《材料分析测试技术》课程教学大纲

《材料分析测试技术》课程教学大纲一、课程简介课程中文名材料分析测试技术课程英文名TestandAnalysisTechniqueforMaterials双语授课□是否课程代码21122015课程学分2总学时数32课程类别□通识教育课程□公共基础课程专业教育课程□综合实践课程□教师教育课程课程性质□必修选修□其他课程形态□线上线下□线上线下混合式□社会实践□虚拟仿真实验教学考核方式□闭卷开卷□课程论文□课程作品□汇报展示□报告课堂表现阶段性测试平时作业□其他（可多选）开课学院材料科学与工程学院开课系(教研室)材料加工系面向专业材料成型及控制工程开课学期第6学期先修课程大学物理，大学化学，材料科学基础，材料物理，材料物理化学等后续课程毕业实习，毕业设计（论文）选用教材1.周玉.材料分析方法（第四版）[M].北京:机械工业出版社,2020.参考书目1.朱和国,尤泽升,刘吉梓.材料科学研究与测试方法（第3版）[M].南京:东南大学出版社,2016.课程资源/spoc/course/XTU-1450819168课程简介材料分析检测技术是一门跨专业选修课程，概述了材料现代分析技术中光学显微分析、电子显微分析、Ｘ射线衍射分析、Ｘ射线光电子能谱分析及振动光谱等测试方法的基本原理、仪器结构与功能、分析方法及应用等知识，是解决材料化学组成、微观形貌、物相结构和宏观性能之间关系的重要课程。通过本课程的学习，学生能够学到各种分析测试仪器的结构与工作原理以及涉及材料主要表征方法的基础理论和应用范围，具备分析研究材料化学组成、微观形貌及物相结构的能力，养成系统辩证思维和求真务实的科学素养。二、课程目标表1课程目标序号具体课程目标课程目标1能够运用X射线物理学基础理论、X射线运动学衍射理论、电子光学基础理论描述X射线物相分析原理、透射电子显微分析成像原理、扫描电子显微分析成像原理、光谱分析原理等，具备逻辑推理能力。能阐明X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、紫外-可见吸收光谱仪、红外光谱仪等现代材料分析检测仪器设备的基本构成，区别关键参数，归纳其局限性，具备辩证思维。课程目标2能够运用材料分析测试基本理论分析功能复合材料的结构与性能之间的关系，并从数学模型、工程经验和实际研究中获得有效结论，具备较强的逻辑思维和求真务实的科学精神。表2课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求1：研究【M】4.3能够根据实验方案构建实验系统，安全地开展实验，正确地采集实验数据。2毕业要求2：使用现代工具【M】5.1了解专业常用的现代仪器、信息技术工具、工程工具和模拟软件的使用原理和方法，并理解其局限性。1三、课程学习内容与方法（一）理论学习内容及要求表3课程目标、学习内容和教学方法对应关系序号课程模块学习内容学习任务课程目标学习重点难点教学方法学时1X射线物理学基础1.X射线的性质1.拓展阅读：/html/2017/0921/134570388.shtm2.线上学习：/spoc/course/XTU2重点：1.X射线原理；2.X射线与物质的相互作用。难点：3.X射线的透射系数和吸收系数。讲授法：搭建物理学与材料分析测试技术之间的桥梁，引导学生认识材料分析测试技术，提升学生兴趣，促进学生思考。42.X射线的产生及X射线谱：连续X射线谱、特征X射线谱的性质与产生过程，X射线产生的基本方法与材料1、23.X射线与物质的相互作用：X射线的透射系数和吸收系数、X射线的真吸收、X射线的散射过程与分析1、22X射线运动学衍射理论1.X射线物理分析原理：晶体几何形、布拉格方程、X射线衍射方向1.个人作业：章节习题2.线上学习：/spoc/course/XTU2重点：1.倒易点阵的变换；2.单位晶胞对X射线的散射与结构因素；难点：3.X射线衍射方向原理。1.讲授法：引导学生高效理解X射线衍射基本理论；2.案例教学：能够促进学生掌握倒易点阵及其与晶胞之间的对应关系。