纳米科学与技术导论.docx

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1、纳米科学与技术导论课程教学大纲一、课程基本信息课程名称（中文）纳米科学与技术导论（英文）Introduction to Nanoscience and Technology课程代码课程性质选修开课院部生物科技与大健康学院课程负责人陈玲课程团队卿宁、赵娟、吴智谋、贺拂授课学期第七学期学分/学时2学分/32学时课内学时32理论 学时32实验 学时实训1（含上机）实习其他授课语言中文对先修的 要求先修无机与分析化学、有机化学、物理化学、高分子化学与物理。 具备无机、有机化学物质的基本性能的知识，能够认知和理解高分子材料的 性能，及其制备和加工技术。对后续的 支撑对毕业设计（论文）课程提供纳米和纳米材

2、料的概念、特点、基本性能、 制备技术，检测和表征方法等纳米科技的基础知识，为化工产品的设计和开 发、优化提供参考。课程思政 设计纳米科学与技术课程在教学过程中贯彻“立德树人”的宗旨，有机融入 “科技创新”、“工匠精神”、“爱国主义”等的教育。创新创业 教育设计本课程涉及领域广，内容日新月异。创新创业教育点有：引入前沿科技动态， 提供科学家创新创业事迹，培养学生的创新创业思维；进行学生分组专题研 讨，制作PPT,以展示、发言或辩论的形式，开展互动型和讨论型教学，调 动学生的学习主观能动性和提高其团队协作能力；设置相关实验，锻炼学生 的科研能力和创新能力；尝试“创业导师进课堂，学生创新进企业”等课

3、堂 教学改革新模式。课程简介本课程是化学工程与工艺专业本科学生的选修课。本课程主要内容包括 纳米科技的一般概念、纳米材料学、聚合物基纳米复合材料学、纳米无机复 合材料学、纳米电子学、纳米生物医学、纳米测量与表征学、纳米经济学等 的介绍。通过本课程的学习，使学生了解、掌握纳米材料的概念、分类及其 特点；了解纳米材料的物理性能和化学性能；了解纳米材料的主要制备方法 及其原理、工艺过程和适用范围；掌握纳米材料粒度、成分、结构、形貌的 测试和表征方法；了解纳米材料在不同领域的应用现状和应用前景以及研究 进展。培养学生在交叉学科和创新能力等方面的综合能力。同时也为学生今课程论文评分标准教学目标要求评分标

4、准权重 （%）90-10080-8960-790-59目标1:能够掌握纳 米和纳米材料的概 念、特点、基本性 能、制备技术,检测 和表征方法等纳米科 技的基础知识，并能 运用到纳米材料工程 问题的表述中。（支撑毕业要求指标 点 1.1）按时提交论 文；对纳米 材料及其复 合材料、器 件的概念、 特点、基本 性能、制备 技术，检测 和表征方法 的表述正确 ,且条理清 晰，语言科 学、简洁。按时提交论 文；对纳米 材料及其复 合材料、器 件的概念、 特点、基本 性能、制备 技术，检测 和表征方法 的表述较正 确，条理较 清晰，表述 基本规范， 但有少许错 误。按时提交论 文；对纳米 材料及其复 合

5、材料、器 件的概念、 特点、基本 性能、制备 技术，检测 和表征方法 的表述基本 正确，但有 有一些明显 的错误。不按时提交论 文；对纳米材 料及其复合材 料、器件的概 念、特点、基本 性能、制备技 术，检测和表 征方法的表述 错误较多，表 述不科学，不 规范。10目标2：能够整合纳 米科技的知识，根据 材料的性能特点和应 用范围，用纳米技术 改性材料。（支撑毕业要求指标 点 4.1）0目标3：能够查阅文献 了解纳米科技的最新 技术和发展趋势（支撑 毕业要求指标点10.2）能准确查阅 和分析文献 资料，论文 选题合理， 内容全面， 条理清楚， 写作格式规 范。能较准确全 面查阅和分 析文献资料

6、 ,论文选题 合理，内容 较全面，条 理较清楚， 写作格式较 规范。查阅和分析 文献资料基 本全面，选 题基本合理 ,内容比较 全面，条理 基本清楚， 写作格式基 本规范有一 些错误。查阅和分析文 献资料不够全 面，选题欠合 理，内容不够 全面，条理不 清楚，语言表 达不准确， 存在大量错误O30开卷考试评分标准教学目标要求评分标准权重 （%）90-10080-8960-790-59目标1:能够掌握纳 米和纳米材料的概 念、特点、基本性 能、制备技术,检测 和表征方法等纳米科 技的基础知识，并能 运用到纳米材料工程 问题的表述中。（支撑毕业要求指标 点 1.1）较好地掌握 纳米和纳米 材料的概

