材料化学

中国普通高等学校本科专业

材料化学（Material Chemistry）是一门普通高等学校本科专业，属材料类专业，基本修业年限为四年，授予工学或理学学士学位。2012年中华人民共和国教育部在《普通高等学校本科专业目录》中将材料化学专业划入工学材料类。

发展历程

材料化学作为一个学科专业提出来，和材料物理一样，是在文革结束以后。从时间上讲，它并不是在材料系在各高校设立以后才产生的，有些高校在化学工程系或者化学系专门设有材料化学方向。改革开放以来，随着国民经济的发展和对应用性人才需求的增加，1987年在国家教委修订的全国理科专业目录中，在化学学科中增设了材料化学、环境化学、食品化学等应用性和边缘交叉学科专业。在教学改革过程中，有80多所大学设有材料化学和化学类专业共16种，专业点120个，年招生量约5000人。

1978年，浙江大学首先成立了材料科学与工程系。是中国高校中成立最早，学科门类、培养层次最齐全的材料系之一。1988年，清华大学的材料化学专业诞生于材料科学与工程系。

1990年7月，全国高等学校理科教育座谈会上提出了把多数理科毕业生培养成应用型理科人才的教育方针。1992年3月颁布了材料化学专业的基本培养规格和教学基本要求。

1993年，《普通高等学校本科专业目录新旧专业对照表》中材料化学（071302）专业属于理学、材料科学类（0713），材料科学（理科试04）专业并入。

2012年，《普通高等学校本科专业目录新旧专业对照表》中材料化学专业被调整到工学、材料类（0804），专业代码：080403。

截止2020年，材料化学专业仍属于工学、材料类（0804），专业代码：080403。

培养目标

培养具有坚实的自然科学基础、材料科学与工程专业基础和人文社会科学基础，具有较强的工程意识、工程素质、实践能力、自我获取知识的能力、创新素质、创业精神、国际视野、沟通和组织管理能力的高素质专门人才。

材料类专业毕业的学生，既可从事材料科学与工程基础理论研究，新材料、新工艺和新技术研发，生产技术开发和过程控制，材料应用等材料科学与工程领域的科技工作，也可承担相关专业领域的教学、科技管理和经营工作。

培养规格

材料化学专业基本学制为四年。四年参考总学分一般为140~190学分[含毕业设计（论文）学分]。

学生通过学习各门课程修满总学分并毕业考核合格，可获准毕业；毕业环节完成并经院校学位委员会审核通过者，可授予工学学士学位。

（1）掌握材料化学专业工作所需的数学和自然科学知识、工程技术知识以及一定的经济学与管理学知识。

（2）系统掌握材料化学专业的基础理论和专业知识，熟悉材料的组成、结构、合成与制备、性质与使役性能之间关系的基本规律。

（3）掌握材料化学专业所涉及的各种材料的制备、性能检测与分析的基本知识和技能。

（4）了解材料类专业相关学科的发展现状和趋势，具有创新意识，并具备设计材料和制备工艺、提高材料的性能和产品质量、开发研究新材料和新工艺、根据工程应用选择材料等方面的基本能力。

