《材料現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)》課程教學(xué)探索
——基于巢湖學(xué)院無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)

王小東 程樂(lè)華

（巢湖學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

材料是人類社會(huì)存在和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著人類社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)材料的要求越來(lái)越苛刻。為了滿足人們對(duì)材料性能越來(lái)越高的要求，各種各樣的新材料不斷涌現(xiàn)，這些材料是否能夠滿足人類的需要，都必須借助適宜的分析方法和儀器設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。

無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)為典型的應(yīng)用型工科專業(yè)，是我校定位于應(yīng)用型本科院校的有力支撐。根據(jù)本專業(yè)的實(shí)際情況,自2012年起確立了“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重實(shí)踐、多方向”的教學(xué)指導(dǎo)思想,圍繞專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo),在制定教學(xué)計(jì)劃時(shí),通過(guò)合理的模塊化課程設(shè)置，輔以必要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，循序漸進(jìn)地形成具有地方特色的課程教學(xué)體系。對(duì)材料工程類專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，作為主干課程之一的《材料現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)》亦是一門(mén)必備的試驗(yàn)方法課。學(xué)生借助本課程的理論學(xué)習(xí)及相應(yīng)的實(shí)踐訓(xùn)練，基本具備對(duì)材料組成、結(jié)構(gòu)等方面信息開(kāi)展分析工作所需的基礎(chǔ)理論知識(shí)，常用的方法及儀器設(shè)備，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)獨(dú)立自主的開(kāi)展研究工作的能力打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。

1 《材料現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容及特點(diǎn)

在無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中，本課程是專業(yè)必修課，其教學(xué)大綱中明確的列出了課程教學(xué)的主要內(nèi)容：X射線衍射分析技術(shù)（XRD）、顯微分析技術(shù)（SEM、TEM、EPMA）、材料表面分析技術(shù)、粉體測(cè)試技術(shù)等，要求教師重點(diǎn)講授各分析測(cè)試技術(shù)（方法）所涉及的原理、測(cè)試樣品制備技術(shù)、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的使用、參數(shù)設(shè)定及測(cè)試結(jié)果分析等方面的內(nèi)容。同時(shí)，輔以一定課時(shí)的實(shí)驗(yàn)課，以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解掌握及實(shí)驗(yàn)技能的鍛煉，使學(xué)生打下一定的科學(xué)研究基礎(chǔ)[2-3]。本課程涉及到的各部分內(nèi)容理論性較強(qiáng)，各種分析測(cè)試技術(shù)（方法）相對(duì)獨(dú)立，內(nèi)在關(guān)聯(lián)性不明顯，新的人才培養(yǎng)方案賦予本課程的學(xué)時(shí)數(shù)大為減少；同時(shí)，學(xué)生人數(shù)較之以前有較大的增加，基本素質(zhì)層次不齊，實(shí)驗(yàn)所需的儀器設(shè)備臺(tái)套數(shù)不足，學(xué)生反映課程學(xué)習(xí)難度大，尤其是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和譜圖的解讀涉及的內(nèi)容不易掌握。

2 課程教學(xué)中的不利因素

2.1 生源質(zhì)量層次不齊

我校面向全國(guó)多個(gè)省份招生，由于不同省份、不同地域的教育水平存在差異，錄取的學(xué)生的在基礎(chǔ)知識(shí)的掌握上、學(xué)習(xí)能力等方面差異較大。這就造成了在課程教學(xué)中一部分學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)已經(jīng)完全掌握了，還有一部分學(xué)生尚存在著差距，還需要教師進(jìn)行進(jìn)一步的輔導(dǎo)才能達(dá)到要求。

2.2 學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性，接受知識(shí)的意識(shí)不強(qiáng)

《材料現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)》是材料工程專業(yè)的一門(mén)專業(yè)主干課，建立在基礎(chǔ)化學(xué)、大學(xué)物理、材料科學(xué)基礎(chǔ)等課程的基礎(chǔ)之上，涉及到基礎(chǔ)內(nèi)容較多，課程內(nèi)容繁雜，邏輯性差，課程內(nèi)容不易掌握；同時(shí)，由于近年來(lái)高校大規(guī)模擴(kuò)招致使生源質(zhì)量下滑，學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊，教師在教學(xué)中難以做到兼顧每一個(gè)學(xué)生，一些學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不扎實(shí)的就容易掉隊(duì)，尤其是一部分通過(guò)專業(yè)調(diào)劑被動(dòng)過(guò)來(lái)的學(xué)生，本身對(duì)專業(yè)就缺乏興趣，對(duì)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)主動(dòng)性不夠，學(xué)習(xí)效果差積極性更弱，逐漸形成惡性循環(huán)。

