《材料科學基礎》課程教學大綱

《材料科學基礎》課程教學大綱一、課程簡介課程中文名材料科學基礎課程英文名FundamentalsofMaterialsScience雙語授課□是否課程代碼21112013課程學分5總學時數(shù)80（含勞動教育2）課程類別□通識教育課程□公共基礎課程專業(yè)教育課程□綜合實踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)必修□選修□其他課程形態(tài)□線上線下□線上線下混合式□社會實踐□虛擬仿真實驗教學考核方式閉卷□開卷課程論文□課程作品□匯報展示□報告課堂表現(xiàn)階段性測試平時作業(yè)其他（可多選）開課學院材料科學與工程學院開課系(教研室)材料科學與工程系面向?qū)I(yè)材料科學與工程專業(yè)開課學期第三學期先修課程化學、高等數(shù)學、物理化學、材料工程導論后續(xù)課程材料工程基礎選用教材1.趙杰.材料科學基礎（第三版）[M].北京:高等教育出版社,2021.參考書目胡賡祥等.材料科學基礎(第三版)[M].上海:上海交通大學出版社,2009.石德珂.材料科學基礎(第二版)[M].機械工業(yè)出版社,2003.崔忠圻、覃耀春.金屬學與熱處理(第二版)[M].機械工業(yè)出版社,2007.課程資源/course/DLUT-1001944005/course/DLUT08041001569/16906097課程簡介材料科學是探究材料結構、制備、性能和使役行為之間關系和變化規(guī)律的一門應用基礎學科?！恫牧峡茖W基礎》是材料類各專業(yè)的重要專業(yè)基礎課程。此課程是依托專業(yè)教育開展勞動教育的課程。該課程系統(tǒng)、全面地介紹材料基礎理論知識，諸如材料的結合鍵、材料的晶體結構、晶體結構缺陷、材料的相結構與相圖、材料的凝固、材料中的擴散、材料的塑性變形與強化等，使學生系統(tǒng)掌握材料的化學成分、組織結構與性能之間的關系及其變化規(guī)律。通過本課程相關基礎理論知識的學習，學生將具有分析、解決材料科學與工程專業(yè)復雜工程問題的基本能力，并為后續(xù)專業(yè)課的繼續(xù)學習奠定基礎。二、課程目標表1課程目標序號具體課程目標課程目標1能夠闡述和靈活運用材料科學基礎理論知識，包括晶體學基礎、形變及強化基礎、相圖及相變基礎等，能夠陳述材料及相關領域研究和應用的相關基礎知識?！井厴I(yè)要求1工程知識】課程目標2能夠概述材料組織結構-成分-工藝-性能相互關系的基本規(guī)律和基本理論，能夠闡述新材料設計和制備-結構性能分析-新材料技術開發(fā)與應用等領域基本原理和知識，能夠認清面臨的工程問題，概括影響新材料制備和工藝的影響因素，設計/開發(fā)解決方案?！井厴I(yè)要求3設計/開發(fā)解決方案】課程目標3能夠運用材料組織結構-成分-工藝-性能相互關系的基本規(guī)律和基本理論來進行研究，選擇研究路線和設計實驗方案?！井厴I(yè)要求4研究】課程目標4能夠具有自主學習和終身學習的意識和能力，具有正確認識問題、分析問題和解決問題的能力，具有精益求精的大國工匠精神，具有專業(yè)勞動能力與素養(yǎng)，能夠應對新材料技術、創(chuàng)新前沿和技術瓶頸等問題帶來的挑戰(zhàn)?！井厴I(yè)要求12終身學習】表2課程目標與畢業(yè)要求對應關系畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求1：工程知識【H】1.1掌握數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)基礎知識，并能夠理解智能材料、光電材料等功能復合材料及其相關領域的基本原理及應用背景。課程目標1畢業(yè)要求3：設計/開發(fā)解決方案【M】3.1掌握功能復合材料中新材料設計和制備-結構性能分析-新材料技術開發(fā)與應用等領域基本原理和知識，能夠認清該領域當前面臨的復雜工程問題，了解影響新材料制備和工藝的各種影響因素。課程目標2畢業(yè)要求4：研究【H】4.2能夠通過對新材料成分、結構、性能之間的關系，選擇研究路線和設計實驗方案。課程目標3畢業(yè)要求12：終身學習【M】12.3能夠應對新材料技術、創(chuàng)新前沿和技術瓶頸等問題帶來的挑戰(zhàn)。課程目標4三、課程學習內(nèi)容與方法表3課程目標、學習內(nèi)容和教學方法對應關系序號課程模塊學習內(nèi)容學習任務課程目標學習重點難點教學方法學時1晶體結構基礎1.原子結構與結合鍵1.預習：教材及課件2.線上學習：原子結構及結合鍵3.拓展閱讀：金剛石、石墨、干冰、二氧化硅等典型晶體的結構，學科前沿相關文獻4.課后作業(yè)1、2、3、4重點：1.原子間的鍵合2.晶向指數(shù)和晶面指數(shù)3.三種典型的金屬晶體結構難點：1.晶向指數(shù)和晶面指數(shù)自主學習法：主要針對第1節(jié)課堂講授法：主要針對第2、3節(jié)案例教學法：主要針對第3節(jié)視頻學習法：主要針對第3節(jié)142.晶體學基礎1、43.三種典型的晶體結構1、2、3、42晶體缺陷1.點缺陷1.預習：教材及課件2.