材料科学与工程专业本科卓越工程师培养方案上课讲义.docx

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材料科学与工程专业本科卓越工程师培养方案上课讲义

材料科学与工程专业本科卓越工程师培养方案

一．材料科学与工程专业简介

北京航空航天大学材料科学与工程一级学科是在1954年成立的航空冶金系基础上发展形成的，经过“211工程”与“985工程”建设，学科总体水平指标位居全国前10名（2007年评估排名第7），并于2007年被确定为全国一级重点学科。

1997年以前北航材料学院材料科学与工程一级学科一直按“金属材料及热处理”、“腐蚀与防护”、“高分子材料及复合材料”等三个二级学科专业招收培养本科生。

为了适应加强素质教育的形势，北航材料学院在1996～1999间进行了材料科学与工程一级学科教学改革试点计划，建立并全面实施了涵盖金属材料、陶瓷材料、高分子材料及复合材料等材料学科专业、包含八大专业基础平台课与10大骨干专业方向课的材料科学与工程一级学科本科生“课程教学培养体系”，在“重基础、大专业、宽口径”材料科学与工程综合性创新型高素质人才培养方面取得了可喜的成绩。

该教学改革收到了良好的教学效果，并于2001年获得北京市教学成果奖一等奖。

在此基础上，为探索创新性、综合性、能力型、高素质人才培养的培养模式，北航材料学院从2000年开始了材料科学与工程大专业实验教学体系的改革、探索、建设与实践。

基本指导思想是，打破原有的小专业各个课程实验课程分散的教学模式，创建了材料大类综合实验教学课程体系和全新的实验教学基地和实验教学队伍，以实现综合性、能力型复合人才的培养与研究生创新实验技能的培养目标。

为了配合大专业培养模式，突出以学生为本，促进学生知识、能力、素质协调发展，形成以自主式、合作式、研究式、创新型为主的学习方式，学院集中了由50多位博士生导师、教授、副教授、讲师和实验室教师构成的实验教学队伍，对学院材料类相关教学实验进行了整合、优化与建设，充分利用省部级重点实验室在内的一批代表材料学院科研最高水平的研究实验室进行实验教学，于2001年成立了材料科学与工程实验教学中心。

实验教学中心成立后，大力开展了材料科学与工程专业综合实验教学改革与实践，以材料科学与工程“成分／组织”-“合成/制备工艺”-“性能”-“使役性能”四要素及其相互关系为综合实验教学改革的基本设计理念，创建了由材料大类专业基础综合实验教学和专业特色实验教学相呼应的实验课程体系。

上述教学实验改革，实现了综合性、能力型复合人才的培养与研究型创新实验技能的培养目标，提高了学生自主、综合实验的动手能力和理论分析问题的水平，使得学生实现了从被动式灌输学习方式到主动寻知求学的学习理念的转变。

“材料科学与工程专业综合实验教学改革与实践”获2004年度北京市教学成果奖一等奖与2005年度国家级教学成果奖二等奖。

2008年“材料科学与工程实验教学中心”获批北京市实验教学示范中心，2009年“材料科学与工程实验教学团队”获批北京市优秀教学团队，2009年材料科学与工程专业国家级特色专业建设点。

经过多年的建设和几代人的努力奋斗，材料科学与工程专业已经拥有一只教学和学术水平高的师资队伍，具有优良的教学和科研条件，在人才培养、科学研究和社会服务方面取得了显著成绩，为我国材料科学与工程领域的进步和发展做出了重要贡献。

本专业以学科建设为依托，以人才培养为根本，近年来取得了长足的发展。

现为材料科学与工程一级重点学科，有“材料科学与工程”一级学科博士点与博士后流动站、“材料学”、“材料加工工程”及“材料物理与化学”等三个材料二级学科博士点。

经过半个多世纪的发展，尤其是经过“211工程”和“985工程”的重点建设，使本学科的学术水平和硬件设施上了一个新台阶，特别是在①材料失效分析与预测预防、②低维材料物理与化学、③先进高温结构材料与涂层技术、④先进树脂基复合材料技术、⑤轻质结构材料与块状非晶合金、⑥特种功能材料、⑦先进激光材料制备与成形技术等7大方向上具有明显的专业优势，承担国家重大研究课题和大型工程项目的能力大大提升。

