《材料現(xiàn)代研究方法》課程教學(xué)大綱

《材料現(xiàn)代研究方法》課程教學(xué)大綱一、基本信息中文名稱：材料現(xiàn)代研究方法英文名稱：ModernResearchMethodsofMaterials課程代碼：13043107課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)分：2.5總學(xué)時(shí)：40（其中理論：40實(shí)驗(yàn)：0上機(jī)：0實(shí)踐：0）適用學(xué)院及專(zhuān)業(yè)：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)先修課程：高等數(shù)學(xué)A、無(wú)機(jī)與分析化學(xué)、大學(xué)物理B、物理化學(xué)B、材料科學(xué)基礎(chǔ)A（1）等開(kāi)課單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料工程系材料科學(xué)與工程教研室二、課程地位與作用本課程面向基本學(xué)制為四年的本科生，是材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之一，與材料科學(xué)基礎(chǔ)A、材料工程基礎(chǔ)、無(wú)機(jī)材料物理性能、無(wú)機(jī)材料機(jī)械與熱工設(shè)備等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課共同構(gòu)成材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系。本課程主要介紹材料現(xiàn)代研究中常用的X射線衍射分析、電子顯微分析、電子能譜分析、熱分析、分子光譜分析等分析技術(shù)，包括儀器結(jié)構(gòu)、工作原理、分析應(yīng)用等方面的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。使學(xué)生通過(guò)分析典型材料的組織結(jié)構(gòu)、微觀形貌、化學(xué)成分等，提高學(xué)生在材料檢測(cè)、研究、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)等方面分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為學(xué)生從事材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的工作打下基礎(chǔ)。三、課程教學(xué)目標(biāo)本課程支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.1、2.3、4.1、5.1、5.2。學(xué)生通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，能夠了解在材料研究過(guò)程中常用的測(cè)試分析方法的發(fā)展歷史，學(xué)習(xí)和繼承老一輩科學(xué)家精神，自覺(jué)踐行、大力弘揚(yáng)愛(ài)國(guó)、創(chuàng)新、求實(shí)的新時(shí)代科學(xué)家精神。理解各種現(xiàn)代測(cè)試分析方法對(duì)材料的組織結(jié)構(gòu)、成分研究及新材料的研制起到舉足輕重的作用，掌握X射線衍射分析、電子顯微分析、電子能譜分析、熱分析以及分子光譜分析技術(shù)的基本理論、儀器結(jié)構(gòu)、工作原理、分析應(yīng)用等方面的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，能夠?qū)Φ湫筒牧系臏y(cè)試結(jié)果（圖譜與圖像）進(jìn)行標(biāo)定、分析解釋。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具備以下能力：目標(biāo)1：掌握材料現(xiàn)代研究方法的基本原理、儀器結(jié)構(gòu)、樣品制備、檢測(cè)過(guò)程及典型應(yīng)用等，能夠?qū)Σ牧闲阅鼙碚鳌⑿虏牧涎兄频葟?fù)雜工程問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)及影響參數(shù)進(jìn)行識(shí)別和判斷。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.1）目標(biāo)2：能夠運(yùn)用無(wú)機(jī)材料研究的基本方法和原理，結(jié)合文獻(xiàn)資料調(diào)研，對(duì)典型材料的測(cè)試結(jié)果（圖譜與圖像）進(jìn)行標(biāo)定、分析解釋。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.3）目標(biāo)3：能夠?qū)o(wú)機(jī)材料的微觀形貌、組織結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成等進(jìn)行分析研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)掘其內(nèi)在的科學(xué)規(guī)律性，并能夠根據(jù)對(duì)象特征，選擇研究路線，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.1） 目標(biāo)4：能夠根據(jù)材料分析的目的，結(jié)合各種方法的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，正確選擇分析方法并理解其局限性，開(kāi)展材料組成與結(jié)構(gòu)等方面的分析測(cè)試與表征。