郝和群，張　艦

(1 皖西學(xué)院材料與化工學(xué)院， 安徽　六安　237012；2 皖西學(xué)院高分子材料改性工程技術(shù)研究中心， 安徽　六安　237012)

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關(guān)于《材料現(xiàn)代分析技術(shù)》教學(xué)的幾點思考*

郝和群1,2，張艦1,2

(1 皖西學(xué)院材料與化工學(xué)院， 安徽六安237012；2 皖西學(xué)院高分子材料改性工程技術(shù)研究中心， 安徽六安237012)

《材料現(xiàn)代分析技術(shù)》課程在實際的教學(xué)過程中存在教學(xué)內(nèi)容多、難度大，教材更新較慢以及教學(xué)方法單一等問題，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，教學(xué)效果不理想。在實際教學(xué)中應(yīng)在整合教學(xué)內(nèi)容、更新教材和創(chuàng)新教學(xué)方法等方面多做思考，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，積極主動的參與教學(xué)過程中，有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和工程實踐能力。

材料分析； 教學(xué)模式；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)質(zhì)量

材料是人類進(jìn)化史的標(biāo)志和里程碑，是文明的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)?，F(xiàn)代材料的進(jìn)步和發(fā)展推動了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和文明的高速發(fā)展。而現(xiàn)代材料的發(fā)展在很大程度上依賴于對材料成分、微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能之間的理解?，F(xiàn)代材料分析技術(shù)的發(fā)展，使得人們對材料的四要素，即材料的組分構(gòu)成、制備方法和工藝、組織結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系理解的越來越深入。所以目前絕大多數(shù)的材料類專業(yè)都將《材料現(xiàn)代分析技術(shù)》等相關(guān)課程作為專業(yè)核心課程進(jìn)行學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)[1-2]。

1　課程概況

《材料現(xiàn)代分析技術(shù)》是關(guān)于材料成分、結(jié)構(gòu)、微觀形貌與缺陷等的現(xiàn)代分析、測試技術(shù)及其有關(guān)基礎(chǔ)理論的一門技術(shù)性、實驗方法性的課程。其前續(xù)課為高等數(shù)學(xué)、物理學(xué)、電子學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)、有機(jī)化學(xué)、儀器分析等課程[3]。本課程的開設(shè)，可為學(xué)生從事研究性學(xué)習(xí)、完成畢業(yè)論文和以后工作的實際應(yīng)用打好基礎(chǔ)。課程主要講授的內(nèi)容包括X射線衍射分析、電子顯微分析、電子能譜分析、光譜分析、質(zhì)譜分析、色譜分析、熱分析技術(shù)等相關(guān)的基本理論原理和測試方法。課程內(nèi)容設(shè)計要求具有鮮明的特色，既講求教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、完整性，同時也注重所學(xué)知識的先進(jìn)性和新穎性，使學(xué)生掌握材料現(xiàn)代分析檢測的基本原理，具備對材料進(jìn)行表征和性能檢測的動手操作能力，以適應(yīng)未來工作的需要。

2　存在問題

2.1教學(xué)內(nèi)容多、難度大，教學(xué)效果不理想

課程內(nèi)容涉及到X射線衍射分析、電子顯微分析、光譜分析、色譜分析、質(zhì)譜分析、熱分析等相關(guān)內(nèi)容，每部分的內(nèi)容又會細(xì)分出很多方法。例如熱分析指的是程序控溫下，測量材料物理性質(zhì)與溫度之間的關(guān)系。通常用于檢測的物理性質(zhì)主要包括質(zhì)量、溫度、熱量、尺寸、力學(xué)特性、聲學(xué)特性等，從而衍生出來具體的測試方法主要有熱重量法(TGA)、差示熱分析(DTA)、差示掃描量熱法(DSC)、熱機(jī)械分析(TMA)、動態(tài)熱機(jī)械分析(DMA)等。測試技術(shù)的理論涉及到物理學(xué)、電子學(xué)、光譜學(xué)、化學(xué)等多門學(xué)科。有些部分的內(nèi)容，例如電子衍射相關(guān)理論計算部分，由于本校不少學(xué)生的數(shù)學(xué)功底薄，理解起來比較吃力。鑒于現(xiàn)在少課時的教學(xué)工作，要介紹如此多的內(nèi)容和較為深奧的理論知識，教師處理起來比較困難，通常的做法只能做較為簡要的介紹，所以學(xué)生對原理缺乏完整的認(rèn)識，對實際的檢測技術(shù)認(rèn)識不到位，浮于表層，無法做到融會貫通和實質(zhì)性掌握，教學(xué)效果不理想。

