关于《材料现代分析技术》教学的几点思考*

郝和群，张　舰

(1 皖西学院材料与化工学院， 安徽　六安　237012；2 皖西学院高分子材料改性工程技术研究中心， 安徽　六安　237012)



关于《材料现代分析技术》教学的几点思考*

郝和群1,2，张舰1,2

(1 皖西学院材料与化工学院， 安徽六安237012；2 皖西学院高分子材料改性工程技术研究中心， 安徽六安237012)

《材料现代分析技术》课程在实际的教学过程中存在教学内容多、难度大，教材更新较慢以及教学方法单一等问题，导致学生的学习积极性不高，教学效果不理想。在实际教学中应在整合教学内容、更新教材和创新教学方法等方面多做思考，激发学生学习的兴趣，积极主动的参与教学过程中，有效培养学生的创新思维和工程实践能力。

材料分析； 教学模式；教学内容；教学质量

材料是人类进化史的标志和里程碑，是文明的物质基础和先导。现代材料的进步和发展推动了现代科学技术和文明的高速发展。而现代材料的发展在很大程度上依赖于对材料成分、微观结构和宏观性能之间的理解。现代材料分析技术的发展，使得人们对材料的四要素，即材料的组分构成、制备方法和工艺、组织结构和性能之间的关系理解的越来越深入。所以目前绝大多数的材料类专业都将《材料现代分析技术》等相关课程作为专业核心课程进行学习，培养学生的专业素质[1-2]。

1　课程概况

《材料现代分析技术》是关于材料成分、结构、微观形貌与缺陷等的现代分析、测试技术及其有关基础理论的一门技术性、实验方法性的课程。其前续课为高等数学、物理学、电子学、材料科学基础、有机化学、仪器分析等课程[3]。本课程的开设，可为学生从事研究性学习、完成毕业论文和以后工作的实际应用打好基础。课程主要讲授的内容包括X射线衍射分析、电子显微分析、电子能谱分析、光谱分析、质谱分析、色谱分析、热分析技术等相关的基本理论原理和测试方法。课程内容设计要求具有鲜明的特色，既讲求教学内容的基础性、完整性，同时也注重所学知识的先进性和新颖性，使学生掌握材料现代分析检测的基本原理，具备对材料进行表征和性能检测的动手操作能力，以适应未来工作的需要。

2　存在问题

2.1教学内容多、难度大，教学效果不理想

课程内容涉及到X射线衍射分析、电子显微分析、光谱分析、色谱分析、质谱分析、热分析等相关内容，每部分的内容又会细分出很多方法。例如热分析指的是程序控温下，测量材料物理性质与温度之间的关系。通常用于检测的物理性质主要包括质量、温度、热量、尺寸、力学特性、声学特性等，从而衍生出来具体的测试方法主要有热重量法(TGA)、差示热分析(DTA)、差示扫描量热法(DSC)、热机械分析(TMA)、动态热机械分析(DMA)等。测试技术的理论涉及到物理学、电子学、光谱学、化学等多门学科。有些部分的内容，例如电子衍射相关理论计算部分，由于本校不少学生的数学功底薄，理解起来比较吃力。鉴于现在少课时的教学工作，要介绍如此多的内容和较为深奥的理论知识，教师处理起来比较困难，通常的做法只能做较为简要的介绍，所以学生对原理缺乏完整的认识，对实际的检测技术认识不到位，浮于表层，无法做到融会贯通和实质性掌握，教学效果不理想。

2.2教材没有做到与时俱进

科学技术的迅速发展带来了材料和检测技术的高速发展，新仪器和新方法不断出现，仪器更新换代很快[4]。仪器和新检测技术的更新换代速度甚至都超过了教材的更新速度，目前市面上销售的教材不能及时反映出测试技术发展的最新成。如何结合学院现有的设备和最近的检测技术的新发展，将最新的分析检测理论和技术传授给学生，让学生走上工作岗位后可以做到“无缝对接”，实现与时俱进的培养是目前亟待解决的问题。另外，大部分教材重理论推导，轻实验技能的培养，学生学习本课程后，遇到实际问题仍然感到无从下手，不能满足以后的岗位需要。

