納米材料與納米技術(shù) 課程教學(xué)大綱

《納米材料與納米技術(shù)》課程教學(xué)大綱一、課程簡(jiǎn)介課程中文名納米材料與納米技術(shù)課程英文名NanomaterialsandNanotechnology雙語(yǔ)授課□是?否課程代碼21122034課程學(xué)分2總學(xué)時(shí)數(shù)32課程類(lèi)別□通識(shí)教育課程□公共基礎(chǔ)課程?專(zhuān)業(yè)教育課程□綜合實(shí)踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)□必修?選修□其他課程形態(tài)□線上?線下□線上線下混合式□社會(huì)實(shí)踐□虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式□閉卷?開(kāi)卷□課程論文□課程作品□匯報(bào)展示□報(bào)告?課堂表現(xiàn)□階段性測(cè)試?平時(shí)作業(yè)□其他（可多選）開(kāi)課學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院開(kāi)課系(教研室)材料科學(xué)系面向?qū)I(yè)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)課學(xué)期第7學(xué)期先修課程無(wú)機(jī)化學(xué)后續(xù)課程無(wú)機(jī)非金屬材料選用教材楊維清.納米材料與納米技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2023.參考書(shū)目徐志軍.納米材料與納米技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010.課程資源/newview/movie/free?mid=DHK30QQR9&pid=QHK30Q2F6課程簡(jiǎn)介《納米材料與納米技術(shù)》是一門(mén)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)選修的專(zhuān)業(yè)核心課。主要介紹納米材料基本結(jié)構(gòu)、理論基礎(chǔ)、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)、納米材料制備方法和表征手段等。通過(guò)該課程的教學(xué)，使學(xué)生獲得從事納米材料相關(guān)職業(yè)必需的基本理論、基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法，具有一定分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力、較強(qiáng)的概括能力、邏輯推理能力、自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力；為后續(xù)《無(wú)機(jī)非金屬材料》等專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)、將來(lái)的工作和科研打下較堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)表1課程目標(biāo)序號(hào)具體課程目標(biāo)課程目標(biāo)1能夠闡述和靈活運(yùn)納米材料和技術(shù)的基本理論和工程知識(shí)，習(xí)得系統(tǒng)思維的能力，包括解釋納米材料的表面與界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和其他效應(yīng)；能陳述納米材料的晶體特性、表面缺陷特性和團(tuán)聚特性，說(shuō)明納米材料的結(jié)構(gòu)分析、粒度分析和形貌分析方法以及納米材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活中的價(jià)值，能對(duì)納米材料安全性有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題作出正確的價(jià)值判斷；能說(shuō)明納米材料的常用制備方法，并能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)工具及專(zhuān)業(yè)知識(shí)的原理和方法，簡(jiǎn)化和分解復(fù)雜的納米工程問(wèn)題，通過(guò)理論模型正確闡釋或表達(dá)出納米材料設(shè)計(jì)和制備、結(jié)構(gòu)性能分析、技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用方面復(fù)雜工程問(wèn)題；能陳述納米材料和相關(guān)技術(shù)的最新研究成果。課程目標(biāo)2習(xí)得較強(qiáng)的納米材料設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)能力，樹(shù)立終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，學(xué)會(huì)前后對(duì)比等高效學(xué)習(xí)納米材料和納米技術(shù)的方法，習(xí)得研究納米材料設(shè)計(jì)和制備、結(jié)構(gòu)和性能、技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用等方面的主要方案和儀器使用方法；具備較強(qiáng)的納米材料評(píng)估能力、方案選擇能力和創(chuàng)新能力。課程目標(biāo)3具有較強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和高度的社會(huì)責(zé)任感；樹(shù)立愛(ài)國(guó)主義情懷、辨證唯物主義的科學(xué)世界觀和正確的人生價(jià)值觀，具有端正的生活態(tài)度，在生活、生產(chǎn)中正確解釋團(tuán)隊(duì)的整體目標(biāo)和分期目標(biāo)，執(zhí)行團(tuán)隊(duì)工作的過(guò)程管理，有效地指揮團(tuán)隊(duì)完成納米工程實(shí)踐任務(wù)。