研究生课程《材料现代分析原理与方法》建设研究及实践

张迎晖　汪志刚　欧平　秦镜　王文静

【摘要】结合材料科学与工程学科硕士研究生培养过程中对材料分析测试能力要求，从课程建设的必要性、课程教学改革的思路、教学内容及教学方法手段的改革方法等方面，开展了《材料现代分析原理与方法》硕士研究生课程建设，以期调动学生的学习主动性，有针对性地提升学位论文工作质量。

【关键词】材料现代分析原理与方法 研究生课程 教学改革

【基金项目】江西理工大学校级研究生优质课程建设项目（编号YYK2015003）。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）20-0236-02

材料科学与工程是关于材料成分、制备与加工、组织结构与性能，以及材料使用性能各个要素和他们相互关系的科学。应用现代材料科学的理论及实验手段，从宏观到微观进行材料的成分、组织、结构测试分析，是认识、研究、使用材料的基本要求。在国内各高校的材料科学与工程领域的硕士研究生培养方案中，《材料现代分析原理与方法》都是一门重要的必修类课程。

江西理工大学材料科学与工程学科是 “十二五”省级重点学科，入选省级一流学科。在硕士研究生培养方案中，《材料现代分析原理与方法》课程性质为学位课/必修课，48学时。本文从课程建设的必要性、课程教学改革的思路、教学师资队伍建设、教学内容及教学手段的改革等方面，总结了课程教学研究及实践过程中的一些成效。

1.课程建设的必要性

江西理工大学材料科学与工程学科在铜及铜合金结构与功能材料研发、能源与环境材料研发、新型钨材料与表面工程、中重稀土磁性材料的开发等方面具有独特地位。在材料科学的发展过程中，无论是为了改善材料的质量，提高性能，还是研究开发新材料，都必须全面、深入地认识材料，从理论上阐明其特征，解决材料的关键科学问题。因此，材料科学与工程学科所培养的硕士研究生要求掌握相关材料研究领域中先进的测试手段及评價技术。开设《材料现代分析原理与方法》课程，就是给研究生提供一个学习材料微观信息分析、测试原理与方法的重要途径。

《材料现代分析原理与方法》课程授课内容包括金相分析技术、X射线衍射结构分析技术、电子显微分析技术等材料现代分析原理与方法，是材料学科领域重要的基础性课程。对于本科教育阶段对材料科学基础知识、分析测试技术有所认识的硕士研究生而言，如何调动学生的学习主动性，有效地结合学校现有的材料分析测试手段，有针对性地提升学位论文工作质量，有必要在现有条件和基础上进行对课程教学内容和教学方法改革，其改革成果将有利于材料学科硕士研究生的培养。

2.课程教学改革的思路

《材料现代分析原理与方法》课程教学目的是通过课程学习，使学生掌握金相分析技术、X射线衍射结构分析技术、电子显微分析技术等三种材料分析测试技术的原理、仪器的结构、功能特点和应用等内容，在课程的教学改革方面，突出经典性、前沿性、实践性，力求在内容上体现材料分析测试技术的最新发展，在理论和原理上阐述深入简出，在分析方法上结合大量实例并增设实践性教学环节，使得硕士生能合适地选择和应用相关材料分析测试技术解决他们在研究工作中遇到的问题。课程教学改革的突出亮点是强化了实践性教学环节，一是结合理论学习，利用学校测试中心和材料学院的透射电镜、扫描电镜、XRD等仪器设备，进行实验教学，加深对分析测试仪器设备的功能的理解；二是通过课堂讨论，从多方面、多角度展示材料分析测试技术的运用方法。课程教学改革的总体目标是使得硕士研究生对材料分析测试方法和手段有一个较为全面、深入的理解，并能正确运用到硕士学位论文的研究工作中，有效提升研究工作的水平和质量，为创新型人才培养提供技术支撑。

3.课程教学研究的实践

3.1教学队伍建设

与本科阶段的材料分析测试技术课程相比，课程教学的目的和要求存在比较大的差异。主要体现在硕士研究生应对各种材料分析测试手段的原理有更深刻的理解，具备灵活运用各种手段的能力，能够培养创新型科研实践的能力。因而课程教学对授课教师提出了更高的要求，它要求教师不仅在材料分析测试领域具备较为深厚的教学功底，具备跟踪学科最新发展动态的能力，还应有丰富的科研工作的积累，能够将科研过程的有益经验灵活运用到教学过程之中。

基于以上的认识，组建了以长期从事分析测试工作的博士为成员，以老带新的教学团队，每名授课教师依据自己的专长，按照教学大纲的要求，着重讲授一种分析测试手段的相关内容，让专业的人做专业的事，既充分发挥了每名授课教师的特长，又有效提高了课程教学的质量，教学成效明显，研究生受益、满意度高。

