中新高校材料科学研究生课程体系比较研究

［摘 要］ 提升研究生教育工作质量和课程体系建设水平，是“双一流”高校迫切需要解决的问题。对新加坡南洋理工大学与北京航空航天大学材料科学与工程专业课程体系的现状进行了调研分析，通过对比专业培养目标、研究领域、课程结构设置及实践教学环节等方面，以“双一流”高校高水平人才培养及课程体系优化的现实需求为出发点，为我国高校建设世界一流材料学科，打造高质量的材料科学与工程研究生专业课程体系提出科学合理的对策建议。

［关键词］ NTU；材料科学与工程；课程体系；“双一流”

［基金项目］ 2020年度陕西省教育厅陕西省研究生教育综合改革研究与实践项目“高层次人才培养背景下材料科学与工程研究生课程体系构建”（YJSZG2021013）

［作者简介］ 高 峻（1980—），男，山东平邑人，博士，西北工业大学机电学院党委副书记，讲师，主要从事思政教育与教育教学研究；宋士琦（2000—），男，黑龙江鸡西人，西北工业大学机电学院2020级航空工程专业硕士研究生，研究方向为精密成型技术与装备；罗 皎（1980—），女，四川仪陇人，博士，西北工业大学材料学院党委副书记，教授，主要从事轻合金精密塑形变形理论与技术研究。

［中图分类号］ G643.2 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）02-0045-04 ［收稿日期］ 2022-08-05

新加坡南洋理工大学（以下简称NTU）作为一所科研密集型大学，在20世纪末新加坡高等教育发展战略的指引下进行了卓有成效的教学实践探索，成为享誉全球的大学之一。其材料科学与工程系拥有世界一流的培养计划，是世界材料领域的领头羊之一［1-2］。其材料科学与工程系被全球公认为首屈一指的研究机构。

北京航空航天大学（以下简称北航）是中国“双一流”建设高校。其材料科学与工程学科旨在培养材料科学领域从事科学研究、工程技术开发应用及经营管理等工作的高级技术人才。北航的材料科学与工程学科是国家“双一流”建设学科，教育部第四轮学科评估等级为A+［3］，其课程体系设置和人才培养模式具有一定的代表性。

研究两校材料科学与工程专业（以下简称MSE）的硕士研究生培养课程体系对国内高校材料相关专业领域研究生教育教学改革和课程体系建设具有一定的借鉴意义，能够为我国高校建设世界一流大学、世界一流学科提供思考和建议。

一、NTU课程体系

NTU作为以科学和技术为基础的顶尖国际大学，通过跨学科教育和研究，培养杰出的领导者，创造对社会的影响力，NTU的教育由两个相互关联的支柱定义——跨学科学习及体验式、协作式学习。灵活的跨学科课程设计、鼓励学生驱动的学习，以及相互关联的课程加强了跨学科研究和认知敏捷性。在“教育”维度上，NTU力争培养有品格、有能力、认知力强的未来领袖。在“研究”维度上，NTU加强广泛的科学发现及高影响力的跨学科研究，以促进高影响力的研究、融合研究与学习、六项集群为目标。

NTU开设材料科学与工程硕士课程，旨在让学生掌握材料科学与工程的最新研究生水平知识，学生必须完成至少30个学术单元（AU），并达到最低的平均绩点2.5分，才能被授予该硕士学位。根据NTU的MSE硕士课程体系（研究型），研究生学制最低1年，最长3年，学习课程选择范围包含：材料演进与创新和材料实验室技术等专业预先课程；生物和仿生材料、磁性材料、光学材料、无机材料、有机材料、纳米材料等专业领域方向课程；量子物理导论、固态核磁共振的原理与应用、材料的化学分析、聚合物材料的环境和热降解等理论实践原理课程。

二、北航课程体系

北航以培养具有领军领导潜质的拔尖创新人才为宗旨，突出创新精神、创造能力、创业素质和国际竞争力，要求研究生具有高度的国家使命感和社会责任感，具备优秀的终身自主学习能力，宽广的知识面、扎实的知识基础、合理的知识结构，能够适应科技进步和社会发展需要。学校瞄准世界一流大学建设目标，面向国家战略需求、立足国际学术前沿，结合学校“双一流”建设和“筑梦飞天”人才培养专项，改革创新教育教学机制，着力打造精品课程体系、拓展国际交流、聚力多方协同育人。

