通識(shí)選修課《納米科學(xué)與納米技術(shù)》的教學(xué)探索與實(shí)踐

苗青

摘 要：自然科學(xué)類通識(shí)選修課《納米科學(xué)與納米技術(shù)》從學(xué)生的學(xué)習(xí)行為出發(fā)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考評(píng)機(jī)制三個(gè)方面著手全新的教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施，有效提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)了大學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新精神。

關(guān)鍵詞：通識(shí)選修課；納米；科學(xué)素質(zhì)；教學(xué)設(shè)計(jì)；

一、引言

目前，全國(guó)各高等院校都十分重視通識(shí)選修課的開(kāi)設(shè)，因?yàn)樗苡行嵘髮W(xué)生的綜合素質(zhì)，彌補(bǔ)專業(yè)教育的不足，但通識(shí)課的課堂上普遍存在學(xué)生上課不積極、思維游走、聊天、睡覺(jué)甚至缺課的現(xiàn)象。學(xué)生學(xué)習(xí)行為是課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和依據(jù)，從學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)行為出發(fā)，根據(jù)課程特點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)，以提升通識(shí)選修課的授課質(zhì)量。

《納米科學(xué)與納米技術(shù)》是自然科學(xué)類的通識(shí)選修課，面向全校學(xué)生開(kāi)設(shè)，旨在拓展學(xué)生的科學(xué)知識(shí)、陶冶學(xué)生的科學(xué)情趣、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、提高學(xué)生的科研探索能力。納米科學(xué)與納米技術(shù)是一個(gè)多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，內(nèi)容廣泛，內(nèi)涵豐富，知識(shí)更新速度快。此外，選修學(xué)生來(lái)自不同的學(xué)院、專業(yè)及年級(jí)，個(gè)人知識(shí)背景及能力差異性較大，因此，必須深入研究學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，并結(jié)合課程特點(diǎn)，從課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及評(píng)價(jià)機(jī)制等方面進(jìn)行有效的教學(xué)設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)通識(shí)選修課設(shè)定的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

二、課程目標(biāo)

通識(shí)選修課的性質(zhì)和任務(wù)決定了其不同于必修課的教學(xué)特點(diǎn)，它不強(qiáng)調(diào)知識(shí)的系統(tǒng)性、完整性，而重視的是研究興趣的激發(fā)、最新科研動(dòng)態(tài)的傳遞和評(píng)價(jià)以及學(xué)習(xí)和科研方法的引導(dǎo)。“納米科學(xué)與納米技術(shù)”的課程目標(biāo)包括知識(shí)、素質(zhì)和能力三個(gè)層面。

知識(shí)：使學(xué)生掌握納米、納米化學(xué)、納米材料、納米生物學(xué)和納米藥物學(xué)、納米電子學(xué)等的基本概念，初步掌握制備、分析和表征納米材料的基本方法，建立完善的知識(shí)結(jié)構(gòu)；素質(zhì)：開(kāi)闊視野、拓寬思路，使學(xué)生初步掌握運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解釋自然界、人類衣食住行等方方面面相關(guān)現(xiàn)象的能力；認(rèn)識(shí)自然界納米現(xiàn)象，普及自然科學(xué)相關(guān)知識(shí)，提升學(xué)生自然科學(xué)素養(yǎng)；能力：結(jié)合納米科技的應(yīng)用進(jìn)程及展望，滿足學(xué)生不同興趣、愛(ài)好與特長(zhǎng)發(fā)展的需要，促進(jìn)個(gè)性發(fā)展，激發(fā)和提升學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的科學(xué)思維方法和開(kāi)放式分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

三、教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容的選取要以課程目標(biāo)為指引，納米科學(xué)與技術(shù)是材料科學(xué)的重要分支，同時(shí)它與眾多學(xué)科有交集，在不同的領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用前景，從上世紀(jì)80年代開(kāi)始一直是學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)，因此，課程內(nèi)容的選取一定要遵循科學(xué)性和先進(jìn)性。此外，教學(xué)內(nèi)容選取要充分考慮到選課學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)。《納米科學(xué)與納米技術(shù)》教學(xué)對(duì)象來(lái)自于不同專業(yè)的各年級(jí)理工科和少數(shù)文科背景的學(xué)生，他們的共性是年輕、活潑、對(duì)新鮮事物感興趣，他們的差異是不同專業(yè)不同學(xué)科之間的差別以及個(gè)體之間興趣、愛(ài)好及特長(zhǎng)的不同，因此，課程內(nèi)容的選取一定要遵循趣味性和針對(duì)性，要把握好課程內(nèi)容的深度與廣度的有機(jī)統(tǒng)一，才能使課程的教與學(xué)相輔相成共同進(jìn)步。

課程主要內(nèi)容依次是納米科技的誕生與發(fā)展、納米材料的制備、納米材料的性能、納米在各領(lǐng)域所顯示出的應(yīng)用以及納米研究的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。納米科技日新月異，迅猛發(fā)展，備課前要瀏覽國(guó)內(nèi)外納米科技的相關(guān)網(wǎng)站，搜索和了解國(guó)內(nèi)外納米科技發(fā)展的重大成就，及時(shí)增減授課內(nèi)容。注意及時(shí)補(bǔ)充最新的納米科技政策、標(biāo)準(zhǔn)及研究進(jìn)展，例如，講解納米材料的明星家族“碳家族”的時(shí)候，及時(shí)增加石墨烯的優(yōu)異性能和潛在應(yīng)用的研究成果。只有不斷更新授課內(nèi)容才能不落伍不掉隊(duì)，增強(qiáng)授課的活力，激發(fā)和保持學(xué)生學(xué)習(xí)納米科技知識(shí)的興趣。

