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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇高分子化學知識總結,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:高分子化學;高分子物理;多媒體教學
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。《高分子化學與物理》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。
參考文獻:
[1]張鐳.高分子化學教學的改革與探索[J].高分子材料科學與工程,2002,18(3):202-203.
[2]張小冉,祖立武,王雅珍.高分子化學課堂教學中多媒體的應用[J].高師理科學刊,2007,27(1):99-101.
[3]徐曉東.非高分子專業《高分子化學與物理》教學中的幾點體會[J].高分子通報,2010,(05):74-78.
[4]高建綱,宋慶平,丁玉潔等.工科非本專業《高分子化學》課程的教學探討[J].高分子通報,2009,(05):63-66.
[5]劉兆麗,曹亞峰,譚鳳芝.非高分子專業高分子化學與物理教學的幾點探索[J].科教導刊,2013,(02):82-83.
[6]于淑娟.高分子化學教學改革的實踐與探索[J].廣西師范學院學報,2009,26(3):123-125.
關鍵詞:金屬材料;高分子化學;課程;教學
引言
金屬高分子材料在我們生活中的很多領域都有非常廣泛的應用。發展前景非常好,為了我國高分子化學領域走在世界的前列,作為培養未來研發人才的高校在相關教學過程中需要開拓思路,積極調整課程方案,通過最有效果的教學讓學生成為我國高分子化學領域將來最得力的研發生產人員。
一、理論聯系實際,讓教學貼近科研,靠近生產
學習不是為了學習本身,學以致用才是學習的最終目標。在目前的很多課程設置和教學方案或者授課方法方式上,我們看到的不是學以致用,而是學以致學,為了學習而學習,為了學分而學,為了簡單的成績和通過畢業而學。為了能夠最大程度的讓學生體會到學以致用,每節課都要提前備課,充分準備,把該節課所講內容在目前高分子化學科研、生產領域的應用情況對學生進行詳細的介紹,提高他們對本節課的重視程度。在上課的時候,為了加深他們的印象,會在課文理論知識之外為他們充分準備課堂理論內容相關的科研成果和高分子化學實際生產領域的應用現狀及前景。在可能的情況下,帶領他們參觀科研單位,參觀生產基地,切身感受體會自己所學課程的巨大應用潛力和前景。讓他們不只是理解理論知識,還要緊密的聯系實際的科研和生產,為將來的職業規劃做鋪墊。
二、參與式教學強調學生的參與性與主體性
在課堂教學過程中,提倡參與式的互動式教學。從形式上對以往的授課進行改變,這就需要老師和同學都必須對課本有非常深入的了解,僅僅預習是不夠的。所謂參與式教學就是要讓學生參與到課堂中來,并不是以前老師在講臺上說同學在講臺下聽這種完全沒有交流沒有互動的授課模式。同學要經過對授課內容的了解,經過思考提出自己的問題,老師則通過解答這些問題來有針對性的解決每個同學遇到的問題,讓課堂變得有活力。除此之外課堂還要體現學生的主體性,以學生的視角為主,從學生的問題出發,讓學生主導課堂,讓學生有充分的思考空間,這就需要老師發掘和培養學生獨立思考的能力,才能發揮出參與式教學的特色,否則課堂會陷入一種混亂的狀態,老師既不能主導課堂,學生也沒有學習和思考的動力,那樣不是參與式教學的目標。
三、通過實驗讓理論聯系科研,聯系生產
實驗在高分子化學教學中有非常重要的作用,首先可以通過實驗讓學生對生澀難懂的理論知識有直觀的了解,對于已經學到的理論知識有驗證的過程,也可應通過實驗的動手操作過程增加同學對高分子化學的興趣。除此之外,也能通過復雜的高分子化學實驗來讓學生觀察高分子材料的外觀特征,以及各種物理和化學變化在高分子材料上的感官表現,增加同學對高分子材料的熟悉程度。也可以安排同學進行獨立的實驗設計、實驗實施和實驗總結,提高他們的獨立操作能力,也能最大限度的激發他們的創造力。 教學實驗不應當停留在實驗室,當有些非常復雜的實驗或者對操作技術和實驗設施設備要求比較高,在教學過程中無法進行實際操作的時候,可以通過多媒體技術進行實驗教學。不管是圖片、動畫還是視頻資料,都可以作為多媒體實驗教學的教學工具,這樣不僅可以立體的展現教學內容,還能通過多媒體的表現形式吸引同學的注意力,抓住同學的注意力,為實際的教學工作提供服務。這就需要老師有豐富的教學資源和實際操作技術,最好的情況是老師們可以按照自己的教學需求編制自己的多媒體實驗教學內容,開展多種形式的教學工作。 作為實驗教學,可以適當安排一些開放式實驗教學。讓學生根據自己所學的知識,查閱相關資料自行設計實驗主題,在老師的協助下完善實驗方案,同學之間按照興趣和能力自由分組、自主選擇實驗設備和實驗儀器,在老師的指導下,按照實驗方案獨立完成實驗,并書寫實驗報告,這樣可以通過獨立操作實驗鍛煉學生的獨立思考能力,動手操作能力,實驗組織能力和團隊合作能力。
四結束語
在金屬材料工程專業高分子化學教學改革中,通過理論聯系實際注重學以致用,提高學生對高分子化學課程的興趣和學習積極性,通過參與式教學提高學生在課堂的參與程度并豐富參與方式,還能培養學生發現問題、獨立思考問題和語言表達能力,通過實驗教學培養同學對待科學嚴謹的態度和操作實驗的能力,為我國將來的高分子化學的科研和實際生產培養扎實有用的人才。
參考文獻
[1]陳傳祥.金屬材料工程專業高分子化學教學改革探索[J].《化工高等教育》,2007.(2).
[2]莊啟昕,鄭安吶,李欣欣,錢 軍,李 慧,韓哲文.體現工科特色的高分子化學教學探索與實踐.高分子通報,2008(11).
[3]高喜平,陸昶,姚大虎等.淺談高分子化學實驗的教學 改革[J].《化工時刊》,2011,25(3).
1.1教學理念上,注重調動學生自身主動性
應用型人才培養的教學理念要求在繼承傳統教學優勢的基礎上,大力創新教育觀念,堅持以學生為本,調動學生主動性[3]。作為一門實踐教學活動,高分子化學實驗教學要取得良好的教學效果,必然要更新教學理念。在應用型人才培養定位下,我們確立了以學生為中心地位,尊重學生意愿,充分發揮學生能動性、積極性和創新性的教學理念。在教學過程中,讓學生占據課堂的主導地位,將教師的被動教變為學生的主動學,教師定位于學生實驗的組織者。教師的主要作用不是講解,而是組織學生主動思考、動手實驗。課堂上,教師不再用權威性的語言告訴學生,什么時候準備實驗,選擇什么樣的試劑,而是把自己融入學生中,和學生一起討論和思考,學生由被動轉為主動,成為實驗教學的中心。鼓勵學生自己制定標準,自己確定實驗步驟,允許按自己設計的預習報告進行實驗,如實記錄實驗現象和實驗數據,自己分析實驗過程中存在的問題及解決辦法。實驗結束,鼓勵學生自己點評,交流實驗過程,總結成功經驗,分析失敗原因。
1.2在教學載體上,為學生提供充實的實驗材料
在教學過程中,教師工作的重點是為學生提供大量的學習資源,使學生處于一種可以選擇的、能滿足他們需求的自由實驗環境。通過開發《高分子化學實驗》課件增設多媒體教學內容,將實驗項目、基本儀器操作使用等制作課件,并將課程資料上網,學生直接申請下載、預約實驗。通過多媒體實驗演示,讓學生在較短的時間內,直觀的掌握更多的實驗內容,節省了課堂時間,提高了授課的實效性,為學生的個性培養和自主學習創造了有利的條件。學生也可自行擬定設計課題,學生自己查閱資料,預約教師進入實驗室進行指導。對學生自己設計的或自帶課題的實驗,只要所設計的實驗方案合理、實驗條件許可,就允許進入實驗室開展實驗,讓學生成為實驗的主人。上述課程改革,《高分子化學實驗》課程已被評為校級精品課程。另一方面,逐漸開放實驗室和儀器設備。常用的玻璃儀器由學生自己保管。大型儀器,如紅外光譜、元素分析、激光粒徑測定儀、X射線衍射儀、掃描電鏡等為學生全部免費開放,學生通過提前預約,可對實驗中制備的化合物隨時進行分析表征。
1.3改革教學內容,增設綜合性和設計性實驗
為了增強學生的實踐能力和獨立思考能力,在教學中注重理論與實踐相結合,結合高分子化學的基本問題,將科研成果轉化為可供學生實驗的教學內容改革教學內容,重新編寫《高分子化學實驗》教學大綱和實驗指導書,刪除了部分內容陳舊的驗證性和基礎性實驗,增設綜合性、探索性和設計性實驗,確保實驗教學內容的先進性、新穎性。通過精選實驗內容使學生加深對所學理論知識的認識,了解高分子化學領域的飛速發展和高分子材料在人們的日常生活和高科技領域中的應用,為學生將來走向工作崗位奠定基礎。在教學內容上,不設置標準答案,挑選應用性和綜合性強的實驗。將傳統的單純“灌注式”理論教學轉變為"教學-文獻查找-文獻綜述-匯報交流-自主實驗"的多環節、多方式、互動性、研究性、開放式教學。如實驗內容上增選“聚乙烯醇的縮醛化制備膠水”的實驗。此實驗應用性很強,讓學生通過實驗親身感受高分子化學的重要意義和實用價值,增強學生實際動手能力。學生在實驗中表現出濃烈的興趣,相互之間探討實驗的工藝過程和應該注意的事項,對制備的膠水質量互相比較并查找原因,收到了良好的教學效果。在"苯乙烯分散聚合的實驗"中,對同一單體選用不同的分散劑,包括有機分散劑、無機分散劑及復合分散劑。通過改變引發劑用量、攪拌速度等,使不同組的學生在不同的聚合條件下進行實驗,然后將實驗結果進行比較、討論和總結。對于設計性和研究性實驗,教師提前一周告知實驗內容,提供部分參考目錄,供學生查閱。學生自己設計出可行性的實驗方案,經教師批準后進行實驗。目前已開設的設計性和研究性實驗都是以高分子領域中的最新研究成果并結合本院教師的科研項目與科研經驗開設的,如"溫度和pH值敏感性水凝膠的制備及對藥物的釋放性能"、"無皂乳液聚合制備核-殼結構聚合物"等。設計性和研究性實驗的開設,能夠充分調動學生的學習積極性,發揮學生的主觀能動性。使學生把自己所學的理論知識、書面知識和科學研究緊密相結合,提高了學生對于科學研究的認識,同時激發和促進了學生的科研興趣。
