1、材料科學與工程基礎(chǔ)課程教學大綱英文名稱：Fundamentals of Materials Science and Engineering課程類型：學科基礎(chǔ)課課程要求：必修學時/學分：32/2適用專業(yè)：高分子材料與工程 材料科學與工程 材料學 一、課程性質(zhì)與任務(wù)材料科學與工程基礎(chǔ)是高分子材料與工程專業(yè)專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程將系統(tǒng)、全面地介紹材料基礎(chǔ)理論知識，諸如材料的結(jié)合鍵、材料的晶體結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)缺陷、材料的相結(jié)構(gòu)與相圖、材料的凝固、材料中的擴散，材料的塑性變形與強化、材料的亞穩(wěn)態(tài)。本課程著眼于材料基本問題、從材料的基本理論出發(fā)，將高分子聚合物材料、陶瓷材料、復合材料等結(jié)合在一起，使學生能把握材

2、料的共性，熟悉材料的個性。通過理論教學與實驗教學，使學生不僅能掌握基本理論，善于分析和解決問題，探索新知識的能力。 本課程也是高分子材料與工程專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，它為該專業(yè)學生的后續(xù)課程，如材料加工成型、材料熱處理、材料的性能、工程材料學、材料測試、材料的近代研究方法、計算機在材料科學中的應(yīng)用等提供基礎(chǔ)。本課程在教學內(nèi)容方面著重基本知識、基本理論和基本設(shè)計方法的講解；在培養(yǎng)實踐能力方面著重設(shè)計構(gòu)思和基本設(shè)計技能的基本訓練，使學生對材料合成與制備過程中的應(yīng)用型知識有一定的了解并具有一定的設(shè)計能力。二、 課程與其他課程的聯(lián)系學習本課程之前應(yīng)該修完無機化學、物理化學，為材料結(jié)構(gòu)的講解奠定基礎(chǔ)。三、課程

3、教學目標1學習材料科學與工程基礎(chǔ)知識和基本理論知識，掌握常用材料的結(jié)構(gòu)分析方法、特性等基本知識；掌握材料科學的基礎(chǔ)理論知識、材料合成及改性的方法，具有開發(fā)新型材料及產(chǎn)品的初步能力；具有對現(xiàn)有通用產(chǎn)品的生產(chǎn)和操作能力；具有常規(guī)分析儀器的操作和檢測能力；具有進行技術(shù)經(jīng)濟分析和管理的初步能力。3學習常用的材料的設(shè)計原理、方法和設(shè)計等的一般規(guī)律，具有設(shè)計和檢測常用工程材料的能力；掌握常規(guī)材料的生產(chǎn)及材料測試分析及表征設(shè)備的操作；能夠進行專業(yè)實驗的設(shè)計、操作、執(zhí)行和結(jié)果分析，在專業(yè)實驗中能夠綜合運用所學的基礎(chǔ)理論解決合成和改性方面的工程實踐問題的能力。3掌握基本的材料設(shè)計創(chuàng)新方法，培養(yǎng)學生追求創(chuàng)新的態(tài)度

4、和意識；4培養(yǎng)學生樹立正確的設(shè)計思想，了解材料設(shè)計過程中國家有關(guān)的經(jīng)濟、環(huán)境、法律、安全、健康、倫理等政策和制約因素； 5培養(yǎng)學生的工程實踐學習能力，使學生掌握典型材料的實驗方法，獲得實驗技能的基本訓練，具有運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力，具有材料工程師的基本素質(zhì)，以及獨立從事高分子材料科研、開發(fā)、生產(chǎn)和管理的初步技能；6. 通過本課程的學習，將前期學習的無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、高分子物理和高分子化學等基本理論同實踐工程進行密切的聯(lián)系，為應(yīng)用型人才培養(yǎng)奠定良好的基礎(chǔ)；7.了解和材料相關(guān)職業(yè)和行業(yè)的生產(chǎn)、設(shè)計、研究與開發(fā)、法律法規(guī)，把握國內(nèi)外新標準、新規(guī)范和技

