功能材料专业培养方案

一、专业简介

功能材料专业成立于2010年7月，是教育部首批开设的战略新兴本科专业，2021年获批河北省一流本科专业建设点。现有专任教师12名，企业教师4名。本专业实验室面积约450平方米，拥有功能材料合成、处理、表征和性能测试设备200多台套，价值400余万元。本专业以国家发展新能源战略性新兴产业为背景，以能量存储和太阳能开发利用为主的新能源材料作为特色建设方向。秉承公司“质量第一、内涵发展、特色取胜、追求卓越”的办学理念，强调“精心育人、突出特色”的办学思路，坚持实施与企业深度融合的“校企合作、学工结合”的人才培养模式，深化教学改革，强化课程建设与专业建设，为新能源领域发展和“碳达峰、碳中和”的战略性目标培养功能材料领域中的高素质专业技术人才。

二、专业基本信息

专业所属学科门类：工学；专业类：材料类；专业代码：080412T。

基本学制：4年；学习年限：3-6年。

毕业学分：172学分。授予学位：工学学士。

三、培养目标

本专业以培养政治立场坚定、德智体美劳全面发展的社会主义事业合格建设者和可靠接班人为总目标，立足于国家经济发展的需要以及材料科学与工程学科的发展趋势，以新能源功能材料科学与技术为特色，培养具备功能材料及器件专业知识，具有材料学、物理和化学多学科综合知识和创新能力的，具有国际视野，能在功能材料的制备、改性、研发、加工成型及器件设计等领域从事科学研究、技术开发、工艺设计、生产及经营管理的，素质优良、有创新精神的应用型专门人才。

毕业生毕业五年左右能达到下列目标：

• 政治立场坚定，具有良好的社会责任感、人文社会科学素养和创新精神，遵守工程职业道德和规范，具有创新意识，能够灵活且创造性的将所学专业知识和技能运用到实践生产中，且能将资源综合利用、环境保护、节能减排及社会、健康、安全、法律、文化等因素等融入复杂工程问题解决方案；
• 具有较强的专业竞争力，能够掌握某一类型功能材料的生产和制备、成型和工艺或能够在功能材料性能的改进以及材料测试、表征技术，以及新材料和新工艺的开发等领域发挥骨干作用；
• 熟悉国内外科学发展前沿和应用前景，能够在工程实践中熟练运用材料科学和新能源材料学的基本理论；
• 有较强的自主学习能力和逻辑思考能力并具备终身学习能力。能够通过企业历练、继续教育、高校或研究机构攻读硕博学位等方式提升自身专业素质，不断适应社会经济和技术发展的需要。

四、毕业要求及实现矩阵

依据本专业特点和培养目标制定了毕业要求，也即员工毕业时达到如下状态：

1.工程知识

能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决功能材料领域相关的复杂工程问题。

1.1能应用数学、自然科学和工程科学的语言恰当表述材料的一般工程问题。

1.2能够针对功能材料结构、性能与合成问题，运用数学、自然科学、工程基础和专业知识，建立结构-性能-反应条件模型，并能选择恰当的边界条件求解。

1.3能够结合自然科学、工程基础和专业知识分析不同特性的功能材料的物理、力学、化学和电学性能。

1.4能够综合分析功能材料的制备工艺、微观结构以及性能之间的逻辑关系，能系统分析功能材料器件的各组成部分与性能之间的关系，对功能材料及器件的优化设计和制备方案进行比较与综合，并能综合解决相关领域的复杂工程问题。

2.问题分析

能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析功能材料制备、生产工艺以及应用中的复杂工程问题，以获得有效结论。

