2021无机非-材料工程基础教学大纲.doc

材料工程基础 课程教学大纲 一、课程基本信息 1.课程名称：材料工程基础 2.课程编号：MA2094123 3.总学时/总学分：32 学时/2 学分 4.学时分配：理论 32 学时，实践 0 学时 5.课程性质：专业核心 6.先修课程：无机化学 物理化学 材料科学基础 粉体工程 后续课程：专业综合实验 毕业论文 7.适用专业：无机非金属材料工程 8.开课学期：第六学期 二、课程简介与课程目标 【课程简介】《材料工程基础》课程是无机非金属材料工程专业核心课程，是在学生具备了必要 的无机化学、物理化学、材料科学基础及粉体工程等基础知识之后，开设的专业理论课程，是一门新 兴的多学科交叉的综合性技术科学，它既与若干基础科学相毗邻，又与工程应用广泛相连；众多行业 和部门，如材料、化工、冶金等生产过程都直接或间接地运用这门课程的知识。本课程主要介绍四大 材料（金属、高分子、陶瓷、复合材料）的合成、制备、加工与失效分析的基本原理、基本方法。通 过本课程的学习，使学生了解四大材料（金属、高分子、陶瓷、复合材料）的合成、制备、加工与失 效分析的基本原理、基本方法，理解其成型的基本过程，掌握材料制备和合成的基本原理，熟悉材料 成型的基本方法，使学生能够针对实际问题知道如何合理地选择材料；使学生能够针对实际问题确定 较为合理的材料制备与加工方法。同时，为以后的《专业综合实验》以及毕业设计、毕业论文环节奠 定良好的专业理论基础。 【课程目标】 课程目标对学生能力要求如下： 课程目标 1. 能够应用数学、自然科学和工程基础等知识，分析金属、陶瓷、高分子材料及复合 材料制备与生产过程中的复杂工程问题的解决方案，分析其合理性。识别与判断影响产品质量的关键 因素。 课程目标 2. 研究金属表面改性、陶瓷、高分子材料和复合材料生产工艺对材料结构-性能的影 响，发现制约规律，认识到解决方案的多样性，寻求可替代的解决方案。 课程目标 3.能够应用工程科学的基本原理，分析影响材料生产工况的关键问题，并能进行材料 故障分析。理解工程师对公众的安全、健康和福祉，以及环境保护的社会责任，能够在金属、陶瓷、 高分子材料及复合材料制备加工及应用的工程实践中自觉履行责任。 三、课程目标对毕业要求指标点的支撑 课程目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 1.2 能够针对材料结构与合成问题，运 课程目标 1 用自然科学、工程基础和专业知识，建 能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于 立结构与反应条件模型，并能选择恰当 解决无机非金属材料领域相关的复杂工程问题。 的边界条件求解。 6.2 能分析和评价专业工程实践对社会、健 能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价无 课程目标 2 康、安全、法律、文化的影响，以及这 机非金属材料工程实践和复杂工程问题解决方案 些制约因素对项目实施的影响，并理 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 解应承担的责任。 8.3 理解工程师对公众的安全、健康和 课程目标 3 福祉，以及环境保护的社会责任，能够 在工程实践中自觉履行责任。 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。 四、教学内容、学时分配及与课程目标的关系 序 号 教学内容 第一章 材料的熔炼 第一节 钢铁冶金 1 第二节 铝冶金 第三节 铜冶金 第二章 液态成形 第一节 砂型铸造 2 第二节 特种铸造 第三章 金属压力加工 第一节 煅造 3 第二节 板料冲压 第三节 轧制和挤压 第四章 金属材料的热处理 第一节 常规热处理理论 4 第二节 常规热处理工艺 5 第五章 材料的表面改性 教学要求及重难点 教学目的：了解和掌握几种冶金工艺 的基本过程 教学重点：了解几种冶金工艺的基本 过程；掌握钢铁冶炼的基本工艺过程； 了解铜、铝冶炼的基本工艺过程。 