非金属材料测量方法刍议

课程内容连惯性不强由于不同测试仪器、不同测试方法涉及的测试原理不同，因而课程章节之间的内容有较强的独立性，甚至于毫不连惯，整个课程的教学成为一个相对分散的体系，而且与其他专业课的联系也很少，往往使学生感觉教学内容零散，不利于准确掌握与记忆。课程结束后，学生对每种测试方法之间的相互补充、相互验证的关系认识太少，在实际应用中往往出现只知用某一种测试方法分析一类问题，而不会综合其他的测试方法进行更全面的分析、以得到更可靠的信息的现象。需要测试实验平台的大型现代测试仪器支撑为了使学生更好地掌握本课程所涉及的主要仪器的工作原理和实际操作，并最终做到能学以致用，学生最好能够直接接触测试仪器，获得感性认识，因此对教学条件要求较高。测试方法课所涉及的设备属于大型精密仪器，一台透射电镜至少要数百万甚至上千万元，既是教学仪器也是重要的科研设备。这个特点决定了测试方法课的实验教学模式不可能像大学物理等实验一样，学生人手一台自己操作，实验教学只能以演示性为主，因而在很大程度上只能给学生一个表观印象，影响了对课程内容的深入了解和掌握。课程教学效果差课程涉及许多学科内容和知识，面广，公式原理多，学生不易理解，仅通过传统的单一平面式纸介课本文字和挂图，或者是幻灯投影式教学难以反映分析测试原理以及各种仪器使用的动态知识，学生的学习积极性不高，互动性不强。再加上部分学生基础不够扎实，难免给学生心理上笼上了阴影，造成了学生学习中的畏难情绪。显然，现代科技发展的需求与教学现状的局限形成了强烈对照。如果沿袭旧的教学模式，势必影响学生对课程内容的掌握，对学生阅读相关文献和进一步学习造成较大障碍，不能适应现代科技发展的要求。因此，如何在现有的教学环境下解决这些问题，保证教学质量，使学生掌握先进的材料分析方法，培养学生的综合分析和创新能力，是这门课程改革的关键，也是开展研究性教学的重要环节。对该课程的理论教学，既不能照搬教材，也不能完全采用传统的教学方法，这就要求教师在授课过程中采用合理、适当的教学方法。

根据这门课程的特点，选择合理的教学内容，设定教学重心非常必要。在课堂教学方面，简略介绍每种仪器的原理和结构，把重点放在各种仪器的应用、样品的制备方法及如何分析测试、分析数据结果上，强调知识的运用。将教学目标由以往的“以仪器为中心”转化到“以材料为中心”，由“技能培训”转化到“思维能力培养”，这样，可以激发学生的学习兴趣，使学生不感到枯燥。这一思路的改变，也使教师在授课过程中将科研引入到教学中，从而教授给学生的不再是简单的技能，而是从事科学研究的思路与方法，提高了学生的科研能力，以期真正实现学生知识、能力、素质三者的协调发展。教学方法改革教学方法是教师从事教学工作的工具和手段，对实现教学目标、提高教学实效有着重要的意义。在教学过程中，因材施教，运用学生乐于接受的逻辑形式，可实行直观式、启发式、讨论式、参与式、案例式等生动而丰富的教学形式，激发学生的学习兴趣和学习积极性。然而，教学的根本任务是让学生从被动接受知识转化为主动自觉地学习知识，着重培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。传统的教学方法中，学生只是“吸进”没有“呼出”，教师自我感觉讲得头头是道，分析得清楚明了，学生却学得被动，能力得不到提高，学生对整体的教学没有概念，教师教什么学生学什么，课程之间缺少联系。因此，教学改革要努力改进教育教学的方法，改变满堂灌、死记硬背的方式，大力提倡启发式教育，推行研究性学习。

采用“牵一发动全身”、“震一点动整链”的思路组织教学，可以达到最佳的教学效果。问题链教学模式就是这样一种高效教学模式[1-4]，它以学生为主，通过精心设计问题链，引导学生按照“发现问题—分析问题—解决问题”的思维发展过程，通过问题的提出，探索解决问题的方法。对于“无机非金属材料测试方法”课程的教学，可对教学内容进行问题情境设计，组成教学问题，形成按顺序解决的教学问题逻辑链条即问题链。实际操作的教学实施程序为：产生问题情境1引导学生分析问题讨论找到解决问题的方法产生问题情境2分析问题讨论解决问题……循环下去。需要说明的一点是：问题链中的问题的答案既不存在于学生以前的知识中，也不存在于所提供的信息中。这种问题能引起学生的情感反应，造成学生的智力“困窘”，从而激发学生找到解决问题的兴趣。以X射线衍射分析基础为例，设计问题链：什么是X射线？X射线的本质这样的X射线如何产生的？X射线管产生出的X射线如何描述，有什么特征？X射线谱这样的X射线与物质有怎样的相互作用？散射和吸收相干散射是晶体产生衍射的基础。这个问题链主要是创设情境，通过这样环环相扣的问题，将学生引入课题：X射线和物质相互作用可以产生相干散射，而相干散射是晶体产生衍射的基础。以电子显微分析基础为例，设计问题链：光学显微镜的分辨本领多大？局限性，需要提高分辨本领如何提高分辨本领？采用短波源哪些短波源合适？电子电子可以发展光学吗？波性，可改变运动方向如何使电子改变运动方向？静电透镜，磁透镜。这个问题链主要是创设情境，通过问题链，将学生引入课题：电子可以凭借轴对称的非均匀电场、磁场的力，使其会聚或发散，从而达到成像的目的。问题链式教学注重了知识之间的内在联系，强调整体教学，注重了学生的生活经验和潜在的学习能力，强调学生学习的主体性，注重对已有知识的复习和对后继学习的铺垫，强调学新温故，知新延后，具有较强的逻辑结构。通过一系列教学问题即问题链的研究性学习，学生不仅可以掌握科学的知识和成果，而且还知晓这些知识和成果获得的过程、方法和途径，旨在强化学生问题意识，培养学生思维的独立性和创新性。

针对“无机非金属材料测试方法”课程属于边缘科学，多学科交叉，起点高、知识面广、难度大等特点，教学过程中从两方面同时进行尝试性改革。选择合理的教学内容，重点讲解各种仪器的应用、样品的制备方法及如何分析测试、分析数据，强调知识的运用。在此基础上尝试采用问题链教学模式，创设问题情境，组成教学问题，形成按顺序解决的教学问题逻辑链。该方法使学生在教师的主导下逐渐建立起系统的仪器分析知识结构体系，提高了学生接受新知识、新方法的能力，增强了学生的创新思维。若长期坚持问题链教学模式，学生的问题意识、研究意识可能会变成一种习惯，有助于培养学生的创新精神和创新能力。

作者：马文 白玉 王俊 董红英 单位：内蒙古工业大学材料学院 内蒙古工业大学化工学院