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新能源材料与器件专业人才培养方案(2020版)
2021-06-29  
[字号: ]

西安科技大学
新能源材料与器件专业人才培养方案

本专业是由化学、物理、材料、电工、电子等多学科交叉,以能量存储与转换材料及器件的研究、设计、制备与应用等为特色的新兴专业,细分为化学电源和能量转换两个专业方向。该专业是为适应新能源、新能源汽车、节能环保等国家战略性新兴产业发展需求而设立的,其前身是2013年在无机非金属材料与工程专业下设置的新能源材料方向。2019年本专业经教育部批准正式设立。

一、培养目标

本专业培养满足国家新能源产业战略发展需求,德智体美劳全面发展,系统掌握以化学电源、太阳能电池等为重点的新能源材料与器件的基本理论知识,具备良好的科学素养和人文社会科学知识,具备新能源材料与器件的设计、制造与应用能力,能够解决本专业的复杂工程问题,具有一定的国际视野和良好的团队协作精神,并具有自主学习和终身学习的意识,毕业后能够在能源、材料、电力、航天、信息、交通等企事业单位从事与新能源材料和器件相关的生产、设计、研发、教学、咨询、管理和贸易等工作的应用型高级专门人才。

二、培养要求(毕业要求)

本专业学生在学习掌握人文社会科学、数学和自然科学等基本通识教育知识的基础上,主要系统学习新能源材料与器件相关的基础理论和专业知识,接受科学研究、工程设计、技术开发等方面所需要的基本训练,掌握新能源材料的制备方法、表征手段和四要素关系,掌握新能源器件的基本原理、组装技术和评价方法,具备针对新能源材料与器件的研究、开发、应用及管理的综合能力。毕业生应获得以下几个方面的知识和能力:

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新能源材料及器件生产加工及服役过程中的复杂工程问题。

1.1能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识运用到材料及器件基本问题与复杂工程问题的恰当表述中;

1.2能够运用工程和专业知识建立材料及器件组成、结构、性能及应用之间的科学关系,加深对相关复杂工程问题的理解;

1.3能够针对一个系统或过程,建立合适的数学模型或方程,并利用已知条件求解;

1.4能够根据材料组成与结构的合理性、工艺的先进性与可行性、性能的达成度等,为复杂工程问题提出有效的解决或改进方案。

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针对新能源材料及器件的相关复杂工程问题,以获得有效结论。

2.1能够识别材料及器件生产加工及服役过程中遇到的相关工程问题,判断影响产品质量的关键性因素;

2.2能够运用基本原理和工程知识,对复杂工程问题及造成的原因进行综合研究与分析;

2.3掌握材料及器件重要文献及相关专业资料的来源和获取方法,能够利用文献及专业资料对复杂工程问题进行分析评价;

2.4能够对复杂工程问题进行概括总结与表达,获得有效结论,并分析所获结论的合理性与可靠性。

3.设计/开发解决方案:能够设计针对新能源材料及器件的相关复杂工程问题的解决方案,设计满足特定需求的系统、单元或生产工艺流程,并能够在设计环节中体现创新意识,考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。

3.1能够根据生产和实践需求确定工程设计目标与任务;

3.2能够针对工程设计目标与任务,进行材料/器件、单元装备和工艺流程等的设计与计算;

3.3能够集成单元过程,对设计方案进行改进或优选,体现创新意识;

3.4能够考虑安全、法律、环境等影响因素,对设计方案进行可行性论证。

4.研究:能够基于科学原理并采用科学方法对新能源材料及器件生产加工及服役过程的复杂工程问题进行研究,包括设计实验、分析与表征、并通过信息综合得到合理有效的结论。

4.1能够基于专业知识,根据对象特征,选择研究路线,设计可行的实验方案;

4.2能够选用或搭建实验装置,采用合理的实验方法,安全开展材料及器件研究实验;

4.3能够选择合适的分析表征与测试方法,研究材料及器件的结构特征与性能特点,揭示四要素关系;

