施冬健+陳明清+段芳

（江南大學(xué) 化學(xué)與材料工程學(xué)院，江蘇 無錫 214122）

摘要：《高分子納米材料》是我校高分子材料專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)選修課。在分析了課程的目的、特點(diǎn)和教學(xué)存在問題的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了運(yùn)用視頻課程、顛倒課堂、電子產(chǎn)品輔助教學(xué)等多元化教學(xué)手段，實(shí)現(xiàn)本課程的教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞：高分子納米材；教學(xué)改革；顛倒課堂

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）49-0080-03

一、引言

納米科學(xué)與技術(shù)是20世紀(jì)80年代末期興起的，經(jīng)過三十多年的發(fā)展，納米技術(shù)已逐步邁出實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)，其商業(yè)化應(yīng)用在全球范圍內(nèi)迅速展開。全世界都認(rèn)識(shí)到，納米技術(shù)將引起新一輪的產(chǎn)業(yè)變革，未來?yè)碛胁⒄莆占{米技術(shù)及其應(yīng)用的國(guó)家將更具備核心競(jìng)爭(zhēng)力。納米材料科學(xué)是涉及到凝聚態(tài)物理、膠體化學(xué)以及材料的表面和界面等多門學(xué)科的交叉科學(xué)，而高分子納米材料同樣是涉及高度交叉的綜合性學(xué)。納米結(jié)構(gòu)的聚合物材料由于尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)使材料具有獨(dú)特的性能而在機(jī)械、光、電、磁、微處理器件、藥物控釋、環(huán)境保護(hù)、納米反應(yīng)器及生物化學(xué)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景[1]，從而掀起了對(duì)納米結(jié)構(gòu)聚合物材料研究的熱潮。在納米科技迅速發(fā)展的大背景下，很多高校的材料專業(yè)開設(shè)了“納米材料”或“納米技術(shù)”相關(guān)課程[2-3]。但據(jù)作者所知，江南大學(xué)是少數(shù)對(duì)高分子材料專業(yè)開設(shè)《高分子納米材料》課程的高校之一，筆者結(jié)合自己的授課經(jīng)驗(yàn)以及《高分子納米材料》課程的特點(diǎn)，從其現(xiàn)在面臨的問題及采用多元化教學(xué)手段等方面研究探索該課程的教學(xué)改革。

二、課程特點(diǎn)及現(xiàn)有問題

《高分子納米材料》課程介紹高分子納米材料的獨(dú)特性能、制備方法，并將其和學(xué)科發(fā)展前沿聯(lián)系起來，主要教學(xué)內(nèi)容側(cè)重如下幾個(gè)方面：（1）高分子納米材料的基礎(chǔ)知識(shí)（包括基本效應(yīng)、特殊性質(zhì)）；（2）高分子納米材料的制備方法；（3）高分子納米材料的表征方法；（4）特殊功能的納米材料（如高分子納米復(fù)合材料、高分子納米涂料、生物醫(yī)用高分子納米材料、光/電/磁性高分子納米材料、超疏水/疏油（雙疏）性高分子納米材料）；（5）高分子納米材料的應(yīng)用及生物安全性問題。涉及較多的應(yīng)用研究型內(nèi)容、既有理論又有實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)理論和實(shí)踐的結(jié)合，且課程的知識(shí)點(diǎn)較多，知識(shí)的交叉性強(qiáng)。

本課程的開設(shè)旨在為具有高分子材料與工程學(xué)科背景的學(xué)生增加納米科學(xué)及技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)。通過學(xué)習(xí)本課程，學(xué)生對(duì)高分子納米材料的發(fā)展趨勢(shì)和研究熱點(diǎn)有了很深的理解，涉獵了未來高分子納米材料的重大學(xué)科領(lǐng)域。學(xué)生的創(chuàng)新思維以及能力得到了不同程度的提升。

作為典型的交叉學(xué)科，《高分子納米材料》課程的教學(xué)具有一定的難度。首先，課程內(nèi)容涉及知識(shí)面廣，該課程主要解決以下問題：“什么是納米技術(shù)”、“怎么制備高分子納米材料”、“高分子納米材料的特殊功能”等，而特殊功能性就包括了光/電/磁性、pH/溫度響應(yīng)性、超雙疏性等多部分內(nèi)容。因此難于在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)全面系統(tǒng)地深入介紹學(xué)科內(nèi)容，容易導(dǎo)致沒有節(jié)制的填鴨式教學(xué)，使學(xué)生無法在短時(shí)間內(nèi)消化，影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。如何準(zhǔn)確把握課程的基礎(chǔ)理論框架，引導(dǎo)學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)，是授課教師在設(shè)計(jì)課程內(nèi)容時(shí)需要解決的重要問題。其次，課程內(nèi)容前沿性強(qiáng)，知識(shí)更新速度快，研究熱點(diǎn)不斷變化，新的研究方向與研究成果層出不窮。這就需要授課教師投入更多的時(shí)間和精力縱覽多個(gè)學(xué)科的發(fā)展，以便能夠站在學(xué)科的前沿引領(lǐng)學(xué)生去認(rèn)知和創(chuàng)新性思考。再次，內(nèi)容抽象，盡管納米材料這門課較新，學(xué)生們興趣較高，但在講授過程中缺乏實(shí)物，無法為學(xué)生帶來更直觀的感覺，從而影響了學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立的思考、個(gè)性思維的發(fā)展和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

