專業(yè)認證背景下現代材料分析方法課程的建設與改革

周長海，劉愛蓮，梁 剛，張海礁

(黑龍江科技大學 材料科學與工程學院，哈爾濱 150022)

0 引言

材料是人類文明進步的重要支柱之一，現代分析方法的應用成為新功能材料深入分析的關鍵，其作用在新材料的發(fā)展方面尤為突出。因此，材料類本科生培養(yǎng)過程中，現代材料分析方法成為必修課程，可為本科生從事相關工作和繼續(xù)深造提供保障。

現代材料分析方法主要包括X射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡及電子探針等現代分析方法。在傳統(tǒng)教學中，通常采用板書或多媒體+板書的模式，以“傳遞---接受”為特征，其弊端較多，主要體現在依賴教材、教法單一、互動性差[1]。教學內容上多是原理性知識，各種方法的應用與實踐較少，雖然有課程內實驗，但多以觀摩與簡單的分析為主，體現不出現代材料分析方法的實際應用，使得學生畢業(yè)設計時，對測試的結果不能很好或深入地分析。因此，加強材料分析方法在實際中應用環(huán)節(jié)和增強課程內實際應用內容顯得尤為重要。魯穎煒等[2]提出“翻轉課堂”的形式，加強理論學習與實踐的結合。趙威等[3]提出互聯(lián)網背景下課程模式改革與實踐。這些改革有利于現代材料分析方法課程的建設，但隨著對以學生為中心理念的深入認識，專業(yè)認證成為當前國際高等教育的主要發(fā)展趨勢，對于引導和促進專業(yè)建設與教學改革、保障和提高人才培養(yǎng)質量至關重要[4]。在此背景下，現代材料分析方法課程建設與改革仍需不斷發(fā)展。

1 教學內容改革

教學內容根據專業(yè)認證的“以產出為導向”理念，結合學生培養(yǎng)目標，制定相關內容的調整。緊緊繞培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求，開展教學內容的改革?，F代材料分析方法在專業(yè)認證的指標點達成上包括研究、使用現代工具，側重了解現代分析設備的工作原理及使用方法、現代分析方法在工程問題中的應用與分析。以往課程內容偏重設備的工作原理，使用方法及應用少。所以，對教學內容的改革主要是增加使用方法及應用。應加大X衍射方法、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡相關內容的課內舉例分析，增強學生自己實踐及分析過程的內容，即增加實驗學時比例，側重個人的實踐操作。在培養(yǎng)方案制訂中，增加綜合類實驗或實踐環(huán)節(jié)，加強材料分析技術在材料各性能分析中的應用。最終完成畢業(yè)要求對課程在研究、使用現代工具中的指標點，培養(yǎng)學生學會使用現代分析測試方法，在未來工作和深造中具有專業(yè)實踐能力。

針對現代材料分析方法課程的性質，實驗及實踐環(huán)節(jié)是教學內容改革的重要內容[5]。應該根據學校學院設備的情況，調整與增加開展實驗的內容，增加學生能親手操作的實驗，并通過數據分析獲得有效的結果，滿足專業(yè)認證中對學生分析問題能力培養(yǎng)的要求。在實驗內容、實驗過程及實驗報告方面進行改革，突破以往單一測試、過程簡易、報告缺乏體現學生分析能力內容的局限性，設計多測試分析方法同時使用分析一個科學問題的綜合實驗。實驗過程中要求學生設計流程，體現學生個體思維方式。報告內容包括學生對科學問題的分析、采用各測試方法選用的目的、最終對科學問題的分析并獲得有效的結論。

2 教學方法改革

教學方法根據以學生為中心的理念，教學設計與教學實施要圍繞促進學生達到學習成果來進行，要求教師提供合適的教學環(huán)境引導學生學習，關鍵在于面向全體學生而不是個別學生，包括對全體學生的知識、能力和素質的培養(yǎng)。因此，從以教師為中心向以學生為中心轉變，是人才培養(yǎng)質量觀的轉變。這就要求對教學內容進行設計，教學方法可靈活多變，既可板書、多媒體，又可翻轉課堂、討論式、學導式等，關鍵是學生參與程度要高，教學環(huán)節(jié)緊緊圍繞學生的學習，而不是教師的教。要關注學生學習能力的差別，在教學方法選擇上，必須做到兼顧。關注新技術在教學環(huán)節(jié)中的應用，其中AI技術是一個突破性的技術，可把教學內容與人工智能技術從多個維度進行結合，把材料分析獲得信號與材料釋放的信號進行對比，建立分析技術設備、分析信號和釋放信號之間的關系，深入理解獲得信號對科學問題分析的支撐，并建立獲得的信號與輸出數據建立知識圖譜，更容易、更準確地把傳統(tǒng)枯燥的教學內容傳授給學生。

3 考核方法改革

專業(yè)認證對學生的能力培養(yǎng)達成，強調過程性，就是要求各個教學環(huán)節(jié)在學生能力培養(yǎng)達成方面及達成情況方面，能夠提供可評價、可衡量的證明。以往的考核方法包括期末考試、期中考試、實驗及平時表現。其中，期末及期中考試可有效評價學生的學習達成。實驗完成主要是報告形式，不能體現現代材料分析方法對實踐能力的考察。而平時成績主要包括出勤、課堂表現、作業(yè)等，其中出勤和課堂表現不具可衡量的程度，不能作為以產出為導向能力培養(yǎng)的指標。因此，以專業(yè)認證為背景的考核方法改革，應做到可評價、可衡量，摒除傳統(tǒng)的考核方式。對于實驗考核方法，加大過程考核的評價方法，尤其是個人實踐動手能力的考核，可開展綜合實驗，通過設備的應用及數據的分析，分別評價動手能力及應用能力，這要求在教學內容上增加相關環(huán)節(jié)。同時，對平時成績的考核，除作業(yè)評價學生對知識的掌握與運用外，應加入材料分析方法綜合運用的環(huán)節(jié)?？刹捎脠蟾娴男问剑槍Σ牧闲阅芊矫婢C合運用問題進行材料分析方法的運用，考核學生的運用能力。此外，應鼓勵學生參與全國大學生各種專業(yè)大賽，在實踐中運用各種材料分析方法，提高學生的應用能力，最終達成現代材料分析方法對學生畢業(yè)的要求。

4 評價體系改革

專業(yè)認證對評價的要求體現在持續(xù)改進上，課程應不斷完善，對于校內學生的學習效果評價，也應持續(xù)改進，包括教學方法、教學內容、教學方式的不斷改善?？刹捎枚ㄆ跍y試方法，從學習效果上進行評價，綜合考慮存在的不足與優(yōu)點，并查找原因，適時調整教學過程控制。對畢業(yè)學生也應建立跟蹤反饋機制，有針對性地對現在的教學內容、教學過程及考核方式進行改進，有助于學校、專業(yè)發(fā)現并彌補培養(yǎng)體系在培養(yǎng)學生能力上的缺失，真正把以人為本的教育思想落到實處。重要的是對材料分析技術課程的目標建立評價，從不同的方式選擇合適的評價方法、評價依據，獲得可定量的評價結果，依據評價結果與畢業(yè)的指標點要求對比，判斷是否達到了專業(yè)認證對學生能力素質的要求。通過與上一輪的評價結果進行對比分析，獲得改進部分的提升程度，發(fā)現新的問題并分析原因，提出解決方法，在下輪教學中不斷改進。