《無機材料物理性能》課程教學大綱

《無機材料物理性能》課程教學大綱一、課程基本情況課程代碼：1011139007課程名稱（中/英文）：無機材料物理性能PhysicalPropertyofInorganicMaterials課程類別：專業(yè)必修課學分：2.0總學時：32理論學時：32實驗/實踐學時：0適用專業(yè)：無機非金屬材料工程適用對象：本科先修課程：大學物理、工程化學、物理化學、材料工程基礎教學環(huán)境：多媒體教學開課學院：材料科學與工程學院二、課程簡介1.課程任務與目的《無機材料物理性能》是無機非金屬材料工程的專業(yè)必修課。本課程主要圍繞無機非金屬材料的各種物理性能，介紹與之相關的基礎理論和研究。在課程內容中融入習近平新時代中國特色社會主義思想，通過經典工程案例分析、中國超級工程、杰出人物事跡等介紹，引領學生傳承民族精神、恪守職業(yè)道德、增強國際視野，激發(fā)學生勇于創(chuàng)新、服務祖國的理想。同時本課程引入實踐與理論的辯證唯物主義觀點和數學建模的思想，使學生能夠樹立初步的發(fā)現問題、分析問題和解決問題的能力。2.對接培養(yǎng)的崗位能力通過該課程的學習使學生理解和掌握無機非金屬材料的基本原理和基本知識，各種物理性能的本質及其與組成、結構之間的相互制約關系和影響規(guī)律，具備一定的識別分析和解決無機材料生產、科研中遇到的專業(yè)技術問題的能力，為培養(yǎng)高技術應用型人才提供基礎。三、課程教學目標1.課程對畢業(yè)要求的支撐2.2能基于相關科學原理和數學模型方法正確表達無機非金屬材料領域復雜工程問題。4.1能夠基于自然科學、無機非金屬材料科學與工程的原理，通過文獻研究或相關方法，調研和分析復雜工程問題的解決方案。4.2能夠根據對象特征，選擇研究路線，設計實驗方案。2.課程教學目標教學目標1：掌握表征無機非金屬材料各種物理性能的本征參數及其物理意義等基本知識，能夠基于相關基本原理和方法正確表達無機材料領域的復雜工程問題。支撐指標點2.2。教學目標2：理解無機材料物理性能的微觀機制，建立材料的性能和組成、結構之間的關系以及分析影響無機材料物理性能的主要因素，能夠通過文獻研究等方法調研和分析無機材料領域的復雜工程問題的解決方案。支撐指標點4.1。教學目標3：能夠針對制備特定性能需求的無機非金屬材料，選擇合理的技術研究路線或設計可行的實驗研究方案；支撐指標點4.2。四、教學課時安排（一）學時分配主題或知識點教學內容總學時學時完成課程教學目標講課實驗實踐主題1無機材料受力變形44教學目標1、2主題2無機材料的斷裂與強度1010教學目標1、2、3主題3無機材料的熱學性能66教學目標1、2、3主題4無機材料的光學性能44教學目標1、2、3主題5無機材料的電導44教學目標1、2、3主題6無機材料的介電性能44教學目標1、2、3合計3232五、教學內容及教學設計主題1無機材料受力變形1.教學內容無機材料的應力及應變，無機材料的彈性形變、塑性變形、高溫蠕變和粘性流動。引入實踐與理論的辯證唯物主義觀點和數學建模的思想，使學生能夠樹立初步的發(fā)現問題、分析問題和解決問題的能力。2.教學重點無機材料彈性模量的本質，無機材料的高溫蠕變。3.教學難點從變形機制理解掌握金屬材料和無機材料塑性的差異。4.教學方案設計（含教學方法、教學手段）采用課堂講授與多媒體相結合的教學方法，通過問題討論、案例分析及啟發(fā)式等形式來提高學生們的學習興趣。主題2無機材料的斷裂與強度1.教學內容無機材料的理論斷裂強度，Griffith微裂紋理論及無機材料中裂紋的起源；無機材料的裂紋擴展理論及平面應變斷裂韌性；顯微結構對無機材料斷裂強度和斷裂韌性的影響；無機材料中裂紋的緩慢擴展。以陶瓷增韌、陶瓷發(fā)動機、特種軸承、大飛機等科研和應用領域為切入點，激勵學生們發(fā)奮學習，投身科研，報效祖國。2.教學重點Griffith微裂紋理論，無機材料的裂紋擴展理論及平面應變斷裂韌性，顯微結構對無機材料斷裂強度和斷裂韌性的影響，以及裂紋的緩慢擴展。3.教學難點微裂紋理論和平面應變斷裂韌性。顯微結構對無機材料斷裂強度和斷裂韌性的影響以及裂紋的緩慢擴展。4.教學方案設計（含教學方法、教學手段）采用課堂現場講授與多媒體相結合的教學方法，通過問題討論、案例分析及啟發(fā)式等形式來提高學生們的學習興趣。主題3無機材料的熱學性能1.教學內容無機材料的熱容；無機材料的熱膨脹；無機材料的熱傳導；無機材料的熱穩(wěn)定性。