《材料分析測試方法》課程的教學改革探討*

李　婷，李廷成，張俊珩，李　琳，張道洪，張愛清

(中南民族大學化學與材料科學學院，湖北　武漢　430074)

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《材料分析測試方法》課程的教學改革探討*

李婷，李廷成，張俊珩，李琳，張道洪，張愛清

(中南民族大學化學與材料科學學院，湖北武漢430074)

材料分析測試方法是材料類本科生的專業必修課程。該課程內容涉及廣泛，理論性和實踐性較強，同時教材更新緩慢，各種大型分析儀器復雜昂貴，實踐教學難以開展。在課程的教學實踐中，我們針對學生的知識結構、學習能力和認知水平，以培養學生學習興趣為出發點，結合實際的教學經驗，從教學與實踐相結合以及教學與科研相結合這兩個方面對課程進行改革和探索。

材料分析測試方法；教學改革；科研；教學實踐

材料是人類社會發展的基礎。隨著科技水平的不斷提高，材料的發展日新月異。材料的結構和組成決定了材料的性質和用途，因而了解材料內部的結構和組成是發展新材料的前提和關鍵。材料分析測試方法就是這樣一門以研究材料內部的物相組成和結構為主要內容的專業技術基礎課程。該課程是針對材料專業本科生而開設的一門專業基礎課。它不僅理論性強，涉及物理學、晶體學、電子光學、量子力學等理論，概念抽象，同時具有較強的實踐性，需要實驗的密切支持[1-2]。本課程旨在培養學生初步掌握各種分析方法的基本原理、特點與應用，了解較先進的材料分析方法和應用，培養學生綜合分析研究的能力。然而，由于該課程自身的特點和傳統教學方法的局限，使得這門課程的教學效果不太理想。幾年來，我們在材料分析測試方法的教學過程中，總結以往教學經驗[3-5]，不斷改革創新，探索新型的教學方法和模式，為該課程教學質量的提高提供一定的指導和借鑒。

1　材料分析測試方法課程的特點及存在的主要問題

1.1課程特點

材料分析測試方法課程是材料類本科生的專業必修課。該課程內容涉及的專業面較廣，融合了多個學科的內容，理論性較強。課程內容主要包括材料的結構、微觀形貌和成分分析的理論基礎，具有較強的理論性和實踐性。此外，各種儀器分析方法相互獨立，自成體系，內容和知識點分散，不易把握重點。并且課程內容與多種大型測試儀器設備緊密結合，內容偏重于介紹儀器的工作原理，具體實例則相對較少，學生理解基本理論有一定的難度。同時學生對這些大型儀器缺乏感性的認識，在學習的過程中普遍感覺內容抽象，各種測試方法的理解和掌握存在較大的困難。

1.2存在的主要問題

(1)教材內容缺乏更新

新材料及科技水平的飛速發展促進了現代測試分析儀器技術的提高，新的分析和測試方法不斷涌現和越來越多樣化，其應用領域也在不斷擴展。目前，材料分析測試方法課程的所采用的教材大多是十年前編寫的教材，很多內容都已經過時。比如隨著計算機及數據處理系統的發展，復雜的數據都采用專業的軟件進行處理，但目前許多教材仍然保留有大量的篇幅來介紹手工處理數據的方法，如X射線衍射晶體結構的標定、熱分析中譜圖峰面積與失重率計算等。同時許多儀器發展迅速，新技術不斷涌現，這些新的技術和方法在現有的教材上基本沒有有關的介紹，有些教材還在介紹已落后淘汰的技術。比如多晶的分析方法普遍采用簡單精度高的X射線衍射儀法，德拜照相法是早期的原始方法，設備簡單，精度低，拍照時間長，但大多數教材仍有相當的篇幅介紹此方法。教材內容的滯后問題在實踐教學中更為突出，新的儀器設備與陳舊的實驗內容的矛盾十分嚴重。而且由于大型儀器設備的局限，大部分高校在分析測試課程教學中，實驗教材多為空白，有教材的大多介紹的是舊的實驗方法和數據處理，已無法適應新的儀器教學。

(2)實踐教學難以開展

材料分析測試方法是一門實踐性很強的課程。學生在學習過程中普遍反映課程內容所涉及的原理性知識過于理論和抽象，而實踐課程內容偏少甚至沒有，缺乏相應的實用性。造成這一現象的重要原因是該課程所涉及的一些分析測試需要在一些大型精密測試儀器上進行。由于這些大型測試儀器價格昂貴，比如一臺透射電子顯微鏡價值數百萬甚至上千萬元，所以大部分高校在配置方面都比較有限。同時，這些大型儀器承擔了繁重的科研測試任務，在時間上也無法滿足數量較多的本科生進行上機實踐。這些客觀因素導致所涉及的實驗教學內容只能以課堂演示的方式進行，這在一定程度上大大制約了學生對大型分析測試儀器的感性認識和測試技能的掌握。

2　課程改革探討

教學改革的目的是為了全面提高教學質量和效果，培養學生分析解決問題的能力和創新精神。我們在材料分析測試方法課程的教學實踐中，針對學生的知識結構、學習能力和認知水平，以培養學生學習興趣為出發點，結合實際的教學經驗，從教學與實踐相結合以及教學與科研相結合這兩個方面對課程進行改革和探索。

