北京工业大学材料科学与工程专业卓越工程师培养方案.docx
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北京工业大学材料科学与工程专业卓越工程师培养方案
卓越工程师教育培养计划
材料科学与工程专业
(本科)
北京工业大学
二0一一年十二月
一、培养目标
在国家“卓越工程师”培养通用标准指导下,按照材料科学与工程-无机非金属专业教学指导委员会和建材联合会共同制定的行业标准要求,结合我校材料科学与工程学科“立足北京、服务北京、辐射全国、面向世界”的定位与“材料环境友好”的办学特色,确立如下培养目标:
树立材料与环境协调发展的理念,具备扎实的自然科学基础、人文社会科学基础和材料科学与工程专业基础知识,具有较强的工程实践能力、自我获取知识的能力、社会交往能力、组织管理能力和国际化的视野,掌握材料科学与工程(无机非金属材料)的基本理论、基本知识和方法,具备较强的无机非金属材料技术开发、技术咨询、技术服务、工程设计与工程实施能力。
本专业毕业的学生,能在无机非金属材料科技型企业(研究、设计院)、生产型企业、咨询服务型企业等,从事新产品研究、技术开发、工艺设计、技术改造、工程应用等方面的工作。
二、培养标准
按照北京工业大学材料科学与工程卓越工程师计划的培养目标,制定材料科学与工程(无机非金属材料)的专业培养标准如下:
1.掌握一般性和专门的材料工程技术知识及具备初步相关技能,了解材料专业的发展趋势和新兴技术(对应国家通用标准1、2、4)
1.1具有从事材料工程工作所需的基础科学技术知识以及丰富的人文和社会科学知识
1.1.1数理知识和相关自然科学知识:
掌握材料工程所需的数学、物理、化学、测试与试验技术等相关知识。
1.1.2工程技术知识:
掌握材料工程技术所需的工程制图、工程力学,电工电子技术、机械设计基础、计算机技术等工程科学基础知识。
1.1.3人文和社会科学知识:
具备较丰富的工程经济、管理、社会学、情报交流、法律、环境等人文与社会学的知识。
1.2掌握扎实的材料科学与工程基础知识和相关的方法、技能,了解新材料、新工艺、新设备和先进的材料制备方法
1.2.1材料科学基础知识
1)掌握材料性能设计、微观组织控制、制备加工工艺、工程应用性能评价之间的关系,深刻理解材料科学与工程的内涵。
2)掌握物质结构基础、晶体学基础、固体表面与界面、材料中的相变与相
平衡、热力学应用等材料科学的基本知识。
3)掌握与材料科学基础知识相关的实验方法与技能。
1.2.2材料工程基础知识
1)掌握材料制备、材料加工、材料改性、材料复合等材料工程基础知识。
2)了解和把握材料学科发展趋势、建立材料科学与工程发展的新观念。
3)掌握与材料制备与加工、改性、复合等相关的工程研究方法及技术。
1.2.3材料环境友好的基础知识
1)树立材料与环境协调发展的理念,提高和加强解决可持续发展的材料工程实际问题的能力和知识水平。
2)掌握无机非金属材料制备与应用过程的环境负荷评价方法与改进技术。
1.3拥有材料工程方面的专业技术知识,了解本专业的发展现状和趋势
1.3.1无机非金属材料原理及制备技术
1)掌握无机非金属材料制备过程的特点、常用方法和技术。
2)掌握无机非金属材料生产工艺流程和过程中所发生的物理化学变化和材料结构与性能。
包括原料及原料处理设备、工艺原理、成型工艺及设备、高温热加工过程及设备、材料性能检测与质量控制、产品后处理技术及设备。
3)了解新型无机非金属材料的制备工艺、无机非金属材料制备先进工艺、技术及其发展动态。
1.3.2材料结构、性能及其分析方法
1)掌握材料组织结构常用分析方法和实验技术。
2)掌握材料性能及其分析方法。
3)掌握材料成份、制备加工方法与组织结构及性能之间的关系理论和控制方法。
1.3.3无机材料生产工艺及设计
