《材料研究与测试方法》课程教学大纲.docx

材料研究与测试方法课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：101134223202课程名称（中，英文）：材料研究与测试方法/Mc1.hodsofMateria1.sResearchandTesting课程类别；专业必修课程学分；2总学时：32理论学时：32实脸/实践学时：0适用专业：材料物理专业适用对象；本科先修课程：材料科学与工程基酬，固体物理，晶体学法础、大学物理教学环境：多媒体教室开课学院：材料科学与工程学院二、课程管介1 .课程任务与目的£材料研究与测试方法是材料物叫!本科专业的专业必修课程.本课程主要涉及材料的表征手段与测试方法,通过对材料的表征与测试建立材料微观纲织结构与性能的关系。本课程主要介绍了X射战的物理基础，深入探讨了X射战的衍射原理，虫点分析了X射找的多品衍射及应用：介绍了电子显微镜分析技术,通点讲好r招摘电子显段镜、透射电子显微镜以及电子探针的结构与原理，结合实例深入剖析微观结构与晶体结构方法在材料中的应用：介绍了热分析技术与光谱分析技术的原理.理点讲解j热分析与光谱分析谱图的解析原则及在材料热稳定性与成分分析中的应用。通过学习，使学生具需根据所选材料体系确定科学合理的表征手段和测试方法的能力,并建立材料微观结构与材料性能之间的联系，从而为后续的专业学习和研究打下笔实的基础，课程讲解过程中涉及一些名人及其相关科学成果与研:iS展,传播科学家的探索精神、爱国爱家的情怀和望韧不拔的精神,能修激发学生追求材料科学的兴趣.培养学生踏实勃育.精益求精、实践创新的工匠精神.2 .对接培养的岗位能力荷重培养学生的材料测试与分析能力，为从事材料的设计、工艺开发、材料加工应用及相关学科教学的工作典定地础°三、课程教学目标1.课程对毕业要求的支撑毕业要求指标点1.11具备解决红杂工程何题所需教学、自然科学、计算、工程科学理论基础，并能铭用于农述太阳能光伏和狸离于电池等新能源U料领域的工程问遨.毕业要求指标点43能够合理选用材料研究与检测设备,并采用科学、合埋的试会方法和步骤.安全地开展试验研究,并正确地采集试验数据.【毕业要求指标点5©能够选择与使用恰当的仪器、信息资源、I：程工具和专业模拟软件，针对新能源材料领域的发杂工程问题进行分析，并进行计算与设ih毕业要求指标点53能助通过组合、选配、改进、：次开发等方式创造性地运用现代工程工具对影响新能源材料结构与性能、生产与服役过程中的契条工程间题进行预测与模拟.满足特定需求.并分析其局限性.2课程教学目标本课程教学目标时应毕业要求1、4、5,具体指标点内容如相教学目标1：掌握X射线的物理基础和用射原理，并能够用来分析新能源材料的物相组成（包含定性分析和定量分析）、点阵常数以及宏观应力相关问眩，指导新能源材料的生产和制备工程同应：掌握电子显做分析和扫描电子显微镜基础理论和基本原理,井能修对新能源材料的微观形貌、缺陷与微区元素成分分析，指导新能源材料与器件的产品须J让控制.支掠毕业要求指标点1.I）教学目标2：掌握透射电子显微镜的基础理论和基本原现，并能够对新能源材料的晶体结树与缺陷进行分析，获程合成与制在的工艺参数对材料微观结构的影响规律。（支撑毕业要求指标点5.2教学目标3：拿握热分析和表面光谱分析技术，解称新材料制备过程中的化学反应中物理变化：分析复杂新材料与器件制备与加工过程中高分子材料的成分分析与结构表征,调控新能源材料与零件的加工过程中的影响因素与工名参数.