西安交通大学：材料科学与工程专业《陶瓷材料学》课程教学大纲.pdf_大学文库

最新研究动态，建立终身学习的意识，并掌握查阅文献资料的能力，不断追求最新的知识理论，发展和完善知识体系。结合无机材料科学的发展前沿，锻炼学生发现问题、解决问题的能力。通过该课程的系统学习，要求学生掌握陶瓷材料的显微结构与相结构，掌握陶瓷材料的成型、烧结工艺流程，重点掌握几种常用工程结构陶瓷材料的晶体结构、制备工艺、性能与应用，在此基础上熟悉实际工程问题中的选材原则。要求学生掌握陶瓷材料的力学性能特征，在此基础上熟悉几种增强增韧方法，熟练掌握陶瓷基复合材料的力学行为与制备工艺，了解纤维增强陶瓷基复合材料的设计原则和选材思路。课程组织学生分组讨论，每一组一名组长和若干组员，共同完成老师布置的课题，并以PPT讨论的形式，锻炼学生查阅文献资料的能力，以及沟通交流与表达的能力。2.2课程的目标及学生应该达到的能力1陶瓷材料领域基础知识理解能力掌握无机材料的晶体结构特点，熟悉各类典型陶瓷材料（包括氧化物、碳化物、氮化物与玻璃陶瓷）与各种陶瓷基复合材料的组织与性能特点，并熟练掌握无机材料制备工艺流程和显微组织观察方法，了解陶瓷材料密度及气孔率测试硬度及强度测试原理及方法。支撑毕业要求指标点1-4：具备综合应用数学、自然科学、工程基础及材料科学基础、材料工程基础、材料研究方法、材料性能等专业知识的能力，用于解决材料领域的复杂工程问题。2复杂工程问题分析能力能够运用陶瓷材料的相关知识，对陶瓷材料在实际应用中的复杂工程问题进行分析。能够对比分析不同体系陶瓷材料或者不同制备工艺获得的陶瓷材料组织与性能特点，根据陶瓷材料强韧化理论和陶瓷基复合材料制备工艺，提出多种解决方案和途径，获得有效结论。支撑毕业要求指标点2-3：通过所学专业知识结合文献研究，分析复杂工程问题中材料成分工艺-组织-性能之间的相互关系，对比多种解决方案和路径，获得有效结论。3材料与工艺设计与创新能力根据陶瓷材料服役条件，选择合适的材料体系并制定制备工艺，掌握材料单元或工艺在全周期、全流程设计/开发的基本方法和技术，了解各种因素对材料设计目标和技术方案的影响

最新研究动态，建立终身学习的意识，并掌握查阅文献资料的能力，不断追求最新的知识理论，发展和完善知识体系。结合无机材料科学的发展前沿，锻炼学生发现问题、解决问题的能力。通过该课程的系统学习，要求学生掌握陶瓷材料的显微结构与相结构，掌握陶瓷材料的成型、烧结工艺流程，重点掌握几种常用工程结构陶瓷材料的晶体结构、制备工艺、性能与应用，在此基础上熟悉实际工程问题中的选材原则。要求学生掌握陶瓷材料的力学性能特征，在此基础上熟悉几种增强增韧方法，熟练掌握陶瓷基复合材料的力学行为与制备工艺，了解纤维增强陶瓷基复合材料的设计原则和选材思路。课程组织学生分组讨论，每一组一名组长和若干组员，共同完成老师布置的课题，并以 PPT 讨论的形式，锻炼学生查阅文献资料的能力，以及沟通交流与表达的能力。 2.2 课程的目标及学生应该达到的能力 1 陶瓷材料领域基础知识理解能力掌握无机材料的晶体结构特点，熟悉各类典型陶瓷材料（包括氧化物、碳化物、氮化物与玻璃陶瓷）与各种陶瓷基复合材料的组织与性能特点，并熟练掌握无机材料制备工艺流程和显微组织观察方法，了解陶瓷材料密度及气孔率测试、硬度及强度测试原理及方法。支撑毕业要求指标点 1-4：具备综合应用数学、自然科学、工程基础及材料科学基础、材料工程基础、材料研究方法、材料性能等专业知识的能力，用于解决材料领域的复杂工程问题。 2 复杂工程问题分析能力能够运用陶瓷材料的相关知识，对陶瓷材料在实际应用中的复杂工程问题进行分析。能够对比分析不同体系陶瓷材料或者不同制备工艺获得的陶瓷材料组织与性能特点，根据陶瓷材料强韧化理论和陶瓷基复合材料制备工艺，提出多种解决方案和途径，获得有效结论。支撑毕业要求指标点 2-3：通过所学专业知识结合文献研究，分析复杂工程问题中材料成分-工艺-组织-性能之间的相互关系，对比多种解决方案和路径，获得有效结论。 3 材料与工艺设计与创新能力根据陶瓷材料服役条件，选择合适的材料体系并制定制备工艺，掌握材料单元或工艺在全周期、全流程设计/开发的基本方法和技术，了解各种因素对材料设计目标和技术方案的影响

