无机纳米材料课程教学思路探讨

方霄龙，王守玲

(池州学院 化学与材料工程学院，安徽 池州 247000)

在科技创新日新月异、经济高速发展之际，国与国之间竞争的实质是人才竞争。人才是立国之本，是增强国家综合国力的第一资源，是实现中华民族伟大复兴的重要保障。自党的十八大以来，国家积极推动创新驱动发展战略，全方位推进科技创新和科技成果的转化，为经济发展提供助力。无论是“中国智造2025”战略的实施，还是“新工科产业建设”方案的推进，均对创新性人才和实践人才提出了更高的需求。材料是人类文明的物质基础和先导力量。人类社会从石器时代、青铜器时代、铁器时代到信息时代的演变，完全等同于材料的发展简史。新材料是带动传统产业升级的中坚力量，是战略性新兴产业发展的重要保障，是科技创新和科技成果向生产力转化的必要支撑。在国务院发布的《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中，更是把新材料列为重点培育和发展的七个战略性新兴产业之一，这直接凸显了材料的战略地位[1]。

作为一种新型材料，纳米材料具有优异的电、磁、声、光、热、力等性能。从费曼先生首次提出“纳米”概念以来，纳米材料已得到了前所未有的发展。扫描隧道显微镜的问世为纳米世界提供了“手”和“眼”；富勒烯、碳纳米管、石墨烯的发现为新材料的发展插上了腾飞的翅膀；Nanoscale、ACS Nano、Small等期刊上关于纳米材料的论文数量和质量均在提升。如何在教学过程中讲解纳米材料的基础知识，彰显纳米材料的独特优势，为学生后续从事材料学研究与实践奠定基础，是考虑的重中之重[2]。

教学方案的设计直接关乎教学质量。本文根据池州学院《无机纳米材料》课程的开课背景和学生的实际需求，结合现在的科技前沿对课程教学内容的设计和授课方式的改革进行了探讨。

1 无机纳米材料教学设计现有问题

《无机纳米材料》是池州学院化学与材料工程学院面向材料化学专业大三年级学生开设的一门选修课程。根据人才培养方案要求，该课程理论课时数为48，授课教材选择的是《纳米材料化学简明教程》。教材在介绍了纳米材料的重要效应、制备方法、结构表征等基础知识后，引入纳米材料晶体学、磁学、电子学与光电子学、生物学、自组装与超分子结构等新型理论内容以扩宽学生视野；最后介绍了一些重要的纳米材料的主要应用和英文论文写作等实用型知识。

其中，纳米材料晶体学、磁学、电子学与光电子学、生物学、自组装与超分子结构等章节内容与科技前沿密切相关，且知识点多且分散，对授课教师的自身素养提出了较高的要求。授课教师既需要具备材料学相关基础知识、能有效追踪科技前沿动态，还需了解电学、光学、磁学、生物学等多门交叉学科的研究现状。以上要求既增大了授课教师的备课压力，也容易让基础知识尚不扎实的本科学生望纳米知识海洋而叹，反而起到南辕北辙的效果。因此，如何设计教学内容既能让学生轻松有趣的获得纳米材料的基础知识，还能激发学生后续对某一方向进行自主学习的兴趣颇为重要。

2 无机纳米材料教学设计

2.1 人才培养方案要求分析

池州学院材料化学专业在大三下学期开设无机纳米材料课程。该课程的开设旨在打破单一专业培养界限，在奠定学生材料化学专业基础知识的同时，拓宽学生在材料科学领域的学术视野和知识面，引导学生将基础理论知识与科学前沿热点相结合，为社会培养创新型应用人才[3]。学生通过前期的学习，已初步掌握材料学的基础知识和实验操作，但缺乏独立设计实验、开展实验、进行数据分析的能力[4]。因此，教学过程中，应重点培养学生综合设计实验的能力[5]。此外，学生尚未养成关注科技报道的习惯，对科学研究动态缺乏了解。如何引导学生关注科技资讯进而掌握科研现状也颇为重要。

