張豪 多樹(shù)旺 俞筱雯 施江 鐘巧芳

江西科技師范大學(xué)材料與機(jī)電學(xué)院 南昌 330038

0 引言

材料的化學(xué)組成、微觀結(jié)構(gòu)及使用性能之間有著緊密的聯(lián)系。通常，材料的性能由材料的化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)決定，這進(jìn)一步?jīng)Q定了材料的實(shí)際應(yīng)用。而且，材料的化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)還會(huì)受到諸如高溫氧化、摩擦磨損、熔鹽腐蝕等外界因素的影響。清晰地掌握材料的組織結(jié)構(gòu)及其隨外界環(huán)境的演變對(duì)于材料研究是十分必要的。因此，材料微觀結(jié)構(gòu)分析是進(jìn)行材料學(xué)學(xué)習(xí)和研究要掌握的基本技能，材料研究測(cè)試方法這門(mén)學(xué)科應(yīng)運(yùn)而生[1]。

材料研究測(cè)試方法是一門(mén)實(shí)踐性、應(yīng)用性、前沿性、綜合性非常強(qiáng)的課程，在國(guó)內(nèi)眾多高校本科生及研究生教學(xué)中均開(kāi)設(shè)了這門(mén)課程。江西科技師范大學(xué)金屬材料工程、材料化學(xué)等本科生專(zhuān)業(yè)及材料科學(xué)與工程、材料工程等碩士研究生專(zhuān)業(yè)均開(kāi)設(shè)了該門(mén)課程，旨在使學(xué)生掌握材料研究測(cè)試方法的基本原理，掌握定性、定量分析和結(jié)構(gòu)表征方法，了解各種儀器設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及其在材料分析研究中的應(yīng)用，以培養(yǎng)學(xué)生使用分析測(cè)試方法為材料科學(xué)研究服務(wù)。本項(xiàng)目?jī)H針對(duì)江西科技師范大學(xué)本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)展改革研究。該課程有助于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與研究精神，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，讓學(xué)生能從專(zhuān)業(yè)角度針對(duì)科學(xué)問(wèn)題提出解決方案，具備設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、開(kāi)展實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)提取的能力，并能夠?qū)?shù)據(jù)結(jié)果與專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)相結(jié)合，得出合理有效的結(jié)論，同時(shí)，提升學(xué)生的組織管理與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，為今后開(kāi)展科學(xué)研究打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)是材料研究測(cè)試方法課程的重要組成部分，幾乎占全部課時(shí)的一半，有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維、創(chuàng)新能力、理論聯(lián)系實(shí)際等綜合能力[2-3]。江西科技師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)課程重點(diǎn)圍繞X 射線(xiàn)衍射儀、X 射線(xiàn)能譜儀、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡及透射電子顯微鏡等價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜的大型精密儀器開(kāi)展實(shí)踐訓(xùn)練，使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)安全高效地掌握設(shè)備操作方法及注意事項(xiàng)是該課程的難點(diǎn)與重點(diǎn)。前期，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開(kāi)展“案例教學(xué)結(jié)合因材施教在材料研究測(cè)試方法實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用”的相關(guān)研究，取得了一定的教學(xué)效果[4]。然而，由于諸多原因，實(shí)驗(yàn)課程并未達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。隨著信息行業(yè)的迅猛發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”教育模式正在逐步滲入日常教育教學(xué)中[3,5-7]，與傳統(tǒng)教學(xué)模式相互補(bǔ)充，共同為提高教學(xué)質(zhì)量服務(wù)。目前，“互聯(lián)網(wǎng)+專(zhuān)業(yè)課程”信息化教學(xué)已成為各大高校教學(xué)改革的重要內(nèi)容?；诖?，繼續(xù)在原有案例教學(xué)結(jié)合因材施教兩種教學(xué)方法協(xié)同作用下，借助“互聯(lián)網(wǎng)+”信息化技術(shù)，進(jìn)一步開(kāi)展教學(xué)改革與創(chuàng)新，采用以教師為輔、學(xué)生為主、師生互動(dòng)與實(shí)踐總結(jié)相結(jié)合的教學(xué)方式，構(gòu)建“學(xué)用交替”的教學(xué)培養(yǎng)體系，增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際生產(chǎn)生活間的關(guān)聯(lián)性，達(dá)到讓學(xué)生對(duì)抽象虛擬的概念形成更為直觀、具體、全面的認(rèn)識(shí)的教學(xué)目的。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

