“材料近代分析测试方法”课程的教学改革探讨

(江苏大学 材料科学与工程学院,江苏 镇江 212013)

“材料近代分析测试方法”课程的教学改革探讨

宋浩杰

(江苏大学 材料科学与工程学院,江苏 镇江 212013)

材料近代分析测试方法是结合现有的大型仪器开设的重要基础课程，该课程的开展有利于学生掌握现代化大型仪器的使用技术，提高学生对样品的表征分析测试能力。结合教学实际情况并侧重应用对材料现代分析测试技术课程内容进行合理整合，采用明确教学目的、大量引入多媒体和网络教学、与专业实验、开放实验、专业实训课程建立有机结合和多样化考核等方式，有效激发学生学习兴趣，提高学习主动性和积极性，大幅度提高教学效果，全方面提高学生综合素质。

材料；现代分析测试技术；课程改革；素质教育

材料近代分析测试方法，是对日新月异发展的新仪器和新技术内容的补充，使学生能够掌握现代分析方法，并能培养学生分析、解决实际问题的能力，对于增强学生在相关领域工作的适应性，培养学生在相关领域的应用、研究和开发的能力，具有重要的作用。但是，由于该课程融合了化学、物理学、量子力学等理论性较强的多学科知识，原理比较抽象，学生较难理解，知识内容丰富且发展很快。根据学科侧重点和专业培养需要的不同，实际教学内容也有很多变化，常见教学内容有X射线衍射分析、电子衍射显微分析、热分析和波谱色谱分析等[1]。为了更好地培养学生的综合素质和实践的能力，我们应在材料近代分析测试方法的教学过程中，总结以往教学经验，不断改革传统教学模式，努力探索新的教学方法，精选教学内容，突出教学重点，采取灵活多样的教学手段，提高教学效果。

1 材料近代分析测试方法教学现状分析

1.1 材料近代分析测试方法课程的特点

“材料近代分析测试方法”课程是材料类本科生的必修课。该课程内容涉及到现代科学技术的各个领域，涉及的专业面较广，融合了化学、物理学、量子力学等理论性较强的多学科知识。讲授内容主要包括材料形貌、结构和微区成分分析的理论基础，理论性和实践性强。因此，课程内容相对来讲较为难懂。此外，各种仪器分析方法的原理各不相同，知识点散，不易抓住重点。并且教材内容的安排大多偏重于介绍仪器的工作原理，具体实例所占的篇幅较少，使学生不但对理论理解困难，还使其感性认识匮乏，增加了学习难度。进而使学生在学习的过程中，普遍感觉内容很抽象，难于理解和掌握，属于化学类学科中难度较大的一门学科[2]。

1.2 课时安排过少

随着科学技术和电子信息技术的日益完善，测试技术已进入史无前例的迅猛发展时代，其所涵盖的新内容也越来越多。为了与现代测试技术发展同步，建立以现代计算机技术、信号分析与处理技术、电子电路为基础的现代测试技术课程，就必须不断有新的知识被编入教材，在教学内容上有意识地反映该学科最新发展动态。

随着科学技术的发展，各学科分支也逐步细化，学生所学的课程数量和内容也在不断增加和变化，但目前高校的理工科本科专业仍为4年制，因而每门课程的课时数都受到相应的削减。材料近代分析测试方法课程的课时数由于其内容的不断增加而愈发不足，由此增加了学生掌握知识的难度。如何合理安排好学生各种课程的比例，使学生在有限的课时内把握最基本的知识，是亟待解决的问题。

1.3 大型仪器在教学中存在的问题

“材料近代分析测试方法”课程所讲授的内容和涉及的仪器设备属于大型精密仪器，比如一台透射电镜至少要数百万甚至上千万元，既是教学仪器也是重要的科研设备。这些仪器首先满足科研需求，一些大型仪器的科研测试任务比较繁重，在时间上无法安排数量较多的本科生上机操作；此外，大型分析表征仪器的价值比较昂贵，仪器在测样过程中的消耗品及仪器的维护费用相对比较高。这些客观因素决定了这门课教学模式不可能人手一台自己操作，涉及的实验教学内容只能以演示为主，因而在很大程度上只能给学生一个表观印象，影响了对课程内容的深入了解和掌握[3]。上述情况在一定程度上限制了学生对大型分析表征仪器的感性认识和实验技能的掌握。

