《材料科学基础》课程教学大纲一、课程基本信息课程性质：专业必修课适用专业：无机非金属材料工程、功能材料先修课程：无机化学、有机化学、分析化学、物理化学总学时（包括实验、上机学时）：96学时（其中线上24学时，线下72学时）学分：4.5二、课程地位及作用《材料科学基础》是无机非金属材料工程专业重要的专业基础课，是连接基础课与专业课的桥梁。该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备工艺和性能研究中，用理论来阐明无机材料形成过程的本质，阐述如何应用基础理论来解决生产实际问题，为生产、研究和开发新材料提供理论依据。课程的教学目标是使学生充分掌握材料科学的基础理论，深入理解材料的组成、结构、性能和加工的规律及相互联系，能从材料组成-结构一性能-加工工艺相互联系的角度理解、解释材料制备、使用过程中的各种化学、物理现象和性能。课程通过线上、线下混合式教学模式，使学生具备运用材料科学原理解决实际复杂工程问题的能力，并在学习理论知识的同时，树立正确的科学价值观、大国工匠精神以及爱国奉献精神，为将来从事材料设计及研发工作奠定基础。三、课程目标《材料科学基础》是材料类专业重要的学科基础课程之一，是连接基础课与专业课的桥梁。课程以无机非金属材料为基础，通过线上线下混合式教学模式，培养学生运用科学原理解决实际问题的工程能力，为将来从事材料设计及研发工作奠定必要的基础。将价值塑造、能力培养、知识传授融入课程目标，从而培养材料类学生的历史使命感及责任感。具体课程目标如下：目标1．能够理解晶体和非晶体的基本理论知识。包括晶体的几何形态和结构特征，熟悉典型的晶体结构，掌握硅酸盐的晶体结构。能够根据基本理论判定在晶体和非晶体的合成和工程应用中的关键因素。同时，将环保、安全、职业素养等融入教学，使学生充分理解材料科学技术的内涵及外延，深入理解诚实守信爱岗敬业和基本国情、综合国力、中国梦之间的辩证关系。目标2．能够根据无机材料的基本原理分析其在特定工程中的应用。主要通过研究材料的实际条件下的相关性质，具体内容包括理解晶体的缺陷的相关原理以及缺陷的研究方法，表面和界面的相关概念和机理，相图的基本原理，并利用上述机理设计研究路线和实验方案，解决实际工程问题。引导学生结合材料专业案例积极思考自由民主和制度现代化与生存发展权的显现之间的辩证关系。自标3.理解无机材料研究和制备中物理化学变化过程的机理，掌握扩散、固相反应、相变、烧结等反应动力学的过程、机理和影响因素。加深学生对材料制备和工程应用的机理和过程的理解，能够根据反应过程中的参数判断工程问题中的关键环节和影响因素。培养工
《材料科学基础》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程性质：专业必修课 适用专业：无机非金属材料工程、功能材料 先修课程：无机化学、有机化学、分析化学、物理化学 总 学 时(包括实验、上机学时) ： 96 学时（其中线上 24 学时，线下 72 学时） 学 分： 4.5 二、课程地位及作用 《材料科学基础》是无机非金属材料工程专业重要的专业基础课，是连接基础课与专业 课的桥梁。该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 无机材料的制备工艺和性能研究中，用理论来阐明无机材料形成过程的本质，阐述如何应用 基础理论来解决生产实际问题，为生产、研究和开发新材料提供理论依据。 课程的教学目标是使学生充分掌握材料科学的基础理论，深入理解材料的组成、结构、 性能和加工的规律及相互联系，能从材料组成-结构-性能-加工工艺相互联系的角度理解、 解释材料制备、使用过程中的各种化学、物理现象和性能。课程通过线上、线下混合式教学 模式，使学生具备运用材料科学原理解决实际复杂工程问题的能力，并在学习理论知识的同 时，树立正确的科学价值观、大国工匠精神以及爱国奉献精神，为将来从事材料设计及研发 工作奠定基础。 