納米材料“五模塊雙創新”課程體系的構建與實踐

張耀君 常娜 李玉祥

摘 ?要：文章提出了激發本科生創新思維能力的課程教育教學理念，構建了納米材料雙語課程“五模塊雙創新”的課程教育教學體系;經過十多年的“五模塊”課程教學探索與實踐，實現了對學生創新意識與創新能力（雙創新）的全面培養，為納米材料雙語課程教育教學改革探明了一條新途徑。

關鍵詞：納米材料;課程體系;構建;實踐

中圖分類號：G642 ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2020）21-0033-04

Abstract： The novel curriculum teaching idea for enlightenment of students' innovative thinking ability was proposed in the paper. The "five modules and double innovation" course education teaching system of nanomaterialbilingual coursehas been established. After more than ten years of the "five modules" teaching exploration and practice， the innovation consciousness and innovation ability of students （double innovation） has realized comprehensive training. It is a new way for the teaching reform of nanomaterial bilingual course.

Keywords： Nanomaterial; course system; establishment; practice

一、概述

隨著“中國制造2025”、新一代人工智能等國家重大戰略的實施，我國已經進入了深度改革與產業全面升級的轉型期，創新驅動、科學引領、人才為本將成為微制造技術向納制造技術過渡的必由之路，而納米材料對納米制造技術起到舉足輕重的支撐作用。納米材料填補了長期以來人們對于宏觀和微觀領域研究的缺失領域—介觀領域的空白。由于納米材料的結構特性，具有常規材料不具備的納米效應，因而，納米材料的研究已成為當前先進材料研究最活躍的領域之一。“納米材料與技術”專業被列入教育部2010年公布的高等學校戰略性新興產業相關本科新專業名錄之中。

當材料的尺度處于納米量級（1～100nm）時，材料的力學、熱學、聲學、光學、電學以及磁學等物理性質與塊體材料的物性截然不同，并伴隨著一些新現象的出現，因此，納米材料的新概念、新理論對傳統材料的知識體系帶來顛覆性的沖擊，傳統的思維模式，學習方法受到嚴峻的挑戰，建立創新性的教學理念就成為納米材料雙語課程教學的培養模式和培養目標需要思考與解決的首要問題。納米材料雙語課程團隊在十多年長期的課程教育教學實踐過程中，以學生的創新意識和創新能力培養為引領，在知識體系、教學方法和手段、教學評價體系以及課程的可持續發展等方面進行了創新性地探索與實踐，歸納出“五模塊雙創新”的課程教育教學體系。

二、納米材料雙語“五模塊雙創新”課程體系的構建

為了使納米材料雙語課程教育教學的培養目標對我校材料科學與工程專業、納米材料專業的人才培養目標以及專業認證的畢業達成度起到堅實的支撐作用，課程團隊經過長期廣泛深入地教學研究，以及多年的課程教育教學積淀，構建了一種全新的納米材料雙語“五模塊雙創新”課程的教育教學體系。

五模塊為創新性地教育教學理念模塊、完整的知識體系模塊、現代化的教學方法和手段模塊、全方位和立體化的教學評價體系模塊、教學的可持續發展模塊。雙創新為創新意識培養和創新能力培養。五模塊對雙創新起到堅實地支撐作用，具體體現在創新性地教育教學理念模塊，以納米材料的新概念、新現象、新理論為載體實現對學生的創新意識培養;其余的四模塊相互依存，共同支撐學生創新能力培養。經過十多年納米材料雙語“五模塊雙創新”課程體系的教育教學實踐檢驗，“五模塊”的教學實踐實現了對學生“雙創新”的培養，最終達到了納米材料雙語課程的教育教學目標。納米材料雙語課程“五模塊雙創新”的教育教學體系技術路線如圖1所示。

