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摘 要:测试技术是材料类各专业的一门重要课程,结合本校办学特色,开设了“无机非金属材料测试技术”课程,针对课程的交叉性、前沿性、抽象性以及实践性强等特点,通过多年课程建设的实施和教学实践,组建了年龄、学历、职称结构合理的有机教学团队,发展改革了课程教学内容,优化了课堂讲授方法和手段,利用实验实践以及网络教学补充课堂教学,通过科研活动促进理论教学,科研实例讲解贯穿各种测试技术的应用,提高了教学效果,培养了学生的动手和分析、解决问题的能力。
关键词:无机非金属材料 测试技术 教学改革与实践 教学效果
中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2012)11(b)-0207-01“无机非金属材料测试技术”在当代材料科学研究中占有重要地位,是材料类本科生及硕士研究生的必修课和学位课,在教学中占有极其重要的地位。此外,在科研生产实践过程中,X射线衍射分析、电子显微结构分析、X射线荧光光谱分析以及热分析等测试技术的应用越来越多。本课程的教学目的,通过对各种大型精密仪器的理论原理、结构功能和应用领域的介绍,使学生理解和掌握利用这些大型精密仪器分析材料的组成、结构,以解决材料组成、结构与性能的关系。结合学校办学特色,着重讲解测试技术分析方法的原理及其在无机非金属材料研究中的应用实例,注重培养学生应用所学测试技术分析工程实际问题的能力。
本文从无机非金属材料测试技术的课程特色出发,将教学与学术研究紧密结合,探讨了本教学团队在多年的教学中过程中总结的经验、规律以及开展的教学改革措施。
1 无机非金属材料测试技术的课程特色
景德镇陶瓷学院“无机非金属材料测试技术”是江西省本科和硕士研究生优质课程,这是一门多学科交叉性、发展性和前沿性的课程,以高度自动化控制和分析数据处理的高度计算机化为主要趋势,因而各种数据分析软件层出不穷,及时更新和补充教学内容是本课程一大特色。其次,该课程教学基础理论抽象难懂,并且课程讲述的测试仪器大多为高端精密的大型设备,不具备“解剖”仪器设备的客观条件;最后,该门课程虽然是一门理论课,同时,又具有很强的实践性,尤其本校的人才培养目标为“培养为我国陶瓷工业和地方经济建设与社会发展服务的基础扎实、知识面宽、有较强实践能力和创新精神、素质高、作风朴实、面向基层的应用型高级专门人才”,如何结合学校办学特色,针对课程特点,更好地开展教学研究和教学改革活动一直是个值得深思的问题。
2 无机非金属材料测试技术的教学改革措施
2.1 打造教学团队,提高课程教学的生命力
课程教学的生命力,不仅来自于课堂内容的更新和补充,还源自于一个年龄、学历、职称以及学缘结构合理的有机的教学团队。通过课程教学团队的建设,弥补了教研室作为教学管理单位在教学改革管理过程中的滞后。团队内形成“以老带新”的良好模式,实行老教师对中青年教师的“传、帮、带”,坚持老带新的教授听课制度,加强老对新的教学过程全程的指导,进一步提升团队的整体教学水平,并定期开展青年教师教学公开课、讲课比赛、教学名师示范教学、教学文件的展评,课件评析等活动帮助青年教师更快地提高教学水平。
2.2 系统地构建了本课程的知识体系,转变了教学手段、方式和方法
科学构建了适合于一般工科院校无机非金属材料工程专业测试技术课程的知识体系,从以“介绍测试设备基本原理与操作为主”的传统教学方式转变为以“解决陶瓷材料工程实际问题和性能改善为核心”的分析应用能力培养方式,在长期的建设中形成了自己鲜明的特色和优势。理论教学为以无机材料(陶瓷)三大基本测试技术(X射线衍射分析、电子显微分析、热分析)为主、其他分析技术为辅的四大知识模块,知识点清晰、学习目标明确。采用多媒体结合传统板书的教学手段,制作的多媒体课件集影像、文字、动画、声效于一体,将抽象的知识直观化、形象化,增大了信息量,有效扩展了课时容量,调动学生主动学习的积极性,提高了教学效率。在重点和难点知识内容上,采用问题式教学方法,以问题为中心、以学生为主体、以教师为导向、以培养学生解决问题和自主学习的能力为教学目标。在某个知识点的讲授上,先设计问题,将学生置于问题情景中,调动学生的主动思维,学生通过自主探究和合作来解决问题,从而掌握在问题背后的知识,更深层次地理解课程的重点和难点。在测试方法的应用方面,则以本课题组和国内外最新研究成果为案例,采用案例式教学方法,引导学生掌握测试结果的分析和应用,扩大学生的视野,为后续专业课学习打下坚实的基础。
