《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：0总学时/周学时/学分：48/4/3先修课程：高等数学、大学物理等后续课程支撑：材料现代研究方法、材料腐蚀与防护等授课地点：6A302（周一）、6A304（周三）授课时间：1-12周/周一3-4、周三3-4节（双语课：英文PPT课件展示，中英文讲解）授课对象：2022材科1班开课学院：材料科学与工程任课教师姓名/职称：陈文周/讲师答疑时间、地点与方式：1.通过优学院、微信、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：《材料科学基础》（英文版），胡廣祥、蔡润主编，上海交通大学出版社：教学参考资料：《材料科学基础》（第三版），石德珂主编，机械工业出版社：《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本科材料学科重要的专业基础课之一。本课程面向材料类专业，作为必修课为材料类专业学生后续专业课程，如材料成型与制备、材料现代研究方法、金属材料学、材料腐蚀与防护、材料表面工程、材料失效分析等提供理论与技术基础。本课程将系统、全面地介绍材料基础理论知识，诸如材料的原子排列、材料的品体结构、晶体缺陷、晶体及非品体的凝固、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-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：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：高等数学、大学物理等 后续课程支撑：材料现代研究方法、材料腐蚀与防护等 授课时间：1-12 周/周一 3-4、周三 3-4 节 授课地点：6A302（周一）、6A304（周三） （双语课：英文 PPT 课件展示，中英文讲解） 授课对象： 2022 材科 1 班 开课学院： 材料科学与工程 任课教师姓名/职称： 陈文周/讲师 答疑时间、地点与方式：1. 通过优学院、微信、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：《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； 教学参考资料：《材料科学基础》（第三版），石德珂主编，机械工业出版社；《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本科材料学科重要的专业基础课之一。本课程面向材料类专业，作为必修课为材料类专业学生后续专业课程，如材料成 型与制备、材料现代研究方法、金属材料学、材料腐蚀与防护、材料表面工程、材料失效分析等提供理论与技术基础。本课程将系统、全面地介绍材料 基础理论知识，诸如材料的原子排列、材料的晶体结构、晶体缺陷、晶体及非晶体的凝固、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 -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：
毕业要求课程教学目标支撑毕业要求指标点目标1：掌握材料种类，品体结构，晶体缺陷，凝固等基础知识：以无机非金属为典型，学习材料共同的科学原理及技术基1能够运用数学、自然科学、工程基础和材料科学1.2具备解决材料科学与工程领域复杂础知识，了解材料科学中的共性规律，即材料的组成-结构与工程专业知识用于解决材料科学与工程领域的工程问题所需的专业知识及应用能力。-性能-材料用途之间相互关系及制约规律：由表及里地认复杂工程问题。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目标2：熟悉材料制备-加工-使用-消亡过程中的科学原理和工程2.1能够运用数学、自然科学和材料科2能够应用数学、自然科学和材料科学与工程的基方法，掌握工程材料失效的微观机制，具备通过材料科学学与工程的相关基本原理识别和判断本原理和技术，识别、表达、并通过文献研究分析的基础知识分析解决材料服役过程中遇到的工程问题的材料科学与工程领域复杂工程问题的材料科学与工程领域复杂工程问题，以获得有效结论。能力关键环节。目标3：6.2能够分析和评价材料科学与工程领6能够基于材料科学与工程相关背景知识进行合理了解材料发展史及新材料的研究进展与现代专业材料检域的专业工程实践和复杂工程问题解分析，评价材料科学与工程领域的工程实践和复杂测设备，培养学生具有主动参与、积极进取、崇尚科学、决方案对社会、健康、安全、法律以及工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及探究科学的学习态度和思想意识：养成理论联系实际、科文化的影响，并理解应承担的责任。文化的影响，并理解应承担的责任。学严谨、认真细致、实事求是的科学态度和职业道德2
2 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标 1： 掌握材料种类，晶体结构，晶体缺陷，凝固等基础知识； 以无机非金属为典型，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-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 1.2 具备解决材料科学与工程领域复杂 工程问题所需的专业知识及应用能力。 1 能够运用数学、自然科学、工程基础和材料科学 与工程专业知识用于解决材料科学与工程领域的 复杂工程问题。 目标 2： 熟悉材料制备-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 2.1 能够运用数学、自然科学和材料科 学与工程的相关基本原理识别和判断 材料科学与工程领域复杂工程问题的 关键环节。 2 能够应用数学、自然科学和材料科学与工程的基 本原理和技术，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： 了解材料发展史及新材料的研究进展与现代专业材料检 测设备，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 6.2 能够分析和评价材料科学与工程领 域的专业工程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。 6 能够基于材料科学与工程相关背景知识进行合理 分析，评价材料科学与工程领域的工程实践和复杂 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
