李　婷，李廷成，張俊珩，李　琳，張道洪，張愛清

(中南民族大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，湖北　武漢　430074)

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《材料分析測(cè)試方法》課程的教學(xué)改革探討*

李婷，李廷成，張俊珩，李琳，張道洪，張愛清

(中南民族大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，湖北武漢430074)

材料分析測(cè)試方法是材料類本科生的專業(yè)必修課程。該課程內(nèi)容涉及廣泛，理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)，同時(shí)教材更新緩慢，各種大型分析儀器復(fù)雜昂貴，實(shí)踐教學(xué)難以開展。在課程的教學(xué)實(shí)踐中，我們針對(duì)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)能力和認(rèn)知水平，以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合以及教學(xué)與科研相結(jié)合這兩個(gè)方面對(duì)課程進(jìn)行改革和探索。

材料分析測(cè)試方法；教學(xué)改革；科研；教學(xué)實(shí)踐

材料是人類社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著科技水平的不斷提高，材料的發(fā)展日新月異。材料的結(jié)構(gòu)和組成決定了材料的性質(zhì)和用途，因而了解材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和組成是發(fā)展新材料的前提和關(guān)鍵。材料分析測(cè)試方法就是這樣一門以研究材料內(nèi)部的物相組成和結(jié)構(gòu)為主要內(nèi)容的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。該課程是針對(duì)材料專業(yè)本科生而開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。它不僅理論性強(qiáng)，涉及物理學(xué)、晶體學(xué)、電子光學(xué)、量子力學(xué)等理論，概念抽象，同時(shí)具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，需要實(shí)驗(yàn)的密切支持[1-2]。本課程旨在培養(yǎng)學(xué)生初步掌握各種分析方法的基本原理、特點(diǎn)與應(yīng)用，了解較先進(jìn)的材料分析方法和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析研究的能力。然而，由于該課程自身的特點(diǎn)和傳統(tǒng)教學(xué)方法的局限，使得這門課程的教學(xué)效果不太理想。幾年來，我們?cè)诓牧戏治鰷y(cè)試方法的教學(xué)過程中，總結(jié)以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn)[3-5]，不斷改革創(chuàng)新，探索新型的教學(xué)方法和模式，為該課程教學(xué)質(zhì)量的提高提供一定的指導(dǎo)和借鑒。

1　材料分析測(cè)試方法課程的特點(diǎn)及存在的主要問題

1.1課程特點(diǎn)

材料分析測(cè)試方法課程是材料類本科生的專業(yè)必修課。該課程內(nèi)容涉及的專業(yè)面較廣，融合了多個(gè)學(xué)科的內(nèi)容，理論性較強(qiáng)。課程內(nèi)容主要包括材料的結(jié)構(gòu)、微觀形貌和成分分析的理論基礎(chǔ)，具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。此外，各種儀器分析方法相互獨(dú)立，自成體系，內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)分散，不易把握重點(diǎn)。并且課程內(nèi)容與多種大型測(cè)試儀器設(shè)備緊密結(jié)合，內(nèi)容偏重于介紹儀器的工作原理，具體實(shí)例則相對(duì)較少，學(xué)生理解基本理論有一定的難度。同時(shí)學(xué)生對(duì)這些大型儀器缺乏感性的認(rèn)識(shí)，在學(xué)習(xí)的過程中普遍感覺內(nèi)容抽象，各種測(cè)試方法的理解和掌握存在較大的困難。

1.2存在的主要問題

(1)教材內(nèi)容缺乏更新

新材料及科技水平的飛速發(fā)展促進(jìn)了現(xiàn)代測(cè)試分析儀器技術(shù)的提高，新的分析和測(cè)試方法不斷涌現(xiàn)和越來越多樣化，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展。目前，材料分析測(cè)試方法課程的所采用的教材大多是十年前編寫的教材，很多內(nèi)容都已經(jīng)過時(shí)。比如隨著計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的發(fā)展，復(fù)雜的數(shù)據(jù)都采用專業(yè)的軟件進(jìn)行處理，但目前許多教材仍然保留有大量的篇幅來介紹手工處理數(shù)據(jù)的方法，如X射線衍射晶體結(jié)構(gòu)的標(biāo)定、熱分析中譜圖峰面積與失重率計(jì)算等。同時(shí)許多儀器發(fā)展迅速，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這些新的技術(shù)和方法在現(xiàn)有的教材上基本沒有有關(guān)的介紹，有些教材還在介紹已落后淘汰的技術(shù)。比如多晶的分析方法普遍采用簡(jiǎn)單精度高的X射線衍射儀法，德拜照相法是早期的原始方法，設(shè)備簡(jiǎn)單，精度低，拍照時(shí)間長(zhǎng)，但大多數(shù)教材仍有相當(dāng)?shù)钠榻B此方法。教材內(nèi)容的滯后問題在實(shí)踐教學(xué)中更為突出，新的儀器設(shè)備與陳舊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的矛盾十分嚴(yán)重。而且由于大型儀器設(shè)備的局限，大部分高校在分析測(cè)試課程教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教材多為空白，有教材的大多介紹的是舊的實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)處理，已無法適應(yīng)新的儀器教學(xué)。

