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关键词: 高分子化学 高分子物理 生物功能材料 教学探索
高分子化学和高分子物理是高分子科学相关专业的专业基础课。在专业课程设计中,一般两门课程独立设置,其中各占有48到72学时不等。我校的生物功能材料专业开设了高分子方面的课程,其中高分子化学与物理是该专业的专业基础课。根据该专业特点,生物功能材料涉及领域较广,从无机陶瓷材料到有机高分子材料都有涉及。该专业学生只需掌握有关高分子化学和高分子物理的基本理论知识和应用技能,因此我们开设了高分子化学与物理课程,所设学时为56学时,开设时间安排在二年级下学期,为三年级开设《高分子材料化学》等课程打下一定基础。该课程内容涉及高分子材料的合成与实施方法,高分子材料的结构、性能、成型加工及其应用,是一门多学科交叉、实用性很强的学科。根据该课程具有涵盖内容广,物理化学和有机化学知识运用较多等特点,这样有限的课时设置就给授课带来了一定困难,导致学生在理解和应用本课程知识方面具有一定难度。另外,我校该专业物理化学课程设置在二年级下学期和三年级上学期,其中物理化学反应动力学部分讲授时间较晚,这也给高分子化学与物理的授课带来了一定困难。那么如何在有限的学时内系统地讲授高分子学科基础知识,是本文需要重点探讨的问题。
1.选择教材,合理安排教学内容
受授课学时的限制,我们选用的教材是化学工业出版社出版的《高分子化学与物理基础》,由魏无际等主编。该教材系统地阐述高分子化学与物理的基本概念、基本知识、基本原理和基本测试方法,教材内容全面,难度适中,比较适合生物功能材料专业的教学要求。针对课时较少的现状,我们对教学内容进行了合理安排。对于高分子化学部分,重点讲解高分子的基础概念、缩聚和逐步聚合、自由基聚合、聚合方法、阴离子聚合等内容,自由基共聚合、阳离子聚合、配位聚合等可较简单讲解,聚合物的化学反应章节主要由学生自学。这样既保证了学生能够掌握高分子化学的基本概念及反应,又没有因为课程过难给学生造成学习困难。对课程中的某些内容,例如聚合动力学的推导,在物理化学中化学动力学部分还没讲解的情况下,我们在教学中不要求学生记住所有推导和公式,仅提出聚合动力学基本知识,引导学生自己进行动力学推导。对于高分子物理部分,我们重点讲解高分子的结构、高分子的分子运动、力学状态及其转变,简单讲解高分子固体的基本力学性质、高分子溶液的基本性质章节,对高分子电学、热学和光学的基本性质章节主要由学生自学。这样课程的安排,重点讲解能够加强学生对高分子学科基本知识的掌握;简单讲解能够扩大学生的知识面、引导有科研需求的学生课下加强该部分内容的掌握;自学部分主要为了深化学生对高分子学科知识的理解。重点讲解、简单讲解与学生自学相结合的教学方法,突出了本课程重点、拓宽了学生知识面,克服了高分子学科教学中内容多、概念多、数学推导多等难于克服的难点。
2.理论联系实际,提高学生学习兴趣
高分子化合物广泛存在于日常生活中,如穿着用的化学纤维、自然界存在的棉、麻、丝绸等,食品行业中的蛋白质、淀粉、纤维素,建筑行业中用的涂料、各种高分子管材、胶黏剂、有机玻璃,行驶工具中应用的橡胶、工程塑料、增强纤维等。高分子科学在人们的日常衣、食、住、行中发挥着极其重要的作用,其是一门应用基础型的学科。高分子化学与物理的教学,单纯的讲解很难引起学生的学习兴趣,教学效果不显著。为提高学生学习兴趣,我们在讲解基本知识的同时,注重理论和实际相结合,列举了大量实例。例如讲解缩聚反应时,对涤纶、尼龙等一些重要的缩聚物的生产原理进行了重点讲解,对聚乳酸生物材料进行了系列概述,包括其生产方法、原理和应用等;自由基共聚合部分,讲到聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS树脂)、丁苯橡胶(SBR橡胶)等一些著名共聚物和常见聚烯烃产品及它们的制备原理、主要性能和用途。