《材料概論》課程教學(xué)大綱

《材料概論》課程教學(xué)大綱一、基本信息課程中文名稱：材料概論課程英文名稱：IntroductiontoMaterials課程代碼：16045101課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：1.5總學(xué)時：24（其中理論：24實驗：0上機：0實踐：0）適用學(xué)院及專業(yè)：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)先修課程：無機與分析化學(xué)、物理化學(xué)B、工程力學(xué)B開課學(xué)院、部、中心：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料工程系材料科學(xué)與工程教研室二、課程地位與作用材料概論是材料科學(xué)與工程專業(yè)和無機非金屬材料工程專業(yè)選修課之一。該課程與無機結(jié)構(gòu)與功能材料、無機材料測試技術(shù)等共同構(gòu)成專業(yè)特色課程群。本課程主要介紹各種材料的概念、分類、原理、功能、應(yīng)用和發(fā)展趨勢等相關(guān)內(nèi)容，有利于拓展學(xué)生眼界，優(yōu)化學(xué)生材料專業(yè)知識結(jié)構(gòu)、拓寬知識面，也為學(xué)生了解材料性能、研制新材料、開發(fā)材料新產(chǎn)品的能力打下一定的基礎(chǔ)，從而提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和綜合能力，以實現(xiàn)為行業(yè)領(lǐng)域培養(yǎng)復(fù)合型應(yīng)用人才培養(yǎng)目標(biāo)。三、課程教學(xué)目標(biāo)本課程支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1。學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生樹立堅持環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的理念，以材料人的社會責(zé)任為出發(fā)點，投身相關(guān)材料的設(shè)計開發(fā)、合成制備等領(lǐng)域。本著立德樹人的初衷，激勵同學(xué)們擔(dān)當(dāng)社會責(zé)任，積極融入國家發(fā)展。掌握材料的基本特性；理解材料性能與結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系；了解各類材料的定義、地位及作用等；了解材料的分類及應(yīng)用領(lǐng)域。在理解材料性能與結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)上，具備識別不同領(lǐng)域內(nèi)結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用方向的能力；具有理解建筑材料的種類及特性、抗菌材料的抗菌機理、環(huán)境材料的生態(tài)設(shè)計、半導(dǎo)體材料的能級特性、超導(dǎo)材料的零電阻現(xiàn)象和完全抗磁性、智能材料的功能特性及仿生設(shè)計、材料的生物相容性，燃料電池和太陽能電池的工作原理和復(fù)合材料的設(shè)計原理的能力。本課程的課程目標(biāo)及能力要求具體如下：目標(biāo)1：了解與材料領(lǐng)域相關(guān)的社會、健康、安全、法律以及文化等方面的方針、政策和法規(guī)。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點6.1）目標(biāo)2：能夠基于工程相關(guān)背景知識，合理分析與評價材料設(shè)計、制備過程的解決方案以及最終產(chǎn)品的應(yīng)用對社會、健康、安全、法律以及文化等方面的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點6.2）目標(biāo)3：能夠理解和評價各種材料在制備過程和產(chǎn)品應(yīng)用中對環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的影響，能夠考慮工程實踐與環(huán)境保護的沖突問題。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點7.1）目標(biāo)4：在考慮材料制備過程和產(chǎn)品應(yīng)用等問題時，能夠積極的追求、探索采取合理的技術(shù)手段減少對環(huán)境的影響和節(jié)約資源。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點7.2）目標(biāo)5：能夠檢索、閱讀材料相關(guān)領(lǐng)域的中/外文書籍和文獻，了解國內(nèi)外新型材料的結(jié)構(gòu)、制備方法、優(yōu)越性能等，并能分析總結(jié)相關(guān)材料的發(fā)展動態(tài)、趨勢等，從而具備一定的國際視野。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點10.3）目標(biāo)6：具有自主學(xué)習(xí)的意識，能夠針對在日后專業(yè)學(xué)習(xí)和實際工作中，所遇到的相關(guān)材料領(lǐng)域內(nèi)科學(xué)與技術(shù)問題主動查閱資料并進行學(xué)習(xí)。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點12.1）課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的關(guān)系矩陣教學(xué)目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點教學(xué)方式考核方式目標(biāo)16.1了解與材料領(lǐng)域相關(guān)的社會、健康、安全、法律以及文化等方面的方針、政策和法規(guī)。