《材料制备与加工课程设计》教学大纲

《材料制备与加工课程设计》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：03165024课程性质：集中实践课学分：3学分周数：3周先修课程：材料科学基础A、工程材料学A等并修课程：材料成型工艺基础A、材料制备与加工A等适用专业：材料科学与工程开课单位：材料科学与工程学院一、课程说明《材料制备与加工课程设计A》是材料科学与工程专业教学中的一个重要实践性环节，是材料类各专业学生在材料科学基础、材料成型工艺基础等课程学习后进行全面、系统、深入的实践性教学，培养学生材料结构设计、材料加工方法及质量控制、材料微观组织观察的能力。学生通过完整的设计到实践过程，可以巩固已有的材料科学基础理论和工程基础知识，提高对金属材料的认识，深入了解金属材料－加工工艺－组织－性能间的关系，将为学生学习后继课程及从事工程技术工作、科学研究以及开拓新技术领域打下坚实的基础。二、课程目标通过课程设计，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握常见金属、非金属材料的制备方法，能够通过文献检索以及小组讨论，优化材料成分、组织与性能设计，能够对所设计的材料制定出最佳的材料制备工艺方案，并制定出合理的质量控制措施。课程目标2：融会贯通材料制备与加工课程的理论和方法，掌握采用液态、固态、半固态，以及粉末成型与烧结等方法制备新材料的能力，并具有在基础方法上如何进一步获得性能更优材料的能力。课程目标3：培养学生分析问题、解决问题的能力；严谨、求实的科学态度；不怕失败、勇于探索的创新精神。融会贯通材料加工课程的理论和方法，能够正确客观地评价材料加工产品对环境和可持续发展的影响。三、课程目标与毕业要求《材料制备与加工课程设计A》课程教学目标对材料科学与工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支持强度2.问题分析2.1能够应用材料制备与加工的基本原理，识別和判断材料制备相关复杂工程问题的关键环节和参数。2.2能够应用数学、自然科学基本原理，对材料制备与加工相关复杂工程问题进行表述。2.3能够运用相关知识，并通过文献研究分析材料制备与加工相关复杂工程问题，以获得有效结论。课程目标1：掌握常见金属、非金属材料的制备方法，能够通过文献检索以及小组讨论，优化材料成分、组织与性能设计，能够对所设计的材料制定出最佳的材料制备工艺方案，并制定出合理的质量控制措施。M3.设计/开发解决方案3.1能够设计针对材料制备与加工复杂工程问题的合理解决方案，设计满足国家和区域经济社会发展需求的系统、单元（部件）或工艺流程。3.2设计/开发解决方案过程中，能够在考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素的前提下，论证方案的可行性。3.3能将优选和创新设计意识用于解决方案的制定环节。课程目标2：融会贯通材料制备与加工课程的理论和方法，掌握采用液态、固态、半固态，以及粉末成型与烧结等方法制备新材料的能力，并具有在基础方法上如何进一步获得性能更优材料的能力。M4.研究4.1能够对材料科学与工程相关的各类材料性能、物理和化学现象等进行研究和实验验证。4.2能够基于科学原理，采用科学方法对材料的设计、制备、加工、改性、分析等问题制定实验方案并实施。4.3能够分析和解释实验数据，并通过信息综合得到合理有效的结论。课程目标2：融会贯通材料制备与加工课程的理论和方法，掌握采用液态、固态、半固态，以及粉末成型与烧结等方法制备新材料的能力，并具有在基础方法上如何进一步获得性能更优材料的能力。课程目标3：培养学生分析问题、解决问题的能力；严谨、求实的科学态度；不怕失败、勇于探索的创新精神。融会贯通材料加工课程的理论和方法，能够正确客观地评价材料加工产品对环境和可持续发展的影响。M注：表中“M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点课时安排对应的课程目标1.查阅资料，设计方案分析、比较教学要求：采用多媒体授课，以典型Al/Mg合金熔炼制备为例讲解课程设计的过程，下达任务书。学生根据任务书查阅资料、熟悉题目的具体内容及要求。重点：Al/Mg合金制备的基本方法。难点：Al/Mg合金制备过程中的凝固组织控制。2天12.工艺设计、熔炼过程与合金组织性能的控制教学要求：根据所设计的制备，用井式熔炉炉进行试试样的制备；要求控制好熔炉温度、时间等工艺参数。针对加工中出现的各种问题，修改工艺方案，直至完成合格试样的制备。重点：完成不同成分合金试样的制备。难点：熔炼制备过程的组织与质量控制。7天1、23.金相试样制备、组织观察、性能测试教学要求：制备金相样品，磨抛制备金相试样，腐蚀显示微观组织；检测样品不同区域的显微硬度，绘制硬度分布曲线；分析金属材料－加工工艺－组织－性能间的关系。