線上學習：點缺陷3.拓展閱讀：缺陷與性能之間的關系，學科前沿相關文獻4.課后作業(yè)1、2、3、4重點：1.點缺陷的形成與運動2.位錯的類型及伯氏矢量3.外表面與晶界難點：1.位錯的類型2.實際晶體中的位錯自主學習法：主要針對第1節(jié)課堂講授法：主要針對2、3節(jié)案例教學法：主要針對第2節(jié)視頻學習法：主要針對第2節(jié)122.位錯1、2、3、43.表面及界面1、2、3、43形變與再結晶1.彈性和黏彈性1.預習：教材及課件2.線上學習：彈性和黏彈性3.拓展閱讀：塑性加工方法，學科前沿相關文獻4.課后作業(yè)1、4重點：1.彈性變形的本質(zhì)2.滑移與孿生3.塑性變形4.回復階段性能與組織變化5.熱加工對組織性能的影響難點：1.單晶體、多晶體、合金的塑性變形自主學習法：主要針對第1節(jié)課堂講授法：主要針對2、3、4節(jié)案例教學法：主要針對第2、3節(jié)，強調(diào)勞動教育的理論基礎視頻學習法：主要針對第2節(jié)8（含勞動教育2學時）2.晶體的塑性變形1、2、3、43.回復和再結晶1、2、3、44.熱變形與動態(tài)回復、再結晶1、2、3、44擴散1.擴散定律及其應用1.預習：教材及課件2.線上學習：影響擴散的因素3.拓展閱讀：擴散定律的實際應用，學科前沿相關文獻4.課后作業(yè)1、2、3、4重點：1.擴散現(xiàn)象及其本質(zhì)2.擴散第二定律的實際應用舉例3.影響擴散的因素與擴散驅(qū)動力難點：1.擴散方程的解自主學習法：主要針對第3節(jié)課堂講授法：主要針對第1、2節(jié)案例教學法：主要針對第1節(jié)視頻學習法：主要針對第2節(jié)82.擴散機制1、2、3、43.影響擴散的因素1、2、3、45合金與相圖1.單組元相圖及純晶體凝固1.預習：教材及課件2.線上學習：單組元相圖及純晶體凝固3.拓展閱讀：復雜相圖，學科前沿相關文獻4.小組討論：均勻形核必需具備的條件有哪些5.課后作業(yè)1、2、3、4重點：1.相平衡條件和相律2.晶核的形成與長大3.杠桿定律與結晶過程分析4.鐵碳相圖分析難點：1.凝固的熱力學條件2.復雜相圖分析自主學習法：主要針對第1節(jié)課堂講授法：主要針對第2節(jié)案例教學法：主要針對第2節(jié)小組討論：主要針對第1節(jié)222.二元合金相結構與結晶1、2、3、4四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4-1課程目標、考核內(nèi)容與考核方式對應關系課程目標考核內(nèi)容所屬學習模塊/項目考核占比考核方式課程目標11.原子結構與結合鍵150%課堂表現(xiàn)課后作業(yè)期中考試期末考試2.晶體學基礎13.幾種典型的晶體結構14.點缺陷25.位錯26.表面及界面27.彈性和黏彈性38.晶體的塑性變形39.回復和再結晶310.熱變形與動態(tài)回復、再結晶311.擴散定律及其應用412.擴散機制413.影響擴散的因素414.單組元相圖及純晶體凝固515.二元合金相結構與結晶5課程目標21.能夠概述材料組織結構-成分-工藝-性能相互關系的基本規(guī)律和基本理論1-515%課堂表現(xiàn)課后作業(yè)課程論文期末考試2.能夠闡述新材料設計和制備-結構性能分析-新材料技術開發(fā)與應用等領域基本原理和知識1-53.能夠認清面臨的工程問題，概括影響新材料制備和工藝的影響因素，設計/開發(fā)解決方案2-5課程目標3能夠運用材料組織結構-成分-工藝-性能相互關系的基本規(guī)律和基本理論來進行研究，選擇研究路線和設計實驗方案1-525%課堂表現(xiàn)課后作業(yè)期中考試期末考試課程目標41.能夠具有自主學習和終身學習的意識和能力，具有正確認識問題、分析問題和解決問題的能力，1-510%課堂表現(xiàn)課后作業(yè)課程論文2.具有精益求精的大國工匠精神，具有專業(yè)勞動能力與素養(yǎng)33.能夠應對新材料技術、創(chuàng)新前沿和技術瓶頸等問題帶來的挑戰(zhàn)1-5表4-2課程目標與考核方式矩陣關系課程目標考核方式考核占比期末考試成績比例60%期中考試成績比例10%課堂表現(xiàn)成績比例9%課后作業(yè)成績比例9%課程論文成績比例12%課程目標165%80%20%20%0%50%課程目標25%0%20%10%80%15%課程目標330%20%30%20%0%25%課程目標40%0%30%50%20%10%（二）成績評定1.平時成績評定（1）課堂表現(xiàn)（30%）：通過學生在課堂上闡明知識的情況及相關能力水平進行評價。包括課堂發(fā)言、討論、提問、回答問題、練習等。（2）課后作業(yè)（30%）：圍繞課程的學習目標進行作業(yè)的設計。如讓學生簡述對知識的認識，考核學生對于概念的理解情況，幫助學生將定義轉(zhuǎn)化為自己的理解，主要考核學生綜合運用知識的能力。（3）課程論文（40%）：學生收集資料能力，展示與匯報能力，研究設計能力，解決實際問題能力和合作研究能力，同時考察學生的知識掌握情況、自主學習能力、學習態(tài)度與終身學習意識，以及表現(xiàn)出的思想素質(zhì)、世界觀與人生價值觀等。