三、納米材料雙語“五模塊雙創新”課程體系的實踐

（一）構建創新性的課程教學理念，增強學生的創新意識培養

鑒于納米材料的新概念、新理論對傳統材料的知識體系帶來顛覆性的沖擊，課程的教育教學理念應充分反映科技的發展動態、體現時代特征;教學內容應具有一定的前瞻性、新穎性、系統性，能夠突出納米材料的新概念、新理論、新現象、新方法，體現納米科技的發展現狀及最新研究成果，因此，課程團隊經過長期的教學實踐，構建了“打破傳統思維模式，建立創新學習方法，接受納米新鮮事物，培養學生創新意識” 的教育教學理念。

新的教育教學理念倡導“以學生為主體、教師為主導、能力為主線”的培養模式，強調學生在課堂教學活動中的主體地位，通過創新學習，使學生建立顛覆傳統知識的納米材料的新思想。創新性教學理念的實現途徑主要包含了納米材料的新概念、納米科技、Moore定律、微制造技術的局限性、分子電子學、納米效應等方面的內容。創新性的課程教育教學理念實現途徑如圖2所示。這些納米材料的全新概念及專業基礎知識令同學們目不暇接，最大程度地調動了學生的學習興趣，極大地激發了學生自主學習的積極性和主動性，充分反映出學生在課堂教學活動中的主體地位，有利于學生創新意識的培養。

（二）凝練完整的知識體系，開啟人才培養的新途徑

近年來，納米材料的科技成果日新月異，蓬勃發展，針對納米材料雙語課程教學內容多，課時少的現狀，為了加強課程教育教學體系建設，優化課程資源配置，將知識體系劃分為必修知識單元與選修知識單元。凝練出完整的、科學合理的納米材料雙語課程教育教學知識體系。以知識、能力和素質培養為宗旨，以能力培養為核心，以雙語教學為媒介，以傳授新概念、新理論、新工藝、新成果為紐帶，以提升創新能力為培養目標，著力開啟納米材料課程教育教學與人才培養的新模式和新途徑。課程教育教學知識體系實現途徑如圖3所示。

圖3 課程教育教學知識體系實現途徑

納米材料雙語課程教育教學的知識體系的選取原則是以基本的納米概念、基礎理論、納米效應、納米制造方法、檢測手段、標志性的成果（如：石墨烯材料）以及納米材料在新能源領域中的應用為主線。課程知識體系由必修知識單元和選修知識單元所構成，課程對每個知識單元的知識點進行了嚴格的篩選與界定，課程教育教學知識體系具有一定的代表性、邏輯性、系統性以及貫通性。八個知識單元有機地組成了完整的納米材料雙語課程教育教學知識體系，為實現學生的創新意識以及創新能力培養奠定了堅實的知識結構基礎。

（三）采用多樣化的教學方法，構建立體化的教學模式

在教學實踐中，突破傳統的教學觀念、教學方法、教學手段的桎梏，在教學方法中，采用啟發式、懸念式、討論式、案例式、專題宣講式等靈活多樣的教學形式，形成一整套能夠使抽象的概念形象化，深奧的知識通俗化的課程教學方法。將課堂精講與課后自學相結合，必修知識單元與選修知識單元相貫通，開展多種形式的教學活動，構筑學生自主學習的空間，訓練學生有效獲取知識的能力。

在教學手段上，以課堂教學為抓手，以資源共享網絡平臺為紐帶，建立了全方位、立體化的教育教學模式。一方面，課堂教學中主要采用板書與全英文的PPT相結合的教學手段，對于重點及難點內容適當穿插一些微課內容，增強課堂教學的直觀性。另一方面，利用課程全方位、立體化的資源共享網絡平臺，學生可以足不出校，在學習必修內容的基礎上，根據自己需求，網上選學自己感興趣的內容，以促進學生興趣特長的發展和個性潛能的發揮。采用全新的教學理念、先進的教育教學方法及手段，以實現學生的創新意識及創新能力培養。現代化的課程教育教學方法和手段實現途徑如圖4所示。

