李勇峰，張亞奇，吳婷婷，趙紅遠(yuǎn)，張明明

（河南科技學(xué)院 機(jī)電學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003）

隨著我國(guó)研究生招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大，專業(yè)碩士研究生的人數(shù)日益增多，招生數(shù)量與培養(yǎng)質(zhì)量之間的矛盾日益突出，高層次創(chuàng)新型技能人才的培養(yǎng)越來(lái)越受到影響。為提高教學(xué)質(zhì)量和研究生的科研素養(yǎng)，一些院校在學(xué)科建設(shè)和課程改革方面進(jìn)行了深入探索，提出了一些具體可行的實(shí)施方案［1-3］。

現(xiàn)代材料測(cè)試與分析技術(shù)是研究材料內(nèi)部的物相組成和微觀結(jié)構(gòu)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，也是綜合性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的學(xué)位必修課［4-6］。該課程與提高研究生的專業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)創(chuàng)新能力密切相關(guān)。為了提高專業(yè)研究生的培養(yǎng)質(zhì)量，很多學(xué)校都進(jìn)行了教學(xué)改革［7-9］，并取得了一定的成效，但它們關(guān)注的對(duì)象都是材料類專業(yè)的研究生，而針對(duì)機(jī)械工程專業(yè)研究生進(jìn)行的教學(xué)改革還未見(jiàn)報(bào)道。

無(wú)論是在前期材料學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備方面，還是在科學(xué)研究需求方面，機(jī)械工程專業(yè)研究生與材料類專業(yè)研究生都存在明顯的不同。我們以河南科技學(xué)院機(jī)械工程專業(yè)研究生為例，分析了近幾年現(xiàn)代材料測(cè)試與分析技術(shù)教學(xué)中存在的問(wèn)題，改革了教學(xué)內(nèi)容、授課方式、教學(xué)模式和考核機(jī)制，加強(qiáng)了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，突出了專業(yè)特色，為學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)提供有價(jià)值的參考。

1 教學(xué)中存在的問(wèn)題

現(xiàn)代材料測(cè)試與分析技術(shù)的教學(xué)目標(biāo)是要求學(xué)生掌握各類現(xiàn)代材料測(cè)試方法的基本原理，熟悉各類儀器設(shè)備的操作過(guò)程，了解各類分析測(cè)試技術(shù)在材料研究領(lǐng)域中的應(yīng)用，并能針對(duì)科研需要開(kāi)展相應(yīng)的測(cè)試與分析工作。

在近幾年的現(xiàn)代材料測(cè)試與分析技術(shù)教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題。

1.1 教材的理論較深 學(xué)生難以熟練掌握

現(xiàn)代材料測(cè)試與分析技術(shù)涉及的專業(yè)知識(shí)面較廣，其中的測(cè)試儀器涉及光學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)、晶體學(xué)、數(shù)學(xué)和量子學(xué)等學(xué)科知識(shí)。該課程給學(xué)生的印象是抽象和枯燥，這給學(xué)生學(xué)習(xí)、理解和掌握相關(guān)知識(shí)帶來(lái)了較大的困難，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果也不是很理想。

在教學(xué)過(guò)程中，我們使用的教材是由東南大學(xué)出版社出版的朱和國(guó)主編的《材料科學(xué)研究與測(cè)試方法》，該教材內(nèi)容全面，幾乎涵蓋了當(dāng)前所有的材料測(cè)試方法，涉及的測(cè)試材料包括金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料、非晶態(tài)材料、金屬間化合物和復(fù)合材料等。為了提高教學(xué)質(zhì)量，我們?cè)趥湔n過(guò)程中查閱了大量的文獻(xiàn)資料，還參考了郭立偉等編寫的《現(xiàn)代材料分析測(cè)試方法》，該書(shū)介紹了X射線衍射分析、電子顯微分析和其他常用的近代物理檢測(cè)分析等方法，這些方法包括分析材料的表面形貌、組織、結(jié)構(gòu)、成分、物相轉(zhuǎn)變及其能量變化等。

這兩本書(shū)比較適合材料科學(xué)與工程專業(yè)的研究生使用，但對(duì)于機(jī)械專業(yè)的研究生來(lái)說(shuō)，由于書(shū)中很多專業(yè)知識(shí)沒(méi)還沒(méi)有學(xué)到，沒(méi)有前期的知識(shí)儲(chǔ)備，他們很難理解和掌握。對(duì)于非材料類機(jī)械工程專業(yè)的碩士研究生來(lái)說(shuō)，他們要做的實(shí)驗(yàn)包括表面形貌、顯微硬度、耐磨耐腐、力學(xué)性能、組織結(jié)構(gòu)、物相的定性定量分析等，這些實(shí)驗(yàn)很少涉及光譜分析、核磁共振分析、熱分析和色譜分析等方法，相關(guān)內(nèi)容很難讓機(jī)械工程專業(yè)研究生熟練掌握，不太適合機(jī)械工程專業(yè)的研究生學(xué)習(xí)。

