高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)高分子化學(xué)實(shí)驗教學(xué)體系的構建與成效論文

　　摘要：概述了目前國內高校高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)高分子化學(xué)實(shí)驗教學(xué)存在的共性問(wèn)題和關(guān)鍵問(wèn)題。提出了高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)高分子化學(xué)實(shí)驗課程由基礎技能實(shí)驗，綜合設計實(shí)驗，研究創(chuàng )新實(shí)驗三個(gè)模塊組成的新教學(xué)體系，并在每個(gè)模塊中引入一些綜合性和應用性的實(shí)驗教學(xué)內容。實(shí)踐證明所構建的實(shí)驗教學(xué)體系在培養學(xué)生的創(chuàng )新意識、應用與實(shí)踐能力方面起到了較好的效果。

　　關(guān)鍵詞：高分子材料；高分子化學(xué)；實(shí)驗教學(xué)

　　高分子化學(xué)實(shí)驗是高分子化學(xué)課程教學(xué)的一種最有效的實(shí)踐教學(xué)形式，它可以幫助和促進(jìn)學(xué)生課堂理論知識的學(xué)習與消化，建立和鞏固高分子化學(xué)基本概念和理論，獲取高分子化學(xué)知識，培養科學(xué)素質(zhì)和操作技能。我國著(zhù)名化學(xué)家戴安邦指出：“只傳授化學(xué)知識和技術(shù)的化學(xué)教育是片面的，全面的化學(xué)教育要求既傳授化學(xué)知識和技巧，又訓練科學(xué)方法與思維，還培養科學(xué)精神和品德，學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗中是學(xué)習的主體，在教師指導下進(jìn)行實(shí)驗，訓練用實(shí)驗解決化學(xué)問(wèn)題，使各項智力皆得到發(fā)展”。這番話(huà)指出了開(kāi)設化學(xué)實(shí)驗課的深刻內涵和重要價(jià)值。2004年國家教育部頒布的《普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作水平評估方案》在評估指標的二級指標“實(shí)踐教學(xué)”中，從“實(shí)踐教學(xué)內容與體系，綜合性、設計性實(shí)驗課的比例及效果，實(shí)驗室開(kāi)放”三個(gè)方面明確了實(shí)踐教學(xué)改革和發(fā)展的方向。近幾年高校的化學(xué)類(lèi)實(shí)驗教學(xué)改革取得了令人矚目的成果。高分子材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)是很多高校在近年來(lái)新開(kāi)設的專(zhuān)業(yè)，在實(shí)驗教學(xué)與改革方面的成果積累較少，尤其高分子化學(xué)實(shí)驗教學(xué)采用陳舊的教學(xué)內容和教學(xué)方法依然居多。通過(guò)調研發(fā)現，目前國內高校高分子材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的高分子化學(xué)實(shí)驗教學(xué)依然不同程度地存在一些問(wèn)題。

　　一、高分子化學(xué)實(shí)驗教學(xué)現狀剖析

　　1。實(shí)驗教學(xué)體系和內容欠爭理

　　多數的實(shí)驗教學(xué)附屬于理論教學(xué)，沒(méi)有單獨設課和單獨考核，實(shí)驗課時(shí)相對較少雖然有些高校高分子化學(xué)實(shí)驗已經(jīng)獨立設課，但僅作為考查課。實(shí)驗教學(xué)內容中傳統的、陳舊的實(shí)驗較多，而體現現代科學(xué)技術(shù)發(fā)展成果的實(shí)驗很少認知性、驗證性實(shí)驗所占的比理偏高，培養學(xué)生創(chuàng )新能力的綜合性、設計性、應用性和創(chuàng )新性的實(shí)驗偏少，而且實(shí)驗環(huán)節偏重于理論，突出高分子材料應用性特點(diǎn)的實(shí)驗太少，不利于培養學(xué)生的工程觀(guān)念。

