前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的大學(xué)高分子化學(xué)主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
關(guān)鍵詞:高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué);“主體”意識;教學(xué)效果
中圖分類號:G642.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1672-1101(2011)03-0085-03
高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是許多院校高分子及相關(guān)專業(yè)學(xué)生的必修課[1]。高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅驗(yàn)證高分子化學(xué)有關(guān)的聚合理論,如果合理引導(dǎo)與啟發(fā),更能為學(xué)生學(xué)習(xí)后繼高分子相關(guān)課程奠定必要的認(rèn)識基礎(chǔ)。如何通過高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)來培養(yǎng)學(xué)生對本專業(yè)的興趣,提高學(xué)生的高分子專業(yè)素養(yǎng),是高分子專業(yè)教學(xué)工作者不斷探索的重點(diǎn)。以前的一些教學(xué)改革的研究,大多側(cè)重于對教學(xué)方式和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn),比如微型化實(shí)驗(yàn)探索[2] 、采用多媒體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)[3]、開設(shè)研究性實(shí)驗(yàn)[4-5]等等,很少涉及到學(xué)生主人翁精神的培養(yǎng)。本文綜合前人的研究,從學(xué)生“主體”意識的培養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置以及教師隊(duì)伍的素質(zhì)三個方面來論述如何提高高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,與同行商榷。
一、讓學(xué)生自覺成為實(shí)驗(yàn)主體,從源頭提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
高分子化學(xué)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)對初入門的學(xué)生仍舊是全新的,通常實(shí)驗(yàn)都是學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)講義預(yù)習(xí),講義中十分詳細(xì)地寫著有關(guān)的實(shí)驗(yàn)配方和操作工藝,學(xué)生只要依照講義“照方抓藥”即可,同樣配方的實(shí)驗(yàn),觀察同樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、得到同樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。一部分學(xué)生糊里糊涂只動手不動腦地完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和結(jié)果沒有給他們留下太深的印象,對學(xué)生觀察能力、分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新意識的培養(yǎng)作用不大,甚至實(shí)驗(yàn)的基本目的也難以在學(xué)生頭腦中留下深刻印象。有的學(xué)生甚至?xí)a(chǎn)生惰性,對實(shí)驗(yàn)采取敷衍的態(tài)度。因此,提高學(xué)生對高分子實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣,變“他要我學(xué)”為“我要學(xué)”,激發(fā)學(xué)生去了解、學(xué)習(xí)、探索高分子化學(xué)的學(xué)科領(lǐng)域。
21世紀(jì)的大學(xué)生,大多是“90”后,個性張揚(yáng)、自我另類。要想培養(yǎng)這樣的學(xué)生從了解高分子化學(xué)基礎(chǔ)理論――了解高分子材料的應(yīng)用――熱愛高分子化學(xué)學(xué)科――學(xué)習(xí)高分子化學(xué)的主動性――對高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣很不容易,因此,必須從源頭開始引導(dǎo)。
(一)開展實(shí)驗(yàn)動員
在學(xué)生開始做高分子實(shí)驗(yàn)以前,專門安排一定的時間進(jìn)行高分子實(shí)驗(yàn)的動員會。借助現(xiàn)代教學(xué)手段,把實(shí)驗(yàn)視頻、動畫、圖片、圖表和實(shí)物投影等有機(jī)地結(jié)合起來,形象生動,讓學(xué)生對高分子實(shí)驗(yàn)有一個感官上愉悅的認(rèn)識,從而對自己動手做實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生期待。
(二)提高對實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的要求
通常實(shí)驗(yàn)都是學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)講義預(yù)習(xí),很多時候?qū)W生只是充當(dāng) “復(fù)印機(jī)”,將講義中有關(guān)的實(shí)驗(yàn)配方和操作工藝照抄照搬到實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告上。至于實(shí)驗(yàn)的機(jī)理是什么,涉及到哪些高分子化學(xué)理論,實(shí)驗(yàn)中所用到的藥品哪些是中間體,哪些是引發(fā)劑,哪些是分散劑和乳化劑,為什么用這種中間體、引發(fā)劑、分散劑,實(shí)驗(yàn)采用哪一種實(shí)施方法,還可以有哪些方法等等,大部分學(xué)生感到茫然無措。因此,在實(shí)驗(yàn)開始前要求學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,通過自己的思考,運(yùn)用所學(xué)理論知識或搜集的信息、文獻(xiàn)資料寫出實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告。這樣寫出來的預(yù)習(xí)報(bào)告每一本都不一樣,學(xué)生就會有一種創(chuàng)造“自己的”實(shí)驗(yàn)的感覺。
(三)保證學(xué)生單獨(dú)完成實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)時,要求學(xué)生按自己設(shè)計(jì)的預(yù)習(xí)報(bào)告進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索,如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對照假設(shè)分析歸納,完善實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在條件允許情況下,應(yīng)盡量安排學(xué)生一人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并且每人保管一套實(shí)驗(yàn)儀器。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室擁有自己的實(shí)驗(yàn)臺和實(shí)驗(yàn)儀器,很符合“90后”自我的特點(diǎn),能夠激發(fā)學(xué)生的責(zé)任心,大大提高學(xué)生的主人翁精神。
(四)總結(jié)評價(jià)
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,教師先對實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行分類點(diǎn)評,有代表性的交流實(shí)驗(yàn)探索過程,總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn),分析失敗原因。最后教師對本堂實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行較為全面的評價(jià),并對實(shí)驗(yàn)效果比較好的同學(xué)給予肯定,推廣經(jīng)驗(yàn)。自己的努力得到老師積極地評價(jià)后,學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的興趣自然就會大增。
因此,讓學(xué)生成為高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的主體,使學(xué)生對高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣,對學(xué)生觀察能力、分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新意識的培養(yǎng)都很有益處。
二、設(shè)置合理的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅可以驗(yàn)證高分子化學(xué)有關(guān)的聚合理論,合理引導(dǎo)與啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,更能為學(xué)生學(xué)習(xí)后繼高分子課程奠定必要的認(rèn)識基礎(chǔ)。但是,學(xué)生完成大量的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)后,常見的高分子合成實(shí)驗(yàn),由于缺乏新的操作和技能,加之聚合反應(yīng)耗時較長,如自由基溶液聚合搭好裝置,加料后通常反應(yīng)3小時以上,學(xué)生在等待的過程中覺得沒意思,不利于啟發(fā)學(xué)生的思維和創(chuàng)新意識,不利于調(diào)動和發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。因此,合理設(shè)置高分子實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容是維持學(xué)生興趣的另一個重要方面。
(一)合理的實(shí)驗(yàn)體系的安排
對于高分子化學(xué)專業(yè)的新生來說,高分子實(shí)驗(yàn)起著聯(lián)系理論和實(shí)際生產(chǎn)的橋梁的作用。本著這一宗旨,在課程的設(shè)計(jì)上,既要注重基礎(chǔ),又要有所提高和創(chuàng)新。在本學(xué)院的課程體系中,既包含了驗(yàn)證性質(zhì)的高分子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),又包括了提高層次的高分子綜合實(shí)驗(yàn)課,還開設(shè)研究性質(zhì)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。有利于學(xué)生循序漸進(jìn),逐漸提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
(二)豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
常見的高分子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)都是學(xué)生依照講義上的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行,照單下藥,同樣配方的實(shí)驗(yàn),觀察同樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、得到同樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,這不利于提高學(xué)生的積極性,甚至于部分性急的學(xué)生不耐煩,創(chuàng)造條件導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。因此,用研究性實(shí)驗(yàn)替代基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是一個很好的方法。讓學(xué)生把基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)做成研究性實(shí)驗(yàn),即同時做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)分別完成不同配方的實(shí)驗(yàn),然后對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較分析。一方面,由于實(shí)驗(yàn)條件的變化會產(chǎn)生不同的結(jié)果,引發(fā)了學(xué)生的好奇心,他們在實(shí)驗(yàn)過程中能夠應(yīng)用已學(xué)理論知識對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析,對實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測,可以幫助學(xué)生更深入的理解理論知識;另一方面,幾個學(xué)生進(jìn)行不同實(shí)驗(yàn)條件的探索、對比和總結(jié),可以提高他們的協(xié)作精神,培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力和科學(xué)研究的探索精神。
(三)增加實(shí)驗(yàn)的趣味性和創(chuàng)意性
很多學(xué)生都覺得做化學(xué)實(shí)驗(yàn)比較枯燥,特別是高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)時間比較長,過程變化慢,學(xué)生難以產(chǎn)生興趣??梢試L試在這方面加以改進(jìn),在實(shí)驗(yàn)前讓學(xué)生準(zhǔn)備一些精美的樹葉或準(zhǔn)備幾張自己的小畫片、小照片,實(shí)驗(yàn)合成出聚甲基丙烯酸甲酯低聚體后加入少量顏料,調(diào)成一定顏色的透明漿料,然后讓學(xué)生將準(zhǔn)備好的樹葉或小畫(照)片放到模具中,倒人預(yù)聚合產(chǎn)物進(jìn)行灌漿、加熱后聚合處理,脫模后就得到一個自制的美麗畫框。這樣就可以使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)有了美的感覺,覺得做實(shí)驗(yàn)是一種樂趣了。
三、提高教師隊(duì)伍的專業(yè)素養(yǎng)
一個好的專業(yè)教師必須具備很多優(yōu)秀的品質(zhì),但是專業(yè)素養(yǎng)無疑是其中最重要的品質(zhì),因此提高高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,需要提高教師隊(duì)伍的專業(yè)素養(yǎng)。
(一)提高教師的專業(yè)素養(yǎng)
開展研究性基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以及研究性實(shí)驗(yàn),需要學(xué)生查閱大量的文獻(xiàn)資料,然后擬出實(shí)驗(yàn)方案,根據(jù)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這就對教師的知識背景有更高的要求。一方面需要實(shí)驗(yàn)技能和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教授等高職稱的教師進(jìn)實(shí)驗(yàn)室擔(dān)任學(xué)生實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)教師,提高指導(dǎo)層次;另一方面也需要較低職稱的教師了解高分子實(shí)驗(yàn)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢,提升自身實(shí)驗(yàn)素養(yǎng),提高教學(xué)效果。
(二)改進(jìn)教學(xué)方法
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段上可以采用多媒體、網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)手段代替?zhèn)鹘y(tǒng)的黑板教學(xué),讓學(xué)生更有效地利用資源,充分提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。在學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的過程中,教師應(yīng)該融入到學(xué)生中間去,進(jìn)行一對一的指導(dǎo),這樣不僅有利于教師了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況,更有利于增進(jìn)學(xué)生和教師之間的關(guān)系,提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和積極性。
教師深入研究高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn),廣泛聯(lián)想,積極引導(dǎo),不斷豐富實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵,會極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)潛能,收到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。
因此,讓學(xué)生自覺地成為實(shí)驗(yàn)主體,合理地設(shè)置高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容,以及提升教師隊(duì)伍的專業(yè)素養(yǎng),對于提高高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果有很大的促進(jìn)作用。
參考文獻(xiàn):
[1] 何衛(wèi)東.高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].合肥:中國科技大學(xué)出版社,2003:65-68.
[2] 李青山.王雅珍,富彥珍,等.微型高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的探索[J].高分子材料科學(xué)與工程,1990,15(2):172-173.
[3] 李麗.多媒體在高分子教學(xué)中的應(yīng)用[J].高分子通報(bào),2006(2):64-69.
