《材料研究与测试方法》教学大纲课程名称：材料研究与测试方法课程类别（必修/选修）：必修课程英文名称：MaterialsResearchandTestingMethods其中实验/实践学时：0总学时/周学时/学分：40/2.5先修课程：《大学物理》，《材料概论》，《材料科学基础》，《材料工程基础》后续课程支撑：（材料的制备与物性分析实训》，《材料结构缺陷与性能》，《材料加工工艺与设备》授课时间：松山湖校区/星期二7-8节/星期三7-8节/1-10周授课地点：6A402授课对象：2020级材料科学与工程专业1班、2020材料科学与工程专业1班（材料杨班）、2020材料科学与工程专业2班（材料杨班）开课学院：材料科学与工程学院任课教师姓名/职称：祝远民/副教授、金具薄/副研究员答聚时间、地点与方式：可以线上与线下答相结合，课后停留在教室，对有疑问的同学进行答疑：上课学生可举手自由提问；平时学生可到经管楼4B311/4B310室进行答疑。课程考核方式：开卷（）闭卷（V）课程论文（）其它（）使用教材：《材料科学研究与测试方法》，朱和国、尤泽升、刘吉梓，东南大学出版社，出版时间：2016教学参考资料：《无机非金属材料测试方法》，主编：杨南如，出版社：武汉工业大学出版社，出版时间：1990年8月第1版《材料现代测试分析方法》，主编：刘庆锁，出版社：清华大学出版社，出版时间：2014年9月第1版《材料结构表征及应用》，主编：吴刚，出版社：化学工业出版社，出版时间：2002年1月第1版《材料现代分析方法》，主编：左演声等，出版社：北京工业大学出版社，出版时间：2000课程简介：《材料研究与测试方法》课程是本科材料类专业重要的学科基础课程之一，是连接基础课与专业课的桥梁，属专业核心课程。课程概述了现代材料分析技术中X射线衍射分析、电子显微镜分析、热分析、振动光谱及X射线光电子能谱分析等测试方法的起源与发展、基本原理、仪器结构与功能、分析方法及应用等知识，是解决材料化学组成、微观形貌、物相结构和宏观性能之间关系的重要课程，通过本课程的学习，为材料专业本科生学好后续专业课1
1 《材料研究与测试方法》教学大纲 课程名称：材料研究与测试方法 课程类别（必修/选修）：必修 课程英文名称：Materials Research and Testing Methods 总学时/周学时/学分：40/2.5 其中实验/实践学时：0 先修课程：《大学物理》，《材料概论》，《材料科学基础》，《材料工程基础》 后续课程支撑：《材料的制备与物性分析实训》，《材料结构缺陷与性能》，《材料加工工艺与设备》 授课时间：松山湖校区/星期二 7-8 节/星期三 7-8 节/1-10 周 授课地点：6A402 授课对象： 2020 级材料科学与工程专业 1 班、2020 材料科学与工程专业 1 班（材料杨班）、2020 材料科学与工程专业 2 班（材料杨班） 开课学院： 材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称： 祝远民/副教授、金具涛/副研究员 答疑时间、地点与方式：可以线上与线下答疑相结合，课后停留在教室，对有疑问的同学进行答疑；上课学生可举手自由提问；平时学生可到经管楼 4B311/4B310 室进行答疑。 课程考核方式：开卷（）闭卷（√）课程论文（）其它（ ） 使用教材：《材料科学研究与测试方法》，朱和国、尤泽升、刘吉梓，东南大学出版社，出版时间：2016 教学参考资料： 《无机非金属材料测试方法》，主编：杨南如，出版社：武汉工业大学出版社，出版时间：1990 年 8 月第 1 版 《材料现代测试分析方法》，主编：刘庆锁，出版社：清华大学出版社，出版时间：2014 年 9 月第 1 版 《材料结构表征及应用》，主编：吴刚，出版社：化学工业出版社，出版时间：2002 年 1 月第 1 版 《材料现代分析方法》，主编：左演声等，出版社：北京工业大学出版社，出版时间：2000 课程简介：《材料研究与测试方法》课程是本科材料类专业重要的学科基础课程之一，是连接基础课与专业课的桥梁，属专业核心课程。