沈陽化工學院《工程材料》復(fù)習思考題教案一、教學內(nèi)容分析1.課程標準解讀分析課程標準是指導(dǎo)教師教學和學生學習的規(guī)范性文件，對課程內(nèi)容的安排、教學目標的確立以及評價標準都有明確的指示。對于《工程材料》這門課程，課程標準主要涉及以下幾個方面：知識與技能維度：要求學生掌握工程材料的基本概念、分類、性能及其在工程中的應(yīng)用。具體包括材料的力學性能、物理性能、化學性能等核心概念，以及材料的選擇、設(shè)計、測試等方面的關(guān)鍵技能。學生需要通過“了解、理解、應(yīng)用、綜合”等不同認知水平，構(gòu)建起知識網(wǎng)絡(luò)。過程與方法維度：課程標準強調(diào)通過實驗、案例分析、討論等多種教學手段，培養(yǎng)學生的科學探究能力和工程實踐能力。教師需將學科思想方法轉(zhuǎn)化為具體的學習活動，如引導(dǎo)學生進行材料測試與分析，通過實驗探究材料的性能與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。情感·態(tài)度·價值觀、核心素養(yǎng)維度：課程教學應(yīng)注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、實踐能力和社會責任感，使學生具備工程師應(yīng)有的職業(yè)素養(yǎng)。教師需引導(dǎo)學生關(guān)注工程材料與環(huán)境保護、可持續(xù)發(fā)展等方面的關(guān)系，培養(yǎng)學生的社會責任感。2.學情分析學情分析是教學設(shè)計的基礎(chǔ)，旨在全面了解學生的學習現(xiàn)狀，為教學目標設(shè)定和策略選擇提供依據(jù)。學生已有知識儲備：學生應(yīng)具備一定的物理、化學等基礎(chǔ)知識，了解材料的分類、性能及其應(yīng)用。生活經(jīng)驗：學生可能對日常生活中接觸到的材料有所了解，如塑料、鋼鐵等。技能水平：學生需要具備一定的實驗操作能力、數(shù)據(jù)分析能力和問題解決能力。認知特點：學生可能對工程材料的性能、應(yīng)用等方面存在一定的認知困難。興趣傾向：學生可能對某些材料或應(yīng)用領(lǐng)域有特別的興趣。二、教學目標1.知識目標教學目標的核心在于構(gòu)建學生對于工程材料知識的層次化認知結(jié)構(gòu)。學生需要能夠識記工程材料的基本分類、性能參數(shù)和材料選擇原則；理解材料的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的關(guān)系，以及材料在不同工程環(huán)境中的適用性。通過應(yīng)用所學知識，學生能夠分析材料選擇對工程結(jié)構(gòu)性能的影響，并綜合不同材料特性進行工程決策。例如，學生應(yīng)能夠描述金屬材料的延展性如何影響其在焊接過程中的行為，并比較不同類型的塑料材料在耐熱性上的差異。2.能力目標能力目標關(guān)注學生將知識應(yīng)用于實踐的能力培養(yǎng)。學生應(yīng)能夠獨立并規(guī)范地完成材料測試和數(shù)據(jù)分析等實驗操作，從多個角度評估證據(jù)的可靠性，并提出創(chuàng)新性問題解決方案。例如，學生需要設(shè)計一個實驗方案來測試新型材料的強度，并運用數(shù)據(jù)分析軟件對實驗結(jié)果進行處理，最終解釋實驗結(jié)果的意義。3.情感態(tài)度與價值觀目標情感態(tài)度與價值觀目標旨在培養(yǎng)學生的科學精神和人文關(guān)懷。學生應(yīng)體會科學研究的嚴謹性和探索未知的樂趣，養(yǎng)成嚴謹求實、合作分享的態(tài)度，并意識到社會責任感的重要性。例如，學生通過學習材料科學的發(fā)展歷史，認同科學家們對人類文明進步的貢獻，并在日常生活中應(yīng)用所學知識，如提出減少材料浪費的環(huán)保建議。