2024年3月16日发(作者：)
《材料物理学科前沿知识专题讲座》教学大纲
一、课程基本信息
课程名称
课程编码
学分
适用专业
先修课程
学科前沿知识专题讲座
Special Lectures on Frontier Knowledge
MAT322011010
1.0
课内学时
16
开课院部
讲授
材料物理
材料科学基础
《材料科学前沿知识讲座》主要介绍当代材料科学发展的新成就和新技术，是材料科学各专业的一门综述性课程。本课程重点介绍量化计算、分子动力学模拟、纳米材料、磁性材料、能源材料等方面的前沿科技进展知识。通过本课程的学习，使学生了解当前材料科学研究的最新进展以及材料研究方法与相关技术的发展状况，开阔学生的视野，拓宽其知识面，培养学生从事科学研究的兴趣，锻炼其创新思维能力，提高分析问题和解决问题的能力。通过互助式教学方式，充分发挥学生学习的主动性，使学生自主跟进本学科各研究方向的最新发展动态，汲取本学科各研究方向的最新研究成果，知晓本学科各研究方向的最新研究方法，为后继从事材料科学领域的相关研究工作奠定一定的理论基础。
课程简介
（必修）
Seminars of Frontier in Materials Science mainly introduces the new achieve-ments and technologies in the development of contemporary
materials science, which is an overview course for all majors of materials science. This course focuses on cutting-edge scientific and technological
progress in first-principles calculations, molecular dynamics simulation, nanomaterials, magnetic materials and energy materials, etc. Through this
course, students can understand the latest progress of current material science research and the development of material research methods and related
technologies, open their horizons, broaden their knowledge, cultivate their interest in scientific research, at the same time, train their innovative
thinking ability, and improve their ability to analyze and solve problems. In addition, through the mutual aid teaching, give full play to students’
initiative in learning, enable students to independently follow up the latest development trend of each research direction of the subject, earn the latest
research results of each research direction of the subject, know the latest research methods of each research direction of the subject, and lay a
theoretical foundation for the subsequent related research work in the field of materials science.
负责人
二、课程目标
序号 代号 课程目标
OBE
毕业要求指标点
大纲执笔人
审核人
16
材料科学与工程学院
实验
0
上机
0
课程团队
实践
授课语言
前沿知识专题教学团队
0
课外学时
中文
0
任务
1
2
3
M1
M2
M3
目标1：了解当前材料科学研究的最新进展以及材料研究方法与相关技术的发展状况，熟悉学科领域前沿及发展动态。
目标2：了解各种新材料基本原理，以及各种先进制备手段的基本应用。
目标3：激发学生对材料科学与工程学科的好奇心、探索精神及综合创新意识和能力，开阔学生的视野，提高学生运用所学知识分析和解决问题的能力。
支撑课程目标
M1,M2,M3
M1,M2,M3
M1,M2,M3
M1,M2,M3
是
是
是
2.4, 8.1
8.1
2.4, 8.1
自选
三、课程内容
序号
1
2
章节号
第一章
1.1
标题
分子模拟技术的发展及应用
简介
不同层次模拟技术介绍
模拟软件功能和应用
课程内容/重难点
本章重点难点：分子模拟的基本原理及其应用
简单介绍分子模拟的发展、基本原理、研究方法，计算机分子模拟方法的工作流程及其应用领域；
