《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱課程代碼080402L課程名稱中文名：材料科學(xué)基礎(chǔ)英文名：FundamentalsofMaterialsScience課程類別專業(yè)課修讀類別必修學(xué)分4.0學(xué)時(shí)64(理論)開(kāi)課學(xué)期第4學(xué)期開(kāi)課單位材料科學(xué)與工程學(xué)院，材料科學(xué)系適用專業(yè)材料類(金屬材料工程、材料連接、無(wú)機(jī)非金屬材料科學(xué)、無(wú)機(jī)非金屬材料工程、高分子材料、功能材料等)先修課程高等數(shù)學(xué)，大學(xué)物理，無(wú)機(jī)化學(xué)，有機(jī)化學(xué)，物理化學(xué)，材料概論，等后續(xù)有關(guān)專業(yè)課程和教學(xué)環(huán)節(jié)材料性能學(xué)，材料現(xiàn)代分析方法，等主講教師／職稱付華/教授、張希清/副教授、吳紅亞/副教授、蔣曉軍/講師考核方式及各環(huán)節(jié)所占比例作業(yè)+期末考試（20%）+（80%）教材及主要參考書（1）《材料科學(xué)基礎(chǔ)》，付華，張光磊主編，北京大學(xué)出版社，2018。（2）《材料科學(xué)基礎(chǔ)》，徐恒鈞主編，北京工業(yè)大學(xué)出版社，2002。（3）《無(wú)機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》，\o"搜索'宋曉嵐黃學(xué)輝'編寫的更多圖書"宋曉嵐等編，十五國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，\o"搜索'化學(xué)工業(yè)出版社'出版的更多圖書"化學(xué)工業(yè)出版社，2006。（4）《材料科學(xué)基礎(chǔ)》，陶杰、姚正軍等編，\o"搜索'化學(xué)工業(yè)出版社'出版的更多圖書"化學(xué)工業(yè)出版社，2006。

一、課程性質(zhì)和目標(biāo)本課程是材料類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)位必修課，以金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料以及高分子材料的共性基礎(chǔ)理論為核心，研究材料的結(jié)構(gòu)、缺陷、相圖、凝固與擴(kuò)散等共性理論及規(guī)律，包括原子結(jié)構(gòu)與結(jié)合鍵、晶體學(xué)基礎(chǔ)、晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、非晶與準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)、相圖、固體中的擴(kuò)散、凝固與結(jié)晶理論，是后繼材料類專業(yè)課程和進(jìn)行材料科學(xué)研究和工程技術(shù)開(kāi)發(fā)的理論基礎(chǔ)。知識(shí)目標(biāo)：能夠比較與評(píng)價(jià)金屬、無(wú)機(jī)非金屬、高分子材料的晶體、準(zhǔn)晶與非晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，辨別晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其表達(dá)方法，描述穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，認(rèn)識(shí)材料的不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工藝和性能之間的關(guān)系。能夠分析比較晶體結(jié)構(gòu)缺陷的類型和特點(diǎn)，解釋晶體缺陷模型，認(rèn)識(shí)晶體缺陷與材料工藝和性能的關(guān)系。培養(yǎng)基本的相圖分析能力。能夠分析、繪制并重構(gòu)典型二元相圖及Fe-Fe3C平衡相圖，解釋基本三元相圖的類型，分析相變和組織轉(zhuǎn)變過(guò)程，預(yù)測(cè)并計(jì)算相與組織組成物，解釋典型鐵碳合金的相、組織及性能特點(diǎn)。理解相變理論，解釋固體擴(kuò)散的基本定律，辨別微觀擴(kuò)散機(jī)理，解釋不同工藝條件下凝固過(guò)程中組織結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。能力目標(biāo)：具備自主學(xué)習(xí)材料結(jié)構(gòu)、相圖與相變的基礎(chǔ)知識(shí)和方法，能判斷和預(yù)測(cè)材料的成分及工藝對(duì)結(jié)構(gòu)及性能影響，為自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)理論知識(shí)。二、本課程所支撐的畢業(yè)要求（1）本課程所能支撐的畢業(yè)要求和課程目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系序號(hào)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)具體內(nèi)容課程目標(biāo)2畢業(yè)要求1-2能夠針對(duì)材料結(jié)構(gòu)與合成問(wèn)題，運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)，建立結(jié)構(gòu)與反應(yīng)條件模型，并能選擇恰當(dāng)?shù)倪吔鐥l件求解。1、2、43畢業(yè)要求1-3能夠針對(duì)材料的服役條件，運(yùn)用自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)，進(jìn)行材料的物理、力學(xué)和化學(xué)性能分析及性能改進(jìn)。3、44畢業(yè)要求1-4能綜合分析材料組成、結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用之間關(guān)系，通過(guò)檢測(cè)和問(wèn)題分析，提出材料性能改進(jìn)方案。1、2、3、45畢業(yè)要求2-1能夠應(yīng)用專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，分析材料合成與制備過(guò)程中的結(jié)構(gòu)變化問(wèn)題，識(shí)別與判斷影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。1、2、3、46畢業(yè)要求12-2具備自主學(xué)習(xí)材料結(jié)構(gòu)、相圖與相變的基礎(chǔ)理論知識(shí)和方法，能針對(duì)個(gè)人或職業(yè)發(fā)展需求，具備終身學(xué)習(xí)的知識(shí)基礎(chǔ)，具備自主學(xué)習(xí)的方法和能力。5

