材料科學基礎課程標準模板

《材料科學根底》學習領域〔課程〕標準課程編號：適用專業(yè)：光伏材料加工與應用課程類別：崗位根底學習領域課程修課方式：必修教學時數(shù)：60一、課程的性質(zhì)和任務〔一〕課程定位《材料科學根底》學習領域是光伏材料加工與應用專業(yè)的一門核心學習領域課程。通過本課程的學習，使學生掌握材料的組成、結(jié)構與性能間的相互關系和變化規(guī)律；無機材料在高溫下的物理化學過程；相變過程；界面現(xiàn)象。根本掌握各種材料制備工藝過程的物理化學根底和研究方法段，根本掌握常用儀器設備的使用與操作，能夠?qū)嶒灁?shù)據(jù)進行計算處理與分析，并能夠撰寫正確標準的實驗報告?！捕硨W習目標通過《材料科學根底》的學習，使學生掌握以下知識、專業(yè)能力、方法能力、社會能力等目標。1.專業(yè)能力目標〔1〕學會材料組成的根底知識；〔2〕掌握材料結(jié)構與性能之間的變化規(guī)律；〔3〕學會材料在高溫下的相變過程；〔4〕熟練掌握材料學儀器設備的使用與操作；〔5〕熟練材料制備工藝過程及研究方法；〔6〕掌握對實驗數(shù)據(jù)的計算處理及分析。2.社會能力目標〔1〕具有較強的口頭與書面表達能力、人際溝通能力；〔2〕具有團隊精神和協(xié)作精神；〔3〕具有良好的心理素質(zhì)和克服困難的能力。3.方法能力目標〔1〕能獨立制定工作方案并進行實施；〔2〕具有獨立進行分析、設計、實施、評估的能力；〔3〕具有獲取、分析、歸納、交流、使用信息和新技術的能力；〔4〕具有自學能力、理解能力與表達能力；〔5〕具有將知識與技術綜合運用與轉(zhuǎn)換的能力；〔6〕具有綜合運用知識與技術從事程度教復雜的技術工作的能力。〔三〕前導課程本課程的為光伏材料加工與應用專業(yè)根底課程?！菜摹澈罄m(xù)課程《半導體材料》,《硅材料科學》,《光伏材料加工》等。二、課程內(nèi)容標準〔一〕學習情境劃分及學時分配《材料科學根底》采用以行動為導向，基于工作過程的課程開發(fā)方法進行設計，整個學習領域由假設干個學習情境組成。學習情境的設計主要考慮以下因素：1.學習情境的設計要符合基于工作過程的教學設計思想的要求。學習情境是在職業(yè)院校實訓場地對真實工作過程的教學化加工，以完成具體的工作任務為目標。2.學習情境的前后排序要符合學生認知規(guī)律，按典型材料加工過程中的具體工作進行設計。根據(jù)典型材料加工的真實工作任務為載體，結(jié)合職業(yè)能力培養(yǎng)規(guī)律，整合選取了四個典型工作過程，學習情境的劃分如下表1—1所示，教學內(nèi)容按照結(jié)構完整的工作過程教學組織，即劃分為“確定工作任務”、“方案”、“實施”、“檢查評價”幾個階段，意在培養(yǎng)學生完成綜合性工作的能力學習情境教學學時序號學習情境名稱任務內(nèi)容課堂教學時數(shù)實踐教學時數(shù)1晶體結(jié)構與晶體結(jié)構缺陷1．原子鍵合12．原子的規(guī)那么排列223．原子的不規(guī)那么排列14．固熔體15.金屬間化合物16.陶瓷晶體相17.玻璃相18.分子相12凝固1．金屬結(jié)晶的根本規(guī)律12．金屬結(jié)晶的根本條件13.晶核的形成14.晶體的長大15.陶瓷、聚合物的凝固13相圖1．相、相平衡及相圖的制作222．二元勻晶相圖13.二元共晶相圖14.二元包晶相圖15.其他二元相圖16.二元相圖的分析方法27.相圖的熱力學解釋18.