培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)類課程實(shí)踐能力的教學(xué)改革探討

摘要：以《材料測(cè)試技術(shù)及方法》為例，對(duì)專業(yè)類基礎(chǔ)課程教學(xué)中存在的重理論、輕實(shí)踐的狀況進(jìn)行了分析。同時(shí)，針對(duì)信息化的時(shí)代背景，從試題庫、譜圖庫和視頻資料等建設(shè)方面就《材料測(cè)試技術(shù)及方法》的教學(xué)改革作了分析和闡述，為學(xué)生基礎(chǔ)類課程實(shí)踐能力的培養(yǎng)提供一些建議和思路。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐能力；材料測(cè)試技術(shù)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）18-0030-02

在高校設(shè)定的專業(yè)類基礎(chǔ)課程里，有許多是與實(shí)踐應(yīng)用密切相關(guān)的。但目前從我校及全國(guó)其他高校的本科生教學(xué)現(xiàn)狀來看，均過于偏重于課堂上的理論基礎(chǔ)教學(xué)，培養(yǎng)出的學(xué)生存在著理論脫離實(shí)際的傾向，實(shí)踐動(dòng)手能力較差，缺乏運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、解決問題的能力。以《材料測(cè)試技術(shù)及方法》為例，作為材料類專業(yè)的一門骨干課程，其目標(biāo)是培養(yǎng)材料專業(yè)學(xué)生掌握科學(xué)測(cè)試儀器的實(shí)際操作能力和測(cè)試數(shù)據(jù)的分析能力，在培養(yǎng)創(chuàng)新型材料工程人才中有著不可替代的作用。但在實(shí)際的課堂教學(xué)中，學(xué)生僅能掌握一些基本的儀器原理、構(gòu)造方面的知識(shí)，背誦一些常用的公式，而缺少足夠的實(shí)際儀器操作實(shí)訓(xùn)，也不能靈活運(yùn)用測(cè)試手段分析實(shí)際中遇到的問題。針對(duì)這種情況，如何在注重理論教學(xué)的同時(shí)，改革教學(xué)技術(shù)及方法，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)出既具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，又具有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力的高素質(zhì)人才，是目前基礎(chǔ)類課程實(shí)踐教育中亟待解決的問題。筆者對(duì)《材料測(cè)試技術(shù)及方法》的課程特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合課程教學(xué)中的體會(huì)和自己到相關(guān)高校學(xué)習(xí)的經(jīng)歷，對(duì)該課程的內(nèi)容、教學(xué)方法進(jìn)行了初步的思考和探討。

一、課程特點(diǎn)

《材料測(cè)試技術(shù)及方法》實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣，不同學(xué)校根據(jù)自己的專業(yè)特點(diǎn)設(shè)置不同的教學(xué)內(nèi)容，課程涉及衍射分析、顯微分析、光譜分析、熱分析、電子能譜分析等常用現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)[1-4]。課程內(nèi)容包括分析的基本原理，儀器的基本原理、構(gòu)造、制樣、操作和應(yīng)用原理及譜圖分析。同時(shí)這門課程實(shí)踐性強(qiáng)，主要體現(xiàn)在儀器的操作、制樣、測(cè)試條件選擇以及譜圖分析方面。而目前《材料測(cè)試技術(shù)及方法》這門課程由于所涉及儀器均為大型儀器設(shè)備，數(shù)量不多，決定了學(xué)生很難做到每人一臺(tái)親自操作。故而目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)只能以演示性為主，在很大程度上只能給學(xué)生留下一個(gè)表觀印象，影響了對(duì)儀器的深入了解和掌握[5，6]。同時(shí)，學(xué)時(shí)數(shù)較少，如何利用有限的條件和時(shí)間，提高《材料測(cè)試技術(shù)及方法》教學(xué)質(zhì)量和鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力是值得思考的問題。

