研究生課程《材料測試技術》教學改革初探

【摘要】研究生課程教學是研究生創新能力培養的重要環節。本文以材料學科碩士研究生的《材料測試技術》課程教學實踐改革為基礎，介紹了在教學內容、教學方法和實驗室管理使用等方面進行的實踐與探索，提出了以創新能力培養為目標的材料學科綜合實驗課程教學模式，提高教學效果，全面提高學生的綜合素質。

【關鍵詞】研究生創新能力 材料測試技術 教學改革 綜合實驗能力

【中圖分類號】G64【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）11-0238-01

研究生教育是高等教育的重要部分，是培養學術型和應用型人才的重要途徑，其培養目標的確立直接影響和決定研究生培養的質量。創新能力的培養是研究生教育的核心內容，也是提高研究生教育質量的重要標志。如何有效地培養研究生的創新能力將成為衡量研究生教育成效的最高標準[1，2]?！恫牧蠝y試技術》課程是材料學研究生課程模塊的綜合實驗課程，也是各高校分析測試實驗中心開設的一門經典課程，在提高材料學研究生創新能力和創新能力方面發揮著重要的作用。

后勤工程學院化學與材料工程系近年來一直非常重視材料學科研究生教育和創新性能力培養。利用本學院擁有的掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀以及多套先進的分析測試設備，對材料學研究生的《材料測試技術》綜合實驗課程的進行教學改革，提出了以創新能力培養為目標的材料學科綜合實驗課程教學模式，提高教學效果，全面提高學生的綜合素質。下面從該課程的教學內容、教學方法和實驗室管理等方面進行介紹。

1.教學內容合理整合

現代分析測試技術是在材料、化學、物理和及其應用和工程等多種學科基礎上交叉融合發展的綜合性科學，知識內容十分豐富且發展迅速。根據學科側重點和專業培養需要的不同，實際教學內容也有很多變化。常見教學內容有X射線衍射分析、電子衍射顯微分析、熱分析和波譜學分析等[3]。

過去課程教學實踐表明，常存在的主要困難有：知識更新快，理論內容偏難；部分內容交叉性很強，不利于教學安排；部分分析測試技術涉及大型儀器設備缺乏實踐教學支撐，教學實施困難等等。這些原因嚴重影響了教學效果。我院《材料測試技術》課程是綜合性實驗課程，總共16學時，1學分，開設在第三學期。材料學科研究生在學習測試技術基礎理論知識的同時，要盡快熟悉并掌握設備操作方法，以便開展相關課題研究，勢必造成時間更緊，任務更重。

本院材料學碩士研究生今后主要從事環境材料和工程材料的設計、開發與使用以及解決工程設計、施工維護中涉及的材料學科與工程方面有關問題的研究。因此，結合課程特色和專業培養需要，進行了教學內容上改革。

1）教學內容上，合理調整。保留X射線衍射分析，電子顯微分析，熱分析，刪減了部分波譜學分析，并加入材料顆粒力度分析，電化學分析，力學性能測試分析和混凝土的成像分析。

2）教學過程中，因材施教。結合當前學生知識水平，重視研究生自學能力的培養，深入分析講解各種分析測試技術內容和常見應用，加強各相應學科聯系，積極引導學生進行知識整合。

3）與時俱進，及時更新教學內容。結合本院材料學研究生導師的科研項目中涉及到的新理論、新案例和新趨勢充實到教學內容中。例如，利用熱分析儀對阻燃刨花板、膨脹型氨基樹脂等幾種阻燃材料的熱失重和熱效應進行分析， 研究添加不同的阻燃劑及其配比后的阻燃材料的熱分解過程及熱效應，從而初步給出阻燃刨花板、膨脹型氨基樹脂的阻燃機理， 為合理的阻燃配方提供了理論基礎。課程教學內容調整后，讓學生擴展知識面，培養查新和創新能力，提高學習自主性和學習興趣。

2.教學方法靈活豐富

教學方法的改革是研究生創新能力培養的關鍵環節，其核心以突出在教學中引導學生“如何思考”，而不是“思考什么”，簡言之，就是啟發、引導和激勵學生去主動建立和發展創新型的思維方式[4]。在過去的《材料測試技術》教學過程中，通常是以課堂授課為主，專題研討為輔，但學生被動接受，留給學生直接操作儀器設備和測試樣品的時間少，其學習的積極性和能動性較弱，對分析測試技術知識常常學過就忘，教學效果難以保證。

