《材料科学与工程基础》教学大纲课程名称：材料科学与工程基础课程类别（必修/选修）：必修课程英文名称：Fundamentals ofMaterialsScienceandEngineering其中实验/实践学时：0总学时/周学时/学分：48/3/3先修课程：无机化学，物理化学，有机化学，大学物理后续课程支撑：材料化学，固体物理授课时间：1-16周，周一5-7节，授课地点：6E203授课对象：2020材料1班和2班开课学院：材料科学与工程学院任课教师姓名/职称：王涛/博士，钟赤锋/刷教授答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课前、课间和课后，采用一对一的问答方式：2.每次发放作业时，采用集中讲解方式：3.平日可以通过网上论坛或留言进行答疑：4.课外时间的答疑辅导安排在4B211/4B210办公室。课程考核方式：开卷（）闭卷（）课程论文（）其它（）使用教材：《材料科学基础》：石德珂、王红洁等编（第三版）机械工业出版社，2020年教学参考资料：1《材料科学导论》冯端等编，化学工业出版社2002年2材料科学与工程基础/美1卡丽斯特，来斯威什著：郭福，马立民等译，北京工业出版社，2015.2书名原文：FundamentalsofMaterials ScienceandEngineering3.《材料科学与工程基础》，顾宜、赵长生主编，化学工业出版社，2011，第2版课程简介：材料科学与工程基础》是材料科学与工程一级学科专业课程体系中一门重要的专业基础课，本课程任务是通过各种教学环节，使学生掌握材料科学的基础概念和理论。全面理解材料科学中共性规律。本课程突出无机非金属材料的基础上，兼顾了金属材料、高分子材料科学原理。教学内容着重于材料科学的基本概念和基本理论，并及时补充最新研究成果。本课程培养学生了解和掌握材料学基本理论，为后续材料专业课程的学习打下必要的基础。1
1 《材料科学与工程基础》教学大纲 课程名称：材料科学与工程基础 课程类别（必修/选修）：必修 课程英文名称：Fundamentals of Materials Science and Engineering 总学时/周学时/学分：48/3/3 其中实验/实践学时：0 先修课程：无机化学，物理化学，有机化学，大学物理 后续课程支撑：材料化学，固体物理 授课时间：1-16 周，周一 5-7 节， 授课地点：6E203 授课对象：2020 材料 1 班和 2 班 开课学院：材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称：王涛/博士，钟赤锋/副教授 答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课前、课间和课后，采用一对一的问答方式；2.每次发放作业时，采用集中讲解方式；3.平日可以通过网上论坛或 留言进行答疑；4.课外时间的答疑辅导安排在 4B211/4B210 办公室。 课程考核方式：开卷（）闭卷（√）课程论文（）其它（） 使用教材：《材料科学基础》 石德珂、王红洁等编（第三版）机械工业出版社，2020 年 教学参考资料：1《材料科学导论》 冯端等编，化学工业出版社 2002 年 2 材料科学与工程基础/[美] 卡丽斯特，来斯威什 著；郭福，马立民等译，北京工业出版社，2015.2 书名原文：Fundamentals of Materials Science and Engineering 3.《材料科学与工程基础》，顾宜、赵长生主编，化学工业出版社，2011，第 2 版 课程简介： 《材料科学与工程基础》是材料科学与工程一级学科专业课程体系中一门重要的专业基础课，本课程任务是通过各种教学环节，使学生掌握材料科 学的基础概念和理论。全面理解材料科学中共性规律。本课程突出无机非金属材料的基础上，兼顾了金属材料、高分子材料科学原理。教学内容着重于 材料科学的基本概念和基本理论，并及时补充最新研究成果。本课程培养学生了解和掌握材料学基本理论，为后续材料专业课程的学习打下必要的基础
