扫描电子显微镜在仪器分析实验中的应用探索_朱维岳
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
首先，我们会根据学生的专业特点，以相似或者相同的专 业为依据对学生进行课题分组，每组不超过 5 人，以小组为教 学单位，这样就保证了在同一小组内学生的学习和研究兴趣基 本相似。每个小组进行各自的课程的实验选题。在这一步中， 我们会提供两种选题模式： 备选课题和自选课题。备选课题是 老师根据学校整体的专业情况设计的常规实验课题； 自选课题 是研究生们根据自己的研究方向所提出的并且通过跟本课程实 验指导老师讨论认定可行的题目。每个实验小组可以根据自己 小组的专业情况和实际能力任选一个。这样做的目的是促进科 研与教学的 统 一，可 以 把 最 新 的 科 研 热 点 直 接 转 化 为 教 学 内 容，可以既保证了教学内容的新鲜性、前沿性和针对性，同时 也由实验指导老师对其可操作性进行把握。
第 41 卷第 15 期 2013 年 8 月
广州化工 Guangzhou Chemical Industry
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Vol. 41 No. 15 August. 2013
扫描电子显微镜在仪器分析实验中的应用探索
朱维岳
（ 齐鲁工业大学，山东 济南 250353）
摘 要： 通过对扫描电子显微镜在分析实验教学环节的精心设计和应用改革，探讨了教学中应用大型分析仪器的新思路。
使教学内容更加有针对性和实用性，锻炼了学生的实践能力、信息检索能力、团队合作能力、总结归纳能力等多项综合能力，为 培养综合型高素质人才提供了有益尝试，也提高了大型分析仪器的使用效率，促进了科研成果的转化。
关键词： 扫描电子显微镜； 分析实验教学； 综合型人才培养； 科研与教学统一
中图分类号： G642. 0
1. 1 扫描电子显微镜在仪器分析课程中的使用现状
利用扫描电子显微镜作为仪器分析实验课程的改革试点， 具有非常典型的意义。这是因为很多类似扫描电子显微镜这样 较为贵重的大型精密仪器，如： 核磁共振波谱仪、X 射线衍射 仪等，一般作为科研手段引进学校，都具有面向学科范围广、 购置台数少等特点，进行实验教学时具有很大的局限性。一般 该类仪器的分析实验课程都是面向研究生开放，对实验课的训 练内容的针对性和实用性等都有更高的要求。同时该类仪器大 多为科研服务，有利于把新鲜前沿的科研成果直接转化应用到 教学中来，因 此 该 类 仪 器 的 分 析 实 验 教 学 具 有 很 大 的 革 新 空 间，可以更多的锻炼学生的综合能力。
284
广州化工
2013 年 8 月
重对理论知识的灌输，影响到学生动手能力的培养和对仪器感 性的认识［11］。另外，作为一台大型常规仪器，扫描电镜面向的 研究领域非常广泛，不同专业的学生对扫描电镜的应用领域有 着不同的兴趣，单一的实验内容设计会造成学生对课程内容缺 乏兴趣，教学质量很难保证。如何在有限的时间内怎样提高课 程的教学效率和教学质量是扫描电镜在仪器分析实验教学中遇 到的实际问题。
化工，2012，2： 104 － 105． ［4］ 梁楠，刘清，林贤福，等． 研究生现代仪器分析实验技术课程改革初
探［J］． 化工高等教育，2010（ 5） ： 11 － 13． ［5］ 张雪红． 拓展实验教学平台 提高学生创新能力［J］． 实验科学与技
术，2010（ 6） ： 93 － 95． ［6］ 杨毅敏． 高校实验教学改革与创新人才培养［J］． 海南大学学报： 自
之后，实验小组的根据自己所选的课题进行查资料。具体 要求是了解 仪 器 原 理、该 仪 器 本 在 研 究 方 向 的 应 用 情 况 和 进 展、样品的预处理过程等内容，再与指导老师进行讨论确定可 行的实验方案。以上均是在课程的预习准备阶段利用课余时间 完成，不占用课上时间。
在实验课上，我们会对每个小组的学生进行具体的仪器操 作指导并对实验样品进行观测，可以实际接触到仪器的时间充 分熟悉仪器的各项功能和具体操作。
文献标识码： A
文章编号： 1001 － 9677（ 2013） 15 － 0283 － 02
Exploration on Experimental Teaching of Instrumental Analysis for Graduates with SEM
ZHU Wei － yue （ Shandong Polytechnic University，Shandong Jinan 250353，China）
1 扫描电镜在仪器分析实验教学中的应用