其中举例聚四氟乙烯(PTFE)用于流量泵、反应釜内衬和搅拌棒外面涂层,聚氯乙烯(PVC)用于各种集成吊顶和各种垃圾袋等。在高分子发展史中,讲授诺贝尔奖成果和获得者的发明典故,例如电高分子的发现、齐格勒-纳塔催化剂的发展,以增强课堂的趣味性;讲述了第二次世界大战期间高分子的发展典故。此外,让学生翻看塑料水杯的材质、衣服标签让学生认识各种标志上一些材质的名称,指出我们的水杯、服装由哪些合成高分子构成,并讨论目前常用的化学纤维名称和聚合原理;通过举例讲解方式,激发学生自主学习兴趣。
3.多媒体与板书教学方法相结合,提高教学质量
高分子化学与物理基础课程知识面广,其涵盖了高分子化学、高分子物理、高分子加工等方面内容。该课程教学信息量大、理论性强,学生理解相对比较困难。因此,我们在教学过程中注意多种教学形式相结合,提高教学质量。课堂主要采用多媒体教学方式,同时辅以板书讲解,取得了不错的教学效果。利用多媒体教学方法既能够将理论的知识直观体现出来,又能够将难于理解的教学内容形象地展示出来,这样可以使学生更容易理解所学内容。例如,在讲解配位聚合时,利用动画演示双金属活性中心机理和单金属活性中心机理中单体分子的插入过程与链增长过程;自由基聚合实施方法中,利用制作动画模拟悬浮聚合和乳液聚合过程中单体的分散过程,高分子物理中拉伸对高分子结晶形态的影响、动态黏弹性模型,等等。通过多媒体的运用,可以使抽象的教学内容具体化,有效提高学生学习的趣味性。多媒体课件也会存在一些缺陷,比如讲课节奏过快,学生难以吸收;教师过于关注幻灯片屏幕,减少了和学生的交流互动,等等。在实际教学过程中,还应注意和板书的有效结合,对重点知识内容采用板书的形式进行讲解,取得了不错的效果。
4.网络教学方法的运用
针对多媒体教学存在讲课节奏过快,学生难以吸收等缺陷和板书教学进度缓慢等特点,对重要章节,我们采取课堂与课下网络教学相配合的方法。网络教学在原来多媒体教学基础上,对教学过程和教学内容提供了全面支持。目前学校构建了一个比较完整的网上教学支撑环境,提供多媒体录播室进行教学视频的录制,最后把课件与录制视频统一上传到网络教学平台。网络教学有许多传统学习方法无可比拟的优点,例如学生学习自主性增强,真正发挥学习的主观能动性,学生学习在时间和空间上少了许多限制,学习的探究性更加深入。另外,网络背景下学生在获取不同的资源时可以进行比较,相互之间取长补短,知识面更广。随着现在网络技术的发展,学生可以在宿舍、教室和学校多媒体教室通过网络对课堂内容进行学习。网络教学方法的运用,大大弥补了课堂多媒体课件存在一些不足,大大提高了教学效率。
5.开展互动式教学,发挥学生的学习主动性
教学是教师和学生的共同行为,学生是课堂的主体,教师是学生学习知识的引导者。目前高校教学方式偏重以教师“教”为主,忽视了学生“学习”的主动性,学生始终处于“被动学习”地位。这样的“被动学习”,导致学生具有学习压力大、心理负担重等特点。针对这一现状,我们采取课堂互动的教学方式,包括师生提问、讨论和学生上讲台相结合的方式进行教学活动,取得了一定效果。比如在下课前教师先提出下一节课的预习内容,提出一些讨论问题,例如在讲述缩聚反应时,提出不同聚合时间获得聚合物分子量是否相同、什么样的单体能够发生缩聚反应、什么样的单体能够获得支化的高分子等问题。让学生通过查阅资料,自己寻找答案,并在下次课堂上让学生进行讨论,然后教师补充。这样既提高了学生的学习思考能力,又增强了学生的学习主动性,提高了学习兴趣。另外,我校为农业院校,虽然学习《高分子化学与物理课程基础》课程的学生是非农业专业,但是部分学生毕业后或许从事涉农相关服务业。考虑到此种情况,我们在授课内容安排上,对目前农业应用的高分子材料和高分子在农业方面的潜在应用进行了讨论,给他们提供了创造性思维。比如在讲自由基聚合章节时,我们就对强吸水树脂的制备现状和发展前景,主要针对其在农业生产中的应用进行了讲述,对高分子薄膜在农业中的应用及带来的“白色污染”与应对措施进行了讨论。通过这样的讨论,我们锻炼了学生分析思考问题的能力,这为学生工作与科学研究的创新思维形成打下了基础,提高了学生的学习积极性和学习兴趣,加深了对本课程的理解。
