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高分子化学教学改革探讨

发布时间:2022-07-19 09:10:53

高分子化学教学改革探讨

高分子化学教学改革探讨:高分子化学实验教学改革与实践

摘要:高分子化学实验课程可以帮助学生接受课堂高分子化学理论学习,巩固高分子化学基本概念和理论,培养科学素质。文章介绍了嘉兴学院对高分子化学实验教学的改革和实践,主要通过学生参与实验前的部分准备工作、调整实验项目、完善实验考核制度及建设实验课程的网站方面进行改革与实践。通过两个学期的初步实践表明,高分子化学实验教学的改革探索激发了学生的学习兴趣,在提高学生的综合实验能力方面已初见成效。

关键词:高分子化学实验;改革;实践

高分子化学是嘉兴学院材料与纺织工程学院高分子材料科学与工程专业学生的优秀基础课程,它是以实验为基础的自然科学。通过实验课的教学,不仅能加深学生对理论知识的理解,培养学生熟练的实验操作,还可通过安装实验装置、观察和记录实验现象,培养学生动手能力,进而分析现象、解决问题,最终提高学生的综合素质和创新能力。由于本专业设立仅有5年时间,高分子化学专业课程的开设也只有短短的3个学年,由于教学经验有限及实验室建设的延迟,所开设的实验一般都是一些典型的验证性实验(如甲基丙烯酸甲酯的本体聚合、醋酸乙烯酯的乳液聚合等),学生往往不用动脑思考,只要按照标准步骤动手完成实验即可。基础性的实验可以培养学生基本的实验技能和熟悉实验仪器的操作,但是,往往难以培养学生分析问题、解决问题的能力,更不利于学生创新能力的培养及学生的学习兴趣的提高。等到学生到大四做毕业论文时,问题也暴露出来:缺乏思考问题、解决问题的能力,实验意识没体现出来。经初步调研论证,结合本校实际情况,我们确定选择即将开展高分子化学实验课程的高材09、10级学生作为这次实践教学改革的试点,有计划、有步骤地进行高分子化学实验教学模式的改革探索与实践。

一、让学生参与实验前的准备工作,珍惜实验教学,提高学生动手能力

实验前期准备工作是实验顺利进行的保证。尤其是高分子化学实验,在实验前有大量实验准备工作,包括实验室仪器设备调试、检修工作;所需玻璃器皿的清洗工作,化学试剂的配制,如单体、引发剂的精制,溶液的配制等。这些工作都由实验老师来承担,学生不了解实验的顺利开展凝聚着实验老师的大量劳动,所以,往往不珍惜实验过程。在已开展高分子化学实验的09级同学中,我们让学生适当参与实验的准备工作,如玻璃仪器的清洗,做过高分子化学实验的人都知道,残留高分子物质的玻璃仪器难以清洗,同学在清洗玻璃仪器的过程中,既珍惜实验过程,又能初步了解高分子的性质;甲基丙烯酸甲酯单体的蒸馏,在甲基丙烯酸甲酯溶液中往往加入微量的阻聚剂,以避免溶液在储存、运输的过程中发生聚合,所以为了缩短实验时间,提高反应效率,实验前学生在实验老师的指导下采用蒸馏的方式对单体进行提纯,加深理论课程中关于阻聚剂的理解。通过参与实验前的准备工作,同学们懂得实验的成功不仅取决于实验过程,与实验前的准备工作也密不可分,从而更加珍惜实验教学过程,珍惜自己的实验成果。更重要的是,实验的准备工作又加深了对理论知识的理解。

