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广东省高等教育教学研究和改革项目

申请书

项目名称:《新材料概论》                      

项目负责人:胡永俊                            

所在学校:广东工业大学                        

联系电话:13076757739                        

传真:020-39322570                              

电子邮箱:dahutu985@163.com                  

访问路径:                                    

广东省教育厅制

二○一四年三月


申请者的承诺与成果使用授权

本人自愿申报广东省本科院校教育教学改革项目,认可所填写的《广东省本科院校教育教学改革项目》(以下简称为《申请书》)为有约束力的协议,并承诺对所填写的《申请书》所涉及各项内容的真实性负责,保证没有知识产权争议。课题申请获准立项,在研究工作中,接受广东省教育厅或其授权(委托)单位、以及本人所在单位的管理,并对以下约定信守承诺:

1.遵守相关法律法规。遵守我国著作权法和专利法等相关法律法规;遵守我国政府签署加入的相关国际知识产权规定。

2.遵循学术研究的基本规范,恪守学术道德,维护学术尊严。研究过程真实,不以任何方式抄袭、剽窃或侵吞他人学术成果,杜绝伪注、伪造、篡改文献和数据等学术不端行为;成果真实,不重复发表研究成果;维护社会公共利益,维护广东省高等教育教学改革项目的声誉和公信力,不以项目名义牟取不当利益。

3.遵守广东省本科院校教育教学改革项目有关管理规定以及广东省财务规章制度

4.凡因项目内容、成果或研究过程引起的法律、学术、产权或经费使用问题引起的纠纷,责任由相应的项目研究人员承担。

5.项目立项未获得资助项目或获得批准的资助经费低于申请的资助经费时,同意承担项目并按申报预期完成研究任务。

6.同意广东省教育厅或其授权(委托)单位有权基于公益需要公布、使用、宣传《项目申请·评审书》内容及相关成果。

项目负责人(签章):_________________

年月日

一、项目及项目负责人、项目组简况

项目名称

《新材料概论》

项目类别

1.重点教改项目 2.普通教改项目

起止年月

2015.9-2017.9

姓名

胡永俊

性别

出生年月

1979.08

专业技术职务/行政职务

教授/副院长

最终学位/授予国家

工学博士/中国

所在

学校

学校

名称

广东工业大学

邮政编码

510006

电话

020-39322771

通讯

地址

广州市番禺区广州大学城外环西路100号

主要教学工作简历

时间

课程名称

授课

对象

学时

所在单位

2008-2015

材料表面工程

金属材料工程

32

广东工业大学

2009-2015

工程材料与机械制造基础

能源与动力工程

64

广东工业大学

2008-2015

热工设备及仪表

金属材料工程

32

广东工业大学

2009-2010

新材料概论

全校学生

24

广东工业大学

2013

生产实习

金属材料工程

96

广东工业大学

主要教学改革和科学研究工作简历

时间

项目名称

获奖情况

2009.11

新型电磁波吸收和屏蔽材料关键技术的研究与应用

广东省科学技术奖三等奖

2012.07

高性能导热橡胶关键技术的研发及产业化

东莞市科技进步二等奖

2008.09

《热工设备及仪表》课程改革的理论与实践研究

2012.01

国家自然科学基金项目《高塑性Sn-Bi合金制备及其熔断过程中组织演变机理研究》

总人数

职称

学位

高级

中级

初级

博士后

博士

硕士

参加单位数

15

8

0

0

0

0

7

1

主要成员

(不含申请者)

姓名

性别

出生

年月

职称

工作单位

分工

签名

谢致薇

1966.10

教授

广东工业大学

课程相关资料收集与课件制作

成晓玲

教授

广东工业大学

课程相关资料收集与课件制作

岑兰

1968.07

副教授

广东工业大学

准备实验与课件制作

余业球

1969.07

高级实验师

广东工业大学

准备实验与课件制作

舒畅

1973.09

高级实验师

广东工业大学

准备实验与网站制作维护

董智贤

1975.06

副教授

广东工业大学

课程相关资料收集和授课

殷陶

1980.05

高级实验师

广东工业大学

课程相关资料收集和授课

郑辉庭

1988.09

硕士研究生

广东工业大学

准备素材和实验、制作维护网站

杨宏欢

1990.07

硕士研究生

广东工业大学

准备素材和实验、制作维护网站

李人杰

1990.06

硕士研究生

广东工业大学

准备素材和实验、制作维护网站

刘岗

1988.02

硕士研究生

广东工业大学

准备素材和实验、制作维护网站

汪杰

1988.01

硕士研究生

广东工业大学

准备素材和实验、制作维护网站

袁磊

1990.07

硕士研究生

广东工业大学

准备素材和实验、制作维护网站

李敏琨

1990.08

硕士研究生

广东工业大学

准备素材和实验、制作维护网站
















二、立项依据:(项目的意义、现状分析)[1]