三、課程教學(xué)手段改革

為提高課堂教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的綜合能力，以使學(xué)生成為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的復(fù)合型人才，教師必須轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、主動(dòng)性、積極性[4]。

（一）課堂多樣化教學(xué)法

傳統(tǒng)教學(xué)方式中，老師在課堂上滿堂灌，使學(xué)生缺乏思考，覺得學(xué)習(xí)枯燥無味，喪失學(xué)習(xí)激情。因此，應(yīng)結(jié)合不同的教學(xué)內(nèi)容，授課教師運(yùn)用“提問式”、“討論式”等方式方法結(jié)合起來講授，注重與學(xué)生的互動(dòng)。對(duì)于理論性較強(qiáng)的內(nèi)容，多采用圖片形式展示，如結(jié)合Photo Shop、AutoCAD等繪圖軟件制作一些多媒體教學(xué)課件，根據(jù)需要進(jìn)行拆分和組合講解，增強(qiáng)學(xué)生的直觀認(rèn)識(shí)，達(dá)到傳統(tǒng)教學(xué)手段無可達(dá)到的演示效果。同時(shí)，注重語言的深入淺出，或理論聯(lián)系實(shí)際，如在介紹超雙疏高分子納米材料部分課程時(shí)，從自然界中的荷葉效應(yīng)開始解釋，說明荷葉結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，從而引入超雙疏高分子納米材料，在快速理解的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和投身其研究的興趣。

視頻課件內(nèi)容豐富、信息量大，教師可以制作或下載相關(guān)教學(xué)視頻，引入更多與課程相關(guān)的新知識(shí)、新技術(shù)和新成果。如介紹生物醫(yī)用高分子納米材料在藥物緩釋領(lǐng)域的應(yīng)用時(shí)，納米材料怎樣進(jìn)入體內(nèi)病變部位，怎么靶向、釋放藥物，達(dá)到治療的效果，如果沒有視頻，學(xué)生很難理解、很難想象；而通過視頻將其原理、過程更直觀、更形象的展現(xiàn)在學(xué)生面前，讓學(xué)生更容易、更有興趣地去學(xué)習(xí)并掌握知識(shí)點(diǎn)。

另外，對(duì)于相關(guān)制備技術(shù)與創(chuàng)新應(yīng)用方面，則要重視啟發(fā)——探究式的教學(xué)，注重理論聯(lián)系實(shí)際以及學(xué)生創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)，比如對(duì)于高分子納米材料的測(cè)試表征手段的教學(xué)，教師可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)，帶領(lǐng)學(xué)生參觀所學(xué)習(xí)的相關(guān)儀器設(shè)備，動(dòng)手操作儀器，這樣既可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又可以鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，其實(shí)踐能力也可以得到培養(yǎng)。

（二）顛倒課堂教學(xué)法

顛倒課堂教學(xué)法堅(jiān)持“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，借助于信息技術(shù)在時(shí)空上顛倒傳統(tǒng)教學(xué)中教師的知識(shí)傳授與學(xué)生的知識(shí)內(nèi)化過程，讓學(xué)生可以在家或課外通過觀看教學(xué)教案、教學(xué)視頻中教師的講解，自主完成對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)，課堂上教師通過設(shè)計(jì)一些真實(shí)的問題情境，組織學(xué)生協(xié)作探究解決問題的方法，而學(xué)生可以通過與教師、同伴的交流討論，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的吸收與深化[5]。顛倒課堂在國(guó)外已經(jīng)取得了較好的效果，而在國(guó)內(nèi)還鮮少嘗試。

