《材料現代分析方法》課程教學大綱一、基本信息中文名稱：材料現代分析方法英文名稱：ModernAnalysisMethodofMaterials課程代碼：19043302課程性質：專業基礎課學分：2總學時：32（其中理論：32實驗：0上機：0實踐：0）適用學院及專業：材料科學與工程學院無機非金屬材料工程專業先修課程：無機與分析化學、物理化學B、材料科學基礎A開課單位：材料科學與工程學院材料工程系無機非金屬材料工程教研室二、課程地位與作用本課程是無機非金屬材料工程專業的一門專業基礎課，與《材料科學基礎A》、《材料工程基礎》、《無機材料物理性能》等課程共同構成無機非金屬材料工程專業學生的專業基礎知識體系。本課程系統介紹材料學科中常用的現代分析方法，培養學生利用不同分析方法對材料的組成和結構進行分析表征的能力，提高學生思考問題、分析問題和解決問題的能力，為后繼課程《材料結構分析實驗》、《畢業設計/論文》和學生從事材料生產研發等領域的工作奠定基礎。三、課程教學目標本課程支撐畢業要求指標點2.2、4.1、4.2。學生通過分析方法的發展史和材料研究項目實例的學習，培養學生勤奮嚴謹的學習態度，實事求是的科學精神，激發學生的愛國熱情、民族自豪感，樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，達到立德樹人的目標。通過該課程理論知識的學習，要求學生掌握X射線衍射分析、電子顯微分析、熱分析技術、孔結構分析和光譜分析技術等方法的基本原理、儀器結構與功能、分析方法及應用等知識；掌握影響材料測試、分析結果的儀器因素和分析過程；了解各種分析方法在材料中的應用；能根據所需選用科學的方法、恰當的儀器，制定有關材料分析研究的實驗方案；能夠正確選擇不同分析方法對材料的組成和結構進行分析表征，具備材料開發、分析檢測結果的能力。通過本課程的學習，學生應具備以下能力：目標1：掌握材料分析方法的基本原理和方法，能夠綜合運用這些知識，結合文獻資料調研，設計試驗方案，正確選用合適的分析方法；并對材料的測試結果進行分析論證、作出正確的解釋，強化工程思維能力。（支撐畢業要求指標點2.2）目標2：掌握材料分析方法基本原理，能夠采用正確的分析測試方法，對材料特性進行研究和實驗驗證，能夠對實驗結果進行處理、分析和解釋，并能把實驗結果、理論分析和文獻研究相結合，得出合理有效的結論，為材料的設計、研發、制備和性能研究奠定理論基礎，并養成科學嚴謹、實事求是的科研態度。（支撐畢業要求指標點4.1、4.2）課程教學目標與畢業要求的關系矩陣教學目標畢業要求指標點教學方式考核方式目標12.2能夠運用材料分析方法的基本原理和方法，結合專業知識研究，對實驗結果的各種影響因素進行分析。課堂講授、項目實例、課程作業、課后答疑、課程期末考試，課程作業目標24.1能夠對實驗結果進行處理、分析和解釋，并能把實驗結果、理論分析和文獻研究相結合，得出合理有效的結論。4.2能夠采用材料分析方法對材料的制備工藝和性能進行研究，能夠對材料特性進行研究和實驗驗證。課堂講授、項目實例、課程作業、課后答疑課程期末考試，課程作業四、主要教學內容第1章緒論（2學時）本章應了解材料的組織結構與性能關系、顯微組織結構的內容；理解傳統的及現代的材料分析測試方法等。通過典型案例圖片，激發學生對科學研究的興趣，引導學生查閱文獻，深刻理解材料分析方法發展趨勢，強化學生專業意識和職業道德。第2章X射線衍射分析（8學時，支撐畢業要求指標點2.2、4.1、4.2）本章應了解X射線的本質與產生；理解X射線譜的種類及特征；掌握X射線與物質的相互作用；理解X射線衍射理論及其衍射分析方法；掌握X射線物相的定性分析；了解X射線物相定量分析。通過倫琴、勞厄、布拉格等科學家的事跡和項目研究實例的介紹，樹立嚴謹求實的科學精神、對事物的細心觀察和刻苦鉆研的精神，增強社會責任感。重點：X射線與物質相互作用；X射線物相的定性分析。難點：X射線物相定性分析和定量分析。第3章電子顯微分析基礎（2學時，支撐畢業要求指標點2.2）本章應掌握電子透鏡的分辨本領；掌握電磁透鏡的像差、景深和焦長；掌握電子與物質作用產生的各種信號；了解各種信號作用體積及信號產生的深度和廣度。重點：電子透鏡的分辨本領；電磁透鏡的像差、景深和焦長；電子與物質作用產生的各種信號。難點：電子與物質作用產生的各種信號。