《结晶化学》课程教学大纲（材料化学）

《结晶化学》课程教学大纲一、课程简介课程中文名结晶化学课程英文名Crystalchemistry双语授课□是否课程代码21122008课程学分2.0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）开课学院材料学院开课系(教研室)材料化学系面向专业材料化学专业开课学期第5学期先修课程无机化学、材料科学基础后续课程毕业论文选用教材钱逸泰.结晶化学导论（第三版）[M].安徽:中国科技大学出版社,2005.参考书目1.R.C.Evans（胡玉才，戴哀，新民译）.结晶化学导论[M].北京：人民教育出版社，1983.2.梁栋材.X射线晶体学基础（第二版）[M].北京：科学出版社，20063.陈敬中.现代晶体化学-理论与方法[M].北京：高等教育出版社，2004.课程资源PPT、视频课程简介《晶体化学基础》是材料化学专业的一门专业选修课，它与《无机化学》、《结构化学》、《材料化学》、《固体化学》等诸多类似课程有一定的交叉，但又有自己相当完善的体系，是一门相当古老的经典的学科。晶体化学是研究晶体在原子水平上的结构理论，揭示晶体的化学组成、结构和性能之间的内在联系以及相关原理的物理化学分支学科。结晶化学是固体化学、无机非金属材料等课程的基础。它一般包括几何结晶学、晶体化学、典型晶体结构类型三大部分。该课程首先使学生对固体材料中最基本的组成部分-晶体的相关特征有基本的了解。通过整理和提炼实践工作中的问题，综合运用所学知识分析并解决问题，培养在实际工作中发现问题的敏感性、分析问题的科学性、处理问题的有效性。逐步培养学生的探索精神和创新能力，培养具有竞争优势的创新创业人才。二、课程目标表1课程目标序号具体课程目标课程目标1能够阐述空间群理论的基本知识与理论；结晶化学的基本知识与理论；典型晶体结构特点；缺陷化学的点缺陷及其反应方程。课程目标2能够阐述并运用杂化轨道理论分析共价型晶体；运用结晶化学定律、Pauling规则分析离子型晶体；运用晶体场理论分析尖晶石、反尖晶石结构。能够阐述晶体宏观及微观的对称性；典型晶体的组成、结构与性能的关系；理想晶体与实际晶体的联系与区别。课程目标3培养学生材料结构基本理论认知能力的同时，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的科学思维能力，提高材料科学与工程素养，为学好后续的专业课奠定基础。表2-1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：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】1.1系统理解数学、自然科学、计算、工程科学理论基础，并能用于化工、有机高分子材料领域工程问题的表述；1毕业要求2：问题分析：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化工、有机高分子材料领域复杂工程问题，以获得有效结论【H】2.2能基于数学、自然科学和工程科学的基本原理和数学模型方法正确表达复杂工程问题；2毕业要求4：研究：能够综合运用专业理论知识和技术方法分析并解决化工、有机高分子材料相关领域的复杂工程问题，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合处理得到合理有效的结论【M】4.2能够根据材料化学学科特点，通过文献研究或理论分析、工程实践等手段，调研和分析材料化学领域复杂工程问题的解决方案；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晶体及其本质1.绪论1.拓展阅读2.线上学习3.个人作业：点阵及其结构；实际晶体与理想晶体的区别课程目标1重点：1.基本概念2.平面点阵、空间点阵3.晶体结构与点阵结构的关系难点：4.如何分析晶体结构中的结构单元，并把结构单元抽象成结点，从而把晶体结构抽象成点阵结构，并通过对空间点阵的分析来理解一些重要概念案例教学、视频学习讲授法：能够引导学生对于晶体及其本质有一定的了解；促进学生进一步掌握晶体及其本质相关的概念与知识42.