《材料概論》課程教學(xué)大綱

《材料概論》課程教學(xué)大綱一、基本信息課程中文名稱：材料概論課程英文名稱：IntroductiontoMaterials課程代碼：16045101課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：1.5總學(xué)時(shí)：24（其中理論：24實(shí)驗(yàn)：0上機(jī)：0實(shí)踐：0）適用學(xué)院及專業(yè)：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)先修課程：無(wú)機(jī)與分析化學(xué)、物理化學(xué)B、工程力學(xué)B開(kāi)課學(xué)院、部、中心：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料工程系材料科學(xué)與工程教研室二、課程地位與作用材料概論是材料科學(xué)與工程專業(yè)和無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)選修課之一。該課程與無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)與功能材料、無(wú)機(jī)材料測(cè)試技術(shù)等共同構(gòu)成專業(yè)特色課程群。本課程主要介紹各種材料的概念、分類、原理、功能、應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)等相關(guān)內(nèi)容，有利于拓展學(xué)生眼界，優(yōu)化學(xué)生材料專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)、拓寬知識(shí)面，也為學(xué)生了解材料性能、研制新材料、開(kāi)發(fā)材料新產(chǎn)品的能力打下一定的基礎(chǔ)，從而提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和綜合能力，以實(shí)現(xiàn)為行業(yè)領(lǐng)域培養(yǎng)復(fù)合型應(yīng)用人才培養(yǎng)目標(biāo)。三、課程教學(xué)目標(biāo)本課程支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1。學(xué)生通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生樹(shù)立堅(jiān)持環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的理念，以材料人的社會(huì)責(zé)任為出發(fā)點(diǎn)，投身相關(guān)材料的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、合成制備等領(lǐng)域。本著立德樹(shù)人的初衷，激勵(lì)同學(xué)們擔(dān)當(dāng)社會(huì)責(zé)任，積極融入國(guó)家發(fā)展。掌握材料的基本特性；理解材料性能與結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系；了解各類材料的定義、地位及作用等；了解材料的分類及應(yīng)用領(lǐng)域。在理解材料性能與結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)上，具備識(shí)別不同領(lǐng)域內(nèi)結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用方向的能力；具有理解建筑材料的種類及特性、抗菌材料的抗菌機(jī)理、環(huán)境材料的生態(tài)設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體材料的能級(jí)特性、超導(dǎo)材料的零電阻現(xiàn)象和完全抗磁性、智能材料的功能特性及仿生設(shè)計(jì)、材料的生物相容性，燃料電池和太陽(yáng)能電池的工作原理和復(fù)合材料的設(shè)計(jì)原理的能力。本課程的課程目標(biāo)及能力要求具體如下：目標(biāo)1：了解與材料領(lǐng)域相關(guān)的社會(huì)、健康、安全、法律以及文化等方面的方針、政策和法規(guī)。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)6.1）目標(biāo)2：能夠基于工程相關(guān)背景知識(shí)，合理分析與評(píng)價(jià)材料設(shè)計(jì)、制備過(guò)程的解決方案以及最終產(chǎn)品的應(yīng)用對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化等方面的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)6.2）目標(biāo)3：能夠理解和評(píng)價(jià)各種材料在制備過(guò)程和產(chǎn)品應(yīng)用中對(duì)環(huán)境和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響，能夠考慮工程實(shí)踐與環(huán)境保護(hù)的沖突問(wèn)題。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)7.1）目標(biāo)4：在考慮材料制備過(guò)程和產(chǎn)品應(yīng)用等問(wèn)題時(shí)，能夠積極的追求、探索采取合理的技術(shù)手段減少對(duì)環(huán)境的影響和節(jié)約資源。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)7.2）目標(biāo)5：能夠檢索、閱讀材料相關(guān)領(lǐng)域的中/外文書(shū)籍和文獻(xiàn)，了解國(guó)內(nèi)外新型材料的結(jié)構(gòu)、制備方法、優(yōu)越性能等，并能分析總結(jié)相關(guān)材料的發(fā)展動(dòng)態(tài)、趨勢(shì)等，從而具備一定的國(guó)際視野。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)10.3）目標(biāo)6：具有自主學(xué)習(xí)的意識(shí)，能夠針對(duì)在日后專業(yè)學(xué)習(xí)和實(shí)際工作中，所遇到的相關(guān)材料領(lǐng)域內(nèi)科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題主動(dòng)查閱資料并進(jìn)行學(xué)習(xí)。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)12.1）課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的關(guān)系矩陣教學(xué)目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)教學(xué)方式考核方式目標(biāo)16.1了解與材料領(lǐng)域相關(guān)的社會(huì)、健康、安全、法律以及文化等方面的方針、政策和法規(guī)。