng)濟生產(chǎn)中所具有的特殊地位，對新型晶體材料的探索和研究已在近幾十年內(nèi)成為受到廣泛關(guān)注的熱門學科項目之一，同時因為激光技術(shù)的飛速發(fā)展，具有非線性光學效應(yīng)等功能的晶體材料被廣泛應(yīng)用于激光技術(shù)、光學通訊、光學信號存儲和光數(shù)據(jù)處理等方面，所以在科學研究中對晶體材料的要求也拓展了新的方面。除了對現(xiàn)有的晶體材料設(shè)法繼續(xù)提高質(zhì)量或摻質(zhì)改變性能外，關(guān)于晶體組成的研究、晶體結(jié)構(gòu)與性能間的相互關(guān)系、探索尋找新型晶體等均是國家重點課題研究項目。

陳學安目前的在研項目――新型硼酸鹽氧化物的探索合成和晶體結(jié)構(gòu)研究，是國家自然科學基金項目。因為形成壓電、熱釋電、鐵電和非線性光學(NLO)等功能材料的先決條件是化合物具有非對稱中心結(jié)構(gòu)，而在眾多研究體系中，硼酸鹽由于在晶體化學方面廣泛的可變性令其有可能產(chǎn)生數(shù)目眾多、結(jié)構(gòu)各不相同的硼酸鹽類型，所以在研究試驗中最受青睞。陳學安的項目即是系統(tǒng)地探索合成結(jié)構(gòu)中包含易形成畸變配位多面體的高價態(tài)過渡金屬離子（或者含有Bi3+,Pb2+等載有孤對電子的離子）的復(fù)合硼酸鹽，力爭得到多個具有非對稱中心的化合物，進而探索合成出新型的硼酸鹽功能材料。

科學是嚴謹?shù)?，科研工作注定了不可能一蹴而就。?jīng)過幾年時間的研究探索和上百次反復(fù)試驗，陳學安的課題組利用高溫溶液緩慢降溫和固相反應(yīng)相結(jié)合的方法，成功制備并得到了一系列新型硼酸鹽化合物，共計有二十多種，并且進行了結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系的研究。因此課題組的研究不僅豐富和發(fā)展了既有的硼酸鹽結(jié)構(gòu)化學，而且對新型硼酸鹽功能材料的探索合成具有積極的指導意義，也正因為此，陳教授帶領(lǐng)的課題組在硼酸鹽的合成和結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域內(nèi)開始獲得國際上的認可，擁有了一定的國際知名度。

Bi2ZnB2O7和CaBiCaB2O7由加拿大學者Barbier等人首先發(fā)現(xiàn)，陳學安教授帶領(lǐng)研究課題組生長出硼酸鹽單晶，進行了精確的結(jié)構(gòu)測定和系統(tǒng)理論計算，發(fā)現(xiàn)硼酸鹽化合物Bi2ZnB2O7具有較強的粉末倍頻效應(yīng)（其強度大約為KDP（KH2PO4）的4倍），在比較寬的頻率范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)相位匹配，UV漫反射光譜表明其吸收邊約為360nm；而另一種化合物CaBiGaB2O7的粉末倍頻效應(yīng)相當于KDP的2倍，其吸收邊大約為427nm，也能實現(xiàn)相位匹配。Bi2ZnB2O7和CaBiGaB2O7是潛在的新型非線性光學晶體材料，如果能生長成大塊晶體，并將其制作成有用的器件應(yīng)用于激光系統(tǒng)中，能夠促進光電技術(shù)等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生社會、經(jīng)濟效益。

到目前為止，陳學安和他的團隊對硼酸鹽體系進行了系統(tǒng)的研究，不僅制得了多類型的硼酸鹽化合物，而且已在國際學術(shù)刊物上發(fā)表了近三十篇論文，在固體化學領(lǐng)域擁有了一定的國際影響力。同時，從2007年起，課題的項目負責人陸續(xù)為“Inorganic Chemistry”和“Journal of Solid State Chemistry”等國際著名學術(shù)刊物評審論文二十余次,贏得了國際上同行業(yè)科學家的認可。

