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非高分子专业高分子化学与物理教学的几点探索

发布时间: 2022-08-27 11:40:03 浏览:

摘 要 高分子科学已成为许多非高分子专业学生的必修课或选修课,对于应用化学专业,在高分子化学与物理课程教学上一方面应根据专业需要合理安排教学内容,另一方面还应在教学方法上进行改革,以期达到更好的教学效果。

关键词 高分子化学与物理 课程 教学改革

中图分类号:G424 文献标识码:A

Exploration on Polymer Professional Polymer Chemistry and Physics Teaching

Abstract Polymer science has become many non polymer students required or elective courses, for applied chemistry major, in polymer chemistry and physics course teaching on the one hand should be based on professional need reasonable arrangement of teaching content, on the other hand, we should reform in teaching methods, so as to achieve better teaching effect.

Key words high polymer chemistry and physics; curriculum; teaching reform

高分子科学是工科院校高分子化工、化学和材料等系科学生必修的专业基础课程,随着高分子科学与技术的不断发展,这门学科已渗透于各个领域与学科,形成了一个无法替代的交叉学科。也被列为理科、师范院校化学系学生的必修课或选修课。对于与高分子相关的专业,专业课程一般设置高分子化学与高分子物理,其中高分子化学侧重聚合反应机理的学习,高分子物理重点介绍高聚物的结构与性能间的关系,使学生对高分子科学的两个侧面有较为系统的掌握。而对于非高分子专业,则主要要求学生掌握有关高分子的基本理论知识和应用技能,一般将这两门课揉合在一起,开设高分子化学与物理课程。

高分子化学与物理大连工业大学应用化学专业的专业基础课之一。本校应用化学专业的目标是培养在有机化工、日用化工、高分子精细化工等领域从事科学研究、技术开发及应用等的高素质应用型人才,学生对高分子相关知识的掌握程度将对后续课程的学习产生很大影响。但与高分子专业相比,应用化学专业高分子化学课程学时数相对偏少,课程的学时数为48 学时, 如何在有限的学时内使学生对高分子的基本概念与原理等相关知识有较好的掌握,授课内容的选择及讲授方式是非常重要的。在近十年的教学改革实践中,我们取得了一些经验,取得了比较满意的教学效果,在此与非高分子专业的教师进行探讨与交流。

1 合理安排教学内容

高分子化学与物理的主要内容包括高分子的基础概念、逐步聚合、链式聚合、共聚合以及聚合物的化学变化;高分子的分子结构及其与高分子的机械、热、电等性能之间的关系等。概念多,公式多,内容抽象,再加上学时少,学生平时对相关知识了解少,因此教学难度较大。根据专业特点及课程内容的特点,对课程内容进行合理安排,一方面突出重点、难点及成熟理论,另一方面突出与本专业后续课程学习关系密切的知识和理论。例如缩聚反应、自由基聚合反应等从高分子化学课程内容的角度看是两大类聚合反应的代表反应,从专业的知识结构要求看,也是后续课程的理论基础,因此对其聚合机理、聚合反应动力学、聚合方法等重点进行讲授,讲深讲透。而逐步聚合中的氢移位反应、链式聚合中的阴离子聚合,共聚合反应及聚合物的化学变化等内容也是与高分子精细化工关系密切的知识点,在缩聚和自由基聚合知识的基础上进行较为详细的讲授。对阳离子聚合、配位聚合等则只做一般性介绍, 简要论述尚在发展的理论和尚不成熟的相关机理。

同时在教学中注重课堂讲授与学生自学相结合,对教学中的重点、难点问题如链式聚合反应各种单体对聚合机理的选择性、自由基聚合机理和动力学,缩聚反应动力学等进行重点介绍,并通过课堂练习和讨论及课后作业加深学生的理解,而对相对容易的内容如聚合方法则让学生自学,从而达到了在有限的学时内少讲、精讲的目的,增强了教学效果。

2 传统教学手段与多媒体教学相结合

高分子教学中,不仅分子式复杂冗长,而且一些机理的表述和数学公式的推导也很繁杂,板书费时费力。仅靠“黑板+粉笔”的教学手段授课,教学效率较低。多媒体教学具有传统教学手段不可比拟的优势, 它不但使课堂教学变得生动、活泼、直观、易懂,而且授课信息量加大,有助于学生在有限的学时内学习到更多的知识。但是也存在一定的弊端,如公式推导过程过于机械,学生注意力不容易集中,思路不能完全跟上演示速度等。解决问题的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。我们在高分子化学的课堂授课中,对聚合物的分子结构、反应过程、聚合方法讲述采用多媒体授课的方式,例如聚合物的立体异构,通过分子结构的展示加深学生对抽象的内容的掌握,而介绍悬浮聚合、乳液聚合时,更是以动画的方式加深学生对聚合过程的理解;但是当涉及公式的理论推导时,如聚合动力学、Flory分布式等,则采用板书的方式一步步推导,同时采用启发和相关知识复习回顾的方式调动学生积极性,促进学生主动学习和思考,激发学生的学习兴趣与求知欲望。采用这样的教学方式,一方面使课堂教学形象生动,节省了时间,另一方面也使学生能够跟上教师的思路,有助于学生对教学内容的理解,取得更好的教学效果。

