《材料研究与测试方法》课程教学大纲

《材料研究与测试方法》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：1011139003课程名称（中/英文）：材料研究与测试方法/MaterialsResearchMethods课程类别：专业必修课学分：2.5总学时：40理论学时：28实验/实践学时：12适用专业：无机非金属材料工程适用对象：本科先修课程：高等数学、大学物理、工程化学、材料科学基础教学环境：线下或混合式教学开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1.课程任务与目的本课程是面向无机非金属材料工程专业学生开设的一门专业必修基础课。课程主体内容为介绍材料物相、结构、成分分析原理、方法等基础知识，重点介绍X射线衍射分析技术、电子显微分析技术、热分析技术等无机非金属材料常用测试仪器的使用原理和方法，使学生能够针对具体的问题，选择恰当的仪器进行材料性能检测和分析，并通过信息综合得到合理有效的结论。在本课程的教学过程当中，加入我国在材料研究与测试领域技术发展历程和取得的伟大成就，激发学生爱国热情，以及文化自信、道路自信等信念。2.对接培养的岗位能力通过本课程的学习，使学生能够明确材料学常用现代分析仪器的使用原理和方法；能够选择与使用恰当的现代分析仪器，对材料相关的复杂工程问题进行分析；掌握常用材料研究测试基本原理和操作方法的职业岗位能力，具备建立材料检测信息与材料设计、制备和性能之间的联系的综合素养。三、课程教学目标本课程教学目标对应培养方案毕业要求2、4、5、12，具体内容如下：教学目标1：通过本课程的学习，学生应能运用材料的成分/组织结构、制备合成/加工工艺、材料固有性能和材料使用性能之间的内在联系，从物相组成、微观结构以及热分析等测试方法的角度来分析无机非金属材料的制备与加工过程，判断影响材料质量的关键环节和影响因素。支撑毕业要求的指标点2.2。教学目标2：通过本课程的学习，学生应能根据物相分析、显微分析和热分析等方法的基本原理开展相关分析测试，分析无机非金属材料生产过程中的原料、半成品和制成品的性能以及相关影响因素。支撑毕业要求的指标点4.1。教学目标3：通过本课程的学习，学生能够根据无机非金属材料的性能与使用条件等实际工程问题需求，选择科学合理的分析测试技术进行检测和分析。支撑毕业要求的指标点4.3。教学目标4：通过本课程的学习，学生能够正确采集和整理物相分析、显微结构观察以及热分析等相关实验的测试数据，并能分析和解释相关实验结果，得出合理的结论。支撑毕业要求的指标点4.4。教学目标5：通过本课程的学习，学生能够借助信息资源和文献检索工具，了解材料测试技术的发展前沿和趋势。支撑毕业要求的指标点5.1。教学目标6：通过本课程的学习，学生能够根据材料制备以及相关性能的需要来选择合适的测试方法。支撑毕业要求的指标点5.2。教学目标7：通过本课程的学习，学生应具备在材料研究领域内不断学习和适应的能力。支撑毕业要求的指标点12.1。四、教学课时安排（一）学时分配主题或知识点教学内容总学时学时完成课程教学目标讲课实验实践主题1绪论及背景知识22001、5、6主题2X射线衍射分析技术1010402、3、4主题3电子显微分析技术1010402、3、4主题4热分析技术44402、3、4主题5光谱和其他分析方法22002、3、4、7合计4028120（二）实践教学安排（指含有实验或实践内容的课程）序号实验项目名称实验学时实验类型实验要求每组人数备注1X射线衍射分析4综合性必做8~102扫描电子显微镜的认识与调节4综合性必做8~103综合热分析4综合性必做8~10五、教学内容及教学设计主题1绪论及背景知识1.教学内容介绍材料的结构及其层次；总述材料的研究方法及分类；介绍本课程的性质、任务、教学内容及要求；介绍我国在材料研究与测试领域的发展历程和最新伟大成就，引导学生科技创新意识，激发学生科技报国的热情；通过介绍目前一些大型测试设备或关键部件主要依赖进口的事实，进一步培养学生报效祖国的责任感、使命感和紧迫感。