“材料現(xiàn)代表征技術(shù)”在線課程建設(shè)教學(xué)改革探微

李紅霞 毛啟楠

一、課程簡介

“材料現(xiàn)代表征技術(shù)”是一門在材料科學(xué)領(lǐng)域研究材料結(jié)構(gòu)、組成、缺陷、性能，以及其變化規(guī)律等不可缺少的基礎(chǔ)課程。通過學(xué)習(xí)該課程，學(xué)生可以正確地選擇哪種儀器、怎樣的方法，對研究結(jié)果又該如何分析等，從而進(jìn)入并馳騁材料的迷人世界。

二、課程建設(shè)理念

第一，根據(jù)課程知識結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，做到重點(diǎn)突出，層次分明，把重要材料表征技術(shù)的原理講透。第二，授課內(nèi)容注重理論和實(shí)際相結(jié)合，教師在授課過程中大量引用工程案例，通過科研實(shí)例，使理論知識更加形象具體，讓本來難懂的原理變得易于被學(xué)生掌握。第三，在授課過程中，教師要注意將難度較大的知識點(diǎn)分解成容易理解的小知識點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，加深學(xué)生對重點(diǎn)和難點(diǎn)知識的理解。第四，課程的每個(gè)章節(jié)都給出了學(xué)習(xí)目標(biāo)，有助于學(xué)生綜合把握進(jìn)行所學(xué)知識。第五，課程針對每個(gè)章節(jié)給出了相應(yīng)的練習(xí)題，讓學(xué)生對所學(xué)知識進(jìn)行測試，及時(shí)查缺補(bǔ)漏。第六，安排XRD、SEM和光譜等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生在實(shí)際操作中進(jìn)一步掌握各類技術(shù)和儀器，加強(qiáng)學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握。第七，注重線上線下相結(jié)合，一方面，加強(qiáng)線上資源的維護(hù)和完善，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)資源，可以很好地對所學(xué)知識查缺補(bǔ)漏，加深對相關(guān)知識的掌握和理解;另一方面，在線下，教師及時(shí)講解學(xué)生在線上學(xué)習(xí)中遇到的問題，體現(xiàn)課程優(yōu)勢。

三、課程教學(xué)大綱

在第1周次，介紹材料現(xiàn)代表征技術(shù)的重要性，讓學(xué)生深刻認(rèn)識材料現(xiàn)代表征技術(shù)對材料發(fā)展、科技發(fā)展和人類社會(huì)發(fā)展的重大意義。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生思考人生，幫助學(xué)生建立正確的人生觀，激發(fā)學(xué)生多學(xué)科學(xué)習(xí)興趣。

在第2周次，了解電磁波譜的波粒二象性，掌握常見的電磁波譜的產(chǎn)生機(jī)理，了解原子與分子的能態(tài)，掌握電磁輻射與材料的相互作用，掌握常見的晶體結(jié)構(gòu)。

在第3周次，了解彈性散射和非彈性散射的產(chǎn)生機(jī)理，掌握入射電子束與固體作用產(chǎn)生的發(fā)射現(xiàn)象。

在第4周次，了解常見的材料現(xiàn)代表征技術(shù)，掌握XRD、SEM及光譜測試等原理，掌握X射線的產(chǎn)生、特征X射線譜，以及光電子、俄歇效應(yīng)。

在第5周次，理解與掌握X射線衍射原理。

在第6周次，掌握X射線衍射幾何條件，教學(xué)內(nèi)容包括布喇格定律產(chǎn)生條件和應(yīng)用。

在第7周次，掌握多晶體的衍射儀法研究，了解晶粒大小的計(jì)算，X射線物相分析。

在第8周次，多晶X射線衍射分析方法。學(xué)生做文獻(xiàn)調(diào)研，開展PPT講解、問題回答。

在第9周次，掌握電子衍射的基本原理，了解電子衍射儀花樣的標(biāo)定方法。理解分辨率的定義，電子衍射的基本原理，電子衍射和X射線衍射的區(qū)別。

在第10周次，掌握透射電子顯微鏡的基本原理和應(yīng)用，了解樣品制備、襯度、明暗場像。

在第11周次。掌握掃描電子顯微鏡和電子探針的基本原理，了解二次電子像、背散射電子像以及樣品制備。

在第12周次，掌握AES，XPS的基本原理、特點(diǎn)、應(yīng)用。了解儀器的結(jié)構(gòu)、操作及譜圖分析。

在第13周次，掌握紫外可見吸收光譜的基本原理和應(yīng)用，了解紫外可見吸收光譜儀的結(jié)構(gòu)和使用方法。

在第14周次。掌握分子熒光光譜法的基本原理，發(fā)射譜和激發(fā)譜等基本概念。了解熒光光譜儀的結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測定技術(shù)，紅外吸收光譜法的基本原理和應(yīng)用，樣品制備，紅外光譜儀的操作，以及拉曼光譜的基本原理、特點(diǎn)、應(yīng)用，并注意結(jié)合著紅外光譜進(jìn)行對比。

在第15周次，掌握基本的物相分析方法。了解X射線衍射儀的基本構(gòu)造、樣品制備、定量分析。

在第16周次，掌握樣品的制備要求，了解SEM的基本構(gòu)造、能譜的基本應(yīng)用。

四、課程考核方式

本課程總成績100分，由平時(shí)成績和期末考試成績（期末考試內(nèi)容涵蓋4章的全部內(nèi)容）兩部分組成，各占50%。平時(shí)成績由線上學(xué)習(xí)和線下學(xué)習(xí)組成，線上學(xué)習(xí)占40%（其中線上課后習(xí)題占20%，最終在線考試成績占20%），線下學(xué)習(xí)占10%，主要為課上研討成績。

※本文系杭州電子科技大學(xué)研究生在線課程建設(shè)項(xiàng)目資助，項(xiàng)目編號：ZXKC2020004;2020浙江省優(yōu)秀研究生課程“材料現(xiàn)代表征技術(shù)”資助。

（作者單位：杭州電子科技大學(xué)）