《材料化學(xué)》課程教學(xué)大綱

《材料化學(xué)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱材料化學(xué)MaterialsChemistry課程編碼MAT410211030開課院部材料科學(xué)與工程學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)材料化學(xué)學(xué)分3.0課內(nèi)學(xué)時(shí)48講授48實(shí)驗(yàn)0上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)48適用專業(yè)材料物理授課語(yǔ)言中文先修課程大學(xué)化學(xué)、物理化學(xué)課程簡(jiǎn)介（必修）材料化學(xué)是材料物理專業(yè)的專業(yè)必修課程。該課程是從化學(xué)的角度研究材料的結(jié)構(gòu)、制備、性能及其應(yīng)用的一門科學(xué)。本課程的任務(wù)是使學(xué)生從宏觀上理解材料化學(xué)“結(jié)構(gòu)-制備-性質(zhì)-應(yīng)用”四個(gè)層次及邏輯關(guān)系。掌握晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)理論以及常見無(wú)機(jī)材料的晶體結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)，材料制備、改性和加工過程中的基本化學(xué)原理，學(xué)會(huì)從電子層次分析固體材料的光、電、磁等功能性質(zhì)，學(xué)會(huì)從原子和分子水平上來(lái)分析和解決相關(guān)的材料化學(xué)問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生將化學(xué)知識(shí)與材料的制備、功能和應(yīng)用實(shí)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(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：掌握晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)理論以及常見無(wú)機(jī)材料的晶體結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)；掌握材料制備和加工過程中的基本化學(xué)原理。學(xué)會(huì)從電子層次分析固體材料的光、電、磁等功能性質(zhì)；學(xué)會(huì)從原子和分子水平上來(lái)思考和解決相關(guān)的材料化學(xué)問題的方法。是2.32M2目標(biāo)2：能夠針對(duì)材料化學(xué)領(lǐng)域的問題進(jìn)行綜合分析，并提出科學(xué)的見解或解決策略。培養(yǎng)學(xué)生將化學(xué)知識(shí)與材料的制備、功能和應(yīng)用實(shí)踐相結(jié)合的能力，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和拓展學(xué)生國(guó)際化視野。是8.23M3目標(biāo)3：通過課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生具有“國(guó)之所需吾之所向”的堅(jiān)定信念以及高度的社會(huì)責(zé)任感和良好的職業(yè)素養(yǎng)。是1.11.1三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第一章第一章緒論本章重點(diǎn)難點(diǎn)：材料與材料科學(xué)、材料化學(xué)、材料科學(xué)與工程等基本概念；材料的分類，材料化學(xué)發(fā)展趨勢(shì)////21.11.1材料的定義及其發(fā)展的重要性材料，材料分類，國(guó)家及區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求介紹M30.5講授/討論1自學(xué)31.21.2材料化學(xué)在材料科學(xué)中的地位材料化學(xué)，材料化學(xué)發(fā)展，材料化學(xué)與材料科學(xué)的關(guān)系，M20.5講授/討論1自學(xué)41.31.3材料化學(xué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容材料的組成，結(jié)構(gòu)，性能，應(yīng)用，晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，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(xué)51.41.4材料化學(xué)的學(xué)習(xí)方法及本課程的目的材料化學(xué)學(xué)習(xí)方法，本課程的目的M30.5講授/討論1自學(xué)+作業(yè)6第二章第二章晶體學(xué)基礎(chǔ)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：晶體的特點(diǎn)，點(diǎn)陣，密勒指數(shù)，晶胞參數(shù)，晶體的宏觀對(duì)稱性和微觀對(duì)稱性////72.12.1晶體學(xué)發(fā)展歷史及晶體特性晶體學(xué)發(fā)展史，晶體的定義，晶體的特點(diǎn)及其中的化學(xué)原理M32講授/討論2自學(xué)82.22.2晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)的周期性與點(diǎn)陣，點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與點(diǎn)陣，平面點(diǎn)陣和空間點(diǎn)陣的正當(dāng)點(diǎn)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(biāo)參數(shù)，7大晶系和14種晶格的劃分。