“材料近代分析測試方法”課程的教學(xué)改革探討

(江蘇大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

“材料近代分析測試方法”課程的教學(xué)改革探討

宋浩杰

(江蘇大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

材料近代分析測試方法是結(jié)合現(xiàn)有的大型儀器開設(shè)的重要基礎(chǔ)課程，該課程的開展有利于學(xué)生掌握現(xiàn)代化大型儀器的使用技術(shù)，提高學(xué)生對樣品的表征分析測試能力。結(jié)合教學(xué)實(shí)際情況并側(cè)重應(yīng)用對材料現(xiàn)代分析測試技術(shù)課程內(nèi)容進(jìn)行合理整合，采用明確教學(xué)目的、大量引入多媒體和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、與專業(yè)實(shí)驗(yàn)、開放實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程建立有機(jī)結(jié)合和多樣化考核等方式，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，大幅度提高教學(xué)效果，全方面提高學(xué)生綜合素質(zhì)。

材料；現(xiàn)代分析測試技術(shù)；課程改革；素質(zhì)教育

材料近代分析測試方法，是對日新月異發(fā)展的新儀器和新技術(shù)內(nèi)容的補(bǔ)充，使學(xué)生能夠掌握現(xiàn)代分析方法，并能培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實(shí)際問題的能力，對于增強(qiáng)學(xué)生在相關(guān)領(lǐng)域工作的適應(yīng)性，培養(yǎng)學(xué)生在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用、研究和開發(fā)的能力，具有重要的作用。但是，由于該課程融合了化學(xué)、物理學(xué)、量子力學(xué)等理論性較強(qiáng)的多學(xué)科知識，原理比較抽象，學(xué)生較難理解，知識內(nèi)容豐富且發(fā)展很快。根據(jù)學(xué)科側(cè)重點(diǎn)和專業(yè)培養(yǎng)需要的不同，實(shí)際教學(xué)內(nèi)容也有很多變化，常見教學(xué)內(nèi)容有X射線衍射分析、電子衍射顯微分析、熱分析和波譜色譜分析等[1]。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和實(shí)踐的能力，我們應(yīng)在材料近代分析測試方法的教學(xué)過程中，總結(jié)以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，不斷改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，努力探索新的教學(xué)方法，精選教學(xué)內(nèi)容，突出教學(xué)重點(diǎn)，采取靈活多樣的教學(xué)手段，提高教學(xué)效果。

1 材料近代分析測試方法教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 材料近代分析測試方法課程的特點(diǎn)

“材料近代分析測試方法”課程是材料類本科生的必修課。該課程內(nèi)容涉及到現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，涉及的專業(yè)面較廣，融合了化學(xué)、物理學(xué)、量子力學(xué)等理論性較強(qiáng)的多學(xué)科知識。講授內(nèi)容主要包括材料形貌、結(jié)構(gòu)和微區(qū)成分分析的理論基礎(chǔ)，理論性和實(shí)踐性強(qiáng)。因此，課程內(nèi)容相對來講較為難懂。此外，各種儀器分析方法的原理各不相同，知識點(diǎn)散，不易抓住重點(diǎn)。并且教材內(nèi)容的安排大多偏重于介紹儀器的工作原理，具體實(shí)例所占的篇幅較少，使學(xué)生不但對理論理解困難，還使其感性認(rèn)識匱乏，增加了學(xué)習(xí)難度。進(jìn)而使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，普遍感覺內(nèi)容很抽象，難于理解和掌握，屬于化學(xué)類學(xué)科中難度較大的一門學(xué)科[2]。

1.2 課時(shí)安排過少

隨著科學(xué)技術(shù)和電子信息技術(shù)的日益完善，測試技術(shù)已進(jìn)入史無前例的迅猛發(fā)展時(shí)代，其所涵蓋的新內(nèi)容也越來越多。為了與現(xiàn)代測試技術(shù)發(fā)展同步，建立以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號分析與處理技術(shù)、電子電路為基礎(chǔ)的現(xiàn)代測試技術(shù)課程，就必須不斷有新的知識被編入教材，在教學(xué)內(nèi)容上有意識地反映該學(xué)科最新發(fā)展動(dòng)態(tài)。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各學(xué)科分支也逐步細(xì)化，學(xué)生所學(xué)的課程數(shù)量和內(nèi)容也在不斷增加和變化，但目前高校的理工科本科專業(yè)仍為4年制，因而每門課程的課時(shí)數(shù)都受到相應(yīng)的削減。材料近代分析測試方法課程的課時(shí)數(shù)由于其內(nèi)容的不斷增加而愈發(fā)不足，由此增加了學(xué)生掌握知識的難度。如何合理安排好學(xué)生各種課程的比例，使學(xué)生在有限的課時(shí)內(nèi)把握最基本的知識，是亟待解決的問題。