引入實踐與理論的辯證唯物主義觀點和數學建模的思想，使學生能夠樹立初步的發(fā)現問題、分析問題和解決問題的能力。隔熱材料是確保神舟飛船成功發(fā)射的保證。從而，讓學生注意到大國工匠精神，為祖國的發(fā)展投入熱情和努力。2.教學重點材料熱容的計算；熱膨脹的微觀機制；熱傳導的規(guī)律和微觀機制，材料熱穩(wěn)定性的評價。3.教學難點聲子及光子的概念及平均自由程，結合熱應力引起的材料破壞，并能解釋材料熱穩(wěn)定性的評價機制。4.教學方案設計（含教學方法、教學手段）采用課堂現場講授與多媒體相結合的教學方法，通過問題討論、案例分析及啟發(fā)式等形式來提高學生們的學習興趣。主題4無機材料的光學性能1.教學內容光通過介質的現象；無機材料的透光性；不透明性和半透明性；無機材料的顏色；其它光學性能的應用。引入隱身材料、吸波材料、隱身飛機、高透光玻璃材料等科研前沿，激勵激發(fā)學生勇于創(chuàng)新、服務祖國的理想。2.教學重點光通過介質的現象，無機材料的透光性及影響因素。3.教學難點如何改善無機材料透明性的因素。4.教學方案設計（含教學方法、教學手段）采用課堂現場講授與多媒體相結合的教學方法，在教學過程中加強與學生們的互動，通過問題討論、案例分析及啟發(fā)式等形式來提高學生們的學習興趣。主題5無機材料的電導1.教學內容電導的物理現象；離子電導；電子電導；影響離子電導和電子電導的因素，多晶半導體材料的各種物理效應。通過科學家對導電機理的逐步完善的案例，培養(yǎng)學生的邏輯思維和辯證思維和對科學的嚴謹性。讓學生了解我國半導體芯片的難題和該領域的卡脖子問題激發(fā)學生的愛國熱情和投身到科研當中的動力。融入習近平新時代中國特色社會主義思想，通過經典工程案例分析、中國超級工程等介紹，引領學生傳承民族精神、恪守職業(yè)道德、增強國際視野，激發(fā)學生勇于創(chuàng)新、服務祖國的理想。2.教學重點離子電導、電子電導的表征和各參數的物理意義；影響離子電導和電子電導的因素。3.教學難點有效電子質量概念；影響離子電導和電子電導的因素。4.教學方案設計（含教學方法、教學手段）采用課堂現場講授與多媒體相結合的教學方法，通過案例分析或問題啟發(fā)式等形式來提高學生們的學習興趣。主題6無機材料的介電性能1.教學內容介質的極化，極化現象及物理量，克勞修斯－莫索蒂關系式，極化機制；介電常數及影響介電常數的因素。介紹生活和國防中的介電材料應用，以電介質的特殊應用場景作為切入點，強調實驗安全，并以此拓展生活中所需要注意的安全事項，樹立學生的安全意識和國防意識。2.教學重點極化的機制；克勞修斯－莫索蒂關系式；介電常數及影響介電常數的因素。3.教學難點介電常數及影響介電常數的因素。4.教學方案設計（含教學方法、教學手段）采用課堂現場講授與多媒體相結合的教學方法，通過問題討論、案例分析及啟發(fā)式等形式來提高學生們的學習興趣。六、學生成績評定1.課程考核方式及比例本課程考核學生獲取知識的能力、應用所學知識分析問題和解決問題的能力及創(chuàng)新能力等；考核方式采用作業(yè)測評、課堂表現、分析報告、期末考試等多種形式、多個階段等全過程的考核，使學生成績評定更加合理多樣，優(yōu)化課程評價體系，進一步提升課程教學效果。學生成績評定表考核方式平時成績期中考試期末考試出勤作業(yè)課堂表現分析報告答辯項目小論文其他√√√成績比例%201020502.課程教學目標考核方式與考核評價權重本課程教學目標與考核方式評價權重如表所示：課程教學目標與考核方式評價權重表課程教學目標支撐畢業(yè)要求指標點考核評價方式權重（%）過程性考核實驗期末考試合計課堂表現作業(yè)分析報告教學目標1支撐指標點2.25102540教學目標2支撐指標點4.15102540教學目標3支撐指標點4.22020合計10202050100注：期末考試成績以百分計，滿分100分，各教學目標所占分值比例可根據具體情況進行微調；各考核環(huán)節(jié)所占權重比例可根據具體情況進行微調。3.成績評價標準平時成績評定及考核標準考核環(huán)節(jié)考核結果及標準評估項目及權重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）課堂表現（10%）在課堂提問或討論環(huán)節(jié)能夠全面、準確的掌握表征無機非金屬材料各種物理性能的本征參數及其物理意義等基本知識，能夠基于相關基本原理和方法正確表達無機材料領域的復雜工程問題。