前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的高分子材料認知主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
【關鍵詞】高分子材料成型加工 教學改革 課程設計
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2014)14-0010-02
在高分子科學的學科構架中,形成了高分子化學、高分子物理、高分子工程三個基礎性分支學科,以及功能高分子及高分子新材料兩個綜合性研究領域。高分子材料成型加工屬于高分子工程研究的范疇,高分子工程的主要研究線索是,研究在外場(剪切力、振動力、溫度、壓力等)作用下,高分子的鏈運動、相態及結構的變化規律和控制條件,從而發展聚合物成型的新方法和新技術。
高分子材料是材料領域的后起之秀,它具有許多其他材料不可比擬的突出性能,在尖端技術、國防建設和國民經濟各個領域已成為不可缺少的材料。大多數高分子材料需要經過成型加工才能形成制品,無論金屬、陶瓷、玻璃還是天然材料,沒有哪一種材料能像高分子材料那樣,其最終結構與性能都強烈依賴于加工過程。高分子材料加工過程是控制聚合物制品結構和性能的中心環節,內容涉及高分子物理、高分子化學、聚合物流變學、機械、計算機模擬等多學科,其任務是了解高分子材料的加工特性,確定最適宜加工條件,制取最佳性能產品,為合成具有預期性能的高分子材料提供理論依據。
高分子材料成型加工是高分子材料與工程專業最重要的專業核心課程之一。高分子材料成型加工的工程本質決定了它是一門多學科交叉、科學與工程緊密結合的學科。為使學生建立起大工程的觀點,理解其精髓,本課程的講授會涉及以上諸多學科的內容,要使學生在有限的學時內掌握這門課的基本內容,并且通過對高分子材料成型加工課程的學習,具有高分子材料及其制品設計、生產和研究的科學思維以及創新研究素質,無論對授課老師還是學生而言都是一個新的挑戰。筆者結合自身講授高分子材料成型加工課程的教學實踐,在課程體系、教學內容、教學方法等方面提出以下幾點看法。
一 加強課程的橫向聯系
高分子材料的生產有三大關鍵要素:適宜的材料組成、正確的成型加工方法、配套的成型機械及成型模具。要生產出一個有使用價值,能夠利用現有成型設備進行加工的高分子材料制品,必須同時滿足以上三個要素。高分子材料生產三個要素之間相互聯系、相互影響,是一個不可分割的有機整體。從這個意義上來看,高分子材料成型加工與成型機械的聯系應是非常密切的。
高分子材料成型加工與高分子材料成型機械是高分子材料與工程專業的兩門專業基礎課,這兩門課程在本質上有密切的聯系,高分子材料成型加工課程包括原材料樹脂、助劑、配方設計、成型設備、成型模具、工藝條件及控制等方面,高分子材料成型設備課程主要講述不同加工方法所采用的成型設備,如開煉機、密煉機、擠出機、注塑機、壓延機、中空吹塑機等,從其包括的課程內容看,成型加工和成型機械相互滲透、相互聯系,也有交叉重疊的內容,因此有必要對這兩門課程的教學內容從整體的高度重新進行規劃。
在這個原則的指導下,教師在教學中可以按照原材料、設備、工藝這三大要素組織教學內容,從而把兩門課的知識點有機地融合起來,加強課程的橫向聯系,打破傳統的教學模式,培養學生的大工程觀。如在講授聚氯乙烯(PVC)管材擠出成型工藝這部分內容時,教師首先講授擠出所用的原材料配方(PVC樹脂、各種助劑),由于PVC樹脂牌號眾多,不同牌號的樹脂制備方法不同,樹脂的性能也不同,在加工過程中所選用的工藝也會有所差異,因此,教師在開始講授成型工藝時,有必要使學生具備原材料選擇這個意識。然后介紹管材成型所需的設備(包括擠出機類型、機頭口模、螺桿結構、螺桿組合、傳動系統、控制系統、輔機)。如在講解螺桿時,可分析各種螺桿結構參數對成型加工的影響,各種不同混合、混煉元件的螺桿組合所具有的加工特性,并結合PVC管材生產工藝特點,講解生產PVC管材所用螺桿的選用原則。在講解擠出機機頭口模時,可將機頭口模流道的設計、口模類型等涉及成型機械的內容引入課堂中,使學生掌握有關機頭口模設計的基本原則。最后,講授PVC管材生產的工藝條件及控制方法(螺桿轉速、牽引速度、擠出機及機頭溫度)及其對制品性能的影響。
