“材料分析方法”課程教學(xué)改革與實(shí)踐

摘 要 “材料分析方法”是材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，具有較強(qiáng)的理論性與實(shí)踐性。文章通過(guò)對(duì)該課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題的分析，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，提出一系列教學(xué)改革措施，包括優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容、采用線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)以及完善課程考核評(píng)價(jià)體系等。教學(xué)改革實(shí)踐表明，這些措施有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維，提升了課程教學(xué)質(zhì)量，為材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供了有力支撐。

關(guān)鍵詞 材料分析方法；教學(xué)改革；效果

中圖分類(lèi)號(hào)：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.06.010

Teaching Reform and Practice of \"Materials Analysis Methods\" Course

DAI Haiyang， CHEN Jing， LI Tao

（School of Electronic Information， Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou， Henan 450002）

Abstract \"Materials Analysis Methods\" is a fundamental course in materials related majors， with strong theoretical and practical significance. By analyzing the current teaching situation and existing problems of the course， combined with teaching practice， a series of teaching reform measures are proposed， including optimizing and integrating teaching content， adopting a blended online and offline teaching mode， strengthening practical teaching links， and improving the course assessment and evaluation system. The practice of teaching reform has shown that these measures effectively stimulate students' interest in learning， improve their practical ability and innovative thinking， enhance the quality of curriculum teaching， and provide strong support for the cultivation of innovative talents in materials related majors.

Keywords materials analysis methods; teaching reform; effect

當(dāng)今科技迅猛發(fā)展，材料科學(xué)正經(jīng)歷著前所未有的變革與創(chuàng)新。材料的微觀(guān)結(jié)構(gòu)與性能分析對(duì)于深入理解材料行為、開(kāi)發(fā)新型材料以及推動(dòng)材料應(yīng)用起著決定性作用[1-2]，而“材料分析方法”這一課程在培養(yǎng)學(xué)生掌握精準(zhǔn)剖析材料的能力方面，占據(jù)著核心地位。

傳統(tǒng)的“材料分析方法”課程教學(xué)在面對(duì)新時(shí)代的需求時(shí)，其局限性逐漸顯現(xiàn)。隨著材料科學(xué)的邊界不斷拓展，新的分析技術(shù)不斷涌現(xiàn)，而教材更新的滯后性導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容難以緊跟學(xué)科前沿，學(xué)生所學(xué)與實(shí)際科研及工業(yè)應(yīng)用中的最新進(jìn)展脫節(jié)。教學(xué)模式上，以教師為中心的單一講授方式，忽視了學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的獨(dú)特性與個(gè)性化需求，不利于激發(fā)學(xué)生的探索欲望與創(chuàng)新思維。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)受限于儀器設(shè)備的高成本與數(shù)量不足，學(xué)生實(shí)際操作機(jī)會(huì)匱乏，難以有效錘煉學(xué)生解決復(fù)雜實(shí)際問(wèn)題的能力。此外，不夠科學(xué)的課程考核體系，過(guò)度聚焦理論考試成績(jī)，無(wú)法精準(zhǔn)評(píng)估學(xué)生的實(shí)踐技能、創(chuàng)新能力與綜合素養(yǎng)的提升。

為契合新時(shí)代對(duì)創(chuàng)新型人才的要求，對(duì)“材料分析方法”課程進(jìn)行深入的教學(xué)改革勢(shì)在必行。本研究旨在通過(guò)剖析現(xiàn)有教學(xué)問(wèn)題，提出優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)模式、強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)以及完善考核體系等改革舉措，深入探究其在提升教學(xué)質(zhì)量、助力學(xué)生成長(zhǎng)方面的顯著成效，為材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)改革提供具有借鑒意義的范例與理論支撐。

1" “材料分析方法”課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

“材料分析方法”課程主要介紹材料成分、組織結(jié)構(gòu)和性能表征的基本原理、儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)方法，涵蓋了" X" 射線(xiàn)衍射分析、電子顯微鏡分析、光譜分析等多種現(xiàn)代分析技術(shù)[3-4]。課程內(nèi)容具有理論性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣、儀器設(shè)備昂貴且復(fù)雜等特點(diǎn)。目前，該課程在教學(xué)過(guò)程中存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

1.1" " 教學(xué)內(nèi)容相對(duì)陳舊

隨著材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的材料分析方法和技術(shù)層出不窮。然而，現(xiàn)有的課程教材更新速度較慢，教學(xué)內(nèi)容滯后于學(xué)科前沿發(fā)展，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)，難以滿(mǎn)足學(xué)生對(duì)新知識(shí)、新技術(shù)的需求。

