【文章內容簡介】 對教學的目標和結果進行適當?shù)牧炕?，科學地將定量與定性，結果與過程相結合從而全面地檢驗“教”與“學”的效果。 關注教學的策略 為了達到有效的教學，教學過程應采用適宜的策略。教學 策略是對完成特定教學目標而采取的教學活動程序、方法、形式和媒體等因素的總體考慮。怎樣操作才能使教學取得更好的效果，這是教學策略所追求的目標。在教學過程中，必須重視教學策略的使用。 例如：為了 提高學生對該們課程的興趣，我們可以回避一味的講解本課程 重要作用 ，而提出一個與生活密切相關的問題，讓學生提出解決的方案；再與該課程中給出的方案相對比，讓 學生自己體會建立在基本理論之上的方法的科學性和有效性，從而激發(fā)學生對該 課程的興趣。 關注教學價值觀 教學的過程應有自身的教學價值觀。教學的過程不應只是知識的傳授，更應重 視培養(yǎng)學生的個體主動性。個體主動性應表現(xiàn)為學生對自身的發(fā)展進行主動的思考、批判和選擇，能自我策劃過程和付諸實施。當學生具有了對自身發(fā)展的主動性時，就具有了主動把握自己人生和命運的意識和能力。個體主動性是實現(xiàn)生命價值，獲取幸福人生的內在保證。因此，培養(yǎng)學生的個體主動性是教育教學的最根本的任務。 2 2．課程介紹 課程的性質 《材料科學與基礎》是是材料類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎理論課程，是材料類專業(yè)的核心主干課程。 課程在學科專業(yè)結構中的地位、作用 《材料科學基礎》其基礎性強，適應面寬，在基礎課與專業(yè)課之 間起著橋梁的作用，為金屬材料工程、無機材料工程、材料腐蝕與防護、材料化學等專業(yè)的后續(xù)課程奠定必要的理論基礎。同時，該課程也是國內絕大多數(shù)高校，材料類碩士研究生入學考試的必考專業(yè)課之一，該課程在材料類專業(yè)課程中具有非常重要的作用。 課程的前沿及發(fā)展趨勢 目前，隨著科學技術的飛速發(fā)展，材料科學得到了迅猛的提高；許多新材料、新工藝層出不窮。如納米材料出現(xiàn)和發(fā)展帶給科學和日常生活巨大的進步： 納米材料制成的納米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外線等作用 ；納米材料做成的存儲設備可以實現(xiàn)存儲容量較 現(xiàn)有硬盤成千倍的增長；納米金屬涂層可以成倍提高材料的耐磨性 …… 總的來看，材料科學的發(fā)展呈現(xiàn)從單一材料向復合材料轉變、從單一功能向復合功能轉變、從宏觀尺度向微觀尺度深入、從以實驗研究為主轉變到計算機輔助理論模擬計算與實驗相結合。 學習本課程的必要性 材料科學 基礎作為 材料類專業(yè)學生 的一門重要的專業(yè)基礎課，其任務是引導學生進入紛繁多彩的材料世界，領略材料和材料科學的無窮奧秘。通過本課程的學習，使學生掌握材料科學中基礎和共性的知識，為后續(xù)專業(yè)課的學習，以及為畢業(yè)后從事材料工程的實際工作、材料科學研究和新材料的 開發(fā)打下理論基礎。 3．教師簡介 教師的職稱、學歷 羅昌森 男 教授 學 士 3 教育背景 羅昌森 ? ， 武漢理工大學 金屬 材料 及熱處理 專業(yè)，本科學習； ? ， 四川理工學院 材料科學與工程 學院 ，教師。 郵 箱： 聯(lián)系電話： 13990056562 研究興趣 羅昌森 ： 主要從事 金屬材料相變及性能檢測 。 4．先修課程 以 高等數(shù)學、大學物理、物理化學、等課程為先修課程。 5．