《纳米科学与技术》课程教学大纲课程概况课程名称课程号纳米科学与技术107412036课程英文名称学时/学分36/2Nanoscience and technology课程性质选修适用专业材料物理、功能材料白所成立课程负责人教学团队教材：选用教材及参考书目课程简介：在现代科技发展中，纳米科技无疑将在21世纪极大地影响着人类的生活，影响和带动许多其它学科的发展进程。纳米技术及其基础学科正以前所未有的速度蓬勃发展，纳米技术已经渗透到很多科学学科，并为其他学科的研究提供了新的平台。该课程系统讲解纳米科学与技术的基础知识、相关基本理论，介绍纳米材料与器件的制备、分析和表征技术有和应用。使学生在学完课程之后，能够了解纳米材料相关领域的理论，胜任纳米材料开发设计和研究工作。课程目标(CourseObjectives,CO)1.掌握纳米材料的概念、分类及其特点：2.了解纳米材料的物理性能和化学性能：知识目标(CO1)3.了解纳米材料基本效应；4.了解纳米材料的主要制备方法及其原理、工艺过程和适用范围；5.了解纳米材料在不同领域的应用现状和应用前景以及研究进展6.掌握纳米材料粒度、成分、结构、形貌的测试和表征方法；能力目标(CO2)7.培养学生在交叉学科和创新能力等方面的综合能力。8.通过对课程内容的研讨提高对技术问题的理解能力、交流能力，素质、情感价值观目标（CO3）自主学习与终身学习意识。PMI讲授法教学时70%pM2研讨式学习学时30%学教学方式口PM3案例教学学时%口PM4翻转课堂学时%(PedagogicalMethods,PM)学时 %学时%口PM5混合式教学PM6体验式学习考核方式考试%%DEM1课程作业DEM2单元测试%DEM3课堂辩论(Evaluation课Methods,EM)-
1 《纳米科学与技术》课程教学大纲 一、课程概况 课程名称 纳米科学与技术 课程号 107412036 课程英文名称 Nanoscience and technology 学时/学分 36/2 课程性质 选修 适用专业 材料物理、功能材料 课程负责人 白所 教学团队 成立 选用教材及 参考书目 教材： 课程简介： 在现代科技发展中，纳米科技无疑将在 21 世纪极大地影响着人类的生活，影响和带动许多其它学科 的发展进程。纳米技术及其基础学科正以前所未有的速度蓬勃发展，纳米技术已经渗透到很多科学学科， 并为其他学科的研究提供了新的平台。该课程系统讲解纳米科学与技术的基础知识、相关基本理论，介 绍纳米材料与器件的制备、分析和表征技术有和应用。使学生在学完课程之后，能够了解纳米材料相关 领域的理论，胜任纳米材料开发设计和研究工作。 课程目标(Course Objectives, CO) 知识目标(CO1) 1.掌握纳米材料的概念、分类及其特点； 2.了解纳米材料的物理性能和化学性能； 3.了解纳米材料基本效应； 4.了解纳米材料的主要制备方法及其原理、工艺过程和适用范围； 5.了解纳米材料在不同领域的应用现状和应用前景以及研究进展 能力目标(CO2) 6.掌握纳米材料粒度、成分、结构、形貌的测试和表征方法； 7.培养学生在交叉学科和创新能力等方面的综合能力。 素质、情感价值观目标(CO3) 8.通过对课程内容的研讨提高对技术问题的理解能力、交流能力， 自主学习与终身学习意识。 教学方式 （Pedagogical Methods,PM） □√PM1 讲授法教 学 学时 70% □√PM2 研讨式学习 学时 30% □PM3 案例教学 学时 % □PM4 翻转课堂 学时 % □PM5 混合式教学 学时 % □PM6 体验式学习 学时 % 考核方式 （Evaluation Methods,EM） 考 试 课 □EM1 课程作业 % □EM 2 单元测试 % □EM3 课堂辩论 %
必EM6撰写论文/选口EM4期中考试%口EM5期末考试%%实验报告考EM3课堂辩20%口EM2单元测试%20%EMI课程作业查论课必EMS撰写论文/%50%口EM4期末考试选实验报告%EM10课堂互动%口EM11实验%口EM12实训自口EM13实践%口EM14期末考试%选2
