论文部分内容阅读
[摘要]介绍了《现代材料测试方法》实验教学的现状及存在的问题，从加强学生动手实践能力、分析问题能力培养两个方面出发，提出了改革实验教学的思路和方法，以提高实验教学的效果。
[关键词]实验教学 材料测试方法 教学效果，综合实验
随着现代科技的发展，在材料科学研究和生产实践中，要求对各种材料的成分、结构及性能有更深入更详细的认识，因而使得一系列重要的分析与测试技术得以发展和完善，新的研究方法、实验技术不断涌现，同时测试手段也越来越多样化和现代化[1]。因而，对于材料类专业本科生而言，需要通过《现代材料测试方法》课程的学习去了解并掌握现代材料科学研究领域常用的材料成分分析和微观结构分析方法，获得独立开展科学研究所必备的测试技术的基础理论和实践训练[2]。
学生要真正了解各种现代材料的测试方法，光靠基礎理论的讲解是远远不够的，还必须进行相关实验技能的训练。因而，在该门课程中，实验教学往往占有重要的地位。实验教学不仅可以巩固和加深学生对有关理论知识的认识和理解，同时还是激发学生探索未知世界的勇气、掌握基本科学研究方法和手段、增强创新意识和能力的重要途径[3]。但在实际的实验教学中，常常由于仪器陈旧、大型仪器操作复杂、上机时间有限等条件限制，导致本科生在这方面的实践训练严重不足，极大地影响了该课程实验教学效果。因此本文将针对我校“现代材料测试方法”实验教学的内容、实验方法等进行分析，就如何提高该课程实验教学的效果进行探讨。
一、《现代材料测试方法》实验教学现状及存在的问题
1、实验教学现状
《现代材料测试方法》课程讲授的内容主要包括材料科学领域中材料成分分析和微观结构分析的常用方法和技术，如X射线衍射分析、电子显微分析、热分析及红外光谱分析等测试技术。在实验教学中主要设计有X射线衍射晶体结构分析、X射线衍射多相物质的物相分析、透射电镜形貌观察、扫描电镜形貌观察、电子探针波谱和能谱仪分析、差热分析，共6组实验。目的是让学生了解这些测试分析仪器的结构、原理及在材料科学领域中的应用，掌握材料微观组织形貌、结构及成分分析的测试方法，增加学生在现代材料测试分析技术方面的知识，培养实验基本技能、实验结果分析及解决实际问题的能力，为今后从事材料科研和工程应用方面的工作打下坚实的基础。当前，具体的实验教学情况如下:
在这些实验项目中，由于实验所涉及的均为大型精密仪器，所以这些实验项目均为演示实验。课前实验指导教师准备好样品，调节好仪器状态，教学时实验指导教师对仪器操作进行现场讲解和测试操作，学生则以观察为主。实验结束后，由指导老师统一给出实验结果，学生在撰写实验报告时对给出的实验结果进行分析。此外，有些实验涉及的分析测试仪器年代久远，有些功能不能正常使用，无法进行上机操作，实验教学时只能现场对仪器原理结构作些讲解。
2、存在的问题
（1）由于大部分实验均为演示实验，学生缺乏大量的动手上机实践的机会，学生除了对仪器的外形有了些认识外，对仪器的原理、结构、操作方法都难有深入的理解，更谈不上实验技能的提高，因而实验教学就起不到应有的效果。
（2）从实验报告完成情况来看，由于实验内容相同，而实验结果又是统一给出，因而实验报告大多雷同，抄袭现象严重。实验结果不是由学生自己动手实践所得，难以激起他们分析思考问题的兴趣，也就达不到对学生主动性学习的培养，更谈不上分析并解决实际问题能力的提高。
（3）各个实验项目的开设是由不同的实验室分别进行，相互独立，彼此间几乎没有联系，学生对每种测试方法的认识都是独立的。而在实际应用中，材料的分析通常会用到多种不同的测试方法相互补充、相互验证，从而得到更准确可靠的有关材料的成分、结构及性能等的信息[4]。学生如果对这些测试方法相互间的联系不了解的话，在以后的应用中遇到实际问题时可能会得到片面的结果。
