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[關(guān)鍵詞]材料學(xué)科 實驗教學(xué) 課程體系
[中圖分類號] G642 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）17-0125-02
材料科學(xué)是一門研究固體材料性質(zhì)規(guī)律、設(shè)計及控制材料性能的科學(xué)，其目的在于揭示材料的成分、工藝、組織結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，是與工程技術(shù)密不可分的應(yīng)用科學(xué)。實驗教學(xué)是連接材料學(xué)科教學(xué)工作中理論與實踐的樞紐。只有高度重視實驗教學(xué)工作，才能真正提高學(xué)生理解和掌握專業(yè)理論的能力，才能真正提升學(xué)生實踐和創(chuàng)新的素質(zhì)。
一、高校材料學(xué)科實驗教學(xué)的現(xiàn)狀
長期以來，實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的重要性在教學(xué)過程中往往被忽視，實驗教學(xué)僅僅附屬于理論教學(xué)；整個培養(yǎng)過程中各個獨立的教學(xué)實驗之間缺乏系統(tǒng)性和連貫性，學(xué)生在教學(xué)實驗環(huán)節(jié)所學(xué)到的只是一些與課堂教學(xué)相關(guān)零散的知識，不能系統(tǒng)地了解材料科學(xué)實驗研究各個階段的內(nèi)在聯(lián)系。從而造成知識的斷裂和缺陷，學(xué)生的實驗技能匱乏、工程意識淡漠；或者脫離時代和社會發(fā)展以及學(xué)生實際的狀況，過分強調(diào)學(xué)生的創(chuàng)新實驗，注重創(chuàng)新成果，忽略實驗的基本理論和基本技能培養(yǎng)。在當(dāng)前材料學(xué)科實驗教學(xué)的培養(yǎng)過程中，材料類共性的基礎(chǔ)性實驗沒有得到重視，因而也就不可能使得學(xué)生的綜合素質(zhì)得到有效的培養(yǎng)。
因此，構(gòu)建反映時展需求，有利于素質(zhì)教育和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的科學(xué)合理的材料學(xué)科實驗教學(xué)體系，已經(jīng)成為材料學(xué)科實驗教學(xué)需要亟須解決的問題。
二、材料學(xué)科實驗教學(xué)的目標(biāo)
材料學(xué)科是一門實踐性很強的學(xué)科，實驗教學(xué)是材料學(xué)科教學(xué)的重要組成部分，實驗教學(xué)的目的在于促進學(xué)生鞏固材料學(xué)科的基礎(chǔ)理論知識，掌握材料學(xué)科實驗研究的基本技能，培養(yǎng)學(xué)生運用材料學(xué)科的科學(xué)方法，研究和開發(fā)高性能新材料、改善和提高傳統(tǒng)材料組織性能。在此基礎(chǔ)上才能更好地通過綜合性創(chuàng)新實驗培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，而不是片面追求創(chuàng)新成果。
本科階段材料學(xué)科實驗教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)分為三個層次：一是掌握驗證材料科學(xué)的基本原理，這方面的內(nèi)容主要是材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)中涉及的演示、驗證性實驗；二是掌握材料分析測試與工藝的基本技能；三是創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)。
三、材料學(xué)科實驗教學(xué)體系內(nèi)容
隨著社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，金屬材料、非金屬材料、高分子材料、生物材料等之間融合越來越密切，出現(xiàn)了大量的材料類交叉學(xué)科；各種材料涉及的組織結(jié)構(gòu)、材料性質(zhì)、設(shè)計制備技術(shù)、使用方法等不盡相同，不同材料制備技術(shù)和材料各學(xué)科之間發(fā)展水平存在較大的差異；各高等院校材料學(xué)科專業(yè)特色及材料學(xué)科技術(shù)應(yīng)用服務(wù)的領(lǐng)域不同。由于以上原因，材料學(xué)科實驗課程體系內(nèi)容設(shè)置存在較大難度。
應(yīng)調(diào)整和完善材料類實驗教學(xué)體系、結(jié)構(gòu)、內(nèi)容，以更好地適應(yīng)高素質(zhì)創(chuàng)造性人才培養(yǎng)的要求。湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院根據(jù)材料學(xué)科實驗教學(xué)體系的培養(yǎng)目標(biāo)，以材料基本實驗操作、研究方法、現(xiàn)代測試分析手段為基本實驗教學(xué)內(nèi)容。以學(xué)生實踐能力培養(yǎng)為核心，構(gòu)建了以“材料制備與加工-材料性能測試與評價-材料組織結(jié)構(gòu)分析與表征”為基礎(chǔ)的材料科學(xué)基礎(chǔ)性實驗體系：基礎(chǔ)型實驗、綜合設(shè)計型實驗、研究創(chuàng)新型實驗。
（一） 基礎(chǔ)型實驗
基礎(chǔ)型實驗包括材料制備實驗、材料分析技術(shù)實驗及材料性能測試技術(shù)實驗。這部分實驗內(nèi)容是材料大類基礎(chǔ)性實驗，旨在使學(xué)生學(xué)會基本的儀器設(shè)備操作，了解測試原理和測試方法，重點培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗手段、方法和技能。
湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院將基礎(chǔ)實驗項目從理論課程中分離出來，建立與理論教學(xué)體系相對獨立且有機銜接的實驗課程體系。將原來依附于理論課程的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《材料工程基礎(chǔ)》、《材料測試技術(shù)》課程實驗重新優(yōu)化整合為《材料制備與加工實驗》、《材料性能測試技術(shù)實驗》、《材料組織結(jié)構(gòu)分析與表征實驗》3門基礎(chǔ)實驗課程，加深學(xué)生對理論教學(xué)內(nèi)容的理解，驗證理論教學(xué)的相關(guān)定律、定理和基本概念等。
《材料制備與加工類實驗》 根據(jù)專業(yè)不同而設(shè)置相應(yīng)的實驗教學(xué)內(nèi)容。課程主要是涉及材料的制備及生產(chǎn)加工的實驗項目，目的是使學(xué)生掌握材料的制備及生產(chǎn)加工所需設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)特點、實驗方法、操作技能。
《材料組織結(jié)構(gòu)分析類實驗》是材料大類基礎(chǔ)型實驗。其主要包括材料金相試樣的制備及金相組織觀察、材料組織結(jié)構(gòu)的電子顯微分析等方面的實驗內(nèi)容，目的是使學(xué)生掌握材料的電子顯微分析技術(shù)、X-射線分析技術(shù)的儀器基本構(gòu)造、測試原理、實驗方法及操作技能。
《材料性能測試技術(shù)實驗》 根據(jù)專業(yè)不同而設(shè)置相應(yīng)的實驗教學(xué)內(nèi)容。其主要是涉及材料的力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)性能檢測分析方面的實驗項目，目的是使學(xué)生掌握材料的材料性能測試的儀器結(jié)構(gòu)特點、實驗方法及操作技能。
