西安交通大学材料科学与工程进展课程教学大纲一、课程基本信息材料科学与工程进展课程名称Progress of Materials Sc ience and Engineering课程编号MATL40050216总学时课程学分1理论:16实验0上机：0课外：0学时分配（课外学时不计入总学时）口公共课程口通识课程课程类型口学科门类基础课口专业大类基础课回专业核心课口专业选修课口集中实践□1-1□1-2□2-1□2-2□3-1□3-2开课学期4-1□4-2□5-1□5-2先修课程材料主业核心课程教材、参考使用教材：书及其他无资料二、课程目标及学生应达到的能力2.1 课程的基本要求本课程由材料学院的知名教授以科学讲座的形式开设，主要针对大四学生，通过具体应用案例，介绍材料研究前沿，提高学生对材料学科前沿的初步了解，使其了解材料科学研究方法、提高其发现问题、分析问题和解决问题的能力，体会教授们在材料科学研究中的辛酸苦辣，使学生树立材料研究的信心和勇气。本课程从材料的成分-组织-性能出发，以材料的合成与制备为核心，为学生系统讲授不同材料的合成制备技术、处理加工以及材料的应用方面的最新进展。主要让学生全面了解材料的制备加工技术，开拓视野，使学生能够利用理论知识分析解决实际工程问题。课程教学中，要求教师既要给学生讲授所关联材料的基础理论知识，还要强调基于相关材料的各种制备工艺及原理，以及制备技术的实际应用，全面理解材料的成分-组织-工艺-性能的关系，锻炼学生理论结合实际的能力。通过文献调研训练，使学生了解不同材料的科学基础与应用的最新研究动态，建立终身学习的
西安交通大学材料科学与工程进展课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称 材料科学与工程进展 Progress of Materials Science and Engineering 课程编号 MATL400502 课程学分 1 总学时 16 学时分配 理论: 16 实验: 0 上机: 0 课外: 0 （课外学时不计入总学时） 课程类型 公共课程 通识课程 学科门类基础课 专业大类基础课 专业核心课 专业选修课 集中实践 开课学期 1-1 1-2 2-1 2-2 3-1 3-2 4-1 4-2 5-1 5-2 先修课程 材料主业核心课程 教材、参考 书及其他 资料 使用教材： 无 二、课程目标及学生应达到的能力 2.1 课程的基本要求 本课程由材料学院的知名教授以科学讲座的形式开设，主要针对大四学生， 通过具体应用案例，介绍材料研究前沿，提高学生对材料学科前沿的初步了解, 使其了解材料科学研究方法、提高其发现问题、分析问题和解决问题的能力，体 会教授们在材料科学研究中的辛酸苦辣，使学生树立材料研究的信心和勇气。 本课程从材料的成分-组织-性能出发，以材料的合成与制备为核心，为学生 系统讲授不同材料的合成制备技术、处理加工以及材料的应用方面的最新进展。 主要让学生全面了解材料的制备加工技术，开拓视野，使学生能够利用理论知识 分析解决实际工程问题。 课程教学中，要求教师既要给学生讲授所关联材料的基础理论知识，还要强 调基于相关材料的各种制备工艺及原理，以及制备技术的实际应用，全面理解材 料的成分-组织-工艺-性能的关系，锻炼学生理论结合实际的能力。通过文献调研 训练，使学生了解不同材料的科学基础与应用的最新研究动态，建立终身学习的
