“材料分析方法”課程教學(xué)改革與實(shí)踐

摘 要 “材料分析方法”是材料類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，具有較強(qiáng)的理論性與實(shí)踐性。文章通過對該課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題的分析，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，提出一系列教學(xué)改革措施，包括優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容、采用線上線下混合式教學(xué)模式、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)以及完善課程考核評價(jià)體系等。教學(xué)改革實(shí)踐表明，這些措施有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維，提升了課程教學(xué)質(zhì)量，為材料類專業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供了有力支撐。

關(guān)鍵詞 材料分析方法；教學(xué)改革；效果

中圖分類號：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.06.010

Teaching Reform and Practice of \"Materials Analysis Methods\" Course

DAI Haiyang， CHEN Jing， LI Tao

（School of Electronic Information， Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou， Henan 450002）

Abstract \"Materials Analysis Methods\" is a fundamental course in materials related majors， with strong theoretical and practical significance. By analyzing the current teaching situation and existing problems of the course， combined with teaching practice， a series of teaching reform measures are proposed， including optimizing and integrating teaching content， adopting a blended online and offline teaching mode， strengthening practical teaching links， and improving the course assessment and evaluation system. The practice of teaching reform has shown that these measures effectively stimulate students' interest in learning， improve their practical ability and innovative thinking， enhance the quality of curriculum teaching， and provide strong support for the cultivation of innovative talents in materials related majors.

Keywords materials analysis methods; teaching reform; effect

當(dāng)今科技迅猛發(fā)展，材料科學(xué)正經(jīng)歷著前所未有的變革與創(chuàng)新。材料的微觀結(jié)構(gòu)與性能分析對于深入理解材料行為、開發(fā)新型材料以及推動材料應(yīng)用起著決定性作用[1-2]，而“材料分析方法”這一課程在培養(yǎng)學(xué)生掌握精準(zhǔn)剖析材料的能力方面，占據(jù)著核心地位。

傳統(tǒng)的“材料分析方法”課程教學(xué)在面對新時(shí)代的需求時(shí)，其局限性逐漸顯現(xiàn)。隨著材料科學(xué)的邊界不斷拓展，新的分析技術(shù)不斷涌現(xiàn)，而教材更新的滯后性導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容難以緊跟學(xué)科前沿，學(xué)生所學(xué)與實(shí)際科研及工業(yè)應(yīng)用中的最新進(jìn)展脫節(jié)。教學(xué)模式上，以教師為中心的單一講授方式，忽視了學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的獨(dú)特性與個(gè)性化需求，不利于激發(fā)學(xué)生的探索欲望與創(chuàng)新思維。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)受限于儀器設(shè)備的高成本與數(shù)量不足，學(xué)生實(shí)際操作機(jī)會匱乏，難以有效錘煉學(xué)生解決復(fù)雜實(shí)際問題的能力。此外，不夠科學(xué)的課程考核體系，過度聚焦理論考試成績，無法精準(zhǔn)評估學(xué)生的實(shí)踐技能、創(chuàng)新能力與綜合素養(yǎng)的提升。

為契合新時(shí)代對創(chuàng)新型人才的要求，對“材料分析方法”課程進(jìn)行深入的教學(xué)改革勢在必行。本研究旨在通過剖析現(xiàn)有教學(xué)問題，提出優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)模式、強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)以及完善考核體系等改革舉措，深入探究其在提升教學(xué)質(zhì)量、助力學(xué)生成長方面的顯著成效，為材料類專業(yè)的教學(xué)改革提供具有借鑒意義的范例與理論支撐。

1" “材料分析方法”課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

“材料分析方法”課程主要介紹材料成分、組織結(jié)構(gòu)和性能表征的基本原理、儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)方法，涵蓋了" X" 射線衍射分析、電子顯微鏡分析、光譜分析等多種現(xiàn)代分析技術(shù)[3-4]。課程內(nèi)容具有理論性強(qiáng)、涉及知識面廣、儀器設(shè)備昂貴且復(fù)雜等特點(diǎn)。目前，該課程在教學(xué)過程中存在以下幾個(gè)方面的問題。

1.1" " 教學(xué)內(nèi)容相對陳舊

隨著材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的材料分析方法和技術(shù)層出不窮。然而，現(xiàn)有的課程教材更新速度較慢，教學(xué)內(nèi)容滯后于學(xué)科前沿發(fā)展，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)，難以滿足學(xué)生對新知識、新技術(shù)的需求。

1.2" 教學(xué)模式單一

傳統(tǒng)的課程教學(xué)缺乏師生之間的有效互動。這種教學(xué)模式過于注重知識的灌輸，忽視了學(xué)生的主體地位和個(gè)性化需求，容易使學(xué)生感到枯燥乏味，從而降低學(xué)習(xí)興趣和積極性。此外，由于課程內(nèi)容的抽象性和復(fù)雜性，單純的課堂講授難以讓學(xué)生深入理解和掌握材料分析方法的原理及應(yīng)用，教學(xué)效果不理想。

