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摘要 从林业院校中材料科学与工程专业的优势、人才培养目标与专业特色、教学体系与课程设置、就业等方面，阐述了如何优化林业院校材料科学与工程专业的人才培养模式，提高林业院校材料科学与工程专业学生的能力，以满足社会对不同特色人才的需求。
关键词 林业院校；材料科学与工程专业；生态环境材料；人才培养模式；专业建设
中图分类号 S-01；G640 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2016）33-0245-03
Study on the Personnel Training Mode of Materials Science and Engineering Major of Forestry College Based on Eco-materials
HAN Shu-guang， CUI Ju-qing， CHEN Min-zhi（College of Materials Science and Engineering， Nanjing Forestry University， Nanjing， Jiangsu 210037 ）
Abstract In the respect of the advantage of materials science and engineering professional in forestry colleges， talents training goal and professional characteristic， teaching system and curriculum， and employment， explaining how to optimize the forestry college of materials science and engineering personnel training mode， and improving the forestry college of materials science and engineering students. In order to meet the social demand for different characteristic talents.
Key words Forestry college；Materials science and engineering major；Eco-Materials；Personnel training mode；Specialty construction
1979年美国材料科学与工程调查委员会如下定义材料科学与工程：材料科学与工程是关于材料成分、结构、工艺和性能与用途之间有关知识的开发和应用的科学[1]。国际材料界在审视材料发展與资源和环境关系时发现过去的材料科学与工程是以追求最大限度发挥材料的性能和功能为出发点，未充分重视资源、环境问题。自20世纪后期，地球整体环境不断恶化，自然资源日益枯竭，人类的生存与发展受到严重威胁，资源节约与环境协调的概念日趋凸显[2]。生态环境材料正是在这样的背景下提出来的，是20世纪90年代国际上材料科学与工程发展的最新趋势之一，已在世界各国达成共识，并已逐渐兴起了全球性的生态环境材料的研究、开发和实施热潮[3]。就材料类本科专业人才培养而言，契合国际发展形势是大势所趋，实际上木、竹材料等生物质资源材料因其可再生性和环境相容性已成为生态环境材料的主要组成部分[4]，因此林业院校开设基于生态环境材料的材料科学与工程专业具有明显的天然优势。源于以上认识，南京林业大学等林业院校相继开设了以生物质资源材料为核心的材料科学与工程专业，由于有别于其他基于金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料的材料科学与工程专业，在专业建设上必须进行人才培养模式的研究和探讨，以利于本专业毕业生的就业和创业。笔者从林业院校开设基于生态环境材料的材料科学与工程专业的优势、人才培养目标与专业特色、教学与课程体系和就业情况等方面，明确林业院校与其他类型院校材料科学与工程专业的一致性和差异性，建立林业院校材料科学与工程专业人才培养特色体系，以满足社会对不同专业特色人才的需求。