意识，并掌握查阅文献资料的能力，不断追求最新的知识理论，发展和完善知识体系。结合相关材料科学的发展前沿，锻炼学生发现问题、解决问题的能力。通过该课程的系统学习，要求学生基本掌握材料科学与工程的发展趋势，了解了解材料学研究的方法论，以及相关材料科学与工程的前沿，掌握相关材料的结构、制备工艺、性能与应用，培养对材料学科的兴趣，拓宽视野，为进一步的学习深造打下基础。2.2课程的目标及学生应该达到的能力1材料领域发展趋势和前沿的理解能力掌握材料的发展趋势和学科前沿，理解合成与制备的最新工艺技术路线、了解材料制备最新技术发展及特点，感知材料的基础知识对于材料开发研究的重要性。支撑毕业要求指标点10-2：具有全球视野，了解材料领域的发展趋势和科学前沿，能够将材料领域工程实践和科学研究的结果撰写材料调研综述报告、采用专业文稿、口头报告等形式清晰表达或回应质疑。2终身学习与适应社会发展的能力通过课堂和综述报告环节，有效培养学生的自学能力，锻炼查阅文献的能力，强化终身学习意识。支撑毕业要求指标点12-1：了解材料领域的发展趋势和科学前沿，以及最新的材料科学研究成果。能认识不断学习和探索的必要性，具有自主学习和终生学习的意识。表2-1课程目标与专业毕业要求的关联关系毕业要求3A61725891011112课程目标M课程目标1M课程目标2注：1,2,312对应于专业认证毕业要求12条。课程目标与专业毕业要求的关联关系用H/M/L标注。三、教学内容简介参考序号章节名称知识点学时先进陶瓷材料的特点及应用、目前存在的问题、陶瓷先进陶瓷材料研究与材料制备的基本工艺、先进陶瓷材料的研究现状、应2应用进展用进展
意识，并掌握查阅文献资料的能力，不断追求最新的知识理论，发展和完善知识 体系。结合相关材料科学的发展前沿，锻炼学生发现问题、解决问题的能力。 通过该课程的系统学习，要求学生基本掌握材料科学与工程的发展趋势，了 解了解材料学研究的方法论，以及相关材料科学与工程的前沿，掌握相关材料的 结构、制备工艺、性能与应用，培养对材料学科的兴趣，拓宽视野，为进一步的 学习深造打下基础。 2.2 课程的目标及学生应该达到的能力 1 材料领域发展趋势和前沿的理解能力 掌握材料的发展趋势和学科前沿，理解合成与制备的最新工艺技术路线、了 解材料制备最新技术发展及特点，感知材料的基础知识对于材料开发研究的重要 性。 支撑毕业要求指标点 10-2：具有全球视野,了解材料领域的发展趋势和科学 前沿,能够将材料领域工程实践和科学研究的结果撰写材料调研综述报告、采用 专业文稿、口头报告等形式清晰表达或回应质疑。 2 终身学习与适应社会发展的能力 通过课堂和综述报告环节，有效培养学生的自学能力，锻炼查阅文献的能力， 强化终身学习意识。 支撑毕业要求指标点 12-1:了解材料领域的发展趋势和科学前沿，以及最新 的材料科学研究成果。能认识不断学习和探索的必要性,具有自主学习和终生学 习的意识。 表 2-1 课程目标与专业毕业要求的关联关系 毕业要求 课程目标 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课程目标 1 M 课程目标 2 M 注：1,2,3.12 对应于专业认证毕业要求 12 条。课程目标与专业毕业要 求的关联关系用 H/M/L 标注。 三、教学内容简介 序号 章节名称 知识点 参考 学时 1 先进陶瓷材料研究与 应用进展 先进陶瓷材料的特点及应用、目前存在的问题、陶瓷 材料制备的基本工艺、先进陶瓷材料的研究现状、应 用进展。 2
