《材料現(xiàn)代分析方法》課程教學(xué)大綱

《材料現(xiàn)代分析方法》課程教學(xué)大綱一、基本信息中文名稱：材料現(xiàn)代分析方法英文名稱：ModernAnalysisMethodofMaterials課程代碼：19043302課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)分：2總學(xué)時(shí)：32（其中理論：32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)院無(wú)機(jī)非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)先修課程：無(wú)機(jī)與分析化學(xué)、物理化學(xué)B、材料科學(xué)基礎(chǔ)A開(kāi)課單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料工程系無(wú)機(jī)非金屬材料工程教研室二、課程地位與作用本課程是無(wú)機(jī)非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，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》等課程共同構(gòu)成無(wú)機(jī)非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)體系。本課程系統(tǒng)介紹材料學(xué)科中常用的現(xiàn)代分析方法，培養(yǎng)學(xué)生利用不同分析方法對(duì)材料的組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析表征的能力，提高學(xué)生思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為后繼課程《材料結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)》、《畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文》和學(xué)生從事材料生產(chǎn)研發(fā)等領(lǐng)域的工作奠定基礎(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)2.2、4.1、4.2。學(xué)生通過(guò)分析方法的發(fā)展史和材料研究項(xiàng)目實(shí)例的學(xué)習(xí)，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，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情、民族自豪感，樹(shù)立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀，達(dá)到立德樹(shù)人的目標(biāo)。通過(guò)該課程理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握X射線衍射分析、電子顯微分析、熱分析技術(shù)、孔結(jié)構(gòu)分析和光譜分析技術(shù)等方法的基本原理、儀器結(jié)構(gòu)與功能、分析方法及應(yīng)用等知識(shí)；掌握影響材料測(cè)試、分析結(jié)果的儀器因素和分析過(guò)程；了解各種分析方法在材料中的應(yīng)用；能根據(jù)所需選用科學(xué)的方法、恰當(dāng)?shù)膬x器，制定有關(guān)材料分析研究的實(shí)驗(yàn)方案；能夠正確選擇不同分析方法對(duì)材料的組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析表征，具備材料開(kāi)發(fā)、分析檢測(cè)結(jié)果的能力。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：掌握材料分析方法的基本原理和方法，能夠綜合運(yùn)用這些知識(shí)，結(jié)合文獻(xiàn)資料調(diào)研，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，正確選用合適的分析方法；并對(duì)材料的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析論證、作出正確的解釋?zhuān)瑥?qiáng)化工程思維能力。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.2）目標(biāo)2：掌握材料分析方法基本原理，能夠采用正確的分析測(cè)試方法，對(duì)材料特性進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理、分析和解釋?zhuān)⒛馨褜?shí)驗(yàn)結(jié)果、理論分析和文獻(xiàn)研究相結(jié)合，得出合理有效的結(jié)論，為材料的設(shè)計(jì)、研發(fā)、制備和性能研究奠定理論基礎(chǔ)，并養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的科研態(tài)度。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.1、4.2）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)12.2能夠運(yùn)用材料分析方法的基本原理和方法，結(jié)合專(zhuān)業(yè)知識(shí)研究，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的各種影響因素進(jìn)行分析。