《材料科学与工程基础（双语）》教学大纲课程基本信息课程号300004030课程中文名称材料科学与工程基础（双语）FUNDAMENTALS OF3学分课程英文名称MATERIALSSCIENCEANDENGINEERING总学时348周学时上课周数16课程属性必修课口选修课口公共基础课口通识模块课学科基础课课程类别口专业核心课口专业选修课口实践教育课程面向对象高分子材料与工程专业，二年级本科生先修课程有机化学课程负责赵长生开课单位高分子科学与工程学院人冉蓉执笔人冉起超审核人执行时间2018.1二、 课程简介1.中文课程简介“材料科学与工程基础"课程是工科材料类专业的学科基础课程，是联系基础课与专业课的桥梁，属必修课程。本课程从材料科学与工程的“四要素"出发，采用“集成化”的模式，详细讲授金属材料、无机1
1 《材料科学与工程基础（双语）》教学大纲 一、 课程基本信息 课程号 300004030 课程中文名称 材料科学与工程基础(双语) 学分 3 课程英文名称 FUNDAMENTALS OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING 总学时 48 周学时 3 上课周数 16 课程属性 必修课 □ 选修课 课程类别 □ 公共基础课 □ 通识模块课 学科基础课 □ 专业核心课 □ 专业选修课 □ 实践教育课程 面向对象 高分子材料与工程专业，二年级本科生 先修课程 有机化学 课程负责 人 赵长生 开课单位 高分子科学与工程学院 执笔人 冉起超 审核人 冉蓉 执行时间 2018.1 二、 课程简介 1. 中文课程简介 “材料科学与工程基础”课程是工科材料类专业的学科基础课程， 是联系基础课与专业课的桥梁，属必修课程。本课程从材料科学与工 程的“四要素”出发，采用“集成化”的模式，详细讲授金属材料、无机
非金属材料、高分子材料、复合材料等各种材料的共性规律及个性特征，并能够用于解决材料及其相关领域的复杂工程问题。通过本课程的学习，使学生建立材料制备/加工-组成/结构-性能-应用关系的一级学科整体概念，从原理上认识金属材料、无机非金属材料、高分子材料等各种材料的基本属性，及其在材料领域中的地位和作用，为后续二级专业课程的学习奠定良好的基础。2.英文课程简介"Fundamentals of Materials science and engineering" course is abasic course of engineering materials major, which is a bridge betweerbasic courses and professional courses, and is a compulsory courseStarting from the"four elements" ofmaterials science and engineering, thiscourse adopts the "integration" mode to give the common laws andrespective characteristics of metal materials, inorganic non-metallicmaterials, polymer materials, composite materials and other materials indetail, and can be used to solve complex engineering problems in materialsand related fields. Through the study of this course, students can establishthe overall concept of the first level discipline of the relationship amongmaterial preparation and processing, composition and structure-performance - application, and understand the basic characteristics ofmetal materials, inorganic non-metallic materials, polymer materials andother materials in principle, as well as their status and role in the field ofmaterials, so as to lay a good foundation for the subsequent study of2