1)掌握材料生产工艺选用基本原则与方法。
2)掌握无机非金属材料工厂设计的基本内容、方法、步骤和设计原则。
3)熟悉用于材料生产的主要设备的工艺参数范围、技术经济评价指标、选用原则与程序,以及工艺装备验收的有关知识。
4)熟悉材料生产过程与环境的相互影响关系,掌握低环境负荷的无机非金属材料生产方法及材料再生利用技术。
2、具有选用适当的理论和实践方法解决工程实际问题的能力,并经历过生产运作系统的设计、运行和维护或解决实际工程问题的系统化训练(对应国家通用标准4、5、6)
2.1.工程应用技能
2.1.1利用所学的理论知识与技术手段分析、解决材料工程实际问题的能力。
2.1.2能够参与材料生产及运作系统的设计,并具有运行和维护能力。
2.2.工程设计及实施能力
2.2.1了解市场、用户的需求变化以及技术发展,具备编制支持材料产品形成过程的策划和改进方案的能力。
2.2.2工程分析与设计能力:
能参与材料工程解决方案的设计、开发,考虑材料生产成本、质量、环保性、安全性、可靠性、外形、适应性以及对环境的影响,找出、评估和选择完成材料工程任务所需的技术、工艺和方法,确定解决方案。
2.2.3工程实施能力:
具备参与制定材料工程项目实施计划的能力,实施解决方案,完成材料领域相关的工程任务,并参与相关评价。
2.2.4具有针对正在实施的材料工程项目提出改进建议的能力,并能主动从结果反馈中学习知识和技能。
2.3.工程创新能力
2.3.1具有对材料工程问题的基本认知、工程推理和判断能力,能够发现、分析和判断问题的症结所在。
2.3.2具有较强的创新意识和进行产品开发和设计、技术改造与创新的初步能力。
3、掌握参与项目及工程管理的基本知识并具备参与能力(对应国家通用标准1、8、9、10)
3.1.项目及工程管理系统方案的设计
3.1.1具备材料工程项目集成的意识和初步能力,能够对系统优化提出方案和建议。
3.1.2了解材料领域的专业技术标准,具备使用合适的管理方法、管理计划和预算,组织任务、人力和资源的初步能力。
3.2.项目及工程管理系统方案的实施与运行
3.2.1具有一定的质量、环境、职业健康安全和法律意识,在法律法规规定的范畴内,按确定的相关标准和程序要求开展工作。
3.2.2具备应对危机与突发事件的初步能力,能够发现质量标准、程序和预算的变化,并采取恰当的行动。
3.2.3具备参与工作团队管理和协调的能力,确保工作进度。
3.2.4具有参与材料工程项目评估并提出改进建议的能力。
4、具有有效的沟通与交流能力(对应国家通用标准9、10、11)
4.1.团队合作精神和协作能力
4.1.1具有一定的协调、管理、竞争与合作的基本能力。
4.1.2具有团队合作精神,适应团队运行、成长和壮大中的各种变迁,初步具备带领团队前行的指向和能力基础。
4.2.人际交流及工程表达能力
4.2.1能够熟练利用现代交流媒介进行工程表达,并进行材料工程文件的编纂,如:
可行性研究报告、项目任务书、投标书等,并可进行说明与阐释。
4.2.2具备较强的人际交往能力,能够控制自我并了解和理解他人需求和意愿。
4.2.3具备较强的适应能力,以灵活多样的方式处理不断变化的人际环境和工作环境。
4.2.4能够跟踪材料领域最新技术发展趋势,具备收集、分析、判断、归纳和选择国内外相关技术信息的能力。
4.3.外语交流能力
4.3.1熟练阅读外文材料和文献,具备较强的口语和书面交流能力。
4.3.2能够使用技术语言,在跨文化环境下进行沟通与表达,具有能够参与国际竞争与合作的初步能力。
5、具备良好的职业道德,体现对职业、社会、环境的责任(对应国家通用标准1、3、7、8、10)
5.1职业道德规范
5.1.1具有强烈的社会责任感、良好的工程职业道德和职业行为规范,敢于负责任,并与世界工程界保持同步。
