《无机材料工艺学》课程教学大纲

《无机材料工艺学》课程教学大纲一、基本信息课程中文名称:无机材料工艺学课程英文名称：InorganicMaterialsTechnology课程代码：19044101课程性质：专业核心课学分：3.5总学时：56（其中理论：56实验：0上机：0实践：0）适用学院及专业：材料科学与工程学院材料科学与工程专业先修课程：无机与分析化学、物理化学B、材料科学基础A、材料现代研究方法开课学院、部、中心：材料科学与工程学院材料工程系材料科学与工程教研室二、课程地位与作用本课程是材料科学与工程专业的专业核心课之一，与无机与分析化学、物理化学B、材料科学基础A、材料现代研究方法和工厂工艺设计概论A等课程共同构成材料科学与工程专业的基础知识体系。本课程主要介绍无机材料的制备工艺，使学生掌握原料及其加工工艺、配合料计算与制备、成型和烧结等基础理论知识，为无机材料生产奠定理论基础，也可满足建材行业生产、技术开发领域对高级技术人才的需求，有利于学生在该领域从事生产、研发及管理工作，以实现为行业领域培养复合型应用人才的培养目标。三、课程教学目标本课程支撑毕业要求指标点2.2、3.1、3.2、4.1、4.3、6.3、11.1。以立德树人为宗旨，在中国陶瓷史及典型案例的分析中使学生了解我国灿烂的陶瓷文化，激发学生爱国、爱专业的情怀，增强民族自豪感和文化自信。通过对水泥、玻璃的发展历史及发展现状的学习，认识到我国水泥、玻璃工业从无到有、再到世界领先所经历的艰难困苦、所付出的艰苦卓绝的努力，增强学生的奉献精神、坚定他们科技兴国的信念。通过本课程的学习使学生掌握无机材料原料及加工、配料计算和制备方法、成型和烧成工艺等基础理论知识和主要工艺过程，掌握无机材料生产工艺的共性和个性问题；能够秉承可持续发展的理念进行原料选择和配料、能够对生产过程中的实际工程问题进行综合分析，并提出合理的解决方案。本课程的课程目标及能力要求具体如下：目标1：通过查阅专业文献，能够掌握和综合运用专业知识进行配料设计，分析配料方案的合理性，并进行优选。（支撑毕业要求指标点2.2）目标2：掌握无机材料成型、干燥和热处理（熔制、烧成）等工艺过程原理，并熟练掌握无机材料生产工艺；根据产品能够将新工艺引入方案中，设计合理的生产方案。（支撑毕业要求指标点3.1）目标3：综合分析、论证无机材料生产方案的合理性，并进行可行性评价；能够掌握工程管理原理与经济决策方法对无机材料生产过程对环境、社会的影响进行技术经济分析和可行性评价。（支撑毕业要求指标点3.2、6.3、11.1）目标4：掌握材料工艺性能以及检测基本原理，能够根据产品选择研究路线，设计实验方案。（支撑毕业要求指标点4.1）目标5：能够结合相关文献对无机材料生产过程中的共性和个性问题进行分析归纳，得出有效结论。（支撑毕业要求指标点4.3）毕业要求指标点、课程目标及能力要求见表1。课程教学目标与毕业要求的关系矩阵教学目标毕业要求指标点教学方式考核方式目标12.2能够正确表达材料制备过程复杂工程问题，并通过文献研究和会议探讨遴选最优方案；课堂讲授，典型案例分析，课堂讨论课堂作业目标23.1能够掌握和综合运用本专业所需的基本知识和技能，对材料制备及质量控制等技术问题进行方案设计，并能够将创新方法与工具应用于技术问题解决方案的确定；课堂讲授，案例分析，课堂讨论课堂讨论，课堂作业6.3在考虑材料工程实践和复杂工程问题的解决过程中，能够采取合理的技术手段降低或避免其不利影响。课堂讲授，课堂讨论课堂作业、课堂讨论11.1能够理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能应用于材料工程实践；课堂讲授，上网查阅相关资料课后作业目标33.2对技术问题解决方案进行分析、论证，确定方案的合理性；同时考虑社会与环境、安全与健康对方案进行经济性和可行性评价；课堂讲授、课后答疑，上网查阅相关资料课堂讨论目标44.1能够利用材料分析检测技术的基本原理，通过文献研究或相关方法分析复杂工程问题的解决方案，并能够根据对象特征，选择研究路线，设计实验方案；课堂讲授，典型案例分析，上网查阅相关资料课后作业目标54.3能够对实验结果进行处理、分析和解释，并能把实验结果、理论分析和文献研究相结合，得出合理有效的结论。