李忠磊，王 彤，田文明，劉巧賓

(北華航天工業(yè)學(xué)院，河北 廊坊 065000)

20世紀(jì)80年代以來，高等教育逐漸開始重視實(shí)踐教學(xué)，加強(qiáng)應(yīng)用技術(shù)人才的培養(yǎng)。近年來，人們越來越認(rèn)識到實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要途徑，中國許多大學(xué)也將重點(diǎn)放在加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)上，以提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力?！皯?yīng)用程序類型本科”是新型的本科教育和高等職業(yè)教育的一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)，由部分省屬普通本科院校和國家示范高職院校，國家大型骨干企業(yè)聯(lián)合試點(diǎn)培養(yǎng)滿足社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要的應(yīng)用技術(shù)的專業(yè)人才。2014年3月，教育部的改革方向已經(jīng)明確：全國1200所普通本科高等院校中，600多所將逐步轉(zhuǎn)為應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)，轉(zhuǎn)型后的大學(xué)本科院校僅占高校總數(shù)的50%。我校是河北省重點(diǎn)建設(shè)應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)之一，要求各專業(yè)都要進(jìn)行轉(zhuǎn)型和改革[1]。

材料分析方法是材料專業(yè)本科的一門必修專業(yè)基礎(chǔ)課[2]，主要講授材料的測試方法：X射線衍射分析、電子顯微分析和其他分析方法，課程以讓學(xué)生掌握現(xiàn)代材料的各種測試方法為目標(biāo)，了解各種測試儀器的基本原理、儀器結(jié)構(gòu)、儀器工作原理、圖譜分析解譯等方法，并學(xué)會(huì)在材料研究中的應(yīng)用。本課程理論性很強(qiáng)，涉及光學(xué)、量子力學(xué)、晶體學(xué)、電學(xué)等知識，即看不見又摸不著，所以內(nèi)容比較抽象難懂。同時(shí)該課程又是一門實(shí)驗(yàn)方法課，要側(cè)重于儀器的實(shí)際應(yīng)用和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，但是這些儀器大多是大型貴重的儀器，在實(shí)際工作中不可能讓大多數(shù)人親自去操作，只有一些理論知識，所以學(xué)生普遍感到枯燥難學(xué)，不能將理論與實(shí)際應(yīng)用相聯(lián)系起來，學(xué)生的興趣與主觀能動(dòng)性不能被充分調(diào)動(dòng)起來，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想[3-4]。因此我們以應(yīng)用為導(dǎo)向，對課程進(jìn)行改革，具體措施如下：

1 模塊化突出應(yīng)用

有關(guān)材料的分析測試方法有五六十種，術(shù)語概念較多，相關(guān)知識面較廣，缺少嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南到y(tǒng)性。各種書籍、教材主要介紹各種分析測試儀器的原理和使用方法，存在知識零散、各種分析手段自成一家的問題，以及測試方法的應(yīng)用性并不突出的問題。

經(jīng)過多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，把材料分析方法按設(shè)備分成了3個(gè)模塊：X射線部分、電子顯微分析部分和其他分析方法部分，把每個(gè)模塊進(jìn)行歸納總結(jié)，點(diǎn)明每種方法的實(shí)際應(yīng)用，以X射線部分為例說明如圖1所示，X射線部分包含6章，開始講課前，先用圖1導(dǎo)圖對學(xué)生說明X射線衍射的目標(biāo)是什么，是通過什么設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，設(shè)備每個(gè)重要組成部分的原理是什么，明確學(xué)習(xí)每部分的意義，最大程度的解決了學(xué)生不知道課程講什么的問題，改善了以往由于盲目聽課，學(xué)習(xí)一章忘一章，內(nèi)容串聯(lián)不起來的情況。

圖1 X射線部分知識導(dǎo)圖Fig.1 X-ray partial knowledge map

2 實(shí)際應(yīng)用吸引學(xué)生興趣

材料分析方法課程的理論性很強(qiáng)，應(yīng)用性也很強(qiáng)，但是按照教材進(jìn)行傳統(tǒng)教學(xué)，應(yīng)用性不突出，導(dǎo)致理論部分理解困難學(xué)生缺乏興趣，因此我們采用案例討論和邀請工程師進(jìn)課堂兩個(gè)方面來改善這個(gè)狀況。

