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[摘 要]现代测试技术由于其课程内容抽象的语言形式与复杂的物理学基础使学生对其敬而远之，教学效果不理想。要改变这种状况，首先需要激发学生的学习兴趣。我国的高等教育正在全面推进素质教育，努力培养具有创新精神与实践能力的大学生。当代大学生个性鲜明，对新鲜事物的好奇心、求知欲更加强烈，他们对传统单一的大学授课模式早已感觉“索然无味”，他们渴求的是“无图无真相”、“我也要试试”这样更为热情的学习模式。把科研融入教学中是一种有效的尝试，也是高校教师更好兼顾教学、科研与社会服务三大社会职责的有益探索。
[关键词]现代测试技术；教学探索；科研融合
[中图分类号] G640 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）03-0058-02
一、前言
随着试听新媒体的迅速发展，当代大学生的信息接收方式也从传统的章节性文字越来越多地转移到图片、动画、短片等新兴载体。在传统大学的教育课本、课堂中，大段单纯性的文字描述辅以简单示意性的图片这种受教模式早已无法激发学生学习的兴趣与热情。
现代测试技术不仅是材料学科本科教学中的核心必修课程，更是材料学科各种科研高频使用设备的入门引导。但是，现代测试技术相关课程教材的更新严重滞后，教材的编排模式中仍然存在大量抽象的文字表述，其中相关仪器设备的物理学基础更是设计大量的理论公式推导，这些内容会对学生的学习热情会造成不小的冲击。此外，现代测试技术相关课程也受到教学条件的限制。课程主要是对于一些先进测试仪器，如X射线衍射仪（XRD），扫描电子显微镜（SEM）等大型常用科研设备的教授。虽然教学框架中安排了实验课程部分，但是由于设备昂贵，参与的本科生人数众多，对这些设备仅仅侧重于外观与结构的简要介绍，学生的学习效果并不理想。此外，对于课程学习的考试考查题目设计也相对单一，偏重于理论的死记硬背，或是复杂公式的推导。学生学习的目的往往是单一的应付考试检查。笔者在一些旧书店中往往能够找到几乎全新的教材，这也从侧面反映出学生对课程的漠视。作为材料学科的核心专业基础课程，现有的教学方法与模式值得广大从教工作者反思。
二、案例设计与分析
1969年美国麻省理工学院通过设立“The Undergraduate Research Opportunity Program”（UROP）计划，鼓励本科生通过参与教师的科研项目培养其实践能力与创新精神。《国家中长期科学和技术发展纲要2006-2020》也明确提出鼓励大学生参与科研工作，在实际中培养当代大学生的探索兴趣、科学精神和创新精神。当代大学生对新鲜事物的尝试兴趣与接受能力正在不断提升，对教师的相关的科研工作充满了好奇与学习冲动。例如，我校每学期开展的“本科生走进实验室”的相关活动都有吸引了大量的本科生参与其中。现代测试技术所讲授的内容正是材料学科科研高频使用设备。并且，现代测试技术课程开设一般在大学三年级，其最终目的也是为了让学生能够在日后的工作与继续学习中使用相关设备，解决实际问题。如果能够将复杂、抽象的理论教学融入趣味性更强的科研实践，将会大大提高课程的教学质量。于是笔者结合自身科研工作，通过对设置同一具体命题，两种不同教学模式进行了实际教学初探。
命题详述如下。
两种教学方法分别是：1.采取单纯课堂理论授课，讲述阿基米德定律与扫描电子显微镜相关知识，然后采用相关ZrO2-30wt%Al2O3复合材料样品进行扫描电镜观察实验，课程结束后进行考试；2.相同内容纯课堂授课后，马上进行补充实验教学，分别采用同一块样品进行阿基米德排水法实验与扫描电镜观察实验，课程结束后采用同一命题进行考查。
从事无机非金属材料相关专业的相关人员可以看出，密度与微观结构观察是相关领域实际科研中最为基础与普遍的工程命题，也是诸多进一步材料性能测试与表征的基础。那么这一命题如何能够激发学生的学习兴趣呢？其原因就在“阿基米德排水法测算的材料密度”的相关题设上。
阿基米德排水法测算的材料相对密度R的内容十分简单，其公式如下：
