材料研究與測(cè)試方法課程教學(xué)改革的探討

李 豪

洛陽(yáng)理工學(xué)院機(jī)電工程系 河南洛陽(yáng) 471023

材料研究與測(cè)試方法課程教學(xué)改革的探討

李 豪

洛陽(yáng)理工學(xué)院機(jī)電工程系 河南洛陽(yáng) 471023

結(jié)合“材料研究與測(cè)試方法”課程的特點(diǎn)與其在材料研究中的地位與作用，分析了“材料研究與測(cè)試方法”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面探討了“材料研究與測(cè)試方法”課程教學(xué)改革的措施。通過(guò)課程的教學(xué)改革，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的理論與工程實(shí)踐能力等方面起到了良好的促進(jìn)作用。

材料研究與測(cè)試方法；教學(xué)改革；材料成型及控制工程

現(xiàn)代材料的發(fā)展在很大程度上依賴(lài)于對(duì)材料性能與其成分及顯微組織關(guān)系的理解。材料現(xiàn)代分析技術(shù)和儀器的發(fā)展，使我們對(duì)材料結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的認(rèn)識(shí)更加深刻，對(duì)材料本質(zhì)的了解更為透徹，對(duì)材料的組分構(gòu)成、制備方法和工藝、組織結(jié)構(gòu)與性能，以及它們之間相互關(guān)系的研究更為便利。

材料研究與測(cè)試方法課程作為我校材料成型及控制工程的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，其主要作用是通過(guò)對(duì)各種材料研究分析儀器的原理、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用的介紹，以及各種材料分析測(cè)試樣品的制備、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法的講解，使學(xué)生掌握利用合理的方法及儀器分析材料的組成、結(jié)構(gòu)，并研究材料組成、結(jié)構(gòu)與材料性能之間的關(guān)系。目標(biāo)是讓學(xué)生掌握材料研究的方法，為以后從事專(zhuān)業(yè)技術(shù)及研究工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

材料研究與測(cè)試方法課程的多學(xué)科綜合，課程內(nèi)容連貫性不強(qiáng)，實(shí)踐性強(qiáng)，現(xiàn)代性等特點(diǎn)不僅對(duì)任課教師的知識(shí)寬、深、新提出了更高的要求，還要求對(duì)材料研究與測(cè)試方法課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等進(jìn)行相應(yīng)的改革，才能培養(yǎng)出時(shí)代發(fā)展需要的專(zhuān)業(yè)人才。結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面，對(duì)如何提高材料研究與測(cè)試方法課程教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生專(zhuān)業(yè)技能的培養(yǎng)，提出了一些自己的觀點(diǎn)。實(shí)踐證明，經(jīng)過(guò)課程教學(xué)改革，有效提高了課堂教學(xué)質(zhì)量，對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力起到了良好的促進(jìn)作用。

1 課程教學(xué)中存在的問(wèn)題分析

不同類(lèi)型的材料(有機(jī)材料、金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料)性能不同，即使是同類(lèi)型的材料，經(jīng)過(guò)不同的制造加工工藝處理后性能也不相同，在進(jìn)行不同性能的材料測(cè)試分析時(shí)涉及的測(cè)試儀器、原理和方法也不同。因此在實(shí)施材料研究與測(cè)試方法課程教學(xué)時(shí)要求授課教師一要熟悉不同類(lèi)型材料的性質(zhì)和各種材料加工工藝等，二要熟悉各種材料測(cè)試分析儀器的構(gòu)造和原理以及各種測(cè)試分析儀器對(duì)樣品準(zhǔn)備的要求，三要熟悉各種測(cè)試分析儀器測(cè)試結(jié)果的處理與分析，這對(duì)授課教師的綜合水平(包括專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)儲(chǔ)備、對(duì)材料學(xué)科前沿的追蹤了解、對(duì)新的材料分析測(cè)試方法和相關(guān)理論的掌握)要求較高。此外，目前材料研究與測(cè)試方法課程在教學(xué)內(nèi)容、課堂教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面也存在不少問(wèn)題，具體分析如下。

