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关键词:高分子化学与物理;教学改革;科学研究;创新能力培养
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)43-0083-02
一、《高分子化学与物理》课程特点
经过高分子科学与技术的快速发展,高分子的理论发展与应用已经渗透到物理学、化学、材料学、生物学等各个学科与领域,具有鲜明的学科交叉特色。高分子化学与物理的研究成果已经进入了我们日常生活的每个方面[1-6]。作为一门多学科交叉、实用性很强的学科,高分子对各个工业部门和科技领域的渗透作用已成为不争的事实,所以在现行中国高等教育的本科专业中,如化学、应用化学、材料化学、材料物理、复合材料、轻化工程、包装工程、纺织工程、生物工程和环境工程等许多非高分子专业都将高分子相关知识作为必修课和选修课。
非本专业《高分子化学与物理》教学的侧重点在于阐述现代高分子科学已成熟的基本概念、基本知识、基本原理和基本测试方法,对涉及高分子科学研究前沿的理论、测试方法以及高分子的新产品介绍等内容点到为止,该课程的学习为轻化工程专业学生开启了一扇通往高分子科学的窗户,引导学生了解高分子化学在高分子学科中的地位,通晓课程的主要研究对象和研究内容,为后续专业基础课的学习和高分子在染整中的应用奠定基础[1,2]。通过多年的教学实践证实,对于轻化工程专业(染整方向)的本科生来说,《高分子化学与物理》课程教学呈现以下几方面的特点。
(一)基础课程,衔接不够
对于轻化工程专业(染整方向)的本科生,高分子的学习显得尤为重要,一方面后续课程(如《纤维化学与物理》、《染整工艺原理》和《染料化学》等)的学习必须以高分子为学科背景,另一方面大学生的生产实习、创新学分实验、创新训练计划和本科毕业论文等实践性环节的开展也必须要有高分子基础,因此为了让染整方向的本科生了解和掌握高分子的基本理论知识和应用,开设了《高分子化学与物理》学科平台课程。该课程的学习必须以《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》的课程学习为基础,但江南大学轻化工程专业将《高分子化学与物理》课程设置在大二下学期,《物理化学》等课程也在此学期开设,因此课程开设时间过早,缺乏基础课程的知识,建议在大三上学期开设,以期获得较好的教学效果。
(二)内容多、学时少,课时紧张
《高分子化学与物理》课程主要包括高分子化学和高分子物理两个部分,其中高分子化学部分包括高分子科学的发展历史、发展趋势,基本概念、分类与命名、基本原理、高分子合成反应与方法等,涉及逐步聚合、自由基聚合、离子聚合、配位聚合和共聚合等;高分子物理部分则侧重于高分子的结构(如链结构、聚集态结构等)、分子运动、力学状态与转变,物理性能等。对于高分子专业的本科阶段,通常会开设《高分子化学》和《高分子物理》两门课程,分别在32至48学时不等;而对于轻化工程专业,只开设了《高分子化学与物理》一门课程,48学时,相对来说内容多、课时少。在这样的情况下,教学活动的有效开展、课程体系的完善、讲授内容的连贯与取舍等都显得非常重要,对任课老师是一种不小的挑战。
(三)注重理论,缺乏实践
《高分子化学与物理》是一门以实验为基础的自然科学,但轻化工程专业只开设理论学习课程,没有相关实验课程。为了使学生能够更好地掌握课程学习内容,同时培养学生的动手能力和分析、解决问题能力,提高学生的实验技能,相应的实验课程的开设显得非常迫切,能够让所学知识与理论在实验中得到验证,注重理论与实践的结合,让学生从最初的原料出发,选择合适的聚合方法与聚合反应,得到在实际生活中真正用得上的高分子产品。
二、教学改革举措
针对轻化工程专业《高分子化学与物理》的课程特点,结合本校的实际情况,要求学生在理解基本概念和掌握基础理论的基础上能够了解高分子的应用,重点培养他们的实践与创新能力,作者经过几年的教学实践和摸索,总结了几点教学改革举措。
(一)规划本科培养方案,合理调整课程设置
