材料科學(xué)與工程專業(yè)“材料分析測試技術(shù)”教學(xué)及考核環(huán)節(jié)的思考

朱建勇

摘 要 針對材料科學(xué)與工程專業(yè)的材料分析測試技術(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)的不足，針對學(xué)校特色和專業(yè)背景提出以“目標(biāo)導(dǎo)向”為基本原則，強(qiáng)化案例課堂教學(xué)，開展課堂討論教學(xué)模式，增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，同時(shí)對現(xiàn)有多元化考核方式提出了不同見解，以期達(dá)到理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)考核相對獨(dú)立的目的，從而達(dá)到良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 材料分析測試技術(shù) 課堂討論 教學(xué)模式 實(shí)踐教學(xué) 多元化考核

材料學(xué)科是伴隨著社會發(fā)展對材料研究的需要而形成和發(fā)展的。作為人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，盡管材料的使用幾乎和人類社會的形成一樣古老，但是直至19世紀(jì)50年代美國伊利諾州的西北大學(xué)首先創(chuàng)立了材料系，材料學(xué)科才作為一個獨(dú)立的學(xué)科。而國家教育部在2017年雙一流專業(yè)評估中，高校前20位的雙一流專業(yè)中，材料科學(xué)與工程專業(yè)有30個，排名第一，表明國內(nèi)各大高校對于材料學(xué)科的重視，而國家層面上在十三五規(guī)劃里也提及到了“新材料技術(shù)是發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”。

根據(jù)《本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》和工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，材料性能表征和材料結(jié)構(gòu)表征是材料科學(xué)與工程的必備專業(yè)基礎(chǔ)課程內(nèi)容，而“材料分析測試技術(shù)”在此背景下，其重要性不言而喻。

1材料分析測試技術(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題

材料分析測試技術(shù)作為大材料類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在完善人才知識組成，提高人才素養(yǎng)等方面具有十分重要的地位，[1]課程的培養(yǎng)大綱和授課內(nèi)容是根據(jù)各自院校的地位和專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)定。作為地方性高等院校的重慶交通大學(xué)，土木工程是學(xué)校的特色專業(yè)，以“工程應(yīng)用型”人才的培養(yǎng)為目標(biāo)，因此“材料分析測試技術(shù)”授課內(nèi)容主要是針對建筑材料等方面的相關(guān)分析測試技術(shù)。

實(shí)際上，由于該門課程的基礎(chǔ)前期課程包括材料科學(xué)基礎(chǔ)、固體物理等內(nèi)容，內(nèi)容相對抽象，在缺少完備的仿真教學(xué)條件下，部分學(xué)生對于這些課程的理解難以達(dá)到預(yù)期的良好效果。在基礎(chǔ)理論有所欠缺的同時(shí)，如果采用傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)方法，對于學(xué)術(shù)和理論內(nèi)容照本宣科，不結(jié)合具體案例，尤其是不結(jié)合具體的實(shí)踐環(huán)節(jié)，忽略學(xué)科間的交叉性、滲透性，讓學(xué)生被動的接受知識，實(shí)際上該門課程的設(shè)置和講授是達(dá)不到教學(xué)目的的，因此如何在教學(xué)環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)課堂的互動，啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)探索精神以及創(chuàng)新思維，是每一個授課老師值得思考的問題。

筆者認(rèn)為，在授課之前，首先要針對學(xué)生的知識背景和專業(yè)特點(diǎn)確定其教學(xué)目的：在掌握材料科學(xué)與工程專業(yè)的基礎(chǔ)理論上，能采用合理的先進(jìn)檢測手段對材料的性能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，具有設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析和解釋相關(guān)復(fù)雜數(shù)據(jù)的能力，缺少工程教育的職業(yè)規(guī)劃、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等能力的培養(yǎng)。因此應(yīng)以“目標(biāo)導(dǎo)向”為基本原則，教學(xué)中多穿插實(shí)際案例，以達(dá)到良好教學(xué)效果的目的。

2材料分析測試技術(shù)課程教學(xué)改革思考

根據(jù)以上分析，筆者建議在課程中實(shí)行研討式、討論式、學(xué)導(dǎo)式和發(fā)現(xiàn)式課堂互動教學(xué)，逐步構(gòu)建以工程應(yīng)用為基礎(chǔ)的教學(xué)模式，同時(shí)注意吸收和利用材料分析最新研究成果，力求授課內(nèi)容的時(shí)代性和前沿性；考慮到學(xué)生的知識背景，授課內(nèi)容應(yīng)避免過多的理論解釋和公式推導(dǎo)，更多的是讓學(xué)生明白各種分析測試技術(shù)的適用性和局限性。

授課內(nèi)容中可對專業(yè)領(lǐng)域現(xiàn)有研究的熱點(diǎn)，尤其是對觀點(diǎn)不同的研究成果進(jìn)行分析、提點(diǎn)和評價(jià)，啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考。盡量結(jié)合實(shí)際案例，采用課堂討論教學(xué)模式，鼓勵學(xué)生暢所欲言，各抒己見，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，教師通過構(gòu)建民主教學(xué)氛圍，與學(xué)生探討課程理論觀點(diǎn)以及研討專業(yè)學(xué)科問題，鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑、表達(dá)自己的見解，從而激發(fā)學(xué)生主動思考和學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維以及發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力；同時(shí)也發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，教師授課內(nèi)容要貼近專業(yè)特色，知識理論聯(lián)系實(shí)際，調(diào)動起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍思維。