　　2。實(shí)驗教學(xué)方法單一

　　學(xué)生按照實(shí)驗講義預習，然后進(jìn)實(shí)驗室。實(shí)驗前教師把實(shí)驗目的、實(shí)驗原理、儀器使用方法、測試方法、實(shí)驗步驟和數據記錄表格及數據處理方法等進(jìn)行詳細的集中講解。學(xué)生只需按教師指導的過(guò)程按部就班或者依照講義“照方抓藥”，就可以完成一個(gè)實(shí)驗。一部分學(xué)生糊里糊涂地來(lái)到實(shí)驗室，只動(dòng)手不動(dòng)腦地完成實(shí)驗，然后又迷迷糊糊地離開(kāi)實(shí)驗室。實(shí)驗的現象和結果沒(méi)有給他們留下太深的印象，對學(xué)生觀(guān)察能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力以及創(chuàng )新意識的培養都很不夠。這種統一模式、統一要求、齊步走的教學(xué)方法，一方面造成了學(xué)生對教師的過(guò)分依賴(lài)，另一方面抑制了學(xué)生個(gè)性思維的發(fā)展和創(chuàng )新能力的培養。

　　3。實(shí)驗嫩學(xué)手段落后

　　在現代信息技術(shù)迅速發(fā)展的今天，雖然網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、多媒體技術(shù)等現代教學(xué)技術(shù)在理論教學(xué)中得到了普遍應用，但虛擬、仿真等實(shí)驗技術(shù)手段未能在實(shí)驗教學(xué)中推廣應用。這樣對于一些耗費過(guò)高、時(shí)間過(guò)長(cháng)、毒性過(guò)大、危險性過(guò)高的實(shí)驗，只能最低限度地開(kāi)設，且開(kāi)設過(guò)程中費用大和危險性高，導致學(xué)生對此類(lèi)重要實(shí)驗缺乏足夠的認知和感受的機會(huì )。

　　二、新教學(xué)模塊的實(shí)踐性探索與成效

　　針對目前國內高校高分子材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)高分子化學(xué)實(shí)驗教學(xué)中存在的一些問(wèn)題，借鑒其他化學(xué)實(shí)驗教學(xué)改革的優(yōu)秀成果，提出了基礎技能實(shí)驗、綜合設計實(shí)驗、研究創(chuàng )新型實(shí)驗的三個(gè)高分子化學(xué)實(shí)驗教學(xué)模塊體系，并在每個(gè)模塊中結合常熟理工學(xué)院教師的科研成果引入_些新的實(shí)驗教學(xué)內容，采用開(kāi)放式實(shí)驗教學(xué)方法。通過(guò)實(shí)驗教學(xué)實(shí)踐發(fā)現新的體系和教學(xué)方法在培養學(xué)生的創(chuàng )新意識和工程實(shí)踐能力方面起到了較好的效果。

　　1�；�礎技能實(shí)驗教學(xué)模塊

　　基礎技能實(shí)驗模塊構建的目的著(zhù)重建立高分子化學(xué)實(shí)驗與相關(guān)基礎理論知識之間的有機聯(lián)系。培養學(xué)生的實(shí)驗安全意識、清潔衛生習慣和嚴謹的實(shí)驗態(tài)度。訓練學(xué)生掌握熟練規范的實(shí)驗操作技能和技巧，為后續的實(shí)驗教學(xué)模塊的實(shí)施打下良好的基礎。

