材料工程基础课程整体设计

1、材料工程基础课程整体教学设计课程名称： 材料工程基础 开设专业： 材料工程技术 课程设计人： 解传娣 所 属 系： 冶金与建筑工程系 合 作 人： 制订时间： 莱芜职业技术学院课程整体教学设计一、课程基本信息课程名称：材料工程基础开设专业： 材料工程技术课程代码学时54授课时间：第3学期授课对象：2013级材料工程技术专业课程类型：专业基础课先修课程: 金属加工技术后续课程: 材料表面工程技术、金属材料检测技术、金属材料化学分析技术、材料先进制备与成形加工技术二、课程目标设计总体目标：材料工程基础属于专业基础课，为培养学生具有较扎实的工程理论基础和分析解决工程问题的基本能力，本课程将重点材料制

2、备、材料加工、材料改性、材料复合四个主要方面的基本理论知识。授课过程中将通过大量研究实例，使学生在学习处理工程问题方法的同时，认识所学知识的应用背景，开拓视野，提高兴趣。能力目标：（1）能够合理选择典型零件的选材及成形工艺；（2）能够根据零件性能要求选择合适的铸造方法及铸造工艺参数；（3）能够根据零件性能要求选择合适的压力加工方法及加工工艺参数；（4）能够根据需要选择合适的焊接方法并设计焊接工艺参数；（5）能根据金属材料使用环境及性能要求选择合适的热处理方式进行性能改进；（6）能根据金属表面磨损问题选择合适的表面处理方法，并设计工艺参数；（7）能够掌握一种材料的粉末冶金工艺流程。知识目标：（1

3、）掌握金属材料的失效形式及防护措施；（2）掌握钢铁材料的热处理基本原理和工艺，以及热处理工艺在零件加工过程中的地位和作用，以便正确选用热处理工艺方法，合理安排工艺路线。（3）掌握常用的毛坯加工方法，包括铸造、锻造及焊接；（4）了解钢铁、及常用金属材料的冶金工艺，了解其分类、性能和用途，以便合理选用材料，并能将整个学科连接起来；（5）了解金属表面处理技术的分类、产生和发展。掌握常用金属表面处理技术的工艺流程及操作要点；（6）了解粉末冶金行业的发展史。掌握粉末冶金成形工艺。素质目标：（1）能够在实际操作中养成良好的安全意识及习惯；（2）对金属表面失效问题，培养学生独立思考及创新能力，能够自主设计表

4、面处理方法和工艺；（2）对于表面处理技术中需多人协作完成的任务，培养团队合作精神及互动交流能力；（3）能具备时间观念，在规定时间内完成工作任务；（4）在砂型铸造及锻造操作中养成认真观察、思考的良好习惯的同时，培养学生对仪器设备的掌控能力；（5）培养对多种因素进行综合分析和综合应用的能力。在提高或改变金属性能的问题上，往往有多种可能的解决办法；（7）能具备良好的职业道德素养。三、课程内容设计：序号模块（或子模块）名称学时1模块一、金属材料的冶炼82模块二、材料的成型与加工243模块三、金属材料表面处理124模块四、粉末材料制备85模块五、金属材料成形工艺选择8合计60四、能力训练项目设计编号能力

5、训练项目名称子项目编号、名称拟实现的能力目标相关支撑知识训练方式、手段及步骤可展示的结果1金属材料的冶炼11冶金工艺认识能根据冶炼方式进行归类火法冶金；湿法冶金；电冶金利用多种冶炼方式列举进行学习12炼铁熟悉炼铁流程，能正确认识炼铁产品及生产效率炼铁高炉；炼铁原料；物理化学反应原理利用视频对炼铁进行更为直观的学习13炼钢熟悉炼钢流程，能正确认识炼钢产品及生产后续处理方法炼钢设备及原理；炼钢原料；电炉炼钢；转炉炼钢观看动画熟悉炼钢成熟的全程生产流程1.4有色金属冶炼熟悉常用有色金属的冶金方法铜冶金；锌冶金；铝冶金通过对比学习2材料的成型与加工21机床床身的铸造能够根据零件性能要求选择合适的铸造方

