《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)大綱課程編號：11180107英文名稱：FundamentalsofMaterialsScience學(xué)分：3學(xué)時：總學(xué)時48學(xué)時，其中理論48學(xué)時，實(shí)踐0學(xué)時先修課程：新能源材料與器件導(dǎo)論、無機(jī)化學(xué)1、無機(jī)化學(xué)2、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)1、物理化學(xué)1課程類別：專業(yè)主干課授課對象：新能源材料與器件專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：化學(xué)化工學(xué)院修讀學(xué)期：第4學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)材料科學(xué)基礎(chǔ)，是新能源材料與器件專業(yè)學(xué)生了解和掌握不同材料的組成、結(jié)構(gòu)、制備、性能和應(yīng)用的共性規(guī)律和個性特征的課程。本課程的任務(wù)是學(xué)生能較全面系統(tǒng)地掌握物理冶金原理，注意材料的共性與個性的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科知識的交叉與滲透，為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)打下牢固的基礎(chǔ)。本課程的教學(xué)總目標(biāo)就是為學(xué)生從事材料及其制品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和研究工作打下必要的基礎(chǔ)。具體目標(biāo)如下：課程目標(biāo)1：專業(yè)知識方面，學(xué)生將熟練掌握材料科學(xué)中的固體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、固體中原子及分子的運(yùn)動、材料的變形和再結(jié)晶以及相圖分析等基礎(chǔ)理論；深入理解材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能和加工的規(guī)律及相互關(guān)系，能利用材料組成-結(jié)構(gòu)-性能-加工工藝之間的相互聯(lián)系理解、分析和判斷材料制備和使用過程中的各種化學(xué)、物理現(xiàn)象和性能，進(jìn)一步利用相關(guān)方法解決本專業(yè)領(lǐng)域工程問題。課程目標(biāo)2：專業(yè)能力方面，靈活應(yīng)用力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、電學(xué)、材料學(xué)等工程基礎(chǔ)知識和科學(xué)基本原理建立從材料設(shè)計(jì)、組織控制、制備加工到性能評價與工程應(yīng)用的概念體系，理解材料科學(xué)與工程內(nèi)涵，建立相關(guān)模型，辨析相關(guān)技術(shù)要素。課程目標(biāo)3：專業(yè)素養(yǎng)方面，學(xué)生將具備在材料方向的專業(yè)素質(zhì)，為將來工作過程中自學(xué)材料領(lǐng)域的其他知識、學(xué)習(xí)新材料和新工藝打下良好的基礎(chǔ)，提出新能源材料與器件復(fù)雜工程問題的解決方案。二、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重1-1能系統(tǒng)理解數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和新能源材料與器件專業(yè)知識論基礎(chǔ)，并用于本專業(yè)領(lǐng)域工程問題課程目標(biāo)1M2-2能夠運(yùn)用力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、電學(xué)、材料學(xué)等工程基礎(chǔ)知識和科學(xué)基本原理，建立新能源材料與器件對象的模型，識別和表達(dá)相關(guān)技術(shù)要素課程目標(biāo)2H3-1能夠掌握新能源、新材料及器件相關(guān)領(lǐng)域的基本原理和方法，設(shè)計(jì)新能源材料與器件復(fù)雜工程問題的解決方案課程目標(biāo)3H三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配序號教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時教學(xué)方式對應(yīng)課程目標(biāo)1緒論1.了解材料科學(xué)的重要地位與作用；2.掌握材料按屬性的分類，材料科學(xué)的含義及其四要素。重、難點(diǎn)：材料科學(xué)的應(yīng)用。德育要求：要求遵守課堂內(nèi)外紀(jì)律。1集中講授課程目標(biāo)12原子結(jié)構(gòu)與鍵合1.掌握材料的原子結(jié)構(gòu)與原子結(jié)合鍵的一些基本概念；2.了解結(jié)合鍵的本質(zhì)、結(jié)合鍵與原子間距關(guān)系、結(jié)合鍵與材料性能的關(guān)系；重、難點(diǎn)：原子的電子結(jié)構(gòu)德育要求：樹立嚴(yán)謹(jǐn)求知的態(tài)度。4集中講授課程目標(biāo)1、23固體結(jié)構(gòu)1.掌握空間點(diǎn)陣、晶胞、晶系、晶面指數(shù)和晶向指數(shù)的概念，了解晶向和晶面指數(shù)的表示方法；2.掌握常見晶體的結(jié)構(gòu)、配位數(shù)、致密度和原子半徑的概念。重、難點(diǎn)：空間點(diǎn)陣、金屬晶體結(jié)構(gòu)。德育要求：誠實(shí)、認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)赝瓿勺鳂I(yè)。6集中講授課程目標(biāo)1、24晶體缺陷1.重點(diǎn)掌握點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷的模型和特點(diǎn)；2.掌握點(diǎn)缺陷、位錯的運(yùn)動，了解位錯的彈性性質(zhì)，實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中的位錯及位錯反應(yīng)；3.了解外表面和表面能，晶界、亞晶界、相界的定義、種類和特點(diǎn)。重、難點(diǎn)：位錯的運(yùn)動、交互和增值機(jī)制。