功能材料

2010年，中華人民共和國教育部確定功能材料專業為國家戰略性新興產業本科專業 ^[3]  。此時，功能材料為少數高校試點的目錄外專業，專業代碼為080215S ^[2]  。

2012年，在中華人民共和國教育部發布的《普通高等學校本科專業目錄新舊專業對照表》中功能材料（專業代碼：080412T）由功能材料（專業代碼：080215S）和生物功能材料（專業代碼：080213S）合併而來 ^[2]  。

2020年2月，在中華人民共和國教育部發布的《普通高等學校本科專業目錄（2020年版）》中，功能材料專業隸屬於工學、材料類（0804），專業代碼：080412T ^[1]  。

培養具有堅實的自然科學基礎、材料科學與工程專業基礎和人文社會科學基礎，具有較強的工程意識、工程素質、實踐能力、自我獲取知識的能力、創新素質、創業精神、國際視野、溝通和組織管理能力的高素質專門人才。

材料類專業畢業的學生，既可從事材料科學與工程基礎理論研究，新材料、新工藝和新技術研發，生產技術開發和過程控制，材料應用等材料科學與工程領域的科技工作，也可承擔相關專業領域的教學、科技管理和經營工作 ^[5]  。

功能材料專業基本學制為四年。四年參考總學分一般為140~190學分[含畢業設計（論文）學分]。

學生通過學習各門課程修滿總學分並畢業考核合格，可獲准畢業；畢業環節完成並經院校學位委員會審核通過者，可授予工學學士學位。

（1）掌握功能材料專業工作所需的數學和自然科學知識、工程技術知識以及一定的經濟學與管理學知識。

（2）系統掌握功能材料專業的基礎理論和專業知識，熟悉材料的組成、結構、合成與製備、性質與使役性能之間關係的基本規律。

（3）掌握功能材料專業所涉及的各種材料的製備、性能檢測與分析的基本知識和技能。

（4）瞭解材料類專業相關學科的發展現狀和趨勢，具有創新意識，並具備設計材料和製備工藝、提高材料的性能和產品質量、開發研究新材料和新工藝、根據工程應用選擇材料等方面的基本能力。

（5）瞭解與功能材料專業相關的職業和行業的重要法律、法規及方針與政策，具有高度的安全意識、環保意識和可持續發展理念。

（6）具有終身學習意識，能夠運用現代信息技術獲取相關信息和新技術、新知識，持續提高自己的能力。

（7）具有一定的組織管理能力、表達能力、獨立工作能力、人際溝通能力和團隊合作能力。

（8）具有初步的外語應用能力，能閲讀功能材料專業的外文材料，具有一定的國際視野和跨文化交流、競爭與合作能力 ^[5]  。

課程設置應能支持培養目標達成，課程體系必須支持各項畢業要求的有效達成。

人文社會科學類通識課程約佔20%；數學和自然科學類課程約佔20%，實戰內容約佔20%，學科基礎知識和專業知識課程約佔35%。

人文社會科學類教育能夠使學生在從事材料工程設計時考慮經濟、環境、法律、倫理等各種制約因素。

數學和自然科學教育能夠使學生掌握理論和實驗的方法為學生運用相應基本概念表述材料工程問題、設計與選擇材料、進行分析推理奠定基礎。

學科基礎類課程應包括學科的基礎內容，能體現數學和自然科學對專業應用能力的培養；專業類課程、實踐環節應能體現系統設計和實施能力的培養。

課程體系的設置應有企業或行業專家參與 ^[5]  。

通識類知識涵蓋人文社會科學類知識、工具性知識、數學和自然科學類知識、經濟管理和環境保護類知識。

（1）人文社會科學類知識包括哲學、思想政治道德、政治學、法學、社會學等基本內容。

（2）工具性知識包括外語、計算機及信息技術、文獻檢索、科學研究方法論等基本內容。

（3）數學和自然科學類知識包括數學、物理學、化學、力學以及生命科學和地球科學等基本內容。

（4）經濟管理和環境保護類知識包括金融、財務、人力資源和行政管理、環境科學等方面的基本內容。

學科基礎知識被視為專業類基礎知識，包括材料科學基礎、材料工程基礎、材料結構表徵等知識領城。

（1）材料科學基礎知識包括材料結構、晶體缺陷、相結構與相圖、非晶態結構與性能、固體表面與界面、材料的凝固與氣相沉積、擴散與固態相變、燒結、變形與斷裂、材料的電子結構與物理性能以及材料概論等。

