許成群，范東華，楊為家，梁 平，陳修文，劉曉露

（五邑大學(xué)應(yīng)用物理與材料學(xué)院，廣東 江門 529020）

1 背景

納米材料作為材料研究的熱點(diǎn)，一直是教學(xué)和科研工作者廣泛關(guān)注的對(duì)象。人們甚至認(rèn)為納米技術(shù)將引導(dǎo)第四次工業(yè)革命[1]。五邑大學(xué)應(yīng)用物理與材料學(xué)院為材料科學(xué)與工程專業(yè)本科學(xué)生開設(shè)了“納米材料及應(yīng)用”課程，旨在通過對(duì)納米材料及結(jié)構(gòu)的理論學(xué)習(xí)和其應(yīng)用的介紹，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維模式和材料的綜合分析能力。然而在近來的教學(xué)中，逐漸發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)傳授式教學(xué)，學(xué)生興趣低下，知識(shí)及技能的接受效率較低，難以用所學(xué)到的納米材料方面的基本原理分析解決相關(guān)科學(xué)研究問題。

同時(shí)，結(jié)合當(dāng)前學(xué)院該專業(yè)本科生畢業(yè)論文多涉及納米材料基本原理及其應(yīng)用，但學(xué)生對(duì)材料特性了解不足，以及在課題研究中缺乏獨(dú)立思考和解決問題的能力。本文通過對(duì)“納米材料及應(yīng)用”這門課程進(jìn)行教學(xué)改革，使得學(xué)生們?cè)谥R(shí)積累的同時(shí)，培養(yǎng)其自主發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力和思維模式，也可為學(xué)生畢業(yè)論文設(shè)計(jì)的順利完成和進(jìn)一步深造學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

OBE（Outcome-based Education）教育理念由SPADY在1981 年提出[2]，當(dāng)前已成為美國(guó)、加拿大、英國(guó)等國(guó)家的主流教育改革理念。該教學(xué)理念強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，成果產(chǎn)出為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)[3-4]。注重學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)后，能有效獲得知識(shí)和技能。而對(duì)于教師在整個(gè)的教學(xué)過程中，應(yīng)對(duì)教學(xué)內(nèi)容不斷進(jìn)行優(yōu)化，并借助各種教學(xué)手段和方法以達(dá)到激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的目的?；谠摻逃砟睿恼绿岢鰧?duì)“納米材料及應(yīng)用”課程進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)，主要從教學(xué)內(nèi)容、形式及考核評(píng)價(jià)體系等方面，探討該課程的教學(xué)改革。

2 課程設(shè)計(jì)

2.1 合理安排教學(xué)內(nèi)容

當(dāng)前“納米材料及應(yīng)用”主要授課內(nèi)容包含：緒論（第一章）、納米微粒的基本理論與物理性能（第二章）、納米微粒的化學(xué)特性（第三章）、納米結(jié)構(gòu)單元（第四章）和納米復(fù)合材料（第五章）。結(jié)合OBE 教學(xué)理念，將進(jìn)行以下教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化。

第一章對(duì)納米材料的研究背景及意義進(jìn)行了介紹，旨在引導(dǎo)學(xué)生在對(duì)納米材料及應(yīng)用初步了解的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。然而就當(dāng)前的教學(xué)課件來看，部分舉例內(nèi)容過于陳舊，難以激發(fā)學(xué)生的興趣。應(yīng)適當(dāng)加大近年來納米材料的創(chuàng)新和發(fā)現(xiàn)舉例，甚至多引用一些與學(xué)生日常生活緊密相關(guān)的內(nèi)容。這樣的課程設(shè)置，有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，為本課程樹立一個(gè)良好的開端。此外，在授課的過程中，引入思政課程的內(nèi)容，可逐漸提高學(xué)生的思想水平、文化素養(yǎng)和政治覺悟，落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

第二章和第三章內(nèi)容主要涉及納米材料的基本理論原理及其物理、化學(xué)特性。由于該部分內(nèi)容多為知識(shí)性記憶內(nèi)容，較為枯燥。從往常的教學(xué)效果來看，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣泛泛，效果低下。應(yīng)在課堂講授過程中，引入與所授原理、物理和化學(xué)特性相關(guān)的且有代表性的日常生活案例或通過查詢文獻(xiàn)，引入近年來已發(fā)表的權(quán)威論文，詳細(xì)講解其中涉及的納米材料原理和性能部分。同時(shí)，考慮到本學(xué)院教師，絕大部分從事相關(guān)科學(xué)研究工作，教師可有意識(shí)地引入與自身相關(guān)的科學(xué)研究案例，使學(xué)生能夠更深層次、貼切地理解課堂所授內(nèi)容。引導(dǎo)學(xué)生思考，達(dá)到理論知識(shí)與現(xiàn)實(shí)案例相結(jié)合和鍛煉學(xué)生科學(xué)研究思維的目的，為后期畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的完成提供支撐。

第四章和第五章主要介紹了納米結(jié)構(gòu)單元和納米復(fù)合材料的分類、常規(guī)制備方法以及應(yīng)用。從往常的教學(xué)情況來看，學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受程度，與學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的精力投入和運(yùn)用程度緊密相關(guān)。因而，在教學(xué)的同時(shí)，增設(shè)翻轉(zhuǎn)課堂。學(xué)生以小組形式，課下通過查詢相關(guān)本部分內(nèi)容的科學(xué)研究學(xué)術(shù)論文。通過詳細(xì)閱讀、制作PPT、課堂講授和學(xué)生教師提問等方式，增加學(xué)生的課堂參與感和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，增強(qiáng)學(xué)生知識(shí)及技能的接受效率，進(jìn)一步深化其科研邏輯思維，為畢業(yè)論文做準(zhǔn)備。