　　基礎技能實(shí)驗模塊的教學(xué)內容設計在課時(shí)總量的40%～50%為宜，課時(shí)數約30學(xué)時(shí)，開(kāi)設8～10個(gè)實(shí)驗。教學(xué)內容設計涉及到高分子化學(xué)反應機理，如自由基、陰離子，陽(yáng)離子等連鎖反應機理，縮聚、基團轉移聚合等逐步反應機理，開(kāi)環(huán)聚合反應機理等。在實(shí)驗實(shí)施方法方面涉及到本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合、熔融縮聚、界面縮聚等。如設計膨脹計發(fā)測定苯乙烯本體聚合動(dòng)力學(xué)實(shí)驗，讓學(xué)生直觀(guān)感受到了誘導期概念、聚合過(guò)程體積減小的現象以及聚合物溶液的粘性特征等非常重要的高分子化學(xué)理論知識。設計過(guò)硫酸鉀引發(fā)甲基丙烯酸甲酯自乳化聚合實(shí)驗，除讓學(xué)生明確了乳液聚合的基本原理外，還了解到了聚合物大分子鏈端基的重要作用。設計己二酰氯和己二胺界面縮聚實(shí)驗，讓學(xué)生深入理解了界面縮聚的概念和聚合物的可紡成纖性能等主要高分子知識。通過(guò)設計一些自由基、陰離子、陽(yáng)離子等連鎖反應機理的實(shí)驗，使學(xué)生進(jìn)一步掌握了活性中心的概念，同時(shí)在實(shí)驗過(guò)程中認知了這些引發(fā)劑的活性、安全使用和貯存事項。

　　2。綜合設計實(shí)驗教學(xué)模塊

　　綜合設計實(shí)驗教學(xué)模塊旨在培養學(xué)生較強的實(shí)際動(dòng)手能力，自主設計和分析解決問(wèn)題的能力。本實(shí)驗模塊是實(shí)驗教學(xué)的較高層次，注重學(xué)生實(shí)驗的自主設計性和綜合性。

　　教學(xué)內容設計在課時(shí)總量的20%～25%為宜，課時(shí)數約15學(xué)時(shí)，開(kāi)設2～3個(gè)實(shí)驗。本教學(xué)模塊的特點(diǎn)之一是實(shí)驗內容的綜合性，可以將同一門(mén)課的幾個(gè)實(shí)驗，或者是幾門(mén)課的實(shí)驗組合在一起，形成一個(gè)大實(shí)驗。本教學(xué)模塊的特點(diǎn)之二是實(shí)驗方案的靈活性和設計性，側重培養學(xué)生的自主實(shí)驗和學(xué)習的意識和良好習慣。例如關(guān)于高分子合成實(shí)驗先確定好采用的聚合機理和聚合方法，在原材料配方組成、引發(fā)劑種類(lèi)及用量、合成溫度等工藝條件方面給出一個(gè)大致的框架，然后讓學(xué)生在所給的框架內進(jìn)行自行設計和實(shí)施實(shí)驗。譬如懸浮法制備聚苯乙烯珠粒實(shí)驗，水的用量范圍為苯乙烯質(zhì)量的100%～200%、分散劑為磷酸鈣或聚乙烯醇兩種、引發(fā)劑過(guò)氧化二苯甲酰用量為苯乙烯質(zhì)量的0。2%～1。0%、反應溫度設定在75℃～85℃范圍等。學(xué)生通過(guò)自行設計的方案實(shí)施實(shí)驗獲得了不同的實(shí)驗結果，通過(guò)對不同組之間實(shí)驗結果的綜合分析，找到了影響懸浮法制備聚苯乙烯珠粒的一些因素，激發(fā)了學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗的興趣，發(fā)揮了學(xué)生自主實(shí)驗和學(xué)習的主觀(guān)能動(dòng)性。