教學內容改革是21世紀高等教育教學改革的重點,將高分子材料成型加工與成型機械有機結合起來,重新組織課程內容既有利于教師的教學與學生的學習,增強理論教學的課堂教學效果,同時節約下來的理論教學課時可用于實踐教學環節,培養學生的動手能力和創新意識,提高在社會上的競爭力,也符合高分子材料加工行業對本專業畢業生所提出來的越來越高的要求。
二 按課程主線組織教學內容
本課程以“材料―成型加工―制品性能”這條高分子材料成型加工的主線組織教學內容,重點了解和掌握高分子材料、成型加工工藝、制品性能三者的關系;材料的不同與成型加工方法的關系;同樣的材料用不同的加工工藝方法或加工工藝條件,所得制品的性能為何不同;制品的性能
――――――――――――――――――――――――――
* 基金項目:廣東石油化工學院教育科學研究基金項目
與材料本身的性質有何關系等,強調了成型加工對制品性能的重要性,即高分子材料最終的結構與性能強烈依賴于加工過程這一獨特之處,這是本課程的主題思想――高分子材料的工程特征,教師在教學過程中,將這一主題思想貫徹始終是本課程教學的首要目標。
在教學過程中,任課教師應將高分子科學基礎理論與實際生產和日常用品的例子相結合,與學生進行分析和討論,啟發學生在學習過程中牢牢抓住本課程的主題思想。對于聚合物來說,具體結構決定了它的性能,同一種鏈結構的聚合物,由于成型加工條件的不同,分子鏈的排列與堆砌方式會有所不同,從而形成不同的聚集態結構,聚集態結構不同,制品性能也大不相同。如生產聚丙烯注塑件時,聚丙烯注塑制品最終的物理性能不僅與本身分子量和結晶性等有關,而且與注射工藝條件的控制有關。不同的工藝條件導致聚丙烯具有不同的微觀結構,而微觀結構又直接影響聚丙烯注塑制品的強度、韌性、硬度以及成型加工等性能。如聚丙烯注塑件的光學性能會受到注射成型條件的影響,聚丙烯注塑件在冷卻過程中,由于塑件不同部位的溫度場、應力場的分布不同,從而會造成注塑件內不均勻的體積收縮和密度分布,因此嚴重影響了塑件的光學性能和力學性能。這些例子很好地體現了“高分子材料―成型加工―制品性能”這條高分子材料成型加工的主線。
三 對教學方法進行改革
1.多媒體教學
高分子材料成型加工屬于專業技術課,教學內容具有很強的理論性和實踐性,許多內容涉及成型機械的結構以及具體的操作過程,在學生大多缺少實際感性認識的情況下,單純依靠文字的板書進行課堂教學,學生難以理解,教學效果不理想。因此,課堂講授可借鑒國內一些院校的聚合物成型加工精品課程網站的教學資源來制作多媒體課件,通過結合所用的教材,有選擇性地將多媒體動畫仿真和圖片資料補充到電子課件中,不斷修改完善課件內容,增加課堂信息量,提高教學效果,激發學生的學習興趣。為了加深學生對實際生產過程各種機械設備、操作工藝的認識,教師可通過收集各種高分子材料成型加工廠的生產視頻,然后在課堂上進行播放講解,可增加學生對高分子材料成型加工工藝的感性認識。如在講薄膜的中空吹塑時,大多數學生對旋轉機頭的工作方式比較陌生,筆者通過給學生播放帶有旋轉機頭口模的中空吹塑生產過程,學生在錄像中可以很直觀地看到旋轉機頭在工作中的運行情況,以及旋轉機頭如何調整薄膜厚度的工作原理,這些都使學生感受到課本的理論知識并不是枯燥的,它來源于生產實際,并對生產實際起到指導作用。
