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复旦大学材料科学导论

复旦大学材料科学导论

  • 课程分类:mooc
  • 主讲:
  • 更新时间:2017-05-15 09:56
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    复旦大学材料科学导论介绍
    《材料科学导论》构建了比较完备的材料科学教学的知识架构体系,以五大基础材料、八类新材料为主要内容,介绍基础材料所共有的基础知识和基本原理以及新材料的特性、特点及其在高科技领域中的应用,把基础材料和新材料融合为一体,旨在使学生对材料科学体系有整体的认识和把握,为深造和学习其他交叉科学打下必要的基础。同时,激发学生对材料科学研究的兴趣和向往,培养学生具有分析解决实际问题的综合能力,为设计与开发新材料提供基础理论和分析方法、为现有基础材料的工程应用提供选材准则和评价依据,尤其为学生从事新材料的设计、制备、加工、分析、评价等研究所需的创新能力和综合能力打下扎实的基础。
    课程介绍现代材料科学的基本概念、学科特点和发展趋势。讲解金属、陶瓷、聚合物、复合材料和半导体等五大基础材料所共有的基础知识,即材料的组成、结构、组织与性质、性能的相互关系;概要叙述材料的原子结构、晶体结构、缺陷类型、热力学与相图、显微组织与性能、凝固与结晶、扩散与迁移等一些基本概念与原理;扼要阐述固体材料的基本性能,并且理论结合实际,安排了三个材料性能测试与分析的综合实验;最后简要陈述八类新材料的特点、特性及其在高科技领域中的应用。
        本课程特别强调理论与实际相结合,案例丰富,图文并茂,把抽象的概念和理论诠释为具体的物理图像,易于理解和掌握,寓教于乐,又寓乐于教,集知识性、思想性、趣味性、实用性为一体,基本教会学生理解和把握研发新材料、改善基础材料、评价材料性能等应有的基础知识和分析方法,培养学生具有良好的专业素养和分析工程实际问题的综合能力。
    ● 知识模块顺序及对应的学时
     
    《材料科学导论》的课程内容及学时数大致安排如下:
     
    第一章材料科学概论                   6 学时
     
    第二章材料结构的基础知识     6 学时
     
    第三章材料的晶体结构             9 学时
     
    第四章材料的晶体缺陷             3 学时
     
    第五章材料的凝固与结晶         6 学时
     
    第六章材料的扩散与迁移       3 学时
     
    第七章材料热力学与相图         6 学时
     
    第八章材料的基本性能               6 学时   (包括实验课 3个学时)
     
    第九章基础材料                           6 学时
     
    第十章新材料                             3 学时
    ● 课程的创新要点
    1. 在教学内容上,每年对PPT课件进行适当的补充、充实和拓展,及时反映五大基础材料和八类新材料的研究现状,在教学中经常结合实际材料案例进行示范式讲解,激发了学生对基础材料、新材料研究的兴趣,培养具有良好的专业素养。
    2. 在教学方法上,采用“引导性教学和自主性学习”相结合的教学方式,除讲授材料科学的基本内容外,适时提出了一些与课件内容相关的专业知识让学生在课堂上讨论或查阅文献后回答,不仅加强了课堂上师生之间的互动性,而且促进了学生的学习主动性和综合分析能力。
    3. 在教学实践上,增设了与第八章固体材料的基本性能相配套的三个综合实验:1)磁控溅射法制备透明导电氧化物ITO薄膜;2)橡胶材料的拉伸试验;3)偏光显微镜法观测聚苯烯的球晶形态。通过三个基础实验的训练,学生对材料的组成、制备、结构、性能、应用有更好的认识和把握,引导他们对新材料研发感兴趣,同时训练他们的动手能力、观察能力、理解能力、分析能力及其创新能力。
    4. 在教学手段上,强调理论与实际相结合,把生活中常见的一些塑料制品和结构件带到课堂上进行针对性的展示和提问,加深学生对基础材料的性能设计及其合理选用的理解和认识。对于一些无法用语言描述清楚的新材料如碳60、碳纳米管的原子构型、量子点内电子波函数等,在PPT课件中加入了一些三维动画视频,从三维立体视角观察和认识新材料的特性和特点,激发学生对新材料研究的向往,引导他们研发新材料。
     
    5. 在讲授方式上,将每一章重要知识点采用图解式和启发式讲解,通过案例教学,把抽象的概念和理论用实际材料案例进行解析,集知识性、思想性、趣味性、实用性和创新性为一体,寓教于乐,又寓乐于教,不仅让学生从理论上掌握一些难懂的知识点,更懂得这些知识点的实际用途,有效引导学生对材料研究的兴趣,激发其创新能力。