（2）本課程內(nèi)容與課程目標(biāo)、畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系教學(xué)內(nèi)容課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)理論教學(xué)

第一章緒論課程目標(biāo)1、5畢業(yè)要求1-2，1-4，12-2第二章晶體學(xué)基礎(chǔ)課程目標(biāo)1、5畢業(yè)要求1-2，12-2第三章晶體結(jié)構(gòu)課程目標(biāo)1、5畢業(yè)要求1-2，12-2第四章晶體缺陷課程目標(biāo)2、5畢業(yè)要求1-2，12-2第五章非晶體與準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)課程目標(biāo)1、5畢業(yè)要求1-2，12-2第六章相圖課程目標(biāo)3、5畢業(yè)要求1-2，1-4，12-2第七章固體擴(kuò)散課程目標(biāo)4、5畢業(yè)要求1-2，12-2第八章凝固與結(jié)晶課程目標(biāo)4、5畢業(yè)要求1-2，1-4，12-2

三、教學(xué)內(nèi)容及安排（一）理論教學(xué)基本內(nèi)容（64學(xué)時(shí)）1.緒論（2學(xué)時(shí)）（1）

基本要求1）材料的發(fā)展歷程對(duì)人類文明的影響，熟悉材料科學(xué)與工程學(xué)科的建立和發(fā)展進(jìn)程。2）本課程的意義及在材料研究中的地位。材料研究五要素間的關(guān)系，材料研究的核心問(wèn)題。3）本課程的教學(xué)特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法，樹(shù)立認(rèn)真鉆研的學(xué)習(xí)態(tài)度。4）本課程的發(fā)展歷史及相關(guān)教材及參考書的特點(diǎn)。（2）教學(xué)內(nèi)容材料科學(xué)與工程學(xué)科的建立與發(fā)展。本課程的教學(xué)大綱。課程性質(zhì)、目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容與培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求的關(guān)系、教學(xué)與學(xué)習(xí)方法、教學(xué)進(jìn)程、考核形式與基本要求，預(yù)期達(dá)成學(xué)習(xí)效果，。本課程使用教材、參考書與提供的其他相關(guān)課程資源。（3）重點(diǎn)重點(diǎn)：本課程大綱、教學(xué)內(nèi)容及在后續(xù)課程和材料研究中的地位；材料研究的核心問(wèn)題，材料的成分、結(jié)構(gòu)、制備與性能的關(guān)系。復(fù)習(xí)自學(xué)：1原子結(jié)構(gòu)與結(jié)合鍵2晶體學(xué)基礎(chǔ)（8學(xué)時(shí)）(1)基本要求