2.1開展教學與實踐相結合的教學模式

材料分析測試方法課程注重培養學生實際進行各種分析檢測的能力，為學生綜合實驗、專業實踐和畢業論文等提供了必要的理論知識基礎。經過本課程學習后，學生能夠根據實驗的需求選擇相應的分析方法進行測試和表征。為保證課程的教學與實踐有效的結合，課程教學分為理論課堂教學與實踐課程設計兩部分。理論課程部分重點介紹各種測試方法的基本原理，儀器的構造以及應用領域，為后面的實踐教學打下理論基礎。課程設計部分則以實踐教學為主，學生自主設計實驗方案，并上機對實驗樣品進行結構和性能的分析測試，促進理論課程的理解和吸收。通過理論和實踐課程的有機結合，一方面使學生對專業分析測試方法與技術有比較全面的認識，并了解和熟悉儀器的實際操作流程；另一方面提高學生分析問題和解決問題的能力，學生通過本課程的學習后能夠針對所研究的材料靈活的選擇適合的測試方法進行分析檢測，并得到有用的信息。同時，在實踐教學的模式下，充分貫徹以學生為主，教師為輔的方針。從實驗課題的提出和方案路線的設計到具體的分析測試等流程均由學生自主完成，通過實踐課程設計能夠進一步提高材料專業學生的材料專業知識和實際分析和解決的能力，培養學生的團隊合作意識和實踐創新精神。學生在實踐教學活動中需要自主利用現代分析儀器進行分析測試，這在一定程度上促進了基本測試原理的理解和掌握，在一定程度上有效提高材料分析測試方法課程的教學水平。

2.2開展教學與科研相結合的教學模式

中南民族大學化學與材料科學學院具有良好的科研水平和平臺。目前擁有催化材料科學國家民委-教育部重點實驗室和分析化學國家民委重點實驗室和武漢市能源催化材料工程技術研究中心。現有的大型儀器設備有透射電子顯微鏡、場發射掃描電子顯微鏡、X射線光電子能譜儀、X射線衍射儀、氣相色譜儀以及氣相色譜與質譜聯用儀等。學院在科研研究方面取得了非常豐碩的成果。這些科研工作經常涉及到各種先進的測試方法的運用和分析，若能將這些活生生的科研實例與我們的課堂內容相結合，開展教學與科研相結合的教學模式，將能大大促進學生的學習興趣，提高課程的教學質量。

一方面，在講解各種分析方法的原理與應用時，結合學校課題組的科研方向和成果，以多媒體的形式帶入到課堂中。通過這種科研實例的介紹，學生能夠系統理解測試方法在科研中的應用，把握本學科最前沿的發展動態。另一方面，材料分析測試技術是一門實踐性很強的課程，需要課后實踐操作來促進測試技術的真正掌握。我校每年都有數量較多的大學生創新創業項目，鼓勵學生進入實驗室，參與感興趣的研究課題。學生可以利用業余時間在專業教師的指導下參與科研項目，在實踐中不斷鍛煉自己，有助于提高學生的專業知識水平和實驗動手能力。

3　結　語

通過開展教學與實踐相結合以及教學與科研相結合的教學模式，提高學生們的學習興趣和強烈的求知欲，培養的學生創新思維和綜合解決問題的能力以及將理論知識靈活運用于實際的能力。在以后的教學實踐中將進一步加強改革創新，為學生的全面發展和綜合素質的提高不懈努力。

[1]周玉．材料分析方法.3版[M]．北京：機械工業出版社，2011：1-2．

[2]王富恥．材料現代分析測試方法[M]. 北京：北京理工大學出版社，2006：1-2．

[3]楊新亞．《材料研究與測試方法》的教學改革實踐[J]．理工高教研究，2006，25(2)：113-114．

[4]張捷，韓冰.《現代分析測試技術》教學體會與心得[J]．河南化工，2012，29(9) ：63-64．

[5]宋浩杰.“材料近代分析測試方法”課程的教學改革探討[J]．河南化工，2014，31(2)：62-64．

Teaching Reform ofMaterialsAnalysisandTestingMethodsCourse*

LITing,LITing-cheng,ZHANGJun-heng,LILin,ZHANGDao-hong,ZHANGAi-qing

(College of Chemistry and Materials Science, South-Central University for Nationalities,Hubei Wuhan 430074, China)

MaterialsAnalysisandTestingMethodscourse is a professional course of material science and engineering undergraduates. The course is comprehensive, as well as theoretical and practical. Meanwhile, the content of textbook updates slowly. Many kinds of large analytical instruments are complex and expensive, which are difficult to satisfy practice teaching. In this course of teaching practice, focused on the knowledge structure, learning ability and cognitive level of students, teaching reform and exploration of this course were carried out by combining the teaching with practice, as well as combining the teaching with scientific research.

MaterialsAnalysisandTestingMethods; teaching reform; scientific research; teaching practice

湖北省戰略性新興產業人才培養計劃；湖北省高等學校教學研究項目(No: 2013193)；中南民族大學教研項目(JYX14014)。

李婷(1983- )，女，講師，主要從事儲能材料的研究與應用。

G642.0

B

1001-9677(2016)05-0183-02