基于學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的現(xiàn)代材料測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究與探索

師瑞霞 楊中喜 陶文宏 王英姿 朱元娜

（濟(jì)南大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟(jì)南250022）

現(xiàn)代材料測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)是現(xiàn)代材料測(cè)試技術(shù)課程的重要組成部分?，F(xiàn)代材料測(cè)試技術(shù)課程是我校材料學(xué)院面向材料類的各專業(yè)，即材料科學(xué)與工程專業(yè)、復(fù)合材料科學(xué)與工程、材料物理等本科生開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程主要講授X射線衍射分析、掃描電子顯微分析、透射電子顯微分析、偏光顯微分析、綜合熱分析等各種物相分析的基本原理和方法，所涉及的知識(shí)面較廣，并具有較強(qiáng)的綜合性和技術(shù)性。該課程區(qū)別于其它課程的一個(gè)重要特點(diǎn)就是具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，要達(dá)到本課程的教學(xué)目的，需開設(shè)1/3以上課時(shí)的實(shí)驗(yàn)課，以使學(xué)生能真正的掌握物相分析的實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)處理、圖譜解析的方法和步驟。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在本課程中占有舉足輕重的地位，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要渠道。本世紀(jì)教育的使命之一就是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的、能推動(dòng)社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步的創(chuàng)新型人才[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，社會(huì)知識(shí)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，21世紀(jì)的人才需要具有扎實(shí)的基礎(chǔ)、寬廣的知識(shí)、深入分析和解決問題的能力并能適應(yīng)開拓性創(chuàng)新性的研究工作[2]?；诖?，針對(duì)我院三年級(jí)三個(gè)本科專業(yè)已授課的學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查，期望從這次調(diào)查中了解我院現(xiàn)代材料測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，存在的問題及其解決辦法，并結(jié)合我院的實(shí)際情況，就如何提高該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果進(jìn)行探討。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題及分析

對(duì)這次現(xiàn)代材料測(cè)試技術(shù)教學(xué)改革與探索的問卷調(diào)查，我們采用不署名的方式，向我院三年級(jí)（2011級(jí)）各專業(yè)本科生發(fā)出問卷調(diào)查表205份，收回205份，回收率為100%，有效問卷197份。問卷調(diào)查了解了學(xué)生對(duì)該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的態(tài)度以及開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最佳方式等，調(diào)查結(jié)果見表1。

表1 問卷調(diào)查結(jié)果

從調(diào)查問卷中可以看出，絕大部分學(xué)生認(rèn)識(shí)到了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)注程度比較高，實(shí)驗(yàn)課時(shí)的時(shí)間設(shè)置比較合適，演示實(shí)驗(yàn)與動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相比較而言，大部分學(xué)生更喜歡動(dòng)手性實(shí)驗(yàn)。下面就實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題進(jìn)行一下分析。

（1）實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)有一部分學(xué)生對(duì)儀器的基本原理和結(jié)構(gòu)了解地較少，所以在操作過程中不能對(duì)儀器的操作方法深入理解，更談不上實(shí)驗(yàn)技能的提高，因此實(shí)驗(yàn)課程起不到應(yīng)有的效果。這種現(xiàn)象在其它院校中也有類似情況出現(xiàn)[3]。

（2）所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)中，除了偏光顯微分析實(shí)驗(yàn)外，其余的實(shí)驗(yàn)所涉及的均為大型精密儀器。儀器臺(tái)套數(shù)少，加之學(xué)生人數(shù)多，所以這些實(shí)驗(yàn)課程均為演示性實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生缺乏動(dòng)手上機(jī)實(shí)踐的機(jī)會(huì)。所以在這些實(shí)驗(yàn)課程中，學(xué)生只能身臨其境地對(duì)儀器有個(gè)外觀的認(rèn)識(shí)，而對(duì)理論課程中老師講過的儀器的原理、結(jié)構(gòu)、操作方法都難有深入的理解。

（3）由于學(xué)生人數(shù)較多，儀器設(shè)備臺(tái)套數(shù)有限，一些實(shí)驗(yàn)雖然精心做了安排，但在理論課程與實(shí)驗(yàn)課程的銜接上，很難避免部分實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)的時(shí)間距離相應(yīng)理論課程講授時(shí)間較長(zhǎng)的問題，導(dǎo)致學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理等遺忘殆盡。

（4）本門課程目前所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)都是針對(duì)單一的測(cè)試技術(shù)，相互獨(dú)立，缺乏聯(lián)系。而在實(shí)際應(yīng)用中，為了得到更準(zhǔn)確、全面、可靠的有關(guān)材料的成分、結(jié)構(gòu)及性能的信息，需要綜合應(yīng)用各種測(cè)試手段。如果學(xué)生對(duì)這些測(cè)試方法之間的聯(lián)系不了解的話，在今后的實(shí)際應(yīng)用中可能會(huì)得到片面的結(jié)果。