1.3" 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱

“材料分析方法”是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，實(shí)踐教學(xué)對于學(xué)生掌握儀器操作技能、培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力具有重要意義。然而，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴、數(shù)量有限，實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)相對較少，難以滿足學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，通常是教師先進(jìn)行儀器操作演示，學(xué)生再分組進(jìn)行簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生缺乏獨(dú)立思考和創(chuàng)新實(shí)踐的機(jī)會，不利于學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

1.4" 課程考核方式不科學(xué)

目前，“材料分析方法”課程的考核方式大多采用傳統(tǒng)的閉卷考試成績加平時(shí)成績的形式。閉卷考試側(cè)重于對學(xué)生理論知識的考查，難以全面評估學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維和綜合素質(zhì)。平時(shí)成績則依據(jù)學(xué)生的考勤、上課回答問題、作業(yè)完成情況等進(jìn)行評定，考核指標(biāo)不夠全面和客觀，不能真實(shí)反映學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)效果，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)造性。

2" “材料分析方法”課程教學(xué)改革措施

針對課程教學(xué)中存在的上述問題，結(jié)合新時(shí)代人才培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，課程組提出以下教學(xué)改革措施。

2.1" 優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容

為了使教學(xué)內(nèi)容更好地適應(yīng)學(xué)科發(fā)展和時(shí)代需求，課程組對“材料分析方法”課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化整合。在保持課程原有基本框架和核心內(nèi)容的基礎(chǔ)上，及時(shí)更新和補(bǔ)充新知識、新技術(shù)，如同步輻射X射線分析、高分辨電子顯微鏡技術(shù)、原位分析技術(shù)等前沿內(nèi)容，拓寬學(xué)生的知識面[5-7]。同時(shí)，注重教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和邏輯性，避免不同章節(jié)之間的重復(fù)和脫節(jié)，將各種材料分析方法按照其功能和應(yīng)用進(jìn)行分類整合，使學(xué)生能夠更好地理解和掌握不同分析方法之間的內(nèi)在聯(lián)系和區(qū)別，從而能夠根據(jù)實(shí)際材料分析需求選擇合適的分析方法。

2.2" 采用線上線下混合式教學(xué)模式

線上線下混合式教學(xué)模式是將傳統(tǒng)的課堂教學(xué)與線上教學(xué)相結(jié)合，充分利用線上教學(xué)和線下教學(xué)各自的優(yōu)勢來提高教學(xué)效果[4]。

課前，教師將教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、教學(xué)課件、教學(xué)視頻、電子教材等學(xué)習(xí)資料上傳到超星學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)平臺，學(xué)生利用課外時(shí)間自主學(xué)習(xí)，為課堂深入學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。同時(shí)，教師在超星學(xué)習(xí)通平臺上發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)、預(yù)習(xí)思考題和討論話題，引導(dǎo)學(xué)生思考并參與討論，了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況和存在的問題，以便在課堂教學(xué)中有針對性地進(jìn)行講解。課堂上，針對教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)講解，通過案例分析、課堂提問、小組討論等方式組織學(xué)生開展互動式學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。例如，在講解X射線衍射分析時(shí)，教師可以結(jié)合自己科研項(xiàng)目中單晶和陶瓷材料的X射線衍射（XRD）圖譜，引導(dǎo)學(xué)生分析XRD圖譜中衍射峰的位置、強(qiáng)度和寬度與材料晶體結(jié)構(gòu)、晶格參數(shù)、微觀應(yīng)變、晶粒尺寸等之間的關(guān)系，讓學(xué)生在實(shí)際案例中深入理解X射線衍射分析的原理及其實(shí)際應(yīng)用。同時(shí)，利用超星學(xué)習(xí)通平臺上的測試功能，對學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效果進(jìn)行檢測，根據(jù)反饋的情況及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)策略，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。課后，教師在超星學(xué)習(xí)通平臺上發(fā)布作業(yè)、拓展學(xué)習(xí)材料和課后討論話題，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識，加深對所學(xué)分析方法的理解。此外，教師還可以利用學(xué)習(xí)平臺的統(tǒng)計(jì)分析功能，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)軌跡和學(xué)習(xí)效果，為個(gè)性化教學(xué)提供依據(jù)；利用學(xué)習(xí)平臺收集學(xué)生的反饋意見，為以后的線上線下混合式教學(xué)提供改進(jìn)方向。

2.3" 強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)比例，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的比例，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如，設(shè)計(jì)“材料組織結(jié)構(gòu)與性能綜合分析”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，要求學(xué)生自行選擇一種材料，制定實(shí)驗(yàn)方案，采用多種材料分析方法（如X射線衍射分析、掃描電子顯微鏡分析、磁性測試等）對材料的組織結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中綜合運(yùn)用所學(xué)的材料分析方法，提升了獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和解決實(shí)際問題的能力。

