纳米科技发展特点分析论文

摘要：在21世界的各种新型材料中，纳米材料是其中比较重要的一种，在各行各业中的应用日渐广泛。当前，我国产品设计行业获得了较为广泛的发展，在对产品进行设计的过程，越来越多的设计师把纳米材料应用到其中，在很大程度上满足了用户的对产品的需求，但也还存在一些应用不足的地方。以下是小编精心整理的《纳米科技发展特点分析论文(精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

纳米科技发展特点分析论文 篇1：

《纳米材料》本科课程教学探讨

（国防科学技术大学 航天科学与工程学院，湖南 长沙 410073）

摘 要：纳米科技的基础是纳米材料，在本科生中开展《纳米材料》公共选修课程的教学工作，对于学员获取科学知识、提高综合能力素质具有重要意义。文章首先对《纳米材料》课程进行简单介绍，然后从《纳米材料》课程定位与教学目标制定、教学内容的设置、教学方法和理念的探讨等方面进行了阐述。

关键词：纳米材料；课程目标；教学理念；本科教学

前言

納米科技是在纳米尺度（1～100 nm）上研究物质的特性和相互作用，同时利用这些特性在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工的多学科交叉的科学和技术。纳米科技最先是美国物理学家Richard Feynman于1959年在《底部还有很大的空间》的报告中提出的。经过多年发展，纳米科技与信息科技、生物科技一起被公认为21世纪的三大高新科技，带动了许多相关领域的迅猛发展[1]。纳米科技在引发人类认知革命的同时，将引发一场新的产业革命，是目前及以后很长时期内科学研究的前沿和热点。

纳米材料是物质结构在三维空间中至少有一维处于纳米尺度，或由纳米结构单元构成的且具有特殊性质的材料，是整个纳米科技的基础，也是未来社会发展重要的物质基础。纳米材料研究把人们对于自然的探索、知识的创新延伸到了介于以人类活动空间为代表的宏观和以原子、分子为代表的微观之间的介观领域[2]。同时，纳米材料也是一门多学科交叉的科学，涉及物理、化学、材料等学科门类中的多个具体研究领域。把《纳米材料》课程作为全校自然科学与工程技术系列的本科公共选修课，对于学员自然科学知识的融会贯通以及对世界认知层次的提高具有重要意义。通过本课程的学习，可使学员了解纳米科技的前沿发展动态，掌握纳米材料的基本概念和基本特性，了解常见纳米材料制备和测试技术，进一步拓宽学术视野，为更高层次的学习和研究工作奠定坚实基础。

一、课程目标定位

（一）获取科学知识

本课程重点讲述纳米材料有别于常规材料的基本效应并详细阐述了尺寸效应对对材料物理和化学性能的影响。这里面涉及到热学、电学、光学、磁学、热学、力学等学科的基本原理和知识以及它们在纳米材料中的应用，通过学习此章节，不单让学员学习到了新的纳米材料的知识，而且巩固了在大学物理等课程中学到过的知识。本课程介绍纳米材料的定义和分类，学习常见纳米材料制备方法，学习纳米材料分析和测试方法，这对于材料、物理、化学、机械等专业的学生来讲是打下了一个很好的专业基础，所获取的纳米方面的知识对于他们将来更高层次的学习和工作将发挥重要作用。在本课程中不但可以获取自然科学的知识，而且可以获取达到科学技术发展史方面的知识。通过分析纳米材料发展的历史，可以更加清晰的认识整个纳米科技甚至是近代科学技术的发展特点和规律，这对于提高学员们的人文素养不无裨益。

（二）培养创新方法

纳米科技发展到今天，纳米材料研究进入到今天这个研究领域和研究层次，有很多科学大师做了大量开创性和颠覆性的工作，通过本课程去感受纳米创新的魅力，对于我们今天开展创新性的研究工作具有很强的借鉴意义。本课程对于那些颠覆现有技术和知识而做出开创性贡献的科学家及相关知识点会重点讲授，这对于培养学员的创新精神，汲取创新方法具有重要的现实意义。如二维纳米材料石墨烯的发现过程，本课程在讲述纳米材料类型时进行了介绍。在最初时科学家认为二维晶体是不可能稳定存在的，而石墨烯的发现者们敢于向现有知识挑战，不囿于现有知识，采用简单的方式颠覆了人们对于二维材料的惯常看法，并最终获得了诺贝尔奖。课程采用课内多媒体教学和研讨等方式，以课堂讲授、讨论及调研相结合的教学模式，学习纳米材料创新发展的过程，进一步增强学员的创新意识，了解材料科学的创新方法。让学员在本课程知识传授的过程中慢慢体会进行科学创新的思路与方法，培养学员勇于创新、敢于创新的求知热情和打破常规、颠覆现有的科学思维能力。

