《材料分析测试方法》课程的教学改革探讨*

李　婷，李廷成，张俊珩，李　琳，张道洪，张爱清

(中南民族大学化学与材料科学学院，湖北　武汉　430074)



《材料分析测试方法》课程的教学改革探讨*

李婷，李廷成，张俊珩，李琳，张道洪，张爱清

(中南民族大学化学与材料科学学院，湖北武汉430074)

材料分析测试方法是材料类本科生的专业必修课程。该课程内容涉及广泛，理论性和实践性较强，同时教材更新缓慢，各种大型分析仪器复杂昂贵，实践教学难以开展。在课程的教学实践中，我们针对学生的知识结构、学习能力和认知水平，以培养学生学习兴趣为出发点，结合实际的教学经验，从教学与实践相结合以及教学与科研相结合这两个方面对课程进行改革和探索。

材料分析测试方法；教学改革；科研；教学实践

材料是人类社会发展的基础。随着科技水平的不断提高，材料的发展日新月异。材料的结构和组成决定了材料的性质和用途，因而了解材料内部的结构和组成是发展新材料的前提和关键。材料分析测试方法就是这样一门以研究材料内部的物相组成和结构为主要内容的专业技术基础课程。该课程是针对材料专业本科生而开设的一门专业基础课。它不仅理论性强，涉及物理学、晶体学、电子光学、量子力学等理论，概念抽象，同时具有较强的实践性，需要实验的密切支持[1-2]。本课程旨在培养学生初步掌握各种分析方法的基本原理、特点与应用，了解较先进的材料分析方法和应用，培养学生综合分析研究的能力。然而，由于该课程自身的特点和传统教学方法的局限，使得这门课程的教学效果不太理想。几年来，我们在材料分析测试方法的教学过程中，总结以往教学经验[3-5]，不断改革创新，探索新型的教学方法和模式，为该课程教学质量的提高提供一定的指导和借鉴。

1　材料分析测试方法课程的特点及存在的主要问题

1.1课程特点

材料分析测试方法课程是材料类本科生的专业必修课。该课程内容涉及的专业面较广，融合了多个学科的内容，理论性较强。课程内容主要包括材料的结构、微观形貌和成分分析的理论基础，具有较强的理论性和实践性。此外，各种仪器分析方法相互独立，自成体系，内容和知识点分散，不易把握重点。并且课程内容与多种大型测试仪器设备紧密结合，内容偏重于介绍仪器的工作原理，具体实例则相对较少，学生理解基本理论有一定的难度。同时学生对这些大型仪器缺乏感性的认识，在学习的过程中普遍感觉内容抽象，各种测试方法的理解和掌握存在较大的困难。

1.2存在的主要问题

(1)教材内容缺乏更新

新材料及科技水平的飞速发展促进了现代测试分析仪器技术的提高，新的分析和测试方法不断涌现和越来越多样化，其应用领域也在不断扩展。目前，材料分析测试方法课程的所采用的教材大多是十年前编写的教材，很多内容都已经过时。比如随着计算机及数据处理系统的发展，复杂的数据都采用专业的软件进行处理，但目前许多教材仍然保留有大量的篇幅来介绍手工处理数据的方法，如X射线衍射晶体结构的标定、热分析中谱图峰面积与失重率计算等。同时许多仪器发展迅速，新技术不断涌现，这些新的技术和方法在现有的教材上基本没有有关的介绍，有些教材还在介绍已落后淘汰的技术。比如多晶的分析方法普遍采用简单精度高的X射线衍射仪法，德拜照相法是早期的原始方法，设备简单，精度低，拍照时间长，但大多数教材仍有相当的篇幅介绍此方法。教材内容的滞后问题在实践教学中更为突出，新的仪器设备与陈旧的实验内容的矛盾十分严重。而且由于大型仪器设备的局限，大部分高校在分析测试课程教学中，实验教材多为空白，有教材的大多介绍的是旧的实验方法和数据处理，已无法适应新的仪器教学。

(2)实践教学难以开展

材料分析测试方法是一门实践性很强的课程。学生在学习过程中普遍反映课程内容所涉及的原理性知识过于理论和抽象，而实践课程内容偏少甚至没有，缺乏相应的实用性。造成这一现象的重要原因是该课程所涉及的一些分析测试需要在一些大型精密测试仪器上进行。由于这些大型测试仪器价格昂贵，比如一台透射电子显微镜价值数百万甚至上千万元，所以大部分高校在配置方面都比较有限。同时，这些大型仪器承担了繁重的科研测试任务，在时间上也无法满足数量较多的本科生进行上机实践。这些客观因素导致所涉及的实验教学内容只能以课堂演示的方式进行，这在一定程度上大大制约了学生对大型分析测试仪器的感性认识和测试技能的掌握。

2　课程改革探讨

教学改革的目的是为了全面提高教学质量和效果，培养学生分析解决问题的能力和创新精神。我们在材料分析测试方法课程的教学实践中，针对学生的知识结构、学习能力和认知水平，以培养学生学习兴趣为出发点，结合实际的教学经验，从教学与实践相结合以及教学与科研相结合这两个方面对课程进行改革和探索。

