《固體化學(xué)》課程教學(xué)大綱（材料化學(xué)）

《固體化學(xué)》課程教學(xué)大綱一、課程簡介課程中文名固體化學(xué)課程英文名Solidchemistry雙語授課□是否課程代碼21122008課程學(xué)分2.0總學(xué)時(shí)數(shù)32課程類別□通識教育課程□公共基礎(chǔ)課程專業(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□社會實(shí)踐□虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式□閉卷開卷□課程論文□課程作品□匯報(bào)展示□報(bào)告課堂表現(xiàn)階段性測試平時(shí)作業(yè)其他（可多選）開課學(xué)院材料學(xué)院開課系(教研室)材料化學(xué)系面向?qū)I(yè)材料化學(xué)專業(yè)開課學(xué)期第5學(xué)期先修課程無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)后續(xù)課程畢業(yè)論文選用教材王育華.固體化學(xué)[M].甘肅:蘭州大學(xué)出版社,2008.參考書目1.蘇勉曾.固體化學(xué)導(dǎo)論[M].北京:北京大學(xué)出版社，1987年.2.AnthonyR.West（蘇勉曾，謝高陽，申泮文等譯）.固體化學(xué)及其應(yīng)用[M].上海:復(fù)旦大學(xué)出版社,1989年.3.錢逸泰.結(jié)晶化學(xué)導(dǎo)論[M].安徽:中國科技大學(xué)出版社,1988年.4.曾人杰.無機(jī)材料化學(xué)（上冊）[M].福建:廈門大學(xué)出版社，2002年.課程資源PPT、視頻課程簡介本課程為材料化學(xué)的專業(yè)選修課。固體化學(xué)是研究固體物質(zhì)(包括材料)的合成、反應(yīng)、組成和性能以及其相關(guān)現(xiàn)象、規(guī)律和原因的一門新興科學(xué)，是材料科學(xué)的一個(gè)極其重要的分支。本課程的任務(wù)是介紹固體化學(xué)的研究領(lǐng)域和發(fā)展的歷史概況，著重研究固體物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)、固相化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)以及固體表面化學(xué)等，特別是固體中的缺陷、擴(kuò)散、平衡及對物理和化學(xué)性質(zhì)的影響，探索固體物質(zhì)作為材料實(shí)際應(yīng)用的可能性。通過課程學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握固體化學(xué)中相關(guān)基本概念和基本理論，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題以及獨(dú)立學(xué)習(xí)能力。二、課程目標(biāo)表1課程目標(biāo)序號具體課程目標(biāo)課程目標(biāo)1了解固體材料的合成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的基本原理，了解固體材料的宏觀微觀組織結(jié)構(gòu)，掌握相應(yīng)的基礎(chǔ)知識和基本技能；課程目標(biāo)2了解無機(jī)材料的制備、結(jié)構(gòu)確定、性能測試及其應(yīng)用，掌握固體材料的實(shí)驗(yàn)方法和制備技術(shù)。旨在培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，使其熟悉無機(jī)材料的制備和應(yīng)；課程目標(biāo)3了解固體的材料性能與其應(yīng)用，并針對材料類的實(shí)際問題提出解決方案；了解固體材料科學(xué)的發(fā)展前沿、熱點(diǎn)和問題，為有關(guān)固體材料的研究和應(yīng)用提供必要的基礎(chǔ)知識與技能。具備實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度與創(chuàng)新精神；具備精益求精的工匠精神；踐行可持續(xù)發(fā)展理念；為今后的學(xué)習(xí)及工作實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。表2-1課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(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：工程知識：能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識解決化工、有機(jī)高分子材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題【M】1.1系統(tǒng)理解數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、計(jì)算、工程科學(xué)理論基礎(chǔ)，并能用于化工、有機(jī)高分子材料領(lǐng)域工程問題的表述；1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)研究分析化工、有機(jī)高分子材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論【H】2.2能基于數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理和數(shù)學(xué)模型方法正確表達(dá)復(fù)雜工程問題；2畢業(yè)要求4：研究：能夠綜合運(yùn)用專業(yè)理論知識和技術(shù)方法分析并解決化工、有機(jī)高分子材料相