（2）材料工程基礎知識包括流體流動基礎、熱量傳遞、傳質過程及其控制、材料及其產品設計、選材、製造加工成型以及失效分析等方面的基礎知識，工程製圖、機械設計及製造基礎、電工電子學等。

（3）物理化學知識包括氣體、熱力學第一定律、熱力學第二定律、多組分系統熱力學、化學平衡、相平衡、化學反應動力學、電化學、表面現象和膠體分散系統等 ^[5]  。

功能材料專業主要專業課包括材料科學基礎、材料現代研究方法、固體物理、材料物理性能、材料化學、功能陶瓷材料、功能材料器件及設計、環境與能源材料、生物材料、電子信息材料、計算材料學等 ^[6]  。

實驗課程分為以下3個類型：

（1）公共基礎實驗

主要包括物理實驗、化學實驗、計算機基本操作實驗、電子電工實驗等。

（2）專業基礎實驗

主要包括材料科學基礎實驗、材料工程基礎實驗、材料研究與測試方法專業基礎訓練及綜合實驗。依據相應課程大綱，每門課程至少開設4個實驗項目，且能支持專業培養目標的達成。

（3）專業實驗

主要包括專業技能訓練、材料製備與性能綜合實驗等。要求開設材料的力學、熱學、電學等性能相關實驗至少7項，同時完成至少1種材料的製備，包括原料的選擇—配方計算—工藝方案設計—製備—相關性能測試及結構分析等全過程訓練。

（1）機械零件設計

進行工程設計基本技能訓練。

（2）材料製備裝備設計

結合專業知識進行設備設計訓練。

（3）工廠工藝流程設計

針對至少1種材料生產工藝進行車間工藝流程設計。

實習是學生接觸生產實際、接觸企業的重要實踐環節，各高校應建立穩定的校內外實習基地，制定符合生產現場實際的實習大綱，讓學生在實習中實踐所學知識，培養熱愛勞動的品質。

畢業設計（論文）是科研與教學結合最為密切的一個實踐環節，須制定與畢業設計（論文）要求相適應的標準和檢查保障機制，對選題、內容、指導、答辯等提出明確要求，保證課題的工作量和難度，並給學生提供有效指導，每位專業教師指導畢業設計（論文）的學生人數原則上每屆不超過6人。選題應結合功能材料專業的工程實際問題，有明確的應用背景，培養學生的工程意識、協作精神以及綜合應用所學知識解決實際問題的能力。畢業設計（論文）可以從科研任務中選擇規模適當和相對獨立的題目，還可以通過與企業緊密合作的實戰教學活動來進行 ^[5]  。

（1）按一級學科專業培養的高校，專任教師不少於50人；按二級學科專業培養的高校，每個專業的專任教師不少於10人。

（2）生師比不高於18：1。

（1）年齡在55歲以下的教授及40歲以下的副教授分別佔教授總數和副教授總數的比例應適宜，中青年骨幹教師所佔比例較高，滿足持續發展的需要。

（2）專任教師中具有高級職稱的比例不低於50%，具有中高級職稱的比例不低於85%。

（3）專任教師中具有碩士、博士學位的比例不低於80%，其中具有博土學位的不低於50%。

（4）85%以上的專業授課教師在其學習經歷中至少有一個階段是材料類專業學歷，具有材料類專業本科畢業背景的教師人數比例不低於60%。

（5）學科帶頭人學術造詣較高，專業領域分佈合理，專業教師隊伍的年齡結構、知識結構和學緣結構合理，學緣相同的教師比例原則上不高於50%，有數量適宜的骨幹教師，可為專業發展所需的學科基礎提供基本保障。

（6）有企業或行業專家作為兼職教師。

（1）授課教師具備與所講授課程相匹配的能力（包括科研動手能力和解決實際工程問題的能力），承擔的課程數和授課學時數限定在合理範圍內，保證在教學以外有精力參加學術活動、進行工程和研究實踐，不斷提升個人專業能力。

