无机非金属材料工程《材料科学基础》课程教学大纲.docx

材料科学基础课程教学大纲一、第程基本情况课程代码：IOII1M223OOI课程名称（中，英文）：一料科学基础/Fundamenta1.sofMateria1.sScience邨程类别：专业必修课学分：4.5总学时：72理论学时：60实整实践学时：12适用专业：无机非金屈材料，程适用对象：本科先修课程：高等数学、大学物理、工程化学、物理化学教学环境：城下或混合式教学开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1,课程任务与目的材料科学法础?是从无机材料领域内各种材料制品的工艺技术实践中总结出来的共性规律而形成的一门课程,是材料科学的曳要基础理论课程，是无机非金届材料工程专业的核心课程.本课程把基础科学理论，特别是物理化学、结晶化学中的基本理论,具体应用到无机材料的制得工艺和性能研究中，用理论来阐明无机材料脖成过程的本质,闱述如何应用将础理论在分析解决实际生产同时，为生产、研究和开发新材料提供理论依据。在本课程绪论环节，导入了自改革开放以来中国在建筑材料领域的研究及生产成果,激发学生道路白伯，提高学生投入建材行业一线建功立业的热情.在整个课程教学过程中,注重学生专业能力培养与人格养成，注重培养学生分析、解决实际何即能力，树立理论联系实际科学观，激励学生勇迎挑战、勇于创新、勇担责任。2.对接培养的岗位能力通过本课程的学习，使学生掌握无机材料结构特点、了解组成、结构、制备及性能之间的关系：了解无机材料组成、结构'制相及性能之间的关系：掌握分析相图的基本方法和规律：了解无机材料专业相图以及在生产中的应用：掌握无机材料生产制侪过程中物理化学变化过程的速度、机理以及影响因素.使学生能用理论来阐明无机材料形成过程的本质，?旌应用埋论来解决生产实际问网的方法，为今后从事无机材料生产和新材料研究、开发提供室实的理论基础.通过本课程实验,使学生加深对理论教学内容的理解，掌握无机材料性能测定的基本原理和基本方法，芾重培养学生分析、解决实际问即和独立思考的能力,并使学生科学研究能力得到定的训练。三、课程教学目标1,课程对毕业要求的支探毕业要求指标点1.41能够利用系统思维的能力，将工程知识用于无机非金属材料粒域工程问应解决方案的比较与铳合，jf体现本专业做域先进的技术.I毕业要求指标点2.3能认识到解决无机非金属材料领域更杂工程问起有多种方案可选择.会通过文献研究寻求可替代的解决方案.（毕业要求指标点4.1能够基于自然科学、无机非金属材料科学与工程的原理，通过文弑研究或相关方法，调研和分析视杂工程问题的解决方案，毕业要求指标点421能影根据对象特征，选齐研究路i,设计实验方案。2.课程教学目标对应事业要求指标点,具体内容如下：教学目标1：旎够解择晶体结构与缺陷、非晶体结构、相平衡、扩散等相关的基本概念、和主要特征,能滋利用系统思维能力，从材料的晶体结构、相平衡,固体表面与界面、相变.扩酸、固相反应和烧结等祇本理论角度诳行分析，将工程知识用于无机非金属材料领域工程问遨解决方案的比较与绥合.支撑毕业要求指标点1.4.教学目标2：能够掌握M体结构与法陷、茸晶体结构、固体表面与界面、扩散、相变、固相反应、烧结等基本原理.对材料的组成、结构,物相、性能以及相互关系进行识别表达和分析,认识到解决无机非金蟠材料领域亚杂工程问遨有多种方案可选择,会通过文帆研究寻求可皆代的解决方案,并获得有效结论。支撑毕业要求指标点2.3.教学目标3：能物耗于无机非金属材料科学与工程的原理，通过相关方法，调研和分析班杂工程问题的解决方案“支推毕业要求指标点4.1。教学目标4：能够利用材料科学基础的基本知识及原理，结合无机非金属材料新工艺、新技术的研发现状.根据对望特征.选择研究路线.设计实验方案.支撑事业要求指标点4.2。