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合處理得到合理有效的結(jié)論【M】4.2能夠根據(jù)材料化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，通過文獻(xiàn)研究或理論分析、工程實(shí)踐等手段，調(diào)研和分析材料化學(xué)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案；3三、課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與方法（一）理論學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求表3-1課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法對應(yīng)關(guān)系序號課程模塊學(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結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)1.晶體的基本性質(zhì)；晶體的幾何理論1.拓展閱讀2.線上學(xué)習(xí)3.個(gè)人作業(yè)：點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)；晶體結(jié)構(gòu)課程目標(biāo)1重點(diǎn)：1.1.晶體與非晶體和分子型物質(zhì)的區(qū)別。2.晶體的坐標(biāo)空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與倒易空間點(diǎn)陣的變換關(guān)系。3.幾種典型的晶體結(jié)構(gòu)，難點(diǎn)：4.晶體結(jié)構(gòu)對稱性案例教學(xué)、視頻學(xué)習(xí)講授法：能夠引導(dǎo)學(xué)生對于結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)有一定的了解；促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步掌握結(jié)晶學(xué)相關(guān)的概念與知識42.點(diǎn)陣及其性質(zhì)；晶體的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與晶胞課程目標(biāo)13.典型晶體結(jié)構(gòu)；晶向指數(shù)與晶面指數(shù)課程目標(biāo)24.晶體結(jié)構(gòu)的對稱性課程目標(biāo)22固體中的化學(xué)鍵及能帶理論簡介1.晶體結(jié)構(gòu)中的鍵型、球體密堆及其基本類型；鮑林規(guī)則1.拓展閱讀2.線上學(xué)習(xí)3.個(gè)人作業(yè)：球體密堆積；晶體結(jié)合的類型課程目標(biāo)1重點(diǎn)：1.五種基本化學(xué)鍵（金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵、范德華力、氫鍵）以及相應(yīng)晶體的物理學(xué)特性2.鮑林規(guī)則3.金屬、半導(dǎo)體以及絕緣體的區(qū)別難點(diǎn)：4.能帶理論的幾個(gè)基本概念及模型案例教學(xué)、視頻學(xué)習(xí)講授法：能夠引導(dǎo)學(xué)生對于固體中的化學(xué)鍵及能帶理論簡介有一定的了解；促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步掌握固體中的化學(xué)鍵及能帶理論簡介相關(guān)的概念與知識62.晶體結(jié)合的類型及結(jié)合能課程目標(biāo)13.固體中的能帶模型簡介課程目標(biāo)24.導(dǎo)體、半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體、GaAs和過渡金屬氧化物的能帶課程目標(biāo)23固體中的缺陷1.缺陷的分類及表示符號1.拓展閱讀2.線上學(xué)習(xí)3.個(gè)人作業(yè)：缺陷的分類及表示；點(diǎn)缺陷課程目標(biāo)1重點(diǎn)：1.兩種本征點(diǎn)缺陷（弗蘭克爾缺陷和肖特基缺陷）。2.點(diǎn)缺陷的局域能級。3.固體中的價(jià)鍵類型和點(diǎn)缺陷之間的關(guān)系難點(diǎn)：4.雜質(zhì)缺陷以及反應(yīng)缺陷方程式案例教學(xué)、視頻學(xué)習(xí)講授法：能夠引導(dǎo)學(xué)生對于固體中的缺陷有一定的了解；促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步掌握固體中的缺陷相關(guān)的概念與知識62.本征缺陷、雜質(zhì)缺陷、電子和空穴課程目標(biāo)23.點(diǎn)缺陷的局域能級；缺陷的締合；價(jià)鍵和點(diǎn)缺陷課程目標(biāo)24固溶體1.取代固溶體、填隙固溶體及更復(fù)雜的固溶體機(jī)理1.拓展閱讀2.線上學(xué)習(xí)3.個(gè)人作業(yè)：固溶體的分類；固溶體的形成條件課程目標(biāo)1重點(diǎn)：1.變價(jià)取代固溶體機(jī)理2.固溶體研究方法難點(diǎn)：3.雜質(zhì)非化學(xué)計(jì)量化合物案例教學(xué)、視頻學(xué)習(xí)講授法：能夠引導(dǎo)學(xué)生對于固溶體有一定的了解；促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步掌握固溶體相關(guān)的概念與知識42.固溶體的形成概述及條件；研究固溶體的實(shí)驗(yàn)方法課程目標(biāo)23.非化學(xué)計(jì)量比化合物課程目標(biāo)15固體材料的制備方法1.