《結(jié)晶化學(xué)》課程教學(xué)大綱（材料化學(xué)）

《結(jié)晶化學(xué)》課程教學(xué)大綱一、課程簡介課程中文名結(jié)晶化學(xué)課程英文名Crystalchemistry雙語授課□是否課程代碼21122008課程學(xué)分2.0總學(xué)時數(shù)32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)專業(yè)開課學(xué)期第5學(xué)期先修課程無機(jī)化學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)后續(xù)課程畢業(yè)論文選用教材錢逸泰.結(jié)晶化學(xué)導(dǎo)論（第三版）[M].安徽:中國科技大學(xué)出版社,2005.參考書目1.R.C.Evans（胡玉才，戴哀，新民譯）.結(jié)晶化學(xué)導(dǎo)論[M].北京：人民教育出版社，1983.2.梁棟材.X射線晶體學(xué)基礎(chǔ)（第二版）[M].北京：科學(xué)出版社，20063.陳敬中.現(xiàn)代晶體化學(xué)-理論與方法[M].北京：高等教育出版社，2004.課程資源PPT、視頻課程簡介《晶體化學(xué)基礎(chǔ)》是材料化學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)選修課，它與《無機(jī)化學(xué)》、《結(jié)構(gòu)化學(xué)》、《材料化學(xué)》、《固體化學(xué)》等諸多類似課程有一定的交叉，但又有自己相當(dāng)完善的體系，是一門相當(dāng)古老的經(jīng)典的學(xué)科。晶體化學(xué)是研究晶體在原子水平上的結(jié)構(gòu)理論，揭示晶體的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和性能之間的內(nèi)在聯(lián)系以及相關(guān)原理的物理化學(xué)分支學(xué)科。結(jié)晶化學(xué)是固體化學(xué)、無機(jī)非金屬材料等課程的基礎(chǔ)。它一般包括幾何結(jié)晶學(xué)、晶體化學(xué)、典型晶體結(jié)構(gòu)類型三大部分。該課程首先使學(xué)生對固體材料中最基本的組成部分-晶體的相關(guān)特征有基本的了解。通過整理和提煉實踐工作中的問題，綜合運用所學(xué)知識分析并解決問題，培養(yǎng)在實際工作中發(fā)現(xiàn)問題的敏感性、分析問題的科學(xué)性、處理問題的有效性。逐步培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)具有競爭優(yōu)勢的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。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能夠闡述空間群理論的基本知識與理論；結(jié)晶化學(xué)的基本知識與理論；典型晶體結(jié)構(gòu)特點；缺陷化學(xué)的點缺陷及其反應(yīng)方程。課程目標(biāo)2能夠闡述并運用雜化軌道理論分析共價型晶體；運用結(jié)晶化學(xué)定律、Pauling規(guī)則分析離子型晶體；運用晶體場理論分析尖晶石、反尖晶石結(jié)構(gòu)。能夠闡述晶體宏觀及微觀的對稱性；典型晶體的組成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系；理想晶體與實際晶體的聯(lián)系與區(qū)別。課程目標(biāo)3培養(yǎng)學(xué)生材料結(jié)構(gòu)基本理論認(rèn)知能力的同時，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的科學(xué)思維能力，提高材料科學(xué)與工程素養(yǎng)，為學(xué)好后續(xù)的專業(yè)課奠定基礎(chǔ)。表2-1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(jī)高分子材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題【M】1.1系統(tǒng)理解數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、計算、工程科學(xué)理論基礎(chǔ)，并能用于化工、有機(jī)高分子材料領(lǐng)域工程問題的表述；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(jī)高分子材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論【H】2.2能基于數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理和數(shù)學(xué)模型方法正確表達(dá)復(fù)雜工程問題；2畢業(yè)要求4：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(jī)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【M】4.2能夠根據(jù)材料化學(xué)學(xué)科特點，通過文獻(xiàn)研究或理論分析、工程實踐等手段，調(diào)研和分析材料化學(xué)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案；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1晶體及其本質(zhì)1.