新型无机材料

《新型无机材料》课程教学大纲

一、课程性质和目标

《新型无机材料》课程属于无机非金属材料工程专业的一门选修课程，是为进一步拓宽专业知识而开设的课程。着重介绍各种新型无机材料的基本概念与分类、结构、性能、制备理论与技术、表征及工程应用等，突出近十年来国际上出现的一些新理论、新工艺、新技术，分析国际上新型无机材料研究与应用的现状，讨论无机材料的发展方向及关键技术。

知识目标：

课程目标1：解释新型无机材料的基本概念、分类、主要结构特点和发展历史。

课程目标2：解释新型无机材料的重要性能与功能原理。

课程目标3：认识典型新型无机材料的相关实验制备与表征方法。

课程目标4：解释新型无机材料研究开发的现状、应用及其在高新技术领域中的地位和发展趋势，开阔专业视野。

能力目标：

课程目标 5：具备正确分析表达工程问题和案例分析的能力，具备和其他研究者进行有效沟通和表达的能力。

课程目标6: 具备初步的分析评价材料对社会和环境影响的能力，培养学生保护环境的意识，建立可持续发展的理念。

二、本课程所支撑的毕业要求

（1）本课程所能支撑的毕业要求如下：

（2）本课程内容与课程目标、毕业要求指标点的对应关系

三、教学内容及安排

（一）理论教学内容（32学时）

1.绪论（2学时）

(1) 本章基本要求

1） 认识新型无机材料化学键与结构性能特征。

2） 熟悉新型无机材料的分类及应用。

3） 理解教材内容结构，认识本课程教学特点与学习方法，强化发散性思维方式，提高综合分析问题能力。

(2) 本章教学内容

1）本课程大纲解读。

2）新型无机材料的定义及发展概况；新型无机材料的分类及特点；新型无机材料的地位与作用；材料功能设计的基本概念。

3）本课程的学习目标、课程要求和学习方法。

(3)本章的重点

重点：本门课程的意义；新型无机材料的概念、分类及特点

2.光学材料 （2学时）

（1）本章基本要求

要求学生发光材料等光学材料的种类与特点；熟悉发光材料等材料的性能及应用。

（2）本章教学内容

1） 发光材料的基本概念、分类、原理和应用

2） 红外光学材料的分类和用途

3） 固体激光材料的基本原理应用

4） 光色材料的基本原理和应用

（3）本章的重点和难点

重点：发光材料、激光材料

难点：发光材料及激光材料基本原理

3. 人工晶体（2学时）

（1）本章基本要求

1） 人工晶体的分类及形成原理；

2） 认识人工晶体的发展简史；

3） 认识新晶体材料的设计方法和生长技术；

4） 常见晶体的结构、性能与生长方法。

（2）本章教学内容

1）晶体的定义、应用及发展简史；人工晶体的特点及其重要性。

2）人工晶体的分类及形成原理；

3）人工晶体的制备方法和生长技术。典型人工晶体实例。

（3）本章的重点和难点

重点：人工晶体的分类及应用；人工晶体的制备

难点：人工晶体的制备、分类及应用

4.敏感陶瓷（2学时）

（1）本章基本要求

1） 敏感陶瓷的种类与特点；

2） 熟悉敏感陶瓷的制备方法；

3） 熟悉敏感陶瓷材料性能及应用。

（2）本章教学内容

1）敏感陶瓷的分类：物理敏感陶瓷、化学敏感陶瓷。热敏、气敏、压敏、光敏陶瓷等的特点。

2）热敏陶瓷、气敏陶瓷材料的制备工艺及陶瓷的半导化；影响敏感陶瓷性能的因素。

3）敏感陶瓷材料性能主要表征参数；典型敏感陶瓷材料的应用。

（3）本章的重点和难点

重点：敏感材料的分类、性能及原理、应用

难点：敏感材料的性能及原理

5.功能玻璃材料（4学时）

（1）本章基本要求

1） 功能玻璃的分类与特点；

2） 认识光功能玻璃及微晶玻璃的性质和用途。

（2）本章教学内容

1） 玻璃的定义、历史、基本特性、玻璃的结构理论

2） 功能玻璃的分类、性质和用途

3） 微晶玻璃概念、原理、性质和用途

（3）本章的重点和难点

重点：玻璃材料的分类及应用；微晶玻璃

难点：玻璃材料的分类及应用；微晶玻璃

