《材料現代分析方法》課程教學改革研討
2019-06-17 05:11:18可丹丹蔡穎布林朝克胡鋒邢瑞光趙鑫
教育教學論壇 2019年18期
可丹丹 蔡穎 布林朝克 胡鋒 邢瑞光 趙鑫
摘要：文章結合內蒙古科技大學材料與冶金學院材料專業的長期教學經驗，分析了《材料現代分析方法》課程重要特點、學習目標和課程改革幾點意見，主要論述了《材料現代分析方法》的教材改革、課堂教學改革以及增設開放式實驗教學環境，旨在提高教師教學素質，激發學生學習能力。
關鍵詞：《材料現代分析方法》;教材建設;課程教學研討
中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）18-0136-02
一、引言
納米科學與技術是20世紀80年代末期興起的，經過三十多年的發展，納米技術已逐步邁出實驗室走向市場，其商業化應用在全球范圍內迅速展開。全世界都認識到，納米技術將引起新一輪的產業變革，未來擁有并掌握納米技術及其應用的國家將更具備核心競爭力。根據材料科學與工程學科的發展趨勢及其對人才培養需求的變化，《材料現代分析方法》以最基本和最常用的幾種材料分析測試方法為主要內容，使學生對其基本原理、試驗技術、常用設備和分析方法具有較全面的認識和一定的實驗操作能力，為日后從事材料科學研究工作和解決材料應用中的工程實際問題奠定基礎。為適應全面深化實行工程教育專業認證的相關要求，這位材料科學與工程專業的發展提供了難得的機遇，我們對《材料現代分析方法》課程改革和發展進行了深入的思考和一系列改革。
二、課程特點及學習目標
《材料現代分析方法》課程介紹：本課程詳細介紹微觀分析手段包括紅外光譜（FT-IR）、X射線衍射（XRD）、X射線光電子衍射（XPS）、掃描電子顯微鏡（SEM）、熱分析（TG、DTA、DSC、DMA）等幾種材料現代分析方法的原理、檢測過程與儀器、測試結果的分析處理和方法的典型應用等，著重闡明各類物理檢測信號的產生，并引入或派生各種相關的現代材料分析檢測技術。
作為典型的交叉學科，《材料現代分析方法》課程的教學具有一定的難度。首先，課程內容及知識面廣，涉及物理學、光學、儀器使用、材料特性等多部分內容，因此難以在有限的課程教學時間內全面系統地深入介紹學科內容，容易導致學生沒有節制的填鴨式教學，使學生無法在有限時間內消化多種現代分析技術的應用和使用，影響后續課程的學習。如何準確把握課程的基礎理論框架，引導學生自主學習材料科學的測試表征方法和深入研究儀器的操作指南，是授課教師在設計課程內容時需要解決的重要問題。其次，《材料現代分析方法》是理論與實踐緊密結合的一門課程，研究前沿性比較強，需教師總覽多學科、多研究領域，結合學生們較為感興趣的方向，增加科研實例教學，加大實驗室和實驗儀器的開放力度，能更直觀地引導學生獨立思考和創新素質。
《材料現代分析方法》學習目標：
通過對《材料現代分析技術》的學習，使學生掌握X射線衍射分析、電子顯微分析、電子能譜分析、熱分析、光譜分析等幾種材料現代分析方法的基本原理、檢測過程與儀器主要結構、測試結果和分析處理方法的典型應用等，使學生掌握相應的基礎知識、基本技能及必要的理論基礎，能夠正確地運用現代分析技術開展材料組成與結構的分析測試與標準，從而具備開展材料科學研究和解決材料科學與工程領域相關問題的能力。課程內容包括材料研究中的組織形貌分析、晶體物相分析、成分和價鍵結構分析、分子結構分析等。
三、深化改革，提高教學質量
（一）課程教材改革
課程教材在介紹現代先進分析技術的基本理論的基礎上，應增加大量擴展性內容，緊密結合專業理論和科研前沿的實例，揭示新材料的研究規律，激發學生的認知欲望，這對于提高教學質量很有必要。同時，增加對儀器的操作說明，學生通過實際操作各種實驗儀器，拉近學生與現代科學發展的距離。教材的使用應增加電子版教材，以便進行多次更新，每一次教學課程完全之后，將本次教學的結果與最新科研前沿問題結合起來，教師通過對教材的反復修改，能增加對知識的理解能力，以便于更好地服務于教學。
