無機納米材料課程教學思路探討

方霄龍，王守玲

(池州學院 化學與材料工程學院，安徽 池州 247000)

在科技創新日新月異、經濟高速發展之際，國與國之間競爭的實質是人才競爭。人才是立國之本，是增強國家綜合國力的第一資源，是實現中華民族偉大復興的重要保障。自黨的十八大以來，國家積極推動創新驅動發展戰略，全方位推進科技創新和科技成果的轉化，為經濟發展提供助力。無論是“中國智造2025”戰略的實施，還是“新工科產業建設”方案的推進，均對創新性人才和實踐人才提出了更高的需求。材料是人類文明的物質基礎和先導力量。人類社會從石器時代、青銅器時代、鐵器時代到信息時代的演變，完全等同于材料的發展簡史。新材料是帶動傳統產業升級的中堅力量，是戰略性新興產業發展的重要保障，是科技創新和科技成果向生產力轉化的必要支撐。在國務院發布的《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》中，更是把新材料列為重點培育和發展的七個戰略性新興產業之一，這直接凸顯了材料的戰略地位[1]。

作為一種新型材料，納米材料具有優異的電、磁、聲、光、熱、力等性能。從費曼先生首次提出“納米”概念以來，納米材料已得到了前所未有的發展。掃描隧道顯微鏡的問世為納米世界提供了“手”和“眼”；富勒烯、碳納米管、石墨烯的發現為新材料的發展插上了騰飛的翅膀；Nanoscale、ACS Nano、Small等期刊上關于納米材料的論文數量和質量均在提升。如何在教學過程中講解納米材料的基礎知識，彰顯納米材料的獨特優勢，為學生后續從事材料學研究與實踐奠定基礎，是考慮的重中之重[2]。

教學方案的設計直接關乎教學質量。本文根據池州學院《無機納米材料》課程的開課背景和學生的實際需求，結合現在的科技前沿對課程教學內容的設計和授課方式的改革進行了探討。

1 無機納米材料教學設計現有問題

《無機納米材料》是池州學院化學與材料工程學院面向材料化學專業大三年級學生開設的一門選修課程。根據人才培養方案要求，該課程理論課時數為48，授課教材選擇的是《納米材料化學簡明教程》。教材在介紹了納米材料的重要效應、制備方法、結構表征等基礎知識后，引入納米材料晶體學、磁學、電子學與光電子學、生物學、自組裝與超分子結構等新型理論內容以擴寬學生視野；最后介紹了一些重要的納米材料的主要應用和英文論文寫作等實用型知識。

其中，納米材料晶體學、磁學、電子學與光電子學、生物學、自組裝與超分子結構等章節內容與科技前沿密切相關，且知識點多且分散，對授課教師的自身素養提出了較高的要求。授課教師既需要具備材料學相關基礎知識、能有效追蹤科技前沿動態，還需了解電學、光學、磁學、生物學等多門交叉學科的研究現狀。以上要求既增大了授課教師的備課壓力，也容易讓基礎知識尚不扎實的本科學生望納米知識海洋而嘆，反而起到南轅北轍的效果。因此，如何設計教學內容既能讓學生輕松有趣的獲得納米材料的基礎知識，還能激發學生后續對某一方向進行自主學習的興趣頗為重要。

2 無機納米材料教學設計

2.1 人才培養方案要求分析

池州學院材料化學專業在大三下學期開設無機納米材料課程。該課程的開設旨在打破單一專業培養界限，在奠定學生材料化學專業基礎知識的同時，拓寬學生在材料科學領域的學術視野和知識面，引導學生將基礎理論知識與科學前沿熱點相結合，為社會培養創新型應用人才[3]。學生通過前期的學習，已初步掌握材料學的基礎知識和實驗操作，但缺乏獨立設計實驗、開展實驗、進行數據分析的能力[4]。因此，教學過程中，應重點培養學生綜合設計實驗的能力[5]。此外，學生尚未養成關注科技報道的習慣，對科學研究動態缺乏了解。如何引導學生關注科技資訊進而掌握科研現狀也頗為重要。

