研究生《纳米材料》课程教学改革探索

张敏+戴树玺

摘 要：《纳米材料》是该校多个理科专业研究生的必修课程，该文对《纳米材料》课程的教学目标、教学内容以及教学方法手段等方面进行初步的改革探索，旨在提高研究生的专业基础知识，培养其科学思维和创新能力。

关键词：纳米材料 教学内容 教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（c）-0152-02

《纳米材料》是河南大学特种功能材料教育部重点实验室的研究生学位必修课程，学生来自物理、化学和材料三个相关专业，该课程主要基于系统和学科交叉的观点，重点介绍纳米材料及纳米技术的相关知识及应用。通过本课程的教学，旨在提高学生专业基础知识，追踪最近科研进展的能力，培养学生的科学思维及科研创新能力。随着纳米科技的日益发展，结合实验室实际科研方向的凝练，有必要对《纳米材料》课程的教学目标、内容以及方法手段等方面进行教学改革探索。

1 教学目标

由于讲授对象是来自物理、化学和材料多个学科的一年级研究生，本课程教学目标将不仅仅是使学生泛泛掌握纳米材料的概念、性能和基本原理。更重要的是提高学生追踪纳米材料在不同科研领域中的最新研究进展，培养学生学科交叉的思维方法和独立创新能力，最终能结合自己相关专业领域，提出并解决科研问题，真正应用在自己的今后的学习和科研工作中。

2 教学内容

基于以上教学目标，课程内容根据当前纳米科学技术研究的最新进展以及实验室的主要研究方向，重点讲述纳米材料的基本理论、表征手段、制备方法及其在相关研究领域中的应用。配备任课教师为身处科研一线，分别来自物理和化学学科的两位教授。教学中，我们对课程内容不断更新和凝练，力求反映纳米材料及科技的最近研究动向，提升学习和研究的专业高度。为此在教学内容中主要采取了以下的改革探索。

2.1 教材与文献的结合

纳米材料是前沿科学研究的重点与热点领域，涉及交叉学科繁多，相关的书籍教材也不断涌现。课程教学中参考了国内出版的多本经典教材，如国家纳米材料和纳米结构首席科学家张立德教授编著的《纳米材料》、《纳米材料和纳米结构》以及清华大学朱永法教授编著的《纳米材料的表征与测试技术》。课程教学中还参考多种国际原版教材，如美国克莱邦德教授的《纳米材料化学》以及世界著名纳米材料学家J.H.芬德勒教授主编的《纳米粒子与纳米结构薄膜》等。我们从以上经典教材中整理和筛选，以结构-性能-应用为导向，凝练具有自己特色的教学内容。在课程讲述中，采用国际教材与国内教材相结合的方式，使学生在能快速掌握知识内容的同时，还能提高原版英文教材的阅读能力。这种以专业科技英语融入教学内容的方法，不仅提高学生英语和与世界接轨的实际能力和水平，而且使学生能正确使用科学英语和科技术语，对其今后的科技文献阅读有着很大的帮助。

同时，在每个章节的学习中，指导教师采用教材，自备内容及文献阅读相结合的方式，教师推荐相关内容的最近科技文献，由学生分组进行阅读、翻译和讲解。使学生在参考固定教科书籍学习的同时，还可以灵活和动态的根据文献来把握该领域国际科研的最新动态和进展，建立完整的知识、技能和素养。我们通过课程相关文献的阅读，对学生提供专业化科技英语能力和技能的培养，提高学生学习掌握世界科技和与世界接轨的能力。

2.2 教学内容和方法的实践性

任课教师在教学中结合各自科研领域中的最新研究工作及实验室的主要研究方向，把实验室各研究方向上纳米材料相关的主要研究成果穿插在课堂教学内容中。把纳米材料的制备、表征和应用等教学课程，同具体实验操作、参观实验室、样品制备与测验等一系列科研实践活动相结合，使学生学习纳米材料与制备分析等知识的同时，通过相应具体实验及个人的动手操作，加深丰富自己的所学知识，培养积极进取的创新思维和素养，并通过创新实践活动提高自己的动手能力。邀请实验室各个方向的带头人，给学生讲解本实验室纳米材料与科技领域中的最新进展，着重讲解本实验室开展的工作，让学生了解纳米材料在力学、电学和光学等方面的独特的性质及其在新材料和新能源等领域的具体应用，这些实践性的教学内容有助于学生拓宽知识面，培养创新思维和能力，提高对科研工作的兴趣。