考慮到開展畢業(yè)論文設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生對(duì)材料制備、儀器測(cè)試、表征較陌生，動(dòng)手能力較差的問題?？稍鲈O(shè)納米材料實(shí)驗(yàn)合成及相關(guān)儀器表征內(nèi)容。課堂講授當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室所具備的科研條件，要求學(xué)生通過簡(jiǎn)單的水熱法制備形貌各異的納米材料，如納米線、納米球、納米棒、納米片等。學(xué)生以小組形式，通過查詢文獻(xiàn)，確定方案，提交教師審核并給出意見，最終開展實(shí)驗(yàn)。部分實(shí)驗(yàn)儀器常有專人負(fù)責(zé)材料測(cè)試表征，可由教師介紹講解該測(cè)試表征的原理、用途。綜合上述部分，學(xué)生可最終寫出實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告。

2.2 優(yōu)化教學(xué)方式和評(píng)價(jià)體系

針對(duì)當(dāng)前傳授式教學(xué)方式，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的特點(diǎn)，授課方式可多樣化。根據(jù)授課內(nèi)容，授課方式可采用教師課堂PPT 講授，設(shè)置翻轉(zhuǎn)課堂，增加實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課。同時(shí)結(jié)合提問式、討論式、研究式等多種教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生積極地參與到課程的學(xué)習(xí)中，以學(xué)生自己為中心，自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)思考?？紤]到當(dāng)前的信息化時(shí)代，學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)可以簡(jiǎn)單快捷獲取專業(yè)信息。因此，可以介紹部分網(wǎng)站（如學(xué)術(shù)論文查詢網(wǎng)站：熊貓學(xué)術(shù)、web of science、sci-hub 等）和公眾平臺(tái)（納米人、小木蟲等），方便學(xué)生課下查詢資料。此外，各種慕課、云課堂也可以成為學(xué)生課下較好的學(xué)習(xí)資源。對(duì)于課程考核來說，建立有效的教學(xué)評(píng)價(jià)體系，對(duì)教學(xué)過程實(shí)施有著積極的推動(dòng)作用。然而傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)常采用試卷或課程論文，評(píng)價(jià)形式過于單一，忽略了教學(xué)過程中各階段的評(píng)價(jià)和學(xué)生個(gè)體的能力差異。根據(jù)OBE 以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的教學(xué)理念，應(yīng)采用多元化的評(píng)價(jià)體系。對(duì)于本課程學(xué)生掌握的知識(shí)、技能以及養(yǎng)成的科學(xué)素養(yǎng)的考核，可通過以下方式：①課堂隨機(jī)的提問，了解學(xué)生對(duì)基本原理掌握的情況；②翻轉(zhuǎn)課堂上，學(xué)生以小組形式，查詢文獻(xiàn)資料，演講PPT和對(duì)所提問題應(yīng)答的表現(xiàn)；③實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課中，學(xué)生通過查詢文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及最終得出實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容。最后的期末成績(jī)將采取平時(shí)成績(jī)30%+翻轉(zhuǎn)課堂PPT 展示表現(xiàn)30%+實(shí)驗(yàn)課過程表現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告情況40%。使得教學(xué)評(píng)價(jià)貫穿于整個(gè)教學(xué)過程中。在這樣的評(píng)價(jià)模式下，學(xué)生很難畢其功于某次考試，而忽視了平時(shí)的課堂積累。轉(zhuǎn)而需要把精力放在每次的課程安排上，確實(shí)讓學(xué)生在整個(gè)的教學(xué)過程中，感受到自身知識(shí)、技能和科學(xué)素養(yǎng)的提升。

3 效果與思考

本教學(xué)改革已試行一年。經(jīng)過一年的引導(dǎo)實(shí)施，學(xué)生課堂表現(xiàn)積極、思維活躍。其他任課教師也反映學(xué)生的動(dòng)手能力和科研思維能力有所提升。此外，學(xué)生參與教師科研項(xiàng)目、科研競(jìng)賽人數(shù)顯著提升?？梢灶A(yù)期學(xué)生以后完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的能力將顯著提升。后期將對(duì)該部分學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查報(bào)告，收集其對(duì)該門課程的意見和建議，進(jìn)而進(jìn)一步規(guī)劃改革，持續(xù)推進(jìn)該門課程的發(fā)展，為學(xué)生的學(xué)習(xí)以及畢業(yè)論文的順利完成服務(wù)。

4 結(jié)論

掌握納米材料的基本原理及能將基本原理運(yùn)用到相關(guān)簡(jiǎn)單的科學(xué)研究中，是該門課程最重要的目標(biāo)。OBE 是當(dāng)今世界廣泛認(rèn)可的先進(jìn)教育理念。在該理念的指導(dǎo)下，本文通過合理安排課程內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)方式和課程評(píng)價(jià)體系。在教學(xué)的過程中，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生自主查閱文獻(xiàn)，善于發(fā)現(xiàn)問題，努力解決問題的科學(xué)研究的思維能力，將為將來畢業(yè)設(shè)計(jì)論文順利完成打下基礎(chǔ)。