材料科学与工程系本科人才培养方案

一、院系概况

南京大学现代工程与应用科学学院以物理、化学、材料等物质科学学科为基础,以南京大学固体微结构物理国家重点实验室和配位化学国家重点实验室为依托,引进国内外材料、光学、能源、生物医学工程等领域知名专家学者及团队而组成,是面向国家重大技术需求和战略新兴产业,围绕新材料、新能源、信息产业、生物技术等开展专业建设和人才培养的新型工学院。工学院除拥有材料物理与化学国家二级重点学科,材料科学与工程江苏省一级重点学科,材料科学与工程博士后流动站外,还拥有材料科学与工程和光学工程两个博士授权一级学科点。学院的宗旨是以物理、化学、生物、医学以及信息科学为基础,瞄准现代工科的学术前沿,解决人类对健康、能源、材料、信息等方面的重大需求问题,培养现代工程与应用科学的高层次人才。

材料科学与工程系起源于物理与化学学科的交叉。1990年,在南京大学固体微结构物理国家重点实验室和配位化学国家重点实验室的基础上,组建了材料科学研究所。由闵乃本教授(物理)和杨昌正教授(化学)出任正副所长。1993年成立南京大学材料科学与工程系,闵乃本院士任首届系主任。材料科学与工程系的发展方向定位于功能材料,特别是信息功能材料。以材料的结构性能、精细人工合成化学与现代光电子技术相互渗透,材料的合成制备—结构性能—器件应用三位一体,发展光电功能材料及器件”。经过十几年的飞速发展,材料科学与工程系在“以工为目标,以理为基础,理工融合,发展高技术新材料”的学科发展道路上,在科学研究、学术梯队建设、人才培养、实验室建设等方面取得了丰硕的成果。

二、本科人才培养指导思想

材料科学与工程系以解决材料科学与工程前沿和国家需求的重大工程问题为目标,发挥南京大学综合学科优势,发展原创性的材料科学所需的技术、原理和方法,建立“以工为目标、以理为基础,理工融合”的具有南大特色的材料科学学科。依托强大的物质科学学科群,以新型功能材料与器件为知识体系的核心,以典型应用与系统集成为牵引,瞄准科技前沿与国家需求,以学科建设带动人才培养的发展。

材料科学与工程系的人才培养目标是培养适应未来社会发展的科学家和工程师。围绕这一目标,人才培养体系建设的原则是,既体现鲜明的工学特色,又继承南京大学重视基础、系统扎实的传统特色,在注重数理基础的同时,大力加强工程技术基础课与专业课建设,加强工程技术创新能力和实践能力的训练。培养出不仅具有深厚的理论基础,又具有很强的实践能力的新型人才,提升毕业学生在工程技术界的竞争力。

三、培养目标与思路

材料科学与工程系的培养目标是具有坚实的数理基础、广博的材料学基本知识、扎实的材料学基础理论,掌握材料的组成、结构、性能、加工及应用等方面的基本知识,受到材料设计、材料合成、材料加工、材料分析和材料应用等方面实验技能的基本训练,具备材料设计、材料合成、材料加工、材料分析和材料应用等方面的科学研究和技术开发的综合能力,了解材料学科发展的前沿和科学发展的总体趋势,能在材料的设计、合成、改性、加工、测试、分析和应用等领域从事科学研究、技术和产品开发、材料选用、生产及经营管理等方面工作的高素质科学家和工程师。

围绕这一目标,以学科建设思路为指南,开展材料科学与工程本科人才培养模式、方法与教学体系建设,实现“理工融合、以工为方向、以理为基础”的人才培养思路。本专业重视数、理基础,强调材料科学的基础理论,注重实验技能培养和训练,培养学生在材料科学领域,特别是在功能材料领域从事材料设计、材料制备、材料表征和材料性能各方面研究和应用工作的创新和实践能力。材料物理与材料化学专业的本科人才培养针对新一代材料科学与工程等国家战略性新兴产业发展对高素质人才的迫切需求,为我国功能材料的科学研究及其在光电信息、能源、智能系统等工程技术应用的发展服务。

按照南京大学“三三制”人才培养的整体框架,材料科学与工程系的本科毕业生将获得在功能材料领域继续深造并从事前沿科技研发、以材料科学基础理论与实践能力为基础跨学科发展以及进入行业发展或创业三种个性发展途径。材料物理专业毕业生主要面向从事光、电、磁功能材料、半导体材料、生物医用材料、新能源材料研究的科研机构或高校(攻读研究生学位),或上述材料的生产与开发的企业(公司),可从事新材料的合成、改性、加工及应用等领域的技术和产品开发、工艺设计、生产及经营管理等方面工作。

