面向未来的材料科学与工程专业方向凝练

［摘 要］ 以新工科人才培养目标为指引，针对现有人才培养体系特色不鲜明、与行业发展脱节的问题，构建凸显材料科学与工程专业和新能源、半导体学科交叉的特色课程体系，将现有培养方案中同新能源材料与器件、半导体材料与器件等学科方向相关的专业必修课和选修课内容相融合，形成专业核心课程特色模块。由此，在教学内容上强化该专业的工科特色方向，引导学生根据专业兴趣进行学习，确保学生在特色专业领域掌握深厚的理论基础。通过跨学科的课程设计培养学生的综合能力，以满足新能源和半导体行业对复合型人才的需求。

［关键词］ 新工科；材料科学与工程；新能源；半导体；人才培养

［基金项目］ 2023年度深圳大学教学改革研究重点项目“新工科背景下深圳大学材料科学与工程专业人才培养特色建设”（JG2023014）

［作者简介］ 王振波（1973—），男，辽宁沈阳人，博士，深圳大学材料学院教授，主要从事化学电源、电催化研究；隋旭磊（1986—），男，山东海阳人，博士，深圳大学材料学院助理教授，主要从事新能源材料与器件研究；姚 蕾（1989—），女，湖南长沙人，博士，深圳大学材料学院副教授，主要从事无机非金属材料研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）01-0013-04 ［收稿日期］ 2024-06-20

在全球经济一体化和科技高速发展的今天，作为中国改革开放和科技创新的重要引擎，粤港澳大湾区对高素质人才的需求日益增加。特别是在材料科学与工程领域，该区域面临着产业升级和技术创新的双重挑战，急需一批既了解材料科学基本理论，又能把握未来技术趋势、满足产业发展需求的跨学科人才［1］。因此，深圳大学材料科学与工程专业的未来人才培养方向必须与大湾区的人才需求紧密结合，以支持区域经济可持续发展。

一、新工科建设对人才培养的要求

新工科建设是一项系统工程，需要从多个方面进行改革，包括教育理念、教学方法、课程体系和实践平台。教育系统应密切关注粤港澳大湾区主导产业中材料科学与工程专业人员的具体需求，对新兴材料制定更高的性能标准。教育机构需要与行业密切合作，了解前沿技术趋势，将这些需求纳入教学内容和研究方向中，以确保学生获得最实用的知识和技能。在当前的教育形势下，高等教育改革仍需不断深化，学科发展和人才培养仍面临诸多挑战。一是，人才培养观念存在偏差，学校重科研轻教学，学生重理论轻实践。二是，教师的教学方法仍有待改进，学生的学习兴趣和积极性不足。随着新一轮科技革命和产业变革的加速发展，对人才培养提出了更高的要求。新工科建设的核心理念是通过各学科的交叉融合创新人才培养模式，构建适应未来社会发展的新型工程教育体系。

作为高校重要的工科专业之一，材料科学与工程专业的发展需要教师具备多种学科知识和能力。近年来，材料科学与工程专业发展迅速，跨学科融合已成为必然趋势。以材料学科背景和该领域最新科技发展为指导，基于经济社会发展、人才培养和特色专业建设的需要，结合粤港澳大湾区国际科技创新中心建设和“一带一路”倡议对材料专业人才的需求特点及目标要求，对培养具有国际战略思维和技能的材料科学与工程专业人才具有重大意义。基于粤港澳大湾区产业对人才的需求，围绕新能源材料与器件和半导体材料与器件两个特色方向，以新工科人才培养目标为指引，开展课程体系改革和人才培养模式创新是本专业特色发展的必由之路。因此，亟须通过对新能源和半导体产业发展趋势、国家政策和产业技术需求的研究分析，凝练特色方向，构建相应的课程体系，在此基础上探讨材料专业创新人才的培养模式。

（一）材料科学与工程专业发展的趋势

新能源材料与器件是近年来发展迅速的研究方向，是推动经济发展的重要领域之一。随着能源结构转型升级，新能源材料与器件成为研究热点。半导体材料是光电子信息产业重要的基础材料，随着信息产业技术日新月异的发展和产品更新换代的加快，集成电路和光电子器件等半导体材料已成为国家安全和国民经济发展的重要支撑之一。同时，半导体产业迅猛发展，在芯片制造、封装测试、材料合成等方面对人才需求十分迫切。

