《材料現(xiàn)代測試方法》課程教學(xué)大綱（新能源材料與器件專業(yè)）

《材料現(xiàn)代測試方法》課程教學(xué)大綱一、課程簡介課程中文名材料現(xiàn)代測試方法課程英文名Modernmethodsofmaterialstesting雙語授課□是■否課程代碼21112019課程學(xué)分3總學(xué)時數(shù)48（含勞動理論教育２學(xué)時）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□匯報展示□報告■課堂表現(xiàn)■階段性測試■平時作業(yè)□其他（可多選）開課學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院開課系(教研室)新能源材料與器件系面向?qū)I(yè)新能源材料與器件開課學(xué)期第5學(xué)期先修課程大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)、物理化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、應(yīng)用電化學(xué)后續(xù)課程材料表面與界面、半導(dǎo)體物理與器件選用教材周玉.材料分析方法（第四版）[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2020。參考書目[1]朱和國,尤澤升,劉吉梓.材料科學(xué)研究與測試方法（第3版）[M].南京:東南大學(xué)出版社,2016.課程資源/video/av23172159/（哈爾濱工業(yè)大學(xué)周玉主講公開課程《材料分析測試方法》）課程簡介本課程是新能源材料與器件專業(yè)本科生必修的一門專業(yè)核心課，概述了Ｘ射線衍射分析、電子顯微分析、紅外光譜分析及熱分析等測試方法的基本原理、儀器結(jié)構(gòu)與功能、分析方法及應(yīng)用等知識，是解決材料化學(xué)組成、微觀形貌、物相結(jié)構(gòu)和宏觀性能之間關(guān)系的重要課程。通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)W到材料主要表征方法的基礎(chǔ)理論及各種分析測試儀器的結(jié)構(gòu)與工作原理，具備分析研究材料化學(xué)組成、微觀形貌及物相結(jié)構(gòu)的能力，養(yǎng)成系統(tǒng)辯證思維和求真務(wù)實(shí)的科學(xué)素養(yǎng)，具備一定的社會責(zé)任感。此課程是依托專業(yè)教育開展勞動教育的課程。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能夠運(yùn)用X射線物理學(xué)基礎(chǔ)理論、X射線運(yùn)動學(xué)衍射理論、電子光學(xué)基礎(chǔ)理論闡述X射線物相分析原理、透射電子顯微分析成像原理、掃描電子顯微分析成像原理、光譜分析原理等，具備邏輯推理能力。能闡明X射線衍射儀、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、紅外光譜儀等現(xiàn)代材料分析檢測儀器設(shè)備的基本構(gòu)成，區(qū)別關(guān)鍵參數(shù)，具備辯證思維。課程目標(biāo)2能夠運(yùn)用材料分析測試基本理論分析儲能材料和能量轉(zhuǎn)換材料的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，并從數(shù)學(xué)模型、工程經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際研究中獲得有效結(jié)論，具備較強(qiáng)的邏輯思維和求真務(wù)實(shí)的科學(xué)精神。課程目標(biāo)3能夠選用合適的材料微觀組織結(jié)構(gòu)的分析方法，并結(jié)合儀器關(guān)鍵參數(shù)差異和局限性以及試樣性質(zhì)與測試要求選擇合適的儀器，對新能源材料與器件進(jìn)行結(jié)構(gòu)組成、結(jié)構(gòu)、物相和性能測試，具備系統(tǒng)辯證思維和工匠精神。表2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3：工程知識：具有從事新能源材料與器件專業(yè)相關(guān)工作所需要的數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識，并能夠?qū)⑵溆糜诮鉀Q新能源材料與器件相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題?！綧】3.2針對復(fù)雜的新能源材料與器件工程問題，運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)知識進(jìn)行分析和推演，掌握工程問題的主要機(jī)理和關(guān)鍵指標(biāo)。1畢業(yè)要求4：研究：能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對新能源材料與器件相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。