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“納米技術(shù)”課程教學(xué)改革與實(shí)踐

2024-09-11 00:00:00李振興
科技風(fēng) 2024年25期

摘要:“納米技術(shù)”課程教學(xué)改革與實(shí)踐是當(dāng)前高校教育領(lǐng)域的重要議題之一。為培養(yǎng)符合時(shí)代要求的專業(yè)技術(shù)人才隊(duì)伍必須在對(duì)該課程進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐,本文通過對(duì)該課程教學(xué)改革與發(fā)展面臨的問題進(jìn)行充分探索與分析,總結(jié)出一套創(chuàng)新型教學(xué)改革與實(shí)踐探索方案,其中包括微課輔助教學(xué)、思政教育輔助納米技術(shù)理論教學(xué)和建設(shè)跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)等。綜上所述,通過系統(tǒng)性的策略和方法,可以實(shí)現(xiàn)“納米技術(shù)”課程教學(xué)改革與實(shí)踐的成果,推動(dòng)納米技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:納米技術(shù);教學(xué)改革與實(shí)踐;微課輔助教學(xué);思政教育

一、概述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高,對(duì)新材料、新技術(shù)的需求日益增加。納米技術(shù)的應(yīng)用可以提供許多全新的功能材料和設(shè)備,滿足人們對(duì)高性能、高效率產(chǎn)品的需求。除此以外,環(huán)境污染和能源短缺等問題日益突出,人們開始尋求更加清潔、高效的能源和資源利用方式,其中納米技術(shù)的應(yīng)用可以為解決這些問題提供新的途徑和解決方案。因此,正是在這樣的背景下,納米技術(shù)迅速發(fā)展。目前,許多國(guó)家都將納米技術(shù)列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一,并通過發(fā)布相關(guān)的戰(zhàn)略規(guī)劃和政策文件來支持其發(fā)展。除此以外,許多國(guó)家會(huì)通過各種渠道向納米技術(shù)領(lǐng)域提供資金支持,包括政府預(yù)算、科技發(fā)展基金、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目等。不僅如此,國(guó)家在產(chǎn)業(yè)政策方面也會(huì)采取措施來促進(jìn)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,包括制定相關(guān)的產(chǎn)業(yè)政策、支持納米技術(shù)企業(yè)和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、推動(dòng)技術(shù)轉(zhuǎn)移和產(chǎn)業(yè)化等。總體來說,在當(dāng)前的大形勢(shì)下,推動(dòng)納米技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用回應(yīng)了時(shí)代的要求,也明確了發(fā)展的方向。其中,突破納米技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵在于利用好高端技術(shù)人才[14]。然而,一方面,我國(guó)隨著人口大形勢(shì)的逆轉(zhuǎn),在可預(yù)見的未來,人才數(shù)量會(huì)逐漸遞減,人才少了就顯得金貴了,各地紛紛出臺(tái)政策吸引人才。另一方面,我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正在不斷優(yōu)化,產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善,對(duì)人才的需求從未如此迫切過。在這樣的背景下,搶奪戰(zhàn)不斷爆發(fā),但是解決該問題的關(guān)鍵依舊在于對(duì)癥下藥,培養(yǎng)高端技術(shù)人才。只有在高校內(nèi)培養(yǎng)精通納米技術(shù)的人才,才能解決高端人才稀缺的難題。

基于此,“納米技術(shù)”課程在高校課程體系中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,納米技術(shù)是一種利用納米尺度(尺度在納米級(jí)別,即十億分之一米)的材料和設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用的技術(shù),納米技術(shù)是當(dāng)今科技領(lǐng)域的前沿研究方向之一。學(xué)習(xí)“納米技術(shù)”課程可以讓學(xué)生了解到最新的科學(xué)發(fā)展和技術(shù)趨勢(shì),培養(yǎng)對(duì)前沿科技的敏感性和創(chuàng)新思維。納米技術(shù)涉及物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域,因此學(xué)習(xí)這門課程可以促進(jìn)不同學(xué)科之間的交叉融合,培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和跨學(xué)科思維。除此以外,學(xué)習(xí)“納米技術(shù)”課程可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和問題解決能力,為他們將來從事科研工作或創(chuàng)業(yè)提供良好的基礎(chǔ)。因此,對(duì)該門課程的教學(xué)改革與實(shí)踐是推動(dòng)國(guó)家高質(zhì)量發(fā)展的必然趨勢(shì)、必經(jīng)之路[58]。

二、“納米技術(shù)”課程教學(xué)改革與實(shí)踐的過程

為了更好提升學(xué)生對(duì)納米技術(shù)的全面理解和應(yīng)用能力,為其未來在科研、產(chǎn)業(yè)界或者相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),因此提出以下改革措施:

(一)借力微課輔助教學(xué)

在納米技術(shù)授課過程中,教師對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)講解,突出授課的重點(diǎn)。由于學(xué)生具有個(gè)體差異性,學(xué)生對(duì)于授課內(nèi)容的掌握程度也不同。對(duì)于學(xué)習(xí)積極性相對(duì)不高的學(xué)生,任課教師授課結(jié)束后,將授課的重點(diǎn)和難點(diǎn)制作成微課發(fā)布至網(wǎng)上,同時(shí)針對(duì)授課內(nèi)容提出課后思考題并要求每個(gè)學(xué)生思考并解答。要求上進(jìn)的部分學(xué)生對(duì)當(dāng)天的授課內(nèi)容進(jìn)行再學(xué)習(xí),利用微課的可重復(fù)性、移動(dòng)性特點(diǎn),在碎片化的時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)并掌握,從而完成課后思考題。而那些主動(dòng)性不強(qiáng)的學(xué)生,為了完成課后思考題,也必然要再次學(xué)習(xí)授課內(nèi)容。微課,成為課堂的延續(xù),有利于學(xué)生在教師的引導(dǎo)下再學(xué)習(xí),提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性,提高了課堂(授課+微課)的學(xué)習(xí)效率。

(二)思政教育輔助教學(xué)

教師對(duì)于所授課程的融會(huì)貫通能力是高校教師在日常教學(xué)中需要具備的一種能力。教師在授課過程中,每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的背后往往會(huì)涉及政治、經(jīng)濟(jì)、文化、社會(huì)等諸多方面的背景知識(shí),如何聯(lián)想并挖掘出這種背景知識(shí)將是進(jìn)行課程思政建設(shè)的一個(gè)重要方面。如何在不同的學(xué)科知識(shí)中把思政建設(shè)的知識(shí)融入進(jìn)去,這就不僅要求教師對(duì)所教授的知識(shí)有一個(gè)深入而透徹的理解,更對(duì)教師知識(shí)面的廣度提出了更高的要求,高校授課教師既需要深入的專業(yè)理論視野,也需要宏觀的全球廣闊視野,充分理解課程在世界范圍內(nèi)所在知識(shí)體系中的定位,理解課程是如何演變發(fā)展成現(xiàn)在的版本,高校教師需要提升自己的知識(shí)視野,不能一味地講授書本上冰冷的知識(shí),更要將知識(shí)與現(xiàn)實(shí)進(jìn)行深度融合,這樣才能有效提高其融會(huì)貫通的能力。

(三)建設(shè)跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)

成立由物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、工程學(xué)等多個(gè)學(xué)科的教師組成的跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)。這樣的團(tuán)隊(duì)可以整合不同學(xué)科的專業(yè)知識(shí)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn),為學(xué)生提供更全面、深入的納米技術(shù)教學(xué)。具體措施如下:

(1)招募與培訓(xùn)多學(xué)科教師。學(xué)校可以針對(duì)納米技術(shù)課程的特點(diǎn),招募來自物理學(xué)、化學(xué)及工程學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的教師。同時(shí),開展跨學(xué)科的培訓(xùn)活動(dòng),幫助教師了解其他學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)和教學(xué)方法,提升其跨學(xué)科整合的能力。

(2)跨學(xué)科課程設(shè)計(jì)。跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)共同設(shè)計(jì)“納米技術(shù)”課程,結(jié)合各自學(xué)科的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn),設(shè)計(jì)出更加全面、深入的課程內(nèi)容。在課程設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)注重理論與實(shí)踐相結(jié)合,引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)學(xué)科角度理解納米技術(shù)的原理和應(yīng)用。

(3)協(xié)作教學(xué)模式的建立。跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)可以采用協(xié)作教學(xué)模式,共同承擔(dān)課程的教學(xué)任務(wù)。例如,安排不同學(xué)科教師共同授課,或者進(jìn)行學(xué)科交叉的案例分析,讓學(xué)生從多個(gè)學(xué)科的視角去思考和解決問題。

(4)資源共享與整合。學(xué)校可以建立跨學(xué)科教學(xué)資源共享平臺(tái),將各學(xué)科領(lǐng)域的教學(xué)資源整合在一起,為教師提供更豐富的教學(xué)內(nèi)容和案例。同時(shí),促進(jìn)教師之間的資源共享和經(jīng)驗(yàn)交流,提升教學(xué)質(zhì)量。

(5)定期評(píng)估與改進(jìn)。跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)定期進(jìn)行課程評(píng)估和反思,收集學(xué)生的意見和建議,及時(shí)調(diào)整課程內(nèi)容和教學(xué)方法。通過持續(xù)的評(píng)估與改進(jìn),不斷提高課程的教學(xué)效果和實(shí)踐性。