2 必 选 □EM4 期中考试 % □EM5 期末考试 % □EM6 撰写论文/ 实验报告 % 考 查 课 必 选 □√EM1 课程作业 20% □EM 2 单元测试 % □√EM3 课堂辩 论 20% □EM4 期末考试 % □√EM5 撰写论文/ 实验报告 50% 自 选 □EM10 课堂互动 % □EM11 实验 % □EM12 实训 % □EM13 实践 % □EM14 期末考试 %
二、教学大纲的定位说明（一）课程教学目标与任务本课程的目的是通过课堂教学、课堂讨论使学生掌握纳米材料的概念、分类及其特点；了解纳米材料的物理性能和化学性能；了解纳米材料的主要制备方法及其原理、工艺过程和适用范围；掌握纳米材料粒度、成分、结构、形貌的测试和表征方法；了解纳米材料在不同领域的应用现状和应用前景以及研究进展。培养学生在交叉学科和创新能力等方面的综合能力。（二）课程教学目标与培养目标的关系毕业要求1.13.14.14.24.34.410.112.1课程目标V12Vv34VN5vV6AV7yV8（三）支撑课程目标的教学内容与方法教学方法：
3 二、教学大纲的定位说明 （一）课程教学目标与任务 本课程的目的是通过课堂教学、课堂讨论使学生掌握纳 米材料的概念、分类及其特点；了解纳米材料的物理性能和 化学性能；了解纳米材料的主要制备方法及其原理、工艺过 程和适用范围；掌握纳米材料粒度、成分、结构、形貌的测 试和表征方法；了解纳米材料在不同领域的应用现状和应用 前景以及研究进展。培养学生在交叉学科和创新能力等方面 的综合能力。 （二）课程教学目标与培养目标的关系 毕业要求 课程目标 1.1 3.1 4.1 4.2 4.3 4.4 10.1 12.1 1 2 3 4 5 6 7 8 （三）支撑课程目标的教学内容与方法 教学方法：
（1）在课堂讲授中，教师全面而又有所侧重地阐述各章节的主要教学内容。（2）每一次课后，学生温习自学教科书上的相关内容，并结合文献检索与资料查询，对所学内容加以拓展和巩固。（3）适当安排讨论课。讨论课有利于提高学生的主体意识和对课堂的参与度，并能加强学生之间以及师生之间的交流互动，从而能够强化教学效果。教学手段：多媒体幻灯片放映，结合黑板板书。（四）先修课程要求，与先修及后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接《大学物理》、《材料科学与工程导论》、《固体物理》（五）检验课程目标达成度的考核方法和评分标准考核方式或途径考核要求考核权重评分标准全勤100出勤出勤10%缺勤次数≤38060缺勤次数>3根据学生作业完成情况及质量，视作业20%完成作业其对课程知识理解掌握情况分为5个等级。查阅资料、资料分析总根据学生资料准备及汇报、回答问20%课堂讨论结、课堂讨论题情况分为5等级。期末考核对课程的整体掌握情况50%考核成绩三、课程内容与安排第一章绪论（6学时）学习目标：1.了解自然界中的纳米材料。（一般了解）2.了解纳米材料特点和纳米仿生运用。（一般了解）4
4 （1）在课堂讲授中，教师全面而又有所侧重地阐述各章 节的主要教学内容。 （2）每一次课后，学生温习自学教科书上的相关内容， 并结合文献检索与资料查询，对所学内容加以拓展和巩固。 （3）适当安排讨论课。讨论课有利于提高学生的主体意 识和对课堂的参与度，并能加强学生之间以及师生之间的交 流互动，从而能够强化教学效果。 教学手段：多媒体幻灯片放映，结合黑板板书。 （四）先修课程要求，与先修及后续相关课程之间的逻 辑关系和内容衔接 《大学物理》、《材料科学与工程导论》、《固体物理》 （五）检验课程目标达成度的考核方法和评分标准 考核方式或途径 考核要求 考核权重 评分标准 出勤 出勤 10% 全勤 100 缺勤次数3 80 缺勤次数>3 60 作业 完成作业 20% 根据学生作业完成情况及质量，视 其对课程知识理解掌握情况分为 5 个等级。 课堂讨论 查阅资料、资料分析总 结、课堂讨论 20% 根据学生资料准备及汇报、回答问 题情况分为 5 等级。 期末考核 对课程的整体掌握情况 50% 考核成绩 三、课程内容与安排 第一章 绪论（6 学时） 学习目标： 1.了解自然界中的纳米材料。（一般了解） 2.了解纳米材料特点和纳米仿生运用。（一般了解）
