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【關(guān)鍵詞】高分子材料成型加工 教學(xué)改革 課程設(shè)計
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2014)14-0010-02
在高分子科學(xué)的學(xué)科構(gòu)架中,形成了高分子化學(xué)、高分子物理、高分子工程三個基礎(chǔ)性分支學(xué)科,以及功能高分子及高分子新材料兩個綜合性研究領(lǐng)域。高分子材料成型加工屬于高分子工程研究的范疇,高分子工程的主要研究線索是,研究在外場(剪切力、振動力、溫度、壓力等)作用下,高分子的鏈運動、相態(tài)及結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律和控制條件,從而發(fā)展聚合物成型的新方法和新技術(shù)。
高分子材料是材料領(lǐng)域的后起之秀,它具有許多其他材料不可比擬的突出性能,在尖端技術(shù)、國防建設(shè)和國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域已成為不可缺少的材料。大多數(shù)高分子材料需要經(jīng)過成型加工才能形成制品,無論金屬、陶瓷、玻璃還是天然材料,沒有哪一種材料能像高分子材料那樣,其最終結(jié)構(gòu)與性能都強烈依賴于加工過程。高分子材料加工過程是控制聚合物制品結(jié)構(gòu)和性能的中心環(huán)節(jié),內(nèi)容涉及高分子物理、高分子化學(xué)、聚合物流變學(xué)、機械、計算機模擬等多學(xué)科,其任務(wù)是了解高分子材料的加工特性,確定最適宜加工條件,制取最佳性能產(chǎn)品,為合成具有預(yù)期性能的高分子材料提供理論依據(jù)。
高分子材料成型加工是高分子材料與工程專業(yè)最重要的專業(yè)核心課程之一。高分子材料成型加工的工程本質(zhì)決定了它是一門多學(xué)科交叉、科學(xué)與工程緊密結(jié)合的學(xué)科。為使學(xué)生建立起大工程的觀點,理解其精髓,本課程的講授會涉及以上諸多學(xué)科的內(nèi)容,要使學(xué)生在有限的學(xué)時內(nèi)掌握這門課的基本內(nèi)容,并且通過對高分子材料成型加工課程的學(xué)習(xí),具有高分子材料及其制品設(shè)計、生產(chǎn)和研究的科學(xué)思維以及創(chuàng)新研究素質(zhì),無論對授課老師還是學(xué)生而言都是一個新的挑戰(zhàn)。筆者結(jié)合自身講授高分子材料成型加工課程的教學(xué)實踐,在課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面提出以下幾點看法。
一 加強課程的橫向聯(lián)系
高分子材料的生產(chǎn)有三大關(guān)鍵要素:適宜的材料組成、正確的成型加工方法、配套的成型機械及成型模具。要生產(chǎn)出一個有使用價值,能夠利用現(xiàn)有成型設(shè)備進行加工的高分子材料制品,必須同時滿足以上三個要素。高分子材料生產(chǎn)三個要素之間相互聯(lián)系、相互影響,是一個不可分割的有機整體。從這個意義上來看,高分子材料成型加工與成型機械的聯(lián)系應(yīng)是非常密切的。
高分子材料成型加工與高分子材料成型機械是高分子材料與工程專業(yè)的兩門專業(yè)基礎(chǔ)課,這兩門課程在本質(zhì)上有密切的聯(lián)系,高分子材料成型加工課程包括原材料樹脂、助劑、配方設(shè)計、成型設(shè)備、成型模具、工藝條件及控制等方面,高分子材料成型設(shè)備課程主要講述不同加工方法所采用的成型設(shè)備,如開煉機、密煉機、擠出機、注塑機、壓延機、中空吹塑機等,從其包括的課程內(nèi)容看,成型加工和成型機械相互滲透、相互聯(lián)系,也有交叉重疊的內(nèi)容,因此有必要對這兩門課程的教學(xué)內(nèi)容從整體的高度重新進行規(guī)劃。
在這個原則的指導(dǎo)下,教師在教學(xué)中可以按照原材料、設(shè)備、工藝這三大要素組織教學(xué)內(nèi)容,從而把兩門課的知識點有機地融合起來,加強課程的橫向聯(lián)系,打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式,培養(yǎng)學(xué)生的大工程觀。如在講授聚氯乙烯(PVC)管材擠出成型工藝這部分內(nèi)容時,教師首先講授擠出所用的原材料配方(PVC樹脂、各種助劑),由于PVC樹脂牌號眾多,不同牌號的樹脂制備方法不同,樹脂的性能也不同,在加工過程中所選用的工藝也會有所差異,因此,教師在開始講授成型工藝時,有必要使學(xué)生具備原材料選擇這個意識。然后介紹管材成型所需的設(shè)備(包括擠出機類型、機頭口模、螺桿結(jié)構(gòu)、螺桿組合、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輔機)。如在講解螺桿時,可分析各種螺桿結(jié)構(gòu)參數(shù)對成型加工的影響,各種不同混合、混煉元件的螺桿組合所具有的加工特性,并結(jié)合PVC管材生產(chǎn)工藝特點,講解生產(chǎn)PVC管材所用螺桿的選用原則。在講解擠出機機頭口模時,可將機頭口模流道的設(shè)計、口模類型等涉及成型機械的內(nèi)容引入課堂中,使學(xué)生掌握有關(guān)機頭口模設(shè)計的基本原則。最后,講授PVC管材生產(chǎn)的工藝條件及控制方法(螺桿轉(zhuǎn)速、牽引速度、擠出機及機頭溫度)及其對制品性能的影響。
教學(xué)內(nèi)容改革是21世紀高等教育教學(xué)改革的重點,將高分子材料成型加工與成型機械有機結(jié)合起來,重新組織課程內(nèi)容既有利于教師的教學(xué)與學(xué)生的學(xué)習(xí),增強理論教學(xué)的課堂教學(xué)效果,同時節(jié)約下來的理論教學(xué)課時可用于實踐教學(xué)環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新意識,提高在社會上的競爭力,也符合高分子材料加工行業(yè)對本專業(yè)畢業(yè)生所提出來的越來越高的要求。
二 按課程主線組織教學(xué)內(nèi)容
本課程以“材料―成型加工―制品性能”這條高分子材料成型加工的主線組織教學(xué)內(nèi)容,重點了解和掌握高分子材料、成型加工工藝、制品性能三者的關(guān)系;材料的不同與成型加工方法的關(guān)系;同樣的材料用不同的加工工藝方法或加工工藝條件,所得制品的性能為何不同;制品的性能
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* 基金項目:廣東石油化工學(xué)院教育科學(xué)研究基金項目
與材料本身的性質(zhì)有何關(guān)系等,強調(diào)了成型加工對制品性能的重要性,即高分子材料最終的結(jié)構(gòu)與性能強烈依賴于加工過程這一獨特之處,這是本課程的主題思想――高分子材料的工程特征,教師在教學(xué)過程中,將這一主題思想貫徹始終是本課程教學(xué)的首要目標。
在教學(xué)過程中,任課教師應(yīng)將高分子科學(xué)基礎(chǔ)理論與實際生產(chǎn)和日常用品的例子相結(jié)合,與學(xué)生進行分析和討論,啟發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中牢牢抓住本課程的主題思想。對于聚合物來說,具體結(jié)構(gòu)決定了它的性能,同一種鏈結(jié)構(gòu)的聚合物,由于成型加工條件的不同,分子鏈的排列與堆砌方式會有所不同,從而形成不同的聚集態(tài)結(jié)構(gòu),聚集態(tài)結(jié)構(gòu)不同,制品性能也大不相同。如生產(chǎn)聚丙烯注塑件時,聚丙烯注塑制品最終的物理性能不僅與本身分子量和結(jié)晶性等有關(guān),而且與注射工藝條件的控制有關(guān)。不同的工藝條件導(dǎo)致聚丙烯具有不同的微觀結(jié)構(gòu),而微觀結(jié)構(gòu)又直接影響聚丙烯注塑制品的強度、韌性、硬度以及成型加工等性能。如聚丙烯注塑件的光學(xué)性能會受到注射成型條件的影響,聚丙烯注塑件在冷卻過程中,由于塑件不同部位的溫度場、應(yīng)力場的分布不同,從而會造成注塑件內(nèi)不均勻的體積收縮和密度分布,因此嚴重影響了塑件的光學(xué)性能和力學(xué)性能。這些例子很好地體現(xiàn)了“高分子材料―成型加工―制品性能”這條高分子材料成型加工的主線。
三 對教學(xué)方法進行改革
1.多媒體教學(xué)
高分子材料成型加工屬于專業(yè)技術(shù)課,教學(xué)內(nèi)容具有很強的理論性和實踐性,許多內(nèi)容涉及成型機械的結(jié)構(gòu)以及具體的操作過程,在學(xué)生大多缺少實際感性認識的情況下,單純依靠文字的板書進行課堂教學(xué),學(xué)生難以理解,教學(xué)效果不理想。因此,課堂講授可借鑒國內(nèi)一些院校的聚合物成型加工精品課程網(wǎng)站的教學(xué)資源來制作多媒體課件,通過結(jié)合所用的教材,有選擇性地將多媒體動畫仿真和圖片資料補充到電子課件中,不斷修改完善課件內(nèi)容,增加課堂信息量,提高教學(xué)效果,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為了加深學(xué)生對實際生產(chǎn)過程各種機械設(shè)備、操作工藝的認識,教師可通過收集各種高分子材料成型加工廠的生產(chǎn)視頻,然后在課堂上進行播放講解,可增加學(xué)生對高分子材料成型加工工藝的感性認識。如在講薄膜的中空吹塑時,大多數(shù)學(xué)生對旋轉(zhuǎn)機頭的工作方式比較陌生,筆者通過給學(xué)生播放帶有旋轉(zhuǎn)機頭口模的中空吹塑生產(chǎn)過程,學(xué)生在錄像中可以很直觀地看到旋轉(zhuǎn)機頭在工作中的運行情況,以及旋轉(zhuǎn)機頭如何調(diào)整薄膜厚度的工作原理,這些都使學(xué)生感受到課本的理論知識并不是枯燥的,它來源于生產(chǎn)實際,并對生產(chǎn)實際起到指導(dǎo)作用。
除了在課堂上引入多媒體課件外,教師還可向?qū)W生推薦一些著名的專業(yè)網(wǎng)站,包括美國塑料工程師學(xué)會(SPE)、美國塑料工業(yè)協(xié)會(SPI)、中國注塑技術(shù)論壇、聚合物技術(shù)網(wǎng)等,鼓勵學(xué)生了解加工工程的前沿發(fā)展,從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.案例教學(xué)
為了提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力,經(jīng)常以日常生活中常用高分子材料制品進行案例教學(xué),幫助學(xué)生認知高分子材料成型加工的整個過程,如日常用到的筆記本外殼、空調(diào)外殼、排水管、薄膜、泡沫塑料、汽車輪胎等,啟發(fā)學(xué)生去思考,然后進行討論,針對常用制品分析所用的原材料、成型方法和工藝,使學(xué)生在看得見、摸得著的實例中體會所學(xué)知識,這樣的教學(xué)方法提升了學(xué)生學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果。在實際教學(xué)中,教師可給學(xué)生提供一些案例,如某個工廠某批次的注射件出現(xiàn)了應(yīng)力開裂現(xiàn)象,試讓學(xué)生討論分析其中的原因,并提出解決方案。通過課堂討論,學(xué)生從這一案例中可學(xué)到包括原材料、成型方法、成型工藝條件(溫度、壓力)、制品性能(應(yīng)力開裂)在內(nèi)的許多知識點,很好地將高分子材料基礎(chǔ)理論與生產(chǎn)實際相結(jié)合,學(xué)生可以充分理解“高分子材料―成型加工―制品性能”這一課程的主題思想。
3.課程設(shè)計
