《材料专业基础实验》课程教学大纲.docx

材料专业基础实验课程教学大纲一、课程基本信息英文名称Basicexperimentofmaterialspecialty课程代码MSEN1016课程性质专业必修课程授课对象材料科学与工程专业学生（学术型）学分2学时72主讲教师张英、袁莉、苏艳丽、沈风雷修订日期2023.5指定教材无指定教材（可参考材料科学与工程基础实验指导书）二、课程目标（一）总体目标:本课程是材料科与工程专业的门重要学位课,是材料科与工程专业学生必修的门独立的综合实验课程。通过实验课程训练，巩固并加深对材料表征与测试，材料科学与基础等课程的理解，掌握材料相关的制备方法及工艺、结构与性能表征与测试技术、材料结构与性能的之间的关系。同时，培养学生的团队合作、动手能力、观察能力、思维创新能力、表达能力和归纳处理、分析实验数据及撰写科学报告的能力0（二）课程目标：课程目标h基于材料科学与工程、材料现代测试方法、材料合成原理与技术、高分子化学与物理、材料物理性能等课程知识，能将工程和专业知识用于材料成型过程的设计、控制和改进；能对材料科学与工程的复杂工程问题进行识别与判断，并结合专业知识进行有效分解；能够根据材料特性，设计满足特定需求的材料和使用相应的成型方法与设备。课程目标2,能够掌握材料的合成、加工的实验方法，熟悉材料的结构与性能的表征手段；能熟练使用新型仪器、设备制备或表征材料性能，并理解仪器或设备的使用局限性。课程目标能够基于工程相关背景知识，合理分析材料科学与工程实践和复杂工程问题的解决方案进行。了解与材料科学与工程专业相关的职业和行业的生产、设计、研究和开发、环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法律、法规。课程目标4：能够在材料工程实践中理解和遵守材料科学与工程职业道德和规范，履行责任。能够理解团队合作的意义，能与团队成员有效沟通，用人单位和社会评价好。能够通过口头或书面方式表达自己的想法,就材料科学与工程专业的复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流。能够采取适合的方式通过学习发展自身能力，并表现出自我学习和探索的成效。理解材料科学与工程专业的工程活动中涉及的重要工程管理原理和经济决策方法。（=）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系表1:课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表课程目标对应课程内容对应毕业要求1全部实验操作1.4、2.1、3.32全部实验操作4.1、5.43全部实验操作6.1、7.14全部教学内容8.2、9.1、10.1、11.1、12.2三、教学内容材料专业基础实验注重将课堂理论教学与实验研究相结合。实验前通过教师阐述实验目的、原理、操作流程、安全注意事项等。以学生实际操作为主，教师讲授为辅培养学生的实验动手能力，使学生掌握材料结构表征、性能测试的基本操作和过程，加深学生对基础知识的理解，提高动手能力。要求全面提高工程应用能力并提升解决工程问题能力。实验项目L绪论、学生实验安全要求和风险责任和团队合作教育（课程目标4）1 .教学目标（1）培养学生遵守验室规则，培养学生具备安全责任意识。（2）掌握各实验目的、基本原理、实验内容和安全要求。（3）发挥课程思政作用，培养学生的团队合作意识与专业认同感。2 .教学重难点培养学生具备安全责任意识。3 .教学内容实验安全要求和风险责任和团队合作教育。课堂授课5 .教学评价课堂提问、预习报告。