纳米材料的创新设计与实践选修课程建设初探

隋春红 董顺福 薛莹雪 刘建华 韩丽琴

摘  要 人普遍存在创新的潜能，教育工作者有义务通过教学行为激发和培养学生的创新意识、创新精神和创造能力。在大学开设“纳米材料的创新设计与实践”课程，通过优化课程内容，以探究式教学为主要手段，建立公平合理的形成性评价体系等措施，有效培养学生的创新意識、创新思维、创新方法、创新技能等，进而提升学生的综合素质。

关键词 纳米材料的创新设计与实践;创新创业教育;大学生;创新能力

1 引言

习近平总书记在十九大报告中指出：“世界每时每刻都在发生变化，中国也每时每刻都在发生变化，我们必须在理论上跟上时代，不断认识规律，不断推进理论创新、实践创新、制度创新、文化创新以及其他各方面创新。”[1] 创新是人所普遍具有的潜能。研究表明，大部分人在青少年时期具有较强的创造能力和创新意识，但我国现阶段在校大学生普遍存在创新能力不足、创新意识不强、缺乏敏锐的观察力、创新思维方法少等缺点。

培养和提高大学生创新能力是中国社会发展和进步的必然要求，是提升我国国际社会竞争力的有力保障。吉林省教育厅于2018年发布的吉教高〔2018〕12号文件提出，按照“面向全体、注重引导、分类施教、结合专业、强化实践”的原则，发挥创新创业教育课堂主渠道作用，立项建设一批省级创新创业教育示范课程，注重创新创业有关知识、能力、素质的有机融合，大力培养学生的创新意识、创新思维、创新方法、创新技能。

纳米科技是21世纪科学发展的基本战略技术之一，具有重要的支撑作用。纳米科技既包含了丰富的科学内涵，又为物理学、材料学、化学、生命科学以及信息科学的发展提供了较大的创新创造空间。鉴于此，吉林医药学院化学教研室教师面向全体在校大学生开设了“纳米材料的创新设计与实践”课程，本门课程属于通识素质类创新教育课程，教学目的在于：通过本门课程的学习，可以开阔学生的视野，拓展与本专业相关各学科的知识面，让学生了解最新纳米科学技术和发展状况，促进高校人才培养模式和教学方法的创新;鼓励和支持学生尽早参与科学研究和社会实践等与创新创造有关的活动，增强学生进行创新创造的实践能力，培养适应创新型国家建设所需要的高水平创新型人才[2]。

2 课程建设的具体实施

合理安排教学内容，融入创新教育  在教学内容设计上不刻意追求课程的完整性，而是更注重讲解重点、难点及与创新创造能力有关的知识内容，相对陈旧、简单的知识点，留给学生课后自学，见表1。这样既可以节省大量的时间，也可以培养学生学习主观能动性，变被动学习为主动学习。教学中坚持理论讲授与案例分析相结合，坚持专业知识讲授和活动体验相结合，坚持经验传输与创新创造实践相结合。理论内容主要涵盖纳米材料的作用、特异功能、常规的合成方法以及纳米材料在医药和健康领域的应用。在实验设计上更强调学生创新创造能力的培养，选取操作简单、应用广泛的静电纺丝技术为实验内容，开展具有不同性能的纳米纤维材料的制备及应用性研究。

由于静电纺丝技术制备的纳米纤维在药物传输载体、促进伤口愈合、人体组织工程支架、药物控释[3]等方面有着广泛的应用，这些方面的知识与医药学专业有着广泛的联系，势必会激发学生学习动力和兴趣。以纳米医药材料设计竞赛、纳米材料创新设计大赛、挑战杯课外科技学术作品竞赛的基本设计原则和方法为教学内容，对专业课知识与纳米材料相关知识点进行整合，更新教学内容，引导学生积极参与教师负责的科研项目研究，在进行实验操作的过程中，教师严谨求实、开拓创新的科研态度会对学生产生潜移默化的影响。鼓励教师将取得的最新科研成果及时融入教学工作，以科研水平的不断提高推动教学水平的持续进步。

改进教学方法手段，提高教学质量  本课程采用探究式教学和课题项目实践教学为主要手段，辅以案例式教学和专题式教学，依靠先进的网络资源，充分发挥学生在课堂上的主体地位，引导学生采用先自主式后互动式的学习策略。选取重要且有一定难度的知识点，留给学生一段独立的思考时间，激发学生探索知识的欲望和兴趣;接下来让学生与同小组同学进行讨论交流，在课堂中分享结果，将个人单独学习转化为群体式学习，在“思考—配对—分享”的过程中提高学生的知识水平与自信度，提升学生创造性探究的能力。

在教学实践过程中注重将创新创业教育与纳米材料的基础教学渗透融合，突出实践教学的重要性。在学习和掌握纳米材料合成技术后，要求学生在实验室原有设备的基础上自主进行纳米材料的创新性设计，整个自主设计实验过程重点加强对学生创新能力、团队协作能力、操作能力、组织能力的培养。通过聘请专业的创新创业指导教师，对项目申请书的撰写给出具有针对性的修改与指导意见，增强学生在参赛项目中的竞争能力，提高学生参与创新创业实践的热情。

经过一系列有针对性的学习和培训后，学生对纳米材料的创新性设计有了一定的认识，最后通过参与模拟创新创业答辩活动，巩固学习成果，树立创新创业意识。经过成员组队、选定研究项目、撰写申报书以及最后完成现场答辩等过程，学生不仅获得宝贵的模拟创新创业的经验，也提高了创新创业能力和科学探索的兴趣，为参与各类创新创业大赛打下坚实的基础[4]。

完善网络信息平台，丰富教学资源  网络学习消除了空间上的壁垒，突破了时间上的限制，可以实现随时播放教学相关内容，让学生通过碎片化的学习模式，分阶段分层次地学习知识，提高学习的积极性和主动性。继续完善“吉医在线学堂（超星一平三端）”功能模块的建设，涉及纳米材料在实际生活中的应用时，以案例的形式通过网络推送给学生，提升创新意识，强化勇于创新进取的科学态度。定期更新上传与纳米材料相关的音频、视频、图片等素材，通过学习先进的科学技术和纳米材料的科技人才先锋，使学生感受纳米材料与时代发展的联系，体现以改革创新为核心的时代精神，加深对社会主义核心价值观的理解。实时向“吉医在线学堂”发送与大学生创新创业相关的培训辅导会议，通过各位知名专家的在线讲解，进一步开阔师生的学术视野，更新创新创业理念，引导创新创业导师把工作重心转向教学能力和水平提升，从而更好地为创新创业教育贡献智慧和力量。

建立公平合理的形成性考核评价体系  形成性考核评价对促进学生积极参与课程学习，增强创新意识和提高创新创造能力是非常重要的。形成性考核评价在本课程总评中的比重为80%，以课堂表现、阅读文献能力、实验操作能力、发表论文情况、参加创新创业项目作为主要评价指标。通过对本门课程的系统学习，学生对纳米材料的有关知识和先进的合成方法会产生较深的认识;通过创新性项目申报的学习和实践，学生参与各类活动的自信心会有很大程度的提高。

为此，教师应多多鼓励学生积极申报各个级别的大学生创新创业训练项目，对于实验结果较好、水平较高的项目，应在教师的指导下积极撰写论文，有理有据地对结果进行理论分析，发表期刊论文、申报发明专利。教师也要热心帮助和指导学生参与各类各级别奖学金的评选和各类荣誉称号的申请，通过形式各异的竞赛评选，对表现优异的学生给予一定的奖励。结题合格的项目、发表的论文、获得的各类奖项，都可以置换相应级别的学分，激发学生参与创新创业的主动性和积极性，提高创新创业能力。在“纳米材料的创新设计与实践”课程中把对学生成绩的考核分散到整个学习过程，使学生的创新思维、创新创造能力在循序渐进的教学过程中得到巩固和提升。

3 教学实施效果描述

基础实践阶段、专业实践阶段和综合实践阶段活动的有机结合，不仅达到对学生传授知识的目的，而且有效培养了学生的创新能力、沟通能力、协作能力、组织能力、表达能力，提升了学生的综合素质。

近三年参加各类创新创业项目和各类竞赛的學生数已达到500人次，占学生数的75%左右。每年以基础医学创新论坛暨实验设计大赛、电子商务“创新、创意及创业”挑战赛、“互联网+”大学生创新创业大赛、创青春大学生创业大赛、“青年红色筑梦之旅”、数学建模比赛和吉林省生物技能大赛为载体，鼓励学生积极参与各级各项赛事，逐步提高学生的竞技水平和创新创造能力。据不完全统计，参与本门课程学习的学生在指导教师的帮助下，通过不懈努力，在各类项目申报和比赛中取得优异的成绩。其中，获批校级以上大学生创新创业项目60余项，参与省级以上各类比赛70余项，获得三等奖以上奖励35项。

4 结语

青春、创新、创造是最美的语言，当代青年肩负着祖国的希望和未来，大学生在学习专业知识的同时，更应该关注创新思维的养成和创新创造能力的提升。随着纳米材料的日新月异，人们对纳米材料的认知更加深入，“纳米材料的创新性设计与实践”课程的开设符合时代的要求，与科学前沿的有机结合能够激发大学生对本门课程的求知热情，进而达到培养学生创新创造的积极性和主动性的目的。本课程更加关注学生的学习过程，重视创新思维的形成和实践技能的应用。通过本门课程的学习，学生可以拓展与本专业相关各学科的知识，了解最新纳米科学技术和发展状况，培养创新创业能力，提高综合素质，不断激发创新创造热情，成为创新创造的后备人才，努力形成知识带动创新、创新带动创业的良好氛围。

参考文献

[1]习近平.决胜全面建成小康社会夺取新时代中国特色社会主义伟大胜利：在中国共产党第十九次全国代表大会上的报告[J].理论学习，2017（12）：4-25.

[2]裴刚，冯林，罗玲玲，等.大学生创新方法教学理论与实践探索[M].北京：高等教育出版社，2018.

[3]余灯广，潘登，王霞，等.分享教师的科研经验 提高大学生的创新能力：以高压静电纺丝技术为例说明科研反哺教学途径[J].上海理工大学学报（社会科学版），2016（2）：179-183.

[4]杜岩锦，曾艳明，房卓娅，等.基于“产学合作、协同育人”教育理念的工程教育改革探究与实践[J/OL].新教育时代电子杂志（教师版），2018（30）：259-246.