《近代测试与表征技术》课程教学改革与实践*

赵富春，廖小雪，赵银梅

(海南大学材料与化工学院，海南　海口　570228)



《近代测试与表征技术》课程教学改革与实践*

赵富春，廖小雪，赵银梅

(海南大学材料与化工学院，海南海口570228)

《近代测试与表征技术》是我校高分子材料与工程专业的一门理论抽象、实用性强的重要专业基础课程。本文基于当前我校高分子材料与工程专业卓越计划试点背景，针对目前该课程的教学现状和问题，通过优化课程内容，丰富教学实例，利用现代影音技术和THEOL网络辅助教学平台，在教学模式方法方面进行了一系列的教学改革与实践，取得了较为明显的效果。

卓越计划；近代测试；表征技术；教学改革

目前，材料及交叉学科迅猛发展，新材料不断涌现，新材料结构性质也被深入探究。测试与表征技术也随着计算机、信息科学的发展而日益精准。先进的测试与表征技术对于深入剖析新材料内部结构、准确评价其性能，设计研发新材料、监督检测原材料及制品的质量发挥着越来越大作用。近代测试与表征技术业俨然已成为材料研究与开发的必备工具，成为了广大科学工作者发现材料结构本质的“火眼金睛”。随着我国新时期经济转型，教育部启动了注重工程实践及突出创新能力的高等教育改革工程——卓越计划。2013年海南大学高分子材料与工程专业获批为教育部卓越计划培养试点专业。专业课的教学是卓越工程师人才培养中的关键环节，教学模式优化和有效运用直接决定着专业课程的教学效果[1-2]。本文将基于卓越计划背景和建构主义认知理论，对近代测试与表征技术课程教学模式进行改革和探索，以期提升我校高分子材料与工程卓越人才班的教学质量。

近代测试与表征技术是我校高分子材料与工程专业的一门专业基础课程。笔者已面向高分子材料与工程专业本科生讲授近代测试与表征技术近10年，基于卓越计划背景，如何对此课程进行教学改革，进一步提高学生的创新与实践能力，为构建学生良好知识体系发挥重要作用是笔者近年一直思索的问题。现就切身的教学经历和在此课程中进行的改革和实践加以总结。

1　课程现状

1.1课程内容丰富，学时受限

本课程所涉及测试仪器方法和技术种类繁多，不仅有前沿的方法技术，也有经典方法技术所衍生出的新方法和技术。本课程总学时为32学时，要想面面俱到，深入透彻讲解并让学生掌握所有内容有一定的难度。

1.2课程教材体系更新速度慢，外文教材缺乏

目前，我国高等院校近代测试与表征技术主要采用中文教材，而且教材内容体系、知识更新较慢，一些新的和经典测试与表征技术衍生的方法技术再教材上总是难觅踪影。此外，现在很多精密仪器说明书、重要的学术论文、专利中的测试方法技术都是英文表达。要使学生真正能够与国际接轨，形成国际创新能力，需要适当引入相关原版英文教材内容。

1.3课程理论性和实践性强，学生兴趣低

近代测试与表征技术涉及分析种类众多大类，每个大类之下又有小类及小类的衍生技术，分析原理都是基于物理、化学、数学相关知识的综合运用而来，理论性强。而且，相当一部分技术涉及的仪器比较昂贵，操作要求高，上机机会较少，使得测试与表征技术更加抽象，挫伤学生的学习兴趣。

2　教学改革与实践

2.1优化课程体系和内容，加强自主学习

当代建构主义学习理论认为：知识不是被动吸收的，而是认知主体主动建构的，即知识在一定程度上能被传播，但传播的知识只有在它被解释并且与学习者已有知识联系起来，才会变得可用[3-4]。基于此理论和受限的课堂学时，笔者对课程体系和内容进行了调整和优化，加强了学生的自主学习过程。首先，把本专业所在院系所具有的常见精密仪器方法作为基本内容进行深入讲解，为学生正确、熟练操作和解析奠定坚实的知识基础。其次，对于比较重要的但仪器比较昂贵，如校分析测试中心的一些精密测试方法，提前设定要求，引导学生在一定的学时内自主学习完成。笔者将26个学时用来讲授热分析方法(TG、DTA、DSC)，红外光谱法(IR、FT-IR、MIR)，核磁共振波谱法(NMR)，电子显微镜法(TEM、SEM)等内容做深入讲解，表面分析能谱法(XPS)，广角X射线衍射法(WAXD)等由学生自主学习完成，但是自主学习内容同样要进行考核，考核方式与基本测试表征技术相同。

