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工科专业高分子化学课程教学的探索与实践

2019-02-16武金龙杜江华郭生伟

山东化工 2019年6期
关键词:高分子学时实验课

武金龙,杜江华,郭生伟

(北方民族大学材料科学与工程学院,国家级实验教学示范中心,宁夏 银川 750021)

高分子化学是高分子学科中最重要的专业基础课程之一。目前在国内众多本科高校中的高分子、化学、化工及材料等相关理科或工科专业均有设置该课程的教学环节[1-3]。作为北方民族大学高分子材料与工程专业的核心基础课程,高分子化学既是一门理论性较强的课程,也是一门实践、应用型的学科。对于高分子材料与工程这样的工科专业学生而言,在重视课程理论性的基础上,我们更多地加强学生在实践和应用方面能力的培养。尤其是在充分理解高分子聚合和化学反应理论的前提下,能够根据实际情况设计和实施所需高分子材料的聚合机理、方法、控制手段等。根据近些年来的教学实践,我们从教学内容选取、理论和实践课程的递进开设、课堂教学的管理,以及考核方式的改革等几个方面都进行了相应的探索和尝试。

1 高分子化学课程教学中存在的主要问题

人类对高分子材料的使用历史已非常久远,但是高分子化学作为一门学科被重视和研究的历史却并不很长。由于学科发展历史较短,其理论体系还在不断构建和完善中,高分子合成的新理论新方法新技术等不断出现和发展,且时间间隔较短[4-6]。这就使得学生想要在短时间内同时学习和掌握好传统的基本知识和最新理论、技术有了较大难度。此外,高分子化合物的相关概念同以往学生学习掌握的无机化学和有机化学中的小分子化合物的概念不同,在分子多级结构的复杂性、分子量的分散性以及其他一些理化性质方面都有较大差别。还出现了如聚合度、引发剂、动力学链长等全新的概念,这些都导致学生在对课程内容的理解方面有难度。

2 高分子化学课程教学改革的主要内容

2.1 教学内容的选取

我校高分子化学课程被安排在本科大二下学期开设,是本专业学生学习到的第一门高分子学科专业核心课。课程共有理论课64学时和实验课32学时。选用潘祖仁主编的《高分子化学(第五版)》作为教学参考教材。这本教材作为高分子化学入门学习参考,由浅入深,内容精炼,堪称我国高分子学界最经典教材之一,已被国内大量高校相关专业选用。

经过我校高分子化学课程多年来的教学实践和体会,基于本校学生多数来自于我国少数民族地区或经济欠发达地区基础较为薄弱的生源特点和培养应用型专业技术人才目标的实际需要,我们对教材中的内容安排在课程讲授过程中进行了有侧重的选取和局部调整,在课程教学中引导和带领学生解决什么是高分子、如何由小分子合成高分子,以及高分子与高分子、高分子与小分子之间如何反应和转化这三个大问题。具体措施主要包括:

(1)增加课程初期的学时投入,以大量实例引导学生较快进入学科思维;

(2)以逐步和连锁两种聚合机理为主线,以缩聚、自由基聚合和离子聚合为重点阐释高分子化合物合成过程中涉及到的理论、方法、技术等;

(3)减少配位聚合、开环聚合等其他聚合类型内容的学时。因这些内容还会在其他课程中出现,因此将部分内容调整为课下自学与教师答疑的形式;

(4)在把握高分子化合物化学反应特殊性的基础上重点探讨高分子的改性、功能化,及如何由高分子转化为小分子化合物;

(5)将课程内容紧密结合学科发展动态和科研前沿热点,以学科最新发展和动态引导学生进入相关课程内容,同时又使得学生在学习课程知识后能够对相关最新动态有更好的理解。

例如,在课程初始阶段(教材中第一章、第二章内容)安排更多学时,通过大量现实生活和实际生产中存在的一些现象、问题等实例的提出和求解,引导学生从直观感和理论性两个方面都更有效地感受和理解高分子化合物不同于小分子物质的本质,以及高分子物质是如何由小分子反应后得到的这一过程特点。又如,我们根据历年教学效果的反馈情况将配位聚合、开环聚合(教材中第七章、第八章内容)的学时减少,部分内容设置为选学。选学并不意味着不学,而是将学习的自主权交给学生。由于这些聚合类型所适用的单体种类相对较少,而且这部分内容还会出现在其他课程中,所以学生可根据前期课程的基础自学本部分内容,通过课下答疑和讨论的形式对学生的学习进行指导和巩固。再如,在教材第九章的内容学习中,引导学生对高分子的降解、解聚等内容增加更多关注。高分子材料在给人类社会带来巨大便利的同时也面临着日益严重的环保问题。如何能将现有废弃高分子材料有效降解、再生,这是摆在高分子学科面前的一个非常重大的现实问题。我们希望学生学习高分子化学课程后除了掌握小分子合成高分子的方法外,还能在废弃高分子材料的降解、再生方面有更多的关注和作为。

