多媒体技术在“材料研究方法”教学中的应用

摘要：近年来，多媒体辅助教学已是国内外现代教育的一个重要组成部分。运用计算机多媒体技术可将不同的材料研究方法内容进行模拟仿真，将一些较为抽象的、静态的、枯燥的内容转化为形象的、动态的、生动的、简洁明了的内容，增强课堂教学的表现力。介绍了多媒体辅助教学技术在“材料研究方法”教学实践中的重要作用，同时指出了多媒体教学中应注意的问题。

关键词：多媒体；材料研究方法；教学

作者简介：金玉顺（1968-），女，朝鲜族，吉林龙井人，北京石油化工学院材料科学与工程学院，副教授。（北京 102617）

基金项目：本文系北京石油化工学院教学改革与研究项目“材料研究方法教学模式的改革”的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）19-0086-01

“材料研究方法”是材料科学与工程专业的一门专业选修课，是应用近代仪器分析的基本原理来研究材料的成分、结构、图像分析的一门科学，具有课程信息量大、内容多而抽象且多学科交叉的特点，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，需要及时更新和补充教学内容。同时分析仪器的投入不足、更新换代缓慢和实验教学规模限制也影响了教学效果，因此如何科学、合理地弥补这些不足成为“材料研究方法”教学中的一大难题。多媒体技术具有良好的直观性、形象性和趣味性等特点，[1]应用于课堂教学中，为解决材料研究方法中枯燥、复杂和抽象的问题提供了一种有效手段。

一、多媒体在“材料研究方法”教学中的具体应用

1.调动学生的学习兴趣，提高学习效率

“材料研究方法”的课程内容主要包括高分子材料中常用的各种分析仪器原理、制样方法及在材料研究中的应用。仪器的结构、原理、功能区别等问题都与实验原理、实验成效紧密相关。只有在了解仪器原理的基础上，同时也了解仪器的基本构造才能更好地开展工作，因此教师对这些相关知识的讲解必须形象生动，但书本上的知识往往比较抽象，而且大型仪器昂贵，学校很难配齐，所以学生接触这些大型仪器的机会很少，这就造成教学中理论与实践严重脱节。多媒体课件的应用有效解决了这些难题。在“材料研究方法”教学中恰当地引入多媒体能将文字、图像和声音有机地融合起来，在课堂上就可以从包括内部结构在内的多个角度展示仪器构造，同时可以使学生更好地理解仪器分析的基本原理。例如，X射线的产生过程、X射线衍射原理和衍射仪的聚焦几何原理，如果用语言描述和简单的图片讲解学生很难理解，而通过flash演示，学生觉得很直观，一下子就懂了。在讲授透射电镜、扫描电镜时还涉及很多材料的电镜照片，有了多媒体则可以直接把它们显示在屏幕上，教师就可以很方便地引领学生去观看和分析。学习X射线衍射、热分析以及紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱时，要用到一些材料的图谱，在谱图解析过程中还可将多张图谱叠加成一张图谱，便于材料的综合解析和比较分析。

2.充分利用网络资源，提高学生自主学习能力

计算机和网络技术的迅速发展为实现网络化多媒体教学提供了非常好的契机。[2]很多院校的网页先后推出了精品课、视频公开课、网络共享课程，师生们可以充分学习借鉴这些优质资源，将优质素材、网络视频文件引入课堂，博采众长，提高教学质量。还可以通过网络资源了解仪器的性能、发展现状、应用领域及样品要求、数据处理技巧等方面的信息，加强学生学习主动性和综合能力的培养。

北京石油化工学院的网络教学综合平台给教师的教学准备提供了方便，在“教育在线”网络平台上可以给学生提供教学材料、布置作业，可以进行答疑讨论、调查课程问卷。还可以进行在线测试，及时了解学生的掌握程度。

3.开设虚拟实验，提高分析问题和解决问题的能力

“材料研究方法”是一门实用性较强的课程，要求结合实际问题分析和理解理论知识，因此适当增设一些实验操作课，开展实践性教学也是教学内容中必要的部分。[3]但是，因为材料研究方法涉及的都是比较大型的仪器，仪器设备价格昂贵，资源又少，很难做到随时向每个学生开放。为了更好地进行实践环节，有些学校建立虚拟实验室，将仪器分析仿真模拟软件用于材料研究方法、仪器分析类课程的教学中。由于仿真软件真实再现了仪器的工作原理和样品测试及结果分析过程，学生在计算机上可进行“参数设置”、“谱图扫描”、“谱图检索”和“谱图分析”等操作，从而全面深入地了解和掌握仪器的基本原理、工作参数设置、基本操作过程和测试结果分析等方法。虚拟实验室的建设可以使学生“随时随地”进入实验室，进行虚拟操作与实验，提高教学质量和学习效果。同时，可以让学生先做虚拟实验再进行实际操作，从而提高实践教学效果，降低仪器损坏率，还能培养学生的创新能力。[4]

