材料研究与测试方法建设与改革探究范文

摘要：根据材料研究与测试方法课程特点，通过授课形式多样化、相关实践教学环节衔接和课程教学资源完善，提高课堂教学效率，保证课程的实践性和应用性。

关键词：材料科学与工程专业；材料研究与测试方法；授课形式；实践教学；课程资源

在文明发展过程中，人们不断研究各种材料以满足不同使用环境下对材料不同性能的要求。材料研究建立在对材料性能分析的基础上，需要充分了解材料组织结构与性能之间的关系，因此，材料结构与性能表征对材料的研究、发展和应用具有重要作用，分析材料结构，确定材料成分是材料研究工作者必须具备的基本能力[1-3]。材料研究与测试方法课程针对材料结构与性能的表征，主要介绍材料各种分析测试方法的基本原理、实验技术和分析过程，是材料科学与工程专业重要的专业基础课。通过课程学习使学生选用合理的测试方法了解材料性能，结合专业知识优化制备和加工工艺，达到提高或控制材料性能的目的[4-7]。由于各高校专业依托不同，在讲授该课程时的侧重点也有差别。本校材料科学与工程专业以无机非金属材料为重点，兼顾金属材料，材料研究与测试方法课程兼顾金属材料的同时突出无机非金属材料。

一、存在问题

材料研究与测试方法是在材料、化学、物理等多种学科基础上交叉融合发展的综合性科学，涉及知识面广，实践性和应用性强，部分内容存在一定的时效性[8-10]，教学过程中存在一些突出的矛盾亟待解决。一是测试技术更新和教材出版的矛盾。材料研究与测试方法课程内容连贯性不强，部分测试技术会随着科学技术的进步不断更新，课程教材受到更新速度的制约，相关知识存在一定滞后性。二是课堂教学学时和课程教学目标的矛盾。在课程学时一再压缩的情况下，要达到教学目标，教学只能以课堂讲授为主，实验和实践教学为辅，授课过程中着重讲授测试方法基本原理，兼顾应用性和操作性。要在有限的课堂教学时间内将基本知识点传授给学生，课堂教学过程略显枯燥，影响教学效果。三是仪器使用维护成本和实践动手能力培养的矛盾。课程涉及的测试仪器多为大型精密设备，学生操作过程中不可避免会引起仪器故障，有限的实验教学经费无法满足高额的维修费用。因此，实验教学只能以演示为主，学生很难对所学知识有形象认识，进而达到学以致用和融会贯通的目的。为了解决以上问题，教学团队进行了相关探索，建立了完善的课程教学资源，对教学内容、教学方法和教学手段等进行了改革，利用有限学时和实验条件提高教学质量，确保对学生实践能力的培养。

二、课程建设和改革措施

（一）授课形式多样化

材料研究与测试方法课程主要涉及仪器设备工作原理和应用，内容相对枯燥，学生接受较为吃力。传统教学方法使学生很难获得直观认识，加大了知识学习和理解难度。多媒体教学能让学生快速、直观地理解和掌握这些内容，保证教师在有限的时间内传授更多的知识，在一定程度上增加了课堂教学容量，使得对仪器设备结构和工作原理的讲解更加生动和形象，提高了学生学习兴趣和学习效率。结合近年来的课堂教学情况及学生反馈意见，对课堂教学模式逐步完善，针对不同章节和内容性质的差异，采用板书教学、多媒体教学和视频教学相结合的授课方式，保证了学生能最大限度理解和掌握相关知识。为了提高学习兴趣，拓宽学生知识面，弥补教材时效性不足的缺点，授课过程中适当涉及新的测试手段及应用，如电子显微分析中介绍准晶的发现，使学生认识到电子衍射在材料研究中的重要性；介绍冷冻电镜技术（2017年诺贝尔化学奖成果），使学生了解新的测试技术及其发展。此外，为了提高学生应用所学知识分析、解决问题能力，录制了单元讲座。邀请学院科研技术骨干讲座，内容围绕课程体系，将研究成果、涉及分析技术及应用介绍给学生。学生通过了解所学知识在材料研究中的应用，加深了对知识的理解，促进了理论与实际结合。同时，也接触到新的分析测试方法和技术，开阔了视野。

（二）相关实践环节衔接

随着课程教学改革的深化，借助学校实验教学经费投入力度加大的有利条件，将课程实验和材料工程基础、材料科学基础课程涉及的实验整合，设置专门实验课程——材料基础实验，适当增加了实验课时。材料基础实验主要包括演示性实验、验证性实验、综合性实验，保证了实验教学学时。此外，开设了面向全校学生的开放性实验，主要有偏光显微镜构造、调节和使用，以及X射线衍射分析两个实验，增加学生实践机会，有助于动手能力的提高。综合性和验证性实验培养学生综合利用实验手段进行材料分析和研究的能力，开放性实验弥补了课内实验学生动手能力不足的缺陷，为学生知识的自我积累提供方便。为了进一步掌握学习到的分析方法和分析技术，结合其它课程（如陶瓷工艺学，材料性能学等）学到的相关知识，开设了后续实践教学课程无机非金属材料制备与性能测试。学生可以综合利用相关知识进行材料的初步研究，制定研究测试方案，并对结果进行综合分析，从而进一步巩固课程内容，实现从知识的掌握到知识应用的过渡。在最后一学期的毕业论文中，学生跟随指导教师接触科研项目，经历材料研究各个环节，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。新开设的实验和实践课程获得了学校的经费支持，毕业论文指导教师的科研项目经费也缓解了实验教学经费不足，形成了材料研究与测试方法→材料基础实验→无机非金属材料制备与性能测试→毕业论文完整系统的课堂和实践教学环节，学生经历了从知识学习→综合运用→熟练掌握和应用的逐步深入学习过程，学到的知识得以巩固加深，掌握的技能和方法逐渐熟练。

（三）课程相关资源完善

由于课堂教学容量增加，必须给学生提供完善的配套教学资源，保证对知识的消化和吸收。借助学校的网络教学平台建立了课程网站，学生可以查阅课程教学大纲和教学计划，阅读相关教材，观看教学内容的多媒体课件和视频。为了提高学生学习兴趣，加入了一些科普性视频资源。针对课程的重点和难点，专门制作了微课。为了督促学生课后复习，强化了课程的过程考核，每周网上作业，计入平时成绩。QQ课程群和网络聊天室提供了畅通的课外交流渠道，随时解答学生的疑惑，避免影响教学进度。课程讲授的是测试方法基础理论知识和基本技能，一些学有余力的学生具备了继续学习掌握材料分析新方法、新技术的能力，希望进一步了解其它测试技术和手段。

因此，课程网站也提供了大量的相关扩充性资料索引，包括教材、专著、中外专业杂志、相关教学网站等，鼓励学生通过互联网和电子图书期刊拓展知识领域，扩大知识面，了解本领域国内外发展动向。这些措施的应用有效缓解了材料研究与测试方法课程教学过程中的矛盾，提高了课堂教学效率，强化了课程的实践性和应用性，取得了很好的教学效果。目前，该课程已经通过审核，成为陕西省省级精品资源共享课程。

参考文献：

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[10]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.

作者:张颖 张军战 任耘 单位:西安建筑科技大学