新工科背景下的材料测试技术课程改革

新工科背景下的材料测试技术课程改革

范怀林

济南大学材料科学与工程学院

摘要：材料测试技术课程是材料类专业的骨干课程之一，具有多学科交叉，科学性强，课程内容涉及面广，对实践教学要求较高等特点。教学效果直接关系到材料专业学生今后开展毕业设计、生产实践、科学研究及就业等方面。本文针对信息化的时代背景，从教学内容、教学方法和考核方式等方面就材料测试技术课程的教学改革作了分析和阐述。

关键词：材料测试技术；教学改革；教学效果

材料是推动人类社会物质文明发展的基础，同时伴随着社会进步和科技的革新，材料科学的发展日新月异。材料固有的组织结构，决定了材料的性能和用途，材料结构与性能表征的研究水平对新材料的研究、开发和应用具有重要作用。因此，深入剖析材料的物相组成和结构形式是设计和开发新材料的关键。“材料测试技术”就是一门以研究材料化学成分和微观结构为主要内容的专业技术基础课程。通过本课程的学习，使学生初步掌握材料分析仪器的基本原理和性能，适用范围，以及测试样品的制备方法；初步具备从事材料分析测试工作的基础和学习新方法、新技术的能力。为了切实提高该课程的教学质量，在结合多年教学实践经验的基础上，探索新的教学模式与方法，以期获得更好的教学效果，受益于学生。

一、课程特点及主要问题分析

“材料测试技术”是材料科学与工程专业的一门必修专业课，通过对材料表征的阐述指明各类材料研究的手段和方法。课程主要介绍材料分析和测试技术的基本原理、特点及其与应用之间的相互关系，涵盖了从测量元素组成的原子光谱、X射线荧光光谱，到表征物相结构的X射线衍射仪、透射电子显微镜等系列仪器设备。

材料科学工作人员必须掌握多种测试技术手段才能较好地开展材料研究工作。“材料测试技术”应该是一门以应用为主的课程，但课本的理论性偏重，如原理讲的比较深而难懂，同时仪器的构造、公式的推导讲的也比较繁琐。同时，该门课程涉及到了X射线衍射、电子显微分析、热分析、振动分析等多种表征手段，各种测试之间有联系也有区别，且学生前期的理论基础知识不够杂事，学习难度大，学生听完后经常云里雾里，实际的生产、科研中仍然不会应用。还存在着理论与实践严重脱节，很多实验课程是开设在理论课结束很长一段时间之后，因此导致了学生在实践环节中根本就不记得运用的是何种理论知识，而且这种脱节也导致了学生理论知识学习后不能够及时的消化

二、课程立体化教学改革与实践

可以利用现代化技术手段辅助教学。“材料测试技术”课程的知识信息量比较大，且涉及到很多的仪器、数据库和软件等内容，若使用传统的教学手段，学生只能得到一些感知的内容，无法使其得到直观的体验，从而加大了学习和理解的难度。而使用多媒体、影像资料、网上课程等现代化教学手段，学生可以在有限的时间内获得最大的知识信息量，并了解软件、数据库的相关应用，提高教学效果。

开展理论与实践教学相结合的教学模式。该课程主要讲解各种分析仪器的基本原理、实验技术、制样方法及应用等；同时着重培养学生用各种分析仪器进行实践分析测试的能力。通过本课程的学习，学生应该能够根据实际需求，选择合适的分析方法完成样品的测试和表征。为了保证理论教学与实践教学有机的结合，提高教学效果，将课程教学分为课堂理论教学与实践教学设计两个部分。理论教学部分主要介绍分析测试方法的基本原理，相关仪器的构造，试样的制备方法及仪器的应用范围，为实践教学打好基础。实践教学部分，一方面通过课程实训实验，由学生自主设计实验方案，选择合适的测试方法，动手制样，分组进行实践操作，完成实验任务。使学生在实验过程中对所学的材料专业相关的知识和实际分析测试的方法有了更为深刻的认识，了解并熟悉了仪器的使用方法和操作流程，有利于培养材料专业学生独立思考问题、理论联系实际分析问题、从本质上解决问题的能力，同时培养了良好的动手实践能力。学生在实践教学过程中，自发地选择合适的分析仪器进行测试，从而促使学生进一步加强对所学基本理论和基本方法的掌握，提高了材料测试方法与技术课程的实践教学水平。

也可以定期开展实验培训，激发学生科研兴趣在调查中，我们发现大部分学生知道本门课程的重要性，也对课程有兴趣，也确实想学好这门课，但苦于课上时间短，课下自己还学不明白，锻炼操作的机会太少。于是我们采取每学期开学的前两周内，实验室组织专门的实验教师开展设备使用和操作的培训（其中有两周的时间是专门结合铸造专业特点对铸造专业学生进行培训的），凡是有兴趣或有所需要的学生都可以报名参加。在培训中做到让每个参加培训的学生都能动手切实操作，有些操作看似很简单，但却是最最容易出问题的地方，比如，透射电镜取样品杆的过程，很多同学在操作的时候要不是老师的及时提醒，都破掉了真空，所以有云曰：看百遍不如做一遍。此外，采用“研究生带本科生”的实验室管理方式，让已经培训过并通过考核研究生在课堂外负责实验室的开放，由他们带领新开课的本科生练习，并不断摸索和创新。这样可以加强学生们之间的交流沟通，即巩固了研究生的实验能力，又增加了新进本科生的实验时间，一举双赢。经过两次这样的培训后，同学们反响良好，兴趣十足，于是我们的培训对象从开始的二十人，到目前已有一百多人报名参加，由于实验时面积和培训教师较少，每次也最多能培训二十人。

三、优化课程评价体系

传统的考核方式以平时作业和期末考试为主。平时作业多是概念性的题目，期末考试也是以理论知识为主，体现不出应用型。改革传统的以理论知识为主的考核方式，提高平时成绩的比重，注重职业能力的考核，采用过程评价与能力测试相结合的考核方式。实行开放式考核，平时成绩采用案例题，查文献，归纳总结上次课重点等多种形式，帮助督促学生复习，同时，试题类型以辨析理解实际问题为主，增大主观题的比例，以综合分析题和案例题作为考核区分学生应用型能力。考核知识点与技能点全面开放，多元性与开放性答案。

四、结语

通过对实验教学的改革，结合学校资源优势加强教材建设、加强实验教师培养、增加设计性实验等教学手段，课程的教学质量得到很大的提高，调动了学生主动学习的积极性，激发了学生的创新意识，培养了学生分析解决问题的能力。但是教学改革是长期的系统化过程，应与时俱进，总结经验，不断完善，才能收到良好的教学效果，提高学生的专业素质。

参考文献

[1]石晓明,彭鹏,孟玉宁等.《材料测试方法与技术》课程教学改革探析[J].当代化工研究,2018(12):139-140.

[2]宋飞,成娟娟,彭美勋等.《材料分析与测试技术》课程立体化教学改革与实践[J].广州化工,2022,50(15):207-209.

[3]舒康颖,吕春菊,秦来顺.信息化时代材料测试技术课程的教学改革探讨[J].科技信息,2012(08):15.

[4]白改玲,朱开金,谭俊华等.《现代材料测试技术》课程应用型改革探索[J].山东化工,2019,48(12):129-130.

[5]许峰,马健岩,刘阳.材料测试技术课程实验教学存在问题及改革探讨[J].高教论坛,2014(06):61-63.