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文本内容:
《材料科学基础I》课程教学大纲
一、课程基本情况课程代码1011139010课程名称材料科学基础I/Fundamentals ofterials ScienceI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,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一加工工艺一组织一性能一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L课程以培养材料应用和材料制造专业人才为出发点,通过本课程的学习,使学生达到能够了解材料科学的基础知识,针对应用中经常遇到的有关方面的材料结构、缺陷现象的规律性,以及其影响因素及控制、改进措施此外,还要使学生了解各类型材料的基础结构特点(对应毕业要求
1.4掌握材料科学基础、金属热处理、金属材料学等金属材料专业知识,并能结合数学、自然科学及工程基础知识等,解决金属材料领域的复杂工程问题)
2.本课程要求学生掌握材料晶体结构、晶体缺陷和相图等知识;熟悉相应结构和缺陷的基本参数及其本质掌握不同类型相图的特点并进行相图分析(对应毕业要求
2.3能够将材料专业知识的基本原理运用于分析成分、组织与性能关系、工艺等金属材料工程问题的识别、表述和分析,以获得结论)3,通过本课程的学习,掌握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具有一定的,具有综合运用金属材料工程领域的科学理论和技术手段,具有分析并解决工程实际问题的能力具有较好的团队合作能力、组织协调能力,能运用所学知识进行集体创业或个人创业(对应毕业要求
3.1能够运用数学抽象、计算、建模等自然科学知识,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;
3.2能够运用工程基础知识,针对金属材料的成分设计、制备加工等复杂工程问题,通过合理选材,或者设计/开发加工技术及工艺流程,满足特定需求;)4,通过本课程的学习,培养良好的科学文化素养、良好的职业道德素养和良好的技术文化素养,以能力为导向的知识储备,具有不断学习和推广新技术的进取精神探索新材料及新工艺的新途径研究为从事材料工程技术提供坚实的理论基础和一定的实践操作能力有安全生产意识和社会责任感,具有不断学习和推广新技术的进取精神(对应毕业要求
8.职业规范了解国情、具有人文社会科学素养、社会责任感,能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和行为规范,做到责任担当、贡献国家、服务社会
8.1具有良好的思想素养、社会道德、人文社会科学素养,具备社会责任感;
8.2在金属材料工程实践中,具有人文社会科学素养、社会责任感,理解并遵守工程职业道德和规范,履行责任)
四、教学课时安排
(一)学时分配主题或知学时完成课程教学目教学内容总学时识点讲课实验实践标主题1绪论
22001、
2、4材料结构的基本知
1、
2、
3、主题24220识
41、
2、
3、主题3晶体结构
862041、
2、
3、主题44400高分子材料的结构
41、
2、
3、主题5晶体缺陷88004相结构及二元相图
1、
2、
3、主题6141040(1-3节)4合计403280
(二)实践教学安排(指含有实验或实践内容的课程)每组序号实验/实践项目名称实验类型实验要求备注实验学时人数金相试样的制备与显微镜的使用12演示性必做10典型金属晶体结构刚球堆垛模型22演示性必做10分析3二元合金组织观察2演示性必做104铁碳合金相图及平衡组织分析2演示性必做10
五、教学内容及教学设计知识点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
2.教学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
2.教学原子结构,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,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,
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知识点3晶体结构
1.教学内容了解晶体学基础,空间点阵和晶胞,晶系和布拉菲点阵,晶向指数和晶面指数掌握三种典型金属的晶体结构特点气体
2.教学晶体学基础,空间点阵和晶胞,晶系和布拉菲点阵,晶向指数和晶面指数,纯金属的晶体结构,典型金属的晶体结构,晶体结构中的原子半径,离子晶体的结构及特点,离子半径、配位数和离子的结构规则,典型离子晶体的结构,共价晶体的结构及特点,典型共价晶体的结构,合金相结构,固溶体,中间相
3.教学难点空间点阵与晶体结构的关系,晶向指数与晶面指数的物理意义和确定方法,常见晶体结构的特点
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知识点4高分子材料的结构L教学内容了解高分子材料概述,高分子材料基本概念,高分子材料合成,高分子材料分类掌握高分子链的结构及构象,高分子链化学组成,高分子链结构,高分子链几何形状,高分子的态结构
2.教学高分子材料概述,高分子材料基本概念,高分子材料合成,高分子材料分类,高分子链的结构及构象,高分子链化学组成,高分子链结构,高分子链几何形状,晶态聚合物的结构,非晶态聚合物的结构,聚合物的结晶度与玻璃化温度,高分子材料的性能与结构,高分子材料性能与结构的关系,高分子材料性能的途径
3.教学难点高分子材料的分子结构、柔顺性与态结构与性能的关系,高分子材料性能的途径
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知识点5晶体缺陷
1.教学内容了解缺陷的类型;理解柏氏矢量,位错的应力场及与其他缺陷的交互作用,掌握位错的分解与合成
2.教学点缺陷的类型及产生,点缺陷与材料行为,位错的基本概念,晶体中的位错模型及位错易动性,柏氏矢量,位错的运动,位错的能量及交互作用,位错的应变能,位错的线张力,位错的应力场及与其他缺陷的交互作用,位错的分解与合成,晶体中的界面
3.教学难点晶体缺陷的类型与各自特点,柏氏矢量意义和确定方法,位错概念的理解,位错的应力场及运动特性
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知识点6相结构及二元合金相图
1.教学内容了解二元相图及其类型,相图的基本知识;理解杠杆定律及应用,掌握典型铁碳合金结晶过程分析
2.教学相结构的特点及影响因素,二元相图及其类型,相图的基本知识,相律,杠杆定律、二元匀晶相图、二元共晶相图、二元包晶相图,相图与合金性能的关系,铁碳合金相图分析,典型铁碳合金结晶过程分析,碳钢和白口铸铁,杂质元素对钢的组织和性能的影响
3.教学难点二元合金相图分析和杠杆定律,铁碳合金相图及分析
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
六、学生成绩评定根据课程类型、课程性质、课程内容及特点,确定适合的考核及成绩比例,考核学生获取知识的能力、应用所学知识分析问题和解决问题能力、实践动手能力和等;考核采用多种形式测验、答辩、文章、项目等、多个阶段平时测试、作业测评、课外阅读、社会实践、期末考核等、多种类型作品、课堂实训、课堂讨论、社会调查、竞赛等等全过程的考核学生成绩评定样表平时成绩期中考期末考考核出勤作业课堂表现阶段测验答辩项目小文章实验试试V V VV成绩比1010101060例%注1,过程考核包括平时成绩和期中考试,根据本课程要求在所采取的考核下方打“J”
2.期末考试为必修选,且占总成绩的比例不低于40%;
3.采用“其他”考核的要写明具体形式
七、教材、参考书目、重要文献以及课程网络资源教材石德珂,材料科学基础第2版,北京机械工业,
2008.参考书目1胡展祥,材料科学基础,上海上海交通大学,20002张联盟,材料科学基础,武汉武汉理工大学,
2004.3潘金生,材料科学基础,北京清华大学,
1998.重要文献1《金属学报》2《金属材料与冶金工程期刊》3《金属热处理期刊》课程网络资源1热处理学会www.cts.org.cn2热处理之家、热处理www.rclome.com/。