3.了解纳米材料的优点。（一般了解）教学重点：The Lotus-Flower-Effect: Self-cleaning property through hydrophobic micro-dotsThe Moth-Eye-Effect: The art to be invisible through optical nano-burls.The Gecko-Foot-Effect: Sticking on the wall through elastic nano-hairsThe Sand-Skink-Effect: Reduction of friction and wear through nano-thresholdsThe Darkling-Beetle-Effect: Collecting dew through hydrophilic/hydrophobicmicro-spots.The Shark-Scale-Effect: Turbulence reduction through longitudinal micro-groovesThe Water Strider-Effect: To keep dry through micro-hairs with nano-ridges教学方法：讲授1.自然界中的纳米材料与纳米仿生（4学时）2.纳米线紫外传感器（1学时）3.纳米发电机（1学时）第二章纳米材料概论（4学时）学习目标1.纳米材料的概念和分类。（掌握）2.了解纳米科学与技术发展史（了解）教学重点：纳米材料的概念、分类教学方法：讲授1.纳米材料的概念和分类（1学时）2.纳米科技简史（2学时）3.纳米科技的发展前景（0.5学时）4.纳米材料的特性与应用（0.5学时）第三章纳米材料的基本效应（6学时）5
5 3.了解纳米材料的优点。（一般了解） 教学重点： The Lotus-Flower-Effect: Self-cleaning property through hydrophobic micro-dots. The Moth-Eye-Effect: The art to be invisible through optical nano-burls. The Gecko-Foot-Effect: Sticking on the wall through elastic nano-hairs. The Sand-Skink-Effect: Reduction of friction and wear through nano-thresholds. The Darkling-Beetle-Effect: Collecting dew through hydrophilic/hydrophobic micro-spots. The Shark-Scale-Effect: Turbulence reduction through longitudinal micro-grooves. The Water Strider-Effect: To keep dry through micro-hairs with nano-ridges. 教学方法：讲授 1.自然界中的纳米材料与纳米仿生（4 学时） 2.纳米线紫外传感器（1 学时） 3.纳米发电机（1 学时） 第二章 纳米材料概论（4 学时） 学习目标 1.纳米材料的概念和分类。（掌握） 2.了解纳米科学与技术发展史（了解） 教学重点：纳米材料的概念、分类 教学方法：讲授 1.纳米材料的概念和分类（1 学时） 2.纳米科技简史（2 学时） 3.纳米科技的发展前景（0.5 学时） 4.纳米材料的特性与应用（0.5 学时） 第三章 纳米材料的基本效应（6 学时）