德育要求：科學(xué)精神10集中講授課程目標(biāo)1、2、35固體中原子及分子的運(yùn)動1.理解菲克爾第一定律和第二定律，會利用菲克第二定律求解；2.重點(diǎn)掌握柯肯達(dá)爾效應(yīng)的起因、標(biāo)記面漂移反向與擴(kuò)散偶中兩組元擴(kuò)散系數(shù)大小的關(guān)系；3.掌握擴(kuò)散的幾種機(jī)制，著重是間隙機(jī)制和空位機(jī)制。重、難點(diǎn)：表象理論、擴(kuò)散理論。德育要求：養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。5集中講授課程目標(biāo)1、2、36材料的變形和再結(jié)晶1.掌握金屬材料的變形-再結(jié)晶特性、彈性模量和滑移等概念；2.理解孿晶、力學(xué)性能和加工工藝對力學(xué)性能的影響。3.掌握合金的塑性變形、回復(fù)、再結(jié)晶過程與特性。重、難點(diǎn)：晶體的塑性變形。德育要求：為建設(shè)祖國打好扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。10集中講授，案例教學(xué)課程目標(biāo)1、2、37單組元相圖及純晶體的凝固1.掌握單元系相變的熱力學(xué)及相平衡；2.理解純金屬凝固的過程和現(xiàn)象；3.了解氣固相變與薄膜生長。重、難點(diǎn)：相平衡、非均勻形核。德育要求：培養(yǎng)獨(dú)立思考的能力。4集中講授課程目標(biāo)1、2、38二元相圖及其合金的凝固1.掌握二元相圖的表示和測定方法；2.理解相圖熱力學(xué)的基本要點(diǎn)，對不同類型的相圖特點(diǎn)及其相應(yīng)的組織進(jìn)行分析。重、難點(diǎn)：二元相圖分析、杠桿法則。德育要求：學(xué)會用科學(xué)知識解決生產(chǎn)中的問題。6集中講授，案例教學(xué)課程目標(biāo)1、2、39三元相圖1.理解等溫截面和垂直截面；2.熟悉投影圖，根據(jù)投影圖會分析三元簡單共晶相圖結(jié)晶過程；重、難點(diǎn)：三元相圖的分析德育要求：養(yǎng)成帶著問題學(xué)習(xí)的習(xí)慣。2集中講授課程目標(biāo)1、2、3合計(jì)48四、課程教學(xué)方法本課程為理論課，以課堂多媒體演示講授為主，輔以課堂討論、集體答疑和課后個別答疑，并結(jié)合課前預(yù)習(xí)、課外作業(yè)、課后復(fù)習(xí)和自習(xí)的方式。在教學(xué)方法上，注重啟發(fā)式教學(xué)和互動式教學(xué)，采用舉例、對比、推理和歸納、以及課堂討論等方法，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，理解和掌握課程的基本思路和要點(diǎn)。五、學(xué)業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評價相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由平時作業(yè)、課堂表現(xiàn)、期末考核組成，均按百分制計(jì)分，其中期末考核成績占60%、平時作業(yè)成績占20%、課堂表現(xiàn)成績占20%。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評價序號教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）合計(jì)1平時作業(yè)10010202課堂表現(xiàn)200203期末考試15202560課程目標(biāo)對應(yīng)分值254035100（二）考核與評價標(biāo)準(zhǔn)1.平時成績考核與評價標(biāo)準(zhǔn)分值觀測點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)按時完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點(diǎn)理解、掌握到位。按時完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點(diǎn)理解、掌握較到位。延時完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點(diǎn)理解、掌握基本到位。不交和補(bǔ)交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點(diǎn)理解、掌握有偏差。2.課程表現(xiàn)考核與評價標(biāo)準(zhǔn)分值觀測點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分課堂考勤、互動、提問等1、能提前10分鐘到達(dá)教室，不早退，2、課堂積極參與討論，師生互動良好；3、基本知識點(diǎn)和原理理解掌握到位。4、能夠利用材料科學(xué)知識分析實(shí)際相關(guān)專業(yè)問題。1、能提前5分鐘到達(dá)教室，不早退，2、課堂上參與討論，師生有互動；3、理解基本知識點(diǎn)和原理。4、能夠較好利用材料科學(xué)知識分析實(shí)際相關(guān)專業(yè)問題。1、踩點(diǎn)到達(dá)教室，有早退現(xiàn)象，2、課堂上討論參與度不高，參與師生互動較少；3、基本理解基本知識點(diǎn)和原理。4、利用材料科學(xué)知識對相關(guān)專業(yè)問題有一定的分析與討論。1、不能按時達(dá)教室，有早退現(xiàn)象，2、課堂上基本不參與討論，缺少師生互動；3、基本知識點(diǎn)和原理掌握較差。4、難以利用材料科學(xué)知識對相關(guān)專業(yè)問題有一定的分析與討論。3.期末試卷考核與評價標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)課程目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)期末考核試題，綜合檢驗(yàn)學(xué)生對課程相關(guān)知識的掌握、綜合應(yīng)用及解決復(fù)雜問題的能力，根據(jù)考試題目設(shè)計(jì)相應(yīng)評分標(biāo)準(zhǔn)。采取閉卷考試形式，題型主要采用填空、判斷題、選擇、分析題、計(jì)算題、綜合題等。卷面成績采用百分制評分，比例換算。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《材料科學(xué)基礎(chǔ)（第二版）》，石德柯主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版社，20