材料分析(EDS)实验报告（精选4篇）

材料分析(EDS)实验报告 第1篇

材料专业实验报告

题 目： 电子探针能谱（EDS）元素分析实验 学 院： 先进材料与纳米科技学院 专 业： 材料物理与化学 姓 名： 学 号： 1514122986

2016年6月30日

电子探针能谱（EDS）元素分析实验

一、实验目的

1.了解能谱仪（EDS）的结构和工作原理。

2.掌握能谱仪（EDS）的分析方法、特点及应用。

二、实验原理

在现代的扫描电镜和透射电镜中，能谱仪（EDS）是一个重要的附件，它同主机共用一套光学系统，可对材料中感兴趣部位的化学成分进行点分析、面分析、线分析。它的主要优点有：（1）分析速度快，效率高，能同时对原子序数在11—92之间的所有元素（甚至C、N、O等超轻元素）进行快速定性、定量分析；（2）稳定性好，重复性好；（3）能用于粗糙表面的成分分析（断口等）；（4）能对材料中的成分偏析进行测量，等等。

（一）EDS的工作原理

探头接受特征X射线信号→把特征X射线光信号转变成具有不同高度的电脉冲信号→放大器放大信号→多道脉冲分析器把代表不同能量（波长）X射线的脉冲信号按高度编入不同频道→在荧光屏上显示谱线→利用计算机进行定性和定量计算。

（二）EDS的结构

1、探测头：把X射线光子信号转换成电脉冲信号，脉冲高度与X射线光子的能量成正比。

2、放大器：放大电脉冲信号。

3、多道脉冲高度分析器：把脉冲按高度不同编入不同频道，也就是说，把不同的特征X射线按能量不同进行区分。

4、信号处理和显示系统：鉴别谱、定性、定量计算；记录分析结果。

（三）EDS的分析技术

1、定性分析：EDS的谱图中谱峰代表样品中存在的元素。定性分析是分析未知样品的第一步，即鉴别所含的元素。如果不能正确地鉴别元素的种类，最后定量分析的精度就毫无意义。通常能够可靠地鉴别出一个样品的主要成分，但对于确定次要或微量元素，只有认真地处理谱线干扰、失真和每个元素的谱线系等问题，才能做到准确无误。定性分析又分为自动定性分析和手动定性分析，其中自动定性分析是根据能量位置来确定峰位，直接单击“操作/定性分析”按钮，即可在谱的每个峰位置显示出相应的元素符号。自动定性分析识别速度快，但由于谱峰重叠干扰严重，会产生一定的误差。

2、定量分析：定量分析是通过X射线强度来获取组成样品材料的各种元素的浓度。根据实际情况，人们寻求并提出了测量未知样品和标样的强度比方法，再把强度比经过定量修正换算成浓度比。最广泛使用的一种定量修正技术是ZAF修正。

3、元素的面分布分析：在多数情况下是将电子束只打到试样的某一点上，得到这一点的X射线谱和成分含量，称为点分析方法。在近代的新型SEM中，大多可以获得样品某一区域的不同成分分布状态，即：用扫描观察装置，使电子束在试样上做二维扫描，测量其特征X射线的强度，使与这个强度对应的亮度变化与扫描信号同步在阴极射线管CRT上显示出来，就得到特征X射线强度的二维分布的像。这种分析方法称为元素的面分布分析方法，它是一

