《材料现代研究方法》课程教学大纲

《材料现代研究方法》课程教学大纲一、基本信息中文名称：材料现代研究方法英文名称：ModernResearchMethodsofMaterials课程代码：13043107课程性质：专业基础课学分：2.5总学时：40（其中理论：40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材料科学与工程专业先修课程：高等数学A、无机与分析化学、大学物理B、物理化学B、材料科学基础A（1）等开课单位：材料科学与工程学院材料工程系材料科学与工程教研室二、课程地位与作用本课程面向基本学制为四年的本科生，是材料科学与工程专业的专业基础课之一，与材料科学基础A、材料工程基础、无机材料物理性能、无机材料机械与热工设备等专业基础课共同构成材料科学与工程专业学生的专业知识体系。本课程主要介绍材料现代研究中常用的X射线衍射分析、电子显微分析、电子能谱分析、热分析、分子光谱分析等分析技术，包括仪器结构、工作原理、分析应用等方面的专业基础知识。使学生通过分析典型材料的组织结构、微观形貌、化学成分等，提高学生在材料检测、研究、设计、开发等方面分析问题和解决问题的能力，为学生从事材料科学与工程领域的工作打下基础。三、课程教学目标本课程支撑毕业要求指标点2.1、2.3、4.1、5.1、5.2。学生通过该课程的学习，能够了解在材料研究过程中常用的测试分析方法的发展历史，学习和继承老一辈科学家精神，自觉践行、大力弘扬爱国、创新、求实的新时代科学家精神。理解各种现代测试分析方法对材料的组织结构、成分研究及新材料的研制起到举足轻重的作用，掌握X射线衍射分析、电子显微分析、电子能谱分析、热分析以及分子光谱分析技术的基本理论、仪器结构、工作原理、分析应用等方面的专业基础知识，能够对典型材料的测试结果（图谱与图像）进行标定、分析解释。通过本课程的学习，学生应具备以下能力：目标1：掌握材料现代研究方法的基本原理、仪器结构、样品制备、检测过程及典型应用等，能够对材料性能表征、新材料研制等复杂工程问题的关键环节及影响参数进行识别和判断。（支撑毕业要求指标点2.1）目标2：能够运用无机材料研究的基本方法和原理，结合文献资料调研，对典型材料的测试结果（图谱与图像）进行标定、分析解释。（支撑毕业要求指标点2.3）目标3：能够对无机材料的微观形貌、组织结构、化学组成等进行分析研究和实验验证，发掘其内在的科学规律性，并能够根据对象特征，选择研究路线，设计实验方案。（支撑毕业要求指标点4.1） 目标4：能够根据材料分析的目的，结合各种方法的特点和应用范围，正确选择分析方法并理解其局限性，开展材料组成与结构等方面的分析测试与表征。（支撑毕业要求指标点5.1、5.2）表1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12.1能够应用相关数理化知识和材料学的基本原理识别和判断复杂材料工程问题的关键环节。课堂讲授、典型案例、课后讨论、课程作业课程期末考试、课程作业目标22.3能够运用材料科学、材料工程的基本原理和方法，结合文献资料研究，对解决方案的各种影响因素进行分析，获得复杂工程问题的解决途径和有效结论。课堂讲授、典型案例、课后讨论、课程作业课程期末考试、课程作业目标34.1能够利用材料分析检测技术的基本原理，通过文献研究或相关方法，调研和分析复杂工程问题的解决方案，并能够根据对象特征，选择研究路线，设计实验方案。课堂讲授、典型案例、课后讨论、课程作业课程期末考试、课程作业目标45.1理解材料工程领域常用的现代分析测试技术的基本原理和方法，并理解其局限性；课堂讲授、典型案例、课后讨论、课程作业课程期末考试、课程作业目标45.2能够选择与使用恰当的研究方法和设备获得有效数据，进一步利用信息资源等，对复杂工程问题进行分析、设计；课堂讲授、典型案例、课后讨论、课程作业课程期末考试、课程作业四、主要教学内容第1章X射线衍射分析（12学时，支撑毕业要求指标点2.1、2.3、4.1、5.1、5.2）本章应了解X射线的本质及其产生，了解X射线物相定量分析；理解X射线谱的种类及特征；掌握X射线与物质相互作用；掌握X射线衍射理论及其衍射方法：粉末照相法与衍射仪法；掌握X射线物相定性分析。