《材料科學(xué)與工程專業(yè)技能訓(xùn)練》課程教學(xué)大綱

《材料科學(xué)與工程專業(yè)技能訓(xùn)練》課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱一、課程基本信息中文名稱：專業(yè)技能訓(xùn)練英文名稱：ProfessionalSkillsTraining課程代碼：19047102課程性質(zhì)：以周開設(shè)的獨(dú)立實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)分：4總學(xué)時(shí)：4周適用學(xué)院及專業(yè)：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)先修課程：工廠工藝設(shè)計(jì)模塊：機(jī)械圖學(xué)B、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)B、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)、材料工程基礎(chǔ)、無機(jī)材料工藝學(xué)、無機(jī)材料機(jī)械與熱工設(shè)備、新材料科學(xué)現(xiàn)狀與文獻(xiàn)檢索、工廠工藝設(shè)計(jì)概論A材料性能模擬計(jì)算模塊：大學(xué)計(jì)算機(jī)、材料科學(xué)基礎(chǔ)A、無機(jī)材料物理性能、新材料科學(xué)現(xiàn)狀與文獻(xiàn)檢索、計(jì)算材料學(xué)基礎(chǔ)、材料專業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用新材料開發(fā)設(shè)計(jì)模塊：材料科學(xué)基礎(chǔ)A、材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、無機(jī)材料物理性能、材料現(xiàn)代研究方法、材料現(xiàn)代研究方法實(shí)驗(yàn)、無機(jī)材料工藝學(xué)、無機(jī)結(jié)構(gòu)與功能材料、新材料科學(xué)現(xiàn)狀與文獻(xiàn)檢索、材料科學(xué)與工程專業(yè)英語、材料專業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用開課單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料工程系材料科學(xué)與工程教研室二、課程設(shè)計(jì)性質(zhì)、目的課程設(shè)計(jì)性質(zhì)：專業(yè)技能訓(xùn)練是材料科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)復(fù)合型工程技術(shù)人才和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生可選擇其中任一模塊。通過本課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在后續(xù)的畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等環(huán)節(jié)，對于無機(jī)材料工廠工藝的設(shè)計(jì)、無機(jī)材料性能設(shè)計(jì)及模擬計(jì)算或新材料的開發(fā)設(shè)計(jì)有較全面的了解和掌握，從而使學(xué)生獲得工廠工藝設(shè)計(jì)/材料性能模擬計(jì)算/新材料開發(fā)設(shè)計(jì)，以及設(shè)計(jì)說明書撰寫能力的訓(xùn)練，為分析和解決實(shí)際工程問題奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)目的：通過專業(yè)技能訓(xùn)練，加強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)知識的綜合利用能力，加深對本專業(yè)的了解與熱愛，增強(qiáng)專業(yè)信心，提高專業(yè)素質(zhì)；能夠增強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高對工匠精神的感悟和民族自豪感；同時(shí)達(dá)到鞏固所學(xué)專業(yè)知識，并通過查閱和應(yīng)用有關(guān)文獻(xiàn)資料，從技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一觀點(diǎn)出發(fā)，擬定合理設(shè)計(jì)方案，以達(dá)到以下目的：工廠工藝設(shè)計(jì)模塊：使學(xué)生理解工廠工藝在生產(chǎn)和基本建設(shè)中的地位與作用，掌握無機(jī)材料工廠設(shè)計(jì)中的工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備選型，提高分析和解決問題的能力；能夠綜合利用所學(xué)知識，結(jié)合具體實(shí)際應(yīng)用，對課程設(shè)計(jì)中的主要關(guān)鍵技術(shù)，提出獨(dú)立見解或創(chuàng)新性解決思路，提高學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)和能力；熟悉無機(jī)材料工廠工藝設(shè)計(jì)所涉及的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)，充分理解工廠工藝設(shè)計(jì)對社會(huì)、健康、安全等方面的影響；通過課程設(shè)計(jì)說明書的撰寫，培養(yǎng)和提高學(xué)生的計(jì)算能力和科技寫作能力；通過繪圖訓(xùn)練，提高學(xué)生的AutoCAD繪圖能力，初步掌握用圖紙表示復(fù)雜工程。材料性能模擬計(jì)算模塊：使學(xué)生理解材料性能模擬計(jì)算在材料設(shè)計(jì)、制備和應(yīng)用中的地位與作用，掌握MaterialsStudio中的CASTEP模塊，ANYSIS等計(jì)算軟件，提高分析和解決問題的能力；能夠綜合利用所學(xué)知識，結(jié)合具體實(shí)際應(yīng)用，對課程設(shè)計(jì)中的主要關(guān)鍵技術(shù)，提出獨(dú)立見解或創(chuàng)新性解決思路，提高學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)和能力；掌握無機(jī)材料的物理性能的影響因素，并通過計(jì)算參數(shù)的調(diào)整優(yōu)化無機(jī)材料的物理性能；通過課程設(shè)計(jì)說明書的撰寫，培養(yǎng)和提高學(xué)生的計(jì)算能力和科技寫作能力；通過計(jì)算軟件的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，提高學(xué)生的數(shù)值模擬計(jì)算能力，初步掌握采取合理的技術(shù)手段避免不利的復(fù)雜工程問題。