四、专业介绍

材料科学与工程系包含两个本科专业:材料物理专业与材料化学专业。

材料科学与工程系于1993年正式成立。现有“材料科学与工程”一级学科博士点,材料物理与化学国家二级重点学科,材料科学与工程江苏省一级重点学科和江苏高校优势学科;拥有材料科学与工程博士后流动站;形成了一支以中、青年学术骨干为主体的、多学科交叉、富有活力、锐意进取的教师队伍,其中中国科学院院士1名,千人计划入选者1人,长江学者特聘教授3人、讲座教授2人,国家杰出青年基金获得者1人,国家优秀青年基金获得者1人,青年千人6人,万人计划青年拔尖人才1人,教育部新世纪优秀人才7人;具有博士学位的教师比例100%,90%以上的教师具有在国外知名高校和科研机构留学、工作和访问进修的经历。

材料物理专业以材料微结构物理与现代光电子技术相互渗透为基本原则,将理论设计与工艺技术相互融合,在深入系统地研究各种材料微结构与性能关系的基础上,运用人工设计材料的技术手段,采用先进的实验技术和方法,研究和发展具有特定微结构的新型功能材料与器件。目前的研究着重于运用微细加工、畴加工调制、感应写入、应变超晶格、选区和图样外延等先进技术,在原子和分子的层次,发展新型光电子材料和新型金属材料。

材料化学专业强调现代精细材料合成与光电子技术相互结合,深入系统地研究各种材料制备工艺及其与材料性能的关系,发展新型功能材料的人工设计技术,采用先进的实验技术和方法,研究和发展具有特定微结构和性能的新型功能材料。目前的研究着重于在原子和分子的层次上,设计和制备新型无机和有机光电子材料和微电子材料。

南京大学的材料物理与材料化学专业围绕着信息、新能源、新材料等关系国计民生的领域,重点围绕人工带隙材料与器件、能源环境材料与技术、信息功能薄膜材料与器件、微纳结构制备与器件和材料微结构设计等研究方向,开展材料科学研究与人才培养。材料物理与材料化学专业多年来就业状况良好,一次就业率多年保持90%以上,名列全校前茅。成立以来共为社会培养本科人才770余名,所培养的材料科学高素质人才受到科研单位与企业的普遍欢迎,为国家和江苏的经济发展、人才培养做出了显著的贡献。2005年获得全国教学成果二等奖。

材料物理与材料化学专业所在的材料物理与化学二级学科于1997年获得硕士学位授予权,2000年建立博士点,2005年被批准为江苏省重点学科,2007年成为国家重点学科。所在的材料科学与工程一级学科于2008年成为江苏省一级重点学科,2009年建立博士后流动站,2010年获得一级学科博士点。

五、课程体系

教学计划,按通识通修课程、学科专业课程、开放选修课程三大模块设置:

第一阶段为通修通识课程,强化数学、英文训练。除政治与品德修养类课程外,还包括大学体育、大学数学、大学英语等课程,另外还包括不少于14个学分的文化素质选修课程。总学分为59,总周学时68

第二阶段为学科专业课程,包括学科平台课程与专业核心课程两部分。学科平台课程以物理与化学为主体,使材料物理和化学方向的学生具有共同交流的基础,为向各专业发展、理解材料物理性质和结构,以及材料表征和设计提供扎实的理论基础。开设普通物理、普通化学、理论物理(包括二个课程单元)、数学物理方法,以及普通物理实验、大学化学实验等实践课程。专业核心课程侧重材料物理与材料化学各自的专业特点,分别强调功能材料的基本内容和材料合成的基础,两个专业的课程互有交叉。主要包括材料科学与工程基础、材料表征、材料物理、材料化学、无机非金属材料、光电子器件工艺,以及材料科学基础实验、材料物理实验、材料化学实验等课程。总学分为53-54,总周学时68

