《纳米材料》课程建设探讨

吕燕飞 赵士超

【摘要】纳米科技被称为一次新的科技革命，纳米材料是纳米科技的基础，本文就研究生《纳米材料》课程建设，从课程建设目标，课程建设内容，课程教学方法探索三个方面展开论述，切实建设成一门基础知识扎实，紧跟研究、应用前沿，学生学有所获的课程。

【关键词】纳米科技 纳米材料 课程内容 教学方法

【基金项目】杭州电子科技大学研究生核心课程建设项目（项目编号HXKC2017004）资助。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）45-0240-02

一、引言

纳米科技是一个跨物理、化学、材料、生物、电子信息乃至人文和社会等众多学科的“真正的实质性科学与工程成就”。纳米科技已经成为全球范围内最大和最具竞争力的研究领域之一，所有发达国家的政府和大型企业都在积极制定相关政策计划并加大资金投入，试图占这一21世纪的科技战略制高点。纳米科技带来的不仅是一场认知革命，它将成为新技术的发展源泉和基础，为现代工业带来巨大变革。[1]

纳米材料是纳米科技的主要组成部分，是纳米科技得以实现的基础和载体。当今的材料科学研究，大部分基于纳米尺度开展，纳米材料这样具备前沿性和基础性的学科受到国内外众多高校的重视，各材料专业纷纷开设“纳米材料”或“纳米技术”等相关课程。纳米材料相关的课程由于知识点涵盖面广、复杂、概念抽象，研究、应用发展日新月异，教材缺乏，要达到扎实基础知识、紧追前沿研究、把握产业发展，让课程深入浅出，真正呈现课程的基础性、前沿性和潜在价值，激发学生的学习积极性和主动性比较难。研究生教学，肩负着引导学生走向科学技术最前沿的重任，为了激发学习兴趣，培养创新意识，调动学习积极性和主动性，切实提高课程的教学质量和教学效果，对《纳米材料》研究生课程拟按以下思路进行建设。

二、课程建设目标

1.建立课程知识体系

纳米材料课程知识点覆盖面广、复杂、抽象，研究应用面广、发展迅速，再加上教材缺乏，理论解释要运用深奥抽象的量子力学，庞杂的内容，艰深的理论需要一个清晰的课程框架体系，将课程内容有机串接起来，否则，众多的课程内容犹如一盘散沙，学生随学随忘。本人拟建立的纳米材料课程知识体系课程包括三大部分，绪论，纳米材料基础和纳米材料在各领域的应用。绪论部分介绍纳米科技和纳米材料的历史、现状和未来，突出纳米科技在现代社会中的重要地位，激发学习兴趣。纳米材料基础包括纳米材料的基本效应、制备方法和检测分析方法，这三项内容是一个有机整体，是纳米材料的共性问题，分别回答了纳米材料为什么具有优异的性能，纳米材料怎么制备，纳米材料用什么方法进行检测。了解掌握了这三部分，便具备了分析学习和生活中出现的纳米科技和纳米材料的基本知识，为后续的学习和研究奠定基础。纳米材料几乎可以应用于所有的科学和工程领域，通过典型的碳纳米材料，通过环保、能源、生物和医疗、日常生活中的应用介绍，可以了解纳米材料的应用研究现状，拓展视野，增进感性认识。

2.培养创新精神和方法

在纳米科技的发展历史中，许多优秀的科学家做了大量开创性的工作，这些工作对我们今天仍有很强的借鉴意义。当下，纳米科技和纳米材料的研究和应用发展更为迅速，不断有新的制备方法，研究思路，研究内容涌现，也不断有性能更优异、新的纳米科技产品出现。将纳米科技典型的开创性工作，纳米材料研究、应用的最新进展，有机结合到课程中，拉近学生与创新的距离，培养学生的创新精神，汲取创新方法。

3.拓宽视野和认知层次

纳米科技跨物理、化学、材料、电子、生物、医学等多众多学科，应用面极广，在这里学生可以充分体验学科交叉及其重要性，拓宽视野，活跃思维。纳米科技将人类的视野从宏观世界转移到了1-100nm的介观领域，被认为是一次新的科技革命，将对人类生产和生活带来巨大影响，是人类深入认识宇宙，认识自身的一个重要阶段，纳米材料课程正是处于这样一个大背景之中，这点要让学生充分认识到，以提升认知层次。

