近代材料分析测试方法研究生课程教学探讨与实践

郭建辉，李秋叶，张经纬

(河南大学 纳米材料工程研究中心，河南 开封 475001)

近代材料分析测试方法课程是针对材料、化学、物理类专业研究生开设的专业必修课,是一门具有广泛应用范围的理论型实验方法课。课程涉及材料分析测试方法的基本原理、仪器设备、样品制备及应用实例，培养学生能够独立针对某一测试材料拟定分析测试方案,进行材料的分析和研究工作。

1 近代材料分析测试方法课程的特点

本课程是关于材料结构组成、微观形貌、缺陷特征等方面的近代材料分析测试技术及其理论基础的科学。主要包括X射线衍射学、电子显微学、扫描探针显微学、光谱分析、热分析等内容，该课程内容涉及的专业面较广，理论性较强，着重强调材料分析测试的基本原理和具体应用[1]。具有辐射学生面宽、实用性强、与科研密切相关、结果解析难度大等特点[2]。

2 课程存在的主要问题

2.1 教材内容相互独立，缺乏知识结构的完整性

材料分析测试方法课程所采用的教材大多是针对本科生教学撰写，各章节仪器分析方法的原理各不相同，互相独立，内容和知识点分散，不易把握重点。很多忽视了探测技术与被测物质之间相互作用的实质，缺乏知识结构的完整性，使学生在学习中感受到知识点是凌乱的，独立的，不利于学生掌握、记忆和实际应用。

2.2 教学方式单一，学生学习积极性降低

目前高校教师的教学方式仍采用教师讲授为主的“填鸭式”教学。然而该课程内容抽象、理论性较强、概念多、公式推导复杂，教师照本宣科的情况仍然存在，加之课时紧张，每次课的知识点较多，导致学生对知识点的掌握不足，使学生在课程学习过程中感到枯燥、无趣，更谈不上学生的个性发展。

2.3 考核形式单一

考核方式主要采取以课堂教学内容为主的期末笔试，忽视了对课程内容的理解和运用。以考试为主的考核方式对研究生的科研思想、创新能力方面的考核评价较少。因此，为达到良好的课程教学效果，在“双一流”建设背景下，重组优化课程教学内容，更新教学方法，改革课程考核形式，对改善研究生课程的教学效果,提高教学质量有积极的作用。

3 教学改革措施

3.1 优化教学内容

基于微观探测技术与物质的相互作用，让学生真正从作用机制和原理上掌握仪器的测试方法和实际应用。

以精炼实用为导向，对教学内容进行优化，让研究生在有限课时内学生汲取到本专业密切相关的知识。从微观探测技术与物质间的相互作用出发，让学生真正从作用机制和原理上掌握仪器的测试方法和实际应用。结合研究生已经具备一定的理论知识和自主学习的特点，依据微观探测技术与物质间的相互作用，把课程内容主要分为X射线与物质的相互作用、电子束与物质相互作用、气液探针分子与固体界面相互作用、热与物质相互作用、光与物质的相互作用等6个专题。将主要的分析测试方法如XRD、XPS、SEM、EPMA、TEM、AFM、STM、BET、TGA、Raman贯穿在与物质的相互作用中，更利于学生从基本原理上理解和掌握测试方法和应用这些测试技术。

3.2 优化教学方式

采用“沉浸式教学互动模式”的教学方式，“问题导向式”和“角色扮演”的教学方法，使学生高度参与课堂教学。依据研究生自身的特点和培养创新思想的要求，在组织近代材料分析测试方法课程的教学过程中，改变教师在讲台上讲述，学生在台下被动学习的传统“听讲”模式，提前让学生体验“扮演”老师和科研人员，去解决作为老师或科研人员会遇到的问题[3]。课程采用“沉浸式教学互动模式”的教学方式，以“问题导向式”和“角色扮演”的教学方法，老师提问，学生主讲，同时老师给予辅导和补充，真正让学生参与到本课程的教学中来。教师首先建立课程知识结构框架，讲述课程的关键知识点和难点，然后提出针对某一方面的主题问题，让学生准备相关材料，学生扮演老师给大家讲述相关知识。

将本课程内容分为6部分，上课的学生分为6组，每组学生负责一部分内容的讲解，老师和学生课前进行深度的沟通和交流，共同准备上课用的资料文献，共同完成本课程的教学工作。每个小组的学生分工协作，分别负责PPT制作、章节内容及文献的收集和整理、课程内容的讲解、问题收集及课堂答疑等环节。主讲教师在学生上课前进行深入沟通，了解学生的调研进度、对课程准备中的疑惑和章节内容中的重点难点进行指导。课上，在学生讲述的过程中，老师可以随机提问，检验学生的学习掌握情况，在本章节内容结束后，还安排提问环节，检验学生对知识的理解和应用情况。该教学方法，一方面培养了学生的分工合作意识，为今后科研工作打下一定的基础，另一方面，学生在准备讲稿和讲述的过程中，对知识体系有更深入的理解，并在学习中发现问题和不足，充分调动每一位学生的积极性和参与度，真正掌握所学知识。老师在整个教学过程中发挥着引领、指导、提出问题、答疑、检验教学效果等重要作用。此外，对于重点知识章节，教师进行讲解，起到示范及解惑的作用。

3.3 建立课程教学评价体系

3.3.1学生学习效果评价

在近代材料分析测试方法课程的教学过程中，通过教师设定主题问题引导学生思考的方向，学生分工合作查阅资料，通过角色扮演讲述给大家，最后通过老师和学生打分，对学生的努力给出反馈，进一步激发了学生的学习热情。学生在章节课程内容的准备、讲解及答疑部分所获得的分数，作为平时成绩，占本课程学生总成绩的40%。

学生在完成课程学习后，应该能较好地运用所学知识来解决实际中遇到的一些问题。评价学生对知识的掌握情况，在期末测试时，设计一些未知物质，让学生运用所学知识能够利用一些仪器去探究未知物质的组成，运用不同表征技术之间的联用，给出未知物质的表征手段及方法，撰写研究报告，该研究报告占本课程学生总成绩的60%。

3.3.2教学效果评价

采用问卷调查的方式对本课程的教学效果进行评价，结果见表1。在沉浸式教学互动模式的教学方法、教学内容、学生学习能力的提升等方面对学生进行调查。通过调查问卷进行分析，从学生反馈的问题及对课程教学的建议，给出下一步课程教学的改革方案，促进课程教学效果进一步提升。

表1 课程教学问卷调查结果

4 结论与展望

研究生课程教学的重要目标，是培养研究生独立思考的科研能力和创新精神。采用沉浸式互动教学模式，优化课程教学内容，将教师讲授为主的单向教学模式转向为教师引导、研究生主动探究的双向互动教学模式。在课程授课的同时，学生通过调研文献、查找相关书籍资料，制作课程讲义，使学生深度参与到教学中。沉浸式互动教学模式，一方面提高学生的学习兴趣和求知欲，增强思维创造能力的培养，另一方面逐步将研究生引导到学习正确的科学研究方法之中，培养其创新能力，全面提升学生的综合素质。