《新型無機材料》課程教學大綱課程代碼080120L課程名稱中文名：新型無機材料英文名：AdvancedInorganicMaterials課程類別專業課修讀類別選修學分2.0學時32（理論32）開課學期第7學期開課單位材料科學與工程學院材料科學系適用專業無機非金屬材料工程專業先修課程材料科學基礎，大學化學，大學物理，材料性能學等后續有關專業課程和教學環節畢業設計（論文）主講教師／職稱張希清/副教授、吳紅亞/副教授、于剛/副教授考核方式及各環節所占比例作業+案例選題討論+期末考試（10%）+（20%）+（70%）教材及主要參考書（1）《新型無機材料》第31版，陳宜瑜主編，科學出版社，2017（2）《功能材料及其應用》，張驥華編著，機械工業出版社，2009（3）《無機功能材料》，楊華明著，化學工業出版社，2007（4）《無機非金屬材料科學》，國家自然科學基金委員會-工程與材料科學部編，科學出版社，2006

一、課程性質和目標《新型無機材料》課程屬于無機非金屬材料工程專業的一門選修課程，是為進一步拓寬專業知識而開設的課程。著重介紹各種新型無機材料的基本概念與分類、結構、性能、制備理論與技術、表征及工程應用等，突出近十年來國際上出現的一些新理論、新工藝、新技術，分析國際上新型無機材料研究與應用的現狀，討論無機材料的發展方向及關鍵技術。知識目標：課程目標1：解釋新型無機材料的基本概念、分類、主要結構特點和發展歷史。課程目標2：解釋新型無機材料的重要性能與功能原理。課程目標3：認識典型新型無機材料的相關實驗制備與表征方法。課程目標4：解釋新型無機材料研究開發的現狀、應用及其在高新技術領域中的地位和發展趨勢，開闊專業視野。能力目標：課程目標5：具備正確分析表達工程問題和案例分析的能力，具備和其他研究者進行有效溝通和表達的能力。課程目標6:具備初步的分析評價材料對社會和環境影響的能力，培養學生保護環境的意識，建立可持續發展的理念。二、本課程所支撐的畢業要求（1）本課程所能支撐的畢業要求如下：序號畢業要求指標點畢業要求指標點具體內容課程目標1畢業要求1-4能綜合分析材料組成、結構、性能及應用之間關系，通過檢測和問題分析，就復雜無機非金屬材料工程問題的解決方案進行比較與綜合。課程目標1、2、3、4、52畢業要求2-4能夠正確表達材料復雜工程問題的解決方案，并分析其合理性，以獲得有效結論。課程目標2、4、53畢業要求7-2針對復雜無機非金屬材料工程問題的工程實踐，能夠站在環境保護和可持續發展的角度思考專業工程實踐的可持續性，能正確評價材料生產、使用和廢棄可能對人類和環境造成的損害和隱患。課程目標4、6

（2）本課程內容與課程目標、畢業要求指標點的對應關系教學內容課程目標畢業要求指標點理論教學1．緒論課程目標1、4畢業要求1-42.光學材料課程目標1、2、3、4、5畢業要求1-4、2-43.人工晶體課程目標1、2、3、4、5畢業要求1-4、2-44.敏感陶瓷課程目標1、2、3、4、5畢業要求1-4、2-45.功能玻璃材料課程目標1、2、3、4、5畢業要求1-4、2-46.半導體材料、電功能陶瓷課程目標1、2、3、4、5畢業要求1-4、2-47.新能源與環境材料課程目標1、4、6畢業要求7-28．納米材料和薄膜材料課程目標1、2、3、4、5畢業要求1-4、2-49.無機復合材料課程目標1、2、3、4、5畢業要求1-4、2-410.生物材料課程目標1、4、6畢業要求7-2

