《电子显微学实验》课程教学大纲课程概况课程名称课程号电子显微学实验207412020课程英文名称学时/学分144/4ElectronMicroscopyExperiments课程性质必修适用专业材料物理、功能材料张军伟，彭勇，邓霞，蒙课程负责人张军伟教学团队萱，关超帅，胡阳教材：《电子显微分析实验指导》魏大庆选用教材及参考书目：《透射电子显微学》DavidB.Williams著，李建奇译参考书目课程简介：自1931年德国科学家MaxKnoll和ErnstRuska发明第一台透射电镜以来，电子显微镜已历经近百年发展。目前，全球每年生产近万台电子显微镜，其在物理、化工、生物、医药等领域发挥着不可替代的作用，被誉为“科研之眼”。在我国，电子显微学事业及电镜设备购买力正处于快速发展阶段，但专业人才仍显稀缺。为此，兰州大学材料与能源学院依托州大学电镜中心9台先进电镜设备和多种制样仪器，在全国范围内首次为本科生开设了《电子显微学实验》课程，旨在使本科生了解电子显微学的研究方法，掌握操作技巧，培养实验与数据分析能力，进而深化多学科人才的培养。课程目标（CourseObjectives,CO)熟悉电子显微学的基本知识知识目标（CO1)了解电子显微学的研究方法掌握电子显微镜的操作方法能力目标（CO2)培养实验与数据分析能力提升团队协作和沟通能力素质、情感价值观目标（CO3)增强创新意识和探索精神团PMI讲授法教学43.2学时30%PM2研讨式学习学时%学时%学时%口PM3案例教学PM4翻转课堂教学方式(PedagogicalMethods,PM)学时%口PM5混合式教学团PM6体验式学习100.8学时70%学时%口PM7讨论教学考核方式考试%DEMI课程作业口EM2单元测试%DEM3课堂辩论%(Evaluation课Methods.EM)
1 《电子显微学实验》课程教学大纲 一、课程概况 课程名称 电子显微学实验 课程号 207412020 课程英文名称 Electron Microscopy Experiments 学时/学分 144/4 课程性质 必修 适用专业 材料物理、功能材料 课程负责人 张军伟 教学团队 张军伟，彭勇，邓霞，蒙 萱，关超帅，胡阳 选用教材及 参考书目 教材：《电子显微分析实验指导》 魏大庆 参考书目：《透射电子显微学》 David B. Williams 著，李建奇译 课程简介： 自 1931 年德国科学家 Max Knoll 和 Ernst Ruska 发明第一台透射电镜以来，电子显微镜已历经近百年 发展。目前，全球每年生产近万台电子显微镜，其在物理、化工、生物、医药等领域发挥着不可替代的 作用，被誉为“科研之眼”。在我国，电子显微学事业及电镜设备购买力正处于快速发展阶段，但专业 人才仍显稀缺。为此，兰州大学材料与能源学院依托州大学电镜中心 9 台先进电镜设备和多种制样仪器， 在全国范围内首次为本科生开设了《电子显微学实验》课程，旨在使本科生了解电子显微学的研究方法， 掌握操作技巧，培养实验与数据分析能力，进而深化多学科人才的培养。 课程目标（Course Objectives, CO) 知识目标（CO1) 熟悉电子显微学的基本知识 了解电子显微学的研究方法 能力目标（CO2) 掌握电子显微镜的操作方法 培养实验与数据分析能力 素质、情感价值观目标（CO3) 提升团队协作和沟通能力 增强创新意识和探索精神 教学方式 （Pedagogical Methods,PM） □√PM1 讲授法教学 43.2 学时 30% □PM2 研讨式学习 学时 % □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 100.8 学时 70 % □PM7 讨论教学 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%团EM5期末考试30%%实验报告考%口EMI课程作业%口EM2单元测试口EM3课堂辩论%查课必团EM5撰写论文/%30%口EM4期末考试选实验报告%EM1O课堂互动10%团EM11实验30%口EM12实训自选口EM13实践%口EM14期末考试olo2