1.3 大型儀器在教學(xué)中存在的問題

“材料近代分析測試方法”課程所講授的內(nèi)容和涉及的儀器設(shè)備屬于大型精密儀器，比如一臺透射電鏡至少要數(shù)百萬甚至上千萬元，既是教學(xué)儀器也是重要的科研設(shè)備。這些儀器首先滿足科研需求，一些大型儀器的科研測試任務(wù)比較繁重，在時(shí)間上無法安排數(shù)量較多的本科生上機(jī)操作；此外，大型分析表征儀器的價(jià)值比較昂貴，儀器在測樣過程中的消耗品及儀器的維護(hù)費(fèi)用相對比較高。這些客觀因素決定了這門課教學(xué)模式不可能人手一臺自己操作，涉及的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容只能以演示為主，因而在很大程度上只能給學(xué)生一個(gè)表觀印象，影響了對課程內(nèi)容的深入了解和掌握[3]。上述情況在一定程度上限制了學(xué)生對大型分析表征儀器的感性認(rèn)識和實(shí)驗(yàn)技能的掌握。

2 改革方法

針對上述問題，本文從增加課程講授技巧，比如借鑒優(yōu)秀教材和利用互聯(lián)網(wǎng)、仿真軟件、多媒體等現(xiàn)代化教學(xué)手段等方面進(jìn)行改進(jìn)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的整合以及與專業(yè)實(shí)驗(yàn)等有機(jī)的結(jié)合起來。

2.1 材料近代分析測試方法課程教學(xué)措施

多媒體教學(xué)是20世紀(jì)80年代開始出現(xiàn)的一種現(xiàn)代化教學(xué)手段。本課程自行制作并收集了大量的儀器分析圖片、Flash等，使分析原理、操作流程等較為枯燥的問題變得充滿趣味性，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。此外高校教師除了平時(shí)接觸到上課所用的教材，同時(shí)由于科研的需要還會(huì)接觸大量文獻(xiàn)，在備課時(shí)將其中與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的提煉出來，作為教學(xué)的重點(diǎn)詳細(xì)講解。在構(gòu)建方法課程體系時(shí)，我們更要突出其先進(jìn)性和實(shí)用性。例如，對于X射線衍射數(shù)據(jù)處理與解析方法、JADE及 PDF數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、電子衍射花樣標(biāo)定方法等內(nèi)容，都通過實(shí)驗(yàn)實(shí)例來講解，注重結(jié)合具體的科研實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開展教學(xué)，強(qiáng)化結(jié)果分析中“識圖”與“識譜”等分析方法能力的訓(xùn)練。此外，講課中還注重加入教師自己的科研工作，結(jié)合科技文獻(xiàn)的引入，使教學(xué)內(nèi)容緊跟學(xué)術(shù)研究的發(fā)展，由空泛變得具體。提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，保證了教學(xué)內(nèi)容的圓滿完成，為學(xué)生后續(xù)發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。

2.2 合理整合教學(xué)內(nèi)容

實(shí)用和有趣的教學(xué)內(nèi)容是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和綜合素質(zhì)培養(yǎng)的先決條件。材料近代分析測試方法是理論與實(shí)踐相結(jié)合的一門課程，如果與大學(xué)其它基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法一樣，只注重理論知識的傳授，而忽視了對實(shí)際問題分析測試能力的鍛煉，將不利于教學(xué)效果和學(xué)生綜合素質(zhì)提高。因此，在教學(xué)過程中結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)的需要和課程特色，主要開展了以下工作：①基礎(chǔ)理論知識上，因材施教。具體而言，就是結(jié)合當(dāng)前學(xué)生知識水平，適當(dāng)弱化那些對本科生不易理解的理論基礎(chǔ)部分。②結(jié)合材料類專業(yè)特色，深入分析各種分析測試技術(shù)內(nèi)容和在材料分析中常見應(yīng)用，加強(qiáng)各相應(yīng)學(xué)科聯(lián)系，積極引導(dǎo)學(xué)生們進(jìn)行知識整合。③加強(qiáng)實(shí)際中的綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)。根據(jù)材料科學(xué)與工程專業(yè)特點(diǎn)把課程內(nèi)容從常規(guī)的X-射線衍射分析、電子衍射顯微分析、熱分析等幾大塊，調(diào)整為晶胞結(jié)構(gòu)、形貌、物相和性質(zhì)分析四大塊中去，從根本上改善教材思維局限性和教學(xué)內(nèi)容組織的不連貫性。④調(diào)查周邊現(xiàn)有的儀器，緊密貼合實(shí)際，學(xué)以致用。材料近代分析測試方法應(yīng)結(jié)合學(xué)校分析測試中心的儀器和過去科研實(shí)例，進(jìn)行清晰和生動(dòng)地講解，學(xué)以致用，為今后發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；同時(shí)要重點(diǎn)介紹當(dāng)前流行的新儀器和新技術(shù)，以求學(xué)以致用。