目前我校轻化工程专业的课程设置还存在一定的问题,建议对本科培养方案进行修改,在《高分子化学与物理》授课前完成《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》等基础课程的学习,这样才能提高学生的学习效率,增强他们的学习兴趣,便于更好地掌握相关理论与知识。
(二)多媒体资源课件与传统板书有效结合
多媒体课件具有丰富表现力、良好交互性和极大共享性等特点,它可以将枯燥乏味的理论知识直观化和形象化,能够充分调动和发挥学生学习的积极性和主动性。但在运用多媒体教学的同时也出现了诸如教师几乎不写板书,学生不记笔记等问题,严重影响了教与学的质量。建议对任课教师的教学大纲、考核方式、教学难点与重点等相关教学文件进行监督,要求授课过程中课件放映与传统板书相结合,将学生上课情况、学生主动参与积极性、平时作业等与学生的最终成绩挂钩,进行综合评定。
(三)增设实验课程,提高学生实践能力
《高分子化学与物理》是一门理论与实践相结合的课程,实验课是对理论课学习的有效补充,通过直观的现象和结果验证理论学习的真实性,帮助学生理解所学理论知识,因此实验课的教学显得尤为重要,建议在轻化工程专业开设实验课程,但涉及的实验众多,要求任课老师充分考虑实验的可操作性、重复性和可行性等方面,认真编写实验讲义。此外,学校和学院应重视实验室配套设施建设,突破实验教学完全依附于理论课程教学的传统框架,增加启发式实验和创新性实验所占比例额,注重验证性实验、启发式实验和创新性实验有效结合,开动学生的思维,发挥学生的潜质,提高学生的创新意识。
(四)理论联系实际,注重启发式教学
《高分子化学与物理》是一门相对来说比较抽象、枯燥的课程,但它也是一门应用性很强的课程,高分子材料用途广泛,遍及现代社会生活中衣、食、住、行、用等各个方面,因而在课程讲授时注重理论联系实际,将抽象的概论、理论与实际应用有机结合,将对课堂教学效果起到重要的促进作用。
三、创新能力的培养
(一)培养方案中开设新生研讨课和专业导论课
为了提高学生对专业的认同感以及学生的学习兴趣和热情,可以尝试在本科培养方案中针对大学新生开设新生研讨课和专业导论课,以趣味讲座和座谈的方式进行专业介绍,了解专业背景,告知学生轻化工程这个专业是以化学与高分子为学科背景的,加强学科平台课程的学习至关重要。
(二)实施学生双导师制
全面推进学生双导师制是确保创新型人才培养的重要手段,企业导师和校内导师组成课程小组,共同确定课程教学大纲、教学内容、教材及承担教学任务,使专业理论课程与行业实际需求紧密结合。
(三)强化实验课程学习和创新能力培养
实验课程采用自主设计实验,在实验大纲的规范下完成实验要求,将验证性实验、启发式实验和创新性实验有机结合。在国家大学生创新创业计划项目、江苏省大学生创新创业计划项目和江南大学大学生创新训练计划项目等资助下,实现学生创新训练的全参与和全覆盖,指导教师从选题开始就应该注重基础理论知识在创新实验中的应用,达到学以致用的目标。
(四)强化学生的毕业论文(设计)指导
毕业论文(设计)是学生毕业离校前最后一个实践性环节,也是所学基础理论知识得到充分应用的关键环节,因此可以从课题的选择、采取的技术路线、拟采用的研究方法和达到的预期目标等方面进行合理规划与设计,充分发挥学生所学知识与理论的应用,提升学生运用知识的综合能力,强化学生的专业基础。同时,轻化工程专业的毕业生中从事与高分子相关行业的人数众多,学科交叉特色鲜明,为学生的出国深造、攻读研究生和就业奠定坚实的高分子基础。
四、结语
根据国内外行业需求和自身特色,通过教学改革与实践,围绕复合型、创新型染整专业技术人才的培养目标,通过理论与实践相结合、教学和科研相结合、校内与校外相结合、科学素养与人文情怀相结合的人才培养模式,注重理论知识的传授与学生创新能力的培养相结合,全面提高和调动学生的学习积极性和学习兴趣,为学生的学习与工作奠定坚实的基础。
参考文献:
[1]徐晓冬.非高分子专业《高分子化学与物理》教学中的几点体会[J].高分子通报,2010,(5):74-78.
[2]刘兆丽,曹亚峰,谭凤芝,李沅.非高分子专业高分子化学与物理教学的几点探索[J].科教导刊,2013,(1):82-83.
