《材料科学基础》教学大纲课程类别（必修/选修）：必修课程名称：材料科学基础课程英文名称：FundamentalsofMaterialsScience其中实验/实贱学时：0总学时/周学时/学分：48/4/3先修课程：无机化学，物理化学，有机化学，大学物理后续课程支撑：材料化学，固体物理授课时间：2-14周，每周（每周一和周三）两次课，1次两学时授课地点：7B4055（中英文PPT课件展示，中英文讲解）授课对象：2021材料1班和2班开课学院：材科科学与工程学院任课教师姓名/职称：钟赤锋/副教授，陈文周/博士，王湾/博士答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课前、课间和课后，采用一对一的问答方式：2.每次发放作业时，采用集中讲解方式：3.平日可以通过网上论坛或留言进行客疑：4.课外时间的客疑辅导安排在4B211/4B210办公室。课程考接方式：开卷（）闭卷（Y）课程论文（）其它（）使用教材：《材料科学基础》张联盟、黄学辉、宋晓岚等编（第二版）武汉理工大学出版社，2008年教学参考资料：1.《材料科学基础》英文版，胡祥、蔡淘主编，上海交通大学出版社：2.材料科学与工程基础/美】卡丽斯特，来斯威什著：郭福，马立民等译，北京工业出版社，2015.2书名原文：Fundamentals of Materials Science and Engineering3.《材料科学与工程基础》，顾宜、赵长生主编，化学工业出版社，2011，第2版4.《材料科学导论》冯端等编，化学工业出版社2002年课程简介：1
1 《材料科学基础》教学大纲 课程名称：材料科学基础 课程类别（必修/选修）：必修 课程英文名称：Fundamentals of Materials Science 总学时/周学时/学分：48/4/3 其中实验/实践学时：0 先修课程：无机化学，物理化学，有机化学，大学物理 后续课程支撑：材料化学，固体物理 授课时间：2-14 周，每周（每周一和周三）两次课，1 次两学时 授课地点：7B405 （中英文 PPT 课件展示，中英文讲解） 授课对象：2021 材料 1 班和 2 班 开课学院：材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称：钟赤锋/副教授，陈文周/博士，王涛/博士 答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课前、课间和课后，采用一对一的问答方式；2.每次发放作业时，采用集中讲解方式；3.平日可以通过网上论坛或 留言进行答疑；4.课外时间的答疑辅导安排在 4B211/4B210 办公室。 课程考核方式：开卷（）闭卷（√）课程论文（）其它（） 使用教材： 《材料科学基础》 张联盟、黄学辉、宋晓岚等编（第二版）武汉理工大学出版社，2008 年 教学参考资料： 1.《材料科学基础》英文版，胡赓祥、蔡洵主编，上海交通大学出版社； 2. 材料科学与工程基础/[美] 卡丽斯特，来斯威什 著；郭福，马立民等译，北京工业出版社，2015.2 书名原文：Fundamentals of Materials Science and Engineering 3.《材料科学与工程基础》，顾宜、赵长生主编，化学工业出版社，2011，第 2 版 4.《材料科学导论》 冯端等编，化学工业出版社 2002 年 课程简介：
材料科学与工程基础》是材料科学与工程一级学科专业课程体系中一门重要的专业基础课，本课程任务是通过各种教学环节，使学生掌握材科科学的基础概念和理论。全面理解材料科学中共性规律。本课程突出无机非金属材料的基础上，兼顺了金属材料、高分子材料科学原理。教学内容着重于材料科学的基本概念和基本理论，并及时补充最新研究成果。本课程培养学生了解和掌握材料学基本理论，为后续材料专业课程的学习打下必要的基础。课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑：C1.