作為大工程觀教育理念的一部分,培養(yǎng)具有敏銳工程師意識的學(xué)生是工科教學(xué)的一個重要目標,高分子材料成型加工課程作為一門實踐性很強的學(xué)科,可為學(xué)生將來走進企業(yè)站穩(wěn)腳跟打下良好的基礎(chǔ),因此,在教學(xué)中引入項目教學(xué)的理念,讓學(xué)生利用各種校內(nèi)外的資源及自身的經(jīng)驗,通過完成給定的工作任務(wù)來獲得知識與技能。本專業(yè)的課程設(shè)計是以高分子材料生產(chǎn)流程為主線,實現(xiàn)項目教學(xué),以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
設(shè)計內(nèi)容可以典型的通用高分子材料(如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等)的生產(chǎn)任務(wù)為依托建構(gòu)、設(shè)計出一個高分子材料產(chǎn)品生產(chǎn)項目(包括廠址的選擇、原料選擇、配方設(shè)計、高分子材料加工方法、設(shè)備的選型以及生產(chǎn)成本的核算等)。它有效地解決了傳統(tǒng)教學(xué)中理論與實踐相脫離的弊端,使理論教學(xué)內(nèi)容與實踐教學(xué)內(nèi)容通過課程設(shè)計緊密地結(jié)合在一起。在設(shè)計的過程中,學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)查找大量的資料、數(shù)據(jù),通過到企業(yè)調(diào)查,掌握了許多第一手資料,在這個過程學(xué)生可以概括性地知道所學(xué)專業(yè)的主要工作內(nèi)容及其在整個生產(chǎn)過程中所起的作用。
四 結(jié)束語
高分子材料成型加工是一門實踐性很強的專業(yè)技術(shù)課程。結(jié)合該門課程自身的特點,通過采取加強課程間的聯(lián)系,抓住課程主線教學(xué)、改革教學(xué)方法等措施,力圖改變該課程課堂講授效果不高、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性普遍較低等現(xiàn)象。
在不斷深化教學(xué)改革的過程中,要想使學(xué)生學(xué)有所得、融會貫通,首先應(yīng)提高學(xué)生在高分子材料產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)和研究等方面的綜合應(yīng)用能力,從而培養(yǎng)具有卓越工程師意識的高分子材料專業(yè)技術(shù)人才。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:高分子材料;功能;研究現(xiàn)狀;發(fā)展前景
前言
在我們的日常生活中,材料隨處可見,材料的發(fā)展水平直接影響我們的生活質(zhì)量。高分子材料在我們?nèi)粘I畹膽?yīng)用中擁有很多的優(yōu)勢,與現(xiàn)代化生產(chǎn)非常吻合,同時它也產(chǎn)生了很高的經(jīng)濟效益等,因此它在工業(yè)上發(fā)展的十分迅速。在過去,20世紀60年展起來的功能高分子材料是屬于那時的一個新興領(lǐng)域,這個新興領(lǐng)域同時滲透到能源和電子以及生物三大領(lǐng)等。而如今,21世紀的科技不斷創(chuàng)新,也有了新型有機功能高分子材料,它們在人們的生產(chǎn)和生活中扮演著一個越來越重要的角色。
1 功能高分子材料的定義
功能高分子材料是指同時兼顧有兩種性能的復(fù)合高分子材料,性能一:傳統(tǒng)高分子材料的所體現(xiàn)出來的性能,性能二:某些特殊功能的基團所體現(xiàn)出來的性能。一般說來,具有傳遞信息、轉(zhuǎn)化能量和貯存物質(zhì)作用的高分子及其復(fù)合材料為功能高分子材料,或者還可以理解為具有能量轉(zhuǎn)換的特性、催化特性、化學(xué)反應(yīng)活性、磁性、光敏特性、藥理性、導(dǎo)電特性、生物相容性、選擇分離性等功能的高分子及其復(fù)合材料,同時還具有原有力學(xué)性能的基礎(chǔ)。
2 功能高分子材料的工程實際應(yīng)用
目前,在工程上應(yīng)用較廣泛而且具有重要應(yīng)用價值的一些功能高分子材料主要分為以下幾種:光功能高分子、液晶高分子、電功能高分子、吸附分離功能高分子、反應(yīng)型功能高分子、醫(yī)用功能高分子、環(huán)境降解功能高分子、高分子功能膜材料等。下文中具體從這幾方面闡述:
(1)光功能高分子材料。指在光的作用下能夠產(chǎn)生物理變化,如光導(dǎo)電、光致變色或者化學(xué)變化,如光交聯(lián)、光分解的高分子材料,或者在物理或化學(xué)作用下表現(xiàn)出光特性的高分子材料。光功能高分子材料主要應(yīng)用在電子工業(yè)和太陽能的開發(fā)利用等方面。
(2)液晶高分子材料。液晶高分子是一種新型的功能高分子材料,它是分子水平的微觀復(fù)合,由纖維與樹脂基體在宏觀上的復(fù)合衍生而來,也可以理解為在柔性高分子基體中以接近分子水平的分散程度分散增強劑(剛性高分子鏈或微纖維)的復(fù)合材料。強度高、模量大是液晶高分子材料的主要特點,它在復(fù)合材料、纖維和液晶顯示技術(shù)等方面的應(yīng)用非常廣泛。
(3)電功能高分子材料。電功能高分子材料主要表現(xiàn)為在特定條件下表現(xiàn)出各種電學(xué)性質(zhì),如熱電、壓電、鐵電、光電、介電和導(dǎo)電等性質(zhì)。根據(jù)其功能劃分,主要包括導(dǎo)電高分子材料、電絕緣性高分子材料、高分子介電材料、高分子駐極體、高分子光導(dǎo)材料、高分子電活性材料等。同時根據(jù)其組成情況可以分成結(jié)構(gòu)型電功能材料和復(fù)合電功能材料兩類。電功能高分子材料在電子器件、敏感器件、靜電復(fù)印和特殊用途電池生產(chǎn)方面有廣泛應(yīng)用。
(4)吸附分離高分子材料。吸附分離功能高分子按吸附機理分為化學(xué)吸附劑、物理吸附劑、親和吸附劑,按樹脂形態(tài)分為無定形、球形、纖維狀,按孔結(jié)構(gòu)分為微孔、中孔、大孔、特大孔、均孔等,吸附分離功能高分子主要包括離子交換樹脂和吸附樹脂。
(5)反應(yīng)型功能高分子材料。反應(yīng)功能高分子是有化學(xué)活性、能夠參與或促進化學(xué)反應(yīng)進行的一種高分子材料。它是將小分子反應(yīng)活性物質(zhì)通過共價鍵、離子鍵、配位鍵或物理吸附作用結(jié)合于高分子骨架,主要用于化學(xué)合成和化學(xué)反應(yīng)。
(6)醫(yī)用功能高分子材料。在生物體產(chǎn)生生理系統(tǒng)疾病時,一些特殊的功能高分子材料有對疾病的診斷、治療、修復(fù)或替換生物體組織或器官,增進或恢復(fù)其功能的作用,此類特殊的功能高分子材料稱為醫(yī)用功能高分子材料。一般來說,醫(yī)用功能高分子材料多用于對生物體進行疾病的診斷和疾病的治療以及修復(fù)或替換生物體組織或器官和合成或再生損傷組織或器官,具有延長病人生命、提高病人生存質(zhì)量等作用,在醫(yī)療方面被廣泛應(yīng)用。
(7)環(huán)境降解高分子材料。高分子材料在發(fā)生降解反應(yīng)的條件有許多,如機械力的作用下發(fā)生的降解稱為機械降解,此外在化學(xué)試劑的作用下可發(fā)生化學(xué)降解,在氧的作用下可發(fā)生氧化降解,在熱的作用下可發(fā)生熱降解,在光的作用下可發(fā)生光降解,在生物的作用下可發(fā)生生物降解等。具有此類功能的高分子稱為環(huán)境降解高分子材料。
(8)高分子功能膜材料。高分子功能膜是一種具有選擇性透過能力的膜型材料,同時也是具有特殊功能的高分子材料,一般稱為分離膜或功能膜。使用功能膜分離物質(zhì)具有以下突出的優(yōu)點:具有較好的選擇性透過性,透過產(chǎn)物和原產(chǎn)物位于膜的兩側(cè),便于產(chǎn)物的收集;分離時不發(fā)生相變,同時也不耗費相變能。從功能的角度,高分子分離膜具有識別物質(zhì)和分離物質(zhì)的功能,此外,它還有轉(zhuǎn)化物質(zhì)和轉(zhuǎn)化能量的其它功能。利用其在不同條件下顯出的特殊性質(zhì),已經(jīng)在許多領(lǐng)域獲得應(yīng)用。
3 功能高分子材料的發(fā)展前景
人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)離不開材料,材料的發(fā)展關(guān)系到社會發(fā)展和國民經(jīng)濟以及國家的安全,同時也是體現(xiàn)國家綜合實力的重要標志。高新技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的基石離不開高分子材料,國民經(jīng)濟基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)以及國家安全不可或缺的重要保證同樣也離不開高分子材料。而功能高分子材料由于其優(yōu)越性,使得其在材料行業(yè)中發(fā)展迅速。
未來材料科學(xué)與工程技術(shù)領(lǐng)域研究的重要發(fā)展方向離不開功能高分子材料,材料、信息和能源理所當(dāng)然的被評為新科技革命時代的三大根基,信息和能源發(fā)展離不開材料領(lǐng)域中功能高分子材料作為它們物質(zhì)基礎(chǔ)所起到的重要作用,新型功能高分子材料的研究與發(fā)展主要取決于現(xiàn)代學(xué)科交叉程度高這一特點。在傳統(tǒng)的三大合成材料以外,陸陸續(xù)續(xù)又出現(xiàn)了具有光、電、磁等特殊功能的高分子材料以及功能高分子膜,同時也出現(xiàn)了生物高分子材料,隱身高分子材料等許多具有特殊功能的高分子材料,與此同時功能高分子材料的發(fā)展速度依然保持著加快的狀態(tài),顯然它們對新技術(shù)革命影響非常之大。這些新型的功能高分子材料在我們的尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中扮演著越來越重要的角色,21世紀人類社會生活必將與功能高分子材料密切相關(guān)。
4 結(jié)束語
功能高分子材料是一門研究高分子材料變化規(guī)律以及實際應(yīng)用技術(shù)的一門學(xué)科,在高分子材料科學(xué)領(lǐng)域中的發(fā)展速度是最快的,同時也是與其它科學(xué)領(lǐng)域交叉最為密切的一個研究領(lǐng)域。它是以高分子物理、高分子化學(xué)等相關(guān)學(xué)科為基礎(chǔ),同時與物理學(xué)和生物學(xué)以及醫(yī)學(xué)密切聯(lián)系的一門學(xué)科。因此學(xué)習(xí)這門學(xué)科能讓我們很好的將高分子學(xué)科的知識綜合運用起來,進而使我們對高分子學(xué)科有更深刻的認識,讓我們受益匪淺。
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關(guān)鍵詞:高分子材料;教學(xué);探索和實踐
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)24-0219-02
《高分子材料》是材料科學(xué)與工程學(xué)科的重要組成部分,是材料專業(yè)類學(xué)生的一門重要課程。但對于非高分子專業(yè)的學(xué)生,一般只有這一門高分子專業(yè)課,且學(xué)時有限。為使學(xué)生掌握廣泛的基礎(chǔ)知識、扎實的專業(yè)知識,該課程要將《高分子物理》、《高分子化學(xué)》、《高分子材料加工》等課程內(nèi)容融為一體,并加強與其他材料科學(xué)的相互貫通。筆者在幾年的教學(xué)實踐中不斷探索,對這門課的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)效果評價體系等方面進行了總結(jié)。
一、明晰教學(xué)目標、突出教學(xué)重點、合理安排教學(xué)內(nèi)容
