納米材料“五模塊雙創(chuàng)新”課程體系的構(gòu)建與實(shí)踐

張耀君 常娜 李玉祥

摘 ?要：文章提出了激發(fā)本科生創(chuàng)新思維能力的課程教育教學(xué)理念，構(gòu)建了納米材料雙語(yǔ)課程“五模塊雙創(chuàng)新”的課程教育教學(xué)體系;經(jīng)過(guò)十多年的“五模塊”課程教學(xué)探索與實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力（雙創(chuàng)新）的全面培養(yǎng)，為納米材料雙語(yǔ)課程教育教學(xué)改革探明了一條新途徑。

關(guān)鍵詞：納米材料;課程體系;構(gòu)建;實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2020）21-0033-04

Abstract： The novel curriculum teaching idea for enlightenment of students' innovative thinking ability was proposed in the paper. The "five modules and double innovation" course education teaching system of nanomaterialbilingual coursehas been established. After more than ten years of the "five modules" teaching exploration and practice， the innovation consciousness and innovation ability of students （double innovation） has realized comprehensive training. It is a new way for the teaching reform of nanomaterial bilingual course.

Keywords： Nanomaterial; course system; establishment; practice

一、概述

隨著“中國(guó)制造2025”、新一代人工智能等國(guó)家重大戰(zhàn)略的實(shí)施，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了深度改革與產(chǎn)業(yè)全面升級(jí)的轉(zhuǎn)型期，創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、科學(xué)引領(lǐng)、人才為本將成為微制造技術(shù)向納制造技術(shù)過(guò)渡的必由之路，而納米材料對(duì)納米制造技術(shù)起到舉足輕重的支撐作用。納米材料填補(bǔ)了長(zhǎng)期以來(lái)人們對(duì)于宏觀和微觀領(lǐng)域研究的缺失領(lǐng)域—介觀領(lǐng)域的空白。由于納米材料的結(jié)構(gòu)特性，具有常規(guī)材料不具備的納米效應(yīng)，因而，納米材料的研究已成為當(dāng)前先進(jìn)材料研究最活躍的領(lǐng)域之一?！凹{米材料與技術(shù)”專業(yè)被列入教育部2010年公布的高等學(xué)校戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)本科新專業(yè)名錄之中。

當(dāng)材料的尺度處于納米量級(jí)（1～100nm）時(shí)，材料的力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電學(xué)以及磁學(xué)等物理性質(zhì)與塊體材料的物性截然不同，并伴隨著一些新現(xiàn)象的出現(xiàn)，因此，納米材料的新概念、新理論對(duì)傳統(tǒng)材料的知識(shí)體系帶來(lái)顛覆性的沖擊，傳統(tǒng)的思維模式，學(xué)習(xí)方法受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，建立創(chuàng)新性的教學(xué)理念就成為納米材料雙語(yǔ)課程教學(xué)的培養(yǎng)模式和培養(yǎng)目標(biāo)需要思考與解決的首要問(wèn)題。納米材料雙語(yǔ)課程團(tuán)隊(duì)在十多年長(zhǎng)期的課程教育教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，以學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為引領(lǐng)，在知識(shí)體系、教學(xué)方法和手段、教學(xué)評(píng)價(jià)體系以及課程的可持續(xù)發(fā)展等方面進(jìn)行了創(chuàng)新性地探索與實(shí)踐，歸納出“五模塊雙創(chuàng)新”的課程教育教學(xué)體系。

二、納米材料雙語(yǔ)“五模塊雙創(chuàng)新”課程體系的構(gòu)建

為了使納米材料雙語(yǔ)課程教育教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)我校材料科學(xué)與工程專業(yè)、納米材料專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)以及專業(yè)認(rèn)證的畢業(yè)達(dá)成度起到堅(jiān)實(shí)的支撐作用，課程團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期廣泛深入地教學(xué)研究，以及多年的課程教育教學(xué)積淀，構(gòu)建了一種全新的納米材料雙語(yǔ)“五模塊雙創(chuàng)新”課程的教育教學(xué)體系。