M1,M24講授/討論4自學(xué)92.32.3晶體的宏觀對(duì)稱性對(duì)稱性概論，對(duì)稱元素組合（原理），晶體的32點(diǎn)群M14講授/討論4自學(xué)102.42.4晶體的微觀對(duì)稱性晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)（微觀）的對(duì)稱元素，空間群M12講授/討論2自學(xué)+作業(yè)11第三章第三章金屬晶體及無(wú)機(jī)非金屬材料的結(jié)晶化學(xué)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：等徑圓球的密堆積，空間占有率，離子半徑對(duì)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(xué)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(xué)143.33.3結(jié)晶化學(xué)的定律離子大小與晶體結(jié)構(gòu)，離子極化，極化對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的影響。M23講授/討論3自學(xué)153.43.4常見無(wú)機(jī)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(xué)+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(diǎn)難點(diǎn)：固體的電學(xué)性質(zhì)，固體的磁性，固體的光學(xué)性質(zhì)，固體性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的構(gòu)效關(guān)系。////174.14.1電學(xué)性質(zhì)與電學(xué)材料電學(xué)材料類型及特點(diǎn)，導(dǎo)體、超導(dǎo)體、無(wú)機(jī)及有機(jī)半導(dǎo)體材料（導(dǎo)電機(jī)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(xué)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(xué)性質(zhì)，磁性的分類M12講授/討論2自學(xué)194.34.3光學(xué)性質(zhì)與光學(xué)材料固體對(duì)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(xué)+作業(yè)20第五章第五章無(wú)機(jī)固體的合成與制備本章重點(diǎn)難點(diǎn)：?jiǎn)畏稚㈩w粒形成模型，晶體生長(zhǎng)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(yīng)用實(shí)例，抑制凝聚的方法，膠粒生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)模型，前沿經(jīng)典案例。M1,M22講授/討論2自學(xué)225.25.2晶體生長(zhǎng)技術(shù)與原理晶體生長(zhǎng)的方法，溶液生長(zhǎng)法，晶體生長(zhǎng)模型，經(jīng)典案例M1,M32講授/討論2自學(xué)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(yīng)用實(shí)例，結(jié)構(gòu)-性質(zhì)-應(yīng)用的內(nèi)在聯(lián)系與邏輯關(guān)系M2,M32講授/討論1自學(xué)+作業(yè)24第六章第六章分子篩及多孔材料本章重點(diǎn)難點(diǎn)：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(guān)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(xué)266.26.2分子篩及其結(jié)構(gòu)分子篩的發(fā)展歷史（以應(yīng)用為導(dǎo)向的多孔材料研究脈絡(luò)），分子篩的四級(jí)結(jié)構(gòu)，分子篩的應(yīng)用M1,M33講授/討論3自學(xué)276.36.3分子篩的合成典型分子篩的合成，分子篩的生成機(jī)理M11講授/討論1自學(xué)286.46.4分子篩的性質(zhì)沸石分子篩的重要物理化學(xué)性質(zhì)，離子交換、吸附和催化性質(zhì)及其應(yīng)用，結(jié)構(gòu)-性質(zhì)-應(yīng)用的內(nèi)在聯(lián)系與邏輯關(guān)系M23/3自學(xué)+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(diǎn)難點(diǎn)：小尺寸效應(yīng)，表面效應(yīng)，納米材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。