曲阜师范大学：新能源材料与器件专业《材料现代测试技术》课程教学大纲

曲华師范大学课程教学大纲学院：物理工程学院课程名称：材料现代测试技术英文名称：ModernTechniguesofMaterialCheracterization课程代码：070607课程性质：专业核心课程计划学时：理论：54实践/实验：18学分：41-18周授课时间：授课地点：物理楼适用专业：新能源材料与器件执笔人：王文志审核人：批准人：课程负责人：王文志授课教师：王文志修订日期：2023年7月10日

学 院： 物理工程学院 课程名称： 材料现代测试技术 英文名称：Modern Techniques of Material Cheracterization 课程代码： 070607 课程性质： 专业核心课程 计划学时：理论：54 实践/实验：18 学 分： 4 授课时间： 1-18 周 授课地点： 物理楼 适用专业： 新能源材料与器件 执笔人： 王文志 审核人： 批准人： 课程负责人： 王文志 授课教师： 王文志 修订日期： 2023 年 7 月 10 日

《材料现代测试技术》课程教学大纲一、课程简介材料现代测试技术是材料相关专业重要学习内容之一，是新能源材料与器件专业本科生必修的专业课程。本课程是根据本科生已有的晶体学、光谱学、物理与化学相关基础知识和已掌握基本实验技能的基础上，根据新能源材料与器件专业的要求，培养学生初步具备对材料进行显微分析等实际工作的能力、正确处理实验数据的能力、运用所学的理论解决实际问题的能力和分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。更重要的是通过一些探究性和综合性实验来培养他们的创新能力和实践能力，为学生从事材料科学研究奠定基础。二、课程目标本课程主要介绍材料结构基础、电子与物质的交互作用、X射线物理学基础、X射线衍射方法、多晶体的物相分析、透射电子显微镜分析、扫描电子及电子探针显微分析.执分析技术红外光谱与拉曼光谱、核磁共振分析等内容。通过讲授该课程便学生了解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。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。表1：课程目标与毕业要求具体指标点的对应关系表课程目标1：知悉和理解材料微观测试分析中的基本概念、基本理论和基础知识，能够分析材料研究中遇到的微观结构测试问题，正确选择材料微观结构分析测试方法：课程目标2：掌握从事材料研究应有的工程知识和使用现代测试仪器对材料微观结构进行分析测试的能课程目标力，能够提出具体的测试方案：课程目标3：掌握材料结构研究的方法，可以与分析测试专业人员共同商讨有关材料分析研究的实验方案和分析较复杂的测试结果；课程目标4：深入了解材料组成、结构与性能的关系，能够独立或团队协作在材料及交叉学科领域开展创新性研究。课程目标课程目标课程目标课程目标1课程目标43毕业要求指标点21/15

《材料现代测试技术》课程教学大纲 1 / 15 一、课程简介 材料现代测试技术是材料相关专业重要学习内容之一，是新能源材料与器件专业本 科生必修的专业课程。本课程是根据本科生已有的晶体学、光谱学、物理与化学相关基 础知识和已掌握基本实验技能的基础上，根据新能源材料与器件专业的要求，培养学生 初步具备对材料进行显微分析等实际工作的能力、正确处理实验数据的能力、运用所学 的理论解决实际问题的能力和分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。更重要的 是通过一些探究性和综合性实验来培养他们的创新能力和实践能力，为学生从事材料科 学研究奠定基础。 二、课程目标 本课程主要介绍材料结构基础、电子与物质的交互作用、X 射线物理学基础、X 射 线衍射方法、多晶体的物相分析、透射电子显微镜分析、扫描电子及电子探针显微分析、 热分析技术、红外光谱与拉曼光谱、核磁共振分析等内容。通过讲授该课程，使学生了 解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。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。 表 1：课程目标与毕业要求具体指标点的对应关系表 课程目标 课程目标 1：知悉和理解材料微观测试分析中的基本 概念、基本理论和基础知识，能够分析材料研究中遇 到的微观结构测试问题，正确选择材料微观结构分 析测试方法； 课程目标 2：掌握从事材料研究应有的工程知识和使 用现代测试仪器对材料微观结构进行分析测试的能 力，能够提出具体的测试方案； 课程目标 3：掌握材料结构研究的方法，可以与分析 测试专业人员共同商讨有关材料分析研究的实验方 案和分析较复杂的测试结果； 课程目标 4：深入了解材料组成、结构与性能的关 系，能够独立或团队协作在材料及交叉学科领域开 展创新性研究。 课程目标 毕业要求指标点 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 课程目标 4

