《无机功能材料专业实验》课程教学大纲一、课程基本信息课程中文（英文）名称：无机功能材料专业实验（Professionalexperimentofinorganicfunctional materials)课程代码：112172101S课程总学时（理论学时/实验学时）：48学分：1.5课程性质：专业基础课、必修面向专业：材料科学与工程开课学院：化学与材料工程学院开课学期：第5学期二、课程简介与课程思政1.课程简介无机功能材料专业实验是材料科学与工程专业实践与创新教育课的必选课程之一。该课程要求学生通过材料专业实验进行综合能力训练，是紧密联系生产实际、实践性很强的一门专业技术课。通过做专业实验，不仅能加强学生对所学专业的理解，还能锻炼学生的实际操作技能，培养学生独立分析问题和解决问题的能力，最后培养成应用型的人才。2.课程思政结合本课程的相关内容，让学生了解我国当前发展的热点及相关政策。旨在立德树人，提升学生的专业认同度、创新意识、职业精神和社会责任感，激发学生内在学习动力，提高专业教学质量，努力给国家培养造就高素质应用型人才。通过本课程的学习，要求学生达到以下目标：本课程有4项教学目标，具体如下：课程目标1：培养学生对无机材料与高分子材料制备工艺过程及原理及性能测试与结构表征的掌握，设计开发对环境有益的材料合成工艺。课程目标2：培养学生的创新意识、创新能力、科学态度，使其具有较强动手实践能力、初步的科研开发能力和科技研究能力。课程目标3：培养学生能够利用现代分析手段测试合成的材料性能，实现复杂材料工程的理论与实践的支撑。三、课程教学目标及其对毕业要求的支撑1、课程教学目标、达成途径与主要判据表1本课程教学目标、达成途径与主要判据
《无机功能材料专业实验》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程中文（英文）名称：无机功能材料专业实验（Professional experiment of inorganic functional materials） 课程代码：112172101S 课程总学时（理论学时/实验学时）：48 学分：1.5 课程性质：专业基础课、必修 面向专业：材料科学与工程 开课学院：化学与材料工程学院 开课学期：第 5 学期 二、课程简介与课程思政 1.课程简介 无机功能材料专业实验是材料科学与工程专业实践与创新教育课的必选课程之一。该 课程要求学生通过材料专业实验进行综合能力训练，是紧密联系生产实际、实践性很强的 一门专业技术课。通过做专业实验，不仅能加强学生对所学专业的理解，还能锻炼学生的 实际操作技能，培养学生独立分析问题和解决问题的能力，最后培养成应用型的人才。 2.课程思政 结合本课程的相关内容，让学生了解我国当前发展的热点及相关政策。旨在立德树人， 提升学生的专业认同度、创新意识、职业精神和社会责任感，激发学生内在学习动力，提 高专业教学质量，努力给国家培养造就高素质应用型人才。 通过本课程的学习，要求学生达到以下目标： 本课程有 4 项教学目标，具体如下： 课程目标 1：培养学生对无机材料与高分子材料制备工艺过程及原理及性能测试与结构表征 的掌握，设计开发对环境有益的材料合成工艺。 课程目标 2：培养学生的创新意识、创新能力、科学态度，使其具有较强动手实践能力、初 步的科研开发能力和科技研究能力。 课程目标 3：培养学生能够利用现代分析手段测试合成的材料性能，实现复杂材料工程的理 论与实践的支撑。 三、课程教学目标及其对毕业要求的支撑 1、课程教学目标、达成途径与主要判据 表 1 本课程教学目标、达成途径与主要判据
考核方法课程教学目标达成途径教学1：培养学生对无机材料与高分子材主要由课前自主学习、课料制备工艺过程及原理及性能测试与结堂讲授与研讨、实验操综合性实验设计性实验构表征的掌握，设计开发对环境有益的材作、课后实验报告数据分实验考查料合成工艺。析处理、实验操作考查等环节支撑。主要由课前自主学习、课教学2：培养学生的创新意识、创新能力、堂讲授与研讨、实验操科学态度，使其具有较强动手实践能力、综合性实验设计性实验初步的科研开发能力和科技研究能力。作、课后实验报告数据分实验考查析处理、实验操作考查等环节支撑。主要由课前自主学习、课教学3：培养学生能够利用现代分析手段堂讲授与研讨、实验操测试合成的材料性能，实现复杂材料工程综合性实验作、课后实验报告数据分的理论与实践的支撑。设计性实验析处理、网络资料的阅读等环节支撑。2、课程支撑的毕业要求和涉及的指标点表2说明了本课程所支撑的3项毕业要求，所涉及的4个指标点与贡献度，以及它们与本课程教学目标之间的对应关系。表2本课程支撑的毕业要求和涉及的指标点涉及的指标点及贡献度对应的教学目标支撑的毕业要求指标点权重教学目标权重1设计/开发解决方案：能够设计针对复杂3.2能够针对材料科学与工程领域工材料工程问题的解决方案，设计满足特定程设计和开发过程中，考虑社会、健需求的系统、单元（部件）或工艺流程，康、安全、法律、文化以及环境因素，0.21.0教学目标1给出独到的或具有一定创新性的解并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境决思路、方法或方案。因素。4.2能够基于材料科学与工程专业基2.问题研究：能够基于科学原理并采用科础的基本原理和科学方法开展专业学方法对复杂材料工程问题进行研究，包0.2教学目标21.0基础实验，准确分析并解释实验数括设计实验、分析与解释数据、并通过信据，并将实验结果进行关联以获得有息综合得到合理有效的结论。效结论的能力
课程教学目标 达成途径 考核方法 教学 1：培养学生对无机材料与高分子材 料制备工艺过程及原理及性能测试与结 构表征的掌握，设计开发对环境有益的材 料合成工艺。 主要由课前自主学习、课 堂讲授与研讨、实验操 作、课后实验报告数据分 析处理、实验操作考查等 环节支撑。 综合性实验 设计性实验 实验考查 教学 2：培养学生的创新意识、创新能力、 科学态度，使其具有较强动手实践能力、 初步的科研开发能力和科技研究能力。 主要由课前自主学习、课 堂讲授与研讨、实验操 作、课后实验报告数据分 析处理、实验操作考查等 环节支撑。 综合性实验 设计性实验 实验考查 教学 3：培养学生能够利用现代分析手段 测试合成的材料性能，实现复杂材料工程 的理论与实践的支撑。 主要由课前自主学习、课 堂讲授与研讨、实验操 作、课后实验报告数据分 析处理、网络资料的阅读 等环节支撑。 综合性实验 设计性实验 2、课程支撑的毕业要求和涉及的指标点 表 2 说明了本课程所支撑的 3 项毕业要求，所涉及的 4 个指标点与贡献度，以及它们与 本课程教学目标之间的对应关系。 表 2 本课程支撑的毕业要求和涉及的指标点 支撑的毕业要求 涉及的指标点及贡献度 对应的教学目标 指标点 权重 教学目标 权重 1. 设计/开发解决方案：能够设计针对复杂 材料工程问题的解决方案，设计满足特定 需求的系统、单元（部件）或工艺流程， 并能够在设计环节中体现创新意识，考虑 社会、健康、安全、法律、文化以及环境 因素。 3.2 能够针对材料科学与工程领域工 程设计和开发过程中，考虑社会、健 康、安全、法律、文化以及环境因素， 给出独到的或具有一定创新性的解 决思路、方法或方案。 0.2 教学目标 1 1.0 2. 问题研究：能够基于科学原理并采用科 学方法对复杂材料工程问题进行研究，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。 4.2 能够基于材料科学与工程专业基 础的基本原理和科学方法开展专业 基础实验，准确分析并解释实验数 据，并将实验结果进行关联以获得有 效结论的能力。 0.2 教学目标 2 1.0
3．使用现代工具：能够针对复杂材料工程5.2能够应用现代工程工具和信息技问题，开发、选择与使用恰当的技术、资术工具，对材料科学与工程专业领域复杂工程问题进行预测与模拟，并能0.1教学目标31.0源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂材料工程问题的预测与模拟，并能够理解预测与实际现象之间的差异。够理解其局限性。四、课程内容和教学安排表3本课程实验项目名称、类型以及支撑的课程目标每组支撑的学时项目序项目名称项目类型要求号数类别人数课程目标综合性1、28专业必做02铝酸锶长余辉发光粉的制备及性能测试1设计性1、2、3白光LED用YAG荧光粉的制备及性能表X综合性03专业选做设计性征04专业必做陶瓷坏体的制备及表征1、24综合性1综合性1、2405专业裂纹釉的上釉及烧制必做1设计性专业061、24选做1溶胶-凝胶法制备掺杂钠硼硅玻璃综合性综合性1、2807微晶玻璃的制备及表征专业必做1设计性综合性1、2、308专业选做上转换材料的制备及发光性能研究设计性填表说明：（1）“项目类别”项请填写：①基础：②专业：③专业基础：：（2）“项目类型项填写：①验证性；②综合性：设计研究：④其他：（3）要求"项请填写：①必做：②选做。2.实验教学内容及细化的教学目标与要求表4列出了实验项目名称所细化的教学目标与要求、教学内容等。表4实验教学内容与基本要求学时实验项目教学内容细化的教学目标与要求名称数1、铝酸锶1、掌握铝酸锶长余辉发光粉配方设计基本原1、配方设计，原料混合：长余辉发理2、测定铝酸锶长余辉发光粉材料荧光光粉的制2、掌握铝酸锶长余辉发光粉材料的制备方法性能备及性能3、掌握铝酸锶长余辉发光粉性能的测试方法测试
3．使用现代工具：能够针对复杂材料工程 问题，开发、选择与使用恰当的技术、资 源、现代工程工具和信息技术工具，包括 对复杂材料工程问题的预测与模拟，并能 够理解其局限性。 5.2 能够应用现代工程工具和信息技 术工具，对材料科学与工程专业领域 复杂工程问题进行预测与模拟，并能 够理解预测与实际现象之间的差异。 0.1 教学目标 3 1.0 四、课程内容和教学安排 表 3 本课程实验项目名称、类型以及支撑的课程目标 序 号 项目名称 支撑的 课程目标 学时 数 项目 类别 项目类型 要求 每组 人数 02 铝酸锶长余辉发光粉的制备及性能测试 1、2 8 专业 综合性 设计性 必做 1 03 白光 LED 用 YAG 荧光粉的制备及性能表 征 1、2、3 8 专业 综合性 设计性 选做 1 04 陶瓷坯体的制备及表征 1、2 4 专业 综合性 必做 1 05 裂纹釉的上釉及烧制 1、2 4 专业 综合性 设计性 必做 1 06 溶胶-凝胶法制备掺杂钠硼硅玻璃 1、2 4 专业 综合性 选做 1 07 微晶玻璃的制备及表征 1、2 8 专业 综合性 设计性 必做 1 08 上转换材料的制备及发光性能研究 1、2、3 12 专业 综合性 设计性 选做 1 填表说明：（1）“项目类别”项请填写：①基础；②专业；③专业基础；（2）“项目类型” 项填写：① 验证性；② 综合性；③ 设计研究；④其他；（3）“要求”项请填写：①必做； ②选做。 2. 实验教学内容及细化的教学目标与要求 表 4 列出了实验项目名称所细化的教学目标与要求、教学内容等。 表 4 实验教学内容与基本要求 实验项目 名称 细化的教学目标与要求 教学内容 学时 数 1、铝酸锶 长余辉发 光粉的制 备及性能 测试 1、掌握铝酸锶长余辉发光粉配方设计基本原 理 2、掌握铝酸锶长余辉发光粉材料的制备方法 3、掌握铝酸锶长余辉发光粉性能的测试方法 1、配方设计，原料混合； 2、测定铝酸锶长余辉发光粉材料荧光 性能 8
实验项目学时教学内容细化的教学目标与要求名称数2、白光LED用1、熟悉白光LED用YAG荧光粉的基本原理1、制备YAG荧光粉YAG荧光2、掌握白光LED用YAG荧光粉的方法2、测定YAG荧光粉的微光结构&粉的制备3、掌握XRD等测试方法3、测定YAG荧光粉发光性能及性能表征3、陶瓷坏1、了解陶瓷泥料的组成及成分1、泥料配方设计，原料混合，成型体的制备2、掌握泥料成型的方法42、坏体烧成温度的设置及烧制及表征3、熟悉可塑性仪的使用方法4、裂纹釉1、釉料配方设计，球磨，上釉1、掌握釉料的配方设计的上釉及42、掌握陶瓷釉料的烧制工艺2、釉烧成温度的设置及烧制烧制5、溶胶-1、了解溶胶凝胶法制备方法及其优点1、溶胶的制备过程凝胶法制2、掌握凝胶制备过程2、了解溶胶-凝胶方法4备掺杂钠3、解决在凝胶制备过程中出现的问题3、钠钙硅玻璃的制备硼硅玻璃1、制取既有界面析晶又有体内自发析晶特征的微晶玻璃：6、微晶玻1、微晶玻璃的制备2、使微晶玻璃具有不同大小的多种颜色、多璃的制备82、晶相的测试种晶型的整体结晶，独特的自然风格，并伴及表征随有金星闪光的视觉效果。1、掌握固相合成法的基本原理和方法；7、上转换2、了解氯硅酸锶荧光粉的发光机理；1、水热合成荧光材料材料的制3、探讨稀土离子对ZrO2荧光粉发光性能的2、激发波长和发射波长的测定12备及发光影响3、粉体的物相分析性能研究4、掌握高温炉和荧光灯的使用方法。五、课程教学思想、教学方法、教学手段1.教学思想：本课程涉及较多的数学知识，在讲课的过程中应尽可能联系工程实际，尽量避免复杂的理论推导。通过揭示杆件强度、刚度、稳定性等知识发生过程，培养学生解决问题的能力；以理论分析为基础，培养学生的实验动手能力：发挥其它课程不可替代的综合素质教育作用。2.教学方法、手段实验教学是大学实践教学体系的重要组成部分，在大学生的创新能力培养中发挥着积极作用。如何在实验教学中采取恰当的教学方法，对改善和提高学生的实验能力和学习能力有较好的导向功能。基于此，我们在材料专业综合实验的教学中将采取以下的教学方法。（1）实施“基于项目学习”的教学模式，提高学生学习主动性，落实学生主体地位
实验项目 名称 细化的教学目标与要求 教学内容 学时 数 2、白光 LED 用 YAG 荧光 粉的制备 及性能表 征 1、熟悉白光 LED 用 YAG 荧光粉的基本原理 2、掌握白光 LED 用 YAG 荧光粉的方法 3、掌握 XRD 等测试方法 1、制备 YAG 荧光粉 2、测定 YAG 荧光粉的微光结构 3、测定 YAG 荧光粉发光性能 8 3、陶瓷坯 体的制备 及表征 1、了解陶瓷泥料的组成及成分 2、掌握泥料成型的方法 3、熟悉可塑性仪的使用方法 1、泥料配方设计，原料混合，成型 2、坯体烧成温度的设置及烧制 4 4、裂纹釉 的上釉及 烧制 1、掌握釉料的配方设计 2、掌握陶瓷釉料的烧制工艺 1、釉料配方设计，球磨，上釉 2、釉烧成温度的设置及烧制 4 5、溶胶- 凝胶法制 备掺杂钠 硼硅玻璃 1、了解溶胶凝胶法制备方法及其优点 2、掌握凝胶制备过程 3、解决在凝胶制备过程中出现的问题 1、溶胶的制备过程 2、了解溶胶-凝胶方法 3、钠钙硅玻璃的制备 4 6、微晶玻 璃的制备 及表征 1、制取既有界面析晶又有体内自发析晶特征 的微晶玻璃； 2、使微晶玻璃具有不同大小的多种颜色、多 种晶型的整体结晶，独特的自然风格，并伴 随有金星闪光的视觉效果。 1、微晶玻璃的制备 2、晶相的测试 8 7、上转换 材料的制 备及发光 性能研究 1、掌握固相合成法的基本原理和方法； 2、了解氯硅酸锶荧光粉的发光机理； 3、探讨稀土离子对 ZrO2 荧光粉发光性能的 影响 4、掌握高温炉和荧光灯的使用方法。 1、水热合成荧光材料 2、激发波长和发射波长的测定 3、粉体的物相分析 12 五、课程教学思想、教学方法、教学手段 1.教学思想： 本课程涉及较多的数学知识，在讲课的过程中应尽可能联系工程实际，尽量避免复杂的 理论推导。通过揭示杆件强度、刚度、稳定性等知识发生过程，培养学生解决问题的能力； 以理论分析为基础，培养学生的实验动手能力；发挥其它课程不可替代的综合素质教育作用。 2.教学方法、手段 实验教学是大学实践教学体系的重要组成部分，在大学生的创新能力培养中发挥着积极作 用。如何在实验教学中采取恰当的教学方法，对改善和提高学生的实验能力和学习能力有较 好的导向功能。基于此，我们在材料专业综合实验的教学中将采取以下的教学方法。 （1）实施“基于项目学习”的教学模式，提高学生学习主动性，落实学生主体地位
实验教学中，除了在教学中采用“学生预习一一教师讲解+操作演示一一学生实验”这种按部就班的传统实验教学方法之外，我们还将在实验教学中采取基于项自学习的自主学习的教学模式和方法。教师首先准备近10来个和材料学知识密切相关的的实验课题，2~3人一组。项目的实验方案由学生自己设计，小组在教师的指导下，独立构建实验系统、性能测试数据、进行实验设计并分析实验结果。在该教学模式下，可以展开一些讨论式、开放式、探究式等课堂教学方法。这种教学方法的改革激发了学生对课程学习的兴趣，有效提高了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。该教学方法的开展培养和提高了学生的创新思维，提高了自我学习能力和终身学习能力。同时课堂教学效果得到了改善，学生对教师课堂的教学评价的各个方面的满意程度均有很大提高。（2）充分利用各种教学软件和社交软件平台，营造教学环节一体化氛围课前预习：教师借助微信、QQ、雨课堂等各种现代智慧教学软件和社交软件平台，发布各种教学资源如课件、视频资料，实时获取学生预习、数据分析处理等学习情况，及时互动、答疑。这些措施有效地提高了学生预习和实验报告处理的效果。课堂教学：教师根据学生课前预习和上次实验报告处理情况，剖析重难点和实验报告中的常见错误，做到有的放失。通过这些方法，我们在课内与课外建立起相互沟通的桥梁，营造了“课前一课中一课后”一体化的教学氛围。（3）以核心问题和操作要领为主线，积极运用各种多媒体教学手段，助力学生实验原理的理解和实验能力的提高材料专业综合实验中的有许多理论基础知识比较抽象、涉及知识点广而深、理解难度大，同时部分实验仪器操作比较复杂。基于此，我们在教学中即要充分利用多媒体教学手段，又要将传统的教学手段（比如板书和实验现场操作演示等）发挥到最佳效果。我们利用PPT课件、动画、视频多媒体课件形象具体的展示实验原理、操作和数据处理等信息，即有助于教师深入浅出的讲解，又有助于学生在有限的学时内掌握更多的信息量。同时通过现场实验的操作演示和讲解，有助于学生对实验操作和一些关键步骤的理解和消化。（4）教学各环节渗透爱国主义和社会主义价值观教育爱国主义教育和思想政治教育也是我们教学过程中十分重视的一个教学维度。我们在教学各个环节中，积极融入爱国主义和社会主义价值观的教育。我们结合华人诺贝尔奖获得者的优秀事迹、中国科学家的优秀事迹、材料学家的相关案例进行分析和课堂讨论，力求将材料专业综合实验课程和培养学生树立献身社会主义现代化建设事业和坚定信念相结合：力求将材料专业综合实验课程与学生的世界观、人生观、价值观教育结合起来，和社会主义信仰教育相结合，使学生在社会、人生、事业等方面树立正确的理想与奋斗目标。六、教学资源表4本课程的基本教学资源资源资源类型
实验教学中，除了在教学中采用“学生预习——教师讲解 + 操作演示——学生实验”这 种按部就班的传统实验教学方法之外，我们还将在实验教学中采取基于项目学习的自主学习 的教学模式和方法。教师首先准备近 10 来个和材料学知识密切相关的的实验课题， 2 ~ 3 人一组。项目的实验方案由学生自己设计，小组在教师的指导下，独立构建实验系统、性能 测试数据、进行实验设计并分析实验结果。在该教学模式下，可以展开一些讨论式、开放式、 探究式等课堂教学方法。这种教学方法的改革激发了学生对课程学习的兴趣，有效提高了学 生发现问题、分析问题、解决问题的能力。该教学方法的开展培养和提高了学生的创新思维， 提高了自我学习能力和终身学习能力。同时课堂教学效果得到了改善，学生对教师课堂的教 学评价的各个方面的满意程度均有很大提高。 （2）充分利用各种教学软件和社交软件平台，营造教学环节一体化氛围 课前预习：教师借助微信、QQ、雨课堂等各种现代智慧教学软件和社交软件平台，发布各 种教学资源如课件、视频资料，实时获取学生预习、数据分析处理等学习情况，及时互动、 答疑。这些措施有效地提高了学生预习和实验报告处理的效果。 课堂教学：教师根据学生课前预习和上次实验报告处理情况，剖析重难点和实验报告中的 常见错误，做到有的放矢。通过这些方法，我们在课内与课外建立起相互沟通的桥梁，营造 了“课前—课中—课后”一体化的教学氛围。 （3）以核心问题和操作要领为主线，积极运用各种多媒体教学手段，助力学生实验原理 的理解和实验能力的提高 材料专业综合实验中的有许多理论基础知识比较抽象、涉及知识点广而深、理解难度大， 同时部分实验仪器操作比较复杂。基于此，我们在教学中即要充分利用多媒体教学手段，又 要将传统的教学手段（比如板书和实验现场操作演示等）发挥到最佳效果。我们利用 PPT 课件、动画、视频多媒体课件形象具体的展示实验原理、操作和数据处理等信息，即有助于 教师深入浅出的讲解，又有助于学生在有限的学时内掌握更多的信息量。同时通过现场实验 的操作演示和讲解，有助于学生对实验操作和一些关键步骤的理解和消化。 （4）教学各环节渗透爱国主义和社会主义价值观教育 爱国主义教育和思想政治教育也是我们教学过程中十分重视的一个教学维度。我们在教学 各个环节中，积极融入爱国主义和社会主义价值观的教育。我们结合华人诺贝尔奖获得者的 优秀事迹、中国科学家的优秀事迹、材料学家的相关案例进行分析和课堂讨论，力求将材料 专业综合实验课程和培养学生树立献身社会主义现代化建设事业和坚定信念相结合；力求将 材料专业综合实验课程与学生的世界观、人生观、价值观教育结合起来，和社会主义信仰教 育相结合，使学生在社会、人生、事业等方面树立正确的理想与奋斗目标。 六、教学资源 表 4 本课程的基本教学资源 资源类型 资 源