《材料科学基础实验》课程教学大纲

《材料科学基础实验》实验课程教学大纲一、课程基本信息中文名称：材料科学基础实验课程英文名称：ExperimentsofMaterialScienceFundamental课程代码：19044105课程性质：专业核心课学分：1总学时：32（其中实验：32上机：0）适用学院及专业：材料科学与工程学院材料科学与工程专业先修课程：无机与分析化学、大学物理B、物理化学B、材料科学基础A等开课单位：材料科学与工程学院材料科学与工程实验中心二、课程的地位与作用材料科学基础实验是学生在学习了学科基础课、材料科学基础课及基础化学实验后的专业必修实验课程。其与材料工程基础实验A、专业综合技能实践共同构成材料科学与工程专业的专业实验体系。通过材料科学基础实验，使学生掌握材料结构与性能基本测试技术，受到科学思维与科学实验方面的基本技能训练，加深对相关理论知识的理解与运用，增加分析问题、解决问题的能力，为以后专业课的学习以及进行材料工程基础实验A、专业综合技能实践、毕业论文工作打下基础。三、实验课程教学目标本课程支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3。学生通过该课程的学习，在知识、能力、育人等方面应达到如下目标。育人目标方面，面向学生的成长成才，立德树人，要求学生坚定理想信念，厚植爱国主义情怀，崇尚科学创新，践行工匠精神。激发学生热爱祖国，热爱材料研究事业。通过实验项目的具体操作，培养学生的团队合作意识，使学生学会沟通、分享、奉献和合作的团队精神。在团队合作中进行分工与协作，正确处理个人与团队的关系；进一步坚定理想信念，崇尚科学创新。作为新时代的材料人肩负着光荣的历史使命与责任，要为实现中华民族伟大复兴的中国梦做出自己的贡献。知识目标方面，使学生通过该课程的学习，达到加深对理论知识的理解和掌握。培养和提高学生的自觉学习性、进一步巩固和综合运用所学的基本理论知识，加强对材料研究方法的深入理解。能力目标方面，培养和提高学生进行材料研究的基本能力，学会数据处理的基本方法。培养和提高学生独立分析问题、综合运用理论知识解决实际问题的能力。通过本课程的学习，学生应具备以下能力：目标1：掌握材料科学的基础知识和基本实验技能。能够对无机材料制备过程中的各类物理现象、材料特性进行研究和实验验证。（支撑毕业要求指标点4.1）目标2：能够基于科学原理并采用科学方法对无机材料制备及质量控制中涉及的问题进行研究。（支撑毕业要求指标点4.2）目标3：能够制定实验方案并实施实验、分析与解释数据，能够综合理论分析、文献研究和实验数据得出合理有效的结论。（支撑毕业要求指标点4.3）目标4：能够基于工程相关背景知识，合理分析与评价材料制备过程的解决方案以及产品应用对社会、健康、安全的影响，并理解应承担的责任。（支撑毕业要求指标点6.2）目标5：在考虑材料制备过程和产品应用问题解决方案时，能够采取合理的技术手段和实验测试手段，降低或避免其不利影响。（支撑毕业要求指标点6.3）课程教学目标与毕业要求的关系矩阵教学目标毕业要求指标点达成途径考核方式目标1目标2目标34.1能够对无机材料制备过程中的各类物理现象、材料特性进行研究和实验验证。4.2能够基于科学原理并采用科学方法，针对无机材料制备过程中相关领域复杂工程问题制定实验方案并进行实验。4.3能够对实验结果进行处理、分析和解释，并能把实验结果、理论分析和文献研究相结合，得出合理有效的结论。通过实验前讲授、典型案例、成就、先进事迹、学生在实验操作及分析实验结果和实验后数据分析处理的过程中达成。对每次实验前预习，实验操作，及实验结果和实验后数据处理，实验报告撰写进行考核。目标4目标56.2能够基于工程相关背景知识，合理分析与评价无机材料制备过程的解决方案以及产品应用对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。6.3在考虑无机材料制备过程和产品应用问题解决方案时，能够采取合理的技术手段降低或避免其不利影响。通过实验前讲授、典型案例、成就、先进事迹、学生在自行实验操作的过程中达成。对每次实验前预习，实验操作，及实验结果和实验后数据处理，实验报告撰写进行考核。四、实验项目名称和学时分配序号实验项目名称学时实验类型每组人数必做或选做1晶体对称要素、紧密堆积及典型的晶体结构（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3）6验证3必做2显微镜的使用及材料表观形貌观察（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3）3验证3选做3粘土阳离子交换容量的测定（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3）2验证3选做4粘土-水系统ζ-电位的测定（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3）4综合3选做5陶瓷的热稳定性测定（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3）4验证3选做6无机材料力学性能测定（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3）8综合3必做7材料电学性能测试（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3）2验证3选做8无机材料白度、光泽度及色差的测定（