2.3 與專業(yè)實(shí)驗(yàn)、開放實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程建立有機(jī)結(jié)合

《材料近代分析測試方法》使學(xué)生掌握了更多的分析檢測方法與手段，提供了廣泛的思維方式，為學(xué)生綜合實(shí)訓(xùn)、專業(yè)實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)論文等提供了必要的理論知識基礎(chǔ)。經(jīng)過本課程學(xué)習(xí)后，為學(xué)生提供了更多的方法與手段。為保證課程的教學(xué)與實(shí)踐有效的結(jié)合，課程教學(xué)分為兩大部分：課堂講解與開放實(shí)驗(yàn)。均提供一部分時(shí)間作為儀器介紹，包括儀器操作，實(shí)例分析講解，儀器在專業(yè)應(yīng)用發(fā)展趨勢等。同時(shí)，提供儀器開放時(shí)間，使有興趣的學(xué)生能夠進(jìn)一步熟悉儀器。經(jīng)過各課程間有機(jī)結(jié)合，起到了較好的改革效果，主要體現(xiàn)在：①提高了學(xué)生的動(dòng)手能力。學(xué)生對專業(yè)分析測試技術(shù)有了較為全面的掌握，并能夠?qū)嶋H操作使用儀器。②提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。作為工科院校，培養(yǎng)工程類人才是我們的首要目標(biāo)，學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)能夠機(jī)敏的發(fā)現(xiàn)問題并利用所學(xué)知識解決問題。同時(shí)，充分利用開放實(shí)驗(yàn)，開放實(shí)驗(yàn)是由學(xué)生為主，教師為輔。從提出實(shí)驗(yàn)方案、設(shè)計(jì)合理的路線到具體的實(shí)驗(yàn)操作等均由學(xué)生完成，通過開放實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜻M(jìn)一步提高高分子材料專業(yè)學(xué)生的高分子材料理論知識和工程能力，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識和動(dòng)手分析能力，培養(yǎng)學(xué)生科研創(chuàng)新精神。其中在開放實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生經(jīng)常性利用現(xiàn)代分析儀器進(jìn)行分析測試，這就要求學(xué)生必須具有較高的理論基礎(chǔ)與儀器操作水平。同時(shí)這又在一定程度上有效地增進(jìn)了本門課程的教學(xué)水平。

3 結(jié)論

通過上述對材料現(xiàn)代分析測試技術(shù)教學(xué)內(nèi)容、形式和要求，結(jié)合多媒體教學(xué)和合理整改教學(xué)內(nèi)容并與其他實(shí)驗(yàn)等有機(jī)結(jié)合在一起的探索措施，可以使教師能清晰把握重難點(diǎn)合理避重就輕深入淺出地講授，讓學(xué)生們學(xué)習(xí)不再迷茫，在老師的引導(dǎo)下將理論知識和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合并加以應(yīng)用。同時(shí)也極大地提高了學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣和強(qiáng)烈的求知欲，增強(qiáng)了對學(xué)生動(dòng)手能力和思維創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，變理論知識為實(shí)際應(yīng)用能力。在教學(xué)實(shí)踐中不僅完成了預(yù)定的教學(xué)要求，取得了良好的教學(xué)效果，同時(shí)也讓學(xué)生們具有自主和靈活選擇和應(yīng)用各種分析測試方法的能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)有所用，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，為學(xué)生們更好地就業(yè)、深造和生活奠定了良好基礎(chǔ)。

[1]張 捷,韓 冰.《現(xiàn)代分析測試技術(shù)》教學(xué)體會(huì)與心得[J].河南化工，2012,29(9):63-64.

[2]孫 悅.從儀器分析教學(xué)談大學(xué)生個(gè)人主動(dòng)性的培養(yǎng)[J].教育論壇，2008,5(1):89-90.

[3]吳建國，楊正宏.利用大型分析測試儀器開展本科學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007,26(11):130-132.

