材料近代研究方法課程教學實踐

賈全利　毛陸原　謝銀德鄭州大學材料科學與工程學院（450052）

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材料近代研究方法課程教學實踐

賈全利毛陸原謝銀德
鄭州大學材料科學與工程學院（450052）

摘要：材料近代研究方法是材料科學與工程專業本科生和研究生需要掌握的一門核心專業學位課。本文從材料近代研究方法課程教學存在的問題入手，在現代化教學、師資隊伍建設、注重教學實踐與應用等方面進行了的教學改革措施和實踐，期望為這門課的課程教學提供一定的幫助。

關鍵詞：材料近代分析方法；教學方法；教學實踐；課程改革

0　前言

材料近代研究方法課程是鄭州大學材料科學與工程學院材料科學、工程專業、材料化學、材料物理和材料加工專業必修的一門專業基礎課，在本科階段教學中占有非常重要的地位。材料近代研究方法課程主要講授在材料分析表征中最常用的分析方法。學生通過該課程的學習了解和掌握這些分析方法的基本原理，了解各種分析方法在材料研究中的應用，懂得如何利用這些現代分析測試手段完成自己的科研工作。

1　課程教學存在的問題

材料近代研究方法是一門具有多學科交叉性、發展性和前沿性的課程，同時又具有很強的實踐性。課程包含許多學科的基礎理論知識，如何使學生在較短的時間內掌握這門課程，能夠在將來應用于材料測試與分析的相關工作和研究中，是本課程教學的首要問題。

由于材料的種類千差萬別，對材料的測試與表征涉及的原理及方法也不同，因此該課程教學要求授課教師既要熟悉儀器構造原理，了解掌握不同測試儀器涉及到的光、電、磁、熱、化學、晶體學、量子學等學科知識［1］，還要熟悉材料性質、加工與制備方法等。此外，還要求任課教師了解掌握材料學科前沿知識、新的測試理論和方法等。目前，該課程的教學主要以課堂講授基礎理論知識為主，這種教學方式容易產生以下問題：

1）教材內容滯后，且有局限性

很多教材用相當多的篇幅來介紹一些舊的測試構造、測試方法及手工處理數據的技巧，內容過時和枯燥。教材中原理和儀器內容所占比例較大，新的測試方法和分析方法內容所占比例不足。同時新儀器已普遍采用的新技術，在現有的教材上很難找到。這些既花時間也不實用的教學內容，學生難理解和掌握。學生在實際工作中很難將課堂講授的知識與實際結合起來，還需再重新學習。

2）教學與實踐脫節

這門課的實驗設備屬于大型精密儀器，既是教學儀器也是科研設備，要承擔大量委托樣品的測試分析工作。由于這些設備價格較高，如一臺高分辨TEM要數百萬元，零配件價格昂貴，維修費用高，再加之經費的制約，學院科研基礎薄弱，很多大型測試設備欠缺，無法安排學生進行實驗教學。因此在實驗教學中，教學形式主要是教師講授儀器結構原理、實驗材料的選擇和實驗步驟，學生自己動手的機會較少，導致學生的思維很大程度上受限于老師和書本，束縛于傳統，難以培養學生主動學習的習慣，更談不上提高思維能力和創新能力。

3）課程內容不夠全面和系統

材料近代研究方法課程需要大型儀器為支撐，需要較多的課時數，因此大部分學校開設此課時，教學內容多以本單位所擁有的儀器為主，對其他測試分析方法基本上不介紹或泛泛介紹了事，很容易造成教學內容不全面［2］。

2　課程教學實踐的改革探討

1）改進教學方法，加強與現代信息技術的結合

在教學過程中將材料測試技術的基本原理、檢測方法等理論性較強的內容通過實例來說明，創新課堂教學方法。要達到理想的教學效果，必須借助于現代技術，實現以計算機為核心的實現文字、圖形、動畫、聲音及視頻等多種教學媒體信息的完美結合。將一些測試方法制作成教學軟件，利用其豐富的動畫效果、演示效果，形象地向學生講授相關內容，以提高學生的理解力。用多媒體展現與X射線、電子衍射、晶體結構和SEM等技術相關科學家的照片及生平故事，進一步激發學生的學習興趣。