激励和引导学生追求真理、勇攀高峰，刻苦钻研，实事求是，将科学家精神作为价值遵循和精神支撑。继承和弘扬老一辈科学家精神，树立当代中国优秀科学家榜样，向科技强国进军。使学生树立诚信观念，激励诚信意识，培养诚信品质。重点：X射线与物质相互作用；X射线衍射仪法；X射线物相定性分析。难点：X射线物相定性分析与定量分析。第2章电子显微分析（14学时，支撑毕业要求指标点2.1、2.3、4.1、5.1、5.2）本章应了解薄膜样品的制备过程；了解扫描隧道显微镜和原子力显微镜的特点、工作模式和应用；理解透射电子显微镜的结构、成像原理及主要性能指标；理解扫描电子显微镜工作原理、结构及主要性能；理解电子探针仪的工作原理、构造；掌握电子光学基础、电子与物质的相互作用；掌握电子衍射基本原理、透射电镜中的电子衍射；掌握扫描电镜像衬度的原理及应用；掌握能谱、波谱分析方法。培养学生追求真理、严谨求实、勇于创新、锲而不舍的科学态度和刻苦钻研的作风，逐步增强认识和掌握科学规律的自主能力。重点：电子与物质的相互作用；电子衍射基本原理、透射电镜中的电子衍射；扫描电镜像衬度的原理及应用；能谱、波谱分析方法。难点：电子衍射基本原理、透射电镜中的电子衍射；扫描电镜像衬度的原理及应用；能谱分析方法。第3章电子能谱分析（4学时，支撑毕业要求指标点2.1、2.3、4.1、5.1、5.2）本章应了解俄歇电子能谱分析的原理和应用；了解光电子能谱的应用；理解X射线光电子能谱分析的基本原理、仪器构造；掌握X射线光电子能谱谱图分析。培养学生的科研兴趣与科学创新意识。重点：X射线光电子能谱分析的基本原理。难点：X射线光电子能谱谱图分析。第4章热分析技术（6学时，支撑毕业要求指标点2.1、2.3、4.1、5.1、5.2）本章应了解热分析技术发展史；了解各种热分析技术的应用；理解热分析测量的影响因素；掌握差热分析、热重分析及差示扫描量热法的基本原理、特点及区别；掌握差热-热重综合图谱分析。培养学生勤奋严谨的学习态度，实事求是的科学精神。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-热重综合图谱分析。分子光谱分析（4学时，支撑毕业要求指标点2.1、2.3、4.1、5.1、5.2）本章应了解拉曼光谱的分析原理及其在材料研究中的应用；掌握红外光谱和拉曼光谱的特点及区别；掌握红外光谱的分析原理及其在材料研究中的应用；掌握红外光谱谱图分析。引导学生重视专业课，学好专业课，强化专业思想，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；红外光谱的分析原理。难点：红外光谱谱图分析。五、教学方法本课程以材料现代研究方法基本理论—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。由于本课程既具有理论性又具有实践性，因此将各种研究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。通过分析实例和课程作业，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。本课程根据各章节内容不同，选择采用包括课堂讲授、多媒体辅助、插播视频、课后讨论、使用智慧教学工具（如雨课堂或微助教等）多种教学手段相结合。培养学生坚韧不拔的意志、艰苦创业的精神，提高学生的职业道德修养，对所从事的事业具有高度的事业心、崇高的荣誉感和强烈的社会责任感。六、课程考核和成绩评定方式课程考核采用期末考试和平时考核相结合的方式。期末考试成绩占总成绩的70%，采用闭卷考试；平时考核主要通过课堂表现（包括课上提问、课堂讨论、在线习题等）考核和课程作业考核，平时考核成绩占总成绩的30%。七、教材及参考文献1．教材朱和国，王新龙编著，材料科学研究与测试方法（第2版），南京，东南大学出版社，20132．主要参考教材和参考文献[1]杜希文，原续波主编，材料分析方法（第2版），天津：天津大学出版社，2017[2]刘庆锁主编，材料现代测试分析方法（第1版），北京，清华大学出版社，2014[3]郭立伟，朱艳，戴鸿滨主编，现代材料测试分析方法（第1版），北京，北京大学出版社，2014[4]王晓春，张希艳主编，材料现代分析与测试技术（第1版），