3 理论教学与实验教学相结合

高分子化学是一门以实验为基础的自然科学。为了使学生能够更好地掌握高分子化学课程内容,同时培养学生的动手能力,提高学生的实验技能,有必要开设一定的实验课程,一般传统的高分子化学实验有苯乙烯的悬浮聚合、甲基丙烯酸甲酯的本体聚合、聚乙烯醇缩甲醛胶的制备、改性醋酸乙烯乳胶的制备等。我们在开设这些基础性的高分子化学实验的同时,为了提高学生的学习兴趣,还将传统的聚乙烯醇缩甲醛胶的制备继续延伸,加入涂料的配制、检测及应用等内容组成综合性实验,让学生从最初的原料出发,得到在实际生活中真正用得上的产品。另外根据本专业教师的科研内容及学生的专业方向开设了淀粉接枝丙烯酰胺的制备、应用等设计性实验,要求学生自己查阅资料,对实验方案及技术路线进行设计,既提高了学生的学习兴趣和科研能力,又使学生加深了对专业研究方向的了解和兴趣,从而进一步提高学生对专业基础课程的兴趣。通过实验,学生对高分子各种合成及改性反应的原理和方法进一步加深了理解,与课堂教学相互促进,取得了良好的效果。

4 注意教学的启发性和趣味性

高分子化学是一门相对来说比较抽象,枯燥的课程。美国教育家布鲁纳曾说:“学习的最好刺激,乃是对所学材料的兴趣”。对于这样一门课程,如何提高讲授的趣味性,如何提高学生的学习兴趣,让学生变被动为主动学习,是我们心中永恒的课题。在课程内容的讲授过程中,我们时刻注意教学的趣味性,例如在绪论部分为了使学生对课程内容及重要性有一个深刻的第一印象,上课伊始就通过例举天然橡胶的例子:如果年产1000吨天然橡胶,需要30万亩热带土地,栽种300万株橡胶树,经6~8年的生长时间,并且需要5千名割胶工人的劳动;而年产1000吨合成橡胶,只需要建占地10亩的工厂,由10名工人即可完成,使高分子科学的重要性不言自明。当讲到聚合物的概念和特性时,为加深理解,将单体比作鸽子,而聚合物就好像好多只脚互相拴在一起的一长串鸽子,虽然每只鸽子理论上仍能飞动,但因为相邻鸽子的影响,这一串鸽子和单个鸽子在性质上已经有了很大不同,学生这样一想,不但聚合物的概念易于理解了,而且聚合物的特点,例如只有固态和粘流态,而没有气态,也非常易于理解了。

另一方面,注意将高分子科学发展的一些前沿知识引入课堂,例如在“聚合方法”一章,介绍超临界CO2 作为“绿色介质”的聚合研究进展;在讲授阴离子活性聚合时,介绍“自由基活性聚合”及其研究进展;在讲授“逐步聚合”时, 介绍白色污染和可生物降解高分子的研究进展等;这样讲了后,同学们感到收获较大,而且课堂气氛也得到活跃。通过这些举措我们也体会到:将学生的积极性真正调动起来了,枯燥的专业课同样可以上得有声有色。

5 课后交流,倾听解答学生的疑难问题

现代教学理论认为,学生是学习的主体,应该确保学生在教学中的主体地位,教师在教学观念和教学方式上应该转变到新课程的要求上来。教师和学生不是外在于课程的,而是课程的有机构成部分,是课程的创造者和主体,他们共同参与课程的开发过程,这就是新课程倡导的教学观。

大学的授课,教师上课结束后一般与学生之间少有相互交流的时间,课后学生对于一些关键、难点问题仍百思不得其解时,就会影响他们的学习兴趣、热情甚至信心,这对于相对较难的专业基础课而言更是如此。所以教师如能在课下和他们做进一步的讨论,作用和效果是显而易见的。另一方面,年轻教师与学生的年纪相差不太大,容易使学生产生亲近感,如果教师让学生感觉彼此是朋友,这对于课程学习也是有很好的促进作用。互联网的发展为教师和学生的课下沟通搭建了很好的桥梁。作者所在的学校校园网建设很完备,每个学生宿舍都可以很方便地上网。作者也时常会通过电子邮件,或者网络即时通讯工具,不厌其烦地和他们进行交流,回答他们所提出的问题,当然这其中大多是学习问题,也有一些生活甚至思想问题。借助网络,教师可以真正成为学生的良师益友。

6 结语

教学内容、教学方法的改革是学校教育改革的重要组成部分,高分子化学与物理是一门理论性强、概念抽象难懂且较难掌握的课程,作为本校应用化学专业的重要专业基础课,教师需要不断地探索教学方法,采用多种手段提高教学的交互性和生动性,以调动学生学习的主动性和积极性,这样才能取得令人满意的教学效果。作为参加高分子化学与物理课程教学的教师,应从备课、上课、课后等方面进行总结,只有做好每个环节,应用于合理的教学方法和教学手段,并不断提高自身素质,才能逐渐成长为一名合格的专业教师。

参考文献

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