材料科學與工程基礎雙語教學大綱

課程號課程中文名稱材料科學與工程基礎(雙語)學分3課程英文名稱總學時周學時3上課周數(shù)必修課口選修課課程類別□公共基礎課口通識模塊課學科基礎課□專業(yè)核心課口專業(yè)選修課口實踐教育課程面向對象高分子材料與工程專業(yè)，二年級本科生先修課程有機化學課程負責人開課單位科學與工程學院執(zhí)筆人冉起超審核人冉蓉執(zhí)行時間"材料科學與工程基礎"課程作為工科材料類專業(yè)料的共性規(guī)律和個性特點，并能夠應用于解決材料及其相關領域的復雜工程問題。通過學習本課程，學生能夠建立起材料制備/加工-組從理論層面了解金屬材料、高分子材料等各種材料的基本特性，以及它們在材料領域的地2.英文課程簡介an"integration"approachtodetailmetal,inorganicnon-metallic,polymer,composite,andodevelopacomprehensiveunderstandingpreparation,processing,composition,structurematerials.Thislaysasolidfoundationfurtherstudy三、課程目標及其對畢業(yè)要求的支撐(一)課程目標(二)課程教學方法對課程目標的支撐課堂理論√√√互動探究√√√課堂測驗√√√√√√√線上線下考核評價√√√√畢業(yè)要求畢業(yè)要求1.4能夠將高分子材料與工程專業(yè)知識和數(shù)學模型方法用于高分子材料領域復雜工程問題解決方案的比較與綜合。析畢業(yè)要求2.4具有綜合應用基和方法，能夠掌握文獻資料查詢和分析的方法，并將所得信息用于高分子材料制備、加工及應用等環(huán)節(jié)復雜工程問題的畢業(yè)要求4.研究4.1能夠基于自然科學和材料科學的相關科學原理，根據(jù)材料研究或產(chǎn)品應用四、課程教學內(nèi)容第一章緒論(1學時)第二章物質結構基礎(15學時)空間排列狀態(tài)、聚集態(tài)結構及變化規(guī)律之間的相互關系。使學生對材料組成(%),式2.10(英);原子間的作用力與間距的關系，圖2-18;配位數(shù)的概念，表2-9和2-10。要點：原子雜化軌道的類型及空間圖形；分子軌道的意義、類型及空間圖形；能帶、能隙、帶寬等基本概念、導體、絕緣體、導體的能帶特點；費米能重點：對稱圖形和對稱操作；點陣的意義和特點；晶胞的表示和定位、晶系和空間點陣型式；晶向、晶面的表示及其指數(shù)的計算；晶面間距及測定、公式(2-43、2-44);晶體結構與鍵合性質的關系；面心立方、體心立方、密排六方晶體的主要參數(shù)和計算方法；點陣常數(shù)、晶胞中原子數(shù)、致密度、密度、原難點：點陣的意義、與材料粒子的抽象關系；晶系和空間點陣型式，表2-14,圖2-44;晶向指數(shù)的計算、作圖；晶面指數(shù)的計算、作圖；晶面間距的計算式2-43;金屬的三種晶體結構及參數(shù)、計算、作圖；間隙的位置和數(shù)量，圖2-59;配位數(shù)與離子半徑比的關系及簡單計算，表2-17。難點：置換型和間隙型固溶體的形成條件及影響因素；空位的計算；兩種線位錯的特點(位錯線與滑移方向之間的關系),圖2-75、79;穩(wěn)態(tài)擴散的特點及計算式2-53。重點：四種轉變類型及特點；一級相變和二級相變的數(shù)學表達式及物理意義；相律和相圖，公式(2-62);二元相圖(勻晶、共晶):特征點、線、區(qū)域的意義；杠桿法則及公式(2-66)。重點：表面張力和表面能的概念；表面結構特點與成因；表面能與表面特性的關系；潤濕過程的種類及公式(2-68、2-69、2-70);潤濕方程，接觸角 (2-75);粘附公式(2-80)。難點：固體中的四種轉變類型，拐點分解(圖2-105);二元勻晶、共晶相圖的相區(qū)，點、線、共存等意義和概念，組成或溫度改變與材料點位置的變化關系；杠桿法則及計算(兩相區(qū)中組成與重量的求解),圖2-109、112、公式2-66;潤濕方程。