1.4考核方式上,采取組合式考核,提高實驗教學效果
實驗考核是實驗教學的重要環節,是激勵學生學習和鞏固知識、檢查教學效果、改革教學方法的重要手段。多年來,我校沿襲的高分子化學實驗考核辦法是實驗報告和期末理論筆試各占50%。該考核方法導致學生對實驗預習、實驗操作重視程度不夠,考試前死記理論知識,綜合實踐能力薄弱。在應用型型人才培養的要求下,我們改革了傳統的實驗考核方法,建立了平時成績、實驗操作考核和筆試相結合的新型考核模式,使實驗課的考核和評價能夠更加科學化和合理化。在高分子化學實驗的考核過程中,采取平時考核和實驗考試考核相結合的辦法。平時考核側重于對學生平時學習情況的評價,包括實驗預習、實驗操作、實驗記錄、實驗報告等內容。實驗考試考核既要考查學生的實驗基本操作和綜合運用能力又要檢驗學生掌握的理論知識。考試之前教師設定合理的考核內容,包括在規定時間內完成一個完整的實驗和理論抽查。實驗考試時,將學生每4~5人一組進行分批考試,通過考察學生的基本實驗操作,實驗方案、儀器安裝、結果處理以及產品質量等,考查學生掌握實驗技能情況。實驗結束后,教師根據實驗過程的條理性、實驗操作情況以及實驗結果對學生實驗考試進行評分。操作考試結束后,針對實驗過程中的理論知識隨機抽查3~5個簡答題,考察學生對知識的掌握情況。通過平時考核和實驗考試考核相結合的方式,能科學有效地對學生進行學習效果評定,提高學生學習的積極性。
2結語
教學和科研是衡量一所學校,一個專業發展水平的重要指標體系。教學和科研可以相互促進,提高學校的辦學水平。科學研究為學生提供接觸本專業最新專業知識理論和方法的機會,鍛煉學生的動手能力和創新思維能力,有效推動專業人才培養質量的提升,為地方及區域經濟的發展輸送高素質的工程技術人才。結合專業建設的機遇,鼓勵教師強化科學研究,努力提高科研水平,以科學研究成果促進教學水平的提高,具有重要的現實意義。
武漢工程大學材料科學與工程學院高分子材料與工程專業教師科研成果促進本科教學工作在實踐探索中取得了初步成效。筆者將以此為例,就這方面的工作進行一些探討。
二、教師科研成果促進本科教學工作的思路與實踐
(一)實施的背景
1.是當今社會發展對人才培養質量的要求。隨著人類社會的進步和科技的迅猛發展,材料、能源和信息已被公認為科學技術的三大支柱。將教師的研究成果融入本科教學內容,擴大學生知識面,了解和掌握學科前沿的最新動態,是培養技術開發和應用的創新科技人才,為地方及區域經濟的發展輸送高質量的工程技術的重要舉措。
2.是學校建設規劃實施的需要。
武漢工程大學是一所化工特色鮮明的多科性教學研究型大學,人才培養目標定位于高素質應用型人才的培養。學校明確提出,要以素質教育、工程實踐能力和創新意識培養為教學工作出發點,培養一批適應社會發展需求的“基礎扎實、知識面寬、實踐能力強、具有創新精神的應用型人才”。為進一步貫徹落實學校關于本科教學質量與教學改革工程的精神,我校高分子材料與工程專業幾年來的教學改革與實踐都是圍繞推進素質教育和質量工程建設,培養符合知識、能力、素質三方面要求的創新型人才進行的。讓學生參與到教師的科研工作中,是實施人才培養計劃的有效途徑之一。
3.高分子材料與工程專業具備科研促進教學工作的優勢。
(1)專業優勢。該專業成立于1994年,是我校的優勢特色專業,是學校博士點的兩個一級學科之一。2007年獲得“2007-2010中央地方省部共建材料科學與工程特色專業實驗室”立項建設,“2007-2010中央地方省部共建高分子化學與高分子物理特色專業實驗室”2008年獲準通過。本專業的橡膠加工和塑料加工設備齊全、先進,專業實驗教學條件領先,為本業專和相近專業提供起點高、裝備齊全、適用性強的高分子材料與工程專業實驗示范基地。
(2)專業師資優勢。突出表現在:擁有楚天學者崗、教師的博士比例高、SCI和EI收錄數量多。所屬學科“材料科學與工程”一級學科是湖北省重點學科,設有碩士學位授予點(含材料學、材料加工工程和材料化學與物理三個二級學科碩士點)。“高分子化學與物理”二級學科也是湖北省重點學科,設有碩士點,同時,“材料科學與工程”一級學科已通過博士點立項建設驗收,現有兼職博導3名。另外,所屬專業主干課“高分子化學與物理”等課程為省級精品課程,為本科生、碩士和博士研究生的培養提供良好的理論教學和科研條件。專業教師搞好教學的同時,還積極開展科學研究,通過承擔科研課題,撰寫高水平論文,發明專利,舉辦、參加學術活動等方式,極大地提高了本學科教師的理論水平。
(二)科研促進教學工作的思路及措施
幾年來,本專業教師在積極開展科研工作的同時,特別注重科研成果在教學活動中的應用,努力豐富教學內容,提高教學效果。除了一般性的結合自身的科研經歷于理論教學中外,許多老師將科研課題直接用于教學實踐活動中,開設創新性實驗項目,提高了學生的學習興趣,加強了學生工程實踐能力的培養。
1.科研成果促進教學的平臺構建
本專業多年的辦學經驗顯示,教學與科研訓練是不可分離的,二者的有機結合為培養研究創新型人才,提高學生對新產品、新工藝、新材料的研究、開發能力大有裨益。通過實踐,我們總結了如下的科研促進教學體系:
2.科研成果促進教學的方式方法
科研成果促進教學的方式方法可歸納為以下幾種:
(1)作為理論教學的補充內容
高分子材料與工程專業的理論基礎課,如高分子物理、高分子化學,高分子的專業主干課如聚合物加工原理,都是與實際緊密相連的課程。例如,高分子化學課程中講授的許多原理都將直接運用于工業生產的控制中。因此,將科研成果融合在理論課的教學中,對學生加強理論的理解,提高學習理論課的興趣,是十分有用的。比如老師在講解《聚合物加工原理》課程時,將自己的科研成果,如聚丙烯的改性、加工融入講課內容,豐富了課堂教學的內容和層次。
(2)作為實驗教學的內容
高分子材料與工程專業教師充分利用科研的優勢,將研究成果應用于實驗教學中。高分子材料與工程《專業實驗》課的基本實驗項目中的科學研究實驗如下表(部分):
科研成果轉化為實驗教學內容清單(部分)
(3)作為學生畢業設計(論文)的課題
近年來,該專業本科學生的畢業論文題目均出自指導教師的科研課題,獲得很好的效果,學生的本科畢業論文多人次獲湖北省優秀本科畢業論文獎勵。
(4)作為大學生課外科技創新活動的內容
本專業的教師積極吸納學生參與在研科研項目的研究,指導學生獨立完成大學生課外科技創新活動,培養了學生獨立分析問題、解決問題的能力,激發了學生的創新意識,為今后的考研、讀研打下了良好的基礎。比如學生在教師科研項目的基礎上提出了新的子課題,并積極申報了“武漢工程大學校長基金”,使高分子材料與工程專業連續成為獲得資助項目最多的專業。在大學生化學實驗技能競賽中該專業學生也獲得很好成績。
(5)作為本院教授(博士)論壇的講座內容
武漢工程大學的教授(博士)論壇是由材料科學與工程學院創辦并推廣的。高分子材料與工程專業的教授(博士)將科研成果通過講座的形式傳授給低年級學生,拓寬了本專業學生的知識面,使他們了解了本學科的前沿科學研究,促進了本專業學生參與科研的熱情,成為科研成果促進教學的新方式。
三、 科研促進教學工作的實踐意義
關鍵詞:功能高分子材料;教學探討;教學方法
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)32-0139-02
一、引言
《功能高分子材料》是材料化學、高分子材料、復合材料和應用化學專業的主干綜合性課程,同時是一門以高分子化學和物理為基礎,與生物學、物理學和醫學等學科都有交叉的交叉學科。隨著科技迅速發展,當前社會領域內對功能高分子的應用更為普遍,因其種類多、內容豐富成為新技術革命中不可或缺的關鍵材料并充斥在人類生活中,這使得《功能高分子材料》課程的教學顯得尤為重要。高分子材料的功能化主要體現在對其組成及結構上的設計,而《功能高分子材料》的教學目的就是讓學生在掌握關于功能高分子材料基本知識的基礎上,可以制備和設計功能高分子材料。因此,提高對《功能高分子材料》課程教學方法的重視,打破傳統的教學方式,對于培養出運用功能高分子材料的高素質優秀人才尤為重要。
二、教學內容和課程特點
《功能高分子材料》是一門專業選修課,同時是一門重要的核心主干課程,不僅要求學生了解并掌握高分子材料的基礎知識,更要求學生具備動手設計和制備有關的功能高分子材料的能力。而這也就要求在功能高分子材料的教學過程中,始終貫穿高分子材料的分子“設計―結構―性能”之間的關系,這往往需要學生運用和掌握大量的高分子化學與高分子物理的基礎知識。
三、目前《功能高分子材料》課程教學現狀與存在的部分問題
首先,功能高分子是一門結構復雜、跨學科性強的專業學科。因此,該門課程在教學內容的選擇上不能拘泥于在傳統模式中選取某一本教材內容進行教授,而是應需要進一步的去完善和提煉綜合各版本的優勢內容,再進行教學內容的選取;其次,晦澀難懂的教學重點是要求學生理解高分子材料是怎樣從組成、結構上進行設計而使材料功能化的,但理論知識往往比較刻板生硬,使得學生學習興趣低下。那么,如何提高學生學習積極性是教學關鍵。傳統的“填鴨式”教學并不適用于這門課程,因為在缺乏以學生興趣作為保障的前提下,我們很難將內容多、更新快、知識點晦澀、難點較多的功能高分子材料這門學科講清楚。因此,教師應充分考慮更新教學手段、教學方法以及考核方式,提高自身專業素養并調動學生積極性來克服這一困境。
四、《功能高分子材料》課程教學改革方法與實踐
1.教材的選定和內容的精講。目前多數學校對于這門課程安排的課時、學時較短,主要集中于學生找工作和考研的大四階段。那么,這就有賴于授課教授前期對課程教學內容的精心設計,更要求教師掌握當代先進的高分子材料的前沿知識和發展進程,不斷更新自我的知識結構,對課程內容進行系統的分析和歸納,突出課程重點,授課時選擇精練重點,深入淺出進行授課,從而解決教學內容多與學時少之間的矛盾。其次,功能高分子是一門相對新興的前沿學科,因此選擇其內容要跟隨時代的發展,不可將陳舊的知識拿來反復陳述,而是要跟上科學步伐不斷更新、充實和完善授課內容,教師應多方面的關注功能高分子材料領域的前沿動態,不斷積累并更新自己的知識量,將先進的學術成果及時應用到平時的教學過程中,使得學生對高分子材料充滿好奇,從而提高學生學習功能高分子的積極性,進而牢固掌握高分子材料的基礎知識。