（三）提升认知层次

纳米材料是我们肉眼看不到的领域，而现在我们已经有很多“眼睛”可以直接和间接的去感知这个奇妙的世界，甚至可以去操纵原子，形成我们所需要的图案。纳米材料课程学习使我们的关注点从肉眼可见的宏观世界转移到介观的纳米世界，提升了我们对于客观世界的认知层次。2013年，IBM 科学家宣布他们采用原子制作出世界上最小的电影，所采用的技术就是本课程中讲授的扫描隧道显微镜技术。在课堂上通过展示此微电影视频，可以让学员对于纳米世界有更直观的认识，对于纳米的魅力有更深切的感受。本课程在提升学员客观认知层次的同时，对提高学员的主观认知层次也具有重要意义。纳米材料是当今材料科学界最前沿研究领域，其新颖的结构、优异的性能与广阔的应用前景能激起学员对科学技术领域最前沿发展方向浓厚的兴趣。通过课程学习，可激发学员热爱科学技术的热情，树立科技改变社会的理念，并投身于科学传播的事业中，让科学流行起来，提高全社会的科学意识和创新意识。

二、教学内容设置

纳米材料涵盖的内容非常丰富，而且纳米材料知识更新速度很快。如何在有限的学时内合理设置教学内容对于本课程的建设非常重要。纳米材料按化学组成、材料物性或者是应用等可以分成不同的类别，其可以是金属、半导体，也可以是复合材料[3]。而且，纳米材料既有很深奥的涉及到量子力学的理论知识，又有浅显易懂的纳米材料制备方法的介绍。鉴于本课程是本科生的公共选修课，而且选修学员不一定具有材料学背景，所以如何设置教学深度也是一个重要问题。在有限的课堂教学时限内，不可能详细讲解纳米材料所包含的所有内容，也不可能涉及纳米材料很深层次的理论知识，因此必须对教学内容进行选取，突出重点，兼顾广度和深度、基础和前沿，以点带面，起到事半功倍、授人以渔的效果。通过统筹考虑，开设的《纳米材料》课程的教学内容主要包括以下五个方面。

（一）概述

从纳米尺度的概念出发，介绍纳米科技的发展历程，引出纳米材料的概念。主要介绍纳米材料的内涵、类型和应用前景，使学员掌握纳米材料的基本概念、研究领域，熟悉常见的纳米材料及其应用前景。并根据纳米材料的发展情况与学员的兴趣开展相应讨论，激发学员学习纳米材料的热情。

（二）纳米材料的特性

这部分是本课程的重点讲述部分，首先介绍纳米材料的表面效应、尺寸效应和量子效应，然后逐个介绍纳米材料基本效应对材料热学、电学、光学、磁学和化学性能的影响。使学员掌握纳米材料基本效应，理解纳米材料在纳米尺度内的基本效应对材料结构、形貌和性能的影响，引导学员主动思考。

（三）纳米材料的制备

首先介绍纳米材料两种主要的制备思想，即Top-Down方法和Bottom-Up方法，然后分别介绍纳米颗粒材料、一维纳米材料、二维纳米材料的制备方。这部分内容是使学员熟悉各种常见纳米材料制备方法，重点理解制备纳米材料的过程与机理，为学员以后开展相关方面的研究工作或者学习奠定坚实的基础。

（四）纳米结构材料

纳米结构材料是本课程比较容易混淆也是比较难理解的一个概念。这部分首先介绍纳米结构材料的内涵，并对每种类型的纳米结构材料进行简要介绍，使学员对这个概念有一个准确的直观认识。然后介绍纳米固体材料的力学性能和制备方法，最后介绍纳米复合材料的特性和制备。

（五）纳米材料的表征

主要介绍纳米材料的形貌、结构、成分和界面分析表征方法以及先进的FIB纳米分析与加工技术的特点，使学员熟悉常见纳米材料研究工具及实验方法，了解各种测试仪器的优缺点和适用范围。

