材料科學(xué)導(dǎo)論教學(xué)大綱

1、“材料科學(xué)導(dǎo)論”課程教學(xué)大綱 英文名稱： Introduction to Materials Science and Engineering 課程編號： 2578180課程類型：學(xué)科基礎(chǔ)必修課 學(xué)時： 32 學(xué)分： 2.0 面向?qū)ο螅翰牧项惐究埔荒昙墝W(xué)生 先修課程：大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)、工程力學(xué) 一、課程性質(zhì)和目的（任務(wù)） 材料科學(xué)導(dǎo)論是面向材料學(xué)院一年級本科生開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課。其目的是使學(xué)生了解材料科學(xué)在經(jīng)濟社會發(fā)展中的作用以及材料科學(xué)與工程學(xué)科的形成與發(fā)展趨勢。以材料“四要素”及其相互關(guān)系為中心，使學(xué)生建立從材料設(shè)計、組織控制、制備加工到性能評價與工程應(yīng)用的概念體系，在掌握材料共性規(guī)律與

2、特點的基礎(chǔ)上，使學(xué)生理解材料科學(xué)與工程內(nèi)涵，學(xué)會分析材料問題的方法。以案例的形式，介紹典型金屬、無機非金屬結(jié)構(gòu)與功能材料的研究規(guī)律，強化學(xué)生對“四要素”的理解。 二、課程教學(xué)內(nèi)容及要求 本課程的主要內(nèi)容： 第一章 緒論 1.1 材料的定義與分類 2 1.2 材料在人類社會發(fā)展進程中的地位和作用 1 材料是人類文明進步的里程碑 材料是經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎(chǔ)和先導(dǎo) .1 新材料是工業(yè)革命和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo) .2 新材料是社會現(xiàn)代化的先導(dǎo) 1) 21 世紀(jì)重點發(fā)展的高技術(shù)領(lǐng)域的進展和趨勢 2) 新材料技術(shù)是高技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ) .3 新材料技術(shù)是一切工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵共性基礎(chǔ) 1.3 材料科學(xué)與工程的形成和發(fā)展

3、 3 美國材料科學(xué)與工程的形成與發(fā)展 我國材料學(xué)科的改革與發(fā)展 第二章 材料“四要素”是材料研究與應(yīng)用的共性基礎(chǔ) 2.1 什么是材料的“四要素”？ 1 材料的性質(zhì) .1 材料的主要力學(xué)性質(zhì)：強度、硬度、剛度、塑性、韌性。 .2 材料的主要物理性質(zhì)：電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)性質(zhì)。 .3 材料性質(zhì)與其他要素之間的關(guān)系 材料的成分結(jié)構(gòu) .1 材料成分結(jié)構(gòu)的分類 .2 材料結(jié)構(gòu)的特點 1 ）多尺度效應(yīng)從微觀、介觀到宏觀 2 ）有序與無序 3 ）穩(wěn)定性 4 ）材料中的缺陷 5 ）材料的表面和界面 .3 材料成分結(jié)構(gòu)的表征方法 .4 材料成分結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫 .5 材料成分結(jié)構(gòu)與其它要素的關(guān)系 材料的制備與加工

4、.1 什么是材料制備與加工？ .2 材料制備與加工的主要內(nèi)容 .3 材料制備加工與其它要素的關(guān)系 .4 材料制備加工的主要發(fā)展方向 材料的性能與應(yīng)用 .1 什么是材料性能？ .2 材料使用性能與材料性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系與區(qū)別 .3 材料使用性能的設(shè)計與實際應(yīng)用 .4 材料使用性能與其他要素之間的關(guān)系 .5 材料與環(huán)境的關(guān)系 2.2 材料研究手段和方法 3 試驗手段 材料設(shè)計 2.3 材料“四要素”在實際應(yīng)用中的典型案例分析 2 鋼鐵材料 鋁合金材料 第三章 結(jié)構(gòu)材料 3. 1 鋼鐵材料 2 3. 2 有色金屬材料 2 3. 3 陶瓷材料 2 3. 4 玻璃材料 2 3.5 水泥材料 2 3.6 高分

