《材料研究与测试方法》课程教学大纲

《材料研究与测试方法》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：101134223504课程名称（中/英文）：材料研究与测试方法/MethodsofMaterialsResearchandTesting课程类别：专业必修课程学分：2总学时：32理论学时：28实验/实践学时：4适用专业：金属材料工程适用对象：本科先修课程：大学物理、固体物理、材料科学基础教学环境：多媒体教室开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1.课程任务与目的本课程是金属材料专业的专业必修课程之一，课程系统的阐述了材料近代分析方法，包括X射线衍射分析、透射电子显微镜分析、扫描电镜及电子探针、表面分析技术、扫描探针显微分析等。通过该课程的学习，要求学生理解和掌握材料物相、结构、成分的分析方法及其原理，掌握样品的制备、测试参数的选择、数据和曲线的处理以及实验现象和实验结果的分析方法，培养学生对材料微观组织、结构、成分等的分析测试及研究的能力，了解较先进的材料分析测试方法和应用。在本课程中贯彻社会主义思想核心价值观，树立尊重科学，认真负责的工作态度，提高工程素质，立足于培养学生的实践技能、工匠精神、创新思维、较强的应用能力和可持续发展能力，树立自主创新，勇于开拓的励志情怀，在学习和今后的工作中为建设中国特色社会主义事业贡献自己的聪明才智。2.对接培养的岗位能力通过本课程学习，使学生掌握材料的主要分析研究与测试方法，为本专业学生从事材料的分析与测试，分析产品的性能优劣，阅读与写作专业文献，了解专业内的技术动态，从事新产品、新工艺的研究与研发等工作奠定必要的理论和技术基础。三、课程教学目标1.课程对毕业要求的支撑[毕业要求指标点4.1]能够基于科学原理，通过文献研究或材料分析方法，调研和分析金属材料相关的复杂工程问题的解决方案。[毕业要求指标点4.3]能够根据实验方案安全地开展金属材料工程实验，正确地采集实验数据，并利用工程及材料专业知识对金属材料工程问题的实验结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理有效的结论。[毕业要求指标点5.1]了解金属材料领域现代专业检测设备、信息技术工具具和模拟软件的使用原理和方法，理解其局限性，并能够选择与使用恰当的仪器、信息资源、工程工具和专业模拟软件，对金属材料复杂工程问题进行分析、计算与设计。[毕业要求指标点12.1]了解金属材料工程及其他交叉技术的前沿发展现状和趋势，了解新工艺、新技术和新设备的发展动态。2.课程教学目标对应毕业要求指标点，具体内容如下教学目标1：了解和掌握材料分析测试的基本原理和基本知识。掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针、电子能谱分析、扫描探针显微分析的基本原理与分析方法；掌握多晶X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和波谱仪、扫描探针显微镜的工作原理和使用方法、测试参数的选择。（支撑毕业要求5.1）教学目标2：掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针、电子能谱分析测试试样的制备方法；掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针、电子能谱分析的实验结果及数据和曲线的处理，以及实验现象和实验结果的分析方法。（支撑毕业要求4.1）教学目标3：掌握材料的物相、结构及成分、表面的微观分析与测试方法，能够从事材料的物相、结构及成分的微观分析与测试方法方面的工作；能够针对金属材料工程领域的复杂工程问题设计实验，并对实验数据进行采集、处理和解释；能够根据物相、微观结构及成分，选用合适的材料，并能进行材料性能优劣的评价；能够根据材料的物相、微观结构及成分，进行材料结构设计，选择与设计相关工艺和设备；能够从事新产品、新工艺的研究与研发。（支撑毕业要求4.3）教学目标4：能够根据近代材料分析研究与测试方法，阅读与写作金属材料专业文献，能够根据近代材料分析研究与测试方法了解专业内的技术动态，理解材料科学技术的发展趋势和先进理念，为今后从事相关工作具备终身学习能力奠定基础。（支撑毕业要求12.1）四、教学课时安排（一）学时分配主题或知识点教学内容总学时学时完成课程教学目标讲课实验实践主题或知识点1Ｘ射线物理学基础22001主题或知识点2Ｘ射线的衍射原理44001主题或知识点3X射线衍射仪及X射线衍射物相分析64201、2、3、4主题或知识点4电子显微分析基础22001主题或知识点5透射电子显微分析66001、2、3、4主题或知识点6扫描电子显微分析及电子探针64201、2、3、4主题或知识点7表面分析技术44001、2、3、4主题或知识点8扫描探针显微分析22001、4合计322840（二）实验/实践教学安排序号实验/实践项目名称实验学时实验类型实验要求每组人数备注1多相物质X射线衍射物相分析实验2演示性必做152材料显微组织分析及微区成分分析2演示性必做15合计4五、教学内容及教学设计主题或知识点1Ｘ射线物理学基础1.