培养学生基础类课程实践能力的教学改革探讨

摘要：以《材料测试技术及方法》为例，对专业类基础课程教学中存在的重理论、轻实践的状况进行了分析。同时，针对信息化的时代背景，从试题库、谱图库和视频资料等建设方面就《材料测试技术及方法》的教学改革作了分析和阐述，为学生基础类课程实践能力的培养提供一些建议和思路。

关键词：实践能力；材料测试技术；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）18-0030-02

在高校设定的专业类基础课程里，有许多是与实践应用密切相关的。但目前从我校及全国其他高校的本科生教学现状来看，均过于偏重于课堂上的理论基础教学，培养出的学生存在着理论脱离实际的倾向，实践动手能力较差，缺乏运用所学知识分析、解决问题的能力。以《材料测试技术及方法》为例，作为材料类专业的一门骨干课程，其目标是培养材料专业学生掌握科学测试仪器的实际操作能力和测试数据的分析能力，在培养创新型材料工程人才中有着不可替代的作用。但在实际的课堂教学中，学生仅能掌握一些基本的仪器原理、构造方面的知识，背诵一些常用的公式，而缺少足够的实际仪器操作实训，也不能灵活运用测试手段分析实际中遇到的问题。针对这种情况，如何在注重理论教学的同时，改革教学技术及方法，强化实验教学环节，培养出既具有扎实的基础理论知识，又具有较强的实践动手能力的高素质人才，是目前基础类课程实践教育中亟待解决的问题。笔者对《材料测试技术及方法》的课程特点进行了分析，并在此基础上结合课程教学中的体会和自己到相关高校学习的经历，对该课程的内容、教学方法进行了初步的思考和探讨。

一、课程特点

《材料测试技术及方法》实践性强、涉及知识面广，不同学校根据自己的专业特点设置不同的教学内容，课程涉及衍射分析、显微分析、光谱分析、热分析、电子能谱分析等常用现代测试技术[1-4]。课程内容包括分析的基本原理，仪器的基本原理、构造、制样、操作和应用原理及谱图分析。同时这门课程实践性强，主要体现在仪器的操作、制样、测试条件选择以及谱图分析方面。而目前《材料测试技术及方法》这门课程由于所涉及仪器均为大型仪器设备，数量不多，决定了学生很难做到每人一台亲自操作。故而目前的实验教学只能以演示性为主，在很大程度上只能给学生留下一个表观印象，影响了对仪器的深入了解和掌握[5，6]。同时，学时数较少，如何利用有限的条件和时间，提高《材料测试技术及方法》教学质量和锻炼学生动手能力是值得思考的问题。

二、培养实践能力，提高教学效果

（一）加强试题库的建设，掌握基础知识和原理

《材料测试技术及方法》需要许多前期课程的基础知识和理论，如晶体学、光学、原子结构和能级方面的基本原理。这些知识很多是在大一、大二的课程中学习的，学生掌握的程度不同。由于课程学时的限制，在讲授《材料测试技术及方法》课程时，不可能将所有的前期知识做详细的讲解，在课堂上，只能回顾主要的知识点，这会影响到学生掌握《材料测试技术及方法》。同时《材料测试技术及方法》课程本身包含了大量的公式、推导和原理，课堂上也无法将所有的公式仔细推导。只有对《材料测试技术及方法》课程中公式和原理深刻的理解，才能更好地运用测试手段分析实际中遇到的问题，也能够避免出现错误的分析。限于实际条件，《材料测试技术及方法》课程教学常缺少足够的实际仪器操作实训，各种教材中的思考题较少，学生无法通过课后练习巩固学习成果，老师也无从得知教学的效果如何。

为了强化教学内容的实际应用，我们常在每种测试方法讲完后针对性地布置一些习题，培养学生课后的自主学习能力，训练学生的实际应用能力。为了检测学生对前期所用知识点和课程公式、原理的物理含义的掌握程度，编写《材料测试技术及方法》思考题和习题集，将自测习题、答案以及课后习题答案等上网，便于学生与教师、学生之间的交流以及学生自测。试题库建立时应该包括：1）有助于基本知识点理解的试题，如晶体结构是X射线衍射分析的主要检测内容，那么首先要掌握晶体结构的基本知识：什么是晶体结构、晶胞概念、晶系等；2）有助于理解公式物理意义的试题，如主要公式的推导：布拉格方程、衍射分析等基本公式；3）有利于掌握仪器构造的试题，如画透射电镜拍摄显微像和衍射像的构造简图等；4）有利于掌握应用分析的试题，如利用X射线衍射法分析物相的检测步骤，谱图分析等；5）综合性的论述题，鼓励学生多思考。

