无机非金属材料工程专业教学大纲《无机材料科学基础》（上）教学大纲课程中文名称：无机材料科学基础（上）课程英文名称：Fundamentalsof InorganicMaterials Science课程编号：154146总学时（实验学时）/学分：40/2.5课程类别：专业基础必修课程性质：适用专业：无机非金属材料工程先修课程：高等数学、大学化学、物理化学后续课程：无机非金属材料工艺学审批人：准部课程负责人：审定人：一、课程目标《无机材料科学基础》是无机非金属材料工程专业的一门专业基础必修课。其任务主要阐明无机非金属材料的组成、结构、性质之间的相互关系，以及在各种条件下的变化规律，为指导无机材料的生产和研制特定性能的无机非金属新材料提供理论依据和线索，也为后续专业课的学习奠定坚实的理论基础。通过本课程的学习，使学生增强科学素养，激发科技报国情怀，提高学生投身材料领域建功立业的热情。1.掌握结晶学的基本原理和基础知识，熟悉典型晶体结构特点、晶体的缺陷、固溶体的基本原理和基本知识，并能够利用这些知识去分析、表达无机非金属材料工程领域复杂工程问题：2.能够采用正确的分析方法识别无机非金属材料的组织与缺陷，鉴别材料的物理、化学性质，从而判断影响产品质量的主要因素，培养学生严谨治学的科学态度：3.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，通过查阅资料，对研究数据进行分析，培养学生运用联系和发展的观点分析解决问题的能力。二、课程目标对毕业要求的支撑毕业课程目标毕业要求指标点要求23-1.3能将无机非金属材料相关知识和数学模型方法用于推演、分析无机非金H1属材料设计制备、结构表征及性能调控等复杂工程问题22.2能认识到工程问题解决方案的多样性，并通过文献研究寻求可替代方案H4.1能基于科学原理，通过查阅文献，调研和分析涉及无机非金属材料复杂4M工程问题的解决方案注：H、M、L分别表示教学目标对毕业要求的贡献度为强、中、弱。14
无机非金属材料工程专业教学大纲 14 《无机材料科学基础》（上）教学大纲 课程中文名称： 无机材料科学基础（上） 课程英文名称： Fundamentals of Inorganic Materials Science 课程编号： 154146 总学时（实验学时）/学分： 40/2.5 课程类别： 专业基础 课程性质： 必修 适用专业： 无机非金属材料工程 先修课程： 高等数学、大学化学、物理化学 后续课程： 无机非金属材料工艺学 课程负责人： 审定人： 审批人： 一、课程目标 《无机材料科学基础》是无机非金属材料工程专业的一门专业基础必修课。其任务主要 阐明无机非金属材料的组成、结构、性质之间的相互关系，以及在各种条件下的变化规律， 为指导无机材料的生产和研制特定性能的无机非金属新材料提供理论依据和线索，也为后续 专业课的学习奠定坚实的理论基础。通过本课程的学习，使学生增强科学素养，激发科技报 国情怀，提高学生投身材料领域建功立业的热情。 1. 掌握结晶学的基本原理和基础知识，熟悉典型晶体结构特点、晶体的缺陷、固溶体 的基本原理和基本知识，并能够利用这些知识去分析、表达无机非金属材料工程领域复杂工 程问题； 2. 能够采用正确的分析方法识别无机非金属材料的组织与缺陷，鉴别材料的物理、化 学性质，从而判断影响产品质量的主要因素，培养学生严谨治学的科学态度； 3. 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，通过查阅资料，对研究数据进行分析，培养学生运用联系和发展的观点分析解决 问题的能力。 二、课程目标对毕业要求的支撑 毕业 要求 毕业要求指标点 课程目标 1 2 3 1 1.3 能将无机非金属材料相关知识和数学模型方法用于推演、分析无机非金 属材料设计制备、结构表征及性能调控等复杂工程问题 H 2 2.2 能认识到工程问题解决方案的多样性，并通过文献研究寻求可替代方案 H 4 4.1 能基于科学原理，通过查阅文献，调研和分析涉及无机非金属材料复杂 工程问题的解决方案 M 注：H、M、L 分别表示教学目标对毕业要求的贡献度为强、中、弱