5.1.2掌握一定的职业健康安全和环境的法律法规及标准知识,恪守职业道德规范,遵守无机非金属材料工程领域企业体系的职业行为准则。
5.2获取知识和终身学习的能力
5.2.1具有较强的自我获取知识的能力,为保持和增强职业能力、适应发展的终身学习能力。
5.2.2具有较强的求知欲和跨专业、跨文化的学习交流能力,能够参与跨专业及国际性的竞争与合作。
5.3安全意识、环保意识和可持续发展意识
5.3.1具有良好的质量、安全、服务和环保意识,承担有关健康、安全和福利等事务的责任。
5.3.2具有无机非金属材料产品、生产过程及装置的安全可靠性、环保关联性等方面的基本知识。
三、能力要求
四年制本科完成培养方案规定的各教学环节的学习,应具备的知识、能力与素质如下:
(1)具有良好的工程职业道德、较强的社会责任感和较好的人文科学素养。
(2)具有从事材料工程工作所需的数学、物理、化学等自然科学基础知识以及一定的项目经济管理知识。
(3)具有材料专业必需的机械、电工与电子技术、信息及网络技术、计算机应用技术的基本知识和技能。
(4)系统地掌握材料科学与工程专业领域技术基础理论,熟悉本专业学科前沿和发展趋势。
具有无机非金属方向的专业知识和技能,能够根据产品和工程要求设计、管理和优化工艺系统及设备。
(5)掌握综合运用无机非金属材料科学与工程理论,分析和解决问题的方法和技术手段,具有分析并解决工程实际问题的能力,能够参与无机非金属材料的设计、开发、制备和应用,并具有优化和技术改进能力。
(6)具有较强的知识转化与运用能力,能够集成材料工程中材料制备、设计、应用、测试等方面的知识并应用于实际进行创新。
具有较强的创新意识和进行材料产品开发和设计、工艺技术改造与创新的初步能力,具有无机非金属材料工程项目经验。
(7)具有文献检索、信息收集、处理、科技写作等自我获取知识和运用知识的能力,具备利于职业发展的终生学习能力。
(8)具有良好的与材料相关的质量、环境、职业健康、安全和服务意识;了解材料专业及相关领域的技术标准、行业政策、法律和法规;
(9)具有较强的交流、沟通能力和团队合作精神,具备一定的组织管理能力和竞争意识,能够参与跨行业及国际性的竞争与合作。
(10)面对社会和环境的各种变化、甚至危机于突发事件,具有较强的调节和适应能力,具备良好的身体素质、心理素质;
(11)具有一定的国际视野和跨文化环境下的交流、竞争与合作的初步能力。
熟练掌握一门外语的听说能力和交流技巧,具备较强的外语应用能力。
四、培养标准及能力实现途径
1.掌握一般性和专门的材料工程技术知识及具备初步相关技能,了解材料工程专业的发展趋势和新兴技术
知识、能力
实现(课程名称)
数理知识和相关自然科学知识
高等数学,线性代数、概率论与数理统计、大学物理及实验、有机化学及物理化学实验
工程技术知识
工程制图、工程力学,电工电子技术、机械设计基础、机械工程训练
人文和社会科学知识
通识课程
材料科学基础
材料科学与工程学导论、材料学科前沿、材料科学基础、材料性能、环境材料基础
材料工程基础
材料工程基础、工程图学实践
无机非金属材料制备原理及技术
水泥材料学、玻璃与陶瓷材料、混凝土学、新型建筑装饰材料与应用、新型墙体材料
材料组织结构与性能及其分析方法
材料科学基础、材料性能及实验、材料现代分析方法及实验
材料生产工艺设计、可循环设计
无机材料工厂设计概论、无机材料工学、环境材料基础
计算机应用、生产过程监测与控制技术
VB程序设计、程序设计实训
2.具有选用适当的理论和实践方法解决工程实际问题的能力,并经历过生产运作系统的设计、运行和维护或解决实际工程问题的系统化训练
知识、能力
实现(课程名称)
利用所学的理论知识与技术手段分析、解决实际工程问题的能力
材料综合实验、材料科学基础实验、材料性能实验平台、材料工程基础,光学分析实验平台、测试技术实验平台、电子工艺实习、机械设计基础课设
