“現代材料分析方法”課程教學改革初探

□劉成寶 王東田 陳志剛

“現代材料分析方法”課程教學改革初探

□劉成寶 王東田 陳志剛

結合教學實踐與體會，從選擇合適的教材、梳理教學內容、改進教學方法、豐富教學手段、加強教學實踐和建立科學考核方式等環節進行了探討。上述環節的順利展開將能為塑造學生的主體性人格，激發學生的學習興趣，培養學生獨立思考、分析問題和解決問題的能力。

現代材料分析方法；教學改革；教學效果

“現代材料分析方法”系蘇州科技大學化學生物與材料工程學院材料類專業的核心必修課，是學生獲得現代材料分析測試技術方面的基本理論、基本原理和基本技能的重要環節，是一門實踐性較強的課程。通過學習，可以使學生了解和掌握材料分析測試方法的基本原理、儀器組成及應用、檢測方法等內容，并對各種分析儀器在材料分析研究中的應用有個基本了解，構建起完整的知識結構體系。學生學完該課程后應具有較高水平的材料表征和分析能力，并能夠使用分析測試方法為材料科學研究服務。

該課程依照教學大綱規定可以概括為四大部分：X射線衍射分析、掃描電鏡分析、透射電鏡分析和其他顯微分析等。教師若以傳統方式講授，大多學過該門課程的學生，都會由于課程較難、過于抽象而失去興趣。究其根本是由于本課程存在寬學科、跨專業、理論性深、實踐性強等特點。即學生除了要具備材料科學基礎、無機及分析化學、物理化學等專業基礎知識外，還必須有基本的設備結構、設備操作、設備原理等方面的知識儲備。而這一點，是大多數學生難以達到的。

因此，為提高教學效果，真正實現該課程的教學目的，筆者通過幾年的教學實踐，擬從教材的選擇、教學內容、教學方法、教學手段、教學實踐和考核方式等方面進行探討。

一、教材的選擇

現代材料分析測試涉及的技術和方法相當豐富，內容較為寬泛，可供選擇的教材或專著更是琳瑯滿目，讓人目不暇接，如 《材料分析測試方法》 《材料分析方法》 《材料近代分析測試方法》等，每種教材的側重點均有不同。經 “無機材料及分析化學課題組”調研論證，決定選用由周玉、武高輝編寫的 《材料分析測試技術》作為學生指定教材，該教材重點講述材料X射線衍射分析和材料電子顯微分析，屬 “十五”國家級規劃教材。

為了緊跟科技發展的步伐，我們在教學內容的組織上，并不僅僅局限在所選定教材上，而是以該教材為基礎，從其他書籍 （含其他教材）、中英文最新文獻、其他網絡資源中篩選最新的測試方法和手段，對教材整體內容進行更新、補充和刪減，以解決材料測試方法發展速度快、教材內容滯后的弊端。

二、教學內容的梳理

對材料類專業的學生而言，學習這門課程的目的是利用儀器測試結果對所測試材料進行分析表征。因此，在教學內容的編排上，應簡單介紹不同儀器的原理和結構，把重點放在樣品的制備方法、如何進行 “人機對話”及如何

進行測試結果的分析上。教學目標由 “以儀器為中心”轉移到 “以材料為中心”，由 “操作技能培訓”推展到 “思維能力培養”。

本課程具有內容豐富、學時少的特點。因此在授課過程中，教師并非要將全部內容灌輸給學生，而是應突出重點并注重銜接，構建合理的知識體系。在教學內容的組織上，不僅僅局限于教材本身，還應及時補充當前研究的最新動態。如當前高質量石墨烯的合成是研究的熱點，但主流合成方法存在環境污染嚴重、成本較高、缺陷較多等缺點，筆者通過將課題組利用生物模板法合成石墨烯材料的最新進展引入教學過程，豐富了課程內容，提高了學生的學習積極性。

三、教學方法的改進

本課程教學內容存在材料微觀形貌及結構難以用語言清晰表述、儀器設備原理抽象、結構復雜等問題，再加上存在課時較少與課程內容拓展之間的矛盾，因此，為解決上述問題，順利開展教學工作，教學方法的改進是重中之重。授課教師應努力做到以下幾點：

