材料研究與測試方法建設與改革探究范文

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摘要：根據材料研究與測試方法課程特點，通過授課形式多樣化、相關實踐教學環節銜接和課程教學資源完善，提高課堂教學效率，保證課程的實踐性和應用性。

關鍵詞：材料科學與工程專業；材料研究與測試方法；授課形式；實踐教學；課程資源

在文明發展過程中，人們不斷研究各種材料以滿足不同使用環境下對材料不同性能的要求。材料研究建立在對材料性能分析的基礎上，需要充分了解材料組織結構與性能之間的關系，因此，材料結構與性能表征對材料的研究、發展和應用具有重要作用，分析材料結構，確定材料成分是材料研究工作者必須具備的基本能力[1-3]。材料研究與測試方法課程針對材料結構與性能的表征，主要介紹材料各種分析測試方法的基本原理、實驗技術和分析過程，是材料科學與工程專業重要的專業基礎課。通過課程學習使學生選用合理的測試方法了解材料性能，結合專業知識優化制備和加工工藝，達到提高或控制材料性能的目的[4-7]。由于各高校專業依托不同，在講授該課程時的側重點也有差別。本校材料科學與工程專業以無機非金屬材料為重點，兼顧金屬材料，材料研究與測試方法課程兼顧金屬材料的同時突出無機非金屬材料。

一、存在問題

材料研究與測試方法是在材料、化學、物理等多種學科基礎上交叉融合發展的綜合性科學，涉及知識面廣，實踐性和應用性強，部分內容存在一定的時效性[8-10]，教學過程中存在一些突出的矛盾亟待解決。一是測試技術更新和教材出版的矛盾。材料研究與測試方法課程內容連貫性不強，部分測試技術會隨著科學技術的進步不斷更新，課程教材受到更新速度的制約，相關知識存在一定滯后性。二是課堂教學學時和課程教學目標的矛盾。在課程學時一再壓縮的情況下，要達到教學目標，教學只能以課堂講授為主，實驗和實踐教學為輔，授課過程中著重講授測試方法基本原理，兼顧應用性和操作性。要在有限的課堂教學時間內將基本知識點傳授給學生，課堂教學過程略顯枯燥，影響教學效果。三是儀器使用維護成本和實踐動手能力培養的矛盾。課程涉及的測試儀器多為大型精密設備，學生操作過程中不可避免會引起儀器故障，有限的實驗教學經費無法滿足高額的維修費用。因此，實驗教學只能以演示為主，學生很難對所學知識有形象認識，進而達到學以致用和融會貫通的目的。為了解決以上問題，教學團隊進行了相關探索，建立了完善的課程教學資源，對教學內容、教學方法和教學手段等進行了改革，利用有限學時和實驗條件提高教學質量，確保對學生實踐能力的培養。

二、課程建設和改革措施

（一）授課形式多樣化

材料研究與測試方法課程主要涉及儀器設備工作原理和應用，內容相對枯燥，學生接受較為吃力。傳統教學方法使學生很難獲得直觀認識，加大了知識學習和理解難度。多媒體教學能讓學生快速、直觀地理解和掌握這些內容，保證教師在有限的時間內傳授更多的知識，在一定程度上增加了課堂教學容量，使得對儀器設備結構和工作原理的講解更加生動和形象，提高了學生學習興趣和學習效率。結合近年來的課堂教學情況及學生反饋意見，對課堂教學模式逐步完善，針對不同章節和內容性質的差異，采用板書教學、多媒體教學和視頻教學相結合的授課方式，保證了學生能最大限度理解和掌握相關知識。為了提高學習興趣，拓寬學生知識面，彌補教材時效性不足的缺點，授課過程中適當涉及新的測試手段及應用，如電子顯微分析中介紹準晶的發現，使學生認識到電子衍射在材料研究中的重要性；介紹冷凍電鏡技術（2017年諾貝爾化學獎成果），使學生了解新的測試技術及其發展。此外，為了提高學生應用所學知識分析、解決問題能力，錄制了單元講座。邀請學院科研技術骨干講座，內容圍繞課程體系，將研究成果、涉及分析技術及應用介紹給學生。學生通過了解所學知識在材料研究中的應用，加深了對知識的理解，促進了理論與實際結合。同時，也接觸到新的分析測試方法和技術，開闊了視野。