课程概述了现代材 料分析技术中 X 射线衍射分析、电子显微镜分析、热分析、振动光谱及 X 射线光电子能谱分析等测试方法的起源与发展、基本原理、仪器结构与功能、分 析方法及应用等知识，是解决材料化学组成、微观形貌、物相结构和宏观性能之间关系的重要课程，通过本课程的学习，为材料专业本科生学好后续专业课
打下坚实基础。课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑：毕业要求课程教学目标支撑毕业要求指标点目标1（知识目标）C1.工程知识：能够将数学、自然科学、工程基掌握材料表征的主要方法、基础理论、基本原理和应用范围：指标点1.2具备解决材料科学与工程领域础和专业知识用于解决材料科学与工程领域复杂掌握分析仪器的结构、工作原理及其实验技术，能合理选用复杂工程问题所需的专业知识及应用能力。工程问题。仪器和正确制备样品，并获取有用数据。目标2（能力目标）C4.研究：能够基于科学原理并采用科学方法对掌握图像、图谱等数据的处理及解析方法，能够对实验结果指标点4.3能够正确的采集实验数据，对实材料科学与工程领域复杂工程问题进行研究，包进行准确、客观及科学分析，具有综合解析实验数据的能力：验结果进行分析和解释，并通过信息综合得括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合到合理、有效结论。深入了解材料组成、结构与性能的关系，能够独立或团队协得到合理有效的结论。作在材料及交叉学科领域开展创新性研究操作能力。目标3（素质目标）培养学生具有主动参与、积极进取、崇尚科学、探究科学、指标点12.1能正确认识材料科学与工程等C12.终身学习：具有自主学习和终身学习的意识不弄虚作假的学习态度和思想意识：具有自主学习和终身学相关理论与技术的发展趋势与规律，树立自有不断学习和适应发展的能力。习理念，养成理论联系实际、科学严谨、认真细致、实事求主学习、终身学习的意识。是的科学态度。理论教学进程表教学模式学生学习教学内容（重点、难点、课程思政融支撑课程周次教学主题授课教师学时数(线上/教学方法作业安排入点）预期成果目标线下）2
2 打下坚实基础。 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑： 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标 1（知识目标） 掌握材料表征的主要方法、基础理论、基本原理和应用范围； 掌握分析仪器的结构、工作原理及其实验技术，能合理选用 仪器和正确制备样品，并获取有用数据。 指标点 1.2 具备解决材料科学与工程领域 复杂工程问题所需的专业知识及应用能力。 C1. 工程知识：能够将数学、自然科学、工程基 础和专业知识用于解决材料科学与工程领域复杂 工程问题。 目标 2（能力目标） 掌握图像、图谱等数据的处理及解析方法，能够对实验结果 进行准确、客观及科学分析，具有综合解析实验数据的能力； 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操作能力。 指标点 4.3 能够正确的采集实验数据，对实 验结果进行分析和解释，并通过信息综合得 到合理、有效结论。 