6、法及铸造工艺参数铸造成形工艺理论；常用铸造合金；铸造成形方法；铸造技术的发展让同学们自己动手完成砂型铸造，包括设计分型面及浇道口铸造成形任务单2.2弯曲连杆的锻造能够根据零件性能要求选择合适的压力加工方法及加工工艺参数典型铁碳合金的结晶过程分析，铁碳合金相图的应用在介绍完锻造成形工艺后，让同学们自己分析锻造过程的塑性变形；分组完成锻造工艺设计。锻造成形任务单2.3 焊接方法的选择及工艺设计能够根据需要选择合适的焊接方法并设计焊接工艺参数焊接方法分类；金属材料的焊接性能；焊接应力及焊接变形；焊接结构及工艺设计；焊接技术的发展结合案例，让学生分组讨论完成任务焊接成形任务单3金属材料表面处理3.1

7、不锈钢化学镀镍处理能够根据需求查资料配制化学镀镍溶液；能进行模具化学镀镍处理化学镀原理及特点；化学镀镍的工艺、镀层性能及应用教师分配任务，学生自主完成；实物展示；案例分析学生撰写实验报告；不锈钢化学镀镍处理前后对比图片3.2 水闸门火焰喷涂锌能说出热喷涂技术要点；能够根据恢复尺寸要求选择合适的热喷涂技术；能够对水闸门进行火焰喷涂操作；会使用SQP-1型线材火焰喷枪热喷涂的一般原理以及涂层基本结构；热喷涂技术的分类、特点及应用；火焰喷涂的原理、设备、材料及工艺参数的控制教师引导，学生分组完成任务；视频观看；案例分析学生撰写实验报告；水闸门火焰喷涂后耐蚀性能3.3不锈钢阀座氧乙炔火焰堆焊熟练使用氧

8、乙炔焰焊枪；能够进行氧乙炔火焰堆焊焊前准备；能够对不锈钢阀座进行氧乙炔火焰堆焊处理氧乙炔火焰堆焊的特点、所需设备及材料；氧乙炔火焰堆焊的工艺参数教师引导，学生分组完成任务；视频观看；案例分析学生撰写实验报告；不锈钢阀座堆焊前后对比图片及性能对比4粉末材料制备4.1粉末冶金成形工艺能正确区分粉末冶金成形工艺与普通成形工艺的根本区别粉末冶金成形工艺基础知识粉末冶金定义、特点及发展历史启发式、案例式、导学式、归纳类比法、教学模型、多媒体教学等多种教学方法案例分析4.2高锰钢钢结硬质合金的粉末冶金制造工艺能熟知高锰钢钢结硬质合金的制备工艺工艺流程图使用设备成品质量检测教师引导，学生分组完成任务任务单5

9、金属材料成形工艺选择5.1 零件成形方法选择能够选择合适的零件成形方法并设计合适的工艺流程零件成形方法选择原则常用成形方法及其原理教师引导，学生分组完成任务；案例分析案例分析5.2典型零件成形工艺的选择能够熟知常用典型零件的成形工艺齿轮类轴类实践教学、任务教学、项目教学五、课程进程表课次周次学时教学目标和主要内容单元标题能力训练项目编号知识目标能力目标其它（含考核内容、方法）112冶金工艺认知1.1了解火法冶金；了解湿法冶金；了解电冶金能根据冶炼方式进行归类212炼铁1.2认识炼铁高炉；掌握炼铁原料；掌握物理化学反应原理熟悉炼铁流程，能正确认识炼铁产品及生产效率炼铁流程描述322炼钢1.3熟悉

