《材料分析與表征》的課程教學(xué)探討

趙劍豪 容建華

摘要：文章從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、第一堂課喚起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、將最新的科研成果帶進(jìn)課堂教學(xué)、加強(qiáng)課堂教學(xué)互動(dòng)、重視案例教學(xué)、注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面對(duì)《材料分析與表征》的課程教學(xué)進(jìn)行探討，對(duì)提高該課程的教學(xué)質(zhì)量有重要意義。

關(guān)鍵詞：材料分析方法；課程教學(xué)；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）10-0160-02

提高本科教學(xué)質(zhì)量是我國(guó)高等教育的工作重點(diǎn)，而課程教學(xué)是本科教學(xué)工作的核心。高等理工科院校今后發(fā)展的主要方向是培養(yǎng)創(chuàng)新型的專業(yè)人才，而專業(yè)課程教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)及創(chuàng)新實(shí)踐能力的重要手段[1]。在材料科學(xué)中，《材料分析與表征》課程的地位舉足輕重，但該課程的綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)，知識(shí)領(lǐng)域廣泛，邏輯性強(qiáng)，內(nèi)容抽象，不容易理解與掌握。很多學(xué)生在上課時(shí)由于不感興趣或者聽(tīng)不懂，導(dǎo)致該課程的教學(xué)效果普遍較差。因此，如何針對(duì)《材料分析與表征》的課程特點(diǎn)，改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)思路，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，是值得思考的問(wèn)題。本文將從以下幾點(diǎn)來(lái)探討《材料分析與表征》的課程教學(xué)方法：

一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

《材料分析與表征》課程所涉及的材料分析方法多種多樣，包括衍射分析、光譜分析、電子顯微分析、電子能譜分析、色譜分析、質(zhì)譜分析、電化學(xué)分析、熱分析等等，覆蓋與材料相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域，專業(yè)性強(qiáng)，需要掌握較好的專業(yè)理論基礎(chǔ)知識(shí)才能做到靈活應(yīng)用。然而，要在有限的教學(xué)課時(shí)里將所有的分析方法都講清楚并被學(xué)生消化吸收是很難的，往往導(dǎo)致教學(xué)效果欠佳。因此，在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，有必要根據(jù)所屬專業(yè)的研究領(lǐng)域與培養(yǎng)目標(biāo)有針對(duì)性地選講一些常用的分析方法，如與材料化學(xué)組成相關(guān)的分析方法以及與材料微結(jié)構(gòu)相關(guān)的分析方法，減小課程的廣度并相應(yīng)增加對(duì)測(cè)試結(jié)果分析的講解，其他不常用的材料分析方法可以采用自學(xué)-輔導(dǎo)式的教學(xué)方法，這樣有利于學(xué)生精通掌握那些基礎(chǔ)的、常用的分析方法，提高教學(xué)質(zhì)量。

二、第一堂課喚起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

第一堂課很重要，這是老師與學(xué)生的第一次課堂見(jiàn)面，也是學(xué)生對(duì)該課程最神秘、最好奇的時(shí)候，因此上好第一堂課對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣至關(guān)重要。由于《材料分析與表征》課程的實(shí)用性，老師除了常規(guī)性介紹該課程的課程特點(diǎn)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)要求與教學(xué)目標(biāo)等外，還應(yīng)該讓學(xué)生明白為什么要學(xué)習(xí)這門課程，通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)能學(xué)會(huì)哪些重要的知識(shí)或者技術(shù)，這些知識(shí)技術(shù)在日常的工作生活中有什么重要應(yīng)用。最好能舉一些具體的實(shí)例，從與學(xué)生自身密切相關(guān)的就業(yè)技能或者社會(huì)密切關(guān)注的事件等角度來(lái)介紹。例如可以借用“毒奶瓶”事件中的雙酚A檢測(cè)[2]、食品保鮮膜種類與安全性的辨別[3]、紅藍(lán)寶石的鑒別[4]等例子來(lái)介紹材料分析方法的作用與重要性，以此來(lái)喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，興趣是學(xué)好一門課程的唯一動(dòng)力。

三、將最新的科研成果帶進(jìn)課堂教學(xué)

