《材料现代分析方法》课程教学大纲

《材料现代分析方法》课程教学大纲一、基本信息中文名称：材料现代分析方法英文名称：ModernAnalysisMethodofMaterials课程代码：19043302课程性质：专业基础课学分：2总学时：32（其中理论：32实验：0上机：0实践：0）适用学院及专业：材料科学与工程学院无机非金属材料工程专业先修课程：无机与分析化学、物理化学B、材料科学基础A开课单位：材料科学与工程学院材料工程系无机非金属材料工程教研室二、课程地位与作用本课程是无机非金属材料工程专业的一门专业基础课，与《材料科学基础A》、《材料工程基础》、《无机材料物理性能》等课程共同构成无机非金属材料工程专业学生的专业基础知识体系。本课程系统介绍材料学科中常用的现代分析方法，培养学生利用不同分析方法对材料的组成和结构进行分析表征的能力，提高学生思考问题、分析问题和解决问题的能力，为后继课程《材料结构分析实验》、《毕业设计/论文》和学生从事材料生产研发等领域的工作奠定基础。三、课程教学目标本课程支撑毕业要求指标点2.2、4.1、4.2。学生通过分析方法的发展史和材料研究项目实例的学习，培养学生勤奋严谨的学习态度，实事求是的科学精神，激发学生的爱国热情、民族自豪感，树立正确的世界观、人生观和价值观，达到立德树人的目标。通过该课程理论知识的学习，要求学生掌握X射线衍射分析、电子显微分析、热分析技术、孔结构分析和光谱分析技术等方法的基本原理、仪器结构与功能、分析方法及应用等知识；掌握影响材料测试、分析结果的仪器因素和分析过程；了解各种分析方法在材料中的应用；能根据所需选用科学的方法、恰当的仪器，制定有关材料分析研究的实验方案；能够正确选择不同分析方法对材料的组成和结构进行分析表征，具备材料开发、分析检测结果的能力。通过本课程的学习，学生应具备以下能力：目标1：掌握材料分析方法的基本原理和方法，能够综合运用这些知识，结合文献资料调研，设计试验方案，正确选用合适的分析方法；并对材料的测试结果进行分析论证、作出正确的解释，强化工程思维能力。（支撑毕业要求指标点2.2）目标2：掌握材料分析方法基本原理，能够采用正确的分析测试方法，对材料特性进行研究和实验验证，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，为材料的设计、研发、制备和性能研究奠定理论基础，并养成科学严谨、实事求是的科研态度。（支撑毕业要求指标点4.1、4.2）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教学方式考核方式目标12.2能够运用材料分析方法的基本原理和方法，结合专业知识研究，对实验结果的各种影响因素进行分析。课堂讲授、项目实例、课程作业、课后答疑、课程期末考试，课程作业目标24.1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。4.2能够采用材料分析方法对材料的制备工艺和性能进行研究，能够对材料特性进行研究和实验验证。课堂讲授、项目实例、课程作业、课后答疑课程期末考试，课程作业四、主要教学内容第1章绪论（2学时）本章应了解材料的组织结构与性能关系、显微组织结构的内容；理解传统的及现代的材料分析测试方法等。通过典型案例图片，激发学生对科学研究的兴趣，引导学生查阅文献，深刻理解材料分析方法发展趋势，强化学生专业意识和职业道德。第2章X射线衍射分析（8学时，支撑毕业要求指标点2.2、4.1、4.2）本章应了解X射线的本质与产生；理解X射线谱的种类及特征；掌握X射线与物质的相互作用；理解X射线衍射理论及其衍射分析方法；掌握X射线物相的定性分析；了解X射线物相定量分析。通过伦琴、劳厄、布拉格等科学家的事迹和项目研究实例的介绍，树立严谨求实的科学精神、对事物的细心观察和刻苦钻研的精神，增强社会责任感。重点：X射线与物质相互作用；X射线物相的定性分析。难点：X射线物相定性分析和定量分析。第3章电子显微分析基础（2学时，支撑毕业要求指标点2.2）本章应掌握电子透镜的分辨本领；掌握电磁透镜的像差、景深和焦长；掌握电子与物质作用产生的各种信号；了解各种信号作用体积及信号产生的深度和广度。重点：电子透镜的分辨本领；电磁透镜的像差、景深和焦长；电子与物质作用产生的各种信号。难点：电子与物质作用产生的各种信号。