1.1 教學(xué)內(nèi)容方面存在的問(wèn)題識(shí)別

材料研究與測(cè)試方法課程作為材料學(xué)科的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，主要內(nèi)容是介紹各種材料測(cè)試儀器的測(cè)試原理、結(jié)構(gòu)以及在材料結(jié)構(gòu)、成分、形貌等方面的應(yīng)用。需要測(cè)試的性質(zhì)不同，選擇的測(cè)試儀器也不相同，涉及的儀器測(cè)試原理、制樣方法、數(shù)據(jù)結(jié)果分析手段也不相同。目前，不同的《材料研究與測(cè)試方法》教材在內(nèi)容的編排上大同小異，課程內(nèi)容編排連貫性不強(qiáng)，大部分教材只介紹比較常見(jiàn)的幾種大型測(cè)試儀器，缺少新型測(cè)試儀器與分析方法的介紹，且在內(nèi)容上對(duì)于儀器的原理和結(jié)構(gòu)部分比重較大，對(duì)于試樣的制備方法和材料測(cè)試結(jié)果的分析部分比重較小。另外，相當(dāng)一部分教材的內(nèi)容過(guò)于陳舊，介紹的一些測(cè)試結(jié)果的數(shù)據(jù)分析方法仍是比較落后的人工處理數(shù)據(jù)的方法。以X射線衍射物相分析章節(jié)為例，幾乎所有教材對(duì)X射線衍射譜圖進(jìn)行分析求得被測(cè)試材料物相結(jié)構(gòu)時(shí)采用的方法還是人工檢索PDF卡片比對(duì)的方法。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于材料的測(cè)試分析過(guò)程，很多測(cè)試數(shù)據(jù)都可以借助計(jì)算機(jī)軟件數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行較為精確的分析處理。但是目前許多《材料研究與測(cè)試方法》教材缺少相關(guān)計(jì)算機(jī)軟件數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的介紹。

在教學(xué)過(guò)程中，多數(shù)教師都選擇學(xué)校具備的儀器講解為主，且以講解儀器的原理和結(jié)構(gòu)為主，材料測(cè)試樣品的制備講解較少，材料測(cè)試數(shù)據(jù)(結(jié)果)處理與分析一帶而過(guò)甚至不講，這樣很容易造成培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生理論與實(shí)踐脫節(jié)，并且與目前國(guó)家倡導(dǎo)的加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的目標(biāo)背道而馳。

1.2 課堂教學(xué)方法方面存在的問(wèn)題識(shí)別

材料研究與測(cè)試方法課程講授的測(cè)試儀器原理、結(jié)構(gòu)等內(nèi)容比較枯燥，對(duì)于接觸大型測(cè)試儀器機(jī)會(huì)較少的本科學(xué)生，這些內(nèi)容既抽象又難懂。目前大部分的高校教師仍沿承著“教師一個(gè)人在臺(tái)上講，學(xué)生在下面聽(tīng)”的傳統(tǒng)教學(xué)模式授課，且教學(xué)方法仍然以“滿堂灌”的方式為主，學(xué)生在課堂上被動(dòng)地接受知識(shí)，幾乎沒(méi)有思考的時(shí)間和空間。在這種情況下，我們的課堂教學(xué)效果將大打折扣。

另外，雖然現(xiàn)在大部分教師在授課過(guò)程中普遍采用多媒體教學(xué)，但是許多教師多媒體課件的制作技術(shù)水平不高，課件內(nèi)容主要以文字為主，基本上是以課件文字代替課堂粉筆板書(shū)，缺少相應(yīng)的圖片、視頻和動(dòng)畫(huà)等信息。結(jié)果是課堂上大量的信息隨著多媒體課件一頁(yè)一頁(yè)地翻過(guò)，學(xué)生腦海中并沒(méi)有留下多少印象。

1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面存在的問(wèn)題識(shí)別

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，很多高校是讓學(xué)生對(duì)大型設(shè)備儀器進(jìn)行參觀，以加深學(xué)生對(duì)相關(guān)測(cè)試儀器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和使用方法的認(rèn)識(shí)。原因是大型儀器設(shè)備價(jià)格昂貴，操作技術(shù)要求高，維修困難，學(xué)生不能進(jìn)行獨(dú)立操作。因此在實(shí)驗(yàn)課上，即便有實(shí)驗(yàn)室教師的講解和演示，但由于時(shí)間有限，學(xué)生人數(shù)多，學(xué)生在看教師演示的過(guò)程中印象并不深刻，教學(xué)效果欠佳。

2 課程教學(xué)改革措施

基于目前材料研究與測(cè)試方法課程教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題，結(jié)合我校本科生的培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)習(xí)要求，提出以下幾方面的教學(xué)改革設(shè)想：

2.1 教學(xué)內(nèi)容的改革

加強(qiáng)教材建設(shè)，克服現(xiàn)有教材的缺點(diǎn)，重視新知識(shí)、新技術(shù)、新方法的介紹，重視測(cè)試技術(shù)的實(shí)用性，并針對(duì)本科生教學(xué)的要求對(duì)編寫(xiě)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。

針對(duì)材料研究與測(cè)試方法課程內(nèi)容連貫性不強(qiáng)的特點(diǎn)，在進(jìn)行新課程授課導(dǎo)入環(huán)節(jié)，根據(jù)材料測(cè)試內(nèi)容(結(jié)構(gòu)、成分、形貌)把教材內(nèi)容重新劃分，然后分別講解材料的結(jié)構(gòu)表征、成分分析、形貌觀察所涉及測(cè)試儀器的原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、試樣制備和測(cè)試結(jié)果分析處理。

在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合學(xué)科專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，把握授課重點(diǎn)，突出課程學(xué)習(xí)的先進(jìn)性和實(shí)用性。以材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)的本科學(xué)生學(xué)習(xí)本課程為例，應(yīng)重點(diǎn)講授學(xué)生應(yīng)該掌握材料測(cè)試內(nèi)容的具體測(cè)試手段、試樣制備方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法，而對(duì)所用測(cè)試儀器的工作原理和結(jié)構(gòu)了解即可，畢竟該專(zhuān)業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的目的不是為了操作設(shè)備。

