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【关键词】高分子材料与工程专业;现状;发展前景
一、简析高分子材料与工程专业及其发展现状
(一)高分子材料与工程专业的演变过程
高分子材料又称为聚合物材料,它是高分子化合物和其他添加剂混合构成的单元共价构成。早在1953年,我国就设置了高分子类专业,很多高校陆续设置了高分子类专业,比如:化学纤维、高分子化学、复合材料等专业。随着我国经济的飞速发展,为高分子材料和工程专业的结合和发展创造了良好的条件,为了培养具备高分子材料和工程方面的高素质人才,教育部于1998年将与高分子材料相关的工科类专业统一称为“高分子材料与工程专业”,这一历史性的创新将迎来崭新的发展,期望我国能在高分子材料的合成改性和加工成型等领域有很好的研究和突破。高分子材料与工程专业的课程设置主要有有机化学、物理化学、高分子化学、高分子物理、聚合物流变学、聚合物成型工艺、聚合物加工原理、高分子材料研究方法等理论知识,力图造利于我国在科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营等领域的发展,推动我国新领域的开发、研究,增强国力,在世界经济中站稳脚跟。
(二)高分子材料与工程专业的发展现状
材料是人们赖以生存的物质基础,高分子材料与我们的生活息息相关,小到日常使用的毛巾、鼠标、油漆,大到汽车轮胎、防弹衣,玻璃钢等等,都在不断满足着人们的种种需求。我国的高分子材料的消费水平还处在一个很低的阶段,高分子材料的生产量无法满足市场的需求,高分子材料的品种、制造工艺、技术等等都远远比不上世界发达国家的水平,资源的浪费和低利用率,以及对环境的污染等等都亟待解决。同时,高分子材料与工程专业人才的就业情况不是很好,截止到2012年,全国以高分子材料与工程专业招生的学校达到145所,其中教育部直属院校18所,国防科学技术工业委员会院校5所,地方院校119所,其它3所,主要分布在北京、湖南、江苏、河北等27个省和自治区、直辖市,招生人数也在逐年增加,但是毕业人员的就业情况却与之不匹配,很多学习这个专业的人才在毕业以后却没有从事与该专业有关的行业。此时,我们需要重新审视,如何保证培训质量和就业问题,培养怎样的高级工程技术人才,才能满足社会对高分子材料与过程专业人才的需求。与此同时,我们还需要从环境、能源方面去考虑,节约能源、利用新能源、回收利用可降解的产品,保护环境,减少资源的浪费。
二、高分子材料与工程专业的发展前景
高分子材料独特的结构决定了它很容易被改变结构和再加工,这个特点是其他材料不可比拟、无法取代的优异性能,从而被广泛应用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域,并已成为现代社会生活中不可缺少的材料。高分子材料与工程专业的结合是任何行业不可或缺和取代的,小到穿衣吃饭、电脑手机,大到建筑楼房、航空航天。直观数据显示,高分子材料与工程专业的就业率还是很高的,达到了92%以上。21世纪以来,中国高分子材料工业取得了令世人瞩目的成就,实现了历史性的跨越。作为轻工行业支柱产业之一的塑料行业,合成树脂、塑料机械和塑料制品近几年一直保持高速增长,从建筑、装饰、家电、电子电器、汽车、玩具、办公设备等行业日益广泛的应用发展来看,也显示了中国高分子材料与工程专业强劲的发展势头。尽管高分子材料与工程专业还存在着很多的不足,但是它的发展前景还是很好的,市场的需求量也很大(包括橡胶、塑料制品、复合材料等等)。在当今的新形势下,我们面临的是挑战,同样也是机遇。我国要想缩短与世界发达国家之间的差距,需要加大高分子材料与工程方面的研究、生产、投入和应用,教育部门应当规范化办学,适当的控制招生规模,提高教学质量,调整高分子材料与工程专业的技术知识结构体系,模拟创业训练,培养科学研究、应用研发、生产工程技术、营销管理等方面的人才,以此来适应社会经济的发展。据调查显示,72%的高分子材料与工程专业学生可以在科研、教学、企业等领域得到很好的发展,他们在毕业以后能很快找到工作,既可以从事高分子材料的研究,也可以从事加工工艺技术的开发或者是在商检、质检等部门从事材料的检测等等,其薪资也属于中等水平。
总结:
高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。随着社会经济的迅速发展,我国人民的可支配收入逐渐增加,城市化的进程不断加快中,人们对更高水平、更高科技化的产品需求加大,绿色环保成为未来发展的需求,因此,社会需要高分子材料与工程专业的专业性人才。有关高分子材料与工程专业的行业有很多,而且涉及范围很广,高分子材料与工程专业的就业前景广阔,影响着我们的日常生活(包括生产、教育、建筑、电子计算机、军事等领域),并发挥着不可或缺的作用。我国的高分子材料与工程专业存在着很多不足,需要我们与时俱进,在教育、科学、汽车、军事等各个领域加大投入和创新,运用新材料、新技术,适应社会经济的发展,不断改革和创新,从而带动我国经济的飞速发展,提高我国的生产力和科技水平。
参考文献:
[1]赵长生. 高分子材料与工程专业发展与教育现状[A]. 中国化学会高分子学科委员会.2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C].中国化学会高分子学科委员会:中国化学会,2011:1.
