納米材料與技術課程教學質量提升策略

岳蘭

[摘 要] 針對納米材料與技術課程理論教學中存在的問題，通過精心編輯教學內容、改革教學方法、引入多樣化的教學形式以及完善考核評價等教學改革，充分激發學生的學習主動性，拓展學生的前沿科學視野，培養學生的綜合能力、創新思維以及敢于攻堅的科學精神，從而有效提升課堂教學質量。

[關鍵詞] 納米材料與技術;教學質量;人才培養

[基金項目] 2016年度國家自然科學基金項目“新型柔性銀基透明導電多層膜用于非晶氧化物薄膜晶體管中源/漏電極的研究”（61504031）;2014年度貴州省科學技術基金項目“新型透明非晶氧化物溝道層薄膜材料的研究”（黔科合LH字〔2014〕7388）

[作者簡介] 岳 蘭（1982—），女，湖北孝感人，博士，副教授，研究方向為半導體薄膜材料及器件。

[中圖分類號] G642.4? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）42-0254-03? ? [收稿日期] 2020-02-19

引言

21世紀以來，納米材料與技術的發展為新材料的開發注入了新活力，其對信息、能源、生物、環境、醫學、國防等高科技領域影響深遠，是未來新技術發展的重要源泉[1-3]。因此，納米材料與技術作為高校材料類本科專業學生的一門專業選修課，是學生掌握納米材料與技術的基本概念、技術方法、基礎理論和發展趨勢的主要方式，也是培養學生創新能力和科研素養的重要途徑[4，5]。然而，多年的教學中卻面臨如下問題：①教學內容缺乏時效性，關于學生情感教育的課堂內容設計更是甚少關注;②教學方法和形式單一，仍以教師講授為主，無法激發學生深入學習興趣，學生常常停留于布魯教學目標分類法[6]中較低的認知層次——記憶和理解;③考核評價方式不全面（往往以期末試卷和出勤為主），無法反映出學生真實的學習效果，學生來上課是為了“獲取學分”的“混校生”。因此，本文結合長期的教學經驗，從課程內容、教學形式、教學方法和考核評價進行了有益的改革，以提高本課程的教學質量。

一、豐富課程內容激發學生學習興趣

（一）引入最新科研成果不斷更新課程內容

隨著納米科技的發展，新材料、新現象和新理論層出不窮。根據納米科技呈現的新成果，結合社會發展需求和材料類本科學生的培養目標，應不斷審視課程內容，吐故納新，引入前沿性的新知識：①本課程在量子效應、小尺寸效應、表面效應等知識點的安排上，相關教材上的實例普遍較少，不利于學生對知識點的深入理解;②對于特殊結構納米材料的介紹，書本上僅局限于單一的介孔材料;③納米科技發展史的介紹中以文字敘述為主，缺乏生動性和趣味性。因此，在上述內容中，引入一些國際知名期刊（如：Nano Letters，Nanostructured Materials，Journal of Nanoparticle Research等）報道的研究成果實例和研究進展，補充和提升教學內容，同時這些研究實例以生動的動畫或圖片輔助呈現還有效激發學生的求知欲。

（二）巧設課程內容促進情感教育

我們應該承認教師的職責不僅僅局限于知識的傳授，還應注重學生情感教育[7]。因此，本課程在納米材料的發展史介紹的內容設計上，著重于介紹納米材料的來源以及促進納米技術發展的重大研究成果，從深層面上吸引學生，提高學生內在持久的學習積極性。例如，為了激發學生勇于創新的能力，在課程引入時展現“費曼設想”這個例子來告訴同學們很多科學的原創是來自于大膽的想法;同時，為了讓學生感知科學問題的突破過程，依據時間順序，以圖文并茂的形式對納米科技發展中的突破性進展（如：原子力顯微鏡的發明、納米操縱的實現、碳納米管的發現和量子磁盤的研制等）進行介紹，實現學生熱愛科學、勇于創新和敢于攻堅的精神情感升華。

二、改進教學方法促進主動學習

在教法上注重貫徹“寓教于樂”和“少教多學”兩項原則。實踐表明，學生在積極愉快的情緒下，學習效率會大大提高，并最大限度地激發其創造性[8]。因此，在教學中注重將知識性與趣味性相結合，激發學生對課程的熱愛。同時，打破大學課堂教師“一言堂”注入式的傳統教學方式，轉向啟發學生主動探究和自主學習。例如，在引入“納米材料”這一概念時，通過一段納米涂層應用的視頻激發學生的好奇心;隨后，教師給出該納米涂層想法來源于同學們熟悉的自然現象——出淤泥而不染的荷花，讓學生感知：知識服務于生活，并來源于生活;最后，通過設置“自然界中還有哪些天然的納米材料？”這一問題讓學生嘗試討論，為了弄明白怎樣的材料才能被稱為納米材料，學生會積極主動投入到“納米材料”這一重點知識的學習中。

三、多樣化的教學形式促進深入學習

（一）開展專題討論鞏固新知

將全班同學分成若干小組（3—4人組成），在課堂上針對某一專題開展了小組討論這種新的教學形式。小組討論的專題內容由教師針對課程重難點知識的內容來形成專題。在學生學習完相應的知識之后，教師給出對應的專題，讓小組成員課后查閱資料。下一次課的課堂上各小組成員間先進行討論，由一名成員作為代表來匯報本小組討論的結果。最終，由各小組間互評，教師點評和總結以實現全班同學對新知識的理解和鞏固。相比傳統教學中讓學生完成課后練習來鞏固新知識，專題討論的方式更能激發學生自主學習、分析問題以及團隊協作的能力。

