课程简介和教学大纲格式-浙江大学材料科学与工程学院
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浙江大学课程简介和教学大纲格式
实验课程简介和实验教学大纲格式课程名称：英文名称：课程编号：课程学分：实验学分：实验总学时：面向对象：预修课程要求：一、课程介绍（一）中文简介（100-150字）（二）英文简介二、教学目标三、课程要求（包括考勤制度、实验室安全、实验准备、实验报告、考核方式等）四、主要仪器设备五、实验课程内容与学时分配六、参考教材及相关资料七、课程教学网站示例课程名称：大学化学实验A英文名称：Experiments of College Chemistry课程编号：06112200课程学分：1 实验学分：1 实验总学时：32面向对象：化学与制药类；食品科学与工程；环境科学与工程类；化工与制药类；生物工程类；生物系统工程类预修课程要求：按课程要求规定一、课程介绍（一）中文简介：（100-150字）大学化学实验A是依据物质的物理和物理化学性质建立发展起来的分析方法所开设的课程。
掌握和运用各种复杂的分析仪器对近化类学生从事科学研究和工作是非常必要的。
大学化学实验A是化学类学生的专业基础课，是一门理论性及实践性很强的课程。
教学中涉及较新和较广泛的仪器分析方法。
（二）英文简介：二、教学目标通过这种多层次、全面系统的实验训练，应达到下列要求：1、使学生初步了解仪器分析的研究方法，掌握其基本实验技术和技能。
2、学会并掌握化学实验现象的观察和记录、实验条件的判断和选择、实验数据的测量和处理、实验结果的分析和归纳等一套严谨的实验方法。
3、熟悉常用现代分析仪器的操作使用，规范地掌握仪器分析的定性、定量分析的基本实验操作和技能。
4、了解常用仪器的构造、原理及其使用方法，了解近代大型精密仪器的性能及其在化学和高新技术中的应用。
5、在实验的全过程中，培养学生勤奋学习、求真、求实的科学品德，培养学生的动手能力、观察能力、查阅文献能力、思维能力、想象能力、表达能力。
三、课程要求1.实验室安全（根据课程提出相应的安全要求）为保证实验室的安全，本实验课程需要遵守以下几条规定：⏹不能穿拖鞋或凉鞋上课。
《材料科学与工程专业综合实验》课程教学大纲
0.3
2
4研究
4-3：能够对实验结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理有效的结论。
0.3
3
5使用现代工具
5-3：能够针对材料相关复杂工程问题，开发或选用满足特定需求的现代工具，进行预测与模拟，并能够理解其局限性。
0.2
四、实验内容及学时分配
实验内容
实验教学要求
对应课程目标
学时
分配
分组人数
实验属性
材料科学基础、材料工程基础、材料性能学、材料现代分析方法
一、实验课程简介
《专业综合实验》是材料科学与工程专业的一门实验课程，是在学生具备专业基础知识和实验技能以后开设的综合性实验，旨在提高学生系统运用所学专业知识和技能的能力，提高学生的工程意识，为今后从事材料的生产和科学研究工作奠定基础。在本课程中，学生需要根据设定的实验题目，自主选择实验课题；再根据实验对象特征，开展资料调研，设计实验方案，安全开展材料的加工和测试实验，正确采集实验数据；选择恰当的数据处理软件，对实验数据进行处理和分析，并对实验结果进行分析和解释，形成实验报告。
（1）能够根据实验对象特征，开展资料调研，设计工艺流程和实验方案，安全开展材料的加工实验，正确采集实验数据。
1
6天
2-3人
设计性、综合性实验
（2）选择与使用恰当的现代分析仪器和数据处理软件进行的材料检测和数据处理。
3
2天
（3）对实验结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理有效的结论，形成实验报告。
未能够根据实验对象特征，选择或使用满足特定需求的现代分析仪器和数据处理软件，进行材料检测和数据处理。
能够根据实验对象特征，选择或使用满足特定需求的现代分析仪器和数据处理软件，进行材料检测和数据处理，仪器和软件的选择和使用较恰当，数据处理较正确。
2
4研究
4-3：能够对实验结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理有效的结论。
0.3
3
5使用现代工具
5-3：能够针对材料相关复杂工程问题，开发或选用满足特定需求的现代工具，进行预测与模拟，并能够理解其局限性。
0.2
四、实验内容及学时分配
实验内容
实验教学要求
对应课程目标
学时
分配
分组人数
实验属性
材料科学基础、材料工程基础、材料性能学、材料现代分析方法
一、实验课程简介
《专业综合实验》是材料科学与工程专业的一门实验课程，是在学生具备专业基础知识和实验技能以后开设的综合性实验，旨在提高学生系统运用所学专业知识和技能的能力，提高学生的工程意识，为今后从事材料的生产和科学研究工作奠定基础。在本课程中，学生需要根据设定的实验题目，自主选择实验课题；再根据实验对象特征，开展资料调研，设计实验方案，安全开展材料的加工和测试实验，正确采集实验数据；选择恰当的数据处理软件，对实验数据进行处理和分析，并对实验结果进行分析和解释，形成实验报告。
（1）能够根据实验对象特征，开展资料调研，设计工艺流程和实验方案，安全开展材料的加工实验，正确采集实验数据。
1
6天
2-3人
设计性、综合性实验
（2）选择与使用恰当的现代分析仪器和数据处理软件进行的材料检测和数据处理。
3
2天
（3）对实验结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理有效的结论，形成实验报告。
未能够根据实验对象特征，选择或使用满足特定需求的现代分析仪器和数据处理软件，进行材料检测和数据处理。
能够根据实验对象特征，选择或使用满足特定需求的现代分析仪器和数据处理软件，进行材料检测和数据处理，仪器和软件的选择和使用较恰当，数据处理较正确。
《材料工程基础》课程教学大纲
《材料工程基础》课程教学大纲课程名称：材料工程基础课程代码：MTE101学分：3课程类型：必修课先修课程：无课程教师：XXX1.课程简介本课程作为材料科学与工程专业的基础课程，旨在向学生介绍材料工程的基本理论和实践知识。
