教学研究型高校“材料分析技术”课程的教学改革与探索

摘要：教学研究型高校在建设发展过程中实现科研和教学的相互促进，对学校的发展和人才培养大有裨益。笔者对所在学院开设的“材料分析技术”课程目前的教学现状和普遍问题进行了分析，对如何结合教学研究型高校的学科优势和研究特点进行授课进行了探索，以提升该课程教学效果和教学质量。

关键词：教学研究型高校；材料分析技术；教学改革

一、 引言

随着高等教育科研规模的发展和人才队伍层次的提升，中国高校目前正处于由教学型向教学研究型模式转变的阶段，科学研究在高校建设中所占的比重日渐加大。教学与科研在高校教育中都具有重要的地位，教学研究型高校提倡的发展模式为“以教学为中心，以科研为动力”，这种模式可以有效地实现教学与科研相互结合、相互促进的效果。如何围绕教学研究型高校的建设，作为授课教师和科研工作者，我们需要在课堂教学和实践方面进行改革和探索，将培养具有创新精神和实践能力的应用性人才作为我们高校教师的重要任务。

二、 我院“材料分析技术”课程开设现状

南京邮电大学材料科学与工程学院依托信息材料和纳米技术研究院建设，是南京邮电大学创新办学机制，改革人才培养模式建立的以科研为重点建设的教学科研基地。在本科生培养方面，我院围绕材料学科设置材料物理、材料化学和高分子材料科学与工程三个专业，并开设相应的专业课程。“材料分析技术”课程面向材料化学和材料物理专业开设，是一门专业技术课程，在材料科学与工程类专业的学习中具有十分重要的地位。该课程的学习目的是为了学生了解现代测试分析仪器的原理，掌握分析材料的微观结构和组成的常用方法，理解材料的微观构造和材料性能之间内在的联系，并且可以在实际材料中选择合适的表征方法。目前，该课程选用“十一五”国家级规划教材《材料近代分析测试方法》（主编：常铁军等）作为课堂教材，主要的教学内容包括X射线物理学基础、电子衍射原理、电子光学基础等理论基础，以及X射线衍射技术、电子光学微观分析技术、扫描探针显微成像技术、材料表面成分技术、热分析技术及光谱等分析方法在材料分析中的应用，是一门理论研究与科学实践相结合的课程。但是，该课程涉及的原理较为复杂，理论性较强，而课本中实际案例较少，且案例无法与时俱进，无法适应发展迅速的材料领域，对学生的实践应用造成了一定的阻碍。因此，我们有必要结合学科背景和实际需求，对现有的课程进行教学内容和教学方式的改革。

结合我院特色，目前“材料分析技术”课程教学改革存在的主要重难点和关键问题如下。

1. “材料分析技术”课程内容涉及材料学科、物理学科、化学学科等多个领域，基础知识点多，每种分析方法涉及特定的分析原理，并且部分原理的推导包含很多抽象概念和复杂的公式推导。我院学生大多是化学学科背景，数学功底较薄弱，刚接触概念时会觉得晦涩难懂，趣味性低，畏难心理会在一定程度上影响学生的学习动力和学习效果。另外，在教材编排上，各章节内容之间相互独立且跨度较大，如何使学生完整且系统地掌握知识要点是该课程教学的难点。

2. 当前教材内容涉及的实例分析主要是工业和传统材料的表征，如何使学生掌握相关的基础应用，又可以在此基础上融入当前新型材料，如纳米功能材料的表征和结构分析等前沿实例，使传统分析和前沿科学结合起来，充分发挥我院在科研工作方面的优势，形成适合专业发展的教学体系是教学改革的重点和关键问题。

三、 课程改革方向及探索

针对这些重点和难点，教学研究型高校中具有专业特色的“材料分析技术”课程教学改革主要从以下方面开展。

（一） 教学内容改革

材料领域是发展迅速的领域，与国民生产和经济发展密切相关，而对材料性能的研究依赖与对材料成分和结构的认识，先进的分析测试技术为人类打开认识微观和宏观世界的大门，是现代科学研究和工业必不可少的研究手段。因此，加强分析测试技术的实用性，建立理论和实践的联系是我们授课教师需要注重的问题。教师如果只是单纯地讲授仪器原理和测试计算原理，学生是很难消化和吸收的。而且，由于课本中的仪器与实验室实际使用的仪器型号和构造有一定的差异，学生在接触分析仪器设备时，也很难将课堂知识运用起来。因此，教师需要重视知识的归纳、更新和教学内容的拓展，增加课堂教学的趣味性和实用性。比如，在学习仪器构造时，我以学院目前拥有的大型仪器设备，如X射线衍射仪、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）等为例，并在知识拓展中介绍目前市场上常用的仪器，结合多媒体比较它们的仪器构造，可以达到举一反三的效果。这样的学习让学生在课堂上可以理解仪器构造，在课后可以到实验室实际接触到在课堂上学习的仪器，有利于将理论与实际联系起来。此外，从用途和背景知識介绍入手，我们将各种分析原理和实际应用联系起来，让学生明白测试方法的用途，带着问题去学校如何用物理和化学原理实现分析测试。带着问题有目的的学习，可以提高学习的效率。