（2）講授工程與應用類課程的教師具有較強的科研和工程背景；承擔過科研項目的教師須佔有相當比例，部分教師具有企業工作經歷。

（3）為教師提供良好的工作環境和條件。有合理可行的師資隊伍建設規劃，為教師進修、從事學術交流活動提供支持，促進教師專業發展，包括對青年教師的指導和培養。

（4）擁有良好的相應學科基礎，為教師從事學科研究與工程實踐提供基本的條件，營造良好的環境和氛圍。鼓勵和支持教師開展教學研究與改革、指導學生、學術研究與交流、工程設計與開發、社會服務等。

（5）使教師明確其在教學質量提升過程中的責任，不斷改進工作，滿足專業教育不斷髮展的要求 ^[5]  。

教室、實驗室及設備在數量和功能上能夠滿足教學需要。教學實驗室生均面積不小於2.5平方米，生均教學科研儀器設備值不低於15000元。

實驗設備完備、充足、性能優良，滿足各類課程教學實驗和畢業設計（論文）的需求。專業課程實驗開設率應不低於90%，綜合性、設計性和創新性實驗課程佔總實驗課程的比例不低於60%；每個實驗既要有足夠的實驗台套數，又要有較高的利用率。基礎實驗每組學生數不能超過2人；專業實驗每組學生數不能超過3人；大儀器實驗每組學生數不能超過8人。

實驗室向學生全面開放，實驗設備有良好的管理、維護和更新機制，保證學生使用。

實驗技術人員數量充足，能夠熟練地管理、配置、維護實驗設備，保證實驗環境的有效利用，有效指導學生進行實驗。

應加強與企業的聯繫，建立有穩定的產學研合作基地。有足夠數量、相對穩定的校內外實習、實踐基地，能支持教學目標的達成。

生產實習要有具體的實習大綱、明確的實習內容和考核方法及標準。

實習帶隊教師高級職稱比例不低於30%；參與教學活動的人員應理解實踐教學的目標與要求，配備的校外實踐教學指導教師應具有項目開發或管理經驗。

配備各種高水平的、充足的教材、參考書和工具書以及各種專業圖書資料，師生能夠方便地使用；閲讀環境良好，且能方便地通過網絡獲取學習資料 ^[5]  。

教學經費有保證，生均年教學日常運行支出不低於1200元，且應隨着教育業經費的增長而穩步增長，以滿足專業教學、建設、發展的需要 ^[5]  。

各高校建立教學過程質量監控機制，使主要教學環節的實施過程處於有效監控狀態；各主要教學環節應有明確的質量要求；建立教學質量監控的組織體系、規章制度和運行機制；建立對課程體系設置和主要教學環節教學質量的定期評價機制，評價時應重視學生和校內外專家的意見。

各高校應建立畢業生跟蹤反饋機制以及高等教育系統內部及社會有關各方參與的社會評價機制，定期對包括培養目標、畢業要求、課程體系、理論和實踐課程教學等在內的人才培養工作進行評價。

在畢業生跟蹤反饋機制的執行過中，需要注意如下幾點：

（1）對畢業生做跟蹤調查時，確保跟蹤反饋信息真實、可靠，具有説服力。

（2）反饋樣本數量應達到各專業當年畢業生總量的一定比率（各高校可根據自己的特點自行制定），跟蹤調研的時間和週期應有要求。

（3）在選擇畢業生跟蹤調查對象時，確保調查對象具有代表性，應充分考慮地域分佈、企業類型、崗位工種等差異。

（4）適當加強對優秀畢業生、創業學生、在單位做出特殊貢獻的畢業生的調查。

（5）形成報告並且能夠有效地指導培養方案和培養目標的調整及完善。

各高校應建立持續改進機制，要求有監視和測量、數據分析以及改進活動。應根據各個教學過程質量監控環節的評價結果以及畢業生跟蹤反饋信息，分析教育質量現狀及其存在的問題，找出影響教育質量的主要因素，提出改進措施，並組織實施。實施後的結果與信息轉入新一輪的循環，不斷提升教學質量，使人才培養質量滿足不斷變化的社會需求 ^[5]  。

（一）教學內容梳理

首先要對所授課程內容涵蓋的交叉學科知識點進行擴充與整合，並建立多學科知識點之間的有序互聯。其次通過對課程內容中相應工程領域以及科研領域問題進行有針對性的收集、簡化、濃縮和精煉，將之分解為若干個與所授課程教學內容相關的子問題，使其恰當融入理論教學內容。最後，要儘量使學生多看到、多觸摸到、多親身參與到課程實踐中，以便吸引學生集中注意力、有效提高學生的成就感、學習興趣及學習效率。