C4. 研究：能够基于科学原理并采用科学方法对 材料科学与工程领域复杂工程问题进行研究，包 括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合 得到合理有效的结论。 目标 3（素质目标） 培养学生具有主动参与、积极进取、崇尚科学、探究科学、 不弄虚作假的学习态度和思想意识；具有自主学习和终身学 习理念，养成理论联系实际、科学严谨、认真细致、实事求 是的科学态度。 指标点 12.1 能正确认识材料科学与工程等 相关理论与技术的发展趋势与规律，树立自 主学习、终身学习的意识。 C12.终身学习：具有自主学习和终身学习的意识， 有不断学习和适应发展的能力。 理论教学进程表 周次 教学主题 授课教师 学时数 教学内容（重点、难点、课程思政融 入点） 学生学习 预期成果 教学模式 （线上/ 线下） 教学方法 作业安排 支撑课程 目标
1.能够了重点：X射线的电磁波本质：两种X解X射线射线谱的成因及其实验规律：X射线与的发展历物质相互作用的物理效应及意义。史及特难点：吸收限的理解，滤波片和靶的点：选择。通过文献检索或教学大纲、绪论及2.能够掌目标1课程思政融入点：网络资源查找，列祝远民线下课堂讲授4X射线的物理基握X射线1目标31）介绍材料分析测试方法的发展历程举生活中有关X础的产生、和在经济发展中的重要性，激发学生射线的几种应用。滤波片、的学习兴趣，投身国家新材料行业发靶的选展：2）介绍X射线发现并没有申请知择、X射识产权保护，而为全人类所共享，澈线的防护发学生的无私奉献精神。等。1.掌握粉重点：物相定性分析基本原理，PDF末X射线卡片，定性分析方法，物相定量分析仪的基本通过文献检索，每基本原理。原理：人阅读两篇科技难点：多相全谱拟合相定量分析法。目标1X射线衍射仪及祝远民2.掌握X线下课堂讲授4研究论文，翻译其2课程思政融入点：目标2物相分析射线仪进中的XRD物相分X射线物相分析根据出现的特征蜂只行物相和析部分。能肯定某种物质的存在而不能证明某结构分种物质的不存在，体现了辩证法的观析。点，激发学生从事科学研究必须以事3
3 1 教学大纲、绪论及 X 射线的物理基 础 祝远民 4 重点：X 射线的电磁波本质；两种 X 射线谱的成因及其实验规律；X 射线与 物质相互作用的物理效应及意义。 难点：吸收限的理解，滤波片和靶的 选择。 课程思政融入点： 1）介绍材料分析测试方法的发展历程 和在经济发展中的重要性，激发学生 的学习兴趣，投身国家新材料行业发 展；2）介绍 X 射线发现并没有申请知 识产权保护，而为全人类所共享，激 发学生的无私奉献精神。 1.能够了 解 X 射线 的发展历 史 及 特 点；2.能够掌 握 X 射线 的产生、 滤波片、 靶 的 选 择、X 射 线的防护 等。 线下 课堂讲授 通过文献检索或 网络资源查找，列 举生活中有关 X 射线的几种应用。 目标 1 目标 3 2 X 射线衍射仪及 物相分析 祝远民 4 重点：物相定性分析基本原理，PDF 卡片，定性分析方法，物相定量分析 基本原理。 难点：多相全谱拟合相定量分析法。 课程思政融入点： X 射线物相分析根据出现的特征峰只 能肯定某种物质的存在而不能证明某 种物质的不存在，体现了辩证法的观 点，激发学生从事科学研究必须以事 1.掌握粉 末 X 射线 仪的基本 原理； 2.掌握 X 射线仪进 行物相和 结 构 分 析。 线下 课堂讲授 通过文献检索，每 人阅读两篇科技 研究论文，翻译其 中的 XRD 物相分 析部分。 目标 1 目标 2