实验项目2：XRD衍射实验（课程目标14）6 .教学目标（1） 了解X射线衍射仪的基本结构；（2）获悉XRD分析物相的基本原理；（3）掌握物相分析的定性及定量方法；（4）布拉格方程的应用；（5）试样的制备及实验影响因素。7 .教学重难点定性及定量分析方法应用。8 .教学内容通过XRD仪器设备操作、实验样品制备、谱图处理与数据分析，提高学生发现、提出、分析和解决复杂工程问题的能力，支撑学生达成相关毕业要求，为后续的真实训练打下基础；通过拓展项目和背景资料学习，培养学生终身学习能力。9 .教学方法课堂授课、上机操作。10 .教学评价课堂提问、实验报告。实验项目3：SEM实验（课程目标1-4）1 .教学目标（1） 了解扫描电镜结构、原理及性能；（2）扫描电镜在材料研究中的应用；（3）材料的断口形貌与性能及工艺的关系；（4） SEM的制样及实验注意事项学生对SEM设备参数的设定及上机操作的熟练度。3 .教学内容本实验以聚合物、无机粉末为主要样品，通过样品制备、上级操作或演示、形貌分析等内容提高学生动手、发现、提出、分析和解决复杂工程问题的能力，支撑学生达成相关毕业要求，为后续的真实训练打下基础；通过拓展项目和背景资料学习，培养学生终身学习能力。4 .教学方法老师演示、学生现场操作5 .教学评价课堂提问、实验报告。实验项目4:AFM实验（课程目标1-4）1 .教学目标（1） 了解AFM的结构与工作原理。（2） AFM在材料研究中的应用。2 .教学重难点学生对AFM上机操作的熟练度。3 .教学内容本实验以聚合物、无机粉末为主要样品，通过样品制备、上级操作或演示、形貌分析等内容提高学生动手、发现、提出、分析和解决复杂工程问题的能力，支撑学生达成相关毕业要求，为后续的真实训练打下基础；通过拓展项目和背景资料学习，培养学生终身学习能力。4 .教学方法老师演示、学生现场操作5 .教学评价课堂提问、实验报告。实验项目5:超景深显微镜实验（课程目标L4）1 .教学目标（1） 了解仪器的结构与工作原理。学生上机操作的熟练度及对样品形貌分析。3 .教学内容本实验以含聚合物、无机粉末为主要样品，通过样品制备、上级操作或演示、形貌分析等内容提高学生动手、发现、提出、分析和解决复杂工程问题的能力，支撑学生达成相关毕业要求，为后续的真实训练打下基础：通过拓展项目和背景资料学习，培养学生终身学习能力。4 .教学方法老师演示、学生现场操作5 .教学评价课堂提问、实验报告。实验项目6：DSC实验（课程目标14）1 .教学目标（1）实验室安全教育，培养学生具备防止触电、压伤、烫伤等危险的意识。（2） 了解DSC设备的结构与工作原理，掌握DSC设备的基本操作。（3）掌握仪器在材料研究中的应用。2 .教学重难点DSC的工作原理及与材料结构间的关系。3 .教学内容不同聚合物的DSC表征。4 .教学方法老师演示、学生现场操作5 .教学评价课堂提问、实验报告。实验项目7：TG实验（课程目标L4）1 .教学目标（1） 了解TG设备的结构与工作原理，掌握TG设备的基本操作。TG的工作原理及与材料结构间的关系。3 .教学内容不同聚合物的TG表征。4 .教学方法老师演示、学生现场操作5 .教学评价课堂提问、实验报告。实验项目8：DMA实验（课程目标1-4）1 .教学目标（1） 了解DMA设备的结构与工作原理，掌握DMA设备的基本操作。（2）掌握仪器在材料研究中的应用。2 .教学重难点DMA的工作原理及与材料结构间的关系。3 .教学内容聚合物及复合材料的DMA表征。4 .教学方法老师演示、学生现场操作5 .教学评价课堂提问、实验报告。实验项目9:TMA实验（课程目标14）1 .