“材料分析方法”課堂與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究

賀戰(zhàn)文

【摘 要】材料分析方法是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，也是一門很抽象很難懂的課程。本文結(jié)合材料分析方法課程的特點(diǎn)，對該課程的課堂教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行了改進(jìn)，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的學(xué)習(xí)興趣和掌握材料測試分析的基本方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。

【關(guān)鍵詞】材料分析方法；教學(xué)改革；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

0 引言

材料分析方法這門課就是為了給材料學(xué)，材料加工，材料物理，材料成型等專業(yè)的本科生及研究生開設(shè)的一門專業(yè)課，大多數(shù)的工科學(xué)生都會(huì)學(xué)習(xí)這門課程，是這些專業(yè)必須要學(xué)習(xí)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。國內(nèi)外幾乎所有的材料類專業(yè)都開設(shè)了這門課程。這門課程的主要目的就是為了使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握各種常用的材料分析手段，了解材料分析方法測試的基本原理和實(shí)驗(yàn)方法以及如何來使用這些測試手段來對材料的微觀組織，成分，結(jié)構(gòu)等進(jìn)行研究[1]。但是這門課程的最大特點(diǎn)也是難點(diǎn)就是在教學(xué)過程中學(xué)生會(huì)覺得這門課程涉及的原理性知識(shí)過深過難，課堂趣味性差，很難提得起興趣。而且實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容也太少，似乎很不實(shí)用。《材料分析方法》課程內(nèi)容包括X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、原子力顯微鏡和熱分析儀等大型儀器設(shè)備的構(gòu)造原理，操作方法和分析方法，這些大型設(shè)備具有很強(qiáng)的應(yīng)用性，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是材料現(xiàn)代分析方法中重要的教學(xué)手段和有效的教學(xué)形式。因此本文針對該課程內(nèi)容抽象、理論內(nèi)容偏難，學(xué)生不能將理論學(xué)習(xí)與實(shí)際應(yīng)用相互結(jié)合的特點(diǎn)，對傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法提出改進(jìn)，試圖改善灌輸式的教學(xué)方法，達(dá)到本課程的教學(xué)目標(biāo)。當(dāng)然，一般所設(shè)置的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課并沒有發(fā)揮其將理論學(xué)習(xí)與實(shí)際應(yīng)用相聯(lián)系的紐帶作用，即使理論知識(shí)掌握很好的同學(xué)，也不能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行正確分析，導(dǎo)致理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)，這也是本課程在教學(xué)中存在的普遍問題。為了提高教學(xué)與實(shí)驗(yàn)的效果，應(yīng)該對實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，將實(shí)驗(yàn)課的側(cè)重點(diǎn)從對大型儀器的結(jié)構(gòu)功能的認(rèn)識(shí)調(diào)整到對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析上來，這樣可以使學(xué)生將所學(xué)理論和實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來。

