《材料現代分析方法》課程教學的改革與實踐

鄒勇進　向翠麗　馬傳國

【摘 要】針對材料科學與工程專業《材料現代分析方法》課程的基本特點，分析了目前《材料現代分析方法》課程存在的主要問題，并提出了相應的解決方法，探討了《材料現代分析方法》課程教學方法和手段。

【關鍵詞】材料現代分析方法；課程；教學方法

能源與環境問題是當今世界的兩大主題，而材料又是能源和環境工業技術的技術基礎。因此，掌握材料的分析方法、表征手段對合成制備新型材料至關重要。材料現代分析方法是材料科學的重要工具，該課程主要介紹材料的現代分析方法和檢測技術，具體包括透射電鏡、掃描電鏡、X射線光電子能譜、紅外光譜、粉末X射線衍射等。學習這些分析方法的原理、技術和操作要領對認識和理解材料的內涵，提高對材料的結構分析十分重要。因此這門課程也是材料類專業的本科生與研究生必修的一門專業學位課[1]。

材料現代分析方法設計到的技術原理多，內容廣泛，而且有些原理比較抽象，公示的推導也比較多，因此，學習起來比較枯燥，缺乏學習的自主性。但另一方面，這門課又非常重要，因此，如何開展好這門課的教學與實踐顯得非常重要[2]。

本文結合本校材料科學與工程專業的自身特點大綱要求，從《材料現代分析方法》課程的培養目標及材料學科的發展方向出發，分析了影響《材料現代分析方法》課程教學質量的關鍵因素，并通過實踐，提出了行之有效的教學方法和改革措施，取得了良好的教學效果。

1 傳統《材料現代分析方法》課程教學存在的主要問題

材料學科是一門交叉學科，設計到物理、化學和數學等學科的融合。對于《材料現代分析方法》這門課來講，重點設計到物理和數學兩個學科。因此，涉及到的內容覆蓋面廣，知識點多，并且隨著科技的發展，各種新的材料測試表征手段層出不窮，但計劃課時少，因此，如何選擇合適的教材和優化課程設置成為《材料現代分析方法》課程存在的主要問題。

1.1 教材的選擇

在教材的選用上，要重視傳統分析方法和現代分析方法的融合。因此，不光要讓學生掌握傳統分析方法的技術和理論基礎，而且在要重視在傳統分析方法上發展起來的新技術。教材的選擇不一定要新，而且要注重其內容。因為傳統分析方法是新技術方法的技術基礎。有些教材中的主要內容難免過時冗長，而有些教材的內容又過于前沿， 對一些基本理論和基礎知識的講解不夠。本專業目前采用哈爾濱工業大學的周玉主編的《材料分析方法》第2版作為主講教材，該教材內容上簡明扼要，抓住本質與精華，講清基礎原理與常用測試方法，并增加了一些用該方法解決具體問題的典型范例。注重培養學生應用分析方法解決實際問題的能力，理論聯系實際。

1.2 課程設置的整體優化

在課程的整體設置上，我們強調內容全面外，還要注重重點內容的精講。如納米材料的分析主要用到掃描電鏡和透射電鏡兩種技術手段，這也是納米材料的眼睛。而且這兩種分析方法所用的設備都比較昂貴，屬于大型儀器設備，在幾乎所用的材料專業的科學研究都要用到這兩種測試方法，因此在課程設置上，課時要多，內容要詳細。在比如粉末X射線衍射，設計的技術理論基礎也比較多，而且對學生的物理基礎知識的要求比較高，因此這課程設置上要注重理論聯系實際[3]。隨著科學技術的飛速發展，新的分析方法不斷涌現，作為專業基礎課，教學中遇到的突出問題就是計劃學時少與教材內容廣之間的矛盾，這就要求主講教師精心優化課程結構，合理安排教學內容，強調基礎，突出重點，按照“少而精”的原則設計課堂教學，確保學生具備較為扎實的基礎知識。同時也要理論聯系實際，將本學科領域里一些比較前沿的科研成果介紹給學生，使學生有機會接觸各學科發展前沿，了解科技發展的趨勢。加強實踐環節，強化學生的實際動手能力和實踐技能的培養，實現從科學知識型向科學知識實用技能型的轉化。

2 《材料現代分析方法》課程教學方法的實踐

2.1 采用多媒體教學與傳統板書相結合

在《材料現代分析方法》的教學過程中，采用多媒體教學，可以很好地把各種圖片、儀器內部結構、原理示意圖很好的展示出來，同時也是原來枯燥的課本知識變得生動鮮活[4]，同時啟發學生思考，激發學習興趣，加強學生對材料化學中的教學難點的理解和掌握。例如對材料現代分析方法課程中涉及的晶體結構解析、紅外光譜譜圖分析、電子顯微分析和物理性能分析等部分進行多媒體輔助教學，通過圖像、仿真模擬、動畫等展現給學生，可使教學內容直觀化，從而有效促進學生的理解能力。我們在教學的過程中，還搜集了大量的儀器使用和原理的視頻資料，幫助學生理解分析方法的原理和技術，取得了良好的效果。當然過分依賴多媒體也是不行的，因為多媒體播放速度快，很多學生難以跟上老師的節奏。因此在必要的時候，采用板書教學，是對媒體教學的有效補充。

2.2 采用科研案例教學，以科研促進教學

《現代材料分析方法》是一門理論基礎要求高、實踐性強的課程。傳統的課堂講授，學生很難將理論知識與具體的實驗結果分析相結合。科研案例的引入，可以使學生更直觀地認識課堂所學在科研工作中的具體應用，以此更好地理解課堂所學。對于每一種分析方法，都有其具體的適用范圍。我們采用搜集最近的科研文獻，給學生講解文獻中所用的分析方法，采用這些分析方法得到了什么結果，說明了什么問題，引導學生在將來的科研工作中，對于合成制備了一種新材料，如何進行表征。讓學生認識到這些分析方法在未來的研究工作中的重要性，而不是完全無用武之地，從而激發了學生的學習熱情。同時也讓學生了解的本研究領域的最新研究進展，提高了英語閱讀能力，一舉多得。

2.3 制定科學的多樣化考核方式。

在課程的考核上，加強基礎理論知識的考核外，還要注重學生在平時學習的表現，把考核的重點放在教學的過程中，讓學生重視課堂教學勝過重視考試。在試卷的設計上，除了一些客觀題外，還要加大主觀題的設置，讓學生在沒有標準答案的前提下，自由發揮。

3 總結

總之，《材料現代分析方法》課程是材料學科必修的公共技術基礎課之一，通過該課程的講授，可以培養高素質、應用型人才。筆者對教學中出現的問題進行了總結和思考，在教學內容和教學手段上進行創新和實踐，取得了良好的教學效果。在今后的教學中，需要不斷的調整改革的方式方法，真正提高《材料現代分析方法》教學的效果和學生的實踐能力。

【參考文獻】

[1]李本俠，王靜.《材料化學》課程教學的探討與實踐[J].廣州化工，2009，37（8）：228-229

[2]胡艷華，郭峰，陳寶東.建立與科研課題相結合的材料現代分析方法課程教學新模式[J].中國現代教育裝備，2016（235）：68-69.

[3]楊英歌，陳飛，曾冬梅.現代材料分析方法教學改革探討[J].新課程研究，2011（231）：75-76.

[4]米曉云，張希艷.科研對材料化學課程教學的促進作用[J].現代教育科學，2009（1）：112-113.

[責任編輯：田吉捷]