《材料現(xiàn)代分析方法》課程教學(xué)改革研討

可丹丹 蔡穎 布林朝克 胡鋒 邢瑞光 趙鑫

摘要：文章結(jié)合內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院材料專業(yè)的長期教學(xué)經(jīng)驗，分析了《材料現(xiàn)代分析方法》課程重要特點、學(xué)習(xí)目標(biāo)和課程改革幾點意見，主要論述了《材料現(xiàn)代分析方法》的教材改革、課堂教學(xué)改革以及增設(shè)開放式實驗教學(xué)環(huán)境，旨在提高教師教學(xué)素質(zhì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)能力。

關(guān)鍵詞：《材料現(xiàn)代分析方法》;教材建設(shè);課程教學(xué)研討

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）18-0136-02

一、引言

納米科學(xué)與技術(shù)是20世紀(jì)80年代末期興起的，經(jīng)過三十多年的發(fā)展，納米技術(shù)已逐步邁出實驗室走向市場，其商業(yè)化應(yīng)用在全球范圍內(nèi)迅速展開。全世界都認(rèn)識到，納米技術(shù)將引起新一輪的產(chǎn)業(yè)變革，未來擁有并掌握納米技術(shù)及其應(yīng)用的國家將更具備核心競爭力。根據(jù)材料科學(xué)與工程學(xué)科的發(fā)展趨勢及其對人才培養(yǎng)需求的變化，《材料現(xiàn)代分析方法》以最基本和最常用的幾種材料分析測試方法為主要內(nèi)容，使學(xué)生對其基本原理、試驗技術(shù)、常用設(shè)備和分析方法具有較全面的認(rèn)識和一定的實驗操作能力，為日后從事材料科學(xué)研究工作和解決材料應(yīng)用中的工程實際問題奠定基礎(chǔ)。為適應(yīng)全面深化實行工程教育專業(yè)認(rèn)證的相關(guān)要求，這位材料科學(xué)與工程專業(yè)的發(fā)展提供了難得的機(jī)遇，我們對《材料現(xiàn)代分析方法》課程改革和發(fā)展進(jìn)行了深入的思考和一系列改革。

二、課程特點及學(xué)習(xí)目標(biāo)

《材料現(xiàn)代分析方法》課程介紹：本課程詳細(xì)介紹微觀分析手段包括紅外光譜（FT-IR）、X射線衍射（XRD）、X射線光電子衍射（XPS）、掃描電子顯微鏡（SEM）、熱分析（TG、DTA、DSC、DMA）等幾種材料現(xiàn)代分析方法的原理、檢測過程與儀器、測試結(jié)果的分析處理和方法的典型應(yīng)用等，著重闡明各類物理檢測信號的產(chǎn)生，并引入或派生各種相關(guān)的現(xiàn)代材料分析檢測技術(shù)。

作為典型的交叉學(xué)科，《材料現(xiàn)代分析方法》課程的教學(xué)具有一定的難度。首先，課程內(nèi)容及知識面廣，涉及物理學(xué)、光學(xué)、儀器使用、材料特性等多部分內(nèi)容，因此難以在有限的課程教學(xué)時間內(nèi)全面系統(tǒng)地深入介紹學(xué)科內(nèi)容，容易導(dǎo)致學(xué)生沒有節(jié)制的填鴨式教學(xué)，使學(xué)生無法在有限時間內(nèi)消化多種現(xiàn)代分析技術(shù)的應(yīng)用和使用，影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。如何準(zhǔn)確把握課程的基礎(chǔ)理論框架，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)材料科學(xué)的測試表征方法和深入研究儀器的操作指南，是授課教師在設(shè)計課程內(nèi)容時需要解決的重要問題。其次，《材料現(xiàn)代分析方法》是理論與實踐緊密結(jié)合的一門課程，研究前沿性比較強(qiáng)，需教師總覽多學(xué)科、多研究領(lǐng)域，結(jié)合學(xué)生們較為感興趣的方向，增加科研實例教學(xué)，加大實驗室和實驗儀器的開放力度，能更直觀地引導(dǎo)學(xué)生獨立思考和創(chuàng)新素質(zhì)。

《材料現(xiàn)代分析方法》學(xué)習(xí)目標(biāo)：

通過對《材料現(xiàn)代分析技術(shù)》的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握X射線衍射分析、電子顯微分析、電子能譜分析、熱分析、光譜分析等幾種材料現(xiàn)代分析方法的基本原理、檢測過程與儀器主要結(jié)構(gòu)、測試結(jié)果和分析處理方法的典型應(yīng)用等，使學(xué)生掌握相應(yīng)的基礎(chǔ)知識、基本技能及必要的理論基礎(chǔ)，能夠正確地運用現(xiàn)代分析技術(shù)開展材料組成與結(jié)構(gòu)的分析測試與標(biāo)準(zhǔn)，從而具備開展材料科學(xué)研究和解決材料科學(xué)與工程領(lǐng)域相關(guān)問題的能力。課程內(nèi)容包括材料研究中的組織形貌分析、晶體物相分析、成分和價鍵結(jié)構(gòu)分析、分子結(jié)構(gòu)分析等。

