多媒體技術(shù)在“材料研究方法”教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：近年來，多媒體輔助教學(xué)已是國內(nèi)外現(xiàn)代教育的一個重要組成部分。運用計算機多媒體技術(shù)可將不同的材料研究方法內(nèi)容進(jìn)行模擬仿真，將一些較為抽象的、靜態(tài)的、枯燥的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為形象的、動態(tài)的、生動的、簡潔明了的內(nèi)容，增強課堂教學(xué)的表現(xiàn)力。介紹了多媒體輔助教學(xué)技術(shù)在“材料研究方法”教學(xué)實踐中的重要作用，同時指出了多媒體教學(xué)中應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：多媒體；材料研究方法；教學(xué)

作者簡介：金玉順（1968-），女，朝鮮族，吉林龍井人，北京石油化工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院，副教授。（北京 102617）

基金項目：本文系北京石油化工學(xué)院教學(xué)改革與研究項目“材料研究方法教學(xué)模式的改革”的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）19-0086-01

“材料研究方法”是材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課，是應(yīng)用近代儀器分析的基本原理來研究材料的成分、結(jié)構(gòu)、圖像分析的一門科學(xué)，具有課程信息量大、內(nèi)容多而抽象且多學(xué)科交叉的特點，以高度自動化控制和分析數(shù)據(jù)處理的高度計算機化為主要趨勢，因而各種數(shù)據(jù)分析軟件層出不窮，需要及時更新和補充教學(xué)內(nèi)容。同時分析儀器的投入不足、更新?lián)Q代緩慢和實驗教學(xué)規(guī)模限制也影響了教學(xué)效果，因此如何科學(xué)、合理地彌補這些不足成為“材料研究方法”教學(xué)中的一大難題。多媒體技術(shù)具有良好的直觀性、形象性和趣味性等特點，[1]應(yīng)用于課堂教學(xué)中，為解決材料研究方法中枯燥、復(fù)雜和抽象的問題提供了一種有效手段。

一、多媒體在“材料研究方法”教學(xué)中的具體應(yīng)用

1.調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率

“材料研究方法”的課程內(nèi)容主要包括高分子材料中常用的各種分析儀器原理、制樣方法及在材料研究中的應(yīng)用。儀器的結(jié)構(gòu)、原理、功能區(qū)別等問題都與實驗原理、實驗成效緊密相關(guān)。只有在了解儀器原理的基礎(chǔ)上，同時也了解儀器的基本構(gòu)造才能更好地開展工作，因此教師對這些相關(guān)知識的講解必須形象生動，但書本上的知識往往比較抽象，而且大型儀器昂貴，學(xué)校很難配齊，所以學(xué)生接觸這些大型儀器的機會很少，這就造成教學(xué)中理論與實踐嚴(yán)重脫節(jié)。多媒體課件的應(yīng)用有效解決了這些難題。在“材料研究方法”教學(xué)中恰當(dāng)?shù)匾攵嗝襟w能將文字、圖像和聲音有機地融合起來，在課堂上就可以從包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)在內(nèi)的多個角度展示儀器構(gòu)造，同時可以使學(xué)生更好地理解儀器分析的基本原理。例如，X射線的產(chǎn)生過程、X射線衍射原理和衍射儀的聚焦幾何原理，如果用語言描述和簡單的圖片講解學(xué)生很難理解，而通過flash演示，學(xué)生覺得很直觀，一下子就懂了。在講授透射電鏡、掃描電鏡時還涉及很多材料的電鏡照片，有了多媒體則可以直接把它們顯示在屏幕上，教師就可以很方便地引領(lǐng)學(xué)生去觀看和分析。學(xué)習(xí)X射線衍射、熱分析以及紫外光譜、紅外光譜、核磁共振譜時，要用到一些材料的圖譜，在譜圖解析過程中還可將多張圖譜疊加成一張圖譜，便于材料的綜合解析和比較分析。

2.充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展為實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化多媒體教學(xué)提供了非常好的契機。[2]很多院校的網(wǎng)頁先后推出了精品課、視頻公開課、網(wǎng)絡(luò)共享課程，師生們可以充分學(xué)習(xí)借鑒這些優(yōu)質(zhì)資源，將優(yōu)質(zhì)素材、網(wǎng)絡(luò)視頻文件引入課堂，博采眾長，提高教學(xué)質(zhì)量。還可以通過網(wǎng)絡(luò)資源了解儀器的性能、發(fā)展現(xiàn)狀、應(yīng)用領(lǐng)域及樣品要求、數(shù)據(jù)處理技巧等方面的信息，加強學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和綜合能力的培養(yǎng)。

北京石油化工學(xué)院的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺給教師的教學(xué)準(zhǔn)備提供了方便，在“教育在線”網(wǎng)絡(luò)平臺上可以給學(xué)生提供教學(xué)材料、布置作業(yè)，可以進(jìn)行答疑討論、調(diào)查課程問卷。還可以進(jìn)行在線測試，及時了解學(xué)生的掌握程度。