三、教学理念探讨

由于纳米材料课程所涉及的知识涵盖面非常广、更新速度也很快，为提高本科教学质量，除了对教学内容进行合理设置外，更为重要的是还需要采用先进有效的教学方法和教学理念。以下就是对本课程教学理念的有关探讨。

（一）结合史实和实例，讲清基本理论知识

纳米材料容易使学员感觉内容枯燥、理论抽象等问题存在。因此在课堂讲授上，可通过结合一些学员感兴趣的史实和实例，讲清概念由来、概念内涵和基本原理，引导学员去主动思考，充分调动学员的学习兴趣和和主观能动性。例如在讲解纳米材料概念时，讲述胶体的发现历史，从而使学员对纳米尺度的概念由更深的理解。又如，在讲授纳米材料性质时，提出为什么采用蒸发方法制备不同厚度纳米薄膜时会呈现出不同的颜色的问题，从而表现出纳米材料与光的相互作用，揭示出纳米材料随颗粒尺寸的变化而引起其他变化的原因。再如，讲解纳米材料应用时，从在自然界动物中的应用和在历史上的应用讲起，学员不但了解了应用领域，而且对其基本原理也有了更深的了解。

（二）结合具体科研工作，理论知识与实际应用有机结合

纳米材料是一门开放性的课程，它的内容不是一成不变的。随着纳米材料研究的深入，新的理论、新的材料会不断涌现，这就要结合具体的科研工作，对课程内容进行更新扩容。同时，了解基本理论后，还要使学员感觉出学有所用，通过列举平常直观的应用实例进行阐述，进一步促进学员学习的积极性，加深理论的理解。例如，纳米材料在做催化剂时，表现出比其相应的块体材料更高的催化活性。究其原因，也是由纳米材料的特性决定的，如比表面积大、表面反应活性位点多。通过理论与实际应用的结合，引起了学员的兴趣，让学员从被动接收知识的状态转变为主动接收知识的状态，有助于教学质量的提高。

（三）布置讨论性和开放性课题，强化教学内容理解

在课堂上除教员讲授外，可充分调动学员的积极性，布置一些讨论性课题供学员们讨论，甚至可以尝试翻转课堂模式，让学员们走向讲台，表达他们对纳米材料的理解，激发创新火花。此外，作为课堂教学内容的补充，在每一章基本内容讲解结束后布置一定量的开放性习题，加深对基本知识的理解，强化理论和实际应用，同时拓宽学术视野，了解纳米材料科学前沿的发展动态，扩大知识面。课外习题以查阅文献资料、调研为主，通过对文献资料的理解，尽量加入学员自己的见解，帮助学员进一步理解和掌握重点、难点和疑点，提高他们的自学和分析问题的能力。

四、结束语

纳米材料涉及范围广，发展日新月异，开展《纳米材料》课程教学，不仅仅是传授纳米材料的基本专业知识，更重要的是培养学员的学习方法和学习兴趣。本文结合《纳米材料》课程的特点，对课程教学目标定位、教学内容设置以及教学理念进行了探讨。《纳米材料》课程先进的教学理念能调动学员学习的主观能动性，使学员不仅掌握纳米材料相关专业知识，而且能够初步运用所学相关知识分析问题、解决问题，提升自己的认知层次和综合素质。

参考文献

[1]白春礼.纳米科技及其发展前景[J].新材料产业，2001，4：8-11.

[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索[J].中国科技信息，2008，3：210-211.

[3]李群.纳米材料的制备与应用技术[M].北京：化學工业出版社，2010.

作者：刘东青 余金山 祖梅

纳米科技发展特点分析论文 篇2：

探讨产品设计中纳米材料的运用

摘 要：在21世界的各种新型材料中，纳米材料是其中比较重要的一种，在各行各业中的应用日渐广泛。当前，我国产品设计行业获得了较为广泛的发展，在对产品进行设计的过程，越来越多的设计师把纳米材料应用到其中，在很大程度上满足了用户的对产品的需求，但也还存在一些应用不足的地方。本文对产品设计中纳米材料的运用进行分析，指出了其中不足之处，以期给产品设计师提供参考，不断优化产品设计。