該課程本身不應僅是單純的知識性課程，而應該注重強調其綜合性實驗課程。針對該課程的特點和教學目標，采用合理有效的教學方法，注重理論聯系實際，注重培養學生的動手能力和創新精神。

1）講授與實踐相結合。例如，利用電子顯微分析技術對高強鋼表面裂紋進行微觀形貌觀察分析裂紋產生原因。教員配合授課內容，實地講解介紹掃描電鏡結構、工作原理和操作步驟，學生親自動手制備樣品，操作儀器測試，掌握儀器的使用。對所獲得高強鋼便面裂紋處的圖譜或照片，再結合已得知的裂紋試樣表面處的元素成分和含量，由學生進行自行分析裂紋產生的原因，最后由任課教員組織討論和講解，得出結論。按照掃描電鏡分析結果，裂紋內有較多的Ca、Mg、Na等元素，這是保護渣的成分；同時，裂紋處存在Cu的富集，這顯示高強鋼裂紋應該是在結晶器內產生的，然后在加熱和軋制過程中變形、擴展。

2）教學與科研相結合。將與研究生學習研究密切相關的對象融入到分析測試實驗中，包括水泥、橡膠、塑料、納米材料等導師科研項目樣品作為實驗樣品，開設材料分析測試實驗專題。教學可以帶動科研，科研可以促進教學。只有實現教學與科研的融合、滲透，才能有利于綜合性、創新性能力培養，為今后開展各自相關的課題研究工作服務。

3）多媒體教學與網絡資源結合。在教學中使用多媒體課件，增加投影、動畫、實驗視頻等教學手段，能在有限課時內大大增加信息量，使學生直觀地學習理解儀器內部構造和原理。利用小木蟲論壇、科學網、儀器信息網、維普和萬方等網絡資源，可生動清楚講解儀器結構和測試過程，學習眾多測試者制樣和分析的寶貴經驗。

3.實驗室管理有序強化

《材料測試技術》課程中使用大型儀器設備都是從國外引進的，價格昂貴，一旦出現問題，維修困難，所以大多數高校在該課程的教學過程中，主要講解設備結構、分析測試原理，很少有機會讓學生近距離接觸到實驗設備，更難親自動手參與到分析測試過程中。就我院的大型儀器設備，如XRD、掃描電鏡、粒度分析儀、熱分析儀等分屬不同系，將常用大型儀器設備納入整合進行管理勢在必行。通過《材料測試技術》綜合實驗課程在教學內容和方法的改革，強化實驗室管理，充分利用大型儀器設備為教學和科研服務。

1）大型儀器設備管理使用實行專人負責制。由專門技術人員或責任專家負責管理任教，從而保證了實驗設備的正常運轉與維修，這也是為課程教學改革工作提供了強有力的保障[5]。由實驗室教員負責輔導和解答研究生在上機操作及數據處理過程中會遇到各種各樣的問題，從而保證了實驗的順利進行。

2）大型儀器設備使用管理采用研究生參與制。倡導對大型儀器設備有經驗、操作熟練的實驗室教員除了正常實驗授課外，定期舉辦大型精密儀器操作技術培訓班，普及大型精密儀器的使用，相應學科的研究生參與學習，重點培養責任心強，學習積極性高的骨干學生，再由他們去帶新學生學習，循環幫教，不僅大大增加研究生親自操練設備的機會，而且實驗教員有機會將更多精力投入到指導學生或者主持開展實驗教改項目。

通過《材料測試技術》綜合實驗課程在教學內容、方法和實驗室管理等方面的改革，以學生為主體，以實驗為手段，將講授與實踐，教學與科研等環節有機結合，保障了學生在整個實驗教學過程中得到較多訓練。通過綜合性的實踐，加強學生分析問題和解決問題的能力，提高教學效果，全面提高學生的綜合素質。

參考文獻：

[1]邢曉輝，何美蓉，凌朝輝.以課程教學為切入點培養研究生的科研能力[J].當代教育論壇，2008（4）.

[2]劉子利，梁文萍，姚正軍，張平則.培養研究生創新能力的材料專業課程教學改革與實踐[J].科技創新導報，2012（1）.

[3]萬書權.《材料現代分析測試技術》課程改革淺議[J].科技教育創新，2012（22）.

[4]張麗娟.美國研究生教學的借鑒與思考[J].中國高等教育，2007（20）.

[5]高偉，胡文濤，肖福仁，傅萬堂.材料類研究生綜合實驗能力教學改革初探[J].教學研究，2008（7）.