二、结合嘉兴学院高分子材料与工程专业特点及实际情况,改革优化实验项目,着重培养学生思考问题、解决问题的能力及团队精神

高分子化学是一门以实验为基础的自然科学。传统的实验课程内容主要是验证性实验。通过无机及分析化学、有机化学及物理化学的基础实验,已使学生掌握了基本仪器设备的使用和相关实验操作。因此,在专业高分子化学实验中,过多地开设验证性实验,不利于学生思考问题和解决问题能力的培养,不利于创新能力的培养。因此,必须对高分子化学实验项目进行改革,主要包括:①基础实验项目的改进,巩固及培养学生的基础理论与操作技能。如聚甲基丙烯酸甲酯的制备,学生可根据兴趣选择悬浮聚合或本体聚合,确定实验所需仪器设备及药品。在实验过程中,不同聚合方法有不同的实验步骤及注意事项。如,本体聚合分为三阶段进行,不同阶段温度不同,关键在于第一阶段转化率的控制,避免出现爆聚,反应时间相对较长,最终的实验产品为板材;而悬浮聚合实质也是本体聚合,但由于分散介质的加入可以很好地进行传质和传热,避免爆聚现象的发生,搅拌速度是控制实验成败的关键,聚合时间相对较短,最终的实验产品为球状小珠。同学之间对各自的实验现象、产品外观、产品性状等进行热烈讨论,从而加深对于聚合方法的理解。②强化设计性、综合性实验,培养和提高学生的综合素质及创新能力。开设具有工程特色的综合性实验项目,如聚醋酸乙烯酯乳液聚合实验,扩展为一组设计性、综合性实验:从单体精制、引发剂精制、乳化剂的选择与用量、到动态光散射法测定乳胶粒尺寸、稳定性的测定,最后在将其配制成乳胶漆,测定涂层性能与乳胶粒尺寸之间的关系。学生通过对整个材料制备及使用过程的全程跟踪,掌握结构、性能与合成之间密切联系,充分发挥学生的主动性、积极性、创造性,提高学生的工程能力,有利于引导学生参加大学生创新性实验的科学研究,培养学生的工程观念。③适当增加科研性实验项目,培养学生的团队精神,增强对本专业的了解与热爱。为进一步激发学生的创新能力及参与科研的积极性,浙江省设立了大学生科技创新项目,嘉兴学院每年也设立大学生研究训练(SRT)计划,本专业大部分09级的学生都参与到科研性实验项目研究中。学生们呈现出前所未有的申报热情,他们自愿组成实验小组、每组成员3~5人,分工明确,团结合作。如作者本人就指导了一项浙江省大学生科技创新项目的研究,团队负责人由08级同学担任,主要成员为09级同学。项目开展之初,主要由08级同学设计并实验,09级同学从旁学习并辅助完成实验,项目进行中期,09级同学已掌握实验方法与手段,具备独立完成实验能力,08级同学的主要精力可放在考研复习上面,顺利完成新老接替的工作,培养了学生的团队精神。同时,学生更多地接触到高新技术和应用技术,开阔思路与视野,增强他们对于本专业的了解与热爱。

④增加经典验证性实验的趣味性,提高学生的学习兴趣。很多同学刚上大学的时候,严重缺乏对高分子材料科学与工程专业的了解,因此对于学习没有兴趣,甚至有些学生想要转专业。为了培养学生的专业素养,提高学生的学习兴趣,我们将一些经典的验证性实验与我们日常生活密切联系起来,增加实验的趣味性和实用性。如,制备有机玻璃板前,让学生们准备一些干花、干树叶或大头贴,在注模过程中放入其中,等产品成型后,美感十足的玻璃板就制成了,学生们非常有成就感,同时提高了对于高分子化学实验的兴趣。

三、完善实验考核制度,全面反映学生实验各环节中的表现

我们进一步细化与完善了实验的考核方式,使学生在实验各环节中的表现均得到不同程度的体现。以往我们只根据学生的实验报告来评定学生的实验成绩,学生在整个实验过程中的预习、实验装置的安装、实验设备的清洗、实验室的清扫等工作都不能得到体现,缺乏客观、公正、全面的实验考核机制。因此,我们借鉴比较传统的有机化学实验的考核机制,将实验成绩的评定细化:预习报告20分,实验着装10分,实验装置20分,操作规范20分,实验结果20分,卫生情况10分。将实验成绩的评定标准公布给学生,加强学生的实验规范观念,从实验预习开始直到实验结束清扫实验室的整个实验过程都能认真完成,从而改善学生不注重实验教学过程的现象,增加了学生的主观能动性。

四、建设实验课程网站,有助于学生的课前预习,提高学生学习的自主性

在以往的实验教学前,教师要详细地讲解实验原理、方法、步骤、仪器使用、数据记录、数据处理及实验注意事项等,甚至要把实验从头到尾演示一遍,让学生看得清清楚楚,学生完全不用预习实验,也不用思考问题,这样就造成了学生对于实验教学的忽视。在理论教学中,多采用先进的多媒体教学手段,但在嘉兴学院大部分实验教学中,还没有利用多媒体的教学模式。而多媒体的生动性、可重复性可以让学生直观感受实验操作,可以很好地进行实验的预习。因此,我们正逐步建设高分子化学实验课程网站,初步将实验课的教学大纲、讲义等内容放到网站上。编制实验教学课件,如实验过程所涉及的基本仪器、基本操作、基本装置、注意事项等。实验课程网站的建成,方便学生的课前预习,提高学生学习的自主性。为了进一步完善课程网站的建设,我们还拟采用Flash演示等手段,帮助学生掌握实验步骤,了解注意事项。目前,实验课程网络的正在逐步建设与完善中。

高分子化学教学改革探讨:科学发展观与高分子化学教学改革初探

摘 要:高分子化学是综合了物理化学,数学,有机化学等相关课程知识于一体的专业基础性课程,涉及的知识面较广,教学难度与学生的接受难度都比较大。同时高分子化学也是一个较为年轻的学科,有许多东西还在不断的完善当中,并没有彻底定性。如果可以帮助学生更加深入的认识到科学发展观与高分子化学之间的联系,对于提高学生的学习积极性,悟性以及对于深入的学习与探讨都有较高的帮助。本文就意在阐明如何将科学发展观与高分子化学有机的结合在一起,达到更好的教学目的。