2.3 硬件條件尚不能夠滿足教學(xué)需要

《材料現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)》課程中包含多種現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)手段，如：X射線衍射分析、電子顯微分析、綜合熱分析、光譜分析及粉體測(cè)試分析等。通過(guò)對(duì)本課程相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，按照教學(xué)大綱要求，學(xué)生不僅需要扎實(shí)掌握各分析測(cè)試技術(shù)（方法）的原理、應(yīng)用、數(shù)據(jù)分析與處理，還要能夠利用所學(xué)的課程知識(shí)及掌握的實(shí)驗(yàn)技能獨(dú)立地對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行組分、結(jié)構(gòu)及性能分析。

省屬地方院校經(jīng)費(fèi)來(lái)源較為單一，受制于財(cái)力所限，實(shí)踐教學(xué)所需的儀器設(shè)備往往存在著缺口，在實(shí)際教學(xué)中常常會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備數(shù)量欠缺，無(wú)法滿足實(shí)際教學(xué)需要。同時(shí)，材料研究領(lǐng)域涉及到的分析測(cè)試儀器設(shè)備往往具有價(jià)格昂貴、保養(yǎng)維護(hù)要求高、易損壞的特點(diǎn)，大多數(shù)的省屬院校通常制定規(guī)定——未進(jìn)行專業(yè)操作資格培訓(xùn)的人員不得操作大型儀器設(shè)備。這就造成在日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師動(dòng)手操作儀器設(shè)備進(jìn)行演示教學(xué)，學(xué)生在旁以觀察為主，基本上沒(méi)有實(shí)際動(dòng)手的機(jī)會(huì)。諸如透射電子顯微鏡、核磁共振分析儀等設(shè)備價(jià)格很高，地方院校根本沒(méi)有充足的預(yù)算進(jìn)行購(gòu)置，學(xué)生連觀察的機(jī)會(huì)也不具備。因此，很多學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)存在著印象不深，積極性缺乏，實(shí)驗(yàn)技能得不到鍛煉的情況。

2.4 學(xué)時(shí)數(shù)相對(duì)不足

由于我校定位于地方應(yīng)用型高校，主要培養(yǎng)為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需的技能型人才，因此學(xué)校對(duì)各工科專業(yè)的人才培養(yǎng)方案的學(xué)時(shí)學(xué)分分配有嚴(yán)格的限制，并且逐步加大實(shí)習(xí)等綜合實(shí)踐類課程的比重，因此專業(yè)課程分配的學(xué)時(shí)學(xué)分較以前有所減少。從近幾年來(lái)修訂的材料工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案來(lái)看，材料工程專業(yè)設(shè)置的《材料現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)》的課時(shí)已由原來(lái)的64學(xué)時(shí)調(diào)整為32學(xué)時(shí)。由于本課程涉及的知識(shí)面較為寬廣、研究方法種類繁多，要想讓學(xué)生掌握比較全面和系統(tǒng)的各種材料分析測(cè)試技術(shù)，必須有足量的學(xué)時(shí)保障才能讓學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握達(dá)到廣博和精深的程度。但實(shí)際上由于學(xué)時(shí)數(shù)相對(duì)偏少，教師對(duì)課程內(nèi)容的講解受到學(xué)時(shí)的限制而不能深入和具體，這就造成了學(xué)生對(duì)各種研究方法的理解較為膚淺和片面，難以達(dá)到預(yù)期效果。

3 《材料現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)》課程的教學(xué)改革與創(chuàng)新

3.1 深化教學(xué)內(nèi)容改革

課程教學(xué)內(nèi)容需滿足厚基礎(chǔ),寬口徑,重實(shí)踐的目標(biāo)的需要。改革《材料現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)》教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)中突出材料測(cè)試技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、時(shí)代特色，保證學(xué)生所學(xué)知識(shí)的有效性，強(qiáng)化學(xué)生的能力培養(yǎng)。

