通識選修課《納米科學(xué)與納米技術(shù)》的教學(xué)探索與實踐

苗青

摘 要：自然科學(xué)類通識選修課《納米科學(xué)與納米技術(shù)》從學(xué)生的學(xué)習(xí)行為出發(fā)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考評機制三個方面著手全新的教學(xué)設(shè)計和實施，有效提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)了大學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新精神。

關(guān)鍵詞：通識選修課；納米；科學(xué)素質(zhì)；教學(xué)設(shè)計；

一、引言

目前，全國各高等院校都十分重視通識選修課的開設(shè)，因為它能有效提升大學(xué)生的綜合素質(zhì)，彌補專業(yè)教育的不足，但通識課的課堂上普遍存在學(xué)生上課不積極、思維游走、聊天、睡覺甚至缺課的現(xiàn)象。學(xué)生學(xué)習(xí)行為是課堂教學(xué)設(shè)計的基礎(chǔ)和依據(jù)，從學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)行為出發(fā)，根據(jù)課程特點進行科學(xué)的教學(xué)設(shè)計，以提升通識選修課的授課質(zhì)量。

《納米科學(xué)與納米技術(shù)》是自然科學(xué)類的通識選修課，面向全校學(xué)生開設(shè)，旨在拓展學(xué)生的科學(xué)知識、陶冶學(xué)生的科學(xué)情趣、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、提高學(xué)生的科研探索能力。納米科學(xué)與納米技術(shù)是一個多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，內(nèi)容廣泛，內(nèi)涵豐富，知識更新速度快。此外，選修學(xué)生來自不同的學(xué)院、專業(yè)及年級，個人知識背景及能力差異性較大，因此，必須深入研究學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，并結(jié)合課程特點，從課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及評價機制等方面進行有效的教學(xué)設(shè)計，以實現(xiàn)通識選修課設(shè)定的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

二、課程目標(biāo)

通識選修課的性質(zhì)和任務(wù)決定了其不同于必修課的教學(xué)特點，它不強調(diào)知識的系統(tǒng)性、完整性，而重視的是研究興趣的激發(fā)、最新科研動態(tài)的傳遞和評價以及學(xué)習(xí)和科研方法的引導(dǎo)?！凹{米科學(xué)與納米技術(shù)”的課程目標(biāo)包括知識、素質(zhì)和能力三個層面。

知識：使學(xué)生掌握納米、納米化學(xué)、納米材料、納米生物學(xué)和納米藥物學(xué)、納米電子學(xué)等的基本概念，初步掌握制備、分析和表征納米材料的基本方法，建立完善的知識結(jié)構(gòu)；素質(zhì)：開闊視野、拓寬思路，使學(xué)生初步掌握運用所學(xué)知識，解釋自然界、人類衣食住行等方方面面相關(guān)現(xiàn)象的能力；認識自然界納米現(xiàn)象，普及自然科學(xué)相關(guān)知識，提升學(xué)生自然科學(xué)素養(yǎng)；能力：結(jié)合納米科技的應(yīng)用進程及展望，滿足學(xué)生不同興趣、愛好與特長發(fā)展的需要，促進個性發(fā)展，激發(fā)和提升學(xué)生創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的科學(xué)思維方法和開放式分析問題、解決問題的能力。

三、教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容的選取要以課程目標(biāo)為指引，納米科學(xué)與技術(shù)是材料科學(xué)的重要分支，同時它與眾多學(xué)科有交集，在不同的領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用前景，從上世紀(jì)80年代開始一直是學(xué)術(shù)界研究的熱點，因此，課程內(nèi)容的選取一定要遵循科學(xué)性和先進性。此外，教學(xué)內(nèi)容選取要充分考慮到選課學(xué)生的學(xué)習(xí)特點?！都{米科學(xué)與納米技術(shù)》教學(xué)對象來自于不同專業(yè)的各年級理工科和少數(shù)文科背景的學(xué)生，他們的共性是年輕、活潑、對新鮮事物感興趣，他們的差異是不同專業(yè)不同學(xué)科之間的差別以及個體之間興趣、愛好及特長的不同，因此，課程內(nèi)容的選取一定要遵循趣味性和針對性，要把握好課程內(nèi)容的深度與廣度的有機統(tǒng)一，才能使課程的教與學(xué)相輔相成共同進步。