关键词:科学发展观;高分子化学;结合创新

在新课改不断深化的大背景下,教育工作者在不断的摸索不断的寻找着更好的教育学生的方式,希望借此来提高学生的成绩。强灌硬输很明显不是最好的方法,那么以引导为主,激发学生自主学习,自主探究的教学方式就随之而来,加之以理论与实践的结合。就是我们今天要探究的这种将科学发展观与高分子化学教学结合在一起的化学教育的初步改革。我们要做到将可持续发展观与课堂还有高分子化学有机的拆分再结合在一起,成功完成这一改革初探。

一、何为科学发展观以及如何应用在教学中

由中央在2003年7月28日的讲话中提出‘坚持以人为本,树立全面协调可持续的发展观,促进社会经济和人的全面发展’。概括起来就是四点:

1、以人为本的发展观

2、全面发展观

3、协调发展观

4、可持续发展观

如何将这四点有机的结合在高分子化学的教学中是重中之重。首先坚持以人为本的发展观,做到因材施教,以学生为基础采取多元化,多种样式的教学模式。从不同学生的心理角度出发找到可以激起他们学习兴趣的突破口,以这个突破口为起点做出针对每名学生让他们可以学的懂学的明白的教学方案。

其次坚持全面发展。在高分子化学这个领域有很多问题其实还没有一个全世界统一的口径,统一的看法。相对应的高分子化学本身也是个涵盖知识面很广的一个学科。每名学生在学科方面都会有自己的长处或者是自己的短板。对于自己喜欢和自己学的会的领域就会越来越喜欢,越来越爱学。而对于自己在高分子化学这一领域的短板的内容就会逐渐的从学不会,到不爱学,再到最后的放弃。而结合科学发展观我们要做的就是让每个学生对高分子化学这一学科的每一个小知识领域都产生都兴趣,做到不放弃任何一个地方。最后成为一个高分子化学的高手。再就是协调发展观,劳逸结合,丰富多彩的课堂才会激起学生的学期兴趣,而兴趣反而是最好的老师。而最后的可持续发展观对应了前面三点,在前面三点都做到了以后可以成功的激起学生的学习兴趣,对未知的主动求知的欲望,这些不会随着时间的改变而消散,只会随着时间的推移而因为越学越明白产生对高分子化学的无限热爱,良性循环就此展开。

二、在课堂上的具体应用

1、温故而知新可以为师矣

孔圣人的这句话很好的诠释了复习这一环节在学习生活中的重要性。那么是给学生留任务在课后复习呢还是课堂上给出一部分时间复习呢?前者对于当代的学生来说显得略微的有些不现实,至少在一部分学生的身上这是根本不可能出现的事情。那么就要着重是后者身上下功夫。可以在刚上课的时候抽出几分钟的时间,把上一节课的知识点与本节课要讲的知识点结合在一起向学生提问。这样有了新知识的加入既不会让学过的知识点略显枯燥同时也在无意识中将要学习的新东西在学生的心里打下了问号。对于未知的东西谁都是有一颗好奇心的,学生带着这一份好奇心去参加这一节课,必然就不会放过任何的一个讲课细节,因为他们要‘解密’!这样就可以使课堂变得生动而又有效率。

2、针对每名学生做出一份教学的计划

每个学生都会有自己擅长的在高分子化学中的领域,而作为教育工作者要做的就是将整个高分子化学划分为几个领域,找出每名学生所最擅长的领域,在每节课给他的任务中略微的掺杂一些别的领域的知识点。以此逐步渗透,将学生在以前并不擅长的知识领域渗透到他擅长的领域中,逐渐的就可以做到掌握高分子化学的全部领域。

3、授之以鱼不如授之以渔

要激起学生的学习激情与探知兴趣,让现代教育中普遍存在的被动教授知识变为主动的求索知识。而有了这样的一个态度就可以在以后的学习生活中做到可持续发展,在学生正确的找到了一种可以成功完成一科目学到十分优秀的方法后,以后是不会轻易放弃与遗忘这种方式的。主动勾起学生求知的欲望。关于高分子化学的教学过程中学生提出的问题不要给他做最全面的解答。只要给出一部分的答案另一部分或者说是具体细致的答案让学生自己去寻找,自己慢慢寻找到的过程会让学生自己知道怎么去寻找知识,这是很关键的一点。

三、结束语

如何将科学发展观与高分子化学有机的结合是新兴教学方式中很有意义的一种。结合科学发展观中的四个关键点坚持以人为本,全面发展,协调发展,可持续发展。当教育工作者与学生都能找准自己的角色融入到这四点中的时候,那么课堂将会变的很活跃,学生的思维也会对应发散,有自主的求知意识,并且会潜移默化的影响以后的学习和生活中去。

高分子化学教学改革探讨:高分子化学课程教学改革与实践

摘 要: 本文通过对高分子化学教学中的难点进行分析,对高分子化学课程教学方法和教学手段提出几点建议,以开拓学生思路,激发学习兴趣,增强教学效果。

关键词: 高分子化学 教学改革 教学实践

高分子化学是材料化学、应用化学及其相关专业的专业基础课,与四大化学并列,已成为第五大化学。能否学好该课程直接关系到高分子物理、材料合成与加工学等后续课程的学习,学好并熟练运用课程的专业思想和思维方法,在学生将来的科研和工作中将发挥直接或间接的作用。鉴于高分子化学这门课程的重要性,如何深入进行教学改革,如何利用有限的教学时间和教学资源有效地将高分子化学专业知识传授给学生,并能够指导实践应用,就成为众多教学工作者的共同目标。