1）晶體與非晶體、晶格與晶胞等基本概念，解釋晶系與布拉菲點(diǎn)陣的演變。2）晶向指數(shù)與晶面指數(shù)表示方法，理解晶體投影的表示方法。3）晶體的宏觀對(duì)稱性，對(duì)稱要素和對(duì)稱操作。(2)教學(xué)內(nèi)容2.1空間點(diǎn)陣(Spacelattice)2.1.1空間點(diǎn)陣與晶胞2.1.2晶系與布拉菲點(diǎn)陣2.2晶向指數(shù)與晶面指數(shù)2.2.1立方晶系的晶向指數(shù)與晶面指數(shù)2.2.2六方晶系的晶向指數(shù)與晶面指數(shù)2.2.3晶向和晶面間的關(guān)系2.2.4課堂練習(xí)與討論2.3晶體投影2.3.1球面投影2.3.2極射赤平投影2.3.3標(biāo)準(zhǔn)投影2.4晶體的對(duì)稱性2.4.1宏觀對(duì)稱元素2.4.2微觀對(duì)稱元素2.4.3點(diǎn)群與空間群

2.5習(xí)題課(3)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：晶系與布拉菲點(diǎn)陣、晶向指數(shù)與晶面指數(shù)。難點(diǎn)：布拉菲點(diǎn)陣、特征晶向指數(shù)與晶面指數(shù)的晶體學(xué)意義和熟練應(yīng)用。3晶體結(jié)構(gòu)（10學(xué)時(shí)）(1)

基本要求1）晶體化學(xué)基本原理。2）金屬材料結(jié)構(gòu)（bcc、fcc、hcp）類型及性能特點(diǎn)。固溶體和化合物的晶體結(jié)構(gòu)。3）常見(jiàn)無(wú)機(jī)化合物的晶體結(jié)構(gòu)，解釋硅酸鹽晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和類型。4）高分子材料的組成和結(jié)構(gòu)特征，解釋高分子鏈結(jié)構(gòu)和高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，初步理解高分子材料的性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。(2)

教學(xué)內(nèi)容3.1晶體化學(xué)基本原理3.1.1原子半徑與離子半徑3.1.2球體緊密堆積與間隙3.1.3配位數(shù)與配位多面體3.2金屬的晶體結(jié)構(gòu)3.2.1單質(zhì)金屬的晶體結(jié)構(gòu)3.2.2金屬合金的晶體結(jié)構(gòu)3.2.3課堂練習(xí)與討論3.3無(wú)機(jī)非金屬材料結(jié)構(gòu)

3.3.1離子晶體的結(jié)構(gòu)規(guī)則3.3.2典型的離子晶體結(jié)構(gòu)3.3.3硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)3.4高分子的晶態(tài)結(jié)構(gòu)3.4.1高分子鏈的近程結(jié)構(gòu)3.4.2高分子鏈的遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)3.4.3高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)3.4.4高聚物的晶態(tài)結(jié)構(gòu)3.5習(xí)題課(3)

重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：金屬材料結(jié)構(gòu)（bcc、fcc、hcp）類型及性能特點(diǎn)。常見(jiàn)無(wú)機(jī)化合物的

晶體結(jié)構(gòu)，硅酸鹽晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和類型。難點(diǎn)：金屬材料結(jié)構(gòu)（bcc、fcc、hcp）類型及特點(diǎn)，置換固溶體、間隙固溶體、金屬間化合物、正常價(jià)化合物、電子化合物、間隙相與間隙化合物的晶體結(jié)構(gòu)；常見(jiàn)無(wú)機(jī)化合物的晶體結(jié)構(gòu)。硅酸鹽晶體的結(jié)構(gòu)：島狀結(jié)構(gòu)、組裙?fàn)罱Y(jié)構(gòu)、鏈狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、架狀結(jié)構(gòu)。4晶體缺陷（12學(xué)時(shí)）(1)

基本要求1）空位、刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)、柏氏矢量、滑移與攀移等基本概念。2）點(diǎn)缺陷的類型及形成，點(diǎn)缺陷對(duì)性能的影響。3）簡(jiǎn)單立方晶系中刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)原子模型及其對(duì)應(yīng)的柏氏矢量。4）位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)與彈性能，位錯(cuò)與位錯(cuò)間的交互作用，位錯(cuò)與點(diǎn)缺陷間的交互作用，位錯(cuò)增殖、塞積和交割等。5）位錯(cuò)反應(yīng)的幾何條件和能量條件。表面結(jié)構(gòu)及表面吸附與偏析；晶界結(jié)構(gòu)與能量：大小角度晶界，晶界結(jié)構(gòu)模型，晶界的特性；固體中的共格、半共格和非共格相界面；界面能對(duì)顯微組織形貌的影響。（2）教學(xué)內(nèi)容4.1點(diǎn)缺陷4.1.1點(diǎn)缺陷的類型4.1.2點(diǎn)缺陷的濃度4.1.3