2 改革方法

针对上述问题，本文从增加课程讲授技巧，比如借鉴优秀教材和利用互联网、仿真软件、多媒体等现代化教学手段等方面进行改进，对教学内容进行合理的整合以及与专业实验等有机的结合起来。

2.1 材料近代分析测试方法课程教学措施

多媒体教学是20世纪80年代开始出现的一种现代化教学手段。本课程自行制作并收集了大量的仪器分析图片、Flash等，使分析原理、操作流程等较为枯燥的问题变得充满趣味性，增加了学生学习的主观能动性。此外高校教师除了平时接触到上课所用的教材，同时由于科研的需要还会接触大量文献，在备课时将其中与教学内容相关的提炼出来，作为教学的重点详细讲解。在构建方法课程体系时，我们更要突出其先进性和实用性。例如，对于X射线衍射数据处理与解析方法、JADE及 PDF数据库应用、电子衍射花样标定方法等内容，都通过实验实例来讲解，注重结合具体的科研实验内容开展教学，强化结果分析中“识图”与“识谱”等分析方法能力的训练。此外，讲课中还注重加入教师自己的科研工作，结合科技文献的引入，使教学内容紧跟学术研究的发展，由空泛变得具体。提高了学生的学习兴趣，保证了教学内容的圆满完成，为学生后续发展打下良好基础。

2.2 合理整合教学内容

实用和有趣的教学内容是激发学生学习兴趣和综合素质培养的先决条件。材料近代分析测试方法是理论与实践相结合的一门课程，如果与大学其它基础课程的教学方法一样，只注重理论知识的传授，而忽视了对实际问题分析测试能力的锻炼，将不利于教学效果和学生综合素质提高。因此，在教学过程中结合专业培养的需要和课程特色，主要开展了以下工作：①基础理论知识上，因材施教。具体而言，就是结合当前学生知识水平，适当弱化那些对本科生不易理解的理论基础部分。②结合材料类专业特色，深入分析各种分析测试技术内容和在材料分析中常见应用，加强各相应学科联系，积极引导学生们进行知识整合。③加强实际中的综合应用能力培养。根据材料科学与工程专业特点把课程内容从常规的X-射线衍射分析、电子衍射显微分析、热分析等几大块，调整为晶胞结构、形貌、物相和性质分析四大块中去，从根本上改善教材思维局限性和教学内容组织的不连贯性。④调查周边现有的仪器，紧密贴合实际，学以致用。材料近代分析测试方法应结合学校分析测试中心的仪器和过去科研实例，进行清晰和生动地讲解，学以致用，为今后发展奠定坚实基础；同时要重点介绍当前流行的新仪器和新技术，以求学以致用。

2.3 与专业实验、开放实验、专业实训课程建立有机结合

《材料近代分析测试方法》使学生掌握了更多的分析检测方法与手段，提供了广泛的思维方式，为学生综合实训、专业实训、毕业论文等提供了必要的理论知识基础。经过本课程学习后，为学生提供了更多的方法与手段。为保证课程的教学与实践有效的结合，课程教学分为两大部分：课堂讲解与开放实验。均提供一部分时间作为仪器介绍，包括仪器操作，实例分析讲解，仪器在专业应用发展趋势等。同时，提供仪器开放时间，使有兴趣的学生能够进一步熟悉仪器。经过各课程间有机结合，起到了较好的改革效果，主要体现在：①提高了学生的动手能力。学生对专业分析测试技术有了较为全面的掌握，并能够实际操作使用仪器。②提高了学生发现问题解决问题的能力。作为工科院校，培养工程类人才是我们的首要目标，学生通过本课程的学习能够机敏的发现问题并利用所学知识解决问题。同时，充分利用开放实验，开放实验是由学生为主，教师为辅。从提出实验方案、设计合理的路线到具体的实验操作等均由学生完成，通过开放实验能够进一步提高高分子材料专业学生的高分子材料理论知识和工程能力，提高学生的团队意识和动手分析能力，培养学生科研创新精神。其中在开放实验中，学生经常性利用现代分析仪器进行分析测试，这就要求学生必须具有较高的理论基础与仪器操作水平。同时这又在一定程度上有效地增进了本门课程的教学水平。

