胡忠良 劉偉建 梁耀華 冷琪 李雪鋒

摘要：《現(xiàn)代材料分析與測試技術(shù)》是材料學(xué)專業(yè)的一門核心課程。本文針對該門課程的特點(diǎn)，提出了3個方面的改革與實踐，即案例教學(xué)的運(yùn)用、基礎(chǔ)知識的復(fù)習(xí)和實踐教學(xué)的強(qiáng)化。通過這幾方面的教學(xué)改革，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，收到了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；實踐教學(xué)；案例教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）24-0159-02

《現(xiàn)代材料分析與測試技術(shù)》是一門分析、檢測和表征材料組成及微觀結(jié)構(gòu)的課程。該門課程主要介紹了現(xiàn)代材料分析與測試技術(shù)的各測試方法的相關(guān)基礎(chǔ)知識，包括X射線衍射分析（XRD）、掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、電子能譜分析、電子衍射、熱分析、有機(jī)波譜分析等測試技術(shù)的基本原理、儀器構(gòu)造、工作原理及其在材料科學(xué)中的應(yīng)用。它是我校金屬材料工程、無機(jī)非金屬材料等專業(yè)的一門必修的主干課程，在整個材料學(xué)知識體系中起著至關(guān)重要的作用。

隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展，新材料逐漸趨于納米化、智能化、復(fù)合化，對其結(jié)構(gòu)和性能的研究越來越依賴于先進(jìn)的材料表征及檢測手段，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不能很好地適應(yīng)該門課程的教學(xué)要求，必須加以改進(jìn)。本人從事該門課程的教學(xué)多年，并且在國外從事了兩年多的博士后工作，對國外該課程的教學(xué)有一定程度的了解，獲得了一些有益的經(jīng)驗，并取得了一定的成績，現(xiàn)將本人對該門課程的一些改革措施及實踐做簡單介紹。

一、案例教學(xué)的靈活運(yùn)用

案例教學(xué)效果的好壞，關(guān)鍵在于案例的選取。一個合適的案例是實施案例教學(xué)的前提條件，也是教學(xué)質(zhì)量的保證。在選取案例時，要盡量選取和科研結(jié)合緊密、貼近生活、結(jié)合生產(chǎn)實際的例子。例如在講到X射線性質(zhì)和應(yīng)用及重要作用時，運(yùn)用飛機(jī)場和火車站安檢機(jī)案例，講述安檢機(jī)就是利用X射線的透射影像性能的工作原理，并解釋了為什么液體物品不能通過安檢機(jī)檢測的原因。了解到這些知識背景后，學(xué)生們對X射線的重要性的認(rèn)識油然而生，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的積極性。又如在講授X射線定量分析時，就以鋼廠采用X射線定量分析鋼中奧氏體和馬氏體的含量的案例使學(xué)生在學(xué)校就能實現(xiàn)與工程實踐的接觸。通過這個案例講解，學(xué)生們不僅知道了X射線衍射定量分析的有關(guān)原理、方法和步驟，同時案例緊密結(jié)合學(xué)生們的專業(yè)知識和在鋼廠生產(chǎn)實習(xí)獲得的實踐知識，又提高了他們畢業(yè)后適應(yīng)工作的能力以及學(xué)習(xí)的主動性。再如在講述熱分析時，結(jié)合本人研究的課題，通過對比分析石墨、氧化石墨及還原氧化石墨烯的TG、DTA曲線，研究這幾種材料在受熱分析過程中發(fā)生的物理、化學(xué)變化，進(jìn)一步推導(dǎo)出材料的結(jié)構(gòu)、微觀組織及包含的功能基團(tuán)；同時進(jìn)一步講述了材料進(jìn)行熱分析的條件，聯(lián)系到學(xué)生們在初中化學(xué)課堂上用酒精燈加熱KClO3制備氧氣的實驗，明確熱分析和加熱制備材料的區(qū)別，通過這個案例分析，學(xué)生們加深了對熱分析的條件、作用、應(yīng)用及熱分析曲線分析的理解，收到了很好的效果。

《現(xiàn)代材料分析與測試技術(shù)》包含內(nèi)容較多，且各章節(jié)間聯(lián)系不太緊密，理論較抽象，各種儀器設(shè)備結(jié)構(gòu)及相關(guān)原理千差萬別，不少學(xué)生剛開始對該門課程有畏難情緒，而通過案例教學(xué)能夠拉近和學(xué)生之間的距離，加深學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)的理解，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)好這門課程的信心。

二、前期基礎(chǔ)知識的復(fù)習(xí)

