《材料研究方法》課程的教學(xué)改革探討

李郤里 ， 李鳳彩

(鄭州輕工業(yè)學(xué)院 材料與化學(xué)工程學(xué)院 ， 河南 鄭州 450002)

《材料研究方法》課程的教學(xué)改革探討

李郤里 ， 李鳳彩

(鄭州輕工業(yè)學(xué)院 材料與化學(xué)工程學(xué)院 ， 河南 鄭州 450002)

《材料研究方法》作為必修課，對培養(yǎng)理工科研究生科學(xué)研究能力、自主創(chuàng)新能力和綜合分析能力具有重要的作用。本文結(jié)合材料研究方法課程特點(diǎn)和專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，對課程教學(xué)中存在的問題進(jìn)行分析，并就教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方法等方面進(jìn)行了教學(xué)改革探討，對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量起到了良好的促進(jìn)作用。

材料研究方法 ； 存在問題 ； 教學(xué)改革

《材料研究方法》課程旨在通過對各種材料研究分析儀器的原理、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用的介紹，以及測試樣品的制備、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法的講解，使學(xué)生掌握材料表征的基本手段、了解材料結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，從而逐步形成較為完整的材料科學(xué)知識體系，為以后從事專業(yè)技術(shù)及研究工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來不斷涌現(xiàn)出新的研究方法，測試儀器的更新?lián)Q代也十分迅速，這就要求教師不斷優(yōu)化課堂教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段[1]。

1 課程特點(diǎn)分析及存在的問題

1.1 課程特點(diǎn)

①內(nèi)容涉及廣、更新快?！恫牧涎芯糠椒ā氛n程內(nèi)容涉及不同儀器結(jié)構(gòu)原理、測試方法及分析方法等，授課教師要想全面了解材料的結(jié)構(gòu)和性能就必須具有相關(guān)化學(xué)、電磁學(xué)、物理學(xué)、波譜學(xué)、計算機(jī)及有關(guān)材料制備等方面知識。隨著科技的發(fā)展，研究方法、測試儀器在不斷更新，同時要求授課教師能及時了解和認(rèn)識材料學(xué)科前沿知識，掌握新的測試?yán)碚摵头椒ā?/p>

②連貫性差，難以掌握記憶。目前大多數(shù)教材將一種表征或測試技術(shù)作為一個章節(jié)，各章節(jié)內(nèi)容獨(dú)立性較強(qiáng)，連貫性差，知識點(diǎn)十分零碎，不利于學(xué)生準(zhǔn)確掌握與記憶，難以抓住重點(diǎn)，學(xué)習(xí)難度較大。

③課程應(yīng)用性、實(shí)踐性強(qiáng)。《材料研究方法》是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程，以學(xué)習(xí)測試技術(shù)理論為基礎(chǔ)，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)際動手操作，從而掌握測試過程和方法，學(xué)會分析處理相關(guān)譜圖數(shù)據(jù)，為今后從事材料專業(yè)工作及研究打下基礎(chǔ)。

1.2 存在的問題

1.2.1 教材內(nèi)容重點(diǎn)不突出、更新緩慢

目前學(xué)生所使用的《材料研究方法》教材在內(nèi)容的編排上大同小異，過于陳舊、缺乏創(chuàng)新。該課程具有前沿性特征，而目前教材內(nèi)容往往存在滯后現(xiàn)象，無法跟上學(xué)科發(fā)展趨勢。大部分教材只介紹比較常見的幾種大型測試儀器，比如X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、紅外光譜儀、紫外光譜儀、熱重分析儀等，缺少新型測試儀器與分析方法的介紹。內(nèi)容上重點(diǎn)對儀器的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行講解，而對于樣品的制備方法和測試結(jié)果的分析較為簡略，缺少相關(guān)計算機(jī)軟件數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的介紹。作為工科學(xué)生，學(xué)習(xí)這門課的目的是為了能夠在今后工作、研究中懂得如何利用儀器測試結(jié)果對所研究的材料進(jìn)行分析，而不僅僅是學(xué)習(xí)操作儀器。

1.2.2 教學(xué)方法不完善

目前教學(xué)方法大多仍是“滿堂灌”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，而不是以學(xué)生為主體，因而難以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。另一方面，高校教師授課多采用板書與多媒體教學(xué)相結(jié)合的方式，雖然多媒體教學(xué)的應(yīng)用在一定程度上使枯燥乏味的理論學(xué)習(xí)更加形象化、生動化，但是大多數(shù)多媒體課件內(nèi)容仍是以文字或平面圖為主，缺少相應(yīng)儀器設(shè)備操作及結(jié)果分析的動畫及視頻，不易于學(xué)生理解和掌握，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1.2.3 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容較少

《材料研究方法》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，除了要求課堂上講述相關(guān)測試儀器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和使用方法外，還需要將學(xué)生帶入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)際動手操作，以加深課堂所學(xué)知識，逐步形成較為完整的材料科學(xué)知識體系，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決問題的能力。目前大型精密儀器設(shè)備價格昂貴，操作技術(shù)要求高，維修困難，因此學(xué)生親自動手操作儀器的機(jī)會少，只能觀看實(shí)驗(yàn)室老師的演示，這樣使得學(xué)生不能將課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容充分理解和掌握，從而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果欠佳。

