《納米材料》課程建設(shè)探討

呂燕飛 趙士超

【摘要】納米科技被稱(chēng)為一次新的科技革命，納米材料是納米科技的基礎(chǔ)，本文就研究生《納米材料》課程建設(shè)，從課程建設(shè)目標(biāo)，課程建設(shè)內(nèi)容，課程教學(xué)方法探索三個(gè)方面展開(kāi)論述，切實(shí)建設(shè)成一門(mén)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)，緊跟研究、應(yīng)用前沿，學(xué)生學(xué)有所獲的課程。

【關(guān)鍵詞】納米科技 納米材料 課程內(nèi)容 教學(xué)方法

【基金項(xiàng)目】杭州電子科技大學(xué)研究生核心課程建設(shè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)HXKC2017004）資助。

【中圖分類(lèi)號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）45-0240-02

一、引言

納米科技是一個(gè)跨物理、化學(xué)、材料、生物、電子信息乃至人文和社會(huì)等眾多學(xué)科的“真正的實(shí)質(zhì)性科學(xué)與工程成就”。納米科技已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)最大和最具競(jìng)爭(zhēng)力的研究領(lǐng)域之一，所有發(fā)達(dá)國(guó)家的政府和大型企業(yè)都在積極制定相關(guān)政策計(jì)劃并加大資金投入，試圖占這一21世紀(jì)的科技戰(zhàn)略制高點(diǎn)。納米科技帶來(lái)的不僅是一場(chǎng)認(rèn)知革命，它將成為新技術(shù)的發(fā)展源泉和基礎(chǔ)，為現(xiàn)代工業(yè)帶來(lái)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(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和載體。當(dāng)今的材料科學(xué)研究，大部分基于納米尺度開(kāi)展，納米材料這樣具備前沿性和基礎(chǔ)性的學(xué)科受到國(guó)內(nèi)外眾多高校的重視，各材料專(zhuān)業(yè)紛紛開(kāi)設(shè)“納米材料”或“納米技術(shù)”等相關(guān)課程。納米材料相關(guān)的課程由于知識(shí)點(diǎn)涵蓋面廣、復(fù)雜、概念抽象，研究、應(yīng)用發(fā)展日新月異，教材缺乏，要達(dá)到扎實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)、緊追前沿研究、把握產(chǎn)業(yè)發(fā)展，讓課程深入淺出，真正呈現(xiàn)課程的基礎(chǔ)性、前沿性和潛在價(jià)值，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性比較難。研究生教學(xué)，肩負(fù)著引導(dǎo)學(xué)生走向科學(xué)技術(shù)最前沿的重任，為了激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，切實(shí)提高課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，對(duì)《納米材料》研究生課程擬按以下思路進(jìn)行建設(shè)。

二、課程建設(shè)目標(biāo)

1.建立課程知識(shí)體系

納米材料課程知識(shí)點(diǎn)覆蓋面廣、復(fù)雜、抽象，研究應(yīng)用面廣、發(fā)展迅速，再加上教材缺乏，理論解釋要運(yùn)用深?yuàn)W抽象的量子力學(xué)，龐雜的內(nèi)容，艱深的理論需要一個(gè)清晰的課程框架體系，將課程內(nèi)容有機(jī)串接起來(lái)，否則，眾多的課程內(nèi)容猶如一盤(pán)散沙，學(xué)生隨學(xué)隨忘。本人擬建立的納米材料課程知識(shí)體系課程包括三大部分，緒論，納米材料基礎(chǔ)和納米材料在各領(lǐng)域的應(yīng)用。緒論部分介紹納米科技和納米材料的歷史、現(xiàn)狀和未來(lái)，突出納米科技在現(xiàn)代社會(huì)中的重要地位，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。納米材料基礎(chǔ)包括納米材料的基本效應(yīng)、制備方法和檢測(cè)分析方法，這三項(xiàng)內(nèi)容是一個(gè)有機(jī)整體，是納米材料的共性問(wèn)題，分別回答了納米材料為什么具有優(yōu)異的性能，納米材料怎么制備，納米材料用什么方法進(jìn)行檢測(cè)。了解掌握了這三部分，便具備了分析學(xué)習(xí)和生活中出現(xiàn)的納米科技和納米材料的基本知識(shí)，為后續(xù)的學(xué)習(xí)和研究奠定基礎(chǔ)。納米材料幾乎可以應(yīng)用于所有的科學(xué)和工程領(lǐng)域，通過(guò)典型的碳納米材料，通過(guò)環(huán)保、能源、生物和醫(yī)療、日常生活中的應(yīng)用介紹，可以了解納米材料的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，拓展視野，增進(jìn)感性認(rèn)識(shí)。