2.2 學生需求分析

在大三下學期，學生的主要精力多放在了考研或找工作上。考研的學生通過該門課程可了解到某一材料現在的科研現狀和應用前景，為自己未來的科研工作做好準備。就業的同學可通過該門課程了解材料領域的前瞻熱點，結合自己的興趣方向，對職業生涯進行規劃。因此，不同的納米材料及其應用應是教學過程中需要著重介紹的一部分內容。但適當引入即可，過多的深入拓展無疑會增大學生的學習負擔，起到相反的作用。

此外，學生英語基礎普遍薄弱，對SCI論文的閱讀能力有限。如何通過該門課程，提高學生英語閱讀和寫作的能力也應是考慮的重點。

2.3 教材內容分析

《納米材料化學簡明教程》共有11章，分別是納米材料的重要特性、納米材料的制備、納米材料的結構表征、納米材料晶體學、納米材料磁學、納米材料電子學與光電子學、納米材料生物學、自組裝與超分子結構、重要的納米材料、納米材料的應用及納米材料研究英文論文寫作及范例50句。第一章到第三章為納米材料的一些基礎知識，可重點講解。第四章到第十章屬于功能納米材料，該部分內容量多且雜，建議作為拓展內容簡單介紹。第十一章論文寫作對日后學生的研究必不可少，可重點講解。

3 教學方案的設計

3.1 教學內容的精選

根據以上分析，本門課程的重點應該放在納米材料的基礎知識和英文寫作上。功能納米材料及其應用可作為拓展內容，吸引學生的注意力。在課程導入時，以生活中的納米材料為切入點，讓學生產生制備納米材料的內在興趣，進而介紹納米材料的制備方法。水熱法、溶劑熱法和溶膠凝膠法是我院學生在完成畢業設計時最常用到的方法，故重點講解這幾種制備方法。講解時可以具體文獻的方式呈現，文獻以中文為主，適當穿插少量英文文獻，以幫助學生掌握一些專業術語。在掌握材料的制備方法之后，引導學生思考，如何對所得產物進行表征、有哪些表征手段、可分別得到哪些信息，該部分內容恰好與課本的第三章相契合。后續的功能納米材料章節在簡單介紹基礎知識之外，選擇相關文獻，讓學生了解專業詞匯和研究熱點。在選擇參考文獻時，難度不易過大。優選SCI和中文核心，并讓學生提前建立影響因子和分區的概念。在最后的論文寫作講解部分，簡單介紹科技論文寫作模式和專業用語，并將學生按綜合設計實驗的分組，每組共同完成一份簡單的英文論文寫作。

3.2 討論式教學模式的引入

良好教學效果的實現需要充分調動學生自主學習的積極性。現階段的學生對英語學習有著高漲的熱情，因此在教學過程中，完全可以引入SCI論文，讓學生自由分組討論論文中的目標產物、制備方法、結構表征、結果分析。這既能有效鍛煉學生閱讀文獻提取信息的能力，又能讓學生對納米材料的研究和應用產生更為直觀的認識。另外，在講授功能納米材料時，鼓勵學生自己查找資料和報道，根據自己的興趣點，制作一份圖文并茂的PPT在課堂上呈現。課程共48個課時，選修人數為40，故可以每節課讓一名同學講解自己的PPT，講解和全班討論的時間限制在10 min以內。這樣既不會影響正常的課堂教學，又能很好的鍛煉學生的語言表達和PPT制作能力，還能發現學生的興趣點，便于任課教師準備后續教學內容。

3.3 科研公眾號的借助

隨著互聯網技術的高速發展和移動終端的不斷演進，網絡逐漸成為大學生獲取信息和知識的載體。一些志在推動科技傳播、普及科學知識的公眾號應運而生，如研之成理、化學加、納米人、材料人、能源學人等。這些公眾號對一些質量高、影響力大的英文文獻進行了整理，提取出文章亮點、設計思路、制備方法及實驗結果，并以中文的方式呈現，以方便大家閱讀。對這些公眾號所發布的材料資訊的關注，既可讓學生輕松獲得材料研究熱點動態，又給學生提供了自學的平臺。

4 結語

《無機納米材料》是材料化學專業開設的一門專長能力課程，課程與科技前沿結合度較高，旨在培養具有較強創新能力的應用型實踐人才。本文結合池州學院材料化學專業學生的學習特點和專業背景，對無機納米材料課程的教學內容進行了設計，旨在激發學生對材料研究的興趣，提高學生自主學習的積極性，為后續從事材料研究、生產等方面的工作奠定良好基礎。