《電纜材料開發(fā)創(chuàng)新》教學(xué)大綱

《電纜材料開發(fā)創(chuàng)新》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：21170041課程性質(zhì)：專業(yè)創(chuàng)新必修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時：32學(xué)時（理論32學(xué)時）先修課程：電介質(zhì)化學(xué)、電介質(zhì)物理A、電纜及光纜材料等后續(xù)課程：電纜設(shè)備運(yùn)行與管理、電纜施工與運(yùn)行技術(shù)等適用專業(yè)：電纜工程開課單位：電纜工程學(xué)院一、課程說明《電纜材料開發(fā)創(chuàng)新》是電纜工程專業(yè)的一門專業(yè)創(chuàng)新必修課，是學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。以導(dǎo)體、絕緣和光導(dǎo)材料為基礎(chǔ)，通過不同應(yīng)用、改性項(xiàng)目的設(shè)定，培養(yǎng)學(xué)生從文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)踐和調(diào)查研究中獲取知識的能力，以及分析問題、解決問題的能力。增強(qiáng)學(xué)生從其它學(xué)科找到解決問題途徑的創(chuàng)新意識，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握電線電纜材料制造所需的金屬和高分子材料的開發(fā)、應(yīng)用及創(chuàng)新知識；具有一定的解決工程實(shí)際問題的能力；具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識與技能。課程目標(biāo)2：了解電線電纜材料應(yīng)用的理論前沿和發(fā)展趨勢；具有較強(qiáng)的知識獲取與運(yùn)用能力，具備創(chuàng)新意識和電纜材料開發(fā)能力；具有較強(qiáng)的工作適應(yīng)性、人際交往能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，具有一定組織管理能力。課程目標(biāo)3：熟悉電纜材料開發(fā)應(yīng)用的相關(guān)經(jīng)濟(jì)管理、道德規(guī)范等方面的基本知識。具有堅(jiān)定正確的政治方向，樹立科學(xué)的世界觀、人生觀和價(jià)值觀；具有良好的社會公德和職業(yè)道德、較強(qiáng)的社會責(zé)任感和團(tuán)隊(duì)合作精神；具有健康的體魄、良好的心理素質(zhì)，樹立正確的審美觀念和勞動觀念。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《電纜材料開發(fā)創(chuàng)新》課程教學(xué)目標(biāo)對電纜工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度7.環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展7.2能夠從環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的角度思考電纜工程領(lǐng)域工程實(shí)踐的可持續(xù)性，評價(jià)產(chǎn)品周期中可能對人類和環(huán)境造成的損害和隱患。課程目標(biāo)1：掌握電線電纜材料制造所需的金屬和高分子材料的開發(fā)、應(yīng)用及創(chuàng)新知識；具有一定的解決工程實(shí)際問題的能力；具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識與技能。M10.溝通10.1能夠就電纜工程領(lǐng)域?qū)I(yè)問題，以口頭、文稿、圖表等方式，準(zhǔn)確表達(dá)自己的觀點(diǎn)，回應(yīng)質(zhì)疑。課程目標(biāo)2：了解電線電纜材料應(yīng)用的理論前沿和發(fā)展趨勢；具有較強(qiáng)的知識獲取與運(yùn)用能力，具備創(chuàng)新意識和電纜材料開發(fā)能力；具有較強(qiáng)的工作適應(yīng)性、人際交往能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，具有一定組織管理能力。M12.