《高分子纳米材料》课程教改研究与探索

1、高分子纳米材料课程教改研究与探索(江南大学化学与材料工程学院，江苏无锡214122)摘耍：高分子纳米材料是我校高分子材料专业开设的一门专业选 修课。在分析了课程的目的、特点和教学存在问题的基础上，详细阐述了 运用视频课程、颠倒课堂、电子产品辅助教学等多元化教学手段，实现本 课程的教学改革。关键词：高分子纳米材；教学改革；颠倒课堂中图分类号：g642. 0文献标志码：a文章编号：1674-9324 (2016) 49-0080-03一、引言纳米科学与技术是20世纪80年代末期兴起的，经过三十多年的发展, 纳米技术已逐步迈出实验室走向市场，其商业化应用在全球范围内迅速展 开。全世界都认识到，纳米技

2、术将引起新一轮的产业变革，未来拥有并掌 握纳米技术及其应用的国家将更具备核心竞争力。纳米材料科学是涉及到 凝聚态物理、胶体化学以及材料的表面和界面等多门学科的交叉科学，而 高分子纳米材料同样是涉及高度交叉的综合性学。纳米结构的聚合物材料 由于尺寸效应、表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应使材料具有独特 的性能而在机械、光、电、磁、微处理器件、药物控释、环境保护、纳米 反应器及生物化学等方面具有广阔的应用前景1,从而掀起了对纳米结 构聚合物材料研究的热潮。在纳米科技迅速发展的人背景下，很多高校的 材料专业开设了 “纳米材料”或“纳米技术”相关课程2-3。但据作者 所知，江南大学是少数对高分子材料

3、专业开设高分子纳米材料课程的 高校之一，笔者结合自己的授课经验以及高分子纳米材料课程的特点, 从其现在面临的?题及采用多元化教学手段等方面研究探索该课程的教 学改革。二、课程特点及现有问题高分子纳米材料课程介绍高分子纳米材料的独特性能、制备方法, 并将英和学科发展前沿联系起来，主要教学内容侧重如下几个方面：（1） 高分子纳米材料的基础知识（包括基本效应、特殊性质）；（2）高分子纳 米材料的制备方法；（3）高分子纳米材料的表征方法；（4）特殊功能的纳 米材料（如高分了纳米复合材料、高分了纳米涂料、牛物医用高分了纳米 材料、光/电/磁性高分子纳米材料、超疏水/疏油（双疏）性高分子纳米 材料）；（5

4、）高分子纳米材料的应用及生物安全性问题。涉及较多的应用 研究型内容、既冇理论又冇实践，强调理论和实践的结合，且课程的知识 点较多，知识的交叉性强。本课程的开设旨在为具有高分子材料与工程学科背景的学牛增加纳 米科学及技术的基础知识。通过学习本课程，学生对高分子纳米材料的发 展趋势和研究热点有了很深的理解，涉猎了未来高分子纳米材料的重大学 科领域。学生的创新思维以及能力得到了不同程度的提升。作为典型的交叉学科，高分子纳米材料课程的教学具有一定的难 度。首先，课程内容涉及知识面广，该课程主要解决以下问题：“什么是 纳米技术”、“怎么制备高分子纳米材料”、“高分子纳米材料的特殊功能” 等，而特殊功能性

5、就包括了光/电/磁性、p1i/温度响应性、超双疏性等多 部分内容。因此难于在有限的课堂教学时间内全面系统地深入介绍学科内 容，容易导致没有节制的填鸭式教学，使学生无法在短时间内消化，影响 后续课程的学习。如何准确把握课程的基础理论框架，引导学生开展自主 学习，是授课教师在设计课程内容时需耍解决的重耍问题。其次，课程内 容前沿性强，知识更新速度快，研究热点不断变化，新的研究方向与研究 成果层出不穷。这就需要授课教师投入更多的时间和精力纵览多个学科的 发展，以便能够站在学科的前沿引领学生去认知和创新性思考。再次，内 容抽象，尽管纳米材料这门课较新，学生们兴趣较高，但在讲授过程中缺 乏实物，无法为学

6、生带来更直观的感觉，从而影响了学生进行独立的思考、 个性思维的发展和创新能力的培养。三、课程教学手段改革为提高课堂教学质量，提高学生的综合能力，以使学生成为适应社会 发展需要的复合型人才，教师必须转变教学理念，激发学生的学习兴趣、 主动性、积极性4。(-)课堂多样化教学法传统教学方式中，老师在课堂上满堂灌，使学生缺乏思考，觉得学习 枯燥无味，丧失学习激情。因此，应结合不同的教学内容，授课教师运用 “提问式”、“讨论式”等方式方法结合起來讲授，注重与学生的互动。对 于理论性较强的内容，多采用图片形式展示，如结合photo shop> autocad 等绘图软件制作一些多媒体教学课件，根据需

7、要进行拆分和组合讲解，增 强学生的直观认识，达到传统教学手段无可达到的演示效果。同时，注重 语言的深入浅出，或理论联系实际，如在介绍超双疏高分子纳米材料部分 课程时，从自然界中的荷叶效应开始解释，说明荷叶结构与性能关系，从 而引入超双疏高分子纳米材料，在快速理解的同时，激发学生的学习热情 和投身其研究的兴趣。视频课件内容丰富、信息量大，教师可以制作或下载相关教学视频， 引入更多与课程相关的新知识、新技术和新成果。如介绍牛物医用高分子 纳米材料在药物缓释领域的应用时，纳米材料怎样进入体内病变部位，怎 么靶向、释放药物，达到治疗的效果，如果没有视频，学生很难理解、很 难想象；而通过视频将其原理、过