2.3 创新了实践教学内容和组织形式,构建立体化的实验教学体系
测试技术是一门理论性强,同时实践性又很强的课程。在材料专业本科、硕士生的毕业论文过程中,多种测试分析方法被用来解释和分析实验过程出现的问题以及获得的结论,对学生的实践和应用能力有很高要求。在本课程中,以提高学生实践和综合分析能力为目标,构建了以综合设计性实验为核心、基础性实验为基础、开放式实验为提高、虚拟实验为拓展的全过程、全方位立体化的实验教学体系。科学地处理了实验课程内容的技术性、综合性和探索性的关系,在实验教学安排上,制定了“必修课程实验+综合设计性实验周”的培养模式。基础性实验使学生对几大测试方法有一个理性和感性的认识,了解了仪器结构和工作原理。综合设计性实验和开放性实验则在培养学生动手能力的基础上,让其对测试分析技术的应用得到提升,在课程导师的指导下自行实验并对实验样品的测试结果进行分析和解释,撰写小论文。而通过网络平台建设的虚拟实验室,弥补了多数测试设备过于精密学生难以动手亲自操作的不足,便于在基础实验和综合设计性实验之后多次复习和回顾所学内容。
2.4 编著出版了体现专业特色的教材,补充和完善教学内容
在2001年以及2007年修订再版的《无机材料测试技术》(武汉理工大学出版社)基础上,2011年6月重新修订编著出版了《无机材料测试技术》教材(江西高校出版社),教材内容编排立足于本科教学的特点与要求,有效地处理经典与现代的关系,将无机材料(陶瓷)最常用也是经典的X射线衍射分析、电子显微分析和热分析三种测试技术作为本教材的重点内容,同时授课内容还介绍了扫描隧道显微镜、原子力显微镜、红外、拉曼光谱分析、光电子能谱分析、核磁共振分析等先进的新的测试技术与方法。教材的深度适合本科以及硕士研究生教学,理论联系实际。理论教学内容本着“够用”的原则,主要介绍了各种测试方法的基本原理、仪器的结构原理,试样制备和测试原理。各种测试方法的实际应用部分将无机材料(陶瓷)研究方面的科研成果引入到教材中,用大量的实际应用例子对各种测试方法的具体应用进行了阐述,深入浅出,与科学研究和生产实际联系紧密,该教材获得2011年国家教育部普通高等教育精品教材奖。
3 结语
课程教学改革是一项长远和漫长的系统工程。《无机非金属材料测试技术》是一门交叉性学科,其理论性和实践性并重,而其在材料学科课程体系中又有着重要地位,我们还需要不断总结经验,在省级优质课程建设的基础上,进一步提高教学质量,为培养动手能力、分析和解决问题能力以及创新能力强的高素质应用型综合人才服务,更好地促进材料学科的建设和发展。
关键词:无机非金属材料 测试技术 教学改革与实践 教学效果
中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2012)11(b)-0207-01“无机非金属材料测试技术”在当代材料科学研究中占有重要地位,是材料类本科生及硕士研究生的必修课和学位课,在教学中占有极其重要的地位。此外,在科研生产实践过程中,X射线衍射分析、电子显微结构分析、X射线荧光光谱分析以及热分析等测试技术的应用越来越多。本课程的教学目的,通过对各种大型精密仪器的理论原理、结构功能和应用领域的介绍,使学生理解和掌握利用这些大型精密仪器分析材料的组成、结构,以解决材料组成、结构与性能的关系。结合学校办学特色,着重讲解测试技术分析方法的原理及其在无机非金属材料研究中的应用实例,注重培养学生应用所学测试技术分析工程实际问题的能力。
本文从无机非金属材料测试技术的课程特色出发,将教学与学术研究紧密结合,探讨了本教学团队在多年的教学中过程中总结的经验、规律以及开展的教学改革措施。
1 无机非金属材料测试技术的课程特色
景德镇陶瓷学院“无机非金属材料测试技术”是江西省本科和硕士研究生优质课程,这是一门多学科交叉性、发展性和前沿性的课程,以高度自动化控制和分析数据处理的高度计算机化为主要趋势,因而各种数据分析软件层出不穷,及时更新和补充教学内容是本课程一大特色。其次,该课程教学基础理论抽象难懂,并且课程讲述的测试仪器大多为高端精密的大型设备,不具备“解剖”仪器设备的客观条件;最后,该门课程虽然是一门理论课,同时,又具有很强的实践性,尤其本校的人才培养目标为“培养为我国陶瓷工业和地方经济建设与社会发展服务的基础扎实、知识面宽、有较强实践能力和创新精神、素质高、作风朴实、面向基层的应用型高级专门人才”,如何结合学校办学特色,针对课程特点,更好地开展教学研究和教学改革活动一直是个值得深思的问题。