2）加強師資隊伍建設，提升教學團隊水平

教師在課程建設和課堂授課中居于主導地位，師資隊伍建設對于學科和課程的健康發展至關重要。鄭州大學材料科學與工程學院材料近代研究方法課程組有6位專職任課教師，全部具有博士學位和高級職稱，其中教授3人、副教授3人。從年齡分布看50歲以上2人，40～50歲2人，40歲以下2人，各年齡段教師合理分布，教學經驗豐富，教學思想活躍，教學改革有創意，具有團隊協作精神。這支教師隊伍除承擔著材料學院本科生、研究生的材料研究方法等必修課的教學任務外，還在科研方面從事高分子材料、金屬材料、納米材料和耐火材料等的研究。在課程教學中每位老師負責講授自己最擅長的測試方法原理及其應用部分。教學團隊注重開展教學研究，已發表本課程方面的教研論文5篇，出版本課程相關教材3部。團隊成員經常相互聽課，找出教學中存在的問題，提出改正意見；定期召開課程討論會，交流自己的心得體會和最近自己在科研方面的新進展，不斷提升團隊教學水平。

3）精練理論，注重實踐應用

在材料近代研究方法課程體系中，實驗內容、實踐內容應和理論內容一樣受到重視，并且實踐內容所占比例應該提高。分析測試原理是基礎，也是靈魂，因此在教學過程中，教師在講授時應針對學生已掌握的背景知識，精練理論內容，重點培養學生的動手能力和綜合分析問題的能力。通過結合具體實例，聯系材料的制備工藝，把物品的性能與其內在的材料組成、微觀結構建立聯系。如國內生產的剛玉莫來石推板，在化學成分上和國外生產的差別不大，材料的常溫強度、氣孔率和高溫強度等都比國外生產的要好，但其使用壽命不到國外生產的一半，究其原因是材料的微觀結構不同。結合具體例子，告訴學生改善材料的性能，需要借助現代測試技術來完善和調整生產工藝、配方結構，通過對材料的組成和微觀結構設計來優化材料的性能，這樣激發了學生的學習興趣，使學生不感到枯燥。

在授課過程中，將自己的科研內容引入到教學中，從而教授給學生的不再是簡單的技能，而是如何從事科學研究、科研思路與方法，提高了學生的科研能力。同時，讓學生根據自己感興趣的課題，查閱文獻，了解材料研究的現狀和存在的問題，寫出讀書報告。通過讓學生提前進入實驗室參與科研，培養其對專業的探索興趣，養成理論聯系實際勇于創新的科學作風，并善于把專業學習與解決未來行業問題結合起來。

通常認為，材料近代分析方法課程就是讓學生學會操作有關設備，但根據筆者的研究經驗和體會，與操作設備相比較，了解現代分析測試儀器、方法和技術在相關學科領域科學研究中的作用以及分析實驗結果更為重要。

在課堂教學上，打破教師一堂課從頭講到尾的模式，鼓勵學生登臺講解自己參加的課外科技活動、開放性實驗等過程中用到的材料測試方法，增加課堂的互動性。授課教師結合自身的研究課題，結合自己的研究成果向學生講述相關的檢測方法、分析儀器的原理和應用，加深學生對所學知識的印象，激發學生的學習興趣。

4）課堂考核的探索

改革本課程的考核方式，加大平時成績在課程考核成績中所占比例。平時成績包括學生的讀書報告和課堂討論完成情況、學生每一節課的學習和每一次作業的優劣。在考核環節，增加實驗及實踐方面的考核比例，如樣品的制備方法及注意要點，哪些因素會影響測試結果，結果如何分析等。把測試方法涉及的基本概念、基本原理和分析方法與實踐應用結合起來。期中開卷考試，考核學生是否能正確選擇測試儀器、明確制樣要求、確定測試條件、了解測試過程、準確進行結果分析等整個材料分析的全過程。期末閉卷考試從最新發表的文章中選取具體事例，讓學生解析圖譜，說明圖譜的測試方法及原理、制樣要點等，把學生從枯燥的理論背誦中解脫出來，注重理論與實際應用的有機統一，讓學生學會理論聯系實際。

3　結語

材料近代研究方法課程教學改革不僅要考慮到本課程的特點，還要考慮授課教師與設備管理老師之間的分工與各自的管理方式。材料近代研究方法課程教學實踐改革在教學手段現代化、教學團隊建設、增加實踐應用和考試考核制度的健全等方面，取得了一定的效果，但還有許多要解決的問題，需進一步探索和改革。

參考文獻：

［1］楊新亞.《材料研究與測試方法》的教學改革實踐［J］.理工高教研究，2006，25（2）：113- 114.

［2］趙軍偉.趙覓.《材料研究與測試方法》教學存在問題與改革措施［J］.輕工科技，2012（5）：170- 171，175.

［3］程民治，王向賢.亨利·布拉格父子：為諾貝爾獎頒獎史刷新了兩項記錄［J］.巢湖學院學報，2010，12（3）：56- 62.

基金項目：鄭州大學教改項目（2014XJGLX067）