（二）教學課堂改革
《材料現代分析方法》的理論教學相對枯燥，教師應將抽象的測試分析中涉及的理論知識，通過多媒體教學與傳統教學相結合，充分利用多媒體展示儀器測試原理、材料結構與性能的理論知識，引入更多與課程相關的新知識、新技術和新成果。如介紹掃描電子顯微鏡（SEM）的工作原理的同時，可通過視頻的形式引入高分子納米材料的合成制備工藝與性能應用，所合成材料在SEM高倍顯微鏡下所呈現的材料結構特性，使學生更直觀地了解材料分析方法的用處。
在傳統教學中，材料專業更偏重于理論知識，而容易忽略學生的實踐能力的培養，在傳統教學模式考核學生知識掌握能力的同時，教育教學改革應進一步偏重于學生的動手實踐能力、創新思維能力、理解應用能力。因此課堂教學可開展“以學生為中心”的顛倒師生關系的教學理念，讓學生在課下時間通過自學研究完成對新知識的學習，利用上課時間教師通過設計一些問題情境讓學生作為老師進行講解，不僅有利于學生自主學習的積極性，同時，讓學生的學習過程不是一味的被灌輸知識，而是以輸出知識為主導的模式;同時可以組織學生團隊間協助合作、交流討論的形式，實現對新知識的理解吸收與應用研究。
（三）開放式實驗環境改革
材料測試表征手段的教學課程注重理論聯系實際以及學生創新思維和能力的培養，教師應結合實驗教學，帶領學生參觀所學習的實驗儀器設備，動手操作儀器對提高學生的學習興趣、鞏固新學的理論知識大有裨益。當然，在科研用實驗室儀器較為緊張的情況下，空出專門時間留給本科生教學有一些實際難度，但是通過教師和實驗員間的協調，相同的科研實驗測試下，可以給本科生現場演示教學，這也能激發學生的快速理解。同時，結合學生的專業實驗課程的學習，將實驗課上所制備的材料進行實驗表征，將多種課程緊密的聯系起來。
（四）課程考核評價改革
考核分平時成績與期末考試成績，分別考核：理論知識、實例分析、實驗操作。考試內容中基本概念、基本理論的掌握占50%-70%，運用基本理論知識進行分析或計算占20%-40%，理論結合實際占10%-20%。平時成績占40%，期末考試成績占60%。平時成績包括平時作業、出勤、課堂表現等。
四、結束語
隨著科學技術的進步，用于材料性能檢測、微觀結構分析和化學成分分析的試驗方法和檢測手段不斷豐富，新型儀器設備的不斷更新，為材料科學研究提供了強有力的物質支撐，科研工作者掌握好材料分析測試方法能更好地開展科學研究工作。《材料現代分析方法》課程教學內容的選擇要充分考慮到廣度和深度的統一、基礎和前沿的兼顧、新舊內容的銜接、理論聯系實際、巧用電子產品的資源等多個方面，充分調動學生的積極性，培養學生創新意識及創新能力。
參考文獻：
[1]王富恥.材料現代分析測試方法[M].北京理工大學出版社，2006.
[2]趙燕春，寇生中，李春燕.基于復合材料制備及研究方法實驗教學改革初探[J].教育教學論壇，2015，（15）：78-79.
[3]江鴻杰，李義兵，劉崇宇，亓海全，黃宏鋒，韋莉莉.《材料現代分析方法》課程教學建設與改革[J].廣東化工，2018，45（02）：198-207.
[4]馬祥英，陳其鋒，許海棠.儀器分析實驗課程改進與實踐[J].實驗科學與技術，2013，11（2）：76-78.
[5]林衛麗，吳慎將，張偉，等.獨立學院高分子材料專業高分子化學教學改革探索[J].廣州化工，2012，40（6）：171-172.
Abstract：Combined with the long-term teaching experience for material major in School of Materials and Metallurgy，Inner Mongolia University of Science and Technology，the article discusses the important features，learning objectives and curriculum reform of
Key words：