章节顺序教学内容学时分配教学方式（授课、实验、上机、讨论）教学要求（知识要求及能力要求）对课程目标的支撑关系 1 主要讲述陶瓷材料在实际工程中的应用；介绍陶瓷材料的性能优点及存在问题 2 授课掌握陶瓷材料的性能特点，了解陶瓷材料目前存在的问题、陶瓷强度设计与合理使用的相关知识。增加学生对专业的认同感。课程目标 1 课程目标 5 2 陶瓷材料的结合键与晶体结构，陶瓷晶体结构的同质多象现象及缺陷，玻璃结构 4 授课使学生掌握无机非金属的晶体结构特征，了解有关陶瓷结构的各种知识，为研究和使用工程陶瓷材料打下理论基础。课程目标 1 3 陶瓷材料的显微组织与相结构，一元、二元、三元相图分析。 4 授课使学生能够熟练掌握陶瓷材料的显微组织特点，通过实验课，熟悉典型陶瓷材料显微组织观察方法。能够看懂一元、二元、三元相图，确定相和相组成，熟练分析热处理对结晶和淀析过程的影响。课程目标 1 课程目标 2 4 粉体原料制备方法、粉体原料的特性及其表征，陶瓷素坯成型方法，陶瓷致密化机理，烧结过程中的传质机制，烧结对陶瓷显微结构的影响，影响烧结的主要因素。 6 授课，自学使学生熟练掌握陶瓷材料的工艺制备过程，熟悉制备各类陶瓷的原材料，了解各类粉料制备方法。熟练掌握工程陶瓷的成型方法，了解各类成型方法的优缺点及适用情况。熟悉各类烧结工艺的致密化机制，了解各类烧结工艺的传质机理和成品性能。通过课堂讨论，能够根据具体的工程应用情况选择合适的原料粉末制备工艺、素坯成型方法和烧结工艺；通过实验实践，体验基本的陶瓷材料制备流程，深入理解课堂知识，初步掌握陶瓷材料制备方法。课程目标 2 课程目标 3

使学生掌握儿种常用工程结构陶瓷的成分、组织、性能及其应用领城：对于具体的陶瓷材料，能够熟知其几种常用的工程结构陶瓷，包括常见氧化授课，晶体结构、原料制备方法、制备工艺流程及最新的研课程目标45物、氮化物、碳化物等结构用陶瓷的性能与4讨论课程目标5究进展。通过自学与课后文献调研，强化学生终身学应用，工程结构陶瓷的制备工艺。习的能力：通过课堂讨论，银炼学生学术交流与表达的能力。使学生掌握陶瓷材料强度、断裂韧性、硬度、抗热震性能等指标的物理意义，熟悉陶瓷力学性能测试方陶瓷显微结构对弹性模量的影响，弹性模量法，了解陶瓷材料的力学性能特征，能够根据陶瓷材测试方法，影响陶瓷塑性的因素，影响陶瓷料的增韧机理提出具体的解决方案，选择适合的增强授课课程目标36强度的因素，断裂韧性测试方法。陶瓷材料增韧相，或能够通过微观结构设计实现陶瓷材料性能课程目标5的优化。通过自学与文献调研，让学生了解当前科研增韧方法，陶瓷硬度与抗磨损性能的测试方法，热震损伤理论，陶瓷材料疲劳特性。人员在陶瓷材料强韧化研究领域取得的进展和最新科研成果，体会科学技术的持续发展，培养终身学习的能力。使学生熟练掌握常用的各类增强纤维的化学成分、力几种用于制备陶瓷基复合材料的增强纤维学性能和选材原则。熟练掌握纤维增强复合材料的力选材原则，定向排列连续纤维增强复合材料学行为特征，能够分析纤维对陶瓷基材料各类力学性课程目标2授课7的力学行为，短纤维增强复合材料的力学行6能指标的影响及作用机制，熟悉各类纤维增强陶瓷基课程目标3为，纤维增强陶瓷基复合材料的增强机制及复合材料的制备方法。初步培养学生根据具体的材料制备。服役条件，选择合适的复合材料体系，并制定材料制备工艺，解决复杂工程间题的能力