一、高分子化学教学的主要难点

(一)高分子化学的发展历史较短,许多理论尚不成熟,随着新的聚合方法和新的合成技术不断涌现,对传统的高分子化学概念提出了挑战,并极大地丰富了高分子化学的内容。

由于课时及其他客观原因的限制,教师往往把所有内容全部灌输给学生,“填鸭式”的教学模式会使学生产生乏味厌学的情绪,学生易出现“被动学”、“死记硬背式学”等问题[1]。

(二)高分子化学理论性强,学生理解困难,适时恰当地采用多媒体教学能使抽象的教学内容具体化、清晰化。

从学生反馈的信息来看,普遍认为教师在使用多媒体授课时只是展示根据书本内容制作的幻灯片,有些幻灯片重点不突出,且没有深入联系到实际生活和生产的经验,不能完全激发学生对高分子化学学习的专业自豪感;又加之教师授课时缺乏与学生互动交流,课堂气氛不活跃,出现来不及记笔记、不利于学生复习等情况,久而久之,就会影响学习的主动性和兴趣性,达不到理想的教学效果。

二、高分子化学的教学实践与探索

(一)讲解重点突出,创新教学内容。

教师在选好教材、消化、吸收和融合教材内容的基础上,要处理好“干”与“枝”的关系,在课程内容方面做到重点突出、主次分明。在授课时要避免将教材内容“填鸭式”灌输给学生,应有针对性、侧重点讲解,少讲精讲[2]。如限于课时紧等原因,在讲解聚合方法时,由于此部分内容多数比较简单易懂,可以略讲。但对于自由基聚合反应要重点讲解,让学生对自由基聚合的机理、聚合速率、动力学链长、聚合度和聚合度分布等重要知识点要深入地理解并能加以灵活运用,这样可以有重点地完善学生的知识结构,满足实践应用的需求。同时,要不断更新、创新教学内容。在教学中,教师可以及时地在传统教材内容的基础上补充近年发展起来的前沿科学技术和研究方法,也要关注国内外重要期刊上的最新报道,在课堂上结合国内外的最新研究进行讲解与介绍,并推荐一些期刊、数据库和书籍给学生,引导学生根据自己兴趣自由地学习,扩大学生的知识面,建立知识结构,引导学生探索高分子化学领域。

(二)加强师生互动教学,发挥主观能动性。[3]

在教学中,互动式教学能有效地改变“老师主动讲,学生被动听”的“一言堂”式的教学模式。教师要多与学生眼神交流,用情绪感染学生,引导学生“多想善思”,讲课时语言要清晰流畅,抑扬顿挫,引导学生“勤学好问”。重要的是,在讲课时可穿插有关高分子的小知识、小故事,尽量将生活中常见实例与理论知识相联系,努力为学生营造生动活泼的课堂文化氛围,使学生自觉、主动地接受知识。如:在讲到聚酰胺、聚酯时联系到我们日常穿衣用合成纤维的尼龙、涤纶,学生戴的隐形眼镜、普通眼镜的树脂镜片都是特殊的高分子材料。联系生活中的常见实例有利于学生更深刻地掌握课程内容。在课堂上,多采用启发性的多种教学方法,合理安排课堂反复提问、反复练习、反复分组讨论等互动式教学,加深学生对所学知识的理解,提高教学质量。

(三)多渠道联系实践,培养自主学习能力。

随着如今高分子材料发展的迅猛,教材的教学内容已远远不能满足现代教学的需要,在课堂教学中应把高分子化学领域最新的科技动态、学术前沿有机地渗透到课堂内容当中,给学生多介绍一些近年来高分子化学的最新成果、最新理论,开阔学生的视野。如医用上介入诊疗的各种高分子管材、可降解的手术伤口缝合线、有机高分子发光二级管用于手机、数码相机显示和照明等。针对学生在高分子课堂教学中讨论比较感兴趣的话题,或者是高分子化学前沿领域的新方法、新技术等,可鼓励学生到图书馆和互联网上查找资料,撰写小论文,制作幻灯片,并在课堂上为大家作知识讲座,营造合作探究、自主学习的氛围。同时,也可关注网络上以高分子为主题的论坛,通过与网上的专家、学者的交流,调动学生探知高分子知识和应用领域的兴趣,培养主动学习的能力,激发研究兴趣。

