《工程材料及热成型工艺》课程大纲（含课程思政）

PAGE4《工程材料及热成型工艺》课程大纲课程基本信息适用专业：数控技术（高职三年制）开课学期：第一学期课程代码：40711796课程性质：专业基础课课程学分：3.0分总学时：48学时先修课程：同期开设高等数学、大学英语、信息技术、机械识图与公差配合等相关文化基础课和专业基础课。后续课程：金属切削原理与刀具、数控车床/铣床/加工中心编程与操作、液压与气动技术、机床电气控制与PLC、机械设计基础、机械制造技术、机床夹具、数控设备故障诊断与维修、CAM软件应用（MasterCAM）及车、铣操作技能等。二、课程性质（一）课程描述本课程是数控技术专业的一门核心专业基础课，内容广泛，知识覆盖面大，实践性强。它是连接基础课程与后续专业课程的关键桥梁，对学生构建机械制造工艺知识体系、培养工程实践能力与创新意识具有至关重要的作用。通过本课程的学习，学生将系统掌握常用工程材料的种类、成分、组织结构与性能之间的关系，获得机械工程材料的基础理论知识，了解现代机械制造领域的新材料、新工艺、新技术及其发展趋势。课程旨在培养学生在零件设计中合理选材、用材的能力，并能制定经济高效的加工工艺路线，为后续专业课程的学习和职业发展奠定坚实基础，最终服务于培养具有使命担当、家国情怀和数控操作与智能制造能力的高素质技能型人才。（二）课程定位本课程是高职院校培养数控技术专业（群）中应用型人才所开设的核心专业基础课，结合数控职业资格证书和数控车铣、多轴数控加工职业技能等级证，紧紧围绕工作岗位所具备的职业能力需要来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，让学生在职业实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性，提高学生的职业能力。适应的岗位有：数控编程岗位、数控操作岗位、数控工艺岗位、数控设备维修岗位。三、课程目标课程总目标是结合高职数控专业教学的培养目标，结合学生的认知规律及教学规律，重点强调学生认识问题和解决问题的能力，以培养学生数控编程、数控加工操作、数控工艺编制、数控设备维修等职业能力为重点，基于数控技术工作过程设计教学内容完成职业培养目标。本课程是一门理论性和实践性都很强的学科，着重培养学生的实践能力、综合分析问题和解决问题的能力。通过本课程的学习使学生熟悉常用机械工程材料的成分、组织、结构和性能之间的关系及其变化规律；使学生初步掌握常用机械工程材料的性能与应用，并具备基本合理选材的能力；使学生具有运用常见热处理方法、确定典型零件的加工工艺路线，以及材料检测等方面的基本能力。课程具体目标主要包括以下几个方面：（一）素质目标1．培养学生的沟通能力和团队协作精神。2．培养学生关注新材料科技发展动态，紧跟技术发展前沿意识。3．培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。4．培养学生自主学习能力，创新意识和创新能力。5.树立严谨细致、敬业守信、精益求精的工匠精神；6.能自觉遵守企业的规章制度和职业道德，激发强烈的工作责任感；（二）知识目标1．了解机械工程材料的主要力学性能。2．了解纯金属的晶体结构和结晶，晶体缺陷及其对性能的影响。3．了解合金的结构和性能、相与组织的概念，熟悉铁碳合金状态图及其应用。4．熟悉金属塑性变形的实质及其对金属组织和性能的影响。5．熟悉钢在热处理过程中的组织转变及转变产物的形状和性能。掌握退火、正火、淬火、回火及表面热处理的工艺特点和应用6．掌握结构钢、工具钢和特殊性能钢的种类、牌号、性能及应用。7．掌握铸铁的种类、牌号、性能及应用。8．熟悉有色金属种类、性能及其应用。9．熟悉常用工程塑料的种类、结构特点、性能和应用。了解橡胶、陶瓷、复合材料等的特点及应用。10．了解机械零件的主要失效形式。11．熟悉选用工程材料的基本原则，根据零件的使用要求，材料工艺性及经济性，能合理地选用材料及相应的热处理方法。（三）能力目标1．能够合理选用材料。2．能够合理选择热处理方法。3．能够合理安排热处理工序位置。4．能够制定出正确工艺路线。（四）证书目标证书一览表证书名称发证单位备注职业资格证（中级）新乡职业技术学院选取车工（数控车床）高级工新乡职业技术学院选取铣工（数控铣床）高级工新乡职业技术学院选取多工序数控机床操作调试工新乡职业技术学院选取四、课程内容与学时分配课程内容与目标要求教学项目主要教学内容学习目标能力要求思政元素及融入途径参考学时单元1金属材料的力学性能1.1强度与塑性1.掌握机械工程材料课程主要内容、特点和学习方法；2.