《纳米材料与纳米技术（双语）》课程教学大纲

《纳米材料与纳米技术（双语）》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：101145123204课程名称（中/英文）：纳米材料与纳米技术（双语）/Nano-materialsandNanotechnology(Bilingual)课程类别：个性化选修课程学分：1总学时：16理论学时：16实验/实践学时：0适用专业：材料物理适用对象：本科先修课程：大学物理，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.课程任务与目的通过该课程的学习，要求学生掌握纳米材料的基本概念和基本性质，了解纳米材料的制备方法和基本性能，熟悉纳米技术的种类及发展；利用双语教学，提高学生的口语表达能力，开拓学生眼界，提高学生汲取先进知识的自主意识与能力，为学生以后的深造与发展打下必要的基础；同时通过对最新的纳米科技的介绍，激发学生学习热情，增强对祖国先进材料及工艺事业的信心；引导学生了解祖国实力，分析祖国不足，激发学生爱国、建国、强国的意识，以及他们积极投身于祖国新材料、新技术的科学研究领域的热情。2.对接培养的岗位能力通过本课程学习使学生能够了解和掌握最新的材料技术发展趋势，具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流；能够具有自主学习的意识和能力，能够主动汲取新知识，利用现代化手段解决实际工程问题；能够具有创新意识与创新能力，用于担责，勇于迎接挑战，投身于祖国工业的复兴。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3.1]掌握太阳能光伏和锂离子电池等新能源材料制备、加工及应用系统的设计/开发方法和技术，了解影响设计目标和技术方案的各种因素。[毕业要求指标点10.3]具备跨文化交流的语言和书面表达能力，能就新能源材料领域的问题，在跨文化背景下进行有效沟通和交流。2.课程教学目标对应毕业要求3、10，具体内容如下：教学目标1：具备纳米材料制备、性能分析的能力，具备纳米材料简单研发设计、改性和提高能力，具有能在新能源材料相关领域工作的能力；对纳米材料有全面的认知，了解影响纳米材料及技术发展的相关因素。（支撑毕业要求指标点3.1）教学目标2：能够处理解决纳米材料与纳米技术实际应用过程中的相关问题；能够具有一定的外语能力，有效地在跨文化背景下进行沟通交流。（支撑毕业要求指标点10.3）四、教学课时安排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1纳米材料概述2201、2主题2纳米材料的基本效应2201、2主题3纳米材料的性能4401、2主题4纳米材料的制备4401、2主题5扫描隧道显微镜和原子力显微镜2201、2主题6碳纳米材料的合成2201、2五、教学内容及教学设计主题1纳米材料概述纳米科技的兴起、纳米材料的基本概念、纳米材料的研究历史和主要研究内容等基础知识。结合纳米材料的发展历史，帮学生树立正确的科学观，引导学生建立科技兴国的理想，鼓励学生投身祖国的科技发展事业。纳米科技的基本概念，纳米科技及纳米材料的关系与发展现状。纳米科技与纳米材料的关系，纳米材料的概念。纳米科技与纳米材料的关系，纳米材料的概念。以老师课堂讲授为主，通过多媒体课件的展示，结合学生课堂讨论。主题2纳米材料的基本效应纳米材料的小尺寸效应；纳米材料的量子尺寸效应；纳米材料的表面效应；纳米材料的隧穿效应。纳米材料的效应决定了材料的性能，由此引导学生正确理解透过现象看本质的真正含义，启发学生将理论所学知识的深层含义带入到生活中，真正做到理论指导实践，能够客观看待分析问题，不盲从不偏信。纳米材料的量子尺寸效应；纳米材料的表面效应。纳米材料的隧穿效应。纳米材料的隧穿效应。以老师课堂讲授为主，通过多媒体课件的展示，结合学生课堂讨论。主题3纳米材料的性能纳米材料的力学性能，纳米材料的热学性能及纳米材料的光学性能，纳米材料各种性能的举例。纳米材料的Hall-Petch关系式的斜率，纳米材料的磁学特性。材料的性能由纳米效应决定，但是制造环境能因素亦会影响性能，由此可启发学生将理论与实际结合，正确理解环境的影响作用，引导学生客观理性看待环境的影响作用，集合自身实际情况，做好自我的发展规划。同时启发学生合理分析国际环境，激发学生爱国热情及实现民族复兴的动力。纳米材料的力学性能、热学性能、磁学性能和光学性能。纳米材料的磁学特性。以多媒体授课为主要形式，采用理论联系实际的教学方法，结合具体的案例进行教学。主题4纳米材料的制备Top-down与Bottom-up方法；纳米材料的固相制备方法；纳米材料PVD的制备方法；纳米材料的化学汽相沉积法、液相合成法和绿色纳米合成；介绍我国的纳米技术水平，激发学生努力学习，提高我国科技水平的斗志。