表2課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)畢業(yè)要求1：?jiǎn)栴}分析【H】2.2能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)工具及專(zhuān)業(yè)知識(shí)的原理和方法，簡(jiǎn)化和分解復(fù)雜工程問(wèn)題，通過(guò)理論模型正確闡釋或表達(dá)出新材料設(shè)計(jì)和制備-結(jié)構(gòu)性能分析-新材料技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用方面復(fù)雜工程問(wèn)題。1畢業(yè)要求2：設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案【M】3.3能夠結(jié)合自然科學(xué)原理與專(zhuān)業(yè)知識(shí)，從材料設(shè)計(jì)源頭及制備過(guò)程中創(chuàng)新思路。2畢業(yè)要求3：個(gè)人和團(tuán)隊(duì)【L】9.3能夠解釋團(tuán)隊(duì)的整體目標(biāo)和分期目標(biāo)，實(shí)施團(tuán)隊(duì)工作的過(guò)程管理，有效地指揮團(tuán)隊(duì)完成工程實(shí)踐任務(wù)。3三、課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與方法表3課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法對(duì)應(yīng)關(guān)系序號(hào)課程模塊學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)任務(wù)課程目標(biāo)學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)方法學(xué)時(shí)1納米材料的基本結(jié)構(gòu)與理論基礎(chǔ)1.納米材料的定義與分類(lèi)1.預(yù)習(xí)：教材相關(guān)章節(jié)、課件2.拓展閱讀：固體能帶理論前沿相關(guān)文獻(xiàn)2篇3.章節(jié)小結(jié)：陳述納米材料的能帶理論2重點(diǎn)：1.納米材料的定義2.二維納米結(jié)構(gòu)難點(diǎn)：1.納米材料的能帶理論、小尺寸效應(yīng)對(duì)納米材料性質(zhì)的影響講授法：針對(duì)1、2、3節(jié)討論法：針對(duì)第4節(jié)練習(xí)法：針對(duì)第2節(jié)82.納米材料的基本結(jié)構(gòu)單元13.納米材料的能帶理論24.表面與界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、其他效應(yīng)12納米材料的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)1.納米材料的力、熱、光、電和磁學(xué)性能1.預(yù)習(xí)：教材相關(guān)章節(jié)、課件2.拓展閱讀：納米磁性材料巨磁阻效應(yīng)前沿相關(guān)文獻(xiàn)2篇3.章節(jié)小結(jié)：陳述納米材料自組裝機(jī)理1重點(diǎn)：1.納米材料的電學(xué)性能、納米材料的光學(xué)性能難點(diǎn)：1.納米材料的自組裝機(jī)理、納米材料的團(tuán)聚特性講授法：針對(duì)1、2節(jié)討論法：針對(duì)第3節(jié)練習(xí)法：針對(duì)第2節(jié)82.納米材料的自組裝、吸附特性和催化特性33.納米材料的晶體特性、表面缺陷特性和團(tuán)聚特性23納米材料的制備方法和分析表征1.零維和一維納米材料的制備、二維納米薄膜的制備、納米復(fù)合材料的制備1.預(yù)習(xí)：教材相關(guān)章節(jié)、課件2.拓展閱讀：聚合物納米復(fù)合材料前沿相關(guān)文獻(xiàn)2篇3.章節(jié)小結(jié)：陳述二維納米薄膜常用制備方法2重點(diǎn)：1.微孔和介孔納米材料的制備、二維納米薄膜生長(zhǎng)的原理、核-殼結(jié)構(gòu)材料的制備難點(diǎn)：1.形貌分析的重要性與種類(lèi)、X射線光電子能譜、納米材料的有序度分析講授法：針對(duì)1、2節(jié)討論法：針對(duì)第3節(jié)練習(xí)法：針對(duì)第3節(jié)82.納米材料的結(jié)構(gòu)分析、粒度分析和形貌分析13.納米材料的成分分析、納米材料表面電子結(jié)構(gòu)的分析34納米加工技術(shù)及其應(yīng)用1.納米減材制造技術(shù)、納米增材制造技術(shù)1.預(yù)習(xí)：教材相關(guān)章節(jié)、課件2.拓展閱讀：聚焦離子束技術(shù)前沿相關(guān)文獻(xiàn)2篇3.章節(jié)小結(jié)：陳述納米增材制造技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)1重點(diǎn)：1.激光加工技術(shù)、刻蝕技術(shù)2.薄膜沉積技術(shù)3.3D打印技術(shù)難點(diǎn)：1.納米發(fā)電機(jī)的理論基礎(chǔ)、納米材料和納米技術(shù)在超級(jí)電容器中的應(yīng)用講授法：針對(duì)1、2節(jié)討論法：針對(duì)第3節(jié)練習(xí)法：針對(duì)第1節(jié)82.納米材料與納米技術(shù)在能量收集、電化學(xué)能源和信息領(lǐng)域的應(yīng)用23.納米材料和納米技術(shù)在無(wú)線傳感和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用3四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4-1課程目標(biāo)、考核內(nèi)容與考核方式對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)考核內(nèi)容所屬學(xué)習(xí)模塊/項(xiàng)目考核占比考核方式課程目標(biāo)11.