“十一五”期间，承担和完成国家973和国防973项目5项、国家自然基金重点项目、863计划、国防基础研究、国家重点科技支撑计划、国防重大预研和国防重大型号及工程等项目30余项，获国家技术发明奖一等奖1项，“国家技术发明奖”二等奖和“国家科技进步奖”二等奖共3项，省部级科技进步二等奖以上30余项（含一等奖9项）。

本专业在2006年教育部“材料科学与工程”一级学科评比中材料学学科为国家重点学科名列全国第9。

本专业学科拥有一支以钟群鹏院士和长江学者徐惠彬教授、张涛教授、王华明教授为代表的一流师资队伍及优秀团队，现有中国工程院院士1名，长江学者3名，北京市教学名师2名，国家杰出青年基金获得者5名，教育部新（跨）世纪人才9名。

专职教师总数101人，包括教授36人，副教授及高级实验师、高级工程师34人，拥有“超常环境服役金属智能材料”自然基金委创新群体及教育部创新团队、“高性能非平衡材料制备科学与技术”教育部创新团队、“高性能金属材料激光制备与成型”教育部创新团队，“材料科学与工程实验教学团队”北京市优秀教学团队。

本专业教师中教授、副教授主讲本科生课程的比例达到100%。

有多人分别获得全国优秀教师、北京市教学名师、全国“五一”劳动者奖章等称号。

获得国家级教学成果二等奖1项，北京市教学成果奖3项。

拥有北京市精品课程1门，校级精品课程5门。

编写教材19本，包括国家重点教材1本，北京市精品教材1本，国防科工委重点教材9本。

目前本专业共有在校学生1198人，其中本科生484人，硕士生483人，博士生231人。

本专业从1954年创建开始，就十分重视实践教学环节、突出航空特色。

尤其是自“211”工程建设以来，学校及学院逐年加强实验室的经费投入，添置了大量先进及基础实验教学设备。

建立了从材料的设计、制备与成型、组成与结构分析、综合性能评价、模拟仿真等教学实验室；充分发挥实验室在育人方面的作用，并且突出航空航天特色教学试验。

为了改善实验教学和科学研究手段，提高实验教学质量，鼓励创新精神，促进科学研究，学院鼓励实验技术人员研制或改进仪器或实验装置。

例如，用于特色实验5的发动机叶片/涂层服役性能模拟试验器是中心自主设计、组装的国内唯一一台可实现快速升温、热力耦合的模拟试验器。

现在以国家级实验教学示范中心——北京航空航天大学工程训练中心、北京市实验教学示范中心——材料科学与工程实验教学中心及稳定的校外实习基地为依托，为提高学生工程实践能力提供了保障。

本专业在学科建设、师资力量、教学科研、校外基地等方面的优良条件成为实施卓越工程师培养的保障和优势。

本专业将进一步树立“面向工业界、面向世界、面向未来”的工程校阅理念，以社会需求为导向，以实际工程为背景，以工程技术为主线，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，培养创新能力强、适应经济社会发展需要的有能力承担工程师工作的高素质工程技术人才。

二．培养标准

2.1总体要求

材料科学与工程专业以材料为基础，与机械、自动化等现代科学技术有机结合，培养具有跨学科工程技术基础、掌握市场经济和工业管理方面的知识，能够从事材料加工过程的设计、制造和研究，掌握以材料技术为主要支持的设计理论和方法，具有进行高技术研究、开发和管理能力的高级工程技术人才。

