《材料現(xiàn)代測試方法》課程教學(xué)大綱（材料化學(xué)專業(yè)）

《材料現(xiàn)代測試方法》課程教學(xué)大綱一、課程簡介課程中文名材料現(xiàn)代測試方法課程英文名Modernmethodsofmaterialstesting雙語授課□是否課程代碼21112019課程學(xué)分3總學(xué)時數(shù)48課程類別□通識教育課程□公共基礎(chǔ)課程專業(yè)教育課程□綜合實踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)必修□選修□其他課程形態(tài)□線上□線下線上線下混合式□社會實踐□虛擬仿真實驗教學(xué)考核方式閉卷□開卷□課程論文□課程作品□匯報展示□報告課堂表現(xiàn)□階段性測試平時作業(yè)其他（可多選）開課學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院開課系(教研室)材料化學(xué)系面向?qū)I(yè)材料化學(xué)開課學(xué)期第6學(xué)期先修課程大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)、物理化學(xué)、有機化學(xué)后續(xù)課程材料電化學(xué)選用教材周玉.材料分析方法（第四版）[M].機械工業(yè)出版社,2020。參考書目[1]左演聲.材料現(xiàn)代分析方法.北京工業(yè)大學(xué)出版社,2013.[2]董建新.材料分析方法.高等教育出版社,2014.[3]徐盤明,趙祥大.實用金屬材料分析方法.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2015.課程資源哈爾濱工業(yè)大學(xué)周玉主講公開課程《材料分析測試方法》，/video/av23172159/。課程簡介《材料現(xiàn)代測試方法》是一門材料化學(xué)專業(yè)必修的專業(yè)核心課。主要介紹X射線衍射、電子顯微等材料結(jié)構(gòu)分析方法。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲知各種常見分析儀器的功能和基本原理，具備材料結(jié)構(gòu)分析的基本實驗技術(shù)、樣品制備方法，能與專門從事X射線、電子顯微分析等材料結(jié)構(gòu)分析工作的實驗人員共同設(shè)計試驗方案；具備分析典型實驗結(jié)果的能力，能夠正確分析檢測結(jié)果，熟練選用材料結(jié)構(gòu)分析手段開展相關(guān)科學(xué)研究和生產(chǎn)應(yīng)用。教育學(xué)生樹立正確的勞動觀念，認(rèn)識到勞動的價值和意義，理解勞動對個人和社會的重要性。二、課程目標(biāo)表1課程目標(biāo)序號具體課程目標(biāo)課程目標(biāo)1解釋和闡述X射線衍射、電子顯微分析和熱分析等技術(shù)的原理和應(yīng)用，能夠運用X射線衍射分析和電子顯微分析的基礎(chǔ)理論選擇正確的儀器和測試參數(shù)，能夠根據(jù)試樣性質(zhì)與測試要求進(jìn)行制樣，并習(xí)得通過查閱資料進(jìn)行數(shù)據(jù)分析或圖譜解析的方法，得到定性或定量分析結(jié)果。課程目標(biāo)2習(xí)得常用材料微觀組織結(jié)構(gòu)的分析測試方法，具有從事材料科學(xué)研究必備的結(jié)構(gòu)分析和測試技能，在實際工作中能正確地選用實驗方法，科學(xué)制定試驗方案，對所得的實驗結(jié)果具有一定的分析能力，能夠熟練選用合適的材料分析手段開展相關(guān)科學(xué)研究和生產(chǎn)應(yīng)用。課程目標(biāo)3強化課堂教學(xué)與實際應(yīng)用的聯(lián)系；具有主動參與、積極進(jìn)取、崇尚科學(xué)、追求真理的學(xué)習(xí)態(tài)度和思想意識；能主動學(xué)習(xí)新知識和技能，具有較好的分析問題和解決問題的能力。學(xué)以致用，挑戰(zhàn)創(chuàng)新，為今后開展畢業(yè)論文以及未來工作中的生產(chǎn)應(yīng)用、工程實踐奠定堅實的基礎(chǔ)。表2課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)畢業(yè)要求1：工程知識：能夠運用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識解決化工、有機高分子材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題?！