2.多媒體教學與傳統教學方式相結合。多媒體教學越來越廣泛的應用于現代教學中,相比傳統的板書口述的傳輸途徑,多媒體具有生動形象的圖片和模型、涵蓋的信息更廣、交互性更強的特點,更容易令學生理解和接受教學過程中復雜的知識難點。近些年,越來越多的課程都已經實行多媒體教學,由于功能高分子材料這門課程的新概念多并且涉獵領域廣,引入多媒體輔助教育將更有利于學生直觀感受有關功能高分子設計的實例,尤其是教師可利用各種軟件、網絡資源和視頻,生動地展示各種原理模型,把抽象枯燥的功能高分子材料課程變得更加具象、具體,以此調動學生的各種感官、啟發學生思考,從而激發學生參與到功能高分子學習中來的興趣,加強學生對高分子材料中的教學難點的理解和掌握。然而任何事物都是具有兩面性的,不能過分依賴多媒體教學,在教學過程中,對于某些特別重要的理論公式的學習和推導,通過多媒體教學難以使學生在較短的時間內完全理解,這時教師就應該采用傳統的板書教學方式,通過板書并逐漸講解過程使得學生能夠慢慢理解,加強學生的記憶。總之,多種教學方法有機的結合才能達到完美的理想效果。
3.強化理論與實踐緊密結合,培養創新性思維。教師在傳授功能高分子材料的理論知識的同時應開設與此課程相關的開放實踐課程,如開放性的設計實驗。在教師指導下,學生自己動手設計、操作并最終提交實驗結果,在整個實驗操作中不僅需要現實性的應用學到的理論知識,還可以鍛煉學生的自主創新能力。這種自己動手操作設計實驗的方式不僅培養了學生的動手能力,更加深了學生對所學知識的理解;還可以帶學生去功能高分子材料的工廠參觀,切身感受理論結合實際的生產過程,開闊學生的視野,教學實踐相結合使得教學成果更為顯著。
4.從生活實際出發,激發學生學習動力。教師在教學活動中介紹功能高分子材料的時候,可以以生活中的實際例子或新聞報道中的最新科技進展為例子,讓學生認識到功能高分子材料的重要性,同時讓學生對最新的研究成果有所了解,從而提高學生們對科學研究的興趣。例如,教師可以以環保問題為切入點,介紹對于廢水、廢氣處理方面的功能高分子材料;在講解導電高分子材料時,可以用“諾貝爾化學獎科學貢獻―導電聚乙炔發現”的案例切入;在講電致發光功能高分子材料時,可以先從熟悉的智能計算機談起,慢慢講解其屏幕發光機理和應用機制;講解吸波材料時,教師則可以從各國隱身戰斗機的發展入手,從材料的特殊功能入手,再慢慢引出高分子材料的不足之處,從而引導學生主動思考、發掘原因,引導學生獲取解決問題的方法,感受到成功的樂趣增進自信,提高學習功能高分子的學習動機。總之,要讓學生在學習中建立起功能高分子材料與現實生活的緊密聯系,感受到功能高分子學習在未來職業和社會生活中的作用。
5.教學手段多樣化,增強教與學的互動性。采取多種教學手段并用,增強互動性教學在功能高分子材料這門學科中是非常重要的,尤其是教與學的互動性,在一定程度上可以促進學生的學習興趣,在互動中得到對知識的理解和掌握。在互動性教學中,教師可以提出一些問題并適當的給學生安排一些課下查閱資料的任務,鍛煉學生的文獻檢索能力,并能在文獻中了解和掌握更為前沿的學科知識;更可以放手安排讓學生在講臺上講授,這樣不僅可以促進學生對知識的掌握,還可以鍛煉學生的膽量和演講能力。此外,還可以鼓勵學生撰寫一些功能高分子材料相關的綜述性論文,在培養學生論文寫作能力的同時也對功能高分子材料領域有一個廣博的認知。總的來說,互動模式可以督促學生主動對知識進行獲取,增強學習的效果。
6.科研與教學相融合,以科研促進教學。在功能高分子材料教學過程中,應將教學和科研有機的結合起來。科研教學一體化不但能夠提高教師水平,把握前沿的功能高分子材料的知識,更能豐富關于功能高分子材料的教學內容,為學生營造濃郁的學術氛圍,提高學生的科研素養和創新能力,進而全面提高關于功能高分子材料的教學質量。
7.改革考核方式,端正學習態度。學生的考核情況是反應教學效果的標準,教師應該隨時注意自己的教學效果,隨時做好查漏補缺的工作,并積極調整教學方式以達到預期的教學效果。傳統的考核方式主要是通過考試成績來評價這門課的教學效果,而在這種情況下,學生往往是陣前磨槍,突擊復習,這種瞬時記憶導致學生知識點很快被忘卻。因此,改革考核方式變得尤為重要。首先,重視課堂表現力和出勤率,培養學生上課的紀律性和交流思考能力,該方面要占總成績的30%;其次,要注重課堂報告和文獻檢索能力,從而鍛煉學生檢索資料、撰寫報告以及演講能力,并占總成績的20%;再次,為了培養學生理論聯系實踐的創新性思維能力,那么設計性試驗和課后作業要占總成績的20%;最后就是考查學生對概念、原理、性能以及實驗設計方案的掌握,占總成績的30%。這種全新的考核方式能夠有效促進學生素質的提高,使得分數不再是衡量學生的標準,對功能高分子材料課程教學效果的提升起到了重要的作用。
五、結語
在隨著科技的發展,功能高分子材料科學也在飛速發展,這就要求高分子專業的人才的素質也要與時俱進。因此,在功能高分子材料的課程教學過程中,教師要不斷提升自身素質,并及時掌握高分子材料研究的前沿內容,系統歸納課程內容,改變教學觀念運用多重教學手段,采用理論與實踐結合的教學思路,培養學生獨立思考、解決問題的能力,調動學生自主性和積極性,為該科研領域不斷輸送優秀人才。
參考文獻:
[1]齊民華.功能高分子材料課程教學改革的思考[J].廣東化工,2011,(05).
[2]周立,孫榮欣.《功能高分子材料》課程教學改革的探索[J].科技信息,2010,(21).
[3]吐爾遜?阿不都熱依木,如仙古麗?加馬力.關于《功能高分子材料與化學》課程教學的幾點思考[J].廣東化工,2011,(11).
[關鍵詞]高分子材料與工程 人才培養 教學
[中圖分類號] C961 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2015)11-0024-02
一、經濟和社會的轉型對國際化應用型人才有迫切需求
培養什么樣的人才(應用型、創新型、學術型等)是人才培養模式的一個重要問題。中國是世界上高分子產業強國之一,但其行業發展的速度遠遠高于人才的培養速度,不斷出現的新產品、新設備、新技術,使原有的企業人才完全不能滿足行業的快速發展以及對新型人才的需求。
二、培養應用型人才的原則
(一)改變教學模式,明確培養目標
國際化應用型高分子材料與工程專業的培養目標,是以建設核心課程群為核心,為滿足市場和企業的需求,實現國際化的目標,重視實踐教學,培養出既擁有扎實的相關專業的理論知識,又能夠在高分子材料的加工工藝等方面從事新產品研發、新設備及儀器制備、新工藝流程設計工作,具有綜合素質、實踐能力以及創新能力的新型技術型人才,更好地服務于社會經濟建設和石油產業。
(二)全面實施素質教育,提高其實踐能力
通過基礎實驗、專業實驗、生產實習、認知實習、兩課等多種形式來提高學生的綜合素質,從而加強對學生人文化素質、專業素質、思想素質、服務意識的培養,使學生能較好地獲取專業知識,并熟練運用專業知識,提高自身創新能力。我們提出并實施了培養較強工程實踐能力和創新能力的措施方案,多方位、多角度加強學生實踐創新能力和工業化生產能力,培養學生狼隊團結精神,提高學生日常英語和專業術語的應用能力。
(三)夯實基礎知識,拓寬專業知識
要想培養學生的適應能力,就必須使其具有扎實的基礎理論知識,并拓寬其專業知識面。夯實基礎,一是拓寬基礎理論知識和技能,強化知識體系建設,發揮課程群的核心作用,使學生牢固掌握基礎知識,知識結構建設合理,培養學生科學合理的思維方式,提高他們的應用能力,以適應將來職業崗位的要求。二是將專業基礎課拓寬到新的工程認證的專業目錄下,為專業方向提供廣闊的工程技術市場。拓寬專業知識,不是改變專業課程的名稱,而是認真整合該專業的主干課程,豐富實踐教學的教學內容,建立新的專業課程體系。我們在全院公共平臺課基礎上增設了國際經濟法、國際金融法、國際商法、西方文化鑒賞等課程,強化英語交流應用,加大了實踐創新能力的培養力度。
(四)構建核心課程群,提高學生國際競爭力
教學改革的重點是對核心課程群的建立,其直接實現了對人才的培養,促進了人才知識結構的形成以及能力的培養,是提高學生綜合素質的主要途徑。我們從以往注重學生理論培養,改為注重學生實踐能力的培養。如高分子基礎實驗由原來的8學時增加為56學時,另在大二增加了兩周的認知實習,以此來提高學生對本專業的歸屬感和認同度。對課程進行融合和重組,避免課程內容重復;對專業基礎課,如高分子化學和高分子物理采用雙語教學和海外歸國人員全英文教學;新型課程體系的建立要強調應用工程的概念,重視各學科知識之間的聯系以及安排的時間順序,建立完整的課程體系。在英語聽說中,根據將來可能的工作環節進行視聽教學設計,訓練聽說能力和講解在國外可能遇到的民族、風俗、宗教事務等問題。
三、人才培養模式的渠道
(一)實施遞進式教學平臺
為了滿足企業的實際需求,在培養應用型工程人才方面,必須堅持面向基層、面向社會、面向一線生產的原則,通過對通識教育的強化,提高學生的綜合素質以及專業實踐操作水平。新的教學模式主要包括兩課素質教育平臺、學術實踐創新平臺、基礎實踐平臺以及綜合實踐平臺,以實現學生的分層次培養,多角度遞進式培養,滿足社會經濟以及企業的各方面要求,使學生的個性空間得到發展。
(二)大幅度增加實踐教學,提升學生工程實踐能力
與其他學科不同,高分子材料與工程專業有其明顯的特點,它是以工程實踐和實驗為基礎進行總結的一門學科。根據本學科的特點,教研室在制訂教學培養計劃之前,要重點增加實踐教學的課時,以提高學生的創新意識、工程意識和實踐操作能力。