<支推毕业要求指标点4.3教学目标4：通过学习材料研究与测试方法的技术与手段，能够针对不同特点的工程领域我杂问题设计合理的测试方案，并时测试结果进行科学而有效分析，具掠根据所选材料体系确定科学合理的去征手段和测试方法的能力,井建立材料位现结构与材料性能之间的岷系.对材料与器件工程的笈杂问题进行数据分析和综合并汨到干j效结论（支撑毕业要求指标点5.3）四、教学课时安排学时分配主题或知识点教学内容总学时学时完成课程教学目标讲课实脸实戕主题或知识点IX射线的物理基础4OO1主JS或知识点2X射线的衍射原理44OO1主题或知识点3X射线的多晶衍射分析及其应用66OO1、4主题或知识点4电子显微分析基础44OOK4主题或知识点5透射电子显微镜44OO2、4主题或知识点6扫描电子显微悔及电子探针22OO1、1主国或知识点7热分析技术44OO3、1主题或知识点8光谱分析技术44OO3、4合计3232OO五、教学内容及教学设计主anX射线的物理若硼I.教学内容(1)X射线的发展史：X射线透射学、X射线衍射学、X射线光谱学与布拉格定律的建立和莫塞莱定律的发现,讲解我国科学家对于X射线发展史的贡献.激发学生的民族自豪感和专业学习兴趣，以及培养建设祖国的理想。(2)X射线的性质：X射的产生与X射战的本质.(3)X射线谐：X射践连续谱与X射战特征诺影响因素与形成机理。(4)X射线与物防的相互作用：X射线的散射、X射税的吸收与吸收限的作用.2 .教学重点X射线的物理性质：X射线谱、K射线与物质的相互作用.3 .教学难点X射线诺、X射战与物质的相互作用，4 .教学方案设计含敕学方法、教学手段)主要是讲授法，通过板书和多媒体结合的方式，以展示图片、引用数据等手段也合视版讲授教材内容.采用提问、讨论的形式进行互动,促进学生对知识点的掌握.主J*2X时触的衍财原理1.教学内容（1） X射畿衍射的方向：劳埃方程、布拉格方程的表达式：反射级数与干涉面指数慨念；打射条件分析'衍射方向与晶体结构、布拉格方程与劳埃方程的一致性。讲斛劳埃、布拉格以及其他科学家的学术贡献，传播科学家的探索精神和坚韧不拔的意志品质，激发学生探索材料科学的学习兴鲤.（2） X射线衍射的强度：单电子对X射线的散射、总原子对X射税的散射、尔胞对X射线的放射强度、单晶体的散射强度与干涉函数、多晶体的衍射强度与影响多晶体衍射强度的其他因数.2 .教学重点布拉格方程、布拉格方程的讨怆、衍射矢址方程，结构消光、多晶体衍射强度。3 .教学难点布拉格方程的讨论、结构常光、多晶体的衍射强度.4 .教学方案设计含教学方法、教学手段）主要是讲授法,通过板书和多媒体结合的方式，以展示图片、引用数据等手段配合视频讲授教材内容.采用提问、讨论的形式进行互动，促迸学生时知识点的掌握。5 f1.!3X射线的多晶衍射分析及其应用I.教学内容（1）X射跳衍射仪：X射线测角仪、计数器及计数电路主要特点及要求、X射线衍射仪的常规测量方法.介绍X射线衍射仪过程中.穿插讲解我国X射线衍射仪的发展过程、相关成就以及对材料科学发展的贡献，增强学生的爱国情怀和民族自发感。（2）X射城物相分析：物相定性分析基本原理、PDF卡片检索、物相定性分析步骤、物相定法分析方法分类及原理、虫小规的分离。（3）点阵常数的精倘刈定：点阵常数测靛原理、误基源分析、测质方法原理及分析步骡.（4）宏观N力的测定：内应力的产生、分类及其衍射效应.宏观应力分析的原理,宏观应力分析方法.2 .教学重点物相定性分析班本斑理，物相定性分析步骤，物相定M方法分类及原理；点阵常数测最原理、误差源分析、测网方法原理及分析步骤；内应力的产生、分类及其衍射效应，宏观应力分析的原理.3 .