6.结语
通过对本校生物功能材料专业《高分子化学与物理基础》课程教学中的一些课程设计特点、面临的问题及目前采取的措施进行了总结。《高分子化学与物理基础》虽然是一门专业基础课,但其理论性强、概念抽象难懂,如何让学生在掌握该课程基本理论的同时,调动学生的学习积极性,培养学生的自主学习能力和创新意识,是教学工作中需要不断探索的问题。我们将在总结已有教学经验的基础上,继续对本课程教学方法的改善与创新进行探索,以提高该课程的教学质量。
参考文献:
[1]魏无际,俞强,崔益华.高分子化学与物理基础(第二版).北京:化学工业出版社,2011.
[2]黄海霞.应用化学专业《高分子化学与物理》课程教学探索.广州化工,2013,41(12).
Abstract With the continuous improvement of our demand for foreign exchange and learning, all universities across the country have offered bilingual courses of various courses for their own situations and the actual needs of training talents. School of Material Science and Engineering, Tianjin Polytechnic University has opened many bilingual courses, the "polymer chemistry" is carried out earlier, and it’s a course of more successful bilingual teaching, this paper summarizes the work of this course teaching and some experience in our school, to explore and communicate with colleagues.
Keywords bilingual teaching; Polymer Chemistry; college teaching; teaching experience
?p语教学是高校通过将英语及英文教材以不同比例加入到授课语言及教学内容中的一种授课方式,主要是为强化英语学习、提高学生素质、培养学生追踪科技前沿发展和顺利参与各方面生产、经贸等领域国际交流的能力。[1]双语教学是以提高英语学习效率为目的的,是我国融入世界经济、贸易、文化等活动必须工具;[2]是为培养高水平复合人才、与国际尽快接轨,而在展开的教学革新尝试,目前在全国各省市、各类高校均有尝试。[3]双语教学最初是素质教育和高水平人才培养探索的突破口,目前已成为很多高校走向一流大学、一流学科的必经之路,“育人为本”是双语教学的最终目标。[4]
高校双语教育模式的选择,应从本校的具体情况、学生的英语水平和接受能力几方面出发。循序渐进地增加英语的比例,合理分配中英文教学内容和重点,根据教学的具体情况调整和完善教学安排和方法。通常我国高校的双语课教学有4种开展方式:[5]
