材料物理

主幹學科：物理學、材料科學。

主要課程：普通物理、理論物理、固體物理、材料物理學等。

主幹課程：普通物理（力、熱、電、光、原）、理論物理（理論力學、電動力學、熱力學與統計物理、量子力學）、材料科學基礎、材料物理學、固體物理學、材料微觀結構與測試分析方法、計算材料學或計算物理學。

主要實踐性教學環節：包括生產實習、畢業論文等，一般安排10-20周。

修業年限：四年

授予學位：理學或工學學士

相似專業：應用物理學、材料科學與工程、高分子材料與工程

本專業培養較系統地掌握物理學的基本理論與技術，具備材料物理相關的基本知識和基本技能，能在物理學、材料科學及與其相關的領域從事研究、教學、科技開發及相關管理工作的材料物理高級專門人才。

本專業學生主要學習物理學方面的基本理論、基本知識和基本技能，受到科學思維與科學實驗方面的基本訓練，具有運用物理學和材料科學的基礎理論、基本知識和實驗技能進行材料研究和技術開發的基本能力。

1．掌握數學、物理、化學等方面的基本理論和基本知識

2．掌握材料製備(或合成)、材料加工、材料結構與性能測定及材料應用等方面的基礎知識、基本原理和基本實驗技能

3．了解相近專業的一般原理和知識

4．熟悉國家關於應用物理學、材料科學與工程研究、科技開發及相關產業的政策，國內外知識產權等方面的法律法規

5．了解材料物理的理論前沿、應用前景和最新發展動態，以及應用物理學、材料科學與工程產業的發展狀況

6．掌握中外文資料查詢、文獻檢索以及運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法；具有一定的實驗設計，創造實驗條件，歸納、整理、分析實驗結果，撰寫論文，參與學術交流的能力。

物理學相關專業學生主要學習物質運動的基本規律，接受運用物理知識和方法進行科學研究和技術開發訓練，獲得基礎研究或應用基礎研究的初步訓練，具備良好的科學素養和一定的科學研究與應用開發能力。材料物理也屬於物理學的一個分支。

材料科學是研究所有材料的性質，材料工程就是研究所有材料的應用，它們關注於“博”。但一些重要的材料在現代社會應用非常廣泛，就需要系統的研究，即“專”，如高分子，建築材料，材料物理即屬此類。

主要研究方向有：固體微結構分析與信息功能材料，位移式相變與形狀記憶和超彈性材料，複合功能材料與智能結構，生物醫學材料及應用以及界面化學與功能陶瓷等。例如常用的光碟，小體積卻具有那麼大的存儲容量，就需要固體微結構分析來保證，同時其也是信息功能材料。又比如常用的飲水機陶瓷過濾器就是一個有很多微小通孔的功能陶瓷器件，能讓水流過而阻塞其中的雜質。

1998年，《普通高等學校本科專業目錄新舊專業對照表》中材料物理（071301）專業屬於理學、材料科學類（0713），礦物岩石材料（071303W）併入。

2012年，《普通高等學校本科專業目錄新舊專業對照表》中材料物理專業被調整到工學、材料類（0804），專業代碼：080402。

● 學制與學位

高分子材料與工程專業基本學製為四年。四年參考總學分一般為140~190學分[含畢業設計（論文）學分]。

學生通過學習各門課程修滿總學分並畢業考核合格，可獲准畢業；畢業環節完成並經院校學位委員會審核通過者，可授予工學學士學位。

● 人才培養

（1）掌握材料物理專業工作所需的數學和自然科學知識、工程技術知識以及一定的經濟學與管理學知識。

（2）系統掌握材料物理專業的基礎理論和專業知識，熟悉材料的組成、結構、合成與製備、性質與使役性能之間關係的基本規律。

（3）掌握材料物理專業所涉及的各種材料的製備、性能檢測與分析的基本知識和技能。

（4）了解材料類專業相關學科的發展現狀和趨勢，具有創新意識，並具備設計材料和製備工藝、提高材料的性能和產品質量、開發研究新材料和新工藝、根據工程應用選擇材料等方面的基本能力。

