《材料结构与性能》课程教学大纲（材料化学）

《材料结构与性能》课程教学大纲一、课程简介课程中文名材料结构与性能课程英文名StructureandPropertiesofMaterials双语授课□是■否课程代码21122010课程学分2总学时数32课程类别□通识教育课程□公共基础课程■专业教育课程□综合实践课程□教师教育课程课程性质□必修■选修□其他课程形态□线上■线下□线上线下混合式□社会实践□虚拟仿真实验教学考核方式□闭卷□开卷■课程论文□课程作品■汇报展示□报告■课堂表现■阶段性测试■平时作业□其他（可多选）开课学院材料科学与工程学院开课系(教研室)材料化学面向专业材料化学专业开课学期第5学期先修课程大学物理，物理化学，高等数学，材料科学与基础后续课程塑料制品成型工艺、高分子材料工厂工艺设计概论选用教材1.陈玉清、陈云霞.《材料结构与性能》[M].北京:化学工业出版社,2014.参考书目黄维刚,薛冬峰.材料结构与性能（第1版）[M].北京:华东理工大学出版社,2018年.胡赓祥等.材料科学基础（第3版）[M].上海交通大学出版社,2009.课程简介《材料结构与性能》是材料化学专业的一门专业选修课程。本课程论述了材料结构与性能的关系及应用，建立材料宏观性能与微观本质间的联系方法。通过课程学习，将使学生牢固掌握与材料性能相关的基本概念、基础理论和物理本质，能够建立材料宏观性能与微观组织结构特征之间的理论联系，具备对工程材料基本物理规律的普遍性、特殊性的认知和分析能力，能够预测和分析材料物理性能规律，能够对结论的有效性和正确性提供理论依据，扩展学生学术视野，为学生探索新材料、新性能和新方法打下坚实的专业理论基础。二、课程目标表1课程目标序号具体课程目标课程目标1能够运用材料结构与性能的基本原理和知识，通过文献及相关实践经验研究分析不同材料的组织结构与性能之间的影响关系，具备通过分析不同材料特点、性能需求对材料制备、加工技术进行推理、分析与解决，可运用所学知识指导生产实践。课程目标2能够建立材料宏观性能与微观组织结构特征之间的理论联系，具备对工程材料基本物理规律的普遍性、特殊性的认知和分析能力，利用系统思维的能力，将工程知识用于化工、有机高分子材料领域的复杂工程问题解决方案的比较与综合，并体现本专业领域先进的技术。课程目标3能够基于材料科学与工程、人文社会科学等领域的相关背景知识，解释材料领域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，进行解决方案的合理分析，理解工程师应承担的责任与义务，并协助专业团队开展相关评价。认同材料化学专业；形成正确的理想信念；具备家国情怀、社会责任；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；具有良好的学习兴趣；具备实事求是的科学态度与创新精神；具备精益求精的工匠精神；具备科研伦理与法律意识；形成良好的社会意识与可持续发展理念。表2-1课程目标与毕业要求对应关系（适用于专业教育课程）毕业要求指标点课程目标毕业要求5：使用现代工具：能够针对化工、有机高分子材料领域相关复杂问题，开发、选择、使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对材料化学领域相关复杂问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。【M】5.3能够针对材料化学领域具体的工程问题对象，通过组合、选配、改进、二次开发等方式创造性地使用现代工具进行模拟和预测，满足特定需求，并能够分析其局限性。课程目标1毕业要求1：工程知识：能够运用数学、自然科学、工程基础和专业知识解决化工、有机高分子材料领域复杂工程问题。【M】1.4能够利用系统思维的能力，将工程知识用于化工、有机高分子材料领域的复杂工程问题解决方案的比较与综合，并体现本专业领域先进的技术。课程目标2毕业要求10：沟通：能够就材料化学领域复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通与交流，包括撰写报告和设计方案、陈述发言、答辩等方式准确理解和表达专业见解，并具有良好的语言文字表达能力，熟练掌握一门外语，具备一定的国际视野并能在跨文化背景下进行沟通和交流。【M】10.1具有良好的语言文字表达能力，能够就材料化学相关复杂工程问题通过撰写报告和设计方案、陈述发言、答辩等方式准确理解和表达专业见解，同时理解并包容与业界同行和社会公众交流的差异性；课程目标3

