《材料分析測試方法》課程的教學(xué)改革探討*

李　婷，李廷成，張俊珩，李　琳，張道洪，張愛清

(中南民族大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，湖北　武漢　430074)

?

《材料分析測試方法》課程的教學(xué)改革探討*

李婷，李廷成，張俊珩，李琳，張道洪，張愛清

(中南民族大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，湖北武漢430074)

材料分析測試方法是材料類本科生的專業(yè)必修課程。該課程內(nèi)容涉及廣泛，理論性和實踐性較強，同時教材更新緩慢，各種大型分析儀器復(fù)雜昂貴，實踐教學(xué)難以開展。在課程的教學(xué)實踐中，我們針對學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)能力和認知水平，以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為出發(fā)點，結(jié)合實際的教學(xué)經(jīng)驗，從教學(xué)與實踐相結(jié)合以及教學(xué)與科研相結(jié)合這兩個方面對課程進行改革和探索。

材料分析測試方法；教學(xué)改革；科研；教學(xué)實踐

材料是人類社會發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著科技水平的不斷提高，材料的發(fā)展日新月異。材料的結(jié)構(gòu)和組成決定了材料的性質(zhì)和用途，因而了解材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和組成是發(fā)展新材料的前提和關(guān)鍵。材料分析測試方法就是這樣一門以研究材料內(nèi)部的物相組成和結(jié)構(gòu)為主要內(nèi)容的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。該課程是針對材料專業(yè)本科生而開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。它不僅理論性強，涉及物理學(xué)、晶體學(xué)、電子光學(xué)、量子力學(xué)等理論，概念抽象，同時具有較強的實踐性，需要實驗的密切支持[1-2]。本課程旨在培養(yǎng)學(xué)生初步掌握各種分析方法的基本原理、特點與應(yīng)用，了解較先進的材料分析方法和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析研究的能力。然而，由于該課程自身的特點和傳統(tǒng)教學(xué)方法的局限，使得這門課程的教學(xué)效果不太理想。幾年來，我們在材料分析測試方法的教學(xué)過程中，總結(jié)以往教學(xué)經(jīng)驗[3-5]，不斷改革創(chuàng)新，探索新型的教學(xué)方法和模式，為該課程教學(xué)質(zhì)量的提高提供一定的指導(dǎo)和借鑒。

1　材料分析測試方法課程的特點及存在的主要問題

1.1課程特點

材料分析測試方法課程是材料類本科生的專業(yè)必修課。該課程內(nèi)容涉及的專業(yè)面較廣，融合了多個學(xué)科的內(nèi)容，理論性較強。課程內(nèi)容主要包括材料的結(jié)構(gòu)、微觀形貌和成分分析的理論基礎(chǔ)，具有較強的理論性和實踐性。此外，各種儀器分析方法相互獨立，自成體系，內(nèi)容和知識點分散，不易把握重點。并且課程內(nèi)容與多種大型測試儀器設(shè)備緊密結(jié)合，內(nèi)容偏重于介紹儀器的工作原理，具體實例則相對較少，學(xué)生理解基本理論有一定的難度。同時學(xué)生對這些大型儀器缺乏感性的認識，在學(xué)習(xí)的過程中普遍感覺內(nèi)容抽象，各種測試方法的理解和掌握存在較大的困難。