在課程設計和畢業論文實踐中,應結合教師科研項目和企業解決現場生產實際的項目,選派學生到企業現場做畢業論文等。這樣可使學生獲得良好的科研能力和現場工作經驗,熟悉企業現場文化氛圍,能有效地促進學生實踐操作能力,為以后學生職業的發展打下良好的基礎。
(三)為滿足市場需求,采用“訂單式”的人才培養模式
將人才培養與市場需求結合,通過“訂單式”的人才培養模式進行教學改革。這樣不僅能滿足企業對國際化應用型人才的需求,而且有助于學生的順利就業。另外,單位還可根據實際狀況,為“訂單式”培養學生提供一定的費用(獎學金、貧困助學金等),以解決學生在學習、求職中遇到的困難。近幾年,我校先后與中財管道和川路集團有限公司等單位簽訂了“訂單式”培養協議,為企業的發展培養了一批技術人才。
(四)培養學生對知識的運用能力以及創新能力
學校要積極與企業合作,為學生營造規范的實踐環境,培養其創新能力和綜合素質,提高學生的社會競爭力。在中財管道實習中,學生必須頂班實習,這可以讓學生充分利用學科優勢和區域優勢進行現場比賽,建立實驗室,給學生提供一定的實踐基地,使產、學、研密切結合,提高學生的工程技術能力,保證實踐教學效果。學生可在實踐基地完成認識和生產實習任務,以及工藝試驗活動。實踐操作活動可以幫助學生加深對基礎理論知識的理解及運用,同時還可以讓學生及時了解相關專業的發展前景以及存在的問題,有助于學生順利走向工作崗位。
(五)師資隊伍建設的加強
為適應素質教育的改革,教師知識的更新與自身素質的提高非常重要。只有高水平的師資隊伍才能培養出高素質的人才。西南石油大學高分子材料與工程專業2002年第一次招生,目前已招生12屆,從2010年起就是四川省特色專業,為國內培養了大量的應用型人才。2005年我們在全院教學實踐中,以歸國學者代加林教授為責任人,在高分子化學雙語和物理雙語課程的建設及教學方面率先取得了發展,為國際化人才培養跨出了第一步。經過7年的建設,兩雙語課程成為校精品課程,而后學院又引進3名海外高級人才和多名985高校博士,以此促進了多門雙語課程的開展,為國際化人才培養奠定了良好基礎。這些高水平科技人才的引進,大大提高了教師的科技創新能力以及科研能力。
此外,還應重視對青年教師的培養,讓經驗豐富的教師指導青年教師,幫助他們在專業教學方面有所突破。
四、小結
隨著高分子材料的迅速發展,每年都會涌現出一批新材料、新工藝以及新技術。如何培養相關專業學生的工程應用能力,促進高校的辦學質量和人才培養質量的提高,是目前乃至未來高校教育所面臨的挑戰。當然,如果因此忽略了科研創新能力的培養,就不能為社會經濟以及企業的發展培養高級人才。因此,要同時注重培養學生的工程應用能力以及科技創新能力,運用“強基礎,重應用,突創新”的人才培養模式,培養出適合社會經濟發展需要的人才。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 黃平.高校教學質量工程的深層思考[J].湖北財經高等專科學校學報,2007(4):47-48.
[2] 龔春麗,文勝,鄭根穩,汪連生,顏永斌.高分子材料與工程專業人才培養方案[J].孝感學院學報,2008(6):109-111.
[3] 高煒斌,枝苗,自瑛.高職教育中高分子材料加工專業人才培養模式探析[J].遼寧教育行政學院學報,2006(12):69-70.
關鍵詞:功能高分子設計;雙語教學;探究式教學
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)26-0210-02
“十二五”規劃指出,目前我國新材料產業正處于強勁發展階段,新材料產業約占國內生產總值的15%,預計年增長速度保持在20%以上。而其中的高分子材料由于獨特的結構和易改性、易加工的特點,使其擁有其他材料不可比擬、不可取代的優異性能,從而被廣泛應用于科學技術、國防建設和國民經濟各個領域,并已成為現代社會生活中衣食住行用各個方面不可缺少的材料。而其中功能高分子材料興起于上個世紀60年代,是高分子材料滲透到電子、生物、能源等領域后開發涌現出的新材料,指在其原有優異力學性能基礎上,還具備化學反應活性、導電性、光敏性、生物相容性、選擇分離性、仿生性、磁性等特定功能的高分子及其復合材料,近年來在高分子材料領域占主導地位。
而功能高分子設計課程就是面向功能高分子材料方向本科學生的概論性課程,是一門研究與功能高分子相關的分子設計與合成方法的學科,主要包括各種特殊的功能單體的設計與合成、各種活性聚合方法及當前高分子設計相關范疇的最新研究成果和方向。目的是使學生在已有的有機合成和高分子化學課程的基礎上,進一步掌握功能高分子的單體設計與合成、活性聚合方法等理念與技能,培養學生初步具有設計功能單體和選擇聚合方法的能力,并了解本學科方向前沿新動向,為今后學生在功能高分子材料領域就業或繼續深造打下基礎。如何讓功能高分子設計課程的教學更適應時代的要求,滿足和諧社會創新人才培養的需求,是我們必須研究和探索的問題。
如今,國內高校的功能高分子設計課程教學所存在的問題主要表現為兩方面:(1)以漢語教學為主。功能高分子設計課程中,一部分重要內容為講述先進功能高分子材料,需要緊跟該領域前沿性發展情況,而最新的研究成果基本都會以英文的形式出現在國際刊物、國際會議資料以及互聯網上,查閱英文文獻是獲取這些最新信息的主要途徑,并且國外已有許多原版教材可直接作為圖書資料使用[1,2],導致學生僅被動依靠教師翻譯講述,無法自主獲取該領域最新的研究成果,致使學生對學科發展前沿了解不足,固步自封,也不利于提高學生的專業英語水平。(2)以“注入式”教學方法為主[3,4]。通常由教師在講臺上講授分析原理、目的、內容及測試實例,不利于激發學生興趣,導致學生主觀能動性發揮不夠,不利于培養學生的綜合能力和創新思維。綜上所述,傳統的漢語主講,注入式教學為主的功能高分子設計課程教學無法保證高質量的教學效果和質量,不利于培養既具有扎實專業理論功底,又具有良好外語水平的創新型復合人才,所以,筆者在32課時的課堂實踐基礎上提出了采用雙語教學和探究式教學相結合的方法,主要包括以下四階段的探索。
一、專業英語的有效學習
功能高分子類專業課的雙語教學旨在促使學生獲取專業知識的同時提高英文運用能力。其中的教學核心是培養學生運用英文思考、求知、交流專業知識的能力,為學生今后在專業領域運用英文進行交流以及科學研究打下基礎,不可舍本逐末過多地注重英文語法與詞匯的講解,所以稱之為英語的“有效學習”。
選取化學工業出版社的《高分子材料專業英語》,進行常用高分子單體、有機試劑及實驗器具單詞的教學,從共有詞頭和詞根出發,比如聚合“poly-”和烴“-ene”等,目的使學生在4個課時內可以做到看懂常用單詞,但并不盲目追求拼寫與語法。
二、團隊合作的開放討論
在完成初期的英語學習后,將學生分為6~8人小組,給出8~10個專題講座方向,讓學生進行小組內部討論,找出本小組最感興趣的方向,隨后委派代表在課堂陳述,最終制定6個專題。目的是教授學生感興趣的專題,而不是照本宣科地講述功能高分子領域的“老三篇”。比如學生提出專題為“導電高分子材料在電子類產品上的應用”,既與傳統專題“導電功能材料”相關,又與當今信息時代的大環境切合,可以有效提高學生的主觀能動性,使學生思維碰撞,激發學生興趣,促進創造思維的發展。
在此過程中,讓學生充分表現、合作與競爭,使教師指導和學生自主探究相結合,傳授知識和解決問題相結合,單一性思考和求異性思維相結合。要密切關注討論的進程和存在的問題,及時進行調整和引導;充分調動學生討論的積極性,及時發現優點,特別是善于捕捉后進生的“閃光點”,及時給予鼓勵。
三、英文文獻的小組pk
在確定專題以后,采取“2-1-1”的4課時講座模式,即教師進行2課時的專題講座,學生進行1課時的文獻閱讀與表述,最后進行1課時的課堂大討論,要求小組學生分工將文獻進行總結梳理,得出自己的結論和解釋。不同的學生或者團隊可以就同一問題提出不同的解釋或看法。他們要能夠將自己的結論清楚地表達出來,大家共同探討,使大家思維相互碰撞,努力撞擊出創造思維的火花。
以“感光功能高分子材料”為例,教師主要講述感光類高分子材料的光作用機理、感光基團、常見感光高分子材料,并通過英文前沿文獻的講述讓學生了解感光高分子材料的應用,隨后布置小組分工英文文獻閱讀,在下次課堂上讓各個小組代表進行文獻講述。文獻講述不需要全篇翻譯,注重理解該感光材料的合成方法和過程,以及其制備的目的和意義,并能通過小組討論與自主思考去試圖提出該文獻的創新點及不足之處,做到不迷信文獻。講述完成以后,教師帶領所有小組對各小組的表現對進行點評與提問,模擬答辯模式,很好地鍛煉學生的口頭表述能力和心理素質。最后進行小組相互評分,評出感光功能高分子材料專題文獻講述的第一名,充分提升同學們的競爭意識,引爆課堂氣氛。
四、功能設計的綜合應用
最后4課時為考核課時,考核目的為讓學生具備可以初步具備設計特定功能高分子材料的能力,比如選取“我身邊的綜合功能高分子材料設備”,讓每小組選取生活中常用的物件,指出其所含有的兩種或多種功能高分子材料,并通過小組討論、課程復習及資料查閱指出如何設計新型的功能高分子材料來取代傳統材料。例如,有小組圍繞“手機”進行協作,指出手機的表觀柔感涂層為感光功能高分子材料,具有快速、綠色、高效的特點,可采取無機填料與高分子復合的方法進行性能改進;而手機的內層電路板為導電高分子材料,可通過先進的印刷電子的方法快速制備一體化電路,降低制作成本。由此,讓學生從更深層面上理解功能高分子材料擁有廣泛應用性的特點,消除了學生“學而無以致用”的疑慮,顯著提高了學生的主觀能動性,有效培養了學生的綜合能力和創新思維。
總之,在功能高分子設計課程中,開展雙語教學與探究式教學相結合的方法對于人才培養是一項非常有意義的工程,在教學實施過程中,因材施教、循序漸進,從教學的準備、策略、方法和細節等各環節精心設計及有效實施,并不斷探索與改進。培養出既具有深厚的專業知識基礎,又具有良好專業外語的運用能力,同時洞悉學科前沿的創新性復合人才。
參考文獻:
[1]徐丹,黎盛,李代明.包裝材料學課程雙語教學實踐與探索[J].中國輕工教育,2012,(6),72-74.
