《近代測試與表征技術(shù)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐*

趙富春，廖小雪，趙銀梅

(海南大學(xué)材料與化工學(xué)院，海南　?？凇?70228)

?

《近代測試與表征技術(shù)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐*

趙富春，廖小雪，趙銀梅

(海南大學(xué)材料與化工學(xué)院，海南?？?70228)

《近代測試與表征技術(shù)》是我校高分子材料與工程專業(yè)的一門理論抽象、實(shí)用性強(qiáng)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。本文基于當(dāng)前我校高分子材料與工程專業(yè)卓越計劃試點(diǎn)背景，針對目前該課程的教學(xué)現(xiàn)狀和問題，通過優(yōu)化課程內(nèi)容，豐富教學(xué)實(shí)例，利用現(xiàn)代影音技術(shù)和THEOL網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺，在教學(xué)模式方法方面進(jìn)行了一系列的教學(xué)改革與實(shí)踐，取得了較為明顯的效果。

卓越計劃；近代測試；表征技術(shù)；教學(xué)改革

目前，材料及交叉學(xué)科迅猛發(fā)展，新材料不斷涌現(xiàn)，新材料結(jié)構(gòu)性質(zhì)也被深入探究。測試與表征技術(shù)也隨著計算機(jī)、信息科學(xué)的發(fā)展而日益精準(zhǔn)。先進(jìn)的測試與表征技術(shù)對于深入剖析新材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)、準(zhǔn)確評價其性能，設(shè)計研發(fā)新材料、監(jiān)督檢測原材料及制品的質(zhì)量發(fā)揮著越來越大作用。近代測試與表征技術(shù)業(yè)儼然已成為材料研究與開發(fā)的必備工具，成為了廣大科學(xué)工作者發(fā)現(xiàn)材料結(jié)構(gòu)本質(zhì)的“火眼金睛”。隨著我國新時期經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，教育部啟動了注重工程實(shí)踐及突出創(chuàng)新能力的高等教育改革工程——卓越計劃。2013年海南大學(xué)高分子材料與工程專業(yè)獲批為教育部卓越計劃培養(yǎng)試點(diǎn)專業(yè)。專業(yè)課的教學(xué)是卓越工程師人才培養(yǎng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，教學(xué)模式優(yōu)化和有效運(yùn)用直接決定著專業(yè)課程的教學(xué)效果[1-2]。本文將基于卓越計劃背景和建構(gòu)主義認(rèn)知理論，對近代測試與表征技術(shù)課程教學(xué)模式進(jìn)行改革和探索，以期提升我校高分子材料與工程卓越人才班的教學(xué)質(zhì)量。

近代測試與表征技術(shù)是我校高分子材料與工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。筆者已面向高分子材料與工程專業(yè)本科生講授近代測試與表征技術(shù)近10年，基于卓越計劃背景，如何對此課程進(jìn)行教學(xué)改革，進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng)新與實(shí)踐能力，為構(gòu)建學(xué)生良好知識體系發(fā)揮重要作用是筆者近年一直思索的問題?，F(xiàn)就切身的教學(xué)經(jīng)歷和在此課程中進(jìn)行的改革和實(shí)踐加以總結(jié)。

1　課程現(xiàn)狀

1.1課程內(nèi)容豐富，學(xué)時受限

本課程所涉及測試儀器方法和技術(shù)種類繁多，不僅有前沿的方法技術(shù)，也有經(jīng)典方法技術(shù)所衍生出的新方法和技術(shù)。本課程總學(xué)時為32學(xué)時，要想面面俱到，深入透徹講解并讓學(xué)生掌握所有內(nèi)容有一定的難度。

1.2課程教材體系更新速度慢，外文教材缺乏

目前，我國高等院校近代測試與表征技術(shù)主要采用中文教材，而且教材內(nèi)容體系、知識更新較慢，一些新的和經(jīng)典測試與表征技術(shù)衍生的方法技術(shù)再教材上總是難覓蹤影。此外，現(xiàn)在很多精密儀器說明書、重要的學(xué)術(shù)論文、專利中的測試方法技術(shù)都是英文表達(dá)。要使學(xué)生真正能夠與國際接軌，形成國際創(chuàng)新能力，需要適當(dāng)引入相關(guān)原版英文教材內(nèi)容。

