陳志民

摘 要：材料現(xiàn)代研究方法是鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)研究生的一門重要的基礎(chǔ)理論課，其目的是通過對(duì)該專業(yè)常用的一些大型現(xiàn)代化分析儀器的基本原理、構(gòu)造、性能、制樣方法、操作步驟以及結(jié)果分析的講解，使研究生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前初步具有對(duì)高分子材料的剖析、鑒定和評(píng)價(jià)的能力，為其在以后的學(xué)術(shù)研究中打下良好的理論基礎(chǔ)。然而，單純的理論課不僅枯燥乏味，晦澀難懂，同時(shí)也無法提升學(xué)生日后測(cè)試時(shí)對(duì)儀器的操作能力和利用多個(gè)設(shè)備對(duì)材料進(jìn)行全面表征和分析的能力。為此，本文從多年教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，圍繞著理論課程的現(xiàn)狀和存在的問題，通過重組教師隊(duì)伍、重編教材、豐富教學(xué)方式和方法以及完善考核體系等探索和改革，極大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高了課程的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：材料現(xiàn)代研究方法;教學(xué)改革;大型儀器

1 緒論

高分子科學(xué)是研究高分子材料的合成、結(jié)構(gòu)、性能、加工及應(yīng)用的一門學(xué)科。它既是一門基礎(chǔ)學(xué)科，同時(shí)又是一門應(yīng)用學(xué)科。高分子材料的合成階段決定了高分子材料的化學(xué)組成、分子構(gòu)型、構(gòu)象、以及分子量的大小等參數(shù)，而高分子材料的加工階段則決定了高分子材料的結(jié)晶度、晶體尺寸和結(jié)晶類型。同時(shí)，在合成或者加工階段，還可以引入其他類型的單體或者材料，形成更加復(fù)雜的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和織態(tài)結(jié)構(gòu)。高分子材料或制品的最終性能，則由高分子材料化學(xué)組成、晶體結(jié)構(gòu)，形態(tài)、分子量以及其織態(tài)結(jié)構(gòu)共同決定。因此，如何通過現(xiàn)代化的測(cè)試手段建立起材料的組成、結(jié)構(gòu)、形態(tài)和性能之間的關(guān)系，對(duì)于高分子材料的設(shè)計(jì)、合成以及應(yīng)用具有十分重要的意義。

2 課程教學(xué)存在的問題

高分子材料與工程專業(yè)研究生培養(yǎng)目標(biāo)中的重要一環(huán)就是要求掌握高分子材料的制備方法以及其常用的現(xiàn)代化分析測(cè)試手段，掌握高分子材料的組成、結(jié)構(gòu)、形態(tài)和性能之間的關(guān)系。為了達(dá)到這個(gè)目的，鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院在高分子材料與工程專業(yè)研究生和高分子化學(xué)與物理專業(yè)研究生中開設(shè)了材料現(xiàn)代研究方法這門基礎(chǔ)理論課。該課程希望通過對(duì)現(xiàn)代化大型測(cè)試儀器（SEM、TEM、AFM、XRD FTIR、UV-VIS、DSC、NMR、XPS等）的原理、結(jié)構(gòu)、樣品制備、測(cè)試步驟、結(jié)果分析的講解，使廣大研究生能夠初步掌握高分子材料表征所需儀器設(shè)備的種類和性能，具有對(duì)高分子材料進(jìn)行剖析、鑒定和評(píng)價(jià)的能力。要想達(dá)到上述目標(biāo)，其不僅要求任課教師要了解和掌握材料學(xué)科的前沿知識(shí)，精通儀器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)及測(cè)試原理和方法等，課程的教學(xué)方式和方法對(duì)保證教學(xué)效果也十分重要。目前，該課程的教學(xué)方式和方法存在如下問題：

2.1 理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)間的銜接性差

材料現(xiàn)代研究方法的實(shí)驗(yàn)課程需要用到的儀器大都為大型精密儀器，其既用于教學(xué)，也用于科研。由于這些設(shè)備價(jià)格昂貴，學(xué)院內(nèi)設(shè)備的臺(tái)套數(shù)少，實(shí)驗(yàn)上機(jī)很難排開。同時(shí)儀器的維修和維護(hù)費(fèi)用支出較高，學(xué)院用于儀器維護(hù)的經(jīng)費(fèi)薄弱，理論教學(xué)的教師和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師分別為不同的人員，這進(jìn)一步加大了安排學(xué)生進(jìn)行上機(jī)實(shí)驗(yàn)操作的難度。如果該問題不能得到有效的解決，就會(huì)造成課程的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)間的脫節(jié)，既無法保障理論教學(xué)的成果，也無法加深學(xué)生對(duì)儀器的理性和感性認(rèn)識(shí)，學(xué)生的動(dòng)手操作能力以及基本的數(shù)據(jù)分析能力則更無從談起。