《材料现代测试技术》课程教学大纲1-1能够运用材料、物理、化学等方面的基本理论和基本知识，掌握材料结构测定及材料应用等方面的基本知识、原理，掌握扎实的材料物理理论知识。1-2掌握材料物理科学基础、材料近代分析测试方法等的专业知识，具有综合运用所学科学理论和毕业要求1：A4技术手段分析并解决问工程知识题的基本能力。1-3能够掌握实验设计与数据处理，运用所学的基础知识对实验进行严谨的推理，并能够给出解释。1-4能利用所学基本理论和相关文献，对材料结构中出现的问题，提出合理的解决方案。2-1能够将材料学、数学和物理学的基本原理运用于材料结构分析；具有运用所学知识分析解决问题能力。2-2能够运用材料学和物理学基本原理，掌握XRD等分析手段的使用原理毕业要求2和方法，并运用于科学研问题分析究中。2-3掌握文献检索、资料查询、调研的基本方法，并能够用于分析材料结构分析方面的问题。2-4学会分析材料结构，掌握材料结构-性能关系。3-1掌握材料结构分析的毕业要求3：基本原理和方法。设计/开发解3-2能够在设计环节中体决方案现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化2 / 15

《材料现代测试技术》课程教学大纲 2 / 15 毕业要求 1： 工程知识 1-1 能够运用材料、物理、 化学等方面的基本理论 和基本知识，掌握材料结 构测定及材料应用等方 面的基本知识、原理，掌 握扎实的材料物理理论 知识。 1-2 掌握材料物理科学基 础、材料近代分析测试方 法等的专业知识，具有综 合运用所学科学理论和 技术手段分析并解决问 题的基本能力。 1-3 能够掌握实验设计与 数据处理，运用所学的基 础知识对实验进行严谨 的推理，并能够给出解 释。 1-4 能利用所学基本理论 和相关文献，对材料结构 中出现的问题，提出合理 的解决方案。 √ √ 毕业要求 2： 问题分析 2-1 能够将材料学、数学 和物理学的基本原理运 用于材料结构分析；具有 运用所学知识分析解决 问题能力。 2-2 能够运用材料学和物 理学基本原理，掌握 XRD 等分析手段的使用原理 和方法，并运用于科学研 究中。 2-3 掌握文献检索、资料 查询、调研的基本方法， 并能够用于分析材料结 构分析方面的问题。 2-4 学会分析材料结构， 掌握材料结构-性能关 系。 √ √ √ 毕业要求 3: 设计/开发解 决方案 3-1 掌握材料结构分析的 基本原理和方法。 3-2 能够在设计环节中体 现创新意识，考虑社会、 健康、安全、法律、文化 √ √ √ √