1 林业院校材料科学与工程专业发展优势
1.1 社会环境优势
材料作为社会经济发展的物质基础，在推动人类社会进步方面起到了不可估量的作用。生态环境材料是世界各国在认识到当今环境恶化问题严重威胁的情况下，顺应时代要求提出来的，旨在获得最大限度的资源效益、经济效益、环境效益，具有深远的战略意义和发展前景[2]。生态环境材料概念由以东京大学山本良一为代表的日本学者最早（1990年）提出[5]。对生态环境材料的关注是材料科学发展及人类应对全球变化和实现可持续发展双向驱动的结果。相对于传统材料，生态环境材料的显著特质集中于不含有害物质、绿色环保、高材料循环性以及高材料效能4个方面。有关生态环境材料研究的焦点在于材料的生命周期评价（技术、标准、规范等）、材料性能、组成及生产工艺[6]。作为新型功能材料，生态环境材料研发被正式纳入全球性科学攻关日程虽然只有不到20年时间，但发展迅猛，已成为材料科学发展的引领方向和热点前沿之一[7]。以生态环境材料为基础的材料科学与工程专业是一门跨工程、社会和经济领域的综合性学科专业，对培养相关领域的研究者、实践者，更新传统的材料科学与工程教学培养体系具有重要意义。以日本、美国、德国为首的发达国家相继开展了基于生态环境材料的材料科学与工程专业的建设活动。美国卡耐基梅隆大学、乔治亚工程大学、日本东京大学等国际知名高校均明确提出了建设以生态环境材料为核心的材料科学与工程专业的教育理念，并开设了相关课程[3]。
1.2 实现化石资源可替代优势
按照生态环境材料的分类——原料使用可再生资源或者再利用废弃物，木、竹材资源，农、林剩余物资源显然属于生态环境材料[2，4，8]，除作为人造板原料以传统物理方式加以利用外，以纤维素、半纤维素、木质素和提取物为基础的化学利用具有非常广阔的前景。图1展示了木质和非木质植物资源转化为各类化学品的方式和类型[9]，体现出其明显的替代化石资源优势。经济合作与发展组织（OECD）2004 年9 月的研究报告指出，各国政府应大力支持和鼓励生物质高附加值化学品生产领域的技术创新，减少与传统化石原料的价格差距，以最终达到替代的效果。这方面的发展有利于保护环境，实现资源的循环利用和高附加值利用，必将形成新的人才需求。
2 人才培养目标和办学特色
2.1 人才培养目标
伴随着经济的飞速发展，必然会涌现大量新兴行业，也自然需要足够数量的专业人才与之相适应，这就要求人才培养单位随时掌握新兴行业的信息，不断了解人才市场需求的变化，及时设立符合市场需要的新专业。林业院校材料科学与工程专业的人才培养目标应立足于大材料学科基础上，结合国际及国内材料科学与工程专业的发展趋势，确立自己的特色和定位，以培养适应时代和国家要求的专业人才。他们不仅应该具备大材料科学方面的基础知识和基本技能，还应掌握生态环境材料方面的专业知识，能够从事以木质和非木质植物资源材料为基础的科学研究、材料开发、工程设计、质量控制、生产管理、教育培训等工作。在培养模式上，应以市场需求为导向，结合产学研，以培养质量为根本，注重创新和实践，根据“厚基础，宽口径，重特色”的指导思想，突出木质和非木质植物资源材料的研究特点，调整课程体系、更新教学方法和手段、调整和优化师资队伍。
2.2 办学特色
目前国内的林业院校已经顺应国际和国内材料类专业发展的趋势，以木质和非木质植物资源为研究对象，开设了具有生态环境材料特色的材料科学与工程专业。以南京林业大学为例，2014年开始正式招收材料科学与工程专业本科生，主要以生物质气化多联产、生物质材料化学转化与利用、生物质能源材料、生物质复合材料、生物质纳米材料制备与应用等为培养内容，强化学科交叉，在掌握材料科学与工程专业基本理论的基础上，能够综合利用现代材料分析技术，采用化学方法，结合生物技术等进行木质和非木质植物资源的综合利用、新材料开发等，体现出鲜明的办学特色。
3 人才培养教学体系建设
3.1 专业课程体系构建