5 几种常用的工程结构陶瓷，包括常见氧化物、氮化物、碳化物等结构用陶瓷的性能与应用，工程结构陶瓷的制备工艺。 4 授课，讨论使学生掌握几种常用工程结构陶瓷的成分、组织、性能及其应用领域；对于具体的陶瓷材料，能够熟知其晶体结构、原料制备方法、制备工艺流程及最新的研究进展。通过自学与课后文献调研，强化学生终身学习的能力；通过课堂讨论，锻炼学生学术交流与表达的能力。课程目标 4 课程目标 5 6 陶瓷显微结构对弹性模量的影响，弹性模量测试方法，影响陶瓷塑性的因素，影响陶瓷强度的因素，断裂韧性测试方法。陶瓷材料增韧方法，陶瓷硬度与抗磨损性能的测试方法，热震损伤理论，陶瓷材料疲劳特性。 6 授课使学生掌握陶瓷材料强度、断裂韧性、硬度、抗热震性能等指标的物理意义，熟悉陶瓷力学性能测试方法，了解陶瓷材料的力学性能特征，能够根据陶瓷材料的增韧机理提出具体的解决方案，选择适合的增强增韧相，或能够通过微观结构设计实现陶瓷材料性能的优化。通过自学与文献调研，让学生了解当前科研人员在陶瓷材料强韧化研究领域取得的进展和最新科研成果，体会科学技术的持续发展，培养终身学习的能力。课程目标 3 课程目标 5 7 几种用于制备陶瓷基复合材料的增强纤维，选材原则，定向排列连续纤维增强复合材料的力学行为，短纤维增强复合材料的力学行为，纤维增强陶瓷基复合材料的增强机制及制备。 6 授课使学生熟练掌握常用的各类增强纤维的化学成分、力学性能和选材原则。熟练掌握纤维增强复合材料的力学行为特征，能够分析纤维对陶瓷基材料各类力学性能指标的影响及作用机制，熟悉各类纤维增强陶瓷基复合材料的制备方法。初步培养学生根据具体的材料服役条件，选择合适的复合材料体系，并制定材料制备工艺，解决复杂工程问题的能力。课程目标 2 课程目标 3

五、课外学时分配章节内容参考学时对课程目标的顺序支撑关系5查阅文献，了解并掌握常用氧化物、氮课程目标14课程目标4化物、碳化物及玻璃陶瓷的结构、性能课程目标5特点、制备及应用，并撰写相关大作业、制作PPT并在课堂上展示、讲解、讨论注：对课程目标的支撑关系可填写大纲中第二部分课程目标的相应序号。六、考核方式及成绩构成6.1考核成绩构成平时：30%，（包含：平时作业，PPT讨论）期末：70%6.2课程目标的考核环节与评分标准1课程教学与考核环节及其对应的课程目标的汇总课程考核采取过程考核与期末考试相结合的方式。过程考核包括平时作业成绩、PPT演讲及讨论表现成绩，期末考试采用闭卷考核方式。平时作业主要考核学生对本课程专业知识掌握情况。在教学过程中，教师为学生布置一道较为综合的大作业题自，支撑课程自标1和课程自标5，且两种课程目标的占比均为50%。由学生通过课后自学、查阅文献，完成大作业，由教师根据评分标准给出分数。课堂讨论主要培养学生的沟通交流能力。在教学过程中，教师以几种典型的结构陶瓷材料为题，将学生分成若于小组，每组2人，通过自主文献调研及课堂汇报的形式，与班级其他同学讨论。每组推选出1名组长，负责整个大作业的组织与协调工作，并由组长负责课堂上的汇报工作。两位组员各自负责几项内容，如文献调研、演讲提纲设计及发言材料撰写、PPT制作等，由组长统筹安排各自的进度。组长上台代表全组汇报近期工作，汇报结束后，组内另一位成员对自己完成的工作做简短发言，与班级同学自由讨论。主讲教师及班级同学共同为汇报的小组进行打分，取平均分作为课堂讨论的最终成绩。该环节对应于课程目标4和课程目标5，且两种课程目标的占比分别为60%、40%。另外，在期末考试试题（满分100分）中，有20分对应于课程目标1，考