【H】4.4在儲能和能量轉(zhuǎn)換材料的組成、結(jié)構(gòu)、物相、性能以及器件設(shè)計(jì)和制備等方面，能夠結(jié)合關(guān)鍵科學(xué)知識、工程經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)及表征結(jié)果等進(jìn)行分析和解釋，并得出有效合理的結(jié)論。2畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具：能夠針對新能源材料與器件相關(guān)領(lǐng)域復(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，包括對復(fù)雜工程問題的預(yù)測與模擬，并能夠理解其局限性?！綡】5.2針對儲能和能量轉(zhuǎn)換材料的組成、結(jié)構(gòu)、物相、性能以及器件設(shè)計(jì)和制備等方面所遇到的復(fù)雜工程問題，運(yùn)用材料設(shè)計(jì)軟件、材料制備與結(jié)構(gòu)性能的現(xiàn)代分析儀器，以及材料開發(fā)與應(yīng)用等信息技術(shù)工具、工程工具和模擬仿真軟件，進(jìn)行綜合分析、計(jì)算模擬和設(shè)計(jì)。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1X射線物理學(xué)基礎(chǔ)1.X射線的性質(zhì)1.拓展閱讀：X射線和X射線譜的基本概念、產(chǎn)生原理、X射線的性質(zhì)等；理解X射線與物質(zhì)作用的過程、產(chǎn)生的結(jié)果信息。1,2重點(diǎn)：1.X射線的產(chǎn)生原理2.X射線與物質(zhì)的相互作用難點(diǎn)：3.X射線的透射系數(shù)和吸收系數(shù)。講授法能夠引導(dǎo)學(xué)生理解X射線的產(chǎn)生原理、連續(xù)X射線譜和特征譜42.X射線產(chǎn)生及X射線譜：連續(xù)X射線譜、特征X射線譜的性質(zhì)與產(chǎn)生過程，X射線產(chǎn)生的基本方法與材料。3.X射線與物質(zhì)的相互作用：X射線的透射系數(shù)和吸收系數(shù)、X射線的真吸收、X射線的散射過程與分析。2X射線運(yùn)動學(xué)衍射理論1.晶體幾何學(xué)線上學(xué)習(xí)：/video/av23172159/。1,2重點(diǎn)：1.布拉格方程2.X衍射方向、X射線衍射方法難點(diǎn)：1.倒易點(diǎn)陣的轉(zhuǎn)換2.衍射強(qiáng)度理論講授法案例教學(xué)法視頻學(xué)習(xí)能促進(jìn)學(xué)生對多晶體衍射花樣的形成進(jìn)行理解記憶。62.布拉格方程及倒易點(diǎn)陣3.X射線衍射方法4.多晶體衍射圖像的形成：多晶體衍射圖像的形成過程、單位晶胞對X射線的散射與結(jié)構(gòu)因素、洛倫茲因數(shù)的概念和應(yīng)用、影響衍射強(qiáng)度的其他因素、多晶體衍射的積分強(qiáng)度公式3X射線多晶體的物相分析1.多晶體分析方法：德拜-謝勒爾法基本概念與方法、其他照相法、X射線衍射儀拓展閱讀+視頻學(xué)習(xí)：了解X射線衍射儀原理、深刻理解物相定性分析和定量分析的原理與方法，尤其是物相定性分析的原理，X射線衍射圖產(chǎn)生的過程原理應(yīng)深刻了解，從而能更好地利用X射線圖譜進(jìn)行材料的物相分析。1,3重點(diǎn)：1.X射線譜分析基礎(chǔ)2.定性分析的原理與方法、點(diǎn)陣參數(shù)的精確測定方法難點(diǎn)：1.定量分析方法與應(yīng)用2.點(diǎn)陣參數(shù)的精確測定方法講授法案例教學(xué)法能夠引導(dǎo)學(xué)生熟練運(yùn)用X射線衍射儀進(jìn)行定性分析。82.定性分析與定量分析3.點(diǎn)陣參數(shù)的精確測定4透射電子顯微鏡1.電子光學(xué)基礎(chǔ)：電子波與電磁透鏡、像差與分辨率、景深和焦長線上學(xué)習(xí)：/video/av23172159/。1,3重點(diǎn)：1.透射電子顯微鏡原理2.透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用3.透射電鏡樣品制備方法難點(diǎn)：4.電子衍射基本概念、電子顯微鏡中的電子衍射基礎(chǔ)、單晶體電子衍射花樣標(biāo)定、復(fù)雜電子衍射花樣的分析。講授法案例教學(xué)法視頻學(xué)習(xí)能夠引導(dǎo)學(xué)生熟悉透射電鏡的結(jié)構(gòu)和工作原理，促進(jìn)學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用該分析手段進(jìn)行樣品制備、分析測試和結(jié)果分析。92.透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)與成像原理、主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理3.透射電子顯微鏡的分辨率和放大倍數(shù)5掃描電子顯微鏡1.電子束與固體樣品作用時產(chǎn)生的信號拓展閱讀+視頻學(xué)習(xí)：掃描電鏡的樣品制備及其測試方法。1,2,3重點(diǎn)：1.掃描電子顯微鏡原理2.掃描電子顯微鏡樣品制備要求和應(yīng)用難點(diǎn)：3.