研究生課程《材料現(xiàn)代分析原理與方法》建設(shè)研究及實(shí)踐

張迎暉　汪志剛　歐平　秦鏡　王文靜

【摘要】結(jié)合材料科學(xué)與工程學(xué)科碩士研究生培養(yǎng)過程中對材料分析測試能力要求，從課程建設(shè)的必要性、課程教學(xué)改革的思路、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法手段的改革方法等方面，開展了《材料現(xiàn)代分析原理與方法》碩士研究生課程建設(shè)，以期調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，有針對性地提升學(xué)位論文工作質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】材料現(xiàn)代分析原理與方法 研究生課程 教學(xué)改革

【基金項(xiàng)目】江西理工大學(xué)校級研究生優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)項(xiàng)目（編號YYK2015003）。

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）20-0236-02

材料科學(xué)與工程是關(guān)于材料成分、制備與加工、組織結(jié)構(gòu)與性能，以及材料使用性能各個(gè)要素和他們相互關(guān)系的科學(xué)。應(yīng)用現(xiàn)代材料科學(xué)的理論及實(shí)驗(yàn)手段，從宏觀到微觀進(jìn)行材料的成分、組織、結(jié)構(gòu)測試分析，是認(rèn)識、研究、使用材料的基本要求。在國內(nèi)各高校的材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的碩士研究生培養(yǎng)方案中，《材料現(xiàn)代分析原理與方法》都是一門重要的必修類課程。

江西理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)科是 “十二五”省級重點(diǎn)學(xué)科，入選省級一流學(xué)科。在碩士研究生培養(yǎng)方案中，《材料現(xiàn)代分析原理與方法》課程性質(zhì)為學(xué)位課/必修課，48學(xué)時(shí)。本文從課程建設(shè)的必要性、課程教學(xué)改革的思路、教學(xué)師資隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)手段的改革等方面，總結(jié)了課程教學(xué)研究及實(shí)踐過程中的一些成效。

1.課程建設(shè)的必要性

江西理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)科在銅及銅合金結(jié)構(gòu)與功能材料研發(fā)、能源與環(huán)境材料研發(fā)、新型鎢材料與表面工程、中重稀土磁性材料的開發(fā)等方面具有獨(dú)特地位。在材料科學(xué)的發(fā)展過程中，無論是為了改善材料的質(zhì)量，提高性能，還是研究開發(fā)新材料，都必須全面、深入地認(rèn)識材料，從理論上闡明其特征，解決材料的關(guān)鍵科學(xué)問題。因此，材料科學(xué)與工程學(xué)科所培養(yǎng)的碩士研究生要求掌握相關(guān)材料研究領(lǐng)域中先進(jìn)的測試手段及評價(jià)技術(shù)。開設(shè)《材料現(xiàn)代分析原理與方法》課程，就是給研究生提供一個(gè)學(xué)習(xí)材料微觀信息分析、測試原理與方法的重要途徑。

《材料現(xiàn)代分析原理與方法》課程授課內(nèi)容包括金相分析技術(shù)、X射線衍射結(jié)構(gòu)分析技術(shù)、電子顯微分析技術(shù)等材料現(xiàn)代分析原理與方法，是材料學(xué)科領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)性課程。對于本科教育階段對材料科學(xué)基礎(chǔ)知識、分析測試技術(shù)有所認(rèn)識的碩士研究生而言，如何調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，有效地結(jié)合學(xué)?，F(xiàn)有的材料分析測試手段，有針對性地提升學(xué)位論文工作質(zhì)量，有必要在現(xiàn)有條件和基礎(chǔ)上進(jìn)行對課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革，其改革成果將有利于材料學(xué)科碩士研究生的培養(yǎng)。

2.課程教學(xué)改革的思路

《材料現(xiàn)代分析原理與方法》課程教學(xué)目的是通過課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握金相分析技術(shù)、X射線衍射結(jié)構(gòu)分析技術(shù)、電子顯微分析技術(shù)等三種材料分析測試技術(shù)的原理、儀器的結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)和應(yīng)用等內(nèi)容，在課程的教學(xué)改革方面，突出經(jīng)典性、前沿性、實(shí)踐性，力求在內(nèi)容上體現(xiàn)材料分析測試技術(shù)的最新發(fā)展，在理論和原理上闡述深入簡出，在分析方法上結(jié)合大量實(shí)例并增設(shè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，使得碩士生能合適地選擇和應(yīng)用相關(guān)材料分析測試技術(shù)解決他們在研究工作中遇到的問題。課程教學(xué)改革的突出亮點(diǎn)是強(qiáng)化了實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，一是結(jié)合理論學(xué)習(xí)，利用學(xué)校測試中心和材料學(xué)院的透射電鏡、掃描電鏡、XRD等儀器設(shè)備，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加深對分析測試儀器設(shè)備的功能的理解；二是通過課堂討論，從多方面、多角度展示材料分析測試技術(shù)的運(yùn)用方法。課程教學(xué)改革的總體目標(biāo)是使得碩士研究生對材料分析測試方法和手段有一個(gè)較為全面、深入的理解，并能正確運(yùn)用到碩士學(xué)位論文的研究工作中，有效提升研究工作的水平和質(zhì)量，為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供技術(shù)支撐。

