透射電子顯微鏡實驗課教學方法探討

方勤方

1.中國地質(zhì)大學（北京）礦物巖石材料開發(fā)應(yīng)用國家專業(yè)實驗室，北京 100083

2.中國地質(zhì)大學（北京）地學實驗中心，北京 100083

透射電子顯微鏡實驗課教學方法探討

方勤方1，2

1.中國地質(zhì)大學（北京）礦物巖石材料開發(fā)應(yīng)用國家專業(yè)實驗室，北京 100083

2.中國地質(zhì)大學（北京）地學實驗中心，北京 100083

本文所介紹的透射電子顯微鏡實驗課教學方法是要求學生在看懂儀器操作方法的基礎(chǔ)上，再獨立操作，完成實驗任務(wù)后，還要指導下一位同學。這種方法可歸納為“觀摩—實操—指導”實驗課教學法。這種方法的特點是，不僅以“以學生為本”，發(fā)揮了學生的主觀能動性，并合理延長了學生與透射電子顯微鏡的接觸時間，而且給學生創(chuàng)造了研究性學習的機會，提高了學生的學習興趣，取得較好的效果。

透射電子顯微鏡；教學方法；實驗課

近年來，中國地質(zhì)大學（北京）為添置的大型儀器設(shè)備陸續(xù)開設(shè)了教學課程，以使學生能盡早接觸到這些儀器設(shè)備。但是，在具體的教學工作中，我們經(jīng)常會遇到棘手的事情：由于大型儀器設(shè)備的結(jié)構(gòu)精密且操作步驟復雜，沒有經(jīng)過專門培訓的人員很難操作。所以，在教學過程中，最常用的教學方法是，由教師先講解儀器的主要結(jié)構(gòu)及操作要領(lǐng)，再進行示范操作，讓學生們觀看，或者給學生們看一些操作方面的電視錄像，使其對儀器的操作有一個感性認識。這種方法的優(yōu)點是可以讓學生們直觀地了解儀器的結(jié)構(gòu)及各部件的功能，可以加深對所學知識的理解。這種方法比較適應(yīng)那些自動化程度高且操作步驟較少的儀器的實驗課教學活動。其缺點是，因?qū)W生們沒有親手操作儀器，對儀器仍然有一種神秘感。從內(nèi)心講，學生們是不甘心僅僅看老師操作的，非常想自己親自動手零距離接觸這些大型儀器設(shè)備，以更好地理解所學知識。如果要滿足學生們的好奇心的話，就要讓學生們直接操作儀器，那就有可能出現(xiàn)誤操作而導致?lián)p壞儀器的風險。但是從提高教學質(zhì)量的角度，還是希望能培養(yǎng)學生們的動手能力。在這一方面，國內(nèi)學者也提出了許多建設(shè)性的意見和建議[1-4]，尤其是實驗課教學方面，前人把實驗課中培養(yǎng)學生的動手能力提到了一個新的高度[5-9]，認為實驗課教學不僅可以給學生一個動手的機會，而且可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。雖然有些文獻也報道了具體的實驗教學方法，但是對于大型精密儀器實驗課的教學方法的報道較少，尤其是尚未見到透射電子顯微鏡實驗課的教學方法。本文探索了透射電子顯微鏡實驗課教學方法。

一、“觀察—實操—指導”實驗課教學方法

我校的透射電子顯微鏡是一種大型儀器，主要用于分析巖石礦物材料的微區(qū)形貌和結(jié)構(gòu)方面的研究，其線分辨率可達到0.144nm。另外由于這種儀器的結(jié)構(gòu)精密和操作復雜，每年要讓許多學生都上機操作，且不能因誤操作導致?lián)p壞儀器，教學難度較大。我們在長期的教學活動中總結(jié)了一些有效的方法。