工程知识：掌握扎实的数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能够用于解决材料科学与工程领域复杂工程问题。指标点1.2具备解决材料科学与工程领域复杂工程问题所需的工程基础知识及应用能力。C2.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材料科学与工程领域复杂工程问题，以获得有效结论。指标点2.3能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，借助文献研究，分析和解决复杂工程问题备选方案实施过程的影响因素，获得有效论。C12终身学习：具有自主学习和终身学习的识，有不断学习和适应发展的能力指标点12.1能正确认识材料科学与工程等相关理论与技术的发展趋势与规律，树立自主学习、终身学习的意识。毕业要求课程教学目标支撑毕业要求指标点目标1（知识目标）：C1.工程知识：掌握扎实的数学、自然科学、掌握材料定义、分类。掌握三大材料的性能，加工方法、1.1具备解决材料科学与工程领域复杂工程工程基础和专业知识，并能够用于解决材料结构及性质：从材料的性能，加工、结构及性质等四个要问题所需的数学与自然科学知识及应用能力。科学与工程领域复杂工程问题。素全面来学习和理解材料。目标2（能力目标）2.3能够应用数学、自然科学和工程科学的基C2.问题分析：能够应用数学、自然科学和掌握三大材料：特别是无机材料的结构与性质的关系：掌本原理，借助文献研究，分析和解决复杂工程工程科学的基本原理，识别、表达、并通过握其加工方法对结构及其性能的影响。理解材料基本结构问题备选方案实施过程的影响因系，获得有效文献研究分析材料科学与工程领域复杂工程的知识，并能理解先进仪器分析的结构分析图谱。结论。问题，以获得有效结论。目标3（素质目标）12.1能正确认识材料科学与工程等相关理论C12.终身学习：具有自主学习和终身学习的增养学生具有主动参与、积极进取、票尚科学、探究科学与技术的发展趋势与规律，树立自主学习、终意识，有不断学习和适应发展的能力。2
2 《材料科学与工程基础》是材料科学与工程一级学科专业课程体系中一门重要的专业基础课，本课程任务是通过各种教学环节，使学生掌握材料科 学的基础概念和理论。全面理解材料科学中共性规律。本课程突出无机非金属材料的基础上，兼顾了金属材料、高分子材料科学原理。教学内容着重于 材料科学的基本概念和基本理论，并及时补充最新研究成果。本课程培养学生了解和掌握材料学基本理论，为后续材料专业课程的学习打下必要的基础。 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑： C1. 工程知识：掌握扎实的数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能够用于解决材料科学与工程领域复杂工程问题。 指标点 1.2 具备解决材料科学与工程领域复杂工程问题所需的工程基础知识及应用能力。 C2. 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材料科学与工程领域复杂工程问题，以获得有效结 论。 指标点 2.3 能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，借助文献研究，分析和解决复杂工程问题备选方案实施过程的影响因素，获得有效论。 C12. 终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。 指标点 12.1 能正确认识材料科学与工程等相关理论与技术的发展趋势与规律，树立自主学习、终身学习的意识。 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标 1（知识目标）： 掌握材料定义、分类。掌握三大材料的性能，加工方法、 结构及性质；从材料的性能，加工、结构及性质等四个要 素全面来学习和理解材料。 1.1 具备解决材料科学与工程领域复杂工程 问题所需的数学与自然科学知识及应用能力。 C1. 