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1、材料现代测试方法课程教学大纲（三号黑体）一、课程基本信息 （四号黑体）英文名称Modern analysis technology for materials课程代码MCHM3006课程性质专业必修课程授课对象材料科学与工程，功能材料学分3学时36主讲教师袁莉修订日期2021年5月指定教材常铁军刘喜军主编，材料近代分析测试方法，哈尔滨工业大学出版社，2018年7月二、课程目标 （四号黑体）（一）总体目标：（小四号黑体）（以三维目标即知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的形式反映核心素养观念 和内容，其中核心素养不仅关注学生“当下发展”，更关注学生“未来发展”所需要的正确 价值观念、必备品格
2、和关键能力，即把知识、技能和过程、方法提炼为能力，把情感态度、 价值观提炼为品格）（五号宋体）本课程主要介绍X射线物理学基础、X射线运动学衍射理论、X射线衍射方法、多晶体 的物相分析、宏观应力测定、电子与物质的交互作用、透射电子显微镜分析、扫描电子显微 分析、材料表面分析技术（俄歇电子能谱仪分析、X射线光电子能谱仪分析、原子探针显微 分析）、扫描探针显微镜、核磁共振与电子自旋共振波谱、固体高聚物的小角光散射、热分 析技术、红外光谱与拉曼光谱、色谱及色质联机技术等内容。通过讲授该课程，使学生了解 并不同分析测试仪器的结构与原理、应用领域，掌握材料分析的制样方法、图谱解析法及结 果分析处理方法等。
3、材料测试方法作为获悉材料结构与性能的技术，在指导制备和发展高性 能结构材料方面具有不可或缺的地位，先进的材料分子技术往往是一个国家高端技术和综合 国力的体系。通过该课程的学习，使学生意识到将知识转化为科技力量的重要性，树立为强 国志向。（二）课程目标：（小四号黑体）（课程目标规定某一阶段的学生通过课程学习以后，在发展德、智、体、美、劳等方面 期望实现的程度，它是确定课程内容、教学目标和教学方法的基础。）（五号宋体）课程目标L .能将材料测试方法专业知识用于推断材料设计与合成的极限和优化工艺课程目标2：5.教学评价作业、提问第十五章色谱及色质联机技术（小四号黑体）1 .教学目标（五号宋体）了解气
4、相色谱、裂解色谱及薄层色谱的原理，掌握他们的应用，了解气相色谱与 质谱联机技术的基本原理及裂解气相色谱与质谱联机技术的实验方法；掌握气相色谱 与质谱联用谱图表示方法及气相色谱与质谱联机技术在高聚物研究中的应用。2 .教学重难点气相色谱与质谱联机技术在高聚物研究中的应用研究。3 .教学内容第一节气相色谱第二节薄层色谱的原理及应用第三节色质联机技术4 .教学方法讲授为主，讨论为辅。5 .教学评价U!作业、提问（四号黑体）表2：各章节的具体内容和学时分配表（五号宋体）章节章节内容学时分配第一早第一节X射线的本质第二节X射线谱第三节X射线与物质的相互作用2第二章第一节X射线衍射方向第二节布拉格方程的
5、讨论第三节倒易点阵第四节X射线衍射强2度第三章第一节粉末照相法第二节X射线衍射仪1第四章第一节物相的定性分 析第二节物相的定量分 析3第五章第一节X射线应力测定 的基本原理第二节试验方法第三节试验精度的保 证及测试原理的适用条件1第六章第一节散射第二节高能电子与样 品物质交互作用产生的电子 信息1第七章第一节透射电镜的结 构及应用 第二节电子衍射 第三节透射电子显微 分析样品制备第四节薄晶体样品的 衍射成像原理3第八章第一节扫描电镜工作 原理、构造和 性能第二节扫描电镜在材 料研究中的应 用第三节波谱结构及工 作原理第四节 能谱仪结构及 工作原理4第五节电子探针分析方法及微区成 分分析技术第九
6、章第一节俄歇电子能谱 仪分析第二节X射线光电子能 谱仪分析第三节 原子探针显微 分析4第十章第一节扫描探针显微 镜（STM）的基本原理第二节扫描隧道显微 镜（STM）在材料研究中的应 用第三节其他扫描探针 显微镜简介第四节扫描隧道显微 镜（STM）的硬度及磨损测试第五节扫描隧道显微 镜（STM）的计量化2第十一章第一节核磁共振的基 本原理第二节 电子自旋共振 波谱2第十二章第一节小角激光光散 射第二节光散射技术在 高聚物研究中的应用1第十三章第一节差热分析第二节示差扫描量热法第三节热重分析第四节热分析技术在6高聚物研究中的应用第十四章第一节红外光谱 第二节拉曼光谱2第十五章第一节气相色谱第二节