能够参与生产及运作系统的设计,并具有运行和维护能力的雄厚基础
机械设计基础、毕业设计,材料认知和综合实习、岗位实习
了解市场、用户的需求变化以及技术发展,具备编制支持材料产品形成过程的策划和改进方案的能力
材料综合实验,材料认知和综合实习、社会实践,毕业设计,能力拓展训练
工程分析与设计能力
无机材料工厂设计、无机材料工程实训、岗位实习,材料综合实验、毕业设计
能参与改进建议的提出,并主动从结果反馈中学习知识和技能
创新实验课、材料性能实验、光学分析实验平台、测试技术实验平台、毕业设计
具有对工程问题的基本认知、工程推理和判断能力,能够发现、分析和判断问题的症结所在
材料工程基础、环境材料基础、无机材料工程实训、材料认识实习,无机材料工厂设计、毕业设计
具有较强的创新意识和进行产品开发和设计、技术改造与创新的初步能力
材料科学前沿讲座、材料综合实验、材料创新实验、材料性能实验
3、掌握参与项目及工程管理的基本知识并具备参与能力
知识、能力
实现(课程名称)
具备工程项目集成的意识和初步能力,能够对系统优化提出方案和建议
无机材料工厂设计、无机材料工学、材料认识实习、无机材料工程实训、毕业设计
了解本专业领域技术标准,使用合适的管理方法、管理计划和预算,组织任务、人力和资源;具备的初步能力
材料科学与工程导论、专业认知教育、材料综合实习、材料认识实习、岗位实习
具有一定的质量、环境、职业健康安全和法律意识,在法律法规规定的范畴内,按确定的相关标准和程序要求开展工作
环境材料基础,思想道德修养与法律基础,专业认知教育、岗位实习、材料综合实习、材料认识实习
具备应对危机与突发事件的初步能力,能够发现质量标准、程序和预算的变化,并采取恰当的行动
马克思主义基础原理、思想道德修养与法律基础、材料综合实验、岗位实习、社会实践
具备参与管理、协调工作、团队,确保工作进度以及参与评估项目,提出改进建议的能力
环境材料基础、材料综合实验,材料创新实验
4、有效的沟通与交流能力
实现(课程名称)
实现(课程名称)
具有一定的协调、管理、竞争与合作的基本能力
企业管理与项目评价、专题培训课程、材料前沿讲座、企业讲座
具有团队合作精神,适应团队运行、成长、和壮大中的各种变迁,初步具备带领团队前行的指向和能力基础
马克思主义基础原理、思想道德修养与法律基础,社会实践,岗位实习
能够熟练利用现代交流媒介进行工程表达,并进行工程文件的编纂
工程图学、VB程序设计、程序设计实训、材料综合实验、毕业设计
具备较强的人际交往能力,能够控制自我并了解和理解他人需求和意愿
英语听说训练、马克思主义基础原理、思想道德修养与法律基础、中国近代史纲要
具备较强的适应能力,以灵活多样的方式处理不断变化的人际环境和工作环境
马克思主义基础原理、思想道德修养与法律基础、中国近代史纲要、岗位实习、社会实践
能够跟踪材料领域最新技术发展趋势,具备收集、分析、判断、归纳和选择国内外相关技术信息的能力
材料科学与工程学导论、材料学科前沿讲座、无机材料创新实验、毕业设计
熟练阅读外文材料和文献,具备较强的口语和书面交流能力
大学英语,英语听说训练,专业外语,毕业设计
能够使用技术语言,在跨文化环境下进行沟通与表达,具有能够参与国际竞争与合作的初步能力
英语听说训练,职业生涯指导讲座,专题培训课程,毕业设计
5、具备良好的职业道德,体现对职业、社会、环境的责任
实现(课程名称)
实现(课程名称)
具有强烈的社会责任感、良好的工程职业道德和职业行为规范,敢于负责任,并与世界工程界保持同步
马克思主义基础原理、思想道德修养与法律基础,毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论、中国近现代史纲要,环境材料基础,通识教育课程
掌握一定的职业健康安全和环境的法律法规及标准知识,恪守职业道德规范,遵守无机非金属材料工程领域企业体系的职业行为准则