終身學(xué)習(xí)12.2能適應(yīng)職業(yè)發(fā)展要求，及時關(guān)注并跟蹤、把握電纜工程及相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域前沿理論、技術(shù)的發(fā)展動態(tài)，具備不斷獲取新的知識、技能，持續(xù)自我提升的能力。課程目標(biāo)3：熟悉電纜材料開發(fā)應(yīng)用的相關(guān)經(jīng)濟(jì)管理、道德規(guī)范等方面的基本知識。具有堅(jiān)定正確的政治方向，樹立科學(xué)的世界觀、人生觀和價(jià)值觀；具有良好的社會公德和職業(yè)道德、較強(qiáng)的社會責(zé)任感和團(tuán)隊(duì)合作精神；具有健康的體魄、良好的心理素質(zhì)，樹立正確的審美觀念和勞動觀念。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.電工材料新進(jìn)展1.1先進(jìn)導(dǎo)體材料1.2先進(jìn)絕緣材料1.3先進(jìn)半導(dǎo)體材料教學(xué)要求：了解先進(jìn)導(dǎo)體材料、絕緣材料、半導(dǎo)體材料的性能。分析討論導(dǎo)體材料、絕緣材料、半導(dǎo)體材料在電氣絕緣領(lǐng)域的應(yīng)用前景。結(jié)合電線電纜技術(shù)領(lǐng)域新進(jìn)展，討論、展望新材料開發(fā)的新途徑、新方法。重點(diǎn)：導(dǎo)體、絕緣和半導(dǎo)體材料存在問題思考。難點(diǎn)：利用基礎(chǔ)理論剖析存在問題的解決思路。21、2、32.電工裝備絕緣材料領(lǐng)域的新進(jìn)展2.1抑制空間電荷的絕緣材料2.2電樹枝老化抑制技術(shù)2.3多層絕緣介電常數(shù)配合2.4智能絕緣材料2.5高導(dǎo)熱絕緣材料2.6環(huán)保型絕緣材料教學(xué)要求：了解新型、特種絕緣材料的性能與原理；分析討論特種絕緣材料在電氣絕緣領(lǐng)域的應(yīng)用前景；結(jié)合電線電纜技術(shù)領(lǐng)域新進(jìn)展，討論、展望特種絕緣材料開發(fā)的新途徑、新方法。重點(diǎn)：絕緣材料熱導(dǎo)與空間電荷理論。難點(diǎn)：利用現(xiàn)代技術(shù)與理論分析空間電荷、電樹老化機(jī)理。41、2、33.電氣化鐵路接觸導(dǎo)線的優(yōu)化3.1“復(fù)興號”高鐵的運(yùn)行——電氣化鐵路的用電模型3.2“復(fù)興號”高鐵的動力輸送通道——接觸線3.3高速鐵路對接觸線的技術(shù)要求3.4接觸線由鋼鋁復(fù)合——銅——銅合金的嬗變及技術(shù)進(jìn)步3.5接觸線的合金優(yōu)化教學(xué)要求：了解電氣化鐵路接觸導(dǎo)線種類及應(yīng)用；理解材料合金化機(jī)理及其物理本質(zhì)；具有合理運(yùn)用合金化方法從而提升材料性能的能力；根據(jù)高鐵的運(yùn)行環(huán)境，分析對接觸線的性能要求。重點(diǎn)：金屬材料的合金化改性。難點(diǎn)：金屬合金的結(jié)構(gòu)和改性原理。21、2、34.合金強(qiáng)化與韌化4.1晶粒細(xì)化4.2固溶強(qiáng)化4.3形變強(qiáng)化（位錯的增殖與交割、面角位錯引起的強(qiáng)化）4.4彌散強(qiáng)化（不可變形粒子的強(qiáng)化作用、可變形粒子的強(qiáng)化作用）教學(xué)要求：理解材料強(qiáng)韌化機(jī)理；掌握材料強(qiáng)韌化現(xiàn)象的物理本質(zhì)；具有合理運(yùn)用材料強(qiáng)韌化方法從而挖掘材料性能潛力的能力。重點(diǎn)：金屬的強(qiáng)化及韌化機(jī)理。難點(diǎn)：不同強(qiáng)化手段的機(jī)理與應(yīng)用。21、2、35.優(yōu)中選優(yōu)—銅與鋁在電纜工程中的應(yīng)用比較5.1電纜制造、敷設(shè)、運(yùn)行及維護(hù)中銅、鋁的應(yīng)用5.2根據(jù)金屬性能選擇導(dǎo)體5.3根據(jù)機(jī)械物理性能選擇導(dǎo)體5.4根據(jù)敷設(shè)運(yùn)行環(huán)境選擇導(dǎo)體教學(xué)要求：根據(jù)需要正確選擇電纜導(dǎo)體，保證電線電纜長期運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性；廣泛查閱資料，對提高導(dǎo)體導(dǎo)電性能的方法（方向）進(jìn)行探討；金屬、非金屬電工新材料在導(dǎo)電領(lǐng)域的應(yīng)用。