掌握金属的力学性能，包括强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度的概念及力学性能的衡量指标；3.熟悉布氏硬度和洛氏硬度的测量方法及冲击试验的实验原理。1.学生初步了解本课程的基本内容和学习方法；2.学生要学会做拉伸试验、硬度测定和冲击试验。科技兴国我国在航空航天、高铁制造等领域因材料强度与塑性性能突破取得的重大成就。如C919大飞机使用的先进复合材料、复兴号高铁车轮材料的研发等。81.2硬度科学实验严谨性如桥梁钢结构因硬度不足引发安全事故1.3冲击韧性科学严谨如某跨海大桥因钢材低温冲击韧性不足导致断裂1.4疲劳强度科学精神与严谨态度我国高铁车轮的疲劳寿命检测（需经历数百万次模拟载荷测试）。单元2金属与合金2.1金属的结构与结晶1.熟悉金属和合金的晶体结构，了解晶体的结构缺陷与金属的结晶过程；2.掌握纯铁的同素异构转变与铁碳合金的基本组织、性能及符号；3.了解简化的铁碳合金相图中特性点、特性线的含义及组织的分布情况和相图的应用。1.学生根据铁碳合金相图，分析各种典型成份的铁碳合金的结晶过程；2.具备铁碳相图的应用能力。科学探索讲解晶体结构时，以我国科学家在金属晶体结构研究中的突破为例，如发现新的金属结构相，强调科学探索精神102.2铁碳合金规律探索与科学精神介绍相图绘制的漫长历史，从早期科学家的大量实验到现代精准测定，强调科学研究需要持之以恒的努力和严谨态度，鼓励学生以科学精神对待学习。2.3金属的塑性变形与再结晶坚韧不拔与逆境成长金属在塑性变形过程中，需承受外力作用发生晶格畸变，如同人在困境中经受压力磨炼，最终实现性能提升，可引申出面对挫折应保持坚韧、在逆境中成长的道理。单元3钢的热处理3，1钢的退火与正火1.了解钢在加热与冷却时的组织转变；2.掌握各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变化，用途和使用的钢种、零件的范围。3.共析钢奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义。C曲线中各种温度区域内奥氏体转变产物的组织形貌，性能特点。4.钢的表面淬火和化学热处理工艺种类特点和区别；5.了解热处理工对质量的影响和对零件结构设计的要求、热处理工序位置的安排、金属表面处理技术。1.学生要掌握正火、退火淬火、回火、调质概念、目的、组织转变过程，性能变化，用途。2.学生要掌握C曲线中各种温度区域内奥氏体转变产物的组织形貌，性能特点。3.学生要具备钢的表面淬火和化学热处理的工艺种类特点和应用的能力。工匠精神退火与正火工艺原理、工艺参数选择及对钢材性能影响，体现“严谨细致、精益求精”科学思维。103.2钢的淬火家国情怀与创新精神，工匠精神与质量意识我国早期因淬火技术落后，在汽车发动机曲轴生产上依赖进口的困境，以及后来科研团队如何通过技术攻关实现国产化，将家国情怀与创新精神融入知识讲解；分析淬火工艺参数对性能影响时，结合航空航天用钢淬火案例，强调工匠精神与质量意识。3.3钢的回火创新驱动与科技自立我国在高端回火技术领域（如航空发动机涡轮叶片的真空回火）曾受制于国外技术封锁，通过自主研发实现突破（如某军工企业自主设计的智能回火炉）。以此激发学生的创新热情与民族自豪感。3.4钢的表面淬火精益求精、追求卓越的职业态度航空发动机叶片表面淬火需将硬化层厚度控制在0.1-0.3mm级精度，汽车曲轴感应淬火的温度误差需小于±10℃。3.5钢的化学热处理跨学科融合与团队协作化学热处理涉及材料、化学、热工、自动化等多学科知识，培养协同创新能力。3.6影响热处理件质量因素责任意识与质量观念如某航空发动机叶片因热处理温度控制不当导致性能不达标，造成重大经济损失。强化责任意识。单元4工业用钢4.1钢的分类及编号1.掌握钢的分类和编号；2.了解钢中杂质元素和合金元素的影响与作用；3.熟悉结构钢、工具钢和特殊性能钢的牌号及应用。1.学生要具备掌握工业用钢的分类、牌号、成份、组织、性能、热处理的特点及用途；2.具备能够识别零件材料的能力；3.结构钢、工具钢、特殊性能钢的应用创新精神我国自主研发的“手撕钢”（0.02mm超薄不锈钢）打破国外垄断，用于柔性屏、航空航天等领域。104.2碳素结构钢与合金结构钢工业基石与大国担当碳素钢是工业领域应用最广泛的基础材料，支撑建筑、桥梁、机械等国计民生工程，培养学生对基础学科的重视与“筑牢根基”的务实精神。4.3渗碳钢军工精神与国家安全引入“中国高铁动车组齿轮箱”案例—国产渗碳钢替代进口钢，实现高铁关键部件自主化，强化“大国重器，材料先行”的责任意识。分析超高强度渗碳钢在航空发动机中的应用，对比国内外同类材料性能参数，引导学生关注“卡脖子”领域（如航空材料）的技术差距，激发科研攻关动力。