8、程更直观、更形象的展现在学生面前， 让学生更容易、更有兴趣地去学习并掌握知识点。另外，对于相关制备技术与创新应用方面，则要重视启发一一探究式 的教学，注重理论联系实际以及学生创新思维和能力的培养，比如对于高 分子纳米材料的测试表征手段的教学，教师可以结合实验教学，带领学生 参观所学习的相关仪器设备，动手操作仪器，这样既可以提高学生的学习 兴趣，又可以巩固所学的理论知识，其实践能力也可以得到培养。（二）颠倒课堂教学法颠倒课堂教学法坚持“以学生为中心”的教学理念，借助于信息技术 在时空上颠倒传统教学中教师的知识传授与学生的知识内化过程，让学生 可以在家或课外通过观看教学教案、教学视频中教师的讲解，

9、自主完成对 新知识的学习，课堂上教师通过设计一些真实的问题情境，组织学生协作 探究解决问题的方法，而学牛可以通过与教师、同伴的交流讨论，实现对 知识的吸收与深化5。颠倒课堂在国外已经取得了较好的效果，而在国 内还鲜少尝试。 在高分子纳米材料课程中，可以根据需要有选 择的对部分教学内容进行颠倒课堂。我们根据前期对学生的调查，学生们 一致对生物医用高分子纳米材料非常感兴趣，有很多的问题想了解，如果 还是以传统法教学，则无法较好的和他们讨论、回答他们问题，无法满足 他们的好奇心。因而，在进行这部分内容教学时，可以采用颠倒课堂的方 式。首先在班级的微信群或qq群里上传教学ppt及相关视频，学生通过 学

10、习后，对生物医用高分子纳米材料的发展概况、基本知识、结构设计有 了一定的了解；在课堂上，学生先提出问题，分组交流讨论、教师参与讨 论；教师最后再补充知识、总结学生问题的基础上，再设计问题让学生深 入思考，解决问题。（三）教学与科学研究复合的教学法为培养学生应用所学的知识解决实际问题的能力，教师可以将教学与 科学研究进行复合。如结合教师们的课题，把最新的科研成果有机地融入 课堂教学中，为学生讲解具体的高分子纳米材料制备及性能研究，并让其 参与其中，将研究的样品实际展示给学生，调动学生兴趣，突出高分子纳 米材料的趣味性、理论性、科学研究性和前瞻性，并加强学牛的自主创新 意识和科研能力。另外，邀请国

11、内外高分子纳米材料专家做专题报告和前沿讲座，使学 生能够及时了解前沿技术与？1展动态；结合教学内容，提出本学科的研究 热点问题，与课堂讨论相结合，不仅增强了师生间的互动、活跃了课堂氛围。（四）借助智能电子产品建立学习平台21世纪以來，各类高大上的电子产品，如ipad. -t机等已成为年轻 人须臾不可离的随身之物，这类电子产品极大的分散了学生上课的注意力 及降低了学生对学习的兴趣和主动性，因而一直不被教师、家长看好，将 之拒于学校与课堂大门之外。然而，随着数字校园向智慧校园的迈进，手 机的这种应用及趋势只会越来越频繁，全面禁止大学生在教学过程屮接触 手机只会适得其反。因此，应顺应学牛的心意，改革

12、和完善现行教学方式, 在课堂教学、课后练习中有效利用智能电子产品，使其成为辅助教学的良 好工具6。在高分子纳米材料课程教学中，我们建立了班级qq群、微信群, 通过群平台进行信息发布、专题讨论、资源共亨等，有利于及时发布消息、 正确引导学生、掌握学生动态。教师对根据学牛的学习能力、反馈信息， 提供个性化的教学要求和实施目标。微信公众号平台经常发布相关的知识、发展动向、微课等内容，这是 一个可以让学生在课后补充学习的平台。因而，要求学生关注如“纳米人”、 “高分子科学前沿”等公众号，认真学习和掌握高分子纳米材料的发展动 向。同时，智能手机中的一些app也对我们课程有很好的帮助，如acs mobil

13、e. rsc mobile等，旗下杂志一有新的研究进展及时更新至app中， 让学生更及时了解高分子纳米材料的研究动态与最新成果。四、结束语作为本世纪最瞩冃的前沿科技研究热点z-,高分子纳米材料也取得 了长足发展，很多新的高分子纳米材料产甜如高分子纳米涂层、高分子复 合材料、药物缓释纳米材料等从实验室走向实际应用，成为保障人类生活 和工业发展的重要基础。高分子纳米材料课程教学内容的选择要充分 考虑到广度和深度的统一、基础和前沿的兼顾、新旧内容的衔接、理论联 系实际、巧用电子产品的资源等多个方面。在整个教学过程中，学习者表 现较积极，能主动发言并积极参与讨论，各个小组的汇报效果也较好，能 够激发学

14、习者的学习兴趣，培养学生创新意识及创新能力。参考文献：1 vikas mitta1. advaneed polymer nanoparticles, synthesis andsurface modifications.2011, crc press, taylor & francis groups.2 刘玉芹，杜高翔，杨静.纳米材料课程教学内容与教学方法探 讨j科技教育创新，2008 (3)： 210-211.3 李本侠，王艳芬，胡路阳浅论“纳米材料与纳米技术” j课程 教学研%. 2014, 40 (1)： 72-74.4 白绘宇，罗静，倪才华，东为富，刘晓亚，陈明清高分子流变学 教学的探讨-借鉴美国大学高分子流变学课程教学经验j12015, (7)： 89-935 kat