《材料現(xiàn)代分析方法》課程教學(xué)的改革與實(shí)踐

鄒勇進(jìn)　向翠麗　馬傳國(guó)

【摘 要】針對(duì)材料科學(xué)與工程專業(yè)《材料現(xiàn)代分析方法》課程的基本特點(diǎn)，分析了目前《材料現(xiàn)代分析方法》課程存在的主要問題，并提出了相應(yīng)的解決方法，探討了《材料現(xiàn)代分析方法》課程教學(xué)方法和手段。

【關(guān)鍵詞】材料現(xiàn)代分析方法；課程；教學(xué)方法

能源與環(huán)境問題是當(dāng)今世界的兩大主題，而材料又是能源和環(huán)境工業(yè)技術(shù)的技術(shù)基礎(chǔ)。因此，掌握材料的分析方法、表征手段對(duì)合成制備新型材料至關(guān)重要。材料現(xiàn)代分析方法是材料科學(xué)的重要工具，該課程主要介紹材料的現(xiàn)代分析方法和檢測(cè)技術(shù)，具體包括透射電鏡、掃描電鏡、X射線光電子能譜、紅外光譜、粉末X射線衍射等。學(xué)習(xí)這些分析方法的原理、技術(shù)和操作要領(lǐng)對(duì)認(rèn)識(shí)和理解材料的內(nèi)涵，提高對(duì)材料的結(jié)構(gòu)分析十分重要。因此這門課程也是材料類專業(yè)的本科生與研究生必修的一門專業(yè)學(xué)位課[1]。

材料現(xiàn)代分析方法設(shè)計(jì)到的技術(shù)原理多，內(nèi)容廣泛，而且有些原理比較抽象，公示的推導(dǎo)也比較多，因此，學(xué)習(xí)起來比較枯燥，缺乏學(xué)習(xí)的自主性。但另一方面，這門課又非常重要，因此，如何開展好這門課的教學(xué)與實(shí)踐顯得非常重要[2]。

本文結(jié)合本校材料科學(xué)與工程專業(yè)的自身特點(diǎn)大綱要求，從《材料現(xiàn)代分析方法》課程的培養(yǎng)目標(biāo)及材料學(xué)科的發(fā)展方向出發(fā)，分析了影響《材料現(xiàn)代分析方法》課程教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，并通過實(shí)踐，提出了行之有效的教學(xué)方法和改革措施，取得了良好的教學(xué)效果。

1 傳統(tǒng)《材料現(xiàn)代分析方法》課程教學(xué)存在的主要問題

材料學(xué)科是一門交叉學(xué)科，設(shè)計(jì)到物理、化學(xué)和數(shù)學(xué)等學(xué)科的融合。對(duì)于《材料現(xiàn)代分析方法》這門課來講，重點(diǎn)設(shè)計(jì)到物理和數(shù)學(xué)兩個(gè)學(xué)科。因此，涉及到的內(nèi)容覆蓋面廣，知識(shí)點(diǎn)多，并且隨著科技的發(fā)展，各種新的材料測(cè)試表征手段層出不窮，但計(jì)劃課時(shí)少，因此，如何選擇合適的教材和優(yōu)化課程設(shè)置成為《材料現(xiàn)代分析方法》課程存在的主要問題。

1.1 教材的選擇

在教材的選用上，要重視傳統(tǒng)分析方法和現(xiàn)代分析方法的融合。因此，不光要讓學(xué)生掌握傳統(tǒng)分析方法的技術(shù)和理論基礎(chǔ)，而且在要重視在傳統(tǒng)分析方法上發(fā)展起來的新技術(shù)。教材的選擇不一定要新，而且要注重其內(nèi)容。因?yàn)閭鹘y(tǒng)分析方法是新技術(shù)方法的技術(shù)基礎(chǔ)。有些教材中的主要內(nèi)容難免過時(shí)冗長(zhǎng)，而有些教材的內(nèi)容又過于前沿， 對(duì)一些基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)的講解不夠。本專業(yè)目前采用哈爾濱工業(yè)大學(xué)的周玉主編的《材料分析方法》第2版作為主講教材，該教材內(nèi)容上簡(jiǎn)明扼要，抓住本質(zhì)與精華，講清基礎(chǔ)原理與常用測(cè)試方法，并增加了一些用該方法解決具體問題的典型范例。注重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用分析方法解決實(shí)際問題的能力，理論聯(lián)系實(shí)際。

1.2 課程設(shè)置的整體優(yōu)化

在課程的整體設(shè)置上，我們強(qiáng)調(diào)內(nèi)容全面外，還要注重重點(diǎn)內(nèi)容的精講。如納米材料的分析主要用到掃描電鏡和透射電鏡兩種技術(shù)手段，這也是納米材料的眼睛。而且這兩種分析方法所用的設(shè)備都比較昂貴，屬于大型儀器設(shè)備，在幾乎所用的材料專業(yè)的科學(xué)研究都要用到這兩種測(cè)試方法，因此在課程設(shè)置上，課時(shí)要多，內(nèi)容要詳細(xì)。在比如粉末X射線衍射，設(shè)計(jì)的技術(shù)理論基礎(chǔ)也比較多，而且對(duì)學(xué)生的物理基礎(chǔ)知識(shí)的要求比較高，因此這課程設(shè)置上要注重理論聯(lián)系實(shí)際[3]。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，新的分析方法不斷涌現(xiàn)，作為專業(yè)基礎(chǔ)課，教學(xué)中遇到的突出問題就是計(jì)劃學(xué)時(shí)少與教材內(nèi)容廣之間的矛盾，這就要求主講教師精心優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，合理安排教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)，突出重點(diǎn)，按照“少而精”的原則設(shè)計(jì)課堂教學(xué)，確保學(xué)生具備較為扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)。同時(shí)也要理論聯(lián)系實(shí)際，將本學(xué)科領(lǐng)域里一些比較前沿的科研成果介紹給學(xué)生，使學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸各學(xué)科發(fā)展前沿，了解科技發(fā)展的趨勢(shì)。加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和實(shí)踐技能的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)從科學(xué)知識(shí)型向科學(xué)知識(shí)實(shí)用技能型的轉(zhuǎn)化。

