鄒勇進(jìn) 向翠麗 馬傳國(guó)
【摘 要】針對(duì)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)《材料現(xiàn)代分析方法》課程的基本特點(diǎn),分析了目前《材料現(xiàn)代分析方法》課程存在的主要問(wèn)題,并提出了相應(yīng)的解決方法,探討了《材料現(xiàn)代分析方法》課程教學(xué)方法和手段。
【關(guān)鍵詞】材料現(xiàn)代分析方法;課程;教學(xué)方法
能源與環(huán)境問(wèn)題是當(dāng)今世界的兩大主題,而材料又是能源和環(huán)境工業(yè)技術(shù)的技術(shù)基礎(chǔ)。因此,掌握材料的分析方法、表征手段對(duì)合成制備新型材料至關(guān)重要。材料現(xiàn)代分析方法是材料科學(xué)的重要工具,該課程主要介紹材料的現(xiàn)代分析方法和檢測(cè)技術(shù),具體包括透射電鏡、掃描電鏡、X射線(xiàn)光電子能譜、紅外光譜、粉末X射線(xiàn)衍射等。學(xué)習(xí)這些分析方法的原理、技術(shù)和操作要領(lǐng)對(duì)認(rèn)識(shí)和理解材料的內(nèi)涵,提高對(duì)材料的結(jié)構(gòu)分析十分重要。因此這門(mén)課程也是材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)的本科生與研究生必修的一門(mén)專(zhuān)業(yè)學(xué)位課[1]。
材料現(xiàn)代分析方法設(shè)計(jì)到的技術(shù)原理多,內(nèi)容廣泛,而且有些原理比較抽象,公示的推導(dǎo)也比較多,因此,學(xué)習(xí)起來(lái)比較枯燥,缺乏學(xué)習(xí)的自主性。但另一方面,這門(mén)課又非常重要,因此,如何開(kāi)展好這門(mén)課的教學(xué)與實(shí)踐顯得非常重要[2]。
本文結(jié)合本校材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的自身特點(diǎn)大綱要求,從《材料現(xiàn)代分析方法》課程的培養(yǎng)目標(biāo)及材料學(xué)科的發(fā)展方向出發(fā),分析了影響《材料現(xiàn)代分析方法》課程教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素,并通過(guò)實(shí)踐,提出了行之有效的教學(xué)方法和改革措施,取得了良好的教學(xué)效果。
1 傳統(tǒng)《材料現(xiàn)代分析方法》課程教學(xué)存在的主要問(wèn)題
材料學(xué)科是一門(mén)交叉學(xué)科,設(shè)計(jì)到物理、化學(xué)和數(shù)學(xué)等學(xué)科的融合。對(duì)于《材料現(xiàn)代分析方法》這門(mén)課來(lái)講,重點(diǎn)設(shè)計(jì)到物理和數(shù)學(xué)兩個(gè)學(xué)科。因此,涉及到的內(nèi)容覆蓋面廣,知識(shí)點(diǎn)多,并且隨著科技的發(fā)展,各種新的材料測(cè)試表征手段層出不窮,但計(jì)劃課時(shí)少,因此,如何選擇合適的教材和優(yōu)化課程設(shè)置成為《材料現(xiàn)代分析方法》課程存在的主要問(wèn)題。
1.1 教材的選擇
在教材的選用上,要重視傳統(tǒng)分析方法和現(xiàn)代分析方法的融合。因此,不光要讓學(xué)生掌握傳統(tǒng)分析方法的技術(shù)和理論基礎(chǔ),而且在要重視在傳統(tǒng)分析方法上發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。教材的選擇不一定要新,而且要注重其內(nèi)容。因?yàn)閭鹘y(tǒng)分析方法是新技術(shù)方法的技術(shù)基礎(chǔ)。有些教材中的主要內(nèi)容難免過(guò)時(shí)冗長(zhǎng),而有些教材的內(nèi)容又過(guò)于前沿, 對(duì)一些基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)的講解不夠。本專(zhuān)業(yè)目前采用哈爾濱工業(yè)大學(xué)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(nèi)容上簡(jiǎn)明扼要,抓住本質(zhì)與精華,講清基礎(chǔ)原理與常用測(cè)試方法,并增加了一些用該方法解決具體問(wèn)題的典型范例。注重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用分析方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力,理論聯(lián)系實(shí)際。
1.2 課程設(shè)置的整體優(yōu)化
在課程的整體設(shè)置上,我們強(qiáng)調(diào)內(nèi)容全面外,還要注重重點(diǎn)內(nèi)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(shù)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(shè)備都比較昂貴,屬于大型儀器設(shè)備,在幾乎所用的材料專(zhuān)業(yè)的科學(xué)研究都要用到這兩種測(cè)試方法,因此在課程設(shè)置上,課時(shí)要多,內(nèi)容要詳細(xì)。在比如粉末X射線(xiàn)衍射,設(shè)計(jì)的技術(shù)理論基礎(chǔ)也比較多,而且對(duì)學(xué)生的物理基礎(chǔ)知識(shí)的要求比較高,因此這課程設(shè)置上要注重理論聯(lián)系實(shí)際[3]。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,新的分析方法不斷涌現(xiàn),作為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,教學(xué)中遇到的突出問(wèn)題就是計(jì)劃學(xué)時(shí)少與教材內(nèi)容廣之間的矛盾,這就要求主講教師精心優(yōu)化課程結(jié)構(gòu),合理安排教學(xué)內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ),突出重點(diǎn),按照“少而精”的原則設(shè)計(jì)課堂教學(xué),確保學(xué)生具備較為扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)。