[2]赵长生,顾宜.高分子材料与工程专业发展与现状[J].塑料工业,2008(01):70-71.
关键词: 功能高分子材料 课程教学 教学探索
功能高分子材料是建立在高分子化学和高分子物理基础上,并与物理学、医学甚至生物学密切联系的一门综合性课程,在培养高分子材料专业人才过程中占有重要地位。功能高分子材料课程涉及的领域非常广泛,涵盖功能高分子的主体内容,如反应型高分子材料、导电高分子材料、液晶高分子材料、光敏高分子材料、吸附性高分子材料、医用高分子材料、高分子功能膜材料等。通过本课程的学习可以拓宽学生的知识面,认识高分子学科与相关学科的交叉、渗透,以及相辅相成发展的客观规律,夯实高分子专业的知识基础。该课程教学质量的优劣决定了学生能否深入了解功能高分子材料的制备、表征和应用,对培养学生的专业综合能力非常重要。
我校功能高分子材料课程是在大三的下学期开设,考虑到这个阶段的学生面临考研复习、实习及为未来就业做各种准备等问题,较难静下心来对课程进行深入学习,而且采用传统的教学方法已经难以达到满意的教学效果。针对这些现象,结合我校高分子材料专业的实际教学情况,我们对功能高分子材料课程的教学方式和手段、教学方法、考核体系等进行了探索和改革,以期提高学生的学习兴趣和主动性,取得良好的教学效果。
1.讲好绪论课,激发学生的学习兴趣
功能高分子材料主要研究的是新的制备方法、性能表征、构效关系、应用开发等,其教学内容具有多、杂、广、深的特点,要使学生在32个学时中,学习并掌握其全部内容确实存在困难。因此,有必要精选授课内容,认真讲好绪论课,激发学生的自主学习兴趣。我们在绪论课上从功能高分子材料的发展历史讲起,着重介绍课程特点、课程主要内容及学习方法,特别突出学科的新兴前沿和不断完善,说明本课程所涵盖的研究领域,让学生认识到该课程的重要地位,明确学习本课程的目的、任务、意义及要求,通过绪论课的学习对本课程产生兴趣,从而促使他们积极主动地学习课程,为后续章节的教学奠定基础。
2.增加新颖和实用的教学内容
功能高分子材料是高分子材料中发展最快的领域,每隔一段时间都有新的研究成果诞生。从事功能高分子材料教学工作的教师更要把握时代脉搏,了解最先进、最前沿的技术,不断调整、丰富和更新教学内容,利用多媒体教学及时地把最新的功能高分子材料的研究成果介绍给学生,扩大学生的功能高分子材料知识面,增强学习意义。此外,我们还注意课程内容与社会热点问题相结合,通过学习让学生了解功能高分子材料在日常生活、军事、航空航天等领域具有的一些不可替代的作用,加深学生对功能高分子材料实用性的认识。
3.鼓励学生利用互联网资源学习
在计算机应用技术高度发达的今天,互联网上的各种资源取之不尽,名师在线、网络课堂、精品课程等学习平台如果不加以利用,实为一种资源浪费。我们在进行课堂教学时,经常鼓励学生通过互联网学习,并教会学生利用中国知网、万方数据库等查询学习资料。学生可以在数据库检索到自己关注的专业知识,并了解与功能高分子材料相关的最前沿的科研动态。
除此之外,鼓励学生浏览科学网(http://)、小木虫论坛(http://)等门户论坛网站,在以高分子材料为主题的论坛社区上提出各种问题,某些会员会给出答案。论坛上的会员可能是专家、学者、教师,甚至是学生,大家集思广益,从而拓展思路,解决难题。实践表明,这些是比较有效的方式,能引导学生利用网络进行学习。
4.互动式教学,让学生做专题报告
针对功能高分子材料课程涵盖领域多的特点,从热门的领域中选择几个作为报告题目,把学生分成几个小组,让各小组成员通过教材、网络和图书馆查找资料,写出报告讲稿。而后适当地拿出一部分课堂时间,让小组代表上台做“学术报告”,老师也和其他同学一起对所介绍的内容进行提问。这种方式不仅活跃了课堂气氛,提高了学生的积极性和对功能高分子材料的兴趣,而且让学生由被动听讲变成主动学,自主学习能力得以增强。这种互动式教学提高了学生查阅、整理文献的能力,增强了学生的团队合作意识,锻炼了学生的口头表达能力。