表明形貌襯度原理及其應(yīng)用、原子序數(shù)襯度原理及其應(yīng)用。講授法案例教學(xué)法視頻學(xué)習(xí)能夠引導(dǎo)學(xué)生熟悉掃描電鏡的結(jié)構(gòu)和工作原理，促進(jìn)學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用該分析手段進(jìn)行樣品制備、分析測試和結(jié)果分析。92.掃描電子顯微鏡的構(gòu)造和工作原理3.掃描電子顯微鏡的主要性能和應(yīng)用6紅外光譜分析1.紅外光譜分析的原理和方法拓展閱讀：紅外光譜進(jìn)行有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)分析的常見案例。1,2重點(diǎn)：1.紅外光譜和拉曼光譜的基本原理，特點(diǎn)與應(yīng)用場合。2.拉曼光譜與紅外光譜的區(qū)別。難點(diǎn)：1.定性分析及譜圖解析講授法案例教學(xué)法自學(xué)法能夠引導(dǎo)學(xué)生理解紅外光譜的原理，促進(jìn)學(xué)生掌握紅外光譜進(jìn)行有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)分析。42.紅外光譜吸收帶的位置、樣品制備方法和應(yīng)用3.紅外光譜與拉曼光譜的關(guān)系7熱分析技術(shù)1.差熱分析方法及應(yīng)用線上學(xué)習(xí)：/video/av23172159/。1,3重點(diǎn)：1.熱重分析法。2.差示掃描量熱法。講授法案例教學(xué)法自學(xué)法能夠引導(dǎo)學(xué)生掌握常見三種熱分析技術(shù)的原理和應(yīng)用。62.熱重分析方法及應(yīng)用3.差示掃描量熱分析法及應(yīng)用勞動教育學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求表3-2課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法對應(yīng)關(guān)系序號項(xiàng)目名稱項(xiàng)目來源教學(xué)目標(biāo)（觀測點(diǎn)、重難點(diǎn)）學(xué)時數(shù)項(xiàng)目類型要求每組人數(shù)教學(xué)方法課程目標(biāo)1勞動技能與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教師開發(fā)學(xué)生能夠樹立正確的勞動觀念和公民意識，完成教師布置的指定任務(wù)，制作與主題相關(guān)的匯報材料，確立正確的勞動價值觀，具備工匠精神和一定的社會責(zé)任感。2其他必做8-10查閱文獻(xiàn)，自學(xué)，小組討論2、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11.描述各種分析測試方法的能力。（1）X射線物理學(xué)基礎(chǔ)；（2）X射線衍射原理；（3）晶體學(xué)基礎(chǔ)；（4）電子顯微分析物理學(xué)基礎(chǔ)；（5）透射電子顯微鏡成像原理；（6）掃描電子顯微鏡成像原理；（7）吸收光譜和紅外光譜基本原理；（8）熱差分析、熱重分析和差示掃描量熱分析基本原理。1-730%課堂參與、階段性測驗(yàn)、閉卷考試21.使用材料分析測試方法基本理論分析材料性質(zhì)的能力。（1）X射線物相定性、定量分析過程；（2）電子衍射花樣的分析與應(yīng)用；（3）掃描形貌襯度像與原子序數(shù)襯度像的分析與應(yīng)用；（4）不同材料分析檢測方法的特點(diǎn)選擇及過程管理。1、2、5、635%平時作業(yè)、階段性測驗(yàn)、閉卷考試31.闡明各種分析測試儀器設(shè)備基本構(gòu)成、區(qū)別關(guān)鍵參數(shù)、概括局限性的能力。（1）X射線衍射儀基本結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵參數(shù)及適用范圍；（2）透射電子顯微鏡基本結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵參數(shù)及適用范圍；（3）掃描電子顯微鏡基本結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵參數(shù)及適用范圍；（4）熱分析儀基本結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵參數(shù)及適用范圍。3、4、5、735%課堂參與、小組匯報、閉卷考試表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成績比例70%課堂表現(xiàn)比例5%平時作業(yè)成績比例10%階段性測驗(yàn)成績比例5%小組匯報成績比例10%課程目標(biāo)140%20%020%030%課程目標(biāo)230%0100%80%035%課程目標(biāo)330%80%00100%35%（二）成績評定1.平時成績評定（1）課堂參與（16.66%）：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。包括課堂提問、討論、回答問題、練習(xí)等。