前期，課題組同時(shí)采用案例教學(xué)法和因材施教法對(duì)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)模式進(jìn)行了改革，兩者的協(xié)同作用可以豐富教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，但仍然存在諸多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題亟待解決。

1.1 教學(xué)方式枯燥單一

材料研究測(cè)試方法實(shí)驗(yàn)課程以往的教學(xué)模式是教師介紹操作重點(diǎn)和難點(diǎn)，然后示范，學(xué)生觀看、做筆記或進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。但該課程知識(shí)領(lǐng)域廣，理論知識(shí)枯燥晦澀，且各章節(jié)之間聯(lián)系不多，相對(duì)獨(dú)立，特別是涉及儀器的測(cè)試原理時(shí)，往往十分抽象，需要學(xué)生調(diào)動(dòng)一切想象力以及聯(lián)系多方面的知識(shí)進(jìn)行理解，這一點(diǎn)對(duì)大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)很難做到，漸漸地學(xué)生就對(duì)這門(mén)課程喪失了信心，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性很難調(diào)動(dòng)，學(xué)習(xí)熱情難以增長(zhǎng)。

1.2 教學(xué)質(zhì)量不穩(wěn)定

傳統(tǒng)課程教學(xué)方式對(duì)教師的依賴(lài)性太高。教師在課堂上講授知識(shí)，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，傳統(tǒng)課程教學(xué)方式容易忽視了學(xué)生的能動(dòng)性，教學(xué)質(zhì)量的好壞完全依賴(lài)于教師教學(xué)水平的高低，信息化時(shí)代信息知識(shí)更新很快，教材上和教師掌握的一些知識(shí)很可能早已經(jīng)過(guò)時(shí)，不利于學(xué)生的能力培養(yǎng)，一定程度上限制了學(xué)生的知識(shí)面拓展。

1.3 教學(xué)銜接不合理

江西科技師范大學(xué)材料研究測(cè)試方法課程分為理論與實(shí)驗(yàn)兩部分，理論知識(shí)為教師課堂上教授，實(shí)驗(yàn)知識(shí)則是教師在科研實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。理論課程的安排貫穿整個(gè)學(xué)期，而實(shí)驗(yàn)課程幾乎全部集中在學(xué)期末進(jìn)行。這就導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)后不能立即聯(lián)系實(shí)際實(shí)驗(yàn)鞏固所學(xué)知識(shí)，實(shí)驗(yàn)知識(shí)也不能慢慢吸收，兩者相對(duì)獨(dú)立，使得整個(gè)教學(xué)體系比較松散，且期末復(fù)習(xí)任務(wù)重，課程難免被學(xué)生應(yīng)付了事。

1.4 考核方式單一

實(shí)驗(yàn)課程考核主要為實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)和出勤，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的考核內(nèi)容大體一致，基本上都是某個(gè)儀器的測(cè)試操作，而且很容易在書(shū)本上或者網(wǎng)絡(luò)上找到答案，學(xué)生不用過(guò)多思考，很容易導(dǎo)致學(xué)生間互相抄襲，教師很難獲知每個(gè)學(xué)生的真實(shí)水平，不能給出正確的評(píng)定，無(wú)法反映出真正的教學(xué)成效。

此外，由于存在實(shí)驗(yàn)設(shè)備貴重、數(shù)量少，實(shí)驗(yàn)室空間狹小等問(wèn)題，大部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由教師演示幾遍，學(xué)生回去寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，部分學(xué)生很難看清儀器設(shè)備全貌及完整的設(shè)備操作演示過(guò)程，學(xué)生的思考和實(shí)踐創(chuàng)新能力受到了限制。而且，材料分析通常需要經(jīng)過(guò)多個(gè)儀器的聯(lián)合測(cè)試，才能收集到材料的全面信息，進(jìn)而給出準(zhǔn)確的分析。然而，江西科技師范大學(xué)目前開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中綜合性實(shí)驗(yàn)較少，實(shí)驗(yàn)用到的測(cè)試技術(shù)相對(duì)獨(dú)立，都是課前教師準(zhǔn)備好樣品，學(xué)生按照教師的安排去操作，課程結(jié)束后，學(xué)生無(wú)法把各個(gè)儀器設(shè)備聯(lián)系在一起來(lái)研究材料，學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力差，不利于學(xué)生應(yīng)用實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