5.举办功能高分子材料知识竞赛
功能高分子材料课程的知识内容十分丰富,要求学生掌握的内容较多,在每章内容讲授结束时举办功能高分子材料知识竞赛,是在紧密结合课堂教学的基础上,考查学生对教材理论知识掌握程度和解决实际问题能力的比赛。竞赛设置了奖励分值的详细规则,并作为课程考核的一个组成部分,因而能大大调动学生的主观能动性,起到调动学生学习和掌握专业知识的积极性,提高学生在功能高分子材料领域中运用基础知识解决实际问题的能力的作用。开展功能高分子材料知识竞赛活跃了课程的学习氛围,有利于提高学生的学习兴趣和促进良好学风的形成,是一种有益的教学方式。
6.建立多元化的考核评价体系
传统的理论课程的综合成绩以期末考试成绩为主,这种单一的考评方式存在较多缺陷,不能全面反映学生的真实学习情况。功能高分子材料课程的考核既要考查学生对基础知识的掌握能力,又要考查学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。在对学生的考核中,总成绩的评定采用“平时成绩+考试成绩”的模式,平时成绩占60%,考试成绩占40%,更加注重对学生学习过程的评价。平时成绩主要考查学生的学习状况,由出勤率、课堂提问、小组讨论、专题报告、知识竞赛和完成作业组成。这种多元化的考核评价体系避免了由期末考试决定学习成绩的弊端,鼓励学生端正学习态度,不做考前突击,不搞死记硬背,有利于学风和考风建设。
7.结语
教学内容、教学方法和考核体系的探索和实践是教育改革的重要组成部分。授课教师只有努力提高自身知识水平,及时总结教学经验,不断学习和尝试新的教学手段,才能为社会培养出高素质人才。在传统教学的基础上,通过增加学习过程的评价,调动学生的学习积极性,培养学生多方面的综合素质,这方面的教学探索是有益的。但如何更好地提高教学质量和达到良好的教学效果,需要继续努力、认真思考和完善每一个教学环节,促进自身教学水平的提高,从而为我校的功能高分子材料课程教学作出积极贡献。
参考文献:
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[4]于清波.《功能高分子》教学体会[J].化学工程与装备,2008,3:146-147.
[5]邹勇进.《功能高分子材料》课程教学的探讨与实践[J].高校讲坛,2012,11:234.
[6]张新荔,罗卫华,陈建山.《聚合反应工程》课程的教学探索和改进[J].广东化工,2012,39(7):216-217.
[7]刘冰.“仪器分析”课程教学探索和实践[J].新乡学院学报(自然科学版),2013,2:149-151.
关键词: 聚合物材料 成型加工 教学改革 课程建设
聚合物的成型加工是获取高分子材料制品、体现材料特性和开发新材料、新产品的重要手段,是高分子学科的重要组成部分,已形成独特的理论体系和技术方法[1]。因此,聚合物成型加工课程与高分子化学和高分子物理课程一起,成为高分子材料专业学生最重要的专业基础课程。为使学生以大工程的整体观来了解和掌握聚合物的成型加工,这门课程将涉及诸多内容,包括影响聚合物性能的物理化学因素、添加剂的分类和作用、配方设计方法、聚合物流变学、成型加工设备、成型工艺条件及控制等。如何使学生通过本课程的学习,具备高分子材料科学的专业知识和专业素养;培养学生解决实际问题和创新科研的能力,为以后从事高分子材料制品的研发、设计和生产工作奠定坚实的理论与实践基础,一直是广大高分子专业教师在教学过程中关注的重点[2]。这需要我们在多方面进行改革。
1.课堂教学改革
1.1明确培养目标,强化理论基础。