關(guān)鍵詞:高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn);改革;實(shí)踐
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-9324(2012)05-0024-02
高分子化學(xué)是嘉興學(xué)院材料與紡織工程學(xué)院高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生的核心基礎(chǔ)課程,它是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。通過實(shí)驗(yàn)課的教學(xué),不僅能加深學(xué)生對理論知識的理解,培養(yǎng)學(xué)生熟練的實(shí)驗(yàn)操作,還可通過安裝實(shí)驗(yàn)裝置、觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,培養(yǎng)學(xué)生動手能力,進(jìn)而分析現(xiàn)象、解決問題,最終提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。由于本專業(yè)設(shè)立僅有5年時間,高分子化學(xué)專業(yè)課程的開設(shè)也只有短短的3個學(xué)年,由于教學(xué)經(jīng)驗(yàn)有限及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的延遲,所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)一般都是一些典型的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)(如甲基丙烯酸甲酯的本體聚合、醋酸乙烯酯的乳液聚合等),學(xué)生往往不用動腦思考,只要按照標(biāo)準(zhǔn)步驟動手完成實(shí)驗(yàn)即可?;A(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)技能和熟悉實(shí)驗(yàn)儀器的操作,但是,往往難以培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力,更不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)及學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的提高。等到學(xué)生到大四做畢業(yè)論文時,問題也暴露出來:缺乏思考問題、解決問題的能力,實(shí)驗(yàn)意識沒體現(xiàn)出來。經(jīng)初步調(diào)研論證,結(jié)合本校實(shí)際情況,我們確定選擇即將開展高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的高材09、10級學(xué)生作為這次實(shí)踐教學(xué)改革的試點(diǎn),有計(jì)劃、有步驟地進(jìn)行高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革探索與實(shí)踐。
一、讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作,珍惜實(shí)驗(yàn)教學(xué),提高學(xué)生動手能力
實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備工作是實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的保證。尤其是高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)前有大量實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作,包括實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備調(diào)試、檢修工作;所需玻璃器皿的清洗工作,化學(xué)試劑的配制,如單體、引發(fā)劑的精制,溶液的配制等。這些工作都由實(shí)驗(yàn)老師來承擔(dān),學(xué)生不了解實(shí)驗(yàn)的順利開展凝聚著實(shí)驗(yàn)老師的大量勞動,所以,往往不珍惜實(shí)驗(yàn)過程。在已開展高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的09級同學(xué)中,我們讓學(xué)生適當(dāng)參與實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作,如玻璃儀器的清洗,做過高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的人都知道,殘留高分子物質(zhì)的玻璃儀器難以清洗,同學(xué)在清洗玻璃儀器的過程中,既珍惜實(shí)驗(yàn)過程,又能初步了解高分子的性質(zhì);甲基丙烯酸甲酯單體的蒸餾,在甲基丙烯酸甲酯溶液中往往加入微量的阻聚劑,以避免溶液在儲存、運(yùn)輸?shù)倪^程中發(fā)生聚合,所以為了縮短實(shí)驗(yàn)時間,提高反應(yīng)效率,實(shí)驗(yàn)前學(xué)生在實(shí)驗(yàn)老師的指導(dǎo)下采用蒸餾的方式對單體進(jìn)行提純,加深理論課程中關(guān)于阻聚劑的理解。通過參與實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作,同學(xué)們懂得實(shí)驗(yàn)的成功不僅取決于實(shí)驗(yàn)過程,與實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作也密不可分,從而更加珍惜實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程,珍惜自己的實(shí)驗(yàn)成果。更重要的是,實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作又加深了對理論知識的理解。
二、結(jié)合嘉興學(xué)院高分子材料與工程專業(yè)特點(diǎn)及實(shí)際情況,改革優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,著重培養(yǎng)學(xué)生思考問題、解決問題的能力及團(tuán)隊(duì)精神
高分子化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容主要是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。通過無機(jī)及分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)及物理化學(xué)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),已使學(xué)生掌握了基本儀器設(shè)備的使用和相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作。因此,在專業(yè)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,過多地開設(shè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),不利于學(xué)生思考問題和解決問題能力的培養(yǎng),不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此,必須對高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行改革,主要包括:①基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的改進(jìn),鞏固及培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)理論與操作技能。如聚甲基丙烯酸甲酯的制備,學(xué)生可根據(jù)興趣選擇懸浮聚合或本體聚合,確定實(shí)驗(yàn)所需儀器設(shè)備及藥品。在實(shí)驗(yàn)過程中,不同聚合方法有不同的實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)。如,本體聚合分為三階段進(jìn)行,不同階段溫度不同,關(guān)鍵在于第一階段轉(zhuǎn)化率的控制,避免出現(xiàn)爆聚,反應(yīng)時間相對較長,最終的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品為板材;而懸浮聚合實(shí)質(zhì)也是本體聚合,但由于分散介質(zhì)的加入可以很好地進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱,避免爆聚現(xiàn)象的發(fā)生,攪拌速度是控制實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵,聚合時間相對較短,最終的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品為球狀小珠。同學(xué)之間對各自的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、產(chǎn)品外觀、產(chǎn)品性狀等進(jìn)行熱烈討論,從而加深對于聚合方法的理解。②強(qiáng)化設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力。開設(shè)具有工程特色的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,如聚醋酸乙烯酯乳液聚合實(shí)驗(yàn),擴(kuò)展為一組設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn):從單體精制、引發(fā)劑精制、乳化劑的選擇與用量、到動態(tài)光散射法測定乳膠粒尺寸、穩(wěn)定性的測定,最后在將其配制成乳膠漆,測定涂層性能與乳膠粒尺寸之間的關(guān)系。學(xué)生通過對整個材料制備及使用過程的全程跟蹤,掌握結(jié)構(gòu)、性能與合成之間密切聯(lián)系,充分發(fā)揮學(xué)生的主動性、積極性、創(chuàng)造性,提高學(xué)生的工程能力,有利于引導(dǎo)學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的科學(xué)研究,培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念。③適當(dāng)增加科研性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神,增強(qiáng)對本專業(yè)的了解與熱愛。為進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力及參與科研的積極性,浙江省設(shè)立了大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目,嘉興學(xué)院每年也設(shè)立大學(xué)生研究訓(xùn)練(SRT)計(jì)劃,本專業(yè)大部分09級的學(xué)生都參與到科研性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目研究中。學(xué)生們呈現(xiàn)出前所未有的申報(bào)熱情,他們自愿組成實(shí)驗(yàn)小組、每組成員3~5人,分工明確,團(tuán)結(jié)合作。如作者本人就指導(dǎo)了一項(xiàng)浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目的研究,團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人由08級同學(xué)擔(dān)任,主要成員為09級同學(xué)。項(xiàng)目開展之初,主要由08級同學(xué)設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn),09級同學(xué)從旁學(xué)習(xí)并輔助完成實(shí)驗(yàn),項(xiàng)目進(jìn)行中期,09級同學(xué)已掌握實(shí)驗(yàn)方法與手段,具備獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?8級同學(xué)的主要精力可放在考研復(fù)習(xí)上面,順利完成新老接替的工作,培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。同時,學(xué)生更多地接觸到高新技術(shù)和應(yīng)用技術(shù),開闊思路與視野,增強(qiáng)他們對于本專業(yè)的了解與熱愛。
④增加經(jīng)典驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的趣味性,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。很多同學(xué)剛上大學(xué)的時候,嚴(yán)重缺乏對高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)的了解,因此對于學(xué)習(xí)沒有興趣,甚至有些學(xué)生想要轉(zhuǎn)專業(yè)。為了培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,我們將一些經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與我們?nèi)粘I蠲芮新?lián)系起來,增加實(shí)驗(yàn)的趣味性和實(shí)用性。如,制備有機(jī)玻璃板前,讓學(xué)生們準(zhǔn)備一些干花、干樹葉或大頭貼,在注模過程中放入其中,等產(chǎn)品成型后,美感十足的玻璃板就制成了,學(xué)生們非常有成就感,同時提高了對于高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。
三、完善實(shí)驗(yàn)考核制度,全面反映學(xué)生實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)
我們進(jìn)一步細(xì)化與完善了實(shí)驗(yàn)的考核方式,使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)均得到不同程度的體現(xiàn)。以往我們只根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告來評定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績,學(xué)生在整個實(shí)驗(yàn)過程中的預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)裝置的安裝、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的清洗、實(shí)驗(yàn)室的清掃等工作都不能得到體現(xiàn),缺乏客觀、公正、全面的實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制。因此,我們借鑒比較傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的考核機(jī)制,將實(shí)驗(yàn)成績的評定細(xì)化:預(yù)習(xí)報(bào)告20分,實(shí)驗(yàn)著裝10分,實(shí)驗(yàn)裝置20分,操作規(guī)范20分,實(shí)驗(yàn)結(jié)果20分,衛(wèi)生情況10分。將實(shí)驗(yàn)成績的評定標(biāo)準(zhǔn)公布給學(xué)生,加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)規(guī)范觀念,從實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)開始直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束清掃實(shí)驗(yàn)室的整個實(shí)驗(yàn)過程都能認(rèn)真完成,從而改善學(xué)生不注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的現(xiàn)象,增加了學(xué)生的主觀能動性。
四、建設(shè)實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)站,有助于學(xué)生的課前預(yù)習(xí),提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性
在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)前,教師要詳細(xì)地講解實(shí)驗(yàn)原理、方法、步驟、儀器使用、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等,甚至要把實(shí)驗(yàn)從頭到尾演示一遍,讓學(xué)生看得清清楚楚,學(xué)生完全不用預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn),也不用思考問題,這樣就造成了學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的忽視。在理論教學(xué)中,多采用先進(jìn)的多媒體教學(xué)手段,但在嘉興學(xué)院大部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,還沒有利用多媒體的教學(xué)模式。而多媒體的生動性、可重復(fù)性可以讓學(xué)生直觀感受實(shí)驗(yàn)操作,可以很好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)。因此,我們正逐步建設(shè)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)站,初步將實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)大綱、講義等內(nèi)容放到網(wǎng)站上。編制實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件,如實(shí)驗(yàn)過程所涉及的基本儀器、基本操作、基本裝置、注意事項(xiàng)等。實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)站的建成,方便學(xué)生的課前預(yù)習(xí),提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。為了進(jìn)一步完善課程網(wǎng)站的建設(shè),我們還擬采用Flash演示等手段,幫助學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)步驟,了解注意事項(xiàng)。目前,實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)絡(luò)的正在逐步建設(shè)與完善中。
參考文獻(xiàn):
[1]余兆菊.高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2010,(8):118-119.
[2]宋麗娜.淺談高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版),2009,(9):233-234.
[3]祖立武,張小舟,王雅珍.高分子化學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐[J].高師理科學(xué)刊,2007,(27):94-96.
[4]張巧玲,劉有智,杜栓麗,王香梅.高分子實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的幾點(diǎn)探索[J].高分子通報(bào),2010,(7):107-110.