[3]喻湘华,鄢国平,李亮,吴江渝,郭庆中,曾小平.高分子化学与高分子物理课程教学改革与探索[J].化工时刊,2011,25(3):68-70.
[4]胡建设,周爱娟,王宏光.高分子化学与物理实验教学探索与实践[J].高分子通报,2010,(5):70-73.
关键词:高分子化学实验;协同创新;实验教学;建设
中图分类号:G642 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2013)33-013-01
高分子化学主要包括高分子化学、高分子物理以及高分子工艺。高分子化学主要就是研究高分子化合物合成、化学反应、物理化学、加工成型以及应用等方面的一门综合性学科。
一、高分子化学实验研究
霍夫曼和库特尔在1909年第一次提出C5H8的热聚合专利。一年后1910年海利斯和麦休斯用钠实验,也得到同样的结果C5H8。长期以来,人们对高分子物质研究也取得了一定的成果。有机化学家毕克斯在1920年的《关于聚合反应》一文中,明确提出,成为环状化合物和成为共价键结构的长链高分子化合根本不是一回事。在1922年,发现橡胶“溶液”仍然具有胶体性质。又于1924年明确提出了天然橡胶分子是高分子量的大分子,同时,将其溶于任何物得到的胶体和小分子结合得来的胶体不一样。分别在1926年和1928年,斯本先、多尔(1926)以及施道丁格(1928)同样认为纤维素分子可以从一个晶胞长入另一个晶胞而成为直链形状,而施道丁格并进一步提出,纤维素和橡胶分子的晶胞的大小或晶体的大小与线形高分子的长度无关,之后又在1930年,更进一步提出了高分子稀溶液的粘度和分子量之间的关系,从而引起了定量测定高分子分子量的兴起。1932年,施丁格发表了一部关于高分子有机化合物的总结性论著,标志高分子化学的建立。在此之后,高分子化学理论迅速发展,高分子工业也蓬勃兴起。尤其是1949年之后高分子化学的系统研究大规模地开展起来。
二、协同创新影响下的实验教学项目建设
在新形势下,科学技术正在不断发展,高分子材料也被广泛应用,这为基于协同创新的高分子化学实验提供了可能,加强了其与其他科之间的联系,进行了一系列的综合性以及创新性的实验教学项目的建设。
1、有机结合高分子化学、物理实验
由于高分子材料合成后是要对分子量和其分布量测定的,同时,对于高分子的乳液、溶液镍都也要进行测定,所以必须做到有机结合高分子化学实验和高分子物理实验。通过对高分子化学实验的安排,完成这些必要性能的测定。
2、结合高分子化学实验和食品质量标准
在实验中让学生学会思考、探索,将知识结合到实践中,学会解决问题,是以获得的丰富经验。就如环氧丙烷交联淀粉的制备,考虑它的应用范围,它属于一种粘稠剂,之前还做过食品添加剂,但是,它不符合《食品安全法》,其里面含有一定的氯元素的毒。因此学生对食品添加剂中高分子材料的应用作了研究,为保证聚合物的化学实验进行做了保证,同时,也让学生掌握了这种食物添加剂的检测办法。
3、结合高分子化学实验与药剂学实验
随着新型人才培养的需要,我们结合高分子化学实验与药剂学实验并且在实验中心增设了药剂学实验室。如高分子材料中的羧甲基纤维素钠就是药剂学常用的一种,我们同时也做过很多羧甲基纤维素钠方面的合成实验,甚至在最后得到一种混悬型液体药剂。这种药及对一些皮肤炎症(湿疹、荨麻疹以及丘疹等)效果十分好。
4、高分子化学实验结合固体废弃物处置
随着社会的进步,人们生活水平也有逐步提高,但是白色污染也日益困扰这我们,因此我们对这些高分子材料的废物回收工作必须加以重视,比如生活中最常见的,我们喝过的矿泉水瓶,它们都是聚对苯二甲酸乙二醇酯的,为此我们必须重视对这种高分子材料的矿泉水瓶进行回收,同时思考解决方案(乙二醇降解法),对其加以回收再利用。
5、协同创新影响下的高分子化学实验和水处理技术的结合
自2004年起,环境工程方面的水处理实验室就已开始运行,并将高分子材料运用在其中。为此,我们还专门开设聚苯胺的制备和它对铬离子吸附性进行研究。第一步,用溶液法制备聚苯胺;第二步,把制好的聚苯胺放在有铬离子的水质中;第三步,通过单因素分析实验得出结论:PH值对铬离子的吸附性影响很大。特别是PH值等于3时,去除率是最大的。通过实验,让我们认识到高分子材料对环境和水质方面的影响,为保护环境做了巨大贡献。
6、结合高分子化学实验和塑料成型工艺
由于新型创新人才培养的需要,我们必须加强对学校中实验基地建设,对学生接触塑料成型工艺一高分子化学实验结合到一起讲授,对学生开拓视野以及提高学习兴趣有很大影响,同时加强学生对此的了解。
综上所述,结合多门科学对高分子化学实验教学内容的建设意义十分重大,为此,我们在《高分子化学实验》中,增加了其与其它学科的紧密联系,保证实验内容的全面性、创新性以及导向性。
参考文献:
[1] 李青山,徐明双.微型高分子化学实验与思维创新教育[J].大学化学,2010(12).