6.半导体材料、电功能陶瓷（8学时）

（1）本章基本要求

1） 半导体材料的种类、结构、性质与键合特点。

2） 认识典型的半导体材料的种类及应用领域。

3） 电功能陶瓷的种类与特点、原理、材料制备方法。

4） 熟悉电功能陶瓷的材料性能及应用。

（2）本章教学内容

1） 半导体材料的历史、分类、结构与性能、机理；典型的半导体材料及其应用。

2） 压电陶瓷的概念、原理、分类与应用；介电陶瓷的原理与制备、应用。

3 本章的重点和难点

重点：半导体材料的特性与能带理论；压电陶瓷的基本原理、应用

难点：半导体的特性与能带理论；压电材料的原理

7.新能源与环境材料（4学时）

（1）本章基本要求

1） 认识新能源材料的分类、现状及二次电池的工作原理及特点。

2） 认识无机材料在新能源材料和环境领域中的应用。

3） 认识环境材料的发展与评价方法。

（2）本章教学内容

1）能源及其应用现状概述；新能源材料的概念、分类及应用现状；新材料在能源应用中的几个作用。

2）新型二次电池材料的概念、种类、基本原理和应用；太阳能电池材料的原理、应用和进展。

3）环境材料的概念及特点；环境材料的研究内容；材料的环境协调性评价；材料的生态设计和环境友好加工。

4）传统材料的环境材料化；绿色建材；环境净化、替代和修复材料。

（3）本章的重点和难点

重点：新能源材料的特性、分类及应用；二次电池材料；环境材料

难点：新能源材料；二次电池材料

8. 纳米材料和薄膜材料（2学时）

（1）本章基本要求

1） 纳米材料的特性与表征、制备方法。

2） 认识纳米材料的应用。

3） 认识薄膜材料的性质及特点、制备技术、用途。

（2）本章教学内容

1）纳米材料与纳米技术的发展史；纳米材料的概念、分类；生活中熟悉的纳米材料；

2）纳米材料的特性：小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应。纳米材料的制备方法；纳米材料和技术的应用。

3）纳米薄膜材料的概念及分类；纳米薄膜材料的制备技术。

（3）本章的重点和难点

重点：纳米材料的特异效应、纳米材料制备方法

难点：纳米材料的特异效应

9. 无机复合材料（2学时）

（1）本章基本要求

1） 复合材料的概念、特点及分类。

2） 纳米复合材料的概念及分类；纳米复合材料的制备方法。

3） 认识典型的复合材料；认识纳米复合材料的应用。

（2）本章教学内容

1）复合材料的概念、特点及分类；增强材料的概念及常见类型；陶瓷基复合材料；碳/碳复合材料。

2）纳米复合材料的概念及分类；纳米复合材料的应用；功能型纳米复合材料。

3）纳米复合材料的制备方法。

（3）本章的重点和难点

重点：复合材料的特点及类型；纳米复合材料的分类、制备及应用。

难点：纳米复合材料的制备方法

10.生物材料（2学时）

（1）本章基本要求

1） 认识生物材料分类与发展历史。

2） 生物材料的特征与评价。

3） 认识各种组织相容性材料、生物降解材料、纳米药物载体，生物陶瓷的应用。

（2）本章教学内容

1）生物材料的概念；生物材料发展简史；生物材料从材料属性、材料功能、材料来源、使用部位等角度进行分类。

2）生物材料的特征与评价；生物材料的基本要求。

3）硬组织相容性材料；软组织相容性材料；生物降解材料及纳米药物载体；生物陶瓷及其应用。

（3）本章的重点和难点

重点：生物材料的分类及特点；生物材料的基本要求；组织相容性材料。

难点：生物材料的基本要求；硬组织相容性材料

总复习，答疑（2学时）

四、达成课程目标的途径和措施

1.教学方法

本课程涉及到的教学方法有“讲授法”、“案例教学法”、“多媒体视频法”、“课堂讨论法”等，教学内容紧跟新材料发展前沿，及时补充新材料、新技术等内容，根据学生特点和教学内容，调整教学方法，以提高整体学习效果，促进毕业要求指标点的达成。

