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我國教育部早于2001年就在《關于加強高等學校本科教學工作,提高教學質量的若于意見》中明文要求國內高校積極推動以英語等外語進行的教學模式。而后在2005年1月、2007年1月和2007年2月教育部又多次發文鼓勵和推動雙語教學的開展。2007年8月,教育部為落實上述文件精神,引發了((關于啟動2007年雙語教學示范課程建設項目的通知》(教高司函[2007] 137號),更提出從2007年至2010年,共支持建設500門雙語教學示范課程。
在高校本科教育中“要創造條件使用英語等外語進行公共課和專業課教學”的目的是加強培養學生利用外語學習專業知識、進行技術交流的能力,這對于我國高等教育與世界接軌具有重要的意義。它有利于培養國際化的人才,而且有利于學生素質的提高和學生今后自身的發展。對于高校工科類本科生來說,無論他們畢業后是攻讀更高學位,還是從事各種技術性工作,具備用外語學習專業知識和進行技術交流的能力都是必要的。
1、我國的“雙語教學”主要是指用漢語與英語兩種語言進行非語言學科的教學,為學生營造一種雙語雙元文化氛圍,使學生能夠潛移默化地接收兩種語言與多元文化環境的熏染
1.1課程設置目的材料學科國際性強,學術理論發展更新快,因此在許多高校都很早開展了雙語教學工作。北京化工大學對“高分子物理”課程也進行了雙語教學試驗。他們的做法是進行分層教學,即對部分英語水平好的學生實行了雙語教學。華東理工大學對“陶瓷基復合材料’,課程進行了雙語教學。合肥工業大學也于2005年開始進行“高分子物理”課程的雙語教學,武漢理工大學“材料概論”實行了雙語教學,天津大學對材料科學與工程專業“材料概論”課程實行了雙語教學,重慶工學院開設了“材料科學與工程導論”課程,唐山學院在三上開設了“材料概論”雙語課程等。
我院開展雙語教學勢在必行。原擬定開設的雙語課程是“高分子物理”,這門課程是高分子材料專業學生的專業基礎課,學時多,內容雜,理論性強,在以中文講解過程中尚有部分同學感到學習吃力,且是學生研究生人學考試常考的專業課程。鑒于我校是省屬二本院校,學生人學英語水平與重點院校之間就有一定的差距,英語水平又參差不齊,因此從2007級教學計劃開始加人了幾高分子科學技術導論”這門雙語課程,旨在使學生進人專業課學習的同時,全面了解專業知識體系,尤其是幫助一部分學生及早具備一定的專業文獻查閱能力。
1.2課程體系建設鑒于前述的教學目的,因此“高分子材料技術導論”課程設置在三年級上期,任選課,18學時,1學分。
該課程教學大綱大體包括高分子學科的基礎知識如學科發展建設、高分子材料基本分類與命名等,高分子基本結構知識,高分子材料的合成原理,主要的高分子材料及其基本性質和簡單的高分子材料加工內容。原定為任選的意義在于實質上實行分級教學,即英語水平好的同學選修,為自己更早更快地進行外文文獻的查閱及外文教材的學習打下更好的基礎;而“高分子材料技術導論”的內容實際包括了整個專業課程設置中的“高分子化學”、“高分子物理”和“高分子材料成型工藝學”,即使英語水平相對較差不選修的學生,也不會因此而使整個學習平臺短缺。
1.3教學方法與體會在實際教學中.確立了教學目標與體系設置后,首先遇到的就是教材選擇的問題。它是影響學生對課程消化吸收的一個重要環節。
對于雙語教學,我校制定了幾種方案,其中包括對教材選用、課堂英文使用比例和板書中英文比例等的規定。既是雙語教學,其目的旨在加強培養學生利用外語學習專業知識、進行技術交流的能力。因此,教材選用外文原版教材應該是最佳選擇。誠然,不少優秀的英文原版教材確實比國內的教材更能反映世界上最新最前沿的知識,且語言原汁原味,但在實際使用中,大多數老師都有這樣的認識,即其存在與我國教學大綱不完全相符、內容過于全面且難度無法調節等問題,在實際講課過程中,教師為了照顧到各個層次的學生和教學大綱的要求往往對教材內容進行選擇性講解,實際教學內容覆蓋率低,且學生學習起來知識點散,不易系統組織,同時也造成了教材的浪費(原版英文教材或引進影印版的定價相對都不菲)。 外文原版教材直接拿來就用,效果打折;而國內出版的雙語教材相對較少,適合的也不多見。針對教材問題,我選擇的是化學工業出版社引進的“國外名校名著”系列,Joel R.Fried著的“polymer science and technology",同時參考了David LBowe:的“an introduction to polymer physics" ,L.H.Sperling的“introduction to polymer physical science”和天津大學出版的“introduction to materials"。
在此基礎上,我制作了與本學院教學大綱配套的多媒體課件。課件使用全英文板書,內容精練,R輔以大量圖片,形象清晰,既彌補了教材的不足,也使學生易于掌握重要知識。在使用多媒體課件時,提前把課件主要內容打印出來給學生進行預習,而把其中重點的詞匯(知識點概念)預留下來。這樣,一方面學生可以在課前預習中根據課件內容看相關部分知識,對要學習的內容做大致了解,另一方面,課堂上減少了做筆記的時間,同時根據老師的講解,只記錄那些余下的重要的概念名詞。既能夠留出更多時間用于聽老師講課,理解專業知識內容而不過多的停留在單詞本意的認知上,又讓學生自己動手抄寫重要的名詞,強化了記憶。
通過雙語教學發現,學生中那些英語程度較好的,一般比較歡迎雙語教學課,甚至希望在課程體系設置內加大雙語教學課程比例及課堂英語講授的比例;但英語基礎較差的,甚至根本聽不懂也看不懂的學生,則對雙語課程有抵觸情緒,不太愿意配合老師的課堂教學,更無論課前預習和課后復習、作業的要求了。這一方面與學生的英語基礎能力有關,另一方面也與由此而形成的學生對于英語教學課程的興趣有關。但通過這一學期的授課我認為在沒有專業英語課程學習之前,開設專業性強的雙語課程,對于僅僅有大學英語基礎的學生來講,難度還是有些過大了。學生閱讀外文教材或參考書所需要花費的時間很多,對于三年級專業基礎課程任務相對還比較重的學生學習來說,占用的精力讓一些學生也不能勝任。
2、結合本學期的授課情況和學生最后的學習情況.我對做好雙語教學工作有以下幾點建議
2.1為了優化教學效果,宜采用選修課的課程設置形式,尤其是分班式教學。課程設置主要取決于雙語課程設置的目的。如果是普遍提高學生對于英語專業知識的認知,必須學習的課程,可以進行分層教學。不同的班級采用雙(英)語教學的比例不同;如果是使學生提前進行英語專業知識的講授,目的在于使一部分有能力的學生先可以進行外文文獻的查閱,可以做一些選修課。此外,對于理論知識相對較淺的一些專業課程,如“豁結劑”或“高分子材料學”等,在三下“專業英語”課程學過之后開設成雙語課程也應該較適宜。如天津科技大學開設了“高分子粘合劑”雙語課程,取得了一定成績。
隨著教育改革的深入與發展,中等職業教育正經受著巨大的沖擊,尤其是高校的擴大招生,普高熱的持續升溫,致使中專招生出現滑坡,學生質量急劇下降。其中一部分學生基礎較差,自卑心理強,缺乏足夠的學習興趣與信心。這一切給教學造成了很大的困難。面對無法選擇適合教育的學生,只能選擇適合學生的教育,筆者在高分子化學及工藝學教學中,正視教育對象的入學基礎,以“求新、求變、求異”為原則,以“精選內容、淡化推導、加強應用、突出能力”為宗旨,進行了一系列的教學改革。
一、結合教學知識點進行環境與人文教育滲透
任何一個學科的發展史都是科學與人文緊密結合、共同發展的歷史,通過學科發展史教育滲透人文教育不但能激發學生學習興趣,同時還能達到教書育人的目的。筆者在高分子科學發展史的教學中,通過我國解放前后高分子學科及工業發展情況的對比比較來教育學生樹立愛國精神。通過學科發展史上杰出科學家的感人事跡進行人文精神教育。如介紹高分子科學始祖---Staudinger的大分子學說以及科學史上有關高分子的概念的爭論,加強學生對高分子概念的學習興趣,同時通過科學家對真理的棄而不舍的追求精神感染學生,激發學生的學習熱情。再比如介紹2000年高分子科學界諾貝爾得主白川英樹等科學家在科學探索中的合作精神,讓學生明白當今世界科技發展之快,社會更需要懂得合作精神的人才,借此培養學生的團結協作意識。這樣的事例還很多,這兒就不一一列舉了。
再者就是密切結合教學知識點進行環境教育滲透。比如結合廢舊高分子材料回收利用的教學,筆者補充介紹了高分子材料廢棄物的利用至少有兩個基本意義,其一是解決環境污染問題,保護人類賴以生存的唯一的地球;其二是充分利用自然資源。高分子合成材料的單體主要來自石油。與其他自然資源一樣,從長遠看石油等資源不會“取之不盡,用之不竭”。人們必須采取積極手段,不僅必要而且可能做到“變廢為寶”。在教學中結合廢舊高分子材料資源利用問題,導入環境保護意識,導入生態平衡觀點,導入可持續發展思想是培養學生環境意識的重要環節。免費論文。針對環境教育滲透筆者專門撰寫有論文詳細介紹如何與教學緊密結合,這里也就不再多廢筆墨。
教學實踐證明,結合教學知識點進行環境與人文教育滲透,不僅起到了教書育人的作用,還對培養學生的學習興趣起到很好的推進作用。
二、 對課程內容進行歸納和調整
為保證在規定的學時內完成教學任務,除采用多媒體方式授課以外,還對目前教材中的內容進行歸納和調整。