通过课程的学习，学生将深入了解材料的种类、性质、组成、加工和应用等方面的知识，培养学生对材料的认识和掌握，为进一步学习和研究材料科学与工程奠定坚实基础。
2.教学目标2.1理论掌握：通过课程学习，学生将掌握材料工程的基本理论和原理，包括材料的结构与性质、相图与相变、合金与非晶态材料、复合材料等方面的知识。
2.2实践应用：通过实验教学和实践训练，培养学生分析材料问题和解决实际工程问题的能力。
2.3专业素养：培养学生成为具有工程伦理道德素养、创新能力和团队合作精神的材料工程专业人才。
3.教学内容3.1材料的基本概念和分类3.2材料的晶体结构与性质3.3材料的非晶态结构与性质3.4材料的相图与相变3.5金属材料与合金3.6陶瓷材料3.7高分子材料3.8复合材料3.9材料的加工与应用4.教学方法4.1理论授课：通过课堂讲授，向学生介绍材料工程的基本理论和原理。
4.2实验教学：开展相关实验，培养学生的实验操作能力和数据分析能力。
4.3讨论和交流：组织学生进行讨论和交流，拓宽学生的思路和视野。
5.考核方式5.1平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况和实验报告等。
5.2期中考试：对前半学期的知识进行考核。
5.3期末考试：对全年知识进行综合考核。
5.4实验考核：对实验操作和数据分析能力进行考核。
6.参考书目6.1《材料工程基础》（第三版），材料工程系编著，清华大学出版社。
6.2 《材料科学与工程导论》（第四版），William D. Callister 编著，高等教育出版社。
7.教学进度安排第1-2周：材料的基本概念和分类第3-4周：材料的晶体结构与性质第5-6周：材料的非晶态结构与性质第7-8周：材料的相图与相变第9-10周：金属材料与合金第11-12周：陶瓷材料第13-14周：高分子材料第15-16周：复合材料第17-18周：材料的加工与应用注：以上是本课程的教学大纲，具体教学内容和进度可能会根据实际情况进行调整，并由授课教师在教学过程中进行详细说明和解释。
《材料科学与工程课程设计》教学大纲
《材料科学与工程课程设计》教学大纲（课程编号：J16390002 ）实验学时：2周实验个数： 8 实验学分：2.0课程性质：必修适用专业：材料化学教材及参考书：1、刘建平，宋霞，郑玉斌主编，《高分子科学与材料工程实验》，化学工业出版社，第二版，2017年9月。
2、《材料科学与工程基础实验指导书》刘芙主编，浙江大学出版社；2007年12月大纲执笔人：王毅大纲审定人：欧光川一、课程的地位、教学目标和基本要求课程地位：《材料科学与工程课程设计》是材料化学专业集中实践环节课程，以材料科学基础为核心，包括材料测试方法、材料物理性能、材料力学性能等课程，为整个课程群配套的综合性课程设计，以材料微观结构为核心，着重于材料结构与性能之间的关系建立，为材料化学专业毕业论文设计打下良好基础。
教学目标：本课程总体应该了解高分子材料的基本性质，掌握高分子材料的基本制备方法，为毕业论文的开展打下良好技能，以及高分子材料产品结构与性能设计及产品设计的创新意识；基本要求：材料化学综合实验传统的实验教学模式基本上是以“学生课前预习→老师上课讲解→学生上课模仿实验→完成实验报告”为主。
这一方案已不能满足当代企业对人才的需求，因此实验课的实验项目以开放式题目为主—实施实验方案小组化，实验全程以学生为主—师生互动，构建实验教学课程网站平台—引入“答疑”与结果“展示”环节。
为激发学生对实验的兴趣和主观能动性，我们的实验项目都以开放式的题目为主。
二、实验（实训）课程目的与要求1．实验目的了解高分子材料的基本性质，掌握高分子材料的基本制备方法，为毕业论文的开展打下良好技能，以及高分子材料产品结构与性能设计及产品设计的创新意识。
2．实验要求以往实验项目的设计和讲解全部由老师来完成，是一种“老师是演员，学生是观众”的形式。
而学生通过查阅文献设计了自己的方案，在通过网络平台互动修改的基础上，教师对所有学生的实验方案做到“心中有数”；实验课开始时，抽有代表性的实验小组学生来讲解自己设计实验的基本原理、主要步骤和注意事项，老师进行指导和点评，以改变过去“以老师为中心”的填鸭式教学，变为“以学生为中心”的师生互动模式，充分发挥学生的主观能动性，潜移默化中培养学生发现问题和解决问题的能力。
功能高分子导论课程简介大纲-浙江大学
课程简介和教学大纲格式课程代码：09193090课程名称：功能高分子导论（An Introduction to Functional Polymers）学分：4周学时 4面向对象：高分子材料与工程专业三年级预修课程要求：高分子化学、高分子物理一、课程介绍（100-150字）（一）中文简介多学科交叉的功能高分子是高分子学科最为活跃的领域之一。
课程将从介绍功能高分子基本知识和共性问题出发，介绍功能高分子的研究方法。
并结合各领域功能高分子实例，介绍高分子材料在生命、环境、信息和能源科学中重要作用，在回答“高分子有什么用”的同时，阐述如何通过对高分子材料的设计去解决功能实现中的关键问题。
（二）英文简介Functional Polymers are one of the most active fields in polymer science. This course will systematically introduce the basic principles, common problems and experimental methods of functional polymers. This course is supposed to introduce the important applications of polymers in life science, environmental science, information science and energy science with examples of functional polymers. Students are supposed to understand “what are polymers for?”by learning to solve practical problems via the design of polymeric materials.二、教学目标（一）学习目标多学科交叉的功能高分子是近期国内外研究应用和浙江大学高分子学科最为活跃的领域之一。