（二） 綜合設(shè)計型實驗
綜合設(shè)計型實驗必須強化專業(yè)基礎(chǔ)實驗，具有鮮明的專業(yè)特色，以培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識的系統(tǒng)分析和綜合應(yīng)用的能力。通過綜合設(shè)計實驗，學(xué)生將了解從材料制備、結(jié)構(gòu)表征到性能檢測的全過程，使學(xué)生對自己的專業(yè)方向有一個較為全面的了解和認(rèn)識，深化其對專業(yè)理論課程的學(xué)習(xí)。通過綜合設(shè)計型實驗，加強學(xué)生的工程意識培養(yǎng)，加強學(xué)生的動手能力、開放性思維的培養(yǎng)，強化學(xué)生在實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)用基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識，初步形成分析問題、解決問題的能力。
湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院綜合設(shè)計實驗主要從系統(tǒng)性和綜合性出發(fā)，針對不同專業(yè)方向，分別開設(shè)金屬材料、非金屬材料、材料物理、材料化學(xué)、高分子材料4個主要專業(yè)方向的綜合實驗。
（三） 研究創(chuàng)新型實驗
研究創(chuàng)新實驗是為了讓學(xué)生了解最新學(xué)科發(fā)展動向，了解學(xué)科前沿，拓寬學(xué)生的知識面，激發(fā)學(xué)生求新、創(chuàng)新欲望，實現(xiàn)從“要學(xué)生學(xué)”到“學(xué)生自己要學(xué)”的轉(zhuǎn)變。培養(yǎng)學(xué)生在實驗中發(fā)現(xiàn)問題并利用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識分析問題并最終解決問題的科研能力，進而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力。
這類實驗項目主要是三類：導(dǎo)師課程、研究創(chuàng)新實驗和畢業(yè)設(shè)計。研究創(chuàng)新型實驗主要通過以下方案來實施。
湖南大學(xué)材料學(xué)院圍繞“培養(yǎng)將來可成為材料領(lǐng)域和工業(yè)界精英人才的有志向的本科畢業(yè)生”的精英人才培養(yǎng)目標(biāo)，推行本科生“導(dǎo)師制”――本科生從大一開始就必須進入導(dǎo)師團隊，由導(dǎo)師開設(shè)導(dǎo)師課程。這樣，學(xué)生從大學(xué)一年級開始就能夠參與導(dǎo)師的科研實驗和科研學(xué)術(shù)活動。
研究創(chuàng)新實驗項目由學(xué)生自主申報，并成立相應(yīng)的學(xué)生研究小組，在教師指導(dǎo)下完成。這類項目主要依托“ SIT計劃”項目、“湖南大學(xué)大型精密貴重儀器設(shè)備實驗實踐研究項目”。
畢業(yè)設(shè)計主要依托教師在研課題，在畢業(yè)設(shè)計選題中設(shè)置一些創(chuàng)新型的科研課題，也可以由學(xué)生自主提出研究課題，要求學(xué)生一人一題，讓學(xué)生“自主選題、自主設(shè)計、自主實驗”。同時，考慮到教師的教學(xué)科研任務(wù)及實驗條件，對教師指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計的學(xué)生人數(shù)做一定數(shù)量的限制。
研究創(chuàng)新實驗項目和畢業(yè)設(shè)計以學(xué)院各研究所、科研室 （課題組） 、實驗中心及重點實驗室為依托單元，在教師指導(dǎo)和支持下完成。
材料科學(xué)與工程實驗教學(xué)是實現(xiàn)素質(zhì)教育和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和實驗?zāi)芰τ兄豢商娲淖饔谩?gòu)建科學(xué)合理的材料類實驗教學(xué)體系，是材料科學(xué)與工程實驗教學(xué)的基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、科研能力和創(chuàng)新能力的重要保證。材料類實驗教學(xué)體系既要注重大材料類學(xué)科的寬口徑實踐能力的培養(yǎng)，同時也需強化專業(yè)基礎(chǔ)實踐能力的培養(yǎng)。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 孫建林，李曉剛，謝建新等.材料科學(xué)與工程學(xué)院實驗室改革與創(chuàng)新[J].北京科技大學(xué)學(xué)報，2002（4）：74-77.
[2] 劉天模，王金星，黃佳木.以學(xué)生為本，構(gòu)建材料類課程實驗教學(xué)體系[J].實驗技術(shù)與管理，2011（6）：254-256.
[3] 孫建林，薛潤東，冰，韓凌.材料學(xué)科實驗教學(xué)改革的探索與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2011（6）：265-268.
[4] 潘清林，徐國富，肖來榮.中南大學(xué)材料科學(xué)與工程實驗教學(xué)的改革與創(chuàng)新[J].實驗技術(shù)與管理，2011（6）：262-265.
關(guān)鍵詞：材料;本科;創(chuàng)新能力;實驗平臺
中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9324（2014）41-0269-03
一、前言
高等教育的任務(wù)是要合理調(diào)配和使用有限的教育資源，為國家培養(yǎng)更多、更好的人才和創(chuàng)造更多、更好的科研成果，而創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是高等教育人才培養(yǎng)中的重中之重。黨的十六屆五中、六中全會做出了建設(shè)創(chuàng)新型國家的戰(zhàn)略決策，而建設(shè)創(chuàng)新型國家決定的因素是人才，關(guān)鍵是創(chuàng)新型人才。創(chuàng)新型人才對黨和國家事業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。作為建設(shè)創(chuàng)新型國家重要支撐和動力的高等學(xué)校，必須不斷提升自主創(chuàng)新能力，真正擔(dān)負(fù)起培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重任。面對經(jīng)濟社會發(fā)展的新形勢，加強大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，探索適合我國國情的高等學(xué)校創(chuàng)新人才培養(yǎng)之路，是當(dāng)前我國高等教育面臨的重要問題。培養(yǎng)大批接受過良好工程教育，具有堅實基本工程素養(yǎng)和卓越創(chuàng)新能力的未來工程師，是國家走新型工業(yè)化道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家戰(zhàn)略目標(biāo)的必然要求。教育改革必須適應(yīng)培養(yǎng)創(chuàng)新人才的需要，因此，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才已成為現(xiàn)階段我國高等院校在人才培養(yǎng)中的首要任務(wù)，是實現(xiàn)創(chuàng)新型國家戰(zhàn)略目標(biāo)的重要保障。