7、念、 特点、基本性 能、制备技 术，检测和表 征方法等纳 米科技的基 础知识，正 确,无误，表 达方法合理、 标注正确完 整和清晰。纳米和纳米 材料的概 念、特点、 基本性能、 制备技术， 检测和表征 方法等纳米 科技的基础 知识存在少 量非原则性 错误，表达 方法和标注 基本合理正 确。纳米和纳米 材料的概 念、特点、 基本性能、 制备技术， 检测和表征 方法等纳米 科技的基础 知识有不少 错误，表达 方法和标注 均有一些明 显错误。纳米和纳米 材料的概念、 特点、基本性 能、制备技 术，检测和表 征方法等纳 米科技的基 础知识错误 严重，表达方 法不合理、标 注错误较多。25目标2：能够整

8、合纳 米科技的知识，根据 材料的性能特点和应 用范围，用纳米技术 改性材料。（支撑毕业要求指标 点 4.1）纳米材料的 制备或检测 的方案设计 合理、可行 ,且条件较 优。案例分析全 面透彻。纳米材料的 制备或检测 的方案设计 较合理、可 行，且条件 合理，但有 少许错误。 案例分析较 全面透彻。纳米材料的 制备或检测 的方案设计 基本可行， 且条件基本 合理，但有 一些较明显 的错误。案例分析基 本全面，但 有一些错误 和不足。纳米材料的 制备或检测 的方案设计 严重不合理 ,且条件不 可行。对案例分析 不够全面，且 存在不少缺 陷和不足。25目标3：能够查阅文献 了解纳米科技的最新 技术和

9、发展趋势（支撑 毕业要求指标点10.2）0后研究新材料、新性能、新工艺打下理论基础。本课程将以学生获得知识能力为目标，采用大量的集中讲授、研讨，并 将课堂教授结合现代网络工具如微助教等方式贯穿教学的全过程。二、课程目标及对毕业要求指标点的支撑序号课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求1目标1：能够掌握纳米和纳米材料 的概念、特点、基本性能、制备 技术，检测和表征方法等纳米科 技的基础知识，并能运用到纳米 材料工程问题的表述中。1.1能将数学、自然科学、 化工的基础和专业知 识、工程科学的语言 工具用于复杂化工问 题的表述。1能够将数学、自然科 学、工程基础以及化 学工程与工艺专业知 识用于解决化工

10、产品 开发、化工生产过程 中的复杂工程问题。2目标2：能够整合纳米科技的知 识，根据材料的性能特点和应用 范围，用纳米技术改性材料。4.1能够基于专业理论， 根据对象特征，对化 工过程中的复杂工程 问题选择可行工艺合 成路线，设计可行的 实验方案。4能够基于科学原理并 采用科学方法对化工 过程中的复杂工程问 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。3目标3：能够查阅文献了解纳米科 技的最新技术和发展趋势。10.2具备一定的国际视野 ,理解和尊重世界不 同文化的差异性和多 样性，能够追踪化工 产品和技术的国际发 展趋势和研究热点。10能够就复杂工程问题

11、 与业界同行及社会公 众进行有效沟通和交 流，包括撰写报告和 设计文稿、陈述发言 、清晰表达或回应指 令，并具备一定的国 际视野，能够在跨文 化背景下进行沟通和 交流。三、教学内容及进度安排序号教学内容学生学习 预期成果课内 学时支撑课程目标1纳米科学技术概论纳米科学技术基本概念； 纳米科学技术发展的意(1)认知纳米、 纳米科学技术的 涵义。2讲授讲授:纳米科目标1义；纳米科学技术的发展 前景重点：纳米科学技术基本 概念思政内容导入：分析我国在纳米科学技术 领域近年来的发展， 鼓励同学树立远大理想， 增强民族荣誉感和自信心O创新创业：引入前沿科技动态。(2)认知纳米科 学技术发展的意 义。(3

12、)认知纳米科 学技术的发展概 况及前景。学技术的概 念、意义和发 展前景。2纳米材料学纳米材料的概念；纳米材 料的分类；纳米材料的性 质；纳米材料的制备；纳 米粉体表面改性；纳米材 料的应用;纳米结构材料； 纳米粉体分散体系及应 用。研讨：纳米粉体表面改性 的方法。文献学习：无机纳米粒子 制备技术的进展及其应 用。重点：纳米材料的概念和 性质；纳米材料的制备； 纳米粉体表面改性。难点：纳米材料的制备； 纳米分体表面改性。思政内容导入：介绍广东江门恩平的一位 企业家，他是南美华侨， 看到我国在纳米碳酸钙制 备技术与国际先进水平的(1)理解纳米材 料的概念；(2)认知纳米材 料常见的分类；(3)分