課堂講授、典型案例、上網(wǎng)查閱相關(guān)資料結(jié)課小論文，課堂回答問(wèn)題目標(biāo)26.2能夠基于工程相關(guān)背景知識(shí)，合理分析與評(píng)價(jià)材料設(shè)計(jì)、制備過(guò)程的解決方案以及最終產(chǎn)品的應(yīng)用對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化等方面的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。激勵(lì)同學(xué)們擔(dān)當(dāng)社會(huì)責(zé)任，積極融入國(guó)家發(fā)展。課堂講授、典型案例、上網(wǎng)查閱相關(guān)資料結(jié)課小論文，課堂回答問(wèn)題目標(biāo)37.1能夠理解和評(píng)價(jià)各種材料在制備過(guò)程和產(chǎn)品應(yīng)用中對(duì)環(huán)境和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響，能夠考慮工程實(shí)踐與環(huán)境保護(hù)的沖突問(wèn)題。課堂講授、典型案例、課后答疑、課后討論、上網(wǎng)查閱相關(guān)資料結(jié)課小論文，課堂回答問(wèn)題目標(biāo)47.2在考慮材料制備過(guò)程和產(chǎn)品應(yīng)用等問(wèn)題時(shí)，能夠積極的追求、探索采取合理的技術(shù)手段減少對(duì)環(huán)境的影響和節(jié)約資源。樹(shù)立堅(jiān)持環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的理念，以材料人的社會(huì)責(zé)任為出發(fā)點(diǎn)，投身相關(guān)材料的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、合成制備等領(lǐng)域。課堂講授、典型案例、課后答疑、課后討論、上網(wǎng)查閱相關(guān)資料結(jié)課小論文，課堂回答問(wèn)題目標(biāo)510.3能夠檢索、閱讀材料相關(guān)領(lǐng)域的中/外文書(shū)籍和文獻(xiàn)，了解國(guó)內(nèi)外新型材料的結(jié)構(gòu)、制備方法、優(yōu)越性能等，并能分析總結(jié)相關(guān)材料的發(fā)展動(dòng)態(tài)、趨勢(shì)等，從而具備一定的國(guó)際視野。典型案例、課后答疑、課后討論、上網(wǎng)查閱相關(guān)資料結(jié)課小論文，課堂回答問(wèn)題目標(biāo)612.1具有自主學(xué)習(xí)的意識(shí)，能夠針對(duì)在日后專業(yè)學(xué)習(xí)和實(shí)際工作中，所遇到的相關(guān)材料領(lǐng)域內(nèi)科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題主動(dòng)查閱資料并進(jìn)行學(xué)習(xí)。課堂講授、典型案例、課后討論、上網(wǎng)查閱相關(guān)資料結(jié)課小論文，課堂回答問(wèn)題四、主要教學(xué)內(nèi)容第1章緒論（2學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)7.1、7.2）本章主要介紹材料的定義、地位及作用等。通過(guò)本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解材料的分類及應(yīng)用領(lǐng)域；理解材料性能與結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系；掌握材料的基本特性。樹(shù)立堅(jiān)持環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的理念，以材料人的社會(huì)責(zé)任為出發(fā)點(diǎn)，投身相關(guān)材料的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、合成制備等領(lǐng)域。第2章傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料（2學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料的基本定義、性能、及應(yīng)用。通過(guò)本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高聚物材料的性能及應(yīng)用；理解性能與結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系；掌握傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料的定義與基本特性。重點(diǎn)：金屬材料的性能特性。難點(diǎn)：材料性能與結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系。第3章建筑材料（2學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹建筑材料的分類、性能、及應(yīng)用。通過(guò)本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解建筑材料的分類及應(yīng)用；理解各類建筑材料的性能；掌握建筑材料的種類及特性。重點(diǎn)：建筑材料的種類及特性。第4章抗菌材料（2學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹抗菌材料。通過(guò)本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解抗菌材料的定義、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)；理解抗菌材料的特性；掌握抗菌材料的抗菌機(jī)理。重點(diǎn)：抗菌材料的抗菌機(jī)理。難點(diǎn)：抗菌機(jī)理。第5章環(huán)境材料（2學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹環(huán)境材料。通過(guò)本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解綠色包裝材料、生態(tài)建材、環(huán)境降解材料的定義、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)；理解環(huán)境材料的生態(tài)設(shè)計(jì)；掌握環(huán)境材料的功能及分類。重點(diǎn)：環(huán)境材料的功能及分類。難點(diǎn)：環(huán)境材料的生態(tài)設(shè)計(jì)。第6章電磁性材料（2學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹半導(dǎo)體材料，鐵電、壓電、熱釋電、介電材料及磁性材料。