研究生課程《材料測試技術(shù)》教學(xué)改革初探

【摘要】研究生課程教學(xué)是研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。本文以材料學(xué)科碩士研究生的《材料測試技術(shù)》課程教學(xué)實踐改革為基礎(chǔ)，介紹了在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實驗室管理使用等方面進(jìn)行的實踐與探索，提出了以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)的材料學(xué)科綜合實驗課程教學(xué)模式，提高教學(xué)效果，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】研究生創(chuàng)新能力 材料測試技術(shù) 教學(xué)改革 綜合實驗?zāi)芰?/p>

【中圖分類號】G64【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）11-0238-01

研究生教育是高等教育的重要部分，是培養(yǎng)學(xué)術(shù)型和應(yīng)用型人才的重要途徑，其培養(yǎng)目標(biāo)的確立直接影響和決定研究生培養(yǎng)的質(zhì)量。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是研究生教育的核心內(nèi)容，也是提高研究生教育質(zhì)量的重要標(biāo)志。如何有效地培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力將成為衡量研究生教育成效的最高標(biāo)準(zhǔn)[1，2]。《材料測試技術(shù)》課程是材料學(xué)研究生課程模塊的綜合實驗課程，也是各高校分析測試實驗中心開設(shè)的一門經(jīng)典課程，在提高材料學(xué)研究生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新能力方面發(fā)揮著重要的作用。

后勤工程學(xué)院化學(xué)與材料工程系近年來一直非常重視材料學(xué)科研究生教育和創(chuàng)新性能力培養(yǎng)。利用本學(xué)院擁有的掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀以及多套先進(jìn)的分析測試設(shè)備，對材料學(xué)研究生的《材料測試技術(shù)》綜合實驗課程的進(jìn)行教學(xué)改革，提出了以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)的材料學(xué)科綜合實驗課程教學(xué)模式，提高教學(xué)效果，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。下面從該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實驗室管理等方面進(jìn)行介紹。

1.教學(xué)內(nèi)容合理整合

現(xiàn)代分析測試技術(shù)是在材料、化學(xué)、物理和及其應(yīng)用和工程等多種學(xué)科基礎(chǔ)上交叉融合發(fā)展的綜合性科學(xué)，知識內(nèi)容十分豐富且發(fā)展迅速。根據(jù)學(xué)科側(cè)重點和專業(yè)培養(yǎng)需要的不同，實際教學(xué)內(nèi)容也有很多變化。常見教學(xué)內(nèi)容有X射線衍射分析、電子衍射顯微分析、熱分析和波譜學(xué)分析等[3]。

過去課程教學(xué)實踐表明，常存在的主要困難有：知識更新快，理論內(nèi)容偏難；部分內(nèi)容交叉性很強，不利于教學(xué)安排；部分分析測試技術(shù)涉及大型儀器設(shè)備缺乏實踐教學(xué)支撐，教學(xué)實施困難等等。這些原因嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。我院《材料測試技術(shù)》課程是綜合性實驗課程，總共16學(xué)時，1學(xué)分，開設(shè)在第三學(xué)期。材料學(xué)科研究生在學(xué)習(xí)測試技術(shù)基礎(chǔ)理論知識的同時，要盡快熟悉并掌握設(shè)備操作方法，以便開展相關(guān)課題研究，勢必造成時間更緊，任務(wù)更重。

本院材料學(xué)碩士研究生今后主要從事環(huán)境材料和工程材料的設(shè)計、開發(fā)與使用以及解決工程設(shè)計、施工維護(hù)中涉及的材料學(xué)科與工程方面有關(guān)問題的研究。因此，結(jié)合課程特色和專業(yè)培養(yǎng)需要，進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容上改革。

1）教學(xué)內(nèi)容上，合理調(diào)整。保留X射線衍射分析，電子顯微分析，熱分析，刪減了部分波譜學(xué)分析，并加入材料顆粒力度分析，電化學(xué)分析，力學(xué)性能測試分析和混凝土的成像分析。

2）教學(xué)過程中，因材施教。結(jié)合當(dāng)前學(xué)生知識水平，重視研究生自學(xué)能力的培養(yǎng)，深入分析講解各種分析測試技術(shù)內(nèi)容和常見應(yīng)用，加強各相應(yīng)學(xué)科聯(lián)系，積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識整合。

3）與時俱進(jìn)，及時更新教學(xué)內(nèi)容。結(jié)合本院材料學(xué)研究生導(dǎo)師的科研項目中涉及到的新理論、新案例和新趨勢充實到教學(xué)內(nèi)容中。例如，利用熱分析儀對阻燃刨花板、膨脹型氨基樹脂等幾種阻燃材料的熱失重和熱效應(yīng)進(jìn)行分析， 研究添加不同的阻燃劑及其配比后的阻燃材料的熱分解過程及熱效應(yīng)，從而初步給出阻燃刨花板、膨脹型氨基樹脂的阻燃機理， 為合理的阻燃配方提供了理論基礎(chǔ)。課程教學(xué)內(nèi)容調(diào)整后，讓學(xué)生擴(kuò)展知識面，培養(yǎng)查新和創(chuàng)新能力，提高學(xué)習(xí)自主性和學(xué)習(xí)興趣。