理论教学进程表教学模式支撑课周次授课教师学时数教学主题教学内容（重点、难点、课程思政融入点）教学方法作业安排程目标线下/混合式重点：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。了解课程思政作业：课本课程的主要内容与后续专业课知识体系后观看央视纪录片的关系。《超级装备》，简课堂讲授与绪论陈文周线下单阐述装备制备过12难点：材料与人类文明的关系，材料制备目标3小组讨论与加工工艺对性能的影响。程中用到的材料及其科学问题，不少课程思政融入点：新材料助力冬奥会案例于1000字。分析。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。课后作业：本章测原子结构和结合课程思政融入点：介绍东莞世界第四台“散1、2陈文周线下课堂讲授试题（线上）目标14键能裂中子源”，助力我国凝聚态物理，化学，生物工程，生命科学，材料科学等多学科领域的基础研究的故事，增强学生的爱国主义意识，坚定道路自信和文化自信。2-4固体结构陈文周%课堂讲授重点：品体学基础，三种典型的金属品体、线下课后作业：本章测目标13
3 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 线下/混合式 教学方法 作业安排 支撑课 程目标 1 绪论 陈文周 2 重点：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。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：材料与人类文明的关系，材料制备 与加工工艺对性能的影响。 课程思政融入点：新材料助力冬奥会案例 分析。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； 线下 课堂讲授与 小组讨论 课程思政作业：课 后观看央视纪录片 《超级装备》，简 单阐述装备制备过 程中用到的材料及 其科学问题，不少 于 1000 字。 目标 3 1、2 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。 课程思政融入点：介绍东莞世界第四台“散 裂中子源”，助力我国凝聚态物理，化学， 生物工程，生命科学，材料科学等多学科 领域的基础研究的故事，增强学生的爱国 主义意识，坚定道路自信和文化自信。 线下 课堂讲授 课后作业：本章测 试题（线上） 目标 1 2-4 固体结构 陈文周 8 重点：晶体学基础，三种典型的金属晶体、 线下 课堂讲授 课后作业：本章测 目标 1
试题（线上）高子品体和共价品体，固周溶体和中间相。难点：品向指数与晶面指数的标注，品面间距的计算。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：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：品体缺陷的基本概念和类型、点缺品体缺陷，期中课后作业：本章测4-6陈文周陷类型、产生，位错的基本概念。线下课堂讲授目标18考试试题（线上）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。重点：扩散定律及其应用，扩散机制，影响扩散的因素与扩散驱动力，固态扩散的课后作业：本章测固体物质的扩散陈文周线下课堂讲授目标26-76宏观规律，分析扩散的微观机构，给出固/试题（线上）态扩散的实验规律和实际应用。难点：扩散定律及影响扩散的主要因素。材料的凝固，材重点：品核的形成，晶体的生长，固溶体课后作业：本章测8-10料的变形和再结10线下课堂讲授目标2陈文周合金和共晶合金的凝固：单晶塑性变形本试题（线上）品质，施密特定律、单滑移、多滑移和交滑4
4 离子晶体和共价晶体，固溶体和中间相。 难点：晶向指数与晶面指数的标注，晶面 间距的计算。 试题（线上） 4-6 晶体缺陷，期中 考试 陈文周 8 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 课后作业：本章测 试题（线上） 目标 1 6-7 固体物质的扩散 陈文周 6 重点：扩散定律及其应用，扩散机制，影 响扩散的因素与扩散驱动力，固态扩散的 宏观规律，分析扩散的微观机构，给出固 态扩散的实验规律和实际应用。 难点：扩散定律及影响扩散的主要因素。 线下 课堂讲授 课后作业：本章测 试题（线上） 目标 2 8-10 材料的凝固，材 料的变形和再结 晶 陈文周 10 重点：晶核的形成，晶体的生长，固溶体 合金和共晶合金的凝固；单晶塑性变形本 质，施密特定律、单滑移、多滑移和交滑 线下 课堂讲授 课后作业：本章测 试题（线上） 目标 2
移等概念：多品体的塑性变形，回复动力学，回复机制，再结品的形核，再结品动力学，影响再结品的因素，非品态材料的结构及特性。难点：品核的形成，晶体的长大：非均匀形核与品体的长大：塑性变形，回复动力学、回复机制，二次再结品。结品的基本规律。重点：二元相图及其基本类型，杠杆定律，复杂相图的分析，三元相图的截面图和投影图。介绍固态反应特征及分类：周体反应机理：固态反应动力学。课后作业：本章测难点：杠杆定律的应用，复杂二元相图分试题（线上）10-12陈文周8析及平衡凝固：影响固态反应的因素：烧线下课堂讲授目标3相图及固态相变结的概念：烧结过程及机理。课程思政融入点：引入历史悠久的龙窑，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识，弘扬中国工匠精神。重点：课程总结，总复习。课后作业：总复习目标112课程总结陈文周2难点：知识点总结与归纳。线下课堂讲授题库（线上）课程思政融入点：通过介绍十大卡脖子技5
5 移等概念；多晶体的塑性变形，回复动力 学，回复机制，再结晶的形核，再结晶动 力学，影响再结晶的因素，非晶态材料的 结构及特性。 难点：晶核的形成，晶体的长大；非均匀 形核与晶体的长大；塑性变形，回复动力 学、回复机制，二次再结晶。结晶的基本 规律。 10-12 相图及固态相变 陈文周 8 重点：二元相图及其基本类型，杠杆定律， 复杂相图的分析，三元相图的截面图和投 影图。介绍固态反应特征及分类；固体反 应机理；固态反应动力学。 难点：杠杆定律的应用，复杂二元相图分 析及平衡凝固；影响固态反应的因素；烧 结的概念；烧结过程及机理。 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识， 弘扬中国工匠精神。 线下 课堂讲授 课后作业：本章测 试题（线上） 目标 3 12 课程总结 陈文周 2 重点：课程总结，总复习。 难点；知识点总结与归纳。 课程思政融入点：通过介绍十大卡脖子技 线下 课堂讲授 课后作业：总复习 题库（线上） 目标 1