摘要:专业必修课是高等师范高校课程设置的重要组成部份,目的在于迸发中学生的学习积极性、主动性和独立性,扩宽中学生的知识面,因而专业必修课的开办对于筑牢中学生的专业基础,提升中学生的专业能力,提高就业竞争力意义重大。《高分子化学》是师范高校物理类专业的一门专业必修课,主要讲授高分子物质的结构和性能,包括高分子的链结构、聚集态结构、高分子氨水、聚合物的热学性质、流变性质、热、电和光学性能等。课程内容多、概念多、数学推论多,教学面临严峻的挑战。在学时少、内容多、理论性强且具象难理解的情况下,从教学内容、教学手段、教学方式、实验教学等多方面进行变革与探求,捉住课程的教学主线,融合多种教学方式,引导中学生积极思索,启发中学生创新思维,提升教学质量。
关键词:高分子化学;必修课;教学变革;创新
0序言
随着高分子科学与技术不断发展,高分子材料制品应用在生活、生产的各个领域中,成为一个重要的学科门类[1]。《高分子化学》是高分子材料、材料物理等专业及相关专业大专生的一门重要的专业基础课或则必修课。《高分子化学》主要围绕高分子物质的结构和性能以及两者之间的互相关系,包括高分子的链结构、聚集态结构、高分子氨水、聚合物的热学性质、流变性质、热、电和光学性能等展开讨论。课程内容多、概念多、数学推论多,教学面临严峻的挑战。在讲授过程中,倘若中学生不能及时消化知识点,时间一长会认为区分不清,深奥难懂,兴趣锐减,无法达到好的教学疗效。基于此,各院校任课班主任针对自身中学特色和专业方向,认真思索,积极阐述课程的教学变革与创新,尝试并施行了多种教学变革举措,也取得了很大疗效[25]。诸如,上海工业大学刘兆丽老师等[6]通过合理安排教学内容,多媒体教学与传统教学手段相结合,实验教学与理论教学相结合,课堂教学与课后交流答疑相结合等多种手段提升教学的交互性和生动性,从而调动中学生学习的主动性和积极性;上海石油化工大学的张世杰老师[7]通过结合工程实际对《高分子化学》课堂进行教学变革;南宁科技学院的张焕芝老师[8]觉得通过引入科研内容,可以促使《高分子化学》的教学;南京工程职业技术大学的侯文顺老师[9]尝试了《高分子化学》课程的项目化教学高分子物理实验第二版,通过以讲课班主任为项目委托方,讲课班级中学生为项目接受方的工作情景举办教学活动,并就项目内容签订合同书,借助青年中学生脑子灵活、好奇心强、勇于探求的积极性,调动中学生探求问题、解决问题的自主学习的积极性;南宁师范大学刘括老师等[10]从教学内容、教学手段、教学方式以及实践教学等方面进行了剖析,提出了一些看法。作为师范高校的一门专业必修课,课程的学习对于中学生把握专业基础知识及技能有着重要的影响。作者仍然承当《高分子化学》的教学任务,经过几年的教学实践,从教学内容、教学手段、教学方式及实验环节等多个方面进行了相应的变革与探求,取得了较好的教学疗效,但受多种诱因的影响,仍存在一些问题值得思索。
1教学现况
作为专业必修课,《高分子化学》面临的教学现况:1)教学课时少。《高分子化学》在其他高校高分子相关专业中是一门重要的专业基础课,讲课学时多为48~64学时[11]。而在师范高校物理类专业课程设置中,因为中学生培养目标和培养方案的差别,为专业必修课,学时数为30学时。2)教学内容多。高分子化学主要研究高分子材料结构与性能之间的内在联系及基本规律,课程内容除了囊括高分子物理、有机物理、无机物理、物理物理、统计学和机率学等众多基础知识,但是课程大专有名词多、基本概念多、内容繁杂、关系纷繁、数学推论繁杂等。对于刚才接触这门课的中学生来说,假如不能及时消化知识点,都会造成区分不清,深奥难懂,因而学习兴趣锐减,无法达到好的教学疗效[12]。3)授课时间提早。专业必修课的开办通常安排在大五年级,此时中学生面临着考研和就业的双重压力,再加上中学生对专业必修课的注重程度普遍不如专业选修课,存在着“混学分”的思想,因而怎么降低中学生学习的兴趣,提升教学疗效,值得深思和研究。