教学难点：金属材料加工过程 推荐 教学 支撑课 学时 方式 程目标 4 线上 课程目标 1、 线下 2 混合 4 线上 课程目标 1、 线下 2 混合 4 线上 课程目标 1、 线下 2 混合 教学要求：了解热处理的基本理论和 基本工艺 教学重点：了解常规热处理的基本理 论；掌握常规热处理的四种基本工艺。 教学难点：掌握常规热处理的四种基 本工艺 4 线上 课程目标 1、 线下 2 混合 教学要求：掌握材料表面改性的方法和 2 线上 课程目标 1、 教学要求：了解液态成形和半固态成 形的方法和特点 教学重点：理解金属充型能力及影响 因素、铸件凝固和收缩对其质量的影 响；掌握砂型铸造的基本工艺过程； 了解几种常见特种铸造的特点及基本 工艺过程。 教学难点：砂型铸造的基本工艺过程 教学要求：了解压力成型的工序和特 点 教学重点：掌握自由煅和模锻的基本 工序及特点；了解冲压成形、轧制成 形及挤压成形的种类及特点。 教学难点：成型的基本工序 序 号 教学内容 第一节 表面淬火 第二节 化学表面改性 第三节 三束表面改性 第六章 材料的表面防护 第一节 材料的腐蚀与防护 6 第二节 材料的摩擦磨损防护 第七章 陶瓷材料的制备 第一节 陶瓷原料 7 第二节 成形 第三节 烧结 第四节 典型陶瓷材料 教学要求及重难点 教学 支撑课 学时 方式 程目标 线下 混合 2 特点 教学重点：了解表面淬火和表面改性所 用的设备和基本原理 教学难点：淬火和改性的基本原理和特 点 教学要求：掌握材料表面表面破坏的原 因和防护的方法 教学重点：材料表面表面腐蚀的种类、 原因和防护的方法。 教学难点：腐蚀的基本理论 教学要求：了解陶瓷的概念与分类、理 解陶瓷用各种原料在陶瓷生产种的作用 与普通陶瓷的制备工艺 教学重点：陶瓷的概念与分类；理解陶 瓷用各种原料在陶瓷生产种的作用；了 解陶瓷制备过程中成形、干燥及烧成工 艺；了解釉料制备工艺过程及施釉方法。 教学难点：陶瓷制备过程中成形、干燥 及烧成工艺 教学要求：了解高分子材料的发展简史、 第八章 高分子材料的制备及加 高分子材料的基本概念，掌握高分子化 工工艺 合物的聚合机理，了解高分子材料的几 第一节 概述 8 种常见的加工成形方法。 第二节 高分子化合物的制备 教学重点：高分子材料的制备和加工成 第三节 高分子材料的加工成形 型过程 第四节 典型高分子材料 教学难点：高分子化合物的聚合机理 教学要求：理解复合材料的概念和特点 第九章 复合材料 教学重点：了解复合材料的概念，理解 第一节 复合材料的概念和种类 弥散增强、颗粒增强、纤维增强复合材 9 第二节 弥散增强复合材料 料间的区别及各自特点。 第三节 颗粒增强复合材料 教学难点：理解弥散增强、颗粒增强、 第四节 纤维增强复合材料 纤维增强复合材料间的区别 五、课程考核 推荐 2 线上 线下 课程目标 3 混合 4 线上 课程目标 1、 线下 2、3 混合 4 线上 线下 课程目标 1 混合 4 线上 课程目标 2、 线下 3 混合 序 课程目标（支撑毕业要求指 号 标点） 1 2 3 成绩 评价依据及成绩比例(%) 考核内容 目标 1：能够将数学、自然 冶金工艺及过程、 科学、工程基础和专业知识 陶瓷生产过程、高 用于解决无机非金属材料 分子材料制备工艺 领域相关的复杂工程问题。 及复合材料制备方 （ 支 撑 毕 业 要 求 指 标 点 法等对材料性能的 1.2） 影响。 目标 2：能够基于工程相关 背景知识进行合理分析，评 金属材料、陶瓷材 价无机非金属材料工程实 料、高分子材料、 践和复杂工程问题解决方 复合材料生产工艺 案对社会、健康、安全、法 优化实现降低成本、 律以及文化的影响，并理解 环境保护、资源综 应承担的责任。