[2]張暉,張積家.雙語水平和雙語經驗隊大學生創造力態度的影響[J].現代教育論壇,2011,(4),26-30.
[3]呂明生,王淑軍.食品分析課程教學實踐與實踐[J].科教文匯,2008,(1),44-47.
關鍵詞:綜合實驗;科研素質;生物仿生
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)05-0263-02
在本科生結束所有專業實驗后,畢業論文設計實驗開始之前,很多高校開設了大學綜合實驗,該課程將引領本科生正式進入科學研究的道路。綜合實驗涵蓋了大學階段所學的重要實驗方法和技術,是學生的科研素質培養的重要環節[1]。我們結合高分子材料專業學生的基礎知識與廈門大學軟物質與生物仿生研究院的特色研究方向,設計了粒徑可控單分散高分子微球的制備及其自組裝光子晶體結構色。這不僅綜合運用了高分子化學實驗技術,而且以合成絢麗多彩的蛋白石結構產品為目標,有效激發了學生的科研興趣,潛移默化地提高了學生的科研素質。
一、教學步驟
本實驗模擬科研項目研究過程,設計了如下環節。
1.實驗準備和講解。閱讀相關中英文文獻和實驗大綱,自行設計基本的實驗步驟,小組討論后與指導教師共同確定實驗計劃。
2.制備過程。本實驗采用無皂乳液聚合制備不同粒徑聚苯乙烯-丙烯酸P(St-co-AA)微球,利用重力自組裝和垂直沉淀組裝法制備不同顏色光子晶體,比較不同組裝方法對光子晶體質量的影響。
3.表征。高分子微球組分:紅外光譜(FTIR)可以對高分子微球的分子結構與組分進行表征。形貌:采用掃描電子電鏡(SEM)觀察樣品在微觀尺度上的形貌,觀察光子晶體的組裝情況。粒徑:動態光散射(DLS)可以測得微球的大小和粒徑分布,SEM以觀察并統計計算微球的粒徑大小及分布。光子晶體光學性質:紫外可見分光光度計可以表征光子晶體的反射性質。
4.實驗總結。通過小組討論,以公開答辯和撰寫綜合實驗論文的方式,分析和講述實驗結果。
二、實驗目的
光子晶體結構色在生物中廣泛存在,如蝴蝶的翅膀,孔雀的羽毛等[2-4]。本實驗將利用高分子微球自組裝方法制備光子晶體結構色,模仿生物光子晶體結構色。具體實驗目的如下:
1.掌握無皂乳液聚合的方法制備單分散粒徑大小可控的高分子微球原理,通過改變共聚單體的量,制備不同粒徑的微球。
2.通過對高分子微球進行自組裝,了解微球自組裝原理,掌握高分子微球自組裝方法。
3.掌握自組裝高分子微球光子晶體的結構及性能表征方法。
三、實驗步驟
1.聚苯乙烯-丙烯酸P(St-co-AA)微球的制備。本實驗采用無皂乳液聚合制備不同粒徑聚苯乙烯-丙烯酸P(St-co-AA)微球,聚合以過硫酸銨為引發劑,去離子水為分散介質,氮氣為保護氣體,機械攪拌為300轉/分鐘(rpm),通過改變丙烯酸的添加量控制微球粒徑大小。
由于苯乙烯容易自聚,在運輸過程中需要加入阻聚劑,購買來的苯乙烯需精制。苯乙烯的沸點為145.2℃,為了防止在高溫下苯乙烯自聚,需采用減壓蒸餾,減壓可降低苯乙烯的沸點。具體實驗步驟如下:安裝減壓蒸餾系統,檢查系統漏氣情況,方法是:關閉安全瓶上閥門,開始減壓,壓力穩定后,夾住連接減壓泵的橡皮管,觀察壓力計所示系統壓力是否減小,沒有減少表示系統密閉性好。加入不要超過蒸餾瓶的一半苯乙烯,開動油泵,調節毛細管導入的空氣量,以能冒出一連串小氣泡為宜。當壓力穩定后,開始加熱。液體沸騰后,應注意控制溫度,并觀察沸點變化情況。待沸點穩定時,轉動多尾接液管接受餾分,蒸餾速度以0.5~1滴/秒為宜。蒸餾完畢,除去熱源,慢慢旋開夾在毛細管上的橡皮管的螺旋夾,待蒸餾瓶稍冷后再慢慢開啟安全瓶上的活塞,平衡內外壓力,然后才關閉抽氣泵。
聚苯乙烯-丙烯酸P(St-co-AA)微球的聚合首先在500mL的四頸瓶中依次加入184mL去離子水、20g苯乙烯、不同量的丙烯酸(2.0g,2.2g,2.4g,2.6g,2.8g),通入氮氣除去反應體系中的氧氣,機械充分0.5小時混合后,開始升溫。升溫至70℃,將0.1g引發劑過硫酸銨溶解于4mL去離子水中,分別用2mL去離子水潤洗燒杯二次,用10mL注射器將8mL過硫酸銨溶液快速注入四頸瓶中。反應7h后,冷卻至室溫。在得到的乳液中加入少量的氯化鈉固體,震蕩搖勻后,在13000r/min的轉速下離心15min,倒掉上層清液,加入與上層清液體積相同的去離子水,超聲震蕩至沉淀完全溶解,再次離心,重復上述操作2次,得聚P(St-co-AA)微球。該實驗根據丙烯酸的添加量不同,共分5組,得五組不同粒徑高分子微球。
從乳液聚合角度解釋丙烯酸添加量對微球粒徑影響的原理。寫出實驗過程中遇到的問題,提出解決辦法,并總結經驗。
2.不同粒徑聚苯乙烯-丙烯酸微球自組裝。采用重量法測定固含量。取出1.5mL左右的洗滌后的乳液放入到130℃烘箱中10h,得干膠。按下式計算固含量:
C%=■×100
W0為稱量瓶;W■為乳液+稱量瓶;W2為干膠+稱量瓶。需平行測定3個樣品,將測得固含量取平均值。
玻璃片處理:將26×26cm和76×26mm玻璃片放入去離子水中超聲20min,用乙醇溶液沖洗干燥后,放入濃硫酸和過氧化氫(體積比為70:30)的混合溶液中浸泡一夜。玻璃片放入去離子水超聲30min,用去離子水沖洗,放入烘箱內烘干備用。
重力自組裝:取含有20mg微球乳液5組分別滴加在親水表面26×26cm(處理后的玻璃片)和疏水表面(聚苯乙烯)的載體上組裝,觀察并表征微球組裝成光子晶體的情況。
垂直沉積法:將200mL的燒杯中加入150mL微球乳液,將76×26mm的玻璃片懸置于乳液中,用提拉儀勻速提拉。觀察并表征微球組裝成光子晶體。
比較分析重力自組裝和垂直沉積法制備光子晶體的各自優缺點,并從組裝原理上加以解釋。
3.結構及性能表征。動態光散射(DLS),將所制得的聚苯乙烯-丙烯酸乳液加去離子水稀釋至澄清,超聲振蕩均勻,在粒徑分析儀(如:MalvernNano-zs)上進行測試。傅立葉變換紅外光譜(FT-IR),采用紅外衰減全反射法(ATR)附件測試。紫外可見分光光度計,采用積分球反射附件測試,分析光子晶體光子帶隙的波長范圍,掃描波長范圍為900nm~300nm。掃描電子顯微鏡測試(SEM),將所制備的光子晶體用導電膠黏在樣品臺上,在SCD005(spulter coater)噴金機噴金處理,噴金電流為61 mA,噴金時間為40s,真空度為10-1mbar。采用德國LEO-1530場發射高分辨掃描電鏡對樣品形貌進行觀察,電鏡真空度為2.04×10-7mbar,加速電壓為20kV。
四、教學總結
本綜合實驗課程的教學難點是培養學生的科研綜合能力,重點是讓學生掌握科研實驗的流程,培養學生組織管理科研實驗的能力。學生通過粒徑可控單分散高分子微球的制備及其自組裝光子晶體結構色,初步掌握了文獻調研、實驗計劃與安排、無皂乳液聚合和高分子微球自組裝、分析實驗結果、撰寫科研實驗報告以及口頭匯報實驗結果的能力。同時,學生鍛煉了在實驗過程中相互協調及配合的能力,總體達到了教學的目標。但是學生在實驗過程對基本操作不熟練,缺少嚴謹的科學態度,極少部分學生不積極努力解決實驗過程中遇到的問題,實驗態度不端正。
問題、建議及今后須注意的問題。進入第四學年的專業課學習,部分學生迫于就業、考研、考公務員等等的壓力,精力有所分散,但是學生中還是有相當一部分學生樂于學習,表現在實驗教學過程中聽講認真,文獻調研及實驗操作認真。應該將這種態度帶到以后的本科畢業論文中。
參考文獻:
[1]舒紅英,吳光輝,周韋.正交實驗法引入應用化學綜合實驗[J].南昌航空工業學院學報(自然科學版),2006,20(1):46-48.
[2]X.Y.Liu.Bioinspiration from nano to micro scales[M].New York:Springer,2012.