綧】1.4能夠利用系統(tǒng)思維的能力，將工程知識用于化工、有機高分子材料領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題解決方案的比較與綜合，并體現(xiàn)本專業(yè)領(lǐng)域先進(jìn)的技術(shù)。1畢業(yè)要求2：問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析化工、有機高分子材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論?！綡】2.3能夠選取合適的模型和測試方法對有機高分子材料的性質(zhì)進(jìn)行測試和評估，能認(rèn)識到解決問題有多種方案可選擇，會通過文獻(xiàn)研究尋求可替代的解決方案。2畢業(yè)要求3：研究：能夠綜合運用專業(yè)理論知識和技術(shù)方法分析并解決化工、有機高分子材料相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合處理得到合理有效的結(jié)論?！綧】4.2能夠根據(jù)高分子材料的特征，選擇研究路線，設(shè)計實驗方案。3三、課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與方法（一）理論學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求表3-1課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法對應(yīng)關(guān)系序號課程模塊學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)任務(wù)課程目標(biāo)學(xué)習(xí)重點難點教學(xué)方法學(xué)時1X射線物理學(xué)基礎(chǔ)1.X射線的性質(zhì)1.預(yù)習(xí)：整章教材、課件2.線上學(xué)習(xí)：X射線和X射線譜的基本概念、產(chǎn)生原理、X射線的性質(zhì)等；理解X射線與物質(zhì)作用的過程、產(chǎn)生的結(jié)果信息3.拓展閱讀：科學(xué)家小傳2篇4.課后作業(yè)：X射線物理學(xué)基礎(chǔ)教材作業(yè)1，2重點：1.X射線的產(chǎn)生原理2.X射線與物質(zhì)的相互作用難點：3.X射線的透射系數(shù)和吸收系數(shù)。自主學(xué)習(xí)法、講授法：能夠引導(dǎo)學(xué)生理解X射線的產(chǎn)生原理、連續(xù)X射線譜和特征譜42.X射線產(chǎn)生及X射線譜：連續(xù)X射線譜、特征X射線譜的性質(zhì)與產(chǎn)生過程，X射線產(chǎn)生的基本方法與材料。1，23.X射線與物質(zhì)的相互作用：X射線的透射系數(shù)和吸收系數(shù)、X射線的真吸收、X射線的散射過程與分析。1，2，32X射線運動學(xué)衍射理論1.晶體幾何學(xué)1.預(yù)習(xí)：整章教材、課件2.線上學(xué)習(xí)：晶體幾何學(xué)概念、布拉格方程推導(dǎo)過程、倒易點陣原理、多晶體衍射等3.拓展閱讀：科學(xué)家小傳2篇4.課后作業(yè)：X射線運動學(xué)衍射理論教材作業(yè)1，2重點：1.布拉格方程2.X衍射方向、X射線衍射方法難點：1.倒易點陣的轉(zhuǎn)換2.衍射強度理論自主學(xué)習(xí)法、講授法、案例教學(xué)：能促進(jìn)學(xué)生對多晶體衍射花樣的形成進(jìn)行理解記憶。62.布拉格方程及倒易點陣1，213.X射線衍射方法1，2，34.多晶體衍射圖像的形成：多晶體衍射圖像的形成過程、單位晶胞對X射線的散射與結(jié)構(gòu)因素、洛倫茲因數(shù)的概念和應(yīng)用、影響衍射強度的其他因素、多晶體衍射的積分強度公式1，2，33X射線多晶體的物相分析1.多晶體分析方法：德拜-謝勒爾法基本概念與方法、其他照相法、X射線衍射儀1.預(yù)習(xí)：整章教材、課件2.線上學(xué)習(xí)：X射線衍射儀原理、物相定性分析和定量分析的原理與方法，尤其是物相定性分析的原理，X射線衍射圖產(chǎn)生的過程原理3.拓展閱讀：科學(xué)家小傳2篇，學(xué)科前沿相關(guān)文獻(xiàn)1篇4.