三、教學內容及安排（一）理論教學內容（32學時）1.緒論（2學時）(1)本章基本要求1）認識新型無機材料化學鍵與結構性能特征。2）熟悉新型無機材料的分類及應用。3）理解教材內容結構，認識本課程教學特點與學習方法，強化發散性思維方式，提高綜合分析問題能力。(2)本章教學內容1）本課程大綱解讀。2）新型無機材料的定義及發展概況；新型無機材料的分類及特點；新型無機材料的地位與作用；材料功能設計的基本概念。3）本課程的學習目標、課程要求和學習方法。(3)本章的重點重點：本門課程的意義；新型無機材料的概念、分類及特點2.光學材料（2學時）（1）本章基本要求要求學生發光材料等光學材料的種類與特點；熟悉發光材料等材料的性能及應用。（2）本章教學內容1）發光材料的基本概念、分類、原理和應用2）紅外光學材料的分類和用途3）固體激光材料的基本原理應用4）光色材料的基本原理和應用（3）本章的重點和難點重點：發光材料、激光材料難點：發光材料及激光材料基本原理人工晶體（2學時）（1）本章基本要求1）人工晶體的分類及形成原理；2）認識人工晶體的發展簡史；3）認識新晶體材料的設計方法和生長技術；4）常見晶體的結構、性能與生長方法。（2）本章教學內容1）晶體的定義、應用及發展簡史；人工晶體的特點及其重要性。2）人工晶體的分類及形成原理；3）人工晶體的制備方法和生長技術。典型人工晶體實例。（3）本章的重點和難點重點：人工晶體的分類及應用；人工晶體的制備難點：人工晶體的制備、分類及應用4.敏感陶瓷（2學時）（1）本章基本要求1）敏感陶瓷的種類與特點；2）熟悉敏感陶瓷的制備方法；3）熟悉敏感陶瓷材料性能及應用。（2）本章教學內容1）敏感陶瓷的分類：物理敏感陶瓷、化學敏感陶瓷。熱敏、氣敏、壓敏、光敏陶瓷等的特點。2）熱敏陶瓷、氣敏陶瓷材料的制備工藝及陶瓷的半導化；影響敏感陶瓷性能的因素。3）敏感陶瓷材料性能主要表征參數；典型敏感陶瓷材料的應用。（3）本章的重點和難點重點：敏感材料的分類、性能及原理、應用難點：敏感材料的性能及原理5.功能玻璃材料（4學時）（1）本章基本要求1）功能玻璃的分類與特點；2）認識光功能玻璃及微晶玻璃的性質和用途。（2）本章教學內容1）玻璃的定義、歷史、基本特性、玻璃的結構理論2）功能玻璃的分類、性質和用途3）微晶玻璃概念、原理、性質和用途（3）本章的重點和難點重點：玻璃材料的分類及應用；微晶玻璃難點：玻璃材料的分類及應用；微晶玻璃6.半導體材料、電功能陶瓷（8學時）（1）本章基本要求1）半導體材料的種類、結構、性質與鍵合特點。2）認識典型的半導體材料的種類及應用領域。3）電功能陶瓷的種類與特點、原理、材料制備方法。4）熟悉電功能陶瓷的材料性能及應用。（2）本章教學內容1）半導體材料的歷史、分類、結構與性能、機理；典型的半導體材料及其應用。2）壓電陶瓷的概念、原理、分類與應用；介電陶瓷的原理與制備、應用。3本章的重點和難點重點：半導體材料的特性與能帶理論；壓電陶瓷的基本原理、應用難點：半導體的特性與能帶理論；壓電材料的原理7.新能源與環境材料（4學時）（1）本章基本要求1）認識新能源材料的分類、現狀及二次電池的工作原理及特點。2）認識無機材料在新能源材料和環境領域中的應用。3）認識環境材料的發展與評價方法。（2）本章教學內容1）能源及其應用現狀概述；新能源材料的概念、分類及應用現狀；新材料在能源應用中的幾個作用。2）新型二次電池材料的概念、種類、基本原理和應用；太陽能電池材料的原理、應用和進展。3）環境材料的概念及特點；環境材料的研究內容；材料的環境協調性評價；材料的生態設計和環境友好加工。4）傳統材料的環境材料化；綠色建材；環境凈化、替代和修復材料。（3）本章的重點和難點重點：新能源材料的特性、分類及應用；二次電池材料；環境材料難點：新能源材料；二次電池材料納米材料和薄膜材料（2學時）（1）本章基本要求1）納米材料的特性與表征、制備方法。2）認識納米材料的應用。3）認識薄膜材料的性質及特點、制備技術、用途。（2）本章教學內容1）納米材料與納米技術的發展史；納米材料的概念、分類；生活中熟悉的納米材料；2）納米材料的特性：小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應。