材料测试方法一流课程建设探析

于景媛，齐义辉，马胜男，相 珺，李 强

（辽宁工业大学 材料科学与工程学院，辽宁 锦州 121001）

材料测试方法是材料专业一门重要的专业基础课。通过该课程的学习，学生能系统掌握材料测试方法中最重要的X 射线衍射分析和电子显微分析方法。学生能利用X 射线衍射仪器对实验样品进行物相测定，确定物相组成以及相对含量；学生还能利用扫描电子显微镜进行显微组织观察、透射电镜进行衍射斑点分析。学生初步具备一定的测试分析能力以及解决工程实践问题能力。该门课程在学生的知识、能力和素质培养体系中占据重要地位。成果导向教育（OBE）和课程思政是目前高校教育工作中的两大热点，工程认证是提升辽宁工业大学工科教育质量的关键措施，其三大核心理念是“以学生为中心”“以成果为导向”和“持续改进”。专业课程思政要求专业课教师在传授专业知识的同时，运用合适的专业题材和内容培养学生树立正确的社会主义核心价值观、政治信仰和社会责任，让学生有德有才。为了响应教育部提出的“淘汰水课，打造金课”的号召，本文将探讨如何将工程认证和思政教育理念引入材料测试方法这门课程，力争将其打造成一流金课。

一、目前材料测试方法课程存在的主要问题

（一）教学内容方面

材料测试方法这门课程部分理论知识较深，学生难以掌握。例如：晶体的旋转和晶体取向，织构的极图和反极图，晶格参数计算等。还有晶体的物相分析这部分内容，教材中所给的案例比较少，但是如何能对物质进行准确的物相分析是材料测试方法这门课程的重中之重的内容。首先，过少的案例讲解不利于学生熟练掌握物相定性和定量分析方法。其次，材料测试手段较多，学生通常割裂式学习，难以综合运用所学的测试方法来全方面、多角度思考解决工程实际问题。最后，材料测试的先进手段日新月异，部分先进方法未能及时补充到课堂教学中。因此有必要调整教学内容。

（二）教学方式方面

教学过程仍采用以教师为中心的授课模式。教师是知识传授的发起者，学生是被动接受的记录员，学生所做的工作仅是记忆知识，然后应对考试，这种低阶的学习模式造成的结果就是学生考完就忘记，把知识又重新还给老师，没有达到我们教学培养的目的。尤其是期末一张考卷定成绩的方式更不利于培养学生平时学习的主动性，阻碍学生整体高阶素质和能力的提升。因此迫切需要对教学方式进行改革。

二、打造材料测试方法一流课程的基本思路

（一）改进教学理念

将工程认证和思政教育融入材料测试方法课程后，形成的新的教学理念如下：（1）立德树人，将课程思政全面覆盖和渗透整个教学内容；（2）调整授课内容，使教学内容课尽可能满足各层次同学的需求，既具有工程性，又具有一定的创新性，针对学生个人特征做好因材施教；（3）授课模式多样化，一切教学行为真正做到以学生为中心，教师的职责主要在于辅助和指导学生，切莫在课堂上喧宾夺主；（4）通过评估反馈，不断改进。

（二）以OBE 理念确定教学目标

传统教学模式主要是以选定的教材为主，教师将教材各个章节的重点和难点内容讲授清楚后，对教材重点内容进行期末考试即完成本门课程的教学。在这种教学模式中，教师仅仅是对学生完成了知识的传授，但是对学生能力的培养没有达到较好的效果，同时学生最后的学习效果也没有得到明确的评价。

现在，根据OBE 理念，由培养目标决定毕业要求，然后对每项毕业要求进行指标点分解，使课程体系支撑整个毕业要求指标点，这样每门课程可以根据自身的特点，相应地支持几个指标点。材料测试方法课程教学目标和毕业要求对应表见表1。当材料测试方法课程教学目标明确后，教师所要培养的学生能力就一目了然了。我们的课程目标主要是对学生进行知识培养（基础理论、基本知识与基本实验技能）、能力培养（解决复杂问题能力、创新能力、工程实践能力）和情感培养（严谨认真的学习态度和较强的分工合作精神）。教师可以根据培养的最终目标选择和设计合适的授课内容、授课方式和考核方式。

表1 材料测试方法课程教学目标和毕业要求对应表

（三）改革教学内容

为了更好地达到教学目标，材料测试方法课程结合工程认证指标点及能力培养要求，调整教材内容，主要包括以下几个方面。

（1）去繁取精，使学生所学内容既包括解决工程实际问题所需要的理论知识，又包括能提高学生分析、评价和创造力的前沿知识。

（2）把学科最新发展成果引入教学；坚持经典与新颖结合、理论与实际应用并重的教学理念。将大学生创新项目的相关研究内容拿到课堂上与同学们进行分析和探讨，以实际案例为背景，帮助同学们更好地利用理论知识解决实际问题。例如：有一团队同学在做高分辨透射电镜时，利用透射电镜数据采集和分析的软件DM来测量高分辨电镜图片中的晶面间距，想通过晶面间距找到相对的物相。在这一过程中涉及到X 射线衍射分析和透射电镜分析等相关知识，需要教师对学生进行合理指导，帮助同学形成解决实际问题的清晰思路。

