《材料化学与物理》课程教学大纲 一、课程基本信息 英文名称Material Chemistry and Physics 课程代码 MDNE2004 课程性质大类基础课程 授课对象 新能源材料与器件专业 学分 4 学时 72 主讲散师李晓伟 修订日期 2021年1月19日 曾兆华，杨建文，《材料化学》，化学工业出版社，2016年： 指定教材 李志林，《材料物理》，化学工业出版社，2015年 二、课程目标 (一)总体目标： 本课程为新能源材料与器件专业本科生的大类基础课程，打破单一专业培养界限，在英 定学生化学和物理专业基础的同时，拓展学生在材料科学领域的学术视野和知识面：了解微 观结构决定性能的基本理论：促进理科学生将基础理论与应用领域相结合。同时通过本课程 的学习，养成热爱专业、一丝不苟、精益求精的科学态度：培养刻苦钻研的求学精神、安全 生产：意识、质量意识、环保和效益意识：提高学生自主学习获得新知识的能力：增强团队合 作意识，提高团队合作能力。为社会培养跨学科创新型人才。 (二)课程目标 (课程目标规定某一阶段的学生通过课程学习以后，在发展德、智、体、美、劳等方面 期望实现的程度，它是确定课程内容、教学目标和教学方法的基础。)（五号未体） 课程目标1：通过对材料的结构与性质的本质关系的学习，对材料的结构与化学、物理 方面的性能形 王确的认识，理解材料 的发展对科技进步的重要意义与 ,从而对材料学 科产生认同感，愿意进一步探究材料研发与实践工作，形成对成为中国制造2025新时代卓 越工程师和科技人才的职业认同。 课程目标2：桶讨对“材料如何有效提升国家科技力量”这一核心问颗的用考，掌握材 料化学与物理的基础知识和基本理论，把握和理解材料学科性质、学科研究领域和研究方法， 了解学科现状与未来发展趋势，形成基本的学科素养。 课程目标3：通过对材料的结构、性质、制备等方面的基础知识和理论的学习，以及对 小组合作、翻转课堂、项目学习等学习方式的参与与反思，改善学习策略，提升自主学习能 力、合作意识、创新意识、解决问题的能力
《材料化学与物理》课程教学大纲 一、课程基本信息 英文名称 Material Chemistry and Physics 课程代码 MDNE2004 课程性质 大类基础课程 授课对象 新能源材料与器件专业 学 分 4 学 时 72 主讲教师 李晓伟 修订日期 2021 年 1 月 19 日 指定教材 曾兆华，杨建文，《材料化学》，化学工业出版社，2016 年； 李志林，《材料物理》，化学工业出版社，2015 年 二、课程目标 （一）总体目标： 本课程为新能源材料与器件专业本科生的大类基础课程，打破单一专业培养界限，在奠 定学生化学和物理专业基础的同时，拓展学生在材料科学领域的学术视野和知识面；了解微 观结构决定性能的基本理论；促进理科学生将基础理论与应用领域相结合。同时通过本课程 的学习，养成热爱专业、一丝不苟、精益求精的科学态度；培养刻苦钻研的求学精神、安全 生产意识、质量意识、环保和效益意识；提高学生自主学习获得新知识的能力；增强团队合 作意识，提高团队合作能力。为社会培养跨学科创新型人才。 （二）课程目标： （课程目标规定某一阶段的学生通过课程学习以后，在发展德、智、体、美、劳等方面 期望实现的程度，它是确定课程内容、教学目标和教学方法的基础。）（五号宋体） 课程目标 1：通过对材料的结构与性质的本质关系的学习，对材料的结构与化学、物理 方面的性能形成正确的认识，理解材料的发展对科技进步的重要意义与价值，从而对材料学 科产生认同感，愿意进一步探究材料研发与实践工作，形成对成为中国制造 2025 新时代卓 越工程师和科技人才的职业认同。 课程目标 2：通过对“材料如何有效提升国家科技力量”这一核心问题的思考，掌握材 料化学与物理的基础知识和基本理论，把握和理解材料学科性质、学科研究领域和研究方法， 了解学科现状与未来发展趋势，形成基本的学科素养。 课程目标 3：通过对材料的结构、性质、制备等方面的基础知识和理论的学习，以及对 小组合作、翻转课堂、项目学习等学习方式的参与与反思，改善学习策略，提升自主学习能 力、合作意识、创新意识、解决问题的能力