关键词：产品设计；纳米材料；运用

近年来，社会经济不断发展进步，人们对产品设计中新型材料的运用提出了更高层次的要求，纳米材料是一种比较新型的材料，在产品设计中的运用越来越广泛。但在把纳米材料运用到产品设计中时，需要对用户的需求进行分析，在充分考虑用户需求的基础上，将纳米材料合理运用到产品设计中，以设计出兼具性能与外观的产品，赢得用户的喜爱，进而提升产品在市场中的占有率。

1 分析产品设计中运用纳米材料的用户需求

1.1 对产品功能的需求

在产品的需求方面，大部分用户用希望产品具有节能环保、洁净卫生、快速等方面的功能，比如，纳米牙膏不但具有普通牙膏具有的清洁功能，而且游离在纳米牙膏中的纳米羟基磷灰石能够对牙齿产生修复的作用。在冰箱涂层中运用纳米二氧化锌时，人们要求冰箱具备一般的制冷与保险功能，还具有杀菌、抑制细菌的功能，能够吸除因食物变质、串味产生异味；在纳米护肤品中，护肤品除了通常的功能外，还应该具有抵达皮肤深层，对损伤皮肤进行修复的功能[1]。应用纳米材料制成的汽车油漆能够使汽车表层的硬度增强，使油漆的耐磨性增强，而且纳米二氧化碳可见光的角度会随太阳光线的改变而改变，能够减少光污染；纳米陶瓷刀具有普通道具无法比拟的“锋利”，能够满足人们对刀具功能的需求。

1.2 对产品安全耐用的需求

近年来，随着人们生活水平的提高，人们在使用产品时，更加注重产品会不会对身体造成伤害，对产品的安全性提出了更高的要求，而在产品设计中运用纳米材料能够满足人们这方面的要求。在纳米牙膏、纳米护肤品、纳米衣裤等产品时，人们的皮肤、细胞等直接接触产品，此时，人们不但要求产品的具有普通产品没有的功能，还要求产品不会产生副作用、不会损害人体。对于纳米保鲜膜、纳米刀具等直接与食物接触的产品，不但应该具有常用的功能，还应该具备不会发生化学反应导致食物变质，或者使食物表面留下有害物质，以免对人体造成损害。

1.3 对产品便携性的需求

众所周知，纳米材料具有质量轻的特点，应用纳米材料制成的产品也具有质量轻、方便携带、可塑性强等特点，能够满足人们便携性方面的需求。比如，应用纳米材料制成的太阳能电池厚度仅为2-6nm，不但小巧，而且轻薄，携带非常方便。纳米材料制成的电子显示屏柔软性较好、质量较轻、抗弯折能力强，用户在使用时可以随身携带。

2 在产品设计中运用纳米材料的特点

2.1 人们在产品效果反馈方面的要求较高

由于纳米材料的特殊性能与小分子性的影响，纳米产品能够直接渗透到生物的细胞中，并产生作用，正是由于以上特点，人们才在纳米产品的“快速性”方面提出了较高的要求，即相较于一般的产品，纳米产品应该快速发挥人们所需要的功能。例如，在疏松药物的装置中加入纳米材料，药物能够快速经过皮肤表层，到达体内循环，快速发挥出治疗疾病的功能，反馈的时间较长，受到大多数人的青睐。

2.2 纳米产品具有“精小”性

纳米材料的尺寸较小，应用纳米材料制造出的产品也比较精小，能够让用户准确掌握围观世界的相关规律，比如，纳米称的细度为头发的千万分之一，韧性、弹性良好，在医学方面的病毒研究中，在纳米称顶端粘上病毒，能够根据称杆振幅来对病毒的重量进行记录，以便于辨别病毒，进而以此为依据研究治疗药物或方法。再如，纳米材料制成输送药物装置，其尺寸比血红细胞小，能够使药物通过血液循环导致相应的细胞，实现救病治人的效果，此种纳米药物输送装置不会损坏健康的细胞，在治疗的过程中，能够减轻患者的痛苦。

2.3 纳米产品的设计中注重纳米材料的物理结构

前面提到的纳米药物输送装置应用的结构是纳米多壁碳管半深杯结构，在对癌症患者进行治疗时，可以把相关药物放入深杯状中；纳米隐形眼镜应用的结构是均匀的孔状结构，能够吸收水分，并且把其定量释放出来，具有较好的润滑作用，能够减少眼镜对的摩擦，对眼球进行保护。

