《材料工程基础实验》课程教学大纲

《材料工程基础实验》实验课程教学大纲一、课程基本信息中文名称:材料工程基础实验课程英文名称：ExperimentsofMaterialEngineeringFundamental课程代码：19044107课程性质：专业核心课学分：1总学时：32学时（其中实验：32学时上机：0学时）适用学院及专业：材料科学与工程学院材料科学与工程专业先修课程：硅酸盐热工基础、材料科学基础实验、无机结构与功能材料、无机材料工艺学和材料工程基础等开课单位：材料科学与工程学院材料科学与工程实验中心二、课程的地位与作用材料工程基础实验是学生在学习了专业基础课后的专业必修实验课。其与材料科学基础实验、专业综合技能实践共同构成材料科学与工程专业的专业实验体系。通过材料工程基础实验，使学生掌握无机非金属材料的制备工艺和性能测试方法，受到科学思维和科学实验方面的基本技能训练，加深对相关理论知识的理解与运用，提高分析问题、解决问题的能力，为以后走上工作岗位从事材料工程工作奠定基础。三、实验课程教学目标本课程支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3。学生通过该课程的学习，在知识、能力、育人等方面应达到如下目标。育人目标方面，面向学生的成长成才，立德树人，要求学生坚定理想信念，厚植爱国主义情怀，崇尚科学创新，践行工匠精神。激发学生热爱祖国，热爱材料研究事业。通过实验项目的具体操作，培养学生的团队合作意识，使学生学会沟通、分享、奉献和合作的团队精神。在团队合作中进行分工与协作，正确处理个人与团队的关系；进一步坚定理想信念，崇尚科学创新。作为新时代的材料人肩负着光荣的历史使命与责任，要为实现中华民族伟大复兴的中国梦做出自己的贡献。知识目标方面，使学生通过该课程的学习，达到加深对理论知识的理解、掌握和记忆。培养和提高学生的自觉学习性、进一步巩固和综合运用所学的基本理论知识，加强对材料研究方法的深入理解。能力目标方面，培养和提高学生进行材料研究的基本能力，学会数据处理的基本方法。培养和提高学生独立分析问题、综合运用理论知识解决实际问题的能力。通过本课程的学习，学生应具备以下能力：目标1：培养和提高学生进行材料研究的能力，掌握材料工程的基础知识和基本实验技能。使学生能够对无机材料制备过程中复杂工程问题、各类物理现象、材料特性进行研究和实验验证。（支撑毕业要求指标点4.1）目标2：能够基于科学原理并采用科学方法对无机材料制备及质量控制中涉及的问题进行研究。（支撑毕业要求指标点4.2）目标3：能够制定实验方案并实施实验，正确采集实验数据、分析与解释数据，能够综合理论分析、文献研究和实验数据得出合理有效的结论。（支撑毕业要求指标点4.3）目标4：能够基于工程相关背景知识，合理分析与评价无机材料制备过程的解决方案以及产品应用对社会、健康、安全的影响，并理解应承担的责任。（支撑毕业要求指标点6.2）目标5：在考虑无机材料制备过程和产品应用问题解决方案时，能够采取合理的技术手段和实验测试手段，降低或避免其不利影响。（支撑毕业要求指标点6.3）课程教学目标与毕业要求的关系矩阵教学目标毕业要求指标点达成途径考核方式目标1目标2目标34.1能够对无机材料制备过程中的各类物理现象、材料特性进行研究和实验验证。4.2能够基于科学原理并采用科学方法，针对无机材料制备过程中相关领域复杂工程问题制定实验方案并进行实验。4.3能够对实验结果进行处理、分析和解释，并能把实验结果、理论分析和文献研究相结合，得出合理有效的结论。通过实验前讲授。学生在实验操作及分析实验结果和实验后数据分析处理的过程中达成。对每次实验前预习，实验操作，及实验结果和实验后数据处理、实验报告进行考查。目标4目标56.2能够基于工程相关背景知识，合理分析与评价无机材料制备过程的解决方案以及产品应用对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。6.3在考虑无机材料制备过程和产品应用问题解决方案时，能够采取合理的技术手段降低或避免其不利影响。通过实验前讲授。学生在自行实验操作的过程中达成。对每次实验前预习，实验操作，及实验结果和实验后数据处理、实验报告进行考查。四、实验项目名称和学时分配序号实验项目名称学时实验类型每组人数必做或选做1水泥性能综合分析（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3）10综合3必做2先进陶瓷材料成型工艺（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3）8综合3必做3陶瓷泥浆性能测定（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3）6综合3选做4粘土或坯料可塑性测定（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3）4验证3选做5釉料熔融温度的测定（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