(四)选择合适的教学内容,不断完善多媒体教学。

1.适时使用拿来主义,做到因材施教。

教学是一个个性化的过程,不同的教师有着不同的授课思路、方式与方法。一般来说,可以借助别人的课件作为启发自己的思路,但是,这种“拿来主义”绝不应成为主要依赖的对象。由于学生的层次不同、专业不同、对知识的接受能力不同,教学过程中好的方法可以借鉴,但重要的是要根据学生的需求、教材体系、自己的教学经验、教学思想使用自主开发的课件。尤其是在课件中更应该增加一些理论联系实际的例子,比如聚合物合成工艺和聚合物应用等实践应用方面的内容。

2.将多媒体教学与传统教学手段相结合。

多媒体教学具有传统教学手段不可比拟的优势,能更直观、更形象和生动地传导高分子化学的魅力,并能有效地扩充知识的广度和提高课堂的利用率。特别是需要向学生演示情景的内容,采用多媒体教学就更有优越性。如在讲解乳液聚合机理这一节,采用了动画方式形象演示了胶束成核的机理和乳液聚合过程的三个阶段,帮助学生理解,印象深刻。但是先进的教学手段并不一定能达到良好的教学效果,关键在于多媒体技术如何与传统的教学手段相结合,从而实现它应有的价值。如在高分子化学的课堂授课中,讲述自由基共聚理论推导公式时,就应该采用黑板板书的方式一步步进行推导,同时采用启发式方法调动学生积极性,促进学生主动学习和思考。

3.采用多种手段完善多媒体教学。

采用多媒体教学,教学信息量大,进度快,学生在课堂上有效掌握大量的理论难度较大,因此要做好课后辅助工作。不断完善网络教学平台,将多媒体课件、课后复习材料、教学重点、习题题库及小知识、小贴士等内容在学校的教学网络中充实完善,这样既有利于学生课后复习,又能加深学生对所学知识的掌握和应用。另外,还可利用各种化学软件、网络资源和视频等多种手段展示各种反应模型,特别是一些三维立体模型,启发学生思考,激发学习兴趣。在教学中逐步渗透双语教学,可以有意识地把新出现的专业词汇和标题用英文书写,能有效提高和丰富学生的专业词汇量,对收集到的专业文章,采用多媒体的形式讲解,又可以提高学生的专业阅读水平,这样,能帮助学生提高对专业英语的学习兴趣,为今后的毕业论文撰写及工作实践打下坚实的基础。

三、结语

高分子化学课程教学改革是一项系统的工程,总结近几年来的教学实践,笔者认为,以人文本,转变观念,因材施教是探索高分子化学课程的有效途径,合理有效地利用多媒体,不断完善网络教学平台,逐步渗透英语教学是实践高分子化学课程教学的有效手段,而创新教学内容、加强互动教学,培养学生学习的主观能动性是搞好高分子化学教学的前提条件。我们将不断地继续深入研究与探索,使高分子化学的教学不断适应新形势发展的要求,为培养高分子领域优秀人才作出不懈努力。

高分子化学教学改革探讨:工科院校高分子化学教学改革的探索与创新

摘 要: 高分子化学是高分子材料专业重要的专业基础课。本文针对高分子化学课程的特点,从五个方面对高分子课程教学进行初步探索,包括教学结合科研,合理有效利用多媒体,开展师生互动教学,联系实验与生产实践等方面进行探讨。

关键词: 高分子化学 教学改革 教学创新

高分子化学是高分子专业理工科学生的必修课,也是高分子科学及材料科学的理论基础,在高等学校化学相关专业占有较大比重,与无机化学、有机化学、物理化学和分析化学并列成为第五大化学。因此,如何利用有限的教学时间和教学资源有效地将高分子化学专业知识传授给学生,并能够指导实践应用,已成为众多教学工作者的共同目标。作为一名高分子化学的教师,笔者在讲授高分子化学课程中,对课堂教学方式与方法,多媒体教学手段,实验教学,以及与生产生活的结合等方面进行了探讨和思考。

1.教学与科研讲解相结合

高分子化学是一门年轻的学科,发展历史较短,许多理论尚不成熟。随着时代的不断进步,新的聚合方法和新的合成技术不断涌现,对传统的高分子化学概念提出了挑战,同时也导致高分子化学教材的更新不能与科技同步。因此,在教学中,教师可以及时在传统教材内容的基础上补充近年发展的关于高分子化学的前沿科学技术和研究方法,结合国内外科研的最新研究成果和动向进行介绍与讲解,使教学内容始终跟上时代的步伐,开阔学生的视野,激发他们对高分子化学课程学习的热情。教师还可以推荐一些期刊、数据库和书籍,引导学生根据自己的兴趣自主学习,扩大学生的知识面,积极探索高分子化学的新领域。此外,在课堂上,对本专业老师的研究项目及最新研究成果进行介绍,如在配位聚合的讲解中,笔者就结合自己的研究方向,讲解通过开环易位聚合及非环二烯烃易位聚合方法合成不同拓扑结构的可降解聚合物用于纳米材料和生物医药。同学们对高分子化学的某些知识有了更深的了解,从而调动了学习和科研的积极性、主动性[1]。