1.3課程理論性和實(shí)踐性強(qiáng)，學(xué)生興趣低

近代測試與表征技術(shù)涉及分析種類眾多大類，每個大類之下又有小類及小類的衍生技術(shù)，分析原理都是基于物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)相關(guān)知識的綜合運(yùn)用而來，理論性強(qiáng)。而且，相當(dāng)一部分技術(shù)涉及的儀器比較昂貴，操作要求高，上機(jī)機(jī)會較少，使得測試與表征技術(shù)更加抽象，挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2　教學(xué)改革與實(shí)踐

2.1優(yōu)化課程體系和內(nèi)容，加強(qiáng)自主學(xué)習(xí)

當(dāng)代建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為：知識不是被動吸收的，而是認(rèn)知主體主動建構(gòu)的，即知識在一定程度上能被傳播，但傳播的知識只有在它被解釋并且與學(xué)習(xí)者已有知識聯(lián)系起來，才會變得可用[3-4]?；诖死碚摵褪芟薜恼n堂學(xué)時，筆者對課程體系和內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化，加強(qiáng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)過程。首先，把本專業(yè)所在院系所具有的常見精密儀器方法作為基本內(nèi)容進(jìn)行深入講解，為學(xué)生正確、熟練操作和解析奠定堅實(shí)的知識基礎(chǔ)。其次，對于比較重要的但儀器比較昂貴，如校分析測試中心的一些精密測試方法，提前設(shè)定要求，引導(dǎo)學(xué)生在一定的學(xué)時內(nèi)自主學(xué)習(xí)完成。筆者將26個學(xué)時用來講授熱分析方法(TG、DTA、DSC)，紅外光譜法(IR、FT-IR、MIR)，核磁共振波譜法(NMR)，電子顯微鏡法(TEM、SEM)等內(nèi)容做深入講解，表面分析能譜法(XPS)，廣角X射線衍射法(WAXD)等由學(xué)生自主學(xué)習(xí)完成，但是自主學(xué)習(xí)內(nèi)容同樣要進(jìn)行考核，考核方式與基本測試表征技術(shù)相同。

2.2豐富教學(xué)實(shí)例和美化PPT表現(xiàn)形式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

通過多年的教學(xué)，在內(nèi)容上更加豐富有趣，形式上更生動活潑，充分激發(fā)學(xué)生的興趣和熱情。如在第一章緒論，筆者首先展示美國航天局海盜2號太空探測器所拍攝的一些火星照片，并設(shè)問海盜號宇宙飛船長什么樣？搭載了什么精密分析儀器？然后給出海盜2號太空探測器的近距照，并讓學(xué)生猜測各個形狀怪異的部件是什么儀器，具有什么樣的作用？并進(jìn)行解釋。另外，引入生活實(shí)例，如B貨翡翠與天然翡翠的鑒別方法和原理，并作進(jìn)一步解釋：B貨翡翠是采用天然翡翠原石進(jìn)行后期人工處理的產(chǎn)品，它的本質(zhì)還是翡翠原料，只是因?yàn)槠滟|(zhì)地不夠好，以及部分雜質(zhì)較多，而商家為了達(dá)到銷售的目的對其進(jìn)行美化處理的產(chǎn)物。翡翠是用強(qiáng)酸浸泡，腐蝕和溶解雜質(zhì)、污點(diǎn)，使之清透明亮，但用強(qiáng)酸沖洗過的翡翠結(jié)構(gòu)疏松，必須填充酸蝕后的裂隙，常用的手段就是用真空負(fù)壓法注入透明，折射率接近翡翠的高分子樹脂，拋光后，幾乎與高檔天然翡翠沒有什么區(qū)別。但是用紅外光譜有機(jī)吸收峰就可以輕而易舉進(jìn)行鑒別天然翡翠和B貨翡翠。另外，通過簡單介紹近代測試及表征技術(shù)在新產(chǎn)品開發(fā)研究、引進(jìn)技術(shù)的消化與國產(chǎn)化研究、商品質(zhì)量檢驗(yàn)、材料中未知污染物的分析研究、法庭科學(xué)物證鑒定、考古學(xué)中的應(yīng)用、毒品與體育興奮劑、社會空氣質(zhì)量指數(shù)等方面的應(yīng)用，顯示近代測試與表征技術(shù)在我們生活，尤其與高分子材料相關(guān)科學(xué)領(lǐng)域的緊密關(guān)系，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生對近代測試與表征技術(shù)的知識和能力的渴求欲望。