10、炼钢设备及原理；认识炼钢原料；电炉炼钢；转炉炼钢熟悉炼钢流程，能正确认识炼钢产品及生产后续处理方法炼钢流程及方法分类描述422有色金属冶炼1.4铜冶金；锌冶金；铝冶金熟悉常用有色金属的冶金方法532铸造成形工艺理论2.1.1铸造成形工艺特点；合金的铸造性能能够分析铸件产生缺陷的理论原因632铸造合金及原料2.1.2常用铸造合金的性能、生产及牌号；灰铸铁分类；铸造和金的冶炼能够正确认识常用铸造合金的性能、组织看图回答问题7、844机床床身的铸造2.1.3铸造成形方法分类、特点及应用情况；铸造技术的发展能够根据零件性能要求选择合适的铸造方法及铸造工艺参数任务单完成情况9、105国庆假期1162锻造

11、理论2.2.1掌握金属塑性成形理论；掌握金属塑性变形后的组织和性能；理解金属可锻性及影响因素能够分析锻造过程塑性变形根本原因1262钢锭的自由锻造2.2.2掌握自由锻造基本工序及工艺过程；熟悉自由锻的特点及使用的设备能够根据生产要求设计自由锻造工艺规程设计方案13、1474晶体结构模型认知实验一熟悉面心立方、体心立方和密排六方晶体结构中常用晶面、晶向的几何位置、原子排列和密度；熟悉面心立方和密排六方晶体结构中，最密排面的堆垛顺序。熟悉三种晶体结构中的四面体间隙和八面体间隙的位置和分布实验报告1582弯曲连杆的模锻2.2.3掌握模锻的特点；掌握模锻生产的基本工艺过程能够根据生产要求设计模锻工艺规

12、程设计方案1682汽车制造业中先进的板料冲压工艺2.2.4掌握板料冲压基本工序；熟悉板料冲压模具；了解板料冲压模具设计能够根据零件性能要求选择合适的板料冲压工序设计方案17、1894X射线法测晶体结构实验二了解X射线衍射仪的结构及工作原理熟悉X射线衍射仪的操作掌握运用X射线衍射分析软件进行物相分析的方法实验报告19102焊接方法的选择及工艺设计2.3.1了解焊接的本质、原理、特点；掌握焊接方法的分类能够根据需要选择合适的焊接方法并设计焊接工艺参数任务单完成情况20102电机转轴的补焊（CO2气体保护焊）2.3.2掌握焊条电弧焊工艺特征；了解常用焊条及分类；了解埋弧焊、氩弧焊、CO2气体保护焊、

13、电渣焊工艺能够根据需要设计合适的电弧焊工艺参数并进行操作设计方案21112锤头钎焊2.3.3掌握钎焊的过程及分类情况；了解钎焊的特点能够对锤头进行钎焊操作22112焊接质量控制2.3.4掌握金属材料焊接性的评定方法及常用金属材料的焊接性能；了解金属材料的焊接应力及焊接变形相关理论能够熟知常见金属材料的焊接性能并作简要的理论分析案例分析23、24124不锈钢化学镀镍处理3.1化学镀原理及特点；化学镀镍的工艺、镀层性能及应用能够根据需求查资料配制化学镀镍溶液；能进行模具化学镀镍处理实验完成情况25、26134水闸门火焰喷涂锌3.2 热喷涂的一般原理以及涂层基本结构；热喷涂技术的分类、特点及应用；火

14、焰喷涂的原理、设备、材料及工艺参数的控制能说出热喷涂技术要点；能够根据恢复尺寸要求选择合适的热喷涂技术；能够对水闸门进行火焰喷涂操作；会使用SQP-1型线材火焰喷枪实验报告27、28144不锈钢阀座氧乙炔火焰堆焊3.3氧乙炔火焰堆焊的特点、所需设备及材料；氧乙炔火焰堆焊的工艺参数熟练使用氧乙炔焰焊枪；能够进行氧乙炔火焰堆焊焊前准备；能够对不锈钢阀座进行氧乙炔火焰堆焊处理实验报告29、30154粉末冶金成形工艺4.1粉末冶金成形工艺基础知识粉末冶金定义、特点及发展历史能正确区分粉末冶金成形工艺与普通成形工艺的根本区别31、32164高锰钢钢结硬质合金的粉末冶金工艺4.2工艺流程图使用设备成品质量