2.1 综合运用所学的数学，自然科学和工程科学的基本原理识别和判断应用于新能源领域的功能材料的生产以及制备等复杂问题中的关键环节或工艺。

2.2能够应用数学，自然科学，分析影响功能材料性能的关键参数及其制约因素。

2.3 能够通过文献研究分析功能材料及器件的制备工艺、微观结构及其对特殊性能的影响，能总结其规律，并对性能优化中的关键参数提出有效方案。

2.4能够正确表达功能材料复杂工程问题的解决方案，并分析其合理性，以获得有效结论。

3.设计/ 开发解决方案

能够针对材料制备和生产的特定需求，设计满足要求的单元装备和工艺流程；并能够在设计环节中体现创新意识；在从事材料工程的设计时考虑社会、健康、安全、法律、文化、经济以及环境等因素。

3.1掌握应用于新能源领域的功能材料的生产、工艺流程及生产装备全流程的技术方法，能够针对新能源材料应用过程中的工程问题设计出优化的解决方案。

3.2能够将专业基础知识与原理用于功能材料生产、加工、应用或研发领域制备和加工等特定环节的工艺流程设计，并能够在设计中体现创新意识。

3.3能在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化、经济以及环境等因素，且能对所设计的解决方案和工艺流程进行优化。

4.研究

能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。

4.1能够基于科学原理，通过文献研究或相关方法，调研和分析用于新能源领域的功能材料的复杂工程问题的解决方案。

4.2能够根据新能源材料及器件的特征，选择研究路线，设计实验方案。

4.3能够根据实验方案构建实验系统，安全地开展实验，正确地采集实验数据并能分析实验数据。

4.4能对实验结果进行分析和解释，并通过信息检索、分析等综合得到合理有效的结论。

5.使用现代工具

针对功能材料等相关复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。

5.1了解专业常用的现代仪器、信息技术工具、工程工具和模拟软件的使用原理和方法，并理解其局限性。

5.2能够选择与使用恰当的仪器、信息资源、工程工具和专业模拟软件，对功能材料及器件的设计、制备等问题进行分析、计算与设计。

5.3能够针对新能源领域功能材料的复杂工程问题，开发或选用满足特定需求的现代工具进行模拟和预测，并能够分析其局限性。

6.工程与社会

能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和功能材料及其制备等工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。

6.1了解新能源功能材料相关领域的技术标准体系、知识产权、产业政策和法律法规，理解不同社会文化对工程活动的影响。

6.2能分析和评价新能源功能材料领域的工程实践对社会、健康、安全、法律、文化的影响，以及这些制约因素对项目实施的影响，并理解应承担的责任。

7.环境和可持续发展

能够理解和评价针对新能源类功能材料工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。

7.1知晓和理解应用于新能源领域的功能材料特色发展方向对环境保护和可持续发展的内涵和深远意义。

7.2能够利用专业知识从环境保护和可持续发展的角度思考新能源材料的可持续发展性，并利用专业知识正确评判新能源功能材料及器件生产、使用和发展对人类和社会环境带来的福利或造成的隐患。

8.职业规范

具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。

8.1有正确价值观，理解个人与社会的关系，了解中国国情，具有家国情怀。

8.2理解诚实公正、诚信守则的工程职业道德和规范，并能在新能源材料领域的工程实践中自觉遵守。

8.3理解工程师对公众的全安、健康和福祉，以及环境保护的社会责任，能够在新能源功能材料领域的工程实践中自觉履行责任。

9.个人和团队

能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。

9.1 具有团队和合作意识，能够在团队中获取信息、共享信息，有效沟通，合作共事。

9.2能够在多学科背景下的团队中独立或团队合作开展工作，具有良好的指挥力，行动力以及团队工作中的协调能力。

10.沟通

能够就功能材料制备以及在新能源应用领域中的复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，并具备一定的国际视野，能够读懂英文的专业资料，在跨文化背景下进行沟通和交流。