《材料工程基础》课程教学大纲
五、课程考核方式
考核方式
考核内容
对应课程目标
评分依据
考核
占比
平时作业
能够将材料复合相关原理用于特定复合材料体系选择、复合材料合成及制备中涉及的复杂工程问题解决方案的比较与综合。（30分）
3
分等级评分表法
分等级评分，评分标准见附录
30%
期中考试
阐述金属Fe、Al冶炼及粉末材料的制备的基本原理和知识，并将其用于原料制备的配方设计、工艺实施和检测分析的表述。（13~17分）
能够将材料复合相关原理用于特定复合材料体系选择、复合材料合成及制备中涉及的复杂工程问题解决方案的比较与综合。
未能认识到复合材料合成及制备有多种方案可选择；未能获取可替代的解决方案。
3
授课
（3）
讨论
（1）
11金属复合材料制备与加工
能够辨别冶金复合、铸造凝固成型；认识喷射成型、轧制复合、挤压成型、拉拔复合法，认识到复合材料合成及制备有多种方案可选择。
PPT讲授
课堂提问
3
授课(2)
12陶瓷复合材料
12.1概述
12.2增强体的制备
12.3颗粒弥散
12.4晶须强韧化
12.5纤维增强基复合材料
一、课程简介
材料工程基础是材料科学与工程专业的专业必修课；是材料科学与工程专业的本科生在已经掌握有关的材料科学基础知识的基础上，进一步拓展材料工程方面理论和实践的基础知识的一门专业核心课程。本课程将以金属材料、无机非金属材料、高分子材料的工程特点为依据，归纳并按照其在材料制备、材料加工、材料改性、材料复合四个主要方面的基本理论知识和实践过程进行讲授。通过基础知识和理论讲解，并列举工程方法的实例、及成果，使学生理解三大材料体系的合成过程、评价及原理，了解各材料体系的基本加工过程及相关影响因素，了解材料的改性技术，并建立和了解材料复合的原理和途径及材料设计的基本思路。
考核方式
考核内容
对应课程目标
评分依据
考核
占比
平时作业
能够将材料复合相关原理用于特定复合材料体系选择、复合材料合成及制备中涉及的复杂工程问题解决方案的比较与综合。（30分）
3
分等级评分表法
分等级评分，评分标准见附录
30%
期中考试
阐述金属Fe、Al冶炼及粉末材料的制备的基本原理和知识，并将其用于原料制备的配方设计、工艺实施和检测分析的表述。（13~17分）
能够将材料复合相关原理用于特定复合材料体系选择、复合材料合成及制备中涉及的复杂工程问题解决方案的比较与综合。
未能认识到复合材料合成及制备有多种方案可选择；未能获取可替代的解决方案。
3
授课
（3）
讨论
（1）
11金属复合材料制备与加工
能够辨别冶金复合、铸造凝固成型；认识喷射成型、轧制复合、挤压成型、拉拔复合法，认识到复合材料合成及制备有多种方案可选择。
PPT讲授
课堂提问
3
授课(2)
12陶瓷复合材料
12.1概述
12.2增强体的制备
12.3颗粒弥散
12.4晶须强韧化
12.5纤维增强基复合材料
一、课程简介
材料工程基础是材料科学与工程专业的专业必修课；是材料科学与工程专业的本科生在已经掌握有关的材料科学基础知识的基础上，进一步拓展材料工程方面理论和实践的基础知识的一门专业核心课程。本课程将以金属材料、无机非金属材料、高分子材料的工程特点为依据，归纳并按照其在材料制备、材料加工、材料改性、材料复合四个主要方面的基本理论知识和实践过程进行讲授。通过基础知识和理论讲解，并列举工程方法的实例、及成果，使学生理解三大材料体系的合成过程、评价及原理，了解各材料体系的基本加工过程及相关影响因素，了解材料的改性技术，并建立和了解材料复合的原理和途径及材料设计的基本思路。
浙江大学本科课程简介和教学大纲
课程简介和教学大纲课程代码：15120660 课程名称：嵌入式系统设计学分： 5.0 周学时：4.0-2.0面向对象：大学本科生预修课程要求：微机原理、C程序设计一、课程介绍（100-150字）（一）中文简介《嵌入式系统设计》是工科学生学习掌握嵌入式系统的结构原理、ARM处理器核的设计原理和方法、理解操作系统的基本原理、学习掌握嵌入式应用软件开发的主要流程和相关技术的一门课程，重点在于理解ARM体系结构及其组成嵌入式系统的结构原理基础上，培养学生具备初步的嵌入式系统软硬件设计开发能力。
课程内容主要包括ARM处理器核的设计原理，ARM体系结构，ARM编程模型及指令集，ARM调试结构与存储器层次，操作系统的I/O接口技术、操作系统进程与线程的概念和管理、并发、进程间通信，操作系统的内存管理策略，调度算法和实时调度算法等内容，并以树莓派实验板为基础进行相应的实验设计，掌握嵌入式系统设计开发能力。
（二）英文简介《Embedded System Design》is one of the basic courses for engineering students to master the structural principle of embedded system, principle and method of ARM core design, basic principle of operating system, the main process of embedded application software development and related technologies. The priority of this course is making students have an initial capacity of embedded system hardware and software design and development based on understanding the ARM architecture and