材料分析与表征课程教学模式的改革与实践
时间：2022-12-07 09:00:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
齐义辉，于景媛，张 越，马胜男
材料分析与表征课程教学模式的改革与实践
齐义辉，于景媛，张 越，马胜男
(辽宁工业大学 材料科学与工程学院，辽宁 锦州 121001)
为提高材料分析与表征课程的教学效果，采用线上线下混合的教学模式，实施课程教学的改革与实践。依托辽宁工业大学（以下简称我校）MOOC在线教学资源平台，不断加强线上资源建设，科学合理地进行线上课程教学。结合工程实际，通过不断完善线下的课堂教学模式和方法、实行考试方法改革和课程思政等措施，取得了很好的教学效果，提升了研究生的理论分析能力、科研能力和实践能力。
材料分析与表征；
线上线下混合教学模式；
教学改革
材料分析与表征是我校材料类研究生的一门学位课，也是从事材料领域科学研究必须掌握的基本内容。通过学习X射线衍射强度计算、物相分析、应力分析、织构测定、合金相的电子衍射、衍衬、能谱、波谱分析，以及先进的检测技术等内容，使研究生在材料晶体结构和物相组成分析方面具有扎实的理论知识和分析能力，具有利用材料分析与表征的基本方法，科学处理和分析实验数据并获得正确结论的能力。
由于研究生教育一直存在着以理科教育的方式培养工程师的现象，侧重“工程科学”，而非“工程应用”的知识结构，研究生缺乏解决实际工程问题的经验和能力。目前，研究生多数只是被动接受知识，没有成为学习的主体。为培养具有扎实理论基础的应用型人才，必须实施以研究生为中心的理念，打破传统“满堂灌”的授课模式，充分利用互联网及信息技术在课程教学方法和学习方式中的优势[1,2]，开展课堂教学方法改革与创新，激发研究生学习兴趣，提高课堂教学质量。为此，我们对材料分析与表征课程进行了线上线下混合教学模式的改革与实践。
2013年5月，我校材料分析与表征课程被评定为研究生校级精品课。该课程经过多年建设，已经建设成了一门师资水平较高，内容丰富，教学方法与手段比较先进，与学科前沿密切联系的课程[3,4]，受到研究生的欢迎与好评。
2016年5月，东北大学出版社出版了学校立项教材《材料分析与表征》。2019年以前，我校材料分析与表征课程以线下的多媒体授课为主，研究生被动接受教师的讲解，学习主动性不强，同时，课程资源也比较有限。与材料测试技术相关的课程的教学改革较多，但多数是本科的课程，研究生课程的教学改革较少[5-13]。在中国大学MOOC平台，已有中南大学等多所高校的关于材料测试方面的MOOC资源，只是供本科学生选择学习，但有关研究生的课程资源几乎没有。我校MOOC教学资源平台上传了部分的课程视频和作业、习题等资源，供研究生线上学习。但针对研究生的线上学习，如何进行资源建设，如何处理好线下教学与线上教学的关系，如：哪些内容适合线上？线上内容如何设计？线上教学占比多少合适？以及课内外作业、考试、实践环节如何线上线下分布等问题，都需要在研究生的教学中进行探讨和实践，这些对于工程教育背景下，提高研究生的学习能力、掌握专业技能具有重要的实际意义。
因此，在最近两轮的材料分析与表征课程教学中，实施了线下教学与线上教学混合的教学模式。通过不断加强网络优质教学资源建设，重视信息技术在教学活动中的运用，使研究生学习方式从单一和被动转向多元和主动，推动形成处处能学、时时可学的学习新环境，发挥在线教学资源及现代信息技术在课堂教学中的重要作用。
（一）加强线上资源建设
完善现有的课件、作业题，不断加大信息量，上传至我校MOOC在线教学资源平台，作为任务点，供研究生学习。依托超星、中国大学MOOC、酷学辽宁LOOC等网络教学平台，查找与本课程有关的课件、视频、作业题、思考题，汲取其他院校同类课程的精华，补充到我校的线上资源里。如：精选了超星平台下同济大学许乾慰老师的材料研究方法课中电子显微分析作为任务点；
在课外学习环节，链接了南京理工大学朱和国老师的“材料科学研究与测试方法”，供研究生拓展学习。增加了网上作业题量，有单选题、多选题、填空题、简答题等100多个。科学、合理地设计线上授课内容，把简单易懂的知识性内容通过课前MOOC形式自学。通过线上资源，把碎片化的理论知识串起来，反哺实体课堂，形成了处处能学、时时可学的学习新环境，也部分解决了差异化的因材施教问题，增加了拓展学习的内容。
（二）实施线上课程教学
在课程开始讲授前，开通MOOC教学平台，发布课程的教学大纲、学习指南、知识结构、学习任务、课程所有课件及学习视频等，明确任务点，让学生明确课程的总体学习任务。在具体的每一节课前，发布本次课的学习内容和要求，发布本次课的讨论题和在线测试题，供学生预习课程内容，思考讨论题。学生可以随时随地复习讲授的内容，完成线上布置的作业和测试题，使研究生学习方式从单一和被动转向多元和主动，应用多元的教育手段提高育人能力。
（三）完善线下课堂教学
根据课程内容特点，设计合适的教学方法。采用案例教学，增加工程应用类题目，密切与生产实际的联系。如石油化工管道现场的无损检测，采用制备复型的方法，再喷碳或喷金属处理，增加衬度，有利于研究生对质厚衬度的理解。如铝合金的时效，借助第二相的析出过程，应用透射电子显微镜观察第二相的衍射衬度明场像和暗场像，以及基体和第二相的衍射斑点；