扫描电子显微镜 （ SEM） 是利用极狭窄的电子束来轰击物 质表面，通过收集电子束激发出的各种电子信号来获取被测样 品本身的各种物理和化学性质的信息，例如对二次电子和背散 射电子的采集可以得到样品表面放大的形貌特征，对特征 X 射
线的收集可以对物质的成分进行分析［8 － 9］。扫描电子显微镜具 有分辨率高、景深大、放大倍数调节范围广等特点，近年来已 经广泛应用于机械、材料、化学、环境、生物等众多领域，成 为现代分析测试的一种常规手段，同时扫描电子显微镜也在仪 器分析实验教学中也得到了越来越多的使用。
千篇一律的实验报告，考察学生实践动手、团队合作、总结归 纳、语言表达等多项综合能力。
2结语
我们对本课程的设计考虑到研究生学习期间应对其综合科 研能力进行训练，相对本科生的实验教学，内容上应更加具有 针对性，促进了科研课题与教学内容的统一。同时参考了完成 科研课题所需要进行的各个环节，设计出一整套教学流程，对 学生的信息检索能力、团队合作能力、动手实践能力、总结归 纳能力等多项能力都进行了全面的训练［12］。这样的课程设计也 对任课老师提出更高要求，要求老师对改革后的新型实验课程 具有驾驭能力，才能指导学生完成课程所提出的训练目标。本 课程是以扫描电子显微镜作为试点进行改革，但对学校中很多 该类大型分析仪器的分析实验课程的教学改革都具有参考价 值，是对培养具有创新性、综合性的高素质人才进行的有益尝 试，也为促进高校大型精密仪器的科研与教学相结合，提高仪 器使用效率提供了新的应用思路。
高等教育改革的主要目的是培养具有创新性综合性的高素 质人才［1］。由于仪器分析实验课不仅是理论与实践联系起来的 重要环节，而且它还紧密结合实验教学、现代科技和前沿科研 成果，利用先进仪器作为教学手段，具有科技含量高，实践性 强等特点，可以培养学生动手能力、创新意识和综合素质，因 此是许多理工科专业的重要的技术基础课程之一［2 － 4］。随着新 仪器和技术的推广应用、新方法和理论的进步完善，以及国家 及学校对科研和教学经费的不断投入，很多学校的大型仪器设 备与之前相比不论在数量还是在质量上都有了很大的提高。很 多以前主要用于科学研究的贵重大型精密仪器越来越多的开始 承担起仪器分析实验教学任务，以促进科研与教学的统一。利 用大型精密仪器开展分析实验课程已经成为重要的教学改革趋 势。但由于大型仪器本身价格昂贵、数量较少、实验复杂程度 高等特点，如何设计和开展相应的仪器分析实验课程成为高等 学校越来越关注的问题［5 － 7］。
扫描电子显微镜作为实验教学手段，通常的教学形式有三 种，分别是演示教学，虚拟教学和实践教学［10］。在分析实验课 程中，扫描电镜数量少就会限制学生的动手操作的时间，不可 能人手一台随意操作。在以往的仪器分析实验课程中，对扫描 电子显微镜的教学更多的局限在演示教学的水平上，这样会偏
作者简介： 朱维岳 （ 1979 － ） ，女，实验师，从事仪器分析实验教学工作。
1. 3 课程考核
对于如何检验这种教学模式的教学效果，我们也做了精心 的设计。在课程考核部分，我们要求学生以小组为单位，利用 多媒体手段 PPT 做出实验报告，内容包括对仪器原理应用的介 绍、本小组的选题简介、实验方法、实验结果、小组成员分工 介绍以及实验总结。这样以小组为模式，可以加强学生的团队 合作意识，提升学生的参与感。同时考察的内容贴合实验实际 操作并要求学生介绍自己在团队中各自所承担的任务，避免了
Key words： SEM； experimental teaching of instrumental analysis； cultivation of comprehensive high quality talent； unity of science researching and teaching
然科学版，2003，21（ 3） ： 87 － 90． ［7］ 罗正祥，郝钦伟，高翔． 面向 21 世纪工科院校实验室建设模式和实
验教学改革的研究与探索［J］． 实验室研究与探索，2001，20 （ 2 ） ： 9 － 11． ［8］ 张锐． 现代材料分析方法［M］． 北京： 化学工业出版社，2007： 178 － 179． ［9］ 黎兵． 现代材料分析技术［M］． 北京： 国防工业出版社，2008： 149 － 150． ［10］ 周云，阴金香，张四纯，等． 大型仪器设备在大学创新型人才培养中 的应用［J］． 实验室研究与探索，2011（ 11） ： 274 － 277． ［11］ 黄明初，尹志民，徐国富． 提高扫描电镜实验教学效果方法的探讨 ［J］． 长沙铁道学院学报： 社会科学版，2010（ 12） ： 127 － 128． ［12］ 胡万群，张汉昌，邵伟，等． 仪器分析开放设计实验的探究［J］． 实验 研究与探索，2012（ 7） ： 317 － 441．
檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵
（ 上接第 242 页）
系、程序方法及教学评价方面已初步形成符合专业特点及企业 人才需求的特色，真正通过专业教学，使学生从一个 “学生” 的角色转变为 “职业人” 的角色，为化工行业输送合格的人 才，更好地为区域经济发展服务。
1. 2 扫描电子显微镜在仪器分析课程中的改革实践
针对上述实际情况，我们在使用环境扫描电子显微镜开设 仪器分析课程的时候一直坚持科研与教学相统一的思想，采取 了以开放式教学模式为主的教学探索，对课程的教学模式进行 了改革尝试。我们设计了一套整套课程流程，具体包括分组选 题，查资料，实验设计，教师课上指导点评，改进操作，实验 总结考核等环节。
Abstract： A new pattern for applying large － scale laboratory instruments and equipments in experimental teaching of instrumental analysis for graduates was discussed by reforming and innovating the course with scanning electron microscope （ SEM） . The well － designed syllabus would offer more pointed and practical course，which fostered not only students’ ability to practice，but also their ability to information retrieval，team cooperation and summarizing，which were important for comprehensive high quality talent. The trying also helped to the efficient using of large － scale laboratory instruments and equipments and transformation of scientific research achievements.
参考文献
［1］ 徐光宪． 我对素质教育的认识［J］． 大学化学，2004，19（ 3） ： 1 － 8． ［2］ 刘梅，朱鹏飞． 基于 STS 的仪器分析实验教学改革探索［J］． 实验技
术与管理，2011（ 2） ： 145 － 147． ［3］ 邹华红，桂柳成，胡坤，等． 仪器分析实验课教学改革探讨［J］． 广州
第 41 卷第 15 期 2013 年 8 月
广州化工 Guangzhou Chemical Industry
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Vol. 41 No. 15 August. 2013
扫描电子显微镜在仪器分析实验中的应用探索
朱维岳
（ 齐鲁工业大学，山东 济南 250353）
摘 要： 通过对扫描电子显微镜在分析实验教学环节的精心设计和应用改革，探讨了教学中应用大型分析仪器的新思路。
使教学内容更加有针对性和实用性，锻炼了学生的实践能力、信息检索能力、团队合作能力、总结归纳能力等多项综合能力，为 培养综合型高素质人才提供了有益尝试，也提高了大型分析仪器的使用效率，促进了科研成果的转化。
关键词： 扫描电子显微镜； 分析实验教学； 综合型人才培养； 科研与教学统一
中图分类号： G642. 0
1. 1 扫描电子显微镜在仪器分析课程中的使用现状
利用扫描电子显微镜作为仪器分析实验课程的改革试点， 具有非常典型的意义。这是因为很多类似扫描电子显微镜这样 较为贵重的大型精密仪器，如： 核磁共振波谱仪、X 射线衍射 仪等，一般作为科研手段引进学校，都具有面向学科范围广、 购置台数少等特点，进行实验教学时具有很大的局限性。一般 该类仪器的分析实验课程都是面向研究生开放，对实验课的训 练内容的针对性和实用性等都有更高的要求。同时该类仪器大 多为科研服务，有利于把新鲜前沿的科研成果直接转化应用到 教学中来，因 此 该 类 仪 器 的 分 析 实 验 教 学 具 有 很 大 的 革 新 空 间，可以更多的锻炼学生的综合能力。
284
广州化工
2013 年 8 月
