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纳米材料“五模块双创新”课程体系的构建与实践

范文

张耀君常娜李玉祥

摘 ?要：文章提出了激发本科生创新思维能力的课程教育教学理念，构建了纳米材料双语课程“五模块双创新”的课程教育教学体系;经过十多年的“五模块”课程教学探索与实践，实现了对学生创新意识与创新能力（双创新）的全面培养，为纳米材料双语课程教育教学改革探明了一条新途径。

关键词：纳米材料;课程体系;构建;实践

中图分类号：G642 ? ? ? ?文献标志码：A ? ? ? ? 文章编号：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

随着“中国制造2025”、新一代人工智能等国家重大战略的实施，我国已经进入了深度改革与产业全面升级的转型期，创新驱动、科学引领、人才为本将成为微制造技术向纳制造技术过渡的必由之路，而纳米材料对纳米制造技术起到举足轻重的支撑作用。纳米材料填补了长期以来人们对于宏观和微观领域研究的缺失领域—介观领域的空白。由于纳米材料的结构特性，具有常规材料不具备的纳米效应，因而，纳米材料的研究已成为当前先进材料研究最活跃的领域之一。“纳米材料与技术”专业被列入教育部2010年公布的高等学校战略性新兴产业相关本科新专业名录之中。

当材料的尺度处于纳米量级（1～100nm）时，材料的力学、热学、声学、光学、电学以及磁学等物理性质与块体材料的物性截然不同，并伴随着一些新现象的出现，因此，纳米材料的新概念、新理论对传统材料的知识体系带来颠覆性的冲击，传统的思维模式，学习方法受到严峻的挑战，建立创新性的教学理念就成为纳米材料双语课程教学的培养模式和培养目标需要思考与解决的首要问题。纳米材料双语课程团队在十多年长期的课程教育教学实践过程中，以学生的创新意识和创新能力培养为引领，在知识体系、教学方法和手段、教学评价体系以及课程的可持续发展等方面进行了创新性地探索与实践，归纳出“五模块双创新”的课程教育教学体系。

二、纳米材料双语“五模块双创新”课程体系的构建

为了使纳米材料双语课程教育教学的培养目标对我校材料科学与工程专业、纳米材料专业的人才培养目标以及专业认证的毕业达成度起到坚实的支撑作用，课程团队经过长期广泛深入地教学研究，以及多年的课程教育教学积淀，构建了一种全新的纳米材料双语“五模块双创新”课程的教育教学体系。

五模块为创新性地教育教学理念模块、完整的知识体系模块、现代化的教学方法和手段模块、全方位和立体化的教学评价体系模块、教学的可持续发展模块。双创新为创新意识培养和创新能力培养。五模块对双创新起到坚实地支撑作用，具体体现在创新性地教育教学理念模块，以纳米材料的新概念、新现象、新理论为载体实现对学生的创新意识培养;其余的四模块相互依存，共同支撑学生创新能力培养。经过十多年纳米材料双语“五模块双创新”课程体系的教育教学实践检验，“五模块”的教学實践实现了对学生“双创新”的培养，最终达到了纳米材料双语课程的教育教学目标。纳米材料双语课程“五模块双创新”的教育教学体系技术路线如图1所示。

三、纳米材料双语“五模块双创新”课程体系的实践

（一）构建创新性的课程教学理念，增强学生的创新意识培养

鉴于纳米材料的新概念、新理论对传统材料的知识体系带来颠覆性的冲击，课程的教育教学理念应充分反映科技的发展动态、体现时代特征;教学内容应具有一定的前瞻性、新颖性、系统性，能够突出纳米材料的新概念、新理论、新现象、新方法，体现纳米科技的发展现状及最新研究成果，因此，课程团队经过长期的教学实践，构建了“打破传统思维模式，建立创新学习方法，接受纳米新鲜事物，培养学生创新意识” 的教育教学理念。

新的教育教学理念倡导“以学生为主体、教师为主导、能力为主线”的培养模式，强调学生在课堂教学活动中的主体地位，通过创新学习，使学生建立颠覆传统知识的纳米材料的新思想。创新性教学理念的实现途径主要包含了纳米材料的新概念、纳米科技、Moore定律、微制造技术的局限性、分子电子学、纳米效应等方面的内容。创新性的课程教育教学理念实现途径如图2所示。这些纳米材料的全新概念及专业基础知识令同学们目不暇接，最大程度地调动了学生的学习兴趣，极大地激发了学生自主学习的积极性和主动性，充分反映出学生在课堂教学活动中的主体地位，有利于学生创新意识的培养。

（二）凝练完整的知识体系，开启人才培养的新途径

近年来，纳米材料的科技成果日新月异，蓬勃发展，针对纳米材料双语课程教学内容多，课时少的现状，为了加强课程教育教学体系建设，优化课程资源配置，将知识体系划分为必修知识单元与选修知识单元。凝练出完整的、科学合理的纳米材料双语课程教育教学知识体系。以知识、能力和素质培养为宗旨，以能力培养为核心，以双语教学为媒介，以传授新概念、新理论、新工艺、新成果为纽带，以提升创新能力为培养目标，着力开启纳米材料课程教育教学与人才培养的新模式和新途径。课程教育教学知识体系实现途径如图3所示。

图3 课程教育教学知识体系实现途径

纳米材料双语课程教育教学的知识体系的选取原则是以基本的纳米概念、基础理论、纳米效应、纳米制造方法、检测手段、标志性的成果（如：石墨烯材料）以及纳米材料在新能源领域中的应用为主线。课程知识体系由必修知识单元和选修知识单元所构成，课程对每个知识单元的知识点进行了严格的筛选与界定，课程教育教学知识体系具有一定的代表性、逻辑性、系统性以及贯通性。八个知识单元有机地组成了完整的纳米材料双语课程教育教学知识体系，为实现学生的创新意识以及创新能力培养奠定了坚实的知识结构基础。