企业管理与项目评价、环境材料基础、专题培训课程、企业讲座
具有较强的自我获取知识的能力、为保持和增强职业能力,适应发展的学习能力
职业生涯指导讲座、讲座(学术报告会)、毕业设计
具有较强的求知欲和跨专业、跨文化的学习交流能力
专业认知、职业生涯指导讲座、英语听说训练、专题培训课程
具有良好的质量、安全、服务和环保意识,承担有关健康、安全和福利等事务的责任
马克思主义基础原理、中国近代史纲要、思想道德修养与法律基础、毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论、生产实习、岗位实习
具有无机非金属材料产品、生产过程及装置的安全可靠性、环保关联性等方面的基本知识
环境材料基础、社会实践、无机材料工厂设计、岗位实习、毕业设计
五、培养模式和课程体系
5.1培养模式
四年制本科细分为3+1,即前3年为基础知识、基本理论和基本技能的学习;1年为校企联合培养(工程师进课堂),进行企业培养(企业实习)和毕业设计培养(可采用校企联合培养——双师制,也可和教师横向课题结合),达到卓越工程师培养标准。
学生企业培养及校企联合培养主要依托我院与北京金隅集团、北京住总集团、北京矿冶研究总院、中冶建筑研究总院等共建的北京市级校外人才培养基地进行。
5.2课程体系
根据材料科学与工程的学科特点,在培养方案中,将材料科学与工程专业(无机非金属材料方向)的专业课程体系分为公共基础必修课程、专业基础必修课程和无机非金属材料方向专业特色课程等。
社会科学知识:
思想道德教育与法律基础、中国近现代史纲要、毛泽东思想、邓小平理论和三个代表、马克思主义基本原理和“马克思主义与当代中国”实践课、英语。
基础理论:
高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理、普通化学、有机化学、物理化学、工程图学、工程力学、电工电子。
学科基础:
材料科学与工程学导论、材料科学基础、材料工程基础、材料性能、材料现代分析方法、环境材料基础
5.2.1公共基础必修课
课程性质
课程名称
学分
学时
开课学期
必修课
VisualBASIC程序设计
2.0
32
4
普通化学Ⅳ
4.0
64
1
思想道德修养与法律基础
3.0
48
1
中国近现代史纲要
2.0
32
1
体育-1
1.0
32
1
大学英语一级
4.0
64
1
高等数学(工)-1
5.0
80
1
毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系
4.0
64
2
体育-2
1.0
32
2
大学英语二级
4.0
64
2
大学物理Ⅰ-1
4.0
64
2
高等数学(工)-2
5.5
88
2
线性代数(工)
3.0
48
2
马克思主义基本原理
3.0
48
3
体育-3
1.0
32
3
大学英语三级
4.0
64
3
大学物理Ⅰ-2
4.0
64
3
体育-4
1.0
32
4
大学英语四级
4.0
64
4
概率论与数理统计(工)
3.0
48
4
5.2.2学科基础必修课
课程性质
课程名称
学分
学时
开课学期
必
修
课
工程图学Ⅴ
3.0
48
1
有机化学Ⅲ
2.0
32
2
材料科学与工程学导论
2.0
32
4
工程材料与机械制造基础
2.0
32
3
工程力学Ⅱ
4.0
64
3
电工技术Ⅰ
3.5
56
4
物理化学Ⅱ
3.5
56
3
机械设计基础Ⅰ
3.0
48
4
材料科学基础Ⅳ
3.5
56
4
电子技术Ⅲ
3.5
56
5
材料性能
4.0
64
6
材料工程基础Ⅰ
4.0
64
6
材料现代分析方法
4.0
64
5
环境材料基础
2.0
32
5
5.2.3专业特色课(无机非金属材料方向)
课程性质
课程名称
