《材料表面工程技术》课程教学大纲

《材料表面工程技术》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：101145223501课程名称：材料表面工程技术/SurfaceEngineeringTechnologyofMaterials课程类别：个性化方向/模块课程学分：2总学时：32理论学时：28实验/实践学时：4适用专业：金属材料工程适用对象：本科先修课程：材料科学基础、物理化学教学环境：多媒体教室/实验室开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1.课程任务与目的《现代材料表面工程技术》课程是金属材料工程专业的一门个性化方向/模块课程。该课程主要讲述了表面新型热处理、电子束表面处理、激光表面处理、离子注入表面处理、纳米表面处理以及其它一些表面处理的新工艺新方法。通过此门课程的学习，扩展学生在表面技术方面的知识面，了解各种表面改性新技术的发展方向与趋势，认识先进表面改性的优势与特点，并掌握目前常用的表面改性新技术的种类和基本原理，从而对本专业的前沿有所了解。同时通过课程学习讲述，使学生多了解一些前沿科学以及一些著名科研人物研究新材料的典型事例过程；激发学生敢于吃苦，勇于奉献的科研精神。2.对接培养的岗位能力通过本课程的学习，使学生具备一定的专业基础知识、具备必要的工程素养及实践创新精神，具有良好的身体素质及人文素养。三、课程教学目标1.课程对毕业要求的支撑[毕业要求指标点2.1]能够运用自然科学和金属材料工程科学的基本原理，识别金属材料领域复杂工程问题。[毕业要求指标点3.2]能够运用工程基础知识，针对金属材料的成分设计、制备加工等复杂工程问题，通过合理选材，或者设计/开发加工技术及工艺流程，满足特定需求。2.课程教学目标对应毕业要求指标点，具体内容如下教学目标1：旨在使学生掌握电镀、化学镀、热喷涂、表面纳米化、物理气相沉积和化学气相沉积表面处理技术的基本原理、基本工艺；理解材料成分、处理工艺、组织结构和性能的关系。（支撑毕业要求指标点2.1）教学目标2：掌握金属技术与工程领域涉及的材料表面改性、制备、表征和应用相关的复杂工程实施活动中涉及的重要工程技术指标，研究达到指标的工程技术途径。（支撑毕业要求指标点3.2）四、教学课时安排（一）学时分配主题或知识点教学内容总学时学时完成课程教学目标讲课实验实践主题或知识点1绪论22001、2主题或知识点2表面工程技术的基础理论44001、2主题或知识点3表面工程技术的预处理技术22001、2主题或知识点4热喷涂技术22001、2主题或知识点5堆焊技术42201、2主题或知识点6电镀和化学镀22001、2主题或知识点7金属转化膜技术22001、2主题或知识点8气相沉积技术42201、2主题或知识点9高能束表面改性技术22001、2主题或知识点10热扩渗技术44001、2主题或知识点11表面微细加工技术22001、2主题或知识点12特种表面工程技术22001、2合计32284（二）实验/实践教学安排序号实验/实践项目名称实验/实践学时实验/实类型实验/实要求每组人数备注1堆焊2综合性必做52磁控溅射2演示性必做5五、教学内容及教学设计主题1绪论1.教学内容了解表面工程的涵义；表面技术的分类、主要内容及目的意义；表面技术的应用和发展动态。通过课堂教学和实践教学，引导学生认识到表面技术对国家经济建设的重要性，以及技术创新对国家安全的保障作用，从而增强学生的国家意识和社会责任感。2.教学重点了解表面工程的涵义；表面技术的分类、主要内容及目的意义；表面技术的应用和发展动态。3.教学难点表面技术的分类、主要内容及目的意义。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段)采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题2表面工程技术的基础理论1.教学内容了解固体表面的结构和性质；表面热力学、动力学和电子学的相关基本概念。固体表面结构虽然看似微小，但它却是连接固体内部与外部环境的桥梁。同样，个体的行为和态度虽然微小，但它们却构成了社会整体的风貌和文明。通过讲解固体表面结构的重要性，可以引导学生认识到自己作为社会一员的责任和使命。培养学生的大局观和责任感，使他们意识到自己的行为和选择对社会和国家的影响。2.教学重点固体表面的结构和性质；介绍表面热力学、动力学和电子学的一些基本概念。3.教学难点固体材料及其表面；表面晶体学；表面热力学；表面动力学；表面电子学。4、教学方案设计（含教学方法、教学手段)采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题3表面工程技术的预处理技术1.教学内容理解表面预处理的目的；掌握表面预处理工艺。讲解表面预处理的作用及目的时引入《中庸》中“凡事预则立,不预则废”的原则。引导学生在学习、工作中形成自主学习的能力，充分利用各种有利条件,做好未来发展规划,完善和充实自己。2.教学重点表面预处理的目的及表面预处理工艺。3.教学难点表面预处理的目的及表面预处理工艺。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段)采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题4热喷涂技术1.