2 非金属材料、高分子材料、复合材料等各种材料的共性规律及个性特 征，并能够用于解决材料及其相关领域的复杂工程问题。通过本课程 的学习，使学生建立材料制备/加工-组成/结构-性能-应用关系的一级 学科整体概念，从原理上认识金属材料、无机非金属材料、高分子材 料等各种材料的基本属性，及其在材料领域中的地位和作用，为后续 二级专业课程的学习奠定良好的基础。 2. 英文课程简介 “Fundamentals of Materials science and engineering” course is a basic course of engineering materials major, which is a bridge between basic courses and professional courses, and is a compulsory course. Starting from the "four elements" of materials science and engineering, this course adopts the "integration" mode to give the common laws and respective characteristics of metal materials, inorganic non-metallic materials, polymer materials, composite materials and other materials in detail, and can be used to solve complex engineering problems in materials and related fields. Through the study of this course, students can establish the overall concept of the first level discipline of the relationship among material preparation and processing, composition and structure - performance – application, and understand the basic characteristics of metal materials, inorganic non-metallic materials, polymer materials and other materials in principle, as well as their status and role in the field of materials, so as to lay a good foundation for the subsequent study of
secondaryprofessionalcourses三、课程目标及其对毕业要求的支撑（一）课程目标课程目标1：培养学生研究的基本能力。掌握原子结构、空间排列、聚集态结构及变化规律之间的相互关系。使学生对不同材料组成（成分）与物质结构的内在联系有较系统、深刻的理解。课程目标2：培养学生问题分析能力。掌握金属、无机非金属、有机高分子和复合材料等各种材料的组成和结构，以及不同类型材料从微观到宏观的结构变化特点。课程目标3：培养学生研究和运用工程知识的能力。掌握材料结构与性能关系的基本规律，了解不同类材料结构与性能特征，为材料的设计和应用奠定基础。课程目标4：培养学生问题分析和运用工程知识的能力。掌握不同材料制备原理和主要方法，使学生在材料工程的基础上，建立材料制备-加工-结构-性能关系的整体概念。(二）课程教学方法对课程目标的支撑课程目标4课程教学方法课程目标1课程目标2课程目标377V课堂理论1V7互动探究777课堂测验V777课外作业m
3 secondary professional courses. 三、 课程目标及其对毕业要求的支撑 (一) 课程目标 课程目标 1：培养学生研究的基本能力。掌握原子结构、空间 排列、聚集态结构及变化规律之间的相互关系。使学生对不同材料 组成（成分）与物质结构的内在联系有较系统、深刻的理解。 课程目标 2：培养学生问题分析能力。掌握金属、无机非金属、 有机高分子和复合材料等各种材料的组成和结构，以及不同类型材 料从微观到宏观的结构变化特点。 课程目标 3：培养学生研究和运用工程知识的能力。掌握材料 结构与性能关系的基本规律，了解不同类材料结构与性能特征，为 材料的设计和应用奠定基础。 课程目标 4：培养学生问题分析和运用工程知识的能力。掌握 不同材料制备原理和主要方法，使学生在材料工程的基础上，建立 材料制备-加工-结构-性能关系的整体概念。 (二) 课程教学方法对课程目标的支撑 课程教学方法 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 课程目标 4 课堂理论 √ √ √ 互动探究 √ √ √ 课堂测验 √ √ √ 课外作业 √ √ √ √
