《納米技術的基礎和應用》課程教學模式改革的探索與實踐

李華+郭超群

摘要：針對《納米技術的基礎和應用》課程教學中存在的相關問題，以新的講義、新的CAI課件、教學相長等教學模式和方法提高課堂吸引力，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：《納米技術的基礎和應用》講義;CAI課件;教學效果

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）19-0140-02

一、《納米技術的基礎和應用》課程的現狀

納米技術的發展依靠的是人才的發展，納米科技人才是納米技術發展的根本保證。我國一直以來十分重視對納米科技方面人才的培養。《國家納米科技發展綱要（2001—2010年）》中明確地提出：要從學校的教育抓起，要重視納米科技的相關學科建設，擇優設立有關于納米科技的專業，同時在物理、化學、生物、機械、電子學、計算機科學等專業內部，設置有關納米科技的新課程，重視和保障我國納米科技的可持續發展。目前，納米技術的相關教學工作十分活躍，國內許多高校都開設了與納米技術相關的公共選修課或者專業選修課。在材料類本科專業中，開設有“納米材料與技術”、“納米材料”課程，這是當前材料科學領域中重要的專業課程。為彌補專業課程的不足和提供學生自主學習的機會，不少高校還在化學工程與工藝、應用化學、制藥工程等專業中開設了“納米科技導論”選修課程，受到學生的普遍歡迎。

為了讓對納米科技有興趣的學生了解和認識納米科技的基本知識、基本概念、基本方法及其應用，我們在桂林電子科技大學大學一年級新生中開設了“納米技術的基礎和應用”通識教育選修課程。這門選修課程推出后，立即受到了廣大學生的歡迎，選修本門課的學生人數達到了200人，且仍有相當部分的學生由于受到選課人數的限制未能選上這門課程。實踐表明，學生選修“納米技術的基礎和應用”課程的興趣主要源于對新興納米科技知識的求知欲望。目前，在我國的高等院校開設的納米技術相關課程中，大部分是偏向納米材料的內容，這些納米材料類課程一般是作為高年級專業主干課或專業選修課開設。這類課程的開設，一般要求選修的學生具有一定的材料、化學、生物等相關專業知識。對于我校大一新生來說，目前的相關教材和教學內容顯然過于深奧。在教學實踐過程中，經常有學生發出這樣的疑問：“納米技術這門課這么深奧，我們該如何學呢？以后工作中能用到嗎？”

綜上所述，我們必須對“納米技術的基礎和應用”這門課程的教學內容、教學模式和教學方法等進行改革。根據教育部“關于推進高等教育面向新世紀教學內容和課程體系改革計劃實施工作的若干意見”的指示精神，結合辦學定位和人才培養目標，面向大一新生這類特殊的教學對象，本文在《納米技術的基礎和應用》課程中探索了一條切實有效的教學改革之路。

二、新的教學模式和方法在《納米技術的基礎和應用》課程中的應用

（一）教學模式改革的目的

在“納米技術的基礎和應用”課程教學中，結合該課程理論和實踐性強的特點，對教學過程中教學要求、教學內容、教學方法、教材建設和考核方法等多個環節進行改革，推動“納米技術的基礎和應用”課程的建設，為將來從事與納米科技研究及產業相關工作的本科生提供必要的知識準備，以便能快速進入相關領域，滿足社會之需求。并力圖培養學生的科學思維和創新能力，為培養高層次、綜合性、有創新意識和能力的人才奠定基礎。

（二）新的教學模式和方法

1.編制新的講義。目前可供高校教師上課選擇的有關納米技術的相關教材較少，且絕大部分是專業性較強的專業教材。在以往的教學實踐中，使用類似的教材，大一學生常常感到接受起來比較困難，影響了教學效果和學生的積極性。因此，有必要針對大一新生，查閱國內外大量與本課程相關的資料，旁征博引，編寫納米技術的相關講義。該講義既要比較全面地介紹納米技術的相關基本概念、理論和應用，又要把握專業深度，體現出專業性和科普性的結合。主要包括：納米技術概述、掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡、納米材料、納米生物與醫學技術、納米機械、納米電子學等內容。納米科技的研究對象涉及諸多領域，它的基礎研究問題又與應用密不可分。對于大一新生，在有限的學時內，不可能把納米技術的方方面面都做個系統講授，比較可行的做法是將本學科領域最近發生的重要事件納入講義，并將這些事件產生的巨大影響加以闡述，讓學生真切感受到知識的實用性與社會效應，提高學生的學習積極性，這就對教師的專業綜合素質提出了較高的要求。結合大一新生專業基礎知識較弱同時對前沿科技比較感興趣的特點，我們在現有教材的基礎上編制了新的講義，注重趣味性、通俗性、易懂性，提高了對學生的吸引力。

