“材料研究方法”教学中开展研究性学习探究

胡先海,李 真，朱绍峰，刘 瑾，陈建利

(安徽建筑大学 材料与化学工程学院，安徽合肥 230601)

目前，传统教学方法已经远远满足不了对于材料研究方法课程教学的需要，为了提高学生学习热情和兴趣，提高学生学习的主动性，改善教学效果[1]。近年来，笔者将研究性学习引入材料研究方法教学过程中，将课程的重点从对仪器的结构功能和基本原理的认识调整到对不同样品微观结构和化学成分分析研究方面，目的使学生将所学理论和实际应用有效结合起来，提高学习效率，改进学习方法，为材料研究方法教学改革进行有益的探索。

所谓研究性学习是一种适应新时代教育要求的新型学习方式，是指在教师指导下，学生根据各自的兴趣、爱好，选择不同研究课题，独立自主或相互协作开展研究，从中培养创新和创造能力的一种学习方式[2-4]。材料研究方法课程中开展研究性学习的改革，将课程内容与学生的研究课题有机结合，两者相互促进、相互验证，是提高课程教学质量非常有效手段和方法。下面将探讨材料研究方法教学工作中开展研究性学习的形式与主要过程。

1 优化课程内容

材料研究方法的理论授课内容抽象、难于理解，被誉为材料类专业课学习难度最大的课程之一[5]。该课程主要介绍材料成分、结构、微观形貌等分析和测试的基础的科学。内容涉及无机非材料、高分子材料和金属材料三大材料领域，主要包括色谱分析、光谱分析、电子能谱分析、衍射分析、电镜分析五大类分析方法。尽管这些分析方法相对独立，但是各种分析之间也存在千丝万缕的联系。因此，针对本课程内容间存在的联系，对课程内容进行了优化，先行着重讲解色谱分离，再讲解光谱、电子能谱和衍射对结构分析，最后讲解电镜对微观结构和形貌观察。

实验教学是教学过程中设置重要环节，让学生对大型设备的构造原理和操作方法具有直观和深入的认识，达到与理论相辅相成的作用。从以前的教学的效果来看，设置的实验课没有完全发挥出实验教学的效果。近年来，随着学院的整体科研水平提高，获批的国家、省、市以及厅里的项目逐年增加，且与企业开展了全面的“产科研”合作。因此，我院的学生有更多机会参与到科研项目中。通过改变传统的实验教学方法，结合科研项目学生自主选择实验。在老师指导下，从原料的选择和样品制备开始，对材料的成分、结构及性能等进行分析。最后，通过课程所学内容对实验数据综合分析，撰写实验报告。实验过程中加深和巩固课堂教学内容，激发学生学习的积极性和兴趣，提高学生的理论水平和科研素质。

2 改革教学模式

材料研究方法课程教学中开展研究性学习需要科研项目支撑，还要在实验室和仪器在时间和空间的全方位配合。研究性学习的核心是“研究”和“学习”，学生不但自主学习课程内容和参与课题研究，还需要把两者有机结合，学生的理论水平和实验动手能力将得到显著提高[6]。主要从4个方面进行探索：

第一，根据课程内容设定研究课题，指导学生按照学习-研究-学习的流程展开研究性学习活动，培养学生从理论结合实际的能力。

第二，通过本专业开设综合设计性实验提出研究课题，引导学生将自主设计实验方案与课程内容相结合，增加学生在实验过程中的自主学习和创新能力。

第三，通过生活和生产实际问题设定课题，使学生体会到研究性学习的实用价值，增强学生的专业兴趣和创造力。

第四，利用科研项目，让学生自主设计研究方案，在教师的指导下自主开展研究性学习，发挥学生的主观能动性。

为了拓展材料研究方法课程的知识广度和深度，培养学生对课程的兴趣，增强创新意识和创新能力。改革和重新设计材料研究方法教学方法和方式，研究性学习是探索改革教学方法和方式的重要内容。改革教学方法和方式，在于改变传统的单纯“讲授性”教学为“课程学习-研究课题确定-实验验证-课程学习”的研究性学习的教学方式。如下图1

图1 研究性学习教学主要模式

3 设计教学过程

根据材料研究方法实践和应用性强的特点，运用课程教学中开展研究性学习来解决学生实践和应用性不足的问题。学生通过课程内容、综合设计性实验、生产和生活、科研项目等方面，将科研融入到课堂教学中，使每个学生通过具体研究项目进行研究性学习。充分挖掘课程内容和研究课题之间的联系，积极开展研究性学习，从而激发学习积极性、提高学生的综合分析问题能力、加强了对所学知识的理解[7]。

第Ⅰ阶段研究项目选定。老师将课程上的具体教学内容，通过创设问题、假设或猜想等形式，改变成具有“可探究性”的研究内容[8]。引导学生通过研究学习去解决问题。

第Ⅱ阶段研究性学习实施阶段。针对老师提出的问题，学生通过对课程内容充分理解和掌握，再广泛收集相关资料和深入的思考和研究，提出解决问题的方案。通过课题研究对提出的问题进行验证。

第Ⅲ阶段总结阶段。研究性学习结束后，在教师引导下，全班集体讨论课程内容和课题研究相互关系，最后以论文的形式写出自己的研究性学习报告。学生自主学习、思辨、质疑、分析和解决问题能力得到提升。

4 教学效果

开展研究性学习前后学生考核成绩和问卷调查评分的比较见表1。可以看出开展研究性学习后，学生考核成绩和问卷调查评分明显提高，并随着开展时间的增加，效果越明显。说明研究性学习的开展，提高学生的理论水平，激发学生学习的积极性和兴趣。

表1 开展研究性学习前后学生考核成绩和问卷调查评分的比较

5 总结

研究性学习在材料研究方法教学过程中的开展，明显体现学生学习主体地位，不仅改善了课程的教学效果，激发了学生的学习和研究的激情，拓展了学生的视野，提升了学生的创新意识和解决综合问题的能力，为创新型、复合型人才的培养奠定了基础。目前，对于材料研究方法课程教学过程中开展研究性学习的方式和方法仍不够完善，仍需进一步的探索。