无机非金属材料工程专业教学大纲三、教学内容和学时分配教学单元C1：晶体几何基础（10学时）教学目标：掌握结晶学基本概念和基础理论教学内容：C1-1晶体概述C1-2晶体的对称与分类C1-3晶体的理想形态C1-4晶体定向与晶面指数C1-5晶体结构的基本特征C1-6空间群重点：晶体的对称分类，结晶学指数，晶体结构基本特征。难点：晶体对称分类，晶体定向。教学单元C2：晶体化学基础（8学时）教学目标：掌握紧密堆积原理：熟练利用密堆积原理分析实际晶体结构：了解离子半径、配位数、电负性等概念；能利用鲍林规则验证实际晶体结构；了解离子极化对晶体结构和性能的影响。教学内容：C2-1晶体结构的键合C2-2球体的紧密堆积原理C2-3影响离子晶体结构的因素C2-4同质多晶C2-5鲍林规则重点：紧密堆积原理，鲍林规则难点：应用紧密堆积原理分析实际晶体结构教学单元C3：晶体结构（6学时）教学目标：熟悉硅酸盐晶体的分类依据和各类特点，能分析结构与性质的关系：了解典型结构类型，了解利用投影法、坐标法描述晶体结构。教学内容：C3-1晶体结构概述C3-2典型无机化合物晶体结构C3-3硅酸盐晶体结构重点：硅酸盐晶体的分类依据和各类特点难点：典型无机化合物晶体结构教学单元C4：晶体缺陷（6学时）教学目标：掌握晶体结构缺陷类型，点缺陷，固溶体，非化学计量化合物，刃位错和螺15
无机非金属材料工程专业教学大纲 15 三、教学内容和学时分配 教学单元 C1：晶体几何基础（10 学时） 教学目标：掌握结晶学基本概念和基础理论。 教学内容： C1-1 晶体概述 C1-2 晶体的对称与分类 C1-3 晶体的理想形态 C1-4 晶体定向与晶面指数 C1-5 晶体结构的基本特征 C1-6 空间群 重点：晶体的对称分类，结晶学指数，晶体结构基本特征。 难点：晶体对称分类，晶体定向。 教学单元 C2：晶体化学基础（8 学时） 教学目标：掌握紧密堆积原理；熟练利用密堆积原理分析实际晶体结构；了解离子半径、 配位数、电负性等概念；能利用鲍林规则验证实际晶体结构；了解离子极化对晶体结构和性 能的影响。 教学内容： C2-1 晶体结构的键合 C2-2 球体的紧密堆积原理 C2-3 影响离子晶体结构的因素 C2-4 同质多晶 C2-5 鲍林规则 重点：紧密堆积原理，鲍林规则 难点：应用紧密堆积原理分析实际晶体结构 教学单元 C3：晶体结构（6 学时） 教学目标：熟悉硅酸盐晶体的分类依据和各类特点，能分析结构与性质的关系；了解典 型结构类型，了解利用投影法、坐标法描述晶体结构。 教学内容： C3-1 晶体结构概述 C3-2 典型无机化合物晶体结构 C3-3 硅酸盐晶体结构 重点：硅酸盐晶体的分类依据和各类特点 难点：典型无机化合物晶体结构 教学单元 C4：晶体缺陷（6 学时） 教学目标：掌握晶体结构缺陷类型，点缺陷，固溶体，非化学计量化合物，刃位错和螺
无机非金属材料工程专业教学大纲位错。教学内容：C4-1晶体结构缺陷的类型C4-2缺陷化学反应表示法C4-3热缺陷浓度的计算C4-4非化学计量化合物C4-5位错和面缺陷重点：热缺陷的基本类型，热缺陷形成反应式的写法，热缺陷平衡浓度的计算。难点：固溶体形成反应式及化学式的写法，固溶体缺陷浓度的计算。教学单元C5：固溶体（5学时）教学目标：掌握固溶体的概念及分类，固溶体的性质及研究方法。教学内容：C5-1固溶体的分类C5-2固溶体的性质C5-3固溶体的研究方法重点：固溶体形成反应式及化学式的写法，固溶体缺陷浓度的计算。难点：固溶体形成反应式及化学式的写法。教学单元C6：熔体和非晶态固体（5学时）教学目标：掌握熔体结构，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，玻璃的结构参数。