7、薄层色谱的原 理及应用第三节色质联机技术2五、教学进度 （四号黑体）表3：教学进度表（五号宋体）周次日期章节名 称内容提要授课 时数作业及要 求备注1第一章第一节X射线 的本质第二节X射线 谱第三节X射线 与物质的相互作 用2完成课堂作 业2第二章第一节X射线 衍射方向 第二节布拉格 方程的讨论 第三节倒易点 阵第四节X射线 衍射强度2完成课堂作 业3第三章第一节粉末照 相法第二节X射线衍 射仪1完成课堂作 业3-4第四章第一节物相的 定性分析 第二节物相的 定量分析3完成课堂作 业4第五章第一节X射线 应力测定的基本 原理第二节试验方 法第三节试验精 度的保证及测试 原理的适用条件1完成课堂
8、作 业5第六章第一节散射 第二节高能电 子与样品物质交 互作用产生的电 子信息1完成课堂作 业56第七章第一节透射电 镜的结构及应用 第二节电子衍 射第三节透射电 子显微分析样品 制备第四节薄晶体 样品的衍射成像 原理3完成课堂作 业7-8第八章第一节扫描电 镜工作原理、构 造和性能 第二节扫描电 镜在材料研究中 的应用 第三节波谱结 构及工作原理 第四节能谱仪 结构及工作原理第五节电子探 针分析方法及微 区成分分析技术4完成课堂作 业9-10第九章第一节俄歇电 子能谱仪分析 第二节X射线 光电子能谱仪分 析第三节原子探 针显微分析4完成课堂作 业11第十章第一节扫描探 针显微镜(STM)的基
9、本 原理第一节扫描隧 道显微镜(STM)在材料 研究中的应用 第三节其他扫 描探针显检镜简 介第四节扫描隧 道显微镜2完成课堂作 业（STM）的硬度 及磨损测试第五节扫描隧 道显微镜（STM）的计量 化12第十一章第一节核磁共 振的基本原理第二节电子自 旋共振波谱2完成课堂作 业13第十二章第一节小角激 光光散射 第二节光散射 技术在高聚物研 究中的应用1完成课堂作 业13-16第十三章第一节差热分 析第二节示差扫 描量热法第三节热重分 析第四节热分析 技术在高聚物研 究中的应用6完成课堂作 业16-17第十四章第一节红外光 谱第二节拉曼光 谱2完成课堂作 业17-18第十五章第一节气相色 谱
10、第二节薄层色 谱的原理及应用 第三节色质联 机技术2完成课堂作 业六、教材及参考书目（四号黑体）（电子学术资源、纸质学术资源等，按规范方式列举）（五号宋体）1.吴刚编，材料结构表征及应用，化学工业出版社，2002年1月2,王培铭，许乾慰著，材料研究方法，科学出版社,2006年1月3 .杨万泰 主编，聚合物材料表征与测试，中国轻工业出版社，2008年7月4 .王富耻主编，材料现代分析测试技术，北京理工大学出版社，2006年1月5 .黄新民主编，材料分析测试方法，国防工业出版社，2006年1月七、教学方法 （四号黑体）（讲授法、讨论法、案例教学法等，按规范方式列举，并进行简要说明）（五号宋体）1
11、.讲授法：围绕不同现代测试技术，对设备使用原理、实验注意事项、谱图分析及数 据结果处理方法等进行讲解。2 .讨论法：讨论不同现代测试技术在材料研究中的应用。八、考核方式及评定方法（四号黑体）（-）课程考核与课程目标的对应关系（小四号黑体）表4：课程考核与课程目标的对应关系表（五号宋体）课程目标考核要点考核方式课程目标1材料测试方法原理作业、提问、考试课程目标2谱图分析及数据处理作业、提问、考试课程目标3材料测试方法在材料研究中 的应用作业、提问、考试课程目标4材料表征测试方法作业、提问、考试课程目标5不同材料表征测试方法使用 局限性作业、提问、考试课程目标6测试技术如何评价材料的结 构与性能作
12、业、提问、考试课程目标7材料测试的结构-性能与材料 制备工艺等关系作业、提问、考试（二）评定方法（小四号黑体）1 .评定方法（五号宋体）平时成绩：20%,期中考试：20%,期末考试60%。（五号宋体）2 .课程目标的考核占比与达成度分析（五号宋体）表5：课程目标的考核占比与达成度分析表（五号宋体）考核占比课程目标平时期中期末总评达成度课程目标1202060（例：课程目标i达成度 -0. 2 x平时目标i成绩 +0.2 x期中目标i成绩 +0.6x期末目标i成绩/ 目标i总分。按课程考核实 际情况描述）课程目标2202060课程目标3202060课程目标4202060课程目标5202060课程目