《材料现代测试技术》课程教学大纲以及环境等因素。3-3参加国家及学校组织的创新课题及竞赛活动，并能够针对特定方案发现问题、提出问题并就改进的可能性进行初步分析。3-4能够根据实际工程环境及设计需求，应用材料分析的基本原理和方法提出解决方案。3-5能够和教师科研课题组从事科研活动，参加大学生创新活动，与研究生一起进行初步的科学研究工作，具有学习科研兴趣，掌握基本的创新方法，以及科研能力和素质。4-1能够熟悉和掌握材料结构分析的方法和原理，熟悉材料分析XRD设备的操作方法。4-2具有进行实验方案设毕业要求4：计、实验条件创建、开展研究实验研究、处理分析数据的基本能力，具有系统的实验设计学习经历。4-3能够预测合成材料的结构，解决新材料制备工艺过程中的复杂问题。5-1掌握现代分析技术及相关软件和设备的使用方法。5-2能够选择用现代材料毕业要求5：分析的仪器，优化材料结使用现代工具构。5-3能够识别材料结构，合理选择材料结构分析仪器。（注：部分课程课程想实现毕业要求之外的课程目标，也是允许的，针对这种个别的例外情况，要说明其不针对毕业要求指标点。）三、教学内容3 /15

《材料现代测试技术》课程教学大纲 3 / 15 以及环境等因素。 3-3 参加国家及学校组织 的创新课题及竞赛活动， 并能够针对特定方案发 现问题、提出问题并就改 进的可能性进行初步分 析。 3-4 能够根据实际工程环 境及设计需求，应用材料 分析的基本原理和方法 提出解决方案。 3-5 能够和教师科研课题 组从事科研活动，参加大 学生创新活动，与研究生 一起进行初步的科学研 究工作，具有学习科研兴 趣，掌握基本的创新方 法，以及科研能力和素 质。 毕业要求 4: 研究 4-1 能够熟悉和掌握材料 结构分析的方法和原理， 熟悉材料分析XRD设备的 操作方法。 4-2 具有进行实验方案设 计、实验条件创建、开展 实验研究、处理分析数据 的基本能力，具有系统的 实验设计学习经历。 4-3 能够预测合成材料的 结构，解决新材料制备工 艺过程中的复杂问题。 √ √ √ √ 毕业要求 5: 使用现代工具 5-1 掌握现代分析技术及 相关软件和设备的使用 方法。 5-2 能够选择用现代材料 分析的仪器，优化材料结 构。 5-3 能够识别材料结构， 合理选择材料结构分析 仪器。 √ √ √ √ （注：部分课程课程想实现毕业要求之外的课程目标，也是允许的，针对这种个别的例外情况，要 说明其不针对毕业要求指标点。） 三、教学内容

《材料现代测试技术》课程教学大纲各教学单元有明确的学习目标，描述以学生为主语，使用行为动词。表2：课程目标与教学内容和教学方法的对应关系表学时教学课程目课程课程目课程目周次章节内容提要日期方法标1分配标2标3目标4讲授、案例、讨1.1材料结论、构基础多媒1.2电磁辐体教射与材料的学、1第一章绪论4V拓展相互作用1.3粒子束教学与材料的相时间互作用与空间、课程评价与反馈讲授、案例、讨论、1.4材料现多媒第一章绪代分析技术体教论；分类及特点学、2第二章4y拓展2.1 概述X射线衍射2.2X射线教学分析及应用物理学基础时间与空间、课程评价与反馈讲2.3X射线第二章授、衍射方向34X射线衍射美2.4X射线分析及应用例、衍射强度4 /15

《材料现代测试技术》课程教学大纲 4 / 15 各教学单元有明确的学习目标，描述以学生为主语，使用行为动词。 表 2：课程目标与教学内容和教学方法的对应关系表 周次 日期 章节 内容提要 学时 分配 教学 方法 课程目 标 1 课程目 标 2 课程目 标 3 课程 目标 4 1 第一章 绪论 1.1 材料结 构基础 1.2 电磁辐 射与材料的 相互作用 1.3 粒子束 与材料的相 互作用 4 讲 授、 案 例、 讨 论、 多媒 体教 学、 拓展 教学 时间 与空 间、 课程 评价 与反 馈 √ √ √ 2 第一章绪 论； 第二章 X 射线衍射 分析及应用 1.4 材料现 代分析技术 分类及特点 2.1 概述 2.2 X 射线 物理学基础 4 讲 授、 案 例、 讨 论、 多媒 体教 学、 拓展 教学 时间 与空 间、 课程 评价 与反 馈 √ √ √ √ 3 第二章 X 射线衍射 分析及应用 2.3 X 射线 衍射方向 2.4 X 射线 衍射强度 4 讲 授、 案 例、 √ √ √