首先是緒論部分,“緒論”,說白了,就是每門課的開場白,俗話說:“王婆賣瓜,自賣自夸”。這種“吹噓”是必要的,關鍵在于怎樣在“第一次課”中把它吹響、吹好,以便把學生的注意力、學習精力抓過來。調動起學生的學習興趣。心理學研究表明,學生的學習成績與學習興趣水平有顯著相關。高水平的學習興趣,產生較大的學習動力,使學生積極朝向學習活動,為取得優異成績創造條件。而優異的學習成績又可提高學生的學習興趣,在學習活動中產生積極愉快的情緒體驗。學習興趣與學習成績是相互影響的。在教學活動中,教育者要注意培養學生的學習興趣,使學生成績與學習興趣互為促進,達成良性循環。我們正處于e時代,信息來源廣,如何喚起學生對課程內容的興趣并投入時間和注意力,值得授課者思量,而筆者以為僅有豐富的內容是不夠的。心理學家皮亞杰強調,在教育中應特別重視興趣的誘發,因為認識是一種主動積極的不間斷的建構活動,不斷建構自己的智力與思維能力。教育的目標之一就是使學生能夠去主動自發地學習,就必須創設情景和條件,誘發學生的學習興趣,激發起求知欲和好奇心。因此,在緒論教學中,在選擇教育內容上要挑選有代表性的、新穎的材料。于是筆者將教材中的緒論與第六章聚合物結構與性能的內容進行了整合,緒論課只介紹學生認識高分子與高分子材料和高分子科學發展概況,讓學生對生活中的大量高分子材料有感性的認識,而將緒論中有關聚合物的基本概念、高分子鏈的形態結構等理論性知識與第六章的聚合物的結構與性能整合在一起作為第一章高分子基礎知識進行介紹。在高分子基礎知識學習章節中安排了高分子科學術語及基本概念(包括單體、高分子鏈的相關術語、高分子鏈形態的相關術語、重復單元、結構單元、單體單元、聚合度、分子量及分子量分布、聚合物結構式及聚合反應方程式的書寫規范等內容)、聚合物結構與性能(主要介紹聚合物的結構層次、聚合物的宏觀狀態以及聚合物結構與性能的關系)以及聚合物形成反應與聚合實施方法等內容。免費論文。從而達到從感性認識上升到理性認識,從生活中來,又回到實踐中去,使學生感到學得實在,學有實用。免費論文。
其次是聚合反應部分,在講授時以聚合反應機理為主線安排各項內容,先講連鎖聚合的典型代表自由基聚合,再對比介紹逐步聚合,主要是自由基聚合與線型縮聚的對比,最后介紹聚合物的化學反應。在聚合反應教學中,有許多基本概念、原理相似或相關;許多種類聚合物的結構、性質、制法、用途也相似或相關,在學習中容易混淆。通過引導學生對這些易混淆的知識進行比較歸納,同中求異,異中求同,就能使知識的理解更準確、更全面、更深刻。同時為了節省教學時間,達到職業教育“夠用、實用、會用”的要求還減去一些理論推導工作,增加一些應用知識的介紹,與生活中所了解到的大量高分子材料品種對上號。比如,在高分子的分子量控制,動力學方程的建立等章節中多處出現一些類似的數學推導,在課堂上進行講解需要大量課時。通過多年的實踐,把詳細的數學推導以參考文獻的方式介紹給學生讓有興趣的、數理基礎好的學生去自修。這不僅滿足對豐富的高分子化學理論知識內容的要求,也滿足了學有余力的學生需求,同時,這對鼓勵自學、培養學習的能力和素質也是有益的。
最后是工藝部分,這部分在于編寫的教材中是兩章的內容,一章為合成工藝,一章是加工工藝。在具體教學中為了節省學時數,筆者也進行了適度的增減和調整。在教學中抓住四種聚合方法和典型的產品進行教學,比如介紹本體聚合方法,接著就介紹乙烯高壓氣相本體聚合及其加工應用,以此為代表說明塑料的加工;介紹溶液聚合方法后筆者刪減了教材中丁二烯的配位溶液聚合,而是增加了醋酸乙烯酯溶液聚合并醇解、再縮醛化制維尼綸的工藝,借此說明纖維的加工。再就是采用比較對比的方法介紹懸浮聚合和乳液聚合,以丁苯橡膠的生產為例說明橡膠的合成和加工工藝。教學實踐證明,將原本兩章的內容變為一章進行組織教學,即節省教學時數,又具體形象,使學生易于接受。
三、 采用多媒體授課
制作與教材配套的電子教案及課件,已在2002和2003級學生中試用,這樣不僅可以節約大量板書的時間,而且電子課件能做到圖文并茂、生動直觀,大大豐富了課程的信息量,從而提高了學生的學習興趣和注意力,使學生積極主動地獲取知識。電子課件除信息量大、形象、直觀、準確外,可以根據需要隨時切換到化工生產現場,既延伸了課堂又增強了課堂說服力,使同學們真切地感受到理論來源于實際,又對實際有明確指導意義,認識到知識的價值和意義,因而對創新充滿激情。
四、 增加教學的實驗環節,建立一套合理的實驗教學考核方法
高分子實驗是《高分子化學及工藝學》課程的重要組成部分。它不僅是為了強化所學的理論知識,更重要的是通過實驗可以訓練學生科學實驗的方法和技能;培養學生的動手能力、分析問題和解決問題的能力。因此,盡管教學學時數和實驗條件有限,筆者仍創設條件開設了有機玻璃、酚醛樹脂、尿醛樹脂、乙酸乙烯酯乳液聚合及聚乙烯醇縮甲醛--膠水的制備實驗。通過實驗讓學生比較兩大類型的聚合反應的特點,感悟高分子化學反應的特征,比空洞的理論說教效果好得多。在課程實驗過程中,還可利用操作間隙與同學們討論相關原理、技術、知識、經驗和安全等方面的問題,及時、有意義地了解學生對知識掌握的興趣,準確地把握學生在理論聯系實際、動手能力和創造性思維方面的能力,有的放矢地去指出他們的不足之處。
為了避免實驗設備有限,一部分學生趕馬混騾,還建立了一套合理的實驗教學考核方法,把實驗考核安排在各類實驗中進行,著重考查學生基本操作與基本技能訓練的效果,考核學生掌握知識和運用知識能力以及觀察分析和判斷實驗現象的能力,具體做法可從以下四方面考核學生的實驗成績:實驗預習(15% )。要求學生在實驗前認真作好預習報告,了解和掌握實驗原理、步驟和注意事項;實驗前提問口試(15% )。及時檢測學生預習實驗情況,不合格不予準許實驗;實驗操作(40%)。要求在教師的指導下,能正確地使用儀器,正確地掌握實驗操作基本技術;實驗報告(20 )。要求學生做完實驗后,對實驗數據進行認真處理,解釋實驗現象,并對相關實驗的思考題進行認真回答;實驗作風、衛生、紀律(10 )。要求實驗過程中保持安靜、專心實驗。其中實驗報告除了考查學生所寫實驗報告的規范性外,還著重考查了學生的分析討論部分。看學生能否聯系已經學過的理論和已掌握的知識技能,對實驗結果、實驗條件、實驗的方法和技術等做出綜合性的分析評價。對于有獨特見解或有創新思維學生的實驗報告,將給予“綜合分析討論附加分”,加以鼓勵;而對于分析討論一般的報告,則不建議給予高分。實踐表明,這種考核方法能有效地促進學生認真對待實驗的每個環節,從而使學生的各項實驗技能得到更有效的訓練和提高,還有利于培養學生認真、嚴謹、實事求是的科學態度。這些措施也有利于學生的觀察能力、獨立思考能力、綜合分析能力和創新思維能力的提高。同時也有利于教師全面、客觀、合理地評價學生的實驗成績。
參考文獻:
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4.韓冬冰、王慧敏. 高分子材料概論 [M].北京: 中國石化出版社, 2003年
目的: 探討高等護理自學考試本科考試基礎學科和專業學科成績間的相關關系,為提高高護自考的針對性,指導考生自學提供參考。 方法: 選用2001年至2003年參加濰坊醫學院高護(獨立本科段)專升本考試的959名考生的成績作為研究內容,所得數據采用SAS8.0統計軟件進行典型相關分析。 結果: 第一、第二和第三典型相關系數有顯著性意義(P
【關鍵詞】 高護自學考試; 基礎學科; 專業學科; 典型相關分析
高等護理自學考試是護理學歷教育和護理人才能力培養的重要形式和途徑,其考試成績是對學生培養質量的重要評價手段。而對自學考試考生的學習成績進行科學的分析,研究各學科之間的相互關系和相互影響,對優化自學考試的課程體系、提高教學質量具有重要意義。目前,在研究學習成績之間的關系方面,大多應用簡單相關分析(simple correlation analysis)[1]。簡單相關分析是研究兩個變量之間關聯性的一種統計分析方法。而學生成績往往是多個成績變量同時存在并彼此相互影響,因此應用簡單相關分析把兩個成績變量之間的關系從多個成績變量中獨立出來進行分析是相對欠缺的。所以,本研究提出利用典型相關分析方法分析學生成績,它是在考慮了多個成績變量同時存在的情況下,更加科學地體現了基礎學科與專業學科間的相互關系,為改革舊有的考試課程體系、分析和評價其考試成績與課程體系之間的關聯性提供參考。
1 方法
典型相關分析(canonical correlation analysis)是研究兩組變量之間相關關系的一種多元統計分析方法。典型相關分析的思想首先由霍特林于1936年提出,目前成為普遍應用的進行兩組變量之間相關性分析的技術[2]。典型相關分析借用主成分分析降維的思想,將一組變量與另一組變量之間單變量的多重線性相關性研究轉化為對少數幾對綜合變量之間的簡單線性相關性的研究,并且這少數幾對變量所包含的線性相關性的信息幾乎覆蓋了原變量組所包含的全部相應信息[3]。它把每組課程作為整體考慮,比一般的研究單一課程間的關系以及研究一門或一類課程與多個課程間的關系,可以找出所有成績變量中的主要變量,用于衡量和反映社會對護理人才培養質量的要求。
典型相關分析方法的原理是:對所要研究的兩組指標變量x=(x1,x2,…,xp)和y=(y1,y2,…,yq),各建立一個線性組合表達式,即:u=α1x1+α2x2+…+αpxpv=β1y1+β2y2+…+βqyq
其中,u和v分別是由x變量和y變量的線性組合產生的綜合指標變量,典型相關分析中稱之為典型變量(canonical variable)。α=(α1,α2,…,αp)和β=(β1,β2,…,βq)是待估計的組合系數。顯然,對于任意給定的一組組合系數α和β,都可以通過上式求出一對變量u和v,進而又可以求出典型變量u和v的簡單相關系數ρ=ρ(u ,v),稱之為典型相關系數(canonical correlation coefficient)。