(6)開展跨學(xué)科研究與項(xiàng)目。跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)可以開展跨學(xué)科的研究項(xiàng)目,探索納米技術(shù)在不同學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。通過研究項(xiàng)目的開展,促進(jìn)教師之間的學(xué)術(shù)交流與合作,同時(shí)為學(xué)生提供更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)和科研經(jīng)驗(yàn)。

(四)強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)與理論結(jié)合

在課程設(shè)置中加入更多與實(shí)驗(yàn)操作緊密相關(guān)的理論知識(shí),引導(dǎo)學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)解釋中。同時(shí),加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),提供更多的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)和資源,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。具體措施如下:

(1)設(shè)計(jì)實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容。在課程設(shè)置中增加實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容,設(shè)計(jì)具有一定挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)該貼近納米技術(shù)的前沿研究和實(shí)際應(yīng)用,讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作,深入理解納米技術(shù)的原理和方法。

(2)實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合。將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來,使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作的同時(shí),能夠理解實(shí)驗(yàn)背后的原理和科學(xué)依據(jù)。教師可以在實(shí)驗(yàn)前先進(jìn)行相關(guān)理論知識(shí)的講解,然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,最后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和討論。

(3)提供多樣化實(shí)驗(yàn)設(shè)備和資源。學(xué)校應(yīng)該提供先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和資源,滿足不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的需求。同時(shí),鼓勵(lì)教師開展創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)角度去探索和解決問題。

(4)引入實(shí)驗(yàn)室導(dǎo)師制度。設(shè)立實(shí)驗(yàn)室導(dǎo)師制度,由有豐富的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教師擔(dān)任實(shí)驗(yàn)室導(dǎo)師,負(fù)責(zé)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)分析。

(五)加強(qiáng)師資隊(duì)伍培養(yǎng)

開設(shè)針對(duì)納米技術(shù)教學(xué)的師資培訓(xùn)課程,提升教師的跨學(xué)科教學(xué)能力和實(shí)驗(yàn)操作技能。同時(shí),建立導(dǎo)師制度,由有豐富教學(xué)和科研經(jīng)驗(yàn)的教師擔(dān)任新教師的指導(dǎo)教師,促進(jìn)教師間的交流與合作。具體的措施如下:

(1)專業(yè)培訓(xùn)與學(xué)術(shù)交流。學(xué)校可以組織針對(duì)“納米技術(shù)”領(lǐng)域的專業(yè)培訓(xùn)和學(xué)術(shù)交流活動(dòng),邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者進(jìn)行講座和研討,更新教師的教學(xué)理念和知識(shí)體系,提升其納米技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)水平。

(2)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分享。建立師資隊(duì)伍內(nèi)部的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分享機(jī)制,鼓勵(lì)有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師與新進(jìn)教師分享教學(xué)方法、案例和實(shí)驗(yàn)操作經(jīng)驗(yàn),促進(jìn)教師之間的互相學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)。

(3)導(dǎo)師制度建設(shè)。建立完善的導(dǎo)師制度,由資深教師擔(dān)任新進(jìn)教師的導(dǎo)師,指導(dǎo)其教學(xué)工作和科研成果的培育。導(dǎo)師可以傳授教學(xué)經(jīng)驗(yàn),幫助新進(jìn)教師適應(yīng)教學(xué)環(huán)境,提高其教學(xué)水平和科研能力。

(六)建立產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)

學(xué)校可以與相關(guān)企業(yè)、科研院所建立產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái),共同開展納米技術(shù)領(lǐng)域的教學(xué)與科研項(xiàng)目。這樣可以為學(xué)生提供更豐富的實(shí)踐機(jī)會(huì),同時(shí)促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作的深入開展,提高納米技術(shù)課程的實(shí)踐性和應(yīng)用性。

(1)合作平臺(tái)建設(shè)。學(xué)校可以與相關(guān)企業(yè)、科研院所等建立產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái),搭建合作交流的橋梁。該平臺(tái)可以包括在線平臺(tái)、實(shí)體平臺(tái)或雙方共建的實(shí)驗(yàn)室等形式,為學(xué)生提供與產(chǎn)業(yè)界和科研機(jī)構(gòu)的交流與合作機(jī)會(huì)。

(2)項(xiàng)目合作與實(shí)踐。在產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)的支持下,開展“納米技術(shù)”相關(guān)的項(xiàng)目合作與實(shí)踐活動(dòng),學(xué)校與企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)共同設(shè)計(jì)、開展項(xiàng)目,讓學(xué)生參與其中,從實(shí)踐中學(xué)習(xí)和掌握納米技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

