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《聚合物流變學(xué)》課程中研討式教學(xué)法的運用分析論文
《聚合物流變學(xué)》是高等院校材料與高分子相關(guān)專(zhuān)業(yè)廣泛開(kāi)設的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課，主要介紹聚合物材料的流動(dòng)與形變規律，及其與分子鏈、聚集態(tài)等微觀(guān)結構特征之間的聯(lián)系。隨著(zhù)碳素、無(wú)機礦物、結構與功能陶瓷等無(wú)機材料在聚合物基復合材料中的規�；瘧�，流變學(xué)的理論與應用研究日益拓展，與先導工業(yè)、工程和高新技術(shù)產(chǎn)生了密切的聯(lián)系。因此，掌握流變學(xué)知識對拓寬“無(wú)機非金屬材料工程”、“高分子材料與工程”等專(zhuān)業(yè)學(xué)生的知識面和就業(yè)領(lǐng)域具有重要意義。本文針對材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的學(xué)習特點(diǎn)，著(zhù)重探討改革材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)《聚合物流變學(xué)》課堂教學(xué)方法的新思路。
一、實(shí)施《聚合物流變學(xué)》課程教學(xué)改革的必要性
作為力學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)交叉的邊緣學(xué)科，流變學(xué)既包含流動(dòng)模型、本構方程等復雜的數學(xué)、物理問(wèn)題，還涉及實(shí)踐性較強的流變測量學(xué)，并與聚合物加工、改性等工程應用緊密結合。要學(xué)好這門(mén)課，學(xué)生必須具備扎實(shí)的理論功底和較強的工程實(shí)踐能力。近年來(lái)，青島科技大學(xué)[1]、上海交通大學(xué)[2]、廈門(mén)大學(xué)[3]、湘潭大學(xué)[4]等國內高校在流變學(xué)的教學(xué)改革與教材建設方面取得了豐碩的成果。然而，流變學(xué)教學(xué)中仍然普遍存在教材深度過(guò)大、教學(xué)內容與工程實(shí)際結合性不強等問(wèn)題。根據工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)，授課時(shí)如果機械地灌輸數學(xué)物理方程等理論知識，會(huì )使課程變得晦澀難懂，勢必降低學(xué)生的學(xué)習積極性；另一方面，課堂上如果只注重教學(xué)內容的灌輸，缺乏適當的師生互動(dòng)，就很難在信息、思想和情感上與學(xué)生全面溝通，由此造成學(xué)生對上課缺乏興趣，課后很少會(huì )自覺(jué)地鞏固復習；此外，材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)《聚合物流變學(xué)》的授課學(xué)時(shí)一般不超過(guò)32學(xué)時(shí)，難以面面俱到地闡述流變學(xué)基礎理論，而且如果覆蓋面過(guò)大，重點(diǎn)內容就難以突出，對于學(xué)生基礎理論的掌握和實(shí)踐技能的培養均難達到預期效果。
筆者從材料學(xué)科的發(fā)展方向與人才培養要求出發(fā)，改變單純、平淡的教學(xué)關(guān)系，將研討式教學(xué)模式[5~7]引入《聚合物流變學(xué)》的課堂教學(xué)。這種嘗試是把教學(xué)雙方都看作統一教學(xué)活動(dòng)的主體，在一種平等、自由的心理氛圍中探討學(xué)問(wèn)。此時(shí)，學(xué)生作為學(xué)習活動(dòng)的主體作用被真正激活。鼓勵學(xué)生以小組為單位，圍繞專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域中的流變學(xué)課題主動(dòng)地檢索信息，開(kāi)展相關(guān)研究活動(dòng)，在實(shí)踐創(chuàng )新中學(xué)習理論知識，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng )新意識的發(fā)展，提高對多學(xué)科交叉的復合型人才的培養質(zhì)量。
二、《聚合物流變學(xué)》研討式教學(xué)改革的實(shí)踐過(guò)程
1.研討式教學(xué)的方案設計。研討式教學(xué)是擴充課堂講授的教學(xué)形式。在《聚合物流變學(xué)》課程中開(kāi)展研討式教學(xué)的關(guān)鍵目標之一就是解決基礎理論與應用實(shí)際的結合問(wèn)題。聚合物流變學(xué)中重要的研究工作是通過(guò)抽象的數學(xué)模型（如本構方程）揭示應力與應變、應力與應變速率的復雜關(guān)系。然而，材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)的本科生在數學(xué)建模、高分子物理等方面普遍基礎薄弱，對于上述理論問(wèn)題難以準確理解與領(lǐng)悟。因此，教師在設計研討課題的時(shí)候，有意識地融入了生活實(shí)際和前沿課題中的流變學(xué)問(wèn)題，其中包括塑料、橡膠、樹(shù)脂、油漆等工業(yè)材料，瀝青、石油等地質(zhì)材料，肌肉、筋腱、骨骼、血液等生物體，以及紡織纖維、紙漿、化妝品、油料、食品等輕工和生活用品原料。教師從如此廣闊的素材中精心選取學(xué)生熟悉的專(zhuān)題，抽象拆解出基本的流變模型，并且盡可能將問(wèn)題細化，便于學(xué)生小范圍協(xié)作攻關(guān)。在選題時(shí)著(zhù)重關(guān)注新舊知識的連接點(diǎn)，內容以所學(xué)內容與知識結構作為基點(diǎn)，使教學(xué)知識環(huán)環(huán)相扣，節節相連，避免出現課程、教學(xué)與學(xué)習彼此分裂的現象。最后，制定出報告與討論的程序，并且合理分配課堂精講和研討交流的時(shí)間。