5、子材料 2 3.7 復(fù)合材料 2 第四章 功能材料 4.1 超導(dǎo)材料 2 4.2 納米材料 2 4.3 能源材料 2 4.4 熱電材料 2 4.5 功能陶瓷材料 2 4.6 功能高分子材料 2 4.7 生物材料 2 第五章 國內(nèi)外材料領(lǐng)域發(fā)展新動向及戰(zhàn)略部署 5.1 經(jīng)濟和社會發(fā)展對材料科技的重大需求 3 5.2 世界前沿科技領(lǐng)域的發(fā)展動向 2 5.3 世界新材料技術(shù)發(fā)展態(tài)勢 1 納米科技研發(fā)形成國際浪潮 新型結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用廣泛，發(fā)展前景樂觀 新型功能材料及其應(yīng)用技術(shù)面臨新的突破 計算材料學(xué)的快速發(fā)展 5.2 主要國家材料領(lǐng)域的戰(zhàn)略部署 2 發(fā)達國家的發(fā)展重點和戰(zhàn)略部署 我國材料領(lǐng)域的發(fā)展重點和

6、戰(zhàn)略部署 注： 1 ：掌握； 2 ：理解； 3 ：了解；：自學(xué)或粗講。 三、課程教學(xué)要求 教學(xué)環(huán)節(jié)主要包括課堂講授和考試。課堂講授教學(xué)方法以多媒體授課為主要形式，采用理論聯(lián)系實際的教學(xué)方法，結(jié)合具體的案例來進行教學(xué)。為了使學(xué)生能更好地掌握材料“四要素”的知識，有必要在教學(xué)過程中采用課堂提問、討論、指定或推薦教學(xué)參考書等主要方法進行教學(xué)。 本課程作業(yè)布置的主要目的是使學(xué)生理解材料科學(xué)與工程內(nèi)涵，學(xué)會分析材料問題的方法，結(jié)合具體的案例強化對材料“四要素”的理解。作業(yè)數(shù)量：第二章， 1 題；第三、四章， 1 題。 本課程的考試形式為閉卷筆試。 四、實踐環(huán)節(jié) 本課程未安排實踐環(huán)節(jié)。 五、本課程與其它課

7、程的聯(lián)系與分工 本課程是在大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)、工程力學(xué)等先修課的基礎(chǔ)上開設(shè)的，先修課所講授的數(shù)學(xué)、力學(xué)等知識是本課程講授材料“四要素”的基礎(chǔ)知識。 本課程的教學(xué)內(nèi)容著重于材料科學(xué)在經(jīng)濟社會發(fā)展中的作用以及材料科學(xué)與工程學(xué)科的形成與發(fā)展趨勢和材料“四要素”及其相互關(guān)系，使學(xué)生理解材料科學(xué)與工程內(nèi)涵，學(xué)會分析材料問題的方法，為后續(xù)的材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料工程基礎(chǔ)、材料現(xiàn)代分析方法等課程打下堅實的基礎(chǔ)， 使學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)與前后知識的學(xué)習(xí)產(chǎn)生更合理的互補性。 六、使用教材及參考書： 使用教材： 材料科學(xué)概論，許并社主編，北京工業(yè)大學(xué)出版社， 2002.5 參考書： 1. 材料科學(xué)導(dǎo)論，馮端、師昌緒等主編，化學(xué)工業(yè)出版社， 2002.5 2. 材料科學(xué)基礎(chǔ)，張鈞林等，化學(xué)工業(yè)出版社， 2006 3. 工程材料科學(xué)與設(shè)計， James P. Schaffer 等著，機械工業(yè)出版社， 20024. 90 年代的材料科學(xué)與材料工程，美國國家研究委員會著，航空工業(yè)出版社， 1992.5 5. 兩院咨詢報告中國材料發(fā)展現(xiàn)狀及邁入新世紀(jì)對策，李恒德、師昌緒主編，山東科