通過《高分子材料》的教學(xué),需要學(xué)生掌握“高分子材料科學(xué)基礎(chǔ)”、“高分子化學(xué)”、“高分子物理”、“高分子成型加工”、“通用高分子材料”等理論知識。在有限的學(xué)時條件下,要使對于高分子完全陌生的學(xué)生理解并掌握這些基本概念與原理,授課內(nèi)容的選擇是非常重要的。在內(nèi)容選取上,我們的原則是既要讓學(xué)生掌握相關(guān)的理論知識,又要有所側(cè)重,并注重課程與先修課程的聯(lián)系和課程前后內(nèi)容的銜接等。高分子材料的制備、結(jié)構(gòu)、加工及性能之間存在著一系列的有機聯(lián)系,我們講述的內(nèi)容既要有獨立性又應(yīng)注意前后的關(guān)聯(lián)性。首先,結(jié)合以前所學(xué)知識,讓學(xué)生掌握高分子材料科學(xué)的基礎(chǔ)知識。其次,高分子化學(xué)部分,我們著重講解聚合反應(yīng)機理。高分子的合成按機理主要分為逐步聚合與連鎖聚合。連鎖聚合中,以自由基聚合研究得最為透徹,我們分別結(jié)合反應(yīng)過程的熱力學(xué)和動力學(xué),分析自由基聚合各個階段的特點。至于離子聚合和定向聚合等內(nèi)容,給定思考題安排學(xué)生課后學(xué)習(xí)。對于學(xué)生自學(xué)有疑問的地方,教師可以在答疑時給予指導(dǎo)。逐步聚合中,又可分為線形縮聚和體型縮聚,我們一般只講述線形縮聚部分,體型縮聚安排為課后學(xué)習(xí)內(nèi)容。高分子物理部分,我們集中講述高聚物的結(jié)構(gòu)與性能間的關(guān)系。通過掌握高分子材料的合成原理和方法,了解高分子材料結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系,從而逐步形成較為完整的高分子材料科學(xué)知識體系。為了培養(yǎng)實用性、創(chuàng)新型人才,我們在教學(xué)中還及時更新教學(xué)內(nèi)容,將新知識、新理論和新技術(shù)充實到教學(xué)內(nèi)容中,為學(xué)生提供符合時代需要的教學(xué)內(nèi)容。
二、積極探索教學(xué)方法,提高課堂教學(xué)效果
在《高分子材料》的幾年教授過程中,為提高課堂教學(xué)效果,筆者一直不斷探索,總結(jié)了一系列教學(xué)方法。
1.表格教學(xué)法。《高分子材料》的課程中,有很多教學(xué)內(nèi)容可以通過對比進行講解,比如聚合物的聚合機理中的連鎖聚合和逐步聚合、自由基聚合的各種實施方法等。筆者在實踐中,發(fā)現(xiàn)表格教學(xué)法是個很有效的教學(xué)方法。該方法運用比較,比傳統(tǒng)直述法更清晰,利于學(xué)生掌握相關(guān)知識的區(qū)別和聯(lián)系,從而更好地接受知識,并對各知識點有更深刻的理解。比如在講述高分子材料的合成方法時,可以先用表格列出本體聚合、懸浮聚合、乳液聚合和溶液聚合四種實施方法,再在第一列列出配方、聚合場所、聚合機理、生產(chǎn)特征、產(chǎn)品特性、生產(chǎn)實例等與各實施方法對應(yīng)的屬性,然后一邊講解,一邊將各屬性填充,讓學(xué)生接受知識點的同時也學(xué)習(xí)各屬性的異同,從而加強對相關(guān)內(nèi)容的理解和接受,也更利于學(xué)生記住相關(guān)內(nèi)容。
2.示例教學(xué)法。示例教學(xué)法可以引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機,幫助學(xué)生理解抽象的事物和概念,發(fā)展學(xué)生的求知欲望。學(xué)生剛開始學(xué)習(xí)高分子材料,對有關(guān)知識和內(nèi)容了解不多,專業(yè)術(shù)語比較陌生,但是日常生活中都接觸過多種性能各異的高分子材料制品,對高分子材料性能的差異性有一定的感性認識。在講課時可以引入這些實際的材料,既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也有利于更好地理解所學(xué)知識。比如在講述高聚物粘彈性這部分內(nèi)容時,高聚物區(qū)別于其他材料的最大特點是其粘彈性,由于高聚物分子運動的松弛時間正好我們能用肉眼觀察到,所以才表現(xiàn)出這些現(xiàn)象。
3.啟發(fā)教學(xué)法。《高分子材料》的教學(xué)中有不少抽象的概念、邏輯推理的演繹過程。老師在課堂上一味講授專業(yè)知識和術(shù)語,學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高。通過一邊講解,一邊結(jié)合學(xué)科知識適當(dāng)提出問題的啟發(fā)式教學(xué)方式,能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性,并能把一部分走神的學(xué)生拉回來。如講到高分子結(jié)構(gòu)時,先提出一個問題:“為什么橡膠和塑料的力學(xué)性能有這么大的差異?”給予學(xué)生適當(dāng)時間思考后,再具體講解高分子材料的結(jié)構(gòu),讓學(xué)生帶著問題聽課,不但啟迪了學(xué)生的思維,也使他們對所學(xué)內(nèi)容有了更深刻的理解。
4.互動教學(xué)法。為了培養(yǎng)能解決實際問題的高素質(zhì)人才,《高分子材料》的教學(xué)中,不應(yīng)讓學(xué)生死記硬背和生搬硬套,而應(yīng)結(jié)合實際問題讓學(xué)生思考,激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維。如講到橡膠性能時,請同學(xué)們思考“如何提高橡膠的耐熱溫度”,再提示學(xué)生利用所學(xué)的高分子物理部分知識,從優(yōu)化橡膠的結(jié)構(gòu)入手,發(fā)動學(xué)生積極討論,啟迪思維,培養(yǎng)運用基礎(chǔ)理論知識分析實際問題的能力。這種討論式的教學(xué)方法,既活躍了學(xué)習(xí)氣氛,啟發(fā)學(xué)生思考問題,又可使學(xué)生對知識更好理解和掌握。在講述高分子材料的合成時,經(jīng)常通過合成反應(yīng)式來表示合成過程和機理。我們一方面在課件編寫中注意到讓所有的反應(yīng)方程式都不是一下顯示出來,而是模仿板書一步一步顯示,讓學(xué)生有充分思考、接受的時間;另一方面,部分反應(yīng)方程式讓學(xué)生自己來寫,旁邊同學(xué)互相檢查。通過這種方式,使學(xué)生更加熟悉并能深刻理解反應(yīng)過程,其他同學(xué)的檢查也能讓同學(xué)發(fā)現(xiàn)自己意識不到的細節(jié)上容易出錯的地方,了解出錯的原因,補充沒有掌握的知識點。
三、改革考核方式,提高學(xué)生綜合素質(zhì)
《高分子材料》的教學(xué)評價不但要考查學(xué)生基本理論知識的掌握情況,也要考查學(xué)生的再學(xué)習(xí)和獨立思考解決問題的能力。為此,我們改變單一的一份試卷定成績這種缺乏準確性和全面性的考試制度,將成績的考核納入每個教學(xué)環(huán)節(jié)中,為每個學(xué)生制訂具體考核表,跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)進展,使學(xué)生在學(xué)習(xí)中能隨時了解自己的學(xué)習(xí)情況,督促自己不斷學(xué)習(xí)、不斷提高。其中考試方面根據(jù)課程的要求建立了《高分子材料試題庫》,逐年對試題庫的內(nèi)容進行改進和更新,每年從試題庫中抽取試題組成A、B兩份試卷,嚴格考試要求和評分標準;另一方面,讓學(xué)生選擇一種新型高分子材料,查閱相關(guān)文獻資料,描述它的合成、制備、結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用前景,并撰寫小論文;同時,增加學(xué)生課堂討論、實驗、作業(yè)等平時成績的評分標準和比例。通過改革考核和評價體系,激勵了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,鍛煉了學(xué)生的實際能力,有利于培養(yǎng)高素質(zhì)人才。
通過《高分子材料學(xué)》教學(xué)的探索和實踐,初步探索了課程的教學(xué)思路和方法。在今后的教學(xué)中,我們還將不斷總結(jié)經(jīng)驗,進一步完善教學(xué)過程中的各個環(huán)節(jié),培養(yǎng)出既掌握專業(yè)知識,又具備分析問題、解決問題能力的能適應(yīng)以后工作和科研需要的高素質(zhì)人才。
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關(guān)鍵詞:功能高分子材料;雙語教學(xué);英語能力
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)30-0113-02
功能高分子是除了其力學(xué)性能外,還具有物質(zhì)分離,光、電、磁、能量儲存和轉(zhuǎn)化,生物醫(yī)用等特殊性能的材料,在航空航天、生物醫(yī)藥、新能源等高新科技領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。《功能高分子材料》是我校高分子材料專業(yè)的一門專業(yè)選修課,主要任務(wù)是使學(xué)生掌握功能高分子的基礎(chǔ)知識、設(shè)計方法、制備策略和應(yīng)用,通過分類介紹這一領(lǐng)域的最新進展,讓學(xué)生對功能高分子材料有一個比較全面的認識。為了響應(yīng)國家教育部在雙語教學(xué)上的戰(zhàn)略部署,適應(yīng)國際經(jīng)濟一體化進程,各個高校的高分子材料專業(yè)紛紛進行了雙語教學(xué)探索,其中開展較多的是《高分子化學(xué)》、《高分子物理》等專業(yè)主干課程,通過這些課程的雙語教學(xué)可以培養(yǎng)高分子材料方面的國際化專業(yè)人才,對我國高分子學(xué)科的發(fā)展、高分子材料工業(yè)的進步均具有非常重要的意義[1]。但是,我校屬于地方性新建本科院校,高分子材料專業(yè)全面開展雙語教學(xué)較為困難,特別是一些專業(yè)基礎(chǔ)課開展雙語教學(xué)并不合適,因此,將《功能高分子材料》作為試點,逐步推進雙語教學(xué)[2]。
一、開展《功能高分子材料》雙語教學(xué)的目的
通過選用優(yōu)秀的外文原版教材、參考資料,配合雙語教學(xué)過程,可以讓本校高分子材料專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)到國外優(yōu)秀的“原汁原味”知識,接受不同教學(xué)觀念的熏陶和融合[3]。在完成專業(yè)知識學(xué)習(xí)、提高英語應(yīng)用能力的同時,領(lǐng)略國外教學(xué)提出、分析和解決問題的方式,提高專業(yè)思維能力,培養(yǎng)創(chuàng)新精神,使學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化合理[4]。《功能高分子材料》雙語教學(xué)一般安排在高分子材料專業(yè)的大三第二學(xué)期開展,對于這一階段的學(xué)生,本專業(yè)有較大比例的學(xué)生開始準備考研,選擇進一步深造。為了以后我們培養(yǎng)的畢業(yè)生能很好地開展科學(xué)研究,查閱英文學(xué)術(shù)期刊、數(shù)據(jù)庫,在國際學(xué)術(shù)會議上與本領(lǐng)域的知名專家、教授進行學(xué)術(shù)交流等,積極開展《功能高分子材料》的雙語教學(xué)無疑是重要的環(huán)節(jié)。另外,高分子材料相關(guān)工業(yè)在長三角地區(qū)發(fā)展迅速,外資企業(yè)云集,學(xué)生通過《功能高分子材料》雙語課程,接觸和掌握了相關(guān)專業(yè)術(shù)語,就能在就業(yè)過程中體現(xiàn)優(yōu)勢,爭取機會。
二、雙語教學(xué)與專業(yè)英語教學(xué)的關(guān)系