课程教学目标及对单业要求指标点的支撑：C1.工程知识：掌握扎实的数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能够用于解决材料科学与工程领域复杂工程问题，指标点1.2具备解决材料科学与工程领域复杂工程问题所需的工程基础知识及应用能力。C2.问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析材料科学与工程领域复杂工程问题，以获得有效结论。指标点2.3能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，借助文献研究，分析和解决复亲工程问题备选方案实施过程的影响因系，获得有效论。C12.终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。指标点12.1能正确认识材料科学与工程等相关理论与技术的发展趋势与规律，树立自主学习、终身学习的意识。课程教学目标支撑业要求指标点毕业要求目标1（知识目标）：CI.工程知识：掌握扎实的数学、自然科学、掌握材料定义、分类。掌握三大材料的性能，加工方法、1.1具备解决材料科学与工程领域复杂工程工程基础和专业知识，并能够用于解决材料结构及性质：从材料的性能，加工、结构及性质等四个要问题所需的数学与自然科学知识及应用能力。科学与工程领域复杂工程问题。素全面来学习和理解材料。目标2（能力目标）2.3能够应用数学、自然科学和工程科学的基C2.问题分析：能够应用数学、自然科学和工掌握三大材料，特别是无机材料的结构与性质的关系：掌本原理，借助文献研究，分析和解决复杂工程程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献握其加工方法对结构及其性能的影响。理解材料基本结构问题备选方案实施过程的影响因素，获得有效研究分析材料科学与工程领域复杂工程问结论。的知识，并能理解先进仪器分析的结构分析图谱。题，以获得有效结论。目标3（素质目标）12.1能正确认识材料科学与工程等相关理论培养学生具有主动参与、积极进取、票尚科学、探究科学C12.终身学习：具有自主学习和终身学习的与技术的发展趋势与规律，树立自主学习、终的学习态度和思想意识：养成理论联系实际、科学严谨、意识，有不断学习和适应发展的能力。身学习的意识。认真细致、实事求是的科学态度和职业道德。2
2 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑： C1. 工程知识：掌握扎实的数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能够用于解决材料科学与工程领域复杂工程问题。 指标点 1.2 具备解决材料科学与工程领域复杂工程问题所需的工程基础知识及应用能力。 C2. 问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析材料科学与工程领域复杂工程问题，以获得有效 结论。 指标点 2.3 能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，借助文献研究，分析和解决复杂工程问题备选方案实施过程的影响因素，获得有效论。 C12. 终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。 指标点 12.1 能正确认识材料科学与工程等相关理论与技术的发展趋势与规律，树立自主学习、终身学习的意识。 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标 1（知识目标）： 掌握材料定义、分类。掌握三大材料的性能，加工方法、 结构及性质；从材料的性能，加工、结构及性质等四个要 素全面来学习和理解材料。 1.1 具备解决材料科学与工程领域复杂工程 问题所需的数学与自然科学知识及应用能力。 C1. 工程知识：掌握扎实的数学、自然科学、 工程基础和专业知识，并能够用于解决材料 科学与工程领域复杂工程问题。 目标 2（能力目标） 掌握三大材料，特别是无机材料的结构与性质的关系；掌 握其加工方法对结构及其性能的影响。