2.2 教材陳舊且內(nèi)容分布不夠合理

在現(xiàn)有的教材中，較多的篇幅往往被用來介紹一些型號(hào)陳舊的測(cè)試儀器的構(gòu)造、原理、測(cè)試方法等，這部分內(nèi)容往往枯燥乏味、晦澀難懂。同時(shí)，教材還缺乏對(duì)新型號(hào)儀器的功能改進(jìn)、技術(shù)提升等方面知識(shí)的涉獵，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)的知識(shí)過時(shí)，實(shí)用性差。這不僅無法滿足學(xué)生在今后學(xué)習(xí)、研究和工作中的真正需要，甚至還會(huì)誤導(dǎo)和阻礙學(xué)生自我學(xué)習(xí)和創(chuàng)造的能力。

2.3 教學(xué)方式和方法較為單一

材料現(xiàn)代研究方法課程的教學(xué)主要采取老師講授的方式。之前由于任課老師沒有實(shí)際操作這些儀器的經(jīng)驗(yàn)，其只能按照教材內(nèi)容進(jìn)行講解，無法就該儀器的具體特點(diǎn)，具體性能指標(biāo)以及各個(gè)部位的作用展開形象化和生動(dòng)化的教學(xué)，更不可能結(jié)合多種樣品的表征結(jié)果進(jìn)行深入的分析，因此，此方面急需進(jìn)行改革和創(chuàng)新。

2.4 課程考核體系不夠完善

以往對(duì)學(xué)生的考核，理論課往往采用課堂作業(yè)的形式，而實(shí)驗(yàn)課往往采用交實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式。這種考核方式會(huì)導(dǎo)致學(xué)生惰于思考，同時(shí)學(xué)生之間的作業(yè)同質(zhì)化現(xiàn)象也非常嚴(yán)重。這樣既無法達(dá)到理想的教學(xué)和考核效果，也很體現(xiàn)出優(yōu)秀學(xué)生和普通學(xué)生之間的差別。

3 課程的教學(xué)改革與實(shí)踐探討

3.1 重構(gòu)教師隊(duì)伍，解決理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)間的銜接性差等問題

為了解決理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)間的銜接性差等問題，我們首先選擇了加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)，提升團(tuán)隊(duì)的教學(xué)水平這條路徑。我們選擇了既監(jiān)管大型儀器設(shè)備，又有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的老師來講授課程。由于這些老師實(shí)際操作著大型表征設(shè)備，擁有這些設(shè)備的使用和維護(hù)手冊(cè)，因此對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)、組成和原理都非常清楚。同時(shí)由于這些設(shè)備都于近幾年內(nèi)采購(gòu)，這也有效保證了儀器設(shè)備符合現(xiàn)代表征的要求。另外，很多授課老師都是鄭州大學(xué)青年骨干教師和鄭州大學(xué)講課大賽獲獎(jiǎng)選手，因此其教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富，能夠有效組織課程的教學(xué)內(nèi)容，保證優(yōu)秀的教學(xué)效果。更重要的是，由于這些老師管理著這些大型測(cè)試設(shè)備，實(shí)驗(yàn)的安排和機(jī)時(shí)的協(xié)調(diào)就變得相對(duì)簡(jiǎn)單一些。經(jīng)過這些的改革和探索，我們有效解決了課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)間的銜接性差等問題，極大提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和學(xué)習(xí)熱情，保證了良好的教學(xué)效果。