(3)導(dǎo)師指導(dǎo)與技術(shù)支持。建立雙向?qū)熤笇?dǎo)機(jī)制,既有學(xué)校教師作為學(xué)生的指導(dǎo)教師,也有企業(yè)或科研機(jī)構(gòu)的專家提供技術(shù)支持和指導(dǎo)。這樣可以確保學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐中得到全面的指導(dǎo)與支持,提高實(shí)踐成果的質(zhì)量和可行性。

(4)資源共享與互動(dòng)交流。在產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)上建立資源共享和互動(dòng)交流機(jī)制,包括共享實(shí)驗(yàn)設(shè)備、技術(shù)文獻(xiàn)、專業(yè)知識(shí)等。這樣可以加強(qiáng)學(xué)校與企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)之間的合作,促進(jìn)資源共享與優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

(5)實(shí)習(xí)與就業(yè)機(jī)會(huì)。通過產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái),為學(xué)生提供更多的實(shí)習(xí)和就業(yè)機(jī)會(huì)。學(xué)生可以在企業(yè)或科研機(jī)構(gòu)實(shí)習(xí),接觸真實(shí)的工作環(huán)境和項(xiàng)目,積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),為將來的就業(yè)做好準(zhǔn)備。

三、成果

通過創(chuàng)新的方法進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐,不斷探索和改善教學(xué)方法,結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),獲得了以下成果:

(一)提升學(xué)生思想素質(zhì)

通過思政教育引導(dǎo)學(xué)生形成正確的人生觀、價(jià)值觀和社會(huì)責(zé)任感。在納米技術(shù)課程中,思政教育強(qiáng)調(diào)科技發(fā)展的社會(huì)責(zé)任和影響,引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于造福人類、促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步。納米技術(shù)作為一門前沿科技,涉及倫理道德等方面的問題。思政教育引導(dǎo)學(xué)生思考納米技術(shù)發(fā)展過程中的倫理道德問題,培養(yǎng)學(xué)生的倫理意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感,引導(dǎo)他們?cè)诳萍及l(fā)展中注重倫理原則和社會(huì)效益。

(二)多媒體教學(xué)資源豐富

微課通常結(jié)合多媒體技術(shù),包括文字、圖片、音頻、視頻等形式,豐富了教學(xué)資源,使得學(xué)生可以通過多種感官途徑獲取知識(shí),提高了學(xué)習(xí)的趣味性和吸收效果。

(三)個(gè)性化學(xué)習(xí)支持

微課根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和水平提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)支持,例如,針對(duì)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)速度和理解能力提供不同難度的內(nèi)容,或者提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑和輔助材料,幫助學(xué)生更好地理解和掌握納米技術(shù)的知識(shí)。

(四)學(xué)習(xí)效果提升

微課通常采用分段式學(xué)習(xí),將課程內(nèi)容分解成多個(gè)小模塊,有助于學(xué)生集中精力、分步學(xué)習(xí),提高了學(xué)習(xí)效果。同時(shí),學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行反復(fù)觀看和復(fù)習(xí),加深對(duì)知識(shí)的理解和記憶。

(五)產(chǎn)學(xué)研合作成果

通過與企業(yè)、科研院所等合作開展項(xiàng)目,學(xué)校在“納米技術(shù)”領(lǐng)域取得了一系列合作成果,因此促進(jìn)了產(chǎn)學(xué)研合作的深入發(fā)展,推動(dòng)了納米技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用與創(chuàng)新。

(六)學(xué)生實(shí)踐能力提升

通過實(shí)踐項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)操作等活動(dòng),學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際操作中,提升了他們的實(shí)踐能力和技能水平。這使得他們解決問題的能力得到鍛煉,為將來從事相關(guān)行業(yè)或科研工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

結(jié)語(yǔ)

“納米技術(shù)”課程教學(xué)改革與實(shí)踐是為了提升學(xué)生思想素質(zhì)、豐富多媒體教學(xué)資源、支持學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)以及提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果而進(jìn)行的重要工作。通過借力微課輔助教學(xué)法、思政教育輔助納米技術(shù)理論教學(xué)法、跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)與理論結(jié)合以及加強(qiáng)師資隊(duì)伍培養(yǎng)等創(chuàng)新型方案,可以有效地實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)改革與實(shí)踐的成果。這些成果將有助于推動(dòng)納米技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用,并為學(xué)校在該領(lǐng)域樹立良好的教育品牌形象,增強(qiáng)社會(huì)影響力和競(jìng)爭(zhēng)力,建設(shè)中國(guó)石油大學(xué)(北京)一流的“納米技術(shù)”課程教學(xué)隊(duì)伍。

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作者簡(jiǎn)介:李振興(1984—),男,漢族,內(nèi)蒙古包頭人,博士,教授,研究方向:無機(jī)納米材料。

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