二、培養(yǎng)實(shí)踐能力，提高教學(xué)效果

（一）加強(qiáng)試題庫的建設(shè)，掌握基礎(chǔ)知識(shí)和原理

《材料測(cè)試技術(shù)及方法》需要許多前期課程的基礎(chǔ)知識(shí)和理論，如晶體學(xué)、光學(xué)、原子結(jié)構(gòu)和能級(jí)方面的基本原理。這些知識(shí)很多是在大一、大二的課程中學(xué)習(xí)的，學(xué)生掌握的程度不同。由于課程學(xué)時(shí)的限制，在講授《材料測(cè)試技術(shù)及方法》課程時(shí)，不可能將所有的前期知識(shí)做詳細(xì)的講解，在課堂上，只能回顧主要的知識(shí)點(diǎn)，這會(huì)影響到學(xué)生掌握《材料測(cè)試技術(shù)及方法》。同時(shí)《材料測(cè)試技術(shù)及方法》課程本身包含了大量的公式、推導(dǎo)和原理，課堂上也無法將所有的公式仔細(xì)推導(dǎo)。只有對(duì)《材料測(cè)試技術(shù)及方法》課程中公式和原理深刻的理解，才能更好地運(yùn)用測(cè)試手段分析實(shí)際中遇到的問題，也能夠避免出現(xiàn)錯(cuò)誤的分析。限于實(shí)際條件，《材料測(cè)試技術(shù)及方法》課程教學(xué)常缺少足夠的實(shí)際儀器操作實(shí)訓(xùn)，各種教材中的思考題較少，學(xué)生無法通過課后練習(xí)鞏固學(xué)習(xí)成果，老師也無從得知教學(xué)的效果如何。

為了強(qiáng)化教學(xué)內(nèi)容的實(shí)際應(yīng)用，我們常在每種測(cè)試方法講完后針對(duì)性地布置一些習(xí)題，培養(yǎng)學(xué)生課后的自主學(xué)習(xí)能力，訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。為了檢測(cè)學(xué)生對(duì)前期所用知識(shí)點(diǎn)和課程公式、原理的物理含義的掌握程度，編寫《材料測(cè)試技術(shù)及方法》思考題和習(xí)題集，將自測(cè)習(xí)題、答案以及課后習(xí)題答案等上網(wǎng)，便于學(xué)生與教師、學(xué)生之間的交流以及學(xué)生自測(cè)。試題庫建立時(shí)應(yīng)該包括：1）有助于基本知識(shí)點(diǎn)理解的試題，如晶體結(jié)構(gòu)是X射線衍射分析的主要檢測(cè)內(nèi)容，那么首先要掌握晶體結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)：什么是晶體結(jié)構(gòu)、晶胞概念、晶系等；2）有助于理解公式物理意義的試題，如主要公式的推導(dǎo)：布拉格方程、衍射分析等基本公式；3）有利于掌握儀器構(gòu)造的試題，如畫透射電鏡拍攝顯微像和衍射像的構(gòu)造簡(jiǎn)圖等；4）有利于掌握應(yīng)用分析的試題，如利用X射線衍射法分析物相的檢測(cè)步驟，譜圖分析等；5）綜合性的論述題，鼓勵(lì)學(xué)生多思考。

（二）加強(qiáng)譜圖庫建設(shè)，提高譜圖分析能力和解決實(shí)際問題能力

掌握了測(cè)試方法的基本知識(shí)點(diǎn)和基本原理，并不代表著能夠應(yīng)用該測(cè)試方法很好的分析和解決實(shí)際問題。測(cè)試方法的掌握，需要在大量的實(shí)際應(yīng)用和譜圖分析練習(xí)中得到提高。我們?cè)谡n程中引入相關(guān)測(cè)試方法的譜圖，并不斷補(bǔ)充本院教師和國(guó)內(nèi)外最新研究成果形成圖譜集，讓學(xué)生針對(duì)研究的目標(biāo)選擇材料測(cè)試的手段。在課堂上進(jìn)行加強(qiáng)圖譜解析的練習(xí)，使學(xué)生能初步掌握各類圖譜的解析技巧。掌握相關(guān)研究方法在材料研究領(lǐng)域中的具體應(yīng)用，并初步掌握各類圖譜的解析技巧。本課程正在嘗試案例教學(xué)法，在課程中不斷引入本院教師和國(guó)內(nèi)外最新研究成果并形成各種測(cè)試技術(shù)的圖譜集，擴(kuò)大學(xué)生的視野。

