材料研究與測試方法的課程教學(xué)改革- 教學(xué)改革論文- 教育論文 ——文章均為 WORD 文檔，下載后可直接編輯使用亦可打印——

　 【摘要】根據(jù)材料研究與測試方法課程的特點，提出從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實驗設(shè)計、課程考核評價方式等方面進(jìn)行改革創(chuàng)新，以提高材料研究與測試方法課程的教學(xué)效果。實踐證明，教學(xué)改革能顯著地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生解決問題和分析問題的實踐能力，能顯著提高教學(xué)質(zhì)量。

　 【關(guān)鍵詞】材料研究與測試方法；教學(xué)方法；教學(xué)改革

　 1 前言

　 材料是二十一世紀(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，材料是當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)代文明的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，人類文明發(fā)展的里程碑中一直都伴隨著材料的重要突破。而隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們已經(jīng)對材料的性能和用途提出了越來越高的要求，而材料的性質(zhì)和用途是由材料的結(jié)構(gòu)和組成決定的，因而需要系統(tǒng)地研究材料的結(jié)構(gòu)和組成，只有充分了解材料的組成結(jié)構(gòu)與其性能之間的密切關(guān)系，才能根據(jù)人們的需求去設(shè)計和提高材料的性能。因此，在材料研究工作中，往往離不開系統(tǒng)的材料研究方法和測試手段，如 X 射線衍射分析（XRD）、透射電子顯微鏡分析（TEM）、掃描電子顯微鏡分析（SEM）、X 熒光分析（XRF）等高科技測試分析方法。為了能更好地從事材料的研究工作，了解這些儀器設(shè)備的工作原理、構(gòu)造組成，掌握儀器設(shè)備的操作規(guī)程和數(shù)據(jù)分析處理是非常重要的。材料研究與測試方法這門課程主要研究材料的組成和結(jié)構(gòu)，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握各種分析測試方法的基本原理與應(yīng)用，使學(xué)生們的材料分析能力得以提高。然而，由于該課程涉及到的理論偏多以及受到傳統(tǒng)教學(xué)方法的 ，使得這門課程的教學(xué)效果沒有達(dá)到預(yù)期效果。我們在材料研究與測試方法這門課的教學(xué)過程當(dāng)中，進(jìn)行了一些改革探索，希望能為該課程教學(xué)質(zhì)量的提高起到拋磚引玉的效果[1]。

　 2 課程教學(xué)中存在的一些不足

　目前，材料研究與測試方法課程所使用的教材中涉及到的部分知識內(nèi)容已經(jīng)嚴(yán)重落伍。比如隨著計算機的普及及技術(shù)的快速發(fā)展，大量的材料分析數(shù)據(jù)都已使用電腦軟件進(jìn)行分析處理，但目前許多教材沒有及時更新，仍然介紹已經(jīng)落伍的手工處理數(shù)據(jù)的原始方法。比如X 射線衍射分析中對晶體的晶面間距 d 值計算、物質(zhì)的物相及百分含量的確定、衍射譜峰面積的計算、晶體尺寸的計算等，現(xiàn)在均已經(jīng)采用軟件自動進(jìn)行分析處理，但是目前學(xué)生所用的教材中依然介紹了已經(jīng)落伍的費時費力的原始分析方法。此外，教材中理論內(nèi)容偏多，尤其是 X 射線晶體學(xué)中包含了較多的高等數(shù)學(xué)、微積分、物理化學(xué)等知識，繁瑣枯燥，導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)熱情[2]。

　 3 課程教學(xué)改革

　 為了提高該課程的教學(xué)效果，結(jié)合我校培養(yǎng)高級應(yīng)用型復(fù)合人才的目標(biāo)，進(jìn)而增強其就業(yè)競爭力。結(jié)合該課程具有的特點及學(xué)生的實

　際情況等，對材料研究與測試方法課程的授課內(nèi)容、教學(xué)方法進(jìn)行了改革和探索。

　 3.1 教學(xué)內(nèi)容

　 結(jié)合無機非金屬材料的專業(yè)特色，選擇適合本學(xué)科本科生的教學(xué)內(nèi)容，確定了以 X 射線衍射分析、透射電子顯微鏡分析、掃描電鏡、電子探針與熱分析技術(shù)為主的教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容要求既能反應(yīng)本學(xué)科的最新發(fā)展動態(tài)，又要具有前沿性和前瞻性。同時合理安排教學(xué)知識點，適當(dāng)精簡純理論內(nèi)容，結(jié)合測試設(shè)備介紹實驗儀器設(shè)備的工作原理，重點突出數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用環(huán)節(jié)，重點培養(yǎng)學(xué)生們熟練地使用各種測試方法進(jìn)行測試和數(shù)據(jù)分析的能力，為進(jìn)行材料學(xué)研究奠定重要的基礎(chǔ)[3]。