江苏大学高分子材料与工程专业成立于2002年,最初聚合物成型加工课程主要围绕塑料和橡胶的主要品种及其制品的生产原料、成型工艺、加工方法、材料、性能和产品质量控制等内容开展教学。我们在总结前几届毕业生从事工作的实际情况和企业对本专业毕业生在知识结构、能力要求的基础上,于2012年再次修订了本科生培养计划。本科院校需要培养既有一定理论基础,又具备较强实践能力的高素质应用型人才,这与高职类院校主要培养服务于生产一线的操作型、技能型人才不同。具体到聚合物成型加工这门与实践联系紧密的课程,在教学过程中,仍然要重视对基础理论知识的讲解,让学生不仅“知其然”,更“知其所以然”。除了高分子物理、高分子化学及聚合物流变学等聚合物成型加工的基础理论外,成型加工技术本身也存在系统的原理知识,不容忽视。教师在课程教学中应注意结合本学科前沿研究领域和最新研究动态、介绍重点科技成果,丰富和活化教学内容,使教学跟上时代的步伐,让学生能够掌握更多、更新的专业知识。
1.2围绕课程主线,精心组织教学内容。
在成型加工课程学习中,学生需要系统学习和掌握聚合物的加工流变性能、聚合物加工过程中的物理化学变化、助剂的作用及配方设计原理、各种物料的混合和分散机理,以及成型加工的设备和工艺等。与其他课程相比,聚合物成型加工的课程内容较为庞杂而分散,理论知识的半经验性较强,这给课堂教学带来了一定的困难。因此,抓住课程内容的主线,突出理论重点就显得尤为重要。
根据聚合物成型加工涉及的主体内容,本课程主要围绕“高分子材料—成型加工—制品性能”这条主线来组织教学内容。教学过程中,要着重讲明高分子材料的成型加工不是简单的工艺操作,高分子材料、成型加工、制品性能这三方面是相互关联的,制品的性能取决于高分子材料和成型加工方法及工艺的选择,而制品的性能又反过来指导聚合物的改性、应用及加工,优化成型工艺。因此,如何抓住教学主线,让学生全面掌握高分子材料、成型加工及制品性能各自特性及相互关系,使学生融会贯通、举一反三,是这门课程教学的重点。
在教学过程中,始终围绕教学主线,从高分子材料的结构与性能和材料的加工原理出发,以成型加工的工程观点为着眼点,剖析各种高分子材料成型加工的共性和区别,这样可以使原本较为分散的理论知识相对集中并系统化,让学生更为清楚地了解和掌握抽象概念和半经验理论所反映的实质问题。比如在讲解聚合物材料的压制成型时,分别介绍了适用的热固性塑料、橡胶及复合材料的特性及成型工艺性能,不同加工方法和成型工艺条件生产制品的特点及控制条件,并通过具体的例子说明了成型加工工艺与制品性能的相互关系。这样的讲解生动地体现了“高分子材料—成型加工—制品性能”这条高分子材料成型加工的主线,使教学内容由庞杂繁多变得简单易懂,通过理论结合实际,强化了学生的专业知识,教学效果良好。
1.3结合课程特征,采取灵活教学方法。
聚合物材料制品的性能既与聚合物本身的性质有关,同时又在很大程度上受到成型加工过程的影响。这其中不但涉及很多高分子化学和物理的理论问题,而且与生产实际密切相关。因此,本课程是一门理论性和实际性都很强的课程,如何在教学过程中将基础理论和生产实际结合起来,用理论知识来解释具体生产中遇到的实际问题,或以实验和实际生产中的具体例子来说明基础理论,使学生在学习过程中掌握专业知识,是本课程教学的核心问题。
因此,我们根据聚合物成型加工课程具有很强的综合性和实践性的特点,借助于江苏大学目前多数教室都安装了多媒体教学设备的优势,将图像、声音、动画和视频等各种多媒体信息引入到教学过程中,利用工厂和车间的场景图像、成型设备的实物照片、加工工艺过程的动画仿真模拟等信息对授课内容进行补充和深化。这样不但可以丰富课堂内容,增加信息量,而且可以大大加深学生对基础知识的理解和印象,使学生对成型加工原理和工艺获得理性和感性的双重认识,从而提高教学效率。
为进一步将课堂教学与实际生产结合起来,在教学中紧密贴近工厂实际,江苏大学高分子材料与工程专业专门安排了两门为期各两周的课程设计,即高分子材料生产工艺设计和聚合物反应工程及设备设计。让学生在专业教师的指导下,针对具体的通用或特种高分子材料(如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等)及其制品,设计出相关聚合物材料及其产品项目内容,包括原料品种、型号选择、工艺流程及设备确定、产品质量检测,以及厂房布局和规模,等等。通过课程设计,可以有效地让学生系统地掌握所学知识,并获得一定的灵活应用的能力,为后期的毕业设计乃至毕业后走上工作岗位打下基础。