3.課程教學(xué)研究的實(shí)踐

3.1教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)

與本科階段的材料分析測試技術(shù)課程相比，課程教學(xué)的目的和要求存在比較大的差異。主要體現(xiàn)在碩士研究生應(yīng)對各種材料分析測試手段的原理有更深刻的理解，具備靈活運(yùn)用各種手段的能力，能夠培養(yǎng)創(chuàng)新型科研實(shí)踐的能力。因而課程教學(xué)對授課教師提出了更高的要求，它要求教師不僅在材料分析測試領(lǐng)域具備較為深厚的教學(xué)功底，具備跟蹤學(xué)科最新發(fā)展動態(tài)的能力，還應(yīng)有豐富的科研工作的積累，能夠?qū)⒖蒲羞^程的有益經(jīng)驗(yàn)靈活運(yùn)用到教學(xué)過程之中。

基于以上的認(rèn)識，組建了以長期從事分析測試工作的博士為成員，以老帶新的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，每名授課教師依據(jù)自己的專長，按照教學(xué)大綱的要求，著重講授一種分析測試手段的相關(guān)內(nèi)容，讓專業(yè)的人做專業(yè)的事，既充分發(fā)揮了每名授課教師的特長，又有效提高了課程教學(xué)的質(zhì)量，教學(xué)成效明顯，研究生受益、滿意度高。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)的授課教師在課程教學(xué)之外，都分別承擔(dān)著學(xué)院或?qū)W校的各種大型分析測試儀器、設(shè)備的使用和管理工作，具備豐富的實(shí)際操作能力，這為理論聯(lián)系實(shí)踐，提高課程教學(xué)質(zhì)量意義重大。博士教師們各自都有較為固定的研究方向，在科學(xué)研究過程中，不斷提高科研業(yè)務(wù)能力和水平，也為課程教學(xué)不斷積累素材；通過參加學(xué)術(shù)會議、各類業(yè)務(wù)培訓(xùn)，緊密跟蹤學(xué)科發(fā)展動態(tài)，并將最新動態(tài)及時(shí)補(bǔ)充到課程教學(xué)內(nèi)容之中。教師隊(duì)伍的能力水平不斷提升的同時(shí)，課程教學(xué)質(zhì)量也在穩(wěn)步提高。

多年教學(xué)運(yùn)行的效果表明，《材料現(xiàn)代分析原理與方法》課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)是一支高學(xué)歷、經(jīng)驗(yàn)豐富、富有戰(zhàn)斗力的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，對營造良好的課程教學(xué)氛圍起到至關(guān)重要的作用。

3.2教學(xué)內(nèi)容的改進(jìn)

在明確課程教學(xué)目標(biāo)的前提下，篩選了經(jīng)典的教材及主要參考書籍[1-6]，制定了課程教學(xué)大綱。通過引入大量經(jīng)典教材，研究生可以更加準(zhǔn)確理解和學(xué)習(xí)各種測試分析方法的原理，還可以依據(jù)自己學(xué)位論文工作的情況，有針對性地精讀，為提升學(xué)位論文工作質(zhì)量做好充分的準(zhǔn)備。

依據(jù)課程教學(xué)大綱，凸出經(jīng)典性和前沿性，結(jié)合學(xué)科發(fā)展特色，進(jìn)一步細(xì)化教學(xué)內(nèi)容。因培養(yǎng)目標(biāo)的差異性，研究生課程教學(xué)與本科課程教學(xué)存在著許多教學(xué)理念方面的差異，因而進(jìn)一步影響到課程教學(xué)內(nèi)容的環(huán)節(jié)中。研究生課程教學(xué)應(yīng)充分體現(xiàn)其“研究性”，既體現(xiàn)經(jīng)典性，又要反映出前沿性。為此，《材料現(xiàn)代分析原理與方法》課程教學(xué)內(nèi)容中設(shè)置有經(jīng)典文獻(xiàn)支撐的原理性內(nèi)容，還有充足的涉及學(xué)科發(fā)展前沿的內(nèi)容，例如2014年諾貝爾化學(xué)獎“超分辨率熒光顯微鏡”發(fā)布后，就及時(shí)引入到課程教學(xué)之中。經(jīng)典性和前沿性教學(xué)內(nèi)容的良好結(jié)合，對啟發(fā)碩士研究生正確的科研方法論意識，逐步培養(yǎng)適合自己科研方向的學(xué)術(shù)思維，以及創(chuàng)新能力的養(yǎng)成，具有明確的引導(dǎo)作用。