[關鍵詞]高職化學 理論 實踐
[作者簡介]張海玲(1969- ),女,山東巨野人,烏海職業技術學院,副教授,碩士,研究方向為化學教育。(內蒙古 烏海 016000)
[中圖分類號]G712 [文獻標識碼]A [文章編號]1004-3985(2013)29
一、引言
隨著科學技術的迅猛發展,社會對人才的素質提出了更高的要求。高職院校擔負著培養適應社會需要的各個領域技術人才的任務,這對高職院校的教育提出了更高的要求。因此,高職院校教育工作者不僅要在教育思想、觀念上,而且在教學內容和體系上,必須進行徹底改革,以使我們的高職教育跟上時展的步伐。近幾年來,高職院校不斷探索,不斷總結,按照三年學制各課程整體優化的要求,對非化工類的化學課程進行了改革。這是高職化學教育進行教學體系、內容改革的一個初步嘗試。它在保證非化工專業化學基礎課性質的基礎上,結合高職院校所開設專業的特點,反映新的科技成果。在注意到化學學科自身內在聯系的同時,也注意到教材的適用性,盡力反映化學與現代社會發展的聯系。然而,我們也應該清醒地認識到,高職化學教育在進行大刀闊斧的改革時,也存在種種問題,其中最大的問題之一就是化學理論與實踐教育沒有有機結合在一起,理論與實踐基本屬于“兩張皮”,這不利于高職化學教育價值的發揮。
二、高職生接受化學教育的重要性和必要性
在當今世界,化學已經滲透到人類社會生活、生產的各個領域。當前人們所關注的社會熱門話題如能源、環境、材料和生命等問題都與化學密切聯系。化學這門學問不僅能滿足人們在生活方面的需求,同時還能促進人類社會的可持續發展。比如,化學是制造新材料、新能源的“源泉”,從人們的衣食住行到新興技術的發展,各種性能各異的材料都要借助于化學原理進行制造和生產。我們都知道社會的可持續發展需要充足的能源和資源,化學在合理利用石油、煤炭和天然氣等方面,在開發太陽能、核能和氫能等方面起著不容小覷的作用;同時,人們還能利用化學開發和研制節能產品,探索解決人類能源危機的方法,從而使人類社會獲得更大的生存空間。
隨著時代的不斷發展,人們對健康提出了更高的要求,希望能提高生活質量。化學能夠為人們提供無污染、高質量的食物和高效、優質的藥物以及保健品。此外,化學與生命科學的有機結合,能使人們逐漸認識生命的奧秘,從而更好地預防和治療疾病。人們還能利用化學積極尋求治理環境污染的方法,使人們生活在更加美好的生態環境中。
如今,現代化學已經深入到社會生活的各個方面,學好化學,能夠幫助未來社會公民更好地適應社會,提高生活質量,還能利用化學知識做出各種明智的選擇。一個缺少必要的化學知識的人,不但不能很好地適應現代社會生活,而且可能在不同程度上做出有害于社會的行為或者決策;而學習化學有利于提高社會公民的素質,現代社會的每一個公民都應該具備必要的化學科學素養。另外,化學能通過宏觀與微觀相結合的方式,從組成、結構、性質、變化等角度幫助學生認識自己所生存的生態環境,認識客觀存在的物質世界,樹立正確的物質意識。一個缺少必要化學知識的人,他對客觀世界的認識必定是存在缺陷的。化學對物質研究需要敏銳的觀察力和分析力,以及通過文獻檢索來收集需要的化學信息,需要用特殊的化學語言進行描述,需要對眾多的化學事實進行理性思維和科學概括。在學習物質微觀結構和反應歷程時,需要進行分析、推理和微觀想象;學生進行科學研究時,需要強烈的合作精神、進取精神和創造能力,需要將動手與動腦有機結合。可見,學習化學能夠有效地促進學生的智力品質和非智力品質的提高,促進學生整體素質的發展。
三、高職化學理論與實踐教育整合的現狀
我們周圍的大千世界是物質的世界,構成這個世界的億萬種物質其存在形態和性質各不相同。例如有氣態、液態、固態之分,有硬軟、顏色之別,有的能燃燒有的則不能,有的有生命有的無生命……眾多的物質處于不斷的運動和變化之中,例如,鐵會生銹,煤能燃燒,植物從發芽、開花、結果至死亡、腐爛,動物的生老病死……正是由于眾多物質的不斷變化才使世界變得豐富多彩、生氣勃勃。長期以來人們在探索和了解自然演變過程中已經認識到物質的不同性質來源于物質不同的組成和結構,為了掌握物質的變化規律從而達到改善人類自身的條件和環境的目的,化學這門科學就應運而生。如今,不管是普通高校,還是高職院校,都開設了化學這門課程。高職院校的教育目標是為社會輸送大批優秀的生產、服務、管理一線人才,所以高職化學教育更要凸顯實踐性,就是高職生要將所學到的化學理論知識應用到實際生活中,為社會做出更大的貢獻。
高職化學教育的理論教學必須與實驗、實習等實踐教學有機結合,進行整體優化。因為只有加強理論教學與實踐教學的互動,加強它們之間的交叉融合,才能讓學生學有所用,學有所獲。一方面,將高職化學實驗引入理論教學中,能夠促使學生加強對化學理論知識的理解和掌握,使抽象、難懂的理論知識變得具體、可操作;另一方面,在化學理論教學中插入一定的實驗教學錄像或視頻,將使抽象化學理論變得形象、生動,提高學生的學習積極性和主動性。
另外,促進高職化學教育理論與實踐的有機整合,還能為高職化學理論與實踐教學提供優質的教學資源和有效的研究經驗,為提高高職化學教育效果提供有力的保障。通過理論與實踐整合結果的推廣應用,有利于高職化學教師樹立新型的教育教學觀念,使化學教師時刻注意在課堂教學中要將理論與實踐有機結合,有意識地培養學生的實踐能力和創新精神,使學生成長為面向生產、管理、服務第一線的高素質技能型人才。
理論與實踐相結合是辯證唯物主義認識論的根本原則之一。高職化學教育要踐行這個原則,培養學生理論與實踐相結合的態度。為此,化學教師要從培養學生正確認識化學理論開始,引導學生掌握化學概念、原理、定律等基本知識,再引導學生認識各種元素化學物和化學實驗等。然而,從目前來看,在高職化學教育中,高職生中存在兩種不正確的學習偏向。一種學習偏向是只注重化學基本理論的學習,即只重視化學概念、原理、定律等基本知識的掌握,對化學實驗在學習中的重要作用忽略不見。這部分學生認為只有化學理論的學習才是最重要的,只要學好理論就可以提高學習成績,他們將元素化合物和化學實驗的學習當成理論學習的補充,甚至認為化學實驗是可有可無的,片面地認為只要熟記書中規定的實驗內容,不用關注化學實驗操作也能考出好成績。另一種學習偏向是只對化學實驗操作感興趣,對化學基本理論的學習不夠重視。這部分學生喜歡親自動手操作,熱衷觀察實驗過程中產生的各種化學現象,但是他們對化學理論和化學實驗原理的指導作用不太重視,有時候會出現盲目操作的現象。上述兩種學習態度都不利于學生培養起理論與實踐相結合的態度,都不利于提高化學學習的質量。因此,高職化學教師必須正視學生學習中存在的不良偏向,對其進行教育,使學生逐步樹立起理論與實踐相結合的學習態度,并用以指導整個化學學習過程。
四、如何促進高職化學理論與實踐教育的整合
化學理論與實踐相整合,是為了使化學理論與實踐更好地進行銜接,根據高職教育的人才培養目標重新配置化學教學資源,通過創設一種仿真的或真實的教學情境,將學生的職業素質和實踐技能培養貫穿于整個化學教學過程之中。高職化學理論與實踐教育實現整合,關鍵要做到以下幾點:
1.將重點理論知識與實踐有機結合。高職化學教師要針對化學教育的重點內容,詳細、深入地研究其與實驗教學、生產實踐或者科學研究有機結合的方式和方法。以高職化學教育內容中的高分子化學為例,它的重點內容是“自由基聚合、自由基共聚、逐步聚合、聚合方法”,這些內容對于高職生來說比較抽象、難懂,所以為了提高教學效率,讓高職生在有限的課堂時間內掌握更多的知識,化學教師要深入研究上述四個重點內容以及重點內容中的重難點與實驗、實習等實踐教育之間的聯系,并通過大量教學實例,闡述上述基本理論知識在現實生活中的運用,使高職生真正體會到理論與實踐相結合的重大作用。
2.將重點實驗內容與理論有機結合。高職化學教師要仔細研究高職化學實驗教學中的重點內容,并力爭使相關的化學理論知識貫穿于每一步實驗操作中,努力做到讓理論指導實踐,實踐遵循理論的原則,堅決杜絕學生在實驗操作中盲目執行的不良現象。仍以高分子化學為例,它的實驗教學的重點內容主要有懸浮聚合、界面縮聚及高分子的化學反應等。在這些內容的實驗教學中,教師要詳細研究每一個實驗項目所包含的化學理論知識,并促使學生牢固掌握,讓學生深入體會基本化學理論在實驗配方設計、實驗操作中的應用,引導學生運用化學理論知識解決實驗過程中可能出現的問題,這樣可以使學生鞏固化學理論知識,同時也鍛煉了動手操作能力。
3.將實踐環節與理論有機結合。高職化學教育不能僅僅局限在課堂之內,高職院校還應該引導學生進行實地實習,因為高職生一走出校門就要走上社會就業,所以學校有責任引導學生及早認識社會,認識他們可能面對的工作崗位。因此,高職化學教師在學生的實習實踐環節,也要將理論教育滲透于其中,引導學生了解企業的生產經營過程,并能夠用化學理論來解釋生產過程,這樣可以避免學生在日后的工作過程中出現盲目操作的現象,使學生真正為企業服務。
4.改革理論與實踐教育的考核方式。以往的高職化學教育過于注重考核學生的理論知識,對學生的實踐能力考察不足。這種考核方式不利于培養學生的實踐能力和創新意識,必須改革。針對高職化學理論課,知識面廣和難度較大的知識點可以采取分階段考核的方式,如此一來就可以及時考查學生的學習狀況,有利于幫助化學教師調整教學,運用更有效的教學方式進行授課。對于實踐教學,考核方式應該包括實驗操作、實驗報告等。如果學生不了解理論知識在實驗中的應用,必定會出現盲目操作的現象,這種方式可以促使學生牢固樹立用理論引領實驗的意識,讓學生真正做到理論與實踐相結合。對于實習環節,考核內容應該包括實習日記、實習報告等,讓學生隨時記錄自己在實踐中得到的收獲,發現自己不足并及時改進,為日后走上工作崗位奠定堅實的基礎。
五、結語
創造型人才的培養與全面提高公民的科學素養是密不可分的,這就決定了高職院校必須開設化學教育,運用化學教學提高學生的理性思維和化學素質。然而,光開設高職化學教育是遠遠不夠的,關鍵還要將化學理論與實踐有機整合,使之成為一個整體,共同致力于學生綜合素質的提升。高職院校化學教師必須采取有力措施,積極促進理論、實踐相結合,將反映現代化學教育的新思想、新理念、新內容、新技術、新方法納入到高職化學教育改革的實踐中,構建最有利于造就人才培養的新體制,這樣才能促進學生的可持續發展,為他們日后的生活和工作打下堅實的基礎,為社會輸送更多的優秀人才。
[參考文獻]
[1]張小軍.高職院校實施理論實踐一體化教學的思考[J].教育探索,2009(10).
[2]吉智.高職課程的“理論實踐一體化”改革與實踐[J].教育與職業,2010(9).