利用扫描电镜及能谱仪，详细了解SEM的像衬度原理、分辨率等知识，理清能谱仪和波谱仪的点、线、面分析在材料物相成分测试时的各自特点。在衍射斑点分析中，应用低合金高强度钢中的碳（氮）化物，如碳化钛、氮化钒等的衍射斑点，详细分析斑点花样的特点、形成机理，通过计算与分析，开展指数标定、晶带轴的确定、指数标定的误差分析，以及第二相与基体的取向关系等。通过应用工程案例，引导学生兴趣，使学生认识到课程内容的重要性。
对于抽象的、理论性强、不易理解的内容，由浅入深，采用启发式、探究式、讨论式、参与式等教学。如衍衬的运动学理论、衍衬的动力学理论、高分辨像等，重点讲授物理模型，弱化数学公式推导，深入了解像形成的本质。课堂时间用于重点难点知识学习，利用多媒体、动画演示等手段，找到解题的突破口。师生共同交流课前发布的思考题，以学生为主，充分发挥研究生学习的主体性，在课堂的最后由教师点评总结。主讲教师在授课过程中，改革传统教学模式、方法，注重知识体系构建、学习兴趣激发和学习实践情景的构建，充分发挥课堂教学在知识转化、学习引领、应用能力提升等方面的优势。
（四）引入新的分析测试手段和知识内容
不断更新教学内容，形成前后衔接、知识结构科学合理的完整体系，满足课程新要求。依托我们学校新的分析测试仪器，如,原子力显微镜、激光共聚焦显微镜、背散射电子衍射、直读光谱仪以及先进的扫描透射电子显微镜和球差电镜等，使学生明确当今仪器分析技术是朝着快速、准确、自动、灵敏以及适应特殊分析方向的发展趋势，让学生重点掌握各种分析测试手段的特点、功能、适用的范围、简单的操作与设备维护，明确现代仪器分析的重要性。
（五）提升教师教学和教改能力以及考核方式改革
通过参加专题培训，参加有关的专业学术会议和教学改革会议，开展专业知识和教学方法交流，加大课程线上和线下教学教改力度。不断提升教师应用信息化教学资源与手段的能力，开展网络在线课程应用技术研讨和经验交流，熟练应用我校MOOC在线教学资源平台，积极实施线上教学。
改革现有的期末一张卷考试方法，增进研究生平时学习的主动性和积极性，避免一味地死记硬背。加大平时考核力度，线上线下考试相结合，将课程考核落实于教学的全过程。实现全方位地评价研究生的学习态度、学习能力、学习质量和学习效果，促进教学水平和人才培养质量的提高。
（六）引入课程思政
为加强爱国主义教育，增强学生民族自豪感和荣誉感，在线下课程教学过程中，积极引入与课程内容密切相关的思政知识，突出中国科学家的贡献。如在讲授晶体衍射和衍衬知识时，突出凝聚态物理学家、电子显微学家李方华院士的贡献[14]。她将衍射分析的技术引入到高分辨电子显微学中，在高分辨电子显微像的衬度理论和图像处理理论与方法研究、微小晶体结构测定、原子分辨率晶体缺陷测定，以及准晶的研究中做出了重要贡献，提出了赝弱相位物体近似像衬理论。在讲授材料结构与缺陷分析时，强调叶恒强院士的贡献[15]。他与国外同时独立地发现传统晶体学不允许的五次对称性，发现并研究了二十面体对称、八次、立方对称等准晶相，为我国在准晶实验研究居于国际前列做出了突出贡献。学生对科学家的工作非常感兴趣，经常引起热烈的讨论。
通过线下、线上教学改革与实践，改变了教的样态，激发了学的动力，使研究生学习方式从单一和被动转向多元和主动。多元的教育教学手段，提高了学生的分析测试以及科研能力。近三年来，材料类学生在研究生各类创新竞赛中取得优异成绩，累计荣获国家级奖项3项、省级各类竞赛奖项15项；
研究生发表学术论文40余篇；
10余篇硕士学位论文获评校优秀硕士学位论文。在历次省、学校组织的硕士学位论文抽检中，优良率达90%以上。已有20名硕士研究生继续深造，在北京科技大学、东北大学、大连理工大学、中科院、沈阳工业大学、大连交通大学等单位攻读博士学位，高质量就业率达到50%以上。
研究生课程的设计应以研究生发展为中心，加强教学吸引力，激发学习积极性和自主性。以MOOC教学为切入点的在线教学作为实体教学的重要补充，越来越受到研究生的欢迎。线上线下混合式课程建设是目前研究生课程教学改革的重要方向。为落实“以研究生为中心”理念，我们根据学科专业及课程特点，打破传统“满堂灌”的授课模式，考虑当今知识获取的便捷性，把握研究生碎片化获取信息的特点，在材料分析与表征课程中实施了线上线下相结合的混合式教学模式，充分发挥线上线下教学的各自优势，使研究生真正成为学习的主体，取得了很好的教学效果，大大提升了研究生的理论分析能力、科研能力和实践能力。
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[14] 李方华院士获世界杰出女科学家成就奖 [EB/OL]. (2005-07-11) [2021-09-20]. https: //alumni.whu. edu.cn/info/1039/6460.htm.
[15] 叶恒强院士获中国电子显微学终身成就奖[EB/OL]. (2020-11-30) [2021-09-20]. https://www.sohu.com/435428809_120056486. 2020-11-30.
：10.15916/j.issn1674-327x.2022.04.030
G642.4
B
1674-327X (2022)04-0117-03
2021-10-11
辽宁工业大学研究生教育改革创新项目经费资助(YJG2021008)
齐义辉(1965-)，男，辽宁兴城人，教授，博士。
(责任编辑：付春玲)
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