郭建輝，李秋葉，張經(jīng)緯

(河南大學(xué) 納米材料工程研究中心，河南 開封 475001)

近代材料分析測(cè)試方法課程是針對(duì)材料、化學(xué)、物理類專業(yè)研究生開設(shè)的專業(yè)必修課,是一門具有廣泛應(yīng)用范圍的理論型實(shí)驗(yàn)方法課。課程涉及材料分析測(cè)試方法的基本原理、儀器設(shè)備、樣品制備及應(yīng)用實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生能夠獨(dú)立針對(duì)某一測(cè)試材料擬定分析測(cè)試方案,進(jìn)行材料的分析和研究工作。

1 近代材料分析測(cè)試方法課程的特點(diǎn)

本課程是關(guān)于材料結(jié)構(gòu)組成、微觀形貌、缺陷特征等方面的近代材料分析測(cè)試技術(shù)及其理論基礎(chǔ)的科學(xué)。主要包括X射線衍射學(xué)、電子顯微學(xué)、掃描探針顯微學(xué)、光譜分析、熱分析等內(nèi)容，該課程內(nèi)容涉及的專業(yè)面較廣，理論性較強(qiáng)，著重強(qiáng)調(diào)材料分析測(cè)試的基本原理和具體應(yīng)用[1]。具有輻射學(xué)生面寬、實(shí)用性強(qiáng)、與科研密切相關(guān)、結(jié)果解析難度大等特點(diǎn)[2]。

2 課程存在的主要問題

2.1 教材內(nèi)容相互獨(dú)立，缺乏知識(shí)結(jié)構(gòu)的完整性

材料分析測(cè)試方法課程所采用的教材大多是針對(duì)本科生教學(xué)撰寫，各章節(jié)儀器分析方法的原理各不相同，互相獨(dú)立，內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)分散，不易把握重點(diǎn)。很多忽視了探測(cè)技術(shù)與被測(cè)物質(zhì)之間相互作用的實(shí)質(zhì)，缺乏知識(shí)結(jié)構(gòu)的完整性，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中感受到知識(shí)點(diǎn)是凌亂的，獨(dú)立的，不利于學(xué)生掌握、記憶和實(shí)際應(yīng)用。

2.2 教學(xué)方式單一，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性降低

目前高校教師的教學(xué)方式仍采用教師講授為主的“填鴨式”教學(xué)。然而該課程內(nèi)容抽象、理論性較強(qiáng)、概念多、公式推導(dǎo)復(fù)雜，教師照本宣科的情況仍然存在，加之課時(shí)緊張，每次課的知識(shí)點(diǎn)較多，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握不足，使學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中感到枯燥、無(wú)趣，更談不上學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。

2.3 考核形式單一

考核方式主要采取以課堂教學(xué)內(nèi)容為主的期末筆試，忽視了對(duì)課程內(nèi)容的理解和運(yùn)用。以考試為主的考核方式對(duì)研究生的科研思想、創(chuàng)新能力方面的考核評(píng)價(jià)較少。因此，為達(dá)到良好的課程教學(xué)效果，在“雙一流”建設(shè)背景下，重組優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，更新教學(xué)方法，改革課程考核形式，對(duì)改善研究生課程的教學(xué)效果,提高教學(xué)質(zhì)量有積極的作用。

3 教學(xué)改革措施

3.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

基于微觀探測(cè)技術(shù)與物質(zhì)的相互作用，讓學(xué)生真正從作用機(jī)制和原理上掌握儀器的測(cè)試方法和實(shí)際應(yīng)用。

以精煉實(shí)用為導(dǎo)向，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，讓研究生在有限課時(shí)內(nèi)學(xué)生汲取到本專業(yè)密切相關(guān)的知識(shí)。從微觀探測(cè)技術(shù)與物質(zhì)間的相互作用出發(fā)，讓學(xué)生真正從作用機(jī)制和原理上掌握儀器的測(cè)試方法和實(shí)際應(yīng)用。結(jié)合研究生已經(jīng)具備一定的理論知識(shí)和自主學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，依據(jù)微觀探測(cè)技術(shù)與物質(zhì)間的相互作用，把課程內(nèi)容主要分為X射線與物質(zhì)的相互作用、電子束與物質(zhì)相互作用、氣液探針分子與固體界面相互作用、熱與物質(zhì)相互作用、光與物質(zhì)的相互作用等6個(gè)專題。將主要的分析測(cè)試方法如XRD、XPS、SEM、EPMA、TEM、AFM、STM、BET、TGA、Raman貫穿在與物質(zhì)的相互作用中，更利于學(xué)生從基本原理上理解和掌握測(cè)試方法和應(yīng)用這些測(cè)試技術(shù)。