2.实验实践教学改革
前面已经谈到,聚合物材料成型加工是一门实践性很强的专业课程,仅凭课堂教学是难以真正实现教学目标的,并且容易使学生学习时感觉枯燥,实际工作时不能学以致用。因此,这门课程的实验是不可缺少的。只有让学生在实验室和工厂中实地了解和直观认识成型设备、工艺控制和生产线管理,对聚合物成型加工的整个工艺流程进行整体和全面的认知,他们才有可能创造性地利用学习的理论知识来真正解决生产中遇到的具体问题[3]。
目前江苏大学高分子材料与工程专业建有约200m2的专业实验室,购置有注塑机、挤出成型机、高速混合机、平板硫化仪等成型加工设备,以及拉伸实验机、冲击实验仪、硬度仪、紫外老化仪、高低温实验箱等各种材料及制品性能检测仪器。利用这些仪器设备,我们围绕课程主线,将聚合物材料的制备、成型加工、结构表征及性能测试等方面有机地联系起来,开设了一系列的综合性实验。比如,在聚合物的注射模塑成型实验中,要求学生从原料的选择开始,分析原料的结构和性能特点,有针对性地设定成型加工工艺参数,并在注塑成型得到制品后,对其熔点、熔融指数、热变形温度及力学性能等进行表征和测试。通过对这些聚合物原料—成型加工工艺—制品性能数据之间关系的分析与总结,使学生形成科学研究的思路,掌握解决实际问题的方法。
此外,聚合物材料成型加工具有很强的工程应用性,需要学生建立起大工程的整体观。要达到这样的教学水平和目标,仅靠课堂的学习和实验室实验是不够的,还应该让学生到工厂、车间参观实践,实地了解成型设备、工艺控制及生产线管理等,使学生对工业化生产有具体、直观的感受。
针对这样的问题和现状,本专业积极与周边高分子材料企业加强联系和交流,目前已建成近10个实习实践基地,涉及聚合物成型加工领域的各个方面,包括模压发泡成型、压延成型、注射成型、挤出成型等。通过与这些企业的合作,学生可以现场实地对各种成型加工涉及的原料准备和处理、设备、工艺流程、质量控制等实际生产过程进行近距离的感受。在此基础上,组织学生针对成型过程中的某一感兴趣的内容,或参观实践中发现的具体问题进行资料查阅和文献调研,对涉及该内容和问题的基本原理和基础知识进行更深入的学习,在此基础上提出解决问题的思路和方案并验证。这样就使学生真正将基础理论与实际应用结合起来,掌握科研的方法,培养科学的思维,成为真正有创造力的人才。
参考文献:
[1]周达飞,唐颂超.高分子材料成型加工(第二版),北京:中国轻工业出版社,2006.
[2]李宝铭,张星,郑玉婴.高分子材料成型与加工课程建设初探,化工高等教育,2010,3:39-42.
[3]程丝,王新波.高分子材料专业聚合物加工实验的改进与探索,高校实验室工作研究,2009,2:50-51.
关键词:高分子物理;互动教学;学习兴趣
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)53-0188-02
《高分子物理》课程是高分子材料与工程专业及相关专业的核心主干课程,是联系高分子合成化学和成型加工的重要桥梁。它充分揭示聚合物和小分子化合物在结构与性能上的显著差别,研究聚合物结构与性能之间的关系及分子运动的规律,为高聚物设计及其成型加工提供理论基础[1]。随着高等教育改革的推进,精简教学时数已成为必然趋势。近几年来,《高分子物理》经过数次课时调整,学时数减少到45学时左右。《高分子物理》相对来说是一门理论性较强的科目,课程内容的直接讲解很容易让人感到枯燥难懂。如何在有限的时间内,讲好《高分子物理》这样一门“教学内容多、抽象概念多、各种性能之间的关系多、数学推导多和所涉及的基础知识多”的课程[2],对广大教学工作者提出了严峻的挑战。我们通过几年的高分子物理教学工作,发现通过将高分子物理的基本知识与生活中的具体实例相结合,以课堂回答问题,课后分组主题调研及学生上讲台等互动教学模式,不仅可以提供给学生更多的思考空间,帮助学生理解授课内容,同时也助于唤起学生对课程内容的兴趣并投入时间和注意力。