教学内容了解热喷涂的原理及特点；热喷涂材料；火焰喷涂和喷焊技术；电弧喷涂技术；等离子喷涂技术。讲解中国著名的表面修复专家徐滨士的事迹。徐院士利用热喷涂表面修复技术修复和制造了坦克的关键部件，改造后的坦克使用寿命是新坦克的三倍，新型表面处理技术也是创新意识和科学能力的结合。徐院士的先进事迹能够给学生传递科技报国、科技兴国的理念。2.教学重点热喷涂原理、等离子喷涂、特种喷涂、冷喷涂等的工艺及特点；热喷涂涂层的选择及应用。3.教学难点热喷涂原理、等离子喷涂、特种喷涂、冷喷涂等的工艺及特点；热喷涂涂层的选择及应用。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段)采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题5堆焊技术1.教学内容解堆焊的基本概念；堆焊材料的类型及选择；堆焊方法；堆焊技术的应用。通过介绍堆焊技术的精细操作过程，可以引导学生理解并学习工匠精神，即追求极致、精益求精的态度。这种精神不仅适用于技术工作，也适用于学习和生活的各个方面。2.教学重点堆焊材料的类型及选择、堆焊方法及堆焊技术的应用3.教学难点堆焊材料的类型及选择、堆焊方法及堆焊技术的应用4.教学方案设计（含教学方法、教学手段)采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题6电镀和化学镀1.教学内容理解电镀、电刷镀的基本原理、工艺路线和应用，化学镀的基本原理、工艺路线和应用。结合我国新能源产业发展，引导学生思考电化学在节能减排、保护环境等方面的积极作用。引导学生认识到电化学技术对国家能源安全和经济发展的重要性，激发学生的爱国情怀。2.教学重点电镀、电刷镀的基本原理、工艺路线和应用；化学镀的基本原理、工艺路线和应用。3.教学难点电镀、电刷镀的基本原理、工艺路线和应用；化学镀的基本原理、工艺路线和应用。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段)采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题7金属转化膜技术1.教学内容了解表面氧化处理技术；理解铝及铝合金的阳极氧化、磷化处理、铬酸盐处理。在硬铬涂层技术的教学中,对硬铬涂层技术对环境的危害进行了阐述,并继续引导学生了解绿色技术取代硬铬的重要性。现代表面技术与环境密切相关,还应该向学生宣传环境保护的重要性,在教学过程中强化学生环保意识的，在学生心中植人“关注环境,以我做起”的思想萌芽。2.教学重点氧化处理的概念及工艺应用；阳极氧化处理的原理以及工艺应用；磷化处理的原理以及工艺应用3.教学难点氧化处理的概念及工艺应用；阳极氧化处理的原理以及工艺应用；磷化处理的原理以及工艺应用4.教学方案设计（含教学方法、教学手段)采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题8气相沉积技术1.教学内容了解薄膜及其制备方法，真空蒸镀，溅射镀膜，离子镀，化学气相沉积，分子束外延，离子束合成薄膜技术。在气相沉积技术中通过讲解多品硅和单品硅的生产技术，鼓励学生要发挥“两弹一星"精神。只有把关键核心技术掌握在自己手中，才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全。新形势下，推动高质量发展，维护国家安全，必须下苦功夫掌握关键核心技术。2.教学重点物理气相沉积原理、分类、工艺及应用；化学气相沉积的原理、工艺及应用。3.教学难点物理气相沉积原理、分类、工艺及应用；化学气相沉积的原理、工艺及应用。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段)采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题9热高能束表面改性技术1.教学内容了解激光表面改性；电子束表面改性；离子注入表面改性。通过“神舟十三号航天员顺利返回”视频播放，讲解航空发动机表面激光熔覆热障涂层，引导学生关注社会发展和热点问题。感受我国的科技实力，树立文化自信和民族自豪感，激励其为国家振兴、民族强盛而努力学习。2.教学重点等离子体及离子注入技术的原理和应用；激光束、电子束和离子束等表面改性技术。3.教学难点等离子体及离子注入技术的原理和应用；激光束、电子束和离子束等表面改性技术。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段)采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题10热扩渗技术1.教学内容掌握热扩渗的基本原理及分类；热浸镀；渗碳与渗氮。讲授渗氮处理技术时,对比传统的高温渗氮技术和低温渗氮技术,引人了著名科学家卢柯明与现代表面工程相关的论文。论文对材料表面进行了纳米级低温氮化处理。将最新的科学技术研究成果引入课堂,旨在促进学生的创新意识,提高学生的科学研究能力。2.教学重点热扩渗、热浸镀、渗碳与渗氮的基本原理及工艺方法。3.教学难点热扩渗、热浸镀、渗碳与渗氮的基本原理及工艺方法。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段)采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题11表面微细加工技术1.