材料類研究生綜合實驗能力教學改革初探

[摘要]研究生教學改革是關系到高等教育深入發展的關鍵因素，培養知識創新能力和科研實踐能力對于提高理工類研究生的業務素質至關重要，本文以《晶體結構分析儀器與實踐》教學實踐改革為基礎，提出了利用實驗室優勢、完善教學考核環節等概念，對于理工科教學改革有借鑒意義。

[關鍵詞]研究生，教學改革，綜合實驗能力。

[中圖分類號]G643.2[文獻標識碼]A[文章編號]1005-4634(2008)04-0350-03

0引言

研究生教育作為高等教育的重要部分，是培養高層次專業人才的主要途徑。研究生是目前參與和推動我國科學研究與技術發展的重要力量，其知識創新能力與科研實踐能力的培養對于提高研究生的業務素質至關重要。

燕山大學材料學院擁有透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀以及多套先進的分析檢測設備，其中10萬元以上設備有40余臺，承擔著許多國家級、省部級以及企業委托的重大項目，并取得了一批在國內外較有影響的研究成果，已經具備較好的培養研究生的客觀條件。分析檢測設備的先進齊全與配套，青年學者既是教授又是設備使用專家是其最主要特色。燕山大學材料學院多年來一直非常重視研究生教育，鑒于目前研究生渴望更多地利用學校科研資源，且提高自身綜合實踐能力意識強烈，結合建設科研型學院的目標，積極探索提高碩士生培養質量的新途徑，開展了旨在培養提高研究生綜合實驗能力的實踐教學改革。

1教學改革的內容

1.1課程設置的目的與目標

筆者在研究生教育中提出“寬口徑、厚基礎、強能力、高素質”的目標。合格的工科類碩士研究生應具有較寬的專業基礎知識、很強的科研實驗技能，掌握先進的分析測試技術，有創新意識，科研水平高。因此，為配合研究生公共實驗基礎教學改革，燕山大學材料學院在2004年的學院學術委員會上討論并通過了試辦一門針對碩士研究生的專業實踐課的教學改革方案。由于本科階段已經學習過晶體學及X射線衍射學課程，所以該課程設立的重點不是基礎理論而是設備的實際操作技能訓練。

1.2教學安排

這次教改增加的實踐課程是《晶體結構分析儀器與實踐》，總共18學時，1學分。燕山大學材料學院擁有兩臺日本理學D/max型X射線衍射儀，因此，該課程在實驗室結合設備講解。開課時間是在碩士研究生第一學期，以便學生能夠盡早掌握設備操作方法，開展相關課題研究。

1.3改革方法

《晶體結構分析儀器與實踐》主要是對X射線課程進行大膽創新，通過課程建設使研究生掌握X射線衍射分析基本原理、基本計算方法和衍射儀的基本操作方法，能夠獨立裝、卸試樣，并根據不同的實驗目的設計調整實驗參數，學會對物相分析、點陣參數測定等實驗數據進行分析處理。與傳統教學的區別在于重點強調實踐能力培養。燕山大學材料學院采取互動式教學模式，建立一種幫教鏈，由教師集中授課一、兩次，講解工作原理、基本操作規程和操作注意事項，然后將學生分組，并且先重點培養骨干學生，再由他們去帶其他組的學生，循環幫教，這樣不但大大增加研究生親自操練設備的機會，而且也使教師與實驗教師得以從繁重的教學實驗中解脫出來，從而把更多的精力用于指導學生或者深入挖掘設備潛力方面，同時也擺脫了過去那種學生提供試樣索取結果的被動學習模式。

2教學改革實施效果

2.1課程選修率

這次教學改革始于2004級的研究生新生。當年共招收碩士研究生58人，44人選修該課，選修率為76％。2005年招收碩士研究生50人，41人選修該課，選修率為82％，另外環化學院的9名碩士生也選修了該課。2006年招收碩士研究生53人，48人選修該課，選修率達到91％，同時理學院的3名碩士生也選修了該課。此外，每次開課都有多名博士生旁聽這門課程。

2.2結課率、優秀率

2004級碩士生正式選課44人，2005級研究生正式選課的50人，2006級研究生正式選課的51人，全部修完該課并順利通過考試。教學過程中同學們保持了高漲的熱情和充沛的精力，2004級研究生中取得了1人95分、13人90分的成績，2005級研究生中平均成績達到了85分，2006級研究生旁聽人數最多。大家普遍反映這種嘗試學得快、記得牢、有實效，并希望充分利用學院的人力與設備方面的有利條件繼續開設其它大型儀器設備的實踐教學課。

2.3指導本科畢業設計

通過這次研究生實踐教學改革，使選修該課的研究生基本掌握了X射線衍射儀的實際操作及數據分析方法，并協助各自的指導教師指導本科畢業論文。材料學院2005年和2006年本科畢業生分別為222人和179人，其中與晶體結構分析實驗相關的同學都得到了這些研究生的指導與幫助。

3關于研究生實踐能力培養與管理模式的 若干思考

材料學院大型儀器都有專門技術人員和責任專家共同負責，從而保證了實驗設備的正常運轉與維修，這也為該項教學改革工作提供了強有力的保障。

研究生在上機測量及處理數據過程中會遇到各種各樣的問題，實驗室教師給予熱心輔導和細致解答，從而保證了實驗的順利進行。為獲得樣品更多的信息，實驗室教師建議研究生要具體問題具體分析，針對不同的樣品要采取不同的測量方式，例如對于薄膜樣品，應采取掠入射的掃描方式，這樣既可以增強薄膜的衍射強度，又能夠減少基片的影響。

為保證研究生上機實驗的連續性，實驗室教師經常延長工作時間；為使研究生能夠更好的掌握軟件的運用，實驗室主管教師利用業余時間講解軟件的使用方法；由于實驗室的儀器有大量自有技術，實驗室教師具有一定的維修能力，研究生在實驗過程中，機器出故障時，教師能夠及時排除故障，保證了實驗的順利進行。

在考試方法改革方面，研究生階段的教學方法與考試方法均與本科生階段有很大的不同。本科生階段主要強調基本知識和基本訓練，而研究生階段更強調素質和能力的培養。包括動手能力、科研實踐能力、實踐中運用理論知識解決實際問題的能力、相互合作能力和總結表達能力等。像本科生那樣只進行筆試已經不適合對研究生諸多能力的考核，尤其是實驗課程。近幾年的改革實踐表明，必須不斷修改教學內容，始終堅持培養研究生的科研實踐和創新能力這一目標。

燕山大學材料學院所給出的考核方式是以單個或者一組同學為對象，由導師給出相應的課題，由學生獨立或者協調合作完成整個實驗設計、實驗實施、實驗記錄的過程，對多個大型精密儀器聯合運用，比如利用Gleeble3500熱模擬實驗機、JEOL2010透射電鏡、X-射線衍射儀等設備的一系列操作，寫出詳盡的實驗報告，爭取發表優秀論文，最后由教師考核整個實驗過程的科學性和嚴密性，給出成績。

4結束語

課程改革是一項系統工程，除了教學內容、教學方法的改革與探討外，還必須更新教育觀念，強調教學效果，建立一套針對材料實踐課程特點的教學體系。今后燕山大學材料學院也將不斷地關注全國其它院校材料學科實驗課程改革發展動向，為不斷提高研究生的實驗研究技能而努力。