《材料制备技术》课程教学大纲

《材料制备技术》课程教学大纲一、课程简介课程中文名材料制备技术课程英文名MaterialsFabricationTechnology双语授课□是否课程代码24112087课程学分2.5总学时数40课程类别□通识教育课程□公共基础课程专业教育课程□综合实践课程□教师教育课程课程性质必修□选修□其他课程形态□线上线下□线上线下混合式□社会实践□虚拟仿真实验教学考核方式闭卷□开卷□课程论文□课程作品□汇报展示□报告课堂表现□阶段性测试平时作业其他（可多选）开课学院材料科学与工程学院开课系(教研室)材料科学系面向专业材料科学与工程开课学期第6学期先修课程材料科学基础，材料物理化学后续课程无机非金属材料，纳米材料与纳米技术选用教材朱继平.材料合成与制备技术（第一版）[M].北京：化学工业出版社,2018参考书目曹茂盛:材料合成与制备方法[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2018课程资源/sCourse/course_2361.html课程简介《材料制备技术》是一门材料科学与工程专业必修的专业核心课。主要介绍材料制备技术的发展概况、制备原理、操作设备以及制备工艺方法等。通过该课程的教学，使学生获得从事材料科学相关职业必需的材料制备技术基本理论、基础知识和基本方法，具有一定分析和解决实际问题的能力、较强的概括能力、逻辑推理能力、自主学习能力和独立思考能力；为后续《无机非金属材料》、《纳米材料与纳米技术》等专业课的学习、将来的工作和科研打下较坚实的理论与实践基础。二、课程目标表1课程目标序号具体课程目标课程目标1能够阐述和灵活运用材料制备技术的基本理论和基础知识，习得材料制备技术的基本技能，包括经典合成方法、软化学合成方法、特殊合成方法等工艺原理；薄膜材料，晶体材料、非晶态材料以及新能源等材料的制备工艺及其原理；能陈述材料制备技术与生产生活的联系，说明材料制备技术与材料其他学科的联系以及材料制备技术在国民经济和社会生活中的价值，能对材料制备技术有关的社会热点问题作出正确的价值判断；能说明材料制备技术的基本思想和方法，并能够运用材料制备技术知识、思想和方法去认识、分析和解决生活、生产和教学中的材料制备技术相关实际问题；能陈述材料制备技术的最新研究成果和发展趋势。课程目标2形成良好的学习习惯，树立终身学习的意识，学会前后对比、理论联系实践等高效学习材料制备技术的方法，习得研究材料制备技术的一般程序与技巧；具备较强的概括能力、逻辑推理能力、自主学习能力和独立思考能力。课程目标3具有较强的学科专业意识和高度的社会责任感；树立爱国主义情怀、辨证唯物主义的科学世界观和正确的人生价值观，具有端正的生活态度，在生活、生产和教学中正确运用材料制备技术知识。表2课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求2：问题分析【H】2.1：能够运用数学、自然科学和工程科学的基本原理识别功能复合材料在新材料设计和制备-结构性能分析-新材料技术开发与应用等方面的复杂工程问题。1毕业要求4：研究【M】4.1：能够熟练掌握新材料设计和制备-结构性能分析-新材料技术开发与应用等方面的关键科学知识和仪器使用方法，通过文献综述，调研和分析材料制备过程的解决方案。2毕业要求8：职业规范【L】8.2：能够明白工程师的职业性质、职业道德与责任，恪守工程伦理，遵守职业道德和规范，遵守相关法律。3三、课程学习内容与方法（一）理论学习内容及要求表3-1课程目标、学习内容和教学方法对应关系序号课程模块学习内容学习任务课程目标学习重点难点教学方法学时1经典合成方法1.高温合成方法的分类。1.预习：高温合成方法第一章教材、课件2.拓展阅读：学科前沿相关文献6篇3.主题讨论：如何获得高温的方法？实验室最常用电炉是那种？电热体类型如何划分，各自使用性能特点如何?高温测量的方法包括几种？接触式和非接触式温度计各自的优缺点是什么？