2.2教材沒有做到與時俱進(jìn)

科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展帶來了材料和檢測技術(shù)的高速發(fā)展，新儀器和新方法不斷出現(xiàn)，儀器更新?lián)Q代很快[4]。儀器和新檢測技術(shù)的更新?lián)Q代速度甚至都超過了教材的更新速度，目前市面上銷售的教材不能及時反映出測試技術(shù)發(fā)展的最新成。如何結(jié)合學(xué)院現(xiàn)有的設(shè)備和最近的檢測技術(shù)的新發(fā)展，將最新的分析檢測理論和技術(shù)傳授給學(xué)生，讓學(xué)生走上工作崗位后可以做到“無縫對接”，實現(xiàn)與時俱進(jìn)的培養(yǎng)是目前亟待解決的問題。另外，大部分教材重理論推導(dǎo)，輕實驗技能的培養(yǎng)，學(xué)生學(xué)習(xí)本課程后，遇到實際問題仍然感到無從下手，不能滿足以后的崗位需要。

2.3單純的PPT教學(xué)存在弊端

材料現(xiàn)代分析技術(shù)理論教學(xué)內(nèi)容主要為基本概念、基本理論、公式推導(dǎo)等內(nèi)容，目前主要采用的教學(xué)方式就是直接使用PPT教學(xué)。采用多媒體課件教學(xué)以后，在儀器展示部分提供了較為直觀的環(huán)境，在一定程度上改善了教學(xué)效果。但為了完成相對較多的教學(xué)任務(wù)，一般來說會存在著翻頁快、信息量過大等缺點，不利于學(xué)生的理解和做筆記，教學(xué)效果不理想。

3　改進(jìn)方法

材料現(xiàn)代分析技術(shù)這門課程的任務(wù)是首先讓學(xué)生了解和掌握現(xiàn)代材料科學(xué)研究領(lǐng)域中常用的材料成分分析和微觀結(jié)構(gòu)分析的方法，從而很好的理解材料的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的關(guān)系，從而能指導(dǎo)材料制備方法和加工技術(shù)的改進(jìn)，獲得滿足要求的各種材料。為了實現(xiàn)這樣的目的，提高材料專業(yè)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)能力，本課程的教師至少要在整合教學(xué)內(nèi)容、更新教材和創(chuàng)新教學(xué)方法等方面多做思考。

3.1整合教學(xué)內(nèi)容

將材料現(xiàn)代分析技術(shù)課程內(nèi)容劃分為理論模塊和實踐模塊兩個部分。其中實踐模塊包括課程實驗、綜合實驗和創(chuàng)新實驗三個教學(xué)板塊。

理論教學(xué)部分以材料檢測的實際需要出發(fā)，將材料的分析測試技術(shù)和方法就材料的物相分析、形貌尺寸和性質(zhì)分析三個方面展開。在物相分析部分主要講解X射線衍射、電子衍射等內(nèi)容，在形貌尺寸部分主要講解掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡，在性質(zhì)分析部分主要就材料光學(xué)、熱學(xué)等性能進(jìn)行檢測。這樣能較好地將課程內(nèi)容有機(jī)整合起來。

課程實驗部分是就某種特定的檢測技術(shù)安排的學(xué)生分組動手操作和分組觀摩的課程實驗，使學(xué)生在實驗過程中進(jìn)一步學(xué)習(xí)測試技術(shù)，加深理解分析測試技術(shù)的基本理論、儀器結(jié)構(gòu)和結(jié)果分析處理等重難點內(nèi)容。

綜合實驗指的是和材料現(xiàn)代制備方法結(jié)合起來的綜合實驗，學(xué)生按照規(guī)定的制備技術(shù)路線，首先制備出相應(yīng)的材料，然后就材料的結(jié)構(gòu)、物相和性質(zhì)進(jìn)行全面的檢測和分析，熟悉材料全面評估的方法，能夠在邊做邊學(xué)，通過實踐幫助理解課程中的重點和難點。