（支撑毕业 合利用等。 要求指标点 6.2） 目标 5：理解工程师对公众 的安全、健康和福祉，以及 金属、陶瓷、高分 环境保护的社会责任，能够 子材料及复合材料 在金属、陶瓷、高分子材料 绿色生产及制备加 及复合材料制备加工及应 工过程中的节能环 用的工程实践中自觉履行 保和可持续发展。 责任。（支撑毕业要求指标 点 8.3） 合计 比例 小测试 作业 考试 ... (%) 10 10 15 ... 35 5 15 25 45 5 5 10 20 20 30 50 ... 100 六、课程目标达成度计算方法 课程目标达成度评价包括课程分目标达成度评价和课程总目标达成度评价，具体计算方法如下： 支撑该课程目标相关支撑环节学生平均得分之和 课程分目标达成情况 = 支撑该课程目标相关支撑环节目标分值总和 值值值值值值值值 值 值值值值值值值值值值 值值值值值值值值值 值 值 达成度评价值计算具体说明及示例如下表。字母 A、B、C 分别表示总评成绩中对应课程目标 1 的 小测试、作业和考试的目标分值，字母 D、E、F 表示总评成绩中对应课程目标 2 的小测试、作业和考 试的目标分值，字母 G、H、I 表示总评成绩中对应课程目标 3 的小测试、作业和考试的目标分值，字 母 J、K、L 表示总评成绩中对应课程目标 4 的小测试、作业和考试的目标分值，字母 M、N、O 表示总 评成绩中对应课程目标 5 的小测试、作业和考试的目标分值；字母 A1 、B1、C1 分别表示总评成绩中对 应课程目标 1 的小测试、作业和考试的学生实际平均得分，字母 D1、E1、F1 表示总评成绩中对应课程 目标 2 的小测试、作业和考试的学生实际平均得分，字母 G1、H1、I1 表示总评成绩中对应课程目标 3 的小测试、作业和考试的学生实际平均得分，字母 J1、K1、L1 表示总评成绩中对应课程目标 4 的小测 试、作业和考试的学生实际平均得分，字母 M1、N1、O1 表示总评成绩中对应课程目标 5 的小测试、作 业和考试的学生实际平均得分。 课程目标 支撑环节 目标分值 小测试 A(=100×50%×20%) 学生平均得分 达成度计算示例 A1（=学生该项实 际得分平均分× 50%×20%） B1（=学生该项实 课程目标 1 作业 B(=100×33.3%×30%) 际得分平均分× 33.3%×30%） 课程目标 1 达成度= A 1 值 B1 值 C1 A 值B值C C1（=学生该项实 考试 小测试 课程目标 2 D(=100×25%×20%) 际得分平均分× 30%×50%） D1 （=学生该项实 际得分平均分× 25%×20%） E1 （=学生该项实 作业 E(=100×50%×30%) 考试 F(=100×50%×50%) F1（=学生该项实 际得分平均分× 50%×50%） G(=100×25%×20%) G1（=学生该项实 际得分平均分× 25%×20%） H(=100×16.7%×30%) H1（=学生该项实 际得分平均分× 16.7%×30%） I(=100×20%×50%) I1（=学生该项实 际得分平均分× 20%×50%） 小测试 课程目标 3 C(=100×30%×50%) 作业 考试 课程总体目标 总评成绩 100 际得分平均分× 50%×30%） D1 值 E1 值 F1 D值E值F 课程目标 3 达成度= G1 值 H1 值 I 1 G值H值I A 1 值 B1 值 C1 课程总目标达成度= 值 D1 值 E1 值 F1 值 G1 A 1 值 B1 值 ...值 H1 值 I1 A 值 B 值 ...值 H 值 I 值 H1 值 I1 七、教材与主要参考书 课程目标 2 达成度= 1.教材 周美玲主编.