4.科學思維目標科學思維目標強調(diào)培養(yǎng)學生的批判性思維和邏輯推理能力。學生應(yīng)能夠識別問題的本質(zhì)，構(gòu)建合適的模型，并運用模型進行推演。例如，學生需要評估材料性能數(shù)據(jù)的有效性，提出基于實驗數(shù)據(jù)的假設(shè)，并通過邏輯分析驗證假設(shè)的正確性。5.科學評價目標科學評價目標關(guān)注學生評價能力和自我監(jiān)控能力的發(fā)展。學生應(yīng)能夠反思自己的學習過程，運用評價量規(guī)對同伴的工作進行反饋，并甄別信息來源的可靠性。例如，學生需要制定個人學習計劃，監(jiān)控學習進度，并依據(jù)評價標準對實驗報告進行自我評價。三、教學重點、難點1.教學重點教學重點在于幫助學生建立對工程材料基礎(chǔ)知識的牢固掌握，并能夠?qū)⑦@些知識應(yīng)用于實際問題解決。重點包括材料的力學性能、材料的物理和化學性質(zhì)以及材料選擇的原則。學生需要理解材料的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的關(guān)系，并應(yīng)用這些知識來分析和評估不同材料在特定工程應(yīng)用中的適用性。例如，重點內(nèi)容可以是“理解并應(yīng)用材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線來評估材料的韌性”，這不僅是課程的核心，也是后續(xù)學習其他材料特性的基礎(chǔ)。2.教學難點教學難點在于幫助學生克服對復(fù)雜概念的理解障礙，特別是那些涉及多步驟邏輯推理和抽象思維的內(nèi)容。例如，“理解材料的熱膨脹系數(shù)”是一個難點，因為它需要學生理解熱力學原理并能夠?qū)⒊橄蟮母拍钆c實際應(yīng)用聯(lián)系起來。難點成因可能包括學生缺乏相關(guān)的前置知識或?qū)Ω拍畹睦斫獠粔蛏钊?。為了突破這一難點，可以通過案例教學和互動討論來幫助學生建立直觀的理解，并通過實踐操作來加深對概念的應(yīng)用能力。四、教學準備清單多媒體課件：準備包含工程材料基本概念、分類、性能及應(yīng)用的PPT。教具：準備材料性質(zhì)圖表、材料結(jié)構(gòu)模型等。實驗器材：確保力學性能測試、熱膨脹測試等實驗器材齊全。音頻視頻資料：收集相關(guān)材料科學研究的視頻或講座。任務(wù)單：設(shè)計材料選擇與應(yīng)用的案例分析任務(wù)單。評價表：準備學生表現(xiàn)評價表。預(yù)習教材：提前布置預(yù)習內(nèi)容，要求學生閱讀相關(guān)章節(jié)。學習用具：確保學生攜帶畫筆、計算器等必要工具。教學環(huán)境：設(shè)計小組座位排列，準備黑板板書設(shè)計框架。五、教學過程第一、導(dǎo)入環(huán)節(jié)（一）創(chuàng)設(shè)情境"同學們，你們有沒有想過，為什么我們在夏天會用扇子扇風？難道扇子真的能讓空氣變涼嗎？今天，我們就來揭開這個謎團，探索工程材料在生活中的奇妙應(yīng)用。"（二）引發(fā)認知沖突"現(xiàn)在，請大家看這個實驗，我會用一杯熱水和一些冰塊來展示一個有趣的現(xiàn)象。"（展示實驗：將一杯熱水放在桌子上，然后將冰塊放入水中，用扇子扇動水面）"你們注意到什么了嗎？水開始冒熱氣，但溫度并沒有明顯下降。這是為什么呢？"（三）提出核心問題"這個現(xiàn)象看似矛盾，但正是我們今天要探究的工程材料特性之一——熱傳導(dǎo)。接下來，我們將一起學習熱傳導(dǎo)的原理，以及它是如何影響我們的日常生活的。"（四）明確學習路線圖"為了更好地理解熱傳導(dǎo)，我們需要回顧一下熱力學的基本概念，然后學習不同材料的導(dǎo)熱性能，最后，我們將通過實驗來驗證我們的理論知識?，F(xiàn)在，讓我們開始今天的探索之旅吧！"