納米材料導(dǎo)論課程融入高等教育教學(xué)原則實(shí)踐路徑研究

王作山 鄭敏

摘要：專業(yè)選修課是對(duì)必修課的補(bǔ)充和提升，有利于構(gòu)建本科教育的完善專業(yè)知識(shí)體系。以辯證唯物主義哲學(xué)理論為導(dǎo)引，探索高校教學(xué)原則在本科教學(xué)實(shí)踐中貫徹的科學(xué)路徑，其宗旨是實(shí)現(xiàn)高校教學(xué)實(shí)踐科學(xué)性和思想性的統(tǒng)一，使本科生在構(gòu)建完善的專業(yè)知識(shí)體系的同時(shí)，樹(shù)立辯證唯物主義的世界觀。

關(guān)鍵詞：高等教育;選修課;納米材料導(dǎo)論;科學(xué)世界觀

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2020）22-0246-02

高等教育突出專業(yè)教育，高等學(xué)校根據(jù)自身的性質(zhì)和社會(huì)需求設(shè)置專業(yè)，各個(gè)專業(yè)設(shè)置相應(yīng)課程來(lái)完成專門人才定向培養(yǎng)。高校課程根據(jù)對(duì)專業(yè)的適用性可分為必修課程和選修課程。前者是重點(diǎn)講授本專業(yè)必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí)和技能，教學(xué)內(nèi)容具有系統(tǒng)性、完整性和相對(duì)穩(wěn)定性，后者則是作為必修的一種補(bǔ)充，有利于培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)特長(zhǎng)，系統(tǒng)構(gòu)建專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能。在高校教育目標(biāo)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，高等學(xué)校教學(xué)原則始終處于指導(dǎo)地位。教學(xué)規(guī)則是根據(jù)教學(xué)目的和教學(xué)規(guī)律制定出來(lái)的對(duì)教學(xué)的基本要求，對(duì)教學(xué)過(guò)程實(shí)施起到約束和規(guī)范作用，是成功進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)必須貫徹的準(zhǔn)則。如何在教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中，靈活運(yùn)用、落實(shí)高等學(xué)校教學(xué)原則，是高校教師必須直面的重要課題。

納米材料導(dǎo)論是蘇州大學(xué)材料專業(yè)開(kāi)設(shè)的選修課，重點(diǎn)介紹納米材料的基本概念和基本性質(zhì)，著重介紹納米粒子、納米薄膜、納米固體等材料的制備方法和基本性能。該課作為材料學(xué)專業(yè)重要選修課之一，如何在教學(xué)過(guò)程中，深入踐行高等學(xué)校教學(xué)原則是本文探究的重點(diǎn)。

一、教學(xué)實(shí)踐中選修課教學(xué)的科學(xué)性與思想性統(tǒng)一

本科教育過(guò)程是專業(yè)科學(xué)知識(shí)體系構(gòu)建過(guò)程，同時(shí)也是本科生世界觀逐步確立的過(guò)程。高等學(xué)校教學(xué)的首要原則是科學(xué)性和思想性統(tǒng)一。科學(xué)性要求教學(xué)要客觀傳授專業(yè)科學(xué)理論，而思想性則要求教學(xué)要體現(xiàn)社會(huì)主義教育的政治方向，培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的世界觀和人生觀。在納米材料導(dǎo)論課程教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)納米材料特性這一章節(jié)中，重點(diǎn)揭示材料構(gòu)效關(guān)系中所蘊(yùn)含的哲學(xué)原理，即利用唯物辯證法的量變質(zhì)變關(guān)系原理引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知納米材料特性。

材料是人類賴以生產(chǎn)和生活的物質(zhì)基礎(chǔ)。材料是客觀的物質(zhì)，紛繁的材料構(gòu)成了多彩的物質(zhì)世界，層次的劃分使復(fù)雜的物質(zhì)世界變得清晰而富于條理。物質(zhì)可分為若干層次，每個(gè)層次又可分為若干個(gè)亞層次。目前，三層次理論為人們所共識(shí)，即以典型尺度劃分，物質(zhì)可分為微觀、宏觀、宇觀三個(gè)層次，不同層次的物質(zhì)服從不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。微觀世界到宏觀世界尺寸的劃分不應(yīng)當(dāng)是截然的，具有一定的模糊性，即它們之間必然存在一個(gè)介觀，處于介觀領(lǐng)域的物質(zhì)其典型尺寸為1～100nm（小于1nm為微觀世界;大于100nm為宏觀世界），該范圍也稱為納米尺寸范圍。這一過(guò)渡區(qū)域的特點(diǎn)表現(xiàn)為宏觀規(guī)律和微觀規(guī)律的互相交疊。一方面，牛頓經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律尚起重要作用;另一方面，量子力學(xué)的各種效應(yīng)已十分顯著，其結(jié)果是出現(xiàn)了新的尺寸效應(yīng)。其中，既有本構(gòu)特性變化的尺寸效應(yīng)，又有新的物理和化學(xué)機(jī)制出現(xiàn)的尺寸效應(yīng)。具體表現(xiàn)為宏觀塊狀物質(zhì)的本構(gòu)特性與特征尺寸無(wú)關(guān)，而當(dāng)物質(zhì)的特征尺寸減小到某一臨界值時(shí)，其本構(gòu)特性變成與特征尺寸相關(guān)，或者出現(xiàn)新的物理和化學(xué)機(jī)制，即納米尺寸效應(yīng)，其包括小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等。