种测量元素二维分布非常方便的方法。

三、实验设备和材料

1、实验设备：NORAN System SIX

2、实验材料：ZnO压敏断面

四、实验内容与步骤

（一）点分析

该模式允许在电镜图像上采集多个自定义区域的能谱。、采集参数设置

由该模式的目的可知，其采集参数设置包括电镜图像采集参数设置和能谱采集参数设置。对其进行合理设置。2、采集过程

单击采集工具栏中的采集开始按钮，采集一幅电镜图像。可以立即采集独立区的能谱，也可以批量采集多区域的能谱。立即采集独立区域的能谱

(1)单击点扫工具栏中的立即采集按钮，使其处于被按下的状态。(2)选择一种区域形状。

(3)在电镜图像上指定区域位置。(4)等待采集完成。

(5)如想增加一个新区域，单击指定一个新的区域位置。批量采集多区域的能谱

(1)单击点扫工具栏中的立即采集按钮，使其处于抬起的状态。(2)单击点扫工具栏中的批量采集按钮，使其处于被按下的状态。(3)选择一种区域形状。

(4)在电镜图像上指定区域位置。(5)重复第（3）、（4）步，指定多个区域。

(6)单击采集工具栏中的按钮，系统将采集每一个区域的谱图。3、查看信息

(1)单击点扫工具栏中的重新查看按钮。(2)在电镜图像上单击想要查看信息的区域。

全谱分析模式分析

该模式可以对所采电镜图像的每一个像素点采集一组经过死时间修正的能谱数据。一旦采集 并存储后，就可以在脱离电镜支持的条件下，生成能谱进行定性、定量分析，生成面分布图像、生成线扫描图像、输出报告等。

1、采集参数设置

该模式下的采集参数设置分为以下两部分：（1）电镜图像采集参数设置

该部分参考Averaged Acquisition平均采集参数设置。（2）面分布图像采集参数设置

单击采集工具栏中的采集参数设置按钮，打开采集参数设置对话框，进行设置。、采集过程

单击采集工具栏中的采集按钮，进行电镜图像的采集和面分布采集。、提取所需信息

(1)在提取工具栏中选择一种提取工具，在电镜图像上确定提取区域，即可获得提取信息。(2)对于Spot 圆圈和Linescan 线提取方式，可以进行参数设置。方法是：在电镜图像上右击鼠标，在弹出的对话框中选中Image Extract 图像提取选项卡。在这里可以设置圆圈半径、线宽度及线上的取样点数。

（二）线扫描

（1）在线扫描图像上右击鼠标，在弹出的对话框中，可以改变标题名称、改变背景色、选择线扫描线的显示方式、是否显示光标、是否显示栅格、是否使用粗线条等。（2）如想去除某个元素的线扫描，在元素周期表中右击该元素后选择Inactive。

（3）在电镜图像和线扫描图像上都使用图像强度光标。当移动某一个光标时，另一个光标也随之移动。电镜图像上的光标指示出当前光标所在位置的横、纵坐标及灰度值；线扫描图像上的光标指示出当前光标所在位置的某一元素的计数值。

（4）将某一元素的线扫描图像叠加在电镜图像上显示：单击线扫描图像下的该元素标签，即可叠加/不叠加显示该元素的线扫描图像。叠加属性可按如下方式修改： 单击菜单“EditProperties”，并选择Linescan Overlay 选项卡，如下图所示。

（三）面分布

(1)在面分布图像上右击鼠标，在弹出的对话框中，可以改变光标颜色、是否显示光标、是否叠加于电镜图像上，改变面分布颜色、面分布对比度亮度等。

(2)如想去除某个元素的面分布，在元素周期表中右击该元素后选择Inactive。(3)在电镜图像和面分布图像上都使用图像强度光标。当移动某一个光标时，另一个光标也随之移动。电镜图像上的光标指示出当前光标所在位置的横、纵坐标及灰度值；面分布图像上的光标指示出当前光标所在位置的某一元素的计数值。(4)将某一面分布图像叠加在电镜图像上显示：单击面分布图像上的元素标签，即可叠加/不叠加显示该面分布图像。

实验完成后，将所需的扫描图像保存。

五、实验结果及讨论

分别对ZnO压敏断面进行全谱分析、点分析、线分析、面分析。首先截取所选的分析图样，如下图所示

全谱分析模式

Live Time: 100.0 sec.Detector: Pioneer

Element

Line

C K

O K

Zn K

Sb L

Bi M Total

Quantitative Results

Base(10)Weight % Weight % Atom %

Error

4.33

5.48

81.50

4.15

4.54 100.00

+/-0.83 +/-0.30 +/-3.67 +/-0.38 +/-0.61

17.96

17.09

62.16

1.70

1.08 100.00

Atom %

Error +/-3.46 +/-0.92 +/-2.80 +/-0.16 +/-0.14

全谱分析结果表明，样品中含有C、O、Zn、Sb、Bi等元素；其中Zn的质量浓度最大，依次排序为：Zn>O>Bi >C>Sb，同时Zn的原子浓度最大，依次排序为：Zn>C>O>Sb>Bi.点分析模式

