《材料表面工程技術(shù)》課程教學(xué)大綱

《材料表面工程技術(shù)》課程教學(xué)大綱一、課程基本情況課程代碼：101145223501課程名稱：材料表面工程技術(shù)/SurfaceEngineeringTechnologyofMaterials課程類別：個性化方向/模塊課程學(xué)分：2總學(xué)時：32理論學(xué)時：28實驗/實踐學(xué)時：4適用專業(yè)：金屬材料工程適用對象：本科先修課程：材料科學(xué)基礎(chǔ)、物理化學(xué)教學(xué)環(huán)境：多媒體教室/實驗室開課學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院二、課程簡介1.課程任務(wù)與目的《現(xiàn)代材料表面工程技術(shù)》課程是金屬材料工程專業(yè)的一門個性化方向/模塊課程。該課程主要講述了表面新型熱處理、電子束表面處理、激光表面處理、離子注入表面處理、納米表面處理以及其它一些表面處理的新工藝新方法。通過此門課程的學(xué)習(xí)，擴展學(xué)生在表面技術(shù)方面的知識面，了解各種表面改性新技術(shù)的發(fā)展方向與趨勢，認識先進表面改性的優(yōu)勢與特點，并掌握目前常用的表面改性新技術(shù)的種類和基本原理，從而對本專業(yè)的前沿有所了解。同時通過課程學(xué)習(xí)講述，使學(xué)生多了解一些前沿科學(xué)以及一些著名科研人物研究新材料的典型事例過程；激發(fā)學(xué)生敢于吃苦，勇于奉獻的科研精神。2.對接培養(yǎng)的崗位能力通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識、具備必要的工程素養(yǎng)及實踐創(chuàng)新精神，具有良好的身體素質(zhì)及人文素養(yǎng)。三、課程教學(xué)目標1.課程對畢業(yè)要求的支撐[畢業(yè)要求指標點2.1]能夠運用自然科學(xué)和金屬材料工程科學(xué)的基本原理，識別金屬材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題。[畢業(yè)要求指標點3.2]能夠運用工程基礎(chǔ)知識，針對金屬材料的成分設(shè)計、制備加工等復(fù)雜工程問題，通過合理選材，或者設(shè)計/開發(fā)加工技術(shù)及工藝流程，滿足特定需求。2.課程教學(xué)目標對應(yīng)畢業(yè)要求指標點，具體內(nèi)容如下教學(xué)目標1：旨在使學(xué)生掌握電鍍、化學(xué)鍍、熱噴涂、表面納米化、物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積表面處理技術(shù)的基本原理、基本工藝；理解材料成分、處理工藝、組織結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系。（支撐畢業(yè)要求指標點2.1）教學(xué)目標2：掌握金屬技術(shù)與工程領(lǐng)域涉及的材料表面改性、制備、表征和應(yīng)用相關(guān)的復(fù)雜工程實施活動中涉及的重要工程技術(shù)指標，研究達到指標的工程技術(shù)途徑。（支撐畢業(yè)要求指標點3.2）四、教學(xué)課時安排（一）學(xué)時分配主題或知識點教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時學(xué)時完成課程教學(xué)目標講課實驗實踐主題或知識點1緒論22001、2主題或知識點2表面工程技術(shù)的基礎(chǔ)理論44001、2主題或知識點3表面工程技術(shù)的預(yù)處理技術(shù)22001、2主題或知識點4熱噴涂技術(shù)22001、2主題或知識點5堆焊技術(shù)42201、2主題或知識點6電鍍和化學(xué)鍍22001、2主題或知識點7金屬轉(zhuǎn)化膜技術(shù)22001、2主題或知識點8氣相沉積技術(shù)42201、2主題或知識點9高能束表面改性技術(shù)22001、2主題或知識點10熱擴滲技術(shù)44001、2主題或知識點11表面微細加工技術(shù)22001、2主題或知識點12特種表面工程技術(shù)22001、2合計32284（二）實驗/實踐教學(xué)安排序號實驗/實踐項目名稱實驗/實踐學(xué)時實驗/實類型實驗/實要求每組人數(shù)備注1堆焊2綜合性必做52磁控濺射2演示性必做5五、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)設(shè)計主題1緒論1.教學(xué)內(nèi)容了解表面工程的涵義；表面技術(shù)的分類、主要內(nèi)容及目的意義；表面技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展動態(tài)。