論文摘要:高分子化學(xué)是研究高分子化合物的合成、化學(xué)反應(yīng)、物理化學(xué)、物理、加工成型、應(yīng)用等方面的一門新興的綜合性學(xué)科。那么,高分子化學(xué)具體內(nèi)容及高分子與生活、高科技的發(fā)展關(guān)系如何呢?以下作簡單介紹。
人類從一開始即與高分子有密切關(guān)系,自然界的動植物包括人體本身,就是以高分子為主要成分而構(gòu)成的,這些高分子早已被用作原料來制造生產(chǎn)工具和生活資料。人類的主要食物如淀粉、蛋白質(zhì)等,也都是高分子。只是到了工業(yè)上大量合成高分子并得到重要應(yīng)用以后,這些人工合成的化合物,才取得高分子化合物這個名稱。但提到合成高分子材料(聚合物)的應(yīng)用與發(fā)展,人們在想到它們極大地方便我們的生活的同時,很多人會想到“白色污染”,甚至將水污染、大氣污染等各種環(huán)境問題的產(chǎn)生怪罪于高分子,這說明他們對高分子并不十分了解。當(dāng)今社會高分子的功用無處不在,而人們認(rèn)識高分子時,往往忽略了它帶給人類生活的巨大變化和種種利益,不了解它為人類文明做出的貢獻(xiàn)是巨大的。
一、高分子化學(xué)的內(nèi)涵
1.何為高分子化學(xué)
顧名思義,高分子就是相對分子質(zhì)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(jié)構(gòu)上由重復(fù)單元(低分子化合物—單體)連接而成的高相對分子質(zhì)量化合物。高分子的相對分子質(zhì)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(zhì)量較低的高分子化合物叫低聚物。高分子化學(xué)作為化學(xué)的一個分支,同樣也是從事制造和研究分子的科學(xué),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(guī)律重復(fù)地連接成具有成千上萬甚至上百萬質(zhì)量的、最大伸直長度可達(dá)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(zhì)量與高強(qiáng)度
相對分子質(zhì)量和物質(zhì)的性質(zhì)是密切相關(guān)的,是決定物質(zhì)性質(zhì)的一個重要因素。只有相對分子質(zhì)量高的化合物才有一定的機(jī)械力學(xué)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(jī)械力學(xué)性能因而也有極大的區(qū)別。
3.高分子科學(xué)的主要內(nèi)容
既然高分子化學(xué)是制造和研究大分子的科學(xué),對大分子的反應(yīng)和方法的研究,顯然是高分子化學(xué)最基本的研究內(nèi)容。高分子科學(xué)不僅是研究化學(xué)問題,也是一門系統(tǒng)的科學(xué)。高分子科學(xué)的主要內(nèi)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(yīng)的研究。高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系。不同性質(zhì)的高分子,其結(jié)構(gòu)必然是不同的。為了得到不同性質(zhì)的高分子,就要去合成具有特殊結(jié)構(gòu)的高分子。
二、高分子材料化學(xué)的應(yīng)用
材料是人類社會文明發(fā)展階段的標(biāo)志,是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。它是指經(jīng)過某種加工,具有一定結(jié)構(gòu)、組分和性能,并可應(yīng)用于一定用途的物質(zhì)。上世紀(jì)半導(dǎo)體硅、高集成芯片、高分子材料的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用,把人類由工業(yè)社會推向信息和知識經(jīng)濟(jì)社會。可以說某一種新材料的問世及其應(yīng)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(biāo)志。如果說現(xiàn)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(diǎn)也不過分的。高分子化合物的最主要的應(yīng)用是以高分子材料的形式出現(xiàn)的,高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統(tǒng)合成材料,另外許多精細(xì)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(qiáng)度大,如汽車零部件、保險(xiǎn)杠、洗衣機(jī)內(nèi)的滾筒、電器的外殼等。
第二,纖維:人們開發(fā)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(chǎn)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(zhì)都受到很大的限制,于是科學(xué)家們不斷開發(fā)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(xì)化工:比如使得我們的世界變得豐富多彩的各種涂料產(chǎn)品,如家具漆、內(nèi)外墻乳膠漆、汽車漆、飛機(jī)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(yī)用膠、結(jié)構(gòu)膠等黏合劑,以及各種吸水樹脂等都是高分子產(chǎn)品。
三、高分子化學(xué)與高科技的結(jié)合
當(dāng)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(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。自從合成有機(jī)高分子材料的那一天起,人們始終在不斷地研究、開發(fā)性能更優(yōu)異、應(yīng)用更廣泛的新型材料,來滿足計(jì)算機(jī)、光導(dǎo)纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機(jī)械工業(yè)等尖端技術(shù)發(fā)展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發(fā)展,出現(xiàn)了許多產(chǎn)量低、價(jià)格高、性能優(yōu)異的新型高分子材料。
隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,許多具有特殊功能的高分子材料也不斷涌現(xiàn)出來,如分離材料、光電材料、磁性材料、生物醫(yī)用材料、光敏材料、非線性光學(xué)材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活躍的領(lǐng)域,下面簡單介紹特種高分子材料:功能高分子是指當(dāng)有外部刺激時,能通過化學(xué)或物理的方法做出相應(yīng)反應(yīng)的高分子材料;高性能高分子則是對外力有特別強(qiáng)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(xué)、化學(xué)性質(zhì)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(xué)纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑)的范疇。
第一,力學(xué)功能材料:強(qiáng)化功能材料,如超高強(qiáng)材料、高結(jié)晶材料等;)彈性功能材料,如熱塑性彈性體等。
第二,化學(xué)功能材料:分離功能材料,如分離膜、離子交換樹脂、高分子絡(luò)合物等;反應(yīng)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(yīng)器等。
第三,生物化學(xué)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(nóng)藥等;生物分解材料,如可降解性高分子材料等。
可以預(yù)計(jì),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(fā)展的主要方向。
四、高分子化學(xué)的可持續(xù)發(fā)展
研究高分子合成材料的環(huán)境同化,增加循環(huán)使用和再生使用,減少對環(huán)境的污染乃至用高分子合成材料治理環(huán)境污染,也是21世紀(jì)中高分子材料能否得到長足發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。比如利用植物或微生物進(jìn)行有實(shí)用價(jià)值的高分子的合成,在環(huán)境友好的水或二氧化碳等化學(xué)介質(zhì)中進(jìn)行化學(xué)合成,探索用前面提到的化學(xué)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(tài)的相互作用,達(dá)到高分子材料與生態(tài)環(huán)境的和諧等。顯然這些都是屬于21世紀(jì)應(yīng)當(dāng)開展的綠色化學(xué)過程和材料的研究范疇。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:高分子材料;高分子化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué)
高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高分子化學(xué)課程教學(xué)的一種最有效的實(shí)踐教學(xué)形式,它可以幫助和促進(jìn)學(xué)生課堂理論知識的學(xué)習(xí)與消化,建立和鞏固高分子化學(xué)基本概念和理論,獲取高分子化學(xué)知識,培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)和操作技能。我國著名化學(xué)家戴安邦指出:“只傳授化學(xué)知識和技術(shù)的化學(xué)教育是片面的,全面的化學(xué)教育要求既傳授化學(xué)知識和技巧,又訓(xùn)練科學(xué)方法與思維,還培養(yǎng)科學(xué)精神和品德,學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中是學(xué)習(xí)的主體,在教師指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),訓(xùn)練用實(shí)驗(yàn)解決化學(xué)問題,使各項(xiàng)智力皆得到發(fā)展”。這番話指出了開設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的深刻內(nèi)涵和重要價(jià)值。2004年國家教育部頒布的《普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作水平評估方案》在評估指標(biāo)的二級指標(biāo)“實(shí)踐教學(xué)”中,從“實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與體系,綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課的比例及效果,實(shí)驗(yàn)室開放”三個方面明確了實(shí)踐教學(xué)改革和發(fā)展的方向。近幾年高校的化學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革取得了令人矚目的成果。高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)是很多高校在近年來新開設(shè)的專業(yè),在實(shí)驗(yàn)教學(xué)與改革方面的成果積累較少,尤其高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用陳舊的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法依然居多。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn),目前國內(nèi)高校高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)依然不同程度地存在一些問題。
一、高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀剖析
1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和內(nèi)容欠爭理
多數(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)附屬于理論教學(xué),沒有單獨(dú)設(shè)課和單獨(dú)考核,實(shí)驗(yàn)課時相對較少雖然有些高校高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)獨(dú)立設(shè)課,但僅作為考查課。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中傳統(tǒng)的、陳舊的實(shí)驗(yàn)較多,而體現(xiàn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展成果的實(shí)驗(yàn)很少認(rèn)知性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)所占的比理偏高,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的綜合性、設(shè)計(jì)性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)偏少,而且實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)偏重于理論,突出高分子材料應(yīng)用性特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)太少,不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念。
2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法單一
學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)講義預(yù)習(xí),然后進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)前教師把實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、儀器使用方法、測試方法、實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)記錄表格及數(shù)據(jù)處理方法等進(jìn)行詳細(xì)的集中講解。學(xué)生只需按教師指導(dǎo)的過程按部就班或者依照講義“照方抓藥”,就可以完成一個實(shí)驗(yàn)。一部分學(xué)生糊里糊涂地來到實(shí)驗(yàn)室,只動手不動腦地完成實(shí)驗(yàn),然后又迷迷糊糊地離開實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和結(jié)果沒有給他們留下太深的印象,對學(xué)生觀察能力、分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新意識的培養(yǎng)都很不夠。這種統(tǒng)一模式、統(tǒng)一要求、齊步走的教學(xué)方法,一方面造成了學(xué)生對教師的過分依賴,另一方面抑制了學(xué)生個性思維的發(fā)展和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
3.實(shí)驗(yàn)?zāi)蹖W(xué)手段落后
在現(xiàn)代信息技術(shù)迅速發(fā)展的今天,雖然網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)在理論教學(xué)中得到了普遍應(yīng)用,但虛擬、仿真等實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段未能在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中推廣應(yīng)用。這樣對于一些耗費(fèi)過高、時間過長、毒性過大、危險(xiǎn)性過高的實(shí)驗(yàn),只能最低限度地開設(shè),且開設(shè)過程中費(fèi)用大和危險(xiǎn)性高,導(dǎo)致學(xué)生對此類重要實(shí)驗(yàn)缺乏足夠的認(rèn)知和感受的機(jī)會。
二、新教學(xué)模塊的實(shí)踐性探索與成效
針對目前國內(nèi)高校高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的一些問題,借鑒其他化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的優(yōu)秀成果,提出了基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的三個高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊體系,并在每個模塊中結(jié)合常熟理工學(xué)院教師的科研成果引入_些新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,采用開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)新的體系和教學(xué)方法在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和工程實(shí)踐能力方面起到了較好的效果。
1.基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊
基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)?zāi)K構(gòu)建的目的著重建立高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)與相關(guān)基礎(chǔ)理論知識之間的有機(jī)聯(lián)系。培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全意識、清潔衛(wèi)生習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度。訓(xùn)練學(xué)生掌握熟練規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作技能和技巧,為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊的實(shí)施打下良好的基礎(chǔ)。
基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)?zāi)K的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)在課時總量的40%~50%為宜,課時數(shù)約30學(xué)時,開設(shè)8~10個實(shí)驗(yàn)。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)涉及到高分子化學(xué)反應(yīng)機(jī)理,如自由基、陰離子,陽離子等連鎖反應(yīng)機(jī)理,縮聚、基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合等逐步反應(yīng)機(jī)理,開環(huán)聚合反應(yīng)機(jī)理等。在實(shí)驗(yàn)實(shí)施方法方面涉及到本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合、熔融縮聚、界面縮聚等。如設(shè)計(jì)膨脹計(jì)發(fā)測定苯乙烯本體聚合動力學(xué)實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生直觀感受到了誘導(dǎo)期概念、聚合過程體積減小的現(xiàn)象以及聚合物溶液的粘性特征等非常重要的高分子化學(xué)理論知識。設(shè)計(jì)過硫酸鉀引發(fā)甲基丙烯酸甲酯自乳化聚合實(shí)驗(yàn),除讓學(xué)生明確了乳液聚合的基本原理外,還了解到了聚合物大分子鏈端基的重要作用。設(shè)計(jì)己二酰氯和己二胺界面縮聚實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生深入理解了界面縮聚的概念和聚合物的可紡成纖性能等主要高分子知識。通過設(shè)計(jì)一些自由基、陰離子、陽離子等連鎖反應(yīng)機(jī)理的實(shí)驗(yàn),使學(xué)生進(jìn)一步掌握了活性中心的概念,同時在實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)知了這些引發(fā)劑的活性、安全使用和貯存事項(xiàng)。
2.綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊
綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊旨在培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的實(shí)際動手能力,自主設(shè)計(jì)和分析解決問題的能力。本實(shí)驗(yàn)?zāi)K是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的較高層次,注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)的自主設(shè)計(jì)性和綜合性。
教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)在課時總量的20%~25%為宜,課時數(shù)約15學(xué)時,開設(shè)2~3個實(shí)驗(yàn)。本教學(xué)模塊的特點(diǎn)之一是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綜合性,可以將同一門課的幾個實(shí)驗(yàn),或者是幾門課的實(shí)驗(yàn)組合在一起,形成一個大實(shí)驗(yàn)。本教學(xué)模塊的特點(diǎn)之二是實(shí)驗(yàn)方案的靈活性和設(shè)計(jì)性,側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)的意識和良好習(xí)慣。例如關(guān)于高分子合成實(shí)驗(yàn)先確定好采用的聚合機(jī)理和聚合方法,在原材料配方組成、引發(fā)劑種類及用量、合成溫度等工藝條件方面給出一個大致的框架,然后讓學(xué)生在所給的框架內(nèi)進(jìn)行自行設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)。譬如懸浮法制備聚苯乙烯珠粒實(shí)驗(yàn),水的用量范圍為苯乙烯質(zhì)量的100%~200%、分散劑為磷酸鈣或聚乙烯醇兩種、引發(fā)劑過氧化二苯甲酰用量為苯乙烯質(zhì)量的0.2%~1.0%、反應(yīng)溫度設(shè)定在75℃~85℃范圍等。學(xué)生通過自行設(shè)計(jì)的方案實(shí)施實(shí)驗(yàn)獲得了不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,通過對不同組之間實(shí)驗(yàn)結(jié)果的綜合分析,找到了影響懸浮法制備聚苯乙烯珠粒的一些因素,激發(fā)了學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)的興趣,發(fā)揮了學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)的主觀能動性。
3.研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊
設(shè)置研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊培養(yǎng)學(xué)生的科研和創(chuàng)新意識、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和應(yīng)用開發(fā)能力,為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)高質(zhì)量的應(yīng)用型人才的教育目標(biāo)提供重要的教學(xué)內(nèi)容實(shí)體支撐。
本實(shí)驗(yàn)?zāi)K是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最高層次,注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)的獨(dú)立自主陛、綜合性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性,教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)在課時總量的20%~25%為宜,課時數(shù)約15學(xué)時,開設(shè)2~3個實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊的特點(diǎn)之一是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的獨(dú)立自主性和綜合性。也就是說確定好實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之后,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教師指導(dǎo)下獨(dú)立自主地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目方案的調(diào)研、設(shè)計(jì)、實(shí)施和結(jié)果分析。本實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊的特點(diǎn)之二是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的應(yīng)用性和創(chuàng)新性,所擬定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目必須關(guān)聯(lián)生產(chǎn)實(shí)踐中的聚合物產(chǎn)品,充分體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的應(yīng)用性。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)主要針對這些高分子產(chǎn)品生產(chǎn)實(shí)踐中存在的共性問題和關(guān)鍵問題的解決來進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的實(shí)施,發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性很高,樂此不疲,為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和展示高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用性特征提供了最佳學(xué)習(xí)平臺,尤其是開發(fā)一些聯(lián)系生活實(shí)際的應(yīng)用型實(shí)驗(yàn),可使學(xué)生親身感受到高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)用價(jià)值,能強(qiáng)烈激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造動機(jī)。此外,研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)往往需要多名學(xué)生共同完成,有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。例如,聚氨酯絕緣漆的制備及性能測定實(shí)驗(yàn),每個學(xué)生做一個實(shí)驗(yàn)配方,每5名學(xué)生一組,5名學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合在一起可以得出高分子樹脂配方組成與漆膜性能之間的關(guān)系曲線,以及固化條件與漆膜性能之間的關(guān)系曲線。在實(shí)驗(yàn)過程中,5名學(xué)生要共同安排實(shí)驗(yàn)方案,盡量保持操作的一致性,最后得出的結(jié)果要呈規(guī)律性變化。如果有一名學(xué)生操作有誤,這個實(shí)驗(yàn)點(diǎn)就會落在規(guī)律性以外,影響其他學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察。因此,實(shí)施研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對教師也提出了更高要求。在每次實(shí)驗(yàn)前,教師要指導(dǎo)學(xué)生擬定方案,并對可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和各種影響因素進(jìn)行分析,實(shí)驗(yàn)過程中,又有多種意外的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出現(xiàn),這勢必要求師生共同分析和討論造成這些現(xiàn)象的原因,幫助學(xué)生透過現(xiàn)象深刻理解事物的本質(zhì)。這樣做需要教師有相當(dāng)?shù)闹R儲備量,并且要求教師也不斷進(jìn)取,充分體現(xiàn)了教學(xué)相長的教育理念。
三、結(jié)論
基礎(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)+教學(xué)模塊教學(xué)的實(shí)踐證明教學(xué)效果顯著,特別對提高學(xué)生綜合實(shí)踐能力、激發(fā)學(xué)生理論課學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和應(yīng)用開發(fā)技能取得了預(yù)期效果?;A(chǔ)技能實(shí)驗(yàn)?zāi)K的教學(xué)效果主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與相關(guān)基礎(chǔ)理論知識之間的有機(jī)聯(lián)系,高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能和技巧的掌握和規(guī)范。綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果主要體現(xiàn)在學(xué)生自主設(shè)計(jì)和分析解決問題的能力培養(yǎng)。研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果主要體現(xiàn)在學(xué)生科研和創(chuàng)新意識的建立,以及學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識和應(yīng)用開發(fā)能力的培養(yǎng)。
參考文獻(xiàn):
[1]李曉,等_高分子化工方向?qū)I(yè)的課程體系設(shè)計(jì)[j].化工高等教育,200i,(1):50-52.
[2]謝安邦高等教育學(xué)[m].北京:高等教育出版社,1999.3
[3]楊通,范新會.王正品材料類專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系的改革[j],實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2004,23(10):71-80.
[4]虞立宏,王靜愛,葛岳靜,本科生科學(xué)研究項(xiàng)目實(shí)施特色[j]中國大學(xué)教學(xué),2004,(8):20-21.
[5]王雅珍,等,微型高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究[j]化學(xué)教育,2001,22(1):47-48.
關(guān)鍵字:高分子導(dǎo)論 獨(dú)立學(xué)院 教學(xué)
自1920年德國科學(xué)家H.Staudinger提出大分子概念以來,高分子科學(xué)迅猛發(fā)展,現(xiàn)已發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué)科,它是塑料、合成纖維、合成橡膠三大合成材料生產(chǎn)的理論基礎(chǔ),在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與科學(xué)技術(shù)發(fā)展中占有重要的地位。高分子科學(xué)既是一門基礎(chǔ)學(xué)科,又是一門應(yīng)用學(xué)科,其內(nèi)容包括高分子物理、高分子化學(xué)、高分子加工和高分子材料;課程知識點(diǎn)多,概念多,理論性強(qiáng),比較抽象,學(xué)習(xí)難度較大。在獨(dú)立學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)開設(shè)高分子導(dǎo)論課程有很重要的意義,但是教學(xué)學(xué)時數(shù)較少(本校為34學(xué)時),而且在大學(xué)期間只有這一門高分子相關(guān)課程。所以如何用較少的時間,引導(dǎo)學(xué)生掌握基本的專業(yè)知識,為其今后工作或繼續(xù)深造打下基礎(chǔ),是每個教師都應(yīng)該思考的問題。
1、獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)及特點(diǎn)
獨(dú)立學(xué)院是指實(shí)施本科以上學(xué)歷教育的普通高等學(xué)校與國家機(jī)構(gòu)以外的社會組織或者個人合作,利用非國家財(cái)政性經(jīng)費(fèi)具備的實(shí)施本科學(xué)歷教育的高等學(xué)校[1],在我國的高等教育中起著越來越重要的作用。獨(dú)立學(xué)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(yè)教育,招生錄取線主要介于二者之間。
1.1 培養(yǎng)目標(biāo)
獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生屬于本科層次,通過大學(xué)期間的學(xué)習(xí)應(yīng)該成長為既有一定理論基礎(chǔ),又具備較強(qiáng)實(shí)踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才,與一本、二本院校培養(yǎng)的研究型人才有著明顯區(qū)別。
1.2 學(xué)生特點(diǎn)
獨(dú)立學(xué)院作為普通高等教育的重要組成部分,學(xué)生既有一般大學(xué)生的通性,也有自身比較突出的特點(diǎn)[2]。分析我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生情況,發(fā)現(xiàn)存在以下幾個特點(diǎn):
a.入學(xué)時對專業(yè)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(xué);
b.對本專業(yè)缺乏歸屬感,很多學(xué)生是調(diào)劑生,部分學(xué)生認(rèn)為所學(xué)知識用處不大;
c.自控能力不強(qiáng),無故曠課、不交作業(yè)、考試突擊等現(xiàn)象較多;
d.學(xué)習(xí)動力不足,積極性不高,課程知識掌握較差,甚至有同學(xué)出現(xiàn)掛科現(xiàn)象;
e.動手能力較強(qiáng),對社會實(shí)踐的要求比較強(qiáng)烈。
2、教學(xué)建議
