《高分子材料结构分析》课程教学大纲

《高分子材料结构分析》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：101145123103课程名称（中/英文）：高分子材料结构分析/StructuralAnalysisofPolymericMaterials课程类别：专业选修课程学分：1.5总学时：24理论学时：24实验/实践学时：0适用专业：高分子材料与工程适用对象：本科先修课程：大学物理、有机化学、高分子化学、高分子物理教学环境：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高分子材料与工程专业的选修课。高分子材料结构分析是利用应用近代仪器分析的基本原理，研究聚合物链的结构、单体结构单元、谱图解析、分析试样及各种仪器在高聚物中应用的一门科学。本课程是联系基础研究和应用研究的桥梁和纽带，是高分子材料、化工等相关专业本科生从事高分子材料科学研究不可或缺的铺垫知识。通过对国内外先进仪器的介绍，进而了解国家对大型分析仪器和重大设备仪器制造的支持，了解我国发展大型仪器设备的实力，进一步增强学生将来从事本专业相关工作的信心。本课程贯彻社会主义思想核心价值观，落实立德树人根本任务，教育引导学生把爱国情、强国志、报国行自觉融入到课程学习之中。通过对各种分析仪器和分析测试方法的介绍，同学们能够认识到大型分析仪器对国家和行业的发展具有重大的影响，同时能够认识到我国在发展大型分析仪器道路上遇到的困难，激发学生爱国热情和斗志，多学知识，为国家的发展做贡献。2.对接培养的岗位能力通过本课程的学习，使学生掌握光谱学、热分析、电子显微镜等相关仪器的分析测试原理与方法，并熟练应用于高分子材料的分析测试中，适应高分子材料领域内的分析表征工作。熟悉各种测试分析技术的制样要求，并能顺利制备测试样品，并对测试结果进行初步分析判断。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2.2]能基于高分子知识、科学原理和数学模型方法正确表达高分子材料、聚合物基复合材料或塑料模具相关复杂工程问题。[毕业要求指标点4.1]能够基于科学原理和专业理论，通过文献研究或相关方法，调研和分析高分子材料、聚合物基复合材料或塑料模具领域复杂工程问题的解决方案。[毕业要求指标点4.4]能够运用科学的方法正确采集、整理实验数据，对实验结果进行关联、分析和解释，并通过信息综合获得合理有效的结论。[毕业要求指标点5.2]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，对高分子材料、聚合物基复合材料或塑料模具领域复杂工程问题进行分析、计算与设计。2.课程教学目标教学目标1.使学生掌握紫外光谱、红外光谱、热分析、核磁共振和电子显微技术等研究方法的基本原理。（支撑毕业要求指标点2.2）教学目标2.使学生掌握解析紫外光谱、红外光谱、热分析、核磁共振和电子显微镜等技术获得的图谱、图像信息的一般原理和方法。（支撑毕业要求指标点4.1）教学目标3.能够利用紫外光谱、红外光谱、热分析、核磁共振和电子显微技术等分析手段和方法，对高分子材料的结构和性质进行检测、获得信息，并对信息进行分析得出有关材料结构、性能等方面的结论。（支撑毕业要求指标点4.4）教学目标4.培养学生综合利用本课程所学知识，分析掌握生产、科研中有关材料结构、性能之间关系的能力。（支撑毕业要求指标点5.2）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1绪论22001主题或知识点2热重分析22001、2、3、4主题或知识点3差示扫描量热法22001、2、3、4主题或知识点4动态力学分析22001、2、3、4主题或知识点5透射电子显微镜22001、2、3、4主题或知识点6扫描电子显微镜22001、2、3、4主题或知识点7电子显微镜的应用22001、2、3、4主题或知识点8紫外光谱22001、2、3、4主题或知识点9红外光谱44001、2、3、4主题或知识点10核磁共振波谱44001、2、3、4合计242400五、教学内容及教学设计主题1绪论1.教学内容高分子材料分析测试中结构测试和性能测试的内容，高分子远程结构、近程结构、聚集态结构。聚合物近代测试的研究对象，聚合物近代仪器分析方法及仪器，聚合物的研究和分析概述。通过对各种分析仪器和分析测试方法的介绍，引导学生把爱国情、强国志、报国行自觉融入到专业课程学习之中，使学生能够认识到大型分析仪器对国家和行业的发展具有重大的影响，同时能够认识到我国在发展大型分析仪器道路上遇到的困难，激发学生爱国热情和斗志，多学知识，为国家的发展做贡献。2.教学重点聚合物近代测试的研究对象、聚合物的研究和分析概述。3.教学难点高分子远程结构、近程结构、聚集态结构。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下混合式教学，课堂多媒体与板书相结合，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2热重分析1.教学内容热重法（TG）基本原理，热重法（TG）曲线的影响因素及测试中须注意的问题，微商热重法(DTG)。通过对TG仪器和测试方法的介绍，引导学生把爱国情、强国志、报国行自觉融入到专业课程学习之中，激发学生爱国热情和斗志，多学知识，为国家的发展做贡献。2.教学重点热重法（TG）曲线的影响因素。3.教学难点热重法（TG）基本原理、方法。