2.教学重点材料研究与分析方法在材料科学与工程四要素中的地位与作用。3.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用现场讲授，并结合案例式的课堂教学。主题2X射线衍射分析技术1.教学内容X射线的性质；X射线获得；X射线谱；X射线与物质的相互作用；X射线的吸收及其应用；X射线衍射的几何条件-劳厄方程、布拉格方程；X射线强度；X射线衍射方法；多晶体的研究方法；X射线衍射仪的构造、衍射几何；X射线物相定性、定量分析原理和方法；X射线衍射分析在其它方面的应用。2.教学重点布拉格方程，X射线衍射方法，多晶体的研究方法；X射线物相定性分析原理和方法；X射线衍射分析在其它方面的应用。3.教学难点X射线衍射方法；X射线衍射仪的构造、衍射几何；X射线物相定性分析。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂/现场讲授，在知识讲授的过程中，借助X射线的应用发展过程，引导学生树立不断探索，追求真理的科学精神。XRD数据分析内容采用案例式教学。主题3电子显微分析技术1.教学内容电子的波性与波长；电子透镜；电子与固体物质的相互作用；透射电子显微镜构造、工作原理；电子衍射；透射电镜的成像操作及衬度理论；透射电镜样品制备；扫描电子显微镜的结构、特点和工作原理；扫描电镜图像及衬度；扫描电镜样品制备；电子探针仪的构造和工作原理；电子探针分析方法和应用。2.教学重点透射电子显微镜构造、工作原理；透射电镜的成像操作及衬度理论；样品制备方法；扫描电子显微镜的结构、特点和工作原理；扫描电镜图像及衬度；扫描电镜样品制备；电子探针仪的构造及工作原理；电子探针分析方法和应用。3.教学难点电子与固体物质的相互作用；电子衍射显微成像；扫描电镜图像及衬度；电子探针分析方法和应用。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂/现场讲授，在知识讲授的过程中，借助建国后我国的电子显微技术的发展历程，引导学生树立热爱祖国，无私奉献，自力更生，艰苦奋斗，勇于登攀的爱国精神。SEM图像分析与讨论的内容采用案例式教学。主题4热分析技术1.教学内容热分析方法种类；差热分析基本原理；差热分析仪器构造；差热分析方法；差热曲线的判读及其影响因素；差热分析的应用；差示扫描量热分析原理及仪器；差示扫描量热曲线的判读及其影响因素；差示扫描量热分析的应用；热重分析基本原理及仪器构造；热重曲线的判读及其影响因素；热重分析的应用；综合热分析的原理及应用。2.教学重点热分析方法种类；差热分析方法；差热曲线的判读及其影响因素；差热分析的应用；差示扫描量热曲线的判读及其影响因素；差示扫描量热分析的应用；热重曲线的判读及其影响因素；热重分析的应用；综合热分析的原理及应用。3.教学难点差热曲线的判读及其影响因素；差示扫描量热曲线的判读及其影响因素；热重曲线的判读及其影响因素。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂/现场讲授，在知识讲授的过程中，通过对比常见热分析方法在检测原理上的异同，引导学生从辩证统一的角度来看待问题。热分析数据的内容采用案例式教学。主题5光谱和其他分析方法1.教学内容光谱的分类；红外吸收光谱分析的基本原理；红外吸收光谱图；红外光谱仪；红外光谱样品的制备；红外光谱的应用；拉曼光谱分析的基本原理；拉曼光谱图；激光拉曼光谱仪；拉曼光谱样品的制备；拉曼光谱与红外光谱的比较；拉曼光谱在无机材料中的应用。了解扫描隧道显微镜和原子力显微镜；X射线光电子能谱分析；穆斯堡分析；核磁共振谱分析等方法。2.教学重点红外吸收光谱分析的基本原理；红外吸收光谱图；红外光谱样品的制备；红外光谱的应用。3.教学难点红外光谱的基本原理；红外吸收光谱图的判读及其影响因素。