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3）6验证3选做9玻璃化学稳定性与内应力测定（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3）6综合3选做10材料紫外和荧光光谱测定与分析（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3）4演示3选做11气孔率、吸水率及体积密度测定（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3）6综合3选做12粉体真密度的测定（支撑毕业要求指标点4.1、4.2、4.3、6.2、6.3）2验证3选做五、实验项目基本要求1、晶体对称要素、紧密堆积及典型的晶体结构：通过本实验，要求学生从严从实，科学严谨。掌握晶体的对称要素、晶族和晶系，掌握几何结晶学的基本内容。理解晶体紧密堆积的方式，建立晶体结构的立体概念；掌握晶体内部质点排列的基本方法及几种典型的晶体结构，深化对配位数和配位多面体概念的理解。通过实验前讲授、学生操作来完成课程目标。2、显微镜的使用及材料表观形貌观察：通过本实验，要求学生树立实事求是的精神和严谨的科学态度。学会偏光显微镜的基本操作，并能够用显微镜对硅酸盐矿物进行表观形貌观察。通过实验前讲授、学生操作来完成课程目标。3、粘土阳离子交换容量的测定：通过本实验，要求学生持之以恒，崇尚创新。了解粘土阳离子交换容量的测定原理，掌握粘土阳离子交换量的测定方法。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。4、粘土-水系统ζ-电位的测定：通过本实验，要求学生树立实事求是的精神和严谨的科学态度。了解固体颗粒表面带电原因及其荷电性，并观察粘土胶粒的电泳现象。了解粘土-水系统ζ-电位的测定原理，掌握粘土ζ-电位的测定方法，掌握电解质用量对泥浆ζ-电位的影响。通过实验前讲授、学生操作来完成课程目标。5、陶瓷的热稳定性测定：通过本实验，要求学生从严从实，科学严谨。了解测定陶瓷材料热稳定性的实际意义；了解影响热稳定性的因素及提高热稳定性的措施；掌握陶瓷材料热稳定性的测定原理及方法。通过实验前讲授、学生操作来完成课程目标。6、无机材料力学性能测试：通过本实验，要求学生从严从实，科学严谨。了解材料力学性能测试的实验原理，掌握三点抗折、抗压、抗冲击以及耐磨性和硬度等相关仪器设备的操作规程及方法，并对实验数据结果进行综合处理分析。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。7、材料电学性能测试：通过本实验，要求学生树立实事求是的精神和严谨的科学态度。了解材料电学性能测试的实验原理，掌握相关仪器的操作规程及方法，学会对实验数据结果进行综合处理分析。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。8、无机材料白度、光泽度及色差测定：通过本实验，要求学生持之以恒，崇尚创新。了解白度和光泽度及色差的定义及测定意义；掌握白度计和光泽度计及色差计的测量原理和测试技术；了解材料的测试要求和测量结果的处理方法。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。9、玻璃化学稳定性与内应力测定：通过本实验，要求学生树立实事求是的精神和严谨的科学态度。了解玻璃化学稳定性的相关概念和测试的实验原理，掌握相关仪器设备的操作规程及方法，了解影响材料化学稳定性的因素。了解玻璃应力产生的原因，掌握玻璃应力仪的操作。通过实验前讲授、学生操作来完成课程目标。10、材料紫外和荧光光谱测定与分析：通过本实验，要求学生树立实事求是的精神和严谨的科学态度。了解紫外和荧光光谱的实验原理，掌握相关仪器设备的操作规程及方法，学会对实验数据结果进行分析处理。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。11、气孔率、吸水率及体积密度测定：通过本实验，要求学生树立实事求是的精神和严谨的科学态度。了解气孔率、吸水率和体积密度的概念及在生产、科研中的应用，掌握气孔率、吸水率和体积密度的测定方法及相关仪器的操作。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。12、粉体真密度的测定：通过本实验，要求学生从严从实，科学严谨。了解粉体真密度的概念及其在科研与生产中的作用，掌握比重瓶法测定粉体真密度的原理及方法。通过实验前讲授、实验操作及实验后数据分析处理来来完成课程目标。六、教学方法本课程是一门专业核心课程。采用教师指导，学生自己动手操作实验的方法教学。在课程思政方面，通过穿插在实验过程中的讲述，引入思政元素，进行价值引领。实现思政育人，立德树人。七、实验课程考核和成绩评定方式每个实验项目根据比例（实验预习10%，实验动手能力40%，实验完成情况20%，实验报告30%）分别给出实验成绩，平均后记入总成绩。并按优、良、中、及格与不及格五级分制录入。八、实验教材、指导书和参考文献1、实验指导书：自编2、主要参考教材和文献[1]，无机材料科学基础（第1版），重庆，重庆大学出版社，2008[2]石德珂，材料科学基础（第1版），北京，机械工业出版社，2005[3]刘智恩，材料科学基础（第1版），西安，西北工业大学出版社，2003[4]戴起勋，材料科学研究方法（第1版），北京，国防工业出版社，2005[5]张联盟