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下混合式教学，课堂多媒体与板书相结合，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3差示扫描量热法1.教学内容差示扫描量热分析（DSC）概述，差示扫描量热分析（DSC）基本原理，DSC在高聚物研究中的应用。通过本章的教学，使学生了解我国在高精密仪器设备领域的现状，培养学生科学、辩证统一的认识论和方法论，提高学生对事物认知的综合分析水平和能力，树立科研报国的使命感和责任感。2.教学重点差示扫描量热分析（DSC）基本原理，DSC在高聚物研究中的应用。3.教学难点差示扫描量热分析（DSC）基本原理。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下混合式教学，课堂多媒体与板书相结合，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4动态力学分析1.教学内容动态热机械分析（DMA）概述，动态热机械分析的基本原理，DMA在高聚物研究中的应用。在实际教学中增加关于辩证统一方法论的实际应用案例，并通过对比中外动态热机械分析（DMA）发展简史，培养学生的爱国情怀。期望通过本章的教学，提高学生对事物科学认知的综合分析水平和能力，树立科研报国的使命感和责任感。2.教学重点动态热机械分析的基本原理，DMA在高聚物研究中的应用。3.教学难点动态热机械分析的基本原理。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下混合式教学，课堂多媒体与板书相结合，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5透射电子显微镜（TEM）1.教学内容光学凸透镜的聚焦和放大作用，光学显微镜分辨本领的理论极限；透射电镜的构造和电子图像的形成，阿贝成像原理，电子衍射和衍射衬度，制样技术。通过对TEM仪器和测试方法的介绍，引导学生把爱国情、强国志、报国行自觉融入到专业课程学习之中，使学生能够认识到大型分析仪器对国家和行业的发展具有重大的影响，同时能够认识到我国在发展大型分析仪器道路上遇到的困难，激发学生爱国热情和斗志，多学知识，为国家的发展做贡献。2.教学重点透射电镜的构造和电子图像的形成，制样技术和方法。3.教学难点透射电镜的构造和电子图像的形成原理。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下混合式教学，课堂多媒体与板书相结合，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6扫描电子显微镜（SEM）1.教学内容高能电子束，扫描电镜结构，扫描电镜的放大倍数和分辨本领，扫描电镜的衬度及调节，制样技术和方法。通过对SEM仪器和测试方法的介绍，引导学生把爱国情、强国志、报国行自觉融入到专业课程学习之中，使学生能够认识到大型分析仪器对国家和行业的发展具有重大的影响，同时能够认识到我国在发展大型分析仪器道路上遇到的困难，激发学生爱国热情和斗志，多学知识，为国家的发展做贡献。2.教学重点扫描电镜结构，扫描电镜的放大倍数和分辨本领，扫描电镜的衬度及调节，制样技术和方法。3.教学难点扫描电镜结构，放大倍数，扫描电镜的衬度及调节，4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下混合式教学，课堂多媒体与板书相结合，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7电子显微镜的应用1.教学内容TEM/SEM在高聚物研究中的应用。我们拟结合本章的特点，在对学生进行系统教授专业知识的同时，培养学生的科学认识论、辩证统一的认识论和方法论等本领，提高学生对事物认知的综合分析水平和能力，树立科研报国的使命感和责任感。2.教学重点电子显微镜在材料学领域应用。对材料显微分析判断、简单制样和形貌观察和微区成份分析。3.教学难点材料微观形貌的观察、分析和微区成份的分析、初步判断。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下混合式教学，课堂多媒体与板书相结合，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8紫外光谱1.教学内容紫外光谱的基本原理，仪器结构；紫外光谱吸收谱带的类型以及生色团和助色团的概念；紫外吸收光谱谱图的解析步骤。紫外光谱技术在高聚物中的应用。针对具体知识，增加关于古代、现代中国科技发展、同时期世界文明发展概况介绍，培养学生的民族自豪感。通过近代之后我国与发达国家在该领域发展的对比，使学生认识到本专业发展的必要性，引发学生追求技术进步的紧迫感和自信心，提高学生的科研报国热情。2.教学重点紫外光谱的基本原理，紫外光谱吸收谱带的类型以及生色团和助色团；紫外光谱技术在高聚物中的应用。3.教学难点紫外光谱的基本原理，紫外光谱吸收谱带的类型以及生色团和助色团。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下混合式教学，课堂多媒体与板书相结合，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9红外光谱1.