高分子化學(xué)教學(xué)論文范文
論文題目：關(guān)于面向“卓越計劃”的高分子化學(xué)教學(xué)改革研究
摘要：本文闡述了高分子化學(xué)課程教學(xué)的特點(diǎn)，分析了教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題。針對這些問(wèn)題，結合多年的課程教學(xué)實(shí)踐，開(kāi)展了面向卓越計劃的高分子化學(xué)課程教學(xué)改革研究。結果表明，案例教學(xué)法、綜合性開(kāi)放式實(shí)驗教學(xué)法、互動(dòng)—探究式教學(xué)法、形象化教學(xué)法結合多媒體教學(xué)等傳統教學(xué)方式，可以達到教學(xué)相長(cháng)、理論與實(shí)踐相結合的效果，為材料化工類(lèi)卓越工程師的培養奠定了基礎。
關(guān)鍵詞：高分子化學(xué);卓越計劃;教學(xué)方法
我校是教育部“卓越工程師教育培養計劃”高校，培養“重基礎、重技術(shù)、重能力、高素質(zhì)”(三重一高)的應用型人才是我校的人才培養目標。人才培養主要體現于專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)。因此，面向卓越計劃的課程教學(xué)改革是我校教學(xué)改革的重點(diǎn)。高分子化學(xué)是我校高分子材料與工程、化學(xué)工程與工藝等材料化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎課程，為后續高分子材料、高分子合成工藝學(xué)、聚合反應工程等專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習奠定了基礎。因此，面向工程應用的高分子化學(xué)課程教學(xué)改革研究是材料化工類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)培養卓越工程師的基礎。
一、高分子化學(xué)課程教學(xué)特點(diǎn)
高分子化學(xué)課程主要包括高分子合成和高分子化學(xué)反應等內容，重點(diǎn)涉及了聚合反應機理及動(dòng)力學(xué)、聚合方法、高分子化學(xué)反應規律等重難點(diǎn)問(wèn)題，該課程具有內容多、概念多、理論新、理解難度大、難以具體感知等特點(diǎn);同時(shí)，高分子化學(xué)的許多理論尚不成熟，新方法和新技術(shù)不斷涌現[1]。因此許多學(xué)生反映這門(mén)課程所涉及的許多內容較難掌握，學(xué)習興趣較低。我們在分析高分子化學(xué)課程教學(xué)中存在問(wèn)題的基礎上，積極探索高分子化學(xué)在教學(xué)上的新模式已勢在必行。
二、在高分子化學(xué)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題在高分子化學(xué)課程傳統教學(xué)過(guò)程中，發(fā)現存在以下幾個(gè)主要問(wèn)題[2]。
1.教材內容不能充分滿(mǎn)足教學(xué)要求。
目前國內出版的高分子化學(xué)教材有許多種，但其內容大同小異，其中浙江大學(xué)潘祖仁主編的《高分子化學(xué)》內容較全面，實(shí)踐性強，比較適合理工科院校進(jìn)行教學(xué)，因此被國內廣大理工科院校所選用。但是，教材中的理論講解和公式推導相對詳細，實(shí)用性的案例分析相對較少，不太適合工程應用型人才的培養。
2.實(shí)驗類(lèi)型單一、與工程實(shí)踐脫節且缺乏特色。
高分子化學(xué)課程是一門(mén)理論與實(shí)踐相結合的課程。有效的實(shí)驗不但可以驗證理論課所學(xué)的知識，而且可以調動(dòng)學(xué)生的積極性。但在傳統的《高分子化學(xué)》實(shí)驗課上只開(kāi)設了少數幾個(gè)驗證性實(shí)驗，缺少“三性”實(shí)驗;實(shí)驗內容陳舊，與工程實(shí)踐脫節;實(shí)驗內容完全照搬現有教材，缺乏特色。
