透射电子显微镜实验课教学方法探讨

方勤方

1.中国地质大学（北京）矿物岩石材料开发应用国家专业实验室，北京 100083

2.中国地质大学（北京）地学实验中心，北京 100083

透射电子显微镜实验课教学方法探讨

方勤方1，2

1.中国地质大学（北京）矿物岩石材料开发应用国家专业实验室，北京 100083

2.中国地质大学（北京）地学实验中心，北京 100083

本文所介绍的透射电子显微镜实验课教学方法是要求学生在看懂仪器操作方法的基础上，再独立操作，完成实验任务后，还要指导下一位同学。这种方法可归纳为“观摩—实操—指导”实验课教学法。这种方法的特点是，不仅以“以学生为本”，发挥了学生的主观能动性，并合理延长了学生与透射电子显微镜的接触时间，而且给学生创造了研究性学习的机会，提高了学生的学习兴趣，取得较好的效果。

透射电子显微镜；教学方法；实验课

近年来，中国地质大学（北京）为添置的大型仪器设备陆续开设了教学课程，以使学生能尽早接触到这些仪器设备。但是，在具体的教学工作中，我们经常会遇到棘手的事情：由于大型仪器设备的结构精密且操作步骤复杂，没有经过专门培训的人员很难操作。所以，在教学过程中，最常用的教学方法是，由教师先讲解仪器的主要结构及操作要领，再进行示范操作，让学生们观看，或者给学生们看一些操作方面的电视录像，使其对仪器的操作有一个感性认识。这种方法的优点是可以让学生们直观地了解仪器的结构及各部件的功能，可以加深对所学知识的理解。这种方法比较适应那些自动化程度高且操作步骤较少的仪器的实验课教学活动。其缺点是，因学生们没有亲手操作仪器，对仪器仍然有一种神秘感。从内心讲，学生们是不甘心仅仅看老师操作的，非常想自己亲自动手零距离接触这些大型仪器设备，以更好地理解所学知识。如果要满足学生们的好奇心的话，就要让学生们直接操作仪器，那就有可能出现误操作而导致损坏仪器的风险。但是从提高教学质量的角度，还是希望能培养学生们的动手能力。在这一方面，国内学者也提出了许多建设性的意见和建议[1-4]，尤其是实验课教学方面，前人把实验课中培养学生的动手能力提到了一个新的高度[5-9]，认为实验课教学不仅可以给学生一个动手的机会，而且可以培养学生的创新能力，有利于创新人才的培养。虽然有些文献也报道了具体的实验教学方法，但是对于大型精密仪器实验课的教学方法的报道较少，尤其是尚未见到透射电子显微镜实验课的教学方法。本文探索了透射电子显微镜实验课教学方法。

一、“观察—实操—指导”实验课教学方法

我校的透射电子显微镜是一种大型仪器，主要用于分析岩石矿物材料的微区形貌和结构方面的研究，其线分辨率可达到0.144nm。另外由于这种仪器的结构精密和操作复杂，每年要让许多学生都上机操作，且不能因误操作导致损坏仪器，教学难度较大。我们在长期的教学活动中总结了一些有效的方法。

首先，在课堂上，我们不仅给学生详细地介绍透射电子显微镜的原理和应用等知识，而且还重点介绍实验课的要求、仪器的操作特点及注意事项，以及因误操作可能会出现的故障现象等等，并要求学生们预习实验指导书中的内容，做好充分的准备。由于学生们在进入实验室前，已经对实验内容有了充分的准备。因此我们只利用很短的时间，给学生们复习电镜的结构，展示一些透射电子显微镜照片，告诉大家具体的实习步骤，以及在实验中所看到的图像特点等。接着教师进行一次完整的示范性操作。

第一位要上机实习的学生虽然看清楚了老师的示范操作，但对电镜还是很生疏的。这时，只有在老师指导下，完成操作步骤。在他操作电镜的过程中，其他学生则可以继续观摩电镜的操作要领。当他完成了全部的电镜操作后，他已经初步掌握了仪器的操作步骤以及操作时应注意事项，初步具备了指导能力。这时，他就是下一位实验学生的“指导老师”了。

接下来，在第二位学生上机实验时，就由刚完成实验的学生来进行指导，由第二学生具体操作并完成全部的实验任务。老师则在旁边协助指导，并解答学生们提出的问题。第二个学生完成实习任务后，他则是第三个学生的“指导老师”，必须指导第三位学生完成其实习内容。以此类推，通过学生指导学生的方法，最终完成实验任务。

我们将这种方法称为“观摩—实操—指导”实验课教学方法，简称“一看二做三指导”实验课教学法。经过多年的教学实践，证明这种教学方法是比较适合透射电子显微镜实验课教学实践的。

二、“一看二做三指导”实验课学习方法的特点

1.体现了“以学生为本”

每次实验时，指导教师只占用很短的时间进行讲解和示范，绝大部分的操作时间都是学生们自己使用的。

2.发挥了学生的主观能动性

每位学生不仅要看懂操作方法，并且要动脑筋记住操作步骤，要亲自动手独立操作透射电子显微镜，完成自己的实验任务。而且，还要对自己完成的实验过程进行归纳总结，以便指导下一位学生完成实验任务。所以又可以把“观摩—实操—指导”实验课教学方法，称为“动脑—动手—动脑”实验课教学法。