四、教学课时安排（一）学时分配主题或知识点教学内容总学时学时完成课程教学目标课a验*践主nsI无机材料假论22OC1、2主SS2晶体结构14122Ck2、3、4主题3品体结构缺陷660C1.2、3、4主题4非晶态结构与性质660C1、2、3、4主题5固体表面与界面66001.2、3、4主题6相平衡和相图1711601,2、3、41-题7固体中的扩散55001、2、3、4主题8固相反应84401、2、3、4主题9相变过程44001、2、3、4他10烧结过程44001、2、3、4合计726OI2(:)实骏教学安排序号实骆/实践吐目名珠实的实践学时实验，实践类鞭实验/实践要求由组人数注1晶体结构原子模型的堆垛与分析2踪合性必做22差热分析2煤合性必做23热度分析4嫁合性必做24淬冷法研究相平衡4煤合性必做2五、教学内容及教学设计主遨I无机材料概论1 .教学内容在概论中导入r自改革开放以来我国建筑材料筑域的研究及生产成果.激发学生道路自信，提而学生投入电材行业一线建功立业的热情，无机材料的分类，无机材料的特点，无机材料组成、结构、性能、工艺及其与环境的关系，无机材料的选用原则,无机材料的地位与作用，无机材料的研究与发展。2 .教学杀点无机材料的分类，无机材料组成、结构、性能、工艺及其与环境的关系.3 .教学难点无机材料组成、结构、性能、工艺及其与环境的关系，4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段课堂讲授与税上自学相结合，在课堂讲授过程中引入中国传统建材在世界领先的地位，增加学生爱国主义情感.主题2晶体结构1 .教学内容站晶学茶础，品体化学夔木凝理，非金权总桢品体结施，无机化合物品体结构，硅酸盐晶体结构,如通过讲解金刚石、石果等在现实中的应用，帮助学生树电理论联系实际科学观.2 .教学重点结晶学指数,晶体中质点的堆积.氧化钠型结构,内悴犷型结构.萤石型（反萤石型）结构.的伙矿型结构,鲍林规则,硅酸盐晶体结构.3 .教学难点结晶学指数，晶体中质点的堆枳，疑化钠型结构，闪锌矿型结构，萤石壁（反装石里结构，钙钛矿型结构，蛇林规则，硅酸盐晶体结构,4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）课堂讲授与线上自学相结合,采用分组讨论、启发式教学方法,在知识讲授的过程中.用晶体化学基本原理引出法律法规.增强学生的规矩意识.主题3晶体结构缺陷1 .教学内容晶体结构缺陷类型，点缺陷.固溶体.非化学计Iit化合物.刃型位错和螺型位错.通过讲解晶体结构缺陷，让学生学会用一分为二的方法去分析军情，用用证的观点去看待问遨.2 .教学重点热缺陷的基本类型,热缺陷形成反应武的写法.热缺陷平衡浓度的计算,固溶体形成反应式及化学式的司法，固溶体研究方法，非化学计价化合物形成反应式的写法，玦陷浓度与乳分压的关系，刃型位错和端型位错。3 .教学玳点热法陷形成反应式的写法,热执陷平衡浓度的计算，固溶体形成反应式及化学式的写法，固溶体研咒方法，非化学计量化合物形成反应式的写法.缺陷浓度与叙分压的关系，刃型位筋和螺型位描.4 .教学方窠设计（含教学方法、教学手段课堂讲授与戏上自学相结合,采用同翘讨论式、启发式教学方法,在知识讲授的过程中，由玦馅形成的感义，引出“威陷产生美，金无足赤，人无完人”，团队协作要包容他人的缺点,主遨4非晶态结构与性质1 .教学内容熔体结构，熔体性质，玻璃的四个通性，玻璃形成的动力学条件和形成玻璃的结晶化学条件，玻璃结构的主要学说；晶子假说和无规则网络假说，硅酸盐玻璃和刑酸盐玻璃结构与性质，歧病的结构参数,在课程教学过程中穿插入浮法鼓埔成型.介绍浮法玻璃生产工业取得辉煌成就及所走过的艰苦决绝的钻研奋斗历程,引导学生潜心专业知识,专注科研创新.2 .教学正点硅酸盐熔体的烝合物理论，整度的定义，硅酸盐熔体的黏度与温度的较关系，化学组成对硅酸盐熔体弱度的影响，晶子学说,无规则网络学说乳硅比时坡鹿结构的影响，玻谪结构参数及相应计算,玻璃形成的热力学条件,动力学条件.结晶化学条件玻璃的转变温度与冷却速率的关系.3 .教学难点硅酸盐熔体的烝合物理论，玻璃结构钻数及相应计獴，玻璃形成的热力学条件，动力学条件，玻璃的转变温度与冷却速率的关系。4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）课堂讲授与线上自学相结合,采用问题讨论式、启发式教学方法.