《材料科学基础》课程教学大纲（新能源材料与器件专业）

《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FundamentalofMaterialsScience双语授课□是否课程代码21112013课程学分4总学时数64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)新能源材料与器件面向专业新能源材料与器件开课学期第4学期先修课程高等数学、大学物理、无机化学、分析化学后续课程材料物理性能、半导体物理与器件、材料表内与界面、燃料电池基础选用教材1.胡赓祥等编著.《材料科学基础》（第3版）[M].上海交通大学出版社,2009.参考书目1.崔忠圻、覃耀春主编.金属学与热处理(第2版)[M].机械工业出版社,2007.2.石德珂.材料科学基础(第2版)[M].机械工业出版社,2003.课程资源中国大学MOOC等智慧网络教学平台课程简介材料科学基础课程是一门综合性的专业基础课，旨在建立学生对材料科学与工程的初步认知，为后续专业课程提供基础知识。该课程涵盖了材料科学领域的基本概念、性质与特性、材料加工和应用等内容。通过学习本门课程，学生应建立对材料晶体结构的基本认知，了解不同类型材料的基本特性和应用领域；掌握材料的结构与微观组织关系，能够分析材料的微观结构对宏观性能的影响；熟悉常见的材料强化方法，了解加工和热处理工艺对材料性能的影响和调控；能够运用所学相图知识分析材料凝固过程及室温性能。二、课程目标表1课程目标序号具体课程目标课程目标1学生能够阐述和灵活运用材料科学的基本理论和基础知识，运用扩散、相图等知识分析微观组织与材料性能及之间的关系，运用晶体结构的知识分析微观结构对材料性能的影响，运用形变的相关理论知识分析材料加工性能课程目标2学生具备较强的概括能力、逻辑推理能力和独立思考能力；能阐述材料科学的基本思想和方法，即结构、性能、加工及制备之间的关联性，并能够运用这种关联性分析和解决材料工程中的相关实际问题。课程目标3学生能够针对具体对象，尝试设计实验方案以研究材料的组成、结构、物相与材料制备及性能之间的关系。课程目标4学生能够通过文献调研和所学基础理论知识，分析工程设计和产品开发过程中复杂工程问题的解决方案；具有高度的社会责任感、爱国主义情怀、辨证唯物主义的科学世界观和正确的人生价值观。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：具有从事新能源材料与器件专业相关工作所需要的数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能够将其用于解决新能源材料与器件相关领域的复杂工程问题。【H】1.3：针对复杂的新能源材料与器件工程问题，运用数学、自然科学、工程基础和专业基础知识进行分析和推演，掌握工程问题的主要机理和关键指标。【H】课程目标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新能源材料与器件相关领域的复杂工程问题，以获得有效结论。【M】2.2：针对储能和能量转换材料的组成、结构、物相、性能以及器件的复杂工程问题，能够应用用数学、自然科学和工程科学的基本原理，结合相关工具及模型方法简化和分解复杂工程问题，并正确的阐释和表达。【M】课程目标2毕业要求3：设计/开发解决方案：能够设计针对新能源材料与器件相关领域复杂工程问题的解决方案，设计满足新能源材料与器件产品及工艺流程，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。【H】3.1：在新能源材料与器件的工程设计和产品开发过程中，系统掌握储能和能量转换材料的组成、结构、物相、性能以及器件的设计/开发方法和技术，认清该领域当前面临的复杂工程问题，了解影响储能和能量转换材料和器件制备和性能的各种影响因素。【H】课程目标3毕业要求4：研究：能够基于科学原理并采用科学方法对新能源材料与器件相关领域的复杂工程问题进行研究，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。【H】4.1：在储能和能量转换材料的组成、结构、物相、性能以及器件设计和制备等方面，能够熟练掌握关键科学知识和仪器使用方法，通过文献调研和实验检测，分析工程设计和产品开发过程中复杂工程问题的解决方案。【H】课程目标4三、课程学习内容与方法（一）理论学习内容及要求表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.拓展阅读晶体结构相关知识2.线上学习观看晶体结构的视频课程目标1、2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：4.高分子链的近/远程结构1.课堂讲授2.作业指导3.线上学习指导122.晶体学基础3.几种典型的晶体结构4.陶瓷和高分子材料的结构特征2晶体缺陷1.点缺陷1.拓展阅读晶体缺陷结构相关知识2.线上学习观看晶体结构缺陷的视频课程目标1、2重点：1.点缺陷的形成与运动2.位错的类型及伯氏矢量难点：3.外表面与晶界1.课堂讲授2.线上学习指导82.位错3.表面及界面3形变与再结晶1.弹性和黏弹性1.线上学习观看晶体材料回复与再结晶过程视频课程目标1-4重点：1.弹性变形的本质2.滑移与孪生难点：3.多晶体的塑性变形4.回复阶段性能与组织变化5.热加工对组织性能的影响1.课堂讲授2.线上学习指导82.晶体的塑性变形3.回复和再结晶4.