《材料工程基础》[M].北京工业大学出版社，2001. 2.主要参考书 王昆林主编.《材料工程基础》[M]. 清华大学出版社，2009. 附录：各类考核评分标准表 小测试评分标准 评分标准 教学目标要求 目标 1：能够将数 学、自然科学、工 程基础和专业知识 用于解决无机非金 属材料领域相关的 复杂工程问题。 （支撑毕业要求指 标点 1.2） 权重（%） 90-100 80-89 60-79 0-59 查阅文献论 查阅文献论 查阅文献论 查阅文献论 述材料制备 述材料制备 述材料制备 述材料制备 方法或工艺 方法或工艺 方法或工艺 方法或工艺 对材料结构 对材料结构 对材料结构 对材料结构 和性能的影 和性能的影 和性能的影 和性能的影 响。文献具有 响。文献具有 响。文献代表 响。文献代表 代表性，分析 代表性，文分 性不强，文分 性不强，文分 准确，论证充 析正确，论证 析合理，论证 析合理，论证 分。 合理。 合理。 不充分。 根据材料的 根据材料的 使用性能，选 使用性能，选 择合适的金 择合适的金 属材料、陶瓷 属材料、陶瓷 材料、高分子 材料、高分子 材料及复合 材料及复合 材料的制备 材料的制备 加工工艺。选 加工工艺。选 择正确，更不 择不正确。 根据材料的 根据材料的 目标 2：能够基于 工程相关背景知识 使用性能，选 使用性能，选 进行合理分析，评 择 合 适 的 金 择 合 适 的 金 价无机非金属材料 属材料、陶瓷 属材料、陶瓷 工程实践和复杂工 材料、高分子 材料、高分子 程问题解决方案对 社会、健康、安全、 材 料 及 复 合 材 料 及 复 合 法律以及文化的影 材 料 的 制 备 材 料 的 制 备 响，并理解应承担 加工工艺。选 加工工艺。选 的责任。（支撑毕 择正确，全面。 择正确，不全 业要求指标点 6.2） 面。 50 25 全面。 案例分析题。 案例分析题。 案例分析题。 案例分析题。 目标 3：理解工程 师对公众的安全、 分析金属、陶 分析金属、陶 分析金属、陶 分析金属、陶 健康和福祉，以及 瓷、高分子材 瓷、高分子材 瓷、高分子材 瓷、高分子材 环境保护的社会责 料或复合材 料或复合材 料或复合材 料或复合材 任，能够在金属、 料制备加工 料制备加工 料制备加工 料制备加工 陶瓷、高分子材料 及应用过程 及应用过程 及应用过程 及应用过程 及复合材料制备加 中的节能环 中的节能环 中的节能环 中的节能环 工及应用的工程实 保或浪费现 践中自觉履行责任。 象。分析准确， 保 或 浪 费 现 保 或 浪 费 现 保 或 浪 费 现 （支撑毕业要求指 全面。 象。 分析正确， 象。 分析正确， 象。分析不正 标点 8.3） 不全面。 更不全面。 确准确。 注：评分标准的分数段划分和标准可以根据课程需要自行设计。 作业评分标准 25 评分标准 教学目标要求 目标 1：能够将数学、 自然科学、工程基础和 专业知识用于解决无 机非金属材料领域相 关的复杂工程问题。 （支撑毕业要求指标 点 1.2） 权重（%） 90-100 80-89 60-79 0-59 按时提交作 按时提交作 按时提交作 不按时提交 业；基本概念、 业；基本概 业；基本概 作业；基本概 基本原理正 念、基本原 念、基本原 念、基本原理 确,无误，问 理正确,无 理正确,无 错误严重，分 题分析准确， 误，问题分 误，问题分 析错误，改进 改进方案可 析有少许错 析有错误， 方案不可行。 行。 误，改进方 改进方案基 案可行。 本可行。 按时提交作 按时提交作 不按时提交 业；会查阅 业；会查阅 作业；会查阅 文献，分析 文献，分析 文献，分析要 要求的材料 要求的材料 求的材料制 制备方法对 制备方法对 备方法对材 材料结构和 材料结构和 料结构和性 目标 2：能够基于工程 按 时 提 交 作 相关背景知识进行合 业；会查阅文 理分析，评价无机非金 献，分析要求 属材料工程实践和复 的材料制备 杂工程问题解决方案 方法对材料 对社会、健康、安全、 法律以及文化的影响， 结 构 和 性 能 并理解应承担的责任。 