材料研究与测试方法的课程教学改革

前言：想要写出一篇引人入胜的文章？我们特意为您整理了材料研究与测试方法的课程教学改革范文，希望能给你带来灵感和参考，敬请阅读。

【摘要】根据材料研究与测试方法课程的特点，提出从教学内容、教学方法、实验设计、课程考核评价方式等方面进行改革创新，以提高材料研究与测试方法课程的教学效果。实践证明，教学改革能显著地提高学生的学习兴趣，提高学生解决问题和分析问题的实践能力，能显著提高教学质量。

【关键词】材料研究与测试方法；教学方法；教学改革

1前言

材料是二十一世纪的支柱产业，材料是当今科学技术发展和现代文明的重要物质基础，人类文明发展的里程碑中一直都伴随着材料的重要突破。而随着科学技术的快速发展，人们已经对材料的性能和用途提出了越来越高的要求，而材料的性质和用途是由材料的结构和组成决定的，因而需要系统地研究材料的结构和组成，只有充分了解材料的组成结构与其性能之间的密切关系，才能根据人们的需求去设计和提高材料的性能。因此，在材料研究工作中，往往离不开系统的材料研究方法和测试手段，如X射线衍射分析（XRD）、透射电子显微镜分析（TEM）、扫描电子显微镜分析（SEM）、X荧光分析（XRF）等高科技测试分析方法。为了能更好地从事材料的研究工作，了解这些仪器设备的工作原理、构造组成，掌握仪器设备的操作规程和数据分析处理是非常重要的。材料研究与测试方法这门课程主要研究材料的组成和结构，旨在培养学生掌握各种分析测试方法的基本原理与应用，使学生们的材料分析能力得以提高。然而，由于该课程涉及到的理论偏多以及受到传统教学方法的束缚，使得这门课程的教学效果没有达到预期效果。我们在材料研究与测试方法这门课的教学过程当中，进行了一些改革探索，希望能为该课程教学质量的提高起到抛砖引玉的效果[1]。

2课程教学中存在的一些不足

目前，材料研究与测试方法课程所使用的教材中涉及到的部分知识内容已经严重落伍。比如随着计算机的普及及技术的快速发展，大量的材料分析数据都已使用电脑软件进行分析处理，但目前许多教材没有及时更新，仍然介绍已经落伍的手工处理数据的原始方法。比如X射线衍射分析中对晶体的晶面间距d值计算、物质的物相及百分含量的确定、衍射谱峰面积的计算、晶体尺寸的计算等，现在均已经采用软件自动进行分析处理，但是目前学生所用的教材中依然介绍了已经落伍的费时费力的原始分析方法。此外，教材中理论内容偏多，尤其是X射线晶体学中包含了较多的高等数学、微积分、物理化学等知识，繁琐枯燥，导致学生缺乏学习热情[2]。

3课程教学改革

为了提高该课程的教学效果，结合我校培养高级应用型复合人才的目标，进而增强其就业竞争力。结合该课程具有的特点及学生的实际情况等，对材料研究与测试方法课程的授课内容、教学方法进行了改革和探索。

3.1教学内容

结合无机非金属材料的专业特色，选择适合本学科本科生的教学内容，确定了以X射线衍射分析、透射电子显微镜分析、扫描电镜、电子探针与热分析技术为主的教学内容。教学内容要求既能反应本学科的最新发展动态，又要具有前沿性和前瞻性。同时合理安排教学知识点，适当精简纯理论内容，结合测试设备介绍实验仪器设备的工作原理，重点突出数据分析的应用环节，重点培养学生们熟练地使用各种测试方法进行测试和数据分析的能力，为进行材料学研究奠定重要的基础[3]。