創(chuàng)新實驗則是通過創(chuàng)新訓(xùn)練、科技活動等，學(xué)生自主運(yùn)用所學(xué)的材料現(xiàn)代分析技術(shù)，對材料進(jìn)行分析檢測，從而不斷改進(jìn)制備方法等，以獲取滿足性能需要的材料，鞏固和強(qiáng)化材料現(xiàn)代分析和檢測技術(shù)的相關(guān)知識，完善對材料四要素，即材料制備、結(jié)構(gòu)與組成、性能和使用狀況的理解，提高實際的工作能力。

3.2更新教材內(nèi)容

(1) 刪除陳舊的知識點，節(jié)約有限的教學(xué)時間

隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，以前比較重要的手動處理的內(nèi)容現(xiàn)在已經(jīng)全部實現(xiàn)了自動化，這些手動處理的內(nèi)容可以不作為重點內(nèi)容進(jìn)行講解。例如，在講解物相分析時，傳統(tǒng)的教材花了較大篇幅講解如何通過三強(qiáng)峰和八強(qiáng)峰來確定物相，但物相分析已經(jīng)實現(xiàn)自動化，點擊程序，計算機(jī)將自動完成尋峰和匹配的工作，所以此部分可以略講。在熱分析部分，對于DSC圖譜中的峰面積和峰位置的手工計算目前已經(jīng)全部被相應(yīng)的軟件替代，此部分也可以不講。通過不斷更新教學(xué)內(nèi)容，刪除過于陳舊的知識點，可以花更多的時間實現(xiàn)對重難點的突破。

(2)引進(jìn)最新研究成果，開拓學(xué)生視野

為了適應(yīng)不斷發(fā)展的材料現(xiàn)代測試技術(shù)，結(jié)合課程組成員自己的研究領(lǐng)域，及時更新教學(xué)內(nèi)容。每學(xué)期拿出幾次課的時間，選取權(quán)威雜志上典型文章，給學(xué)生分析如何運(yùn)用分析測試手段來闡述自己的研究觀點和結(jié)論。

3.3創(chuàng)新教學(xué)方法

以教師為主導(dǎo)的滿堂灌教學(xué)模式已經(jīng)不能夠適應(yīng)目前的教學(xué)現(xiàn)狀，需要不斷創(chuàng)新教學(xué)方法來調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

(1)講授、自學(xué)和課堂討論相結(jié)合

在部分章節(jié)采用講授、自學(xué)和課堂討論相結(jié)合的教學(xué)方法。教學(xué)中以材料的物相分析和結(jié)構(gòu)表征為核心內(nèi)容，重點介紹其難點和重點內(nèi)容。例如X射線衍射分析部分是材料現(xiàn)代分析的重點內(nèi)容，其后的電子衍射以及透射電鏡分析等都與此有較大的聯(lián)系，這部分是后續(xù)內(nèi)容的基礎(chǔ)。同時，X射線衍射分析中也存在較多的像倒易點陣、德拜法原理、極圖分析等難點，在講解時采用圖示和板書結(jié)合，有助于學(xué)生理解這些難點。而對于一些光譜檢測，由于學(xué)生以前在有機(jī)化學(xué)和儀器分析中接觸過，完全可以讓學(xué)生進(jìn)行自學(xué)。針對一些新檢測技術(shù)可以提前布置給學(xué)生準(zhǔn)備，讓其有時間查詢資料，然后再進(jìn)行課堂討論。

(2)課后習(xí)題鞏固理論知識

構(gòu)建理論與實踐相結(jié)合的習(xí)題體系，讓學(xué)生在課后有目的的進(jìn)行復(fù)習(xí)。學(xué)生通過做習(xí)題可以加深對基本理論知識的理解，有助于更好的理解分析檢測的原理。本課程的作業(yè)授課教師采用全批的方式進(jìn)行批改，通過作業(yè)的批改可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生對上課所講內(nèi)容的理解和課后復(fù)習(xí)的情況，然后針對典型錯誤進(jìn)行講解，加深印象。