案例可以是對工程實(shí)踐的深入思考，如行業(yè)規(guī)范中對于瀝青膠結(jié)料的老化評價(jià)方法中的旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱實(shí)驗(yàn)中，其評價(jià)指標(biāo)之一是通過瀝青的質(zhì)量變化率來評判，筆者在熱重分析的授課內(nèi)容中增加了對該指標(biāo)的課堂討論環(huán)節(jié)：因?yàn)闉r青在老化中同時(shí)存在質(zhì)量增加和減少的機(jī)制，那么采用總質(zhì)量變化率是否合適，針對這個問題，學(xué)生在由于專業(yè)背景的原因，對于該問題非常感興趣，踴躍發(fā)言，通過對該指標(biāo)的認(rèn)真探討，對于熱重分析的理解不僅僅局限于課本的知識內(nèi)容，將這些分析測試技術(shù)與專業(yè)或就業(yè)背景相互交叉和滲透，達(dá)到了良好的教學(xué)效果。

由于“材料分析測試技術(shù)”的目的是讓學(xué)生掌握多種分析測試技術(shù)，將其作為以后工程應(yīng)用或者實(shí)驗(yàn)研究的工具和手段，因此有必要讓學(xué)生參與實(shí)踐環(huán)節(jié)，尤其是大型精密儀器，如果為了避免學(xué)生的損壞而減少學(xué)生自身操作環(huán)節(jié)，實(shí)際上會大大降低教學(xué)效果。當(dāng)然，精密儀器的實(shí)踐環(huán)節(jié)不可能類似傳統(tǒng)的大班實(shí)驗(yàn)教學(xué)那樣，應(yīng)控制人數(shù)不超過10人，同時(shí)2～3人一組，如筆者開設(shè)的X射線衍射及圖譜定性分析實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，要求學(xué)生親手制備不同的試驗(yàn)樣品（由實(shí)驗(yàn)室分別購置或科研項(xiàng)目樣品），在了解樣品的基本特征基礎(chǔ)上，自己選擇合適的試驗(yàn)參數(shù)（起始掃描角度、終止掃描角度、步長等），完成后對得到的X射線衍射圖譜進(jìn)行分析，首先將實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過相關(guān)專業(yè)軟件（Jade和Highscore等）進(jìn)行分析，然后人工進(jìn)行篩選，雖然增加了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的復(fù)雜性，同時(shí)由于原材料的不同，因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析會有較大差異，避免了實(shí)驗(yàn)報(bào)告的抄襲現(xiàn)象，但是對于學(xué)生素質(zhì)的鍛煉和能力的培養(yǎng)有著良好的效果。

3材料分析測試技術(shù)課程多元化考核方式的思考

現(xiàn)在很多高校針對“材料分析測試技術(shù)”課程采用的是采用多元化的評價(jià)考核方式，[2-5]如平時(shí)考勤、作業(yè)、課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等綜合考慮，每個部分在總成績中都占有一部分比例，而且很多高校認(rèn)為該種考核方式具有較好的科學(xué)性。但是筆者對此觀點(diǎn)存在著一定的質(zhì)疑，首先，高考被認(rèn)為是現(xiàn)有最公平的考核方式，表明卷面分?jǐn)?shù)才是反映學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)水平和狀態(tài)的唯一標(biāo)準(zhǔn)，采用多種評價(jià)方式在某種程度上是為了調(diào)整學(xué)生的總成績合格率；其次，高等院校的培養(yǎng)方案或教學(xué)大綱對于課程的要求是很明確的，比如說對理論應(yīng)掌握一定的程度，而且按照國家的要求，實(shí)踐環(huán)節(jié)與理論教學(xué)應(yīng)具有相對的獨(dú)立性，動手能力與理論知識是兩個不同的評價(jià)指標(biāo)，在一個考核體系中出現(xiàn)是否合理，會否讓學(xué)生產(chǎn)生一定的惰性思想；再次，現(xiàn)在高校學(xué)生的點(diǎn)名機(jī)制存在著代點(diǎn)名等漏洞，作業(yè)也存在著抄襲的現(xiàn)象，用這些存在著漏洞的評價(jià)指標(biāo)作為學(xué)生成績的綜合成績，其科學(xué)性也存在不確定性。

筆者認(rèn)為，教師可以將部分多元化指標(biāo)作為能否參加考試的判定標(biāo)準(zhǔn)，但是最后的成績應(yīng)該只有卷面分?jǐn)?shù)，只有這樣，在理論水平達(dá)到基本要求的同時(shí)，提高動手能力及綜合素質(zhì)才有意義。

4結(jié)語

結(jié)合重慶交通大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)特色及學(xué)科定位，以“目標(biāo)導(dǎo)向”為基本原則，在分析現(xiàn)有教學(xué)模式的不足，建議教學(xué)環(huán)節(jié)多采用課堂探討性教學(xué)模式，結(jié)合專業(yè)特色的案例分析，同時(shí)，對于現(xiàn)有的多元化課程考核方式提出了個人見解，以期對現(xiàn)有教學(xué)和考核模式有所幫助，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

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