納米材料的制備方法；納米材料和技術的應用。3）納米薄膜材料的概念及分類；納米薄膜材料的制備技術。（3）本章的重點和難點重點：納米材料的特異效應、納米材料制備方法難點：納米材料的特異效應無機復合材料（2學時）（1）本章基本要求1）復合材料的概念、特點及分類。2）納米復合材料的概念及分類；納米復合材料的制備方法。3）認識典型的復合材料；認識納米復合材料的應用。（2）本章教學內容1）復合材料的概念、特點及分類；增強材料的概念及常見類型；陶瓷基復合材料；碳/碳復合材料。2）納米復合材料的概念及分類；納米復合材料的應用；功能型納米復合材料。3）納米復合材料的制備方法。（3）本章的重點和難點重點：復合材料的特點及類型；納米復合材料的分類、制備及應用。難點：納米復合材料的制備方法10.生物材料（2學時）（1）本章基本要求1）認識生物材料分類與發展歷史。2）生物材料的特征與評價。3）認識各種組織相容性材料、生物降解材料、納米藥物載體，生物陶瓷的應用。（2）本章教學內容1）生物材料的概念；生物材料發展簡史；生物材料從材料屬性、材料功能、材料來源、使用部位等角度進行分類。2）生物材料的特征與評價；生物材料的基本要求。3）硬組織相容性材料；軟組織相容性材料；生物降解材料及納米藥物載體；生物陶瓷及其應用。（3）本章的重點和難點重點：生物材料的分類及特點；生物材料的基本要求；組織相容性材料。難點：生物材料的基本要求；硬組織相容性材料總復習，答疑（2學時）四、達成課程目標的途徑和措施1.教學方法本課程涉及到的教學方法有“講授法”、“案例教學法”、“多媒體視頻法”、“課堂討論法”等，教學內容緊跟新材料發展前沿，及時補充新材料、新技術等內容，根據學生特點和教學內容，調整教學方法，以提高整體學習效果，促進畢業要求指標點的達成。授課中采用“講授與視頻結合法”、“案例教學法”，這種教學方法可增加學生的直觀認識和和對教學內容的理解，提高課堂效率。具體實施可通過以下幾個方面：1）通過引入具體問題啟發學生思考；然后給學生講解作用原理和相關技術。2）播放動畫或視頻使學生在課堂上就能身臨其境感受現場氣氛，加深認識。3）必要時提出重點問題進行討論，強調關鍵問題或注意事項。4）結合具體材料的典型應用案例講解，理解材料的生產工藝和性能特點及其應用。采用“講授法”與“討論法”結合，針對重難點部分內容在教師引導下，學生進行充分討論，確保學習效果。要求學生查閱近期發表的相關研究論文，任選一種（或按教師給出的選題），制作PPT并作10～15分鐘專題講解，要提出自己的見解。2.教學手段本課程利用采用現代化的教學手段，采用“多媒體”結合“板書”的教學手段進行授課，“多媒體”可將抽象的內容生動化，將動畫視頻、錄像及圖片穿插到教學內容中，使學生“身臨其境”地學習，達到課程目標要求。“板書”可用于輔助表達，二者充分發揮優勢，揚長避短。3.課外閱讀要求推薦學生利用互聯網資源、校園網資源（校園網數據庫）、圖書館資源（期刊、專業文獻）等多種手段獲取信息，進行課外閱讀和案例檢索，加深對教學內容的理解，拓展專業視野，認識行業最新發展前沿。4.多環節訓練（1）作業（2）案例選題討論（3）期末考試五、課程綜合記分方法課程考核由作業、案例選題討論和期末考試三部分組成，內容須覆蓋全部課程目標和畢業要求指標點。各考核環節及所占比重見下表：考核環節比重（%）作業10案例選題討論20期末考試70總計100（注：無故曠勤1/3者，不允許參加期末考試。）各個環節的評分標準如下：作業每次作業必須在正式上課前交，遲交作業或作業不滿足下列要求，均以零分計。每次作業按百分制評分，總評后折算成10分。作業的評分標準觀測點85～100分75～84分60～74分<60分完成進度嚴格按照作業要求并及時完成基本按照作業要求并及時完成不能按照作業要求，未及時完成不能按照作業要求，未及時完成概念程度概念清晰概念基本清晰概念不清晰概念錯誤分析或結論有效性分析合理，結論有效分析基本合理，結論基本有效分析不合理未給出分析案例選題討論：按期完成要求，按百分制評分標準評分，總評后折算成20分。