五模塊為創(chuàng)新性地教育教學(xué)理念模塊、完整的知識(shí)體系模塊、現(xiàn)代化的教學(xué)方法和手段模塊、全方位和立體化的教學(xué)評(píng)價(jià)體系模塊、教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展模塊。雙創(chuàng)新為創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。五模塊對(duì)雙創(chuàng)新起到堅(jiān)實(shí)地支撐作用，具體體現(xiàn)在創(chuàng)新性地教育教學(xué)理念模塊，以納米材料的新概念、新現(xiàn)象、新理論為載體實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng);其余的四模塊相互依存，共同支撐學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。經(jīng)過(guò)十多年納米材料雙語(yǔ)“五模塊雙創(chuàng)新”課程體系的教育教學(xué)實(shí)踐檢驗(yàn)，“五模塊”的教學(xué)實(shí)踐實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生“雙創(chuàng)新”的培養(yǎng)，最終達(dá)到了納米材料雙語(yǔ)課程的教育教學(xué)目標(biāo)。納米材料雙語(yǔ)課程“五模塊雙創(chuàng)新”的教育教學(xué)體系技術(shù)路線如圖1所示。

三、納米材料雙語(yǔ)“五模塊雙創(chuàng)新”課程體系的實(shí)踐

（一）構(gòu)建創(chuàng)新性的課程教學(xué)理念，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)

鑒于納米材料的新概念、新理論對(duì)傳統(tǒng)材料的知識(shí)體系帶來(lái)顛覆性的沖擊，課程的教育教學(xué)理念應(yīng)充分反映科技的發(fā)展動(dòng)態(tài)、體現(xiàn)時(shí)代特征;教學(xué)內(nèi)容應(yīng)具有一定的前瞻性、新穎性、系統(tǒng)性，能夠突出納米材料的新概念、新理論、新現(xiàn)象、新方法，體現(xiàn)納米科技的發(fā)展現(xiàn)狀及最新研究成果，因此，課程團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐，構(gòu)建了“打破傳統(tǒng)思維模式，建立創(chuàng)新學(xué)習(xí)方法，接受納米新鮮事物，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)” 的教育教學(xué)理念。

新的教育教學(xué)理念倡導(dǎo)“以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)、能力為主線”的培養(yǎng)模式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在課堂教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，通過(guò)創(chuàng)新學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立顛覆傳統(tǒng)知識(shí)的納米材料的新思想。創(chuàng)新性教學(xué)理念的實(shí)現(xiàn)途徑主要包含了納米材料的新概念、納米科技、Moore定律、微制造技術(shù)的局限性、分子電子學(xué)、納米效應(yīng)等方面的內(nèi)容。創(chuàng)新性的課程教育教學(xué)理念實(shí)現(xiàn)途徑如圖2所示。這些納米材料的全新概念及專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)令同學(xué)們目不暇接，最大程度地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，極大地激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，充分反映出學(xué)生在課堂教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，有利于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

（二）凝練完整的知識(shí)體系，開(kāi)啟人才培養(yǎng)的新途徑

近年來(lái)，納米材料的科技成果日新月異，蓬勃發(fā)展，針對(duì)納米材料雙語(yǔ)課程教學(xué)內(nèi)容多，課時(shí)少的現(xiàn)狀，為了加強(qiáng)課程教育教學(xué)體系建設(shè)，優(yōu)化課程資源配置，將知識(shí)體系劃分為必修知識(shí)單元與選修知識(shí)單元。凝練出完整的、科學(xué)合理的納米材料雙語(yǔ)課程教育教學(xué)知識(shí)體系。以知識(shí)、能力和素質(zhì)培養(yǎng)為宗旨，以能力培養(yǎng)為核心，以雙語(yǔ)教學(xué)為媒介，以傳授新概念、新理論、新工藝、新成果為紐帶，以提升創(chuàng)新能力為培養(yǎng)目標(biāo)，著力開(kāi)啟納米材料課程教育教學(xué)與人才培養(yǎng)的新模式和新途徑。課程教育教學(xué)知識(shí)體系實(shí)現(xiàn)途徑如圖3所示。

圖3 課程教育教學(xué)知識(shí)體系實(shí)現(xiàn)途徑

納米材料雙語(yǔ)課程教育教學(xué)的知識(shí)體系的選取原則是以基本的納米概念、基礎(chǔ)理論、納米效應(yīng)、納米制造方法、檢測(cè)手段、標(biāo)志性的成果（如：石墨烯材料）以及納米材料在新能源領(lǐng)域中的應(yīng)用為主線。課程知識(shí)體系由必修知識(shí)單元和選修知識(shí)單元所構(gòu)成，課程對(duì)每個(gè)知識(shí)單元的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了嚴(yán)格的篩選與界定，課程教育教學(xué)知識(shí)體系具有一定的代表性、邏輯性、系統(tǒng)性以及貫通性。八個(gè)知識(shí)單元有機(jī)地組成了完整的納米材料雙語(yǔ)課程教育教學(xué)知識(shí)體系，為實(shí)現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的知識(shí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