ρ=ρ(u,v)=cov(u,v)var(u) var(v)
其中,cov(u ,v)表示變量u與v之間的協方差,var(u)和var(v)分別表示變量u和v的方差。
典型相關分析的第一步是估計組合系數α和β,使得對應的典型變量u1和v1的相關系數達到最大。假設這個最大相關系數是ρ1=ρ(u1,v1),則稱ρ1為第一典型相關系數,且稱具有最大相關系數的這對典型變量u1和v1為第一典型變量。求出第一對典型相關變量之后,可以類似的去求第二對,使得對應的典型變量u2和v2的相關系數達到第二大,且第二對典型變量中的每一個變量都與第一對典型變量中的每一個變量不相關。如此進行下去,直到典型變量的對數等于兩組變量中數目較少的那一組變量的個數。
從上述分析的過程可以看出,第一對典型變量提取的兩組變量相關性的信息量最多,第二對次之,依此類推,最后一對典型變量提取的相關成分最少。對典型相關系數的假設檢驗采用似然比 F 統計量。如果典型相關變量相關系數的絕對值顯著地大于零,這一對綜合變量就真的具有代表性,如果不是,這一對變量就不具有代表性,就可以忽略。實際上,求得的典型變量對子數越少越好,最好是第一對典型變量就提取了足夠的相關成分。
2 應用
采用隨機整群抽樣的方法,選用2001年至2003年參加濰坊醫學院高護(獨立本科段)專升本考試的959名考生的基礎學科成績和專業學科成績作為研究內容(變量名稱及代碼見表1)。所得數據采用EXCEL2003建立數據庫,應用SAS8.0統計軟件進行統計分析。擬分析高護專業本科自學考試考生基礎學科成績和專業學科成績間的關系。表1 課程名稱、代碼及基本統計量(略)
3 結果
3.1 典型相關系數
對山東省高護本科自學考試考生的基礎學科成績和專業學科成績兩組變量作典型相關分析,得出7對典型變量。經似然比法檢驗,第一、第二和第三典型相關系數有顯著性意義(P
3.2 標準化指標表達的典型變量
從標準化指標線性組合的系數可以了解各指標對典型變量的影響大小。系數越大,表示該指標對典型變量的影響越大,即為該典型變量的主要指標。標準系數的正負號不同,表明指標對典型變量影響的方向不同。反映基礎學科成績的第一典型變量V1主要由x7(護理學導論)決定,第二典型變量V2主要由x5(預防醫學)決定。反映專業學科成績的第一典型變量W1主要由y3(護理學研究)決定,第二典型變量W2主要由y1(社區護理學)和y7(外科護理學)決定。見表3。表3 標準化指標典型變量的線性組合(略)
4 結論
典型相關分析表明,高護本科自學考試考生的基礎學科成績和專業學科成績之間存在顯著相關,說明高護專升本自學考試考生的基礎學科成績與專業學科成績之間有著密切聯系,基礎學科成績與專業學科成績之間相互影響。這與很多研究結果是一致的[4]。高護自學考試考生的基礎學科成績與專業學科成績的相關主要是第一對典型變量V1和W1,第二對典型變量V2和W2的相關。在這兩對典型變量中,主要變量為x7(護理學導論)、x5(預防醫學)、y3(護理學研究)y1(社區護理學)和y7(外科護理學)。這表明這些課程在高護本科自學考試考生的醫學教育中具有重要作用,應在教學中予以加強。
本研究利用典型相關分析研究高等護理自學考試本科考生的基礎學科成績與專業學科成績之間的關系。它在考慮了多個成績變量同時存在的情況下,更加科學地體現了變量間的相關關系。它把每組變量作為一個整體來考慮,不同于一般的研究單一變量間的關系和研究一個變量與多個變量間的關系。典型變量的線性組合產生的綜合指標既代替了原變量的大部分信息,又減少了指標個數,利用這些綜合指標可以更科學更全面地來分析高護自學考試成績,有利于提高高護自考的考試針對性,為考生自學提供參考,也為進行同類研究提供借鑒。
參考文獻
1 張榮,張臥波,孫永平.大學生入學和在校成績的相關分析.航海教育研究.1996,15(2):14.
2 何曉群.多元統計分析.北京:中國人民大學出版社,2004,220.
自1920年德國科學家H.Staudinger提出大分子概念以來,高分子科學迅猛發展,現已發展成為一門獨立的學科,它是塑料、合成纖維、合成橡膠三大合成材料生產的理論基礎,在國民經濟建設與科學技術發展中占有重要的地位。高分子科學既是一門基礎學科,又是一門應用學科,其內容包括高分子物理、高分子化學、高分子加工和高分子材料;課程知識點多,概念多,理論性強,比較抽象,學習難度較大。在獨立學院應用化學專業開設高分子導論課程有很重要的意義,但是教學學時數較少(本校為34學時),而且在大學期間只有這一門高分子相關課程。所以如何用較少的時間,引導學生掌握基本的專業知識,為其今后工作或繼續深造打下基礎,是每個教師都應該思考的問題。
1、獨立學院的學生培養目標及特點
獨立學院是指實施本科以上學歷教育的普通高等學校與國家機構以外的社會組織或者個人合作,利用非國家財政性經費具備的實施本科學歷教育的高等學校[1],在我國的高等教育中起著越來越重要的作用。獨立學院也稱三本院校,既不同于普通高等教育、又不同于高等職業教育,招生錄取線主要介于二者之間。
1.1 培養目標
獨立學院的學生屬于本科層次,通過大學期間的學習應該成長為既有一定理論基礎,又具備較強實踐能力的高素質應用型人才,與一本、二本院校培養的研究型人才有著明顯區別。
1.2 學生特點
獨立學院作為普通高等教育的重要組成部分,學生既有一般大學生的通性,也有自身比較突出的特點[2]。分析我校應用化學專業學生情況,發現存在以下幾個特點:
a.入學時對專業知識掌握較少,甚至有部分江蘇考生在高中階段都沒有選修化學;
b.對本專業缺乏歸屬感,很多學生是調劑生,部分學生認為所學知識用處不大;
c.自控能力不強,無故曠課、不交作業、考試突擊等現象較多;
d.學習動力不足,積極性不高,課程知識掌握較差,甚至有同學出現掛科現象;
e.動手能力較強,對社會實踐的要求比較強烈。
2、教學建議
根據本校應用化學專業開設高分子導論課程幾年的情況,結合同行經驗[3-4]、自身教學體會和學生意見,對獨立學院高分子導論課程的教學提出以下幾點建議:
2.1 教師觀念轉變
由于獨立學院的辦學及專業建設年限較短,目前師資力量主要依附母體院校。一部分教師是從母體院校外聘的兼職教師,教學經驗豐富,但是自身在母體院校已承擔較重的教學或科研任務,精力有限,而且多年來形成了一本、二本的教學定勢,慣于按照研究型大學或教學科研并重型高校的培養目標進行教學,往往會把內容講的過深,理論性太強,常常使學生感到學習困難,甚至發出“想把我們培養成科學家”的感慨。另一部分教師是學校自有年輕教師,他們教學經驗不足,容易受到自己學習體會或老教師教學經驗的影響,短時間內難以很好的根據獨立學院“三本”的生源特點進行教學。教師應該明確獨立學院培養應用型人才的目標,并且貫徹在整個教學過程中。
2.2 合理選擇教材
獨立學院的學生學習主動性不夠,課后主動復習和預習的情況很少,尋找相關書本文獻學習的更少,所得知識大都依賴于課本和課堂,所以參考教材的選用很重要。
高分子導論教材版本較多,主要章節包括概論、鏈式聚合反應、逐步聚合反應、聚合物的化學反應、聚合物的結構、聚合物的性質、高分子材料、聚合物的成型加工等。這些教材主要是面對普通高等教育,整體內容理論性較強,對學生的學習基礎及學習能力有一定的要求。鑒于目前還沒有一本專門適用于獨立學院的教材,本校目前選用董炎明編著的《高分子科學簡明教程》(科學出版社),該教材內容通俗易懂,而且書中有很多小故事,可以提高學生的學習興趣。教師要隨時關注教材信息,尋找更為適合的教材。
2.3 明確教學內容側重點
應用化學專業開設高分子導論課程的目的,是為了引導學生進入高分子的世界,理解和掌握高分子科學的基本框架、概念和原理,為以后進一步學習或從事相關行業工作提供知識儲備,所以在教學的深度上要求相對偏低,但是作為僅有的一門高分子課程,課程內容要有代表性。
高分子科學四個知識板塊中,高分子化學和高分子物理是講解重點,安排28學時左右,而高分子材料和高分子加工則重在與實踐結合,以講座或參觀的形式學習。
在高分子化學的學習中,緊緊圍繞“如何合成聚合物”這條主線,重點介紹自由基聚合和逐步聚合,離子聚合和聚合物的化學反應作為次重點,而配位聚合則可以安排學生自學。其中涉及到很多公式,比如自由基聚合反應動力學部分,有引發速率方程、鏈增長速率方程、穩態假設下的自由基濃度方式、聚合總速率方程等[5],弱化公式的推導,而將關注度放在公式的理解應用上。
高分子物理則圍繞著“聚合物結構和性能關系”這條主線,重在二者的對應關系。此部分涉及到較多的曲線,比如線性非晶態聚合物的形變-溫度曲線,聚合物的應力-應變曲線,重點介紹曲線各段所代表的意義、對應的結構要求、相互的異同之點,而對精確的曲線函數推導完全忽略,所涉及到的比較前沿的結構模型也適當弱化。
2.4 充分調動學生的積極性
獨立學院的學生學習主動性不夠,而且在遇到困難時容易產生自卑、畏縮心理,所以要充分利用各種資源,將多媒體教學和板書教學相結合,將理論講解和實物、模型演示相結合,將課本知識和實際應用相結合,通過多種授課方式,調動學生的學習積極性,提高教學效果。 轉貼于
2.4.1 培養良好的學習習慣
獨立學院的學生中課前不預習、上課不聽講或曠課、課后不復習、作業抄襲、考試突擊等的現象比較多,反映出學生的學習態度、學習習慣方面存在一定的缺陷,這些都嚴重影響了教學效果的實現。