緒論1.拓展閱讀2.線上學(xué)習(xí)3.個人作業(yè)：點陣及其結(jié)構(gòu)；實際晶體與理想晶體的區(qū)別課程目標(biāo)1重點：1.基本概念2.平面點陣、空間點陣3.晶體結(jié)構(gòu)與點陣結(jié)構(gòu)的關(guān)系難點：4.如何分析晶體結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)單元，并把結(jié)構(gòu)單元抽象成結(jié)點，從而把晶體結(jié)構(gòu)抽象成點陣結(jié)構(gòu)，并通過對空間點陣的分析來理解一些重要概念案例教學(xué)、視頻學(xué)習(xí)講授法：能夠引導(dǎo)學(xué)生對于晶體及其本質(zhì)有一定的了解；促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步掌握晶體及其本質(zhì)相關(guān)的概念與知識42.基本概念：晶體、同質(zhì)多象、晶體的各向異性課程目標(biāo)13.點陣與點陣結(jié)構(gòu)：點陣與點陣結(jié)構(gòu)、平移群、格子和晶胞課程目標(biāo)14.實際晶體：單晶體與多晶體、實際晶體與理想晶體、二面角守恒定律課程目標(biāo)22晶體的宏觀對稱性1.對稱性概念1.拓展閱讀2.線上學(xué)習(xí)3.個人作業(yè)：對稱元素組合原理課程目標(biāo)1、2重點：1.基本概念2.宏觀對稱元素及其表示方法3.點群符號及晶體的定向難點：4.如何對稱元素組合原理推導(dǎo)32點群，以及一些概念的理解案例教學(xué)、視頻學(xué)習(xí)講授法：能夠引導(dǎo)學(xué)生對于晶體的宏觀對稱性有一定的了解；促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步掌握晶體的宏觀對稱性相關(guān)的概念與知識62.對稱元素組合原理課程目1、23.晶體的32點群課程目標(biāo)24.點陣幾何元素的表示方法課程目標(biāo)1、25.單形課程目標(biāo)23晶體微觀對稱性1.七個晶系和14種空間格子1.拓展閱讀2.線上學(xué)習(xí)3.個人作業(yè)：七個晶系；空間群的符號表示課程目標(biāo)1、2重點：1.基本概念2.微觀對稱元素3.布拉威格子的推導(dǎo)難點：4.運用布拉威法則來推導(dǎo)十四種布拉威格子案例教學(xué)、視頻學(xué)習(xí)講授法：能夠引導(dǎo)學(xué)生對于晶體微觀對稱性有一定的了解；促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步掌握晶體微觀對稱性相關(guān)的概念與知識62.晶體的微觀對稱元素：點陣、螺旋軸、滑移面課程目標(biāo)33.晶體的230種空間群簡介：空間群的符號、等效點系課程目標(biāo)1、24結(jié)晶化學(xué)概論1.等徑球的密堆積1.拓展閱讀2.線上學(xué)習(xí)3.個人作業(yè)：等徑和不等徑球的密堆積方式課程目標(biāo)1、2重點：1.基本概念2.等徑球的A1、A3堆積3.不等徑球的堆積，離子半徑比難點：4.理解ABCABC堆積為面心立方密堆積，八面體、四面體空隙。案例教學(xué)、視頻學(xué)習(xí)講授法：能夠引導(dǎo)學(xué)生對于密堆積有一定的了解；促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步掌握密堆積相關(guān)的概念與知識42.不等徑球的密堆積課程目標(biāo)1、23.晶體結(jié)構(gòu)研究的重要性課程目標(biāo)35離子鍵和共價鍵1.共價鍵1.拓展閱讀2.線上學(xué)習(xí)3.個人作業(yè)：鮑林規(guī)則的內(nèi)容是什么？課程目標(biāo)1重點：1.基本概念2.金剛石、石墨結(jié)構(gòu)3.結(jié)晶化學(xué)定律、鮑林規(guī)則難點：4.運用鮑林規(guī)則分析具體的離子鍵晶體結(jié)構(gòu)案例教學(xué)、視頻學(xué)習(xí)講授法：能夠引導(dǎo)學(xué)生對于離子鍵和共價鍵有一定的了解；促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步掌握離子鍵和共價鍵相關(guān)的概念與知識22.離子鍵課程目標(biāo)13.鮑林規(guī)則課程目標(biāo)26四面體配位的結(jié)晶化學(xué)1.硅酸鹽1.拓展閱讀2.線上學(xué)習(xí)3.個人作業(yè)：什么是分子篩？課程目標(biāo)1重點：1.硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)、分子篩、ZnS的結(jié)構(gòu)難點：2.硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)、A型分子篩的結(jié)構(gòu)。