《材料现代测试技术》课程教学探索——基于巢湖学院无机非金属材料工程专业

王小东 程乐华

（巢湖学院，安徽 巢湖 238000）

材料是人类社会存在和发展的物质基础，随着人类社会的发展，人们对材料的要求越来越苛刻。为了满足人们对材料性能越来越高的要求，各种各样的新材料不断涌现，这些材料是否能够满足人类的需要，都必须借助适宜的分析方法和仪器设备来实现。

无机非金属材料工程专业为典型的应用型工科专业，是我校定位于应用型本科院校的有力支撑。根据本专业的实际情况,自2012年起确立了“厚基础、宽口径、重实践、多方向”的教学指导思想,围绕专业人才培养目标,在制定教学计划时,通过合理的模块化课程设置，辅以必要的实践教学环节，循序渐进地形成具有地方特色的课程教学体系。对材料工程类专业的学生来说，作为主干课程之一的《材料现代测试技术》亦是一门必备的试验方法课。学生借助本课程的理论学习及相应的实践训练，基本具备对材料组成、结构等方面信息开展分析工作所需的基础理论知识，常用的方法及仪器设备，为后续专业课程的学习，培养独立自主的开展研究工作的能力打下坚实的基础[1]。

1 《材料现代测试技术》课程的教学内容及特点

在无机非金属材料工程专业的人才培养方案中，本课程是专业必修课，其教学大纲中明确的列出了课程教学的主要内容：X射线衍射分析技术（XRD）、显微分析技术（SEM、TEM、EPMA）、材料表面分析技术、粉体测试技术等，要求教师重点讲授各分析测试技术（方法）所涉及的原理、测试样品制备技术、实验仪器设备的使用、参数设定及测试结果分析等方面的内容。同时，辅以一定课时的实验课，以加深学生对理论知识的理解掌握及实验技能的锻炼，使学生打下一定的科学研究基础[2-3]。本课程涉及到的各部分内容理论性较强，各种分析测试技术（方法）相对独立，内在关联性不明显，新的人才培养方案赋予本课程的学时数大为减少；同时，学生人数较之以前有较大的增加，基本素质层次不齐，实验所需的仪器设备台套数不足，学生反映课程学习难度大，尤其是实验数据的分析和谱图的解读涉及的内容不易掌握。

2 课程教学中的不利因素

2.1 生源质量层次不齐

我校面向全国多个省份招生，由于不同省份、不同地域的教育水平存在差异，录取的学生的在基础知识的掌握上、学习能力等方面差异较大。这就造成了在课程教学中一部分学生对所学知识已经完全掌握了，还有一部分学生尚存在着差距，还需要教师进行进一步的辅导才能达到要求。

2.2 学生缺乏学习主动性，接受知识的意识不强

《材料现代测试技术》是材料工程专业的一门专业主干课，建立在基础化学、大学物理、材料科学基础等课程的基础之上，涉及到基础内容较多，课程内容繁杂，逻辑性差，课程内容不易掌握；同时，由于近年来高校大规模扩招致使生源质量下滑，学生基础参差不齐，教师在教学中难以做到兼顾每一个学生，一些学习基础不扎实的就容易掉队，尤其是一部分通过专业调剂被动过来的学生，本身对专业就缺乏兴趣，对专业课程的学习主动性不够，学习效果差积极性更弱，逐渐形成恶性循环。

2.3 硬件条件尚不能够满足教学需要

《材料现代测试技术》课程中包含多种现代分析测试技术手段，如：X射线衍射分析、电子显微分析、综合热分析、光谱分析及粉体测试分析等。通过对本课程相关内容的学习，按照教学大纲要求，学生不仅需要扎实掌握各分析测试技术（方法）的原理、应用、数据分析与处理，还要能够利用所学的课程知识及掌握的实验技能独立地对研究对象进行组分、结构及性能分析。

省属地方院校经费来源较为单一，受制于财力所限，实践教学所需的仪器设备往往存在着缺口，在实际教学中常常会出现实验仪器设备数量欠缺，无法满足实际教学需要。同时，材料研究领域涉及到的分析测试仪器设备往往具有价格昂贵、保养维护要求高、易损坏的特点，大多数的省属院校通常制定规定——未进行专业操作资格培训的人员不得操作大型仪器设备。这就造成在日常实验教学中，教师动手操作仪器设备进行演示教学，学生在旁以观察为主，基本上没有实际动手的机会。诸如透射电子显微镜、核磁共振分析仪等设备价格很高，地方院校根本没有充足的预算进行购置，学生连观察的机会也不具备。因此，很多学生对实验存在着印象不深，积极性缺乏，实验技能得不到锻炼的情况。

2.4 学时数相对不足

由于我校定位于地方应用型高校，主要培养为地方经济发展所需的技能型人才，因此学校对各工科专业的人才培养方案的学时学分分配有严格的限制，并且逐步加大实习等综合实践类课程的比重，因此专业课程分配的学时学分较以前有所减少。从近几年来修订的材料工程专业人才培养方案来看，材料工程专业设置的《材料现代测试技术》的课时已由原来的64学时调整为32学时。由于本课程涉及的知识面较为宽广、研究方法种类繁多，要想让学生掌握比较全面和系统的各种材料分析测试技术，必须有足量的学时保障才能让学生对课程内容的掌握达到广博和精深的程度。但实际上由于学时数相对偏少，教师对课程内容的讲解受到学时的限制而不能深入和具体，这就造成了学生对各种研究方法的理解较为肤浅和片面，难以达到预期效果。