三、课程学习内容与方法（一）理论学习内容及要求表3-1课程目标、学习内容和教学方法对应关系序号课程模块学习内容学习任务课程目标学习重点难点教学方法学时1材料结构与性能绪论1.材料结构与性能的建立和发展1.拓展阅读：材料结构和性能的发展前景。2.线上学习：材料研究对于本时代的影响。课程目标1、2、3重点：1.材料结构与性能的学习方法。2.材料结构与性能课程的基本内容和任务。3.材料结构与性能与其它课程的关系。难点：1.材料结构与性能的学习方法。2.材料结构与性能与其它课程的关系。1.课堂讲授：能够引导学生理解材料结构与性能课程的意义和学习方法12.材料结构与性能的学习目的和内容课程目标1、2、33.材料结构与性能研究方法课程目标1、2、34.材料结构与性能课程的学习方法课程目标1、2、32材料的结构与受力形变1.应力与应变1.拓展阅读：力学性能相关材料的发展与前景。2.小组作业：力学性能相关材料的发展与前景PPT报告。课程目标1、2、3重点：掌握材料的力学性能掌握材料在受力条件下的形变、断裂和蠕变等力学现象，及各种现象的产生原理和对应的参数；了解提高和改善材料力学性能的方法手段。难点：1.应力与应变。1.课堂讲授：能够引导学生掌握材料结构与受力形变间的关系。2.小组讨论：培养学生团队合作意识。32.材料结构与弹性形变课程目标1、2、33.材料结构与塑性形变课程目标1、2、34.材料结构与高温蠕变课程目标1、2、33材料的脆性断裂与强度1.固体材料的理论强度1.拓展阅读：力学性能相关材料的发展与前景。2.小组作业：力学性能相关材料的发展与前景PPT报告。课程目标1、2、3重点：1.掌握固体材料的理论2.掌握材料强度和韧性的基本原理和对应的参数；3.掌握Griffith断裂强度及断裂韧性4.掌握无机材料的统计性质难点：1.从显微结构的角度论述陶瓷材料的增韧补强1.课堂讲授：能够引导学生掌握材料结构与脆性断裂性能之间的关系。2.小组讨论：培养学生团队合作意识。42.材料的断裂强度课程目标1、2、33.裂纹的起源与扩展的能量判据课程目标1、2、3材料的断裂韧性课程目标1、2、3材料的结构与强化增韧课程目标1、2、36．无机材料强度的统计性质课程目标1、2、37.材料的硬度课程目标1、2、38.复合材料课程目标1、2、34材料的结构与热学性能1.晶格热振动1.拓展阅读：热学性能相关材料的发展与前景。2.小组作业：热电材料的发展与前景PPT报告。课程目标1、2、3重点：了解热性能的物理学基础；掌握材料的热容、热膨胀、热传导、热电性的理论基础、影响规律和机理；具备理论解释不同材料热学宏观特性的分析能力。难点：1.具备理论解释不同材料热学宏观特性的分析能力。1.课堂讲授：能够引导学生掌握材料结构与热学性能之间的关系。2.小组讨论：培养学生团队合作意识。42.材料的结构与热膨胀课程目标1、2、33.材料的结构与热传导课程目标1、2、34.材料的结构与抗热冲击性能课程目标1、2、35材料的结构与磁学性能固体物质的磁性来源1.拓展阅读：磁学性能相关材料的发展与前景。2.小组作业：磁性材料的发展与前景PPT报告。课程目标1、2、3重点：掌握磁性能的基本理论；掌握材料的抗磁性、顺磁性、铁磁性、亚铁磁性、反铁磁性的特征及产生原因；掌握自发磁化和技术磁化的相关理论；掌握铁磁性的影响规律和机理。难点：1.掌握材料的抗磁性、顺磁性、铁磁性、亚铁磁性、反铁磁性的特征及产生原因；1.课堂讲授：能够引导学生掌握材料结构与材料磁学性能之间的关系。2.小组讨论：培养学生团队合作意识。42.固体物质的磁性分类课程目标1、2、33.磁畴与磁化曲线课程目标1、2、34.铁氧体的结构与磁性课程目标1、2、35.磁性材料的结构与性能课程目标1、2、36.磁性材料的物理效应课程目标1、2、36材料结构与电导1.材料导电的本质1.拓展阅读：电学性能相关材料的发展与前景。2.小组作业：超导材料的发展与前景PPT报告。课程目标1、2、3重点：1.了解电导的本质和衡量电导的基本参数2.掌握电导率和电阻率的计算公式；3.掌握金属、离子和电子导电的本质及影响因素。难点：1.掌握金属、离子和电子导电的本质及影响因素。1.课堂讲授：能够引导学生掌握材料结构与电导之间的关系。