（五）鏈接舊知"在開始之前，我想請大家回憶一下，我們之前學過的熱力學第一定律是什么？它是如何描述能量守恒的？"（六）互動交流"請同學們在心中默念這個定律，然后告訴我，你們認為這個定律與熱傳導(dǎo)有什么關(guān)系？"（學生回答，教師引導(dǎo)）（七）導(dǎo)入總結(jié)"今天，我們通過一個生活中的小現(xiàn)象引出了熱傳導(dǎo)這個重要概念。接下來，我們將通過一系列的學習活動，深入探索熱傳導(dǎo)的原理和應(yīng)用。準備好了嗎？讓我們一起開始吧！"第二、新授環(huán)節(jié)任務(wù)一：材料的基本概念與分類（一）教師活動1.展示不同類型的材料，如金屬、塑料、陶瓷等，引導(dǎo)學生觀察并描述其外觀特征。2.提出問題：“為什么我們會看到不同的材料？它們有什么區(qū)別？”3.引導(dǎo)學生思考材料在生活中的應(yīng)用，例如建筑材料、交通工具等。4.介紹材料的基本概念，如材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能等。5.分享材料分類的基本方法，如按組成、按結(jié)構(gòu)、按性能等。（二）學生活動1.觀察并描述不同材料的特征。2.思考材料在生活中的應(yīng)用。3.積極參與討論，分享自己的觀點。4.記錄材料的基本概念和分類方法。（三）即時評價標準1.學生能夠正確描述不同材料的特征。2.學生能夠列舉材料在生活中的應(yīng)用實例。3.學生能夠理解材料的基本概念和分類方法。任務(wù)二：材料的物理性能（一）教師活動1.展示不同材料的物理性能測試實驗，如拉伸實驗、沖擊實驗等。2.介紹材料的物理性能，如強度、硬度、韌性等。3.解釋物理性能對材料應(yīng)用的影響。4.引導(dǎo)學生思考如何選擇合適的材料。（二）學生活動1.觀察實驗過程，記錄實驗數(shù)據(jù)。2.分析實驗數(shù)據(jù)，理解物理性能對材料應(yīng)用的影響。3.討論如何選擇合適的材料。（三）即時評價標準1.學生能夠正確記錄實驗數(shù)據(jù)。2.學生能夠分析實驗數(shù)據(jù)，理解物理性能對材料應(yīng)用的影響。3.學生能夠討論如何選擇合適的材料。任務(wù)三：材料的化學性能（一）教師活動1.介紹材料的化學性能，如耐腐蝕性、耐熱性等。2.展示材料在化學環(huán)境中的應(yīng)用實例。3.引導(dǎo)學生思考化學性能對材料應(yīng)用的影響。（二）學生活動1.觀察材料在化學環(huán)境中的表現(xiàn)。2.分析化學性能對材料應(yīng)用的影響。3.討論如何選擇合適的材料。（三）即時評價標準1.學生能夠描述材料的化學性能。2.學生能夠分析化學性能對材料應(yīng)用的影響。3.學生能夠討論如何選擇合適的材料。任務(wù)四：材料的選擇與應(yīng)用（一）教師活動1.分享材料選擇與應(yīng)用的案例。2.引導(dǎo)學生思考如何根據(jù)需求選擇合適的材料。3.介紹材料選擇與應(yīng)用的原則。（二）學生活動1.觀察案例，分析材料選擇與應(yīng)用的過程。2.討論如何根據(jù)需求選擇合適的材料。3.應(yīng)用所學知識，提出自己的材料選擇方案。（三）即時評價標準1.學生能夠分析案例，理解材料選擇與應(yīng)用的過程。2.學生能夠根據(jù)需求選擇合適的材料。3.學生能夠提出自己的材料選擇方案。任務(wù)五：材料的未來發(fā)展（一）教師活動1.介紹材料科學的發(fā)展趨勢。2.引導(dǎo)學生思考材料在未來的應(yīng)用前景。3.鼓勵學生關(guān)注材料科學的發(fā)展，并參與到相關(guān)研究中。（二）學生活動1.觀察材料科學的發(fā)展趨勢。2.思考材料在未來的應(yīng)用前景。3.分享自己對材料科學的看法。（三）即時評價標準1.學生能夠描述材料科學的發(fā)展趨勢。2.學生能夠思考材料在未來的應(yīng)用前景。