民办高校材料的分析方法课程教学改革初探

时间：2024-05-19

戚文秀洪永昌韩路何国强

（马鞍山学院，安徽马鞍山 243100）

0 引言

中国现有140 余所拥有材料科学与工程一级或二级学科的高校材料类专业均设置了材料分析测试方法类课程，材料分析测试方法类课程是构建材料制备工艺、成分组成、微观组织结构与各项性能之间关系的关键，既是学生必须理解并掌握的专业基础课程，又是一门综合性、实践性非常强且具有知识前沿性的必修课程。近年来，随着材料科学技术的不断发展和高精密仪器制造水平的显著提高，多项材料分析测试方法得到了快速发展，这些方法对科学研究的支撑和贡献作用不断加大，材料分析测试方法类课程对学生的专业素质影响与日俱增。材料的分析方法是马鞍山学院金属材料工程专业（焊接方向）的专业先行必修课之一，基于课程本身特点，对本校学生而言，是一门偏难的课程。为了更好地传授本门课程知识，让学生学到理论知识并能够灵活的用于实践，进一步对本门课程产生广泛兴趣，提高教学质量，培养学生工程教育专业认证背景下的家国情怀，笔者及其团队在材料的分析方法课程教学改革中不断探索。通过在教学内容、教学方法、融入课程思政元素、创新考核等方面进行不断尝试，最终取得了良好的教学效果。

1 精进教学内容，优化课堂教学

从本校科研情况、学时分配、学生实际情况出发，在对国内外材料测试类教材综合对比之下，本教研室选择了荣获2002年全国普通高等学校优秀教材一等奖、由哈尔滨工业大学周玉主编的教材《材料分析方法》，并实时更新最新版本。本教材主要包括材料X 射线衍射分析和材料电子显微分析两篇理论内容及实验指导部分。课程内容涵盖了近代材料测试及分析技术，满足我校金属材料工程专业（焊接方向）的专业理论教学要求。

由于本校在本门课程设置了50 学时理论课教学及16 学时的实验教学，故在理论课程内容的选择上，教研室结合教材内容，选取了X 射线衍射分析（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X 射线光电子能谱（EDS）等材料测试分析模块，此外，根据实际情况要求，增加了X 射线荧光分析。从基本原理、仪器构造、实验方法及应用等方面内容进行课程教学。

每一节课的内容呈现主要依靠PPT，所以PPT 内容需要精简并且引人入胜。笔者在沿用教研室团队研发的PPT 基础上，针对理论知识晦涩难懂，还容易让学生产生畏难情绪的知识点，如X 射线衍射定量分析原理中有大量的理论推导公式，做了适当删减。同时，新时代新工科背景下，要加强学生具有实践与理论的融合，故在课堂上引入JADE 软件分析数据的讲解，缓解了纯理论教学的枯燥。此外，为了让学生更加直观地感受到仪器的测试效果，适当地插入一些中文和英文文献案例，如在介绍扫描电镜时，适当引进一些前沿研究成果及一些简明的图片，如扫描电镜下的纳米材料、苍蝇的复眼、蚂蚁及一些花粉的图片等。而针对生涩难懂的基本原理，在PPT 内容里引入更具形象化3D 动画，仪器操作方面，插入实验室操作视频等。这样一方面可以对枯燥的理论知识进行综合；另一方面加深了学生对该知识点的印象，达到入眼、入脑、入心的效果。

2 改革教学方法，培养学生积极性

2.1 创新互动方式，引导学生化被动为主动

初步探索了“翻转课堂”及“协作学习”相结合的一种新的教学模式。“翻转课堂”是指学与教相互翻转的课堂，通过教学与学习顺序的翻转，将学习所有权从教师端转移至学生端，而“协作学习”则通过小组形式组织学生学习，为达到共同的学习目标，个体之间可以采用对话、商讨、争论等形式对问题进行充分论证，其实质是让多个学习者共同完成某项任务。

本届参与学习本门课程的学生共63 人，将其平均分成7 组，设置小组长1 名。根据实时表现，对组内成员做动态调整，保证每组成员的学习效果能够水平相当。根据课程内容，结合上课进度，会适当地选择一些案例，布置给学生，让每小组课下协作完成，课堂上，随机抽取小组或者自愿，由小组成员推荐代表上台讲解与分享。例如，在讲倒易点阵的性质，即倒易矢量的方向和大小时，特地将部分推导过程留给学生，学生课下以小组为单位讨论、推导，课上再请出代表给大家分享；在讲解单晶电子衍射花样标定—标准花样对照法时，将实验室完成的电子衍射花样分发给学生，由小组课下完成，最终在课堂上分享过程与结果。

由于课程内容量大，知识面广，学时分配较为紧张，课上讨论时间不足。很多时候，学生代表们会在课下时间积极踊跃向教师探讨，这充分调动了学生的积极性，同时激发了学生的兴趣。