粉末锻造技术概念及应用领域：该技术在铁基粉末粉末锻造技术及其应造齿轮、发动机连杆、铝合金粉末冶金及其复合材料22用进展零部件制备的基本工艺；国内外的研究现状、应用进展。医用金属材料及其生医用金属材料的性能及应用、目前存在的问题、医用32物功能化金属材料及其生物功能化的制备工艺与研究现状。介观尺度下金属材料的变形特性与力学性能；位错滑金属材料介观力学性移与李生变形的尺度效应；金属材料的内在/外在尺24能及其尺度效应寸效应。高分子材料的柔性特点、有机光伏的优缺点、器件制52柔性高分子光伏材料备的基本工艺、器件性能的影响因素复合材料的研究与应陶瓷颗粒增强铁基复合材料的特点、制备工艺及应26用用：目前存在的问题及最新研究进展钢铁生产与应用，焊接发展，焊接工程与应用，焊接72焊接新技术发展分类，激光焊，电子束焊，等离子焊，搅拌摩擦焊。钼合金材料弥散强化的分类与存在的主要问题，弥散弥散强化钼合金材料28强化微观组织设计与制备的分类和主要工艺技术与的研究与应用进展应用进展
2 粉末锻造技术及其应 用进展 粉末锻造技术概念及应用领域；该技术在铁基粉末锻 造齿轮、发动机连杆、铝合金粉末冶金及其复合材料 零部件制备的基本工艺；国内外的研究现状、应用进 展。 2 3 医用金属材料及其生 物功能化 医用金属材料的性能及应用、目前存在的问题、医用 金属材料及其生物功能化的制备工艺与研究现状。 2 4 金属材料介观力学性 能及其尺度效应 介观尺度下金属材料的变形特性与力学性能；位错滑 移与孪生变形的尺度效应；金属材料的内在/外在尺 寸效应。 2 5 柔性高分子光伏材料 高分子材料的柔性特点、有机光伏的优缺点、器件制 备的基本工艺、器件性能的影响因素 2 6 复合材料的研究与应 用 陶瓷颗粒增强铁基复合材料的特点、制备工艺及应 用；目前存在的问题及最新研究进展。 2 7 焊接新技术发展 钢铁生产与应用，焊接发展，焊接工程与应用，焊接 分类，激光焊，电子束焊，等离子焊，搅拌摩擦焊。 2 8 弥散强化钼合金材料 的研究与应用进展 钼合金材料弥散强化的分类与存在的主要问题，弥散 强化微观组织设计与制备的分类和主要工艺技术与 应用进展。 2
四、教学安排详表章节学时教学方教学要求对课程目标的教学内容分配式顺序（知识要求及能力要求）支撑关系主要讲述陶瓷材料的性能优点及存在问题、陶瓷材料掌握陶瓷材料的性能特点，了解陶瓷材料及其制授课的制备流程、先进陶瓷材料的研究现状、陶瓷材料在2备技术目前存在的问题，了解陶瓷材料制备的基课程目标1-2实际工程中的应用进展本过程，理解陶瓷材料研究应用的进展。掌握粉末锻造技术的工艺特点，了解粉末锻造工主要讲述：粉末锻造技术工艺性能优点及存在问题；铁基粉末锻造零件的制备流程：铝合金及其复合材料艺在铁基材料和铝基材料零部件制备的基本过授课课程目标1-22粉末锻造零件的工艺流程：粉末锻造技术的研究现状程，了解粉末锻造技术在汽车工业应用的进展以及该技术在实际零部件中的应用进展以及发展方向。及在减速器零件中的发展方向。掌握医用金属材料的性能特点，了解医用金属材主要讲述医用金属材料的性能优缺点，制备手段，医料及其制备技术目前存在的问题，了解金属材料用金属材料及其生物功能化在临床中应用及存在间授课课程目标1-232材料及其生物功能化的基本过程，了解医用金属题。材料及其生物功能化的国内外研究进展。掌握介观金属材料的变形特性，了解材料外在尺主要讲述介观尺度下材料外观尺寸对位错/季生的约寸对力学性能和变形行为的影响，了解微纳尺寸束作用，进面对变形特性和力学性能的影响。外观材授课课程目标1-2材料的加工与制备过程，理解金属材料微纳力学料尺寸和内在微观组织细化对金属材料力学性能的的进展。耦合效应。