15、检测能熟知高锰钢钢结硬质合金的制备工艺个人总结33、34174铁碳合金相图应用实验三热处理的含义及热处理工艺曲线；掌握钢的奥氏体化过程；熟悉奥氏体晶粒大小对钢性能的影响及细化奥氏体晶粒的措施；明确过冷奥氏体在不同温度下转变产物的组织和性能。熟悉钢在加热和冷却时组织变化规律，并能熟练应用钢的等温及连续冷却转变图。实验报告35、36184金属材料力学性能测试实验四金属材料力学性能的含义；强度、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳强度的基本概念和测试方法；掌握金属材料力学性能测试的基本原理能够利用现有设备对金属材料进行力学性能测试实验报告37192零件成形方法选择5.1零件成形方法选择原则常用成形方法及其原理

16、能够选择合适的零件成形方法并设计合适的工艺流程设计报告38192典型零件成形工艺的选择5.2齿轮零件的选材及成形工艺；轴类零件的选材及成型工艺能够熟知常用典型零件的成形工艺；对一些简单零件进行成形工艺设计六、第一节课梗概1、从古至今，材料的发展过程通过展示从古至今，材料在整个人类发明史上的地位，了解材料对经济与社会发展的重要性，明确材料在本专业学习中的地位，让同学们了解材料的重要性，激起同学们学习的兴趣。2、介绍课程的考核方式课程理论性较强，要求学生分析学习能力高，所以对每一单元要进行案例考核，并加强应用能力的考核。3、进入正题（1）物质等同于材料么？（2）什么是材料？（3）为什么学习材料？（

17、4）材料的分类？（5）总结，布置作业。七、考核方案1、本课程的考核原则：材料工程基础课程是材料工程技术专业的一门专业基础课程，培养学生对材料的认识及学会选择合适的毛坯成形工艺的基本技能，提高解决实际问题的能力。本课程的学习要求是学生通过学习，使学生具备行业相关的职业岗位能力和较强的扩展学习能力。因此，它的考核方式应结合学生学习过程和学习成果，根据不同学习情景的学习，对每个情景的知识点和技能进行一定程度的整合后进行考核评价，了解学生的知识掌握情况、技能水平和综合职业素质，以此完成本课程成绩的测评。通过这种评价，能阶段性、全面反映出学生掌握本课程知识和技能的程度，及时发现问题，调整教学，同时不断激

18、发学生的学习兴趣，达到科学、全面、有效地评价和检验学生自主学习的目的。2、考核方法（1）关注评价的多元性，将上课出勤、学生作业、作为平时成绩，占总成绩的20%。（2）、实验技能操作、学习小组学习报告和学生协作表现作为实验成绩占50%。（3）、期末考试：期末考试成绩占总成绩的20%。3、考核的评价标准序号评价内容（第 组）评分权重小组自评小组互评指导教师评价好较好一般1实验方案制定合理、可行、内容全面2018152小组长组织性强，分工明确，学习时间分配合理10983小组成员积极协作，参与程度高10984按时完成实验任务2018155提交的实验报告内容全面、结果正确3028256任务完成后，能主动

19、检查工具材料，并做好记录，保持工作场所干净整洁1098八、教学材料材料工程基础，毕大森主编，机械工业出版社，普通高等教育“十二五”规划教材。        工程材料，郑明新主编，清华大学出版社        金属材料及热处理，史美堂主编，上海科学技术出版社         Engineering Material, R.L.Timings著，世界图书出版公司      

20、;  THE SCIENCE AND DESIGN OF ENGINEERING MATERIALS,         James P.Schaffer著，高等教育出版社        工程材料习题与辅导：郑明新，朱张校主编，清华大学出版社        工程材料习题与辅导（第三版），朱张校主编，清华大学出版社，2002年        机械工