（三）采用多樣化的教學(xué)方法，構(gòu)建立體化的教學(xué)模式

在教學(xué)實(shí)踐中，突破傳統(tǒng)的教學(xué)觀念、教學(xué)方法、教學(xué)手段的桎梏，在教學(xué)方法中，采用啟發(fā)式、懸念式、討論式、案例式、專題宣講式等靈活多樣的教學(xué)形式，形成一整套能夠使抽象的概念形象化，深?yuàn)W的知識(shí)通俗化的課程教學(xué)方法。將課堂精講與課后自學(xué)相結(jié)合，必修知識(shí)單元與選修知識(shí)單元相貫通，開(kāi)展多種形式的教學(xué)活動(dòng)，構(gòu)筑學(xué)生自主學(xué)習(xí)的空間，訓(xùn)練學(xué)生有效獲取知識(shí)的能力。

在教學(xué)手段上，以課堂教學(xué)為抓手，以資源共享網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為紐帶，建立了全方位、立體化的教育教學(xué)模式。一方面，課堂教學(xué)中主要采用板書(shū)與全英文的PPT相結(jié)合的教學(xué)手段，對(duì)于重點(diǎn)及難點(diǎn)內(nèi)容適當(dāng)穿插一些微課內(nèi)容，增強(qiáng)課堂教學(xué)的直觀性。另一方面，利用課程全方位、立體化的資源共享網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，學(xué)生可以足不出校，在學(xué)習(xí)必修內(nèi)容的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己需求，網(wǎng)上選學(xué)自己感興趣的內(nèi)容，以促進(jìn)學(xué)生興趣特長(zhǎng)的發(fā)展和個(gè)性潛能的發(fā)揮。采用全新的教學(xué)理念、先進(jìn)的教育教學(xué)方法及手段，以實(shí)現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及創(chuàng)新能力培養(yǎng)?，F(xiàn)代化的課程教育教學(xué)方法和手段實(shí)現(xiàn)途徑如圖4所示。

（四）以教與學(xué)的效果為抓手，構(gòu)筑教學(xué)效果評(píng)價(jià)體系

課程的教育教學(xué)效果評(píng)價(jià)體系包含了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)以及教師的教學(xué)效果評(píng)價(jià)兩部分。學(xué)生的學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)包含了過(guò)程考核和期末考核兩部分，過(guò)程考核主要是形成性考核和擴(kuò)展性考核;形成性考核主要考察學(xué)生出勤情況、課堂回答問(wèn)題以及課后作業(yè)等情況;擴(kuò)展性考核包含學(xué)生的調(diào)查報(bào)告和課堂展示成績(jī)。期末考核以期末考試形式完成，主要考察學(xué)生基本概念、基礎(chǔ)理論、能力強(qiáng)化等。通過(guò)教學(xué)的全程考核，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果得到了客觀、公正地評(píng)價(jià)。

教師的教學(xué)效果評(píng)價(jià)主要包含了同行教師聽(tīng)課、督導(dǎo)組專家聽(tīng)課、教務(wù)處課程綜合評(píng)價(jià)、課程組教學(xué)法活動(dòng)等四個(gè)方面。通過(guò)同行聽(tīng)課以及督導(dǎo)組專家聽(tīng)課，不斷提高教師的課堂表達(dá)能力，強(qiáng)化了教師的教書(shū)育人意識(shí)。課程團(tuán)隊(duì)教學(xué)法活動(dòng)對(duì)課程的重點(diǎn)及難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行交流討論，不斷提高教師的業(yè)務(wù)水平。采用教和學(xué)兩方面的教育教學(xué)評(píng)價(jià)方式，形成了科學(xué)合理的課程教育教學(xué)評(píng)價(jià)體系實(shí)現(xiàn)途徑如圖5所示。