3 结论

通过上述对材料现代分析测试技术教学内容、形式和要求，结合多媒体教学和合理整改教学内容并与其他实验等有机结合在一起的探索措施，可以使教师能清晰把握重难点合理避重就轻深入浅出地讲授，让学生们学习不再迷茫，在老师的引导下将理论知识和实践有机结合并加以应用。同时也极大地提高了学生们的学习兴趣和强烈的求知欲，增强了对学生动手能力和思维创造能力的培养，变理论知识为实际应用能力。在教学实践中不仅完成了预定的教学要求，取得了良好的教学效果，同时也让学生们具有自主和灵活选择和应用各种分析测试方法的能力，实现学有所用，全面提升学生的综合素质，为学生们更好地就业、深造和生活奠定了良好基础。

[1]张 捷,韩 冰.《现代分析测试技术》教学体会与心得[J].河南化工，2012,29(9):63-64.

[2]孙 悦.从仪器分析教学谈大学生个人主动性的培养[J].教育论坛，2008,5(1):89-90.

[3]吴建国，杨正宏.利用大型分析测试仪器开展本科学生实验教学[J].实验室研究与探索，2007,26(11):130-132.

煤制油气指导意见将于近期正发布

国家能源局近期召开了煤炭清洁利用专家咨询会，就我国发展煤制油和煤制气的必要性、基本原则、规划目标、技术准入指标等重大问题听取专家咨询意见。国家发展改革委副主任、国家能源局局长吴新雄出席会议并讲话。

专家认为，煤制油、煤制气是煤炭清洁利用的重要方向，美、欧、日等发达国家均将其作为未来能源技术的制高点，长期大力推进洁净煤技术研发，并配套开展中间试验和工业化示范。近几年，美国、印度、韩国等发达国家、新型工业化国家和发展中国家正在推动一系列煤制油、煤制气商业化项目。国内煤制油、煤制气产业经过“十一五”、“十二五”期间首批示范项目的建设，验证了自主技术的可行性，积累了工程建设的经验，即将进入一个新的发展阶段。

专家就今后煤制油、煤制气产业发展达成以下共识：①不可原地踏步停止发展。煤制油、煤制气符合我国国情，是在“富煤、贫油、少气”的资源条件下，保障油气供应安全和推动能源结构调整的迫切需要和现实选择。②不能遍地开花过热发展。我国大部分富煤地区水资源缺乏、生态环境脆弱，煤制油、煤制气对资源环境条件要求高，应定位于国内油气供应的重要补充，科学把握发展节奏，严格控制产业规模。③禁止违背规律盲目发展。要做好“六个坚持”，禁止产业盲目发展和无序建设。坚持清洁高效转化，制定并执行严格的技术准入指标；坚持示范先行，近期重点组织实施好示范项目；坚持科学合理布局，优先在新疆、内蒙古等煤炭资源丰富、综合配套条件好的地区发展；坚持“量水而行”，以实际可用水量确定产业规模；坚持自主创新，推广应用具有自主知识产权的技术装备；坚持多元化替代，推动多种替代路线的示范。

应重视煤制油、煤制气项目二氧化碳排放问题，要发展碳捕集和封存技术，可考虑征收碳税，用以建立煤炭清洁利用基金；重视西部地区水资源紧缺、环境容量有限的问题，加强项目管理，严格执行国家核准制；明确煤制气应用方向，限制用于发电和化工；确保已有示范项目的连续稳定运行，强化生态环境的经济技术指标要求，加快已规划示范项目的核准工作；相同产品适用统一的技术准入指标，在准入条件中增加人才、化工行业经验等要素；在炼厂推广应用煤制氢，以替代天然气或炼厂干气制氢，节约原油资源，提高成品油收率。

国家能源局正式聘请了21位煤炭清洁利用咨询专家，包括：原国家能源局领导张国宝、吴吟，谢克昌、倪维斗、曹湘洪、金涌、张玉卓等5名中国工程院院士，以及王金照、周大地等14名来自高校、咨询公司、研究机构、设计单位的知名专家学者。

吴新雄在总结讲话中要求国家能源局相关司要根据专家咨询意见对煤制油、煤制气指导意见等政策文件进行修改完善，于近期正式发布。

2013-12-19

宋浩杰(1979-)，男，副教授，主要从事聚合物炭基复合材料研究及相关教学工作，E-mail:shi6922@163.com。

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