通過課堂教學(xué)和實踐教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生認識到表面技術(shù)對國家經(jīng)濟建設(shè)的重要性，以及技術(shù)創(chuàng)新對國家安全的保障作用，從而增強學(xué)生的國家意識和社會責(zé)任感。2.教學(xué)重點了解表面工程的涵義；表面技術(shù)的分類、主要內(nèi)容及目的意義；表面技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展動態(tài)。3.教學(xué)難點表面技術(shù)的分類、主要內(nèi)容及目的意義。4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段)采用混合式教學(xué)，結(jié)合多媒體授課，同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題2表面工程技術(shù)的基礎(chǔ)理論1.教學(xué)內(nèi)容了解固體表面的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；表面熱力學(xué)、動力學(xué)和電子學(xué)的相關(guān)基本概念。固體表面結(jié)構(gòu)雖然看似微小，但它卻是連接固體內(nèi)部與外部環(huán)境的橋梁。同樣，個體的行為和態(tài)度雖然微小，但它們卻構(gòu)成了社會整體的風(fēng)貌和文明。通過講解固體表面結(jié)構(gòu)的重要性，可以引導(dǎo)學(xué)生認識到自己作為社會一員的責(zé)任和使命。培養(yǎng)學(xué)生的大局觀和責(zé)任感，使他們意識到自己的行為和選擇對社會和國家的影響。2.教學(xué)重點固體表面的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；介紹表面熱力學(xué)、動力學(xué)和電子學(xué)的一些基本概念。3.教學(xué)難點固體材料及其表面；表面晶體學(xué)；表面熱力學(xué)；表面動力學(xué)；表面電子學(xué)。4、教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段)采用混合式教學(xué)，結(jié)合多媒體授課，同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題3表面工程技術(shù)的預(yù)處理技術(shù)1.教學(xué)內(nèi)容理解表面預(yù)處理的目的；掌握表面預(yù)處理工藝。講解表面預(yù)處理的作用及目的時引入《中庸》中“凡事預(yù)則立,不預(yù)則廢”的原則。引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)、工作中形成自主學(xué)習(xí)的能力，充分利用各種有利條件,做好未來發(fā)展規(guī)劃,完善和充實自己。2.教學(xué)重點表面預(yù)處理的目的及表面預(yù)處理工藝。3.教學(xué)難點表面預(yù)處理的目的及表面預(yù)處理工藝。4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段)采用混合式教學(xué)，結(jié)合多媒體授課，同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題4熱噴涂技術(shù)1.教學(xué)內(nèi)容了解熱噴涂的原理及特點；熱噴涂材料；火焰噴涂和噴焊技術(shù)；電弧噴涂技術(shù)；等離子噴涂技術(shù)。講解中國著名的表面修復(fù)專家徐濱士的事跡。徐院士利用熱噴涂表面修復(fù)技術(shù)修復(fù)和制造了坦克的關(guān)鍵部件，改造后的坦克使用壽命是新坦克的三倍，新型表面處理技術(shù)也是創(chuàng)新意識和科學(xué)能力的結(jié)合。徐院士的先進事跡能夠給學(xué)生傳遞科技報國、科技興國的理念。2.教學(xué)重點熱噴涂原理、等離子噴涂、特種噴涂、冷噴涂等的工藝及特點；熱噴涂涂層的選擇及應(yīng)用。3.教學(xué)難點熱噴涂原理、等離子噴涂、特種噴涂、冷噴涂等的工藝及特點；熱噴涂涂層的選擇及應(yīng)用。4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段)采用混合式教學(xué)，結(jié)合多媒體授課，同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題5堆焊技術(shù)1.教學(xué)內(nèi)容解堆焊的基本概念；堆焊材料的類型及選擇；堆焊方法；堆焊技術(shù)的應(yīng)用。