三、课程目标 《材料科学基础》是材料类专业重要的学科基础课程之一，是连接基础课与专业课的桥 梁。课程以无机非金属材料为基础，通过线上线下混合式教学模式，培养学生运用科学原理 解决实际问题的工程能力，为将来从事材料设计及研发工作奠定必要的基础。将价值塑造、 能力培养、知识传授融入课程目标，从而培养材料类学生的历史使命感及责任感。 具体课程目标如下： 目标 1. 能够理解晶体和非晶体的基本理论知识。包括晶体的几何形态和结构特征，熟 悉典型的晶体结构，掌握硅酸盐的晶体结构。能够根据基本理论判定在晶体和非晶体的合成 和工程应用中的关键因素。同时，将环保、安全、职业素养等融入教学，使学生充分理解材 料科学技术的内涵及外延，深入理解诚实守信爱岗敬业和基本国情、综合国力、中国梦之间 的辩证关系。 目标 2. 能够根据无机材料的基本原理分析其在特定工程中的应用。主要通过研究材料 的实际条件下的相关性质，具体内容包括理解晶体的缺陷的相关原理以及缺陷的研究方法， 表面和界面的相关概念和机理，相图的基本原理，并利用上述机理设计研究路线和实验方案， 解决实际工程问题。引导学生结合材料专业案例积极思考自由民主和制度现代化与生存发展 权的显现之间的辩证关系。 目标 3. 理解无机材料研究和制备中物理化学变化过程的机理，掌握扩散、固相反应、 相变、烧结等反应动力学的过程、机理和影响因素。加深学生对材料制备和工程应用的机理 和过程的理解，能够根据反应过程中的参数判断工程问题中的关键环节和影响因素。培养工
程材料类学生的安全生产意识、质量意识、环保和效益意识：提高学生自主学习获得新知识的能力；增强团队合作意识，提高团队合作能力。课程目标对毕业要求的支撑度矩阵图课程目标毕业要求指标点目标1目标3目标24.1针对复杂工程问题，能够根据所掌握的科学原理，结合文献1研究或相关方法，调研和分析无机非金属材料制备和应用过程中复杂问题的解决方案；4.3能够根据实验方案构建无机非金属材料制备、加工与测试实验系统，安全地开展实验，正确地采集实验数据：4.4能对实验结果进行分析和解释，并将技术性、经济性、安全性等有机结合，得出合理有效的结论。四、课程教学内容、教学要求与课程目标的对应关系课程教学内容、教学要求与课程目标的对应关系对应的课程思政学时序号教学内容教学要求课程目标教学内容第一章绪论从高科技产业对国家发展的1.1无机材料的分类、特点、选用原通过本章学习，了解材料的种则、作用与地位类，明确材料的组成与结构意义的角度论述材料人的历1.2无机材料组成、结构、性能、工性质-工艺过程之间的关系以1122艺及其与环境的关系及材料科学基础课程的教学史使命，增强学内容、课程特点及学习要求。生专业自信，激1.3无机材料的研究与发展发爱国热情。1.4材料科学基础课程的重要地位1.5课程的学习方法第二章晶体几何基础结合实际生活，对宏观和2.1晶体的概述；通过本章学习，要求掌握晶体的宏观对称性、布拉菲格子、微观世界进行2.2晶体的对称与分类：226+3晶向指数和晶面指数等概念。比较，具象地表2.3晶体的理想形态：述晶体、晶胞等2.4晶向指数与晶面指数：概念，使学生理2.5晶体结构的基本特征：
程材料类学生的安全生产意识、质量意识、环保和效益意识；提高学生自主学习获得新知识 的能力；增强团队合作意识，提高团队合作能力。 课程目标对毕业要求的支撑度矩阵图 毕业要求 指 标 点 课程目标 目标 1 目标 2 目标 3 4.1 针对复杂工程问题，能够根 据所掌握的科学原理，结合文献 研究或相关方法，调研和分析无 机非金属材料制备和应用过程 中复杂问题的解决方案； √ 4.3 能够根据实验方案构建无机 非金属材料制备、加工与测试实 验系统，安全地开展实验，正确 地采集实验数据； √ 4.4 能对实验结果进行分析和解 释，并将技术性、经济性、安全 性等有机结合，得出合理有效的 结论。 √ 四、课程教学内容、教学要求与课程目标的对应关系 课程教学内容、教学要求与课程目标的对应关系 序号 教学内容 教学要求 学时 对应的 课程目标 课程思政 教学内容 1 第一章 绪论 1.1 无机材料的分类、特点、选用原 则、作用与地位 1.2 无机材料组成、结构、性能、工 艺及其与环境的关系 1.3 无机材料的研究与发展 1.4 材料科学基础课程的重要地位 1.5 课程的学习方法 通过本章学习，了解材料的种 类，明确材料的组成与结构- 性质-工艺过程之间的关系以 及材料科学基础课程的教学 内容、课程特点及学习要求。 2 2 从高科技产业 对国家发展的 意义的角度论 述材料人的历 史使命，增强学 生专业自信，激 发爱国热情。 2 第二章 晶体几何基础 2.1 晶体的概述； 2.2 晶体的对称与分类； 2.3 晶体的理想形态； 2.4 晶向指数与晶面指数； 2.5 晶体结构的基本特征； 通过本章学习，要求掌握晶体 的宏观对称性、布拉菲格子、 晶向指数和晶面指数等概念。 6+3 2 结 合 实 际 生 活 ，对宏观和 微观世界进行 比较，具象地表 述晶体、晶胞等 概念，使学生理
对应的课程思政序号教学内容学时教学要求课程目标教学内容解微观世界。2.6基本性质与宏观对称性。第三章晶体化学基础用鲍林的诺贝通过本章学习，要求熟练掌握3.1晶体结构的键合：尔和平奖论述本章内容，理解球体堆积与各科研工作者应3.2球体的紧密堆积原理：3种晶体关系，掌握离子半径、25+1该承担的社会3.3影响离子晶体结构的主要因素；配位数、离子极化、鲍林规则责任，增强学生3.4同质多晶：等概念和原理。3.5鲍林规则。社会责任感。用人造金刚石第四章晶体结构这一世界领先4.1典型无机化合物晶体结构：通过本章学习，熟悉各种典型42的产业增强学4.2硅酸盐晶体结构。无机化合物和硅酸盐晶体结4+1生学科自豪感构的类型、结构和性能特点。和民族自豪感。通过本章学习，掌握晶体结构以中村修二为第五章晶体结构缺陷缺陷的基本类型和点缺陷的例指导学生如5.1晶体结构缺陷的类型；5.2缺陷化学反应表示法：表示方法，学会写缺陷反应方何面对科研和5-生活中的挫折，5.3热缺陷浓度的计算：程式、计算热缺陷浓度，掌握10+5培养百折不挠5.4固溶体；固溶体的形成条件及组分缺的精神。5.5非化学计量化合物。陷，了解固溶体的研究方法。了解非化学计量化合物缺陷。第六章熔体和非晶态固体学以致用、增强通过本章学习，掌握熔体和玻学生专业自信，6.1熔体的结构：璃体结构的基本理论、性质及6.2熔体的性质；培养学生环保转化时的物理化学条件，学会66.3玻璃的通性；5+22意识。中国玻璃用基本理论分析熔体和玻璃6.4玻璃的结构。产业发展、美国体的组成与结构和性质的关纪录片《中国工系。厂》第七章固体表面与界面分析文献内容，7.1固体的表面；培养学生学习7.2固体界面：通过本章学习，理解固体表面科研与哲学中7.3晶界。抓住主要矛盾与界面的结构特点及界面行74+1的分析方法。减为，了解界面的吸附与表面改性。水剂在“一带路”工程中的应用8第八章相平衡通过本章学习，熟练掌握单1启发学生能根14+4
序号 教学内容 教学要求 学时 对应的 课程目标 课程思政 教学内容 2.6 基本性质与宏观对称性。 解微观世界。 3 第三章 晶体化学基础 3.1 晶体结构的键合； 3.2 球体的紧密堆积原理； 3.3 影响离子晶体结构的主要因素； 3.4 同质多晶； 3.5 鲍林规则。 通过本章学习，要求熟练掌握 本章内容，理解球体堆积与各 种晶体关系，掌握离子半径、 配位数、离子极化、鲍林规则 等概念和原理。 5+1 2 用鲍林的诺贝 尔和平奖论述 科研工作者应 该承担的社会 责任，增强学生 社会责任感。 