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《材料现代分析技术》课程教学方法研究与实践

一、引言

《材料现代分析技术》课程是材料科学与工程类专业的一门专

业特色课，是该专业的主干课程，在整个培养计划的专业课程架构中

起着至关重要的作用。众所周知，材料是人类进化史的里程碑、现

代文明的重要支柱、发展高新技术的基础和先导。现代材料的发展在

很大程度上依赖于对材料性能与其成分及显微组织关系的理解。材料

现代分析技术和仪器的发展，加深了对材料结构和性质的认识，促

进了对材料本质的了解，使得对材料的组分构成、制备方法和工

艺、组织结构与性能，以及它们之间的相互关系的研究愈来愈深入，

为材料科学理论体系的形成打下坚实的基础。国内的清华大学、哈尔

滨工业大学的材料（金属材料、无机非金属材料及有机高分子材料）

及热加工（热处理、铸造、锻压、焊接）专业均开设了《材料现代分

析技术》这门课，国外的如麻省理工学院的材料科学与工程专业也开

设了《衍射与结构》、《材料的成像（微观分析）》等类似的课程。

由此可见，该课程在材料科学与工程类专业中的重要性。由于不同

学校的专

业倾向性不同，课程整体设置不同，讲授内容和侧重点也不同，因此

根据自身的情况开设一门符合本专业特点的《材料现代分析

技术》课程是非常有必要的。

二、我校开设该课程的基本情况

我校自2008年成立材料科学与工程专业以来，所在的材料科

学系就根据国家本科生培养计划，结合学校优势专业和重点发展方

向设置了《材料现代分析技术》这门专业特色课。我们选用获全国普

通高等学校优秀教材一等奖，哈尔滨工业大学周玉院士主编的“十

五”国家规划教材《材料分析测试技术》为主讲教材。课程主要讲

授的内容包括X射线衍射、电子衍射原理、电子光学基础、衍衬运

动学基础等基本理论和X射线衍射仪、电子显微镜等现代仪器的基

本原理和结构，重点讲授材料结构、晶体缺陷以及微区成分、微

区形貌的基本方法，使学生掌握现代材料的分析测试方法和手段，

提高研究和解决材料理论和工程实际问题的能力。

三、《材料现代分析技术》课程教学研究与实践该课程涉及大

量材料科学和物理等领域的基础知识，也涉及理论知识的工程实践

应用，还包含较多抽象的概念和晦涩难懂的公式推导，学生普遍反

映该课程较难学。如何提高学生的学习原动力和兴趣，让学生能够

由被动变为主动学习；如何提升学生的创新思维能力，让学生能够

把理论知识和工程实践应用有机联系起来，是摆在授课老师面前的两

道难题。因此，通过不断改进教学方法、教学手段来提升教学效果

是非常有必要的。笔者自该专业成立以来就一直担任该课程的主讲

老师，积累了一定的教学实践经验。

一）加强背景资料的收集和介绍，提升学生的学习情趣

该课程涉及的主要内容多是抽象的知识，如果直接进入主题，

没有预先做一些铺垫，学生往往会感到困惑，直接影响其继续听课的

兴趣和对知识的深入理解。针对这个问题，可以通过预先介绍相关

的背景资料来解决。例如在讲授X射线性质的章节时，我首先介绍

X射线发现者伦琴的生平，然后讲述伦琴通过偶然现象发现X射线

的过程，并给学生观看伦琴夫人在X射线作用下与底片上留下的完

整手骨影子，并提及我国的李鸿章在X射线被发现后仅7个月就体

验了此种新技术，成为拍X光片检查枪伤的第一个中国人。通过这

些背景的介绍，极大地调动了学生的积极性，学生迫切需要知道X

射线的本质是什么，X射线和其他电磁波的本质区别是什么，X射线

的具体用途有哪些。这样再讲授以上内容就变得顺理成章。在讲授X

射线在晶体中的衍射章节时，我先介绍X射线衍射用于晶体结构分析

的背景，也就是19

世纪末20世纪初国际上困扰人们的两个难题。第一个难题就是1895

年伦琴发现X射线后，认为是一种电磁波，但无法证明。要证明X射

线是一种电磁波，只需证明它可以通过光栅产生衍射，衍射产生的子

波干涉后可以在记录板上留下衍射花样。然后提出X射线无法得到

衍射花样的两个原因：1.X射线根本不是一种电磁波；2.X