1.2" 教學(xué)模式單一

傳統(tǒng)的課程教學(xué)缺乏師生之間的有效互動(dòng)。這種教學(xué)模式過(guò)于注重知識(shí)的灌輸，忽視了學(xué)生的主體地位和個(gè)性化需求，容易使學(xué)生感到枯燥乏味，從而降低學(xué)習(xí)興趣和積極性。此外，由于課程內(nèi)容的抽象性和復(fù)雜性，單純的課堂講授難以讓學(xué)生深入理解和掌握材料分析方法的原理及應(yīng)用，教學(xué)效果不理想。

1.3" 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱

“材料分析方法”是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，實(shí)踐教學(xué)對(duì)于學(xué)生掌握儀器操作技能、培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力具有重要意義。然而，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴、數(shù)量有限，實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)相對(duì)較少，難以滿(mǎn)足學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，通常是教師先進(jìn)行儀器操作演示，學(xué)生再分組進(jìn)行簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生缺乏獨(dú)立思考和創(chuàng)新實(shí)踐的機(jī)會(huì)，不利于學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

1.4" 課程考核方式不科學(xué)

目前，“材料分析方法”課程的考核方式大多采用傳統(tǒng)的閉卷考試成績(jī)加平時(shí)成績(jī)的形式。閉卷考試側(cè)重于對(duì)學(xué)生理論知識(shí)的考查，難以全面評(píng)估學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維和綜合素質(zhì)。平時(shí)成績(jī)則依據(jù)學(xué)生的考勤、上課回答問(wèn)題、作業(yè)完成情況等進(jìn)行評(píng)定，考核指標(biāo)不夠全面和客觀(guān)，不能真實(shí)反映學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)效果，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造性。

2" “材料分析方法”課程教學(xué)改革措施

針對(duì)課程教學(xué)中存在的上述問(wèn)題，結(jié)合新時(shí)代人才培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，課程組提出以下教學(xué)改革措施。

2.1" 優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容

為了使教學(xué)內(nèi)容更好地適應(yīng)學(xué)科發(fā)展和時(shí)代需求，課程組對(duì)“材料分析方法”課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化整合。在保持課程原有基本框架和核心內(nèi)容的基礎(chǔ)上，及時(shí)更新和補(bǔ)充新知識(shí)、新技術(shù)，如同步輻射X射線(xiàn)分析、高分辨電子顯微鏡技術(shù)、原位分析技術(shù)等前沿內(nèi)容，拓寬學(xué)生的知識(shí)面[5-7]。同時(shí)，注重教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和邏輯性，避免不同章節(jié)之間的重復(fù)和脫節(jié)，將各種材料分析方法按照其功能和應(yīng)用進(jìn)行分類(lèi)整合，使學(xué)生能夠更好地理解和掌握不同分析方法之間的內(nèi)在聯(lián)系和區(qū)別，從而能夠根據(jù)實(shí)際材料分析需求選擇合適的分析方法。

2.2" 采用線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式

線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式是將傳統(tǒng)的課堂教學(xué)與線(xiàn)上教學(xué)相結(jié)合，充分利用線(xiàn)上教學(xué)和線(xiàn)下教學(xué)各自的優(yōu)勢(shì)來(lái)提高教學(xué)效果[4]。

課前，教師將教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、教學(xué)課件、教學(xué)視頻、電子教材等學(xué)習(xí)資料上傳到超星學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，學(xué)生利用課外時(shí)間自主學(xué)習(xí)，為課堂深入學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。同時(shí)，教師在超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)上發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)、預(yù)習(xí)思考題和討論話(huà)題，引導(dǎo)學(xué)生思考并參與討論，了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況和存在的問(wèn)題，以便在課堂教學(xué)中有針對(duì)性地進(jìn)行講解。課堂上，針對(duì)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)講解，通過(guò)案例分析、課堂提問(wèn)、小組討論等方式組織學(xué)生開(kāi)展互動(dòng)式學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。例如，在講解X射線(xiàn)衍射分析時(shí)，教師可以結(jié)合自己科研項(xiàng)目中單晶和陶瓷材料的X射線(xiàn)衍射（XRD）圖譜，引導(dǎo)學(xué)生分析XRD圖譜中衍射峰的位置、強(qiáng)度和寬度與材料晶體結(jié)構(gòu)、晶格參數(shù)、微觀(guān)應(yīng)變、晶粒尺寸等之間的關(guān)系，讓學(xué)生在實(shí)際案例中深入理解X射線(xiàn)衍射分析的原理及其實(shí)際應(yīng)用。同時(shí)，利用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)上的測(cè)試功能，對(duì)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效果進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)反饋的情況及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)策略，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。課后，教師在超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)上發(fā)布作業(yè)、拓展學(xué)習(xí)材料和課后討論話(huà)題，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，加深對(duì)所學(xué)分析方法的理解。此外，教師還可以利用學(xué)習(xí)平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)分析功能，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)軌跡和學(xué)習(xí)效果，為個(gè)性化教學(xué)提供依據(jù)；利用學(xué)習(xí)平臺(tái)收集學(xué)生的反饋意見(jiàn)，為以后的線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)提供改進(jìn)方向。