對綜合利用礦產(chǎn)資源的技術(shù)研究

礦產(chǎn)資源是不可再生資源，但是運用循環(huán)經(jīng)濟模式強化廢棄物的綜合回收利用、對礦產(chǎn)資源進行最大限度的開發(fā)、提高利用效率，有利于減少浪費、獲得較高的經(jīng)濟效益?？偫碓谝暡旄拭C省蘭州金川科技園時提出來要對礦產(chǎn)資源“吃干榨盡”，金川集團有限公司為了積極響應(yīng)號召、實現(xiàn)尾礦中資源的綜合利用，提高經(jīng)濟效益，將“尾礦酸浸液中鐵和鎂分離技術(shù)研究”作為2010年的重大科研課題，由陳學安負責該項目的研究工作。

在此科研項目中，如何經(jīng)濟除鐵以及鐵的合理資源化成為能否成功回收金屬的關(guān)鍵課題，并且同時還需要對如何從殘液中提取、分離硫酸鎂，如何利用綜合工藝技術(shù)開發(fā)高附加值產(chǎn)品等問題做系統(tǒng)研究。

陳學安帶領(lǐng)研究團隊經(jīng)過將近一年時間的努力，制定出了本項目的技術(shù)方案，首先對酸浸液進行絮凝劑法除硅，再進行針鐵礦法沉鐵。對沉鐵所得的濾餅進行煅燒制備粗鐵紅，用一定濃度的稀酸對粗鐵紅進行酸洗除雜，最終得到了符合工業(yè)氧化鐵國家標準的高純度鐵紅，實現(xiàn)了鐵的回收和產(chǎn)品化。經(jīng)過陳教授及團隊進行的一系列系統(tǒng)的實驗室研究，將尾礦酸浸液除鐵之后所得的粗制硫酸鎂溶液加入氧化劑，令Mn2+氧化成MnO2，使之沉淀除去，然后再通過將溶液蒸發(fā)濃縮至硫酸鈣析出、趁熱過濾去除鈣的方法，獲得精制的硫酸鎂溶液，最后完成蒸發(fā)、結(jié)晶、干燥等提純步驟獲得符合工業(yè)硫酸鎂國家標準規(guī)定的I類一等品質(zhì)量指標的高純硫酸鎂產(chǎn)品，又實現(xiàn)了鎂的回收和產(chǎn)品化。

篇10

【關(guān)鍵詞】卓越計劃 材料工程 專業(yè)

研究生培養(yǎng)

【中圖分類號】G【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2012）12C-

0048-03

根據(jù)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《教育部關(guān)于實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的若干意見》，國家決定實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（簡稱“卓越計劃”），促進工程教育改革和創(chuàng)新，全面提高我國工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量?！白吭接媱潯睂嵤┑膶I(yè)包括傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的相關(guān)專業(yè)，遵循“行業(yè)指導、校企合作、分類實施、形式多樣”的原則，重視國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)的人才需求。實施的層次包括工科的本科生、碩士研究生和博士研究生三個層次，培養(yǎng)現(xiàn)場工程師、設(shè)計開發(fā)工程師和研究型工程師等多種類型工程師后備人才。同時，作為適應(yīng)我國經(jīng)濟社會快速發(fā)展形勢的新舉措，教育部決定自2009年起擴大招收全日制專業(yè)學位碩士研究生的范圍和規(guī)模。全日制專業(yè)學位碩士研究生與學術(shù)型碩士研究生屬同一層次的不同類型，它主要培養(yǎng)有特定職業(yè)背景的高級專門人才，其中工程碩士專業(yè)學位因培養(yǎng)目標、培養(yǎng)模式、教學理念與評價標準等方面均緊密契合教育部推進的“卓越計劃”，因此被納入計劃之中。