(2)實(shí)踐教學(xué)難以開展

材料分析測(cè)試方法是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍反映課程內(nèi)容所涉及的原理性知識(shí)過于理論和抽象，而實(shí)踐課程內(nèi)容偏少甚至沒有，缺乏相應(yīng)的實(shí)用性。造成這一現(xiàn)象的重要原因是該課程所涉及的一些分析測(cè)試需要在一些大型精密測(cè)試儀器上進(jìn)行。由于這些大型測(cè)試儀器價(jià)格昂貴，比如一臺(tái)透射電子顯微鏡價(jià)值數(shù)百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)元，所以大部分高校在配置方面都比較有限。同時(shí)，這些大型儀器承擔(dān)了繁重的科研測(cè)試任務(wù)，在時(shí)間上也無法滿足數(shù)量較多的本科生進(jìn)行上機(jī)實(shí)踐。這些客觀因素導(dǎo)致所涉及的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容只能以課堂演示的方式進(jìn)行，這在一定程度上大大制約了學(xué)生對(duì)大型分析測(cè)試儀器的感性認(rèn)識(shí)和測(cè)試技能的掌握。

2　課程改革探討

教學(xué)改革的目的是為了全面提高教學(xué)質(zhì)量和效果，培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題的能力和創(chuàng)新精神。我們?cè)诓牧戏治鰷y(cè)試方法課程的教學(xué)實(shí)踐中，針對(duì)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)能力和認(rèn)知水平，以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合以及教學(xué)與科研相結(jié)合這兩個(gè)方面對(duì)課程進(jìn)行改革和探索。

2.1開展教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式

材料分析測(cè)試方法課程注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際進(jìn)行各種分析檢測(cè)的能力，為學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)踐和畢業(yè)論文等提供了必要的理論知識(shí)基礎(chǔ)。經(jīng)過本課程學(xué)習(xí)后，學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需求選擇相應(yīng)的分析方法進(jìn)行測(cè)試和表征。為保證課程的教學(xué)與實(shí)踐有效的結(jié)合，課程教學(xué)分為理論課堂教學(xué)與實(shí)踐課程設(shè)計(jì)兩部分。理論課程部分重點(diǎn)介紹各種測(cè)試方法的基本原理，儀器的構(gòu)造以及應(yīng)用領(lǐng)域，為后面的實(shí)踐教學(xué)打下理論基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)部分則以實(shí)踐教學(xué)為主，學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并上機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能的分析測(cè)試，促進(jìn)理論課程的理解和吸收。通過理論和實(shí)踐課程的有機(jī)結(jié)合，一方面使學(xué)生對(duì)專業(yè)分析測(cè)試方法與技術(shù)有比較全面的認(rèn)識(shí)，并了解和熟悉儀器的實(shí)際操作流程；另一方面提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)后能夠針對(duì)所研究的材料靈活的選擇適合的測(cè)試方法進(jìn)行分析檢測(cè)，并得到有用的信息。同時(shí)，在實(shí)踐教學(xué)的模式下，充分貫徹以學(xué)生為主，教師為輔的方針。從實(shí)驗(yàn)課題的提出和方案路線的設(shè)計(jì)到具體的分析測(cè)試等流程均由學(xué)生自主完成，通過實(shí)踐課程設(shè)計(jì)能夠進(jìn)一步提高材料專業(yè)學(xué)生的材料專業(yè)知識(shí)和實(shí)際分析和解決的能力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和實(shí)踐創(chuàng)新精神。學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中需要自主利用現(xiàn)代分析儀器進(jìn)行分析測(cè)試，這在一定程度上促進(jìn)了基本測(cè)試原理的理解和掌握，在一定程度上有效提高材料分析測(cè)試方法課程的教學(xué)水平。

