新能源材料专业《材料现代测试方法》教学改革与实践初探

王莹　陈智慧　张帅

摘要：本文分析了我校新能源材料专业《材料现代测试方法》的教学现状，结合笔者讲授该课程的教学实践体会和多学科交叉的新能源材料专业的特点，有针对性地提出了在教学内容、教学手段和考核方式等几方面所做的一些教学改革与实践措施。

关键词：新能源；材料现代测试方法；教学改革；教学实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）25-0107-02

随着社会发展和人口增长，资源短缺、环境恶化、能源危机等问题日益严重，亟须开发能源材料。众所周知，材料性能与其成分和结构密切相关。因此，要开发新能源材料或者提高新能源材料的性能，就必须了解其内部的成分和结构。《材料现代测试方法》就是为了研究新能源材料的成分和性能而开设的一门专业课程。因此，《材料现代测试方法》这门课程在新能源材料学科发展和相关人才培养中具有非常重要的地位。为了进一步提高常州大学新能源材料专业《材料现代测试方法》的教学质量和教学效果，本文结合该校《材料现代测试方法》的教学现状和实践教学经验，初步探讨了关于该课程教学改革的若干想法。

一、新能源材料专业《材料现代测试方法》教学现状分析

新能源材料专业是一门多学科交叉的专业，涉及材料学、化学、物理学、量子力学、力学、热学、电学、磁学、微电子学、光学等多方面的知识内容。《材料现代测试方法》是常州大学新能源材料专业的一门专业基础课。它的综合性、前沿性、应用性和实践性非常强。通过本课程中各种教学环节的学习，使学生掌握材料主要分析技术方法的基本原理、制样方法、仪器组成与应用，了解较先进的材料分析方法，以及它们在新能源材料研究中的应用。使学生在学完本课程后能正确选择和使用合适的现代测试分析技术，为其进一步深造补充必要的知识，并使其具备从事专业材料分析测试工作的理论基础，为将来适应社会人才需求而打下良好的基础。然而该课程中分析方法种类繁多、内容不连贯且跨度较大、涉及理论性较强的多学科知识，而且原理比较抽象，学生较难理解，从而兴趣不高；教材内容更新缓慢；教学方式单一；课程缺乏实践教学；考核形式单一，学生为考试而考试的现象比较突出。另外，该课程的学时较少，只有40学时，这给学生在有限的学时内学好本课程带来很大的挑战。上述种种原因，严重影响了教学效果，教学改革已刻不容缓。因此，本文作者结合学校现有情况，从教学内容、教学手段、考核模式等角度分析阐述本校新能源材料专业《材料现代测试方法》课程的改革措施，这将为培养适合新能源材料领域科研需要和工作需求的学术型和应用型人才打下坚实的基础。

二、新能源材料专业《材料现代测试方法》教学改革与实践

1.教学内容的改革。《材料现代测试方法》是材料、化学、物理和微电子学等多种学科交叉融合的综合性科学，其方法众多，原理也各不相同，知识内容丰富且发展快。随着科技发展，材料测试方法发展日新月异，很多仪器已普遍采用了新技术，测试手段也越来越多样化。因此，对于教学内容，既讲求其基础性、完整性，同时也注重先进性和新颖性。然而，现有教材更新缓慢，新的测试方法没有及时补充到教材中去。因此，结合我院新能源材料专业的特点，根据课程的基本要求和特点，我们选择自编教材，使教材内容同时具备专业权威性和学科前沿性。教学内容分两部分——固定不变部分和及时更新部分。对于固定不变部分为基础知识部分，我们根据材料四要素，把课程内容进行调整，建立物相分析、形貌尺寸和性能分析三大板块，将教学内容连贯起来。在物相分析部分主要讲解X射线衍射（XRD）、电子衍射等内容，在形貌尺寸部分主要讲解扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和扫描探针显微镜（SPM），在性能分析部分主要就材料热学、光学、电学等性能进行讲解。对于各种分析测试方法，简单介绍其仪器原理和结构，把重点放在样品制备以及测试结果的分析上。对于及时更新部分，及时把近三年新能源材料科技成就和前沿领域有关测试技术的内容有机地融合到教材的各部分相关内容中，使学生在学习基本理论的同时，了解新能源材料科技发展的新动向、新信息，扩大学生科学视野、开阔学生思路。

