《材料制備技術(shù)》課程教學(xué)大綱

《材料制備技術(shù)》課程教學(xué)大綱一、課程簡介課程中文名材料制備技術(shù)課程英文名MaterialsFabricationTechnology雙語授課□是否課程代碼24112087課程學(xué)分2.5總學(xué)時數(shù)40課程類別□通識教育課程□公共基礎(chǔ)課程專業(yè)教育課程□綜合實踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)必修□選修□其他課程形態(tài)□線上線下□線上線下混合式□社會實踐□虛擬仿真實驗教學(xué)考核方式閉卷□開卷□課程論文□課程作品□匯報展示□報告課堂表現(xiàn)□階段性測試平時作業(yè)其他（可多選）開課學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院開課系(教研室)材料科學(xué)系面向?qū)I(yè)材料科學(xué)與工程開課學(xué)期第6學(xué)期先修課程材料科學(xué)基礎(chǔ)，材料物理化學(xué)后續(xù)課程無機非金屬材料，納米材料與納米技術(shù)選用教材朱繼平.材料合成與制備技術(shù)（第一版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2018參考書目曹茂盛:材料合成與制備方法[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2018課程資源/sCourse/course_2361.html課程簡介《材料制備技術(shù)》是一門材料科學(xué)與工程專業(yè)必修的專業(yè)核心課。主要介紹材料制備技術(shù)的發(fā)展概況、制備原理、操作設(shè)備以及制備工藝方法等。通過該課程的教學(xué)，使學(xué)生獲得從事材料科學(xué)相關(guān)職業(yè)必需的材料制備技術(shù)基本理論、基礎(chǔ)知識和基本方法，具有一定分析和解決實際問題的能力、較強的概括能力、邏輯推理能力、自主學(xué)習(xí)能力和獨立思考能力；為后續(xù)《無機非金屬材料》、《納米材料與納米技術(shù)》等專業(yè)課的學(xué)習(xí)、將來的工作和科研打下較堅實的理論與實踐基礎(chǔ)。二、課程目標表1課程目標序號具體課程目標課程目標1能夠闡述和靈活運用材料制備技術(shù)的基本理論和基礎(chǔ)知識，習(xí)得材料制備技術(shù)的基本技能，包括經(jīng)典合成方法、軟化學(xué)合成方法、特殊合成方法等工藝原理；薄膜材料，晶體材料、非晶態(tài)材料以及新能源等材料的制備工藝及其原理；能陳述材料制備技術(shù)與生產(chǎn)生活的聯(lián)系，說明材料制備技術(shù)與材料其他學(xué)科的聯(lián)系以及材料制備技術(shù)在國民經(jīng)濟和社會生活中的價值，能對材料制備技術(shù)有關(guān)的社會熱點問題作出正確的價值判斷；能說明材料制備技術(shù)的基本思想和方法，并能夠運用材料制備技術(shù)知識、思想和方法去認識、分析和解決生活、生產(chǎn)和教學(xué)中的材料制備技術(shù)相關(guān)實際問題；能陳述材料制備技術(shù)的最新研究成果和發(fā)展趨勢。課程目標2形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，樹立終身學(xué)習(xí)的意識，學(xué)會前后對比、理論聯(lián)系實踐等高效學(xué)習(xí)材料制備技術(shù)的方法，習(xí)得研究材料制備技術(shù)的一般程序與技巧；具備較強的概括能力、邏輯推理能力、自主學(xué)習(xí)能力和獨立思考能力。課程目標3具有較強的學(xué)科專業(yè)意識和高度的社會責(zé)任感；樹立愛國主義情懷、辨證唯物主義的科學(xué)世界觀和正確的人生價值觀，具有端正的生活態(tài)度，在生活、生產(chǎn)和教學(xué)中正確運用材料制備技術(shù)知識。表2課程目標與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求2：問題分析【H】2.1：能夠運用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理識別功能復(fù)合材料在新材料設(shè)計和制備-結(jié)構(gòu)性能分析-新材料技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用等方面的復(fù)雜工程問題。