13、析纳米材 料的基本性质；(4)掌握纳米材 料常用的制备方 法；(5)掌握纳米粉 体常用的表面改 性方法；(6)认知纳米结 构材料的概念、 性能和应用；(7)认知纳米分 散体系的制备方 法及应用；6讲授/讨论讲授：纳米材 料的相关知识 卢,讨论：分组讨 论或微助教等 新媒体形式文献学习：中 国知网、维普、 超星、百度、谷 歌等途径调研 学习目标1目标2目标3差距，毅然回家乡投资设 厂，从设备、工艺等方面 进行革新和攻关，应学习 他的“工匠精神”和爱国 主义精神。创新创业：提供科学家创新创业事 迹。3聚合物基纳米复合材料 学纳米复合材料的定义；纳 米复合材料的命名与分 类；纳米复合材料的性能 与特

14、点；纳米复合材料的 制备；聚合物基纳米复合 材料的发展；纳米复合橡 胶；纳米复合塑料；纳米 复合纤维；纳米复合涂料研讨：聚合物基纳米复合 材料制备的关键，方法， 以及各种制备方法的优缺 点文献学习：纳米复合塑料 或纳米复合涂料的研究进 展重点：纳米复合材料的性 能与特点；纳米复合材料 的制备难点：纳米复合材料的制 备思政内容导入：介绍中科院在纳米复合聚 氨酯弹性体的研究成果， 该研究成果使得塑胶运动 场地的原料可以国产化， 应学习科学家的“不怕困 难” “勇于创新”的精神。 创新创业：(1)认知纳米复 合材料的定义；(2)认知聚合物 基纳米复合材料 的命名与分类；(3)掌握聚合物 基纳米复合材

15、料 的性能；(4)掌握聚合物 基纳米复合材料 的制备方法；(5)认知聚合物 基纳米复合材料 的发展；(6)认知纳米复 合橡胶、纳米复 合塑料、纳米复 合纤维、纳米复 合涂料的制备、 性能和发展。6讲授/讨论讲授：聚合物 基纳米复合材 料的相关知识 占/、，讨论：分组讨 论或微助教等 新媒体形式文献学习：中 国知网、维普、 超星、百度、谷 歌等途径调研 学习目标1目标2目标3进行学生分组专题研讨， 制作PPT,以展示、发言 或辩论的形式，开展互动 型和讨论型教学。4无机纳米复合材料学纳米陶瓷概况；纳米陶瓷 粉体的分散；纳米陶瓷素 坯成形；纳米陶瓷的烧结 技术；纳米陶瓷的力学性 质；纳米陶瓷的发展

16、；纳 米金属材料性质；纳米金 属材料的制备；典型的无 机基纳米复合材料研讨：纳米陶瓷的增强增 韧机理重点：纳米陶瓷粉体的分 散;纳米陶瓷的力学性质； 纳米金属材料的性质和制 备难点：纳米陶瓷粉体的分 散；纳米金属材料的制备(1)认知纳米陶 瓷的概念、分类 和用途；(2)掌握纳米陶 瓷的制备技术；(3)认知纳米陶 瓷的基本性能；(4)认知纳米陶 瓷的发展前景；(5)掌握纳米金 属材料的基本性 能；(6)掌握纳米金 属材料的制备方 法；(7)认知典型的 无机基纳米复合 材料的性能、制 备方法和发展概 况6讲授/讨论讲授：无机纳 米复合材料的 相关知识点；研讨：分组讨 论或微助教等 新媒体形式；目标

17、1目标2目标35纳米电子学纳米电子学概念；纳米电 子器件类型；纳米电子器 件；纳米有机器件；纳米 电子学的发展；纳米加工 技术(纳米电子学的内容只要 求达到认知的程度，不设 重点和难点)(1)认知纳米电 子学的概念；(2)认知纳米电 子器件的性能和 制备方法；(3)认知纳米电 子学的发展概况2讲授讲授：纳米电 子学的相关知 识点目标1目标36纳米生物医学纳米生物医学概念；纳米 药物；纳米医用材料；纳 米药物载体；功能性纳米 给药系统;纳米生物材料； 纳米生物器件；纳米生物 医学诊断与检测技术；纳(1)认知纳米生 物医学的概念；(2)认知纳米药 物的概念和发展 概况；(3)认知纳米医 用材料的概

