信息化時代材料測試技術課程教學存在的問題及改革探討

劉超　戴海璐　何壽成　張勤芳

基金項目：

國家自然科學基金（51902282）。

摘 要

本文根據本校教學研究型高校的定位，在課程建設發展過程中力求實現教學和科研的相互促進。筆者對所在學院開設的“材料測試技術”在教學發展中的教學現狀和存在的問題進行了分析，并針對目前存在的問題進行了思考，提出一些改進意見，期望加強和完善課程教學的質量，提高學生的綜合能力。

關鍵詞

材料工程;測試技術;實驗教學

中圖分類號： TB30-4文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.03.089

1 材料測試技術課程簡介

材料測試技術是學校依據教育部等相關部門要求，針對當代普遍存在的課堂教學模式，難以提高學生實驗動手能力和分析問題能力而生成的核心專業課程之一。材料測試技術課程是為了加強對專業知識的應用和綜合，掌握必要的工程測試技術，提高工程實踐動手能力，推進材料生產過程的技術進步，主要側重于應用性[1-3]。材料成分分析和微觀結構分析是現今材料工程領域內常用的兩種方法，學生可以通過這兩種方法學習和掌握材料相關的理論知識。此外，學生還可以通過實驗方面的訓練，熟悉材料對應的分析測試方法，并在以后的科學研究中能夠獨立自主地完成。

然而，目前該課程的教學方法、手段還有待完善，尤其是在教學內容上原有的材料基礎課程，已經難以滿足現今的教學發展模式。因此，如何提高學校的教學質量，提高學生的專業知識水平，還需要不斷地對課程教學進行改革。

2 課程教學存在的問題

材料測試技術課程主要涉及材料生產過程的兩個環節的測試技術，即粉體工程測試技術與熱工過程測試技術。對于粉體工程技術，主要是測試并分析粉體的相關性能;熱工過程測試技術則是主要對熱工過程中設計的燃料，煙氣的組成、性質，窯爐的溫度、壓力等操作參數及傳熱過程等進行測試，所以這門課程的理論性和實踐性是非常強的，需要理論教學與實驗教學相結合，才能突出我校材料科學與工程專業的特色。然而，現今我?！恫牧瞎こ虦y試技術》課程還存在一些問題亟待解決。

2.1 課堂教學時間大大超過實驗教學

本校這門課程教學安排依舊以課堂講授為主，實驗教學為輔。課堂講授的都是對材料的各種測試方法的基本原理、所需儀器設備，測試步驟、數據處理與分析等相關的理論知識，缺少實驗教學的支撐，導致課堂教學索然無味，學生難以真正理解和掌握[4-5]。因此，這種教學模式很難達到預期效果，影響學校的教學質量。

2.2 課時受限、授課重點不突出

學校一直以培養學生綜合能力為目標，因此在本校的材料科學與工程專業除了自身安排的專業性課程外，還增加了很多其他類型的選修課，導致《材料工程測試技術》課程的學時越來越少，因而，學時少，課程知識量多，要想兩者兼備是不可能的。因此老師只能單純對書本內一些常用的測試方法進行比較詳細的講述和實驗[6]?，F今的《材料工程測試技術》課程共計12章節，而據不完全統計，其中老師教授的卻只有1/3左右。因此，除了老師講授的一些基本測試方法，學生對其他大部分測試方法都一知半解，導致該課程所付出的得不到價值體現。

2.3 課程對學生基礎理論水平有一定的要求

依據不同學院不同專業的培養要求，學校往往給學生安排的教學課程不能科學地實現統籌規劃，無論是基礎課程還是專業課程，都有存在滯后開課的現象，給學生學習和生活上帶來一定的困擾。此外，由于不同的材料對應不同的測試方法，要理解掌握不同測試方法的原理及要求是非常困難的。其中，最能體現實驗教學就是對儀器的良好操作。這需要學生要對所用儀器的基本結構及工作原理有一定的掌握能力[7-8]。同時，同一材料在不同的儀器測試時的制備要求也不相同。所以，本課程的實驗教學對學生的專業知識有較高的要求，這也增加了本課程教學的難度。

2.4 課程實驗教學學生動手機會少

課程要求需要課堂教學與實驗教學相結合，因此需要學生進入實驗室進行接觸學習儀器的相關知識與操作，更好地掌握《材料工程測試技術》這門課程，最終能夠學以致用。但是學校大型分析儀器數量有限，很多只有一臺，每天要承擔大量的樣品測試分析工作，更重要的是，很多儀器設備屬于精密儀器，價格昂貴，為防止儀器出現損壞故障，只能由相關負責老師對儀器基本結構原理、材料選擇制備及實驗操作步驟進行講授，因此學生只能是參觀性的學習，這樣無法讓學生真正地得到了解和學習[9-10]。此外，課程老師對學生的要求也較低，只需單純的完成安排的實驗及提交實驗報告就行。因此，學生的思維束縛于書本和老師的講解，其主觀能動性無法得到有效的發揮。