點(diǎn)缺陷對(duì)材料性能的影響4.2線缺陷4.2.1位錯(cuò)的類型4.2.2柏氏矢量4.2.3位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)4.2.4位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)4.2.5位錯(cuò)與晶體缺陷間的相互作用4.2.6位錯(cuò)的增殖與塞積4.2.7實(shí)際晶體中的位錯(cuò)4.3面缺陷4.3.1晶體表面4.3.2晶界結(jié)構(gòu)與能量4.3.3單相多晶體中的晶粒形貌4.3.4晶界偏析與晶界遷移

4.3.5相界4.4習(xí)題課(3)

重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：位錯(cuò)的基本概念，位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)際晶體中的位錯(cuò)，晶界結(jié)構(gòu)與能量，大小角度晶界，晶界結(jié)構(gòu)模型，晶界的特性。難點(diǎn)：位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。5

非晶體與準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)（2學(xué)時(shí)）基本要求非晶和準(zhǔn)晶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和形成條件，特殊性能和應(yīng)用。(2)

教學(xué)內(nèi)容5.1非晶態(tài)結(jié)構(gòu)5.1.1玻璃結(jié)構(gòu)5.1.2金屬玻璃5.1.3高聚物的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)5.2準(zhǔn)晶態(tài)結(jié)構(gòu)5.2.1準(zhǔn)晶體的對(duì)稱性5.2.2準(zhǔn)晶體的制備5.2.3準(zhǔn)晶的性能及應(yīng)用(3)本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：金屬、無(wú)機(jī)、高分子材料的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和形成工藝條件，準(zhǔn)晶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和形成條件。難點(diǎn)：金屬、無(wú)機(jī)、高分子材料的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和形成工藝條件，準(zhǔn)晶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和形成條件。6

相圖（16學(xué)時(shí)）(1)基本要求1）合金、組元、相、組織、組織組成物、相律、杠桿定律等基本概念。2）二元相圖的特點(diǎn)及分析方法，分析相變過(guò)程及相與組織組成物含量的計(jì)算。3）Fe－Fe3C平衡相圖，分析相和組織轉(zhuǎn)變過(guò)程，計(jì)算平衡轉(zhuǎn)變時(shí)相組成和組織組成物的相對(duì)含量，繪制室溫組織示意圖。4）三元系的成分表示方法，了解三相平衡區(qū)和四相平衡區(qū)空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和截面圖中的形狀及區(qū)的相鄰關(guān)系。(2)

教學(xué)內(nèi)容6.1相圖的基本知識(shí)6.1.1相與組織6.1.2相圖與相律6.1.3相圖研究的意義6.2單元相圖6.2.1純鐵相圖6.2.2SiO2相圖6.2.3聚合物相圖6.3二元相圖6.3.1勻晶相圖與杠桿定律6.3.2二元共晶相圖與共析相圖6.3.3課堂練習(xí)與討論6.3.4包晶相圖與包析相圖6.3.5其他類型二元相圖6.3.6二元相圖的幾何規(guī)律及分析方法

6.3.7鐵碳相圖6.3.8課堂練習(xí)與討論6.3.9無(wú)機(jī)材料專業(yè)相圖6.4三元相圖6.4.1等邊三角形的成分表示法6.4.2三元相圖中的基本法則6.4.3三元?jiǎng)蚓鄨D6.4.4固態(tài)互不溶解的三元共晶相圖6.4.5課堂練習(xí)與討論6.4.6三元相圖的幾何規(guī)律及分析方法6.4.7典型的三元相圖6.5相圖熱力學(xué)6.5.1單元相圖熱力學(xué)6.5.2二元相圖熱力學(xué)6.5.3相圖與吉布斯自由能曲線6.6習(xí)題課(3)