（4）增加学生对知识的总结和融汇贯通能力的训练，要求学生制作各个章节所学内容的思维导图，如图1 所示，将所学的内容做到心中有数。同时将分散到各个章节的相关内容进行整合处理。例如：当X 射线照射晶体时，满足什么样条件的晶面才能产生衍射线？最开始学习布拉格方程的时候，学生只知道满足布拉格方程的晶面就能产生衍射，等学生学习到结构因子的时候，进一步懂得还需要满足F≠0。当学生学习倒易空间点阵和厄瓦尔德图解法时，学生了解到晶面所对应的倒易矢量和反射球相交即可产生衍射。这样通过各个章节知识的融合，学生对衍射的产生和衍射方向的确定形成了全面的了解。可以根据实际情况采用不同的方式解决衍射方向问题。

图1 材料测试方法第一章思维导图

总之，调整授课内容后，课程内容丰富，课程难度深浅合理，能满足不同类型学生的需要。喜欢工程实践的同学可以多学习案例分析，喜欢科学研究的同学可以学习更深的理论知识，掌握更加前沿的测试方法，进而培养学生的创造力。

（四）改革教学模式

教学目标分层结构设计与教学活动思路对应图如图2 所示。由图2 可知，教学目标分为低阶性的记忆、理解、应用和高阶性的分析、评价、创造。建设一流课程的主要目标之一就是通过改变教学方式和评价方式加强学生高阶性目标的培养。这就要首先避免传统讲授式和问答式课堂，授课不能单纯是老师照着教材讲，然后提问学生回答问题。课堂教学应该回归以学生为中心，可以采用任务驱动、问题导向、分组讨论等教学模式。例如：可以采用MOOC 平台预先发布学习任务，学生通过课前自学，小组研讨后，在课堂上对本节课相关知识点进行讲解，其他同学参与讨论和质疑，教师负责提问题，学生负责解释，如果没有同学能正确解释，教师再对重点难点内容进行讲授。通过这种方式一方面能提高学生的学习压力，并将压力转换为动力和兴趣，另一方面重在培养学生的高阶能力。学生通过自我预习、自我分析、自我解惑后能提高独立学习能力，在听取其他同学讲课过程中，可以对其他同学讲授的内容是否正确进行评价，提高评价能力。最后通过教师质疑、点评和总结，可以对自己所忽视或者未理解的问题进行突破学习，提高了学习的质量。此外，还可以发布一些具有挑战性的小组任务，例如：发布小组任务“如何判定AuCu试样室温下是有序排列还是无序排列？”小组成员可以预先查找资料，然后分工合作来完成，从而提高学生的团队合作精神和创造解决问题能力。

图2 教学目标分层结构设计与教学活动思路

下面作者以布拉格方程及应用这节内容进行教学过程展示，如图3 所示。首先我们以如何鉴定金饰品真假这一实际案例为切入点进行导入，让同学积极展开讨论寻找切实可行的鉴定方法，然后引出本次课程学习内容，随后请同学们分组讨论尝试进行布拉格方程的推导，教师对难点内容进行指导和详细讲解，之后师生通过互动方式讨论、探究、完成实际案例金饰品的鉴定，最后教师进行课堂总结并留作业。

图3 布拉格方程及应用教学过程展示

此外，教学方式多样化。在原有线下教学的基础上，开展了线上教学资源建设，利用学校MOOC 平台建立丰富多彩的线上教学资源，MOOC 平台上有学习指南、ppt、视频、习题、辅导书等相关资源推送，学生能够充分利用课下时间进行自学，促进学生课下学习。MOOC 平台上还有测试题进行训练。

（五）改革考核方式

完善过程考核机制，丰富过程考核方法，从传统的单一期末考试卷子定成绩的方式，转变为过程性考试（40%）+期末考试（60%）。过程性考核由三部分构成：一是线下课堂成绩，包括课堂测试、课堂讨论和抢答环节得分情况，占20%；二是课后作业完成情况，占10%；三是线上MOOC 学习成绩，包括观看视频的次数、时长、讨论，占10%。期末考试成绩只占60%，期末考试结合工程认证课程目标要求进行出题，其中20%的客观题直接考察学生对知识记忆和理解情况，80%的主观题重在考察学生对知识的综合运动和实际问题的能力。比如：以实验测得的X 射线衍射数据为例，让学生利用所学物相分析的方法，进行物相确定，晶体结构分析，并对每个衍射峰进行晶面指数标定，同时确定晶格的参数。依据考试情况分析教学目标的达成度见表2。由表2 可知，各个课程目标的达成度都较好。

表2 材料测试方法课程教学目标达成评价表

三、结束语

根据材料测试方法课程特点和学校人才培养的目标定位，构建了理论、实践、创新逐层递进的教学体系，形成了理论教学、工程实训培养以及大学生创新项目训练三位一体逐层递进的培养模式。建立了系统性、前沿性和大学生创新实验项目相结合教学内容，结合OBE 理念，加强了对学生高阶性、创新性和挑战度的培养，提高了学生综合运用知识解决工程问题的能力和创造性思维的能力。在授课过程中，真正以学生为中心，问题链导向式、分组讨论式将作为教学模式的主体，教师的主战场变为引导学生不断思考，不断地产生问题和分析问题，最后自己寻找到答案。本课程通过对上述各个内容进行改革，提高了材料测试方法课程的教学质量，力争将材料测试方法这门课程打造成高水平的一流金课。