5、術(shù)進步的發(fā)展方向，熟悉環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展等方面的方針、政策和法律、法規(guī)，能夠正確認識工程對于客觀世界和社會的影響。8:掌握扎實的工程基礎(chǔ)理論知識和專業(yè)基本理論知識，受到系統(tǒng)的工程實踐、計算機應(yīng)用、科學研究與工程設(shè)計方法的基本訓練，并運用相關(guān)知識解決實際問題了解本專業(yè)的前沿發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。9了解材料制備和設(shè)計的前沿和新發(fā)展動向。四、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配序號教學內(nèi)容教學要求學時教學方式對應(yīng)課程教學目標1 一、 緒論1.1 材料的定義、分類及基本性質(zhì) 1.1.1 金屬材料 1.1.2 無機非金屬材料 1.1.3 高分子材料 1.1.4 復合材料1.2 材料科學與工程概述 1.2.1 材料科學的

6、由來 1.2.2 材料科學與工程的性質(zhì)與范圍 1.2.3 材料科學在工程中的作用1.了解本課程研究的對象、內(nèi)容 2. 了解材料的發(fā)展歷史。 3. 掌握材料科學在工程中的作用 2 講授 12 第2章材料結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 2.1物質(zhì)的組成、狀態(tài)及材料結(jié)構(gòu) 2.2材料的原子結(jié)構(gòu) 2.3原子之間相互作用和結(jié)合 2.4多原子體系中電子的相互作用與穩(wěn)定性 1 了解物質(zhì)的組成和狀態(tài)，材料結(jié)構(gòu)的含義 2 了解量子力學的幾個基本概念、原子核結(jié)構(gòu)、原子核外電子 3 掌握基本結(jié)合（化學鍵合）、 派生結(jié)合（物理鍵合）、各種鍵性的比較 原子間距和空間排列 4雜化軌道和分子軌道理論、費米能級、固體中的能帶2 講授1，332.5固

7、體中的原子有序 2.6固體中的原子無序 2.7固體中的轉(zhuǎn)變 2.8固體的表面結(jié)構(gòu) 1結(jié)晶體的特點與晶體的性質(zhì)、晶體幾何學基礎(chǔ)、晶體的類型 2 固溶體、晶體結(jié)構(gòu)缺陷、非晶體、擴散 3 固體中的轉(zhuǎn)變類型、平衡和相變、相圖4表面力和表面力場 、表面能和表面張力、表面結(jié)構(gòu)及幾何形狀、固體表面的特性2講授討論2，44第3章材料組成與結(jié)構(gòu) 3.1材料組成和結(jié)構(gòu)的基本內(nèi)容 3.2金屬材料的組成與結(jié)構(gòu) 3.3無機非金屬材料的組成與結(jié)構(gòu)3.4高分子材料的組成和結(jié)構(gòu)3.5復合材料的組成與結(jié)構(gòu) 1金屬材料、合金材料、鐵碳合金的基本知識、非鐵金屬及合金、非晶態(tài)合金、金屬材料的再結(jié)晶2無機非金屬材料的組成與結(jié)合鍵、無機

8、非金屬材料中的簡單晶體結(jié)構(gòu)、硅酸鹽結(jié)構(gòu)、無機非金屬材料的非晶體結(jié)構(gòu)、陶瓷、碳化合物 3高分子材料組成和結(jié)構(gòu)的基本特征、高分子鏈的組成和結(jié)構(gòu)、高分子鏈的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、高分子材料的組成和織態(tài)結(jié)構(gòu)及微區(qū)結(jié)構(gòu) 、聚合物共混材料4復合材料定義及分類、復合材料的組成、復合材料的結(jié)構(gòu) 、復合材料的界面2講授討論1，55第4章材料的性能 4.1固體材料的力學性能 1材料的力學狀態(tài) 2應(yīng)力和應(yīng)變3彈性形變 4永久形變 5強度、斷裂及斷裂韌性 6硬度7摩擦和磨損8疲勞2講授64.2材料的熱性能1熱導率和比熱容2熱膨脹性 3耐熱性4熱穩(wěn)定性5高分子材料的燃燒特性2講授74.3材料的電學性能4.3.1電導率和電阻率 4