（5）了解與材料物理專業相關的職業和行業的重要法律、法規及方針與政策，具有高度的安全意識、環保意識和可持續發展理念。

（6）具有終身學習意識，能夠運用現代信息技術獲取相關信息和新技術、新知識，持續提高自己的能力。

（7）具有一定的組織管理能力、表達能力、獨立工作能力、人際溝通能力和團隊合作能力。

（8）具有初步的外語應用能力，能閱讀材料物理專業的外文材料，具有一定的國際視野和跨文化交流、競爭與合作能力。

總體框架

課程設置應能支持培養目標達成，課程體系必須支持各項畢業要求的有效達成。

人文社會科學類通識課程約佔20%；數學和自然科學類課程約佔20%，實戰內容約佔20%，學科基礎知識和專業知識課程約佔35%。

人文社會科學類教育能夠使學生在從事材料工程設計時考慮經濟、環境、法律、倫理等各種制約因素。

數學和自然科學教育能夠使學生掌握理論和實驗的方法為學生運用相應基本概念表述材料工程問題、設計與選擇材料、進行分析推理奠定基礎。

學科基礎類課程應包括學科的基礎內容，能體現數學和自然科學對專業應用能力的培養；專業類課程、實踐環節應能體現系統設計和實施能力的培養。

課程體系的設置應有企業或行業專家參與 。

理論課程

● 通識類課程

通識類知識涵蓋人文社會科學類知識、工具性知識、數學和自然科學類知識、經濟管理和環境保護類知識。

（1）人文社會科學類知識包括哲學、思想政治道德、政治學、法學、社會學等基本內容。

（2）工具性知識包括外語、計算機及信息技術、文獻檢索、科學研究方法論等基本內容。

（3）數學和自然科學類知識包括數學、物理學、化學、力學以及生命科學和地球科學等基本內容。

（4）經濟管理和環境保護類知識包括金融、財務、人力資源和行政管理、環境科學等方面的基本內容。

● 基礎類課程

學科基礎知識被視為專業類基礎知識，包括材料科學基礎、材料工程基礎、材料結構表徵等知識領城。

（1）材料科學基礎知識包括材料結構、晶體缺陷、相結構與相圖、非晶態結構與性能、固體表面與界面、材料的凝固與氣相沉積、擴散與固態相變、燒結、變形與斷裂、材料的電子結構與物理性能以及材料概論等。

（2）材料工程基礎知識包括流體流動基礎、熱量傳遞、傳質過程及其控制、材料及其產品設計、選材、製造加工成型以及失效分析等方面的基礎知識，工程製圖、機械設計及製造基礎、電工電子學等。

（3）物理化學知識包括氣體、熱力學第一定律、熱力學第二定律、多組分系統熱力學、化學平衡、相平衡、化學反應動力學、電化學、表面現象和膠體分散系統等。

● 專業類課程

專業課程應包括材料物理、材料物理性能、材料製備與加工技術、X射線品體學、電子顯徽學、材料研究方法、晶體物理學基礎、固體物理等內容 。

實踐教學

● 實驗課程

實驗課程分為以下3個類型：

（1）公共基礎實驗

主要包括物理實驗、化學實驗、計算機基本操作實驗、電子電工實驗等。

（2）專業基礎實驗

主要包括材料科學基礎實驗、材料工程基礎實驗、材料研究與測試方法專業基礎訓練及綜合實驗。依據相應課程大綱，每門課程至少開設4個實驗項目，且能支持專業培養目標的達成。

（3）專業實驗

主要包括專業技能訓練、材料製備與性能綜合實驗等。要求開設材料的力學、熱學、電學等性能相關實驗至少7項，同時完成至少1種材料的製備，包括原料的選擇—配方計算—工藝方案設計—製備—相關性能測試及結構分析等全過程訓練。