（a）

（b）

图（b）反映了点1附近富含Zn元素，同时含有少量的O、C元素，说明在大晶粒中ZnO占主要成分，即ZnO富集区杂质含量较少。

（c）

（d）

图（c）反映了点2附近富含Bi元素，同时含有少量的Zn、O、C元素，说明在小晶粒中Bi已经掺杂进入主晶相。图（d）反映了点3附近富含Zn元素，同时含有少量的O、C元素。

（e）

（f）

图（e）反映了点4附近富含Zn元素，同时含有少量的O、C元素，说明在大晶粒中ZnO占主要成分，即ZnO富集区杂质含量较少。图（f）反映了点5附近富含Zn元素，同时含有少量的O、Be元素，说明在大晶粒中ZnO占主要成分，即ZnO富集区杂质含量较少。

面分析模式

面分析结果表明：（1）样品中Zn元素含量最多，其次是O元素，验证ZnO为主要成分；（2）样品中Bi、Sb元素含量较少，且分布较为均匀，应该是少量的掺杂；（3）Sb元素含量较少，在小晶粒中含量较多；Bi元素含量较少，在晶界中分布较多。

根据晶体生长理论及固体物理知识，样品主要成分ZnO晶粒生长所需能量较少，因此形成的晶粒较大；而重金属元素如Sb在小晶粒中取代Zn的位置，使得晶粒在生长时需要

较多的能量，因此晶粒的尺寸相对较小；而晶界处常常是空位，畸变和位错的富集区，因此一些元素如Bi常常在晶界处富集。

线分析模式

Accelerating Voltage: 15.0 kV

Magnification: 3500

线分析结果表明：（1）样品主要元素为Zn、O，富集在大晶粒中，其次是小晶粒中，晶界中含量最少；（2）掺入的Sb元素主要富集在小晶粒中，分布比较均匀，说明掺杂效果较好；（3）晶界处富集较多的Bi元素。

六、思考题

1.扫描电镜的成像质量与哪些因素有关？(1)倾斜角效影响图像因素

由于二次电子的发射是入射电子碰撞样品的海外电子，使原子外层受激发而电离出来的电子，且电子在逸出样品表面之前又和样品进行多次散射，所以只要在样品浅层几纳米到几十纳米组偶偶深度区域产生的二次电子才能逸出表面，被探测器收集到。因此电子束的入射角将影响二次电子图像的反差。

(2)边缘效应

在样品边缘和较短部位摄入一次电子时。由于尖端和边缘的二次电子容易脱离样品，所以产生二次电子数量多，图像异常明亮，称为边缘效应。边缘效应造成反差不自然，降低图像质量。若降低加速电压，减少二次电子的发生量，或减少对比度。就可以使边缘效应相对减轻。

(3)原子序数效应

原子序数高的元素被激发的二次电子多，原子叙述地的元素则少。因此，在同等条件下，前者图像明亮，这种现象成为原子序数效应。原子序数效应与被散射电子在样品中的激发作用有关。在观察生物样品时，在样品表面均匀喷镀一层原子叙述高的金属膜，可提高图像质

量。

(4)充放电效应

生物样品大多数是高绝缘性的，入射电子不能在样品中构成回路倒入大地，堆积在样品上的入射电子形成负电荷区，产生放电现象或排斥后续入射电子，使其被检测器吸收或者轰击样品室其他部件，严重应先二次电子图像质量，如采用镀膜，导电胶黏贴样品等导电处理，可减少充放电效应的影响。

(5)焦点深度

所谓的焦深是指对高低不平试样各部分聚焦的最大限度的能力。它是扫描电镜中一个重要的和可控的性能指标，是影响整幅图像各部位清晰度的一个重要因素。随着图像的放大倍数增加，其焦深受束斑尺寸的影响越来越显著。在高倍放大时，要得到较大的焦深，就要选择大孔颈的物镜光阑，或者缩小工作距离进行观察。