本专业学生主要学习材料设计与制造的基础理论，学习自动化技术、机械制造技术和信息处理技术的基本知识，具有进行材料产品设计、制造及设备控制、生产

本科工程型卓越工程师培养标准在国家通用标准的指导下，按照行业标准的基本要求，结合北京航空航天大学特色、办学理念以及人才培养定位，制定材料科学与工程专业的本科工程型卓越工程师培养标准，使学生：

（1）较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识;

（2）具有较扎实的自然科学基础、社会科学基础、，具有材料科学与工程知识的应用能力；

（3）具有本专业领域内某个专业方向所必需的专业知识，了解其科学前沿及发展趋势；

（4）在材料工程实践中具有

（5）具有较强的创新意识、自学能力、团队合作精神等综合素质；

（6）具备一定的企业和社会环境下的综合实践经验。

2.2标准总体表达

1.技术知识的掌握和推理能力的拥有，掌握一般性和专门的工程技术知识，具有相应的推理能力，能够使用现有的技术、工具或新兴技术去发现、分析和解决工程实践活动中的问题。

2.工程实际问题解决，掌握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。

3.参与项目及工程化管理

4.有效沟通与交流

5.职业道德、职业素养与社会责任

6.企业与社会

2.3标准细化表述

1.技术知识的掌握和推理能力的拥有，掌握一般性和专门的工程技术知识，具有相应的推理能力，能够使用现有的技术、工具或新兴技术区发现、分析和解决工程实践问题

（1）基础科学知识：

具有从事工程工作所需的工程技术知识以及一定的人文和社会科学知识。

1）工程科学类数学基础

2）自然科学基础

3）工程技术

4）人文和社会科学

（2）专业及工程基础知识及理论：

掌握工程基础知识和本专业的基本理论知识，能够参与工程解决方案的研发、工艺编制和评价。

1）机械及自动控制基础知识及理论

2）材料设计、合成与制备

3）材料的组成与结构、性能

4）材料加工、成型技术

5）专业领域技术标准

2.工程实际问题解决

（1）参与工程问题建模、分析及解决

1）问题认识、独立调研以及系统表达；评估数据和问题特征；对比异常与正常数据，进行问题分类与归因；找出问题的主要原因；制定解决方案。

2）参与建立模型；应用假设简化复杂的系统和环境；根据问题的主要方面创建模型；初步模型并完善模型。

3）协助判断和定性分析；估计量级、范围、趋势；应用试验验证一致性或找出误差（范围或单位）；分析实验结果并作出定性分析与判断。

4）参与带不确定性因素分析；提取不完整和不清晰的信息；应用概率统计分析模型；工程风险效益分析；讨论分析与决策；安排与余量和储备。

5）解决方案和建议；综合和评估问题解决方案；分析解决方案的关键结果和测试数据；分析并调整结果中的偏差；形成总结性建议并提出问题注意事项；评估解决问题过程中可以改善的地方。