教学内容X射线的本质；X射线的产生；X射线与物质的相互作用。介绍X射线发现史及十九世纪科学发展史，使学生了解科学发现及发展的规律，树立学科自豪感，激发科学兴国和投身祖国建设的理想。2.教学重点X射线的连续谱和特征谱的产生；X射线与物质的相互作用。3.教学难点靶材选择原理和原则；滤波片选择原理和原则4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题或知识点2Ｘ射线衍射学原理1.教学内容X射线的衍射方向；布拉格方程的讨论；倒易点阵；X射线的衍射强度。介绍物相鉴定发现史，使学生树立科学史观，并将之带入生产生活中，带着“发现”的眼睛，激发学生工业兴国思想。2.教学重点X射线的衍射方向；X射线的衍射强度。3.教学难点布拉格方程的讨论；倒易点阵；点阵消光规律。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、启发式等多种教学方法。主题或知识点3X射线衍射仪及X射线衍射物相分析1.教学内容X射线多晶衍射仪；衍射指数的标定及相关计算；X射线物相定性分析；X射线物相定量分析等。在本节中加入X射线衍射仪和X射线物相定性分析软件的发展介绍，使学生树立在科学仪器领域国产替代，激励学生勇迎挑战、勇于创新、勇担责任，振兴祖国科技发展的思想。2.教学重点X射线多晶衍射仪；X射线物相定性分析。3.教学难点X射线物相定性分析；衍射指数的标定及相关计算。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题或知识点4电子显微分析基础1.教学内容电子波的特性；电子枪；电磁透镜及其像差。将阿贝成像理论与光刻机的原理结合，介绍我国半导体与光刻机发展现状及国外对我国半导体与光刻机的技术封锁，激发学生爱国感情和奋发图强投身祖国科技发展的理想。2.教学重点电子枪；电磁透镜及其像差。3.教学难点电磁透镜及像差。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、启发式等多种教学方法。主题或知识点5透射电子显微分析1.教学内容透射电子显微分析的特点；透射电子显微镜的构造；透射电子显微镜的工作原理；透射电镜样品的制备；电子衍射；透射电镜的图像衬度理论。介绍透射电子显微镜制造技术的国内外现状，激励学生勇迎挑战、勇于创新、勇担责任，振兴祖国科技的思想。2.教学重点透射电子显微分析的特点及工作原理；透射电镜样品的制备；电子衍射；电镜的图像衬度理论3.教学难点简单的衍射花样标定；衍射衬度理论4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、启发式等多种教学方法。主题或知识点6扫描电子显微分析及电子探针1.教学内容扫描电子显微镜的结构与工作原理；扫描电子显微镜的衬度理论与成像；扫描电镜试样的制备；电子探针；电子探针分析及应用。在本节中介绍相关先进材料，使学生树立工匠精神、创新思维，树立自主创新，勇于开拓的科学精神。2.教学重点扫描电子显微镜的工作原理；扫描电子显微镜的衬度理论与成像；扫描电镜试样的制备；电子探针分析及应用。3.教学难点扫描电子显微镜的衬度理论与成像；电子探针分析及应用。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题或知识点7表面分析技术1.教学内容俄歇电子能谱分析；X射线光电子能谱分析；原子探针显微分析。在本节中介绍相关需表面分析的先进材料，使学生树立理论联系实际，自主创新，勇于开拓的科学精神。2.教学重点俄歇电子能谱分析；X射线光电子能谱分析。3.教学难点俄歇电子能谱分析；X射线光电子能谱分析。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。主题或知识点8扫描探针显微分析1．教学内容扫描探针显微分析工作原理及分类；扫描隧道显微镜；原子力显微镜；其他扫描探针显微镜简介。介绍原子级的分析和加工技术，介绍我国量子器件的发展，激发学生的民族自豪感和专业学习的兴趣。2．教学重点扫描探针显微分析工作原理及分类；扫描隧道显微镜；原子力显微镜。3．教学难点扫描隧道显微镜；原子力显微镜。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用混合式教学，结合多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等多种教学方法。六、学生成绩评定1.