材料分析(EDS)实验报告 第2篇

一、实验目的

1、掌握X射线衍射的基本原理；

2、了解X射线衍射仪的基本结构和操作步骤；

3、掌握X射线衍射分析的样品制备方法；

4、了解X射线的辐射及其防护方法

二、实验原理

根据晶体对X射线的衍射特征－衍射线的位置、强度及数量来鉴定结晶物质之物相的方法，就是X射线物相分析法。

每一种结晶物质都有各自独特的化学组成和晶体结构。没有任何两种物质，它们的晶胞大小、质点种类及其在晶胞中的排列方式是完全一致的。当X射线波长与晶体面间距值大致相当时就可以产生衍射。

因此，当X射线被晶体衍射时，每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样，它们的特征可以用各个衍射晶面间距d和衍射线的相对强度I／I1来表征。其中晶面间距d与晶胞的形状和大小有关，相对强度则与质点的种类及其在晶胞中的位置有关。所以任何一种结晶物质的衍射数据d和I／I1是其晶体结构的必然反映，因而可以根据它们来鉴别结晶物质的物相。

三、实验设备

丹东方圆仪器有限公司的D2700型X射线粉末衍射仪一台；玛瑙研体一个；化学药品或实际样品若干（Li4Ti5O12）。

四、实验内容

1、采用玛瑙研体研磨样品，在玻璃样品架上制备一个合格试验样品；

2、选择合适的试验参数，获得XRD图谱一张；

3、理解样品、测试参数与XRD图谱特征的关系。

五、实验步骤

1、开机 1）打开总电源 2）启动计算机

3）将冷却水循环装置的机箱上的开关拨至运行位置，确认冷却水系统运行，水温正常（19-22℃）；

4）按下衍射仪ON绿色按键打开衍射仪主机开关 5）启动高压部分

（a）必须逐渐提升高压，稳定后再提高电流。电压不超过40kV，管电流上限是40mA，一般为30mA。

（b）当超过4天未使用X光管时，必须进行光管的预热。在25kV高压，预热10分钟；30kV，预热5分钟；35kV，预热5分钟。（c）预热结束关机后，至少间隔30分钟以上方可再次开机实验。6）将制备好的样品放入衍射仪样品台上； 7）关好衍射仪门。

2、样品测试

1）在电脑上启动操作程序

2）进入程序界面后，鼠标左键点击“测量”菜单，再点击“样品测量”命令，进入样品测量命令

3）等待仪器自检完成后，设定好右边的控制参数； 4）鼠标左键点击“开始测量”，保存输出文件； 5）此时仪器立即开始采集数据，并在控制界面显示；（a）工作电压与电流：一般设为40kV，40mA；（b）扫描范围：起始角度>5°，终止角度<80°；（c）步进角度：推荐0.02°，一般在0.02—0.06°之间；（d）采样时间：推荐1s，一般0.2—1.0s；（e）测量方式：步进测量；