《現(xiàn)代材料分析與測試技術(shù)》包含的內(nèi)容廣泛，要求對不同測試儀器涉及到的光學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)、晶體學(xué)、數(shù)學(xué)、量子學(xué)等學(xué)科知識有所了解與掌握。該門課程有一些知識點(diǎn)和前期課程有較密切的聯(lián)系，往往對前面基礎(chǔ)知識的簡要講解會起到事半功倍的效果。如在講述電子透鏡成像原理時，通過簡要復(fù)習(xí)光學(xué)顯微鏡的相關(guān)知識，比較電磁透鏡和光學(xué)透鏡的聚焦、結(jié)構(gòu)異同，再來講述透射電鏡的成像、工作原理，學(xué)生們會覺得原來很深奧的東西其實和他們以前學(xué)習(xí)的知識是類似的，在理解相關(guān)知識的同時，增強(qiáng)了他們學(xué)習(xí)的主動性和積極性，同時對該門課程的學(xué)習(xí)興趣大大增強(qiáng)了，也有助于他們克服對學(xué)好該門課程的畏難情緒。又如，在講述特征X射線、俄歇電子、光電效應(yīng)時，復(fù)習(xí)大學(xué)化學(xué)中有關(guān)核外電子能級填充等知識，再來講述這些新知識，就水到渠成了，而這些知識點(diǎn)又是以后講述俄歇電子譜、二次螢光分析的理論基礎(chǔ)。

現(xiàn)代科技研究的范圍不斷拓展，研究的內(nèi)容不斷加深，各研究領(lǐng)域相互交叉，這就要求科技工作者具有較廣泛的知識面，而《現(xiàn)代材料分析與測試技術(shù)》這門課程就體現(xiàn)了這一趨勢，學(xué)好這門課程需要具備一定的物理、化學(xué)及材料學(xué)等學(xué)科的相關(guān)知識。現(xiàn)代科學(xué)知識體系具有系統(tǒng)性、完整性及交叉性等特點(diǎn)，由于受版面、課時等條件限制，《現(xiàn)代材料分析與測試技術(shù)》教材不可能包含各種知識體系的方方面面，這就要求教師必須根據(jù)學(xué)生的專業(yè)知識結(jié)構(gòu)，在講述某些新知識點(diǎn)時，靈活選取一些前期知識點(diǎn)的復(fù)習(xí)，這會為學(xué)好相應(yīng)的現(xiàn)代材料表征及分析相關(guān)知識提供十分有益的幫助，同時通過復(fù)習(xí)使學(xué)生們明白當(dāng)今科技各學(xué)科間聯(lián)系越來越密切，懂得學(xué)好本課程、打好基礎(chǔ)的重要性。

三、實踐教學(xué)的強(qiáng)化

實踐教學(xué)在《現(xiàn)代材料分析與測試技術(shù)》中起著重要的作用，本科生學(xué)習(xí)該門課程的主要目的之一就在于在今后的工作和科研中能正確選擇分析測試方法來獲得所需的數(shù)據(jù)，進(jìn)行科學(xué)研究分析。本人在日本進(jìn)行了兩年多的博士后研究發(fā)現(xiàn)，日本的本科生理論知識并不比國內(nèi)大學(xué)生學(xué)得扎實多少，但他們的實驗動手能力卻很強(qiáng)，對于絕大多數(shù)的儀器、設(shè)備大都能夠獨(dú)立操作，并且對所得的數(shù)據(jù)結(jié)果具有較強(qiáng)的分析能力。根據(jù)本人的考察，日本對學(xué)生的實驗動手能力的培養(yǎng)是十分重視的，對于本科生來說，對《現(xiàn)代材料分析與測試技術(shù)》所涉及到各主要儀器設(shè)備要求能夠親自動手操作，掌握操作儀器設(shè)備的方法、步驟及各個注意事項。

本人從事《現(xiàn)代材料分析與測試技術(shù)》教學(xué)多年，借鑒國外學(xué)到的一些經(jīng)驗，結(jié)合本校的實際，對于該門的實驗教學(xué)進(jìn)行了一些改革，并收到了較好的效果。本課程實驗所涉及的大型儀器多，且使用率高，因此在實驗項目的設(shè)定上，要結(jié)合本單位所具備的大型儀器設(shè)備條件，使學(xué)生盡可能近距離地接觸課堂上所講述的各種大型儀器設(shè)備。另外，實踐教學(xué)可與大學(xué)生科技創(chuàng)新項目相結(jié)合，學(xué)生利用自己制備的樣品，進(jìn)行對材料的物相組成、微觀結(jié)構(gòu)及性能等進(jìn)行分析，讓學(xué)生在完成科技創(chuàng)新項目的過程中學(xué)會使用儀器，在儀器使用過程中注重領(lǐng)會其適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)，學(xué)會數(shù)據(jù)處理的方法。同時，讓有興趣的學(xué)生參與到教師的項目、課題研究中，對課題中有關(guān)材料表征及相關(guān)的測試盡量安排他們?nèi)プ?，讓學(xué)生在參與課題研究的過程中掌握相關(guān)儀器的使用方法、用途及相關(guān)理論知識。學(xué)生們通過這些實驗教學(xué)不但掌握了相關(guān)的知識，增強(qiáng)了對科研的興趣，同時創(chuàng)新性能力也得到了一定程度的提升。本人的實踐性教學(xué)目前已經(jīng)取得了階段性成果，在社會上引起了一定的反響，某著名媒體對本人進(jìn)行了專訪，事跡在該媒體進(jìn)行了報道。

通過以上改革措施，學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的熱情大大提高了，同時激發(fā)了他們的科研興趣，創(chuàng)新性能力也得到了明顯提升，部分學(xué)生甚至申請了國家發(fā)明專利，發(fā)表了SCI收錄的科技論文，學(xué)生們的學(xué)習(xí)成績普遍得到了提高，近兩年全部通過了該門課程的考試，考研通過率在全校名列前茅。

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