北京工业大学
“材料科学与工程导论”——课程教学大纲
英文名称：Introduction to Materials Science and Engineering
课程编号：0000274
课程类型：学科基础必修课
学时：32 学分：2.0
适用对象：材料类本科生
先修课程：大学物理、高等数学、工程力学
使用教材及参考书：
[1] 许并社，材料科学概论，北京工业大学出版社，2002
[2] 冯端、师昌绪、刘治国，材料科学导论，化学工业出版社，2002
[3] 张钧林、严彪、王德平、袁华，材料科学基础，化学工业出版社，2006
[4] 周达飞，材料概论，化学工业出版社，2001
[5] William D. Callister, David G. Rethwisch, Fundamentals of Materials Science and
Engineering: An Integrated Approach, John Wiley & Sons INC, 2008
[6] 美国国家研究委员会，90年代的材料科学与材料工程，航空工业出版社，1992
[7] 李恒德、师昌绪，中国材料发展现状及迈入新世纪对策，山东科学技术出版
社，2002
一、课程性质、目的和任务
《材料科学与工程导论》是面向材料学院二年级本科生开设的专业基础必修课。

其目的是使学生了解材料科学在经济社会发展中的作用以及材料科学与工程学的形成与学科发展趋势。

以材料“四要素”及其相互关系为中心，使学生建立从材料设计、组织控制、制备加工到性能评价与工程应用的概念体系，在掌握材料共性规律与特点的基础上，使学生理解材料科学与工程内涵，学会分析材料问题的方法。

以案例的形式，介绍典型金属及无机非金属的结构与功能材料的研究规律，强化学生对“四要素”的理解。

二、课程教学内容及要求
第一章绪论
1.1 材料的定义与分类[1]
1.2 材料在人类社会发展进程中的地位和作用[2]
1.2.1 材料是人类文明进步的里程碑
1.2.2 材料是经济和社会发展的基础和先导
1.2.2.1 新材料是工业革命和产业发展的先导
1.2.2.2 新材料是社会现代化的先导
1) 21世纪重点发展的高技术领域的进展和趋势
2) 新材料技术是高技术发展的基础
1.2.2.3 新材料技术是一切工业发展的关键共性基础
1.3 材料科学与工程的形成和发展[3]
1.3.1 美国材料科学与工程的形成与发展
1.3.2 我国材料学科的改革与发展
1.4 本课程设置与北工大材料科学与工程学科改革[3]
第二章材料“四要素”是材料研究与应用的共性基础
2.1 什么是材料的“四要素”？[1]
2.1.1 材料的性质
2.1.1.1 材料的主要力学性质：强度、硬度、刚度、塑性、韧性。

2.1.1.2 材料的主要物理性质：电学、磁学、光学、热学性质。

2.1.1.3 材料性质与其他要素之间的关系
2.1.2 材料的成分结构
2.1.2.1 材料成分结构的分类
2.1.2.2 材料结构的特点
1）多尺度效应－从微观、介观到宏观
2）有序与无序
3）稳定性
4）材料中的缺陷
5）材料的表面和界面
2.1.2.3 材料成分结构的表征方法
2.1.2.4 材料成分结构数据库
2.1.2.5 材料成分结构与其它要素的关系
2.1.3 材料的制备与加工
2.1.
3.1 什么是材料制备与加工？
2.1.
3.2 材料制备与加工的主要内容
2.1.
3.3 材料制备加工与其它要素的关系
2.1.
3.4 材料制备加工的主要发展方向
2.1.4 材料的性能与应用
2.1.4.1 什么是材料性能？
2.1.4.2 材料使用性能与材料性质的内在联系与区别
2.1.4.3 材料使用性能的设计与实际应用
2.1.4.4 材料使用性能与其他要素之间的关系
2.1.4.5 材料与环境的关系
2.2 材料研究手段和方法[3]
2.1.1 试验手段
2.1.2 材料设计
2.3 材料“四要素”在实际应用中的典型案例分析[2]
2.3.1 钢铁材料
2.3.2 铝合金材料
2.3.3 掺杂钨丝的设计与研制―钾泡学说的建立
2.3.4 材料科学与工程“四要素”学生讨论
第三章结构材料
3.1 钢铁材料[2]
3.2 有色金属材料[2]
3.3 陶瓷材料[2]
3.4 玻璃材料[2]
3.5 水泥材料[2]
3.6 高分子材料[2]
3.7 复合材料[2]
第四章功能材料
4.1 超导材料[2]
4.2 纳米材料[2]
4.3 能源材料[2]
4.4 热电材料[2]
4.5 生物医学材料 [2]
4.6 功能陶瓷材料 [2]
4.7 功能高分子材料[2]
第五章国内外材料领域发展新动向及战略部署
5.1 经济和社会发展对材料科技的重大需求[3]
5.2 世界前沿科技领域的发展动向[2]
5.3 世界新材料技术发展态势[1]
5.3.1 纳米科技研发形成国际浪潮
5.3.2 新型结构材料应用广泛，发展前景乐观
5.3.3 新型功能材料及其应用技术面临新的突破
5.3.4 计算材料学的快速发展
5.4主要国家材料领域的战略部署[2]
5.4.1 发达国家的发展重点和战略部署
5.4.2 我国材料领域的发展重点和战略部署
注：[1]：掌握；[2]：理解；[3]：了解；△：自学或粗讲。

三、课程教学基本要求
教学环节主要包括课堂讲授和考试。

课堂讲授以多媒体授课为主要形式，采用理论联系实际的教学方法，结合具体的案例进行教学。

为了使学生能更好地掌握材料“四要素”的知识，在教学过程中灵活地采用课堂提问、讨论等教学方法，并指定或推荐教学参考书。

本课程布置课后任务的目的主要是使学生理解材料科学与工程内涵，学会分析材料问题的方法，结合具体的案例强化对材料“四要素”的理解。

作业数量：第二章，1题；第三、四章，1题。

本课程的考试成绩由平时成绩和期末考试两部分组成，平时成绩30%（随堂练习和作业等），期末考试70%。

期末考试形式为闭卷笔试。

四、实践环节
本课程未安排实践环节。

五、学时分配
制定者：批准者：
年月日。