课程考核方式及比例本课程考核学生获取知识的能力、应用所学知识分析问题和解决问题能力、实践动手能力和创新能力等；考核方式采用出勤、作业评测、课堂表现、平时阶段测验等多种形式、多个阶段等全过程的考核，使学生成绩评定更加合理多样，优化课程评价体系，进一步提升本课程教学效果。学生成绩评定表考核方式平时成绩期中考试期末考试出勤作业课堂表现阶段测验答辩项目小论文实验√√√√√成绩比例%51051010602.课程目标考核方式评价权重本课程教学目标与考核方式评价权重如表所示：课程教学目标与考核方式评价权重表课程教学目标支撑毕业要求指标点考核评价方式权重（%）过程性考核小论文实验期末考试合计出勤及课堂表现作业教学目标1指标点5.135510~3023~43教学目标2指标点4.135515~3028~43教学目标3指标点4.34015~3019~34教学目标4指标点12.11010合计10101010601003.成绩评价标准平时成绩评定及考核标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）出勤及课堂表现（10%）无迟到、早退、旷课现象。积极参加课堂讨论，并有自己独到的见解，能够准确回答问题，并有自己独到的见解偶尔有迟到、早退现象。较为积极参加课堂讨论，能够准确回答问题，并提出自己的见解有迟到、早退现象。能够主动参加课堂讨论，能够回答问题有迟到、早退、偶尔有旷课现象。参与课堂讨论，基本能回答相关问题迟到、早退、旷课较多。不能有效参加课堂讨论，回答不出所有问题作业（10%）能够独立完成作业，作业完成质量优秀，能够灵活运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论能够独立完成作业，完成质量较高，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论能够独立完成作业，完成质量符合要求，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得有效结论基本能够独立完成作业，部分题目解答存在抄袭现象，运用所学知识和理论解决问题的能力基本符合要求不能独立完成作业，存在明显抄袭现象，不具备运用所学知识和理论解决问题的能力小论文（10%）能够根据近代材料分析研究与测试方法，阅读、理解专业文献，熟练掌握文献中的测试方法，与课本知识结合独立完成论文，具有自己的独特见解。能够根据近代材料分析研究与测试方法，阅读、理解专业文献，掌握文献中的测试方法，与课本知识结合独立完成论文，具有一定的见解。基本能够根据近代材料分析研究与测试方法，阅读、理解专业文献，基本掌握文献中的测试方法，与课本知识结合独立完成论文。基本能够根据近代材料分析研究与测试方法，阅读、理解专业文献，与课本知识结合完成论文。不能根据近代材料分析研究与测试方法，不能掌握文献中的测试方法，不能与课本知识结合独立完成论文。实验（10分%）实验报告能够独立完成，内容完整，数据合理，数据处理正确，图表规范。能够正确完成实验报告中提出的问题，并对实验中遇到的问题进行深入的讨论，提出自己的见解。实验报告能够独立完成，内容完整，数据合理，数据处理正确，图表基本规范。能够完成实验报告中提出的问题，并对实验中遇到的问题进行讨论，提出意见。实验报告能够完成，内容完整，数据基本合理，能够进行数据处理，图表基本规范。能够基本完成实验报告中中提出的问题，对实验中遇到的问题进行讨论。实验报告基本能够独立完成，内容完整，数据图表齐全，基本完成实验报告中提出的问题。实验报告不能独立完成，存在抄袭现象，报告中提出的问题没有或基本没有回答。课程教学目标评价标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）教学目标1熟练掌握材料分析测试的基本原理和基本知识。熟练掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针、电子能谱分析、扫描探针显微分析的基本原理与分析方法；熟练掌握多晶X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和波谱仪、扫描探针显微镜的工作原理和使用方法、测试参数的选择。正确掌握材料分析测试的基本原理和基本知识。正确掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针、电子能谱分析、扫描探针显微分析的基本原理与分析方法；正确掌握多晶X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和波谱仪、扫描探针显微镜的工作原理和使用方法、测试参数的选择。掌握材料分析测试的基本原理和基本知识。掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针、电子能谱分析、扫描探针显微分析的基本原理与分析方法；掌握多晶X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和波谱仪、扫描探针显微镜的工作原理和使用方法、测试参数的选择。