案例教學(xué)、視頻學(xué)習(xí)講授法：能夠引導(dǎo)學(xué)生對于四面體配位的結(jié)晶化學(xué)有一定的了解；促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步掌握四面體配位的結(jié)晶化學(xué)相關(guān)的概念與知識22.分子篩課程目標(biāo)1、33.ZnS的結(jié)構(gòu)課程目標(biāo)1、27八面體配位的結(jié)晶化學(xué)1.鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)1.拓展閱讀2.線上學(xué)習(xí)3.個人作業(yè)：鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)特點；各種典型晶體結(jié)構(gòu)的特點課程目標(biāo)1、2重點：1.鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)、鎢青銅（AxWO3）結(jié)構(gòu)及其超導(dǎo)性、金紅石和相關(guān)結(jié)構(gòu)、NaCl型結(jié)構(gòu)、NiAs型結(jié)構(gòu)、剛玉和有關(guān)結(jié)構(gòu)難點：2.鎢青銅（AxWO3）結(jié)構(gòu)及其超導(dǎo)性、剛玉和有關(guān)結(jié)構(gòu)的晶體化學(xué)，不同晶體結(jié)構(gòu)的比較。案例教學(xué)、視頻學(xué)習(xí)講授法：能夠引導(dǎo)學(xué)生對于八面體配位的結(jié)晶化學(xué)有一定的了解；促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步掌握八面體配位的結(jié)晶化學(xué)相關(guān)的概念與知識62.ReO3和相關(guān)結(jié)構(gòu)課程目標(biāo)1、23.CdI2型和CdCl2型結(jié)構(gòu)課程目標(biāo)1、24.金紅石和相關(guān)結(jié)構(gòu)課程目標(biāo)1、25.NaCl型結(jié)構(gòu)課程目標(biāo)1、26.NiAs型結(jié)構(gòu)課程目標(biāo)1、27.剛玉及有關(guān)結(jié)構(gòu)課程目標(biāo)2、38其他配位多面體的結(jié)晶化學(xué)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的結(jié)晶化學(xué)1.三、四、五配位結(jié)構(gòu)1.拓展閱讀2.線上學(xué)習(xí)3.個人作業(yè)：晶體場理論的內(nèi)容；晶體場對尖晶石結(jié)構(gòu)和性能的影響課程目標(biāo)1、2重點：1.三、四、五、七、八配位的典型晶體結(jié)構(gòu)2.晶體場理論、ABO4型結(jié)構(gòu)、K2NiF4結(jié)構(gòu)及相關(guān)的超導(dǎo)氧化物結(jié)構(gòu)難點：3.CaCO3結(jié)構(gòu)、MoS2結(jié)構(gòu)4.運用晶體場理論來分析ABO4型結(jié)構(gòu)、K2NiF4結(jié)構(gòu)及相關(guān)的超導(dǎo)氧化物結(jié)構(gòu)案例教學(xué)、視頻學(xué)習(xí)講授法：能夠引導(dǎo)學(xué)生對于其他配位多面體的結(jié)晶化學(xué)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的結(jié)晶化學(xué)有一定的了解；促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步掌握其他配位多面體的結(jié)晶化學(xué)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的結(jié)晶化學(xué)相關(guān)的概念與知識22.方柱配位—MoS2型結(jié)構(gòu)課程目標(biāo)1、23.七、八配位化合物課程目標(biāo)1、24.晶體場理論課程目標(biāo)1、25.AB2O4型結(jié)構(gòu)；晶體場對尖晶石結(jié)構(gòu)和性能的影響課程目標(biāo)1、26.K2NiF4結(jié)構(gòu)及相關(guān)的超導(dǎo)氧化物課程目標(biāo)29單質(zhì)的結(jié)晶化學(xué)1.單質(zhì)的結(jié)構(gòu)：金屬元素的結(jié)構(gòu)；非金屬元素的結(jié)構(gòu)1.拓展閱讀2.線上學(xué)習(xí)3.個人作業(yè)：金屬的晶體結(jié)構(gòu)類型；原子密度的計算課程目標(biāo)2、3重點：1.基本概念；2.金屬單質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)：A1型、A2型、A3型。難點：3.具體晶體結(jié)構(gòu)的分析，晶向原子密度、晶面原子密度的計算。