三、深化改革，提高教學(xué)質(zhì)量

（一）課程教材改革

課程教材在介紹現(xiàn)代先進(jìn)分析技術(shù)的基本理論的基礎(chǔ)上，應(yīng)增加大量擴(kuò)展性內(nèi)容，緊密結(jié)合專業(yè)理論和科研前沿的實例，揭示新材料的研究規(guī)律，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知欲望，這對于提高教學(xué)質(zhì)量很有必要。同時，增加對儀器的操作說明，學(xué)生通過實際操作各種實驗儀器，拉近學(xué)生與現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的距離。教材的使用應(yīng)增加電子版教材，以便進(jìn)行多次更新，每一次教學(xué)課程完全之后，將本次教學(xué)的結(jié)果與最新科研前沿問題結(jié)合起來，教師通過對教材的反復(fù)修改，能增加對知識的理解能力，以便于更好地服務(wù)于教學(xué)。

（二）教學(xué)課堂改革

《材料現(xiàn)代分析方法》的理論教學(xué)相對枯燥，教師應(yīng)將抽象的測試分析中涉及的理論知識，通過多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，充分利用多媒體展示儀器測試原理、材料結(jié)構(gòu)與性能的理論知識，引入更多與課程相關(guān)的新知識、新技術(shù)和新成果。如介紹掃描電子顯微鏡（SEM）的工作原理的同時，可通過視頻的形式引入高分子納米材料的合成制備工藝與性能應(yīng)用，所合成材料在SEM高倍顯微鏡下所呈現(xiàn)的材料結(jié)構(gòu)特性，使學(xué)生更直觀地了解材料分析方法的用處。

在傳統(tǒng)教學(xué)中，材料專業(yè)更偏重于理論知識，而容易忽略學(xué)生的實踐能力的培養(yǎng)，在傳統(tǒng)教學(xué)模式考核學(xué)生知識掌握能力的同時，教育教學(xué)改革應(yīng)進(jìn)一步偏重于學(xué)生的動手實踐能力、創(chuàng)新思維能力、理解應(yīng)用能力。因此課堂教學(xué)可開展“以學(xué)生為中心”的顛倒師生關(guān)系的教學(xué)理念，讓學(xué)生在課下時間通過自學(xué)研究完成對新知識的學(xué)習(xí)，利用上課時間教師通過設(shè)計一些問題情境讓學(xué)生作為老師進(jìn)行講解，不僅有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，同時，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)過程不是一味的被灌輸知識，而是以輸出知識為主導(dǎo)的模式;同時可以組織學(xué)生團(tuán)隊間協(xié)助合作、交流討論的形式，實現(xiàn)對新知識的理解吸收與應(yīng)用研究。

（三）開放式實驗環(huán)境改革

材料測試表征手段的教學(xué)課程注重理論聯(lián)系實際以及學(xué)生創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)，教師應(yīng)結(jié)合實驗教學(xué)，帶領(lǐng)學(xué)生參觀所學(xué)習(xí)的實驗儀器設(shè)備，動手操作儀器對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、鞏固新學(xué)的理論知識大有裨益。當(dāng)然，在科研用實驗室儀器較為緊張的情況下，空出專門時間留給本科生教學(xué)有一些實際難度，但是通過教師和實驗員間的協(xié)調(diào)，相同的科研實驗測試下，可以給本科生現(xiàn)場演示教學(xué)，這也能激發(fā)學(xué)生的快速理解。同時，結(jié)合學(xué)生的專業(yè)實驗課程的學(xué)習(xí)，將實驗課上所制備的材料進(jìn)行實驗表征，將多種課程緊密的聯(lián)系起來。

（四）課程考核評價改革

考核分平時成績與期末考試成績，分別考核：理論知識、實例分析、實驗操作。考試內(nèi)容中基本概念、基本理論的掌握占50%-70%，運用基本理論知識進(jìn)行分析或計算占20%-40%，理論結(jié)合實際占10%-20%。平時成績占40%，期末考試成績占60%。平時成績包括平時作業(yè)、出勤、課堂表現(xiàn)等。

四、結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，用于材料性能檢測、微觀結(jié)構(gòu)分析和化學(xué)成分分析的試驗方法和檢測手段不斷豐富，新型儀器設(shè)備的不斷更新，為材料科學(xué)研究提供了強(qiáng)有力的物質(zhì)支撐，科研工作者掌握好材料分析測試方法能更好地開展科學(xué)研究工作?！恫牧犀F(xiàn)代分析方法》課程教學(xué)內(nèi)容的選擇要充分考慮到廣度和深度的統(tǒng)一、基礎(chǔ)和前沿的兼顧、新舊內(nèi)容的銜接、理論聯(lián)系實際、巧用電子產(chǎn)品的資源等多個方面，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王富恥.材料現(xiàn)代分析測試方法[M].北京理工大學(xué)出版社，2006.

[2]趙燕春，寇生中，李春燕.基于復(fù)合材料制備及研究方法實驗教學(xué)改革初探[J].教育教學(xué)論壇，2015，（15）：78-79.

[3]江鴻杰，李義兵，劉崇宇，亓海全，黃宏鋒，韋莉莉.《材料現(xiàn)代分析方法》課程教學(xué)建設(shè)與改革[J].廣東化工，2018，45（02）：198-207.

[4]馬祥英，陳其鋒，許海棠.儀器分析實驗課程改進(jìn)與實踐[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2013，11（2）：76-78.

[5]林衛(wèi)麗，吳慎將，張偉，等.獨立學(xué)院高分子材料專業(yè)高分子化學(xué)教學(xué)改革探索[J].廣州化工，2012，40（6）：171-172.

Abstract：Combined with the long-term teaching experience for material major in School of Materials and Metallurgy，Inner Mongolia University of Science and Technology，the article discusses the important features，learning objectives and curriculum reform of .This paper mainly discusses the textbook reform，classroom teaching reform and the addition of open experimental teaching environment，aiming at improving teachers' teaching quality and stimulating students' learning ability.

Key words：;textbook construction;course teaching seminar