重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：二元系相圖（杠桿定律，基本類型及相圖分析，復(fù)雜二元相圖分析方法），鐵碳相圖（鐵碳合金平衡結(jié)晶分析，鐵碳合金的組織與性能的變化），三元系相圖（成分表示法，平衡轉(zhuǎn)變的定量法則，三元?jiǎng)蚓鄨D分析，固體互不溶的三元共晶相圖分析）。難點(diǎn)：二元系相圖分析及杠桿定律應(yīng)用，典型鐵碳合金平衡結(jié)晶分析，固態(tài)

互不溶的三元共晶相圖結(jié)晶過(guò)程及投影圖分析。7固體擴(kuò)散（4學(xué)時(shí)）(1)基本要求（1）擴(kuò)散與擴(kuò)散系數(shù)、上坡擴(kuò)散、柯肯達(dá)爾效應(yīng)等基本概念。（2）菲克第二定律的誤差函數(shù)解的形式及其在工程中的應(yīng)用計(jì)算。（3）影響擴(kuò)散系數(shù)的因素。（4）上坡擴(kuò)散與反應(yīng)擴(kuò)散。(2)教學(xué)內(nèi)容7.1擴(kuò)散的宏觀規(guī)律—擴(kuò)散定律7.1.1菲克第一定律7.1.2菲克第二定律7.2擴(kuò)散機(jī)制7.3擴(kuò)散系數(shù)7.3.1擴(kuò)散系數(shù)和原子跳動(dòng)7.3.2擴(kuò)散系數(shù)與擴(kuò)散激活能7.3.3柯肯達(dá)爾效應(yīng)7.4擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力7.5反應(yīng)擴(kuò)散7.6影響擴(kuò)散的因素(3)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：擴(kuò)散的宏觀規(guī)律（菲克第一和第二定律、擴(kuò)散方程在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用），擴(kuò)散的微觀機(jī)理，擴(kuò)散系數(shù)與擴(kuò)散激活能，擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力。難點(diǎn)：菲克第二定律的解及應(yīng)用，擴(kuò)散的微觀機(jī)理，擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力。8

凝固與結(jié)晶（8學(xué)時(shí)）(1)基本要求1）晶體結(jié)晶的基本概念及結(jié)晶過(guò)程。過(guò)冷現(xiàn)象，晶體長(zhǎng)大機(jī)制，固溶體結(jié)晶，共晶轉(zhuǎn)變機(jī)制及共晶組織形貌，非平衡結(jié)晶。2）鑄錠三晶區(qū)，解釋幾種常用的凝固技術(shù)。3）硅酸鹽熔體的性質(zhì)，液－固轉(zhuǎn)變過(guò)程。4）高分子材料的凝固過(guò)程和聚合物熔體的結(jié)構(gòu)。(2)

教學(xué)內(nèi)容8.1

凝固與結(jié)晶的基礎(chǔ)理論

8.1.1液態(tài)結(jié)構(gòu)8.1.2結(jié)晶的熱力學(xué)條件和過(guò)冷度8.1.3結(jié)晶過(guò)程8.1.4均勻形核8.1.5非均勻形核8.1.6晶體長(zhǎng)大8.2固溶體合金的結(jié)晶8.2.1固溶體合金的結(jié)晶特點(diǎn)8.2.2固溶體合金的平衡結(jié)晶8.2.3固溶體合金的非平衡結(jié)晶8.2.4固溶體非平衡結(jié)晶時(shí)溶質(zhì)的再分配

8.2.5成分過(guò)冷8.3共晶合金的結(jié)晶8.3.1共晶轉(zhuǎn)變機(jī)制8.3.2共晶組織形貌8.3.3亞共晶和過(guò)共晶合金初生相形態(tài)8.3.4共晶系合金的非平衡結(jié)晶8.4無(wú)機(jī)非金屬材料的液-固相變

8.4.1硅酸鹽熔體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)8.4.2硅酸鹽熔體的性質(zhì)8.4.3硅酸鹽熔體的凝固8.5高分子材料的凝固8.5.1聚合物熔體的結(jié)構(gòu)與特性8.5.2聚合物的結(jié)晶8.6習(xí)題課(3)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：純金屬的結(jié)晶熱力學(xué)條件，均勻形核和非均勻形核的特點(diǎn)，固溶體合