其中m1，m2分别为样品的干重与液体中称重，ρm与ρt分别为样品测量密度与理论密度。其相关内容学生在中学时代就已经有所涉及，因此课堂讲授时并没有太多的理解障碍。
但是，给学生的复合材料测试样品为非完全密实化材料，这也是实际科研与工程普遍遇到的实际问题。学生在实际排水法测量密度时就发现：当样品浸入水中后，样品表面有气泡逸出，而且在水中称量时质量在发生一段时间增长后才能趋于稳定。更加令学生吃惊的是，他们测量的样品密度与计算的理论密度比值，即相对密度，居然大于100%。反常的实验结果引起了学生们的讨论与思考，这种反常的实验结果产生的原因是什么？
学生带着疑问进行扫描电子显微镜的观察实验，这时候教师进行辅助讲解：扫描电子显微镜能够采用不同的电子信号进行样品的表征观察，利用二次电子能够进行细节的形貌观察，利用背散射电子能够对复合材料的成分进行区分。然后进行设问，扫描电子显微镜中Compo模式下图像有明显的衬度对比，是利用的哪一种电子信号？明暗衬度产生的原因又是什么？学生在SEM观察实验中可以清楚地发现，样品中能够明显观察到三种不同衬度：分别是亮色（代表ZrO2），灰色（代表Al2O3）与黑色（代表气孔）。这不仅加深了其对于电镜相关理论知识的认识，更重要的是使得学生意识到原来他们测量的样品中存在着大量的残余的开口气孔，样品并没有完全的密实化烧结。再次回到阿基米德排水法测算材料密度的实验，学生意识到原来浸入水中样品表面气泡的逸出原因是因为水浸入到了样品中；而相对密度大于100%的原因是由于水的浸入造成样品湿重测量偏大所致。如果对命题进一步加深，你对材料的烧结制度如何进行优化建议？结合学生在材料科学基础核心课程的学习中曾经讲授过的内容：材料的三个典型烧结阶段模型完全闭合气孔形成的经验相对密度为大于93%，且烧结体中形成完全的闭合气孔是烧结进入烧结后期的典型标志。那么，通过这一道题目的理解与解答，学生不仅能够对当下的学习课程有更加深刻的理解，而且能够对先修课程所学的内容加深认识，构筑材料学科良好的学习框架体系。
通过对两组不同教学模式学生学习效果的考试检查，笔者发现“纯课堂理论讲授”学习组的学生在考试成绩上要略低于“理论与科研并重”学习组的成绩；但是对比参与“本科生走进实验室”项目的学生，笔者发现经历过“理论与科研并重”学习组的大多数学生能够在实验室顺利开展相关的科研实验，而且对于实验技能与数据结果的分析远远高于“纯课堂理论讲授”学习组的学生；而“纯课堂理论讲授”学习组的学生在面临类似科研问题的解决时往往需要重新查阅相关资料或者是教师的再次讲授。“本科生走进实验室”项目开设时间一般是在学期末尾或下一个学期，这一结果表明，参与“纯课堂理论讲授”学习组的学生仅仅能够适应较短时间的课程考试考察，学习的效果无法较长时间的进行保持，教育仅仅达到了“授人以鱼”效果。而通过“理论与科研并重”学习组的学习，通过自己动手与观察实验，学生不仅对于课堂所讲授的扫描电镜原理知识有了更加清楚的理解，把书本上大量深奥抽象的文字进行了具象化，而且这也对他们日后继续进行实际生产与科研工作产生了良好的指引效果，在某些程度到达到了“授人以渔”的良好效果。
三、总结
目前，我国的高等教育正在全面推进素质教育，努力培养具有创新精神与实践能力的大学生。当代大学生个性鲜明，对新鲜事物的好奇心、求知欲更加强烈，他们对传统单一的大学授课模式早已感觉“索然无味”，他们渴求的是“无图无真相”、“我也要试试”这样更为热情的学习模式。把科研融入教学中是一种有效的尝试，也是高校教师更好兼顾教学、科研与社会服务三大社会职责的有益探索。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 胡璋剑.应用型人才培养模式新论[M].北京：中国社会科学出版社，2009.
[2] 邵士权.我国高等学校教学方法创新研究[J].高等教育研究，2013（6）.
[3] 曲明贵，张静武.“材料现代分析测试方法”精品课程建设实践[J].教育与教学研究，2010（1）.
[4] 周艳军.提升学生实践与创新能力培养途径的探索[J].实验技术与管理，2011（11）.
[责任编辑：陈 明]