基本概念：晶体、同质多象、晶体的各向异性课程目标13.点阵与点阵结构：点阵与点阵结构、平移群、格子和晶胞课程目标14.实际晶体：单晶体与多晶体、实际晶体与理想晶体、二面角守恒定律课程目标22晶体的宏观对称性1.对称性概念1.拓展阅读2.线上学习3.个人作业：对称元素组合原理课程目标1、2重点：1.基本概念2.宏观对称元素及其表示方法3.点群符号及晶体的定向难点：4.如何对称元素组合原理推导32点群，以及一些概念的理解案例教学、视频学习讲授法：能够引导学生对于晶体的宏观对称性有一定的了解；促进学生进一步掌握晶体的宏观对称性相关的概念与知识62.对称元素组合原理课程目1、23.晶体的32点群课程目标24.点阵几何元素的表示方法课程目标1、25.单形课程目标23晶体微观对称性1.七个晶系和14种空间格子1.拓展阅读2.线上学习3.个人作业：七个晶系；空间群的符号表示课程目标1、2重点：1.基本概念2.微观对称元素3.布拉威格子的推导难点：4.运用布拉威法则来推导十四种布拉威格子案例教学、视频学习讲授法：能够引导学生对于晶体微观对称性有一定的了解；促进学生进一步掌握晶体微观对称性相关的概念与知识62.晶体的微观对称元素：点阵、螺旋轴、滑移面课程目标33.晶体的230种空间群简介：空间群的符号、等效点系课程目标1、24结晶化学概论1.等径球的密堆积1.拓展阅读2.线上学习3.个人作业：等径和不等径球的密堆积方式课程目标1、2重点：1.基本概念2.等径球的A1、A3堆积3.不等径球的堆积，离子半径比难点：4.理解ABCABC堆积为面心立方密堆积，八面体、四面体空隙。案例教学、视频学习讲授法：能够引导学生对于密堆积有一定的了解；促进学生进一步掌握密堆积相关的概念与知识42.不等径球的密堆积课程目标1、23.晶体结构研究的重要性课程目标35离子键和共价键1.共价键1.拓展阅读2.线上学习3.个人作业：鲍林规则的内容是什么？课程目标1重点：1.基本概念2.金刚石、石墨结构3.结晶化学定律、鲍林规则难点：4.运用鲍林规则分析具体的离子键晶体结构案例教学、视频学习讲授法：能够引导学生对于离子键和共价键有一定的了解；促进学生进一步掌握离子键和共价键相关的概念与知识22.离子键课程目标13.鲍林规则课程目标26四面体配位的结晶化学1.硅酸盐1.拓展阅读2.线上学习3.个人作业：什么是分子筛？课程目标1重点：1.硅酸盐晶体结构、分子筛、ZnS的结构难点：2.硅酸盐晶体结构、A型分子筛的结构。案例教学、视频学习讲授法：能够引导学生对于四面体配位的结晶化学有一定的了解；促进学生进一步掌握四面体配位的结晶化学相关的概念与知识22.分子筛课程目标1、33.ZnS的结构课程目标1、27八面体配位的结晶化学1.钙钛矿的结构1.拓展阅读2.线上学习3.个人作业：钙钛矿的结构特点；各种典型晶体结构的特点课程目标1、2重点：1.钙钛矿型结构、钨青铜（AxWO3）结构及其超导性、金红石和相关结构、NaCl型结构、NiAs型结构、刚玉和有关结构难点：2.钨青铜（AxWO3）结构及其超导性、刚玉和有关结构的晶体化学，不同晶体结构的比较。案例教学、视频学习讲授法：能够引导学生对于八面体配位的结晶化学有一定的了解；促进学生进一步掌握八面体配位的结晶化学相关的概念与知识62.ReO3和相关结构课程目标1、23.CdI2型和CdCl2型结构课程目标1、24.金红石和相关结构课程目标1、25.NaCl型结构课程目标1、26.NiAs型结构课程目标1、27.刚玉及有关结构课程目标2、38其他配位多面体的结晶化学和复杂结构的结晶化学1.三、四、五配位结构1.拓展阅读2.线上学习3.个人作业：晶体场理论的内容；晶体场对尖晶石结构和性能的影响课程目标1、2重点：1.三、四、五、七、八配位的典型晶体结构2.晶体场理论、ABO4型结构、K2NiF4结构及相关的超导氧化物结构难点：3.CaCO3结构、MoS2结构4.运用晶体场理论来分析ABO4型结构、K2NiF4结构及相关的超导氧化物结构案例教学、视频学习讲授法：能够引导学生对于其他配位多面体的结晶化学和复杂结构的结晶化学有一定的了解；促进学生进一步掌握其他配位多面体的结晶化学和复杂结构的结晶化学相关的概念与知识22.方柱配位—MoS2型结构课程目标1、23.七、八配位化合物课程目标1、24.