3.教學(xué)方式單調，難以調動(dòng)學(xué)生的積極性。
在高分子化學(xué)教學(xué)上，主要以“填鴨式”教學(xué)為主，即主要是以教師在講臺上講為主。即使有的教師使用了多媒體教學(xué)也主要是以文字為主，沒(méi)有多少圖片和動(dòng)畫(huà)。而在機理推導中主要是向學(xué)生介紹結果，沒(méi)有與學(xué)生互動(dòng)式的推導過(guò)程，因此教師可能會(huì )費很多力氣但卻收效甚微。
三、高分子化學(xué)課程教學(xué)改革
1.案例教學(xué)法———將課堂內容與生活實(shí)際、工程實(shí)踐相結合。
在教學(xué)過(guò)程中，要不時(shí)地將課堂內容與生活實(shí)際、工程實(shí)踐相聯(lián)系。比如講聚合物的命名，內容枯燥單調，如果平鋪直敘未必能引起學(xué)生的注意，教學(xué)效果也很一般�？梢酝ㄟ^(guò)觀(guān)察衣服的標簽、礦泉水瓶底部的標注，讓學(xué)生結合生活中直接接觸到的高分子材料(如衣服面料、礦泉水瓶等材料)，從而認識高分子材料，掌握高分子材料的命名、英文代號、單體和用途。由于課堂時(shí)間有限，還可以讓學(xué)生利用課余時(shí)間去超市、商場(chǎng)和建材市場(chǎng)等，收集所見(jiàn)到的高分子材料的名稱(chēng)及用途，并了解它們的化學(xué)組成。讓教學(xué)內容貼近生活，使學(xué)生覺(jué)得學(xué)有所用，提高學(xué)生的學(xué)習興趣。
在講解理論公式之后，精心選取、設計一些工程應用中的實(shí)例進(jìn)行講解輔助教學(xué)。在講基團數比對聚合度的影響時(shí)，可設計實(shí)例通過(guò)對聚合度的要求來(lái)計算設計合成高分子材料所需原料的配比。如生產(chǎn)尼龍-66，想獲得Mn=13500的產(chǎn)品，采用己二酸過(guò)量的辦法，若使反應程度P=0.994，試求己二胺和己二酸的配料比。首先給學(xué)生講明本題是根據產(chǎn)品分子量的要求來(lái)設計原料的配比，是樹(shù)脂合成工程師必備的基本技能，具有較強的實(shí)用性，一開(kāi)始就提高學(xué)生的學(xué)習興趣。然后引導學(xué)生畫(huà)出尼龍-66的分子結構式，找出結構單元和重復單元，算出結構單元的平均分子量，進(jìn)而計算得到題目所要求的聚合度Xn，再根據聚合度Xn和基團數比r、反應程度P的關(guān)系式計算出基團數比r，最后根據基團數比r算出己二胺和己二酸的兩種單體的原料配比。
2.綜合性開(kāi)放式實(shí)驗教學(xué)法。
高分子化學(xué)課程是一門(mén)理論與實(shí)踐相結合的課程，是有效實(shí)驗必不可少的。但傳統的《高分子化學(xué)》實(shí)驗課只開(kāi)設了少數幾個(gè)驗證性實(shí)驗(如：甲基丙烯酸甲酯的本體聚合、醋酸乙烯酯的溶液聚合、苯乙烯的懸浮聚合等)，缺少“三性”實(shí)驗，與工程實(shí)踐嚴重脫節，并缺乏自身特色。因此，在開(kāi)設《高分子化學(xué)》課程的同時(shí)，開(kāi)設《涂料化學(xué)與配方設計原理》等專(zhuān)業(yè)課程，再采用綜合實(shí)驗教學(xué)法，將樹(shù)脂合成、涂料或膠黏劑配制等企業(yè)研發(fā)內容引入高分子化學(xué)實(shí)驗課程中，讓學(xué)生在實(shí)驗室完成配方設計、樹(shù)脂合成及性能檢測、涂料(或膠黏劑)配制及其性能檢測。綜合實(shí)驗項目設計如表1所示。
綜合實(shí)驗與傳統的驗證性實(shí)驗相比，實(shí)驗工作量較大，需要的課時(shí)較多。而高分子化學(xué)實(shí)驗課時(shí)有限，因此可采用課堂實(shí)驗教學(xué)和課外開(kāi)放實(shí)驗相結合的方式。即由學(xué)生選修一定量的實(shí)驗項目，在教師的指導下采取自主實(shí)驗的方式按要求完成。