● 課程設計

（1）機械零件設計

進行工程設計基本技能訓練。

（2）材料製備裝備設計

結合專業知識進行設備設計訓練。

（3）工廠工藝流程設計

針對至少1種材料生產工藝進行車間工藝流程設計。

● 專業實習

實習是學生接觸生產實際、接觸企業的重要實踐環節，各高校應建立穩定的校內外實習基地，制定符合生產現場實際的實習大綱，讓學生在實習中實踐所學知識，培養熱愛勞動的品質。

● 畢業設計（論文）

畢業設計（論文）是科研與教學結合最為密切的一個實踐環節，須制定與畢業設計（論文）要求相適應的標準和檢查保障機制，對選題、內容、指導、答辯等提出明確要求，保證課題的工作量和難度，並給學生提供有效指導，每位專業教師指導畢業設計（論文）的學生人數原則上每屆不超過6人。選題應結合材料物理專業的工程實際問題，有明確的應用背景，培養學生的工程意識、協作精神以及綜合應用所學知識解決實際問題的能力。畢業設計（論文）可以從科研任務中選擇規模適當和相對獨立的題目，還可以通過與企業緊密合作的實戰教學活動來進行。

教師隊伍

● 師資規模

（1）按一級學科專業培養的高校，專任教師不少於50人；按二級學科專業培養的高校，每個專業的專任教師不少於10人。

（2）生師比不高於18：1。

● 師資結構

（1）年齡在55歲以下的教授及40歲以下的副教授分別占教授總數和副教授總數的比例應適宜，中青年骨幹教師所佔比例較高，滿足持續發展的需要。

（2）專任教師中具有高級職稱的比例不低於50%，具有中高級職稱的比例不低於85%。

（3）專任教師中具有碩士、博士學位的比例不低於80%，其中具有博土學位的不低於50%。

（4）85%以上的專業授課教師在其學習經歷中至少有一個階段是材料類專業學歷，具有材料類專業本科畢業背景的教師人數比例不低於60%。

（5）學科帶頭人學術造詣較高，專業領域分佈合理，專業教師隊伍的年齡結構、知識結構和學緣結構合理，學緣相同的教師比例原則上不高於50%，有數量適宜的骨幹教師，可為專業發展所需的學科基礎提供基本保障。

（6）有企業或行業專家作為兼職教師。

● 教師背景與水平要求

（1）授課教師具備與所講授課程相匹配的能力（包括科研動手能力和解決實際工程問題的能力），承擔的課程數和授課學時數限定在合理範圍內，保證在教學以外有精力參加學術活動、進行工程和研究實踐，不斷提升個人專業能力。

（2）講授工程與應用類課程的教師具有較強的科研和工程背景；承擔過科研項目的教師須佔有相當比例，部分教師具有企業工作經歷。

（3）為教師提供良好的工作環境和條件。有合理可行的師資隊伍建設規劃，為教師進修、從事學術交流活動提供支持，促進教師專業發展，包括對青年教師的指導和培養。

（4）擁有良好的相應學科基礎，為教師從事學科研究與工程實踐提供基本的條件，營造良好的環境和氛圍。鼓勵和支持教師開展教學研究與改革、指導學生、學術研究與交流、工程設計與開發、社會服務等。

（5）使教師明確其在教學質量提升過程中的責任，不斷改進工作，滿足專業教育不斷發展的要求 。

設施資源

● 教學設施要求

教室、實驗室及設備在數量和功能上能夠滿足教學需要。教學實驗室生均面積不小於2.5平方米，生均教學科研儀器設備值不低於15000元。

實驗設備完備、充足、性能優良，滿足各類課程教學實驗和畢業設計（論文）的需求。專業課程實驗開設率應不低於90%，綜合性、設計性和創新性實驗課程佔總實驗課程的比例不低於60%；每個實驗既要有足夠的實驗台套數，又要有較高的利用率。基礎實驗每組學生數不能超過2人；專業實驗每組學生數不能超過3人；大儀器實驗每組學生數不能超過8人。