材料科学与工程专业是一个大类学科，一般包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等分支，经过多年发展，各高校基本上形成了各具特色的课程体系。在总结相关院校课程体系特点的基础上，南京林业大学材料科学与工程专业形成了自己的课程体系建设指导原则：注重素质教育、强化专业教育，注重课堂教学、突出实践教学，强调共性发展、引导创新提高。在此基础上，构建了3个课程群：基础教育课程群、专业基础课程群、专业特色课程群；2个实践教育平台：专业基础及专业课虚拟仿真实验平台、课外实验实践基地平台。基础教育课程群涵盖数学、物理、化学，并强化化学教育，专业基础课程群和专业特色课程群突出木质和非木质植物资源材料特色。目前课内总学时2 036，最低学分要求171.5，必修课学分91（含基础教育课程、专业基础课程和专业特色课程），选修课学分35（含基础教育课程、专业基础课程和专业特色课程），实验实践课程学分43.5（含基础教育课程、专业基础课程和专业特色课程），创新创业与素质拓展学分6。另为学有余力的学生增设差异化模块和大学生科研训练项目，最终达到“宽口径、厚基础、重能力、求创新、高素质”的人才培养目标。
3.2 专业特色课程的设置和教材建设
3.2.1 特色课程设置。
围绕林业院校以生态环境材料为核心的材料科学与工程专业特色，南京林业大学的材料科学与工程专业在具体课程设置上力求突出木质和非木质植物资源材料中纤维素、半纤维素、木质素的化学加工利用，如在专业基础课程群中开设植物资源化学、生物质化学分析技术、生物质化工与生物质材料课程，专业特色课中开设纤维素科学与材料、木质素化学及改性材料、生物纳米材料、生物基复合材料等课程。在体现生物质资源材料在化石资源的替代性上，开设生物质化学品、生物質能源材料等课程；为适应生态环境材料的发展趋势，开设材料生命周期评价课程。
3.2.2 教材建设。
在教材建设方面，由于林业院校开设的材料科学与工程专业时间较短，基于生态环境材料的培养方案及课程体系尚在不断完善过程中，相关特色课程的教材也没有形成统一的标准，规范性不强，而这些课程往往是体现专业特色的重点课程，急需加强建设。以植物资源化学为例，该课程的培养目标是使学生掌握具有材料化应用前景的各种植物资源的化学反应特性，科学地设计或选择植物资源材料化的方法和工艺过程，因此该课程是专业基础课，现在所用的教材参照造纸植物资源化学。该教材缺乏植物蛋白等相关化学特性内容，无法涵盖课程应该教授的全部内容。因此，编写出适合林业院校材料科学与工程专业特色的相关教材是当务之急。
3.3 实践教学新体系建设
在目前普遍强调实践与创新教育的情况下，构建一套完善的实践教学体系是非常重要的。基于提高学生动手能力、实际分析问题和解决问题能力考虑，南京林业大学材料科学与工程专业的实践教学学分占总学分的比例由原来的17.8%提高到现在的25.4%，比较突出的是专业基础课和专业课中在实验室内不能进行的实验已经可以在虚拟仿真实验平台上进行，实验效果非常明显。另外，比较突出的实践教学方式是为提高学生的综合和创新运用所学知识的能力，结合江苏省和南京林业大学设立的大学生实践创新项目，以导师制的形式（即每位专业任职教师在新生入学开始即通过双向选择的方式构建科研小团队，保证每位新生都能参与到专任教师的科研活动中，一直延续到毕业设计环节），形成课内课外2套实践教学体系。课内实践教学体系包括认识实习、实验课程（含虚拟实验课程）、教学实习、课程设计和毕业论文（设计）等环节；课外实践教学体系包括生产实习、大学生实践创新项目（导师制）、学科竞赛、专题讲座和学术报告等环节。2套实践教学体系的建立有助于提高学生的学习兴趣，锻炼动手能力，提高综合素质，增强就业竞争力。
4 人才培养的深入研究
林业院校有关林业资源材料研究和利用的丰富深厚的学术积淀为林业院校依托学校学科优势、紧扣木质和非木质植物材料利用主题、建立基于生态环境材料的材料科学与工程专业奠定了坚实基础和领域优势。就学生对林业院校材料专业的就业信心调查结果显示，只有15.71%的学生对就业前景没有信心，说明大多数学生对于以生物质材料为发展方向的材料专业就业前景持积极和肯定的态度[10]。但是应该看到，基于生态环境材料的材料科学与工程专业建设时间相对较晚，林业院校的材料科学与工程专业多依托于原有的木材科学与工程专业、林产化学专业，尚未形成全面的以生物质材料科学为核心的专业体系及人才培养方案，在教材建设上以生物质材料为导向的系统教材尚不完备。同时，实验实践教育平台的建设仍需较大投入。因此，从林业院校材料科学与工程专业的长远发展来看，深化专业特色、优化课程体系、提升教学质量、强化实践教学、完善人才培养方案、提升专业软硬实力，是林业院校材料科学与工程专业顺利发展的根本途径。
参考文献
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