（二）教學方法轉變

高校應在多學科交融教學內容基礎上，結合新工科的新特點，與兄弟院校、科研單位和當地企業充分合作，以科研實踐、項目運作、生產實習等形式，實現教學方法轉變，將學生帶入實驗室、帶入項目、帶入企業生產前線，使整個教學活動呈現出多種教學方式、多元教學場地、多樣教學平台相結合的多元靈活景象。

（三）評價體系細化

高校應構建全面綜合的評價體系，引導學生全面學習與發展。理論課程內容評價體系細化。不在單純以課後作業完成情況以及期末考試分數作為課程內容掌握狀況的評價標準，在理論授課過程中加入小組討論彙報、客觀題回饋、主觀題回饋、小節調查問卷回饋、課後作業完成情況回饋、課堂筆記回饋、章知識總結回饋等形式對學生的聽課效果、理論知識掌握情況、理論知識的運用情況進行全面考察和評價，重點強調對學生知識的歸納總結能力、語言表達能力、主動學習能力和團隊協作能力的培養 ^[9]  。

由於磁性材料在電子信息、通訊技術、裝備製造等產業領域應用廣泛，太陽能電池、儲能電池等新能源材料行業近年來發展迅速，相較傳統材料科學與工程專業，功能材料專業具有多學科交叉性強的特點，對學生理論基礎要求較高需要在課程設置上合理安排，緊密結合產業需求，交叉融合，重點突出。

高校在學生創新意識和創新能力的培養體系方面，建立一套包括驗證性實驗、綜合性實驗、綜合性設計、創新意識訓練和畢業論文創新研究的完整創新能力培養體系。充分利用國家高等教育體系提供的國家級大學生創新創業計劃，利用學生課餘時間，通過課題小組方式自主選題，讓學生自主進行技術開發、測試、改進、應用開發等環節，在實踐中培養學生的技術實現能力和創新意識，使功能材料專業學有餘力的學生創新能力得到進一步提升。對於此類項目，功能材料實驗室均從設備方面予以支持和保障，並邀請相關領域研究經驗豐富的教師和科技人員，擔任科技創新創業指導教師，從實踐需要的角度培養大學生的科技創新意識、創新能力、知識產權意識、難點分析方法和團隊精神 ^[10]  。

（一）重構課程體系

功能材料專業根據新材料產業發展涉及多個工程領域技術的特點，在專業核心理論課的基礎上，系統開設多學科專業知識交叉融合的特色方向課程，重視加強基礎材料類理論課程的學習，滿足新材料行業不同工程領域技術交叉融合人才培養的理論知識需求。與核心課程羣密切對應，通過設置實訓課程，校企共同構建本科四年貫穿的“基本實驗——實訓提高——課外創新——工程創新”的“四層次遞進式”實踐教學體系。專業對實踐教學計劃進行重點調整，適當增加了實踐學時比例，滿足新材料行業對高素質應用型人才培養的需求。

（二）更新教學內容

校企雙方圍繞行業技術知識體系共同進行專業方向的課程開發：①通過精選行業特色教材和企業合作編寫專業方向特色教材，把學科前沿理念、知識和技術方法、行業應用成果融入課程教學和日常培養中，更新教學內容，提升學生創新能力。②同時，對接新材料產業技術人才基本實驗技能需求，大力推進實驗教學內容優化工作，對專業實驗內容進行篩選，剔除重複和過時的實驗項目，補充反映新材料行業前沿的新實驗，不斷加強設計性、綜合性、創新性實驗教學的比例 ^[11]  。

功能材料專業可在材料學、材料加工工程和材料物理化學等及相關專業繼續攻讀碩士、博士學位 ^[7]  。

功能材料專業畢業生可在橡膠、塑料、樹脂及化纖產品生產加工企業從事相關產品的生產研發、工藝設計、設備管理、原料採購與產品銷售等；材料檢驗機構從事材料測試、檢驗與管理；材料測試儀器及設備公司從事銷售、安裝、調試與技術支持；通過公務員考試進入商檢局、質量檢驗局、海關等機構從事專業管理工作 ^[8]  。