实为根据进行科学研究。1.掌握电子光学和电子束波相关知重点：电子显微镜的发展，分辨率的电子光学和电子识：概念。电子与固体物质相互作用产生电子光学基础、电束与固体物质相目标1祝远民2.能够掌线下4子束与固体物质信号机理及各种信号作用深度。课堂讲授互作用的相关概握几种像的相互作用难点：几种像差的形成原理，场深与念及应用习题差的形成焦深的定义，各种信号的应用。原理和各种信号的应用。1.掌握扫描电子显微镜的基本原理及重点：扫描电镜的工作原理，扫描电扫描电子显微镜特点：目标1线下课堂讲授2扫描电子显微镜祝远民镜的二次电子像和背散射电子像。的相关概念及应4:2.掌握扫用习题难点：两种像差的形成原理。描电子显微镜的制样方法及应用。4
4 实为根据进行科学研究。 3 电子光学基础、电 子束与固体物质 的相互作用 祝远民 4 重点：电子显微镜的发展，分辨率的 概念。电子与固体物质相互作用产生 信号机理及各种信号作用深度。 难点：几种像差的形成原理，场深与 焦深的定义，各种信号的应用。 1.掌握电 子光学和 电子束波 相 关 知 识； 2.能够掌 握几种像 差的形成 原理和各 种信号的 应用。 线下 课堂讲授 电子光学和电子 束与固体物质相 互作用的相关概 念及应用习题 目标 1 4 扫描电子显微镜 祝远民 2 重点： 扫描电镜的工作原理，扫描电 镜的二次电子像和背散射电子像。 难点：两种像差的形成原理。 1.掌握扫 描电子显 微镜的基 本原理及 特点； 2.掌握扫 描电子显 微镜的制 样方法及 应用。 线下 课堂讲授 扫描电子显微镜 的相关概念及应 用习题 目标 1
1.掌握透重点：透射电镜电子像成像原理。射电子显难点：衍射衬度像成像原理。课程思政、劳动教育融入点：中国电微镜的基本原理及子显微学发展和相关电镜实验技术介特点：绍。介绍中国电子显微学发展历史和透射电子显微镜目标1线下2课堂讲授的相关概念及应透射电子显微镜祝远民电镜制样等技术，讲解中国材料学家2.掌握透4为引入电镜设备和技术所做的贡献，射电子显用习题微镜的制以及当前面临的困境。同时，介绍透样方法及射电镜实验技术所需要的手脑配合能应用。力和做好电镜实验的关键点，培养学生克服困难、刻苦钻研的能力。1.掌握 X射线光电重点：光电效应，光电子的定义，能子能谱及谱的基本原理、XPS分析方法。俄歇电子难点：电子结合能、化学位移、XPSX射线光电子能能谱的基光电子能谱及俄谱图能量校正。目标1线下课堂讲授4谱及俄歇电子能金具涛本原理及歇电子能谱相关5课程思政融入点：通过介绍光电子能谱特点：概念及习题谱及俄歇电子能谱产生的原理及在新2.掌握X材料研发中的重要性，激发学生树立射线光电永攀科学高峰、探索未知的钻研精神。子能谱及俄歇电子5
5 4 透射电子显微镜 祝远民 2 重点： 透射电镜电子像成像原理。 难点：衍射衬度像成像原理。 课程思政、劳动教育融入点：中国电 子显微学发展和相关电镜实验技术介 绍。介绍中国电子显微学发展历史和 电镜制样等技术，讲解中国材料学家 为引入电镜设备和技术所做的贡献， 以及当前面临的困境。同时，介绍透 射电镜实验技术所需要的手脑配合能 力和做好电镜实验的关键点，培养学 生克服困难、刻苦钻研的能力。 1.掌握透 射电子显 微镜的基 本原理及 特点； 2.掌握透 射电子显 微镜的制 样方法及 应用。 线下 课堂讲授 透射电子显微镜 的相关概念及应 用习题 目标 1 5 X 射线光电子能 谱及俄歇电子能 谱 金具涛 4 重点：光电效应，光电子的定义，能 谱的基本原理、XPS 分析方法。 难点：电子结合能、化学位移、XPS 谱图能量校正。 课程思政融入点：通过介绍光电子能 谱及俄歇电子能谱产生的原理及在新 材料研发中的重要性，激发学生树立 永攀科学高峰、探索未知的钻研精神。 1.掌握 X 射线光电 子能谱及 俄歇电子 能谱的基 本原理及 特点； 2.掌握 X 射线光电 子能谱及 俄歇电子 线下 课堂讲授 光电子能谱及俄 歇电子能谱相关 概念及习题 目标 1