的影响，分析 （支撑毕业要求指标 准确。 点 6.2） 33.3 50 性能的影响， 性能的影响， 能的影响，分 分析有少量 分析错误较 错误。 多。 按 时 提 交 作 按时提交作 目标 3：理解工程师对 业；材料制备、 业；材料制 公众的安全、健康和福 祉，以及环境保护的社 加 工 及 应 用 备、加工及 会责任，能够在金属、 过 程 中 节 能 应用过程中 陶瓷、高分子材料及复 环 保 原 因 分 节能环保原 合材料制备加工及应 析准确、预防 因分析比较 用的工程实践中自觉 及 防 护 措 施 准确、预防 履行责任。（支撑毕业 正确。 及防护措施 要求指标点 8.3） 合理。 析不正确。 按时提交作 不按时提交 业；材料制 作业；材料制 备、加工及 备、加工及应 应用过程中 用过程中节 节能环保原 能环保原因 16.7 因分析合理、 分析不合理、 预防及防护 预防及防护 措施合理。 措施不合理。 注：每章学习结束后提交作业。 课程考试评分标准 评分标准 教学目标要求 目标 1：能够将数学、 自然科学、工程基础和 专业知识用于解决无 机非金属材料领域相 关的复杂工程问题。 （支撑毕业要求指标 点 1.2） 目标 2：能够基于工程 权重（%） 90-100 80-89 60-79 0-59 查阅文献论 查阅文献论 查阅文献论 查阅文献论 述材料制备 述材料制备 述材料制备 述材料制备 方法或工艺 方法或工艺 方法或工艺 方法或工艺 对材料结构 对材料结构 对材料结构 对材料结构 和性能的影 和性能的影 和性能的影 和性能的影 响。文献具有 响。文献具 响。文献代 响。文献代表 代表性，分析 有代表性， 表性不强， 性不强，文分 准确，论证充 文分析正确， 文分析合理， 析合理，论证 分。 论证合理。 论证合理。 不充分。 查阅同种材 查阅同种材 查阅同种材 查阅同种材 30 50 相关背景知识进行合 料的不同处 理分析，评价无机非金 理 方 法 或 制 属材料工程实践和复 备方法对材 杂工程问题解决方案 对社会、健康、安全、 料 结 构 和 性 法律以及文化的影响， 能的影响，认 并理解应承担的责任。 识 材 料 制 备 （支撑毕业要求指标 方法和处理 点 6.2） 方法的多样 料的不同处 料的不同处 料的不同处 理方法或制 理方法或制 理方法或制 备方法对材 备方法对材 备方法对材 料结构和性 料结构和性 料结构和性 能的影响， 能的影响， 能的影响，认 认识材料制 认识材料制 识材料制备 备方法和处 备方法和处 方法和处理 理方法的多 理方法的多 方法的多样 性。分析准确。 样性。分析 样性。分析 性。分析不合 不太合理。 理。 合理。 案例分析题。 案例分析题。 案例分析题。 案例分析题。 分析金属、陶 分析金属、 分析金属、 分析金属、陶 目标 3：理解工程师对 瓷、高分子材 陶瓷、高分 陶瓷、高分 瓷、高分子材 公众的安全、健康和福 料或复合材 子材料或复 子材料或复 料 或 复 合 材 祉，以及环境保护的社 料制备加工 合材料制备 合材料制备 料 制 备 加 工 会责任，能够在金属、 及应用过程 陶瓷、高分子材料及复 中的节能环 加工及应用 加工及应用 及 应 用 过 程 合材料制备加工及应 保或浪费现 过程中的节 过程中的节 中 的 节 能 环 用的工程实践中自觉 象。分析准确， 能环保或浪 能环保或浪 保 或 浪 费 现 履行责任。（支撑毕业 全面。 费现象。分 费现象。分 象。分析不正 要求指标点 8.3） 析正确，不 析正确，更 确准确。 全面。 执笔人：李宏林 20 不全面。 教研室审核： 学院审核：