3.學生能夠分享自己對材料科學的看法。第三、鞏固訓練（一）基礎(chǔ)鞏固層1.練習題目：請根據(jù)材料的基本概念，列舉生活中常見的三種材料，并說明它們的主要用途。2.教師活動：提供材料列表，包括金屬、塑料、陶瓷等，并要求學生根據(jù)列表填寫用途。3.學生活動：學生閱讀材料列表，思考并填寫材料用途。4.即時反饋：教師巡視課堂，觀察學生完成情況，并提供必要的幫助。（二）綜合應(yīng)用層1.練習題目：假設(shè)你是一名工程師，需要為一座橋梁選擇合適的建筑材料。請分析以下材料的優(yōu)缺點，并說明為什么選擇其中一種材料。2.教師活動：提供不同材料的性能參數(shù)，包括強度、耐腐蝕性、成本等。3.學生活動：學生分析材料性能參數(shù)，比較不同材料的優(yōu)缺點，并選擇合適的材料。4.即時反饋：教師組織小組討論，引導(dǎo)學生分享分析結(jié)果，并提供反饋。（三）拓展挑戰(zhàn)層1.練習題目：假設(shè)你是一名科學家，正在研究新型材料的開發(fā)。請?zhí)岢鲋辽賰煞N可能的新型材料，并說明它們的潛在應(yīng)用領(lǐng)域。2.教師活動：提供一些新材料的研究方向，如納米材料、生物材料等。3.學生活動：學生思考并提出新型材料，并說明其潛在應(yīng)用領(lǐng)域。4.即時反饋：教師鼓勵學生提出創(chuàng)新性想法，并提供反饋。（四）變式訓練1.練習題目：請根據(jù)以下情境，選擇合適的材料。需要制作一個耐高溫的容器。需要制作一個耐腐蝕的管道。2.教師活動：提供不同材料的性能參數(shù)，并要求學生根據(jù)情境選擇合適的材料。3.學生活動：學生分析材料性能參數(shù)，根據(jù)情境選擇合適的材料。4.即時反饋：教師提供答案，并引導(dǎo)學生分析解題思路。第四、課堂小結(jié)（一）知識體系建構(gòu)1.學生活動：學生通過思維導(dǎo)圖或概念圖梳理材料科學的知識體系，包括材料的分類、性能、選擇與應(yīng)用等。2.教師活動：教師巡視課堂，觀察學生建構(gòu)知識體系的過程，并提供必要的指導(dǎo)。（二）方法提煉與元認知培養(yǎng)1.學生活動：學生回顧本節(jié)課所學的方法，如建模、歸納、證偽等，并思考自己在解決問題過程中運用了哪些方法。2.教師活動：教師引導(dǎo)學生分享自己的思考，并總結(jié)解決問題的方法。（三）懸念與差異化作業(yè)1.學生活動：學生思考本節(jié)課的知識與下節(jié)課的內(nèi)容之間的關(guān)系，并提出開放性探究問題。2.教師活動：教師布置鞏固基礎(chǔ)的"必做"作業(yè)和滿足個性化發(fā)展的"選做"作業(yè)。（四）小結(jié)展示與反思1.學生活動：學生展示自己的知識網(wǎng)絡(luò)圖，并清晰表達核心思想與學習方法。2.教師活動：教師評估學生對課程內(nèi)容整體把握的深度與系統(tǒng)性。六、作業(yè)設(shè)計1.基礎(chǔ)性作業(yè)（1）材料的選擇與應(yīng)用題目：請根據(jù)以下情境，選擇合適的材料并說明理由。設(shè)計一個用于戶外運動的背包，需要具備防水、耐磨、輕便等特點。制作一個用于家庭廚房的砧板，需要具備防滑、耐熱、易于清潔等特點。要求：每個情境中選擇一種材料，并解釋選擇該材料的原因。時間：10分鐘內(nèi)完成。2.拓展性作業(yè)（2）材料的創(chuàng)新應(yīng)用題目：設(shè)計一種新型環(huán)保材料，并說明其特點和應(yīng)用領(lǐng)域。要求：描述新型材料的基本組成、結(jié)構(gòu)特點、性能優(yōu)勢，并預(yù)測其在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用前景。時間：15分鐘內(nèi)完成。3.探究性/創(chuàng)造性作業(yè)（3）材料的未來發(fā)展趨勢題目：撰寫一篇關(guān)于材料科學未來發(fā)展趨勢的短文。