3 課程改革與思路

3.1 適當刪減教材內容，加強教材建設

不同學校的專業對各自課程的要求也不一樣，不可能統一使用關于技術測試之類的教材。應基于各自的校情，如專業側重點、各學院實驗條件等，進行針對性的教材編寫。在教材編寫過程中，要充分考慮原有教材的缺點和不足，加入新知識、新測試方法等等，實現與時代發展同步。此外，由于現今對材料的測試手段頗為繁多，學校可依據實際的研究經驗，結合區域未來發展規劃，重視測試技術的實用性，選擇一些合適的材料測試手段進行教學。對材料專業方面的學生來說，主要能夠依據不同的材料的自身屬性，選擇正確的測試方法且能夠了解分析相應的測試結果，這就達到了課程實驗學習的目的。另一方面，教材編寫過程中也應充分考慮到學生的思維想象能力，讓學生能夠在課堂和實驗教學中鍛煉自身的主觀能動性，提高他們的專業知識技能[11-12]。同時在講解各種測試方法的應用方面，主要介紹目前最廣泛的一些技術方法，如關于粉體粒度測試技術方面，現有課本包含了顯微鏡法、篩分法、光透沉降法和激光法，若是每個方法都詳細的講解，不但對學生的理解無促進作用，而且在限定的學時里無法達到預期目標，況且很多方法都頗為復雜耗時，一般的科學研究也很少用到。因此，主要介紹其中一種常用的方法，包括粉末樣品的制備及相關儀器的操作，乃至在實驗過程需要確切注意的點，其他方法只做簡單的介紹即可。這樣既能減少學生負擔，讓學生能真正透徹地理解掌握新材料及相關測試技術方法，又能與時俱進，推動學校的教育建設的發展。

3.2 重視并發揮網絡教學平臺的作用

材料工程測試技術課程雖然只單單含有粉體工程與熱工過程兩種基本測試技術，但里面所含知識量卻是很多。若是單單靠限定的課堂和實驗學時實現對學生的教學，這只能讓學生客觀的了解一些通俗易懂的知識，無法得到直觀的體會，從而加大了學生對知識學習和理解的難度。網絡教學平臺的組建，多媒體、課程視頻及網上課程等信息化教學手段，可以讓學生隨時隨地學習所需材料測試技術方面的知識，更好地完成課程學習目標[13-14]。現今，雖然學校官網建有教學平臺，但很少有學生通過該平臺學習相關課程。一方面是由于現有的網絡平臺還不完善，無法提起學生的興趣，大部分學生覺得網絡平臺上的課程視頻與現實課堂教學并無差別，缺乏新意，無法幫助自身提高知識技能。另一方面，學校并不重視網絡教學平臺的作用，只是單純地將課程教學上傳進去，沒有制定相關的要求。因此，為了提升教學質量，提高學生的知識技能，學校需要制定一定的規章制度，保證網絡教學平臺能夠得到更為充分的利用。例如，平臺里的課堂視頻可以向新意化，幽默感方面制作，引起學生觀看興趣;規定學生每周進入平臺的次數不少于3，觀看時間不低于1小時，并對所觀看課程進行點評，不斷改進等。這些不但可以培養學生對材料工程測試技術的興趣，而且能夠督促學生更好更有效地學習材料工程測試技術方法，提高學校教學水平。

3.3 改進教學方法，提高教學質量

材料測試技術課程實用性是很強的。傳統的教學模式已無法滿足學校的發展要求，必須加強重視學生的開拓性思維，學生的實際分析和解決問題的能力才是最重點培養的。另一方面，由于該課程偏重于理論性，抽象的內容太多，難以讓學生快速的理解。因此，搞活課堂的環境氣氛的作用也是非常大的。此外，對于該課程，為培養學生學習興趣，可給一些研究性課題，讓學生自主選擇自己感興趣的，課后進行文獻查閱和相互討論等等，進行材料相關的測試技術方法，并在下次上課前陳述各自的想法和觀點，最后再由老師進行現場點評，充分發揮每位學生的主觀能動性，取長補短，更好地學習理解材料測試技術方法。既鍛煉了學生的各項思維能力，也能夠提升學校教學質量[15]。此外，在實踐教學方面，可合理分配課程時間，讓學生分批進入實驗室操作常用儀器，培養學生的動手能力。通過理論與實踐結合，使學生能夠真正學會材料樣品的制備、測試條件的選擇及儀器的操作與結果分析。

4 結語

材料測試技術課程是非常重要的材料方向專業課程。通過改革課程，不斷完善和深化教學內容，可以更好地讓學生理解和掌握材料的測試技術方法，提升了自身的學習興趣，拓寬學生的知識面，更好的發揮主觀能動性，培養發散性思維和創新意識。教學課程改革不是一成不變的，科學技術的發展會帶動新材料、新測試方法的出現，因此，這需要不斷的探索。

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