基本掌握材料分析测试的基本原理和基本知识。基本掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针、电子能谱分析、扫描探针显微分析的基本原理与分析方法；基本掌握多晶X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和波谱仪、扫描探针显微镜的工作原理和使用方法、测试参数的选择。未掌握材料分析测试的基本原理和基本知识。未掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针、电子能谱分析、扫描探针显微分析的基本原理与分析方法；未掌握多晶X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和波谱仪、扫描探针显微镜的工作原理和使用方法、测试参数的选择。教学目标2熟练掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针、电子能谱分析测试试样的制备方法；熟练掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针、电子能谱分析的实验结果及数据和曲线的处理，以及实验现象和实验结果的分析方法。正确掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针、电子能谱分析测试试样的制备方法；正确掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针、电子能谱分析的实验结果及数据和曲线的处理，以及实验现象和实验结果的分析方法。掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针、电子能谱分析测试试样的制备方法；掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针、电子能谱分析的实验结果及数据和曲线的处理，以及实验现象和实验结果的分析方法。基本掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针、电子能谱分析测试试样的制备方法；基本掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针、电子能谱分析的实验结果及数据和曲线的处理，以及实验现象和实验结果的分析方法。未掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针、电子能谱分析测试试样的制备方法；未掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析和电子探针、电子能谱分析的实验结果及数据和曲线的处理，以及实验现象和实验结果的分析方法。教学目标3熟练综合掌握材料的物相、结构及成分、表面的微观分析与测试方法；能够熟练针对金属材料工程领域的复杂工程问题设计实验，熟练地对实验数据进行采集、处理和解释；能够熟练根据物相、微观结构及成分，选用合适的材料；能够熟练根据材料的物相、微观结构及成分，进行材料结构设计。正确综合掌握材料的物相、结构及成分、表面的微观分析与测试方法；能够正确针对金属材料工程领域的复杂工程问题设计实验，正确地对实验数据进行采集、处理和解释；能够正确地根据物相、微观结构及成分，选用合适的材料；能够正确根据材料的物相、微观结构及成分，进行材料结构设计。能够综合掌握材料的物相、结构及成分、表面的微观分析与测试方法；能够针对金属材料工程领域的复杂工程问题设计实验，对实验数据进行采集、处理和解释；能够根据物相、微观结构及成分，选用合适的材料；能够根据材料的物相、微观结构及成分，进行材料结构设计。基本能够综合掌握材料的物相、结构及成分、表面的微观分析与测试方法；基本能够针对金属材料工程领域的复杂工程问题设计实验，对实验数据进行采集、处理和解释；基本能够根据物相、微观结构及成分，选用合适的材料；基本能够根据材料的物相、微观结构及成分，进行材料结构设计。未能够综合掌握材料的物相、结构及成分、表面的微观分析与测试方法；未能够针对金属材料工程领域的复杂工程问题设计实验，对实验数据进行采集、处理和解释；未能够根据物相、微观结构及成分，选用合适的材料；未能够根据材料的物相、微观结构及成分，进行材料结构设计。教学目标4能够熟练根据近代材料分析研究与测试方法，阅读与写作金属材料专业文献，能够熟练根据近代材料分析研究与测试方法了解专业内的技术动态，深入理解材料科学技术的发展趋势和先进理念。能够正确根据近代材料分析研究与测试方法，阅读与写作金属材料专业文献，能够正确根据近代材料分析研究与测试方法了解专业内的技术动态，教深入理解