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《材料科学基础I》课程教学大纲

一、课程基本情况

课程代码：101134223501

课程名称：材料科学基础I/FundamentalsofMaterialsScienceI

课程类别：专业必修课程

学分：2.5

总学时：40

理论学时：32

实验/实践学时：8

适用专业金属材料工程

适用对象：本科

先修课程：物理化学、机械制造基础

教学环境：多媒体教室/实验室

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

《材料科学基础I》是金属材料工程专业一门重要的专业基础课。本课程的作用是阐明金属与合金的化学成分、结构、组织与性能之间的关系及其变化规律，系统介绍材料科学，重点是金属学的基本原理和基本知识。

在本课程材料性能简介环节，介绍当前材料发展与基础理论研究进展的关系及新材料性能设计内容，结合国家生产建设需求，建立学生的专业自信心，激发投入经济建设一线建功立业的热情。

2.对接培养的岗位能力

通过本课程的学习，使之掌握材料结构的基本知识、金属与合金的晶体结构、高分子材料结构基本知识，具备基本的金相分析能力，掌握常用工程材料成分－加工工艺－组织－性能－应用之间关系的一般规律；为今后从事金属与合金的研究与应用奠定必要的理论基础。

三、课程教学目标

1.课程对毕业要求的支撑

[毕业要求指标点1.2]能够综合运用数学、自然科学和工程基础理论和知识分析金属材料工程领域相关的复杂工程问题。

[毕业要求指标点2.1]能够运用自然科学和金属材料工程科学的基本原理，识别金属材料领域复杂工程问题。

[毕业要求指标点3.1]能够运用数学抽象、计算、建模等知识，针对金属材料工程复杂工程问题，设计满足特定需求的方案或工艺流程。

2.课程教学目标

对应毕业要求指标点，具体内容如下

教学目标1：通过学习材料科学的基础知识，能够掌握材料结构、晶体缺陷的规律性，以及其主要影响因素及控制、改进措施。能够综合运用材料的基础结构理论知识分析金属材料工程领域相关的工程问题。（支撑毕业要求指标点1.2）

教学目标2：通过学习金属与合金的化学成分、结构、组织与性能之间的关系及其变化规律；能够综合运用材料、原理和工艺的知识，正确分析和使用铁碳平衡相图。识别金属材料领域的复杂工程问题，具有一定的创新能力。（支撑毕业要求指标点2.1）

教学目标3：通过本课程的学习，具有综合运用金属材料工程领域的科学理论和技术手段，探索新材料及新工艺，针对金属材料工程复杂工程问题，设计满足需求的方案或工艺流程。为从事材料工程技术提供坚实的理论基础。（支撑毕业要求指标点3.1）

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

讲课

实验

实践

主题或知识点1

绪论

2

2

0

0

1、3

主题或知识点2

材料结构的基本知识

4

2

2

0

1、2、3

主题或知识点3

晶体结构

8

6

2

0

1、2、3

主题或知识点4

高分子材料的结构

4

4

0

0

1、3

主题或知识点5

晶体缺陷

8

8

0

0

1、2、3

主题或知识点6

相结构及二元相图（1-3节）

14

10

4

0

1、2、3

合计

40

32

8

0

（二）实验/实践教学安排

序号

实验/实践项目名称

实验/实践学时

实验/实践类型

实验/实践要求

每组

人数

备注

1

金相试样的制备与显微镜的使用

2

综合性

必做

1

2

晶体结构原子模型的堆垛与分析

2

综合性

必做

2

3

二元合金组织观察

2

综合性

必做

1

4

铁碳合金相图及平衡组织分析

2

综合性

必做

1

五、教学内容及教学设计

主题或知识点1绪论

1.教学内容

了解什么是材料科学，明确本课程的任务、内容和要求。结合材料科学的发展，激发学生爱国热情。

2.教学重点

材料科学的重要地位，各种材料概况，材料性能与内部结构的关系，材料的制备与加工工艺对性能的影响，什么是材料科学。

3.教学难点

材料性能与内部结构的关系，材料的制备与加工工艺对性能的影响。

4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）

采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。

主题或知识点2材料结构的基本知识

1.教学内容

了解原子结构，原子排列的研究方法，单相组织，多相组织，材料的稳态结构与亚稳态结构。通过微观与宏观的对比，引导学生辩证思维，探究材料的奥妙，为我国材料科学发展贡献力量。

2.教学重点

原子结构，原子的电子排列，元素周期表及性能的周期变化，原子结合键，结合键的本质及原子间距，结合键与性能，原子排列方式，晶体与非晶体，原子排列的研究方法，晶体材料的组织，组织的显示与观察，单相组织，多相组织，材料的稳态结构与亚稳态结构。

3.教学难点

原子的电子结构与材料性能之间的关系，