2.2 正确认识学生，建立信任感

正确认识学生，建立相互间的信任感，可以进一步激发学生学习的兴趣。而正确认识学生的第一步，则是能叫出每一位学生的名字，名字不仅仅是每个人的代号，更是建立相互信任的桥梁。随着时代的发展，科技的进步，传统的点名逐渐被各种智能签到所替代，在大学课堂上，教师能叫出每个学生的名字的现象越来越少，故需审视传统纸质版点名的意义。重新采用纸质版点名，既实现了监督学生的出勤，又增加了相互认识的机会。基于参与学习本门课程的学生数不多，笔者在短时间内尝试记住每一位学生，再根据每位学生的课堂表现，课后作业以及平时交流情况，做出不同阶段的建设性意见。通过在教学过程中不断地交流，逐渐地建立了相互之间的信任，逐渐地，课堂氛围也由原来的沉闷变得活跃起来。

2.3 创新实验课教学，增强与理论课融合

基于应用型本科院校的定位，在目前新工科专业建设理念的背景下，教研室努力探索一种基于工程教育专业认证的人才培养模式，充分利用专业教学科研平台，来提高学生创新实践能力。要满足新时代对于新工科的专业的要求，综合性、设计性和创新研究性实验的开设是实验教学改革的必然选择，是优化整合实验教学内容的重要途径。基于民办高校性质，本校实验设备及器材有限，材料的分析方法课程实验部分选择与安徽工业大学联合教学，实验内容紧紧围绕课程理论内容，对学生理解、运用及数据分析起到非常有利的辅助作用。

由于材料的分析方法课程内涉及的实验设备贵重且庞大，学生实验部分均在安徽工业大学完成。每一次实验课之前，学生完成实验预习报告，实验中近距离观察每一种先进仪器设备，并通过实验课教师的讲解，进一步了解了每一种仪器的构造、原理及操作注意事项。实验后，学生以“协作学习”的形式，对实验数据进行探讨，最终共同完成数据分析，提交实验报告。由于仪器比较昂贵，实操部分以小组为单位参与来完成，但是将现场操作过程以视频记录下来，供学生复习参考，弥补了本校实验设备不足的遗憾。

实验是检验理论课所学内容的标准，实验与理论相结合，才能使学生将所学知识得以运用及延伸，提高学生的动手能力，启发学生的分析能力，为今后的学习或工作提供有力的支撑。通过安徽工业大学的现场教学，学生也体会到了不同的教学环境，融合了不同教师的讲课方法，吸收了更多的实践与理论相结合的知识。

3 融入课程思政元素，引领正确价值观

***总书记在北大师生座谈会上指出：“人才培养一定是育人和育才相统一的过程，而育人是本。人无德不立，育人的根本在于立德”。课程思政即“全课程育人理念”，它是以“立德树人”为根本任务，构建全员、全科、全课程育人模式，形成各类课程与思想政治理论课协同效应的一种综合教育理念。课程思政要求专业课教师在知识传授的同时要强调价值引领，并且在价值传播的同时要凝聚知识底蕴。

要努力挖掘课程思政元素，并在课堂教学中以润物细物无声的方式融入，引导学生增强对工匠精神的认同感，在教学中培养学生爱岗敬业的职业精神、精益求精的品质精神，协作共进的团队精神及追求卓越的创新精神。例如，在进行介绍X 射线的发现一节中，结合科学家伦琴怎样发现X 射线以及为什么用X 射线命名的历史故事，鼓励学生善于发现并勇于创新；结合X 射线用于医学检测，鼓励学生努力学习，多为社会作贡献；结合判定材料某些性质，可以通过不同检测设备进行，不同检测数据展现的结果相互印证某结论，引导学生多角度分析问题，结合校运动会期间课程调课，引发“文明其精神，野蛮其体魄”的讨论，来引导学生加强锻炼，并运用2021年东京奥运会精神激励学生的爱国情及报国志。

这些思政元素活跃了课堂气氛，提高了学生的积极性，将科研精神、职业理想、辩证思维等多方面的思政元素融入课堂教学中，取得了较好的教学效果。

4 创新考核方式，强化教学效果

为了加强材料的分析方法课程教学效果，教研室采取加强教师考核与升级学生考核两方面并用的方式进行改革。教师考核方面，教研室邀请学校督导组专家，定期及不定期地听课。听课结束后，督导组专家根据课堂上教师表现，给出评价及建设性意见。教研室同伴教师也会按照时间安排，相互听课，同时给出宝贵意见。此外，教研室会根据时间进度安排学生座谈会，全面了解摸排教师上课情况。通过督导组专家、教研室教师以及学生等全方位的监督与评教，教师的授课得到进一步完善及提升，实现以评促教的效果。另一方面，学生考核也强调了平时成绩的重要性，由原来的卷面成绩（70%）+平时成绩（30%）改为卷面成绩（60%）+平时成绩（40%）。其中平时成绩中，由课堂表现（权重30%）、平时作业（权重30%）与实验成绩（权重40%）组成。学生考核方式加强了学生的课堂表现、平时成绩及实验方面等全方面的融合，从以前的重卷面成绩逐渐向平时表现倾斜，一定程度上激发了学生的学习兴趣，增加了学生的互动的内在动力，起到了一定的教学效果。