2.4 纳米产品追求洁净卫生

在纳米产品的洁净卫生功能中，主要包括以下两个方面：其一，应用纳米材料制成的产品，纳米本身就能够防污除尘；其二，一些纳米材料具有杀菌、除菌的功能。纳米材料的这些特性，主要由以下条件决定：首先，纳米材料的分子极小，尺度比灰尘的颗粒小，导致灰尘的颗粒无法附着在纳米材料的表面，产生“荷花效应”，实现自净效果。其次，纳米材料有光催化作用，在光照的条件下，纳米材料的化学活性会增强，与其表面附着的有机物发生氧化还原反应，使有机物变为水分或者CO2，实现去污效果。

2.5 具有特殊的力学性能

由于力学性能的影响，普通的刀具比较脆，在使用时经常出现缺口、甚至断裂，在刀具中加入纳米材料后，能够有效增加刀具的韧性与弹性；应用纳米二氧化锌对冰箱表层进行喷涂，能够增强冰箱的坚固性，使冰箱的使用时间得以延长。

3 产品设计中运用纳米材料的实例分析

3.1 纳米陶瓷刀具

在厨房中，刀具是不可或缺的工具，应用纳米材料制作而成的刀具，与陶瓷的相似度较大，于是被称为纳米陶瓷刀，其主要纳米材料的纳米氧化铝。该刀具具有以下几个方面的优点：（1）纳米材料的密度较大，在使用刀具的过程中，刀具表面不会出现坑洼，减少了食物汁液残留的可能性，不会导致细菌繁殖。（2）纳米陶瓷刀具硬度仅次于钻石，在切割食物时比较锋利，即使长时间不摩擦也比较锋利，使用时既省力又省时间。（3）纳米陶瓷刀具具有较强的抗腐蚀性、不会生锈、清洗也比较容易，不会污染食物，也不会产生异味，能够保证食物的安全与卫生，进而为人们的身体健康提供保障。（4）纳米陶瓷刀具的具有稳定的化学性能，不会与食物中含有的成分发生化学反应，在切食生菜、熟食、水果时比较适用。（5）纳米陶瓷刀具由1700℃的高温烧结而成，具有较高的密度、没有孔隙、没有磁性，表面没有毛细孔存在，在使用时，不会粘污，清洗方便，抑制细菌的效果明显。（6）纳米陶瓷刀具小巧轻便，在使用时比较省力。

3.2 纳米冰箱涂层

在日常生活中，人们使用冰箱的频率较高，习惯性的把一些食物放入冰箱，但在此过程中，食物会变质、串味，使冰箱产生异味，给细菌的滋生与繁殖提供了机会。通常情况下，为了解决这一文题，人们对冰箱进行清洗，但效果并不理想。而把纳米氧化性应用到冰箱涂层上中，能够使冰箱具有杀菌、抑菌的功能，减冰箱中的细菌。纳米氧化锌是一种较为常用的化学添加剂，无毒，也没有气味，不会分解与变质，把其应用在冰箱涂层中时，具有以下几个方面的优点：第一，能够使涂料的抗老化、耐磨性增强，使冰箱的使用寿命延长；第二，锌离子的氧化还原型较为良好，可以顺利结合细胞膜、蛋白质，使细胞破裂，进而使细菌死亡，以减少冰箱中细菌增生的可能性，防止冰箱出现异味，为食品保鲜期的延长提供保障。

4 结语

纳米科技是新时期科技发展的重要标志之一，当前，纳米科技已被广泛运用到产品设计中，在产品设计中运用纳米材料时，设计人员应该认真了解用户的需求，以用户的需求为依据，合理选择纳米材料，以设计出更受人们欢迎的产品。

参考文献：

[1] 段利利.纳米材料的国内外研究现状及应用[J].山东工业技术.2015（23）：225.

[2] 吴冲浒，聂洪波，肖满斗，等.纳米材料在硬质合金中的应用[J].中国材料进展.2014（01）：39-45.

[3] 杨晓云.试述聚乙烯纳米材料发展现状及前景[J].化工管理.2014（35）：48.