鑄錠〔件〕的組織與偏析19.三元相圖14材料中的擴散1.擴散定律及其應用12．擴散的微觀機理13．擴散的熱力學理論14.影響擴散的因素15塑性變形及回復與再結(jié)晶1.金屬的應力-應變曲線142.單晶體的塑性變形243.多晶體的塑性變形24.合金的塑性變形15.冷變形金屬的組織與性能16.冷變形金屬在熱加工時的變化17.回復28.再結(jié)晶29.金屬的熱變形26固態(tài)相變1.固態(tài)相變的特點12.固態(tài)相變的形核13.固態(tài)相變的晶核長大1小計4812〔二〕學習情境描述學習情境1晶體結(jié)構與晶體結(jié)構缺陷教學時間第一學期學習目標掌握晶體幾何根底知識；了解晶體化學根本原理；掌握晶體結(jié)構缺陷；了解典型無機化合物晶體結(jié)構及硅酸鹽晶體結(jié)構；了解固溶體及金屬間化合物結(jié)構教學內(nèi)容【知識點】能說出晶體中根本原子鍵合；2.對于原子的規(guī)那么排列及不規(guī)那么排列有一定認識.；

3.熟悉固體中的相結(jié)構【技能點】能夠畫出根本晶體結(jié)構2．能解釋晶體中的原子堆垛次序3.能夠計算出晶體的晶面指數(shù)、晶向指數(shù)及晶體缺陷的柏氏矢量教學方法引導文法、工程教學法、四步教學法。教學條件各種說明書，通用計算機，課件，黑板，多媒體等。考核評價成果評定60%，教師評價25%，自我評價15%。學生的知識和能力要求識圖制圖能力2．計算機應用能力3.幾何空間想象能力教師的知識和能力要求識圖能力2．計算機的應用能力3．繪圖軟件的應用能力4.物理化學、結(jié)構化學、熱力學根底知識學習情境2凝固教學時間第一學期學習目標掌握金屬結(jié)晶的根本規(guī)律，了解金屬結(jié)晶的根本條件；掌握晶核的形成；掌握晶體的長大；了解陶瓷、聚合物的凝固。教學內(nèi)容【知識點】掌握晶體結(jié)晶的微觀及宏觀現(xiàn)象；了解晶體結(jié)晶熱力學及結(jié)構條件；掌握晶核均勻形核及非均勻形核掌握晶體長大機制【技能點】1.能夠?qū)w的形核及長大通過熱力學條件作出說明2.能夠?qū)τ诰Ш碎L大的過程作出幾何說明教學方法引導文法、工程教學法、四步教學法。教學條件通用計算機，課件，黑板，多媒體等?？己嗽u價成果評定60%，教師評價25%，自我評價15%。學生的知識和能力要求1．數(shù)學根底知識2.熱力學根底知識3.材料學根底知識3．平安意識、質(zhì)量意識、責任意識、誠信意識、職業(yè)標準意識等教師的知識和能力要求物質(zhì)的熱解特性2．物理化學學知識3.材料學知識4．結(jié)構化學根底知識3.計算機的應用能力學習情境3相圖教學時間第一學期學習目標掌握相、相平衡的根底知識；熟練制作相圖的方法；掌握二元勻晶相圖的理論解釋；掌握二元共晶相圖的理論解釋；掌握二元包晶相圖的理論解釋；了解其他二元相圖；掌握二元相圖的分析方法；了解相圖的熱力學解釋；掌握鑄錠的組織與偏析；了解三元相圖的分析教學內(nèi)容【知識點】相平衡與相率間的關系；熱分析法測定相圖；二元勻晶相圖的分析；二元共晶相圖的分析；二元勻晶相圖的分析；二元相圖的分析方法；相圖的熱力學解釋；鑄錠的組織與偏析【技能點】會用熱分析法測定二元合金相圖；會用顯微鏡觀測相圖中各階段成分顯微組織；掌握Fe-Fe3C合金相圖中各點成分的分析教學方法引導文法、工程教學法、四步教學法。教學條件各種說明書，通用計算機，課件，黑板，多媒體等。考核評價成果評定60%，教師評價25%，自我評價15%。