1畢業(yè)要求4：研究【M】4.1：能夠熟練掌握新材料設(shè)計和制備-結(jié)構(gòu)性能分析-新材料技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用等方面的關(guān)鍵科學(xué)知識和儀器使用方法，通過文獻綜述，調(diào)研和分析材料制備過程的解決方案。2畢業(yè)要求8：職業(yè)規(guī)范【L】8.2：能夠明白工程師的職業(yè)性質(zhì)、職業(yè)道德與責(zé)任，恪守工程倫理，遵守職業(yè)道德和規(guī)范，遵守相關(guān)法律。3三、課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與方法（一）理論學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求表3-1課程目標、學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法對應(yīng)關(guān)系序號課程模塊學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)任務(wù)課程目標學(xué)習(xí)重點難點教學(xué)方法學(xué)時1經(jīng)典合成方法1.高溫合成方法的分類。1.預(yù)習(xí)：高溫合成方法第一章教材、課件2.拓展閱讀：學(xué)科前沿相關(guān)文獻6篇3.主題討論：如何獲得高溫的方法？實驗室最常用電爐是那種？電熱體類型如何劃分，各自使用性能特點如何?高溫測量的方法包括幾種？接觸式和非接觸式溫度計各自的優(yōu)缺點是什么？簡述固相反應(yīng)的定義（狹義/廣義）。固相反應(yīng)與均相反應(yīng)在特點上的區(qū)別是什么？影響固相反應(yīng)的因素是什么？化學(xué)轉(zhuǎn)移反應(yīng)定義是什么？化學(xué)轉(zhuǎn)移反應(yīng)條件應(yīng)如何選擇？簡述低溫控制方法的途徑？高壓合成的定義是什么？4.主講課程：以小組為單位，查閱資料，備課，選派代表講解常見高溫合成反應(yīng)原理，最后再組內(nèi)補充、組外點評、老師總結(jié)5.項目任務(wù)：以一種高溫固相反應(yīng)機理為項目研究任務(wù)，讓學(xué)生以小組為單位查找資料，主動探究、思考、解決問題6.課后作業(yè)：撰寫一篇高溫合成方法研究進展的課程小論文1，2，3重點：經(jīng)典材料合成與制備的主要途徑。難點：幾種主要途徑選擇與取舍的依據(jù)。講授法：主要針對經(jīng)典合成方法方面的認識。練習(xí)法：針對1、2節(jié).發(fā)現(xiàn)法：針對第3節(jié)討論法：針對第4節(jié)。42.獲得高溫的方法，高溫測量的方法。3.固相反應(yīng)的定義、原理及應(yīng)用。4.影響固相反應(yīng)的因素。5.低溫合成和分離的定義及原理。6.化學(xué)轉(zhuǎn)移反應(yīng)定義、原理及應(yīng)用7.低溫控制方法的途徑8.高壓合成的定義、原理及應(yīng)用。2軟化學(xué)合成方法1.軟化學(xué)合成方法概述。1.預(yù)習(xí)：軟化學(xué)合成方法的整章教材、課件。2.拓展閱讀：學(xué)科前沿相關(guān)文獻6篇4.主題討論：請描述水熱與溶劑熱合成與與固相反應(yīng)合成研究的差別。5.課后作業(yè)：化學(xué)氣相沉積原理，特點及分類；化學(xué)氣相反應(yīng)類型有哪些？6.章節(jié)小結(jié)：對比總結(jié)不同軟化學(xué)合成方法的特點及適用范圍。1，2，3重點：1.軟化學(xué)合成方法的基本原理；2.軟化學(xué)合成方法的分類及特點；3.軟化學(xué)合成方法的應(yīng)用。難點：軟化學(xué)合成方法的基本原理。講授法：主要針對幾種典型軟化學(xué)法制備方法和在工業(yè)中的應(yīng)用。調(diào)研：主要針對學(xué)生查閱文獻能力。62.先驅(qū)物法的定義、原理及應(yīng)用。3.溶膠-凝膠法的定義、原理及應(yīng)用。4.低熱固相反應(yīng)法的定義、原理及應(yīng)用。5.水熱與溶劑熱合成法的定義、原理及應(yīng)用。6.化學(xué)氣相沉積法的定義、原理及應(yīng)用。7.插層反應(yīng)與支撐和接枝工藝法的定義、原理及應(yīng)用。