《材料分析方法》中透射電鏡教學方法的探討

陳鳳娟 金學坤

摘?要：透射電鏡是《材料分析方法》教學中的難點，結合教學實際和該內容自身的特點，提出了橫向比較、結合實驗教學等方法來促進這一內容的教學，進一步提升教學效果。

關鍵詞：透射電鏡;橫向比較;實驗教學

Discussion?on?the?Teaching?Method

of?Transmission?Electron?Microscope?in?Material?Analysis?Method

Chen?Fengjuan?Jin?Xuekun

School?of?Physics?Science?and?Technology，Xinjiang?University?XinjiangUrumqi?830046

Abstract：Transmission?electron?microscopy?is?a?difficult?point?in?the?teaching?of?"Material?Analysis?Methods".Combining?the?teaching?practice?with?the?characteristics?of?the?content?itself，it?proposes?horizontal?comparison?and?combined?with?experimental?teaching?to?promote?the?teaching?of?the?content，and?further?enhances?the?teaching?effect.

Key?words：Transmission?electron?microscopy;Horizontal?comparison;Experimental?teaching

《材料分析方法》是材料科學與工程學科的一門專業基礎課，是關于材料分析理論及技術的一門課程。學好該課程是正確認識和理解材料成分、結構、加工和性能四要素，合理設計材料的加工工藝，實現材料性能控制的前提。

透射電鏡是這門課程的核心內容之一，所占篇幅較大，概念和理論較多，且內容比較抽象，一直以來是教學的難點和重點。但是，該部分內容對于材料表征和應用來說又非常重要。因此，如何開展好透射電鏡基本原理和結構，及其在科研工作中實際應用的研究，就顯得格外重要。

本文結合透射電鏡該部分內容的自身特點，通過與光學顯微鏡橫向比較，分析了透射電鏡的工作原理、優勢及具有物相分析和組織觀察兩種功能的原因。通過與實驗教學結合，加深了學生對透射電鏡工作原理和應用的視覺感悟，提出了課堂教學與實驗教學相結合的高效的教學方法，取得了良好的教學效果。

1?橫向比較，加強理論學習

在以往的教學當中，對透射電鏡的工作原理，由于學生初次接觸理解困難，導致學生領悟不透，不能很好地掌握該技術。因此，我們應該重視透射電鏡理論知識的學習，加深對該內容的研究。

1.1?明確學習目的

透射電鏡的工作原理，仍然是阿貝成像原理。即平行光束受到具有周期性特征物體的散射作用在物鏡的后焦面形成各級衍射譜，各級衍射波重新在像平面上形成反映物的特征的像。在講解該部分時需要強調學習目的，使學生明白透射電鏡具有兩大功能（物相分析和組織觀察），即通過透射電鏡可以得到衍射譜和物像，啟發學生去探究采取何種措施可以獲得衍射譜和物像。

1.2?橫向比較，分析原理

光學顯微鏡和透射電鏡的工作原理均是阿貝成像原理。但是，兩者又有著明顯不同。首先，光源不同。光學顯微鏡的光源是日光，而透射電鏡的光源是由電子槍產生的電子束，同時高壓電場將該電子束加速到所需的能量，從而達到高質量的成像。其次，透鏡不同。光學顯微鏡的透鏡是玻璃透鏡，而透射電鏡的成像部分則采用電磁透鏡進行三級逐步放大，放大倍數可達數百萬，從而獲得原子級的分辨率，來直接觀測原子像。

此外，與光學顯微鏡相比，透射電鏡兼具物相分析和組織觀察兩種功能。在透射電鏡中，這兩種功能主要是通過改變中間鏡的電流實現的。當中間鏡的物面取在物鏡的像面上時，則將圖像進一步放大，即得到圖像;當中間鏡聚焦，物面取在物鏡的后焦面時，則將衍射譜放大，即得到衍射花樣。這就是透射電鏡既能得到衍射花樣又能觀察到圖像的原因。

1.3?總結歸納

在光學顯微鏡和透射電鏡的光源、透鏡和成像模式橫向比較的基礎上，可以更加明確透射電鏡的優勢。比如，高的圖像分辨率，微區物相分析以及立體豐富的信息，從而加深對透射電鏡工作原理的理解，促進透射電鏡在教學、科研等實際工作中的應用。

2?結合實驗教學，加深理解

透射電鏡的理論性較強，比較抽象。研究發現，眼、耳等多種感官并用，學習效率最高。僅憑課堂中的理論教學學生很難深入理解，若結合現場觀摩實驗并傾聽教師講解實驗儀器等方式，則可把透射電鏡的結構、工作原理和應用等過程直觀形象地展現在學生面前，加深學生對透射電鏡理論知識和實際應用的理解。

實驗教學是一個師生共同學習踐行的過程，可以提高學生探索知識的積極性，并改進課堂教學效果和教學質量。在教師的指導下，首先，學生進行透射電鏡實驗目的、實驗原理和實驗步驟的設計，為開展實驗做好準備工作。然后，教師現場講解透射電鏡的原理、結構等知識，并與課堂上的理論教學相對照，加深學生對透射電鏡的理解。同時，選取某一樣品，教師現場進行透射電鏡的測試，說明透射電鏡在形貌和物相分析方面的應用。最后，教師要求學生對測試結果進行分析和總結，寫出實驗報告。在教師指導學生開展透射電鏡實驗的過程中，學生將課堂所學知識和實驗過程中的實際問題相結合，加深了對課堂理論知識的理解，提高了他們的學習創造能力。

通過課堂教學和實驗教學多種教學方式的結合，可調動學生學習的興趣，提高學習效果，并培養學生獲取知識的能力。

3?總結

總之，透射電鏡是《材料分析方法》課程中非常重要的一部分內容。通過該部分內容的講授，可以增進學生對透射電鏡理論知識的理解，培養學生將其應用在科研和工作中的能力，鍛煉學生的創造性思維。筆者對如何加強學生對透射電鏡理解的問題進行了思考，在教學手段上進行了實踐，取得了較好的教學效果。在今后的教學工作中，仍需要不斷嘗試，進一步提高教學效果并培養學生的創新能力。

參考文獻：

[1]魏波，周永情，王西建.《金屬材料與熱處理》中鋼的熱處理教學方法分析[J].廣西輕工業，2010，10：140.

[2]于翔，王延偉.材料分析方法與測試技術教學改革初探[J].課程教育研究，2012，11：252.

[3]鄒勇進，向翠麗，馬傳國.《材料現代分析方法》課程教學的改革與實踐[J].科技視界，2016，53.

作者簡介：陳鳳娟（1984-），女，博士，副教授，主要從事光電材料方面的教學科研工作。