杜建周

摘要：以培养本科生创新思维和实践能力目标，结合《纳米材料》课程知识结构特点以及学生自身知识体系，构建“课堂教学—实践教学—监控评价”三位一体的教学组织过程。运用多手段教学改革优化教学方法，有效提高学生的学习兴趣，学生的创造性思维能力和综合实践能力，践行“学生为中心，产出为导向，持续改进”的教学理念。

关键词：纳米材料；科研创新；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）40-0125-02

材料在人类社会的发展中具有不可替代的作用与地位。材料的制备与应用水平是衡量一个国家国力强弱、科学技术进步程度和国民生活水准高低的标准。国家“十三五”规划中提出了“五大发展”理念，其中“创新”位居首位。国家的发展依赖于科技的创新，科技的创新离不开高素质的劳动者和创新人才。高校作为培养创新型人才的摇篮，首先要让创新蔚然成风。在创新型人才培养的路程中，高校基于自身的条件和基础提出了不同的人才培养模式。研究型大学注重从科研上培养学生的创新能力[1-3]，为学生后续的继续深造奠定基础。应用型大学承担培养理论转化应用、应用创新及实际生产和创造价值过程中的组织和管理、指导和实施等高级应用型人才[4-5]。

《纳米材料》课程是高等工科院校材料专业的一门专业课，让学生理解纳米材料的基本概念，掌握材料的物理和化学特性，能够自己动手完成相关材料的制备和测试，了解纳米材料的应用背景。它是一门理论性、应用性较强的课程，为学生今后从事科学研究和工业、工程第一线的工作提供理论基础和技术技能。在创新理念的驱动下，本文以《纳米材料》课程为例，运用优化课程教学方法，通过培养学生文献查阅整理、论文撰写、课堂讨论等手段组织教学过程，论述如何在教学过程提升学生应用创新能力。本文从课程的实际应用、课程的内容设置、课程的教学方法以及课程的考核方式进行探讨。

一、课程的实际应用

课程教学的第一堂课中让学生明确所学课程与实际应用之间的密切关系，促进学生产生浓厚的学习兴趣，实现教师的教与学生的学在教学过程中的相互促进，进而促使学生将理论转化为具体的生产力。

教学过程中，教师将已收集整理的纳米材料应用领域文献提供给学生，引导学生阅读课外资料掌握纳米材料的特性，进而搜索实际应用的实例如实物、视频、图片等，最后采用小组讨论的教学模式，让学生体会到这门课的具体实用价值。学生课上讨论的应用主题分成如下类型：1）体内的“医生”：借助于纳米材料的奇异特性学习制造医用微型传感器，通过注射或植入的手段放入体内，以便捕捉患者更详尽的信息，从而更有利于医生进行诊治。2）自我修复：改变材料的纳米级结构，会使它们具备某种神奇的特性。假设材料上遍布纳米颗粒，那么在其表面有裂痕出现时，这些颗粒就可以自行移动继而让裂痕弥合。3）光触媒：植物的“光合作用”，纳米TiO2在太阳光或室内荧光灯的照射下能产生抗菌、除臭、油污分解、防霉防藻、空气净化的作用。

教师需要参与到小组讨论中，指导学生提炼最新的纳米技术，并引导学生自己去探索技术的应用前景。帮助学生将理论成果转化为生产力，如开发一些实用新型和发明专利等，通过成果激发学生的创造力。在课堂教学过程中，不断引入相关的前沿知识，扩充学生的知识面，提出存在的科学问题，让学生掌握目前国内外的研究现状。从教师与学生的互动情况可以看出，学生对这样的讲授非常感兴趣。