composition of the embedded system. Course content includes core design of ARM processor, ARM architecture, ARM programming model and instruction set, ARM debug architecture and memory hierarchy, IO technologies of operating system, concept and management of operating system processes and threads, concurrent, inter-process communication, memory management, scheduling algorithm and real-time scheduling algorithm etc. Experimental design on Raspberry Pi2 development board may also be made to know the embedded system design and development process well.二、教学目标（一）学习目标本课程通过嵌入式系统的开发平台，使学生熟悉嵌入式应用开发流程，更方便地学习和理解嵌入式系统的基础知识，使学生具备基本的嵌入式系统的软硬件设计能力。
《材料科学与工程综合实验》课程教学大纲(本科)
材料科学与工程综合实验（Comprehensive Experiments of Materials Science and Engineering）课程代码：07410085学分：1学时：32先修课程：材料科学基础，材料科学研究方法，材料测试方法，材料力学性能，材料物理性能适用专业：复合材料工程教材或实验指导书：（选填）一、课程性质与课程目标（一）课程性质本课程针对材料科学与工程大类专业完成本专业的基础课程的理论学习后开设的对应实验课程，旨在为培养学生实际动手操作能力，加深学生对材料科学与工程先导课程中基础理论知识的理解，学会综合运用各种测试方法、表征手段与工具等解决材料科学与工程实际问题的能力。
（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。
应包括知识目标和能力目标。
）课程目标1：掌握材料科学研究所需的各种微观组织表征手段，如X射线衍射仪、光学金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等设备用于表征材料的微观结构；课程目标2：掌握材料科学研究所需的各种力学和物理性能测试方法如硬度、拉伸和压缩试验、冲击韧性、摩擦磨损等力学性能测试手段和热膨胀系数、导电性等物理性能测试手段用于获得材料内在的性能参数；课程目标3：掌握利用文字报告、图表等对材料科学与工程领域的实验数据的表达和解析能力。
注：工程类专业通识课程的课程目标应覆盖相应的工程教育认证毕业要求通用标准；（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点：1.毕业要求指标点3-2. 能够在社会、环境、法律等现实约束条件下，通过技术经济环境评价对设计方案的可行性进行研究。
2.毕业要求指标点4-4. 能对实验数据或结果进行正确的分析和解释，并通过信息综合归纳总结有效的结论。
注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入“✓”，也可标注“H、M、L”。
二、本课程开设的实验项目注：1.类型：指验证性、综合性、设计性等；2.要求：指必做、选做。
材料科学与工程课程大纲
材料科学与工程课程大纲一、课程概述材料科学与工程是一门综合性的学科，涉及材料的结构、性能和应用。
本课程旨在系统地介绍材料科学与工程的基本理论和实践技能，培养学生的材料科学思维和解决实际问题的能力。
二、课程目标1. 理解材料科学与工程的基本概念和原理；2. 掌握材料的组成、结构和性能的关系；3. 学习各类材料的制备和加工技术；4. 培养材料测试和分析的实验技能；5. 能够评估和选择适合特定应用的材料。
三、课程大纲1. 材料科学与工程导论1.1 材料的定义和分类1.2 材料科学的发展历程1.3 材料的特性和需求2. 材料结构与性能2.1 原子结构与晶体结构2.2 晶体缺陷和非晶态材料2.3 相变与相图2.4 材料的力学性能2.5 热学性能和电学性能3. 材料制备与加工3.1 金属材料的制备和加工3.2 非金属材料的制备和加工3.3 聚合物材料的合成和成型3.4 先进制备技术（如纳米材料制备）4. 材料表征与测试4.1 材料测试的基本原理和方法4.2 机械测试和力学性能测试4.3 热学测试和热学性能评价4.4 光学测试和光学性能评价4.5 电学测试和电学性能评价4.6 表面和界面测试技术5. 材料应用与案例分析5.1 结构材料的应用和工程案例5.2 功能材料的应用和工程案例5.3 先进材料的应用和工程案例四、教学方法本课程采用多种教学方法，包括课堂教学、实验教学和案例分析。
课堂教学以理论讲解和案例分析为主，引导学生思考和探索。
实验教学通过实验操作和数据分析，提高学生的实践能力和问题解决能力。
案例分析通过真实案例的讨论和分析，培养学生的综合素养和创新思维。
五、考核方式1. 平时成绩（40%）：包括课堂参与和作业完成情况；2. 实验成绩（30%）：包括实验操作、数据分析和实验报告；3. 期末考试（30%）：笔试形式，测试学生对课程内容的理解和应用能力。
六、参考教材1.《材料科学基础》（第三版），作者：吴志明2.《现代材料科学与工程导论》（第四版），作者：William D. Callister Jr.等七、备注本课程注重理论与实践的结合，鼓励学生思考和提问。
材料相变理论教学大纲-浙江大学材料科学与工程学院
徐洲等：《金属固态相变原理》，科学出版社，2004，第 3 章 第五次：马氏体相变与马氏体 主要内容：
