无机非金属材料工程《材料科学基础》课程教学大纲.docx

材料科学基础课程教学大纲一、第程基本情况课程代码：IOII1M223OOI课程名称（中，英文）：一料科学基础/Fundamenta1.sofMateria1.sScience邨程类别：专业必修课学分：4.5总学时：72理论学时：60实整实践学时：12适用专业：无机非金屈材料，程适用对象：本科先修课程：高等数学、大学物理、工程化学、物理化学教学环境：城下或混合式教学开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1,课程任务与目的材料科学法础?是从无机材料领域内各种材料制品的工艺技术实践中总结出来的共性规律而形成的一门课程,是材料科学的曳要基础理论课程，是无机非金届材料工程专业的核心课程.本课程把基础科学理论，特别是物理化学、结晶化学中的基本理论,具体应用到无机材料的制得工艺和性能研究中，用理论来阐明无机材料脖成过程的本质,闱述如何应用将础理论在分析解决实际生产同时，为生产、研究和开发新材料提供理论依据。在本课程绪论环节，导入了自改革开放以来中国在建筑材料领域的研究及生产成果,激发学生道路白伯，提高学生投入建材行业一线建功立业的热情.在整个课程教学过程中,注重学生专业能力培养与人格养成，注重培养学生分析、解决实际何即能力，树立理论联系实际科学观，激励学生勇迎挑战、勇于创新、勇担责任。2.对接培养的岗位能力通过本课程的学习，使学生掌握无机材料结构特点、了解组成、结构、制备及性能之间的关系：了解无机材料组成、结构'制相及性能之间的关系：掌握分析相图的基本方法和规律：了解无机材料专业相图以及在生产中的应用：掌握无机材料生产制侪过程中物理化学变化过程的速度、机理以及影响因素.使学生能用理论来阐明无机材料形成过程的本质，?旌应用埋论来解决生产实际问网的方法，为今后从事无机材料生产和新材料研究、开发提供室实的理论基础.通过本课程实验,使学生加深对理论教学内容的理解，掌握无机材料性能测定的基本原理和基本方法，芾重培养学生分析、解决实际问即和独立思考的能力,并使学生科学研究能力得到定的训练。三、课程教学目标1,课程对毕业要求的支探毕业要求指标点1.41能够利用系统思维的能力，将工程知识用于无机非金属材料粒域工程问应解决方案的比较与铳合，jf体现本专业做域先进的技术.I毕业要求指标点2.3能认识到解决无机非金属材料领域更杂工程问起有多种方案可选择.会通过文献研究寻求可替代的解决方案.（毕业要求指标点4.1能够基于自然科学、无机非金属材料科学与工程的原理，通过文弑研究或相关方法，调研和分析视杂工程问题的解决方案，毕业要求指标点421能影根据对象特征，选齐研究路i,设计实验方案。2.课程教学目标对应事业要求指标点,具体内容如下：教学目标1：旎够解择晶体结构与缺陷、非晶体结构、相平衡、扩散等相关的基本概念、和主要特征,能滋利用系统思维能力，从材料的晶体结构、相平衡,固体表面与界面、相变.扩酸、固相反应和烧结等祇本理论角度诳行分析，将工程知识用于无机非金属材料领域工程问遨解决方案的比较与绥合.支撑毕业要求指标点1.4.教学目标2：能够掌握M体结构与法陷、茸晶体结构、固体表面与界面、扩散、相变、固相反应、烧结等基本原理.对材料的组成、结构,物相、性能以及相互关系进行识别表达和分析,认识到解决无机非金蟠材料领域亚杂工程问遨有多种方案可选择,会通过文帆研究寻求可皆代的解决方案,并获得有效结论。支撑毕业要求指标点2.3.教学目标3：能物耗于无机非金属材料科学与工程的原理，通过相关方法，调研和分析班杂工程问题的解决方案“支推毕业要求指标点4.1。