spContent=材料是人类社会发展的巨大推动力,材料的使用和发展与生产力和科学技术的水平密切相关,新材料已成为科技发展的重要标志之一。欢迎来到国家级一流课程、国家级精品课程、省级一流课程、四川省高阶课程——《材料科学与工程基础》,本课程以“集成化”模式为特征,讲授三大类材料的共性特征及规律。我们将在这里为您呈现一场精彩的材料盛宴。
材料是人类社会发展的巨大推动力,材料的使用和发展与生产力和科学技术的水平密切相关,新材料已成为科技发展的重要标志之一。欢迎来到国家级一流课程、国家级精品课程、省级一流课程、四川省高阶课程——《材料科学与工程基础》,本课程以“集成化”模式为特征,讲授三大类材料的共性特征及规律。我们将在这里为您呈现一场精彩的材料盛宴。
—— 课程团队
课程概述
《材料科学与工程基础》课程是四川大学在高分子材料与工程专业教育教学改革过程中创建、发展和完善起来的。课程由国家级教学名师顾宜教授于1998年开设,先后评为国家级精品课程、国家级精品资源共享课、四川省高等学校省级精品在线开放课程、省级线上一流课程、省级线下一流课程,2023年认定为国家级线下一流课程。自编“十一五”、“十二五”国家级规划教材,获首届“全国优秀教材”二等奖。
课程负责人由“长江学者”特聘教授、国家杰青赵长生教授担任,团队成员8人,均具有博士学位及副高级以上职称。团队积极投身教学改革,勇于实践,承担教育部、四川省和四川大学教学改革项目9项,获国家级教学成果奖二等奖2次、四川省教学成果奖4次,四川大学教学成果奖2次,发表教改论文多篇。课程团队成员获得宝钢优秀教师奖、全国石油和化工教育优秀教学团队、四川大学“德渥群芳”育人文化建设标兵团队、四川大学“未来教学名师奖”、四川大学课程思政榜样课程、教学质量优秀奖、青年骨干教师奖等。
课程注重科教融合、产教融合、协同育人。团队成员均处于科研一线,研究方向涉及生物医用高分子材料、功能高分子材料、高性能高分子材料及复合材料等,相继承担国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、面上项目、青年项目,四川省科技支撑项目,完成多项技术成果转化。
课程面向四川大学高分子科学与工程学院的大学二年级本科生开设,是专业基础必修课程,共有48个学时,3个学分。课程MOOC于2019年上线,每年2期。课程从材料科学与工程的“四要素”出发,采用“集成化”模式,强调学习共性规律。课程坚持以学为中心,教学相长,秉持“讲一门课,不是讲一本书”的教学理念,注重创新与实践。课程已在材料类专业广泛推广,充分发挥了精品课程的示范作用,为学科发展做出了重要贡献。
授课目标
通过该课程的学习,使学生建立材料制备/加工——组成/结构——性能——应用关系的一级学科整体概念,从原理上认识金属材料、无机非金属材料、高分子材料等各种材料的基本属性,及其在材料领域中的地位和作用,培养既掌握材料科学与工程基本原理,又通晓某一类材料制备与加工,组成与结构、性能与应用系统知识的宽专业人才。
课程大纲
2.材料结构基础(1)
第一周 2.材料结构基础(1)
2.1 物质的形态及材料结构
2.2 原子结构
第一周小测
2.材料结构基础(2)
第二周 2.材料结构基础(2)
2.3 原子之间的相互作用和结合
2.4 多原子体系电子的相互作用与稳定性
第二周小测
2.材料结构基础(3)
第三周 2.材料结构基础(3)
2.5.1 晶体的特性与性质以及几何学基础
2.5.2 晶体的结构
第三周小测
2.材料结构基础(4)
第四周 2.材料结构基础(4)
2.6.1 固溶体
2.6.2 晶体结构缺陷
2.6.3 扩散
第四周小测
2.材料结构基础(5)
第五周 2.材料结构基础(5)
2.7.1 固体中的转变类型
2.7.2 相变 相图
2.8 固体的表面结构
第五周小测
3.材料组成与结构 (1)
第六周 3.材料组成与结构 (1)
3.1 材料组成和结构的基本内容
3.2 金属材料的结构和组成
第六周小测
3.材料组成与结构(2)
第七周 3.材料组成与结构(2)
3.3 无机非金属材料的结构和组成
第七周小测
4.材料的组成与结构(3)
第八周 4.材料的组成与结构(3)
3.4 高分子材料的组成和结构
第八周小测
4.材料的组成与结构(4)
第九周 4.材料的组成与结构(4)
3.5 复合材料的组成与结构
第九周小测
4.材料的性能(1)
第十周 4.材料的性能(1)
4.1.1 固体材料的力学性能
4.1.2 应力和应变
4.1.3 应力和应变曲线
4.1.4 弹性形变-模量及其转换关系
4.1.5 弹性形变-聚合物的高弹性和粘弹性
4.1.6 永久形变-塑性和粘性流动
4.1.7 永久形变-材料的强化
第十周小测
4.材料的性能 (2)
第十一周 4.材料的性能 (2)
4.1.8 强度
4.1.9 断裂
4.1.10 理论断裂强度
4.1.11 格列菲斯理论
4.1.12 断裂韧性
第十一周小测
4.材料的性能 (3)
第十二周 4.材料的性能 (3)
4.1.13 硬度
4.1.14 摩擦和磨损
4.1.15 疲劳
4.2.1 热传导和比热容
4.2.2 热膨胀性
4.2.3 耐热性和热稳定性
4.2.4 燃烧特性
第十二周小测
4.材料的性能 (4)
第十三周 4.材料的性能 (4)
4.3.1 电导率和电阻率
4.3.2 材料的结构与导电性
4.3.3 材料的超导电性
4.3.4 材料的介电性
第十三周小测
4.材料的性能 (5)
第十四周 4.材料的性能 (5)
4.4.1 磁学的基本量与磁性的本质
4.4.2 磁性的分类
4.4.3 磁畴与磁滞回线
4.4.4 典型材料的磁学性能
第十四周小测
4.材料的性能(6)
第十五周 4.材料的性能(6)
4.5.1 光的本质
4.5.2 吸收、反射和透射
4.5.3 不同材料的光学性质和发光现象
4.6 材料的腐蚀性能
第十五周小测
4.材料的性能(7)
第十六周 4.材料的性能(7)
4.7.1 复合材料的特性和复合效应
4.7.2 复合材料的力学性能
4.8 纳米材料及效应
第十六周小测
5.材料的制备与成型加工
第十七周 5.材料的制备与成型加工
5.1 材料制备原理及方法
5.2 材料的成型加工性
第十七周小测
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预备知识
本课程作为本科材料学相关专业的基础课,要求学习者具有高中数学、物理、化学知识。
证书要求
为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项:
1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
参考资料
(1)《材料科学与工程基础》(第三版),赵长生,顾宜 主编,化学工业出版社,2019。
(2)《Fundamentals of Materials Science and Engineering(材料科学与工程基础)》(第五版),William D. Callister Jr.主编,化学工业出版社。