《納米材料》課程建設探討

呂燕飛 趙士超

【摘要】納米科技被稱為一次新的科技革命，納米材料是納米科技的基礎，本文就研究生《納米材料》課程建設，從課程建設目標，課程建設內容，課程教學方法探索三個方面展開論述，切實建設成一門基礎知識扎實，緊跟研究、應用前沿，學生學有所獲的課程。

【關鍵詞】納米科技 納米材料 課程內容 教學方法

【基金項目】杭州電子科技大學研究生核心課程建設項目（項目編號HXKC2017004）資助。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）45-0240-02

一、引言

納米科技是一個跨物理、化學、材料、生物、電子信息乃至人文和社會等眾多學科的“真正的實質性科學與工程成就”。納米科技已經成為全球范圍內最大和最具競爭力的研究領域之一，所有發達國家的政府和大型企業都在積極制定相關政策計劃并加大資金投入，試圖占這一21世紀的科技戰略制高點。納米科技帶來的不僅是一場認知革命，它將成為新技術的發展源泉和基礎，為現代工業帶來巨大變革。[1]

納米材料是納米科技的主要組成部分，是納米科技得以實現的基礎和載體。當今的材料科學研究，大部分基于納米尺度開展，納米材料這樣具備前沿性和基礎性的學科受到國內外眾多高校的重視，各材料專業紛紛開設“納米材料”或“納米技術”等相關課程。納米材料相關的課程由于知識點涵蓋面廣、復雜、概念抽象，研究、應用發展日新月異，教材缺乏，要達到扎實基礎知識、緊追前沿研究、把握產業發展，讓課程深入淺出，真正呈現課程的基礎性、前沿性和潛在價值，激發學生的學習積極性和主動性比較難。研究生教學，肩負著引導學生走向科學技術最前沿的重任，為了激發學習興趣，培養創新意識，調動學習積極性和主動性，切實提高課程的教學質量和教學效果，對《納米材料》研究生課程擬按以下思路進行建設。

二、課程建設目標

1.建立課程知識體系

納米材料課程知識點覆蓋面廣、復雜、抽象，研究應用面廣、發展迅速，再加上教材缺乏，理論解釋要運用深奧抽象的量子力學，龐雜的內容，艱深的理論需要一個清晰的課程框架體系，將課程內容有機串接起來，否則，眾多的課程內容猶如一盤散沙，學生隨學隨忘。本人擬建立的納米材料課程知識體系課程包括三大部分，緒論，納米材料基礎和納米材料在各領域的應用。緒論部分介紹納米科技和納米材料的歷史、現狀和未來，突出納米科技在現代社會中的重要地位，激發學習興趣。納米材料基礎包括納米材料的基本效應、制備方法和檢測分析方法，這三項內容是一個有機整體，是納米材料的共性問題，分別回答了納米材料為什么具有優異的性能，納米材料怎么制備，納米材料用什么方法進行檢測。了解掌握了這三部分，便具備了分析學習和生活中出現的納米科技和納米材料的基本知識，為后續的學習和研究奠定基礎。納米材料幾乎可以應用于所有的科學和工程領域，通過典型的碳納米材料，通過環保、能源、生物和醫療、日常生活中的應用介紹，可以了解納米材料的應用研究現狀，拓展視野，增進感性認識。

2.培養創新精神和方法

在納米科技的發展歷史中，許多優秀的科學家做了大量開創性的工作，這些工作對我們今天仍有很強的借鑒意義。當下，納米科技和納米材料的研究和應用發展更為迅速，不斷有新的制備方法，研究思路，研究內容涌現，也不斷有性能更優異、新的納米科技產品出現。將納米科技典型的開創性工作，納米材料研究、應用的最新進展，有機結合到課程中，拉近學生與創新的距離，培養學生的創新精神，汲取創新方法。

3.拓寬視野和認知層次

納米科技跨物理、化學、材料、電子、生物、醫學等多眾多學科，應用面極廣，在這里學生可以充分體驗學科交叉及其重要性，拓寬視野，活躍思維。納米科技將人類的視野從宏觀世界轉移到了1-100nm的介觀領域，被認為是一次新的科技革命，將對人類生產和生活帶來巨大影響，是人類深入認識宇宙，認識自身的一個重要階段，納米材料課程正是處于這樣一個大背景之中，這點要讓學生充分認識到，以提升認知層次。