課堂講授、項(xiàng)目實(shí)例、課程作業(yè)、課后答疑、課程期末考試，課程作業(yè)目標(biāo)24.1能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理、分析和解釋?zhuān)⒛馨褜?shí)驗(yàn)結(jié)果、理論分析和文獻(xiàn)研究相結(jié)合，得出合理有效的結(jié)論。4.2能夠采用材料分析方法對(duì)材料的制備工藝和性能進(jìn)行研究，能夠?qū)Σ牧咸匦赃M(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。課堂講授、項(xiàng)目實(shí)例、課程作業(yè)、課后答疑課程期末考試，課程作業(yè)四、主要教學(xué)內(nèi)容第1章緒論（2學(xué)時(shí)）本章應(yīng)了解材料的組織結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系、顯微組織結(jié)構(gòu)的內(nèi)容；理解傳統(tǒng)的及現(xiàn)代的材料分析測(cè)試方法等。通過(guò)典型案例圖片，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣，引導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)，深刻理解材料分析方法發(fā)展趨勢(shì)，強(qiáng)化學(xué)生專(zhuān)業(yè)意識(shí)和職業(yè)道德。第2章X射線衍射分析（8學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.2、4.1、4.2）本章應(yīng)了解X射線的本質(zhì)與產(chǎn)生；理解X射線譜的種類(lèi)及特征；掌握X射線與物質(zhì)的相互作用；理解X射線衍射理論及其衍射分析方法；掌握X射線物相的定性分析；了解X射線物相定量分析。通過(guò)倫琴、勞厄、布拉格等科學(xué)家的事跡和項(xiàng)目研究實(shí)例的介紹，樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神、對(duì)事物的細(xì)心觀察和刻苦鉆研的精神，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。重點(diǎn)：X射線與物質(zhì)相互作用；X射線物相的定性分析。難點(diǎn)：X射線物相定性分析和定量分析。第3章電子顯微分析基礎(chǔ)（2學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.2）本章應(yīng)掌握電子透鏡的分辨本領(lǐng)；掌握電磁透鏡的像差、景深和焦長(zhǎng)；掌握電子與物質(zhì)作用產(chǎn)生的各種信號(hào)；了解各種信號(hào)作用體積及信號(hào)產(chǎn)生的深度和廣度。重點(diǎn)：電子透鏡的分辨本領(lǐng)；電磁透鏡的像差、景深和焦長(zhǎng)；電子與物質(zhì)作用產(chǎn)生的各種信號(hào)。難點(diǎn)：電子與物質(zhì)作用產(chǎn)生的各種信號(hào)。第4章透射電子顯微分析（4學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.2、4.1、4.2）本章應(yīng)理解透射電鏡的工作原理及結(jié)構(gòu)、透射電鏡的主要性能指標(biāo)；理解透射電鏡樣品制備方法；掌握透射電鏡成像操作、透射電子顯微像等基本知識(shí)；了解透射電鏡中的電子衍射；了解透射電鏡在材料科學(xué)中的應(yīng)用。通過(guò)透射電鏡在材料研究案例的具體應(yīng)用，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，增強(qiáng)認(rèn)識(shí)和掌握科學(xué)規(guī)律的能力。重點(diǎn)：透射電鏡成像操作；透射電子顯微像。難點(diǎn)：透射電鏡在在材料研究中的應(yīng)用。第5章掃描電子顯微分析（4學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.2、4.1、4.2）本章應(yīng)理解掃描電鏡特點(diǎn)、工作原理、結(jié)構(gòu)及主要性能；掌握掃描電鏡圖像及其襯度基本知識(shí)；了解掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用。通過(guò)典型案例的實(shí)踐應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究求真務(wù)實(shí)、鍥而不舍的的科學(xué)精神；啟發(fā)學(xué)生利用科學(xué)思維、工程意識(shí)、科學(xué)發(fā)展觀去分析、求解復(fù)雜問(wèn)題。重點(diǎn)：掃描電鏡工作原理和性能；掃描電鏡圖像及其襯度。難點(diǎn)：掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用。第6章其他顯微分析方法（4學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.2、4.1）本章應(yīng)了解電子探針儀的結(jié)構(gòu)；理解電子探針儀的工作原理；掌握電子探針儀的分析方法；了解掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡的工作原理及其在材料研究中的應(yīng)用。