固態(tài)反應(yīng)法、溶膠凝膠法、水熱法和高壓法、離子交換和插層反應(yīng)、氣相輸運(yùn)法、薄膜制備、燃燒法、電化學(xué)還原法、晶體生長法1.拓展閱讀2.線上學(xué)習(xí)3.個(gè)人作業(yè)：固體材料的制備方法有哪些？特點(diǎn)是什么？課程目1、2重點(diǎn)：固相反應(yīng)法水熱-溶劑熱法溶膠凝膠法離子交換和插層反應(yīng)方法單晶生長方法難點(diǎn)：薄膜制備方法及生長機(jī)理案例教學(xué)、視頻學(xué)習(xí)講授法：能夠引導(dǎo)學(xué)生對于固體材料的制備方法有一定的了解；促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步掌握固體材料的制備方法相關(guān)的概念與知識26無機(jī)固體的鑒定技術(shù)1.衍射技術(shù)、顯微鏡技術(shù)、光譜技術(shù)、熱分析技術(shù)1.拓展閱讀2.線上學(xué)習(xí)3.個(gè)人作業(yè)：無機(jī)固體的堅(jiān)定技術(shù)有哪些？課程目標(biāo)1、3重點(diǎn)：1.XRD、IR-Raman、UV-Vis、XPS、TG-DTA的原理、特點(diǎn)和它們的應(yīng)用案例教學(xué)、視頻學(xué)習(xí)講授法：能夠引導(dǎo)學(xué)生對于無機(jī)固體的鑒定技術(shù)有一定的了解；促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步掌握無機(jī)固體的鑒定技術(shù)相關(guān)的概念與知識27固體材料的光學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)和磁學(xué)性能1.半導(dǎo)體的光學(xué)性能；光學(xué)介電函數(shù)1.拓展閱讀2.線上學(xué)習(xí)3.個(gè)人作業(yè)：材料的電性能；磁性來源課程目標(biāo)1、2重點(diǎn)：半導(dǎo)體的光學(xué)性能復(fù)合物的光學(xué)性能激子和色心的概念有機(jī)導(dǎo)體、超導(dǎo)體、半導(dǎo)體、離子導(dǎo)體的導(dǎo)電性和應(yīng)用材料的順磁性，鐵磁性難點(diǎn)：材料的介電性、鐵電性、熱電性、壓電性、溫差電效應(yīng)以及Hall效應(yīng)案例教學(xué)、視頻學(xué)習(xí)講授法：能夠引導(dǎo)學(xué)生對于固體材料的光學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)和磁學(xué)性能有一定的了解；促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步掌握固體材料的光學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)和磁學(xué)性能相關(guān)的概念與知識62.克喇末-克朗尼格關(guān)系；復(fù)合物的光學(xué)性能；激子和色心課程目標(biāo)1、23.電學(xué)性質(zhì)和電學(xué)材料概論；金屬導(dǎo)電性-有機(jī)金屬；超導(dǎo)性、半導(dǎo)性、離子電導(dǎo)課程目標(biāo)1、24.介電材料及鐵電性、熱電性、壓電性；溫差電效應(yīng)和hall效應(yīng)課程目標(biāo)15.固體中磁的來源；順磁性、鐵磁性、反磁性、亞鐵磁性課程目標(biāo)1、28低維固體材料1.一維固體材料1.拓展閱讀2.線上學(xué)習(xí)3.拓展閱讀：一維固體材料、二維固體材料的發(fā)展進(jìn)展課程目標(biāo)1、3重點(diǎn)：1.石墨，石墨插層化合物，石墨烯材料。案例教學(xué)、視頻學(xué)習(xí)講授法：能夠引導(dǎo)學(xué)生對于一維、二維固體材料有一定的了解；促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步掌握一維、二維固體材料相關(guān)的概念與知識22.二維固體材料課程目1、3四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4課程目標(biāo)、考核內(nèi)容與考核方式對應(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.結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)152%課堂表現(xiàn)課后作業(yè)階段性測驗(yàn)開卷考核2.固體中的化學(xué)鍵及能帶理論簡介23.取代固溶體、填隙固溶體及更復(fù)雜的固溶體機(jī)理；非化學(xué)計(jì)量比化合物44.固體材料的光學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)和磁學(xué)性能7課程目標(biāo)21.固溶體的形成概述及條件；研究固溶體的實(shí)驗(yàn)方法439%課堂表現(xiàn)課后作業(yè)階段性測驗(yàn)開卷考核2.固體材料的制備方法53.無機(jī)固體的鑒定技術(shù)6課程目標(biāo)31.低維固體材料89%課堂表現(xiàn)素質(zhì)考核表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50%階段性測驗(yàn)15%課后作業(yè)20%課堂表現(xiàn)10%素質(zhì)考核5%課程目標(biāo)160%60%50%30%052%課程目標(biāo)240%40%50%30%039%課程目標(biāo)3000%40%100%9%（二）成績評定1.平時(shí)成績評定（1）課堂表現(xiàn)（20%）：通過學(xué)生在課堂上闡明知識的情況及相關(guān)能力水平進(jìn)行評價(jià)。包括課堂發(fā)言、提問、回答問題、練習(xí)等。