《材料科学与工程基础实验》教学大纲课程概况课程名称课程号材料科学与工程基础实验206412016Basic Experiments in Materials72/2课程英文名称学时/学分Science and Engineering课程性质必修适用专业材料化学张旭东，王花枝，刘文课程负责人张水合教学团队晶，刘晓真等选用教材及自编讲义（教材）参考书目课程简介：材料科学与工程基础实验涉及材料科学与工程中的基本内容，包括晶体结构、显微组织、相变、成型等基础实验。通过本课程的学习，加深对《材料科学基础》和《材料工程基础》理论课程内容的理解，帮助学生理解材料的组成一结构一性能间的关系，培养学生的基础实验技能。课程目标(CourseObjectives，CO)充分认识实验室材料实验的各种实验装置。知识目标(CO1)培养学生在材料科学与工程方面的基础实验技能。能够正确描述/表征材料的结构、组织及成型与性能之间的关系。在实验过程中，能够有效表达和交流，合作完成实验。能力目标(CO2)具备组织内容，撰写实验报告的能力。能够在实验过程中，遵守实验室安全、环保等相关规定。素质、情感价值观目标(CO3)ИPMI讲授法教学口PM2研讨式学习学时%18学时25%教学方式口PM3案例教学学时%PM4翻转课堂学时%(PedagogicalMethods,PM)口PM5混合式教学学时%PM6体验式学习54学时75%考试%%口EMI课程作业口EM2单元测试%口EM3课堂辩论课考核方式必口EM6撰写论文/(Evaluation口EM4期中考试%%口EM5期末考试%选实验报告Methods,EM)考查10%%EMI课程作业口EM2单元测试%口EM3课堂辩论1
1 《材料科学与工程基础实验》教学大纲 一、课程概况 课程名称 材料科学与工程基础实验 课程号 206412016 课程英文名称 Basic Experiments in Materials Science and Engineering 学时/学分 72/2 课程性质 必修 适用专业 材料化学 课程负责人 张水合 教学团队 张旭东，王花枝，刘文 晶，刘晓真等 选用教材及 参考书目 自编讲义（教材） 课程简介：材料科学与工程基础实验涉及材料科学与工程中的基本内容，包括晶体结构、显微组织、相 变、成型等基础实验。通过本课程的学习，加深对《材料科学基础》和《材料工程基础》理论课程内容 的理解，帮助学生理解材料的组成－结构－性能间的关系，培养学生的基础实验技能。 课程目标(Course Objectives, CO) 知识目标(CO1) 充分认识实验室材料实验的各种实验装置。 培养学生在材料科学与工程方面的基础实验技能。 能够正确描述/表征材料的结构、组织及成型与性能之间的关系。 能力目标(CO2) 在实验过程中，能够有效表达和交流，合作完成实验。 具备组织内容，撰写实验报告的能力。 素质、情感价值观目标(CO3) 能够在实验过程中，遵守实验室安全、环保等相关规定。 教学方式 （Pedagogical Methods,PM） □√PM1 讲授法教学 18 学时 25% □PM2 研讨式学习 学时 % □PM3 案例教学 学时 % □PM4 翻转课堂 学时 % □PM5 混合式教学 学时 % □√PM6 体验式学习 54 学时 75 % 考核方式 （Evaluation Methods,EM） 考 试 课 必 选 □EM1 课程作业 % □EM 2 单元测试 % □EM3 课堂辩论 % □EM4 期中考试 % □EM5 期末考试 % □EM6 撰写论文/ 实验报告 % 考 查 □√EM1 课程作业 10% □EM 2 单元测试 % □EM3 课堂辩论 %
课EM5撰写论文/必口EM4期末考试%50%实验报告选%%口EM10课堂互动ZEM11实验40%口EM12实训自选%口EM13实践口EM14期末考试0%2
2 课 必 选 □EM4 期末考试 % □√EM5 撰写论文/ 实验报告 50% 自 选 □EM10 课堂互动 % □√EM11 实验 40% □EM12 实训 % □EM13 实践 % □EM14 期末考试 %
