方勤方

1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）礦物巖石材料開發(fā)應(yīng)用國家專業(yè)實驗室，北京 100083

2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地學(xué)實驗中心，北京 100083

透射電子顯微鏡實驗課教學(xué)方法探討

方勤方1，2

1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）礦物巖石材料開發(fā)應(yīng)用國家專業(yè)實驗室，北京 100083

2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地學(xué)實驗中心，北京 100083

本文所介紹的透射電子顯微鏡實驗課教學(xué)方法是要求學(xué)生在看懂儀器操作方法的基礎(chǔ)上，再獨立操作，完成實驗任務(wù)后，還要指導(dǎo)下一位同學(xué)。這種方法可歸納為“觀摩—實操—指導(dǎo)”實驗課教學(xué)法。這種方法的特點是，不僅以“以學(xué)生為本”，發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，并合理延長了學(xué)生與透射電子顯微鏡的接觸時間，而且給學(xué)生創(chuàng)造了研究性學(xué)習(xí)的機會，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得較好的效果。

透射電子顯微鏡；教學(xué)方法；實驗課

近年來，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）為添置的大型儀器設(shè)備陸續(xù)開設(shè)了教學(xué)課程，以使學(xué)生能盡早接觸到這些儀器設(shè)備。但是，在具體的教學(xué)工作中，我們經(jīng)常會遇到棘手的事情：由于大型儀器設(shè)備的結(jié)構(gòu)精密且操作步驟復(fù)雜，沒有經(jīng)過專門培訓(xùn)的人員很難操作。所以，在教學(xué)過程中，最常用的教學(xué)方法是，由教師先講解儀器的主要結(jié)構(gòu)及操作要領(lǐng)，再進行示范操作，讓學(xué)生們觀看，或者給學(xué)生們看一些操作方面的電視錄像，使其對儀器的操作有一個感性認(rèn)識。這種方法的優(yōu)點是可以讓學(xué)生們直觀地了解儀器的結(jié)構(gòu)及各部件的功能，可以加深對所學(xué)知識的理解。這種方法比較適應(yīng)那些自動化程度高且操作步驟較少的儀器的實驗課教學(xué)活動。其缺點是，因?qū)W生們沒有親手操作儀器，對儀器仍然有一種神秘感。從內(nèi)心講，學(xué)生們是不甘心僅僅看老師操作的，非常想自己親自動手零距離接觸這些大型儀器設(shè)備，以更好地理解所學(xué)知識。如果要滿足學(xué)生們的好奇心的話，就要讓學(xué)生們直接操作儀器，那就有可能出現(xiàn)誤操作而導(dǎo)致?lián)p壞儀器的風(fēng)險。但是從提高教學(xué)質(zhì)量的角度，還是希望能培養(yǎng)學(xué)生們的動手能力。在這一方面，國內(nèi)學(xué)者也提出了許多建設(shè)性的意見和建議[1-4]，尤其是實驗課教學(xué)方面，前人把實驗課中培養(yǎng)學(xué)生的動手能力提到了一個新的高度[5-9]，認(rèn)為實驗課教學(xué)不僅可以給學(xué)生一個動手的機會，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。雖然有些文獻也報道了具體的實驗教學(xué)方法，但是對于大型精密儀器實驗課的教學(xué)方法的報道較少，尤其是尚未見到透射電子顯微鏡實驗課的教學(xué)方法。本文探索了透射電子顯微鏡實驗課教學(xué)方法。

一、“觀察—實操—指導(dǎo)”實驗課教學(xué)方法

我校的透射電子顯微鏡是一種大型儀器，主要用于分析巖石礦物材料的微區(qū)形貌和結(jié)構(gòu)方面的研究，其線分辨率可達到0.144nm。另外由于這種儀器的結(jié)構(gòu)精密和操作復(fù)雜，每年要讓許多學(xué)生都上機操作，且不能因誤操作導(dǎo)致?lián)p壞儀器，教學(xué)難度較大。我們在長期的教學(xué)活動中總結(jié)了一些有效的方法。