根據(jù)本校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)開設(shè)高分子導(dǎo)論課程幾年的情況,結(jié)合同行經(jīng)驗(yàn)[3-4]、自身教學(xué)體會和學(xué)生意見,對獨(dú)立學(xué)院高分子導(dǎo)論課程的教學(xué)提出以下幾點(diǎn)建議:
2.1 教師觀念轉(zhuǎn)變
由于獨(dú)立學(xué)院的辦學(xué)及專業(yè)建設(shè)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(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富,但是自身在母體院校已承擔(dān)較重的教學(xué)或科研任務(wù),精力有限,而且多年來形成了一本、二本的教學(xué)定勢,慣于按照研究型大學(xué)或教學(xué)科研并重型高校的培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行教學(xué),往往會把內(nèi)容講的過深,理論性太強(qiáng),常常使學(xué)生感到學(xué)習(xí)困難,甚至發(fā)出“想把我們培養(yǎng)成科學(xué)家”的感慨。另一部分教師是學(xué)校自有年輕教師,他們教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足,容易受到自己學(xué)習(xí)體會或老教師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的影響,短時間內(nèi)難以很好的根據(jù)獨(dú)立學(xué)院“三本”的生源特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)。教師應(yīng)該明確獨(dú)立學(xué)院培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo),并且貫徹在整個教學(xué)過程中。
2.2 合理選擇教材
獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生學(xué)習(xí)主動性不夠,課后主動復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)的情況很少,尋找相關(guān)書本文獻(xiàn)學(xué)習(xí)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(dǎo)論教材版本較多,主要章節(jié)包括概論、鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)、逐步聚合反應(yīng)、聚合物的化學(xué)反應(yīng)、聚合物的結(jié)構(gòu)、聚合物的性質(zhì)、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(nèi)容理論性較強(qiáng),對學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)及學(xué)習(xí)能力有一定的要求。鑒于目前還沒有一本專門適用于獨(dú)立學(xué)院的教材,本校目前選用董炎明編著的《高分子科學(xué)簡明教程》(科學(xué)出版社),該教材內(nèi)容通俗易懂,而且書中有很多小故事,可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師要隨時關(guān)注教材信息,尋找更為適合的教材。
2.3 明確教學(xué)內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)
應(yīng)用化學(xué)專業(yè)開設(shè)高分子導(dǎo)論課程的目的,是為了引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入高分子的世界,理解和掌握高分子科學(xué)的基本框架、概念和原理,為以后進(jìn)一步學(xué)習(xí)或從事相關(guān)行業(yè)工作提供知識儲備,所以在教學(xué)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(nèi)容要有代表性。
高分子科學(xué)四個知識板塊中,高分子化學(xué)和高分子物理是講解重點(diǎn),安排28學(xué)時左右,而高分子材料和高分子加工則重在與實(shí)踐結(jié)合,以講座或參觀的形式學(xué)習(xí)。
在高分子化學(xué)的學(xué)習(xí)中,緊緊圍繞“如何合成聚合物”這條主線,重點(diǎn)介紹自由基聚合和逐步聚合,離子聚合和聚合物的化學(xué)反應(yīng)作為次重點(diǎn),而配位聚合則可以安排學(xué)生自學(xué)。其中涉及到很多公式,比如自由基聚合反應(yīng)動力學(xué)部分,有引發(fā)速率方程、鏈增長速率方程、穩(wěn)態(tài)假設(shè)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(dǎo),而將關(guān)注度放在公式的理解應(yīng)用上。
高分子物理則圍繞著“聚合物結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系”這條主線,重在二者的對應(yīng)關(guān)系。此部分涉及到較多的曲線,比如線性非晶態(tài)聚合物的形變-溫度曲線,聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,重點(diǎn)介紹曲線各段所代表的意義、對應(yīng)的結(jié)構(gòu)要求、相互的異同之點(diǎn),而對精確的曲線函數(shù)推導(dǎo)完全忽略,所涉及到的比較前沿的結(jié)構(gòu)模型也適當(dāng)弱化。
2.4 充分調(diào)動學(xué)生的積極性
獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生學(xué)習(xí)主動性不夠,而且在遇到困難時容易產(chǎn)生自卑、畏縮心理,所以要充分利用各種資源,將多媒體教學(xué)和板書教學(xué)相結(jié)合,將理論講解和實(shí)物、模型演示相結(jié)合,將課本知識和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合,通過多種授課方式,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,提高教學(xué)效果。
2.4.1 培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣
獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生中課前不預(yù)習(xí)、上課不聽講或曠課、課后不復(fù)習(xí)、作業(yè)抄襲、考試突擊等的現(xiàn)象比較多,反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)習(xí)慣方面存在一定的缺陷,這些都嚴(yán)重影響了教學(xué)效果的實(shí)現(xiàn)。
針對這些現(xiàn)象,可以采取以下這些引導(dǎo)性的措施:
a.課前布置預(yù)習(xí)題,并在上課時提問,培養(yǎng)學(xué)生的預(yù)習(xí)習(xí)慣;
b.講課之前列出本堂課主要要解決的問題或知識點(diǎn),在下課之前以課堂作業(yè)的形式解答上交,讓學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí),提高課堂聽講的效率;
c.課后習(xí)題不單要對課堂內(nèi)容進(jìn)行檢查,還要包括部分拓展性內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)書籍、文獻(xiàn)或是網(wǎng)絡(luò)資源,培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)習(xí)的習(xí)慣;
d.將學(xué)生分成若干個小組,選取某種實(shí)用的高分子材料,課后查閱相關(guān)知識,相互討論,并選取代表以講課的形式在課堂上進(jìn)行十分鐘左右的成果展示,培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作精神,鍛煉學(xué)生的演講能力。
2.4.2 充分利用多媒體教學(xué)
現(xiàn)今多媒體技術(shù)非常發(fā)達(dá),對其有效利用可以大大提高教學(xué)的效果,這方面已經(jīng)有很多教師進(jìn)行了探索[6-7]。多媒體教學(xué)的重要部分是多媒體課件,課件并不是教材的簡單重復(fù),而要突出教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn),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(xué),比如對于某些特別重要的理論公式的學(xué)習(xí)和推導(dǎo),學(xué)生難以在較短的時間內(nèi)完全理解,這時就應(yīng)該采用傳統(tǒng)的板書教學(xué)方式。
多媒體教學(xué)中可以利用各種化學(xué)軟件實(shí)現(xiàn)分子結(jié)構(gòu)的模擬、構(gòu)型的轉(zhuǎn)變等,直觀形象,對高分子的鏈結(jié)構(gòu)、構(gòu)型轉(zhuǎn)變等抽象知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)很有幫助,還可以將簡單高分子實(shí)驗(yàn)制作成視頻,比如學(xué)生在學(xué)習(xí)自由基聚合中的自動加速效應(yīng)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(xué)生通過觀察去分析理解。
2.4.3 緊密聯(lián)系生活
教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)生活緊密聯(lián)系,能很大程度提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。高分子科學(xué)支撐著龐大的高分子工業(yè),與生活聯(lián)系密切,在教學(xué)中要將理論與實(shí)際結(jié)合,提高學(xué)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(jié)構(gòu)時,展示此種聚合物的制品,引導(dǎo)學(xué)生通過制品的特點(diǎn)來推斷聚合物的特點(diǎn),加深印象,還可以簡單介紹行業(yè)內(nèi)代表性的生產(chǎn)及加工單位。獨(dú)立學(xué)院多有產(chǎn)學(xué)研共建平臺、學(xué)生實(shí)訓(xùn)基地,在條件允許的情況下,組織學(xué)生參觀高分子生產(chǎn)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(xué)成果的主要檢測手段之一,傳統(tǒng)的考核方式是一張?jiān)嚲矶ㄉ溃嬖谥T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(xiàn),包括出勤率、作業(yè)完成情況等,這部分的比例可以適當(dāng)提高,從而使學(xué)生更加注重課堂的互動環(huán)節(jié);另一部分是期中和期末理論考試,采取開卷與閉卷相結(jié)合的形式。
高分子導(dǎo)論的主要理論考核內(nèi)容是高分子化學(xué)和高分子物理,這是兩個雖有聯(lián)系但相互獨(dú)立的方向,可以分別考試,同比重計(jì)入總分??荚嚳梢圆扇¢_卷閉卷相結(jié)合的方式,高分子化學(xué)中反應(yīng)動力學(xué)部分有很多的公式,學(xué)生記憶上存在困難,可以適當(dāng)采取開卷或半開卷的形式,而高分子物理中多是對規(guī)律的解釋和應(yīng)用,采取閉卷的形式。
3、結(jié)語
高分子導(dǎo)論作為一門知識點(diǎn)多、理論性強(qiáng)、學(xué)習(xí)難度大的課程,在獨(dú)立學(xué)院學(xué)生基礎(chǔ)薄弱、課時數(shù)少的情況下進(jìn)行教學(xué),目前尚在探索階段,還存在不少問題。教師需要不斷的改進(jìn)教學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,這樣才能取得令人滿意的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn):
[1] 中華人民共和國教育部令,第26號:獨(dú)立學(xué)院設(shè)置與管理辦法,2008年2月22日
[2] 于麗波,本三院校學(xué)生特點(diǎn)分析,科技信息,2011,8:69
[3] 方征平 郭正虹,在獨(dú)立學(xué)院開展高分子物理教學(xué)的幾點(diǎn)思考,高分子通報(bào),2009,8:74-78
[4] 徐曉冬,非高分子專業(yè)《高分子化學(xué)與物理》教學(xué)中的幾點(diǎn)體會,高分子通報(bào),2010,5:74-78
[5] 董炎明 張海良,高分子科學(xué)簡明教程,科學(xué)出版社,2008
[6] 李麗,多媒體在高分子教學(xué)中的應(yīng)用,高分子通報(bào),2006,2:64-69
傳統(tǒng)的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)為一些經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),教學(xué)內(nèi)容步驟標(biāo)準(zhǔn)化、模式化,學(xué)生只能被動的接收,按方抓藥,無須動腦思考、分析。這種教學(xué)方式的優(yōu)點(diǎn)是保證了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行,培養(yǎng)了學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)技能和熟悉實(shí)驗(yàn)儀器的操作,但對于學(xué)生動手能力、思考能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、研究能力的培養(yǎng)效果甚微。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式不利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、分析解決問題的能力和創(chuàng)新能力,且造成學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降,使得實(shí)驗(yàn)課程“弱化”,而把大部分的時間放在了幫助學(xué)生獲取知識和記憶知識上,忽略了實(shí)驗(yàn)課程在整個大學(xué)教育過程中的重要性和必要性。導(dǎo)致學(xué)生到大四畢業(yè)論文環(huán)節(jié),則充分暴露了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范、實(shí)驗(yàn)技能較差、實(shí)驗(yàn)意識薄弱、科學(xué)研究精神欠缺等缺點(diǎn)。很多教師已經(jīng)認(rèn)識到了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程的缺點(diǎn)和局限性,也提出了很多的教學(xué)改革方法,其中包括了研究性高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程。研究性高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程讓學(xué)生參與了實(shí)驗(yàn)配方設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)的實(shí)施,實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析討論,突出了學(xué)生作為課堂主體,教師輔助學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)課程,提高課堂上教師與學(xué)生的互動,活躍了課堂氣氛,激發(fā)了學(xué)生的興趣,有利于學(xué)生深化理論知識的理解,充分鍛煉動手能力、綜合分析能力、科學(xué)研究能力,為學(xué)生的綜合全面發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。現(xiàn)有文獻(xiàn)雖然充分論述了研究性實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)和作用,但尚沒有文獻(xiàn)從備課到實(shí)施、總結(jié)、詳細(xì)論述研究性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)施方法。張玉琦等提出了在實(shí)驗(yàn)課程中增設(shè)研究性實(shí)驗(yàn),并結(jié)合聚合物微球乳液實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提出了新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,但沒有詳細(xì)地?cái)⑹鋈绾卧O(shè)計(jì)并實(shí)施該實(shí)驗(yàn)。張曉云提出了將研究性實(shí)驗(yàn)替代基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),并簡單的介紹了《丙烯酰胺的水溶液聚合》實(shí)驗(yàn)的做法,也沒有詳細(xì)深入的分析、研究和介紹各環(huán)節(jié)的實(shí)施方法與注意事項(xiàng)。胡先海等詳細(xì)介紹了在高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用研究性學(xué)習(xí)需要采用的幾種研究方式,并詳細(xì)解讀了各種研究方式的優(yōu)點(diǎn)。但這些研究方式可能無法在一個實(shí)驗(yàn)中全部應(yīng)用。不同的實(shí)驗(yàn)采用的研究方法也不同。但文獻(xiàn)未結(jié)合某個實(shí)驗(yàn)詳細(xì)介紹研究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)施方案。本文根據(jù)作者理念和文獻(xiàn)報(bào)道的關(guān)于研究性實(shí)驗(yàn)的理論,結(jié)合具體的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)《有機(jī)玻璃的制備》,詳細(xì)論述了該高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)如何設(shè)計(jì)成研究性實(shí)驗(yàn),介紹各環(huán)節(jié)需要做的工作及其作用。