简述固相反应的定义（狭义/广义）。固相反应与均相反应在特点上的区别是什么？影响固相反应的因素是什么？化学转移反应定义是什么？化学转移反应条件应如何选择？简述低温控制方法的途径？高压合成的定义是什么？4.主讲课程：以小组为单位，查阅资料，备课，选派代表讲解常见高温合成反应原理，最后再组内补充、组外点评、老师总结5.项目任务：以一种高温固相反应机理为项目研究任务，让学生以小组为单位查找资料，主动探究、思考、解决问题6.课后作业：撰写一篇高温合成方法研究进展的课程小论文1，2，3重点：经典材料合成与制备的主要途径。难点：几种主要途径选择与取舍的依据。讲授法：主要针对经典合成方法方面的认识。练习法：针对1、2节.发现法：针对第3节讨论法：针对第4节。42.获得高温的方法，高温测量的方法。3.固相反应的定义、原理及应用。4.影响固相反应的因素。5.低温合成和分离的定义及原理。6.化学转移反应定义、原理及应用7.低温控制方法的途径8.高压合成的定义、原理及应用。2软化学合成方法1.软化学合成方法概述。1.预习：软化学合成方法的整章教材、课件。2.拓展阅读：学科前沿相关文献6篇4.主题讨论：请描述水热与溶剂热合成与与固相反应合成研究的差别。5.课后作业：化学气相沉积原理，特点及分类；化学气相反应类型有哪些？6.章节小结：对比总结不同软化学合成方法的特点及适用范围。1，2，3重点：1.软化学合成方法的基本原理；2.软化学合成方法的分类及特点；3.软化学合成方法的应用。难点：软化学合成方法的基本原理。讲授法：主要针对几种典型软化学法制备方法和在工业中的应用。调研：主要针对学生查阅文献能力。62.先驱物法的定义、原理及应用。3.溶胶-凝胶法的定义、原理及应用。4.低热固相反应法的定义、原理及应用。5.水热与溶剂热合成法的定义、原理及应用。6.化学气相沉积法的定义、原理及应用。7.插层反应与支撑和接枝工艺法的定义、原理及应用。3特殊合成方法1.特殊合成方法概述1.预习：特殊合成方法整章教材、课件2.拓展阅读：学科前沿相关文献6篇3.主题讨论：试叙述熔盐的特性，举例说明熔盐在无机合成中的应用。说明光化学反应的原理和配位化合物光化学合成的类型。简述微波合成的定义和特点。4.课后作业：自蔓延高温合成（SHS）定义是什么？自蔓延高温合成的优点有哪些？5.章节小结：对比总结不同特殊合成方法的优缺点及适用范围。1，2，3重点：1.特殊合成方法的基本原理；2.特殊合成方法的分类及特点；3.特殊合成方法的应用。难点：特殊合成方法的基本原理。讲授法：主要针对几种典型特殊合成方法和在工业中的应用。练习法：针对2、4节发现法：针对第1节讨论法：针对第5节.42.电解合成定义、原理及应用。。3.光化学合成定义、原理及应用。4.微波合成定义、原理及应用。5.自蔓延高温合成定义、原理及应用。4薄膜材料与制备技术1.薄膜材料制备概述。1.预习：薄膜材料与制备技术整章教材、课件2.拓展阅读：学科前沿相关文献7篇3.小组讨论：以小组为单位，讨论、设计一种特殊薄膜材料合成方法，由代表进行汇报4.课后作业：薄膜材料的特殊性？薄膜的结构与缺陷？什么是薄膜的内应力？从应力的性质上分，有哪几种？简述晶核的形成过程。简述薄膜的生长模式，并以岛状生长为例分析薄膜形成的四个主要阶段蒸发镀的主要过程？5.章节小结：画出章节星状图。1，2重点：1.薄膜材料的特征；3.薄膜材料的生长机理；3.薄膜材料制备、表征基本原理；4.薄膜材料制备方法的应用。难点：薄膜材料的生长机理。讲授法：主要针对薄膜材料的特征、生长机理、常见制备方法及应用。。调研：主要针对学生查阅文献能力。62.薄膜及其特征。3.薄膜的形成与生长。4.薄膜的物理制备方法。5.薄膜的化学制备方法。6.薄膜的表征。7.典型薄膜材料简介。5晶体材料的制备1.人工晶体概述1.预习：晶体材料的制备教材、课件2.拓展阅读：学科前沿相关文献7篇、案例视频5个.3.主题讨论：简述人工晶体的定义、分类、特性及应用。晶体的形成经历了那三个阶段？单晶体材料的基本性质是什么？