2.1开展教学与实践相结合的教学模式

材料分析测试方法课程注重培养学生实际进行各种分析检测的能力，为学生综合实验、专业实践和毕业论文等提供了必要的理论知识基础。经过本课程学习后，学生能够根据实验的需求选择相应的分析方法进行测试和表征。为保证课程的教学与实践有效的结合，课程教学分为理论课堂教学与实践课程设计两部分。理论课程部分重点介绍各种测试方法的基本原理，仪器的构造以及应用领域，为后面的实践教学打下理论基础。课程设计部分则以实践教学为主，学生自主设计实验方案，并上机对实验样品进行结构和性能的分析测试，促进理论课程的理解和吸收。通过理论和实践课程的有机结合，一方面使学生对专业分析测试方法与技术有比较全面的认识，并了解和熟悉仪器的实际操作流程；另一方面提高学生分析问题和解决问题的能力，学生通过本课程的学习后能够针对所研究的材料灵活的选择适合的测试方法进行分析检测，并得到有用的信息。同时，在实践教学的模式下，充分贯彻以学生为主，教师为辅的方针。从实验课题的提出和方案路线的设计到具体的分析测试等流程均由学生自主完成，通过实践课程设计能够进一步提高材料专业学生的材料专业知识和实际分析和解决的能力，培养学生的团队合作意识和实践创新精神。学生在实践教学活动中需要自主利用现代分析仪器进行分析测试，这在一定程度上促进了基本测试原理的理解和掌握，在一定程度上有效提高材料分析测试方法课程的教学水平。

2.2开展教学与科研相结合的教学模式

中南民族大学化学与材料科学学院具有良好的科研水平和平台。目前拥有催化材料科学国家民委-教育部重点实验室和分析化学国家民委重点实验室和武汉市能源催化材料工程技术研究中心。现有的大型仪器设备有透射电子显微镜、场发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪、气相色谱仪以及气相色谱与质谱联用仪等。学院在科研研究方面取得了非常丰硕的成果。这些科研工作经常涉及到各种先进的测试方法的运用和分析，若能将这些活生生的科研实例与我们的课堂内容相结合，开展教学与科研相结合的教学模式，将能大大促进学生的学习兴趣，提高课程的教学质量。

一方面，在讲解各种分析方法的原理与应用时，结合学校课题组的科研方向和成果，以多媒体的形式带入到课堂中。通过这种科研实例的介绍，学生能够系统理解测试方法在科研中的应用，把握本学科最前沿的发展动态。另一方面，材料分析测试技术是一门实践性很强的课程，需要课后实践操作来促进测试技术的真正掌握。我校每年都有数量较多的大学生创新创业项目，鼓励学生进入实验室，参与感兴趣的研究课题。学生可以利用业余时间在专业教师的指导下参与科研项目，在实践中不断锻炼自己，有助于提高学生的专业知识水平和实验动手能力。

3　结　语

通过开展教学与实践相结合以及教学与科研相结合的教学模式，提高学生们的学习兴趣和强烈的求知欲，培养的学生创新思维和综合解决问题的能力以及将理论知识灵活运用于实际的能力。在以后的教学实践中将进一步加强改革创新，为学生的全面发展和综合素质的提高不懈努力。

[1]周玉．材料分析方法.3版[M]．北京：机械工业出版社，2011：1-2．

[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，2006：1-2．

[3]杨新亚．《材料研究与测试方法》的教学改革实践[J]．理工高教研究，2006，25(2)：113-114．

[4]张捷，韩冰.《现代分析测试技术》教学体会与心得[J]．河南化工，2012，29(9) ：63-64．

[5]宋浩杰.“材料近代分析测试方法”课程的教学改革探讨[J]．河南化工，2014，31(2)：62-64．

Teaching Reform ofMaterialsAnalysisandTestingMethodsCourse*

LITing,LITing-cheng,ZHANGJun-heng,LILin,ZHANGDao-hong,ZHANGAi-qing

(College of Chemistry and Materials Science, South-Central University for Nationalities,Hubei Wuhan 430074, China)

MaterialsAnalysisandTestingMethodscourse is a professional course of material science and engineering undergraduates. The course is comprehensive, as well as theoretical and practical. Meanwhile, the content of textbook updates slowly. Many kinds of large analytical instruments are complex and expensive, which are difficult to satisfy practice teaching. In this course of teaching practice, focused on the knowledge structure, learning ability and cognitive level of students, teaching reform and exploration of this course were carried out by combining the teaching with practice, as well as combining the teaching with scientific research.

MaterialsAnalysisandTestingMethods; teaching reform; scientific research; teaching practice

湖北省战略性新兴产业人才培养计划；湖北省高等学校教学研究项目(No: 2013193)；中南民族大学教研项目(JYX14014)。

李婷(1983- )，女，讲师，主要从事储能材料的研究与应用。

G642.0

B

1001-9677(2016)05-0183-02