首先，在課堂上，我們不僅給學(xué)生詳細(xì)地介紹透射電子顯微鏡的原理和應(yīng)用等知識，而且還重點介紹實驗課的要求、儀器的操作特點及注意事項，以及因誤操作可能會出現(xiàn)的故障現(xiàn)象等等，并要求學(xué)生們預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)書中的內(nèi)容，做好充分的準(zhǔn)備。由于學(xué)生們在進入實驗室前，已經(jīng)對實驗內(nèi)容有了充分的準(zhǔn)備。因此我們只利用很短的時間，給學(xué)生們復(fù)習(xí)電鏡的結(jié)構(gòu)，展示一些透射電子顯微鏡照片，告訴大家具體的實習(xí)步驟，以及在實驗中所看到的圖像特點等。接著教師進行一次完整的示范性操作。

第一位要上機實習(xí)的學(xué)生雖然看清楚了老師的示范操作，但對電鏡還是很生疏的。這時，只有在老師指導(dǎo)下，完成操作步驟。在他操作電鏡的過程中，其他學(xué)生則可以繼續(xù)觀摩電鏡的操作要領(lǐng)。當(dāng)他完成了全部的電鏡操作后，他已經(jīng)初步掌握了儀器的操作步驟以及操作時應(yīng)注意事項，初步具備了指導(dǎo)能力。這時，他就是下一位實驗學(xué)生的“指導(dǎo)老師”了。

接下來，在第二位學(xué)生上機實驗時，就由剛完成實驗的學(xué)生來進行指導(dǎo)，由第二學(xué)生具體操作并完成全部的實驗任務(wù)。老師則在旁邊協(xié)助指導(dǎo)，并解答學(xué)生們提出的問題。第二個學(xué)生完成實習(xí)任務(wù)后，他則是第三個學(xué)生的“指導(dǎo)老師”，必須指導(dǎo)第三位學(xué)生完成其實習(xí)內(nèi)容。以此類推，通過學(xué)生指導(dǎo)學(xué)生的方法，最終完成實驗任務(wù)。

我們將這種方法稱為“觀摩—實操—指導(dǎo)”實驗課教學(xué)方法，簡稱“一看二做三指導(dǎo)”實驗課教學(xué)法。經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，證明這種教學(xué)方法是比較適合透射電子顯微鏡實驗課教學(xué)實踐的。

二、“一看二做三指導(dǎo)”實驗課學(xué)習(xí)方法的特點

1.體現(xiàn)了“以學(xué)生為本”

每次實驗時，指導(dǎo)教師只占用很短的時間進行講解和示范，絕大部分的操作時間都是學(xué)生們自己使用的。

2.發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性

每位學(xué)生不僅要看懂操作方法，并且要動腦筋記住操作步驟，要親自動手獨立操作透射電子顯微鏡，完成自己的實驗任務(wù)。而且，還要對自己完成的實驗過程進行歸納總結(jié)，以便指導(dǎo)下一位學(xué)生完成實驗任務(wù)。所以又可以把“觀摩—實操—指導(dǎo)”實驗課教學(xué)方法，稱為“動腦—動手—動腦”實驗課教學(xué)法。

3.擴大了學(xué)生的實驗時間

由于實驗學(xué)生較多但課時有限，透射電子顯微鏡也只有一臺，所以每位學(xué)生的實際操作時間并不多。實行“觀摩—實操—指導(dǎo)”實驗課教學(xué)法后，“觀摩”時，學(xué)生必須在儀器旁細(xì)心地觀察和學(xué)習(xí)操作方法，“實操”時則是學(xué)生獨立操作儀器，而“指導(dǎo)”時也是要在透射電子顯微鏡邊上完成的。這樣相當(dāng)于每位學(xué)生有3次接觸透射電子顯微鏡的時間（相當(dāng)于把實驗課的時間擴大了3倍）。實際上，許多學(xué)生都是觀摩了很多次以后，才正式上機操作。而在指導(dǎo)過程中，也往往是有多位學(xué)生的“聯(lián)合”指導(dǎo)的。這樣，使學(xué)生們有更多的時間接觸儀器，實驗時間相應(yīng)擴大了更多倍。