教学难点物相定性分析：物相定并分析方法中的内标法、Kfft法：点阵常数冽定的实际应用.4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）主要是讲授法，通过板书和多媒体结合的方式，以展示图片、引用数据等手段配合视频讲授教材内容。采用提问、讨论的形式进行互动，促迸学生时知识点的掌握主JB4电子显锻分析基础1.教学内容(1)光学显微镜分辨率：光学显微说分辨率公式，光学分辨率的影响因素，(2)电子波的波长：电子波的波长衣达式，电子波波氏与加速电压的关系.(3电子与固体物质的作用：电子散射的概念及特点、电子放射的分类：电子与固体作用产生的信息,包括二次电子、背散射电子、吸收电子、透射电子、特征X射线、俄歌电于、阴极荧光等离子震荡的概念及特点.讲解我国以及国外科学家对于电子与固体作用产生信息的学术贡献，激发学生的民族自致感和专业学习兴迪，培养投身祖国建设的理想。(1)电子衍射：电子衍射与X射线衍射的异同点，电子衍射的方向与电子衍射形成机理.2.教学曳点光学分辨率的影响因素,电子与固体作用产生的信息：电子衍射与X射线衍射的异同点.电子衍射的方向与电子衍射形成机理。3.教学难点光学分辨率的影响因素：电子与固体作用产生的信息：电子衍射与X射践衍射的异同点。4教学方案设计含教学方法、教学手段)主要是讲授法，通过板书和多媒体结合的方式，以展示图片、引用数据等手段配合视领许授教材内容.采用提问、讨论的形式进行互动,促进学生对知识点的掌握.主JB6透射电子星微«11 .教学内容(1)工作原理：透时电子显微镣的组成，以及与光学显激镜的区别，(2)电磁透镜：静电透镜、电破透镜的聚集深埋.(3)电磁透镜的像差：球差、像散与色基产生原因及消除措施.(4)电磁透悔的景深与修长.分辨率：兔深与侬长的概念及表达式，点分稗率的概念与测试方法：品格分辨率的概念以及与点分辨率的区别(5)电镜的光学系统I照明系统的现成与特点：成像系统的组成及特点.(6)透射电般的主要冏件：样品台，顶插式样品台的优点：电子束的平移和做斜装汽；消像故器；光阑。(7)透射电镜的样品制备：制样的基本要求，薄膜样品的制备过程.讲解我国在透射样品制备方法与相关技术方面的进展.激发学生的民族自登博和专业学习兴迪,培养投身祖国建设的理想.2 .教学重点理差、像散与色差产生原因及消除措施：电底透镜的景深与焦长、分辨率：选取电子衍射的概念及其操作步骤；沟单电子衍射花样的标定；透射电设的样品制侪，3 .教学难点球花、像敢与色龙产生原因及消除措瞪：简单电子衍射花样的标定。4 .教学方案设计含敕学方法、教学手段）主要是讲授法，通过板书和多媒体结合的方式，以展示图片、引用数据等手段也合视版讲授教材内容.采用提问、讨论的形式进行互动，促诳学生对知识点的掌握.加6扫描电子显微幢及电子探讨1 .教学内容（1）扫描电镜的结构:扫描电险的特点：电子光学系统组成及特点；信号检测处理、图像显示和记录系统；出型系统，（2）扫描电镜的主要性能参数：分辨率的概念及影响因素：放大倍数：景深，（3）表面成像衬度：二次电子成像计度的分类及特点：背放射电子成像衬度分类及特点。（4）二次电子与背放射电子衬度像的应用：表面形态观察：断口的貌观察：材料成分分析。（5）电子探针；电子探针波谱仪：电子探针能潜仪.（6）电子探竹分析及应用：点分析，饯分析,面分析.（7）扫描电镜的发展：扫描电镜的发展方向，介绍招播电镜发展历史过程中，穿插道解我国扫描电子0微慎研发情况、相关成就以及对材料科学发展的贡献,增强学生的爱国情怀和民族自家将。