1.2 教學(xué)以理論為主 學(xué)生難以提高動(dòng)手能力

現(xiàn)代材料測(cè)試與分析技術(shù)雖然實(shí)踐性很強(qiáng)，但也涉及了一些理論性很強(qiáng)的內(nèi)容，其中儀器的工作原理及測(cè)試技術(shù)就包含了很多理論性內(nèi)容，這就要求學(xué)生掌握很多基礎(chǔ)概念與理論知識(shí)。因此，在教學(xué)過(guò)程中，我們往往采用講授為主、實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)模式。另外，一些測(cè)試技術(shù)涉及的理論較深，需要教師花費(fèi)更多的時(shí)間來(lái)講解相關(guān)的理論知識(shí)，這就縮短了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，也影響了學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。

講授為主、實(shí)驗(yàn)為輔的弊端在于課堂講授的理論缺少實(shí)際操作支撐，枯燥的授課方式難以支撐達(dá)到學(xué)以致用的教學(xué)目標(biāo)。單純的理論講授導(dǎo)致學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)的感性認(rèn)知，不能很好地完成實(shí)驗(yàn)，最終失去學(xué)習(xí)的興趣。另外，部分教材理論陳舊，與實(shí)驗(yàn)存在較大差異，授課內(nèi)容包括不少陳舊的檢測(cè)手段和實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)生學(xué)到的知識(shí)難以應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)中，這很難提高學(xué)生的動(dòng)手能力。

1.3 大型儀器設(shè)備較少 難以滿足教學(xué)需要

現(xiàn)代材料測(cè)試與分析技術(shù)的教學(xué)需要使用大量的儀器設(shè)備，但大型儀器設(shè)備比較貴重，學(xué)校購(gòu)買的數(shù)量往往很少，教師常常采用參觀的形式開(kāi)展教學(xué)，學(xué)生實(shí)際操作的機(jī)會(huì)很少，很難熟悉設(shè)備的操作流程，無(wú)法鍛煉動(dòng)手能力，因此，教學(xué)的實(shí)用性和應(yīng)用性效果不佳，難以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

目前，先進(jìn)設(shè)備都由學(xué)校實(shí)驗(yàn)中心統(tǒng)一管理，專人負(fù)責(zé)，專人測(cè)試。由于設(shè)備數(shù)量和指導(dǎo)教師人數(shù)有限，無(wú)法滿足學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需要，雖然部分設(shè)備給學(xué)生提供了操作的機(jī)會(huì)，但多數(shù)設(shè)備的操作都是按固定流程進(jìn)行的，許多功能沒(méi)有得到開(kāi)發(fā)和利用。因此，學(xué)到的理論無(wú)法得到驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)操作能力無(wú)法得到提高。

1.4 教學(xué)內(nèi)容繁雜 難以滿足學(xué)生的需求

對(duì)于機(jī)械工程專業(yè)的研究生來(lái)說(shuō)，由于他們學(xué)習(xí)的材料內(nèi)容比較少，基礎(chǔ)比較薄弱，感覺(jué)該課程比較抽象、枯燥，他們?cè)诶斫庀嚓P(guān)知識(shí)方面遇到較多的困難，而在課題研究和今后工作中會(huì)常常用到這些知識(shí)。

機(jī)械工程專業(yè)研究生的需求與材料專業(yè)研究生的不同，他們不需要深入研究材料內(nèi)部的物相組成、結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜材料的制備，而只需要用到與機(jī)械工程材料測(cè)試與性能表征方面的知識(shí)。

現(xiàn)有的教材內(nèi)容體系龐大、知識(shí)面廣、理論較深，還涉及一些大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備的工作原理、操作方法和實(shí)際應(yīng)用。對(duì)機(jī)械工程專業(yè)的研究生來(lái)說(shuō)，這些繁雜的內(nèi)容既增加了他們學(xué)習(xí)的難度，又難以滿足機(jī)械工程專業(yè)的科研需要。

2 改革措施及對(duì)策

隨著材料科學(xué)的發(fā)展，材料測(cè)試與分析技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越普及。為了適應(yīng)科學(xué)研究和未來(lái)工作的需要，我們根據(jù)幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生的反饋意見(jiàn)，結(jié)合機(jī)械工程專業(yè)碩士研究生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和科研需求，在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了改革。

2.1 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié) 提高實(shí)際操作能力

在教學(xué)方式上，我們簡(jiǎn)化有關(guān)儀器原理及理論推導(dǎo)方面的內(nèi)容，加強(qiáng)了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，我們先對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示，然后安排學(xué)生獨(dú)立完成試樣的制備、設(shè)備的安裝及工藝參數(shù)的設(shè)定。如果用到常規(guī)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，我們就采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式開(kāi)展教學(xué)，給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)耗材，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和完成實(shí)驗(yàn)，自主分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鞏固學(xué)生所學(xué)知識(shí)，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和綜合分析能力，提高學(xué)生解決科學(xué)研究和實(shí)際工程中問(wèn)題的能力。