煤制油氣指導(dǎo)意見將于近期正發(fā)布

國家能源局近期召開了煤炭清潔利用專家咨詢會(huì)，就我國發(fā)展煤制油和煤制氣的必要性、基本原則、規(guī)劃目標(biāo)、技術(shù)準(zhǔn)入指標(biāo)等重大問題聽取專家咨詢意見。國家發(fā)展改革委副主任、國家能源局局長吳新雄出席會(huì)議并講話。

專家認(rèn)為，煤制油、煤制氣是煤炭清潔利用的重要方向，美、歐、日等發(fā)達(dá)國家均將其作為未來能源技術(shù)的制高點(diǎn)，長期大力推進(jìn)潔凈煤技術(shù)研發(fā)，并配套開展中間試驗(yàn)和工業(yè)化示范。近幾年，美國、印度、韓國等發(fā)達(dá)國家、新型工業(yè)化國家和發(fā)展中國家正在推動(dòng)一系列煤制油、煤制氣商業(yè)化項(xiàng)目。國內(nèi)煤制油、煤制氣產(chǎn)業(yè)經(jīng)過“十一五”、“十二五”期間首批示范項(xiàng)目的建設(shè)，驗(yàn)證了自主技術(shù)的可行性，積累了工程建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，即將進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。

專家就今后煤制油、煤制氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展達(dá)成以下共識：①不可原地踏步停止發(fā)展。煤制油、煤制氣符合我國國情，是在“富煤、貧油、少氣”的資源條件下，保障油氣供應(yīng)安全和推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的迫切需要和現(xiàn)實(shí)選擇。②不能遍地開花過熱發(fā)展。我國大部分富煤地區(qū)水資源缺乏、生態(tài)環(huán)境脆弱，煤制油、煤制氣對資源環(huán)境條件要求高，應(yīng)定位于國內(nèi)油氣供應(yīng)的重要補(bǔ)充，科學(xué)把握發(fā)展節(jié)奏，嚴(yán)格控制產(chǎn)業(yè)規(guī)模。③禁止違背規(guī)律盲目發(fā)展。要做好“六個(gè)堅(jiān)持”，禁止產(chǎn)業(yè)盲目發(fā)展和無序建設(shè)。堅(jiān)持清潔高效轉(zhuǎn)化，制定并執(zhí)行嚴(yán)格的技術(shù)準(zhǔn)入指標(biāo)；堅(jiān)持示范先行，近期重點(diǎn)組織實(shí)施好示范項(xiàng)目；堅(jiān)持科學(xué)合理布局，優(yōu)先在新疆、內(nèi)蒙古等煤炭資源豐富、綜合配套條件好的地區(qū)發(fā)展；堅(jiān)持“量水而行”，以實(shí)際可用水量確定產(chǎn)業(yè)規(guī)模；堅(jiān)持自主創(chuàng)新，推廣應(yīng)用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)裝備；堅(jiān)持多元化替代，推動(dòng)多種替代路線的示范。

應(yīng)重視煤制油、煤制氣項(xiàng)目二氧化碳排放問題，要發(fā)展碳捕集和封存技術(shù)，可考慮征收碳稅，用以建立煤炭清潔利用基金；重視西部地區(qū)水資源緊缺、環(huán)境容量有限的問題，加強(qiáng)項(xiàng)目管理，嚴(yán)格執(zhí)行國家核準(zhǔn)制；明確煤制氣應(yīng)用方向，限制用于發(fā)電和化工；確保已有示范項(xiàng)目的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，強(qiáng)化生態(tài)環(huán)境的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)要求，加快已規(guī)劃示范項(xiàng)目的核準(zhǔn)工作；相同產(chǎn)品適用統(tǒng)一的技術(shù)準(zhǔn)入指標(biāo)，在準(zhǔn)入條件中增加人才、化工行業(yè)經(jīng)驗(yàn)等要素；在煉廠推廣應(yīng)用煤制氫，以替代天然氣或煉廠干氣制氫，節(jié)約原油資源，提高成品油收率。

國家能源局正式聘請了21位煤炭清潔利用咨詢專家，包括：原國家能源局領(lǐng)導(dǎo)張國寶、吳吟，謝克昌、倪維斗、曹湘洪、金涌、張玉卓等5名中國工程院院士，以及王金照、周大地等14名來自高校、咨詢公司、研究機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)單位的知名專家學(xué)者。

吳新雄在總結(jié)講話中要求國家能源局相關(guān)司要根據(jù)專家咨詢意見對煤制油、煤制氣指導(dǎo)意見等政策文件進(jìn)行修改完善，于近期正式發(fā)布。

2013-12-19

宋浩杰(1979-)，男，副教授，主要從事聚合物炭基復(fù)合材料研究及相關(guān)教學(xué)工作，E-mail:shi6922@163.com。

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1003-3467(2014)02-0062-03