2 .教学里点扫描电子显澈般的结构、原理、特点及应用；电子探针的波谐仪与能谱仪。3 .教学难点扫描电子显微镜与电子探针的应用-4 .教学方案设计含教学方法、教学手段）主要是讲授法,通过板书和多媒体结合的方式.以展示图片、引用数据等手段配合视版讲授教材内容,采用提问'讨论的形式进行互动，促进学生时知识点的掌握。主题7热分析技术1 .教学内容（1热分析技术的发展史：热分析技术的概念及发展方向,讲解热分析仪发展历史过程中.穿插讲解国内外科学家探索物理现象的产谨精神和专业态度,激发学生探索材料科学的学习兴趣,培养学生踏实勤奋、精益求精和实践创新的工匠精神.（2）热分析方法：热重分析法的概念及特点；差热分析仪的组成及要求，差热曲城的组成：差示扫描址热法的概念以及与差热曲战的区别，（3热分析测法的影响因索：实验条件；试样特性。热分析的应用及发展方向：金属材料、陶材料、复合材料、含能材料的应用举例；以及热分析技术的发展方向。2 .教学重点热於分析法的概念及特点：型热分析仪的机成及要求.基热曲线的组成：差示扫描反热法的概念以及与差热曲线的区别：热分析测限的影响因素：热分析的应用.3 .教学雉点差示扫描量热法的概念以及与差热曲线的区别：热分析测盘的影响因素:热分析的应用.4 .教学方案设计含教学方法、教学手段）主要是讲授法，通过板书和多媒体结合的方式，以展示图片、引用数据等手段配合视频讲授教材内容.采用提问、讨论的形式进行互动，促诳学生对知识点的掌握.主Ji8.光谱分析技术1 .教学内容（1）红外吸收光谱：红外吸收光i普的基本原理；红外吸收光谱组成；红外吸收光谱的解析原则及应用。（2紫外-可见吸收光谱：紫外-可见吸收光谱的基本原理；暴木概念；紫外可见分光光度计的组成：紫外-可见吸也光谱的应用.讲解双光束紫外-可见分光光度计设备过程中，穿插讲解我国紫外-可见分光光度计的研发情况、相关成就和应用以及对材料科学发展的贡献.增强学生的爱国情怀和民族自就感.2 .教学重点红外吸收光谱的基本原理及应用：紫外-UJ见吸收光谱的卷本原理及其应用。3 .教学难点红外吸收光i种的基本原理及应用：紫外-可见吸收光谱的基本原理及其应用.4 .教学方案设计含教学方法、教学手段）主要是讲授法,通过板书和多媒体结合的方式.以展示图片、引用数据等手段配合视颇讲授敦材内容.采用提问、讨论的形式进行互动,促进学生对知识点的掌握.大、学生成绩评定木课程为专业必修课程，或点考核学生获取知识的能力、应用所学知识分析问题和解决问鹿能力和创新能力等，考核方式采用阶段测验、作业测评以及课堂表现等多种形式、多个阶段以及多种类型的全过程考核.1.课程考犊方式及比例本课程考核学生获取知识的能力、应用所学知识分析何题和解决何遨能力和创新能力等:考核方式采用出勤、作业评测、课堂表现、平时阶段测脸等多种形式、多个阶段等全过程的考核，使学生成绩评定更加合理多样，优化课程评价体系，迸一步提升本课程教学效果,学生成绩评定表考核平时成绩期中期末方式出勤作业课堂表现阶段测验答辩项目小论文其他考试考试成绩比例%202010502.课程考核方式押价权本课程教学目标与考核方式评价权重如表所示:课程教学目标支撑毕业聂求指标点考核评价方式权=（%）过程性考核期末考试t出勤及课堂表现作业及阶段测验教学目标I指标点1.35820-3033-43教学目标2指标点5.2575-1017-22教学目标3指标点4.35810-2023-33教学目标4指标点5.3575-1017-22合计2030501003.