課后作業(yè)：X射線多晶體的物相分析教材作業(yè)1，2，3重點：1.X射線譜分析基礎(chǔ)2.定性分析的原理與方法、點陣參數(shù)的精確測定方法難點：定量分析方法與應(yīng)用、點陣參數(shù)的精確測定方法自主學(xué)習(xí)法、講授法、案例教學(xué)：能夠引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會運用X射線衍射儀進(jìn)行定性分析。82.定性分析與定量分析1，2，33.點陣參數(shù)的精確測定1，2，34透射電子顯微鏡1.電子光學(xué)基礎(chǔ)：電子波與電磁透鏡、像差與分辨率、景深和焦長1.預(yù)習(xí)：整章教材、課件2.線上學(xué)習(xí)：電子光學(xué)基礎(chǔ)、透射電子顯微鏡結(jié)構(gòu)與成像原理、分辨率和放大倍數(shù)的關(guān)系3.拓展閱讀：科學(xué)家小傳2篇4.課后作業(yè)：透射電子顯微鏡教材作業(yè)1，2重點：1.透射電子顯微鏡原理2.透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用3.透射電鏡樣品制備方法難點：4.電子衍射基本概念、電子顯微鏡中的電子衍射基礎(chǔ)、單晶體電子衍射花樣標(biāo)定、復(fù)雜電子衍射花樣的分析。自主學(xué)習(xí)法、講授法、案例教學(xué)：能夠引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會透射電鏡的結(jié)構(gòu)和工作原理，促進(jìn)學(xué)生獨立運用該分析手段進(jìn)行樣品制備、分析測試和結(jié)果分析。92.透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)與成像原理、主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理1，23.透射電子顯微鏡的分辨率和放大倍數(shù)1，2，35掃描電子顯微鏡1.電子束與固體樣品作用時產(chǎn)生的信號1.預(yù)習(xí)：整章教材、課件2.線上學(xué)習(xí)：電子束作用樣品表面產(chǎn)生信號及其原因、掃描電子顯微鏡結(jié)構(gòu)、工作原理及性能3.拓展閱讀：學(xué)科前沿相關(guān)文獻(xiàn)1篇；掃描電鏡的樣品制備及其測試方法4.課后作業(yè)：掃描電子顯微鏡教材作業(yè)1，2重點：1.掃描電子顯微鏡原理2.掃描電子顯微鏡樣品制備要求和應(yīng)用難點：3.表明形貌襯度原理及其應(yīng)用、原子序數(shù)襯度原理及其應(yīng)用。自主學(xué)習(xí)法、講授法、案例教學(xué)：能夠引導(dǎo)學(xué)生習(xí)得掃描電鏡的結(jié)構(gòu)和工作原理，促進(jìn)學(xué)生獨立運用該分析手段進(jìn)行樣品制備、分析測試和結(jié)果分析。92.掃描電子顯微鏡的構(gòu)造和工作原理1，23.掃描電子顯微鏡的主要性能和應(yīng)用1，2，36紅外光譜分析1.紅外光譜和拉曼光譜的原理、特點和應(yīng)用場合1.預(yù)習(xí)：課件2.線上學(xué)習(xí)：紅外光譜產(chǎn)生原理，樣品制備方法以及紅外光譜與拉曼光譜的差異性、互補性3.拓展閱讀：學(xué)科前沿相關(guān)文獻(xiàn)1篇；紅外光譜進(jìn)行有機化合物結(jié)構(gòu)分析的常見案例1，2重點：1.紅外光譜和拉曼光譜的基本原理，特點與應(yīng)用場合。2.拉曼光譜與紅外光譜的區(qū)別。難點：3.定性分析及譜圖解析自主學(xué)習(xí)法、講授法、案例教學(xué)：能夠引導(dǎo)學(xué)生理解紅外光譜的原理，促進(jìn)學(xué)生利用紅外光譜進(jìn)行有機化合物的結(jié)構(gòu)分析。62.紅外光譜和拉曼光譜吸收帶的位置、樣品制備方法和應(yīng)用1，2，33.紅外光譜與拉曼光譜的關(guān)系1，27熱分析技術(shù)1.差熱分析原理及應(yīng)用1.預(yù)習(xí)：課件2.線上學(xué)習(xí)：熱重分析方法及差示掃描量熱法的原理及兩者的差異性3.拓展閱讀：學(xué)科前沿相關(guān)文獻(xiàn)1篇1，2，3重點：熱重分析法。差示掃描量熱法。自主學(xué)習(xí)法、講授法、案例教學(xué)：能夠引導(dǎo)學(xué)生習(xí)得常見三種熱分析技術(shù)的原理和應(yīng)用。