《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱一、課程簡(jiǎn)介課程中文名材料科學(xué)基礎(chǔ)課程英文名FundamentalsofMaterialsScience雙語(yǔ)授課□是?否課程代碼21112013課程學(xué)分4總學(xué)時(shí)數(shù)64課程類(lèi)別□通識(shí)教育課程□公共基礎(chǔ)課程?專(zhuān)業(yè)教育課程□綜合實(shí)踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)?必修□選修□其他課程形態(tài)□線上?線下□線上線下混合式□社會(huì)實(shí)踐□虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式?閉卷□開(kāi)卷□課程論文□課程作品□匯報(bào)展示□報(bào)告?課堂表現(xiàn)?階段性測(cè)試?平時(shí)作業(yè)□其他（可多選）開(kāi)課學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院開(kāi)課系(教研室)材料加工系面向?qū)I(yè)材料成型及控制工程開(kāi)課學(xué)期第3學(xué)期先修課程高等數(shù)學(xué)B2、大學(xué)物理（一）、材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論后續(xù)課程材料力學(xué)、材料成型原理、模具材料及熱處理、模具制造工藝及設(shè)備選用教材崔忠圻、覃耀春.金屬學(xué)與熱處理（第3版）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2020.參考書(shū)目1.石德珂.材料科學(xué)基礎(chǔ)（第2版）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2019.2.胡賡祥,蔡珣,戎詠華.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.課程資源中國(guó)大學(xué)MOOC（慕課）_國(guó)家精品課程在線學(xué)習(xí)平臺(tái)課程簡(jiǎn)介《材料科學(xué)基礎(chǔ)》是材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)必修的基礎(chǔ)核心課程，主要內(nèi)容主要包括金屬學(xué)、熱處理原理和工藝、金屬材料三部分，比較系統(tǒng)全面地介紹了金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)、金屬與合金的相圖和結(jié)晶、塑性變形與再結(jié)晶、固態(tài)金屬中的擴(kuò)散和相變的基本理論以及強(qiáng)化材料的基本工藝方法等。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握材料成分、組織、性質(zhì)和使用性能之間的理論關(guān)系，具備開(kāi)發(fā)新材料的基本能力。同時(shí)為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)和將來(lái)的科研、工作打下基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)表1課程目標(biāo)序號(hào)具體課程目標(biāo)課程目標(biāo)1能夠記住金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)，分析金屬與合金的結(jié)晶過(guò)程，描述金屬與合金的塑性變形、回復(fù)和再結(jié)晶規(guī)律，理解晶體中原子的擴(kuò)散現(xiàn)象，闡釋鋼的熱處理原理及工藝。能夠運(yùn)用上述專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)金屬與合金的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)、組織與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行闡述。課程目標(biāo)2能夠運(yùn)用金屬學(xué)和熱處理方面的基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理去認(rèn)識(shí)、分析金屬材料生產(chǎn)過(guò)程中存在的實(shí)際問(wèn)題。課程目標(biāo)3能夠運(yùn)用金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和熱處理基本原理，設(shè)計(jì)滿足產(chǎn)品和工程實(shí)際需求的材料加工、制備工藝。課程目標(biāo)4能夠根據(jù)產(chǎn)品和工程實(shí)際，制定合理的實(shí)驗(yàn)方案，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出有效結(jié)論。表2-1課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)畢業(yè)要求1：工程知識(shí)【H】1.2能從數(shù)學(xué)與自然科學(xué)的角度運(yùn)用工程基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)對(duì)材料成型工藝、模具設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中的復(fù)雜工程問(wèn)題的提出解決方案。1畢業(yè)要求2：?jiǎn)栴}分析【H】2.1能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理識(shí)別材料成型、模具設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中復(fù)雜工程問(wèn)題。2畢業(yè)要求3：設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案【M】3.1能夠根據(jù)產(chǎn)品和工程實(shí)際，確定明確的設(shè)計(jì)需求，利用工程科學(xué)的基本原理和技術(shù)手段，設(shè)計(jì)材料成型工藝、模具設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案。