從學(xué)校和本專業(yè)定位出發(fā)，更新課程教學(xué)內(nèi)容，緊跟學(xué)科發(fā)展，將材料領(lǐng)域新發(fā)現(xiàn)、新認(rèn)識(shí)融入課堂教學(xué)中，使學(xué)生及時(shí)了解最新信息及學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)。采用適應(yīng)于應(yīng)用型工科專業(yè)的教材作為學(xué)生課程教材，同時(shí)選用當(dāng)前最新版的書(shū)籍作為參考資料，從本行業(yè)的實(shí)際需求出發(fā)，及時(shí)添加最新理論。如在講授《材料現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)》課程中“X射線衍射分析”內(nèi)容時(shí)，傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為晶體的對(duì)稱軸只有 1、2、3、4、6次， 不存在 5 次對(duì)稱軸，但根據(jù)最新文獻(xiàn)報(bào)道，觀測(cè)到晶體中存在5次對(duì)稱軸，在課堂上將這一內(nèi)容講授給學(xué)生后，使學(xué)生對(duì)晶體對(duì)稱軸有了全新的認(rèn)識(shí)，既拓寬了知識(shí)面，又可使學(xué)生感受到現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)的發(fā)展對(duì)科學(xué)研究具有的重要推動(dòng)作用。

不失時(shí)機(jī)地組織指導(dǎo)學(xué)生參與科研課題，使學(xué)生能將理論知識(shí)用于解決實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化課內(nèi)、強(qiáng)化課外，融教學(xué)與實(shí)踐于一體，作為課程內(nèi)容延伸的重要舉措。近幾年來(lái)，材料工程專業(yè)學(xué)生在老師指導(dǎo)下申請(qǐng)的大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目、地方企業(yè)大學(xué)生資助項(xiàng)目獲得立項(xiàng)的越來(lái)越多，這些課題研究工作的順利開(kāi)展，較多的得益于此類課程的學(xué)習(xí)，同時(shí)，學(xué)生在此類課題上的經(jīng)歷及收獲，又促使其更主動(dòng)的對(duì)課程進(jìn)行再學(xué)習(xí)，而這個(gè)再學(xué)習(xí)過(guò)程往往使其在知識(shí)掌握上獲得質(zhì)的飛躍。

3.2 加強(qiáng)教學(xué)方法和手段改革

《材料現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)》課程所講授內(nèi)容是材料領(lǐng)域內(nèi)主要的分析測(cè)試方法，重點(diǎn)講授這些測(cè)試方法有關(guān)的理論原理、制樣方法、使用方法和數(shù)據(jù)分析處理等方面的知識(shí)，同時(shí)，輔以必要學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能得到鍛煉。

按照以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式,具體實(shí)施情況往往是：一個(gè)班按照成員的多少分成若干個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，每組人數(shù)一定。由于實(shí)驗(yàn)中所使用的設(shè)備購(gòu)置價(jià)格較高，這些設(shè)備通常是按照大型貴重儀器來(lái)管理，未經(jīng)廠家專業(yè)培訓(xùn)并獲得操作資格證不能動(dòng)手操作，所以涉及到此類設(shè)備的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均以任教教師演示，學(xué)生觀察為主。從反饋的信息來(lái)看，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中無(wú)法親自動(dòng)手操作設(shè)備，對(duì)實(shí)驗(yàn)演示印象不夠深刻，實(shí)驗(yàn)過(guò)程了解有限，實(shí)驗(yàn)效果不夠理想。同時(shí)，按照以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，某一測(cè)試分析技術(shù)理論部分學(xué)習(xí)完后開(kāi)設(shè)該測(cè)試技術(shù)所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)設(shè)也是在不同的實(shí)驗(yàn)室分別進(jìn)行,相互獨(dú)立,彼此之間基本上沒(méi)有聯(lián)系。整個(gè)課程結(jié)束后，學(xué)生對(duì)各個(gè)測(cè)試技術(shù)（方法）之間的相互驗(yàn)證、補(bǔ)充的關(guān)系認(rèn)知不夠深入,無(wú)法將它們有機(jī)聯(lián)系起來(lái)并綜合運(yùn)用以對(duì)處理的問(wèn)題進(jìn)行全面分析。

