《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：FundamentalsofMaterialsScience其中实验/实践学时：8总学时/周学时/学分：64/4/3.5先修课程：高等数学、大学物理、大学化学、工程力学或材料力学等后续课程支撑：材料成型基础、金属材料学、热处理工艺学、材料性能与检测、材料表面工程、材料失效分析等授课时间：1-16周/周三3、4节，周五/3、4节授课地点：松山湖/6E-203，6E-101授课对象：2019级金属班开课学院：材料科学与工程学院任课教师姓名/职称：祝闻/讲师答疑时间、地点与方式：1.通过优学院、微信、QQ、电子邮件等线上答疑：2.习题课，安排集中答疑：3.每次上课的课间和课后，采用一对一的问答方式。课程考核方式：开卷（）闭卷（V）课程论文（）其它（）使用教材：石德珂主编，《材料科学基础》（第三版）机械工业出版社数学参考资料：材料科学基础，胡廣祥蔡淘主编，上海交通大学出版社材料科学基础：谢希文，过梅丽主编，北京航空航天大学出版社课程简介：材料科学基础课程是材料学科重要的专业基础课之一。本课程面向金属材料工程专业，作为必修课为该专业学生后续专业课程，如材料成型基础、金属材料学、热处理工艺学、材料性能与检测、材料表面工程、材料失效分析等提供基础。本课程将系统、全面地介绍材料基础理论知识，诸如材料的晶体结构、品体缺陷、凝固、相结构、相图、扩散、塑性变形等。通过理论教学与实践教学相结合，不仅培养学生掌握材料的基本理论，同时也培养学生的动手能力与探索新知识的能力。课程的教学目的和任务是使学生能够掌握材料的组成-形成（工艺）条件-结构-性能-材料用途之间相互关系及制约规律，从而使学生了解材料生产及使用过程中的静、动态之间的联系与差异，并能在一定层次上研制开发新材料储备必要的基础知识和奠定相应能力。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：64/4/3.5 其中实验/实践学时：8 先修课程： 高等数学、大学物理、大学化学、工程力学或材料力学等 后续课程支撑： 材料成型基础、金属材料学、热处理工艺学、材料性能与检测、材料表面工程、材料失效分析等 授课时间： 1-16 周/周三 3、4 节，周五/3、4 节 授课地点：松山湖/6E-203，6E-101 授课对象： 2019 级金属班 开课学院： 材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称： 祝闻/讲师 答疑时间、地点与方式：1. 通过优学院、微信、QQ、电子邮件等线上答疑； 2.习题课，安排集中答疑；3. 每次上课的课间和课后，采用一对一的问答 方式。 课程考核方式：开卷（）闭卷（ √）课程论文（）其它（ ） 使用教材：石德珂主编，《材料科学基础》（第三版）机械工业出版社 教学参考资料：材料科学基础，胡赓祥 蔡洵主编，上海交通大学出版社 材料科学基础，谢希文，过梅丽主编，北京航空航天大学出版社 课程简介：材料科学基础课程是材料学科重要的专业基础课之一。本课程面向金属材料工程专业，作为必修课为该专业学生后续专业课程，如材料成型 基础、金属材料学、热处理工艺学、材料性能与检测、材料表面工程、材料失效分析等提供基础。本课程将系统、全面地介绍材料基础理论知识，诸如 材料的晶体结构、晶体缺陷、凝固、相结构、相图、扩散、塑性变形等。通过理论教学与实践教学相结合，不仅培养学生掌握材料的基本理论，同时也 培养学生的动手能力与探索新知识的能力。课程的教学目的和任务是使学生能够掌握材料的组成-形成（工艺）条件-结构-性能-材料用途之间相互关系 及制约规律，从而使学生了解材料生产及使用过程中的静、动态之间的联系与差异，并能在一定层次上研制开发新材料储备必要的基础知识和奠定相应 能力
课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑：毕业要求支撑毕业要求指标点课程教学目标目标1（知识目标）：掌握材料种类，晶体结构，晶体缺陷，凝固，相图，扩散，掌握材料科学基础知识，并能将其用于C1.工程知识：能够运用数学、自然科学、工程基相变等基础知识：以金属材料为典型，学习材料共同的科解决金属材料制备、加工领域的复杂工学原理及技术基础知识，了解材料科学中的共性规律，即础和金属材料专业知识用于解决金属材料工程领程问题。材料的组成-形成（工艺）条件-结构-性能-材料用途之间相域的复杂工程问题。互关系及制约规律：由表及里地认识材料科学与工程各要素的相互关系，初步理解科学与工程技术的方法论。C2.问题分析：能够应用数学、自然科学和金属材料工程的基本原理和技术，识别、表达、并通过文献研究分析金属材料与工程领域的复杂工程问题，目标2（能力目标）以获得有效结论。掌握材料制备-加工-使用-消亡过程中的科学原理和工程具有综合运用所学的材料科学的基本C3.设计/开发解决方案：能够设计针金属材料的设方法，掌握工程材料失效的微观机制，具备通过材料科学原理分析解决金属材料制备、加工领域计、制备、成型加工过程中所涉及的工艺、生产流的基础知识分析解决材料服役过程中遇到的工程问题的的复杂工程问题：能够针对金属材料领程及设备进行设计并制定开发解决方案，能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、能力：掌握显微镜、硬度计等常用的材料表征设备的使用域的复杂工程问题，设计满足特定需求方法：能进行材料金相组织制备和观察分析的能力。的解决方案或工艺流程。法律、文化以及环境等因素。C4.研究：能够基于科学原理并采用科学方法对金属材料工程领域复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得出合理有效的结论。2