2.多媒体和板书授课相结合

高分子化学中聚合反应机理与动力学理论比较抽象,难以理解[2]。多媒体教学作为一种当前基本普及的教学手段,可以实现传统教学无法实现的动态与三维效果,将高分子化学中微观反应历程形象逼真地显示在屏幕上,大大增加单位时间内学生掌握知识的数量。此外,对于工科院校高分子材料专业的学生,毕业以后多数去工业研究部门或工厂工作,除了要掌握理论知识外,还要将理论与实际相结合。因此,在高分子化学的讲授中应加入一些聚合物生产工艺部分的内容,对于这些内容的讲解,都涉及生产流程,应用Flash作出动态的流程图,帮助学生了解实际的生产过程,为以后的工作打下基础。然而,先进的教学手段不等于能达到良好的教学效果,关键在于多媒体技术如何与传统的教学手段相结合,从而实现它应有的价值。讲授中发现,有很多需要理论推导的公式,例如自由基聚合中关于聚合动力学公式的推导,通过多媒体与板书相结合进行讲解,学生能够更容易理解和掌握。首先利用板书对相关公式进行详细推导,一步一步地传授给学生,然后与多媒体结合讲解,并进行归纳和总结,这样可以将结果表示得更清晰明确,更有助于加深学生对公式的记忆。

3.探究式与启发式教学相结合

高等教育的任务不仅是传授知识,而且要教给学生学习知识的方法,让学生积极思考,充分发挥想象,勇于探索和创新,培养自学能力。教学是教师和学生的双边共同活动,在教学时,教师应经常向学生阐明“弟子不必不如师,师不必贤于弟子”的道理,引导学生自由发表观点,从而拓宽学生思路,变被动学习为主动学习,培养他们的语言表达能力和归纳总结能力。在课堂上,教师采用讲授、提问、练习、讨论相结合的互动式教学启发学生,学生积极参与。这样不仅活跃了课堂气氛,而且学生感到上课很轻松,渐渐对该课程感兴趣,从而促进对知识的理解和探索。如教师可以在课堂上就某一主题或知识点专门进行讨论,大家畅所欲言、各抒己见,培养发散思维能力。此外,还可以让学生走上讲台,参与到教学工作中。例如在讲到连锁聚合反应时,科研将学生分成小组,各自选择一种聚合反应,学生通过查阅文献,制作多媒体在课堂进行讲解,其他同学向其小组成员提问。通过文献调研、讲解、回答问题,锻炼学生学习的主观能动性与综合能力,对学生基本的科研能力进行培养,老师也能从学生图文并茂、生动形象地演讲中获得很多新的知识[3]。

4.理论知识与实验教学相结合

化学是一门以实验为基础的科学,在化学教学中,实验占有十分重要的地位。高分子化学实验是高分子化学理论教学课程的重要组成部分,也是工科学生理论联系实际的纽带。实验教学不仅能使学生更好地理解课程中的理论知识,而且对提高学生学习本课程的积极性,培养学生的思维能力,操作能力,观察和解决实际问题的能力也有着极其重要的作用。高分子化学重点讲述聚合反应的机理和实施方法,其实验结果往往得到的是一些聚合物产品。我们可以选择一些和学生平时生活、学习关系紧密的实验内容来做。比如,以前我们开设了“聚甲基丙烯酸甲酯的制备”实验,目的是让学生了解和掌握自由基聚合反应的原理及反应条件对产物性能的影响,在实验中发现,学生的积极性并不高。学生反映不了解聚甲基丙烯酸甲酯是什么东西。为此,我们将这个实验换成“聚乙醇缩甲醛的制备”这个实验,同学们的兴趣一下子提高了许多。因为他们了解到这就是平时用的胶水,在实验过程中尤其积极认真。很多同学还带着空瓶子,做完实验将自己制得的样品带回去。这虽然是一个实验的调整和改变,但是通过这些,不仅使学生进一步学习和掌握了高分子化学的相关理论知识和高分子化学实验的基本操作,提高了学生做实验的积极性和主动性,而且使学生深刻认识到了高分子化学是一个和人们的日常生产生活息息相关的学科,激发了他们对该专业的热爱[4]。

5.高分子化学与社会生活相结合

以塑料、橡胶、纤维、涂料等为代表的高分子材料与人类社会的生产实践密切相关,且已经深入到日常生活的各个方面。然而,目前许多高校在讲授时,对基础理论方面的介绍非常系统、深入,但在高分子的应用和日常生活的联系方面相对弱一些。因此,教师在进行理论教学的同时,应结合高分子的特点,注重积极联系实际的生活和应用,在传授学生理论知识的同时,还要培养其对身边各种聚合物的认知能力。例如,在第一次上课时,可以介绍身边的高分子材料,看到保鲜膜就知道是聚乙烯,看到一次性饭盒知道是发泡聚苯乙烯,看到塑料杯子、盆子就知道是聚丙烯等,掌握一些基本的生活技能。此外,有些高分子材料还能很好地引出课程内容。比如女生都非常熟悉的尼龙袜就是缩聚反应的典型代表――尼龙。此外,还可以提示学生在买鞋的时候,如果售货员告诉是聚氨酯材料的,你就可以知道并不是天然的“皮”,而是人工通过缩聚反应合成的高分子材料。在教学过程中,还应当密切结合社会热点与时事。如当前我们国家面临大量废弃塑料难以降解造成严重的白色污染问题、2010年上海市静安区“11.15”重大火灾等,培养学生社会的责任心、思考能力和研究能力[5]。