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1、5.2）表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的關(guān)系矩陣教學(xué)目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)教學(xué)方式考核方式目標(biāo)12.1能夠應(yīng)用相關(guān)數(shù)理化知識(shí)和材料學(xué)的基本原理識(shí)別和判斷復(fù)雜材料工程問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。課堂講授、典型案例、課后討論、課程作業(yè)課程期末考試、課程作業(yè)目標(biāo)22.3能夠運(yùn)用材料科學(xué)、材料工程的基本原理和方法，結(jié)合文獻(xiàn)資料研究，對(duì)解決方案的各種影響因素進(jìn)行分析，獲得復(fù)雜工程問(wèn)題的解決途徑和有效結(jié)論。課堂講授、典型案例、課后討論、課程作業(yè)課程期末考試、課程作業(yè)目標(biāo)34.1能夠利用材料分析檢測(cè)技術(shù)的基本原理，通過(guò)文獻(xiàn)研究或相關(guān)方法，調(diào)研和分析復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案，并能夠根據(jù)對(duì)象特征，選擇研究路線，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。課堂講授、典型案例、課后討論、課程作業(yè)課程期末考試、課程作業(yè)目標(biāo)45.1理解材料工程領(lǐng)域常用的現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)的基本原理和方法，并理解其局限性；課堂講授、典型案例、課后討論、課程作業(yè)課程期末考試、課程作業(yè)目標(biāo)45.2能夠選擇與使用恰當(dāng)?shù)难芯糠椒ê驮O(shè)備獲得有效數(shù)據(jù)，進(jìn)一步利用信息資源等，對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)；課堂講授、典型案例、課后討論、課程作業(yè)課程期末考試、課程作業(yè)四、主要教學(xué)內(nèi)容第1章X射線衍射分析（12學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.1、2.3、4.1、5.1、5.2）本章應(yīng)了解X射線的本質(zhì)及其產(chǎn)生，了解X射線物相定量分析；理解X射線譜的種類(lèi)及特征；掌握X射線與物質(zhì)相互作用；掌握X射線衍射理論及其衍射方法：粉末照相法與衍射儀法；掌握X射線物相定性分析。激勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生追求真理、勇攀高峰，刻苦鉆研，實(shí)事求是，將科學(xué)家精神作為價(jià)值遵循和精神支撐。繼承和弘揚(yáng)老一輩科學(xué)家精神，樹(shù)立當(dāng)代中國(guó)優(yōu)秀科學(xué)家榜樣，向科技強(qiáng)國(guó)進(jìn)軍。使學(xué)生樹(shù)立誠(chéng)信觀念，激勵(lì)誠(chéng)信意識(shí)，培養(yǎng)誠(chéng)信品質(zhì)。重點(diǎn)：X射線與物質(zhì)相互作用；X射線衍射儀法；X射線物相定性分析。難點(diǎn)：X射線物相定性分析與定量分析。第2章電子顯微分析（14學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.1、2.3、4.1、5.1、5.2）本章應(yīng)了解薄膜樣品的制備過(guò)程；了解掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡的特點(diǎn)、工作模式和應(yīng)用；理解透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)、成像原理及主要性能指標(biāo)；理解掃描電子顯微鏡工作原理、結(jié)構(gòu)及主要性能；理解電子探針儀的工作原理、構(gòu)造；掌握電子光學(xué)基礎(chǔ)、電子與物質(zhì)的相互作用；掌握電子衍射基本原理、透射電鏡中的電子衍射；掌握掃描電鏡像襯度的原理及應(yīng)用；掌握能譜、波譜分析方法。培養(yǎng)學(xué)生追求真理、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、勇于創(chuàng)新、鍥而不舍的科學(xué)態(tài)度和刻苦鉆研的作風(fēng)，逐步增強(qiáng)認(rèn)識(shí)和掌握科學(xué)規(guī)律的自主能力。重點(diǎn)：電子與物質(zhì)的相互作用；電子衍射基本原理、透射電鏡中的電子衍射；掃描電鏡像襯度的原理及應(yīng)用；能譜、波譜分析方法。