《專業(yè)綜合實驗》教學(xué)大綱

《專業(yè)綜合實驗》教學(xué)大綱課程英文名DesignforIntegrativeExperimentofMaterials課程代碼05P0005學(xué)分3總學(xué)時48課程類別專業(yè)課課程性質(zhì)必修先修課程材料科學(xué)基礎(chǔ)材料工藝學(xué)材料結(jié)構(gòu)表征材料性能測試適用專業(yè)材料科學(xué)與工程開課學(xué)院材料與化學(xué)學(xué)院注：課程類別是指公共基礎(chǔ)課/學(xué)科基礎(chǔ)課/專業(yè)課；課程性質(zhì)是指必修/限選/任選。一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位《專業(yè)綜合實驗》課程是材料科學(xué)與工程專業(yè)的重點實驗必修課，在專業(yè)人材培養(yǎng)中，主要培養(yǎng)基本的操作技能和動手能力，加深理論課程內(nèi)容的理解，對于正確理解和應(yīng)用材料學(xué)課程內(nèi)容起到鞏固的作用。訓(xùn)練學(xué)生對多種材料的制備工藝及性能測試的實驗技能，掌握燒結(jié)、相變、相平衡、固相反應(yīng)、電化學(xué)反應(yīng)、介電常數(shù)、電阻率等的實驗方法和測試技術(shù)，驗證、鞏固材料科學(xué)基礎(chǔ)與材料現(xiàn)代研究方法課堂上講授的基本原理，培養(yǎng)進(jìn)入專業(yè)學(xué)習(xí)后的實際動手操作能力，根據(jù)實驗室條件，做到人人動手操作。（二）課程目標(biāo)1.熟悉材料科學(xué)研究的一般程序,對材料設(shè)計與制備、成分與結(jié)構(gòu)分析、性能表征整個過程具備全面了解與掌握,理解材料的設(shè)計思路和研究方法。2.能夠利用各種測試表征手段對實驗室制備的材料進(jìn)行成分的鑒定，對其微觀組織結(jié)構(gòu)，物理化學(xué)等性能進(jìn)行分析測試，能夠?qū)嶒灁?shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。3.能夠?qū)⒗碚撝R與實踐技能有機(jī)結(jié)合在一起，掌握綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力。二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法《專業(yè)綜合實驗》課程教學(xué)以實踐教學(xué)為主，結(jié)合自主學(xué)習(xí)，針對某種特殊材料，要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)習(xí)到的知識，綜合性的實驗來解決材料研究中遇到的問題，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題、設(shè)計實驗以及團(tuán)隊合作和創(chuàng)新等能力，具備解決復(fù)雜工程問題的能力。（1）實驗前通過自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，對材料的用途、制備、測試表征整個過程全面了解，能夠?qū)Σ牧系慕M分、工藝、測試等制定設(shè)計方案。（2實驗教學(xué)部分，每個學(xué)生選擇3個實驗，訓(xùn)練實驗操作技能、提高培養(yǎng)處理問題的能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。（3）實驗總結(jié)報告部分，通過學(xué)生對實驗結(jié)果的總結(jié)分析，培養(yǎng)理論知識的應(yīng)用能力，數(shù)據(jù)分析處理能力以及思考問題的能力。三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求3畢業(yè)要求4畢業(yè)要求5畢業(yè)要求9畢業(yè)要求10課程目標(biāo)1H（0.5）M（0.2）M(0.1)M(0.2)M(0.2)課程目標(biāo)2M（0.1）H（0.4）H0(0.5)H(0.6)L(0.1)課程目標(biāo)3H（0.4）H(0.4)H(0.4)M(0.2)H(0.7)注：1.支撐強(qiáng)度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低）；（3）設(shè)計/開發(fā)解決方案：能夠針對新材料的組分設(shè)計、性能檢測、工藝制定和質(zhì)量管理等多方面綜合性的復(fù)雜工程問題提出合理解決方案，在材料設(shè)計、生產(chǎn)與工程應(yīng)用環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素，設(shè)計并制訂特定性能的新材料開發(fā)全周期、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。