论文摘要:高分子化学是研究高分子化合物的合成、化学反应、物理化学、物理、加工成型、应用等方面的一门新兴的综合性学科。那么,高分子化学具体内容及高分子与生活、高科技的发展关系如何呢?以下作简单介绍。
人类从一开始即与高分子有密切关系,自然界的动植物包括人体本身,就是以高分子为主要成分而构成的,这些高分子早已被用作原料来制造生产工具和生活资料。人类的主要食物如淀粉、蛋白质等,也都是高分子。只是到了工业上大量合成高分子并得到重要应用以后,这些人工合成的化合物,才取得高分子化合物这个名称。但提到合成高分子材料(聚合物)的应用与发展,人们在想到它们极大地方便我们的生活的同时,很多人会想到“白色污染”,甚至将水污染、大气污染等各种环境问题的产生怪罪于高分子,这说明他们对高分子并不十分了解。当今社会高分子的功用无处不在,而人们认识高分子时,往往忽略了它带给人类生活的巨大变化和种种利益,不了解它为人类文明做出的贡献是巨大的。
一、高分子化学的内涵
1.何为高分子化学
顾名思义,高分子就是相对分子质量很高的分子,它是高分子化合物的简称。高分子化合物,又称聚合物或高聚物,是结构上由重复单元(低分子化合物—单体)连接而成的高相对分子质量化合物。高分子的相对分子质量非常的大,小到几千,大到几百万、上千万的都有。我们有时将相对分子质量较低的高分子化合物叫低聚物。高分子化学作为化学的一个分支,同样也是从事制造和研究分子的科学,但其制造和研究的对象都是大分子,即由若干个原子按一定规律重复地连接成具有成千上万甚至上百万质量的、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子,称为高分子、大分子或聚合物。
2.高相对分子质量与高强度
相对分子质量和物质的性质是密切相关的,是决定物质性质的一个重要因素。只有相对分子质量高的化合物才有一定的机械力学性能,才能作为材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯,都是直链的烷烃化合物,但是分子量变化很大,其机械力学性能因而也有极大的区别。
3.高分子科学的主要内容
既然高分子化学是制造和研究大分子的科学,对大分子的反应和方法的研究,显然是高分子化学最基本的研究内容。高分子科学不仅是研究化学问题,也是一门系统的科学。高分子科学的主要内容有:如何将低分子化合物连
接成高分子化合物,即聚合反应的研究。高分子化合物的结构与性质关系。不同性质的高分子,其结构必然是不同的。为了得到不同性质的高分子,就要去合成具有特殊结构的高分子。
二、高分子材料化学的应用
材料是人类社会文明发展阶段的标志,是人类赖以生存和发展的物质基础。它是指经过某种加工,具有一定结构、组分和性能,并可应用于一定用途的物质。上世纪半导体硅、高集成芯片、高分子材料的出现和广泛应用,把人类由工业社会推向信息和知识经济社会。可以说某一种新材料的问世及其应用,往往会引起人类社会的重大变革,材料是人类文明的重要标志。如果说现在人人离不开高分子材料,家家离不开高分子材料,处处离不开高分子材料,是一点也不过分的。高分子化合物的最主要的应用是以高分子材料的形式出现的,高分子材料包括了塑料、纤维、橡胶三大传统合成材料,另外许多精细化工材料也都是高分子材料。
第一,塑料:一类是通用塑料,如容器、管道、家具、薄膜、鞋底与泡沫塑料等等;另一类叫工程塑料,其强度大,如汽车零部件、保险杠、洗衣机内的滚筒、电器的外壳等。
第二,纤维:人们开发出聚酯、尼龙、腈纶、维尼纶等高分子化合物,通过不同的加工,生产出了各种纤维制品,极大地满足着人类的需要。
第三,橡胶:天然橡胶的种类和品质都受到很大的限制,于是科学家们不断开发出了各种人造橡胶,如丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。
第四,精细化工:比如使得我们的世界变得丰富多彩的各种涂料产品,如家具漆、内外墙乳胶漆、汽车漆、飞机漆等。女孩子用的指甲油,使牙齿变白的增白剂也都是涂料。还有万能胶、建筑用胶、医用胶、结构胶等黏合剂,以及各种吸水树脂等都是高分子产品。
三、高分子化学与高科技的结合