三、课程建设内容

1.课堂知识内容建设

纳米材料课程内容非常丰富，在有限的学时里，有限的讲授内容，需要根据课程知识体系，学生专业基础，材料学科实际发展情况进行选择。大部分学生都是跨专业，没有材料专业基础知识，因此，授课内容面要广，以形成课程的总体面貌，量不宜多，代表性强，既能支撑课程体系，又可以有较充足的时间落实每一个知识点。

2.分层次课程学习库建设

受到课时、学生专业基础的限制，课堂能呈现的内容很有限，而纳米材料所基于的理论知识极为广博，研究和应用进展又发展迅猛，为了满足学生不同层次的学习需求，建立课外分层次学习库，建设课程网页，供学生学习查阅。课程学习库的内容包括基础知识与动态更新的研究前沿、产业化进展信息，各种相关的视频资料等。

3.考核方式改革

建立体现过程学习的考核机制，成绩组成多元化。相关的举措包括，开展随堂小测验，督促学生及时掌握最基本的概念、原理和重要的知识点。推荐课后的视频资料和文字资料学习，写读后感，开阔学生知识面，激发独立思考。多轮分组报告讨论，给学生指定基本阅读资料，指定讨论主题，鼓励在基本阅读资料的基础上深入调研，这样学生熟悉内容，可以在各组横向对比和相互学习，在多次的报告中，各组也可以进行纵向比较。撰写课程论文，明确论文的格式等要求。

四、课程教学方法探索

1.围绕中心，突出重点

若知识点零散，听课时不容易理解，也不利于形成长久记忆。因此每次课，明确主题，先介绍主题，授课内容围绕主题开展，各知识点以主题为线索串联起来，知识点之间的承接和内在逻辑充分交代清楚，这样容易吸引学生的注意力，引导学生思路，提升教学效果。知识点的选择紧紧围绕主题，不求面面俱到，不求多，重在讲清楚主题，为主题服务，通过一个个主题，清晰构建起课程体系，抛砖引玉，为以后的工作学习奠定基础。

2.運用各种教学方法，使课程内容形象化，通俗化

采用多媒体教学，PPT课件尽可能图表化，广泛搜寻视频资源，使抽象的内容可视化。学习和实践各种教学方法，将反转课堂、对分课堂等各种形式，结合到课堂教学中，提高学生参与程度和积极性。多设置问题，以问题为导向，吸引学生注意力，激发学习思路，提升学习的兴趣。

3.立足学生特点，提升教学效果

大部分学生材料专业基础薄弱，课堂讲解尽可能采用浅显的语言，结合已有的知识，联系生活实际，将每一个知识点讲透。通过课程内容库，将课堂讲授与课后自学有机结合起来，满足学生不同层次的学习需求，提高学习效率。

学生学习主动性和积极性弱是普遍存在的问题，这个问题不容易改变，但是不能放任，通过将学习任务具体化，明确化来提高学习效果，不给学生过多的自由裁量。譬如，对于开放式的调研讨论作业，学生往往流于形式，随便从互联网下载一个课件，应付了事，针对这个问题，给学生发放质量较高的阅读资料，明确汇报PPT制作的要求，书面报告的书写格式和其他要求等。学生通过资料阅读，对作业主题会有相对深入的了解，部分学生会循着阅读资料提供的线索，开展进一步的调研和学习，有利于提高作业效果，增进对课程的理解。作业要求明确具体，学生便会按照要求完成，提高作业的完整性和质量。研讨后，对作业情况进行细致总结。学生可以从作业过程中获得丰富知识、锻炼能力等多方面的体验和收获，提升效果。

五、结束语

《纳米材料》研究生课程依据课程知识体系，学生的特点，精选授课内容，建立分层次课程学习库，开展各种教学方法探索，探索有效的考核方式，将纳米材料这一时代发展的热点，完整、有效地传递给学生，使他们能从课程中学到扎实的基础知识，了解应用，扩大视野，提升认知，提高分析解决问题能力，增强创新能力。

参考文献：

[1]姜山，鞠思婷等著，纳米，科学普及出版社，2013