晶体场理论课程目标1、25.AB2O4型结构；晶体场对尖晶石结构和性能的影响课程目标1、26.K2NiF4结构及相关的超导氧化物课程目标29单质的结晶化学1.单质的结构：金属元素的结构；非金属元素的结构1.拓展阅读2.线上学习3.个人作业：金属的晶体结构类型；原子密度的计算课程目标2、3重点：1.基本概念；2.金属单质晶体结构：A1型、A2型、A3型。难点：3.具体晶体结构的分析，晶向原子密度、晶面原子密度的计算。案例教学、视频学习讲授法：能够引导学生对于单质的结晶化学有一定的了解；促进学生进一步掌握单质的结晶化学相关的概念与知识四、课程考核（一）考核内容与考核方式表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.晶体、同质多象、晶体的各向异性；点阵与点阵结构：点阵与点阵结构、平移群、格子和晶胞152%课堂表现课后作业阶段性测验开卷考核2.七个晶系和14种空间格子33.晶体的230种空间群简介：空间群的符号、等效点系34.等径球的密堆积；不等径球的密堆积45.共价键；离子键56.四面体配位的结晶化学67.单质的结构：金属元素的结构；非金属元素的结构9课程目标21.鲍林规则539%课堂表现课后作业阶段性测验开卷考核2.晶体场理论53.AB2O4型结构；晶体场对尖晶石结构和性能的影响61.实际晶体：单晶体与多晶体、实际晶体与理想晶体、二面角守恒定律12.晶体的宏观对称性23.晶体的微观对称元素：点阵、螺旋轴、滑移面34.八面体配位的结晶化学75.三、四、五配位结构86.方柱配位—MoS2型结构87.七、八配位化合物88.K2NiF4结构及相关的超导氧化物9课程目标31.晶体结构研究的重要性49%课堂表现素质考核2.单质的结晶化学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期末考试50%阶段性测验15%课后作业20%课堂表现10%素质考核5%课程目标160%60%50%30%052%课程目标240%40%50%30%039%课程目标3000%40%100%9%（二）成绩评定1.平时成绩评定（1）课堂表现（20%）：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、提问、回答问题、练习等。（2）作业完成情况（50%）：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。每次讲课完毕，教师均会根据所讲内容以及需要延伸的内容，提出具体要求，布置相关作业，取每次成绩的平均分，百分制。（3）阶段性测验（25%）：通过试卷的的方式，考查学生对知识的认识、领会情况和综合运用知识解决实际问题的能力。（4）素质考核（5%）：主要包括学生在言行中表现出的家国情怀、社会责任、学科专业意识、世界观与人生价值观、学习纪律、学习态度、学习兴趣、科学精神、创新精神与创新能力水平与终身学习意识。2.期末成绩评定期末考核主要考察学生对高分子化学中的基本概念、反应的基本原理、反应动力学和分子量的控制方法；常见高分子合成的基本实施方法；结构与性能的关系等基本概念、操作程序和具体方法的理解与运用等。考核方式为开卷考试。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。总成绩（100%）=平时成绩（50%）+期末成绩（50%）。（三）评分标准试卷考核项目以试卷参考答案及评分细则为准。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%）。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分素质考核（1）学习态度端正，能按时完成课前网络平台学习任务；学习兴趣浓厚，经常问问题；遵守纪律，课堂发言积极（20%）。（2）热爱科学，有刻苦钻研的科学精神（10%）（3）讨论发言世界观、价值观正确（30%）。（4）有强烈的社会责任感和家国情怀（30%）。（5）有较强的学科专业意识（10%）。（1）学习态度较端正，大部分时间能按时完成课前网络平台学习任务；有学习兴趣，有时会问问题；课堂上有主