材料科学与工程概论课程教学大纲

材料科学与工程概论课程教学大纲

课程名称：材料科学与工程概论课程编号：16118621

学时/学分：32/2.0开课学期：3

适用专业：材料科学与工程专业课程类型：学科与专业基础必修课

一、课程说明

本课程是材料科学与工程专业的一门学科与专业基础必修课。按材料科学与工程一级学科的教

学要求，既着眼于材料科学的基本问题，又强调金属、无机非金属和有机高分子的个性和共性问题。

目的是使学生对材料科学基础知识有一个比较全面的、概括的了解，学习和掌握关于材料及材料科

学研究的基本知识，认识到材料科学与工程在国民经济建设中的地位与作用，了解当今高技术新材

料的发展以及对科学技术进步和人类文明发展的贡献和作用，为后续专业课程的学习奠定基础。在

素质和能力方面，通过学习和了解中华民族对材料发展的重大贡献和材料对人类文明和进步的贡献，

激发学生对专业的热爱兴趣，培养爱国主义的精神。

二、课程对毕业要求的支撑

毕业要求6工程与社会：能够基于本专业知识对工程实践的合理性进行分析，了解与材料研发、

设计、生产相关的方针、政策以及承担的责任，能从社会、健康、安全、法律以及文化的角度，评

价材料工程实践产生的影响。

指标点6.2：了解与材料专业相关的职业和行业中的生产、设计、研究与开发等方面的方针、

政策以及承担的责任。

毕业要求7环境和可持续发展：能够正确理解和评价针对材料复杂工程问题的工程实践对环

境、社会可持续发展的影响。

指标点7.1：能够理解和评价材料产业与环境保护的相互关系。

毕业要求8职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在本专业工程实践中理解并

遵守工程职业道德和规范，履行责任。

指标点8.2：理解中华民族在人类材料发展史上的贡献及可持续发展的科学发展道路，具有人

文社会科学素养。

三、课程的教学目标

1.要求通过本课程的学习，了解材料科学与工程学科的发展历程，熟练掌握材料科学与工程纲

要中“四要素”的定义和内容，掌握金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的特性、

产生原因及其应用；理解新材料领域的技术前沿和发展方向。

2.培养学生对材料科学与工程的兴趣，学会用宏观和微观的角度分析问题，培养自学获取新知识的能力。

3.培养学生学习的主动性和自觉性，培育专业课学习方法和良好习惯的能力。

四、课程基本内容和学时安排

第一章绪论（4学时）

知识点：材料发展历史概要，材料与材料科学的发展历史，材料科学与工程在科技和社会发展

中的地位和作用，中华民族对材料发展及对人类文明发展的重大贡献、材料及新材料对人类社会发

展和文明进步的作用和贡献；

重点：材料科学与工程在科技和社会发展中的地位和作用；

难点：材料及新材料对人类社会发展和文明进步的作用和贡献。

第二章材料学纲要（4学时）

知识点：材料的成分与组织结构，材料及材料科学的定义，材料科学的体系，材料科学与工程

的基本性质，材料学“四要素”及其关系和内涵材料键合，各种晶体组织结构特征，工程材料的各

种分类方法，材料的合成加工方法，材料的性质与使用性能的表现形式，材料的结构材料的失效中

材料断裂失效的方式；

重点：材料科学与工程的基本性质，“四要素”及其关系；

难点：“四要素”的内涵以及它们之间的关系，建立材料宏观性能与微观组织结构关系的概念。

第三章金属材料（6学时）

知识点：铁及铁基合金概述，金属和合金的基本性质和特点及工程应用背景和作用，金属的组

织结构及其对性能的影响，钢铁材料的内涵，铁碳相图，钢的热处理中的退火、正火、淬火和回火，

表面热处理，合金钢中合金元素的影响作用，工具钢及其分类，铸铁中球墨铸铁、蠕墨铸铁和可锻

铸铁的各自特点，非铁金属及其合金中黑色金属和有色金属的区别；

重点：材料结构与性能之间的关系，黑色金属和有色金属的差异、特点和用途；

难点：铁碳相图、钢的热处理，合金元素的影响作用。

第四章无机非金属材料（4学时）

知识点：无机非金属材料的一般特点，陶瓷材料的定义和分类，陶瓷材料的组织结构特征、制

备工艺特点及用途，陶瓷材料的结构特点与制备工艺，结构陶瓷材料最突出性能和一般及特殊用途，

功能陶瓷材料中新型无机非金属材料的应用前景及对科技进步的影响作用，玻璃、水泥、石材等典

型的无机建筑材料结构和性能的特点、主要用途、生产工艺；

重点：陶瓷材料的定义、分类，陶瓷材料的组织结构特征、制备工艺特点及用途；

难点：新型无机非金属材料的应用前景及对科技进步的影响作用。

第五章有机高分子材料（4学时）知识点：高分子材料的定义分类及特征，高分子材料的结构和性能特点，高分子材料的主要组

