扫描电子显微镜(简称扫描电镜)用于观察样品的微观形貌和成分等诸多信息，功能强大、应用广泛。因此，扫描电镜的教学一直是高校材料类专业实验教学的重要内容。扫描电镜教学面临理论抽象和设备短缺的难题，导致实验教学仍然以教师讲解和演示操作为主[1]，让学生理解原理并能熟练操作一直是教学的难题。尽管可以采用虚拟仿真等方式进行教学，但其便利性和体验性仍显不足[2]。直接使用真机作为教学模型，也无法观察其内部的结构，无法理解其实际的工作原理，然而目前还没有用于演示的专用教具。在教学过程中，使用教具进行辅助教学对教学效果的增强和教学质量的提高具有重要作用[3]。如果能在课堂讲解和真机演示之外，加入实体模型演示环节，便可以使不可见变得可见，使深奥的原理变得浅显，意义不言而喻。

　　在扫描电镜中，样品在微观存在形貌、成分和取向特征的区域，这些区域会带来信号类型、数量、轨迹和能量分布的差异[4]。这些差异在扫描电镜的黑白图像中表现为不同区域明暗(灰度)不同，存在灰度值的对比或反差，即存在衬度。正是由于这些衬度的存在，图像才能给我们提供有意义的信息。为了理解信号强度和图像特征的对应关系，将衬度分成不同的类型，如反映样品形貌特征的形貌衬度和反映元素信息的成分衬度[4]。本文由电镜探测原理出发，设计了几种直观、形象的模型，有助于学生理解衬度的形成、探测器以及设置条件对图像的影响等知识。

　　1 目标功能

　　2 模型设计

　　3 结语

　　针对扫描电镜的衬度及其影响因素，本文设计了几种直观、形象、易制作的教学模型。这些模型可以帮助学生理解衬度的形成原理、探测器及设置条件对图像的影响，加深学生对扫描电镜的理解。学生在操作中主动、灵活、按需设置合适的参数，更为高效地使用扫描电镜。使用本文设计的模型作为教具，可以将抽象的概念转变为可观察、可触碰的实体，让学生更生动地感知扫描电镜的理论知识。该教学模型强化了学生对理论知识的理解，也提升了学生理论联系实际的能力。

　　参考文献

　　[1] 陈奇俤,吕秋丰.扫描电镜虚拟仿真实验教学系统建设[J].中国现代教育装备,2019(21):26-27.

　　[2] 谢鲲,曹梅青,丁建旭,等.三元相图立体模型的设计及3D打印制作[J].中国现代教育装备,2019(23):3-5.

　　[3] 朱健民,吴翊,李建平,等.从教具谈大学数学教学方法改革[J].中国大学教学,2010(3):55-57.

　　[4] GOLDSTEIN J, NEWBURY, D E, et al. Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis, 4th[M]. Springer, 2018.

高尚1 黄梦诗1 杨振英2 孙千3 马清1

1.哈尔滨工业大学(深圳)材料科学与工程学院

2.深圳市美信检测技术股份有限公司

3.华南理工大学材料科学与工程学院