研究生《納米材料》課程教學改革探索

張敏+戴樹璽

摘 要：《納米材料》是該校多個理科專業研究生的必修課程，該文對《納米材料》課程的教學目標、教學內容以及教學方法手段等方面進行初步的改革探索，旨在提高研究生的專業基礎知識，培養其科學思維和創新能力。

關鍵詞：納米材料 教學內容 教學改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0152-02

《納米材料》是河南大學特種功能材料教育部重點實驗室的研究生學位必修課程，學生來自物理、化學和材料三個相關專業，該課程主要基于系統和學科交叉的觀點，重點介紹納米材料及納米技術的相關知識及應用。通過本課程的教學，旨在提高學生專業基礎知識，追蹤最近科研進展的能力，培養學生的科學思維及科研創新能力。隨著納米科技的日益發展，結合實驗室實際科研方向的凝練，有必要對《納米材料》課程的教學目標、內容以及方法手段等方面進行教學改革探索。

1 教學目標

由于講授對象是來自物理、化學和材料多個學科的一年級研究生，本課程教學目標將不僅僅是使學生泛泛掌握納米材料的概念、性能和基本原理。更重要的是提高學生追蹤納米材料在不同科研領域中的最新研究進展，培養學生學科交叉的思維方法和獨立創新能力，最終能結合自己相關專業領域，提出并解決科研問題，真正應用在自己的今后的學習和科研工作中。

2 教學內容

基于以上教學目標，課程內容根據當前納米科學技術研究的最新進展以及實驗室的主要研究方向，重點講述納米材料的基本理論、表征手段、制備方法及其在相關研究領域中的應用。配備任課教師為身處科研一線，分別來自物理和化學學科的兩位教授。教學中，我們對課程內容不斷更新和凝練，力求反映納米材料及科技的最近研究動向，提升學習和研究的專業高度。為此在教學內容中主要采取了以下的改革探索。

2.1 教材與文獻的結合

納米材料是前沿科學研究的重點與熱點領域，涉及交叉學科繁多，相關的書籍教材也不斷涌現。課程教學中參考了國內出版的多本經典教材，如國家納米材料和納米結構首席科學家張立德教授編著的《納米材料》、《納米材料和納米結構》以及清華大學朱永法教授編著的《納米材料的表征與測試技術》。課程教學中還參考多種國際原版教材，如美國克萊邦德教授的《納米材料化學》以及世界著名納米材料學家J.H.芬德勒教授主編的《納米粒子與納米結構薄膜》等。我們從以上經典教材中整理和篩選，以結構-性能-應用為導向，凝練具有自己特色的教學內容。在課程講述中，采用國際教材與國內教材相結合的方式，使學生在能快速掌握知識內容的同時，還能提高原版英文教材的閱讀能力。這種以專業科技英語融入教學內容的方法，不僅提高學生英語和與世界接軌的實際能力和水平，而且使學生能正確使用科學英語和科技術語，對其今后的科技文獻閱讀有著很大的幫助。

同時，在每個章節的學習中，指導教師采用教材，自備內容及文獻閱讀相結合的方式，教師推薦相關內容的最近科技文獻，由學生分組進行閱讀、翻譯和講解。使學生在參考固定教科書籍學習的同時，還可以靈活和動態的根據文獻來把握該領域國際科研的最新動態和進展，建立完整的知識、技能和素養。我們通過課程相關文獻的閱讀，對學生提供專業化科技英語能力和技能的培養，提高學生學習掌握世界科技和與世界接軌的能力。

2.2 教學內容和方法的實踐性

任課教師在教學中結合各自科研領域中的最新研究工作及實驗室的主要研究方向，把實驗室各研究方向上納米材料相關的主要研究成果穿插在課堂教學內容中。把納米材料的制備、表征和應用等教學課程，同具體實驗操作、參觀實驗室、樣品制備與測驗等一系列科研實踐活動相結合，使學生學習納米材料與制備分析等知識的同時，通過相應具體實驗及個人的動手操作，加深豐富自己的所學知識，培養積極進取的創新思維和素養，并通過創新實踐活動提高自己的動手能力。邀請實驗室各個方向的帶頭人，給學生講解本實驗室納米材料與科技領域中的最新進展，著重講解本實驗室開展的工作，讓學生了解納米材料在力學、電學和光學等方面的獨特的性質及其在新材料和新能源等領域的具體應用，這些實踐性的教學內容有助于學生拓寬知識面，培養創新思維和能力，提高對科研工作的興趣。