2.教学手段的改革。如前所述，《材料现代测试方法》是一门多学科交叉的与时俱进的新型学科。因此，为了取得良好的课堂教学效果，作者首先采取多媒体技术、影像资料等现代化教学手段和板书相结合的方法。这对解决内容多、课时少起到了关键作用。通过在课件中加入大量的仪器分析图片、视频、Flash动画辅助教学，同时将讲义上的图表、相关设备、图片资料等制作成多媒体课件。如对于TEM、SEM和SPM这类比较贵重且学生很难直接操作的仪器，笔者下载相关设备的结构、原理和操作视频展示给学生，使学生直观地学习这类测试技术，提高了教学质量和效果。但是单纯的PPT教学存在翻页快、信息量过大等缺点，不利于学生的理解，因此在一些教学重点和难点部分，比如衍射分析中存在较多的像倒易点阵等难点，上课时对照多媒体展示并结合板书逐一讲解，既保证了教学内容的准确性、全面性和形象性，又有助于学生理解和掌握。其次，采用案例式教学。在实际的课堂教学中，笔者结合新能源材料的特点，尽量选择贴近生活的案例。引入生活实例，如碳酸饮料瓶需要什么性能、真假钻石的鉴别方法和原理等，并做进一步解释。以课题组制得的多种形貌TiO2粉體为例，说明用XRD可以对其晶相进行分析，用SEM和TEM可以对其形貌进行分析，既给学生留下了较深的印象，并且能够很好地调动学生的主动性和积极性。这些方面的应用显示了材料现代测试方法在我们生活中和与新能源材料相关科学领域都有紧密关系，既方便了学生理解掌握又提高了其学习积极性。再次，开展讲授、启发式和讨论式等多种教学方法。由教师讲授课程中的难点和重点内容，比如原理和分析方法部分。同时，为了提高学生的听课效率，在讲授过程中介绍一些仪器发展的历程和相关的著名人物，比如：发现X射线的伦琴、发现X射线衍射现象的劳厄等。针对一些新测试方法设置专题，让学生分成若干小组，提前进行调研并制作PPT，进行课堂讨论，活跃了课堂气氛，提高了教学效果。最后，把教学和科研相结合。我校鼓励学生利用课余时间和假期在专业教师的指导下参与大学生科技创新项目、科技创新大赛或者专业教师科研项目等科研实践。本课程开设在第六学期，此时很多学生已经参与科研。因此可以充分利用本专业科研平台，将学生科研项目中的成果或表征结果在实际教学中进行讲解，这样极大地提高了学生学习的积极性，同时使其掌握了相关知识。

3.课程考核方式的改革。考核方式的改革在高等教育中也是教学改革十分重要的环节。《材料现代测试方法》作为一门专业基础课程，实践性非常强，传统的考核方式很难提高学习的积极性以及培养学生的分析解决实际问题的能力。因此，为了督促学生更好地掌握和使用所学内容，提高分析实际问题并解决实际问题的能力，该门课程采用“平时成绩（30%）+期末考试（70%）”的考核方式。具体实施中，平时成绩包括上课的出勤率、课堂表现、课堂讨论、课堂回答问题情况、随堂小测验成绩和课后作业的完成质量等；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。期末考试的试题也多样化，涵盖名词解释、简答题、画图题等题型，且适当减少客观题的分值，增加主观题的比例，并重点考查综合利用课程所学的知识解决实际科学问题的能力。实践表明，改革后的考核方式，激发了学生的科研兴趣，提高了学生的学习积极性，取得了良好的教学效果。

三、结语

总之，《材料现代测试方法》是一门学科综合性、应用性强的基础课程。本课程的开设，可为学生进一步深造以及以后工作的实际应用打下良好基础。我们根据本校《材料现代测试方法》教学现状的实际情况和新能源材料专业特点，通过教学内容、教学手段、考核方式等方面的改革探讨和实践，取得了良好的教学效果，为新能源材料相关行业培养出了理论基础扎实、动手能力较强且能熟练解决实际问题的优秀专业技术人才打下了坚实的基础。

参考文献：

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