加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，提高教師的專業(yè)素質(zhì)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。鼓勵教師積極參與科研項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究，及時(shí)將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，不斷更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段。

建立開放實(shí)驗(yàn)室制度，為學(xué)生提供更多的實(shí)踐機(jī)會。開放實(shí)驗(yàn)室在課余時(shí)間向?qū)W生開放，學(xué)生可自主申請進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和科技創(chuàng)新活動。實(shí)驗(yàn)室配備專業(yè)的指導(dǎo)教師，為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)技術(shù)指導(dǎo)和安全保障，幫助學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題。通過開放實(shí)驗(yàn)室，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

2.4" 完善課程考核評價(jià)體系

建立科學(xué)的課程考核評價(jià)體系是全面評價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果、促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提升的重要手段。在“材料分析方法”課程考核評價(jià)體系中，應(yīng)采用多元化的考核評價(jià)方式，注重對學(xué)生學(xué)習(xí)過程和綜合素質(zhì)的考核。

課程考核成績由平時(shí)成績、實(shí)驗(yàn)成績、期末考試成績等多部分組成。平時(shí)成績占30%，主要包括學(xué)生的線上學(xué)習(xí)情況（如在線學(xué)習(xí)時(shí)長、參與討論次數(shù)、作業(yè)完成質(zhì)量等）、課堂表現(xiàn)（如考勤、課堂提問回答情況、小組討論參與度等）以及課程論文撰寫情況等；實(shí)驗(yàn)成績占20%，主要根據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的表現(xiàn)（如實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫等）以及實(shí)驗(yàn)考試成績進(jìn)行綜合評定；期末考試成績占50%，采用開卷或半開卷考試方式，減少對基礎(chǔ)知識的記憶性考查，增加對學(xué)生綜合運(yùn)用知識分析問題和解決問題能力的考查，如案例分析題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題等。通過多元化的考核評價(jià)方式，全面、客觀、公正地評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，促進(jìn)學(xué)生知識、能力和素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3" 教學(xué)改革實(shí)踐效果

通過對“材料分析方法”課程實(shí)施上述教學(xué)改革措施，取得了顯著的教學(xué)改革實(shí)踐效果。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

3.1" 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣明顯提高

線上線下混合式教學(xué)模式的應(yīng)用以及豐富多樣的教學(xué)資源和教學(xué)活動，使課程教學(xué)變得更加生動有趣、富有吸引力。學(xué)生從傳統(tǒng)教學(xué)模式的被動接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訁⑴c者，學(xué)習(xí)積極性和主動性得到了極大提高。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的線上學(xué)習(xí)時(shí)長明顯增加，參與課程討論的次數(shù)和質(zhì)量顯著提高，對課程教學(xué)的滿意度也大幅提升。

3.2" 學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維得到有效培養(yǎng)

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)為學(xué)生提供了更多的實(shí)踐機(jī)會和創(chuàng)新空間。學(xué)生通過反復(fù)練習(xí)，掌握了材料分析儀器的操作技能，能更加自信和熟練地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)成功率明顯提高。綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和解決實(shí)際問題的能力，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。在近年來的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目和各類學(xué)科競賽中，參與“材料分析方法”課程學(xué)習(xí)的學(xué)生表現(xiàn)出色，取得了優(yōu)異的成績，充分展示了學(xué)生較強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

3.3" 課程教學(xué)質(zhì)量顯著提升

教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化整合使課程教學(xué)更加貼近學(xué)科前沿和實(shí)際應(yīng)用，學(xué)生所學(xué)知識更加系統(tǒng)、全面和實(shí)用。線上線下混合式教學(xué)模式、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)以及多元化考核評價(jià)體系的應(yīng)用，提高了教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。從學(xué)生的期末考試成績來看，成績優(yōu)秀和良好的學(xué)生比例明顯增加，不及格率顯著下降。

4" 結(jié)語

新時(shí)代，“材料分析方法”課程教學(xué)改革是材料類專業(yè)人才培養(yǎng)的必然要求。通過優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容、采用線上線下混合式教學(xué)模式、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)以及完善課程考核評價(jià)體系等一系列教學(xué)改革措施的實(shí)施，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維，提升了課程教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代要求的材料類專業(yè)創(chuàng)新型人才提供了有力保障。然而，教學(xué)改革是一個(gè)持續(xù)不斷的探索過程，需要我們在教學(xué)實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)調(diào)整和完善教學(xué)改革方案，以適應(yīng)不斷發(fā)展變化的教育教學(xué)需求。

通信作者：代海洋

基金項(xiàng)目：鄭州輕工業(yè)大學(xué)第十三批教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目（2021123）。

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