同時(shí)也要理論聯(lián)系實(shí)際,將本學(xué)科領(lǐng)域里一些比較前沿的科研成果介紹給學(xué)生,使學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸各學(xué)科發(fā)展前沿,了解科技發(fā)展的趨勢(shì)。加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié),強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和實(shí)踐技能的培養(yǎng),實(shí)現(xiàn)從科學(xué)知識(shí)型向科學(xué)知識(shí)實(shí)用技能型的轉(zhuǎn)化。
2 《材料現(xiàn)代分析方法》課程教學(xué)方法的實(shí)踐
2.1 采用多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書(shū)相結(jié)合
在《材料現(xiàn)代分析方法》的教學(xué)過(guò)程中,采用多媒體教學(xué),可以很好地把各種圖片、儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)、原理示意圖很好的展示出來(lái),同時(shí)也是原來(lái)枯燥的課本知識(shí)變得生動(dòng)鮮活[4],同時(shí)啟發(fā)學(xué)生思考,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)材料化學(xué)中的教學(xué)難點(diǎn)的理解和掌握。例如對(duì)材料現(xiàn)代分析方法課程中涉及的晶體結(jié)構(gòu)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(jìn)行多媒體輔助教學(xué),通過(guò)圖像、仿真模擬、動(dòng)畫(huà)等展現(xiàn)給學(xué)生,可使教學(xué)內(nèi)容直觀(guān)化,從而有效促進(jìn)學(xué)生的理解能力。我們?cè)诮虒W(xué)的過(guò)程中,還搜集了大量的儀器使用和原理的視頻資料,幫助學(xué)生理解分析方法的原理和技術(shù),取得了良好的效果。當(dāng)然過(guò)分依賴(lài)多媒體也是不行的,因?yàn)槎嗝襟w播放速度快,很多學(xué)生難以跟上老師的節(jié)奏。因此在必要的時(shí)候,采用板書(shū)教學(xué),是對(duì)媒體教學(xué)的有效補(bǔ)充。
2.2 采用科研案例教學(xué),以科研促進(jìn)教學(xué)
《現(xiàn)代材料分析方法》是一門(mén)理論基礎(chǔ)要求高、實(shí)踐性強(qiáng)的課程。傳統(tǒng)的課堂講授,學(xué)生很難將理論知識(shí)與具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析相結(jié)合??蒲邪咐囊?,可以使學(xué)生更直觀(guān)地認(rèn)識(shí)課堂所學(xué)在科研工作中的具體應(yīng)用,以此更好地理解課堂所學(xué)。對(duì)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(xiàn),給學(xué)生講解文獻(xiàn)中所用的分析方法,采用這些分析方法得到了什么結(jié)果,說(shuō)明了什么問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生在將來(lái)的科研工作中,對(duì)于合成制備了一種新材料,如何進(jìn)行表征。讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到這些分析方法在未來(lái)的研究工作中的重要性,而不是完全無(wú)用武之地,從而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。同時(shí)也讓學(xué)生了解的本研究領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展,提高了英語(yǔ)閱讀能力,一舉多得。
2.3 制定科學(xué)的多樣化考核方式。
在課程的考核上,加強(qiáng)基礎(chǔ)理論知識(shí)的考核外,還要注重學(xué)生在平時(shí)學(xué)習(xí)的表現(xiàn),把考核的重點(diǎn)放在教學(xué)的過(guò)程中,讓學(xué)生重視課堂教學(xué)勝過(guò)重視考試。在試卷的設(shè)計(jì)上,除了一些客觀(guān)題外,還要加大主觀(guān)題的設(shè)置,讓學(xué)生在沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案的前提下,自由發(fā)揮。
3 總結(jié)
總之,《材料現(xiàn)代分析方法》課程是材料學(xué)科必修的公共技術(shù)基礎(chǔ)課之一,通過(guò)該課程的講授,可以培養(yǎng)高素質(zhì)、應(yīng)用型人才。筆者對(duì)教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)和思考,在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段上進(jìn)行創(chuàng)新和實(shí)踐,取得了良好的教學(xué)效果。在今后的教學(xué)中,需要不斷的調(diào)整改革的方式方法,真正提高《材料現(xiàn)代分析方法》教學(xué)的效果和學(xué)生的實(shí)踐能力。
【參考文獻(xiàn)】
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[責(zé)任編輯:田吉捷]