《无机材料物理性能》课程教学大纲

《无机材料物理性能》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：1011139007课程名称（中/英文）：无机材料物理性能PhysicalPropertyofInorganicMaterials课程类别：专业必修课学分：2.0总学时：32理论学时：32实验/实践学时：0适用专业：无机非金属材料工程适用对象：本科先修课程：大学物理、工程化学、物理化学、材料工程基础教学环境：多媒体教学开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1.课程任务与目的《无机材料物理性能》是无机非金属材料工程的专业必修课。本课程主要围绕无机非金属材料的各种物理性能，介绍与之相关的基础理论和研究。在课程内容中融入习近平新时代中国特色社会主义思想，通过经典工程案例分析、中国超级工程、杰出人物事迹等介绍，引领学生传承民族精神、恪守职业道德、增强国际视野，激发学生勇于创新、服务祖国的理想。同时本课程引入实践与理论的辩证唯物主义观点和数学建模的思想，使学生能够树立初步的发现问题、分析问题和解决问题的能力。2.对接培养的岗位能力通过该课程的学习使学生理解和掌握无机非金属材料的基本原理和基本知识，各种物理性能的本质及其与组成、结构之间的相互制约关系和影响规律，具备一定的识别分析和解决无机材料生产、科研中遇到的专业技术问题的能力，为培养高技术应用型人才提供基础。三、课程教学目标1.课程对毕业要求的支撑2.2能基于相关科学原理和数学模型方法正确表达无机非金属材料领域复杂工程问题。4.1能够基于自然科学、无机非金属材料科学与工程的原理，通过文献研究或相关方法，调研和分析复杂工程问题的解决方案。4.2能够根据对象特征，选择研究路线，设计实验方案。2.课程教学目标教学目标1：掌握表征无机非金属材料各种物理性能的本征参数及其物理意义等基本知识，能够基于相关基本原理和方法正确表达无机材料领域的复杂工程问题。支撑指标点2.2。教学目标2：理解无机材料物理性能的微观机制，建立材料的性能和组成、结构之间的关系以及分析影响无机材料物理性能的主要因素，能够通过文献研究等方法调研和分析无机材料领域的复杂工程问题的解决方案。支撑指标点4.1。教学目标3：能够针对制备特定性能需求的无机非金属材料，选择合理的技术研究路线或设计可行的实验研究方案；支撑指标点4.2。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1无机材料受力变形44教学目标1、2主题2无机材料的断裂与强度1010教学目标1、2、3主题3无机材料的热学性能66教学目标1、2、3主题4无机材料的光学性能44教学目标1、2、3主题5无机材料的电导44教学目标1、2、3主题6无机材料的介电性能44教学目标1、2、3合计3232五、教学内容及教学设计主题1无机材料受力变形1.教学内容无机材料的应力及应变，无机材料的弹性形变、塑性变形、高温蠕变和粘性流动。引入实践与理论的辩证唯物主义观点和数学建模的思想，使学生能够树立初步的发现问题、分析问题和解决问题的能力。2.教学重点无机材料弹性模量的本质，无机材料的高温蠕变。3.教学难点从变形机制理解掌握金属材料和无机材料塑性的差异。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂讲授与多媒体相结合的教学方法，通过问题讨论、案例分析及启发式等形式来提高学生们的学习兴趣。主题2无机材料的断裂与强度1.教学内容无机材料的理论断裂强度，Griffith微裂纹理论及无机材料中裂纹的起源；无机材料的裂纹扩展理论及平面应变断裂韧性；显微结构对无机材料断裂强度和断裂韧性的影响；无机材料中裂纹的缓慢扩展。以陶瓷增韧、陶瓷发动机、特种轴承、大飞机等科研和应用领域为切入点，激励学生们发奋学习，投身科研，报效祖国。2.教学重点Griffith微裂纹理论，无机材料的裂纹扩展理论及平面应变断裂韧性，显微结构对无机材料断裂强度和断裂韧性的影响，以及裂纹的缓慢扩展。3.教学难点微裂纹理论和平面应变断裂韧性。显微结构对无机材料断裂强度和断裂韧性的影响以及裂纹的缓慢扩展。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂现场讲授与多媒体相结合的教学方法，通过问题讨论、案例分析及启发式等形式来提高学生们的学习兴趣。主题3无机材料的热学性能1.