在对纳米材料的表征技术教学中，利用实验室雄厚的仪器设备力量，使学生能亲自操作场发射扫描电镜，高分辨透射电镜，高真空扫描探针显微镜等纳米材料表征设备，通过把仪器设备的结构、测试原理同其依据的基础科学理论相结合，从而使学生不仅明白技术设备的工作原理、测试功能及其所依据的科学，同时真正懂得如何依据科学原理发明创新技术，为自己以后的科研工作中大型仪器的应用打下基础。

3 教学方法

《纳米材料》是一门内容杂，涵盖多学科的研究生课程。对本课程的学习需要研究生具有前期本科的化学、物理课程以及研究生阶段的《固体物理》等课程的基础。同时，本课程的实践性很强，很多课程内容可以在本校的研究工作中找到实践的实验结果。为了突出重点，讲清难点，以培养具有创新能力和精神的研究生。我们采用了多种教学手段以及灵活的教学方法，其中教学方法主要包括讲授式教学、互动教学、研究专题教学、实际实验操作教学等。

教学的手段主要基于多媒体技术及网络技术。教师制作互动式的PPT课程进行讲授，课堂上还可以通过网络即时搜索相关内容的图片进行展示。合理利用这些现代教学手段，可以激发学生的学习热情，加强教学内容的互动，利用其好奇心，培养学习兴趣。对纳米结构材料的教学中，首先给学生展示的是生物界中大量存在的精美纳米组装体系，例如通过生物矿化构成的贝壳的微观结构，学生感慨于大自然的鬼斧神工与生物进化的魅力。然后教师讲述人工制备纳米结构的典型组装与生长方式，然后及时引导学生思考，天然生物纳米结构是如何形成的？讨论其组装方式及特点，通过讲解和讨论使研究生积极思考，提高学习、分析与解决问题能力。

对于一些典型的教学内容，我们采用专题式讲座的教学形式，把纳米科技中典型材料的起源、发展、现状与趋势结合讲授，使学生形成完整的科技发展理念和思维、掌握完备的系统知识与创新能力。比如在量子点的教学中，我们着重介绍了量子点的研究背景以及引领该领域发展的科学家的科研历程。通过一个个量子点研究中里程碑人物和事件，使学生不仅掌握量子点的类型，机理，制备方法及应用，而且了解了其发展过程中每一个关键点的科学家及其科研进展。通过对量子点发展历程的梳理，学生们清楚了解到了纳米材料研究中的领军人物及其弟子在纳米科技中取得的成就及其该方向的前沿进展。课堂中，利用网络直接展示了一些国际领先实验室的网页内容，直接了解其相关在研课题及成果，结合实验室的研究方向，使学生清楚的明白所在研究小组在世界最新科研进程中的位置，了解自己科研努力的方向。这种教学方式，不但提高了教师讲授课程的效率，开阔了学生的视野，活跃了课堂的气氛，学生们不断提问，对自己向往的课题组进行了解，加强了师生的交流，提高了对科研工作的兴趣。

4 结语

针对《纳米材料》课程，我们从教学目标、教学内容和教学方法上进行了初步的改革探索。今后将进一步加强研究生课程教学的特色性，培养学生的科学与创造性思维，使之能真正的应用在随后开展的科研工作中去。同时，我们教师也将继续提升自身的科研水平，追踪纳米科技的前沿动态，提高教学水平，培养具有独立创新能力的研究人才。

参考文献

[1] 白春礼.世界科技创新趋势与启示[J]. 科学发展，2014（3）：5-12.

[2] 张立德.纳米材料[M].北京：化学工业出版社，2000：11.

[3] K.J.克莱邦德.纳米材料化学[M].北京：化学工业出版社，2004：7.endprint