課程主要內(nèi)容依次是納米科技的誕生與發(fā)展、納米材料的制備、納米材料的性能、納米在各領(lǐng)域所顯示出的應(yīng)用以及納米研究的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢。納米科技日新月異，迅猛發(fā)展，備課前要瀏覽國內(nèi)外納米科技的相關(guān)網(wǎng)站，搜索和了解國內(nèi)外納米科技發(fā)展的重大成就，及時增減授課內(nèi)容。注意及時補充最新的納米科技政策、標(biāo)準(zhǔn)及研究進展，例如，講解納米材料的明星家族“碳家族”的時候，及時增加石墨烯的優(yōu)異性能和潛在應(yīng)用的研究成果。只有不斷更新授課內(nèi)容才能不落伍不掉隊，增強授課的活力，激發(fā)和保持學(xué)生學(xué)習(xí)納米科技知識的興趣。

四、教學(xué)方法

根據(jù)施教主體、對象及教學(xué)內(nèi)容的不同，靈活恰當(dāng)?shù)剡\用有效的教學(xué)手段，本課程具體采用了以下幾種教學(xué)方法。

（一）案例教學(xué)法

在本課程教學(xué)過程中，在新課導(dǎo)入時重點運用案例教學(xué)法并與時下的納米科技研究熱點視頻等相結(jié)合，來激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動學(xué)生的積極性。例如，在講解納米材料的特殊性能時，可以從自然界引用案例，比如荷葉上露珠的特殊狀態(tài)、鴿子在地球磁場作用下回航等現(xiàn)象都表明納米材料的某種特殊性能，通過簡單現(xiàn)象進行引入，從而激發(fā)學(xué)生對納米材料的興趣。

（二）換位教學(xué)法

換位教學(xué)法是指上課時教師和學(xué)生對換位置，教師是課堂的組織者，學(xué)生主講、學(xué)生經(jīng)過課前調(diào)研在課堂上通過PPT進行講授，通過此環(huán)節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)知識、提出疑問、展現(xiàn)才華，教師由此獲得學(xué)生對課程內(nèi)容的真實反饋，對疑問進行解答，對不足之處加以補充和修正，課堂效果非常好。

換位教學(xué)的知識內(nèi)容要以選課學(xué)生的平均水平為基準(zhǔn)來設(shè)定，同時給學(xué)生開放符合教學(xué)目標(biāo)的自主選題。課程實施過程中，以“納米材料的應(yīng)用”章節(jié)作為換位教學(xué)的試點內(nèi)容，組織學(xué)生圍繞納米科技在人類衣食住行的關(guān)系進行資料調(diào)研、課件制作，最后在課堂上進行講解和展示，絕大多數(shù)學(xué)生的積極性很高，認真完成課下準(zhǔn)備工作，即學(xué)習(xí)了知識又展示了自己的風(fēng)采，教學(xué)效果良好。

（三）討論課

“學(xué)起于思，思源于疑”。質(zhì)疑是一切科學(xué)問題的起源，本課程教學(xué)設(shè)計中，從教學(xué)內(nèi)容遴選合適的主題，例如，“納米科技的利與弊”及“石墨烯能否加冕新材料之王”等，由于賦予每位學(xué)生發(fā)言的權(quán)力和機會，課上學(xué)生們能夠開動腦筋、獨立思考，自信表達，很多學(xué)生提出了新穎的想法，展示了獨特的視角，順其自然地掌握了知識，鍛煉了能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和科學(xué)素質(zhì)。

討論小組的建設(shè)要基于學(xué)生已有的知識結(jié)構(gòu)及個人特點，要有利于學(xué)生的合作交流。老師給出題目后，學(xué)生們先自行組隊，而后老師根據(jù)組隊情況及學(xué)生的特點進行調(diào)整，討論小組建設(shè)要做到盡量反應(yīng)本班全體學(xué)生的知識特點，以確保討論課的效果。

五、考核方式

本課程建立了“知識、能力、素質(zhì)”的多元評價體系，課程總成績按照“平時成績40%+論文答辯成績60%”執(zhí)行，平時成績包括課堂出勤、提問、討論等互動方面的表現(xiàn)；論文答辯成績根據(jù)“論文評分標(biāo)準(zhǔn)”進行評定。論文選題及答辯均要求學(xué)生獨立完成，一人一題，學(xué)生根據(jù)自己的興趣和專業(yè)方向，獨立查詢和收集資料，撰寫論文并答辯。

六、結(jié)束語

從教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法和評價體制三方面對自然科學(xué)類通識選修課課程教學(xué)改革進行探討，實踐證明，這些方法和模式充分發(fā)揮了學(xué)生的學(xué)習(xí)主體作用。由于納米科技處于快速發(fā)展時期以及課程學(xué)時限制，很多動態(tài)知識還很難在課堂教學(xué)中及時補充更新，課程深度和廣度還需進一步協(xié)調(diào)。

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