3特殊合成方法1.特殊合成方法概述1.預(yù)習(xí)：特殊合成方法整章教材、課件2.拓展閱讀：學(xué)科前沿相關(guān)文獻6篇3.主題討論：試敘述熔鹽的特性，舉例說明熔鹽在無機合成中的應(yīng)用。說明光化學(xué)反應(yīng)的原理和配位化合物光化學(xué)合成的類型。簡述微波合成的定義和特點。4.課后作業(yè)：自蔓延高溫合成（SHS）定義是什么？自蔓延高溫合成的優(yōu)點有哪些？5.章節(jié)小結(jié)：對比總結(jié)不同特殊合成方法的優(yōu)缺點及適用范圍。1，2，3重點：1.特殊合成方法的基本原理；2.特殊合成方法的分類及特點；3.特殊合成方法的應(yīng)用。難點：特殊合成方法的基本原理。講授法：主要針對幾種典型特殊合成方法和在工業(yè)中的應(yīng)用。練習(xí)法：針對2、4節(jié)發(fā)現(xiàn)法：針對第1節(jié)討論法：針對第5節(jié).42.電解合成定義、原理及應(yīng)用。。3.光化學(xué)合成定義、原理及應(yīng)用。4.微波合成定義、原理及應(yīng)用。5.自蔓延高溫合成定義、原理及應(yīng)用。4薄膜材料與制備技術(shù)1.薄膜材料制備概述。1.預(yù)習(xí)：薄膜材料與制備技術(shù)整章教材、課件2.拓展閱讀：學(xué)科前沿相關(guān)文獻7篇3.小組討論：以小組為單位，討論、設(shè)計一種特殊薄膜材料合成方法，由代表進行匯報4.課后作業(yè)：薄膜材料的特殊性？薄膜的結(jié)構(gòu)與缺陷？什么是薄膜的內(nèi)應(yīng)力？從應(yīng)力的性質(zhì)上分，有哪幾種？簡述晶核的形成過程。簡述薄膜的生長模式，并以島狀生長為例分析薄膜形成的四個主要階段蒸發(fā)鍍的主要過程？5.章節(jié)小結(jié)：畫出章節(jié)星狀圖。1，2重點：1.薄膜材料的特征；3.薄膜材料的生長機理；3.薄膜材料制備、表征基本原理；4.薄膜材料制備方法的應(yīng)用。難點：薄膜材料的生長機理。講授法：主要針對薄膜材料的特征、生長機理、常見制備方法及應(yīng)用。。調(diào)研：主要針對學(xué)生查閱文獻能力。62.薄膜及其特征。3.薄膜的形成與生長。4.薄膜的物理制備方法。5.薄膜的化學(xué)制備方法。6.薄膜的表征。7.典型薄膜材料簡介。5晶體材料的制備1.人工晶體概述1.預(yù)習(xí)：晶體材料的制備教材、課件2.拓展閱讀：學(xué)科前沿相關(guān)文獻7篇、案例視頻5個.3.主題討論：簡述人工晶體的定義、分類、特性及應(yīng)用。晶體的形成經(jīng)歷了那三個階段？單晶體材料的基本性質(zhì)是什么？單晶生長的體系主要有哪些？不同體系中晶體相變過程和結(jié)晶的驅(qū)動力分別是什么？何謂均勻形核和非均勻形核？請簡述氣相生長法的特點及分類？請簡述溶液生長法的特點及分類？降溫法的原理？4.課后作業(yè)：水熱法生長晶體有哪些特點?蒸發(fā)法的原理及適用范圍？在助溶劑法生長單晶體中對于助熔劑的選擇有何原則？熔體晶體生長方法分類及特點？熔體法晶體生長的局限性體現(xiàn)那些方面？提拉法生長技術(shù)的三項重大改進，各解決了什么技術(shù)問題？坩堝下降法中對坩堝材料的要求有哪些？5.章節(jié)小結(jié)：畫出章節(jié)星狀圖1，2重點：1.晶體材料的概念；2.晶體材料的生長機理；3.晶體材料制備技術(shù)特點及應(yīng)用。難點：晶體材料的生長機理。講授法：主要針對薄膜材料的特征、生長機理、常見制備方法及應(yīng)用。練習(xí)法：針對3、4節(jié)發(fā)現(xiàn)法：針對第4節(jié)討論法：針對第1節(jié)62.晶體生長基礎(chǔ)3.晶體生長的方法和技術(shù)分類、定義、原理及應(yīng)用。6非晶態(tài)材料的制備1.非晶態(tài)材料制備概述.1.預(yù)習(xí)：整章教材、課件2.拓展閱讀：學(xué)科前沿相關(guān)文獻9篇3.課后作業(yè)：何為非晶態(tài)？微觀結(jié)構(gòu)特征是什么？非晶態(tài)材料的分類與特征？非晶固體的形成條件？非晶態(tài)材料的制備原理、方法與特點？4.章節(jié)小結(jié)：畫出章節(jié)星狀圖1，2，3重點：1.非晶態(tài)材料的基本概念及結(jié)構(gòu)；2.非晶態(tài)材料的形成機理及規(guī)律；3.非晶態(tài)材料的應(yīng)用。難點：非晶態(tài)材料的形成機理及規(guī)律。