学习目标掌握纳米材料的七大基本效应（重点掌握）教学重点：久保理论、量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应。教学难点：1.量子尺寸效应、5.库仑堵塞与量子隧穿效应教学方法：讲授、讨论1.量子尺寸效应（1.5学时）2.小尺寸效应（1学时）3.表面效应（1学时）4.宏观量子隧道效应（1学时）5.库仑堵塞与量子隧穿效应（0.5学时）6.介电限域效应（0.5学时）7.量子限域效应（0.5学时）第四章纳米材料的物理化学特性（12学时）学习目标1.理解纳米材料的物理化学特性与纳米材料基本效应之间的关系（重点掌握）2.了解纳米材料的塑性、巨磁电阻、超顺磁性（一般了解）3.了解纳米材料的催化性能（一般了解）教学重点：纳米微粒分散物系的光学性质、纳米材料的介电性能、纳米材料的塑性、巨磁电阻、超顺磁性、纳米材料的催化性能。教学难点：巨磁电阻、超顺磁性教学方法：讲授、讨论1.纳米材料的热学性能（1.5学时）6
6 学习目标 掌握纳米材料的七大基本效应（重点掌握） 教学重点：久保理论、量子尺寸效应、小尺寸效应、表 面效应。 教学难点：1.量子尺寸效应、5.库仑堵塞与量子隧穿效应 教学方法：讲授、讨论 1.量子尺寸效应（1.5 学时） 2.小尺寸效应（1 学时） 3.表面效应（1 学时） 4.宏观量子隧道效应（1 学时） 5.库仑堵塞与量子隧穿效应（0.5 学时） 6.介电限域效应（0.5 学时） 7.量子限域效应（0.5 学时） 第四章 纳米材料的物理化学特性（12 学时） 学习目标 1.理解纳米材料的物理化学特性与纳米材料基本效应之 间的关系（重点掌握） 2.了解纳米材料的塑性、巨磁电阻、超顺磁性（一般了解） 3.了解纳米材料的催化性能（一般了解） 教学重点：纳米微粒分散物系的光学性质、纳米材料的 介电性能、纳米材料的塑性、巨磁电阻、超顺磁性、纳米材 料的催化性能。 教学难点：巨磁电阻、超顺磁性 教学方法：讲授、讨论 1.纳米材料的热学性能（1.5 学时）
2.纳米材料的光学性能（1.5学时）3.纳米材料的电学性能（3学时）4.纳米材料的磁学性能（2学时）5.纳米材料的力学性能（2学时）6.纳米材料的化学特性（2学时）第五章纳米材料分析方法2学时学习目标1.了解纳米材料的常用分析方法（了解）2.掌握纳米材料粒度分析（掌握）教学重点：纳米材料粒度分析教学方法：讲授1.纳米材料分析方法（0.5学时）2.纳米材料粒度分析（1.5学时）第六章纳米材料的制备与加工技术（6学时）学习目标1.了解CVD过程（一般了解）2.了解静电纺丝原理及工艺特点（了解）3.认识光刻技术、流程和技术特点（重点掌握）教学重点：CVD技术、光刻技术教学难点：弯曲表面的特殊效应教学方法：讲授、讨论1.CVD过程（2学时）2.水热法（0.5学时）3.静电纺丝（1.5学时）4.光刻技术（2学时）7
7 2.纳米材料的光学性能（1.5 学时） 3.纳米材料的电学性能（3 学时） 4.纳米材料的磁学性能（2 学时） 5.纳米材料的力学性能（2 学时） 6.纳米材料的化学特性（2 学时） 第五章 纳米材料分析方法 2 学时 学习目标 1.了解纳米材料的常用分析方法（了解） 2.掌握纳米材料粒度分析（掌握） 教学重点：纳米材料粒度分析 教学方法：讲授 1.纳米材料分析方法（0.5 学时） 2.纳米材料粒度分析（1.5 学时） 第六章 纳米材料的制备与加工技术（6 学时） 学习目标 1.了解 CVD 过程（一般了解） 2.了解静电纺丝原理及工艺特点（了解） 3.认识光刻技术、流程和技术特点（重点掌握） 教学重点：CVD 技术、光刻技术 教学难点：弯曲表面的特殊效应 教学方法：讲授、讨论 1.CVD 过程（2 学时） 2.水热法（0.5 学时） 3.静电纺丝（1.5 学时） 4.光刻技术（2 学时）
制定人：白所审定人：王连文批准人：贺德衍日期：2024.10.108
8 制定人：白所 审定人：王连文 批准人：贺德衍 日 期：2024.10.10