《纳米润滑材料与技术》课程教学大纲

《纳米润滑材料与技术》课程教学大纲一、课程简介课程中文名纳米润滑材料与技术课程英文名Lubricatednano-materialsandtechnologies双语授课□是否课程代码课程学分2总学时数32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)材料科学与工程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》后续课程纳米材料与纳米技术选用教材1.周峰、王晓波、刘维民.纳米润滑材料与技术（第一版）[M].北京:科学出版社,2014.参考书目1.温诗铸/黄平编著.摩擦学原理[M].北京：清华大学出版社,2008年9月.2.刘维民/翁立军/孙嘉奕编著.空间润滑材料与技术手册[M].北京：科学出版社,2009.3.中国科学院/国家自然科学基金委编著.中国学科发展战略·润滑材料[M].北京：科学出版社,2019.课程资源教案和PPT课程简介《纳米润滑材料与技术》是一门专业选修课程，本课程主要介绍摩擦、磨损与润滑方面的基本知识、基本理论与基本方法，使学生能应用有关知识分析与解决机械设备尤其是冶金设备中出现的摩擦、磨损与润滑方面的有关问题。二、课程目标表1课程目标序号具体课程目标课程目标1能够阐述摩擦和磨损存在的机理，根据实际生活生产中根据实际工况设计和改善润滑、控制磨损的具体方案与方法，明确控制摩擦磨损与节能和提高原材料寿命的重要关系。课程目标2培养根据生产实际问题进行研究和解决的科学素养，培养从过程比较完整的研究素养（发新现问题、认识问题、分析问题、联系专业知识以及利用现代工具学习知识、提出解决方案）；培养自主拓展知识面，学习新知识的能力。课程目标3能够提出生产实际中机械设备面临的常见摩擦磨损与润滑问题，陈述常见的纳米润滑剂材料和润滑方式，说明节能和提高机械寿命、稳定性和效率对生产生活、经济发展和环境改善发挥的重要作用；培养环保意识和可持续发展理念。课程目标4能够形成终身学习的意识，通过对摩擦润滑与节能相关基础知识和实际案例的认识理解，培养自主学习、学以致用和联系实际的终身学习意识，养成认真、求实、勤奋的良好科研精神与学习态度。激发学生服务社会的历史使命感和责任感，引导学生树立远大志向，为国服务精神表2-1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3：设计/开发解决方案3.2能够根据针对功能复合材料中新材料设计和制备-结构性能分析-新材料技术开发与应用等领域复杂工程问题提出有效、合理的设计思路与解决方案。1毕业要求4：研究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。24.2能够通过对新材料成分、结构、性能之间的关系，选择研究路线和设计实验方案。2毕业要求7：环境和可持续发展7.2能够在考虑到功能复合材料在制备、分析和使用过程中与环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法律的关系前提下，进一步判断其复杂工程问题解决方案对环境、社会可持续发展的影响。3毕业要求12：终身学习12.2能够运用自主学习和终身学习的品质，及时了解功能复合材料及其相关领域最新理论、技术及国际前沿动态。4填表说明：（1）如面向多个专业，因毕业要求和指标点不同，需每个（或类）专业单独一张对应表；（2）课程目标与毕业要求及指标点的对应关系需参照专业人才培养方案，若支撑强度在培养方案中没有明确，可结合课程实际自行确定；（3）一个课程目标不要同时覆盖多个不同类型毕业要求的指标点，1个指标点不要牵涉过多课程目标，因为交叉覆盖会导致指标点无法评价；（4）对应的课程目标填写序号即可。备注说明：课程目标与毕业要求的对应关系需参照专业人才培养方案，若支撑强度在培养方案中没有明确，可结合课程实际自行确定。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固体表面性质与接触1.固体表面形貌组成1.拓展阅读：参考书《摩擦学原理》关于表面与界面部分1、3重点：1.固体表面形貌及性质2.固体表面接触难点：3.表面能与吸附4.接触理论讲授法：能够促进学生对摩擦界面方面的认识22.固体表面性质13.接触表面与接触理论14.接触物理与接触化学12摩擦、磨损与润滑1.摩擦1.个人作业：（1）调研实际生产过程中摩擦、磨损及润滑现象；（2）举例分析摩擦、磨损及润滑三者之间的关系1重点：1.摩擦、磨损和润滑的特点及关系难点：2.三者间的相互关系1.讲授法：能够引导学生熟悉摩擦、磨损及润滑概念2.调研：能够提高学生查阅文献能力62.磨损13.润滑1、23润滑材料1.液体润滑材料1.线上学习：通过学习通学习关于不同润滑材料的视频材料1、2、3重点：不同润滑材料的组成及特点如何选择适当的润滑材料讲授法：能够引导学生熟悉不同润滑材料的特性42.固体润滑材料1、2、33.固/液复合润滑1、2、34纳米润滑材料1.纳米与纳米效应1.拓展阅读：前沿研究文献3重点：纳米摩擦学纳米润滑材料的表征讲授法：学生熟悉掌握与纳米润滑相关的基本概念案例教学:促进学生对纳米润滑材料前沿领域的了解42.纳米材料的摩擦学应用2、33.纳米摩擦学1、24.纳米润滑材料的表征25纳米添加剂在润滑液中的应用1.金属纳米颗粒1.个人作业：通过查阅文献分析各种不同纳米润滑添加剂的优点和缺点及应用领域1、3重点：各种纳米材料作为润滑油添加剂的特性各种纳米材料作为润滑油添加剂在实际工业中的应用1.