二、材料學(xué)科創(chuàng)新人才培養(yǎng)現(xiàn)狀
材料是一個科技含量高、學(xué)科范圍廣、技術(shù)密集、應(yīng)用性強的學(xué)科，其理論構(gòu)想、創(chuàng)意、驗證和研究都必須依賴實踐來完成，即通過理論與實踐的結(jié)合，使其有形化、物質(zhì)化。實驗教學(xué)在材料專業(yè)教育中占據(jù)著戰(zhàn)略性的重要地位，是培養(yǎng)材料領(lǐng)域創(chuàng)新人才的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有其他任何教學(xué)方式不可替代的獨特作用。實驗室能為學(xué)生提供一個實踐平臺，學(xué)生在實踐教學(xué)中不僅學(xué)習(xí)科學(xué)實驗的基本知識、方法和技能，更要受到嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)訓(xùn)練，培養(yǎng)科學(xué)的世界觀和方法論，在科學(xué)實驗產(chǎn)生科技發(fā)展突破性成果的一個個實例中激發(fā)探索精神和創(chuàng)新激情，形成創(chuàng)新人才所必須具有的獨立思考能力，分析問題、解決問題的綜合能力和創(chuàng)新能力。在目前的材料類專業(yè)實驗教學(xué)過程中，一般是將本科教學(xué)和科研分開，本科實驗教學(xué)自成一體，有專門的實驗室，專門的實驗人員負(fù)責(zé)指導(dǎo)學(xué)生實驗，而科研資源是博導(dǎo)、碩導(dǎo)帶著研究生在科研實驗室進行科學(xué)研究。本科教學(xué)實驗項目幾年甚至幾十年不變，而在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，知識爆炸的年代，這一本科實驗教學(xué)模式顯然與時代的發(fā)展不符，與培養(yǎng)創(chuàng)新性材料人才的目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)。以山東理工大學(xué)材料學(xué)院的本科教學(xué)實驗為例，本科教學(xué)實驗室承擔(dān)材料科學(xué)與工程、材料化學(xué)和高分子材料與工程三個本科專業(yè)的實驗教學(xué)任務(wù)，該體系傳授材料學(xué)科基本實驗知識和技能，但對于訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)思維方法和創(chuàng)新實踐能力則力不從心。而學(xué)科所擁有的國家工業(yè)陶瓷工程研究中心等科研平臺不承擔(dān)一個本科實驗教學(xué)項目，在創(chuàng)新性材料人才培養(yǎng)過程中暴露出許多不足。因此，我們將材料科學(xué)與工程實驗中心的材料學(xué)科教學(xué)和科研實驗資源重新配置，最大限度的做到資源共享，提高利用效率，期望能更好地服務(wù)于本科教學(xué)，提高材料類本科創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)質(zhì)量，同時也拓寬了科研和社會服務(wù)資源，為高校實驗平臺資源建設(shè)和管理模式改革進行探討。
三、材料學(xué)科教學(xué)科研一體化實驗平臺的建設(shè)措施和成果
我們的實驗室改革圍繞如何科學(xué)配置實驗資源和功能，最大限度的做到資源共享，提高利用效率，更好服務(wù)于教學(xué)、科研和社會服務(wù)的開展，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力，其中主要進行以下幾方面的工作。
1.材料學(xué)院實驗資源現(xiàn)狀分析。截至2007年，材料科學(xué)與工程學(xué)院材料學(xué)科實驗室完成了初級建設(shè)階段，擁有了較為完整的學(xué)科教學(xué)實驗體系和實驗基礎(chǔ)條件，實驗設(shè)備總值達到了950余萬元，但是沒有一臺單價5萬元以上的設(shè)備，承擔(dān)著材料學(xué)科三個本科專業(yè)的實驗教學(xué)任務(wù)，實驗任務(wù)由實驗中心的專職實驗員準(zhǔn)備、指導(dǎo)完成。而以國家工業(yè)陶瓷工程研究中心為代表的科研平臺科研儀器設(shè)備資源總值達到了1800余萬元，其中5萬元以上的設(shè)備50余臺件，承擔(dān)研究生培養(yǎng)和教師的科研任務(wù)。但科研平臺在運行中暴露出許多問題，比如管理人員不足、設(shè)備開發(fā)利用不夠、教學(xué)科研資源分離，導(dǎo)致資源設(shè)備的利用效益偏低，大型設(shè)備的人才培養(yǎng)功能得不到利用，設(shè)備的領(lǐng)用、管理、使用、服務(wù)機制不夠健全。這種狀況使大型設(shè)備的人才培養(yǎng)功能得不到利用，本科生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)得不得保障。隨著學(xué)校建設(shè)教學(xué)科研型大學(xué)目標(biāo)的提出，學(xué)校進入內(nèi)涵式發(fā)展階段，材料學(xué)院也明確提出以培養(yǎng)“能力強、素質(zhì)高、具有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型人才”為目標(biāo)。因此，如何做好實驗資源的優(yōu)化配置、精細(xì)管理和充分共享，推動教學(xué)科研社會服務(wù)三大功能的實現(xiàn)，具有重要的現(xiàn)實意義。
2.教學(xué)、科研一體化實驗平臺建設(shè)。課題組通過調(diào)研相應(yīng)高校材料學(xué)科實驗室建設(shè)的情況，研究分析我校材料學(xué)科實驗教學(xué)及科研方向等，針對實際找出實驗資源配置、共享、使用、管理中存在的問題。通過分析問題，制定調(diào)整改進管理辦法并付諸實施。根據(jù)學(xué)科特點和儀器設(shè)備類型重新劃分實驗室，按照專業(yè)培養(yǎng)方案要求，確定實驗室的教學(xué)功能，充分整合學(xué)科資源建設(shè)教學(xué)科研一體化實驗平臺，打破教學(xué)科研資源壁壘，實施學(xué)科實驗資源共享，以中心為依托統(tǒng)一構(gòu)建學(xué)科教學(xué)科研實驗平臺。不再將實驗室明確分為本科教學(xué)實驗室和科研實驗室，將原來的本科教學(xué)實驗室和各類研究中心（國家工業(yè)陶瓷材料工程技術(shù)研究中心、山東省陶瓷基復(fù)合材料重點實驗室、山東省陶瓷基復(fù)合材料工程技術(shù)研究中心實驗室、工程陶瓷制備技術(shù)國家地方共建工程中心、先進陶瓷材料研究所、功能高分子材料研究所、晶體材料研究所、表面工程研究所、皇冠新材料研究所、鯤鵬精細(xì)陶瓷材料研究所、15個校企共建工程技術(shù)中心等）有機整合為材料學(xué)科教學(xué)科研共享資源平臺，平臺管理人員實行專兼結(jié)合，實驗室專職人員負(fù)責(zé)儀器設(shè)備管理、維護和維修工作，兼職教師參與實驗教學(xué)的指導(dǎo)和實驗室的管理工作。實驗中心的大型精密貴重儀器設(shè)備實行專人專管，將中心擁有的29臺大精貴儀器設(shè)備按照功能分為15個機組，每個機組聘用2名以上的管理人員，實行機組負(fù)責(zé)制，每個機組必須利用大精貴儀器開設(shè)3項以上本科實驗項目。材料學(xué)科教學(xué)科研一體化實驗平臺實行時間和儀器設(shè)備全方位開放。大學(xué)生可以利用實驗平臺信息網(wǎng)站進行實驗儀器設(shè)備使用預(yù)約、實驗時間預(yù)約。實驗時間上的開放，可以讓學(xué)生能夠自主選擇安排實驗，有力調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。實驗設(shè)備自由開放，學(xué)生在實驗室預(yù)約登記后就可以隨時去實驗室進行實驗，實驗室會有專門的實驗教師安排指導(dǎo)。