教学内容红外光谱基本原理及分子结构对光的振动吸收，聚合物典型红外光谱吸收峰，红外光谱技术在高聚物分析鉴定中的应用，聚合物典型红外光谱吸收峰。红外光谱的解析。通过对红外光谱仪器和测试方法的介绍，引导学生把爱国情、强国志、报国行自觉融入到专业课程学习之中，使学生能够认识到大型分析仪器对国家和行业的发展具有重大的影响，同时能够认识到我国在发展大型分析仪器道路上遇到的困难，激发学生爱国热情和斗志，多学知识，为国家的发展做贡献。2.教学重点红外光谱基本原理及分子结构对光的振动吸收，红外光谱技术在高聚物分析鉴定中的应用。3.教学难点红外光谱基本原理及分子结构对光的振动吸收，红外光谱的解析。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下混合式教学，课堂多媒体与板书相结合，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10核磁共振波谱1.教学内容核磁共振波谱基本原理核磁共振波谱仪；化学位移及自旋-自旋分裂，谱图表示方法，化学位移、耦合常数和分子结构的关系，谱图举例；13C-NMR和1H-NMR的比较，质子去藕技术，碳谱核磁谱图信息；高分子鉴别，共聚物组成的测定，高聚物立构规整性的测定，共聚物序列结构的研究。实际教学过程中，依据课程进度、章节特点，适时提出一些具体问题，引导学生深入思考。在问题设计上，结合历史、时事等与专业课程相关的知识，引导学生树立科研报国的热情，考察学生综合分析、辩证认识事物本质的能力。培养学生利用本章所学知识，针对特定问题，提出解决办法，并能够进行正确分析的能力。2.教学重点核磁共振波谱基本原理核磁共振波谱仪；谱图表示方法，化学位移及自旋-自旋分裂，化学位移、耦合常数和分子结构的关系。碳谱核磁谱图。3.教学难点核磁共振波谱基本原理核磁共振波谱仪；氢谱（1H-NMR）、碳谱核磁谱图（13C-NMR）的解读。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用线上线下混合式教学，课堂多媒体与板书相结合，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总成绩包括形成性评价（平时成绩）和结果性评价（期末考试）。形成性评价（平时成绩）占40%，结果性评价（期末考试）占60%。平时成绩主要包括出勤（10%）、作业（10%），课堂表现（10%）及阶段测验（10%）。期末考试采用闭卷方式，满分100分，折算60%计入总成绩。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其他√√√√成绩比例%10101010602.课程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：课程教学目标支撑毕业要求指标点考核评价方式权重（%）过程性考核期末考试合计出勤及课堂表现作业及阶段测验教学目标1指标点2.2445~1510~20教学目标2指标点4.1445~1510~20教学目标3指标点4.46615~2020~30教学目标4指标点5.26615~2020~30合计2020601003.课程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（20%）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阶段测验（10%）完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为优秀完成所有阶段测验，根据参考答案评定分，总评成绩为优良完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为中等完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为及格没有完成阶段测试，根据参考答案评分，总评成绩不及格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熟练掌握紫外光谱、红外光谱、热分析、核磁共振和电子显微技术等研究方法的基本原理。准确掌握紫外光谱、红外光谱、热分析、核磁共振和电子显微技术等研究方法的基本原理。掌握紫外光谱、红外光谱、热分析、核磁共振和电子显微技术等研究方法的基本原理。基本掌握紫外光谱、红外光谱、热分析、核磁共振和电子显微技术等研究方法的基本原理。不能掌握紫外光谱、红外光谱、热分析、核磁共振和电子显微技术等研究方法的基本原理。教学目标2熟练掌握解析紫外光谱、红外光谱、热分析、核磁共振和电子显微镜等技术获得的图谱、图像信息的一般原理和方法。准确掌握解析紫外光谱、红外光谱、热分析、核磁共振和电子显微镜等技术获得的图谱、图像信息的一般原理和方法。掌握解析紫外光谱、红外光谱、热分析、核磁共振和电子显微镜等技术获得的图谱、图像信息的一般原理和方法。基本掌握解析紫外光谱、红外光谱、热分析、核磁共振和电子显微镜等技术获得的图谱、图像信息的一般原理和方法。不能掌握解析紫外光谱、红外光谱、热分析、核磁共振和电子显微镜等技术获得的图谱、图像信息的一般原理和方法。教学目标3熟练掌握利用紫外光谱、红外光谱、热分析、核磁共振和电子显微技术等分析手段和方法，对高分子材料的结构和性质进行检测、获得信息，并对信息进行分析得出有关材料结构、性能等方面的结论。准确掌握利用紫外光谱、红外光谱、热分析、核磁共振和电子显微技术等分析手段和方法，对高分子材料的结构和性质进行检测、获得信息，并对信息进行分析得出有关