首先，在課堂上，我們不僅給學生詳細地介紹透射電子顯微鏡的原理和應(yīng)用等知識，而且還重點介紹實驗課的要求、儀器的操作特點及注意事項，以及因誤操作可能會出現(xiàn)的故障現(xiàn)象等等，并要求學生們預習實驗指導書中的內(nèi)容，做好充分的準備。由于學生們在進入實驗室前，已經(jīng)對實驗內(nèi)容有了充分的準備。因此我們只利用很短的時間，給學生們復習電鏡的結(jié)構(gòu)，展示一些透射電子顯微鏡照片，告訴大家具體的實習步驟，以及在實驗中所看到的圖像特點等。接著教師進行一次完整的示范性操作。

第一位要上機實習的學生雖然看清楚了老師的示范操作，但對電鏡還是很生疏的。這時，只有在老師指導下，完成操作步驟。在他操作電鏡的過程中，其他學生則可以繼續(xù)觀摩電鏡的操作要領(lǐng)。當他完成了全部的電鏡操作后，他已經(jīng)初步掌握了儀器的操作步驟以及操作時應(yīng)注意事項，初步具備了指導能力。這時，他就是下一位實驗學生的“指導老師”了。

接下來，在第二位學生上機實驗時，就由剛完成實驗的學生來進行指導，由第二學生具體操作并完成全部的實驗任務(wù)。老師則在旁邊協(xié)助指導，并解答學生們提出的問題。第二個學生完成實習任務(wù)后，他則是第三個學生的“指導老師”，必須指導第三位學生完成其實習內(nèi)容。以此類推，通過學生指導學生的方法，最終完成實驗任務(wù)。

我們將這種方法稱為“觀摩—實操—指導”實驗課教學方法，簡稱“一看二做三指導”實驗課教學法。經(jīng)過多年的教學實踐，證明這種教學方法是比較適合透射電子顯微鏡實驗課教學實踐的。

二、“一看二做三指導”實驗課學習方法的特點

1.體現(xiàn)了“以學生為本”

每次實驗時，指導教師只占用很短的時間進行講解和示范，絕大部分的操作時間都是學生們自己使用的。

2.發(fā)揮了學生的主觀能動性

每位學生不僅要看懂操作方法，并且要動腦筋記住操作步驟，要親自動手獨立操作透射電子顯微鏡，完成自己的實驗任務(wù)。而且，還要對自己完成的實驗過程進行歸納總結(jié)，以便指導下一位學生完成實驗任務(wù)。所以又可以把“觀摩—實操—指導”實驗課教學方法，稱為“動腦—動手—動腦”實驗課教學法。

3.擴大了學生的實驗時間

由于實驗學生較多但課時有限，透射電子顯微鏡也只有一臺，所以每位學生的實際操作時間并不多。實行“觀摩—實操—指導”實驗課教學法后，“觀摩”時，學生必須在儀器旁細心地觀察和學習操作方法，“實操”時則是學生獨立操作儀器，而“指導”時也是要在透射電子顯微鏡邊上完成的。這樣相當于每位學生有3次接觸透射電子顯微鏡的時間（相當于把實驗課的時間擴大了3倍）。實際上，許多學生都是觀摩了很多次以后，才正式上機操作。而在指導過程中，也往往是有多位學生的“聯(lián)合”指導的。這樣，使學生們有更多的時間接觸儀器，實驗時間相應(yīng)擴大了更多倍。

4.給學生創(chuàng)造了提問和研究性學習的機會

在經(jīng)歷了整個實驗過程后，學生們就會提出許多的問題。由于后續(xù)的學生實習任務(wù)，主要是由學生們之間相互指導來完成的，這樣老師有充裕的時間來回答學生們所提的問題了[10]。這樣的教學方法就實現(xiàn)了三個轉(zhuǎn)變：教師由示范和糾正操作錯誤向輔導和解答問題的方向轉(zhuǎn)變；學生也由消極被動地接受知識向主動積極地學習知識的方向轉(zhuǎn)變；實驗方式由單一地完成實驗任務(wù)向開放多樣地實驗和指導操作的方向轉(zhuǎn)變[11]。因此，該實驗教學方法也為學生們的研究性學習創(chuàng)造了條件[12]。