2.3单纯的PPT教学存在弊端

材料现代分析技术理论教学内容主要为基本概念、基本理论、公式推导等内容，目前主要采用的教学方式就是直接使用PPT教学。采用多媒体课件教学以后，在仪器展示部分提供了较为直观的环境，在一定程度上改善了教学效果。但为了完成相对较多的教学任务，一般来说会存在着翻页快、信息量过大等缺点，不利于学生的理解和做笔记，教学效果不理想。

3　改进方法

材料现代分析技术这门课程的任务是首先让学生了解和掌握现代材料科学研究领域中常用的材料成分分析和微观结构分析的方法，从而很好的理解材料的微观结构与宏观性能之间的关系，从而能指导材料制备方法和加工技术的改进，获得满足要求的各种材料。为了实现这样的目的，提高材料专业学生的专业素养和职业能力，本课程的教师至少要在整合教学内容、更新教材和创新教学方法等方面多做思考。

3.1整合教学内容

将材料现代分析技术课程内容划分为理论模块和实践模块两个部分。其中实践模块包括课程实验、综合实验和创新实验三个教学板块。

理论教学部分以材料检测的实际需要出发，将材料的分析测试技术和方法就材料的物相分析、形貌尺寸和性质分析三个方面展开。在物相分析部分主要讲解X射线衍射、电子衍射等内容，在形貌尺寸部分主要讲解扫描电子显微镜和透射电子显微镜，在性质分析部分主要就材料光学、热学等性能进行检测。这样能较好地将课程内容有机整合起来。

课程实验部分是就某种特定的检测技术安排的学生分组动手操作和分组观摩的课程实验，使学生在实验过程中进一步学习测试技术，加深理解分析测试技术的基本理论、仪器结构和结果分析处理等重难点内容。

综合实验指的是和材料现代制备方法结合起来的综合实验，学生按照规定的制备技术路线，首先制备出相应的材料，然后就材料的结构、物相和性质进行全面的检测和分析，熟悉材料全面评估的方法，能够在边做边学，通过实践帮助理解课程中的重点和难点。

创新实验则是通过创新训练、科技活动等，学生自主运用所学的材料现代分析技术，对材料进行分析检测，从而不断改进制备方法等，以获取满足性能需要的材料，巩固和强化材料现代分析和检测技术的相关知识，完善对材料四要素，即材料制备、结构与组成、性能和使用状况的理解，提高实际的工作能力。

3.2更新教材内容

(1) 删除陈旧的知识点，节约有限的教学时间

随着计算机技术的快速发展，以前比较重要的手动处理的内容现在已经全部实现了自动化，这些手动处理的内容可以不作为重点内容进行讲解。例如，在讲解物相分析时，传统的教材花了较大篇幅讲解如何通过三强峰和八强峰来确定物相，但物相分析已经实现自动化，点击程序，计算机将自动完成寻峰和匹配的工作，所以此部分可以略讲。在热分析部分，对于DSC图谱中的峰面积和峰位置的手工计算目前已经全部被相应的软件替代，此部分也可以不讲。通过不断更新教学内容，删除过于陈旧的知识点，可以花更多的时间实现对重难点的突破。

(2)引进最新研究成果，开拓学生视野

为了适应不断发展的材料现代测试技术，结合课程组成员自己的研究领域，及时更新教学内容。每学期拿出几次课的时间，选取权威杂志上典型文章，给学生分析如何运用分析测试手段来阐述自己的研究观点和结论。

3.3创新教学方法

以教师为主导的满堂灌教学模式已经不能够适应目前的教学现状，需要不断创新教学方法来调动学生的学习积极性。

(1)讲授、自学和课堂讨论相结合

在部分章节采用讲授、自学和课堂讨论相结合的教学方法。教学中以材料的物相分析和结构表征为核心内容，重点介绍其难点和重点内容。例如X射线衍射分析部分是材料现代分析的重点内容，其后的电子衍射以及透射电镜分析等都与此有较大的联系，这部分是后续内容的基础。同时，X射线衍射分析中也存在较多的像倒易点阵、德拜法原理、极图分析等难点，在讲解时采用图示和板书结合，有助于学生理解这些难点。而对于一些光谱检测，由于学生以前在有机化学和仪器分析中接触过，完全可以让学生进行自学。针对一些新检测技术可以提前布置给学生准备，让其有时间查询资料，然后再进行课堂讨论。