1.2存在的主要問題

(1)教材內(nèi)容缺乏更新

新材料及科技水平的飛速發(fā)展促進了現(xiàn)代測試分析儀器技術(shù)的提高，新的分析和測試方法不斷涌現(xiàn)和越來越多樣化，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴展。目前，材料分析測試方法課程的所采用的教材大多是十年前編寫的教材，很多內(nèi)容都已經(jīng)過時。比如隨著計算機及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的發(fā)展，復(fù)雜的數(shù)據(jù)都采用專業(yè)的軟件進行處理，但目前許多教材仍然保留有大量的篇幅來介紹手工處理數(shù)據(jù)的方法，如X射線衍射晶體結(jié)構(gòu)的標(biāo)定、熱分析中譜圖峰面積與失重率計算等。同時許多儀器發(fā)展迅速，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這些新的技術(shù)和方法在現(xiàn)有的教材上基本沒有有關(guān)的介紹，有些教材還在介紹已落后淘汰的技術(shù)。比如多晶的分析方法普遍采用簡單精度高的X射線衍射儀法，德拜照相法是早期的原始方法，設(shè)備簡單，精度低，拍照時間長，但大多數(shù)教材仍有相當(dāng)?shù)钠榻B此方法。教材內(nèi)容的滯后問題在實踐教學(xué)中更為突出，新的儀器設(shè)備與陳舊的實驗內(nèi)容的矛盾十分嚴重。而且由于大型儀器設(shè)備的局限，大部分高校在分析測試課程教學(xué)中，實驗教材多為空白，有教材的大多介紹的是舊的實驗方法和數(shù)據(jù)處理，已無法適應(yīng)新的儀器教學(xué)。

(2)實踐教學(xué)難以開展

材料分析測試方法是一門實踐性很強的課程。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍反映課程內(nèi)容所涉及的原理性知識過于理論和抽象，而實踐課程內(nèi)容偏少甚至沒有，缺乏相應(yīng)的實用性。造成這一現(xiàn)象的重要原因是該課程所涉及的一些分析測試需要在一些大型精密測試儀器上進行。由于這些大型測試儀器價格昂貴，比如一臺透射電子顯微鏡價值數(shù)百萬甚至上千萬元，所以大部分高校在配置方面都比較有限。同時，這些大型儀器承擔(dān)了繁重的科研測試任務(wù)，在時間上也無法滿足數(shù)量較多的本科生進行上機實踐。這些客觀因素導(dǎo)致所涉及的實驗教學(xué)內(nèi)容只能以課堂演示的方式進行，這在一定程度上大大制約了學(xué)生對大型分析測試儀器的感性認識和測試技能的掌握。

2　課程改革探討

教學(xué)改革的目的是為了全面提高教學(xué)質(zhì)量和效果，培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題的能力和創(chuàng)新精神。我們在材料分析測試方法課程的教學(xué)實踐中，針對學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)能力和認知水平，以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為出發(fā)點，結(jié)合實際的教學(xué)經(jīng)驗，從教學(xué)與實踐相結(jié)合以及教學(xué)與科研相結(jié)合這兩個方面對課程進行改革和探索。

2.1開展教學(xué)與實踐相結(jié)合的教學(xué)模式

材料分析測試方法課程注重培養(yǎng)學(xué)生實際進行各種分析檢測的能力，為學(xué)生綜合實驗、專業(yè)實踐和畢業(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，學(xué)生能夠根據(jù)實驗的需求選擇相應(yīng)的分析方法進行測試和表征。為保證課程的教學(xué)與實踐有效的結(jié)合，課程教學(xué)分為理論課堂教學(xué)與實踐課程設(shè)計兩部分。理論課程部分重點介紹各種測試方法的基本原理，儀器的構(gòu)造以及應(yīng)用領(lǐng)域，為后面的實踐教學(xué)打下理論基礎(chǔ)。課程設(shè)計部分則以實踐教學(xué)為主，學(xué)生自主設(shè)計實驗方案，并上機對實驗樣品進行結(jié)構(gòu)和性能的分析測試，促進理論課程的理解和吸收。通過理論和實踐課程的有機結(jié)合，一方面使學(xué)生對專業(yè)分析測試方法與技術(shù)有比較全面的認識，并了解和熟悉儀器的實際操作流程；另一方面提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)后能夠針對所研究的材料靈活的選擇適合的測試方法進行分析檢測，并得到有用的信息。同時，在實踐教學(xué)的模式下，充分貫徹以學(xué)生為主，教師為輔的方針。從實驗課題的提出和方案路線的設(shè)計到具體的分析測試等流程均由學(xué)生自主完成，通過實踐課程設(shè)計能夠進一步提高材料專業(yè)學(xué)生的材料專業(yè)知識和實際分析和解決的能力，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作意識和實踐創(chuàng)新精神。學(xué)生在實踐教學(xué)活動中需要自主利用現(xiàn)代分析儀器進行分析測試，這在一定程度上促進了基本測試原理的理解和掌握，在一定程度上有效提高材料分析測試方法課程的教學(xué)水平。