要求：探討至少兩種新型材料的發(fā)展方向，如納米材料、生物材料等，并分析其對人類社會的影響。時間：20分鐘內(nèi)完成。七、本節(jié)知識清單及拓展1.材料的基本概念與分類★材料是指具有質(zhì)量和體積的物體，根據(jù)組成、結(jié)構(gòu)、性能和用途的不同，可分為金屬、陶瓷、塑料等類別。2.材料的物理性能★材料的物理性能包括密度、強度、硬度、韌性、彈性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等，這些性能直接影響材料的應(yīng)用。3.材料的化學性能★材料的化學性能包括耐腐蝕性、耐熱性、抗氧化性等，這些性能影響材料在特定環(huán)境下的穩(wěn)定性和壽命。4.材料的選擇與應(yīng)用▲材料選擇時需考慮其性能、成本、加工工藝、環(huán)境影響等因素，以滿足特定工程或產(chǎn)品的需求。5.材料的力學性能★材料的力學性能是指材料在力的作用下抵抗變形和破壞的能力，包括強度、剛度、韌性等。6.材料的熱性能★材料的熱性能包括熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)、熔點等，這些性能影響材料在高溫或低溫環(huán)境下的表現(xiàn)。7.材料的電性能★材料的電性能包括電阻率、介電常數(shù)、導(dǎo)電性等，這些性能影響材料在電氣設(shè)備中的應(yīng)用。8.材料的生物相容性★生物相容性是指材料與生物組織接觸時，不引起明顯的生物不良反應(yīng)，適用于醫(yī)療和生物工程領(lǐng)域。9.材料的可持續(xù)性▲材料的可持續(xù)性是指材料的生產(chǎn)、使用和回收過程對環(huán)境的影響，強調(diào)資源的有效利用和環(huán)境保護。10.材料的加工工藝★材料的加工工藝包括鑄造、鍛造、焊接、熱處理等，這些工藝影響材料的最終性能。11.材料的檢測方法★材料的檢測方法包括拉伸試驗、沖擊試驗、硬度試驗、化學分析等，用于評估材料的性能。12.材料科學的未來發(fā)展※材料科學正朝著智能化、功能化、輕量化、綠色化等方向發(fā)展，為人類社會帶來更多創(chuàng)新和變革。13.材料在工程中的應(yīng)用實例★材料在工程中的應(yīng)用廣泛，如建筑、汽車、航空航天、電子等，每個領(lǐng)域都有其特定的材料選擇和應(yīng)用要求。14.材料科學與人類生活★材料科學與人類生活息息相關(guān)，從日常用品到高科技產(chǎn)品，材料都扮演著重要的角色。15.材料科學的社會影響★材料科學的發(fā)展對社會經(jīng)濟、環(huán)境、文化等方面產(chǎn)生深遠影響，需要關(guān)注其倫理和社會責任。16.材料科學的跨學科研究★材料科學與其他學科如物理學、化學、生物學、計算機科學等有著密切的聯(lián)系，促進跨學科研究和創(chuàng)新。17.材料科學的國際合作★材料科學是國際競爭的熱點領(lǐng)域，國際合作對于推動材料科學的發(fā)展具有重要意義。18.材料科學的創(chuàng)新與挑戰(zhàn)★材料科學的創(chuàng)新需要克服諸多挑戰(zhàn)，如新材料的開發(fā)、材料性能的優(yōu)化、材料加工技術(shù)的革新等。19.材料科學的未來趨勢★材料科學的未來趨勢包括納米材料、生物材料、智能材料等，這些新材料將為人類社會帶來更多可能性。20.材料科學的教育與普及★材料科學的教育與普及對于培養(yǎng)材料科學人才和提升公眾科學素養(yǎng)具有重要意義。八、教學反思（一）教學目標達成度評估本節(jié)課的教學目標主要圍繞材料的分類、性能和應(yīng)用展開。通過課堂觀察和作業(yè)分析，我發(fā)現(xiàn)大部分學生能夠理解材料的基本概念和分類，但對于材料性能的應(yīng)用和選擇仍存在一定的困