2 无机非金属材料测试技术的教学改革措施
2.1 打造教学团队,提高课程教学的生命力
课程教学的生命力,不仅来自于课堂内容的更新和补充,还源自于一个年龄、学历、职称以及学缘结构合理的有机的教学团队。通过课程教学团队的建设,弥补了教研室作为教学管理单位在教学改革管理过程中的滞后。团队内形成“以老带新”的良好模式,实行老教师对中青年教师的“传、帮、带”,坚持老带新的教授听课制度,加强老对新的教学过程全程的指导,进一步提升团队的整体教学水平,并定期开展青年教师教学公开课、讲课比赛、教学名师示范教学、教学文件的展评,课件评析等活动帮助青年教师更快地提高教学水平。
2.2 系统地构建了本课程的知识体系,转变了教学手段、方式和方法
科学构建了适合于一般工科院校无机非金属材料工程专业测试技术课程的知识体系,从以“介绍测试设备基本原理与操作为主”的传统教学方式转变为以“解决陶瓷材料工程实际问题和性能改善为核心”的分析应用能力培养方式,在长期的建设中形成了自己鲜明的特色和优势。理论教学为以无机材料(陶瓷)三大基本测试技术(X射线衍射分析、电子显微分析、热分析)为主、其他分析技术为辅的四大知识模块,知识点清晰、学习目标明确。采用多媒体结合传统板书的教学手段,制作的多媒体课件集影像、文字、动画、声效于一体,将抽象的知识直观化、形象化,增大了信息量,有效扩展了课时容量,调动学生主动学习的积极性,提高了教学效率。在重点和难点知识内容上,采用问题式教学方法,以问题为中心、以学生为主体、以教师为导向、以培养学生解决问题和自主学习的能力为教学目标。在某个知识点的讲授上,先设计问题,将学生置于问题情景中,调动学生的主动思维,学生通过自主探究和合作来解决问题,从而掌握在问题背后的知识,更深层次地理解课程的重点和难点。在测试方法的应用方面,则以本课题组和国内外最新研究成果为案例,采用案例式教学方法,引导学生掌握测试结果的分析和应用,扩大学生的视野,为后续专业课学习打下坚实的基础。
2.3 创新了实践教学内容和组织形式,构建立体化的实验教学体系
测试技术是一门理论性强,同时实践性又很强的课程。在材料专业本科、硕士生的毕业论文过程中,多种测试分析方法被用来解释和分析实验过程出现的问题以及获得的结论,对学生的实践和应用能力有很高要求。在本课程中,以提高学生实践和综合分析能力为目标,构建了以综合设计性实验为核心、基础性实验为基础、开放式实验为提高、虚拟实验为拓展的全过程、全方位立体化的实验教学体系。科学地处理了实验课程内容的技术性、综合性和探索性的关系,在实验教学安排上,制定了“必修课程实验+综合设计性实验周”的培养模式。基础性实验使学生对几大测试方法有一个理性和感性的认识,了解了仪器结构和工作原理。综合设计性实验和开放性实验则在培养学生动手能力的基础上,让其对测试分析技术的应用得到提升,在课程导师的指导下自行实验并对实验样品的测试结果进行分析和解释,撰写小论文。而通过网络平台建设的虚拟实验室,弥补了多数测试设备过于精密学生难以动手亲自操作的不足,便于在基础实验和综合设计性实验之后多次复习和回顾所学内容。
2.4 编著出版了体现专业特色的教材,补充和完善教学内容
在2001年以及2007年修订再版的《无机材料测试技术》(武汉理工大学出版社)基础上,2011年6月重新修订编著出版了《无机材料测试技术》教材(江西高校出版社),教材内容编排立足于本科教学的特点与要求,有效地处理经典与现代的关系,将无机材料(陶瓷)最常用也是经典的X射线衍射分析、电子显微分析和热分析三种测试技术作为本教材的重点内容,同时授课内容还介绍了扫描隧道显微镜、原子力显微镜、红外、拉曼光谱分析、光电子能谱分析、核磁共振分析等先进的新的测试技术与方法。教材的深度适合本科以及硕士研究生教学,理论联系实际。理论教学内容本着“够用”的原则,主要介绍了各种测试方法的基本原理、仪器的结构原理,试样制备和测试原理。各种测试方法的实际应用部分将无机材料(陶瓷)研究方面的科研成果引入到教材中,用大量的实际应用例子对各种测试方法的具体应用进行了阐述,深入浅出,与科学研究和生产实际联系紧密,该教材获得2011年国家教育部普通高等教育精品教材奖。
3 结语
课程教学改革是一项长远和漫长的系统工程。《无机非金属材料测试技术》是一门交叉性学科,其理论性和实践性并重,而其在材料学科课程体系中又有着重要地位,我们还需要不断总结经验,在省级优质课程建设的基础上,进一步提高教学质量,为培养动手能力、分析和解决问题能力以及创新能力强的高素质应用型综合人才服务,更好地促进材料学科的建设和发展。