五、课外学时分配章节顺序内容参考学时对课程目标的支撑关系 5 查阅文献，了解并掌握常用氧化物、氮化物、碳化物及玻璃陶瓷的结构、性能特点、制备及应用，并撰写相关大作业、制作 PPT 并在课堂上展示、讲解、讨论 4 课程目标 1 课程目标 4 课程目标 5 . . 注：对课程目标的支撑关系可填写大纲中第二部分课程目标的相应序号。六、考核方式及成绩构成 6.1 考核成绩构成平时： 30 %，（包含：平时作业，PPT 讨论）期末： 70 % 6.2 课程目标的考核环节与评分标准 1 课程教学与考核环节及其对应的课程目标的汇总课程考核采取过程考核与期末考试相结合的方式。过程考核包括平时作业成绩、PPT 演讲及讨论表现成绩，期末考试采用闭卷考核方式。平时作业主要考核学生对本课程专业知识掌握情况。在教学过程中，教师为学生布置一道较为综合的大作业题目，支撑课程目标 1 和课程目标 5，且两种课程目标的占比均为 50%。由学生通过课后自学、查阅文献，完成大作业，由教师根据评分标准给出分数。课堂讨论主要培养学生的沟通交流能力。在教学过程中，教师以几种典型的结构陶瓷材料为题，将学生分成若干小组，每组 2 人，通过自主文献调研及课堂汇报的形式，与班级其他同学讨论。每组推选出 1 名组长，负责整个大作业的组织与协调工作，并由组长负责课堂上的汇报工作。两位组员各自负责几项内容，如文献调研、演讲提纲设计及发言材料撰写、PPT 制作等，由组长统筹安排各自的进度。组长上台代表全组汇报近期工作，汇报结束后，组内另一位成员对自己完成的工作做简短发言，与班级同学自由讨论。主讲教师及班级同学共同为汇报的小组进行打分，取平均分作为课堂讨论的最终成绩。该环节对应于课程目标 4 和课程目标 5，且两种课程目标的占比分别为 60%、40%。另外，在期末考试试题（满分 100 分）中，有 20 分对应于课程目标 1，考

察学生对基础知识的理解能力；有 55 分对应于课程目标 2，考察学生对复杂工程问题的分析能力；另有 25 分考察学生设计开发与解决方案的能力。期末试题评分见试题答案与评分标准。具体如表 6-1 所示。表 6-1 课程各教学环节与课程目标达成计算的比例考核与评价方式平时作业（100）分 PPT 讲述及讨论（100 分）课程考试（100 分）课程目标 1（1-4） 40% 20% 课程目标 2（2-3） 55% 课程目标 3（3-3） 25% 课程目标 4 (10-3) 60% 课程目标 5 (12-1) 60% 40% 注明：表格中的百分数是各考核环节对课程目标的贡献比例。 2 平时作业与课堂讨论评分标准（1）平时作业评价标准教师为学生布置一道较为综合的大作业题目，学生通过课后自学、查阅文献，完成大作业，由教师根据评分标准给出分数。表 6-2 平时作业评分标准评价标准优（90-100 分）良（80-89 分）中（70-79 分）及格（60-69 分）不及格（0-59 分）课程目标 1 按时交作业；基本概念正确；论述逻辑清晰、层次分明、语言规范。按时交作业；基本概念正确；论述清楚、语言较规范。按时交作业；基本概念正确；论述清楚，存在少量错误，语言较规范。按时交作业；基本概念正确；存在一些错误，论述比较清楚。不能按时交作业；有抄袭现象，或存在一些基本概念方面的错误，论述混乱。课程目标 5 具有很强的自学能力，能够自主查阅文献，了解本领域的发展趋势和科学前沿，探索意具有较强的自学能力，能够自主查阅文献，了解本领域的发展趋势和科学前沿，探索意具有一定的自学能力，能够查阅相关文献，初步了解本领域的发展趋势和科学前沿，具能够查阅相关文献，初步了解本领域的发展趋势，探索意识较为薄弱，对最新研究成果不能自主查阅相关文献，对本领域的发展趋势无探索意识，且兴趣薄弱

