《材料科学基础（全英文）》教学大纲
课程代码 | |
课程名称 | 材料科学基础（全英文） |
Fundamentals of Materials Science (in English) | |
课程性质 | 本课程为材料科学与工程一级学科专业基础课。 |
学分/学时 | 6学分 / 96学时 (其中课堂讲授76学时，讨论20学时) |
开课学期 | 二（2）、二（3） |
开课单位 | 材料科学与工程学院 |
适用专业 | 材料科学与工程（金属材料、土木工程材料、电子信息材料、材料加工等） |
教学语言 | 演示文稿、讲解、作业、试卷等均采用英文。主要术语提供中英文对照 |
先修课程 | 高等数学，物理化学，英语（听力水平中上程度） |
后续课程 | N/A |
教材及参考书 | ²Materials Science and Engineering, 7th Edition., W. D. Callister, John Wiley & Sons, Inc ²材料科学基础陶杰姚正军薛烽主编化学工业出版社 ²材料科学基础（第三版）胡赓祥主编上海交通大学出版社 2010.5 ²材料科学基础 潘金生 著 清华大学出版社 2011.1 |
课程简介 | 课程性质与目的 本课程为材料科学与工程专业本科专业基础课。课程吸取了近年来材料专业一级学科培养模式改革的实践经验，体现了我校材料专业的特色，以材料的基础理论为重点，实现了金属材料、无机非金属材料以及高分子材料与复合材料的有机结合。本课程的学习将为后续专业课程的学习和相关科学研究工作打下结实的基础。 课程内容 与材料科学相关的绝大部分高水平文献都以英文形式出现，因此用英文掌握本专业的基础是直达材料科学前沿的捷径。学生将从电子、原子层面理解材料的晶体结构、缺陷以及微观组织与材料加工、性能之间的相互关系；将从热力学的角度理解扩散、相图、相变等材料中的物理化学过程。课程内容涵盖了材料科学的基本理论与必要的知识，并对实际应用中的主要三大类材料，即金属材料、陶瓷材料、高分子材料的基本结构特征、性能以及应用做了介绍。还将结合材料科学前沿的动向，讲解材料科学基础理论，启发学生思考并开展讨论。采用全英文教学，选用国际流行教材，并辅以中文参考书，同时提供专业术语的中英文对照，有助于学生的跨文化交流、竞争与合作能力的锻炼与提升。 |
考核方式 | ²Homework （作业）25% ²Quizzes etc.（课堂小测验等）25% ²Final（期末考试）50% |
实验教学 | 无。 |
专业培养能力 | 1.具有应用于材料领域所需的数学、自然科学和工程技术原理等基础知识；系统掌握材料科学与工程专业的基本理论知识，理解材料体系中结构、性质、加工和使用性能之间的内在联系。理解和掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。 2.能够利用相关知识，识别、表达及分析材料科学与工程中复杂问题，以获得有效结论；并能够针对材料科学与工程复杂问题提出解决方案，并能够在设计中体现创新意识。 3.能够基于科学原理、采用科学方法并借助现代技术、设备对材料科学与工程中的复杂问题进行研究，包括设计实验、实施实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。 4.具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在材料工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任，同时兼顾对环境、社会可持续发展的影响。 5.能够与他人进行有效沟通和交流，包括写作和口头表达；具有一定的国际视野和跨文化的沟通、交流能力；能够与他人开展团队合作，并能在团队中承担领导者等不同角色。 6.具有适应发展的能力以及对终身学习的正确认识和学习能力。 |
课程培养学生的能力 | 1)了解掌握材料科学与工程专业的基本理论知识，了解材料科学与工程的前沿发展现状和趋势，培养学生发现问题、解决问题的基本能力。[1] 2)掌握材料组织与性能的关系，并能理论联系实际运用所学科学理论解释实际问题。[1] 3)掌握材料组织与性能分析的基本方法，具备初步的材料设计、制备、加工、分析、应用等能力。[2、3] 4）通过分组项目任务和讨论培养学生的表达能力与团队协作能力。[5] 5）通过制定参考书的阅读任务以及项目任务，引导学生的学习能力以及对终身学习的正确认识。[6] 6）通过全英文教学以及英文教材的组织形式，培养学生的跨文化交流的能力，提升学生的竞争力。[5] 7）通过材料科学对社会经济、技术发展的贡献，引导同学们关注技术对社会、环境的影响，培养学生的社会责任感。[4] |
教学内容与 学时分配 | 《材料科学基础I》 Fundamentals of Materials Science, Part I (48 hr) Ch.1 Introduction (概论) 2 hr Historical perspective Materials science and engineering Why study materials science and engineering Classification of materials Advanced materials Modern materials’ needs Ch.2 Atomic structure（原子结构） 2 hr Atomic structure Atomic bonding in solids Ch.3 The structure of crystalline solids（固体的晶体结构） 16 hr Crystal structures Crystallographic points, directions, and planes Crystalline and noncrystalline materials Ch.4 Diffusion（扩散） 6 hr Diffusion mechanisms Steady-state diffusion Nonsteady-state diffusion Factors that influence diffusion Ch.5 Imperfections in solids（固体中的缺陷） 10 hr Point defects Miscellaneous imperfections Microscopic examination Ch.6 Dislocations and strengthening mechanisms（位错与材料强化）8 hr Dislocations and plastic deformation Mechanisms of strengthening in metals Recovery, recrystallization, and grain growth Ch.7 Mechanical properties and failure（力学性能与失效） 4 hr Elastic deformation Plastic deformation Property variability and design/safety factors Fatigue and fracture，creep 《材料科学基础II》 Fundamentals of Materials Science, Part II (48 hr) Ch. 8 Phase diagrams（相图） 18 hr Definitions and basic concepts Binary phase diagrams The iron–carbon system Ch.9 Phase transformations（相变） 8 hr Solidification Development of microstructure and alteration of mechanical properties Phase transformations Microstructure and property changes in iron-carbon alloys Ch.10 Metals（金属） 8 hr Types of metals and alloys Fabrication of metals Thermal processing of metals Applications and processing of metal alloys Ch.11 Ceramics（陶瓷） 4 hr Ceramic structures Fabrication and processing of ceramics Mechanical properties Types and applications of ceramics Ch.12 Polymers（聚合物） 4 hr Polymer structures Crystallization, melting, and glass transition phenomena in polymers Polymer types Polymer synthesis and processing Mechanisms of deformation and for strengthening of polymers Mechanical behavior of polymers Ch.13 Composites（复合材料） 4 hr Particle-reinforced composites Fiber-reinforced composites Structural composites Ch.14 Frontiers of Materials Science（材料科学前沿） 2 hr Carbon nanotubes、Graphene Energy materials、 Environmental Materials |
教学方法 | 以课堂教学、课外作业、项目任务、综合讨论等方式实施。 将充分利用数字化技术、理论联系实际调动学习积极性，提高教学效率。注重教与学的过程，采用课堂测验、课后作业、考试的多种形式综合考核。 |
制定人 及发布时间 | 孙正明、张亚梅、张培根、田无边，2015年4月18日 |