2 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑： 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）： 掌握材料种类，晶体结构，晶体缺陷，凝固，相图，扩散， 相变等基础知识；以金属材料为典型，学习材料共同的科 学原理及技术基础知识，了解材料科学中的共性规律，即 材料的组成-形成（工艺）条件-结构-性能-材料用途之间相 互关系及制约规律；由表及里地认识材料科学与工程各要 素的相互关系，初步理解科学与工程技术的方法论。 掌握材料科学基础知识，并能将其用于 解决金属材料制备、加工领域的复杂工 程问题。 C1. 工程知识：能够运用数学、自然科学、工程基 础和金属材料专业知识用于解决金属材料工程领 域的复杂工程问题。 目标 2（能力目标） 掌握材料制备-加工-使用-消亡过程中的科学原理和工程 方法，掌握工程材料失效的微观机制，具备通过材料科学 的基础知识分析解决材料服役过程中遇到的工程问题的 能力；掌握显微镜、硬度计等常用的材料表征设备的使用 方法；能进行材料金相组织制备和观察分析的能力。 具有综合运用所学的材料科学的基本 原理分析解决金属材料制备、加工领域 的复杂工程问题；能够针对金属材料领 域的复杂工程问题，设计满足特定需求 的解决方案或工艺流程。 C2．问题分析：能够应用数学、自然科学和金属材 料工程的基本原理和技术，识别、表达、并通过文 献研究分析金属材料与工程领域的复杂工程问题， 以获得有效结论。 C3．设计/开发解决方案：能够设计针金属材料的设 计、制备、成型加工过程中所涉及的工艺、生产流 程及设备进行设计并制定开发解决方案，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。 C4．研究：能够基于科学原理并采用科学方法对金 属材料工程领域复杂工程问题进行研究，包括设计 实验、分析与解释数据、并通过信息综合得出合理 有效的结论
C5.使用现代工具：能够针对金属材料的设计、制备、成型加工等问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，对金属材料工程领域复杂工程问题进行预测与模拟，并能够理解其局限性。C6.工程与社会：能够基于金属材料与工程相关背景知识进行合理分析，评价金属材料工程领域实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。掌握材料科学的基本原理及方法，具备C7.环境和可持续发展：能够理解和评价针对金属实验设计、数据分析和总结规律的能目标3（素质目标）材料工程领域复杂问题的工程实践对环境、社会可培养学生具有主动委与、积极进取、票尚科学、探究科学力。了解与金属材料工程相关的职业和持续发展的影响。的学习态度和思想意识：养成理论联系实际、科学严谨、行业的生产、设计、研究与开发的法律C10.沟通：能够就金属材料工程复杂工程问题与认真细致、实事求是的科学态度和职业道德。法规：能够正确和客观的评价针对复杂业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰工程问题的金属材料工程专业工程实写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指践对环境、社会可持续发展的影响。令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。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。3
3 C5．使用现代工具：能够针对金属材料的设计、制 备、成型加工等问题，开发、选择与使用恰当的技 术、资源、现代工程工具和信息技术工具，对金属 材料工程领域复杂工程问题进行预测与模拟，并能 够理解其局限性。 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 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。 掌握材料科学的基本原理及方法，具备 实验设计、数据分析和总结规律的能 力。了解与金属材料工程相关的职业和 行业的生产、设计、研究与开发的法律 法规；能够正确和客观的评价针对复杂 工程问题的金属材料工程专业工程实 践对环境、社会可持续发展的影响。 C6．