1 課堂理論教學(xué)的改革

在傳統(tǒng)的材料分析方法課堂教學(xué)中，教師經(jīng)常是通過板書和幻燈片介紹各設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)，用途，工作原理和數(shù)據(jù)分析，但是眾所周知，《材料分析測試方法》講授的是材料形貌、結(jié)構(gòu)和微區(qū)成分分析的理論。這些教學(xué)內(nèi)容都是微觀現(xiàn)象難以表述而且儀器原理抽象，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含有較多樣品測試的圖譜及照片，再加上學(xué)生對儀器不了解，無法進(jìn)行直觀的教學(xué)，如果還僅僅依賴傳統(tǒng)教學(xué)方式板書加教師講解，學(xué)生很難準(zhǔn)確掌握而且會(huì)感到課程枯燥沒興趣不利于教學(xué)。因此要想取得良好的課堂教學(xué)效果，必須采取在幻燈片里面多加上動(dòng)畫這樣可以將圖形、動(dòng)畫、文字等相互結(jié)合，形成一個(gè)全新的圖文并茂、聲像結(jié)合、清晰直觀的教學(xué)環(huán)境，給學(xué)生帶來視聽享受和新鮮感。使一些傳統(tǒng)手段下難以表達(dá)的教學(xué)內(nèi)容，或無法觀察到的現(xiàn)象，能生動(dòng)、形象、新穎、直觀地展示出來，使得學(xué)生可以在寬松、愉悅的環(huán)境中完成學(xué)習(xí)。于此同時(shí)，可以將教師本人在科研實(shí)踐中用到X射線衍射數(shù)據(jù)處理與解析方法、PDF數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、電子衍射花樣標(biāo)定方法等內(nèi)容作為教學(xué)的重點(diǎn)詳細(xì)講解，實(shí)現(xiàn)課程結(jié)構(gòu)和內(nèi)容的優(yōu)化，突出其前沿性和實(shí)用性。使教學(xué)內(nèi)容緊跟學(xué)術(shù)研究的發(fā)展，由空泛變得具體。提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，保證了教學(xué)內(nèi)容的圓滿完成，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)打下了良好基礎(chǔ)。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，通常很多高校就是讓學(xué)生對各大型設(shè)備儀器進(jìn)行參觀，來加深學(xué)生對相關(guān)儀器的基本結(jié)構(gòu)，工作原理和基本使用方法的認(rèn)識(shí)。但是即使有實(shí)驗(yàn)室老師的講解和演示，但由時(shí)間有限，學(xué)生人數(shù)多，肯定只能有一部分學(xué)生能看到的演示過程，造成學(xué)生的印象并不深刻，教學(xué)效果并不好。所以還必須在課堂理論教學(xué)過程中，通過結(jié)合各大型儀器的操作過程的視頻錄像：包括X射線衍射儀，透射電子顯微鏡和熱分析儀，對設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理和操作步驟進(jìn)行講解，其效果并不比參觀實(shí)驗(yàn)室差。而且材料分析方法這門課的實(shí)驗(yàn)課不同于一般的其他課程。它的教學(xué)內(nèi)容主要由設(shè)備演示和試樣制備，以及試樣分析這三部分構(gòu)成。但是由于材料分析的設(shè)備一般都是一些大型設(shè)備而且價(jià)格很貴不可能讓每個(gè)學(xué)生都親自動(dòng)手操作，因此要想上好材料分析方法的實(shí)驗(yàn)課就要不同于其他課程的實(shí)驗(yàn)課，為了讓學(xué)生更好的掌握材料分析方法這門課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，就必須通過應(yīng)用flazh軟件將實(shí)驗(yàn)過程制作成動(dòng)畫，使學(xué)生生動(dòng)直觀的了解實(shí)驗(yàn)過程。也可以將教師在平時(shí)科研中使用儀器的過程拍攝下來，并適當(dāng)?shù)膶x器設(shè)備的工作原理等進(jìn)行講解，讓學(xué)生通過觀看相關(guān)視頻來了解儀器的性能和使用方法。同時(shí)也可以制作SEM、DSC-TG、XRD等大型貴重儀器的實(shí)驗(yàn)操作視頻錄像來展示儀器結(jié)構(gòu)、原理以及實(shí)驗(yàn)過程。使學(xué)生能夠更清楚地了解各種大型儀器的結(jié)構(gòu)和工作原理，觀察儀器測試過程，取得很好教學(xué)效果。

其次，考慮到應(yīng)用型本科學(xué)生的今后發(fā)展和工作需求，他們只要掌握設(shè)備的用途和分析方法，掌握如何利用分析測試設(shè)備為自己的學(xué)習(xí)和研究服務(wù)即可，不需要畢業(yè)的本科生掌握這些設(shè)備的具體操作和使用。因此本課程的實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)應(yīng)該是如何利用設(shè)備優(yōu)勢來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高他們的分析測試技巧和方法實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)由對大型儀器的參觀改為對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。所以結(jié)合我校專業(yè)和學(xué)科特點(diǎn)及師生的實(shí)際需求，定期聘請理論課教師或?qū)嶒?yàn)教師有針對性地開展專題講座，主要目的是讓師生了解在使用大型儀器設(shè)備過程中可能出現(xiàn)的問題和解決方法。此外，通過開展講座可以提供了大量處理和分析數(shù)據(jù)、圖譜的方法。

3 結(jié)束語

材料分析方法課堂教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，保證了正常的教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)也將課程內(nèi)容和科研相結(jié)合，極大的提高了學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的興趣和愛好，滿足了本課程的培養(yǎng)目標(biāo)，取得了良好的教學(xué)效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張靜武，傅萬堂，李慧，等.“材料近代分析測試方法”課程的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國大學(xué)教育，2010（4）.

[2]趙鴿，李鵬飛，胡艷華，龔沛.《材料現(xiàn)代分析方法》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研究[J].廣州化工，2013，9（18）.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]