四、教學(xué)方法

根據(jù)施教主體、對(duì)象及教學(xué)內(nèi)容的不同，靈活恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用有效的教學(xué)手段，本課程具體采用了以下幾種教學(xué)方法。

（一）案例教學(xué)法

在本課程教學(xué)過(guò)程中，在新課導(dǎo)入時(shí)重點(diǎn)運(yùn)用案例教學(xué)法并與時(shí)下的納米科技研究熱點(diǎn)視頻等相結(jié)合，來(lái)激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。例如，在講解納米材料的特殊性能時(shí)，可以從自然界引用案例，比如荷葉上露珠的特殊狀態(tài)、鴿子在地球磁場(chǎng)作用下回航等現(xiàn)象都表明納米材料的某種特殊性能，通過(guò)簡(jiǎn)單現(xiàn)象進(jìn)行引入，從而激發(fā)學(xué)生對(duì)納米材料的興趣。

（二）換位教學(xué)法

換位教學(xué)法是指上課時(shí)教師和學(xué)生對(duì)換位置，教師是課堂的組織者，學(xué)生主講、學(xué)生經(jīng)過(guò)課前調(diào)研在課堂上通過(guò)PPT進(jìn)行講授，通過(guò)此環(huán)節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)、提出疑問(wèn)、展現(xiàn)才華，教師由此獲得學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的真實(shí)反饋，對(duì)疑問(wèn)進(jìn)行解答，對(duì)不足之處加以補(bǔ)充和修正，課堂效果非常好。

換位教學(xué)的知識(shí)內(nèi)容要以選課學(xué)生的平均水平為基準(zhǔn)來(lái)設(shè)定，同時(shí)給學(xué)生開(kāi)放符合教學(xué)目標(biāo)的自主選題。課程實(shí)施過(guò)程中，以“納米材料的應(yīng)用”章節(jié)作為換位教學(xué)的試點(diǎn)內(nèi)容，組織學(xué)生圍繞納米科技在人類衣食住行的關(guān)系進(jìn)行資料調(diào)研、課件制作，最后在課堂上進(jìn)行講解和展示，絕大多數(shù)學(xué)生的積極性很高，認(rèn)真完成課下準(zhǔn)備工作，即學(xué)習(xí)了知識(shí)又展示了自己的風(fēng)采，教學(xué)效果良好。

（三）討論課

“學(xué)起于思，思源于疑”。質(zhì)疑是一切科學(xué)問(wèn)題的起源，本課程教學(xué)設(shè)計(jì)中，從教學(xué)內(nèi)容遴選合適的主題，例如，“納米科技的利與弊”及“石墨烯能否加冕新材料之王”等，由于賦予每位學(xué)生發(fā)言的權(quán)力和機(jī)會(huì)，課上學(xué)生們能夠開(kāi)動(dòng)腦筋、獨(dú)立思考，自信表達(dá)，很多學(xué)生提出了新穎的想法，展示了獨(dú)特的視角，順其自然地掌握了知識(shí)，鍛煉了能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和科學(xué)素質(zhì)。

討論小組的建設(shè)要基于學(xué)生已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)及個(gè)人特點(diǎn)，要有利于學(xué)生的合作交流。老師給出題目后，學(xué)生們先自行組隊(duì)，而后老師根據(jù)組隊(duì)情況及學(xué)生的特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，討論小組建設(shè)要做到盡量反應(yīng)本班全體學(xué)生的知識(shí)特點(diǎn)，以確保討論課的效果。

五、考核方式

本課程建立了“知識(shí)、能力、素質(zhì)”的多元評(píng)價(jià)體系，課程總成績(jī)按照“平時(shí)成績(jī)40%+論文答辯成績(jī)60%”執(zhí)行，平時(shí)成績(jī)包括課堂出勤、提問(wèn)、討論等互動(dòng)方面的表現(xiàn)；論文答辯成績(jī)根據(jù)“論文評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行評(píng)定。論文選題及答辯均要求學(xué)生獨(dú)立完成，一人一題，學(xué)生根據(jù)自己的興趣和專業(yè)方向，獨(dú)立查詢和收集資料，撰寫論文并答辯。

六、結(jié)束語(yǔ)

從教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法和評(píng)價(jià)體制三方面對(duì)自然科學(xué)類通識(shí)選修課課程教學(xué)改革進(jìn)行探討，實(shí)踐證明，這些方法和模式充分發(fā)揮了學(xué)生的學(xué)習(xí)主體作用。由于納米科技處于快速發(fā)展時(shí)期以及課程學(xué)時(shí)限制，很多動(dòng)態(tài)知識(shí)還很難在課堂教學(xué)中及時(shí)補(bǔ)充更新，課程深度和廣度還需進(jìn)一步協(xié)調(diào)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳敬中.納米材料科學(xué)導(dǎo)論[M].高等教育出版社，2006.

[2]徐國(guó)財(cái).納米科技導(dǎo)論[M].北京：高等教育出版社， 2005.

[3]潘卉，王曉東.納米材料導(dǎo)論課程教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].河南教育學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012.21（4）：50-52.

[4]吳蘭飛，劉西國(guó).關(guān)于校通選課教學(xué)現(xiàn)狀的調(diào)查報(bào)告[J].教育教學(xué)論壇，2013（34）：169- 171.