教学内容无机材料的热容；无机材料的热膨胀；无机材料的热传导；无机材料的热稳定性。引入实践与理论的辩证唯物主义观点和数学建模的思想，使学生能够树立初步的发现问题、分析问题和解决问题的能力。隔热材料是确保神舟飞船成功发射的保证。从而，让学生注意到大国工匠精神，为祖国的发展投入热情和努力。2.教学重点材料热容的计算；热膨胀的微观机制；热传导的规律和微观机制，材料热稳定性的评价。3.教学难点声子及光子的概念及平均自由程，结合热应力引起的材料破坏，并能解释材料热稳定性的评价机制。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂现场讲授与多媒体相结合的教学方法，通过问题讨论、案例分析及启发式等形式来提高学生们的学习兴趣。主题4无机材料的光学性能1.教学内容光通过介质的现象；无机材料的透光性；不透明性和半透明性；无机材料的颜色；其它光学性能的应用。引入隐身材料、吸波材料、隐身飞机、高透光玻璃材料等科研前沿，激励激发学生勇于创新、服务祖国的理想。2.教学重点光通过介质的现象，无机材料的透光性及影响因素。3.教学难点如何改善无机材料透明性的因素。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂现场讲授与多媒体相结合的教学方法，在教学过程中加强与学生们的互动，通过问题讨论、案例分析及启发式等形式来提高学生们的学习兴趣。主题5无机材料的电导1.教学内容电导的物理现象；离子电导；电子电导；影响离子电导和电子电导的因素，多晶半导体材料的各种物理效应。通过科学家对导电机理的逐步完善的案例，培养学生的逻辑思维和辩证思维和对科学的严谨性。让学生了解我国半导体芯片的难题和该领域的卡脖子问题激发学生的爱国热情和投身到科研当中的动力。融入习近平新时代中国特色社会主义思想，通过经典工程案例分析、中国超级工程等介绍，引领学生传承民族精神、恪守职业道德、增强国际视野，激发学生勇于创新、服务祖国的理想。2.教学重点离子电导、电子电导的表征和各参数的物理意义；影响离子电导和电子电导的因素。3.教学难点有效电子质量概念；影响离子电导和电子电导的因素。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂现场讲授与多媒体相结合的教学方法，通过案例分析或问题启发式等形式来提高学生们的学习兴趣。主题6无机材料的介电性能1.教学内容介质的极化，极化现象及物理量，克劳修斯－莫索蒂关系式，极化机制；介电常数及影响介电常数的因素。介绍生活和国防中的介电材料应用，以电介质的特殊应用场景作为切入点，强调实验安全，并以此拓展生活中所需要注意的安全事项，树立学生的安全意识和国防意识。2.教学重点极化的机制；克劳修斯－莫索蒂关系式；介电常数及影响介电常数的因素。3.教学难点介电常数及影响介电常数的因素。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂现场讲授与多媒体相结合的教学方法，通过问题讨论、案例分析及启发式等形式来提高学生们的学习兴趣。六、学生成绩评定1.课程考核方式及比例本课程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的能力及创新能力等；考核方式采用作业测评、课堂表现、分析报告、期末考试等多种形式、多个阶段等全过程的考核，使学生成绩评定更加合理多样，优化课程评价体系，进一步提升课程教学效果。学生成绩评定表考核方式平时成绩期中考试期末考试出勤作业课堂表现分析报告答辩项目小论文其他√√√成绩比例%201020502.课程教学目标考核方式与考核评价权重本课程教学目标与考核方式评价权重如表所示：课程教学目标与考核方式评价权重表课程教学目标支撑毕业要求指标点考核评价方式权重（%）过程性考核实验期末考试合计课堂表现作业分析报告教学目标1支撑指标点2.25102540教学目标2支撑指标点4.15102540教学目标3支撑指标点4.22020合计10202050100注：期末考试成绩以百分计，满分100分，各教学目标所占分值比例可根据具体情况进行微调；各考核环节所占权重比例可根据具体情况进行微调。3.成绩评价标准平时成绩评定及考核标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）课堂表现（10%）在课堂提问或讨论环节能够全面、准确的掌握表征无机非金属材料各种物理性能的本征参数及其物理意义等基本知识，能够基于相关基本原理和方法正确表达无机材料领域的复杂工程问题。