课堂讲授，上网查阅相关资料，课后答疑课后作业四、主要教学内容1、水泥篇（16学时）第1章绪论（1学时，支撑毕业要求指标点2.2、3.1、4.2）教学要求：掌握胶凝材料的定义及分类；了解水泥的发展历史及发展现状。认识到我国水泥工业从无到有、再到世界领先所经历的艰难困苦，所付出的艰苦卓绝的努力，增强奉献精神、立志科技兴国。重点：胶凝材料的定义，水泥与胶凝材料的联系与区别第2章原料（2学时，支撑毕业要求指标点3.1、11.1）教学要求：掌握水泥原料的分类及其在水泥生产中的作用；掌握石灰质原料的种类及其性能；理解黏土质原料的成因与化学组成；了解黏土原料的分类与工艺性能；掌握校正原料的分类。重点：水泥原料的分类、各原料所含氧化物的种类及其在水泥生产中的作用第3章硅酸盐水泥熟料的组成与配料计算（6学时，支撑毕业要求指标点2.2、3.1、3.2）教学要求：掌握硅酸盐水泥熟料的化学成分和矿物组成；掌握熟料率值的意义及其计算；理解熟料组成的选择原则；掌握熟料矿物组成的计算和配料计算。在原料选择和配料计算的过程中，将区域发展方向、社会和经济影响、环境保护等考量因素与水泥工厂的自身经济效益、工业发展联系起来。重点：熟料矿物组成及各种矿物的性质、配料计算难点：生料的配料的方法及计算过程第4章破碎与均化（1学时，支撑毕业要求指标点6.3）教学要求：掌握破碎工艺及设备，物料的均化、预均化工艺及均化设备、厂库。第5章粉磨工艺（2学时，支撑毕业要求指标点6.3）教学要求：掌握粉磨的目的与要求、掌握粉磨工艺流程、了解影响磨机产质量及能耗的因素。第6章硅酸盐水泥熟料煅烧（4学时，支撑毕业要求指标点2.2、4.2、6.3、8.2、11.1）教学要求：掌握生料在煅烧过程中的物理和化学变化，如干燥与脱水、碳酸盐分解、固相反应；理解熟料烧结和冷却的过程；理解微量元素和矿化剂对熟料煅烧和质量的影响；了解熟料易烧性的改善措施；预分解窑内熟料的煅烧过程，煅烧新技术；掌握水泥的水化与硬化原理和过程；掌握水泥石的强度、体积变化、耐久性。通过控制工艺参数可以定制特殊的专项工程项目、地域经济发展等的符合相应要求的水泥产品，以适应社会经济发展，同时企业效益得到提升。重点：水泥熟料的煅烧过程，影响水泥熟料烧成质量的因素，预分解窑内熟料的煅烧过程难点：熟料的易烧性分析及改善措施。2、玻璃篇（12学时）第7章绪论（1学时，支撑毕业要求指标点2.2）教学要求：理解玻璃的分类及分类方式；掌握玻璃的通性；了解玻璃的发展历史及玻璃工业现状。需要认识到我国直到80年代才建立了现代浮法玻璃工业，但无数科研人员、工匠师傅的辛勤奉献，使我国的玻璃产业无论在产量还是质量上都居于全球领先地位。第8章玻璃的原料（1学时，支撑毕业要求指标点11.1）教学要求：掌握玻璃生产的主要原料；掌握澄清剂的种类以及澄清机理；了解辅助原料在玻璃生产中的作用；掌握碎玻璃在配合料中的用量，使用注意事项及其作用，使学生树立变废为宝、保护环境的意识。重点：主要原料的种类及作用，辅助原料的种类及作用第9章原料加工（2学时，支撑毕业要求指标点3.2）教学要求：理解玻璃配合料的质量要求；掌握干基、湿基含水率，含水率；掌握配合料制备工艺流程；掌握混料时的加料顺序；掌握配合料的计算。重点：玻璃原料的混料顺序难点：配合料的计算第10章熔制（2学时，支撑毕业要求指标点3.1）教学要求：掌握玻璃熔制的5个阶段：硅酸盐形成、玻璃形成、澄清、均化和冷却；理解玻璃液中气体的3种存在形式；掌握澄清剂的作用机理；理解配合料中引入一定水分的作用。重点：玻璃熔制5个阶段的物理化学变化及作用第11章成型（2学时，支撑毕业要求指标点3.1）教学要求：掌握玻璃的成型制度；掌握成型温度范围的定义及作用；掌握浮法成型工艺的基本概念；掌握托浮介质的物理性质及其作用机理。