在知识讲授的过程中.引出外加剂的重要性，引导学生要能听取不同的声包容他人.主题S固体表面与界面1 .教学内容固体表面力场与去面能，岗子晶体在表面力场作用下，离子的极化与维川过程，弯曲表面效应，湿润与粘附，表面的改性，多晶材料中的晶界分类，多晶体的组织，晶界应力，粘土胶粒带电与水化等一系列由表面效应而引起的股体化学性质如泥浆的流动性和触变性,施团的可蹩性等.在课程教学过程中通过举例如自行车补胎等,加深学生对粗横度、吸附膜基础理论了制，培养学生分析、解决实际问IS能力，树立理论联系实际科学观。2 .教学at点固体表面力场，离子晶体表面双电层的形成，潮湿的度崎，润湿的类型，表面粗摄度时润湿的影响，弯曲表而效应，枯土的离子吸附与交换.泄浆的流动性和触变性,滉困的可空性等.3 .教学难点离子品体表面双电层的形成,表面粗桎度对制湿的影响，拈土的离子吸附与交换，湘浆的流动性和触变性，泥团的可果性等。4 .教学方案设计（含.教学方法、教学手段课堂讲授与线上自学相结合.果用问题讨论式、启发式教学方法，由拈k水系统的触变性知识,阐述纣军长征过草地时陷入沼泽的原因,与学生共同缅怀革命烈士.主遨6相平衡和机图1 .教学内容硅酸盐系统和图的基本特点.单元系统相图,二元系统相图,三元系统相图.在课程教学过程中穿钻入玻璃烯窑制度,水呢烧成工艺等,加深学生对域础理论应用于解决实际问题的了解，树立理论联系实际科学双，激发学生对专业学习的兴趣，投身祖国建设的理S1.2 .教学重点二元、三元系统相图分析。3 .教学难点:元、三元系统专业相图分析。4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段课堂讲授与莲上自学相结合,采用阿时讨论式、后发式教学方法，在专业相图讲授的过程中.引导学生合理的选择无机非金屈材料生产过程中的配料及热工制度,让学生在材料生产工艺中考虑到社会,安全、法律与环境因崇.主题7固体中的扩散1 .教学内容扩敌现象的宏观规律菲克第定律、菲克第：定律，描述扩散物侦的浓度分布与距海、时间的关系,扩散微观机制,即扩散过程中原子迁移的方式，扩散系数,影响犷散系数的因素.在课程教学过程中如举例气球放置缩小等.加深学生对扩散基础理论的了解,树立理论联系实际科学观，激发学生对专业学习的兴趣，2 .教学重点北克第一定律、菲克第二定律及其应用：扩散的微观机构，扩散系数.3 .教学难点菲克第一定律、菲克第二定律的应用：扩散的微观机构,扩散系数,4 .教学方窠设计（含教学方法、教学手段课堂讲授与我上自学相结合，采用启发式、诱导式教学方法，在知识讲授的过程中，用扩散产生的原因，激发学生创新活力.主遨8固相反应1 .教学内容周相反应的分类与特征.同相反应动力学,影响同相反应得因素.在课程教学过程中通过举例如水湘烧成过程中发生的固相反应，加深学生对基础理论应用于实际问题的了解，激发学生对专业学习的兴趣，投身祖国建设的理想。2 .教学重点同相反应特征,囚相反应一般动力学关系,化学动力学范阚,扩散动力学范围.3 .教学难点固相反应-般动力学关系，化学动力学莅阳，扩胶动力学范国.4 一教学方案设计（含教学方法、教学手段课堂讲授与现上自学相结合,采用启发式、诱导式教学方法，在知识讲授的过程中，用固相反应历程，剜述人与人交流的重要性，从而激发学生的交流欲望。主题9相变过程1 .教学内容相变的分类，液-固相变过程热力学.液-固相变过程动力学.在课程教学过程中列举生活中的相变过程,开拓学生视野.提升学生对课程学习兴趣.2 .教学重点相变的热力学分类方法，相变过程的温度、压力和浓度条件，品核形成条件，品核形成过程动力学，晶核生长过程动力学.3 .教学玳点品核形成条件,晶核形成过程动力学，晶核生长过程动力学.4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段课堂讲授与线上自学相结合采用启发式、诱导式教学方法，在知识讲授的过程中用品核形成的知识来阐述外加剂的重要性，引导学生要能听取不同的声音,包容他人.主璃IO烧结过程1 .教学内容烧结定义，推动力和基本模型,在纯固态和有液相参与的烧结过程中，四种基本的传质产生的原因、条件、特点和动力学方程.