　 3.2 教學(xué)方法

　 傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師處于主導(dǎo)地位，學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性和主動性不高，學(xué)習(xí)效果較差。因此，可以結(jié)合大學(xué)生參與的“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外作品競賽項目，將挑戰(zhàn)杯項目研究所需的測試設(shè)備和檢測方法融入到課堂教學(xué)中。例如某大學(xué)生的“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外作品競賽項目是鎢酸錳納米線的制備，粉體制備好后，如何對納米粉體的物相和形貌特征進(jìn)行表征分析呢?這時就用到材料研究與測試方法的知識。首先要通過 X 射線衍射分析，來得到學(xué)生們所制備出來的粉體的X 射線衍射圖譜，并通過 Jade 軟件進(jìn)行物相分析，來確定是否為鎢酸錳純相，并可以利用 Jade 軟件計算出晶粒的大小和結(jié)晶度。完成 XRD的分析之后，再通過透射電鏡對制備出的鎢酸錳粉末顆粒的形貌進(jìn)行分析，確定鎢酸錳粉末顆粒的外形輪廓、顆粒尺寸大小和粒度分布等。還可根據(jù)納米顆粒的襯度來估計粉末顆粒的厚度、空心或?qū)嵭�；并且對有兩種以上物相組成的粉末顆粒，可以用選區(qū)電子衍射來確定晶體物質(zhì)的成份組成。通過這種授課方式，學(xué)生可以將課堂上所學(xué)到的材料分析測試?yán)碚撝�識應(yīng)用到具體的科學(xué)研究之中，顯著提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)質(zhì)量，全方位有效地提升同學(xué)們的分析和解決實際科研問題的能力。同時把本材料學(xué)科最先進(jìn)的測試方法、測試儀器和發(fā)展動向融于到課堂教學(xué)之中， 提高了教學(xué)效果[4]。

　3.3 多媒體的多樣化與板書相結(jié)合的教學(xué)方法

　 粉筆板書是一種比較枯燥的教學(xué)方法，多媒體的教學(xué)方式相對來說比較生動，容易吸引學(xué)生們的注意力，多媒體要實現(xiàn)文字、圖片和教學(xué)視頻的完美結(jié)合。并且因材料研究與測試方法課程涉及到的原理、公式等專業(yè)理論知識較多，涉及到的儀器結(jié)構(gòu)比較抽象，因此本課程需要改進(jìn)教學(xué)方法，適當(dāng)?shù)夭捎?3D 動畫進(jìn)行生動演示，對該課程涉及到的測試儀器的組成結(jié)構(gòu)、工作原理等內(nèi)容進(jìn)行更生動形象的演示，使同學(xué)們的有更直觀的認(rèn)識。另外，加強教師與學(xué)生在課堂上互動，來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行積極的思考。另外為提高學(xué)生的興趣，課堂上應(yīng)該給同學(xué)們適當(dāng)?shù)亟榻B一些名人軼事，例如，倫琴是如何發(fā)現(xiàn) X 射線的，德布羅意是如何因電子的大膽假說而獲得 的，勞埃和布拉格父子倆是如何從大膽的假設(shè)到進(jìn)一步的實驗印證，從而獲得成功也相繼獲得 的故事等等。讓學(xué)生們在了解科學(xué)家的分析問題和解決問題的思路和方法中獲得學(xué)習(xí)樂趣和靈感[5]。

　 3.4 改善實驗設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的分析問題和解決問題的能力

　材料研究與測試方法是一門實踐性很強的專業(yè)課程，因此在本門課程中安排了適當(dāng)?shù)膶嶒瀸W(xué)時，包含了 X 射線衍射實驗、掃描電鏡實驗和熱分析等實驗。在實驗中，盡量讓學(xué)生們都有親自動手操作的機會，例如制作 X 射線衍射測試的試樣及掃描電鏡測試的樣品，測試儀器的參數(shù)設(shè)置等，旨在培養(yǎng)學(xué)生的使用操作儀器的能力和分析測試能力，為學(xué)生接下來參加的開放實驗、綜合實驗及畢業(yè)設(shè)計論文的順利進(jìn)行奠定重要的基礎(chǔ)。尤其在最后一學(xué)期的畢業(yè)論文中，讓學(xué)生們經(jīng)歷材料研究的各個環(huán)節(jié)，接觸和使用到常用的材料研究和測試的儀器和分析手段，達(dá)到熟練掌握和運用各種測試方法進(jìn)行材料分析研究的目的[6]。

　 3.5 課程的考核評價

　 課程的考核和評價方式改革，由單一的閉卷考試改為多元化的考核，降低試卷成績的比重，增加如專題演講和討論、實驗中動手能力、

　實驗報告成績、平時課堂表現(xiàn)等考查環(huán)節(jié)，同時在試卷中增加解決實際問題的圖譜解釋、圖譜測試分析、測試條件制定等，充分考查學(xué)生們利用所學(xué)到的材料分析測試方法來分析問題和解決問題的能力。

　 4 結(jié)束語

　 總之，材料研究與測試方法課程的教學(xué)改革要圍繞本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，通過在教學(xué)內(nèi)容、實驗設(shè)計、教學(xué)方法、考核方式等方面進(jìn)行大膽的改革探索，充分地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生在材料研究中的分析測試能力，有助于實現(xiàn)培養(yǎng)高級應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

　 參考文獻(xiàn)

　 [1]于景媛,李強,齊義輝,等.材料測試方法課程教學(xué)改革與實踐[J].

　實驗科學(xué)與技術(shù),2015(6):92-94.

　 [2]牛牧野,張興華.材料近代分析測試方法的改革與創(chuàng)新[J].教育教學(xué)論壇,2017(41):218-219.

　 [3]張穎,張軍戰(zhàn),任耘.材料研究與測試方法課程建設(shè)與改革[J].中國冶金教育,2018(6):15-16.

　 [4]李濤,吳忠旺,趙鳴.現(xiàn)代材料分析測試方法研究生優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)的探討[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2016(1):67-69.

　 [5]王國成,蔡芳昌,施德安.研究生現(xiàn)代材料測試方法課程教學(xué)實踐[J].教育教學(xué)論壇,2017(12):138-140.

　 [6]賈鐵昆,付芳.《材料研究與測試方法》課程教學(xué)模式改革[J].輕工科技,2017(4):152-153.

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