4 第四章 晶体结构 4.1 典型无机化合物晶体结构； 4.2 硅酸盐晶体结构。 通过本章学习，熟悉各种典型 无机化合物和硅酸盐晶体结 构的类型、结构和性能特点。 4+1 2 用人造金刚石 这一世界领先 的产业增强学 生学科自豪感 和民族自豪感。 5 第五章 晶体结构缺陷 5.1 晶体结构缺陷的类型； 5.2 缺陷化学反应表示法； 5.3 热缺陷浓度的计算； 5.4 固溶体； 5.5 非化学计量化合物。 通过本章学习，掌握晶体结构 缺陷的基本类型和点缺陷的 表示方法，学会写缺陷反应方 程式、计算热缺陷浓度，掌握 固溶体的形成条件及组分缺 陷，了解固溶体的研究方法。 了解非化学计量化合物缺陷。 10+5 1 以中村修二为 例指导学生如 何面对科研和 生活中的挫折， 培养百折不挠 的精神。 6 第六章 熔体和非晶态固体 6.1 熔体的结构； 6.2 熔体的性质； 6.3 玻璃的通性； 6.4 玻璃的结构。 通过本章学习，掌握熔体和玻 璃体结构的基本理论、性质及 转化时的物理化学条件，学会 用基本理论分析熔体和玻璃 体的组成与结构和性质的关 系。 5+2 2 学以致用、增强 学生专业自信， 培养学生环保 意识。中国玻璃 产业发展、美国 纪录片《中国工 厂》 7 第七章 固体表面与界面 7.1 固体的表面； 7.2 固体界面； 7.3 晶界。 通过本章学习，理解固体表面 与界面的结构特点及界面行 为，了解界面的吸附与表面改 性。 4+1 1 分析文献内容， 培养学生学习 科研与哲学中 抓住主要矛盾 的分析方法。减 水剂在“一带一 路”工程中的应 用 8 第八章 相平衡 通过本章学习，熟练掌握单 14+4 1 启发学生能根
对应的课程思政序号教学内容教学要求学时课程目标教学内容8.1单元系统相图：元、二元、三元系统的相平衡据相图选择合8.2单元系统相图应用：特点、相图的表示方法、基本适的热处理工8.3二元系统相图基本类型和重要类型及相应的相律。会用相图艺，让学生在今规则：基本原理分析单元、二元、三后的热处理工8.4二元相图及应用：元系统硅酸盐专业相图的相艺中要考虑到变化规律，了解其实际应用。社会、健康、安3.5三元系统系统相律及组成表示：全、法律与环境8.6三元系统相图规则：等因素。8.7三元相图类型：8.8三元系统相图应用。第九章扩散分析半导体产业重要意义和9.1扩散的基本特点及扩散方程：通过本章学习，掌握扩散的基9.2扩散的推动力：中国高科技企本类型、基本特点、动力学方9业发展，培养学9.3扩散机制和扩散系数；6+23法、动力学范围和影响因素。生的历史使命9.4固体材料中的扩散：9.5影响扩散的因素。感、增强学生爱国热情第十章固相反应指导学生理解10.1固相反应类型及其动力学特反应动力学的征：通过本章学习，掌握固相反应相关内容，拓宽的基本类型、基本特点、动力学生的思维与10.2固相反应机理；10学方法、动力学范围和影响因3眼界，发展其内10.3固相反应动力学；4+2素。10.4固相反应应用：心对传统文化的正确认知，使10.5影响固相反应的因素。其树立文化自信和工匠精神。第十一章相变通过本章学习，了解相变的热为学生演示马11.1 相变的分类；力学分类。掌握相变实质，机克思主义哲学1136+2理及热力学条件。掌握成核中量变引起质11.2液固相变：生长相变机理。变的过程11.3液液相变。第十二章烧结通过本章学习，了解烧结的概用中国辉煌的12.1烧结概论：历史增强学生念、分类、推动力及烧结模型。1212.2固态烧结；3民族自豪感掌握不同烧结模型的动力学6+112.3液态烧结：特点。理解影响烧结的因素。12.4影响烧结的因素。五、课程的教学方法