Top-down与Bottom-up方法；纳米材料的PVD与CVD制备方法。纳米材料的绿色合成，自组装。3.教学难点纳米材料的PVD与CVD制备方法。以多媒体授课为主要形式，采用理论联系实际的教学方法，结合具体的案例进行教学。主题5扫描隧道显微镜和原子力显微镜1.教学内容扫描隧道显微镜和原子力显微镜的相关工作原理和应用；从基本原理入手，启发学生思考，如何用简单的原理完成复杂的设计，激发学生自主思考，联系各个学科，为提高我国科研水平努力。2.教学重点扫描隧道显微镜和原子力显微镜的相关工作原理及工作模式。原子力显微镜的检测模式。3.教学难点原子力显微镜的检测模式。以老师课堂讲授为主，通过多媒体课件的展示，结合学生课堂讨论。主题6碳纳米材料的合成碳同素异形体的的特点；碳元素的不同形态和存在方式；C60的制备与合成；碳纳米管的性能与制备。从碳纳米管被发现的故事入手，培养学生善于发现、善于思考的品质，帮学生树立正确的科研观念。C60的制备；碳纳米管的结构特点与性能。碳纳米管的制备。3.教学难点碳纳米管的结构特点。以多媒体授课为主要形式，采用理论联系实际的教学方法，结合具体的案例进行教学。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、创新能力等；考核方式采用作业评测、课堂表现等多种形式、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。本课程采用双语的授课模式，为了达成课程的教学目的，提高学生的口语表达能力，故建议采用口试的形式进行，以全面地考核学生对于专业知识的掌握以及对于英语的使用。学生成绩评定表考核方式平时成绩期中考试期末考试作业课堂表现阶段测验答辩项目小论文其他√√成绩比例%4020402.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：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（%）过程性考核期末考试合计作业课堂表现教学目标1指标点3.120102555教学目标2指标点10.320101545合计4020401003.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）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（40%）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。课程教学目标评价标准考核环节考核结果及标准优（90-100）良（80-89）中（70-79）及格（60-69）不及格（0-59）教学目标1具备全面纳米材料制备、性能分析的能力，纳米材料简单研发设计、改性和提高能力，具有能在新能源材料相关领域工作的全面能力；对纳米材料有全面的认知，深刻了解影响纳米材料及技术发展的相关因素。具备较全面纳米材料制备、性能分析的能力，纳米材料简单研发设计、改性和提高能力，具有能在新能源材料相关领域工作的较高能力；对纳米材料有相对全面的认知，了解影响纳米材料及技术发展的相关因素。具备一定纳米材料制备、性能分析的能力，纳米材料简单研发设计、改性和提高能力，具有能在新能源材料相关领域工作的能力；对纳米材料有大致的认知，了解影响纳米材料及技术发展的部分相关因素。具备部分纳米材料制备、性能分析的能力，纳米材料简单研发设计、改性和提高能力，具有能在新能源材料相关领域工作的部分能力；对纳米材料有一定的认知，基本了解影响纳米材料及技术发展的相关因素。不具备纳米材料制备、性能分析的能力，纳米材料简单研发设计、改性和提高能力，不具有能在新能源材料相关领域工作的能力；对纳米材料没有全面的认知，不了解影响纳米材料及技术发展的相关因素。教学目标2能够熟练处理解决纳米材料与纳米技术实际应用过程中的相关问题；具有较高的外语能力，有效地在跨文化背景下进行顺畅沟通交流。能够准确处理解决纳米材料与纳米技术实际应用过程中的相关问题；具有一定的外语能力，有效地在跨文化背景下进行无障碍沟通交流。能够处理解决纳米材料与纳米技术实际应用过程中的相关问题；具有外语能力，有效地在跨文化背景下进行沟通交流。能够基本处理解决纳米材料与纳米技术实际应用过程中的相关问题；具有基本的外语能力，有效地在跨文化背景下进行一定的沟通交流。不能够熟练处理解决纳米材料与纳米技术实际应用过程中的相关问题；不具有较高的外语能力，无法有效地在跨文化背景下进行沟通交流。七、教材、参考书目、重要文献以及课程网络资源建议教材：张耀君主编.纳米材料基础（双语版）.化学工业出版社，2011.主要参考书：（1）卫英慧主编.纳米材料概论.化学工业出版社，2009.（2）丁秉