《材料科学基础I》课程教学大纲

《材料科学基础I》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：101134223401课程名称（中/英文）：材料科学基础I/FundamentalsofMaterialsScienceⅠ课程类别：专业必修课程学分：2.5总学时：40理论学时：32实验/实践学时：8适用专业：焊接技术与工程适用对象：本科先修课程：机械制造基础、金工实习教学环境：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.课程任务与目的本课程主要介绍金属的晶体结构、相图与相变、金属的塑性变形和再结晶等内容，通过学习要求学生掌握常用材料的成分－工艺－组织－性能之间关系的一般规律，熟悉常用合金相图的分析和应用，为今后从事金属与合金的研究与应用奠定必要的理论基础。学生应在工程实践中理解并遵守职业道德和行为规范，勇于担当，始终以贡献国家、服务社会为己任，把所学的理论知识应用于中国特色社会主义建设实践中去。2.对接培养的岗位能力具备良好的焊接技术工程相关领域的材料检测分析和研究开发能力，能够胜任常用工程材料的组织检测分析工作，并能通过组织检测和分析判断材料的性能特点。具有高度的安全意识和社会责任感，在生产中有团队合作精神和自我牺牲精神，始终以国家和社会利益放在第一位。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1.2]能够根据工程力学、机械设计、材料科学、电工电子等工程基础知识，运用焊接技术工作原理分析加工过程中的典型工程问题。[毕业要求指标点2.1]掌握数学、自然科学和相关工程科学原理，识别和判断问焊接工程技术领域复杂工程问题。[毕业要求指标点3.1]能够针对焊接加工领域复杂工程问题，明确设计需求，利用自然科学、材料科学及工程的基本原理和技术手段，提出焊接结构设计与加工工艺开发及优化等过程中的具体解决方案。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：通过晶体结构基础理论的学习，能够运用晶体结构理论分析解释晶体的性能特点；通过学习二元合金相图及金属结晶的基础理论，能够运用结晶理论解释金属及合金材料的组织形成规律；通过学习金属塑性变形和再结晶的基础理论，能够解释金属的加工硬化和连续变形现象。（支撑毕业要求指标点1.2）教学目标2：通过显微镜知识的学习，使学生掌握光学显微镜的结构及工作原理，具备使用光学显微镜的能力，能够运用显微镜对金属材料进行组织辨识和分析；能够利用金相显微分析技术和金属及合金结晶基础理论的结合，运用材料科学基础的专业知识识别和分析焊接工程的基本问题。（支撑毕业要求指标点2.1）教学目标3：能够认识到事物的不断变化与发展，通过材料的凝固、塑性变形及回复与再结晶及的学习，掌握材料科学的基本原理特点并根据工程实际要求和设计需求，利用材料科学基础的基本原理和材料的工艺特点，提出在焊接结构设计与加工工艺及优化等过程中的具体解决方案。（支撑毕业要求指标点3.1）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金属的晶体结构75201、3主题或知识点2纯金属的结晶55001、2、3主题或知识点3二元合金的相结构与结晶77001、2、3主题或知识点4铁碳合金95401、2、3主题或知识点5金属及合金的塑性变形与断裂66002、3主题或知识点6金属及合金的回复与再结晶64202、3合计403280（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/实践类型实验/实践要求每组人数备注1晶体结构原子模型的堆垛与分析2综合性必做22金相试样的制备与显微镜的使用2验证性必做13铁碳合金平衡组织观察2综合性必做14金属塑性变形与再结晶后组织观察2综合性必做1五、教学内容及教学设计主题或知识点1金属的晶体结构1.教学内容金属、金属的晶体结构、实际金属的晶体结构，2.教学重点金属的晶体结构、实际金属的晶体结构3.教学难点实际金属的晶体结构4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用混合式教学，多媒体课件与丰富多样的课堂活动相结合，重点和难点采用启发式和案例式教学方法。结合晶体结构理论，引入集体主义精神教育，培养学生的集体主义观念。主题或知识点2纯金属的结晶1.教学内容金属结晶的现象、金属结晶的热力学条件、金属结晶的结构条件、晶核的形成、晶核长大、金属铸锭的宏观组织与缺陷，利用金属材料凝固原理，激发学生内驱力，敢于克服困难，勇于创新。2.教学重点晶核的形成、晶核长大3.教学难点晶核长大4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用混合式教学，多媒体课件与丰富多样的课堂活动相结合，重点和难点采用启发式和案例式教学方法主题或知识点3二元合金的相结构与结晶1.教学内容合金中的相、合金的相结构、二元合金相图的建立、匀晶相图及固溶体的结晶、共晶相图及其合金的结晶、包晶相图及其合金的结晶、其他类型的二元合金相图、二元相图的分析和使用，2.教学重点合金的相结构、匀晶相图及固溶体的结晶、共晶相图及其合金的结晶、二元相图的分析和使用3.教学难点匀晶相图及固溶体的结晶、共晶相图及其合金的结晶4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用混合式教学，多媒体课件与丰富多样的课堂活动相结合，重点和难点采用启发式和案例式教学方法主题或知识点4铁碳合金铁碳合金的组元及基本相、Fe-Fe3C相图分析、铁碳合金的平衡结晶过程及其组织、含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响、钢中的杂质元素及钢锭组织铁碳合金的组元及基本相、Fe-Fe3C相图分析、铁碳合金的平衡结晶过程及其组织、含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响、钢中的杂质元素及钢锭组织，结合我国的钢铁发展史以及钢铁史上的伟大人物和重大事件，激发学生的爱国热情，增强学生的民族自豪感和社会责任心，培育和践行社会主义核心价值观。2.