金的平衡結(jié)晶和非平衡結(jié)晶的特點(diǎn)，共晶合金的結(jié)晶特點(diǎn)。難點(diǎn)：均勻形核和非均勻形核的臨界半徑和形核功，固溶體非平衡結(jié)晶時(shí)溶質(zhì)的再分配，區(qū)域提純和成分過(guò)冷?？倧?fù)習(xí)，答疑（2學(xué)時(shí)）四、達(dá)成課程目標(biāo)的途徑和措施1.教學(xué)方法本課程涉及到的教學(xué)方法有“講授法”、“視頻法”、“軟件動(dòng)態(tài)演示法”、“結(jié)構(gòu)模型演示法”、“板書詳解法”、“課堂邊講邊練法”、“導(dǎo)入案例法”“學(xué)生講解法”等，具體根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)不同采取不同的教學(xué)方法，總原則是化深?yuàn)W為簡(jiǎn)明，按淺—深—淺的思路引領(lǐng)學(xué)生對(duì)課程理論的理解。（1）“導(dǎo)入案例法”：導(dǎo)入案例，加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)概念和理論的應(yīng)用講解。科學(xué)理論思想與生活中的案例。教師引導(dǎo)學(xué)生從日常生活現(xiàn)象中理解科學(xué)知識(shí)。材料學(xué)家生平，學(xué)生價(jià)值觀和積極人生態(tài)度的引導(dǎo)教育。（2）“視頻法”：增加大量視頻和動(dòng)畫，幫助學(xué)生理解空間結(jié)構(gòu)。（3）“結(jié)構(gòu)模型演示法”：直觀生動(dòng)演示材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。（4）“軟件動(dòng)態(tài)演示法”：MaterialStudio材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與模擬軟件結(jié)構(gòu)三維動(dòng)態(tài)演示。（5）“板書詳解法”：板書詳細(xì)推導(dǎo)，較難的理論推導(dǎo)和過(guò)程分析，如：勻晶相圖、二元共晶相圖、鐵碳相圖分析；材料的凝固理論等。（6）“課堂邊講邊練法”：課堂邊講邊練，學(xué)生課堂練習(xí)。加強(qiáng)學(xué)生自主練習(xí)能力。如：晶向指數(shù)和晶面指數(shù)練習(xí)、勻晶相圖、二元共晶相圖、鐵碳相圖分析練習(xí)等。（7）“學(xué)生講解法”：學(xué)生自己講解作業(yè)，加深理解和表達(dá)能力。在具體實(shí)施過(guò)程中，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)緊跟材料科學(xué)與工程學(xué)科的發(fā)展前沿，及時(shí)補(bǔ)充材料的新理論、新方法、新技術(shù)、新材料等內(nèi)容，并根據(jù)每屆學(xué)生的特點(diǎn)，對(duì)不同內(nèi)容根據(jù)需要調(diào)整課堂組織和討論內(nèi)容，完善網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)，提高整體學(xué)習(xí)效果，促進(jìn)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成。2.教學(xué)手段本課程使用基于互聯(lián)網(wǎng)+的通識(shí)工程教育類《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教材，利用采用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，針對(duì)不同的課程內(nèi)容特點(diǎn)采用“多媒體”結(jié)合“板書”的教學(xué)手段進(jìn)行授課，“多媒體”可將抽象的內(nèi)容生動(dòng)化，“板書”可用于詳細(xì)展開(kāi)和推進(jìn)表達(dá)，二者充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，揚(yáng)長(zhǎng)避短。教材引入了“二維碼素材”、“導(dǎo)入案例”、“知識(shí)構(gòu)架”、“背景知識(shí)”、“閱讀材料”及基本概念的“英文注釋”等模塊，增加教材的時(shí)代性和新穎性，激發(fā)學(xué)生的閱讀興趣。采用“問(wèn)題導(dǎo)入”方式，引導(dǎo)思考，直抓核心問(wèn)題。關(guān)于課程內(nèi)容的二維碼視頻和圖片有300多個(gè)。多樣化的例題、基礎(chǔ)練習(xí)題和拓展練習(xí)題相結(jié)合，強(qiáng)化理論知識(shí)的活學(xué)活用。3.課外閱讀要求推薦學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)資源、校園網(wǎng)資源（校園網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)）、圖書館資源（期刊、專業(yè)文獻(xiàn)）等多種手段獲取信息，進(jìn)行課外閱讀。通過(guò)課外閱讀，既能加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，又能拓展專業(yè)視野，緊跟材料行業(yè)發(fā)展的最新前沿。五、課程綜合記分方法課程考核由作業(yè)和期末考試兩部分組成，內(nèi)容須覆蓋全部課程目標(biāo)和畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)。各考核環(huán)節(jié)及所占比重見(jiàn)下表：考核環(huán)節(jié)比重（%）作業(yè)20期末考試80總計(jì)100