4.4能正确采集实验数据,对实验结果进行关联,建模、分析和解释,获取合理有效的结论。

5.使用现代工具:能够针对新能源材料及器件的相关复杂工程问题,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能够针对材料及器件的复杂工程问题,合理选择使用计算机、专业软件、网络信息及其他现代化工具;

5.2具备运用合适的软件对新能源材料及器件的结构及性能进行模拟和预测的能力,并能理解模拟和预测的局限性。

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复杂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具有工程实践经历,熟悉新能源材料及器件相关的技术标准、产业政策和法律法规,了解企业质量管理体系;

6.2能分析、判断新产品、新技术、新工艺的开发和应用对社会、健康、安全、法律以及文化的潜在影响;

6.3能客观评价材料及器件生产过程对社会、健康、安全、法律以及文化影响,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材料及器件的相关复杂工程问题的专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响。

7.1理解环境保护和社会可持续发展的内涵, 熟悉环境保护的相关法律法规;

7.2能够针对材料及器件生产和应用项目,评价资源和能源利用效率,判断材料及器件生产及应用过程对人类社会和环境造成损害的隐患。

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理解世界观、人生观的基本意义及其影响、理解个人在历史以及社会、自然环境中的地位;

8.2理解工程师的职业道德和责任、并能够在材料及器件生产与应用过程中自觉履行。

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具有组织管理能力、人际交往能力以及团队精神;

9.2具有在多学科团队中发挥不同角色作用的能力,学会合作共事。

10.沟通:能够就新能源材料及器件相关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,能够在跨文化背景下进行沟通和交流。

10.1能够撰写材料及器件专业报告和文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令;

10.2掌握英语听说读写能力,具备国际交流和沟通的能力。

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理解基本的工程管理原理和经济决策方法;

11.2掌握工程管理原理与经济决策方法,能够在本专业工程活动及多学科环境中控制质量、成本及风险。

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具有自主学习和终身学习的意识;

12.2具有不断学习和适应发展的能力。

三、毕业条件

完成总学分179,其中理论教学和集中实践教学169学分,第二课堂10学分(详见教学体系结构学分分布),并且达到《国家学生体质健康标准》合格要求。

四、学士学位授予条件

政治思想表现良好,符合毕业条件,平均学分绩点须达到学校规定标准。

五、学制与学位

学制四年,授予工学学士学位。

六、主干学科

材料科学与工程。

七、核心课程

高等数学、大学物理、大学英语、无机与分析化学、电工与电子技术、材料科学基础、材料物理化学、材料现代研究方法、材料物理性能、电化学。


八、教学体系结构

教育

体系

知识体系

必修课程

选修课程

总学分

比例

%

学时

学分

学时

学分

通识

教育

人文社会科学

602

30.5

16

1

31.5

18.6

数学和自然科学

384

24

64

4

28

16.6

创新创业课

36

2

16

1

3

1.8

公共选修课

0

0

96

6

6

3.6

小计

1022

56.5

192

12

68.5

40.5

专业

教育

学科基础课

418

26

64

4

30

17.8

专业课(含专业方向课)

272

17

144

8.5

25.5

15.1

小计

690

43

208

12.5

55.5

32.9

合计

1712

99.5

400

24.5

124

73.4

实践

教学

(含劳动教

育)