教学方法的改革是高校教育改革的重要组成部分。创新精神与实践能力的培养是一个长期的过程,需要对教学过程中的各个环节认真研究,层层贯彻。随着教学改革的不断深入,我们将继续探索,总结经验教训,为培养优秀的应用型创新人才作出不懈努力。

高分子化学教学改革探讨:高分子化学特色教学改革研究

摘要:为了提高相关专业学生对高分子化学课程知识的掌握能力,本文结合实际教学经验,针对该课程的特点,从教学内容、教学方式、教学对象以及教学实验拓展创新几个方面探讨了教学改革,突出了课程的特色化、针对性及实用性。旨在提高教学质量,使同学们对高分子化学有更直接、更深刻的认识。文中特别强调了研究生教学与本科生教学的区别。

关键词:高分子化学;教学改革;教学质量

高分子化学是高分子专业和材料专业的理科及工科学生的必修课,也是其他化学、化工专业学生的选修课之一,是高分子科学及材料科学的基础,在化学相关专业培养体系中占据相当重要的地位。所以,很多院校既在本科阶段开设本课程,又在研究生阶段开设相应的必修和选修课程[2]。高分子化学的主要讲授内容[1]为各种聚合方法的反应机理及其对聚合物结构的影响,以及聚合物的化学改性方法。课程的目的在于使学生能够通过高分子化学基础知识的学习,指导科研和生产实践活动。但是由于相对材料领域的其他学科来说,高分子化学还是一门比较年青的科学,许多理论还不太成熟,而且新材料和新的合成方法不断涌现,致使许多学生感觉无所适从,反映该课程涉及的内容太多且难于掌握,在一定程度上影响了学习的兴趣和掌握程度。为了提高学生学习的兴趣及知识的掌握程度,本人就教学中存在的一些问题进行了思考并且提出了一些个人的解决意见。下面分别从教学内容、教学方式、教学对象以及教学实验拓展创新几个方面分别阐述。

一、关于教学方式

以往的高分子化学课程多是采用讲授法[3],这种方法的优点是教师容易控制教学进程,能够使学生在较短时间内系统地掌握科学知识。但是,如果运用不得当,就会出现教师在讲台上激情澎湃,而学生却听得云里雾里的状况,很可能由于听不懂而失去兴趣。所以我们根据授课对象的不同,改变不同的授课方式,通过调整教学方式,使难懂的知识变得易于接受,增加学生的学习兴趣。比如在讲授法的同时适当地加入了讨论教学法、互动教学法等。其中讨论法教学特别适用于对研究生的教学,让学生以小组为单位,围绕最新的高分子前沿知识,查阅相关资料,并布置课后作业,让学生查找与某一知识点相关的前沿科研成果(如RAFT法在材料制备中的应用),做成幻灯片,然后在课上以主题讲座的形式向全体同学汇报、讲解,并回答其他同学的问题。通过主动讲解的方式,把被动思维转化成主动思维。这样既调动了大家的积极性,同时又丰富了大家的知识,使学生在深刻地掌握高分子学科的相关知识的同时,又锻炼了研究生查阅文献和学术报告的能力。互动教学法中,我们会让学生提出一些自己感兴趣的高分子相关问题,然后在课堂讲授中予以回答。比如缓释药剂的释放原理是什么、塑化剂为什么会到饮料中去、饮料瓶是如何成产的等等。学生提出的往往是生活中遇到的实际问题,将这样的问题放到课堂,可以提高学习兴趣,活跃课堂气氛,加深学生对知识的理解。

