无机材料测试技术课程教学改革与探索

刘雪婷，陈 苗，王 飞，岳川云

（沈阳城市建设学院，辽宁 沈阳 110167）

0 前言

我国《科学课程标准解读》中指出，科学探究是指通过一定的理论指导和实验方法对客观现象和现实存在进行探索、质疑和研究的过程。同时，随着《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》的制定与实施，更加凸显了高校课堂教学以及实验教学在人才培养方面的重要地位。但传统的教学模式，制约着学生综合能力的提高，因此，需要不断深化教学改革，探索创新课堂教学模式，持续提升人才培养的水平。

1 无机材料测试技术课程简介

无机材料测试技术是无机非金属材料工程专业的必修课程，是一门实践性很强的专业技术基础课，旨在加强学生对专业知识的综合应用，掌握必要测试技术，提高实践应用能力。通过本课程的学习，重点培养学生的应用能力，掌握无机非金属材料的基本性质、材料的实验设计和数据处理及材料的各种测试技术，并以此为手段进行新材料、新产品的开发与研制工作，是从事材料科学研究工作不可缺少的条件。

然而，目前的教学方式普遍围绕课堂教学，学生理论基础较扎实，分析问题能力比较强，但是实践操控和工程设计能力突显薄弱，已经难以满足现在的教学发展模式。因此，为了提高学生的专业水平，需要不断地对课程教学模式进行改革，不断提升教育教学质量。

2 课程教学中存在的问题

该门课程是关于材料结构和性能表征方法的一门课程，主要讲述材料微观结构、形貌、成分、物理性质的检测和表征方法以及检测仪器的工作原理及使用方法，如电子显微分析、热分析、X射线衍射分析和光谱分析四种测试技术的工作原理、样品适用范围、数据处理与分析等，它在整个材料学知识体系中占有至关重要的作用，材料科学与工程专业基本都开设了该课程。本门课程内容复杂，交叉性强，同时与《无机材料科学基础》《无机材料物理性能》等材料专业其他专业基础课程对比，该课程实践性更强，各章节之间的内在联系不够密切，教学重点和难易程度不易把握。课题组成员经过几年的探索以及教学实践，总结出如下的教学改革方案。

2.1 课程理论内容复杂交叉，学生基础薄弱，掌握不牢

本课程主要讲述材料微观结构、形貌、成分、物理性质的检测和表征方法，主要讲授X射线衍射分析电子显微分析、热分析和光谱分析四种测试技术的工作原理、样品适用范围、数据处理与分析等，内容与数学、物理学科均有交叉，教学内容相对复杂。同时，由于学生理论基础较为薄弱，在有限的课堂时间对知识的掌握不够牢靠，对知识的应用性和迁移能力较弱，无法领悟理论知识在实际中的应用问题，难以达到最终教学目标。

2.2 理论教学与实践教学联系差

本课程各章节的教学中都涉及大量的实验理论与实验方法，而主要的实验实践是在理论课程结束之后，进行集中的实训环节，不能再每个教学章节，或者一种仪器学习完之后，进行实验实践的学习。导致学生对理论课上所授的试验方法不能很好理解，而当所有理论知识学完之后，学生对前面所学的知识掌握不牢，待到集中进行实践时，因理论不足，不能很好进行独立实验，理论与实践联系有思考不够，操作不足，难以提高学生综合利用以及创新能力。

2.3 课堂教学内容多余实践内容

本专业无机材料测试技术这门课程，讲授内容32学时，另外实践环节为无机材料测试技术实训，16学时。主要仪器的理论以及使用，均在32学时的教学学时中讲授，课内教学内容完结后，再集中进行实践环节，对其中几个重点仪器或检测方法进行实训。但是该课程的性质需要课堂教学与实验教学相结合，即学生在理论学习之后，需要实地接触学习仪器并进行相关知识的操作，才能较好地达到教学目标。但是目前情况是教学与实践不匹配，教学学时较多，实践学时较少，急需改革。

