現(xiàn)代材料表征技術(shù)（新創(chuàng)碳谷）教學(xué)大綱

1、現(xiàn)代材料表征技術(shù)（新創(chuàng)碳谷）教學(xué)大綱（Modern material characterization techniques）一、課程概況課程代碼：2501058學(xué) 分：2學(xué) 時：32先修課程：分析化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、儀器分析與實驗等適用專業(yè)：化學(xué)工程與工藝建議教材：材料分析測試技術(shù)與應(yīng)用，馬毅龍 著，化學(xué)工業(yè)出版社，2017-10-01；課程歸口：化工與材料學(xué)院課程團(tuán)隊：壯亞峰、吳澤穎、魏雪姣、張歡等課程的性質(zhì)與任務(wù)：本課程是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在已學(xué)過化學(xué)分析、物理化學(xué)、儀器分析與實驗等課程的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)和掌握現(xiàn)代材料表征的常用方法和儀器，理解

2、基本理論、各類儀器分析的基本原理、儀器構(gòu)造和定性定量分析方法，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實際問題的需要，應(yīng)用各類儀器分析方法對材料進(jìn)行表征（定性或定量）的能力，同時培養(yǎng)學(xué)生具有辯證思維能力，樹立理論聯(lián)系實際的科學(xué)觀，為學(xué)生畢業(yè)后從事相關(guān)工作打下良好的基礎(chǔ)。課程目標(biāo)對畢業(yè)要求觀測點的支撐序號課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求觀測點畢業(yè)要求1目標(biāo)1：理解并掌握儀器分析方法的基本原理、理論、儀器構(gòu)造；掌握相關(guān)分析結(jié)果的分析方法，能夠進(jìn)行定性、定量分析。觀測點5.1：了解現(xiàn)代材料表征常用的方法、儀器、信息技術(shù)工具、分析軟件和模擬軟件；掌握的使用原理和方法，理解其局限性。畢業(yè)要求1工程知識：能夠掌握數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知

3、識并用于解決化學(xué)工程與工藝領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題。畢業(yè)要求5使用現(xiàn)代工具：能夠針對化學(xué)工程與工藝領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對化學(xué)工程與工藝領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題的預(yù)測與模擬，并能夠理解其局限性。2目標(biāo)2：能夠根據(jù)材料的特征和需求，選擇合適的表征方法、儀器和分析條件；能夠把所學(xué)的儀器分析基本理論、原理、分析方法和技能，運用到具體的材料表征中去；能夠用相應(yīng)專業(yè)軟件分析表征結(jié)果并應(yīng)用。觀測點4.1：能夠比較和選擇研究路線，設(shè)計實驗方案，分析和應(yīng)用表征結(jié)果。畢業(yè)要求2問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析

4、化學(xué)工程與工藝領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。畢業(yè)要求4研究：能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。課程內(nèi)容及要求序號教學(xué)內(nèi)容思政元素預(yù)期學(xué)習(xí)成果教學(xué)學(xué)時教學(xué)方式支撐課程目標(biāo)1實驗室一般知識：分析實驗室安全規(guī)則；分析實驗室用水的規(guī)格和制備、玻璃儀器的洗滌、化學(xué)試劑的級別、保管和使用；分析試樣的準(zhǔn)備、保存和分解；特殊材料的使用、氣體鋼瓶的使用及注意事項。質(zhì)量控制目的；方法評價指標(biāo)；方法驗證過程。傳感器的基本特性；物理傳感器、化學(xué)傳感器、生物傳感器的基本原理和基本結(jié)構(gòu)；傳感器在現(xiàn)代分析儀器中的重要作用。重點和難點：

5、分析試樣準(zhǔn)備、保存和使用的要求。正確使用儀器設(shè)備、處理化學(xué)試劑的重要性，培養(yǎng)學(xué)生具備安全意識和環(huán)保意識。理解基礎(chǔ)科學(xué)與科研工具的重要性，培養(yǎng)學(xué)生具備勇敢探索精神、認(rèn)識動手能力重要性。能夠了解分析實驗室安全規(guī)則；能夠理解準(zhǔn)備、保存和使用分析試樣的要求和方法；能夠了解實驗室水、儀器、試劑的使用要求。能夠理解傳感器的重要性；能夠掌握傳感器的分類、原理、結(jié)構(gòu)、特點與局限。2（講授）講授/討論/實例教學(xué)等目標(biāo)12X射線衍射分析原理、方法及應(yīng)用：晶體的結(jié)構(gòu)、X射線的產(chǎn)生與特征、晶體對X射線的衍射作用、X射線衍射儀的結(jié)構(gòu)與基本原理、粉末狀材料的X射線衍射分析方法、X射線衍射分析數(shù)據(jù)的分析軟件與應(yīng)用。重點和難