譜圖庫的建設(shè)并不等同于大量譜圖的簡(jiǎn)單收集。在收集過程中要注意以下幾點(diǎn)：1）按照測(cè)試方法的種類分類收集；2）同一種測(cè)試方法中，按照該測(cè)試方法的應(yīng)用方面分別收集，如X射線衍射分析主要用于物相定性定量分析、晶胞參數(shù)的計(jì)算、晶粒大小的計(jì)算、應(yīng)力的計(jì)算等方面，收集在這幾方面應(yīng)用的典型譜圖；3）譜圖庫不是譜圖的簡(jiǎn)單羅列，應(yīng)該包括譜圖分析的過程。將每種應(yīng)用的典型譜圖分析過程、注意事項(xiàng)詳細(xì)列出。再引入相關(guān)譜圖，供學(xué)生分析練習(xí)使用。并將測(cè)試的數(shù)據(jù)、圖表提供給學(xué)生，讓學(xué)生對(duì)這些數(shù)據(jù)、圖表進(jìn)行分析并得出結(jié)論。這樣的訓(xùn)練不僅使學(xué)生學(xué)會(huì)對(duì)各種測(cè)試方法所得結(jié)果的分析，同時(shí)也是一種科研思維的訓(xùn)練和引導(dǎo)，有利于今后獨(dú)立開展材料方面的研究。

（三）視頻資料建設(shè)，增加感性認(rèn)識(shí)

《材料測(cè)試技術(shù)及方法》是一門理論與實(shí)踐聯(lián)系緊密、實(shí)用性強(qiáng)的課程，需要進(jìn)行實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，涉及到很多的儀器、數(shù)據(jù)庫和軟件等內(nèi)容，課程的知識(shí)信息量大。因?yàn)椤恫牧蠝y(cè)試技術(shù)及方法》涉及主要是大型儀器，主要由專門的老師負(fù)責(zé)操作，不能夠做到對(duì)大量學(xué)生開放。限于實(shí)際條件，本課程教學(xué)常缺少足夠的實(shí)際儀器操作實(shí)訓(xùn)，無法讓學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室去直接接觸所有的實(shí)驗(yàn)儀器。若使用傳統(tǒng)的教學(xué)手段，學(xué)生很難得到直觀的體驗(yàn)，從而加大了學(xué)習(xí)和理解的難度。將大型儀器的操作過程、樣品制作過程、軟件和數(shù)據(jù)庫的相關(guān)應(yīng)用以及一些難理解的原理性內(nèi)容，制成視頻或動(dòng)畫，通過使用多媒體、網(wǎng)上課程等現(xiàn)代化教學(xué)手段來增加直觀性，可以使學(xué)生獲得較大的知識(shí)量，提高教學(xué)效果。

此外，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，加強(qiáng)和學(xué)生的課下聯(lián)系和交流，了解學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問題，并快速解決問題。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生積極參與教學(xué)工作，讓同學(xué)在查閱大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，上講臺(tái)做小報(bào)告，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和提高教學(xué)效果。

三、結(jié)語

總之，通過試題庫、譜圖庫和視頻資料的建設(shè)和使用，學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的興趣更加濃厚，動(dòng)手能力及創(chuàng)新意識(shí)可以得到明顯提高。提高了學(xué)生利用這些測(cè)試技術(shù)綜合分析材料的組成、結(jié)構(gòu)，并解決有關(guān)實(shí)際問題的能力，為將來從事材料科學(xué)與工程方面的教學(xué)、科研和生產(chǎn)等工作奠定基礎(chǔ)。但教學(xué)改革本身是一項(xiàng)系統(tǒng)的改革，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，教學(xué)內(nèi)容需要不斷的更新，教學(xué)模式也不應(yīng)一成不變，需要不斷地進(jìn)行探索。

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作者簡(jiǎn)介：王衛(wèi)偉，山東人，山東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，副教授，工學(xué)博士，主要研究方向：無機(jī)非金屬氧化物微觀結(jié)構(gòu)制備性能研究。