桂林理工大學近年來對工程碩士專業(yè)學位研究生的培養(yǎng)模式進行了積極的探索，2012年被教育部列入“卓越計劃”。全校共有3個本科專業(yè)和4個工程碩士專業(yè)領(lǐng)域（含材料工程）獲批開展“卓越計劃”，成為了廣西唯一獲得研究生層次“卓越計劃”的高校。本文以桂林理工大學材料工程專業(yè)為例，探討在實施“卓越計劃”的情況下，如何結(jié)合廣西經(jīng)濟社會發(fā)展要求，改革材料工程專業(yè)碩士研究生的培養(yǎng)模式。

一、廣西實施“卓越計劃”材料工程專業(yè)碩士的環(huán)境與條件

全日制工程碩士專業(yè)學位教育是研究生教育發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。由于工程碩士教育培養(yǎng)的是高層次應(yīng)用型人才，因此必須在教育、科技、經(jīng)濟緊密結(jié)合的框架內(nèi)開展，亦即需要大學、企業(yè)、職業(yè)界、社會以及政府之間的良好合作與互動才能實現(xiàn)。目前高等教育依然沿習著計劃經(jīng)濟體制下的教育模式，高等教育仍是一個相對封閉的體系，對外部需求的了解不夠，因此人才培養(yǎng)難以適應(yīng)當前市場經(jīng)濟發(fā)展的需要。設(shè)立工程碩士專業(yè)學位就是為了改變工科研究生培養(yǎng)規(guī)格單一的局面，通過明確不同于學術(shù)型研究生的培養(yǎng)制度（如雙導師制、企業(yè)參與、社會評價、與職業(yè)資格掛鉤等）實現(xiàn)培養(yǎng)制度的變革。但目前這一宏觀管理體制改革尚未完成，工程碩士專業(yè)學位教育制度環(huán)境仍然存在諸如產(chǎn)學研機制不健全、市場調(diào)節(jié)機制不完善、質(zhì)量保證機制不科學和缺乏專業(yè)認證制度等問題，這些情況在經(jīng)濟尚不發(fā)達的廣西更為嚴重。因此，需要廣泛借鑒發(fā)達國家、國內(nèi)發(fā)達地區(qū)的經(jīng)驗，充分發(fā)揮主觀能動性，創(chuàng)造性地開展工作。

事實上，工程碩士教育在西方發(fā)達國家也經(jīng)歷了曲折和探索過程。美國的工程碩士研究生教育產(chǎn)生于第二次世界大戰(zhàn)后，其蓬勃發(fā)展始于20世紀80年代中后期。美國的工程碩士計劃實質(zhì)是四年本科計劃的拓展，其宗旨是為工業(yè)界培養(yǎng)高水平的實踐型專業(yè)人才，它注重工程設(shè)計和學生在工程實踐中提出問題、發(fā)現(xiàn)問題能力的培養(yǎng)。值得注意的是，美國工程碩士的教學計劃和教材與學術(shù)型碩士研究生完全一致，這表明實踐經(jīng)驗與較高的學術(shù)水平并重是工程碩士在美國獲得認可的重要因素。歐洲大學和企業(yè)在培養(yǎng)工程師的工程能力方面有比較成熟的合作運行機制。來自企業(yè)的工程師能夠?qū)嵸|(zhì)性地參與教學計劃和課程體系的設(shè)置，其中一般包括不少于3個月的職業(yè)實習以及3個月以上的實戰(zhàn)性研究論文或設(shè)計項目。此外，發(fā)達經(jīng)濟體還普遍將專業(yè)認證和職業(yè)資格準入制度與高等工程教育掛鉤，如在美國未經(jīng)ABET認證的工程專業(yè)學生很難獲得注冊工程師資格；在歐洲，進入FEANI認可的工程專業(yè)學習是獲得工程師資格的基本條件；在日本，JABEE認可的工程專業(yè)畢業(yè)生可以免試通過技術(shù)士資格考試的初試；在英國，工程教育更是以取得專業(yè)資格作為培養(yǎng)的主要目標。由此可見，工程碩士教育在發(fā)達國家已經(jīng)形成了其突出應(yīng)用性的定位，并與各類專業(yè)資格掛鉤。