一、课堂互动
《高分子物理》全课程内容可分为三大部分:高聚物结构(多重结构)、高分子的模式运动及高聚物的性能。三大部分内容之间由一条主线贯穿:结构决定了高分子运动的模式,不同模式高分子运动的表现为多种性能。所以,在学习的过程中,必须抓住高聚物结构与性能关系这一主线,将分子运动作为桥梁,把零散知识融合成一体,才有可能学好《高分子物理》课程。教学过程应该是通过引导学生展开思维以逐渐理解和掌握相应知识的过程。教师的作用在于引导学生的思维和课堂的走向,及时进行归纳总结,而不是简单地讲解知识。在课堂上,尽量多举一些形象的例子,多做一些生动的比喻,将理论与实际相结合。比如在讲解应力集中时,先不来学习概念,而是结合生活提出问题:“大家都喜欢吃零食,但有没有人发现,很多的食品包装袋上都有一个小的豁口或者在边缘处做成锯齿状,这是有意还是无意?如果有意这样做,目的是什么?”同时拿出准备好的包装让学生当堂验证,在得到便于撕开的答案后,可以追问“为什么这样处理后易于撕开?”这样自然就引出应力集中的概念来。一方面通过生活中的例子,调动学生积极思考,活跃课堂气氛,变被动为主动学习,另一方面培养了学生学以致用的思想,加深印象,用所学知识来解释生活中的现象,可谓一举多得。再比如在讲解橡胶的交联对其力学性能的影响时,可以提问大家“为什么口香糖拉伸后形变不可回复,而橡皮筋却可以?”来加深大家对微观的分子链间相对位移与聚合物宏观形变之间关系的形象理解。另外,还根据课程安排,根据一些生活中的相关现象进行如下提问,引起大家的思考兴趣。如“为什么塑料绳捆扎物体时,无论你捆的多紧,过一段时间后,总是会变松?”“透明的塑料瓶,在外力作用下或在溶剂的作用下,会变得不透明,为什么?”“为什么用搅拌棒搅拌小分子溶液时,会开成一个旋涡,而高分子溶液却会沿搅拌棒爬升?”“橡胶与塑料有什么区别?能互相转变吗?”“常用的高分子材料,为什么有的是透明的,有的是不透明的?”“为什么塑料盆子经过夏天的长期暴晒后会变得很脆且易碎?”等等。通过这种交互式讨论,在课堂教学中,确立学生的主体地位,尊重学生的主体意识;创设民主、平等的课堂氛围,让学生充分发表自己对问题的看法,发挥学生的主观能动性,变被动接受为主动探索,使学生的创新意识、创造性思维能力得到不断发展[3]。注重强调高分子物理知识中涵盖的哲学思想,并将其应用到实际生活和学习中,与实际生活现象进行结合。比如粉笔很容易被掰断,而橡皮的断裂却表现为韧性断裂,其根本原因就是由于橡胶的分子量很高所导致的从量变到质量的特性。再比如,在探讨聚合物的分子量大小与其力学性能的关系时,我们从分子间作用力、化学键等本质因素出发,说明聚合物分子量的控制需要兼顾其力学性能和加工性能。进而指出,在工业生产上的要求是,在满足足够的机械强度下尽可能降低分子量,从而节约成本和利于加工。此外,在聚合物的凝聚态结构一章中,我们讲到对于高分子材料而言,分子取向有利于增加材料取向方向的强度,也就是说分子链处于无序状态时,易受外力的破坏。同样对于一个团队,如果没有团队精神,对于团队中的各个成员来说,各有自己的取向,而不肯顺从于集体。那么这个团队就不能集中强大的力量,而易受到外界干扰破坏。因此,实现其强大的凝聚力的方法就是大家有共同的想法与观点,团结一致,朝着共同的方向努力。在聚合物材料的力学性能一章中,应力集中是指受力材料在形状、尺寸急剧变化的局部或内部缺陷的附近出现的应力显著增大的现象。高分子材料如果存在缺陷,那么在缺陷处易发生断裂,即高分子材料的应力集中现象。所以,高分子材料存在的缺陷大大降低其使用价值。同样对于个人而言,某个缺点可能会成为阻碍我们在某些领域走向成功的障碍。正如木桶效应那样,最低的那块木桶决定盛水量的多少。因此,为了避免这些障碍,我们应该积极地克服自己的缺点,使自己尽可能变得完善,从而能使我们被充分地认可和实现自身的价值。
二、主题调研
高分子是一门年轻的学科,知识体系形成较晚,而且发展速度较快。随着时代的不断进步,高分子物理学的内容也在不断地完善。我们在讲解高分子物理的课程中,时刻注意结合课堂知识,充分利用网络,针对不同的主题进行调研,了解学科前沿。通过该活动,不仅大大加强了课堂互动,丰富和活化了教学内容,使教学内容始终跟上时代的步伐,而且也利于提高大家对知识点的归纳总结和扩大知识面。我们通过调研发现,课下学生的学习积极性不高,相当一部分同学在课下利用网络玩游戏、看电影,真正用来学习的不多,为了调动课下学习的积极性,将课堂延伸到课下,将课堂上大家感兴趣的话题,如“液晶纺丝显示技术”、“生活中的高分子物理知识”、“高分子材料的发展新思路”、“智能高分子材料的研究进展”、“导电高分子”等以课题的形式布置下去,引导学生利用网络资源,查找相关内容,主动学习,同时可以利用课前10分钟,让调研的学生汇讲调研的情况等。再如对于聚合物改性及功能聚合物研究进展这部分,是大家关注的兴趣点之一,但教材涉及有限。我们在教学过程中,一方面,在课堂上将周围老师们的一些相关研究成果向大家进行简单介绍;另一方面,鼓励学生围绕相关主题,进行网络调研,以自主命题的方式撰写小论文,进行师生点评。在人的心灵深处都有一种根深蒂固的需要,这就是希望自己是一个发现者、研究者和探索者[4]。这种模式受到同学们的广泛欢迎并有效激发了其学习的积极性和主动性。
三、课堂主题讲座
改变常规教师讲解的教学模式,在课程后期,鼓励大家分组对某个相关知识点进行全局对比、归纳和总结,然后以“教师”的身份进行课堂讲解。正如一句格言所讲:“如果只是告诉我,我会忘记;要是演示给我看,我会记住;如果让我参与其中,我就会明白!”这句话给出了“角色扮演”教学模式的核心。“角色扮演”教学模式最初是作为一种心理教育方法,后来被美国一些教学理论研究人员引入到学校课堂里,对其教育效果展开了实证性的探索。具体的做法是将全班同学分为多个小组,每个小组选一个主题进行材料准备,并各选派一名同学在课堂上扮演教师,负责给同学们讲述相关内容。指导老师从中引导,并在最后用较少的时间把相关的部分进行融会贯通,对疏漏的要点知识进行必要的补充。通过该活动,一方面可以加深对知识的印象,巩固所学内容;另一方面通过分工合作,很好地提高同学们的团队合作意识。通过各分组间的讲解讨论,老师的补充,归纳总结及比较学习所产生的关联效应学生可以大大增强学习和记忆效果,更好地掌握高分子物理的基本知识。比如,高分子物理中涉及到多种温度,如脆化温度、玻璃化转变温度、熔点、粘流温度、分解温度等,通过总结、归纳和对比它们各自与聚合物的分子结构之间的关系,有利于可以很好地理解和掌握分子结构的多重性及其运动的多重性,材料的力学性能和加工性能之间的关系及材料使用的温度范围等概念。再比如橡胶/弹性体、银纹/裂纹、非晶态/无定形态等,构造/构型/构象、高弹性/黏弹性、蠕变/应力松弛、应变软化/应变硬化、取向/解取向等术语,通过对比学习,可以加深同学们的印象,并进一步提高对相关高分子物理知识的理解。
总之,在高分子物理的整个教学过程中,除了紧紧抓住聚合物结构与性能相互关系这条主线,突出教学重点,深入浅出的课堂讲解外,有选择地补充高分子物理领域的最新进展,不断地完善教学内容、教学方法和教学手段也显得十分重要。通过生活中的实际例子与课堂的理论相结合、课后主题调研及学生分组讲解、讨论等模式的互动教学实践,我们成功激发了学生的学习积极性,让同学们感到既新奇,又有乐趣,变被动学习为主动研究,有效增强了学生主动解决实际问题的能力,从而提高了教学质量。
参考文献:
[1]金日光,华幼卿.高分子物理[M].北京:化学工业出版社,2000:6.
[2]何曼君,陈维孝,董西侠.《高分子物理》修订版[M].上海:复旦大学出版社,2000.
关键词:高分子材料与工程专业;有机化学;教学现状;教学改革
有机化学是化学学科中的一个十分重要的组成部分,它的主要研究对象是有机分子,从有机物结构入手,研究有机化合物的化学性质,在分子水平上探知未知世界的基础学科。在我校,有机化学是面向化工学院、药学院二年级,以及海洋学院一年级学生开设的专业基础课程,是“大类培养”的主干课程。通过有机化学课程的学习,可使化学类学生掌握有机化学领域的基本理论、基本知识和实验操作技能,把握有机化学发展领域的新概念、新动向和新技术,同时为后续专业课的学习打下坚实的基础。
1.教学现状
在工科院校,有机化学的教学课时“缩水”,如我校有机化学虽然是“大类培养”的重要专业基础课,但是其课时数被压缩到64个学时,教师必须在一个学期之内完成教学。而有机化学作为高分子材料与工程专业的基础课,是高分子化学、高聚物合成工艺学、高分子材料学等后续专业课的基础,学生必须在有限的课时数里掌握《有机化学》这门课程,难度大,任务重。另外,由于江苏省高考制度,较大部分的学生高中阶段选修的“物生”,进入大学后化学知识特别是有机化学基础知识非常薄弱,一个教学班级里,学生的化学知识水平参差不齐。通常是刚进入大学的第一学期学习无机化学,对于选“物生”的学生来说,没有化学基础,一开始就挫伤他们学习化学的自信心。学习有机化学时,多数学生对有机化学的学习有畏惧感。如果入校时对专业认知不够,不能看到有机化学学习对高分子材料与工程专业学习的重要性,更是对有机化学失去兴趣。再者,有机化学课程自身的特点,由于有机物数量多,结构多变,机理难掌握。而工科院校的有机化学课时数又被压缩,教师为了教授完大纲的教学内容,不得不采取“满堂灌”教学方法,使得学生缺乏主动获得知识的能力,被动“填鸭式”教学必然导致教学效果不理想。一学期教学结束,发现学生知识掌握不好,除了少部分拔尖的学生,大部分学生对这门重要的专业基础课一知半解,学到的有机知识很少。
2.教学改革
结合有机化学学科规律,针对高分子材料与工程专业特点,对教学内容进行优化、取舍;改进教学手段,选聘高年级本科生、研究生做助理班主任,让他们参与本科生教学,形成多元化的本科生教学队伍;改革考核方式,实现高分子材料与工程专业有针对性的考核方式,教考分离。(1)改革教学内容有机化学的教学关键是引导学生“有机”这一学科,不同于其他几门基础化学课,有机化学基本不涉及计算,不涉及公式,说的是图片的拼接,化学键的断裂与重组,以构建新的有机分子。那么,在教学过程中如何引导学生使用“有机思维”思考问题才是关键。当我们谈到如何面对课时数被压缩这个问题,如果抓住“引导学生进入有机化学这个学科”这个关键问题,就能依据高分子材料与工程专业的培养方案,深入分析研究教学大纲和教学目标,对教学内容进行取舍。在改革教学内容时,还要考虑以下两个方面问题:一是研读多种版本的教材,最新版本的中、英文有机化学教材和专著等,从不同研读、分析深度的教材方面,准确把握“基础有机化学”教学重点、难点,结合高分子材料与工程专业的特点来取舍教学内容。二是关注高分子领域的研究前沿,发展动态,结合传统的知识,推陈出新,把最新的知识信息教授于学生,引导学生了解最新的前沿,激发他们的兴趣,使之感觉到目前所学知识的有用性。(2)改革教学手段我校近年实施了一项“班主任助理”制度,选派高年级本科生、研究生担任本科生班级班主任助理,取得了很好的教学效果。高年级本科生、研究生参与本科生教学,形成多层次、多元化的本科生教学队伍。高年级本科生已经学习了有机化学专业基础课,经历过有机化学的学习和考核,有自己的学习方法和技巧;他们已经进入高分子材料与工程专业课程学习,对哪些知识对专业课学习重要有切身体会;他们与低年级学生同属于一个年龄阶段,有更多的共同话题,沟通交流更容易,帮助学生及早发现自己的优缺点,扬长避短。高分子材料与工程研究方向的研究生,通常具有扎实的专业基础知识,已经接触了专业的前沿研究方向,可以对高分子材料与工程专业低年级学生的学业、思想及心理等方面给予关心和指导。而且本科生可以在研究生的带领下主动做一些创新创业项目,这使得本科生更清楚自己在课堂学习中哪方面有不足,增强本科生对基础知识学习的热情,使他们在有机化学课堂学习中更积极、努力。(3)改革考核方式良好考核方式可以极大地促进学生的学习热情,提高他们学习的积极性。目前,我院不同专业实行统一考试,如环境工程、化学工程、安全工程和高分子材料与工程等专业统一出卷,流水阅卷、统一登分,做到公正、准确。但是,这种“统一”的方法抹杀不同专业对有机化学需求的不同,使得教师和学生忽视基础课对后续专业课的影响,结果是为了考试而学习,不能真正掌握自己专业需求的有机化学知识。为了提高学生的整体素质和学习积极性,我们应实现不同专业单独出卷、单独考核的方式。卷面上可以体现出适合高分子材料与工程专业的题目,结合他们的后续专业课程。哪些知识是有机化学这门课程必须掌握的基础知识,哪些知识是关联高分子材料与工程的专业知识。同时,建立针对性的有机化学试题库,使学生接触更多不同的题型,拓宽知识面。建立适合高分子材料与工程专业的有机化学试题库,有机化学课程理论考试按照一定的难度系数、教学要求、考试范围等,统一从试题库里抽调,实现教考分离。
3.结语
为全面提升高分子材料与工程专业的有机化学教学质量,我们要结合有机化学学科规律,针对高分子材料与工程专业的专业特点,从学生的实际出发,认真分析总结,精选教学内容,创新教学手段,改革考核方式,不断激发学生的学习兴趣,以提高高分子材料与工程专业的人才培养质量。
参考文献:
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