2 課程教學(xué)改革措施

2.1 教學(xué)內(nèi)容改革

①突出教學(xué)重點(diǎn)。作為一門工科專業(yè)的必修課，授課教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)，因此教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)放在各種儀器的應(yīng)用范圍、制樣方法及數(shù)據(jù)和結(jié)果的分析上。而且一種測試儀器只能得到材料的局部信息，為了充分掌握研究對象的特點(diǎn)，需要使用多種儀器進(jìn)行綜合分析，因此教師授課時還應(yīng)重點(diǎn)介紹各種測試方法的特點(diǎn)以及不同研究方法之間的聯(lián)系與區(qū)別。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠根據(jù)所研究材料的特點(diǎn)正確選擇測試儀器、明確制樣要求、測試條件，了解測試過程并能準(zhǔn)確進(jìn)行結(jié)果分析，為以后的科研工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

②緊跟時代前沿。隨著科技的發(fā)展，越來越多的研究方法、測試儀器不斷出現(xiàn)，這就需要教師及時更新教學(xué)內(nèi)容，不斷把分析測試中的新技術(shù)、新內(nèi)容引入到教學(xué)中，緊跟材料科學(xué)時代前沿。

2.2 教學(xué)方法改革

①教師發(fā)揮引導(dǎo)作用，讓學(xué)生成為課堂主體。對于一些相對容易理解的內(nèi)容，教師可以鼓勵學(xué)生進(jìn)行分組討論。通過參閱相關(guān)文獻(xiàn)，制作PPT，上臺講解并與老師和同學(xué)開展交流討論，從而提高課堂的互動性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)習(xí)印象。另一方面，教師還可以為每組學(xué)生挑選一個具體的研究課題，讓學(xué)生通過討論，自己提出合理的檢測方法并設(shè)計具體的檢測過程，然后在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而培養(yǎng)學(xué)生綜合分析解決問題的能力。

②采用教學(xué)和科研相結(jié)合的教學(xué)模式。教師通過以自身研究課題或?qū)W院相關(guān)研究課題為例[2]，向?qū)W生講解所使用的一系列的研究方法、儀器原理及應(yīng)用，克服了原先教學(xué)內(nèi)容獨(dú)立，連貫性差的缺點(diǎn)，讓學(xué)生能系統(tǒng)理解相關(guān)測試技術(shù)在實(shí)際科研課題中的應(yīng)用。

③運(yùn)用多媒體教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣?！恫牧涎芯糠椒ā氛n程內(nèi)容十分零散、連貫性不強(qiáng)，教師應(yīng)充分利用多媒體教學(xué)的優(yōu)勢，將文字、圖片、音視頻有機(jī)結(jié)合起來，使枯燥乏味的理論知識更加直觀化和形象化。這樣不僅可以充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，還使授課內(nèi)容更易理解掌握。

2.3 課程考核方法改革

《材料研究方法》課程特點(diǎn)決定了它是一門實(shí)驗(yàn)性、應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，因此考核不應(yīng)只重視理論考試，還應(yīng)包括操作考試，否則會影響學(xué)生對實(shí)驗(yàn)技能的掌握以及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析處理能力的培養(yǎng)。理論考試時教師可以給出特定的樣品以及該樣品的測試項(xiàng)目，例如：某一無機(jī)材料的結(jié)構(gòu)和形貌表征，或者是功能材料的某些物理性能測試等。要求學(xué)生正確選擇測試儀器、并根據(jù)材料自身的理化特征制定測試條件等內(nèi)容，操作考試可讓學(xué)生進(jìn)行樣品制備、數(shù)據(jù)處理、軟件作圖、圖譜分析等實(shí)際操作，以考核學(xué)生的動手能力和綜合素質(zhì)。

3 結(jié)論

《材料研究方法》課程在材料類專業(yè)教學(xué)中具有重要地位，直接關(guān)系著材料專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量。實(shí)踐證明，通過采用理論與實(shí)驗(yàn)協(xié)同教學(xué)、多媒體與成功案例融入課程、數(shù)據(jù)處理軟件和師生互動走進(jìn)教學(xué)課程，可以使學(xué)生的實(shí)踐動手能力、獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力在開放性實(shí)驗(yàn)中得到極大的鍛煉，為后續(xù)的科研、工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而，課程教學(xué)改革是一個循序漸進(jìn)的系統(tǒng)工程，不可能一蹴而就。要想培養(yǎng)出高素質(zhì)人才,跟上材料研究方法的發(fā)展形勢，還需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷改革和創(chuàng)新教育教學(xué)方法。

[1] 李 偉,石海峰,王立敏,等.材料科學(xué)與研究方法課程建設(shè)與教學(xué)改革探索[J].科技信息,2012(32):I0050.

[2] 于景媛,李 強(qiáng),齊義輝,等.材料測試方法課程教學(xué)改革探討[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報: 社會科學(xué)版,2014,16(1):129.

2015-10-11

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(21371156)

李郤里(1965-)，男，副教授，從事化學(xué)專業(yè)教學(xué)、晶態(tài)無機(jī)功能材料研究工作，電話：13503869487。

G642.0

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1003-3467(2015)11-0062-02