《材料科學(xué)基礎(chǔ)I》教學(xué)大綱

《材料科學(xué)基礎(chǔ)I》課程教學(xué)大綱課程英文名FundamentalsofMaterialsScienceI課程代碼05M0008學(xué)分4總學(xué)時(shí)64理論學(xué)時(shí)64實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)0課程類(lèi)別學(xué)科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)必修先修課程材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論適用專(zhuān)業(yè)材料科學(xué)與工程開(kāi)課學(xué)院材料與化學(xué)一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位《材料科學(xué)基礎(chǔ)》是材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論課、必修的核心課程，是材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)最重要的技術(shù)基礎(chǔ)課?！恫牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)》在課程設(shè)置上起著承前啟后的作用，它是大學(xué)物理、化學(xué)以及物理化學(xué)等課程的深入，又是材料專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論的啟蒙，為后續(xù)課程的展開(kāi)扮演著基礎(chǔ)鋪墊和專(zhuān)業(yè)引導(dǎo)的角色?！恫牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)》課程以物質(zhì)結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)形成為主線，將金屬、無(wú)機(jī)非金屬、高分子三大固體材料專(zhuān)業(yè)理論中的部分基礎(chǔ)有機(jī)結(jié)合，通過(guò)三大材料間基礎(chǔ)理論的相互聯(lián)系與相互映襯，使學(xué)生能更深刻的理解各類(lèi)固體材料物理化學(xué)的基本屬性以及與過(guò)程相關(guān)的行為規(guī)律，為學(xué)生能順利進(jìn)行后繼材料專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定理論基礎(chǔ)?！恫牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)》在課程教學(xué)上跨越兩個(gè)學(xué)期，分成《材料科學(xué)基礎(chǔ)I》與《材料科學(xué)基礎(chǔ)II》兩個(gè)部分。（二）課程目標(biāo)①使學(xué)生掌握材料的原子結(jié)構(gòu)與鍵合、晶體結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、固體表面與界面、固體相圖、凝固、氣固轉(zhuǎn)變等材料科學(xué)與工程中涉及的固體材料物理化學(xué)的現(xiàn)象、基本內(nèi)涵、科學(xué)原理和應(yīng)用的扎實(shí)工程基礎(chǔ)知識(shí)，使學(xué)生能夠運(yùn)用前述材料科學(xué)基礎(chǔ)的術(shù)語(yǔ)、圖像、公式等科學(xué)語(yǔ)言、模型和原理來(lái)表示、描述、比較、分析材料科學(xué)與工程實(shí)踐案例中初級(jí)的材料結(jié)構(gòu)、相轉(zhuǎn)變行為等；②使學(xué)生能夠運(yùn)用原子結(jié)構(gòu)與鍵合、晶體結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、固體表面與界面、固體相圖、凝固、氣固轉(zhuǎn)變等材料科學(xué)基礎(chǔ)的科學(xué)語(yǔ)言、模型、基本科學(xué)原理，能夠?qū)Σ牧显O(shè)計(jì)與制備工藝中的材料結(jié)構(gòu)、相轉(zhuǎn)變行為等復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性的建模、分析、計(jì)算和判斷。