6）采集数据结束后，开始测量键弹起，数据自动保存在制定的文件里；

7）如需测量下一个样品，则开启衍射仪门，换好样品后，再关闭衍射仪门。从样品测试步骤1开始重复。

3、关机

1）当所有样品测试完成后，点击控制界面退出键； 2）退出高压；

3）待仪器顶部的高压指示灯熄灭后，按下off红色按钮关闭衍射仪 4）5分钟后关闭水循环制冷装置，关闭总电源； 5）关闭电脑

六、实验结果

1、控制参数：步进测量，管电压40kV，管电流30mA，起始角度10°，终止角度80°，步进角度0.03°，采样时间0.2s；符合规范要求。

2、得到的Li4Ti5O12样品的衍射图谱为：

3、上述测量数据可供后续分析得到样品的成分。

七、注意事项

1、样品的粗细对衍射峰的强度有很大的影响，对粉末进行长时间的研磨，使样品的平均粒径在10微米左右，以保证有足够的晶粒参与衍射。

2、在制作样品过程中避免择优取向，制样时尽量轻压。

3、根据研究工作的需要选用不同的测量方式与测量参数，记录的衍射图谱不同，因衍射图谱上必须注明主要的实验参数条件。

4、一定要等待X射线关闸关闭后再打开X射线衍射仪的门，防止受到辐射损伤。实验二 多晶粉末材料的X射线衍射物相定性分析

一、实验目的

1、掌握X射线衍射进行物相定性分析的原理

2、熟悉JCPDS卡片及其检索方法；

3、掌握多相物质进行相分析的方法和步骤。

二、实验原理

1、X射线衍射物相定性分析的原理

每一种结晶物质都有其特定的结构参数，包括点阵类型、晶胞大小、晶胞中原子的种类、数目及其位置等等，而这些参数在X射线的衍射图谱上均有所反映；

尽管物质的种类有千千万万，但却没有两种衍射花样完全相同的物质，图谱中衍射线的位置所反映的晶面间距及它们的强度(d-I系列)犹如人的指纹一样，是鉴别物相的依据。多相物质的衍射图谱, 是单相物质衍射图的简单叠加，任何物相都不会因其它物相的存在而改变其衍射特征。

2、JCPDS卡片

将已发现物质的衍射数据制成标准卡片，物相定性分析就成为简单的卡片检索与对照工作，一旦试样的衍射数据与标准衍射卡片相符，则其晶体结构和物理性能等便由卡片得知。1969年改由The Joint Committee on Powder Diffraction Standards(JCPDS)出版；称为PDF卡片。

三、实验设备 丹东方圆仪器有限公司的D2700型X射线粉末衍射仪一台；衍射图谱；JCPDS卡片及索引；计算机，装有XRD定性分析软件。

四、实验内容

1、衍射花样测试，已在实验一测试完毕；

2、单物相鉴定实验

首先求出di和Ii/I1；根据待测相的衍射参数，得出三条强线的晶面间距值d1，d2，d3(包括误差）；根据d1值(或d2，d3)，在数值索引中检索适当d组，找出与d1，d2，d3值符合较好的一些卡片；把待测相的三条强线的d值和I/I1值与这些卡片上各物质的三强线d值和I/I1 值相比较，淘汰一些不相符的卡片，最后获得与实验数据一一吻合的卡片，卡片上所示物质即为待测物，鉴定工作完成。

五、结果分析

1、根据实验一的到的实验数据—衍射图谱：

2、通过MDI Jade5软件的PDF检索功能，PDF卡片索引建立后，处理上述数据，进行物相检索，得到以下结果：

可知：物相检索的结果是PDF#49-0207，物相为Li4Ti5O12，晶格常数a=b=c=8.3588A，符合实验，且得到以下详细数据：

六、实验结论

材料分析(EDS)实验报告 第3篇

1 材料现代分析方法课程教学中的问题

1.1 教学内容繁多, 课时有限

在以往的教学中发现, 课程的理论部分对于本科生来说难度较大, 学生学起来比较吃力, 内容也比较枯燥。材料现代分析方法课程设计到化学、物理、光谱学、材料学等多门学科, 课程内容包括X射线衍射分析和电子显微分析两大部分。每部分的内容设计较广, 如X射线衍射分析包括晶体几何学, 仪器设备和衍射花样的应用, 电子显微分析包括透射电子显微镜, 扫描电子显微镜, 电子探针等设备及应用以及电子衍射, 高分辨电子显微技术, 电子背散射衍射分析技术, 电子衍射等分析手段。而教学课时有限, 教师只能在有限的时间内对理论部分做简要的介绍, 结果如走马观花, 使学生对知识掌握的质和量都有限, 教学效果不理想。

1.2 实验教学难以开展

目前本课程在各高校的教学过程中存在着这样一个现象:课程教学内容中涉及的原理性知识过深, 理论课程多, 实践教学内容少, 所学理论与实践很难结合, 不能学以致用。造成这一现象的主要原因是由于本课程涉及的一些测试方法均必须在昂贵的大型测试仪器中才能完成, 但高校中大型测试设备台套数少, 一般全校只有一至两台, 且操作复杂, 实验繁忙, 而学生数量多, 因而学生不可能亲自对设备进行操作。深奥的脱离实际的理论课的学习, 使学生对该课程的学习兴趣不高, 造成学习使为应付考试的局面, 基本上没有突出本课程的实践性的特点[3]。