重點(diǎn)：不同種類、不同環(huán)境長期運(yùn)行對電纜導(dǎo)體材料的影響。難點(diǎn)：對電纜導(dǎo)體物性、長期穩(wěn)定性、初期造價(jià)、運(yùn)行費(fèi)用的綜合考慮。21、2、36.安全大于天——電纜絕緣材料阻燃性能提高6.1高聚物的燃燒特點(diǎn)和基本參數(shù)6.2提高高聚物阻燃的途徑6.3阻燃劑的分類和電纜阻燃劑配方設(shè)計(jì)教學(xué)要求：掌握高聚物燃燒的基本參數(shù)；掌握燃燒特性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系；掌握提高阻燃特性的途徑；掌握阻燃劑的分類；能夠簡單構(gòu)建電纜料阻燃配方。重點(diǎn)：提高高聚物阻燃的途徑和阻燃劑分類。難點(diǎn)：阻燃劑的配方設(shè)計(jì)。41、2、37.更強(qiáng)，更高——電纜絕緣材料的強(qiáng)度提高7.1橡膠硫化原理7.2電纜橡膠常用硫化劑特點(diǎn)及其作用機(jī)理7.3電纜橡膠常用硫化促進(jìn)劑、活化劑及其作用機(jī)理7.4電纜橡膠硫化體系配方設(shè)計(jì)教學(xué)要求：掌握橡膠硫化的原理；掌握電纜橡膠常用硫化劑及其作用機(jī)理；掌握橡膠常用促進(jìn)劑、活化劑的特點(diǎn)及其作用機(jī)理；能夠簡單構(gòu)建橡膠硫化體系配方。重點(diǎn)：電纜橡膠常用硫化劑及其作用機(jī)理。難點(diǎn)：電纜橡膠硫化體系配方設(shè)計(jì)。41、2、38.上善若水——電纜制造中水的應(yīng)用8.1水的導(dǎo)熱性應(yīng)用——電纜生產(chǎn)、運(yùn)行中可以用作加熱和冷卻介質(zhì)8.2水的導(dǎo)電性應(yīng)用——會導(dǎo)致電纜老化、擊穿，可用作測試電極8.3水是溶劑——潤滑劑中的水8.4水是化學(xué)反應(yīng)的參與者——交聯(lián)反應(yīng)中的水教學(xué)要求：通過分析水的物理、化學(xué)性能，討論、引出水在電線電纜上的應(yīng)用和對電線電纜的影響；不同的應(yīng)用環(huán)境、場所，對水的成分、溫度等要求；以水為例，探討其它常用材料在電線電纜方面的應(yīng)用。重點(diǎn)：以水為線索，以思維導(dǎo)圖形式形成覆蓋電線電纜的制造過程的網(wǎng)絡(luò)。難點(diǎn)：水在的交聯(lián)反應(yīng)中的作用。41、2、39.電纜材料熱分析技術(shù)9.1熱失重分析技術(shù)9.2差示掃描量熱法技術(shù)9.3動靜態(tài)熱分析技術(shù)教學(xué)要求：了解電纜材料熱失重分析技術(shù)的原理和方法；分析電纜材料熱失重分析技術(shù)在電氣絕緣領(lǐng)域的用途和應(yīng)用前景；結(jié)合電線電纜技術(shù)領(lǐng)域新進(jìn)展，討論、展望特種絕緣材料性能檢測、結(jié)構(gòu)分析的新技術(shù)。重點(diǎn)：熱分析技術(shù)與電纜材料物性之間的關(guān)系。難點(diǎn)：控制分析技術(shù)中參數(shù)與條件獲得精確數(shù)值曲線。41、2、310.光導(dǎo)電介質(zhì)在光通信中的應(yīng)用10.1電介質(zhì)的光頻極化與色散10.2電介質(zhì)的光吸收與散射10.3電介質(zhì)的光子禁帶效應(yīng)10.4電介質(zhì)的電光效應(yīng)10.5現(xiàn)代光通信材料和技術(shù)教學(xué)要求：了解光在均勻介質(zhì)中的傳播原理；分析電介質(zhì)的光頻極化與色散、電介質(zhì)的光吸收與散射；結(jié)合光纖光纜技術(shù)領(lǐng)域新進(jìn)展，討論、展望光導(dǎo)電介質(zhì)在光通信中的應(yīng)用。重點(diǎn)：現(xiàn)代光通信材料和技術(shù)。難點(diǎn):電介質(zhì)的光頻極化與色散、電介質(zhì)的光吸收與散射、電介質(zhì)的光子禁帶效應(yīng)、電介質(zhì)的電光效應(yīng)。41、2、3合計(jì)32五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。要求學(xué)生比較全面地理解常見電纜金屬和高分子材料的基本結(jié)構(gòu)、性能、特點(diǎn)和用途。培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，激發(fā)材料創(chuàng)新能力。以電纜材料為載體，傳遞創(chuàng)新思想，訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新意識。