(3)學(xué)生查閱資料，設(shè)計分析檢測路線

選擇合適的測試目的為案例，指導(dǎo)學(xué)生利用學(xué)校圖書館的資源進(jìn)行文獻(xiàn)檢索和文獻(xiàn)調(diào)研，通過小組合作的方式獲得一套完整的分析檢測路線，最后各個小組選取代表進(jìn)行匯報。這樣可以讓學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)的方式獲得對分析檢測技術(shù)的更加深刻的認(rèn)識。

(4) 做好理論課和實驗課程的融合

材料現(xiàn)代分析技術(shù)是一門應(yīng)用型課程，在教學(xué)過程中如何將實驗和理論結(jié)合是教師的另一個重要的任務(wù)。根據(jù)學(xué)?，F(xiàn)有的大型儀器的狀況，我們開設(shè)的課程實驗主要包括材料的物相分析-XRD法、聚合物的熱轉(zhuǎn)變溫度的測定-DSC法、無水硫酸銅的分步失水-TG法、納米顆粒粒度分布分析、多孔材料的孔徑分布測定、材料親疏水性能的測定等多個學(xué)生分組。通過這些課程實驗的開設(shè)，學(xué)生熟悉了相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和操作步驟，為更好的理解分析檢測原理提供了感性認(rèn)識。

3.4讓科研進(jìn)課堂，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

筆者所在的材化學(xué)院有著良好的科研傳統(tǒng)，很多老師依托于安徽省仿生傳感與檢測技術(shù)省級重點實驗、安徽省功能材料大師工作室、高分子材料改性工程技術(shù)研究中心等平臺從事著科學(xué)研究和服務(wù)地方的工作。經(jīng)常選取本院老師的研究成果進(jìn)行講解，讓學(xué)生感覺到分析檢測技術(shù)就是解決身邊實際問題的有效工具，避免了“空對空”的說教，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性進(jìn)一步被調(diào)動了起來。

4　結(jié)　語

為了更好地搞好《材料現(xiàn)代分析技術(shù)》的教學(xué)工作，需要教師不斷地思考，要突出實踐環(huán)節(jié)在教學(xué)中的作用，建立了“課程實驗-綜合實驗-創(chuàng)新實驗”三段式實踐教學(xué)模式，強(qiáng)化了學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代分析測試技術(shù)解決實際問題的能力；要強(qiáng)化了科研對教學(xué)的促進(jìn)作用，讓學(xué)生真實感受到分析檢測技術(shù)對社會發(fā)展的巨大支撐作用，進(jìn)一步調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性。

[1]吳苗苗，馬向東. 《材料現(xiàn)代分析方法》課程建設(shè)與教學(xué)改革研究[J]. 科技信息，2014(13):47-48.

[2]李軍,劉延輝,何亮,等. 《材料現(xiàn)代分析技術(shù)》課程教學(xué)方法研究與實踐[J]. 大學(xué)教育，2013(21):108-109.

[3]宋春林，何洪，唐劍鋒，陳志謙,等. 《材料現(xiàn)代測試技術(shù)》課程改革探討[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2015(40)：150-153.

[4]李俊翰.“現(xiàn)代材料分析測試技術(shù)”課程教學(xué)研究[J]. 課程教育研究，2015：47.

Some Reflections on the Course of Modern Materials Analytical Techniques*

HAO He-qun1,2， ZHANG Jian1,2

(1 College of Materials and Chemical Engineering，West Anhui University，Anhui Lu’an 237012;2ApplicationofModifiedPolymerMaterialEngineeringTechnologyCenter，WestAnhuiUniversity，AnhuiLu’an237012，China)

There are some difficulties in theModernMaterialsAnalyticalTechniquescourse teaching, such as difficult teaching content, renewing textbook slowly, simple teaching method and other problems, which resulted with lack of learning motivation among the student and unsatisfactory teaching result. Teachers must overcome these difficulties by teaching reform on content of courses, teaching textbook and teaching modes, to stimulate student’s interest and cultivating students’ creative thinking and practical ability.

materials analysis; teaching modes; teaching contents; teaching quality

安徽省高校優(yōu)秀青年人才支持計劃重點項目(gxyqZD2016245)；皖西學(xué)院優(yōu)秀青年基金(WXYQ1313& WXYQ1315)；皖西學(xué)院校級教研項目(2016wxxy68)。

郝和群 (1978-)，女，博士，講師，研究方向為功能高分子材料。

G642.0

A

1001-9677(2016)09-0174-03