《材料现代研究方法》教学大纲课程名称：材料现代研究方法课程类别（必修/选修）：必修课强英文名称：ModenResearchMethodsofMaterials其中实验/实践学时：0总学时/周学时/学分：48/4/3先修课程：《材料科学基础》《大学化学》后续课程支撑：《金属腐蚀与防护》《金属材料学》授课时间：星期一上午1-2节：星期三上午1-2节（1班）授课地点：松山湖校区6A305星期上午3-4节：星期三上午3-4节（2班授课对象：2021金属1班，2021金属2班开课学院：材科科学与工程学院任课教师姓名/职称：李月明/特聘副研究员答疑时间、地点与方式：（1）上课前、课间，以及课后在上课教室答疑：，（2）课后在4B309室进行当面答疑：（3）利用网络等通讯手段进行答疑等。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》朱和国主编，东南大学出版社，2017数学参考资料：《材料分析方法》周玉等，机械工业出版社，2017年6月第3版课程简介：本课程是金属材料工程专业重要的学科基础课程之一。课程主要介绍了材料的结构、组分以及性能等方面的检测设备和检测方法，重点介绍了不同测试表征设备的结构、原理以及应用，主要涉及X衍射分析、电子显微分析、热分析、光谱分析、色谱技术等。本课程是表征测试材料物相结构、化学组成、微观形貌和宏观性能之间关系的重要课程，通过本课程的学习，为学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1
1 《材料现代研究方法》教学大纲 课程名称： 材料现代研究方法 课程类别（必修/选修）：必修 课程英文名称：Modern Research Methods of Materials 总学时/周学时/学分：48/4/3 其中实验/实践学时：0 先修课程：《材料科学基础》《大学化学》 后续课程支撑：《金属腐蚀与防护》《金属材料学》 授课时间：星期一上午 1-2 节；星期三上午 1-2 节（1 班） 星期一上午 3-4 节；星期三上午 3-4 节（2 班） 授课地点：松山湖校区 6A305 授课对象：2021 金属 1 班，2021 金属 2 班 开课学院：材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称：李月明/特聘副研究员 答疑时间、地点与方式：（1）上课前、课间，以及课后在上课教室答疑；（2）课后在 4B309 室进行当面答疑；（3）利用网络等通讯手段进行答疑等。 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 主编，东南大学出版社，2017 教学参考资料：《材料分析方法》 周玉等，机械工业出版社， 2017 年 6 月第 3 版 课程简介：本课程是金属材料工程专业重要的学科基础课程之一。课程主要介绍了材料的结构、组分以及性能等方面的检测设备和检测方法，重点介绍 了不同测试表征设备的结构、原理以及应用，主要涉及 X 衍射分析、电子显微分析、热分析、光谱分析、色谱技术等。本课程是表征测试材料物相结 构、化学组成、微观形貌和宏观性能之间关系的重要课程，通过本课程的学习，为学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： 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求
目标1：掌握X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微2问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学2-2掌握运用专业基础知识分析金属分析、电子探针分析、热分析、光谱分析等的基本理论：的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析金材料工程问题的能力。解不同研究方法和设备在金属材科应用中的区别与联属材料领域的复杂工程问题，以获得有效结论。系。目标2：3-2掌握金属材料结构/组成、性质、加掌握材料组成、晶体结构与显微结构等的分析测试方法与工工艺、服役性能之间相互关系的基本3设计、开发解决方案：能够设计针对金属材料制技术：掌握不同测试表征设备的原理、结构及应用。规律，能够分析金属材料的成分设计、备、加工过程中所涉及的工艺进行设计并制定解决合金制备、加工过程中所涉及的工艺参方案，能够在设计环节中体现创新意识，并综合考数、生产流程及关键控制步骤，并根据虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。专业相关知识制度解决方案，满足特定需求。