案例教學(xué)、視頻學(xué)習(xí)講授法：能夠引導(dǎo)學(xué)生對于單質(zhì)的結(jié)晶化學(xué)有一定的了解；促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步掌握單質(zhì)的結(jié)晶化學(xué)相關(guān)的概念與知識四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4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)11.晶體、同質(zhì)多象、晶體的各向異性；點陣與點陣結(jié)構(gòu)：點陣與點陣結(jié)構(gòu)、平移群、格子和晶胞152%課堂表現(xiàn)課后作業(yè)階段性測驗開卷考核2.七個晶系和14種空間格子33.晶體的230種空間群簡介：空間群的符號、等效點系34.等徑球的密堆積；不等徑球的密堆積45.共價鍵；離子鍵56.四面體配位的結(jié)晶化學(xué)67.單質(zhì)的結(jié)構(gòu)：金屬元素的結(jié)構(gòu)；非金屬元素的結(jié)構(gòu)9課程目標(biāo)21.鮑林規(guī)則539%課堂表現(xiàn)課后作業(yè)階段性測驗開卷考核2.晶體場理論53.AB2O4型結(jié)構(gòu)；晶體場對尖晶石結(jié)構(gòu)和性能的影響61.實際晶體：單晶體與多晶體、實際晶體與理想晶體、二面角守恒定律12.晶體的宏觀對稱性23.晶體的微觀對稱元素：點陣、螺旋軸、滑移面34.八面體配位的結(jié)晶化學(xué)75.三、四、五配位結(jié)構(gòu)86.方柱配位—MoS2型結(jié)構(gòu)87.七、八配位化合物88.K2NiF4結(jié)構(gòu)及相關(guān)的超導(dǎo)氧化物9課程目標(biāo)31.晶體結(jié)構(gòu)研究的重要性49%課堂表現(xiàn)素質(zhì)考核2.單質(zhì)的結(jié)晶化學(xué)9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50%階段性測驗15%課后作業(yè)20%課堂表現(xiàn)10%素質(zhì)考核5%課程目標(biāo)160%60%50%30%052%課程目標(biāo)240%40%50%30%039%課程目標(biāo)3000%40%100%9%（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）作業(yè)完成情況（50%）：圍繞課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行作業(yè)的設(shè)計。如讓學(xué)生簡述對知識的認(rèn)識，考核學(xué)生對于概念的理解情況，幫助學(xué)生將定義轉(zhuǎn)化為自己的理解。每次講課完畢，教師均會根據(jù)所講內(nèi)容以及需要延伸的內(nèi)容，提出具體要求，布置相關(guān)作業(yè)，取每次成績的平均分，百分制。（3）階段性測驗（25%）：通過試卷的的方式，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。（4）素質(zhì)考核（5%）：主要包括學(xué)生在言行中表現(xiàn)出的家國情懷、社會責(zé)任、學(xué)科專業(yè)意識、世界觀與人生價值觀、學(xué)習(xí)紀(jì)律、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣、科學(xué)精神、創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力水平與終身學(xué)習(xí)意識。2.期末成績評定期末考核主要考察學(xué)生對高分子化學(xué)中的基本概念、反應(yīng)的基本原理、反應(yīng)動力學(xué)和分子量的控制方法；常見高分子合成的基本實施方法；結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系等基本概念、操作程序和具體方法的理解與運用等?？己朔绞綖殚_卷考試。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?？偝煽儯?00%）=平時成績（50%）+期末成績（50%）。（三）評分標(biāo)準(zhǔn)試卷考核項目以試卷參考答案及評分細(xì)則為準(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%）。課后作業(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分素質(zhì)考核（1）學(xué)習(xí)態(tài)度端正，能按時完成課前網(wǎng)絡(luò)平臺學(xué)習(xí)任務(wù)；學(xué)習(xí)興趣濃厚，經(jīng)常問問題；遵守紀(jì)律，課堂發(fā)言積極（20%）。（2）熱愛科學(xué)，有刻苦鉆研的科學(xué)精神（10%）（3）討論發(fā)言世界觀、價值觀正確（30%）。（4）有強(qiáng)烈的社會責(zé)任感和家國情懷（30%）。（5）有較強(qiáng)的學(xué)科專業(yè)意識（10%）。（1）學(xué)習(xí)態(tài)度較端正，大部分時間能按時完成課前網(wǎng)絡(luò)平臺學(xué)習(xí)任務(wù)；有學(xué)習(xí)興趣，有時會問問題；課堂上有主