（5）了解与材料化学专业相关的职业和行业的重要法律、法规及方针与政策，具有高度的安全意识、环保意识和可持续发展理念。

（6）具有终身学习意识，能够运用现代信息技术获取相关信息和新技术、新知识，持续提高自己的能力。

（7）具有一定的组织管理能力、表达能力、独立工作能力、人际沟通能力和团队合作能力。

（8）具有初步的外语应用能力，能阅读材料化学专业的外文材料，具有一定的国际视野和跨文化交流、竞争与合作能力。

课程体系

总体框架

课程设置应能支持培养目标达成，课程体系必须支持各项毕业要求的有效达成。

人文社会科学类通识课程约占20%；数学和自然科学类课程约占20%，实战内容约占20%，学科基础知识和专业知识课程约占35%。

人文社会科学类教育能够使学生在从事材料工程设计时考虑经济、环境、法律、伦理等各种制约因素。

数学和自然科学教育能够使学生掌握理论和实验的方法为学生运用相应基本概念表述材料工程问题、设计与选择材料、进行分析推理奠定基础。

学科基础类课程应包括学科的基础内容，能体现数学和自然科学对专业应用能力的培养；专业类课程、实践环节应能体现系统设计和实施能力的培养。

课程体系的设置应有企业或行业专家参与。

理论课程

通识类知识涵盖人文社会科学类知识、工具性知识、数学和自然科学类知识、经济管理和环境保护类知识。

（1）人文社会科学类知识包括哲学、思想政治道德、政治学、法学、社会学等基本内容。

（2）工具性知识包括外语、计算机及信息技术、文献检索、科学研究方法论等基本内容。

（3）数学和自然科学类知识包括数学、物理学、化学、力学以及生命科学和地球科学等基本内容。

（4）经济管理和环境保护类知识包括金融、财务、人力资源和行政管理、环境科学等方面的基本内容。

学科基础知识被视为专业类基础知识，包括材料科学基础、材料工程基础、材料结构表征等知识领城。

（1）材料科学基础知识包括材料结构、晶体缺陷、相结构与相图、非晶态结构与性能、固体表面与界面、材料的凝固与气相沉积、扩散与固态相变、烧结、变形与断裂、材料的电子结构与物理性能以及材料概论等。

（2）材料工程基础知识包括流体流动基础、热量传递、传质过程及其控制、材料及其产品设计、选材、制造加工成型以及失效分析等方面的基础知识，工程制图、机械设计及制造基础、电工电子学等。

（3）物理化学知识包括气体、热力学第一定律、热力学第二定律、多组分系统热力学、化学平衡、相平衡、化学反应动力学、电化学、表面现象和胶体分散系统等。

材料化学专业课程包括材料化学、材料合成与制备技术、材料分析测试方法、无机化学、分析化学、有机化学、结晶化学、固体化学等内容。

实践教学

实验课程分为以下3个类型：

（1）公共基础实验

主要包括物理实验、化学实验、计算机基本操作实验、电子电工实验等。

（2）专业基础实验

主要包括材料科学基础实验、材料工程基础实验、材料研究与测试方法专业基础训练及综合实验。依据相应课程大纲，每门课程至少开设4个实验项目，且能支持专业培养目标的达成。

（3）专业实验

主要包括专业技能训练、材料制备与性能综合实验等。要求开设材料的力学、热学、电学等性能相关实验至少7项，同时完成至少1种材料的制备，包括原料的选择—配方计算—工艺方案设计—制备—相关性能测试及结构分析等全过程训练。

（1）机械零件设计

进行工程设计基本技能训练。

（2）材料制备装备设计

结合专业知识进行设备设计训练。

（3）工厂工艺流程设计

针对至少1种材料生产工艺进行车间工艺流程设计。

实习是学生接触生产实际、接触企业的重要实践环节，各高校应建立稳定的校内外实习基地，制定符合生产现场实际的实习大纲，让学生在实习中实践所学知识，培养热爱劳动的品质。

毕业设计（论文）是科研与教学结合最为密切的一个实践环节，须制定与毕业设计（论文）要求相适应的标准和检查保障机制，对选题、内容、指导、答辩等提出明确要求，保证课题的工作量和难度，并给学生提供有效指导，每位专业教师指导毕业设计（论文）的学生人数原则上每届不超过6人。选题应结合材料化学专业的工程实际问题，有明确的应用背景，培养学生的工程意识、协作精神以及综合应用所学知识解决实际问题的能力。毕业设计（论文）可以从科研任务中选择规模适当和相对独立的题目，还可以通过与企业紧密合作的实战教学活动来进行。