目标3：5使用现代工具：能够针对金属材料的设计、制备、5-1能够开发、选择及使用现代专业检具备根据材料的性质等信息选用科学的方法、恰当的仪器加工等问题，开发、选择与便用恰当的技术、资源、测设备、资源及技术来分析金属材料工和合理的条件等以确定分析手段，获取有效数据，并具备现代工程工具和信息技术工具，对金属材料工程领程中涉及合金设计与制备、产品加工等使用专业的数据处理和分析软件等分析典型实验结果的域复杂问题进行预测与模拟，并能够理解其局限方面的复杂工程问题，并能够理解其局性。能力，能够对检测结果进行标定和分析解释。限性。目标4：6.工程与社会：能够基于金属材料工程相关背景知培养学生具有严格遵守和执行规范的思想意识：培养学生6-1正确认识金属材料工程对于客观世识进行合理分析，评价金属材料工程领域实践和复具有积极向上、崇尚科学的价值观，培养学生主动参与、界和社会的影响。杂问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。2
2 目标 1： 掌握 X 射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微 分析、电子探针分析、热分析、光谱分析等的基本理论； 了解不同研究方法和设备在金属材料应用中的区别与联 系。 2-2 掌握运用专业基础知识分析金属 材料工程问题的能力。 2 问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学 的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析金 属材料领域的复杂工程问题，以获得有效结论。 目标 2： 掌握材料组成、晶体结构与显微结构等的分析测试方法与 技术；掌握不同测试表征设备的原理、结构及应用。 3-2 掌握金属材料结构/组成、性质、加 工工艺、服役性能之间相互关系的基本 规律，能够分析金属材料的成分设计、 合金制备、加工过程中所涉及的工艺参 数、生产流程及关键控制步骤，并根据 专业相关知识制度解决方案，满足特定 需求。 3 设计、开发解决方案：能够设计针对金属材料制 备、加工过程中所涉及的工艺进行设计并制定解决 方案，能够在设计环节中体现创新意识，并综合考 虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。 目标 3： 具备根据材料的性质等信息选用科学的方法、恰当的仪器 和合理的条件等以确定分析手段，获取有效数据，并具备 使用专业的数据处理和分析软件等分析典型实验结果的 能力，能够对检测结果进行标定和分析解释。 5-1 能够开发、选择及使用现代专业检 测设备、资源及技术来分析金属材料工 程中涉及合金设计与制备、产品加工等 方面的复杂工程问题，并能够理解其局 限性。 5 使用现代工具：能够针对金属材料的设计、制备、 加工等问题，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，对金属材料工程领 域复杂问题进行预测与模拟，并能够理解其局限 性。 目标 4： 培养学生具有严格遵守和执行规范的思想意识；培养学生 具有积极向上、崇尚科学的价值观，培养学生主动参与、 6-1 正确认识金属材料工程对于客观世 界和社会的影响。 6. 工程与社会：能够基于金属材料工程相关背景知 识进行合理分析，评价金属材料工程领域实践和复 杂问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文 化的影响，并理解应承担的责任
坚持不懈、科学严谨、认真细致、实事求是的科学态度和职业道德。理论教学进程表教学内容（重点、难点、课程思政融入教学模式支撑课周次教学主题授课教师学时数教学方法作业安排点)线下/混合式程目标课程介绍、大纲讲解、材料分析方法概述、以及在科学发展中的地位。重点：材料分课程思政作业：要析方法与材料发展关系，难点：材料分析课堂讲授与求学生每人至少阅李月明2线下目标四绪论方法的应用1小组讨论读两篇与材料分析课程思政融入点：介绍材料分析方法的演有关的文章或书籍变过程，并结合“35个卡脖子难题”中的分析设备问题，培养学生的爱国精神。晶体及其基本性质：晶向、晶面及晶带：倒易点阵课堂讲授与李月明4目标一1-2线下晶体学基础小组讨论重点：品向、晶面及晶带：倒易点阵难点：倒易点阵X射线的性质、X射线的产生、X射线与X射线衍射物理课堂讲授与物质的相互作用、劳埃方程与布拉格方程，李月明线下目标二62-3基础以及衍射原小组讨论X射线衔射强度理重点：X射线产生的原理、布拉格方程3
3 坚持不懈、科学严谨、认真细致、实事求是的科学态度和 职业道德。 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） 教学模式 线下/混合式 教学方法 作业安排 支撑课 程目标 1 绪论 李月明 2 课程介绍、大纲讲解、材料分析方法概述、 以及在科学发展中的地位。重点：材料分 析方法与材料发展关系，难点：材料分析 方法的应用 课程思政融入点：介绍材料分析方法的演 变过程，并结合“35 个卡脖子难题”中的 分析设备问题，培养学生的爱国精神。 线下 课堂讲授与 小组讨论 课程思政作业：要 求学生每人至少阅 读两篇与材料分析 有关的文章或书籍 目标四 1-2 晶体学基础 李月明 4 晶体及其基本性质；晶向、晶面及晶带； 倒易点阵 重点：晶向、晶面及晶带；倒易点阵 难点：倒易点阵 线下 课堂讲授与 小组讨论 目标一 2-3 X 射线衍射物理 基础以及衍射原 理 李月明 6 X 射线的性质、X 射线的产生、X 射线与 物质的相互作用、劳埃方程与布拉格方程， X 射线衍射强度 重点：X 射线产生的原理、布拉格方程 线下 课堂讲授与 小组讨论 目标二
难点：X射线的衍射原理，X射线与物质的相互作用课程思政融入点：图片展示伦琴的照片和伦琴夫人手的×射线图片。通过介绍×射线的发现过程，鼓励学生在科学研究的过程中要遵循严谨务实和刻苦钻研的精神。X射线衍射仪及立方晶系物质的指标化和晶格常数的计算：利用X射线衍射仪进行物相定性分析。重点：X射线衍射的应用课堂讲授与X射线的多晶衍李月明线下目标三6作业一4-5难点：X射线物相分析小组讨论射分析及其应用课程思政融入点：X射线物相分析的特征蜂可用于判断某种物质的存在，让学生理解事实判断要有理有据，不能弄虚作假，培养学生实事求是的科学态度。电子与固体表面的相互作用原理及产生的信号与应用：电子衍射课堂讲授与电子显微分析基李月明线下目标二45-6重点：电子衍射的基本公式小组讨论础难点：电子与X射线的异同点，电子衍射的基本公式课堂讲授与透射电镜原理与电磁透镜，像差及景深与线下李月明6目标三6-7作业二透射电子显微镜小组讨论焦长，透射电镜的结构与成像原理等：4
4 难点：X 射线的衍射原理，X 射线与物质 的相互作用 课程思政融入点：图片展示伦琴的照片和 伦琴夫人手的 X 射线图片。通过介绍 X 射 线的发现过程，鼓励学生在科学研究的过 程中要遵循严谨务实和刻苦钻研的精神。 4-5 X 射线的多晶衍 射分析及其应用 李月明 6 X 射线衍射仪及立方晶系物质的指标化和 晶格常数的计算；利用 X 射线衍射仪进行 物相定性分析。 重点：X 射线衍射的应用； 难点：X 射线物相分析 课程思政融入点：X 射线物相分析的特征 峰可用于判断某种物质的存在，让学生理 解事实判断要有理有据，不能弄虚作假， 培养学生实事求是的科学态度。 线下 课堂讲授与 小组讨论 作业一 目标三 5-6 电子显微分析基 础 李月明 4 电子与固体表面的相互作用原理及产生的 信号与应用；电子衍射 重点：电子衍射的基本公式 难点：电子与 X 射线的异同点，电子衍射 的基本公式 线下 课堂讲授与 小组讨论 目标二 6-7 透射电子显微镜 李月明 6 透射电镜原理与电磁透镜，像差及景深与 焦长，透射电镜的结构与成像原理等； 线下 课堂讲授与 小组讨论 作业二 目标三
重点：透射电镜的工作原理难点：透射电镜的成像原理，单品电子衍射花样的标定。课程思政融入点：通过介绍郭可信，叶恒强等科学家在透射电镜领域的卓越成就，增强学生的爱国精神和民族意识，培养学生为国奉献，不畏艰险，勇于探索的热情。扫描电子显微镜的结构及工作原理、应用课堂讲授与领域，电子探针分析及应用扫描电子显微镜李月明10线下目标三8-10作业三小组讨论及电子探针重点：二次电子像：难点：成像质量多的影响因素X射线物理基础、衍射原理及分析、电子2线下李月明目标三10期中考试显微分析、透射电镜、扫描电镜X射线光电子能谱仪的工作原理，系统组成，X射线光电子能谱，俄歌电子能谱分表面分析技术析，X射线荧光光谱区别与联系STM、（X射线光电子课堂讲授与AFM的工作原理特点等线下李月明目标二411能谱，俄歇电子小组讨论置点：X射线光电子能谱、俄歇电子能谱能谱分析，的工作原理STM、AFM)难点：X射线光电子能谱/俄歇电子能谱的原理及应用n
5 重点：透射电镜的工作原理 难点：透射电镜的成像原理，单晶电子衍 射花样的标定 。 课程思政融入点 ：通过介绍郭可信，叶恒 强等科学家在透射电镜领域的卓越成就， 增强学生的爱国精神和民族意识，培养学 生为国奉献，不畏艰险，勇于探索的热情。 8 -10 扫描电子显微镜 及电子探针 李月明 10 扫描电子显微镜的结构及工作原理 、应用 领域，电子探针分析及应用 重点：二次电子像； 难点：成像质量多的影响因素 线下 课堂讲授 与 小组讨论 作业三 目标三 10 期中考试 李月明 2 X 射线物理基础、衍射原理及分析、电子 显微分析、透射电镜、扫描电镜 线下 目标三 11 表面分析技术 （X 射线光电子 能谱，俄歇电子 能谱分析， STM 、AFM ） 李月明 4 X 射线光电子能谱仪的工作原理，系统组 成， X 射线光电子能谱，俄歇电子能谱分 析， X 射线荧光光谱区别与联系 STM 、 AFM 的工作原理 特点等 重点 ： X 射线光电子能谱、俄歇电子能谱 的工作原理 难点 ： X 射线光电子能谱 /俄歇电子能谱的 原理及应用 线下 课堂讲授 与 小组讨论 目标二