2.4 实验实践教学过程过于传统

传统的实验教学模式，对学情了解不够透彻，难以制定切合的教学目标内容，并且教师多次重复陈旧的教学内容，教学内容落后于前沿发展，教师自我发展动力不足，很难提升教学能力以及应用实践能力。教师指导能力制约着学生实验能力的提升，实验教学环节也主要集中在“教师讲，学生听”的模式，采取的方式一般为“学生预习―实验讲解―操作演示―提交报告”几部分组成，学生在规定的时间内进入实验室，按照老师的演示以及实验指导书的步骤一步步重复实验，最终得到实验结果。甚至有些实验由于仪器不足，学生仅能“看实验”，难以有“做实验”的机会。在重复的过程中，忽略了师生之间、学生之间的沟通交流，忽视了学生在实验操作过程中的主体地位，这种方法不能够培养学生独立开展实验，创新思考，探索未知的能力，不能够达到培养目标中使学生具有独立解决科学问题以及生产问题的能力。

2.5 缺少仪器，学生动手机会少

无机材料测试技术这门课程涉及了很多材料检测的关键设备，包括X射线衍射仪，扫描电镜等设备。此类设备价格昂贵，配制数量较少，或者有些高校甚至从未购置，导致学生动手机会少，甚至无法动手，只能从书本上学习仪器理论以及使用方法。因此，学生欠缺动手能力，难以真正掌握与测试分析方法对应的基本操作，不利于专业能力的提升。

2.6 考核方式单一，缺少过程性考核

传统的课程考试形势单一，方法也比较简单，主要考查学生对理论知识的理解水平。这样的教学模式，让大多数学生为了应对考试而刷题背题，甚至让部分同学觉得大学学习是为了应对考试，而不是提升技能。对于无机材料测试技术这类实操性较强的课程，如果仅专注于理论考试，就容易出现学生“高分低能”的情况，弱化了创新性及动手能力，与实际应用脱节。同时，目前针对实验课程部分，评价指标也过于单一，在成绩分配中，实验成绩占比比较低，而且实验报告又占有较大的比重，课堂考核中，老师又很难在有限的课堂时间内客观评价所有学生的实验操作表现，因此缺乏全面的评价体系。现行的考核多依据实验报告的优劣对学生进行考核，学生丧失了实验的积极性，被动上课。长此以往，学生忽视实验教学的重要性。

介于上述的情况，在应用型人才培养的重要时期，针对《无机材料测试技术》课程进行课堂形式进行有针对性的改革迫在眉睫。

3 课程改革思路与探索

3.1 理清课程结构架构，巩固学生理论基础

引导学生宏观掌握课程内容与知识点之间的联系，夯实理论基础，理清课程结构之间的框架结构，以X射线衍射分析为例，课堂讲授的主要目标是使学生掌握X射线的物理学基础和晶体学基础，并理解X射线与晶体相互作用的关系。只有掌握X射线衍射方向和强度的规律，才能正确分析X射线与不同的晶体相互作用衍射线谱的不同。引导学时对课程宏观掌握的同时，也不放松对细节的把控。

3.2 更新实验教学内容，适当缩减课本内容，进行教材建设

针对不同学校不同专业的校情以及学情不同，学校侧重专业的不同，并且不同院校的实验条件也不同，介于以上情况，不同学校不同专业的教学大纲理应有所侧重，不可能统一使用同本教材，或是将教材中的内容，完全的讲授于学生。因此，应该根据校情和学情，对教学大纲进行更新，同时进行教材建设。在教材建设过程中，既要做到去粗取精，改善原有教材的缺点，补足短板，也要做到与时俱进，不断加入新知识、新方法等，实现与实际应用的有效衔接、与科学前沿的有效对接。此外，现在前沿的测试手段很多，学校可以根据实际经验结合未来的发展进行课堂教学。对于材料专业的学生来说，掌握根据材料的自身属性，选择合理，正确的方式进行检测，分析材料的组成与结构，掌握测试结果的分析方法，这就达到了课程的培养目标。另外，在教材建设过程中，应该充分考虑学生的想象能力，让学生在课堂教学和实验教学过程中提高自身的主观能动性，提高专业技能。

3.3 重视网络平台建设，充分利用网络资源

本门课程主要讲授电子显微分析、热分析、X射线衍射分析和光谱分析四种测试技术的工作原理及测试技术，但因实验条件不足，学生的参与程度低，体验性差，还停留在课堂教学占主导，实验教学学时少的教学环境中，不能达到实际的教学目标。为此，应充分利用网络资源，重视网络平台的建设，利用仿真实验拓宽实验范围，有效解决因未购置设备而无法实操的且与课程关系密的相关实验，提升学生的实操能力。同时，通过组建网络教学平台，丰富线上课程视频等多媒体信息化资源，提升课程讲授的灵活性，有效应对疫情对线下教学的影响，让学生可以随时随地的学习所需的测试技术方面的知识，更好地完成教学目标。