新材料開發(fā)設(shè)計(jì)模塊：使學(xué)生理解新材料開發(fā)設(shè)計(jì)在材料制備和應(yīng)用中的地位與作用，掌握材料組成、結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，提高分析和解決問題的能力；能夠綜合利用所學(xué)知識，結(jié)合具體實(shí)際應(yīng)用，通過文獻(xiàn)檢索，設(shè)計(jì)開發(fā)新材料，提出獨(dú)立見解或創(chuàng)新性解決思路，提高學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)和能力；掌握無機(jī)材料的制備、性能測試和分析方法，綜合利用專業(yè)知識進(jìn)行新材料的開發(fā)設(shè)計(jì)，并對其性能進(jìn)行檢測和分析；能夠在設(shè)計(jì)過程中充分考慮無機(jī)材料的制備和應(yīng)用對社會(huì)、健康、安全等方面的影響；通過課程設(shè)計(jì)說明書的撰寫，培養(yǎng)和提高學(xué)生的新材料開發(fā)能力和科技寫作能力，初步掌握采取合理的技術(shù)手段避免不利的復(fù)雜工程問題。三、課程設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)本課程支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.2、4.2、4.3、5.1、6.2、7.2、9.1、9.2、10.1通過本課程設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)具備以下能力：目標(biāo)1：能夠綜合運(yùn)用本專業(yè)工程基礎(chǔ)知識，針對無機(jī)材料制備工藝設(shè)計(jì)與產(chǎn)品制造及質(zhì)量控制系統(tǒng)復(fù)雜工程問題提出解決方案，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會(huì)、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.2）目標(biāo)2：能夠綜合運(yùn)用本專業(yè)理論基礎(chǔ)和相關(guān)專業(yè)知識制定實(shí)驗(yàn)或設(shè)計(jì)方案、開展實(shí)驗(yàn)或設(shè)計(jì)、正確采集實(shí)驗(yàn)或計(jì)算數(shù)據(jù)，并對實(shí)驗(yàn)或計(jì)算結(jié)果進(jìn)行處理、分析和解釋，得出合理有效的結(jié)論。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.2、4.3）目標(biāo)3：能夠針對無機(jī)材料制備及質(zhì)量控制系統(tǒng)復(fù)雜工程問題，選擇和使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，進(jìn)行預(yù)測與模擬，能夠在實(shí)踐過程中理解相關(guān)方法及工具的局限性。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1）目標(biāo)4：能夠基于工程相關(guān)背景知識分析與評價(jià)無機(jī)材料制備過程和產(chǎn)品應(yīng)用對社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響，理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)6.2）目標(biāo)5：能夠從環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的角度考慮無機(jī)材料制備過程和產(chǎn)品應(yīng)用過程可能對人類和環(huán)境造成的損害和隱患，并提出合理的解決方案。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)7.2）目標(biāo)6：在實(shí)踐過程中，能夠理解團(tuán)隊(duì)合作的重要性，與其他成員進(jìn)行有效溝通、分工和協(xié)作，在項(xiàng)目中承擔(dān)相應(yīng)的角色，并完成需求承擔(dān)相應(yīng)的任務(wù)。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)9.1、9.2）目標(biāo)7：能夠就復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通和交流，包括撰寫報(bào)告和設(shè)計(jì)說明書、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)10.1）課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的關(guān)系矩陣教學(xué)目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成途徑考核方式目標(biāo)13.2對技術(shù)問題解決方案進(jìn)行分析、論證，確定方案的合理性；同時(shí)考慮社會(huì)與環(huán)境、安全與健康、法律與文化等因素，對方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性和可行性評價(jià)。典型案例分析、查閱相關(guān)資料或上網(wǎng)查閱相關(guān)資料出勤、平時(shí)表現(xiàn)、設(shè)計(jì)能力、回答問題、設(shè)計(jì)計(jì)算說明書、設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量目標(biāo)24.2能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，安全開展實(shí)驗(yàn)，并正確采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；4.3能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理、分析和解釋，并能把實(shí)驗(yàn)結(jié)果、理論分析和文獻(xiàn)研究相結(jié)合，得出合理有效的結(jié)論。