2.教學(xué)方法靈活豐富

教學(xué)方法的改革是研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其核心以突出在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生“如何思考”，而不是“思考什么”，簡言之，就是啟發(fā)、引導(dǎo)和激勵學(xué)生去主動建立和發(fā)展創(chuàng)新型的思維方式[4]。在過去的《材料測試技術(shù)》教學(xué)過程中，通常是以課堂授課為主，專題研討為輔，但學(xué)生被動接受，留給學(xué)生直接操作儀器設(shè)備和測試樣品的時間少，其學(xué)習(xí)的積極性和能動性較弱，對分析測試技術(shù)知識常常學(xué)過就忘，教學(xué)效果難以保證。

該課程本身不應(yīng)僅是單純的知識性課程，而應(yīng)該注重強調(diào)其綜合性實驗課程。針對該課程的特點和教學(xué)目標(biāo)，采用合理有效的教學(xué)方法，注重理論聯(lián)系實際，注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新精神。

1）講授與實踐相結(jié)合。例如，利用電子顯微分析技術(shù)對高強鋼表面裂紋進(jìn)行微觀形貌觀察分析裂紋產(chǎn)生原因。教員配合授課內(nèi)容，實地講解介紹掃描電鏡結(jié)構(gòu)、工作原理和操作步驟，學(xué)生親自動手制備樣品，操作儀器測試，掌握儀器的使用。對所獲得高強鋼便面裂紋處的圖譜或照片，再結(jié)合已得知的裂紋試樣表面處的元素成分和含量，由學(xué)生進(jìn)行自行分析裂紋產(chǎn)生的原因，最后由任課教員組織討論和講解，得出結(jié)論。按照掃描電鏡分析結(jié)果，裂紋內(nèi)有較多的Ca、Mg、Na等元素，這是保護(hù)渣的成分；同時，裂紋處存在Cu的富集，這顯示高強鋼裂紋應(yīng)該是在結(jié)晶器內(nèi)產(chǎn)生的，然后在加熱和軋制過程中變形、擴(kuò)展。

2）教學(xué)與科研相結(jié)合。將與研究生學(xué)習(xí)研究密切相關(guān)的對象融入到分析測試實驗中，包括水泥、橡膠、塑料、納米材料等導(dǎo)師科研項目樣品作為實驗樣品，開設(shè)材料分析測試實驗專題。教學(xué)可以帶動科研，科研可以促進(jìn)教學(xué)。只有實現(xiàn)教學(xué)與科研的融合、滲透，才能有利于綜合性、創(chuàng)新性能力培養(yǎng)，為今后開展各自相關(guān)的課題研究工作服務(wù)。

3）多媒體教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)資源結(jié)合。在教學(xué)中使用多媒體課件，增加投影、動畫、實驗視頻等教學(xué)手段，能在有限課時內(nèi)大大增加信息量，使學(xué)生直觀地學(xué)習(xí)理解儀器內(nèi)部構(gòu)造和原理。利用小木蟲論壇、科學(xué)網(wǎng)、儀器信息網(wǎng)、維普和萬方等網(wǎng)絡(luò)資源，可生動清楚講解儀器結(jié)構(gòu)和測試過程，學(xué)習(xí)眾多測試者制樣和分析的寶貴經(jīng)驗。

3.實驗室管理有序強化

《材料測試技術(shù)》課程中使用大型儀器設(shè)備都是從國外引進(jìn)的，價格昂貴，一旦出現(xiàn)問題，維修困難，所以大多數(shù)高校在該課程的教學(xué)過程中，主要講解設(shè)備結(jié)構(gòu)、分析測試原理，很少有機會讓學(xué)生近距離接觸到實驗設(shè)備，更難親自動手參與到分析測試過程中。就我院的大型儀器設(shè)備，如XRD、掃描電鏡、粒度分析儀、熱分析儀等分屬不同系，將常用大型儀器設(shè)備納入整合進(jìn)行管理勢在必行。通過《材料測試技術(shù)》綜合實驗課程在教學(xué)內(nèi)容和方法的改革，強化實驗室管理，充分利用大型儀器設(shè)備為教學(xué)和科研服務(wù)。

1）大型儀器設(shè)備管理使用實行專人負(fù)責(zé)制。由專門技術(shù)人員或責(zé)任專家負(fù)責(zé)管理任教，從而保證了實驗設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)與維修，這也是為課程教學(xué)改革工作提供了強有力的保障[5]。由實驗室教員負(fù)責(zé)輔導(dǎo)和解答研究生在上機操作及數(shù)據(jù)處理過程中會遇到各種各樣的問題，從而保證了實驗的順利進(jìn)行。

2）大型儀器設(shè)備使用管理采用研究生參與制。倡導(dǎo)對大型儀器設(shè)備有經(jīng)驗、操作熟練的實驗室教員除了正常實驗授課外，定期舉辦大型精密儀器操作技術(shù)培訓(xùn)班，普及大型精密儀器的使用，相應(yīng)學(xué)科的研究生參與學(xué)習(xí)，重點培養(yǎng)責(zé)任心強，學(xué)習(xí)積極性高的骨干學(xué)生，再由他們?nèi)聦W(xué)生學(xué)習(xí)，循環(huán)幫教，不僅大大增加研究生親自操練設(shè)備的機會，而且實驗教員有機會將更多精力投入到指導(dǎo)學(xué)生或者主持開展實驗教改項目。

通過《材料測試技術(shù)》綜合實驗課程在教學(xué)內(nèi)容、方法和實驗室管理等方面的改革，以學(xué)生為主體，以實驗為手段，將講授與實踐，教學(xué)與科研等環(huán)節(jié)有機結(jié)合，保障了學(xué)生在整個實驗教學(xué)過程中得到較多訓(xùn)練。通過綜合性的實踐，加強學(xué)生分析問題和解決問題的能力，提高教學(xué)效果，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

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