通過介紹堆焊技術(shù)的精細操作過程，可以引導(dǎo)學(xué)生理解并學(xué)習(xí)工匠精神，即追求極致、精益求精的態(tài)度。這種精神不僅適用于技術(shù)工作，也適用于學(xué)習(xí)和生活的各個方面。2.教學(xué)重點堆焊材料的類型及選擇、堆焊方法及堆焊技術(shù)的應(yīng)用3.教學(xué)難點堆焊材料的類型及選擇、堆焊方法及堆焊技術(shù)的應(yīng)用4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段)采用混合式教學(xué)，結(jié)合多媒體授課，同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題6電鍍和化學(xué)鍍1.教學(xué)內(nèi)容理解電鍍、電刷鍍的基本原理、工藝路線和應(yīng)用，化學(xué)鍍的基本原理、工藝路線和應(yīng)用。結(jié)合我國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)生思考電化學(xué)在節(jié)能減排、保護環(huán)境等方面的積極作用。引導(dǎo)學(xué)生認識到電化學(xué)技術(shù)對國家能源安全和經(jīng)濟發(fā)展的重要性，激發(fā)學(xué)生的愛國情懷。2.教學(xué)重點電鍍、電刷鍍的基本原理、工藝路線和應(yīng)用；化學(xué)鍍的基本原理、工藝路線和應(yīng)用。3.教學(xué)難點電鍍、電刷鍍的基本原理、工藝路線和應(yīng)用；化學(xué)鍍的基本原理、工藝路線和應(yīng)用。4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段)采用混合式教學(xué)，結(jié)合多媒體授課，同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題7金屬轉(zhuǎn)化膜技術(shù)1.教學(xué)內(nèi)容了解表面氧化處理技術(shù)；理解鋁及鋁合金的陽極氧化、磷化處理、鉻酸鹽處理。在硬鉻涂層技術(shù)的教學(xué)中,對硬鉻涂層技術(shù)對環(huán)境的危害進行了闡述,并繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生了解綠色技術(shù)取代硬鉻的重要性?，F(xiàn)代表面技術(shù)與環(huán)境密切相關(guān),還應(yīng)該向?qū)W生宣傳環(huán)境保護的重要性,在教學(xué)過程中強化學(xué)生環(huán)保意識的，在學(xué)生心中植人“關(guān)注環(huán)境,以我做起”的思想萌芽。2.教學(xué)重點氧化處理的概念及工藝應(yīng)用；陽極氧化處理的原理以及工藝應(yīng)用；磷化處理的原理以及工藝應(yīng)用3.教學(xué)難點氧化處理的概念及工藝應(yīng)用；陽極氧化處理的原理以及工藝應(yīng)用；磷化處理的原理以及工藝應(yīng)用4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段)采用混合式教學(xué)，結(jié)合多媒體授課，同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題8氣相沉積技術(shù)1.教學(xué)內(nèi)容了解薄膜及其制備方法，真空蒸鍍，濺射鍍膜，離子鍍，化學(xué)氣相沉積，分子束外延，離子束合成薄膜技術(shù)。在氣相沉積技術(shù)中通過講解多品硅和單品硅的生產(chǎn)技術(shù)，鼓勵學(xué)生要發(fā)揮“兩彈一星"精神。只有把關(guān)鍵核心技術(shù)掌握在自己手中，才能從根本上保障國家經(jīng)濟安全、國防安全和其他安全。新形勢下，推動高質(zhì)量發(fā)展，維護國家安全，必須下苦功夫掌握關(guān)鍵核心技術(shù)。2.教學(xué)重點物理氣相沉積原理、分類、工藝及應(yīng)用；化學(xué)氣相沉積的原理、工藝及應(yīng)用。3.教學(xué)難點物理氣相沉積原理、分類、工藝及應(yīng)用；化學(xué)氣相沉積的原理、工藝及應(yīng)用。4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段)采用混合式教學(xué)，結(jié)合多媒體授課，同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題9熱高能束表面改性技術(shù)1.教學(xué)內(nèi)容了解激光表面改性；電子束表面改性；離子注入表面改性。通過“神舟十三號航天員順利返回”視頻播放，講解航空發(fā)動機表面激光熔覆熱障涂層，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會發(fā)展和熱點問題。