《材料概论》课程教学大纲

《材料概论》课程教学大纲一、基本信息课程中文名称：材料概论课程英文名称：IntroductiontoMaterials课程代码：16045101课程性质：专业选修课学分：1.5总学时：24（其中理论：24实验：0上机：0实践：0）适用学院及专业：材料科学与工程学院材料科学与工程专业先修课程：无机与分析化学、物理化学B、工程力学B开课学院、部、中心：材料科学与工程学院材料工程系材料科学与工程教研室二、课程地位与作用材料概论是材料科学与工程专业和无机非金属材料工程专业选修课之一。该课程与无机结构与功能材料、无机材料测试技术等共同构成专业特色课程群。本课程主要介绍各种材料的概念、分类、原理、功能、应用和发展趋势等相关内容，有利于拓展学生眼界，优化学生材料专业知识结构、拓宽知识面，也为学生了解材料性能、研制新材料、开发材料新产品的能力打下一定的基础，从而提高学生的专业素养和综合能力，以实现为行业领域培养复合型应用人才培养目标。三、课程教学目标本课程支撑毕业要求指标点6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1。学生通过该课程的学习，使学生树立坚持环境保护和可持续发展的理念，以材料人的社会责任为出发点，投身相关材料的设计开发、合成制备等领域。本着立德树人的初衷，激励同学们担当社会责任，积极融入国家发展。掌握材料的基本特性；理解材料性能与结构的内在联系；了解各类材料的定义、地位及作用等；了解材料的分类及应用领域。在理解材料性能与结构的内在联系的基础上，具备识别不同领域内结构材料应用方向的能力；具有理解建筑材料的种类及特性、抗菌材料的抗菌机理、环境材料的生态设计、半导体材料的能级特性、超导材料的零电阻现象和完全抗磁性、智能材料的功能特性及仿生设计、材料的生物相容性，燃料电池和太阳能电池的工作原理和复合材料的设计原理的能力。本课程的课程目标及能力要求具体如下：目标1：了解与材料领域相关的社会、健康、安全、法律以及文化等方面的方针、政策和法规。（支撑毕业要求指标点6.1）目标2：能够基于工程相关背景知识，合理分析与评价材料设计、制备过程的解决方案以及最终产品的应用对社会、健康、安全、法律以及文化等方面的影响，并理解应承担的责任。（支撑毕业要求指标点6.2）目标3：能够理解和评价各种材料在制备过程和产品应用中对环境和社会可持续发展的影响，能够考虑工程实践与环境保护的冲突问题。（支撑毕业要求指标点7.1）目标4：在考虑材料制备过程和产品应用等问题时，能够积极的追求、探索采取合理的技术手段减少对环境的影响和节约资源。（支撑毕业要求指标点7.2）目标5：能够检索、阅读材料相关领域的中/外文书籍和文献，了解国内外新型材料的结构、制备方法、优越性能等，并能分析总结相关材料的发展动态、趋势等，从而具备一定的国际视野。（支撑毕业要求指标点10.3）目标6：具有自主学习的意识，能够针对在日后专业学习和实际工作中，所遇到的相关材料领域内科学与技术问题主动查阅资料并进行学习。（支撑毕业要求指标点12.1）课程教学目标与毕业要求的关系矩阵教学目标毕业要求指标点教学方式考核方式目标16.1了解与材料领域相关的社会、健康、安全、法律以及文化等方面的方针、政策和法规。课堂讲授、典型案例、上网查阅相关资料结课小论文，课堂回答问题目标26.2能够基于工程相关背景知识，合理分析与评价材料设计、制备过程的解决方案以及最终产品的应用对社会、健康、安全、法律以及文化等方面的影响，并理解应承担的责任。激励同学们担当社会责任，积极融入国家发展。课堂讲授、典型案例、上网查阅相关资料结课小论文，课堂回答问题目标37.1能够理解和评价各种材料在制备过程和产品应用中对环境和社会可持续发展的影响，能够考虑工程实践与环境保护的冲突问题。课堂讲授、典型案例、课后答疑、课后讨论、上网查阅相关资料结课小论文，课堂回答问题目标47.2在考虑材料制备过程和产品应用等问题时，能够积极的追求、探索采取合理的技术手段减少对环境的影响和节约资源。树立坚持环境保护和可持续发展的理念，以材料人的社会责任为出发点，投身相关材料的设计开发、合成制备等领域。课堂讲授、典型案例、课后答疑、课后讨论、上网查阅相关资料结课小论文，课堂回答问题目标510.3能够检索、阅读材料相关领域的中/外文书籍和文献，了解国内外新型材料的结构、制备方法、优越性能等，并能分析总结相关材料的发展动态、趋势等，从而具备一定的国际视野。典型案例、课后答疑、课后讨论、上网查阅相关资料结课小论文，课堂回答问题目标612.1具有自主学习的意识，能够针对在日后专业学习和实际工作中，所遇到的相关材料领域内科学与技术问题主动查阅资料并进行学习。课堂讲授、典型案例、课后讨论、上网查阅相关资料结课小论文，课堂回答问题四、主要教学内容第1章绪论（2学时，支撑毕业要求指标点7.1、7.2）本章主要介绍材料的定义、地位及作用等。通过本单元的学习，应了解材料的分类及应用领域；理解材料性能与结构的内在联系；掌握材料的基本特性。树立坚持环境保护和可持续发展的理念，以材料人的社会责任为出发点，投身相关材料的设计开发、合成制备等领域。第2章传统结构材料（2学时，支撑毕业要求指标点6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介绍传统结构材料的基本定义、性能、及应用。通过本单元的学习，应了解金属材料、无机非金属材料、高聚物材料的性能及应用；理解性能与结构的内在联系；掌握传统结构材料的定义与基本特性。重点：金属材料的性能特性。难点：材料性能与结构的内在联系。