2研究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施
2.1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
根據(jù)對研究性實(shí)驗(yàn)的理念和理解,從充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生參與每一個教學(xué)環(huán)節(jié),體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)主體的目標(biāo)出發(fā),教師從軟件和硬件上準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)。對于《有機(jī)玻璃制備》實(shí)驗(yàn),教師需要根據(jù)四大聚合方法之一的本體聚合理論知識,分析該實(shí)驗(yàn)方案中各實(shí)驗(yàn)參數(shù)是否可變?可變范圍為多少?變化后對實(shí)驗(yàn)過程其他參數(shù)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否有影響。各實(shí)驗(yàn)參數(shù)之間具有一定的關(guān)聯(lián)性,例如其它條件一致,反應(yīng)溫度降低,反應(yīng)時間則會延長,或引發(fā)劑用量越低,反應(yīng)時間越長。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時,需要注意到各參數(shù)之間的相互關(guān)聯(lián)性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)參數(shù)是否可變,修改指導(dǎo)書內(nèi)容,將可變的實(shí)驗(yàn)參數(shù)空白。在上課之前,要求學(xué)生根據(jù)已學(xué)的理論知識,并查找相關(guān)文獻(xiàn)資料,初步確定自己的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。在動手做實(shí)驗(yàn)之間,教師和學(xué)生討論相關(guān)參數(shù)的可行性,學(xué)生需說明采用這個數(shù)據(jù)的理由和依據(jù)。通過上述準(zhǔn)備工作,教師能夠更好地指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)參數(shù)的制定,對于學(xué)生定的不合理實(shí)驗(yàn)參數(shù)具有一定的預(yù)測。有利于在課程中,順利完成實(shí)驗(yàn)參數(shù)的探討和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。學(xué)生通過參與上述實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)計(jì),對該實(shí)驗(yàn)的理論知識進(jìn)一步進(jìn)行了復(fù)習(xí),對實(shí)驗(yàn)原理把握更加準(zhǔn)確,充分理解各原料作用和各實(shí)驗(yàn)參數(shù)內(nèi)在含義。同時,有利于促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自主思考、獨(dú)立研究能力和查閱文獻(xiàn)等科學(xué)研究基礎(chǔ)功底,為后續(xù)該實(shí)驗(yàn)的順利開展、大四本科畢業(yè)環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行,以及今后工作打下良好的基礎(chǔ)。
2.2實(shí)驗(yàn)預(yù)演
為了使教師對不同參數(shù)下的實(shí)驗(yàn)進(jìn)程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有一個整體的把握,教師需要對不同參數(shù)下的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)演,把握各參數(shù)之間的關(guān)系,更好的指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定,并進(jìn)行理論指導(dǎo)。但是,由于高分子化學(xué)的特殊性,實(shí)驗(yàn)條件存在一定的變化范圍,加上可變的實(shí)驗(yàn)參數(shù)較多,因此,可設(shè)計(jì)出的配方數(shù)較多。在預(yù)演環(huán)節(jié),教師不可能對所有參數(shù)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)演,為了對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行具有一個清晰、整體的把握,對預(yù)期的上下限參數(shù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)演,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊襁M(jìn)行、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否明顯、實(shí)驗(yàn)所需時間是否在課時內(nèi),實(shí)驗(yàn)是否存在一定的危險(xiǎn)性等,調(diào)整各參數(shù)的上下限范圍,防止實(shí)驗(yàn)的不可進(jìn)行和危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)的發(fā)生。在《有機(jī)玻璃制備》實(shí)驗(yàn)中,從理論分析來說,反應(yīng)溫度越低,引發(fā)劑用量越低,聚合反應(yīng)速率越慢,當(dāng)?shù)椭烈欢ǔ潭葧r,反應(yīng)有可能無法進(jìn)行,因此需要對低溫、低引發(fā)劑條件下的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)演,掌握該條件下,各步反應(yīng)所需的時間和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。相反,當(dāng)反應(yīng)溫度較高,引發(fā)劑用量較多時,反應(yīng)速率越快。由于該實(shí)驗(yàn)為放熱反應(yīng),反應(yīng)速率過快,會導(dǎo)致爆聚現(xiàn)象的發(fā)生,因此需要對高溫、高引發(fā)劑含量的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行預(yù)演。為了對不同條件下的實(shí)驗(yàn)進(jìn)程和實(shí)驗(yàn)參數(shù)有良好的把握,需要對中等條件的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)演,比較低溫、低引發(fā)劑,高溫、高引發(fā)劑和中溫、中等含量引發(fā)劑的實(shí)驗(yàn)進(jìn)程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有何不同。根據(jù)實(shí)驗(yàn)預(yù)演結(jié)果、實(shí)驗(yàn)課時的安排、硬件條件等客觀因素,修改實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍,以便于更好的指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)預(yù)演步驟,教師對各實(shí)驗(yàn)參數(shù)下的實(shí)驗(yàn)進(jìn)程和實(shí)驗(yàn)步驟做到了心中有數(shù),對整個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行能夠起到良好的指導(dǎo)作用。
2.3學(xué)生預(yù)習(xí)
作為學(xué)習(xí)的主體,需要對整個實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí),聯(lián)系理論知識,對整個實(shí)驗(yàn)的操作過程和基礎(chǔ)理論知識有一個基礎(chǔ)的了解。并羅列操作和理論問題,方便在課堂上解決,加深對知識的理解和掌握。在提高動手能力的同時,實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合。教師的一切努力,只為學(xué)生能夠掌握知識,提高動手能力,鍛煉學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際,提高解決問題的科研能力。教師在力所能及的范圍內(nèi),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,但如果學(xué)生不配合,教師努力的效果就會大打折扣。因此,學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是非常重要的,為后續(xù)實(shí)驗(yàn)課程的開展奠定基礎(chǔ)。對于《有機(jī)玻璃制備》實(shí)驗(yàn),學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中,需要做好以下幾方面的內(nèi)容:
(1)該實(shí)驗(yàn)的基本原理;
(2)實(shí)驗(yàn)的操作過程;
(3)操作和理論上存在的問題;
(4)根據(jù)理論知識和查閱文獻(xiàn),初步確定本組實(shí)驗(yàn)參數(shù)。這一步需要小組學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作,共同確定。經(jīng)過預(yù)習(xí),學(xué)生復(fù)習(xí)了理論知識,初步掌握了實(shí)驗(yàn)的操作。并通過團(tuán)隊(duì)合作,提高了學(xué)生的協(xié)作精神,小組互通有無,共同提高。
2.4實(shí)驗(yàn)實(shí)施
實(shí)驗(yàn)的實(shí)施是整個實(shí)驗(yàn)課程的中心環(huán)節(jié)。優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì),需要良好的實(shí)驗(yàn)實(shí)施才能實(shí)現(xiàn)最終的目的。因此,教師需要根據(jù)課時對每個環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)致的安排,確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行以及學(xué)生對知識的掌握。根據(jù)前期的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備、預(yù)演,實(shí)驗(yàn)的實(shí)施可按照以下步驟開展:
(1)教師介紹本次實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容,以及該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論知識;
(2)從基礎(chǔ)理論知識引出實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定,小組匯報(bào)本組實(shí)驗(yàn)參數(shù)及其設(shè)定理由,由同學(xué)討論是否合適,教師引導(dǎo),并最終確定參數(shù);
(3)教師根據(jù)各組參數(shù)設(shè)定情況,有目的的引導(dǎo)各組學(xué)生參數(shù)的分布。盡量使各組實(shí)驗(yàn)參數(shù)具有一定的差異性,并具有不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果;
(4)教師演示實(shí)驗(yàn)操作。對于特別需要注意的環(huán)節(jié),則著重說明;
(5)學(xué)生操作實(shí)驗(yàn);
(6)在實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中,由學(xué)生或教師提出問題,學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,通過理論與實(shí)際的結(jié)合,教師與學(xué)生互動探討問題。對于《有機(jī)玻璃制備》實(shí)驗(yàn)過程中,可能出現(xiàn)的問題如下:
(1)在預(yù)聚過程中,錐形瓶為什么需要晃動?晃動頻率不同,對結(jié)果是否有差異?措施:可以讓一組學(xué)生嘗試不晃動錐形瓶,觀察現(xiàn)象?,F(xiàn)象:出現(xiàn)爆聚。學(xué)生觀察有機(jī)玻璃制備過程中的爆聚現(xiàn)象。解釋:甲基丙烯酸甲酯聚合是一個放熱反應(yīng),晃動錐形瓶主要是為了將反應(yīng)熱釋放,并讓單體流動,各處單體均勻聚合?;蝿宇l率不同,主要影響散熱及不同位置單體聚合程度的差異?;蝿舆^慢也會出現(xiàn)爆聚。
(2)達(dá)到預(yù)聚的時間存在差異的原因是什么?解釋:主要取決于引發(fā)劑的用量及預(yù)聚合溫度。引發(fā)劑用量較多、聚合溫度越高,完成預(yù)聚時間就越短。反之,時間越長。
(3)在灌模時,產(chǎn)生氣泡的原因是什么?如何防止氣泡產(chǎn)生?解釋:由于模具三面封閉,一端開口,里面存有空氣。如果豎直模具直接倒入液體,液體充滿開口端,里面的空氣無法排出,則容易產(chǎn)生氣泡。措施:將模具傾斜,從模具的較低處緩慢注入,將模具里的空氣從無液體的開口處緩慢趕出,液體充滿模具,則無氣泡。
(4)灌模后,為什么還是需要低溫聚合后,再高溫聚合?措施:將一組樣品直接置于高溫下聚合過夜,觀察現(xiàn)象?,F(xiàn)象:模具中的預(yù)聚體也會出現(xiàn)爆聚的現(xiàn)象,出現(xiàn)大量的氣泡,并溢出模具。解釋:預(yù)聚后體系中聚合物分子量較小,如果直接高溫聚合,仍會產(chǎn)生爆聚。通過實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)施,學(xué)生能夠系統(tǒng)的掌握整個實(shí)驗(yàn)的操作及其注意事項(xiàng),對不同參數(shù)帶來的影響也有了感觀的認(rèn)識,加深了對理論知識的理解,提高了動手能力,并養(yǎng)成了研究比較的良好科研精神,為后續(xù)的本科畢業(yè)論文提前做好訓(xùn)練。
2.5總結(jié)報(bào)告
總結(jié)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)課程的成果總結(jié),反應(yīng)了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)操作和理論知識的掌握,是教師考察課堂教學(xué)效果的重要手段。對于研究性實(shí)驗(yàn),其報(bào)告需要充分體現(xiàn)研究性。實(shí)驗(yàn)的總結(jié)報(bào)告需要包含以下幾方面的內(nèi)容:
(1)全班實(shí)驗(yàn)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總;
(2)根據(jù)各小組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異,教師引導(dǎo)學(xué)生討論,探討差異存在的原因;
(3)以小論文的形式提交實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告。鍛煉學(xué)生科研寫作能力,為后續(xù)的本科畢業(yè)論文和工作奠定基礎(chǔ)。對于《有機(jī)玻璃制備》實(shí)驗(yàn),可能出現(xiàn)的問題如下:
(1)預(yù)聚程度的控制。溫度越低,引發(fā)劑越少,預(yù)聚合的時間越長;
(2)預(yù)聚程度的把握。預(yù)聚程度對后續(xù)的操作和實(shí)驗(yàn)具有一定的影響,預(yù)聚程度過低,倒進(jìn)模具時容易漏液,預(yù)聚程度過高,太粘稠,不易倒入模具,且容易爆聚;
(3)產(chǎn)品出現(xiàn)氣泡。產(chǎn)品出現(xiàn)氣泡的原因可能有:a.倒入模具時未趕出氣泡;b.預(yù)聚程度過低,小分子單體殘留過多,小分子揮發(fā)導(dǎo)致氣泡;
(4)產(chǎn)品透明度。氣泡、表面光潔度對有機(jī)玻璃的透明性具有較大的影響。通過上述總結(jié),學(xué)生學(xué)會了有機(jī)玻璃的制備,并掌握了其中的基礎(chǔ)理論知識。并深刻理解如何控制有機(jī)玻璃產(chǎn)品質(zhì)量,學(xué)到了理論課堂上學(xué)不到的知識,深化了理論知識,鍛煉了科學(xué)研究能力。
3小結(jié)
關(guān)鍵詞:高分子專業(yè);實(shí)驗(yàn)教學(xué);改革
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)22-0098-02
長期以來,國內(nèi)高校高分子材料專業(yè)教學(xué)偏重理論課,專業(yè)實(shí)驗(yàn)課所受重視程度不夠,基本上還是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。針對現(xiàn)存問題,筆者所在高校進(jìn)行了高分子材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,取得了良好的教學(xué)效果。鑒于此,高分子材料本科專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革應(yīng)著力于以下五個方面。
一、正確認(rèn)識實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用,提高實(shí)驗(yàn)課程在專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中的比重
