《材料加工概论》课程介绍了铸造、增材制造、粉末冶金、塑性成形、材料复合、表面工程等大类加工技术,在每个大类技术中又介绍了系列小类技术。本课程以产品制造为导向,以液态加工、固态加工和表面加工的顺序安排大类技术;以技术创新为脉络将小类技术合为整体,着重分析技术共性,梳理“从0到1”和“从1到100”的创新思路,有助于读者扩展知识面、提升创新能力和科学素质。课程内容深浅适当、生动有趣,不仅能让非材料专业的学生了解材料加工,为“材加+”交叉创新打下基础,也能让材料专业的学生更全面深入地掌握从原料到产品所涉及的主要材料加工技术。
《材料加工概论》课程以材料性能提升和材料加工技术的创新关系为内在逻辑,从材料成分—加工—结构—性能—服役—回收再利用的完整视角,通过分析材料加工技术的特点和创新点,建立多种材料加工技术之间的关联性,使学生形成材料加工的大图景,并能融会贯通和灵活应用知识,培养他们的专业素质、创新素质、科学文化和思想品德素质。不仅为非材料专业的学生进行与材料学科的交叉融创提供基础,也让材料专业的学生能够更全面深入地掌握从原料到产品所涉及的主要材料加工技术。
更具体来说,通过课程学习,学生能够:
(1)掌握五大类材料加工技术(铸造、增材制造、粉末冶金、塑性成形、表面工程)及其在高精尖产业中的应用;(专业素质)
(2)掌握三大类新材料(复合材料、生物医用材料、多孔材料)的成分、组织结构、性能及其制备加工方法;(专业素质)
(3)具备规划和实现产品全流程加工的基本能力;(专业素质)
(4)形成材料加工技术的创新思维能力;(创新素质)
(5)具备与材料交叉融合的跨学科(即“材料+”)科技创新素质;(创新素质)
(6)充分体会制造强国的历史作用和战略意义,具备科学精神和爱国情怀,树立专业报国之志。(科学文化和思想品德素质)
基于本课程的特色和教学目标,面向的受众是广大不具备材料专业基础,但对材料及其制备加工感兴趣的学生,以及材料专业的低年级本科生。在预备知识方面没有特殊要求,具备中学数理化知识即可。
课程教材:石章智,编著,《零基础材料加工概论》,高等教育出版社,2024年10月第1版,ISBN 978-7-04-062900-2。
材料是人类社会的支柱,材料加工是材料成为产品的必经之路。这本《零基础材料加工概论》揭开了隐藏在作者们身边的材料加工大世界。作者致力于从常识出发、用通俗易懂的语言构建材料加工技术“从0到1”和“从1到100”的创新地图,结合200多张图和几十个MOOC视频,降低门槛、引发兴趣、丰富体验、并助力大家进阶研究型学习。例如以“找共性、求创新”为中心将10多种3D打印技术有机整合,使大家理解并有可能创造3D打印技术。希望大家在阅读中形成材料加工技术品鉴力,收获材料加工美好生活的乐趣。
1. 这门课程为什么值得学习?
答:《材料加工概论》课程不仅为材料专业学生提供了系统的专业知识,也为非材料专业的学生提供了一个跨学科的学习平台。通过学习这门课程,非材料专业的学生可以拓宽知识面,提升工程实践能力,培养创新思维,增强综合素养,并为未来的职业发展提供有力支持。
(1)拓宽知识面和跨学科视野:材料科学是现代科技的核心领域之一,几乎涵盖了所有工程和技术领域。无论你是学习机械工程、电子工程、建筑学、医学,还是艺术设计等专业,材料的性能和加工技术都会对你的专业产生深远影响。例如,建筑专业需要了解建筑材料的性能和加工方法,电子专业需要掌握半导体材料的制备和加工技术。
(2)跨学科融合的趋势:现代科学研究和工程实践越来越强调跨学科合作。材料加工技术与机械工程、电子工程、生物医学、化学工程等领域的交叉融合日益紧密。学习《材料加工概论》可以帮助非材料专业的学生更好地理解材料在其他领域的应用,为跨学科研究和创新打下基础。
(3)提升工程实践能力:课程中涉及的材料加工技术(如铸造、塑性成形、表面工程等)是工程实践中不可或缺的环节。了解这些技术的基本原理和应用,可以帮助学生在实际工作中更好地选择和使用材料,提高工程设计和制造的效率和质量。
(4)解决实际问题的能力:通过学习材料加工技术,学生可以更好地理解材料的性能与加工工艺之间的关系,从而在面对实际工程问题时,能够从材料加工的角度提出解决方案。例如,如何选择合适的材料和加工工艺来提高产品的耐用性和可靠性。
(5)综合素养的提升:课程不仅传授专业知识,还注重培养学生的综合素质。例如,通过课程思政教育,学生可以增强爱国情怀和责任感,树立正确的价值观。同时,课程中的案例分析和实践环节可以锻炼学生的分析问题和解决问题的能力。
(6)跨领域就业机会:在当今快速发展的科技时代,跨领域就业成为一种趋势。了解材料加工技术可以为学生在不同领域的职业发展提供更多机会。例如,材料科学与生物医学的结合催生了生物医用材料领域,为医学专业的学生提供了新的职业方向。
(7)提升竞争力:掌握材料加工的基本知识和技能,可以帮助学生在求职和职业发展中脱颖而出。无论是在制造业、科研机构,还是在新兴的高科技企业,材料加工技术都是重要的技术基础,具备这方面的知识可以增加学生的竞争力。
(8)了解前沿技术:材料加工领域不断涌现出新的技术和应用,如纳米材料、复合材料、智能材料等。这些前沿技术不仅具有重要的科学价值,还广泛应用于航空航天、新能源、电子信息等高精尖领域。学习《材料加工概论》可以让学生了解这些前沿技术的基本原理和发展趋势,满足他们对科技前沿的兴趣。
2. 不是材料专业的学生,学习这门课的难度大吗?
答:《材料加工概论》这门课程不仅内容丰富、贴近生活,而且学习资源丰富,非常适合非材料专业的学生学习。通过学习这门课程,你可以拓宽知识面,培养实践能力,增强就业竞争力,同时激发对材料科学的兴趣。
(1)零基础友好:石章智老师主讲的《材料加工概论》课程特别注重基础,即使是零基础的学生也能轻松入门。课程内容从最基础的材料概念讲起,逐步深入到具体的加工工艺和应用,循序渐进,易于理解。
(2)通俗易懂:课程讲解生动形象,结合大量实际案例和生活中的材料应用,帮助学生快速理解和掌握知识点。
(3)内容贴近生活:材料加工与我们的日常生活息息相关,从汽车、家电到医疗器械,到处都能看到材料加工的成果。学习这门课程,你可以更好地理解身边物品的制造过程,增强对材料科学的兴趣;课程内容不仅涵盖了传统的金属加工、塑料成型等工艺,还介绍了前沿的生物医用材料、复合材料等,让你了解材料加工在现代科技中的广泛应用。
(4)学习资源丰富:在中国大学MOOC平台上,这门课程提供了丰富的学习资源,包括视频讲解、课后习题、在线讨论等,帮助你更好地掌握课程内容;课程配套的教材《零基础材料加工概论》内容详细,适合初学者学习。此外,还有许多优秀的参考书和在线资源可供选择。