第三阶段为开放选修课程和专业训练阶段,结合在专业实验室和毕业论文中的研究训练,有针对性地选修专业课程。积极鼓励学生参与教师的学术研究,使学生尽早接触材料科学研究的最前沿。以使学生在先进功能材料,特别是光电功能材料的设计、制造和应用方面受到了良好全面的训练,具有良好的发展潜力。此外,还针对材料科学与工程学科的工程背景,加强工程实践能力的培养。这些内容主要安排在暑期学校进行,包括机械设计、金属材料加工、计算机制图,以及到材料相关企业的短期实践。按照南京大学“三三制”本科人才培养框架,在该阶段学生可按照功能材料领域继续深造并从事前沿科技研发、以材料科学基础理论与实践能力为基础的跨学科发展以及进入行业发展或创业三种个性发展途径自主选择选修课程。总学分为34,总周学时38-45

六、培养规格与路径

材料物理与材料化学专业的学生是德、智、体、美等全面发展的,掌握较系统的材料科学与技术的基本理论、基本知识、基本技能,并掌握一定的企业管理知识,受到基础研究和应用研究的初步训练,具有良好的科学素养和教学、研究、开发和管理能力的人才。

修业年限:4

授予学位:理学学士

素质要求:(1) 文化科学素质:科学、公正、客观、民主的科学精神,良好的学风和人文素质;(2)业务素质:数、理、化,计算机,英语基础扎实,思路开阔,善于独立思考,勇于创新,有较强的社会及专业适应性;(3)身体和心理素质:具有健康的身体和良好的心理素质。

知识结构:(1) 具备学习本专业所需的数学、物理、化学、计算机知识及外语,并适当学习一些文科课程,熟悉有关知识产权及材料工程的安全条例;(2)系统、扎实地掌握材料物理的基本理论、基本技能与方法,受到比较严格的科学思维和科学实验的训练,具有一定的材料科学专项知识和应用性知识,了解材料物理的前沿、应用前景;(3) 掌握相邻专业的一般原理和知识,如材料化学,机械制图,电子学,凝聚态物理等。

技能结构:(1) 语言表达能力:能较好地运用汉语表达思想、写作论文,较为熟练地掌握英语,并能阅读本专业的英文文献,熟悉资料查询的基本方法。(2) 计算机能力:能熟练掌握常用软件的使用方法,熟悉计算机网络的使用和资料检索,具备简单应用程序的编写能力。(3) 实验能力:掌握材料制备和表征的基本实验原理和技能,具备一定的专业实验设计能力。

材料物理与材料化学专业学生本科阶段必须修满包括通修课程、学科平台课程、专业课程和开放选修课程在内的累积155学分才能毕业。

材料科学与工程系按照大类统一招生,第一阶段按照现代工程与应用科学学科平台统一授课,即选择学校通识教育课程和学科平台课程。第二阶段分流到材料物理与材料化学专业。

(一)通识教育(大类培养阶段)

强化数学、英文训练。其中政治与品德修养类课程16个学分,大学体育4个学分,大学数学修读第一层次共14个学分,大学英语修读层次一、二共8个学分,另外还包括不少于14个学分的文化素质选修课程。总学分要求为63

(二)专业教育(专业培养阶段)

分流时间:第二学期结束时进行分流,分别进入材料物理或材料化学专业进行学习。

分流方法:原则上按照学生志愿,兼顾专业协调发展加以引导。

根据材料物理与材料化学不同的专业特点,两个专业的准入准出条件分别如下:

1.材料物理专业准入准出要求

1)专业准入

要求进入材料物理专业学习以修读本专业学士学位的学生,必须具备大学数学、英语及一定的物理学的基础。所需具体的准入条件为修读以下课程并取得相应学分:

大学计算机基础4个学分,普通物理:力学、热学,4个学分;大学物理实验,5个学分。

对于跨院系进入本专业的学生,需根据上述分流条件,组织准入考核,通过转系考核者予以批准准入材料物理专业学习;材料物理可接受本专业总人数的15%跨院系学生进入本专业。

2)专业准出

材料物理专业的本科毕业生在完成准入条件所规定专业课程的基础上,需要完成下列专业课程的系统学习并取得相应的学分,通过毕业论文答辩后方可申请本科学位:

(1)物理、化学课程:力学、热学,光学、电磁学共8个学分;大学物理实验,5个学分。大学化学,3个学分;大学化学实验,2个学分。

(2)理论物理课程:理论力学、热力学,3个学分;量子力学,3个学分;数学物理方法:3个学分。

(3) 材料科学基础理论与技能:材料科学与工程基础,4个学分;材料表征,4个学分;材料科学基础实验,2个学分。

(4) 材料物理:材料物理,6个学分;材料物理实验,2个学分。

(5) 应用材料科学:无机非金属材料工艺,4个学分。

2.材料化学专业准入准出要求

1)专业准入

要求进入材料化学专业学习以修读本专业学士学位的学生,必须具备大学数学、英语及一定的物理、化学的基础。所需具体的准入条件为修读以下课程并取得相应学分:

(1) 大学计算机基础4个学分,普通物理:力学、热学,4个学分。

(2) 大学化学:大学化学,3个学分;大学化学实验,2个学分。

对于跨院系进入本专业的学生,需根据上述分流条件,组织准入考核,通过转系考核者予以批准准入材料物理专业学习;材料物理可接受本专业总人数的15%跨院系学生进入本专业。

2)专业准出

材料化学专业的本科毕业生在完成准入条件所规定专业课程的基础上,需要完成下列专业课程的系统学习并取得相应的学分,通过毕业论文答辩后方可申请本科学位:

(1)  物理、化学课程:力学、热学,光学、电磁学共8个学分;大学物理实验,5个学分。大学化学,3个学分;大学化学实验,2个学分;物理化学,3个学分;

(2)  理论物理课程:理论力学、热力学,3个学分;量子力学,3个学分;数学物理方法:3个学分。

(3) 材料科学基础理论与技能:材料科学与工程基础,4个学分;材料表征,4个学分。

(4) 材料化学:材料化学,4个学分;物理化学实验,2个学分;材料化学实验,2个学分。

(5) 应用材料科学:无机非金属材料工艺,4个学分。

(二)多元发展(多元培养阶段)

A  材料物理专业

1.学术类人才培养:

本专业升学:需修读本专业指定选修的全部24个学分的课程,另需完成以本专业选修课程为主的10个学分选修课程,其中包括材料物理与化学专业研究生一年级专业课4学分课程。

1)材料物理与化学专业(及方向)研究生阶段开放课程目录

半导体材料与器件:2学分

材料科学进展: 2学分

纳米材料科学: 2学分

材料热力学: 2学分

微纳光子学: 2学分

凝聚态光物理: 2学分

2)修读材料科学与工程学科免试研究生需修读以下指定的选修课程并取得相应学分,对考研学生建议选修以下指定的选修课程。

物理化学: 3学分

电动力学: 3学分

光电子器件与工艺: 4学分

模拟电路: 3学分

模拟电路实验: 3学分

机械设计/材料加工: 3学分

材料机械加工工程基础训练: 1学分

材料化学: 4学分

2.交叉复合类人才培养:

1)需完成34个选修学分的学习,其中选修跨学科选修课或公共选修课至少10个学分。

2)第二专业课程修读要求

第二专业学习是指全日制本科生在确保修读完成主修专业(第一专业)之外,按照另一专业(第二专业)的培养方案和教学计划修完相关课程,获得相应证书的学习方式。第二专业课程包括所有专业准入准出课程。学生修完第二专业规定课程,成绩合格,可申请南京大学第二专业证书。未能修完全部第二专业规定课程,但修完该专业课程30个学分以上(含30),成绩合格者,可申请南京大学副修专业结业证书;跨学科修完某专业学科专业课程40个学分以上(含40),成绩合格者,可申请南京大学双学位证书。

3.就业创业类人才培养:

完成本专业13个指定选修课程的学分及21个选修课程学分的学习,在创业就业类课程学习及第二课堂训练上需达到规定的标准。四年级可申请到企业实习,或开展课外实践活动,折抵一定的课程学分;毕业论文可在企业完成。建议修读以下就业创业课程:

知识产权与产业化

材料与社会

工学名人讲堂

B.材料化学专业

1.专业学术类人才培养:

本专业升学:需修读本专业指定选修的全部26个学分的课程,另需完成以本专业选修课程为主的8个学分选修课程,其中包括材料物理与化学专业研究生一年级专业课4学分课程。

(1)材料物理与化学专业(及方向)研究生阶段开放课程目录

半导体材料与器件:2学分

材料科学进展: 2学分

纳米材料科学: 2学分

材料热力学: 2学分

微纳光子学: 2学分

凝聚态光物理: 2学分

(2)修读材料科学与工程学科免试研究生需修读以下指定的选修课程并取得相应学分,对考研学生建议选修以下指定的选修课程。

有机化学: 3学分

高分子材料科学: 3学分

光电子器件与工艺: 4学分

模拟电路: 3学分

模拟电路实验: 3学分

机械设计/材料加工: 3学分

材料机械加工工程基础训练: 1学分

材料物理: 6学分

2.交叉复合类人才培养:

1)需完成34个选修学分的学习,其中选修跨学科选修课或公共选修课至少10个学分。

2)第二专业课程修读要求

第二专业学习是指全日制本科生在确保修读完成主修专业(第一专业)之外,按照另一专业(第二专业)的培养方案和教学计划修完相关课程,获得相应证书的学习方式。第二专业课程包括所有专业准入准出课程。学生修完第二专业规定课程,成绩合格,可申请南京大学第二专业证书。未能修完全部第二专业规定课程,但修完该专业课程30个学分以上(含30),成绩合格者,可申请南京大学副修专业结业证书;跨学科修完某专业学科专业课程40个学分以上(含40),成绩合格者,可申请南京大学双学位证书。

3.就业创业类人才培养:

完成本专业18个指定选修课程的学分及16个选修课程学分的学习,在创业就业类课程学习及第二课堂训练上需达到规定的标准。四年级可申请到企业实习,或开展课外实践活动,折抵一定的课程学分;毕业论文可在企业完成。建议修读以下就业创业课程:

知识产权与产业化

材料与社会

工学名人讲堂

七、毕业和获得学位要求

材料物理与材料化学专业学生本科阶段必须修满包括通修课程、学科平台课程、专业课程和开放选修课程及毕业论文在内的累计155个学分,达到准出标准才能毕业并获得相应的学位。

八、导学指南



专业学术类

交叉复合类

就业创业类

材料物理专业

通识教育

1)政治与品德修养类课程16个学分

2)大学体育4个学分

3)大学数学修读第一层次共14个学分

4)大学英语修读层次一、二共8个学分

6)不少于14个学分的文化素质选修课程。

专业教育


1大学计算机基础修读层次一共4个学分

2物理类课程:力学、热学,光学、电磁学

3大学物理实验,大学化学实验

4大学化学

5理论物理课程:理论力学、热力学,量子力学,数学物理方法。

6材料科学基础理论与技能:材料科学与工程基础;材料表征;材料科学基础实验。

7材料物理:材料物理;材料物理实验。

8应用材料科学:无机非金属材料工艺。

多元发展

1)24个学分指定的选修课程:

物理化学、电动力学、光电子器件与工艺、模拟电路、模拟电路实验、机械设计/材料加工、材料机械加工工程基础训练、材料化学

2)材料物理与化学专业研究生一年级专业课4学分课程

3)本专业选修课程为主的10个学分选修课程

完成34个选修学分的学习,其中选修跨学科选修课或公共选修课至少10个学分。

1)完成本专业13个指定的选修课程的学分

2)完成本专业课程为主21个选修课程学分的学习

3)在创业就业类课程学习及第二课堂训练上需达到规定的标准。

4)四年级可申请到企业实习,或开展课外实践活动,折抵一定的课程学分;毕业论文可在企业完成。

材料化学专业

通识教育

1)政治与品德修养类课程16个学分

2)大学体育4个学分

3)大学数学修读第一层次共14个学分

4)大学英语修读层次一、二共8个学分

6)不少于14个学分的文化素质选修课程。

专业教育

1)大学计算机基础修读层次一共4个学分

2)物理类课程:力学、热学,光学、电磁学

3)大学物理实验,大学化学实验

4)大学化学

5)理论物理课程:理论力学、热力学,量子力学,数学物理方法。

5)材料科学基础理论与技能:材料科学与工程基础;材料表征;材料科学基础实验。

6)材料化学:材料化学,物理化学实验,材料化学实验。

7)应用材料科学:无机非金属材料工艺。

多元发展

1)26个学分指定的选修课程:

有机化学、高分子材料科学、光电子器件与工艺、模拟电路、模拟电路实验、机械设计/材料加工、材料机械加工工程基础训练、材料物理

2)材料物理与化学专业研究生一年级专业课4学分课程

3)本专业选修课程为主的7个学分选修课程

完成33个选修学分的学习,其中选修跨学科选修课或公共选修课至少10个学分。

1)完成本专业17个指定的选修课程的学分

2)完成本专业课程为主16个选修课程学分的学习

3)在创业就业类课程学习及第二课堂训练上需达到规定的标准。

4)四年级可申请到企业实习,或开展课外实践活动,折抵一定的课程学分;毕业论文可在企业完成。

九、教学计划模板

见"材料物理专业本科教学计划"

"材料化学专业本科教学计划"