3.開展創(chuàng)業(yè)，創(chuàng)新訓(xùn)練、競賽，與教學(xué)實驗互相補充。材料學(xué)科教學(xué)科研一體化實驗平臺除具備進行大學(xué)生實驗教學(xué)功能外，還建設(shè)成為大學(xué)生創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)新訓(xùn)練、學(xué)科競賽的平臺。利用平臺優(yōu)質(zhì)資源開展各層次的材料實驗技能大賽、新材料創(chuàng)新設(shè)計大賽、組織參加“挑戰(zhàn)杯”創(chuàng)業(yè)計劃大賽，開展國家級、校級科技創(chuàng)新項目，與實驗教學(xué)互相補充，彌補實驗教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容和模式上的局限和不足，形成完整的實踐創(chuàng)新體系，這是提高當(dāng)代大學(xué)創(chuàng)新素質(zhì)的有效途徑。
4.充實實驗教學(xué)隊伍，提高實驗教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)科研一體化平臺聘任高水平的理論課教師和科研人員參與到實驗教學(xué)中，充實實驗教學(xué)隊伍，提高實驗教學(xué)隊伍水平和素質(zhì)。目前平臺已經(jīng)聘請了28名專任教師為兼職實驗指導(dǎo)教師。中心實行實驗室工作人員的動態(tài)流入機制，提高了實驗指導(dǎo)人員的數(shù)量和水平。實行“科研導(dǎo)師”制，為每個本科生配備科研導(dǎo)師，引導(dǎo)本科生參加科技創(chuàng)新活動，以大學(xué)生第二課堂創(chuàng)新研究活動和開放實驗室項目為紐帶，加強課外實驗教學(xué)，將實驗教學(xué)延伸到學(xué)科的科研基地，逐漸使課外實驗教學(xué)成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑之一。
5.規(guī)范過程管理，完善監(jiān)控體系。實驗資源平臺建立以后，運行和管理由實驗中心統(tǒng)一組織和協(xié)調(diào)，學(xué)科實驗教學(xué)指導(dǎo)委員會負(fù)責(zé)對實驗教學(xué)的重大問題進行決策。建立完善各項平臺運行過程管理制度、平臺開放制度和質(zhì)量監(jiān)控評價體系。實行實驗室房間責(zé)任人制和大精貴儀器設(shè)備機組負(fù)責(zé)制，實驗室責(zé)任人和大型機組每年年底考核，考核的主要內(nèi)容包括為大學(xué)生服務(wù)的實驗項目數(shù)、實驗教學(xué)質(zhì)量、指導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新項目數(shù)、參與學(xué)生人數(shù)和大學(xué)生獲獎情況等方面，考核合格的實驗室和機組續(xù)聘，不合格的解除聘用。
6.教學(xué)科研一體化實驗平臺實踐效果。實驗教學(xué)打破本科生實驗單一的演示實驗方式，組織各種形式的興趣科技小組，配備大型精貴設(shè)備機組責(zé)任人為指導(dǎo)教師，讓學(xué)生參與到教師的科研課題中，在實驗研究過程中提高樣品處理、儀器操作、結(jié)果分析等實驗技能。平臺“以研究引領(lǐng)教學(xué)，以研究促進創(chuàng)新，教學(xué)和研究相互交融”，大量科研項目整合提煉為研究創(chuàng)新實驗內(nèi)容，通過課程實驗、創(chuàng)新活動、技能大賽等多樣的實驗教學(xué)方式鍛煉學(xué)生。把科研活動、工程實踐與實驗教學(xué)緊密結(jié)合起來，提高實驗教學(xué)質(zhì)量。每年中心大型設(shè)備使用培訓(xùn)相關(guān)實驗項目和學(xué)生創(chuàng)新活動課題達30多項，受益學(xué)生170余人。如培訓(xùn)學(xué)生對化學(xué)氣相滲透爐、多功能高溫?zé)Y(jié)爐、計算機控制流變儀、高效液相色譜儀等大精貴設(shè)備操作熟練，提高了學(xué)生的就業(yè)競爭能力，學(xué)生在畢業(yè)時受到企事業(yè)單位技術(shù)開發(fā)部門、質(zhì)量控制檢測部門的歡迎。利用教學(xué)科研一體化實驗平臺資源，近三年畢業(yè)生論文有7篇獲得山東省優(yōu)秀學(xué)位論文，42篇獲得學(xué)校優(yōu)秀論文;17名同學(xué)在大學(xué)生數(shù)學(xué)建模大賽和“挑戰(zhàn)杯”創(chuàng)業(yè)計劃大賽等比賽中獲獎;本科生正式發(fā)表學(xué)術(shù)論文22篇;在“大學(xué)生第二課堂創(chuàng)新活動”項目中，本科生承擔(dān)完成285項;材料學(xué)院本科畢業(yè)生一次就業(yè)率達到90%以上。
參考文獻：
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【Key words】Powder materials and technology；Teaching benefits teachers as well as students；Leading science and technology
《粉體材料與工程》是我校材料科學(xué)專業(yè)本科生主干專業(yè)課程之一，集理論概括性與跨學(xué)科交叉性于一身，同時也與基礎(chǔ)學(xué)科和應(yīng)用科學(xué)緊密相連[1]，綜合運用現(xiàn)有教學(xué)技術(shù)和手段，結(jié)合前沿專題與實驗教學(xué)，對于提升學(xué)生對于知識的綜合運用能力、實踐創(chuàng)新能力具有重要的意義。本課程對學(xué)生未來的就業(yè)與科研工作，同樣具有認(rèn)知與過渡的重要作用。
1 粉體材料與工程在國民經(jīng)濟與前沿科學(xué)中的重要意義
粉體材料的理論知識與實際應(yīng)用，遍布與人們的生產(chǎn)生活，從古至今，從生產(chǎn)到科研，從工業(yè)到農(nóng)業(yè)，無處不在。無論中華文明中的陶瓷與火藥，制墨與印染，還是現(xiàn)代工業(yè)的選礦與煤炭運輸，石油業(yè)的催化與超硬材料的磨料磨具，粉體材料與技術(shù)都在默默的發(fā)揮著重大的作用。
隨著現(xiàn)代檢測與微觀技術(shù)的發(fā)展，特別是納米技術(shù)與納米材料產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，人們對于粉體有了更為廣闊的分類（塊體，顆粒，超細(xì)/超微顆粒，納米顆粒，皮米/飛米顆粒）[2]。對于微觀粉體科學(xué)的研究，在太陽能電池、無機抗菌材料、納米仿生材料、超導(dǎo)材料、復(fù)合功能材料等前沿科學(xué)的研究中越來越被人們所重視。
2 粉體材料與工程的課堂與實驗教學(xué)內(nèi)容
針對于材料科學(xué)專業(yè)，《粉體材料與工程》的課堂教學(xué)主要針對以下幾個專題進行講授：顆粒的幾何特征，粒徑測試方法，粉體顆粒的力學(xué)性質(zhì)，粉碎與制備，分級與分離，儲存與轉(zhuǎn)運，混合與造粒，危害與防治等[1-5]。增加備受關(guān)注的納米材料與技術(shù)，應(yīng)用廣泛的粉體工業(yè)設(shè)備的專題介紹。同時輔以《粉體材料與工程實驗》課程的實驗設(shè)計與操作（包括氣流粉碎實驗、粒度測試與表征、顆粒表面改性等實驗），使學(xué)生充分認(rèn)識粉體材料與技術(shù)所涉及的物理、化學(xué)等各個學(xué)科知識，并了解粉碎、造粒、粒度測試與表征等微型儀器設(shè)備的原理與使用；綜合本專業(yè)實習(xí)基地（協(xié)進陶瓷）現(xiàn)場的實習(xí)認(rèn)知與實際操作，充分調(diào)動學(xué)生對于知識的運用和理解，激發(fā)科研興趣，為就業(yè)與科研工作打下良好的基礎(chǔ)。