材料是人类生存、社会发展、科技进步的物质基础,是现代科技革命的先导,是当代文明的三大支柱之一。每一种重要的新材料的发现和应用,都把人类支配自然的能力提高到一个新水平,给社会生产和生活面貌带来巨大改观,将物质文明程度推向前进。

材料工业是国民经济的基础产业,新材料是材料工业发展的先导,是重要的战略性新兴产业。科技革命迅猛发展,新材料产品日新月异,产业升级、材料换代步伐加快。新材料技术与纳米技术、生物技术、信息技术相互融合,结构功能一体化、功能材料智能化趋势明显。材料的低碳、绿色、可再生循环等环境友好特性倍受关注。

目前,非材料专业的同学在专业培养计划里一般没有开设材料科学与工程相关的课程,主要是通过学校的自然工程类公共选修课学习和掌握相关材料科学与工程的知识。但这些课程主要是侧重某一方面的材料或以材料应用分类为介绍,内容更新较慢,而没有以新材料的特性介绍其可应用领域,授课内容缺乏对非材料专业学生新材料应用创新思维的培养,特别是基于新材料特性的新产品和新功能开发思维。

新材料进入一个蓬勃发展阶段,本课程项目将综合国内外知名研究机构和公司研究进展、科技媒体评论以及行业热点研究初选出20大新材料,重点介绍新材料的特异性能与基于该新特征下的可应用行业和产品及对人类社会的影响,以期通过该课程的学习使非材料类学生能够认识了解新材料特性,并把该材料应用到所学行业,为其进行科技创新打下坚实基础。

三、项目实施方案及实施计划

1.具体改革内容、改革目标和拟解决的关键问题

1.1具体改革内容

(1)收集文献,准备课件,编写教材;

(2)实验准备和编写实验指导书;

(3)教学网站建设、应用视频收集和拍摄;

(4)小班试讲授和教学研究,开设校公选课;

(5)网站上线,对外开放服务;

1.2改革目标

建设《新材料概论》精品资源共享课是以高校教师和大学生为服务主体,同时面向社会学习者介绍21世纪以来新材料的特异性能与基于该新性能下的可应用行业和原理及对人类社会的影响,以期通过该课程的学习使非材料类学生能够认识了解新材料特性,将系统学习和讨论材料科学与工程学科的形成、特点、任务、发展趋势及我国的发展与重点,全面系统学习金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料、功能材料以及非平衡金属材料的科普知识,从应用者的角度,对材料科学与工程建立初步的认识;了解现有材料的分类、特性、应用范围及其与相关学科领域的关系;把握高技术新型先进材料的发展趋势,提高人才培养质量,服务学习型社会建设。

1.3拟解决的关键问题

(1)对新材料产生浓厚兴趣

如何使非材料专业大学生及社会公众认识到材料促进社会变革的主要因素之一,对新材料的研究与开发产生兴趣是本项目拟解决的关键问题之一。

(2)解释和设计新材料应用的原理

基于新材料的奇异性能,并能设计和开发出基于该新性能下的可应用行业和原理及对人类社会的影响,是本项目拟解决的关键问题之一。

 

2.实施方案、实施方法、具体实施计划(含年度进展情况)及可行性分析

2.1实施方案

(1)收集文献,准备课件,编写教材;

理论教学部分:

      第一章   材料科学与工程综论(2学时)

      本章主要内容包括: 1.1材料及其分类; 1.2材料是人类进步的里程碑; 1.3先进材料是高新技术发展和社会现代化的基础和先导; 1.4材料科学与工程的形成与内涵; 1.5材料的组成、结构、性能与使用效能之间的关系; 1.6新材料研发驱动力和方法及应用路径。

      第二章   最有潜力的新材料

2.1石墨烯;2.2碳纳米管;2.3富勒烯(2学时)

石墨烯的突破性:介绍非同寻常的导电性能、极低的电阻率极低和极快的电子迁移的速度、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性。