實驗室向學生全面開放，實驗設備有良好的管理、維護和更新機制，保證學生使用。

實驗技術人員數量充足，能夠熟練地管理、配置、維護實驗設備，保證實驗環境的有效利用，有效指導學生進行實驗。

應加強與企業的聯繫，建立有穩定的產學研合作基地。有足夠數量、相對穩定的校內外實習、實踐基地，能支持教學目標的達成。

生產實習要有具體的實習大綱、明確的實習內容和考核方法及標準。

實習帶隊教師高級職稱比例不低於30%；參與教學活動的人員應理解實踐教學的目標與要求，配備的校外實踐教學指導教師應具有項目開發或管理經驗。

● 信息資源要求

配備各種高水平的、充足的教材、參考書和工具書以及各種專業圖書資料，師生能夠方便地使用；閱讀環境良好，且能方便地通過網路獲取學習資料 。

教學經費

教學經費有保證，生均年教學日常運行支出不低於1200元，且應隨著教育業經費的增長而穩步增長，以滿足專業教學、建設、發展的需要 。

質量保障

● 教學過程質量監控機制

各高校建立教學過程質量監控機制，使主要教學環節的實施過程處於有效監控狀態；各主要教學環節應有明確的質量要求；建立教學質量監控的組織體系、規章制度和運行機制；建立對課程體系設置和主要教學環節教學質量的定期評價機制，評價時應重視學生和校內外專家的意見。

● 畢業生跟蹤反饋機制

各高校應建立畢業生跟蹤反饋機制以及高等教育系統內部及社會有關各方參與的社會評價機制，定期對包括培養目標、畢業要求、課程體系、理論和實踐課程教學等在內的人才培養工作進行評價。

在畢業生跟蹤反饋機制的執行過中，需要注意如下幾點：

（1）對畢業生做跟蹤調查時，確保跟蹤反饋信息真實、可靠，具有說服力。

（2）反饋樣本數量應達到各專業當年畢業生總量的一定比率（各高校可根據自己的特點自行制定），跟蹤調研的時間和周期應有要求。

（3）在選擇畢業生跟蹤調查對象時，確保調查對象具有代表性，應考慮地域分佈、企業類型、崗位工種等差異。

（4）適當加強對優秀畢業生、創業學生、在單位做出特殊貢獻的畢業生的調查。

（5）形成報告並且能夠有效地指導培養方案和培養目標的調整及完善。

● 專業的持續改進機制

各高校應建立持續改進機制，要求有監視和測量、數據分析以及改進活動。應根據各個教學過程質量監控環節的評價結果以及畢業生跟蹤反饋信息，分析教育質量現狀及其存在的問題，找出影響教育質量的主要因素，提出改進措施，並組織實施。實施后的結果與信息轉入新一輪的循環，不斷提升教學質量，使人才培養質量滿足不斷變化的社會需求。

● 創新型人才培養模式

“三維一體”實踐教學內容體系：①基礎性實踐教學內容，主要包括課程實驗；②提高性實踐教學內容，包括生產實習、課程設計和社會實踐；③研究創新性實踐教學內容，包括畢業設計和科技競賽、科研課題研究。

在教學方法上，積極探索行之有效的教學方法：①啟髮式教學，基礎性實驗項目主要以設計性、綜合性實驗為主；②個性化教學，建立開放性實驗室，學生可根據自己的個性與專長，自擬課題並提出詳細的研究計劃與方案；③科研帶動式教學，密切聯繫學科發展動態，將科研與教學有機地結合起來，將最新科研成果引入到實踐教學中來。

根據材料物理專業“三維一體”實踐教學內容體系，結合人才培養規律，提出“4+2+2”人才培養模式，其具體內涵是：將學生的學習年限分為3個階段，前4個學期側重於對基礎性實踐能力的培養，中間2個學期側重於對基礎能力的提高和升華，最後2個學期側重於對研究創新性實踐能力的培養。在教學內容的安排和教學方法的運用上3個階段也各有側重 。

