《材料類專業(yè)導(dǎo)論》課程教學(xué)大綱

《材料類專業(yè)導(dǎo)論》教學(xué)大綱課程英文名IntroductiontoMaterials課程代碼05M0056學(xué)分1.5總學(xué)時24理論學(xué)時24實驗/實踐學(xué)時0課程類別學(xué)科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)限選先修課程無適用專業(yè)材料科學(xué)與工程開課學(xué)院材料與化學(xué)一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位《材料類專業(yè)導(dǎo)論》課程是材料科學(xué)與工程一級學(xué)科下設(shè)的公共性學(xué)科基礎(chǔ)課，它是材料科學(xué)與工程專業(yè)本科生的第一門涉及到材料專業(yè)相關(guān)知識的基礎(chǔ)課程，支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點主要是材料開發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用中的非技術(shù)因素。本課程的目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)本學(xué)科在歷史上對人類進步的巨大貢獻，讓學(xué)生掌握目前傳統(tǒng)材料的現(xiàn)狀，讓學(xué)生了解本專業(yè)日新月異的發(fā)展動向，從而拓寬學(xué)生的知識面，激發(fā)學(xué)生對本專業(yè)的興趣，為學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程打下非技術(shù)因素基礎(chǔ)?！恫牧项悓I(yè)導(dǎo)論》在課程設(shè)置上起著先導(dǎo)的作用，它是材料專業(yè)基礎(chǔ)理論的啟蒙，為后續(xù)材料專業(yè)課程的展開扮演著基礎(chǔ)鋪墊和專業(yè)引導(dǎo)的角色。本課程以材料的演變?yōu)橹骶€，將傳統(tǒng)基礎(chǔ)材料、新材料、開創(chuàng)性的材料研究手段、材料標(biāo)準(zhǔn)和材料檢測結(jié)合起來，使學(xué)生能更深刻的理解各類材料的基本用途、起源以及發(fā)展未來，為學(xué)生能順利進行后繼材料專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定先導(dǎo)基礎(chǔ)。（二）課程目標(biāo)（1）通過掌握傳統(tǒng)材料和新材料發(fā)展歷程，能夠明白在材料開發(fā)設(shè)計過程中所面臨的多種制約因素（如社會、健康、安全、法律以及環(huán)境等）。介紹中國歷史上材料發(fā)展歷程，培養(yǎng)學(xué)生愛國情懷，了解中國在材料科學(xué)與工程發(fā)展史上的地位和所做的貢獻，培養(yǎng)學(xué)生文化自信和科學(xué)世界觀。（2）通過掌握傳統(tǒng)材料以及對于現(xiàn)代社會發(fā)展意義較大的新材料（包括硅半導(dǎo)體材料、太陽能材料、磁性材料、發(fā)光二極管LED、綠色能源與能源材料）在應(yīng)用過程對社會環(huán)境的影響、材料循環(huán)利用等內(nèi)容，理解材料在復(fù)雜工程應(yīng)用中與環(huán)境保護和社會可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系。（3）通過掌握材料科學(xué)與工程的形成與范疇、材料發(fā)展歷史上起到重要作用的開創(chuàng)性的材料研究方法以及材料工程中的應(yīng)用，掌握推進中國歷史進步的材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)，能夠理解新材料研發(fā)、生產(chǎn)及工程應(yīng)用過程中涉及的重要管理與經(jīng)濟決策方法。（4）通過掌握材料對人類文明與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的貢獻，傳統(tǒng)材料、新材料、開創(chuàng)性的材料研究方法、材料標(biāo)準(zhǔn)/檢測的發(fā)展歷史，培養(yǎng)并深化學(xué)生對于科學(xué)精神和工匠精神的理解，認識社會與自我發(fā)展的關(guān)系以及終身學(xué)習(xí)的必要性。二、課程目標(biāo)達成的途徑與方法《材料類專業(yè)導(dǎo)論》課程教學(xué)采用線上線下混合式教學(xué)，針對材料科學(xué)與工程的基本概念，學(xué)習(xí)材料科學(xué)與工程有關(guān)的基本知識點，包括材料科學(xué)與工程的起源、傳統(tǒng)材料、常見新型材料、材料科學(xué)與工程的開創(chuàng)性研究方法、材料標(biāo)準(zhǔn)和材料檢測案例分析、材料科學(xué)與工程專業(yè)課程與公共基礎(chǔ)課程之間的關(guān)聯(lián)等。這門課是材料專業(yè)基礎(chǔ)理論的啟蒙，講解本專業(yè)開設(shè)方向與社會需求，為本專業(yè)后續(xù)課程的展開進行基礎(chǔ)鋪墊和專業(yè)引導(dǎo)。培養(yǎng)學(xué)生理解各類傳統(tǒng)材料與新材料的基本屬性和應(yīng)用背景，從“知識”到“知識的貫通”再到“思維”，培養(yǎng)學(xué)生在材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的全局意識。