課堂講授、典型案例、上網(wǎng)查閱相關(guān)資料結(jié)課小論文，課堂回答問題目標(biāo)26.2能夠基于工程相關(guān)背景知識，合理分析與評價材料設(shè)計、制備過程的解決方案以及最終產(chǎn)品的應(yīng)用對社會、健康、安全、法律以及文化等方面的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。激勵同學(xué)們擔(dān)當(dāng)社會責(zé)任，積極融入國家發(fā)展。課堂講授、典型案例、上網(wǎng)查閱相關(guān)資料結(jié)課小論文，課堂回答問題目標(biāo)37.1能夠理解和評價各種材料在制備過程和產(chǎn)品應(yīng)用中對環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的影響，能夠考慮工程實踐與環(huán)境保護的沖突問題。課堂講授、典型案例、課后答疑、課后討論、上網(wǎng)查閱相關(guān)資料結(jié)課小論文，課堂回答問題目標(biāo)47.2在考慮材料制備過程和產(chǎn)品應(yīng)用等問題時，能夠積極的追求、探索采取合理的技術(shù)手段減少對環(huán)境的影響和節(jié)約資源。樹立堅持環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的理念，以材料人的社會責(zé)任為出發(fā)點，投身相關(guān)材料的設(shè)計開發(fā)、合成制備等領(lǐng)域。課堂講授、典型案例、課后答疑、課后討論、上網(wǎng)查閱相關(guān)資料結(jié)課小論文，課堂回答問題目標(biāo)510.3能夠檢索、閱讀材料相關(guān)領(lǐng)域的中/外文書籍和文獻，了解國內(nèi)外新型材料的結(jié)構(gòu)、制備方法、優(yōu)越性能等，并能分析總結(jié)相關(guān)材料的發(fā)展動態(tài)、趨勢等，從而具備一定的國際視野。典型案例、課后答疑、課后討論、上網(wǎng)查閱相關(guān)資料結(jié)課小論文，課堂回答問題目標(biāo)612.1具有自主學(xué)習(xí)的意識，能夠針對在日后專業(yè)學(xué)習(xí)和實際工作中，所遇到的相關(guān)材料領(lǐng)域內(nèi)科學(xué)與技術(shù)問題主動查閱資料并進行學(xué)習(xí)。課堂講授、典型案例、課后討論、上網(wǎng)查閱相關(guān)資料結(jié)課小論文，課堂回答問題四、主要教學(xué)內(nèi)容第1章緒論（2學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點7.1、7.2）本章主要介紹材料的定義、地位及作用等。通過本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解材料的分類及應(yīng)用領(lǐng)域；理解材料性能與結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系；掌握材料的基本特性。樹立堅持環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的理念，以材料人的社會責(zé)任為出發(fā)點，投身相關(guān)材料的設(shè)計開發(fā)、合成制備等領(lǐng)域。第2章傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料（2學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料的基本定義、性能、及應(yīng)用。通過本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解金屬材料、無機非金屬材料、高聚物材料的性能及應(yīng)用；理解性能與結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系；掌握傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料的定義與基本特性。重點：金屬材料的性能特性。難點：材料性能與結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系。第3章建筑材料（2學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹建筑材料的分類、性能、及應(yīng)用。通過本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解建筑材料的分類及應(yīng)用；理解各類建筑材料的性能；掌握建筑材料的種類及特性。重點：建筑材料的種類及特性。第4章抗菌材料（2學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹抗菌材料。通過本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解抗菌材料的定義、應(yīng)用及發(fā)展趨勢；理解抗菌材料的特性；掌握抗菌材料的抗菌機理。重點：抗菌材料的抗菌機理。難點：抗菌機理。第5章環(huán)境材料（2學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹環(huán)境材料。通過本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解綠色包裝材料、生態(tài)建材、環(huán)境降解材料的定義、應(yīng)用及發(fā)展趨勢；理解環(huán)境材料的生態(tài)設(shè)計；掌握環(huán)境材料的功能及分類。重點：環(huán)境材料的功能及分類。難點：環(huán)境材料的生態(tài)設(shè)計。第6章電磁性材料（2學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹半導(dǎo)體材料，鐵電、壓電、熱釋電、介電材料及磁性材料。