“现代材料分析方法”课程教学改革初探

□刘成宝 王东田 陈志刚

“现代材料分析方法”课程教学改革初探

□刘成宝 王东田 陈志刚

结合教学实践与体会，从选择合适的教材、梳理教学内容、改进教学方法、丰富教学手段、加强教学实践和建立科学考核方式等环节进行了探讨。上述环节的顺利展开将能为塑造学生的主体性人格，激发学生的学习兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。

现代材料分析方法；教学改革；教学效果

“现代材料分析方法”系苏州科技大学化学生物与材料工程学院材料类专业的核心必修课，是学生获得现代材料分析测试技术方面的基本理论、基本原理和基本技能的重要环节，是一门实践性较强的课程。通过学习，可以使学生了解和掌握材料分析测试方法的基本原理、仪器组成及应用、检测方法等内容，并对各种分析仪器在材料分析研究中的应用有个基本了解，构建起完整的知识结构体系。学生学完该课程后应具有较高水平的材料表征和分析能力，并能够使用分析测试方法为材料科学研究服务。

该课程依照教学大纲规定可以概括为四大部分：X射线衍射分析、扫描电镜分析、透射电镜分析和其他显微分析等。教师若以传统方式讲授，大多学过该门课程的学生，都会由于课程较难、过于抽象而失去兴趣。究其根本是由于本课程存在宽学科、跨专业、理论性深、实践性强等特点。即学生除了要具备材料科学基础、无机及分析化学、物理化学等专业基础知识外，还必须有基本的设备结构、设备操作、设备原理等方面的知识储备。而这一点，是大多数学生难以达到的。

因此，为提高教学效果，真正实现该课程的教学目的，笔者通过几年的教学实践，拟从教材的选择、教学内容、教学方法、教学手段、教学实践和考核方式等方面进行探讨。

一、教材的选择

现代材料分析测试涉及的技术和方法相当丰富，内容较为宽泛，可供选择的教材或专著更是琳琅满目，让人目不暇接，如 《材料分析测试方法》 《材料分析方法》 《材料近代分析测试方法》等，每种教材的侧重点均有不同。经 “无机材料及分析化学课题组”调研论证，决定选用由周玉、武高辉编写的 《材料分析测试技术》作为学生指定教材，该教材重点讲述材料X射线衍射分析和材料电子显微分析，属 “十五”国家级规划教材。

为了紧跟科技发展的步伐，我们在教学内容的组织上，并不仅仅局限在所选定教材上，而是以该教材为基础，从其他书籍 （含其他教材）、中英文最新文献、其他网络资源中筛选最新的测试方法和手段，对教材整体内容进行更新、补充和删减，以解决材料测试方法发展速度快、教材内容滞后的弊端。

二、教学内容的梳理

对材料类专业的学生而言，学习这门课程的目的是利用仪器测试结果对所测试材料进行分析表征。因此，在教学内容的编排上，应简单介绍不同仪器的原理和结构，把重点放在样品的制备方法、如何进行 “人机对话”及如何

进行测试结果的分析上。教学目标由 “以仪器为中心”转移到 “以材料为中心”，由 “操作技能培训”推展到 “思维能力培养”。

本课程具有内容丰富、学时少的特点。因此在授课过程中，教师并非要将全部内容灌输给学生，而是应突出重点并注重衔接，构建合理的知识体系。在教学内容的组织上，不仅仅局限于教材本身，还应及时补充当前研究的最新动态。如当前高质量石墨烯的合成是研究的热点，但主流合成方法存在环境污染严重、成本较高、缺陷较多等缺点，笔者通过将课题组利用生物模板法合成石墨烯材料的最新进展引入教学过程，丰富了课程内容，提高了学生的学习积极性。

三、教学方法的改进

本课程教学内容存在材料微观形貌及结构难以用语言清晰表述、仪器设备原理抽象、结构复杂等问题，再加上存在课时较少与课程内容拓展之间的矛盾，因此，为解决上述问题，顺利开展教学工作，教学方法的改进是重中之重。授课教师应努力做到以下几点：