北航的MSE学术型硕士研究生实行学分制培养，课程体系具体分为学位必修课、必修环节和学位选修课，其学位必修课包含政治、英语、数学等公共课，材料测试、热力学、固体物理和化学、计算材料等一级理论课，以及高分子、腐蚀防护、材料制备、表面、强度等专业必修课（根据专业方向至少选2门）和1门跨学科课程，以及各类材料试验、电镜、光谱、腐蚀等综合实验环节。北航MSE研究生专业要求总学分不少于30，具体培养方案要求详见表1。

三、北航与NTU的材料科学与工程专业课程体系比较

（一）专业课程培养目标对比

北航重在培养学生具有扎实的理论与专业基础，注重提升自身实践能力，掌握相应的技术与手段，能够独立承担学术研究工作。NTU除了培养对研究和创新充满热情的学生外，还注重跨学科培训及相关研究能力培养，材料科学与工程学院旨在为尖端技术提供先进材料的科学驱动和应用导向的综合工程教育。对比可见，两校皆十分重视专业方面能力的培养，进而为高端技术提供先进的科学指导。北航更注重学生能够掌握扎实的知识基础，能够独立承担科研任务并进行高水平研究，NTU注重学生创新能力的提升及对学科交叉相关信息的了解。

（二）研究领域对比

北航与NTU目前MSE均涉及纳米材料及复合材料相关领域的研究，但相关内容侧重有所不同。如北航更多涉及纳米材料与能源材料结合方面的研究，而NTU则主要研究纳米电子学及多铁性等领域。除上述方向外，北航还主要涉及高性能结构材料与制备技术、非平衡材料与快速成形技术、材料腐蚀科学与防护技术、新型结构与功能高分子材料、先进树脂基复合材料、材料失效分析及预测预防等领域的深入研究，涉及领域十分广泛。NTU与北航更加偏向于材料制备成形的研究相比，差别较大，其主要涉及生物材料和生物医学设备、计算材料科学、国防材料、可持续发展材料等新型材料的理论研究，覆盖面极其广泛。

（三）课程结构设置对比

北航的研究生理论课程分为学位必修课、必修环节和学位选修课三部分，其中思想政治类、语言类、数学类课程为必修课程。学位必修课包括公共必修课、学科必修课、跨学科课三部分，需总共获得至少21学分。公共必修课包括中国特色社会主义理论与实践研究、自然辩证法概论、第一外国语、人文或管理专题课等内容，学分为6分，约占总学分20%。学科必修课包括校级基础理论课、一级学科理论课和专业课。除材料近代测试方法、材料科学与工程前沿等必修课程外，学生还可在能力范围内按照学科方向及要求选择数值分析、数理统计、材料热力学与动力学、材料的强度与断裂等课程。总学分至少为13分，约占总学分43%。跨学科课要求在导师指导下跨一级学科进行选课且至少选择一门，获得的总学分不低于2分。北航MSE研究生专业的实验环节可选择材料计算与设计特色试验、拉曼光谱综合实验等进行探究，学生需至少选择一项实验进行完成。北航要求硕士研究生根据知识背景情况及课题研究的需要至少选择一门学位选修课程，且选择的选修课总学分不低于2分。

NTU课程教学环节无必修与选修之分，而是学生根据自身需求及研究方向选择相应的课程，主要分为两个教学学期。第一学期主要包括通识课、专业课等。通识课主要包括材料历史等内容。大部分课程学时为13学时，学分为1AU。专业课中有生物和仿生材料、有机材料、材料物理分析等课程供学生学习，大部分课程需要39学时，每门课程的学分为3AU，其中只有先进行生物材料课程的学习后才可进行生物材料高级主题课程的学习。第二学期中专业课占大多数，新开设了磁性材料、光学材料、材料的晶体化学、纳米材料等课程可供学习，通常为39学时，学分为3AU。