(1)渗透型。开始时将少量的适合章节和内容加入课程中,将名词和术语解释作为英文教学必备的环节;逐渐增加英文习题的练习和分析,课后布置学生进行英文原版教材的学习阅读;根据学生的学习效果逐步加大英语在课上的应用比例,最终达到全英文授课的目的。这种模式,适用于学院、系的整体教学安排朝全英文、半英文授课方向发展的高校和学院。
(2)渐进型。是在低年级主要以强化英语能力为主,在高年级逐步开设以英语作为授课语言的专业课。学院或系要统筹安排课程,低年级时加强安排英文能力的提升;高年级开设英文授课专业课。也就是一年级英文课比重大;二年级减少英文课比重,用英文专业课程进行补充;三年级进一步提高双语、英语授课比例;四年级全部采用英文授课。这种与第一种类型的操作方式相似,都是适用于学院、系的整体教学安排都朝全英文、半英文授课方向发展的高校和学院。对学生和学校整体的要求均较高,目前仅有少数高水平大学的个别学院采用了这两种方式。此外还聘请大量外籍教师,保证全英文的学习和生活氛围。
(3)穿插型。基本采用中文为主的授课方式,在掌握专业课内容要的基础上,对学科进展类、概念类的内容,进行英语讲解并布置英文阅读、自学内容;而对于需要重点掌握的知识要英文讲解,且要通过汉语认真解释,并通过习题和练习对知识的学习进行强化。此法容易操作,适应面广,不仅学习了知识,而且介绍了该知识的英文表述,有利于学生发散思维、开拓视野。有的高校以英文为主,只用中文对教学重难点进行强调和解释,这要求教师有熟练的英文口语运用能力和表达能力,也提高了对学生的要求。
(4)选修型。开设全英文授课的专业选修课或非专业选修课,对学生不做强制性要求,可以评自己的兴趣和目标进行自主选择。这种课程的开设,可由母语为英语的外籍教师负责,也可以由英文水平高的普通教师承担,适用于各种类型的高校。
双语教学不是一门课程或某一个教师凭自身的努力可以完成的任务,是需要教学管理及师生共同配合,并结合高校自身的实际情况,进行计划、安排和组织才能达到最佳效果。针对目前国内双语教学的现状,天津工业大学“高分子化学”教学团队面向我校自身特点,制定和适合我校学生的双语教学计划和方案。主要有以下的条件和特点:
1 “高分子化学”双语教学的条件
天津工业大学是以纺织及合成纤维的研究与人才培养为特色的地方性高等院校,材料科学与工程是我校的优势学科,具有很长的历史和较强的研究实力。因而面向相关专业的学生开设双语专业课程,是进一步提高我校人才培养素质和水平的需要,也是延续我校强势学科研究实力、提升研究水平的需要。因而从有机材料类专业的第一门专业课“高分子化学”开始,即开设双语课程有利于使学生及早地接触专业的英语知识,接触到学科的国际前沿,为后续课程双语教学的实施做好铺垫。我校开设“高分子化学”课程双语教学具备一些特定条件。
1.1 教师具有扎实的英语基础
首先从师资力量看,我校从事“高分子化学”课程教学的教师共有6名,全部为具有博士学历的中青年骨干教师。其中1人具有海外留学经历,其他5名教师也都有在海外学习或工作的经历,具有扎实的读写水平和很强的听说能力。教师每年都会在国际高水平期刊上发表数篇研究文献,不断提高自身的研究能力和外文使用能力,保证了“高分子化学”双语课程的教学效果。
1.2 教材具有广泛的认可度
我们所选取的原版参考教材是在国际上广被认可的通用教材,由George Odian编写的Principle of Polymerization,目前已更新到第四版。该教材从知识体系框架的构筑到细节概念的介绍、铺陈都与我们选用的汉语教材――潘祖仁编写的“高分子化学”,有很好的契合,二者相辅相成,因此无论教师备课,还是学生的参考学习都很容易两相对照,平顺推进。
1.3 教学成果有实际需求