教学重点Fe-Fe3C相图分析、铁碳合金的平衡结晶过程及其组织、含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响、3.教学难点Fe-Fe3C相图分析、铁碳合金的平衡结晶过程及其组织4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用混合式教学，多媒体课件与丰富多样的课堂活动相结合，重点和难点采用启发式和案例式教学方法。主题或知识点5金属及合金的塑性变形与断裂1.教学内容金属的变形特性、单晶体的塑性变形、多晶体的塑性变形、合金的塑性变形、塑性变形对组织结构和性能的影响、金属的断裂。通过变形的协调性，培养学生的集体意识和服务国家的家国情怀。2.教学重点单晶体的塑性变形、多晶体的塑性变形、合金的塑性变形、塑性变形对组织结构和性能的影响3.教学难点多晶体的塑性变形、合金的塑性变形4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用混合式教学，多媒体课件与丰富多样的课堂活动相结合，重点和难点采用启发式和案例式教学方法主题或知识点6金属及合金的回复与再结晶1.教学内容形变金属与合金在退火过程中的变化、回复、再结晶、晶粒长大、金属的热加工，。2.教学重点再结晶、晶粒长大、金属的热加工3.教学难点晶粒长大4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用混合式教学，多媒体课件与丰富多样的课堂活动相结合，重点和难点采用启发式和案例式教学方法。六、学生成绩评定1.课程考核方式及比例本课程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；考核方式采用出勤及课堂表现、作业、阶段测验等多种形式、多个阶段等全过程的考核，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%515101020402.课程目标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（%）过程性考核实验期末考试合计出勤及课堂表现作业期中考试教学目标1指标点1.2452~5712~2031~41教学目标2指标点2.1663~6810~1630~38教学目标3指标点3.1542~5512~1830~38合计1515102040100备注：各教学目标及评价方法的权重教师可以根据实际情况进行微调。3.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（15%）无迟到、早退、旷课现象。积极参加课堂讨论，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（15%）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阶段测试（10%）完成线上阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为优秀完成线上阶段测验，根据参考答案评定分，总评成绩为良好完成线上阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为中等完成线上阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为及格完成线上阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩不及格实验（20%）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熟练掌握晶体结构、金属结晶、金属塑性变形和再结晶的基础理论，熟练运用晶体结构理论分析解释晶体的性能特点，准确理解金属及合金材料的组织形成规律，能够准确解释金属的加工硬化和连续变形现象。能够掌握晶体结构、金属结晶、金属塑性变形和再结晶的基础理论，能够运用晶体结构理论分析解释晶体的性能特点，正确理解金属及合金材料的组织形成规律，能够较准确解释金属的加工硬化和连续变形现象。能够理解晶体结构、金属结晶、金属塑性变形和再结晶的基础理论，可以运用晶体结构理论分析解释晶体的性能特点，理解金属及合金材料的组织形成规律，能够解释金属的加工硬化和连续变形现象。基本掌握晶体结构、金属结晶、金属塑性变形和再结晶的基础理论，基本可以运用晶体结构理论分析解释晶体的性能特点，理解金属及合金材料的组织形成规律，能够基本解释金属的加工硬化和连续变形现象。不能掌握晶体结构、金属结晶、金属塑性变形和再结晶的基础理论，不能运用晶体结构理论分析解释晶体的性能特点，对金属及合金材料的组织形成规律、金属的加工硬化和连续变形现象不理解。教学目标2熟练掌握光学显微镜的结构及工作原理，熟练运用显微镜对金属材料进行组织辨识和分析；熟练应用材料科学基础的基本原理等专业知识识别和分析焊接工程的基本问题。能够正确掌握光学显微镜的结构及工作原理，能够运用显微镜对金属材料进行组织辨识和分析；应用材料科学基础的基本原理等专业知识识别和分析焊接工程的基本问题。能够掌握光学显微镜的结构及工作原理，能够运用显微镜对金属材料进行组织辨识和分析；应用材料科学基础的基本原理等专业知识识别和分析焊接工程的基本问题。基本掌握光学显微镜的结构及工作原理，基本运用显微镜对金属材料进行组织辨识和分析；基本应用材料科学基础的基本原理等专业知识识别和分析焊接工程的基本问题。不能掌握光学显微镜的结构及工作原理，不能运用显微镜对金属材料进行组织辨识和分析；不能应用材料科学基础的基本原理等专业知识识别和分析焊接工程的基本问题。教学目标3能够充分认识到事物的不断变化与发展，熟练掌握材料科学的基本原理特点并根据工程实际要求和设计需求，利用材料科学基础的基本原理和材料的工艺特点，完美提出在焊接结构设计与加工工艺及优化等过程中的具体解决方案。能够正确认识到事物的不断变化与发展，能够正确掌握材料科学的基本原理特点并根据工程实际要求和设计需求，利用材料科学基础的基本原理和材料的工艺特点，能够提出在焊接结构设计与加工工艺及优化等过程中的具体解决方案。能够认识到事物的不断变化与发展，能够掌握材料科学的基本原理特点并根据工程实际要求和设计需求，利用材料科学基础的基本原理和材料的工艺特点，提出在焊接结构设计与加