入学教育、军训、公益劳动、思政课实践、实验、实习、实训、设计、毕业教育等及其包含的劳动教育

36+182

41

4

4

45

26.6

总计

169

100

第二

课堂

思想道德教育、专业能力拓展、体美教育、劳动教育

10学分











备注:本表中理论教学含附设的实验、上机实践教学学分。



九、课程设置表

专业代码:080414T                                    专业名称:新能源材料与器件

教学体系

知识体系

课程

编号

课程名称

学时分配

按学期分布

开课

单位

理论

实验/上机

其他

1

2

3

4

5

6

7

8

线下

线上

16

16

16

16

16

16

13

17

通识教育


人文社会科学

B2281010

马克思主义基本原理

3

48

48









3



马克思学院

B2282020

毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论

4

64

64







4





马克思学院

B2282010

中国近现代史纲要

3

48

48






3







马克思学院

B2284010

思想道德修养与法律基础

2

32

32





2








马克思学院

B2210020

大学生心理健康教育

2

38

20

18





2







学工部

A2231010

英语阅读

8

128

128




2

2

2

2





人外

A2231020

英语听力

2

64



64



0.5

0.5

0.5

0.5





人外

B2141010

体育

4.5

144


16


128


1.5

1

1

1





体育部

S2210030

军事理论

2

36

36





2








武装部

选修

限选

B2041190

工程伦理

1

16

16









1




建工学院

任选

B2235011

大学语文

2

32

32






2







人外学院

B2282092

当代世界经济与政治

2

32

32










2



马克思学院

以上3门课程至少选修1学分

小计

31.5

618

392

34

64

128


8

8.5

3.5

7.5

1

3




数学和自然科学

A2011012

高等数学A

12

192

192




6

6







理学院

A2013012

大学物理A

7

112

112





4

3






理学院

A2011050

线性代数

2

32

32






2







理学院

A2011041

概率论与数理统计B

3

48

48






3






理学院

选修

限选

A2086020

Python编程与应用

3

48

32


16





3






计算机

任选

C2199030

安全工程概论

1

16

16








1





安全学院

B2031080

矿业工程概论

1

16

16








1





能源学院

C2095060

地球科学概论

1

16

16








1





地环学院

以上4门课程至少选修4学分

小计

28

448

432


16



6

12

9

1






创新创业

B2201010

创新创业基础

1

20

8

12






1






创新学院

B2211010

就业指导

1

16

16










1



学工部

B2201020

创造性思维与创新

方法

1

16

16








1





创新学院

B2201030

本科研讨课

1

16

16











1


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以上2门课程至少选修1学分

小计

3

52

40

12






1

1


1




公共选修课

6

96

1-7学期开设,开设人文社会科学、数学和自然科学等方面课程,涵盖创新创业、人文社科、经济管理、科学技术、艺术教育等知识内容。学生至少选修6个学分,其中要有2个公共艺术课程学分。


合 计

68.5

1214

864

46

80

128

/

14

20.5

13.5

9.5

1

4

/

/



























专业代码:080414T                                 专业名称:新能源材料与器件

教学体系

知识体系

课程

性质

课程

编号

课程名称

学时分配

按学期分布

开课

单位

理论

实验

/

上机

其他

1

2

3

4

5

6

7

8

线下

线上

16

16

16

16

16

16

13

17

专业教育

学科基础

B2151910

无机与分析化学C

4

64

64




4








化工学院

A2014010

画法几何与工程制图

2.5

42

32


10





2.5






理学院

A2111010

材料导论D

2

32

32






2







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A2111021

材料物理化学D

4

64

64






4






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A2111031

材料科学基础D

5

80

64


16





5





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A2112460

材料现代研究方法D

2

32

32









2




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B2065023

电工与电子技术

3.5

56

48


8






3.5





电控学院

B2095010

环境保护与职业健康概论

1

16

16





1








地环学院

B2080010

信息技术与人工智能概论

1

16

16





1








计算机

学院

B2191110

应急处置与应急管理概论

1

16

16






1







安全学院

选修

限选

B2020050

项目管理与经济分析概论

2

32

32









2




管理学院

任选

A2113020

有机化学D

2

32

32









2




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A2015070

工程力学B

3.5

58

48


10






3.5





理学院

B2210010

网络信息检索

1

16

8


8





1






图书馆

以上4门课程至少选修4学分

小计

30

482

448


34



6

3

6.5

8.5

6






专业代码:080414T                                   专业名称:新能源材料与器件

教学体系

知识体系

课程

性质

课程

编号

课程名称

学时分配

按学期分布

开课

单位

理论

实验

/

上机

1

2

3

4

5

6

7

8

线下

线上

16

16

16

16

16

16

13

17

专业教育

专业课

B2114010

新能源科学与技术

2

32

32








2





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B2111040

电化学D

4

64

48


16






4




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A2114010

电化学研究方法

2

32

32










2



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B2114050

材料物理性能D

2

32

32









2




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B2111010

材料科学进展

(双语)

