课程名称：材料科学与工程基础实验
课程类型：线下一流课程
课程负责人：叶飞
叶飞于1994年至2004年在清华大学学习并先后获得学士、硕士和博士学位。2018年加入南方科技大学，任教学教授、研究生院副院长、材料系教学实验中心负责人、广东省本科高校材料类专业教学指导委员会副主任委员兼秘书长等职务。主持和参加教学改革项目40余项，发表教学论文30余篇，编写教材9部。主编英文实验教材《材料科学与工程综合实验》由高等教育出版社和世界科学出版社在国内和国际出版。获各类教学奖励30余项，其中国家级奖励4项，省级奖励10项，2020年荣获南方科技大学杰出教学奖，2022年获评深圳市优秀教师。
课程团队成员：卢周广、李艳艳、程化、王海鸥
授课学期：秋季学期
考核方式：考试
学时：32
学分：1
课程简介、目标与任务：
《材料科学与工程基础实验》是材料专业的入门实验，目标是使学生掌握晶体结构、材料加工、材料性质性能等基础实验知识和实验技能，培养规范处理数据和撰写报告能力，为科研和工程实践打下良好的基础。课程共32学时，实验项目兼具创新性、系统性和综合性，全面涵盖金属、陶瓷和高分子材料。
课程依托于南方科技大学材料科学与工程省级实验教学示范中心。中心以层次化实验课程体系、全流程实验项目、信息化管理为特色，建成辐射和示范作用强的一流材料科学与工程实验教学基地，培养能够服务国家发展，解决“卡脖子”问题的高层次复合型科技人才。
教学方法：
(1) 实验内容模块化和系列化，提高实验知识和技能的系统性
实验课程以材料科学与工程的基本要素“成分和结构-制备和加工-材料性质-使用性能”为主线，形成模块化、系列化实验内容，培养学生系统地掌握材料专业实验知识和技能，为后续专业学习打下坚实的基础。
(2) 改革实验内容，提高实验内容的创新性
对实验内容进行大幅度创新，在丰富实验内容的同时，提高实验趣味性。例如，“金属晶体中的原子排列”实验巧妙地设计了带有周期排列孔洞的四块金属板，学生在板上堆积多层乒乓球“金字塔”，形成典型晶体结构、孪晶结构和层错结构。
(3) 整合实验内容，提高实验内容的综合性
将较为简单的实验整合和进一步设计，提高实验综合性，培养学生综合运用理论知识和实验技能的能力。例如“金属的硬度与热处理”实验整合了硬度测试和热处理实验，对锯条（T8钢）进行淬火、退火、正火和回火处理，并测试所得样品的硬度。
(4) 涵盖各种材料，提高实验材料的全面性
传统的材料科学基础实验大多以金属材料为核心，仅仅简单介绍陶瓷和高分子材料。本课程增加了聚合物、陶瓷材料相关实验内容，拓宽了学生的知识面，以满足后续科研和工程实践的需要。
课程教材：
叶飞，廖成竹，程化，章剑波，王海鸥，李艳艳，李慧丽，明静，材料科学与工程综合实验（英文版），高等教育出版社，2023年6月。
课程特色：
(1) 创新实验内容，提高实验的系统性、综合性和全面性
课程内容设计坚持“四性”原则，即实验内容应具有创新性、系统性、综合性和全面性等四个特点。在兼顾传统基础实验内容的同时，通过课程内容整合和创新，丰富了实验内容，提高了实验的系统性和综合性，并全面覆盖了材料专业的常用材料类型和知识内容。
(2) 小班化、小组化实验，充分锻炼实验技能
实行小班授课，小组实验。每班人数20人以下，分为1-2人小组开展实验，使每位学生都能独立地进行完整的实验操作，从而充分保证了实验教学效果，真正实现了培养学生实践能力和知识运用能力的教学目标。
(3) 全英文国际化教学，培养高层次国际化人才
本课程为全英文课程，讲义、授课以及学生撰写实验报告均为英文。在教学过程中，课前要求学生查阅相关资料，用英文撰写预习报告；课后指导学生采用专业软件规范分析数据，并按照学术论文标准撰写实验报告，从而为后续课程学习以及科研和创新活动打下良好基础，也有效地支撑了本专业高层次复合型科技人才的培养目标。
课程思政建设：
通过引入人文元素，丰富了教学内涵，提升了学生的学习兴趣。介绍基础概念的科学发展史，帮助学生从源头上理解和掌握概念，认识科学发展规律；介绍材料科学史上的重要科学家，以及他们在进行科学研究时所表现出来的高尚的道德观念和奉献精神，向学生传递正确的世界观、人生观和价值观；结合自然辩证法，讲解材料科学基本规律，帮助学生建立科学思考和分析方法。
课程发展规划：
本实验课程已经引入微课和雨课堂等现代信息化手段。慕课有利于实验相关理论和操作讲解，并通过视频在线示范操作，而虚拟仿真实验可以在线进行操作体验。因此计划将两者有机结合，形成在线开放实验教学体系。接下来，探索将多种现代信息化手段融合，用于实验教学。将慕课和虚拟仿真实验的充分融合，辅以微课和雨课堂等手段，形成“虚拟学堂”。在此基础上，尝试将混合式教学和翻转课堂教学等新型教学模式用于实验教学。