当今社会,人们将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱,而材料又是能源和信息发展的物质基础。自从合成有机高分子材料的那一天起,人们始终在不断地研究、开发性能更优异、应用更广泛的新型材料,来满足计算机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空间工程和机械工业等尖端技术发展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展,出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。
随着生产和科学技术的发展,许多具有特殊功能的高分子材料也不断涌现出来,如分离材料、光电材料、磁性材料、生物医用材料、光敏材料、非线性光学材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活跃的领域,下面简单介绍特种高分子材料:功能高分子是指当有外部刺激时,能通过化学或物理的方法做出相应反应的高分子材料;高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。它们都属于特种高分子材料的范畴;特种高分子材料是指带有特殊物理、力学、化学性质和功能的高分子材料,其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料(化学纤维、塑料、橡胶、油漆涂料、粘合剂)的范畴。
第一,力学功能材料:强化功能材料,如超高强材料、高结晶材料等;)弹性功能材料,如热塑性弹性体等。
第二,化学功能材料:分离功能材料,如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等;反应功能材料,如高分子催化剂、高分子试剂;生物功能材料,如固定化酶、生物反应器等。
第三,生物化学功能材料:人工脏器用材料,如人工肾、人工心肺等;高分子药物,如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等;生物分解材料,如可降解性高分子材料等。
可以预计,在今后很长的历史时期中,特种与功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主要方向。
四、高分子化学的可持续发展
研究高分子合成材料的环境同化,增加循环使用和再生使用,减少对环境的污染乃至用高分子合成材料治理环境污染,也是21世纪中高分子材料能否得到长足发展的关键问题之一。比如利用植物或微生物进行有实用价值的高分子的合成,在环境友好的水或二氧化碳等化学介质中进行化学合成,探索用前面提到的化学或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子,以及用合成高分子来处理污水和毒物,研究合成高分子与生态的相互作用,达到高分子材料与生态环境的和谐等。显然这些都是属于21世纪应当开展的绿色化学过程和材料的研究范畴。
参考文献
Abstract With the continuous improvement of our demand for foreign exchange and learning, all universities across the country have offered bilingual courses of various courses for their own situations and the actual needs of training talents. School of Material Science and Engineering, Tianjin Polytechnic University has opened many bilingual courses, the "polymer chemistry" is carried out earlier, and it’s a course of more successful bilingual teaching, this paper summarizes the work of this course teaching and some experience in our school, to explore and communicate with colleagues.
