《材料科学基础》教学大纲 课程名称：材料科学基础 课程类别（必修/选修）：必修 课程英文名称：Fundamentals of Materials Science 总学时/周学时/学分：56/4/3.5 其中实验/实践学时：8 先修课程：高等数学、大学物理、大学化学、工程力学或材料力学等 授课时间：1-14 周/周二 3、4 节，周四/3、4 节 授课地点：线上/松山湖/6A-406 授课对象： 2018 金属材料 1 班 开课学院：材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称：祝闻/讲师 李康/讲师 答疑时间、地点与方式：1. 通过优学院、微信、QQ、电子邮件等线上答疑； 2.习题课，安排集中答 疑；3. 每次上课的课间和课后，采用一对一的问答方式。 课程考核方式：开卷（ ） 闭卷（ √ ） 课程论文（ ） 其它（ ） 使用教材：石德珂主编，《材料科学基础》（第二版）机械工业出版社 教学参考资料：材料科学基础 胡赓祥 蔡洵主编，上海交通大学出版社 材料科学基础，谢希文，过梅丽主编，北京航空航天大学出版社 课程简介：材料科学基础课程是材料学科重要的专业基础课之一。本课程面向金属材料工程专业，作 为必修课为该专业学生后续专业课程，如材料成型基础、金属材料学、热处理工艺学、材料性能与检 测、材料表面工程、材料失效分析等提供基础。本课程将系统、全面地介绍材料基础理论知识，诸如 材料的晶体结构、晶体缺陷、凝固、相结构、相图、扩散、塑性变形等。通过理论教学与实践教学相 结合，不仅培养学生掌握材料的基本理论，同时也培养学生的动手能力与探索新知识的能力。课程的 教学目的和任务是使学生能够掌握材料的组成-形成（工艺）条件-结构-性能-材料用途之间相互关系 及制约规律，从而使学生了解材料生产及使用过程中的静、动态之间的联系与差异，并能在一定层次 上研制开发新材料储备必要的基础知识和奠定相应能力。 课程教学目标 结合专业培养目标，提出本课程要达到的目标。这些目标包括： 1、知识与技能目标：在突出不同材料的共性的基础上侧重金属 及其复合材料，学习金属、无机非金属等材料共同的科学原理及技 术基础知识。通过课程学习，学生掌握包括：材料种类，晶体、非 晶体结构，缺陷，相图，材料的环境行为效应，扩散，相变等基础 知识；了解材料科学中的共性规律，即材料的组成-形成（工艺）条 件-结构-性能-材料用途之间相互关系及制约规律；由表及里地认识 材料科学与工程各要素的相互关系，初步理解科学与工程技术的方 法论。 2、过程与方法目标：在知识介绍方面遵循从定义到实际、从规 则到不规则、从静态到动态的原则，在宏观-微观-宏观的循环过程中 本课程与学生核心能力培养之 间的关联(授课对象为理工科专 业学生的课程填写此栏）： 核心能力 1.能够将数学、自 然科学、工程基础和金属材料 专业知识用于解决复杂工程问 题。 核心能力 2.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 研究分析复杂金属材料工程问 题，以获得有效结论。 核心能力 3.能够设计针对复
