《納米技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用》課程教學(xué)模式改革的探索與實(shí)踐

李華+郭超群

摘要：針對(duì)《納米技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用》課程教學(xué)中存在的相關(guān)問題，以新的講義、新的CAI課件、教學(xué)相長(zhǎng)等教學(xué)模式和方法提高課堂吸引力，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：《納米技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用》講義;CAI課件;教學(xué)效果

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2015）19-0140-02

一、《納米技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用》課程的現(xiàn)狀

納米技術(shù)的發(fā)展依靠的是人才的發(fā)展，納米科技人才是納米技術(shù)發(fā)展的根本保證。我國(guó)一直以來十分重視對(duì)納米科技方面人才的培養(yǎng)。《國(guó)家納米科技發(fā)展綱要（2001—2010年）》中明確地提出：要從學(xué)校的教育抓起，要重視納米科技的相關(guān)學(xué)科建設(shè)，擇優(yōu)設(shè)立有關(guān)于納米科技的專業(yè)，同時(shí)在物理、化學(xué)、生物、機(jī)械、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等專業(yè)內(nèi)部，設(shè)置有關(guān)納米科技的新課程，重視和保障我國(guó)納米科技的可持續(xù)發(fā)展。目前，納米技術(shù)的相關(guān)教學(xué)工作十分活躍，國(guó)內(nèi)許多高校都開設(shè)了與納米技術(shù)相關(guān)的公共選修課或者專業(yè)選修課。在材料類本科專業(yè)中，開設(shè)有“納米材料與技術(shù)”、“納米材料”課程，這是當(dāng)前材料科學(xué)領(lǐng)域中重要的專業(yè)課程。為彌補(bǔ)專業(yè)課程的不足和提供學(xué)生自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，不少高校還在化學(xué)工程與工藝、應(yīng)用化學(xué)、制藥工程等專業(yè)中開設(shè)了“納米科技導(dǎo)論”選修課程，受到學(xué)生的普遍歡迎。

為了讓對(duì)納米科技有興趣的學(xué)生了解和認(rèn)識(shí)納米科技的基本知識(shí)、基本概念、基本方法及其應(yīng)用，我們?cè)诠鹆蛛娮涌萍即髮W(xué)大學(xué)一年級(jí)新生中開設(shè)了“納米技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用”通識(shí)教育選修課程。這門選修課程推出后，立即受到了廣大學(xué)生的歡迎，選修本門課的學(xué)生人數(shù)達(dá)到了200人，且仍有相當(dāng)部分的學(xué)生由于受到選課人數(shù)的限制未能選上這門課程。實(shí)踐表明，學(xué)生選修“納米技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用”課程的興趣主要源于對(duì)新興納米科技知識(shí)的求知欲望。目前，在我國(guó)的高等院校開設(shè)的納米技術(shù)相關(guān)課程中，大部分是偏向納米材料的內(nèi)容，這些納米材料類課程一般是作為高年級(jí)專業(yè)主干課或?qū)I(yè)選修課開設(shè)。這類課程的開設(shè)，一般要求選修的學(xué)生具有一定的材料、化學(xué)、生物等相關(guān)專業(yè)知識(shí)。對(duì)于我校大一新生來說，目前的相關(guān)教材和教學(xué)內(nèi)容顯然過于深?yuàn)W。在教學(xué)實(shí)踐過程中，經(jīng)常有學(xué)生發(fā)出這樣的疑問：“納米技術(shù)這門課這么深?yuàn)W，我們?cè)撊绾螌W(xué)呢？以后工作中能用到嗎？”

綜上所述，我們必須對(duì)“納米技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用”這門課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)方法等進(jìn)行改革。根據(jù)教育部“關(guān)于推進(jìn)高等教育面向新世紀(jì)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革計(jì)劃實(shí)施工作的若干意見”的指示精神，結(jié)合辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)，面向大一新生這類特殊的教學(xué)對(duì)象，本文在《納米技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用》課程中探索了一條切實(shí)有效的教學(xué)改革之路。

二、新的教學(xué)模式和方法在《納米技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用》課程中的應(yīng)用

