研究生課程《材料現代分析原理與方法》建設研究及實踐

張迎暉　汪志剛　歐平　秦鏡　王文靜

【摘要】結合材料科學與工程學科碩士研究生培養過程中對材料分析測試能力要求，從課程建設的必要性、課程教學改革的思路、教學內容及教學方法手段的改革方法等方面，開展了《材料現代分析原理與方法》碩士研究生課程建設，以期調動學生的學習主動性，有針對性地提升學位論文工作質量。

【關鍵詞】材料現代分析原理與方法 研究生課程 教學改革

【基金項目】江西理工大學校級研究生優質課程建設項目（編號YYK2015003）。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）20-0236-02

材料科學與工程是關于材料成分、制備與加工、組織結構與性能，以及材料使用性能各個要素和他們相互關系的科學。應用現代材料科學的理論及實驗手段，從宏觀到微觀進行材料的成分、組織、結構測試分析，是認識、研究、使用材料的基本要求。在國內各高校的材料科學與工程領域的碩士研究生培養方案中，《材料現代分析原理與方法》都是一門重要的必修類課程。

江西理工大學材料科學與工程學科是 “十二五”省級重點學科，入選省級一流學科。在碩士研究生培養方案中，《材料現代分析原理與方法》課程性質為學位課/必修課，48學時。本文從課程建設的必要性、課程教學改革的思路、教學師資隊伍建設、教學內容及教學手段的改革等方面，總結了課程教學研究及實踐過程中的一些成效。

1.課程建設的必要性

江西理工大學材料科學與工程學科在銅及銅合金結構與功能材料研發、能源與環境材料研發、新型鎢材料與表面工程、中重稀土磁性材料的開發等方面具有獨特地位。在材料科學的發展過程中，無論是為了改善材料的質量，提高性能，還是研究開發新材料，都必須全面、深入地認識材料，從理論上闡明其特征，解決材料的關鍵科學問題。因此，材料科學與工程學科所培養的碩士研究生要求掌握相關材料研究領域中先進的測試手段及評價技術。開設《材料現代分析原理與方法》課程，就是給研究生提供一個學習材料微觀信息分析、測試原理與方法的重要途徑。

《材料現代分析原理與方法》課程授課內容包括金相分析技術、X射線衍射結構分析技術、電子顯微分析技術等材料現代分析原理與方法，是材料學科領域重要的基礎性課程。對于本科教育階段對材料科學基礎知識、分析測試技術有所認識的碩士研究生而言，如何調動學生的學習主動性，有效地結合學校現有的材料分析測試手段，有針對性地提升學位論文工作質量，有必要在現有條件和基礎上進行對課程教學內容和教學方法改革，其改革成果將有利于材料學科碩士研究生的培養。

2.課程教學改革的思路

《材料現代分析原理與方法》課程教學目的是通過課程學習，使學生掌握金相分析技術、X射線衍射結構分析技術、電子顯微分析技術等三種材料分析測試技術的原理、儀器的結構、功能特點和應用等內容，在課程的教學改革方面，突出經典性、前沿性、實踐性，力求在內容上體現材料分析測試技術的最新發展，在理論和原理上闡述深入簡出，在分析方法上結合大量實例并增設實踐性教學環節，使得碩士生能合適地選擇和應用相關材料分析測試技術解決他們在研究工作中遇到的問題。課程教學改革的突出亮點是強化了實踐性教學環節，一是結合理論學習，利用學校測試中心和材料學院的透射電鏡、掃描電鏡、XRD等儀器設備，進行實驗教學，加深對分析測試儀器設備的功能的理解；二是通過課堂討論，從多方面、多角度展示材料分析測試技術的運用方法。課程教學改革的總體目標是使得碩士研究生對材料分析測試方法和手段有一個較為全面、深入的理解，并能正確運用到碩士學位論文的研究工作中，有效提升研究工作的水平和質量，為創新型人才培養提供技術支撐。

3.課程教學研究的實踐

3.1教學隊伍建設

與本科階段的材料分析測試技術課程相比，課程教學的目的和要求存在比較大的差異。主要體現在碩士研究生應對各種材料分析測試手段的原理有更深刻的理解，具備靈活運用各種手段的能力，能夠培養創新型科研實踐的能力。因而課程教學對授課教師提出了更高的要求，它要求教師不僅在材料分析測試領域具備較為深厚的教學功底，具備跟蹤學科最新發展動態的能力，還應有豐富的科研工作的積累，能夠將科研過程的有益經驗靈活運用到教學過程之中。

基于以上的認識，組建了以長期從事分析測試工作的博士為成員，以老帶新的教學團隊，每名授課教師依據自己的專長，按照教學大綱的要求，著重講授一種分析測試手段的相關內容，讓專業的人做專業的事，既充分發揮了每名授課教師的特長，又有效提高了課程教學的質量，教學成效明顯，研究生受益、滿意度高。