　　3。研究創(chuàng )新實(shí)驗教學(xué)模塊

　　設置研究創(chuàng )新實(shí)驗教學(xué)模塊培養學(xué)生的科研和創(chuàng )新意識、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和應用開(kāi)發(fā)能力，為實(shí)現培養高質(zhì)量的應用型人才的教育目標提供重要的教學(xué)內容實(shí)體支撐。  本實(shí)驗模塊是實(shí)驗教學(xué)的最高層次，注重學(xué)生實(shí)驗的獨立自主陛、綜合性、應用性和創(chuàng )新性，教學(xué)內容設計在課時(shí)總量的20%～25%為宜，課時(shí)數約15學(xué)時(shí)，開(kāi)設2～3個(gè)實(shí)驗。本實(shí)驗教學(xué)模塊的特點(diǎn)之一是實(shí)驗項目的獨立自主性和綜合性。也就是說(shuō)確定好實(shí)驗項目之后，讓學(xué)生在實(shí)驗教師指導下獨立自主地進(jìn)行實(shí)驗項目方案的調研、設計、實(shí)施和結果分析。本實(shí)驗教學(xué)模塊的特點(diǎn)之二是實(shí)驗項目的應用性和創(chuàng )新性，所擬定實(shí)驗項目必須關(guān)聯(lián)生產(chǎn)實(shí)踐中的聚合物產(chǎn)品，充分體現實(shí)驗項目的應用性。實(shí)驗項目設計主要針對這些高分子產(chǎn)品生產(chǎn)實(shí)踐中存在的共性問(wèn)題和關(guān)鍵問(wèn)題的解決來(lái)進(jìn)行設計。通過(guò)研究創(chuàng )新實(shí)驗的實(shí)施，發(fā)現學(xué)生學(xué)習積極性很高，樂(lè )此不疲，為培養學(xué)生創(chuàng )新

　　意識和展示高分子化學(xué)實(shí)驗的應用性特征提供了最佳學(xué)習平臺，尤其是開(kāi)發(fā)一些聯(lián)系生活實(shí)際的應用型實(shí)驗，可使學(xué)生親身感受到高分子化學(xué)實(shí)驗的實(shí)用價(jià)值，能強烈激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )造動(dòng)機。此外，研究創(chuàng )新實(shí)驗往往需要多名學(xué)生共同完成，有利于培養學(xué)生的團隊合作精神。例如，聚氨酯絕緣漆的制備及性能測定實(shí)驗，每個(gè)學(xué)生做一個(gè)實(shí)驗配方，每5名學(xué)生一組，5名學(xué)生的實(shí)驗結果綜合在一起可以得出高分子樹(shù)脂配方組成與漆膜性能之間的關(guān)系曲線(xiàn)，以及固化條件與漆膜性能之間的關(guān)系曲線(xiàn)。在實(shí)驗過(guò)程中，5名學(xué)生要共同安排實(shí)驗方案，盡量保持操作的一致性，最后得出的結果要呈規律性變化。如果有一名學(xué)生操作有誤，這個(gè)實(shí)驗點(diǎn)就會(huì )落在規律性以外，影響其他學(xué)生對實(shí)驗現象的觀(guān)察。因此，實(shí)施研究創(chuàng )新實(shí)驗項目對教師也提出了更高要求。在每次實(shí)驗前，教師要指導學(xué)生擬定方案，并對可能出現的實(shí)驗現象和各種影響因素進(jìn)行分析，實(shí)驗過(guò)程中，又有多種意外的實(shí)驗現象出現，這勢必要求師生共同分析和討論造成這些現象的原因，幫助學(xué)生透過(guò)現象深刻理解事物的本質(zhì)。這樣做需要教師有相當的知識儲備量，并且要求教師也不斷進(jìn)取，充分體現了教學(xué)相長(cháng)的教育理念。

　　三、結論

　　基礎技能實(shí)驗、綜合設計實(shí)驗、研究創(chuàng )新實(shí)驗+教學(xué)模塊教學(xué)的實(shí)踐證明教學(xué)效果顯著(zhù)，特別對提高學(xué)生綜合實(shí)踐能力、激發(fā)學(xué)生理論課學(xué)習興趣、培養學(xué)生創(chuàng )新意識和應用開(kāi)發(fā)技能取得了預期效果�；�礎技能實(shí)驗模塊的教學(xué)效果主要體現在實(shí)驗現象與相關(guān)基礎理論知識之間的有機聯(lián)系，高分子化學(xué)實(shí)驗操作技能和技巧的掌握和規范。綜合設計實(shí)驗的教學(xué)效果主要體現在學(xué)生自主設計和分析解決問(wèn)題的能力培養。研究創(chuàng )新實(shí)驗的教學(xué)效果主要體現在學(xué)生科研和創(chuàng )新意識的建立，以及學(xué)生團隊意識和應用開(kāi)發(fā)能力的培養。

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