《材料分析与表征》的课程教学探讨

赵剑豪 容建华

摘要：文章从优化教学内容、第一堂课唤起学生学习兴趣、将最新的科研成果带进课堂教学、加强课堂教学互动、重视案例教学、注重实验教学等方面对《材料分析与表征》的课程教学进行探讨，对提高该课程的教学质量有重要意义。

关键词：材料分析方法；课程教学；教学方法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）10-0160-02

提高本科教学质量是我国高等教育的工作重点，而课程教学是本科教学工作的核心。高等理工科院校今后发展的主要方向是培养创新型的专业人才，而专业课程教学是培养学生综合素质及创新实践能力的重要手段[1]。在材料科学中，《材料分析与表征》课程的地位举足轻重，但该课程的综合性和实践性强，知识领域广泛，逻辑性强，内容抽象，不容易理解与掌握。很多学生在上课时由于不感兴趣或者听不懂，导致该课程的教学效果普遍较差。因此，如何针对《材料分析与表征》的课程特点，改进教学方法和教学思路，培养学生的学习兴趣，提高教学质量，是值得思考的问题。本文将从以下几点来探讨《材料分析与表征》的课程教学方法：

一、优化教学内容

《材料分析与表征》课程所涉及的材料分析方法多种多样，包括衍射分析、光谱分析、电子显微分析、电子能谱分析、色谱分析、质谱分析、电化学分析、热分析等等，覆盖与材料相关的各个领域，专业性强，需要掌握较好的专业理论基础知识才能做到灵活应用。然而，要在有限的教学课时里将所有的分析方法都讲清楚并被学生消化吸收是很难的，往往导致教学效果欠佳。因此，在教学内容的设计上，有必要根据所属专业的研究领域与培养目标有针对性地选讲一些常用的分析方法，如与材料化学组成相关的分析方法以及与材料微结构相关的分析方法，减小课程的广度并相应增加对测试结果分析的讲解，其他不常用的材料分析方法可以采用自学-辅导式的教学方法，这样有利于学生精通掌握那些基础的、常用的分析方法，提高教学质量。

二、第一堂课唤起学生学习兴趣

第一堂课很重要，这是老师与学生的第一次课堂见面，也是学生对该课程最神秘、最好奇的时候，因此上好第一堂课对提高学生的学习兴趣至关重要。由于《材料分析与表征》课程的实用性，老师除了常规性介绍该课程的课程特点、教学内容、教学要求与教学目标等外，还应该让学生明白为什么要学习这门课程，通过该课程的学习能学会哪些重要的知识或者技术，这些知识技术在日常的工作生活中有什么重要应用。最好能举一些具体的实例，从与学生自身密切相关的就业技能或者社会密切关注的事件等角度来介绍。例如可以借用“毒奶瓶”事件中的双酚A检测[2]、食品保鲜膜种类与安全性的辨别[3]、红蓝宝石的鉴别[4]等例子来介绍材料分析方法的作用与重要性，以此来唤起学生的学习兴趣，兴趣是学好一门课程的唯一动力。

三、将最新的科研成果带进课堂教学

《材料分析与表征》的课程知识大多数是抽象的、难理解的，因此该课程教学不可能像文科分析电影故事情节那样耐人寻味。正因为这样，《材料分析与表征》的课程教学更需要图文并茂，需要引入一些引人入胜的研究成果来展示它的魅力。研究成果的选择最好是一些世界性的重大新发现，这些新发现不一定学生能马上理解，但最好是有所听闻的，比如2014的“诺贝尔”化学奖是超高分辨率荧光显微镜的发明，可以摆脱电子显微镜的局限，像普通显微镜那样方便使用，但能观察分析普通显微镜无法分辨的小于0.2微米的物体，这对观察活体生物样品非常有利，让学生明白这些重要发现的主要贡献是什么；也可以是选择一些学生有切身体会的创新工程科研实验，这样更能引起学生的共鸣。科研成果的介绍中需要重点突出与解释该成果中运用了与课程相关的哪些知识点，这些知识点是如何发挥作用解决问题的，以帮助学生理解各种材料分析方法的特点与应用，也因此增加学生对科学的崇尚感和求知欲，从而提高学习的热情和积极性。