单晶生长的体系主要有哪些？不同体系中晶体相变过程和结晶的驱动力分别是什么？何谓均匀形核和非均匀形核？请简述气相生长法的特点及分类？请简述溶液生长法的特点及分类？降温法的原理？4.课后作业：水热法生长晶体有哪些特点?蒸发法的原理及适用范围？在助溶剂法生长单晶体中对于助熔剂的选择有何原则？熔体晶体生长方法分类及特点？熔体法晶体生长的局限性体现那些方面？提拉法生长技术的三项重大改进，各解决了什么技术问题？坩埚下降法中对坩埚材料的要求有哪些？5.章节小结：画出章节星状图1，2重点：1.晶体材料的概念；2.晶体材料的生长机理；3.晶体材料制备技术特点及应用。难点：晶体材料的生长机理。讲授法：主要针对薄膜材料的特征、生长机理、常见制备方法及应用。练习法：针对3、4节发现法：针对第4节讨论法：针对第1节62.晶体生长基础3.晶体生长的方法和技术分类、定义、原理及应用。6非晶态材料的制备1.非晶态材料制备概述.1.预习：整章教材、课件2.拓展阅读：学科前沿相关文献9篇3.课后作业：何为非晶态？微观结构特征是什么？非晶态材料的分类与特征？非晶固体的形成条件？非晶态材料的制备原理、方法与特点？4.章节小结：画出章节星状图1，2，3重点：1.非晶态材料的基本概念及结构；2.非晶态材料的形成机理及规律；3.非晶态材料的应用。难点：非晶态材料的形成机理及规律。讲授法：主要针对薄膜材料的特征、生长机理、常见制备方法及应用。调研：主要针对学生查阅文献能力。62.非晶态材料的结构。3.非晶态合金的形成理论。4.非晶态合金的形成规律。5.非晶态材料的制备技术。6.非晶态合金的性能及应用。7新能源材料的制备及应用1.新能源材料概述1.预习：整章教材、课件2.拓展阅读：学科前沿相关文献6篇3.主题讨论：锂离子电池的工作原理.锂离子电池的优缺点及组成。几种锂离子电池正极材料的性能对比。对锂离子电池负极材料及电解液的要求。4.课后作业：燃料电池与其他电池的区别；碱性燃料电池的工作原理与性能；磷酸燃料电池的工作原理与性能；质子交换膜燃料电池的工作原理与性能；直接甲醇燃料电池的原理；金属空气电池的原理、分类及性能。5.章节小结：画出章节星状图。1，2，3重点：1.新能源材料概述；2.新能源材料的分类及特点；3.新能源材料的制备及应用。难点：新能源材料的制备及应用。讲授法：1.学生掌握薄膜材料的特征、生长机理、常见制备方法及应用。练习法：针对4节。发现法：针对第1，2节。讨论法：针对第3节.82.锂离子电池材料3.太阳能电池材料4.燃料电池材料5.超级电容器材料四、课程考核（一）考核内容与考核方式表4-1课程目标、考核内容与考核方式对应关系课程目标考核内容所属学习模块/项目考核占比考核方式课程目标11.材料制备技术基本理论的领悟水平、综合分析与运用能力。（1）材料合成与制备的主要途径.（2）经典合成方法、软化学合成方法、特殊合成方法定义及特点。1，2，350%课堂表现课后作业期末考试2.材料制备技术基本知识的吸收水平和综合运用能力（1）经典合成方法的原理及应用。（2）软化学合成方法的原理应用.（3）特殊合成方法的原理应用。3．材料制备技术基本技能水平和综合运用能力（1）薄膜材料制备工艺的原理、方法，不同薄膜制备工艺间的比较。（2）主要晶体材料合成工艺及其特点、微观组织的调控方法。（3）主要非晶体材料合成工艺及其特点。（4）主要新能源材料制备技术的发展及应用。4，5，6，7课堂表现课后作业期末考试4.材料制备技术最新研究成果与发展趋势的体会情况（1）材料制备技术的产生与发展。（2）各类材料制备技术新进展、新用途。（3）材料制备技术新理论、新方法和新技术。1，2，3，4，5，6，7课程目标21.概括能力、逻辑推理能力和独立思考能力水平。1，2，3，4，5，6，740%课堂表现课后作业期末考试2.材料制备技术基本思想和方法的领悟水平。3.运用材料制备技术知识、思想和方法解决实际问题的能力水平。课程目标31.是否具有安全与环保意识、社会责任感。