2 材料现代分析方法课程改革策略

2.1 合理安排教学内容

材料现代分析方法课程所讲述的设备多, 原理及用途也各不相同, 可以说是内容深, 范围广, 但课时有限, 不可能将所有知识系统全面深入的为学生讲解。如何安排教学内容, 帮助学生深入系统地掌握材料分析测试方面的知识, 是授课教师的工作重点。笔者在教学中发现, 在授课过程中, 侧重介绍实际应用方面的原理和分析, 可以使学生更好地掌握课程内容。如X射线衍射部分, 第一章中介绍了X射线和物质相互作用时, 根据能量的转化会发生散射 (包括相干散射和不相干散射) 、吸收 (包括光电效应, 荧光辐射和俄歇效应) 和透射现象, 这些现象是X射线衍射仪原理和应用的基础, 根据吸收限选择X射线衍射仪的阳极靶和滤波片, 这部分内容既烦琐又深奥, 是授课过程中的难点。但在实际应用中, 如何选择阳极靶和滤波片是由设备负责人来负责的, 且目前的设备几乎不用滤波片而使用石墨弯晶单色器, 因此, 这部分的内容可重点讲解相干散射, 因为该现象是X射线衍射的基础, 而其余的内容则可简要介绍, 学生在学习时就会有侧重点, 能够更好地掌握衍射的原理。

2.2 案例教学

案例教学在课程的实践教学中能够取得很好的效果[4]。将案例和教师的科研结合是一种非常好的方法, 教材的知识是固定的, 以理论为主, 但本课程注重分析实践, 单靠理论知识的学习不能满足课程的要求, 理论和实践之间的联系需要有教师来填补, 而教师要想通过吸取学科领域最前沿的学术成果和研究现状来充实丰富教学内容, 这就要求教师从事科研工作。从事科研工作的老师, 在讲授中会自然地把这些新知识贯穿到课堂教学之中, 以激发学生的科学研究的兴趣或灵感, 有利于教学质量的提高[5]。为保证教学质量, 在教学过程中需选取合适的案例。高校中教学和科研是相辅相成的, 任课教师可以将自己的科研成果和教学相结合, 将科研成果作为案例, 对其中关于材料测试分析的方面结合教学内容进行讲解。如A和Cu O之间的反应, 可以用热分析仪对其反应过程进行分析, 用X射线衍射对各反应的物相进行分析, 用二次电子像, 背散射电子像并结合能谱对其各相的形貌和分布进行分析, 从而使学生对所学的设备的作用及用途进行分析。笔者发现, 学生对研究结果的分析十分感兴趣, 因而科研有助于革新教学内容, 有效地提高授课质量。

2.3 强化多媒体教学

由于材料现代分析方法课程中含有大量的原理和仪器结构, 因此在使用多媒体教学时, 加入动画直观地对原理进行展示, 可以使学生加深原理的理解。如在讲解特征X射线的产生和荧光辐射时, 画出原子结构图, 动态地将电子和光子的运动过程显示出来, 即能够使学生对概念掌握准确, 又能够记忆深刻。

2.4 改革实验教学手段

我校拥有先进的科研仪器, 但目前科研设备, 尤其是价格较高的贵重仪器, 并不对本科生开放。因此实验课程只能是带领学生对设备进行参观, 让学生亲自动手操作或进行试验方案的设计无从谈起, 因此实验课并不能真正起到实践教学作用, 这个问题目前在各大高校均未得到有效解决。笔者认为, 对于本科生而言, 学生通过本课程的学习, 能够知道物相分析, 形貌观察和成分分析可以用哪种设备和测试方法进行分析, 能够对试验结果, 如X射线衍射图谱, 扫描电镜图片, 能谱, 电子衍射花样等进行简单的分析, 因而试验课未必一定要对实验设备进行参观和操作, 因为目前通过录像可以对各设备拆开后的结构进行详细观察, 比实验室的参观效果更好。