二、课程的内容设置

课程教学的内容包含绪论、纳米结构单元、纳米颗粒的基本理论、纳米颗粒的结构与物理特性、纳米颗粒的化学特性、纳米颗粒的制备与表面修饰、纳米颗粒的尺寸评估、纳米固体及其制备和纳米固体的性能九大部分。九个部分可以概括为如下四个内容：1）纳米材料的概念：从纳米材料的新奇特性开始，引入纳米材料的基本概念、发展史和分类方法。2）纳米材料的结构和基本效应：该部分内容是理解纳米材料特殊性质的基础，也是该课程的重点、难点。3）纳米材料的理化特性及应用领域：回忆前面纳米材料结构和基本效应的学习，引出纳米材料的理化特性，以微觀结构—特殊效应—特殊功能—应用领域为思路，使学生认识纳米材料的重要性，同时启发学生深入思考，进而深入掌握纳米材料的理化特性。4）纳米材料最新研究进展：根据纳米材料的最新研究动态，让学生了解国际最新研究热点。

三、教学方法与考核方式改革

传统教学课堂上，部分学生难以全身心投入到课堂中，导致教学秩序混乱，教学质量下降。在本课程的教学过程中，通过引入翻转课堂教学模式，促使学生忙于活动或小组讨论，教师集中时间了解学生，帮助学生，实现以学生为中心的教育理念。翻转课堂的灵活性让学生可以提前学习或课后补课，做到课程和活动两不误，帮助学习跟不上进度的学生。

教学内容的第一部分主要由教师的讲授为主，以PPT和视频的形式讲授课程的范围、发展和性质等。同时，将具体的文献和专利检索、阅读和整理的完整过程直观展示给学生，提高学生的自主学习能力。后续的第二、三、四部分主要由学生通过查找资料弄清楚教材中的基本概念和定义，进而根据教材中的内容制作PPT并讲授，教师和其他同学负责提问，最后教师对学生的学习情况进行点评和总结。其余章节要求学生通过网络和其他资源，搜索最新的科技杂志和发明专利获取纳米材料制备的先进技术以及方法，并整理相关数据资料并在课堂中讲述。学生根据讲述内容进行分组讨论，教师参与到小组讨论，听取学生对于技术的评价和其他想法，并发掘学生提出的可行性想法，促使学生将自己的思想转化为一定的技术成果应用到现实生活中。

在实践教学过程中，教师通过案例演示纳米材料的制备和表征技术，引导学生从材料的形貌、结构入手，对比纳米材料和块体材料在结构、特征、应用上的区别，让学生对纳米材料有更直观的认识，加深学生对课程理论知识的理解，提高实践能力。在实践环节中，学生根据所学知识和自己的理解提出实验方案的雏形，进而通过调研和讨论的方式确定方案的可行性并修改合理。采用项目式的实验教学方法有助于学生整体把握课程中的知识体系，还可以提高学生的合作意识和动手实践能力。

为了充分调动学生学习的积极性、主动性，增强学生自主学习和分析问题、解决问题的能力、提高教学质量。采用了“PPT+翻译+实验+大论文”的综合考核模式，其中PPT占20%、翻译占20%、实验占20%、大论文占40%。从实施效果和课程要点的达成度数据来看，这些以学生产出为主的教学方法有助于培养学生的实际应用和创新思维能力。

四、总结

纳米材料在人类社会的发展中具有不可替代的作用与地位。借助于现代信息技术的发展，在课程的教学过程中充分发挥学生的自主性。使学生理解和掌握纳米科技基本概念及基础理论，在此基础上正确理解纳米材料功能和用途，全面理解纳米科技内涵。引导学生去探索纳米材料的新技术、新方法以及新产品，为后续的理论成果转化奠定基础，同时为学生的科研和工作方向的选择提供依据。

参考文献：

[1]张安琪，郑耿锋.培养学生的科研兴趣与创新思维——“纳米材料与功能器件”研讨型课程的实践与体会[J].化学教育，2014，（14）：15-17.

[2]苟建平.浅谈本科生科研创新能力培养[J].教育教学论坛，2015，（50）：81-82.

[3]马元魁.培养大学生科研创新能力的数学实验课程教学改革探索[J].教育教学论坛，2015，（12）：95-96.

[4]眭平.基于应用创新性人才培养的创新教育实践[J].中国高教研究，2013，（8）：89-92.

[5]杨恩霞，王君.高校应用创新型人才的培养策略[J].中国现代教育装备，2013，（5）：82-84.

[6]张立德.纳米材料[M].北京：化学工业出版社，2000.