《材料科学基础》教学大纲课程类别（必修/选修）：必修课程名称：材料科学基础课程英文名称：FundamentalsofMaterialsScience其中实验/实践学时：0总学时/周学时/学分：48/4/3先修课程：高等数学A、材料现代研究方法等后续课程支撑：概率论与数理统计、毕业设计等授课地点：周一、周三/6B-304、周四/6B-305授课时间：1-12周/周一5-6、7-8、周三5-6，周四1-2节（中文PPT课件展示，中文讲解）授课对象：22024材料3、4班（专升本）开课学院：材料科学与工程任课教师姓名/职称：秦豹讲师答疑时间、地点与方式：1.通过优学院、微信、电子邮件等线上答：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（V）课程论文（）其它（）使用教材：《材料科学基础》（第三版），石德珂主编，机械工业出版社：课程菌介：材料科学基础课程是本科材料学科重要的专业基础课之一。本课程面向材料类专业，作为必修课为材料类专业学生后续专业课程，如材料成型与制备、材料现代研究方法、金属材料学、材料腐蚀与防护、材料表面工程、材料失效分析等提供理论与技术基础。本课程将系统、全面地介绍材料基础理论知识，诸如材料的原子排列、材料的晶体结构、晶体缺陷、晶体及非晶体的凝固、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，课程教学目标及对单业要求指标点的支撑：课程教学目标支撑毕业要求指标点毕业要求1
1 《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：48/4/3 其中实验/实践学时：0 先修课程：高等数学 A、材料现代研究方法等 后续课程支撑：概率论与数理统计、毕业设计等 授课时间：1-12 周/周一 5-6、7-8、周三 5-6，周四 1-2 节 授课地点：周一、周三/6B-304、周四/6B-305 （中文 PPT 课件展示，中文讲解） 授课对象： 2024 材料 3、4 班（专升本） 开课学院： 材料科学与工程 任课教师姓名/职称： 秦豹 讲师 答疑时间、地点与方式：1. 通过优学院、微信、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：《材料科学基础》（第三版），石德珂主编，机械工业出版社； 课程简介：材料科学基础课程是本科材料学科重要的专业基础课之一。本课程面向材料类专业，作为必修课为材料类专业学生后续专业课程，如材料成 型与制备、材料现代研究方法、金属材料学、材料腐蚀与防护、材料表面工程、材料失效分析等提供理论与技术基础。本课程将系统、全面地介绍材料 基础理论知识，诸如材料的原子排列、材料的晶体结构、晶体缺陷、晶体及非晶体的凝固、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。 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑： 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求
目标1：1.1具备解决材料科学与工程领域复杂掌握材料种类，晶体结构，晶体缺陷，凝固等基础知识：工程问题所需的数学、自然科学、工程以金属材料为典型，学习材料共同的科学原理及技术基础基础知识及应用能力。2能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理知识，广解材料科学中的共性规律，即材科的组成-形成（工2.1能够运用数学、自然科学和材料科识别、表达、并通过文献研究分析金属材料领域的艺）条件-结构-性能-材料用途之间相互关系及制约规律学与工程的相关基本原理识别和判断复杂工程问题，以获得有效结论。材料科学与工程领域复杂工程问题的由表及里地认识材料科科学与工程各要系的相互关系，初步关键环节。理解科学与工程技术的方法论3.1掌握材料科学与工程领域工程设计目标2：和产品开发全周期、全流程的基本设计熟悉材料制备-加工-使用-消亡过程中的科学原理和工程3能够设计针对金属材料制备、加工过程中所涉及开发方法和技术，了解影响设计目标和方法，掌握工程材料失效的微观机制，具备通过材料科学的工艺进行设计并制定解决方案，能够在设计环节技术方案的各种因素。的基础知识分析解决材料服役过程中遇到的工程问题的中体现创新意识，并综合考虑社会、健康、安全、4.3能够正确的采集实验数据，对实验能力法律、文化以及环境等因素。结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理、有效结论。目标3：5能够针对金属材料的设计、制备、加工等问题5.1针对材料科学与工程领域复杂工程通过实践训练，掌握金相制样与分析方法，显微镜、硬度开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工问题，能够选择、使用恰当的技术、资计等常用材料表征设备的使用方法：能进行材料金相组织具和信息技术工具，对金属材料工程领域复杂问题源、现代工程工具和信息技术工具。制备和观察分析的能力进行预测与模拟，并能够理解其局限性。目标4:6.2能够分析和评价材料科学与工程领6能够基于金属材料工程相关背景知识进行合理分了解材料发展史及新材料的研究进展与现代专业材料检域的专业工程实践和复杂工程问题解析，评价金属材料工程领域实践和复杂问题解决方测设备，培养学生具有主动参与、积极进取、崇尚科学、案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并决方案对社会、健康、安全、法律以及探究科学的学习态度和思想意识：养成理论联系实际、科文化的影响，并理解应承担的责任。理解应承担的责任。2