3畢業(yè)要求4：研究【M】4.2具有進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究，數(shù)據(jù)采集及分析處理的基本能力。4三、課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與方法表3-1課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法對(duì)應(yīng)關(guān)系序號(hào)課程模塊學(xué)習(xí)內(nèi)容課程目標(biāo)學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)方法學(xué)時(shí)1晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.晶體結(jié)構(gòu)1、21.預(yù)習(xí)：教材第一章金屬的晶體結(jié)構(gòu)2.線上學(xué)習(xí)：觀看金屬晶體結(jié)構(gòu)和晶體缺陷相關(guān)的視頻3.課后作業(yè)：晶胞內(nèi)作出晶向、晶面指數(shù)重點(diǎn)：1.原子間的鍵合2.晶向指數(shù)和晶面指數(shù)3.三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)4.晶體缺陷的分類(lèi)難點(diǎn)：1.位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)及伯氏矢量1.講授法：所有章節(jié)2.演示法：點(diǎn)缺陷和線缺陷的運(yùn)動(dòng)、伯氏矢量3.練習(xí)法：晶向指數(shù)和晶面指數(shù)4.討論法：晶體和非晶體的差異162.晶體缺陷2形變與再結(jié)晶1.晶體的塑性變形1、21.預(yù)習(xí)：教材第六章金屬及合金的塑性變形與斷裂、第七章金屬及合金的回復(fù)與再結(jié)晶2.線上學(xué)習(xí)：觀看材料塑性變形過(guò)程視頻3.拓展閱讀：位錯(cuò)的發(fā)現(xiàn)4.課后作業(yè)：總結(jié)強(qiáng)化材料的幾種手段及其機(jī)理重點(diǎn)：1.彈性變形的本質(zhì)2.滑移與孿生難點(diǎn)：1.多晶體的塑性變形2.回復(fù)階段性能與組織變化1.講授法：所有章節(jié)2.演示法：彈性和塑性變形的差異、應(yīng)力應(yīng)變曲線、晶體轉(zhuǎn)動(dòng)、位錯(cuò)源機(jī)制、多晶變形、第二相強(qiáng)化3.練習(xí)法：滑移系、滑移面、滑移方向4.討論法：不同結(jié)構(gòu)晶體塑性變形能力162.回復(fù)和再結(jié)晶3擴(kuò)散1.擴(kuò)散概述及擴(kuò)散定律1、2、31.預(yù)習(xí)：教材第八章擴(kuò)散2.拓展閱讀：了解日常生活中存在的擴(kuò)散現(xiàn)象重點(diǎn)：1.擴(kuò)散現(xiàn)象及其本質(zhì)2.影響擴(kuò)散的因素與擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力難點(diǎn)：1.擴(kuò)散定律1.講授法：所有章節(jié)2.演示法：擴(kuò)散機(jī)制3.討論法：生活中的擴(kuò)散現(xiàn)象、影響擴(kuò)散的因素42.影響擴(kuò)散的因素4合金與相圖1.純金屬結(jié)晶1、2、3、41.預(yù)習(xí)：教材第二章純金屬的結(jié)晶、第三章二元合金的相與結(jié)構(gòu)、第四章鐵碳合金、第五章三元合金相圖2.主題討論：鐵碳合金相圖中，碳的存在形式3.課后作業(yè)：二元合金結(jié)晶過(guò)程分析以及運(yùn)用杠桿定律計(jì)算相的相對(duì)含量重點(diǎn)：1.晶核的形成與長(zhǎng)大2.合金相的結(jié)構(gòu)3.相律及杠桿定律4.結(jié)晶過(guò)程分析難點(diǎn)：1.鐵碳相圖分析1.講授法：所有章節(jié)2.演示法：結(jié)晶的微觀過(guò)程、結(jié)構(gòu)起伏、晶體長(zhǎng)大機(jī)制3.練習(xí)法：杠桿定律、結(jié)晶過(guò)程分析222.二元合金的相結(jié)構(gòu)與結(jié)晶3.三元合金相圖5鋼的熱處理1.熱處理原理1、3、41.預(yù)習(xí)：教材第九章鋼的熱處理原理、第十章鋼的熱處理工藝2.拓展閱讀：了解熱處理在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用重點(diǎn)：1.鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變2.退火、正火、淬火和回火難點(diǎn)：1.等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線1.講授法：所有章節(jié)2.討論法：等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線62.熱處理工藝四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4.1課程目標(biāo)、考核內(nèi)容與考核方式對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)考核內(nèi)容所屬學(xué)習(xí)模塊/項(xiàng)目考核占比考核方式課程目標(biāo)11.金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)吸收水平（1）原子結(jié)構(gòu)和結(jié)合?。?）晶體結(jié)構(gòu)和常見(jiàn)缺陷（3）晶向指數(shù)和晶面指數(shù)（4）晶體的彈性和塑性變形（5）形變金屬的回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大（6）金屬的熱加工和冷加工（7）擴(kuò)散機(jī)理、定律以及影響因素（8）純金屬的結(jié)晶（9）二元合金的相結(jié)構(gòu)和相圖（10）二元合金結(jié)晶過(guò)程（11）相率和杠桿定律（12）三元合金相圖1、2、3、441%期末考試課堂表現(xiàn)期中考試2.熱處理基本原理的闡述水平（1）鋼在加熱、冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變（2）鋼的退火、正火、淬火和回火（3）鋼的形變熱處理、表面淬火和化學(xué)熱處理53.