感受我國的科技實力，樹立文化自信和民族自豪感，激勵其為國家振興、民族強盛而努力學(xué)習(xí)。2.教學(xué)重點等離子體及離子注入技術(shù)的原理和應(yīng)用；激光束、電子束和離子束等表面改性技術(shù)。3.教學(xué)難點等離子體及離子注入技術(shù)的原理和應(yīng)用；激光束、電子束和離子束等表面改性技術(shù)。4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段)采用混合式教學(xué)，結(jié)合多媒體授課，同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題10熱擴滲技術(shù)1.教學(xué)內(nèi)容掌握熱擴滲的基本原理及分類；熱浸鍍；滲碳與滲氮。講授滲氮處理技術(shù)時,對比傳統(tǒng)的高溫滲氮技術(shù)和低溫滲氮技術(shù),引人了著名科學(xué)家盧柯明與現(xiàn)代表面工程相關(guān)的論文。論文對材料表面進行了納米級低溫氮化處理。將最新的科學(xué)技術(shù)研究成果引入課堂,旨在促進學(xué)生的創(chuàng)新意識,提高學(xué)生的科學(xué)研究能力。2.教學(xué)重點熱擴滲、熱浸鍍、滲碳與滲氮的基本原理及工藝方法。3.教學(xué)難點熱擴滲、熱浸鍍、滲碳與滲氮的基本原理及工藝方法。4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段)采用混合式教學(xué)，結(jié)合多媒體授課，同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題11表面微細加工技術(shù)1.教學(xué)內(nèi)容了解表面加工技術(shù)；微電子微細加工技術(shù)；納米電子技術(shù)等。講述國內(nèi)外專家學(xué)者對納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起到推動作用，尤其是我國著名愛國科學(xué)家錢學(xué)森對于納米科技推動和科技部的“納米973計劃”大力支持。結(jié)合黨史，尤其是改革開放史，讓學(xué)生深刻認識到中國特色社會主義理論體系在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展過程中所扮演的至關(guān)重要的角色。2.教學(xué)重點微電子微細加工技術(shù)3.教學(xué)難點微電子微細加工技術(shù)4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段)采用混合式教學(xué)，結(jié)合多媒體授課，同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。主題12特種表面工程技術(shù)1.教學(xué)內(nèi)容掌握表面噴丸強化；了解電火花強化技術(shù)、溶膠-凝膠法成膜技術(shù)、搪瓷涂覆技術(shù)、表面粘涂技術(shù)。通過介紹電火花強化技術(shù)的發(fā)展歷程和最新成果，可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和探索精神。讓他們認識到技術(shù)創(chuàng)新是推動社會進步和發(fā)展的重要動力，鼓勵他們在學(xué)習(xí)和生活中勇于嘗試新方法、新技術(shù)。2.教學(xué)重點表面噴丸強化、電火花強化、溶膠-凝膠法成膜技術(shù)的原理、工藝及應(yīng)用。3.教學(xué)難點表面噴丸強化、電火花強化、溶膠-凝膠法成膜技術(shù)的原理、工藝及應(yīng)用。4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段)采用混合式教學(xué)，結(jié)合多媒體授課，同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法。六、學(xué)生成績評定1.課程考核方式及比例本課程重點考核學(xué)生獲取知識的能力、應(yīng)用所學(xué)知識分析問題和解決問題能力和創(chuàng)新能力等；考核方式采用出勤、作業(yè)、課堂表現(xiàn)、期中考試、實驗、期末考試等多種形式、多個階段全過程的考核，使學(xué)生成績評定更加合理多樣，優(yōu)化課程評價體系，進一步提升本課程教學(xué)效果。學(xué)生成績評定表考核方式平時成績期中考試期末考試出勤作業(yè)課堂表現(xiàn)階段測驗答辯項目小論文實驗√√√√√成績比例%51051020502.