美麗的微觀新世界

楊丹丹++吳子華++徐海萍++黎陽++王元元++李文琴

摘要：本文從調整教學內容、改進教學方法、加強教學團隊建設等方面對納米材料學課程進行了教學改革和探索，并對取得的成果進行總結。

關鍵詞：納米材料學；課程建設；教學改革

一、前言

1959年美國物理年會上，著名物理學家理查德·費曼提出一個設想：“如果有一天，我們能夠按照人的意志排列組合一個個原子和分子，那將會出現什么樣的奇跡呢？”雖然這在當時只是一個十分美好的夢想，但隨著時間的推移和科學技術的發展，這個原本看起來不切實際的夢想正在逐漸成為現實。1984年，德國科學家格雷特首先制成第一塊金屬納米材料，這成為同年在柏林召開的第二屆國際納米粒子和等離子簇會議上的熱點議題。而1990年召開的第一屆國際納米科學與技術會議，標志著納米科技——人類科技史上的一個美麗、神奇的微觀新世界正式誕生。經過二十年的飛速發展，納米科技的影響已經遍及人類社會生產與生活的各個角落，并派生出納米材料學、納米物理學、納米化學、納米電子學、納米計量學、納米機械學、納米生物學、納米力學等諸多主流學科分支。其中，納米材料學是納米科技的基礎。納米材料的定義是在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍或由它們作為基本單元構成的材料。現如今，納米材料正在逐漸進入人們生活的各個方面，包括食品、服裝、居家、醫療、交通等，納米材料所顯現出來的神奇特性和功能吸引了廣大科學家甚至普通人。所以“納米材料學”這門課程也成為眾多高校材料學及相關專業學生的必修課程。

二、納米材料學課程建設探索

我院的“納米材料學”課程于2010年首次開設，迄今為止已經歷過院級課程建設、校級重點課程建設及校級精品課程建設三個階段。在這三期的建設過程中，我們對“納米材料學”這門課程的教學方法和手段進行了改革和探索，對教學團隊加強了建設，并結合所在學院的教學特色進行一些教改項目研究。這些方面的建設取得了一定的成果，教師也收獲了頗多教學心得和體會。

首先，在對課程內容進行教學方法設計時，除教師課堂講解課程內容外，案例教學法、課堂討論法、選題報告法和撰寫課程小論文等教學手段也被陸續引進課堂，力求建立多渠道教學方法體系，目的是使學生變被動學習為主動掌握知識。例如，在講授“納米復合材料”時，引入實際案例：介紹當前航空制造業中所需要用到的一些高性能金屬基復合材料、樹脂基復合材料以及碳纖維復合材料等，在激發學生學習興趣的同時，也令他們更加明晰未來所要從事的材料行業的前景。在講授“納米材料的性能”時，面對較為枯燥的書本理論，教師會注重引導學生結合納米材料在生活中的實際應用，開展課堂分組討論，給予學生寬松的討論環境，啟發學生主動思考，在討論中相互學習并加深對書本知識的理解和掌握。在講授“二維納米材料”時，除了介紹書本上傳統的材料，也可以引入當前的研究熱點，如石墨烯、磷烯、二硫化鉬和二硒化鉬等，指導學生查找相關文獻資料并整理匯總，進而形成一部分課程報告，從而培養學生自主學習和獲取知識的能力。在講授“納米機器”章節時，適當引入分子機器這一專題內容，激發學生的學習興趣。在課程結束時，教師將平時收集到的納米材料行業面臨的一些實際問題，經過提煉和處理，將其作為課程論文設計的題目分派給學生，讓學生進行調研分析，從而培養學生對所學知識的綜合運用能力、解決實際問題的能力以及實踐創新能力。

其次，課程建設中，一支具有較高理論水平和實踐能力、符合年齡和職稱梯度結構的高素質教師隊伍是工作的重中之重，也是保障課程建設工作順利開展的必要條件。目前教學團隊包括教授、副教授、講師和助教四個梯度的師資職稱，結構合理。每位中高級職稱教師都承擔著與先進納米材料相關的科研課題，這對保證教師緊密跟蹤納米材料學科的最新研究前沿是非常有利的，只有這樣，才能保證學生在課堂上第一時間了解最新知識。在課程建設過程中，除了多次組織教師教學觀摩外，學院每月都安排教學專題討論會。授課教師積極參加國內外納米材料專業的學術研討會議和教學研討會議，以會代訓，提高素質，強化實踐技能。

再次，結合本學院“學生參與教師科研”這一教學特色活動，在課程建設過程中，深入開展以自助式實踐教學為載體、提高學生實踐創新能力的教改項目研究，利用學院儀器設備齊全、實驗空間充分的優勢，鼓勵并指導學生進行各種綜合性、設計性實驗，參加如大學生創新創業項目、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、陳嘉庚青少年發明獎比賽等科技大賽。這些活動可以使學生真正把所學知識運用到實踐中去，為學生將來走上工作崗位、從事相關工作打下堅實的基礎。