重对理论知识的灌输，影响到学生动手能力的培养和对仪器感 性的认识［11］。另外，作为一台大型常规仪器，扫描电镜面向的 研究领域非常广泛，不同专业的学生对扫描电镜的应用领域有 着不同的兴趣，单一的实验内容设计会造成学生对课程内容缺 乏兴趣，教学质量很难保证。如何在有限的时间内怎样提高课 程的教学效率和教学质量是扫描电镜在仪器分析实验教学中遇 到的实际问题。
化工，2012，2： 104 － 105． ［4］ 梁楠，刘清，林贤福，等． 研究生现代仪器分析实验技术课程改革初
探［J］． 化工高等教育，2010（ 5） ： 11 － 13． ［5］ 张雪红． 拓展实验教学平台 提高学生创新能力［J］． 实验科学与技
术，2010（ 6） ： 93 － 95． ［6］ 杨毅敏． 高校实验教学改革与创新人才培养［J］． 海南大学学报： 自
之后，实验小组的根据自己所选的课题进行查资料。具体 要求是了解 仪 器 原 理、该 仪 器 本 在 研 究 方 向 的 应 用 情 况 和 进 展、样品的预处理过程等内容，再与指导老师进行讨论确定可 行的实验方案。以上均是在课程的预习准备阶段利用课余时间 完成，不占用课上时间。
在实验课上，我们会对每个小组的学生进行具体的仪器操 作指导并对实验样品进行观测，可以实际接触到仪器的时间充 分熟悉仪器的各项功能和具体操作。
文献标识码： A
文章编号： 1001 － 9677（ 2013） 15 － 0283 － 02
Exploration on Experimental Teaching of Instrumental Analysis for Graduates with SEM
ZHU Wei － yue （ Shandong Polytechnic University，Shandong Jinan 250353，China）
1 扫描电镜在仪器分析实验教学中的应用
扫描电子显微镜 （ SEM） 是利用极狭窄的电子束来轰击物 质表面，通过收集电子束激发出的各种电子信号来获取被测样 品本身的各种物理和化学性质的信息，例如对二次电子和背散 射电子的采集可以得到样品表面放大的形貌特征，对特征 X 射
线的收集可以对物质的成分进行分析［8 － 9］。扫描电子显微镜具 有分辨率高、景深大、放大倍数调节范围广等特点，近年来已 经广泛应用于机械、材料、化学、环境、生物等众多领域，成 为现代分析测试的一种常规手段，同时扫描电子显微镜也在仪 器分析实验教学中也得到了越来越多的使用。
千篇一律的实验报告，考察学生实践动手、团队合作、总结归 纳、语言表达等多项综合能力。
2结语
我们对本课程的设计考虑到研究生学习期间应对其综合科 研能力进行训练，相对本科生的实验教学，内容上应更加具有 针对性，促进了科研课题与教学内容的统一。同时参考了完成 科研课题所需要进行的各个环节，设计出一整套教学流程，对 学生的信息检索能力、团队合作能力、动手实践能力、总结归 纳能力等多项能力都进行了全面的训练［12］。这样的课程设计也 对任课老师提出更高要求，要求老师对改革后的新型实验课程 具有驾驭能力，才能指导学生完成课程所提出的训练目标。本 课程是以扫描电子显微镜作为试点进行改革，但对学校中很多 该类大型分析仪器的分析实验课程的教学改革都具有参考价 值，是对培养具有创新性、综合性的高素质人才进行的有益尝 试，也为促进高校大型精密仪器的科研与教学相结合，提高仪 器使用效率提供了新的应用思路。
高等教育改革的主要目的是培养具有创新性综合性的高素 质人才［1］。由于仪器分析实验课不仅是理论与实践联系起来的 重要环节，而且它还紧密结合实验教学、现代科技和前沿科研 成果，利用先进仪器作为教学手段，具有科技含量高，实践性 强等特点，可以培养学生动手能力、创新意识和综合素质，因 此是许多理工科专业的重要的技术基础课程之一［2 － 4］。随着新 仪器和技术的推广应用、新方法和理论的进步完善，以及国家 及学校对科研和教学经费的不断投入，很多学校的大型仪器设 备与之前相比不论在数量还是在质量上都有了很大的提高。很 多以前主要用于科学研究的贵重大型精密仪器越来越多的开始 承担起仪器分析实验教学任务，以促进科研与教学的统一。利 用大型精密仪器开展分析实验课程已经成为重要的教学改革趋 势。但由于大型仪器本身价格昂贵、数量较少、实验复杂程度 高等特点，如何设计和开展相应的仪器分析实验课程成为高等 学校越来越关注的问题［5 － 7］。
扫描电子显微镜作为实验教学手段，通常的教学形式有三 种，分别是演示教学，虚拟教学和实践教学［10］。在分析实验课 程中，扫描电镜数量少就会限制学生的动手操作的时间，不可 能人手一台随意操作。在以往的仪器分析实验课程中，对扫描 电子显微镜的教学更多的局限在演示教学的水平上，这样会偏
作者简介： 朱维岳 （ 1979 － ） ，女，实验师，从事仪器分析实验教学工作。