關鍵詞:新課程;化學;教學思考
《義務教育化學課程標準》內容是:要求教育機構面向每一位學生,讓每位學生都擁有接受學習的機會,把增強學生科學素質作為教學的主要目的,通過有效的課堂教學方式讓學生掌握化學知識,并通過開展相關的實驗實踐活動,讓學生能把化學知識運用到實際生活中。下文主要針對新課程在教學實施中存在的問題,作出以下幾點教學思考。
一、新課程教學在初高中化學教學中的試行情況
化學新課程教學實施以來,大部分學生反映“化學沒有以前看起來的那么復雜了,化學內容十分精彩,學習化學也成了一件有趣的事。”部分教師反映,自從落實了新課程教學,因為不必在教學中過分強調分數和教學目標,而是指導學生主動探索化學知識,因此教學壓力減輕不少。由此可見,新課程的實施得到了師生的肯定,改善了初高中化學教學質量。但在其實施的過程中,也存在不少問題,值得探討并改善。
二、新課程在教學實施中存在的問題
通過調查發現,新課程在教學實施過程中主要存在以下三個問題。
1.新課程教學基本理念與教學操作中存在的矛盾性。在新課程實施過程中,依舊有不少教師過分強調教學結果,忽視教學過程中學生對知識的理解問題,缺乏與學生的情感交流,造成化學新課程實際教學與教學基本理念相背離的現象。
2.學生自主創造性較弱。新課程標準要求教學應當以學生為主,讓學生在教師的引導下,提高自身的動口能力、動手能力和思維能力。但在新課程教學實施過程中,由于長期受“教師講,學生記”教學模式的影響,加上單一化的教學方法,學生對化學提不起興趣,出現學生缺乏自主、創造能力的現象。
3.教學方案的盲目性。新課程標準與以往的課程標準存在很大不同,學生需要一定的時間接受和適應。同時,對學生化學技能的訓練也是階段性的。但新課程在教學實施過程中,存在教學方案設計盲目、不合理的現象,教學方案設計過分強調目標的實現,常常忽視了對學生特點的考慮。
三、對新課程標準下化學教學的思考
1.在新的課程標準要求下,教育機構應當注重教學觀念的更新,同時教學操作要從新課程教學標準的基本理念出發,重視教學過程和方法,讓學生在理解的基礎上,用不同的視角了解化學、思考化學的作用。并在教學中注意結合生活中的化學現象,通過實驗和實踐,讓學生掌握化學實際應用技能,促進學生全面發展。如,對于化學課程《水的組成》這一內容,教師可以結合新課程標準理念,進行如下探討式教學:(1)向學生說明水資源的珍貴性,調動學生的求知欲,引出本堂課題內容;(2)讓學生發表對水的組成成分的猜想;(3)指導學生開展水的組成探究實驗,并加以記錄;(4)結合課本中的分子、原子、元素等內容,進行實驗講解;(5)讓學生展開討論,彼此交流收獲。
2.結合化學本身豐富多彩的特點,靈活開展多樣化課堂教學,調動學生學習的積極性,從而改變學生被動的狀態,提高學生的自主創造能力。比如,討論式的課堂教學形式,讓學生分組并就課本內容自主展開討論;比賽式的課堂教學形式,通過比賽活動調動學生學習的積極性;教師指導學生在實驗室展開化學實驗現象的探究實驗,讓學生突破課本知識的局限性,通過自己動手實驗和觀察,了解化學實際現象等。總而言之,在新課程教學實施過程中,合理選擇教學形式,調動學生學習興趣,讓興趣引導學生自主學習和研究創造。
3.考慮學生特點,結合實際教材內容,合理設計化學教學方案。克服教學方案過于盲目的問題,發揮化學教學的實際作用。并開展化學實踐,讓學生在實踐的過程中,加深對化學教材內容的理解,并通過動手,活躍思維,提高學生化學實際應用能力。這不僅是國家設置化學科目教育的本質目的,還是新課程標準對化學教學的要求。
綜上所述,化學教學的新課程標準符合現代化學教學要求,在新課程實施的過程中,教師要學會運用靈活的教學手法,設計合理的教學方案,有效提高學生的科學素養。
參考文獻:
[1]林秀梅,楊北平,朱明霞.綠色化學理念在有機高分子化學教學中的滲透[J].黑河學院學報,2011.
[2]賀效祖.高中化學課堂教學中培養學生創新意識的探索[J].新課程學習:下,2013.
[關鍵詞]聚合物基復合材料 航空航天 創新型人才 教學實踐 考核方式
中圖分類號:G642.0; TB332 文獻標識碼:B
先進聚合物基復合材料由于質量輕、強度高,已成為航空航天等領域具有戰略性的關鍵材料之一,近年來其應用、科學與技術呈現出突飛猛進的發展態勢[1,2]。2006年1月國家提出了在2020年建成創新型國家,實現科技發展成為經濟社會發展有力支撐的建設目標,其中培養和造就創新型人才,特別是創新型工程科技人才是重中之重[3,4]。
以往的教學方式,注重基本概念、基本理論和基本技能的講授,考核也主要是閉卷答題,對學生關于知識結構的系統性和在實踐中自覺運用知識的積極能動性引導不足,不利于培養學生的獨立性、實踐性和創新性意識。針對這一問題,筆者所在的北京航空航天大學復合材料團隊結合50多年的教學科研經驗和體會,就如何適應創新型國家戰略發展需求,培養高素質的復合材料創新人才問題,開展了《聚合物基復合材料及其成型工藝》課程改革。其中課程考核是教學活動的重要環節,對引導和促進學生潛能、個性和創造性等的培養具有重要作用。
考核方式的改革
聚合物基復合材料是一門誕生于上世紀50年代的新興工程學科方向課程,相對于傳統材料,它的理論、方法及技術處于不斷更新與發展階段,同時該材料涉及的學科知識很廣,包括高分子物理、高分子化學、物理化學、有機化學、材料測試方法、材料力學等,具有多學科交叉融合、知識更新快、應用性強等特點。因此,在教學大綱的指導原則下,結合復合材料學科方向的以上特點,首先確定了《聚合物基復合材料及其成型工藝》課程考核方式改革的核心內容。選取先進聚合物基復合材料在航空航天應用中的四種典型案例,引導學生依據所選對象的結構、使用等設計要求[5],綜合分析其原材料選擇、工藝制訂和性能分析各環節,強化學生對專業知識和技術的融會貫通理解能力,提升運用所學知識分析、解決實際問題的能力。
1.改革內容
在原有教學內容基本講授完畢后,對應于課堂講授的重要知識點,以復合材料在飛行器結構上的典型應用為實例,對其應用情況和結構特征進行綜合評述,然后讓學生自由選擇一個實例,通過課外自學、資料調研、小組討論等途徑,對原材料選擇、制備工藝設計、性能測試評價三個方面進行細致分析。在此基礎上,應結合工程實際考慮結構應用的可靠性、材料質量的穩定性、表征分析的有效性和完備性,以及成本效率等因素,對所選材料、工藝和性能指標等進行可行性論證和評價。
首先讓學生形成2~3人的小組,利用課余時間根據所選擇的實例進行文獻調研,每個人調研的內容應各有側重點,然后進行討論和匯總,撰寫可行性論證報告,該環節在一周內完成。然后教師對報告進行評閱,總結報告存在的問題。最后教師在課堂上對所涉及的應用案例進行點評和講解,對比較集中的問題進行分析,并挑選報告撰寫的比較優秀的小組在課堂上闡述撰寫的思路和過程。
撰寫形成的典型復合材料應用可行性論證報告是考核學生綜合運用知識能力的主要依據,其內容應包括:(1)復合材料結構使用要求及國內外應用情況;(2)復合材料原材料選擇;(3)復合材料制造工藝設計與制造方案評估;(4)復合材料關鍵性能測試及評價。報告內容的安排上要求具有條理性和邏輯性,給出選定材料和方案的分析判定依據,并要求具有可操作性。在報告格式上要求符合學術規范,適當引用參考文獻。
2.可行論證報告考核要求
依據先進聚合物基復合材料近年來的前沿發展和國家需求,結合筆者所在教學科研團隊已有基礎和優勢經驗,突出航空航天特色,在課程改革中選定:大型客機機翼上下壁板及中央翼盒上下壁板、超音速飛機機翼縱橫加筋壁板、大型客機機頭雷達罩及升降舵壁板、衛星主承力筒等作為研究對象。學生依據所選結構對象的應用要求,就原材料、工藝和性能展開可行性論證分析,形成報告。報告的具體考核要求如下:
(1)復合材料典型應用案例分析:闡述所選對象的結構形式、承載要求、功能特性、使用環境等;
(2)復合材料原材料選擇:主要對增強體、樹脂基體、夾芯材料等的主要類型、工藝及性能特點及其匹配關系進行對比分析,按照性能滿足應用要求的原則,同時考慮工藝和成本因素,初選出幾種材料體系;
(3)復合材料制備工藝設計:依據材料工藝性表征評價方法,分析所選結構對象的可制造性,主要包括工藝方法對所選對象結構形式的制造質量控制難度和制造周期兩個方面,結合材料體系的物理化學行為分析,確定成型、固化方法、工藝流程,對比不同方法在制造質量穩定性、結構靈活性、實施成本、批量適用性等方面的特點,再詳細分析工藝參數、工裝設備、缺陷控制等因素,確定工藝優化方案;
(4)復合材料性能測試評價:結合復合材料結構服役特點和設計要求,針對所選材料體系組成和各向異性特征,確定復合材料的力學、功能、環境使用性能等的測試方法與評價指標;
(5)論證報告結論:綜合分析所選材料體系、工藝方案及性能指標的科學性、關聯性和工程可實施性,對于可能存在的難點或關鍵問題給予評述,并提出分析和解決的方法。
改革效果與體會
針對學生撰寫的報告,教師依據學生對所學知識的掌握、運用能力,以及分析、闡述問題的邏輯性和科學性進行評分,占總成績的30%,選出優秀報告作為范例,并總結學生在分析中存在的問題,在課堂上對所涉及的應用案例進行點評和講解,使學生深入理解所學知識之間的關聯性和貫通性,培養學生運用知識分析、解決問題的自覺性和主動性。
通過兩年的教學改革和實踐發現,這種考核方式有效激發了學生的自主學習興趣,不僅學生的團隊合作能力、發散思維、逆向思維能力、文獻調研能力、溝通表達能力、隨機應變能力等方面得到了培養和提高,而且學生養成了主動學習和互動學習的良好習慣。從可行性論證報告的成績看,兩年中優和良的總比例占到了70%~90%,說明了學生的認真態度和積極性。通過與學生的座談,了解到學生對考核方式的改革反映良好,認為該環節對課堂知識的理解和運用起到了很好的促進作用。這一考核方式改革導向,使學生對復合材料基本知識的理解變得生動和深刻,提高了在實踐中運用所學知識分析、解決問題的綜合能力,并且利于學生掌握知識點的內在關聯和約束作用,以及對知識體系的有機性理解與融會貫通,是一種創新型工程科技人才培育的考核新模式,為“兩領”人才成長及其素質提升提供了有益的探索。
另外,通過學生反饋和論證報告的總結評述,教師可掌握課堂教學效果,便于改進教學方法,更新教學內容,提高素質教育的教學質量。同時可以更客觀地評價學生的綜合能力,判斷學生的學習效果,使教和學兩者得到有機結合。顯著提高了學生將理論知識與工程實踐相結合、專業知識與專業技能相貫通的學習意識,培養和增強學生的自主學習、綜合分析,以及運用知識解決問題的創新能力。
根據已有的改革成果和體會,下一步準備結合復合材料技術和應用的最新發展趨勢,豐富典型實例中涉及的內容,不局限于復合材料在航空航天領域的應用,而擴大到能源、交通、建筑等方面,如大型復合材料風電葉片、復合材料車身、復合材料船體等,從而進一步擴展學生思路,豐富教學內容。
參考文獻:
[1]益小蘇,杜善義,張立同.復合材料手冊[M].北京:化學工業出版社,2009:424-431.
