| 1 | 绪论 | 回顾和简介分析技术领域的诺贝尔奖 | 仪器创新；科学精神和科学方法 |
| 2 | 第1章X射线物理学基础——X射线发展史 | 伦琴发现X射线；X射线用于医学成像 | 科学发现的偶然和必然；实践是检验真理的唯一标准；科学服务于社会，学有所用 |
| 3 | ——X射线本质 | 劳厄利用晶体衍射证实X射线电磁波本质 | 追求真理、严谨治学；科学研究的步骤和方法 |
| 4 | 第2章X射线衍射理论 | 布拉格定律的重要意义；劳伦斯∙布拉格25岁获得诺贝尔奖，并将XRD技术引入生物学 | 科学精神，钻研实干；潜心学术，科研追求 |
| 5 | 第3章X射线衍射方法 | 我国科研工作者在Nature上发表工作，钙钛矿材料制备的闪烁体在X射线成像领域的突破 | 创新精神；技术突破；民族自豪感 |
| 6 | 第4章晶体物相分析 | 我国探月工程最新进展，X射线用于月壤成分和结构检测；单原子X射线信号的检测 | 家国情怀、追逐中国梦；技术创新与突破 |
| 7 | 第5章电子与物质的相互作用 | 我国四川锦屏山地下实验室和“悟空”号对暗物质的直接与间接探测 | 透过现象看本质；直接检测与间接检测的研究思维；我国先进仪器和探测条件、民族自豪感 |
| 8 | 第6章透射电子显微分析——电子光学基础 | 光学分辨极限；超高分辨率显微技术与成像(2014年诺贝尔化学奖) | 科学发展的累积与更新；不迷信权威、合理质疑；精益求精的科研精神 |
| 9 | ——透射电镜成像 | 透射电镜成像新冠病毒的结构特征；冷冻电镜和电子断层扫描、微晶电子衍射技术在生物领域应用 | 科研工具的使用与创新；生物分子原位信息的获取；结构与性质间的相互关系 |
| 10 | 第7章扫描电子显微分析 | 荷叶自清洁现象，蜻蜓翅膀表面微观构造；防水、防油、防污特殊清洁表面的开发与应用 | 生活处处是学问、向自然学习；学有所用、学以致用；专业技能、产学研结合的重要意义 |
| 11 | 第8章表面分析技术——X射线光电子能谱 | 油墨分析在文物修复、司法鉴定等历史和法律相关行业中的重要应用 | 测量分析技术在社会活动中的重要角色；学有所用、学以致用 |
| 12 | 第9章现代显微分析方法——扫描隧道显微镜 | 中国太赫兹扫描隧道显微镜系统针尖耦合、相位调制技术实现亚皮秒时间和纳米空间分辨 | 高精尖技术突破；对微观尺度时空分辨的精益求精的追求和科研精神；科技创新、技术自强 |
| 13 | 第10章光谱分析法概述 | 新型光子芯片使用多色光传输，突破高性能计算“宽带瓶颈” | 技术改变生活、技术服务生活；增强专业认可度；学有所用，解决产业和应用需求 |
| 14 | 第11章紫外光谱分析 | 超黑材料“梵塔黑”的吸光现象；朗伯比尔定律的研究过程 | 眼见不一定为实；科学发展和科学认知的循序渐进；控制变量的研究方法 |
| 15 | 第12章红外光谱分析 | 傅里叶红外光谱遥测技术实现气云三维成像，用于化工园区气体泄漏预警；便携式红外光谱仪 | 知其然知其所以然；学有所用、学以致用；深化安全意识；科技服务于生产生活 |
| 16 | 第13章拉曼光谱分析 | 我国研制紫外拉曼光谱仪实现深海极端条件探测 | 自主研发，技术突破；创新意识；科研精神 |
| 17 | 第14章荧光光谱分析 | 中国有机夜明珠“开道超车”(有机超长余辉材料) | 学术自信；善于发现 |
| 18 | 第15章核磁共振技术 | 中国科学院大连化学物理研究所成功开发高温高压原位固体核磁共振技术 | 利用仪器技术的宏观手段揭示微观规律，探究“构-效”关系；仪器创新、科技自豪 |
| 19 | 第16章热分析技术 | 热重/差热分析法鉴别人参、西洋参、三七和红参 | 学以致用；学会用科研工具辅助物质鉴别 |
| 20 | 综合应用 | 北京冬奥会的科技助力，抗寒保温服饰中碳纤维材料、奥运冰壶的材质和结构特点等 | “结构–性能–应用”相互关联的科研思维；爱国、拼搏、奋进的奥运精神；科技创新 |