13、标6202060课程目标7202060（三）评分标准（小四号黑体）课程目标评分标准90-10080-8970-7960-6960优良中合格不合格ABCDF课程目标1能完全将材料 测试方法专业知识 用于推断材料设计 与合成的极限和优 化工艺能熟悉将材料测试 方法专业知识用于 推断材料设计与合 成的极限和优化工 艺能较好将材料测 试方法专业知识 用于推断材料设 计与合成的极限 和优化工艺能基本将材料测 试方法专业知识 用于推断材料设 计与合成的极限 和优化工艺不能将材料测试 方法专业知识用 于推断材料设计 与合成的极限和 优化工艺课程目标2通过该课程学习， 完全能对实验数据 及谱图选择合适的 分析
14、技术处理数据通过该课程学习， 能熟悉对实验数据 及谱图选择合适的 分析技术处理数据通过该课程学习， 能较好对实验数 据及谱图选择合 适的分析技术处 理数据通过该课程学 习，基本能对实 验数据及谱图选 择合适的分析技 术处理数据通过该课程学 习，不能对实验 数据及谱图选择 合适的分析技术 处理数据444课能够在安全、能够在安全、环境、能够在安全、环能够在安全、环能够在安全、环课程目标评分标准90-10080-8970-7960-6960优良中合格不合格ABCDF程目标3环境、法律等现实 约束条件下，精通 材料测试技术评价 材料的结构与性 能，使用性。法律等现实约束条 件下，熟悉材料测 试技术评价
15、材料的 结构与性能，使用 性。境、法律等现实约 束条件下，能较好 通过材料测试技 术评价材料的结 构与性能，使用 性。境、法律等现实 约束条件下，能 基本通过材料测 试技术评价材料 的结构与性能， 使用性。境、法律等现实 约束条件下，不 能通过材料测试 技术评价材料的 结构与性能，使 用性。课程目标4基于材料的结构与 性能，精通材料的 结构与性能的表征 手段。基于材料的结构与 性能，熟悉材料的 结构与性能的表征 手段。基于材料的结构 与性能，较熟悉材 料的结构与性能 的表征手段。基于材料的结构 与性能，基本熟 悉材料的结构与 性能的表征手 段。基于材料的结构 与性能，不熟悉 材料的结构与性 能
16、的表征手段。课程目标5完全了解常见结构 与性能的表征仪器 设备与分析技术， 并精通仪器设备及 分析方法的使用局 限性。能够熟悉常见结构 与性能的表征仪器 设备与分析技术， 并熟悉仪器设备及 分析方法的使用局 限性。能够较好了解常 见结构与性能的 表征仪器设备与 分析技术，并较好 理解仪器设备及 分析方法的使用 局限性。能够基本了解常 见结构与性能的 表征仪器设备与 分析技术，并理 解仪器设备及分 析方法的使用局 限性。不能能够了解常 见结构与性能的 表征仪器设备与 分析技术，不理 解仪器设备及分 析方法的使用局 限性。课程目标6精通材料测试方法 评价材料对社会、 健康、安全等问题。能熟悉应用材
17、料测 试方法评价材料对 社会、健康、安全等 问题。能较好应用材料 测试方法评价材 料对社会、健康、 安全等问题。能基本应用材料 测试方法评价材 料对社会、健康、 安全等问题。不能应用材料测 试方法评价材料 对社会、健康、安 全等问题。课程目标7能够强烈意识材料 测试技术对材料制 备与性能评价的重 要性。能够正确认识材料 测试技术对材料制 备与性能评价的重 要性。能够较好认识材 料测试技术对材 料制备与性能评 价的重要性。能够基本认识材 料测试技术对材 料制备与性能评 价的重要性。不能够正确认识 材料测试技术对 材料制备与性能 评价的重要性。通过该课程学习，能对实验数据及谱图选择合适的分析技术处