9、.3.2材料的結(jié)構(gòu)與導電性 4.3.3材料的超導電性 4.3.4材料的介電性2講授84.4材料的磁學性能 4.4.1物質(zhì)的磁性 4.4.2磁疇與磁滯回線 4.4.3金屬材料的磁學性能4.4.4非金屬材料的磁學性能4.4.5高分子材料的磁學性能2講授94.5材料的光學性能 4.5.1電磁輻射及其與原子的相互作用 4.5.2反射、吸收和透射 4.5.3材料的光學性質(zhì) 4.5.4旋光性及非線性光學性 4.5.5光澤 4.5.6發(fā)光 4.5.7光敏性2講授104.6材料的耐腐蝕性 4.6.1物理腐蝕 4.6.2化學腐蝕4.6.3電化學腐蝕 2講授114.7復合材料的性能 4.7.1復合材料的特性 4.

10、7.2復合材料性質(zhì)的復合效應(yīng) 4.7.3復合材料的力學性能2講授124.8納米材料及效應(yīng) 4.8.1納米材料的結(jié)構(gòu) 4.8.2納米材料的基本物理效應(yīng) 4.8.3納米材料的應(yīng)用2講授13第5章材料的制備與成型加工5.1材料制備原理及方法5.1.1金屬材料的制備5.1.2無機非金屬材料的制備 5.1.3高分子材料的制備5.2材料的成型加工性 5.2.1金屬材料的加工工藝性 5.2.2聚合物的成型加工特性及成型加工方法2講授五、其他教學環(huán)節(jié)1. 大作業(yè)：（課外6學時）（1）學習水熱法制備納米材料及在電化學儲能上的應(yīng)用。六、教學方法案例：本課程以課堂教學為主，結(jié)合作業(yè)、自學、撰寫小論文及測驗等教學手段

11、和形式完成課程教學任務(wù)。在課堂教學中，通過講授、提問、討論、演示等教學方法和手段讓學生理解材料的體系、主線，掌握材料制備和工程的基本概念，基本原理和各種分析方法，強調(diào)材料的工程應(yīng)用背景以及計算機輔助技術(shù)在材料分析中的應(yīng)用。在撰寫小論文教學環(huán)節(jié)中，通過啟發(fā)式教學、討論式教學培養(yǎng)學生初步運用相關(guān)理論分析問題的能力。培養(yǎng)學生自主學習能力、與其他同學合作解決問題的能力、發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的能力、獲取和整理信息的能力、準確運用語言文字的表達能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。在自學教學環(huán)節(jié)中，對課程中某些有助于進一步拓寬理論知識的內(nèi)容，通過教師的指導，由學生自學完成。通過自學這一教學手段培養(yǎng)學生的自主學習能力。七、考核方式案例：最終成績由平時作業(yè)成績、平時測驗成績、期末成績和小論文成績等組合而成。各部分所占比例如下：平時作業(yè)成績：10%。主要考核對每堂課知識點的復習、理解和掌握程度。平時測驗成績：30%。主要考核階段知識點的掌握程度。平時測驗分為兩次完成，時間節(jié)點分別為第8周左右、第13周左右，每次測驗的時間為一學時，且都在課程網(wǎng)站測驗系統(tǒng)上獨立完成，并由測驗系統(tǒng)給出成績。期末考試成績：50%。主要考核基本概念、基本分析計算方法的掌握程度。書面考試形式。題型為1、選擇題2、填空題3、