河北工业大学功能材料专业经过16年的艰苦研究和大学生培养教育实践,厘清了国家战略性新兴产业功能材料领域复合型创新型人才培养理念,确立了“道德素养高、创新与创业能力强、学术与产业交流能力强”的能源环境材料复合型产业技术创新型人才培养目标,通过“创建四位一体的功能材料专业创新创业启蒙教育机制、创建新型课程体系、建设高水平师资队伍、创建 ‘四结合’产学研实践基地、建立科研与教学紧密结合机制、建立 ‘三交流’平台、建立导师个性化指导与团队集体指导结合机制”等措施,实现了高水平科研与人才培养一体化发展,并在教学实践中反复改进和充实,取得了很好的人才培养效果。
河北工业大学材料科学与工程学院由原材料科学与工程系、河北工业大学材料研究中心合并,于1998年10月建成。学院下设材料科学系、材料物理系、功能材料系、无机非金属材料系、材料成型与控制系、金工教研室、材料实验与分析中心,建有能源与环保材料研究所、信息功能材料研究所、金属材料研究所、铸造研究所;建有河北省新型功能材料重点实验室、生态环境与信息特种功能材料教育部重点实验室、材料物理与化学国家重点学科。材料科学与工程学科是河北省和天津市重点建设的世界一流学科,建有一级学科硕士点、博士点和博士后流动站。材料学科的学科优势和完整的人才培养体系,为能源与环境材料特色的“功能材料”专业创新型人才培养目标和培养方案的确立奠定了坚实基础。
针对人类社会即将面临的资源、环境问题,20世纪90年代日本东京大学山本良一教授提出了“环境材料”的概念。他提出在开发新材料时,既要有优异的使用性能,还要在材料的生产环节中使资源和能源的消耗最少、工艺流程中有害排放最少、废弃后易于再生循环,即材料在制备、使用和废弃的过程中必须保持与地球生态环境的协调性。因此,环境材料的研究思路是从环境协调的观点出发,研制出具有环境意识或与环境协调的新材料产品。结合我国社会经济发展实际,我们提出了生态环境功能材料的概念,主要研究利用天然矿产资源,开发环境污染防治功能材料和微环境调控功能材料及这类材料的制备技术、应用技术与评价技术。环境污染防治功能材料主要指可以改善水污染、大气污染、土壤污染等环境科学与工程领域基本环境问题的新型功能材料(简称环境功能材料);微环境调控功能材料主要指可以调控研究对象局部环境质量的功能材料,如可以调控人、动植物微循环的有益健康的功能材料,以及改善工业燃烧系统能耗与排放的功能材料等。目前,生态环境功能材料及产品开发已经成为材料领域研究的新热点。世界上许多国家尤其是发达国家都非常重视生态环境功能材料理论的研究和发展。
“十五”“十一五”期间,我国在生态环境功能材料领域取得了多项新成果,研究队伍不断壮大,一大批生态环境功能材料新兴产业不断形成,催生了中国仪表材料学会生态环境功能材料专业委员会、中国民营科技促进会离子技术专业专家委员会、中国建筑材料联合会生态环境建材分会、天津市硅酸盐学会生态环境功能材料专业委员会等多个国家(省部)级学会、协会组织;多次召开了关于“生态环境功能材料及应用”的主题论坛和专题论坛。例如,2009年在中国西安和韩国首尔成功举办了“2009生态环境功能材料及离子技术产业国际论坛”,会议论文集《Advance in Ecological Environment Functional Materi-als and Ion Industry》已在国际知名出版社(Trans Tech Publication)出版发行;2010年还成功举办了“第六届东亚功能离子技术应用国际论坛暨2010生态环境功能材料及产业国际论坛”;2010年举办了第七届全国功能材料学术大会(湖南长沙)。
资源、环境、材料是支撑社会可持续发展的重要基础,正确处理三者之间的关系,是我国生态文明建设的根本保证。京津冀及周边地区重化工业发达、生态文明建设形势严峻,随着生态环境功能材料科技的迅速发展,我国急需具有生态环境功能材料专业知识的复合型产业技术人才。但是,我国现有的材料科学与工程专业、环境科学与工程专业、能源专业等学科内涵和主要教育内容已经不能满足这一重大战略需求。生态环境功能材料涉及能源、环境和材料等多个学科的交叉与融合,大学生培养在国内、外没有成熟的培养模式供参考。为此,河北工业大学于2001年1月批准成立了河北工业大学能源与环保材料研究所,并依托该研究所、材料科学与工程学科、材料物理与化学国家重点学科,在国内率先开始了能源环境材料方向大学生的招生与培养工作。从此,我校生态环境功能材料教学科研团队教师就开始了“面向21世纪国家能源环境材料战略需求的创新型人才培养模式与实践”项目的研究探索工作。研究课题于2003年列入河北工业大学重点教学研究项目,经过深入研究和实践,完善了创新型人才培养模式的教学实践检验工作。该培养模式于2009年获得河北省优秀教学成果二等奖,2009年还被推荐申报了国家教学成果奖。按照这一培养模式培养的大学生可以掌握能源、环境、材料三个一级学科交叉与融合形成的基本理论知识体系及生态环境功能材料、新型能源材料等专门知识,具备复合型产业技术人才产生和成长的理论基础,满足国家发展循环经济及节能减排科技需求。2010年河北工业大学申报生态环境功能材料国家战略性新兴产业新增本科专业,并通过教育部专家评审,教育部批准建设功能材料本科专业。
战略性新兴产业代表新一轮科技革命和产业革命的方向,是培育发展新动能、获取未来国际竞争新优势的关键领域。“十一五”期间,我国将节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车等七大产业列为重点发展的战略性新兴产业,并在“十二五”期间得到了快速发展。“十三五”时期是我国全面建成小康社会的决胜阶段,战略性新兴产业发展将大提速。在这一时期,材料产业将顺应新材料高性能化、多功能化、结构功能一体化、绿色化发展趋势,推动特色资源新材料可持续发展,以战略性新兴产业和重大工程建设需求为导向,优化新材料产业化及应用环境,提高新材料应用水平,推进新材料融入高端制造供应链,推动新材料产业提质增效。
根据未来5~10年新材料产业等战略性新兴产业发展趋势,具有光、电、磁、热、力、生物、环境等功能的功能材料产业将得到迅猛发展,国家对功能材料创新科技和创新型人才需求数量和质量将显著提升。
河北工业大学百余年来“工学并举”的办学思想传承以及国家发展战略急需,催生了我校对能源环境材料为特色的功能材料专业创新型人才培养模式的研究。同时,开始了系统全面的功能材料专业建设。
根据国家发展战略性新兴产业对复合型产业技术创新人才的属性要求,河北工业大学确定了功能材料专业创新型人才培养与建设的目标:以“建设创新型国家、培养创新型科技人才”为指导思想,针对新能源、节能与环保科技产业发展重大战略需求,以培养优良的思想道德素质和科学文化素质及创新、创业能力为主导,培养德、智、体、美全面发展,具有强烈竞争意识、创新精神和专业基础知识扎实、综合素质高、服务地方经济建设的功能材料专业复合型产业技术创新型人才;特别要重点培养学生的国际视野、国际竞争意识、国际竞争力,以及学术与产业交流能力;为地方经济建设、社会和科技的发展服务,把我校功能材料专业建成国内有重要影响的学科专业。