六、課程資源1.推薦教材郭紅霞.電線電纜材料——結(jié)構(gòu)·性能·應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2017.2.參考書（1）黃麗.高分子材料[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2017年.（2）徐應(yīng)麟.電線電纜手冊（第3冊）（第3版）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2017.（3）巫松楨,謝大榮,陳壽田,俞丙莉.電氣絕緣材料科學(xué)與工程[M].西安:西安交大出版社,1996.（4）張書華,劉偉軍.\o"高性能電纜材料及其應(yīng)用技術(shù)"高性能電纜材料及其應(yīng)用技術(shù)[M].上海:上海交通大學(xué)出版社,2015.（5）胡賡祥,蔡珣.材料科學(xué)基礎(chǔ)（第3版）[M].上海:上海交通大學(xué)出版社,2010.3.期刊（1）絕緣材料,桂林電器科學(xué)研究所.（2）OpticsExpress,TheOpticalSociety.（3）光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù),信息產(chǎn)業(yè)部電子第二十三研究所.（4）電線電纜,上海電纜研究所.（5）中國材料進(jìn)展,中國材料研究學(xué)會.4.網(wǎng)絡(luò)資源（1）中國電線電纜網(wǎng):/.（2）電纜論壇:/.七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價(jià)細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)20（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進(jìn)行考核，滿分100分；（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績?！獭獭?84階段測驗(yàn)10（1）主要測試學(xué)生對各章節(jié)知識點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次測試單獨(dú)評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以測試成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績?！獭獭?33作業(yè)10（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績?！獭獭?33期末考核60（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績；（2）由學(xué)生自擬一個與課程相關(guān)的論文題目，書寫一篇課程論文。主要考查對電纜與光纜常用材料的特點(diǎn)、用途和前景展望；（3）考核題型為：課程論文?！獭獭?52510合計(jì)：100分413920八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、階段測驗(yàn)、作業(yè)、課程論文等方式對學(xué)生進(jìn)行考核評價(jià)?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┛疾楹瓦^程性考核成績組成。其中：期末考核成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），考核類型為課程論文；課堂表現(xiàn)、階段測驗(yàn)、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核和期末考核分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時基本成比例。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表4。表4過程性考核方式評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)50筆記完整，積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。筆記完整，認(rèn)真參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大