2.2丰富教学实例和美化PPT表现形式，激发学生学习兴趣

通过多年的教学，在内容上更加丰富有趣，形式上更生动活泼，充分激发学生的兴趣和热情。如在第一章绪论，笔者首先展示美国航天局海盗2号太空探测器所拍摄的一些火星照片，并设问海盗号宇宙飞船长什么样？搭载了什么精密分析仪器？然后给出海盗2号太空探测器的近距照，并让学生猜测各个形状怪异的部件是什么仪器，具有什么样的作用？并进行解释。另外，引入生活实例，如B货翡翠与天然翡翠的鉴别方法和原理，并作进一步解释：B货翡翠是采用天然翡翠原石进行后期人工处理的产品，它的本质还是翡翠原料，只是因为其质地不够好，以及部分杂质较多，而商家为了达到销售的目的对其进行美化处理的产物。翡翠是用强酸浸泡，腐蚀和溶解杂质、污点，使之清透明亮，但用强酸冲洗过的翡翠结构疏松，必须填充酸蚀后的裂隙，常用的手段就是用真空负压法注入透明，折射率接近翡翠的高分子树脂，抛光后，几乎与高档天然翡翠没有什么区别。但是用红外光谱有机吸收峰就可以轻而易举进行鉴别天然翡翠和B货翡翠。另外，通过简单介绍近代测试及表征技术在新产品开发研究、引进技术的消化与国产化研究、商品质量检验、材料中未知污染物的分析研究、法庭科学物证鉴定、考古学中的应用、毒品与体育兴奋剂、社会空气质量指数等方面的应用，显示近代测试与表征技术在我们生活，尤其与高分子材料相关科学领域的紧密关系，进一步增强学生对近代测试与表征技术的知识和能力的渴求欲望。

2.3充分利用现代影音技术，使课堂教学活泼有趣

近代测试与表征技术内容繁杂、理论抽象、实践操作要求高。如果由老师一味地讲解，学生会有疲劳之感，学习兴趣会下降。因此，笔者在讲解课程时，对课堂教学进行了充分的设计，经常插入一些有声视频进行替代性讲解。如在讲解核磁共振波谱法时，把核磁测试的实际测试及解析谱图视频拍摄作为微视频，放在相关课堂中播放，使学生变换授课情境，找到一种身临其境的感觉，使课堂充满活泼生动的气氛，提高了相关知识点的学习效果。

2.4强化外文认知，提高学生国际创新能力

本课程主要是采用曾幸荣教授主编的《高分子近代测试分析技术》、董炎明主编的《高分子材料实用剖析技术》作为主要参考教材，同时，为加强本专业学生对外文测试表征技术的学习和表达，获取更加先进的前沿测试表征技术，在课堂教学中和学生的课外自主学习中适当引入了较新原版英文教材，选取相关聚合物表征专题知识进行学习。如笔者将N.Chou,S.P.Kowalczyk等主编的《Characterization of Polymers》中的“Techniques for Determination of Chemical Composition：what to use to ask the question”等小节内容进行穿插讲解，学生既了解了比较新的聚合物成分表征技术，也掌握了这些技术的英文表达，提高了其国际创新和实践能力。其次，笔者结合自己主持的国家自然科学基金等项目，将最新的外文文献中的测试表征技术也在课堂中穿插。此外，通过布置课后开发式作业的形式，让学生在我校图书馆的web of science等外文数据库查找本专业最新文献，对文章中所运用的测试表征技术进行归纳学习，掌握其应用，极大的激发了学生的学习兴趣。