二、关于教学内容

高分子化学是一门化学类的专业课程,它不仅需要有机化学、物理化学等基础化学专业背景知识,而且内容丰富、知识点众多,理论体系严谨,实践性强。在教学过程中存在知识点众多、反应方程式复杂、反应机理抽象深奥等特点,相对较难理解记忆。尤其是作为选修课的时候,许多同学由于相关的化学背景知识掌握得不扎实,导致难以理解,甚至不理解,造成学习障碍,从而影响学习的兴趣。因此,如何把复杂的机理,例如配位聚合、开环聚合等,通过通俗易懂的方式将知识点深入浅出地传达给学生,是教学改革的关键问题。在实际教学过程中,我们将高分子化学中的反应过程、反应机理、聚合物立体构型等抽象难懂的教学内容,以立体或动画的形式表述出来,实现了聚合反应的“可视化”[4]。以丙烯的配位聚合为例,我们以三维动画的形式来表述,分子式是三维立体的,反应机理是动画的形式一步一步进行的,生动地向学生讲述了从配位到过渡态再到反应终态的过程,最后还用ChemOffice等专业化学软件绘出彩色立体并可以旋转的聚丙烯旋光异构的结构,直观形象地描绘出难以想象的三维立体结构。大量三维立体图、动画、视频等多媒体的综合运用,将高分子化学知识形象逼真地显示在荧屏上,从而多方位刺激学生的感官,达到“刺激-反应-强化”式现代教学方式[5]。这种方式有利于调动学生的学习积极性和提高学习兴趣,加深对知识点的理解,优化教学过程,提高教学质量,提高学生形象思维能力和课堂效率,实现最佳的学习效果。我们还将高分子教学与网络教学相结合,提供给学生相应的文献检索数据库(如CNKI、ISI等)和高分子领域主流杂志(如Macromolecules、Progress in Polymer Science、Polymer、高分子学报等),使学生可以在课堂以外有针对性地选择自己感兴趣的内容,进行深入的学习。尤其对于研究生教学,要强调高分子科学中前沿科学的讲解,注重结合科研的最新成果。高分子科学本身就是一门年轻的学科,随着时代的不断进步,其内容也在不断地发展与完善。如自由基活性聚合机理的提出、配位聚合机理的完善、树枝状聚合物的成功合成、活性可控乳液聚合方法、‘click化学’的出现,极大地丰富了高分子化学的内容。它们不同于经典的高分子化学反应,但又是当今研究的热点。这些新技术的机理往往还不太成熟,很难在近期内系统写入教科书中。所以我们在讲解高分子化学的课程中,要在深化基础知识的前提上,将前沿的科研成果作为实例,融合到教学过程中,从而丰富和活化教学内容,使教学内容始终跟上时代的步伐。总的来讲,学生更爱听一些高分子化学在实际应用方面的知识,所以在讲课中,作者还把自己以前的研究内容,如聚合物纳米微球的聚合方法、聚合物互穿网络、铬系非均相催化乙烯的配位聚合等与所讲知识结合起来,丰富了教学的内容,收到了比较理想的效果。

三、关于教学对象

高分子化学这门课程既对本科生又对研究生开设,但是学习的侧重点会有所不同,所以应采用不同的教学方式,选择不同的教学内容。对于本科教学,我们要抓住基础知识的讲解。初窥门径的学习,最重要的是要有直观的认识,要将知识点尽量讲得生动、具体;注重基础理论部分,同时也要注重开放性思维的培养。对于研究生教学,则应当关注更深层次的理论研究,并将其与所研究课题的内容联系起来,把所学的知识活学活用,理论落实到实际当中去。在正式讲课前,可以让学生对自己的研究方向、研究内容做一个简短的介绍,了解学生研究课题与高分子相关之处,这样在授课中,对于学生的研究课题有益的地方重点讲解,做到有的放矢。比如乳液聚合的讲解。对于本科生,基础地从乳化剂、聚合机理和动力学进行讲解,突出强调了成核机理、聚合场所和乳液聚合的三个阶段这些基础知识点,并以最为常用的醋酸乙烯酯乳液聚合为例(同时还进行了分组实验),与本体自由基聚合进行对比,让学生形象地认识到乳液聚合的特点,特别是乳液聚合可以同时提高聚合速率和聚合度。而对于研究生,有些学生已经在本科阶段学习过该课程,而且学生的接受能力也较本科生好,可以在帮学生梳理上述基础知识后,结合乳液聚合的新进展进行讲解。我们为学生介绍了可控活性乳液聚合,即将可控活性自由基聚合和乳液聚合结合起来,如RAFT乳液聚合、RATRP乳液聚合等;还介绍了以不同材料作为种子,进行的种子乳液聚合制备多种复合材料的方法。

四、关于教学实验拓展创新

高分子化学是高分子科学的基础,是一门以实验为基础的自然科学,但是它的理论部分略显枯燥,让人觉得难以理解,如何把理论与实验相结合,相得益彰,这是我们努力的重点方向。实验部分不仅可以验证聚合理论,理论的学习最终也是要为实验服务。合理引导与启发,更能为学生学习后继高分子课程奠定必要的认识基础。为此,我们在绪论、逐步聚合和连锁聚合等部分的讲述过程中穿插开设了相应的实验。在课程伊始的绪论部分,我们将PE、PP、尼龙6等聚合物工业原料颗粒带进课堂,让学生对聚合物有一个直观的认识,并分别以果冻和淀粉这两种的食物为例,来区别交联和线性聚合物。在逐步聚合部分,让学生分组进行了酚醛树脂的制备实验。以先对简短而又典型的聚合实验,展示缩聚反应的过程,并让不同组,加入不同的苯酚和甲醛配比,来说明凝胶点问题。在连锁聚合讲述过程中,我们插入了醋酸乙烯酯的乳液聚合,结合乳液聚合特点的讲述,使学生在实践中学习,显得更有效率,印象更加深刻。

我们要不断改进教学方法和教学内容,调动学生的积极性,力求学生能掌握知识要点,让学生学得明白,学得透彻。使学生在学习高分子化学课程后,能够融会贯通,指导生产实践和科研创新。