講授法：主要針對薄膜材料的特征、生長機理、常見制備方法及應(yīng)用。調(diào)研：主要針對學(xué)生查閱文獻能力。62.非晶態(tài)材料的結(jié)構(gòu)。3.非晶態(tài)合金的形成理論。4.非晶態(tài)合金的形成規(guī)律。5.非晶態(tài)材料的制備技術(shù)。6.非晶態(tài)合金的性能及應(yīng)用。7新能源材料的制備及應(yīng)用1.新能源材料概述1.預(yù)習(xí)：整章教材、課件2.拓展閱讀：學(xué)科前沿相關(guān)文獻6篇3.主題討論：鋰離子電池的工作原理.鋰離子電池的優(yōu)缺點及組成。幾種鋰離子電池正極材料的性能對比。對鋰離子電池負極材料及電解液的要求。4.課后作業(yè)：燃料電池與其他電池的區(qū)別；堿性燃料電池的工作原理與性能；磷酸燃料電池的工作原理與性能；質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理與性能；直接甲醇燃料電池的原理；金屬空氣電池的原理、分類及性能。5.章節(jié)小結(jié)：畫出章節(jié)星狀圖。1，2，3重點：1.新能源材料概述；2.新能源材料的分類及特點；3.新能源材料的制備及應(yīng)用。難點：新能源材料的制備及應(yīng)用。講授法：1.學(xué)生掌握薄膜材料的特征、生長機理、常見制備方法及應(yīng)用。練習(xí)法：針對4節(jié)。發(fā)現(xiàn)法：針對第1，2節(jié)。討論法：針對第3節(jié).82.鋰離子電池材料3.太陽能電池材料4.燃料電池材料5.超級電容器材料四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4-1課程目標、考核內(nèi)容與考核方式對應(yīng)關(guān)系課程目標考核內(nèi)容所屬學(xué)習(xí)模塊/項目考核占比考核方式課程目標11.材料制備技術(shù)基本理論的領(lǐng)悟水平、綜合分析與運用能力。（1）材料合成與制備的主要途徑.（2）經(jīng)典合成方法、軟化學(xué)合成方法、特殊合成方法定義及特點。1，2，350%課堂表現(xiàn)課后作業(yè)期末考試2.材料制備技術(shù)基本知識的吸收水平和綜合運用能力（1）經(jīng)典合成方法的原理及應(yīng)用。（2）軟化學(xué)合成方法的原理應(yīng)用.（3）特殊合成方法的原理應(yīng)用。3．材料制備技術(shù)基本技能水平和綜合運用能力（1）薄膜材料制備工藝的原理、方法，不同薄膜制備工藝間的比較。（2）主要晶體材料合成工藝及其特點、微觀組織的調(diào)控方法。（3）主要非晶體材料合成工藝及其特點。（4）主要新能源材料制備技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用。4，5，6，7課堂表現(xiàn)課后作業(yè)期末考試4.材料制備技術(shù)最新研究成果與發(fā)展趨勢的體會情況（1）材料制備技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展。（2）各類材料制備技術(shù)新進展、新用途。（3）材料制備技術(shù)新理論、新方法和新技術(shù)。1，2，3，4，5，6，7課程目標21.概括能力、邏輯推理能力和獨立思考能力水平。1，2，3，4，5，6，740%課堂表現(xiàn)課后作業(yè)期末考試2.材料制備技術(shù)基本思想和方法的領(lǐng)悟水平。3.運用材料制備技術(shù)知識、思想和方法解決實際問題的能力水平。課程目標31.是否具有安全與環(huán)保意識、社會責(zé)任感。1，2，3，4，5，6，710%課堂表現(xiàn)課后作業(yè)期末考試2.是否具有愛國主義情懷。3.是否具有辨證唯物主義的世界觀和人生價值觀。表4-2課程目標與考核方式矩陣關(guān)系課程目標考核方式考核占比期末考試成績比例60%課堂表現(xiàn)成績比例20%課后作業(yè)成績比例10%素質(zhì)考核成績比例10%課程目標1100%0%50%075%課程目標20%100%30%013%課程目標300%20%100%12%（二）成績評定1.平時成績評定（1）課堂表現(xiàn)（50%）：通過學(xué)生在課堂上闡明知識的情況及相關(guān)能力水平進行評價。包括課堂發(fā)言、討論、提問、回答問題、練習(xí)等。（2）課后作業(yè)（25%）：線下章節(jié)作業(yè)，主要考核學(xué)生綜合運用知識的能力。