通过对比发现，两校课程结构设置相比有明显差别。北航思政类、外语类及数学类课程占据一定比重，且为学生必修科目。专业课所包含的类型集中在材料的制备、防护、加工原理等方面，可供学生选择的选修课相对较少。NTU培养研究生过程中，并没有安排思政类及数学类课程，而主要是进行专业课程的学习。可供学生选择的课程涉及面较广，且更多涉及新型材料的理论研究，相对更加新颖，但需要学生课余时间自行掌握有关数学知识，以便进行复杂的数学分析计算。总的来说，两校主干专业课程各有特色，各有千秋。

（四）实践教学环节对比

北航的实践教学包含制定个人培养计划、专业实验、论文及答辩、高端学术报告等环节。该校设有国家“增材制造国家工程实验室”（在建）、国防“激光快速制造工程中心”（在建）、“空天先进材料与服役”教育部重点实验室、“特种功能材料与薄膜技术”北京市重点实验室、“大型整体金属构件激光直接制造”教育部工程研究中心及“高温结构材料与涂层技术”工信部重点实验室等实验室，能够很好地满足学生进行综合实践环节。学生可进入上述实验室完成诸如材料电镜分析实验、先进树脂基复合材料制造和模拟特色试验等实验，用以满足学业论文、毕业、深造等要求。

NTU在安排实验环节之前会专门开设课程对学生进行实验室预先培训，如介绍机械光谱仪、X射线衍射和荧光等相关知识及操作注意事项。该校设有生物材料实验室、仿生传感器科学中心、国防与产品开发中心、纳米电子学实验室等研究重点实验室及各类服务实验室，用以满足学生参与先进的硅加工技术、纳米电子学的材料和工艺开发等项目研究。

两所高校在实验环节均投入了极大比重来提升学生的动手能力及专业素养。相比之下，NTU的学生可参与实验的种类自由度高，可以更好地拓宽学生视野。而北航则更加侧重某几个方向的实验实践，能够使学生在相关领域进行更加深入的研究。两所高校侧重点不同，各有特色。

四、“双一流”大学研究生课程体系改革启示

研究生教育肩负着高层次人才培养和创新创造的重要使命。近几年，我国研究生培养规模快速增长，部分“双一流”高校研究生招生人数已超过本科生。然而，目前我国研究生培养存在课程体系建设不完善、课程质量参差不齐等问题。因此，提升研究生教育工作质量和课程体系建设水平，是各“双一流”高校迫切需要解决的问题。通过对比NTU和北航的研究生课程体系建设经验，有以下几点启示。

（一）加强总体规划和战略前瞻性

以NTU为代表的发达国家高校对研究生课程学习环节非常重视，其课程的系统性、丰富性和一流的质量成为人才成长的重要基石。当前国内应该站在培养具有全球竞争力人才、提升创新能力、服务经济社会发展的战略高度谋划研究生培养工作，重构研究生课程体系，提升其深度和广度，使课程更具科学性和吸引力。各“双一流”高校应加强对研究生课程体系建设的研究，开展课程体系改革工作，形成重视研究生课程教学的共识。要围绕培养目标，加强研究课程体系建设的政策设计、运行方法和保障机制，加强课程平台建设，形成指导研究生课程建设的有效方法。

（二）将课程体系建设与国际一流对标

NTU在研究生课程建设方面探索出了许多先进经验值得国内“双一流”高校借鉴。一是课程内容品牌化。NTU高度重视研究生课程品牌建设，课程内容设计对标国际标准，紧跟国际前沿，积极开展学科专业和课程的国际认证，其所有工程类课程均通过了新加坡工程鉴定局的认定，甚至部分工程领域课程通过了国际高校认可。二是课程体系模块化。区别于传统的层次化课程体系，模块化的课程体系对口不同的研究方向，更具有针对性和灵活性，也具备一定的学科交叉性和创新性，要求不同方向的研究生必须达到课程学习的体系性要求［4］。

（三）提升授课教师队伍水平

NTU的任课教师队伍具有精英化特点，是一支高度国际化的教师队伍。学校在全球范围内通过灵活的薪酬制度和保障条件吸引顶尖人才。该校教师主要来自海外其他国家的高等学府，相当一部分教职工具有欧美教育背景，为研究生的国际视野和学术素养提供了保障。NTU还采取导师分类管理，由擅长应用操作的导师承担研究生课程，并制定了严格的上岗条件。