（2）平時作業(yè)（33.34%）：線下章節(jié)作業(yè)，主要考核學(xué)生知識的理解情況和綜合運(yùn)用知識的能力。（3）階段性測驗(yàn)（16.66%）：通過課堂中穿插的線上測驗(yàn)，評估學(xué)生對知識的理解和運(yùn)用情況。（4）小組匯報（33.34%）：通過分組完成老師布置的指定任務(wù)，評估學(xué)生對相關(guān)工具的應(yīng)用情況。2.期末成績評定期末考試以閉卷的方式進(jìn)行。試卷類型以主觀簡述和論述為主。主要考察學(xué)生對材料分析測試技術(shù)相關(guān)基本概念的辨識、材料檢測技術(shù)相關(guān)儀器設(shè)備組成結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵參數(shù)的理解及不同分析測試技術(shù)的運(yùn)用等。3.總成績評定總成績由平時考核成績和期末考核成績構(gòu)成，按百分制計(jì)分。其構(gòu)成比例：總成績（100%）=平時成績（30%）+期末成績（70%）（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)課堂參與（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）課堂紙練習(xí)、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）課堂紙練習(xí)、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）課堂紙練習(xí)、回答問題錯誤率在30~50%之間，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點(diǎn)有部分錯誤，或邏輯不嚴(yán)密（50%）。（1）課堂紙練習(xí)、回答問題錯誤率超過50%，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點(diǎn)錯誤，思路不清晰，邏輯不嚴(yán)密（50%）。如出現(xiàn)錯誤價值觀、反黨反社會言論，記為0。平時作業(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分階段性測驗(yàn)（1）按時提交所有線上測驗(yàn)題（30%）。（2）完成全部測驗(yàn)，正確率在90－100%（60%）。（3）完成了全部平臺討論，觀點(diǎn)正確，問題有深度、有創(chuàng)新（10%）。（1）按時提交80%-89%線上測驗(yàn)題（30%）。（2）完成全部測驗(yàn)，正確率在80%-89%（60%）。（3）完成了全部平臺討論，觀點(diǎn)正確，但問題深度、創(chuàng)新性不夠（10%）。（1）按時提交70%-79%線上測驗(yàn)題（30%）。（2）完成全部測驗(yàn)，正確率在70%-79%（60%）。（3）完成了全部平臺討論，觀點(diǎn)基本正確，但問題深度、創(chuàng)新性不夠（10%）。（1）按時提交60%-69%線上測驗(yàn)題（30%）。（2）完成全部測驗(yàn)，正確率在60%-69%（60%）。（3）完成了全部平臺討論，但觀點(diǎn)部分不正確，或存在明顯復(fù)制現(xiàn)象（10%）。（1）按時提交不足60%線上測驗(yàn)題（30%）。（2）未全部完成測驗(yàn)，或正確率在60%以下（60%）。（3）未全部完成平臺討論，或觀點(diǎn)不正確，或存在明顯復(fù)制現(xiàn)象（10%）。如出現(xiàn)錯誤價值觀、反黨反社會言論，記為0分。小組匯報（1）聲音宏亮，吐字清晰；服裝整潔優(yōu)雅、儀態(tài)自然大方；能目視觀眾，不長時間盯著PPT或回頭看投影（10%）。（2）語言表達(dá)邏輯性強(qiáng)，內(nèi)容能講清，重點(diǎn)突出，詳略得當(dāng)，無重復(fù)口語化表達(dá)（30%）。（3）準(zhǔn)備充分，展示內(nèi)容信息量大，教學(xué)設(shè)計(jì)或研究方案有創(chuàng)新，內(nèi)容、觀點(diǎn)正確，且聯(lián)系學(xué)科前沿或有創(chuàng)新（30%）。（4）PPT制作精美流暢，視頻、圖片與文字比例恰當(dāng)，有美感（10%）。（5）本團(tuán)隊(duì)成員全部積極參與匯報、補(bǔ)充、提問或回答問題，組內(nèi)成員分工明確，配合默契（20%）。（1）聲音宏亮，吐字清晰；服裝整潔、儀態(tài)較大方，但有較多時間盯著PPT或回頭看投影（10%）。（2）內(nèi)容能講清，重點(diǎn)比較突出，但邏輯性不夠清晰，有個別卡頓或口語重復(fù)（30%）。（3）準(zhǔn)備較充分，展示內(nèi)容較豐富，內(nèi)容、觀點(diǎn)正確，但未聯(lián)系學(xué)科前沿或創(chuàng)新性不足（30%）。（4）PPT圖片與文字比例不夠恰當(dāng)，文字太多，或字體顏色不夠鮮明（10%）。（5）本團(tuán)隊(duì)3人以上成員積極參與匯報、補(bǔ)充、提問或回答問題，組內(nèi)成員分工較明確，配合較默契（20%）。（1）聲音不夠宏亮，或吐字不夠清晰；服裝整潔，但儀態(tài)不夠自然；長時間看PPT或投影（10%）。（2）內(nèi)容基本能講清，但重點(diǎn)不突出，邏