3 粉體材料與納米材料
納米材料與納米技術(shù)是新型科學(xué)與技術(shù)的代表之一，因為其對神秘微觀世界的深入分析以及對現(xiàn)代生產(chǎn)生活的巨大影響而越來越多的被廣大同學(xué)所喜愛，在絕大多數(shù)的材料科學(xué)與工程院校均獨立開設(shè)了課程。納米粉體屬于微觀粉體的一種，是粒徑尺寸介于1-100納米的粉體顆粒；納米粉體具有粉體的一般特性，納米技術(shù)適用于多數(shù)的粉體工程；且納米粉體和技術(shù)具有自己獨特的尺度特性，如燕山大學(xué)、吉林大學(xué)與美國芝加哥大學(xué)合作制備的納米孿晶結(jié)構(gòu)金剛石，其硬度相當(dāng)于天然金剛石的兩倍[6]。這些研究成果的引入與介紹，為課堂教學(xué)增添了較大的學(xué)習(xí)樂趣。《粉體材料與工程》課程中，納米材料與技術(shù)是其中重要的一部分，因此把握好粉體材料/技術(shù)與納米材料/技術(shù)對于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與科研興趣具有重要的作用，也可以為《納米材料》等課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
4 粉體材料及粉體技術(shù)與科學(xué)研究
考研、讀博，從事科研工作，是學(xué)生們畢業(yè)后的選擇之一，也是現(xiàn)在科技發(fā)展、社會需求對教育教學(xué)提出的一個潛在要求。粉體材料與技術(shù)，涵蓋了粉體制備技術(shù)、測試技術(shù)、表面改性技術(shù)、納米材料與技術(shù)、顯微儀器操作與設(shè)計、分子藥物制備、納米能源器件等各種先進的技術(shù)與理念[7]。因此，針對于粉體材料的教學(xué)，在基本教學(xué)內(nèi)容中，添加一定的前沿科學(xué)知識，有助于學(xué)生科研興趣的培養(yǎng)，對于今后研究生科研課題的基礎(chǔ)教育與銜接，有著重大的影響。粉體產(chǎn)業(yè)相關(guān)的儀器設(shè)備，如今在實驗室中更加微型化、普遍化，如激光粒度儀、掃描電子顯微鏡等，這些設(shè)備的原理掌握與熟練操作，對于今后的科研工作、設(shè)備的改造與研發(fā)，有一定的推動作用。
粉體材料及技術(shù)，與實際生產(chǎn)生活息息相關(guān)，因此開設(shè)《粉體材料與工程》相應(yīng)的實驗課程必不可少。為了加強學(xué)生對粉體技術(shù)的熟悉和掌握，我院單獨開設(shè)了《粉體材料與工程實驗》課程，實驗內(nèi)容以制備、表征和改性為主；依據(jù)本地的粉體行業(yè)熱點（本專業(yè)對應(yīng)的實習(xí)基地協(xié)進陶瓷是建筑用外墻磚領(lǐng)軍企業(yè)之一）和實驗室現(xiàn)有科研課題、相關(guān)設(shè)備，制定了高嶺土粉碎及顆粒表征實驗、粉體顆粒表面改性劑測試等實驗。實驗中應(yīng)用到小型氣流粉碎機、標(biāo)準(zhǔn)篩、激光粒度儀、掃描電子顯微鏡等粉體技術(shù)常用的制備（破碎）、篩分、表征設(shè)備，與《納米材料》、《材料科學(xué)基礎(chǔ)》和《現(xiàn)代材料分析測試技術(shù)》等課程緊密相連。《粉體材料與工程實驗》課程，聘請材料學(xué)專業(yè)研究生作為助理，針對于粉體技術(shù)與理論知識在科研中的應(yīng)用和重要性，在學(xué)生間相互交流得到強化。
5 粉體材料及技術(shù)與生活
關(guān)鍵詞：材料化學(xué) 專業(yè)實驗 科研結(jié)合
中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）05（a）-0045-01
材料化學(xué)專業(yè)是一個在我國多所高校都設(shè)立的本科專業(yè)，這個專業(yè)研究材料的制備、組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用，具有明顯的交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科和應(yīng)用型學(xué)科的性質(zhì)。同時，材料化學(xué)專業(yè)是一門應(yīng)用型理工科專業(yè)，實驗教學(xué)在此專業(yè)的教學(xué)活動中占有重要的地位。實驗教學(xué)開展的好壞將直接影響本專業(yè)畢業(yè)生的水平。另一方面，實驗教學(xué)是高等院校理工科專業(yè)教學(xué)體系的重要一環(huán)，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力方面具有舉足輕重的作用。從大的方面講，高等院校人才培養(yǎng)的結(jié)果將直接影響我國的國際競爭力，因為國家間的競爭是人才的競爭，高素質(zhì)的人才是一個國家創(chuàng)新的根本，因此，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才就成為擺在我國高等教育面前最緊迫的任務(wù)。針對上述觀點，為更好的培養(yǎng)我校材料化學(xué)專業(yè)本科生的實驗探索能力和創(chuàng)新精神，結(jié)合我校在化學(xué)與材料科研方面的特點，經(jīng)過多年的實驗教學(xué)探索，我們建立了以前沿科學(xué)研究融入材料化學(xué)專業(yè)實驗的新型實驗的教學(xué)方式，以科研骨干力量作為實驗指導(dǎo)老師，一方面強化學(xué)生的基礎(chǔ)動手能力，強調(diào)基本功；另一方面帶領(lǐng)學(xué)生緊跟學(xué)科發(fā)展方向，突出以學(xué)生為中心的實驗教學(xué)模式，形成依托科研方向和科研項目的研究式為主的實驗教學(xué)方式。
1 專業(yè)實驗的基本構(gòu)成
我們將專業(yè)實驗課程分為材料合成、結(jié)構(gòu)及性能測試實驗和材料加工與設(shè)計實驗兩大部分，這兩部分專業(yè)實驗貫穿兩個主旨，一個是加強學(xué)生對專業(yè)知識的理解和掌握，同時，提高學(xué)生的基本動手能力和基本實驗素養(yǎng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)完成無機化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、電化學(xué)、物理化學(xué)以及其它前導(dǎo)課的理論課及實驗課的基礎(chǔ)上，進一步學(xué)習(xí)材料化學(xué)方面的相關(guān)理論及實踐知識。這一部分包括的實驗有：（1）LaCeCoNiO3鈣鈦礦超細(xì)粉末的制備；（2）電沉積法制備ITO/TiO2/CdS半導(dǎo)體復(fù)合薄膜；（3）X射線衍射粉末法物相分析；（4）染料敏化二氧化鈦納米晶薄膜電極的光電流測試；（5）TiO2/CdS半導(dǎo)體膜電極光電性能的測試；（6）采用比表面分析儀測定改性納米TiO2的比表面積；（7）鈣鈦礦型汽車尾氣三元催化劑性能的測試；（8）以SBA-16為模板電沉積Fe；（9）CVD法制備碳納米管；（10）氣敏傳感器件的加工、組裝及測試；（11）偶氮苯的電子結(jié)構(gòu)和光譜性質(zhì)的理論計算；（12）金紅石相TiO2的晶體結(jié)構(gòu)及相關(guān)性質(zhì)的計算；（13）壓力對金紅石相TiO2的帶系的調(diào)控作用等。