《晶體學基礎》課程教學大綱

《晶體學基礎》課程教學大綱一、課程基本情況課程代碼：101113123202課程名稱（中/英文）：晶體學基礎/FundamentalsofCrystallography課程類別：學科專業(yè)基礎課程學分：2總學時：32理論學時：32實驗/實踐學時：0適用專業(yè)：材料物理適用對象：本科先修課程：高等數(shù)學、大學物理教學環(huán)境：多媒體教室開課學院：材料科學與工程學院二、課程簡介1.課程任務與目的《晶體學基礎》課程是材料物理專業(yè)的重要專業(yè)基礎課程，考試課。它涉及晶體的發(fā)生和生長，以及晶體的外部形態(tài)、內部結構、物理性質和化學性質等諸方面。課程的一些基本知識，如晶體化學、晶體結構及其表達和分析等，是無機化學，固體物理和材料科學基礎等相關課程所必須的基礎知識。通過本課程的學習，讓學生掌握晶體的基礎理論知識，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的基本思維能力，并為后續(xù)學習各種材料合成、生產工藝課程打下必需的理論基礎。在本課程各章緒論環(huán)節(jié)，導入了我國的材料研究前沿情況，包括取得的成果和與世界頂級水平間的差距，激發(fā)學生道路自信和趕超先進的決心，提高學生的學習熱情。2.對接培養(yǎng)的崗位能力通過本課程的學習，學生具有扎實的晶體理論基礎，對于光伏材料生產中的單晶和多晶硅鑄錠、切割和燒結等工藝過程有更深入的理解，為提高產品質量和工藝改革提供基礎。三、課程教學目標1.課程對畢業(yè)要求的支撐[畢業(yè)要求指標點2.2]能夠基于材料物理相關知識和原理，采用文字、圖表、模型等方式表達太陽能光伏和鋰離子電池等新能源材料領域復雜工程問題。[畢業(yè)要求指標點3.1]掌握太陽能光伏和鋰離子電池等新能源材料制備、加工及應用系統(tǒng)的設計/開發(fā)方法和技術，了解影響設計目標和技術方案的各種因素。[畢業(yè)要求指標點4.1]能夠基于科學原理和專業(yè)理論，通過文獻研究或相關方法，調研和分析太陽能光伏和鋰離子電池等新能源材料領域復雜工程問題的解決方案。2.課程教學目標對應畢業(yè)要求指標點，具體內容如下：教學目標1：使學生掌握晶體學的基本原理，為后續(xù)其它課程的學習奠定基礎；能夠對所學知識加以運用，以文字、圖表、模型等方式表達太陽能光伏和鋰離子電池等新能源材料領域復雜工程問題。（支撐畢業(yè)要求指標點2.2）教學目標2：使學生了材料組成、微觀結構、制備方法與材料性能之間的相互關系，掌握新能源材料制備、加工及應用系統(tǒng)的設計/開發(fā)方法和技術，了解影響設計目標和技術方案的各種因素。（支撐畢業(yè)要求指標點3.1）。教學目標3：培養(yǎng)學生的系統(tǒng)性思維，在掌握原理的基礎上運用多種方法去分析和解決太陽能光伏和鋰離子電池等新能源材料領域復雜工程問題的解決方案。（支撐畢業(yè)要求指標點4.1）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或知識點1晶體44001,2主題或知識點2晶體的投影44001,2,3主題或知識點3晶體的宏觀對稱性66001,2,3主題或知識點4晶體定向和晶體學符號22001,2,3主題或知識點5晶體的理想形態(tài)44001,2,3主題或知識點6晶體的規(guī)則連生44001,2,3主題或知識點7晶體內部結構的微觀對稱性和空間群22001,2,3主題或知識點8晶體結構及其變化22001,2,3主題或知識點9晶體化學基礎22001,2,3主題或知識點10晶體的形成和晶體缺陷22001,2,3合計323200五、教學內容及教學設計主題1晶體1.教學內容：理解和掌握晶體的基本概念和性質，掌握晶體的分類方法，了解準晶體的概念和性質。介紹晶體學的地位及其在現(xiàn)代工業(yè)體系中的應用，晶體制備技術的發(fā)展歷史和和我國對此的貢獻，激發(fā)學生的民族自豪感和專業(yè)學習的興趣，投身祖國建設的理想。2.教學重點：晶體的點陣結構與晶體的基本性質。3.教學難點：點陣結構的數(shù)學表達，準晶體。4.教學方案設計：采用板書結合PPT的教學方法，增加圖片與視頻內容，強調與學生的互動，調動學生的學習積極性。主題2晶體的投影1.教學內容：掌握面角守恒定律，晶體球面投影及其坐標，極射赤平投影和烏爾夫網。介紹我國科學家在此方面的貢獻，樹立學生的民族自信心。2.教學重點：面角守恒定律，晶體球面投影及其坐標。3.教學難點：極射赤平投影和烏爾夫網。4.教學方案設計：采用板書結合PPT的教學方法，增加圖片與視頻內容，強調與學生的互動，調動學生的學習積極性。主題3晶體的宏觀對稱性1.