（四）以教與學的效果為抓手，構筑教學效果評價體系

課程的教育教學效果評價體系包含了學生的學習效果評價以及教師的教學效果評價兩部分。學生的學習效果評價包含了過程考核和期末考核兩部分，過程考核主要是形成性考核和擴展性考核;形成性考核主要考察學生出勤情況、課堂回答問題以及課后作業等情況;擴展性考核包含學生的調查報告和課堂展示成績。期末考核以期末考試形式完成，主要考察學生基本概念、基礎理論、能力強化等。通過教學的全程考核，學生的學習效果得到了客觀、公正地評價。

教師的教學效果評價主要包含了同行教師聽課、督導組專家聽課、教務處課程綜合評價、課程組教學法活動等四個方面。通過同行聽課以及督導組專家聽課，不斷提高教師的課堂表達能力，強化了教師的教書育人意識。課程團隊教學法活動對課程的重點及難點問題進行交流討論，不斷提高教師的業務水平。采用教和學兩方面的教育教學評價方式，形成了科學合理的課程教育教學評價體系實現途徑如圖5所示。

（五）依托主環節的持續改進，建立課程的可持續發展體系

課程教育教學的可持續發展主要涵蓋了學生的可持續專業教育、課程的可持續改進、青年教師的可持續培養、教材的可持續改進等四個主要教學環節。在學生的可持續專業教育方面，“授人以魚不如授人以漁”。納米材料雙語課程教學的最終目的是使受教育者獲得終身學習的科學方法和學習習慣的養成，以實現學生專業的可持續發展。主要包含三方面的內容：其一，提倡個性化發展。在教學過程中，突出個性化教學、因材施教、因人施教，為學生設立多種多樣的展示機會，激發學生張揚個性，獨辟蹊徑的就某一專題提出獨到的見解。其二，在課堂教學中，培養學生獲取知識、運用知識和創新拓展知識的能力，建立健全能力培養與素質教育的人才培養評價體系。其三，培養學生的實踐能力。實踐能力包括科學實踐和社會實踐能力。科學實踐主要是科學實驗和科學研究，在課程教學過程中，定期給學生展示納米材料領域的最新研究成果，討論并提出自己對該成果的認知過程。同時，教師可以介紹自己的科研成果，鼓勵學生積極參與科研活動。另外，教師可以組織學生去企業或實驗室參觀納米材料的生產過程，強化學生的社會實踐能力。

在課程的可持續改進方面，課程團隊老師對教學效果評價結果以及學生學習效果的評價結果進行深入研究，針對其中存在的問題，提出改進意見，其中包括：完善知識體系、教學方法和手段的改進、教學評價體系的改進、課堂教學效果的提升等可持續改進的內容，從而使課程得到可持續發展。實現課程的可持續發展。

在青年教師的可持續培養方面，每周組織青年教師進行教學法活動，列出專題進行討論，開展網絡和現場觀摩學習。同時，發揮資深教授的傳幫帶作用，定期組織隨堂聽課，不斷提升青年教師的業務素質，實現教師的可持續發展。

在教材的可持續改進方面，先后經過講義、正式出版教材的第1版第1次印刷、第2版第1次印刷、第2版第2次印刷等五次的可持續改進。在每次的可持續改進過程中，皆增添了納米材料的新成果、新內容，使教材逐步地得到補充與完善，納米材料基礎（雙語版）教材已經成為“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材。基于對納米材料雙語課程教學的四個主要教學環節的持續改進，建立了課程教育教學的可持續發展體系。課程教育教學的可持續發展實現途徑如圖6所示。

四、結束語

基于對學生的創新意識和創新能力培養，課程團隊在多年的教學實踐過程中，從教學理念、知識體系、教學方法和手段、教學評價、以及教學可持續發展等五個方面全方位地構建了納米材料雙語課程“五模塊雙創新”教育教學體系，為納米材料雙語課程教學改革指明了方向。

參考文獻：

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