③使學(xué)生能夠查閱文獻(xiàn)和固體材料相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)前沿新材料、關(guān)鍵戰(zhàn)略材料、基礎(chǔ)材料等主題材料進(jìn)行研究分析，能夠運(yùn)用材料結(jié)構(gòu)軟件、繪圖軟件等現(xiàn)代工具，進(jìn)行系統(tǒng)地研究分析固體材料的晶體結(jié)構(gòu)、缺陷和相轉(zhuǎn)變等復(fù)雜情況，能夠針對(duì)材料科學(xué)與工程的實(shí)踐提出結(jié)論性解決方案，并可以評(píng)價(jià)其合理性。二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法《材料科學(xué)基礎(chǔ)I》課程教學(xué)以課堂教學(xué)為主，熟練講授并使學(xué)生清晰理解和扎實(shí)掌握原子結(jié)構(gòu)與鍵合、晶體結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、固體表面與界面、固體相圖、凝固、氣固轉(zhuǎn)變等材料科學(xué)與工程中涉及的固體材料物理化學(xué)的現(xiàn)象、概念、內(nèi)涵、科學(xué)原理和應(yīng)用的工程基礎(chǔ)知識(shí)，注重對(duì)術(shù)語(yǔ)、圖像、公式等科學(xué)語(yǔ)言、模型和原理的內(nèi)涵辨析與應(yīng)用分析。為建設(shè)打造硬核一流核心課程，實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)、提高達(dá)成度，《材料科學(xué)基礎(chǔ)I》課程應(yīng)開(kāi)展和加強(qiáng)以下幾方面的教學(xué)活動(dòng)：（1）課堂教學(xué)實(shí)施啟發(fā)式、研討式和案例教學(xué)，積極引入課堂討論，注重將科學(xué)原理的應(yīng)用分析與材料工程實(shí)踐的應(yīng)用實(shí)例充分結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生建立材料科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)與工程實(shí)踐實(shí)際問(wèn)題之間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力。（2）實(shí)施課程思政案例教學(xué)，注重立德樹(shù)人、價(jià)值塑造和材料強(qiáng)國(guó)意識(shí)培養(yǎng)。恰當(dāng)溶入深刻影響社會(huì)文明的中國(guó)關(guān)鍵材料科學(xué)技術(shù)與本校材料科技的研究，通過(guò)卡脖子的關(guān)鍵戰(zhàn)略材料，大力塑造精益求精、追求極致的工匠精神；通過(guò)前沿新材料，塑造敢為人先、勇于探索的科學(xué)精神。結(jié)合國(guó)家重大工程和戰(zhàn)略關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)，樹(shù)立科技強(qiáng)國(guó)、材料先行。不斷加強(qiáng)使學(xué)生樹(shù)立榮譽(yù)感、使命感和緊迫感，不斷激發(fā)學(xué)習(xí)材料科學(xué)基礎(chǔ)的興趣、決心和信心。（3）課程落實(shí)“適當(dāng)增負(fù)”理念，加強(qiáng)形成性評(píng)價(jià)，并持續(xù)改進(jìn)。加強(qiáng)課后線下平時(shí)作業(yè)，給學(xué)生適當(dāng)增負(fù)，提高難度、增加數(shù)量，培養(yǎng)學(xué)生獲得扎實(shí)的基礎(chǔ)。實(shí)施教考分離，建成期末考試試卷庫(kù)，保持一定的不及格率。除期末考試外，試行月考和期中考共3次平時(shí)測(cè)驗(yàn)（每次測(cè)驗(yàn)45分鐘），及時(shí)評(píng)估學(xué)習(xí)效果。實(shí)施分組探究系列作業(yè)，選取材料科學(xué)基礎(chǔ)中的現(xiàn)象與工程問(wèn)題，進(jìn)行貫穿課程全過(guò)程、關(guān)鍵能力全覆蓋的深度挑戰(zhàn)性研究性學(xué)習(xí)，通過(guò)晶體實(shí)物模型制作、金相分析、相圖分析、現(xiàn)代工具軟件（Diamond、PPT繪圖）等建模、探究分析，學(xué)生自行分組、一組一題、自主命題、自主評(píng)價(jià)，并撰寫(xiě)報(bào)告、匯報(bào)交流。