技術(shù)在不斷發(fā)展，材料測(cè)試的儀器設(shè)備也在不斷更新。授課教師應(yīng)緊跟當(dāng)前專(zhuān)業(yè)發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，不斷把現(xiàn)代分析測(cè)試中的新技術(shù)、新內(nèi)容引入到教學(xué)中，豐富課程教學(xué)內(nèi)容，改變以往教學(xué)內(nèi)容嚴(yán)重滯后于當(dāng)前科學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀的局面。授課教師還應(yīng)查閱大量文獻(xiàn)資料，及時(shí)從文獻(xiàn)中摘取一些新的材料測(cè)試技術(shù)資料，結(jié)合當(dāng)前科學(xué)研究熱點(diǎn)進(jìn)行講授，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2 課堂教學(xué)方法的改革

教學(xué)過(guò)程不是一個(gè)單向傳授知識(shí)的過(guò)程，所謂教學(xué)是教師教和學(xué)生學(xué)的有機(jī)結(jié)合。在教學(xué)過(guò)程中，教師要發(fā)揮引導(dǎo)作用，啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，提高課堂質(zhì)量。在課堂教學(xué)中，盡可能根據(jù)學(xué)生的能力和實(shí)際教學(xué)情況開(kāi)展不同形式的授課方式，使學(xué)生主動(dòng)參與課堂教學(xué)，并成為課堂教學(xué)活動(dòng)的主體，把傳授知識(shí)的課堂轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)能力的課堂。例如，在一些相對(duì)容易理解的教學(xué)內(nèi)容環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生分組查閱文獻(xiàn)資料，制作PPT，并上臺(tái)講解，然后由教師進(jìn)行糾錯(cuò)、補(bǔ)充、總結(jié)。

充分利用多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，多媒體能將文字、圖片、音視頻有機(jī)結(jié)合起來(lái)，不僅能使課件圖文并茂，還可以產(chǎn)生動(dòng)畫(huà)效果，將枯燥乏味的理論知識(shí)直觀化和形象化地展現(xiàn)給學(xué)生。這樣不僅可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和興趣，還能使學(xué)生更加容易地理解課堂講授的內(nèi)容。

2.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革

材料研究與測(cè)試方法課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要由設(shè)備演示、試樣制備和試樣分析三部分組成。但是由于材料分析設(shè)備一般都是些大型設(shè)備且價(jià)格昂貴，不可能讓每個(gè)學(xué)生都親自動(dòng)手操作，因此上好材料研究與測(cè)試方法的實(shí)驗(yàn)課就要另辟蹊徑。一是可以制作大型實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)操作視頻錄像展示儀器結(jié)構(gòu)、原理以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程，二是可以應(yīng)用Flash軟件將實(shí)驗(yàn)過(guò)程制作成動(dòng)畫(huà)，使學(xué)生生動(dòng)直觀地了解實(shí)驗(yàn)過(guò)程，從而取得良好的教學(xué)效果。

此外，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，對(duì)于小型實(shí)驗(yàn)或有條件讓學(xué)生親自動(dòng)手設(shè)計(jì)操作的實(shí)驗(yàn)，多鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，從樣品制備、測(cè)試到測(cè)試結(jié)果分析，引導(dǎo)和指導(dǎo)學(xué)生綜合多方面因素對(duì)樣品測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

課程教學(xué)改革是一個(gè)循序漸進(jìn)的系統(tǒng)工程，不可能一蹴而就。只有與時(shí)俱進(jìn)，緊跟時(shí)代步伐，根據(jù)社會(huì)對(duì)人才的需要，不斷進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容、課堂教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的改革與創(chuàng)新，才能跟上材料研究與測(cè)試方法的發(fā)展形勢(shì)，培養(yǎng)出具有較強(qiáng)工程實(shí)踐能力的優(yōu)秀人才。

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[3] 楊新亞.《材料研究與測(cè)試方法》的教學(xué)改革實(shí)踐[J].理工高教研究,2006,25(2):113.

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[5] 趙鴿,李鵬飛,胡艷華,龔沛.《材料現(xiàn)代分析方法》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研究[J].廣州化工,2013,9(18):165.

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Discussion of Course Teaching Reform for Material of Research and Testing Methods

Li Hao
Luoyang Institute of Science and Technology, Luoyang, 471023, China

Combining the characteristics of the course "Material of Research and Testing Methods" and its status and role in material research, problems existed in the course teaching of "Material of Research and Testing Methods" were analyzed and the course teaching reform measures were discussed in terms of teaching content， teaching methods and teaching methods. The teaching curriculum reform has played a good role in to improving the quality of teaching, stimulating student’s interest in learning, and developing the student’s ability in theory and engineering practice.

research of material and testing methods; teaching reform; material shaping and control engineering

2014-09-06

李豪，博士，講師。