《材料分析與表征》的課程知識(shí)大多數(shù)是抽象的、難理解的，因此該課程教學(xué)不可能像文科分析電影故事情節(jié)那樣耐人尋味。正因?yàn)檫@樣，《材料分析與表征》的課程教學(xué)更需要圖文并茂，需要引入一些引人入勝的研究成果來(lái)展示它的魅力。研究成果的選擇最好是一些世界性的重大新發(fā)現(xiàn)，這些新發(fā)現(xiàn)不一定學(xué)生能馬上理解，但最好是有所聽(tīng)聞的，比如2014的“諾貝爾”化學(xué)獎(jiǎng)是超高分辨率熒光顯微鏡的發(fā)明，可以擺脫電子顯微鏡的局限，像普通顯微鏡那樣方便使用，但能觀察分析普通顯微鏡無(wú)法分辨的小于0.2微米的物體，這對(duì)觀察活體生物樣品非常有利，讓學(xué)生明白這些重要發(fā)現(xiàn)的主要貢獻(xiàn)是什么；也可以是選擇一些學(xué)生有切身體會(huì)的創(chuàng)新工程科研實(shí)驗(yàn)，這樣更能引起學(xué)生的共鳴。科研成果的介紹中需要重點(diǎn)突出與解釋該成果中運(yùn)用了與課程相關(guān)的哪些知識(shí)點(diǎn)，這些知識(shí)點(diǎn)是如何發(fā)揮作用解決問(wèn)題的，以幫助學(xué)生理解各種材料分析方法的特點(diǎn)與應(yīng)用，也因此增加學(xué)生對(duì)科學(xué)的崇尚感和求知欲，從而提高學(xué)習(xí)的熱情和積極性。

四、加強(qiáng)課堂教學(xué)互動(dòng)

課程教學(xué)包括老師的傳授講解與學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)，這是相輔相成、密不可分的兩部分。很多老師在課堂上只專注于自己對(duì)課件的講解，而忽略了學(xué)生的思維是否與自己同步，也就是忽視了學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)這一環(huán)節(jié)。實(shí)踐證明，由于《材料分析與表征》課程的基礎(chǔ)知識(shí)抽象且邏輯性強(qiáng)，老師單純地傳授講解，學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握能力與效率是比較低的。即使老師在課堂上對(duì)某些重要的知識(shí)點(diǎn)重申很多遍，在考試時(shí)學(xué)生仍然可能犯錯(cuò)，說(shuō)明學(xué)生對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)其實(shí)并沒(méi)有真正掌握，老師自認(rèn)為已經(jīng)講得很清楚了，但實(shí)際上是“對(duì)牛彈琴”。因此，隨時(shí)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度非常重要，而課堂互動(dòng)可以很好地達(dá)到這一目標(biāo)。課堂互動(dòng)有多種形式：第一，提問(wèn)問(wèn)題。想檢驗(yàn)學(xué)生是否已經(jīng)聽(tīng)懂，隨時(shí)提問(wèn)是最簡(jiǎn)單的方式。提問(wèn)不僅可以了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解情況，還可以提高學(xué)生聽(tīng)課的注意力。第二，專題討論。對(duì)一些較難理解的知識(shí)點(diǎn)，可以設(shè)置討論專題，讓學(xué)生分組進(jìn)行討論。例如，設(shè)立“光學(xué)顯微鏡與電子顯微鏡的區(qū)別”這一專題，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，要求各組學(xué)生課前對(duì)這兩種顯微鏡的原理、應(yīng)用及其局限性等內(nèi)容進(jìn)行資料查閱和整理，課堂上向其他學(xué)生展示討論結(jié)果。最后，任課老師根據(jù)討論結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)與總結(jié)。通過(guò)專題討論不僅可以鍛煉學(xué)生查閱文獻(xiàn)和思考分析問(wèn)題的能力，還可以培養(yǎng)學(xué)生之間的合作精神，對(duì)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力很有幫助。

五、重視案例教學(xué)