（一）教學(xué)模式改革的目的

在“納米技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用”課程教學(xué)中，結(jié)合該課程理論和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)教學(xué)過程中教學(xué)要求、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教材建設(shè)和考核方法等多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行改革，推動(dòng)“納米技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用”課程的建設(shè)，為將來從事與納米科技研究及產(chǎn)業(yè)相關(guān)工作的本科生提供必要的知識(shí)準(zhǔn)備，以便能快速進(jìn)入相關(guān)領(lǐng)域，滿足社會(huì)之需求。并力圖培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)高層次、綜合性、有創(chuàng)新意識(shí)和能力的人才奠定基礎(chǔ)。

（二）新的教學(xué)模式和方法

1.編制新的講義。目前可供高校教師上課選擇的有關(guān)納米技術(shù)的相關(guān)教材較少，且絕大部分是專業(yè)性較強(qiáng)的專業(yè)教材。在以往的教學(xué)實(shí)踐中，使用類似的教材，大一學(xué)生常常感到接受起來比較困難，影響了教學(xué)效果和學(xué)生的積極性。因此，有必要針對(duì)大一新生，查閱國(guó)內(nèi)外大量與本課程相關(guān)的資料，旁征博引，編寫納米技術(shù)的相關(guān)講義。該講義既要比較全面地介紹納米技術(shù)的相關(guān)基本概念、理論和應(yīng)用，又要把握專業(yè)深度，體現(xiàn)出專業(yè)性和科普性的結(jié)合。主要包括：納米技術(shù)概述、掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡、納米材料、納米生物與醫(yī)學(xué)技術(shù)、納米機(jī)械、納米電子學(xué)等內(nèi)容。納米科技的研究對(duì)象涉及諸多領(lǐng)域，它的基礎(chǔ)研究問題又與應(yīng)用密不可分。對(duì)于大一新生，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，不可能把納米技術(shù)的方方面面都做個(gè)系統(tǒng)講授，比較可行的做法是將本學(xué)科領(lǐng)域最近發(fā)生的重要事件納入講義，并將這些事件產(chǎn)生的巨大影響加以闡述，讓學(xué)生真切感受到知識(shí)的實(shí)用性與社會(huì)效應(yīng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，這就對(duì)教師的專業(yè)綜合素質(zhì)提出了較高的要求。結(jié)合大一新生專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)較弱同時(shí)對(duì)前沿科技比較感興趣的特點(diǎn)，我們?cè)诂F(xiàn)有教材的基礎(chǔ)上編制了新的講義，注重趣味性、通俗性、易懂性，提高了對(duì)學(xué)生的吸引力。

2.CAI課件研制。“納米技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用”課程涵蓋面較廣、信息量教大，單一的板書教學(xué)手段不易滿足該課程的教學(xué)需要。將現(xiàn)代化多媒體技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)，利用視聽說等手段向?qū)W生提供聲、像、圖、文等綜合信息，有利于學(xué)生集中注意力。納米技術(shù)的許多知識(shí)是微觀領(lǐng)域的，單靠語言和文字描述，學(xué)生難以理解。通過多媒體技術(shù)進(jìn)行動(dòng)畫模擬，可以使微觀知識(shí)宏觀化，變抽象為具體。因此，必須系統(tǒng)開發(fā)研制“納米技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用”課程CAI課件，該課件以科學(xué)研究前沿課題形式體現(xiàn)納米技術(shù)領(lǐng)域的最新研究成果，尤其是國(guó)內(nèi)外高校和公司中納米技術(shù)應(yīng)用的具體實(shí)例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和研究熱情。