1

16

16











1


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B2111470

计算材料学

2.5

40

32


8







2.5




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B2114040

固体物理D

2.5

40

40









2.5




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以上2门课程至少选修2.5学分

小计

13.5

216

192


24






2

8.5

2

1



专业方向

化学电源

必修

B2114060

化学电源基础

2

32

32









2



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B2114190

化学电源设计与

制造

2

32

32











2


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B2114180

锂离子电池材料

2

32

32











2


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能量转换

必修

B2114100

太阳能电池基础

2

32

32









2



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B2114110

光伏材料与器件

2

32

32











2


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B2114200

燃料电池概论

2

32

32











2


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B2114140

纳米材料与技术

2

32

32










2



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B2114170

电子材料与器件

2

40

16

24









2



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B2114203

车用电池及电源

管理

2

32

32











2


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B2114150

薄膜物理与技术

2

32

32











2


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B2114160

功能复合材料

2

32

32










2



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B2114201

发光材料与器件

2

32

32











2


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B2114210

氢能利用与储氢

材料

2

32

32











2


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B2114220

废旧电池回收与资源化

2

32

32











2


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以上2个专业方向课程组任选1个,每个专业方向教学模块至少修读12学分

小计

12

200

176

24









6

6



合计

55.5

898

816

24

58



6

3

6.5

10.5

14.5

8

7





























专业代码:080414T                                  专业名称:新能源材料与器件

教学体系

知识体系

课程

编号

课程名称

学时分配

按学期分布

开课

单位

实验

上机

其他

1

2

3

4

5

6

7

8

3

3

3

3

3

3

6

17

实践

教学

(含劳动教

S2013010

物理实验

2

54

54










理学院

S2280060

形势与政策

2

32





每学期4学时讲座

马克思学院

S2151130

无机与分析化学实验

1

32












化工学院

S2112010

材料物理化学实验

1

1












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S2113010

有机化学实验

1

1












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S2114020

材料测试方法实验

1

1












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S2114030

材料模拟与仿真

1

1












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S2114040

电化学研究方法实验

1

1












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S2114070

材料制备工艺实验

1

1












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S2114010

材料物理性能实验

1

1












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S2114050

化学电源综合实验

1

1












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S2114060

太阳能电池综合实验

1

1












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以上2门课程至少选修1学分

小计

13

8+118

54




1.25

1.25

2.25

0.25

3.25

3.25

1.25

0.25


S2210010

入学教育

/

1












学工部

S2210020

军训

2

2












武装部

S2280040

思政课实践活动

2

32











马克思学院

S2210040

毕业教育

/

1












学工部

S2221022

金工实习+劳动

2

2












工程训练

中心

S2111020

认识实习+劳动

1

1












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S2111030

生产实习+劳动

3

3












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S2112300

材料认知实践+劳动

1

1












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S2114080

新能源材料与器件课程设计

2

2












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S2111050

毕业实习+毕业设计

(论文)

16

16












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S2210060

公益劳动

/

32





每学年安排1

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S2141000

体质健康测试

/

/





每学年安排1

体育部

S2222011

电工电子设计

1

1












工程训练

中心

S2010020

数学建模实验

1

1












理学院

S2112110

科技论文写作训练

1

1












澳门正十大网赌官网

S2111200

计算机基本技能训练

1

1












计算机学院

S2230010

英语翻译与写作训练

1

1












人外学院

S2230120

英语听说训练

1

1












人外学院

以上6个环节至少选修3学分

小计

32

32+64





3

2

2

4



5

16


合计

45

40+182

54




4.25

3.25

4.25

4.25

3.25

3.25

6.25

16.25


总计

169

40+2294





24.25

26.75

24.25

24.25

18.75

15.25

13.25

16.25



专业代码:080414T                                  专业名称:新能源材料与器件

第二课堂

模块

要求最低学分

学期安排

思想

道德

教育

价值观教育

≥2

1-8学期

分散进行

党团活动

志愿者

专业

能力

拓展

创新创业活动

≥4

学科(科技)竞赛

学术成果

(专利、论文、获奖)