2.2 学生需求分析

在大三下学期，学生的主要精力多放在了考研或找工作上。考研的学生通过该门课程可了解到某一材料现在的科研现状和应用前景，为自己未来的科研工作做好准备。就业的同学可通过该门课程了解材料领域的前瞻热点，结合自己的兴趣方向，对职业生涯进行规划。因此，不同的纳米材料及其应用应是教学过程中需要着重介绍的一部分内容。但适当引入即可，过多的深入拓展无疑会增大学生的学习负担，起到相反的作用。

此外，学生英语基础普遍薄弱，对SCI论文的阅读能力有限。如何通过该门课程，提高学生英语阅读和写作的能力也应是考虑的重点。

2.3 教材内容分析

《纳米材料化学简明教程》共有11章，分别是纳米材料的重要特性、纳米材料的制备、纳米材料的结构表征、纳米材料晶体学、纳米材料磁学、纳米材料电子学与光电子学、纳米材料生物学、自组装与超分子结构、重要的纳米材料、纳米材料的应用及纳米材料研究英文论文写作及范例50句。第一章到第三章为纳米材料的一些基础知识，可重点讲解。第四章到第十章属于功能纳米材料，该部分内容量多且杂，建议作为拓展内容简单介绍。第十一章论文写作对日后学生的研究必不可少，可重点讲解。

3 教学方案的设计

3.1 教学内容的精选

根据以上分析，本门课程的重点应该放在纳米材料的基础知识和英文写作上。功能纳米材料及其应用可作为拓展内容，吸引学生的注意力。在课程导入时，以生活中的纳米材料为切入点，让学生产生制备纳米材料的内在兴趣，进而介绍纳米材料的制备方法。水热法、溶剂热法和溶胶凝胶法是我院学生在完成毕业设计时最常用到的方法，故重点讲解这几种制备方法。讲解时可以具体文献的方式呈现，文献以中文为主，适当穿插少量英文文献，以帮助学生掌握一些专业术语。在掌握材料的制备方法之后，引导学生思考，如何对所得产物进行表征、有哪些表征手段、可分别得到哪些信息，该部分内容恰好与课本的第三章相契合。后续的功能纳米材料章节在简单介绍基础知识之外，选择相关文献，让学生了解专业词汇和研究热点。在选择参考文献时，难度不易过大。优选SCI和中文核心，并让学生提前建立影响因子和分区的概念。在最后的论文写作讲解部分，简单介绍科技论文写作模式和专业用语，并将学生按综合设计实验的分组，每组共同完成一份简单的英文论文写作。

3.2 讨论式教学模式的引入

良好教学效果的实现需要充分调动学生自主学习的积极性。现阶段的学生对英语学习有着高涨的热情，因此在教学过程中，完全可以引入SCI论文，让学生自由分组讨论论文中的目标产物、制备方法、结构表征、结果分析。这既能有效锻炼学生阅读文献提取信息的能力，又能让学生对纳米材料的研究和应用产生更为直观的认识。另外，在讲授功能纳米材料时，鼓励学生自己查找资料和报道，根据自己的兴趣点，制作一份图文并茂的PPT在课堂上呈现。课程共48个课时，选修人数为40，故可以每节课让一名同学讲解自己的PPT，讲解和全班讨论的时间限制在10 min以内。这样既不会影响正常的课堂教学，又能很好的锻炼学生的语言表达和PPT制作能力，还能发现学生的兴趣点，便于任课教师准备后续教学内容。

3.3 科研公众号的借助

随着互联网技术的高速发展和移动终端的不断演进，网络逐渐成为大学生获取信息和知识的载体。一些志在推动科技传播、普及科学知识的公众号应运而生，如研之成理、化学加、纳米人、材料人、能源学人等。这些公众号对一些质量高、影响力大的英文文献进行了整理，提取出文章亮点、设计思路、制备方法及实验结果，并以中文的方式呈现，以方便大家阅读。对这些公众号所发布的材料资讯的关注，既可让学生轻松获得材料研究热点动态，又给学生提供了自学的平台。

4 结语

《无机纳米材料》是材料化学专业开设的一门专长能力课程，课程与科技前沿结合度较高，旨在培养具有较强创新能力的应用型实践人才。本文结合池州学院材料化学专业学生的学习特点和专业背景，对无机纳米材料课程的教学内容进行了设计，旨在激发学生对材料研究的兴趣，提高学生自主学习的积极性，为后续从事材料研究、生产等方面的工作奠定良好基础。