18、念和3讲授/讨论讲授：纳米生 物医学的相关 知识点；讨论：分组讨目标1目标3米生物医学的发展研讨：纳米机器人应用中 存在的问题(纳米电子学的内容只要 求达到认知的程度，不设 重点和难点)发展概况；(4)认知纳米药 物载体的概念和 发展概况；(5)认知功能性 纳米给药系统的 概念和发展概 况；(6)认知纳米生 物材料的概念和 发展概况；(7)认知纳米生 物器件的概念和 发展概况；(8)认知纳米生 物医学诊断与检 测技术的发展概 况。论或微助教等 新媒体形式7纳米表征学纳米表征的概念；纳米表 征仪器；纳米材料的结构 表征；纳米表征技术的标 准化文献学习：纳米材料结构 域表征的技术进展重点：纳米表征

19、仪器；纳 米材料的结构表征难点：纳米材料的结构表 征创新创业：设置相关实验。(1)认知纳米表 征的概念；(2)掌握目前常 用的纳米表征仪 器的原理、结构、 使用方法及其在 纳米材料表征中 的应用；(3)掌握纳米材 料的结构表征方 法；(4)认知纳米表 征技术的标准化 发展概况5讲授 讲授：纳米表 征学的相关知 识点；文献学习：中 国知网、维普、 超星、百度、谷 歌等途径调研 学习目标1目标2目标38纳米经济浪潮纳米科技经济化；纳米科 技的基础研究；纳米科技 冲击波；纳米科技标准化重点：纳米产品标准化(1)认知纳米科 技基础研究的意 义；(2)认知纳米科 技对经济发展的 影响2讲授讲授：纳米科

20、技对经济发展 的影响及其产 业的发展现 状。目标3四、课程考核序 当课程目标(支撑毕业要求 指标点)考核内容评价依据及成绩比例()成绩 比例 (%)平时表现课程 论文开卷 考试1目标1：能够掌握纳米和 纳米材料的概念、特点、 基本性能、制备技术，检 测和表征方法等纳米科技 的基础知识，并能运用到 纳米材料工程问题的表述 中。(支撑毕业要求指标点 1.1)(1)认知和理解纳 米和纳米材料的概 念、性能和特点；(2)认知和理解纳 米材料及其复合材 料的制备技术；(3)认知和理解纳 米材料的结构表征 技术。101025452目标2：能够整合纳米科 技的知识，根据材料的性 能特点和应用范围，用纳 米技

21、术改性材料。(支撑毕业要求指标点 4.1)(1)能够设计和制 备纳米复合材料的 能力；(2)能够运用纳米 技术改性材料的能 力。0025253目标3：能够查阅文献了解 纳米科技的最新技术和发 展趋势(支撑毕业要求指标 点 10.2)(1)查阅文献，以 及结合所学纳米科 技知识，理解国内 外纳米科技技术进 展的能力。(2)凝练综述的能 力030030合计104050100五、教材及参考资料1 .教材纳米科技导论，徐国财,北京:高等教育出版社，2005, 978-7-04-017758-9。2 .主要参考书1纳米材料导论，曹茂盛、关长斌、徐甲强，哈尔滨:高哈尔滨工业大学出版社，2001,978-7

22、-5603-1645-1；纳米材料科学导论，陈敬中、刘剑洪、孙学良、陈瀛，北京:高等教育出版社，2010,第二版，978-7-04-029781-2；3纳米结构和纳米材.料合成、性能及应用，董星龙 译，北京:高等教育出版社，2012, 978-7-04-032624 o六 教学条件多媒体教室附录：各类考核评分标准表平时表现评分标准教学目标要求评分标准权重 （%）90-10080-8960-790-59目标1:能够掌握纳 米和纳米材料的概 念、特点、基本性 能、制备技术,检 测和表征方法等纳 米科技的基础知 识，并能运用到纳 米材料工程问题的 表述中。（支撑毕业要求指 标点1.1）在课堂问 答和

23、微助 教小测中 ,对纳米 科技基本 知识点的 回答很准 确，表达 方法合理 正确、完 整和清晰 ,并积极 参加课堂 讨论。在课堂问答 和和微助教 小测中，对 纳米科技 基本知识点 的回答基本 正确，有少 许错误，表 达方法基本 合理正确， 并能较积极 的参加课堂 讨论。在课堂问答和 微助教小测中 ，对纳米科技 基本知识点的 回答有不少错 误，表达方法 有一些明显错 误。能参加课 堂讨论。在课堂问答 和微助教小 测中，对纳 米科技基本 知识点的回 答错误严重 ,表达方法 不合理、错 误较多，不 怎么参加课 堂讨论。10目标2：能够整合纳 米科技的知识，根 据材料的性能特点 和应用范围，用纳 米技术改性材料。（支撑毕业要求指 标点4.1）0目标3：能够查阅文 献了解纳米科技的 最新技术和发展趋 势（支撑毕业要求指 标点10.2）-0