工程知识：掌握扎实的数学、自然科学、 工程基础和专业知识，并能够用于解决材料 科学与工程领域复杂工程问题。 目标 2（能力目标） 掌握三大材料，特别是无机材料的结构与性质的关系；掌 握其加工方法对结构及其性能的影响。理解材料基本结构 的知识，并能理解先进仪器分析的结构分析图谱。 2.3 能够应用数学、自然科学和工程科学的基 本原理，借助文献研究，分析和解决复杂工程 问题备选方案实施过程的影响因素，获得有效 结论。 C2. 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 文献研究分析材料科学与工程领域复杂工程 问题，以获得有效结论。 目标 3（素质目标） 培养学生具有主动参与、积极进取、崇尚科学、探究科学 12.1 能正确认识材料科学与工程等相关理论 与技术的发展趋势与规律，树立自主学习、终 C12. 终身学习：具有自主学习和终身学习的 意识，有不断学习和适应发展的能力
的学习态度和思想意识：养成理论联系实际、科学严谨、身学习的意识。认真细致、实事求是的科学态度和职业道德理论教学进程表教学模式支撑(线上/周次学时数教学主题授课教师教学内容（重点、难点、课程思政融入点）课程教学方法作业安排混合式/目标线下材料概念，材料发展简史，材料科学的定义：学习本课程的要求和方法。重点：三大材料分类、材料的选择原则。课程思政作业：要求学难点：各类材料的特点。课程思政融入点：1.介绍材料史的演变过程，材料发展史即生每人至少钟赤锋线下目标322绪论课堂讲授阅读两篇与人类文明史，陶瓷材料的发展史，悠久历史，中国文化标签，材料科学）培养学生民族自豪感。发展有关的2.介绍我国材料科学的发展，针对目前存在的卡脖子的困境，发扬长征精神，百折不饶，不畏艰难，刻苦学习，掌握材料文章或籍。理论，为国家关键材料突破贡献自己的力量。原子结构重点：介绍材料结构的基本知识：原子结构、原子结合键类线下陈文周目标12、4和结合键型与原子排列方式。课堂讲授课后习题能难点：原子结合键分类及其特点。3
3 的学习态度和思想意识；养成理论联系实际、科学严谨、 认真细致、实事求是的科学态度和职业道德。 身学习的意识。 理论教学进程表 周次 教学主题 授课教师 学时数 教学内容（重点、难点、课程思政融入点） 教学模式 （线上/ 混合式/ 线下 教学方法 作业安排 支撑 课程 目标 2 绪论 钟赤锋 2 材料概念，材料发展简史，材料科学的定义；学习本课程的 要求和方法。 重点：三大材料分类、材料的选择原则。 难点：各类材料的特点。 课程思政融入点：1.介绍材料史的演变过程，材料发展史即 人类文明史，陶瓷材料的发展史，悠久历史，中国文化标签， 培养学生民族自豪感。 2.介绍我国材料科学的发展，针对目前存在的卡脖子的困境， 发扬长征精神，百折不饶，不畏艰难，刻苦学习，掌握材料 理论，为国家关键材料突破贡献自己的力量。 线下 课堂讲授 课程思政作 业：要求学 生每人至少 阅读两篇与 材料科学） 发展有关的 文章或籍。 目标 3 2、4 原子结构 和结合键 能 陈文周 4 重点：介绍材料结构的基本知识：原子结构、原子结合键类 型与原子排列方式。 难点：原子结合键分类及其特点。 线下 课堂讲授 课后习题 目标 1
品体学基础，空间点阵、晶胞、品面和晶向指数：三种典型的金属品体、离子晶体和共价晶体：典型无机非金属结构。线下目标1陈文周84-6固体结构重点：品体学基础，三种典型的金属品体、离子品体和共价课堂讲授课后习题晶体。难点：晶向指数与晶面指数的标注，晶面间距的计算。介绍晶体结构缺陷的分类及其特点，点缺陷分类及特点，点缺陷浓度计算：非化学计量缺陷：周溶体及类型：位错的基本概念和分类：介绍缺陷对材料性能的影响。品体结构重点：晶体缺陷的基本概念和类型、点缺陷类型、产生，位目标1陈文周线下课掌讲授106-8缺陷，期错的基本概念。课后习题中考试难点：点缺陷浓度计算。课程思政融入点：由品体缺陷与材料性能的关系，引出有缺陷的人生才是完美的人生，正视自身的不完美，激发学生积极乐观的人生态度。以高分子材料为主，介绍非品体材料的简介：高分子链结构：构型和构象：高分子分子量及其分布：高分子品体：球晶和片品：高分子结晶度：高分子晶体模型：其它非品态材料的目标2非品体结结构及特性。钟赤锋线下6课堂讲授论述题9-10构重点：高分子材料的结构特征。难点：高分子的分子量的计算和高分子的构象。课程思政融入点：介绍一位中国高分子材料专业的院士，东莞人毛炳权院士，他的主要贡献和科研历程，让学生了解科4