在結(jié)合學(xué)科發(fā)展特色方面，大量地將學(xué)科承擔(dān)的各種科研任務(wù)成果引入到課程教學(xué)的案例之中，按照銅及銅合金結(jié)構(gòu)與功能材料、能源與環(huán)境材料、新型鎢材料、中重稀土磁性材料等學(xué)科特色方向，構(gòu)建了《材料現(xiàn)代分析原理與方法》課程教學(xué)的組織照片庫、XRD圖譜庫，這些案例在豐富了教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，也有效地激發(fā)和引導(dǎo)研究生的學(xué)術(shù)探究欲望。

3.3課程教學(xué)方法和手段的改革

研究生課程教學(xué)的重要目標(biāo)，是培養(yǎng)研究生獨(dú)立思考意識和創(chuàng)新能力?！恫牧犀F(xiàn)代分析原理與方法》課程教學(xué)方法改革方面，將教師作用從教師為主體、課堂授課的單向教學(xué)方法，轉(zhuǎn)向教師引導(dǎo)作用為主，研究生主動探究、雙向互動的教學(xué)模式，除了課堂授課以外，還提出了大量的經(jīng)典文獻(xiàn)、學(xué)術(shù)論文的閱讀、報(bào)告要求，一是鞏固對原理性理論的認(rèn)識，二是開拓學(xué)術(shù)視野，了解和掌握學(xué)科發(fā)展的新動態(tài)，見多才能識廣，從而將研究生逐步引導(dǎo)到學(xué)習(xí)正確的科學(xué)研究方法之中，掌握研究方法才能談創(chuàng)新性培養(yǎng)。

《材料現(xiàn)代分析原理與方法》課程教學(xué)在教學(xué)手段方面強(qiáng)化了實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，充分利用材料分析測試平臺資源，打造理論、實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)環(huán)境。圍繞課程建設(shè)所需的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)手段齊備，先進(jìn)性強(qiáng)，學(xué)校測試中心2015年購置了美國FEI公司的高分辨透射電鏡和掃描電鏡，材料學(xué)院的德國蔡司場發(fā)射掃描電鏡，配置了牛津電制冷能譜儀和EBSD探頭，X射線衍射儀是英國布魯克公司的帶熱臺XRD，這些分析測試儀器為實(shí)踐教學(xué)提供了強(qiáng)有力的保障。

課程教學(xué)采用多媒體結(jié)合實(shí)踐教學(xué)的基本方法。設(shè)備結(jié)構(gòu)及其工作原理是學(xué)習(xí)中普遍有難度的部分，教學(xué)中結(jié)合實(shí)踐教學(xué)和視頻、動畫的模式，直觀化教學(xué)效果們大大提高了學(xué)生們對各種測試手段原理的理解?；疚锢碓淼耐笍乩斫馐沁M(jìn)一步應(yīng)用好測試方法的前提。開放的案例庫為鞏固理論、原理的學(xué)習(xí)提供直觀的教學(xué)資源，通過大量圖片和研究中的各種實(shí)例介紹，又將理論、原理學(xué)習(xí)與研究應(yīng)用融合在一起。《材料現(xiàn)代分析原理與方法》課程教學(xué)通過案例討論、學(xué)生報(bào)告的教學(xué)環(huán)節(jié)，可以進(jìn)一步開拓學(xué)生的對材料研究手段的視野，交流各種測試方法、手段的應(yīng)用領(lǐng)域，還能培養(yǎng)研究生獨(dú)立性思考以及批判性思維。

4.結(jié)論

《材料現(xiàn)代分析原理與方法》課程已先后在江西理工大學(xué)材料科學(xué)與工程、材料加工工程、材料學(xué)、材料工程等研究生培養(yǎng)領(lǐng)域開設(shè)超過15年，現(xiàn)為材料科學(xué)與工程省級一流學(xué)科點(diǎn)的學(xué)位課/必修課，經(jīng)過多年的建設(shè)，形成了穩(wěn)定成熟的教學(xué)內(nèi)容與考評體系，課程受益面廣，教學(xué)效果顯著。

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