目標(biāo)35.1理解材料工程領(lǐng)域常用的信息技術(shù)工具、現(xiàn)代分析測試技術(shù)、工程工具和模擬軟件的使用原理和方法，并理解其局限性。典型案例分析、上網(wǎng)查閱相關(guān)資料、查閱國家相關(guān)規(guī)定和行業(yè)規(guī)范。目標(biāo)46.2能夠合理分析與評價(jià)材料工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問題的解決方案與社會(huì)、健康、安全、法律、文化方面的相互制約與影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的社會(huì)、道德和法律責(zé)任。目標(biāo)57.2理解環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的理念和內(nèi)涵，并能夠站在環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的角度思考專業(yè)工程實(shí)踐對環(huán)境和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響，評價(jià)產(chǎn)品周期中可能對人類和環(huán)境造成的損害和隱患，并提出合理的解決方案。目標(biāo)69.1理解團(tuán)隊(duì)合作的重要性，具有在不同的位置上各盡所能、與其他成員協(xié)調(diào)合作的團(tuán)隊(duì)精神和能力，能夠在團(tuán)隊(duì)合作中進(jìn)行分工與協(xié)作，正確處理個(gè)人與團(tuán)隊(duì)的關(guān)系。9.2了解多學(xué)科技術(shù)背景和技術(shù)特點(diǎn)，能夠在多學(xué)科背景下的項(xiàng)目中承擔(dān)個(gè)體、團(tuán)隊(duì)成員以及負(fù)責(zé)人角色，并能夠按照需求承擔(dān)相應(yīng)任務(wù)。典型案例分析、課程設(shè)計(jì)成果目標(biāo)710.1能夠以口頭、文稿，圖表、多媒體等方式，針對材料復(fù)雜工程問題的解決方案、過程和結(jié)果，正確表達(dá)自己的觀點(diǎn)，回應(yīng)質(zhì)疑。四、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求工廠工藝設(shè)計(jì)模塊：設(shè)計(jì)內(nèi)容：無機(jī)材料類工廠的設(shè)計(jì)（1）根據(jù)選址原則確定廠址。（0.4周，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.2、6.2）（2）查閱文獻(xiàn)和資料，了解國內(nèi)外的無機(jī)材料的新工藝、新設(shè)計(jì)思路和動(dòng)向；根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求，參照國內(nèi)外先進(jìn)的生產(chǎn)工藝以及同類工廠的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)思路，提出合理的設(shè)計(jì)方案。（0.4周，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.2、4.3、5.1、6.2、7.2、9.1、9.2）（3）進(jìn)行物料平衡及相關(guān)計(jì)算。（1.5周，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.2、4.3、5.1、9.1、9.2）（4）繪制廠區(qū)總平面圖、工藝流程圖、車間工藝布置圖等。（1周，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1、9.1、9.2）（5）撰寫設(shè)計(jì)說明書。（0.5周，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)10.1）（6）答辯。（0.2周，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)9.1、9.2、10.1）材料性能模擬計(jì)算模塊：設(shè)計(jì)內(nèi)容：熱傳導(dǎo)問題的有限元分析（1）選擇穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)熱分析問題；（0.4周，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.2、6.2）（2）查閱文獻(xiàn)和資料，分析某一確定問題的熱力學(xué)過程，推導(dǎo)熱傳導(dǎo)微分方程，結(jié)合邊界條件的熱傳導(dǎo)問題進(jìn)行數(shù)值分析；（0.4周，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.2、4.3、5.1、6.2、7.2、9.1、9.2）（3）定義單元類型和材料屬性，進(jìn)行數(shù)學(xué)建模；（1.5周，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.2、4.3、5.1、9.1、9.2）（4）在實(shí)體模型或單元模型上施加熱分析載荷并求解實(shí)際問題；（1周，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1、9.1、9.2）（5）給出分析結(jié)果，撰寫設(shè)計(jì)說明書。（0.5周，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)10.1）（6）答辯。