近年來,高校相繼開設(shè)了雙語課程,所以專業(yè)英語是否取消成為了焦點。我校高分子材料專業(yè)尚未以雙語教學(xué)取代專業(yè)英語。我們在制定培養(yǎng)計劃及專業(yè)課的教學(xué)大綱時,統(tǒng)籌考慮英語應(yīng)用能力的培養(yǎng),不只局限于專業(yè)英語和一兩門雙語課教學(xué),而應(yīng)將專業(yè)英語和專業(yè)課的雙語教學(xué)結(jié)合起來,系統(tǒng)考慮專業(yè)知識教學(xué)任務(wù)和雙語專業(yè)課的教學(xué)任務(wù),合理分配相關(guān)知識點。專業(yè)英語學(xué)習(xí)內(nèi)容主要涉及的是專業(yè)基礎(chǔ)知識的部分內(nèi)容,如高分子化學(xué)中的合成方法、高分子物理中的性能測試等,不涉及《功能高分子材料》的相關(guān)內(nèi)容,而且上課主要以翻譯為主。不過我們認為以雙語教學(xué)代替專業(yè)英語是必然的趨勢[5]。
三、英文能力對功能高分子材料雙語教學(xué)的影響
雙語教學(xué)的效果受到英語能力、專業(yè)知識、教學(xué)方式三個關(guān)鍵因素的影響,其中英語能力是基礎(chǔ)因素。近年來,地方性新建本科院校的學(xué)生英語四、六級通過率也很高,但專業(yè)英語詞匯積累量缺失,所以在雙語課程學(xué)習(xí)的初期,往往覺得非常困難,甚至產(chǎn)生抵觸情緒。因此,雙語教學(xué)模式應(yīng)當(dāng)循序漸進,隨著課程的進行逐步加大英語比例,使學(xué)生逐漸適應(yīng)雙語環(huán)境,消除排斥心理。另外,教師的英語水平也是雙語教學(xué)的關(guān)鍵因素。擔(dān)任雙語教學(xué)的教師一般都具有扎實的專業(yè)知識,英語基礎(chǔ)較好,但普遍存在英語口語水平不高的問題,這給雙語教學(xué)的開展帶來一定的障礙。因此,要求授課教師認真對待每一節(jié)課,在教學(xué)實踐中使自己的口語得以提高,同時建議教材、板書采用全英文,但講解以中文為主,否則極易將專業(yè)課上成外語課,影響學(xué)生對專業(yè)知識的理解和掌握。
四、《功能高分子材料》雙語教學(xué)實踐
1.教材與參考資料。雙語教學(xué)必須選擇合適的教材,目前國內(nèi)《功能高分子材料》沒有統(tǒng)一的雙語教材,各個高校都是針對自己的專業(yè)特色選擇相應(yīng)的教材或者自編教材。由于原版英文教材在結(jié)構(gòu)體系和側(cè)重點等方面與我校高分子材料專業(yè)存在差異,我們在進行《功能高分子材料》雙語教學(xué)過程中,對原版教材進行了適當(dāng)?shù)娜∩幔幹屏伺c原版教材配套的英文參考書,并且每年對教材更新一次,及時反映學(xué)科的前沿信息。另外,由于學(xué)生對專業(yè)詞匯比較陌生,為了讓學(xué)生可以更好地預(yù)習(xí),編制了相應(yīng)的專業(yè)詞匯表。所采用的英文原版教材課后無練習(xí),因此也編制相應(yīng)的英文課后練習(xí)。在編制過程中,考慮學(xué)生的實際情況,降低了習(xí)題難度,讓學(xué)生能獨立完成,增強對英文作業(yè)的興趣和信心。
2.教學(xué)過程與考核。我們從專業(yè)詞匯、英文文獻、專題講解、綜合設(shè)計四個方面逐步開展《功能高分子材料》雙語教學(xué)。采用多媒體課件進行授課,全英文電子課件不僅可以將文字直觀地展示給學(xué)生,便于學(xué)生理解,在一定程度上彌補學(xué)生英語聽力的不足,而且可以營造一種英語氛圍,促使學(xué)生把專業(yè)知識和英語進行融合。而且每次上課把下節(jié)課的PPT發(fā)給學(xué)生,讓學(xué)生預(yù)習(xí)新出現(xiàn)的專業(yè)詞匯,掃清聽課過程中所遇到的詞匯障礙,可大大提高課堂效率。授課時,根據(jù)本專業(yè)學(xué)生實際情況,初期我們采用中文講授,中后期逐漸過渡到英文講授。不一味地追求英語在課堂討論、課后作業(yè)等環(huán)節(jié)的覆蓋率,不能為了實施雙語教學(xué)而犧牲專業(yè)課的教學(xué)效果。原版英文教材采用演繹的方法安排教學(xué)內(nèi)容,打破了條條框框的限制。提出問題,激發(fā)讀者思考,再加以總結(jié),從問題中得出相應(yīng)的概念或原理。功能高分子材料涉及多門學(xué)科,內(nèi)容廣泛,雙語教學(xué)難度大,只有發(fā)揮學(xué)生的主體意識,充分調(diào)動其積極性,互動起來,讓學(xué)生主動參與教學(xué)過程,才能取得很好的教學(xué)效果。因此,我們引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)變思維模式,既強調(diào)教師的主導(dǎo)作用,又突出以學(xué)生為學(xué)習(xí)主體,主動理解和掌握知識。在教學(xué)中,促使師生相互作用,讓教學(xué)過程成為雙方主動介入的過程。例如,我們組織學(xué)生以小組形式參與討論一類功能高分子材料的研究進展,鼓勵學(xué)生用英文制作PPT和專題發(fā)言。對于期末考試,目前我們采用英文出題,中文回答,但鼓勵英文答題并進行加分。
3.文獻檢索、計算機軟件和學(xué)術(shù)講座的輔助作用。了解先進功能高分子材料,需緊跟本領(lǐng)域前沿發(fā)展情況,而最新的研究成果基本都會以英文的形式出現(xiàn)在國際刊物、會議以及互聯(lián)網(wǎng)上,查閱相關(guān)英文資料是獲取這些最新信息的主要途徑。因此,在不同的授課階段,循序漸進布置一些與專業(yè)內(nèi)容相關(guān)的文獻檢索,通過這些途徑逐步培養(yǎng)學(xué)生的英文文獻閱讀能力,積累專業(yè)詞匯。高分子材料專業(yè)經(jīng)常使用專業(yè)軟件進行繪制物質(zhì)結(jié)構(gòu)、書寫化學(xué)反應(yīng)方程、處理實驗數(shù)據(jù)、分析測試圖譜等工作。這些軟件以英文版居多,涉及較多的專業(yè)詞匯,讓學(xué)生經(jīng)常使用這些軟件,可以無形中掌握大量專業(yè)詞匯。另外,在課程中,我們邀請專業(yè)外教為學(xué)生進行高質(zhì)量的英文學(xué)術(shù)講座,使學(xué)生就學(xué)習(xí)到的知識與這些外教進行交流溝通,增強他們使用英語的信心。并可使部分本科生就自己出國留學(xué)的一些問題有所了解,消除他們在此方面的茫然,進而更大程度地提高學(xué)習(xí)專業(yè)英語的興趣。
4.存在的問題。學(xué)生選修雙語課程的積極性是開展雙語教學(xué)的前提。目前,本校學(xué)生大范圍地接受雙語教學(xué)并不現(xiàn)實,這使得雙語教學(xué)的推廣非常被動。如何全面調(diào)動學(xué)生參與雙語學(xué)習(xí),是推動雙語教學(xué)在本專業(yè)順利開展急需解決的問題。
我們對每屆學(xué)生做了調(diào)查問卷,根據(jù)結(jié)果我們不斷完善《功能高分子材料》雙語教學(xué)的各個環(huán)節(jié)。學(xué)校也加大了對雙語教學(xué)的支持力度,從多方面給予教師扶持,定期組織交流與研討,并增加了針對性的進修機會。通過近幾年的《功能高分子材料》雙語教學(xué)實踐,發(fā)現(xiàn)在地方性新建本科院校開展像《功能高分子材料》這樣的專業(yè)選修課的雙語教學(xué)是提高教學(xué)質(zhì)量的重要舉措,對學(xué)生考研和就業(yè)都將產(chǎn)生積極影響。希望通過我們的努力,力爭培養(yǎng)出具有一定專業(yè)英文能力的創(chuàng)新應(yīng)用型人才,服務(wù)地方經(jīng)濟和國家的發(fā)展。
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【關(guān)鍵詞】高分子材料與工程 生產(chǎn)實習(xí) 教學(xué)改革
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2014)16-0060-02
一 生產(chǎn)實習(xí)在高分子教學(xué)中的重要作用
大學(xué)生生產(chǎn)實習(xí)是高分子材料與工程專業(yè)實踐教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力的重要途徑。大學(xué)生高分子材料與工程專業(yè)的生產(chǎn)實習(xí)一般會安排在大四的上學(xué)期,在此之前學(xué)生們已經(jīng)完成了高分子專業(yè)絕大多數(shù)課程的學(xué)習(xí),具備一定的理論基礎(chǔ)及實驗?zāi)芰Γ珜嶋H生產(chǎn)情況還比較陌生。生產(chǎn)實習(xí)是聯(lián)系學(xué)校和工廠的一個紐帶,通過生產(chǎn)實習(xí),將學(xué)生所學(xué)的理論知識與生產(chǎn)實際結(jié)合起來,更確切地說是運用所學(xué)的理論知識來解決工程實際問題,這種理論向?qū)嵺`的轉(zhuǎn)化不僅可以加深學(xué)生對所學(xué)專業(yè)知識的理解,而且還可以增加學(xué)生的感性認識,讓學(xué)生體驗到學(xué)以致用的感覺。
與此同時,生產(chǎn)實習(xí)還可以培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題、解決問題的能力和工程實踐能力。在進入工廠之前,學(xué)生對高分子材料與工程專業(yè)的感知僅僅停留在課本上,即便是在專業(yè)實驗中接觸到了一些設(shè)備,但也僅限于實驗范疇,從各方面來講與實際生產(chǎn)還有很大的距離,再加上學(xué)生實驗多以驗證性實驗為主,因此,學(xué)生的綜合實踐能力在實驗中無法得到體現(xiàn)與提升。生產(chǎn)實習(xí)恰恰是學(xué)生綜合實踐能力得以誘發(fā)、展現(xiàn)和培養(yǎng)的媒介,實際生產(chǎn)中會遇到很多校園里無法模擬的工程情況,學(xué)生在這樣的氛圍中學(xué)習(xí),不僅可以使自己各方面的能力得到鍛煉與發(fā)展,而且還可以從這一過程中真正了解高分子材料與工程這個專業(yè),清楚自己就業(yè)或升學(xué)的方向。
二 高分子專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)的現(xiàn)狀及原因
受多方面因素的影響,近年來,高分子專業(yè)的生產(chǎn)實習(xí)并未起到預(yù)期的良性效果,反而暴露出了一些亟待解決的問題,如聯(lián)系生產(chǎn)實習(xí)企業(yè)困難、實習(xí)過程走馬觀花、學(xué)生對生產(chǎn)實習(xí)的重要性認識不足等,這些問題嚴重影響了生產(chǎn)實習(xí)的質(zhì)量,阻礙了學(xué)生專業(yè)知識與工程實踐能力的發(fā)展。經(jīng)過多方面的調(diào)查分析,造成目前這種情況的原因主要有以下幾個方面:
1.大多數(shù)企業(yè)不愿接待生產(chǎn)實習(xí)
學(xué)生進企業(yè)實習(xí),不會給企業(yè)帶來直接的經(jīng)濟效益,反而會帶來企業(yè)管理和生產(chǎn)上的不便。學(xué)校周邊的相關(guān)企業(yè)并不多,所以,一般情況下學(xué)生進入企業(yè)進行生產(chǎn)實習(xí)的形式都是以集中進入為主,也就是帶隊教師會提前與相關(guān)企業(yè)聯(lián)系,然后在確定的某一個或某一段時間帶領(lǐng)學(xué)生集中進入企業(yè)實習(xí)。由于學(xué)生人數(shù)眾多,且對實際生產(chǎn)基本沒有什么概念和經(jīng)驗,企業(yè)考慮到生產(chǎn)安全及學(xué)生的人身安全,一般會派專人陪同參觀一些不太重要的生產(chǎn)線,對要進入的車間會進行一些安全隱患排除,甚至?xí)簳r停產(chǎn)。從企業(yè)角度出發(fā),接待生產(chǎn)實習(xí)往往會給企業(yè)的管理和效益帶來負面影響。從學(xué)生角度考慮,這樣的生產(chǎn)實習(xí)并沒有什么實際意義,學(xué)生所看到的并不是真實的生產(chǎn)情況。
2.學(xué)生數(shù)目激增導(dǎo)致實習(xí)資源短缺
