《材料化學》課程教學大綱

《材料化學》教學大綱一、課程基本信息課程名稱材料化學MaterialsChemistry課程編碼MAT410211030開課院部材料科學與工程學院課程團隊材料化學學分3.0課內(nèi)學時48講授48實驗0上機0實踐0課外學時48適用專業(yè)材料物理授課語言中文先修課程大學化學、物理化學課程簡介（必修）材料化學是材料物理專業(yè)的專業(yè)必修課程。該課程是從化學的角度研究材料的結(jié)構(gòu)、制備、性能及其應用的一門科學。本課程的任務是使學生從宏觀上理解材料化學“結(jié)構(gòu)-制備-性質(zhì)-應用”四個層次及邏輯關系。掌握晶體結(jié)構(gòu)的基礎理論以及常見無機材料的晶體結(jié)構(gòu)的基本知識，材料制備、改性和加工過程中的基本化學原理，學會從電子層次分析固體材料的光、電、磁等功能性質(zhì)，學會從原子和分子水平上來分析和解決相關的材料化學問題的方法，培養(yǎng)學生將化學知識與材料的制備、功能和應用實踐相結(jié)合的能力。MaterialChemistryisacompulsorycourseformaterialchemistrymajor.Thiscourseisasciencethatstudiesthestructure,preparation,propertiesandapplicationsofmaterialsfromtheperspectiveofchemistry.Thetaskofthiscourseistoenablestudentstounderstandthefourlevelsandlogicalrelationsof"structure-preparation-property-application"inmaterialchemistryfromamacroperspective.Masterthebasictheoryofcrystalstructure,thebasicknowledgeofcrystalstructureofcommoninorganicmaterials,andthebasicchemicalprinciplesintheprocessofmaterialpreparation,modificationandprocessing,learntoapplyatomicandmolecularstructuretheorytoanalyzetheoptical,electrical,magneticandotherfunctionalpropertiesofsolidmaterials,andlearntoanalyzeandsolverelatedmaterialchemistryproblemsattheatomicandmolecularlevels,tocultivatestudents'abilitytocombinechemicalknowledgewiththepreparation,functionandapplicationpracticeofmaterials.負責人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務自選1M1目標1：掌握晶體結(jié)構(gòu)的基礎理論以及常見無機材料的晶體結(jié)構(gòu)的基本知識；掌握材料制備和加工過程中的基本化學原理。學會從電子層次分析固體材料的光、電、磁等功能性質(zhì)；學會從原子和分子水平上來思考和解決相關的材料化學問題的方法。是2.32M2目標2：能夠針對材料化學領域的問題進行綜合分析，并提出科學的見解或解決策略。培養(yǎng)學生將化學知識與材料的制備、功能和應用實踐相結(jié)合的能力，提升學生的創(chuàng)新能力、團隊合作能力和拓展學生國際化視野。是8.23M3目標3：通過課程學習，使學生具有“國之所需吾之所向”的堅定信念以及高度的社會責任感和良好的職業(yè)素養(yǎng)。是1.11.1三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標課內(nèi)學時教學方式課外學時課外環(huán)節(jié)1第一章第一章緒論本章重點難點：材料與材料科學、材料化學、材料科學與工程等基本概念；材料的分類，材料化學發(fā)展趨勢////21.11.1材料的定義及其發(fā)展的重要性材料，材料分類，國家及區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展需求介紹M30.5講授/討論1自學31.21.2材料化學在材料科學中的地位材料化學，材料化學發(fā)展，材料化學與材料科學的關系，M20.5講授/討論1自學41.31.3材料化學的學習內(nèi)容材