2教学变革
2.1教学内容的梳理整合
高分子化学主要研究高分子材料的结构与性能,其研究的对象是高分子,因而,教学内容紧紧围绕“分子量大”带来的一系列特殊结构和性能进行梳理。诸如,分子量大使得高分子材料只有固态和液态而没有气态;分子量大造成的不均一性;分子量大使得分子运动单元具有多重性;分子量大使得分子运动具有粘弹性;分子量大使得氨水和熔融的黏度大,具有非牛顿流体的特点;分子量大使得高分子材料具有硬度、硬度等热学性能;等等。捉住“大”这条教学主线展开讲解,从最小的结构单元扩充至整个分子,再到集聚态结构;从热学性能扩充至热性能、电性能、光学性能等,结构和性能之间则通过分子运动来实现。专业必修课的教学本意是实现中学生“选我所爱,爱我所选”,迸发中学生的学习积极性、主动性和独立性,扩宽中学生的知识面,提高中学生社会适应能力[13]。针对《高分子化学》课时少、内容多的情况下,将公式的推论过程纳入选学内容,加强公式的内涵和应用。据悉,对于中学生无法理解和把握的知识点采用短词短语记忆法。诸如,中学生已学习了有机物理课程,对结构单元以及整个分子结构的理解相对容易,但对于集聚态结构中的晶态、非晶态结构等相对难懂,因为此前学习的课程中涉及的集聚态内容不多,因而,在述说时与小分子的晶态和非晶态结构对比讲解,总结出“两句话,八个字”,即共聚物的晶态比小分子的晶态无序得多,简化为“序中有乱”;共聚物的非晶态比小分子的非晶态有序的多,简化为“乱中有序”,高度概括出了高分子的晶态结构和非晶态结构特点,中学生容易理解,更加深了记忆。
2.2教学手段的丰富多彩
《高分子化学》中有许多具象的理论知识,仅依赖板书无法完全展示教学内容,班主任讲解时常常费神吃力,中学生理解困难[14];利用多媒体教学,融合文字、图形、声音、动画、影像等多种信息,形象、生动地展示出不容易讲清楚或无法理解的内容,达到了挺好地教学疗效[15]。这些多媒体教学手段,除了减小了教学信息量,也促使无法讲解的内容更直观、形象。诸如,述说链段和柔性一节,因为涉及分子的内旋转运动,非常是随着碳链下降的内旋转过程,中学生不易想像和理解,通过动漫演示从一个碳-碳单键,到2个碳-碳单键,再到3个,4个,……形象地诠释了碳链的下降所对应的内旋转运动以及链的空间运动,之后引入链段和蓬松性的概念,再扩充到分子蓬松性的表征方式即末端距和均方末端距的估算,中学生更容易把握。课堂上,还可以通过班主任或则中学生动手操作进行演示,如述说取向态结构时,让中学生拉伸打算好的薄膜样条,对比拉伸前后不同方向的性能差别,理解各向同性和各向异性,并延展到生活中的纤维制品和薄膜制品,将书本上的理论知识过渡到实际生活中的应用,扩宽了中学生的知识面。据悉,利用于现代的通信手段,构建QQ交流群,随时就中学生提出的各类疑惑进行解答,将课堂学习延续到课下。
2.3教学方式的灵活多样
教学方式是否得当,对教学疗效起着至关重要的作用,防止“一言堂”和“填鸭式”说教,引入丰富多彩的教学方式,使课堂教学愈发开放和融合。诸如,可依照设定的主题进行分组讨论,也可以由中学生提出问题进行讨论,降低中学生与班主任之间的互动,活跃课堂氛围,使中学生由被动的想逐步过渡到主动思索,降低中学生的求知欲。据悉,也可以采用讲堂、参观、见习等形式提升中学生学习热情。