工程材料与金属工艺课程标准

工程材料与金属工艺课程标准

课程编码：06020012

课程类别：职业必修课

学　　时：36学时

适用专业：2011级数控技术专业

开课单位：机电系数控技术教研室

（1）课程设置概述

1）课程性质与定位

“工程材料与金属工艺”课程是由机械工程材料与金属工艺学两大知识模块构成的一门综合性课程。主要培养学生熟悉各类工程金属材料的基本性能与选择，了解材料的性能和热处理，以及在工业生产过程中选用合理成型方法进行产品加工、制造。课程以机械零件的成型方法为主线，介绍热加工工艺、机加工工艺，以及特种加工工艺的基础知识，穿插了常用工程金属材料（钢、铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金）的基本性能，以及零件的选材方法与热处理工艺。在教学过程中安排课堂讨论和生产现场视频短片，加强学生的理论与实践的结合，扩展学生对新材料、新工艺技术的了解和认识。

后续课程：“机械零件切削加工”“机械零件数控车削加工”“机械零件铣削加工”等。

2）课程基本教学理念

坚持以高职教育培养目标为依据，以“掌握概念、强化应用、培养技能”为重点，力图做到“精选内容、降低理论、加强基础、突出应用”，符合学生的认识过程和接受能力，符合由浅入深、由易到难、循序渐进的认识规律，把创新素质的培养贯穿于教学中，采用行之有效的教学方法，注重发展学生思维、应用能力，强调以学生发展为中心，帮助学生学会学习。注意与相关的专业技术“接口”。通过本课程的学习，使学生掌握基本的金属材料知识，熟悉常用材料（金属材料）的性能以及选材方法，了解常用的零件生产工艺。

3）课程设计思路

本课程主要实现学生科技素养与方法论、专业基础知识与人文品德修养整合发展培养。本课程以机械零件的成型工艺路线为主线，将本课程分为八大模块：绪论、金属材料基本知识模块、金属材料（钢、有色金属）以及选材模块、热处理模块、铸造模块、金属塑性加工模块、焊接模块、金属切削加工模块。授课过程中穿插生产案例、生产视频、实习工厂参观等活动，实现课程“工学交替”。每个学习情境安排1个项目和任务，通过特定项目与任务的完成，实现教、学、做一体化教学。

（2）课程目标

采用讲授和结合课堂实践的教学方式，教学中应运用教学与练习相结合的方法，注重培养学生分析问题和解决问题的能力。尽量运用多媒体和各种形象教学手段、帮助学生正确掌握所学内容。按照本课程标准，吸收人类优秀文明成果，介绍前人实践的智慧结晶，重点展开以下基本理论的教学：

①掌握基本的金属材料知识。

②熟悉常用材料（金属材料）的性能以及选材方法。

③了解常用零件生产工艺，包括铸造、金属塑性加工、焊接、金属的切削加工、热处理及特殊工艺。

1）知识目标

•金属材料的基本知识。

•材料选材知识。

•材料成型工艺知识。

2）技能目标

•选材基本技能。

•选择成型方法的能力。

3）素质目标

•多角度发现问题，积极探索解决问题的方法。

•独立思考问题的学习习惯。

（3）课程教学内容

1）教学过程

本课程教学过程主要采用理论讲授—课堂讨论—课后思考练习的形式。

2）教学组织

理论讲授阶段借助多媒体，通过图片、视频等形象化的元素，提高学生的兴趣和积极性。课堂讨论阶段，选择有趣的且可覆盖当前课次知识的实际工程问题进行讨论，让学生接触实际工程问题，在讨论中逐步掌握解决实际问题的方法。课后思考练习阶段，布置一些实际工程问题，让学生通过多种资讯手段自行解决问题。