（二）材料科学与工程专业人才培养的目标

新工科建设的核心是人才培养，因此新工科人才培养的目标应围绕国民经济的需求和社会发展来确定。基于粤港澳大湾区在新能源和半导体领域的产业发展优势，材料科学与工程专业的人才培养应为国家和粤港澳大湾区的新能源和半导体新材料产业发展提供人才和技术支撑；从长远来看，人才培养目标应与国家的重大战略需求相一致。在粤港澳大湾区新工科建设的背景下，聚焦新能源和半导体学科方向，提出了如下人才培养目标：（1）具有系统的专业知识、广泛的基础理论知识和一定的科研能力，能从事材料及相关领域的研究、教学、技术开发和管理，具有自主学习和创新能力；（2）具备从事科学研究、创新创业、交流合作和工程实践的素质，能够在企业、事业单位、研究机构从事工程设计、新产品开发、技术管理和科学研究；（3）具有较强的团队合作能力、社会适应能力和国际竞争力，能够胜任国际组织或企业的技术、管理或行政工作；（4）拥有健全的心理和健康的身体，能够适应社会发展的需要；（5）掌握一门外语并具有一定的应用能力。

（三）材料科学与工程专业特色方向的凝练

材料科学与工程作为一门新工科专业，需要调查社会和市场需求，结合自身学科背景和优势，凝聚专业特色。在人才培养目标上，既要培养适应社会和市场需求的高级材料工程技术人才，又要培养具有创新精神和实践能力的高素质复合型人才。在人才培养规范方面，既要有扎实的理论基础知识和较强的工程实践能力，又要有良好的团队合作意识、创新创业能力和良好的沟通能力。在课程体系设置方面，除了核心课程外，还需要在现有课程体系中增加新能源、半导体等前沿领域的专业知识和技能课程。在师资队伍建设中，除了要有高水平的师资力量，还要建立高水平的科研队伍。在实践平台建设方面，既要有校内实验教学平台、校外实践基地等，也要加强校企合作，建立稳定的社会实践基地和产学研基地。

二、新能源和半导体行业的发展

《中国制造2025》中指出，到2035年，我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平。这就需要在能源、信息、交通、环保等领域取得重大突破，解决制约经济社会发展和国家安全的关键材料、核心技术和重要装备等问题，推动传统产业向高端化、智能化、绿色化转型。新能源和半导体产业是我国未来的战略科技力量，其发展离不开材料和器件领域的基础研究和技术研发。同时，新能源和半导体产业是我国“十四五”期间大力发展的重点产业。

目前，新能源已成为世界各国可持续发展战略的重要内容，近些年我国在锂离子电池、氢能、太阳能、风能等新能源领域均进行了重点布局和发展，已在国际上取得了较大的影响力。随着国际新能源市场的逐步拓展，对相关设备和材料的需求将变得非常大，这些行业都需要高水平的人才作为支撑。在半导体领域已形成较为完整的产业链体系，但在某些关键环节还存在一定的问题，如超低功耗半导体器件、化合物半导体材料等。由于薄弱的基础研究，导致产品附加值低，关键核心技术受制于人，整个国民经济发展受到严重制约。因此，针对新能源和半导体行业人才需求的特点，以及在材料与器件跨学科背景下，新能源与半导体领域人才培养的必要性，必须进行深入的思考和分析。一是新能源和半导体产业发展对人才的需求。新能源和半导体产业在我国起步较晚，但发展速度极快，是未来发展最具潜力的领域之一。许多与新能源和半导体行业相关的技术研发项目和设备项目，都对材料科学与工程的专业人员提出了更高的要求。因此，有必要在新能源与半导体的跨学科背景下构建具有特色的课程体系，培养学生的综合能力和创新能力，解决知识体系不完整、深度不够、学生学习困难等问题。二是面向未来的学科交叉与人才培养模式改革。随着“双一流”建设的稳步推进和新工科建设的深入改革，加强材料科学与工程专业和新能源、半导体产业的对接，将成为未来的发展趋势。因此，有必要将新能源和半导体行业的相关知识融入学科教学中。