2 必 选 □EM4 期中考试 % □√EM5 期末考试 30% □EM6 撰写论文/ 实验报告 % 考 查 课 必 选 □EM1 课程作业 % □EM 2 单元测试 % □EM3 课堂辩论 % □EM4 期末考试 % □√EM5 撰写论文/ 实验报告 30% 自 选 □√EM10 课堂互动 10% □√EM11 实验 30% □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（1）深入熟知电子显微镜的实际操作细节，包括各种不同类型电子显微镜的工作原理、特点和应用范围。（2）掌握电子显微样品的制备技术，熟知不同材料样品的处理方法和注意事项。（3）熟知电子显微图像的采集、处理和分析方法，熟悉图像解析与数据提取的基本流程。（4）具备独立操作和维护电子显微镜的能力，能够熟练进行样品加载、显微镜调试和图像获取等操作。（5）能够运用电子显微学实验方法解决科学研究中的实际问题，提升解决实际问题的能力。（6）提升实验设计和数据分析能力，能够设计合理的实验方案，并对实验数据进行有效地分析和解读。（二）课程教学目标与培养自标的关系教学目标（1）（2）（3）对应知识目标培养，教学目标（4）（5）（6）对应能力目标培养。支撑材料物理专业培养要求的1.1、1.2、2.1、2.4、3.1、4.1、4.4、5.1和9.1；支撑功能材料专业培养要求的1.1、1.2、2.1、2.4、3.1、4.1、4.4、5.1 和 9.1。（三）支撑课程自标的教学内容与方法教师讲授（讲授实验目的、仪器的基本结构与工作原理、操作流程和所需获取的实验数据以及数据分析等）；课堂讨论（结合授课内容和实验目的与学生进行讨论，熟知学生们对本次实验内容的了解情况，加深他们对实验内容的认识）；3
3 二、教学大纲的定位说明 （一）课程教学目标 （1）深入熟知电子显微镜的实际操作细节，包括各种不 同类型电子显微镜的工作原理、特点和应用范围。 （2）掌握电子显微样品的制备技术，熟知不同材料样品 的处理方法和注意事项。 （3）熟知电子显微图像的采集、处理和分析方法，熟悉 图像解析与数据提取的基本流程。 （4）具备独立操作和维护电子显微镜的能力，能够熟练 进行样品加载、显微镜调试和图像获取等操作。 （5）能够运用电子显微学实验方法解决科学研究中的实 际问题，提升解决实际问题的能力。 （6）提升实验设计和数据分析能力，能够设计合理的实 验方案，并对实验数据进行有效地分析和解读。 （二）课程教学目标与培养目标的关系 教学目标（1）（2）（3）对应知识目标培养，教学目标 （4）（5）（6）对应能力目标培养。支撑材料物理专业培养 要求的 1.1、1.2、2.1、2.4、3.1、4.1、4.4、5.1 和 9.1；支撑 功能材料专业培养要求的 1.1、1.2、2.1、2.4、3.1、4.1、4.4、 5.1 和 9.1。 （三）支撑课程目标的教学内容与方法 教师讲授（讲授实验目的、仪器的基本结构与工作原理、 操作流程和所需获取的实验数据以及数据分析等）；课堂讨 论（结合授课内容和实验目的与学生进行讨论，熟知学生们 对本次实验内容的了解情况，加深他们对实验内容的认识）；
上机操作演示（演示设备的基本操作流程；分析实验数据：将理论与实际相结合）；教师发布课后思考题引导学生回顾和反思课堂上的学习内容，并促进学生将所学知识应用于实际情境中；教师提供拓展资料，帮助学生了解电子显微学的前沿动态和实际应用情况。（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先修课程为电子显微学和固体物理。后续课程包括X射线衍射、半导体材料、金属材料学、陶瓷材料学等。（五）检验课程目标达成度的考核方法和评分标准考核方式：实验操作30%；实验报告30%；考试30%课堂互动10%。三、课程内容与安排第一个实验：透射电子显微镜（TEM）的基本结构及工作原理（11学时）学习目标：通过结合透射电子显微镜实物，详细解析其基本构成与工作机理，从而使学生对透射电子显微镜的整体结构有更深入地认识，对其工作原理有更清晰地理解。在此基础上，我们还将结合适当的透射样品，进行实际的成像操作，让学生亲身体验并深入理解成像操作的基本原理。教学重点：透射电子显微镜的基本结构。（电子枪、聚光镜、样品室、物镜、中间镜、投影镜和荧光屏等部件构成）。教学难点：透射电子显微镜的成像原理。教学方法：讲授、多媒体演示、课堂提问与讨论、上机操作演示。4