納米材料的基本結(jié)構(gòu)單元160%課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、期末考試2.表面與界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、其他效應(yīng)13.納米材料的力、熱、光、電和磁學(xué)性能24.納米材料的結(jié)構(gòu)分析、粒度分析和形貌分析35.納米減材制造技術(shù)、納米增材制造技術(shù)4課程目標(biāo)21.納米材料的定義與分類(lèi)135.2%課后作業(yè)、期末考試2.納米材料的能帶理論13.納米材料的晶體特性、表面缺陷特性和團(tuán)聚特性24.零維和一維納米材料的制備、二維納米薄膜的制備、納米復(fù)合材料的制備35.納米材料與納米技術(shù)在能量收集、電化學(xué)能源和信息領(lǐng)域的應(yīng)用4課程目標(biāo)31.納米材料的自組裝、吸附特性和催化特性24.8%課堂表現(xiàn)2.納米材料的成分分析、納米材料表面電子結(jié)構(gòu)的分析33.納米材料和納米技術(shù)在無(wú)線傳感和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用4表4-2課程目標(biāo)與考核方式矩陣關(guān)系課程目標(biāo)考核方式考核占比期末考試70%課后作業(yè)18%課堂表現(xiàn)12%課程目標(biāo)160%60%60%60%課程目標(biāo)240%40%035.2%課程目標(biāo)30040%4.8%（二）成績(jī)?cè)u(píng)定1.平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定（1）課堂表現(xiàn)（40%）：通過(guò)學(xué)生在課堂上闡明知識(shí)的情況及相關(guān)能力水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。包括課堂發(fā)言、提問(wèn)、回答問(wèn)題、練習(xí)等。（2）課后作業(yè)（60%）：線下章節(jié)作業(yè)等，主要考核學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。2.期末成績(jī)?cè)u(píng)定期末考試主要考察學(xué)生對(duì)基本概念、設(shè)計(jì)原理和材料制備表征的理解與運(yùn)用。方式為開(kāi)卷考試。要求學(xué)生掌握基本概念、設(shè)計(jì)原理，運(yùn)用具體方法解決相關(guān)問(wèn)題。3.總成績(jī)?cè)u(píng)定課程期末總成績(jī)由平時(shí)考核成績(jī)和期末考核成績(jī)構(gòu)成。期末總成績(jī)（100%）=平時(shí)成績(jī)×（30%）+期末成績(jī)×（70%）（三）評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表5評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（非試卷考核項(xiàng)目）考核項(xiàng)目評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)課堂表現(xiàn)（1）課堂測(cè)驗(yàn)、回答問(wèn)題正確，且能進(jìn)行解釋?zhuān)?0%）。（2）提問(wèn)、討論發(fā)言觀點(diǎn)正確，問(wèn)題有深度、有創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測(cè)驗(yàn)、回答問(wèn)題正確，但解釋欠清楚（50%）。（2）提問(wèn)、討論發(fā)言觀點(diǎn)正確，但問(wèn)題無(wú)深度或無(wú)創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測(cè)驗(yàn)、回答問(wèn)題大部分正確，且不能解釋?zhuān)?0%）。（2）提問(wèn)、討論發(fā)言觀點(diǎn)基本正確，但問(wèn)題無(wú)深度、無(wú)創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測(cè)驗(yàn)、回答問(wèn)題錯(cuò)誤率在30~50%之間，且不能解釋?zhuān)?0%）。（2）提問(wèn)、討論發(fā)言觀點(diǎn)有部分錯(cuò)誤，或邏輯不嚴(yán)密（50%）。（1）課堂測(cè)驗(yàn)、回答問(wèn)題錯(cuò)誤率超過(guò)50%，且不能解釋?zhuān)?0%）。（2）提問(wèn)、討論發(fā)言觀點(diǎn)錯(cuò)誤，思路不清晰，邏輯不嚴(yán)密（50%）。課后作業(yè)（1）答案正確率超過(guò)90%（80%）。（2）部分作業(yè)完成方法、思路有創(chuàng)新（10%）。（3）書(shū)寫(xiě)規(guī)范，無(wú)抄襲，態(tài)度端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在80~89%（80%）。（2）整個(gè)作業(yè)完成方法、思路無(wú)創(chuàng)新（10%）。（3）書(shū)寫(xiě)規(guī)范，無(wú)抄襲，態(tài)度端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在70-79%（80%）。（2）整個(gè)作業(yè)完成方法、思路無(wú)創(chuàng)新（10%）。（3）書(shū)寫(xiě)較規(guī)范，無(wú)抄襲，態(tài)度基本端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在60-69%（80%）。（2）整個(gè)作業(yè)完成方法、思路無(wú)創(chuàng)新