案例教學(xué)是一種通過(guò)模擬或者重現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中的一些場(chǎng)景，讓學(xué)生把自己納入案例現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)討論或者研討的方式來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種教學(xué)方法[5]，最早在管理學(xué)、法學(xué)等學(xué)科中使用。其實(shí)，案例教學(xué)在《材料分析與表征》的課程教學(xué)中同樣重要，它將材料分析方法的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用密切結(jié)合，向?qū)W生展示如何靈活運(yùn)用課程知識(shí)解決日常生活生產(chǎn)中的問(wèn)題?！恫牧戏治雠c表征》的課程教學(xué)可以適當(dāng)編輯5～10個(gè)教學(xué)案例，覆蓋該課程所講授的各種分析方法。案例教學(xué)包括案例的選擇、測(cè)試方法的選擇、測(cè)試結(jié)果的分析討論三方面。教學(xué)案例可以選擇社會(huì)關(guān)注較多的事件，如“三聚氰胺奶粉”、“毒奶瓶”等事件，或者校內(nèi)教師的研究課題，引出需要分析的問(wèn)題。然后，根據(jù)所需要分析的問(wèn)題去選擇合適的分析方法。最后，對(duì)所得的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析與討論。這個(gè)過(guò)程，如果老師采用啟發(fā)式的教學(xué)方式，教學(xué)效果會(huì)比直接展示案例的教學(xué)方式更好。比如“氧化石墨烯與金納米棒復(fù)合材料的表征”案例，由教師首先介紹研究的背景和材料的制備方法，然后引導(dǎo)學(xué)生思考如何選擇測(cè)試方法對(duì)材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，再分析所選用的各種顯微鏡的適用性，預(yù)計(jì)可得到哪些數(shù)據(jù)，如何解釋圖譜等等，通過(guò)這樣一步一步進(jìn)行，使學(xué)生不僅了解了教師的科研工作，更加深了對(duì)分析測(cè)試方法的理解和應(yīng)用。

六、注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)

《材料分析與表征》的課程教學(xué)除了基礎(chǔ)理論教學(xué)外，還必須有實(shí)驗(yàn)教學(xué)。學(xué)生需要通過(guò)做實(shí)驗(yàn)來(lái)深化理解理論基礎(chǔ)知識(shí)以及提高實(shí)驗(yàn)動(dòng)手技能。與課堂教學(xué)相比，學(xué)生對(duì)做實(shí)驗(yàn)更感興趣，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)實(shí)用性強(qiáng)，更能開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，使學(xué)生覺(jué)得更有成就感。實(shí)驗(yàn)教學(xué)有兩種：第一種是課程安排的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，包括驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)，另一種是學(xué)生業(yè)余時(shí)間參加的科研實(shí)驗(yàn)，如當(dāng)實(shí)驗(yàn)室科研助手或者參加大學(xué)生創(chuàng)新工程、“挑戰(zhàn)杯”等項(xiàng)目。第一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)可以設(shè)置一些能與日常應(yīng)用密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，如《材料分析與表征》課程設(shè)置用紅外光譜法辨別市售的食品保鮮膜實(shí)驗(yàn)；或者設(shè)置跟其他相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，比如學(xué)生可以利用《材料分析與表征》的各種分析方法對(duì)自己在其他實(shí)驗(yàn)課（如《高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)》、《高分子材料實(shí)驗(yàn)》、《無(wú)機(jī)非金屬材料實(shí)驗(yàn)》、《生物材料實(shí)驗(yàn)》等）制備的樣品進(jìn)行分析。這樣不僅可以使相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密關(guān)聯(lián)，還有利于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性，因?yàn)樗麄兿肭笾约褐苽涞臉悠返降捉Y(jié)構(gòu)和性能如何。而第二種關(guān)于學(xué)生業(yè)余時(shí)間自主參加的科研實(shí)驗(yàn)，有利于提高學(xué)生的科研能力與創(chuàng)新能力，加深對(duì)理論知識(shí)的理解與運(yùn)用，對(duì)科研后備人才培養(yǎng)有重要作用，但需要老師投放更多的精力對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，因此需要老師具有高度的責(zé)任感和無(wú)私奉獻(xiàn)精神。

以上是本文對(duì)《材料分析與表征》的課程教學(xué)的幾點(diǎn)探討?？傊?，專業(yè)課程教學(xué)是本科教學(xué)的重中之重，高校肩負(fù)著培養(yǎng)國(guó)家科學(xué)技術(shù)人才的重任，提高專業(yè)課程的教學(xué)質(zhì)量對(duì)培養(yǎng)高層次的后備人才有重要意義。盡管目前由于各種原因?qū)е卤究平虒W(xué)質(zhì)量有下降趨勢(shì)，但只要擺正心態(tài)，將本科教學(xué)放在第一位，不斷改進(jìn)教學(xué)方法，就一定能提高教學(xué)效果。

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