教学目标4：能够利用材料科学基础的基本知识及原理，结合无机非金属材料新工艺、新技术的研发现状.根据对望特征.选择研究路线.设计实验方案.支撑事业要求指标点4.2。四、教学课时安排（一）学时分配主题或知识点教学内容总学时学时完成课程教学目标课a验*践主nsI无机材料假论22OC1、2主SS2晶体结构14122Ck2、3、4主题3品体结构缺陷660C1.2、3、4主题4非晶态结构与性质660C1、2、3、4主题5固体表面与界面66001.2、3、4主题6相平衡和相图1711601,2、3、41-题7固体中的扩散55001、2、3、4主题8固相反应84401、2、3、4主题9相变过程44001、2、3、4他10烧结过程44001、2、3、4合计726OI2(:)实骏教学安排序号实骆/实践吐目名珠实的实践学时实验，实践类鞭实验/实践要求由组人数注1晶体结构原子模型的堆垛与分析2踪合性必做22差热分析2煤合性必做23热度分析4嫁合性必做24淬冷法研究相平衡4煤合性必做2五、教学内容及教学设计主遨I无机材料概论1 .教学内容在概论中导入r自改革开放以来我国建筑材料筑域的研究及生产成果.激发学生道路自信，提而学生投入电材行业一线建功立业的热情，无机材料的分类，无机材料的特点，无机材料组成、结构、性能、工艺及其与环境的关系，无机材料的选用原则,无机材料的地位与作用，无机材料的研究与发展。2 .教学杀点无机材料的分类，无机材料组成、结构、性能、工艺及其与环境的关系.3 .教学难点无机材料组成、结构、性能、工艺及其与环境的关系，4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段课堂讲授与税上自学相结合，在课堂讲授过程中引入中国传统建材在世界领先的地位，增加学生爱国主义情感.主题2晶体结构1 .教学内容站晶学茶础，品体化学夔木凝理，非金权总桢品体结施，无机化合物品体结构，硅酸盐晶体结构,如通过讲解金刚石、石果等在现实中的应用，帮助学生树电理论联系实际科学观.2 .教学重点结晶学指数,晶体中质点的堆积.氧化钠型结构,内悴犷型结构.萤石型（反萤石型）结构.的伙矿型结构,鲍林规则,硅酸盐晶体结构.3 .教学难点结晶学指数，晶体中质点的堆枳，疑化钠型结构，闪锌矿型结构，萤石壁（反装石里结构，钙钛矿型结构，蛇林规则，硅酸盐晶体结构,4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）课堂讲授与线上自学相结合,采用分组讨论、启发式教学方法,在知识讲授的过程中.用晶体化学基本原理引出法律法规.增强学生的规矩意识.主题3晶体结构缺陷1 .教学内容晶体结构缺陷类型，点缺陷.固溶体.非化学计Iit化合物.刃型位错和螺型位错.通过讲解晶体结构缺陷，让学生学会用一分为二的方法去分析军情，用用证的观点去看待问遨.2 .教学重点热缺陷的基本类型,热缺陷形成反应武的写法.热缺陷平衡浓度的计算,固溶体形成反应式及化学式的司法，固溶体研究方法，非化学计价化合物形成反应式的写法，玦陷浓度与乳分压的关系，刃型位错和端型位错。3 .教学玳点热法陷形成反应式的写法,热执陷平衡浓度的计算，固溶体形成反应式及化学式的写法，固溶体研咒方法，非化学计量化合物形成反应式的写法.缺陷浓度与叙分压的关系，刃型位筋和螺型位描.4 .教学方窠设计（含教学方法、教学手段课堂讲授与戏上自学相结合,采用同翘讨论式、启发式教学方法,在知识讲授的过程中，由玦馅形成的感义，引出“威陷产生美，金无足赤，人无完人”，团队协作要包容他人的缺点,主遨4非晶态结构与性质1 .教学内容熔体结构，熔体性质，玻璃的四个通性，玻璃形成的动力学条件和形成玻璃的结晶化学条件，玻璃结构的主要学说；晶子假说和无规则网络假说，硅酸盐玻璃和刑酸盐玻璃结构与性质，歧病的结构参数,在课程教学过程中穿插入浮法鼓埔成型.