3.扩大了学生的实验时间

由于实验学生较多但课时有限，透射电子显微镜也只有一台，所以每位学生的实际操作时间并不多。实行“观摩—实操—指导”实验课教学法后，“观摩”时，学生必须在仪器旁细心地观察和学习操作方法，“实操”时则是学生独立操作仪器，而“指导”时也是要在透射电子显微镜边上完成的。这样相当于每位学生有3次接触透射电子显微镜的时间（相当于把实验课的时间扩大了3倍）。实际上，许多学生都是观摩了很多次以后，才正式上机操作。而在指导过程中，也往往是有多位学生的“联合”指导的。这样，使学生们有更多的时间接触仪器，实验时间相应扩大了更多倍。

4.给学生创造了提问和研究性学习的机会

在经历了整个实验过程后，学生们就会提出许多的问题。由于后续的学生实习任务，主要是由学生们之间相互指导来完成的，这样老师有充裕的时间来回答学生们所提的问题了[10]。这样的教学方法就实现了三个转变：教师由示范和纠正操作错误向辅导和解答问题的方向转变；学生也由消极被动地接受知识向主动积极地学习知识的方向转变；实验方式由单一地完成实验任务向开放多样地实验和指导操作的方向转变[11]。因此，该实验教学方法也为学生们的研究性学习创造了条件[12]。

5.培养了学生的学习兴趣

由于透射电子显微镜实验具有真实、直观、形象和生动的特点，易于激发学生们的兴趣。我们安排的实验是一种有目的性的操作行为，同时，对于学生来说，从未操作过比较神秘的大型仪器设备，需要严格按照操作规程，独立自觉地运用所学的知识，独立完成实验操作。这样，不仅可满足学生的操作大型仪器设备的愿望，让学生不断地体会到“发现”和“克服困难解决问题获得成功”后的喜悦，从而增强了学生学习的欲望，更重要的是这样做有利于发挥学生学习的主体作用，培养他们的创造性思维能力和实验动手能力[13]。

从学生们交来的实验报告中，可以看出他们对透射电子显微镜的实验都很满意：“我终于直接看到的微区的现象，这是在看书时很难想象出来的”；“这是我们非常有意义的一次实验”等等。

三、存在问题

由于透射电子显微镜属于大型精密仪器，有时有些很小的误操作，也可能导致仪器发生故障。所以严格按照规程进行操作是最基本的要求。但是由于学生们是第一次接触这样的大型仪器，心情是激动和紧张的。这种紧张心情也容易导致误操作。另外学生个体之间的区别也比较大，给透射电子显微镜的上机实验造成了一定的困难。教师在实验过程中必须注意这种现象，及时地缓解学生的紧张情绪，并针对性地及时指导学生的操作。

[1]邸馗，夏晓丹.关于提高本科生实验教学质量的思考[J].辽宁教育研究，2006，(11)：105.

[2]戴跃农，加强实践教学 提高人才培养质量[J].中国大学教学，2005，(8)：43-44.

[3]刘晨东.加强实验技术课题管理，提高实验教学水平[J]．长春工业大学学报（高教研究版），2004，(2)：77-78.

[4]王晓云，浅析高校实验室与大学生素质教育[J].当代教育论坛，2004，(12)：03-94.

[5]徐红华，宋聚生.在实践教学中增强大学生的科技创新能力[J].教书育人，2006，(12)：16-17.

[6]金永安，翟建新.浅谈培养大学生的动手能力和创新能力[J].职教论坛，2006，(6)：43-44.

[7]张友兰，王世荣.培养具有高水平实验技能的本科生[J].化学工业与工程，2005，22，(S)：116-118.

[8]郝红元，郝曜.注重大学实验教学培养学生创新能力[J].华北工学院学报（社科版），2004，(2)：63-65.

[9]许力文.加强实验室建设提高学生动手能力[J].琼州大学学报，2004，(2)：68-70.

[10]张秋英，谭向宏.想方设法给学生一个“问”的空间[J].教育探索，2004，(8)：81.

[11]叶家宽.研究性学习中的三个转变[J].语文教学与研究，2004，(32)：19.

[12]王亚贤.培养学生学习主体性的方法和途径[J].教学参考，2004，(12)：36-37.

[13]方勤方.努力提高学生学习计算机的兴趣[J].中国地质教育，2000，(4)：59-60.

Practice Teaching of Transmission Electron Microscope

FANG Qin-fang
China University of Geosciences, Beijing 100083, China

Practice teaching of transmission electron microscope has been carried out: the student operates the apparatus after learning this manipulative way, and then must guide the work of the next student, and so on, which is named of the experiment of learning—working—guiding. The advantage of this method is not only the time of the experiment could be longer, but also the interest of students could be enhanced.

transmission electron microscope; pedagogy; practice teaching

G642

A

1006-9372 （2011）01-0075-03

2010-12-03。

中国地质大学（北京）矿物岩石材料开发应用国家专业实验室开放基金（A05001）。

方勤方，男，高级工程师，主要从事矿物岩石学、材料学及仪器分析的教学和科研工作。

book=67,ebook=67