介绍材料制备-加工-使用-消亡过程中的科学原理和工程方法，力求 体现知识的规律性和相互联系；既强调材料研发中的科学原理，又 注重材料服役、使用中工程问题，在再现材料科学与工程诸要素之 间的相互关系及制约规律方面有创新和突破。同时，保留了传统教 学手段“粉笔+黑板+模型”的合理内核，积极开发、利用多媒体资源， 形成全方位的立体化的教学手段，从而达到“减压增趣”、“提智扩能” 的教学目标。 3、情感、态度与价值观发展目标：材料科学基础属专业基础课， 是工科类专业的必修课。根据 21 世纪教育教学改革“宽口径、厚基 础、高素质、强能力”的原则，学生应有较好的素质结构、较全面的 知识结构。材料科学基础与工程技术要素有着密切的联系，理解材 料控制与成型生产中静、动态之间的联系与差异是学生提升设计材 料及工艺能力的必经途径和必备素质。学生应重视本课程在素质培 养中的作用，本着对自己、对社会高度负责的态度搞好课程学习。 体现在学习中，具体要做到：明确学习目标，端正学习态度，培养 学习兴趣，认真完成每个学习环节。同时，积极落实人才培养计划， 使自己成为出色的、受社会所欢迎的工程技术人才。 杂金属材料工程问题的解决方 案，设计满足特定需求的系统、 单元（部件）或工艺流程，并 能够在设计环节中体现创新意 识，考虑社会、健康、安全、 法律、文化以及环境等因素。 核心能力 4.能够基于科学原 理并采用科学方法对复杂金属 材料工程问题进行研究，包括 设计实验、分析与解释数据、 并通过信息综合得到合理有效 的结论。 核心能力 5.能够针对复杂金 属材料工程问题，开发、选择 与使用恰当的技术、资源、现 代工程工具和信息技术工具， 包括对复杂金属材料工程问题 的预测与模拟，并能够理解其 局限性。 核心能力 6.能够基于金属材 料工程相关背景知识进行合理 分析，评价专业工程实践和复 杂工程问题解决方案对社会、 健康、安全、法律以及文化的 影响，并理解应承担的责任。 核心能力 7.能够理解和评价 针对复杂金属材料工程问题的 工程实践对环境、社会可持续 发展的影响。 核心能力 8.具有人文社会科 学素养、社会责任感，能够在 工程实践中理解并遵守工程职 业道德和规范，履行责任。 □核心能力 9.能够在多学科背 景下的团队中承担个体、团队 成员以及负责人的角色。 核心能力 10.能够就复杂金 属材料工程问题与业界同行及 社会公众进行有效沟通和交 流，包括撰写报告和设计文稿、 陈述发言、清晰表达或回应指
令，并具备一定的国际视野， 能够在跨文化背景下进行沟通 和交流。 □核心能力 11.理解并掌握工程 管理原理与经济决策方法，并 能在多学科环境中应用。 核心能力 12.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 周次 教学主题 学时 数 教学的重点、难点、课程思政融入点 教学方式 （线上/线 下） 教学 手段 作业安排 1 绪论 2 重点：课程概述、课程的意义、材 料的分类、研究现状及发展趋势； 了解本课程的主要内容与后续专 业课知识体系的关系。难点：材料 制备与加工工艺对性能的影响。课 程思政融入点：介绍近十年我国十 大顶尖装备，激发学生对本专业的 兴趣，培养学生的民族荣誉感和爱 国精神。 线上：优学 院 课 堂 讲 授 课程思政 作业：课 后观看央 视纪录片 《超级装 备》，总 结装备中 用到的材 料及其科 学问题。 1-2 材料结构的基本 知识 3 重点：原子结构、原子结合键类型 与原子排列方式，晶体材料的组 织。难点：原子结合键。课程思政 融入点：介绍中国散裂中子源的原 理和用途，阐述陈和生院士的个人 事迹，激发学生对参与科学研究的 兴趣，培养学生的爱国情怀。 线上：优学 院 课 堂 讲 授 本章测试 题（线上） 2 晶体结构 3 重点：晶体学基本概念、三种典型 的金属晶体结构及特征、晶体学应 用及工具介绍。难点：晶面和晶向 指数的确定，晶面间距的计算。 线上：优学 院 课 堂 讲 授 本章测试 题（线上） 3-4 晶体缺陷 6 重点：晶体缺陷的基本概念和类 型、位错的交互作用、位错的起源 与繁殖、位错的交割。难点：位错 的概念，位错的运动。 线上：优学 院 课 堂 讲 授 本章测试 题（线上）