《材料现代测试技术》课程教学大纲讨论、多媒体教学、拓展教学时间与空间、课程评价与反馈讲授、案例、讨论、第二章多媒2.5多晶衍X射线衍射体教射方法分析及应2.6X射线学、用；A4VV衍射的应用拓展第三章3.1高能电教学电子衍射分子衍射时间析及应用与空间、课程评价与反馈讲授、案例、3.1高能电讨第三章子衍射论、5电子衍射分4V3.2低能电多媒析及应用子衍射体教学、拓展教学时间5/15

《材料现代测试技术》课程教学大纲 5 / 15 讨 论、 多媒 体教 学、 拓展 教学 时间 与空 间、 课程 评价 与反馈 4 第二章 X 射线衍射 分析及应 用； 第三章 电子衍射分 析及应用 2.5 多晶衍 射方法 2.6 X 射线 衍射的应用 3.1 高能电 子衍射 4 讲 授、案 例、讨 论、 多媒 体教 学、 拓展 教学 时间 与空 间、 课程 评价 与反馈 √ √ √ √ 5 第三章 电子衍射分 析及应用 3.1 高能电 子衍射 3.2 低能电 子衍射 4 讲 授、案 例、讨 论、 多媒 体教 学、 拓展 教学 时间 √ √ √

《材料现代测试技术》课程教学大纲与空间、课程评价与反馈讲授、案例、4.1光学显讨微镜的分辨论、率多媒第四章体教4.2透射电透射电子显学、子显微镜简64微镜与电子介及特点拓展衍射4.3透射电教学子显微镜的时间工作原理与与空结构间、课程评价与反馈。讲授、案例、讨4.4试样制论、备多媒第四章4.5透射电体教透射电子显子显微镜的学、74VV微镜与电子发展拓展衍射4.6透射电教学子显微镜的时间应用与空间、课程评价与反馈讲第五章扫描5.1扫描电8V74V电子显微镜镜的特点授、6 / 15

《材料现代测试技术》课程教学大纲 6 / 15 与空 间、 课程 评价 与反馈 6 第四章 透射电子显 微镜与电子 衍射 4.1 光学显 微镜的分辨 率 4.2 透射电 子显微镜简 介及特点 4.3 透射电 子显微镜的 工作原理与 结构 4 讲 授、案 例、讨 论、 多媒 体教 学、 拓展 教学 时间 与空 间、 课程 评价 与反馈。 √ √ √ 7 第四章 透射电子显 微镜与电子 衍射 4.4 试样制 备 4.5 透射电 子显微镜的 发展 4.6 透射电 子显微镜的 应用 4 讲 授、案 例、讨 论、 多媒 体教 学、 拓展 教学 时间 与空 间、 课程 评价 与反馈 √ √ √ √ 8 第五章扫描 电子显微镜 5.1 扫描电 镜的特点 4 讲 授、 √ √ √

《材料现代测试技术》课程教学大纲案及电子探针5.2扫描电例、显微分析技镜的工作原术理讨论、5.3扫描电镜的结构多媒体教学、拓展教学时间与空间、课程评价与反馈讲授、案例、讨5.4扫描电论、镜的主要性多媒第五章扫描能指标体教电子显微镜5.5样品的学、9及电子探针42制备拓展显微分析技5.6扫描电教学术镜图像及其时间衬度与空间、课程评价与反馈讲5.7电子探授、第五章扫描针显微分析电子显微镜的原理及应案用例、及电子探针显微分析技讨5.8扫描电104VV术镜的发展论、6.1热分析多媒第六章热分析技术技术简介体教及应用学、6.2差热分析拓展7 / 15