采用案例分析討論來提高學(xué)生興趣，加深對專業(yè)知識的理解[5]。例如“說明X射線連續(xù)譜應(yīng)用，肺炎可以用CT(X射線)檢測的，新冠肺炎造成的白肺是怎么形成的呢？”、“X射線衍射儀的應(yīng)用，鋼淬火后殘余的奧氏體會(huì)影響鋼的性能，那么有沒有或有多少奧氏體該如何進(jìn)行檢測？”、“電子顯微分析的應(yīng)用，泉州方艙醫(yī)院出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)大樓倒塌事件，造成事故的原因該如何分析？納米材料的尺寸該如何測量？”、“綜合分析案例，國外發(fā)動(dòng)機(jī)較我國先進(jìn)，我們應(yīng)該怎么提高國內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量？”這些例子的引用。討論的案例要注重對學(xué)生的啟發(fā)性和引導(dǎo)性教育，引導(dǎo)學(xué)生利用已知知識去解決實(shí)際問題，吸引學(xué)生興趣，提高成就感，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)。

邀請工程師進(jìn)課堂，讓課堂內(nèi)容與社會(huì)生產(chǎn)相聯(lián)系[7]。我們已經(jīng)連續(xù)3年邀請企業(yè)專家進(jìn)入課堂講解工作中的材料分析實(shí)例，圖2為石墨烯材料的不同倍數(shù)照片。2017年、2018年邀請萊卡公司的電鏡應(yīng)用專家，2019年邀請的新奧石墨烯公司的實(shí)驗(yàn)中心主任，工程師方面我們選擇了行業(yè)比較權(quán)威的專家，工程師的講解還可以帶來就業(yè)方面的信息，特別是檢測行業(yè)的就業(yè)前景及所需要的知識，甚至帶來了在大公司實(shí)習(xí)的指標(biāo)和就業(yè)機(jī)會(huì)，這樣就大大增加了學(xué)生對該課程的理解程度，吸引學(xué)生投入比較大的精力去掌握知識。

圖2 石墨烯在1萬倍(a)和20萬倍(b)的掃描電鏡照Fig.2 SEM of graphene with 10000 x (a) and 200000 x (b)

3 分組實(shí)驗(yàn)，提高應(yīng)用動(dòng)手能力

分析方法的應(yīng)用自然離不開實(shí)驗(yàn)的開展，由于課程所涉及的設(shè)備大多都屬于大型貴重設(shè)備，實(shí)驗(yàn)常規(guī)采用演示型實(shí)驗(yàn)，帶領(lǐng)整班參觀X射線衍射儀或者掃描電鏡，但這種方法弊端明顯，為了提升實(shí)踐效果，我們對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了修訂，將實(shí)驗(yàn)改為綜合型實(shí)驗(yàn)，以教師的研究課題為應(yīng)用實(shí)踐內(nèi)容，并細(xì)化分組(每組8人左右)-如X射線衍射儀的結(jié)構(gòu)、原理、基本操作和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，延長實(shí)驗(yàn)時(shí)間確保每名學(xué)生都能夠動(dòng)手參與，并指派兩名實(shí)驗(yàn)教師同時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)，一個(gè)指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識設(shè)備并指導(dǎo)每名學(xué)生親自進(jìn)行操作測試樣品，另外一名教師提前將PDF軟件包發(fā)給學(xué)生，講授如何利用計(jì)算機(jī)軟件對X射線衍射譜進(jìn)行物相分析，要求學(xué)生課下完成物相分析部分(教師實(shí)際研究成果)。通過幾年的實(shí)踐教學(xué)，讓學(xué)生分組親自操作設(shè)備，對X射線圖譜進(jìn)行物相分析，很大程度提高了學(xué)生對課程的理解，并且提升了學(xué)生的動(dòng)手能力。