通過(guò)本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解這些材料的定義、種類、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)；分類；理解各種電磁性材料的功能特性；掌握壓電效應(yīng)及熱釋電效應(yīng)。重點(diǎn)：壓電效應(yīng)及熱釋電效應(yīng)。難點(diǎn)：半導(dǎo)體材料的能級(jí)特性。第7章超導(dǎo)材料、梯度功能材料（2學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹超導(dǎo)材料及功能梯度材料。通過(guò)本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解超導(dǎo)、功能梯度材料的定義、分類、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)；理解超導(dǎo)產(chǎn)生的原因及功能梯度材料設(shè)計(jì)；掌握超導(dǎo)的零電阻現(xiàn)象和完全抗磁性。重點(diǎn)：超導(dǎo)材料的零電阻現(xiàn)象和完全抗磁性。難點(diǎn)：超導(dǎo)產(chǎn)生的原因及功能梯度材料設(shè)計(jì)。第8章智能材料（2學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹智能材料。通過(guò)本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解形狀記憶智能材料、電磁流變液智能材料、磁致伸縮智能材料的基本概念、分類、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)；理解智能材料的功能特性及仿生設(shè)計(jì)；掌握形狀記憶智能材料的形狀記憶原理及形狀記憶材料的特性。重點(diǎn)：形狀記憶智能材料的形狀記憶原理。難點(diǎn)：智能材料的功能特性及仿生設(shè)計(jì)。第9章生物醫(yī)用材料（2學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹生物醫(yī)用材料。通過(guò)本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解生物醫(yī)用材料的定義、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)；理解生物醫(yī)用材料的功能及分類；掌握生物醫(yī)用材料的生物相容性。重點(diǎn)：材料的生物相容性。難點(diǎn)：生物醫(yī)用材料的特性。第10章能源材料（2學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹能源材料。通過(guò)本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解制氫儲(chǔ)氫材料、燃料電池及太陽(yáng)能電池的定義、種類、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)；理解制氫儲(chǔ)氫材料、燃料電池及太陽(yáng)能電池的功能及特性；掌握半導(dǎo)體光催化產(chǎn)氫原理及燃料電池和太陽(yáng)能電池的工作原理。重點(diǎn)：燃料電池和太陽(yáng)能電池的工作原理。難點(diǎn)：半導(dǎo)體光催化產(chǎn)氫原理。第11章復(fù)合材料（2學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹復(fù)合材料。通過(guò)本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解復(fù)合材料的定義、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)，理解復(fù)合材料的設(shè)計(jì)原理；掌握復(fù)合材料的功能特性。重點(diǎn)：復(fù)合材料的功能特性。難點(diǎn)：復(fù)合材料的設(shè)計(jì)原理。第12章納米材料（2學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹納米材料。通過(guò)本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解納米材料的定義、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)；理解納米材料的組成、性能及分類；掌握納米材料的特異效應(yīng)。重點(diǎn)：納米材料的特異效應(yīng)。難點(diǎn)：納米材料的組成單元及特異效應(yīng)。五、教學(xué)方法包含課堂講授，典型案例的展示，課后討論、同時(shí)組織學(xué)生自主上網(wǎng)查閱相關(guān)資料并匯報(bào)。本課程是一門(mén)內(nèi)容龐雜的課程，專業(yè)性和綜合性強(qiáng)。理論講授應(yīng)緊緊圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，以學(xué)生獲取工程知識(shí)、建立工程概念以及形成工程能力為宗旨，采用多種教學(xué)方法相結(jié)合，以提高課堂教學(xué)效果。1.多媒體與視頻播放相結(jié)合：通過(guò)圖片、生產(chǎn)視頻等影像資料增強(qiáng)直觀性，便于學(xué)習(xí)掌握，提高學(xué)習(xí)效率。2.案例講解與分析：在典型案例的講解中，將材料與國(guó)家前途命運(yùn)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、綠色環(huán)保意識(shí)等聯(lián)系起來(lái)，使學(xué)生增強(qiáng)愛(ài)國(guó)精神、堅(jiān)定環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的理念，以材料人的社會(huì)責(zé)任為出發(fā)點(diǎn)，投身相關(guān)材料的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、合成制備等領(lǐng)域。3.翻轉(zhuǎn)課堂輔助教學(xué)：學(xué)生進(jìn)行分組，每個(gè)小組題目自擬（材料相關(guān)），分工組內(nèi)決定；查閱資料、制作PPT、匯報(bào)展示、提問(wèn)討論。六、課程考核和成績(jī)?cè)u(píng)定方式課程考核為研討展示和結(jié)課論文相結(jié)合的方式，研討展示成績(jī)占50%，結(jié)課論文成績(jī)占50%。其中，研討展示按百分制評(píng)分，總評(píng)后折算成50分。各小組匿名打分，每組集體決策；老師賦分/學(xué)生打分（各小組平均分）各占40%和60%，研討得分即為組內(nèi)成員得分。（注：無(wú)故曠勤1/3者，取消考核資格。）七、教材及參考文獻(xiàn)1、教材，吳芳，，材料概論（第1版），重慶，重慶大學(xué)出版社，20062、主要參考教材和參考文