課程目標 完成課程后 ，學生應該能夠： （ 1）了解材料科學的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀以及材料科學對于社會進步的重要作用； （ 2）掌握材料的內部原子排列的方式以及典型的晶體結構； （ 3）能從材料的結構分析其所具有的基本性能； （ 4）對于晶體的缺陷有一定的認識，掌握其對材料性能的影響； （ 5）能利用二元相圖分析材料的相轉變過程； （ 6）能分析材料凝固時晶核的形成與長大過程； （ 7）對材料的變形與斷裂的基本理論有一定的認識，掌握變形與斷裂的微觀機制； （ 8）了解金屬、陶瓷、高分子材料的基本制備和加工方法； （ 9）建立學習的“主動性”，培養(yǎng)“實事 求是”的科學態(tài)度。 6．課程內容 課程的內容概要 材料科學基礎主要包括：材料多尺度結構（電子結構、晶體結構、納米結構、微結構）的基本知識，材料“成分－結構－制備－性能”之間的“四面體”關系，相圖的基本理論，材料在制備和服役過程（凝固、沉積、固態(tài)相變、服役等）中微結構形成和演變的一般規(guī)律等內容。 教學重點、難點 《材料科學 基礎》 課程概念多，基本理論多，很多概念抽象難懂。課程的教學重點 4 主要是典型的晶體結構、材料的結構與性能之間的關系、固態(tài)相變理論、金屬變形與斷裂的機制；難點主要在于復雜相圖的分析及位 錯相關理論。 學時安排 本課程共 64 學時， 習題課 2 學時， 期中考試占用 2 學時， 具體安排如下： 材料科學基礎部分（ 理論教學 60學時） 導論 2學時 第一章 材料結構的基本知識 4學時 第一節(jié) 原子結構 第二節(jié) 原子結構鍵 第三節(jié) 原子排列方式 第二章 材料中的晶體結構 6學時 第一節(jié) 晶體學基礎 第二節(jié) 純金屬的晶體結構 第三節(jié) 離子晶體的結構 第四節(jié) 共價晶體的結構 第四章 晶體缺陷 6學時 第一節(jié) 點缺陷 第二節(jié) 位錯的基本概念 第三節(jié) 位錯的能量及交互作用 第四節(jié) 晶體中的界面 第六章 材料的凝固與氣相沉積 8學時 第一節(jié) 材料凝固時晶核的形成 第二節(jié) 材料凝固時晶體的生長 第三節(jié) 固溶體合金的凝固 第四節(jié) 共晶合金的凝固 第五章 材料的相結構及相圖 12學時 第一節(jié) 材料的相結構 第二節(jié) 二元相圖及其類型 第三 節(jié) 復雜相圖分析 第七章 擴散與固態(tài)相變 4學時 第一節(jié) 擴散定律及其應用 第二節(jié) 擴散機制 第八章 材料的變形與斷裂 18學時 第一節(jié) 金屬變形概述 5 第二節(jié) 金屬的彈性變形 第三節(jié) 滑移與孿晶變形 第四節(jié) 單晶體的塑性變形 第五節(jié) 多晶體的塑性變形 第六節(jié) 純金屬的變形強化 第七節(jié) 合金的變形與強化 第八節(jié) 冷變形金屬的組織與性能 第九節(jié) 金屬的斷裂 第十節(jié) 冷變形金屬的回復階段 第十一節(jié) 冷變形金屬的再 結晶 第十二節(jié) 金屬的熱變形、蠕變和超塑性 6 教學單元一 教學日期 第 1 周（第一次課） 教學目標 建立材料和材料科學 學科的基本概念，了解本課程的主要內容、要求和學習方法。 教學內容（含重點、難點） 內容 ： 導論 重點： 材料的分類及各種材料的主要特點 教學過程 金屬材料 無機非金屬材料 高分子材料 復合材料 特點 ：概念術語及涉及相關學科多，知識抽象難于理解 學習方法 ：理論聯(lián)系實際，善于總結歸納； 通過參考書和網絡資源，博覽相關知識 教學方法 課堂講授 和提問 作業(yè)安排及課后反思 作業(yè)： 材料科學 材料工程 7 閱讀《材料工程基礎》教材中 第一章 金屬材料的制備－冶金 的相關內容，寫出讀書筆記并做出 PPT 課件。讀書筆記于第 3 周上交，并抽一定數(shù)量同學在課堂上講解 PPT內容，進行課堂討論。 思考： 請思考材料的主要分類方法和各自特點 課前準備情況及其他相關特殊要求 要求閱讀《材料科學基礎》教材導論部分內容，并回答如下問題 ： 1. 材料科學在人類發(fā)展的歷史上有什么重要作用？ 2. 什么是材料科學？ 