烧结过程中品粒生长，二次再结晶的控制,影响烧结的因素,在课程教学过程中如举例耐火材料、陶衣等的烧结,加深学生对基础理论的广斛，树立理论联系实际科学观，提升学生对课程学习兴趣和严肖认真的科学态度。2 .教学困点烧结过程的推动力和各种传防过程特点：各种传质产生的原因、条件和动力学方程.3 .教学难点烧结过程各种传质过程特点：各种传质产生的原因、条件和动力学方程.4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）课堂讲授与我上自学相结合，枭用启发式、诱导式教学方法，在知识讲授的过程中，用高温下烧结过程来引导学生进一步理解I锤百炼、淬火成金的成长历程，大、学生成货评定I,课程考核方式及比例本课程考核学生养取知识的能力、应用所学知识分析问避和解决问四能力、实践动手前力和创新能力等：考核方式采用作业评测、课堂表现.平时阶段测验等多种形式、多个阶段等全过程的考核,使学生成绩评定更加合理多样优化课程评价体系进一步提升本课程教学效果。学生成缄评定表考核平时成绩J)方式J1.f1.课阶J小J中末考勤业堂表现段测验辩目论文他考试试脸成绩比例IOIO1015555 .课程目标考核方式评价权杀本课程教学目标与考核方式评价权重.如下表所示:课程教学目标与考核方式评价权取表课程教学目标支掾毕业要求指标点考核评价方式权重（%）调堂表现作业段测5金或验期末考试合计教学目标1指标点1.44440202532-37教学目标2指标点2.32440152025-30教学目标3指标点4.12220I(M5i6-21教学目标4指标点4.2200I50I7合计I0IO10I5551003,课程成绩评价标准平时成缄评定及考核标准考核环节考核结果及标准钾估项目及权优秀（21（K）分）良好（80-90分）中等（7080分）ft(6(70分)不及格（60分）课堂表现（IO分）无迟到.早退，旷课现象:枳极参加课堂讨论,并有自己独到的见解I能缈准珑问答所有问题.无迟到、早退现&：收为枳极卷扣课堂讨论.并提出自己的见解，能够正确回答问明仅有迟到.早说现软：能够主动参垢课堂讨论：主要PJia回答正娴，有退到.早退、偶尔有旷课现：心与课堂讨论；本能够回答相关同出.迟到.早退.旷课较多:不能有效叁加课St忖论；IS1.答不出主要问题.作业（10分）便坡独立完成作业.能够灵活运用所用知识和理论解决同JH.井援行正确结论，作业能好独立完成作业,低邂运用所学知识和理论解决网JS并狭得正册结能缈独立完成作业.能绣运用所学知识和理论解决问SS.并狭褥皆效结系不能缈独立完成作业,部分题目解答不求确,本用所学知识和理论不能独立完成作业,作业提交不及时.准确率较低.运用所学知识和理论解决问完成成此优秀论,作业完成质业收高.论完成质录符合要求.解决何咫的傥力延本符合要求.埋的捱力不足.阶段测险（IO分）完成所仃阶段测%.灌确率高.完成所仃阶段君验，准确率较i.完成所存阶段测4准确率中等.整本完成阶段测验,准确率较低.取本完成阶段期试,准确率低“课程教学目标评价标准#学目标优190MXna（以卜89中<7(K79)及格（6069）不及格（0S9）*学目标I能够解*卞晶体结构与缺陷、非晶体精构、相平衡、犷敬善相关的瑶本横乞'和主要峙任.俄移利用系统思措的能力，从材料的晶体结构、相半南、国体衣面与界陈相变.扩股、H相反应和烧结殍延不理论用收进行分析.将工探知识用于无机非金属材科领城工程何圆解决方案的比较与琮合。使好准确掌握林体结构与筑陷、*S!,体结构.I.扩俄等相关的基木安念.和主要特征.能好利用系统思椎的能力,从材料的品体站构、相平带、固体发血与界向.相变、扩1.1.¾.剧相反应和烧结等禁本理论用度进行分析,将工知识用于无机非金属材料较域工程向圆解决方案的比我与嫁合.能够拿押处体结构与缺陷、非晶体站构、相中衡、扩他等相关的基本横乞'和主要特征.健口利用系统思措的能力，从材料的晶体结构、相平as、国体衣面与界面、相变.扩股、阂相反应和烧结等曲本理论用收进行分析.将工段知识用于无机非金属材科领城工程阿区帧决方案的比较与琮合。