正確認(rèn)識實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的基礎(chǔ)。高分子材料專業(yè)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)這兩個方面相對獨(dú)立、相互依存、相互促進(jìn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)相比,更具有直觀性、趣味性和連貫性,對于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、科學(xué)能力和創(chuàng)新能力具有不可替代的作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容以理論教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ),但比理論教學(xué)內(nèi)容更加注重實(shí)際,強(qiáng)調(diào)動手能力與運(yùn)用知識的能力。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個環(huán)節(jié),能提高分析問題、解決問題以及創(chuàng)新的能力。由于以往過于強(qiáng)調(diào)理論教學(xué),對實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視不夠,因而高分子材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時少,在專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中的比重相對較小。為改變這一狀況,本實(shí)驗(yàn)課程新增了60課時用于綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué),另外還新增了課時用于設(shè)計(jì)性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。這樣,高分子材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時大幅增加,為保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量打下了基礎(chǔ)。
二、引入開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式
集中實(shí)驗(yàn)教學(xué)有其本身的優(yōu)點(diǎn),能在規(guī)定的時間內(nèi)訓(xùn)練學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)操作技能,引導(dǎo)學(xué)生形成科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)作風(fēng)。然而,所有專業(yè)實(shí)驗(yàn)都集中開課的話,學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性和主動性難以提高,主觀能動性不能得到很好的調(diào)動,不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。針對集中實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn),需要做大幅的改革。在學(xué)生接受了一定的集中實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練,具備基本實(shí)驗(yàn)技能之后,新增了綜合性與設(shè)計(jì)性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn),以激發(fā)主觀能動性,鍛煉學(xué)生分析問題解決問題的能力。將該部分專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)置為開放性實(shí)驗(yàn),學(xué)生根據(jù)自己的課表選擇實(shí)驗(yàn)時間,預(yù)約實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn),可提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)主動性,也能解決實(shí)驗(yàn)場地與時間難以安排的問題,從而彌補(bǔ)了集中實(shí)驗(yàn)教學(xué)的缺陷。
三、補(bǔ)充更新實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備,并將科研儀器用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)
由于全?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整合,高分子材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備人均占有率下降,并且部分專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備老化。通過申請專項(xiàng)經(jīng)費(fèi),補(bǔ)充更新了實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備,保證學(xué)生能及時開展實(shí)驗(yàn)。同時,針對開展綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn),為緩解實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備的不足,學(xué)院測試中心為學(xué)生專業(yè)實(shí)驗(yàn)提供免費(fèi)測試分析服務(wù)。筆者所在學(xué)院測試中心由儀器分析中心和高分子材料加工中心兩部分組成,屬于211工程和985項(xiàng)目投資建設(shè)的公共實(shí)驗(yàn)平臺,具有較大的規(guī)模,總面積達(dá)900平方米,擁有50余臺先進(jìn)精密的大中型儀器設(shè)備,并且高端先進(jìn)儀器設(shè)備還在不斷地引進(jìn)當(dāng)中。此外,還有雙螺桿擠出機(jī)、注射成型機(jī)、開煉機(jī)、密煉機(jī)和平板壓機(jī)等加工設(shè)備,面向高分子材料加工研究方向。該中心能為專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供強(qiáng)大的分析測試平臺支撐。學(xué)院還動員各課題組參與實(shí)驗(yàn)教學(xué),并可免費(fèi)使用各課題組自有的儀器設(shè)備。
四、對實(shí)驗(yàn)教學(xué)各部分內(nèi)容進(jìn)行合理組織,分階段進(jìn)行教學(xué)
1.加強(qiáng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),訓(xùn)練基本實(shí)驗(yàn)技能。高分子材料專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,側(cè)重于某個反應(yīng)、某個性能、單一操作的基本訓(xùn)練,以鞏固和加深對專業(yè)基礎(chǔ)理論的理解,培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)操作技能,是養(yǎng)成良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的基本環(huán)節(jié)。通過這些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練,為后續(xù)的綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)打下了基礎(chǔ)。根據(jù)高分子材料三門專業(yè)課的內(nèi)容,可以安排如表1所示的20個基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),基本涵蓋了高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)、高分子物理實(shí)驗(yàn)和高分子材料加工實(shí)驗(yàn)。
2.增加綜合性實(shí)驗(yàn),提高綜合運(yùn)用專業(yè)知識解決問題的能力。綜合性實(shí)驗(yàn)要求對所學(xué)理論知識和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)知識進(jìn)行有機(jī)融合,去解決比較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)問題,其目的是綜合運(yùn)用專業(yè)知識能力去分析和解決問題。綜合性實(shí)驗(yàn)的選題在注重科學(xué)性的同時還要兼顧可行性和實(shí)用性,難度也要適中,最好能涵蓋高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)、高分子物理實(shí)驗(yàn)和高分子材料加工實(shí)驗(yàn)這三部分內(nèi)容。綜合性實(shí)驗(yàn)要體現(xiàn)多門課程的融合,實(shí)驗(yàn)操作涉及多種實(shí)驗(yàn)技能的運(yùn)用。在之前專業(yè)基本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,再通過綜合性驗(yàn)的訓(xùn)練,讓學(xué)生經(jīng)歷一個循序漸進(jìn)的提高實(shí)驗(yàn)技能的過程,掌握專業(yè)研究的基本方法。高分子材料專業(yè)綜合性實(shí)驗(yàn)安排在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之后進(jìn)行,在大學(xué)第六個學(xué)期開課,綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)夸浫绫?所示。
3.通過設(shè)計(jì)性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)提高創(chuàng)新能力。設(shè)計(jì)性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)本質(zhì)上屬于“真刀真槍”的科研工作,共分為兩部分。第一部分是新型高分子材料實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì),訓(xùn)練學(xué)生實(shí)驗(yàn)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)能力。學(xué)生與指導(dǎo)教師互選,共同確定感興趣的研究課題。學(xué)生查閱資料,了解課題研究背景與創(chuàng)新性,明確研究目標(biāo),提出具體實(shí)驗(yàn)方案。與指導(dǎo)教師討論,修改、確定實(shí)驗(yàn)方案,最后撰寫實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告。在上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)訓(xùn)練的基礎(chǔ)上,可通過學(xué)校的PRP(Participation in Research Program)項(xiàng)目,開展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)工作,這是設(shè)計(jì)性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的第二部分內(nèi)容。PRP項(xiàng)目是我校專門為本科生開展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)提供的科研項(xiàng)目,有專門經(jīng)費(fèi)支持。通過師生互選,共同申報(bào)該類項(xiàng)目,學(xué)校批準(zhǔn)后實(shí)施。PRP項(xiàng)目在老師指導(dǎo)下進(jìn)課題組實(shí)驗(yàn)室完成,屬于開放式實(shí)驗(yàn),包括課題立項(xiàng)、開題、中期匯報(bào)和結(jié)題答辯四個過程。
設(shè)計(jì)性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式方法的革新。由指導(dǎo)教師提出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案與具體步驟,在老師指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn),最后總結(jié),寫出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目報(bào)告。通過設(shè)計(jì)性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練,動手能力、分析與解決問題的能力得到了提高,逐步了解科學(xué)研究的思路和方法,全方位地提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。
五、采用實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)驗(yàn)報(bào)告并重的評價(jià)方式
學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績的評價(jià)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié),也是專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要部分。以往基本上依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告做評價(jià)的方式存在嚴(yán)重弊端,需要進(jìn)行改革。新的實(shí)驗(yàn)成績的評價(jià)注重操作、注重過程、注重綜合運(yùn)用知識的能力。根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)類型,成績評價(jià)有以下三種方式。對于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),出勤和實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告占20%,實(shí)驗(yàn)操作技能及實(shí)驗(yàn)結(jié)果占50%,實(shí)驗(yàn)報(bào)告占30%。對于綜合性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)開題報(bào)告占30%,實(shí)驗(yàn)操作技能及實(shí)驗(yàn)結(jié)果占50%,實(shí)驗(yàn)報(bào)告占20%。對于設(shè)計(jì)性綜合性實(shí)驗(yàn),考核成績由實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告成績和項(xiàng)目答辯的成績組成,分別占60%與40%的比重,強(qiáng)調(diào)綜合運(yùn)用專業(yè)知識解決實(shí)際問題的能力。
綜上所述,對高分子材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行上述五個方面的改革實(shí)踐,并通過這一系列專業(yè)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)訓(xùn)練,高分子材料專業(yè)學(xué)生能熟悉使用常見專業(yè)實(shí)驗(yàn)儀器,達(dá)到掌握基本的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法,綜合運(yùn)用專業(yè)知識的能力得到加強(qiáng),分析與解決問題的能力顯著提高,為畢業(yè)論文及以后的科研工作打下牢固的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
[1]卞軍.高分子材料與工程專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探析――借鑒美國大學(xué)理工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)及管理經(jīng)驗(yàn)[J].教育教學(xué)論壇,2014,(9):26C28.
[2]韓哲文高分子科學(xué)教程[M].第2版.上海:華東理工大學(xué)出版社,2011.
關(guān)鍵詞:創(chuàng)新;研究生;課程教學(xué);改革與實(shí)踐
作者簡介:劉鎖蘭(1980-),女,江蘇泰州人,常州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,副教授。(江蘇 常州 213164)
基金項(xiàng)目:本文系常州大學(xué)教學(xué)研究課題“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一級學(xué)科研究生課程體系建設(shè)的探討”(課題編號:GJY11020020)、“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)踐”(課題編號:GJY12020056)、“合作式教學(xué)模式的研究與實(shí)踐”(課題編號:GJY11020046)、常州科教城院??蒲谢稹俺V菘平坛菂f(xié)同創(chuàng)新公共平臺運(yùn)行機(jī)制研究”(項(xiàng)目編號:K2012303)的研究成果。
中圖分類號:G643.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)28-0132-02