10.1能就专业问题，以口头报告、文稿、图表等方式，运用准确表达自己的观点，回应质疑，回答问题，理解与业界同行和社会公众交流的差异性，并能做出相应调整。

10.2能及时了解专业领域的国际发展趋势、研究热点，能够在国际交流中理解和尊重世界不同文化的差异性和多样性。

10.3掌握一门外语，并能表达专业内容，具备跨文化交流的语言和书面表达能力，能就专业问题，在跨文化背景下用外语进行基本的沟通和口头以及书面的交流。

11.项目管理

理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。

11.1 掌握工程管理基本原理、经济分析与决策的基本方法。

11.2能将管理原理与经济决策与国家政策应用于产品开发或工艺设计和实施的全周期和全流程，管理过程进度，控制质量、成本和风险。

12.终身学习

具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。

12.1能在社会发展的大背景下，有良好的职业发展观，认识到自主和终身学习的必要性。

12.2具有自主学习的能力，包括对技术问题的理解能力，归纳总结的能力和提出问题的能力等。

表1 毕业要求与培养目标支撑关系矩阵

	培养目标1	培养目标2	培养目标3	培养目标4
毕业要求1			√
毕业要求2		√
毕业要求3		√
毕业要求4		√
毕业要求5		√
毕业要求6	√
毕业要求7	√
毕业要求8	√
毕业要求9				√
毕业要求10				√
毕业要求11			√
毕业要求12				√

 

表 2 毕业要求实现矩阵

毕业要求	实现环节或途径
1.工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决功能材料领域相关的复杂工程问题。	高等数学、大学物理（A）、无机化学、物理化学、材料科学基础、理论力学D、材料力学B（含实验)、材料性能学、有机化学、功能材料学、结构化学、基础电化学、太阳能转化原理与技术、新能源材料基础与应用、纳米材料与技术、化学电源原理与工艺学、光电子材料及应用、材料化学
2.问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析功能材料制备、生产工艺以及应用中的复杂工程问题，以获得有效结论。	线性代数与几何、概率论与数理统计、电工与电子技术（C）、固体物理、基础电化学、太阳能转化原理与技术、功能材料专业实验、纳米材料与技术、化学电源原理与工艺学、光电子材料及应用、分析化学、专业技能训练、毕业设计（论文）
3.设计/开发解决方案：能够针对材料制备和生产的特定需求，设计满足要求的单元装备和工艺流程；并能够在设计环节中体现创新意识；在从事材料工程的设计时考虑社会、健康、安全、法律、文化、经济以及环境等因素。	工程图学与机械制图、有机化学、功能材料学、固体物理、结构化学、基础电化学、太阳能转化原理与技术、功能材料专业实验、光电子材料及应用、纳米材料与技术、专业技能训练、机械制图实训、小型光伏电站设计、生产实习
4.研究：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。	物理实验、无机化学（含实验）、材料现代分析方法、有机化学、固体物理、结构化学、基础电化学、太阳能转化原理与技术、功能材料专业实验、化学电源原理与工艺学、光电子材料及应用、专业技能训练
5.使用现代工具：针对功能材料等相关复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。	C语言程序设计B（含上机）、材料现代分析方法、计算思维导论（含上机）、计算材料学A、功能材料专业实验、材料现代分析实验、化学电源原理与工艺学、专业技能训练
6.工程与社会：能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和功能材料及其制备等工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。	认识实习、岗位实习（工程/科学方向）、形式与政策、材料概论、新能源材料基础与应用、金工实习
7.环境和可持续发展：能够理解和评价针对新能源类功能材料工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。	功能材料学、新能源材料基础与应用、生产实习
8.职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。	毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论、习近平新时代中国特色社会主义思想概论、中国近现代史纲要、马克思主义基本原理、社会实践、军事理论、思想道德与法治、老员工心理健康、电工与电子技术（C）、有机化学、生产实习、材料概论、毕业设计（论文）
9.个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。	军事理论、军训、社会实践、材料化学、科学研究基本技能与训练
10.沟通：能够就功能材料制备以及在新能源应用领域中的复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，并具备一定的国际视野，能够读懂英文的专业资料，在跨文化背景下进行沟通和交流。	大学英语、无机化学、新能源材料基础与应用（双语）、化学电源原理与工艺学、纳米材料与技术、光电子材料及应用、科学研究基本技能与训练、毕业设计（论文）
11.项目管理：理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。	金工实习（B）、科研实践、专业技能训练、毕业设计（论文）
12.终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。	太阳能转化原理与技术、光电子材料及应用、科学研究基本技能与训练、毕业设计（论文）