马氏体相变是钢淬火相变强化的基础，是一种典型的非扩散型相变，具有切变共格与表 面浮凸、无扩散性、位相关系与惯习面等相变特征。重点区分低碳马氏体与高碳马氏体的亚 结构及其它一些重要结构特征。钢中马氏体相变需要较大的驱动力，其转变量是温度的函数， 转变速度极快。影响马氏体相变开始温度的重要因素是母相（奥氏体）的切变强度：凡是提 高切变强度的因素，如高的碳含量、特定合金元素、过量的塑性变形等都使马氏体相变开始 温度下降，相变后残余奥氏体量增加。淬火时缓慢冷却或在冷却过程中停留会引起奥氏体稳 定化，称为热稳定化，是停留过程中奥氏体中的碳、氮原子与位错发生交互作用形成柯氏气 团，从而强化了奥氏体，使马氏体相变的阻力增大所致。马氏体的高强度高硬度主要来自相 变强化（亚结构），固溶强化及时效强化也是马氏体高硬度的重要原因。马氏体的淬硬性主 要取决于碳含量，而合金元素则决定了钢的淬透性。马氏体相变还发生在其他合金，以及陶
4 课时
五、参考教材及相关资料 1. 《材料组织结构转变原理》，刘宗昌等编，冶金工业大学出版社，2006 年第 1 版 2. 《金属固态相变原理》，徐洲、赵连城主编，科学出版社，2004 年第 1 版 3. 《合金热力学》，石霖等编著，机械工业出版社，1992 年第 1 版 4. William D. Callister, Jr. Materials Science and Engineering, An Introduction,
材料相变理论教学大纲
课程代码：09192140 课程名称：材料相变理论
学分：2
周学时 4
面向对象：材料科学与工程学系本科生
预修课程要求：材料科学与工程基础
马氏体相变是钢淬火相变强化的基础，是一种典型的非扩散型相变，具有切变共格与表 面浮凸、无扩散性、位相关系与惯习面等相变特征。重点区分低碳马氏体与高碳马氏体的亚 结构及其它一些重要结构特征。钢中马氏体相变需要较大的驱动力，其转变量是温度的函数， 转变速度极快。影响马氏体相变开始温度的重要因素是母相（奥氏体）的切变强度：凡是提 高切变强度的因素，如高的碳含量、特定合金元素、过量的塑性变形等都使马氏体相变开始 温度下降，相变后残余奥氏体量增加。淬火时缓慢冷却或在冷却过程中停留会引起奥氏体稳 定化，称为热稳定化，是停留过程中奥氏体中的碳、氮原子与位错发生交互作用形成柯氏气 团，从而强化了奥氏体，使马氏体相变的阻力增大所致。马氏体的高强度高硬度主要来自相 变强化（亚结构），固溶强化及时效强化也是马氏体高硬度的重要原因。马氏体的淬硬性主 要取决于碳含量，而合金元素则决定了钢的淬透性。马氏体相变还发生在其他合金，以及陶
4 课时
五、参考教材及相关资料 1. 《材料组织结构转变原理》，刘宗昌等编，冶金工业大学出版社，2006 年第 1 版 2. 《金属固态相变原理》，徐洲、赵连城主编，科学出版社，2004 年第 1 版 3. 《合金热力学》，石霖等编著，机械工业出版社，1992 年第 1 版 4. William D. Callister, Jr. Materials Science and Engineering, An Introduction,
材料相变理论教学大纲
课程代码：09192140 课程名称：材料相变理论
学分：2
周学时 4
面向对象：材料科学与工程学系本科生
预修课程要求：材料科学与工程基础
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1
注：以上结果通过课堂讨论、课程作业以及论文等环节测量。
三、课程要求 （一）授课方式与要求
授课方式：a.教师讲授（讲授核心内容、按顺序提示今后内容、答疑、公布讨论主题等， 约 18 个学时）；b.聘请来访能源材料领域专家学者讲授本领域最新研究进展（时间不固定,3 学时）；c. 大作业（每人选定一个专题，撰写所设计方向的研究背景和现状，以及学生自己 对该方向的理解与评述，作为评分重要依据）；d.总结和答疑课（3 个学时，点评各学生大作 业的情况，并进行适当讨论）。
《新能源材料》，雷永泉 主编，天津大学出版社，2000 年出版 Fundamentals of Materials for Energy and Environmental Sustainability, Cambridge University Press, 2012 思考题：储能器件如电池与绿色能源有什么样的相辅相成关系？
第六次：电化学发展史与储能技术 主要内容：
世界电化学材料与器件历经了从封建王朝时期的朴素发展到现代电化学的精细构建，其 兴衰与世界能源格局的变革息息相关。本部分介绍电化学的世界发展史以及电化学储能器件 的发展史，包括电池的起源以及现代电池如铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池的进化历史以 及一些相关产业的发展现状。 阅读材料：《现代电化学》，龚竹青， 王志兴，中南大学出版社，2010 年出版 思考题：电化学储能和其他储能相比，优势和劣势是什么？
阅读材料：《超级电容器工作原理》，(法)弗朗索瓦 主编，机械工业出版社，2014 年
4
出版
思考题：超级电容器分类是哪几种？其对应的材料种类有哪些？
第八次：锂离子电池材料及发展态势 主要内容：
高性能储能材料与器件是实现能源高效存储和利用的关键，也是现代交通运输、电子信 息、国防军事等领域的重要能量支撑。锂离子电池是目前最具重要的长航时储能系统之一， 其理论能量密度高达 200 Wh/kg 以上。本部分介绍锂电的正负极材料种类包括石墨负极、钴 酸锂正极、三元正极、磷酸铁锂正极等，以及各种优缺点和今后发展趋势。 思考题：锂离子电池的正极种类有哪些？各自存在什么优缺点？ 阅读材料： 《电化学方法原理和应用》（第二版），[美]巴德（Bard A.J.），[美]福克纳 （Faulkner L.R.），化学工业出版社，2005 年
Fundamentals of Materials for Energy and Environmental Sustainability, Cambridge University Press, 2012
