现代冶金分析技术课程教学内容改革探索

李杰，冯运莉，宋卓斐，万德成，宁江利，郭婧，徐博

（华北理工大学冶金与能源学院河北省现代冶金技术重点实验室，河北唐山 063210）

现代冶金分析技术是一门综合性、实践性非常强的课程，是冶金工程、材料加工工程等专业的必修课程，是研究材料科学的重要工具，在材料科学与工程学科的发展和相关的人才培养中具有举足轻重的地位。但目前研究生使用的该课程的现代冶金分析技术类教材中有部分内容还存在程度上的跟不上材料分析技术的发展，讲述的部分内容老套，授课方法传统，与现代分析技术的实际应用已不契合。这使得课程的培养目标不明确，教学内容与现代分析技术的实际应用脱节，使该学科的教学内容偏离了国内外现代分析技术发展的趋势，使学生对现代分析技术的最新发展趋势认识模糊，也无法掌握最新的分析技术和手段，严重阻碍了研究生在专业理论知识的学习与课题研究能力的拓展，对该学科的发展极为不利。因此该文在课程教学体系和教学内容方面进行一些探索。

1 现代冶金分析方法课程内容存在的问题

该课程主要讲述金属材料的微观形貌、结构及成分分析的主要方法原理及基本技术。要求学生掌握光学显微分析 (OM)、X 射线衍射仪 (XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、电子探针的原理和仪器构造及应用，了解电子能谱分析、背散射电子衍射(EBSD)、俄歇电子能谱仪(AES)、扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)等分析方法。由于该课程涵盖的分析测试方法众多，各个分析测试方法之间独立性较强，使课程的知识体系非常分散，因此在教学的过程中很难将各个章节的内容连贯起来，使学生感觉教学内容杂乱无章，很难系统的把握整个课程的脉络，在课程学习结束后很难形成对分析测试方法系统的认识，更无法具备综合运用各种分析测试方法来解决科研问题的能力。

2 现代冶金分析方法教学改革建议

2.1 建立课程线索并贯穿于各个章节

该课程涵盖了众多的分析测试方法，各个分析测试方法独立性较强，课程的知识体系非常分散。针对这个问题，根据冶金分析测试方法的功能和应用，将该课程所讲授的所有内容分为形貌分析、结构分析、成分分析三个部分。

在课程的绪论部分，首先给学生讲解该课程的知识体系线索为“形貌分析、结构分析、成分分析”三部分，让学生明确该课程所涵盖的所有冶金分析测试方法都可归类于这三部分；同时，在讲解某一具有多种功能的分析测试方法时，明确其不同功能分别属于不同的部分，也将“形貌分析、结构分析、成分分析”的知识体系作为课程的线索贯穿于各个章节之中。例如，讲解扫描电镜的章节时，由于扫描电镜的主要功能为显微形貌分析，因此其属于形貌分析部分，但扫描电镜通常都配有电子能谱配件，其功能为成分分析，因此在讲解电子能谱分析时，要将其归类于成分分析。

将课程所涵盖的所有冶金分析方法由“形貌分析、结构分析、成分分析”三条线索贯穿起来，增强了课程的系统性，通过课程的学习能够使学生对分析测试方法形成系统的认识，能综合运用各种分析测试方法来解决实际的科研问题。

2.2 结合学科特色与需求，强/弱化相关内容

冶金分析技术涵盖的内容非常广泛，作为一门学时有限的研究生课程不可能把所有的分析技术全部覆盖，因此根据我校材料加工工程学科特色对教学内容进行了取舍。课程对教学内容的调整主要体现在以下几个方面。

（1）由于该校材料加工工程学科对光学显微分析技术应用较多，因此增加光学显微分析技术的教学内容。重点掌握光学显微镜的成像原理，理解光学显微镜的重要参数，了解偏光显微镜。

（2）根据该校材料加工工程学科的研究方向多集中于金属材料方面的研究，对X 射线衍射分析部分的内容进行了取舍。重点掌握晶体衍射的基本原理，X 射线衍射实验技术，理解晶体倒易点阵的概念，掌握X 射线衍射定性物相分析和定量物相分析，掌握立方晶系点阵常数的精确测定。

（3）由于透射电子显微镜和扫描电子显微镜在金属材料的显微分析中应用最为广泛，设置了该部分的讲课内容。重点掌握电子衍射原理，透射电镜的结构与成像原理，掌握透射电镜在材料研究中的应用；掌握扫描电镜的工作原理和结构，掌握扫描电镜在材料研究中的应用。

（4）针对该校在金属材料微合金化以及金属表面镀层方面的研究特色，设置了材料微区成分分析技术的课程内容。重点掌握电子探针、俄歇电子能谱仪的基本原理以及仪器在材料研究中的应用。

2.3 与时俱进更新教学内容

在近年来，高校所使用的现代冶金分析技术教材的某些内容，存在一定程度上跟不上检测分析技术的发展的情况。例如，随着计算机技术的快速发展，对材料X 射线衍射图谱数据的分析，在科研实践中早已不再采用手工检索PDF 卡片的方法了。又如，电子背散射衍射技术(EBSD)是一种较新的，用来分析多晶材料显微结构和组织的扫描电子显微镜技术，与传统的分析技术相比其有许多优势。因此，增加了EBSD分析的课程内容。讲解EBSD 技术的原理的同时，重点讲授了利用OIM Analysis 软件分析材料织构分布、晶界类型等问题的方法。

为了保证材料分析技术教学内容与时俱进，通过对教学内容进行改革，将现代冶金分析技术的新进展及时补充到教学过程中，使学生能够了解最新的分析技术，为今后的课题研究打下了良好的基础。

3 结语

现代冶金分析技术研究生课程的知识体系非常分散，各章节独立性较强。根据课程的这些特点，该文对教学内容进行了改革。确立了贯穿于各章节的讲授线索，加强教学内容的系统性，并强化了实际应用；根据自身材料加工工程学科发展的特色和需要，对课程内容进行取舍，更新了不适应现代分析方法发展的陈旧课程内容，注重学生实际分析能力的培养。为现代冶金分析技术课程的教学改革进行了一些新探索。