金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和熱處理基本原理的綜合運(yùn)用能力（1）合金成分（2）金屬與合金組織（3）金屬與合金性質(zhì)（4）金屬與合金使用性能1、2、3、4、5課程目標(biāo)21.概括能力、邏輯推理能力和獨(dú)立思考能力水平1、2、3、4、535%期末考試課堂表現(xiàn)期中考試2.分析金屬結(jié)晶、塑性變形、擴(kuò)散、熱處理等過(guò)程相關(guān)問(wèn)題的能力水平1、2、3、4、5課程目標(biāo)31.設(shè)計(jì)合金成分的能力水平412%課后作業(yè)期中考試2.設(shè)計(jì)合金熔煉工藝的能力水平43.設(shè)計(jì)合金加工工藝的能力水平2、5課程目標(biāo)41.實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的能力水平4、512%課后作業(yè)期中考試2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程操作的能力水平4、53.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析的能力水平4、5表4-2課程目標(biāo)與考核方式矩陣關(guān)系課程目標(biāo)考核方式考核占比期末考試60%課堂表現(xiàn)10%課后作業(yè)20%期中考試10%課程目標(biāo)160%20%30%41%課程目標(biāo)240%80%30%35%課程目標(biāo)350%20%12%課程目標(biāo)450%20%12%（二）成績(jī)?cè)u(píng)定1.平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定（1）課堂表現(xiàn)（10%）：通過(guò)學(xué)生在課堂上闡明知識(shí)的情況及相關(guān)能力水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。包括課堂發(fā)言、討論、提問(wèn)、回答問(wèn)題、練習(xí)等。（2）課后作業(yè)（20%）：章節(jié)課后作業(yè)，考核學(xué)生運(yùn)用金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和熱處理基本原理去設(shè)計(jì)、研究材料成型工藝相關(guān)問(wèn)題。（3）期中考試（10%）：以開(kāi)卷的方式，考查學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的認(rèn)識(shí)、領(lǐng)會(huì)情況和綜合運(yùn)用知識(shí)分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。2.期末成績(jī)?cè)u(píng)定期末考試以閉卷的方式進(jìn)行，試題類(lèi)型包括選擇、判斷、填空、名詞解釋、簡(jiǎn)答、畫(huà)圖和分析計(jì)算七種。期末考核主要考察學(xué)生對(duì)基本概念、原理和具體方法的理解，以及運(yùn)用基本知識(shí)對(duì)材料成型過(guò)程相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析的能力。3.總成績(jī)?cè)u(píng)定課程期末總成績(jī)由平時(shí)考核成績(jī)和期末考核成績(jī)構(gòu)成。期末總成績(jī)（100%）=平時(shí)成績(jī)×（40%）+期末成績(jī)×（60%）（三）評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表5評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（非試卷考核項(xiàng)目）考核項(xiàng)目評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)課堂表現(xiàn)（1）課堂紙練習(xí)、回答問(wèn)題正確，且能進(jìn)行解釋?zhuān)?0%）。（2）提問(wèn)、討論發(fā)言觀點(diǎn)正確，問(wèn)題有深度、有創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測(cè)驗(yàn)、回答問(wèn)題正確，但解釋欠清楚（50%）。（2）提問(wèn)、討論發(fā)言觀點(diǎn)正確，但問(wèn)題無(wú)深度或無(wú)創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測(cè)驗(yàn)、回答問(wèn)題大部分正確，且不能解釋?zhuān)?0%）。（2）提問(wèn)、討論發(fā)言觀點(diǎn)基本正確，但問(wèn)題無(wú)深度、無(wú)創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測(cè)驗(yàn)、回答問(wèn)題錯(cuò)誤率在30~50%之間，且不能解釋?zhuān)?0%）。（2）提問(wèn)、討論發(fā)言觀點(diǎn)有部分錯(cuò)誤，或邏輯不嚴(yán)密（50%）。（1）課堂測(cè)驗(yàn)、回答問(wèn)題錯(cuò)誤率超過(guò)50%，且不能解釋?zhuān)?0%）。（2）提問(wèn)、討論發(fā)言觀點(diǎn)錯(cuò)誤，思路不清晰，邏輯不嚴(yán)密（50%）。課后作業(yè)（1）答案正確率超過(guò)90%（80%）。（2）部分作業(yè)完成方法、思路有創(chuàng)新（10%）。（3）書(shū)寫(xiě)規(guī)范，無(wú)抄襲，態(tài)度端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在80~89%（80%）。（2）整個(gè)作業(yè)完成方法、思路無(wú)創(chuàng)新（10%）。（3）書(shū)寫(xiě)規(guī)范，無(wú)抄襲，態(tài)度端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在70-79%（80%）。（2）整個(gè)作業(yè)完成方法、思路無(wú)創(chuàng)新（10%）。（3）書(shū)寫(xiě)較規(guī)范，無(wú)抄襲，態(tài)度基本端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在60-69%（80%）。（2）整