材料科学与工程一级学科博士研究生课程教学大纲(2022版）
材料科学与工程一级学科博士研究生 课程教学大纲 （2022 版）
目录一、材料科学与工程学科（博士）培养方案课程设置表《材料科学前沿》教学大纲..《半导体材料与器件》教学大纲《高等固体物理》教学大纲..8《纳米材料科学基础》教学大纲.12《胶凝材料学》教学大纲...1519《高等固态化学》教学大纲《金属凝固理论与技术》教学大纲24《水泥混凝土材料科学》教学大纲...27《特种水泥基复合材料》教学大纲..30《薄膜材料与技术》教学大纲..33《能源材料研究进展》教学大纲.37《材料成型理论与技术》教学大纲.41《功能复合材料结构与设计》教学大纲..45《材料复合技术进展》教学大纲..49《材料设计原理》教学大纲.52《陶瓷材料学》教学大纲56..59《纳米材料研究新进展》教学大纲《先进建筑材料》教学大纲..62《纳米材料》教学大纲.....65《先进金属材料进展》教学大纲68《陶瓷基复合材料》教学大纲.71
目录 一、材料科学与工程学科（博士）培养方案课程设置表.1 《材料科学前沿》教学大纲. 2 《半导体材料与器件》教学大纲. 5 《高等固体物理》教学大纲. 8 《纳米材料科学基础》教学大纲. 12 《胶凝材料学》教学大纲. 15 《高等固态化学》教学大纲. 19 《金属凝固理论与技术》教学大纲. 24 《水泥混凝土材料科学》教学大纲. 27 《特种水泥基复合材料》教学大纲. 30 《薄膜材料与技术》教学大纲. 33 《能源材料研究进展》教学大纲. 37 《材料成型理论与技术》教学大纲. 41 《功能复合材料结构与设计》教学大纲.45 《材料复合技术进展》教学大纲. 49 《材料设计原理》教学大纲. 52 《陶瓷材料学》教学大纲. 56 《纳米材料研究新进展》教学大纲. 59 《先进建筑材料》教学大纲. 62 《纳米材料》教学大纲. 65 《先进金属材料进展》教学大纲. 68 《陶瓷基复合材料》教学大纲. 71
培养方案课程设置表一、材料科学与工程一级学科（博士）学分课程编号学时开课学期课程名称课程性质2秋36材料科学前沿学位课BS0410012秋36学位课BS041003半导体材料与器件2秋36学位课BS041004高等固体物理学2秋36BS041005学位课纳米材料学基础2秋36胶凝材料学学位课BS0410062秋36高等固态化学学位课BS0410072秋36学位课BS041008金属凝固理论与技术2春36BS043001水泥混凝土材料科学非学位课2春36特种水泥基复合材料非学位课BS0430022春36非学位课BS043003薄膜材料与技术2春36BS043004能源材料研究进展非学位课2春36材料成型理论与技术非学位课BS0430062春36非学位课BS043007功能复合材料结构与设计2春36BS043008材料复合技术进展非学位课2春36BS043009非学位课材料设计原理236春非学位课BS043010陶瓷材料学2春36BS043011纳米材料研究新进展非学位课236秋非学位课BS043012先进建筑材料362秋纳米材料非学位课BS043013362春BS043014先进金属材料进展非学位课2春32陶瓷基复合材料BS043015非学位课1
1 一、材料科学与工程一级学科（博士）培养方案课程设置表 课程编号 课程名称 学时 学分 开课学期 课程性质 BS041001 材料科学前沿 36 2 秋 学位课 BS041003 半导体材料与器件 36 2 秋 学位课 BS041004 高等固体物理学 36 2 秋 学位课 BS041005 纳米材料学基础 36 2 秋 学位课 BS041006 胶凝材料学 36 2 秋 学位课 BS041007 高等固态化学 36 2 秋 学位课 BS041008 金属凝固理论与技术 36 2 秋 学位课 BS043001 水泥混凝土材料科学 36 2 春 非学位课 BS043002 特种水泥基复合材料 36 2 春 非学位课 BS043003 薄膜材料与技术 36 2 春 非学位课 BS043004 能源材料研究进展 36 2 春 非学位课 BS043006 材料成型理论与技术 36 2 春 非学位课 BS043007 功能复合材料结构与设计 36 2 春 非学位课 BS043008 材料复合技术进展 36 2 春 非学位课 BS043009 材料设计原理 36 2 春 非学位课 BS043010 陶瓷材料学 36 2 春 非学位课 BS043011 纳米材料研究新进展 36 2 春 非学位课 BS043012 先进建筑材料 36 2 秋 非学位课 BS043013 纳米材料 36 2 秋 非学位课 BS043014 先进金属材料进展 36 2 春 非学位课 BS043015 陶瓷基复合材料 32 2 春 非学位课