专业能力证书

体美

教育

体育竞赛

≥2

课外体育活动

艺术展演活动

校园文化活动

劳动

教育

专业服务

≥2

创新创业活动

社会实践

勤工助学

志愿者服务

备注:第二课堂10学分根据《西安科技大学本科生第二课堂教育学分考核认定办法》评定。


十、教学进程表

教学周

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

学年

学期

教学进程

1

入学教育

军事

训练

理论教学16

考试1

假期

2

理论教学16

考试1

数学建模/实验等

假期

3

理论教学16

考试1

金工实习等

假期

4

理论教学16

考试1

认识实习等

假期

5

理论教学16

考试1

综合实验等

假期

6

理论教学16

考试1

综合实验等

假期

7

生产实习

3

理论教学13

考试1

课程设计等

假期

8

毕业实习、毕业设计(论文)及答辩

毕业教育

毕业离校





























备注:各学院可根据本专业实际情况适当调整第5-8学期实践教学环节起止周次。


十一、课程体系与毕业要求关系矩阵文本框: 西安科技大学                                                    新能源材料与器件专业人才培养方案

课程

毕业要求指标点

1-1

1-2

1-3

1-4

2-1

2-2

2-3

2-4

3-1

3-2

3-3

3-4

4-1

4-2

4-3

4-4

5-1

5-2

6-1

6-2

6-3

7-1

7-2

8-1

8-2

9-1

9-2

10-1

10-2

11-1

11-2

12-1

12-2



















































人文社会

科学

马克思主义基本

原理
























H








M


毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论






















L


H








M


中国近现代史纲要
























H


L








思想道德修养与法律基础












L








M

M

H



H









大学生心理健康

教育
























L


L








英语阅读







M





















M

H



L

H

英语听力




























M

H



L

H

军事理论
























M

M

L

M







工程伦理

L





L

















M











数学和自然科学

高等数学A

H

M

H


M





L
























大学物理A

M

M



M





























线性代数

H

M




M




























概率论与数理统计

M


M





H










L





L











Python编程与应用


































创新

创新创业基础







L




M














L


L



L

M

L

M

就业指导



















M






H











专业

教育



















专业

教育

无机与分析化学C

M




M

M








L

L



















画法几何与工程

制图

M







L


M







H











L






材料导论D


L

















H

M

M


M











材料物理化学D

M


M


H








M





















材料科学基础D

M



L

M

M


M







H

H


















材料现代研究

方法D





M

M







L

M

M

M

M











文本框: 西安科技大学                                                    新能源材料与器件专业人才培养方案






电工与电子技术





L




L

M

M

L






















环境保护与职业健康概论




















M

M

H

H











信息技术与人工智能概论







L










H



M

M













应急处置与应急管理概论























M


L

M




L

L



工程经济与项目

管理



















L







H




H

H



新能源科学与技术







L












M

M



M











电化学D

M


L


M








L

M




















电化学研究方法








M





L

H

H

M

M

















材料物理性能D


M



M


M







M

M

M


















材料科学进展D

(双语)




















M

M


M





M

M





计算材料学



M













L

H

















化学电源基础

M

H

L

M

L





























锂离子电池材料


H



M





























化学电源设计与

制造


M



M

M



H

M

M

M






















太阳能电池基础

M

M

L



M




























光伏材料与器件




M

M

M




L

L























燃料电池概论




















M


L

M



























物理实验













L

M

M

M


















形势与政策




















M

M

H



L









材料模拟与仿真









M







M

M

H
















独立设课实验








M





M

H

H

H











M

M





L

军训

























M

M

M







思政课实践活动




















L

M



H

H









金工实习+劳动



















M


M






M







认识实习+劳动



















H

M

M

M

M


M

L








生产实习+劳动





H

M













H

M

M

M

M


M

L

L







材料认知实践

+劳动



















M




M



M








专业课程设计









M

H

H

M














M

M

M






毕业实习+毕业设计(论文)