2 目标 1： 掌握材料种类，晶体结构，晶体缺陷，凝固等基础知识； 以金属材料为典型，学习材料共同的科学原理及技术基础 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 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、自然科学、工程 基础知识及应用能力。 2.1 能够运用数学、自然科学和材料科 学与工程的相关基本原理识别和判断 材料科学与工程领域复杂工程问题的 关键环节。 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金属材料领域的 复杂工程问题，以获得有效结论。 目标 2： 熟悉材料制备-加工-使用-消亡过程中的科学原理和工程 方法，掌握工程材料失效的微观机制，具备通过材料科学 的基础知识分析解决材料服役过程中遇到的工程问题的 能力 3.1 掌握材料科学与工程领域工程设计 和产品开发全周期、全流程的基本设计 /开发方法和技术，了解影响设计目标和 技术方案的各种因素。 4.3 能够正确的采集实验数据，对实验 结果进行分析和解释，并通过信息综合 得到合理、有效结论。 3 能够设计针对金属材料制备、加工过程中所涉及 的工艺进行设计并制定解决方案，能够在设计环节 中体现创新意识，并综合考虑社会、健康、安全、 法律、文化以及环境等因素。 目标 3： 通过实践训练，掌握金相制样与分析方法，显微镜、硬度 计等常用材料表征设备的使用方法；能进行材料金相组织 制备和观察分析的能力 5.1 针对材料科学与工程领域复杂工程 问题，能够选择、使用恰当的技术、资 源、现代工程工具和信息技术工具。 5 能够针对金属材料的设计、制备、加工等问题， 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，对金属材料工程领域复杂问题 进行预测与模拟，并能够理解其局限性。 目标 4： 了解材料发展史及新材料的研究进展与现代专业材料检 测设备，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 6.2 能够分析和评价材料科学与工程领 域的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。 6 能够基于金属材料工程相关背景知识进行合理分 析，评价金属材料工程领域实践和复杂问题解决方 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
学严谨、认真细致、实事求是的科学态度和职业道德理论教学进程表教学模式支撑课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）教学方法作业安排线下/混合式程目标重点：课程大纲、课程概述、课程意义、材料的分类、研究现状及发展趋势。了解课程思政作业：课本课程的主要内容与后续专业课知识体系后观看央视纪录片的关系。《栋梁之材》，简难点：材料与人类文明的关系，材料制备课堂讲授与绪论秦豹线下单闸述装备制备过目标412小组讨论与加工工艺对性能的影响。程中用到的材料及课程思政融入点：（1）介绍近十年我国十其科学问题，不少大顶尖装备中的材料创新，激发学生对本于1000字。专业的兴趣，培养学生的民族荣誉感和爱国精神：（2）新材料助力冬奥会案例分析。重点：介绍材料结构的基本知识：原子结构、原子结合键类型与原子排列方式。课后作业：本章测原子结构和结合难点：原子结合键分类及其特点。1-2秦豹线下课堂讲授目标14试题（线上）键能课程思政融入点：小中子有大能量，通过介绍陈和生院士及其团队十余载扎根东莞为国“铸剑”，建设了中国首台，世界第3