團(tuán)聚是納米材料制備過(guò)程中材料尺寸控制的關(guān)鍵。納米材料在制備過(guò)程中容易發(fā)生團(tuán)聚，造成團(tuán)聚發(fā)生的內(nèi)因是由于納米材料尺寸極小，比表面過(guò)大，比表面能過(guò)高，使材料體系處于不穩(wěn)定狀態(tài)，有自發(fā)通過(guò)接觸團(tuán)聚增大顆粒尺寸，降低比表面能使體系趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。造成團(tuán)聚的外因是材料制備或煅燒過(guò)程中存在著范德華力、氫鍵和毛細(xì)管效應(yīng)。這里小尺寸，高比表面能是團(tuán)聚發(fā)生的根據(jù)，是第一位的，它決定著納米材料團(tuán)聚發(fā)生的基本趨勢(shì);而范德華力、氫鍵和毛細(xì)管效應(yīng)是團(tuán)聚發(fā)生的外部條件，它是第二位的，對(duì)事物的發(fā)展起著加速或促進(jìn)作用，外因必須通過(guò)內(nèi)因而起作用。學(xué)生通過(guò)辯證分析，在掌握教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，確立辯證唯物主義科學(xué)世界觀，實(shí)現(xiàn)了納米材料教學(xué)實(shí)踐中科學(xué)性和思想性的統(tǒng)一。

二、納米材料導(dǎo)論教學(xué)中實(shí)踐教學(xué)與科學(xué)研究相結(jié)合

本科教育過(guò)程是知識(shí)的傳承，更是科學(xué)研究方法的領(lǐng)略，通過(guò)個(gè)性的抽象思考，領(lǐng)悟共性的哲學(xué)精髓，將會(huì)開(kāi)啟本科生的創(chuàng)新之路。高教理論研究表明，探索、研究的本質(zhì)是對(duì)未知領(lǐng)域的求索，而教學(xué)是已知的傳承，二者的區(qū)別在于認(rèn)識(shí)的客觀對(duì)象不同，任務(wù)也不一樣。但是兩種認(rèn)識(shí)過(guò)程又是互相依存和互相轉(zhuǎn)化的。在專業(yè)選修課教學(xué)過(guò)程中，高校教師在傳授系統(tǒng)知識(shí)的同時(shí)，有必要向?qū)W生傳授一些科學(xué)研究的思維方法，在學(xué)生的興趣中埋下探索的火種，實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維的啟迪。

尖晶石型氮氧化物是一種新型的陶瓷材料，具有出色的光學(xué)性能、力學(xué)性能、熱學(xué)性能、介電性能等，但氮氧鋁制備相當(dāng)復(fù)雜。尖晶石型氮氧化鋁合成有三種方法，最普遍的方法是碳熱還原氮化氧化鋁法;第二種方法以金屬鋁為原料，借助燃燒反應(yīng)來(lái)氧化氮化制備氮氧化鋁;第三種方法是用氣相反應(yīng)合成氮氧化鋁。這些方法的共同的特點(diǎn)是制備過(guò)程必須在高溫下進(jìn)行，高溫、氮?dú)?、金屬鋁是合成不可缺少的條件;碳熱還原氮化氧化法中，高溫、氮、碳是必備的條件，因此，只要具備上述兩種條件，就能夠合成氮氧鋁。經(jīng)典爆轟理論表明，含能材料TNT爆轟，瞬間可釋放出很高的能量，形成高溫、高壓、強(qiáng)沖擊波能量場(chǎng)，高溫、氮、碳均已具備的條件下，適當(dāng)引入鋁粉，就可以實(shí)現(xiàn)氮氧鋁的制備。通過(guò)對(duì)自己課題組已有科研成果的介紹，將具體的思考方法傳授給學(xué)生，經(jīng)過(guò)綜述、歸納分析，讓學(xué)生感受到創(chuàng)新不光是靠偶然的靈感和頓悟，是有章法可循的。這種將研究方法和教學(xué)方法相互滲透的方式，能有效啟迪學(xué)生們的創(chuàng)造性思維。