在對納米材料的表征技術教學中，利用實驗室雄厚的儀器設備力量，使學生能親自操作場發射掃描電鏡，高分辨透射電鏡，高真空掃描探針顯微鏡等納米材料表征設備，通過把儀器設備的結構、測試原理同其依據的基礎科學理論相結合，從而使學生不僅明白技術設備的工作原理、測試功能及其所依據的科學，同時真正懂得如何依據科學原理發明創新技術，為自己以后的科研工作中大型儀器的應用打下基礎。

3 教學方法

《納米材料》是一門內容雜，涵蓋多學科的研究生課程。對本課程的學習需要研究生具有前期本科的化學、物理課程以及研究生階段的《固體物理》等課程的基礎。同時，本課程的實踐性很強，很多課程內容可以在本校的研究工作中找到實踐的實驗結果。為了突出重點，講清難點，以培養具有創新能力和精神的研究生。我們采用了多種教學手段以及靈活的教學方法，其中教學方法主要包括講授式教學、互動教學、研究專題教學、實際實驗操作教學等。

教學的手段主要基于多媒體技術及網絡技術。教師制作互動式的PPT課程進行講授，課堂上還可以通過網絡即時搜索相關內容的圖片進行展示。合理利用這些現代教學手段，可以激發學生的學習熱情，加強教學內容的互動，利用其好奇心，培養學習興趣。對納米結構材料的教學中，首先給學生展示的是生物界中大量存在的精美納米組裝體系，例如通過生物礦化構成的貝殼的微觀結構，學生感慨于大自然的鬼斧神工與生物進化的魅力。然后教師講述人工制備納米結構的典型組裝與生長方式，然后及時引導學生思考，天然生物納米結構是如何形成的？討論其組裝方式及特點，通過講解和討論使研究生積極思考，提高學習、分析與解決問題能力。

對于一些典型的教學內容，我們采用專題式講座的教學形式，把納米科技中典型材料的起源、發展、現狀與趨勢結合講授，使學生形成完整的科技發展理念和思維、掌握完備的系統知識與創新能力。比如在量子點的教學中，我們著重介紹了量子點的研究背景以及引領該領域發展的科學家的科研歷程。通過一個個量子點研究中里程碑人物和事件，使學生不僅掌握量子點的類型，機理，制備方法及應用，而且了解了其發展過程中每一個關鍵點的科學家及其科研進展。通過對量子點發展歷程的梳理，學生們清楚了解到了納米材料研究中的領軍人物及其弟子在納米科技中取得的成就及其該方向的前沿進展。課堂中，利用網絡直接展示了一些國際領先實驗室的網頁內容，直接了解其相關在研課題及成果，結合實驗室的研究方向，使學生清楚的明白所在研究小組在世界最新科研進程中的位置，了解自己科研努力的方向。這種教學方式，不但提高了教師講授課程的效率，開闊了學生的視野，活躍了課堂的氣氛，學生們不斷提問，對自己向往的課題組進行了解，加強了師生的交流，提高了對科研工作的興趣。

4 結語

針對《納米材料》課程，我們從教學目標、教學內容和教學方法上進行了初步的改革探索。今后將進一步加強研究生課程教學的特色性，培養學生的科學與創造性思維，使之能真正的應用在隨后開展的科研工作中去。同時，我們教師也將繼續提升自身的科研水平，追蹤納米科技的前沿動態，提高教學水平，培養具有獨立創新能力的研究人才。

參考文獻

[1] 白春禮.世界科技創新趨勢與啟示[J]. 科學發展，2014（3）：5-12.

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[3] K.J.克萊邦德.納米材料化學[M].北京：化學工業出版社，2004：7.endprint