线上线下考核V77评价(三）课程目标对毕业要求的支撑课程目标毕业要求毕业要求指标点2341毕业要求1.4能够将高分子材料与工程专业知识和数学模型毕业要求1.工0.80.2方法用于高分子材料领域复杂程知识工程问题解决方案的比较与综合。毕业要求2.4具有综合应用基础知识，工程科学的基本原理和方法，能够掌握文献资料查毕业要求2.问询和分析的方法，并将所得信0.70.3题分析息用于高分子材料制备、加工及应用等环节复杂工程问题的解决过程，获得有效结论。4.1能够基于自然科学和材料毕业要求4.科学的相关科学原理，根据高0.50.5研究分子材料研究或产品应用的需要选择科学合理的研究方案。4
4 线上线下考核 评价 √ √ √ √ (三) 课程目标对毕业要求的支撑 毕业要求 毕业要求指标点 课程目标 1 2 3 4 毕业要求1. 工 程知识 毕业要求1.4 能够将高分子材 料与工程专业知识和数学模型 方法用于高分子材料领域复杂 工程问题解决方案的比较与综 合。 0.8 0.2 毕业要求2. 问 题分析 毕业要求2.4 具有综合应用基 础知识，工程科学的基本原理 和方法，能够掌握文献资料查 询和分析的方法，并将所得信 息用于高分子材料制备、加工 及应用等环节复杂工程问题的 解决过程，获得有效结论。 0.7 0.3 毕业要求4. 研究 4.1 能够基于自然科学和材料 科学的相关科学原理，根据高 分子材料研究或产品应用的需 要选择科学合理的研究方案。 0.5 0.5
四、课程教学内容第一章绪论（1学时）简要介绍材料的定义及分类，材料科学与工程基础的基本内容。使学生对本课程的学习内容和学习方法建立整体概念。重点：材料的定义、分类：材料科学与工程基础的定义、性质、重要性（举例）：课程学习的目的、方法、要求。第二章物质结构基础（15学时）按照从微观到宏观、从内容到表面、从静态到动态、从单组分到多组分的顺序，阐述原子结构、原子间相互作用和结合方式，与固体内部和表面原子的空间排列状态、聚集态结构及变化规律之间的相互关系。使学生对材料组成（成分）与物质结构的内在联系有较系统、深刻的理解。第一节物质的组成、状态及材料结构；原子结构及原子之间相互作用、结合及排列（2学时）重点：物质与材料的区别；四个量子数的物理意义；原子中电子壳层数目、电子填充方式和原则、表达方式：电子能级及电子的稳定性：原子间相互作用的内在因素和结合类型与性质：原子的间距和半径，空间排列状态及配位数；键性与键能。难点：材料的结构层次；键合的方式与特点，电子交换概念，离子性结合（%），式2.10（英）；原子间的作用力与间距的关系，图2-18；配位数的概念，表2-9和2-10。第二节：多原子体系中电子的相互作用与稳定性（1.5学时）要点：原子杂化轨道的类型及空间图形；分子轨道的意义、类型及空间图形；能带、能隙、带宽等基本概念、导体、绝缘体、导体的能带特点；费米能级的基本概念、费米分布的特点和分布函数。难点：表2-11的立体几何图形，图2-30中的交叉；费米能级EF的物理意义，理解图2-31；能带的含义及类型，图2-33、2-34、2-35的内在联系。第三节固体中的原子有序（4.5学时）重点：对称图形和对称操作；点阵的意义和特点：晶胞的表示和定位、晶系和空间点阵型式：晶向、晶面的表示及其指数的计算；晶面间距及测定、公式（25
5 四、 课程教学内容 第一章 绪论 （1 学时） 简要介绍材料的定义及分类，材料科学与工程基础的基本内容。使学生对本 课程的学习内容和学习方法建立整体概念。 重点：材料的定义、分类；材料科学与工程基础的定义、性质、重要性（举 例）；课程学习的目的、方法、要求。 第二章 物质结构基础 （15 学时） 按照从微观到宏观、从内容到表面、从静态到动态、从单组分到多组分的顺 序，阐述原子结构、原子间相互作用和结合方式，与固体内部和表面原子的空间 排列状态、聚集态结构及变化规律之间的相互关系。使学生对材料组成（成分） 与物质结构的内在联系有较系统、深刻的理解。 第一节 物质的组成、状态及材料结构；原子结构及原子之间相互作用、结 合及排列（2 学时） 重点：物质与材料的区别；四个量子数的物理意义；原子中电子壳层数目、 电子填充方式和原则、表达方式；电子能级及电子的稳定性；原子间相互作用的 内在因素和结合类型与性质；原子的间距和半径，空间排列状态及配位数；键性 与键能。 难点：材料的结构层次；键合的方式与特点，电子交换概念，离子性结合（%）， 式 2.10（英）；原子间的作用力与间距的关系，图 2-18；配位数的概念，表 2-9 和 2-10。 第二节 多原子体系中电子的相互作用与稳定性（1.5 学时） 要点：原子杂化轨道的类型及空间图形；分子轨道的意义、类型及空间图形； 能带、能隙、带宽等基本概念、导体、绝缘体、导体的能带特点；费米能级的基 本概念、费米分布的特点和分布函数。 难点：表 2-11 的立体几何图形，图 2-30 中的交叉；费米能级 EF 的物理意 义，理解图 2-31；能带的含义及类型，图 2-33、2-34、2-35 的内在联系。 第三节 固体中的原子有序（4.5 学时） 重点：对称图形和对称操作；点阵的意义和特点；晶胞的表示和定位、晶系 和空间点阵型式；晶向、晶面的表示及其指数的计算；晶面间距及测定、公式（2-