除了在課堂上引入多媒體課件外,教師還可向學生推薦一些著名的專業網站,包括美國塑料工程師學會(SPE)、美國塑料工業協會(SPI)、中國注塑技術論壇、聚合物技術網等,鼓勵學生了解加工工程的前沿發展,從而提高學生的學習興趣。
2.案例教學
為了提高學生分析問題和解決問題的能力,經常以日常生活中常用高分子材料制品進行案例教學,幫助學生認知高分子材料成型加工的整個過程,如日常用到的筆記本外殼、空調外殼、排水管、薄膜、泡沫塑料、汽車輪胎等,啟發學生去思考,然后進行討論,針對常用制品分析所用的原材料、成型方法和工藝,使學生在看得見、摸得著的實例中體會所學知識,這樣的教學方法提升了學生學習效率和學習效果。在實際教學中,教師可給學生提供一些案例,如某個工廠某批次的注射件出現了應力開裂現象,試讓學生討論分析其中的原因,并提出解決方案。通過課堂討論,學生從這一案例中可學到包括原材料、成型方法、成型工藝條件(溫度、壓力)、制品性能(應力開裂)在內的許多知識點,很好地將高分子材料基礎理論與生產實際相結合,學生可以充分理解“高分子材料―成型加工―制品性能”這一課程的主題思想。
3.課程設計
作為大工程觀教育理念的一部分,培養具有敏銳工程師意識的學生是工科教學的一個重要目標,高分子材料成型加工課程作為一門實踐性很強的學科,可為學生將來走進企業站穩腳跟打下良好的基礎,因此,在教學中引入項目教學的理念,讓學生利用各種校內外的資源及自身的經驗,通過完成給定的工作任務來獲得知識與技能。本專業的課程設計是以高分子材料生產流程為主線,實現項目教學,以培養學生的創新能力。
設計內容可以典型的通用高分子材料(如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等)的生產任務為依托建構、設計出一個高分子材料產品生產項目(包括廠址的選擇、原料選擇、配方設計、高分子材料加工方法、設備的選型以及生產成本的核算等)。它有效地解決了傳統教學中理論與實踐相脫離的弊端,使理論教學內容與實踐教學內容通過課程設計緊密地結合在一起。在設計的過程中,學生通過互聯網查找大量的資料、數據,通過到企業調查,掌握了許多第一手資料,在這個過程學生可以概括性地知道所學專業的主要工作內容及其在整個生產過程中所起的作用。
四 結束語
高分子材料成型加工是一門實踐性很強的專業技術課程。結合該門課程自身的特點,通過采取加強課程間的聯系,抓住課程主線教學、改革教學方法等措施,力圖改變該課程課堂講授效果不高、學生學習積極性普遍較低等現象。
在不斷深化教學改革的過程中,要想使學生學有所得、融會貫通,首先應提高學生在高分子材料產品的設計、生產和研究等方面的綜合應用能力,從而培養具有卓越工程師意識的高分子材料專業技術人才。
參考文獻
[1]申長雨、關紹康、張銳.加強課程建設 培養創新人才――“高分子材料成型加工”課程建設隨想[J].中國大學教學,2008(3):52~54
[2]胡杰、袁新華、曹順生.《高分子材料成型加工》課程教學中的幾點思考[J].科技創新導報,2010(4)
[3]李寶銘、張星、鄭玉嬰.高分子材料成型與加工課程建設初探[J].化工高等教育,2010(3):39~41
【關鍵詞】高分子化學;雙語教學;教學改革;科研導向
隨著人類文明的進步與社會經濟生活的發展,能源危機、人類重大疾病相關問題、環境問題等一系列對全球造成影響的科學技術問題的出現使得化學學科、特別是高分子學科成為所有學科的中心學科。例如,基于共軛聚合物半導體材料的有機發光二極管、場效應晶體管和聚合物太陽電池等最新的科研成果將成為未來社會生活中主要的半導體元器件;高分子藥物的出現將能夠很大程度上對藥物釋放、藥物靶向性等方面進行控制而不需要增加更多的臨床藥物試驗;生物醫用高分子在改善人類生活質量方面更是意義非凡。而各種塑料、纖維、橡膠、涂料、粘合劑等高分子材料更是關系到人們衣、食、住、行的方方面面??梢哉f,現代人的生活已經離不開高分子化學和高分子材料。因此,對高分子科學的研究越來越受到國內外學者的關注。