（2）实验技能

1）查阅相关资料

2）设计实验方案、实验目的、实验原理、实验设备、实验内容、实验步骤、实验结果预测。

3）实验探索

4）实验结果分析与验证、实验数据分析及处理、实验结果预测与实际效果对比、误差分析、完成实验报告

（3）产品改进

1）市场、用户需求变化及最新技术发展情况

2）参与产品改进方案设计、待改进问题定位、提出多种改进方法、改进方法评估、确定改进方案、细化改进方案。

3）参与制定实施计划、任务组织、人力资源调配、时间进度安排、财务预算等。

4）参与实施并总结学习、了解任务目标和内容、项目实施、项目总结、参考学习。

（4）创新与产品设计开发

1）创新思想：

创新意识培养、创新思维培训、创新方法及工具。

2）参与新产品设计方案制定、新产品定位、设计方案比较、设计方案评估、确定设计方案。

3）参与制定实施计划、任务组织、人力资源调配、时间进度安排、排财务预算等。

4）参与实施：

了解任务目标和内容、硬、软件实施过程测试验证、取得证书、实施过程管理。

5）评价实施结果

6）自省个人的知识、技能，态度

7）总结、学习、提高

3.参与项目及工程管理

（1）工程思想、工程标准及相关法律知识

1）建立工程质量、环境安全思想

2）熟悉工程标准及工程作业程序

3）培养相关法律意识

（2）项目及工程的管理方法与手段

1）管理计划与预算：

制定计划大纲、财务预算

2）任务组织

3）项目团队管理：

团队讨论、团队协作、处理团队冲突

4）设备管理：

设备的定期保养、维修以及及时更新等

（3）危机应对及突发事件处理

1）项目质量标准与作业程序跟踪

2）危机应对预案

3）危机应付

4）建立突发事件处理机制

（4）项目进度控制预评估

1）进度影响因素分析

2）项目工作协调

3）项目评估及改进

4、有效沟通与交流

（1）技术语言的使用

1）技术图纸

2）电子和多媒体

3）图表

4）实用写作

5）口头表达

6）专业英语

（2）工程文件编撰

1）可行性分析报告

2）项目任务书

3）投标书、招标书

4）技术报告

5）验收报告

6）项目合同

（3）人际交往能力

1）自察、自省、自控

2）理解他人需求与意愿

3）沟通技巧

（4）环境适应能力

1）人际关系协调

2）工作环境适宜

（5）团队合作

1）高效团队组建

2）团队工作运行

3）团队成长

4）领导能力

5）技术协作

（6）新技术跟踪能力

1）收集、分析最新技术

2）判断、归纳

3）选择和吸收

4）国际化视野

5.职业道德事业素养与社会责任

（1）职业道德

1）职业健康安全标准

2）环境法规

3）职业道德规范

4）执业行为准则

（2）职业素养

1）积极进取和主动精神

2）批判性思维

3）创造型思维

4）时间和资源管理

5）系统思维

6）职业规划：

保持和增强职业能力、了解社会及自身发展需求、制定和实施职业发展规划。

（3）社会责任

1）责任意识

2）社会事务责任

3）工程师的角色

6.企业与社会

（1）企业管理

1）企业文化

2）企业运行：

企业目标、企业策略、企业管理模式、财务及人力资源管理、培训及操作、设备更新等

3）企业发展规划

（2）技术创业

1）创业学

2）创业规划

3）创业融资

（3）工程界与社会关系

1）工程界对社会的影响

2）社会对工程界的规范

3）商业环境

三、标准实现矩阵

3.1技术知识的掌握和推理能力，掌握一般性和专门技术知识，具有相应的推理能力，能够使用现有的技术、工具或新兴技术去发现、分析和解决工程实践活动中的问题

能力

实现（课程名称）

（1）基础科学知识

1）工程科学类数学基础

工科高等数学

（1）、工科高等数学

（2）、线性代数、概率统计B、

2）自然科学基础

工科大学物理

（1）、工科大学物理

（2）、基础物理实验A

（1）、基础物理实验A

（2）、无机化学B、有机化学B-1、物理化学B、

3）工程技术

计算机基础、航空航天概论A、C语言程序设计、工程认识、工程力学、画法几何、机械制图、电工学

4）人文和社会科学

思想政治理论、形势与政策、大学英语、大学语文、体育、军事理论、经济管理

（2）专业、工程基础知识及理论

1）机械及自动控制原理与方法

机械原理、机械设计、自动控制原理、材料加工设备及自动化、

2）材料设计、合成与制备

材料概论、晶体学基础、材料制备传输原理、物理冶金原理、热处理原理与工艺、高分子材料、

3）材料的组成与结构、性能

材料现代研究方法、材料物理性能、材料力学性能、电化学原理、高分子物理、高分子化学、

4）材料加工、成型技术

材料成形原理及工艺、热工参数测控、高分子材料成型工艺、聚合物基复合材料成型及性能评价、复合材料制备工艺学

5）专业领域实践课程及技术标准

军训、认识性社会实践、工作性社会实践、综合实验认识实践、材料科学与工程综合实验、材料科学与工程特色实验、课程设计、材料制造技术基础、机械设计、机械工程制图、企业生产实习及实践