高分子材料與工程專業(yè)作為一個新興專業(yè),發(fā)展迅速,涉及領(lǐng)域廣泛,畢業(yè)生社會需求量大,因此,近年來高分子專業(yè)的招生人數(shù)翻倍增長。激增的學(xué)生人數(shù)使有限的實習(xí)資源日趨緊張,由此導(dǎo)致長期的頂崗實習(xí)機會逐漸減少,絕大多數(shù)學(xué)校只能選擇集中實習(xí)。集中實習(xí)雖然解決了“量”,但卻影響到了“質(zhì)”,對于企業(yè)而言,大批量學(xué)生在同一時間段進入同一企業(yè)實習(xí),給企業(yè)帶來了嚴重的安全隱患,因此企業(yè)越來越不愿意接待生產(chǎn)實習(xí),對于學(xué)生而言,人數(shù)眾多會導(dǎo)致企業(yè)在實習(xí)過程中多以集中講解為主,簡單參觀為輔,學(xué)生基本無法得到參與實際生產(chǎn)的機會,長此以往,生產(chǎn)實習(xí)將成為一種任務(wù)、一種形式,而無法再起到應(yīng)有的橋梁作用。
3.學(xué)生的理論知識與企業(yè)的生產(chǎn)實踐無法有效對接
學(xué)生在學(xué)校所學(xué)的高分子專業(yè)知識是按照課程體系鋪設(shè)的,邏輯性與理論性較強,其實際工程應(yīng)用需要進行轉(zhuǎn)化,而高校教師大部分是從校門進校門,缺乏實際生產(chǎn)的經(jīng)驗,再加上現(xiàn)代化的生產(chǎn)日新月異,因此,教師在講課時很難將舉出大量恰當(dāng)?shù)膶嵗龑崿F(xiàn)高分子專業(yè)理論知識向工程實際的轉(zhuǎn)化。與此同時,企業(yè)由于有自己的產(chǎn)品方向,所涉及的專業(yè)知識與技術(shù)有自身的特點,與學(xué)生所學(xué)的理論知識有一定的距離,雖然在學(xué)生進行生產(chǎn)實習(xí)的初期,企業(yè)一般會安排集中宣講,但由于用時較短,很難達到良好的效果。因此,學(xué)生在進入企業(yè)進行生產(chǎn)實習(xí)時,會出現(xiàn)雙方專業(yè)知識與技術(shù)不匹配的尷尬境況,這種錯位的存在,導(dǎo)致學(xué)生不知道該如何學(xué),企業(yè)也不知道該從哪里開始講,由此導(dǎo)致生產(chǎn)實習(xí)的作用和效果大幅縮水。
三 走出高分子專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)困境的具體策略
影響高分子專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)效果的因素有很多,其目前的困境也是多個因素共同作用的結(jié)果。總體來看,影響因素可分為外因和內(nèi)因兩種,解決外部因素,如實習(xí)企業(yè)問題、生源激增問題等,并不在我們的能力范圍之內(nèi),因此我們需要做的是通過調(diào)整內(nèi)部影響因素來弱化外因的不利方面,以期使高分子的生產(chǎn)實習(xí)達到預(yù)期的良性效果,真正起到培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力的作用。為此,需要從以下幾個方面進行改革:
1.課程方面
課程方面的改革主要包括課程結(jié)構(gòu)的改革與課程內(nèi)容的改革兩個部分。
第一,課程結(jié)構(gòu)是課程目標轉(zhuǎn)化為教育成果的紐帶,是課程實施活動順利開展的依據(jù),合理的課程結(jié)構(gòu)應(yīng)同時具備均衡性、綜合性和選擇性三個基本特征。現(xiàn)行的課程結(jié)構(gòu)中,必修課的比例偏重,共性的東西偏多,學(xué)生的興趣發(fā)展與個性得不到滿足與體現(xiàn),這樣的課程結(jié)構(gòu)極大的限制了學(xué)生創(chuàng)新意識的生成與發(fā)展。因此,我們應(yīng)對課程結(jié)構(gòu)進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,在合理的范圍內(nèi)增加選修課所占的比例,拓寬學(xué)生的選擇性,滿足不同層次學(xué)生的需要。在此基礎(chǔ)上,可針對生產(chǎn)實習(xí)所需要學(xué)生具備的知識與技能,專門設(shè)置一定數(shù)目的選修課,讓學(xué)生在進入企業(yè)進行實習(xí)之前就對相關(guān)企業(yè)的運行情況有所了解,有利于實現(xiàn)學(xué)生與實習(xí)企業(yè)的有效對接。
第二,課程內(nèi)容方面應(yīng)該盡可能做到豐富化、實用化。除必修課中一些基本的原理外,其他課程內(nèi)容的選擇,尤其是選修課內(nèi)容的選擇應(yīng)盡量貼近實際生產(chǎn),保證學(xué)生在修完相關(guān)課程之后可以學(xué)以致用,而不是覺得理論與實際相差甚遠。如此一來,學(xué)生在進入企業(yè)之前就對相關(guān)知識有一定的儲備,對企業(yè)的運營情況有一定的了解,有利于學(xué)生迅速適應(yīng)實習(xí)的角色。
2.教學(xué)方面
從教育的根本屬性上說,教學(xué)是一種經(jīng)驗的傳遞過程,但這種傳遞絕不是灌輸,也不像講授那么單純,它必須充滿積極、能動、豐富的學(xué)習(xí)活動。而以教師為主體的課堂制約了學(xué)生能動性的發(fā)揮,制約了學(xué)生獨立分析問題、解決問題能力的發(fā)展,以至于絕大多數(shù)學(xué)生在進入企業(yè)后面對實際生產(chǎn)問題時顯得不知所措。高分子教學(xué)中,教師應(yīng)把課堂的主體地位還給學(xué)生,依據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容的特點,選擇合適的教學(xué)方式,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中經(jīng)歷獨立分析和解決問題的過程,而不僅僅是在課堂上被動的接受教師的灌輸,充分發(fā)揮學(xué)生的主動性,促使學(xué)生養(yǎng)成獨立分析問題、解決問題的意識和能力,為生產(chǎn)實習(xí)中解決實際問題奠定基礎(chǔ)。
3.教師方面
高校教師大多是從校門進入校門,缺乏生產(chǎn)實踐的經(jīng)驗,本身就對生產(chǎn)的實際情況了解不多。由此導(dǎo)致教學(xué)中教師更擅長和關(guān)注的是高分子專業(yè)的理論知識和基本原理,而對這些知識與實際生產(chǎn)的聯(lián)系,如何將這些理論知識應(yīng)用于生產(chǎn)實踐卻往往很少提及,即便是舉一些實際應(yīng)用的示例,也大多與生產(chǎn)實際有一定的偏差。其實這是造成學(xué)生的知識儲備與企業(yè)的知識要求不相匹配的最主要原因。解決這一問題的最好方法就是讓高分子專業(yè)的教師與相關(guān)企業(yè)的一線工程師進行一定程度的角色互換。在合適的時間內(nèi),一方面聘請相關(guān)企業(yè)的工程師為高分子專業(yè)的學(xué)生主講一部分課程,課程內(nèi)容主要涉及與生產(chǎn)實踐相關(guān)的部分,讓學(xué)生清楚所學(xué)知識的應(yīng)用途徑和應(yīng)用方式;另一方面鼓勵一線教師定期下廠實習(xí),彌補其缺乏生產(chǎn)實踐經(jīng)驗的缺憾,促使教師在教學(xué)中將高分子的理論知識與實際生產(chǎn)進行更好地融合。這樣的授課方式可以有效解決學(xué)生現(xiàn)狀與企業(yè)需求之間的斷層問題。
4.實踐方面
實踐方面主要包括實驗部分和校內(nèi)實習(xí)部分。
第一,現(xiàn)行的學(xué)生實驗多以驗證性實驗為主,結(jié)論較為清楚,過程過于簡單,這樣的實驗在培養(yǎng)學(xué)生的動手能力方面尚有一定的作用,但對學(xué)生綜合實踐能力的培養(yǎng)卻幾乎沒什么幫助。實際生產(chǎn)中遇到的問題多種多樣,很多問題都是不可預(yù)期的,其解決方式需要根據(jù)實際情況來確定,為使學(xué)生在生產(chǎn)實習(xí)中具備解決實際問題的能力,實驗內(nèi)容和實驗方式都需要進行一定程度的調(diào)整。主要的改革方向就是變驗證性實驗為探究性實驗,使實驗結(jié)論是未知的、實驗方法是多樣的、實驗過程是獨立的,以此促進學(xué)生綜合實踐能力的形成與發(fā)展。
第二,從實驗室中的實驗直接走向工廠的生產(chǎn)實際跨度比較大,學(xué)生很難適應(yīng)角色轉(zhuǎn)換,其相關(guān)知識與技術(shù)也很難銜接到位,為了使學(xué)生更快地適應(yīng)生產(chǎn)實習(xí),需要在實驗室與工廠之間構(gòu)架一個橋梁,幫助學(xué)生進行角色與技能的過度,這個橋梁就是校內(nèi)實習(xí)基地。校內(nèi)實習(xí)中最容易推廣的就是仿真實習(xí),仿真實習(xí)技術(shù)是以仿真機為工具,用實時運行的動態(tài)數(shù)學(xué)模型代替真實工廠的實際操作來進行教學(xué)實習(xí)的一門新技術(shù)。學(xué)生可以在與實際生產(chǎn)十分接近的虛擬裝置中進行操作,可自行對工藝參數(shù)進行全面控制和調(diào)節(jié),探索最佳的操作條件,可通過處理操作不當(dāng)而引發(fā)的各種事故來充分體驗實際工業(yè)過程的復(fù)雜性。仿真實習(xí)只需較少的人力、物力,比較容易建立,但卻可以給學(xué)生提供甚至比實際生產(chǎn)實習(xí)更為廣闊的發(fā)揮空間,因此校內(nèi)仿真實習(xí)不僅是連接實驗室與工廠的一座橋梁,而且是生產(chǎn)實習(xí)的有效補充。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:認識實習(xí);實習(xí)基地;實習(xí)方式
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)06-0176-03
在提倡素質(zhì)教育的今天,著力提高勞動者素質(zhì),無疑在今后相當(dāng)長的一段時期內(nèi),是我國教育優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略和重點之一。要提高高等院校畢業(yè)生的綜合素質(zhì)與技能,使其具有社會就業(yè)適應(yīng)性和就業(yè)彈性,就必須在教育的各個環(huán)節(jié)中注重學(xué)生三大能力――創(chuàng)新能力、社會適應(yīng)能力和實踐能力的培養(yǎng)。學(xué)生能力的培養(yǎng)滲透在教學(xué)、實驗、實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計等各個環(huán)節(jié),每一環(huán)節(jié)的作用都不容忽視和取代。高等院校學(xué)生不僅要掌握扎實的理論知識,還必須有較強的工作能力,尤其是實踐動手能力。目前各大院校越來越重視學(xué)生能力的培養(yǎng),努力縮小理論與實踐的差距。[1]實踐教學(xué)是高等院校培養(yǎng)人才必不可少的實踐環(huán)節(jié),是整個教學(xué)計劃中的有機組成部分,其中認識實習(xí)是通過現(xiàn)場了解和認識化工等工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程,增強對化工生產(chǎn)過程的感性認識,建立初步的工程觀念。通過對各生產(chǎn)加工過程的基本原理、操作過程及典型設(shè)備的類型、結(jié)構(gòu)、特性等的認識和了解,為學(xué)習(xí)《化工原理》、《高分子物理》、《高分子化學(xué)》、《聚合物成型加工原理》等專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)課打下良好基礎(chǔ)。
一、認識實習(xí)地點的改進及建立穩(wěn)定的實踐教學(xué)基地