二、提高实验教学效果的思路与方法
在当代材料科学研究和生产应用中，材料分析测试技术占有重要的地位。随着科学技术的发展，材料测试方法和手段也越来越多样化和现代化，仪器设备的更新换代十分迅速，因而对实验教学有了更高的要求。要提高《现代材料测试方法》实验教学的效果，针对目前的情况，可以从以下几方面进行探索。
（1）改进实验教学方法，增加学生动手实践的机会。在本课程实验安排中，由于涉及的都是大型精密仪器，操作不当容易损坏并造成巨大损失，而且要达到独立操作的程度也需要较长时间的学习培训，这光靠短短的实验课时是不够的，因此实验课上完全由学生进行实验操作就不现实。但在某些简单的环节，可安排学生在实验教师指导下动手操作，由师生协同完成实验过程，改变以前完全由教师进行操作演示的教学方式。如进行扫描电镜实验时，通常的步骤是准备样品，将样品装进扫描电镜样品室，抽真空，然后调节各项参数进行成像。在这些步骤中，有些就可以由学生自己动手进行操作，如样品的制备，可以将学生分成4~5人一组，各组分别准备一个样品，并由老师指导由学生自己将样品装入样品室。在调节好仪器能正常成像后，每个学生还可以在老师指导下自己选定一个感兴趣的区域进行扫描，得到的就是各自的实验结果。
在适当的环节安排学生动手实践，这样不仅可以充分发挥学生在实验教学中的能动性，也能激发他们对实验探索的兴趣，加深对实验用到的测试方法的了解，同时还能提高他们的动手能力。此外，由于学生所选样品不同，所得实验结果也就不一样，有助于他们独立完成实验报告，改变以前抄袭严重的现象，也能培养学生独立分析问题的能力。
（2）重视实验应用，加强学生对实验分析能力的培养。目前的实验课教学主要依附于专业理论课，教师教授的仍然以实验原理、仪器构造、操作过程等为主。但在实际应用中，对于大型精密仪器，多是采用专人负责管理操作，测试人只需提供样品及要求即可。因此在实验教学中，教师更要注重跟实际的结合，如对每种测试方法所需的样品制备要求尽可能作些详细介绍，并让学生自己动手制备样品，以加深印象和理解。
对每种用到的测试方法，学生除了要掌握其原理、结构和操作过程以外，更需要掌握的是如何处理实验结果，分析实验数据、图谱与材料性能之间的关系。这在实验教学中尤为重要，它对培养学生创新能力、独立分析处理材料科学问题有着十分重要的作用。教师可以根据实验内容设定一些问题，指导学生查阅相关资料来解决，使学生掌握分析处理问题的方法，并养成积极思维的习惯。
（3）设计综合性实验，将多种测试方法有机结合起来，使学生对一个样品从形貌到成分结构的分析有更全面的理解。从已开设过综合实验的专业来看，实验教学也取得了良好的效果[5]，能做到实验教学与理论教学的相互协调，使孤立、分散、互不联系的实验内容通过综合实验有机地结合起来，使学生能亲身经历材料制备到各种分析的全过程，使学生所学知识得到升华，为以后的科研或工程应用奠定了基础。
三、结语
现代材料测试方法实验是一门应用性较强的实验课程，在教学过程中要特别注重学生动手实践能力、分析问题能力的培养，从这两方面入手采取必要的改革措施，相信对提高该课程实验教学的效果能起到一定的促进作用。
[参考文献]
[1]陈文怡,杨新亚,孙育斌.“材料测试技术实验”实验教学的改革与实践创新[J],实验室科学,2009,5：25-26
[2]杨中喜,陶文宏,师瑞霞等.《现代材料测试技术》设计性实验教学的改革与探索[J],实验室科学,2008,4：40-41
[3]赵雷康.加强材料专业实验教学改革的探讨[J]，建材高教理论与实践，2001,20（2）：106-107
[4]杨新亚,秦克刚.加强材料测试实验教学的思考[J],建材高教理论与实践,2000,19（4）：102-103
[5]汪大海,付强.材料物理与化学专业综合性实验教学改革初探[J],实验室研究与探索,2011,30（1）：103-105
