材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)雙語教學(xué)大綱

課程號(hào)課程中文名稱材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)(雙語)學(xué)分3課程英文名稱總學(xué)時(shí)周學(xué)時(shí)3上課周數(shù)必修課口選修課課程類別□公共基礎(chǔ)課口通識(shí)模塊課學(xué)科基礎(chǔ)課□專業(yè)核心課口專業(yè)選修課口實(shí)踐教育課程面向?qū)ο蟾叻肿硬牧吓c工程專業(yè)，二年級(jí)本科生先修課程有機(jī)化學(xué)課程負(fù)責(zé)人開課單位科學(xué)與工程學(xué)院執(zhí)筆人冉起超審核人冉蓉執(zhí)行時(shí)間"材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)"課程作為工科材料類專業(yè)料的共性規(guī)律和個(gè)性特點(diǎn)，并能夠應(yīng)用于解決材料及其相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題。通過學(xué)習(xí)本課程，學(xué)生能夠建立起材料制備/加工-組從理論層面了解金屬材料、高分子材料等各種材料的基本特性，以及它們在材料領(lǐng)域的地2.英文課程簡介an"integration"approachtodetailmetal,inorganicnon-metallic,polymer,composite,andodevelopacomprehensiveunderstandingpreparation,processing,composition,structurematerials.Thislaysasolidfoundationfurtherstudy三、課程目標(biāo)及其對(duì)畢業(yè)要求的支撐(一)課程目標(biāo)(二)課程教學(xué)方法對(duì)課程目標(biāo)的支撐課堂理論√√√互動(dòng)探究√√√課堂測驗(yàn)√√√√√√√線上線下考核評(píng)價(jià)√√√√畢業(yè)要求畢業(yè)要求1.4能夠?qū)⒏叻肿硬牧吓c工程專業(yè)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于高分子材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題解決方案的比較與綜合。析畢業(yè)要求2.4具有綜合應(yīng)用基和方法，能夠掌握文獻(xiàn)資料查詢和分析的方法，并將所得信息用于高分子材料制備、加工及應(yīng)用等環(huán)節(jié)復(fù)雜工程問題的畢業(yè)要求4.研究4.1能夠基于自然科學(xué)和材料科學(xué)的相關(guān)科學(xué)原理，根據(jù)材料研究或產(chǎn)品應(yīng)用四、課程教學(xué)內(nèi)容第一章緒論(1學(xué)時(shí))第二章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(15學(xué)時(shí))空間排列狀態(tài)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及變化規(guī)律之間的相互關(guān)系。使學(xué)生對(duì)材料組成(%),式2.10(英);原子間的作用力與間距的關(guān)系，圖2-18;配位數(shù)的概念，表2-9和2-10。要點(diǎn)：原子雜化軌道的類型及空間圖形；分子軌道的意義、類型及空間圖形；能帶、能隙、帶寬等基本概念、導(dǎo)體、絕緣體、導(dǎo)體的能帶特點(diǎn)；費(fèi)米能重點(diǎn)：對(duì)稱圖形和對(duì)稱操作；點(diǎn)陣的意義和特點(diǎn)；晶胞的表示和定位、晶系和空間點(diǎn)陣型式；晶向、晶面的表示及其指數(shù)的計(jì)算；晶面間距及測定、公式(2-43、2-44);晶體結(jié)構(gòu)與鍵合性質(zhì)的關(guān)系；面心立方、體心立方、密排六方晶體的主要參數(shù)和計(jì)算方法；點(diǎn)陣常數(shù)、晶胞中原子數(shù)、致密度、密度、原難點(diǎn)：點(diǎn)陣的意義、與材料粒子的抽象關(guān)系；晶系和空間點(diǎn)陣型式，表2-14,圖2-44;晶向指數(shù)的計(jì)算、作圖；晶面指數(shù)的計(jì)算、作圖；晶面間距的計(jì)算式2-43;金屬的三種晶體結(jié)構(gòu)及參數(shù)、計(jì)算、作圖；間隙的位置和數(shù)量，圖2-59;配位數(shù)與離子半徑比的關(guān)系及簡單計(jì)算，表2-17。難點(diǎn)：置換型和間隙型固溶體的形成條件及影響因素；空位的計(jì)算；兩種線位錯(cuò)的特點(diǎn)(位錯(cuò)線與滑移方向之間的關(guān)系),圖2-75、79;穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的特點(diǎn)及計(jì)算式2-53。重點(diǎn)：四種轉(zhuǎn)變類型及特點(diǎn)；一級(jí)相變和二級(jí)相變的數(shù)學(xué)表達(dá)式及物理意義；相律和相圖，公式(2-62);二元相圖(勻晶、共晶):特征點(diǎn)、線、區(qū)域的意義；杠桿法則及公式(2-66)。重點(diǎn)：表面張力和表面能的概念；表面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與成因；表面能與表面特性的關(guān)系；潤濕過程的種類及公式(2-68、2-69、2-70);潤濕方程，接觸角 (2-75);粘附公式(2-80)。