关于材料分析课程中xrd的实验教学思考

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1、关于材料分析课程中XRD的实验教学思考(苏州大学沙钢钢铁学院，江苏苏州215021)摘耍：材料分析测试技术是材料相关专业的重耍基础课程，它具有很强的应用性及实践性，实验教学是其必不可少的教学环节，本文结合该课程的特点，尤其针对实验中心即将开设的X射线衍射实验课程，提出了一些教学侧重点，以使学生能更好地掌握材料分析测试的方法，提高其对材料研究的综合分析能力。关键词：材料分析；实验教学；X射线衍射中图分类号：G642.3文献标志码：A文章编号：1674-9324(2016)49-0260-02材料的检测和分析技术对于材料的发展起着关键的作用，因此在高校与材料冇关联的专业，

2、如金属材料、冶金工程、应用物理、材料成型等，基本都开设了材料分析测试技术这门课程［1］。该课程的主要教学内容通常包括X射线分析、扫描电子显微分析和透射电子显微分析等，另外还会简单介绍一些其他分析方法，如离子探针、俄歇电子能谱仪等。其中，作为材料晶体结构分析的主要手段，XRD的应用越来越广泛。一、课程特点材料分析测试技术是一门实践性很强的课程，诸如XRD、SEM等大型设备有很强的应用性，因此实验教学是必不可少的重要教学环节和有效教学形式，是将所学的理论知识和实际科研问题相联系的重要纽带。由于涉及的都是大型贵重设备仪器，在传统的实验教学环节中多是以参观或演示性实验为主，但

3、即使有实验老师的讲解和演示，学生最多也只是对设备的结构、原理及操作方法加深一下表观认识，其综合实验能力及思维方法并不能得到很好的锻炼［2］。然而，材料分析测试技术这门课程的主要教学冃标是使学生了解现代材料分析的常用方法，熟悉各种分析设备的基本原理、设备结构和测试方法，以及学习如何对所得测试结果进行分析。我院根据自身专业特点及现有设备条件，将XRD和SEM作?槓每纬痰闹饕?教学实践内容，以材料物理特性分析为主线，通过相关原理介绍、设备讲解、以实例为辅助介绍测试方法及进行综合实验练习，使学生在掌握材料物相结构、形貌分析表征技术的基础上，了解材料分析的一般性思维与方法，培养

4、综合应用基础知识和设计分析方案并解决实际科研问题的能力。二、实验教学方法的思考为提高材料分析测试技术课程教学实践效果，根据我院客观条件并结合专业特点及师生需求，拟提出以下六点对XRD的实验教学环节进行设计构建。1•侧重结果分析。由于X射线衍射仪设备昂贵，有专职实验人员进行管理，学院实验中心也制定了专人操作制度，所以并不是每个学生都能亲自进行实验操作，但鉴于毕业设计及很多学生在本科、研究生阶段或将来工作屮都会参与到科研项冃中，且根据XRD实验结果可以分析得到大量有用信息，如物相成分及含量、晶粒大小、晶格常数、结晶度等，因此实验结果分析对于XRD实验教学非常重要。在XRD

5、的课堂教学中会介绍X射线的本质，X射线衍射的特点，以及如何利用XRD图谱进行物相分析，但由于课时限制，主要介绍相关原理知识，对于实际软件分析仅有个别图示示例。因此，实验教学中对于仪器原理及结构可以简单介绍，以加深理解课堂学习的表观认识，实验课程侧重点更应该放在通过XRD测试结果可以获取哪些信息以及如何获取所需耍的相关信息，让学牛通过具体分析测试结果来获得结论，使其能在与实际科学研究类似的情境下得到真正锻炼，提高其材料分析能力。2•分组教学。虽然XRD实验教学侧重点在结果分析上，但是在条件允许下，为使学生更能提高实践效果，学院尽可能提供实验操作机会。根据我院学生人数及课

6、程安排，可以将学生分成8-12人左右的几个小组进行小班授课，每堂课给每一小组布置2-3个案例并提供相关样品，先让学生对未知样品进行检测，得到XRD图谱结果后再让其进行分析并得出结论。在这过程屮，学生会遇到许多问题，比如样品的制备要求、测试条件，如何行进结果分析等，然而通过这样的分组实验，不仅每个学生都能真正参与到样品测试和结果分析中，而且他们的主动性和兴趣性会得到提高，对知识的理解也会得到加强，另外也锻炼了动手能力。三、案例教学案例教学是一种能将理论和实际有效结合的教学方式，很适合材料分析测试技术这门课程，它不是单纯的验证性实验教学，比传统的讲授法或举例教学更有利于学

7、生真正地理解教学内容[3]o在XRD的实验教学中，可以让本院教师根据当前的科研需求提供课堂所需的样品和测试要求，让学生通过小组讨论及在教师指导下制定实验方案，采用止确的试样制备方法，选择恰当的仪器附件及测试条件，并对测试结果有针对性的分析，最后完成实验报告。由于我院各个教师的科研方向各有不同，因此能够提供不同的测试样品和测试目的，从而可以更加开拓学生的思维。四、教学内容与时俱进现在科技日新月异，各种分析检测方法也不断发展更新，这就要求教师的授课内容也要紧跟专业发展的最新动态，将材料分析测试技术与当前的科技前沿相结合，做到对学生及课程负责。例如，XRD