《材料研究與測試方法》課程教學大綱

《材料研究與測試方法》課程教學大綱一、課程基本情況課程代碼：1011139003課程名稱（中/英文）：材料研究與測試方法/MaterialsResearchMethods課程類別：專業(yè)必修課學分：2.5總學時：40理論學時：28實驗/實踐學時：12適用專業(yè)：無機非金屬材料工程適用對象：本科先修課程：高等數(shù)學、大學物理、工程化學、材料科學基礎教學環(huán)境：線下或混合式教學開課學院：材料科學與工程學院二、課程簡介1.課程任務與目的本課程是面向無機非金屬材料工程專業(yè)學生開設的一門專業(yè)必修基礎課。課程主體內容為介紹材料物相、結構、成分分析原理、方法等基礎知識，重點介紹X射線衍射分析技術、電子顯微分析技術、熱分析技術等無機非金屬材料常用測試儀器的使用原理和方法，使學生能夠針對具體的問題，選擇恰當?shù)膬x器進行材料性能檢測和分析，并通過信息綜合得到合理有效的結論。在本課程的教學過程當中，加入我國在材料研究與測試領域技術發(fā)展歷程和取得的偉大成就，激發(fā)學生愛國熱情，以及文化自信、道路自信等信念。2.對接培養(yǎng)的崗位能力通過本課程的學習，使學生能夠明確材料學常用現(xiàn)代分析儀器的使用原理和方法；能夠選擇與使用恰當?shù)默F(xiàn)代分析儀器，對材料相關的復雜工程問題進行分析；掌握常用材料研究測試基本原理和操作方法的職業(yè)崗位能力，具備建立材料檢測信息與材料設計、制備和性能之間的聯(lián)系的綜合素養(yǎng)。三、課程教學目標本課程教學目標對應培養(yǎng)方案畢業(yè)要求2、4、5、12，具體內容如下：教學目標1：通過本課程的學習，學生應能運用材料的成分/組織結構、制備合成/加工工藝、材料固有性能和材料使用性能之間的內在聯(lián)系，從物相組成、微觀結構以及熱分析等測試方法的角度來分析無機非金屬材料的制備與加工過程，判斷影響材料質量的關鍵環(huán)節(jié)和影響因素。支撐畢業(yè)要求的指標點2.2。教學目標2：通過本課程的學習，學生應能根據(jù)物相分析、顯微分析和熱分析等方法的基本原理開展相關分析測試，分析無機非金屬材料生產(chǎn)過程中的原料、半成品和制成品的性能以及相關影響因素。支撐畢業(yè)要求的指標點4.1。教學目標3：通過本課程的學習，學生能夠根據(jù)無機非金屬材料的性能與使用條件等實際工程問題需求，選擇科學合理的分析測試技術進行檢測和分析。支撐畢業(yè)要求的指標點4.3。教學目標4：通過本課程的學習，學生能夠正確采集和整理物相分析、顯微結構觀察以及熱分析等相關實驗的測試數(shù)據(jù)，并能分析和解釋相關實驗結果，得出合理的結論。支撐畢業(yè)要求的指標點4.4。教學目標5：通過本課程的學習，學生能夠借助信息資源和文獻檢索工具，了解材料測試技術的發(fā)展前沿和趨勢。支撐畢業(yè)要求的指標點5.1。教學目標6：通過本課程的學習，學生能夠根據(jù)材料制備以及相關性能的需要來選擇合適的測試方法。支撐畢業(yè)要求的指標點5.2。教學目標7：通過本課程的學習，學生應具備在材料研究領域內不斷學習和適應的能力。支撐畢業(yè)要求的指標點12.1。四、教學課時安排（一）學時分配主題或知識點教學內容總學時學時完成課程教學目標講課實驗實踐主題1緒論及背景知識22001、5、6主題2X射線衍射分析技術1010402、3、4主題3電子顯微分析技術1010402、3、4主題4熱分析技術44402、3、4主題5光譜和其他分析方法22002、3、4、7合計4028120（二）實踐教學安排（指含有實驗或實踐內容的課程）序號實驗項目名稱實驗學時實驗類型實驗要求每組人數(shù)備注1X射線衍射分析4綜合性必做8~102掃描電子顯微鏡的認識與調節(jié)4綜合性必做8~103綜合熱分析4綜合性必做8~10五、教學內容及教學設計主題1緒論及背景知識1.教學內容介紹材料的結構及其層次；總述材料的研究方法及分類；介紹本課程的性質、任務、教學內容及要求；介紹我國在材料研究與測試領域的發(fā)展歷程和最新偉大成就，引導學生科技創(chuàng)新意識，激發(fā)學生科技報國的熱情；通過介紹目前一些大型測試設備或關鍵部件主要依賴進口的事實，進一步培養(yǎng)學生報效祖國的責任感、使命感和緊迫感。