Harnessing Materials for Energy, MRS Bulletin, 33(4), 2008
第九次：动力锂离子电池行业和国家政策 主要内容：
动力锂离子电池是电动汽车的核心部件，也是其核心技术。绿色长航时出行取决于动力 电池的性能。我国是世界上电动汽车保有量最大的国家，也是电动车领域的领先者。本部分 介绍不同类型的动力锂电以及行业发展，分析介绍我们国家的动力电池政策和我国的动力电 池技术以及存在问题。 思考题：汽车动力电池的发展瓶颈是什么？ 阅读材料： 《动力电池技术与应用》，胡信国，化学工业出版社，2009 年
第七次：超级电容现状与存在问题 主要内容：
超级电容器是一种新型的绿色储能器件，具有高功率、长寿命、低成本、快速充放等优 点，在现代电子信息、军事等领域具有良好的应用前景。超电容的性能取决于电容材料和器 件构架。本部分介绍超级电容器发展历史，以及其材料种类和各自存在优缺点。同时介绍目 前超级电容器的发展瓶颈和行业状况，以及学术难点和争论点。
课程简介和教学大纲格式
课程代码：
课程名称：能源与环境材料概论
学分： 2 周学时： 4
面向对象：材料学院本科生
预修课程要求：
一、课程介绍（100-150 字） （一）中文简介
本课程主要介绍当前世界能源与环境现状以及各种新能源转换方式的基本原理、关键材 料及技术要点，包括太阳能、风能、水电、生物质能、半导体照明、直接热电转换、燃料电 池、能量存储以及新能源技术对环境的影响等，使学生了解当前新能源与环境材料的特点、 研究现状与趋势。 （二）英文简介
二、教学目标 (一)学习目标
能源与环境材料的开发与发展与人类社会的可持续发展密切相关，是 21 世纪前沿科学 技术的重要组成部分。因此，了解新能源、新能源与环境材料的必要性与取得的主要进展， 掌握一些新能源及环境材料的原理、关系、研究现状和存在的问题至关重要。通过对本课程 的学习，使学生了解目前国内外能源与环境面临的形势和新能源材料与环境材料的发展现 状，一些重要的新能源与环境材料的作用原理、需要克服的关键科学技术问题等，在系统学 习的基础上了解新能源研究开发的主要内容与方向，掌握能源与环境材料领域的前沿动态。 （二）可测量结果
第二次：国内外传统能源现状 主要内容：
能源是生物界存在的基础。能源关联人类社会生存和发展的模式与方向。煤、石油、天 然气等化石燃料在世界各地的储量和分布极不均衡，人类对各种能源的消耗也存在不同的依 赖性，并随科技的发展各种能源消耗的比例不断变化。然而，总体来讲，化石能源即将消耗 殆尽，各国出台各种政策鼓励能源高效利用和新能源的开发和应用。本部分将重点介绍传统
课程要求：熟悉基本知识，培养查阅文献、阅读、组织和表达能力及合作精神，提高对 专题进行研究总结的能力，形成对能源及环境材料的系统知识。
（二）考试评分与建议 本门课程的评分分为 3 个部分，每个部分分数分配如下：出勤：30％；课堂发言与讨
论：30％；大作业或报告：40％。
四、教学安排 共 32 学时，每次课 2 个学时。 第一次：全球能源与环境概述 主要内容：
阅读材料：《储能技术概论》，饶中浩，中国矿业大学出版社，2017 年
5
第十一次：催化与能源技术一，燃料电池 主要内容：
燃料电池的起源、现状和发展前景。比较各类燃料电池工作原理、特征和各自的用途。 介绍制氢技术及其发展现状，分析绿色、可持续的制氢技术。催化剂的种类、催化机制、催 化剂的选择。新型催化剂的设计，包括贵金属催化剂使用原则，非贵金属催化剂的设计。燃 料电池在新能源汽车上的应用前景。 思考题：简述燃料电池在新能源汽车应用的优势和缺陷 阅读材料：《氢与燃料电池-新兴的技术及其应用》，本特.索伦森，机械工业出版社，2016 年
This course introduces the principles, current status and environmental assessment of various energy conversion technologies, including solar energy, wind energy, waterpower, biomass, thermoelectricity, fuel cells and energy storage and so on. The related materials will be discussed.
第十二次：催化与能源技术二，金属空气电池 主要内容：
空气电池的起源，现状和发展趋势，各类水系金属空气电池如铝空电池、镁空电池、 锌空电池的工作原理，各自的用途及面临的问题，催化剂的选择及催化正极的设计，电池的 可充性及挑战；碱金属-空气电池如锂空电池、钠空电池、钾空电池的工作原理，催化剂的 选择和催化正极的设计原则，碱金属-空气电池的面临的问题和发展前景，潜在的应用。 思考题：简述和其他的锂电池相比，锂空电池的优点和缺点。 阅读材料：《锂空气电池》，（日）今西诚之等，化学工业出版社，2017 年
Fundamentals of Materials for Energy and Environmental Sustainability, Cambridge University Press, 2012
Harnessing Materials for Energy, MRS Bulletin, 33(4), 2008 思考题：新型绿色能源有什么优势？
通过对本课程的学习，使学生： （1）了解目前国内外能源与环境面临的形势和能源、环境材料与技术的发展现状； （2）掌握一些重要的能源与环境材料的作用原理、重要参数、需要克服的关键科学技 术问题等； （3）在系统学习的基础上了解新能源研究开发的主要内容与方向及其环境影响评价， 掌握新能源与环境材料领域的前沿动态。
第十次：新一代电化学储能器件 主要内容：
电化学储能系统在不断革新，体现在更高的能量密度和功率密度。在现有的电容、锂 电的基础上，新一代的电化学储能系统在蓬勃发展，以期望将来替代现有的储能系统。本部 分介绍新型的电化学储能系统包括锂硫电池、钠离子电池、钾离子电池等，以及相关材料和 未来前景，并比较他们的优缺点。 思考题：锂硫电池工作原理是什么？存在什么问题？