2.2 理论和实践课程的递进开设

为了使学生更好地理解和掌握理论课内容,我们采取了理论课与实践课程递进开设的方式。理论课在学期初先行开设,至学期中段第8~9周时理论课程进行至自由基聚合部分,此时开始高分子化学实验课。我们选取了六个实验项目作为实验课内容,涵盖了实验室安全、常用设备与实验操作、自由基聚合不同方法的实施、逐步缩聚的应用以及高分子材料改性等内容。这样设置课程的开设时间就使得理论课的学习之后很快就进行了实验课的实践操作,能够及时对理论知识的记忆和理解进行巩固和提升。实验课鼓励学生“试错”,通过分组设置不同的一些变量进行对比实验,以此来验证理论课上所学到的知识是否符合实际。

此外,除了高分子化学实验课以外,还有一些实践课程也践行了一部分高分子化学课程的教学目标。例如,我们在大一期间安排的企业认知实习、大三及大四期间安排的企业毕业实习和选修实验课等。这些实践课程与高分子化学理论课递进开设从直观认知、理论学习及实践应用的多个方面极大地增强了学生对课程内容的理解和把握的效果。与此同时,我们还鼓励学生积极参与到教师科研团队和课题组中,开展业余科研活动,使得学生学会将理论和实践结合,并能够运用到实际的研究和应用中。

2.3 加强课堂教学管理

课堂是教学环节的主战场。一旦对这个主战场管理不善,教学效果往往会大打折扣,而对于基础较为薄弱、学习自主性不强的学生而言更甚。加之如今智能手机等电子设备的普及,导致学生课堂参与度不高,教学秩序面临较大压力,课堂教学管理也就显得尤为重要。为提高学生课堂参与度,除了基本的令行禁止以外,我们采取了正向引导的方式,增加课堂提问和快速小组讨论的形式,让学生时刻动脑思考,提高注意力的集中度。此外,选取课程中的部分内容提前布置给学生进行课下的小组研讨自主学习,最终以课堂小组汇报的形式呈现。例如,选取教材第二章中重要缩聚物的章节内容,通过小组课下自主研讨学习,最终在课堂上汇报相关缩聚物的理化特性、合成制备方法、实际应用领域等知识点。这样一些措施使得学生在课堂上不再是完全被动接受知识,而是具有一定主动性地思考、讨论以及积极参与到教学的环节中。通过实践发现,不少学生能够对课程内容提出一些自己的疑惑和问题,愿意课下与教师进行讨论,这表明学生们开始真正带着思考学习课程。

2.4 考核方式的改革

课程考核是评价教学效果的重要措施,同时也是一个必不可少、至关重要的教学环节。我们将课程考核成绩组成由原来的平时成绩和期末成绩比例3∶7调整为4∶6,提高平时教学中的过程性考核比重。平时成绩的考核范围主要包括出勤、课堂表现、分组讨论、作业、期中测试等,教师根据学生平时的表现进行考核评定。期末成绩的考核方式主要是期末闭卷考试。这样的考核方式使得学生更加注重课程学习的过程,真正理解和践行“不积跬步无以至千里”的学习思想,而且极大地避免了学生平时不学习,考前猛突击的情况的出现。此外,这样的考核方式也兼顾到了差异化和个性化培养的目的,能够更多地锻炼学生在组织讨论、沟通交流、文献检索、知识总结、学术汇报等多方面的能力,鼓励学生多向发展。

3 结语

教学内容和教学方法是教学过程中非常重要的组成部分,而教学目标则是首要重要的内容。作为专业核心基础课程,高分子化学课程的教学目标绝不应该仅是教授给学生本课程的知识,还应在教学过程中注重理论联系实践,培养学生将所学知识运用到当下正在面临的实际需求和应用中,将课程学习作为学生所在专业人才培养目标实现的重要导线和保障。经过几年来多个教学周期的探索与实践证明,这些举措对提高我校高分子化学课程教学效果是行之有效和具有重要积极作用的。

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