2.研討式教學(xué)的組織實(shí)施。（1）教師課堂精講。教師摒棄“灌輸式”的教學(xué)方式，針對研討課題所涉及的理論知識點(diǎn)有的放矢地剖析和講解，通過(guò)視頻、動(dòng)畫(huà)、圖像等多媒體手段生動(dòng)地呈現教學(xué)內容，為學(xué)生創(chuàng )設形象化的學(xué)習情境，調動(dòng)起學(xué)生的參與意識，啟發(fā)學(xué)生的思維活動(dòng)。教師在授課過(guò)程中會(huì )特別介紹流變學(xué)發(fā)展的最新成就，擴展學(xué)生的專(zhuān)業(yè)視野，并且注重培養學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)，引導學(xué)生課后自學(xué)與研討的基本方向。（2）學(xué)生課后準備。學(xué)生可以在網(wǎng)絡(luò )教學(xué)平臺上選擇感興趣的研討課題，每組3~4人組成研究團隊。長(cháng)沙理工大學(xué)圖書(shū)館擁有完備的數字資源，學(xué)生在課后可以利用中、英文數據庫查閱文獻資料，了解相關(guān)領(lǐng)域國內外的研究現狀與最新成果，弄清楚所需研究和解決的關(guān)鍵問(wèn)題。隸屬于本專(zhuān)業(yè)的材料實(shí)驗中心配備了注塑機、流延機、混煉機、毛細管流變儀、熔體流動(dòng)速率測試儀、旋轉粘度儀等聚合物加工與流變性能測試設備，教師在課堂教學(xué)中已經(jīng)詳細介紹了這些設備的工作原理，學(xué)生只需對照說(shuō)明書(shū)即可掌握設備的操作方法，并自行設計、完成相應的專(zhuān)題實(shí)驗，最終，將文獻信息與實(shí)驗結果整理成的專(zhuān)題研究報告。在實(shí)踐探索的過(guò)程中，學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力得到了很好的鍛煉。（3）師生研討交流。教師在每學(xué)期安排1~2次專(zhuān)題研討課，鼓勵學(xué)生以論文、PPT等形式將研究性學(xué)習的成果展示出來(lái)，使學(xué)生從知識“輸入者”變成知識“輸出者”.在課堂討論環(huán)節，教師的角色是研討活動(dòng)的組織者，負責對學(xué)生的研究報告進(jìn)行指導和點(diǎn)評，還要引導學(xué)生思考一些報告中容易忽視的重要問(wèn)題，在發(fā)散思維中尋求新的思路。在此基礎上，利用網(wǎng)絡(luò )教學(xué)優(yōu)勢，將專(zhuān)題研討延伸到網(wǎng)絡(luò )平臺，利用電子郵件、留言板等形式增強師生間的交流互動(dòng)，進(jìn)一步鞏固了課程的學(xué)習效果。（4）學(xué)生成績(jì)的考核評定。僅以期末試卷評定學(xué)生成績(jì)的方式受到考生狀態(tài)、考題設計等因素的制約，往往不能準確反映出學(xué)生掌握知識的真實(shí)水平。相反，可能使部分學(xué)生養成“平時(shí)上課散漫，考前集中突擊”的不良學(xué)習習慣，成績(jì)及格后很少會(huì )反思自己學(xué)習方面的不足，甚至會(huì )產(chǎn)生輕視學(xué)習和考試的僥幸心理。
為了更好地適應研討式教學(xué)改革的目標，引導學(xué)生由被動(dòng)的“輸入性學(xué)習”向主動(dòng)的“研究性學(xué)習”轉變，任課教師對《聚合物流變學(xué)》的成績(jì)考核評定方式也進(jìn)行了相應的改革。改革后的考核成績(jì)將由學(xué)生平時(shí)成績(jì)和期終考試成績(jì)兩部分組成，如表1所示，其最突出的特點(diǎn)在于加大平時(shí)成績(jì)占考核總成績(jì)的比重（60%），并將學(xué)生在研討環(huán)節的表現作為平時(shí)成績(jì)評定的重要依據。新的考核方式可以更加客觀(guān)地檢查學(xué)生的知識和能力水平，以及教師的教學(xué)效果，以便學(xué)生與教師分別改進(jìn)自己的學(xué)習與教學(xué)。
三、《聚合物流變學(xué)》研討式教學(xué)改革的成效
開(kāi)展《聚合物流變學(xué)》課程教學(xué)改革以來(lái)，學(xué)生上課時(shí)專(zhuān)注度更高，勤于思考，課堂氣氛非�；钴S。學(xué)生的邏輯思維、外文閱讀、實(shí)驗操作、語(yǔ)言表達、答辯技巧等素質(zhì)都有了不同程度的提升，而且掌握了一些大型儀器設備的測量原理與操作方法。學(xué)生對理論知識的掌握和運用能力明顯提高，本課程考核的及格率已連續兩年達到100%,優(yōu)良率接近70%.更為可喜的是，一些研究團隊以研討課題為基礎，申請了省級或校級的大學(xué)生創(chuàng )新性實(shí)驗項目，相關(guān)研究成果已在國內外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。由此可見(jiàn)，研討式教學(xué)法對于培養材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的獨立思考和實(shí)踐創(chuàng )新能力卓有成效。
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