（作者单位：江苏大学材料科学与工程学院 江苏镇江）
[关键词]实验教学 材料测试方法 教学效果，综合实验
随着现代科技的发展，在材料科学研究和生产实践中，要求对各种材料的成分、结构及性能有更深入更详细的认识，因而使得一系列重要的分析与测试技术得以发展和完善，新的研究方法、实验技术不断涌现，同时测试手段也越来越多样化和现代化[1]。因而，对于材料类专业本科生而言，需要通过《现代材料测试方法》课程的学习去了解并掌握现代材料科学研究领域常用的材料成分分析和微观结构分析方法，获得独立开展科学研究所必备的测试技术的基础理论和实践训练[2]。
学生要真正了解各种现代材料的测试方法，光靠基礎理论的讲解是远远不够的，还必须进行相关实验技能的训练。因而，在该门课程中，实验教学往往占有重要的地位。实验教学不仅可以巩固和加深学生对有关理论知识的认识和理解，同时还是激发学生探索未知世界的勇气、掌握基本科学研究方法和手段、增强创新意识和能力的重要途径[3]。但在实际的实验教学中，常常由于仪器陈旧、大型仪器操作复杂、上机时间有限等条件限制，导致本科生在这方面的实践训练严重不足，极大地影响了该课程实验教学效果。因此本文将针对我校“现代材料测试方法”实验教学的内容、实验方法等进行分析，就如何提高该课程实验教学的效果进行探讨。
一、《现代材料测试方法》实验教学现状及存在的问题
1、实验教学现状
《现代材料测试方法》课程讲授的内容主要包括材料科学领域中材料成分分析和微观结构分析的常用方法和技术，如X射线衍射分析、电子显微分析、热分析及红外光谱分析等测试技术。在实验教学中主要设计有X射线衍射晶体结构分析、X射线衍射多相物质的物相分析、透射电镜形貌观察、扫描电镜形貌观察、电子探针波谱和能谱仪分析、差热分析，共6组实验。目的是让学生了解这些测试分析仪器的结构、原理及在材料科学领域中的应用，掌握材料微观组织形貌、结构及成分分析的测试方法，增加学生在现代材料测试分析技术方面的知识，培养实验基本技能、实验结果分析及解决实际问题的能力，为今后从事材料科研和工程应用方面的工作打下坚实的基础。当前，具体的实验教学情况如下:
在这些实验项目中，由于实验所涉及的均为大型精密仪器，所以这些实验项目均为演示实验。课前实验指导教师准备好样品，调节好仪器状态，教学时实验指导教师对仪器操作进行现场讲解和测试操作，学生则以观察为主。实验结束后，由指导老师统一给出实验结果，学生在撰写实验报告时对给出的实验结果进行分析。此外，有些实验涉及的分析测试仪器年代久远，有些功能不能正常使用，无法进行上机操作，实验教学时只能现场对仪器原理结构作些讲解。
2、存在的问题
（1）由于大部分实验均为演示实验，学生缺乏大量的动手上机实践的机会，学生除了对仪器的外形有了些认识外，对仪器的原理、结构、操作方法都难有深入的理解，更谈不上实验技能的提高，因而实验教学就起不到应有的效果。
（2）从实验报告完成情况来看，由于实验内容相同，而实验结果又是统一给出，因而实验报告大多雷同，抄袭现象严重。实验结果不是由学生自己动手实践所得，难以激起他们分析思考问题的兴趣，也就达不到对学生主动性学习的培养，更谈不上分析并解决实际问题能力的提高。
（3）各个实验项目的开设是由不同的实验室分别进行，相互独立，彼此间几乎没有联系，学生对每种测试方法的认识都是独立的。而在实际应用中，材料的分析通常会用到多种不同的测试方法相互补充、相互验证，从而得到更准确可靠的有关材料的成分、结构及性能等的信息[4]。学生如果对这些测试方法相互间的联系不了解的话，在以后的应用中遇到实际问题时可能会得到片面的结果。
二、提高实验教学效果的思路与方法