第三章材料的組成及結構(8學時)從材料的組成(成分)入手，詳細闡述高分子材料、金屬材料、無機非金屬材料，及其多相多組分復合材料的聚集態(tài)結構和宏觀組織結構特點。詳細闡述由特性不同的各類材料相互復合而成的納米級、微米級、粒子填充、纖維增強等復合材料的微觀和宏觀結構以及界面結構，使學生較系統(tǒng)地掌握不同類型難點：金屬原子的電子結構與其晶體結構特點的關系，表3-1;電子化合物，表3-2;鐵碳合金狀態(tài)圖，圖3-13;典型鐵碳合金結晶過程分析，圖3-14,3-20;要點：組成和結合鍵性質；簡單晶體的結構類型：AX、AmXp、AmBnXp;密度計算；幾種典型晶體：單晶硅、NaCl、CsCl、ZnS、鈣鈦礦、尖晶石；硅酸鹽的五種晶體結構、橋氧原子和非橋氧原子；玻璃的組成、特性及結構參數(shù)；凝膠與陶瓷的組成與結構特點；碳黑、石墨、金剛石、C60、碳納米管的結構46;硅酸鹽晶體的層狀結構，圖3-52;玻璃和陶瓷中橋氧和非橋氧原子的概念鍵理論。第四章材料的性能(21學時)定義、五種基本類型；應力一應變曲線的物理意義(參量)典型曲線；彈性形松弛(靜態(tài))和內(nèi)耗(動態(tài));永久形變的機制與塑性材料的增強途徑；強度的的類型，公式(4-56、4-57);硬度的概念、布氏硬度、洛氏和維氏硬度的測試技術及區(qū)別，公式(4-60、4-61、4-62);粘合摩擦和磨損機制，公式(4-68),材料減摩耐磨的途徑；疲勞的概念及在工業(yè)中的重要性，疲勞壽命曲線與疲勞強度，疲勞斷裂機制，提高材料耐疲勞性的途徑。第二節(jié)材料的熱性能(2學時)難點：熱容和比熱容的概念、熱容的微觀機制及與溫度和相變的關系；熱膨脹現(xiàn)象的微觀機制及與溫度和相變的關系；阻燃的主要途徑和基本原理。難點：材料的電導率與電子結構的關系；幾個電導率相關的計算公式、各參數(shù)的物理意義及應用；介電常數(shù)和介質損耗的概念和影響因素。重點：磁矩、磁化強度、磁感應強度、磁導率和磁化率的定義；電子的磁矩和“交換作用”;磁化率與磁性材料的五種類型；磁滯回線的成因(磁疇)、物理意義、軟磁與硬磁材料；金屬和無機非金屬材料的磁學性能。(飽和)磁化率的計算。律，公式(4-169);單向連續(xù)纖維增強復合材料的力學性能，模量和強度，計第八節(jié)、納米材料及效應(1學時)第五章材料的制備與成型加工(3學時)第一節(jié)材料制備原理及方法(1.5學時)第二節(jié)材料的成型加工性(1.5學時)課程目標1:教學內(nèi)容為第一章、第二章。課程目標2:教學內(nèi)容為第三章，第二章相關內(nèi)容為基礎。課程目標3:教學內(nèi)容為第四章，第三章相關內(nèi)容為基礎。課程目標4:教學內(nèi)容為第五章，前四章內(nèi)容為基礎。(一)課程考核方式1考勤及課堂討論5253線上考試(SPOC)4期中考試5期末考試(二)評分標準出勤次數(shù)15次及以上，參與課堂討論10次及以上(優(yōu))出勤次數(shù)12-14次，參與課堂討論7-9次89~80(良)出勤次數(shù)10-12次，參與課堂討論4-6次79~70(中)出勤次數(shù)8-10次，參與課堂討論2-3次69~60(及格)出勤次數(shù)8次以下，參與課堂討論2次以下<60(不及格)16次課后作業(yè)，完成質量良好，平均分90分以上(優(yōu))16次課后作業(yè)，完成質量良好，平均分89~8089~80(良)16次課后作業(yè)，完成質量較好，平均分79~7079~70(中)16次課后作業(yè)，完成質量一般，平均分69~6069~60(及格)16次課后作業(yè)，完成質量較差，平均分低于60<60(不及格)線上MO0C、SPOC綜合得分100~90(優(yōu))89~80(良)線上MO0C、SPOC綜合得分79~7079~70(中)線上MO0C、S