(三)课程思政育人目标 课程目标1：本课程立足材料化学与物理知识，要让学生明确材料在国民经济发展和人 类文明进步中的核心地位。 课程目标2：结合材料科技的专业案例引导学生积极思考自由民主的现代化制度与生存 发展权之间的辩证关系，在当今严峻的国际形势下辩证看待“科学无国界，科学家有国界” 培养学生的危机意识，同时增强社会责任感、民族自豪感，树立全球视野、以及科技兴国的 伟大目标。 课程目标3：结合本课积的业特占。引领学生深入认识物质和刮学技术现代化的内 和外延：作为未来材料类研发或工程技术人员 入理金 诚实守信爱岗做业和基 本国情、 合国力、中国梦之间的辩证关系，理解自由平等、公正法治对职业道德、民族精神的要求与 体现。 (四)课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系 表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表 课程目标 课程子目标 对应课程内容 对应半业要求 1.1 材料化学绪论 毕业要求8 课程目标1 电子与微申子材料、光子材料 1.2 生物医用材料、复合材料、纳米 毕业要求7 材料 2.1 材料的结构、品体缺陷 毕业要求1 课程目标2 22 化学热力学、固态扩散、电子理 毕业要求1、2 3.1 材料的制备 毕业要求3、8 课程目标3 3.2 材料的电学、磁学、热学、力学 光学性食 毕业要求1 (大类基础课程、专业教学课程及开放选修课程按照本科教学手册中各专业拟定的毕业 要求填写“对应毕业要求”栏。通识教有课程含通识选修课程、新生研讨课程及公共基础课 程，面向专业为工科、师范、医学等有专业认证标准的专业，按照专业认证通用标准填写“对 应毕业要求”栏：面向其他尚未有专业认证标准的专业，按照本科教学手册中各专业拟定的 华业要求填写“对应毕业要求”栏。)
（三）课程思政育人目标： 课程目标 1：本课程立足材料化学与物理知识，要让学生明确材料在国民经济发展和人 类文明进步中的核心地位。 课程目标 2：结合材料科技的专业案例引导学生积极思考自由民主的现代化制度与生存 发展权之间的辩证关系，在当今严峻的国际形势下辩证看待“科学无国界，科学家有国界”， 培养学生的危机意识，同时增强社会责任感、民族自豪感，树立全球视野、以及科技兴国的 伟大目标。 课程目标 3：结合本课程的专业特点, 引领学生深入认识物质和科学技术现代化的内涵 和外延；作为未来材料类研发或工程技术人员, 深入理解诚实守信爱岗敬业和基本国情、综 合国力、中国梦之间的辩证关系，理解自由平等、公正法治对职业道德、民族精神的要求与 体现。 （四）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系 表 1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表 课程目标 课程子目标 对应课程内容 对应毕业要求 课程目标 1 1.1 材料化学绪论 毕业要求 8 1.2 电子与微电子材料、光子材料、 生物医用材料、复合材料、纳米 材料 毕业要求 7 课程目标 2 2.1 材料的结构、晶体缺陷 毕业要求 1 2.2 化学热力学、固态扩散、电子理 论 毕业要求 1、2 课程目标 3 3.1 材料的制备 毕业要求 3、8 3.2 材料的电学、磁学、热学、力学、 光学性能 毕业要求 1 （大类基础课程、专业教学课程及开放选修课程按照本科教学手册中各专业拟定的毕业 要求填写“对应毕业要求”栏。通识教育课程含通识选修课程、新生研讨课程及公共基础课 程，面向专业为工科、师范、医学等有专业认证标准的专业，按照专业认证通用标准填写“对 应毕业要求”栏；面向其他尚未有专业认证标准的专业，按照本科教学手册中各专业拟定的 毕业要求填写“对应毕业要求”栏。）