4 4-6 固体结构 陈文周 8 晶体学基础，空间点阵、晶胞、晶面和晶向指数；三种典型 的金属晶体、离子晶体和共价晶体；典型无机非金属结构。 重点：晶体学基础，三种典型的金属晶体、离子晶体和共价 晶体。 难点：晶向指数与晶面指数的标注，晶面间距的计算。 线下 课堂讲授 课后习题 目标 1 6-8 晶体结构 缺陷，期 中考试 陈文周 10 介绍晶体结构缺陷的分类及其特点，点缺陷分类及特点，点 缺陷浓度计算；非化学计量缺陷；固溶体及类型；位错的基 本概念和分类；介绍缺陷对材料性能的影响。 重点：晶体缺陷的基本概念和类型、点缺陷类型、产生，位 错的基本概念。 难点：点缺陷浓度计算。 课程思政融入点：由晶体缺陷与材料性能的关系，引出有缺 陷的人生才是完美的人生，正视自身的不完美，激发学生积 极乐观的人生态度。 线下 课堂讲授 课后习题 目标 1 9-10 非晶体结 构 钟赤锋 6 以高分子材料为主，介绍非晶体材料的简介；高分子链结构； 构型和构象；高分子分子量及其分布；高分子晶体；球晶和 片晶；高分子结晶度；高分子晶体模型；其它非晶态材料的 结构及特性。 重点：高分子材料的结构特征。 难点：高分子的分子量的计算和高分子的构象。 课程思政融入点：介绍一位中国高分子材料专业的院士，东 莞人毛炳权院士，他的主要贡献和科研历程，让学生了解科 线下 课堂讲授 论述题 目标 2
研方法和老一代科学家的吃苦精神。介绍扩散含义及推动力、扩散分类、扩散的微观机制：菲克定律及应用：扩散系数及影响扩散系数的因素。柯肯达尔效目标1固体物质应。钟赤锋线下610-11课堂讲授计算题作业的扩散重点：稳态扩散。难点：菲克第一定律的应用。介绍相和相图基本概念，相律、杠杆规则和相平衡及其应用（重点）。介绍多元相图，重点介绍各类型二元相图及分析目标2方法。钟赤锋线下012-13相和相图课堂讲授计算题作业重点：相概念、相图、杠杆规则。难点：相图分析冷却析品过程、显微结构和性能之间的关系。相变概念及分类、相变条件：液相-固相转变：液相-液相转目标1变：有序-无序转变：相变与弥散强化。线下钟赤锋213 相变课堂讲授论述题重点：相变类型，条件。难点：相变和材料结构介绍固态反应特征及分类：固体反应机理：固态反应动力学：（重点）影响固态反应的因素：烧结的概念：烧结过程及机目标1课堂讲授/王涛4线下作业14周态反应理：(难点)。翻转课堂课程思政融入点：引入历史悠久的龙窑，妮兴陶艺人对于这一民族工艺的坚持守护和传承，激励学生对中国工匠精神认5
5 研方法和老一代科学家的吃苦精神。 10-11 固体物质 的扩散 钟赤锋 6 介绍扩散含义及推动力、扩散分类、扩散的微观机制；菲克 定律及应用；扩散系数及影响扩散系数的因素。柯肯达尔效 应。 重点：稳态扩散。 难点：菲克第一定律的应用。 线下 课堂讲授 计算题作业 目标 1 12-13 相和相图 钟赤锋 6 介绍相和相图基本概念，相律、杠杆规则和相平衡及其应用 （重点）。介绍多元相图，重点介绍各类型二元相图及分析 方法。 重点：相概念、相图、杠杆规则。 难点：相图分析冷却析晶过程、显微结构和性能之间的关系。 线下 课堂讲授 计算题作业 目标 2 13 相变 钟赤锋 2 相变概念及分类、相变条件；液相-固相转变；液相-液相转 变；有序-无序转变；相变与弥散强化。 重点：相变类型，条件。 难点：相变和材料结构 线下 课堂讲授 论述题 目标 1 14 固态反应 王涛 4 介绍固态反应特征及分类；固体反应机理；固态反应动力学； （重点）影响固态反应的因素；烧结的概念；烧结过程及机 理；(难点)。 课程思政融入点：引入历史悠久的龙窑，坭兴陶艺人对于这 一民族工艺的坚持守护和传承，激励学生对中国工匠精神认 线下 课堂讲授/ 翻转课堂 作业 目标 1