2.小组讨论：培养学生团队合作意识。42.金属材料的电导课程目标1、2、33.离子材料的电导课程目标1、2、34.电子电导课程目标1、2、35.材料的超导电性课程目标1、2、37材料的结构与介电性能1.材料的结构与介质的极化1.拓展阅读：介电性能相关材料的发展与前景。2.小组作业：超级电容器的发展与前景PPT报告。课程目标1、2、3重点：1.掌握介电极化的机制2.掌握介质损耗和介质极化的影响因素；3.掌握铁电和压电材料的作用机理。；难点：1.掌握介质损耗和介质极化的影响因素；。1.课堂讲授：能够引导学生掌握材料结构与介电性能之间的关系。2.小组讨论：培养学生团队合作意识。42.高介晶体的结构与极化课程目标1、2、33.无机材料的极化课程目标1、2、34.电介质的介质损耗课程目标1、2、35.材料的介电强度课程目标1、2、36.铁电性与结构的关系课程目标1、2、37.压电性与材料结构的关系课程目标1、2、38材料的结构与光学性能1.材料的非线性光学性能1.拓展阅读：光学性能相关材料的发展与前景。2.小组作业：非线性光学材料的发展与前景PPT报告。课程目标1、2、3重点：1.非线性光学特征和应用2.线光学性能的特征和应用；3．新型光功能材料的设计和改性难点：1.线光学性能的特征和应用1.课堂讲授：能够引导学生掌握材料结构与光性能之间的关系。2.小组讨论：培养学生团队合作意识。42.材料的线性光学性能课程目标1、2、33.材料的表面特征与光泽课程目标1、2、34.材料的结构与透光性能课程目标1、2、35.材料的颜色与呈色机理课程目标1、2、36.新型光功能材料简介课程目标1、2、37.材料的负折射和光子晶体课程目标1、2、39材料表面结构与润湿性能1.疏水理论基础1.拓展阅读：润湿性能相关材料的发展与前景。2.小组作业：超疏水和超润湿材料的发展与前景PPT报告。课程目标1、2、3重点：1.疏水理论2.超疏水材料的设计和改性；难点：1.超疏水材料的设计和改性；1.课堂讲授：能够引导学生掌握材料结构与润湿性能之间的关系。2.小组讨论：培养学生团队合作意识。42.C/SiO2复合薄膜的微观结构与接触角课程目标1、2、33.浸润性转变课程目标1、2、3

四、课程考核（一）考核内容与考核方式（考核内容含实验要反映主要的课程目标；考核方式要适合课程性质，如：课堂表现、平时作业、阶段性测试、调研报告、课程大论文、闭卷考试、开卷考试等。）表4课程目标、考核内容与考核方式对应关系课程目标考核内容所属学习模块/项目考核占比考核方式课程目标11.材料结构与性能基本理论的理解水平、综合分析与运用能力（1）材料结构与力学性能（2）材料结构与热学性能（3）材料结构与磁学性能（4）材料结构与电导（5）材料结构与介电性能（6）材料结构与光学性能（7）材料结构与润湿性能2、3、4、5、6、7、8、935%1.课堂表现（讨论、发言、提问等）2.期末测试2.材料结构与性能最新研究成果与发展趋势的情况（1）材料结构与性能的产生与发展（2）各类材料性能的新研究、新成果、新技术1、2、3、4、5、6、7、8、9课程目标21.是否具备对工程材料基本物理规律的普遍性、特殊性的认知和分析能力1、2、3、4、5、6、7、8、930%1.课堂表现（讨论、发言、提问等）2.小组讨论3.期末测试2.是否能利用系统思维的能力解决复杂工程问题1、2、3、4、5、6、7、8、9课程目标31.是否树立了正确的人生价值观；是否具有社会责任感、提升马克思主义唯物辩证法理论水平、爱国主义情怀。1、2、3、4、5、6、7、8、935%1.小组讨论2.课程大论文2.参加协作学习情况，团队合作精神1、2、3、4、5、6、7、8、9表4-2课程目标与考核方式矩阵关系课程目标考核方式考核占比（此处需与上表基本一致）期末考试成绩比例50%小组讨论成绩比例20%课程论文成绩比例20%课堂表现成绩比例10%课程目标160%50%35%课程目标240%25%50%30%课程目标375%100%35%备注：以上考核方式类型及占比均为示例，需确保每一列占比总和为100%。（二）成绩评定1.课堂参与通过学生在课堂上的表现来评价学生的知识认知情况及家国情怀、社会责任、学习态度、学习兴趣、科学精神、创新精神、创新能力水平与终身学习意识等能力水平。包括课堂发言、提问、回答问题、测验、练习等，每人每期参加上述课堂活动不得少于两次，少于两次者，课堂表现成绩记为0分。