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂/现场讲授，在知识讲授的过程中，通过介绍其他分析方法的测试原理，培养学生的发散思维。红外光谱分析的内容采用案例式教学。六、学生成绩评定1.成绩评定方法本课程成绩考核评定办法为：平时成绩占50%，其中作业、课堂表现与阶段测验共30％，实验20%；期末考试占50%。学生成绩评定表考核方式平时成绩期中考试期末考试出勤作业课堂表现阶段测验答辩项目小论文其他√√√实验成绩比例%1010102050其中平时成绩评定标准如下表所示。平时成绩评定及考核标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀(90~100分)良好(80~90分)中等(70~80分)及格(60~70分)不及格(＜60分)课堂表现（10分）无迟到、早退、旷课现象。积极参加课堂讨论，并有自己独到的见解，能够准确回答问题，并有自己独到的见解偶尔有迟到、早退现象。较为积极参加课堂讨论，能够准确回答问题，并提出自己的见解有迟到、早退现象。能够主动参加课堂讨论，能够回答问题有迟到、早退、偶尔有旷课现象。参与课堂讨论，基本能回答相关问题迟到、早退、旷课较多。不能有效参加课堂讨论，回答不出所有问题作业（10分）能够独立完成作业，作业完成质量优秀，能够灵活运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论能够独立完成作业，完成质量较高，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论能够独立完成作业，完成质量符合要求，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得有效结论基本能够独立完成作业，部分题目解答存在抄袭现象，运用所学知识和理论解决问题的能力基本符合要求不能独立完成作业，存在明显抄袭现象，不具备运用所学知识和理论解决问题的能力阶段测验（10分）完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为优秀完成所有阶段测验，根据参考答案评定分，总评成绩为优良完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为中等完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为及格没有完成阶段测试，根据参考答案评分，总评成绩不及格实验（20分）实验报告能够独立完成，内容完整，数据合理，数据处理正确，图表规范。能够正确完成实验报告中提出的问题，并对实验中遇到的问题进行深入的讨论，提出自己的见解。实验报告能够独立完成，内容完整，数据合理，数据处理正确，图表基本规范。能够完成实验报告中提出的问题，并对实验中遇到的问题进行讨论，提出意见。实验报告能够完成，内容完整，数据基本合理，能够进行数据处理，图表基本规范。能够基本完成实验报告中中提出的问题，对实验中遇到的问题进行讨论。实验报告基本能够独立完成，内容完整，数据图表齐全，基本完成实验报告中提出的问题。实验报告不能独立完成，存在抄袭现象，报告中提出的问题没有或基本没有回答。2.课程教学目标考核方式课程教学目标支撑毕业要求指标点考核评价方式权重（%）作业课堂表现阶段测验实验期末考试合计教学目标1指标点2.2322310~1520~25教学目标2指标点4.1323515~2028~33教学目标3指标点4.311103~66~9教学目标4指标点4.411255~1014~19教学目标5指标点5.1110204教学目标6指标点5.211253~612~15教学目标7指标点12.2020002合计10101020501003.