針對這些現象,可以采取以下這些引導性的措施:
a.課前布置預習題,并在上課時提問,培養學生的預習習慣;
b.講課之前列出本堂課主要要解決的問題或知識點,在下課之前以課堂作業的形式解答上交,讓學生帶著問題學習,提高課堂聽講的效率;
c.課后習題不單要對課堂內容進行檢查,還要包括部分拓展性內容,引導學生查閱相關書籍、文獻或是網絡資源,培養獨立學習的習慣;
d.將學生分成若干個小組,選取某種實用的高分子材料,課后查閱相關知識,相互討論,并選取代表以講課的形式在課堂上進行十分鐘左右的成果展示,培養學生協作精神,鍛煉學生的演講能力。
2.4.2 充分利用多媒體教學
現今多媒體技術非常發達,對其有效利用可以大大提高教學的效果,這方面已經有很多教師進行了探索[6-7]。多媒體教學的重要部分是多媒體課件,課件并不是教材的簡單重復,而要突出教學重點和難點,圖文并茂、形象生動。充分利用多媒體資源的同時,也不能完全摒棄板書教學,比如對于某些特別重要的理論公式的學習和推導,學生難以在較短的時間內完全理解,這時就應該采用傳統的板書教學方式。
多媒體教學中可以利用各種化學軟件實現分子結構的模擬、構型的轉變等,直觀形象,對高分子的鏈結構、構型轉變等抽象知識點的學習很有幫助,還可以將簡單高分子實驗制作成視頻,比如學生在學習自由基聚合中的自動加速效應時,由于沒有感官印象而難以掌握,可以通過視頻將這一過程直觀的展示出來,讓學生通過觀察去分析理解。
2.4.3 緊密聯系生活
教學內容與生產生活緊密聯系,能很大程度提高學生學習的積極性。高分子科學支撐著龐大的高分子工業,與生活聯系密切,在教學中要將理論與實際結合,提高學生的興趣。生活中到處都是高分子制品,在講述高聚物名稱和結構時,展示此種聚合物的制品,引導學生通過制品的特點來推斷聚合物的特點,加深印象,還可以簡單介紹行業內代表性的生產及加工單位。獨立學院多有產學研共建平臺、學生實訓基地,在條件允許的情況下,組織學生參觀高分子生產加工基地,了解比較成熟的高分子合成工藝,高分子材料的加工成型過程等。
2.5 改革考核體系
考核是教學成果的主要檢測手段之一,傳統的考核方式是一張試卷定生死,存在諸多弊端,建議將課程考核方式分為兩部分,一部分是平時的課堂表現,包括出勤率、作業完成情況等,這部分的比例可以適當提高,從而使學生更加注重課堂的互動環節;另一部分是期中和期末理論考試,采取開卷與閉卷相結合的形式。
高分子導論的主要理論考核內容是高分子化學和高分子物理,這是兩個雖有聯系但相互獨立的方向,可以分別考試,同比重計入總分??荚嚳梢圆扇¢_卷閉卷相結合的方式,高分子化學中反應動力學部分有很多的公式,學生記憶上存在困難,可以適當采取開卷或半開卷的形式,而高分子物理中多是對規律的解釋和應用,采取閉卷的形式。
3、結語
高分子導論作為一門知識點多、理論性強、學習難度大的課程,在獨立學院學生基礎薄弱、課時數少的情況下進行教學,目前尚在探索階段,還存在不少問題。教師需要不斷的改進教學方法,培養學生良好的學習習慣,充分調動學生的學習積極性,這樣才能取得令人滿意的教學效果。
參考文獻
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[2] 于麗波,本三院校學生特點分析,科技信息,2011,8:69
[3] 方征平 郭正虹,在獨立學院開展高分子物理教學的幾點思考,高分子通報,2009,8:74-78
[4] 徐曉冬,非高分子專業《高分子化學與物理》教學中的幾點體會,高分子通報,2010,5:74-78
1高分子材料專業課程教學內容的改革與探索
在現代教育環境下,為了明確高分子材料與工程專業課程發展方向,提高高分子材料與工程專業課程教學質量,應結合專業教學需求出發,從高分子材料與工程專業課程教學內容人手,做好教學內容的整合與優化,在高分子材料專業課程原有教學內容的基礎上,加以改革和探索,以豐富高分子材料專業課程內容,更好的滿足專業學生的多元化需求,提高高分子材料與工程專業課程教學成效。高分子材料專業課程教學內容的改革與探索應注意以下幾方面內容:
1.1精簡知識體系,凸顯教學重點內容
在高分子材料與工程專業課程教學內容改革與探索的過程中,應就當前高分子材料與工程專業課程整體情況進行全面分析,明確各基礎理論課、專業基礎課和專業核心課之間的內在聯系,課程體系如圖1所示,并明確不同課程在高分子材料專業課程體系中所發揮的作用,在此基礎上,對高分子材料專業課程資源加以優化整合,精簡高分子材料與工程專業課程知識體系,凸顯教學重點內容,置換重復教學內容,在保證高分子材料專業課程教學的實用性的同時,提高高分子材料專業課程教學效率,預留出一定的時間和空間,便于教師就專業課程中的難點進行有針對陛的講解,從而切實提高高分子材料專業課程教學質量。
1.2把握前沿優化專業課程知識結構
現代社會飛速發展,尤其是在科學技術的支持下,材料行業相關信息及資源的更新速度也較快,因此在高分子材料與工程專業課程教學改革與探索的過程中,要把握高分子材料專業與工程前沿,及時優化專業課程知識結構,更新高分子材料與工程專業知識體系,促進高分子材料與工程專業知識結構的縱深化發展,豐富專業課程教學素材,將高分子材料最新行業狀態及研究成果展現在學生面前,激發學生探索高分子材料與工程專業知識的積極性,拓寬學生視野,從而切實提高高分子材料與工程專業課程教學有效性。
2高分子材料與工程專業課程教學方式的改革與探索
2.1創設生活化教學情境
高分子材料與工程專業課程的理論『生較強,應用范圍廣,為營造和諧、輕松且生動的教學氛圍,在專業課程教學過程中,教師可將生活中與高分子材料相關的產品引入課堂教學中,吸引學生的注意力,激發學生主動探究知識的欲望,推進高分子材料與工程專業課程教學活動的順利開展。比如在講解聚苯乙烯材料時,教師可先讓學生想一想,并說一說生活中聚苯乙烯有哪些用途,比如泡沫,包裝盒等。通過生活化問題的創設,促使學生紛紛展開思考,在生活化情境下參與學習活動的過程中,學生對高分子材料的理解更為深入,對高分子材料的探索欲望也更加濃厚。在成功吸引學生注意力后,教師可引出專業課程教學內容,就聚苯乙烯的內部結構、特點及不足等進行講解,引導學生挖掘該材料的深層次思考??梢哉f,生活化教學睛境的創設,有助于增強學生的l青感體驗,促使其更加積極主動的參與到專業課程學習中,對于學生自主探究能力的提升具有重要意義。
2.2采取多樣化的教學手段
現代社會發展新時期,科學技術不斷進步,為高分子材料與工程專業課程教學提供了可靠的技術支持,在豐富專業課程信息的同時,改善了教學效率。針對傳統教學方式下文字量較大的l青況,在高分子材料與工程專業課程教學改革的過程中,應基于多媒體教學技術出發,將圖片、動畫、視頻等資源應用于專業課程教學中,豐富教學手段,創新教學方法,創設輕松、和諧且充分趣味性的教學氛圍,將抽象知識形象化展現出來,增強學生的視聽感受,有側重點的開展專業課程教學,從而促進高分子材料與工程專業課程教學質量的提升。
比如在高分子材料專業課程教學過程中,對聚酰胺樹脂進行講解時,教師可向學生簡單介紹尼龍名字的由來,合成纖維材料是由英國和美國科學家團隊研制出來的,為紀念這一研究成果,以兩國首都城市英文首字母來名為,即NewYork和London,Nylon由此得名。通過這一故事的講解,學生對高分子材料課程的興趣被激發,參與高分子材料課程教學活動的積極性也明顯提升。
2.3實現院校專業與企業聯合培養
中圖分類號:TQ311 文獻標識碼:A
隨著科學技術的不斷進步,越來越多的領域中都采用高分子材料來取代原來的金屬和無機非金屬材料,使得高分子材料在工業、軍事及人們的衣食住行等領域都受到了廣泛的應用。而高分子材料的制備及加工成型離不開高分子科學的基本原理和方法,因此,高分子科學成為目前化學領域最熱門的學科方向之一。高分子科學作為一門將化學、材料結合在一起的交叉學科,滲透到各個學科和行業。隨著高性能高分子材料的不斷開發,高分子材料在各種不同領域的應用也越來越廣泛,生產企業及社會對高分子學科方向的高素質復合型人才的需求也越來越大?!冬F代高分子科學》是我校化學專業碩士研究生的一門重要的專業學位必修課程,是一門將《高分子化學》與《高分子物理》的基本原理和方法結合在一起的綜合性高分子課程,主要內容包括高分子合成的基本理論和方法、聚合反應機理以及高分子材料加工的基本原理及應用等,其中以高分子化學的講授為主。課程內容多、理論性強、抽象概念和數學推導繁多,且仍處于不斷豐富和發展中,致使理論教學面臨嚴峻挑戰。
近年來,科技的發展促使新型的高性能高分子材料不斷出現,產品更新換代速率加快,要求從事高分子學科的技術人員具備更強的綜合能力及較高的創新性思想。因此在本課程的理論教學中,繼續采用傳統的高分子科學教學體系,很難適應現代社會發展對復合型、創新性人才培養的要求。在這種形勢下,必須對高分子科學的教學內容進行改革,加強對學生創新能力以及分析和解決實際問題能力的培養,才能適應社會發展對人才培養的需要,達到培養高素質創新型人才的目的。本文介紹了我校在《現代高分子科學》教學內容和教學方法等方面的具體改革措施,根據我校化學專業的特點確定教學內容,并結合高分子學科領域最新科研進展及工業生產實際講授高分子的基本合成方法、反應機理及加工成型的基本原理和應用,其目的是使學生牢固掌握并靈活運用高分子科學的基本原理和方法,為在高分子材料相關領域從事研發和解決實際工程問題奠定堅實的基礎。
1根據專業特點,合理安排教學內容