3.2工程实际问题解决

能力

实现（课程名称）

（1）参与工程问题建模分析及解决

1）问题认识、独立调研以及系统表达；评估数据和问题特征；对比异常与正常数据，进行问题分类与归因；找出问题的主要原因；制定解决方案；

工程训练、大学物理实验、无机化学实验、有机化学实验、物理化学实验、电工学实验、专业实验、机械基础实验、材料课程设计、企业个性化课程设计、企业个性化生产实习、企业个性化毕业设计

2）参与建立模型；应用简化解决复杂的系统和环境；根据问题的主要方面创建模型；初步模拟并完善模型

3）协助判断和定性分析；估计量级、范围、趋势；应用试验验证一致性或找出误差（范围、单位等）；分析实验结果并作出定性分析与判断

4）参与带不确定性因素分析；提取不完整和不清晰的信息；应用概率统计分析模型；工程风险效益分析；决策；安排裕量和储备

5）解决方法和建议；综合和评估问题解决方案；分析解决方案的关键结果和测试数据；分析并调整结果中的偏差；形成总结性建议并提出问题解决注意事项；评估解决问题过程中可以改善的地方

（2）实验技能

1）查阅相关资料

大学物理实验、无机化学实验、有机化学实验、物理化学实验、电工学实验、专业实验、所有工程实践环节

2）设计实验方案、实验目的、实验原理、实验设备、实验内容、实验步骤

3）实验探索

4）实验结果分析与验证、实验数据分析及处理、实验结果预测与实际效果对比、误差分析、完成实验报告

（3）产品改进

①市场、用户需求变化及最近技术发展情况

材料设计、材料制造技术基础、工程训练、企业个性化课程设计、企业个性化生产实习、企业个性化毕业设计

②参与产品改进方案设计、待改进问题定位、提出多种改进方法、改进方法评估、确定改进方案、细化改进方案

③参与制定实施计划、任务组织、人力资源调配、时间进度安排、财务预算等

④参与实施并总结学习、了解任务目标和内容、项目实施、项目总结、参考学习

（4）创新与产品设计开发

①创新思想

材料设计、材料制造技术、企业个性化课程设计、企业个性化生产实习、企业个性化毕业设计

②参与新产品设计方案制定、新产品定位、设计方案比较、设计方案评估、确定设计方案

③参与制定实施计划、任务组织、人力资源调配、时间进度安排、财务预算

④参与实施

⑤评价实施结果

⑥自省个人的知识、技能、态度

⑦总结、学习、提高

3．3参与项目及工程管理

能力

实现（课程名称）

（1）工程思想、工程标准及相关法律意识

①建立工程质量、环境安全思想

思想道德修养与法律基础、健康教育

②熟悉工程标准及工程作业程序

③培养相关法律意识

（2）项目及工程的管理方法与手段

①管理计划与预算

工程训练，企业个性化生产实习

②任务组织

③项目团队管理

④设备管理

（3）危机应对及突发事件处理

①项目质量标准与作业程序跟踪

工程训练、健康教育

②危机应对预案

③危机应对

④建立突发事件处理机制

（4）项目进度控制与评估

①进度影响因素分析

工程训练、机械基础实验、机械专业大类实验、企业个性化课程设计、企业个性化生产实习、企业个性化毕业设计

②项目工作协调

③项目评估及改进

3.4有效沟通与交流

能力

实现（课程名称）

（1）技术语言的使用

①技术图纸

机械工程制图、企业个性化课程设计、企业个性化毕业设计

②电子和多媒体

工程训练

③图表

机械制图、工程训练

④实用写作

外语类、工程训练

⑤口头表达

外语类、所有工程实践环节

⑥专业外语

专业英语、工程训练

（2）工程文件编撰

①可行性分析报告

所有工程实践环节

②项目任务书

所有工程实践环节

③投标书、招标书

所有工程实践环节

④技术报告

所有工程实践环节

⑤验收报告

所有工程实践环节

⑥项目合同

（3）人际交往能力

①自省、自查、自控

健康教育、思想道德修养与法律基础

②理解他们需求与意愿

③沟通技巧

（4）环境适应能力

①人际关系协调