在新的講義基礎(chǔ)上，為了達(dá)到好的教學(xué)效果，我們研制了高質(zhì)量的CAI課件。對(duì)于納米尺度相關(guān)問題的研究，采用圖像、視頻、動(dòng)畫等形式，這就比單純的文字說明更加具有感染力，也更利于學(xué)生接受，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.依托科研項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)多種教學(xué)手段。目前，依托多媒體等現(xiàn)代化的教學(xué)設(shè)備，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了板書向PPT教學(xué)的轉(zhuǎn)化，但在教學(xué)內(nèi)容上，比較偏重理論，教學(xué)手段和教學(xué)方法比較單一。《納米技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用》課程對(duì)于大一新生來說，屬于內(nèi)容比較陌生，概念抽象，較難理解的課程。如果還是采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)手段，往往使學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，影響課堂效果。針對(duì)這種情況，我們采取了依托科研項(xiàng)目，將教材內(nèi)容和科研項(xiàng)目中相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)兩者的有機(jī)結(jié)合。具體表現(xiàn)為：在教學(xué)內(nèi)容上，首先講解基本的知識(shí)點(diǎn)和相關(guān)概念，用淺顯易懂的語言表達(dá)出來，讓學(xué)生容易接受，接著引入科研項(xiàng)目中相關(guān)的例子，將課堂講解的內(nèi)容在科研項(xiàng)目中的應(yīng)用進(jìn)行闡述，便于學(xué)生有更切實(shí)的直觀體驗(yàn);在教具的準(zhǔn)備上，如果條件允許，將科研項(xiàng)目中相關(guān)的原理樣機(jī)、視頻、圖像等在課堂上進(jìn)行展示，和教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，可以引起學(xué)生極大的興趣和參與感。例如，在《納米技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用》課程中，通過展示微流控芯片的原理樣機(jī)，啟發(fā)學(xué)生思考芯片的設(shè)計(jì)和加工流程。通過展示膠囊內(nèi)窺鏡、納米機(jī)器人等最新科研成果，激發(fā)學(xué)生的科研興趣和學(xué)習(xí)熱情。另外，通過科研項(xiàng)目，邀請(qǐng)有合作研究的企業(yè)技術(shù)人員、其他高校合作研究人員等以講座、培訓(xùn)等形式實(shí)現(xiàn)多元化的教學(xué)模式，豐富教學(xué)方法和教學(xué)手段。

4.在教學(xué)中發(fā)掘出科研前沿新課題。通識(shí)教育選修課程的教學(xué)目標(biāo)主要是擴(kuò)充大學(xué)生的知識(shí)面，注重知識(shí)點(diǎn)的“廣度”而非“深度”，因此，應(yīng)具備科普性、前沿性、實(shí)用性與趣味性的特點(diǎn)要求。與此相對(duì)應(yīng)的教學(xué)形式和教學(xué)方法上也和其他的課程有所區(qū)別。在教學(xué)形式上，以專題形式展開教學(xué)。針對(duì)學(xué)生所關(guān)注的問題，開設(shè)各相關(guān)專題，例如納米機(jī)器人、生物分子馬達(dá)、隱形飛機(jī)表面的納米涂層、納米生物芯片等，來充實(shí)教學(xué)內(nèi)容。實(shí)施討論式、啟發(fā)式的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的潛能。比如提出問題：“月亮和地球之間的天梯如何實(shí)現(xiàn)？”來引出納米材料的獨(dú)特優(yōu)勢(shì);從學(xué)生熟悉的例子入手，比如媒體上炒的很熱的納米冰箱、納米保暖內(nèi)衣等，引出納米技術(shù)的真正定義。采用多媒體教學(xué)手段，不斷改善教學(xué)質(zhì)量和效果。

納米技術(shù)是目前國(guó)家大力支持的發(fā)展項(xiàng)目，各項(xiàng)科研資金投入較大。所以，如何通過教研相長(zhǎng)，將教學(xué)研究作為科學(xué)研究的創(chuàng)新源，從教學(xué)中發(fā)掘出科研前沿新課題和新領(lǐng)域，是一個(gè)值得深入研究的問題，通過為學(xué)生進(jìn)行科學(xué)講座，積極倡導(dǎo)科學(xué)精神和創(chuàng)新精神指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，集思廣益，提煉出科研前沿課題，同時(shí)挖掘?qū)W生創(chuàng)造性思維潛力，提高分析和解決工程問題的能力。

三、總結(jié)

通過以上新的教學(xué)模式和方法在《納米技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用》課堂教學(xué)中的應(yīng)用，有效地提高了課堂教學(xué)效果，達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)目的。

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