現代高分子科學的主要內容涵蓋了高分子化學以及高分子物理的重要知識點,包括高分子的合成方法、反應機理、聚合物的結晶及力學性能等。概念多,公式多,反應機理及動力學模型多,內容抽象,再加上課堂教學總學時偏少,要將所有重要知識點講清講透的難度非常大。因此,在教學過程中如何根據本校化學專業的特點合理安排課程內容成為本課程教學改革要解決的首要問題。對于課程的重點、難點及成熟理論可適當詳細講解,而對于聚合實施方法等相對容易的內容,則可以讓學生自學,從而可以實現在有限的時間內把重點、難點內容講深講透的目的,增強教學效果。例如,在高分子化學的內容中,縮聚和自由基聚合是兩大類聚合反應的代表,同時也是后續一些專業選修課程的理論基礎,因此對其這兩類聚合反應的機理及反應動力學可進行重點講解。另外,也可重點介紹與我?;瘜W專業精細化工研究方向關系密切的知識點,例如定向配位聚合、連鎖聚合中的陰離子聚合等。
2實行互動式、形象化教學,提高學習興趣
現代高分子科學是在有機化學的基礎上緊密結合數學、物理等學科的一門理論性學科。同時,它也是一門實踐性非常強的學科,其內容包括許多合成反應機理和反應動力學模型。在學習過程中,同學們普遍表示很難理解那些比較枯燥的推理過程。因此,在教學過程中如何提高同學們的學習興趣,增強其求知欲,變被動學習為主動學習,是在課程教學過程中需要解決的重要問題之一。
“興趣是學習最好的老師”。只有當學生帶著濃厚的興趣去學習,才會使“要我學”變為“我要學”,學生才會主動探索看上去比較枯燥理論的內在聯系和思考所遇到的問題[4-5]。把枯燥的理論與豐富多彩的圖片以及直觀生動的動畫或視頻結合在一起,有利于激發學生的求知欲望和學習興趣。例如,在講解“緒論”部分時,首先讓大家介紹一下平時的衣食住行中與高分子有關的物質,簡單介紹其特點及對人類生活及國民經濟的影響,并準備一些相關產品的圖片,如汽車輪胎、碳酸飲料瓶、微波爐餐具等,讓同學們對高分子及其應用有初步了解,激發同學們的學習興趣。
另外,為了進一步提高課堂教學效果以及學生的學習效率,可以采用一些比較具體、形象的內容來代替平淡的文字描述。例如,可以采用成語典故“成也蕭何,敗也蕭何”來介紹聚合實施方法,以本體聚合為基礎,比較各種不同聚合實施方法的優缺點。本體聚合的最大問題是在反應后期體系粘度會快速增加,導致反應釜內的聚合熱難以排出,從而出現自動加速效應,易引起爆聚等問題;而在溶液聚合中,通過添加一定量的溶劑來解決體系粘度大和聚合熱難以排出的問題。但加入溶劑也會帶來一些新的問題,例如由于反應物濃度降低而引起聚合速率下降、聚合效率降低,而且溶劑的回收也會造成生產成本的增加,那么這個溶劑就是所謂的“蕭何”。引入類似的典故,可以將書本中某些枯燥乏味的反應機理等內容轉變為能引起學生興趣的內容,進一步加深學生對重點和難點內容的理解。
3結合學科最新進展,穿插介B高分子科學研究的熱門領域
在課堂教學中,不僅要把書本上的知識傳授給學生,還要讓學生了解和掌握本學科的發展動向及趨勢。因此,任課教師必須不斷更新自己的知識,密切追蹤本學科的世界前沿,掌握其最新發展動向,從而在課堂教學的過程中穿插介紹高分子科學領域的熱門方向,激發學生進一步學習的熱情。例如,在介紹定向配位聚合的相關內容時,可介紹由于定向聚合催化劑而獲得諾貝爾化學獎的科學家齊格納、納塔發現定向聚合的過程。然后可進一步引深介紹由于發現導電高分子而于2000年獲得諾貝爾化學獎的白川英樹、黑格爾以及狄米德。并結合近年剛獲得諾貝爾化學獎的超分子化學,介紹目前高分子領域發展的新方向,比如超分子與高分子的自組裝、藝術性高分子等,讓學生對本學科領域的前沿和熱門領域有一個初步的了解,擴大學生的視野和知識面,提高其綜合能力。
4結束語
在課堂教學改革中,對教學內容和教學方法的改革是其中最重要的手段之一。現代高分子科學課程作為我?;瘜W專業研究生一門非常重要的必修學位課,其理論性非常強,包含許多非常抽象且難以理解的概念,因此,任課教師需要不斷優化課堂教學內容,結合多種教學手段,從而提高課堂教學的生動性和交互性,將學生的被動學習變為主動學習,為真正培養高素質的復合型、創新型人才奠定堅實的基礎。
基金項目:長沙理工大學研究生教研教改項目(編號:JG2015YB11,JG2014ZD04)。
作者簡介:張躍飛(1974-),男,湖南邵東人,博士,教授,主要從事高分子科學相關課程的教學及高性能高分子材料的研究。
參考文獻
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[2] 郝智,伍玉嬌,羅筑,黃彩娟.高分子化學課程教學改革與實踐初探[J].高分子通報,2012(5):116-118.
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)22-0139-02
一、前言
交通擁堵已成為世界主要國家存在的交通主要問題。為解決交通擁堵和提高客運運輸能力他們正在尋求新的交通政策和解決辦法,其中最重要方法就是發展軌道交通。因為軌道交通具有運量大、速度快、安全、準點、保護環境、節約能源和用地等特點,主要包括干線鐵路、地鐵、輕軌、有軌電車等軌道交通系統。預計到2020年,我國城市化水平將超過50%,城市軌道交通累計營業里程將達到7395千米。發展軌道交通,必須要克服車輛的走行性能、輕量化、集電性能、環保、空氣力學以及其他諸如改善車內環境、提高乘車舒適度、提高耐候性和耐火性等方面的技術,而車輛的輕量化在解決其他各項技術方面起著至關重要性,高速列車的輕量化必須大量采用高分子材料及復合材料。隨著科學技術的不斷進步,具有質輕、高強度以及易成型等特點的集結構功能一體化的新型高分子材料,尤其是高分子復合材料越來越多地應用在現代軌道交通領域。
另外,隨著軌道交通的發展,尤其是鐵路的提速,噪音污染對于人類的威脅也越來越大,甚至危及生命,因此,控制振動、降低噪音已成為急需解決的重大問題。在眾多的阻尼防噪材料中,其中以高分子阻尼降噪材料阻尼耗能的作用更為突出。高分子材料阻尼特性一直以來是一項重要的研究課題,同時高阻尼聚合物也是目前發展高性能減震降噪材料的重點發展方向。因為高分子材料具有以下特點:(1)利用其玻璃態轉化區的粘性阻尼部分,將機械能或聲能部分轉變為熱能逸散掉,通過阻尼制振降低車廂結構共振區的振動,從而減小車內噪聲。(2)利用小分子和極性高聚物之間會形成可逆的氫鍵,氫鍵在振動下會不斷斷裂和形成新鍵,最終將機械能轉化為熱能而耗散。(3)將不同的阻尼材料交替層狀排列,利用多層雜化材料疊加來有效地拓寬材料的有效阻尼溫域,通過控制復合材料的層狀結構和數量將可獲得更高阻尼值。這些特性是其他材料無法達到的。發展高分子交通材料對于發展交通具有非常重要的應用價值。在當今經濟發展的中國,開設具有交通特色的高分子材料專業,培養更多掌握高分子材料的基本知識和應用技術的人才具有劃時代的意義。
二、高分子專業特色
作為以交通為特色的一所大學,專業設置必須具有交通的特點。學校在“十三五”規劃中,就明顯地突出了交通的特色,確立了學校的發展目標,將其定為“以交通為特色,軌道為核心”發展理念,而且強調其他所有的專業建設必須緊緊圍繞著這個目標,包括學科建設和人才引進。作為與軌道交通有著非常緊密聯系的高分子材料專業更要凸現交通特色。我們在專業建設方面緊緊圍繞交通的特色,包括本科的課程設置、學科專業方向和人才引進。在課程設置方面我們更多地注重學生的實際能力的培養,以軌道交通為靶向,為交通運輸行業提供掌握高分子材料基礎知識和實際應用人才。在學科建設方面首先以高分子材料基礎理論建立學科平臺,尤其是碩士學位碩士點,目前,該專業有專材料科學與工程和化學兩個一級碩士學位碩士點來支撐;其次,按照學校的發展定位凝練學科特色,突出交通,以教授為學科帶頭人,形成專業團隊,在高分子材料與工程專業主要體現在以下幾個方面:(1)根據聚合物的流變學原理,利用共混的手段,將兩種或多種聚合物進行共混改性,以改善單一高分子材料性能,獲得更加廣泛的交通應用材料。同時通過改性可獲得較窄的玻璃化轉變溫度,以形成寬溫域、寬頻率阻尼高分子材料。(2)利用接枝共聚的化學方法,將具有一種較長鏈段或帶有功能基團的單體接枝到聚合物主鏈上,使聚合物能形成多個側鏈或者交聯,獲得新型功能通材料;同時還可以通過改性使側鏈與側鏈之間產生糾纏,實現阻尼增強的效果。(3)運用復合的方式,選擇一種較強的力學強度和較高損耗因子聚合物,通過與一些補強材料或添加第二相粒子,以形成各類具有高性能的復合材料,同時達到應用的需要。(4)利用有機硅獨特的結構,其兼備了無機材料與有機材料的性能,即具有表面張力低、粘溫系數小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質,并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性等優異特性,制備硅氧鍵(-Si-O-Si-)為骨架組成的聚硅氧烷。這類材料應用領域不斷拓寬,而且形成了化工新材料界獨樹一幟的重要產品體系。
三、高分子專業培養模式
1.明確交通特色的培養目標。在科技發展的今天,材料已成為三大支柱產業(材料、能源、信息)之一,材料的發展水平已作為評價一個國家綜合實力的重要標志。高分子材料與工程是材料科學與工程的一個分支,它在實際生活中得到廣泛的應用。另外,高分子材料易于改性,賦予新功能性,這就使得高分子材料的應用進一步拓展。社會更加急需掌握高分子材料與工程理論知識和專業技能的專業人才。作為工科性質的大學,培養具有一定的實際操作能力,能以理論指導實踐、應用于實踐,服務于地方經濟建設的高分子材料與工程專業技術人才是十分重要的責任。而作為交通特色的大學,高分子材料專業人才的培養必須適應當今軌道交通的需求,專業培養模式應該是“強化基礎,注重交通,突出創新”。