天津工业大学是以化学纤维和中空纤维膜为研究侧重的院校,学校各级都很重视科研发展。每个研究室和相应的教师都需求大量的高素质的研究生和助研工作。每学年都会有相当数量的本科生进入到教师研究小组去从事科研工作。接触到实际科研工作的学生更能体会到专业英文及其系统学习的重要性,因而更能认识到双语教学的必不可少。
2 “高分子化学”双语教学的侧重点及办法措施
2.1 专业知识的传授为侧重点
双语教学是以英文为载体,传播专业知识的课程,英文中的词汇、语法等都不是教学重点。但英语能力的确成为制约学生顺利学习的最大困难。“高分子化学”是提供对专业最基本理念和认知的课程,因此学生对该课程的学习效果要求很高。因而对双语教学的感受也不尽相同,首先英语基础好的学生,虽刚开始对英文授课不适应,但经短暂调整和努力就能进入状态,以英文的思维方式理解概念和理论,这对于其后续的课程的双语教学有很大的帮助;英语基础一般的学生,不能完全跟上教学内容,课后要在预习、复习,对照英、汉教材的区别,努力赶上进度;英语基础差的学生,长时间的努力仍跟不上双语教学进程,相当的时间精力花费在自学汉语教材上,英文课程的内容基本不能理解,最终厌学、弃学。总之,问题的最关键症结是,双语“高分子化学”是专业课程而不是英语课程。如果不能够实现顺利传授专业知识的目的,则达不到改革尝试应有的效果。
因而我们提出,我校的“高分子化学”双语课程要牢牢把握专业知识传授为主线,辅助相应的英语表述;使学生尽可能地把握专业知识的前提下,全面了解“高分子化学”知识的脉络和英文描述,为扩大学生的词汇量和知识面尽最大的努力。在课堂的授课过程中,注重使?W生了解不同文化和思维模式下,相同知识和认知的获得的路径不尽相同。使学生通过英文内容的讲授,了解近现代西方创新、科研的模式和方法,从而培养学生与国际接轨的创新能力。这种专业为主、语言为辅的教学理念,使“高分子化学”双语课程成为学生了解学科发展前沿动态的一个媒介。
2.2 教学注重理论与实践相结合
为提高学生对教学内容的理解和掌握程度,我们开设了“高分子实验”和“大型综合实验”等实验课程。为进一步锻炼学生的英文专业知识运用能力,我们要求学生参加国外知名专家的英文专业报告会,并对报告内容进行总结和整理,消化专业知识。不仅提高了学生听说专业英语的能力,也检验了“高分子化学”双语教学的教学效果,另外也为学生打开国际视野提供交流平台,使其认识到双语教育的必要性。
【关键词】高分子化学;能力培养;实践;实验教学
《高分子化学实验》是针对高分子科学相关专业学生编写的一部教材和参考书。在高校开设《高分子化学实验》课程,实现了与专业理论基础课程之间的有机结合,对于巩固学生理论知识和专业技能,提升学生的实验水平和科研能力具有重要的意义。本文将围绕基于实践能力培养的高分子化学实验课程教学展开研究。
1.高分子化学实验教学概述
1.1高分子化学实验课程的重要性
目前,各类高校均有开设《高分子化学实验》课程,该课程多针对年纪较高的本科生开设。《高分子化学实验》是一门具有较强的实践性的课程,而各类高分子化学实验则是该课程开设的实践基础。
通过开设该课程,可以培育材料化学、高分子材料与工程专业等专业学生的实践能力,使学生能够掌握实验技能和研究方法,更对培养学生创新精神具有关键作用。
1.2当前高分子化学实验课程教学现状
目前,国内许多高校《高分子化学实验》课程教学中,普遍存在实验教学缺乏独立性和主动性,对理论教学依附性太强,且实践教学所占比重低于理论教学。具体体现如下几个方面:
其一,从教学内容来看,理论验证性实验较多,而创新型实验、设计型实验以及综合型实验较少。
其二,从实验设置上来看,大多选择陈旧、老套的实验,缺乏现代实验。