2.培養(yǎng)創(chuàng)新精神和方法

在納米科技的發(fā)展歷史中，許多優(yōu)秀的科學(xué)家做了大量開(kāi)創(chuàng)性的工作，這些工作對(duì)我們今天仍有很強(qiáng)的借鑒意義。當(dāng)下，納米科技和納米材料的研究和應(yīng)用發(fā)展更為迅速，不斷有新的制備方法，研究思路，研究?jī)?nèi)容涌現(xiàn)，也不斷有性能更優(yōu)異、新的納米科技產(chǎn)品出現(xiàn)。將納米科技典型的開(kāi)創(chuàng)性工作，納米材料研究、應(yīng)用的最新進(jìn)展，有機(jī)結(jié)合到課程中，拉近學(xué)生與創(chuàng)新的距離，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，汲取創(chuàng)新方法。

3.拓寬視野和認(rèn)知層次

納米科技跨物理、化學(xué)、材料、電子、生物、醫(yī)學(xué)等多眾多學(xué)科，應(yīng)用面極廣，在這里學(xué)生可以充分體驗(yàn)學(xué)科交叉及其重要性，拓寬視野，活躍思維。納米科技將人類(lèi)的視野從宏觀世界轉(zhuǎn)移到了1-100nm的介觀領(lǐng)域，被認(rèn)為是一次新的科技革命，將對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)和生活帶來(lái)巨大影響，是人類(lèi)深入認(rèn)識(shí)宇宙，認(rèn)識(shí)自身的一個(gè)重要階段，納米材料課程正是處于這樣一個(gè)大背景之中，這點(diǎn)要讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到，以提升認(rèn)知層次。

三、課程建設(shè)內(nèi)容

1.課堂知識(shí)內(nèi)容建設(shè)

納米材料課程內(nèi)容非常豐富，在有限的學(xué)時(shí)里，有限的講授內(nèi)容，需要根據(jù)課程知識(shí)體系，學(xué)生專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，材料學(xué)科實(shí)際發(fā)展情況進(jìn)行選擇。大部分學(xué)生都是跨專(zhuān)業(yè)，沒(méi)有材料專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，因此，授課內(nèi)容面要廣，以形成課程的總體面貌，量不宜多，代表性強(qiáng)，既能支撐課程體系，又可以有較充足的時(shí)間落實(shí)每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。

2.分層次課程學(xué)習(xí)庫(kù)建設(shè)

受到課時(shí)、學(xué)生專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)的限制，課堂能呈現(xiàn)的內(nèi)容很有限，而納米材料所基于的理論知識(shí)極為廣博，研究和應(yīng)用進(jìn)展又發(fā)展迅猛，為了滿(mǎn)足學(xué)生不同層次的學(xué)習(xí)需求，建立課外分層次學(xué)習(xí)庫(kù)，建設(shè)課程網(wǎng)頁(yè)，供學(xué)生學(xué)習(xí)查閱。課程學(xué)習(xí)庫(kù)的內(nèi)容包括基礎(chǔ)知識(shí)與動(dòng)態(tài)更新的研究前沿、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展信息，各種相關(guān)的視頻資料等。

3.考核方式改革

建立體現(xiàn)過(guò)程學(xué)習(xí)的考核機(jī)制，成績(jī)組成多元化。相關(guān)的舉措包括，開(kāi)展隨堂小測(cè)驗(yàn)，督促學(xué)生及時(shí)掌握最基本的概念、原理和重要的知識(shí)點(diǎn)。推薦課后的視頻資料和文字資料學(xué)習(xí)，寫(xiě)讀后感，開(kāi)闊學(xué)生知識(shí)面，激發(fā)獨(dú)立思考。多輪分組報(bào)告討論，給學(xué)生指定基本閱讀資料，指定討論主題，鼓勵(lì)在基本閱讀資料的基礎(chǔ)上深入調(diào)研，這樣學(xué)生熟悉內(nèi)容，可以在各組橫向?qū)Ρ群拖嗷W(xué)習(xí)，在多次的報(bào)告中，各組也可以進(jìn)行縱向比較。撰寫(xiě)課程論文，明確論文的格式等要求。