《材料现代测试技术》课程教学大纲 7 / 15 及电子探针 显微分析技 术 5.2 扫描电 镜的工作原 理 5.3 扫描电 镜的结构 案 例、讨 论、 多媒 体教 学、 拓展 教学 时间 与空 间、 课程 评价 与反馈 9 第五章扫描 电子显微镜 及电子探针 显微分析技 术 5.4 扫描电 镜的主要性 能指标 5.5 样品的 制备 5.6 扫描电 镜图像及其 衬度 4 讲 授、案 例、讨 论、 多媒 体教 学、 拓展 教学 时间 与空 间、 课程 评价 与反馈 √ √ √ 10 第五章扫描 电子显微镜 及电子探针 显微分析技 术 第六章 热分析技术 及应用 5.7 电子探 针显微分析 的原理及应 用 5.8 扫描电 镜的发展 6.1 热分析 技术简介 6.2 差热分 析 4 讲 授、案 例、讨 论、 多媒 体教 学、 拓展 √ √ √ √

《材料现代测试技术》课程教学大纲教学时间与空间、课程评价与反馈讲授、案例、讨论、多媒6.3差示扫体教描量热分析第六章学、法11热分析技术47拓展及应用6.4热重分教学析时间与空间、课程评价与反馈讲授、案例、讨6.5热膨胀论、分析第六章多媒热分析技术6.6热机械体教分析及应用学、124VNv拓展第七章7.1红外光谱衍射仪的教学分子光谱分析技术结构、测试时间原理和应用与空间、课程评价与反馈8 / 15

《材料现代测试技术》课程教学大纲 8 / 15 教学 时间 与空 间、 课程 评价 与反馈 11 第六章 热分析技术 及应用 6.3 差示扫 描量热分析 法 6.4 热重分 析 4 讲 授、案 例、讨 论、 多媒 体教 学、 拓展 教学 时间 与空 间、 课程 评价 与反馈 √ √ √ 12 第六章 热分析技术 及应用 第七章 分子光谱分 析技术 6.5 热膨胀 分析 6.6 热机械 分析 7.1 红外光 谱衍射仪的 结构、测试 原理和应用 4 讲 授、案 例、讨 论、 多媒 体教 学、 拓展 教学 时间 与空 间、 课程 评价 与反馈 √ √ √ √

《材料现代测试技术》课程教学大纲讲授、案例、讨论、多媒7.2拉曼光体教第七章谱的概念、学、13分子光谱分47结构、测试拓展析技术原理和应用教学时间与空间、课程评价与反馈讲授、案例、讨8.1核磁共论、振的基本原多媒理第八章体教核磁共振分8.2化学位学、144VNJ移拓展析技术演示实验一利用X射线教学时间衍射仪进行物相分析与空间、课程评价与反馈分组实验：透射电子衍演示415演示实验二射及成像实N并讲验解透射电子显9/15

《材料现代测试技术》课程教学大纲 9 / 15 13 第七章 分子光谱分 析技术 7.2 拉曼光 谱的概念、 结构、测试 原理和应用 4 讲 授、案 例、讨 论、 多媒 体教 学、 拓展 教学 时间 与空 间、 课程 评价 与反馈 √ √ √ 14 第八章 核磁共振分 析技术 演示实验一 8.1 核磁共 振的基本原 理 8.2 化学位 移 利用 X 射线 衍射仪进行 物相分析 4 讲 授、案 例、讨 论、 多媒 体教 学、 拓展 教学 时间 与空 间、 课程 评价 与反馈 √ √ √ √ 15 演示实验二 透射电子衍 射及成像实 验 4 分组实 验： 演示 并讲 解透 射电 子显 √ √ √ √