虽然高分子化学课程理论性较强,但因为高分子材料应用广泛,塑胶、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂等应用在生活的各个领域,中学生对生活中的高分子材料制品有一定的感知和认知,因而,选取主题讨论时最好结合生活应用,像日用塑胶产品上的标记、商品标签的辨识、长期挂在衣帽勾上的衣物挂钩处的变型等诸这么类的主题,中学生兴趣更浓,互动疗效更好[16]。据悉,也可结合中学生实验中的操作进行互动,比如物理实验中胶塞打孔导尿的操作,就怎么选择打孔器进行主题讨论,结果发觉,有一部份朋友选择比插入的玻璃管半径略粗一点的打孔器,另外一部份朋友选择半径相同的打孔器,结合这个问题讲解橡胶的粘弹性和挤出物的胀大效应。近些年来,高分子科学发展突飞猛进,新材料新产品不断涌现,大量学术论文公开发表,任课班主任必须紧随学科发展前沿,及时传授新知识、新发展,跟上时代的脚步[17]。据悉,还可以结合自身的科研成果,丰富教学内容。
2.4实验教学的紧密配合
生动的实验教学可以活跃理论教学的沉闷氛围,丰富多彩的实验内容可以充实单调的理论讲授,提升中学生的学习兴趣。根据往年教学计划,第1周即开始理论课,实验课推迟1周开始,因为实验囊括整个理论课教学内容,经常出现实验提早于理论课的现象。虽然实验指导班主任会讲解实验原理,但受时间限制中学生无法完全理解和把握,致使中学生被动地实验。等到理论课讲解到该内容时,中学生可能因实验已经结束而一知半解,实验课和理论课的教学疗效均不理想。针对这些现象,任课班主任开课前与实验老师进行沟通,及时调整实验项目,甚至可将实验课推迟几周开始,防止实验在前理论在后的现象,增强实验课和理论课的教学疗效。
2.5实践环节的创新训练
在讲课过程中发觉部份朋友对高分子科学领域有着浓烈的兴趣,而课上的时间已无法满足她们强烈的求知欲和钻研精神,因而,结合学院生创新创业训练项目,让一些学习兴趣浓烈的中学生组成科研小组,通过申报学院生创新创业训练项目,获得经费支持,进行科研实训活动,进一步启发中学生的创新思维。目前为止,《高分子化学》专业必修课的开办早已有3年时间,每年均有中学生报考西南师范学院、东北学院等中学的高分子相关方向的硕士研究生。2016年科研小组申报的课题“红外波谱(FTIR)法剖析快餐乳品用塑胶包装材料的成份及安全评价”获批北京师范学院学院生创新训练计划项目,发表学术论文1篇[18];2017年科研小组申报的课题“气相色谱-质谱联用法测定儿童泡沫塑胶中甲丙酯的浓度”获批江苏省学院生创新训练计划项目支持,目前实验正在进行中。
3教学反省
《高分子化学》作为师范高校物理类专业的一门专业必修课,虽然学时少、内容多、理论性强、难理解,但在严格阐述基本概念的基础上,抓住结构与性能互相关系这条主线,采用多种教学方式和教学手段,也能增强教与学的互动性,加强实验环节的教学疗效,有助于提升教学质量。但是,在教学过程中仍存在一些值得思索的方面:1)高分子化学属于交叉学科,涉及物理、数学和化学学知识,对任课班主任的知识水平提出了更高的要求。作为专业必修课的任课班主任,须要勤于研究教学内容,不断吸纳新知识和新方式,积极进行教学变革与创新,将知识传授到位。2)中学生选课存在盲目性。一方面彰显在中学生对课程的简单理解,存在着“想当然”的选课思想,缺少必要的引导;另一方面,中学生常常凭兴趣选课,选课分散,没有与考研、就业相结合,缺乏整体规划和学业设计。3)学校对专业必修课的注重程度常常高于选修课,致使专业必修课的教学资源、教师配备不足,须要降低专业必修课的教学投入和人才引进,等等。其实,提升专业必修课的教学质量,对实现培养目标起着重要的作用。
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作者:孙秋菊初增泽武士威李娜单位:北京师范学院物理化工大学