理解材料基本结构 的知识，并能理解先进仪器分析的结构分析图谱。 2.3 能够应用数学、自然科学和工程科学的基 本原理，借助文献研究，分析和解决复杂工程 问题备选方案实施过程的影响因素，获得有效 结论。 C2. 问题分析：能够应用数学、自然科学和工 程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献 研究分析材料科学与工程领域复杂工程问 题，以获得有效结论。 目标 3（素质目标） 培养学生具有主动参与、积极进取、崇尚科学、探究科学 的学习态度和思想意识；养成理论联系实际、科学严谨、 认真细致、实事求是的科学态度和职业道德。 12.1 能正确认识材料科学与工程等相关理论 与技术的发展趋势与规律，树立自主学习、终 身学习的意识。 C12. 终身学习：具有自主学习和终身学习的 意识，有不断学习和适应发展的能力
理论教学进程表教学模式支撑(线上/周次学时数教学主题授课教师教学内容（重点、难点、课程思政融入点）教学方法作业安排课程混合式/目标线下材料概念，材料发展简史，材料科学的定义：学习本课程的要求和方法。重点：三大材料分类、材料的选择原则。课程思政作业：要求学难点：各类材料的特点。课程思政融入点：1.介绍材料史的演变过程，材料发展史即生每人至少钟赤锋线下目标33绪论课堂讲授阅读两篇与1人类文明史，陶瓷材料的发展史，悠久历史，中国文化标签，材料科学）培养学生民族自豪感。发展有关的2.介绍我国材料科学的发展，针对目前存在的卡脖子的困境，发扬长征精神，百折不饶，不畏艰难，刻苦学习，掌握材料文章或籍。理论，为国家关键材料突破页献自己的力量。结品学基本知识，介绍原子结构和原子间的键合、空间点阵、晶胞、晶面和品向指数、点群与空间群：（难点）键的类型、目标2品体结构计算题和画王涛线下课堂讲授62-3离子晶体的晶格能：最紧密堆积原理、最紧密堆积方式：（重图题作业点）品体结构的影响因素：金属晶体三种结构。3
3 理论教学进程表 周次 教学主题 授课教师 学时数 教学内容（重点、难点、课程思政融入点） 教学模式 （线上/ 混合式/ 线下 教学方法 作业安排 支撑 课程 目标 1 绪论 钟赤锋 3 材料概念，材料发展简史，材料科学的定义；学习本课程的 要求和方法。 重点：三大材料分类、材料的选择原则。 难点：各类材料的特点。 课程思政融入点：1.介绍材料史的演变过程，材料发展史即 人类文明史，陶瓷材料的发展史，悠久历史，中国文化标签， 培养学生民族自豪感。 2.介绍我国材料科学的发展，针对目前存在的卡脖子的困境， 发扬长征精神，百折不饶，不畏艰难，刻苦学习，掌握材料 理论，为国家关键材料突破贡献自己的力量。 线下 课堂讲授 课程思政作 业：要求学 生每人至少 阅读两篇与 材料科学） 发展有关的 文章或籍。 目标 3 2-3 晶体结构 一 王涛 6 结晶学基本知识，介绍原子结构和原子间的键合、空间点阵、 晶胞、晶面和晶向指数、点群与空间群；（难点）键的类型、 离子晶体的晶格能；最紧密堆积原理、最紧密堆积方式；（重 点）晶体结构的影响因素；金属晶体三种结构。 线下 课堂讲授 计算题和画 图题作业 目标 2
介绍晶体结构缺陷的分类及其特点，点缺陷分类及特点，点缺陷浓度计算：非化学计量缺陷：固溶体及类型（重点）、位错分类及位错运动（难点）、面缺陷等。点缺陷平衡浓度目标1课堂讲授/晶体结构计算。王涛线下6计算题作业4-5小组讨论缺陷课程思政融入点：由晶体缺陷与材料性能的关系，引出有缺陷的人生才是完美的人生，正视自身的不完美，激发学生积极乐观的人生态度。熔体概念、熔体的结构一聚合物理论：（重点）熔体的性质：目标2非品态结王涛线下课堂讲授作业粘度-温度-组成关系和表面张力-温度-组成关系：玻璃体概6构与性质念及通性，玻璃形成，玻璃结构学说，玻璃分类。（难点）介绍固体的表面及结构（表面、界面及相界面）：固体的界面目标2表面结构及结构（品界分类、陶瓷晶界结构）：（难点）材料界面行为王涛线下课堂讲授作业7与性质一表面润湿和粘附：（重点）材料表面成分结构的表征方法介绍固态反应特征及分类：固体反应机理：固态反应动力学（重点）影响固态反应的因素：烧结的概念：烧结过程及机理：（难点）安排期中考试。目标1作业王涛线下课堂讲授68-9固态反应课翟思政融入点：引入历史悠久的龙窑，妮兴陶艺人对于这一民族工艺的坚持守护和传承，激励学生对中国工匠精神认识，弘扬中国工匠精神。（不仅学习德国、日本的工匠精神，更要发掘我们自己的工匠精神）X