其三,从实验教学方式上来看,学生进行的实验项目,多为固定的,学生只需按照实验步骤进行反复实验论证,这种实验教学方式对扎实学生理论知识,培养学生试验基本技能具有一定的积极作用,但不利于调动学生兴趣和激发学生的探索精神,难以使学生通过培养实践能力提升科研能力、解决问题能力和创新能力。
总之,学生通过课程学习能够掌握基本的理论知识和技能,实验操作也较为规范。但存在自主性较差,缺乏知识技能向科研创新能力的转化能力,不能将理论学习与实际应用有机结合。因此,如何在《高分子化学实验》课程中培养学生的创造性、主动性和探索性已成为《高分子化学实验》课程的重要研究课题。下文将基于实践能力培养对《高分子化学实验》课程教学进行探讨。
2. 基于实践能力培养的高分子化学实验课程教学策略研究
2.1学理念上,注重调动学生自身主动性与探索精神
高校应用型人才培养理念下,要求专业课程教学必须实现继承传统教学优势基础上的创新,必须坚持以学生为本,发挥学生的自主性和积极性。《高分子化学实验》作为一门实践性较强的课程,必须坚持学生为本、发挥学生创新性、积极性和主动性的教育理念。
首先,坚持学生主导地位,教师定位于实验指导者角色。在高分子化学实验中,教师的关键作用在于组织学生进行思考和实践。课堂中,教师将自身学生之中,与学生共同思考,让学生成为课堂的主人,便被动为主动。
其次,实验标准及预习报告设计由学生独立进行。高分子实验中,应鼓励学生制定标准。同时,实验前容许学生自主确定实验步骤和预习报告设计。实验中要求学生详细记录实验中遇到的现象和实验数据,并独立对实验中出现的问题等进行分析,碳素解决方法。实验后对本次实验进行点评,总结成功的经验,分析失败的原因。
2.2改革教学内容,增设综合性和设计性实验
教学中,为提升学生实践能力,应强调理论知识与实践技能的有机结合。具体如下:
首先,重编《高分子化学实验》教学大纲及参考书。在新版教学大纲和参考书中引入科研成果,改革实验教学内容。同时,应增设设计性实验、探索性实验和综合性实验,保证教学内容与时俱进,与科研前沿的保持一致。
其次,挑选应用性和综合性强的实验。教学中,应多安排应用性和综合性强的实验,使学生通过亲自参加实验,明确高分子化学实验的重要性所在,并通过参与实验实践获得动手能力和实验技能的提升。
第三,引入研究性和设计性实验。教师应提前告知学生本课程设计的实验内容和实验参考目录。学生可以独立选择实验项目并设计对应的实验可行性方案,经教师批准后方可进行实验。通过引入研究性、设计性实验,可以有效地调动起学生的主动性,激发学生积极进行学习。
2.3健全实验室开放制度配合学生探索性实验
课程学时有限,而实验室是学生《高分子化学实验》课程的重要补充。因此,高校应通过健全实验室开放制度,为学生提供更多的机会进行高分子材料的性能测试与表征等实验内容。一方面,通过开放实验室学生可以依据兴趣进行探索性实验,也可以方便学生之间进行讨论,互助答疑。《高分子化学实验》教师可以适当安排学生分组负责2-3项探索性实验,并可建立对应的课题组群组或网站,为学生与学生之间、学生与教师之间针对探索性项目进行交流。
3.结语
总之,基于实践能力培养的《高分子化学实验》课程教学研究是当前高校高分子相关专业教学的重要研究课题。在明确《高分子化学实验》课程重要性的基础上,立足当前高校《高分子化学实验》的教学现状,从教学理念、教学内容、实验室开放制度等多层面入手,有助于培养学生的实践能力,提升学生的实验技能和科研能力。
【参考文献】
[1]胡建设,周爱娟,王宏光.高分子化学与物理实验教学探索与实践[J].高分子通报,2010,03:70-73
[2]王丽梅.改革高分子化学实验教学培养创新型人才[J].化学工程与装备,2011,01:219-220+216
[3]刘宁,李田,王小丹,刘丰收.《高分子化学实验》课程的教学探讨[J].高分子通报,2011,07:110-112
【作者简介】