3）4验证3选做6材料烧结点测定（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3）4验证3选做7粉体的制备与表征（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3）6综合3选做8TiO2（或ZnO）薄膜的制备（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3）6设计3选做9水泥基材料流变性分析（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3）6综合3选做10溶胶-凝胶法合成水泥矿物（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3）4综合3选做11水泥水化热的测定（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3）2验证3选做12混凝土渗透性分析（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3）4验证3选做13混凝土断裂性测试（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3）2验证3选做14外加剂综合性能分析（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3）8综合3选做15普通混凝土配合比设计及性能测试（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3）4综合3选做16泥浆相对粘度及厚化度的测定（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3）4综合3选做17坯体干燥性能测定（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3）4验证3选做18坯釉应力测定（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3）4验证3选做19粉体粒度的测定（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3）2验证3选做20砂石性能分析（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3）4综合3选做五、实验项目基本要求1、水泥性能综合分析：通过本实验，要求学生树立实事求是的精神和严谨的科学态度。掌握水泥的密度、细度、标准稠度用水量、凝结时间、安定性、胶砂流动度和强度等的测定方法，对水泥性能有一个全面的了解。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。2、陶瓷材料成型工艺：通过本实验，要求学生持之以恒，崇尚创新。理解陶瓷干压成型、等静压成型、热压铸成型、挤出成型等工艺原理，掌握这几种陶瓷成型的工艺过程及相关设备的操作，了解这几种成型方法对成型体性能的影响及各自的适用范围。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。3、陶瓷泥浆性能测定：通过本实验，要求学生树立严谨务实的治学精神。掌握陶瓷泥浆性能测定内容和测定方法，了解影响陶瓷泥浆性能的因素及泥浆性能对陶瓷生产的影响。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。4、粘土或坯料可塑性测定：通过本实验，要求学生从严从实，科学严谨。了解影响粘土或坯料可塑性的因素，掌握可塑性测试的方法。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。5、釉料熔融温度的测定：通过本实验，要求学生持之以恒，崇尚创新。了解釉料熔融温度范围测定的原理及意义，掌握高温物性测定仪的操作方法。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。6、材料烧结点测定：通过本实验，要求学生从严从实，科学严谨。掌握材料烧结温度与烧结温度范围的测定原理和测定方法，了解影响烧结温度与烧结温度范围的复杂因素。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。7、粉体的制备与表征：通过本实验，要求学生树立实事求是的精神和严谨的科学态度。掌握粉体的制备和表征方法，了解影响粉体性能的因素。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。8、TiO2（或ZnO）薄膜的制备：通过本实验，要求学生树立实事求是的精神和严谨的科学态度。掌握TiO2（或ZnO）前驱体溶胶（或溶液）配方的设计及浸渍提拉、涂敷及电沉积等制备薄膜的工艺过程，了解影响薄膜制备的相关因素。