讲述高分子材料的基本性能，导电高分子材料特点、掌握有机光伏的优缺点、器件制备的基本工艺、授课光优材料的基本工作原理、有机光优材料进展及应用2课程目标1-25器件性能的影响因素：了解高分子材料的柔性特特点。点、光电器件的工作原理和前沿进展。主要讲述陶瓷颗粒增强铁基材料的性能优点及存在掌握复合材料的性能特点、界面强韧化设计思路：授课问题：复合材料的界面调控：复合材料的强韧化机理：2了解复合材料及其制备技术目前存在的间题，理课程目标1-2复合材料在实际工程中的应用进展。解铁基复合材料研究应用的进展。通过焊接发展，讲解中国钢生产与焊接的关系，焊接通过学习，了解焊接技术的发展，掌握焊接新技技术及其在国民经济中的应用，先进焊接技术，如激授课术的基本原理和重要工程应用，特别是在增材制课程目标1-2光、电子束、等高子以及搅拌摩擦焊技术的发展，在造中的应用前景。先进制造中的应用现状
四、教学安排详表 章节 顺序 教学内容 学时 分配 教学方 式 教学要求 （知识要求及能力要求） 对课程目标的 支撑关系 1 主要讲述陶瓷材料的性能优点及存在问题、陶瓷材料 的制备流程、先进陶瓷材料的研究现状、陶瓷材料在 实际工程中的应用进展 2 授课 掌握陶瓷材料的性能特点，了解陶瓷材料及其制 备技术目前存在的问题，了解陶瓷材料制备的基 本过程，理解陶瓷材料研究应用的进展。 课程目标 1-2 2 主要讲述：粉末锻造技术工艺性能优点及存在问题； 铁基粉末锻造零件的制备流程；铝合金及其复合材料 粉末锻造零件的工艺流程；粉末锻造技术的研究现状 及该技术在实际零部件中的应用进展以及发展方向。 2 授课 掌握粉末锻造技术的工艺特点，了解粉末锻造工 艺在铁基材料和铝基材料零部件制备的基本过 程，了解粉末锻造技术在汽车工业应用的进展以 及在减速器零件中的发展方向。 课程目标 1-2 3 主要讲述医用金属材料的性能优缺点，制备手段，医 用金属材料及其生物功能化在临床中应用及存在问 题。 2 授课 掌握医用金属材料的性能特点，了解医用金属材 料及其制备技术目前存在的问题，了解金属材料 材料及其生物功能化的基本过程，了解医用金属 材料及其生物功能化的国内外研究进展。 课程目标 1-2 4 主要讲述介观尺度下材料外观尺寸对位错/孪生的约 束作用，进而对变形特性和力学性能的影响。外观材 料尺寸和内在微观组织细化对金属材料力学性能的 耦合效应。 2 授课 掌握介观金属材料的变形特性，了解材料外在尺 寸对力学性能和变形行为的影响，了解微纳尺寸 材料的加工与制备过程，理解金属材料微纳力学 的进展。 课程目标 1-2 5 讲述高分子材料的基本性能，导电高分子材料特点、 光伏材料的基本工作原理、有机光伏材料进展及应用 特点。 2 授课 掌握有机光伏的优缺点、器件制备的基本工艺、 器件性能的影响因素；了解高分子材料的柔性特 点、光电器件的工作原理和前沿进展。 课程目标 1-2 6 主要讲述陶瓷颗粒增强铁基材料的性能优点及存在 问题；复合材料的界面调控；复合材料的强韧化机理； 复合材料在实际工程中的应用进展。 2 授课 掌握复合材料的性能特点、界面强韧化设计思路； 了解复合材料及其制备技术目前存在的问题，理 解铁基复合材料研究应用的进展。 课程目标 1-2 7 通过焊接发展，讲解中国钢生产与焊接的关系，焊接 技术及其在国民经济中的应用，先进焊接技术，如激 光、电子束、等离子以及搅拌摩擦焊技术的发展，在 先进制造中的应用现状。 2 授课 通过学习，了解焊接技术的发展，掌握焊接新技 术的基本原理和重要工程应用，特别是在增材制 造中的应用前景。 课程目标 1-2