《材料科学前沿》教学大纲课程名称材料科学前沿课程代码BS041001课程英文名称Frontiers of Materials Science开课学分2秋学时36开课单位材料科学与工程学院学期%口开卷考试平时成绩占比：40考核口学位课课程类型口闭卷考试期中成绩占比：20%方式口非学位课口考查期末考试占比：40&教学目的与要求交流目前材料科学前沿研究的热点方向1、纳米材料技术：2、高温超导材料；3、信息传递和存储材料、光学通信材料、人工晶体材料、医学成像材料、辐射探测材料：4、硅基材料、半导体材料、储能材料：5、超硬金属玻璃、微晶玻璃材料：6、金刚石薄膜材料，用激光束、注入束或离子束的材料表面改性技术：7、生物医用材料、生态环境材料、仿生材料；8、智能材料、功能有机聚合物：9、耐超高温复合材料、碳复合材料、碳基和陶瓷基复合材料：10、轻型金属基叠层复合材料：11、高分子聚合物复合材料。教学内容与要求教学方法章节题目学时教学内容与要求与手段价值引领学会各种能量储存器件燃料电池、锂知识传授学会其原理、应用场景第一章离子电池、电PPT讲授6容器提升学生对能量储存器件的认知能力培养价值引领对水泥基材料有一个基本的了解第二章PPT讲授水泥基材料知识传授对水泥基材料的历史有了解6能力培养了解水泥基材料的前沿知识价值引领对生物质材料有一个基本的了解对生物质材料的历史、应用领域、研究第三章生物质材料知识传授PPT讲授6热点以及进展有一个较为系统的认识。能力培养了解生物质材料的前沿知识价值引领对纳米光电材料有一个基本的了解对纳米光电材料的历史、应用领域、研第四章纳米光电材料知识传授究热点以及进展有一个较为系统的认PPT讲授6识。能力培养了解纳米光电材料的前沿知识2
2 《材料科学前沿》教学大纲 课程名称 材料科学前沿 课程代码 BS041001 课程英文名称 Frontiers of Materials Science 学时 36 学分 2 开课 学期 秋 开课单位 材料科学与工程学院 课程类型 学位课 非学位课 考核 方式 开卷考试 □闭卷考试 考查 平时成绩占比： 40 % 期中成绩占比： 20 % 期末考试占比： 40 % 教学目的与要求 交流目前材料科学前沿研究的热点方向 1、纳米材料技术：2、高温超导材料；3、信息传递和存储材料、光学通信材料、人工晶体材料、 医学成像材料、辐射探测材料；4、硅基材料、半导体材料、储能材料；5、超硬金属玻璃、微晶 玻璃材料；6、金刚石薄膜材料，用激光束、注入束或离子束的材料表面改性技术；7、生物医用 材料、生态环境材料、仿生材料；8、智能材料、功能有机聚合物；9、耐超高温复合材料、碳复 合材料、碳基和陶瓷基复合材料；10、轻型金属基叠层复合材料；11、高分子聚合物复合材料。 教学内容与要求 章节 题目 教学内容与要求 学时 教学方法 与手段 第一章 燃料电池、锂 离子电池、电 容器 价值引领 学会各种能量储存器件 知识传授 学会其原理、应用场景 6 PPT 讲授 能力培养 提升学生对能量储存器件的认知 第二章 水泥基材料 价值引领 对水泥基材料有一个基本的了解 知识传授 对水泥基材料的历史有了解 6 PPT 讲授 能力培养 了解水泥基材料的前沿知识 第三章 生物质材料 价值引领 对生物质材料有一个基本的了解 知识传授 6 PPT 讲授 对生物质材料的历史、应用领域、研究 热点以及进展有一个较为系统的认识。 能力培养 了解生物质材料的前沿知识 第四章 纳米光电材料 价值引领 对纳米光电材料有一个基本的了解 知识传授 6 PPT 讲授 对纳米光电材料的历史、应用领域、研 究热点以及进展有一个较为系统的认 识。 能力培养 了解纳米光电材料的前沿知识
价值引领对电催化材料有一个基本的了解对电催化材料的历史、应用领域、研究第五章电催化材料知识传授PPT讲授热点以及进展有一个较为系统的认识。能力培养了解电催化材料的前沿知识价值引领了解金属材料的前沿知识对金属材料的历史、应用领域、研究热第六章金属材料知识传授PPT讲授点以及进展有一个较为系统的认识。能力培养了解金属材料的前沿知识价值引领知识传授能力培养价值引领知识传授能力培养价值引领知识传授能力培养先修课程1324教材是否序出版自编主编出版社教材名称ISBN编号号时间教材?2参考资料（推荐书目是否序出版主编书目名称出版社ISBN编号自编号时间书目3