8 教學單元二 教學日期 第 1 周 （第二次課） 教學目標 理解材料中原子的電子狀態(tài)對材料性能和行為的決定性作用，掌握原子間的相互作用形式、原子間距和空間排列對材料性能的影響 教學內容（含重點、難點） 材料結構的基本知識 重點： 原子之間的不同結合鍵 難點： 理解不同結合鍵形成的機理及其對材料性質的影響 教學過程 原子的 殼層結構 殼層中的電子能級 相互作用 基本鍵合 （ 1） 離子鍵 思考： 電子排布的基本原理 正負離子吸引成鍵 9 （ 2） 金屬鍵 （ 3） 共價鍵合 （ 1）范德華鍵 共用電子對 成鍵 正離子與自由電子相互吸引 成鍵 電偶極矩相互吸引 成鍵 思考： 電 偶極矩產生的原因 10 （ 2）氫鍵 (1)一次鍵混合 （ 2）一次鍵與二次鍵混合 結合鍵的本質及結合能 （ 1）本質：反映原子或分子之間相互作用能降低的程度 （ 2）原子間互作用力和結合能 結合鍵與性能的關系 （ 1）物理性能 （ 2）力學性能 教學方法 課堂講授和提問 作業(yè)安排及課后反思 作業(yè)： 思考不同的結合鍵對材料性質 的影響 課前準備情況及其他相關特殊要求 要求閱讀《材料科學基礎》教材第一章內容，并回答如下問題： ？ ？結合鍵和材料的性能有什么樣的關系？ 含氫分子與另一具有較強電負性分子通過氫離子成鍵 思考： 材料的密度、熔點等物理性能隨結合鍵的不同如何變化 11 教學單元三 教學日期 第 2 周（第三次課） 教學目標 了解晶體學的基礎知識，掌握晶向指數(shù)、晶面指數(shù)的標定方法 教學內容（含重點、難點） 內容 ： 材料中的晶體結構 —— 晶體學基礎 重點： 晶向指數(shù)和晶面指數(shù)的標定 難點： 六方晶系晶向、晶面指數(shù)的標定 教 學過程 空間點陣：抽象出的空間模型 晶胞：構成晶格的最小單元 布拉菲點陣 七大晶系 布拉菲點陣（ 14 種） （ 1）晶向指數(shù)的標定 （ 2）晶面指數(shù)的標定 （ 3）六方晶系的晶向和晶面指數(shù) 思考： 如何選取一個晶胞？其應該遵循哪些原則 ? 思考： 為什么只有 14 種？ 思考： 六方晶系為什么不使用miller 指數(shù)？ 12 ：相鄰兩個平行晶面之間的距離 計算公式（掌握 立方晶系 ） 晶帶：平行于同一晶向的所有晶面 晶帶定理 教學方法 課堂講授和提問 作業(yè)安排及課后反思 作業(yè)： 閱讀《材料工程基礎》教材中 第二章 鑄造 的 相關內容，寫出讀書筆記并做出 PPT課件。讀書筆記于第 8 周上交，并抽一定數(shù)量同學在課堂上講解 PPT 內容，進行課堂討論。 思考： 課前準備情況及其他相關特殊要求 要求閱讀《材料科學基礎》教材第二章第一節(jié)內容，并回答如下問題： ，陣點代表什么？ ？ 思考： 如何利用晶帶定理判定兩個晶面屬于同一個晶帶？ 13 教學單元四 教學日期 第 2 周，第 3 周 （ 第四次，第五次課 ） 教學目標 掌握 純金屬的常見的三種晶體結構， 理解用于描述它們的參數(shù) 教學內容（含重點、難點） 內容 ： 純金屬的晶體結構 重點： 體心立方、面心立方、密排六方 難點： 理解晶體中原子的堆垛方式 教學過程 致密度 ： 晶體結構中單位體積中原子所占的體積 配位數(shù)： 每個原子的最近鄰等距原子數(shù)目 原子最密排面和最密排方向 一個晶胞中的原子數(shù) 間隙：相互接觸的最近鄰原子間的空隙 原子最密排面和最密排方向 思考： 請根據(jù)前面的定義思考面心立方的 原子最密排面和最密排方向 是什么，它的配位數(shù)，間隙，致密度應該如何計算？ 思考： 各自的定義和 計算方法 14 3. 體心立方結構 （ 1）面心立方（ ABCABCABC…..） 思考： 請根據(jù)前面的定義思考體心立方的 原子最密排面和最密排方向 是什么，它的配位數(shù)，間隙，致密度應該如何計算？ 思考： 請根據(jù)前面的定義思考密排六方的 原子最密排面和最密排方 向 是什么，它的配位數(shù)，間隙，致密度應該如何計算？ 15 （ 1）密排六方（ ABABAB…..） ：某些晶體在不同的條件 (溫度、