五、主干学科

材料科学与工程

六、核心课程

高等数学、大学英语、无机化学、有机化学、物理化学、分析化学、固体物理、结构化学、功能材料学、基础电化学、纳米材料与技术、太阳能转换原理与技术、新能源材料基础与应用、化学电源基本理论与工艺学、材料科学基础、材料现代分析方法。

七、主要实践环节

认识实习、金工实习、生产实习、专业技能训练、科研实践、功能材料专业实验、毕业设计（论文）等。

八、毕业学分要求

课程体系			学分 小计	必修课 学分	选修课学分
通识与公共基础课程	思想政治类		43	17
	军事类			1
	体育类			4
	外语类			10
	计算机类			4
	通识选修类				7
学科基础课程	数学类		63.5	15.5	4
	物理类			9
专业基础课程	化学类			11.5
	电学类			2.5
	力学类			6
	制图学类			2
	经济管理类			2
	材料基础类			11
专业课程	专业方向课程		30.5	23	7.5
集中实践环节	实习实训		21	21	0
	毕业设计(论文)		14	14
学分合计			172	153.5	18.5
学分分布	必修课 比例	89.2%	选修课 比例	10.8%
	实践环节比例	26.4%	备注	无

九、课程修读要求

1.通识类课程模块至少修7.0学分，其中核心课不少于2学分，公共艺术类课程不少于2学分，职业教育类课程不少于1学分。

2.学科基础课程与专业基础课，两个模块选修共计4学分。

3.科研实践课程第7学期给成绩，请各位同学提前和专业导师沟通获得学分的实践项目，在第4~7学期完成实践项目要求。

4.通识与公共基础课程模块中英语必修课：第3学期从《英语提高》和《英语视听说》任选一门修读，第4学期从《高级英语》和《实用英语阅读与翻译》任选一门修读。

十、教学计划

（一）通识与公共基础课程（必修36学分，选修7学分）

课程代码

课程名称

课程性质

学 分

学时

开课学期

理 论

实 验

上 机

其它

1

2

3

4

5

6

7

8

050112L

毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论

必 修

2

32

●

050113L

习近平新时代中国特色社会主义概论

3

48

●

050109L

思想道德与法治

3

48

●

050105L

中国近现代史纲要

2

32

●

050106L

马克思主义基本原理

3

48

●

050114L

形势与政策

2

64

●

●

●

●

●

●

●

●

160102L

军事理论

1+1

36

●

205001L

老员工心理健康

2

32

●

140101S

体育Ⅰ

1

6

30

●

140102S

体育Ⅱ

1

6

30

●

140103S

体育Ⅲ

1

6

30

●

140104S

体育Ⅳ

1

6

30

●

130170L

大学英语Ⅰ

2.5

40

●

130171L

大学英语Ⅱ

2.5

40

●

100001L

计算思维导论

2

24

8

●

100004L

C语言程序设计C

2

24

8

●

130172L

英语提高

2选1

必 修

2.5

40

●

212001L

英语视听说

2.5

40

●

130173L

高级英语

2选1

2.5

40

●

130176L

实用英语阅读与翻译

2.5

40

●

通识教育选修课程（详见通识选修一览表）

选修

共7学分，其中核心课2学分，公共艺术课2学分，职业教育类课程不少于1学分.