序号 教学内容 教学要求 学时 对应的 课程目标 课程思政 教学内容 8.1 单元系统相图； 8.2 单元系统相图应用； 8.3 二元系统相图基本类型和重要 规则； 8.4 二元相图及应用； 8.5 三元系统系统相律及组成表示； 8.6 三元系统相图规则； 8.7 三元相图类型； 8.8 三元系统相图应用。 元、二元、三元系统的相平衡 特点、相图的表示方法、基本 类型及相应的相律。会用相图 基本原理分析单元、二元、三 元系统硅酸盐专业相图的相 变化规律，了解其实际应用。 据相图选择合 适的热处理工 艺，让学生在今 后的热处理工 艺中要考虑到 社会、健康、安 全、法律与环境 等因素。 9 第九章 扩散 9.1 扩散的基本特点及扩散方程； 9.2 扩散的推动力； 9.3 扩散机制和扩散系数； 9.4 固体材料中的扩散； 9.5 影响扩散的因素。 通过本章学习，掌握扩散的基 本类型、基本特点、动力学方 法、动力学范围和影响因素。 6+2 3 分析半导体产 业重要意义和 中国高科技企 业发展，培养学 生的历史使命 感、增强学生爱 国热情 10 第十章 固相反应 10.1 固相反应类型及其动力学特 征； 10.2 固相反应机理； 10.3 固相反应动力学； 10.4 固相反应应用； 10.5 影响固相反应的因素。 通过本章学习，掌握固相反应 的基本类型、基本特点、动力 学方法、动力学范围和影响因 素。 4+2 3 指导学生理解 反应动力学的 相关内容，拓宽 学生的思维与 眼界，发展其内 心对传统文化 的正确认知，使 其树立文化自 信和工匠精神。 11 第十一章 相变 11.1 相变的分类； 11.2 液固相变； 11.3 液液相变。 通过本章学习，了解相变的热 力学分类。掌握相变实质，机 理及热力学条件。掌握成核- 生长相变机理。 6+2 3 为学生演示马 克思主义哲学 中量变引起质 变的过程 12 第十二章 烧结 12.1 烧结概论； 12.2 固态烧结； 12.3 液态烧结； 12.4 影响烧结的因素。 通过本章学习，了解烧结的概 念、分类、推动力及烧结模型。 掌握不同烧结模型的动力学 特点。理解影响烧结的因素。 6+1 3 用中国辉煌的 历史增强学生 民族自豪感 五、课程的教学方法
1．线上自学线上教学平台，包括教学课件、教学视频、动画模型、模拟题库、考研题库、课后习题、课堂测验、课程作业、课程公告、答疑讨论、材料科学前沿等丰富的教学资源。学时利用课程网络平台资源，如视频、课件、思考题等学习课程的重点、难点以及工程应用实例。2.课堂讲授（1）采用多媒体教学与传统板书教学相结合，结合教材和PPT课件，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。(2）课堂上加强与学生之间的互动，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。激发学生主动学习的兴趣。（3）课内讨论和课外答疑相结合，开启线上答疑和辅导等方式，通过混合式教学引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。（4）提升学生的研究热情，结合大学生创新创业计划开展相关研究，结合课程内容解决实际问题。3.课后作业和期末考试围绕各章教学重点内容，布置课后作业。期末考试内容为晶体和非晶体的基础知识和相关原理、材料反应过程中的相平衡过程和动力学工程等。要求学生能够理解材料科学的基本概念和物理化学反应过程，具有解决实际问题的理论基础。通过以上形式，提高学生利用所学知识解决工程实践问题的能力。注重过程考核，将课程的成绩的评定方式从单纯的期末考试改革为学生综合能力的评价。将学生在线上教学过程中的预习、提问、交流、测试等以及线下课程中的课堂表现、互动、作业、报告等环节计入过程考核成绩（40%），结合期末考试成绩（60%），综合评定学生的综合能力。同时，根据工程教育认证对学生能力培养的基本要求，在期末考试中考查学生的自主学习能力、知识内化能力、沟通表达能力和知识创新能力以及用所学知识解决实际问题的能力等综合能力。