3 《材料现代测试技术》课程的教学改革与创新

3.1 深化教学内容改革

课程教学内容需满足厚基础,宽口径,重实践的目标的需要。改革《材料现代测试技术》教学内容，在教学中突出材料测试技术发展趋势、时代特色，保证学生所学知识的有效性，强化学生的能力培养。

从学校和本专业定位出发，更新课程教学内容，紧跟学科发展，将材料领域新发现、新认识融入课堂教学中，使学生及时了解最新信息及学科前沿动态。采用适应于应用型工科专业的教材作为学生课程教材，同时选用当前最新版的书籍作为参考资料，从本行业的实际需求出发，及时添加最新理论。如在讲授《材料现代测试技术》课程中“X射线衍射分析”内容时，传统观点认为晶体的对称轴只有 1、2、3、4、6次， 不存在 5 次对称轴，但根据最新文献报道，观测到晶体中存在5次对称轴，在课堂上将这一内容讲授给学生后，使学生对晶体对称轴有了全新的认识，既拓宽了知识面，又可使学生感受到现代测试技术的发展对科学研究具有的重要推动作用。

不失时机地组织指导学生参与科研课题，使学生能将理论知识用于解决实际问题，通过优化课内、强化课外，融教学与实践于一体，作为课程内容延伸的重要举措。近几年来，材料工程专业学生在老师指导下申请的大学生创新项目、地方企业大学生资助项目获得立项的越来越多，这些课题研究工作的顺利开展，较多的得益于此类课程的学习，同时，学生在此类课题上的经历及收获，又促使其更主动的对课程进行再学习，而这个再学习过程往往使其在知识掌握上获得质的飞跃。

3.2 加强教学方法和手段改革

《材料现代测试技术》课程所讲授内容是材料领域内主要的分析测试方法，重点讲授这些测试方法有关的理论原理、制样方法、使用方法和数据分析处理等方面的知识，同时，辅以必要学时的实验，以加深学生对理论知识的理解，使学生的实验技能得到锻炼。

按照以往的实验教学方式,具体实施情况往往是：一个班按照成员的多少分成若干个实验小组，每组人数一定。由于实验中所使用的设备购置价格较高，这些设备通常是按照大型贵重仪器来管理，未经厂家专业培训并获得操作资格证不能动手操作，所以涉及到此类设备的实验项目均以任教教师演示，学生观察为主。从反馈的信息来看，学生在实验中无法亲自动手操作设备，对实验演示印象不够深刻，实验过程了解有限，实验效果不够理想。同时，按照以往的实验教学模式，某一测试分析技术理论部分学习完后开设该测试技术所对应的实验项目，这些实验项目的开设也是在不同的实验室分别进行,相互独立,彼此之间基本上没有联系。整个课程结束后，学生对各个测试技术（方法）之间的相互验证、补充的关系认知不够深入,无法将它们有机联系起来并综合运用以对处理的问题进行全面分析。

为了改变这种情况，提高课程的教学效果，从12级材料工程专业开始进行了设计性实验的尝试与改革：学生随机选择某一“未知”样品并制定实验工作方案；利用所学的课程知识分析样品的结构、成分等信息，并撰写结论报告。

经过设计性实验教学的尝试，可以明显地看到,学生参与实验的积极性得到了提升，对材料分析测试的技术（方法）有了较为全面的认识和体验，教学质量得到了提升。

3.3 改革成绩评定体系

学生成绩是学生对课程内容掌握程度的评定，也是教师教学效果的检验。成绩应能反映出学生对这门课的综合掌握情况，不能仅靠期末闭卷测试来评价。改革课程体系学生成绩评价方法，除理论测试成绩、实验成绩外，引入实践考核成绩，该方面包括“小设计”等内容。逐渐加大实验成绩及实践考核成绩比重，以提升学生对实际应用能力的重视。

3.4 充分利用多媒体辅助教学

本课程中大部分内容涉及到设备原理、设备结构，内容比较复杂，缺乏实体支撑，学生听起来比较枯燥，无法达到良好的教学效果。如果能借助于模型或实体讲解，使学生眼观耳听直接获得知识，一定会获得事半功倍的效果。

如前面所述，由于部分设备价格昂贵，对省属本科院校来说，没有财力购置。此时，可以充分利用多媒体资源，采用图片、音频和视频的方式让学生直观的获取必要的信息，效果要远远优于讲解所获的。

3.5 注重教学意见反馈

加强与学生的互动与沟通，主动公布教师的电子邮件、电话，给学生提供通道（电话、电子邮件、微信、书面等形式）反映课程学习中的想法和要求。同时，建立师生教学座谈会制度，倾听学生对课程的建议与意见；设立班级课程信息员，可随时向老师反映课程教学中的各类问题与建议。

4 结束语

我校无机非金属材料工程专业自进行省级特色专业、国家级特色专业建设立项后，在课程建设方面进行了大量的工作。围绕《材料现代测试技术》课程，开展了课程定位与目标、课程内容与体系改革、教学方法和手段改革、课程评价与考核改革等方面一系列的研究。我们相信，借助本课程的理论学习及相应的实践训练，能够为学生基本具备开展材料分析研究工作所需的基础知识，常用的方法及仪器设备，为后续的专业课程的学习，培养独立自主的开展科研工作的能力打下良好的基础。

[1]张静武，傅万堂，李慧，等.材料近代分析测试方法课程的教学改革与实践[J].中国大学教学，2010，（4）：37-39.

[2]王富耻.材料现代分析测试方法[M].北京：北京理工大学出版社，2006.

[3]李云龙，欧阳娜，张青海.高分子材料分析与测试课程设计与教学改革[J].高分子通报，2012，（6）：102-106.