難點(diǎn)：固體中的四種轉(zhuǎn)變類型，拐點(diǎn)分解(圖2-105);二元?jiǎng)蚓?、共晶相圖的相區(qū)，點(diǎn)、線、共存等意義和概念，組成或溫度改變與材料點(diǎn)位置的變化關(guān)系；杠桿法則及計(jì)算(兩相區(qū)中組成與重量的求解),圖2-109、112、公式2-66;潤濕方程。第三章材料的組成及結(jié)構(gòu)(8學(xué)時(shí))從材料的組成(成分)入手，詳細(xì)闡述高分子材料、金屬材料、無機(jī)非金屬材料，及其多相多組分復(fù)合材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和宏觀組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。詳細(xì)闡述由特性不同的各類材料相互復(fù)合而成的納米級(jí)、微米級(jí)、粒子填充、纖維增強(qiáng)等復(fù)合材料的微觀和宏觀結(jié)構(gòu)以及界面結(jié)構(gòu)，使學(xué)生較系統(tǒng)地掌握不同類型難點(diǎn)：金屬原子的電子結(jié)構(gòu)與其晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的關(guān)系，表3-1;電子化合物，表3-2;鐵碳合金狀態(tài)圖，圖3-13;典型鐵碳合金結(jié)晶過程分析，圖3-14,3-20;要點(diǎn)：組成和結(jié)合鍵性質(zhì)；簡單晶體的結(jié)構(gòu)類型：AX、AmXp、AmBnXp;密度計(jì)算；幾種典型晶體：單晶硅、NaCl、CsCl、ZnS、鈣鈦礦、尖晶石；硅酸鹽的五種晶體結(jié)構(gòu)、橋氧原子和非橋氧原子；玻璃的組成、特性及結(jié)構(gòu)參數(shù)；凝膠與陶瓷的組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；碳黑、石墨、金剛石、C60、碳納米管的結(jié)構(gòu)46;硅酸鹽晶體的層狀結(jié)構(gòu)，圖3-52;玻璃和陶瓷中橋氧和非橋氧原子的概念鍵理論。第四章材料的性能(21學(xué)時(shí))定義、五種基本類型；應(yīng)力一應(yīng)變曲線的物理意義(參量)典型曲線；彈性形松弛(靜態(tài))和內(nèi)耗(動(dòng)態(tài));永久形變的機(jī)制與塑性材料的增強(qiáng)途徑；強(qiáng)度的的類型，公式(4-56、4-57);硬度的概念、布氏硬度、洛氏和維氏硬度的測試技術(shù)及區(qū)別，公式(4-60、4-61、4-62);粘合摩擦和磨損機(jī)制，公式(4-68),材料減摩耐磨的途徑；疲勞的概念及在工業(yè)中的重要性，疲勞壽命曲線與疲勞強(qiáng)度，疲勞斷裂機(jī)制，提高材料耐疲勞性的途徑。第二節(jié)材料的熱性能(2學(xué)時(shí))難點(diǎn)：熱容和比熱容的概念、熱容的微觀機(jī)制及與溫度和相變的關(guān)系；熱膨脹現(xiàn)象的微觀機(jī)制及與溫度和相變的關(guān)系；阻燃的主要途徑和基本原理。難點(diǎn)：材料的電導(dǎo)率與電子結(jié)構(gòu)的關(guān)系；幾個(gè)電導(dǎo)率相關(guān)的計(jì)算公式、各參數(shù)的物理意義及應(yīng)用；介電常數(shù)和介質(zhì)損耗的概念和影響因素。重點(diǎn)：磁矩、磁化強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁導(dǎo)率和磁化率的定義；電子的磁矩和“交換作用”;磁化率與磁性材料的五種類型；磁滯回線的成因(磁疇)、物理意義、軟磁與硬磁材料；金屬和無機(jī)非金屬材料的磁學(xué)性能。(飽和)磁化率的計(jì)算。律，公式(4-169);單向連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能，模量和強(qiáng)度，計(jì)第八節(jié)、納米材料及效應(yīng)(1學(xué)時(shí))第五章材料的制備與成型加工(3學(xué)時(shí))第一節(jié)材料制備原理及方法(1.5學(xué)時(shí))第二節(jié)材料的成型加工性(1.5學(xué)時(shí))課程目標(biāo)1:教學(xué)內(nèi)容為第一章、第二章。課程目標(biāo)2:教學(xué)內(nèi)容為第三章，第二章相關(guān)內(nèi)容為基礎(chǔ)。課程目標(biāo)3:教學(xué)內(nèi)容為第四章，第三章相關(guān)內(nèi)容為基礎(chǔ)。課程目標(biāo)4:教學(xué)內(nèi)容為第五章，前四章內(nèi)容為基礎(chǔ)。(一)課程考核方式1考勤及課堂討論5253線上考試(SPOC)4期中考試5期末考試(二)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)出勤次數(shù)15次及以上，參與課堂討論10次及以上(優(yōu))出勤次數(shù)12-14次，參與課堂討論7-9次89~80(良)出勤次數(shù)10-12次，參與課堂討論4-6次79~70(中)出勤次數(shù)8-10次，參與課堂討論2-3次69~60(及格)出勤次數(shù)8次以下，參與課堂討論2次以下<60(不及格)16次課后作業(yè)，完成質(zhì)量良好，平均分90分以上(優(yōu))16次課后作業(yè)，完成質(zhì)量良好，平均分89~8089~80(良)16次課后作業(yè)，完成質(zhì)量較好，平均分79~7079~70(中)16次課后作業(yè)，完成質(zhì)量一般，平均分69~6069~60(及格)16次課后作業(yè)，完成質(zhì)量較差，平均分低于60<60(不及格)線上MO0C、SPOC綜合得分100~90(優(yōu))89~80(良)線上MO0C、SPOC綜合得分79~7079~70(中)線上MO0C、S