1.突出教师的引领作用，强化重点，提高课时利用率，将讲授重点从仪器的原理和结构转移到仪器测试分析的原理、信息获取类型及范围和如何分析测试结果方面。

2.将材料测试分为形貌分析、物相分析、成分和价键分析与分子结构分析四类，分类涵盖若干种仪器，根据实际需要进行筛选。

3.对于大型设备，在学生难以自行操作的背景下，制作仪器结构、仪器工作原理和测试过程的动画或视频，帮助学生建立理论知识与感性直观认识的纽带联系。

4.运用启发式、互动式教学方法，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。

5.注意因材施教，侧重学生主体。

6.通过信息交互，引导学生保持良好的心态和情绪，充分发挥学生的主体作用，适当调整教学方法。

四、教学手段

教学过程中，为了让学生更好地掌握材料分析测试的方法、测试原理和结果分析思路，进而拓展该技能在不同材料研究中的应用，笔者以个人科研为实例进行讲述。通过具体案例，使学生获得材料研究的基本思路，即：如何入手，如何设计分析方案，如何进行合理而有效的分析等，进而获得有用的分析结果。如个人科研项目 “微纳米多孔碳质材料的合成及其性能研究”中，通过讲述该课题的背景知识，引导学生思考材料应具备何种特定结构，应采用何种合成工艺来进行制备，后期又采用哪些表征方法来佐证自己的构想。经梳理，引导学生制定如下表征方案：采用热重分析仪辅助确定热处理温度及时间，优化合成工艺；采用XRD分析所合成材料的结晶度，判断材料的缺陷程度；采用比表面分析仪确定材料的孔结构分布情况；采用场发射透射电镜佐证判断材料的石墨化程度等。

五、教学实践

本课程的实践性较强，学生需要建立对所讲授的各种仪器的感性认识，因此应安排一定学时的课内实验，让学生去观摩扫描电镜、X射线衍射仪等大型仪器，直观了解仪器的基本结构、操作规程、制样方法及要求等信息，从而建立与课堂理论教学内容的联系。另外，实践教学可与“大学生科研创新训练营”等项目相结合，让学生在完成科技创新项目的过程中接触并学习使用仪器，使用过程中熟悉其适用范围，学会数据分析的方法等。在实际教学环节中，应注重将理论知识的传授与学生的课外实践相结合，以达到最佳授课效果。

六、考核方式

建立科学合理的考核机制对于保证教学质量、教学效果和激发学生的学习主体意识具有非常重要的作用。将学生成绩的评定分为两个方面：平时成绩和考试成绩，其中平时成绩占60%，期末成绩占40%。平时成绩包括上课出勤情况、课堂回答问题情况、随堂小测验成绩和课后作业成绩等，平时成绩的多样化可以有效避免评价单一、易受影响的弊端，尤其是对于平时认真但考试发挥不好，或平时存在旷逃课现象而期末考试突击发挥较好的学生。此外，期末考试试卷题型应多样化，涵盖名词解释、简答题、画图题、计算题等题型，且主客观试题应合理搭配，并适当增加主观题的比例，尤其是应充分体现答案的多样性，鼓励不同见解。

总之，课程教学改革的根本目的就是让学生塑造主体性人格，从知识的被动接受转化为主动汲取，着力培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。本课程是一门材料类综合能力培养的代表性课程，授课教师应在教材的选择、教学内容、教学方法、教学手段、教学实践和考核方式等方面持续探索，尽量做到教学内容新颖、教学方法创新、教学手段多样、教学实践丰富和考核方式科学规范等，最大限度地激发学生的主体感，提高学生的综合素质。

[1]周玉,武高辉.材料分析测试技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2007.

[2]黄新民,解挺.材料分析测试方法[M].北京:国防工业出版社, 2006.

[3]董忠平,蔡颖,樊文军,等.浅谈材料分析与测试技术本科课程教学[J].中国科教创新导刊,2012,(5):187.

[4]赵剑豪,容建华.“材料分析与表征”的课程教学探讨[J].教育教学论坛,2015,(10):160-161.

[5]李俊翰.“现代材料分析测试技术”课程教学研究[J].课程教育研究,2015,(5):47.

[6]杨英歌,陈飞,曾冬梅,等.“现代材料分析方法”教学改革探讨[J].新课程研究,2011,(8):75-76.

（编辑：秦俊嫄）

本文系江苏省2012年研究生教育教学改革研究与实践课题“化工类研究生创新实践平台管理机制研究——以企业研究生工作站为例”（编号：苏教研[2012]4号）和苏州科技学院科研基金“化学材料类人才的‘政产学研’协同培养研究”（编号：2013JGM-17）的研究成果。

G642.0

A

1671-0568（2016）32-0054-02

刘成宝，博士，苏州科技大学化学生物与材料工程学院副教授。研究方向：微纳米多孔材料、光电催化材料和石墨材料等；王东田，博士，苏州科技大学化学生物与材料工程学院教授。研究方向：水处理材料、净水污泥资源化利用及水的深度处理等；陈志刚，苏州科技大学化学生物与材料工程学院教授，博导。研究方向：微纳米多孔材料、介孔介晶材料、陶瓷基复合材料等。