教学团队的授课教师在课程教学之外，都分别承担着学院或学校的各种大型分析测试仪器、设备的使用和管理工作，具备丰富的实际操作能力，这为理论联系实践，提高课程教学质量意义重大。博士教师们各自都有较为固定的研究方向，在科学研究过程中，不断提高科研业务能力和水平，也为课程教学不断积累素材；通过参加学术会议、各类业务培训，紧密跟踪学科发展动态，并将最新动态及时补充到课程教学内容之中。教师队伍的能力水平不断提升的同时，课程教学质量也在稳步提高。

多年教学运行的效果表明，《材料现代分析原理与方法》课程教学团队是一支高学历、经验丰富、富有战斗力的教学团队，对营造良好的课程教学氛围起到至关重要的作用。

3.2教学内容的改进

在明确课程教学目标的前提下，筛选了经典的教材及主要参考书籍[1-6]，制定了课程教学大纲。通过引入大量经典教材，研究生可以更加准确理解和学习各种测试分析方法的原理，还可以依据自己学位论文工作的情况，有针对性地精读，为提升学位论文工作质量做好充分的准备。

依据课程教学大纲，凸出经典性和前沿性，结合学科发展特色，进一步细化教学内容。因培养目标的差异性，研究生课程教学与本科课程教学存在着许多教学理念方面的差异，因而进一步影响到课程教学内容的环节中。研究生课程教学应充分体现其“研究性”，既体现经典性，又要反映出前沿性。为此，《材料现代分析原理与方法》课程教学内容中设置有经典文献支撑的原理性内容，还有充足的涉及学科发展前沿的内容，例如2014年诺贝尔化学奖“超分辨率荧光显微镜”发布后，就及时引入到课程教学之中。经典性和前沿性教学内容的良好结合，对启发硕士研究生正确的科研方法论意识，逐步培养适合自己科研方向的学术思维，以及创新能力的养成，具有明确的引导作用。

在结合学科发展特色方面，大量地将学科承担的各种科研任务成果引入到课程教学的案例之中，按照铜及铜合金结构与功能材料、能源与环境材料、新型钨材料、中重稀土磁性材料等学科特色方向，构建了《材料现代分析原理与方法》课程教学的组织照片库、XRD图谱库，这些案例在丰富了教学内容的同时，也有效地激发和引导研究生的学术探究欲望。

3.3课程教学方法和手段的改革

研究生课程教学的重要目标，是培养研究生独立思考意识和创新能力。《材料现代分析原理与方法》课程教学方法改革方面，将教师作用从教师为主体、课堂授课的单向教学方法，转向教师引导作用为主，研究生主动探究、双向互动的教学模式，除了课堂授课以外，还提出了大量的经典文献、学术论文的阅读、报告要求，一是巩固对原理性理论的认识，二是开拓学术视野，了解和掌握学科发展的新动态，见多才能识广，从而将研究生逐步引导到学习正确的科学研究方法之中，掌握研究方法才能谈创新性培养。

《材料现代分析原理与方法》课程教学在教学手段方面强化了实践性教学环节，充分利用材料分析测试平台资源，打造理论、实践相结合的教学环境。围绕课程建设所需的实践性教学环节手段齐备，先进性强，学校测试中心2015年购置了美国FEI公司的高分辨透射电镜和扫描电镜，材料学院的德国蔡司场发射扫描电镜，配置了牛津电制冷能谱仪和EBSD探头，X射线衍射仪是英国布鲁克公司的带热台XRD，这些分析测试仪器为实践教学提供了强有力的保障。

课程教学采用多媒体结合实践教学的基本方法。设备结构及其工作原理是学习中普遍有难度的部分，教学中结合实践教学和视频、动画的模式，直观化教学效果们大大提高了学生们对各种测试手段原理的理解。基本物理原理的透彻理解是进一步应用好测试方法的前提。开放的案例库为巩固理论、原理的学习提供直观的教学资源，通过大量图片和研究中的各种实例介绍，又将理论、原理学习与研究应用融合在一起。《材料现代分析原理与方法》课程教学通过案例讨论、学生报告的教学环节，可以进一步开拓学生的对材料研究手段的视野，交流各种测试方法、手段的应用领域，还能培养研究生独立性思考以及批判性思维。

4.結论

《材料现代分析原理与方法》课程已先后在江西理工大学材料科学与工程、材料加工工程、材料学、材料工程等研究生培养领域开设超过15年，现为材料科学与工程省级一流学科点的学位课/必修课，经过多年的建设，形成了稳定成熟的教学内容与考评体系，课程受益面广，教学效果显著。

参考文献：

[1]戎咏华，姜传海. 材料组织结构的表征[M]，上海：上海交通大学出版社，2012.

[2]（美）Williams，Carter. 透射电子显微学[M]，北京：清华大学出版社，2007.

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[5]王蓉.电子衍射物理教程[M]，北京：冶金工业出版社，2002.

[6]进藤大辅，平贺贤二.材料评价的高分辨电子显微方法[M]，北京：冶金工业出版社，1998.