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對功能材料及納米材料的制備原理、方法有深刻的理解和認(rèn)識，并使學(xué)生能將化學(xué)的基本理論與功能材料有機結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和創(chuàng)新能力來解決材料化學(xué)問題，使學(xué)生對現(xiàn)代材料化學(xué)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢有所了解。另一方面，是學(xué)生科學(xué)研究能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，利用實驗教師的緊跟時代的科研課題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時，讓學(xué)生體會到在科學(xué)探究過程中的樂趣。包括有：（1）基于納米結(jié)構(gòu)TiO2光電池的組裝及其性能；（2）TiO2納米粒子的制備、表征及其光催化性能；（3）功能復(fù)合微球設(shè)計合成及性質(zhì)研究等實驗，這些實驗的結(jié)果并不是唯一的，學(xué)生可以選擇自己感興趣的方向選擇其中一個。通過材料化學(xué)實驗，使學(xué)生了解無機化合物功能材料領(lǐng)域的最新進展，系統(tǒng)掌握無機納米粒子、超微粉體的制備、分離、表征以及性質(zhì)研究等方法，培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力。
2 專業(yè)實驗與科研相結(jié)合
依托功能無機材料化學(xué)教育部重點實驗室、光電與能源環(huán)境材料省級重點實驗室、功能材料省高校重點實驗室，我院教師在新型石墨烯材料、半導(dǎo)體光電轉(zhuǎn)換電極材料、光催化材料、化學(xué)傳感器、光存儲材料和有機光電功能材料及器件等方面的研究已經(jīng)達到了國際前沿水平，同時，承擔(dān)材料專業(yè)化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)的老師全部承擔(dān)參與了國家自然科學(xué)基金項目，并且絕大多數(shù)老師都是國家自然科學(xué)基金項目的項目主持人，這些資源為給學(xué)生開展優(yōu)質(zhì)的材料化學(xué)專業(yè)實驗提供了保證。學(xué)生根據(jù)每一位指導(dǎo)教師的研究方向和課題并結(jié)合學(xué)生自己的興趣，設(shè)計和執(zhí)行實驗方案。在各科研團隊老師的指導(dǎo)下，分析實驗結(jié)果，對存在的問題提出解決方案，最后得出實驗結(jié)論。隨著科研團隊研究方向的發(fā)展，實驗內(nèi)容每隔三、四年即會調(diào)整更新，讓學(xué)生始終能跟蹤材料科學(xué)發(fā)展的方向，體會到創(chuàng)新的樂趣，自然增加了學(xué)生的積極性。
3 為學(xué)生創(chuàng)造條件繼續(xù)深入科研
對一些學(xué)有所長，并且有時間和精力的同學(xué)，我們對他們開放實驗室，為學(xué)生創(chuàng)造條件。有興趣的同學(xué)可以在課余深入到教師的科研實驗室，在相關(guān)教師的指導(dǎo)下，進行科學(xué)探索研究。因為專業(yè)實驗的老師絕大部分都是科研骨干，所以學(xué)生在上專業(yè)實驗課程的時候，能夠了解各個老師的研究方向并找到自己感興趣的方向，在課余時間，學(xué)生就可以找到相關(guān)的老師，繼續(xù)自己感興趣的研究，為他們?nèi)蘸蟠蛳禄A(chǔ)。進幾年來，已經(jīng)有幾位本科生在專業(yè)實驗之后，走進實驗室進行科學(xué)研究，并憑借其本科階段的研究經(jīng)驗成功申請到獎學(xué)金，到發(fā)達國家的大學(xué)繼續(xù)攻讀研究生學(xué)位。
經(jīng)過這些專業(yè)實驗課程的改革之后，學(xué)生的上課熱情高漲，學(xué)習(xí)的積極性也極大的提高起來，而且還有一些學(xué)生迸發(fā)了進一步進行科學(xué)研究的熱情。這樣又倒過來推動了學(xué)生對理論課程的學(xué)習(xí)，從總體上改善了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，能夠更好的培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。
參考文獻
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南昌大學(xué)地處江西，江西有著非常豐富的銅、鎢、稀土等礦產(chǎn)資源，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，江西已經(jīng)形成了從礦產(chǎn)開采、冶煉、再到加工的一套比較完整產(chǎn)業(yè)鏈。但江西金屬企業(yè)多集中在產(chǎn)業(yè)鏈上游，利用高新技術(shù)生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的企業(yè)不多，特別是在銅、鎢的深加工方面，無論是研究水平還是生產(chǎn)技術(shù)水平都與國外存在一定差距。由于缺乏相關(guān)專業(yè)人才使得江西省資源得不到充分的開發(fā)和利用，造成資源優(yōu)勢的浪費。作為中國高等教育的重點大學(xué)，南昌大學(xué)有義務(wù)也有必要積極培養(yǎng)與省情相適應(yīng)的專業(yè)人才，將江西的資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為技術(shù)優(yōu)勢，為江西和國家的發(fā)展做貢獻。然而此次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，南昌大學(xué)雖然每年都培養(yǎng)出很多材料專業(yè)學(xué)生，但真正能進入到江西銅、鎢和稀土領(lǐng)域的學(xué)生卻很少。就目前情況來看，南昌大學(xué)雖然設(shè)置了大量的實踐教學(xué)內(nèi)容，但其實踐教學(xué)體系研究內(nèi)容相對比較分散，都是根據(jù)各個課程的特點開設(shè)一些實驗課，沒有形成比較系統(tǒng)的有針對性的實驗實踐教學(xué)體系。要改變這種現(xiàn)狀，就需要對實驗教學(xué)和實習(xí)實踐進行有效的整合，開展富有江西資源和產(chǎn)業(yè)特色的材料科學(xué)與工程專業(yè)實踐教學(xué)體系研究。通過本次對江西的資源特色和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及國內(nèi)外著名大學(xué)實踐教學(xué)模式的調(diào)查和研究發(fā)現(xiàn)，南昌大學(xué)可以從以下幾個方面進行改進:
1．教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變發(fā)展著眼于省情，江西有著非常豐富的礦產(chǎn)資源，一方面，作為江西省教學(xué)和科研實力最強的重點大學(xué)，培養(yǎng)這方面的技術(shù)和研究型人才來服務(wù)于江西建設(shè);另一方面，正因為有這種很好資源和產(chǎn)業(yè)的外在優(yōu)勢，南昌大學(xué)就應(yīng)該充分的加以利用，在以后的研究和探索中形成自己獨有的專業(yè)和技術(shù)優(yōu)勢。
