材料科學與工程專業“材料分析測試技術”教學及考核環節的思考

朱建勇

摘 要 針對材料科學與工程專業的材料分析測試技術教學環節的不足，針對學校特色和專業背景提出以“目標導向”為基本原則，強化案例課堂教學，開展課堂討論教學模式，增加實踐環節，同時對現有多元化考核方式提出了不同見解，以期達到理論教學和實踐教學考核相對獨立的目的，從而達到良好的教學效果。

關鍵詞 材料分析測試技術 課堂討論 教學模式 實踐教學 多元化考核

材料學科是伴隨著社會發展對材料研究的需要而形成和發展的。作為人類賴以生存和發展的物質基礎，盡管材料的使用幾乎和人類社會的形成一樣古老，但是直至19世紀50年代美國伊利諾州的西北大學首先創立了材料系，材料學科才作為一個獨立的學科。而國家教育部在2017年雙一流專業評估中，高校前20位的雙一流專業中，材料科學與工程專業有30個，排名第一，表明國內各大高校對于材料學科的重視，而國家層面上在十三五規劃里也提及到了“新材料技術是發展的戰略性新興產業”。

根據《本科專業類教學質量國家標準》和工程教育認證標準，材料性能表征和材料結構表征是材料科學與工程的必備專業基礎課程內容，而“材料分析測試技術”在此背景下，其重要性不言而喻。

1材料分析測試技術教學環節存在的問題

材料分析測試技術作為大材料類專業的一門重要的專業基礎課程，在完善人才知識組成，提高人才素養等方面具有十分重要的地位，[1]課程的培養大綱和授課內容是根據各自院校的地位和專業特點進行設定。作為地方性高等院校的重慶交通大學，土木工程是學校的特色專業，以“工程應用型”人才的培養為目標，因此“材料分析測試技術”授課內容主要是針對建筑材料等方面的相關分析測試技術。

實際上，由于該門課程的基礎前期課程包括材料科學基礎、固體物理等內容，內容相對抽象，在缺少完備的仿真教學條件下，部分學生對于這些課程的理解難以達到預期的良好效果。在基礎理論有所欠缺的同時，如果采用傳統的“灌輸式”教學方法，對于學術和理論內容照本宣科，不結合具體案例，尤其是不結合具體的實踐環節，忽略學科間的交叉性、滲透性，讓學生被動的接受知識，實際上該門課程的設置和講授是達不到教學目的的，因此如何在教學環節，強調課堂的互動，啟發學生的學習興趣，培養學生的發現探索精神以及創新思維，是每一個授課老師值得思考的問題。

筆者認為，在授課之前，首先要針對學生的知識背景和專業特點確定其教學目的：在掌握材料科學與工程專業的基礎理論上，能采用合理的先進檢測手段對材料的性能和結構進行表征，具有設計實驗、分析和解釋相關復雜數據的能力，缺少工程教育的職業規劃、團隊協作等能力的培養。因此應以“目標導向”為基本原則，教學中多穿插實際案例，以達到良好教學效果的目的。

2材料分析測試技術課程教學改革思考

根據以上分析，筆者建議在課程中實行研討式、討論式、學導式和發現式課堂互動教學，逐步構建以工程應用為基礎的教學模式，同時注意吸收和利用材料分析最新研究成果，力求授課內容的時代性和前沿性；考慮到學生的知識背景，授課內容應避免過多的理論解釋和公式推導，更多的是讓學生明白各種分析測試技術的適用性和局限性。

授課內容中可對專業領域現有研究的熱點，尤其是對觀點不同的研究成果進行分析、提點和評價，啟發學生獨立思考。盡量結合實際案例，采用課堂討論教學模式，鼓勵學生暢所欲言，各抒己見，發揮學生的主觀能動性。著重強調學生的學習主體地位，教師通過構建民主教學氛圍，與學生探討課程理論觀點以及研討專業學科問題，鼓勵學生大膽質疑、表達自己的見解，從而激發學生主動思考和學習，充分發揮學生的主體作用，培養學生的邏輯思維以及發現問題并解決問題的能力；同時也發揮教師的主導作用，教師授課內容要貼近專業特色，知識理論聯系實際，調動起學生的學習興趣，活躍思維。