學生的知識和能力要求1．熱力學根底知識2.物理化學根底知識2．平安意識、質(zhì)量意識、責任意識、誠信意識、職業(yè)標準意識等教師的知識和能力要求1.工程熱力根底知識2.材料科學根底知識3．計算機的應用能力3.物理化學根底知識學習情境4材料中的擴散教學時間第一學期學習目標掌握擴散定律及在合金凝固過程中的應用；了解擴散的微觀機理；了解擴散的熱力學理論；了解反響擴散；了解影響擴散的一些重要因素教學內(nèi)容【知識點】擴散速率及其宏觀規(guī)律擴散微觀機理，擴散過程中原子〔或分子、離子〕的具體遷移方式【技能點】會用擴散定律解釋凝固過程中原子〔或分子、離子〕的遷移教學方法引導文法、工程教學法、四步教學法。教學條件各種說明書，通用計算機，課件，黑板，多媒體等考核評價成果評定60%，教師評價25%，自我評價15%。學生的知識和能力要求1．熱力學根底知識3．平安意識、質(zhì)量意識、責任意識、誠信意識、職業(yè)標準意識等教師的知識和能力要求1．材料學根底知識2．熱力學根底知識3．計算機的應用能力學習情境5塑性變形及回復與再結(jié)晶教學時間第一學期學習目標掌握金屬的應力-應變曲線；掌握單晶體的塑性變形；掌握多晶體的塑性變形；掌握合金的塑性變形過程；掌握冷變形金屬的組織與性能及其加工工藝；了解聚合物的變形；了解陶瓷材料的塑性變形；掌握冷變形金屬在加熱時的變化；掌握金屬的回復；了解金屬的再結(jié)晶及長大過程；掌握再結(jié)晶退火對于合金組織的影響教學內(nèi)容【知識點】金屬的應力-應變曲線；真應力-真應變曲線；單晶體的滑移及孿生；多晶體的晶粒取向及晶界對其塑性變形的影響；固熔強化；加工硬化；聚合物的變形；陶瓷材料的塑性變形；冷變形金屬在加熱時的變化；再結(jié)晶及長大；金屬的再結(jié)晶退火對合金組織的影響【技能點】能夠使用金屬拉伸試驗機測定金屬的應力-應變曲線能夠使用布氏硬度計測定金屬合金的硬度能夠塑性變形的理論解釋應力-應變曲線能夠用固熔強化理論解釋金屬的冷加工變形過程中力學性能的變化能夠用回復動力學解釋冷變形金屬加熱時的組織性能變化教學方法引導文法、工程教學法、四步教學法。教學條件各種說明書，通用計算機，課件，黑板，多媒體等?？己嗽u價成果評定60%，教師評價25%，自我評價15%。學生的知識和能力要求1．識圖制圖能力2．平安意識、質(zhì)量意識、責任意識、誠信意識、職業(yè)標準意識等教師的知識和能力要求1．材料科學根底2.工程熱力學根底3.機械制造根底4．計算機的應用能力學習情境6固態(tài)相變教學時間第一學期學習目標掌握固態(tài)形變的特點；了解固態(tài)相變的形核及晶核長大；了解擴散型相變的例如；了解無擴散型相變教學內(nèi)容【知識點】1.相界面及位相關系；2.固態(tài)相變的形核及生長機制；3.脫熔轉(zhuǎn)變；4.調(diào)幅分解；5.馬氏體相變；6.多晶型轉(zhuǎn)變【技能點】會用固態(tài)相變理論解釋馬氏體相變過程教學方法引導文法、四工程教學法、四步教學法。教學條件各種說明書，通用計算機，課件，黑板，多媒體等?？己嗽u價成果評定60%，教師評價25%，自我評價15%。學生的知識和能力要求1．識圖制圖能力2．熱力學根底知識3．平安意識、質(zhì)量意識、責任意識、誠信意識、職業(yè)標準意識等教師的知識和能力要求1．識圖制圖能力2．材料科學知識3.熱力學知識4．計算機的應用能力三、課程實施建議〔一〕課程教學模式為實現(xiàn)本課程的目標，表達本課程的根本理念，提倡多種教學形式。