自2000年學(xué)院開始招收高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生以來,本專業(yè)學(xué)生一直和化工專業(yè)學(xué)生一起在新疆化肥廠和天山塑料廠進行認識實習(xí)。新疆化肥廠是以天然氣為原料生產(chǎn)氨和尿素,有所有化工單元操作及相關(guān)設(shè)備,在該廠進行認識實習(xí)對學(xué)生了解化工等工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程,增強對化工生產(chǎn)過程的感性認識,建立初步的工程觀念及學(xué)習(xí)《化工原理》等課程有較大幫助。而天山塑料廠只進行聚合物成型加工,并且產(chǎn)品種類單一(主要是擠出和吹塑制品),不能滿足本專業(yè)學(xué)生了解聚合物材料整個生產(chǎn)過程的要求。于是,從2009年開始,便將本專業(yè)學(xué)生的認識實習(xí)安排到新疆屯河聚酯有限責(zé)任公司,該廠生產(chǎn)范圍不僅包括聚酯的合成,而且包括各種化工單元操作及設(shè)備,對本專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)《化工原理》、《高分子物理》、《高分子化學(xué)》等課程有很大的幫助。同時,學(xué)生還可以參觀建在該廠周圍的節(jié)水灌溉生產(chǎn)廠和屯河聚氯乙烯型材廠。它們主要生產(chǎn)PVC塑料門窗、滴灌材料及聚乙烯管,擁有先進的成型設(shè)備和工藝。對該廠的參觀,使得學(xué)生對聚合物成型加工等過程有了初步了解,并對《聚合物成型加工原理》等專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。新疆屯河聚酯有限責(zé)任公司擁有2條8000噸/年的間歇聚合生產(chǎn)線、2條1.4萬噸/年的半連續(xù)聚合生產(chǎn)線、1條德國AQUAFIL公司5萬噸/年連續(xù)聚合生產(chǎn)線和1條意大利SINCO公司的5萬噸/年連續(xù)固相增粘生產(chǎn)線,均為PET樹脂專用生產(chǎn)裝置,生產(chǎn)技術(shù)先進,具備年生產(chǎn)加工11萬噸多功能、差別化PET樹脂的能力,是西北乃至中亞地區(qū)規(guī)模最大、品種最多、技術(shù)含量以及檔次高的多功能差別化聚酯生產(chǎn)企業(yè)。基于這些特點,在2008年11月新疆大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院與新疆屯河聚酯有限責(zé)任公司簽了長期的實踐教學(xué)實習(xí)基地及共同開發(fā)研究協(xié)議。此外學(xué)院選擇了疆內(nèi)的一些廠風(fēng)好、設(shè)備工藝、科技水平、管理水平較高,優(yōu)勢和學(xué)生動手操作、有利于發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)造能力的大中小型企事業(yè)單位,我院以化工工藝、高分子材料、化工機械等專業(yè)為主與中石油烏魯木齊石化公司、新山子石化公司、新疆石河子天業(yè)等企業(yè)建立了長期穩(wěn)定的校外實踐教學(xué)基地。這是自行解決目前實習(xí)教學(xué)難以安排行之有效的途徑,也是加強實習(xí)工作的計劃性,減少盲目性,穩(wěn)定實習(xí)內(nèi)容,保證實踐教學(xué)質(zhì)量的重要措施。[2-3]
二、改進認識實習(xí)方式,提高認識實習(xí)效果
為了與生產(chǎn)和實際操作接軌,擬采取“理論講解――現(xiàn)場實地實習(xí)”的理論與實踐相結(jié)合的模式,一方面從理論上詳細剖析過程,從而使理論有效地指導(dǎo)實踐;另一方面從實踐上升到理論,使實踐強化了理論。為此,首先學(xué)生要接受必要的安全教育和安全常識;其次對高分子化學(xué)和物理基本知識由專業(yè)技術(shù)人員予以講解;然后由公司專門技師對最先進,最前沿的CP,SSP工藝進行詳細講解。工藝流程是生產(chǎn)的生命線,也是實踐操作的重要環(huán)節(jié),對過程中的裝置特點,反應(yīng)機理必須加強認識,所以有必要對化工單元操作化工設(shè)備,如泵、塔、反應(yīng)器、傳熱器換熱器、蒸發(fā)器等設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理細致了解才更利于熟練進行操作及生產(chǎn)控制;其次,對化工儀表自動化及電氣控制有必要掌握,收集生產(chǎn)中重要參數(shù),為生產(chǎn)控制調(diào)整服務(wù),所以,實習(xí)過程中必須對控制儀表有所了解;最后,對產(chǎn)品的化驗分析,是理論性很強的環(huán)節(jié)。眾所周知,質(zhì)量是企業(yè)的生命,所有的指標均反映了生產(chǎn)過程的好壞,應(yīng)該及時反饋到生產(chǎn)線,從而有效地調(diào)節(jié)生產(chǎn)。因此,化驗分析也是我們實習(xí)的一項重要內(nèi)容,也是了解高分子材料性能與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系環(huán)節(jié)。
為在實習(xí)中從傳統(tǒng)抽象的紙上談兵到具體的可觸可及的參與,我院與廠方一起制作了描述該廠合成工藝過程、原理及化工單元操作和設(shè)備結(jié)構(gòu)的認識實習(xí)多媒體課件,編寫了與多媒體課件配套的“化工單元操作”、“聚酯合成工藝”等實習(xí)參考資料,整個理論講解過程采用多媒體授課,必要時配以重點剖析(如聚合物結(jié)構(gòu),反應(yīng)機理),在現(xiàn)場又進行了仿真操作,故障模擬排除,真正地實施了一種“理論―實踐相結(jié)合,手把手,一對一”的現(xiàn)場指導(dǎo)模式,合理新穎的安排使實習(xí)學(xué)生真正感到學(xué)有所用,著實提高了認識實習(xí)的效果。
三、完善實習(xí)相關(guān)資料,是保證實習(xí)順利完成和實習(xí)質(zhì)量的前提
實習(xí)資料是實習(xí)實施、實習(xí)指導(dǎo)與實習(xí)評價的依據(jù),也是保證實習(xí)順利完成和實習(xí)質(zhì)量的前提。實習(xí)資料應(yīng)包括實綱、計劃安排、指導(dǎo)書、任務(wù)書、教師指導(dǎo)規(guī)范、實習(xí)考核及培訓(xùn)協(xié)議等方面。為了使學(xué)生盡快進入實習(xí)生的角色,除了要有實綱及進行實習(xí)動員和入廠教育外,還應(yīng)結(jié)合實習(xí)崗位情況編寫實習(xí)講義,詳細介紹與現(xiàn)場有關(guān)的理論知識,著重介紹從理論到實際的過程,讓學(xué)生對工藝流程先有一般性的了解,再附上思考題,使學(xué)生一下廠或上機就能有針對性地進行學(xué)習(xí);還應(yīng)編寫實習(xí)任務(wù)書和實習(xí)指導(dǎo)書,明確提出實習(xí)期間的主要任務(wù),為了使學(xué)生真正全面了解每個工段的工藝流程、工藝設(shè)備、單元操作過程、條件與控制,還需有實習(xí)計劃和提出相應(yīng)的要求。有了這些文件,就可以克服實習(xí)工作的盲目性、隨意性。[4]以往實習(xí)資料不夠全面,因此,在原有的工作基礎(chǔ)上,根據(jù)實際情況,我們進行了修訂完善,特別是改進認識實習(xí)地點后,與廠方一起制作了描述該廠合成工藝過程、原理及化工單元操作和設(shè)備結(jié)構(gòu)的認識實習(xí)多媒體課件,編寫了與多媒體課件配套的“化工單元操作”、“聚酯合成工藝”實習(xí)參考資料及化工單元操作、聚酯合成工藝的思考題,形成了一整套認識實習(xí)的文件,使之規(guī)范化,并將所有資料編印成冊發(fā)放到每位指導(dǎo)教師和實習(xí)學(xué)生的手上,保證了實習(xí)的指導(dǎo)與實習(xí)的順利進行。
四、實習(xí)考核的綜合評定及效果
實習(xí)考核的量化有助于提高學(xué)生對實習(xí)每一階段的重視程度、有助于提高實習(xí)效果和實習(xí)安全,同時提高了實習(xí)指導(dǎo)老師的責(zé)任心和參與實習(xí)的程度。我們主要以實習(xí)表現(xiàn)(對要求了解掌握的內(nèi)容的熟知程度、理論聯(lián)系實際的能力、遵守實習(xí)廠各規(guī)章制度情況、遵守實習(xí)紀律,服從廠方和指導(dǎo)老師的安排管理、按規(guī)定時間準時上下班情況),現(xiàn)場作業(yè)、實習(xí)日記和認識實習(xí)報告的按時完成與質(zhì)量情況,認識實習(xí)現(xiàn)場口試成績等幾項內(nèi)容進行考核評定。實習(xí)考核綜合成績中現(xiàn)場口試占40%,實習(xí)報告占30%,實習(xí)表現(xiàn)占30%。實習(xí)考核的評定方法要在實習(xí)動員大會上要介紹和詳細講解。
2003-2008年,我們在新疆化肥廠和天山塑料廠,分別指導(dǎo)高分子材料與工程專業(yè)6個漢族班和6個民族班的認識實習(xí)實踐教學(xué),由于與化工專業(yè)和化機專業(yè)班一起去,參加實習(xí)學(xué)生多,指導(dǎo)老師少,影響了總體實習(xí)效果和實習(xí)成績,同時增加了評定實習(xí)成績的工作量。而且,對本專業(yè)學(xué)生了解和學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課也沒有太大的幫助。2009年、2010年、2011年分別指導(dǎo)高分子材料與工程專業(yè)2007-1班、2006-2班和2008-1班、2007-2班,2009-1班、2008-2班在新疆屯河聚酯有限責(zé)任公司的認識實習(xí),經(jīng)過三屆學(xué)生實習(xí)的實踐與逐步改革完善,我們對認識實習(xí)改革與建設(shè)工作進行了系統(tǒng)的評價,總的來講實習(xí)效果較以前有了很大的提高。調(diào)查問卷結(jié)果反映,有99%的學(xué)生認為實習(xí)地點、實習(xí)方式非常適合學(xué)習(xí)、了解化工單元操作和專業(yè)知識;90%的學(xué)生認為實習(xí)期間見到的動態(tài)及靜態(tài)的工藝流程和化工設(shè)備圖,對學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課有很大的幫助;87%的學(xué)生認為實踐活動形式新、容易接受,能夠產(chǎn)生興趣。
參考文獻:
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【關(guān)鍵詞】 材料 發(fā)展 金屬材料 無機非金屬材料 高分子材料
人類社會的發(fā)展歷程,是以材料為主要標志的。歷史上,材料被視為人類社會進化的里程碑。對材料的認識和利用的能力,決定著社會的形態(tài)和人類生活的質(zhì)量。歷史學(xué)家也把材料及其器具作為劃分時代的標志:如石器時代、青銅器時代、鐵器時代、高分子材料時代……
100萬年以前,原始人以石頭作為工具,稱舊石器時代。1萬年以前,人類對石器進行加工,使之成為器皿和精致的工具,從而進入新石器時代。現(xiàn)在考古發(fā)掘證明我國在八千多年前已經(jīng)制成實用的陶器,在六千多年前已經(jīng)冶煉出黃銅,在四千多年前已有簡單的青銅工具,在三千多年前已用隕鐵制造兵器。我們的祖先在二千五百多年前的春秋時期已會冶煉生鐵,比歐洲要早一千八百多年以上。18世紀,鋼鐵工業(yè)的發(fā)展,成為產(chǎn)業(yè)革命的重要內(nèi)容和物質(zhì)基礎(chǔ)。19世紀中葉,現(xiàn)代平爐和轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的出現(xiàn),使人類真正進入了鋼鐵時代。與此同時,銅、鉛、鋅也大量得到應(yīng)用,鋁、鎂、鈦等金屬相繼問世并得到應(yīng)用。直到20世紀中葉,金屬材料在材料工業(yè)中一直占有主導(dǎo)地位。20世紀中葉以后,科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展,作為發(fā)明之母和產(chǎn)業(yè)糧食的新材料又出現(xiàn)了劃時代的變化。首先是人工合成高分子材料問世,并得到廣泛應(yīng)用僅半個世紀時間,高分子材料已與有上千年歷史的金屬材料并駕齊驅(qū),并在年產(chǎn)量的體積上已超過了鋼,成為國民經(jīng)濟、國防尖端科學(xué)和高科技領(lǐng)域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的發(fā)展。陶瓷是人類最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。50年代,合成化工原料和特殊制備工藝的發(fā)展,使陶瓷材料產(chǎn)生了一個飛躍,出現(xiàn)了從傳統(tǒng)陶瓷向先進陶瓷的轉(zhuǎn)變,許多新型功能陶瓷形成了產(chǎn)業(yè),滿足了電力、電子技術(shù)和航天技術(shù)的發(fā)展和需要。