难点与重点:介绍其在光电显示、半导体、触摸屏、电子器件、储能电池、显示器、传感器、半导体、航天、军工、复合材料、生物医药等领域的应用和原理。

碳纳米管突破性:高电导率、高热导率、高弹性模量、高抗拉强度等。

难点与重点:介绍其在功能器件的电极、催化剂载体、传感器等领域的应用和原理。

富勒烯突破性:具有线性和非线性光学特性,碱金属富勒烯超导性等。

难点与重点:介绍其在生命科学、医学、天体物理等领域有重要前景,有望用在光转换器、信号转换和数据存储等光电子器件等领域的应用和原理。

      2.4气凝胶(1学时)

突破性:高吸收能量、高孔隙率、低密度质轻、低热导率,隔热保温特性优异。

难点与重点:介绍其在节能环保、保温隔热电子电器、建筑、防弹装置和体育保护用品等领域的应用和原理。

2.5   液态金属(非晶合金)(1学时)

突破性:高强韧性、优良的导磁性和低的磁损耗、优异的液态流动性。

难点与重点:介绍其在高频低损耗变压器、移动终端设备的结构件等领域的应用和原理。

2.6   泡沫金属(1学时)

突破性:重量轻、密度低、孔隙率高、比表面积大。

难点与重点:在介绍其导电性,可替代无机非金属材料不能导电的应用领域;在隔音降噪和高温污水处理等领域的应用和原理。

2.7   离子液体(1学时)

突破性:具有高热稳定性、宽液态温度范围、可调酸碱性、极性、配位能力等。

介绍其在绿色化工领域,以及生物和催化等领域的应用和原理。

2.   8 纳米纤维素(1学时)

突破性:具有良好的生物相容性、持水性、广范围的pH值稳定性;具有纳米网状结构,和很高的机械特性等。

难点与重点:介绍其在生物医学、增强剂、造纸工业、净化、传导与无机物复合食品、工业磁性复合物等领域的应用和原理。

2.   9 纳米点钙钛矿(1学时)

突破性:具有巨磁阻、高离子导电性、对氧析出和还原起催化作用等。

难点与重点:介绍其在催化、存储、传感器、光吸收等领域的应用和原理。

2.   10 3D打印材料(1学时)

突破性:改变传统工业的加工方法,可快速实现复杂结构单件和特种零件及个性定制成型等。

难点与重点:在革命性成型方法,介绍其在复杂结构成型和快速加工成型领域的应用和原理。

2.   11柔性玻璃(1学时)

突破性:改变传统玻璃刚性、易碎的特点,实现玻璃的柔性革命化创新。

难点与重点:介绍其在未来柔性显示、可折叠设备等领域的应用和原理。

2.   12 自组装(自修复)材料(1学时)

突破性:材料分子自组装,实现材料自身“智能化”,改变以往材料制备方法,实现材料的自身自发形成一定形状和结构。

难点与重点:改变传统材料制备和材料的修复方法,介绍其未来在分子器件、表面工程、纳米技术等领域的应用和原理。

2.   13 可降解生物塑料(1学时)

突破性:可自然降解,原材料来自可再生资源,改变传统塑料对石油、天然气、煤炭等化石资源的依赖,减少环境污染。

难点与重点:介绍其未来替代传统塑料等领域的应用和原理。

2.   14钛炭复合材料(1学时)

突破性:具有高强度、低密度,以及耐腐蚀性优异等性能;

难点与重点:未来在轻量化、高强度、耐腐蚀等环境应用,在航空及民用等领域的应用和原理。

2.   15 超材料;2. 16超导材料(1学时)

突破性:具有常规材料不具有的物理特性,如负磁导率、负介电常数等性能;

难点与重点:改变传统根据材料的性质进行加工的理念,未来可根据需要来设计材料的特性。

突破性:超导状态下,材料零电阻,电流不损耗,材料在磁场中表现抗磁性等性能

难点与重点:未来如突破高温超导技术,有望解决电力传输损耗、电子器件发热等难题,以及绿色新型传输磁悬技术。

2.   17形状记忆合金(1学时)

突破性:预成型后,在受外界条件强制变形后,再经一定条件处理,恢复为原来形状,实现材料的变形可逆性设计和应用;

难点与重点:介绍其在空间技术、医疗器械、机械电子设备等领域等领域的应用和原理。

2.   18 磁致伸缩材料和2. 19 磁(电)流体材料(1学时)

突破性:在磁场作用下,可产生伸长或压缩的性能,实现材料变形与磁场的相互作用;

难点与重点:介绍其在智能结构器件、减震装置、换能结构、高精度电机等领域的应用和原理。

突破性:液态状,兼具固体磁性材料的磁性,和液体的流动性,具有传统磁性块体材料不具备的特性

难点与重点:介绍在磁密封、磁制冷、磁热泵等领域的应用和原理。

2.   20智能高分子凝胶(1学时)