Keywords bilingual teaching; Polymer Chemistry; college teaching; teaching experience
?p语教学是高校通过将英语及英文教材以不同比例加入到授课语言及教学内容中的一种授课方式,主要是为强化英语学习、提高学生素质、培养学生追踪科技前沿发展和顺利参与各方面生产、经贸等领域国际交流的能力。[1]双语教学是以提高英语学习效率为目的的,是我国融入世界经济、贸易、文化等活动必须工具;[2]是为培养高水平复合人才、与国际尽快接轨,而在展开的教学革新尝试,目前在全国各省市、各类高校均有尝试。[3]双语教学最初是素质教育和高水平人才培养探索的突破口,目前已成为很多高校走向一流大学、一流学科的必经之路,“育人为本”是双语教学的最终目标。[4]
高校双语教育模式的选择,应从本校的具体情况、学生的英语水平和接受能力几方面出发。循序渐进地增加英语的比例,合理分配中英文教学内容和重点,根据教学的具体情况调整和完善教学安排和方法。通常我国高校的双语课教学有4种开展方式:[5]
(1)渗透型。开始时将少量的适合章节和内容加入课程中,将名词和术语解释作为英文教学必备的环节;逐渐增加英文习题的练习和分析,课后布置学生进行英文原版教材的学习阅读;根据学生的学习效果逐步加大英语在课上的应用比例,最终达到全英文授课的目的。这种模式,适用于学院、系的整体教学安排朝全英文、半英文授课方向发展的高校和学院。
(2)渐进型。是在低年级主要以强化英语能力为主,在高年级逐步开设以英语作为授课语言的专业课。学院或系要统筹安排课程,低年级时加强安排英文能力的提升;高年级开设英文授课专业课。也就是一年级英文课比重大;二年级减少英文课比重,用英文专业课程进行补充;三年级进一步提高双语、英语授课比例;四年级全部采用英文授课。这种与第一种类型的操作方式相似,都是适用于学院、系的整体教学安排都朝全英文、半英文授课方向发展的高校和学院。对学生和学校整体的要求均较高,目前仅有少数高水平大学的个别学院采用了这两种方式。此外还聘请大量外籍教师,保证全英文的学习和生活氛围。
(3)穿插型。基本采用中文为主的授课方式,在掌握专业课内容要的基础上,对学科进展类、概念类的内容,进行英语讲解并布置英文阅读、自学内容;而对于需要重点掌握的知识要英文讲解,且要通过汉语认真解释,并通过习题和练习对知识的学习进行强化。此法容易操作,适应面广,不仅学习了知识,而且介绍了该知识的英文表述,有利于学生发散思维、开拓视野。有的高校以英文为主,只用中文对教学重难点进行强调和解释,这要求教师有熟练的英文口语运用能力和表达能力,也提高了对学生的要求。
(4)选修型。开设全英文授课的专业选修课或非专业选修课,对学生不做强制性要求,可以评自己的兴趣和目标进行自主选择。这种课程的开设,可由母语为英语的外籍教师负责,也可以由英文水平高的普通教师承担,适用于各种类型的高校。
双语教学不是一门课程或某一个教师凭自身的努力可以完成的任务,是需要教学管理及师生共同配合,并结合高校自身的实际情况,进行计划、安排和组织才能达到最佳效果。针对目前国内双语教学的现状,天津工业大学“高分子化学”教学团队面向我校自身特点,制定和适合我校学生的双语教学计划和方案。主要有以下的条件和特点:
1 “高分子化学”双语教学的条件
天津工业大学是以纺织及合成纤维的研究与人才培养为特色的地方性高等院校,材料科学与工程是我校的优势学科,具有很长的历史和较强的研究实力。因而面向相关专业的学生开设双语专业课程,是进一步提高我校人才培养素质和水平的需要,也是延续我校强势学科研究实力、提升研究水平的需要。因而从有机材料类专业的第一门专业课“高分子化学”开始,即开设双语课程有利于使学生及早地接触专业的英语知识,接触到学科的国际前沿,为后续课程双语教学的实施做好铺垫。我校开设“高分子化学”课程双语教学具备一些特定条件。
1.1 教师具有扎实的英语基础
首先从师资力量看,我校从事“高分子化学”课程教学的教师共有6名,全部为具有博士学历的中青年骨干教师。其中1人具有海外留学经历,其他5名教师也都有在海外学习或工作的经历,具有扎实的读写水平和很强的听说能力。教师每年都会在国际高水平期刊上发表数篇研究文献,不断提高自身的研究能力和外文使用能力,保证了“高分子化学”双语课程的教学效果。