教学内容：C6-1熔体结构与性质C6-2玻璃通性C6-3非晶态固体的形成C6-4玻璃的结构重点：玻璃结构参数及相应计算，玻璃形成的条件，玻璃的转变温度与冷却速率的关系。难点：玻璃的形成条件，结构与性质。思政内容：1.在绪论中联系材料是文明和时代进步的标志，增强学生对专业的理解和认可度，进行中华悠久文化和璀璨文明方面的教育，增强学生的爱国主义意识和文化自信。2在材料结构内容的教学过程中，引入我国科学家在TiA1金属间化合物的研究，实现了其增韧性并应用于神舟飞船，培养学生树立科研强国的意识。3.在晶体结构缺陷教学过程中，引入冯瑞院士在非线性光学晶体微结构化方面的贡献，培养学生钻研精神和迎难而上的勇气和精神。注：可根据教学内容和课程目标适当选择或扩展相应课程思政内容。16
无机非金属材料工程专业教学大纲 16 位错。 教学内容： C4-1 晶体结构缺陷的类型 C4-2 缺陷化学反应表示法 C4-3 热缺陷浓度的计算 C4-4 非化学计量化合物 C4-5 位错和面缺陷 重点：热缺陷的基本类型，热缺陷形成反应式的写法，热缺陷平衡浓度的计算。 难点：固溶体形成反应式及化学式的写法，固溶体缺陷浓度的计算。 教学单元 C5：固溶体（5 学时） 教学目标：掌握固溶体的概念及分类，固溶体的性质及研究方法。 教学内容： C5-1 固溶体的分类 C5-2 固溶体的性质 C5-3 固溶体的研究方法 重点：固溶体形成反应式及化学式的写法，固溶体缺陷浓度的计算。 难点：固溶体形成反应式及化学式的写法。 教学单元 C6：熔体和非晶态固体（5 学时） 教学目标：掌握熔体结构，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，玻璃的结构参数。 教学内容： C6-1 熔体结构与性质 C6-2 玻璃通性 C6-3 非晶态固体的形成 C6-4 玻璃的结构 重点：玻璃结构参数及相应计算，玻璃形成的条件，玻璃的转变温度与冷却速率的关系。 难点：玻璃的形成条件，结构与性质。 思政内容： 1. 在绪论中联系材料是文明和时代进步的标志，增强学生对专业的理解和认可度，进 行中华悠久文化和璀璨文明方面的教育，增强学生的爱国主义意识和文化自信。 2. 在材料结构内容的教学过程中，引入我国科学家在 Ti Al 金属间化合物的研究，实现 了其增韧性并应用于神舟飞船，培养学生树立科研强国的意识。 3. 在晶体结构缺陷教学过程中，引入冯瑞院士在非线性光学晶体微结构化方面的贡献， 培养学生钻研精神和迎难而上的勇气和精神。 注：可根据教学内容和课程目标适当选择或扩展相应课程思政内容
无机非金属材料工程专业教学大纲四、课程目标达成途径课程目标教学内容教学方法目标1掌握结晶学的基本C1-1C1-2原理和基础知识，熟悉典C1-5型晶体结构特点、晶体的C1-6缺陷、固溶体的基本原理传统授课教学C2-1和基本知识，并能够利用讨论式教学：针对典型晶体结构进行讨论，加深对晶体结构C2-2这些知识去分析、表达无及性质之间联系的理解C2-3机非金属材料工程领域复C3-1杂工程问题C4-1C5-1C6-1C1-3目标2能够采用正确的分C1-4析方法识别无机非金属材C2-4料的组织与缺陷，鉴别材C2-5料的物理、化学性质，从C3-2传统授课教学而判断影响产品质量的主C3-3课堂练习：对固溶体形成反应式及化学式的写法进行课堂练习，增强对基础知识的掌握C4-2要因素，培养学生严谨治C4-3学的科学态度C4-5C5-2C6-2目标3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C4-4C5-3艺、新技术的研发现状，传统授课教学C6-3案例探讨：以钠钙硅玻璃生产为例，说明材料成分一结构一通过查阅资料，对研究数C6-4性能的关系，启发学生对新材料、新工艺的研究意识据进行分析，得到合理有效的结论，培养学生运用联系和发展的观点分析解决问题的能力注：建议采用以上教学方法，教师可根据教学内容和课程目标，采用合适的教学方法。五、考核方式（一）考核方式说明采取过程考核与期末闭卷考试相结合的方式，课程总成绩满分100分，由期末闭卷考试（60%）+过程考核（40%）构成，按权重计算课程总成绩。过程考核方式包括阶段测验（10%）+课程作业（30%）。（二）考核权重分配17