第4章透射电子显微分析（4学时，支撑毕业要求指标点2.2、4.1、4.2）本章应理解透射电镜的工作原理及结构、透射电镜的主要性能指标；理解透射电镜样品制备方法；掌握透射电镜成像操作、透射电子显微像等基本知识；了解透射电镜中的电子衍射；了解透射电镜在材料科学中的应用。通过透射电镜在材料研究案例的具体应用，培养学生勤奋严谨的学习态度，实事求是的科学精神，增强认识和掌握科学规律的能力。重点：透射电镜成像操作；透射电子显微像。难点：透射电镜在在材料研究中的应用。第5章扫描电子显微分析（4学时，支撑毕业要求指标点2.2、4.1、4.2）本章应理解扫描电镜特点、工作原理、结构及主要性能；掌握扫描电镜图像及其衬度基本知识；了解扫描电镜在材料研究中的应用。通过典型案例的实践应用，培养学生对科学研究求真务实、锲而不舍的的科学精神；启发学生利用科学思维、工程意识、科学发展观去分析、求解复杂问题。重点：扫描电镜工作原理和性能；扫描电镜图像及其衬度。难点：扫描电镜在材料研究中的应用。第6章其他显微分析方法（4学时，支撑毕业要求指标点2.2、4.1）本章应了解电子探针仪的结构；理解电子探针仪的工作原理；掌握电子探针仪的分析方法；了解扫描隧道显微镜和原子力显微镜的工作原理及其在材料研究中的应用。重点：电子探针显微分析仪的分析方法。难点：电子探针显微分析在材料中的应用。第7章热分析技术（4学时，支撑毕业要求指标点2.2、4.1、4.2）本章应理解差热分析、热重分析及差示扫描量热法的原理、特点及其区别；掌握差热-热重图谱综合分析；理解热分析技术在材料研究中的应用。通过热分析技术在材料设计、研发案例的具体应用，提高学生分析问题、解决问题的能力，增强工程思维意识和实践能力。重点：差热分析、热重分析及差示扫描量热法的基本原理、特点及区别；难点：差热-热重图谱综合分析第8章孔结构分析方法（2学时，支撑毕业要求指标点2.2、4.1、4.2）本章应了解测孔方法的原理及其应用；掌握测孔数据的数据处理方法；了解孔结构分析方法在材料研究中的应用。重点：汞压力法、等温吸附法。难点：测孔方法在材料研究中的应用。第9章光谱分析技术（2学时，支撑毕业要求指标点2.2、4.1、4.2）本章应掌握红外光谱的分析原理及其在材料研究中的应用；理解拉曼光谱的分析原理及其在材料研究中的应用。通过原位拉曼光谱的应用，让学生清楚核心关键技术只能通过自主创新掌握在自己手中，激发学生的爱国热情、民族自豪感，培养和树立社会责任感。重点：红外光谱和拉曼光谱的特点及区别；红外光谱谱图分析。难点：红外光谱谱图分析。五、教学方法本课程以教师授课为主（多媒体教学和板书教学相结合）、课堂讨论互动、课后答疑为辅等多种教学手段相结合；以材料分析方法基本理论—工作原理—技术应用及数据分析为主线，对课程中的重点、难点问题进行着重讲解；将各种分析方法的实际应用纳入教学过程中，使学生能够理论联系实际，用所学知识解决实际问题。采用启发式教学，培养学生思考问题，学会分析、解决问题的方法。通过分析实例和课后作业，调动学生学习的主观能动性，强化学生运用知识的能力，培养自学能力。1.课堂讲授（1）多媒体与板书相结合：通过图片、动画、视频等多媒体方式增强直观性，提高教学效果。利用板书进行知识点的梳理和汇总，有助于学生专业知识结构的形成。（2）翻转课堂辅助教学：利用“雨课堂”或“学习通”等教学APP资源和MOOC课程资源共享等网络资源实现考勤检查、课堂和课外学习互动、教学效果检测、教学课件上传、作业布置和知识扩展，激发学生的和科研兴趣和创新意识，增强专业自信心和社会责任感。2.课外辅导答疑及作业批改每周固定时间辅导答疑，答疑时间每周不少于2小时；根据教学内容和进程布置一定量的作业，对课后作业和学生答疑时的共性问题进行课堂集中讲解。六、课程考核和成绩评定方式课程考核采用闭卷考试和平时考核（包括出勤情况、课堂表现、随堂习题和课程作业等）相结合的考核方式；总评成绩中闭卷考核成绩占70%，平时考核成绩占30%。以百分制计入总成绩。七、教材及参考文献1．教材朱和国，尤泽升，刘吉梓，材料科学研究与测试方法（第3版），南京，东南大学出版社，20162．主要参考教材和参考文献[1]杜希文，原续波，材料分析方法（第2版），天津：天津大学出版社，2017[2]金祖权，张苹，材料科学研究方法，哈尔滨，哈尔滨工业大学出版社，2018[3]陶文宏，杨中喜，师瑞霞，现代