（0.2周，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)9.1、9.2、10.1）新材料開發(fā)設(shè)計(jì)模塊：設(shè)計(jì)內(nèi)容：新材料工藝開發(fā)設(shè)計(jì)（1）查閱文獻(xiàn)和資料，了解國內(nèi)外的某一無機(jī)材料的主要制備方法；（0.4周，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.2、6.2）（2）根據(jù)材料的性能要求設(shè)計(jì)開發(fā)該材料的制備工藝，制定合理的設(shè)計(jì)開發(fā)方案；（0.4周，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.2、4.3、5.1、6.2、7.2、9.1、9.2）（3）根據(jù)開發(fā)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，并收集、處理相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（1.5周，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.2、4.3、5.1、9.1、9.2）（4）通過性能測試驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的合理性；（1周，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1、9.1、9.2）（5）撰寫設(shè)計(jì)說明書；（0.5周，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)10.1）（6）答辯。（0.2周，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)9.1、9.2、10.1）課程要求：學(xué)生任選一模塊，并根據(jù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書完成專業(yè)技能訓(xùn)練實(shí)踐環(huán)節(jié)，在實(shí)踐過程中應(yīng)充分考慮無機(jī)材料在制備和應(yīng)用過程中對環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的影響，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感和專業(yè)意識；通過文獻(xiàn)檢索，了解國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀和學(xué)科前沿，樹立強(qiáng)國意識、踐行工匠精神，堅(jiān)守持之以恒、鍥而不舍的科研態(tài)度。五、考核和成績評定方式工廠工藝設(shè)計(jì)模塊：考核內(nèi)容包括：出勤、平時(shí)表現(xiàn)、設(shè)計(jì)完成情況、設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)圖紙等。本課程設(shè)計(jì)成績評定方式按學(xué)校有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。課程設(shè)計(jì)成績分五部分：出勤、平時(shí)表現(xiàn)、設(shè)計(jì)完成情況、課程設(shè)計(jì)說明書和設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量，分值分別占10%，10%，20%，30%、30%，總成績百分制錄入。材料性能模擬計(jì)算模塊：考核內(nèi)容包括：出勤、平時(shí)表現(xiàn)、設(shè)計(jì)完成情況、設(shè)計(jì)成果、設(shè)計(jì)說明書等。本課程設(shè)計(jì)成績評定方式按學(xué)校有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。課程設(shè)計(jì)成績分五部分：出勤、平時(shí)表現(xiàn)、設(shè)計(jì)完成情況、設(shè)計(jì)成果、設(shè)計(jì)說明書等，分值分別占10%，10%，20%，30%、30%，總成績百分制錄入。新材料開發(fā)設(shè)計(jì)模塊：考核內(nèi)容包括：出勤、平時(shí)表現(xiàn)、設(shè)計(jì)完成情況、樣品性能、設(shè)計(jì)說明書等本課程設(shè)計(jì)成績評定方式按學(xué)校有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。課程設(shè)計(jì)成績分五部分：出勤、平時(shí)表現(xiàn)、設(shè)計(jì)完成情況、樣品性能、設(shè)計(jì)說明書，分值分別占10%，10%，20%，30%、30%，總成績百分制錄入。六、指導(dǎo)書和參考文獻(xiàn)1．指導(dǎo)書自編課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書2．主要參考教材和參考文獻(xiàn)工廠工藝設(shè)計(jì)模塊：[1]吳建鋒主編，無機(jī)非金屬材料工廠設(shè)計(jì)概論（第1版），武漢，武漢理工大學(xué)出版社，2013[2]宋曉嵐主編，無機(jī)材料工廠工藝設(shè)計(jì)概論（第1版），北京，冶金工業(yè)出版社，2008[3]曹文聰，楊樹森主編，普通硅酸鹽工藝學(xué)（第1版），武漢，武漢理工大學(xué)出版社，2010[4]吳曉東主編，陶瓷廠工藝設(shè)計(jì)概論（第1版），武漢，武漢理工大學(xué)出版社，2010[5]王宙主編，玻璃工廠設(shè)計(jì)概論（第1版），武漢，武漢理工大學(xué)出版社，2010[6]金容容主編，水泥廠工藝設(shè)計(jì)概論（第1版），武漢，武漢理工大學(xué)出版社，1993[7]中國硅酸鹽學(xué)會(huì)陶瓷分會(huì)建筑衛(wèi)生陶瓷專業(yè)委員會(huì)，中國建材咸陽陶瓷研究設(shè)計(jì)院編著，現(xiàn)代建筑衛(wèi)生陶瓷技術(shù)手冊（第1版），北京，中國建材工業(yè)出版社，2010[8]王承遇，陶瑛主編，玻璃性質(zhì)與工藝手冊（第1版），北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2014[9]聶春生，主編，實(shí)用玻璃組分（第1版），天津科學(xué)技術(shù)出版社，2002[10]嚴(yán)生，常捷，程麟主編，新型干法水泥廠工藝設(shè)計(jì)手冊（第1版），北京，中國建材工業(yè)出版社，2007材料性能計(jì)算模塊：[1]曾攀，有限元基礎(chǔ)教程，北京，高等教育出版社，2009[2]朱伯芳，有限單元法原理與應(yīng)用（第四版），水利水電出版社，2018[3]張洪信，管殿柱，有限元基礎(chǔ)理論與ANSYS18.0應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，2018[4]莫維尼著，李繼榮等譯，有限元分析——ANSYS理論與應(yīng)用（第四版），電子工業(yè)出版社，2015新材料開發(fā)設(shè)計(jì)模塊：[1]朱繼平，李家茂，羅派峰，材料合成與制備技術(shù)（