主要讲述弥散强化钼合金的组织性能特点与主要问简要掌握弥散强化钼合金的分类和主要组织与性授课92课程日标1-2题，稀土氧化物掺杂强韧化工艺技术的分类和实际工能特点，存在的主要问题与解决方案，了解其主程应用的举例。要研究与工程应用进展
8 主要讲述弥散强化钼合金的组织性能特点与主要问 题，稀土氧化物掺杂强韧化工艺技术的分类和实际工 程应用的举例。 2 授课 简要掌握弥散强化钼合金的分类和主要组织与性 能特点，存在的主要问题与解决方案，了解其主 要研究与工程应用进展。 课程目标 1-2
五、考核方式及成绩构成5.1考核成绩构成平时：50%（包含：出勤情况及表现）期末：50%5.2课程目标的考核环节与评分标准1课程教学与考核环节及其对应的课程目标的汇总课程考核采取过程考核与期末考试相结合的方式。过程考核主要包括课堂出勤及表现成绩，期末考试采用提交报告的考核方式。教学工作是大学的中心工作，而课堂教学是开展教学活动最基本、最主要的途径之一。课堂不仅是传授知识的神圣殿堂，也是师生进行接触交流的重要场所。课堂出勤主要考核学生出勤情况及本课程专业知识掌握情况。出勤采取校园卡刷卡和签到表签字的方式进行，以签到表签字为主，三次不到者，不能参加期末考核，记为不及格，按照出勤的情况折算到平时成绩中。该环节对应于课程目标1和课程目标2，且两个课程目标的占比分别为30%和70%、。期末考试主要以提交结课报告的方式，通过总结课程写出体会，或者通过查阅文献，进一步理解材料科学与工程的最新进展。在结课后三周之内按要求提交《材料科学与工程进展》课程学习心得报告一份。报告侧重考察学生对课程内容的了解；材料科学与工程进展的熟悉程度。要求全面准确地概括相关材料研究现状及发展趋势，科学富有逻辑地编排内容，提出适当的问题和解决方案。8个主讲教师中选择4人独立打分，取平均分作为期末报告的最终成绩。该环节对应于课程目标1和课程目标2，且两个课程目标的占比分别为50%、50%。具体如表5-1所示。表51课程各教学环节与课程目标达成计算的比例考核与评价方式出勤情况课程考试（100）分（100分）30%50%课程目标1（10-2）70%课程目标2(12-1)50%注明：表格中的百分数是各考核环节对课程目标的贡献比例。2期末报告评分标准教师为学生布置作业的要求和标准，学生通过课后自学、查阅文献，完成报告，由教师根据评分标准给出分数
五、考核方式及成绩构成 5.1 考核成绩构成 平时： 50 % （包含：出勤情况及表现） 期末： 50 % 5.2 课程目标的考核环节与评分标准 1 课程教学与考核环节及其对应的课程目标的汇总 课程考核采取过程考核与期末考试相结合的方式。 过程考核主要包括课堂 出勤及表现成绩，期末考试采用提交报告的考核方式。 教学工作是大学的中心工作，而课堂教学是开展教学活动最基本、最主要的 途径之一。课堂不仅是传授知识的神圣殿堂，也是师生进行接触交流的重要场所。 课堂出勤主要考核学生出勤情况及本课程专业知识掌握情况。出勤采取校园卡刷 卡和签到表签字的方式进行，以签到表签字为主，三次不到者，不能参加期末考 核，记为不及格，按照出勤的情况折算到平时成绩中。该环节对应于课程目标 1 和课程目标 2，且两个课程目标的占比分别为 30%和 70%、。 期末考试主要以提交结课报告的方式，通过总结课程写出体会，或者通过查 阅文献，进一步理解材料科学与工程的最新进展。在结课后三周之内按要求提交 《材料科学与工程进展》课程学习心得报告一份。报告侧重考察学生对课程内容 的了解；材料科学与工程进展的熟悉程度。要求全面准确地概括相关材料研究现 状及发展趋势，科学富有逻辑地编排内容，提出适当的问题和解决方案。