笔者认为在试验环节中, 教师可以结合自己的科研成果, 将X射线衍射花样, 扫描电镜图片, 能谱图, 简单的单晶电子衍射花样等试验结果发给学生, 可以将相关的分析软件发给学生并对其使用进行讲解, 让学生自己对试验结果进行分析。这样既可避免实验无法亲自动手操作的情况, 又可使学生对所学内容的应用有实际体会。

3 结束语

材料现代分析方法课程是在材料学、化学、物理和光谱等理论知识的基础上, 着力培养本科生对一起设备的了解, 测试方法的掌握和测试结果的分析, 而测试结果的分析是重中之重。结合实际情况, 需要对传统教学模式进行更改, 努力提高学生的学习兴趣, 侧重实践教学, 为材料科学的发展培养后备人才。

摘要：材料现代分析方法课程是材料类本科生的重要课程之一, 该课程主要培养学生了解并掌握材料的分析方法。论文从目前课程教学中存在的问题出发, 针对如何使学生对该课程内容进行更有效的学习, 提出了合理安排教学内容、案例式教学应用、改革实验教学手段等方法, 该方法对学生有效地掌握课程内容和培养学生对所学内容的运用能力有及其重要的意义。

关键词：材料现代分析方法,教学,实验

参考文献

[1]褚海亮.《材料分析方法》教学的改革与探讨[J].科技信息, 2012 (17) :124.

[2]宋春林, 何洪, 唐剑锋.《材料现代测试技术》课程改革探讨[J].西南师范大学学报, 2015, 40 (6) :150.

[3]罗建新, 张春燕, 胡汉祥.《材料现代测试技术》的课程教学研究[J].科技信息, 2013 (1) :23.

[4]熊程.案例教学探析[J].科技情报开发与经济, 2009, 19 (11) :176.

材料分析(EDS)实验报告 第4篇

一、改革课程教学模式, 调动参与实验的积极性

目前多采用灌输式的教学模式进行实验教学, 灌输式的教学模式耗时较长, 且难以在教学中充分考虑到学生的实际学习需求, 因此可严重影响学生参与实验教学的积极性。对此, 可以采用塔式课程教学模式对传统灌输式模式进行改革, 让学生在基础设计、对比分析及后期处理教学环节中逐步了解材料实验内容、掌握实验方法及巩固实验课程中学习到的工程材料知识。在实验课程的基础设计环节, 应先对学生进行分组, 并要求各小组根据实验项目设计实验方案, 在实验前需要求学生上交设计方案, 待教师审批后才能让学生进行实验。让学生自主设计材料实验, 可以将被动实验变为主动实验, 这对于实验教学参与度的提升有重要意义[2]。在实验教学的对比分析环节, 教师可要求学生对相同批次的材料实验现象与结果进行对比分析, 以了解实验结果不一致的原因, 从而有效提升学生对于实验过程的分析能力与解决实验难题的能力。在实验课程的后期处理环节, 教师需要及时公布实验设计方案及实验结果, 并要求学生总结实验成果与改进不足。例如, 在对胶凝材料基本性质进行教学时, 教师可以先准备好标号不同的水泥, 并指导学生设计实验方案, 随后让学生严格按照实验指导说明及方案完成相关实验, 包括胶砂强度、安定性、凝结时间、用水量及细度实验等。在完成实验后, 引导学生结合理论知识与实验记录对胶凝材料特性进行分析, 并指导学生总结实验结果, 以持续提升科研能力。

