SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘 要：材料研究与测试方法是许多高等院校材料化学专业本科生的一门重要的专业必修课。针对传统教学中存在的问题，本文从教学内容、教学方法和考核方式三个方面对该课程的教学改革进行过了探讨，采取了一系列改革措施，这些改革措施激发了学生的学习兴趣，使课堂气氛更加活跃，教学质量显著提高。
关键词：材料研究与测试方法；课程；教学改革；学习兴趣
本文引用格式：刘继纯 , 李军波 . 材料研究与测试方法课程教学改革探讨 [J]. 教育现代化 ,2020,7(92):60-62.
A study onTeaching Reform of the Course of Material Research and Testing Methods
LIU Jichun, LI Junbo
(School of Chemical Engineering and Pharmaceutics, Henan University of Science and Technology, Luoyang Henan)
Abstract: Material Research and Testing Methods is an important major compulsory course for undergraduates majoring in Materials Chemistry in many universities. In order to solve the problems existing in traditional teaching, this paper studied teaching reform of this course from three aspects including teaching content, teaching method and evaluating mode. A series of reforming measures have been adopted, which excited students’ learning interest and activated teaching atmosphere in class. As a result, the teaching quality is increased remarkably.
Key words: material research and testing methods; course; teaching reform; learning interest
一 引言
材料研究与测试方法是许多高等院校材料化学专业本科生的一门重要的专业必修课，课程讲授内容主要包括各种分析仪器原理、样品制备方法及在材料研究中的应用，如波谱学分析技术（紫外光谱、红外光谱、核磁共振、质谱、拉曼光谱、X- 射线衍射）、显微分析技术（光学显微镜、透射电镜、扫描电镜）、热分析技术（热重分析、差热分析、差示扫描量热分析）、流变学分析技术以及力学、电学、光学、燃烧等各种性能测试方法，培养目标是使学生对材料的各种现代仪器分析方法有一个初步的较为全面的认识，为将来进一步学习深造或工作打下良好的基础 [1,2]。该课程涉及到许多大型精密仪器，内容繁杂、知识点分散、教学学时偏少，传统的教学方法存在以下几个方面的突出问题：（1）教材内容陈旧，跟不上仪器的发展；（2）老师讲、学生听，课堂气氛沉闷，学生学习兴趣不高，听课不认真、教学效果不太理想；（3）考核方式单一，学生难以真正掌握相关知识。针对以上问题，笔者近年来在教学改革中进行了如下探索与实践。
二 教学内容
（一） 把分析测试仪器的最新发展融入教学内容
现代仪器发展日新月异，应用领域也在不断扩展，而使用的教材内容基本没有什么更新，远远落后于分析测试仪器的发展。因此，笔者在介绍完每种仪器后，特别安排大约 10 分钟时间介绍该仪器的最新发展及最新应用情况，这样学生就能够了解到最新的科技发展，走上工作岗位后不至于对新的仪器感到一无所知。例如，在讲述红外光谱分析技术 (FTIR) 时，除了传统的透射 FTIR 和衰减全反射 FTIR 外，把近年来已经应用较多的原位变温 FTIR 技术及其应用情况介绍给学生。结合自己的科研工作，用多媒体技术展示了热重分析 - 红外光联用技术 (TG-FTIR) 对纯乙烯 - 乙酸乙烯酯共聚物 (EVA) 和乙烯 - 乙酸乙烯酯共聚物 / 氢氧化镁 (EVA/MH) 阻燃材料热分解行为的原位、实时的研究工作。在讲解电子显微镜时，将教材中没有提及的环境扫描电镜、扫描隧道显微镜和原子力显微镜及其应用做简单的介绍。上述这些举措可极大地开阔学生的视野，使教学内容跟上时代的发展步伐。