62.熱重分析原理及應(yīng)用1，2，33.差示掃描量熱分析原理及應(yīng)用1，2，3四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4-1課程目標(biāo)、考核內(nèi)容與考核方式對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)考核內(nèi)容所屬學(xué)習(xí)模塊/項目考核占比考核方式課程目標(biāo)1X射線衍射、電子顯微、熱處理及紅外基本理論的闡述水平、綜合分析與運用能力（1）X射線的性質(zhì)（2）X射線的產(chǎn)生原理（3）晶體幾何學(xué)（4）德拜-謝勒爾法基本概念與方法（5）電子光學(xué)基礎(chǔ)：電子波與電磁透鏡、像差與分辨率、景深和焦長（6）透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)與成像原理、主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理（7） 掃描電子顯微鏡的構(gòu)造和工作原理（8）紅外光譜分析的原理和方法（9）熱分析原理1-760%課堂表現(xiàn)平時作業(yè)半期考試網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)期末考試X射線衍射、電子顯微、熱處理及紅外基本知識的吸收水平和綜合運用能力（1）X射線與物質(zhì)的相互作用（2）布拉格方程及倒易點陣（3）多晶體衍射圖像的形成（4）定性分析與定量分析（5）點陣參數(shù)的精確測定（6）透射電子顯微鏡分辨率和放大倍數(shù)（7）電子束與固體樣品作用產(chǎn)生的信號（8）紅外光譜吸收帶的位置、特征振動頻率，紅外定性分析方法和應(yīng)用（9）熱分析應(yīng)用1-7課程目標(biāo)2X射線衍射、電子顯微、熱處理及紅外基本技能水平和綜合運用能力1-730%課堂表現(xiàn)平時作業(yè)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)期末考試X射線衍射、電子顯微、熱處理及紅外基本思想和方法的領(lǐng)悟水平1-7運用X射線衍射、電子顯微、熱處理及紅外知識、思想和方法解決實際問題的能力水平1-7X射線衍射、電子顯微、熱處理及紅外最新研究成果與發(fā)展趨勢的體會情況課程目標(biāo)3是否具有良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，學(xué)習(xí)與研究X射線衍射、電子顯微、熱處理及紅外的材料分析測試方法1-710%課堂表現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)概括能力、邏輯推理能力、自主學(xué)習(xí)能力和獨立思考能力水平1-7是否具有學(xué)科專業(yè)意識，是否具有正確的學(xué)習(xí)態(tài)度，學(xué)習(xí)與工作作風(fēng)1-7表4-2課程目標(biāo)與考核方式矩陣關(guān)系課程目標(biāo)考核方式考核占比期末考試60%半期考試12%課堂表現(xiàn)8%平時作業(yè)8%網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)12%課程目標(biāo)180%100%50%70%50%60%課程目標(biāo)220%040%30%30%30%課程目標(biāo)30010%020%10%（二）成績評定1.平時成績評定（1）課堂表現(xiàn)（20%）：通過學(xué)生在課堂上闡明知識的情況及相關(guān)能力水平進(jìn)行評價。包括課堂發(fā)言、提問、回答問題、練習(xí)等。（2）平時作業(yè)（20%）：線下章節(jié)作業(yè)，主要考核學(xué)生綜合運用知識的能力。（3）網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)（30%）：精品在線開放課程平臺的任務(wù)點完成情況（包括課件、視頻、測驗、作業(yè)、考試）、章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)和討論表現(xiàn)等，主要考察學(xué)生的知識掌握情況、自主學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)態(tài)度與終身學(xué)習(xí)意識，以及在討論中表現(xiàn)出的思想素質(zhì)、世界觀與人生價值觀等。