二、教学大纲的定位说明（一）课程教学目标与任务知识目标：1.充分认识材料科学与工程实验用各种基础实验装置；2.培养学生的实验技能，能够解释材料的组成一结构一性能间的关系；能力目标：3.能够概述用于材料结构、组织等方面的基本实验技术，具备获取和分析数据的能力。4.在实验过程中，能够有效表达和交流，合作完成实验。5.具备组织内容，撰写实验报告的能力。素质、情感价值观目标：6.能够在实验过程中，遵守实验室安全、环保等相关规定。（二）课程教学目标与培养目标的关系课程教学目标毕业要求支撑强度1.1H11.3ML2.13.3H24.2HL5.234.3LL49.154.3M63.4L课程教学目标培养目标支撑强度H12, 3H22, 33L2, 34L1, 45L2, 36M2, 33
3 二、教学大纲的定位说明 （一）课程教学目标与任务 知识目标： 1.充分认识材料科学与工程实验用各种基础实验装置； 2.培养学生的实验技能，能够解释材料的组成－结构－ 性能间的关系； 能力目标： 3.能够概述用于材料结构、组织等方面的基本实验技术， 具备获取和分析数据的能力。 4.在实验过程中，能够有效表达和交流，合作完成实验。 5.具备组织内容，撰写实验报告的能力。 素质、情感价值观目标： 6.能够在实验过程中，遵守实验室安全、环保等相关规 定。 （二）课程教学目标与培养目标的关系 课程教学目标 毕业要求 支撑强度 1 1.1 H 1.3 M 2.1 L 2 3.3 H 4.2 H 3 5.2 L 4.3 L 4 9.1 L 5 4.3 M 6 3.4 L 课程教学目标 培养目标 支撑强度 1 2，3 H 2 2，3 H 3 2，3 L 4 1，4 L 5 2，3 L 6 2，3 M
（三）支撑课程目标的教学内容与方法讲授+实际操作（四）先修课程要求，与先修及后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接先修课程：材料科学基础，材料工程基础，固体化学，材料的物理性能与表征（五）检验课程目标达成度的考核方法和评分标准考核阶段评价环节平时成绩（计60分）预习报告（10分）实验操作（40分）实验报告（计40分）实验报告（共50分）三、课程内容与安排序教学学时教学内容教学要求号方式1.明确实验室安全与规章；实验室安全与规章，实验室常规2.了解实验室常规设备的使讲授用方法；设备的介绍。3.了解实验安全注意事项。碳钢的平衡和非平衡组织1.金相显微镜的原理及基础实验：1.了解金相显微镜的构造原介绍金相显微镜的光学原理和构理，掌握金相显微镜的使用造、使用方法和注意事项。方法及注意事项。2.介绍金相样品的制备方法和显示2.初步掌握金相试样制备原方法。理及方法3.使用金相显微镜对材料的晶粒度3.利用金相显微镜进行显微进行评定。组织观察分析。4.使用金相显微镜观察溶液中晶体4.识别各种铁碳合金在平衡的生长组图，并与熔体结晶过程状态下的显微组织，了解不讲授及n中晶体的生长进行比较。32实验同含碳量对铁碳合金平衡组5.使用金相显微镜观察试样的显微织及性能的影响。组织，识别各显微组织的特性。5.识别铁碳合金平衡组织中绘出典型区域显微组织示意图。铁素体、渗碳体、珠光体、6.不同成分碳钢合金钢平非衡组织低温莱氏体的组织形态。金相分析6.识别晶体生长，了解生长7.使用金相显微镜观察铸态合金、过程对显微组织的影响。焊接区域的显微组织，绘出典型7.掌握晶粒度评定的基本方区域的显微组织示意图。法。8.偏光显微镜法观察聚合物的结晶形态讲授，材料的硬度实验1.了解硬度测定原理，常用实验1.介绍常用硬度计的结构、原理和硬度计的结构、原理和使用4
4 （三）支撑课程目标的教学内容与方法 讲授+实际操作 （四）先修课程要求，与先修及后续相关课程之间的逻 辑关系和内容衔接 先修课程：材料科学基础，材料工程基础，固体化学， 材料的物理性能与表征 （五）检验课程目标达成度的考核方法和评分标准 考核阶段 评价环节 平时成绩（计 60 分） 预习报告（10 分） 实验操作（40 分） 实验报告（计 40 分） 实验报告（共 50 分） 三、课程内容与安排 序 号 教学内容 教学要求 学时 教学 方式 1 实验室安全与规章，实验室常规 设备的介绍。 1.明确实验室安全与规章； 2.了解实验室常规设备的使 用方法； 3.了解实验安全注意事项。 4 讲授 2 碳钢的平衡和非平衡组织 1.金相显微镜的原理及基础实验： 介绍金相显微镜的光学原理和构 造、使用方法和注意事项。 2.介绍金相样品的制备方法和显示 方法。 3.使用金相显微镜对材料的晶粒度 进行评定。 4.使用金相显微镜观察溶液中晶体 的生长组图，并与熔体结晶过程 中晶体的生长进行比较。 5.使用金相显微镜观察试样的显微 组织，识别各显微组织的特性。 绘出典型区域显微组织示意图。 6.不同成分碳钢合金钢平非衡组织 金相分析 7.