////307.17.1納米科技發(fā)展歷史納米科技進(jìn)展，納米科技進(jìn)展，納米材料研究進(jìn)展，納米材料的分類M31講授/討論1自學(xué)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(yīng)，小尺寸效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)，宏觀量子隧道效應(yīng)M12講授/討論2自學(xué)327.37.3納米材料的合成及應(yīng)用合成方法實(shí)例，四大效應(yīng)的應(yīng)用及展望M21講授/討論2自學(xué)+作業(yè)四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)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(jī)采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時(shí)上交、是否獨(dú)立完成評(píng)分。3.考核學(xué)生對(duì)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力題型主要有作圖、分析和計(jì)算題。15%2課程報(bào)告本課程要求學(xué)生提出與材料化學(xué)課程內(nèi)容緊密相關(guān)的一種新材料設(shè)計(jì)思路，通過課下討論和小組合作查文獻(xiàn)做實(shí)驗(yàn)等去驗(yàn)證這些想法的合理性和可行性，并用ppt做課程報(bào)告。10%3期末考試1.閉卷考試，成績(jī)采用百分制，卷面成績(jī)總分100分。2.主要考核學(xué)生對(duì)材料化學(xué)基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力，題型主要有判斷題、填空題、簡(jiǎn)答題、證明題、計(jì)算題等。50%4考勤隨機(jī)點(diǎn)名、刷卡點(diǎn)名等5%5在線階段性測(cè)試重點(diǎn)章節(jié)測(cè)試15%6課堂表現(xiàn)隨機(jī)檢查學(xué)生上課精神狀態(tài)、回答問題情況5%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)作業(yè)25%A-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案非常準(zhǔn)確B-按時(shí)完成，解題思路比較清晰、步驟基本完整、格式合理、答案準(zhǔn)確率較高C-基本按時(shí)完成，解題思路略顯模糊、步驟不完整、答案基本準(zhǔn)確D-作業(yè)抄襲，未能按時(shí)完成，回答不完整，解題思路混亂，部分答案不準(zhǔn)確2M1在線階段性測(cè)試25%A-按照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)正確率在90%-100%情況進(jìn)行了恰當(dāng)?shù)挠懻摗-按照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)正確率在75%-90%C-按照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)正確率在60%-75%D-按照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)正確率<60%3M1期末考試50%見試卷答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)4M2課程報(bào)告70%A-新材料設(shè)計(jì)思路很有說服力，內(nèi)容組織邏輯嚴(yán)密、課件制作質(zhì)量好、報(bào)告與講解清楚和問題回答正確。B-新材料設(shè)計(jì)思路合理，內(nèi)容組織滿足要求、課件制作質(zhì)量較好、報(bào)告與講解基本清楚和問題回答基本正確。C-新材料設(shè)計(jì)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(bào)告與講解基本清楚和問題回答基本正確。D-新材料設(shè)計(jì)思路不合理，內(nèi)容組織混亂、課件制作質(zhì)量差、報(bào)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(píng)分標(biāo)準(zhǔn)6M3課程報(bào)告70%A-新材料設(shè)計(jì)背景介紹充分體現(xiàn)“國(guó)之所需”，體現(xiàn)高度社會(huì)責(zé)任感。設(shè)計(jì)思路很有說服力，內(nèi)容組織邏輯嚴(yán)密、課件制作質(zhì)量好、報(bào)告與講解清楚和問題回答正確。B-新材料設(shè)計(jì)背景介紹體現(xiàn)“國(guó)之所需”，體現(xiàn)社會(huì)責(zé)任感。設(shè)計(jì)思路合理，內(nèi)容組織滿足要求、課件制作質(zhì)量較好、報(bào)告與講解基本清楚和問題回答基本正確。C-新材料設(shè)計(jì)背景介紹能體現(xiàn)“國(guó)之所需”，能體現(xiàn)社會(huì)責(zé)任感。設(shè)計(jì)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(bào)告與講解基本清楚和問題回答基本正確。D-新材料設(shè)計(jì)背景介紹能體現(xiàn)“國(guó)之所需”，體現(xiàn)一定的社會(huì)責(zé)任。新材料設(shè)計(jì)思路不合理，內(nèi)容組織混亂、課件制作質(zhì)量差、報(bào)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(píng)分標(biāo)準(zhǔn)8M3課堂表現(xiàn)10%A-精神狀態(tài)飽滿，回答問題準(zhǔn)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(píng)