4 應(yīng)為為主的考核方式改革

分析方法課程主要應(yīng)用是為了培養(yǎng)學(xué)生可以進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室工作或者滿足深造后的研究的需要，特別是對于考研同學(xué)來講，它是研究生復(fù)試筆試課程之一，面試的必問課程，針對這樣情況我們對試卷題目進(jìn)行了優(yōu)化，選用各校研究生復(fù)試題目，采用綜合分析題目和與實(shí)際應(yīng)用有關(guān)的題目，增加試卷難度。但這也對教師提出了挑戰(zhàn)，備課中必須要有足夠的知識儲(chǔ)備，教學(xué)方法上引導(dǎo)式教學(xué)也大量的增加。為了進(jìn)一步加深學(xué)生對設(shè)備應(yīng)用的理解，我們加入了項(xiàng)目式考核，要求學(xué)生分組跟著大四學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成。因?yàn)閷W(xué)生對事物的認(rèn)識是有過程的，僅僅靠課上時(shí)間要求學(xué)生掌握設(shè)備的應(yīng)用是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，項(xiàng)目式考核要注意過程管理，定期詢問學(xué)生進(jìn)度并對其加強(qiáng)指導(dǎo)，項(xiàng)目式教學(xué)還可以加強(qiáng)學(xué)生對將來就業(yè)或考研的認(rèn)識。為了避免出現(xiàn)因?yàn)檎n程考核過難導(dǎo)致學(xué)生掉隊(duì)的情況，我們加強(qiáng)了過程管理，把作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、平時(shí)成績分開進(jìn)行考核，作業(yè)是反應(yīng)學(xué)生是否掌握知識以及在平時(shí)學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)態(tài)度的重要指標(biāo)，作業(yè)要求學(xué)生在學(xué)習(xí)通提交，有嚴(yán)重錯(cuò)誤的直接打回，并在課下詢問學(xué)生錯(cuò)誤原因，保證學(xué)生確實(shí)學(xué)懂相應(yīng)的知識點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)踐和理論的橋梁，為避免出現(xiàn)學(xué)生課下抄襲的現(xiàn)象，要求學(xué)生課上必須完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的實(shí)踐操作部分才可以離開，平時(shí)成績我們采用學(xué)習(xí)通積分制，學(xué)生通過完成作業(yè)，回答問題，課題討論等環(huán)節(jié)進(jìn)行積分，積分直接作為平時(shí)成績，這樣既提高了學(xué)生的積極性，也避免了考試后學(xué)生由于不滿意總評成績而提出提高平時(shí)成績的不合理要求。課程考核總評成績?yōu)榘俜种?，各考核方式所占分值比例：課程成績=課堂表現(xiàn)/互動(dòng)(10%)+課后作業(yè)(20%)+實(shí)驗(yàn)(10%)+課程實(shí)踐報(bào)告(10%)+期末考試(50%)，通過對考試方式的改革明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)，經(jīng)過幾年的實(shí)踐，學(xué)生還是挺滿意的。

5 學(xué)習(xí)通、QQ群輔助教學(xué)

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是課堂教學(xué)的一種有效補(bǔ)充，充分利用網(wǎng)絡(luò)的及時(shí)性和便利性，可以大大提高教學(xué)效果。以上改革僅僅靠線下教學(xué)實(shí)現(xiàn)起來難度較大，材料分析方法課程本來理論性就很強(qiáng)，再加上要結(jié)合應(yīng)用，學(xué)生會(huì)感到更難理解了，所以我們還在超星學(xué)習(xí)通進(jìn)行了線上課程建設(shè)，將PPT、講義、講課視頻、題庫和試卷庫等資料全部上傳超星學(xué)習(xí)通系統(tǒng)，讓學(xué)生可以隨時(shí)進(jìn)行查詢，現(xiàn)在我們還在學(xué)習(xí)通進(jìn)行討論、隨機(jī)提問、投屏、布置作業(yè)等模塊，不僅活躍了課堂氣氛更拉近了學(xué)生和教師的距離。QQ群主要用于學(xué)生的提問，現(xiàn)在學(xué)生更多習(xí)慣于用QQ提問。線上輔助教學(xué)突破了時(shí)間和地點(diǎn)的限制，最大程度的滿足了師生交流的需要。

6 結(jié) 語

以應(yīng)用為導(dǎo)向的材料分析方法改革，可以滿足學(xué)生就業(yè)和深造的需求，對學(xué)生來講需要付出較大的時(shí)間去學(xué)習(xí)去消化，教師也必須付出更多的精力去加強(qiáng)過程管理，經(jīng)過多年的實(shí)踐，也得到了學(xué)生的認(rèn)可，今后我們將繼續(xù)優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)，深化改革。