四、課程教學(xué)方法探索

1.圍繞中心，突出重點(diǎn)

若知識(shí)點(diǎn)零散，聽(tīng)課時(shí)不容易理解，也不利于形成長(zhǎng)久記憶。因此每次課，明確主題，先介紹主題，授課內(nèi)容圍繞主題開(kāi)展，各知識(shí)點(diǎn)以主題為線(xiàn)索串聯(lián)起來(lái)，知識(shí)點(diǎn)之間的承接和內(nèi)在邏輯充分交代清楚，這樣容易吸引學(xué)生的注意力，引導(dǎo)學(xué)生思路，提升教學(xué)效果。知識(shí)點(diǎn)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(wù)，通過(guò)一個(gè)個(gè)主題，清晰構(gòu)建起課程體系，拋磚引玉，為以后的工作學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

2.運(yùn)用各種教學(xué)方法，使課程內(nèi)容形象化，通俗化

采用多媒體教學(xué)，PPT課件盡可能圖表化，廣泛搜尋視頻資源，使抽象的內(nèi)容可視化。學(xué)習(xí)和實(shí)踐各種教學(xué)方法，將反轉(zhuǎn)課堂、對(duì)分課堂等各種形式，結(jié)合到課堂教學(xué)中，提高學(xué)生參與程度和積極性。多設(shè)置問(wèn)題，以問(wèn)題為導(dǎo)向，吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)習(xí)思路，提升學(xué)習(xí)的興趣。

3.立足學(xué)生特點(diǎn)，提升教學(xué)效果

大部分學(xué)生材料專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，課堂講解盡可能采用淺顯的語(yǔ)言，結(jié)合已有的知識(shí)，聯(lián)系生活實(shí)際，將每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)講透。通過(guò)課程內(nèi)容庫(kù)，將課堂講授與課后自學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，滿(mǎn)足學(xué)生不同層次的學(xué)習(xí)需求，提高學(xué)習(xí)效率。

學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性弱是普遍存在的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題不容易改變，但是不能放任，通過(guò)將學(xué)習(xí)任務(wù)具體化，明確化來(lái)提高學(xué)習(xí)效果，不給學(xué)生過(guò)多的自由裁量。譬如，對(duì)于開(kāi)放式的調(diào)研討論作業(yè)，學(xué)生往往流于形式，隨便從互聯(lián)網(wǎng)下載一個(gè)課件，應(yīng)付了事，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，給學(xué)生發(fā)放質(zhì)量較高的閱讀資料，明確匯報(bào)PPT制作的要求，書(shū)面報(bào)告的書(shū)寫(xiě)格式和其他要求等。學(xué)生通過(guò)資料閱讀，對(duì)作業(yè)主題會(huì)有相對(duì)深入的了解，部分學(xué)生會(huì)循著閱讀資料提供的線(xiàn)索，開(kāi)展進(jìn)一步的調(diào)研和學(xué)習(xí)，有利于提高作業(yè)效果，增進(jìn)對(duì)課程的理解。作業(yè)要求明確具體，學(xué)生便會(huì)按照要求完成，提高作業(yè)的完整性和質(zhì)量。研討后，對(duì)作業(yè)情況進(jìn)行細(xì)致總結(jié)。學(xué)生可以從作業(yè)過(guò)程中獲得豐富知識(shí)、鍛煉能力等多方面的體驗(yàn)和收獲，提升效果。

五、結(jié)束語(yǔ)

《納米材料》研究生課程依據(jù)課程知識(shí)體系，學(xué)生的特點(diǎn)，精選授課內(nèi)容，建立分層次課程學(xué)習(xí)庫(kù)，開(kāi)展各種教學(xué)方法探索，探索有效的考核方式，將納米材料這一時(shí)代發(fā)展的熱點(diǎn)，完整、有效地傳遞給學(xué)生，使他們能從課程中學(xué)到扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，了解應(yīng)用，擴(kuò)大視野，提升認(rèn)知，提高分析解決問(wèn)題能力，增強(qiáng)創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜山，鞠思婷等著，納米，科學(xué)普及出版社，2013