（1）線下教學(xué)主要講述材料科學(xué)與工程的起源、種類與基本概念，材料標(biāo)準(zhǔn)和材料檢測案例分析、材料科學(xué)與工程專業(yè)課程與公共基礎(chǔ)課程（例如概率論、線形代數(shù)、機械設(shè)計基礎(chǔ)等）之間的關(guān)聯(lián)等。將常見的材料科學(xué)與工程實例融入教學(xué)中，使學(xué)生能夠更加容易理解材料科學(xué)與工程的相關(guān)知識點，提高學(xué)習(xí)材料科學(xué)與工程的興趣，熟悉材料科學(xué)與工程的各個知識體系，形成良好的思維方式和學(xué)習(xí)方法。（2）針對材料類專業(yè)導(dǎo)論的各類材料知識及其應(yīng)用覆蓋面廣、差異性大的特點，采用雨課堂"互聯(lián)網(wǎng)+"教學(xué)方式和清華大學(xué)田民波教授的慕課（學(xué)堂在線，《創(chuàng)新材料學(xué)》，94小節(jié)；《材料學(xué)概論》，237小節(jié)）、南京航空航天大學(xué)梁文萍教授的慕課（中國大學(xué)MOOC，《航空航天材料概論》，73課時），培養(yǎng)學(xué)生對于材料類專業(yè)導(dǎo)論知識的理解與應(yīng)用能力。采用線上線下混合式教學(xué)，針對不同的材料類別以及最新的應(yīng)用，在以上慕課中選取約300分鐘的視頻（約占總學(xué)時的27%）供學(xué)生線上學(xué)習(xí)，采用雨課堂對學(xué)生線上學(xué)習(xí)時長進行統(tǒng)計。（3）在課堂教學(xué)中，充分引入互動環(huán)節(jié)，提高教學(xué)效果。讓學(xué)生進行課堂討論學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)（例如在線上學(xué)習(xí)之后，進行學(xué)生的分組討論；在傳統(tǒng)金屬材料中，主要講解鋼鐵材料的起源與鋼鐵標(biāo)準(zhǔn)化，而各類合金材料則進行分組討論），培養(yǎng)學(xué)生對于材料科學(xué)與工程專業(yè)的自主學(xué)習(xí)意識和能力。（4）在考核環(huán)節(jié)，形成性評價采用隨堂答題和兩次課堂討論（討論主題分別是各類材料及其應(yīng)用、材料標(biāo)準(zhǔn)和材料檢測），課堂討論以分組形式針對課程目標(biāo)與畢業(yè)要求進行打分，在課程學(xué)習(xí)過程中讓學(xué)生獲知自己的能力達成。最終的課程論文評分標(biāo)準(zhǔn)同樣針對課程目標(biāo)與畢業(yè)要求進行打分。三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系

課程目標(biāo)畢業(yè)要求（支撐程度H、M、L）3-37-111-112-1課程目標(biāo)（1）1*0.20課程目標(biāo)（2）1*0.25課程目標(biāo)（3）1*0.25課程目標(biāo)（4）1*0.35合計畢業(yè)要求分解指標(biāo)點支撐權(quán)重（3）設(shè)計/開發(fā)解決方案：能夠針對新材料的組分設(shè)計、性能檢測、工藝制定和質(zhì)量管理等多方面綜合性的復(fù)雜工程問題提出合理解決方案，在材料設(shè)計、生產(chǎn)與工程應(yīng)用環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素，設(shè)計并制訂特定性能的新材料開發(fā)全周期、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。3-1能夠描述新材料產(chǎn)品設(shè)計、制備工藝、性能檢測、質(zhì)量管理等的解決方法和影響因素；3-2能夠進行系統(tǒng)或工藝全周期、全流程設(shè)計，并能夠針對特定需求進行可行性分析，體現(xiàn)創(chuàng)新意識；3-3能識別材料開發(fā)及設(shè)計任務(wù)所面臨的多種制約因素，如社會、健康、安全、法律以及環(huán)境等。0.20（7）環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展：能夠理解和評價針對新材料的產(chǎn)品設(shè)計、性能檢測、工藝制定和質(zhì)量管理等多方面的復(fù)雜工程問題的專業(yè)工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。7-1理解新材料開發(fā)及復(fù)雜工程應(yīng)用與環(huán)境保護和社會可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系；0.257-2能夠從環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展分析和評價新材料設(shè)計、制備及工程實踐的可持續(xù)性，評價新材料產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)周期對于人類和環(huán)境的影響。（11）項目管理：理解并掌握新材料產(chǎn)品設(shè)計和實施全周期、全流程的過程管理、成本分析與決策方法，并能在多學(xué)科環(huán)境中應(yīng)用。