教学条件

教师队伍

（1）按一级学科专业培养的高校，专任教师不少于50人；按二级学科专业培养的高校，每个专业的专任教师不少于10人。

（2）生师比不高于18：1。

（1）年龄在55岁以下的教授及40岁以下的副教授分别占教授总数和副教授总数的比例应适宜，中青年骨干教师所占比例较高，满足持续发展的需要。

（2）专任教师中具有高级职称的比例不低于50%，具有中高级职称的比例不低于85%。

（3）专任教师中具有硕士、博士学位的比例不低于80%，其中具有博土学位的不低于50%。

（4）85%以上的专业授课教师在其学习经历中至少有一个阶段是材料类专业学历，具有材料类专业本科毕业背景的教师人数比例不低于60%。

（5）学科带头人学术造诣较高，专业领域分布合理，专业教师队伍的年龄结构、知识结构和学缘结构合理，学缘相同的教师比例原则上不高于50%，有数量适宜的骨干教师，可为专业发展所需的学科基础提供基本保障。

（6）有企业或行业专家作为兼职教师。

（1）授课教师具备与所讲授课程相匹配的能力（包括科研动手能力和解决实际工程问题的能力），承担的课程数和授课学时数限定在合理范围内，保证在教学以外有精力参加学术活动、进行工程和研究实践，不断提升个人专业能力。

（2）讲授工程与应用类课程的教师具有较强的科研和工程背景；承担过科研项目的教师须占有相当比例，部分教师具有企业工作经历。

（3）为教师提供良好的工作环境和条件。有合理可行的师资队伍建设规划，为教师进修、从事学术交流活动提供支持，促进教师专业发展，包括对青年教师的指导和培养。

（4）拥有良好的相应学科基础，为教师从事学科研究与工程实践提供基本的条件，营造良好的环境和氛围。鼓励和支持教师开展教学研究与改革、指导学生、学术研究与交流、工程设计与开发、社会服务等。

（5）使教师明确其在教学质量提升过程中的责任，不断改进工作，满足专业教育不断发展的要求。

设施资源

教室、实验室及设备在数量和功能上能够满足教学需要。教学实验室生均面积不小于2.5平方米，生均教学科研仪器设备值不低于15000元。

实验设备完备、充足、性能优良，满足各类课程教学实验和毕业设计（论文）的需求。专业课程实验开设率应不低于90%，综合性、设计性和创新性实验课程占总实验课程的比例不低于60%；每个实验既要有足够的实验台套数，又要有较高的利用率。基础实验每组学生数不能超过2人；专业实验每组学生数不能超过3人；大仪器实验每组学生数不能超过8人。

实验室向学生全面开放，实验设备有良好的管理、维护和更新机制，保证学生使用。

实验技术人员数量充足，能够熟练地管理、配置、维护实验设备，保证实验环境的有效利用，有效指导学生进行实验。

应加强与企业的联系，建立有稳定的产学研合作基地。有足够数量、相对稳定的校内外实习、实践基地，能支持教学目标的达成。

生产实习要有具体的实习大纲、明确的实习内容和考核方法及标准。

实习带队教师高级职称比例不低于30%；参与教学活动的人员应理解实践教学的目标与要求，配备的校外实践教学指导教师应具有项目开发或管理经验。

配备各种高水平的、充足的教材、参考书和工具书以及各种专业图书资料，师生能够方便地使用；阅读环境良好，且能方便地通过网络获取学习资料。

教学经费

教学经费有保证，生均年教学日常运行支出不低于1200元，且应随着教育业经费的增长而稳步增长，以满足专业教学、建设、发展的需要。

质量保障

各高校建立教学过程质量监控机制，使主要教学环节的实施过程处于有效监控状态；各主要教学环节应有明确的质量要求；建立教学质量监控的组织体系、规章制度和运行机制；建立对课程体系设置和主要教学环节教学质量的定期评价机制，评价时应重视学生和校内外专家的意见。

各高校应建立毕业生跟踪反馈机制以及高等教育系统内部及社会有关各方参与的社会评价机制，定期对包括培养目标、毕业要求、课程体系、理论和实践课程教学等在内的人才培养工作进行评价。