程成缜评价标准平时成缄评定及考核标准考核结果及标准优秀（90100分）良好（80-89分）中等（7（k79分）及格（6（M>9分）不及格（V60分）出期及课堂衣现（20%）无迟到、早退、犷课现象.枳极寥加课堂讨诒井有自己独到的见解,能舒茂曲回答HS1.并有自己独到的见超偶尔仃迟到、早退现飘.较为枳极警加课堂讨论,他解准确回替柯麴,井提出自己的见解在迟到、早退现象.能够主动誓和课IX讨论.能够的答何J8在迟到、早退.W尔在Ir课现东警1.j课堂讨论.«能回答相关向跋迟到，早退、旷谀较多.不能有效舒加谡堂讨论.回答不出所有向Ij作业（20%）他就独立完成作业，作业完成陵M优秀,能够灵活运用所学知巩和理论解决“加并获得正确结论fit够独立完成作业,完成侦战较高，能移运用所学知识和理论研决问a并获得正确结论能够独立完成作业.完成殖特合要成.能够运用所学知识和理论稣决何明，并荻得仃收结论毯本徙第独立完成作业,SJ分题日解在存在抄袭现象.运用所学知识和理论解决向JS的能力堪本符介要求不能独立完成外业.存在明显抄袭现象,不具瞽运用所学如双和理论解决“咫的能力阶段测验（1（）%）宽或所有阶段测险.根据参考答案评分,总评感馈为优秀尢成所“阶段测心.根榭每年答案田定分，总评成统为优良完成所有阶段测验.根据考答案评分.总评成箍为中圻完成所仃阶段测6.根据®题答案if分，总评成绩为及格没右完成阶段测试.根据？%答窠评分,总评成微不及格课程教学目标评价标准考犊环节考核结果及标准辟估项目智优秀（W）1（）O分）良好（MMW分）中等（7079分）及格（6069分）不及格（V60分）鞅学目标1熟族学报X射找的物理票础和衍射原理.并能熟练分析所能源村料的物相殂成（包含定性分析和定It分析）.点降常数以及宏观应力相关向IS.指导新能源材料的生产和制备工程向®:熟练掌秀电子显微分析和扫描电/总徵钺基础邺论和魅本原理,并能修对新健沏村*1的微观形貌、缺陷与微区元率成分分析.指导新能源材料与器件的产敏控制，准确孥费X射线的狗理基础和衍射Ki理.井帐够用来分析新能源材料的物Kiin成<包含定性分析和定分析八点阵常数以及宏观应力相关何题.Ifi新能涯材料的生产和制品工程何尊；准确学握电子显微分析和扫描电广城微贞庙此理论和她本原理，并鳍修对野能标材料的世观杉匏'块陷与Ja区元素成分分析.布导新能泄材料与腓件的产品顺眼控制C军板X射线的物理¥岫和衍射原理.并健修用来分析新健观材料的物相但成（包含定性分析和定眼分析）、点阵常数以及宏观应力相关向SS；掌握电子显微分析和扫福电子Si党僦墙岫理论和要本原理.并便期对新能源村料的微现形猊、»陷与被区元素成分分析.星本X射线的物理禁砒和衍射原理.并能够用来分析新能源材料的物相组M1.（包含定性分析和定Bt分析）、点除常数以及宏观应力相关问JH；翦本掌展电子能做分析和扫描电子显&统珞础理论和基本原理，并能终对新能淞H科的救K形貌、抉陷与微区元家成分分析.不能笊根电子显微分析和归描电子显做镀小碎理论和基尔中理.不能沏就旋源材料的微观形蜕、缺陷与微区元素成分分析.不能学掬电子JR微分析和扫描电子M微检基触理论和茶本原S.不能对新能源材料的微观形貌、然船与微区元素成分分析教学目标2熟然求世透射电f&位镜的培础理论和蜃本原理，井能解对新使源材料的晶体结构与决断进行准确分析.准确获得合成与制备的工艺分散对材料微观结构的影晌规准确生发道射电子显宽彼的川砒理论和基本原理,并能幡对软能源材料的晶体玷构与跳珞进行分析,获楙合成与制备的工艺卷计财材*1做迎结构的影峋规律.