4-5 材料的凝固 4 重点：结晶的基本规律，晶核的形 成，晶体的长大。难点：非均匀形 核与晶体的长大。 线上：优学 院 课 堂 讲 授 本章测试 题（线上） 5-7 材料的相结构及 相图 8 重点：固溶体，金属间化合物，相 平衡图的基本概念、杠杆定律、二 元相图的基本类型，典型合金的结 晶过程的分析。难点：杠杆定律的 应用，Fe-C 相图分析及平衡凝固。 线上：优学 院 课 堂 讲 授 本章测试 题 7 期中考试 2 课程思政融入点：告知学生遵守考 试纪律性及诚信考试的重要性。 8 扩散与固态相变 4 重点：固态扩散的宏观规律，分析 扩散的微观机构，给出固态扩散的 实验规律和实际应用。难点：扩散 第二定律的应用与扩散机制。 线上：优学 院 课 堂 讲 授 本章测试 题 9-10 材料的塑性变形 6 重点：单晶塑性变形本质，施密特 定律、单滑移、多滑移和交滑移等 概念；多晶体的塑性变形。难点： 塑性变形与滑移。 线上：优学 院 课 堂 讲 授 本章测试 题 10-11 回复与再结晶 6 重点：冷变形金属在加热时的组织 与性能的变化，回复，再结晶，晶 粒长大等。难点：回复动力学、回 复机制，二次再结晶。 线上：优学 院 课 堂 讲 授 本章测试 题 12 课程总结 2 重点与难点：课程总结，总复习； 期末复习。 线上：优学 院 课 堂 讲 授 12 课程学习汇报 2 课程思政融入点：思政作业课程汇 报。 线上：优学 院 小 组 讨 论 合计： 48 实践教学进程表 周次 实验项目名称 学时 重点、难点、课程思政融入点 项目类型（验 证/综合/设计） 教学 手段 13 4 重点：金相制备方法，包括磨抛机、 综合性 实验，1 人一组
金相制备与显微 组织观察 砂纸、抛光布、腐蚀液的正确使用， 显微镜的原理与操作，常见金属材 料金相组织及特征。难点：金相制 备。课程思政融入点：介绍显微组 织对材料性能的重要影响，引导学 生要透过现象看本质；要求学生处 理实验数据必须坚持实事求实、严 谨的科学态度。 须 完 成 实 验 预 习报告、实验报 告。 14 金属材料的硬度 实验 2 重点：洛氏硬度与布氏硬度的试验 原理和适用范围，硬度计操作方 法。难点：洛氏硬度与布氏硬度的 操作。 验证性 实验，1 人一组， 演示、动手测试 。须完成实验报 告。 14 铁碳合金显微组 织观察与分析 2 重点：不同成分铁碳合金在不同状 态下的显微组织特征，热处理工艺 与碳钢成分、组织性能之间的关 系。难点：显微组织的分析 。 验证性 实验，1 人一组。 演示，动手，观 察和分析。须完 成实验报告。 合计： 8 考核方法及标准 考核形式 评价标准（百分制） 权重 线上考核（优学院） 1. 评价标准：在线查看教学资料，观看视频，完成作业情况。 2. 要求：按时、认真、按时完成线上学习。 共 20% 实验 1. 评价标准：实验态度，实验报告的规范性、数据分析的准 确性和回答实验思考题的正确性。 2. 要求：准确记录实验数据，按时完成实验报告。 共 10% 出勤 1. 评价标准：课堂教学时间和实验教学时间。 2. 要求：按时参加每次上课和实验。 5% 期中考试（闭卷） 1. 评价标准：试卷参考解答。 2. 要求：能灵活运用所学课程知识，独立、按时完成考试。 5% 期末考核（闭卷） 1. 评价标准：试卷参考解答。 2. 要求：能灵活运用所学课程知识，独立、按时完成考试。 60% 大纲编写时间：2020-2-10 系（部）审查意见： 我系已对本课程教学大纲进行了审查，同意执行。 系（部）主任签名： 日期：2020 年 2 月 24 日