使用金相显微镜观察铸态合金、 焊接区域的显微组织，绘出典型 区域的显微组织示意图。 8.偏光显微镜法观察聚合物的结晶 形态 1.了解金相显微镜的构造原 理，掌握金相显微镜的使用 方法及注意事项。 2.初步掌握金相试样制备原 理及方法 3.利用金相显微镜进行显微 组织观察分析。 4.识别各种铁碳合金在平衡 状态下的显微组织，了解不 同含碳量对铁碳合金平衡组 织及性能的影响。 5.识别铁碳合金平衡组织中 铁素体、渗碳体、珠光体、 低温莱氏体的组织形态。 6.识别晶体生长，了解生长 过程对显微组织的影响。 7.掌握晶粒度评定的基本方 法。 32 讲授及 实验 3 材料的硬度实验 1.介绍常用硬度计的结构、原理和 1.了解硬度测定原理，常用 硬度计的结构、原理和使用 4 讲授， 实验
使用方法。方法：2.测定试样的布氏、洛氏和维氏硬2.掌握常用硬度计使用方法度。1.了解高温下温度测量的原高温的获得与测量，温度场数值理，掌握不同温度下炉案中模拟与金属材料热处理温度的分布及炉窑的使用。1.介绍常用炉窑设备的结构及使2.掌握计算机数值模拟在材用；。料热处理中的应用。讲授，2.测定不同温度下管式炉/马弗炉3.掌握常用热处理工艺及操412实验内的温度分布：作3.介绍数值模拟的基本原理与方4.了解碳钢热处理后的显微法；组织4.一维传热铸件凝固数值计算5.了解碳钢热处理工艺与性5金属材料热处理能之间的关系1.了解材料结构组成；块状材料气孔率、吸水率、体积2.掌握块状材料体积密度、密度测定真密度等物理量的概念及其1、介绍块状材料体积密度、真密讲授，7区别：4实验度等物理量的概念。2.掌握块状材料气孔率、吸2、实验测定块状材料气孔率、吸水率、体积密度的测定方水率、体积密度。法。相图的获得1.了解相图的基本原理、获1.介绍相图的基本原理、获取方法讲授，取方法及相图的使用8A及相图的使用。实验2.掌握获取相图的步骤。2.实验测定二元合金的相图。材料的成型：1.了解注浆成型、拉坏成型1.介绍金属及无机非金属材料的成和砂型铸造等金属及无机非讲授，型原理及方法：9金属材料的成型原理及方法82.注浆成型和拉坏成型制作陶瓷生实验2.掌握注浆成型、拉坏成型坏：和砂型铸造的工艺3.利用砂型进行金属材料的铸造。材料的力学性能1.了解材料力学性能实验的基本原理和基本力学性质参1介绍材料力学性能实验的基本原讲授，数；10理。实验2.利用拉伸实验获得材料的基本力2.掌握材料力学性能测试的学性质参数。基本方法。制定人：刘文晶审定人：王连文批准人：贺德衍日期：2024.10.105
5 使用方法。 2.测定试样的布氏、洛氏和维氏硬 度。 方法； 2.掌握常用硬度计使用方法 4 高温的获得与测量，温度场数值 模拟与金属材料热处理 1.介绍常用炉窑设备的结构及使 用；。 2.测定不同温度下管式炉/马弗炉 内的温度分布； 3.介绍数值模拟的基本原理与方 法； 4.一维传热铸件凝固数值计算 5.金属材料热处理 1.了解高温下温度测量的原 理，掌握不同温度下炉窑中 温度的分布及炉窑的使用。 2.掌握计算机数值模拟在材 料热处理中的应用。 3.掌握常用热处理工艺及操 作 4.了解碳钢热处理后的显微 组织 5.了解碳钢热处理工艺与性 能之间的关系 12 讲授， 实验 7 块状材料气孔率、吸水率、体积 密度测定 1、介绍块状材料体积密度、真密 度等物理量的概念。 2、实验测定块状材料气孔率、吸 水率、体积密度。 1.了解材料结构组成； 2.掌握块状材料体积密度、 真密度等物理量的概念及其 区别； 2.掌握块状材料气孔率、吸 水率、体积密度的测定方 法。 4 讲授， 实验 8 相图的获得 1.介绍相图的基本原理、获取方法 及相图的使用。 2.实验测定二元合金的相图。 1.了解相图的基本原理、获 取方法及相图的使用 2.掌握获取相图的步骤。 4 讲授， 实验 9 材料的成型： 1.介绍金属及无机非金属材料的成 型原理及方法； 2.注浆成型和拉坯成型制作陶瓷生 坯； 3.利用砂型进行金属材料的铸造。 1.了解注浆成型、拉坯成型 和砂型铸造等金属及无机非 金属材料的成型原理及方法 2.掌握注浆成型、拉坯成型 和砂型铸造的工艺 8 讲授， 实验 10 材料的力学性能 1.介绍材料力学性能实验的基本原 理。 2.利用拉伸实验获得材料的基本力 学性质参数。 1.了解材料力学性能实验的 基本原理和基本力学性质参 数； 2.掌握材料力学性能测试的 基本方法。 4 讲授， 实验 制定人：刘文晶 审定人：王连文 批准人：贺德衍 日 期：2024.10.10