4 上机操作演示（演示设备的基本操作流程；分析实验数据； 将理论与实际相结合）；教师发布课后思考题引导学生回顾 和反思课堂上的学习内容，并促进学生将所学知识应用于实 际情境中；教师提供拓展资料，帮助学生了解电子显微学的 前沿动态和实际应用情况。 （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 先修课程为电子显微学和固体物理。后续课程包括 X 射 线衍射、半导体材料、金属材料学、陶瓷材料学等。 （五）检验课程目标达成度的考核方法和评分标准 考核方式：实验操作 30%；实验报告 30%；考试 30%； 课堂互动 10%。 三、课程内容与安排 第一个实验：透射电子显微镜（TEM）的基本结构及工 作原理（11 学时） 学习目标：通过结合透射电子显微镜实物，详细解析其 基本构成与工作机理，从而使学生对透射电子显微镜的整体 结构有更深入地认识，对其工作原理有更清晰地理解。在此 基础上，我们还将结合适当的透射样品，进行实际的成像操 作，让学生亲身体验并深入理解成像操作的基本原理。 教学重点：透射电子显微镜的基本结构。（电子枪、聚 光镜、样品室、物镜、中间镜、投影镜和荧光屏等部件构成）。 教学难点：透射电子显微镜的成像原理。 教学方法：讲授、多媒体演示、课堂提问与讨论、上机 操作演示
第一节：讲授透射电子显微镜的基本结构及工作原理。（4学时）第二节：上机操作演示。（2学时）第三节：学生上机操作。（5学时）第二个实验：选区电子衍射（SAED）的操作与应用（11学时）学习目标：通过实际操作的演示和详尽的讲解，我们将深入剖析电子衍射的基本原理，帮助学生全面理解电子衍射的核心概念及其在透射电子显微镜中的衍射机制。在此基础上，我们还将运用适宜的透射样品，进行具体的衍射操作，使学生能够亲身参与并深刻领会电子衍射在分析样品晶体结构方面的原理和方法。教学重点：电子衍射标定材料结构。教学难点：选区电子衍射方法的成像原理和应用领域。教学方法：讲授、多媒体演示、课堂提问与讨论、上机操作演示。第一节：讲授电子衍射的基本原理和透射电子显微镜获取电子衍射的方法。（4学时）第二节：上机操作演示。（2学时）第三节：学生上机操作。（5学时）第三个实验：会聚束电子衍射（CBED）技术及其样品厚度测试（11学时）学习目标：该实验通过对会聚束电子衍射现象的观察和分析，进一步理解德布罗意假设及电子波长公式，即实物粒子在波动性方面所表现出的波长和频率等特性。此外，实验J
5 第一节：讲授透射电子显微镜的基本结构及工作原理。 （4 学时） 第二节：上机操作演示。（2 学时） 第三节：学生上机操作。（5 学时） 第二个实验：选区电子衍射（SAED）的操作与应用（11 学时） 学习目标：通过实际操作的演示和详尽的讲解，我们将 深入剖析电子衍射的基本原理，帮助学生全面理解电子衍射 的核心概念及其在透射电子显微镜中的衍射机制。在此基础 上，我们还将运用适宜的透射样品，进行具体的衍射操作， 使学生能够亲身参与并深刻领会电子衍射在分析样品晶体结 构方面的原理和方法。 教学重点：电子衍射标定材料结构。 教学难点：选区电子衍射方法的成像原理和应用领域。 教学方法：讲授、多媒体演示、课堂提问与讨论、上机 操作演示。 第一节：讲授电子衍射的基本原理和透射电子显微镜获 取电子衍射的方法。（4 学时） 第二节：上机操作演示。（2 学时） 第三节：学生上机操作。（5 学时） 第三个实验：会聚束电子衍射（CBED）技术及其样品厚 度测试（11 学时） 学习目标：该实验通过对会聚束电子衍射现象的观察和 分析，进一步理解德布罗意假设及电子波长公式，即实物粒 子在波动性方面所表现出的波长和频率等特性。此外，实验