62.X射线衍射强度1、23X射线多晶体的物相分析1.多晶体分析方法：德拜-谢勒尔法基本概念与方法、其他照相法基本理论、X射线衍射仪的结构和组成1.个人作业：章节习题2.线上学习：/spoc/course/XTU点：1.X射线谱分析基础；2.非晶态物质及其晶化过程的X射线衍射分析方法；难点：3.定量分析方法原理与应用、点阵参数的精确测定方法。1.讲授法：引导学生高效理解X射线谱分析基本理论与方法；2.案例教学：能够促进学生掌握物相分析及点阵参数精确测定。62.物相分析及点阵参数精确测定：X射线物相定性、定量分析方法原理与应用、点阵参数的精确测定方法、非晶态物质及其晶化过程的X射线衍射分析方法1、24透射电子显微分析技术1.电子光学基础：电磁波与电磁透镜概念及原理、电磁透镜的像差与分辨率概念与分析、电子透镜的景深和焦长1.个人作业：章节习题2.线上学习：/spoc/course/XTU点：1.电子光学基础；2.透射电子显微镜原理；3.透射样品要求及制备方法；难点：4.电子衍射基本概念、电子显微镜中的电子衍射基础、单晶体电子衍射花样标定、复杂电子衍射花样。1.讲授法：引导学生高效理解电子光学与电子衍射基本理论；2.案例教学：能够促进学生掌握透射电子显微分析技的原理及方法。82.电子衍射基础：电子衍射基本概念、电子显微镜中的电子衍射基础、单晶体电子衍射花样标定、复杂电子衍射花样的分析1、23.透射电子显微分析技的原理及方法：透射电子显微镜的结构与成像原理、主要部件的结构与工作原理、透射电子显微镜分辨率和放大倍数的测定1、25扫描电镜显微分析技术1.扫描电镜显微分析技术的原理及方法：电子束与固体样品作用时间是产生的信号、扫描电子显微镜的构造和工作原理、扫描电子显微镜的主要性能、表明形貌衬度原理及其应用、原子序数衬度原理及其应用1.个人作业：章节习题2.线上学习：/spoc/course/XTU2重点：1.扫描电子显微镜样品制备要求；2.扫描电子显微镜原理；难点：3.表明形貌衬度原理及其应用、原子序数衬度原理及其应用。1.讲授法：引导学生高效理解扫描电子显微镜成像基本原理；2.案例教学、专题讨论：能够促进学生掌握形貌衬度与原子序数衬度的区别。66其他结构分析方法1.紫外-可见吸收光谱仪分析技术的原理及方法简介1.个人作业：章节习题2.线上学习：/spoc/course/XTU2重点：1.紫外-可见吸收光谱仪分析技术的基本原理和分析内容；2.红外光谱仪分析技术的基本原理和分析内容；难点：3.对不同材料分析检测技术的优缺点进行对比，并按需求选择合适的分析手段。自主学习法：促进学生自主理解光谱仪分析技术的基本原理和分析内容。22.红外光谱仪分析技术的原理及方法简介1、23.对比不同材料分析检测方法的经济性和社会性，并对项目成本核算与进度进行有效控制2四、课程考核（一）考核内容与考核方式表4-1课程目标、考核内容与考核方式对应关系课程目标考核内容所属学习模块/项目考核占比考核方式课程目标11.描述各种分析测试技术的能力。（1）X射线物理学基础；（2）X射线衍射原理；（3）晶体学基础；（4）电子显微分析物理学基础；（5）透射电子显微镜成像原理；（6）扫描电子显微镜成像原理；（7）吸收光谱和红外光谱基本原理。1-668%课堂参与、平时作业、阶段性测验、开卷考试2.阐明各种分析测试仪器设备基本构成、区别关键参数、概括局限性的能力。（1）X射线衍射仪基本结构、关键参数及适用范围；（2）透射电子显微镜基本结构、关键参数及适用范围；（3）扫描电子显微镜基本结构、关键参数及适用范围；（4）紫外-可见吸收光谱仪和红外光谱仪基本结构、关键参数及适用范围。3-6课程目标21.使用材料分析测试技术基本理论分析材料性质的能力。（1）X射线物相定性、定量分析过程；（2）电子衍射花样的分析与应用；（3）扫描形貌衬度像与原子序数衬度像的分析与应用；（4）不同材料分析检测方法的特点选择及过程管理。