（二）加强谱图库建设，提高谱图分析能力和解决实际问题能力

掌握了测试方法的基本知识点和基本原理，并不代表着能够应用该测试方法很好的分析和解决实际问题。测试方法的掌握，需要在大量的实际应用和谱图分析练习中得到提高。我们在课程中引入相关测试方法的谱图，并不断补充本院教师和国内外最新研究成果形成图谱集，让学生针对研究的目标选择材料测试的手段。在课堂上进行加强图谱解析的练习，使学生能初步掌握各类图谱的解析技巧。掌握相关研究方法在材料研究领域中的具体应用，并初步掌握各类图谱的解析技巧。本课程正在尝试案例教学法，在课程中不断引入本院教师和国内外最新研究成果并形成各种测试技术的图谱集，扩大学生的视野。

谱图库的建设并不等同于大量谱图的简单收集。在收集过程中要注意以下几点：1）按照测试方法的种类分类收集；2）同一种测试方法中，按照该测试方法的应用方面分别收集，如X射线衍射分析主要用于物相定性定量分析、晶胞参数的计算、晶粒大小的计算、应力的计算等方面，收集在这几方面应用的典型谱图；3）谱图库不是谱图的简单罗列，应该包括谱图分析的过程。将每种应用的典型谱图分析过程、注意事项详细列出。再引入相关谱图，供学生分析练习使用。并将测试的数据、图表提供给学生，让学生对这些数据、图表进行分析并得出结论。这样的训练不仅使学生学会对各种测试方法所得结果的分析，同时也是一种科研思维的训练和引导，有利于今后独立开展材料方面的研究。

（三）视频资料建设，增加感性认识

《材料测试技术及方法》是一门理论与实践联系紧密、实用性强的课程，需要进行实践环节的教学，涉及到很多的仪器、数据库和软件等内容，课程的知识信息量大。因为《材料测试技术及方法》涉及主要是大型仪器，主要由专门的老师负责操作，不能够做到对大量学生开放。限于实际条件，本课程教学常缺少足够的实际仪器操作实训，无法让学生到实验室去直接接触所有的实验仪器。若使用传统的教学手段，学生很难得到直观的体验，从而加大了学习和理解的难度。将大型仪器的操作过程、样品制作过程、软件和数据库的相关应用以及一些难理解的原理性内容，制成视频或动画，通过使用多媒体、网上课程等现代化教学手段来增加直观性，可以使学生获得较大的知识量，提高教学效果。

此外，利用网络技术，加强和学生的课下联系和交流，了解学生学习中存在的问题，并快速解决问题。同时鼓励学生积极参与教学工作，让同学在查阅大量文献资料的基础上，上讲台做小报告，激发学生的学习热情和提高教学效果。

三、结语

总之，通过试题库、谱图库和视频资料的建设和使用，学生学习该门课程的兴趣更加浓厚，动手能力及创新意识可以得到明显提高。提高了学生利用这些测试技术综合分析材料的组成、结构，并解决有关实际问题的能力，为将来从事材料科学与工程方面的教学、科研和生产等工作奠定基础。但教学改革本身是一项系统的改革，随着科学技术的不断发展，教学内容需要不断的更新，教学模式也不应一成不变，需要不断地进行探索。

参考文献：

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[2]刘玉波赵汗青李海燕，“测试技术”课程教学改革的研究与探索[J].中国电力教育，2012，（79）：92.

[3]陈云霞，曹春娥，顾幸勇，王艳香，李月明，《无机非金属材料测试技术》课程的教学改革与实践，中国科教创新导刊，2012，（32）：207.

[4]舒康颖，吕春菊，秦来顺，信息化时代材料测试技术课程的教学改革探讨[J].科技信息，2012，（8）：15.

[5]田中青，叶宏，杨有利，案例教学法在现代材料测试技术课程中的应用[J].决策管理，2010，（13）：122.

[6]罗建新，张春燕，胡汉祥，《材料现代测试技术》的课程教学研究[J].科技信息，2013，（23）.

作者简介：王卫伟，山东人，山东理工大学材料科学与工程学院，副教授，工学博士，主要研究方向：无机非金属氧化物微观结构制备性能研究。