第四次：能源高效利用与节能技术 主要内容：
现有的各种新能源技术中没有一种具有绝对的优势，能取代现有的发电技术，而且大都 不成熟，包括太阳能光伏发电等众所周知的转换技术。因此目前世界各国越来越重视已有能 源的高效利用和节能技术，这也成为我国能源发展战略的重要内容之一。本部分介绍各种高 效节能技术以及相关材料，包括余热废热利用、建筑节能、半导体照明（固体发光）以及一 些相关产业的发展现状。 阅读材料：
第十三次：安全的储能技术 主要内容：
安全储能的重要性和迫切性，安全储能在智能电网中的பைடு நூலகம்用，安全储能电池的设计原 则；水系储能电池的优势与缺点，水系电池的种类和工作机理介绍。固态电池的优势和缺点， 固态电池与液态电池的联系和区别，固态电解质的分类、工作原理和各自的优缺点。固态电 池的现状，发展趋势和应用前景。 思考题：简述固态电池的优缺点，及发展固态电池的重要性。 阅读材料：《固态电化学》，杨勇，化学工业出版社，2017 年
3
思考题：节能技术有哪些种类，有何优缺点？
第五次：能源存储技术及电池应用 主要内容：
能源存储技术在能源领域具有特殊的地位。目前开发的一些新能源技术大都具有间歇 性、周期性等特点，比如太阳能光伏技术。因此开发能把多余能量储存起来的技术至关重要。 电化学储能是这一技术的典型代表，电池技术不但可以储能，还能把化学能转换成电能，在 电动车、混合动力汽车等新兴领域有广阔的前景。本部分重点介绍各种储能技术的发展现状 以及电池技术及其材料的特点，使学生掌握这一重要领域的基础知识。 阅读材料：
注：以上结果通过课堂讨论、课程作业以及论文等环节测量。
三、课程要求 （一）授课方式与要求
授课方式：a.教师讲授（讲授核心内容、按顺序提示今后内容、答疑、公布讨论主题等， 约 18 个学时）；b.聘请来访能源材料领域专家学者讲授本领域最新研究进展（时间不固定,3 学时）；c. 大作业（每人选定一个专题，撰写所设计方向的研究背景和现状，以及学生自己 对该方向的理解与评述，作为评分重要依据）；d.总结和答疑课（3 个学时，点评各学生大作 业的情况，并进行适当讨论）。
《新能源材料》，雷永泉 主编，天津大学出版社，2000 年出版 Fundamentals of Materials for Energy and Environmental Sustainability, Cambridge University Press, 2012 思考题：储能器件如电池与绿色能源有什么样的相辅相成关系？
第六次：电化学发展史与储能技术 主要内容：
世界电化学材料与器件历经了从封建王朝时期的朴素发展到现代电化学的精细构建，其 兴衰与世界能源格局的变革息息相关。本部分介绍电化学的世界发展史以及电化学储能器件 的发展史，包括电池的起源以及现代电池如铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池的进化历史以 及一些相关产业的发展现状。 阅读材料：《现代电化学》，龚竹青， 王志兴，中南大学出版社，2010 年出版 思考题：电化学储能和其他储能相比，优势和劣势是什么？
阅读材料：《超级电容器工作原理》，(法)弗朗索瓦 主编，机械工业出版社，2014 年
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出版
思考题：超级电容器分类是哪几种？其对应的材料种类有哪些？
第八次：锂离子电池材料及发展态势 主要内容：
高性能储能材料与器件是实现能源高效存储和利用的关键，也是现代交通运输、电子信 息、国防军事等领域的重要能量支撑。锂离子电池是目前最具重要的长航时储能系统之一， 其理论能量密度高达 200 Wh/kg 以上。本部分介绍锂电的正负极材料种类包括石墨负极、钴 酸锂正极、三元正极、磷酸铁锂正极等，以及各种优缺点和今后发展趋势。 思考题：锂离子电池的正极种类有哪些？各自存在什么优缺点？ 阅读材料： 《电化学方法原理和应用》（第二版），[美]巴德（Bard A.J.），[美]福克纳 （Faulkner L.R.），化学工业出版社，2005 年
Fundamentals of Materials for Energy and Environmental Sustainability, Cambridge University Press, 2012
Harnessing Materials for Energy, MRS Bulletin, 33(4), 2008
第九次：动力锂离子电池行业和国家政策 主要内容：
动力锂离子电池是电动汽车的核心部件，也是其核心技术。绿色长航时出行取决于动力 电池的性能。我国是世界上电动汽车保有量最大的国家，也是电动车领域的领先者。本部分 介绍不同类型的动力锂电以及行业发展，分析介绍我们国家的动力电池政策和我国的动力电 池技术以及存在问题。 思考题：汽车动力电池的发展瓶颈是什么？ 阅读材料： 《动力电池技术与应用》，胡信国，化学工业出版社，2009 年
第七次：超级电容现状与存在问题 主要内容：
超级电容器是一种新型的绿色储能器件，具有高功率、长寿命、低成本、快速充放等优 点，在现代电子信息、军事等领域具有良好的应用前景。超电容的性能取决于电容材料和器 件构架。本部分介绍超级电容器发展历史，以及其材料种类和各自存在优缺点。同时介绍目 前超级电容器的发展瓶颈和行业状况，以及学术难点和争论点。
课程简介和教学大纲格式
课程代码：
课程名称：能源与环境材料概论
学分： 2 周学时： 4
面向对象：材料学院本科生
预修课程要求：
一、课程介绍（100-150 字） （一）中文简介
本课程主要介绍当前世界能源与环境现状以及各种新能源转换方式的基本原理、关键材 料及技术要点，包括太阳能、风能、水电、生物质能、半导体照明、直接热电转换、燃料电 池、能量存储以及新能源技术对环境的影响等，使学生了解当前新能源与环境材料的特点、 研究现状与趋势。 （二）英文简介
二、教学目标 (一)学习目标