第4章透射電子顯微分析（4學時，支撐畢業要求指標點2.2、4.1、4.2）本章應理解透射電鏡的工作原理及結構、透射電鏡的主要性能指標；理解透射電鏡樣品制備方法；掌握透射電鏡成像操作、透射電子顯微像等基本知識；了解透射電鏡中的電子衍射；了解透射電鏡在材料科學中的應用。通過透射電鏡在材料研究案例的具體應用，培養學生勤奮嚴謹的學習態度，實事求是的科學精神，增強認識和掌握科學規律的能力。重點：透射電鏡成像操作；透射電子顯微像。難點：透射電鏡在在材料研究中的應用。第5章掃描電子顯微分析（4學時，支撐畢業要求指標點2.2、4.1、4.2）本章應理解掃描電鏡特點、工作原理、結構及主要性能；掌握掃描電鏡圖像及其襯度基本知識；了解掃描電鏡在材料研究中的應用。通過典型案例的實踐應用，培養學生對科學研究求真務實、鍥而不舍的的科學精神；啟發學生利用科學思維、工程意識、科學發展觀去分析、求解復雜問題。重點：掃描電鏡工作原理和性能；掃描電鏡圖像及其襯度。難點：掃描電鏡在材料研究中的應用。第6章其他顯微分析方法（4學時，支撐畢業要求指標點2.2、4.1）本章應了解電子探針儀的結構；理解電子探針儀的工作原理；掌握電子探針儀的分析方法；了解掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡的工作原理及其在材料研究中的應用。重點：電子探針顯微分析儀的分析方法。難點：電子探針顯微分析在材料中的應用。第7章熱分析技術（4學時，支撐畢業要求指標點2.2、4.1、4.2）本章應理解差熱分析、熱重分析及差示掃描量熱法的原理、特點及其區別；掌握差熱-熱重圖譜綜合分析；理解熱分析技術在材料研究中的應用。通過熱分析技術在材料設計、研發案例的具體應用，提高學生分析問題、解決問題的能力，增強工程思維意識和實踐能力。重點：差熱分析、熱重分析及差示掃描量熱法的基本原理、特點及區別；難點：差熱-熱重圖譜綜合分析第8章孔結構分析方法（2學時，支撐畢業要求指標點2.2、4.1、4.2）本章應了解測孔方法的原理及其應用；掌握測孔數據的數據處理方法；了解孔結構分析方法在材料研究中的應用。重點：汞壓力法、等溫吸附法。難點：測孔方法在材料研究中的應用。第9章光譜分析技術（2學時，支撐畢業要求指標點2.2、4.1、4.2）本章應掌握紅外光譜的分析原理及其在材料研究中的應用；理解拉曼光譜的分析原理及其在材料研究中的應用。通過原位拉曼光譜的應用，讓學生清楚核心關鍵技術只能通過自主創新掌握在自己手中，激發學生的愛國熱情、民族自豪感，培養和樹立社會責任感。重點：紅外光譜和拉曼光譜的特點及區別；紅外光譜譜圖分析。難點：紅外光譜譜圖分析。五、教學方法本課程以教師授課為主（多媒體教學和板書教學相結合）、課堂討論互動、課后答疑為輔等多種教學手段相結合；以材料分析方法基本理論—工作原理—技術應用及數據分析為主線，對課程中的重點、難點問題進行著重講解；將各種分析方法的實際應用納入教學過程中，使學生能夠理論聯系實際，用所學知識解決實際問題。采用啟發式教學，培養學生思考問題，學會分析、解決問題的方法。通過分析實例和課后作業，調動學生學習的主觀能動性，強化學生運用知識的能力，培養自學能力。1.課堂講授（1）多媒體與板書相結合：通過圖片、動畫、視頻等多媒體方式增強直觀性，提高教學效果。利用板書進行知識點的梳理和匯總，有助于學生專業知識結構的形成。（2）翻轉課堂輔助教學：利用“雨課堂”或“學習通”等教學APP資源和MOOC課程資源共享等網絡資源實現考勤檢查、課堂和課外學習互動、教學效果檢測、教學課件上傳、作業布置和知識擴展，激發學生的和科研興趣和創新意識，增強專業自信心和社會責任感。2.課外輔導答疑及作業批改每周固定時間輔導答疑，答疑時間每周不少于2小時；根據教學內容和進程布置一定量的作業，對課后作業和學生答疑時的共性問題進行課堂集中講解。六、課程考核和成績評定方式課程考核采用閉卷考試和平時考核（包括出勤情況、課堂表現、隨堂習題和課程作業等）相結合的考核方式；總評成績中閉卷考核成績占70%，平時考核成績占30%。以百分制計入總成績。七、教材及參考文獻1．教材朱和國，尤澤升，劉吉梓，材料科學研究與測試方法（第3版），南京，東南大學出版社，20162．主要參考教材和參考文獻[1]杜希文，原續波，材料分析方法（第2版），天津：天津大學出版社，2017[2]金祖權，張蘋，材料科學研究方法，哈爾濱，哈爾濱工業大學出版社，2018[3]陶文宏，楊中喜，師瑞霞，現代