在课堂提问或讨论环节能够准确的掌握表征无机非金属材料各种物理性能的本征参数及其物理意义等基本知识，能够基于相关基本原理和方法正确表达无机材料领域的复杂工程问题。在课堂提问或讨论环节能够较准确的掌握表征无机非金属材料各种物理性能的本征参数及其物理意义等基本知识，能够基于相关基本原理和方法较正确表达无机材料领域的复杂工程问题。在课堂提问或讨论环节基本能够掌握表征无机非金属材料各种物理性能的本征参数及其物理意义等基本知识，基本能够基于相关基本原理和方法表达无机材料领域的复杂工程问题。在课堂提问或讨论环节不能够掌握表征无机非金属材料各种物理性能的本征参数及其物理意义等基本知识，不能够表达无机材料领域的复杂工程问题。作业（20%）能够独立完成作业，作业完成质量优秀，能够灵活运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论能够独立完成作业，完成质量较高，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论能够独立完成作业，完成质量符合要求，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得有效结论基本能够独立完成作业，部分题目解答存在抄袭现象，运用所学知识和理论解决问题的能力基本符合要求不能独立完成作业，存在明显抄袭现象，不具备运用所学知识和理论解决问题的能力分析报告（20%）能够正确运用断裂韧性原理、热稳定性或无机材料透光性的原理，借助文献研究选择或设计有效的解决方案，深入分析影响材料性能的因素，选择合理的研究路线和设计合理的实验方案能够运用断裂韧性原理、热稳定性或无机材料透光性的原理，寻求有效的解决方案，分析影响材料物理性能的因素，以选择合适的研究路线和设计合理的实验方案能够运用断裂韧性原理、热稳定性或无机材料透光性的原理，寻求的解决方案，分析影响材料物理性能的因素，选择研究路线和设计实验方案能够运用断裂韧性原理、热稳定性或无机材料透光性的原理，寻求解决方案，分析影响材料物理性能的因，形成研究路线和实验方案未能够借助文献研究寻求有效解决方案，未能分析影响材料物理性能的因素，不能形成研究路线和实验方案课程教学目标评价标准表考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）教学目标1掌握表征无机非金属材料各种物理性能的本征参数及其物理意义等基本知识，能够基于相关基本原理和方法正确表达无机材料领域的复杂工程问题。熟练掌握表征无机非金属材料各种物理性能的本征参数及其物理意义等基本知识，能够熟练地正确的基于相关原理和方法表达无机材料领域的复杂问题正确掌握表征无机非金属材料各种物理性能的本征参数及其物理意义等基本知识，能够正确表达无机非金属材料工程领域的复杂工程问题掌握表征无机非金属材料各种物理性能的本征参数及其物理意义等基本知识，能够表达无机非金属材料的复杂工程问题基本掌握表征无机非金属材料各种物理性能的本征参数及其物理意义等基本知识，基本能够表达无机材料领域的复杂工程问题未掌握表征无机非金属材料各种物理性能的本征参数及其物理意义等基本知识，未能无机非金属从领域的工程问题教学目标2理解无机材料物理性能的微观机制，建立材料的性能和组成、结构之间的关系以及分析影响无机材料物理性能的主要因素，能够通过文献研究等方法调研和分析无机材料领域的复杂工程问题的解决方案。支撑指标点4.1。深入理解无机材料物理性能的微观机制，建立材料的性能和组成、结构之间的关系，熟练分析影响无机材料物理性能的主要因素，并调研和分析工程问题的解决方案较好的理解无机材料物理性能的微观机制，建立材料的性能和组成、结构之间的关系，正确分析影响无机材料物理性能的主要因素，并调研和分析问题的解决方案理解无机材料物理性能的微观机制，建立材料的性能和组成、结构之间的关系，分析影响无机材料物理性能的主要因素和调研分析问题的解决方案了解无机材料物理性能的微观机制，建立材料的性能和组成、结构之间的关系，基本能够分析影响无机材料物理性能的主要因素未能无机材料物理性能的微观机制，建立材料的性能和组成、结构之间的关系，未能分析影响无机材料物理性能的主要因素教学目标3能够针对制备特定性能需求的无机非金属材料，选择合理的技术研究路线或设计可行的实验研究方案；支撑指标点4.2。能够针对制备特定性能需求的无机非金属材料，熟练地选择合理的技术路线和设计