2.教學重點材料研究與分析方法在材料科學與工程四要素中的地位與作用。3.教學方案設計（含教學方法、教學手段）采用現(xiàn)場講授，并結合案例式的課堂教學。主題2X射線衍射分析技術1.教學內容X射線的性質；X射線獲得；X射線譜；X射線與物質的相互作用；X射線的吸收及其應用；X射線衍射的幾何條件-勞厄方程、布拉格方程；X射線強度；X射線衍射方法；多晶體的研究方法；X射線衍射儀的構造、衍射幾何；X射線物相定性、定量分析原理和方法；X射線衍射分析在其它方面的應用。2.教學重點布拉格方程，X射線衍射方法，多晶體的研究方法；X射線物相定性分析原理和方法；X射線衍射分析在其它方面的應用。3.教學難點X射線衍射方法；X射線衍射儀的構造、衍射幾何；X射線物相定性分析。4.教學方案設計（含教學方法、教學手段）采用課堂/現(xiàn)場講授，在知識講授的過程中，借助X射線的應用發(fā)展過程，引導學生樹立不斷探索，追求真理的科學精神。XRD數(shù)據(jù)分析內容采用案例式教學。主題3電子顯微分析技術1.教學內容電子的波性與波長；電子透鏡；電子與固體物質的相互作用；透射電子顯微鏡構造、工作原理；電子衍射；透射電鏡的成像操作及襯度理論；透射電鏡樣品制備；掃描電子顯微鏡的結構、特點和工作原理；掃描電鏡圖像及襯度；掃描電鏡樣品制備；電子探針儀的構造和工作原理；電子探針分析方法和應用。2.教學重點透射電子顯微鏡構造、工作原理；透射電鏡的成像操作及襯度理論；樣品制備方法；掃描電子顯微鏡的結構、特點和工作原理；掃描電鏡圖像及襯度；掃描電鏡樣品制備；電子探針儀的構造及工作原理；電子探針分析方法和應用。3.教學難點電子與固體物質的相互作用；電子衍射顯微成像；掃描電鏡圖像及襯度；電子探針分析方法和應用。4.教學方案設計（含教學方法、教學手段）采用課堂/現(xiàn)場講授，在知識講授的過程中，借助建國后我國的電子顯微技術的發(fā)展歷程，引導學生樹立熱愛祖國，無私奉獻，自力更生，艱苦奮斗，勇于登攀的愛國精神。SEM圖像分析與討論的內容采用案例式教學。主題4熱分析技術1.教學內容熱分析方法種類；差熱分析基本原理；差熱分析儀器構造；差熱分析方法；差熱曲線的判讀及其影響因素；差熱分析的應用；差示掃描量熱分析原理及儀器；差示掃描量熱曲線的判讀及其影響因素；差示掃描量熱分析的應用；熱重分析基本原理及儀器構造；熱重曲線的判讀及其影響因素；熱重分析的應用；綜合熱分析的原理及應用。2.教學重點熱分析方法種類；差熱分析方法；差熱曲線的判讀及其影響因素；差熱分析的應用；差示掃描量熱曲線的判讀及其影響因素；差示掃描量熱分析的應用；熱重曲線的判讀及其影響因素；熱重分析的應用；綜合熱分析的原理及應用。3.教學難點差熱曲線的判讀及其影響因素；差示掃描量熱曲線的判讀及其影響因素；熱重曲線的判讀及其影響因素。4.教學方案設計（含教學方法、教學手段）采用課堂/現(xiàn)場講授，在知識講授的過程中，通過對比常見熱分析方法在檢測原理上的異同，引導學生從辯證統(tǒng)一的角度來看待問題。熱分析數(shù)據(jù)的內容采用案例式教學。主題5光譜和其他分析方法1.教學內容光譜的分類；紅外吸收光譜分析的基本原理；紅外吸收光譜圖；紅外光譜儀；紅外光譜樣品的制備；紅外光譜的應用；拉曼光譜分析的基本原理；拉曼光譜圖；激光拉曼光譜儀；拉曼光譜樣品的制備；拉曼光譜與紅外光譜的比較；拉曼光譜在無機材料中的應用。了解掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡；X射線光電子能譜分析；穆斯堡分析；核磁共振譜分析等方法。2.教學重點紅外吸收光譜分析的基本原理；紅外吸收光譜圖；紅外光譜樣品的制備；紅外光譜的應用。3.教學難點紅外光譜的基本原理；紅外吸收光譜圖的判讀及其影響因素。4.教學方案設計（含教學方法、教學手段）采用課堂/現(xiàn)場講授，在知識講授的過程中，通過介紹其他分析方法的測試原理，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維。紅外光譜分析的內容采用案例式教學。