2.5利用网络辅助教学平台，拓展课程学习

一般课堂教学中由于时间的限制，缺乏交互性、时空延续性，学生学习缺乏自主性、选择性[5]。目前,尽管课堂教学中已广泛采用的多媒体教学，但仍然还是教师的演示工具,信息传递是单方向的，在有限授课时间内能够传授的内容非常有限。笔者利用清华大学教育技术研究所为我校开发的网络教学综合平台开展近代测试与表征技术的网络辅助教学,可使课堂教学和网络教学有机地结合起来。课堂教学中确立了教师的主导作用,课外借助于网络平台发挥学生的自主作用,将课堂教学延伸到了课外。如教学播客、教学邮箱、网上论坛、问卷调查这些平台栏目充分显示了网络教学的强交互性，弥补了传统教学方式存在的不足，给教学和学习带来了新鲜感和乐趣，培养了学生的自主学习、协作学习和探究、创新的能力。此外，在教学资源栏目里增加相关近代测试与表征技术的延伸学习资料，突破学时限制，空间限制，切实拓展学生学习内容。

2.6充分利用本专业科研平台，提高学生利用测试与表征技术进行创新的能力

海南大学高分子材料工程专业是海南省的特色优势专业和高分子材料加工海南省教学示范中心，拥有热带岛屿资源先进材料教育部重点实验室、海南天然橡胶协同创新中心、海南省特色优势专业平台，拥有先进的高分子材料加工设备与测试仪器，其中橡胶加工分析仪、电子拉力试验机、傅里叶变换红外光谱、综合热分析仪、示差扫描量热仪、动态黏弹谱仪、莱卡偏光显微镜等。同时，本专业所在学院分析测试中心拥有AV400核磁共振、Waters1515凝胶渗透色谱仪、动态激光粒度分析仪、JEM 2100高分辨透射电子显微镜、 S-3000N扫描电子显微镜、原子力显微镜等精密测试仪器。这些专业科研平台为本专业学生的测试与表征技术运用和实践提供了良好的硬件基础。近年来，本专业开设3个学分的创新创业课程，鼓励学生组建科研团队，利用课余时间参加科研实践。学生可以根据自己的科研兴趣选择本专业老师作为导师，在导师的指导下设定创新科研项目，参加各类科技创新大赛。在项目实施过程中，学生充分利用这些科研平台进行测试与表征，极大地提高了学生的创新兴趣以及应用相关表征测试技术进行结果解析的能力。

3　结　语

近代测试与分析技术本身是一门理论抽象且具有重要作用

的专业基础课程，通过加强学生自学学习，利用现代教学及辅助手段，结合教师的科研实践，进行具有实战性质的创新学习，对于学生今后从事高分子材料行业的科研、产品研发、质量检测和监督大有裨益。我们将继续以培养学生的国际创新能力为目标，通过不断改进教学改革，提高学生运用近代测试与表征技术进行创新的能力。

[1]赵富春，廖双泉，赵艳芳等.面向卓越工程师培养的课程教学模式实践探索[J].科技资讯，2015,13(20):250-256.

[2]代少军，林井祥，张继忠.采矿工程专业实践教学模式现状分析与优化措施[J].经济师,2014(2):238-239.

[3]温彭年，贾国英.建构主义理论与教学改革——建构主义学习理论综述[J].教育理论与实践,2002,17(5):17-22.

[4]何克抗.建构主义的教学模式、教学方法与教学设计[J].北京师范大学学报(社会科学版),1997(5):74-81.

[5]张高文.高分子材料与工程专业“卓越工程师”培养方案改革与实践[J].教育教学论坛,2013(22):43-45.

Teaching Reform and Practice of Modern Testing and Characterization Technology Course*

ZHAO Fu-chun，LIAO Xiao-xue，ZHAO Yin-mei

(School of Materials and Chemical Engineering,Hainan University,Haikou Hainan 570228,China)

Modern Testing and characterization Technology is an important professional basic course of the Polymer Materials and Engineering specialty in our school,which is abstract in theory but very practical.As far as the current situation and problems in the teaching were concerned,a series of the teaching reform and practice in the teaching mode and method of the course were made based on the background of the pilot excellence plan and the obvious effect was obtained by optimizing the content of course,enriching the teaching example and utilizing both the modern audio visual technology and the THEOL network aided teaching platform.

excellent plan; modern testing; characterization technology; teaching reform

海南大学教育教学研究项目(项目编号：hdjy1538、hdjy1207)。

赵富春(1981.4-)，男，讲师，博士，主要从事高分子材料加工、改性与应用研究。

G642

A

1001-9677(2016)06-0157-03