1. 3 课程考核
对于如何检验这种教学模式的教学效果，我们也做了精心 的设计。在课程考核部分，我们要求学生以小组为单位，利用 多媒体手段 PPT 做出实验报告，内容包括对仪器原理应用的介 绍、本小组的选题简介、实验方法、实验结果、小组成员分工 介绍以及实验总结。这样以小组为模式，可以加强学生的团队 合作意识，提升学生的参与感。同时考察的内容贴合实验实际 操作并要求学生介绍自己在团队中各自所承担的任务，避免了
Key words： SEM； experimental teaching of instrumental analysis； cultivation of comprehensive high quality talent； unity of science researching and teaching
然科学版，2003，21（ 3） ： 87 － 90． ［7］ 罗正祥，郝钦伟，高翔． 面向 21 世纪工科院校实验室建设模式和实
验教学改革的研究与探索［J］． 实验室研究与探索，2001，20 （ 2 ） ： 9 － 11． ［8］ 张锐． 现代材料分析方法［M］． 北京： 化学工业出版社，2007： 178 － 179． ［9］ 黎兵． 现代材料分析技术［M］． 北京： 国防工业出版社，2008： 149 － 150． ［10］ 周云，阴金香，张四纯，等． 大型仪器设备在大学创新型人才培养中 的应用［J］． 实验室研究与探索，2011（ 11） ： 274 － 277． ［11］ 黄明初，尹志民，徐国富． 提高扫描电镜实验教学效果方法的探讨 ［J］． 长沙铁道学院学报： 社会科学版，2010（ 12） ： 127 － 128． ［12］ 胡万群，张汉昌，邵伟，等． 仪器分析开放设计实验的探究［J］． 实验 研究与探索，2012（ 7） ： 317 － 441．
檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵
（ 上接第 242 页）
系、程序方法及教学评价方面已初步形成符合专业特点及企业 人才需求的特色，真正通过专业教学，使学生从一个 “学生” 的角色转变为 “职业人” 的角色，为化工行业输送合格的人 才，更好地为区域经济发展服务。
1. 2 扫描电子显微镜在仪器分析课程中的改革实践
针对上述实际情况，我们在使用环境扫描电子显微镜开设 仪器分析课程的时候一直坚持科研与教学相统一的思想，采取 了以开放式教学模式为主的教学探索，对课程的教学模式进行 了改革尝试。我们设计了一套整套课程流程，具体包括分组选 题，查资料，实验设计，教师课上指导点评，改进操作，实验 总结考核等环节。
Abstract： A new pattern for applying large － scale laboratory instruments and equipments in experimental teaching of instrumental analysis for graduates was discussed by reforming and innovating the course with scanning electron microscope （ SEM） . The well － designed syllabus would offer more pointed and practical course，which fostered not only students’ ability to practice，but also their ability to information retrieval，team cooperation and summarizing，which were important for comprehensive high quality talent. The trying also helped to the efficient using of large － scale laboratory instruments and equipments and transformation of scientific research achievements.
参考文献
［1］ 徐光宪． 我对素质教育的认识［J］． 大学化学，2004，19（ 3） ： 1 － 8． ［2］ 刘梅，朱鹏飞． 基于 STS 的仪器分析实验教学改革探索［J］． 实验技
术与管理，2011（ 2） ： 145 － 147． ［3］ 邹华红，桂柳成，胡坤，等． 仪器分析实验课教学改革探讨［J］． 广州