國內(nèi)一些首批加入“卓越計劃”的高校在工程碩士培養(yǎng)方面也進行了一系列有益的探索。如南京大學實施了分級課程體制，突出講座、沙龍、實戰(zhàn)模擬、案例教學等內(nèi)容的比重，學位論文則強調(diào)以案例研究為主；還通過自我評價體系，對“卓越計劃”實施情況進行經(jīng)常性的研討與測評。河海大學對其特色專業(yè)—水利工程專業(yè)的專業(yè)學位研究生教育進行全面的探索。他們提出了“重理論，強實踐”的理念，在課程內(nèi)容上強調(diào)與學術(shù)型有所區(qū)別，注重案例和研討式教學，通過“頂崗實踐”獲得工程實踐能力，其學位論文的可以是規(guī)劃、勘探、設(shè)計、施工、項目管理、產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用研究等。

雖然廣西屬于西部欠發(fā)達地區(qū)，但已經(jīng)提出了“14+4”千億元產(chǎn)業(yè)發(fā)展計劃，力爭包括食品、汽車、石化、電力、有色金屬、冶金、機械、建材等14個產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值達千億元，同時培育包括新材料、新能源、節(jié)能與環(huán)保、海洋等4個新興產(chǎn)業(yè)。材料學科是實現(xiàn)該計劃不可或缺的技術(shù)支撐，而具有較強工程實踐能力的材料工程專業(yè)碩士則是最為急需的高級人才。雖然目前廣西有能力持續(xù)支持實施“卓越計劃”的大型企業(yè)不多，但亟待技術(shù)升級的企業(yè)則比比皆是。

二、桂林理工大學材料學科發(fā)展現(xiàn)狀與材料工程專業(yè)碩士培養(yǎng)存在的問題

桂林理工大學材料工程專業(yè)，其前身可追溯到1992年桂林冶金地質(zhì)學院的地質(zhì)專業(yè)，以后逐步增設(shè)了無機非金屬材料、高分子材料與工程、金屬材料工程、冶金工程和材料科學與工程等專業(yè)，基本上涵蓋了材料科學與工程專業(yè)的主要學科。該學科目前擁有材料科學與工程和冶金工程兩個一級學科碩士點，高分子化學與物理二級學科碩士點，同時招收材料工程專業(yè)碩士。其中，材料學為省級重點學科，并于2009年成為教育部批準的博士點授權(quán)建設(shè)學科。

通過多年建設(shè)，桂林理工大學材料學科已經(jīng)形成了基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究并舉的格局，其主要研究方向包括無機非金屬材料的合成與制備新技術(shù)、高性能聚合物基復(fù)合材料、新型電、磁功能材料及能源功能材料、綠色建材及生態(tài)環(huán)境材料等，密切結(jié)合廣西優(yōu)勢有色金屬、礦物和植物資源等設(shè)立和發(fā)展起來的，具有較為鮮明的地方特色。學科目前擁有省部共建國家重點實驗室培育基地、教育部重點實驗室、廣西壯族自治區(qū)重點實驗室等科研平臺，還與廣西10多家大型企業(yè)建立了產(chǎn)學研合作關(guān)系，科研成果應(yīng)用獲得直接經(jīng)濟效益10億余元，并獲得包括國家技術(shù)發(fā)明二等獎、廣西科技進步一等獎、廣西自然科學二等獎等重要研究成果。