重点：组织观察、性能测试。难点：组织观察。3天1、2、34.课程设计报告书的编写教学要求：根据工艺设计-熔炼-组织观察-性能分析这个主要过程编写设计报告书。报告书应配有合金熔炼工艺、组织控制措施、试样制备过程、显微组织观察结果及分析、硬度性能对比等；以及对本次课程设计的深入思考。重点：报告书编写。难点：程序清单的正确书写。2天1、2、35.答辩教学要求：答辩是考核课程设计是否达到基本要求和相应水平的关键环节，是教师对学生学习成果的一次会诊和指导。重点考察学生工艺设计是否合理、操作程是否正确、如何分析问题解决问题、设计报告书的质量，设计过程中的态度。同时检查设计创新性、工作量、有无违反学术规范现象等，提出改进意见。重点：质量控制方案、效果、改进方面的考核。难点：课程设计质量的检验。1天1、2、3合计15天（3周）五、教学方法及手段由于课程内容与生产实践紧密结合，学习者应根据合金熔炼手册、凝固组织控制方法等，以自学为主、教师讲授为辅；重视动手实践，独立完成合金熔炼的工艺设计、加工、制备试样、性能测试、组织观察等，以培养学生的自学能力、动手能力、创新能力。六、教材和参考书1.推荐教材：(1)唐剑,《铝合金熔炼与铸造技术》，北京：冶金工业出版社，2022.01；(2)孙志敏,《铝及铝合金加工技术》，北京：冶金工业出版社，2013.12；(3)许春香,《材料制备新技术》，北京：化学工业出版社，2013.11.2.参考书：(1)田荣璋.《铸造铝合金》，长沙：中南大学出版社,2006.09；(2)吴树森,《铝、镁合金熔炼与成形加工技术》，北京：机械工业出版社，2012.03；(3)行业标准,《铝及铝合金晶粒细化用合金线材》，中国建筑工业出版社，2012.07.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由：学习态度、工作量完成情况、设计能力、设计报告书和答辩成绩五部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节分值考核/评价细则课程目标123学习态度10(1)主要考核学生学习纪律和答疑情况。(2)教师根据课堂整体表现情况评分。√√55工作量完成情况10(1)主要考核学生独立完成设计任务情况。(2)教师根据独立完成任务情况评分。√√55设计能力40(1)主要考核工艺设计是否正确、熔炼过程是否合理、质量控制措施是否合理、试样质量及缺陷情况、微观组织形貌等。(2)教师根据设计合理性、质量控制效果评分。√√2020设计报告书30(1)主要考核学生的理论逻辑水平高低情况。(2)教师根据报告结构与表述逻辑性高低评分。√√√12162答辩成绩10(1)主要考核学生答辩自述和回答问题情况。(2)教师根据答辩自述情况和回答问题正确性与否进行评分。√√√352合计：10045469八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定课程设计采用优、良、中、及格、不及格五级评分制。即90分以上为优，80~89分为良，70~79分为中，60~69分为及格，60分以下为不及格。总成绩分五部分：学习态度、工作量完成情况、设计能力、设计报告书和答辩成绩。其中：(1)学习态度占10%，无故旷课达3次取消总成绩；(2)工作量完成情况占10%；(3)设计能力占40%；(4)设计报告书占30%；(5)答辩成绩占10%。最后一周的周五进行验收、答辩，由2-3位教师组成答辩考核小组，对每位学生进行口试答辩，要求学生根据设计回答教师所提出的问题。课程设计成绩根据学生设计的合理性、质量控制效果、设计报告的规范性、设计中分析与解决问题的能力及设计态度和答辩情况综合评定。2.成绩评定标准考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥90（优秀）90>x≥80（良好）80>x≥70（中等）70>x≥60（及格）x<60（不及格）课堂表现10学习认真、态度端正，遵守纪律,表现优秀学习认真、态度端正，遵守纪律,表现良好遵守纪律，学习态度良好，表现中等遵守纪律，学习态度一般，表现一般学习纪律较差，表现较差工作量完成情况10独立完成设计任务的90%以上独立完成设计任务的80%以上独立完成设计任务的70%以上独立完成设计任务的60%以上独立完成设计任务的60%以下设计能力40综合运用理论知识、操作技能较强，能够较好地处理工程实际问题综合运用理论知识、操作技能较好，能够处理工程实际问题综合运用理论知识、操作技能一般，基本能够处理工程实际问题综合运用理论知识、操作技能一般，不能处理工程实际问题综合运用理论知识、操作技能较差，不能处理工程实际问题设计报告书质量30设计方案正确、表达清楚；设计思路、实验（论证）方法科学合理；达到课程设计规定的要求设计方案正确、表达较为清楚；设计思路、实验（论证）方法科学合理；达到课程设计规定的要求设计方案基本正确、表达较为清楚；设计思路、实验（