（注：無(wú)故曠勤1/3者，不允許參加期末考試。）各個(gè)環(huán)節(jié)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下：1.

作業(yè)每次作業(yè)按百分制評(píng)分，總評(píng)后折算成20分。作業(yè)（課堂作業(yè)/課后作業(yè)/作業(yè)講解）的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)點(diǎn)85～100分75～84分60～74分<60分完成進(jìn)度嚴(yán)格按照作業(yè)要求并及時(shí)完成基本按照作業(yè)要求并及時(shí)完成不能按照作業(yè)要求，未及時(shí)完成不能按照作業(yè)要求未及時(shí)完成概念解釋概念清晰概念基本清晰概念不清晰概念錯(cuò)誤計(jì)算能力完全正確基本正確部分錯(cuò)誤完全錯(cuò)誤分析或結(jié)論有效性分析正確，結(jié)論有效分析基本合理，結(jié)論基本有效分析不合理

未給出分析課堂表達(dá)思路清晰，表達(dá)準(zhǔn)確，概念清楚，儀態(tài)大方。思路較清晰，表達(dá)基本準(zhǔn)確，概念基本清楚，儀態(tài)較大方。表達(dá)不清晰，概念有錯(cuò)誤，分析不恰當(dāng)。講解錯(cuò)誤，舉止不得體。2.期末考試期末考試成績(jī)是通過(guò)閉卷考試的卷面成績(jī)給出，考核內(nèi)容覆蓋課程所講的晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、晶體表面結(jié)構(gòu)、相界面以及二元相圖和三元相圖等主要部分中的基本原理、基本定義以及綜合分析等知識(shí)點(diǎn)。知識(shí)點(diǎn)的考核以填空（占10-15%）、簡(jiǎn)答（占30-45%）以及相圖閱讀、改錯(cuò)與分析（30-45%）的形式，整體上以基本概念和理論為核心，加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用與分析。按期末考試的標(biāo)準(zhǔn)答案和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)百分制評(píng)分，總評(píng)后折算成80分。為了確?？己嗽嚲淼男哦群托Ф龋仨氠槍?duì)教學(xué)目標(biāo)、把握能力層次，進(jìn)行試卷藍(lán)圖設(shè)計(jì)。試卷藍(lán)圖設(shè)計(jì)課程目標(biāo)把握能力層次（對(duì)應(yīng)試題）目標(biāo)分值百分比（%）了解理解應(yīng)用11-520-3010-2030-4530-4521-510-15/15-2015-203/20-3020-3040-4540-4541-51-5/1-101-1052-1050-6530-40100100

六、評(píng)估方法每學(xué)期課程結(jié)束后進(jìn)行課程評(píng)估。本課程采用基于課程目標(biāo)（即預(yù)期學(xué)習(xí)成果）的評(píng)估方法，包括：1）根據(jù)課程目標(biāo)設(shè)計(jì)并實(shí)施相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)活動(dòng)；2）收集學(xué)習(xí)活動(dòng)中各種學(xué)習(xí)成果的評(píng)估資料；3）分析和評(píng)估實(shí)際的學(xué)習(xí)成果，做出正確的判斷。4）寫出反思和持續(xù)改進(jìn)報(bào)告（包括評(píng)估過(guò)程、評(píng)估結(jié)果、教學(xué)反思和持續(xù)改進(jìn)）。課程目標(biāo)1的評(píng)估設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)成果學(xué)習(xí)任務(wù)、過(guò)程和觀測(cè)預(yù)期學(xué)習(xí)成果細(xì)化的預(yù)期學(xué)習(xí)成果及實(shí)施準(zhǔn)則預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)任務(wù)觀測(cè)點(diǎn)1、評(píng)價(jià)晶體的特點(diǎn)比較與評(píng)價(jià)晶體、準(zhǔn)晶與非晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與形成條件，晶格與晶胞等基本概念。作業(yè)（課堂練習(xí)/作業(yè)講解）期末考試第二章作業(yè)基礎(chǔ)練習(xí)一、填空題二、分析計(jì)算題第五章作業(yè)一、填空題(1~6)解釋晶系與布拉菲點(diǎn)陣。2、使用MILLER米勒指數(shù)表示晶體中的晶向與晶面解釋立方晶系的晶向指數(shù)與晶面指數(shù)的表示及標(biāo)定方法，利用米勒指數(shù)表示特征的晶面和晶向。解釋晶向、晶面間及晶帶的關(guān)系。3、評(píng)價(jià)晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和類型解釋晶體化學(xué)基本原理。作業(yè)（課堂練習(xí)/作業(yè)講解）期末考試第三章作業(yè)基礎(chǔ)練習(xí)一、填空題二、分析計(jì)算題