3 学严谨、认真细致、实事求是的科学态度和职业道德 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 线下/混合式 教学方法 作业安排 支撑课 程目标 1 绪论 秦豹 2 重点：课程大纲、课程概述、课程意义、 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：材料与人类文明的关系，材料制备 与加工工艺对性能的影响。 课程思政融入点：（1）介绍近十年我国十 大顶尖装备中的材料创新，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；（2）新材料助力冬奥会案例分析。 线下 课堂讲授与 小组讨论 课程思政作业：课 后观看央视纪录片 《栋梁之材》，简 单阐述装备制备过 程中用到的材料及 其科学问题，不少 于 1000 字。 目标 4 1-2 原子结构和结合 键能 秦豹 4 重点：介绍材料结构的基本知识：原子结 构、原子结合键类型与原子排列方式。 难点：原子结合键分类及其特点。 课程思政融入点：小中子有大能量，通过 介绍陈和生院士及其团队十余载扎根东莞 为国“铸剑”，建设了中国首台，世界第 线下 课堂讲授 课后作业：本章测 试题（线上） 目标 1
四台“散裂中子源”，助力我国凝聚态物理：化学，生物工程，生命科学，材料科学等多学科领域的基础研究的故事，增强学生的爱国主义意识，坚定道路自信和文化自信。重点：晶体学基础，三种典型的金属晶体、离子晶体和共价晶体，固溶体和中间相。难点：晶向指数与晶面指数的标注，晶面间距的计算。课后作业：本章测课程思政融入点：人类对品体知识的认知2-4固体结构秦豹8线下课堂讲授试题（线上）目标1经历了二个“由感性到理性、由宏观到微观、由现象到本质”的过程，很好地印证了“现象与本质”哲学规律。这与我国的改革开放道路不谋而合，增强学生的理论自信和制度自信。重点：晶体缺陷的基本概念和类型、点缺陷类型、产生，位错的基本概率、能量与交互作用，晶体中的界面。位错的交互作品体缺陷，期中课后作业：本章测秦豹线下目标14-6用、位错的起源与繁殖、位错的交割。课堂讲授8考试试题（线上）难点：柏氏失量，位错的运动。课程思政融入点1：缺陷在材料领域是一个中性词，缺陷的存在赋予材料更多的可4
4 四台“散裂中子源”，助力我国凝聚态物 理，化学，生物工程，生命科学，材料科 学等多学科领域的基础研究的故事，增强 学生的爱国主义意识，坚定道路自信和文 化自信。 2-4 固体结构 秦豹 8 重点：晶体学基础，三种典型的金属晶体、 离子晶体和共价晶体，固溶体和中间相。 难点：晶向指数与晶面指数的标注，晶面 间距的计算。 课程思政融入点：人类对晶体知识的认知 经历了一个“由感性到理性、由宏观到微 观、由现象到本质”的过程，很好地印证 了“现象与本质”哲学规律。这与我国的 改革开放道路不谋而合，增强学生的理论 自信和制度自信。 线下 课堂讲授 课后作业：本章测 试题（线上） 目标 1 4-6 晶体缺陷，期中 考试 秦豹 8 重点：晶体缺陷的基本概念和类型、点缺 陷类型、产生，位错的基本概率、能量与 交互作用，晶体中的界面。位错的交互作 用、位错的起源与繁殖、位错的交割。 难点：柏氏矢量，位错的运动。 课程思政融入点 1：缺陷在材料领域是一 个中性词，缺陷的存在赋予材料更多的可 线下 课堂讲授 课后作业：本章测 试题（线上） 目标 1
能性，但是缺陷多了对材料性能也不利。从辩证唯物主义理性思维角度强调事物发展的条件性和发生作用的相对性，引导学生从内容与形式、本质与现象、现实与可能等范畴认识事物。课程思政融入点2：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。重点：扩散定律及其应用，扩散机制，影响扩散的因素与扩散驱动力，固态扩散的课后作业：本章测6-7目标2固体物质的扩散秦豹6宏观规律，分析扩散的微观机构，给出固线下课堂讲授试题（线上）态扩散的实验规律和实际应用。难点：扩散定律及影响扩散的主要因素。重点：晶核的形成，晶体的生长，周溶体合金和共晶合金的凝固：单晶塑性变形本质，施密特定律、单滑移、多滑移和交滑材料的凝固，材课后作业：本章测移等概念：多晶体的塑性变形，回复动力料的变形和再结秦豹10线下课堂讲授目标28-10学，回复机制，再结晶的形核，再结晶动试题（线上）品力学，影响再结晶的因素，非品态材料的结构及特性。难点：品核的形成，品体的长大：非均匀5
5 能性，但是缺陷多了对材料性能也不利。 从辩证唯物主义理性思维角度强调事物发 展的条件性和发生作用的相对性，引导学 生从内容与形式、本质与现象、现实与可 能等范畴认识事物。 课程思政融入点 2：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。 6-7 固体物质的扩散 秦豹 6 重点：扩散定律及其应用，扩散机制，影 响扩散的因素与扩散驱动力，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：扩散定律及影响扩散的主要因素。 线下 课堂讲授 课后作业：本章测 试题（线上） 目标 2 8-10 材料的凝固，材 料的变形和再结 晶 秦豹 10 重点：晶核的形成，晶体的生长，固溶体 合金和共晶合金的凝固；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，回复动力 学，回复机制，再结晶的形核，再结晶动 力学，影响再结晶的因素，非晶态材料的 结构及特性。 难点：晶核的形成，晶体的长大；非均匀 线下 课堂讲授 课后作业：本章测 试题（线上） 目标 2