高分子科學的誕生源于高分子合成化學,其基本概念源自于有機化學、物理化學等化學、材料學科,這種情況導致我國現有的高分子科學領域從業人員來源多樣。其中,從本科階段即接受高分子化學教育的比例依然很低,很多從事高分子材料、高分子化學、高分子物理、高分子工程等領域研究的人員本科主修為無機化學、物理化學、有機化學、材料學等專業。一定程度上,這些研究人員存在對高分子化學體系缺乏系統認知的可能。在我國高等學校進行高分子化學教學教育活動,是提高我國現有的高分子科學領域的從業人員基本素養與技能、促進我國高分子科學發展、壯大的重要途徑。
近年來,高等學校為主導的國家級或省級“協同創新中心”的設置,使我國高等學校進入新一輪的由教學型(教學科研型)大學向科研型大學轉變的歷程中。為快速實現這種轉變,培養高層次、研究型的高分子科學領域人才愈發顯得必要和重要。目前,主要的國際學術會議、頂級國際學術期刊均以英語為主。通過學術會議、、論文檢索等在這些國際知名的學術舞臺上進行高分子方面學術活動與信息交流,觀察國際高分子學科的發展動向,無疑是我國高分子學科跟進國際學術發展步伐和超越世界學術水平的基本條件。為此,我們必須建立培養能夠熟練使用英語進行高分子化學相關學科聽、說、讀、寫應用的國際性專業人才的教育體制和培養機制,強化我國高分子方面的科技隊伍建設。換言之,在本科階段開展高分子化學雙語教學,為培養具有國際化交流能力的研究生和高層次高分子科學從業者,對我國高分子學科的發展具有非常重要的意義。
在教學實踐中,我們發現完善教學內容,教學方式與手段,通過激發學生學習興趣和專業興趣,能克服其對雙語教學中英文的畏懼和排斥都有益處;制作精減的英文講義、多媒體課件深入研制等方法和措施的實施,安排學習英文講座視頻等都有利于雙語課程的講授。
3)利用視頻和錄像內容輔助教學。制作教學錄音和錄像,給學生共享,讓學生課下可以繼續觀摩課堂內容,培養其聽和說的能力。不斷構建新的新的本科雙語教育模式,使本科生能從雙語教學過程中分享課程教育國際化的機會,從中受益,并獲得在其他場所不能獲得的實踐和能力鍛煉,從而提高整體素質、創新意識及綜合能力。安排學生參加國際學術會議,到場聽取英語母語國家的專家匯報,同時錄制會議報告錄像和錄音。
4)組織學生檢索高分子化學基礎理論相關英文文獻、制作課件,并互相評閱,提升學生使用英文交流的能力。從科研的角度讓學生體會雙語教學“重點在讀懂、其次在會寫,然后是能聽懂和能說”的含義。
5)對于課堂教學效果的考察采用按照學習內容分段考核,并以英文形式呈現。例如,逐步聚合及其原理和聚酯、聚酰胺放在一起考核;自由基聚合物及其原理和實施方法一起考核;工程塑料、天然產物、環境污染和降解與穩定化放在一起考核等。這樣的做法,讓授課內容的排列更加緊湊,也讓學生更好的把握知識點的相關性。
6)強調背景預備知識積累,強化雙語教學對其他相關化學課程的關聯性,培養學生專業英語綜合素養,以期對學生閱讀英文文獻、其他相關英文課程教科書有所裨益。
總之,在過去幾年的高分子化學雙語教學中,我們通過合理的教學改革措施的使用,提高教學質量和教學效果,為將來這些接受良好英語授課培養的學生進入科研崗位,從事研究生學習打下良好的基礎。當然,這些方法也有繼續改進的空間,我們也將繼續進行深入研究與探索,總結經驗,探索培養具有創新意識和創造能力的高分子科學人才的新思路和新方法。
【參考文獻】
[2]許一婷,戴李宗.關于《高分子化學》課程教學的幾點思考[J].廣東化工,2008 (8):165-167.