1，2，3，4，5，6，710%课堂表现课后作业期末考试2.是否具有爱国主义情怀。3.是否具有辨证唯物主义的世界观和人生价值观。表4-2课程目标与考核方式矩阵关系课程目标考核方式考核占比期末考试成绩比例60%课堂表现成绩比例20%课后作业成绩比例10%素质考核成绩比例10%课程目标1100%0%50%075%课程目标20%100%30%013%课程目标300%20%100%12%（二）成绩评定1.平时成绩评定（1）课堂表现（50%）：通过学生在课堂上阐明知识的情况及相关能力水平进行评价。包括课堂发言、讨论、提问、回答问题、练习等。（2）课后作业（25%）：线下章节作业，主要考核学生综合运用知识的能力。（3）素质考核（25%）：主要包括学生在言行中表现出的家国情怀、社会责任、学科专业意识、世界观与人生价值观、学习纪律、学习态度、学习兴趣、科学精神、创新精神与创新能力水平与终身学习意识。2.期末成绩评定期末考试以闭卷的方式进行。试题类型包括选择，判断，填空，名词解释，简答，论述等。期末考试主要考察学生对基本理论、基础知识和具体方法的融会与运用情况。要求学生能阐明不同类型材料制备技术定义、原理及应用等知识，并能够综合运用这些知识解决材料科学相关实际问题。材料制备技术考试模块包括经典合成方法、软化学合成方法、特殊合成方法、薄膜材料与制备技术、晶体材料的制备、非晶态材料的制备、新能源材料的制备及应用，共7个模块。3.总成绩评定课程期末总成绩由平时考核成绩和期末考核成绩构成。期末总成绩（100%）=期末成绩×（60%）+平时成绩×（40%）（三）评分标准表5评分标准（非试卷考核项目）考核项目评分标准优秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)课堂表现（1）课堂纸练习、回答问题正确，且能进行解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点正确，问题有深度、有创新（50%）。（1）课堂测验、回答问题正确，但解释欠清楚（50%）。（2）提问、讨论发言观点正确，但问题无深度或无创新（50%）。（1）课堂测验、回答问题大部分正确，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点基本正确，但问题无深度、无创新（50%）。（1）课堂测验、回答问题错误率在30~50%之间，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点有部分错误，或逻辑不严密（50%）。（1）课堂测验、回答问题错误率超过50%，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点错误，思路不清晰，逻辑不严密（50%）。如出现错误价值观、反党反社会言论，记为0课后作业（1）答案正确率超过90%（80%）。（2）部分作业完成方法、思路有创新（10%）。（3）书写规范，无抄袭，态度端正（10%）。（1）作业正确率在80~89%（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写规范，无抄袭，态度端正（10%）。（1）作业正确率在70-79%（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写较规范，无抄袭，态度基本端正（10%）。（1）作业正确率在60-69%（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写不够规范，或有少量抄袭痕迹（10%）。（1）作业正确率在60%以下（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写不规范，有明显抄袭，或有部分作业未完成（10%）。未提交作业记0分素质考核（1）学习态度端正，能按时完成课前网络平台学习任务；学习兴趣浓厚，经常问问题；