6、點：晶體對X射線的衍射作用，衍射數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用；介紹分析方法的產(chǎn)生、推廣對科學(xué)發(fā)展的促進(jìn)作用，激發(fā)學(xué)生大膽謹(jǐn)慎的科學(xué)探索精神，目標(biāo)動手、團(tuán)隊合作的重要性。理解晶體結(jié)構(gòu)，對X射線的衍射作用，掌握衍射數(shù)據(jù)分析軟件，并能夠?qū)嶋H應(yīng)用。12（講授）講授/實例/討論/等目標(biāo)1目標(biāo)23掃描電子顯微分析：掃描電子顯微鏡基本工作原理和結(jié)構(gòu)；電子束與樣品相互作用產(chǎn)生的信號類型；掃描電子顯微鏡襯度原理；電子探針的基本原理及構(gòu)造；電子背散射衍射的結(jié)構(gòu)及基本原理；樣品的斷口類型與制備方法；重點和難點：掌握不同分析方法的優(yōu)缺點；能夠根據(jù)需要制備相應(yīng)的樣品斷口。正確的方法選擇及實驗操作對分析結(jié)果的重要性，培養(yǎng)學(xué)生具備職業(yè)道

7、德和敬業(yè)精神。理解掃描電子顯微鏡基本工作原理和結(jié)構(gòu)；能夠掌握不同方法應(yīng)用范圍；能夠更具樣品和需要制備合適的斷口。6（講授）講授/討論/實例教學(xué)等目標(biāo)1目標(biāo)24透射電子顯微分析：透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)與成像原理；電子衍射基本原理與衍射花樣標(biāo)定；透射電子顯微鏡襯度原理；掃描透射電子顯微鏡的工作原理與基本結(jié)構(gòu)；透射電子顯微鏡樣品制備方法；重點和難點：透射電子顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)與原理；電子衍射基本原理與衍射花樣標(biāo)定；透射電子顯微鏡樣品制備方法；正確的方法選擇及實驗操作對分析結(jié)果的重要性，培養(yǎng)學(xué)生具備職業(yè)道德和敬業(yè)精神。理解透射電子顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)與原理；掌握樣品制備方法；掌握衍射花樣標(biāo)定、形貌與晶體結(jié)構(gòu)分

8、析。6（講授）講授/實驗/討論/等目標(biāo)1目標(biāo)25原子力顯微鏡：原子力顯微鏡工作原理、結(jié)構(gòu)、功能；在材料科學(xué)方面中的應(yīng)用。重點和難點：原子力顯微鏡的優(yōu)勢與局限性；樣品制備技術(shù)。正確的方法選擇及實驗操作對分析結(jié)果的重要性，培養(yǎng)學(xué)生具備職業(yè)道德和敬業(yè)精神。理解原子力顯微鏡的基本原理、儀器結(jié)構(gòu)、功能；了解顯微分析技術(shù)的優(yōu)勢與局限性。4（講授）講授/實驗/討論/等目標(biāo)1目標(biāo)26其他近代材料測試方法：電子探針的結(jié)構(gòu)、分析方法和應(yīng)用；離子探針、低能電子衍射、俄歇電子能譜、X射線光電子能譜的結(jié)構(gòu)、分析方法和應(yīng)用。重點和難點：各種測試方法的優(yōu)勢與局限性；樣品制備技術(shù)。理解其他材料測試方法的基本原理、儀器結(jié)構(gòu)、功

9、能，了解各自的優(yōu)勢與局限性。2（講授）講授/實驗/討論/等目標(biāo)1目標(biāo)2四、課程實施（一）教學(xué)方法與教學(xué)手段1.采用多媒體教學(xué)手段，配合例題的講解及適當(dāng)?shù)乃伎碱}，保證講課進(jìn)度的同時，注意學(xué)生的掌握程度和課堂的氣氛。2.課程講授與啟案例教學(xué)、課堂討論、設(shè)計實驗方案、解釋實際現(xiàn)象、線上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、實驗設(shè)計及實施等多種教學(xué)方式結(jié)合，實行互動研究型教學(xué)，重點培養(yǎng)學(xué)生的理論素養(yǎng)和實踐操作能力。因此，本課程要求課前必須閱讀教材的相關(guān)部分和參考文獻(xiàn)；課上主動參與討論；課后按時完成布置的作業(yè)，積極進(jìn)行教學(xué)互動交流。（二）課程實施與保障主要教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量要求1備課1.掌握本課程教學(xué)大綱內(nèi)容，嚴(yán)格按照教學(xué)大綱要求進(jìn)行課

10、程教學(xué)內(nèi)容的組織。2.熟悉教材各章節(jié)，借助專業(yè)書籍資料，并依據(jù)教學(xué)大綱編寫授課計劃進(jìn)度表3.根據(jù)各部分教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)思授課思路、技巧，選擇合適的教學(xué)方法。2講授1.要點準(zhǔn)確、推理正確、條理清晰、重點突出，能夠理論聯(lián)系實際，熟練地解答和講解例題。2.采用多種教學(xué)方式（如啟發(fā)式教學(xué)、案例分析教學(xué)、討論式教學(xué)、多媒體示范教學(xué)等），注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力。3.能夠采用現(xiàn)代信息技術(shù)輔助教學(xué)。4.表達(dá)方式應(yīng)能便于學(xué)生理解、接受，力求形象生動，使學(xué)生在掌握知識的過程中，保持較為濃厚的學(xué)習(xí)興趣。3作業(yè)布置與批改學(xué)生必須完成規(guī)定數(shù)量的作業(yè)，作業(yè)必須達(dá)到以下基本要求：1.按時按量完成作業(yè)，不缺交，不