2.以科學研究強化專業建設內涵。專業建設內涵主要包括課程設置、教材建設和師資隊伍等內涵建設。課程體系是實現培養目標最直接的體現,是形成人才知識結構和提高能力的主要來源,是提高人才培養素質的核心,也是教學改革的重點。根據我們高分子專業的培養目標,合理地設置課程,才能高效地促進專業發展,在此,我們按照三個模塊來進行選擇和設置課程,基礎理論模塊按照國家教資委的要求設置基礎理論課程,選擇“十二五”規劃或獲獎教材,系統傳授基礎理論課程,在大一和大二上完成基礎理論課程,為專業基礎理論及專業研究方向提供理論指導;專業基礎模塊體現高分子專業特色設置課程,選擇豐富經驗的教師授課,尤其具有專業特長高級職稱教師,在高分子專業上傳授高分子專業基礎課;專業方向模塊突出交通特色,發揮專業研究方向的優勢讓學生有選擇性進入不同方向的導師團隊,團隊的導師必須具有行業經歷,尤其在專業方向上進行過專業生產實踐,承擔過或正在承擔企業項目,在校內進行專業方向模塊訓練,這樣可以做到形式不單一,課程內容不重復。在豐富教學內容的同時,又加強了師資隊伍的建設。
3.以實踐教學促進專業建設。高分子材料與工程專業與大部分工科專業有著相同的特點,重視工程實踐,該專業是在大量的科學實驗和工程實踐基礎上發現并總結出來的,運用科學分析方法探索其內在的作用機理,采用數學、物理、化學理論與模型計算歸納形成理論體系,并在理論指導下,將科學研究應用于生產實踐,使理論體系進一步得以檢驗并逐步完善,實際上高分子專業形成過程是經過實踐到理論再實踐的發展過程。針對這一特點,我們在設置課程的同時有意側重實踐課程教學,尤其是交通特色的高分子材料實踐教學,培養學生在交通領域具有創新意識、創新能力和實踐能力。
高分子專業教學實踐分為校內和校外實踐。在校內主要包括專業基礎實驗教學、專業實驗、開放實驗、課程設計、計算機模擬實踐和畢業教學環節等實踐教學部分。而在校外主要包括認識實習、生產實習以及畢業實習等實踐環節。校內實踐是校外實踐的基礎,相互銜接,在專業基礎實驗教學中要積極有效地開展研究型、設計綜合型實驗教學,鼓勵學生利用業余時間參加開放實驗活動,注重培養學生的動手能力和科研能力。校外實踐注重實訓基地的建設,形成良性互動,學生在生產實習中得到鍛煉,企業在學生的生產實踐中發現人才,能為企業使用,學校提高了聲譽,企業也大大地降低了生產成本,兩個實踐模式的有效結合,提高了學生的動手能力,加強了學生理論聯系實際、分析問題和解決問題的能力,為今后從事本專業研究與生產奠定良好的基礎。此外,我們還探索了一條校企合作培養的模式,在學生和企業中產生很好的效應。也就是利用畢業實習階段,將有意愿到企業就業的同學以企業工程師為導師,在企業中完成畢設,打破了原來學生必須在學校的導師指導下完成畢業設計的模式。
四、結語
高分子材料應用非常廣泛,從國家發展規劃就不難發現,在“十三五”規劃中,新材料就已經成為重大科技項目之一,為在新材料、新技術、新工藝方面有重大突破,就需要更多更優秀的材料從事者。尤其是軌道交通輕量化的發展,對于材料的要求就越來越高,特別是高分子材料和復合材料,因為他們具有非常顯著的優勢。這就要求高等教育必須培養更多掌握高分子交通材料的優秀人才,因此,改革高分子材料與工程專業的教育教學,使之適應當今軌道交通發展。教學改革必須更加注重高分子材料與工程專業學生的工程應用能力的培養、辦學質量和人才培養質量。提倡一種“強化基礎,注重交通,突出創新”的培養模式,以適合當代軌道交通發展的需要。
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)46-0053-02
隨著高分子材料在日常生活和生產中的廣泛應用,高分子科學作為一門交叉學科,滲透到各個領域與學科,企業和社會對高分子專業的人才需求越來越大。然而,國內開設高分子專業的高校畢竟有限,遠遠不能滿足社會的需求。為了滿足社會和企業對高分子專業人才的需求,許多非高分子專業的相關專業為了提高學生的綜合能力,滿足社會對高分子專業人才的需求,開設一部分高分子方面的專業課。然而,由于學時有限,非高分子專業在開設高分子方面專業課時,往往將相關的兩門或多門高分子專業課糅合在一起,一方面,在不影響其他專業課學時的同時,使該專業的學生學習和掌握了一定的高分子方面的知識;另一方面,提高了學生的綜合專業能力,以滿足社會和企業的需求?!陡叻肿踊瘜W與物理》課程是很多高校的非高分子專業為了滿足社會需求所開設的一門綜合性高分子課程,它是將高分子專業的《高分子化學》與《高分子物理》進行糅合,主要講述高分子的基本理論和應用,內容比較抽象,概念繁多,課程的學時數又較少,這使得授課的內容和講授方式的選擇尤為重要。通過近五年的不斷改革和實踐,筆者積累了一定的教學經驗,取得了較滿意的教學效果,本論文將近年來在高分子化學與物理教學過程的體會與非高分子專業的教師進行探討。
一、根據教學對象,安排教學內容
《高分子化學與物理》是針對非高分子專業的本科生開設的一門高分子課程,非高分子專業的本科生對高分子方面的知識完全陌生,要使他們在沒有基礎的情況下,理解并掌握比較抽象的鏈段、分子鏈的柔順性、均方末端距、高斯鏈、等效自由連接鏈和液晶等概念,教學的效果很難想象。因此,如何使教學內容由簡入難、由相識到陌生、由具體到形象,這就要求教師根據所講授對象的特點,選定教學內容。東北石油大學化學化工學院應用化學專業和化學專業均開設了《高分子化學與物理》專業課,學時數均為48學時,只有理論,沒有實驗,安排的學期均在大學三年級下學期。由于兩個專業前期學習的專業課不同,學生的基礎知識掌握也不盡相同,雖然兩個專業的學生均學習了《有機化學》、《物理化學》等基礎課程。然而應用化學專業的學生在學習這門課程之前,還學習了《合成材料助劑》、《精細化學品化學》、《水溶性高分子》等專業課,對高分子的基本概念、合成原理及應用有一定的了解。因此,在同時對這兩個專業講授《高分子化學與物理》時,在課程內容的安排上,會存在不同。筆者通過近幾年的教學實踐,將兩專業的所學《高分子化學與物理》課程進行了較詳細的內容區分,化學專業的課程內容安排傾向于高分子的基本概念、自由基聚合機理、高分子的分子結構和高分子的性能等基本理論以及高分子的發展前景,而對于陰離子聚合、配位聚合、高分子結構與性能的構效關系只做一般性的介紹。應用化學專業的課程內容安排則傾向于逐步聚合、鏈式聚合、共聚合以及聚合物的化學變化,高分子化學結構與性能的關系,聚合反應的動力學,聚合方法等。同時,在教學過程中,課堂講授與學生自學相結合,對教學內容中的重點和難點進行重點講解,通過習題的方式將學生難以理解的內容進行系統復習,加深學生對內容的理解。通過對課程系統、有針對性的安排,使具有不同高分子基礎的學生在學習《高分子化學與物理》的過程中,感到輕松、易懂,提高教學效果。
二、針對抽象內容,合理使用多媒體
《高分子化學與物理》的主要內容不僅包括《高分子化學》中的自由基聚合、逐步聚合、離子聚合、配位聚合以及共聚等聚合反應的機理、過程以及聚合反應的動力學,而且還包括《高分子物理》中的高分子的分子結構、高分子的運動、高分子的力學性能以及高分子的電學熱學等性質,概念較多、公式多、內容抽象,尤其是聚合反應的動力學、聚合反應機理以及高分子的結構與各種性能之間的關系,機理的表述和公式的推導繁雜,板書費時費力,僅僅依賴“黑板+粉筆”的教學模式,很難在較少的學時內將這些抽象的重點內容講解清楚。多媒體輔助教學具有處理信息量大、質量高、共享性好、交互性強等特點,能夠形象、直觀、生動地將傳統教學手段難以表達的抽象教學內容有條理地表現出來,拓寬課堂教學的知識體系,提高教學質量。如《高分子化學》中的自由基聚合反應機理和聚合反應動力學理論性強,該理論是建立在增長鏈自由基等活性假定、穩態假設和聚合總速率等于鏈增長速率三個基本假設的基礎上,內容抽象;又如鏈段、分子鏈的柔順性、高斯鏈以及均方末端距等概念,對非高分子專業的學生,很難在短時間內理解掌握,使用多媒體可將這些抽象枯燥乏味的理論知識直觀和形象化,利用多媒體中的動畫過程將這些抽象的理論過程生動地展示給學生,使學生在較少的學時內更快地理解所學的內容,加大教學信息量,同時能夠充分調動學生學習的積極性。然而,《高分子化學與物理》課程中概念抽象、公式繁多,多媒體課件雖然能將抽象的內容具體化,但是多媒體顯示過快,學生很難在短時間內真正對多媒體中顯示的概念和公式充分地理解掌握,這樣會使學生失去學習的興趣。因此,針對這門課,不能完全使用多媒體教學,應該將多媒體教學與板書教學相結合,聚合反應動力學公式的推導用板書一步一步進行推導,多媒體可將板書推導過程進行復習或重復演示,這樣學生可以在板書推導過程動腦思考跟上老師的思路,同時多媒體使學生對老師板書教學過程沒有真正理解掌握的內容進一步復習鞏固,從而提高教學質量。
三、講授與答疑相結合,發揮學生的主動性