3）课程教学内容

学习情境一　绪论

教学要求：

①了解课程在专业中的地位、作用。

②掌握其学习方法。

③了解课程安排及评价方式。

教学内容：

①本课程的内容、性质和任务。

②铸造、锻压、焊接、金属的切削加工、热处理及特殊工艺的概念。

③开设本课程的意义。

教学重点：本课程在专业中的地位与作用，以及本课程应采用的学习方法。

教学方法：案例法、多媒体、有条件可参观工厂和实验室。

学时分配：2学时。

学习情境二　金属材料基本知识

教学要求：掌握材料力学性能的衡量和评定指标，强度、塑性、硬度等力学性能指标的基本物理含义，了解金属材料化学结构及金属材料金相组织结构和金相分析方法和常识。

教学内容：

①金属材料的主要性能（力学性能、工艺性能）。

②金属与合金的结构和结晶及二元合金相图。

③铁碳合金相图，掌握相图形状，其中相同的点、线、面代表的意义是什么、分析Fe唱C合金成分，了解相变、相的形成等。

教学重点：材料力学性能的衡量和评定指标。

教学方法：多媒体、结合工程实践教学、课堂讨论。

任务或项目：请通过网络资讯，了解生活中常见几种物品的材料及其力学性能，并将材料的性能与应用联系，谈谈自己的认识。

学时分配：4学时。

学习情境三　金属材料

教学要求：了解工业用钢、铝及铝合金、铜及铜合金，以及钛及钛合金材料的成分组成与力学特性，并掌握其一般用途与选择方法。

教学内容：

①工业用钢的性能与应用范围。

②铝及铝合金的性能与用途。

③铜及铜合金的性能和用途。

④钛及钛合金的性能与用途。

教学重点：钢、铝及铝合金、铜及铜合金的性能与初步选用。

教学方法：多媒体、实物、课堂讨论、课堂习题。

项目与任务：有一堆钢材，有工具钢、45钢、不锈钢、20钢，请通过网络资讯，拿出自己的方案将这一堆钢按钢种分开。

学时分配：6学时。

学习情境四　材料的热处理

教学要求：

①掌握钢的热处理方法。

②掌握铝及铝合金的热处理方法。

③了解铝及铝合金、铜及铜合金的热处理方法。

教学内容：

①钢的退火、正火、淬火、回火、调质热处理等。

②钢的表面化学热处理（渗碳、渗氮、碳氮共渗、QPQ处理）。

③铝合金的退火、铝合金的固溶处理、铝合金的时效处理、铝合金的固溶＋时效。

④铜合金和钛合金的热处理方法介绍。

教学重点：

①钢的常用热处理方法和性能。

②铝及铝合金热处理方法和性能。

教学方法：多媒体、课堂讨论、习题课、分组比赛。

项目或任务：

①通过网络资讯，了解汽车气门针的热处理方法和热处理性能。

②通过网络资讯或其他资料，了解飞机起落架的材质以及热处理方法。

学时分配：4学时。

学习情境五　铸造

教学要求：了解金属材料铸造方法及一般基础常识，熟悉各种成型工艺方法，掌握铸造过程中一般技术问题的简单处理。

教学内容：

①铸造原理及作用，铸造的分类及特点。

②砂型铸造的概念，造型方法与关键工艺的确定方法。

③特种铸造方法原理及特点。

教学重点：零件铸造工艺的初步制订，以及关键工艺的正确确定。

教学方法：多媒体、分组讨论、课堂练习、分组比赛。

项目与任务：

①铅球的铸造工艺。

②手柄零件的铸造工艺。

学时分配：5学时。

学习情境六　金属塑性加工

教学要求：了解锻压加工工艺方法及特点，熟悉各种类型零件毛坯成型的塑性变形原理和具体工艺特点。

教学内容：

①金属塑性变形基础理论。

②锻造的概念、分类及应用。

③板料冲压基础理论和工艺过程。

④特种压力加工方法简介。

教学重点：

①塑性变形对金属组织、性能的影响。

②锻造的基本概念、板料冲压基础理论。

教学方法：多媒体、课堂练习、实例。

项目与任务：分析和探讨铁丝在反复折弯过程中的原因。

学时分配：5学时。

学习情境七　焊接

教学要求：了解金属材料焊接加工工艺方法特点，熟悉各种结构类型零件焊接成型方法和具体工艺特点。

教学内容：

①焊接的概念。

②焊接的原理及焊接方法分类。

③焊接结构工艺设计。

教学重点：

①能初步进行焊接结构工艺分析。

②能初步进行焊接方式选择，能初步进行焊缝结构设计。

教学方法：多媒体、课堂练习、实例、分组讨论。

项目或任务：如何焊接两种异种有色金属（比如将铝板和银板焊接在一起）。

学时分配：4学时。

学习情境八　金属的切削加工

教学要求：主要了解金属材料机械加工常规方法，包括车、铣、刨、拉、钻、磨等方法。本章节基本内容学习由学生在课堂通过生产视频和参观工厂完成。

教学内容：

①切削加工基础知识。

②各种机加工手段。

③切削机床基本知识。

④特种加工工艺。

教学重点：

①初步根据零件选择机加工方法。

②常用切削机床的基础知识。

③特种加工方法原理和特点。

教学方法：多媒体、课堂练习、实例、分组讨论。

项目或任务：台阶轴的加工工艺制订。

学时分配：6学时。

（4）教学实施建议

1）组织实施建议

“工程材料与金属工艺”课程是一个开放的体系，它为创设教学形式的多样化提供了广阔的天地，教师可以根据自身的素质和教学的需要，选择不同的方式进行教学。

采用课堂讲授的形式，在内容上要突出重点、深入浅出，在教学要求上做到具体知识传授与整体精神把握相结合；课堂讲授与课堂讨论相结合；传统与现代相结合；多媒体软件为辅助。根据教学进程，适时布置和批改作业，及时答疑解惑，以达到学后懂且能用之目的。

2）考核评价建议

总成绩＝平时成绩（40%）［考勤成绩（15%）＋作业成绩（15%）＋课堂表现（10%）］＋最后考核成绩（60%），其中课堂表现主要考查学生讨论是否积极、回答问题是否正确等情况，最后考核采用考试形式完成。本考核注重过程考核。

3）实验、实训设备／生产性实训条件保障与建议

可供60人教学班同时开设以下实验：

①金相实验。

②力学性能实验（拉伸、硬度）。

4）课程资源开发与利用建议

根据课程目标、学生实际，以及本课程的理论性、通识性和科学性等特点，本课程的教学应该建设由文字教材、CAI课件和网络教材等多种多媒体教学资源为一体的配套教材，全套教材各司其职，以文字教材为中心，提供内涵不同、形式多样的学习支持服务，共同完成教学任务。

（5）教材编写和使用建议

1）教材要求

选择国家规划教材，或者行业规划教材，选取近3年出版的高职层次教材。

2）教学参考书

［1］张至丰.机械工程材料及成形工艺基础［M］.2版.北京：高等教育出版社，2011.

［2］王英杰.工程材料与热处理［M］.北京：高等教育出版社，2010.

［3］郭彩萍.工程材料与成型工艺［M］.北京：中国电力出版社，2010.

3）参考网站（如表6.3所示）

表6.3　参考网站列表

（6）师资要求

任课教师至少具有3年以上教学经验，还应具有两年以上企业工作经验，并且掌握先进的教育教学理念，熟悉现代教学方法与教学手段。