教學團隊的授課教師在課程教學之外，都分別承擔著學院或學校的各種大型分析測試儀器、設備的使用和管理工作，具備豐富的實際操作能力，這為理論聯系實踐，提高課程教學質量意義重大。博士教師們各自都有較為固定的研究方向，在科學研究過程中，不斷提高科研業務能力和水平，也為課程教學不斷積累素材；通過參加學術會議、各類業務培訓，緊密跟蹤學科發展動態，并將最新動態及時補充到課程教學內容之中。教師隊伍的能力水平不斷提升的同時，課程教學質量也在穩步提高。

多年教學運行的效果表明，《材料現代分析原理與方法》課程教學團隊是一支高學歷、經驗豐富、富有戰斗力的教學團隊，對營造良好的課程教學氛圍起到至關重要的作用。

3.2教學內容的改進

在明確課程教學目標的前提下，篩選了經典的教材及主要參考書籍[1-6]，制定了課程教學大綱。通過引入大量經典教材，研究生可以更加準確理解和學習各種測試分析方法的原理，還可以依據自己學位論文工作的情況，有針對性地精讀，為提升學位論文工作質量做好充分的準備。

依據課程教學大綱，凸出經典性和前沿性，結合學科發展特色，進一步細化教學內容。因培養目標的差異性，研究生課程教學與本科課程教學存在著許多教學理念方面的差異，因而進一步影響到課程教學內容的環節中。研究生課程教學應充分體現其“研究性”，既體現經典性，又要反映出前沿性。為此，《材料現代分析原理與方法》課程教學內容中設置有經典文獻支撐的原理性內容，還有充足的涉及學科發展前沿的內容，例如2014年諾貝爾化學獎“超分辨率熒光顯微鏡”發布后，就及時引入到課程教學之中。經典性和前沿性教學內容的良好結合，對啟發碩士研究生正確的科研方法論意識，逐步培養適合自己科研方向的學術思維，以及創新能力的養成，具有明確的引導作用。

在結合學科發展特色方面，大量地將學科承擔的各種科研任務成果引入到課程教學的案例之中，按照銅及銅合金結構與功能材料、能源與環境材料、新型鎢材料、中重稀土磁性材料等學科特色方向，構建了《材料現代分析原理與方法》課程教學的組織照片庫、XRD圖譜庫，這些案例在豐富了教學內容的同時，也有效地激發和引導研究生的學術探究欲望。

3.3課程教學方法和手段的改革

研究生課程教學的重要目標，是培養研究生獨立思考意識和創新能力。《材料現代分析原理與方法》課程教學方法改革方面，將教師作用從教師為主體、課堂授課的單向教學方法，轉向教師引導作用為主，研究生主動探究、雙向互動的教學模式，除了課堂授課以外，還提出了大量的經典文獻、學術論文的閱讀、報告要求，一是鞏固對原理性理論的認識，二是開拓學術視野，了解和掌握學科發展的新動態，見多才能識廣，從而將研究生逐步引導到學習正確的科學研究方法之中，掌握研究方法才能談創新性培養。

《材料現代分析原理與方法》課程教學在教學手段方面強化了實踐性教學環節，充分利用材料分析測試平臺資源，打造理論、實踐相結合的教學環境。圍繞課程建設所需的實踐性教學環節手段齊備，先進性強，學校測試中心2015年購置了美國FEI公司的高分辨透射電鏡和掃描電鏡，材料學院的德國蔡司場發射掃描電鏡，配置了牛津電制冷能譜儀和EBSD探頭，X射線衍射儀是英國布魯克公司的帶熱臺XRD，這些分析測試儀器為實踐教學提供了強有力的保障。

課程教學采用多媒體結合實踐教學的基本方法。設備結構及其工作原理是學習中普遍有難度的部分，教學中結合實踐教學和視頻、動畫的模式，直觀化教學效果們大大提高了學生們對各種測試手段原理的理解。基本物理原理的透徹理解是進一步應用好測試方法的前提。開放的案例庫為鞏固理論、原理的學習提供直觀的教學資源，通過大量圖片和研究中的各種實例介紹，又將理論、原理學習與研究應用融合在一起。《材料現代分析原理與方法》課程教學通過案例討論、學生報告的教學環節，可以進一步開拓學生的對材料研究手段的視野，交流各種測試方法、手段的應用領域，還能培養研究生獨立性思考以及批判性思維。

4.結論

《材料現代分析原理與方法》課程已先后在江西理工大學材料科學與工程、材料加工工程、材料學、材料工程等研究生培養領域開設超過15年，現為材料科學與工程省級一流學科點的學位課/必修課，經過多年的建設，形成了穩定成熟的教學內容與考評體系，課程受益面廣，教學效果顯著。

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