学分
学时
开课学期
必修课
材料科学基础(无机)
3.5
56
5
水泥材料学
2.0
32
6
玻璃与陶瓷材料
2.0
32
6
混凝土学
2.0
32
6
无机材料工学
2.0
32
6
无机材料工厂设计概论(自学)
2.0
32
7
新型建筑装饰材料与应用
2.0
32
7
实践课
无机材料实验
1.0
24
7
选修课
材料学科前沿讲座
2.0
32
7
粉末冶金技术
2.0
32
6
材料失效分析与防止
2.0
32
7
玻璃深加工技术
1.0
16
7
新型墙体材料
1.0
16
7
5.3.主要课程内容简介
5.3.1公共基础必修课
(1)课程编号:
00001904
课程名称:
高等数学(工)-2(Calculus(Engineering)-2)
学时:
168学分:
10.5
内容简介:
讲述函数的概念,数列极限的ε-N定义,函数极限的ε-δ定义,函数的连续性,一元函数微分学中导数和微分的概念、Lagrange中值定理、Taylor公式、函数极值及求法、最大最小值、函数凹向及判别法、拐点及求法,一元函数积分学中换元积分法、分部积分法、中值定理等,多元函数微分学中偏导数与全微分概念、多元复合函数求导法,多元函数积分学中二、三重积分计算法、Green公式、O-Guass公式等,无穷级数,常微分方程中一阶线性微分方程、二阶常系数非齐次线性微分方程等。
(2)课程编号:
0001908
课程名称:
线性代数(工)(LinearAlgebra(Engineering))
学时:
48学分:
3
内容简介:
讲述二、三阶行列式,n阶行列式,行列式的计算,矩阵的计算,逆矩阵的概念及其求法,矩阵的秩,消元法,向量的概念及坐标表示,在坐标表示下的向量运算,平面的点法式方程与直线的对称性方程,向量组的线性相关、线性无关及其判断方法,向量组的秩的概念及其与矩阵秩的关系,齐次线性方程组的基础解系,矩阵的特征值与特征向量,实对称矩阵对角化,二次型的标准型,二次型的正定性及判别法。
(3)课程编号:
0000026
课程名称:
概率论与数理统计(工)(ProbabilityandStatistics(Engineering))
学时:
48学分:
3
内容简介:
讲述概率的概念、性质与概率计算,乘法定理、全概率公式和贝叶斯公式的应用,随机变量的概率分布或分布密度与分布函数的互求,求随机变量函数的分布,0-1分布、二项分布、泊松分布等的概念和性质,由二维随机向量的分布求二维随机向量边缘分布,条件概率分布、条件概率密度和条件分布的计算,随机变量的数学期望和方差的概念、性质和计算,随机变量的协方差、相关系数计算,极限定理,理解x2分布、t分布和F分布的定义,正态总体样本统计量的基本定理,参数估计,假设检验,线性回归分析。
(4)课程编号:
0000072
课程名称:
大学物理Ⅰ-1(UniversityPhysicsⅠ-1)
学时:
128学分:
8
内容简介:
本课程的主要内容包括五部分:
力学、电磁学、热学、波动和光学和量子物理。
力学主要内容讲述参考系、位移、速度、加速度等物理量,牛顿运动定律,运动的守恒定律中机械守恒定律、动量守恒定律和质点的角动量守恒定律等,刚体定轴转动定律、定轴转动的动能定律,狭义相对论基础;电磁学主要内容是真空中的静电场中的电场强度、高斯定理及其应用、静电场的环路定理、电势,电容器的电容、电极化强度、电位移矢量、有电介质时的高斯定理及其应用,真空中的稳恒磁场中关于磁感应强度、磁场的高斯定律、毕奥-萨伐尔定律、安培环路定律及其应用、洛伦兹力、安培力、磁场对载流导线和载流线圈的作用,电磁感应中关于电动势与非静电场的关系、拉法地电磁感应定律、磁场能量等;热学包括气体动
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