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。9、水泥基材料流变性分析：通过本实验，要求学生树立严谨务实的治学精神。通过研究水泥基材料的组成与流变性的关系，让学生了水泥基材料各组分对流变性能的影响，学生应掌握混凝土的流变模型和如何调整新拌混凝土的工作性。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。10、溶胶-凝胶法合成水泥矿物：通过本实验，要求学生从严从实，科学严谨。本实验，采用溶胶-凝胶法合成水泥单矿物，通过岩相分析、水化热测定、强度测定，让学生了解水泥各组成单矿物的岩相特征和水化速度以及各矿物对水泥各龄期强度的贡献。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。11、水泥水化热的测定：通过本实验，要求学生从严从实，科学严谨。了解用直接法测定水泥水化热的基本原理，掌握直接法测定水泥水化热的方法。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。12、混凝土渗透性分析：通过本实验，要求学生持之以恒，崇尚创新。通过混凝土抗渗性、氯离子渗透性实验，使学生建立混凝土多孔结构的模型，从而让学生认识到混凝土的多孔结构是影响其耐久性的重要因素。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。13、混凝土断裂性测试：通过本实验，要求学生树立严谨务实的治学精神。通过测定混凝土构件的应力-应变曲线，让学生掌握混凝土的力学性能特征，增强学生对混凝土是一种高强脆性材料认识，引导学生树立混凝土改性的概念。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。14、外加剂综合性能分析：通过本实验，要求学生树立实事求是的精神和严谨的科学态度。掌握粉煤灰的烧失量和安定性、粉煤灰及磨细矿渣活性的实验方法，初步了解粉煤灰的组分及形貌特征以及矿物外加对混凝土性能的影响。掌握减水剂减水率、泌水率实验方法；了解膨胀剂限制膨胀率及自由膨胀率的测试方法，理解膨胀剂掺加量对混凝土的应用有何不同。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。15、普通混凝土配合比设计及性能测试：通过本实验，要求学生从严从实，科学严谨。学会普通混凝土配合比计算方法，配制出符合要求的混凝土配合比。掌握新拌混凝土（塑性及干硬性）工作性实验方法，理解混凝土流变性特征，了解材料的组成与流变性关系。掌握硬化混凝土强度试验方法，了解水泥基材料的力学特性。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。16、泥浆相对粘度及厚化度的测定：通过本实验，要求学生树立严谨务实的治学精神。了解泥浆的稀释原理及其性能对陶瓷生产工艺的影响。掌握泥浆相对粘度、厚化度的测定方法。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。17、坯体干燥性能测定：通过本实验，要求学生树立严谨务实的治学精神。掌握测定坯体干燥收缩率及干燥强度的实验原理和方法，了解测定干燥收缩率和干燥强度的意义。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。18、坯釉应力测定：通过本实验，要求学生从严从实，科学严谨。了解坯釉应力的测定意义，掌握釉料应力测定仪的使用方法。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。19、粉体粒度的测定：通过本实验，要求学生持之以恒，崇尚创新。了解粉体颗粒的组成对于指导生产与性能研究的重要性，掌握实验原理与测定方法。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。20、砂、石性能试验：通过本实验，要求学生树立实事求是的精神和严谨的科学态度。掌握砂石含泥量、级配、针片状含量、强度及碱骨料反应实验方法，了解评价砂石性能的重要指标，深入理解骨料对混凝土性能的影响。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。六、教学方法材料科学基础实验是材料科学与工程专业本科生的专业核心课，是学生从事本专业的科研、生产工作所必须具备的实践环节。在教学方法上，采用教师指导，学生自己动手操作实验的方法教学。在课程思政方面，通过穿插在实验过程中的讲述，引入思政元素，进行价值引领。实现思政育人，立德树人。七、实验课程考核和成绩评定方式每个实验项目根据比例（实验预习10%，实验动手能力40%，实验完成情况20%，实验报告30%）分别给出实验成绩，平均后记入总成绩。并按优、良、中、及格与不及格五级分制录入。八、实验教材、指导书和参考文献1、实验指导书：自编2、主要参考教材和文献[1]王瑞生，无机非金属材料实验教程（第1版），北京，冶金工业出版社，20