六、學生成績評定1.成績評定方法本課程成績考核評定辦法為：平時成績占50%，其中作業(yè)、課堂表現(xiàn)與階段測驗共30％，實驗20%；期末考試占50%。學生成績評定表考核方式平時成績期中考試期末考試出勤作業(yè)課堂表現(xiàn)階段測驗答辯項目小論文其他√√√實驗成績比例%1010102050其中平時成績評定標準如下表所示。平時成績評定及考核標準考核環(huán)節(jié)考核結果及標準評估項目及權重優(yōu)秀(90~100分)良好(80~90分)中等(70~80分)及格(60~70分)不及格(＜60分)課堂表現(xiàn)（10分）無遲到、早退、曠課現(xiàn)象。積極參加課堂討論，并有自己獨到的見解，能夠準確回答問題，并有自己獨到的見解偶爾有遲到、早退現(xiàn)象。較為積極參加課堂討論，能夠準確回答問題，并提出自己的見解有遲到、早退現(xiàn)象。能夠主動參加課堂討論，能夠回答問題有遲到、早退、偶爾有曠課現(xiàn)象。參與課堂討論，基本能回答相關問題遲到、早退、曠課較多。不能有效參加課堂討論，回答不出所有問題作業(yè)（10分）能夠獨立完成作業(yè)，作業(yè)完成質量優(yōu)秀，能夠靈活運用所學知識和理論解決問題，并獲得正確結論能夠獨立完成作業(yè)，完成質量較高，能夠運用所學知識和理論解決問題，并獲得正確結論能夠獨立完成作業(yè)，完成質量符合要求，能夠運用所學知識和理論解決問題，并獲得有效結論基本能夠獨立完成作業(yè)，部分題目解答存在抄襲現(xiàn)象，運用所學知識和理論解決問題的能力基本符合要求不能獨立完成作業(yè)，存在明顯抄襲現(xiàn)象，不具備運用所學知識和理論解決問題的能力階段測驗（10分）完成所有階段測驗，根據(jù)參考答案評分，總評成績?yōu)閮?yōu)秀完成所有階段測驗，根據(jù)參考答案評定分，總評成績?yōu)閮?yōu)良完成所有階段測驗，根據(jù)參考答案評分，總評成績?yōu)橹械韧瓿伤须A段測驗，根據(jù)參考答案評分，總評成績?yōu)榧案駴]有完成階段測試，根據(jù)參考答案評分，總評成績不及格實驗（20分）實驗報告能夠獨立完成，內容完整，數(shù)據(jù)合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表規(guī)范。能夠正確完成實驗報告中提出的問題，并對實驗中遇到的問題進行深入的討論，提出自己的見解。實驗報告能夠獨立完成，內容完整，數(shù)據(jù)合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表基本規(guī)范。能夠完成實驗報告中提出的問題，并對實驗中遇到的問題進行討論，提出意見。實驗報告能夠完成，內容完整，數(shù)據(jù)基本合理，能夠進行數(shù)據(jù)處理，圖表基本規(guī)范。能夠基本完成實驗報告中中提出的問題，對實驗中遇到的問題進行討論。實驗報告基本能夠獨立完成，內容完整，數(shù)據(jù)圖表齊全，基本完成實驗報告中提出的問題。實驗報告不能獨立完成，存在抄襲現(xiàn)象，報告中提出的問題沒有或基本沒有回答。2.課程教學目標考核方式課程教學目標支撐畢業(yè)要求指標點考核評價方式權重（%）作業(yè)課堂表現(xiàn)階段測驗實驗期末考試合計教學目標1指標點2.2322310~1520~25教學目標2指標點4.1323515~2028~33教學目標3指標點4.311103~66~9教學目標4指標點4.411255~1014~19教學目標5指標點5.1110204教學目標6指標點5.211253~612~15教學目標7指標點12.2020002合計10101020501003.