三、专业方向凝练的思路与实践

在这个日新月异的时代，随着全球对新能源和半导体技术不断增大的需求，这些领域已成为国家战略性新兴产业的重要组成部分。特别是对粤港澳大湾区来说，这些产业的蓬勃发展不仅提供了巨大的经济机遇，也对专业人才提出了前所未有的挑战和需求。因此，为了应对这一趋势，学校和学院正积极探索和实践新的教育模式，以满足未来行业发展的需要。基于学校和学院的独特优势和特点，聚焦新能源材料与器件、半导体材料与器件两大领域，开展专业方向的集中和实践。专业课程教学目标是适应未来产业发展需要，通过系统的专业课程设计和教学方法改革，培养学生具有扎实的专业知识和较强的创新能力。这样的人才培养模式，将为粤港澳大湾区经济建设和产业升级提供强有力的人才支撑。为了实现这一目标，对现有的课程培训计划进行了深入改革和优化。具体来说，在基础知识、前沿技术和工程应用三个方面精心设置了一系列课程模块。这些模块旨在为学生提供全面深入的知识体系，使其能够跟上科学技术进步的步伐，并具备解决实际问题的能力。同时，结合学校和学院在新能源和半导体新材料领域的优势和特色专业方向，专门设计了一系列专业选修课。这些课程内容丰富，形式多样，既体现了不同专业特色的应用，又兼顾了学生的专业兴趣和职业规划。通过这些课程，希望能够满足学生在不同领域的专业需求，助力其未来职业发展。

通过精心设计特色课程模块，交叉整合课程内容，整合优化基础知识和特色方向，使学生有机会接触到新能源材料与器件、半导体材料与器件领域的前沿知识和关键技术。基于校企合作培养模式，聘请校外导师，讲授新能源、半导体行业前沿的技术进展及实战经验。深入企业参观与实践，由企业提出应用型课题，联合校内和校外导师共同指导完成，做到“教、学、做”合一。从工程实践中提炼毕业论文选题，强化毕业论文的新能源与半导体专业特色，完善毕业论文标准，提高毕业论文企业选题与专业特色要求。这种全面深入的学习体验不仅可以提高学生发现、分析和解决问题的能力，还可以为其将来进入科研机构和其他高等学校或研究机构奠定坚实的理论基础。简而言之，致力于创造一个既强调理论深度又强调实践能力的教育环境，以培养更多高素质的专业人才，为新能源和半导体行业的可持续健康发展做出贡献。

四、特色专业课程方向的实施

随着特色专业方向的实施，根据新能源材料与器件和半导体材料与器件两个学科方向的独特需求，详细更新了培养计划。从精心设计教学计划到高效组建教学团队，再到教学内容与教学资源的深度融合，每个环节都力求达到最佳教学效果。在教学过程中，坚持理论知识与实践技能相结合，强调应用知识解决实际问题的重要性，努力培养学生的创新能力。始终以学生为本，鼓励学生主动学习，积极实践，以激发学生的学习兴趣，提高学生的创新能力，这一策略的实施取得了显著成效。经过近几年的教学改革和课程优化，学生对该专业的兴趣日益浓厚，自主学习能力也有了质的飞跃。系统学习科学、技术、工程实践等相关课程后，学生不仅可以更好地理解和掌握专业知识，而且专业领域的知识结构也更加完整和深入。同时，教师的教学科研能力有了很大的提高，经过多年教学经验的积累和不断地自学，逐渐成长为学校的中坚力量。

该专业教师承担了学校安排的多项重要教学任务，如“电化学原理与技术”“电化学能源材料与器件”“光电转换材料与器件”“低维材料”“半导体物理与器件”等高水平课程。这些课程不仅需要教师有良好的教学技能和深厚的学术背景，还要求教师在专业领域有深入的研究，以确保教学质量。为了进一步提高自身的教学科研水平，教师积极参与各级各类科研项目的应用，并通过实施项目深化自己的科研能力和教学方法，从而促进教学相长。经过不断努力和创新，学生的学习兴趣得到了充分激发，自主学习和自主创新能力大幅提升，特色专业方向建设取得显著成效。同时，教学团队的教学能力和科研水平也有了很大的进步，不仅在课堂上传授知识，而且在科研项目中锻炼和展示自己的才能。未来，将继续坚持以学生为中心的教学理念，不断探索和完善教学模式，培养更多具有创新精神和实践能力的特色人才。