研究生教育是國家創(chuàng)新體系中的重要組成部分,肩負(fù)著為國家培養(yǎng)高素質(zhì)、高層次創(chuàng)新型人才的重任。研究生教育主要包括兩個方面:一是課程教育,二是科研教育。研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)應(yīng)該貫穿研究生教育的整個過程,而課程學(xué)習(xí)作為研究生培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié),對研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。
然而,當(dāng)前研究生課程教學(xué)普遍不受重視,主要強(qiáng)調(diào)論文,學(xué)生只是為了滿足學(xué)分要求而選課,教學(xué)和考核要求偏低;部分導(dǎo)師也輕視課程教學(xué),要求學(xué)生盡早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生在本科階段主要是基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)和基本技能的培養(yǎng),科研能力一般還比較薄弱,直接從事研究活動在知識面和科學(xué)思維能力方面尚顯不足。而研究生課程教學(xué)正是其中的過渡階段,實(shí)際上,通過課堂系統(tǒng)教學(xué),可以使學(xué)生對一個研究領(lǐng)域有完整系統(tǒng)的認(rèn)識,熟悉相關(guān)的研究方法和研究思路。通過不同課程的學(xué)習(xí),可以了解不同領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀,便于學(xué)科領(lǐng)域的交叉和研究方向的拓展。一般課題組往往局限在較窄的研究方向,這些內(nèi)容很難在研究工作中學(xué)習(xí)到,或者需要自己花費(fèi)更多的時間和精力摸索。缺失了這部分的學(xué)習(xí),學(xué)生的知識面往往較窄,科研思路局限性較大,對學(xué)生的后續(xù)發(fā)展不利。然而,在美國研究生教育中課程設(shè)置安排靈活性較大,都設(shè)置有一定數(shù)量的必修課和大量的選修課,非常重視學(xué)科滲透和文理交叉,以便使學(xué)生能夠更好地進(jìn)行專業(yè)轉(zhuǎn)換和知識更新。除必修課程外,導(dǎo)師對其它課程的干預(yù)不多,研究生可獨(dú)立地計(jì)劃自己要學(xué)的課程,給研究生選課以更大的自主性。另外,跨學(xué)科培養(yǎng)已成為美國研究生教育的發(fā)展趨勢。因此,加強(qiáng)課程學(xué)習(xí)不僅是我國研究生培養(yǎng)模式的要求,是對我國教育現(xiàn)狀和研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)現(xiàn)實(shí)不足的彌補(bǔ),還是國外研究生教育發(fā)展的共同趨勢。
教學(xué)模式與方法的發(fā)展和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,教學(xué)有法,法無定法,法貴在活。研究生課堂教學(xué)尤其要注重從學(xué)生實(shí)際出發(fā),從課程特點(diǎn)出發(fā),提高課堂教學(xué)有效性。具體而言可從改進(jìn)教學(xué)計(jì)劃、凝練教學(xué)內(nèi)容、完善教學(xué)體系、優(yōu)化教學(xué)方法、活用考核方式等方面入手,增強(qiáng)課堂教學(xué)自身活力,提高教學(xué)質(zhì)量。
一、改進(jìn)教學(xué)計(jì)劃
教學(xué)計(jì)劃是規(guī)定研究生教育培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方式的提綱性文件。科學(xué)的教育計(jì)劃應(yīng)該把理論知識、實(shí)踐能力有機(jī)地協(xié)調(diào)組織起來。目前的研究生課程設(shè)置中,總學(xué)分要求約30學(xué)分,公共課程(英語和政治)8學(xué)分左右,專業(yè)必修課10學(xué)分左右,專業(yè)選修課10學(xué)分左右,講座2學(xué)分。專業(yè)必修課一般講述專業(yè)領(lǐng)域基礎(chǔ)理論的最新發(fā)展,專業(yè)選修課為各分支領(lǐng)域的發(fā)展情況,一般根據(jù)學(xué)校教師的研究方向選定,不同學(xué)校各有側(cè)重。這樣,研究生學(xué)習(xí)專業(yè)課程一般為8門左右,必修、選修各半。如何在這樣的課程體系下既顧及學(xué)生的專業(yè)寬度和學(xué)科交叉,不至于每個領(lǐng)域都是淺嘗輒止,浮于表面,又兼顧博與專,這是計(jì)劃制定時必須考慮的問題。一種比較有效的方法是把課程按領(lǐng)域的臨近程度劃分模塊,每個模塊有基礎(chǔ)類(先修)和應(yīng)用類(選修)課程。由于學(xué)科領(lǐng)域交叉,不同模塊可能有課程重疊。規(guī)定學(xué)生選擇兩至三個模塊,每個模塊包含學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課程和1~2門應(yīng)用類課程。這樣可以保證學(xué)生涉足不同領(lǐng)域,同時對所學(xué)領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)和研究方法都有所了解,便于以后在該領(lǐng)域的發(fā)展。例如,常州大學(xué)高分子化學(xué)與物理專業(yè)主要有聚合物分子設(shè)計(jì)、功能高分子、高分子加工三個研究方向,即可設(shè)置三個課程模塊,聚合物分子設(shè)計(jì)以高等高分子化學(xué)為基礎(chǔ),包含聚合物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、超分子化學(xué)、光譜波譜等一系列課程;功能高分子以現(xiàn)代有機(jī)合成為基礎(chǔ),包含材料表界面、納米材料、生物高分子材料等一系列課程;高分子加工以聚合物結(jié)構(gòu)與性能為基礎(chǔ),包含聚合物共混原理、聚合物反應(yīng)性加工進(jìn)展、聚合物流變學(xué)等一系列課程。除此之外,聘請企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的專家學(xué)者舉辦各種講座,可以拓寬研究生的眼界,作為課程教學(xué)的重要補(bǔ)充。
二、凝練教學(xué)內(nèi)容
研究生課程相比本科課程更為深入,涉及面更寬,內(nèi)容更為繁雜。例如,高分子化學(xué)中自由基聚合僅需掌握普通自由基聚合的原理即可,而高等高分子化學(xué)中涉及可控自由基聚合,就需要掌握iniferter、氮氧穩(wěn)定自由基聚合、原子轉(zhuǎn)移自由基、基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合、可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合等一系列聚合反應(yīng)原理。功能高分子課程如果作為本科課程,一般僅要求對各類功能高分子的結(jié)構(gòu)和功能性有一般性的了解即可,而作為研究生課程,則會要求掌握其制備方法及作用原理等更深層次的內(nèi)容。因此,如何在有限的授課時間達(dá)到更好的教學(xué)效果,是每個教師需要認(rèn)真考慮的問題。滿堂灌的方法肯定收效甚微,研究生應(yīng)具有更強(qiáng)的自學(xué)能力,而課堂講授內(nèi)容應(yīng)對學(xué)生自學(xué)起到引導(dǎo)作用和示范作用。所以,教師對教學(xué)內(nèi)容應(yīng)加以凝練,相同或相似內(nèi)容選擇重點(diǎn),進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生通過比較和模仿進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。
三、完善教學(xué)體系
完整的課程教學(xué)體系應(yīng)包括教學(xué)和反饋機(jī)制,并且應(yīng)是過程化和常態(tài)化的,而非一次性反饋。研究生課程多為小班教學(xué),教師接觸學(xué)生機(jī)會較多,更便于經(jīng)常傾聽學(xué)生想法,了解學(xué)生對課程內(nèi)容掌握的情況,以及對課程領(lǐng)域的興趣和看法。多收集這方面的信息,便于教師因材施教,隨時調(diào)整授課內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)和授課方法(由于專業(yè)課程,尤其是前沿科學(xué)發(fā)展變化很快,研究生課程對課程大綱限制較松,教師自主性可以得到較充分發(fā)揮)。
四、優(yōu)化教學(xué)方法
研究生教學(xué)應(yīng)凸現(xiàn)科學(xué)研究思路和方法的培養(yǎng),而目前很多研究生課程(尤其是專業(yè)基礎(chǔ)課)仍沿用本科教學(xué)模式,重視理論體系的傳授,而忽視創(chuàng)新方法的培養(yǎng)。這也是很多導(dǎo)師認(rèn)為研究生課程效果不大,可有可無的重要原因。在這方面,從國外的教學(xué)模式可以得到一些啟發(fā)。例如,英國曼徹斯特大學(xué)研究生課程都不設(shè)統(tǒng)一或規(guī)定教材,包含講授課(lecture)+討論課(tutorial)兩種形式,比例差不多各占一半,講授課就某個專題作簡單全面的指引,并列出主要參考文獻(xiàn),由學(xué)生自己課下學(xué)習(xí),再分組討論交流。目前國內(nèi)熱衷于出版教材,而教材的使用對于研究生教學(xué)有利有弊,雖然可以使課程內(nèi)容更加嚴(yán)謹(jǐn)完善,但卻增加教師和學(xué)生對教材的依賴性,喪失了自行對原始文獻(xiàn)歸納總結(jié)和分析的機(jī)會,導(dǎo)致很多研究生在進(jìn)入課題研究階段之后很長時間內(nèi),文獻(xiàn)閱讀和分析的能力還很薄弱。教材或講授內(nèi)容過細(xì),學(xué)生的思維能力發(fā)展也會受到制約。因此,研究生課程教學(xué)應(yīng)重視原始文獻(xiàn)。這樣,一方面可以使學(xué)生接觸到最新的研究成果,另一方面可以鍛煉學(xué)生的文獻(xiàn)閱讀和分析能力,進(jìn)而掌握科學(xué)研究的思路和方法。
五、活用考核方式
進(jìn)行教學(xué)評價(jià),是實(shí)現(xiàn)全面管理和指導(dǎo)基層改革與發(fā)展的重要手段,同時也是大力推進(jìn)研究生教育、教學(xué)改革與管理改革的有力舉措。研究生課程有其特殊性,課程比本科深,而學(xué)生基礎(chǔ)差異很大,尤其一些交叉學(xué)科領(lǐng)域課程更是如此。因此,對研究生評價(jià)要因人而異,因課程而異,不以卷面考試成績?yōu)槲ㄒ灰罁?jù),要考慮實(shí)踐環(huán)節(jié)和實(shí)際能力。例如,可以通過專題討論的方式,根據(jù)個人在專題討論中的表現(xiàn)來考核。這樣,每個學(xué)生可以選擇和自己專業(yè)方向更接近或更感興趣的內(nèi)容,這樣相對更為公平,也更加能夠體現(xiàn)學(xué)生的科研能力。
六、結(jié)語
我國的研究生培養(yǎng)已具規(guī)模,必須根據(jù)研究生的特點(diǎn),強(qiáng)調(diào)研究能力的培養(yǎng)目標(biāo),注重研究生學(xué)習(xí)自主性、能動性以及分析問題和解決問題能力的培養(yǎng),加快研究生教育模式的改革和創(chuàng)新,切實(shí)提高研究生的培養(yǎng)質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)研究生的培養(yǎng)目標(biāo)。
參考文獻(xiàn):
[1]宣兆龍,李慧.提高研究生課程教學(xué)有效性的三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)[J].長春理工大學(xué)學(xué)報(bào),2011,(24):121-122.
[2]余峰.基本創(chuàng)新能力的研究生培養(yǎng)模式改革研究[D].武漢:華中師范大學(xué),2009
[3]唐忠順.基于可持續(xù)發(fā)展理念的研究生課程教學(xué)改革[J].中國電力教育,2012,(34):148-149.
[4]董永平.學(xué)位課程教學(xué)過程中研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2011,(28):108-109.
有機(jī)物的合成,是指通過化學(xué)反應(yīng)使有機(jī)物的碳鏈增長或者縮短、官能團(tuán)之間的互相轉(zhuǎn)化、引入或減少官能團(tuán),從而制取不同類型、不同性質(zhì)的有機(jī)物。有機(jī)合成題目能夠全面地考查學(xué)生的有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識和邏輯思維能力、創(chuàng)造思維能力,因此在高考復(fù)習(xí)過程中,必須高度重視這一知識點(diǎn)。
筆者在教學(xué)過程中接觸到這樣一道有機(jī)合成題目,出題者匠心獨(dú)具,使得題目的解答思維比較符合上述要求,充分鍛煉了學(xué)生的解題能力,提高了學(xué)習(xí)素質(zhì)。
題目如下:
感光性高分子也稱為“光敏性高分子”,是一種在彩電熒光屏及大規(guī)模集成電路制造中應(yīng)用較廣的新型高分子材料,其結(jié)構(gòu)簡式為[1]:
試回答下列問題:
(1)已知它是由兩種單體經(jīng)酯化后聚合而成,試推斷這兩種單體的結(jié)構(gòu)簡式:_____、________。
(2)寫出在(1)中由兩種單體生成的高聚物的化學(xué)反應(yīng)方程式:___________________________(dá),____________________。
此題在高考參考書中出現(xiàn)的頻率比較高,而且該題目很容易讓人聯(lián)想到2005全國卷(III)中的一道題目――聚甲基丙烯酸羥乙酯的結(jié)構(gòu)如下:
請寫出下列有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式:
(1)由甲基丙烯酸羥乙酯制備聚甲基丙烯酸羥乙酯;
(2)由甲基丙烯酸制備甲基丙烯酸羥乙酯;
(3)由乙烯制備乙二醇。
從表面上看,此題與高考題框架相差甚多,但實(shí)際上解題基本思路卻一模一樣:先酯化后加聚。
這一道題目的典型之處在于題目能充分體現(xiàn)多方面知識的交集,并且綜合考查了2006高考考試大綱里所要求的很多知識點(diǎn),例如第4點(diǎn)(各主要官能團(tuán)的性質(zhì)和主要化學(xué)反應(yīng)),第9點(diǎn),(理解由單體通過聚合反應(yīng)生成高分子化合物的簡單原理)以及第11點(diǎn)(組合多個化合物的化學(xué)反應(yīng),合成具有指定結(jié)構(gòu)簡式的產(chǎn)物)。
不過,在實(shí)際教學(xué)過程中,這一道約定俗成的題目卻出了“意外”。有一次,幾位學(xué)生對這道題目提出異議:第(1)小題,按照“逆推法”,得到兩種單體乙烯醇和苯丙烯酸,比較容易;當(dāng)他們進(jìn)一步思考驗(yàn)證一下合成路線時,卻發(fā)現(xiàn)有兩種途徑,也就是說由第(1)小題得出兩個單體去解決第(2)小題有兩種方法:
①路徑一:先酯化后加聚
②路徑二:先加聚乙烯醇后進(jìn)行酯化
學(xué)生所提出的兩種合成路線,在理論上,可謂言之鑿鑿,均是成立的。但是參考書上的答案卻只給出一個,是①先酯化后加聚。為此我們需要進(jìn)行一定的分析。
如果按照先加聚,再酯化的話,那么加聚得到的是聚乙烯醇,是否所得聚醇很難發(fā)生酯化,無法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)物的形成呢?翻開中學(xué)教材,我們不難發(fā)現(xiàn)有這樣一段話:纖維素(是一種聚醇)酯化容易出現(xiàn)聚醇里n個羥基完全酯化以及不完全酯化的兩種情況,因此產(chǎn)物也會有火棉和膠棉之分。以此類推,聚乙烯醇與苯丙烯酸發(fā)生酯化,很可能完全酯化或不完全酯化。
如果按照先酯化,再加聚的話,那么酯化后的產(chǎn)物就出現(xiàn)兩個碳碳雙鍵,如果再加聚的話,很容易發(fā)生乙烯醇上的碳碳雙鍵發(fā)生加聚反應(yīng),而不是苯丙烯酸上的雙鍵加聚。查閱一些大學(xué)有機(jī)合成書本以及介紹感光性高分子材料的書籍,大致得到如下說法:通過高分子的化學(xué)反應(yīng)在普通的高分子上連接上感光基團(tuán),就可得到感光性高分子。這種方法的典型實(shí)例是1953年由美國柯達(dá)(Kodak)公司開發(fā)的聚乙烯醇肉桂酸酯(肉桂酸即丙烯酸)[3]:
聚乙烯醇因其結(jié)構(gòu)中含有大量功能性羥基,作為光聚合預(yù)聚體而引入不飽和基是很方便的。而且在實(shí)際聚合時,由于肉桂?;幸欢ǚ磻?yīng)活性,所以感光基團(tuán)的保護(hù)存在許多困難。肉桂酸乙烯基單體中由于兩個不飽和基團(tuán)過分靠近,結(jié)果容易發(fā)生環(huán)化反應(yīng)而失去感光基團(tuán)。
從中我們可以知道,按照這一實(shí)際生產(chǎn)過程,題目的合理答案似乎應(yīng)該為先加聚后酯化。
綜上所述,這道題目應(yīng)該有兩種解答:①先酯化后加聚或②先加聚后酯化。不過,在實(shí)際生產(chǎn)過程中,合成某一種產(chǎn)物,可能會涉及不同的方法和多種途徑,應(yīng)考慮并兼顧“原料省、副產(chǎn)物少、產(chǎn)率高、環(huán)保好、產(chǎn)品易于分離”的要求,選擇最合理,最簡單的方法和途徑。但是上述兩種解答都有各自的合理性,作為學(xué)生的解題訓(xùn)練,是比較有幫助的,參考書不應(yīng)忽略②先加聚后酯化。
當(dāng)然,這幾個不受參考答案的影響的學(xué)生的敢于嘗試與突破的精神是值得嘉許的,極大地促進(jìn)了學(xué)生的解題主動性,培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新思維,也能使他們了解有機(jī)化學(xué)的趣味性以及有機(jī)合成的合理性。
參考文獻(xiàn):
[1]張玉奎,趙愛君.高考新思路?化學(xué)(第三版)[M].鄭州:河南大學(xué)出版社.2005:300.
[2]曲一線.5年高考3年模擬?化學(xué)[M].北京:首都師范大學(xué)出版社.2006:247.
[3]潘祖仁.高分子化學(xué)(第三版)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2003:242-250.