4.4调质钢大国工匠与职业精神调质钢在机械制造中的核心应用（如主轴、齿轮、螺栓等），关联“精密制造背后的工匠追求”。若“乔志刚”为行业工匠典型，可引入其“攻克调质变形难题，将零件合格率从75%提升至98%”的事迹，传递“精益求精、追求卓越”的工匠精神。4.5碳素工具钢与模具钢创新驱动与科技强国我国自主研发的大型压铸模具钢成功应用于新能源汽车一体化压铸生产，打破国外长期垄断的案例4.6不锈钢与耐热钢科技自立与大国重器精神我国在高端不锈钢（如核电用不锈钢、航空航天用特种不锈钢）和耐热钢（如超超临界电站用耐热钢、航空发动机用高温合金）领域曾长期依赖进口，通过科研团队的不懈努力，如宝钢研发的核电用316L不锈钢、中科院金属所研制的GH系列高温合金，逐步打破国外垄断。单元5铸钢5.1铸造碳钢1.掌握铸造碳钢牌号，会查化学成分及力学性能。2.掌握铸造碳钢牌号，会查化学成分及力学性能、水韧处理。1.铸造碳钢的应用；2.高锰钢的应用。产业基石与责任担当大型船舶曲轴需用优质铸造碳钢锻造，其质量直接影响船舶航行安全；风电设备底座用铸钢件需承受极端气候载荷，关系清洁能源项目的稳定性。25.2高锰钢爱国主义与创新驱动我国高锰钢产业从“依赖进口”到“全球领先”的发展历程。攀钢集团研发耐磨钢轨的故事。单元6铸铁6.1灰铸铁1.了解铸铁的分类；2.掌握灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁牌号；3.了解灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁及合金铸铁的组织、性能与应用。1.学生要具备掌握铸铁的分类、牌号、成份、组织、性能、热处理的特点能力；2.灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁的应用。工匠精神与质量意识铸造大师毛腊生攻克导弹舱体铸造难题46.2球墨铸铁科技自立与创新突破“稀土之父”徐光宪、材料科学家严东生等人物事迹6.3可锻铸铁专注执着、追求极致“把简单工艺做到极致就是卓越”的价值观。6.4合金铸铁产业报国与家国情怀讲述周志宏、师昌绪等材料科学家在特殊时期攻克关键材料技术的事迹，诠释“爱国、创新、奉献”的科学家精神。单元7有色金属7.1铝及铝合金1.了解常用有色金属及其合金的编号、性能及用途；2.会查化学成分及力学性能1.学生要具备掌握有色金属分类、牌号、成份、组织、性能、热处理的特点能力。2.黄铜和青铜的应用。节能减排“轻量化”实现节能降耗27.2铜及铜合金历史传承与文化自信商周时期的青铜鼎（如司母戊鼎）、编钟等器物。单元8粉末冶金材料8.1粉末冶金法及其应用1.掌握粉末冶金法2.掌握硬质合金的编号、性能及主要用途。1.粉末冶金应用；2.硬质合金应用历史传承与文化自信春秋时期的“失蜡法”（用于铸造青铜器）与北宋的“胆铜法”（湿法炼铜制粉末），展现了古人对粉末制备与成型的智慧。28.2硬质合金传承精益求精的职业品格株洲硬质合金集团“数控刀片磨床操作专家”易冉，20年专注刀片刃磨精度（达微米级），突破国外设备调试“黑箱”技术。五、教学方法与实施根据课程性质与特点，综合运用以下教学方法，突出学生主体地位，强化能力培养：1.项目教学法：以典型零件为载体，师生共同完成项目调研、方案制定、实施操作、质量检验、总结评价全过程，培养学生综合应用能力；2.任务驱动教学法：围绕每个教学任务设定具体学习目标和任务要求，以任务为导向引导学生主动探究知识、掌握技能，激发学习主动性；3.案例教学法：引入企业真实零件热处理工艺案例、金相试样制作案例和技能竞赛案例，通过案例分析、讨论，让学生理解理论知识在实际中的应用，提升解决实际问题的能力；4.小组协作教学法：将学生分成若干学习小组，围绕项目任务开展协作学习，培养团队协作能力和沟通交流能力；5.问题引导教学法：在教学过程中提出针对性问题，引导学生思考、分析，培养学生的逻辑思维和问题分析能力。六、考核评价（一）课程考核方式本课程的考核以定量方式呈现评价结果，成绩评定采用百分制，采用过程考核和结果考核相结合的形式，过程考核占20%（依据线上教学平台数据统计结果与线下课堂表现，包括在线学习时间，作业完成情况，参与讨论等），增值评价占20%（依据思政素养提升以及对比学习数据和阶段性考核比较评分，）期末结果考核占60%（采用教学平台组卷测试）。（二）课程考核标准1.思政态度与增值考核标准主要针对学生的出勤有无迟到早退现象、是否具有饱满的精神风貌、是否具有良好的职业操守等方面内容进行评价，以及学生平台数据比对分析，占最终成绩的20%。2.过程实施考核标准采用学生自评、小组互评、教师点评的方式对学生进行综合评价，具体包括课前线