但是，材料工程碩士培養(yǎng)仍然存在著許多亟待解決的問題，表現(xiàn)為：第一，現(xiàn)行的材料工程專業(yè)碩士的人才培養(yǎng)方案中雖設(shè)置了實踐環(huán)節(jié)，卻缺少相應(yīng)的強化訓練內(nèi)容，在課程設(shè)置上與學術(shù)型研究生差別不大；第二，材料工程碩士自身的認可程度不高，所錄取的學生一般是成績未達到學術(shù)型研究生要求的，學生容易產(chǎn)生自卑情況，而且自費上學的比例偏高；第三，研究生導師對培養(yǎng)工程碩士的積極性也不高，因為學生在完成一年的理論課學習后就要到企業(yè)去實習，對導師的實驗室研究作用甚?。坏谒模陙碜非髮W科全面發(fā)展成為普遍的趨向，使得桂林理工大學原來的有色金屬行業(yè)背景明顯淡化，在材料學科上表現(xiàn)為涉及領(lǐng)域?qū)挘蒲泄ぷ鞔蠖嗉性诠δ懿牧?、?fù)合材料或納米材料等新材料領(lǐng)域，而傳統(tǒng)的金屬材料和冶金工程反而成了弱項；第五，缺乏必要的“行業(yè)指導”，為“卓越計劃”工程碩士的培養(yǎng)帶來了較大的困難。

三、創(chuàng)新材料工程專業(yè)碩士培養(yǎng)模式，校企合作，全程互動實施“卓越計劃”

“卓越計劃”為全面提升材料工程專業(yè)學位研究生的培養(yǎng)質(zhì)量提供了最佳的契機，而創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式必須要切合廣西社會經(jīng)濟發(fā)展要求。為此，我們提出了培養(yǎng)工藝設(shè)計與新產(chǎn)品研發(fā)兩類材料工程專業(yè)碩士的新思路。廣西工業(yè)技術(shù)落后，主要依靠資源生產(chǎn)初級產(chǎn)品，生產(chǎn)過程高消耗、高污染。工藝設(shè)計類工程碩士的培養(yǎng)則針對這些問題發(fā)展，將相關(guān)的技術(shù)改造與工藝設(shè)計作為工程碩士的畢業(yè)論文（或設(shè)計）內(nèi)容，依托產(chǎn)學研基地和重點實驗室的研究平臺，為企業(yè)解難題、創(chuàng)效益，進而提高社會對工程碩士的認可程度，強化高校與企業(yè)的聯(lián)系；而新產(chǎn)品研發(fā)類工程碩士的研發(fā)工作主要是服務(wù)于落戶在廣西的新材料、新能源、節(jié)能與環(huán)保和海洋等新興產(chǎn)業(yè)的需求，開展新產(chǎn)品研發(fā)或進行擴大實驗，實現(xiàn)研究成果的轉(zhuǎn)化。根據(jù)論文工作的內(nèi)容和要求的不同，靈活安排實習時間和畢業(yè)論文的形式。如以工藝或流程設(shè)計為主的工程碩士要在企業(yè)實習至少半年，其畢業(yè)論文以工藝或流程設(shè)計為主；而以新產(chǎn)品研發(fā)為主的工程碩士則留在實驗室，借助本學科的儀器設(shè)備完成相關(guān)研發(fā)工作。

在培養(yǎng)標準上，我們提出要圍繞工程基礎(chǔ)教育（技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)）和工程專業(yè)教育（工程實踐和設(shè)計創(chuàng)新）兩個中心環(huán)節(jié)層層遞進，培養(yǎng)具有較強技術(shù)知識、推理能力、解決實際工程問題能力、項目與工程管理能力和有效溝通與交流能力，同時具備較高職業(yè)道德、職業(yè)素養(yǎng)與社會責任的高級工程技術(shù)人才。充分利用雙導師制，把高校研究生教學中的專業(yè)基礎(chǔ)教育優(yōu)勢與企業(yè)導師在工程設(shè)計與實踐方面的經(jīng)驗相結(jié)合，共同指導學生完成工藝設(shè)計和新產(chǎn)品開發(fā)，培養(yǎng)學生解決工程實際問題的能力和技術(shù)開發(fā)過程的組織能力，有效促進“卓越計劃”在材料工程碩士層面的貫徹與實施?；诓牧蠈W科的特點，材料工程專業(yè)碩士在材料學基礎(chǔ)理論方面同樣需要扎實的基礎(chǔ)。因此，基礎(chǔ)課程的教學內(nèi)容要與學術(shù)型碩士相同，但專業(yè)必修課和選修課的教學內(nèi)容則要突出材料加工與工程設(shè)計等方面，這部分教學任務(wù)可優(yōu)先安排給有“雙師證”（即教師證和工程師證）或有過企業(yè)工作經(jīng)歷的教師。此外，還專門開設(shè)了實踐環(huán)節(jié)，用于實驗技能實訓及現(xiàn)場實習等。