3.開設(shè)虛擬實驗，提高分析問題和解決問題的能力

“材料研究方法”是一門實用性較強的課程，要求結(jié)合實際問題分析和理解理論知識，因此適當(dāng)增設(shè)一些實驗操作課，開展實踐性教學(xué)也是教學(xué)內(nèi)容中必要的部分。[3]但是，因為材料研究方法涉及的都是比較大型的儀器，儀器設(shè)備價格昂貴，資源又少，很難做到隨時向每個學(xué)生開放。為了更好地進(jìn)行實踐環(huán)節(jié)，有些學(xué)校建立虛擬實驗室，將儀器分析仿真模擬軟件用于材料研究方法、儀器分析類課程的教學(xué)中。由于仿真軟件真實再現(xiàn)了儀器的工作原理和樣品測試及結(jié)果分析過程，學(xué)生在計算機上可進(jìn)行“參數(shù)設(shè)置”、“譜圖掃描”、“譜圖檢索”和“譜圖分析”等操作，從而全面深入地了解和掌握儀器的基本原理、工作參數(shù)設(shè)置、基本操作過程和測試結(jié)果分析等方法。虛擬實驗室的建設(shè)可以使學(xué)生“隨時隨地”進(jìn)入實驗室，進(jìn)行虛擬操作與實驗，提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果。同時，可以讓學(xué)生先做虛擬實驗再進(jìn)行實際操作，從而提高實踐教學(xué)效果，降低儀器損壞率，還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。[4]

“材料研究方法”的教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生解決在材料研究過程中出現(xiàn)的實際問題的能力。在過去的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生雖然掌握了一定的理論知識和實驗技巧，但是還欠缺分析和解決實際問題的能力。為此，在教學(xué)過程中將紅外光譜數(shù)據(jù)處理軟件、NMR解析軟件以及熱分析數(shù)據(jù)處理軟件引入課堂教學(xué)，引起了學(xué)生極大的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的能力，提高了學(xué)生的分析能力。例如，TG可用于高分子材料熱穩(wěn)定性的研究，但是單獨的TG測試只能反映物質(zhì)受熱過程中質(zhì)量的變化，而其他性質(zhì)及熱分解機理就無法得知，因此TG與其他儀器的聯(lián)用越來越廣泛。TG-MS、TG-GC、TG-IR可用于聚合物熱分解機理的研究，在講解過程中用語言描述和圖片有時很難解釋清楚不同分解階段產(chǎn)生的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，而用數(shù)據(jù)處理軟件可以

輕松解決這些難題。在利用紅外光譜儀的差譜技術(shù)、紅外光譜-熱分析聯(lián)用技術(shù)研究高分子材料的多相體系研究等工作時，也需要利用數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行辨別。由于在實際的實驗數(shù)據(jù)分析過程中，學(xué)生必須不斷回顧理論知識，并將理論與實際圖譜分析相結(jié)合，因此數(shù)據(jù)處理軟件在“材料研究方法”教學(xué)中的應(yīng)用促進(jìn)了學(xué)生理論知識的鞏固與應(yīng)用，培養(yǎng)了其真正掌握理論知識并能處理和解決實際問題的能力。

二、“材料研究方法”多媒體教學(xué)中應(yīng)注意的問題

隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，多媒體教學(xué)手段滲透到教學(xué)的方方面面，在“材料研究方法”課程教學(xué)中運用多媒體技術(shù)提高了課程的教學(xué)效果。但是在運用多媒體技術(shù)的過程中也遇到了一些具體的實際問題。

首先，教師不僅要熟悉掌握多媒體教學(xué)的技術(shù)，熟悉并組織好適合學(xué)生學(xué)習(xí)的課件內(nèi)容，還要講清重點、難點，控制好教學(xué)進(jìn)度。能用語言解釋清楚的內(nèi)容，盡量使用傳統(tǒng)的教學(xué)方式。傳統(tǒng)的教學(xué)方式在面對面的知識傳輸過程中與學(xué)生有情感交流，它使知識的獲得在一種溫和的有人情味的情景中進(jìn)行，具有不可抗拒的親和力。教師在使用多媒體教學(xué)時應(yīng)注意“度”，不能一味地趕潮流而輕視傳統(tǒng)教學(xué)方式，而應(yīng)該取長補短，尋找出最適合的教學(xué)方式。其次，必須重視學(xué)生的主體性和個性差異，不可以將人的思維過程模式化、教學(xué)程度機械化，從而喪失多媒體教學(xué)的優(yōu)越性。另外，“材料研究方法”多媒體教學(xué)過程中還要注意實際應(yīng)用環(huán)節(jié)。隨著科技的進(jìn)步，新的材料、新的方法不斷出現(xiàn)，儀器更新?lián)Q代也越來越快。這就需要教師在講清“材料研究方法”重要方法的基本原理、儀器基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，不斷改進(jìn)課件內(nèi)容以適應(yīng)科技發(fā)展的需要，并注意培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高學(xué)習(xí)者根據(jù)自身經(jīng)驗去建構(gòu)新知識的能力。

三、結(jié)語

“材料研究方法”多媒體教學(xué)經(jīng)過幾年的應(yīng)用，收到了良好的效果，但多媒體只是教學(xué)輔助手段，不能完全取代傳統(tǒng)教學(xué)方式在教學(xué)過程中的主導(dǎo)地位。在“材料研究方法”多媒體輔助教學(xué)過程中，如何進(jìn)一步適應(yīng)本課程的特點、優(yōu)化教學(xué)設(shè)計、加大信息量、與學(xué)生進(jìn)行更好的交互、加強信息反饋等，都是今后在教學(xué)工作中需要進(jìn)行不斷摸索和改進(jìn)的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉保霞.多媒體技術(shù)在儀器分析教學(xué)改革創(chuàng)新中的應(yīng)用[J].宿州教育學(xué)院學(xué)報，2009，12（6）：167-169.

[2]周云，張連慶，林金明.多媒體網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺在儀器分析實驗教學(xué)中的探索與實踐[J].大學(xué)化學(xué)，2010，25（6）：48-51，57.

[3]雷彩紅.“高分子材料研究方法”課程教改初探[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2008，（S1）：127-128.

[4]張兆志，李丹.多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)輔助儀器分析教學(xué)的研究[J].河南科技，2013，（2）：276-277.

（責(zé)任編輯：劉輝）