六、课程的考核环节课程考核环节说明注重过程考核，将课程的成绩的评定方式从单纯的期末考试改革为学生综合能力的评价。将学生在线上教学过程中的预习、提问、交流、测试等以及线下课程中的课堂表现、互动、作业、报告等环节计入过程考核成绩（40%），结合期末考试成绩（60%），综合评定学生的综合能力。同时，根据工程教育认证对学生能力培养的基本要求，在期末考试中考查学生的自主学习能力、知识内化能力、沟通表达能力和知识创新能力以及用所学知识解决实际问题的能力等综合能力。线上学习表现占总成绩的10%，线上测试和互动占总成绩的10%，翻转课堂占总成绩的10%，课后作业占总成绩的10%；期末考试成绩占总成绩的80%。评定细则见下表：课程考核环节对课程标支撑对应的成绩组成权重考核/评价细则课程目标线上学习表能够认证完成线上教学内容，积极参与到课程重难点的学习10%1,2,3现中并对不懂得知识进行整理和总结，能够有针对性的提问
1. 线上自学 线上教学平台，包括教学课件、教学视频、动画模型、模拟题库、考研题库、课后习题、 课堂测验、课程作业、课程公告、答疑讨论、材料科学前沿等丰富的教学资源。学时利用课 程网络平台资源，如视频、课件、思考题等学习课程的重点、难点以及工程应用实例。 2. 课堂讲授 (1) 采用多媒体教学与传统板书教学相结合，结合教材和 PPT 课件，提高课堂教学信息 量，增强教学的直观性。 (2) 课堂上加强与学生之间的互动，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。 激发学生主动学习的兴趣。 (3) 课内讨论和课外答疑相结合，开启线上答疑和辅导等方式，通过混合式教学引导学 生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。 （4）提升学生的研究热情，结合大学生创新创业计划开展相关研究，结合课程内容解 决实际问题。 3. 课后作业和期末考试 围绕各章教学重点内容，布置课后作业。期末考试内容为晶体和非晶体的基础知识和相 关原理、材料反应过程中的相平衡过程和动力学工程等。要求学生能够理解材料科学的基本 概念和物理化学反应过程，具有解决实际问题的理论基础。通过以上形式，提高学生利用所 学知识解决工程实践问题的能力。注重过程考核，将课程的成绩的评定方式从单纯的期末考 试改革为学生综合能力的评价。将学生在线上教学过程中的预习、提问、交流、测试等以及 线下课程中的课堂表现、互动、作业、报告等环节计入过程考核成绩（40%），结合期末考试 成绩（60%），综合评定学生的综合能力。同时，根据工程教育认证对学生能力培养的基本要 求，在期末考试中考查学生的自主学习能力、知识内化能力、沟通表达能力和知识创新能力 以及用所学知识解决实际问题的能力等综合能力。 六、课程的考核环节 课程考核环节说明 注重过程考核，将课程的成绩的评定方式从单纯的期末考试改革为学生综合能力的评 价。将学生在线上教学过程中的预习、提问、交流、测试等以及线下课程中的课堂表现、互 动、作业、报告等环节计入过程考核成绩（40%），结合期末考试成绩（60%），综合评定学生 的综合能力。同时，根据工程教育认证对学生能力培养的基本要求，在期末考试中考查学生 的自主学习能力、知识内化能力、沟通表达能力和知识创新能力以及用所学知识解决实际问 题的能力等综合能力。线上学习表现占总成绩的 10%，线上测试和互动占总成绩的 10%，翻 转课堂占总成绩的 10%，课后作业占总成绩的 10%；期末考试成绩占总成绩的 80%。评定细 则见下表： 课程考核环节对课程目标支撑 成绩组成 权重 考核/评价细则 对应的 课程目标 线上学习表 现 10% 能够认证完成线上教学内容，积极参与到课程重难点的学习 中并对不懂得知识进行整理和总结，能够有针对性的提问。 1, 2, 3