在考核標準與評價體系方面，材料工程專業(yè)碩士也與學術(shù)型碩士有所不同。材料工程專業(yè)碩士畢業(yè)不要求在省級以上正式學術(shù)期刊，考核主要集中在畢業(yè)論文（或設(shè)計）所體現(xiàn)的工作量、創(chuàng)新性和實施效果等方面。在研究生評優(yōu)和獎學金評比中，主要考核工程碩士自主知識產(chǎn)權(quán)、專利申報或方案實施所取得的經(jīng)濟效益等情況，并使之與學術(shù)型碩士所發(fā)表的學術(shù)論文有可比性，創(chuàng)建公平競爭的環(huán)境。

在校企合作辦學方面，桂林理工大學與桂林地質(zhì)礦產(chǎn)研究院、廣西三環(huán)企業(yè)集團有限公司、廣西魚峰集團有限公司、廣西金山銦鍺冶金化工有限公司和廣西新未來信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司等一批具有實力的企業(yè)建立了穩(wěn)定（下轉(zhuǎn)第54頁）（上接第49頁）的產(chǎn)學研基地。學生在企業(yè)進行實習實踐時，要求企業(yè)要以“準員工”的標準對待，嚴格要求且給予一定的生活補貼，而相關(guān)企業(yè)也有優(yōu)先挑選畢業(yè)生的權(quán)利。桂林理工大學經(jīng)過資格和能力評審，第一批共聘請了15位企業(yè)導師，均為企業(yè)高層或具有高級職稱人員。企業(yè)導師要對在企業(yè)進行的工程實踐培養(yǎng)內(nèi)容和培訓標準，如企業(yè)高級技術(shù)人員授課、生產(chǎn)現(xiàn)場學習與安全培訓、參與新產(chǎn)品研發(fā)和工程設(shè)計等提出了較為詳細的要求，企業(yè)教學完成后相關(guān)企業(yè)應(yīng)為學生提供培養(yǎng)質(zhì)量鑒定。

為了確保材料工程專業(yè)碩士的培養(yǎng)能夠符合“卓越計劃”的要求，桂林理工大學提出了校企合作、全程互動的理念，并成立了“卓越計劃”領(lǐng)導小組，下設(shè)領(lǐng)導小組辦公室、校級專家小組及二級學院教學工作小組等組織機構(gòu)，并為每個試點專業(yè)提供專項經(jīng)費。學校在鼓勵相關(guān)試點專業(yè)大膽改革、積極探索的同時，特別強調(diào)教學質(zhì)量。為此，材料工程專業(yè)也建立了教學質(zhì)量監(jiān)控與信息反饋機制，對現(xiàn)行的材料工程教學內(nèi)容和教學效果進行定期評估，并征求學生的反饋意見。此外，還通過校內(nèi)導師定期與相關(guān)企業(yè)保持溝通，了解材料工程碩士研究生在課題執(zhí)行方面的情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理并向?qū)Ψ狡髽I(yè)通報，真正做到“全程互動”。

總之，實施“卓越計劃”對創(chuàng)新材料工程專業(yè)碩士的培養(yǎng)有顯著的促進作用。桂林理工大學將依照校企合作、全程互動的理念，扎實做好“卓越計劃”材料工程專業(yè)碩士試點工作，努力實現(xiàn)高校與企業(yè)的雙向共贏，更好地服務(wù)廣西經(jīng)濟的新發(fā)展。

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【基金項目】新世紀廣西高等教育教改工程項目（2011JGA050，2010JGA031）；桂林理工大學教改工程項目（2010B06）