能源与环境材料的开发与发展与人类社会的可持续发展密切相关，是 21 世纪前沿科学 技术的重要组成部分。因此，了解新能源、新能源与环境材料的必要性与取得的主要进展， 掌握一些新能源及环境材料的原理、关系、研究现状和存在的问题至关重要。通过对本课程 的学习，使学生了解目前国内外能源与环境面临的形势和新能源材料与环境材料的发展现 状，一些重要的新能源与环境材料的作用原理、需要克服的关键科学技术问题等，在系统学 习的基础上了解新能源研究开发的主要内容与方向，掌握能源与环境材料领域的前沿动态。 （二）可测量结果
第二次：国内外传统能源现状 主要内容：
能源是生物界存在的基础。能源关联人类社会生存和发展的模式与方向。煤、石油、天 然气等化石燃料在世界各地的储量和分布极不均衡，人类对各种能源的消耗也存在不同的依 赖性，并随科技的发展各种能源消耗的比例不断变化。然而，总体来讲，化石能源即将消耗 殆尽，各国出台各种政策鼓励能源高效利用和新能源的开发和应用。本部分将重点介绍传统
课程要求：熟悉基本知识，培养查阅文献、阅读、组织和表达能力及合作精神，提高对 专题进行研究总结的能力，形成对能源及环境材料的系统知识。
（二）考试评分与建议 本门课程的评分分为 3 个部分，每个部分分数分配如下：出勤：30％；课堂发言与讨
论：30％；大作业或报告：40％。
四、教学安排 共 32 学时，每次课 2 个学时。 第一次：全球能源与环境概述 主要内容：
阅读材料：《储能技术概论》，饶中浩，中国矿业大学出版社，2017 年
5
第十一次：催化与能源技术一，燃料电池 主要内容：
燃料电池的起源、现状和发展前景。比较各类燃料电池工作原理、特征和各自的用途。 介绍制氢技术及其发展现状，分析绿色、可持续的制氢技术。催化剂的种类、催化机制、催 化剂的选择。新型催化剂的设计，包括贵金属催化剂使用原则，非贵金属催化剂的设计。燃 料电池在新能源汽车上的应用前景。 思考题：简述燃料电池在新能源汽车应用的优势和缺陷 阅读材料：《氢与燃料电池-新兴的技术及其应用》，本特.索伦森，机械工业出版社，2016 年
This course introduces the principles, current status and environmental assessment of various energy conversion technologies, including solar energy, wind energy, waterpower, biomass, thermoelectricity, fuel cells and energy storage and so on. The related materials will be discussed.
第十二次：催化与能源技术二，金属空气电池 主要内容：
空气电池的起源，现状和发展趋势，各类水系金属空气电池如铝空电池、镁空电池、 锌空电池的工作原理，各自的用途及面临的问题，催化剂的选择及催化正极的设计，电池的 可充性及挑战；碱金属-空气电池如锂空电池、钠空电池、钾空电池的工作原理，催化剂的 选择和催化正极的设计原则，碱金属-空气电池的面临的问题和发展前景，潜在的应用。 思考题：简述和其他的锂电池相比，锂空电池的优点和缺点。 阅读材料：《锂空气电池》，（日）今西诚之等，化学工业出版社，2017 年
Fundamentals of Materials for Energy and Environmental Sustainability, Cambridge University Press, 2012
Harnessing Materials for Energy, MRS Bulletin, 33(4), 2008 思考题：新型绿色能源有什么优势？
通过对本课程的学习，使学生： （1）了解目前国内外能源与环境面临的形势和能源、环境材料与技术的发展现状； （2）掌握一些重要的能源与环境材料的作用原理、重要参数、需要克服的关键科学技 术问题等； （3）在系统学习的基础上了解新能源研究开发的主要内容与方向及其环境影响评价， 掌握新能源与环境材料领域的前沿动态。
第十次：新一代电化学储能器件 主要内容：
电化学储能系统在不断革新，体现在更高的能量密度和功率密度。在现有的电容、锂 电的基础上，新一代的电化学储能系统在蓬勃发展，以期望将来替代现有的储能系统。本部 分介绍新型的电化学储能系统包括锂硫电池、钠离子电池、钾离子电池等，以及相关材料和 未来前景，并比较他们的优缺点。 思考题：锂硫电池工作原理是什么？存在什么问题？
第四次：能源高效利用与节能技术 主要内容：
现有的各种新能源技术中没有一种具有绝对的优势，能取代现有的发电技术，而且大都 不成熟，包括太阳能光伏发电等众所周知的转换技术。因此目前世界各国越来越重视已有能 源的高效利用和节能技术，这也成为我国能源发展战略的重要内容之一。本部分介绍各种高 效节能技术以及相关材料，包括余热废热利用、建筑节能、半导体照明（固体发光）以及一 些相关产业的发展现状。 阅读材料：
第十三次：安全的储能技术 主要内容：
安全储能的重要性和迫切性，安全储能在智能电网中的பைடு நூலகம்用，安全储能电池的设计原 则；水系储能电池的优势与缺点，水系电池的种类和工作机理介绍。固态电池的优势和缺点， 固态电池与液态电池的联系和区别，固态电解质的分类、工作原理和各自的优缺点。固态电 池的现状，发展趋势和应用前景。 思考题：简述固态电池的优缺点，及发展固态电池的重要性。 阅读材料：《固态电化学》，杨勇，化学工业出版社，2017 年
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思考题：节能技术有哪些种类，有何优缺点？
第五次：能源存储技术及电池应用 主要内容：
能源存储技术在能源领域具有特殊的地位。目前开发的一些新能源技术大都具有间歇 性、周期性等特点，比如太阳能光伏技术。因此开发能把多余能量储存起来的技术至关重要。 电化学储能是这一技术的典型代表，电池技术不但可以储能，还能把化学能转换成电能，在 电动车、混合动力汽车等新兴领域有广阔的前景。本部分重点介绍各种储能技术的发展现状 以及电池技术及其材料的特点，使学生掌握这一重要领域的基础知识。 阅读材料：