料的組成，結(jié)構(gòu)，性能，應用，晶體結(jié)構(gòu)基礎，金屬及非金屬材料，納米材料，孔材料及催化M20.5講授/討論1自學51.41.4材料化學的學習方法及本課程的目的材料化學學習方法，本課程的目的M30.5講授/討論1自學+作業(yè)6第二章第二章晶體學基礎本章重點難點：晶體的特點，點陣，密勒指數(shù)，晶胞參數(shù)，晶體的宏觀對稱性和微觀對稱性////72.12.1晶體學發(fā)展歷史及晶體特性晶體學發(fā)展史，晶體的定義，晶體的特點及其中的化學原理M32講授/討論2自學82.22.2晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)的周期性與點陣，點陣結(jié)構(gòu)與點陣，平面點陣和空間點陣的正當點陣單位（晶格），晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)，晶向及晶面指數(shù)，晶胞參數(shù)與原子坐標參數(shù)，7大晶系和14種晶格的劃分。M1,M24講授/討論4自學92.32.3晶體的宏觀對稱性對稱性概論，對稱元素組合（原理），晶體的32點群M14講授/討論4自學102.42.4晶體的微觀對稱性晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)（微觀）的對稱元素，空間群M12講授/討論2自學+作業(yè)11第三章第三章金屬晶體及無機非金屬材料的結(jié)晶化學本章重點難點：等徑圓球的密堆積，空間占有率，離子半徑對配位數(shù)的影響，鮑林規(guī)則////123.13.1金屬晶體的晶體結(jié)構(gòu)等徑圓球的立方密堆積，六方密堆積，堆積系數(shù)，其他堆積方式。M13講授/討論3自學133.23.2不等徑圓球的密堆積配位數(shù)，氯化鈉結(jié)構(gòu)，氯化銫結(jié)構(gòu)用堆積理論說明。M12講授/討論2自學143.33.3結(jié)晶化學的定律離子大小與晶體結(jié)構(gòu)，離子極化，極化對晶體結(jié)構(gòu)的影響。M23講授/討論3自學153.43.4常見無機非金屬晶體的結(jié)構(gòu)氯化鈉，氯化銫，螢石，反螢石，金紅石，剛玉及其衍生結(jié)構(gòu)、鈣鈦礦晶體及其衍生結(jié)構(gòu)（新能源需求），硅酸鹽與硼酸鹽結(jié)構(gòu)M12講授/討論2自學+作業(yè)16第四章第四章固體的性質(zhì)與功能材料本章重點難點：固體的電學性質(zhì)，固體的磁性，固體的光學性質(zhì)，固體性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的構(gòu)效關系。////174.14.1電學性質(zhì)與電學材料電學材料類型及特點，導體、超導體、無機及有機半導體材料（導電機理、類型）、芯片及柔性器件前沿研究一瞥M2,M32講授/討論2自學184.24.2固體的磁性和磁性材料磁性材料的類型，磁性材料的基本磁學性質(zhì)，磁性的分類M12講授/討論2自學194.34.3光學性質(zhì)與光學材料固體對光的吸收與光電轉(zhuǎn)換材料，固體的發(fā)光和發(fā)光材料M12講授/討論2自學+作業(yè)20第五章第五章無機固體的合成與制備本章重點難點：單分散顆粒形成模型，晶體生長模型，固體合成方法。////215.15.1單分散顆粒制備原理分散體系的定義，單分散顆粒形成的Lamer模型，應用實例，抑制凝聚的方法，膠粒生長的動力學模型，前沿經(jīng)典案例。M1,M22講授/討論2自學225.25.2晶體生長技術與原理晶體生長的方法，溶液生長法，晶體生長模型，經(jīng)典案例M1,M32講授/討論2自學235.35.3膠束理論及仿生合成膠束理論，仿生合成研究，生物礦化及應用實例，結(jié)構(gòu)-性質(zhì)-應用的內(nèi)在聯(lián)系與邏輯關系M2,M32講授/討論1自學+作業(yè)24第六章第六章分子篩及多孔材料本章重點難點：分子篩的結(jié)構(gòu)，分子篩的性質(zhì)，分子篩結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關系////256.16.1多孔材料及其分類定義及發(fā)展歷史，分類，用途M11講授/討論1自學266.26.2分子篩及其結(jié)構(gòu)分子篩的發(fā)展歷史（以應用為導向的多孔材料研究脈絡），分子篩的四級結(jié)構(gòu)，分子篩的應用M1,M33講授/討論3自學276.36.3分子篩的合成典型分子篩的合成，分子篩的生成機理M11講授/討論1自學286.46.4分子篩的性質(zhì)沸石分子篩的重要物理化學性質(zhì)，離子交換、吸附和催化性質(zhì)及其應用，結(jié)構(gòu)-性質(zhì)-應用的內(nèi)在聯(lián)系與邏輯關系M23/3自學+作業(yè)29第七章第七章納米材料與納米結(jié)構(gòu)本章重點難點：小尺寸效應，表面效應，納米材料結(jié)構(gòu)與性能的關系。