2.3充分利用現(xiàn)代影音技術(shù)，使課堂教學(xué)活潑有趣

近代測試與表征技術(shù)內(nèi)容繁雜、理論抽象、實(shí)踐操作要求高。如果由老師一味地講解，學(xué)生會有疲勞之感，學(xué)習(xí)興趣會下降。因此，筆者在講解課程時，對課堂教學(xué)進(jìn)行了充分的設(shè)計，經(jīng)常插入一些有聲視頻進(jìn)行替代性講解。如在講解核磁共振波譜法時，把核磁測試的實(shí)際測試及解析譜圖視頻拍攝作為微視頻，放在相關(guān)課堂中播放，使學(xué)生變換授課情境，找到一種身臨其境的感覺，使課堂充滿活潑生動的氣氛，提高了相關(guān)知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)效果。

2.4強(qiáng)化外文認(rèn)知，提高學(xué)生國際創(chuàng)新能力

本課程主要是采用曾幸榮教授主編的《高分子近代測試分析技術(shù)》、董炎明主編的《高分子材料實(shí)用剖析技術(shù)》作為主要參考教材，同時，為加強(qiáng)本專業(yè)學(xué)生對外文測試表征技術(shù)的學(xué)習(xí)和表達(dá)，獲取更加先進(jìn)的前沿測試表征技術(shù)，在課堂教學(xué)中和學(xué)生的課外自主學(xué)習(xí)中適當(dāng)引入了較新原版英文教材，選取相關(guān)聚合物表征專題知識進(jìn)行學(xué)習(xí)。如筆者將N.Chou,S.P.Kowalczyk等主編的《Characterization of Polymers》中的“Techniques for Determination of Chemical Composition：what to use to ask the question”等小節(jié)內(nèi)容進(jìn)行穿插講解，學(xué)生既了解了比較新的聚合物成分表征技術(shù)，也掌握了這些技術(shù)的英文表達(dá)，提高了其國際創(chuàng)新和實(shí)踐能力。其次，筆者結(jié)合自己主持的國家自然科學(xué)基金等項目，將最新的外文文獻(xiàn)中的測試表征技術(shù)也在課堂中穿插。此外，通過布置課后開發(fā)式作業(yè)的形式，讓學(xué)生在我校圖書館的web of science等外文數(shù)據(jù)庫查找本專業(yè)最新文獻(xiàn)，對文章中所運(yùn)用的測試表征技術(shù)進(jìn)行歸納學(xué)習(xí)，掌握其應(yīng)用，極大的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.5利用網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺，拓展課程學(xué)習(xí)

一般課堂教學(xué)中由于時間的限制，缺乏交互性、時空延續(xù)性，學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏自主性、選擇性[5]。目前,盡管課堂教學(xué)中已廣泛采用的多媒體教學(xué)，但仍然還是教師的演示工具,信息傳遞是單方向的，在有限授課時間內(nèi)能夠傳授的內(nèi)容非常有限。筆者利用清華大學(xué)教育技術(shù)研究所為我校開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺開展近代測試與表征技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué),可使課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來。課堂教學(xué)中確立了教師的主導(dǎo)作用,課外借助于網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)揮學(xué)生的自主作用,將課堂教學(xué)延伸到了課外。如教學(xué)播客、教學(xué)郵箱、網(wǎng)上論壇、問卷調(diào)查這些平臺欄目充分顯示了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的強(qiáng)交互性，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的不足，給教學(xué)和學(xué)習(xí)帶來了新鮮感和樂趣，培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和探究、創(chuàng)新的能力。此外，在教學(xué)資源欄目里增加相關(guān)近代測試與表征技術(shù)的延伸學(xué)習(xí)資料，突破學(xué)時限制，空間限制，切實(shí)拓展學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容。

2.6充分利用本專業(yè)科研平臺，提高學(xué)生利用測試與表征技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新的能力