（二） 教材改革

教材在教学过程中具有重要的意义和地位，选择内容合适的、具有专业特点的教材对于提高课堂效率和学生课后学习效率十分重要。我们目前使用的教材内容涵盖面广，基本包括课堂上所涉及的各种分析测试技术，但是目前的教材理论性较强，并且主要针对传统材料，介绍常规的分析方法，缺乏对新型的发展迅速的如纳米材料及光电器件材料表征的相关实例的专业性介绍，造成学生理论课学习和科研性实践的脱节，不利于培养应用型的专业性人才。因此，我们推荐案例和背景介绍更为丰富的其他教材作为辅助读物，如21世纪全国高等院校材料类创新型应用人才培养规划教材《现代材料分析测试方法》（主编：郭立伟等）等。除此之外，我们也结合我们的研究实践经验将专业特色的研究成果作为案例引入课堂教案中。比如，在学习扫描电子显微镜（SEM）时，我以课题组用电化学沉积法制得的多组花状纳米金修饰的ITO电极为例，用纳米金材料有序的层叠结构说明SEM在材料形貌表征方面的应用和仪器的特点，学生会留下较深的印象，并且能够很好地调动学生的主动性和积极性。课后也有学生联系我，表明了对我们课题组研究工作的兴趣并希望加入。这样，用科研丰富教学，以教学促进科研，可以达到教学与科研共赢的效果。endprint

（三） 教学方式改革

课堂时间是有限的，如果只是照本宣科地讲授课程内容，很难激发学生的学习兴趣，无法在有限的课堂时间内收获良好的学习效果。在“材料分析技术”课程的教学中，不仅要让学生学习测试的理论原理，更重要的是让学生有整体和系统的概念，在遇到实际问题时可以选择合适的表征手段，并能用科学的方法分析测试结果。因此，对教学方式进行改革，用多种教学方式丰富课程内容和课程层次，对于培养实践性人才有重要意义。我们可以在课程教学中结合多媒体和互动式教学、实验室参观、仪器操作等多层次的教学方式，这样既可以提高学生的学习兴趣，又可以结合专业优势，使教学效果提升。比如，在学习扫描隧道显微镜（STM）时，涉及到量子隧道效应和隧道电流的概念，学生接收和理解起来较为抽象。我在处理本节课内容时，先给学生放映一段2013年由国际商业机器公司（IBM）制作的时长一分半的影片《一个男孩和他的原子》，影片的观看可以让学生对扫描隧道显微镜的成像和原子操纵有比较直观的认识。教师对影片进行简单介绍后，学生自然而然想知道如何使用仪器实现原子级的操纵和成像，带着问题去学习，理解起后面的理论概念，也会容易接受了。实验室的学习和参观可以更为直观地让学生走进分析测试的世界，让学生将课本知识和生产实践结合起来。

四、 结语

在教学研究型高校的建设和发展过程中，授课教师需要利用学校的科学研究平台建设为课堂教学提供更为丰富和前沿的知识。结合我院在有机电子学及纳米信息材料相关的学科优势，开展“材料分析技术”的课程改革，对于培养理论与实践相结合、具有创新精神和科研能力的專业性人才具有十分重要的现实意义。作为专业教师，今后除了要不断提升自身的教学水平，还要根据发展中的科研工作和生产实践对课程教学的设置进行内容和方式上的改革和探索，不断进行优化和创新，使开设的课程与实际应用更有效地结合，真正实现学以致用，使学生真正成长为具有专业素养的实践应用型人才。

参考文献：

[1]何小陆，罗嗣海，张和仕，彭央华.关于建设教学研究型大学的思考[J].江西教育科研，2007，（11）：82-84.

[2]何奎，黄成.教学研究型大学如何提高教学水平的若干思考[J].高教研究与实践，2016，（35）：44-49.

[3]常铁军，刘喜军.材料近代分析测试方法[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010.

[4]郭立伟，朱艳，戴鸿斌.现代材料分析测试方法[M].北京：北京大学出版社，2014.

作者简介：

朱丹，江苏省南京市，南京邮电大学材料科学与工程学院。endprint