2 《材料現(xiàn)代分析方法》課程教學(xué)方法的實(shí)踐

2.1 采用多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書相結(jié)合

在《材料現(xiàn)代分析方法》的教學(xué)過程中，采用多媒體教學(xué)，可以很好地把各種圖片、儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)、原理示意圖很好的展示出來，同時(shí)也是原來枯燥的課本知識(shí)變得生動(dòng)鮮活[4]，同時(shí)啟發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)材料化學(xué)中的教學(xué)難點(diǎn)的理解和掌握。例如對(duì)材料現(xiàn)代分析方法課程中涉及的晶體結(jié)構(gòu)解析、紅外光譜譜圖分析、電子顯微分析和物理性能分析等部分進(jìn)行多媒體輔助教學(xué)，通過圖像、仿真模擬、動(dòng)畫等展現(xiàn)給學(xué)生，可使教學(xué)內(nèi)容直觀化，從而有效促進(jìn)學(xué)生的理解能力。我們?cè)诮虒W(xué)的過程中，還搜集了大量的儀器使用和原理的視頻資料，幫助學(xué)生理解分析方法的原理和技術(shù)，取得了良好的效果。當(dāng)然過分依賴多媒體也是不行的，因?yàn)槎嗝襟w播放速度快，很多學(xué)生難以跟上老師的節(jié)奏。因此在必要的時(shí)候，采用板書教學(xué)，是對(duì)媒體教學(xué)的有效補(bǔ)充。

2.2 采用科研案例教學(xué)，以科研促進(jìn)教學(xué)

《現(xiàn)代材料分析方法》是一門理論基礎(chǔ)要求高、實(shí)踐性強(qiáng)的課程。傳統(tǒng)的課堂講授，學(xué)生很難將理論知識(shí)與具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析相結(jié)合。科研案例的引入，可以使學(xué)生更直觀地認(rèn)識(shí)課堂所學(xué)在科研工作中的具體應(yīng)用，以此更好地理解課堂所學(xué)。對(duì)于每一種分析方法，都有其具體的適用范圍。我們采用搜集最近的科研文獻(xiàn)，給學(xué)生講解文獻(xiàn)中所用的分析方法，采用這些分析方法得到了什么結(jié)果，說明了什么問題，引導(dǎo)學(xué)生在將來的科研工作中，對(duì)于合成制備了一種新材料，如何進(jìn)行表征。讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到這些分析方法在未來的研究工作中的重要性，而不是完全無用武之地，從而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。同時(shí)也讓學(xué)生了解的本研究領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，提高了英語閱讀能力，一舉多得。

2.3 制定科學(xué)的多樣化考核方式。

在課程的考核上，加強(qiáng)基礎(chǔ)理論知識(shí)的考核外，還要注重學(xué)生在平時(shí)學(xué)習(xí)的表現(xiàn)，把考核的重點(diǎn)放在教學(xué)的過程中，讓學(xué)生重視課堂教學(xué)勝過重視考試。在試卷的設(shè)計(jì)上，除了一些客觀題外，還要加大主觀題的設(shè)置，讓學(xué)生在沒有標(biāo)準(zhǔn)答案的前提下，自由發(fā)揮。

3 總結(jié)

總之，《材料現(xiàn)代分析方法》課程是材料學(xué)科必修的公共技術(shù)基礎(chǔ)課之一，通過該課程的講授，可以培養(yǎng)高素質(zhì)、應(yīng)用型人才。筆者對(duì)教學(xué)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了總結(jié)和思考，在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段上進(jìn)行創(chuàng)新和實(shí)踐，取得了良好的教學(xué)效果。在今后的教學(xué)中，需要不斷的調(diào)整改革的方式方法，真正提高《材料現(xiàn)代分析方法》教學(xué)的效果和學(xué)生的實(shí)踐能力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李本俠，王靜.《材料化學(xué)》課程教學(xué)的探討與實(shí)踐[J].廣州化工，2009，37（8）：228-229

[2]胡艷華，郭峰，陳寶東.建立與科研課題相結(jié)合的材料現(xiàn)代分析方法課程教學(xué)新模式[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2016（235）：68-69.

[3]楊英歌，陳飛，曾冬梅.現(xiàn)代材料分析方法教學(xué)改革探討[J].新課程研究，2011（231）：75-76.

[4]米曉云，張希艷.科研對(duì)材料化學(xué)課程教學(xué)的促進(jìn)作用[J].現(xiàn)代教育科學(xué)，2009（1）：112-113.

[責(zé)任編輯：田吉捷]