案例選題討論評分標準觀測點85~100分75~84分60~74分＜60分資料查閱參考文獻5篇以上、案例符合選題，相關度高。參考文獻3篇以上、案例比較符合選題，相關度較高。參考文獻2篇以上、案例比較符合選題，相關度一般。案例不符合選題，無相關度。分析或結論有效性分析合理、結論有效，概念正確。分析基本合理、結論基本有效，概念基本清晰。分析不合理，概念不清晰。不能制定正確和合理解決問題的方案。概念錯誤。PPT制作PPT制作結構和思路清晰、重點突出、主次分明，字體大小適當，圖片和視頻等多媒體手段豐富、生動、美觀。PPT制作結構和思路比較清晰、重點較突出，字體大小比較適當，圖片和視頻等多媒體手段比較豐富美觀。PPT制作結構和思路不清晰，字體大小混亂，圖片和視頻等多媒體手段利用不充分，直接復制粘貼文獻資料。PPT制作結構和思路混亂，字體大小適當，圖片和視頻等多媒體手段利用少，直接復制粘貼文獻資料。報告表達報告思路清晰，聲音洪亮，儀態大方，聲情并茂，概念和分析正確。報告思路比較清晰，聲音較洪亮，儀態比較大方，概念和分析基本正確。報告思路不清晰，聲音小，讀ppt稿，概念和分析基本正確。報告思路混亂，聲音小，讀ppt稿，概念和分析不正確。期末考試期末考試成績是通過閉卷考試的卷面成績給出，考核內容覆蓋課程所講的知識點。按期末考試的標準答案和評分標準百分制評分，總評后折算成70分。試卷藍圖設計課程目標把握能力層次目標分值百分比（%）認識理解應用14-166-245-2010-4010-4025-2010-405-2015-6015-6031-62-101-53-203-2043-123-124-165-405-40各項分值10-4020-8010-50

100

六、評估方法本課程采用基于課程目標（即預期學習成果）的評估方法，包括：1）根據課程目標設計并實施相應的學習任務和學習活動；2）收集學習活動中各種學習成果的評估資料；3）分析和評估實際的學習成果，做出正確的判斷。4）寫出反思和持續改進報告（包括評估過程、評估結果、教學反思和持續改進）。課程目標1的評估設計學習成果學習任務、過程和觀測預期學習成果細化的預期學習成果及實施準則預設的學習任務觀測點解釋無機新材料的基本概念、分類和發展歷史解釋半導體材料、電功能陶瓷、人工晶體的概念、特點、分類、應用領域及發展歷史；解釋敏感陶瓷、光學材料、功能玻璃材料、新能源與環境材料的概念、特點、分類和應用領域；解釋納米材料、復合材料、生物材料的概念、分類及發展歷史。作業；期末考試作業題完成情況；考試答題的準確性和分析思路。課程目標2的評估設計學習成果學習任務、過程和觀測預期學習成果細化的預期學習成果及實施準則預設的學習任務觀測點解釋新型無機材料的重要性能與功能原理解釋半導體材料、電功能陶瓷、光學材料的重要性能與功能原理；解釋功能玻璃材料、人工晶體、納米材料和薄膜材料、生物材料的性能；解釋敏感陶瓷的性能及影響因素；作業；期末考試作業題完成情況；考試答題的準確性和分析思路。課程目標3的評估設計學習成果學習任務、過程和觀測預期學習成果細化的預期學習成果及實施準則預設的學習任務觀測點解釋典型材料的相關實驗制備方法解釋電功能陶瓷、敏感陶瓷、納米材料和薄膜材料等典型材料的實驗制備方法；解釋典型晶體材料的晶體生長技術。作業；期末考試作業完成的質量；考試答題的準確性和分析思路。課程目標4的評估設計學習成果學習任務、過程和觀測預期學習成果細化的預期學習成果及實施準則預設的學習任務觀測點認識材料研究發展的現狀和應用情況認識敏感陶瓷、光學材料、功能玻璃材料、納米材料、復合材料的應用，并能列舉案例進行分析；認識半導體材料、電功能陶瓷和人工晶體的研究發展