3 第五章 电催化材料 价值引领 对电催化材料有一个基本的了解 知识传授 6 PPT 讲授 对电催化材料的历史、应用领域、研究 热点以及进展有一个较为系统的认识。 能力培养 了解电催化材料的前沿知识 第六章 金属材料 价值引领 了解金属材料的前沿知识 知识传授 6 PPT 讲授 对金属材料的历史、应用领域、研究热 点以及进展有一个较为系统的认识。 能力培养 了解金属材料的前沿知识 价值引领 知识传授 能力培养 价值引领 知识传授 能力培养 价值引领 知识传授 能力培养 先修课程 1 3 2 4 教材 序 号 教材名称 主编 出版社 ISBN 编号 出版 时间 是否 自编 教材 1 2 参考资料（推荐书目） 序 号 书目名称 主编 出版社 ISBN 编号 出版 时间 是否 自编 书目
2参考资料（推荐文献）序文献名称作者期刊名称卷期号页码号659-66Dynamicspatialprogressionof6001Liu FangNature3isolated lithiumduring batteryA robust fuelcelloperatedon1042-123Yu ChenNature Energynearly dry methane at 500℃050参考资料（推荐网站）序号专题名称网站网址12大纲撰写人（签字)：培养方案修（制）订工作组副组长（签字）：秘树
4 1 2 参考资料（推荐文献） 序 号 文献名称 作者 期刊名称 卷期号 页码 1 Dynamic spatial progression of isolated lithium during battery Liu Fang Nature 600 659-66 3 2 A robust fuel cell operated on nearly dry methane at 500 °C enabled by synergistic Yu Chen Nature Energy 3 1042-1 050 参考资料（推荐网站） 序 号 专题名称 网站网址 1 2 大纲撰写人（签字）： 培养方案修（制）订工作组副组长（签字）：
《半导体材料与器件》教学大纲课程名称半导体材料与器件课程代码BS041003课程英文名称Semiconductor Materials and Devices开课2学时学分秋开课单位36材料科学与工程学院学期口开卷考试平时成绩占比：30%考核口学位课课程类型团闭卷考试期中成绩占比：30dp方式口非学位课口考查期末考试占比：40%教学目的与要求本课程是为我校材料科学与工程专业博士研究生开设的学位课。电子工业的发展和半导体器件对材料的需求是促进半导体材料研究和开拓的强大动力：材料质量的提高和新型半导体材料的出现，又优化了半导体器件的性能，产生了新的器件；半导体材料和器件相互影响，相互促进。课程开设的目的是让学生学习和了解半导体材料与器件的概念、原理及其应用基础，将材料物理的基本原理与半导体材料与器件的前沿进展进行有机结合，拓宽学生的知识面，激发学生的专业兴趣和构建合理的知识结构，对科研课题的进展起到一定的帮助。教学要求：学习半导体材料与器件涉及的基础理论，包括半导体材料的发展和基本概念、半导体材料的基本性质、基本半导体、半导体器件基础和半导体材料制备等：掌握半导体材料的基本概念、原理和性能。掌握典型半导体材料在器件上的应用。教学内容与要求教学方法章节题目学时教学内容与要求与手段半导体材料和技术发展对我国和世界课堂面价值引领各国经济、科技等领域的影响半导体材料的授、专题1发展和基本概知识传授讨论和实半导体材料发展和基本概念念践实验结学生有目的主动查阅文献能力的培养能力培养合课堂面价值引领半导体材料基础性质的学习必要性授、专题半导体材料的2知识传授半导体材料的基本性质讨论和实基本性质践实验结培养学生基础知识与科研课题交联，以能力培养合教促学学习的能力了解并熟悉几种常规半导体材料，发现课堂面价值引领生活中的半导体授、专题3基本半导体讨论和实知识传授了解并熟悉几种常规半导体材料践实验结能力培养合培养收集并归纳整理材料能力5