廣闊教師應結(jié)合實際情況，創(chuàng)造性開展教學，在教學中總結(jié)經(jīng)驗，探索教學規(guī)律。下面就教學方面的一些問題提出建議。1.落實課程理念，倡導探究性學習本課程的根本理念中強調(diào)對學生的科學素質(zhì)的培養(yǎng)。科學素質(zhì)是指學生將來參加社會生活、從事經(jīng)濟生產(chǎn)、作出個人決策做必學的對科學概念和過程的理解，以及一定的探究能力，能較好地理解科學技術與社會的相互關系和科學的本質(zhì)，形成科學的態(tài)度和正確的價值觀。所以倡導探究性學習，對我們的教學工作具有重要的指導意義，應當貫徹在我們的全部教學活動中。《材料科學根底》學習領域課程的教學，是以材料實際加工過程中組織性能的變化為參照系，將物理化學及結(jié)構化學的知識貫穿其中。2．明確教師在教學活動中的地位，強調(diào)以學生為中心的教學。材料科學的教學是材料加工過程中材料組織及其性能變化的教學，讓教師成為教學活動的組織者，以學生為中心，培養(yǎng)其自我判斷能力。其次要讓學生有多種時機在不同的情境下去應用它們所學的知識，最后要讓學生能根據(jù)自身行動的反響信息來形成對客觀事物的認識和解決實際問題的方案。這就要求我們教師在教學過程中盡力幫助學生自己進行知識構建，而不是去復制知識，即教師要引導學生自己去認識和發(fā)現(xiàn)知識，認識和發(fā)現(xiàn)科學的方法，創(chuàng)造和實現(xiàn)知識與科學方法的應用。為此，教師就要精心設計每一次的教學活動，要根據(jù)不同層次的教學對象，課程的不同內(nèi)容以及的目標要求靈活多樣的組織教學。或講授，或討論，或課題設計，或問題解決，或設立情境。3．學習領域課程的成績評價學習領域課程的成績評價主要分為成果評定、學生自我評價、教師評價三個局部，成績評價在每一學習情境結(jié)束時進行，即進行階段成績評價，所有階段成績的總和就是課程的成績。成績評價是對工作任務的客觀評價，學生自我評價是學生對自己工作過程的主觀評價，教師評價是教師對學生在工作過程中的表現(xiàn)所作的主觀評價。學習領域課程的一個顯著特征是通過學習，學生將獲得典型工作任務的成果。因而，對成果的評定是衡量學習質(zhì)量的重要指標。對于《材料科學》學習領域課程，學習情景的主要工作成果是認識在生產(chǎn)過程中，材料組織性能對于其力學性能的影響。學習領域課程的實施有賴于學生的學習主動性及較高的自我認同感。因而，學生自我評價表現(xiàn)出的是學生對自己工作成果的判斷，其實質(zhì)是學生通過這個環(huán)節(jié)對自己的思維方式、工作方法、工作能力進行反思，從而不斷改良，獲得提高。對于以小組方式來完成學習任務時，要按組開展自我評價，這種按組來集體進行的反思，能更清晰、更準確、更客觀地反映學生的工作能力水平。教師評價是指教師對學生在學習過程中表現(xiàn)出的社會能力和方法能力的評價。主要包括：工作量、工作難度、在小組中作用、工作態(tài)度、溝通協(xié)調(diào)能力等。〔二〕教學方法1.引導文法——即引導文教學法。它是借助專門引導課文〔即教學文件，常以引導問題的形式出現(xiàn)〕，通過工作方案和自行控制工作過程等手段，引導學生獨立學習和工作的教學方法。2.工程教學法——職業(yè)教育中，工程是指以生產(chǎn)一件具體的、具有實際應用價值的產(chǎn)品為目的的工作任務。工程教學法是師生通過共同實施一個完整的“工程”工作而進行的教學行動。3.四階段法——遵循“資訊方案、決策、實施、檢查評估”這一完整的行動過程序列，在教學中教師與學生互動，讓學生通過“獨立地獲取作息”、“獨立地制定方案”、“獨立地實施方案”、“獨立地評價方案”，在自己動手的實踐中，掌握職業(yè)技能、習得專業(yè)知識，從而構建屬于自己的經(jīng)驗和知識體系。四階段法是對六階段法進行簡化，合并了決策與方案、檢查與評價后形成的教學方法。4.行動導向教學方法的實施，充分表達了工作行動的整體性，不管各情境中部件及工藝流程的要求的復雜程序如何，都要求完成確定的工作任務，并經(jīng)過資訊、決策、方案、實施、檢查和評價這一普適性過程，使學生在完整、綜合性的行動中進行思考和學習，到達學會學習、學會工作，培養(yǎng)方法能力的目的。從而有效防止了傳統(tǒng)教學重視獲取信息，無視如方案和檢查這些關鍵性環(huán)節(jié)，造成了人才培養(yǎng)的結(jié)構性缺陷，如缺乏方案和評估能力，而這些能力恰恰是形成創(chuàng)新能力的根底。5.團隊協(xié)作法，這類綜合性的工作任務，尤其是加工工藝過程的制定，必須通過小組學習方式，即以一個團隊的力量，才能到達目的。學習的過程中，自然要涉及與本組成員的合作和與其它組成員的合作問題，這就要求學生學會共處、學會作人，在學習過程中培養(yǎng)了社會能力?！踩辰虒W條件1.標準與標準滿足教學需要的標準教室，材料學實驗裝置，工程熱力學實驗裝置等。2.教學設施〔1〕工程熱力學試驗實訓，材料學實驗實訓、仿真軟件。〔2〕差熱膨脹分析儀、電子顯微鏡，數(shù)碼金相顯微鏡、金相顯微鏡、金相切割機、金相試磨拋機，鑲嵌機，砂輪機，膨脹機、臥式顯微鏡，仿真，通用計算機，課件，黑板，多媒體、測量工具、測量說明書等。3.實訓條件〔1〕機加工中心〔2〕數(shù)控加工中心(3)校外企業(yè)〔四〕課程考評方法本課程采用任務驅(qū)動教學法，為實施過程考核提供了條件。采用過程考核〔任務考核〕與課程考核〔期末考評〕相結(jié)合的方法，強調(diào)過程考評的重要性。過程考核占70分，課程考核占30分(具體見下表),取代了依靠一次期末考試來確定成績的方式。考核方式過程考核〔任務考核〕課程考核〔期末考評〕素質(zhì)考核任務單考核10%10%80%考核實施由指導教師根據(jù)學生表現(xiàn)集中考評由指導教師根據(jù)學生完成的工單任務情況考評按照教考別離原那么，由學院教務處組織考評?？己藰藴矢鶕?jù)遵守設備平安、人身平安和生產(chǎn)紀律等情況進行打分10分

預習內(nèi)容10分工程操作過程記錄10分任務方案正確15分工具使用正確5分操作過程正確15分任務完成良好5分

建議題型：單向選擇、多項選擇、判斷、問答題、論述題1.素質(zhì)考核素質(zhì)考核由指導的考核教師完成，素質(zhì)考核總分為10分。參考以下考核表進行考核。學生素質(zhì)考核表考核日期考核者被考核者姓名考核分數(shù)考核要素言行舉止和紀律性表達學校形象和個人素質(zhì)；良好的精神面貌和工作心態(tài)；關心同學；無遲到、早退、曠課和違反各種平安制度行為很出色10較強8一般6較差4極差2責任感清楚自己任務要求；對小組的任務關注和積極參與；工作有始有終；正確面對工作失誤，勇于成認錯誤和承當責任很出色10較強8一般6較差4極差2進取心學習充滿熱情和自信不斷給自嚴格要求自己；積極學習和貫徹執(zhí)行各項制度；及時提出合理化建議。很出色10較強8一般6較差4極差2改善工