在毕业生跟踪反馈机制的执行过中，需要注意如下几点：

（1）对毕业生做跟踪调查时，确保跟踪反馈信息真实、可靠，具有说服力。

（2）反馈样本数量应达到各专业当年毕业生总量的一定比率（各高校可根据自己的特点自行制定），跟踪调研的时间和周期应有要求。

（3）在选择毕业生跟踪调查对象时，确保调查对象具有代表性，应充分考虑地域分布、企业类型、岗位工种等差异。

（4）适当加强对优秀毕业生、创业学生、在单位做出特殊贡献的毕业生的调查。

（5）形成报告并且能够有效地指导培养方案和培养目标的调整及完善。

各高校应建立持续改进机制，要求有监视和测量、数据分析以及改进活动。应根据各个教学过程质量监控环节的评价结果以及毕业生跟踪反馈信息，分析教育质量现状及其存在的问题，找出影响教育质量的主要因素，提出改进措施，并组织实施。实施后的结果与信息转入新一轮的循环，不断提升教学质量，使人才培养质量满足不断变化的社会需求。

培养模式

材料化学专业应用型人才培养方案的制定应抓住院校快速发展的大好时机，通过实施“十三五”专业发展规划，以培养具有创新精神的应用型人才为宗旨，加强教学工作，特别是实践教学工作，切实提高教育教学质量；以制定人才培养方案为契机，更新教学内容、完善课程体系、改革教学方法和手段、强化特色教育、培养学生竞争意识和创新意识；并以材料化学特色专业建设推动各项教学建设，促进教学改革的不断深化。

（1）修订创新创业背景下材料化学专业人才培养方案

在实践教学环节增设创新创业课程学分；将学生开展学科竞赛、从事创新实验、发表学术论文、授权专利及自主创业等情况折算成相应的创新创业学分。只有修满实践教学环节的创新创业学分，学生才能顺利毕业。在通识教育课程上开设创新创业类的基础选修课程，培养学生创新创业思维和意识。

（2）开展教学方法、教学手段和教学内容改革

教学中摒弃传统的讲授式为主的教学模式，积极采用问题启发式教学和翻转课堂教学模式，让学生真正参与到课堂教学中来，学生不再是被动接受知识，而是主动地学习，并在学习过程中提出问题、解决问题。同时，尝试多元化的课程考核方式改革，课程考核不再是单一的期末闭卷考试，而是注重平时成绩和创新能力提高，平时布置一些培养学生创新素养的课程作业，如文献综述、课程论文、学期论文等。教学内容上，将一些新研究成果和新理论融入材料化学专业课程中，让学生了解材料化学专业领域内的最新研究进展，引导学生积极思考，启发学生的问题意识、培养学生的创新性思维。

（3）推行本科生导师制

从大学一年级开始，材料化学专业学生与专业教师之间通过双向自由选择，确定自己本科阶段的专业导师。本科生导师制模式下，导师在学生大学期间对其进行全方位指导，对学生的职业规划、课程选择给出建议，培养学生的创新思维和创业能力。材料化学专业学生参与导师科研项目，培养实践能力、动手能力和创新思维能力。此外，在实际中寻找应用型课题，从而培养学生处理实际问题的创新能力。

（4）依托科研仪器平台、大学生科研项目申报、创新创业竞赛

鼓励材料化学专业学生积极申报大学生创新创业项目和大学生科研项目，在这些科研项目的驱动下培养学生创新意识和解决问题能力。通过参加“互联网+”创新创业竞赛，培养学生团队合作精神，激发学生创业激情，为毕业后想创业的学生提供项目思路。

（1）优化课程体系，紧扣科研实际，开发新课程

在专业教育必修课程中，整合结构化学和材料化学原理及应用两门课程，将结构化学、材料化学原理及应用中的结构化学内容合并，课程名称为材料化学原理；将材料化学原理及应用中的应用部分的内容分解到各个相关的专业课程中，如材料制备内容融入材料合成与加工课程中。计算化学课程原有的理论授课内容通过计算化学课程讲解，课内实验单独出来，设为计算化学实验，理论课与实验课交叉融合进行，增加学生动手和实践的课时；新设的功能材料器件设计训练课程，紧密结合科研实际，挑选出典型的功能材料器件，在科研基地由基地教师指导学生进行器件设计；在专业教育选修课程中，依托科研基地，增加选修课的比重，设置专业限选课和任选课，聘请科研基地教师授课。