三、教学内容 (具体描述各章节教学目标、教学内容等。实验课程可按实验模块描述〉 材料化学第一章绪论 1.教学目标 (1)理解材料与化学的关系以及材料在人类发展历史中的地位。 (2)掌握材料的分类及特点 (3)了解材料化学在各个领域的应用和主要内容。 2.思政切入点：联系材料是文明和时代进步的标志，加强学生对专业的理解和认可度， 进行中华悠久历史文化和璀璨文明方面的教有，增强学生的爱国主义意识和坚定文化自信。 3教学内容：材料化学的基本概念、特点及其主要内容 4.教学方法：讲授法 5,教学评价：完成“材料在人类发展历史中的作用”小论文。 第二章材料的结构 1.教学目标 (1)掌握材料微观结构的基础知识：元素性质、键合、品体学基本概念等。 (2)掌握金属材料的结构、无机非金属材料的结构和高分子材料的结构。 2.教学要点 使学生掌握几种结合键、晶体学的基本概念，掌握常见金属晶体、离子晶体和硅酸 盐晶体的结构类型。 3。教学内容：元素和化学键、晶体学基本概念、晶体材料的结构 4.思政切入点：通过准晶的介绍培养学生不迷信权威，勇于创新的精神，同时介绍郭 可信院士在准品上的研究树立科研强国的意识。 5。教学方法：讲授法 6教学评价： 回答下列问题 (1)原子间的结合键共有几种？各自特点如何？ (2)计算体心立方和六方密堆结构的堆积系数 (3)固溶体与溶液有何区别？固溶体有几种类型？
三、教学内容 （具体描述各章节教学目标、教学内容等。实验课程可按实验模块描述） 材料化学第一章 绪论 1. 教学目标 （1） 理解材料与化学的关系以及材料在人类发展历史中的地位。 （2） 掌握材料的分类及特点 （3） 了解材料化学在各个领域的应用和主要内容。 2.思政切入点：联系材料是文明和时代进步的标志，加强学生对专业的理解和认可度， 进行中华悠久历史文化和璀璨文明方面的教育，增强学生的爱国主义意识和坚定文化自信。 3.教学内容：材料化学的基本概念、特点及其主要内容 4.教学方法 ：讲授法 5.教学评价：完成“材料在人类发展历史中的作用”小论文。 第二章 材料的结构 1．教学目标 （1）掌握材料微观结构的基础知识：元素性质、键合、晶体学基本概念等。 （2）掌握金属材料的结构、无机非金属材料的结构和高分子材料的结构。 2. 教学要点 使学生掌握几种结合键、晶体学的基本概念，掌握常见金属晶体、离子晶体和硅酸 盐晶体的结构类型。 3. 教学内容：元素和化学键、晶体学基本概念、晶体材料的结构 4. 思政切入点：通过准晶的介绍培养学生不迷信权威，勇于创新的精神，同时介绍郭 可信院士在准晶上的研究树立科研强国的意识。 5. 教学方法：讲授法 6.教学评价： 回答下列问题 （1）原子间的结合键共有几种？各自特点如何？ （2）计算体心立方和六方密堆结构的堆积系数。 （3）固溶体与溶液有何区别？固溶体有几种类型？
第四章材料化学热力学 1.教学目标 (1)知道材料热力学在材料研究中的作用。 (2)掌握材料界面热力学知识。 (3)会运用基本的相图解决问题。 2.教学要点：埃灵汉姆图、学习表面能，润湿接触角，吸附等界面问题、会使用相图解 决实际问题。 3.教学内容：化学热力学基本定律、埃灵汉姆图及其应用、材料界面热力学、相图及其 应用。 学的眼光看待世间万物。 5.教学方法：讲授法、讨论法 6.教学评价 (1)会分析埃灵汉姆图和相图解决实际问题. (2)会计算表面张力、表面吸附量等计算题。 第五章材料的制备 1.教学目标 (1)了解金属材料、陶瓷材料、高分子材料的制备。 (2)掌握几种常用制备方法。 2.教学要点：材料的各种制备方法 3教学内容：金属材料的制备、陶瓷工艺、高分子材料制备，以及各种制备方法。 4,思政切入点：培养学生的工匠精神、安全生产意识和质量意识。 5.教学方法：讲授法、自主学习法、讨论法 6.教学评价： 回答下列问题 (1)提拉法中，控制晶体品质的主要因素有哪些？ (2)溶胶凝胶法的基本原理。 (3)CVD法的原理及过程. (4)固相反应的影响因素