 （二）学科基础课程（必修 26.5 学分，与专业基础课选修共计4学分）

课程代码	课程名称	课程性质	学 分	学时			开课学期
				理 论	实 验	上 机	1	2	3	4	5	6	7	8
120101L	高等数学AⅠ	必 修	4	64			●
120102L	高等数学AⅡ		5.5	88				●
120107L	线性代数与几何A		3	48			●
120109L	概率论与数理统计A		3	48						●
030131L	工程经济与项目管理		2	32						●
120201L	大学物理AⅠ		3	48				●
120236L	大学物理AⅡ		3	48					●
120204S	物理实验Ⅰ		2	4	28				●
120205S	物理实验Ⅱ		1	2	18					●
100513L	Java语言程序设计	选 修	2	16		16			●
100514L	PHP语言程序设计		2	16		16				●
120113L	复变函数C		2	32							●
120226S	近代物理实验B		1.5		24						●
120115L	计算方法B		2	32						●
120117L	数理方程		2	32							●
120129L	数学建模B		2	32						●

 （三）专业基础课程（必修 33 学分，与学科基础课选修共计4学分）

课程代码	课程名称	课程性质	学 分	学时			开课学期
				理 论	实 验	上 机	1	2	3	4	5	6	7	8
080301L	无机化学	必 修	4	48	16		●
080407L	材料概论		1	16			●
020317L	制图基础		2	32				●
080303L	物理化学		5	72	8				●
110116L	理论力学D		2	32					●
110310L	材料力学B		4	56	8					●
080302L	有机化学A		2.5	40						●
080402L	材料科学基础		4	64						●
080403L	材料性能学		3	48							●
080405L	材料现代分析方法		2	32							●
080406S	材料现代分析实验		1		16						●
090111L	电工与电子技术（C）		2.5	30	10						●
010910L	土木工程概论A	选 修	1	16				●
020150L	机械设计基础C		2	28	4					●
010309L	土木工程施工组织		1.5	24						●
010302L	建筑施工		2	32							●
080558L	分析化学		2	28	4				●
080521L	材料化学		2	32								●
110112L	弹塑性理论		2	32								●
208002L	计算材料学D		2	32								●
010404L	土力学D		2.5	32	8								●

（四）专业课程（必修23学分，选修7.5学分）

课程代码	课程名称	课程性质	学 分	学时			开课学期
				理 论	实 验	上 机	1	2	3	4	5	6	7	8
080507L	固体物理	必 修	4	64							●
080514L	结构化学		3	48								●
080501L	功能材料学		3	48							●
080508L	基础电化学		3	48						●
080502L	太阳能转换原理与技术		3	48								●
080555S	功能材料专业实验		2		32							●
080513L	化学电源原理与工艺学		3	48								●
080504L	新能源材料基础与应用（双语）		2	32									●
080511L	光电子材料及应用	选 修	2	32								●
080503L	纳米材料与技术		3	48									●
080515L	科学研究基本技能与训练		3	16	16	16					●
080522L	胶体与界面化学		2	32						●
080524L	环境科学与技术		2	32									●
080335L	高分子功能材料A		1.5	24								●
080241L	先进金属材料A		2	32									●
208002L	土木工程材料C		2	32								●

 （五）集中实践环节（必修 35 学分）

课程代码

课程名称

课程性质

学 分

学时

开课学期

理 论

实 验

上 机

实 训

设 计

实习

1

2

夏Ⅰ

3

4

夏Ⅱ

5

6

夏Ⅲ

7

8

160101S

军训

2

2周

●

080001S

认识实习

必 修

2

2周

●

020315S

机械制图实训

2

2周

●

150108S

金工实习B

3

3周

●

050110S

社会实践I

1

1周

●

050111S

社会实践II

1

1周

●

080550S

专业技能训练

3

3周

●

080557S

生产实习

4

4周

●

080509S

科研实践

2

●

080516L

小型光伏电站设计

1

1周

●

080553S

毕业设计（论文）

14

14周

●