重點(diǎn)：電子探針顯微分析儀的分析方法。難點(diǎn)：電子探針顯微分析在材料中的應(yīng)用。第7章熱分析技術(shù)（4學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.2、4.1、4.2）本章應(yīng)理解差熱分析、熱重分析及差示掃描量熱法的原理、特點(diǎn)及其區(qū)別；掌握差熱-熱重圖譜綜合分析；理解熱分析技術(shù)在材料研究中的應(yīng)用。通過(guò)熱分析技術(shù)在材料設(shè)計(jì)、研發(fā)案例的具體應(yīng)用，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，增強(qiáng)工程思維意識(shí)和實(shí)踐能力。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-熱重圖譜綜合分析第8章孔結(jié)構(gòu)分析方法（2學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.2、4.1、4.2）本章應(yīng)了解測(cè)孔方法的原理及其應(yīng)用；掌握測(cè)孔數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理方法；了解孔結(jié)構(gòu)分析方法在材料研究中的應(yīng)用。重點(diǎn)：汞壓力法、等溫吸附法。難點(diǎn)：測(cè)孔方法在材料研究中的應(yīng)用。第9章光譜分析技術(shù)（2學(xué)時(shí)，支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.2、4.1、4.2）本章應(yīng)掌握紅外光譜的分析原理及其在材料研究中的應(yīng)用；理解拉曼光譜的分析原理及其在材料研究中的應(yīng)用。通過(guò)原位拉曼光譜的應(yīng)用，讓學(xué)生清楚核心關(guān)鍵技術(shù)只能通過(guò)自主創(chuàng)新掌握在自己手中，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情、民族自豪感，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；紅外光譜譜圖分析。難點(diǎn)：紅外光譜譜圖分析。五、教學(xué)方法本課程以教師授課為主（多媒體教學(xué)和板書(shū)教學(xué)相結(jié)合）、課堂討論互動(dòng)、課后答疑為輔等多種教學(xué)手段相結(jié)合；以材料分析方法基本理論—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；將各種分析方法的實(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)例和課后作業(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。1.課堂講授（1）多媒體與板書(shū)相結(jié)合：通過(guò)圖片、動(dòng)畫(huà)、視頻等多媒體方式增強(qiáng)直觀性，提高教學(xué)效果。利用板書(shū)進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的梳理和匯總，有助于學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)的形成。（2）翻轉(zhuǎn)課堂輔助教學(xué)：利用“雨課堂”或“學(xué)習(xí)通”等教學(xué)APP資源和MOOC課程資源共享等網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)現(xiàn)考勤檢查、課堂和課外學(xué)習(xí)互動(dòng)、教學(xué)效果檢測(cè)、教學(xué)課件上傳、作業(yè)布置和知識(shí)擴(kuò)展，激發(fā)學(xué)生的和科研興趣和創(chuàng)新意識(shí)，增強(qiáng)專(zhuān)業(yè)自信心和社會(huì)責(zé)任感。2.課外輔導(dǎo)答疑及作業(yè)批改每周固定時(shí)間輔導(dǎo)答疑，答疑時(shí)間每周不少于2小時(shí)；根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)程布置一定量的作業(yè)，對(duì)課后作業(yè)和學(xué)生答疑時(shí)的共性問(wèn)題進(jìn)行課堂集中講解。六、課程考核和成績(jī)?cè)u(píng)定方式課程考核采用閉卷考試和平時(shí)考核（包括出勤情況、課堂表現(xiàn)、隨堂習(xí)題和課程作業(yè)等）相結(jié)合的考核方式；總評(píng)成績(jī)中閉卷考核成績(jī)占70%，平時(shí)考核成績(jī)占30%。以百分制計(jì)入總成績(jī)。七、教材及參考文獻(xiàn)1．教材朱和國(guó)，尤澤升，劉吉梓，材料科學(xué)研究與測(cè)試方法（第3版），南京，東南大學(xué)出版社，20162．主要參考教材和參考文獻(xiàn)[1]杜希文，原續(xù)波，材料分析方法（第2版），天津：天津大學(xué)出版社，2017[2]金祖權(quán)，張?zhí)O，材料科學(xué)研究方法，哈爾濱，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2018[3]陶文宏，楊中喜，師瑞霞，現(xiàn)代