5 《半导体材料与器件》教学大纲 课程名称 半导体材料与器件 课程代码 BS041003 课程英文名称 Semiconductor Materials and Devices 学时 36 学分 2 开课 学期 秋 开课单位 材料科学与工程学院 课程类型 学位课 非学位课 考核 方式 开卷考试 闭卷考试 考查 平时成绩占比： 30 % 期中成绩占比： 30 % 期末考试占比： 40 % 教学目的与要求 本课程是为我校材料科学与工程专业博士研究生开设的学位课。 电子工业的发展和半导体器件对材料的需求是促进半导体材料研究和开拓的强大动力；材料 质量的提高和新型半导体材料的出现，又优化了半导体器件的性能，产生了新的器件；半导体材 料和器件相互影响，相互促进。 课程开设的目的是让学生学习和了解半导体材料与器件的概念、原理及其应用基础，将材料 物理的基本原理与半导体材料与器件的前沿进展进行有机结合，拓宽学生的知识面，激发学生的 专业兴趣和构建合理的知识结构，对科研课题的进展起到一定的帮助。 教学要求：学习半导体材料与器件涉及的基础理论，包括半导体材料的发展和基本概念、半 导体材料的基本性质、基本半导体、半导体器件基础和半导体材料制备等；掌握半导体材料的基 本概念、原理和性能。掌握典型半导体材料在器件上的应用。 教学内容与要求 章节 题目 教学内容与要求 学时 教学方法 与手段 1 半导体材料的 发展和基本概 念 价值引领 半导体材料和技术发展对我国和世界 各国经济、科技等领域的影响 6 课 堂 面 授、专题 讨论和实 践实验结 合 知识传授 半导体材料发展和基本概念 能力培养 学生有目的主动查阅文献能力的培养 2 半导体材料的 基本性质 价值引领 半导体材料基础性质的学习必要性 3 课 堂 面 授、专题 讨论和实 践实验结 合 知识传授 半导体材料的基本性质 能力培养 培养学生基础知识与科研课题交联，以 教促学学习的能力 3 基本半导体 价值引领 了解并熟悉几种常规半导体材料，发现 生活中的半导体 9 课 堂 面 授、专题 讨论和实 践实验结 合 知识传授 了解并熟悉几种常规半导体材料 能力培养 培养收集并归纳整理材料能力
半导体电子器件发展以及对世界科技课堂面价值引领革新的影响授、专题半导体器件基4讨论和实知识传授了解半导体器件组装基础知识础践实验结合能力培养从基础理论到成果转化的能力课堂面价值引领热门领域的几种半导体材料授、专题典型半导体材知识传授5熟悉并掌握几种热门的半导体材料讨论和实6料践实验结能力培养几种半导体材料的区别和交叉合一种材料合成要涉及成本、生态、环境课堂面价值引领以及可持续发展等众多问题授、专题半导体材料制讨论和实66知识传授最主要的几种半导体材料的制备备践实验结能力培养材料合成方法传承及方法改进的能力合课堂面价值引领以具体案例引导学生正确价值观养成授、专题半导体材料案77知识传授讨论和实具体的半导体案例学习例介绍践实验结能力培养具体案例引导学生科研素养养成能力合先修课程13固体物理2量子力学4教材是否序出版主编自编教材名称出版社ISBN编号号时间教材参考资料（推荐书目是否序出版主编出版社自编书目名称ISBN编号号时间书目费维栋否固体物理哈尔滨工业大9787560382020-101学出版社9868陈洪科学出版社否2量子力学9787030392014-0125416
6 4 半导体器件基 础 价值引领 半导体电子器件发展以及对世界科技 革新的影响 3 课 堂 面 授、专题 讨论和实 践实验结 合 知识传授 了解半导体器件组装基础知识 能力培养 从基础理论到成果转化的能力 5 典型半导体材 料 价值引领 热门领域的几种半导体材料 6 课 堂 面 授、专题 讨论和实 践实验结 合 知识传授 熟悉并掌握几种热门的半导体材料 能力培养 几种半导体材料的区别和交叉 6 半导体材料制 备 价值引领 一种材料合成要涉及成本、生态、环境 以及可持续发展等众多问题 6 课 堂 面 授、专题 讨论和实 践实验结 合 知识传授 最主要的几种半导体材料的制备 能力培养 材料合成方法传承及方法改进的能力 77 半导体材料案 例介绍 价值引领 以具体案例引导学生正确价值观养成 3 课 堂 面 授、专题 讨论和实 践实验结 合 知识传授 具体的半导体案例学习 能力培养 具体案例引导学生科研素养养成能力 先修课程 1 固体物理 3 2 量子力学 4 教材 序 号 教材名称 主编 出版社 ISBN 编号 出版 时间 是否 自编 教材 参考资料（推荐书目） 序 号 书目名称 主编 出版社 ISBN 编号 出版 时间 是否 自编 书目 1 固体物理 费维栋 哈尔滨工业大 学出版社 978756038 9868 2020-10 否 2 量子力学 陈洪 科学出版社 978703039 2541 2014-01 否