為了改變這種情況，提高課程的教學(xué)效果，從12級(jí)材料工程專業(yè)開(kāi)始進(jìn)行了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的嘗試與改革：學(xué)生隨機(jī)選擇某一“未知”樣品并制定實(shí)驗(yàn)工作方案；利用所學(xué)的課程知識(shí)分析樣品的結(jié)構(gòu)、成分等信息，并撰寫(xiě)結(jié)論報(bào)告。

經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的嘗試，可以明顯地看到,學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性得到了提升，對(duì)材料分析測(cè)試的技術(shù)（方法）有了較為全面的認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)，教學(xué)質(zhì)量得到了提升。

3.3 改革成績(jī)?cè)u(píng)定體系

學(xué)生成績(jī)是學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容掌握程度的評(píng)定，也是教師教學(xué)效果的檢驗(yàn)。成績(jī)應(yīng)能反映出學(xué)生對(duì)這門(mén)課的綜合掌握情況，不能僅靠期末閉卷測(cè)試來(lái)評(píng)價(jià)。改革課程體系學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方法，除理論測(cè)試成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)外，引入實(shí)踐考核成績(jī)，該方面包括“小設(shè)計(jì)”等內(nèi)容。逐漸加大實(shí)驗(yàn)成績(jī)及實(shí)踐考核成績(jī)比重，以提升學(xué)生對(duì)實(shí)際應(yīng)用能力的重視。

3.4 充分利用多媒體輔助教學(xué)

本課程中大部分內(nèi)容涉及到設(shè)備原理、設(shè)備結(jié)構(gòu)，內(nèi)容比較復(fù)雜，缺乏實(shí)體支撐，學(xué)生聽(tīng)起來(lái)比較枯燥，無(wú)法達(dá)到良好的教學(xué)效果。如果能借助于模型或?qū)嶓w講解，使學(xué)生眼觀耳聽(tīng)直接獲得知識(shí)，一定會(huì)獲得事半功倍的效果。

如前面所述，由于部分設(shè)備價(jià)格昂貴，對(duì)省屬本科院校來(lái)說(shuō)，沒(méi)有財(cái)力購(gòu)置。此時(shí)，可以充分利用多媒體資源，采用圖片、音頻和視頻的方式讓學(xué)生直觀的獲取必要的信息，效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于講解所獲的。

3.5 注重教學(xué)意見(jiàn)反饋

加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng)與溝通，主動(dòng)公布教師的電子郵件、電話，給學(xué)生提供通道（電話、電子郵件、微信、書(shū)面等形式）反映課程學(xué)習(xí)中的想法和要求。同時(shí)，建立師生教學(xué)座談會(huì)制度，傾聽(tīng)學(xué)生對(duì)課程的建議與意見(jiàn)；設(shè)立班級(jí)課程信息員，可隨時(shí)向老師反映課程教學(xué)中的各類問(wèn)題與建議。

4 結(jié)束語(yǔ)

我校無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)自進(jìn)行省級(jí)特色專業(yè)、國(guó)家級(jí)特色專業(yè)建設(shè)立項(xiàng)后，在課程建設(shè)方面進(jìn)行了大量的工作。圍繞《材料現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)》課程，開(kāi)展了課程定位與目標(biāo)、課程內(nèi)容與體系改革、教學(xué)方法和手段改革、課程評(píng)價(jià)與考核改革等方面一系列的研究。我們相信，借助本課程的理論學(xué)習(xí)及相應(yīng)的實(shí)踐訓(xùn)練，能夠?yàn)閷W(xué)生基本具備開(kāi)展材料分析研究工作所需的基礎(chǔ)知識(shí)，常用的方法及儀器設(shè)備，為后續(xù)的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)獨(dú)立自主的開(kāi)展科研工作的能力打下良好的基礎(chǔ)。

[1]張靜武，傅萬(wàn)堂，李慧，等.材料近代分析測(cè)試方法課程的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2010，（4）：37-39.

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

[3]李云龍，歐陽(yáng)娜，張青海.高分子材料分析與測(cè)試課程設(shè)計(jì)與教學(xué)改革[J].高分子通報(bào)，2012，（6）：102-106.