我國材料科技教育與研究現況與展望

我國材料科技教育與研究現況與展望

（改寫自1996年IUMRS材料研究與教育政策國際論壇（IUMRS International Forum on Materials Research and Education Policy）講稿）

陳力俊

國立清華大學材料科學工程研究所教授

一、前言

在世界近兩百個國家中，台灣幅員不大，人口不多，天然資源極度貧乏，但近年來在高科技產業名列前茅，有全球性的地位。「何以致之？孰令致之？」相信是大家有興趣探討的問題。由於高科技產業與材料科技發展有密切依存關係，本文報告台灣材料科技教育與研究現況與展望。

由於資料蒐集完整性與篇幅的限制，本文主要的對象為國內大學院校材料系所。而由於材料科技的科技整合性（interdisciplinary）與多面性（multidisciplinary）特質，國內外大學院校材料科學學術研究與人才培育均不限於材料系所進行。涵蓋未盡周延之處，尚請識者明察。文中所引用之資料儘量講求時效性及準確性，期能反應現況。部分較早輯成資料，在不影響總結情況下仍予採用，但皆註明資料輯成時間。

二、我國材料科技發展里程碑

      我國近三十年來材料科技發展之組織、政策發展及重大事件依年序有下列里程碑：

中國材料科學學會成立 （民國五十七年）

第一個材料科學工程學系與研究所成立 （民國六十一年）

材料系所第一屆碩士班學生畢業 （民國六十三年）

行政院公佈材料科技為我國四大重點科技之一應加速發展 （民國六十八年）

行政院科技顧問組舉辦全國材料會議 （民國六十九年）

材料研究所開始招收博士班學生 （民國七十年）

行政院科技顧問組成立材料指導小組 （民國七十一年）

工研院成立工業材料研究所 （民國七十一年）

中科院成立材料發展中心 （民國七十二年）

清華大學材料科學中心成立 （民國七十三年）

材料系所第一屆博士班學生畢業 （民國七十四年）

行政院將材料列為我國策略性工業之一 （民國七十六年）

教育部施行「發展材料科技教育」案 （民國七十六年）

材料科學學會主編國際性學術期刊「材料化學與物理」出刊 （民國八十一年）

三、 教育現況

（一）、材料系所

      目前已設立的材料系所的十一個大學院校中，共有大學部、碩士班、博士班各六、十、八個單位。在已成立的材料科學工程系所中，除兩系所成立於一九七零年代。其餘系所皆成立於一九八零及九零年代。今後兩年內，預計會新成立兩個材料科學工程大學部與一個研究所。台北技術學院材料與資源工程學系新近自台北工專改制，暫未列入以下統計數字中。

（二）、師資

     七十九與八十五學年度材料系所師資及所獲得最高學位（幾乎全為博士）所在地之資料列於表一。由表一可見近年來國內材料系所教師約三分之二獲有美國博士學位，約五分之一由國內培育。以規模較大的清華大學材料科學工程學系為例，八十五學年度二十四位專任教師年齡平均約四十五歲。其中約有三分之二具有十年以上獨立研究經驗，但有工業界實務經歷者較少。

      教師專長以材料研究領域可粗略區分專長屬於金屬材料、電子材料、陶瓷材料、複合材料四類。根據八十五學年度統計資料，各校分佈有顯著不同。教師專長主要屬金屬、陶瓷、電子、複合材料領域者各六十六、二十四、三十八、十六人（表二）。教師專長主要屬金屬材料領域者約比總人數一半稍少。另外專長主要屬電子材料領域教師大都任教於新竹地區，顯然受到新竹地區為我國半導體產業中心影響。需要說明的是陶瓷材料領域涵蓋電子陶瓷，金屬、複合材料也有多應用於電子產品。清華大學材料科學工程學系八十五學年度碩士班招生，根據教師研究興趣分為機械應用與電子應用兩組，分別招收二十一與五十一人，也相當反應出電子產業的需求。

（三）、學生

     材料系所於七十九與八十五學年度學年度在學學生人數統計列於表三。由於博士班普遍增設，博士班學生人數一度急劇增加。八十一年底臺灣大學、清華大學、成功大學及中山大學四校材料研究所博士班在學學生人數共兩百三十四人。八十二學年度六校材料研究所預計招收博士班新生達一百一十名，盛況空前。引發我國是否有能力吸納材料研究所培育出的博士人才的疑問。但近年來博士班在學學生人數增加已趨緩，反而是大學部與碩士班學生人數有較大幅度的增加。