二、改革实验教学设计, 提升探索能力

单项实验教学设计不利于优化课程中的材料实验性质, 造成实验性质以验证性材料实验为主, 研究性材料实验及综合类材料实验较少。对此, 要注意积极改革实验教学的设计形式, 应用多方案设计形式实验取代单一方案设计形式实验, 以便让学生在课程教学中有效提升探索能力。例如, 在进行钢筋实验时, 可以采用以下方法对教学设计进行优化。拉伸实验属于钢筋材料检测中的重要实验, 进行拉伸实验后可以了解钢筋的伸长率、抗拉强度及屈服强度指标, 在应用传统教学设计开展实验时仅需要采用一种钢筋, 这就会导致实验过程缺乏一定的比对性, 也难以让学生通过实验了解塑性钢筋、冷轧钢筋、冷拔钢丝及高强钢丝之间的性质差异。对此, 教师可以采用八种不同的钢筋让学生同时开展实验, 对不同种类钢筋的伸长率、抗拉强度及屈服强度指标进行分析, 以便可以全面了解不同钢筋塑性性质及应用范围等[3]。再如, 可以采用矿物组成实验、掺量实验、养护条件实验、水泥细度实验等方法检测水泥实际强度。此外, 在改革实验教学设计的过程中, 应注意明确实验方向, 以便可以通过采用具有系统化特征的实验教学设计全面分析材料性质的影响因素。例如, 在对混凝土的性质实验进行教学时, 可以同时制定以下实验教学设计, 包括粉煤灰的活性与激发剂的关系, 水泥性质及养护温度的关系, 水泥性质与早强剂、缓凝剂之间的关系等, 并在实验中选择多种早强剂或缓凝剂, 如硝酸铵、三乙醇胺、硫酸钠、水杨酸、柠檬酸及酒石酸等。

三、改革教学体系, 提高实验室的开放程度

由于实验课程针对了多种专业, 不同的专业对于实验课程有不同的要求, 在实验课时相对有限的情况下, 应注意根据专业教学特点对实验课程的教学体系进行改革, 以便可以使实验课程中的教学内容得以优化, 从而确保不同专业的学生能够在实验中最大限度地提升相关知识的掌握程度。例如, 可以在教学中将混凝土强度实验、和易性实验与砂石实验结合在一起, 同时增加配合比方面的内容, 以保证在改革实验体系后, 学生能够在课堂中进行具有设计性、综合性的实验。再如, 针对工程管理类专业, 可在沥青软化点、延度及针入度实验中增加混合料性质检测实验内容, 包括车辙实验、马歇尔实验、物理指标的测定实验及材料制备实验等。对于城市规划及建筑学等相关专业, 可在墙体材料强度等级、抗压强度、抗折强度实验的基础上增设陶瓷砖容重试验、表观密度实验、显气孔率实验、吸水率及外观质量实验[4]。此外, 在对实验教学进行改革的过程中应注重提高实验室的开放程度, 以便让学生能够充分利用课余时间或自主安排时间完成实验。例如, 在进行周期较长、涉及环节较多的混凝土强度、性质实验时, 可以增加实验室的开放次数、延长开放时间, 让学生自主完成实验。

结束语

综上所述, 在实验课程中培养实验操作技能、了解仪器设备使用方法及提升质量验证能力是重要的教学目标。为了能够实现教学目标, 并保证实验课程的教学质量符合素质教育要求, 则应注意了解目前实验教学中存在的问题, 并根据课程教学中的不足之处应用具有针对性的改革方法, 以期全面改善材料实验的教学效果。

摘要：材料实验教学在土木工程专业教学中起到了培养实践操作技能的重要作用, 根据新课改要求对材料实验教学进行改革是提升学生专业技能的基本要求。本文分析了改革材料实验课程教学的方法, 包括改革课程教学模式, 调动参与实验的积极性;改革实验教学设计, 提升探索能力;改革教学体系, 提高实验室的开放程度。

关键词：材料实验,土木工程,教学,改革

参考文献

[1]姚俊, 程华, 应卫勇.Internet环境下符合工程理念的在线工程实验设计及实现[J].实验室研究与探索, 2015, 34 (2) :171-176.

[2]窦德宇, 柳春燕, 杨丽芬, 方向.利用公共实验平台开设《生物分离工程》选修课的实验教学研究[J].科技信息, 2014 (11) :73.

[3]韩延成, 杜艳青.基于课堂、实验、科研项目、真实工程的多元水力学实践教学模式研[J].课程教育研究, 2013 (21) :164-165.