M

H

L

M


M

H

M

M

H

M

L

M

M

H

M

M



M








H




M

M

电工与电子设计









L

M

M

L






















计算机基本技能

训练








M









H

M










M





M

数学建模实验



H



L


L








M


H
















科技论文写作

















L











H

M



L

L

注:表中教学环节:课程、实践环节等,根据课程对各项毕业要求的支撑强度分别用 “H(高)、 M(中)、 L(弱) 表示,支撑强度的含义是:该课程覆盖毕业要求指标点的多寡, H至少覆盖 80%M至少覆盖 50%L至少覆盖 30%


十二、核心课程简介

序号

课程编号

课程名称

课内学时

学分

前导课程

课程描述

1

A2011012

高等数学A

192

12

高中数学

该课程主要学习微积分、微分方程、级数等基本知识,能熟练地运用其分析计算处理一些实际问题,培养学生的抽象概括能力、逻辑思维能力、运算能力及综合运用所学数学知识分析问题与解决问题的能力。

2

A2013012

大学物理A

112

7

高等数学A

该课程主要学习力学、热学、光学、电学、量子物理基础等内容,掌握物理学研究的思路和方法,培养学生建立物理模型的能力,定性分析、估算与定量计算的能力。

3

A2111021

材料物理化学D

64

4

大学物理A

该课程主要学习热力学三大定律和基本方程、统计热力学、多组分系统热力学、相平衡、化学平衡、电化学、化学反应动力学、表面现象和胶体化学等,掌握化学变化和相变化的平衡规律和化学反应速率规律,从微观到宏观层次的研究方法和多相系统的研究方法,培养学生创新思维能力和理论联系实际的能力。

4

A2112010

材料科学基础D

80

5

材料物理化学

该课程主要学习材料的晶体结构、晶体结构缺陷、材料的相结构与相图、材料的凝固、扩散、塑性变形与强化、亚稳态等知识,通过本课程的学习使学生认识材料各种性能和本质,掌握材料科学方面的基本知识理论与实验技能,培养学生初步具备有效选择材料、使用材料和研制具有特定性能新材料的能力。

5

A2112460

材料现代研究

方法D

32

2

大学物理、材料物理化学、材料科学基础

该课程主要学习电磁辐射、运动粒子束和热作用与材料的相互作用,着重阐明各类物理信号的产生,并从而引入或派生各种相关的现代材料分析与测试技术,详细介绍衍射分析,电子显微分析,光谱分析和热分析等几种现代材料分析方法,掌握其原理、检测过程和仪器、测试结果的分析处理方法,培养学生动手实践能力和分析解决问题能力。

6

A2114020

电化学D

64

4

材料物理化学、材料科学基础

该课程主要学习电化学基础知识和基本原理,电化学热力学和动力学、电极微观结构与过程等方面基本内容,培养学生熟练应用数学和物理化学知识分析电化学过程,应用电化学原理分析电化学现象,解决工程应用中相关电化学问题的能力。

7

B2114050

材料物理性能D

32

2

大学物理、材料物理化学、材料科学基础

本课程主要学习材料的热学性能、电学性能、磁学性能、光学性能和材料的弹性及内耗分析等知识,通过本课程的学习使学生能够从物理效应和微观机理角度认识固体材料的物理性能,掌握材料物理性能方面的基础理论知识,培养学生合理选材、用材和开发新型材料的能力。

十三、修订(制定)人、审核人信息文本框: 西安科技大学                                                    新能源材料与器件专业人才培养方案

制定人:卢 海 副教授

刘 佳 讲 师

审核人:杜慧玲 教 授

        朱 副教授


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