3-2能夠進(jìn)行系統(tǒng)或工藝全周期、全流程設(shè)計，并能夠針對特定需求進(jìn)行可行性分析，體現(xiàn)創(chuàng)新意識；專業(yè)綜合實驗 (0.20)（4）研究：能夠應(yīng)用材料科學(xué)與工程基本原理及相關(guān)學(xué)科知識對新材料的產(chǎn)品設(shè)計、性能檢測、工藝制定和質(zhì)量管理等復(fù)雜工程問題進(jìn)行創(chuàng)新性研究，包括材料成分設(shè)計、生產(chǎn)工藝規(guī)范制定、產(chǎn)品檢測、數(shù)據(jù)分析等多個相互關(guān)聯(lián)的子問題，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。4-2能夠針對復(fù)雜工程問題設(shè)計實驗、獲取對象特性，選擇研究路線，設(shè)計實驗方案；專業(yè)綜合實驗(0.30)4-3能夠應(yīng)用創(chuàng)新實踐、材料類專業(yè)、工程基礎(chǔ)等相關(guān)知識構(gòu)建實驗系統(tǒng)、采集實驗數(shù)據(jù)、進(jìn)行有效分析、得到合理結(jié)論。專業(yè)綜合實驗 (0.20)（5）使用現(xiàn)代工具：能夠針對新材料的產(chǎn)品設(shè)計、性能檢測、工藝制定和質(zhì)量管理等復(fù)雜工程問題，體現(xiàn)創(chuàng)新意識，選擇、使用適當(dāng)?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)、文獻(xiàn)資源、現(xiàn)代工程工具、信息技術(shù)工具和材料專用分析軟件，對新材料的產(chǎn)品設(shè)計、性能檢測、工藝制定和質(zhì)量管理等多方面復(fù)雜工程問題進(jìn)行分析、預(yù)測與模擬，了解新材料計量檢測領(lǐng)域的前沿理論與發(fā)展趨勢。5-4能夠?qū)唧w對象選用現(xiàn)代工具,預(yù)測與模擬專業(yè)問題，理解使用工具的局限性。專業(yè)綜合實驗(0.25)（9）個人與團(tuán)隊：具有一定的組織管理能力、表達(dá)能力和人際交往以及在團(tuán)隊中發(fā)揮作用的能力，能夠在多學(xué)科背景下的團(tuán)隊中承擔(dān)個體、團(tuán)隊成員以及負(fù)責(zé)人的角色。9-2能夠在新材料研發(fā)、計量檢測及工程應(yīng)用中承擔(dān)不同的角色并幫助項目團(tuán)隊實現(xiàn)目標(biāo)。專業(yè)綜合實驗(0.20)（10）溝通：能夠就新材料的產(chǎn)品設(shè)計、性能檢測、工藝制定和質(zhì)量管理等多方面的復(fù)雜工程問題，與材料類行業(yè)的同行及社會公眾進(jìn)行有效溝通和交流，并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進(jìn)行溝通和交流。10-2能夠了解新材料計量檢測領(lǐng)域的國際發(fā)展趨勢、研究熱點,能撰寫項目總結(jié)報告、產(chǎn)品檢測報告和技術(shù)文稿,并能正確答辯或解答提出的問題；專業(yè)綜合實驗 (0.20)四、課程內(nèi)容及基本要求序號實驗項目名稱學(xué)時基本要求學(xué)生任務(wù)實驗性質(zhì)實驗類別1鋰離子電池的工作原理、制備及充放電性能測試16掌握鋰離子電池的工作原理及制備流程，學(xué)習(xí)鋰離子電池的性能測量系統(tǒng)；根據(jù)結(jié)果判斷工藝、組織、性能之間的關(guān)系。綜合選做2稀土摻雜玻璃的制備及性能測試16掌握稀土摻雜玻璃的制備流程，了解稀土離子的發(fā)光機(jī)理和測試方法，并能根據(jù)結(jié)果判斷制備工藝與發(fā)光性能之間的關(guān)系，根據(jù)結(jié)果判斷工藝、組織、性能之間的關(guān)系。綜合選做3水熱法制備納米磁性材料16掌握水熱法制備納米氧化鋅基稀磁半導(dǎo)體的工藝；掌握納米氧化鋅基稀磁半導(dǎo)體水熱法制備的工藝實驗原理、方法與一定的操作技能。綜合選做4Metal-free納米半導(dǎo)體材料的合成及可見光催化性能測試16掌握Metal-free層狀氮化碳的結(jié)構(gòu)特征及其應(yīng)用背景；Metal-free層狀氮化碳半導(dǎo)體納米材料的合成過程；理解光催化反應(yīng)原理；掌握光催化降解測試方法；綜合選做5電化學(xué)恒電位儀的制作與使用16掌握電化學(xué)恒電位儀的原理與制作綜合選做6TiAl合金晶體學(xué)仿真計算實驗16掌握材料計算原理，用MaterialsStudio軟件、VASP軟件、VESTA軟件等進(jìn)行仿真計算綜合選做7不銹鋼的焊接及性能和組織觀察16掌握不銹鋼及其焊接工藝特點，了解常用的釬料和釬劑，掌握奧氏體不銹鋼的釬焊方法、性能評價及其顯微組織的觀察綜合選作8太陽能電池輔助全解水制氫系統(tǒng)的設(shè)計及性能表征16掌握太陽能電池輔助制氫原理，電極測試及效率評價。綜合選作注：1.實驗性質(zhì)指演示性、驗證性、設(shè)計性、綜合性等；2.實驗類別指必做、選做等。