工程与社会：能够基于金属材料与工程相关背 景知识进行合理分析，评价金属材料工程领域实践 和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法 律以及文化的影响，并理解应承担的责任。 C7．环境和可持续发展：能够理解和评价针对金属 材料工程领域复杂问题的工程实践对环境、社会可 持续发展的影响。 C10．沟通：能够就金属材料工程复杂工程问题与 业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰 写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指 令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下 进行沟通和交流。 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
理论教学进程表教学模式授课教学时教学内容（重点、难点、课程思政融入支撑课周次教学主题（线上/混合式作业安排教学方法师致点)程目标/线下课程大纲、课程概述、课程意义、材料的分类、研究现状及发展趋势。重点：了解本课程的主要内容与后续专业课知识体系的关系。课程思政作业：课后观看央视纪录片难点：材料制备与加工工艺对性能的影《超级装备》，总绪论祝闻线下教学讲授2目标31响。结装备中用到的材料及其科学问题，课程思政融入点：1）介绍近十年我国十不少于1500字。大顶尖装备中的材料创新，激发学生对本专业的兴趣，培养学生的民族荣誉感和爱国精神。2）新材料助力疫情防控案例分析。材料结构的基本知识。其点：原子结构、原子结合键类型与原子排列方式，品体材料的组织。本章测试题（线上）材料结构的基本知线下教学讲授祝闻41-2目标3难点：原子结合键。识课程思政融入点：介绍我国散裂中子源的原理和用途，阐述陈和生院士的个人事迹，激发学生对参与科学研究的兴趣，4
4 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 1 绪论 祝闻 2 课程大纲、课程概述、课程意义、材料 的分类、研究现状及发展趋势。 重点：了解本课程的主要内容与后续专 业课知识体系的关系。 难点：材料制备与加工工艺对性能的影 响。 课程思政融入点：1）介绍近十年我国十 大顶尖装备中的材料创新，激发学生对 本专业的兴趣，培养学生的民族荣誉感 和爱国精神。2）新材料助力疫情防控案 例分析。 线下教学 讲授 课程思政作业：课 后观看央视纪录片 《超级装备》，总 结装备中用到的材 料及其科学问题， 不少于 1500 字。 目标 3 1-2 材料结构的基本知 识 祝闻 4 材料结构的基本知识。 重点：原子结构、原子结合键类型与原 子排列方式，晶体材料的组织。 难点：原子结合键。 课程思政融入点：介绍我国散裂中子源 的原理和用途，阐述陈和生院士的个人 事迹，激发学生对参与科学研究的兴趣， 线下教学 讲授 本章测试题（线上） 目标 3
培养学生的爱国情怀。品体学基础，纯金属、离子品体和共价品体的晶体结构。重点：品体学基本概念、三种典型的金目标1祝闻线下教学讲授属晶体结构及特征、品体学应用及工具42-3晶体结构本章测试题（线上）介绍。难点：品面和晶向指数的确定，品面间距的计算。点缺陷类型、产生，位错的基本概率、能量与交互作用，晶体中的界面。目标1重点：品体缺陷的基本概念和类型、位祝闻讲授8线下教学3-5品体缺陷本章测试题（线上）错的交互作用、位错的起源与繁殖、位错的交割。难点：柏氏矢量，不全位错。品核的形成，晶体的生长，固溶体合金和共品合金的凝固。目标1讲授祝闻线下教学5-64材料的凝固本章测试题（线上）重点：结品的基本规律，晶核的形成，品体的长大。难点：非均匀形核与品体的长大。材料的相结构，二元相图及其类型，复本章测试题（线上）杂相图的分析。目标1材料的相结构、相期中考试讲授祝闻12线下教学重点：固溶体，金属间化合物，相平衡6-9图，期中考试（线下）图的基本概念、杠杆定律、二元相图的基本类型。5
5 培养学生的爱国情怀。 2-3 晶体结构 祝闻 4 晶体学基础，纯金属、离子晶体和共价 晶体的晶体结构。 重点：晶体学基本概念、三种典型的金 属晶体结构及特征、晶体学应用及工具 介绍。 难点：晶面和晶向指数的确定，晶面间 距的计算。 线下教学 讲授 本章测试题（线上） 目标 1 3-5 晶体缺陷 祝闻 8 点缺陷类型、产生，位错的基本概率、 能量与交互作用，晶体中的界面。 重点：晶体缺陷的基本概念和类型、位 错的交互作用、位错的起源与繁殖、位 错的交割。 难点：柏氏矢量，不全位错。 线下教学 讲授 本章测试题（线上） 目标 1 5-6 材料的凝固 祝闻 4 晶核的形成，晶体的生长，固溶体合金 和共晶合金的凝固。 重点：结晶的基本规律，晶核的形成， 晶体的长大。 难点：非均匀形核与晶体的长大。 线下教学 讲授 本章测试题（线上） 目标 1 6-9 材料的相结构、相 图，期中考试 祝闻 12 材料的相结构，二元相图及其类型，复 杂相图的分析。 重点：固溶体，金属间化合物，相平衡 图的基本概念、杠杆定律、二元相图的 基本类型。 线下教学 讲授 本章测试题（线上） 期中考试 （线下） 目标 1