作者：邢建华

纳米科技发展特点分析论文 篇3：

关于专业选修课《纳米材料》课程的思考

摘 要： 纳米材料是未来社会发展的重要物质基础，开设《纳米材料》课程的教学目标是使学生了解纳米材料基础知识，掌握学科的发展方向，培养学生的创新意识，引导学生从事前沿性的科研活动。结合学生专业，本文对《纳米材料》课程内容的选取与组织，教学方法，以及教学手段进行了阐述，强调要注重传授材料绿色化理念，强调培养学生的环保意识。

关键词： 《纳米材料》课程 教学内容 教学方法

一、引言

纳米科技兴起于20世纪80年代末90年代初，是一门具有前沿性、交叉性的新兴学科，其新颖性、独特的思路和首批研究成果的问世，在科学技术界、军界和产业界产生巨大反响，引起人们的关注和思考。纳米科技的发展将会带动许多相关学科的发展，可能引导下一场工业革命，成为信息时代的核心，甚至改变人们的传统思维方式和生活方式，纳米科技被认为是21世纪的新动力［１］。纳米材料是纳米科技的重要组成部分，也是未来社会发展极为重要的物质基础。纳米材料是原子物理、凝聚态物理、固体化学、胶体化学、化学反应动力和表面、界面科学等多个相关学科交叉汇合而出现的新学科生长点，把人们探索、改造自然的能力从过去的宏观领域延伸到物理的微观领域，纳米材料的研究与发展对人类及人类社会的发展具有重大意义。21世纪是纳米科技突飞猛进的世纪，纳米科技水平是一个国家科学技术水平的象征，为了适应时代的需要，提升学生的竞争力和创新意识，各高校相继为本科生开设《纳米材料》课程，旨在使学生了解纳米材料的基本知识，掌握纳米材料的内涵、性质、制备技术及应用等，了解和掌握时代发展的脉搏，进一步引导学生进行创新性、前瞻性的科研活动，培养学生的创造力和想象力，为他们今后的发展奠定基础。《纳米材料》具有知识更新速度非常快、涵盖内容广泛的特点，采用传统的教学方法很难达到预期效果。作为专业课的教师，我结合自身的教学经验和实际体验，对高分子材料专业选修课程《纳米材料》谈点体会和想法。

二、精选教学内容、突出重点、结合前沿

纳米材料，就是在纳米量级（1—100nm）范围内调控物质结构研制而成的新材料［2］，是指材料的大小在1—100nm之间的微小物质。相对于纳米材料，普通材料为“块材”，是属于“宏观”世界的材料，肉眼可见，十指可触。纳米材料的颗粒肉眼看不见，需借助高倍数电子显微镜才能看到。纳米材料是种处于既非宏观尺度的物质，又非微观尺度的物质，称其为介于宏观与微观之间的“介观”世界。进入纳米量级的材料因其特殊的结构，从而具有传统材料所不具备的奇异或反常的特性，被科学家们誉为“超微粒材料”，不能用宏观的理论来推论纳米材料的特性［3］。

纳米材料是一个新兴的、多学科交叉的研究领域，内涵非常丰富。依据材料化学组成可分为：纳米金属、纳米晶体、纳米陶瓷、纳米玻璃、纳米高分子、纳米复合材料等，此外还可依照材料的维度、物性、应用等来进行分类，涵盖内容非常广泛，课堂教学因学时有限不可能将纳米材料的全部内容进行精讲，教学内容的选取对课堂教学的成败至关重要。进行一门新课，尤其是一门反映科学前沿的课程，教师简单地将收集到的知识点和自己的科研成果进行组合是不够的。我们必须对这门课程的基础知识和专业知识进行有机整合，既要提高这门课程的深度，又不能过分狭窄［4］。因此，《纳米材料》课程的教学内容选取依据主线和辅线明确、广度和深度统一、基础和前沿衔接、理论联系实际等原则来考虑。