教學內容：掌握對稱性的概念，晶體的對稱性，晶體的宏觀對稱元素和對稱操作，對稱元素的組合，晶體的32中點群及其符號，晶體的對稱分類。向學生介紹中國古典建筑設計中包含對稱、天人合一等的高級審美，在潛移默化中增強學生對中華文化的認可。2.教學重點：晶體的宏觀對稱元素和對稱操作，對稱定理的證明，晶體的32中點群及其符號。3.教學難點：對稱元素的組合，點群的國際符號與常用符號之間的轉換。4.教學方案設計：采用板書結合PPT的教學方法，增加圖片與視頻內容，強調與學生的互動，調動學生的學習積極性。主題4晶體定向和晶體學符號1.教學內容：理解晶體定向的概念和方法，掌握七大晶系與十四種布拉菲點陣的特點。強調科學研究和工業(yè)生產時數(shù)據的規(guī)范表達，引導學生建立科研人員的基本素養(yǎng)。2.教學重點：坐標系和宏觀晶體定向，三軸定向，14種布拉菲空間格子。3.教學難點：四軸定向和晶帶與晶帶符。4.教學方案設計：采用板書結合PPT的教學方法，增加圖片與視頻內容，強調與學生的互動，調動學生的學習積極性。主題5晶體的理想形態(tài)1.教學內容：掌握單形和單形符號，單形的推導，47種幾何單形，單形的命名，聚形。引導學生掌握科學分類與歸納整理的能力，培養(yǎng)未來的科研工作能力。2.教學重點：單形的概念與符號表示方法，47種幾何單形與單形的命名。3.教學難點：單形的推導方法。4.教學方案設計：采用板書結合PPT的教學方法，增加圖片與視頻內容，強調與學生的互動，調動學生的學習積極性。主題6晶體的規(guī)則連生1.教學內容：掌握平行連生的概念，雙晶的概念、要素與類型，了解雙晶的衍生。介紹在此領域我國科學家做出的貢獻，為學生樹立優(yōu)秀的榜樣。2.教學重點：雙晶的概念、要素與類型。3.教學難點：雙晶的衍生。4.教學方案設計：采用板書結合PPT的教學方法，增加圖片與視頻內容，強調與學生的互動，調動學生的學習積極性。主題7晶體內部結構的微觀對稱性和空間群1.教學內容：掌握平移軸、螺旋軸和滑移面等晶體內部的微觀對稱元素，各種二維空間群的特點，空間群的概念、符號和等效點系。介紹我國科學家在此方面的貢獻，樹立學生的民族自信心。2.教學重點：晶體內部的微觀對稱元素。3.教學難點：空間群的等效點系。4.教學方案設計：采用板書結合PPT的教學方法，增加圖片與視頻內容，強調與學生的互動，調動學生的學習積極性。主題8晶體結構及其變化1.教學內容：晶體結構參數(shù)及其表達，固溶體、類質同象和型變的概念及其特點，晶體的相變類型、種類，了解多型和多體的概念和特點。通過學習對晶體的微觀結構對材料性能的影響，培養(yǎng)學生分析、解決實際工程問題的能力，樹立理論聯(lián)系實際的科學觀，激勵學生勇迎挑戰(zhàn)、勇于創(chuàng)新、勇?lián)熑?、報效祖國?.教學重點：晶體結構參數(shù)及其表達，固溶體、類質同象和型變的概念及其特點。3.教學難點：晶體的相變類型、種類，難點為多型和多體。4.教學方案設計：采用板書結合PPT的教學方法，增加圖片與視頻內容，強調與學生的互動，調動學生的學習積極性。主題9晶體化學基礎1.教學內容：掌握原子結構包括原子核外電子運動狀態(tài)，量子數(shù)和軌道，原子的能級和原子的電子構造，原子的電子構型和周期表，原子半徑和離子半徑，密堆積原理，配位數(shù)和配位多面體，化學鍵和晶格類型。介紹在此領域我國科學家做出的貢獻，為學生樹立優(yōu)秀的榜樣。2.教學重點：原子核外電子運動狀態(tài)，量子數(shù)和軌道，原子的能級和原子的電子構造，原子的電子構型和周期表，原子半徑和離子半徑，化學鍵和晶格類型。3.教學難點：原子核外電子運動狀態(tài)，量子數(shù)和軌道，原子的能級和原子的電子構造，原子的電子構型。4.教學方案設計：采用板書結合PPT的教學方法，增加圖片與視頻內容，強調與學生的互動，調動學生的學習積極性。主題10晶體的形成和晶體缺陷1.教學內容：晶體形成的概念和方式，幾種典型的晶體生長的理論模型，影響晶體生長的外部因素，點、線、面等晶體的缺陷。通過學習對晶體的缺陷對材料性能的影響，培養(yǎng)學生在科研中分析、解決實際問題的能力，樹立理論聯(lián)系實際的科學觀，勇?lián)熑?、報效祖國?.教學重點：晶體的生長和晶體的缺陷。3.教學難點：晶體生長的理論模型。4.教學方案設計：采用板書結合PPT的教學方法，增加圖片與視頻內容，強調與學生的互動，調動學生的學習積極性。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能力、實踐動手能力和創(chuàng)新能力等；考核方式采用出勤、作業(yè)評測、課堂表現(xiàn)、平時階段測驗等多種形式、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，進一步提升本課程教學效果。