2.2開展教學(xué)與科研相結(jié)合的教學(xué)模式

中南民族大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院具有良好的科研水平和平臺。目前擁有催化材料科學(xué)國家民委-教育部重點實驗室和分析化學(xué)國家民委重點實驗室和武漢市能源催化材料工程技術(shù)研究中心?，F(xiàn)有的大型儀器設(shè)備有透射電子顯微鏡、場發(fā)射掃描電子顯微鏡、X射線光電子能譜儀、X射線衍射儀、氣相色譜儀以及氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用儀等。學(xué)院在科研研究方面取得了非常豐碩的成果。這些科研工作經(jīng)常涉及到各種先進的測試方法的運用和分析，若能將這些活生生的科研實例與我們的課堂內(nèi)容相結(jié)合，開展教學(xué)與科研相結(jié)合的教學(xué)模式，將能大大促進學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課程的教學(xué)質(zhì)量。

一方面，在講解各種分析方法的原理與應(yīng)用時，結(jié)合學(xué)校課題組的科研方向和成果，以多媒體的形式帶入到課堂中。通過這種科研實例的介紹，學(xué)生能夠系統(tǒng)理解測試方法在科研中的應(yīng)用，把握本學(xué)科最前沿的發(fā)展動態(tài)。另一方面，材料分析測試技術(shù)是一門實踐性很強的課程，需要課后實踐操作來促進測試技術(shù)的真正掌握。我校每年都有數(shù)量較多的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，鼓勵學(xué)生進入實驗室，參與感興趣的研究課題。學(xué)生可以利用業(yè)余時間在專業(yè)教師的指導(dǎo)下參與科研項目，在實踐中不斷鍛煉自己，有助于提高學(xué)生的專業(yè)知識水平和實驗動手能力。

3　結(jié)　語

通過開展教學(xué)與實踐相結(jié)合以及教學(xué)與科研相結(jié)合的教學(xué)模式，提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣和強烈的求知欲，培養(yǎng)的學(xué)生創(chuàng)新思維和綜合解決問題的能力以及將理論知識靈活運用于實際的能力。在以后的教學(xué)實踐中將進一步加強改革創(chuàng)新，為學(xué)生的全面發(fā)展和綜合素質(zhì)的提高不懈努力。

[1]周玉．材料分析方法.3版[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2011：1-2．

[2]王富恥．材料現(xiàn)代分析測試方法[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2006：1-2．

[3]楊新亞．《材料研究與測試方法》的教學(xué)改革實踐[J]．理工高教研究，2006，25(2)：113-114．

[4]張捷，韓冰.《現(xiàn)代分析測試技術(shù)》教學(xué)體會與心得[J]．河南化工，2012，29(9) ：63-64．

[5]宋浩杰.“材料近代分析測試方法”課程的教學(xué)改革探討[J]．河南化工，2014，31(2)：62-64．

Teaching Reform ofMaterialsAnalysisandTestingMethodsCourse*

LITing,LITing-cheng,ZHANGJun-heng,LILin,ZHANGDao-hong,ZHANGAi-qing

(College of Chemistry and Materials Science, South-Central University for Nationalities,Hubei Wuhan 430074, China)

MaterialsAnalysisandTestingMethodscourse is a professional course of material science and engineering undergraduates. The course is comprehensive, as well as theoretical and practical. Meanwhile, the content of textbook updates slowly. Many kinds of large analytical instruments are complex and expensive, which are difficult to satisfy practice teaching. In this course of teaching practice, focused on the knowledge structure, learning ability and cognitive level of students, teaching reform and exploration of this course were carried out by combining the teaching with practice, as well as combining the teaching with scientific research.

MaterialsAnalysisandTestingMethods; teaching reform; scientific research; teaching practice

湖北省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計劃；湖北省高等學(xué)校教學(xué)研究項目(No: 2013193)；中南民族大學(xué)教研項目(JYX14014)。

李婷(1983- )，女，講師，主要從事儲能材料的研究與應(yīng)用。

G642.0

B

1001-9677(2016)05-0183-02