4 4-5 晶体结构 缺陷 王涛 6 介绍晶体结构缺陷的分类及其特点，点缺陷分类及特点，点 缺陷浓度计算；非化学计量缺陷；固溶体及类型（重点）、 位错分类及位错运动（难点）、面缺陷等。点缺陷平衡浓度 计算。 课程思政融入点：由晶体缺陷与材料性能的关系，引出有缺 陷的人生才是完美的人生，正视自身的不完美，激发学生积 极乐观的人生态度。 线下 课堂讲授/ 小组讨论 计算题作业 目标 1 6 非晶态结 构与性质 王涛 3 熔体概念、熔体的结构-聚合物理论；（重点）熔体的性质： 粘度-温度-组成关系和表面张力-温度-组成关系；玻璃体概 念及通性，玻璃形成，玻璃结构学说，玻璃分类。（难点） 线下 课堂讲授 作业 目标 2 7 表面结构 与性质 王涛 3 介绍固体的表面及结构(表面、界面及相界面)；固体的界面 及结构（晶界分类、陶瓷晶界结构）；(难点)材料界面行为 -表面润湿和粘附；（重点）材料表面成分结构的表征方法。 线下 课堂讲授 作业 目标 2 8-9 固态反应 王涛 6 介绍固态反应特征及分类；固体反应机理；固态反应动力学； （重点）影响固态反应的因素；烧结的概念；烧结过程及机 理；(难点) 安排期中考试。 课程思政融入点：引入历史悠久的龙窑，坭兴陶艺人对于这 一民族工艺的坚持守护和传承，激励学生对中国工匠精神认 识，弘扬中国工匠精神。（不仅学习德国、日本的工匠精神， 更要发掘我们自己的工匠精神） 线下 课堂讲授 作业 目标 1
高分子材料的简介：高分子链结构：构型和构象：高分子分子量及其分布：高分子晶体：球晶和片晶：高分子结晶度高分子晶体模型。目标2重点：高分子材料的特征。高分子材钟赤锋线下6课堂讲授论述题10-11料的结构难点：高分子的分子量的计算和高分子的构象。课程思政融入点：介绍一位中国高分子材料专业的院士，东莞人毛炳权院士，他的主要贡献和科研历程，让学生了解科研方法和老一代科学家的吃苦精神。介绍扩散含义及推动力、扩散分类、扩散的微观机制；菲克定律及应用：扩散系数及影响扩散系数的因素。柯肯达尔效目标1应。固体物质钟赤锋线下612-13课堂讲授计算题作业的扩散重点：稳态扩散。难点：菲克第一定律的应用。介绍相和相图基本概念，相律、杠杆规则和相平衡及其应用（重点）。介绍多元相图，重点介绍各类型二元相图及分析目标2方法。钟赤锋线下614-15相和相图课堂讲授计算题作业重点：相概念、相图、杠杆规则。难点：相图分析冷却析晶过程、显微结构和性能之间的关系。目标1相变概念及分类、相变条件：液相-固相转变：液相-液相转3钟赤锋线下16相变课堂讲授论述题变：有序-无序转变：相变与弥散强化。5
5 10-11 高分子材 料的结构 钟赤锋 6 高分子材料的简介；高分子链结构；构型和构象；高分子分 子量及其分布；高分子晶体；球晶和片晶；高分子结晶度； 高分子晶体模型。 重点：高分子材料的特征。 难点：高分子的分子量的计算和高分子的构象。 课程思政融入点：介绍一位中国高分子材料专业的院士，东 莞人毛炳权院士，他的主要贡献和科研历程，让学生了解科 研方法和老一代科学家的吃苦精神。 线下 课堂讲授 论述题 目标 2 12-13 固体物质 的扩散 钟赤锋 6 介绍扩散含义及推动力、扩散分类、扩散的微观机制；菲克 定律及应用；扩散系数及影响扩散系数的因素。柯肯达尔效 应。 重点：稳态扩散。 难点：菲克第一定律的应用。 线下 课堂讲授 计算题作业 目标 1 14-15 相和相图 钟赤锋 6 介绍相和相图基本概念，相律、杠杆规则和相平衡及其应用 （重点）。介绍多元相图，重点介绍各类型二元相图及分析 方法。 重点：相概念、相图、杠杆规则。 难点：相图分析冷却析晶过程、显微结构和性能之间的关系。 线下 课堂讲授 计算题作业 目标 2 16 相变 钟赤锋 3 相变概念及分类、相变条件；液相-固相转变；液相-液相转 变；有序-无序转变；相变与弥散强化。 线下 课堂讲授 论述题 目标 1