（三）采用多样化的教学方法，构建立体化的教学模式

在教学实践中，突破传统的教学观念、教学方法、教学手段的桎梏，在教学方法中，采用启发式、悬念式、讨论式、案例式、专题宣讲式等灵活多样的教学形式，形成一整套能够使抽象的概念形象化，深奥的知识通俗化的课程教学方法。将课堂精讲与课后自学相结合，必修知识单元与选修知识单元相贯通，开展多种形式的教学活动，构筑学生自主学习的空间，训练学生有效获取知识的能力。

在教学手段上，以课堂教学为抓手，以资源共享网络平台为纽带，建立了全方位、立体化的教育教学模式。一方面，课堂教学中主要采用板书与全英文的PPT相结合的教学手段，对于重点及难点内容适当穿插一些微课内容，增强课堂教学的直观性。另一方面，利用课程全方位、立体化的资源共享网络平台，学生可以足不出校，在学习必修内容的基础上，根据自己需求，网上选学自己感兴趣的内容，以促进学生兴趣特长的发展和个性潜能的发挥。采用全新的教学理念、先进的教育教学方法及手段，以实现学生的创新意识及创新能力培养。现代化的课程教育教学方法和手段实现途径如图4所示。

（四）以教与学的效果为抓手，构筑教学效果评价体系

课程的教育教学效果评价体系包含了学生的学习效果评价以及教师的教学效果评价两部分。学生的学习效果评价包含了过程考核和期末考核两部分，过程考核主要是形成性考核和扩展性考核;形成性考核主要考察学生出勤情况、课堂回答问题以及课后作业等情况;扩展性考核包含学生的调查报告和课堂展示成绩。期末考核以期末考试形式完成，主要考察学生基本概念、基础理论、能力强化等。通过教学的全程考核，学生的学习效果得到了客观、公正地评价。

教师的教学效果评价主要包含了同行教师听课、督导组专家听课、教务处课程综合评价、课程组教学法活动等四个方面。通过同行听课以及督导组专家听课，不断提高教师的课堂表达能力，强化了教师的教书育人意识。课程团队教学法活动对课程的重点及难点问题进行交流讨论，不断提高教师的业务水平。采用教和学两方面的教育教学评价方式，形成了科学合理的课程教育教学评价体系实现途径如图5所示。

（五）依托主环节的持续改进，建立课程的可持续发展体系

课程教育教学的可持续发展主要涵盖了学生的可持续专业教育、课程的可持续改进、青年教师的可持续培养、教材的可持续改进等四个主要教学环节。在学生的可持续专业教育方面，“授人以鱼不如授人以渔”。纳米材料双语课程教学的最终目的是使受教育者获得终身学习的科学方法和学习习惯的养成，以實现学生专业的可持续发展。主要包含三方面的内容：其一，提倡个性化发展。在教学过程中，突出个性化教学、因材施教、因人施教，为学生设立多种多样的展示机会，激发学生张扬个性，独辟蹊径的就某一专题提出独到的见解。其二，在课堂教学中，培养学生获取知识、运用知识和创新拓展知识的能力，建立健全能力培养与素质教育的人才培养评价体系。其三，培养学生的实践能力。实践能力包括科学实践和社会实践能力。科学实践主要是科学实验和科学研究，在课程教学过程中，定期给学生展示纳米材料领域的最新研究成果，讨论并提出自己对该成果的认知过程。同时，教师可以介绍自己的科研成果，鼓励学生积极参与科研活动。另外，教师可以组织学生去企业或实验室参观纳米材料的生产过程，强化学生的社会实践能力。

在课程的可持续改进方面，课程团队老师对教学效果评价结果以及学生学习效果的评价结果进行深入研究，针对其中存在的问题，提出改进意见，其中包括：完善知识体系、教学方法和手段的改进、教学评价体系的改进、课堂教学效果的提升等可持续改进的内容，从而使课程得到可持续发展。实现课程的可持续发展。

在青年教师的可持续培养方面，每周组织青年教师进行教学法活动，列出专题进行讨论，开展网络和现场观摩学习。同时，发挥资深教授的传帮带作用，定期组织随堂听课，不断提升青年教师的业务素质，实现教师的可持续发展。

在教材的可持续改进方面，先后经过讲义、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续改进。在每次的可持续改进过程中，皆增添了纳米材料的新成果、新内容，使教材逐步地得到补充与完善，纳米材料基础（双语版）教材已经成为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。基于对纳米材料双语课程教学的四个主要教学环节的持续改进，建立了课程教育教学的可持续发展体系。课程教育教学的可持续发展实现途径如图6所示。

四、结束语

基于对学生的创新意识和创新能力培养，课程团队在多年的教学实践过程中，从教学理念、知识体系、教学方法和手段、教学评价、以及教学可持续发展等五个方面全方位地构建了纳米材料双语课程“五模块双创新”教育教学体系，为纳米材料双语课程教学改革指明了方向。

参考文献：

[1]张耀君.课题教学中大学生创新能力培养[J].高校教育研究，2008（7）：227，229.

[2]吕燕飞，赵士超.《纳米材料》课程建设探讨[J].课程教育研究，2018（45）：240-241.

[3]温建武，曹林洪，王军霞，等.“功能材料专业”实验教学体系构建及实践探究[J].高教学刊，2018（4）：83-85.

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