18、理数据。课程目标3：能够在安全、环境、法律等现实约束条件下，通过材料测试技术评价材料的结构与性能， 使用性。课程目标4：基于材料的结构与性能，熟悉材料的结构与性能的表征手段。课程目标5：能够了解常见结构与性能的表征仪器设备与分析技术，并理解仪器设备及分析方法的使 用局限性。课程目标6：能应用材料测试方法评价材料对社会、健康、安全等问题。课程目标7：能够正确认识材料测试技术对材料制备与性能评价的重要性。（要求参照普通高等学校本科专业类教学质量国家标准，对应各类专业认证标准， 注意对毕业要求支撑程度强弱的描述，与“课程目标对毕业要求的支撑关系表一致）（五号 宋体）（三）课程目标与毕业要求、课程内容
19、的对应关系（小四号黑体）表1:课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表（五号宋体）课程目标对应课程内容对应毕业要求课程目标1第一章、第二章、第三章、第 四章、第五章、第七章、第八 章、第九章、第十章、第十一 章、第十二章、第十三章、第 十四章、第十五章1.3能将工程与专业知识用 于判别材料设计与合成的 极限和优化途径。课程目标2第一章、第二章、第三章、第 四章、第五章、第七章、第八 章、第九章、第十章、第十一 章、第十二章、第十三章、第 十四章、第十五章2.3具备对材料科学与工程 专业的复杂工程问题进行 分析和求解的能力。课程目标3第一章、第二章、第三章、第 四章、第五章、第七章、第八 章、第
20、九章、第十章、第十一 章、第十二章、第十三章、第3.2能够在安全、环境、法 律等现实约束条件下，通 过技术经济评价对设计方 案的可行性进行研究。十四章、第十五章第一章、第二章、第三章、第 四章、第五章、第七章、第八4.1掌握材料的合成、加工课程目标4章、第九章、第十章、第十一的实验方法，熟悉材料的章、第十二章、第十三章、第结构与性能的表征手段。十四章、第十五章课程目标5第一早、第一早、第二早、弟 四章、第五章、第七章、第八 章、第九章、第十章、第十一 章、第十二章、笫十三章、第5.4能熟练使用新型仪器、 设备制备或表征材料性 能，并理解仪器或设备的 使用局限性。十四章、第十五章第一章、第二章、
21、第三章、第6.2能评价材料科学与工程四章、第五章、第七章、第八实践和复杂工程问题解决课程目标6章、第九章、第十章、第H一方案对社会、健康、安章、第十二章、第十三章、第全、法律以及文化的影十四章、第十五章响。第一章、第二章、第三章、第 四章、第五章、第七章、第八7.2能正确认识并评价材料课程目标7章、第九章、第十章、第十一工程实践对客观世界的影章、第十二章、第十三章、第响。十四章、第十五章（大类基础课程、专业教学课程及开放选修课程按照本科教学手册中各专业拟定的毕业 要求填写“对应毕业要求”栏。通识教育课程含通识选修课程、新生研讨课程及公共基础课 程，面向专业为工科、师范、医学等有专业认证标准的专
22、业，按照专业认证通用标准填写“对 应毕业要求”栏；面向其他尚未有专业认证标准的专业，按照本科教学手册中各专业拟定的 毕业要求填写“对应毕业要求”栏。）三、教学内容 （四号黑体）（具体描述各章节教学目标、教学内容等。实验课程可按实验模块描述）第一章X射线物理学基础（小四号黑体）1 .教学目标（五号宋体）了解X射线的本质；X射线谱；X射线与物质的相互作用。2 .教学重难点X射线与物质的相互作用机理。3 .教学内容第一节X射线的本质第二节X射线谱第三节X射线与物质的相互作用4 .教学方法讲授为主，讨论为辅。5 .教学评价作业、提问第二章X射线运动学衍射理论（小四号黑体）1 .教学目标（五号宋体）了解
23、X射线衍射方向；倒易点阵及其性质；X射线衍射强度；重点掌握布拉格方程。2 .教学重难点布拉格方程的应用。3 .教学内容第一节X射线衍射方向第二节布拉格方程的讨论第三节倒易点阵第四节X射线衍射强度4 .教学方法讲授为主，讨论为辅。5 .教学评价作业、提问第三章X射线衍射方法（小四号黑体）1 .教学目标（五号宋体）了解X射线衍射方法、实验条件选择及试样制备。2 .教学重难点X射线衍射方法中实验条件选择。3 .教学内容第一节粉末照相法第二节X射线衍射仪4 .教学方法讲授为主，讨论为辅。5 .教学评价作业、提问U11 .教学目标（五号宋体）掌握物相的定性与定量分析分析步骤。2 .教学重难点物相的定性与