2.2開展教學(xué)與科研相結(jié)合的教學(xué)模式

中南民族大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院具有良好的科研水平和平臺(tái)。目前擁有催化材料科學(xué)國(guó)家民委-教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和分析化學(xué)國(guó)家民委重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和武漢市能源催化材料工程技術(shù)研究中心?，F(xiàn)有的大型儀器設(shè)備有透射電子顯微鏡、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、X射線光電子能譜儀、X射線衍射儀、氣相色譜儀以及氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用儀等。學(xué)院在科研研究方面取得了非常豐碩的成果。這些科研工作經(jīng)常涉及到各種先進(jìn)的測(cè)試方法的運(yùn)用和分析，若能將這些活生生的科研實(shí)例與我們的課堂內(nèi)容相結(jié)合，開展教學(xué)與科研相結(jié)合的教學(xué)模式，將能大大促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課程的教學(xué)質(zhì)量。

一方面，在講解各種分析方法的原理與應(yīng)用時(shí)，結(jié)合學(xué)校課題組的科研方向和成果，以多媒體的形式帶入到課堂中。通過這種科研實(shí)例的介紹，學(xué)生能夠系統(tǒng)理解測(cè)試方法在科研中的應(yīng)用，把握本學(xué)科最前沿的發(fā)展動(dòng)態(tài)。另一方面，材料分析測(cè)試技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，需要課后實(shí)踐操作來促進(jìn)測(cè)試技術(shù)的真正掌握。我校每年都有數(shù)量較多的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，參與感興趣的研究課題。學(xué)生可以利用業(yè)余時(shí)間在專業(yè)教師的指導(dǎo)下參與科研項(xiàng)目，在實(shí)踐中不斷鍛煉自己，有助于提高學(xué)生的專業(yè)知識(shí)水平和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。

3　結(jié)　語(yǔ)

通過開展教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合以及教學(xué)與科研相結(jié)合的教學(xué)模式，提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣和強(qiáng)烈的求知欲，培養(yǎng)的學(xué)生創(chuàng)新思維和綜合解決問題的能力以及將理論知識(shí)靈活運(yùn)用于實(shí)際的能力。在以后的教學(xué)實(shí)踐中將進(jìn)一步加強(qiáng)改革創(chuàng)新，為學(xué)生的全面發(fā)展和綜合素質(zhì)的提高不懈努力。

[1]周玉．材料分析方法.3版[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011：1-2．

[2]王富恥．材料現(xiàn)代分析測(cè)試方法[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2006：1-2．

[3]楊新亞．《材料研究與測(cè)試方法》的教學(xué)改革實(shí)踐[J]．理工高教研究，2006，25(2)：113-114．

[4]張捷，韓冰.《現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)》教學(xué)體會(huì)與心得[J]．河南化工，2012，29(9) ：63-64．

[5]宋浩杰.“材料近代分析測(cè)試方法”課程的教學(xué)改革探討[J]．河南化工，2014，31(2)：62-64．

Teaching Reform ofMaterialsAnalysisandTestingMethodsCourse*

LITing,LITing-cheng,ZHANGJun-heng,LILin,ZHANGDao-hong,ZHANGAi-qing

(College of Chemistry and Materials Science, South-Central University for Nationalities,Hubei Wuhan 430074, China)

MaterialsAnalysisandTestingMethodscourse is a professional course of material science and engineering undergraduates. The course is comprehensive, as well as theoretical and practical. Meanwhile, the content of textbook updates slowly. Many kinds of large analytical instruments are complex and expensive, which are difficult to satisfy practice teaching. In this course of teaching practice, focused on the knowledge structure, learning ability and cognitive level of students, teaching reform and exploration of this course were carried out by combining the teaching with practice, as well as combining the teaching with scientific research.

MaterialsAnalysisandTestingMethods; teaching reform; scientific research; teaching practice

湖北省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃；湖北省高等學(xué)校教學(xué)研究項(xiàng)目(No: 2013193)；中南民族大學(xué)教研項(xiàng)目(JYX14014)。

李婷(1983- )，女，講師，主要從事儲(chǔ)能材料的研究與應(yīng)用。

G642.0

B

1001-9677(2016)05-0183-02