現(xiàn)在人們也按化學(xué)成分的不同將材料劃分為金屬材料,無機非金屬材料和有機高分子材料三大類以及他們的復(fù)合材料。
金屬材料科學(xué)主要是研究金屬材料的成分組織、結(jié)構(gòu)、缺陷與性能之間內(nèi)在聯(lián)系的一門學(xué)科。金屬材料科學(xué)與工程的工作者還要研究各種金屬冶煉和合金化的反應(yīng)過程和相的關(guān)系,金屬材料的制備方法和形成機理,結(jié)晶過程以及材料在制造及使用過程中的變化和損毀機理。對其按化學(xué)成份進行分類可以分為鋼鐵、有色金屬以及復(fù)合金屬材料。按用途分類包括結(jié)構(gòu)材料和功能材料。
金屬基復(fù)合材料(MMC)因其良好的性能而得到了人們廣泛的關(guān)注。它是一類以金屬或合金為基體,以金屬或非金屬線、絲、纖維、晶須或顆粒狀組分為增強相的非均質(zhì)混合物,其共同點是具有連續(xù)的金屬基體。目前,特別是航空航天部門推進系統(tǒng)使用的材料,其性能已經(jīng)達到了極限。因此,研制工作溫度更高、比剛度和比強度大幅度增加的金屬基復(fù)合材料,已經(jīng)成為發(fā)展高性能結(jié)構(gòu)材料的一個重要方向。1990年美國在航天推進系統(tǒng)中形成了3250萬美元的高級復(fù)合材料(主要為MMC)市場,年平均增長率16%,遠高于高性能合金的年增長率1.6%。
無機非金屬材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料。是除有機高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統(tǒng)稱。在晶體結(jié)構(gòu)上,無機非金屬的晶體結(jié)構(gòu)遠比金屬復(fù)雜,并且沒有自由的電子。具有比金屬鍵和純共價鍵更強的離子鍵和混合鍵。這種化學(xué)鍵所特有的高鍵能、高鍵強賦予這一大類材料以高熔點、高硬度、耐腐蝕、耐磨損、高強度和良好的抗氧化性等基本屬性,以及寬廣的導(dǎo)電性、隔熱性、透光性及良好的鐵電性、鐵磁性和壓電性。無機非金屬材料已從傳統(tǒng)的水泥、玻璃、陶瓷發(fā)展到了新型的先進陶瓷、非晶態(tài)材料、人工晶體、無機涂層、無機纖維、半導(dǎo)體材料以及光學(xué)材料。由于新型無機非金屬材料除具有傳統(tǒng)無機非金屬材料的優(yōu)點外,還有某些特征如:強度高、具有電學(xué)、光學(xué)特性和生物功能等,因此它們已成為現(xiàn)代新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造、現(xiàn)代國防和生物醫(yī)學(xué)所不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)。
高分子材料為有機合成材料,亦稱聚合物。自20世紀20年代德國著名科學(xué)家斯托丁格開創(chuàng)這一學(xué)科以來,高分子科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展極為迅猛,如今已形成非常龐大的高分子工業(yè)。它具有較高的強度,良好的塑性,較強的耐腐蝕性能,很好的絕緣性能,以及重量輕等優(yōu)良性能,在是工程上的發(fā)展最快的一類新型結(jié)構(gòu)材料。高分子材料按其分子鏈排列有序與否,可分為結(jié)晶聚合物和無定型聚合物兩類。結(jié)晶聚合物的強度較高,結(jié)晶度決定于分子鏈排列的有序程度。工程上通常根據(jù)機械性能和使用狀態(tài)將其分為三大類:塑料、橡膠以及合成纖維。其中,我國的合成纖維、合成樹脂和合成橡膠已分別居世界產(chǎn)能的第一、二和三位。
參考文獻
[1]謝盛輝.《材料科學(xué)發(fā)展史》.課程構(gòu)想及教學(xué)綱要.2006:26(5)
[2]許順生.金屬材料科學(xué)概述.中國科學(xué)院上海冶金研究所
關(guān)鍵詞:材料科學(xué)基礎(chǔ);課程體系;優(yōu)化
中圖分類號:G642.3 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)09-0119-03
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,自然科學(xué)之間更加相互滲透、融合和交叉。陳舊的基礎(chǔ)課教學(xué)內(nèi)容和體系與新的科學(xué)前沿理論的矛盾日益突出,因此,有必要對現(xiàn)有的知識體系和專業(yè)格局進行調(diào)整和重組,建立綜合性材料科學(xué)與工程專業(yè),以適應(yīng)未來知識經(jīng)濟的發(fā)展對材料類專業(yè)人才的需求。“材料科學(xué)與工程”專業(yè)在教育部1998年正式頒布的本科專業(yè)目錄中作為引導(dǎo)性專業(yè)提出,體現(xiàn)了材料科學(xué)與材料工程相互交叉與相互滲透綜合的發(fā)展趨勢,也符合社會所需復(fù)合型人才成長的要求。“材料科學(xué)基礎(chǔ)”是該專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程,擔(dān)負著公共基礎(chǔ)課和專業(yè)課程之間的銜接作用,也是研究生入學(xué)的必考課程。該課程對材料科學(xué)與工程專業(yè)人才運用理論知識解決實際問題的能力的培養(yǎng)、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、科學(xué)的思維方法的培養(yǎng)和整體知識結(jié)構(gòu)的構(gòu)建具有奠基作用。因此,我們在教學(xué)內(nèi)容方面進行了改革與優(yōu)化整合。
一、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化的動因
根據(jù)教育部提出的拓寬專業(yè)口徑、按專業(yè)大類進行人才培養(yǎng)的基本思路及1997年國務(wù)院學(xué)位辦頒發(fā)的新專業(yè)目錄中提出的引導(dǎo)性專業(yè)——材料科學(xué)與工程專業(yè),部分高校材料類的專業(yè)設(shè)置不再分為無機非金屬材料工程、高分子材料與工程和金屬材料,而是按照材料科學(xué)與工程一級學(xué)科進行重新設(shè)置,“材料科學(xué)基礎(chǔ)”作為材料科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,其教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系也進行了相應(yīng)的改革。安徽建筑工業(yè)學(xué)院作為建筑類一般本科院校,其材料類專業(yè)是按二級學(xué)科進行課程設(shè)置,設(shè)高分子材料與工程、無機非金屬材料工程以及電子科學(xué)與技術(shù)(電子材料方向)三個材料類專業(yè),各成體系。其中關(guān)于材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)從各專業(yè)課程的安排上看,無機非金屬材料工程專業(yè)和電子科學(xué)與技術(shù)(電子材料方向)專業(yè)開設(shè)“無機材料科學(xué)基礎(chǔ)”,其重點是無機材料的結(jié)構(gòu)、組成和性能之間的關(guān)系及其變化規(guī)律,內(nèi)容相近;而高分子材料與工程專業(yè)未單獨開設(shè)材料科學(xué)基礎(chǔ)課程,材料科學(xué)基礎(chǔ)中大部分相關(guān)的理論分散在專業(yè)基礎(chǔ)課程“高分子化學(xué)”和“高分子物理”中,其中涉及較多的是制備科學(xué)而關(guān)于高溫?zé)Y(jié)、擴散、固相反應(yīng)和相變過程及晶體結(jié)構(gòu)和缺陷理論則涉及的較少。然而,社會需要的人才正向著復(fù)合型人才發(fā)展,材料也正在向著功能型和復(fù)合型發(fā)展,因此為了滿足社會對材料類人才的要求,培養(yǎng)人才應(yīng)具有大材料專業(yè)的理論基礎(chǔ),故必須對無機材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)內(nèi)容進行合理的優(yōu)化和整合,同時考慮安徽建筑工業(yè)學(xué)院的特色,構(gòu)建具有自己特色的“材料科學(xué)基礎(chǔ)”一級學(xué)科平臺課程體系。
二、教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化原則
圍繞材料科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)目標和人才培養(yǎng)規(guī)格構(gòu)建具有建筑類一般本科院校辦學(xué)特色的材料科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科基礎(chǔ)平臺課程,其重點是“厚基礎(chǔ)、寬口徑”,夯實學(xué)生的學(xué)科基礎(chǔ)知識,強化實驗技能的培養(yǎng),增強學(xué)生對社會的適用能力;加強相關(guān)課程的綜合,一起考慮高分子材料與工程、無機非金屬材料工程以及電子科學(xué)與技術(shù)(電子材料方向)三個專業(yè)的相近課程,根據(jù)無機材料科學(xué)基礎(chǔ)、高分子物理和高分子化學(xué)課程在人才培養(yǎng)中的作用,對其重新定位,整體優(yōu)化課程體系;同時堅持先進性原則,突出高、新、精、實的特點,緊跟學(xué)科發(fā)展前沿。
關(guān)鍵詞: 高分子化學(xué) 高分子物理 生物功能材料 教學(xué)探索
高分子化學(xué)和高分子物理是高分子科學(xué)相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。在專業(yè)課程設(shè)計中,一般兩門課程獨立設(shè)置,其中各占有48到72學(xué)時不等。我校的生物功能材料專業(yè)開設(shè)了高分子方面的課程,其中高分子化學(xué)與物理是該專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。根據(jù)該專業(yè)特點,生物功能材料涉及領(lǐng)域較廣,從無機陶瓷材料到有機高分子材料都有涉及。該專業(yè)學(xué)生只需掌握有關(guān)高分子化學(xué)和高分子物理的基本理論知識和應(yīng)用技能,因此我們開設(shè)了高分子化學(xué)與物理課程,所設(shè)學(xué)時為56學(xué)時,開設(shè)時間安排在二年級下學(xué)期,為三年級開設(shè)《高分子材料化學(xué)》等課程打下一定基礎(chǔ)。該課程內(nèi)容涉及高分子材料的合成與實施方法,高分子材料的結(jié)構(gòu)、性能、成型加工及其應(yīng)用,是一門多學(xué)科交叉、實用性很強的學(xué)科。根據(jù)該課程具有涵蓋內(nèi)容廣,物理化學(xué)和有機化學(xué)知識運用較多等特點,這樣有限的課時設(shè)置就給授課帶來了一定困難,導(dǎo)致學(xué)生在理解和應(yīng)用本課程知識方面具有一定難度。另外,我校該專業(yè)物理化學(xué)課程設(shè)置在二年級下學(xué)期和三年級上學(xué)期,其中物理化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)部分講授時間較晚,這也給高分子化學(xué)與物理的授課帶來了一定困難。那么如何在有限的學(xué)時內(nèi)系統(tǒng)地講授高分子學(xué)科基礎(chǔ)知識,是本文需要重點探討的問題。
1.選擇教材,合理安排教學(xué)內(nèi)容