量子化学、分子力学、Monte Carlo、分子动力学模拟等不同层次模拟技术的有关概念、方法以及这些技术在材料设计、油田化学等领域的应用；
深入讲解Gaussion03、Materials Studio 等模拟软件的基本功能及在缓蚀机理研究中的应用。
本章重点难点：纳米材料的基本概念；纳米材料各种制备方法的比较及其应用范围
简单介绍纳米科技发展历程，纳米技术对各个领域（能源领6 2.1
简介
域，环保领域，微电子，信息领域，结构陶瓷、化学化工等）竞争力的提升，纳米材料的各类制备方法（气相法、液相法）；
介绍纳米结构和纳米材料在各个行业（量子磁盘，高密度存储7 2.2
应用
元件，单电子晶体管，高效能量转化纳米结构，超微型纳米阵列激光器、超高灵敏度电探测器，纳米结构离子分离器，陶瓷增韧等）中的应用。
M1,M2,M3
2
讲授/讨论
2
作业/自学
课内学时
/
1
教学方式
/
讲授/讨论
课外学时
/
1
课外环节
/
作业/自学
3 1.2 2
讲授/讨论
1
作业/自学
4
5
1.3 1
/
讲授/讨论
/
1
/
作业/自学
/
第二章 纳米材料概述
2
讲授/讨论
2
作业/自学
8
第三章 磁性材料
本章重点难点：磁功能材料的基本特征；NdFeB 永磁制备方法及相关研究
介绍磁性材料在生活中应用，了解磁性材料与人类文明，掌握软磁材料基本特征，代表成分，掌握磁功能材料基本特征及应用
介绍永磁材料发展，了解NdFeB 永磁制备方法、制备工艺研究，理解成份影响，以及NdFeB 防腐蚀研究。
本章重点难点：实现纳米材料可控生长的基本原理；各类能源材料的特点及其使用过程中的优缺点
介绍纳米材料的各类制备方法，重点介绍管式气相炉中氧化物的制备方法，纳米形貌可控生长的意义及现有研究成果，各个实验参数对材料生长行为的影响规律，总结控制纳米材料生长行为的路径并举例说明；
介绍各类矿石能源的特点及其在使用过程中存在的问题，如何应对能源匮乏问题；
可循环传统能源的开发利用及新能源材料的研制，面临能源问题世界的应对措施，我国针对能源问题采取的举措，讨论如何解决能源问题。
M1,M2,M3
M1,M2,M3
/ / / /
9 3.1
简介
2
讲授/讨论
2
作业/自学
10
11
3.2
第四章
永磁材料
纳米材料可控生长及能源材料介绍
2
/
讲授/讨论
/
2
/
作业/自学
/
12 4.1
简介
M1,M2,M3
M1,M2,M3
M1,M2,M3
2
讲授/讨论
2
作业/自学
13 4.2
矿石能源优缺点
1
讲授/讨论
2
作业/自学
14 4.3
新能源材料
1
讲授/讨论
2
作业/自学
四、考核方式
序号
1
2
序号
1
考核环节
平时作业
课堂表现
课程目标
M1
相关知识，学生的理解和看法，以及课堂笔记情况。
随机检查学生上课精神状态、回答问题情况、考勤
考核环节
平时作业
大致占比
50%
评分等级
C-回答问题思路混乱，课下准备不充实；课堂笔记内容潦草、格式杂乱。
B-独立思考、按时完成，回答问题思路较清晰；课堂笔记内容准确，格式较合理。
操作细节
每次课布置1-2个关于授课内容相关的开放式问题，根据回答情况，考核学生对讲授内容的基本知识的掌握能力，针对总评占比
60%
40%
五、评分细则
A-独立思考、按时完成，回答问题思路清晰、观点新颖、见解独到，课堂笔记内容充实、准确，格式合理。
C-回答问题思路混乱，课下准备不充实；课堂笔记内容潦草、格式杂乱。
2 M2
平时作业
50%
B-独立思考、按时完成，回答问题思路较清晰；课堂笔记内容准确，格式较合理。
A-独立思考、按时完成，回答问题思路清晰、观点新颖、见解独到，课堂笔记内容充实、准确，格式合理。
C-回答问题思路混乱，课下准备不充实；课堂笔记内容潦草、格式杂乱。
3 M3
平时作业
50%
B-独立思考、按时完成，回答问题思路较清晰；课堂笔记内容准确，格式较合理。
A-独立思考、按时完成，回答问题思路清晰、观点新颖、见解独到，课堂笔记内容充实、准确，格式合理。
C-精神状态较差，回答问题有误，缺勤3次以上。
4 M1
课堂表现
50%
B-精神状态一般，回答问题一般，缺勤1-2次。
A-精神状态饱满，回答问题准确，全勤。
C-精神状态较差，回答问题有误，缺勤3次以上。
5 M2
课堂表现
50%
B-精神状态一般，回答问题一般，缺勤1-2次。
A-精神状态饱满，回答问题准确，全勤。
C-精神状态较差，回答问题有误，缺勤3次以上。
6 M3
课堂表现
50%
B-精神状态一般，回答问题一般，缺勤1-2次。
A-精神状态饱满，回答问题准确，全勤。
评分等级说明：
[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59]
六、教材与参考资料
序号
1
2
3
4
教学参考资料明细
图书|新材料概论, 陈光, 国防工业出版社, 2013, ISBN:9787118084825.
图书|功能材料及其应用, 张骥华、施海瑜, 机械工业出版社, 2017, ISBN:9787111567387.
图书|纳米材料和器件, 朱静, 清华大学出版社, 2005, ISBN:9787302062509.
图书|计算材料学基础, 张跃, 北京航空航天大学出版社, 2007, ISBN:9787810777889.
5
图书|磁性材料, 田民波, 清华大学出版社, 2001, ISBN:9787302040842.
