科研成果进课堂,促进“结晶学与岩相学”精品课程建设

更新时间:2024-02-29 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:17993 浏览:74346

摘 要:本文通过在“结晶学与岩相学”的课程建设与课堂教学中引入自身的科研成果,培养了学生的学习兴趣与学习的主观能动性,将抽象生硬的知识点转化为生动具体的科研案例进行解释和说明,保证了教学质量,促进了精品课程的建设.

关 键 词 :结晶学与岩相学 科研成果 教学 课程建设

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)04(b)-0003-01


课程建设工作是保证课程教学质量进而提高人才培养质量的重中之重.笔者在长沙理工大学物理与电子科学学院承担的 “结晶学与岩相学”课程于2010年获长沙理工大学精品课程立项.在该课程的建设过程中,课题组成员进行了系列探索与研究, 结合自身科研经历并将科研成果引入课程建设与课堂教学中,取得了良好的效果.

1.科研成果引入“结晶学与岩相学”课程教学的必要性

“结晶学与岩相学”作为无机非金属材料工程专业的必修课程,主要研究晶体的基本性质、结构规律、形态特征与光学性质,以及无机材料工业原料及其产品中的晶体特性等.由于“结晶学与岩相学”课程涉及到晶体的形成与长大、单晶以及多晶等有关晶体生长与晶体特性知识的介绍与探讨,因此,需要承担该课程教学的教师从事过晶体学方面的研究工作且具有较深的造诣.此外,该课程涉及到的晶体形态与生长等方面的知识点抽象与生硬,学生对相关知识点的掌握有很大的难度,需要通过科研案例引入课堂教学中,提高学生学习的兴趣进而加深学生对知识点的消化与理解.

2.科研成果促进课程教学的几个实例

2.1 单晶与多晶特性的比较说明,加深对择优取向的理解

单晶的特点是整个结晶体在三维方向上由同一空间格子构成且整个晶体中的质点在空间的排列为长程有序,而多晶相对于单晶来说最大的区别在于整个晶体是由许许多多的取向不一致、位相排列杂乱无章的单晶颗粒组成.为了让学生了解单晶与多晶的区别,笔者将自身研究的单晶与多晶NiS晶体的X射线衍射图谱(图1)引入课程教学中.如图1所示,同样都是棒状NiS粉体,可以看出单晶的(101)、(021)、(221)等晶面的相对衍射强度与多晶的相比被大大抑制.原因是棒状粉体在制作X射线衍射样品时倾向于平行样品槽的大平面,同时由于单晶粉体沿c轴方向择优取向生长,从而导致与c轴呈较大角度的(101)、(021)、(221)等晶面的衍射被极大地抑制.而多晶粉体则由于内部的单晶颗粒杂乱无章,从而导致各个晶面的衍射几率均等,从而未出现类似于单晶晶体某些晶面衍射强度被消弱的现象发生.上述这个科研案例引入课堂后,大大地加深了学生对单晶与多晶晶体结构差别的认识,并且对择优取向的概念有了更深层次的认识与理解.

2.2 利用特定晶体形貌素材,加深对晶体对称性的理解

晶体由于自身晶胞结构与对称特性,同时,归因于晶体生长受到生长环境、晶面生长速率以及杂质相的影响,最终颗粒多为部分晶面显露的多面体.由于对晶体形貌与对称性的理解需要学生具有较强的空间思维与空间几何的构建能力,所以针对各种比较复杂的形貌如果能够引入实际的案例进行讲解,会大大激发学生的学习兴趣,同时会对该知识点的理解起到事半功倍的效果.图2示出了NiSe2菱形十二面体以及NiSe六方双塔的晶体模型与扫描电镜照片,从图中就可以清楚地看出难以理解的菱形十二面体以及六方双塔的各种观察角度的形貌特征.正因为上述特定晶体形貌素材的引入,让学生认识到自然界晶体生长的神奇之处,同时,能够轻松愉悦地理解相关的知识点,在学生中引起了很大的兴趣与反响.

3.结语

在“结晶学与岩相学”精品课程的建设过程中,通过引入自身的相关科研成果进入课堂教学,将一些抽象晦涩的专业知识进行实例化、具象化的变通与解释,很好地促进了学生对相关知识点的掌握,保证了课程的教学质量,起到了良好的教学效果.