2．課程設(shè)置方面首先，銅、鎢生產(chǎn)和加工工藝都比較傳統(tǒng)，學(xué)生在掌握好專業(yè)課的基礎(chǔ)上完全可以自學(xué);但稀土材料就不同，它涉及內(nèi)容廣泛，又自成一體，同時也是一門新興學(xué)科，知識理論對本科生來講還是有一定深度。為此，學(xué)校應(yīng)該聘請在相關(guān)方面有深入研究的專家和教師，開設(shè)相關(guān)課程，教授學(xué)生相關(guān)方面的專業(yè)知識。其次，學(xué)校可以開設(shè)相關(guān)專題講座，邀請一些大型企業(yè)的工程師或是技術(shù)人員進行定期或不定期技術(shù)介紹或給學(xué)生授課，這不僅可以促進學(xué)生對企業(yè)的生產(chǎn)過程、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)技術(shù)以及產(chǎn)品的了解，也為將來的工作打下扎實的基礎(chǔ);同時也可以促進學(xué)生對專業(yè)知識的消化［3］。再次，學(xué)校應(yīng)加強與國內(nèi)外高校和研究所相關(guān)方面的交流與合作。
3．實驗設(shè)置方面雖然實驗課程較多，但就目前的實驗安排來看，與本土優(yōu)勢資源相關(guān)的較少，實驗設(shè)置可以向這方面有所側(cè)重。
4．實踐教學(xué)改進可借鑒麻省理工學(xué)院的實踐教學(xué)模式。麻省理工學(xué)院(MIT)有一個本科實踐機會計劃(UPOP)，它由三個階段組成:第一階段:安排一周富有挑戰(zhàn)性的、集中而全面的學(xué)習(xí)培訓(xùn);第二階段:由兩部分組成。前部分在春季學(xué)期雇方與學(xué)生的雙向選擇，達成協(xié)議后，雙方簽訂協(xié)議。后部分為10—12周的夏季實踐;第三階段:參加由助教們安排的討論會。討論時學(xué)生必須提供一份報告并做答辯，答辯通過后得到3個學(xué)分。雖然UPOP實施的社會環(huán)境和實施方式與我們的實踐教學(xué)大不相同，但它有以下幾個方面值得我們借鑒:UPOP有一個專門的部門或者說是管理隊伍負(fù)責(zé)UPOP協(xié)調(diào)、學(xué)生服務(wù)以及與校友聯(lián)系等管理工作，這就保證了學(xué)生的實踐活動能夠順利實施，如果過程中遇到問題也可以及時得到解決。所以我們的高校也需要設(shè)立相應(yīng)的管理部門來專門負(fù)責(zé)學(xué)生的實踐教學(xué)工作。在實習(xí)之前，管理部門要給學(xué)生安排一個集中培訓(xùn)，除了專業(yè)技能的培訓(xùn)之外，最主要的是訓(xùn)練他們的溝通與協(xié)作能力。學(xué)生的實踐活動不一定局限于學(xué)校的統(tǒng)一安排，可以鼓勵學(xué)生主動與企業(yè)聯(lián)系，分小組實習(xí)肯定會比大批量人員的實習(xí)質(zhì)量更好。無論是哪種實習(xí)方式，學(xué)生和企業(yè)一定要簽訂協(xié)議，以保障學(xué)生的安全和企業(yè)的利益不受損失。實習(xí)結(jié)束之后，學(xué)生為了得到學(xué)分，還必須從本學(xué)院找一位教師評閱實習(xí)報告和參加答辯，討論整個實踐情況。當(dāng)然，在實踐教學(xué)過程當(dāng)中，除了可以參考以上幾個方面，我們還應(yīng)注意選擇大型的正規(guī)的企業(yè)進行實習(xí)，這不僅可以較好的保證學(xué)生的人身安全，也可以讓學(xué)生學(xué)到更專業(yè)更前沿的知識;同時我們還應(yīng)該注重學(xué)生興趣和愛好的培養(yǎng)，興趣是學(xué)習(xí)的最大動力。
二、國內(nèi)外大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)實踐教學(xué)差別及其原因
著眼于世界，我們發(fā)現(xiàn)，美國，德國，英國，日本，澳大利亞等工業(yè)比較發(fā)達的國家，他們的高等教育尤其是工科教育水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他國家。這與他們本國的國情、教學(xué)理念、文化等因素存在著密切聯(lián)系。經(jīng)過此次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，他們的工科實踐教學(xué)都具有以下幾個特點:1、學(xué)生人數(shù)少，實踐教學(xué)資源充足，實驗室隨時向?qū)W生和教師開放，而且學(xué)校會舉辦很多的學(xué)術(shù)交流活動。2、社會對大學(xué)生的實踐實習(xí)活動非常支持，保證學(xué)生有大量的機會去培養(yǎng)自己的實踐動手能力。3、對學(xué)生理論知識的培養(yǎng)較弱，更注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實踐創(chuàng)新能力。4、重視學(xué)生興趣和特長的培養(yǎng)，從事研究的教師和學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)相對較高。以上幾點都是我國大多數(shù)高校所不具備的，其原因有多個方面:第一，高等工科教育受國情的制約和影響。雖然我國高校的實驗教學(xué)資源比較完善，但由于學(xué)生人數(shù)多，就很難保證實驗和教學(xué)質(zhì)量;同時，人數(shù)多也不便于學(xué)生和實驗設(shè)備的管理，所以我國大部分高校的實驗室很難做到隨時向?qū)W生和老師開放，這種現(xiàn)狀導(dǎo)致的結(jié)果就是我國學(xué)生的實踐動手能力和專業(yè)素質(zhì)普遍不如發(fā)達國家的學(xué)生。第二，我國高校的實踐教學(xué)得不到社會的足夠支持。一般的中國企業(yè)都不太愿意接受學(xué)生在其單位實習(xí)，其原因是多方面的:一是現(xiàn)在我們還沒有一套比較正規(guī)合作協(xié)議來保證學(xué)校和企業(yè)雙邊利益;二是學(xué)生實習(xí)必定會影響企業(yè)正常的生產(chǎn)工作，可能會損害企業(yè)的經(jīng)濟利益。三是企業(yè)擔(dān)心自己的技術(shù)專利或科研成果外泄。第三，中國傳統(tǒng)的教學(xué)方式———灌輸式教學(xué)，雖然能夠使我們的學(xué)生有較高的理論水平，但同時也使我們的學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)的能力和實踐創(chuàng)新能力。
三、我國未來實踐教學(xué)的發(fā)展趨勢
雖然現(xiàn)在我們都配備了科學(xué)工具箱和學(xué)具袋，為教師準(zhǔn)備實驗材料節(jié)省了時間和精力，但是教師們并不能將實驗材料準(zhǔn)備的砝碼完全壓在工具箱和學(xué)具袋上。因為，其中的材料有些實驗效果不明顯，有些甚至?xí)?dǎo)致實驗失敗。因此，我們在備課過程中要做到心中有數(shù)，對實驗材料要精挑細(xì)選。我們不要忽視學(xué)校實驗室中留下來的常識課的實驗材料，只要是能在科學(xué)課上用得上的，就應(yīng)該選擇合適的材料對其進行整理和修復(fù)，尤其是像酒精燈、燒杯、放大鏡、鐵架臺、溫度計、彈簧秤、水槽等實驗材料，要好好保管，在科學(xué)實驗課中，發(fā)揮他們應(yīng)有的作用。例如，我在上《測量水的溫度》一課時，就充分利用了常識課留下來的燒杯、溫度計等實驗材料，讓其在科學(xué)課中得到充分利用。其實，以往常識課教學(xué)中的許多實驗材料，經(jīng)過整理后還是能在科學(xué)實驗課中利用的，如簡單機械實驗盒、熱學(xué)實驗盒、物體沉浮實驗盒等質(zhì)量較好的器材，實驗效果比科學(xué)工具箱中的器材要好得多。因此，選用現(xiàn)有的實驗材料對我們有效開展科學(xué)實驗非常重要。
二、拓展實驗材料的渠道，充分保障實驗器材
1.用心對待，注意積累