能谱的制样方法及应用。1.能够掌握红外及拉曼光谱红外光谱与拉曼光谱的发展历史、基的发展历本原理、特点、影响因素及应用：红史及特外光谱与拉曼光谱的联系及区别。红外和拉曼光谱点：重点：红外光谱与拉曼光谱产生的基红外及拉曼光谱目标1金具涛线下4课堂讲授相关概念及应用62.能够掌分析本条件、特征及定性分析。习题握红外及难点：红外光谱和拉曼光谱产生的原拉曼光谱理及影响因素：红外光谱和拉曼光谱的基本原的区别和联系。理及应用等。1.能够掌紫外与荧光光谱产生的原理、特点及握紫外及应用。紫外和荧光光谱荧光光谱重点：紫外与荧光光谱产生的原理及目标1线下课堂讲授相关概念及应用金具涛7紫外及荧光光谱4的发展历应用。习题史及特难点：紫外光谱与荧光光谱的影响因点：素：荧光光谱的定量分析。2.能够掌6
6 能谱的制 样方法及 应用。 6 红外及拉曼光谱 分析 金具涛 4 红外光谱与拉曼光谱的发展历史、基 本原理、特点、影响因素及应用；红 外光谱与拉曼光谱的联系及区别。 重点：红外光谱与拉曼光谱产生的基 本条件、特征及定性分析。 难点：红外光谱和拉曼光谱产生的原 理及影响因素；红外光谱和拉曼光谱 的区别和联系。 1.能够掌 握红外及 拉曼光谱 的发展历 史 及 特 点；2.能够掌 握红外及 拉曼光谱 的基本原 理及应用 等。 线下 课堂讲授 红外和拉曼光谱 相关概念及应用 习题 目标 1 7 紫外及荧光光谱 金具涛 4 紫外与荧光光谱产生的原理、特点及 应用。 重点：紫外与荧光光谱产生的原理及 应用。 难点：紫外光谱与荧光光谱的影响因 素；荧光光谱的定量分析。 1.能够掌 握紫外及 荧光光谱 的发展历 史 及 特 点；2.能够掌 线下 课堂讲授 紫外和荧光光谱 相关概念及应用 习题 目标 1
握紫外及荧光光谱的基本原理及应用等。1.能够掌握纳米粒度及比表面积与空隙分析的纳米粒度及比表面积与空隙分析的仪工作原器结构、工作原理及测试方法。纳米粒度及比表理：纳米粒度及比表重点：纳米粒度及比表面积与空隙分目标1线下课堂讲授面积与空隙相关金具涛282.能够掌面积与空隙分析析在功能化材料中的应用。概念及应用习题握纳米粒难点：纳米粒度及比表面积与空隙分度及比表析的工作原理及影响因素。面积与空隙分析的特点及应用等。1.能够掌重点：热重分析的定义及其各阶段降目标1热分析技术相关4线下热分析金具涛解的意义，差热分析及差示扫描量热握热重分课堂讲授8-9目标2概念及应用习题法定义、原理及其影响因素、应用。析的定义7
7 握紫外及 荧光光谱 的基本原 理及应用 等。 8 纳米粒度及比表 面积与空隙分析 金具涛 2 纳米粒度及比表面积与空隙分析的仪 器结构、工作原理及测试方法。 重点：纳米粒度及比表面积与空隙分 析在功能化材料中的应用。 难点：纳米粒度及比表面积与空隙分 析的工作原理及影响因素。 1.能够掌 握纳米粒 度及比表 面积与空 隙分析的 工 作 原 理； 2.能够掌 握纳米粒 度及比表 面积与空 隙分析的 特点及应 用等。 线下 课堂讲授 纳米粒度及比表 面积与空隙相关 概念及应用习题 目标 1 8-9 热分析 金具涛 4 重点：热重分析的定义及其各阶段降 解的意义，差热分析及差示扫描量热 法定义、原理及其影响因素、应用。 1.能够掌 握热重分 析的定义 线下 课堂讲授 热分析技术相关 概念及应用习题 目标 1 目标 2
难点：热重及微商热重、差热分析及及其各阶差示扫描量热法异同点。段降解的意义，差热分析及差示扫描量热法定义、原理及其影响因素。2.能够掌握热重分析、差热分析及差示扫描量热法的异同点及应用等。1.能够掌握气相色气相色谱分离原理、分离条件及应用。气相色谱技术相目标1线下9-104课堂讲授气相色谱技术金具涛重点：气相色谱的定性定量分析。谱分离原关概念及应用习题理及分离难点：气相色谱的工作原理。条件：8
8 难点：热重及微商热重、差热分析及 差示扫描量热法异同点。 及其各阶 段降解的 意义，差 热分析及 差示扫描 量热法定 义、原理 及其影响 因素。 2.能够掌 握热重分 析、差热 分析及差 示扫描量 热法的异 同点及应 用等。 9-10 气相色谱技术 金具涛 4 气相色谱分离原理、分离条件及应用。 重点：气相色谱的定性定量分析。 难点：气相色谱的工作原理。 1.能够掌 握气相色 谱分离原 理及分离 条件； 线下 课堂讲授 气相色谱技术相 关概念及应用习 题 目标 1
2.能够掌握气相色谱仪的基本工作流程及应用等。1.了解材总结复习，答疑。料分析技重点：各种测试表征手段的原理及应术的前沿用。发展动难点：各种测试表征手段的特点以及态，持续之间的区别和联系。目标1祝远民学习：线下2教室答疑10复习答疑课程思政融入点：总结材料分析测试-目标3金具涛2.能够解技术在“卡脖子”新材料研发中的重答疑难、要作用，使学生认清当前形势，了解混淆间材料及其工程技术对环境、社会及全题，善于球的深远影响，培养学生持续学习的对比、总习惯与素质。结。合计48课程考核9
9 2.能够掌 握气相色 谱仪的基 本工作流 程及应用 等。 10 复习答疑 祝远民 金具涛 2 总结复习，答疑。 重点：各种测试表征手段的原理及应 用。难点：各种测试表征手段的特点以及 之间的区别和联系。 课程思政融入点：总结材料分析测试 技术在“卡脖子”新材料研发中的重 要作用，使学生认清当前形势，了解 材料及其工程技术对环境、社会及全 球的深远影响，培养学生持续学习的 习惯与素质。 1.了解材 料分析技 术的前沿 发 展 动 态，持续 学习； 2.能够解 答疑难、 混 淆 问 题，善于 对比、总 结。 线下 教室答疑 — 目标 1 目标 3 合计 48 课程考核
支撑毕业要求评价依据及成绩比例（%）序号课程目标考核内容权重 (%)指标点考勤作业课堂表现期末考试1.仪器的基本原理1目标一1-2010040502.仪器的组成及特点3.制样方法及应用1.图谱的分析、数据处理2目标二4-305520302.综合解析实验数据的能力，获得有效结论1.主动参与、积极进取、崇尚科学、3目标三12-11055020探究科学、不弄虚作假2.具有自主学习和终身学习理念总计10201060100注：各类考核评价的具体评分标准见《附录：各类考核评分标准表》大纲编写时间：2022年8月15日系（部）审查意见：我系已对本大纲进行审查，同意执行。Mig系（部）主任签名：年9月2日日期：202210
10 序号 课程目标 支撑毕业要求 指标点 考核内容 评价依据及成绩比例（%） 权重（%） 考勤 作业 课堂表现 期末考试 1 目标一 1-2 1. 仪器的基本原理 2. 仪器的组成及特点 3. 制样方法及应用 0 10 0 40 50 2 目标二 4-3 1. 图谱的分析、数据处理 2. 综合解析实验数据的能力，获得 有效结论 0 5 5 20 30 3 目标三 12-1 1.主动参与、积极进取、崇尚科学、 探究科学、不弄虚作假 2.具有自主学习和终身学习理念 10 5 5 0 20 总计 10 20 10 60 100 注：各类考核评价的具体评分标准见《附录：各类考核评分标准表》 大纲编写时间：2022 年 8 月 15 日 系（部）审查意见： 我系已对本大纲进行审查，同意执行。 系（部）主任签名： 日期：2022 年 9 月 2 日