11-1理解新材料研發(fā)、生產(chǎn)及工程應(yīng)用過程中涉及的重要管理與經(jīng)濟決策方法；0.2511-2了解新材料研發(fā)、生產(chǎn)及工程應(yīng)用中全周期、全流程的成本構(gòu)成，能夠綜合工程活動中的多學(xué)科因素，運用工程管理與經(jīng)濟決策方法進行合理分析。（12）終身學(xué)習(xí)：具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展能力。12-1能夠正確認識社會及技術(shù)的發(fā)展與自我發(fā)展的關(guān)系，理解認識自主和終身學(xué)習(xí)的必要性；0.3512-2具有自主學(xué)習(xí)的能力，包括對技術(shù)問題的理解能力，歸納總結(jié)和提出問題的能力。 四、課程主要內(nèi)容與基本要求知識點主要內(nèi)容基本要求對應(yīng)的課程目標(biāo)①緒論材料科學(xué)與工程專業(yè)概述L1課程目標(biāo)（4）材料對人類文明和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的貢獻L1課程目標(biāo)（4）材料科學(xué)與工程學(xué)科的形成與范疇L1課程目標(biāo)（3）②傳統(tǒng)基礎(chǔ)材料傳統(tǒng)鋼鐵和有色金屬材料發(fā)展歷史與未來前景L3課程目標(biāo)（1）、（2）傳統(tǒng)無機非金屬材料發(fā)展歷史與未來前景（延伸到5G新材料）L3課程目標(biāo)（1）、（2）③新材料硅半導(dǎo)體材料、太陽能光電材料、綠色能源材料、發(fā)光二極管LED相關(guān)材料發(fā)展歷程與應(yīng)用案例L3課程目標(biāo)（1）、（2）磁性材料發(fā)展歷程與應(yīng)用案例L3課程目標(biāo)（1）新型結(jié)構(gòu)材料（碳纖維、復(fù)合材料）發(fā)展歷程與應(yīng)用案例L3課程目標(biāo)（1）④開創(chuàng)性材料研究方法衍射技術(shù)（X射線衍射分析）L2課程目標(biāo)（3）、（4）圖像技術(shù)（電子顯微術(shù)）L2課程目標(biāo)（3）、（4）計算機、大數(shù)據(jù)技術(shù)在材料科學(xué)與工程上的應(yīng)用L1課程目標(biāo)（3）、（4）⑤本專業(yè)的內(nèi)涵與教學(xué)特色材料標(biāo)準(zhǔn)和材料檢測案例分析L3課程目標(biāo)（4）基本要求：L1-理解，L2-掌握，L3-熟練掌握五、課程學(xué)時安排知識點章節(jié)教學(xué)內(nèi)容課時數(shù)①緒論材料科學(xué)與工程專業(yè)概述1材料對人類文明和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的貢獻1材料科學(xué)與工程學(xué)科的形成與范疇2②傳統(tǒng)基礎(chǔ)材料傳統(tǒng)鋼鐵和有色金屬材料發(fā)展歷史與未來前景2傳統(tǒng)無機非金屬材料發(fā)展歷史與未來前景2③新材料硅半導(dǎo)體材料、太陽能光電材料、綠色能源材料、發(fā)光二極管LED相關(guān)材料發(fā)展歷程與應(yīng)用案例3磁性材料發(fā)展歷程與應(yīng)用案例2新型結(jié)構(gòu)材料（碳纖維、復(fù)合材料）發(fā)展歷程與應(yīng)用案例2④開創(chuàng)性材料研究方法衍射技術(shù)（X射線衍射分析）1圖像技術(shù)（電子顯微術(shù)）1計算機、大數(shù)據(jù)技術(shù)在材料科學(xué)與工程上的應(yīng)用1⑤本專業(yè)的內(nèi)涵與教學(xué)特色材料標(biāo)準(zhǔn)和材料檢測案例分析6共計24課時六、考核方式及成績評定考核內(nèi)容考核方式考核內(nèi)容評定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績比例過程考核雨課堂的隨堂答題情況考核教學(xué)各知識點的聽課效果、掌握熟練度、到課率，檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度。根據(jù)雨課堂的隨堂成績統(tǒng)計10%課堂討論環(huán)節(jié)（兩次）考察學(xué)生基于課程目標(biāo)針對各類材料及其應(yīng)用、材料計量與材料標(biāo)準(zhǔn)的理解程度任課教師的打分20%期末考核課程論文根據(jù)課程對應(yīng)的課程目標(biāo)和畢業(yè)要求，以及師講生思的過程課程評分標(biāo)準(zhǔn)（包括圖書的借閱記錄、線上慕課學(xué)習(xí)情況等）70%考核類別考查成績登記方式五級制，（成績分為“優(yōu)秀”（前15%）、“良好”（前60%-15%）、“中”（前61%-90%）、“及格”（后10%）四檔，如遇到原始總分少于60分或者過程考核少于10分的為不及格）七、推薦教材與主要參考書1、推薦教材：無2、主要參考書：（1）[英]羅伯特W.康著《走進材料科學(xué)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2008（2）馮端、師昌緒、劉治國編《材料科學(xué)導(dǎo)論》，化學(xué)工業(yè)出版社，2006（3）郝士明編著《材料圖傳：關(guān)于材料發(fā)展史的對話》，化學(xué)工業(yè)出版社，2014（4）郝士明編著《功能材料圖傳》，化學(xué)工業(yè)出版社，2017（5）田民波著《材料學(xué)概論》，清華大學(xué)出版社，2015（6）田民波著《創(chuàng)新HYPERLINK"/opac/item.ph