讲授法：学生熟悉掌握不同类型纳米材料作为润滑油添加剂的特性2.查阅文献:促进学生自主学习的能力42.无机化合物纳米颗粒1、33.金刚石纳米颗粒1、34.富勒烯结构纳米颗粒1、35.聚合物1、36纳米无机复合薄膜/涂层摩擦学性能1.纳米陶瓷薄膜1.小组作业：以小组形式汇报不同薄膜在工业中的应用3重点：纳米陶瓷薄膜碳基薄膜难点：1.不同种类薄膜的应用优势和局限性1.讲授法：学生熟悉掌握几种典型薄膜涂层制备方法和在摩擦学中的应用2.小组讨论：引导团队成员有效、包容地沟通与合作42.有机/无机复合薄膜/涂层33.电沉积镀层24.碳基薄膜27材料的纳米化与润滑抗磨1.金属纳米材料的摩擦磨损性能1.线上学习：学习关于金属和陶瓷基纳米材料在摩擦学领域应用的视频材料2重点：1.金属纳米材料的摩擦磨损性能1.讲授法：学生掌握金属和陶瓷基纳米材料的摩擦学性能2.案例教学：提高学生理论联系实际的能力42.陶瓷基纳米材料的摩擦磨损性能38纳米摩擦学1.纳米摩擦学研究的实验测试设备1.个人作业：总结分析减摩抗磨机理的几种典型类型2.拓展阅读：通过数据库学习前沿研究文献4重点：纳米摩擦学研究的实验测试设备纳米磨损与纳米加工难点：1.分子动力学模拟在纳米摩擦学中的应用1.讲授法：学生掌握纳米摩擦学基本概念42.纳米摩擦和薄膜润滑33.表面黏附34.纳米磨损与纳米加工35.分子动力学模拟在纳米摩擦学中的应用3、4填表说明：（1）“学习任务”栏：为了达到相应课程目标所设计的特定的学习项目或活动。如拓展阅读、练习、线上学习、个人作业、小组作业等。（2）“课程目标”栏：对应的课程目标填写序号即可。（3）“教学方法”栏：根据教学需要选择合适的教学方法，如课堂讲授、实验指导、视频学习、查阅文献、案例教学、调研、小组讨论、自学等，并简要说明该教学方法的作用，即能够怎样引导学生学习，促进学生哪些方面知识、能力和素质的发展。备注说明：若课程中无实验学习内容，需删除“（一）理论学习内容及要求”标题及下一页内容。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.摩擦和磨损的基本概念1、220%期末考试课堂表现平时作业2.润滑材料的分类及特点3课程目标21.纳米摩擦学概念420%期末考试课堂表现平时作业素质考核2.纳米润滑材料的表征23.纳米润滑材料的制备6课程目标31.纳米润滑材料的分类及特点440%期末考试课堂表现平时作业素质考核2.纳米润滑材料在机械系统中的应用5、63.纳米润滑材料的减摩抗磨机理44.纳米润滑材料的选择7课程目标41.纳米润滑材料的测试方法820%课堂表现平时作业素质考核2.现代计算方法在纳米润滑材料中的应用8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（此处需与上表基本一致）期末考试成绩比例60%课堂表现比例15%平时作业成绩比例15%素质考核比例10%课程目标125%10%10%018%课程目标225%20%20%20%23%课程目标350%30%30%20%41%课程目标4040%30%60%18%（二）成绩评定1.平时成绩评定（1）课堂表现（15分）：通过学生在课堂练习、提问、发言情况，来评价学生专业认同、学习态度、学习兴趣、团队合作与终身学习意识。（2）作业完成情况（15分）：围绕课程的学习目标进行作业的设计。考核学生对考核学生对专业知识的理解情况。（3）素质考核（10分）：通过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、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开卷的方式进行。主要考察学生对摩擦、磨损、润滑基本概念的理解、对固体表面性质和接触原理的学习理解、对常见纳米润滑材料和耐磨材料的了解和对机械系统润滑与耐磨方案的认识与选择。总成绩评定总成绩（100%）=平时成绩（40%）+期末成绩（60%）。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（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（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（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；学习兴趣浓厚，经常问问题；遵守纪律，课堂发言积极（20%）。（2）热爱科学，有刻苦钻研的科学精神（20%）（3）讨论发言世界观、价值观正确（30%）。（4）有强烈的社会责任感和家国情怀（30%）。（1）学习态度较端正；有学习兴趣，有时会问问题；课堂上有主动发言；遵守纪律（20%）。（2）热爱科学，有一定刻苦钻研的科学精神（20%）。（3）讨论发言世界观、价值观正确（30%）。（4）有社会责任感和家国情怀（30%）。（1）学习态度不够端正；学习兴趣不够浓厚，很少问问题；课堂上从不发言；遵守纪律（20%）。（2）不够热爱科学，缺乏艰苦奋斗精神（20%）（3）讨论发言世界观、价值观正确（30%）。（4）有一定的社会责任感和家国情怀（30%）。（1）学习态度不端正；基本没有学习兴趣，从不问问题；课堂上从不发言；不太遵守纪律（20%）。（2）不热爱科学，没有刻苦钻研的科学精神（20%）（3）讨论发言世界观、