（二）理論聯系實踐揭開抽象知識的面紗

納米材料與技術作為涉及材料學、物理學、化學、生物學等多個學科領域的一門新興學科，課程中往往涉及較為抽象的知識點。為了讓學生深入理解這部分知識，教學中我們通過“理論聯系實踐”來輔助。例如：①對“小尺寸效應”這一抽象概念的引入，課堂上通過多舉實例（如：實例1-納米金屬微粒呈黑色，實例2-納米晶金屬微粒化后熔點發生變化，實例3-納米陶瓷呈現良好的韌性），引導學生嘗試用所學知識來解釋所觀察的實驗現象，最終用新的知識修正原有的觀念。即通過設計“列舉實例——發現問題——歸納新知”的探究過程來化解“小尺寸效應”這一知識點。②關于“一維納米材料的制備策略”的理解，教學中則以一維納米材料的典型代表——納米絲、納米棒和納米管為例，介紹其具體的制備方法使學生理解并歸納出“一維納米材料的制備策略”中涉及的六種思路。這樣的教學形式讓學生擺脫了完全依賴教師對知識講深講透的心理，使學生成為教學的主體，學生通過融合已有知識來建設理解的層次結構，實現了學生學習專業課程的再創造過程。

（三）利用網絡資源拓展科學視野

當今信息大爆炸的時代，學會運用認知工具探究知識、學會分析和解決問題的本領顯得越來越重要[9]。因此，課程中針對性地選擇知識點讓培養學生運用網絡資源進行自主學習的能力。例如，對于“納米材料與納米技術的應用”這一章的課程內容，教學中不拘泥于課本，而是讓每一位同學結合自身興趣，通過互聯網、數據庫等網絡資源來調研某一具體納米材料或納米技術的應用現狀。最終每一位同學需要以科技論文的形式來呈現其調研結果，并以PPT匯報的形式在課堂上分享。該教學過程充分調動了學生的學習主動性，拓展學生知識面和科學視野，還培養學生充分利用信息資源的自我學習能力、科技寫作能力和表達能力。

四、完善考核評價方式，避免“混校生”充斥課堂

傳統考核方式主要以出勤、形式統一的平時作業和期末試卷為主。事實上，這種評價方式不僅不能真實反映出學生的學習效果，還導致不少只關注學分的“混校生”充斥課堂。為此，我們引入多元化的考核方式，包括“平時學習態度”“專題小組討論”以及“科技論文撰寫+PPT匯報”三大部分組成。其中，“平時學習態度”部分是通過每一位同學的出勤和課堂提問互動情況來總體評價;“專題小組討論”部分則由小組成員和教師根據組員在專題討論環節呈現的整體素質情況來綜合評價;“科技論文撰寫+PPT匯報”部分則是每一位學生根據教師指定的題目（如：調研某一種納米材料或納米技術的應用現狀）自己獨立完成作業，教師根據學生撰寫的科技論文的規范性、內容的充實性、匯報的邏輯表達性、PPT設計美觀程度等方面進行綜合評價。通過上述多元化考核模式，激發出學生學習的主動性，避免了傳統考核方式中部分學生僅靠“抄襲平時作業”、刷“出勤率”以及“期末考試前的死記硬背”來“混”學分的現狀。

五、結語

本文以提升納米材料與技術課程教學效果為目標，從教學內容、教學方法、教學形式和考核評價等方面進行教學改革。通過“引入最新科研成果不斷更新課程內容”以及“巧設內容促進學生情感教育”兩方面來精心編輯教學內容以激發學生的學習熱情，培養其勇于創新、敢于攻堅的科研精神;全面貫穿“寓教于樂”和“少教多學”的教學原則，引入多樣化的教學形式（如：“開展專題討論鞏固新知”“理論聯系實踐揭開抽象知識的面紗”和“利用網絡資源拓展科學視野”）激勵學生學習主動性，拓展學生的知識面，培養學生的綜合能力;通過完善考核評價方式，避免了只關注學分的“混校生”充斥教學課堂。上述教學改革，有效提升了課堂教學質量。

參考文獻

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[7]李洪波，周佳.從“到課率”到“上座率”建構“以學生為中心”的課堂教學[J].黑龍江高教研究，2014（2）：160-162.

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[9]孟桂芝，趙輝，于祿.大數據背景下的工科數學線上線下混合式教學模式研究[J].黑龍江教育（高校研究與評估），2019（2）：12-14.

Promotion Strategy of Teaching Quality for the Course on Nanomaterials and Technology

YUE Lan

（School of Materials Science and Engineering，Guizhou Minzu University，Guiyang，Guizhou 550025，China）

Abstract：In order to solve the problem existing in the teaching of Nanomaterials and Technology，we will fully stimulate students' learning initiative and expand their frontier scientific vision through careful editing of teaching content，reform of teaching methods，introduction of diversified teaching methods，and improvement of assessment and evaluation and other teaching reforms to? cultivates students' comprehensive ability，innovative thinking and scientific spirit to tackle tough problems，thereby effectively improving the quality of classroom teaching.

Key words：Nanomaterials and Technology;teaching quality;talent cultivation