● 以創新創業為導向的培養模式

（1）將素質拓展與創新創業教育全面納入人才培養方案，構建項目化管理、學分制認證、規範化運作的教育體系。素質拓展包含學術科技與創新活動；社會實踐與志願服務；思想政治與道德修養；文化藝術與身心發展；社會工作與社團活動；職業資格與技能培訓等。開展創新、創意、創業教育和構建以技能、創新實驗大賽、創業大賽為內容的學生學科競賽，推進大學生研究性學習與創新性實驗計劃、大學生“網際網路+“創新創業項目、大學生科技創新大賽、大學生創新創業孵化基地入駐培育項目，制定創新創業學分認定辦法。

（2）優化課程建設，構築與創新創業教育融合的課程群。合理開設學科與專業導論、職業發展、創新創業、就業指導等必修課程，開設項目管理、法律基礎、企業管理與決策、信息檢索與利用等與創新創業相關的跨學科選修課程，並精選教學內容，突出實用性、綜合性、時代性，適應社會發展趨勢。分學期開設通識性創新創業課程—大學生職業發展與創新創業指導，讓學生學習創新創業的基本知識，了解創業過程與模式，激發學生創新創業動力；圍繞專業定位，開設具有行業特點、與創新創業密切相關的專業課程，如學科前沿、光伏發電技術與實踐、半導體照明原理與技術等，提升學生的創新創業知識和專業技能。開設提升學生社會實踐能力、工程實踐能力、職業能力、創新創業能力的各類創新課程和實踐課程，按“初級綜合技能—高級綜合技能一創新創業技能“的順序設計教學時序，採取實驗設計、課內外專業實習、畢業實習/設計等多種教學方式，對學生需要掌握的創新創業技能進行訓練 。

● 新時代“五維”複合型創新人才培養模式

（1）思政文化教育

以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，堅持立德樹人、全方位育人，按照“價值引領、能力本位、知識教育”要求，以“當代民航精神、民航文化”為主線，通過“節、段、點”將思政文化教育內容有機融入課程教學與實踐全過程，使之與專業課程體系交織成一體，實現全方位育人目標。通過研究，設計了以材料設計概論、材料物理性能和專業生產實習三門課程為主幹的課程思政文化教育改革試點，進行詳細計劃、規範建設、規範考核和及時總結改進。其他專業課程積極主動開展課程思政教育探索、不拘一格。

（2）專業理論教育

材料物理專業以行業需求為驅動，培養具有物理學和材料科學基本理論，同時具備材料物理知識和應用能力的複合型創新人才，專業理論教育課程體系包括：數、理、化、機電類基礎課；物理類學科專業課程，即熱力學統計物理、量子力學、固體物理等；材料類學科專業課程，即材料科學基礎、材料工程基礎、材料力學性能、材料物理性能、無損檢測等。

（3）專業實驗實踐

專業實驗實踐包括物理類基礎實驗、化學類基礎實驗、機電類基礎實驗實踐、學科專業基礎實驗實踐、材料類和物理類專業實驗、專業綜合類實驗實踐等。設置集中實踐教學環節，一是企業調研，讓學生進入企業集中調研，了解課程中所學的知識是怎樣在企業中被運用的；二是企業實習，讓學生到製造和維修企業進行集中實習，系統地了解製造、維修過程中所用到的專業知識和技術。針對材料物理專業的特點，增加以學生為主體的綜合設計性實驗，豐富實驗內容，加強學生實踐能力培養，以提高學生對專業知識的理解與運用能力。畢業設計則強調結合科研或企業需求，每人一題、真題真做；創新創業教育等鼓勵和支持學生主持或參與大創項目、參與各種競賽。

（4）信息技術教育

信息技術教育包括信息技術類基礎類課程，物理類信息技術應用課程，材料類信息技術應用類課程，以及材料、物理和信息技術綜合應用類課程。例如，在近代物理實驗中，結合了實驗數據的採集和分析；在物理計算與模擬中，介紹計算和模擬方法及其應用案例；在材料設計概論和計算機輔助材料課程設計中則是材料、物理、化學等與信息技術的綜合應用。