四、加强课堂教学互动

课程教学包括老师的传授讲解与学生的主动学习，这是相辅相成、密不可分的两部分。很多老师在课堂上只专注于自己对课件的讲解，而忽略了学生的思维是否与自己同步，也就是忽视了学生的主动学习这一环节。实践证明，由于《材料分析与表征》课程的基础知识抽象且逻辑性强，老师单纯地传授讲解，学生对知识的掌握能力与效率是比较低的。即使老师在课堂上对某些重要的知识点重申很多遍，在考试时学生仍然可能犯错，说明学生对这些知识点其实并没有真正掌握，老师自认为已经讲得很清楚了，但实际上是“对牛弹琴”。因此，随时了解学生对知识点的掌握程度非常重要，而课堂互动可以很好地达到这一目标。课堂互动有多种形式：第一，提问问题。想检验学生是否已经听懂，随时提问是最简单的方式。提问不仅可以了解学生对知识点的理解情况，还可以提高学生听课的注意力。第二，专题讨论。对一些较难理解的知识点，可以设置讨论专题，让学生分组进行讨论。例如，设立“光学显微镜与电子显微镜的区别”这一专题，并对学生进行分组，要求各组学生课前对这两种显微镜的原理、应用及其局限性等内容进行资料查阅和整理，课堂上向其他学生展示讨论结果。最后，任课老师根据讨论结果进行点评与总结。通过专题讨论不仅可以锻炼学生查阅文献和思考分析问题的能力，还可以培养学生之间的合作精神，对提升学生的学习能力很有帮助。

五、重视案例教学

案例教学是一种通过模拟或者重现现实生活中的一些场景，让学生把自己纳入案例现场，通过讨论或者研讨的方式来进行学习的一种教学方法[5]，最早在管理学、法学等学科中使用。其实，案例教学在《材料分析与表征》的课程教学中同样重要，它将材料分析方法的理论知识与实际应用密切结合，向学生展示如何灵活运用课程知识解决日常生活生产中的问题。《材料分析与表征》的课程教学可以适当编辑5～10个教学案例，覆盖该课程所讲授的各种分析方法。案例教学包括案例的选择、测试方法的选择、测试结果的分析讨论三方面。教学案例可以选择社会关注较多的事件，如“三聚氰胺奶粉”、“毒奶瓶”等事件，或者校内教师的研究课题，引出需要分析的问题。然后，根据所需要分析的问题去选择合适的分析方法。最后，对所得的测试结果进行分析与讨论。这个过程，如果老师采用启发式的教学方式，教学效果会比直接展示案例的教学方式更好。比如“氧化石墨烯与金纳米棒复合材料的表征”案例，由教师首先介绍研究的背景和材料的制备方法，然后引导学生思考如何选择测试方法对材料的结构进行表征，再分析所选用的各种显微镜的适用性，预计可得到哪些数据，如何解释图谱等等，通过这样一步一步进行，使学生不仅了解了教师的科研工作，更加深了对分析测试方法的理解和应用。

六、注重实验教学

《材料分析与表征》的课程教学除了基础理论教学外，还必须有实验教学。学生需要通过做实验来深化理解理论基础知识以及提高实验动手技能。与课堂教学相比，学生对做实验更感兴趣，因为实验实用性强，更能开发学生的创造力，使学生觉得更有成就感。实验教学有两种：第一种是课程安排的教学实验，包括验证实验、设计实验和综合实验，另一种是学生业余时间参加的科研实验，如当实验室科研助手或者参加大学生创新工程、“挑战杯”等项目。第一种实验教学的实验可以设置一些能与日常应用密切相关的实验，如《材料分析与表征》课程设置用红外光谱法辨别市售的食品保鲜膜实验；或者设置跟其他相关课程实验密切相关的实验，比如学生可以利用《材料分析与表征》的各种分析方法对自己在其他实验课（如《高分子化学实验》、《高分子材料实验》、《无机非金属材料实验》、《生物材料实验》等）制备的样品进行分析。这样不仅可以使相关课程的实验教学紧密关联，还有利于提高学生的实验积极性，因为他们想求知自己制备的样品到底结构和性能如何。而第二种关于学生业余时间自主参加的科研实验，有利于提高学生的科研能力与创新能力，加深对理论知识的理解与运用，对科研后备人才培养有重要作用，但需要老师投放更多的精力对学生进行指导，因此需要老师具有高度的责任感和无私奉献精神。

以上是本文对《材料分析与表征》的课程教学的几点探讨。总之，专业课程教学是本科教学的重中之重，高校肩负着培养国家科学技术人才的重任，提高专业课程的教学质量对培养高层次的后备人才有重要意义。尽管目前由于各种原因导致本科教学质量有下降趋势，但只要摆正心态，将本科教学放在第一位，不断改进教学方法，就一定能提高教学效果。

参考文献：

[1]卢洁，冯家勋.理工科课程教学整体改革探索[J].高等工程教育研究，2009，（2）：137-139.

[2]冼燕萍，郭新东，杜志峰，罗海英，吴玉銮.奶瓶中双酚A、烷基酚及烷基酚聚氧乙烯醚残留量的高效液相色谱-荧光测定法[J].现代食品科技，2008，24（5）：493-495.

[3]冯超，董鹍，吴永军，张鹏翔.保鲜膜材质及使用安全性的拉曼光谱分析[J].光散射学报，2010，22（2）：137-142.

[4]杨建明，邵洁涟.红蓝宝石的鉴别[J].上海地质，2001，（1）：60-62.

[5]李寒梅.案例教学在教师教育课堂教学中的观察与启示[J].中国大学教学，2013，（6）：70-72.