11、抄襲。2.書寫規(guī)范、清晰。3.解題方法和步驟正確。教師批改和講評作業(yè)要求如下：1.學(xué)生的作業(yè)要按時全部批改，并及時進(jìn)行講評。2.教師批改和講評作業(yè)要認(rèn)真、細(xì)致，按百分制評定成績并寫明日期。3.學(xué)生作業(yè)的平均成績應(yīng)作為本課程總評成績中平時成績的重要組成部分。4課內(nèi)實驗學(xué)生必須完成規(guī)定數(shù)量的課內(nèi)實驗，課內(nèi)實驗必須達(dá)到以下基本要求：1.按時按量完成預(yù)習(xí)報告和實驗報告，不缺交，不抄襲。2.書寫規(guī)范、清晰。3.實驗步驟、操作和結(jié)果處理正確。教師批改和講評作業(yè)要求如下：1.學(xué)生的預(yù)習(xí)報告和實驗要按時全部批改，并及時進(jìn)行講評。2.教師批改和講評預(yù)習(xí)報告和實驗報告要認(rèn)真、細(xì)致，按百分制評定成績并寫明日期。3.

12、學(xué)生課內(nèi)實驗的平均成績應(yīng)作為本課程總評成績中實驗成績。5課外答疑為了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，幫助學(xué)生更好地理解和消化所學(xué)知識、改進(jìn)學(xué)習(xí)方法和思維方式，培養(yǎng)其獨立思考問題的能力，課外答疑方式、時間、地點要跟學(xué)生商量共同確定，靈活安排。6成績考核本課程考核的方式為閉卷筆試?？荚嚤O(jiān)考由學(xué)院統(tǒng)一安排。有下列情況之一者，總評成績?yōu)椴患案瘢?.缺交作業(yè)次數(shù)達(dá)1/3以上者。2.缺課次數(shù)達(dá)本學(xué)期總授課學(xué)時的1/3以上者。3.實驗考核不及格。五、課程考核（一）課程考核包括期末考試、作業(yè)、平時測驗考核和實驗（實踐）考核等，期末考試采用開卷考試方式。（二）課程總評成績=平時成績10% +作業(yè)10% +平時測驗10%+課內(nèi)

13、實驗30%+期末考試成績40%。具體內(nèi)容和比例如表所示?？己谁h(huán)節(jié)成績比例考核內(nèi)容與評價細(xì)則支撐目標(biāo)目標(biāo)1目標(biāo)2平時表現(xiàn)30%課堂不定期點名，考核能否按時到勤，對于曠課、遲到和早退者適當(dāng)扣分，根據(jù)平時課堂筆記、課堂回答問題等情況確定平時表現(xiàn)分?jǐn)?shù)。還包括平時布置的調(diào)研報告、案例分析、小組討論、實驗報告和小設(shè)計等，賦予平時成績。15%15%作業(yè)10%重點章節(jié)對應(yīng)有思考題和習(xí)題，考核學(xué)生對每節(jié)課知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握度。對每次作業(yè)完成情況做記錄并百分制打分。5%5%測 驗10%網(wǎng)絡(luò)課堂測驗，考察學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握情況，以課堂測試的形式進(jìn)行。5%5%期末試卷50%題型考核內(nèi)容及相應(yīng)試題選擇題主要考核

14、儀器分析方法的原理和使用范圍、儀器構(gòu)造等4%4%判斷題主要考核儀器分析方法的原理和使用范圍、儀器構(gòu)造等4%4%簡答題主要考核儀器方法選擇、實驗方案設(shè)計、數(shù)據(jù)分析等。8%8%計算題主要考核定量定性方法，方法評價等。4%4%合 計100%50%50%備注：課程目標(biāo)達(dá)成度計算方法如下：六、有關(guān)說明（一）持續(xù)改進(jìn)本課程根據(jù)課后作業(yè)、實驗、考勤、期末考試等考核情況，以及學(xué)生、教學(xué)督導(dǎo)的反饋意見，及時對教學(xué)中不足之處進(jìn)行改進(jìn)，并在下一輪課程教學(xué)中改進(jìn)提高。針對課程目標(biāo)設(shè)計出課程考核的方式、內(nèi)容和評分標(biāo)準(zhǔn)，確保課程內(nèi)容與教學(xué)方式能有效實現(xiàn)課程目標(biāo)，使得考核結(jié)果能夠證明課程目標(biāo)達(dá)成。（二）參考書目及學(xué)習(xí)資料儀器分析（第三版），陳浩，科學(xué)出版社，2018.9現(xiàn)代儀器分析實驗技術(shù)：上冊，孫東平、李羽讓、紀(jì)明中、唐衛(wèi)華，科學(xué)出版社，2018.8儀器分析（第5版），朱明華、胡坪，高等教育出版社，2019-03-01；現(xiàn)代儀器分析，袁存光 等 編，化學(xué)工業(yè)出版社