《材料科学基础》课程教学大纲

《材料科学基础》课程教学大纲一、课程简介课程中文名材料科学基础课程英文名FundamentalsofMaterialsScience双语授课□是否课程代码21112013课程学分5总学时数80（含劳动教育2）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)材料科学与工程系面向专业材料科学与工程专业开课学期第三学期先修课程化学、高等数学、物理化学、材料工程导论后续课程材料工程基础选用教材1.赵杰.材料科学基础（第三版）[M].北京:高等教育出版社,2021.参考书目胡赓祥等.材料科学基础(第三版)[M].上海:上海交通大学出版社,2009.石德珂.材料科学基础(第二版)[M].机械工业出版社,2003.崔忠圻、覃耀春.金属学与热处理(第二版)[M].机械工业出版社,2007.课程资源/course/DLUT-1001944005/course/DLUT08041001569/16906097课程简介材料科学是探究材料结构、制备、性能和使役行为之间关系和变化规律的一门应用基础学科。《材料科学基础》是材料类各专业的重要专业基础课程。此课程是依托专业教育开展劳动教育的课程。该课程系统、全面地介绍材料基础理论知识，诸如材料的结合键、材料的晶体结构、晶体结构缺陷、材料的相结构与相图、材料的凝固、材料中的扩散、材料的塑性变形与强化等，使学生系统掌握材料的化学成分、组织结构与性能之间的关系及其变化规律。通过本课程相关基础理论知识的学习，学生将具有分析、解决材料科学与工程专业复杂工程问题的基本能力，并为后续专业课的继续学习奠定基础。二、课程目标表1课程目标序号具体课程目标课程目标1能够阐述和灵活运用材料科学基础理论知识，包括晶体学基础、形变及强化基础、相图及相变基础等，能够陈述材料及相关领域研究和应用的相关基础知识。【毕业要求1工程知识】课程目标2能够概述材料组织结构-成分-工艺-性能相互关系的基本规律和基本理论，能够阐述新材料设计和制备-结构性能分析-新材料技术开发与应用等领域基本原理和知识，能够认清面临的工程问题，概括影响新材料制备和工艺的影响因素，设计/开发解决方案。【毕业要求3设计/开发解决方案】课程目标3能够运用材料组织结构-成分-工艺-性能相互关系的基本规律和基本理论来进行研究，选择研究路线和设计实验方案。【毕业要求4研究】课程目标4能够具有自主学习和终身学习的意识和能力，具有正确认识问题、分析问题和解决问题的能力，具有精益求精的大国工匠精神，具有专业劳动能力与素养，能够应对新材料技术、创新前沿和技术瓶颈等问题带来的挑战。【毕业要求12终身学习】表2课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求1：工程知识【H】1.1掌握数学、自然科学、工程基础和专业基础知识，并能够理解智能材料、光电材料等功能复合材料及其相关领域的基本原理及应用背景。课程目标1毕业要求3：设计/开发解决方案【M】3.1掌握功能复合材料中新材料设计和制备-结构性能分析-新材料技术开发与应用等领域基本原理和知识，能够认清该领域当前面临的复杂工程问题，了解影响新材料制备和工艺的各种影响因素。课程目标2毕业要求4：研究【H】4.2能够通过对新材料成分、结构、性能之间的关系，选择研究路线和设计实验方案。课程目标3毕业要求12：终身学习【M】12.3能够应对新材料技术、创新前沿和技术瓶颈等问题带来的挑战。课程目标4三、课程学习内容与方法表3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晶体结构基础1.原子结构与结合键1.预习：教材及课件2.线上学习：原子结构及结合键3.拓展阅读：金刚石、石墨、干冰、二氧化硅等典型晶体的结构，学科前沿相关文献4.课后作业1、2、3、4重点：1.原子间的键合2.晶向指数和晶面指数3.三种典型的金属晶体结构难点：1.晶向指数和晶面指数自主学习法：主要针对第1节课堂讲授法：主要针对第2、3节案例教学法：主要针对第3节视频学习法：主要针对第3节142.晶体学基础1、43.三种典型的晶体结构1、2、3、42晶体缺陷1.点缺陷1.预习：教材及课件2.线上学习：点缺陷3.拓展阅读：缺陷与性能之间的关系，学科前沿相关文献4.课后作业1、2、3、4重点：1.点缺陷的形成与运动2.位错的类型及伯氏矢量3.外表面与晶界难点：1.位错的类型2.实际晶体中的位错自主学习法：主要针对第1节课堂讲授法：主要针对2、3节案例教学法：主要针对第2节视频学习法：主要针对第2节122.位错1、2、3、43.表面及界面1、2、3、43形变与再结晶1.弹性和黏弹性1.预习：教材及课件2.线上学习：弹性和黏弹性3.拓展阅读：塑性加工方法，学科前沿相关文献4.课后作业1、4重点：1.弹性变形的本质2.滑移与孪生3.塑性变形4.回复阶段性能与组织变化5.热加工对组织性能的影响难点：1.单晶体、多晶体、合金的塑性变形自主学习法：主要针对第1节课堂讲授法：主要针对2、3、4节案例教学法：主要针对第2、3节，强调劳动教育的理论基础视频学习法：主要针对第2节8（含劳动教育2学时）2.晶体的塑性变形1、2、3、43.回复和再结晶1、2、3、44.热变形与动态回复、再结晶1、2、3、44扩散1.扩散定律及其应用1.预习：教材及课件2.线上学习：影响扩散的因素3.拓展阅读：扩散定律的实际应用，学科前沿相关文献4.课后作业1、2、3、4重点：1.扩散现象及其本质2.扩散第二定律的实际应用举例3.影响扩散的因素与扩散驱动力难点：1.扩散方程的解自主学习法：主要针对第3节课堂讲授法：主要针对第1、2节案例教学法：主要针对第1节视频学习法：主要针对第2节82.扩散机制1、2、3、43.影响扩散的因素1、2、3、45合金与相图1.单组元相图及纯晶体凝固1.预习：教材及课件2.线上学习：单组元相图及纯晶体凝固3.拓展阅读：复杂相图，学科前沿相关文献4.小组讨论：均匀形核必需具备的条件有哪些5.课后作业1、2、3、4重点：1.相平衡条件和相律2.晶核的形成与长大3.杠杆定律与结晶过程分析4.铁碳相图分析难点：1.凝固的热力学条件2.