科技发展日新月异，纳米材料的发展速度更是惊人，《纳米材料》的课程安排不仅要包括介绍纳米材料基础知识，传授与高分子专业相关的纳米知识，而且要紧跟纳米材料发展步伐，适时引入科研成果发展最新动态，培养学生的科技发展观，同时将材料绿色化理念纳入课程，培养学生绿色环保的意识，教学效果令人满意。具体教学内容主要包括：（1）概论，介绍纳米材料的基本概念、发展历史及分类，重点讲授纳米材料的判断依据。（2）纳米材料的结构、基本效应和性能，该内容是课程的重点也是难点。（3）纳米材料的合成及制备方法，重点讲授溶胶—凝胶法、微乳液法及纳米材料的自组装与模板合成。（4）聚合物基纳米复合材料，这是纳米材料和聚合物材料交叉发展的结晶，代表材料学科发展的一个强劲方向。重点介绍聚合物—无机纳米复合材料及聚合物—聚合物纳米复合材料，对当前的研究热点如聚合物/粘土纳米复合、环氧树脂基纳米复合、聚酯纳米复合、聚合物/碳纳米管纳米复合等体系进行详细讲授。（5）材料绿色化理念，先进材料的发展及应用在给人类及社会带来便利的同时也给环境带来了许多负面效应，高分子材料对环境的“白色污染”问题也日趋突出。尽早向学生传授环保意识非常必要。在材料的研发及应用过程中，不能只片面追求材料的性能与功能，忽视消耗的资源及对环境的污染，应将预防环境污染的战略持续应用于材料生产和使用周期全过程，以减少对人类和环境的危害。该章节内容介绍绿色纳米合成技术在纳米材料研究中的最新进展，结合专业引入绿色高分子相关概念，让学生了解材料绿色化的必要性及途径，培养学生绿色环保和可持续发展的意识。（6）纳米材料的应用，介绍其在电子、信息、军事、生物、化工、能源环保及日常生活中的应用。

三、教学方法探索

与专业基础课相比，学生往往不太重视专业选修课，但专业选修课是专业基础课的补充和扩展，是拓宽学生专业知识、提高学生综合能力的重要途径，因此有效的教学方法可以显著增强教学效果。

1.从身边常见的现象入手，提出问题，激发学生兴趣。

作为教师，大家都曾有过这样一个体验，自己讲课很尽责，但课堂效果并不好，学生的听课兴趣并不大，原因何在呢？我们不能将原因全部归咎于学生，最主要的原因应该是在教师方面，每个人都有过做学生的经历，当老师讲授的内容能够激起学生兴趣时，学生精神状态非常好，课堂效果自然而然就好。当老师教条式讲授内容时，虽然讲授的内容非常重要，但不能激起学生的兴趣，他们会觉得枯燥乏味、理论高深，为了应付考试、拿到学分而被动学习，课堂效果当然不好。

在开始讲授一门课程时，吸引学生的注意力、激发他们的学习兴趣和求知欲是至关重要的。开始讲授《纳米材料》时，我没有直接进入纳米材料相关主体内容的介绍，而是从司空见惯的现象入手，给学生提了几个小问题，让学生去思考。例如：对于日常所见的金属（金、铂、铜和铁等），都知道它们具有不同的颜色，这是常识。当这些大块金属被细分到一定小的尺寸后，黄灿灿的黄金变成了黑色，银白色的铂金变成了黑色，美丽的紫铜也变成了黑色……为什么会出现这种奇异的现象？我们知道蜜蜂会辨别方向，其实鸽子、蝴蝶、海豚，以及水中的某些细菌都有辨别方向的能力，经过长距离的出游后，为什么它们具有回归的本领？池塘里的荷叶出淤泥而不染，原因何在？晶体物质的熔点是一定的，但当其被细分成超微粒后，熔点会明显下降，如金的熔点是1064℃，当颗粒尺寸为10nm时，熔点降至1037℃，颗粒尺寸小到2nm时，熔点降至327℃，熔点为什么会变化？陶瓷通常是脆性材料，能将其变成韧性材料让陶瓷弯曲吗？……有些现象是我们司空见惯的，但没有仔细探究过原因，有些现象与我们所知的常识不符，无法用常识来解释……我先提出令学生感兴趣的问题，再让学生去思考，在学习的过程中去探索寻求解决问题的方法和途径，借此激发了学生学习的兴趣，最大限度地调动了其学习积极性，加深了对所学内容的理解。问题、兴趣教学法可以贯穿一门课程的始终，让学生从被动听课的状态转变为主动思考的状态，对提高教学质量非常有帮助。