“材料研究方法”的教学目的是培养学生解决在材料研究过程中出现的实际问题的能力。在过去的教学过程中发现，学生虽然掌握了一定的理论知识和实验技巧，但是还欠缺分析和解决实际问题的能力。为此，在教学过程中将红外光谱数据处理软件、NMR解析软件以及热分析数据处理软件引入课堂教学，引起了学生极大的学习兴趣，充分调动了学生主动学习的能力，提高了学生的分析能力。例如，TG可用于高分子材料热稳定性的研究，但是单独的TG测试只能反映物质受热过程中质量的变化，而其他性质及热分解机理就无法得知，因此TG与其他仪器的联用越来越广泛。TG-MS、TG-GC、TG-IR可用于聚合物热分解机理的研究，在讲解过程中用语言描述和图片有时很难解释清楚不同分解阶段产生的物质结构，而用数据处理软件可以

轻松解决这些难题。在利用红外光谱仪的差谱技术、红外光谱-热分析联用技术研究高分子材料的多相体系研究等工作时，也需要利用数据处理软件进行辨别。由于在实际的实验数据分析过程中，学生必须不断回顾理论知识，并将理论与实际图谱分析相结合，因此数据处理软件在“材料研究方法”教学中的应用促进了学生理论知识的巩固与应用，培养了其真正掌握理论知识并能处理和解决实际问题的能力。

二、“材料研究方法”多媒体教学中应注意的问题

随着计算机技术的迅速发展和普及，多媒体教学手段渗透到教学的方方面面，在“材料研究方法”课程教学中运用多媒体技术提高了课程的教学效果。但是在运用多媒体技术的过程中也遇到了一些具体的实际问题。

首先，教师不仅要熟悉掌握多媒体教学的技术，熟悉并组织好适合学生学习的课件内容，还要讲清重点、难点，控制好教学进度。能用语言解释清楚的内容，尽量使用传统的教学方式。传统的教学方式在面对面的知识传输过程中与学生有情感交流，它使知识的获得在一种温和的有人情味的情景中进行，具有不可抗拒的亲和力。教师在使用多媒体教学时应注意“度”，不能一味地赶潮流而轻视传统教学方式，而应该取长补短，寻找出最适合的教学方式。其次，必须重视学生的主体性和个性差异，不可以将人的思维过程模式化、教学程度机械化，从而丧失多媒体教学的优越性。另外，“材料研究方法”多媒体教学过程中还要注意实际应用环节。随着科技的进步，新的材料、新的方法不断出现，仪器更新换代也越来越快。这就需要教师在讲清“材料研究方法”重要方法的基本原理、仪器基本结构的基础上，不断改进课件内容以适应科技发展的需要，并注意培养学生的创新精神，提高学习者根据自身经验去建构新知识的能力。

三、结语

“材料研究方法”多媒体教学经过几年的应用，收到了良好的效果，但多媒体只是教学辅助手段，不能完全取代传统教学方式在教学过程中的主导地位。在“材料研究方法”多媒体辅助教学过程中，如何进一步适应本课程的特点、优化教学设计、加大信息量、与学生进行更好的交互、加强信息反馈等，都是今后在教学工作中需要进行不断摸索和改进的方向。

参考文献：

[1]刘保霞.多媒体技术在仪器分析教学改革创新中的应用[J].宿州教育学院学报，2009，12（6）：167-169.

[2]周云，张连庆，林金明.多媒体网络化教学平台在仪器分析实验教学中的探索与实践[J].大学化学，2010，25（6）：48-51，57.

[3]雷彩红.“高分子材料研究方法”课程教改初探[J].广东工业大学学报（社会科学版），2008，（S1）：127-128.

[4]张兆志，李丹.多媒体网络技术辅助仪器分析教学的研究[J].河南科技，2013，（2）：276-277.