课程教学目标评分标准教学目标评分标准表课程教学目标优（90-100）良（80-89）中（70-79）及格（60-69）不及格（0-59）教学目标1能够熟练运用材料的成分/组织结构、制备合成/加工工艺、材料固有性能和材料使用性能之间的内在联系，能熟练的从物相组成、微观结构以及热分析等测试方法的角度来分析无机非金属材料的制备与加工过程，能熟练判断影响材料质量的关键环节和影响因素能够准确运用材料的成分/组织结构、制备合成/加工工艺、材料固有性能和材料使用性能之间的内在联系，能准确的从物相组成、微观结构以及热分析等测试方法的角度来分析无机非金属材料的制备与加工过程，能准确判断影响材料质量的关键环节和影响因素能运用材料的成分/组织结构、制备合成/加工工艺、材料固有性能和材料使用性能之间的内在联系，从物相组成、微观结构以及热分析等测试方法的角度来分析无机非金属材料的制备与加工过程，能判断影响材料质量的关键环节和影响因素基本能运用材料的成分/组织结构、制备合成/加工工艺、材料固有性能和材料使用性能之间的内在联系，基本能从物相组成、微观结构以及热分析等测试方法的角度来分析无机非金属材料的制备与加工过程，基本能判断影响材料质量的关键环节和影响因素不能运用材料的成分/组织结构、制备合成/加工工艺、材料固有性能和材料使用性能之间的内在联系，不能从物相组成、微观结构以及热分析等测试方法的角度来分析无机非金属材料的制备与加工过程，不能判断影响材料质量的关键环节和影响因素教学目标2能够熟练根据物相分析、显微分析和热分析等方法的基本原理开展相关分析测试，能熟练分析无机非金属材料生产过程中的原料、半成品和制成品的性能以及相关影响因素能够准确根据物相分析、显微分析和热分析等方法的基本原理开展相关分析测试，能准确分析无机非金属材料生产过程中的原料、半成品和制成品的性能以及相关影响因素能够根据物相分析、显微分析和热分析等方法的基本原理开展相关分析测试，能分析无机非金属材料生产过程中的原料、半成品和制成品的性能以及相关影响因素基本能够根据物相分析、显微分析和热分析等方法的基本原理开展相关分析测试，基本能分析无机非金属材料生产过程中的原料、半成品和制成品的性能以及相关影响因素不能根据物相分析、显微分析和热分析等方法的基本原理开展相关分析测试，不能分析无机非金属材料生产过程中的原料、半成品和制成品的性能以及相关影响因素教学目标3能够熟练的根据无机非金属材料的性能与使用条件等实际工程问题需求，熟练选择科学合理的分析测试技术进行检测和分析能够准确根据无机非金属材料的性能与使用条件等实际工程问题需求，准确选择科学合理的分析测试技术进行检测和分析能够根据无机非金属材料的性能与使用条件等实际工程问题需求，能选择科学合理的分析测试技术进行检测和分析基本能够根据无机非金属材料的性能与使用条件等实际工程问题需求，基本能选择科学合理的分析测试技术进行检测和分析不能根据无机非金属材料的性能与使用条件等实际工程问题需求，不能选择科学合理的分析测试技术进行检测和分析教学目标4能够熟练采集和整理物相分析、显微结构观察以及热分析等相关实验的测试数据，能熟练分析和解释相关实验结果，得出合理的结论能够准确采集和整理物相分析、显微结构观察以及热分析等相关实验的测试数据，能准确分析和解释相关实验结果，得出较为合理的结论能采集和整理物相分析、显微结构观察以及热分析等相关实验的测试数据，并能分析和解释相关实验结果，得出结论基本能采集和整理物相分析、显微结构观察以及热分析等相关实验的测试数据，基本能分析和解释相关实验结果，得出相关结论不能采集和整理物相分析、显微结构观察以及热分析等相关实验的测试数据，不能分析和解释相关实验结果，不能得出合理的结论教学目标5通过本课程的学习，能够熟练借助信息资源和文献检索工具，能熟练了解材料测试技术的发展前沿和趋势通过本课程的学习，能够准确借助信息资源和文献检索工具，能准确了解材料测试技术的发展前沿和趋势通过本课程的学习，能够借助信息资源和文献检索工具，能了解材料测试技术的发展前沿和趋势通过本课程的学习，基本能够借助信息资源和文献检索工具，基本了解材料测试技术的发展前沿和趋势通过本课程的学习，不能够借助信息资源和文献检索工具，不能了解材料测试技术的发展前