（2）作業(yè)完成情況（50%）：圍繞課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行作業(yè)的設(shè)計(jì)。如讓學(xué)生簡述對知識的認(rèn)識，考核學(xué)生對于概念的理解情況，幫助學(xué)生將定義轉(zhuǎn)化為自己的理解。每次講課完畢，教師均會根據(jù)所講內(nèi)容以及需要延伸的內(nèi)容，提出具體要求，布置相關(guān)作業(yè)，取每次成績的平均分，百分制。（3）階段性測驗(yàn)（25%）：通過試卷的的方式，考查學(xué)生對知識的認(rèn)識、領(lǐng)會情況和綜合運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力。（4）素質(zhì)考核（5%）：主要包括學(xué)生在言行中表現(xiàn)出的家國情懷、社會責(zé)任、學(xué)科專業(yè)意識、世界觀與人生價(jià)值觀、學(xué)習(xí)紀(jì)律、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣、科學(xué)精神、創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力水平與終身學(xué)習(xí)意識。2.期末成績評定期末考核主要考察學(xué)生對高分子化學(xué)中的基本概念、反應(yīng)的基本原理、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和分子量的控制方法；常見高分子合成的基本實(shí)施方法；結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系等基本概念、操作程序和具體方法的理解與運(yùn)用等。考核方式為開卷考試。3.總成績評定總成績應(yīng)由平時(shí)考核成績和期末考核成績構(gòu)成。總成績（100%）=平時(shí)成績（50%）+期末成績（50%）。（三）評分標(biāo)準(zhǔn)表5評分標(biāo)準(zhǔn)（非試卷考核項(xiàng)目）考核項(xiàng)目評分標(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）課堂紙練習(xí)、回答問題正確，且能進(jìn)行解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點(diǎn)正確，問題有深度、有創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗(yàn)、回答問題正確，但解釋欠清楚（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點(diǎn)正確，但問題無深度或無創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗(yàn)、回答問題大部分正確，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點(diǎn)基本正確，但問題無深度、無創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗(yàn)、回答問題錯(cuò)誤率在30~50%之間，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點(diǎn)有部分錯(cuò)誤，或邏輯不嚴(yán)密（50%）。（1）課堂測驗(yàn)、回答問題錯(cuò)誤率超過50%，且不能解釋（50%）。（2）提問、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90%（80%）。（2）部分作業(yè)完成方法、思路有創(chuàng)新（10%）。（3）書寫規(guī)范，無抄襲，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、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫規(guī)范，無抄襲，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、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫較規(guī)范，無抄襲，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、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫不夠規(guī)范，或有少量抄襲痕跡（10%）。（1）作業(yè)正確率在60%以下（80%）。（2）整個(gè)作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫不規(guī)范，有明顯抄襲，或有部分作業(yè)未完成（10%）。未提交作業(yè)記0分素質(zhì)考核（1）學(xué)習(xí)態(tài)度端正，能按時(shí)完成課前網(wǎng)絡(luò)平臺學(xué)習(xí)任務(wù)；學(xué)習(xí)興趣濃厚，經(jīng)常問問題；遵守紀(jì)律，課堂發(fā)言積極（20%）。（2）熱愛科學(xué)，有刻苦鉆研的科學(xué)精神（10%）（3）討論發(fā)言世界觀、價(jià)值觀正確（30%）。（4）有強(qiáng)烈的社會責(zé)任感和家國情懷（30%）。（5）有較強(qiáng)的學(xué)科專業(yè)意識（10%）。（1）學(xué)習(xí)態(tài)度較端正，大部分時(shí)間能按時(shí)完成課前網(wǎng)絡(luò)平臺學(xué)習(xí)任務(wù)；有學(xué)習(xí)興趣，有時(shí)會問問題；課堂上有主動(dòng)發(fā)言；遵守紀(jì)律（20%）。（2）熱愛科學(xué)，有一定刻苦鉆研的科學(xué)精神（10%）（3）討論發(fā)言世界觀、價(jià)值觀正確（30%）。（4