24、定量分析原理。3 .教学内容第一节物相的定性分析第二节物相的定量分析4 .教学方法讲授为主，讨论为辅。5 .教学评价作业、提问第五章 宏观应力测定（小四号黑体）1 .教学目标（五号宋体）了解宏观应力测定。2 .教学重难点宏观应力测定分析方法。3 .教学内容第一节X射线应力测定的基本原理第二节试验方法第三节 试验精度的保证及测试原理的适用条件4 .教学方法讲授为主，讨论为辅。5 .教学评价作业、提问第六章电子与物质的交互作用（小四号黑体）1 .教学目标（五号宋体）了解电子与物质的交互作用信息。2 .教学重难点电子与物质相互作用原理。3 .教学内容第一节散射第二节高能电子与样品物质交互作用产生的电
25、子信息4 .教学方法讲授为主，讨论为辅。5 .教学评价作业、提问第七章 透射电子显微分析（小四号黑体）1 .教学目标（五号宋体）了解透射电镜的结构及应用，常见的几种电子衍射谱；掌握电子衍射花样的标定。2 .教学重难点单晶体电子衍射花样图的标定。3 .教学内容第一节透射电镜的结构及应用第二节电子衍射第三节 透射电子显微分析样品制备 第四节 薄晶体样品的衍射成像原理 4.教学方法讲授为主，讨论为辅。5 .教学评价作业、提问第八章 扫描电子显微分析（小四号黑体）1 .教学目标（五号宋体）了解扫描电镜工作原理，扫描电镜在材料研究中的应用；了解波谱结构及工作原理。2 .教学重难点材料的断裂机理分析。3
26、.教学内容第一节扫描电镜工作原理、构造和性能第二节扫描电镜在材料研究中的应用第三节波谱结构及工作原理第四节 能谱仪结构及工作原理第五节电子探针分析方法及微区成分分析技术4 .教学方法讲授为主，讨论为辅。5 .教学评价作业、提问第九章 材料表面分析技术（小四号黑体）1 .教学目标（五号宋体）掌握电子探针分析方法及微区成分分析技术；掌握俄歇电子能谱仪分析与应用及 X射线光电子能谱仪分析与应用。2 .教学重难点材料的定性与定量分析技术。3 .教学内容第一节俄歇电子能谱仪分析第二节X射线光电子能谱仪分析第三节原子探针显微分析4 .教学方法讲授为主，讨论为辅。5 .教学评价作业、提问第十章扫描探针显微镜
27、（小四号黑体）1 .教学目标（五号宋体）了解扫描探针显微镜（SPM）的基本原理；掌握扫描隧道显微镜（STM）和原子力 显微镜在材料研究中的应用。2 .教学重难点显微镜工作模式的选择。3 .教学内容第一节扫描探针显微镜（STM）的基本原理第二节扫描隧道显微镜（STM）在材料研究中的应用第三节其他扫描探针显微镜简介第四节 扫描隧道显微镜（STM）的硬度及磨损测试第五节 扫描隧道显微镜（STM）的计量化4 .教学方法讲授为主，讨论为辅。5 .教学评价作业、提问第十一章 核磁共振与电子自旋共振波谱（小四号黑体）1 .教学目标（五号宋体）了解核磁共振的基本原理；掌握核磁共振谱线特征、核磁共振实验方法、核
28、磁共 振在高聚物研究中的应用。了解电子自旋共振波谱，掌握电子自旋共振波谱在高聚物 研究中的应用。2 .教学重难点核磁共振谱图分析。3 .教学内容第一节核磁共振的基本原理第二节 电子自旋共振波谱4 .教学方法讲授为主，讨论为辅。5 .教学评价作业、提问第十二章固体高聚物的小角光散射（小四号黑体）1 .教学目标（五号宋体）了解小角激光光散射基本原理与实验方法；掌握光散射技术在高聚物研究中的应 用。2 .教学重难点光散射技术研究高聚物结构。3 .教学内容第一节小角激光光散射第二节 光散射技术在高聚物研究中的应用4 .教学方法讲授为主，讨论为辅。5 .教学评价作业、提问第十三章 热分析技术（小四号黑体
29、）1 .教学目标（五号宋体）了解差热分析的原理及应用；掌握示差扫描量热法的应用等。掌握示差扫描量热法的应用等。掌握热重等分析影响因素及应用的应用等2 .教学重难点影响热分析技术的因素及相关热分析谱图分析。3 .教学内容第一节差热分析第二节示差扫描量热法第三节热重分析第四节热分析技术在高聚物研究中的应用4 .教学方法讲授为主，讨论为辅。5 .教学评价作业、提问第十四章红外光谱与拉曼光谱（小四号黑体）1 .教学目标（五号宋体）了解红外光谱的基本原理；掌握红外光谱在高聚物中的应用；了解拉曼光谱的基本原 理及应用。2 .教学重难点谱图分析。3 .教学内容第一节红外光谱第二节拉曼光谱4 .教学方法讲授为主，讨论为辅。