2.3" 強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)比例，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的比例，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如，設(shè)計(jì)“材料組織結(jié)構(gòu)與性能綜合分析”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，要求學(xué)生自行選擇一種材料，制定實(shí)驗(yàn)方案，采用多種材料分析方法（如X射線(xiàn)衍射分析、掃描電子顯微鏡分析、磁性測(cè)試等）對(duì)材料的組織結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中綜合運(yùn)用所學(xué)的材料分析方法，提升了獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，提高教師的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。鼓勵(lì)教師積極參與科研項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究，及時(shí)將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，不斷更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段。

建立開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室制度，為學(xué)生提供更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)。開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室在課余時(shí)間向?qū)W生開(kāi)放，學(xué)生可自主申請(qǐng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和科技創(chuàng)新活動(dòng)。實(shí)驗(yàn)室配備專(zhuān)業(yè)的指導(dǎo)教師，為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)技術(shù)指導(dǎo)和安全保障，幫助學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。通過(guò)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

2.4" 完善課程考核評(píng)價(jià)體系

建立科學(xué)的課程考核評(píng)價(jià)體系是全面評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果、促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提升的重要手段。在“材料分析方法”課程考核評(píng)價(jià)體系中，應(yīng)采用多元化的考核評(píng)價(jià)方式，注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程和綜合素質(zhì)的考核。

課程考核成績(jī)由平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、期末考試成績(jī)等多部分組成。平時(shí)成績(jī)占30%，主要包括學(xué)生的線(xiàn)上學(xué)習(xí)情況（如在線(xiàn)學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、參與討論次數(shù)、作業(yè)完成質(zhì)量等）、課堂表現(xiàn)（如考勤、課堂提問(wèn)回答情況、小組討論參與度等）以及課程論文撰寫(xiě)情況等；實(shí)驗(yàn)成績(jī)占20%，主要根據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的表現(xiàn)（如實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)等）以及實(shí)驗(yàn)考試成績(jī)進(jìn)行綜合評(píng)定；期末考試成績(jī)占50%，采用開(kāi)卷或半開(kāi)卷考試方式，減少對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的記憶性考查，增加對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的考查，如案例分析題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題等。通過(guò)多元化的考核評(píng)價(jià)方式，全面、客觀(guān)、公正地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3" 教學(xué)改革實(shí)踐效果

通過(guò)對(duì)“材料分析方法”課程實(shí)施上述教學(xué)改革措施，取得了顯著的教學(xué)改革實(shí)踐效果。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

3.1" 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣明顯提高

線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式的應(yīng)用以及豐富多樣的教學(xué)資源和教學(xué)活動(dòng)，使課程教學(xué)變得更加生動(dòng)有趣、富有吸引力。學(xué)生從傳統(tǒng)教學(xué)模式的被動(dòng)接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)參與者，學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性得到了極大提高。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的線(xiàn)上學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)明顯增加，參與課程討論的次數(shù)和質(zhì)量顯著提高，對(duì)課程教學(xué)的滿(mǎn)意度也大幅提升。

3.2" 學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維得到有效培養(yǎng)

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)為學(xué)生提供了更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)和創(chuàng)新空間。學(xué)生通過(guò)反復(fù)練習(xí)，掌握了材料分析儀器的操作技能，能更加自信和熟練地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)成功率明顯提高。綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)展，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。在近年來(lái)的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目和各類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽中，參與“材料分析方法”課程學(xué)習(xí)的學(xué)生表現(xiàn)出色，取得了優(yōu)異的成績(jī)，充分展示了學(xué)生較強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

3.3" 課程教學(xué)質(zhì)量顯著提升

教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化整合使課程教學(xué)更加貼近學(xué)科前沿和實(shí)際應(yīng)用，學(xué)生所學(xué)知識(shí)更加系統(tǒng)、全面和實(shí)用。線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)以及多元化考核評(píng)價(jià)體系的應(yīng)用，提高了教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。從學(xué)生的期末考試成績(jī)來(lái)看，成績(jī)優(yōu)秀和良好的學(xué)生比例明顯增加，不及格率顯著下降。

4" 結(jié)語(yǔ)

新時(shí)代，“材料分析方法”課程教學(xué)改革是材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的必然要求。通過(guò)優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容、采用線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)以及完善課程考核評(píng)價(jià)體系等一系列教學(xué)改革措施的實(shí)施，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維，提升了課程教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代要求的材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新型人才提供了有力保障。然而，教學(xué)改革是一個(gè)持續(xù)不斷的探索過(guò)程，需要我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整和完善教學(xué)改革方案，以適應(yīng)不斷發(fā)展變化的教育教學(xué)需求。

通信作者：代海洋

基金項(xiàng)目：鄭州輕工業(yè)大學(xué)第十三批教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目（2021123）。

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