在課堂提問或討論環(huán)節(jié)能夠準確的掌握表征無機非金屬材料各種物理性能的本征參數及其物理意義等基本知識，能夠基于相關基本原理和方法正確表達無機材料領域的復雜工程問題。在課堂提問或討論環(huán)節(jié)能夠較準確的掌握表征無機非金屬材料各種物理性能的本征參數及其物理意義等基本知識，能夠基于相關基本原理和方法較正確表達無機材料領域的復雜工程問題。在課堂提問或討論環(huán)節(jié)基本能夠掌握表征無機非金屬材料各種物理性能的本征參數及其物理意義等基本知識，基本能夠基于相關基本原理和方法表達無機材料領域的復雜工程問題。在課堂提問或討論環(huán)節(jié)不能夠掌握表征無機非金屬材料各種物理性能的本征參數及其物理意義等基本知識，不能夠表達無機材料領域的復雜工程問題。作業(yè)（20%）能夠獨立完成作業(yè)，作業(yè)完成質量優(yōu)秀，能夠靈活運用所學知識和理論解決問題，并獲得正確結論能夠獨立完成作業(yè)，完成質量較高，能夠運用所學知識和理論解決問題，并獲得正確結論能夠獨立完成作業(yè)，完成質量符合要求，能夠運用所學知識和理論解決問題，并獲得有效結論基本能夠獨立完成作業(yè)，部分題目解答存在抄襲現象，運用所學知識和理論解決問題的能力基本符合要求不能獨立完成作業(yè)，存在明顯抄襲現象，不具備運用所學知識和理論解決問題的能力分析報告（20%）能夠正確運用斷裂韌性原理、熱穩(wěn)定性或無機材料透光性的原理，借助文獻研究選擇或設計有效的解決方案，深入分析影響材料性能的因素，選擇合理的研究路線和設計合理的實驗方案能夠運用斷裂韌性原理、熱穩(wěn)定性或無機材料透光性的原理，尋求有效的解決方案，分析影響材料物理性能的因素，以選擇合適的研究路線和設計合理的實驗方案能夠運用斷裂韌性原理、熱穩(wěn)定性或無機材料透光性的原理，尋求的解決方案，分析影響材料物理性能的因素，選擇研究路線和設計實驗方案能夠運用斷裂韌性原理、熱穩(wěn)定性或無機材料透光性的原理，尋求解決方案，分析影響材料物理性能的因，形成研究路線和實驗方案未能夠借助文獻研究尋求有效解決方案，未能分析影響材料物理性能的因素，不能形成研究路線和實驗方案課程教學目標評價標準表考核環(huán)節(jié)考核結果及標準評估項目及權重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）教學目標1掌握表征無機非金屬材料各種物理性能的本征參數及其物理意義等基本知識，能夠基于相關基本原理和方法正確表達無機材料領域的復雜工程問題。熟練掌握表征無機非金屬材料各種物理性能的本征參數及其物理意義等基本知識，能夠熟練地正確的基于相關原理和方法表達無機材料領域的復雜問題正確掌握表征無機非金屬材料各種物理性能的本征參數及其物理意義等基本知識，能夠正確表達無機非金屬材料工程領域的復雜工程問題掌握表征無機非金屬材料各種物理性能的本征參數及其物理意義等基本知識，能夠表達無機非金屬材料的復雜工程問題基本掌握表征無機非金屬材料各種物理性能的本征參數及其物理意義等基本知識，基本能夠表達無機材料領域的復雜工程問題未掌握表征無機非金屬材料各種物理性能的本征參數及其物理意義等基本知識，未能無機非金屬從領域的工程問題教學目標2理解無機材料物理性能的微觀機制，建立材料的性能和組成、結構之間的關系以及分析影響無機材料物理性能的主要因素，能夠通過文獻研究等方法調研和分析無機材料領域的復雜工程問題的解決方案。支撐指標點4.1。深入理解無機材料物理性能的微觀機制，建立材料的性能和組成、結構之間的關系，熟練分析影響無機材料物理性能的主要因素，并調研和分析工程問題的解決方案較好的理解無機材料物理性能的微觀機制，建立材料的性能和組成、結構之間的關系，正確分析影響無機材料物理性能的主要因素，并調研和分析問題的解決方案理解無機材料物理性能的微觀機制，建立材料的性能和組成、結構之間的關系，分析影響無機材料物理性能的主要因素和調研分析問題的解決方案了解無機材料物理性能的微觀機制，建立材料的性能和組成、結構之間的關系，基本能夠分析影響無機材料物理性能的主要因素未能無機材料物理性能的微觀機制，建立材料的性能和組成、結構之間的關系，未能分析影響無機材料物理性能的主要因素教學目標3能夠針對制備特定性能需求的無機非金屬材料，選擇合理的技術研究路線或設計可行的實驗研究方案；支撐指標點4.2。能夠針對制備特定性能需求的無機非金屬材料，熟練地選擇合理的技術路線和設計