第3章建筑材料（2学时，支撑毕业要求指标点6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介绍建筑材料的分类、性能、及应用。通过本单元的学习，应了解建筑材料的分类及应用；理解各类建筑材料的性能；掌握建筑材料的种类及特性。重点：建筑材料的种类及特性。第4章抗菌材料（2学时，支撑毕业要求指标点6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介绍抗菌材料。通过本单元的学习，应了解抗菌材料的定义、应用及发展趋势；理解抗菌材料的特性；掌握抗菌材料的抗菌机理。重点：抗菌材料的抗菌机理。难点：抗菌机理。第5章环境材料（2学时，支撑毕业要求指标点6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介绍环境材料。通过本单元的学习，应了解绿色包装材料、生态建材、环境降解材料的定义、应用及发展趋势；理解环境材料的生态设计；掌握环境材料的功能及分类。重点：环境材料的功能及分类。难点：环境材料的生态设计。第6章电磁性材料（2学时，支撑毕业要求指标点7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介绍半导体材料，铁电、压电、热释电、介电材料及磁性材料。通过本单元的学习，应了解这些材料的定义、种类、应用及发展趋势；分类；理解各种电磁性材料的功能特性；掌握压电效应及热释电效应。重点：压电效应及热释电效应。难点：半导体材料的能级特性。第7章超导材料、梯度功能材料（2学时，支撑毕业要求指标点7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介绍超导材料及功能梯度材料。通过本单元的学习，应了解超导、功能梯度材料的定义、分类、应用及发展趋势；理解超导产生的原因及功能梯度材料设计；掌握超导的零电阻现象和完全抗磁性。重点：超导材料的零电阻现象和完全抗磁性。难点：超导产生的原因及功能梯度材料设计。第8章智能材料（2学时，支撑毕业要求指标点6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介绍智能材料。通过本单元的学习，应了解形状记忆智能材料、电磁流变液智能材料、磁致伸缩智能材料的基本概念、分类、应用及发展趋势；理解智能材料的功能特性及仿生设计；掌握形状记忆智能材料的形状记忆原理及形状记忆材料的特性。重点：形状记忆智能材料的形状记忆原理。难点：智能材料的功能特性及仿生设计。第9章生物医用材料（2学时，支撑毕业要求指标点6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介绍生物医用材料。通过本单元的学习，应了解生物医用材料的定义、应用及发展趋势；理解生物医用材料的功能及分类；掌握生物医用材料的生物相容性。重点：材料的生物相容性。难点：生物医用材料的特性。第10章能源材料（2学时，支撑毕业要求指标点6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介绍能源材料。通过本单元的学习，应了解制氢储氢材料、燃料电池及太阳能电池的定义、种类、应用及发展趋势；理解制氢储氢材料、燃料电池及太阳能电池的功能及特性；掌握半导体光催化产氢原理及燃料电池和太阳能电池的工作原理。重点：燃料电池和太阳能电池的工作原理。难点：半导体光催化产氢原理。第11章复合材料（2学时，支撑毕业要求指标点6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介绍复合材料。通过本单元的学习，应了解复合材料的定义、应用领域及发展趋势，理解复合材料的设计原理；掌握复合材料的功能特性。重点：复合材料的功能特性。难点：复合材料的设计原理。第12章纳米材料（2学时，支撑毕业要求指标点6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介绍纳米材料。通过本单元的学习，应了解纳米材料的定义、应用领域及发展趋势；理解纳米材料的组成、性能及分类；掌握纳米材料的特异效应。重点：纳米材料的特异效应。难点：纳米材料的组成单元及特异效应。五、教学方法包含课堂讲授，典型案例的展示，课后讨论、同时组织学生自主上网查阅相关资料并汇报。本课程是一门内容庞杂的课程，专业性和综合性强。理论讲授应紧紧围绕专业培养目标，以学生获取工程知识、建立工程概念以及形成工程能力为宗旨，采用多种教学方法相结合，以提高课堂教学效果。1.多媒体与视频播放相结合：通过图片、生产视频等影像资料增强直观性，便于学习掌握，提高学习效率。2.案例讲解与分析：在典型案例的讲解中，将材料与国家前途命运、社会经济发展、绿色环保意识等联系起来，使学生增强爱国精神、坚定环境保护和可持续发展的理念，以材料人的社会责任为出发点，投身相关材料的设计开发、合成制备等领域。3.翻转课堂辅助教学：学生进行分组，每个小组题目自拟（材料相关），分工组内决定；查阅资料、制作PPT、汇报展示、提问讨论。六、课程考核和成绩评定方式课程考核为研讨展示和结课论文相结合的方式，研讨展示成绩占50%，结课论文成绩占50%。其中，研讨展示按百分制评分，总评后折算成50分。各小组匿名打分，每组集体决策；老师赋分/学生打分（各小组平均分）各占40%和60%，研讨得分即为组内成员得分。（注：无故旷勤1/3者，取消考核资格。）七、教材及参考文献1、教材，吴芳，，材料概论（第1版），重庆，重庆大学出版社，20062、主要参考教材和参考文