[2]陳祥寶,張寶艷,邢麗英.先進樹脂基復合材料技術發展及應用現狀[J].中國材料進展,2009,28(6):2-12.
[3]中國工程院“創新人才”項目組.走向創新——創新型工程科技人才培養研究[J].高等工程教育研究,2010,(1):1-19.
[4]潘云鶴.論研究型大學工科學生的能力培養[J].高等工程教育研究,2005,(4):1-4.
論文摘要:就業導向驅動是市場經濟對教育的必然要求。市場經濟下的化學教學已不同于以往計劃經濟下的化學教學。在中醫藥院校的無機化學教學中,重視傳統教學方法的繼承與發揮,努力探索利用現代化手段進行創新,結合專業激發學生學習興趣,提高學習能力,提高綜合素質,有利于培養智慧型應用人才。
當前我國高等教育正處于由精英型教育向大眾化教育、由應試型教育向素質能力培養型教育轉軌的時期,這是我國高教事業的重大變革。為了適應這一新形勢,中醫藥院校教育必須改革,而教學改革是教育改革中的一項重要內容。目前,大多數中醫藥院校的無機化學教學,無論從教材結構、教學手段,還是從與專業結合的角度來看,都與滿足教育轉軌的需要、適應學生就業的需求有較大差距,無法滿足學生學以致用、舉一反三的實際需要。無機化學是中藥學、藥學等相關專業學生人校的第一門重要基礎課。
它不僅為后續有機化學、分析化學、物理化學等相關課程提供必備的思維方法和綜合運用能力,還擔負著使學生盡快適應大學的教育模式和學習方法的重要任務。上好無機化學課,對中醫藥學生從高中的應試教育向大學的素質教育轉化起到特殊作用。
一、重視緒論課,激發學習熱情
良好的開端,是成功的一半。無機化學緒論課的主要內容,通常是從介紹化學研究對象,到無機化學研究對象、發展前景、與中醫藥的關系,再到無機化學的學習要求和學習方法。講課時,可突出以下幾個方面。
1.無機化學是化學學科的基礎和母體。我國國務院學位委員會規定無機化學為化學學科所屬的七個二級學科之首,其余依次是核化學和放射化學、分析化學、有機化學、物理化學、高分子化學和環境化學。
2.強調無機化學與藥學的關系。某些無機物質作為礦物藥,是中藥的重要組成部分。我國地域遼闊,礦物藥種類繁多,應用礦物藥治病歷史悠久。《中藥大辭典》、《全國中草藥匯編》等專著也有礦物藥記載。目前在新藥開發中,以無機物為主的制劑也大量出現。研究金屬元素和藥物的關系,研究在生物體內由于這些元素的失衡所引起的各種疾病和治療這些疾病的藥物以及治療手段,即藥物無機化學,是近十多年來十分活躍的一個領域,可以認為是生物無機化學的一個分支。另外,最近的研究表明,在抗癌化合物的任意篩選中,從無機化合物中發現活性物質的概率要比在有機化合物中大25倍。
3.提出“做人”的道理,落實“育人”的目的。韓愈認為:“師者,所以傳道、授業、解惑也。”世界著名的牛津大學和劍橋大學都以培養有“教養”的人為目標。他們認為培養學生有“教養”,比具有高深學識更為重要,教育的成果“不是書面是人”。作為入學第一門基礎課的任課教師,當然有義務向學生進行一次“做人”的道德思想教育。
曾經兩度獲得諾貝爾獎的居里夫人在法國發現了新元素,毅然選擇自己的祖國波蘭來命名它為“釙”(Pdandium);我國化學專家侯德榜,早年留美,1920年獲得哥倫比亞大學研究院化學工程博士。1921年毅然回國,面對國際制堿托拉斯對我國堿業的壟斷,決心振興民族化學工業。他不辭勞苦,潛心研究,首先提出了聯合制堿法,被公認為侯氏制堿法,為我國制堿業做出了輝煌的貢獻③。適時對學生進行一些諸如此類的愛國主義思想教育,能激勵學生為振興我國的中醫藥事業而學習的熱情。
二、重視學習能力的培養與訓練
對于剛從高中升人大學的新生,多習慣于原來的學習方法,并以中學的教學模式要求教師。而實際上,大學課程內容多,信息量大,授課進度快,課堂復習輔導時間少,但自習課相對增多。因此,新生可能會出現兩種不良現象:一是放松學習,利用自習課、晚上時間來彌補高中階段因緊張應試而失去的玩樂時間;二是找不到適合自己的學習方法,被老師拖著疲憊地向前趕進度。為了避免這些現象,教師必須給予正確的引導。
1.重視課前預習,提高學習能力。先告訴學生每章的重點、難點,課堂講授大約幾學時,講授的基本內容,讓學生心中有數。每次提前下發預習內容,給學生布置明確、具體、帶有啟發性的閱讀提綱,或設置一系列閱讀思考題,幫助他們把握重點,了解難點,預先了解知識的脈絡體系。
2.課后歸納,啟發思考。每章內容學習完之后,要求學生先自
己歸納總結本章所學內容。歸納總結可以按照事物求同的某種屬性,運用求同思維去進行;也可以根據事物本質加以概括,使知識更加簡約,更加精練,更加便于理解和記憶。譬如理論部分可用條理式,比較式。如在“弱酸弱堿電離”、“緩沖溶液”、“沉淀平衡”中都提到了“同離子效應”的概念,有無類似之處;在“分子結構”一章中,提到了多種化學鍵理論,可比較這些理論提m的先后順序,各自的優缺點,更適用于解決那一類問題;在“酸堿平衡”一章中公式很多,它們在使用時各有什么局限性;等等。在進行這樣比較、歸納、總結后,可將前后知識梳理清晰。在此基礎上可啟發學生獨立思考融會貫通。
三、尊重傳統,結合中醫藥特點,活躍教學氣氛,啟迪智慧
諾貝爾獎獲得者楊振寧先生在比較了中美的教學方法后指出④:中國的傳統教學方法重視演繹、推理,其結果就是按部就班,嚴謹認真,基礎好,但創新精神不足;而美國的教學方法中歸納、綜合和分析相互滲透,雖不夠嚴謹,但其效果是獨立思考和創新精神強。雙螺旋結構是1953年由一位青年生物學家沃森和另一位青年物理學家克里克提出的,但他們的研究方法應該講是模仿化學家鮑林的。鮑林依靠他在結構化學方面的優勢,從原子之間的立體化學關系,氫鍵的配置,采用拼搭模型的手段,就將一螺旋的結構“猜”了出來。教學中訓練學生從大量的知識堆積中找出共性,上升到理性認識的思維方法,不僅能提高學習效率,更能培養學生分析問題、解決問題的能力。通過這種教學方式,開發了學生學習的各種潛能(分析、理解、記憶、想象等),達到了素質教育的目標。
無機化學的特點是知識繁雜,有人戲稱無機化學為“無理化學”。如果教師不注意調整教學方式,一本教材,一支粉筆,面無表情講完一本書,學生也只會死氣沉沉,心不在焉地聽完一本書。教師與學生感情上沒有溝通,教與學配合不緊密,學生對這一學科的學習就不會有太大的熱情。愛因斯坦有句名言:“興趣是最好的老師。”學生對某一學科有強烈的興趣時,就會產生積極的探索精神,從而提高學習的自覺性和學習效率。
1.理論與實際相結合,激發學生的學習熱情。如介紹無機化
合物在中藥方劑中的應用時,可治流行性乙型腦炎的“白虎湯”:生石膏50g,知母18g,甘草6g,粳米9g。方中君藥生石膏[c.so·H20]味辛甘,性大寒,善能清熱,并能止渴除煩。治療暑濕的“六一散”:滑石18g,甘草3g。方中君藥滑石[Mm(Si,O.。)(0H)】能清tl,解暑熱,滲濕利小便。暑濕證兼tl,悸怔忡,失眠多夢者,用六一散加辰砂,燈心湯調服,即“益元散”。用于清熱開竅,豁痰解毒的“安宮牛黃丸”:牛黃、郁金、黃連、朱砂、山梔、雄黃、黃芩各一兩,水牛角濃縮粉一兩,冰片、麝香各二錢五分,珍珠五錢,金箔衣。方中牛黃味苦而涼,能清心解毒,熄風定驚,豁痰開竅與麝香共為君藥;佐以朱砂【Hgs】、珍珠[CaCO,】鎮心’安神,以除煩躁不安;雄黃【As2S2】助牛黃以豁痰解毒;用金箔【Au】為衣,亦是取其重鎮安神之效⑥。這些例子學生很有興趣,也緊密聯系了無機化學與中醫藥的關系。
2.利用課堂演示實驗,增強教學互動性。如講配合物一章時,用演示實驗就可很好地導人配合物的定義,取得更好的效果。另外有很多元素性質部分的驗證實驗因學時有限,學生不能在實驗室做,對于其中重要的、經典的實驗,可在課堂上演示,并請學生毛遂自薦上臺示范。示范時一方面要先分析實驗現象;另一方面為了觀察到是否發生了反應,就要體現出是否有現象變化,那么加試劑的先后順序也應事先琢磨好。這樣學生不僅掌握了書本知識,在實際操作中鍛煉了動手能力,提高了分析能力,也使課堂氣氛更活躍,提高了學生的學習興趣。
3.探究教學方法,教學相長。教師在課堂上儀表端莊,和顏悅色,精神飽滿,思維敏捷,幽默機智,則課堂氣氛活躍,師生關系融洽。教師還應創造機會讓學生發問,加強課堂教學的雙向交流,做到教學相長,師生互動。對于學生提出或回答的問題給予肯定,保護其積極性。多給予學生表揚,多用激勵性和指導性語言來激發學生的上進性、自尊心。學生喜歡這樣的化學老師,對化學學科也會產生一種親切感,即所謂“親其師,信其道”。
四、鼓勵創新,利用現代化手段激勵學生學以致用。