////307.17.1納米科技發(fā)展歷史納米科技進展，納米科技進展，納米材料研究進展，納米材料的分類M31講授/討論1自學317.27.2納米材料的性質(zhì)納米微粒的基本概念和性能，表面效應，小尺寸效應，量子尺寸效應，宏觀量子隧道效應M12講授/討論2自學327.37.3納米材料的合成及應用合成方法實例，四大效應的應用及展望M21講授/討論2自學+作業(yè)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.每周布置2-3道題目，平均每次課1道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學生對電力拖動自動控制系統(tǒng)基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力題型主要有作圖、分析和計算題。15%2課程報告本課程要求學生提出與材料化學課程內(nèi)容緊密相關的一種新材料設計思路，通過課下討論和小組合作查文獻做實驗等去驗證這些想法的合理性和可行性，并用ppt做課程報告。10%3期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學生對材料化學基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有判斷題、填空題、簡答題、證明題、計算題等。50%4考勤隨機點名、刷卡點名等5%5在線階段性測試重點章節(jié)測試15%6課堂表現(xiàn)隨機檢查學生上課精神狀態(tài)、回答問題情況5%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)25%A-獨立思考、按時完成，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案非常準確B-按時完成，解題思路比較清晰、步驟基本完整、格式合理、答案準確率較高C-基本按時完成，解題思路略顯模糊、步驟不完整、答案基本準確D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，回答不完整，解題思路混亂，部分答案不準確2M1在線階段性測試25%A-按照評分標準正確率在90%-100%情況進行了恰當?shù)挠懻?。B-按照評分標準正確率在75%-90%C-按照評分標準正確率在60%-75%D-按照評分標準正確率<60%3M1期末考試50%見試卷答案及評分標準4M2課程報告70%A-新材料設計思路很有說服力，內(nèi)容組織邏輯嚴密、課件制作質(zhì)量好、報告與講解清楚和問題回答正確。B-新材料設計思路合理，內(nèi)容組織滿足要求、課件制作質(zhì)量較好、報告與講解基本清楚和問題回答基本正確。C-新材料設計思路基本合理，內(nèi)容組織基本滿足要求、課件制作質(zhì)量一般、報告與講解基本清楚和問題回答基本正確。D-新材料設計思路不合理，內(nèi)容組織混亂、課件制作質(zhì)量差、報告與講解不清楚和問題回答不正確。5M2期末考試30%見試卷答案及評分標準6M3課程報告70%A-新材料設計背景介紹充分體現(xiàn)“國之所需”，體現(xiàn)高度社會責任感。設計思路很有說服力，內(nèi)容組織邏輯嚴密、課件制作質(zhì)量好、報告與講解清楚和問題回答正確。B-新材料設計背景介紹體現(xiàn)“國之所需”，體現(xiàn)社會責任感。設計思路合理，內(nèi)容組織滿足要求、課件制作質(zhì)量較好、報告與講解基本清楚和問題回答基本正確。C-新材料設計背景介紹能體現(xiàn)“國之所需”，能體現(xiàn)社會責任感。設計思路基本合理，內(nèi)容組織基本滿足要求、課件制作質(zhì)量一般、報告與講解基本清楚和問題回答基本正確。D-新材料設計背景介紹能體現(xiàn)“國之所需”，體現(xiàn)一定的社會責任。新材料設計思路不合理，內(nèi)容組織混亂、課件制作質(zhì)量差、報告與講解不清楚和問題回答不正確。7M3期末考試20%見試卷答案及評分標準8M3課堂表現(xiàn)10%A-精神狀態(tài)飽滿，回答問題準確；B-精神狀態(tài)良好，問題回答較好；C-精神狀態(tài)一般，問題回答一般；D-精神狀態(tài)較差，回答問題有誤。9/考勤100%A-全勤B-缺勤1次C-缺勤2-3次D-缺勤3次以上評