2 課程改革方案

基于江西科技師范大學(xué)材料研究測(cè)試方法實(shí)驗(yàn)課程中存在的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，結(jié)合江西科技師范大學(xué)人才培養(yǎng)目標(biāo)，借助“互聯(lián)網(wǎng)+”信息化平臺(tái)，對(duì)該實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式等方面進(jìn)行了改革和探索。

2.1 教學(xué)模式多元化

把課程內(nèi)容與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，在不增加課時(shí)的情況下最大化課堂效率，引入“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)模式，建立信息化教學(xué)平臺(tái)。整合多種信息技術(shù)平臺(tái)將儀器的測(cè)試原理、操作方法等具體化、聲像化，不但能大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍課堂氛圍，提高學(xué)習(xí)效率，還能使學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)形成具體的印象概念。此外，教師的教學(xué)方式結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行，教學(xué)課堂更加靈活生動(dòng)，學(xué)生能更容易理解書(shū)本上的知識(shí)，事半功倍。

2.2 教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)建優(yōu)化

精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目，增加綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，合理安排教學(xué)知識(shí)點(diǎn)，適當(dāng)精簡(jiǎn)純理論內(nèi)容，介紹實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的工作原理，重點(diǎn)突出數(shù)據(jù)分析應(yīng)用環(huán)節(jié)。借助信息化技術(shù)，教師于課前把與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的預(yù)習(xí)資料發(fā)布到學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生可以根據(jù)自身情況隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生及時(shí)把理論知識(shí)與實(shí)踐練習(xí)聯(lián)系起來(lái)；還可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)獲取儀器設(shè)備的結(jié)構(gòu)及操作視頻資源，學(xué)生觀看后先在腦中形成直觀印象，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)加強(qiáng)鞏固。學(xué)有余力的學(xué)生還可以借助互聯(lián)網(wǎng)信息化平臺(tái)進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他測(cè)試技術(shù)，隨時(shí)與教師和同學(xué)們交流，極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和自主性，有利于“學(xué)用交替”教學(xué)培養(yǎng)體系的構(gòu)建完善。

2.3 案例教學(xué)協(xié)同因材施教教學(xué)方法的進(jìn)一步貫徹實(shí)施

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，教師無(wú)法兼顧到每位學(xué)生，無(wú)法對(duì)每位學(xué)生進(jìn)行定性、定量分析。引入互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，學(xué)生在信息化平臺(tái)上的學(xué)習(xí)進(jìn)度與成果一覽無(wú)遺，教師利用精確的后臺(tái)數(shù)據(jù)分析，可以清楚知道每個(gè)學(xué)生的知識(shí)漏洞、問(wèn)題所在，從而挑選適合他們的案例講解進(jìn)行因材施教，并針對(duì)學(xué)生不同特點(diǎn)設(shè)計(jì)個(gè)性化的輔導(dǎo)。教師能及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)不足之處，查缺補(bǔ)漏，基于此來(lái)優(yōu)化后續(xù)課程計(jì)劃和教學(xué)方式，進(jìn)而提升教學(xué)質(zhì)量，從而有效提高學(xué)生的整體學(xué)習(xí)效率。

2.4 新型考核標(biāo)準(zhǔn)體系的建立

考核方式是教師教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)成效的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。為了加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析處理能力的培養(yǎng)，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)考核體系進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，爭(zhēng)取能全方面、多角度考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的掌握程度、實(shí)踐能力、數(shù)據(jù)處理能力。在繼續(xù)考核學(xué)生的出勤、動(dòng)手能力及實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)寫(xiě)的前提下，在原有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基礎(chǔ)上增加一些綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。基于自身特點(diǎn)及學(xué)習(xí)興趣，教師把學(xué)生分為若干小組，利用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與度，這里面會(huì)涉及實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，實(shí)驗(yàn)要用到的主要儀器設(shè)備及其操作注意事項(xiàng)，數(shù)據(jù)的獲得、處理和分析等環(huán)節(jié)。適當(dāng)降低出勤、實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)寫(xiě)的考核比例，教師根據(jù)綜合實(shí)驗(yàn)中學(xué)生的整體表現(xiàn)給出客觀的評(píng)價(jià)。這種考核機(jī)制不僅可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，還能鍛煉他們的實(shí)際動(dòng)手能力與分析處理數(shù)據(jù)的能力。此外，教師可以利用互聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)發(fā)布一些與實(shí)驗(yàn)課程相關(guān)的思考題，采取激勵(lì)措施鼓勵(lì)學(xué)生踴躍參加，作為平時(shí)成績(jī)考核。