2.小组讨论汇报通过分组收集不同新材料结构、性能和研究进展的材料形成PPT并汇报。主要考查学生收集资料能力，合作学习能力、语言文字表达能力、教学设计能力和展示与汇报能力等。3.课程论文通过文献调研和资料分析形成课程论文。考查学生收集资料能力，科技论文写作能力。4.期末成绩评定期末考试以开卷的方式进行。试题类型包括选择、填空、判断等多种题型。期末考试主要考察学生对基本理论、基础知识和具体方法的理解与运用情况。要求学生掌握材料结构与性能基础知识的识记，原理、定律的理解，方法的具体应用；促进材料结构与性能知识的系统化，提高材料结构与性能知识应用能力，达到分析问题、解决问题能力。3.总成绩评定总成绩应由平时考核成绩和期末考核成绩构成，其构成比例应科学合理。书写格式：总成绩（100%）=课堂参与（20%）+课程论文（30%）+小组讨论汇报（30%）+期末成绩（20%）（三）评分标准针对课程考核方式中的所有项目，均需制定相应的评分标准，明确具体评分细则。其中试卷考核项目以试卷参考答案及评分细则为准，非试卷考核项目可参照以下示例制定。课堂参与考核项目评分标准优秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)课堂练习课堂测验、回答问题正确，且能进行解释课堂测验、回答问题正确，但解释不清楚课堂测验、回答问题正确率超过80%课堂测验、回答问题正确率超过50%课堂测验、回答问题正确率不足50%提问与发言随堂提出的问题，能准确呼应，提问、讨论发言积极，思路清晰，问题有深度、有创新提问、讨论发言积极，观点基本正确，问题有深度、有创新，但不全面提问、讨论发言观点基本正确，但不全面提问、讨论发言观点有部分正确，或逻辑不严密提问、讨论发言观点错误，思路不清晰，逻辑不严密随堂笔记记录上课内容详细，能对本书以外的参考书进行笔记的整理完善。书上也有对应补充记录上课内容较详细，能对课堂所讲内容进行消化吸收。书上也有对应补充能及时记录上课内容，对课堂所讲内容进行消化吸收。在书上进行补充、完善，内容不是很全面记录不全，或完全没有记录。课程论文考核项目评分标准优秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)课程论文例：（1）论文选题符合课程性质，选题范围适中，具有较高的研究价值和意义，表现出很强的问题意识。（2）论证过程严谨，所使用的证据或材料充分，结论清晰，具有相当的说服力和解释力。（3）文章结构合理，组织严密，连贯一致。（4）语言表达准确，叙述清楚，所使用的教育专业术语规范。（5）论文符合学术规范。例：（1）论文选题恰当合理，具有较高的研究价值和意义，表现出较强的问题意识。（2）论证过程较为严谨，所使用的证据或材料较为充分，结论清晰，具有较强的说服力和解释力。（3）文章结构合理，组织较为严密，连贯一致。（4）语言表达较为准确，叙述清楚，所使用的教育专业术语较为规范。（5）论文基本符合学术规范，无明显错误。例：（1）论文选题较为合理，具有一定的研究价值和意义，表现出一定的问题意识。（2）论证过程具有一定的严谨性，所使用的证据或材料较为充分，结论清晰，具有一定的说服力和解释力。（3）文章结构较为合理，组织较为严密。（4）语言表达较为准确，叙述较为清楚，所使用的教育专业术语较为规范。（5）论文基本符合学术规范，有部分错误。例：（1）论文主题具有一定的研究价值和意义，但选题凝练不够，问题意识欠佳。（2）论证过程较为合理但不太严谨，具有一定的证据或材料但不够充分，结论基本清晰。（3）文章结构较为合理，组织具有一定的严密性，但存在部分不连贯现象。（4）语言表达基本清楚，所使用的教育专业术语基本规范。（5）论文基本符合学术规范，有部分错误。例：（1）论文选题不符合课程性质，或主题不明确（2）论证过程随意，所使用的证据或材料极其不充分，结论不清晰。（3）文章结构混乱，存在前后不连贯现象。（4）语言不通顺，所使用的教育专业术语不规范。（5）论文明显不符合学术规范，或存在抄袭现象。小组讨论汇报考核项目评分标准优秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)仪态10%仪态自然大方；服装整洁优雅；具有教师形象，能目视观众，不长时间盯着PPT或回头看投影仪态自然大方；服装整洁；能目视观众，不长时间盯着PPT或回头看投影服装