3.互動(dòng)—探究式教學(xué)。
互動(dòng)—探究式教學(xué)是根據授課計劃，適時(shí)選擇一些章節的知識(例如重要縮聚物和其他逐步聚合物、可控“/ 活性”自由基聚合、乳液聚合技術(shù)進(jìn)展等知識點(diǎn))，要求學(xué)生組成課程小組，通過(guò)課外查閱文獻資料，寫(xiě)出小論文并制作PPT，各組選派代表在課堂上進(jìn)行匯報和討論。通過(guò)這種教學(xué)模式，培養學(xué)生收集資料、分析、歸納、總結和匯報的能力。針對聚合方法這一章內容的實(shí)驗特性，還可采用實(shí)驗—互動(dòng)—探究式教學(xué)相結合的方式。在理論課講解之前，可布置這樣的任務(wù)：比較自由基聚合四種實(shí)施方法(本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合和乳液聚合)的配方組成、聚合場(chǎng)所、聚合機理、生產(chǎn)特征和產(chǎn)物特性的異同。讓學(xué)生以5個(gè)人為一組，通過(guò)查閱相關(guān)書(shū)籍和文獻資料，開(kāi)展乙烯基單體(如甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯等)的本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合和乳液聚合實(shí)驗，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗來(lái)總結歸納得到該問(wèn)題的答案。相對于平鋪直述的介紹，這種通過(guò)實(shí)驗—互動(dòng)—探究式教學(xué)相結合的方式獲取的知識更牢固。
4.形象化教學(xué)。
高分子化學(xué)的一些理論和概念比較抽象，形象化的語(yǔ)言可以幫助學(xué)生理解抽象的理論。高分子的分子量分布具有多分散性，這一概念往往難以理解，但可以從統計的角度來(lái)解釋。比如用兩個(gè)班級學(xué)生的平均年齡來(lái)比喻平均分子量，即使兩個(gè)班級學(xué)生的平均年齡相同，其年齡段分布也不一定相同。在講解數均分子量和重均分子量的時(shí)候，可以用小學(xué)數學(xué)中的數量百分數和質(zhì)量百分數來(lái)講解它們的區別。還可以將活性陰離子聚合比喻為“共同富裕”(所有活性鏈同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)增長(cháng))，將自由基聚合比喻為“有條件的先富裕(形成高分子鏈)，最后達到共同富裕(所有活性種基本都形成高分子鏈)。在比較逐步聚合和連鎖聚合的時(shí)候，可將引發(fā)劑的作用比作爆竹的引信，一旦引信被點(diǎn)燃，爆竹會(huì )在引信燃盡后爆炸。只要引發(fā)劑一分解產(chǎn)生活性種，烯烴的聚合反應也會(huì )在瞬間進(jìn)行，生成一個(gè)聚合物分子。通過(guò)形象化的比喻，可使學(xué)生加深對高分子概念的理解。
不同的課程或同一課程的不同內容，特點(diǎn)不同，教學(xué)方法就不一樣[5]。以上所講述的案例教學(xué)法、綜合性開(kāi)放式實(shí)驗教學(xué)法、互動(dòng)—探究式教學(xué)法、形象化教學(xué)法等不是孤立的，而是相互聯(lián)系的，將它們結合多媒體教學(xué)等傳統教學(xué)方式，綜合應用到高分子化學(xué)各個(gè)部分的教學(xué)中，將達到教學(xué)相長(cháng)、理論與實(shí)踐相結合的效果，為材料化工類(lèi)“卓越工程師”的培養奠定了基礎。
參考文獻：
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