促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、研究學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用材料科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)分析和解決材料科學(xué)與工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。按照OBE和以學(xué)生學(xué)習(xí)效果為中心的理念，設(shè)置課程調(diào)查問(wèn)卷，關(guān)注教學(xué)理念、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)效果等，進(jìn)行跟蹤調(diào)查和分析研究。加強(qiáng)學(xué)業(yè)預(yù)警和學(xué)業(yè)輔導(dǎo)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的緊迫性和投入度。（4）課堂教學(xué)運(yùn)用“雨課堂”智慧教學(xué)工具，開(kāi)展課前課后推送、課堂測(cè)驗(yàn)、投票調(diào)查、隨機(jī)點(diǎn)名等，加強(qiáng)課堂學(xué)習(xí)效果和學(xué)業(yè)預(yù)警等，提高課堂教學(xué)效果。（5）開(kāi)展線上線下混合式教學(xué)，選取西北工業(yè)大學(xué)、上海交通大學(xué)、武漢理工大學(xué)等名校建設(shè)的中國(guó)大學(xué)慕課等優(yōu)質(zhì)在線視頻推送學(xué)生自主學(xué)習(xí)和線上測(cè)驗(yàn)，注重帶著問(wèn)題的線上學(xué)習(xí)、帶著方案的課堂翻轉(zhuǎn)，加強(qiáng)線下的關(guān)鍵概念原理的剖析與工程實(shí)踐運(yùn)用能力培養(yǎng)，激勵(lì)學(xué)生啟發(fā)性、創(chuàng)新性的問(wèn)題提出。三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求1-3畢業(yè)要求2-2畢業(yè)要求4-1課程目標(biāo)①1*0.40課程目標(biāo)②1*0.30課程目標(biāo)③1*0.25合計(jì)0.400.300.25畢業(yè)要求分解指標(biāo)點(diǎn)支撐權(quán)重（1）工程知識(shí)：1-3能夠運(yùn)用材料、檢測(cè)和工程基礎(chǔ)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型對(duì)新材料產(chǎn)品設(shè)計(jì)、性能檢測(cè)、工藝制定和質(zhì)量管理等過(guò)程中的復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行推演、分析、比較。0.40（2）問(wèn)題分析：2-2能夠運(yùn)用自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理、數(shù)學(xué)模型方法、文獻(xiàn)研究來(lái)表達(dá)和分析復(fù)雜工程問(wèn)題；0.30（4）研究：4-1能夠基于科學(xué)原理和文獻(xiàn)研究，調(diào)研和分析新材料設(shè)計(jì)、制備工藝、性能檢測(cè)、質(zhì)量管理等復(fù)雜工程問(wèn)題；0.25四、課程主要內(nèi)容與基本要求知識(shí)點(diǎn)主要內(nèi)容基本要求對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)緒論課程介紹與要求L1課程目標(biāo)①材料分類(lèi)與四要素L1課程目標(biāo)①原子結(jié)構(gòu)與鍵合原子結(jié)構(gòu)、元素周期表L2課程目標(biāo)①原子間的鍵合L3課程目標(biāo)①②固體結(jié)構(gòu)晶體學(xué)基礎(chǔ)、空間點(diǎn)陣與晶胞L3課程目標(biāo)①晶向指數(shù)、晶面指數(shù)L3課程目標(biāo)①晶體的對(duì)稱(chēng)性L3課程目標(biāo)①純金屬晶體與合金相結(jié)構(gòu)L3課程目標(biāo)①②③離子晶體和共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)L3課程目標(biāo)①②③非晶態(tài)和高分子結(jié)構(gòu)L2