(2)课后习题巩固理论知识

构建理论与实践相结合的习题体系，让学生在课后有目的的进行复习。学生通过做习题可以加深对基本理论知识的理解，有助于更好的理解分析检测的原理。本课程的作业授课教师采用全批的方式进行批改，通过作业的批改可以发现学生对上课所讲内容的理解和课后复习的情况，然后针对典型错误进行讲解，加深印象。

(3)学生查阅资料，设计分析检测路线

选择合适的测试目的为案例，指导学生利用学校图书馆的资源进行文献检索和文献调研，通过小组合作的方式获得一套完整的分析检测路线，最后各个小组选取代表进行汇报。这样可以让学生通过自主学习的方式获得对分析检测技术的更加深刻的认识。

(4) 做好理论课和实验课程的融合

材料现代分析技术是一门应用型课程，在教学过程中如何将实验和理论结合是教师的另一个重要的任务。根据学校现有的大型仪器的状况，我们开设的课程实验主要包括材料的物相分析-XRD法、聚合物的热转变温度的测定-DSC法、无水硫酸铜的分步失水-TG法、纳米颗粒粒度分布分析、多孔材料的孔径分布测定、材料亲疏水性能的测定等多个学生分组。通过这些课程实验的开设，学生熟悉了相关设备的结构和操作步骤，为更好的理解分析检测原理提供了感性认识。

3.4让科研进课堂，提高学生学习兴趣

笔者所在的材化学院有着良好的科研传统，很多老师依托于安徽省仿生传感与检测技术省级重点实验、安徽省功能材料大师工作室、高分子材料改性工程技术研究中心等平台从事着科学研究和服务地方的工作。经常选取本院老师的研究成果进行讲解，让学生感觉到分析检测技术就是解决身边实际问题的有效工具，避免了“空对空”的说教，学生的学习积极性进一步被调动了起来。

4　结　语

为了更好地搞好《材料现代分析技术》的教学工作，需要教师不断地思考，要突出实践环节在教学中的作用，建立了“课程实验-综合实验-创新实验”三段式实践教学模式，强化了学生运用现代分析测试技术解决实际问题的能力；要强化了科研对教学的促进作用，让学生真实感受到分析检测技术对社会发展的巨大支撑作用，进一步调动学习的积极性。

[1]吴苗苗，马向东. 《材料现代分析方法》课程建设与教学改革研究[J]. 科技信息，2014(13):47-48.

[2]李军,刘延辉,何亮,等. 《材料现代分析技术》课程教学方法研究与实践[J]. 大学教育，2013(21):108-109.

[3]宋春林，何洪，唐剑锋，陈志谦,等. 《材料现代测试技术》课程改革探讨[J].西南师范大学学报(自然科学版)，2015(40)：150-153.

[4]李俊翰.“现代材料分析测试技术”课程教学研究[J]. 课程教育研究，2015：47.

Some Reflections on the Course of Modern Materials Analytical Techniques*

HAO He-qun1,2， ZHANG Jian1,2

(1 College of Materials and Chemical Engineering，West Anhui University，Anhui Lu’an 237012;2ApplicationofModifiedPolymerMaterialEngineeringTechnologyCenter，WestAnhuiUniversity，AnhuiLu’an237012，China)

There are some difficulties in theModernMaterialsAnalyticalTechniquescourse teaching, such as difficult teaching content, renewing textbook slowly, simple teaching method and other problems, which resulted with lack of learning motivation among the student and unsatisfactory teaching result. Teachers must overcome these difficulties by teaching reform on content of courses, teaching textbook and teaching modes, to stimulate student’s interest and cultivating students’ creative thinking and practical ability.

materials analysis; teaching modes; teaching contents; teaching quality

安徽省高校优秀青年人才支持计划重点项目(gxyqZD2016245)；皖西学院优秀青年基金(WXYQ1313& WXYQ1315)；皖西学院校级教研项目(2016wxxy68)。

郝和群 (1978-)，女，博士，讲师，研究方向为功能高分子材料。

G642.0

A

1001-9677(2016)09-0174-03