复杂相图分析自主学习法：主要针对第1节课堂讲授法：主要针对第2节案例教学法：主要针对第2节小组讨论：主要针对第1节222.二元合金相结构与结晶1、2、3、4四、课程考核（一）考核内容与考核方式表4-1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.原子结构与结合键150%课堂表现课后作业期中考试期末考试2.晶体学基础13.几种典型的晶体结构14.点缺陷25.位错26.表面及界面27.弹性和黏弹性38.晶体的塑性变形39.回复和再结晶310.热变形与动态回复、再结晶311.扩散定律及其应用412.扩散机制413.影响扩散的因素414.单组元相图及纯晶体凝固515.二元合金相结构与结晶5课程目标21.能够概述材料组织结构-成分-工艺-性能相互关系的基本规律和基本理论1-515%课堂表现课后作业课程论文期末考试2.能够阐述新材料设计和制备-结构性能分析-新材料技术开发与应用等领域基本原理和知识1-53.能够认清面临的工程问题，概括影响新材料制备和工艺的影响因素，设计/开发解决方案2-5课程目标3能够运用材料组织结构-成分-工艺-性能相互关系的基本规律和基本理论来进行研究，选择研究路线和设计实验方案1-525%课堂表现课后作业期中考试期末考试课程目标41.能够具有自主学习和终身学习的意识和能力，具有正确认识问题、分析问题和解决问题的能力，1-510%课堂表现课后作业课程论文2.具有精益求精的大国工匠精神，具有专业劳动能力与素养33.能够应对新材料技术、创新前沿和技术瓶颈等问题带来的挑战1-5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期末考试成绩比例60%期中考试成绩比例10%课堂表现成绩比例9%课后作业成绩比例9%课程论文成绩比例12%课程目标165%80%20%20%0%50%课程目标25%0%20%10%80%15%课程目标330%20%30%20%0%25%课程目标40%0%30%50%20%10%（二）成绩评定1.平时成绩评定（1）课堂表现（30%）：通过学生在课堂上阐明知识的情况及相关能力水平进行评价。包括课堂发言、讨论、提问、回答问题、练习等。（2）课后作业（30%）：围绕课程的学习目标进行作业的设计。如让学生简述对知识的认识，考核学生对于概念的理解情况，帮助学生将定义转化为自己的理解，主要考核学生综合运用知识的能力。（3）课程论文（40%）：学生收集资料能力，展示与汇报能力，研究设计能力，解决实际问题能力和合作研究能力，同时考察学生的知识掌握情况、自主学习能力、学习态度与终身学习意识，以及表现出的思想素质、世界观与人生价值观等。2.期中成绩评定期中考核主要考察在教学中期学生对所学基本概念、原理和具体方法的理解与运用等。方式为闭卷考试。要求学生掌握基本概念、原理，运用具体方法解决相关问题。3.期末成绩评定期末考核主要考察在课程完全结束后学生对所学基本概念、原理和具体方法的理解与运用等。方式为闭卷考试。要求学生掌握基本概念、原理，运用具体方法解决相关问题。4.总成绩评定总成绩应由平时考核成绩、期中考核成绩和期末考核成绩构成。总成绩（100%）=平时成绩（30%）+期中成绩（10%）+期末成绩（60%）。（三）评分标准本课程试卷考核项目（期中及期末考核）以试卷参考答案及评分细则为准。本课程非试卷考核项目评分标准如表5。表5评分标准（非试卷考核项目）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)课堂表现（1）课堂纸练习、回答问题正确，且能进行解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点正确，问题有深度、有创新（50%）。（1）课堂测验、回答问题正确，但解释欠清楚（50%）。（2）提问、讨论发言观点正确，但问题无深度或无创新（50%）。（1）课堂测验、回答问题大部分正确，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点基本正确，但问题无深度、无创新（50%）。（1）课堂测验、回答问题错误率在30~50%之间，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点有部分错误，或逻辑不严密（50%）。（1）课堂测验、回答问题错误率超过50%，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点错误，思路不清晰，逻辑不严密（50%）。如出现错误价值观、反党反社会言论，记为0课后作业（1）答案正确率超过90%（80%）。（2）部分作业完成方法、思路有创新（10%）。（3）书写规范，无抄袭，态度端正（10%）。（1）作业正确率在80~89%（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写规范，无抄袭，态度端正（10%）。（1）作业正确率在70-79%（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写较规范，无抄袭，态度基本端正（10%）。（1）作业正确率在60-69%（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写不够规范，或有少量抄袭痕迹（10%）。（1）作业正确率在60%以下（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写不规范，有明显抄袭，或有部分作业未完成（10%）。未提交作业记0分。课程论文（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。（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。（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。（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