課程目標(biāo)①②晶體缺陷點(diǎn)缺陷L3課程目標(biāo)①②③線缺陷L3課程目標(biāo)①②③面缺陷L2課程目標(biāo)①②③相平衡與相圖相平衡與單元系相圖L2課程目標(biāo)①二元相圖基礎(chǔ)L3課程目標(biāo)①②勻晶、共晶、包晶相圖L3課程目標(biāo)①②鐵碳相圖與相圖熱力學(xué)L3課程目標(biāo)①②③三元相圖基礎(chǔ)L2課程目標(biāo)①②凝固與氣固相變純晶體的凝固L3課程目標(biāo)①②③玻璃和高分子的凝固L2課程目標(biāo)①②二元合金凝固理論L3課程目標(biāo)①②③氣固相變與薄膜生長(zhǎng)L2課程目標(biāo)①②基本要求：L1-理解，L2-掌握，L3-熟練掌握）五、課程教學(xué)學(xué)時(shí)安排知識(shí)點(diǎn)章節(jié)教學(xué)內(nèi)容課時(shí)數(shù)學(xué)生任務(wù)緒論（2學(xué)時(shí)）課程介紹與要求1材料分類(lèi)與四要素1第一章原子結(jié)構(gòu)與鍵合（4學(xué)時(shí)）原子結(jié)構(gòu)、元素周期表2線上學(xué)習(xí)、線上測(cè)驗(yàn)原子間的鍵合2第一章習(xí)題3、4、5、6第二章固體結(jié)構(gòu)（16學(xué)時(shí)）晶體學(xué)基礎(chǔ)、空間點(diǎn)陣與晶胞2晶向指數(shù)、晶面指數(shù)2線上學(xué)習(xí)、線上測(cè)驗(yàn)第二章習(xí)題3、4、5晶體的對(duì)稱(chēng)性2純金屬晶體與合金相結(jié)構(gòu)4第二章習(xí)題10、15、16、19、20離子晶體和共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)4第二章習(xí)題22、23、24、25探究系列分組作業(yè)1非晶態(tài)和高分子結(jié)構(gòu)2線上學(xué)習(xí)、線上測(cè)驗(yàn)第三章晶體缺陷（12學(xué)時(shí)）點(diǎn)缺陷4第三章習(xí)題2、3線缺陷6線上學(xué)習(xí)、線上測(cè)驗(yàn)第三章習(xí)題5、6、8、9面缺陷2第三章習(xí)題13、15探究系列分組作業(yè)2第四章相平衡與相圖（18學(xué)時(shí)）相平衡與單元系相圖2二元相圖基礎(chǔ)2勻晶、共晶、包晶相圖6第四章習(xí)題4、5、6、7鐵碳相圖與相圖熱力學(xué)4線上學(xué)習(xí)、線上測(cè)驗(yàn)三元相圖基礎(chǔ)4第四章習(xí)題9、10、11第五章凝固與氣固相變（12學(xué)時(shí)）純晶體的凝固4探究系列分組作業(yè)3玻璃和高分子的凝固2線上學(xué)習(xí)、線上測(cè)驗(yàn)二元合金凝固理論4第五章習(xí)題2、3、4、5氣固相變與薄膜生長(zhǎng)2共計(jì)64課時(shí)備注：根據(jù)學(xué)生學(xué)情適當(dāng)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，通過(guò)測(cè)驗(yàn)來(lái)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行考核。線上學(xué)習(xí)和測(cè)驗(yàn)可適當(dāng)增加。六、考核方法及成績(jī)?cè)u(píng)定考核內(nèi)容考核方式評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績(jī)比例過(guò)程考核月考和期中考月考2次，期中考試1次，測(cè)驗(yàn)以辨析、分析、建模、計(jì)算為主。百分制打分30%平時(shí)作業(yè)1）課后習(xí)題，以作業(yè)完成情況百分制打分，平均分宜<85~90。2）探究系列分組作業(yè)，根據(jù)報(bào)告和答辯情況評(píng)定。10%線上和課堂測(cè)驗(yàn)線上測(cè)驗(yàn)、課堂測(cè)驗(yàn)，以選擇題為主，適當(dāng)布置主觀題。10%期末考核閉卷試卷參考答案和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)50%考核類(lèi)別考試成績(jī)登記方式百分制七、推薦教材與主要參考書(shū)1、推薦教材：《材料科學(xué)基礎(chǔ)》，胡賡祥，上海交通大學(xué)出版社2、主要參考書(shū)：《材料科學(xué)基礎(chǔ)》，余永寧，高等教育出版社《金屬學(xué)原理》，余永寧，冶金工業(yè)