（四）、學制與學程

      材料系所學制與我國一般系所學制一樣。修習時間一般大學四年，碩士班兩年並必須完成碩士論文。博士班修習時間則視論文進度而定，平均約為四年。各階段一般須經入學考試入學。各高中、大學資優學生合於規定且成績優異者得申請甄試入學，但總人數與招生名額有一定的限制。碩士班學生在校修習滿一年亦得跨系所申請直升博士班。申請直升博士班名額則限制為招生名額的五分之一。

   目前材料系大學部必修課程由各校自訂函請教育部核備。在正規材料系教育外，另有雙主修、輔系及彈性學程辦法。

（五）、畢業學生概況

      材料系所大學部及碩士班畢業學生概況目前並沒有完整的全國性統計資料。但一般而言大學部畢業學生繼續升學的占多數。碩士班畢業生多直接就業且甚受研究機關及私人企業歡迎。值得一提的是早年大學部及碩士班畢業學生出國留學蔚然成風，近年來大學部畢業生多選擇在國內升學，碩士班畢業生則多直接就業。至於博士班畢業生幾乎百分之百留在國內服務。

      行政院科技顧問組「材料科技人才培育專案」計畫於八十二年初曾針對國內材料研究所培育博士進用問題加以探討。發現自民國七十四年至八十一年底國內材料研究所培育博士共一百一十人。其中在大專教書、研究機關工作及私人企業服務各三十三、五十及九人，博士後研究四人，服役中及其他各十一及三人。[1]

      最近資料顯示清華大學材料學系所民國七十九年至八十四年底培育博士共七十人。其中在大專教書、研究機關工作及私人企業服務各十、二十四及二十七人，服役中及其他各八及一人。如扣除研究機關在職進修學生與服役中畢業生，博士班畢業生在大專教書、研究機關工作所佔百分比各為14%與25%，而至私人企業服務所佔百分比高達61%。

四、學術研究現況

（一）、研究領域

      世界各國材料系所多由冶金系所改制而成立，而在成立初期師資、學程及設備常偏重金屬材料。民國七十四年美國麻省理工學院材料系柯亨教授應清華大學材料科學中心邀請來華，接受教育部委託考察我國大學材料系所教學研究狀況。柯亨教授建議各校材料系所除研究金屬材料外，為配合我國科技與產業發展，材料系所教學研究宜建立第二專長或特色。教育部非常重視此一建議，自七十六年度起施行「發展材料科技教育」案。第一期以協助四所國立大學材料系所建立金屬材料以外第二專長為發展目標。實施三年各校師資、學程及設備均有顯著改進。民國七十九年起施行「發展材料科技教育」案第二期計畫，以高性能材料開發及製程為主題。補助對象先是擴大至設有材料系所之私立大學及專科學校。八十一年度起，更擴大至全國各大專院校理工學院相關系所。可惜經費仍維持每年四千萬元之額度，並未相對增加。「淡化」的結果使效果大打折扣。八十五年度起施行「發展材料科技教育」案第三期計畫，將補助對象加以分類，希望能兼顧重點與輔助新興系所。[2]

（二）、研究人力

      我國高等教育學府研究人力由教授、專任研究人員、研究生及技術人員組成。國內大學材料系所現有教師約一百五十人，博士班學生約兩百五十人，碩士班學生約六百人。專任研究人員及技術人員則為數甚少。

（三）、儀器設備

      國內學術研究大型儀器設備的特色是為系所或學校共有，極少見為某一研究組專用。另一特色為幾乎百分之百由美、日、歐先進國家製造。

      從事材料學術研究必不可缺的是材料鑑定分析儀器設備，而材料鑑定分析儀器設備種類多而價格高。國內材料系所成立源起於一九七零年代初期，適逢我國學術研究開始脫離早期人才、經費兩缺之際。以清華大學材料系所為例，在校方擁有在當時尚稱可觀之清華基金支援下，到一九七零年代末期已擁有材料鑑定分析基本儀器設備。民國六十九年材料科技由行政院明定與能源、資訊、自動化科技共同列為重點科技，材料系所儀器設備經費獲得額外支援，得以購置較為精密儀器設備。教育部「發展材料科技教育」案施行前三年以每年四千萬元補助四所國立大學材料系所購置儀器設備，使各材料系所儀器設備得以大為補強。

      國科會貴重分析儀器使用中心（貴儀中心）自民國七十年開始由化學分析儀器試辦，七十二年起部分材料系所購置儀器加入貴儀中心。設立貴重分析儀器使用中心的構想為藉各大學已有的基礎，加強儀器的使用、管理、維護，使各地區之研究機構能分享這些貴重儀器。納入中心的儀器，均有國科會聘用之操作員負責操作服務、維修。多數儀器亦提供給對儀器有相當認識，經儀器負責人認可者自行操作。國科會除提供儀器維修費用外，亦可能撥款協助汰舊換新。貴儀中心制度實施以來確能發揮預期的效益，也紓解中心所在地材料系所部分貴重儀器維修問題。

      清華大學由教育部核定於民國七十三年成立材料科學中心。第一期五年計畫由工業技術研究院工業材料所向經濟部申請專案支援，第二期後則由教育部逐年編列經費。材料科學中心成立初期由於經費運用較為靈活，得以購置不少貴重儀器。

（四）、研究經費

      材料學術研究經費絕大多數由國科會工程處補助。國科會工程處核定之材料科技專題研究分屬微電子及光電材料、高分子材料、金屬及結構陶瓷材料三類，除金屬及結構陶瓷材料外，執行其他材料研究計畫之主持人多分佈於非材料所系，如微電子及光電材料研究計畫多在電子、電機所系，高分子材料研究計畫多在化工所系執行。根據國科會工程處統計，八十四年度補助材料科技研究計畫經費約兩億五千萬元，平均補助每件計畫約四十三萬元。以往計畫通過率在85%以上，近年來已降至70%以下，每件計畫平均補助經費則多年來未見顯著增加。[3]行政院科技顧問組材料指導小組估計我國材料科技基礎與應用研究經費約美金一千萬元。

（五）、學術著作

      我國大學材料系所一般而言具有良好的研究風氣。一方面教師皆學有專長，約有一半以上教師蓄積了十年以上的獨立研究經驗，另一方面儀器設備達到相當水準而申請國科會專題研究補助通過率達八成以上，再加上研究生素質尚稱整齊，研究水準近年來有長足進步。博士班畢業通常均要在科學論文引用指標（SCI）列名期刊中發表不等篇數論文。

（六）、國際期刊

      中國材料科學學會國際期刊於一九九零年開始籌備。最後決定與全世界最大學術期刊出版公司荷蘭 Elsevier 公司合作，接辦其已出版十六年之期刊 Materials Chemsitry and Physics （「材料化學與物理」），於八十一年七月正式出刊。目前已審理自約六十個國家投寄超過一千五百篇稿件，發行遍及全球各地，且列名於科學論文引用指標（SCI）。顯示我國材料學術研究實力，已受到國際學術界肯定。

五、教育與研究發展政策所形成的優勢

     由材料科技教育與研究的發展很明顯的可看出政府的材料科技教育與研究政策扮演了關鍵的角色。其中重要的措施包括：

1. 廣設材料科學工程學系與研究所，由教育主管機關採取多項獎勵措施，如提供所有研究生獎助學金、研究生免學費、施行「發展材料科技教育」案等。國科會除補助研究相關經費外，並經由貴重分析儀器使用中心紓解部分貴重儀器使用、維修問題。

2. 成立工研院工業材料研究所、中科院材料發展中心等大型材料研究機構，從事產業與國防所需材料研究。

3. 成立國家級實驗室與研究中心，如毫微米元件實驗室、同步輻射研究中心、高速電腦中心、精密儀器發展中心，支援先進研究。
4. 推動高科技產業，創造產學互動，高級人力就業機會。

另外一項非常重要的因素為早年大量出國留學的人才，在學有專精之後，適時的在政府推動材料科技發展之際返國服務，使我國材料科技教育與研究得以在過去十餘年中迅速蓬勃發展。

六、 面臨的挑戰

      我國近年政經情勢變動劇烈，材料科技界面臨多項挑戰：

1. 由於政府近年來的財政緊縮政策，教育部給予公立大學的經費大幅度的縮水。科技研究經費成長趨緩甚至呈負成長。同時研究生開始需要繳學費，研究生獎助金也蘊釀廢止，使我國較獨特而有效的讓研究生得以專心研究的「良法美意」有「毀於一旦」之虞，再加以國科會貴儀中心數年來屢次考慮改廢，這些可能會嚴重影響競爭優勢地位的趨勢必須加以正視。

2.產業升級速度緩慢，產學互動仍有待加強。

3. 專任研究人員及技術人員一向短缺，對研究層次的提升形成了很大的障礙，亟待改進。

4. 國內現有材料系所師資特色為多數獲有美國博士學位，但有工業界實務經歷者較少。近年來國內教學研究環境大為改善，許多在國內外學業、事業有成的學者、專家有意到大學從事教育工作，正是各系所應極力延攬的對象。不巧各系所師資皆已趨滿額，將錯失改善師資之契機。

5. 國內學術研究大型儀器設備的兩大特色，即屬共用設備與多須自國外進口，可能正是阻礙以實驗科學為主的材料研究更上層樓的主要原因。精密儀器設備仰賴進口代表國內自製能力的不足，不易進行具有突破性的實驗。共用設備以服務為主，連帶的影響了前瞻性。

6. 近年來出國攻讀高等學位的留學生已少到讓人擔心的地步。由於我國人口資源的限制，不可能就所有重要或具潛力的研究方向「面面顧到」。目前因擁有龐大的「留外人才庫」，對新興材料科技尚能迅速掌握。長遠來看，這獨特的優勢將逐漸消失，未來可能影響新興材料科技的發展。

七、持續發展的關鍵

      由於政府的財政情況，短期內不太可能在教育與研究經費上給予充沛的支援，但仍有許多具體可行措施，以釋放產業界日漸強大的能量來彌補，尤其是加強產學合作； 由於國內現有材料系所於教師有工業界實務經驗者較少，而各系所師資皆已趨滿額，故從落實工程教育、協助產業升級觀點，加強產學研合作應為當務之急，如由主管機構修改教授休假辦法，鼓勵教授利用休假從事產業研發工作而增列適用公民營企業條款，放寬酬勞限制但可要求公民營企業負擔部份人事經費，鼓勵博士後研究及博士研究與產業研發密切結合，修改投資抵減辦法：放寬獎勵門檻、擴大獎助中小企業創新研究等。另一方面為因應我國留學生與留外人才減少的趨勢，可從推動國際合作著手，如鼓勵國內科研人才與先進國家研究團隊合作、「土產」高級人力到國外從事短、中期研究，以補未來留外人才之不足。

八、結語

      我國材料科技教育與學術研究近年來在質與量上均有相當大幅度的提昇。由於多年蓄積的能量，具有相當發展的潛力。但目前面臨研究人力、設備、經費等結構、制度上的瓶頸。有師資延攬、產學合作的難題。由於材料科技的進展掌握了高科技工業發展成敗的關鍵。在我國即將邁入已開發國家之林，而國際間科技競爭加劇之際，亟應提高材料科學學術研究水準，以迎接新世紀的挑戰，而體認材料科技為新興科技，應有特別支援，方能充分發揮其引領與支援產業之功能。

誌謝

本文部分資料承蒙工研院材料所鮮祺振博士提供，特此誌謝。

參考資料

[1] 陳力俊，「我國科技產業發展之歷程研討會」，新竹：工業技術研究院（民國八十二年）第181頁。

[2] 吳泰伯，中國材料科學學會，「產業材料科技人才培育研討會」結論報告書，新竹：中國材料科學學會（民國八十五年）第79頁。

[3] 張立，中國材料科學學會，「產業材料科技人才培育研討會」結論報告書，新竹：中國材料科學學會（民國八十五年）第95頁。

表一 七十九與八十五學年度各大學材料系所教師所獲得最高學位所在地

	七十九學年度	八十五學年度
美國、加拿大	69	92
歐洲	11	12
日本	7	9
台灣	23	31
合計	110	144

表二 七十九與八十五學年度各大學材料系所教師專長

	七十九學年度	八十五學年度
金屬材料	57	66
電子材料	17	24
陶瓷材料	23	38
複合材料	13	16
合計	110	144

表三 七十九與八十五學年度各大學材料系所在學學生人數統計

	七十九學年度	八十五學年度
大學部	854	1169
碩士班	382	606
博士班	203	258
合計	1439	2033