《材料制備與表征》教學(xué)方法探索

趙蒙+程新利+姚金雷+王軍

【摘要】《材料制備與表征》是蘇州科技學(xué)院應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)光電材料與器件方向的必修課程，在整體培養(yǎng)方案中具有承前啟后的重要作用。近年來，作者在教學(xué)內(nèi)容、授課方式及課程實踐等方面開展了積極的教學(xué)改革實踐，取得了良好效果。本文總結(jié)了主要的探索性工作，希望能為同類型課程的教學(xué)工作提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】材料制備與表征 教學(xué)內(nèi)容 課程實踐 教學(xué)方法改革

【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）05-0126-02

《材料制備與表征》具有涉及知識面廣、概念抽象、實踐性強等特點。作為我校應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)光電材料與器件方向第五學(xué)期的專業(yè)課，其開設(shè)的目的在于引導(dǎo)學(xué)生運用電磁學(xué)、等離子體物理等基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)并掌握基本的材料制備方法及表征手段，為后期《半導(dǎo)體器件物理》、《半導(dǎo)體制造技術(shù)》等課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。近三年來，作者以課程定位為出發(fā)點，以提高教學(xué)效果為目標，對教學(xué)內(nèi)容、授課方式、課程實踐以及成績評定等環(huán)節(jié)開展了積極的改革探索并取得了良好效果。

一、點面兼顧拓寬教學(xué)內(nèi)容

針對《材料制備與表征》涉及知識面廣、信息量大的特點，作者在教學(xué)內(nèi)容的選取上采取了點面兼顧的方案，即課堂上重點講授抽象難懂的知識點，其他內(nèi)容則僅在梳理知識框架時做簡要介紹。具體而言，對于材料制備部分，課堂重點講授薄膜材料制備，塊材制備則以學(xué)生自學(xué)參考書[1]為主并通過閱讀報告檢驗自學(xué)效果。采取這一方案的主要原因是本專業(yè)后續(xù)課程以半導(dǎo)體相關(guān)工藝原理為主，需要前期掌握薄膜材料制備方法，對塊材制備則不做要求。此外，本校擁有完善的薄膜制備與表征實驗平臺，可配合課程內(nèi)容開展豐富多樣的課外實踐。材料制備環(huán)節(jié)選用的教材為鄭偉濤編著的《薄膜材料與薄膜技術(shù)》[2]。

材料表征環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容選取了光學(xué)顯微分析、表面探針顯微分析、電子顯微分析、分子光譜分析以及X射線分析五大類材料表征手段。課堂上重點講授各表征手段的工作原理及其間的區(qū)別和聯(lián)系，儀器構(gòu)造和樣品制備等內(nèi)容則僅作閱讀要求。由于缺乏與教學(xué)思路相符的教材，教師根據(jù)自身在材料表征領(lǐng)域十余年的科研經(jīng)驗編寫了講義，并推薦了相關(guān)參考書[3]。這一做法雖極大地增加了工作量，但教學(xué)效果卻有顯著提高。

二、請學(xué)生上講臺參與教學(xué)

當(dāng)下的大學(xué)課堂很多時候是教師的“單口相聲”表演。為提高學(xué)生在課堂上的參與度、培養(yǎng)其主動學(xué)習(xí)的能力，教師在五大類材料表征手段中選取了18種常用檢測方法作為學(xué)生課堂演講題目。例如，分子光譜分析選取了紫外可見光譜、傅里葉變換紅外光譜、拉曼光譜以及光致發(fā)光光譜四種檢測方法。教師講授相關(guān)知識前，先由兩名同學(xué)上臺分別就該表征手段的工作原理及典型應(yīng)用做五分鐘的演講，隨后由同學(xué)提問。每位同學(xué)的演講成績占總評成績的20%，由教師和其余同學(xué)按演講表現(xiàn)及回答問題狀況共同評分。學(xué)生演講后，教師再根據(jù)演講情況進行糾正、補充并再次強調(diào)重點內(nèi)容。這一做法不僅提高了學(xué)生在課堂上的參與度，也使得學(xué)生可從三種不同角度看待同一問題，加深了對相關(guān)知識的理解。

三、積極開展課外實踐活動

我校數(shù)理學(xué)院建有蘇州市微機電薄膜技術(shù)重點實驗室以及固態(tài)物理與材料研究中心，擁有總值3000余萬元的薄膜材料制備與表征設(shè)備。為充分利用這一優(yōu)勢科教平臺，教師在課余分批帶領(lǐng)學(xué)生參觀上述實驗室，并請相關(guān)人員對重點儀器進行了演示操作。學(xué)生參觀后表示對所學(xué)知識點有了更形象、更深入的理解。對于有科研興趣的學(xué)生，教師積極向相關(guān)科研人員推薦。近三年來，每次課程結(jié)束后都會促成2-3個科研興趣小組跟隨相關(guān)教師開展課外科研工作。

四、松緊結(jié)合做好成績評定

為培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)氛圍、激勵學(xué)生主動思考，教師對課程考核方式進行了如下探索：（1）每節(jié)課都會提出需靈活運用當(dāng)堂所學(xué)內(nèi)容才能回答的問題，并利用額外加分的方式激勵學(xué)生提出自己的思路。教師對于學(xué)生的回答給予正面評價，并適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生尋找答案。（2）對于遲到、講話等原則性問題實施嚴格管理，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)即扣除平時成績10至15分。這一做法實施兩年來課堂紀律明顯好轉(zhuǎn)，學(xué)生課堂表現(xiàn)也更加積極主動。

五、結(jié)束語

經(jīng)過三年來在教學(xué)內(nèi)容、授課方式、成績評定等環(huán)節(jié)的積極探索，本課程的教學(xué)效果有了顯著提高，學(xué)生的參與度和滿意度也有較大提升。鑒于本課程還具有實踐性強的特點，在今后工作中我們將爭取開設(shè)配套實驗課程，邀請資深工程師走進課堂為學(xué)生開設(shè)專題講座，并與相關(guān)企業(yè)聯(lián)合開展暑期實踐活動，力爭做到教學(xué)與實踐相結(jié)合以培養(yǎng)更多優(yōu)秀專業(yè)人才。

參考文獻：

[1]朱世富， 趙北君. 材料制備科學(xué)與技術(shù)[M]. 北京： 高等教育出版社， 2006.

[2]鄭偉濤. 薄膜材料與薄膜技術(shù)（第二版）[M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2008.

[3]徐祖耀， 黃本立， 鄢國強. 材料表征與檢測技術(shù)手冊[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

基金項目：江蘇省教育廳教學(xué)改革研究重點項目（2015JSJG058），蘇州科技學(xué)院校級重點專業(yè)應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)建設(shè)項目（2013ZYXZ-08），蘇州科技學(xué)院校級薄膜物理與半導(dǎo)體器件實踐教育中心建設(shè)項目（2013XZX-05），蘇州科技學(xué)院校級物理與電子技術(shù)實踐教育中心建設(shè)項目（2015XZX-06），蘇州科技學(xué)院教學(xué)改革與教學(xué)研究面上項目（2015JGM-12），蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院教育教學(xué)改革研究重點項目（2015TJGA-04）。