（2）紧密联系科研方向，更新课程内容

在教学内容上，专业既重视基础知识、基本理论的内容，又把新的科研成果不断充实到课堂教学中，提高教学起点，实现教学内容的科学性、实用性和前沿性，使理论课程内容与本专业相关的学术研究同步更新和发展，加强学生创新意识的培养，使丰富的科学研究资源转化为教育教学资源紧密联系科研方向和材料化学学科发展，不断更新课程教学内容。

（3）充分利用科研资源，建立多层次实践教学体系

充分利用科研资源，加强实验室建设，形成了包括学科基础、专业基础、专业综合三级实验平台和七个系列实验的实验教学体系（化学实验、物理实验、电工力学实验、材料科学基础实验、计算化学实验、材料研究与测试方法实验、材料的化学合成及表征实验），为本科生开设科技前沿的综合设计性实验，鼓励学生把实验课变成“全面的智能考核和小型的科学研究”。

实习方面，通过校企联合办学，建设校外实习基地，聘请企业兼职教师。专业结合认识实习和专业实习两个教学环节，邀请企业兼职教师、行业专家开展培训和讲座，将最新的工程、技术进展和需求引入课堂，提高学生适应社会的能力。挖掘企业的科研资源，使学生立体地、多维度地掌握专业的基本原理和实际应用。

（4）充分发挥科研优势，构建创新能力“金字塔”培养体系

鼓励学生积极参与到教师的科研中去，在课题研究实践中不断受到启发和锻炼，激发创新思维，培养创新能力。为此，专业通过顶层设计，建立了专业—校级、省部级—国家级的创新能力“金字塔”培养体系，每一层包含若干小项目。专业层级积极开展导师制活动，大二起，组织学有余力的学生进入教师课题组，直接参与导师的科学研究；到大三，导师制基本做到了全覆盖，专业把普及性的创新活动与专业性的学术竞赛有机结合起来，依托科研基地举办材料文化节，进行材料基础知识大赛、功能材料制备与性能竞赛、陶艺大赛等；鼓励并指导学生积极参与校级、省部级的自主创新项目、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、节能减排大赛，为学生参加国家级大学生创新创业训练计划项目等各类全国性竞赛打下了坚实的基础。

（1）“师傅”与“徒弟”的双向选择

大一阶段，向学生介绍本系每一位老师的研究方向及现有的仪器设备，采用双向选择的方式，进行“师傅”与“徒弟”的选择。

（2）教学地点和时间

双向选择完成后，教学地点为相应指导教师的科研实验室和材料化学专业实验室；教学时间可由学生和导师沟通决定，原则上不得与正常上课时间相冲突。

（3）教学内容的实施

教学内容采用先教师拟定，然后学生创新的模式。第一阶段（大一至大二上学期）：教师根据自己的研究方向及课题，设定相应的研究内容，学生根据相应的内容进行科研实验。学生在导师的指导下完成样品的制备、表征和结果与讨论工作。第二阶段（大二下学期至大三下学期）：在第一阶段的基础上，学生通过文献调研，可以自行设定自己喜欢的研究内容。此阶段的样品表征可在研究生或是导师的监督下，独立操作大型检测设备，完成样品的测试。另外，利用寒暑假，安排学生去企业实习，在实习过程中发挥校外导师的职能，培养学生的职业道德和职业判断力，了解实际工作岗位对本专业的需求，使学生进一步明确学习目的。

发展前景

考研方向

化学、材料、能源、医药、机械、农业、环境等相关领域继续深造攻读硕士、博士学位。

就业方向

毕业生主要在光电信息、新材料、新能源、石油化工、工程塑料、高分子材料、生物医药、轻工、食品、装备制造、节能环保和分析检测等领域和行业的企业事业单位从事质量检验、产品开发、生产、技术管理等工作；或在高等院校、科研院所等部门从事新材料研发、管理等工作。

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