材料測(cè)試方法一流課程建設(shè)探析

于景媛，齊義輝，馬勝男，相 珺，李 強(qiáng)

（遼寧工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001）

材料測(cè)試方法是材料專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能系統(tǒng)掌握材料測(cè)試方法中最重要的X 射線衍射分析和電子顯微分析方法。學(xué)生能利用X 射線衍射儀器對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行物相測(cè)定，確定物相組成以及相對(duì)含量；學(xué)生還能利用掃描電子顯微鏡進(jìn)行顯微組織觀察、透射電鏡進(jìn)行衍射斑點(diǎn)分析。學(xué)生初步具備一定的測(cè)試分析能力以及解決工程實(shí)踐問題能力。該門課程在學(xué)生的知識(shí)、能力和素質(zhì)培養(yǎng)體系中占據(jù)重要地位。成果導(dǎo)向教育（OBE）和課程思政是目前高校教育工作中的兩大熱點(diǎn)，工程認(rèn)證是提升遼寧工業(yè)大學(xué)工科教育質(zhì)量的關(guān)鍵措施，其三大核心理念是“以學(xué)生為中心”“以成果為導(dǎo)向”和“持續(xù)改進(jìn)”。專業(yè)課程思政要求專業(yè)課教師在傳授專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，運(yùn)用合適的專業(yè)題材和內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的社會(huì)主義核心價(jià)值觀、政治信仰和社會(huì)責(zé)任，讓學(xué)生有德有才。為了響應(yīng)教育部提出的“淘汰水課，打造金課”的號(hào)召，本文將探討如何將工程認(rèn)證和思政教育理念引入材料測(cè)試方法這門課程，力爭(zhēng)將其打造成一流金課。

一、目前材料測(cè)試方法課程存在的主要問題

（一）教學(xué)內(nèi)容方面

材料測(cè)試方法這門課程部分理論知識(shí)較深，學(xué)生難以掌握。例如：晶體的旋轉(zhuǎn)和晶體取向，織構(gòu)的極圖和反極圖，晶格參數(shù)計(jì)算等。還有晶體的物相分析這部分內(nèi)容，教材中所給的案例比較少，但是如何能對(duì)物質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的物相分析是材料測(cè)試方法這門課程的重中之重的內(nèi)容。首先，過少的案例講解不利于學(xué)生熟練掌握物相定性和定量分析方法。其次，材料測(cè)試手段較多，學(xué)生通常割裂式學(xué)習(xí)，難以綜合運(yùn)用所學(xué)的測(cè)試方法來全方面、多角度思考解決工程實(shí)際問題。最后，材料測(cè)試的先進(jìn)手段日新月異，部分先進(jìn)方法未能及時(shí)補(bǔ)充到課堂教學(xué)中。因此有必要調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。

（二）教學(xué)方式方面

教學(xué)過程仍采用以教師為中心的授課模式。教師是知識(shí)傳授的發(fā)起者，學(xué)生是被動(dòng)接受的記錄員，學(xué)生所做的工作僅是記憶知識(shí)，然后應(yīng)對(duì)考試，這種低階的學(xué)習(xí)模式造成的結(jié)果就是學(xué)生考完就忘記，把知識(shí)又重新還給老師，沒有達(dá)到我們教學(xué)培養(yǎng)的目的。尤其是期末一張考卷定成績(jī)的方式更不利于培養(yǎng)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，阻礙學(xué)生整體高階素質(zhì)和能力的提升。因此迫切需要對(duì)教學(xué)方式進(jìn)行改革。

二、打造材料測(cè)試方法一流課程的基本思路

（一）改進(jìn)教學(xué)理念

將工程認(rèn)證和思政教育融入材料測(cè)試方法課程后，形成的新的教學(xué)理念如下：（1）立德樹人，將課程思政全面覆蓋和滲透整個(gè)教學(xué)內(nèi)容；（2）調(diào)整授課內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容課盡可能滿足各層次同學(xué)的需求，既具有工程性，又具有一定的創(chuàng)新性，針對(duì)學(xué)生個(gè)人特征做好因材施教；（3）授課模式多樣化，一切教學(xué)行為真正做到以學(xué)生為中心，教師的職責(zé)主要在于輔助和指導(dǎo)學(xué)生，切莫在課堂上喧賓奪主；（4）通過評(píng)估反饋，不斷改進(jìn)。