分和合成工艺和方法，聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂等几种通用高分子材料的

特点和用途，新型高分子材料的发展、作用和前景；

重点：掌握高分子材料的定义、分类特征，高分子材料的结构和性能特点；

难点：几种典型的高分子材料的特点、用途，高分子材料与金属和无机非金属材料在组分、结

构、性能方面的差异。

第六章复合材料（2学时）

知识点：复合材料定义、分类和特点，复合材料的发展历史，复合材料的研究方向，复合材料

的复合理论，复合材料的结构、性能特点及与单一材料相比的优势，复合材料的界面中表面与界面，

浸润性，树脂基复合材料如玻璃纤维，金属基复合材料与合金的区别，纤维增强和颗粒增强，陶瓷

基复合材料中的磁功能和导电功能，层叠复合材料中的双层及多层；

重点：了解复合材料的复合机理，复合材料与单质材料相比所具有的优越性；

难点：典型的复合材料及其用途。

第七章新材料（8学时）

知识点：新材料的定义及其与传统材料的区别，纳米材料的结构、特性、制备与合成及应用，

富勒烯材料的结构、合成、分离与提纯，非晶合金（金属玻璃）的合成制备、性能和应用，高分子

新材料中高分子分离膜、磁性高分子、光功能高分子、导电高分子、化学功能高分子和医用高分子，

生物材料与超导材料；

重点：掌握新材料的定义，新材料在未来社会的重要地位和作用；

难点：新材料或先进材料与传统材料的关系。序号章节内容教学模式对应毕业要求指标点对应课程教学目标

1绪论讲课4学时6.2，7.1，8.21，2，3

2材料学纲要讲课3学时，练习和小测1学时6.2，7.1，8.21，2，3

3金属材料讲课6学时6.2，7.1，8.21，2，3

4无机非金属材料讲课4学时6.2，7.11，2，

5有机高分子材料讲课4学时，练习和小测2学时6.2，7.11，2

6复合材料讲课2学时6.2，7.1，8.21，3

7新材料讲课6学时6.2，7.11，2，3

8复习课复习1学时，小测1学时6.2，7.1，8.21，2，3合计32学时五、结合理论教学的实践教学内容与要求1．实验（无）

2．课程设计（无）

六、先修课程

大学物理，无机化学

七、建议教材或参考书

教材：

《材料科学与工程概论》，杜双明，西安电子科技大学出版社，2011

参考书：1．《材料科学概论》，许并社，北京工业大学出版社，2002

2．《材料科学概论》，雷源源，北京大学出版社，2013

3．《新材料概论》，陈光，国防科技大学出版社，2013

4．《材料科学与工程概论》，顾家琳，清华大学出版社，2009

5．《材料科学与工程概论》，马小娥，中国电力出版社，2009

6．《材料概论》，袁晓燕，天津大学出版社，2006

八、考核方式和要求

课程成绩(100%)期末考试成绩（50%）考试形式闭卷；满分100分；考试时间：120分钟

内容及比例绪论和材料学纲要约40%；金属材料约10%；无机非金属材料约10%；高分子材料约10%；复合材料约10%；新材料约20%。

题型及比例名词解释10%；选择10%；填空20%；判断10%；综合分析题50%。

平时成绩50%考勤及课堂表现（10%）满勤，课堂表现好（10分）；旷课1次扣2分；迟到、早退、课堂表现差等每次扣1分；本项最多扣10分。课堂小测（20%）课堂小测2次/每次10分；缺交每次扣10分。章节作业（20%）4次/每次5分；缺交每次扣5分、迟交×0.8。

九、课程教学目标与毕业要求关系表

123

指标点6.2√√√

指标点7.1√

指标点8.2√

十、课程的评价与持续改进机制

课程考核结束后，任课教师对本课程的毕业要求达成度进行相应的分析。主要根据学生的课程教学目标

毕业要求考试试卷、平时作业和考勤情况进行分析。学院本科教学工作委员会指派2-3名教授对任课教师的

课程教学目标达成度分析进行审核。教师应根据达成度分析结果，改进相应教学方法、内容、考核

环节，以便学生更好达到毕业要求。

除了学院的本科教学工作指导委员会对课程进行审核外，教师也要根据校、院两级督导的听课

检查情况、在答疑和批改作业或试卷过程中发现的问题进行自评和及时总结，并加以改进。

本课程着重于材料科学与工程的基本原理、各类典型材料的基本组成结构、合成与加工、性能

和使用效能的讲授。教学中尽量反映新工艺、新技术和新产品研究方面的进展。随着新材料的新成

果、新技术的不断发展，在教学内容上根据课时情况对教学内容进行调整。

本课程通过课堂授课、自学、课堂讨论、作业和考试等教学环节达到教学目标。本课程以多媒

体课堂教学为主，结合实例安排讨论课，布置课后自学环节及相关作业等内容。考核以期末考试成

绩为主，辅以平时成绩、作业及课程实验成绩等。