2.CAI課件研制。“納米技術的基礎和應用”課程涵蓋面較廣、信息量教大，單一的板書教學手段不易滿足該課程的教學需要。將現代化多媒體技術應用于課堂教學，利用視聽說等手段向學生提供聲、像、圖、文等綜合信息，有利于學生集中注意力。納米技術的許多知識是微觀領域的，單靠語言和文字描述，學生難以理解。通過多媒體技術進行動畫模擬，可以使微觀知識宏觀化，變抽象為具體。因此，必須系統開發研制“納米技術的基礎和應用”課程CAI課件，該課件以科學研究前沿課題形式體現納米技術領域的最新研究成果，尤其是國內外高校和公司中納米技術應用的具體實例，激發學生的學習和研究熱情。

在新的講義基礎上，為了達到好的教學效果，我們研制了高質量的CAI課件。對于納米尺度相關問題的研究，采用圖像、視頻、動畫等形式，這就比單純的文字說明更加具有感染力，也更利于學生接受，有利于調動學生的學習積極性。

3.依托科研項目，實現多種教學手段。目前，依托多媒體等現代化的教學設備，已經實現了板書向PPT教學的轉化，但在教學內容上，比較偏重理論，教學手段和教學方法比較單一。《納米技術的基礎和應用》課程對于大一新生來說，屬于內容比較陌生，概念抽象，較難理解的課程。如果還是采用傳統的課堂教學手段，往往使學生產生畏難情緒，影響課堂效果。針對這種情況，我們采取了依托科研項目，將教材內容和科研項目中相關聯的內容聯系起來，實現兩者的有機結合。具體表現為：在教學內容上，首先講解基本的知識點和相關概念，用淺顯易懂的語言表達出來，讓學生容易接受，接著引入科研項目中相關的例子，將課堂講解的內容在科研項目中的應用進行闡述，便于學生有更切實的直觀體驗;在教具的準備上，如果條件允許，將科研項目中相關的原理樣機、視頻、圖像等在課堂上進行展示，和教學內容相結合，可以引起學生極大的興趣和參與感。例如，在《納米技術的基礎和應用》課程中，通過展示微流控芯片的原理樣機，啟發學生思考芯片的設計和加工流程。通過展示膠囊內窺鏡、納米機器人等最新科研成果，激發學生的科研興趣和學習熱情。另外，通過科研項目，邀請有合作研究的企業技術人員、其他高校合作研究人員等以講座、培訓等形式實現多元化的教學模式，豐富教學方法和教學手段。

4.在教學中發掘出科研前沿新課題。通識教育選修課程的教學目標主要是擴充大學生的知識面，注重知識點的“廣度”而非“深度”，因此，應具備科普性、前沿性、實用性與趣味性的特點要求。與此相對應的教學形式和教學方法上也和其他的課程有所區別。在教學形式上，以專題形式展開教學。針對學生所關注的問題，開設各相關專題，例如納米機器人、生物分子馬達、隱形飛機表面的納米涂層、納米生物芯片等，來充實教學內容。實施討論式、啟發式的教學方法，激發學生的潛能。比如提出問題：“月亮和地球之間的天梯如何實現？”來引出納米材料的獨特優勢;從學生熟悉的例子入手，比如媒體上炒的很熱的納米冰箱、納米保暖內衣等，引出納米技術的真正定義。采用多媒體教學手段，不斷改善教學質量和效果。

納米技術是目前國家大力支持的發展項目，各項科研資金投入較大。所以，如何通過教研相長，將教學研究作為科學研究的創新源，從教學中發掘出科研前沿新課題和新領域，是一個值得深入研究的問題，通過為學生進行科學講座，積極倡導科學精神和創新精神指導學生進行探究性學習，集思廣益，提煉出科研前沿課題，同時挖掘學生創造性思維潛力，提高分析和解決工程問題的能力。

三、總結

通過以上新的教學模式和方法在《納米技術的基礎和應用》課堂教學中的應用，有效地提高了課堂教學效果，達到了預期的教學目的。

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