3.2 重新編寫教材，解決教材陳舊且內(nèi)容不夠合理等問題

針對(duì)教材陳舊且內(nèi)容分布不夠合理的問題，我們積極申報(bào)了鄭州大學(xué)研究生核心學(xué)位課程建設(shè)項(xiàng)目并獲得立項(xiàng)。在此經(jīng)費(fèi)的支持下，我們組織現(xiàn)有的任課老師，針對(duì)目前市場(chǎng)上教材存在的問題，決定啟動(dòng)教材編寫計(jì)劃。教材編寫中，各位老師主要負(fù)責(zé)目前自己管理的設(shè)備，結(jié)合手中的操作手冊(cè)和操作軟件，在壓縮有關(guān)設(shè)備理論知識(shí)的同時(shí)，增加儀器設(shè)備的構(gòu)造、樣品制備、操作和數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)的內(nèi)容。這不僅有效避免了現(xiàn)有教材陳舊的問題，同時(shí)教材內(nèi)容也更趨合理化。由于教材中存在大量的儀器設(shè)備各部位的真實(shí)照片以及測(cè)試過程中獲得的各種類型樣品的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其極大增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。加上各位老師在教材的編寫過程中更加注重使用形象化和深入淺出的語言，這又有效避免了以往教材內(nèi)容枯燥乏味、晦澀難懂等問題。同時(shí)，項(xiàng)目的申報(bào)還解決了實(shí)驗(yàn)過程中設(shè)備的耗材問題，進(jìn)一步保障了課程的教學(xué)效果。

3.3 采用多種教學(xué)方式和方法展開教學(xué)

由于授課老師為大型儀器的管理者，其不僅擁有儀器的使用和維護(hù)手冊(cè)，儀器耗材和配件，還經(jīng)常參加儀器公司組織的各種培訓(xùn)，可獲得這些培訓(xùn)時(shí)的培訓(xùn)資料以及最新產(chǎn)品的介紹資料。同時(shí)，在儀器的操作軟件中，很多幫助內(nèi)容都含有動(dòng)畫來幫助操作者更方便地操作和了解設(shè)備，這些都為教師脫開之前陳舊的教材內(nèi)容提供了可能。另外，授課老師有著豐富的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)和多種類型的樣品測(cè)試數(shù)據(jù)，其可將自己在測(cè)試過程中的心得體會(huì)、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)等融入課堂教學(xué)中，極大增強(qiáng)了課程內(nèi)容的吸引力和感染力。這樣，授課老師就可通過動(dòng)畫教學(xué)、圖片教學(xué)、案例教學(xué)以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)等多種方式和方法來提高教學(xué)效果，解決教學(xué)方式和方法較為單一的問題。

3.4 不斷完善課程的考核體系

加大平時(shí)成績(jī)?cè)谡n程考核中所占的比例，將學(xué)生出勤、課堂回答問題、作業(yè)完成情況按照一定比例納入到期末考試成績(jī)中。對(duì)于理論課，將以往交課堂作業(yè)考核改為統(tǒng)一開卷考試，試題緊密圍繞儀器操作、樣品制備以及測(cè)試結(jié)果剖析等展開，促使學(xué)生要在課堂上認(rèn)真學(xué)、課下認(rèn)真復(fù)習(xí)，考試時(shí)認(rèn)真思考。而對(duì)于實(shí)驗(yàn)課的考核，則更加偏重學(xué)生實(shí)際的上機(jī)操作能力，實(shí)驗(yàn)報(bào)告中則重點(diǎn)考核學(xué)生對(duì)測(cè)試過程中樣品制備、機(jī)器操作、結(jié)果分析等需要注意的要點(diǎn)和難點(diǎn)的掌握情況。通過考核體系的完善，有效避免了學(xué)生之間作業(yè)同質(zhì)化，考試成績(jī)拉不開差別以及不愛思考等問題，進(jìn)一步鞏固了教學(xué)效果。

4 結(jié)語

本文針對(duì)鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院現(xiàn)有的高分子材料與工程專業(yè)研究生材料現(xiàn)代研究方法課程教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)、現(xiàn)狀以及存在的問題，闡述了課程進(jìn)行改革的必要性和合理性。從重構(gòu)教師隊(duì)伍，重新編寫教材，采用多種教學(xué)方式和方法展開教學(xué)以及不斷完善課程的考核體系等四方面探討了該門課程的教學(xué)與實(shí)踐改革，取得了理想的教學(xué)效果。但是由于這門課程中涉及的理論教學(xué)內(nèi)容較多，新的概念和理論不斷涌現(xiàn)和完善，新舊設(shè)備不斷更替，因此課程的教學(xué)改革和實(shí)踐必定是一個(gè)長(zhǎng)期的過程。在隨后的教學(xué)過程中，我們還需對(duì)材料現(xiàn)代研究方法課程在實(shí)踐中不斷地進(jìn)行探索和總結(jié)，以使該課程的教學(xué)效果得到進(jìn)一步的完善和提高。

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