纳米材料与技术

中国普通高等学校本科专业

纳米材料与技术（Nanomaterials and Technology）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，授予工学学士学位。2012年，纳米材料与技术专业正式出现于《普通高等学校本科专业目录》中。

发展历程

2002年，上海交通大学在中华人民共和国教育部备案开设纳米材料与技术专业。

2010年，中华人民共和国教育部确定纳米材料与技术专业为国家战略性新兴产业本科专业。此时，纳米材料与技术为少数高校试点的目录外专业，专业代码为080216S。

2012年，在中华人民共和国教育部发布的《普通高等学校本科专业目录新旧专业对照表》中纳米材料与技术专业代码由080216S调整为080413T。

2020年2月，在中华人民共和国教育部发布的《普通高等学校本科专业目录（2020年版）》中，纳米材料与技术专业隶属于工学、材料类（0804），专业代码：080413T。

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

纳米材料与技术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）掌握纳米材料与技术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）系统掌握纳米材料与技术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）掌握纳米材料与技术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）了解与纳米材料与技术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，能阅读纳米材料与技术专业的外文材料，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。

纳米材料与技术专业课程主要包括电子技术、材料物理基础、材料化学基础、原子物理及量子力学、纳米材料制备与表征、微纳加工技术、纳米半导体材料、纳米器件基础、纳米生物材料、纳米磁性材料、纳米能源材料、纳米材料科学与技术前沿等课程。

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。选题应结合纳米材料与技术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

（一）定位新能源产业发展，明确专业发展方向

基于新能源产业的产教融合模式着重把人才培养与服务区域经济发展相结合，在完善培养方案的过程中，合理设置与新能源产业相关的专业课程，把高校专业发展定位始终贯穿于专业课程体系构建和专业核心课程内容改革过程中，包括培养目标和要求、专业课程体系及学时学分比例安排等，彰显培养特色，切实提高应用型人才培养质量。

（二）强化校企机制，深化产教融合水平

专业紧紧围绕纳米结构材料的功能化应用，依托当地实验室优势，坚持科学研究服务区域经济，在高校与企业深化合作过程中，双方通过选择关键的产业发展难题为突破口、共同设立参与相关科研项目为途径，并成立学校——企业深度参与的专业建设指导委员会，探索学院与企业合作发展专业的长效机制。

（三）深化产教融合，提升人才培养水平

通过与新能源产业需求相互对接，在对学生的教学与综合培养过程中，尝试把合作企业的实际岗位工作纳入到教学过程中，延伸人才培养过程，以合作企业为载体，通过参与特色的专业实践，为学生顺利实现就业奠定坚实基础。

（一）教学方式方法改革

以培养具有创新创业能力的复合型人才为目标，纳米材料与技术专业的实验教学必须摒弃传统实验的弊端，取消验证性实验项目，贯彻以学生创新为中心的教育理念，依托科研团队和科研平台开设“纳米材料制备与性能研究”特色实验课程。在实验内容上将以设计性、开放性和综合性实验为主，在教学模式由封闭转向开放，并建立导师制。

（二）教学内容的创新性设计

为培养学生的“双创”能力，全面改革实验教学内容，要将企业的需求、最新研究成果及国内外前沿研究方向引入实验教学，积极构建适应应用型创新人才培养的纳米材料与技术专业实验模块，培养具有扎实理论功底、熟练实验操作技能、具有较强的工程实践能力和强烈的创新创业意识的高素质人才。

（三）建立科学、合理的课程评价体系

特色实验课程的开设旨在将实验与教学内容有机结合起来，使学生通过完成实验深刻掌握纳米材料相关理论知识，了解纳米材料、纳米产业的发展前沿和动向；激发学生的科研兴趣，培养和提高学生的创新能力、创业意识，为国家塑造大批具有核心竞争力的双创型人才。

（一）聚焦学科融合，优化“学科协同”教学平台

纳米材料与技术专业以材料科学与工程为基础，聚焦纳米材料与技术热点问题，依据“新工科”建设要求，融合多个热门学科，形成以“纳米+”为核心的多学科协同教学平台。“纳米+”教学平台囊括了“纳米+信息”、“纳米+生物”、“纳米+能源”、“纳米+环境”、“纳米+机械”、“纳米+人工智能”等多个研究方向，并随着社会和科技的发展逐渐扩展教学和研究方向。人才培养计划严格按照纳米材料与技术专业培养目标，突出“纳米+”多学科协同培养特，不断优化本科生培养方案，实现知识体系的学科融合和学段贯通。

（二）提高科研能力，构筑“校所协同”科研平台

通过构筑“校所协同”科研平台，充分发挥高校与科研院所的科研优势，把优质科研资源转化为教学资源，强强联合，培养纳米材料与技术专业学生，探索高水平创新型人才培养机制，促进和深化高校教育教学改革。同时，也以此为契机，加快交叉学科发展，进一步深化产学研用结合。

（三）强化实践创新，搭建“产教协同”实习平台

通过教学实践和改革，协同纳米领域高科技产业用人单位，联合搭建纳米材料与技术专业“产教协同”实习平台，引导学生积极参与科研实践活动。通过将企业实践和基础教学融为一体，进一步提升纳米材料与技术专业学生的实践创新能力。

（四）拓宽国际视野，打造“内外协同”国际平台

纳米材料与技术专业教学必须融合国际纳米领域学术资源，打造“内外协同”的国际化平台，不断提升专业国际影响力和学生国际视野。

发展前景

考研方向

纳米材料与技术专业可在凝聚态物理、半导体器件、功能材料、纳米材料、复合材料、环境科学、生物医学材料及相关专业继续攻读硕士、博士学位。

就业方向

纳米材料与技术专业可以在相关的科研机构、高等院校从事科学研究，或者在电子信息、新能源、航空航天、仪器仪表、生物医药等高科技企业从事新材料研制、新产品开发及新技术工艺研究等高科技含量的工作。

开设院校