《高分子化學與物理》是一門抽象、枯燥的課程。課堂是教學過程的關鍵環節,在講授的過程中,如何調動學生學習的主動性使學生將枯燥的理論教學與實際生活相結合呢?在《高分子化學與物理》的講授過程中,尤其要時刻注意教學的趣味性。如何將高分子材料的力學性能、各種彈性數學模型、高分子的溶解過程以及高分子的電學、熱學和光學性質等抽象的理論在較短的時間內讓學生真正的理解掌握呢?教學的方式或方法非常重要,教師可以結合日常生活中的例子,通過多媒體動畫或實驗演示展示給學生,使學生在學習抽象理論的同時,了解這些理論在實際生產和生活的應用。如在講授彈性數學模型時,可通過彈簧的形變過程形象地展示給學生,也可以利用彈性橡膠在受外力作用時的形變過程將這些模型展示給學生,激發學生的興趣。當然,僅僅依賴課堂的講授是遠遠不夠的,由于大學教師上課結束后,與學生交流很少,學生對課堂中的一些重點和難點仍百思不得其解,這些會影響他們學習的興趣、熱情甚至信心。因此,教師應針對課程內容,適當地結合實際,留出一部分答疑時間,與學生交流,了解學生學習過程存在的問題,及時解決學生學習過程的難點,讓學生產生學習的興趣。《高分子化學與物理》規定的講課課時非常有限,然而課程內容繁多,理論性又強,要想使學生真正掌握這門課程,教師就必須在以課堂教學為主的同時,安排適當的答疑時間,及時解決學生學習過程中存在的問題,激發學生學習的興趣。東北石油大學的應用化學和化學專業開設《高分子化學與物理》這門課程時,任課教師通過課上講授和課下答疑相結合的教學模式,使抽象、難懂的理論知識變得易懂,學生學習的主動性大大提高,也大大提高了教學質量。
《高分子化學與物理》是一門概念抽象、理論性強的課程,作為東北石油大學應用化學和化學專業的一門重要的專業基礎課,講授這門課程的教師通過多年不斷的探索,采用多媒體與板書相結合、講授與答疑相結合的教學方法,大大調動了學生學習的興趣,使非高分專業的學生能在沒有高分子專業基礎的條件下,能很好地理解和掌握高分子專業知識,提高了教學的質量。同時,講授該課程的教師從課程教授對象、課程內容、講課方式以及師生互動等多方面進行了總結,只有認真做好每一個環節,合理地運用多媒體教學手段,不斷提高自身的素質和專業知識,才能提高教學質量,成為一名合格的專業教師。
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一、《高分子材料流變學》課程發展
高分子材料流變學是一門伴隨著高分子科學和行業發展而逐步建立起來的重要學科,針對高分子材料特殊的流動變形行為及其機理展開研究,起到連接高分子結構性能和高分子工程的橋梁作用。
現在,高分子科學理論研究及工藝、設備的設計優化的發展進步離不開高分子材料流變學知識的輔助,整體發展趨勢要求高分子專業人才必須具備基本的高分子材料流變學知識。
青島科技大學自1986年起開始設立《高分子材料流變學》課程,是國內最早開設該課程的高校之一,迄今已有20多年的教學歷史,同時跟蹤學科的發展,教學團隊亦針對學科的前沿問題開展科研工作,在國際上形成了一定的學術影響力。在長期的教學、科研實踐積累和和對高分子流變學教學理解逐步深化的基礎上,教學團隊按照比較科學完整的體系,編寫出版了《高分子材料流變學》教材,并得到國內院校的認可;另一方面,《高分子材料流變學》教學也凸現了專業特色,使學生質量有所提高。通過引導學生開展理論聯系實際、針對性強的流變理論研究與工程設計實踐,所培養的學生學科專業知識全面,了解學科發展前沿,在以后的科研和工作實踐中展現出較強的解決問題能力。
二、《高分子材料流變學》的特點及教學原則
高分子材料流變學是隨著高分子的合成、加工工程和實際應用的需要,于20世紀50年代逐步發展起來的新學科。一方面,深入其核心需要較多的數學、物理和力學基礎;另一方面,其知識體系與高分子化學、高分子物理、高分子的加工工程等有機聯系?!陡叻肿硬牧狭髯儗W》完整的知識框架至少涵蓋如下三方面的內容:①高分子結構流變學,其從分子運動角度出發,構筑分子結構模型,關聯材料宏觀力學響應行為和微觀的分子運動過程,說明二者的聯系。②高分子工程流變學,其從宏觀唯象的角度出發,進行應力-應變或應變速率分析,研究與高分子材料加工工程有關的理論與技術問題。③流變測量學,運用流變學基本原理設計儀器設備,表征高分子材料的流變行為。
《高分子材料流變學》理論深奧、內容繁雜、學科交叉性強,其比較科學完整的教學體系,一方面要保證流變學理論的完備性,系統介紹復雜應力、應變描述、材料流變本構方程理論等,另一方面要適應高分子材料專業的要求,加強高分子熔體溶液奇異的非線性黏彈性等內容的教學,并解釋說明在高分子加工和流變測量中出現的種種現象與規律。較之其他課程,《高分子材料流變學》對學生的數學物理素養和高分子背景知識有相當的要求,所以教學過程中存在“教師教學難,學生學習難”的兩難通病。在長期的教學實踐中,我們總結出了講授《高分子材料流變學》應貫徹兩個重要的教學原則:①首先要注意照顧學生的專業背景,對復雜的數學、力學公式和簡單明確的基本概念采用不同的處理方法;強調邏輯清晰和語言簡明,避開數學基礎上的難點,詳細詮釋流變學抽象概念和基本物理量確切的物理意義,幫助學生盡快領會高分子流變學要點。②再者,注重流變學知識的實際應用,強調理論與實踐結合。在保持課程應有的理論體系、系統性、嚴謹性的同時側重介紹其在高分子合成的分子設計、高分子工程、高分子材料性能控制等方面的應用實例。
筆者在教學實踐中,結合自己的科研實踐,將自己從事的國家自然科學基金研究課題成果作為實例,介紹高分子流變的發展及其在高分子學科中的應用。實踐證明,教師本身學以致用的實例示范可以引導學生能夠盡快領會流變學知識,在科學與工程實踐中發揮了良好作用。
三、具體教學方法
筆者從事《高分子材料流變學》的教學實踐以來,深刻體會到這是一個不斷加深對課程特點的認識,不斷改進教學方法的過程。不僅要求授課教師對課程內容有深刻理解,同時在知識傳授上亦需要“善巧方便”。下面幾點,是筆者對教學方法的簡單總結。
1.教師引導。在開始教授新的知識要點前,若能提供一個科研或工程應用中的實例引發學生的興趣,則往往可獲得較好的課堂教學效果。在課堂上,要注意鼓勵學生主動學習,形成師生互動的氛圍。若學生在課堂上有所疑問,可以暫停教學,增加學生討論環節。結束時,簡要介紹課程后續內容提要,利于學生自學。
2.理論結合實際?!陡叻肿硬牧狭髯儭肥且婚T理論性和應用性都很強的交叉學科,其理論知識部分比較晦澀,必須與實際結合才能使學得的知識深化和牢固,也才能引起學生的興趣。教學中會出現學生感覺內容艱深,興趣不大的現象,在理論基礎的學習過程中尤為明顯。而當理論知識與實際背景結合時,學生往往饒有興致。因此將理論知識寓于合適的實際背景中進行講授,效果明顯。當然這也需要教師本人有自己的科研實踐作基礎,能夠跟蹤高分子流變的發展前沿。
3.采用多媒體教學。教師無法強迫學生學習,其角色只是教學過程中的引導者。隨著教學設備的完善,多媒體教學在授課中所占比重逐步增大。在教學實踐中,我們發現多媒體豐富的信息傳遞模式可以有效抓取學生的注意力,激發好奇心;另外,多媒體教學中重點內容突出,有利于學生掌握知識點,還可以加大信息量,減少板書量,在有限的課時內講授更多知識。
4.教師傳授與學生自學相結合。在教學時數有限的條件下,為使學生學到更多知識,除教師摒棄傳統板書,采用多媒體對基礎理論等重要內容進行課堂授課外,可以采用的途徑是發揮學生主觀能動性。在研究生教學中,我們在相關書籍和文獻中摘取一些流變學應用和發展前沿方面的內容供學生自學使用,以作為課堂教學內容的補充。另外,要求學生結合自己的研究課題,從中提煉出高分子材料流變學的科學問題,既加深理解學生對所學知識的理解,又幫助其較好地完成課題研究任務。
5.加強實驗教學的促進作用。流變參數的測定是高分子材料流變學的重要方面,其本身就是流變學理論的實際應用之一,同時測量結果也反映了材料本身的結構特征。在“毛細管流變儀測量熔體流動行為”的相關實驗中,我們訓練學生表征所測樣品的黏性、彈性特征,分析樣品黏彈特性與其分子結構之間的關系。
通過實驗教學,可以讓學生了解如何在實際工作上應用流變學知識,對課堂教學起到良好的補充和促進作用。
四、結束語
通過《高分子材料流變學》教學內容的合理設置,教學方法的改進,為高分子材料行業培養出合格的有用人才,促進高分子材料行業繁榮發展,是教師的職責所在。在高分子材料行業發展迅速,新材料層出不窮,已有材料的加工改性也相當活躍的今天,材料表征、分子剪裁設計、加工工藝控制等方面都需大批高層次的掌握流變學的科研和技術人員。這既是對高分子材料專業的畢業生提出的新要求,也是《高分子材料流變學》學科發展的動力。在青島科技大學的關心和資助下,《高分子材料流變學》課程正在進行教學改革以適應發展要求。因此筆者不避粗陋,將自己的粗淺的教學經驗體會總結如上,同時也希望得到流變學教學工作上的諸位同仁的指導。
參考文獻:
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一、國內高分子物理教學的研究現狀分析
高分子物理是一門理論性與實踐性結合很強的學科。如何通過高分子物理平臺實驗課程的改革,深化學生對課堂知識的理解,培養學生的物理思維方式和實踐能力,從而提高學生創新能力,是我們面臨的一個新問題。以往的高分子物理實驗通常是根據教學大綱的要求,在某一種性能的課堂教學后安排相應的實驗測試,寫出實驗報告。這種傳統教學已經遠遠不適應當今材料科學“寬基礎、多方向、重實踐”的培養人才模式,也不符合高分子物理平臺實驗課程的目標。
實驗課程的改革首先是培養學生的創造性能力,讓學生從材料的設計入手,制備出具有某種特殊性能得材料,再對所設計的材料的物理性能進行檢測。因此這種分層次的實驗教學,能提高學生獨立自主性的研究材料,在實踐中獲得高分子物理性能知識,是我們培養學生的目標。因此將專業實驗課從專業理論課中剝離出來,重新整合,形成分層次實驗教學,將有助于使學生從橫向和縱向兩個方面熟悉和掌握高分子材料的結構和性能,同時也使學生對即將從事的本科畢業論文階段的學習有了明確的認識,也利于學生擇業。通過專業實驗的改革,有計劃地推進實驗室開放,對提高學生的適應能力、創新能力具有促進作用,符合高素質人才培養的總方針。