（3）素質(zhì)考核（25%）：主要包括學(xué)生在言行中表現(xiàn)出的家國情懷、社會責(zé)任、學(xué)科專業(yè)意識、世界觀與人生價值觀、學(xué)習(xí)紀律、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣、科學(xué)精神、創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力水平與終身學(xué)習(xí)意識。2.期末成績評定期末考試以閉卷的方式進行。試題類型包括選擇，判斷，填空，名詞解釋，簡答，論述等。期末考試主要考察學(xué)生對基本理論、基礎(chǔ)知識和具體方法的融會與運用情況。要求學(xué)生能闡明不同類型材料制備技術(shù)定義、原理及應(yīng)用等知識，并能夠綜合運用這些知識解決材料科學(xué)相關(guān)實際問題。材料制備技術(shù)考試模塊包括經(jīng)典合成方法、軟化學(xué)合成方法、特殊合成方法、薄膜材料與制備技術(shù)、晶體材料的制備、非晶態(tài)材料的制備、新能源材料的制備及應(yīng)用，共7個模塊。3.總成績評定課程期末總成績由平時考核成績和期末考核成績構(gòu)成。期末總成績（100%）=期末成績×（60%）+平時成績×（40%）（三）評分標準表5評分標準（非試卷考核項目）考核項目評分標準優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)課堂表現(xiàn)（1）課堂紙練習(xí)、回答問題正確，且能進行解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點正確，問題有深度、有創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題正確，但解釋欠清楚（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點正確，但問題無深度或無創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題大部分正確，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點基本正確，但問題無深度、無創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題錯誤率在30~50%之間，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點有部分錯誤，或邏輯不嚴密（50%）。（1）課堂測驗、回答問題錯誤率超過50%，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點錯誤，思路不清晰，邏輯不嚴密（50%）。如出現(xiàn)錯誤價值觀、反黨反社會言論，記為0課后作業(yè)（1）答案正確率超過90%（80%）。（2）部分作業(yè)完成方法、思路有創(chuàng)新（10%）。（3）書寫規(guī)范，無抄襲，態(tài)度端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在80~89%（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫規(guī)范，無抄襲，態(tài)度端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在70-79%（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫較規(guī)范，無抄襲，態(tài)度基本端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在60-69%（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫不夠規(guī)范，或有少量抄襲痕跡（10%）。（1）作業(yè)正確率在60%以下（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫不規(guī)范，有明顯抄襲，或有部分作業(yè)未完成（10%）。未提交作業(yè)記0分素質(zhì)考核（1）學(xué)習(xí)態(tài)度端正，能按時完成課前網(wǎng)絡(luò)平臺學(xué)習(xí)任務(wù)；學(xué)習(xí)興趣濃厚，經(jīng)常問問題；