教学内容了解表面加工技术；微电子微细加工技术；纳米电子技术等。讲述国内外专家学者对纳米科学技术的发展起到推动作用，尤其是我国著名爱国科学家钱学森对于纳米科技推动和科技部的“纳米973计划”大力支持。结合党史，尤其是改革开放史，让学生深刻认识到中国特色社会主义理论体系在科学技术快速发展过程中所扮演的至关重要的角色。2.教学重点微电子微细加工技术3.教学难点微电子微细加工技术4.教学方案设计（含教学方法、教学手段)采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题12特种表面工程技术1.教学内容掌握表面喷丸强化；了解电火花强化技术、溶胶-凝胶法成膜技术、搪瓷涂覆技术、表面粘涂技术。通过介绍电火花强化技术的发展历程和最新成果，可以激发学生的创新意识和探索精神。让他们认识到技术创新是推动社会进步和发展的重要动力，鼓励他们在学习和生活中勇于尝试新方法、新技术。2.教学重点表面喷丸强化、电火花强化、溶胶-凝胶法成膜技术的原理、工艺及应用。3.教学难点表面喷丸强化、电火花强化、溶胶-凝胶法成膜技术的原理、工艺及应用。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段)采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。六、学生成绩评定1.课程考核方式及比例本课程重点考核学生获取知识的能力、应用所学知识分析问题和解决问题能力和创新能力等；考核方式采用出勤、作业、课堂表现、期中考试、实验、期末考试等多种形式、多个阶段全过程的考核，使学生成绩评定更加合理多样，优化课程评价体系，进一步提升本课程教学效果。学生成绩评定表考核方式平时成绩期中考试期末考试出勤作业课堂表现阶段测验答辩项目小论文实验√√√√√成绩比例%51051020502.课程考核方式评价权重本课程教学目标与考核方式评价权重如表所示：课程教学目标与考核方式评价权重表课程教学目标支撑毕业要求指标点考核评价方式权重（%）过程性考核期末考试合计出勤及课堂表现作业期中考试实验教学目标1支撑指标点2.15510515~2540~50教学目标2支撑指标点3.25510525~3550~60合计10102010501003.课程成绩评价标准平时成绩评定及考核标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）出勤及课堂表现（10%）无迟到、早退、旷课现象。积极参加课堂讨论，并有自己独到的见解，能够准确回答问题，并有自己独到的见解。偶尔有迟到、早退现象。较为积极参加课堂讨论，能够准确回答问题，并提出自己的见解。有迟到、早退现象。能够主动参加课堂讨论，能够回答问题。有迟到、早退、偶尔有旷课现象。参与课堂讨论，基本能回答相关问题。迟到、早退、旷课较多。不能有效参加课堂讨论，回答不出所有问题。作业（10%）能够独立完成作业，作业完成质量优秀，能够灵活运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论。能够独立完成作业，完成质量较高，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论。能够独立完成作业，完成质量符合要求，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得有效结论。基本能够独立完成作业，部分题目解答存在抄袭现象，运用所学知识和理论解决问题的能力基本符合要求。不能独立完成作业，存在明显抄袭现象，不具备运用所学知识和理论解决问题的能力。期中考试（20%）完成期中考试，根据参考答案评分，总评成绩为优秀。完成期中考试，根据参考答案评定分，总评成绩为良好。完成期中考试，根据参考答案评分，总评成绩为中等。完成期中考试，根据参考答案评分，总评成绩为及格。完成期中考试，根据参考答案评分，总评成绩不及格。实验（10%）实验报告能够独立完成，内容完整，数据合理，数据处理正确，图表规范。能够正确完成实验报告中提出的问题，并对实验中遇到的问题进行深入的讨论，提出自己的见解。实验报告能够独立完成，内容完整，数据合理，数据处理正确，图表基本规范。能够完成实验报告中提出的问题，并对实验中遇到的问题进行讨论，提出意见。实验报告能够完成，内容完整，数据基本合理，能够进行数据处理，图表基本规范。能够基本完成实验报告中中提出的问题，对实验中遇到的问题进行讨论。实验报告基本能够独立完成，内容完整，数据图表齐全，基本完成实验报告中提出的问题。实验报告不能独立完成，存在抄袭现象，报告中提出的问题没有或基本没有回答。课程教学目标评价标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）教学目标1熟练掌握电镀、化学镀、热喷涂、表面纳米化、物理气相沉积和化学气相沉积表面处理技术的基本原理、基本工艺；充分理解材料成分、处理工艺、组织结构和性能的关系。正确掌握电镀、化学镀、热喷涂、表面纳米化、物理气相沉积和化学气相沉积表面处理技术的基本原理、基本工艺；较好理解材料成分、处理工艺、组织结构和性能的关系。掌握电镀、化学镀、热喷涂、表面纳米化、物理气相沉积和化学气相沉积表面处理技术的基本原理、基本工艺；理解材料成分、处理工艺、组织结构和性能的关系。基本掌握电镀、化学镀、热喷涂、表面纳米化、物理气相沉积