案例可以是對工程實踐的深入思考，如行業規范中對于瀝青膠結料的老化評價方法中的旋轉薄膜烘箱實驗中，其評價指標之一是通過瀝青的質量變化率來評判，筆者在熱重分析的授課內容中增加了對該指標的課堂討論環節：因為瀝青在老化中同時存在質量增加和減少的機制，那么采用總質量變化率是否合適，針對這個問題，學生在由于專業背景的原因，對于該問題非常感興趣，踴躍發言，通過對該指標的認真探討，對于熱重分析的理解不僅僅局限于課本的知識內容，將這些分析測試技術與專業或就業背景相互交叉和滲透，達到了良好的教學效果。

由于“材料分析測試技術”的目的是讓學生掌握多種分析測試技術，將其作為以后工程應用或者實驗研究的工具和手段，因此有必要讓學生參與實踐環節，尤其是大型精密儀器，如果為了避免學生的損壞而減少學生自身操作環節，實際上會大大降低教學效果。當然，精密儀器的實踐環節不可能類似傳統的大班實驗教學那樣，應控制人數不超過10人，同時2～3人一組，如筆者開設的X射線衍射及圖譜定性分析實驗環節中，要求學生親手制備不同的試驗樣品（由實驗室分別購置或科研項目樣品），在了解樣品的基本特征基礎上，自己選擇合適的試驗參數（起始掃描角度、終止掃描角度、步長等），完成后對得到的X射線衍射圖譜進行分析，首先將實驗結果通過相關專業軟件（Jade和Highscore等）進行分析，然后人工進行篩選，雖然增加了實驗環節的復雜性，同時由于原材料的不同，因此實驗結果及其分析會有較大差異，避免了實驗報告的抄襲現象，但是對于學生素質的鍛煉和能力的培養有著良好的效果。

3材料分析測試技術課程多元化考核方式的思考

現在很多高校針對“材料分析測試技術”課程采用的是采用多元化的評價考核方式，[2-5]如平時考勤、作業、課堂表現、實驗報告等綜合考慮，每個部分在總成績中都占有一部分比例，而且很多高校認為該種考核方式具有較好的科學性。但是筆者對此觀點存在著一定的質疑，首先，高考被認為是現有最公平的考核方式，表明卷面分數才是反映學生的真實學習水平和狀態的唯一標準，采用多種評價方式在某種程度上是為了調整學生的總成績合格率；其次，高等院校的培養方案或教學大綱對于課程的要求是很明確的，比如說對理論應掌握一定的程度，而且按照國家的要求，實踐環節與理論教學應具有相對的獨立性，動手能力與理論知識是兩個不同的評價指標，在一個考核體系中出現是否合理，會否讓學生產生一定的惰性思想；再次，現在高校學生的點名機制存在著代點名等漏洞，作業也存在著抄襲的現象，用這些存在著漏洞的評價指標作為學生成績的綜合成績，其科學性也存在不確定性。

筆者認為，教師可以將部分多元化指標作為能否參加考試的判定標準，但是最后的成績應該只有卷面分數，只有這樣，在理論水平達到基本要求的同時，提高動手能力及綜合素質才有意義。

4結語

結合重慶交通大學材料科學與工程專業的專業特色及學科定位，以“目標導向”為基本原則，在分析現有教學模式的不足，建議教學環節多采用課堂探討性教學模式，結合專業特色的案例分析，同時，對于現有的多元化課程考核方式提出了個人見解，以期對現有教學和考核模式有所幫助，達到良好的教學效果。

參考文獻

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