2 提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的思路與方法

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，材料測(cè)試方法和手段也越來越多樣化和現(xiàn)代化，儀器設(shè)備的更新?lián)Q代十分迅速，因而對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有了更高的要求[3]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是硬件課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要一環(huán)[4]，為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，需要不斷地探索研究實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思路與方法。針對(duì)目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，可以從以下幾方面進(jìn)行探索和研究。

（1）加強(qiáng)理論課程內(nèi)容的講解。在學(xué)生動(dòng)手性實(shí)驗(yàn)中，例如偏光顯微分析實(shí)驗(yàn)中，許多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理解需要有原理知識(shí)的支持，否則達(dá)不到真正的實(shí)驗(yàn)效果，學(xué)生也不能真正理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。調(diào)查問卷中55.8%學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)更重要，在思想上容易忽視理論課程的學(xué)習(xí)，而理論課程的學(xué)習(xí)是根本，所以教師在進(jìn)行理論課程的講授時(shí)應(yīng)該向?qū)W生講明利害關(guān)系，并加強(qiáng)理論課程的講解。

（2）盡量增加動(dòng)手性實(shí)驗(yàn)。調(diào)查問卷表明，66.0%的學(xué)生更喜歡動(dòng)手性實(shí)驗(yàn)，對(duì)于本實(shí)驗(yàn)課程中涉及到的大型精密儀器實(shí)驗(yàn)，操作不當(dāng)容易損壞儀器并造成巨大損失，在短短的實(shí)驗(yàn)課內(nèi)讓學(xué)生學(xué)會(huì)操作也不現(xiàn)實(shí)，而且對(duì)于絕大多數(shù)學(xué)生而言，在今后的工作中，制樣、分析圖譜等應(yīng)用更為廣泛，所以，可以將實(shí)驗(yàn)的一些環(huán)節(jié)改變?yōu)閯?dòng)手性實(shí)驗(yàn)。在X衍射分析、熱分析實(shí)驗(yàn)、掃描電鏡實(shí)驗(yàn)、透射電鏡等實(shí)驗(yàn)課程中可以增加制樣、分析圖譜等調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[5]。通過有目的地系列實(shí)踐教學(xué)來學(xué)習(xí)現(xiàn)代分析方法，掌握大型儀器設(shè)備的使用與操作，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和科研實(shí)驗(yàn)技能[1]。

（3）盡量縮短或避免理論課程與實(shí)驗(yàn)課程相距時(shí)間較長(zhǎng)的問題。理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有機(jī)配合，會(huì)提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量。由于本課程中大部分章節(jié)間的聯(lián)系不是很密切，可以實(shí)行各教學(xué)班的錯(cuò)時(shí)教學(xué)，錯(cuò)時(shí)實(shí)驗(yàn)。我們的實(shí)驗(yàn)探索表明，錯(cuò)時(shí)教學(xué)和錯(cuò)時(shí)實(shí)驗(yàn)可以很大程度地緩解理論課程與實(shí)驗(yàn)課程相距時(shí)間較長(zhǎng)的問題，有利于理論課程與實(shí)驗(yàn)課程的有機(jī)銜接，但仍需進(jìn)一步探索。

（4）增加綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與安排?！冬F(xiàn)代材料測(cè)試技術(shù)》是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，實(shí)際應(yīng)用中，往往要經(jīng)歷材料制備、樣品選擇、樣品測(cè)試及分析，樣品測(cè)試結(jié)果的綜合分析等過程，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)若能親身經(jīng)歷一下該過程，可使孤立、分散、互不聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來，使所學(xué)的知識(shí)綜合應(yīng)用，為今后的科研或工程應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代材料測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)課程，在教學(xué)過程中要基于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力來設(shè)計(jì)安排實(shí)驗(yàn)，這樣對(duì)提高該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果能起到一定的促進(jìn)作用。

［1］湯云暉,王波,李耳.大型儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)教學(xué)與本科生、研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索實(shí)踐[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2010，17：129-130.

［2］周麗霞，王殿生，鐘鵬，燕友果.基于學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J].新西部，2008，24：198.

［3］姜燕.提高“現(xiàn)代材料測(cè)試方法”實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的思考[J].科學(xué)咨詢(科技·管理)，2012,4：92-93.

［4］黃山,宗其俊.基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009，28(6)：204-205.

［5］周志宇.基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)探索[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2007,4：189-190.