（二）以O(shè)BE 理念確定教學(xué)目標(biāo)

傳統(tǒng)教學(xué)模式主要是以選定的教材為主，教師將教材各個(gè)章節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容講授清楚后，對(duì)教材重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行期末考試即完成本門課程的教學(xué)。在這種教學(xué)模式中，教師僅僅是對(duì)學(xué)生完成了知識(shí)的傳授，但是對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)沒有達(dá)到較好的效果，同時(shí)學(xué)生最后的學(xué)習(xí)效果也沒有得到明確的評(píng)價(jià)。

現(xiàn)在，根據(jù)OBE 理念，由培養(yǎng)目標(biāo)決定畢業(yè)要求，然后對(duì)每項(xiàng)畢業(yè)要求進(jìn)行指標(biāo)點(diǎn)分解，使課程體系支撐整個(gè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，這樣每門課程可以根據(jù)自身的特點(diǎn)，相應(yīng)地支持幾個(gè)指標(biāo)點(diǎn)。材料測(cè)試方法課程教學(xué)目標(biāo)和畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)表見表1。當(dāng)材料測(cè)試方法課程教學(xué)目標(biāo)明確后，教師所要培養(yǎng)的學(xué)生能力就一目了然了。我們的課程目標(biāo)主要是對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)培養(yǎng)（基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)與基本實(shí)驗(yàn)技能）、能力培養(yǎng)（解決復(fù)雜問題能力、創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力）和情感培養(yǎng)（嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度和較強(qiáng)的分工合作精神）。教師可以根據(jù)培養(yǎng)的最終目標(biāo)選擇和設(shè)計(jì)合適的授課內(nèi)容、授課方式和考核方式。

表1 材料測(cè)試方法課程教學(xué)目標(biāo)和畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)表

（三）改革教學(xué)內(nèi)容

為了更好地達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，材料測(cè)試方法課程結(jié)合工程認(rèn)證指標(biāo)點(diǎn)及能力培養(yǎng)要求，調(diào)整教材內(nèi)容，主要包括以下幾個(gè)方面。

（1）去繁取精，使學(xué)生所學(xué)內(nèi)容既包括解決工程實(shí)際問題所需要的理論知識(shí)，又包括能提高學(xué)生分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造力的前沿知識(shí)。

（2）把學(xué)科最新發(fā)展成果引入教學(xué)；堅(jiān)持經(jīng)典與新穎結(jié)合、理論與實(shí)際應(yīng)用并重的教學(xué)理念。將大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的相關(guān)研究?jī)?nèi)容拿到課堂上與同學(xué)們進(jìn)行分析和探討，以實(shí)際案例為背景，幫助同學(xué)們更好地利用理論知識(shí)解決實(shí)際問題。例如：有一團(tuán)隊(duì)同學(xué)在做高分辨透射電鏡時(shí)，利用透射電鏡數(shù)據(jù)采集和分析的軟件DM來測(cè)量高分辨電鏡圖片中的晶面間距，想通過晶面間距找到相對(duì)的物相。在這一過程中涉及到X 射線衍射分析和透射電鏡分析等相關(guān)知識(shí)，需要教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行合理指導(dǎo)，幫助同學(xué)形成解決實(shí)際問題的清晰思路。