科學(xué)教師首先在平日教學(xué)中要做一個有心人，隨時留意可作為科學(xué)實驗材料的東西，不斷搜集和積累，同時，還可以調(diào)動學(xué)生開展相應(yīng)的搜集活動。例如，四年級下冊的《各種各樣的巖石》一課，經(jīng)過每次實驗教師和學(xué)生的共同搜集，我們實驗室中的巖石種類愈加增多；三年級的《養(yǎng)蠶》《種鳳仙花》單元，我們可以讓學(xué)生把整個“養(yǎng)”的過程，或每次微小的變化拍成照片或拍成錄像，通過收集、陳列學(xué)生的這些作品，可以為下一次教學(xué)提供豐富的資源。通過一輪輪的收集積累，以后科學(xué)教學(xué)中的實驗材料準(zhǔn)備就會變得輕而易舉。
2.動手自制，替代不足
由于已有的實驗材料并不能滿足每一項科學(xué)探究活動的需要，部分探究活動要求的實驗材料根本難以在實驗室中尋找到，這時就要求教師根據(jù)實驗要求自行設(shè)計、制作實驗器材了。例如，教學(xué)五年級的《金屬的熱脹冷縮》一課時，學(xué)校實驗室里只有銅球可以用作研究固體的熱脹冷縮，這顯然難以讓學(xué)生信服實驗的結(jié)果。于是，我就在課前設(shè)計并制作了一個新的教具。我把兩根靠在一起但沒有連在一起的鋁條接入簡單電路中，利用酒精燈在兩根鋁條的縫隙處加熱，過了一會兒，學(xué)生驚奇地看到了小燈泡突然亮了的實驗現(xiàn)象。這證明了鋁也有熱脹冷縮的性質(zhì)，而且燈泡的發(fā)光與否對學(xué)生眼球的刺激更大，學(xué)生實驗起來更有興趣。
3.發(fā)動學(xué)生，拓展渠道
關(guān)鍵詞 透射電鏡 實驗課程 材料學(xué)科 體會
透射電子顯微鏡（Transmission electron micro-scope，TEM）簡稱透射電鏡，是利用高能電子束作為照明光源對材料的顯微結(jié)構(gòu)進行高倍放大成像的大型分析設(shè)備，目前已廣泛應(yīng)用在各科技領(lǐng)域，是探索研究微觀世界的有力工具。借助于該設(shè)備，研究人員不僅可以表征材料的微觀形貌，還可以直接觀察到材料內(nèi)部的組織狀態(tài)和微觀缺陷，借助于電子衍射功能還可以分析材料的晶體結(jié)構(gòu)，因此，透射電鏡已成為材料研究不可或缺的一種測試手段。
武漢理工大學(xué)材料學(xué)科作為學(xué)校的重點學(xué)科，不可或缺的就是對材料測試方法的學(xué)習(xí)。隨著教學(xué)改革的不斷深入以及越來越多的學(xué)生對透射電鏡的需求，對本科生開設(shè)透射電鏡實驗課程勢在必行。但在具體的教學(xué)工作中，存在一些棘手的問題，如不同學(xué)科所采用的制樣方式以及觀察重點都有所不同，而且由于透射電鏡作為一種大型儀器設(shè)備，結(jié)構(gòu)精密且操作步驟復(fù)雜，而實驗課學(xué)生眾多，貿(mào)然進行操作可能會出現(xiàn)操作不當(dāng)，引起設(shè)備不能正常運行等。在這種背景下，如何在有限的教學(xué)中做到有的放矢，既讓更多的學(xué)生得到實踐的機會、學(xué)到更多的知識，又要確保儀器在使用過程中完好無損，就顯得非常重要。我們單位由于測試樣品種類比較廣泛，但大多集中在無機非金屬材料、金屬材料等樣品，需要涉及到低倍形貌的拍攝、高分辨電子顯微觀察和電子衍射的分析等方面。因此，我們針對材料學(xué)科特點，有針對性地開展教學(xué)內(nèi)容，包含樣品的制備、對透射電鏡結(jié)構(gòu)、原理和操作的了解以及圖像分析的掌握。
1 理論教學(xué)
透射電鏡結(jié)構(gòu)比較精密，操作相對復(fù)雜，如果每年讓許多學(xué)生都上機操作，且不能因失誤操作導(dǎo)致?lián)p壞儀器，教學(xué)難度較大。因此，在實踐教學(xué)之前，我們會首先要求學(xué)生預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)書中的內(nèi)容，對透射電鏡有一個初步的了解。然后開設(shè)理論教學(xué)，向?qū)W生詳細(xì)地介紹透射電子顯微鏡的原理、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用、粉體和塊體的制備等理論知識，在接觸儀器之前提前講解儀器的操作步驟、特點及注意事項，并展示一些透射電鏡的圖像特點，希望學(xué)生對透射電鏡有進一步的認(rèn)識，并且可以認(rèn)識到透射電鏡與掃描電鏡、X射線衍射等其他測試方法之間的差別及聯(lián)系。這樣學(xué)生們在進入實驗室前，已經(jīng)對實驗內(nèi)容有了充分的了解，可以減少不必要的失誤。
2 實驗教學(xué)環(huán)節(jié)
2.1 儀器介紹及操作演示
帶領(lǐng)學(xué)生進入儀器房間之后，我們首先對于前期教學(xué)中介紹的實驗注意事項，重新針對實物強調(diào)一遍，加強印象。然后結(jié)合儀器本身，簡單介紹一下儀器的結(jié)構(gòu)和原理，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚搱D片與實物結(jié)合起來，加強理解。最后，我們將儀器的操作步驟向?qū)W生演示一遍，其間結(jié)合理論中所介紹的一些原理和結(jié)構(gòu)特點進行講解。
2.2 實踐操作
實踐操作是實驗教學(xué)中最重要的環(huán)節(jié)，針對不同的學(xué)科，需要調(diào)整其相應(yīng)的側(cè)重點，并演示相應(yīng)的典型樣品。在這個環(huán)節(jié)中，我們分為三個部分來進行。
（1）樣品的制備，包括銅網(wǎng)的選擇、粉末樣品的分散和制備、塊體樣品的切割、打磨、凹坑和減薄等。不同類型的樣品，拍攝要求不同，所選擇的銅網(wǎng)類型也不一樣，一般情況下要求粉末樣品分散均勻，濃度不宜過高，也不宜過低，而塊體樣品需要切割成直徑3mm的圓片，打磨至100%em厚，凹坑后再進行離子減薄。
（2）針對學(xué)科特點，選擇既可以拍攝低倍形貌，也可以拍攝高分辨晶格相的樣品放入電鏡進行拍攝。首先指導(dǎo)學(xué)生打開電子槍閥門，出現(xiàn)光斑后，對光路進行合軸之后，尋找合適的樣品區(qū)域，拍攝清晰的低倍形貌照片以及高分辨電子顯微圖像，儀器和樣品條件允許的情況下，還可進行電子衍射花樣的拍攝，同時在拍攝過程中穿行合軸的指導(dǎo)和樣品的解析。由于透射電鏡操作上的難度，學(xué)生很難在短時間內(nèi)完全掌握儀器操作，而實驗課時有限，因此，我們只要求學(xué)生對操作的整個過程進行初步的掌握即可，如需獨立操作，可在后期參與專門的培訓(xùn)。
（3）針對圖像數(shù)據(jù)的處理。我們針對性選取一些有特點的圖像數(shù)據(jù)，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會采用Digitalmicrograph軟件測量樣品的尺寸、晶面間距，學(xué)會樣品缺陷結(jié)構(gòu)的觀察以及電子衍射的簡單標(biāo)定等，并布置相應(yīng)的圖片作業(yè)，希望學(xué)生可以在課后熟練運用軟件，并利用晶體的理論知識與實際數(shù)據(jù)結(jié)果相聯(lián)系進行分析和理解。
3 結(jié)論
透射電鏡的廣泛應(yīng)用，逐步對實驗教學(xué)提出了更高的要求，但又受限于其本身大型精密儀器的特質(zhì)，如何針對不同學(xué)校不同學(xué)科不同樣品，有側(cè)重點地開設(shè)教學(xué)課程，是個一直以來都在探索和改進的課題。本單位針對測試樣品廣泛但集中在無機材料的特點，有針對性地開設(shè)實驗課程，不僅指導(dǎo)學(xué)生了解電鏡操作，還將理論課程中關(guān)于材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的W習(xí)融入數(shù)據(jù)解析，既有助于提高實驗教學(xué)的實用性，也增加了學(xué)生對理論知識的理解，對以后從事科研工作大有裨益。
參考文獻
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