1.2 教材具有广泛的认可度
我们所选取的原版参考教材是在国际上广被认可的通用教材,由George Odian编写的Principle of Polymerization,目前已更新到第四版。该教材从知识体系框架的构筑到细节概念的介绍、铺陈都与我们选用的汉语教材――潘祖仁编写的“高分子化学”,有很好的契合,二者相辅相成,因此无论教师备课,还是学生的参考学习都很容易两相对照,平顺推进。
1.3 教学成果有实际需求
天津工业大学是以化学纤维和中空纤维膜为研究侧重的院校,学校各级都很重视科研发展。每个研究室和相应的教师都需求大量的高素质的研究生和助研工作。每学年都会有相当数量的本科生进入到教师研究小组去从事科研工作。接触到实际科研工作的学生更能体会到专业英文及其系统学习的重要性,因而更能认识到双语教学的必不可少。
2 “高分子化学”双语教学的侧重点及办法措施
2.1 专业知识的传授为侧重点
双语教学是以英文为载体,传播专业知识的课程,英文中的词汇、语法等都不是教学重点。但英语能力的确成为制约学生顺利学习的最大困难。“高分子化学”是提供对专业最基本理念和认知的课程,因此学生对该课程的学习效果要求很高。因而对双语教学的感受也不尽相同,首先英语基础好的学生,虽刚开始对英文授课不适应,但经短暂调整和努力就能进入状态,以英文的思维方式理解概念和理论,这对于其后续的课程的双语教学有很大的帮助;英语基础一般的学生,不能完全跟上教学内容,课后要在预习、复习,对照英、汉教材的区别,努力赶上进度;英语基础差的学生,长时间的努力仍跟不上双语教学进程,相当的时间精力花费在自学汉语教材上,英文课程的内容基本不能理解,最终厌学、弃学。总之,问题的最关键症结是,双语“高分子化学”是专业课程而不是英语课程。如果不能够实现顺利传授专业知识的目的,则达不到改革尝试应有的效果。
因而我们提出,我校的“高分子化学”双语课程要牢牢把握专业知识传授为主线,辅助相应的英语表述;使学生尽可能地把握专业知识的前提下,全面了解“高分子化学”知识的脉络和英文描述,为扩大学生的词汇量和知识面尽最大的努力。在课堂的授课过程中,注重使?W生了解不同文化和思维模式下,相同知识和认知的获得的路径不尽相同。使学生通过英文内容的讲授,了解近现代西方创新、科研的模式和方法,从而培养学生与国际接轨的创新能力。这种专业为主、语言为辅的教学理念,使“高分子化学”双语课程成为学生了解学科发展前沿动态的一个媒介。
2.2 教学注重理论与实践相结合
为提高学生对教学内容的理解和掌握程度,我们开设了“高分子实验”和“大型综合实验”等实验课程。为进一步锻炼学生的英文专业知识运用能力,我们要求学生参加国外知名专家的英文专业报告会,并对报告内容进行总结和整理,消化专业知识。不仅提高了学生听说专业英语的能力,也检验了“高分子化学”双语教学的教学效果,另外也为学生打开国际视野提供交流平台,使其认识到双语教育的必要性。
关键词 翻转课堂 高分子合成工艺学 实施 效果
“高分子合成工艺学”是高分子材料与工程专业的一门重要的专业课。学生在学习了“化工原理”、“高分子化学”和“高分子物理”等专业理论基础课程后,进一步研究高分子化合物生产工艺的重要课程。高分子合成工艺学承担着如何将理论运用到实践中去,并进一步提高学生实际应用能力和技术创新能力的任务,是培养高素质应用型人才的关键因素。要求学生掌握高分子合成的具体实施方法,重要品种的生产工艺,各种聚合方法进行工业化生产的特点、配方原理、流程组织原理。加深对于生产工艺观点的认识,将理论与实际相结合,提高处理和解决实际问题的能力,为今后从事的科研和生产工作打下坚实的基础。通过该门课的学习,培养学生的工程意识,使其掌握高分子合成的基础技能并初步具备从事高分子材料的研究和开发能力。具备分析问题和解决工程技术实际问题的能力,培养学生的工程素养和创新能力。