二、現在高分子物理教學方式方法的不足
高分子物理是一門以實驗為基礎的自然科學,為了使學生能夠更好地掌握高分子物理課程內容,同時培養學生的動手能力,提高學生的實驗技能,有必要開設一定的實驗課程,我們開設這些基礎性的高分子物理實驗是否缺乏趣味型,啟發性。在以往的實驗教學中,高分子物理實驗是單獨開設的,往往學生做完了高分子物理實驗,不知道自己使用的樣品是如何制備的,不能評價制備條件對性能的影響,這些不足是我們不希望的。
課堂教學是一種以教材為媒介,教師的教授活動與學生的學習活動這三者之間的互動過程。一般說來,參與課堂教學的學生無論對于教材的知識、經驗,還是興趣和目標,都是大相徑庭的。教師不能不以擁有這些差異的學生為對象,盡管采用同樣的教材卻要求按照一定的教學目標展開有效的教學活動,而這種過程是不可能刻板劃一地按照教師預設好的計劃展開的。它是不斷流動的、“混沌”的過程。在教學實踐中往往是“重吃透教材、輕吃透學生”,恰恰是輕重顛倒了。其典型表現是,在日常的備課中,許多教師往往全神貫注地準備教材和教法,卻把“為學生做準備”置之腦后。或者說,往往采取了“以教定學”的備課路徑,而不是“以學定教”。這是舍本逐末的做法。
三、改革方案的具體實施措施
為了新的課堂文化的創造,我們需要采取針鋒相對的舉措。課堂教學以“學生主體的學習活動”為目標,那么,對學生觀察的視點就是:是否主動地參與學習活動;是否每一個學生都能積極地展開學習活動;是否展開了逼近學科本質的探究活動或是聲情并茂的表達活動;是否作為學習集體的一員深化了合作性的學習活動。
通過這樣的教學活動,我們會發現學生的差異,但這不是教學的障礙而恰恰是一種教學資源,教師如何以學生既有知識為媒介引領學習的動機、誘發不同解讀方式的提問;教師如何以欣賞旁生枝節的姿態,作出巧用學生的“錯誤”資源的努力;教師如何包容“走調”“越軌”的思路等,都是提升教師的教學效果所不可或缺的。
學習課題的提出(設定)必須恰到好處,難易適中。在課題的設定中,學生需要按照設計要求查閱資料,設計實驗方案,動手操作,觀察現象,收集數據,分析結果并完善實驗方案。設計研究性實驗不再是簡單的重復設定的實驗,而是自己設計并完善新的實驗,更多的是強調創新能力的培養。
四、高分子物理教學改革的實踐成效
(1)通過高分子物理教學改革和實踐探索,在兩屆本科生實驗課程教學中教學效果良好。而且,通過教學激發了大學生參與業余科研活動的熱情。掌握知識與提高能力是教學的重要任務,要淡化教育科研的功利性,以學生為本,激發他們的學習熱情,提倡教學互動,讓學生和教師共同營造和諧的教學氛圍。
(2) 高分子物理實驗課程的單獨設立,有利于學生基礎理論、實驗研究及工程應用知識的完善,有利于實驗課程體系的建設和完善。同時,有利于促進實驗課程教學和工程教育的改革和創新,也有利于提高我國高等教育中應用型和工程型人才的培養質量。
基金項目:黑龍江工程學院教育教學改革工程項目(JG2013042)
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顧名思義,高分子就是相對分子質量很高的分子,它是高分子化合物的簡稱。高分子化合物,又稱聚合物或高聚物,是結構上由重復單元(低分子化合物—單體)連接而成的高相對分子質量化合物。高分子的相對分子質量非常的大,小到幾千,大到幾百萬、上千萬的都有。我們有時將相對分子質量較低的高分子化合物叫低聚物。高分子化學作為化學的一個分支,同樣也是從事制造和研究分子的科學,但其制造和研究的對象都是大分子,即由若干個原子按一定規律重復地連接成具有成千上萬甚至上百萬質量的、最大伸直長度可達毫米量級的長鏈分子,稱為高分子、大分子或聚合物。
2.高相對分子質量與高強度
相對分子質量和物質的性質是密切相關的,是決定物質性質的一個重要因素。只有相對分子質量高的化合物才有一定的機械力學性能,才能作為材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯,都是直鏈的烷烴化合物,但是分子量變化很大,其機械力學性能因而也有極大的區別。
3.高分子科學的主要內容
既然高分子化學是制造和研究大分子的科學,對大分子的反應和方法的研究,顯然是高分子化學最基本的研究內容。高分子科學不僅是研究化學問題,也是一門系統的科學。高分子科學的主要內容有:如何將低分子化合物連
接成高分子化合物,即聚合反應的研究。高分子化合物的結構與性質關系。不同性質的高分子,其結構必然是不同的。為了得到不同性質的高分子,就要去合成具有特殊結構的高分子。
二、高分子材料化學的應用
材料是人類社會文明發展階段的標志,是人類賴以生存和發展的物質基礎。它是指經過某種加工,具有一定結構、組分和性能,并可應用于一定用途的物質。上世紀半導體硅、高集成芯片、高分子材料的出現和廣泛應用,把人類由工業社會推向信息和知識經濟社會??梢哉f某一種新材料的問世及其應用,往往會引起人類社會的重大變革,材料是人類文明的重要標志。如果說現在人人離不開高分子材料,家家離不開高分子材料,處處離不開高分子材料,是一點也不過分的。高分子化合物的最主要的應用是以高分子材料的形式出現的,高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統合成材料,另外許多精細化工材料也都是高分子材料。
第一,塑料:一類是通用塑料,如容器、管道、家具、薄膜、鞋底與泡沫塑料等等;另一類叫工程塑料,其強度大,如汽車零部件、保險杠、洗衣機內的滾筒、電器的外殼等。
第二,纖維:人們開發出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物,通過不同的加工,生產出了各種纖維制品,極大地滿足著人類的需要。
第三,橡膠:天然橡膠的種類和品質都受到很大的限制,于是科學家們不斷開發出了各種人造橡膠,如丁苯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠等。
第四,精細化工:比如使得我們的世界變得豐富多彩的各種涂料產品,如家具漆、內外墻乳膠漆、汽車漆、飛機漆等。女孩子用的指甲油,使牙齒變白的增白劑也都是涂料。還有萬能膠、建筑用膠、醫用膠、結構膠等黏合劑,以及各種吸水樹脂等都是高分子產品。三、高分子化學與高科技的結合
當今社會,人們將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱,而材料又是能源和信息發展的物質基礎。自從合成有機高分子材料的那一天起,人們始終在不斷地研究、開發性能更優異、應用更廣泛的新型材料,來滿足計算機、光導纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機械工業等尖端技術發展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發展,出現了許多產量低、價格高、性能優異的新型高分子材料。
隨著生產和科學技術的發展,許多具有特殊功能的高分子材料也不斷涌現出來,如分離材料、光電材料、磁性材料、生物醫用材料、光敏材料、非線性光學材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活躍的領域,下面簡單介紹特種高分子材料:功能高分子是指當有外部刺激時,能通過化學或物理的方法做出相應反應的高分子材料;高性能高分子則是對外力有特別強的抵抗能力的高分子材料。它們都屬于特種高分子材料的范疇;特種高分子材料是指帶有特殊物理、力學、化學性質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(化學纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑)的范疇。
第一,力學功能材料:強化功能材料,如超高強材料、高結晶材料等;)彈材料,如熱塑性彈性體等。
第二,化學功能材料:分離功能材料,如分離膜、離子交換樹脂、高分子絡合物等;反應功能材料,如高分子催化劑、高分子試劑;生物功能材料,如固定化酶、生物反應器等。
第三,生物化學功能材料:人工臟器用材料,如人工腎、人工心肺等;高分子藥物,如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、高分子農藥等;生物分解材料,如可降解性高分子材料等。
可以預計,在今后很長的歷史時期中,特種與功能高分子材料研究將代表了高分子材料發展的主要方向。
四、高分子化學的可持續發展
研究高分子合成材料的環境同化,增加循環使用和再生使用,減少對環境的污染乃至用高分子合成材料治理環境污染,也是21世紀中高分子材料能否得到長足發展的關鍵問題之一。比如利用植物或微生物進行有實用價值的高分子的合成,在環境友好的水或二氧化碳等化學介質中進行化學合成,探索用前面提到的化學或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子,以及用合成高分子來處理污水和毒物,研究合成高分子與生態的相互作用,達到高分子材料與生態環境的和諧等。顯然這些都是屬于21世紀應當開展的綠色化學過程和材料的研究范疇。
參考文獻: