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①掌握坚实的材料工程基础理论,包括:
流体及其物理属性、流体力学基础、常用流体输送机械、相似原理、导热、对流换热、辐射传热、传热过程和换热器、干燥原理与技术、燃烧技术、窑炉系统内的气体流动、高温气体的流动装置、传质基础、干燥设备及其设计计算。
②掌握流体力学及热工相关实验方法和技术。
(3)材料结构与性能分析方法和技术
①掌握材料组成、制备工艺与显微结构和性能之间的关系。
②掌握材料结构与性能分析方法和实验技术,包括:
材料成分分析、X-射线衍射分析、扫描电子显微镜及能谱分析、透射电子显微镜分析、综合热分析和谱分析等;
材料的力学、光、声、电、热、磁学性能测试。
③掌握材料结构与性能分析方法和技术的发展动态。
(4)材料生产工艺
①掌握材料生产工艺原理和质量控制方法。
②掌握材料生产工艺过程的基本内容和特点,能熟练进行工艺方案制定和生产线设计,合理选用生产装备,分析解决现场出现的工艺问题。
③掌握材料生产主要设备的工艺参数、选用原则、技术经济评价指标,熟悉工艺装备验收的有关知识。
④掌握产品质量的检测技术。
⑤熟悉质量管理和质量保证体系。
(5)计算机应用技术
①掌握本专业计算机应用的相关基本知识。
②掌握计算机辅助设计技术。
③掌握计算机模拟仿真的基本概念和计算机网络常用软件的特点及应用。
④掌握计算机在材料科学与工程应用中的常用软件,并能熟练应用。
4.1.3了解本专业领域技术标准,相关行业的政策、法律和法规
4.2应用适当的理论和实践方法,分析解决工程问题
(1)了解市场、用户的需求变化以及技术发展,能提出改善产品质量、改进生产工艺、提高服务效能的方案。
(2)能自主提出设计方案,完成材料生产线工艺设计。
(3)能主动获取市场反馈信息,进行设计方案改进。
(4)具有创新性思维和系统性思维的能力,具有进行新产品开发和设计、材料加工与生产、技术改造的基本能力。
4.3参与项目及工程管理
(1)掌握本行业相关的政策、法律和法规,在法律法规规定的范围内,按确定的质量标准、程序开展工作。
(2)具有项目组织管理、计划和预算、协调组织的能力,提高项目工程管理质量。
(3)具备应对危机与突发事件的能力,能洞察质量标准、程序和预算的变化,并采取恰当的措施,确保材料研究项目或材料工程的顺利进行。
4.4有效的沟通与交流能力
(1)能够使用技术语言,在跨文化环境下进行沟通与表达。
(2)能够进行材料工程文件的编纂,如:
可行性分析报告、项目任务书、投标书等,并可进行说明、阐释。
(3)具备较强的人际交往能力,能够控制自我,了解、理解他人需求和意愿。
(4)具备较强的适应能力,能自信、灵活地处理新的、不断变化的人际关系和工作环境。
(5)具有团队合作精神,具有较强的协调、管理、竞争与合作能力。
4.5具备良好的职业道德,体现对职业、社会、环境的责任
(1)熟悉本行业适用的主要职业健康、安全、环保的法律法规及标准知识。
熟悉企业员工应遵守的职业道德规范和相关法律知识。
遵守所属职业体系的职业行为准则,并在法律和制度的框架下工作。
(2)具有良好的质量、安全、服务和环保意识,能承担有关健康、安全、福利等事务的责任。
(3)具有检查自身的发展需求、制定并实施自身职业发展计划的能力。
5培养方案
5.1基本规格要求
5.1.1知识要求
(1)掌握与材料科学与工程专业相关的自然科学、数学、工程、经济管理知识,并具有创造性地将这些知识应用于材料的生产、设计、应用与营销的潜力。
工具性知识:
掌握外语、中文、计算机信息技术及软件使用、文献检索、研究方法等知识,了解相关知识的发展现状和趋势。
人文社会科学知识:
掌握文学、历史学、哲学、思想道德、政治学、艺术、法学、社会学、心理学等知识,了解相关知识的发展现状和趋势。
自然科学知识:
掌握数学、物理学、化学等知识,了解相关知识的发展现状和趋势。
工程技术知识:
掌握工程制图、工程力学、材料工程基础、机械设计基础、电工电子学等知识,了解相关知识的发展现状和趋势。
经济管理知识:
掌握企业管理、市场营销、建筑材料管理等知识,了解相关知识的发展现状和趋势。
(2)掌握扎实的材料科学与工程基本理论及材料工程技术,了解新材料、新工艺、新设备和先进的材料制备与加工生产方法以及本专业的前沿发展现状和趋势。
5.1.2工程能力要求
(1)应用知识能力:
综合应用知识解决材料科学与工程领域实际问题的能力,包括材料生产过程中工艺路线的制定,材料工厂工艺设计、材料生产过程的设备选型、故障处理、仪器仪表的选用、生产工艺过程的控制与管理等能力。
(2)创新能力:
较强的创新意识、创造性思维能力,并在具体工作中得以体现。
5.1.3表达、交往和团队管理及学习能力要求
(1)具有较好的文字和语言表达能力。
(2)具有较好的人际交往能力。
(3)具有较好的组织协调、团队合作、团队管理能力。
(4)具有较好的获取知识能力:
包括获取信息和终身学习的能力。
5.1.4素养要求
(1)思想道德素养:
包括政治素养、思想素养、道德品质、法制意识、诚信意识、团体意识。
(2)文化素养:
包括文化修养、文学艺术修养、现代意识、人际交往意识。
(3)专业素养:
包括科学素养和管理素养。
科学素养包括科学思维方法、科学研究方法、求实创新意识等。
管理素养包括管理意识、综合分析与管理决策素养、沟通表达与写作能力、竞争与合作能力。
(4)工程素养:
具有良好的质量、安全、服务和环保意识。
(5)身心素养:
包括身体素质、心理素质。
5.2知识体系及课程设置
5.2.1知识体系的构成
材料科学与工程专业卓越工程师应掌握5个知识体系和若干知识领域,见表1。
其中前3项为通识课程和基本理论知识,第4项为专业知识,包括学科所必须的基础专业知识和特色专业知识,第5项为创新能力与实践技能培养。
表1材料科学与工程专业知识体系及其中的知识领域
序号
知识体系
知识领域
1
工具性知识
外国语、中文、信息科学技术、计算机技术、工程技术知识
2
人文社会科学知识
政治学、哲学、历史学、法学、社会学、经济学、管理学、心理学、体育、军事、美学(文学与艺术)
3
自然科学知识
数学、物理学、化学、力学、电工学、机械原理、工程制图、运筹学
4
专业知识
材料组成、结构化学、材料结构、固体物理、材料性能、结构表征、材料工程基础、材料制备与应用
5
创新能力与实践技能
课程实验、工程实践、工程设计、创新性试验、科研实践、社会实践
其中专业知识体系包括:
材料组成、结构化学、材料结构、固体物理、材料性能、结构表征、材料工程基础、材料制备与应用等8个知识领域,每个领域包含的主要核心知识单元和选修知识单元如表2所示。
表2 材料科学与工程专业知识体系的主要知识领域和知识单元
核心知识单元
选修知识单元
材料组成
材料的分类及发展
(2)
材料组成与性质(22)
小计24学时
结构化学
量子力学基础知识(10)
原子的结构与性质(10)
双原子分子的结构与共价键本质(6)
分子的电子光谱、振-转光谱(4)
分子的对称性与点群描述(12)
多原子分子中的化学键理论(10)
配位化合物的结构与性质(6)
小计58学时
物质的磁性与核磁共振谱
(2)
材料结构
物质结构基础
(2)
晶体学基础(10)
晶体结构缺陷(8)
非晶态结构与性质(4)
固体表面与界面(6)
相平衡及相图(14)
扩散(6)
材料制备中的固相反应(4)
材料中的相变(6)
小计60学时
烧结(6)
热力学基础及应用(4)
固体物理
晶体的结构
(2)
晶体中原子的结合(6)
晶体中原子的热振动(10)
固体电子运动论基础(12)
小计30学时
固体的磁性(6)
固体的介电性质和光学性质(4)
材料性能
材料的力学性能(6)
材料的热学性能(4)
材料的光学性能(4)
材料的磁学性质(4)
材料的电学性能(4)
材料的声学性能
(2)
材料在特殊环境中的性能(4)
6
结构表征
光学显微镜分析(8)
X射线衍射技术(8)
电子显微分析(8)
热分析(4)
振动光谱分析(4)
小计32学时
X射线光电子能谱分析
(2)
穆斯堡尔效应
(2)
核磁共振
(2)
色谱的应用
(2)
7
材料工程基础
流体及其物理属性
(2)
流体静力学(6)
流体流动的基础(10)
常用流体输送机械
(2)
相似原理(4)
导热(6)
对流换热(4)
辐射传热(6)
传热过程和换热器(4)
干燥原理及技术(4)
燃烧技术(4)
小计52学时
窑炉系统内的气体流动(4)
高温气体的流动装置(4)
传质基础(4)
干燥设备及其设计计算
(2)
8
材料制备与应用
矿物岩石学(8)
原料及处理设备(8)
工艺原理(32)
制备设备(32)
小计80学时
材料性能检测与质量控制(4)
单晶制备(6)
低维材料制备(10)
5.2.2课程设置基本框架及学分分配
材料科学与工程专业卓越工程师课程设置基本框架如图1所示。
思想政治理论、形势与政策(必修16学分)
综合基础军事理论、军训(必修3学分)
(必修19学分)体育类(选修4学分)
通识教育(选修14学分)
人文科学与艺术、社会科学、自然科学、经济与管理
(共60学分)理论与实践(选修10学分)
(必修40学分)
(选修20学分)基本技能基础英语、专业英语(必修18学分)
(必修21学分)计算机基础、信息技术课程(必修3学分、选修3学分)
(选修6学分)
科技文献检索及其他技能类、科研训练(选修3学分)
数学(必修17.5学分)物理及其实验(必修10.5学分)
工程科学基础自然科学课程(必修8.5学分、选修9学分)
工程基础教育(选修9学分)工程制图及机械制图(必修3.5学分)
(共78.5学分)
(必修60.5学分)大类专业基础大类专业基础理论与实践课程(必修20.5学分)
(选修18学分)(必修20.5学分)大类专业选修课程(选修3学分)
(选修9学分)课程工程、科研训练(选修6学分)
工程专业教育材料科学与工程专题课程群(必修19学分、)
(共41.5学分)材料科学与工程拓展课程群与工程、科研训练(选修14.5学分)
(必修19学分)工程及科研训练(选修8学分)
(选修22.5学分)工程实践学习阶段(40周)
图1课程设置基本框架
材料科学与工程专业卓越工程师培养方案的教育模块、主要课程以及实践体系基本内容见表3。
表3材料科学与工程专业教育模块及主要课程设置一览表
教育层次
教育模块
主要课程
通识教育
综合基础
思想政治理论、形势与政策、军事理论与军训、体育;
人文科学与艺术、社会科学、自然科学、经济与管理等理论与实践。
基本技能
基础英语、专业英语、计算机应用基础及高级语言程序设计;
主要实验室前沿讲座、科技专题案例、科技文献检索;
科研训练、大学生创新性计划项目、学科竞赛等。
工程基础教育
科学基础
高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理及实验;
无机化学及实验、物理化学、工程力学、电工电子学;
工程制图、机械制图及机械设计;
金工实习、大学生创新性计划项目、学科竞赛等。
专业基础
材料科学基础、材料工程基础、材料研究与测试方法、粉体工程、材料物理性能、高温反应工程;
工程及科研训练(认识实习)、大学生创新性计划项目、学科竞赛等。
工程专业教育
材料工程理论与实践
材料工艺学、材料工程设备、工艺设计概论、结构材料、材料检测技术、现代企业管理、建筑材料管理等理论与实践。
工程应用
热工窑炉设计、生产工艺过程控制、生产工艺设计。
工程实践
实验环节、课程设计、实习环节、毕业设计等。
5.2.3实践教学体系的构成
实践教学体系由各类课程实验、企业实训、工程设计、创新性试验、科研实践以及社会实践等多种形式组成,与教学知识体系相对应,包括实践领域、实践环节和依托条件三个部分的内容。
其内容见表4。
表4材料科学与工程专业实践教学体系构成
实践领域
实践环节
依托条件*
课程实验
基础实验、专业基础实验、专业实验
实验中心、各专业方向实验室
企业工程实践
认识实习、生产实习、企业实训、毕业实习及毕业设计
工程实践基地、工程实训中心、校企研发中心、国家及省级技术推广中心
工程设计
课程设计、毕业设计
设计研究院及相关联合企业
创新性试验
国家大学生创新实验计划项目、各类学科竞赛
国家材料工程领域人才培养模式创新实验区
科研实践
课题研究
陕西循环经济工程技术院、西部建筑科技国家重点实验室(培育基地)、陕西省建筑工程材料检测中心、陕西耐火材料质检中心及相关联合企业
社会实践
社会调研
大学生暑期社会实践基地
濮耐、奔朗、新峨嵋、东方建宇、格雷斯等教育教学奖学金实习基地
(1)实践教学依托条件
①国家级及省级中心
国家干法水泥回转窑预热预分解技术研究推广中心
国陕西循环经济工程技术院
省部共建西部建筑科技国家重点实验室生态建筑材料及耐久性实验中心
教育部生态水泥工程中心
陕西省新型干法水泥工程研究中心
陕西省生态水泥混凝土工程技术研究中心(陕西省“13115”工程技术研究中心)
陕西省建筑科技重点实验室建筑材料科学实验中心
国家建材甲级设计研究院
陕西省建筑工程材料质量检测中心
②工程研究中心
莱钢集团工程研究中心、陕西尧柏集团工程研究中心、陕西声威集团工程研究中心、河南海格尔集团工程研究中心、西安秦翔科技工程研究中心、北京东方建宇工程研究中心等。
③工程实践基地
濮阳濮耐高温材料(集团)股份有限公司、中钢耐火材料集团有限公司、海螺集团公司、莱钢集团有限公司、陕西尧柏特种水泥有限公司、声威集团、北京东方建宇建筑工程有限公司、西电集团高压电瓷厂等16家单位设立了本科生工程实践基地。
④校内其他依托条件
校级材料与矿物标本陈列馆、无机非金属材料校级实验示范中心。
⑤社会调研单位
大学生暑期社会实践基地(陕西镇安);
濮耐、奔朗、新峨嵋、东方建宇、格雷斯等教育教学奖学金工程实践基地。
学生通过课程实验、企业实训、工程设计、创新性试验、科研实践以及社会实践等6个方面的实践训练,加深对材料科学与工程专业的基本原理和基本知识的理解,提高工程实践能力,获得良好的分析能力、灵活的实践能力、创造力、交流协作能力、商业管理能力、良好的职业道德与专业精神、终身学习能力,以适应未来科技发展和社会进步需要,成为面向未来的具有实践能力、创新能力和国际视野的卓越工程师。
(2)实践教学过程控制与管理
实践教学过程分为校内实施环节和校企联合校外实施环节。
校内实施环节包括:
基础实验、专业基础实验、专业实验、金工实习、课程设计。
采用校企联合培养方式,由校企联合确定实践教育目的、内容和方式,并由企业直接承担部分教学任务,学校在上述实践教学过程中,严格进行过程控制与管理。
通过设计性实验、综合性实验等环节,培养学生的实践动手能力和创新精神。
校企联合校外实施环节包括:
认识实习、生产实习、企业实训、毕业设计、国家大学生创新实验计划项目以及社会调研。
依托现有的国家材料工程领域人才培养模式创新实验区、国家建材甲级设计研究院、国家及省级技术推广中心、陕西循环经济工程技术院、陕西省建筑工程材料检测中心、校企研发中心、工程实践基地等形成校企联合培养模式。
坚持“走出去、请进来、联合培养、共同发展”的理念,聘请企业高层次人才担任兼职教授、兼职指导教师,参与培养方案的制定、教材的编写和实践环节指导,安排青年教师参与认识实习、生产实习、企业实训等教学任务,在实施材料科学与工程卓越工程师学生工程实践能力培养的同时,也提高了青年教师的工程实践能力。
加强对学生的考核力度,细化考核指标。
考核主要分校内考核和校外考核两部分。
校内考核主要以理论考试为主,同时增加对学生创新意识和创新成果的考核。
校外考核由学校和工程实践基地单位共同进行。
考核内容包括:
工作态度、创新精神、团队协作精神、实际操作能力、专业实践成果等几个方面。
考核方式包括:
专业实践成果的数量统计、设计成果及质量评定、专业汇报和答辩、综合能力和素质的评价等。
6培养标准的实现矩阵
“培养标准的实现矩阵”是将“材料科学与工程专业卓越工程师”培养标准所规定的知识和能力目标落实到相对具体的教学环节上。
培养标准实现矩阵见表5。
表5培养标准实现矩阵
培养标准
实现途径
知识要求
通过外语、中文、计算机技术、信息技术等系列课程及实践环节的教学实现
通过思想道德、文学、历史学、哲学、政治学、艺术、法学、社会学、心理学等系列课程及实践环节、学术讲座实现
通过数学、物理、化学等系列课程及实践环节、学术讲座实现
工程技术知识
通过工程制图、工程力学、材料概论、建筑工程概论、机械设计基础、电工电子系列课程及实践环节、学术讲座、高新企业参观实现
经济与管理知识
通过企业管理、市场营销、建筑材料管理等系列课程及实践环节、学术讲座、高新企业参观实现
通过材料科学基础、材料工程基础、材料研究方法、材料物理性能、材料制备及应用、材料生产工艺设计等课程学习及实践环节教学实现
能力要求
获取知
识能力
获取信息能力
文献检索训练
继续学习能力
在知识传授的系列课程及实践训练、能力培养的途径中获得
应用知
材料生产工艺的制定
通过工程实践掌握材料生产过程用原料、设备、工艺流程设计
材料生产工艺设计
通过参与设计院实际设计,掌握设计原理和原则、相关政策法规、物料平衡计算、平面布置、设备选型、工艺布置等相关内容
材料生产的设备
通过课程学习及实际工程实践掌握常用设备的工作原理,相关参数选取及故障诊断
材料性能检测
在课程设计、实验、实习中获得训练
材料应用能力
在课程设计、实验、实习、暑期专业实训中获得训练
应用计算机信息技术及软件解决实际问题能力
应用计算机及软件系统进行解决实际问题的计算、计算机辅助设计、信息管理等训练能力
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