在《高分子納米材料》課程中，可以根據(jù)需要有選擇的對(duì)部分教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行顛倒課堂。我們根據(jù)前期對(duì)學(xué)生的調(diào)查，學(xué)生們一致對(duì)生物醫(yī)用高分子納米材料非常感興趣，有很多的問題想了解，如果還是以傳統(tǒng)法教學(xué)，則無法較好的和他們討論、回答他們問題，無法滿足他們的好奇心。因而，在進(jìn)行這部分內(nèi)容教學(xué)時(shí)，可以采用顛倒課堂的方式。首先在班級(jí)的微信群或QQ群里上傳教學(xué)PPT及相關(guān)視頻，學(xué)生通過學(xué)習(xí)后，對(duì)生物醫(yī)用高分子納米材料的發(fā)展概況、基本知識(shí)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有了一定的了解；在課堂上，學(xué)生先提出問題，分組交流討論、教師參與討論；教師最后再補(bǔ)充知識(shí)、總結(jié)學(xué)生問題的基礎(chǔ)上，再設(shè)計(jì)問題讓學(xué)生深入思考，解決問題。

（三）教學(xué)與科學(xué)研究復(fù)合的教學(xué)法

為培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，教師可以將教學(xué)與科學(xué)研究進(jìn)行復(fù)合。如結(jié)合教師們的課題，把最新的科研成果有機(jī)地融入課堂教學(xué)中，為學(xué)生講解具體的高分子納米材料制備及性能研究，并讓其參與其中，將研究的樣品實(shí)際展示給學(xué)生，調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣，突出高分子納米材料的趣味性、理論性、科學(xué)研究性和前瞻性，并加強(qiáng)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)和科研能力。

另外，邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外高分子納米材料專家做專題報(bào)告和前沿講座，使學(xué)生能夠及時(shí)了解前沿技術(shù)與發(fā)展動(dòng)態(tài)；結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，提出本學(xué)科的研究熱點(diǎn)問題，與課堂討論相結(jié)合，不僅增強(qiáng)了師生間的互動(dòng)、活躍了課堂氛圍。

（四）借助智能電子產(chǎn)品建立學(xué)習(xí)平臺(tái)

21世紀(jì)以來，各類高大上的電子產(chǎn)品，如iPad、手機(jī)等已成為年輕人須臾不可離的隨身之物，這類電子產(chǎn)品極大的分散了學(xué)生上課的注意力及降低了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性，因而一直不被教師、家長(zhǎng)看好，將之拒于學(xué)校與課堂大門之外。然而，隨著數(shù)字校園向智慧校園的邁進(jìn)，手機(jī)的這種應(yīng)用及趨勢(shì)只會(huì)越來越頻繁，全面禁止大學(xué)生在教學(xué)過程中接觸手機(jī)只會(huì)適得其反。因此，應(yīng)順應(yīng)學(xué)生的心意，改革和完善現(xiàn)行教學(xué)方式，在課堂教學(xué)、課后練習(xí)中有效利用智能電子產(chǎn)品，使其成為輔助教學(xué)的良好工具[6]。

在《高分子納米材料》課程教學(xué)中，我們建立了班級(jí)QQ群、微信群，通過群平臺(tái)進(jìn)行信息發(fā)布、專題討論、資源共享等，有利于及時(shí)發(fā)布消息、正確引導(dǎo)學(xué)生、掌握學(xué)生動(dòng)態(tài)。教師對(duì)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、反饋信息，提供個(gè)性化的教學(xué)要求和實(shí)施目標(biāo)。

微信公眾號(hào)平臺(tái)經(jīng)常發(fā)布相關(guān)的知識(shí)、發(fā)展動(dòng)向、微課等內(nèi)容，這是一個(gè)可以讓學(xué)生在課后補(bǔ)充學(xué)習(xí)的平臺(tái)。因而，要求學(xué)生關(guān)注如“納米人”、“高分子科學(xué)前沿”等公眾號(hào)，認(rèn)真學(xué)習(xí)和掌握高分子納米材料的發(fā)展動(dòng)向。同時(shí)，智能手機(jī)中的一些APP也對(duì)我們課程有很好的幫助，如ACS Mobile、RSC Mobile等，旗下雜志一有新的研究進(jìn)展及時(shí)更新至APP中，讓學(xué)生更及時(shí)了解高分子納米材料的研究動(dòng)態(tài)與最新成果。

四、結(jié)束語

作為本世紀(jì)最矚目的前沿科技研究熱點(diǎn)之一，高分子納米材料也取得了長(zhǎng)足發(fā)展，很多新的高分子納米材料產(chǎn)品如高分子納米涂層、高分子復(fù)合材料、藥物緩釋納米材料等從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用，成為保障人類生活和工業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)?！陡叻肿蛹{米材料》課程教學(xué)內(nèi)容的選擇要充分考慮到廣度和深度的統(tǒng)一、基礎(chǔ)和前沿的兼顧、新舊內(nèi)容的銜接、理論聯(lián)系實(shí)際、巧用電子產(chǎn)品的資源等多個(gè)方面。在整個(gè)教學(xué)過程中，學(xué)習(xí)者表現(xiàn)較積極，能主動(dòng)發(fā)言并積極參與討論，各個(gè)小組的匯報(bào)效果也較好，能夠激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)及創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

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