教学目标（1） 了解TMA设备的结构与工作原理，掌握TMA设备的基本操作。（2）掌握仪器在材料研究中的应用。2 .教学重难点TMA的工作原理及与材料结构间的关系。材料的TMA表征。4 .教学方法老师演示、学生现场操作5 .教学评价课堂提问、实验报告。实验项目10：液体黏度的测定（课程目标L4）1.教学目标（1）掌握旋转法测定液体黏度的影响因素；（2） 了解影响牛顿型流体和非牛顿型流体黏度的因素。2 .教学重难点黏度的概念以及黏度随物质浓度、温度等变化规律。3 .教学内容掌握旋转法测定液体黏度的方法。4 .教学方法老师演示、学生现场操作5 .教学评价课堂提问、实验报告。实验项目11:雷诺实验（课程目标14）1 .教学目标（I）观察实验中流体流动的现象。（2）掌握体积法测流量的方法。（3）观察层流、临界流、紊流的现象。（4）掌握临界雷诺数测量的方法。2 .教学重难点雷诺数的物理意义、上临界雷诺数和下临界雷诺数的准确判定。通过层流、过度流和紊流的实验现象，利用雷诺试验仪计算出上临界雷诺数和下临界雷诺数。4 .教学方法老师演示、学生现场操作5 .教学评价课堂提问、实验报告。实验项目12：稳态平板法测定绝缘材料导热系数（课程目标14）1 .教学目标（1）巩固和深化稳定导热过程的基本理论，学习用平板法测定绝热材料导热系数的实验方法和技能。（2）测定试验材料的导热系数。（3）确定试验材料导热系数与温度的关系。2 .教学重难点导热系数的物理意义、材料导热系数与温度的关系。3 .教学内容利用稳态平板法测量绝缘材料的导热系数，并确定材料导热系数与温度的变化关系。4 .教学方法老师演示、学生现场操作5 .教学评价课堂提问、实验报告。实验项目13：煤的工业分析（课程目标14）1 .教学目标（1） 了解煤的工业分析的方法及其重要性；（2）掌握煤的水分、灰分、挥发分的测定方法和固定碳的计算方法；（3）判断分析煤样的种类。2 .教学重难点煤的工业分析中水分、灰分和挥发份的测定方法。3 .教学内容将煤样在不同条件下进行热处理，计算出水分、灰分、挥发份和固定碳的含量。4 .教学方法老师演示、学生现场操作5 .教学评价课堂提问、实验报告。实验项目14：晶体定向及晶面符号（课程目标14）1 .教学目标（1）熟悉面心立方和密排立方晶体结构中常用的晶面及晶向的几何位置；（2）进-一步加深理解和掌握晶面指数和品向指数的确定方法。2 .教学重难点晶体学符号的意义及其标注方法。3 .教学内容（1）构建面心立方、体心立方和密排六方三种晶体结构；（2）在已堆积出的上述晶胞中，画出（100）、（IIO）和（UD晶面;（3）在已堆积出的上述晶胞中，画出110、111和112晶向。4 .教学方法老师演示、学生现场操作。5 .教学评价课堂提问、实验报告。实验项目15：典型金属晶体结构的球体堆垛模型分析（课程目标14）1 .教学目标1 1）了解简单立方、面心立方、体心立方和密排六方品胞结构中原子的排列及数目；（2）通过模型观察掌握球体最紧密堆积原理，掌握面心立方和密排六方晶体结构中最密排面的原子堆垛方式、并进一步确定四面体空隙和八面体空隙的位置及分布；（3）求解空间利用率。球体最紧密堆积原理。3 .教学内容（1）球体最紧密堆积原理；（2）掌握面心立方、体心立方和密排六方晶体结构中最密排面的原子堆垛方式、并进一步确定四面体空隙和八面体空隙的位置及分布；（3）求解面心立方、体心立方和密排六方晶体结构的空间利用率。4 .教学方法老师演示、学生现场操作。5 .教学评价课堂提问、实验报告。实验项目16：AX型无机化合物晶体结构解析（课程目标14）1 .教学目标（1）通过观察模型，要求熟练掌握并分析典型AX型无机化合物的晶体结构；（2）掌握鲍林规则。2