基于學生創新能力培養的現代材料測試技術實驗教學改革研究與探索

師瑞霞 楊中喜 陶文宏 王英姿 朱元娜

（濟南大學 材料科學與工程學院，山東 濟南250022）

現代材料測試技術實驗是現代材料測試技術課程的重要組成部分。現代材料測試技術課程是我校材料學院面向材料類的各專業，即材料科學與工程專業、復合材料科學與工程、材料物理等本科生開設的專業基礎課程。該課程主要講授X射線衍射分析、掃描電子顯微分析、透射電子顯微分析、偏光顯微分析、綜合熱分析等各種物相分析的基本原理和方法，所涉及的知識面較廣，并具有較強的綜合性和技術性。該課程區別于其它課程的一個重要特點就是具有很強的實踐性，要達到本課程的教學目的，需開設1/3以上課時的實驗課，以使學生能真正的掌握物相分析的實驗方法、數據處理、圖譜解析的方法和步驟。因此，實驗教學在本課程中占有舉足輕重的地位，是培養學生實踐能力和創新能力的重要渠道。本世紀教育的使命之一就是培養具有創新精神和創新能力的、能推動社會發展和進步的創新型人才[1]。隨著科學技術的進步，社會知識經濟的快速發展，21世紀的人才需要具有扎實的基礎、寬廣的知識、深入分析和解決問題的能力并能適應開拓性創新性的研究工作[2]。基于此，針對我院三年級三個本科專業已授課的學生進行了問卷調查，期望從這次調查中了解我院現代材料測試技術實驗教學的現狀，存在的問題及其解決辦法，并結合我院的實際情況，就如何提高該課程實驗教學的效果進行探討。

1 實驗教學中存在的問題及分析

對這次現代材料測試技術教學改革與探索的問卷調查，我們采用不署名的方式，向我院三年級（2011級）各專業本科生發出問卷調查表205份，收回205份，回收率為100%，有效問卷197份。問卷調查了解了學生對該課程實驗教學的態度以及開展實驗教學的最佳方式等，調查結果見表1。

表1 問卷調查結果

從調查問卷中可以看出，絕大部分學生認識到了實驗教學的重要性，對實驗教學的關注程度比較高，實驗課時的時間設置比較合適，演示實驗與動手實驗相比較而言，大部分學生更喜歡動手性實驗。下面就實驗教學中存在的問題進行一下分析。

（1）實驗過程中，發現有一部分學生對儀器的基本原理和結構了解地較少，所以在操作過程中不能對儀器的操作方法深入理解，更談不上實驗技能的提高，因此實驗課程起不到應有的效果。這種現象在其它院校中也有類似情況出現[3]。

（2）所開設的實驗中，除了偏光顯微分析實驗外，其余的實驗所涉及的均為大型精密儀器。儀器臺套數少，加之學生人數多，所以這些實驗課程均為演示性實驗，導致學生缺乏動手上機實踐的機會。所以在這些實驗課程中，學生只能身臨其境地對儀器有個外觀的認識，而對理論課程中老師講過的儀器的原理、結構、操作方法都難有深入的理解。

（3）由于學生人數較多，儀器設備臺套數有限，一些實驗雖然精心做了安排，但在理論課程與實驗課程的銜接上，很難避免部分實驗課程開設的時間距離相應理論課程講授時間較長的問題，導致學生在做實驗時，對實驗的原理等遺忘殆盡。

（4）本門課程目前所開設的實驗都是針對單一的測試技術，相互獨立，缺乏聯系。而在實際應用中，為了得到更準確、全面、可靠的有關材料的成分、結構及性能的信息，需要綜合應用各種測試手段。如果學生對這些測試方法之間的聯系不了解的話，在今后的實際應用中可能會得到片面的結果。

2 提高實驗教學效果的思路與方法

隨著科學技術的發展，材料測試方法和手段也越來越多樣化和現代化，儀器設備的更新換代十分迅速，因而對實驗教學有了更高的要求[3]。實驗教學是硬件課程教學中培養學生創新能力的重要一環[4]，為了更好地培養學生的創新能力，需要不斷地探索研究實驗教學的思路與方法。針對目前實驗教學中存在的問題，可以從以下幾方面進行探索和研究。

（1）加強理論課程內容的講解。在學生動手性實驗中，例如偏光顯微分析實驗中，許多實驗現象的理解需要有原理知識的支持，否則達不到真正的實驗效果，學生也不能真正理解實驗現象。調查問卷中55.8%學生認為實驗教學更重要，在思想上容易忽視理論課程的學習，而理論課程的學習是根本，所以教師在進行理論課程的講授時應該向學生講明利害關系，并加強理論課程的講解。

（2）盡量增加動手性實驗。調查問卷表明，66.0%的學生更喜歡動手性實驗，對于本實驗課程中涉及到的大型精密儀器實驗，操作不當容易損壞儀器并造成巨大損失，在短短的實驗課內讓學生學會操作也不現實，而且對于絕大多數學生而言，在今后的工作中，制樣、分析圖譜等應用更為廣泛，所以，可以將實驗的一些環節改變為動手性實驗。在X衍射分析、熱分析實驗、掃描電鏡實驗、透射電鏡等實驗課程中可以增加制樣、分析圖譜等調動學生積極性、培養學生創新能力的實驗環節。合理的實驗教學內容設置有利于激發學生的學習興趣，有利于培養學生的創新能力[5]。通過有目的地系列實踐教學來學習現代分析方法，掌握大型儀器設備的使用與操作，提高學生的動手能力和科研實驗技能[1]。

（3）盡量縮短或避免理論課程與實驗課程相距時間較長的問題。理論教學與實驗教學的有機配合，會提高學生實驗課程的教學質量。由于本課程中大部分章節間的聯系不是很密切，可以實行各教學班的錯時教學，錯時實驗。我們的實驗探索表明，錯時教學和錯時實驗可以很大程度地緩解理論課程與實驗課程相距時間較長的問題，有利于理論課程與實驗課程的有機銜接，但仍需進一步探索。

（4）增加綜合性實驗的設計與安排。《現代材料測試技術》是一門應用性很強的課程，實際應用中，往往要經歷材料制備、樣品選擇、樣品測試及分析，樣品測試結果的綜合分析等過程，學生在實驗時若能親身經歷一下該過程，可使孤立、分散、互不聯系的實驗內容有機結合起來，使所學的知識綜合應用，為今后的科研或工程應用奠定基礎。

3 結語

現代材料測試技術實驗是一門應用性很強的實驗課程，在教學過程中要基于調動學生的積極性，培養學生的創新能力來設計安排實驗，這樣對提高該課程實驗教學的效果能起到一定的促進作用。

［1］湯云暉,王波,李耳.大型儀器設備實驗教學與本科生、研究生創新能力培養的探索實踐[J].中國現代教育裝備，2010，17：129-130.

［2］周麗霞，王殿生，鐘鵬，燕友果.基于學生創新能力培養的近代物理實驗教學改革研究與實踐[J].新西部，2008，24：198.

［3］姜燕.提高“現代材料測試方法”實驗教學質量的思考[J].科學咨詢(科技·管理)，2012,4：92-93.

［4］黃山,宗其俊.基于創新能力培養的實驗教學模式[J].實驗室研究與探索，2009，28(6)：204-205.

［5］周志宇.基于創新能力培養的計算機網絡教學探索[J].現代電子技術,2007,4：189-190.