海南大學(xué)高分子材料工程專業(yè)是海南省的特色優(yōu)勢專業(yè)和高分子材料加工海南省教學(xué)示范中心，擁有熱帶島嶼資源先進(jìn)材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、海南天然橡膠協(xié)同創(chuàng)新中心、海南省特色優(yōu)勢專業(yè)平臺，擁有先進(jìn)的高分子材料加工設(shè)備與測試儀器，其中橡膠加工分析儀、電子拉力試驗(yàn)機(jī)、傅里葉變換紅外光譜、綜合熱分析儀、示差掃描量熱儀、動態(tài)黏彈譜儀、萊卡偏光顯微鏡等。同時，本專業(yè)所在學(xué)院分析測試中心擁有AV400核磁共振、Waters1515凝膠滲透色譜儀、動態(tài)激光粒度分析儀、JEM 2100高分辨透射電子顯微鏡、 S-3000N掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡等精密測試儀器。這些專業(yè)科研平臺為本專業(yè)學(xué)生的測試與表征技術(shù)運(yùn)用和實(shí)踐提供了良好的硬件基礎(chǔ)。近年來，本專業(yè)開設(shè)3個學(xué)分的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程，鼓勵學(xué)生組建科研團(tuán)隊，利用課余時間參加科研實(shí)踐。學(xué)生可以根據(jù)自己的科研興趣選擇本專業(yè)老師作為導(dǎo)師，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下設(shè)定創(chuàng)新科研項目，參加各類科技創(chuàng)新大賽。在項目實(shí)施過程中，學(xué)生充分利用這些科研平臺進(jìn)行測試與表征，極大地提高了學(xué)生的創(chuàng)新興趣以及應(yīng)用相關(guān)表征測試技術(shù)進(jìn)行結(jié)果解析的能力。

3　結(jié)　語

近代測試與分析技術(shù)本身是一門理論抽象且具有重要作用

的專業(yè)基礎(chǔ)課程，通過加強(qiáng)學(xué)生自學(xué)學(xué)習(xí)，利用現(xiàn)代教學(xué)及輔助手段，結(jié)合教師的科研實(shí)踐，進(jìn)行具有實(shí)戰(zhàn)性質(zhì)的創(chuàng)新學(xué)習(xí)，對于學(xué)生今后從事高分子材料行業(yè)的科研、產(chǎn)品研發(fā)、質(zhì)量檢測和監(jiān)督大有裨益。我們將繼續(xù)以培養(yǎng)學(xué)生的國際創(chuàng)新能力為目標(biāo)，通過不斷改進(jìn)教學(xué)改革，提高學(xué)生運(yùn)用近代測試與表征技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新的能力。

[1]趙富春，廖雙泉，趙艷芳等.面向卓越工程師培養(yǎng)的課程教學(xué)模式實(shí)踐探索[J].科技資訊，2015,13(20):250-256.

[2]代少軍，林井祥，張繼忠.采礦工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式現(xiàn)狀分析與優(yōu)化措施[J].經(jīng)濟(jì)師,2014(2):238-239.

[3]溫彭年，賈國英.建構(gòu)主義理論與教學(xué)改革——建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論綜述[J].教育理論與實(shí)踐,2002,17(5):17-22.

[4]何克抗.建構(gòu)主義的教學(xué)模式、教學(xué)方法與教學(xué)設(shè)計[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),1997(5):74-81.

[5]張高文.高分子材料與工程專業(yè)“卓越工程師”培養(yǎng)方案改革與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇,2013(22):43-45.

Teaching Reform and Practice of Modern Testing and Characterization Technology Course*

ZHAO Fu-chun，LIAO Xiao-xue，ZHAO Yin-mei

(School of Materials and Chemical Engineering,Hainan University,Haikou Hainan 570228,China)

Modern Testing and characterization Technology is an important professional basic course of the Polymer Materials and Engineering specialty in our school,which is abstract in theory but very practical.As far as the current situation and problems in the teaching were concerned,a series of the teaching reform and practice in the teaching mode and method of the course were made based on the background of the pilot excellence plan and the obvious effect was obtained by optimizing the content of course,enriching the teaching example and utilizing both the modern audio visual technology and the THEOL network aided teaching platform.

excellent plan; modern testing; characterization technology; teaching reform

海南大學(xué)教育教學(xué)研究項目(項目編號：hdjy1538、hdjy1207)。

趙富春(1981.4-)，男，講師，博士，主要從事高分子材料加工、改性與應(yīng)用研究。

G642

A

1001-9677(2016)06-0157-03