課程考核方式評價權(quán)重本課程教學(xué)目標與考核方式評價權(quán)重如表所示：課程教學(xué)目標與考核方式評價權(quán)重表課程教學(xué)目標支撐畢業(yè)要求指標點考核評價方式權(quán)重（%）過程性考核期末考試合計出勤及課堂表現(xiàn)作業(yè)期中考試實驗教學(xué)目標1支撐指標點2.15510515~2540~50教學(xué)目標2支撐指標點3.25510525~3550~60合計10102010501003.課程成績評價標準平時成績評定及考核標準考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標準評估項目及權(quán)重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）出勤及課堂表現(xiàn)（10%）無遲到、早退、曠課現(xiàn)象。積極參加課堂討論，并有自己獨到的見解，能夠準確回答問題，并有自己獨到的見解。偶爾有遲到、早退現(xiàn)象。較為積極參加課堂討論，能夠準確回答問題，并提出自己的見解。有遲到、早退現(xiàn)象。能夠主動參加課堂討論，能夠回答問題。有遲到、早退、偶爾有曠課現(xiàn)象。參與課堂討論，基本能回答相關(guān)問題。遲到、早退、曠課較多。不能有效參加課堂討論，回答不出所有問題。作業(yè)（10%）能夠獨立完成作業(yè)，作業(yè)完成質(zhì)量優(yōu)秀，能夠靈活運用所學(xué)知識和理論解決問題，并獲得正確結(jié)論。能夠獨立完成作業(yè)，完成質(zhì)量較高，能夠運用所學(xué)知識和理論解決問題，并獲得正確結(jié)論。能夠獨立完成作業(yè)，完成質(zhì)量符合要求，能夠運用所學(xué)知識和理論解決問題，并獲得有效結(jié)論?；灸軌颡毩⑼瓿勺鳂I(yè)，部分題目解答存在抄襲現(xiàn)象，運用所學(xué)知識和理論解決問題的能力基本符合要求。不能獨立完成作業(yè)，存在明顯抄襲現(xiàn)象，不具備運用所學(xué)知識和理論解決問題的能力。期中考試（20%）完成期中考試，根據(jù)參考答案評分，總評成績?yōu)閮?yōu)秀。完成期中考試，根據(jù)參考答案評定分，總評成績?yōu)榱己?。完成期中考試，根?jù)參考答案評分，總評成績?yōu)橹械?。完成期中考試，根?jù)參考答案評分，總評成績?yōu)榧案?。完成期中考試，根?jù)參考答案評分，總評成績不及格。實驗（10%）實驗報告能夠獨立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表規(guī)范。能夠正確完成實驗報告中提出的問題，并對實驗中遇到的問題進行深入的討論，提出自己的見解。實驗報告能夠獨立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表基本規(guī)范。能夠完成實驗報告中提出的問題，并對實驗中遇到的問題進行討論，提出意見。實驗報告能夠完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)基本合理，能夠進行數(shù)據(jù)處理，圖表基本規(guī)范。能夠基本完成實驗報告中中提出的問題，對實驗中遇到的問題進行討論。實驗報告基本能夠獨立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)圖表齊全，基本完成實驗報告中提出的問題。實驗報告不能獨立完成，存在抄襲現(xiàn)象，報告中提出的問題沒有或基本沒有回答。課程教學(xué)目標評價標準考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標準評估項目及權(quán)重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）教學(xué)目標1熟練掌握電鍍、化學(xué)鍍、熱噴涂、表面納米化、物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積表面處理技術(shù)的基本原理、基本工藝；充分理解材料成分、處理工藝、組織結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系。正確掌握電鍍、化學(xué)鍍、熱噴涂、表面納米化、物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積表面處理技術(shù)的基本原理、基本工藝；較好理解材料成分、處理工藝、組織結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系。掌握電鍍、化學(xué)鍍、熱噴涂、表面納米化、物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積表面處理技術(shù)的基本原理、基本工藝；理解材料成分、處理工藝、組織結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系?；菊莆针婂儭⒒瘜W(xué)鍍、熱噴涂、表面納米化、物理氣相沉積