（二） 把科研工作融入教学内容
因本门课程是各种分析仪器在材料研究中的应用，培养的学生毕业后要从事材料的分析测试与研发工作，因此在讲授过程中可把与材料相关的科研工作作为实例展示给学生，把科研回归到教学中去 [3]。例如，笔者把自己近期发表在国外期刊上的一篇关于阻燃乙烯 - 乙酸乙烯酯复合材料论文中所用的分析测试方法、相关实验数据的图形和表格通过 PPT 详细地展示给学生，这些实验结果清楚地展示了如何表征阻燃剂的结构和组成、复合材料的结构分析方法、热学性能、电学性能和阻燃性能的测试和分析，使学生直观地感受到各种分析测试方法在科研中的实际应用，这些应用充分体现了本门课程的重要意义，激发了学生的学习兴趣，学生学习的积极性和和主动性明显提高。
（三） 把实际应用融入教学内容
材料研究与测试方法是一门实践性很强的课程，学习这门课程的根本目的是为了应用。因此， 在讲课过程中应尽可能把各种分析测试方法在生产生活中的应用传授给学生，使他们觉得学有所用，学有所值，从而增加学习兴趣 [4-6]。例如，同样是聚氯乙烯 (PVC) 制品，建筑排水用 PVC 管材和草坪浇水用 PVC 管材性能差别很大，前者室温下质硬坚韧，阻燃性优异，后者非常柔软，耐寒性很好，但极易燃烧，如何表征这些性能的差别？ 为什么会有这些差别？带着这些实际问题，笔者详细讲述了聚合物分子运动、热学性能和阻燃性能的表征方法，培养和锻炼他们分析问题和解决问题的能力，真正让学生感到学以致用。再如， 同样是聚乙烯 (PE)，用高密度聚乙烯 (HDPE) 树脂制备的薄膜通常透明度很差，常用作化肥、水泥等包装袋，不能作为塑料大棚来用，而使用低密度聚乙烯 (LDPE) 树脂制成的薄膜透明度很高，大量用于农田育秧和日光温室，为什么会有这种差别？为使学生更好地掌握材料透光性和力学性能的测试方法，笔者特意收集了一些 HDPE 和 LDPE 的样品，带领学生测试了两种聚合物材料的透明度和力学性能，使学生亲自感受到两种材料在透光性和力学性能方面的巨大差别，同时结合两种聚合物的分子结构详细讲述了其中的原因。由于教学内容紧密结合实际应用，学生有身临其境的感觉，因此学习积极性高涨，课堂气氛空前活跃。
三 教学方法
（一） 充分运用多媒体技术
多媒体辅助教学已是国内外现代教育的重要组成部分，运用多媒体技术能够将一些抽象、静态、枯燥的内容转化为形象、动态、生动的内容，增强课堂教学的表现力 [7]。笔者在教学过程中，把一些大型精密仪器的外观、内部结构、样品分析测试过程、实验结果等拍摄成照片或（和）视频，通过多媒体技术展示给学生，这样可增加学生的直观感受， 提高学习兴趣。在讲述透射电镜和扫描电镜时涉及到很多电镜照片，如果仅用语言很难去准确地描述， 有了多媒体则可以直接把这些内容显示在屏幕上， 教师就可以方便地引领学生去观看和分析。例如， 为了更好地讲解氢氧化镁 (Mg(OH)2) 阻燃剂表面微胶囊化处理对乙烯 - 乙酸乙烯酯共聚物 (EVA) 阻燃性能的影响，笔者用多媒体技术对比展示了阻燃剂含量相同（均为 60 wt%）的乙烯 - 乙酸乙烯酯共聚物 / 氢氧化镁 (EVA/Mg(OH)2) 复合材料和乙烯 - 乙酸乙烯酯共聚物/微胶囊氢氧化镁(EVA/M-Mg(OH)2) 复合材料的耐酸性能。
图 1 为 上 述 两 种 复 合 材 料 用 20% H2SO4 在 25° C 腐蚀 3 h 后表面形貌的 SEM 照片。可见，用纯 Mg(OH)2 阻燃的 EVA 复合材料经过酸腐蚀后表面粗糙不平，有许多凹坑，致密性很差（图 1(a)）。与此形成鲜明对比的是，由相同用量的 M-Mg(OH)2 阻燃的 EVA 复合材料经过酸腐蚀后表面十分光滑平整，连续性和致密性很好（图1(b)）。由此可见，用微胶囊 Mg(OH)2 阻燃的聚合物材料具有优异的耐酸性能。上述实验结果和分析如果不采用多媒体技术进行展示是根本不可能讲述清楚的。因此，充分运用多媒体技术对于本门课程的教学工作十分重要。