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(xiàn)階段測驗答辯項目小論文其他√√√√成績比例%101010線上學習10602.課程目標考核方式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（%）課堂表現(xiàn)作業(yè)出勤線上學習情況期末考試合計教學目標1指標點2.2343422~2336~38教學目標2指標點3.1433316~1827~30教學目標3指標點4.1334315~1925~32合計10101010601003.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）出勤及課堂表現(xiàn)（10%）無遲到、早退、曠課現(xiàn)象。積極參加課堂討論，并有自己獨到的見解，能夠準確回答問題，并有自己獨到的見解。偶爾有遲到、早退現(xiàn)象。較為積極參加課堂討論，能夠準確回答問題，并提出自己的見解。有遲到、早退現(xiàn)象。能夠主動參加課堂討論，能夠回答問題。有遲到、早退、偶爾有曠課現(xiàn)象。參與課堂討論，基本能回答相關問題。遲到、早退、曠課較多。不能有效參加課堂討論，回答不出所有問題。作業(yè)（10%）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?；灸軌颡毩⑼瓿勺鳂I(yè)，部分題目解答存在抄襲現(xiàn)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(xiàn)象，不具備運用所學知識和理論解決問題的能力。線上學習（10分%）完成所有線上學習的內容，學習時長滿足要求，并進行線上討論?？傇u成績?yōu)閮?yōu)秀。完成大部分線上學習的內容，學習時長基本滿足要求，并進行線上討論，總評成績?yōu)閮?yōu)良。。完成70%以上線上學習的內容，學習時長基本滿足要求，并進行線上討論，，總評成績?yōu)橹械?。完?0%以上線上學習的內容，學習時長基本滿足要求，總評成績?yōu)榧案瘛Ｍ瓿?0%以下線上學習的內容，學習時長不滿足要求，總評成績不及格。課程教學目標評價標準考核環(huán)節(jié)考核結果及標準評估項目及權重優(yōu)（90-100）良（80-89）中（70-79）及格（60-69）不及格（0-59）教學目標1能夠充分掌握晶體學的基礎理論，了解晶體具有的各種獨特性能、深入理解晶體的組織結構、生長機理和晶體結構缺陷對性能的影響等基礎知識，靈活自如運用所學知識分析、表達材料物理專業(yè)領域復雜工程問題能夠準確掌握充分掌握晶體學的基礎理論，了解晶體具有的各種獨特性能、深入理解晶體的組織結構、生長機理和晶體結構缺陷對性能的影響基本知識，正確運用所學知識分析、表達材料物理專業(yè)領域復雜工程問題。能夠掌握充分掌握晶體學的基礎理論，了解晶體具有的各種獨特性能、深入理解晶體的組織結構、生長機理和晶體結構缺陷對性能的影響的基本知識，合理運用所學知識分析、表達材料物理專業(yè)領域復雜工程問題?；菊莆粘浞终莆站w學的基礎理論，了解晶體具有的各種獨特性能、深入理解晶體的組織結構、生長機理和晶體結構缺陷對性能的影響的基本知識，能運用所學知識分析、表達無材料物理專業(yè)領域復雜工程問題。不能掌握充分掌握晶體學的基礎理論，了解晶體具有的各種獨特性能、深入理解晶體的組織結構、生長機理和晶體結構缺陷對性能的影響的基本知識，表述無機非金屬材料工程專業(yè)領域復雜工程問題基本概念錯誤。教學目標2能夠系統(tǒng)掌握晶體學基礎基本理論，靈活運用所學理論分析材料物理專業(yè)問題，并能對材料生產、加工及服役過程中的復雜工程問題提出準確的解決思路。能夠準確掌握晶體學基礎基本理論，合理運用所學理論分析材料生產、加工及服役過程中的復雜工程問題，提出正確的解決思路。能夠掌握晶體學基礎基本理論，運用所學理論分析材料生產、加工及服役過程中的復雜工程問題，思路基本正確?；菊莆站w學基礎基本理論，運用所學理論分析材料生產、加工及服役過程中的復雜工程問題，思路不夠準確。不能掌握晶體學基礎基本理論，無法分析材料物理專業(yè)復雜工程問題。教學目標3能夠熟練的運用所學知識描述新能源材料的性能及加工過程，系統(tǒng)掌握材料性能改善的方法。能夠準確的運用所學知識描述新能源材料的性能及加工過程，系統(tǒng)掌握材料性能改善的方法。能夠運用所學知識描述新能源材料的性能及加工過程，系統(tǒng)掌握材料性能改善的方法?；灸軌驕蚀_的運用所學知識描述新能源材料的性能及加工