3.2 優(yōu)化教學(xué)方式

采用“沉浸式教學(xué)互動(dòng)模式”的教學(xué)方式，“問題導(dǎo)向式”和“角色扮演”的教學(xué)方法，使學(xué)生高度參與課堂教學(xué)。依據(jù)研究生自身的特點(diǎn)和培養(yǎng)創(chuàng)新思想的要求，在組織近代材料分析測(cè)試方法課程的教學(xué)過程中，改變教師在講臺(tái)上講述，學(xué)生在臺(tái)下被動(dòng)學(xué)習(xí)的傳統(tǒng)“聽講”模式，提前讓學(xué)生體驗(yàn)“扮演”老師和科研人員，去解決作為老師或科研人員會(huì)遇到的問題[3]。課程采用“沉浸式教學(xué)互動(dòng)模式”的教學(xué)方式，以“問題導(dǎo)向式”和“角色扮演”的教學(xué)方法，老師提問，學(xué)生主講，同時(shí)老師給予輔導(dǎo)和補(bǔ)充，真正讓學(xué)生參與到本課程的教學(xué)中來。教師首先建立課程知識(shí)結(jié)構(gòu)框架，講述課程的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)和難點(diǎn)，然后提出針對(duì)某一方面的主題問題，讓學(xué)生準(zhǔn)備相關(guān)材料，學(xué)生扮演老師給大家講述相關(guān)知識(shí)。

將本課程內(nèi)容分為6部分，上課的學(xué)生分為6組，每組學(xué)生負(fù)責(zé)一部分內(nèi)容的講解，老師和學(xué)生課前進(jìn)行深度的溝通和交流，共同準(zhǔn)備上課用的資料文獻(xiàn)，共同完成本課程的教學(xué)工作。每個(gè)小組的學(xué)生分工協(xié)作，分別負(fù)責(zé)PPT制作、章節(jié)內(nèi)容及文獻(xiàn)的收集和整理、課程內(nèi)容的講解、問題收集及課堂答疑等環(huán)節(jié)。主講教師在學(xué)生上課前進(jìn)行深入溝通，了解學(xué)生的調(diào)研進(jìn)度、對(duì)課程準(zhǔn)備中的疑惑和章節(jié)內(nèi)容中的重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行指導(dǎo)。課上，在學(xué)生講述的過程中，老師可以隨機(jī)提問，檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)掌握情況，在本章節(jié)內(nèi)容結(jié)束后，還安排提問環(huán)節(jié)，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用情況。該教學(xué)方法，一方面培養(yǎng)了學(xué)生的分工合作意識(shí)，為今后科研工作打下一定的基礎(chǔ)，另一方面，學(xué)生在準(zhǔn)備講稿和講述的過程中，對(duì)知識(shí)體系有更深入的理解，并在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題和不足，充分調(diào)動(dòng)每一位學(xué)生的積極性和參與度，真正掌握所學(xué)知識(shí)。老師在整個(gè)教學(xué)過程中發(fā)揮著引領(lǐng)、指導(dǎo)、提出問題、答疑、檢驗(yàn)教學(xué)效果等重要作用。此外，對(duì)于重點(diǎn)知識(shí)章節(jié)，教師進(jìn)行講解，起到示范及解惑的作用。

3.3 建立課程教學(xué)評(píng)價(jià)體系

3.3.1學(xué)生學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)

在近代材料分析測(cè)試方法課程的教學(xué)過程中，通過教師設(shè)定主題問題引導(dǎo)學(xué)生思考的方向，學(xué)生分工合作查閱資料，通過角色扮演講述給大家，最后通過老師和學(xué)生打分，對(duì)學(xué)生的努力給出反饋，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生在章節(jié)課程內(nèi)容的準(zhǔn)備、講解及答疑部分所獲得的分?jǐn)?shù)，作為平時(shí)成績(jī)，占本課程學(xué)生總成績(jī)的40%。

學(xué)生在完成課程學(xué)習(xí)后，應(yīng)該能較好地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來解決實(shí)際中遇到的一些問題。評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，在期末測(cè)試時(shí)，設(shè)計(jì)一些未知物質(zhì)，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)能夠利用一些儀器去探究未知物質(zhì)的組成，運(yùn)用不同表征技術(shù)之間的聯(lián)用，給出未知物質(zhì)的表征手段及方法，撰寫研究報(bào)告，該研究報(bào)告占本課程學(xué)生總成績(jī)的60%。

3.3.2教學(xué)效果評(píng)價(jià)

采用問卷調(diào)查的方式對(duì)本課程的教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果見表1。在沉浸式教學(xué)互動(dòng)模式的教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升等方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查。通過調(diào)查問卷進(jìn)行分析，從學(xué)生反饋的問題及對(duì)課程教學(xué)的建議，給出下一步課程教學(xué)的改革方案，促進(jìn)課程教學(xué)效果進(jìn)一步提升。

表1 課程教學(xué)問卷調(diào)查結(jié)果

4 結(jié)論與展望

研究生課程教學(xué)的重要目標(biāo)，是培養(yǎng)研究生獨(dú)立思考的科研能力和創(chuàng)新精神。采用沉浸式互動(dòng)教學(xué)模式，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，將教師講授為主的單向教學(xué)模式轉(zhuǎn)向?yàn)榻處熞龑?dǎo)、研究生主動(dòng)探究的雙向互動(dòng)教學(xué)模式。在課程授課的同時(shí)，學(xué)生通過調(diào)研文獻(xiàn)、查找相關(guān)書籍資料，制作課程講義，使學(xué)生深度參與到教學(xué)中。沉浸式互動(dòng)教學(xué)模式，一方面提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，增強(qiáng)思維創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，另一方面逐步將研究生引導(dǎo)到學(xué)習(xí)正確的科學(xué)研究方法之中，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。