3.4 构建开放式实验平台，增加课外应用，提高知识掌握度

无机材料测试技术是一门应用性很强的课程，学生专业知识的熟练程度，不应仅仅依靠课内传统教学，难以达到教学目标。因此，应该改变课堂形式，强化应用训练，课上给学生布置主题任务，要求课后完成，可以培养学生独立思考的能力，同时可以巩固课程的实际应用能力。主题任务的形式也应多样化，如采取总结报告的形式，通过给学生提供实验样品，要求其依据相关基础理论并采用仪器设备进行测试分析，最终形成总结报告；也可以采用分析报告的形式，通过给学生提供已有的测试数据或学术论文中的数据，要求其结合所学知识和相关软件分析其组成结构，最终形成分析报告。另外大部分本科生缺少实际科学研究的经验，只有在毕业设计环节能够接触到部分的测试仪器，又因时间紧，任务中，不能够熟练掌握，以至于毕业后无法将所学知识应用于工程实践中。因此，应鼓励学生再参与科学研究，以“互联网+”、省校级大学生创新创业项目等契机，或者专业课老师所承担的相关科研课题，搭建开放式教学实验平台，带着真实问题做，引导学生独立完成基金项目的撰写。根据课题，进行实验前的调研及文献查阅，也可以组成科研小队，选择感兴趣的课题，相互讨论，取长补短。通过设计实验、开展实验、表征性能以及进行数据处理，进而撰写论文。在这样的过程中，能够有效提升学生的自主分析问题、解决问题的能力，有助于更好的学习理解材料的测试技术及方法。通过开放式的实验平台的搭建，使学生的创新意识得到激励，提高学生专业实践能力。

3.5 优化考核体系，强化过程管理

课程考核是检验学生对课程内容掌握程度的主要手段，也是促使学生主动学习的重要环节，适当的考核方式能够有效促进学生主动学习的积极性。为此，应积极优化原有考核体系，将整个实验实践过程的形成性日常纳入考核指标，并依据课程专业能力要求矩阵化地设置考核评分点，加强考核评分标准的精细化管理，每项考核评分点应根据毕业要求的支撑强度设置分数，增强考核体系的规范性和可操作性。形成性考核指标能够检验学生的真实水平，而非应试教育中对所谓知识点的死记硬背。例如，本课程应根据课程应用性强的特点，在考核方案中既要考核传统的理论知识，也要考核开放性的实践操作。实践考核环节中，教师可以提供指定的材料给学生进行测试分析实践。同时，应提供多种样品避免抄袭，也为学生根据自己的兴趣自行选择材料提供测试研究机会。最后，从学生分析、实践的合理性、逻辑性等方面进行综合评分。通过开放性、全面性的考核方案，提高学生对实践操作的重视程度，摒弃原有重理论轻实践的理念，进而提升学生的综合素质和创新能力。

4 结论

材料是科技进步的基石，材料的创新也是人类发展的主要动力，而材料的研发和创新离不开材料测试技术方法。无机材料测试技术是材料专业人才培养中一门非常重要的专业必修课，该门课程理论基础复杂，学生学习难度较大，且与实践联系紧密，应用性强，需要学生掌握实践动手能力。本文总结出该课程目前教学现状，主要为该课程理论知识交叉复杂，学生基础薄弱，理解有困难，同时存在理论与实践在课时分配不均衡的情况，理论和实践联系少等问题，而且由于缺少设备的情况，学生动手的机会少，导致老师不能客观评价学生实验水平，而倾向于以实验报告撰写情况评定实践考核，致使考核方式单一，降低学生学习兴趣。本文通过对以上问题的分析，总结自身对改变课堂形式的课程改革方法，提出“理清课程结构架构，巩固学生理论基础，更新实验教学内，对课本内容进行适当删减，进行教材建设；重视网络平台建设，充分利用网络资源；改革考核办法，注重过程管理，加入形成性考核指标”的教学改革思路，促进学生对课程内容的理解，探索未知，并全面提高应用能力，进而提升学生专业素质以及创新能力。