8 个主 讲教师中选择 4 人独立打分，取平均分作为期末报告的最终成绩。该环节对应于 课程目标 1 和课程目标 2，且两个课程目标的占比分别为 50%、50%。 具体如表 5-1 所示。 表 5-1 课程各教学环节与课程目标达成计算的比例 考核与评价方式 出勤情况 （100）分 课程考试 （100 分） 课程目标 1（10-2） 30% 50% 课程目标 2 (12-1) 70% 50% 注明：表格中的百分数是各考核环节对课程目标的贡献比例。 2 期末报告评分标准 教师为学生布置作业的要求和标准，学生通过课后自学、查阅文献，完成报 告，由教师根据评分标准给出分数
表5-2期末结课报告评分标准评价标准优良中及格不及格（70-79分）（90-100分）（80-89分）（60-69分）(0-59分)按时结题课按时结课报课程按时交结课按时结课报不能按时交目标1报告；基本概告；基本概念告；基本概念告，基本概念结课报告；有念正确；论述正确；论述清正确；论述清正确；存在抄袭现象，或-逻辑清晰、层楚、语言较规楚，存在少量些错误，论述存在一些基范。错误，语言较次分明、语言比较清楚。本概念方面规范。规范。的错误，论述混乱。课程具有很强的具有一定的能够查阅相不能自主查具有较强的目标2自学能力，能自学能力，能自学能力，能关文献，初步阅相关文献，够自主查阅够自主查阅够查阅相关了解本领域对本领域的文献，了解本文献，了解本文献，初步了的发展趋势，发展趋势无领域的发展领域的发展解本领域的探索意识较探索意识，且趋势和科学趋势和科学发展趋势和为薄弱，对最兴趣薄弱。前沿，探索意前沿，探索意科学前沿，具新研究成果识强，对最新识较强，对最有一定的探有兴趣。研究成果的新研究成果索意识，对最兴趣浓厚。的兴趣较为新研究成果浓厚。有一定兴趣。大纲制定者：杨建锋大纲审核者：孙巧艳最后修订时间：2020年5月3日
表 5-2 期末结课报告评分标准 评价标准 优 （90-100 分） 良 （80-89 分） 中 （70-79 分） 及格 （60-69 分） 不及格 （0-59 分） 课程 目标 1 按 时 交结 课 报告；基本概 念正确；论述 逻辑清晰、层 次分明、语言 规范。 按 时 结题 课 告；基本概念 正确；论述清 楚、语言较规 范。 按 时 结课 报 告；基本概念 正确；论述清 楚，存在少量 错误，语言较 规范。 按 时 结课 报 告，基本概念 正确；存在一 些错误，论述 比较清楚。 不能按 时交 结课报告；有 抄袭现象，或 存在一 些基 本概念 方面 的错误，论述 混乱。 课程 目标 2 具 有 很强 的 自学能力，能 够 自 主查 阅 文献，了解本 领 域 的发 展 趋 势 和科 学 前沿，探索意 识强，对最新 研 究 成果 的 兴趣浓厚。 具 有 较强 的 自学能力，能 够 自 主查 阅 文献，了解本 领 域 的发 展 趋 势 和科 学 前沿，探索意 识较强，对最 新 研 究成 果 的 兴 趣较 为 浓厚。 具 有 一定 的 自学能力，能 够 查 阅相 关 文献，初步了 解 本 领域 的 发 展 趋势 和 科学前沿，具 有 一 定的 探 索意识，对最 新 研 究成 果 有一定兴趣。 能 够 查阅 相 关文献，初步 了 解 本领 域 的发展趋势， 探 索 意识 较 为薄弱，对最 新 研 究成 果 有兴趣。 不能自 主查 阅相关文献， 对本领 域的 发展趋 势无 探索意识，且 兴趣薄弱。 大纲制定者：杨建锋 大纲审核者：孙巧艳 最后修订时间： 2020 年 5 月 3 日