1.突出教師的引領作用，強化重點，提高課時利用率，將講授重點從儀器的原理和結構轉移到儀器測試分析的原理、信息獲取類型及范圍和如何分析測試結果方面。

2.將材料測試分為形貌分析、物相分析、成分和價鍵分析與分子結構分析四類，分類涵蓋若干種儀器，根據實際需要進行篩選。

3.對于大型設備，在學生難以自行操作的背景下，制作儀器結構、儀器工作原理和測試過程的動畫或視頻，幫助學生建立理論知識與感性直觀認識的紐帶聯系。

4.運用啟發式、互動式教學方法，激發學生的學習興趣，提高教學效果。

5.注意因材施教，側重學生主體。

6.通過信息交互，引導學生保持良好的心態和情緒，充分發揮學生的主體作用，適當調整教學方法。

四、教學手段

教學過程中，為了讓學生更好地掌握材料分析測試的方法、測試原理和結果分析思路，進而拓展該技能在不同材料研究中的應用，筆者以個人科研為實例進行講述。通過具體案例，使學生獲得材料研究的基本思路，即：如何入手，如何設計分析方案，如何進行合理而有效的分析等，進而獲得有用的分析結果。如個人科研項目 “微納米多孔碳質材料的合成及其性能研究”中，通過講述該課題的背景知識，引導學生思考材料應具備何種特定結構，應采用何種合成工藝來進行制備，后期又采用哪些表征方法來佐證自己的構想。經梳理，引導學生制定如下表征方案：采用熱重分析儀輔助確定熱處理溫度及時間，優化合成工藝；采用XRD分析所合成材料的結晶度，判斷材料的缺陷程度；采用比表面分析儀確定材料的孔結構分布情況；采用場發射透射電鏡佐證判斷材料的石墨化程度等。

五、教學實踐

本課程的實踐性較強，學生需要建立對所講授的各種儀器的感性認識，因此應安排一定學時的課內實驗，讓學生去觀摩掃描電鏡、X射線衍射儀等大型儀器，直觀了解儀器的基本結構、操作規程、制樣方法及要求等信息，從而建立與課堂理論教學內容的聯系。另外，實踐教學可與“大學生科研創新訓練營”等項目相結合，讓學生在完成科技創新項目的過程中接觸并學習使用儀器，使用過程中熟悉其適用范圍，學會數據分析的方法等。在實際教學環節中，應注重將理論知識的傳授與學生的課外實踐相結合，以達到最佳授課效果。

六、考核方式

建立科學合理的考核機制對于保證教學質量、教學效果和激發學生的學習主體意識具有非常重要的作用。將學生成績的評定分為兩個方面：平時成績和考試成績，其中平時成績占60%，期末成績占40%。平時成績包括上課出勤情況、課堂回答問題情況、隨堂小測驗成績和課后作業成績等，平時成績的多樣化可以有效避免評價單一、易受影響的弊端，尤其是對于平時認真但考試發揮不好，或平時存在曠逃課現象而期末考試突擊發揮較好的學生。此外，期末考試試卷題型應多樣化，涵蓋名詞解釋、簡答題、畫圖題、計算題等題型，且主客觀試題應合理搭配，并適當增加主觀題的比例，尤其是應充分體現答案的多樣性，鼓勵不同見解。

總之，課程教學改革的根本目的就是讓學生塑造主體性人格，從知識的被動接受轉化為主動汲取，著力培養學生獨立思考、分析問題和解決問題的能力。本課程是一門材料類綜合能力培養的代表性課程，授課教師應在教材的選擇、教學內容、教學方法、教學手段、教學實踐和考核方式等方面持續探索，盡量做到教學內容新穎、教學方法創新、教學手段多樣、教學實踐豐富和考核方式科學規范等，最大限度地激發學生的主體感，提高學生的綜合素質。

[1]周玉,武高輝.材料分析測試技術[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2007.

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[3]董忠平,蔡穎,樊文軍,等.淺談材料分析與測試技術本科課程教學[J].中國科教創新導刊,2012,(5):187.

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[5]李俊翰.“現代材料分析測試技術”課程教學研究[J].課程教育研究,2015,(5):47.

[6]楊英歌,陳飛,曾冬梅,等.“現代材料分析方法”教學改革探討[J].新課程研究,2011,(8):75-76.

（編輯：秦俊嫄）

本文系江蘇省2012年研究生教育教學改革研究與實踐課題“化工類研究生創新實踐平臺管理機制研究——以企業研究生工作站為例”（編號：蘇教研[2012]4號）和蘇州科技學院科研基金“化學材料類人才的‘政產學研’協同培養研究”（編號：2013JGM-17）的研究成果。

G642.0

A

1671-0568（2016）32-0054-02

劉成寶，博士，蘇州科技大學化學生物與材料工程學院副教授。研究方向：微納米多孔材料、光電催化材料和石墨材料等；王東田，博士，蘇州科技大學化學生物與材料工程學院教授。研究方向：水處理材料、凈水污泥資源化利用及水的深度處理等；陳志剛，蘇州科技大學化學生物與材料工程學院教授，博導。研究方向：微納米多孔材料、介孔介晶材料、陶瓷基復合材料等。