（4）增加學(xué)生對(duì)知識(shí)的總結(jié)和融匯貫通能力的訓(xùn)練，要求學(xué)生制作各個(gè)章節(jié)所學(xué)內(nèi)容的思維導(dǎo)圖，如圖1 所示，將所學(xué)的內(nèi)容做到心中有數(shù)。同時(shí)將分散到各個(gè)章節(jié)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行整合處理。例如：當(dāng)X 射線照射晶體時(shí)，滿足什么樣條件的晶面才能產(chǎn)生衍射線？最開始學(xué)習(xí)布拉格方程的時(shí)候，學(xué)生只知道滿足布拉格方程的晶面就能產(chǎn)生衍射，等學(xué)生學(xué)習(xí)到結(jié)構(gòu)因子的時(shí)候，進(jìn)一步懂得還需要滿足F≠0。當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)倒易空間點(diǎn)陣和厄瓦爾德圖解法時(shí)，學(xué)生了解到晶面所對(duì)應(yīng)的倒易矢量和反射球相交即可產(chǎn)生衍射。這樣通過各個(gè)章節(jié)知識(shí)的融合，學(xué)生對(duì)衍射的產(chǎn)生和衍射方向的確定形成了全面的了解?？梢愿鶕?jù)實(shí)際情況采用不同的方式解決衍射方向問題。

圖1 材料測(cè)試方法第一章思維導(dǎo)圖

總之，調(diào)整授課內(nèi)容后，課程內(nèi)容豐富，課程難度深淺合理，能滿足不同類型學(xué)生的需要。喜歡工程實(shí)踐的同學(xué)可以多學(xué)習(xí)案例分析，喜歡科學(xué)研究的同學(xué)可以學(xué)習(xí)更深的理論知識(shí)，掌握更加前沿的測(cè)試方法，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。

（四）改革教學(xué)模式

教學(xué)目標(biāo)分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與教學(xué)活動(dòng)思路對(duì)應(yīng)圖如圖2 所示。由圖2 可知，教學(xué)目標(biāo)分為低階性的記憶、理解、應(yīng)用和高階性的分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造。建設(shè)一流課程的主要目標(biāo)之一就是通過改變教學(xué)方式和評(píng)價(jià)方式加強(qiáng)學(xué)生高階性目標(biāo)的培養(yǎng)。這就要首先避免傳統(tǒng)講授式和問答式課堂，授課不能單純是老師照著教材講，然后提問學(xué)生回答問題。課堂教學(xué)應(yīng)該回歸以學(xué)生為中心，可以采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、問題導(dǎo)向、分組討論等教學(xué)模式。例如：可以采用MOOC 平臺(tái)預(yù)先發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生通過課前自學(xué)，小組研討后，在課堂上對(duì)本節(jié)課相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，其他同學(xué)參與討論和質(zhì)疑，教師負(fù)責(zé)提問題，學(xué)生負(fù)責(zé)解釋，如果沒有同學(xué)能正確解釋，教師再對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行講授。通過這種方式一方面能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，并將壓力轉(zhuǎn)換為動(dòng)力和興趣，另一方面重在培養(yǎng)學(xué)生的高階能力。學(xué)生通過自我預(yù)習(xí)、自我分析、自我解惑后能提高獨(dú)立學(xué)習(xí)能力，在聽取其他同學(xué)講課過程中，可以對(duì)其他同學(xué)講授的內(nèi)容是否正確進(jìn)行評(píng)價(jià)，提高評(píng)價(jià)能力。最后通過教師質(zhì)疑、點(diǎn)評(píng)和總結(jié)，可以對(duì)自己所忽視或者未理解的問題進(jìn)行突破學(xué)習(xí)，提高了學(xué)習(xí)的質(zhì)量。此外，還可以發(fā)布一些具有挑戰(zhàn)性的小組任務(wù)，例如：發(fā)布小組任務(wù)“如何判定AuCu試樣室溫下是有序排列還是無序排列？”小組成員可以預(yù)先查找資料，然后分工合作來完成，從而提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)造解決問題能力。

圖2 教學(xué)目標(biāo)分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與教學(xué)活動(dòng)思路

