美丽的微观新世界

杨丹丹++吴子华++徐海萍++黎阳++王元元++李文琴

摘要：本文从调整教学内容、改进教学方法、加强教学团队建设等方面对纳米材料学课程进行了教学改革和探索，并对取得的成果进行总结。

关键词：纳米材料学；课程建设；教学改革

一、前言

1959年美国物理年会上，著名物理学家理查德·费曼提出一个设想：“如果有一天，我们能够按照人的意志排列组合一个个原子和分子，那将会出现什么样的奇迹呢？”虽然这在当时只是一个十分美好的梦想，但随着时间的推移和科学技术的发展，这个原本看起来不切实际的梦想正在逐渐成为现实。1984年，德国科学家格雷特首先制成第一块金属纳米材料，这成为同年在柏林召开的第二届国际纳米粒子和等离子簇会议上的热点议题。而1990年召开的第一届国际纳米科学与技术会议，标志着纳米科技——人类科技史上的一个美丽、神奇的微观新世界正式诞生。经过二十年的飞速发展，纳米科技的影响已经遍及人类社会生产与生活的各个角落，并派生出纳米材料学、纳米物理学、纳米化学、纳米电子学、纳米计量学、纳米机械学、纳米生物学、纳米力学等诸多主流学科分支。其中，纳米材料学是纳米科技的基础。纳米材料的定义是在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。现如今，纳米材料正在逐渐进入人们生活的各个方面，包括食品、服装、居家、医疗、交通等，纳米材料所显现出来的神奇特性和功能吸引了广大科学家甚至普通人。所以“纳米材料学”这门课程也成为众多高校材料学及相关专业学生的必修课程。

二、纳米材料学课程建设探索

我院的“纳米材料学”课程于2010年首次开设，迄今为止已经历过院级课程建设、校级重点课程建设及校级精品课程建设三个阶段。在这三期的建设过程中，我们对“纳米材料学”这门课程的教学方法和手段进行了改革和探索，对教学团队加强了建设，并结合所在学院的教学特色进行一些教改项目研究。这些方面的建设取得了一定的成果，教师也收获了颇多教学心得和体会。

首先，在对课程内容进行教学方法设计时，除教师课堂讲解课程内容外，案例教学法、课堂讨论法、选题报告法和撰写课程小论文等教学手段也被陆续引进课堂，力求建立多渠道教学方法体系，目的是使学生变被动学习为主动掌握知识。例如，在讲授“纳米复合材料”时，引入实际案例：介绍当前航空制造业中所需要用到的一些高性能金属基复合材料、树脂基复合材料以及碳纤维复合材料等，在激发学生学习兴趣的同时，也令他们更加明晰未来所要从事的材料行业的前景。在讲授“纳米材料的性能”时，面对较为枯燥的书本理论，教师会注重引导学生结合纳米材料在生活中的实际应用，开展课堂分组讨论，给予学生宽松的讨论环境，启发学生主动思考，在讨论中相互学习并加深对书本知识的理解和掌握。在讲授“二维纳米材料”时，除了介绍书本上传统的材料，也可以引入当前的研究热点，如石墨烯、磷烯、二硫化钼和二硒化钼等，指导学生查找相关文献资料并整理汇总，进而形成一部分课程报告，从而培养学生自主学习和获取知识的能力。在讲授“纳米机器”章节时，适当引入分子机器这一专题内容，激发学生的学习兴趣。在課程结束时，教师将平时收集到的纳米材料行业面临的一些实际问题，经过提炼和处理，将其作为课程论文设计的题目分派给学生，让学生进行调研分析，从而培养学生对所学知识的综合运用能力、解决实际问题的能力以及实践创新能力。

其次，课程建设中，一支具有较高理论水平和实践能力、符合年龄和职称梯度结构的高素质教师队伍是工作的重中之重，也是保障课程建设工作顺利开展的必要条件。目前教学团队包括教授、副教授、讲师和助教四个梯度的师资职称，结构合理。每位中高级职称教师都承担着与先进纳米材料相关的科研课题，这对保证教师紧密跟踪纳米材料学科的最新研究前沿是非常有利的，只有这样，才能保证学生在课堂上第一时间了解最新知识。在课程建设过程中，除了多次组织教师教学观摩外，学院每月都安排教学专题讨论会。授课教师积极参加国内外纳米材料专业的学术研讨会议和教学研讨会议，以会代训，提高素质，强化实践技能。

再次，结合本学院“学生参与教师科研”这一教学特色活动，在课程建设过程中，深入开展以自助式实践教学为载体、提高学生实践创新能力的教改项目研究，利用学院仪器设备齐全、实验空间充分的优势，鼓励并指导学生进行各种综合性、设计性实验，参加如大学生创新创业项目、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、陈嘉庚青少年发明奖比赛等科技大赛。这些活动可以使学生真正把所学知识运用到实践中去，为学生将来走上工作岗位、从事相关工作打下坚实的基础。