识强，对最新识较强，对最有一定的探有兴趣。研究成果的新研究成果索意识，对最兴趣浓厚。的兴趣较为新研究成果浓厚。有一定兴趣。（2）课程讨论评分标准教师以几种典型的结构陶瓷材料为题，每组选择一道自己感兴趣的题目，组员各自负责几项内容，如文献调研、演讲提纲设计及发言材料撰写、PPT制作等。课堂上，组长上台代表全组汇报近期工作，汇报结束后，组内另一位成员对自己完成的工作做简短发言，与班级同学自由讨论。表6-3课堂讨论评分标准评分标准优良中及格不及格（90-100分）（80-89分）（70-79分）（60-74分）(0-59分）课程目能够准确、清晰能够准确、清能够较为准基本能够表任务完成情标4确、清晰地表述小组的任地表述小组的晰地表述小况较差，小组组的任务及述小组的任务及完成情任务分配较任务及完成情况，阐明取得的完成情况，阐务及完成情况，能够进行混乱，取得的效果，深入话题明取得的效况，能够进行一般的话题效果一般。陈讨论，与同学之果，能够进行一般的话题讨论，逻辑基述过程中存讨论，逻辑基间有效讨论或较为深入的本清晰，概念在概念的错者辩论，逻辑清话题讨论，在本清晰，概念基本正确，有误，表述不晰，概念正确，与同学之间正确，有一定一定的说服清，逻辑混力。有说服力。的讨论或者的说服力。乱，无法与同辩论中，逻辑学交流和讨论。基本清晰，概念正确，有一定的说服力。课程目能够自主查能够自主查阅基本能够自基本能够自不能自主查标5相关文献，具有阅相关文献，主查阅相关主查阅相关阅相关文献，较强的文献调具有一定的文献，具有一文献，具有一具有较差的研能力，能够追文献调研能定的文献调定的文献调文献调研能踪本学科的前力，对本学科研能力，对本研能力，对于力，不能追踪的前沿思想本学科的前沿思想，对近年学科的前沿本学科的前来的学术成果较为熟悉，对思想比较熟沿思想和学沿思想，对近新的研究成悉，对新的研术成果大致年来的学术较为熟悉，对新的研究成果具果具有较为究成果具有了解，对新的成果不熟悉，有强烈的求知强烈的求知一定的求知研究成果具对新的研究欲及探索精欲及探索精成果没有强欲及探索精神。有一定的求神。神。知欲及探索烈的求知欲精神。及探索精神

识强，对最新研究成果的兴趣浓厚。识较强，对最新研究成果的兴趣较为浓厚。有一定的探索意识，对最新研究成果有一定兴趣。有兴趣。（2）课程讨论评分标准教师以几种典型的结构陶瓷材料为题，每组选择一道自己感兴趣的题目，组员各自负责几项内容，如文献调研、演讲提纲设计及发言材料撰写、PPT 制作等。课堂上，组长上台代表全组汇报近期工作，汇报结束后，组内另一位成员对自己完成的工作做简短发言，与班级同学自由讨论。表 6-3 课堂讨论评分标准评分标准优（90-100 分）良（80-89 分）中（70-79 分）及格（60-74 分）不及格（0-59 分）课程目标 4 能够准确、清晰地表述小组的任务及完成情况，阐明取得的效果，深入话题讨论，与同学之间有效讨论或者辩论，逻辑清晰，概念正确，有说服力。能够准确、清晰地表述小组的任务及完成情况，阐明取得的效果，能够进行较为深入的话题讨论，在与同学之间的讨论或者辩论中，逻辑基本清晰，概念正确，有一定的说服力。能够较为准确、清晰地表述小组的任务及完成情况，能够进行一般的话题讨论，逻辑基本清晰，概念正确，有一定的说服力。基本能够表述小组的任务及完成情况，能够进行一般的话题讨论，逻辑基本清晰，概念基本正确，有一定的说服力。任务完成情况较差，小组任务分配较混乱，取得的效果一般。陈述过程中存在概念的错误，表述不清，逻辑混乱，无法与同学交流和讨论。课程目标 5 能够自主查阅相关文献，具有较强的文献调研能力，能够追踪本学科的前沿思想，对近年来的学术成果较为熟悉，对新的研究成果具有强烈的求知欲及探索精神。能够自主查阅相关文献，具有一定的文献调研能力，对本学科的前沿思想较为熟悉，对新的研究成果具有较为强烈的求知欲及探索精神。基本能够自主查阅相关文献，具有一定的文献调研能力，对本学科的前沿思想比较熟悉，对新的研究成果具有一定的求知欲及探索精神。基本能够自主查阅相关文献，具有一定的文献调研能力，对于本学科的前沿思想和学术成果大致了解，对新的研究成果具有一定的求知欲及探索精神。不能自主查阅相关文献，具有较差的文献调研能力，不能追踪本学科的前沿思想，对近年来的学术成果不熟悉，对新的研究成果没有强烈的求知欲及探索精神