介绍浮法玻璃生产工业取得辉煌成就及所走过的艰苦决绝的钻研奋斗历程,引导学生潜心专业知识,专注科研创新.2 .教学正点硅酸盐熔体的烝合物理论，整度的定义，硅酸盐熔体的黏度与温度的较关系，化学组成对硅酸盐熔体弱度的影响，晶子学说,无规则网络学说乳硅比时坡鹿结构的影响，玻谪结构参数及相应计算,玻璃形成的热力学条件,动力学条件.结晶化学条件玻璃的转变温度与冷却速率的关系.3 .教学难点硅酸盐熔体的烝合物理论，玻璃结构钻数及相应计獴，玻璃形成的热力学条件，动力学条件，玻璃的转变温度与冷却速率的关系。4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）课堂讲授与线上自学相结合,采用问题讨论式、启发式教学方法.在知识讲授的过程中.引出外加剂的重要性，引导学生要能听取不同的声包容他人.主题S固体表面与界面1 .教学内容固体表面力场与去面能，岗子晶体在表面力场作用下，离子的极化与维川过程，弯曲表面效应，湿润与粘附，表面的改性，多晶材料中的晶界分类，多晶体的组织，晶界应力，粘土胶粒带电与水化等一系列由表面效应而引起的股体化学性质如泥浆的流动性和触变性,施团的可蹩性等.在课程教学过程中通过举例如自行车补胎等,加深学生对粗横度、吸附膜基础理论了制，培养学生分析、解决实际问IS能力，树立理论联系实际科学观。2 .教学at点固体表面力场，离子晶体表面双电层的形成，潮湿的度崎，润湿的类型，表面粗摄度时润湿的影响，弯曲表而效应，枯土的离子吸附与交换.泄浆的流动性和触变性,滉困的可空性等.3 .教学难点离子品体表面双电层的形成,表面粗桎度对制湿的影响，拈土的离子吸附与交换，湘浆的流动性和触变性，泥团的可果性等。4 .教学方案设计（含.教学方法、教学手段课堂讲授与线上自学相结合.果用问题讨论式、启发式教学方法，由拈k水系统的触变性知识,阐述纣军长征过草地时陷入沼泽的原因,与学生共同缅怀革命烈士.主遨6相平衡和机图1 .教学内容硅酸盐系统和图的基本特点.单元系统相图,二元系统相图,三元系统相图.在课程教学过程中穿钻入玻璃烯窑制度,水呢烧成工艺等,加深学生对域础理论应用于解决实际问题的了解，树立理论联系实际科学双，激发学生对专业学习的兴趣，投身祖国建设的理S1.2 .教学重点二元、三元系统相图分析。3 .教学难点:元、三元系统专业相图分析。4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段课堂讲授与莲上自学相结合,采用阿时讨论式、后发式教学方法，在专业相图讲授的过程中.引导学生合理的选择无机非金屈材料生产过程中的配料及热工制度,让学生在材料生产工艺中考虑到社会,安全、法律与环境因崇.主题7固体中的扩散1 .教学内容扩敌现象的宏观规律菲克第定律、菲克第：定律，描述扩散物侦的浓度分布与距海、时间的关系,扩散微观机制,即扩散过程中原子迁移的方式，扩散系数,影响犷散系数的因素.在课程教学过程中如举例气球放置缩小等.加深学生对扩散基础理论的了解,树立理论联系实际科学观，激发学生对专业学习的兴趣，2 .教学重点北克第一定律、菲克第二定律及其应用：扩散的微观机构，扩散系数.3 .教学难点菲克第一定律、菲克第二定律的应用：扩散的微观机构,扩散系数,4 .教学方窠设计（含教学方法、教学手段课堂讲授与我上自学相结合，采用启发式、诱导式教学方法，在知识讲授的过程中，用扩散产生的原因，激发学生创新活力.主遨8固相反应1 .教学内容周相反应的分类与特征.同相反应动力学,影响同相反应得因素.在课程教学过程中通过举例如