第四章 材料化学热力学 1．教学目标 （1）知道材料热力学在材料研究中的作用。 （2）掌握材料界面热力学知识。 （3）会运用基本的相图解决问题。 2.教学要点：埃灵汉姆图、学习表面能，润湿接触角，吸附等界面问题、会使用相图解 决实际问题。 3.教学内容：化学热力学基本定律、埃灵汉姆图及其应用、材料界面热力学、相图及其 应用。 4.思政切入点：根据相图选择合适的热处理工艺，在今后的热处理工艺中要考虑到社会、 健康、安全、法律与环境的因素；将自然现象同理论规律结合起来，透过现象看本质，以科 学的眼光看待世间万物。 5.教学方法：讲授法、讨论法 6.教学评价： （1）会分析埃灵汉姆图和相图解决实际问题. （2）会计算表面张力、表面吸附量等计算题。 第五章 材料的制备 1．教学目标 （1）了解金属材料、陶瓷材料、高分子材料的制备。 （2）掌握几种常用制备方法。 2.教学要点：材料的各种制备方法 3.教学内容：金属材料的制备、陶瓷工艺、高分子材料制备，以及各种制备方法。 4.思政切入点：培养学生的工匠精神、安全生产意识和质量意识。 5.教学方法：讲授法、自主学习法、讨论法 6.教学评价： 回答下列问题 （1）提拉法中，控制晶体品质的主要因素有哪些？ （2）溶胶凝胶法的基本原理。 （3）CVD 法的原理及过程。 （4）固相反应的影响因素
第六章电子与微电子材料 1.教学目标 (1)知道电子与微电子材料有哪些类型。 (2)掌握导电材料、介电材料与半导体材料基本知识。 (3)了解芯片发展概况 2.教学要点：导电材料与半导体材料。 3.教学内容：导电材料、介电材料与半导体材料。 4.思政切入点：通过华为5G技术的介绍，了解卡脖子技术，培养学生独立自主的研发 精神，理解科研实力对国家综合国力的影响 5.教学方法：讲授法、讨论法 6.教学评价： (1)导电、压电、介电的概念。 (2)导电聚合物的结构特点。 (3)半导体材料的结构特征和P-N结工作原理。 第七章光子材料 1.教学目标 (1)了解光子材料概念 (2)掌握光子材料种类。 2.教学要点：各类光子材料的概念和性质。 3.教学内容：光纤、光子品体、液品材料、光伏材料 4,思政切入点：介绍“光纤之父”高辊院士，理解科研创新的道路从来不是一帆风顺的， 培养学生不怕困难，迎难而上的精神。 5.教学方法：自主学习、讨论法 6.教学评价： (1)简述光纤结构特点和信号传输原理。 (2)光子晶体与电子晶体的区别有哪些？ (3)什么是液品材料？主要分类如何？ 第八章生物医用材料
第六章 电子与微电子材料 1．教学目标 （1）知道电子与微电子材料有哪些类型。 （2）掌握导电材料、介电材料与半导体材料基本知识。 （3）了解芯片发展概况。 2.教学要点：导电材料与半导体材料。 3.教学内容：导电材料、介电材料与半导体材料。 4.思政切入点：通过华为 5G 技术的介绍，了解卡脖子技术，培养学生独立自主的研发 精神，理解科研实力对国家综合国力的影响。 5.教学方法：讲授法、讨论法 6.教学评价： （1）导电、压电、介电的概念。 （2）导电聚合物的结构特点。 （3）半导体材料的结构特征和 P-N 结工作原理。 第七章 光子材料 1．教学目标 （1）了解光子材料概念。 （2）掌握光子材料种类。 2.教学要点：各类光子材料的概念和性质。 3.教学内容：光纤、光子晶体、液晶材料、光伏材料。 4.思政切入点：介绍“光纤之父”高锟院士，理解科研创新的道路从来不是一帆风顺的， 培养学生不怕困难，迎难而上的精神。 5.教学方法：自主学习、讨论法 6.教学评价： （1）简述光纤结构特点和信号传输原理。 （2）光子晶体与电子晶体的区别有哪些？ （3）什么是液晶材料？主要分类如何？ 第八章 生物医用材料