3.2教学方法

传统的教学模式中，教师处于主导地位，学生们的学习积极性和主动性不高，学习效果较差。因此，可以结合大学生参与的“挑战杯”大学生课外作品竞赛项目，将挑战杯项目研究所需的测试设备和检测方法融入到课堂教学中。例如某大学生的“挑战杯”大学生课外作品竞赛项目是钨酸锰纳米线的制备，粉体制备好后，如何对纳米粉体的物相和形貌特征进行表征分析呢?这时就用到材料研究与测试方法的知识。首先要通过X射线衍射分析，来得到学生们所制备出来的粉体的X射线衍射图谱，并通过Jade软件进行物相分析，来确定是否为钨酸锰纯相，并可以利用Jade软件计算出晶粒的大小和结晶度。完成XRD的分析之后，再通过透射电镜对制备出的钨酸锰粉末颗粒的形貌进行分析，确定钨酸锰粉末颗粒的外形轮廓、颗粒尺寸大小和粒度分布等。还可根据纳米颗粒的衬度来估计粉末颗粒的厚度、空心或实心；并且对有两种以上物相组成的粉末颗粒，可以用选区电子衍射来确定晶体物质的成份组成。通过这种授课方式，学生可以将课堂上所学到的材料分析测试理论知识应用到具体的科学研究之中，显著提高学生们的学习质量，全方位有效地提升同学们的分析和解决实际科研问题的能力。同时把本材料学科最先进的测试方法、测试仪器和发展动向融于到课堂教学之中，大大提高了教学效果[4]。

3.3多媒体的多样化与板书相结合的教学方法

粉笔板书是一种比较枯燥的教学方法，多媒体的教学方式相对来说比较生动，容易吸引学生们的注意力，多媒体要实现文字、图片和教学视频的完美结合。并且因材料研究与测试方法课程涉及到的原理、公式等专业理论知识较多，涉及到的仪器结构比较抽象，因此本课程需要改进教学方法，适当地采用3D动画进行生动演示，对该课程涉及到的测试仪器的组成结构、工作原理等内容进行更生动形象的演示，使同学们的有更直观的认识。另外，加强教师与学生在课堂上互动，来引导学生进行积极的思考。另外为提高学生的兴趣，课堂上应该给同学们适当地介绍一些名人轶事，例如，伦琴是如何发现X射线的，德布罗意是如何因电子的大胆假说而获得诺贝尔奖的，劳埃和布拉格父子俩是如何从大胆的假设到进一步的实验印证，从而获得成功也相继获得诺贝尔奖的故事等等。让学生们在了解科学家的分析问题和解决问题的思路和方法中获得学习乐趣和灵感[5]。

3.4改善实验设计，培养学生的分析问题和解决问题的能力

材料研究与测试方法是一门实践性很强的专业课程，因此在本门课程中安排了适当的实验学时，包含了X射线衍射实验、扫描电镜实验和热分析等实验。在实验中，尽量让学生们都有亲自动手操作的机会，例如制作X射线衍射测试的试样及扫描电镜测试的样品，测试仪器的参数设置等，旨在培养学生的使用操作仪器的能力和分析测试能力，为学生接下来参加的开放实验、综合实验及毕业设计论文的顺利进行奠定重要的基础。尤其在最后一学期的毕业论文中，让学生们经历材料研究的各个环节，接触和使用到常用的材料研究和测试的仪器和分析手段，达到熟练掌握和运用各种测试方法进行材料分析研究的目的[6]。

3.5课程的考核评价

课程的考核和评价方式改革，由单一的闭卷考试改为多元化的考核，降低试卷成绩的比重，增加如专题演讲和讨论、实验中动手能力、实验报告成绩、平时课堂表现等考查环节，同时在试卷中增加解决实际问题的图谱解释、图谱测试分析、测试条件制定等，充分考查学生们利用所学到的材料分析测试方法来分析问题和解决问题的能力。

4结束语

总之，材料研究与测试方法课程的教学改革要围绕本专业的培养目标，通过在教学内容、实验设计、教学方法、考核方式等方面进行大胆的改革探索，充分地调动学生的学习积极性，提高学生在材料研究中的分析测试能力，有助于实现培养高级应用型人才的培养目标。

参考文献

[1]于景媛,李强,齐义辉,等.材料测试方法课程教学改革与实践[J].实验科学与技术,2015(6):92-94.

[2]牛牧野,张兴华.材料近代分析测试方法的改革与创新[J].教育教学论坛,2017(41):218-219.

[3]张颖,张军战,任耘.材料研究与测试方法课程建设与改革[J].中国冶金教育,2018(6):15-16.

[4]李涛,吴忠旺,赵鸣.现代材料分析测试方法研究生优质课程建设的探讨[J].中国现代教育装备,2016(1):67-69.

[5]王国成,蔡芳昌,施德安.研究生现代材料测试方法课程教学实践[J].教育教学论坛,2017(12):138-140.

[6]贾铁昆,付芳.《材料研究与测试方法》课程教学模式改革[J].轻工科技,2017(4):152-153.

作者：王永刚 杨琳琳 单位：洛阳理工学院材料科学与工程学院