无机非金属材料工程专业教学大纲 17 四、课程目标达成途径 注：建议采用以上教学方法，教师可根据教学内容和课程目标，采用合适的教学方法。 五、考核方式 （一）考核方式说明 采取过程考核与期末闭卷考试相结合的方式，课程总成绩满分 100 分，由期末闭卷考试 （60%）+ 过程考核（40%）构成，按权重计算课程总成绩。过程考核方式包括阶段测验（10%） + 课程作业（30%）。 （二）考核权重分配 课程目标 教学内容 教学方法 目标 1 掌握结晶学的基本 原理和基础知识，熟悉典 型晶体结构特点、晶体的 缺陷、固溶体的基本原理 和基本知识，并能够利用 这些知识去分析、表达无 机非金属材料工程领域复 杂工程问题 C1-1 C1-2 C1-5 C1-6 C2-1 C2-2 C2-3 C3-1 C4-1 C5-1 C6-1 传统授课教学 讨论式教学：针对典型晶体结构进行讨论，加深对晶体结构 及性质之间联系的理解 目标 2 能够采用正确的分 析方法识别无机非金属材 料的组织与缺陷，鉴别材 料的物理、化学性质，从 而判断影响产品质量的主 要因素，培养学生严谨治 学的科学态度 C1-3 C1-4 C2-4 C2-5 C3-2 C3-3 C4-2 C4-3 C4-5 C5-2 C6-2 传统授课教学 课堂练习：对固溶体形成反应式及化学式的写法进行课堂练 习，增强对基础知识的掌握 目标 3 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， 通过查阅资料，对研究数 据进行分析，得到合理有 效的结论，培养学生运用 联系和发展的观点分析解 决问题的能力 C4-4 C5-3 C6-3 C6-4 传统授课教学 案例探讨：以钠钙硅玻璃生产为例，说明材料成分－结构－ 性能的关系，启发学生对新材料、新工艺的研究意识
无机非金属材料工程专业教学大纲考核方式及权重（%）课程成绩比例过程考核目标(%)期末考试课程作业阶段测验2510540目标15目标2251040101020目标3603010100成绩比例（%）（三）评分标准（1）课程作业：评分标准依据参考答案。（2）阶段测验：评分标准依据参考答案。（3）期末考试：评分标准依据参考答案。六、参考书目[1]胡志强，无机材料科学基础教程[M].北京：化学工业出版社,2014.[2]马建丽，无机材料科学基础教程[M].重庆：重庆大学出版社,2008.[3]曾燕伟，无机材料科学基础教程[M]武汉：武汉工业出版社,2011.[4]陆佩文，无机材料科学基础[M].武汉：武汉理工大学出版社，1996.七、其他说明根据持续改进的原则，各课程目标所对应的考核成绩比例可适当调整。18
无机非金属材料工程专业教学大纲 18 课 程 目 标 考核方式及权重（%） 成绩比例 期末考试 （%） 过程考核 课程作业 阶段测验 目标 1 25 10 5 40 目标 2 25 10 5 40 目标 3 10 10 20 成绩比例（%） 60 30 10 100 （三）评分标准 （1）课程作业：评分标准依据参考答案。 （2）阶段测验：评分标准依据参考答案。 （3）期末考试：评分标准依据参考答案。 六、参考书目 [1] 胡志强. 无机材料科学基础教程[M]. 北京:化学工业出版社, 2014. [2] 马建丽. 无机材料科学基础教程[M]. 重庆:重庆大学出版社, 2008. [3] 曾燕伟. 无机材料科学基础教程[M]. 武汉:武汉工业出版社, 2011. [4] 陆佩文. 无机材料科学基础[M]. 武汉:武汉理工大学出版社, 1996. 七、其他说明 根据持续改进的原则，各课程目标所对应的考核成绩比例可适当调整