热变形与动态回复、再结晶4扩散1.扩散定律及其应用1.拓展阅读和了解扩散定律的应用实例课程目标1-4重点：1.扩散现象及其本质2.影响扩散的因素与扩散驱动力3.分子的运动方式及影响因素难点：4.扩散第二定律的实际应用举例1.课堂讲授2.作业指导3.线上学习指导102.扩散机制3.影响扩散的因素4.高分子的分子运动5合金与相图1.相律及纯晶体凝固1.拓展阅读和了解各种合金相图，自主学习运用相图知识分析材料性能问题课程目标1-4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难点：4.铁碳相图分析1.课堂讲授2.作业指导3.线上学习指导182.二元合金相结构与结晶四、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、晶体学基础、典型晶体结构、陶瓷及高分子材料结构162%课堂表现课后作业阶段性考试自主学习期末考试2.点缺陷、位错、表界面23.变形、回复与再结晶34.扩散机制、高分子的分子运动45.相律及纯晶体凝固、二元合金相结构与结晶5课程目标21.原子结构与结合键、晶体学基础、典型晶体结构、陶瓷及高分子材料结构17%课堂表现期末考试2.点缺陷、位错、表界面23.变形、回复与再结晶34.扩散机制、高分子的分子运动45.相律及纯晶体凝固、二元合金相结构与结晶5课程目标31．二元合金相结构与结晶320%课堂表现期末考试自主学习素质考核2.扩散定律及其应用、影响扩散的因素43.塑性变形、回复与再结晶5课程目标41．二元合金相结构与结晶311%课堂表现课后作业阶段性考试素质考核2.扩散定律及其应用、影响扩散的因素43.塑性变形、回复与再结晶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%课堂表现成绩比例10%课后作业成绩比例8%阶段性考试成绩比例10%自主学习成绩比例8%素质考核成绩比例4%课程目标170%50%50%70%50%062%课程目标210%10%00007%课程目标320%20%0%050%50%20%课程目标4020%50%30%0%50%11%（二）成绩评定1.平时成绩评定（1）课堂表现（25%）：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（20%）：线下章节作业，主要考核学生综合运用知识的能力。（3）阶段性考试（25%）：在学期中，以闭卷的方式，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）自主学习（20%）：推送的课程资源学习情况，主要考察学生的自主学习能力、学习态度与终身学习意识，以及在讨论中表现出的思想素质、世界观与人生价值观等。（5）素质考核（10%）：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试以闭卷的方式进行。试题类型包括选择、填空、名词解释、简答题、分析与计算题共五种题型。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融会与运用情况，并能够综合运用这些知识分析解决材料工程相关的实际问题。3.总成绩评定课程期末总成绩由平时考核成绩和期末考核成绩构成。期末总成绩（100%）=平时成绩×（40%）+期末成绩×（60%）（三）评分标准表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（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分自主学习（1）按时学完推送资源的自主学习（60%）。（2）能够就自学内容进行小组讨论或课堂讨论，观点正确，问题有深度、有创新（40%）。（1）学完推送资源80-89%（60%）。（2）能够就自学内容进行小组讨论或课堂讨论，观点正确，但问题深度、创新性不够（40%）。（1）学完推送资源70-79%（60%）。（2）能够就自学内容进行小组讨论或课堂讨论，观点基本正确，但问题深度、创新性不够（40%）。（1）学完推送资源60-69%（60%）。（2）能够就自学内容进行小组讨论或课堂讨论，但观点部分不正确，或存在明显复制现象（40%）。（1）学完推送资源不足60%（60%）。（2）无法就自学内容进行小组讨论或课堂讨论，存在明显复制现象（40%）。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（20%）（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%）。（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；课堂上有主动发言；遵守纪律（20%）。（2）热爱科学，有一定刻苦钻研的科学精神（20%）。（3）讨论发言世界观、价值观正确（30%）。（4）有社会责任感和家国情怀（30%）。（1）学习态度不够端正，经常不按时完成课前网络平台学习任务；学习兴趣不够浓厚，很少问问题；课堂上从不发言；遵守纪律（20%）。（2）不够热爱科学，缺乏艰苦奋斗精神（20%）（3）讨论发言世界观、价值观正确（30%）。（4）有一定的社会责任感和家国情怀（30%）。（1）学习态度不端正，一半以上的时间不按时完成课前网络平台学习任务；基本没有学习兴趣，从不问问题；课堂上从不发言；不太遵守纪律（20%）。（2）不热爱科学，没有刻苦钻研的科学精神（20%）（3）讨论发言世界观、价值观基