2.运用直观、生动的多媒体教学手段。

教学手段是教师传授知识和学生吸纳知识所借助的媒体，对于不同的课程因其性质及涵盖内容不同，所适用的教学手段也不同。纳米材料的许多知识肉眼看不到，只有借助高倍显微镜才能呈现出其微观世界的奇妙缤纷，尤其是一些伟大的科研成果和纳米结构，仅用语言和文字来描述，无法形象的表达，学生理解起来非常困难，只有借助图像或动画才能生动形象地体现出来。再者，该课程涵盖的信息量非常大、知识更新速度非常快，传统的教学手段很难达到预期的效果。教师可采用现代化多媒体技术进行教学，利用视、听、说向学生提供包括图形、表格、照片、声音等大量的素材资料，必要时可进行动画模拟，生动活泼，有利于学生提高形象思维的能力，有效提高课堂教学质量，强化学习效果。例如在讲到人类具备操纵单个原子的能力时，我将1989年IBM苏黎世实验室科学家用STM的针尖搬动35个氙原子，精确定位“写”出了IBM字样的精彩图片用多媒体呈现出来，大大增加了学生学习的趣味性。在讲授碳纳米管的独特电学性能——电子只能在单层石墨片中沿纳米管的轴向运动，径向运动受到限制时，将碳纳米管的奇异结构——壁管侧面由碳原子六边形组成、两端由碳原子的五边形封顶的图片呈现出来，学生理解起来也就轻而易举。碳簇如C60、C70等的结构也非常奇特，学生看到其形貌后非常感兴趣。通过多媒体技术可以轻松地向学生输送信息量比较丰富的知识，完成以往板书教学无法完成的教学内容，大大提高教学效率；可以将抽象的问题进行直观性的表达，教学效果生动形象，学生乐于接受；多媒体技术还具有方便灵活的特性，对于难于理解的、学生感兴趣的内容，课下也可以反复观摩，非常方便。

3.学生参与课堂教学法。

课堂教学是学生学习的主要途径，传统的教学模式是教师按部就班地讲授，如同“填鸭”一样向学生灌输知识，在这种教学模式中学生处于非常被动的地位，教学效果并不理想。要加强教师和学生之间的交流，及时了解学生对课堂教学的反馈意见，让学生参与到教学过程中，发挥学生的主体作用，才能有效提高学生学习兴趣，充分调动学习积极性。让学生参与教学法即让学生当老师，使学生成为教学主体。对于学生感兴趣的、便于展开讨论的内容，让学生写成讲稿或做成课件来进行讲授，如聚合物基纳米复合材料，该章节内容与专业知识结合紧密，在专业知识的基础上，学生比较容易理解且能进行拓展，让学生自选一个感兴趣的主题来进行讲授。通过此途径一方面培养了学生语言表达能力、自学能力、独立思考能力和综合分析能力。另一方面，他们亲身经历查阅文献资料，对资料进行收集、整理和总结，做课件或写讲稿，直至最后站在讲台上进行内容讲授等一系列的过程，不但提高了学生利用图书馆、网络等资源的能力，而且让学生体验了此过程的复杂与繁琐，了解到教师在课堂上所讲授的内容是通过花费大量的时间和精力来完成的，学会尊重教师的教学成果，提高学习的自觉性。此外，还要了解学生感兴趣的知识内容，及时把握学生对课程的理解和掌握程度。学生参与教学法不但加深了他们对课程内容的理解，而且培养了他们的综合能力，这种教学方法深受学生的欢迎。

四、结语

纳米材料出现的重要科学意义在于它引领人们认识自然的新层次，在纳米领域发现新现象，提出新概念，认识新规律，建立新理论，为构建纳米材料科学体系新框架奠定基础［5］。在讲授《纳米材料》过程中，通过精选内容、探索问题教学法、兴趣教学法，采用先进的多媒体教学手段及学生参与课堂教学法，充分发挥学生的主观能动性，目的在于使学生了解有关纳米材料的相关知识，把握纳米材料的发展方向，引导学生从事前瞻性的科研活动。由于纳米材料的发展日新月异，需要不断及时更新授课内容，激发和保持学生的学习兴趣，有许多动态知识很难在课堂教学中及时补充更新，这也是有待进一步完善的问题。

参考文献：

［1］林鸿溢.新的推动力——纳米技术最新进展［M］.北京：中国青年出版社，2003.

［2］潘爱珍.纳米技术与纳米材料的现状和展望［J］.浙江海洋学院学报（自然科学版），1999，1（3）.

［3］马远荣.纳米科技［M］.汕头：汕头大学出版社，2003.

［4］徐国财.讲授前沿课程 促进教学相长［J］.化工高等教育，2004，（2）：93-95.

［5］张立德.纳米材料研究的新进展及在21世纪的战略地位［J］.中国粉体技术，2000，6（1）.

作者：李素敏 赵玉涛