3-632%课堂参与、平时作业、阶段性测验、开卷考试表4-2课程目标与考核方式矩阵关系课程目标考核方式考核占比期末考试成绩比例60%课堂参与成绩比例16%平时作业成绩比例16%阶段性测验成绩比例8%课程目标170%80%50%70%68%课程目标230%20%50%30%32%（二）成绩评定1.平时成绩评定（1）课堂参与（40%）：通过学生在课堂上阐明知识的情况及相关能力水平进行评价。包括课堂提问、讨论、回答问题、练习等。（2）平时作业（40%）：线下章节作业，主要考核学生知识的理解情况和综合运用知识的能力。（3）阶段性测验（20%）：通过课堂中穿插的线上测验，评估学生对知识的理解掌握情况。2.期末成绩评定期末考试以开卷的方式进行。试卷类型以主观简述和论述为主。主要考察学生对材料分析测试技术相关基本概念的辨识、材料检测技术相关仪器设备组成结构和关键参数的理解及不同分析测试技术的运用等。3.总成绩评定总成绩由平时考核成绩和期末考核成绩构成，按百分制计分。其构成比例：总成绩（100%）=平时成绩（40%）+期末成绩（60%）（三）评分标准表5评分标准（非试卷考核项目）考核项目评分标准优秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)课堂参与（1）课堂纸练习、回答问题正确，且能进行解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点正确，问题有深度、有创新（50%）。（1）课堂纸练习、回答问题正确，但解释欠清楚（50%）。（2）提问、讨论发言观点正确，但问题无深度或无创新（50%）。（1）课堂纸练习、回答问题大部分正确，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点基本正确，但问题无深度、无创新（50%）。（1）课堂纸练习、回答问题错误率在30~50%之间，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点有部分错误，或逻辑不严密（50%）。（1）课堂纸练习、回答问题错误率超过50%，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点错误，思路不清晰，逻辑不严密（50%）。如出现错误价值观、反党反社会言论，记为0。平时作业（1）答案正确率超过90%（80%）。（2）部分作业完成方法、思路有创新（10%）。（3）书写规范，无抄袭，态度端正（10%）。（1）作业正确率在80%~89%（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写规范，无抄袭，态度端正（10%）。（1）作业正确率在70%-79%（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写较规范，无抄袭，态度基本端正（10%）。（1）作业正确率在60%-69%（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写不够规范，或有少量抄袭痕迹（10%）。（1）作业正确率在60%以下（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写不规范，有明显抄袭，或有部分作业未完成（10%）。未提交作业记0分阶段性测验（1）按时提交所有线上测验题（30%）。（2）完成全部测验，正确率在90－100%（60%）。（3）完成了全部平台讨论，观点正确，问题有深度、有创新（10%）。（1）按时提交80%-89%线上测验题（30%）。（2）完成全部测验，正确率在80%-89%（60%）。（3）完成了全部平台讨论，观点正确，但问题深度、创新性不够（10%）。（1）按时提交70%-79%线上测验题（30%）。（2）完成全部测验，正确率在70%-79%（60%）。（3）完成了全部平台讨论，观点基本正确，但问题深度、创新性不够（10%）。（1）按时提交60%-69%线上测验题（30%）。（2）完成全部