授课中采用“讲授与视频结合法” 、“案例教学法”， 这种教学方法可增加学生的直观认识和和对教学内容的理解，提高课堂效率。具体实施可通过以下几个方面：

1） 通过引入具体问题启发学生思考；然后给学生讲解作用原理和相关技术。

2） 播放动画或视频使学生在课堂上就能身临其境感受现场气氛，加深认识。

3）必要时提出重点问题进行讨论，强调关键问题或注意事项。

4）结合具体材料的典型应用案例讲解，理解材料的生产工艺和性能特点及其应用。

采用“讲授法”与“讨论法”结合，针对重难点部分内容在教师引导下，学生进行充分讨论，确保学习效果。要求学生查阅近期发表的相关研究论文，任选一种（或按教师给出的选题），制作PPT并作10～15分钟专题讲解，要提出自己的见解。

2.教学手段

本课程利用采用现代化的教学手段，采用“多媒体”结合“板书”的教学手段进行授课，“多媒体”可将抽象的内容生动化，将动画视频、录像及图片穿插到教学内容中，使学生“身临其境”地学习，达到课程目标要求。“板书”可用于辅助表达，二者充分发挥优势，扬长避短。

3.课外阅读要求

推荐学生利用互联网资源、校园网资源（校园网数据库）、图书馆资源（期刊、专业文献）等多种手段获取信息，进行课外阅读和案例检索，加深对教学内容的理解，拓展专业视野，认识行业最新发展前沿。

4.多环节训练

（1）作业

（2）案例选题讨论

（3）期末考试

五、课程综合记分方法

课程考核由作业、案例选题讨论和期末考试三部分组成，内容须覆盖全部课程目标和毕业要求指标点。

各考核环节及所占比重见下表：

（注：无故旷勤1/3者，不允许参加期末考试。）

各个环节的评分标准如下：

1. 作业

每次作业必须在正式上课前交，迟交作业或作业不满足下列要求，均以零分计。每次作业按百分制评分，总评后折算成10分。

作业的评分标准

2. 案例选题讨论：按期完成要求，按百分制评分标准评分，总评后折算成20分。

案例选题讨论评分标准

3. 期末考试

期末考试成绩是通过闭卷考试的卷面成绩给出，考核内容覆盖课程所讲的知识点。按期末考试的标准答案和评分标准百分制评分，总评后折算成70分。

试卷蓝图设计

六、评估方法

本课程采用基于课程目标（即预期学习成果）的评估方法，包括：1）根据课程目标设计并实施相应的学习任务和学习活动；2）收集学习活动中各种学习成果的评估资料；3）分析和评估实际的学习成果，做出正确的判断。4）写出反思和持续改进报告（包括评估过程、评估结果、教学反思和持续改进）。

课程目标1的评估设计

课程目标2的评估设计

课程目标3的评估设计

课程目标4的评估设计

课程目标5的评估设计

课程目标6的评估设计

七、课程目标达成评价与持续改进机制

1.课程评价

课程评价周期定为每2年评价一次，评价小组由教学指导委员会和专业负责人组成。设置课程达成度目标值，采用课程总评成绩分析法进行评价。依据课程评价的结果，寻找问题，持续改进课程教学质量。依据毕业要求达成度评价结果，持续改进课程体系。

2.持续改进机制

（1）建立持续改进制度

1）成立本课程持续改进组。

2）由课程持续改进组组长负责组织执行并监督持续改进过程。

3）制定持续改进措施。

（2）成立本课程持续改进组

组长：张希清

组员：吴红亚、于刚

（3）本课程持续改进措施

根据各个考核环节的达成评价结果，寻找和分析学生的能力短板，进行课程持续改进，包括课程教学内容的改进、教学方法和手段的改进、考核方法的改进等。

制表：张希清   审核：付华   批准：           发布日期：2018年