6年來(lái)，我國(guó)GDP平均增長(zhǎng)8.5%，國(guó)防費(fèi)平均增長(zhǎng)9.3%，高于GDP增長(zhǎng)率0.8個(gè)百分點(diǎn)。其中，2018年國(guó)防費(fèi)為11069.51億元人民幣，增長(zhǎng)率為8.1%，高于6.5%左右的GDP增長(zhǎng)率1.6個(gè)百分點(diǎn)。在國(guó)防費(fèi)的支撐和保障下，國(guó)防和軍隊(duì)建設(shè)有了長(zhǎng)足進(jìn)步，武器裝備更新?lián)Q代，生活條件得以改善，訓(xùn)練水平不斷提高，深化改革順利進(jìn)行，精神面貌煥然一新，人民軍隊(duì)履行新時(shí)代使命任務(wù)的能力有了大幅提高。這一階段，可稱為國(guó)防和軍隊(duì)建設(shè)“全面發(fā)展階段”。

2.2 拓展學(xué)習(xí)方式 發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)和媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)和媒體教學(xué)顯示出巨大的優(yōu)勢(shì)。為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的需要，我們開(kāi)發(fā)了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，建立了完善的課程保障體系。

在教學(xué)過(guò)程中，我們借助網(wǎng)絡(luò)視頻、Flash動(dòng)畫(huà)和圖片系統(tǒng)講解材料測(cè)試與分析方法，將實(shí)驗(yàn)設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和操作流程制成短視頻或微課，讓學(xué)生更為直觀地獲取相關(guān)知識(shí)，并根據(jù)教學(xué)需要對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行更新，以進(jìn)一步提高教學(xué)效果。

2.3 調(diào)整教學(xué)內(nèi)容 突出專業(yè)特色

在課程建設(shè)方面，我們通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷和畢業(yè)生座談等方式收集教學(xué)效果的反饋意見(jiàn)，結(jié)合本專業(yè)特點(diǎn)，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，以滿足研究生的需要。

我們?cè)诰帉憽冬F(xiàn)代材料測(cè)試與分析簡(jiǎn)明教程》時(shí)，以機(jī)械專業(yè)研究生科研需要為依據(jù)，以夠用、實(shí)用、簡(jiǎn)單易學(xué)、簡(jiǎn)練易懂為原則，弱化理論分析與推導(dǎo)內(nèi)容，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。

我們?cè)诎才沤虒W(xué)內(nèi)容時(shí)，精簡(jiǎn)理論和實(shí)驗(yàn)儀器介紹等內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用內(nèi)容，增加應(yīng)用分析與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在教學(xué)中，每個(gè)章節(jié)都通過(guò)一定的案例引出，以通俗易懂的方式講解儀器設(shè)備的基本原理、結(jié)構(gòu)性能和操作流程，講解實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表征與分析。通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠運(yùn)用相關(guān)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試與分析。

2.4 引入課題 以任務(wù)驅(qū)動(dòng)開(kāi)展教學(xué)

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和科研素養(yǎng)，我們將部分教師的科研課題融入教學(xué)過(guò)程，將研究生的科研方向與所學(xué)測(cè)試分析技術(shù)結(jié)合，以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高課程教學(xué)質(zhì)量。

在教學(xué)過(guò)程中，我們鼓勵(lì)學(xué)生參與科學(xué)研究，讓他們參與教師的項(xiàng)目或課題研究，給他們分配適當(dāng)?shù)目蒲腥蝿?wù)，這不僅培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，而且為他們以后參與研究工作奠定了基礎(chǔ)。

2.5 完善考核機(jī)制 突出實(shí)際應(yīng)用

現(xiàn)代材料測(cè)試與分析技術(shù)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，在課程考核中應(yīng)減少理論考核內(nèi)容，增加實(shí)踐考核內(nèi)容。因此，我們根據(jù)該課程的特點(diǎn)，制定了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核內(nèi)容。考核時(shí)給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)耗材，讓學(xué)生獨(dú)自完成相應(yīng)的測(cè)試與分析，以此考核學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐技能。

3 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)代材料測(cè)試與分析技術(shù)的教學(xué)改革對(duì)于提高機(jī)械工程專業(yè)和材料科學(xué)與工程專業(yè)碩士研究生的創(chuàng)新能力和培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義。通過(guò)教學(xué)改革，學(xué)生能更好地學(xué)習(xí)現(xiàn)代材料測(cè)試技術(shù)與分析方法，提高學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐能力。針對(duì)教學(xué)中存在的一些問(wèn)題，我們提出了一些合理的教學(xué)方法，為培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)盡了一份努力。