（二）相關實踐環節銜接

隨著課程教學改革的深化，借助學校實驗教學經費投入力度加大的有利條件，將課程實驗和材料工程基礎、材料科學基礎課程涉及的實驗整合，設置專門實驗課程——材料基礎實驗，適當增加了實驗課時。材料基礎實驗主要包括演示性實驗、驗證性實驗、綜合性實驗，保證了實驗教學學時。此外，開設了面向全校學生的開放性實驗，主要有偏光顯微鏡構造、調節和使用，以及X射線衍射分析兩個實驗，增加學生實踐機會，有助于動手能力的提高。綜合性和驗證性實驗培養學生綜合利用實驗手段進行材料分析和研究的能力，開放性實驗彌補了課內實驗學生動手能力不足的缺陷，為學生知識的自我積累提供方便。為了進一步掌握學習到的分析方法和分析技術，結合其它課程（如陶瓷工藝學，材料性能學等）學到的相關知識，開設了后續實踐教學課程無機非金屬材料制備與性能測試。學生可以綜合利用相關知識進行材料的初步研究，制定研究測試方案，并對結果進行綜合分析，從而進一步鞏固課程內容，實現從知識的掌握到知識應用的過渡。在最后一學期的畢業論文中，學生跟隨指導教師接觸科研項目，經歷材料研究各個環節，達到熟練掌握和運用各種測試方法進行材料分析研究的目的。新開設的實驗和實踐課程獲得了學校的經費支持，畢業論文指導教師的科研項目經費也緩解了實驗教學經費不足，形成了材料研究與測試方法→材料基礎實驗→無機非金屬材料制備與性能測試→畢業論文完整系統的課堂和實踐教學環節，學生經歷了從知識學習→綜合運用→熟練掌握和應用的逐步深入學習過程，學到的知識得以鞏固加深，掌握的技能和方法逐漸熟練。

（三）課程相關資源完善

由于課堂教學容量增加，必須給學生提供完善的配套教學資源，保證對知識的消化和吸收。借助學校的網絡教學平臺建立了課程網站，學生可以查閱課程教學大綱和教學計劃，閱讀相關教材，觀看教學內容的多媒體課件和視頻。為了提高學生學習興趣，加入了一些科普性視頻資源。針對課程的重點和難點，專門制作了微課。為了督促學生課后復習，強化了課程的過程考核，每周網上作業，計入平時成績。QQ課程群和網絡聊天室提供了暢通的課外交流渠道，隨時解答學生的疑惑，避免影響教學進度。課程講授的是測試方法基礎理論知識和基本技能，一些學有余力的學生具備了繼續學習掌握材料分析新方法、新技術的能力，希望進一步了解其它測試技術和手段。

因此，課程網站也提供了大量的相關擴充性資料索引，包括教材、專著、中外專業雜志、相關教學網站等，鼓勵學生通過互聯網和電子圖書期刊拓展知識領域，擴大知識面，了解本領域國內外發展動向。這些措施的應用有效緩解了材料研究與測試方法課程教學過程中的矛盾，提高了課堂教學效率，強化了課程的實踐性和應用性，取得了很好的教學效果。目前，該課程已經通過審核，成為陜西省省級精品資源共享課程。

參考文獻：

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[10]王國成，蔡芳昌，施德安.研究生現代材料測試方法課程教學實踐[J].教育教學論壇，2017（12）：138-140.

作者:張穎 張軍戰 任耘 單位:西安建筑科技大學