三、高等教育教學(xué)中理論與實(shí)踐的多元化

理論源于實(shí)踐，實(shí)踐是理論的最終歸宿，“從實(shí)踐中來(lái)，再回到到實(shí)踐中去”，理論知識(shí)才有望夯實(shí)、提升并得到發(fā)展。課堂教學(xué)以綱要為引領(lǐng)，以教材為藍(lán)本系統(tǒng)地傳授專業(yè)知識(shí)。教材具有通識(shí)理論的普適性，但絕大多數(shù)學(xué)生缺乏實(shí)踐歷練，很難對(duì)經(jīng)典的理論有深刻體會(huì)，課堂教學(xué)所構(gòu)建的知識(shí)體系難免平面化。如何使知識(shí)體系鮮活、立體，則是教學(xué)實(shí)踐中必須直面的問(wèn)題。如今，科研已成為高校教師教學(xué)實(shí)踐之外的實(shí)踐活動(dòng)的主戰(zhàn)場(chǎng)。立足這一優(yōu)勢(shì)，結(jié)合教師科研課題，有計(jì)劃地組織學(xué)生開(kāi)展科研實(shí)踐活動(dòng)，可激發(fā)學(xué)生們學(xué)習(xí)的熱情，加深對(duì)教材基礎(chǔ)理論的理解。

納米材料導(dǎo)論這門選修課在蘇州大學(xué)2008級(jí)材料化學(xué)班開(kāi)課期間，作為選修課教師，我將自己的實(shí)驗(yàn)室向本科生開(kāi)放，讓學(xué)生從課堂走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，立足選修課，申請(qǐng)校級(jí)或省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新課題，把所學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)踐相印證，這種實(shí)踐訓(xùn)練不但加深了學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，同時(shí)也培養(yǎng)了本科生科研創(chuàng)新精神。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，蘇州大學(xué)2008級(jí)材化專業(yè)周秀峰同學(xué)在本科三年級(jí)便在國(guó)際期刊上發(fā)表了SCI收錄論文，四年級(jí)申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利獲批，因成績(jī)優(yōu)秀順利保研;本科畢業(yè)論文被評(píng)為江蘇省高校本科畢業(yè)論文一等獎(jiǎng)。同屆參與實(shí)驗(yàn)鍛煉的2008級(jí)材料化學(xué)班的朱艷菁同學(xué)也發(fā)表了國(guó)際性的學(xué)術(shù)論文，順利保研。實(shí)踐證明，本科學(xué)生利用業(yè)余時(shí)間，積極參加科研活動(dòng)，既開(kāi)闊了視野，更實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐對(duì)接，使知識(shí)體系由平面化向立體化豐富，順利完成理論知識(shí)從書(shū)本中來(lái)到實(shí)驗(yàn)室中去的跨越。

四、結(jié)束語(yǔ)

高等教育是培養(yǎng)高級(jí)專門人才的一種社會(huì)活動(dòng)，樹(shù)立先進(jìn)的教育觀念，掌握正確的高等教育方法，有助于高校教師按照高等教育的內(nèi)在規(guī)律從事高教工作。將哲學(xué)、教育學(xué)、心理學(xué)有機(jī)地融合在教育實(shí)踐當(dāng)中，以高等教育教學(xué)原則為準(zhǔn)則，以辯證唯物主義哲學(xué)理論為引導(dǎo)，借助課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室輔助實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，可有效完成構(gòu)建本科教育專業(yè)知識(shí)體系，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生確立辯證唯物主義科學(xué)世界觀，真正實(shí)現(xiàn)高等教育科學(xué)性和思想性的有機(jī)統(tǒng)一。

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Research on the Practical Path of Higher Education Teaching Principles Applied into Introduction

of Nanostructured Materials

WANG Zuo-shan1， ZHENG Min2

（1. College of Chemistry， Chemical Engineering and Materials Science;

2. College of Textile and Clothing Engineering， Soochow University， Suzhou， Jiangsu 215123， China）

Abstract： Professional electives are supplements and improvement of compulsory courses， which are beneficial to building a comprehensive professional knowledge system for undergraduate education. Guided by the dialectical materialist philosophy theory， this article explores the scientific path of college teaching principles implemented in undergraduate teaching practice， for the purpose of achieving the unity of science and ideology in college teaching practice， while enabling undergraduates to build a sound professional knowledge system and scientific world view of dialectical materialism.

Key words： higher education; elective course; Introduction of Nanostructured Materials; scientific world view

收稿日期：2020-02-23

作者簡(jiǎn)介：王作山（1969-），男（蒙古族），內(nèi)蒙古通遼人，博士，副教授，研究方向：復(fù)合納米材料制備及應(yīng)用。