（五）依托主環(huán)節(jié)的持續(xù)改進(jìn)，建立課程的可持續(xù)發(fā)展體系

課程教育教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展主要涵蓋了學(xué)生的可持續(xù)專業(yè)教育、課程的可持續(xù)改進(jìn)、青年教師的可持續(xù)培養(yǎng)、教材的可持續(xù)改進(jìn)等四個(gè)主要教學(xué)環(huán)節(jié)。在學(xué)生的可持續(xù)專業(yè)教育方面，“授人以魚(yú)不如授人以漁”。納米材料雙語(yǔ)課程教學(xué)的最終目的是使受教育者獲得終身學(xué)習(xí)的科學(xué)方法和學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成，以實(shí)現(xiàn)學(xué)生專業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。主要包含三方面的內(nèi)容：其一，提倡個(gè)性化發(fā)展。在教學(xué)過(guò)程中，突出個(gè)性化教學(xué)、因材施教、因人施教，為學(xué)生設(shè)立多種多樣的展示機(jī)會(huì)，激發(fā)學(xué)生張揚(yáng)個(gè)性，獨(dú)辟蹊徑的就某一專題提出獨(dú)到的見(jiàn)解。其二，在課堂教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)和創(chuàng)新拓展知識(shí)的能力，建立健全能力培養(yǎng)與素質(zhì)教育的人才培養(yǎng)評(píng)價(jià)體系。其三，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。實(shí)踐能力包括科學(xué)實(shí)踐和社會(huì)實(shí)踐能力?？茖W(xué)實(shí)踐主要是科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究，在課程教學(xué)過(guò)程中，定期給學(xué)生展示納米材料領(lǐng)域的最新研究成果，討論并提出自己對(duì)該成果的認(rèn)知過(guò)程。同時(shí)，教師可以介紹自己的科研成果，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與科研活動(dòng)。另外，教師可以組織學(xué)生去企業(yè)或?qū)嶒?yàn)室參觀納米材料的生產(chǎn)過(guò)程，強(qiáng)化學(xué)生的社會(huì)實(shí)踐能力。

在課程的可持續(xù)改進(jìn)方面，課程團(tuán)隊(duì)老師對(duì)教學(xué)效果評(píng)價(jià)結(jié)果以及學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行深入研究，針對(duì)其中存在的問(wèn)題，提出改進(jìn)意見(jiàn)，其中包括：完善知識(shí)體系、教學(xué)方法和手段的改進(jìn)、教學(xué)評(píng)價(jià)體系的改進(jìn)、課堂教學(xué)效果的提升等可持續(xù)改進(jìn)的內(nèi)容，從而使課程得到可持續(xù)發(fā)展。實(shí)現(xiàn)課程的可持續(xù)發(fā)展。

在青年教師的可持續(xù)培養(yǎng)方面，每周組織青年教師進(jìn)行教學(xué)法活動(dòng)，列出專題進(jìn)行討論，開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)觀摩學(xué)習(xí)。同時(shí)，發(fā)揮資深教授的傳幫帶作用，定期組織隨堂聽(tīng)課，不斷提升青年教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)教師的可持續(xù)發(fā)展。

在教材的可持續(xù)改進(jìn)方面，先后經(jīng)過(guò)講義、正式出版教材的第1版第1次印刷、第2版第1次印刷、第2版第2次印刷等五次的可持續(xù)改進(jìn)。在每次的可持續(xù)改進(jìn)過(guò)程中，皆增添了納米材料的新成果、新內(nèi)容，使教材逐步地得到補(bǔ)充與完善，納米材料基礎(chǔ)（雙語(yǔ)版）教材已經(jīng)成為“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材?；趯?duì)納米材料雙語(yǔ)課程教學(xué)的四個(gè)主要教學(xué)環(huán)節(jié)的持續(xù)改進(jìn)，建立了課程教育教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展體系。課程教育教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展實(shí)現(xiàn)途徑如圖6所示。

四、結(jié)束語(yǔ)

基于對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，課程團(tuán)隊(duì)在多年的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，從教學(xué)理念、知識(shí)體系、教學(xué)方法和手段、教學(xué)評(píng)價(jià)、以及教學(xué)可持續(xù)發(fā)展等五個(gè)方面全方位地構(gòu)建了納米材料雙語(yǔ)課程“五模塊雙創(chuàng)新”教育教學(xué)體系，為納米材料雙語(yǔ)課程教學(xué)改革指明了方向。

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