图 1 两种不同复合材料用 20%H2SO4 在 25° C 腐蚀 3 h 后表面形貌的扫描电子显微镜照片，
(a) EVA/Mg(OH)2, (b) EVA/M-Mg(OH)2
（二） 实物互动式教学
为了激发学习兴趣，活跃课堂气氛，笔者尝试在课堂教学中用看得见、摸得着的实物与学生加强互动。为此，制备和（或）收集了许多高分子材料样品作为实物教具，上课时把样品展示给学生，结合多媒体技术和传统的课堂教学方法讲解样品制备方法、结构分析和性能测试技术。课后给学生发放新的样品，引导学生积极思考，查阅资料，运用所学知识讨论样品的分析测试方法。例如，白色的聚苯乙烯 (PS) 泡沫塑料 (EPS) 常用作电视机、冰箱等家用电器的包装材料，截取一块 EPS 实物， 引导学生回答以下几个问题：（1） EPS与未发泡的纯PS在热学性能方面有哪些区别？ 如何测试热学性能？（2）为什么 EPS 可用作缓冲包装材料而纯 PS 不行？它们的力学性能有哪些差异？用什么仪器进行测试？用这些问题启发学生独立思考，查阅资料并进行讨论，老师适时介入讨论过程，在热烈的互动式讨论中帮助学生掌握教学内容，避免了照本宣科式的说教。授课过程中实物的使用提高了学生的课程参与度，激发了学生学习的积极性和思考的主动性 [8]。
（三） 开放实验室
本门课程涉及的很多仪器都归属本学院分析测试中心管理，通过分析测试中心开设开放选修实验，让学生自主选择实验项目和内容，在老师指导下亲自动手制备样品、协助教师完成分析测试中心的日常工作，使学生在掌握本课程的基础理论知识的基础上，培养他们分析问题和解决问题的能力，让他们切身体会到本课程的重要意义。此外，通过学院领导协调，将学校内部其他院系的仪器设备也纳入教学范围，请对方仪器操作人员进行讲解演示，弥补了本学院实验仪器不足带来的困扰，大大开阔了学生的眼界。
四 考核方式
传统的卷面考试方式更多的是考核学生对于仪器设备基本原理以及分析测试技术的记忆式的掌握，难以真正评估学生对分析测试技术的理解和灵活运用能力。为了解决这一弊端，除了单一的卷面考试方式外，笔者尝试把学生分成若干小组，每组5 人，每一组指定一种特定的聚合物产品，要求学生制定方案，对产品的至少五种性能进行分析测试， 每个人都必须查阅资料，针对自己要测试的样品的性能选择实验仪器、制备出样品进行测试，并对实验结果进行分析，以大作业方式提交，指导教师对大作业进行批改。按照卷面考试成绩占 60%，大作业成绩占 40% 确定学生的最终成绩。这种考核方式弥补了传统的卷面考试的不足，有效提高了学生对知识的掌握及实际运用的能力。
总之，针对材料研究与测试方法教学中存在的问题，笔者过去三年来从教学内容、教学方法和考核方式三个方面进行了一系列探索性改革， 这些改革措施激发了学生的学习兴趣，增加了学生的参与度和课堂教学的互动性，教学质量显著提高。
参考文献
[1]张美珍，柳百坚，谷晓昱 . 聚合物研究方法 [M]. 北京：中国轻工业出版社 , 2001 : 3-4.
[2]邸明伟，高振华，张大伟，等 . 生物质材料现代分析技术 [M]. 北京：化学工业出版社 , 2010 : 5-16.
[3]李江 , 卢艳丽 , 王永欣 . 材料类专业实验教学的创新模式改革与探索 [J]. 教育现代化 , 2018, 52 :115-116, 135.
[4]杜西刚，王春伟 . 提高基础化学课程学习趣味性的探讨 [J]. 广州化工 , 2011, 39(24) : 162-163.
[5]闫东广 . 高分子材料研究方法教学改革探讨 [J]. 广州化工 , 2013, 41(14) : 190-191.
[6]李伟进，刘聪，陈新丽，等 . 材料化学实践教学的探索与思考 [J]. 教育现代化 , 2019, 94 : 98-100.
[7]金玉顺 . 多媒体技术在“材料研究方法”教学中的应用 [J]. 中国电力教育 , 2013, 19 : 86-88.
[8]袁芳 , 杨超 , 李宗杰 , 等 .《化工新材料概论》研究性教学探索 [J]. 教育现代化 ,2018,5(47):77-78.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！ 文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jiaoyulunwen/32213.html