三、課程建設內容

1.課堂知識內容建設

納米材料課程內容非常豐富，在有限的學時里，有限的講授內容，需要根據課程知識體系，學生專業基礎，材料學科實際發展情況進行選擇。大部分學生都是跨專業，沒有材料專業基礎知識，因此，授課內容面要廣，以形成課程的總體面貌，量不宜多，代表性強，既能支撐課程體系，又可以有較充足的時間落實每一個知識點。

2.分層次課程學習庫建設

受到課時、學生專業基礎的限制，課堂能呈現的內容很有限，而納米材料所基于的理論知識極為廣博，研究和應用進展又發展迅猛，為了滿足學生不同層次的學習需求，建立課外分層次學習庫，建設課程網頁，供學生學習查閱。課程學習庫的內容包括基礎知識與動態更新的研究前沿、產業化進展信息，各種相關的視頻資料等。

3.考核方式改革

建立體現過程學習的考核機制，成績組成多元化。相關的舉措包括，開展隨堂小測驗，督促學生及時掌握最基本的概念、原理和重要的知識點。推薦課后的視頻資料和文字資料學習，寫讀后感，開闊學生知識面，激發獨立思考。多輪分組報告討論，給學生指定基本閱讀資料，指定討論主題，鼓勵在基本閱讀資料的基礎上深入調研，這樣學生熟悉內容，可以在各組橫向對比和相互學習，在多次的報告中，各組也可以進行縱向比較。撰寫課程論文，明確論文的格式等要求。

四、課程教學方法探索

1.圍繞中心，突出重點

若知識點零散，聽課時不容易理解，也不利于形成長久記憶。因此每次課，明確主題，先介紹主題，授課內容圍繞主題開展，各知識點以主題為線索串聯起來，知識點之間的承接和內在邏輯充分交代清楚，這樣容易吸引學生的注意力，引導學生思路，提升教學效果。知識點的選擇緊緊圍繞主題，不求面面俱到，不求多，重在講清楚主題，為主題服務，通過一個個主題，清晰構建起課程體系，拋磚引玉，為以后的工作學習奠定基礎。

2.運用各種教學方法，使課程內容形象化，通俗化

采用多媒體教學，PPT課件盡可能圖表化，廣泛搜尋視頻資源，使抽象的內容可視化。學習和實踐各種教學方法，將反轉課堂、對分課堂等各種形式，結合到課堂教學中，提高學生參與程度和積極性。多設置問題，以問題為導向，吸引學生注意力，激發學習思路，提升學習的興趣。

3.立足學生特點，提升教學效果

大部分學生材料專業基礎薄弱，課堂講解盡可能采用淺顯的語言，結合已有的知識，聯系生活實際，將每一個知識點講透。通過課程內容庫，將課堂講授與課后自學有機結合起來，滿足學生不同層次的學習需求，提高學習效率。

學生學習主動性和積極性弱是普遍存在的問題，這個問題不容易改變，但是不能放任，通過將學習任務具體化，明確化來提高學習效果，不給學生過多的自由裁量。譬如，對于開放式的調研討論作業，學生往往流于形式，隨便從互聯網下載一個課件，應付了事，針對這個問題，給學生發放質量較高的閱讀資料，明確匯報PPT制作的要求，書面報告的書寫格式和其他要求等。學生通過資料閱讀，對作業主題會有相對深入的了解，部分學生會循著閱讀資料提供的線索，開展進一步的調研和學習，有利于提高作業效果，增進對課程的理解。作業要求明確具體，學生便會按照要求完成，提高作業的完整性和質量。研討后，對作業情況進行細致總結。學生可以從作業過程中獲得豐富知識、鍛煉能力等多方面的體驗和收獲，提升效果。

五、結束語

《納米材料》研究生課程依據課程知識體系，學生的特點，精選授課內容，建立分層次課程學習庫，開展各種教學方法探索，探索有效的考核方式，將納米材料這一時代發展的熱點，完整、有效地傳遞給學生，使他們能從課程中學到扎實的基礎知識，了解應用，擴大視野，提升認知，提高分析解決問題能力，增強創新能力。

參考文獻：

[1]姜山，鞠思婷等著，納米，科學普及出版社，2013