材料測試綜合實驗教學改革的設計與實踐

摘要：學生綜合能力的培養是我國目前高等院校人才培養過程中關注的重點。本文針對無機非金屬材料專業本科生的材料測試綜合實驗教學改革進行了探討，分別從實驗內容的更新與優化、實驗教學環節強化、學生基礎實驗能力的培養以及實驗后的分析討論四方面對材料測試綜合實驗教學進行了設計與實踐，旨在通過這些改革措施使學生更好地掌握實驗基礎方法，提升學生的實踐動手能力及綜合素質。

關鍵詞：材料科學，綜合實驗，教學改革，實踐能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）38-0036-02

近年來，我國高等院校辦學規模不斷擴大。為適應經濟社會發展需要，如何培養基礎扎實、綜合能力強的高素質人才已成為高等院校培養學生的新要求。材料測試綜合實驗是我校無機非金屬材料專業本科生的必修專業課，其主要目標是使學生系統學習和掌握各種測試儀器的基本原理、實驗技術及其在無機非金屬材料中的應用。本課程實踐教學環節是材料測試方法學習的重要組成部分。通過本門課程的學習能夠使學生掌握偏光顯微鏡和部分大型儀器設備的操作方法、樣品制備、晶體的鏡下特征、圖譜解釋、數據處理等；學會利用X射線衍射儀、紅外光譜儀、熱分析儀等大型儀器設備解決材料的物相組成及結構鑒定等問題，培養學生的動手能力和綜合分析能力。高等教育經歷了十多年的大眾化發展，如何創新教育教學方法、強化實踐教學環節、構建完善的課程體系，以提高高等學校教學質量、培養高質量創新型人才是目前我國高等教育的教學改革重點[1]。材料測試綜合實驗教學正是基于上述宗旨，不僅要為學生提供將材料測試方法理論教學付諸實踐的機會，同時還要在實踐教學的過程中提升學生動手能力以及分析問題、解決問題的綜合能力[2]。針對以上目標，為了讓學生能夠更好地掌握無機材料的測試分析方法并形成系統化的認識，我們著重從以下幾方面入手對材料測試實驗教學改革進行探討。

一、材料測試實驗教學改革的設想

高層次應用型人才培養是高等教育適應科學技術進步和社會經濟發展與轉型的必然要求，因此在材料測試實驗教學改革的設計與實施過程中，我們確立了以高素質綜合型人才為目標的培養模式[3，4]。根據我校無機非金屬材料專業設置情況，首先結合材料測試方法理論課教學內容，令實驗教學與理論教學內容緊密結合，進一步鞏固學生對各種測試方法理論的掌握；針對無機非金屬專業的特點制定相應的實驗內容，如加大對礦物材料的測試分析環節比例，設計建立多層次的實驗教學體系，加大綜合性、研究性實驗比例；著重培養學生分析問題、解決問題的綜合能力。對于一些實驗程序復雜、耗時較長的實驗可以開展多個小組的學生合作完成注重學生協同合作精神的培養。

二、材料測試實驗教學改革具體措施

1.實驗內容的更新與優化。由于材料測試方法內容廣泛，新儀器、新方法層出不窮，發展迅速，因此在內容選擇上更要突出重點，增設研究性實驗、分析方案設計實驗和綜合性實驗，把材料測試實驗教學由讓學生學會使用儀器和測定數據，上升到讓其學會如何運用儀器設備對材料進行深入分析的新高度。加大綜合性、專業性強的實驗比例，綜合性實驗課時占到總實驗課時的65%～75%。此外，針對我校無機非金屬材料專業辦學特點，我們在測試儀器的基本操作實驗教學外，還增設了許多針對無機礦物材料的研究性實驗。這樣的實驗課程設置不僅能夠確保學生掌握儀器基本操作方法，而且體現了專業特點，增強了課程與生產實際的聯系，有利于培養高層次應用型人才以適應行業發展的需要。只有持續不斷地更新與優化，方可令材料測試實踐教學在培養高層次綜合型人才方面發揮更大的作用。

2.強化實驗教學環節。實驗指導教師應重視實驗測試前的專項講解。在實驗前的講解過程中，應從以教授知識為主的傳統被動教學方法向啟發思維、探索知識的主動教學方法逐漸轉變，形成“實踐引導、自主思考”的教學模式。在激發學生對實踐教學環節的興趣的基礎上，闡明實驗的目的與意義、操作要點以及在現實生活、工業、科研等領域的應用及國內外的相關前沿知識。讓學生在對儀器設備有了充分認識的基礎上，了解當前的先進技術，以拓寬學生的知識面。同時還要清楚地了解相應理論課的授課內容。這樣方可令實驗前僅有的10～15分鐘講解過程對整體實驗起到有效的指導作用，學生在實驗過程中的學習、操作效率也會隨之提高。

3.重視學生基礎實驗能力的培養。學生基礎實踐能力的欠缺往往會成為綜合型人才培養的阻礙，而實驗教學是培養學生實踐動手能力最直接、最有效的方法，是培養學生實際應用能力的主要途徑。我們在教授每種儀器使用的實驗環節，都應有意識地保留一次培養學生基本操作能力的基礎性實驗和驗證性實驗，課時大約占實驗總課時的1/4～1/3。在基礎性實驗課教學過程中，不單讓學生熟練掌握儀器的基本操作方法、使用流程，同時要讓學生能夠準確記錄實驗數據、處理數據，并通過對實驗數據的記錄，督促學生認真思考、分析相應的實驗結果，鞏固和加深對不同材料測試方法原理的理解。

4.重視實驗后的分析討論。每次實驗結束后，必須帶領學生對本次實驗進行總結，對實驗中出現的各類實驗現象以及科學問題加以分析討論，探討實驗現象的理論解釋以加深學生對實驗內容的理解，訓練學生從多層次、多角度、多方位思考、分析和解決問題。加深學生對各種材料測試方法的認識，讓學生自己思考、討論，結合實際數據與結果使學生更有效地掌握知識。逐漸構建學生的從現象認識本質、從規律探索抽象的主動學習思維，增強學生的綜合分析能力。這樣的教學過程不僅能提高學生的自學能力、知識遷移能力，而且還能培養學生發散思維能力、分析和解決問題能力等，是培養高層次綜合型工程技術人才的重要手段。

學生綜合能力的培養是我國目前高等院校人才培養過程中關注的重點。本文針對無機非金屬材料專業本科生的材料測試綜合實驗教學改革進行了探討，分別從實驗內容的更新與優化、實驗教學環節強化、學生基礎實驗能力的培養以及實驗后的分析討論四方面對進行了闡述，旨在通過這些改進措施使學生更好地掌握實驗基礎方法，提升學生的實踐動手能力及綜合素質，進而為培養、造就高層次、高質量、綜合型的無機非金屬材料領域人才提供培訓手段。

參考文獻：

[1]吳其勝，張長森，焦寶祥，等.材料科學與工程專業實施卓越工程師計劃培養模式的研究與實踐[J].化工高等教育，2012，（03）：14-17.

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[3]徐時清，張健.材料科學專業研究應用型人才培養模式的改革與探索[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2009，（11）：40-42.

[4]韋春，吳志強，張發愛，等.以教師隊伍建設為契機促進材料科學與工程學科建設和人才培養[J]，教育教學論壇，2013，（04）：37-38.