健康教育、军训、所有工程实践环节

②工作环境

（5）团队合作

①高效团队组建

健康教育、军训、所有工程实践环节

②团队工作运行

③团队成长

④领导能力

⑤技术协作

（6）新技术跟踪能力

①收集、分析最近技术

所有工程实践环节

②判断、归纳

③选择和吸收

④国际化视野

3.5职业道德、职业素养与社会责任

能力

实现（课程名称）

（1）职业道德

①职业健康安全标准

思想道德修养与法律基础

②环境法规

③职业道德规范

④职业行为准则

（2）职业素养

①积极进取和主动精神

所有工程实践环节

②批判性思维

③创造性思维

④时间和资源管理

⑤系统思维

思想道德修养与法律基础

⑥职业规划

（3）社会责任

①责任意识

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、所有工程实践环节

②社会事物责任

③工程师的角色

3.6企业与社会

能力

实现（课程名称）

（1）企业管理

①企业文化

所有工程实践环节

②企业运行

③企业发展规划

（2）技术创业

①创业学

思想道德修养与法律基础、所有工程实践环节

②创业规划

③创业融资

（3）工程界与社会关系

①工程界对社会的影响

所有工程实践环节

②社会对工程界的规范

③商业环境

四、培养计划

---------专业指导性培养计划

公共基础类课程

学科与专业基础课程

专业

课程

实践类

课程

公共选修类课程

自然

科学类

人文社会科学类

工程技术类

化学、生物

数学、物理

史哲、体育、军事理论

思政课、外语、语文

工程类基础训练课

工程类概论课

计算机类基础课

专业基础课

学科基础课

专业选修课

专业方向课

科研活动、军训、工厂实践、生产实习、课程设计、毕业设计

学院路共同体课

校级公共选修课

学分小计

29

30

7

59

22

23

10

总学分：

180

4．1培养目标

坚持“强化基础、突出实践、重在素质、面向创新”的本科人才培养方针，着力培养面向未来发展，材料科学与工程专业突出材料加工、高分子及复合材料的学科方向培养目标，通过教育和行业、高校和企业的密切合作，以实际工程为背景，以工程技术为主线，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，通过四年的学习，初步完成材料工程师的基本训练，在强调知识、能力、素质方面加强综合能力的培养，同时强调扎实的基础、创新能力和终身学习知识的能力培养。

培养造就一批具有材料、机械、自动化专业基础知识的创新能力强、具备团队精神、善于学习实践、适应企业发展需要的跨专业、跨学科的高素质复合型优秀工程师。

经过大学四年的培养，达到一定素质的从事材料的设计制造、技术开发、应用研究、运行管理等方面工作的材料类“现场工程师”。

4．2培养标准

材料科学与工程专业以材料为基础，与计算机、自动化、机械设计等现代科学技术有机结合，培养具有材料工程技术基础、掌握市场经济和工业管理方面的知识，能够从事有材料设计、制造和研究，掌握以现代信息技术为主要支持的设计理论和方法，具有进行高新技术研究、开发和管理能力的高级工程技术人才。

本专业学生主要学习材料加工、工程设计与制造的基础理论，学习电子技术、自动化技术和机械制造技术的基本知识，接受现代材料工程师的基本训练，具有进行材料产品设计、制造及设备控制、生产组织管理的基本能力。

本科工程型卓越工程师培养标准在国家通用标准的指导下，按照行业专业标准的基本要求，结合北京航空航天大学特色、办学理念以及人才培养定位，制定本材料科学与工程专业本科工程型卓越工程师培养标准，具体如下：

（1）掌握材料科学与工程基础理论知识、机械设计、制造、自动化等专用机械设备相关的核心技术，了解材料科学与工程技术的发展现状和趋势。

（2）能够综合运用所学基础理论、