4.給學(xué)生創(chuàng)造了提問和研究性學(xué)習(xí)的機會

在經(jīng)歷了整個實驗過程后，學(xué)生們就會提出許多的問題。由于后續(xù)的學(xué)生實習(xí)任務(wù)，主要是由學(xué)生們之間相互指導(dǎo)來完成的，這樣老師有充裕的時間來回答學(xué)生們所提的問題了[10]。這樣的教學(xué)方法就實現(xiàn)了三個轉(zhuǎn)變：教師由示范和糾正操作錯誤向輔導(dǎo)和解答問題的方向轉(zhuǎn)變；學(xué)生也由消極被動地接受知識向主動積極地學(xué)習(xí)知識的方向轉(zhuǎn)變；實驗方式由單一地完成實驗任務(wù)向開放多樣地實驗和指導(dǎo)操作的方向轉(zhuǎn)變[11]。因此，該實驗教學(xué)方法也為學(xué)生們的研究性學(xué)習(xí)創(chuàng)造了條件[12]。

5.培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

由于透射電子顯微鏡實驗具有真實、直觀、形象和生動的特點，易于激發(fā)學(xué)生們的興趣。我們安排的實驗是一種有目的性的操作行為，同時，對于學(xué)生來說，從未操作過比較神秘的大型儀器設(shè)備，需要嚴(yán)格按照操作規(guī)程，獨立自覺地運用所學(xué)的知識，獨立完成實驗操作。這樣，不僅可滿足學(xué)生的操作大型儀器設(shè)備的愿望，讓學(xué)生不斷地體會到“發(fā)現(xiàn)”和“克服困難解決問題獲得成功”后的喜悅，從而增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的欲望，更重要的是這樣做有利于發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維能力和實驗動手能力[13]。

從學(xué)生們交來的實驗報告中，可以看出他們對透射電子顯微鏡的實驗都很滿意：“我終于直接看到的微區(qū)的現(xiàn)象，這是在看書時很難想象出來的”；“這是我們非常有意義的一次實驗”等等。

三、存在問題

由于透射電子顯微鏡屬于大型精密儀器，有時有些很小的誤操作，也可能導(dǎo)致儀器發(fā)生故障。所以嚴(yán)格按照規(guī)程進行操作是最基本的要求。但是由于學(xué)生們是第一次接觸這樣的大型儀器，心情是激動和緊張的。這種緊張心情也容易導(dǎo)致誤操作。另外學(xué)生個體之間的區(qū)別也比較大，給透射電子顯微鏡的上機實驗造成了一定的困難。教師在實驗過程中必須注意這種現(xiàn)象，及時地緩解學(xué)生的緊張情緒，并針對性地及時指導(dǎo)學(xué)生的操作。

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Practice Teaching of Transmission Electron Microscope

FANG Qin-fang
China University of Geosciences, Beijing 100083, China

Practice teaching of transmission electron microscope has been carried out: the student operates the apparatus after learning this manipulative way, and then must guide the work of the next student, and so on, which is named of the experiment of learning—working—guiding. The advantage of this method is not only the time of the experiment could be longer, but also the interest of students could be enhanced.

transmission electron microscope; pedagogy; practice teaching

G642

A

1006-9372 （2011）01-0075-03

2010-12-03。

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）礦物巖石材料開發(fā)應(yīng)用國家專業(yè)實驗室開放基金（A05001）。

方勤方，男，高級工程師，主要從事礦物巖石學(xué)、材料學(xué)及儀器分析的教學(xué)和科研工作。

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