課程教學目標評分標準教學目標評分標準表課程教學目標優(yōu)（90-100）良（80-89）中（70-79）及格（60-69）不及格（0-59）教學目標1能夠熟練運用材料的成分/組織結構、制備合成/加工工藝、材料固有性能和材料使用性能之間的內在聯(lián)系，能熟練的從物相組成、微觀結構以及熱分析等測試方法的角度來分析無機非金屬材料的制備與加工過程，能熟練判斷影響材料質量的關鍵環(huán)節(jié)和影響因素能夠準確運用材料的成分/組織結構、制備合成/加工工藝、材料固有性能和材料使用性能之間的內在聯(lián)系，能準確的從物相組成、微觀結構以及熱分析等測試方法的角度來分析無機非金屬材料的制備與加工過程，能準確判斷影響材料質量的關鍵環(huán)節(jié)和影響因素能運用材料的成分/組織結構、制備合成/加工工藝、材料固有性能和材料使用性能之間的內在聯(lián)系，從物相組成、微觀結構以及熱分析等測試方法的角度來分析無機非金屬材料的制備與加工過程，能判斷影響材料質量的關鍵環(huán)節(jié)和影響因素基本能運用材料的成分/組織結構、制備合成/加工工藝、材料固有性能和材料使用性能之間的內在聯(lián)系，基本能從物相組成、微觀結構以及熱分析等測試方法的角度來分析無機非金屬材料的制備與加工過程，基本能判斷影響材料質量的關鍵環(huán)節(jié)和影響因素不能運用材料的成分/組織結構、制備合成/加工工藝、材料固有性能和材料使用性能之間的內在聯(lián)系，不能從物相組成、微觀結構以及熱分析等測試方法的角度來分析無機非金屬材料的制備與加工過程，不能判斷影響材料質量的關鍵環(huán)節(jié)和影響因素教學目標2能夠熟練根據(jù)物相分析、顯微分析和熱分析等方法的基本原理開展相關分析測試，能熟練分析無機非金屬材料生產(chǎn)過程中的原料、半成品和制成品的性能以及相關影響因素能夠準確根據(jù)物相分析、顯微分析和熱分析等方法的基本原理開展相關分析測試，能準確分析無機非金屬材料生產(chǎn)過程中的原料、半成品和制成品的性能以及相關影響因素能夠根據(jù)物相分析、顯微分析和熱分析等方法的基本原理開展相關分析測試，能分析無機非金屬材料生產(chǎn)過程中的原料、半成品和制成品的性能以及相關影響因素基本能夠根據(jù)物相分析、顯微分析和熱分析等方法的基本原理開展相關分析測試，基本能分析無機非金屬材料生產(chǎn)過程中的原料、半成品和制成品的性能以及相關影響因素不能根據(jù)物相分析、顯微分析和熱分析等方法的基本原理開展相關分析測試，不能分析無機非金屬材料生產(chǎn)過程中的原料、半成品和制成品的性能以及相關影響因素教學目標3能夠熟練的根據(jù)無機非金屬材料的性能與使用條件等實際工程問題需求，熟練選擇科學合理的分析測試技術進行檢測和分析能夠準確根據(jù)無機非金屬材料的性能與使用條件等實際工程問題需求，準確選擇科學合理的分析測試技術進行檢測和分析能夠根據(jù)無機非金屬材料的性能與使用條件等實際工程問題需求，能選擇科學合理的分析測試技術進行檢測和分析基本能夠根據(jù)無機非金屬材料的性能與使用條件等實際工程問題需求，基本能選擇科學合理的分析測試技術進行檢測和分析不能根據(jù)無機非金屬材料的性能與使用條件等實際工程問題需求，不能選擇科學合理的分析測試技術進行檢測和分析教學目標4能夠熟練采集和整理物相分析、顯微結構觀察以及熱分析等相關實驗的測試數(shù)據(jù)，能熟練分析和解釋相關實驗結果，得出合理的結論能夠準確采集和整理物相分析、顯微結構觀察以及熱分析等相關實驗的測試數(shù)據(jù)，能準確分析和解釋相關實驗結果，得出較為合理的結論能采集和整理物相分析、顯微結構觀察以及熱分析等相關實驗的測試數(shù)據(jù)，并能分析和解釋相關實驗結果，得出結論基本能采集和整理物相分析、顯微結構觀察以及熱分析等相關實驗的測試數(shù)據(jù)，基本能分析和解釋相關實驗結果，得出相關結論不能采集和整理物相分析、顯微結構觀察以及熱分析等相關實驗的測試數(shù)據(jù)，不能分析和解釋相關實驗結果，不能得出合理的結論教學目標5通過本課程的學習，能夠熟練借助信息資源和文獻檢索工具，能熟練了解材料測試技術的發(fā)展前沿和趨勢通過本課程的學習，能夠準確借助信息資源和文獻檢索工具，能準確了解材料測試技術的發(fā)展前沿和趨勢通過本課程的學習，能夠借助信息資源和文獻檢索工具，能了解材料測試技術的發(fā)展前沿和趨勢通過本課程的學習，基本能夠借助信息資源和文獻檢索工具，基本了解材料測試技術的發(fā)展前沿和趨勢通過本課程的學習，不能夠借助信息資源和文獻檢索工具，不能了解材料測試技術的發(fā)展前