難點(diǎn)：電子衍射基本原理、透射電鏡中的電子衍射；掃描電鏡像襯度的原理及應(yīng)用；能譜分析方法。第3章電子能譜分析（4學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.1、2.3、4.1、5.1、5.2）本章應(yīng)了解俄歇電子能譜分析的原理和應(yīng)用；了解光電子能譜的應(yīng)用；理解X射線光電子能譜分析的基本原理、儀器構(gòu)造；掌握X射線光電子能譜譜圖分析。培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣與科學(xué)創(chuàng)新意識(shí)。重點(diǎn)：X射線光電子能譜分析的基本原理。難點(diǎn)：X射線光電子能譜譜圖分析。第4章熱分析技術(shù)（6學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.1、2.3、4.1、5.1、5.2）本章應(yīng)了解熱分析技術(shù)發(fā)展史；了解各種熱分析技術(shù)的應(yīng)用；理解熱分析測(cè)量的影響因素；掌握差熱分析、熱重分析及差示掃描量熱法的基本原理、特點(diǎn)及區(qū)別；掌握差熱-熱重綜合圖譜分析。培養(yǎng)學(xué)生勤奮嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，實(shí)事求是的科學(xué)精神。重點(diǎn)：差熱分析、熱重分析及差示掃描量熱法的基本原理、特點(diǎn)及區(qū)別。難點(diǎn)：差熱-熱重綜合圖譜分析。分子光譜分析（4學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.1、2.3、4.1、5.1、5.2）本章應(yīng)了解拉曼光譜的分析原理及其在材料研究中的應(yīng)用；掌握紅外光譜和拉曼光譜的特點(diǎn)及區(qū)別；掌握紅外光譜的分析原理及其在材料研究中的應(yīng)用；掌握紅外光譜譜圖分析。引導(dǎo)學(xué)生重視專(zhuān)業(yè)課，學(xué)好專(zhuān)業(yè)課，強(qiáng)化專(zhuān)業(yè)思想，培養(yǎng)和樹(shù)立社會(huì)責(zé)任感。重點(diǎn)：紅外光譜和拉曼光譜的特點(diǎn)及區(qū)別；紅外光譜的分析原理。難點(diǎn)：紅外光譜譜圖分析。五、教學(xué)方法本課程以材料現(xiàn)代研究方法基本理論—工作原理—技術(shù)應(yīng)用及數(shù)據(jù)分析為主線，對(duì)課程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行著重講解。由于本課程既具有理論性又具有實(shí)踐性，因此將各種研究方法的實(shí)際應(yīng)用納入教學(xué)過(guò)程中，使學(xué)生能夠理論聯(lián)系實(shí)際，用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。采用啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生思考問(wèn)題，學(xué)會(huì)分析、解決問(wèn)題的方法。通過(guò)分析實(shí)例和課程作業(yè)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，強(qiáng)化學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力，培養(yǎng)自學(xué)能力。本課程根據(jù)各章節(jié)內(nèi)容不同，選擇采用包括課堂講授、多媒體輔助、插播視頻、課后討論、使用智慧教學(xué)工具（如雨課堂或微助教等）多種教學(xué)手段相結(jié)合。培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)韌不拔的意志、艱苦創(chuàng)業(yè)的精神，提高學(xué)生的職業(yè)道德修養(yǎng)，對(duì)所從事的事業(yè)具有高度的事業(yè)心、崇高的榮譽(yù)感和強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感。六、課程考核和成績(jī)?cè)u(píng)定方式課程考核采用期末考試和平時(shí)考核相結(jié)合的方式。期末考試成績(jī)占總成績(jī)的70%，采用閉卷考試；平時(shí)考核主要通過(guò)課堂表現(xiàn)（包括課上提問(wèn)、課堂討論、在線習(xí)題等）考核和課程作業(yè)考核，平時(shí)考核成績(jī)占總成績(jī)的30%。七、教材及參考文獻(xiàn)1．教材朱和國(guó)，王新龍編著，材料科學(xué)研究與測(cè)試方法（第2版），南京，東南大學(xué)出版社，20132．主要參考教材和參考文獻(xiàn)[1]杜希文，原續(xù)波主編，材料分析方法（第2版），天津：天津大學(xué)出版社，2017[2]劉慶鎖主編，材料現(xiàn)代測(cè)試分析方法（第1版），北京，清華大學(xué)出版社，2014[3]郭立偉，朱艷，戴鴻濱主編，現(xiàn)代材料測(cè)試分析方法（第1版），北京，北京大學(xué)出版社，2014[4]王曉春，張希艷主編，材料現(xiàn)代分析與測(cè)試技術(shù)（第1版），