通识选修课《纳米科学与纳米技术》的教学探索与实践

苗青

摘 要：自然科学类通识选修课《纳米科学与纳米技术》从学生的学习行为出发，从教学内容、教学方法及考评机制三个方面着手全新的教学设计和实施，有效提升了学生的学习效果，培养了大学生的科学素质和创新精神。

关键词：通识选修课；纳米；科学素质；教学设计；

一、引言

目前，全国各高等院校都十分重视通识选修课的开设，因为它能有效提升大学生的综合素质，弥补专业教育的不足，但通识课的课堂上普遍存在学生上课不积极、思维游走、聊天、睡觉甚至缺课的现象。学生学习行为是课堂教学设计的基础和依据，从学生的课堂学习行为出发，根据课程特点进行科学的教学设计，以提升通识选修课的授课质量。

《纳米科学与纳米技术》是自然科学类的通识选修课，面向全校学生开设，旨在拓展学生的科学知识、陶冶学生的科学情趣、培养学生的科学精神、提高学生的科研探索能力。纳米科学与纳米技术是一个多学科交叉的研究领域，内容广泛，内涵丰富，知识更新速度快。此外，选修学生来自不同的学院、专业及年级，个人知识背景及能力差异性较大，因此，必须深入研究学生的学习行为，并结合课程特点，从课程教学内容、教学方法及评价机制等方面进行有效的教学设计，以实现通识选修课设定的人才培养目标。

二、课程目标

通识选修课的性质和任务决定了其不同于必修课的教学特点，它不强调知识的系统性、完整性，而重视的是研究兴趣的激发、最新科研动态的传递和评价以及学习和科研方法的引导。“纳米科学与纳米技术”的课程目标包括知识、素质和能力三个层面。

知识：使学生掌握纳米、纳米化学、纳米材料、纳米生物学和纳米药物学、纳米电子学等的基本概念，初步掌握制备、分析和表征纳米材料的基本方法，建立完善的知识结构；素质：开阔视野、拓宽思路，使学生初步掌握运用所学知识，解释自然界、人类衣食住行等方方面面相关现象的能力；认识自然界纳米现象，普及自然科学相关知识，提升学生自然科学素养；能力：结合纳米科技的应用进程及展望，满足学生不同兴趣、爱好与特长发展的需要，促进个性发展，激发和提升学生创新意识，培养学生严密的科学思维方法和开放式分析问题、解决问题的能力。

三、教学内容

教学内容的选取要以课程目标为指引，纳米科学与技术是材料科学的重要分支，同时它与众多学科有交集，在不同的领域都有潜在的应用前景，从上世纪80年代开始一直是学术界研究的热点，因此，课程内容的选取一定要遵循科学性和先进性。此外，教学内容选取要充分考虑到选课学生的学习特点。《纳米科学与纳米技术》教学对象来自于不同专业的各年级理工科和少数文科背景的学生，他们的共性是年轻、活泼、对新鲜事物感兴趣，他们的差异是不同专业不同学科之间的差别以及个体之间兴趣、爱好及特长的不同，因此，课程内容的选取一定要遵循趣味性和针对性，要把握好课程内容的深度与广度的有机统一，才能使课程的教与学相辅相成共同进步。

课程主要内容依次是纳米科技的诞生与发展、纳米材料的制备、纳米材料的性能、纳米在各领域所显示出的应用以及纳米研究的现状和未来发展趋势。纳米科技日新月异，迅猛发展，备课前要浏览国内外纳米科技的相关网站，搜索和了解国内外纳米科技发展的重大成就，及时增减授课内容。注意及时补充最新的纳米科技政策、标准及研究进展，例如，讲解纳米材料的明星家族“碳家族”的时候，及时增加石墨烯的优异性能和潜在应用的研究成果。只有不断更新授课内容才能不落伍不掉队，增强授课的活力，激发和保持学生学习纳米科技知识的兴趣。

四、教学方法

根据施教主体、对象及教学内容的不同，灵活恰当地运用有效的教学手段，本课程具体采用了以下几种教学方法。

（一）案例教学法

在本课程教学过程中，在新课导入时重点运用案例教学法并与时下的纳米科技研究热点视频等相结合，来激发学生的兴趣，调动学生的积极性。例如，在讲解纳米材料的特殊性能时，可以从自然界引用案例，比如荷叶上露珠的特殊状态、鸽子在地球磁场作用下回航等现象都表明纳米材料的某种特殊性能，通过简单现象进行引入，从而激发学生对纳米材料的兴趣。

（二）换位教学法

换位教学法是指上课时教师和学生对换位置，教师是课堂的组织者，学生主讲、学生经过课前调研在課堂上通过PPT进行讲授，通过此环节，学生学习知识、提出疑问、展现才华，教师由此获得学生对课程内容的真实反馈，对疑问进行解答，对不足之处加以补充和修正，课堂效果非常好。

换位教学的知识内容要以选课学生的平均水平为基准来设定，同时给学生开放符合教学目标的自主选题。课程实施过程中，以“纳米材料的应用”章节作为换位教学的试点内容，组织学生围绕纳米科技在人类衣食住行的关系进行资料调研、课件制作，最后在课堂上进行讲解和展示，绝大多数学生的积极性很高，认真完成课下准备工作，即学习了知识又展示了自己的风采，教学效果良好。

（三）讨论课

“学起于思，思源于疑”。质疑是一切科学问题的起源，本课程教学设计中，从教学内容遴选合适的主题，例如，“纳米科技的利与弊”及“石墨烯能否加冕新材料之王”等，由于赋予每位学生发言的权力和机会，课上学生们能够开动脑筋、独立思考，自信表达，很多学生提出了新颖的想法，展示了独特的视角，顺其自然地掌握了知识，锻炼了能力，培养了学生的创新思维和科学素质。

讨论小组的建设要基于学生已有的知识结构及个人特点，要有利于学生的合作交流。老师给出题目后，学生们先自行组队，而后老师根据组队情况及学生的特点进行调整，讨论小组建设要做到尽量反应本班全体学生的知识特点，以确保讨论课的效果。

五、考核方式

本课程建立了“知识、能力、素质”的多元评价体系，课程总成绩按照“平时成绩40%+论文答辩成绩60%”执行，平时成绩包括课堂出勤、提问、讨论等互动方面的表现；论文答辩成绩根据“论文评分标准”进行评定。论文选题及答辩均要求学生独立完成，一人一题，学生根据自己的兴趣和专业方向，独立查询和收集资料，撰写论文并答辩。

六、结束语

从教学内容，教学方法和评价体制三方面对自然科学类通识选修课课程教学改革进行探讨，实践证明，这些方法和模式充分发挥了学生的学习主体作用。由于纳米科技处于快速发展时期以及课程学时限制，很多动态知识还很难在课堂教学中及时补充更新，课程深度和广度还需进一步协调。

参考文献：

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