2.期中成績評定期中考核主要考察在教學中期學生對所學基本概念、原理和具體方法的理解與運用等。方式為閉卷考試。要求學生掌握基本概念、原理，運用具體方法解決相關問題。3.期末成績評定期末考核主要考察在課程完全結束后學生對所學基本概念、原理和具體方法的理解與運用等。方式為閉卷考試。要求學生掌握基本概念、原理，運用具體方法解決相關問題。4.總成績評定總成績應由平時考核成績、期中考核成績和期末考核成績構成。總成績（100%）=平時成績（30%）+期中成績（10%）+期末成績（60%）。（三）評分標準本課程試卷考核項目（期中及期末考核）以試卷參考答案及評分細則為準。本課程非試卷考核項目評分標準如表5。表5評分標準（非試卷考核項目）考核項目評分標準優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)課堂表現(xiàn)（1）課堂紙練習、回答問題正確，且能進行解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點正確，問題有深度、有創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題正確，但解釋欠清楚（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點正確，但問題無深度或無創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題大部分正確，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點基本正確，但問題無深度、無創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題錯誤率在30~50%之間，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點有部分錯誤，或邏輯不嚴密（50%）。（1）課堂測驗、回答問題錯誤率超過50%，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點錯誤，思路不清晰，邏輯不嚴密（50%）。如出現(xiàn)錯誤價值觀、反黨反社會言論，記為0課后作業(yè)（1）答案正確率超過90%（80%）。（2）部分作業(yè)完成方法、思路有創(chuàng)新（10%）。（3）書寫規(guī)范，無抄襲，態(tài)度端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在80~89%（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫規(guī)范，無抄襲，態(tài)度端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在70-79%（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫較規(guī)范，無抄襲，態(tài)度基本端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在60-69%（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫不夠規(guī)范，或有少量抄襲痕跡（10%）。（1）作業(yè)正確率在60%以下（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫不規(guī)范，有明顯抄襲，或有部分作業(yè)未完成（10%）。未提交作業(yè)記0分。課程論文（1）論文選題符合課程性質(zhì)，選題范圍適中，具有較高的研究價值和意義，表現(xiàn)出很強的問題意識。（2）論證過程嚴謹，所使用的證據(jù)或材料充分，結論清晰，具有相當?shù)恼f服力和解釋力。（3）文章結構合理，組織嚴密，連貫一致。（4）語言表達準確，敘述清楚，所使用的教育專業(yè)術語規(guī)范。（5）論文符合學術規(guī)范。（1）論文選題恰當合理，具有較高的研究價值和意義，表現(xiàn)出較強的問題意識。（2）論證過程較為嚴謹，所使用的證據(jù)或材料較為充分，結論清晰，具有較強的說服力和解釋力。（3）文章結構合理，組織較為嚴密，連貫一致。（4）語言表達較為準確，敘述清楚，所使用的教育專業(yè)術語較為規(guī)范。（5）論文基本符合學術規(guī)范，無明顯錯誤。（1）論文選題較為合理，具有一定的研究價值和意義，表現(xiàn)出一定的問題意識。（2）論證過程具有一定的嚴謹性，所使用的證據(jù)或材料較為充分，結論清晰，具有一定的說服力和解釋力。（3）文章結構較為合理，組織較為嚴密。（4）語言表達較為準確，敘述較為清楚，所使用的教育專業(yè)術語較為規(guī)范。（5）論文基本符合學術規(guī)范，有部分錯誤。（1）論文主題具有一定的研究價值和意義，但選題凝練不夠，問題意識欠佳。（2）論證過程較為合理但不太嚴謹，具有一定的證據(jù)或材料但不夠充分，結論基本清晰。（3）文章結構較為合理，組織具有一定的