该门课程内容不仅涵盖大量高分子化学、高分子物理等较难理解的理论知识,还包括了许多具体产品品种在工业生产中有关具体实施方法。如自由基聚合包括本体聚合、悬浮聚合、溶液聚及乳液聚合四种实施方法。四种方法聚合原料组成、设备的选择、条件控制及影响因素各有区别。同一品种可用不同的方法去生产,但所得产品性能差别较大。如聚氯乙烯的生产,可用自由基本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合及乳液聚合进行生产,但产品最终状态不同,性能不同。一具体的聚合物如何去选择实施方法,需要同学掌握较多的知识,每种聚合实施方法特点要了然于心。这就要求学生需掌握的内容较多,故无论对学生还是教师都有较高要求,在具体教学中存在较多问题。若以传统教学方法进行实施,其教学效果往往不尽理想。
翻转课堂(Flipping Classroom,颠倒课堂、颠倒教室)是近年来出现的一种新的课堂教学组织形式,不同于老师课堂教,学生被动听课、课后做作业的传统教学方法。该教学形式完全颠倒,学生先课前学,师生在课堂上共同完成答疑、探究和互动交流等活动的一种新型的教学模式。该教学理念起源于美国科罗拉多州落基山林地公园高中两位化学老师Jon Bergmann和AaronSam。他们将各种讲解视频上传到网络,学生随时随地可以进行学习,这种新的教学形式故此引起广泛关注。
翻转课堂的出现,为教学提供了一种新的教学理念和方法。本研究通过在高分子合成工艺学教学中进行教学实践,力图以学生为中心,从而提升学生的学习积极性、主动性及各项综合能力,并探索翻转课堂在高分子合成工艺学课程中较合适的教学流程。
韦军等主编的《高分子合成工艺学》,华东理工大学出版社。该书共包括十二章内容,第一章绪论,第十一章特种高分子合成工艺,第十二章是聚合反应设备,其余章节是自由基聚合、缩合聚合、阴阳离子聚合及配位聚合,该门课共计48学时。各部分按照先理论后以具体产品的工业实施方法进行讲解。理论部分较抽象,学生不易理解;而实际的生产,同学们又没有参与过,对于大的生产设备学生又没有概念。如自由基聚合实施方法包括本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合及溶液聚合,四种实施方法相近学生易于混淆。若采用传统的教学方法,学生掌握较困难。基于@四种实施方法的理论知识在高分子化学中已涉及,故以自由基聚合的讲解为例,一班采用传统教学,另一班进行翻转课堂,两种教学方法进行对比教学。
传统教学班级按照“简单预习-教师课堂讲授-课后作业”的流程进行。而在翻转课堂的班级,基本教学流程采用,“老师提前按照内容提出问题-布置学生提前看材料-准备讲解材料-课堂学生讲解-教师答疑-互动讨论-做练习-总结提升”。在此过程中,以学生为中心,学生占主导地位,教师起辅助作用。教师提前将有关视频及PPT资料上网到网络课程教学平台,并预设几个问题。学生通过查看网上资料及查阅有关文献,把有关问题解答,并准备好课堂将要讲解的PPT、资料等。在课堂上主要内容由学生进行讲解,有疑惑的地方由老师进一步讲解,师生之间进行讨论,而后通过做作业,进一步巩固、提升。
在高分子化学课程中己涉及到自由基聚合的四种实施方法定义、机理等有关基础知识,在讲解高分子合成工艺学的有关章节时,就可以翻转课堂的教学方法进行。如在讲解自由基悬浮聚合工艺时,提前布置给学习,复习悬浮聚合与自由基聚合的其它三种方法在定义、组成、特点、机理等方面的异同,并准备有关发言材料。学生讲完后,老师及时抓住问题,提问悬浮聚合与溶液聚合和乳液聚合的主要区别,悬浮聚合的分散体系如何保持稳定,一步步让学生深入思考分散剂的分散稳定机理,不同种类分散剂的稳定机理是否相同。而后,进一步强调搅拌在悬浮聚合中的必要性。搅拌使单体分散为小液滴,是悬浮聚合反应的先决条件,而分散剂不能自动将单体分散为微小的液滴,使分散的液滴稳定――后决条件。采用传统教学与翻转课堂相结合的教学方法,使同学们轻而易举地就理解掌握原本难免懂的理论知识了。
通过用传统教学及翻转课堂两种教学方法的实施,发现传统教学的班级,学生处于被动学习,积极性不高,知识掌握有限,综合能力提高有限,期末成绩差于另一班级。而实施翻转课堂教学的班级,学生配合老师主动思维,而不是被动听课。从而使学生自主学习的积极性明显提高,获取知识的动力较大,掌握的知识较多,同时通过课堂展示自己的机会,使学生的综合能力大大提高,且期末成绩明显高于另一班级。