参考资料（推荐文献）序作者文献名称期刊名称卷期号页码号IV-VI族低维半导体材料与器魏钟鸣等中国科学：化学52 (2)264-279件研究进展二维材料研究领域发展态势分2魏钟鸣等科学观察16(6)1-15析参考资料（推荐网站）序网站网址专题名称号半导体材料都有哪些？半导体材https://m.elecfans.com/article/2160390.html1料产业分类状况半导体制造公益中国的主要设备2https:/zhuanlan.zhihu.com/p/634152353?utmid=0及材料大盘点培养方案修（制）订工作组副组长（签字）：大纲摆写人（签字）：孕反洲秘淋
7 参考资料（推荐文献） 序 号 文献名称 作者 期刊名称 卷期号 页码 1 Ⅳ–Ⅵ族低维半导体材料与器 件研究进展. 魏钟鸣等 中国科学:化学 52（2） 264-279 2 二维材料研究领域发展态势分 析 魏钟鸣等 科学观察 16(6) 1-15 参考资料（推荐网站） 序 号 专题名称 网站网址 1 半导体材料都有哪些？半导体材 料产业分类状况 https://m.elecfans.com/article/2160390.html 2 半导体制造公益中国的主要设备 及材料大盘点 https://zhuanlan.zhihu.com/p/634152353?utm_id=0 大纲撰写人（签字）： 培养方案修（制）订工作组副组长（签字）：
《高等固体物理》教学大纲课程名称高等固体物理课程代码BS041004课程英文名称Advanced solid state physics开课学分2秋学时32开课单位材料科学与工程学院学期口开卷考试平时成绩占比：20%考核口学位课课程类型团闭卷考试期中成绩占比：30%方式口非学位课口考查期末考试占比：50.%教学目的与要求本课程是博士研究生在系统学完《固体物理》，《材料物理》，《半导体材料物理基础》等本科、硕士研究生课程后的提高课程，是为材料科学与工程专业博士研究生开设的学位课，也可作为相关学科博士研究生的选修课。课程开设的目的是让学生掌握固体材料科学研究领域中所采用的基本的、统一的物理基础，要求研究生构建起完整的固体材料理论知识结构体系，并了解固体材料物理研究的最新前沿，为博士毕业生独立开展材料科学研究提供理论指导。教学内容与要求教学方法章节题目学时教学内容与要求与手段价值引领学科历史观1、固体物理学的范围从固体物理到讲授与讨2、凝聚态物理学的范围知识传授第一章2凝聚态物理论3、范式学科思维能力培养价值引领学术整体思维1、固体结构的描述2、物质结构及其傅里叶变换不同固体的结讲授与讨知识传授第二章43、晶态、准晶和非晶态构论4、非均匀物质学科思维能力培养价值引领学术整体思维各种物质结构讲授与讨第三章中元激发的行8论1、周期与准周期结构中波的传播知识传授为1. 1 Bloch波8
8 《高等固体物理》教学大纲 课程名称 高等固体物理 课程代码 BS041004 课程英文名称 Advanced solid state physics 学时 32 学分 2 开课 学期 秋 开课单位 材料科学与工程学院 课程类型 学位课 非学位课 考核 方式 □开卷考试 闭卷考试 考查 平时成绩占比： 20 % 期中成绩占比： 30 % 期末考试占比： 50 % 教学目的与要求 本课程是博士研究生在系统学完《固体物理》，《材料物理》，《半导体材料物理基础》等本科、 硕士研究生课程后的提高课程，是为材料科学与工程专业博士研究生开设的学位课，也可作为相 关学科博士研究生的选修课。 课程开设的目的是让学生掌握固体材料科学研究领域中所采用的基本的、统一的物理基础， 要求研究生构建起完整的固体材料理论知识结构体系，并了解固体材料物理研究的最新前沿，为 博士毕业生独立开展材料科学研究提供理论指导。 教学内容与要求 章节 题目 教学内容与要求 学时 教学方法 与手段 第一章 从固体物理到 凝聚态物理 价值引领 学科历史观 2 讲授与讨 论 知识传授 1、固体物理学的范围 2、凝聚态物理学的范围 3、范式 能力培养 学科思维 第二章 不同固体的结 构 价值引领 学术整体思维 4 讲授与讨 论 知识传授 1、固体结构的描述 2、物质结构及其傅里叶变换 3、晶态、准晶和非晶态 4、非均匀物质 能力培养 学科思维 第三章 各种物质结构 中元激发的行 为 价值引领 学术整体思维 8 讲授与讨 论 知识传授 1、周期与准周期结构中波的传播 1.1 Bloch 波