3 課程改革實(shí)踐

根據(jù)教學(xué)主題，注重目的性、生動(dòng)性及啟發(fā)性，選擇有代表性的案例，使學(xué)生能夠舉一反三，配合靈活多變的教學(xué)方式達(dá)到預(yù)期教學(xué)效果。同時(shí)，根據(jù)前期調(diào)研的學(xué)生個(gè)體差異，調(diào)整教學(xué)的目標(biāo)、內(nèi)容、方法與進(jìn)度等，因材施教。通過(guò)課前學(xué)習(xí)、課堂表現(xiàn)、平臺(tái)交流、考核方式、問(wèn)卷調(diào)查及訪(fǎng)談學(xué)生等方式分析、研判該實(shí)驗(yàn)課程改革與實(shí)踐效果，充分接納吸收學(xué)生的建議及意見(jiàn)。根據(jù)實(shí)踐課堂遇到的問(wèn)題，結(jié)合學(xué)生提出的建議和意見(jiàn)，將信息技術(shù)融入實(shí)踐教學(xué)，課前把與實(shí)驗(yàn)主題相關(guān)的精選精編的案例材料及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容發(fā)布到在線(xiàn)學(xué)習(xí)平臺(tái)，利用全新教學(xué)模式如翻轉(zhuǎn)課堂、微課堂、微信公眾平臺(tái)等，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行先行挖掘問(wèn)題并分析討論。待到線(xiàn)下課堂教學(xué)時(shí)，教師進(jìn)一步面對(duì)面講授和演示，根據(jù)各學(xué)生的自身狀況合理運(yùn)用因材施教的方法鼓勵(lì)學(xué)生參與不同深度、不同內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，使學(xué)生達(dá)到不同的學(xué)習(xí)高度，提高整體教學(xué)質(zhì)量，獲得優(yōu)良的教學(xué)效果。使教學(xué)成為“分析—生疑—解疑—總結(jié)”的學(xué)習(xí)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。最后，對(duì)獲得的知識(shí)進(jìn)行拓展升華，做到舉一反三，觸類(lèi)旁通。課后再次通過(guò)交流平臺(tái)分享學(xué)習(xí)心得，開(kāi)展互評(píng)。

4 課程改革效果

本次教學(xué)改革借助“互聯(lián)網(wǎng)+”信息化平臺(tái)，同時(shí)注重學(xué)生的差異性，進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)，精選案例，基本實(shí)現(xiàn)了“學(xué)以致用，用其所學(xué)”的教學(xué)目標(biāo)。新教學(xué)方案的實(shí)施有效緩解了傳統(tǒng)教學(xué)模式的矛盾，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性被大大調(diào)動(dòng)，課堂氣氛變得活躍，學(xué)生能將理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐內(nèi)容有機(jī)融合起來(lái)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰头治瞿芰Φ玫綇?qiáng)化，大部分學(xué)生初步具備了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治鰡?wèn)題、解決問(wèn)題的能力，實(shí)驗(yàn)報(bào)告雷同現(xiàn)象大大減少，整體教學(xué)質(zhì)量得到明顯提高。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛨F(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等綜合實(shí)力得到大幅提升，但仍存在一些舊的問(wèn)題，也出現(xiàn)了一些新的問(wèn)題。在“互聯(lián)網(wǎng)+”視域下，高效提升材料研究測(cè)試方法教學(xué)改革質(zhì)量仍需要探索實(shí)踐。下一階段，將基于前期的教學(xué)改革成果，繼續(xù)探索教學(xué)改革新模式，進(jìn)一步細(xì)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，擬借助雨課堂等先進(jìn)信息化平臺(tái)，把失效分析大賽、微結(jié)構(gòu)攝影大賽等學(xué)科競(jìng)賽納入實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案，在實(shí)踐中改革，在改革中實(shí)踐，逐步提高該實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，使得江西科技師范大學(xué)材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生具備較強(qiáng)的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。