以兴趣为导向的仿生材料教学方法初探*

左　芳

(西南民族大学化学与环境保护工程学院，四川　成都　610041)



教学园地

以兴趣为导向的仿生材料教学方法初探*

左芳

(西南民族大学化学与环境保护工程学院，四川成都610041)

兴趣是最好的老师，我们需要唤起学生学习化学的兴趣，本文首先分析目前部分学生对化学学科专业课学习兴趣不浓厚的主要原因；随后提出以仿生材料课程为锲机提高学生对化学学科的学习兴趣，并总结了在仿生材料教学过程中所采用的教学方法，主要有讲好绪论课、介绍名人史、围绕最新研究进展及产品实例来进行授课。在兴趣引导下，仿生材料教学对提高学生对化学学科课程的学习具有一定的促进作用。

化学课程；学习方法；仿生材料

兴趣不仅是最好的老师，也是学生学习、求知的内在动力。兴趣在化学学科的学习中扮演着极其重要的角色。笔者从教的学校-西南民族大学化学与环境保护工程学院的部分学生，其中因调剂与听从家长等长辈意见填报了化学相关专业，以及另一部分同学，在大学学习过程中，感觉化学相关学科的内容抽象、难度大及不易学习等，从而逐渐地失去了对化学学科学习的兴趣。众所周知，能做自己感兴趣的事情不仅会让自己觉得非常幸福，而且在兴趣的引导下，人可以激发出更为优秀的潜能。笔者本人的高考志愿是父亲决定的，因此在大一期间对化学学科的学习一直提不起兴趣；大二开学的时候，系主任丁伟老师给我们做了一次关于“高分子化学是什么样的一个学科”的讲座，丁老师的精彩报告使笔者不仅对化学学科的学习产生了浓厚的兴趣，而且自此以后让笔者感受到了化学之美，并至今幸福地从事着化学相关的教学与科研工作。此外在现工作中，作者针对化学相关专业的部分学生对化学不感兴趣的情况，希望能通过相关课程的教学来提高学生对化学学科的学习兴趣。仿生材料是指模仿生物的结构、功能或者形成过程而开发的材料。仿生材料学是化学、材料学、生物学、物理学等学科的交叉[1]。仿生材料这门课程的教学将会提高低年级大学生对于化学学科的学习兴趣。笔者申请讲授仿生材料一课，期望在提高学生对化学学科学习兴趣、缓解学生对化学课程学习的畏难情绪方面尽一己之力。本文首先分析了大学生对化学学科学习缺乏兴趣的原因，进一步针对这些原因开展仿生材料课程的讲授、总结课程的教学内容及方法，并提出教学体会。

1　影响大学生对化学课程学习兴趣不高的原因

1.1对化学学科了解浅薄

现代生活中许多人一提到化学就会联想到食品中毒、环境污染等等，“污染”、“有害”成了化学的代名词。其实，化学对于人类社会发展与进步做出了很大的贡献。“化学是一门中心学科”，化学学科在发展过程中使相关学科有了新的发现，化学学科对自然科学最具深远意义的贡献是促进了分子生物学和材料科学的发展。人们在感叹计算机运行速度越来越快、存储设备越来越方便的同时别忘记了没有化学知识的参与，这都是不可能实现的。目前，医学已进入了分子生物学时代，人类开始运用化学学科的知识与方法从分子层次、细胞层次和整体上来研究和认识疾病的发生、发展和防治的机理，并发展成为新的化学分支领域——化学生物学[2]。

1.2学生学习态度

大学化学学科课程中基础化学理论知识居多，这些知识的定义与公式不仅比较抽象、难理解，而且也难以以多变的化学性质引起学生的兴趣，学生的学习效果自然不好。同时，高校扩招和就业压力使当代大学生变得十分“功力”。很多学生均想得到速成的效果，然而化学学科却是慢工出细活。此外大部分同学认为英语等级证书、计算机证书、各种专业资格证，学生会和社团经历，才是求职、考研或出国的“敲门砖”。他们侧重的不再是科学素养，不再是为喜好及兴趣去学习化学课程，而是这门课程对找工作是否有用处。错不在学生，责任在社会，经济发展了，物质丰富了，精神营养却跟不上，使得某些人价值观发生扭曲和变形，金钱成为衡量一切的标准。