突破性:能感知周围环境变化,并能做出响应,具有类似生物的反应特性。

难点与重点:智能高分子凝胶的膨胀-收缩循环可用于化学阀、吸附分离、传感器和记忆材料;循环提供的动力用来设计“化学发动机”; 网孔的可控性适用于智能药物释放体系等领域的应用和原理。

以期通过该课程的学习使非材料类学生能够认识了解新材料特性,并把该材料应用到所学行业,为其进行科技创新打下坚实基础。

第三章 其他新材料 (1学时)

纳米银线、隐身材料等新材料特性及应用,总结应用于行业的路径。

(2)实验准备和编写实验指导书;

实验教学部分

拍摄实验视频,开展科普型的实验提高学生的兴趣,初步掌握新材料的从实验室到应用过程。

实验一:掺杂石墨烯橡胶制备及其力学和导热性能测定(2学时)

在橡胶中掺杂不同比例的石墨烯制备出橡胶基石墨烯增强材料,测试其力学和导热性能,基于测试结果探讨石墨烯对橡胶性能的影响,让学生体会到石墨烯的特殊性能,并让其探索石墨烯应用领域。

实验二:黄铜形状记忆合金(2学时)

     通过让学生对黄铜丝进行塑性变形,然后置于不同温度下的水中,观察和测定黄铜丝恢复温度,基于实验结果的基础上探讨黄铜形状记忆合金的应用思路。

(3)教学网站建设、应用视频收集和拍摄;

设计建设教学网站,把课件和相关实验视频等放入到网站,并连接各材料相关的科技网站。

(4)小班试讲授和教学研究,开设校公选课;

进行小班试讲,得到反馈意见并进行修订相关内容,在广州大学城广东工业大学校区开设校公选课。

(5)网站上线,对外开放服务;

经学校和相关部门同意网站上线对外开放。

2.2实施方法

(1)收集文献,准备课件,编写教材;

在国外内知名相关杂志、网站和教材(《Nature》、《Science》等国内top杂志、中国知网CNKI等中文数据库、环球科学网站(《科学美国人》中文版)http://www.huanqiukexue.com/)收集文献和参考资料,使用powerpoint等如何准备课件,编写教材。

(2)实验准备和编写实验指导书;

设计实验,编写实验指导书;

(3)教学网站建设、应用视频收集和拍摄;

聘请专业公司网站设计和建设,进行实验拍摄,从各知名视频站点和公司下载新材料应用宣传片。

(4)小班试讲授和教学研究,开设校公选课;

在广东工业大学内招募志愿者进行小班教课,请同学提供依据,修订课件等材料,并开设校公选课。

(5)网站上线,对外开放服务;

经学校和相关部门同意网站上线对外开放。

 

3.项目预期的成果和效果(包括成果形式,预期推广、应用范围、受益面等)

制作完整的课程课件等资料,撰写课程建设报告;并开设校公选课进行讲授,争取成为非材料类专业学生的基础必修课;制作课程学习网站,并经学校和相关部门同意网站上线对外开放服务,供社会大众进行学习。

4.本项目的特色与创新点

本课程项目将综合国内外知名研究机构和公司研究进展、科技媒体评论以及行业热点研究初选出20大新材料,重点介绍新材料的特异性能与基于该新特征下的可应用行业和产品及对人类社会的影响,以期通过该课程的学习使非材料类学生能够认识了解新材料特性,并把该材料应用到所学行业,为其进行科技创新打下坚实基础,把握高技术新型先进材料的发展趋势,提高人才培养质量,服务学习型社会建设。

四、项目基础

1.与本项目有关的工作积累和已取得的工作成绩

本课程开设于2010年,课程归属为工程技术基础类课程,是面向全校的公共选修课,非材料类专业的通识教育基础课,原教学内容主要以材料应用性能为分类来讲授,无实验课程。

项目组所在学院是广东省“211工程”三期重点建设学科的学院,已有40多年的办学历史。学院现已形成本科、硕士、博士和博士后的人才培养体系,在新型电子功能材料,纳米与非晶材料,现代模具设计与制造(CAD/CAM/CAE)技术,材料成型装备及控制技术,能源材料与能源技术,材料表面工程新技术,有色金属及功能复合材料,高分子材料合成、改性及加工等研究领域形成了鲜明的研究特色,取得了许多重要的研究成果,并获得转化应用。