通過本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解這些材料的定義、種類、應(yīng)用及發(fā)展趨勢；分類；理解各種電磁性材料的功能特性；掌握壓電效應(yīng)及熱釋電效應(yīng)。重點：壓電效應(yīng)及熱釋電效應(yīng)。難點：半導(dǎo)體材料的能級特性。第7章超導(dǎo)材料、梯度功能材料（2學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹超導(dǎo)材料及功能梯度材料。通過本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解超導(dǎo)、功能梯度材料的定義、分類、應(yīng)用及發(fā)展趨勢；理解超導(dǎo)產(chǎn)生的原因及功能梯度材料設(shè)計；掌握超導(dǎo)的零電阻現(xiàn)象和完全抗磁性。重點：超導(dǎo)材料的零電阻現(xiàn)象和完全抗磁性。難點：超導(dǎo)產(chǎn)生的原因及功能梯度材料設(shè)計。第8章智能材料（2學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹智能材料。通過本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解形狀記憶智能材料、電磁流變液智能材料、磁致伸縮智能材料的基本概念、分類、應(yīng)用及發(fā)展趨勢；理解智能材料的功能特性及仿生設(shè)計；掌握形狀記憶智能材料的形狀記憶原理及形狀記憶材料的特性。重點：形狀記憶智能材料的形狀記憶原理。難點：智能材料的功能特性及仿生設(shè)計。第9章生物醫(yī)用材料（2學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹生物醫(yī)用材料。通過本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解生物醫(yī)用材料的定義、應(yīng)用及發(fā)展趨勢；理解生物醫(yī)用材料的功能及分類；掌握生物醫(yī)用材料的生物相容性。重點：材料的生物相容性。難點：生物醫(yī)用材料的特性。第10章能源材料（2學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹能源材料。通過本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解制氫儲氫材料、燃料電池及太陽能電池的定義、種類、應(yīng)用及發(fā)展趨勢；理解制氫儲氫材料、燃料電池及太陽能電池的功能及特性；掌握半導(dǎo)體光催化產(chǎn)氫原理及燃料電池和太陽能電池的工作原理。重點：燃料電池和太陽能電池的工作原理。難點：半導(dǎo)體光催化產(chǎn)氫原理。第11章復(fù)合材料（2學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹復(fù)合材料。通過本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解復(fù)合材料的定義、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢，理解復(fù)合材料的設(shè)計原理；掌握復(fù)合材料的功能特性。重點：復(fù)合材料的功能特性。難點：復(fù)合材料的設(shè)計原理。第12章納米材料（2學(xué)時，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點6.1、6.2、7.1、7.2、10.3、12.1）本章主要介紹納米材料。通過本單元的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解納米材料的定義、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢；理解納米材料的組成、性能及分類；掌握納米材料的特異效應(yīng)。重點：納米材料的特異效應(yīng)。難點：納米材料的組成單元及特異效應(yīng)。五、教學(xué)方法包含課堂講授，典型案例的展示，課后討論、同時組織學(xué)生自主上網(wǎng)查閱相關(guān)資料并匯報。本課程是一門內(nèi)容龐雜的課程，專業(yè)性和綜合性強。理論講授應(yīng)緊緊圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，以學(xué)生獲取工程知識、建立工程概念以及形成工程能力為宗旨，采用多種教學(xué)方法相結(jié)合，以提高課堂教學(xué)效果。1.多媒體與視頻播放相結(jié)合：通過圖片、生產(chǎn)視頻等影像資料增強直觀性，便于學(xué)習(xí)掌握，提高學(xué)習(xí)效率。2.案例講解與分析：在典型案例的講解中，將材料與國家前途命運、社會經(jīng)濟發(fā)展、綠色環(huán)保意識等聯(lián)系起來，使學(xué)生增強愛國精神、堅定環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的理念，以材料人的社會責(zé)任為出發(fā)點，投身相關(guān)材料的設(shè)計開發(fā)、合成制備等領(lǐng)域。3.翻轉(zhuǎn)課堂輔助教學(xué)：學(xué)生進行分組，每個小組題目自擬（材料相關(guān)），分工組內(nèi)決定；查閱資料、制作PPT、匯報展示、提問討論。六、課程考核和成績評定方式課程考核為研討展示和結(jié)課論文相結(jié)合的方式，研討展示成績占50%，結(jié)課論文成績占50%。其中，研討展示按百分制評分，總評后折算成50分。各小組匿名打分，每組集體決策；老師賦分/學(xué)生打分（各小組平均分）各占40%和60%，研討得分即為組內(nèi)成員得分。（注：無故曠勤1/3者，取消考核資格。）七、教材及參考文獻1、教材，吳芳，，材料概論（第1版），重慶，重慶大學(xué)出版社，20062、主要參考教材和參考文