基本，在晶体耕构与ti陷、酢片体站构.相平衡、扩故等相关的基本概念*和主要特征.健燧利用系统思惟的能力,从材料的晶体拮构.相平衡、固体衣面、界面、相变、ms.a相反血和烧结等基本理论他度进行分析,基本能将工底知识用于无机非金瓜材料领域工程向IS解决方案的比较与琮合。不徒然世晶体耕构与缺陷.非晶体结构、相平衡、才畋等相关的场本黑含、和主要特征.袋够利用系统忠彼的能力，从材料的晶体给构.相干台、固体衣面与界面.相变'Ir1.ft、同榴反应和烧结第渠本理论向凄进打分析，不徒将工和知四川F无机*:金屉MM»«1.ESMS济决方窠的比较与综合.学目标2能弊系统求握M体结构与状筋.品体构、同体表囱与界面、犷放、相变、周相反应、烧结等猊本原理,对材料的组或'结构.物相、性能以及相互关系送行识别表达和分析，认识到解决无机非金蟠材料（域复杂工程问JSa多种方案可选挣，会通过文献细允寻求可怦代的解决方案并获称疗效结论.能芥准娴京獴品体结构与缺陷.品体结构、固体表囱与界面、犷放、相变、用相反应、烧结等猊木原理,对材料的组或、结构.物相、性能以及相互关系送行识别表达和分析，认设到解决无机非金蟠材料额域复杂工程问JSa多种方案可选齐，会通过文献细允寻求可替代的就决方案并获称疗效结论.能弊掌握商体结构与缺陷、非晶体结构、得体表面与界面、犷敢、相变、冏相反应、烧结等基本原理,对材料的纸成、结构.物相、性能以及相互关系进行双别表达和分析，认识刎算决无机非金1材料馍城H杂工程向的有多种方案可选界幺亚过文献研究寻求可替代的解决方案.并获得有效站论.基本晶体耕构与战陷、非的体站构、周体&而与界而*Vift'相变、尚相反应、烧结等柴本原理.对材科的祖成、结构.物Hh性能以及相互关第进行识别农达和分析/解解决无机非金胧材料架域复杂工程"88有多种方案即4撵.不解掌握晶体结构与旅陷、非岛体结构、冏体表面与界面、Ktt.IW变.同相反应、烧结等成本朦理,对材料的If1.成、结构,ft1.性能以及相”.关系进行识刈表达和分析.不能认IR到鳏决无机非金M材料缴域复杂工程向IS的方案.审学目标3发够熟炼的延F无机非金胧材料科学与工程的原理，通过相关方法.调研和分析史杂工程问IS的解决方案.健一准确的基于无机非金胧材料科学与工程的好理，通过相关方法.调研和分折熨杂工程问IS的解决方案.能螭基于无机非金风材料科学与工程的原理,通过相关方法.刑屏和分析”来工程“咫的解决方案.整本能统柴F无机非金属材料科学与工程的原理，通过相关方法.词研和分析复杂工理问题的解决方案.不能兼于无机非金胧材料科学与工程的原理,通过相关方法.调研和分析复杂工程向中的解决方案.制»11能幡系统.小砒地利用材料科学施砒的基水知识及像理，结合无机聿金JW材料健期次域地利用材料科学覆HI的基本1WAKifi!.结合无机非金属材料新工能够正确地利用材料科学AH1.的基本)WAKifi!.结合无机非金属材料新工本施缉利用材料科学,地的基本知以及NI理.结合无机非金胧材料新工艺、不能利用材料科学蔚碑的基本知识及炭理.结合无机非金JK材料新工标4新工艺、新技术的研发现状,根据对象也&E.选抒研九路妙，设计实验方案.2.IS技术的网发现状，根第对象特征，迭技研尢路规，Si1.实龄力窠.2.斜技术的研发现就，根第对象特征，迭技研尢路规，Si1.实的力窠.新技术的研发现状.根据对我特征，选和研犬路跳，设计实验方案.名、新技术的研发现状,根据对软特征,选择研汽路统，设计实验方案.七、教材、参考书目、宣要文献以及谭程网络资深建议教材：曾燕伟主编，无机材料科学法础,武汉理工大学出版社，2015宋晓岚主编，无机材料科学础.化学工业出版社，2006主要参考书：(I)潘群雄主煽.无机材料科学基础.化学工业出版社.2(X)7(2)张其士主编.无机材料科学基础.华东理工大学出版社，2()07(3)赵品主编.材料科学基础.哈尔滨工业大学出版社，1999(4)WiMi:主编,无机材料科学狼础,武汉理工大学出版社，1996(5)杨久俊主编,无机材料科学.郑州大学出版社，2009课程网络资源(I)材料科学基础:a国家精品课程网站.(2)£材料科学基础3XXXX工学院刈洛课程脚站.