重点；浮法成型工艺中托浮介质的作用机理第12章退火与淬火（2学时，支撑毕业要求指标点4.1）教学要求：掌握玻璃内应力的分类及特点；理解退火的定义及目的；掌握退火工艺的四个阶段；掌握退火温度范围的定义及确定；了解玻璃物理钢化（淬火）的定义及原理；掌握硫化镍的性质及其作用机理。重点：玻璃内应力的分类难点：退火工艺的四个阶段第13章缺陷（2学时，支撑毕业要求指标点4.3）教学要求：掌握缺陷的定义；掌握玻璃体内缺陷的分类及各个缺陷产生的原因；了解各种缺陷形貌特征及判断方式。3、陶瓷篇（28学时）第14章绪论（2学时，支撑毕业要求指标点2.2）教学要求：了解中国陶瓷的起源，掌握陶瓷发展过程中的三个阶段和三大突破；掌握陶瓷的定义、分类以及陶器与瓷器的区别；掌握宋代著名窑口器物的典型特征及其工艺特点，了解中国陶瓷史知识，弘扬传统文化，增强文化自信。重点：陶瓷的定义、分类，陶与瓷的区别、三个重大突破；五大名窑和八大民窑的工艺特点。难点：陶瓷发展过程中的三个重大突破。第15章陶瓷组成（2学时，支撑毕业要求指标点3.2）教学要求：了解中国陶瓷的外销以及对欧洲的影响；掌握日用陶瓷的配方以及瓷坯的组成以及各自特点。了解中国制瓷技艺的外传过程，提高知识产权的保护意识；了解中国陶瓷对世界文明的影响，增强文化自信。第16章原料（4学时，支撑毕业要求指标点3.2、11.1）教学要求：掌握陶瓷原料的分类及其在陶瓷生产中的作用；理解粘土的成因与化学组成；掌握粘土的分类与工艺性能；掌握石英和长石的种类及其性能；理解钙质原料和其它品种的原料。重点：粘土类原料分类与工艺性能难点：各类原料在陶瓷生产中的作用。第17章配料计算与坯料制备（8学时，支撑毕业要求指标点：2.2、3.2、6.3）教学要求：理解配料的依据，配方的确定；掌握陶瓷的组成，日用瓷的分类与性能；掌握陶瓷坯釉料表示方法及配料计算；掌握陶瓷坯料的种类与质量要求，掌握可塑料、注浆料和压制料的制备工艺。掌握配料过程中所遵循的原则，培养学生保护环境，勤俭节约的意识。重点：坯釉料表示法，坯料的制备工艺难点：配料计算第18章成型、干燥与施釉（8学时，支撑毕业要求指标点3.1、4.1、4.3）教学要求：了解成型原理，掌握陶瓷生产常用的成型工艺，学会根据产品种类选择合理的成型方式。掌握原料或者坯料中水的分类和干燥过程；了解干燥方法和干燥原理；掌握釉的分类和形成过程，釉层的性质，釉料制备与施釉工艺；了解陶瓷的装饰技术。重点：常用的成型工艺、釉的分类和性质。难点：釉的性质。第19章烧成（4学时，支撑毕业要求指标点2.2、6.3）教学要求：掌握陶瓷坯体在烧成过程中的物理化学变化，烧成制度的确定；理解常用的烧成设备及其工作原理；掌握低温烧成和快速烧成；理解烧成缺陷，培养学生根据制品缺陷进行综合分析，并提出合理解决方案的能力。重点：陶瓷坯体在烧成过程中的物理化学变化。五、教学方法本课程是一门理论与实践紧密结合的课程，专业性和综合性强。理论讲授应紧紧围绕专业培养目标，以学生获取工程知识、建立工程概念以及形成工程能力为宗旨，采用多种教学方法相结合，以提高课堂教学效果。1.课堂讲授（1）多媒体与视频播放相结合：通过图片、生产视频等影像资料增强直观性，便于学习掌握，提高学习效率。（2）案例讲解与分析：学习古陶瓷知识，讲述有关陶瓷的故事，分析著名窑口器物的工艺特点，使学生提高对陶瓷文化和材料专业的兴趣，传承和弘扬陶瓷文化，树立文化自信。（3）翻转课堂辅助教学：利用“雨课堂”、“学习通”或“微助教”等教学APP资源实现考勤检查、课堂答题，学习互动、教学效果检测、教学课件上传、作业布置和知识扩展。2.课外辅导答疑及作业批改每周固定时间辅导答疑，答疑时间每周不少于2小时；根据教学内容和进程布置一定量的作业，对课后作业和学生答疑时的共性问题进行课堂集中讲解。六、课程考核和成绩评定方式本课程采用期末闭卷考试和平时考核（包括作业和课堂习题）相结合的方式，闭卷考核成绩占70%，平时考核成绩占30%。七、教材及参考文献1、教材[1]何秀兰，无机非金属材料工艺学，（第1版），化学工业出版社