在当代材料科学研究和生产应用中，材料分析测试技术占有重要的地位。随着科学技术的发展，材料测试方法和手段也越来越多样化和现代化，仪器设备的更新换代十分迅速，因而对实验教学有了更高的要求。要提高《现代材料测试方法》实验教学的效果，针对目前的情况，可以从以下几方面进行探索。
（1）改进实验教学方法，增加学生动手实践的机会。在本课程实验安排中，由于涉及的都是大型精密仪器，操作不当容易损坏并造成巨大损失，而且要达到独立操作的程度也需要较长时间的学习培训，这光靠短短的实验课时是不够的，因此实验课上完全由学生进行实验操作就不现实。但在某些简单的环节，可安排学生在实验教师指导下动手操作，由师生协同完成实验过程，改变以前完全由教师进行操作演示的教学方式。如进行扫描电镜实验时，通常的步骤是准备样品，将样品装进扫描电镜样品室，抽真空，然后调节各项参数进行成像。在这些步骤中，有些就可以由学生自己动手进行操作，如样品的制备，可以将学生分成4~5人一组，各组分别准备一个样品，并由老师指导由学生自己将样品装入样品室。在调节好仪器能正常成像后，每个学生还可以在老师指导下自己选定一个感兴趣的区域进行扫描，得到的就是各自的实验结果。
在适当的环节安排学生动手实践，这样不仅可以充分发挥学生在实验教学中的能动性，也能激发他们对实验探索的兴趣，加深对实验用到的测试方法的了解，同时还能提高他们的动手能力。此外，由于学生所选样品不同，所得实验结果也就不一样，有助于他们独立完成实验报告，改变以前抄袭严重的现象，也能培养学生独立分析问题的能力。
（2）重视实验应用，加强学生对实验分析能力的培养。目前的实验课教学主要依附于专业理论课，教师教授的仍然以实验原理、仪器构造、操作过程等为主。但在实际应用中，对于大型精密仪器，多是采用专人负责管理操作，测试人只需提供样品及要求即可。因此在实验教学中，教师更要注重跟实际的结合，如对每种测试方法所需的样品制备要求尽可能作些详细介绍，并让学生自己动手制备样品，以加深印象和理解。
对每种用到的测试方法，学生除了要掌握其原理、结构和操作过程以外，更需要掌握的是如何处理实验结果，分析实验数据、图谱与材料性能之间的关系。这在实验教学中尤为重要，它对培养学生创新能力、独立分析处理材料科学问题有着十分重要的作用。教师可以根据实验内容设定一些问题，指导学生查阅相关资料来解决，使学生掌握分析处理问题的方法，并养成积极思维的习惯。
（3）设计综合性实验，将多种测试方法有机结合起来，使学生对一个样品从形貌到成分结构的分析有更全面的理解。从已开设过综合实验的专业来看，实验教学也取得了良好的效果[5]，能做到实验教学与理论教学的相互协调，使孤立、分散、互不联系的实验内容通过综合实验有机地结合起来，使学生能亲身经历材料制备到各种分析的全过程，使学生所学知识得到升华，为以后的科研或工程应用奠定了基础。
三、结语
现代材料测试方法实验是一门应用性较强的实验课程，在教学过程中要特别注重学生动手实践能力、分析问题能力的培养，从这两方面入手采取必要的改革措施，相信对提高该课程实验教学的效果能起到一定的促进作用。
[参考文献]
[1]陈文怡,杨新亚,孙育斌.“材料测试技术实验”实验教学的改革与实践创新[J],实验室科学,2009,5：25-26
[2]杨中喜,陶文宏,师瑞霞等.《现代材料测试技术》设计性实验教学的改革与探索[J],实验室科学,2008,4：40-41
[3]赵雷康.加强材料专业实验教学改革的探讨[J]，建材高教理论与实践，2001,20（2）：106-107
[4]杨新亚,秦克刚.加强材料测试实验教学的思考[J],建材高教理论与实践,2000,19（4）：102-103
[5]汪大海,付强.材料物理与化学专业综合性实验教学改革初探[J],实验室研究与探索,2011,30（1）：103-105
（作者单位：江苏大学材料科学与工程学院 江苏镇江）