学院“材料科学与工程学科”设有博士后科研流动站及一级学科博士学位授权点,材料科学与工程一级学科为广东省攀峰重点学科、热能工程二级学科为广东省特色重点学科。材料学、材料加工工程、材料物理与化学、能源材料与工程、土木材料与工程。有一级学科硕士点2个:材料科学与工程、动力工程及工程热物理;二级学科硕士点2个:微电子学与固体电子学、高分子化学与物理;工程硕士领域3个。

学院拥有现代化的教学、科研仪器设备和实验场地,现有设备总资产约5000万元,实验室面积约9000平方米。学院共设有15个实验室;另设有广东省功能软凝聚态物质重点实验室、广东省高等学校功能材料的制备与应用技术重点实验室;广东省动力电池及太阳能转换与储存材料工程技术研究开发中心、广东省金属成型与模具新技术工程技术研究中心;国家级工程实践教育中心和广东省级工程材料实验教学示范中心。学院拥有透射电子显微镜、扫描探针显微镜、扫描电子显微镜、粒子成像测速系统、X射线衍射仪、实时红外光谱分析仪等一大批大型仪器设备,能为本课程提供优良的教学条件。

2.学校对项目的支持情况(含有关政策、经费及其使用管理机制、保障条件等,可附有关文件),尚缺少的条件和拟解决的途径

学校支持本项目的开展,下拨经费不收取管理费,经费的使用由学校财务处等严格按照国家省市及学校的相关规章制度进行审核,具有完善的管理机制,无缺少的条件。

3.项目负责人和项目组成员所承担的教学改革和科研项目情况

项目负责人胡永俊热爱党的教育事业,积极承担各项教学任务,承担了七门本科和研究生的课程,年均教学工作量均超500个学时,学生评教平均分均在90分以上,每年指导一名本科学生获毕业论文设计获优秀论文创新奖。2014年获“广东工业大学第五届青年教师教学竞赛“优秀参赛教师”称号,广东工业大学2012-2013学年和2013-2014“优秀教师”称号,2009-2010学年度和2013-2014教学优秀奖二等奖,广东工业大学2010-2011学年度“优秀班主任”称号。

积极引导学生参加科研项目,2011年指导学生获第十二届“挑战杯”省三等奖一项;2012年,指导学生获国家级创新性实验项目一项;2012年和2014年指导学生参加入围广东省“白云杯”材料竞赛并获得优秀奖;2013年指导学生获十三届   “挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞学校赛选拔赛二等奖和三等奖各一项;2012年指导学生申请发明专利一项,2014年指导学生获授权实用新型专利一项。

主持与参加科研项目十多项,其中主持国家自然科学基金项目高塑性Sn-Bi合金制备及其熔断过程中组织演变机理研究(No. 51105078),主持广东省自然科学基金项目复合电镀法制备CoNiAl磁控形状记忆合金(No. 10451009001004309),主持广东省省部产学研重点项目精密模具智能制造系统与数字化设计的研发与集成应用(No.2012B091000017)基于等离子熔覆的模具修复关键技术及其设备的开发(No.2012B091100024),主持广州市珠江科技新星项目“高锰钢表面等离子熔覆增韧耐磨涂层关键技术的研究(No. 2014J2200084)”。

几年来,共发表和录用科技论文30多篇,第一作者14篇,第一作者三大索引收录10多篇。获省科学技术三等奖一项,东莞市科技进步二等奖一项,申请发明专利8项,实用新型4项,公开8项,获授权发明专利5项,实施1项,实用新型3项。担任国际期刊《Applied   Surface Science》的审稿人。2011年和2013年获“广东工业大学先进科技工作者”称号。

谢致薇老师,开设《材料科学基础》和《半导体器件可靠性和失效分析》等课程,教学效果优良,学生评价优良。

成晓玲老师,开设《高分子化学》和《食品化学》等课程,教学效果优良,学生评价优良。

岑兰老师,开设《橡胶工艺学》和《塑料成型工艺及设备》等课程,教学效果优良,学生评价优良。

余业球、舒畅和老师为高级实验师,熟悉材料相关测试技术和设备的使用,参与广东工业大学材料工程实验教学示范中心建设,熟悉黄铜形状记忆合金的制备与特性,掌握教学网站建设的技能与经验。


五、项目负责人所在院系及学校意见

所在院系意见:

同意申报

院系负责人签章:

2015年 5月 12 日

学校评审、推荐意见:

同意推荐

学校(公章)

2015年 5月 12日

 



[1]表格不够,可自行拓展加页;但不得附其他无关材料。下同。

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