受授課學(xué)時的限制,我們選用的教材是化學(xué)工業(yè)出版社出版的《高分子化學(xué)與物理基礎(chǔ)》,由魏無際等主編。該教材系統(tǒng)地闡述高分子化學(xué)與物理的基本概念、基本知識、基本原理和基本測試方法,教材內(nèi)容全面,難度適中,比較適合生物功能材料專業(yè)的教學(xué)要求。針對課時較少的現(xiàn)狀,我們對教學(xué)內(nèi)容進行了合理安排。對于高分子化學(xué)部分,重點講解高分子的基礎(chǔ)概念、縮聚和逐步聚合、自由基聚合、聚合方法、陰離子聚合等內(nèi)容,自由基共聚合、陽離子聚合、配位聚合等可較簡單講解,聚合物的化學(xué)反應(yīng)章節(jié)主要由學(xué)生自學(xué)。這樣既保證了學(xué)生能夠掌握高分子化學(xué)的基本概念及反應(yīng),又沒有因為課程過難給學(xué)生造成學(xué)習(xí)困難。對課程中的某些內(nèi)容,例如聚合動力學(xué)的推導(dǎo),在物理化學(xué)中化學(xué)動力學(xué)部分還沒講解的情況下,我們在教學(xué)中不要求學(xué)生記住所有推導(dǎo)和公式,僅提出聚合動力學(xué)基本知識,引導(dǎo)學(xué)生自己進行動力學(xué)推導(dǎo)。對于高分子物理部分,我們重點講解高分子的結(jié)構(gòu)、高分子的分子運動、力學(xué)狀態(tài)及其轉(zhuǎn)變,簡單講解高分子固體的基本力學(xué)性質(zhì)、高分子溶液的基本性質(zhì)章節(jié),對高分子電學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)的基本性質(zhì)章節(jié)主要由學(xué)生自學(xué)。這樣課程的安排,重點講解能夠加強學(xué)生對高分子學(xué)科基本知識的掌握;簡單講解能夠擴大學(xué)生的知識面、引導(dǎo)有科研需求的學(xué)生課下加強該部分內(nèi)容的掌握;自學(xué)部分主要為了深化學(xué)生對高分子學(xué)科知識的理解。重點講解、簡單講解與學(xué)生自學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法,突出了本課程重點、拓寬了學(xué)生知識面,克服了高分子學(xué)科教學(xué)中內(nèi)容多、概念多、數(shù)學(xué)推導(dǎo)多等難于克服的難點。
2.理論聯(lián)系實際,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
高分子化合物廣泛存在于日常生活中,如穿著用的化學(xué)纖維、自然界存在的棉、麻、絲綢等,食品行業(yè)中的蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素,建筑行業(yè)中用的涂料、各種高分子管材、膠黏劑、有機玻璃,行駛工具中應(yīng)用的橡膠、工程塑料、增強纖維等。高分子科學(xué)在人們的日常衣、食、住、行中發(fā)揮著極其重要的作用,其是一門應(yīng)用基礎(chǔ)型的學(xué)科。高分子化學(xué)與物理的教學(xué),單純的講解很難引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,教學(xué)效果不顯著。為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,我們在講解基本知識的同時,注重理論和實際相結(jié)合,列舉了大量實例。例如講解縮聚反應(yīng)時,對滌綸、尼龍等一些重要的縮聚物的生產(chǎn)原理進行了重點講解,對聚乳酸生物材料進行了系列概述,包括其生產(chǎn)方法、原理和應(yīng)用等;自由基共聚合部分,講到聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS樹脂)、丁苯橡膠(SBR橡膠)等一些著名共聚物和常見聚烯烴產(chǎn)品及它們的制備原理、主要性能和用途。其中舉例聚四氟乙烯(PTFE)用于流量泵、反應(yīng)釜內(nèi)襯和攪拌棒外面涂層,聚氯乙烯(PVC)用于各種集成吊頂和各種垃圾袋等。在高分子發(fā)展史中,講授諾貝爾獎成果和獲得者的發(fā)明典故,例如電高分子的發(fā)現(xiàn)、齊格勒-納塔催化劑的發(fā)展,以增強課堂的趣味性;講述了第二次世界大戰(zhàn)期間高分子的發(fā)展典故。此外,讓學(xué)生翻看塑料水杯的材質(zhì)、衣服標簽讓學(xué)生認識各種標志上一些材質(zhì)的名稱,指出我們的水杯、服裝由哪些合成高分子構(gòu)成,并討論目前常用的化學(xué)纖維名稱和聚合原理;通過舉例講解方式,激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣。
3.多媒體與板書教學(xué)方法相結(jié)合,提高教學(xué)質(zhì)量
高分子化學(xué)與物理基礎(chǔ)課程知識面廣,其涵蓋了高分子化學(xué)、高分子物理、高分子加工等方面內(nèi)容。該課程教學(xué)信息量大、理論性強,學(xué)生理解相對比較困難。因此,我們在教學(xué)過程中注意多種教學(xué)形式相結(jié)合,提高教學(xué)質(zhì)量。課堂主要采用多媒體教學(xué)方式,同時輔以板書講解,取得了不錯的教學(xué)效果。利用多媒體教學(xué)方法既能夠?qū)⒗碚摰闹R直觀體現(xiàn)出來,又能夠?qū)㈦y于理解的教學(xué)內(nèi)容形象地展示出來,這樣可以使學(xué)生更容易理解所學(xué)內(nèi)容。例如,在講解配位聚合時,利用動畫演示雙金屬活性中心機理和單金屬活性中心機理中單體分子的插入過程與鏈增長過程;自由基聚合實施方法中,利用制作動畫模擬懸浮聚合和乳液聚合過程中單體的分散過程,高分子物理中拉伸對高分子結(jié)晶形態(tài)的影響、動態(tài)黏彈性模型,等等。通過多媒體的運用,可以使抽象的教學(xué)內(nèi)容具體化,有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性。多媒體課件也會存在一些缺陷,比如講課節(jié)奏過快,學(xué)生難以吸收;教師過于關(guān)注幻燈片屏幕,減少了和學(xué)生的交流互動,等等。在實際教學(xué)過程中,還應(yīng)注意和板書的有效結(jié)合,對重點知識內(nèi)容采用板書的形式進行講解,取得了不錯的效果。
4.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方法的運用
針對多媒體教學(xué)存在講課節(jié)奏過快,學(xué)生難以吸收等缺陷和板書教學(xué)進度緩慢等特點,對重要章節(jié),我們采取課堂與課下網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相配合的方法。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)在原來多媒體教學(xué)基礎(chǔ)上,對教學(xué)過程和教學(xué)內(nèi)容提供了全面支持。目前學(xué)校構(gòu)建了一個比較完整的網(wǎng)上教學(xué)支撐環(huán)境,提供多媒體錄播室進行教學(xué)視頻的錄制,最后把課件與錄制視頻統(tǒng)一上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)有許多傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方法無可比擬的優(yōu)點,例如學(xué)生學(xué)習(xí)自主性增強,真正發(fā)揮學(xué)習(xí)的主觀能動性,學(xué)生學(xué)習(xí)在時間和空間上少了許多限制,學(xué)習(xí)的探究性更加深入。另外,網(wǎng)絡(luò)背景下學(xué)生在獲取不同的資源時可以進行比較,相互之間取長補短,知識面更廣。隨著現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,學(xué)生可以在宿舍、教室和學(xué)校多媒體教室通過網(wǎng)絡(luò)對課堂內(nèi)容進行學(xué)習(xí)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方法的運用,大大彌補了課堂多媒體課件存在一些不足,大大提高了教學(xué)效率。
5.開展互動式教學(xué),發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性
教學(xué)是教師和學(xué)生的共同行為,學(xué)生是課堂的主體,教師是學(xué)生學(xué)習(xí)知識的引導(dǎo)者。目前高校教學(xué)方式偏重以教師“教”為主,忽視了學(xué)生“學(xué)習(xí)”的主動性,學(xué)生始終處于“被動學(xué)習(xí)”地位。這樣的“被動學(xué)習(xí)”,導(dǎo)致學(xué)生具有學(xué)習(xí)壓力大、心理負擔(dān)重等特點。針對這一現(xiàn)狀,我們采取課堂互動的教學(xué)方式,包括師生提問、討論和學(xué)生上講臺相結(jié)合的方式進行教學(xué)活動,取得了一定效果。比如在下課前教師先提出下一節(jié)課的預(yù)習(xí)內(nèi)容,提出一些討論問題,例如在講述縮聚反應(yīng)時,提出不同聚合時間獲得聚合物分子量是否相同、什么樣的單體能夠發(fā)生縮聚反應(yīng)、什么樣的單體能夠獲得支化的高分子等問題。讓學(xué)生通過查閱資料,自己尋找答案,并在下次課堂上讓學(xué)生進行討論,然后教師補充。這樣既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)思考能力,又增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性,提高了學(xué)習(xí)興趣。另外,我校為農(nóng)業(yè)院校,雖然學(xué)習(xí)《高分子化學(xué)與物理課程基礎(chǔ)》課程的學(xué)生是非農(nóng)業(yè)專業(yè),但是部分學(xué)生畢業(yè)后或許從事涉農(nóng)相關(guān)服務(wù)業(yè)。考慮到此種情況,我們在授課內(nèi)容安排上,對目前農(nóng)業(yè)應(yīng)用的高分子材料和高分子在農(nóng)業(yè)方面的潛在應(yīng)用進行了討論,給他們提供了創(chuàng)造性思維。比如在講自由基聚合章節(jié)時,我們就對強吸水樹脂的制備現(xiàn)狀和發(fā)展前景,主要針對其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用進行了講述,對高分子薄膜在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用及帶來的“白色污染”與應(yīng)對措施進行了討論。通過這樣的討論,我們鍛煉了學(xué)生分析思考問題的能力,這為學(xué)生工作與科學(xué)研究的創(chuàng)新思維形成打下了基礎(chǔ),提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣,加深了對本課程的理解。
6.結(jié)語
通過對本校生物功能材料專業(yè)《高分子化學(xué)與物理基礎(chǔ)》課程教學(xué)中的一些課程設(shè)計特點、面臨的問題及目前采取的措施進行了總結(jié)。《高分子化學(xué)與物理基礎(chǔ)》雖然是一門專業(yè)基礎(chǔ)課,但其理論性強、概念抽象難懂,如何讓學(xué)生在掌握該課程基本理論的同時,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識,是教學(xué)工作中需要不斷探索的問題。我們將在總結(jié)已有教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,繼續(xù)對本課程教學(xué)方法的改善與創(chuàng)新進行探索,以提高該課程的教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻:
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