（4）半期考試（30%）：以閉卷的方式，考查學(xué)生對知識的認(rèn)識、領(lǐng)會情況和綜合運用知識解決實際問題的能力。2.期末成績評定期末考試以閉卷的方式進(jìn)行。主要考察學(xué)生對基本概念、常用幾種材料分析測試方法的理解與應(yīng)用等。要求學(xué)生掌握常見幾種分析測試儀器的基本結(jié)構(gòu)、分析原理與實際應(yīng)用，運用具體方法解決相關(guān)問題。3.總成績評定總成績應(yīng)由平時考核成績和期末考核成績構(gòu)成，其構(gòu)成比例應(yīng)科學(xué)合理。書寫格式：總成績（100%）=平時成績（40%）+期末成績（60%）（三）評分標(biāo)準(zhǔn)表5評分標(biāo)準(zhǔn)（非試卷考核項目）考核項目評分標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)課堂表現(xiàn)（1）課堂紙練習(xí)、回答問題正確，且能進(jìn)行解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點正確，問題有深度、有創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題正確，但解釋欠清楚（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點正確，但問題無深度或無創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題大部分正確，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點基本正確，但問題無深度、無創(chuàng)新（50%）。（1）課堂測驗、回答問題錯誤率在30~50%之間，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點有部分錯誤，或邏輯不嚴(yán)密（50%）。（1）課堂測驗、回答問題錯誤率超過50%，且不能解釋（50%）。（2）提問、討論發(fā)言觀點錯誤，思路不清晰，邏輯不嚴(yán)密（50%）。平時作業(yè)（1）答案正確率超過90%（80%）。（2）部分作業(yè)完成方法、思路有創(chuàng)新（10%）。（3）書寫規(guī)范，無抄襲，態(tài)度端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在80~89%（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫規(guī)范，無抄襲，態(tài)度端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在70-79%（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫較規(guī)范，無抄襲，態(tài)度基本端正（10%）。（1）作業(yè)正確率在60-69%（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫不夠規(guī)范，或有少量抄襲痕跡（10%）。（1）作業(yè)正確率在60%以下（80%）。（2）整個作業(yè)完成方法、思路無創(chuàng)新（10%）。（3）書寫不規(guī)范，有明顯抄襲，或有部分作業(yè)未完成（10%）。未提交作業(yè)記0分網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)（1）按時學(xué)完全部任務(wù)點課件與視頻（40%）。（2）按時完成全部測驗，正確率在90－100%（20%）。（3）按時完成全部作業(yè)，正確率在90－100%（15%）。（4）按時完成考試，正確率在90－100%（15%）。（5）完成了全部平臺討論，觀點正確，問題有深度、有創(chuàng)新（5%）。（6）章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)超過300次（5%）。（1）學(xué)完任務(wù)點課件與視頻80-89%（40%）。（2）完成全部測驗，正確率在80-89%（20%）。（3）完成全部作業(yè)，正確率在80-89%（15%）。（4）完成考試，正確率在80