下面作者以布拉格方程及應(yīng)用這節(jié)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)過程展示，如圖3 所示。首先我們以如何鑒定金飾品真假這一實(shí)際案例為切入點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)入，讓同學(xué)積極展開討論尋找切實(shí)可行的鑒定方法，然后引出本次課程學(xué)習(xí)內(nèi)容，隨后請(qǐng)同學(xué)們分組討論嘗試進(jìn)行布拉格方程的推導(dǎo)，教師對(duì)難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行指導(dǎo)和詳細(xì)講解，之后師生通過互動(dòng)方式討論、探究、完成實(shí)際案例金飾品的鑒定，最后教師進(jìn)行課堂總結(jié)并留作業(yè)。

圖3 布拉格方程及應(yīng)用教學(xué)過程展示

此外，教學(xué)方式多樣化。在原有線下教學(xué)的基礎(chǔ)上，開展了線上教學(xué)資源建設(shè)，利用學(xué)校MOOC 平臺(tái)建立豐富多彩的線上教學(xué)資源，MOOC 平臺(tái)上有學(xué)習(xí)指南、ppt、視頻、習(xí)題、輔導(dǎo)書等相關(guān)資源推送，學(xué)生能夠充分利用課下時(shí)間進(jìn)行自學(xué)，促進(jìn)學(xué)生課下學(xué)習(xí)。MOOC 平臺(tái)上還有測(cè)試題進(jìn)行訓(xùn)練。

（五）改革考核方式

完善過程考核機(jī)制，豐富過程考核方法，從傳統(tǒng)的單一期末考試卷子定成績(jī)的方式，轉(zhuǎn)變?yōu)檫^程性考試（40%）+期末考試（60%）。過程性考核由三部分構(gòu)成：一是線下課堂成績(jī)，包括課堂測(cè)試、課堂討論和搶答環(huán)節(jié)得分情況，占20%；二是課后作業(yè)完成情況，占10%；三是線上MOOC 學(xué)習(xí)成績(jī)，包括觀看視頻的次數(shù)、時(shí)長(zhǎng)、討論，占10%。期末考試成績(jī)只占60%，期末考試結(jié)合工程認(rèn)證課程目標(biāo)要求進(jìn)行出題，其中20%的客觀題直接考察學(xué)生對(duì)知識(shí)記憶和理解情況，80%的主觀題重在考察學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)動(dòng)和實(shí)際問題的能力。比如：以實(shí)驗(yàn)測(cè)得的X 射線衍射數(shù)據(jù)為例，讓學(xué)生利用所學(xué)物相分析的方法，進(jìn)行物相確定，晶體結(jié)構(gòu)分析，并對(duì)每個(gè)衍射峰進(jìn)行晶面指數(shù)標(biāo)定，同時(shí)確定晶格的參數(shù)。依據(jù)考試情況分析教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度見表2。由表2 可知，各個(gè)課程目標(biāo)的達(dá)成度都較好。

表2 材料測(cè)試方法課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)表

三、結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)材料測(cè)試方法課程特點(diǎn)和學(xué)校人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位，構(gòu)建了理論、實(shí)踐、創(chuàng)新逐層遞進(jìn)的教學(xué)體系，形成了理論教學(xué)、工程實(shí)訓(xùn)培養(yǎng)以及大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目訓(xùn)練三位一體逐層遞進(jìn)的培養(yǎng)模式。建立了系統(tǒng)性、前沿性和大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合OBE 理念，加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的培養(yǎng)，提高了學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決工程問題的能力和創(chuàng)造性思維的能力。在授課過程中，真正以學(xué)生為中心，問題鏈導(dǎo)向式、分組討論式將作為教學(xué)模式的主體，教師的主戰(zhàn)場(chǎng)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生不斷思考，不斷地產(chǎn)生問題和分析問題，最后自己尋找到答案。本課程通過對(duì)上述各個(gè)內(nèi)容進(jìn)行改革，提高了材料測(cè)試方法課程的教學(xué)質(zhì)量，力爭(zhēng)將材料測(cè)試方法這門課程打造成高水平的一流金課。