1.3教师教学方法及化学类课程难度

化学类课程编排很严谨，注重知识结构和完整性。传统的化学类课程的授课形式一直以课堂讲授为主，偏重于经典理论传授，授课过程中，学生面对的都是枯燥的文字、公式及化学式，学生有时候很难理解和掌握信息，容易产生畏难情绪，难以吸引注意力和激发兴趣，影响了对化学类课程的学习兴趣。

2　仿生材料教学内容

目前，仿生材料课程在我院属于选修课程，学时有限，只有32学时。然而，仿生材料及其技术的研究对象又十分广泛，是一个既要有一定的理化知识基础, 又与实际应用密切相关的一门课程，所以，这门课程既不能按一般的基础课或专业基础课那样按部就班，侧重理论的讲解和掌握，也不能按专业课那样, 针对本专业有深入的辅导。本课程开课目的是提高学生对化学课程的学习兴趣。因此，作者设计了一个教学模式, 其主要目的是：让学生了解基础知识，了解基本原理, 知道前沿科学，增加对化学学科的兴趣。主要讲授内容如下：仿生自清洁材料；仿生光子晶体材料；仿生粘合材料；仿生摩擦材料。

3　仿生材料教学方法

3.1讲好绪论课，开启兴趣的大门

讲好绪论课能为学生打开学习化学的大门，能使学生对本学科产生浓厚的兴趣。仿生材料教学绪论课从大自然神奇材料：出淤泥而不染的荷叶，水上飞不湿鞋的水黾，大自然五彩缤纷的结构色-蝴蝶、孔雀毛为切入点，向学生展开大自然的魅力之处，然后讲解我们人类向大自然学习构建了哪些新颖材料，比如防污防腐建筑物、防雾防结冰汽车窗等。在讲课过程中提到化学在构建仿生材料中起到重要的角色。让学生知道原来化学可以完成这么美妙的设计，引起学生对化学课程的关注。并且让学生开动脑筋，想想自己身边日常生活与仿生材料有关的方方面面，如此一来能让学生感受到原来化学就在我们身边，并不是很陌生很遥远，从而可以拉近学生和化学学科的关系，另一方面也激发了学生要把这堂课继续听下去的愿望，初步奠定了学生对化学产生兴趣的基础[3]。

3.2授课过程中，引入名人故事，认识人文素养的重要性

人文素养是人类文明进步的根基，包括化学学科在内的自然科学的发展都要依赖着人文学科的发展。在授课过程中讲些化学学科的名人史，比如唐敖庆院士、张莉娜院士，以及在仿生材料领域做出卓越贡献的江雷院士的故事，科学发现过程中的历史故事等。这样的授课内容容易提起学生的学习兴趣，在短暂的思想休息后再回到课堂的知识传授，帮助学生度过课堂上的暂时走神，集中精神听课。从学生们课下反应看，人文知识在课堂上的插入和传播，让学生认识到自然科学并不是枯燥乏味的数字和公式，期间渗透的哲学思想可让他们领悟到科学的互补性和综合性[4]。

3.3引入最新研究进展及产品实例

在仿生材料教学中制定教材是江雷院士主编的“仿生智能纳米界面材料”[5]，在教学过程中，不拘泥于教材，笔者阅读大量文献，在最新报道中选择最有趣的仿生材料讲授给学生，比如德国应化上发表的论文，讲到人一喝茶或吃葡萄皮，就会感觉很涩，感觉舌头上的阻力很大，经过化学分析发现舌头上的一种蛋白质可与茶或葡萄籽中的茶多酚作用，进而增加了摩擦力，该文作者想到了一些鱼表皮很滑，带上普通手套很不好抓，他们在普通手套上引入茶多酚，用这种改性手套很容易抓住很滑的鱼[6]。另外也举一些与生活息息相关的例子来教学，比如大自然中的结构色的仿生，蝴蝶漂亮的五颜六色的翅膀不是蝴蝶身体上的色素产生的，而是由结构色产生的。结构色源于物质内部的物理亚显微结构使光发生散射、衍射或干涉的光学效果。电子显微镜观察发现，这些美丽色彩的源头就在其表面的有机或无机介质的有序排列，这些结构色其实就是大自然中的光子晶体[7]。科研工作者通过化学合成尺寸及形状均一的二氧化硅纳米球，仿生自然界的光子晶体，得到了颜色可控的隐形眼镜。等人将苯硼酸引入到光子晶体上，由于苯硼酸会与葡萄糖形成化学键，改变了光子晶体的距离，宏观颜色发生变化，实现了对血糖的检测[7]。这些广泛联系生活实际的例子使学生深刻体会到，我们的生活的确与化学密切相关，这样，即使不去反复强调化学的重要性和必要性，学生也会摒弃应付学业的念头，对化学相关课程产生浓厚的兴趣。