5.培養(yǎng)了學生的學習興趣

由于透射電子顯微鏡實驗具有真實、直觀、形象和生動的特點，易于激發(fā)學生們的興趣。我們安排的實驗是一種有目的性的操作行為，同時，對于學生來說，從未操作過比較神秘的大型儀器設(shè)備，需要嚴格按照操作規(guī)程，獨立自覺地運用所學的知識，獨立完成實驗操作。這樣，不僅可滿足學生的操作大型儀器設(shè)備的愿望，讓學生不斷地體會到“發(fā)現(xiàn)”和“克服困難解決問題獲得成功”后的喜悅，從而增強了學生學習的欲望，更重要的是這樣做有利于發(fā)揮學生學習的主體作用，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維能力和實驗動手能力[13]。

從學生們交來的實驗報告中，可以看出他們對透射電子顯微鏡的實驗都很滿意：“我終于直接看到的微區(qū)的現(xiàn)象，這是在看書時很難想象出來的”；“這是我們非常有意義的一次實驗”等等。

三、存在問題

由于透射電子顯微鏡屬于大型精密儀器，有時有些很小的誤操作，也可能導致儀器發(fā)生故障。所以嚴格按照規(guī)程進行操作是最基本的要求。但是由于學生們是第一次接觸這樣的大型儀器，心情是激動和緊張的。這種緊張心情也容易導致誤操作。另外學生個體之間的區(qū)別也比較大，給透射電子顯微鏡的上機實驗造成了一定的困難。教師在實驗過程中必須注意這種現(xiàn)象，及時地緩解學生的緊張情緒，并針對性地及時指導學生的操作。

[1]邸馗，夏曉丹.關(guān)于提高本科生實驗教學質(zhì)量的思考[J].遼寧教育研究，2006，(11)：105.

[2]戴躍農(nóng)，加強實踐教學 提高人才培養(yǎng)質(zhì)量[J].中國大學教學，2005，(8)：43-44.

[3]劉晨東.加強實驗技術(shù)課題管理，提高實驗教學水平[J]．長春工業(yè)大學學報（高教研究版），2004，(2)：77-78.

[4]王曉云，淺析高校實驗室與大學生素質(zhì)教育[J].當代教育論壇，2004，(12)：03-94.

[5]徐紅華，宋聚生.在實踐教學中增強大學生的科技創(chuàng)新能力[J].教書育人，2006，(12)：16-17.

[6]金永安，翟建新.淺談培養(yǎng)大學生的動手能力和創(chuàng)新能力[J].職教論壇，2006，(6)：43-44.

[7]張友蘭，王世榮.培養(yǎng)具有高水平實驗技能的本科生[J].化學工業(yè)與工程，2005，22，(S)：116-118.

[8]郝紅元，郝曜.注重大學實驗教學培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力[J].華北工學院學報（社科版），2004，(2)：63-65.

[9]許力文.加強實驗室建設(shè)提高學生動手能力[J].瓊州大學學報，2004，(2)：68-70.

[10]張秋英，譚向宏.想方設(shè)法給學生一個“問”的空間[J].教育探索，2004，(8)：81.

[11]葉家寬.研究性學習中的三個轉(zhuǎn)變[J].語文教學與研究，2004，(32)：19.

[12]王亞賢.培養(yǎng)學生學習主體性的方法和途徑[J].教學參考，2004，(12)：36-37.

[13]方勤方.努力提高學生學習計算機的興趣[J].中國地質(zhì)教育，2000，(4)：59-60.

Practice Teaching of Transmission Electron Microscope

FANG Qin-fang
China University of Geosciences, Beijing 100083, China

Practice teaching of transmission electron microscope has been carried out: the student operates the apparatus after learning this manipulative way, and then must guide the work of the next student, and so on, which is named of the experiment of learning—working—guiding. The advantage of this method is not only the time of the experiment could be longer, but also the interest of students could be enhanced.

transmission electron microscope; pedagogy; practice teaching

G642

A

1006-9372 （2011）01-0075-03

2010-12-03。

中國地質(zhì)大學（北京）礦物巖石材料開發(fā)應(yīng)用國家專業(yè)實驗室開放基金（A05001）。

方勤方，男，高級工程師，主要從事礦物巖石學、材料學及儀器分析的教學和科研工作。

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