（5）英語教育

大學英語系列課程，這是基礎；施行雙語教學的專業課程，這些屬於專業引導；專業英語則是使學生在應用英語方面進入更專業的層次，在實踐或含有實踐環節的課程中使用英語。如計算機在材料科學中的應用、材料設計概論、計算機輔助材料課程設計、畢業設計中，信息技術平台的軟硬體工作語言和手冊主要是英語，學生被動地進入使用英語的環境，用英語工作實踐 。

● 實踐型人才培養模式

（1）課程安排

對於新型的實踐性人才培養模式，需要進一步提高實踐課程的比重，並且做到實踐課程和理論課程同步，杜絕出現理論實踐相互割裂的現象。並且，除了傳統的實驗課、課程設計等實踐課程外，還增設包括綜合實訓、企業實踐等綜合型項目。

（2）教學手段

將部分理論課程和實踐課程進行融合。為了達到融合的效果，需要對教學計劃進行系統地分析，將需要實際動手操作、實踐性強的理論課程重新進行排課，將這部分課程的教學直接安排進對應的實驗室，在講解完相應的理論知識后，立刻安排學生進行實際的操作，通過實例強化學生對知識的理解。通過講解和實踐的融合，可以極大地激發學生的學習興趣，同時強化了動手能力。

對於實踐教學的課程，也需要進行相應的調整。剔除部分跟實際應用不緊密的內容，注重課程的實用性和趣味性。同時，改變傳統實踐課程所有學生做同樣內容的現象，改為準備多個層次的實驗內容，讓不同水準的學生都能在實驗中收穫到一定的知識。

（3）成績評定

第一部分：對於理論和實驗相結合的課程，按照三個成績來對學生進行最終的考核。包括平時成績、實驗成績以及最終考試的卷面成績。並且，對於三個成績的比例進行適當的調整，平時成績調整為百分之二十，實驗成績增加到百分之四十，最終考試的成績佔百分之四十。也就意味著實驗成績和考試成績佔據了同樣重要的地位，可以有效地調動學生參與實驗教學環節的積極性。另外，實驗教學的重要性提高也對實驗老師提出了更高的要求，實驗老師必須全方位觀察學生在實驗環節中的綜合表現，來給出一個合理的成績。

第二部分：對於不包含理論課程的純實踐課程，譬如課程設計或是校企綜合實訓等相關實踐課程，也需要對成績評定方式進行改革。對於傳統的實踐課程，教學方式往往是課程的前半部分老師講解相關的知識點和注意事項，後半部分給出一個綜合性的課題由學生來完成。對於實踐型人才培養的成績評定來說，需要將前半部分與後半部分相融合，在老師講解完一個小知識點后，迅速布置對應的任務，由學生來完成，老師進行巡迴指導，及時解答學生在動手操作過程中遇到的各種問題，並對每個環節完成進行成績評定。學生在完成每個環節的小任務中，完成了對知識點的掌握。當所有的知識點講解完畢以後，老師再布置綜合性的問題，有學生來完成。當學生完成課題以後，組織學生製作PPT和綜合實踐報告進行答辯，並且可以適當邀請企業的工程師對學生的成果進行適當的點評。學生的實踐成績由兩部分組成，平時小任務成績佔百分之五十，答辯成績佔百分之五十。通過對成績評定方式的改革，可以促使材料物理專業的學生加強對實踐環節的重視程度以及注重對動手能力的培養。

考研方向：材料物理與化學或材料類其它學科以及交叉學科。

物理學方向：凝聚態物理等。

材料科學方向：材料物理與化學、材料科學與工程等。

畢業生適宜到物理或材料相關的企業、事業、技術和行政管理部門從事應用研究、科技開發、生產技術和管理工作，適宜到科研機構、高等學校從事科學研究和教學工作，可以繼續攻讀物理或材料相關的工程學科、交叉學科的碩士學位。

從事電子材料，微電子，信息技術及其相關領域的研究，例如微軟，Intel，貝爾-阿爾卡特等公司都很需要本專業的畢業生。

畢業生適合於在與物理或材料相關的科研單位、大中型企事業單位、外資高新技術企業從事相關的科研、教學和科技開發工作。