評(píng)價(jià)典型材料結(jié)構(gòu)（bcc、fcc、hcp）類型及性能特點(diǎn)。比較常見(jiàn)無(wú)機(jī)化合物及硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和類型。課程目標(biāo)2的評(píng)估設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)成果學(xué)習(xí)任務(wù)、過(guò)程和觀測(cè)預(yù)期學(xué)習(xí)成果細(xì)化的預(yù)期學(xué)習(xí)成果及實(shí)施準(zhǔn)則預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)任務(wù)觀測(cè)點(diǎn)1、比較點(diǎn)缺陷的基本類型及概念解釋并辨別晶體缺陷的類型及其特征。作業(yè)（課堂練習(xí)/作業(yè)講解）期末考試第四章作業(yè)基礎(chǔ)練習(xí)一、填空題二、分析題

解釋點(diǎn)缺陷的類型及形成，點(diǎn)缺陷對(duì)性能的影響2、解釋位錯(cuò)的基本類型及相互作用解釋比較位錯(cuò)的基本類型。比較簡(jiǎn)單立方晶系中刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)原子模型及其對(duì)應(yīng)的柏氏矢量。認(rèn)識(shí)位錯(cuò)增殖、塞積和交割。解釋和計(jì)算位錯(cuò)反應(yīng)的幾何條件和能量條件。2、解釋面缺陷的基本類型及形貌特點(diǎn)認(rèn)識(shí)表面結(jié)構(gòu)及表面吸附與偏析。辨別晶界結(jié)構(gòu)與能量：大小角度晶界，晶界結(jié)構(gòu)模型，晶界的特性。分辨固體中的共格、半共格和非共格相界面及其形貌特點(diǎn)。課程目標(biāo)3的評(píng)估設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)成果學(xué)習(xí)任務(wù)、過(guò)程和觀測(cè)預(yù)期學(xué)習(xí)成果細(xì)化的預(yù)期學(xué)習(xí)成果及實(shí)施準(zhǔn)則預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)任務(wù)觀測(cè)點(diǎn)1、解釋相圖的基本概念及規(guī)律解釋合金、組元、相、組織、組織組成物、相律、杠桿定律等基本概念。作業(yè)（課堂練習(xí)/作業(yè)講解），期末考試第六章作業(yè)基礎(chǔ)練習(xí)一、填空題（1~4，），二、改錯(cuò)題，三、分析計(jì)算題（1，2，3，6，7）2、分析、繪制和重構(gòu)基本二元相圖及Fe-Fe3C相圖解釋并辨別不同二元相圖的特點(diǎn)及分析方法，分析相變和組織轉(zhuǎn)變過(guò)程，計(jì)算相與組織組成物含量。解釋Fe－Fe3C平衡相圖，分析相和組織轉(zhuǎn)變過(guò)程，計(jì)算平衡轉(zhuǎn)變時(shí)相組成和組織組成物的相對(duì)含量，繪制室溫組織示意圖。作業(yè)（課堂練習(xí)/作業(yè)講解）期末考試第六章作業(yè)基礎(chǔ)練習(xí)一、填空題（5~7），三、分析計(jì)算題（4，5）3、分析基本三元相圖解釋三元相圖的基本類型及成分表示方法。作業(yè)