4　体　会

每学期选修本课程人数为33～40人，经过调查约30%的学生是为了修学分而选修仿生材料这门课程，大概30%学生本身对化学学科感兴趣，其余持观望态度。总体来说，课堂气氛还是比较活跃的，到每学期后期总会有几个学生主动找到相关老师参与科研工作。笔者认为在以后的教学中还有两个方面可以加强：

(1)引入实物教学，引入实践课程

可以购买超疏水材料，在课堂上演示，此外结合笔者的科研条件开展超疏水材料的制备及仿生胶黏剂制备实践课，让学生亲身体验这些仿生材料的制备过程，充分体会在这些神奇材料的制备过程中化学课程所起到的重要作用，提高其对化学学科的兴趣。

(2)增加互动环节

在以后的仿生材料课程教学过程中，改变传统的“填鸭式”课堂教学模式，发挥学生的主体作用。比如让学生自己准备资料，给大家分享一种仿生材料的仿生原理、制备方法，让学生参与教学，获得学生对课堂教学的反馈，增强学生在课程建设中的归属感和主动意识；还可以让学生通过讨论、合作、竞争等形式完成一个确定的学习任务，促进学生的自主学习。

5　结　语

激发化学专业学生浓厚的学习化学课程的兴趣非常重要。

授课老师若是一味强调化学是重要的，效果不佳，因为空讲道理是空洞的。通过自身的努力提高化学专业的学生对化学学科课程的学习兴趣，是一名老师应负的责任。笔者将继续努力，提高自身教学素质，根据生源特点和时代要求，不断总结和尝试，努力创新出更多的适应时代要求的、学生喜欢的课堂兴趣教学方将仿生材料课程讲好，在传授知识的同时，启发学生具有正确的学习动机，帮助学生形成良好的学习方法。

[1]但年华, 刘新华, 但卫华, 等. 医用仿生材料的研究进展及其发展趋势[J]. 生物医学工程与临床, 2015, 19(1): 84-88.

[2]王志斌. 屠呦呦获奖的化学联想-认识化学，让生活更美好[J]. 热点聚焦, 2011(11):25-27.

[3]王淑涛. 上好绪论课,培养大学化学的学习兴趣[J]. 广东化工, 2010, 38(4):247-248.

[4]赵睿. 生成兴趣的大学教学[J]. 广东化工, 2010, 38(12): 284-285.

[5]江雷,冯琳. 仿生智能纳米界面材料 [M]. 北京:化学工业出版社, 2007:2-257.

[6]Ma S, Lee H, Liang Y, et al. Astringent mouthfeel as a consequence of lubrication failure [J]. Angew. Chem. Int. Edit., 2016, 55(19): 5793-5797.

[7]Tokel O, Inci F, Demirci U. Advances in plasmonic technologies for point of care applications [J]. Chem. Rev., 2014, 114(11): 5728-5752.

Preliminary Study on the Teaching Methods of the Bionic Materials with Interest as Guidance*

ZUOFang

(Southwest University for Nationalities, College of Chemistry & Environment protection Engineering, Sichuan Chengdu 610041, China)

Interest is a best teacher so that we need to arouse it for the students in learning chemistry. The main reasons were elaborated why a part of the students had tenuous interest in chemistry courses. Subsequently a Biomimetic Materials course was carried out to enhance the students’ interest in chemistry, and the teaching methods in Biomimetic Materials were summarized, which mainly included the introduction, the history of celebrity, the latest research progress and the product examples. Under the guidance of interest, the teaching of Biomimetic Materials had a certain effect on improving learning interest of chemistry subject.

chemistry courses；learning methods；biomimetic materials

国家自然科学基金资助项目(51273220)。

左芳(1980-)，女，副教授，主要研究方向为仿生粘合剂材料。

G642

A

1001-9677(2016)015-0161-03