案板透射电子显化设的她础理论和基本也理，井使修对领能观材料的晶体玷构与缺谄进行分析获得合成与制备的工艺卷效对材*1微在结构的影晌规律.乩本掌笈透射电子显微隘的魅础理论和总本原理，井基本能够对新能JS材料的AA体玷构，缺珞进行分析.可获对合成1.j制符的工Z警数对材料微观结构的影响规律.不能求握透射电子显货镜的她础理论和基本政理.不能对新临海材料的晶体结构9缺陷进行分析.不能获都合成与制招的工艺参数对村*1微观结构的影响规律.教学目标3料i求墀热分析和我面九谓分析技术,准确解择新材料制备过线中的化准确掌握热分析和衣面光谱分析技术.能移解祁新忖样则备过程中的化掌聂热分析和表Si光电分析拉术.可解修新材料制备过片中的化学反应中丛本掌提热分析和表抑光请分析技术.基本上施解#新材料IW备过程中不施掌握热分析和走向光港分析技术.不能髀释新材料削各过程中的化学反应中物理变化I准确分析复杂新材料与器件制符与加工过程中Ie分干利料的成分分析与结构表征.招灌调控新低滋材料与SS件的加工过和中的影胸因素与JC之龄数.学反应中物理变化：比较准确分析S（杂新材料巧器件制各与加工过程中高分子材村的成分分析与结构衣征.可调检新能as材料电器件的加工过程中的影响因索与工物理变化:健蜴分析北杂新材料与器件剂先与加工过程中耳分子材料的成分分析与结构安征.调拄新健源材科目密件的加工过相中的影响因素与工艺龄数.的化学反应中物理变化I像分析复杂新材料与得件制符与加工过程中高分子材料的成分分析与结构表征.学反应中物理变化，不能分析M架新材料叮器件制各与加工过程中高分f材村的成分分析与结构衣征.教学目标4针对不同特点的工程曾峻复杂何甥,前确匕计价理的测试方案井对测试咕果进行科学而行效分析猥的建立材料徵在结构与材料性能之何的我系.针对材料与SS件工程的义架问题法州熟练分析i据租并得到有效结论.科对不同特.点的工理领域红朵何JX.能够设计合理的测试力窠.并对测试结果进行科学而有收分析,比较准痈地建立材料微观站构与材料性能之间的联系,针对材料IjSS件工程的女东间卷能分析数据和并得到结论.并对不同特中.的工程领域生杂“咫.设计合理的测试方窠,并对测试结果进行科学而将效分折，健建立村桶*观结构与材料性修之间的联系.针对材料与戕件工粒的乂杂Hea能分析数据和并得到结论，计对不同特点的工岸领域复杂问麴.友计合理的浦试方案，井对虱试结果进行科学而有效分折.能够建立材料微在结构与材料性能之间的Kt系,计对不同特点的工程簿域曳杂问中,不能设计介理的测试方案,并不能对测试结米进行科学而物效分析.不能建立材料微现结构与材料性能之间的联装.针对材料与器件工程的”杂财题不健分析数据和不能得到结论七、教材、参考书目、篁要文献以及课程网络贤源建议教材：（D朱和国等主编.材料现代分析技术.国防工业出版社,2012年主要参考书：（D杜希文等主编.材料分析方法.天津大学出版社，2006年（2）余昆等主编.材料结构分析基础.科学出版社,2010年（3）常铁军等主编.材料近代分析测试方法.哈尔滨工业大学出版社,2007年（4）杨平等主施.电子背散射衍射技术及其应用.冶金工业出版社,2007年（5）左演声等主编,材料现代分析方法.北京工业大学出版社,2005年（6）黄孝瑛等主编.电子衍射分析原理与图谱.山东科学技术出版社，2000年亚要文献；（1）材料开发与应用（2）实髓科学与技术课程网络资源：XXXX学院材料研究与测试方法网络课理httn:/211.81.112.206/norta1.sitecfb5cb96-70b1.-112da39e-285891bb1f6