[3]李麗.多媒體在高分子教學中的應用[J].高分子通報,2006(2):64-69.
[4]劉國勤,黃芳,劉天娥.《高分子材料》課程改革探討[J].河南科技,2008(2):6-26.
[5]王家喜.高分子化學教學改革初探[J].化學試劑,2009(4):307-309.
[7]鄒漢濤,劉曉洪,黃年華,等.《高分子化學》教學方法的探討[J].武漢科技學院學報,2009(3):58~60.
【關鍵詞】高分子化學;雙語教學;教學改革;科研導向
隨著人類文明的進步與社會經濟生活的發展,能源危機、人類重大疾病相關問題、環境問題等一系列對全球造成影響的科學技術問題的出現使得化學學科、特別是高分子學科成為所有學科的中心學科。例如,基于共軛聚合物半導體材料的有機發光二極管、場效應晶體管和聚合物太陽電池等最新的科研成果將成為未來社會生活中主要的半導體元器件;高分子藥物的出現將能夠很大程度上對藥物釋放、藥物靶向性等方面進行控制而不需要增加更多的臨床藥物試驗;生物醫用高分子在改善人類生活質量方面更是意義非凡。而各種塑料、纖維、橡膠、涂料、粘合劑等高分子材料更是關系到人們衣、食、住、行的方方面面??梢哉f,現代人的生活已經離不開高分子化學和高分子材料。因此,對高分子科學的研究越來越受到國內外學者的關注。高分子科學的誕生源于高分子合成化學,其基本概念源自于有機化學、物理化學等化學、材料學科,這種情況導致我國現有的高分子科學領域從業人員來源多樣。其中,從本科階段即接受高分子化學教育的比例依然很低,很多從事高分子材料、高分子化學、高分子物理、高分子工程等領域研究的人員本科主修為無機化學、物理化學、有機化學、材料學等專業。一定程度上,這些研究人員存在對高分子化學體系缺乏系統認知的可能。在我國高等學校進行高分子化學教學教育活動,是提高我國現有的高分子科學領域的從業人員基本素養與技能、促進我國高分子科學發展、壯大的重要途徑。近年來,高等學校為主導的國家級或省級“協同創新中心”的設置,使我國高等學校進入新一輪的由教學型(教學科研型)大學向科研型大學轉變的歷程中。為快速實現這種轉變,培養高層次、研究型的高分子科學領域人才愈發顯得必要和重要。目前,主要的國際學術會議、頂級國際學術期刊均以英語為主。
通過學術會議、、論文檢索等在這些國際知名的學術舞臺上進行高分子方面學術活動與信息交流,觀察國際高分子學科的發展動向,無疑是我國高分子學科跟進國際學術發展步伐和超越世界學術水平的基本條件。為此,我們必須建立培養能夠熟練使用英語進行高分子化學相關學科聽、說、讀、寫應用的國際性專業人才的教育體制和培養機制,強化我國高分子方面的科技隊伍建設。換言之,在本科階段開展高分子化學雙語教學,為培養具有國際化交流能力的研究生和高層次高分子科學從業者,對我國高分子學科的發展具有非常重要的意義。在高等學校開展高分子化學雙語教學存在諸多問題亟待解決。現有的雙語教學限于學生專業英語基礎薄弱、高分子化學本身內容龐雜、學生在以往幾乎沒有任何高分子化學學習經歷和基礎等多方面、多層次原因導致高分子化學雙語教學過程中面臨如下問題:1)學生的基礎參差不齊,授課對象中有部分學生在高中階段甚至從未學過化學;2)課程的知識體系中涉及較多的有機化學、物理化學理論;3)我們選用的教材是理工兼用、教材全面但缺乏系統和針對性,而英文教材價格昂貴、內容更是紛繁復雜;4)高分子化學雙語課程的目標除了教給學生基本的高分子合成化學的基本原理和方法外,還需要使學生建立起英文思維的習慣和基礎概念,如何實現這個目標,也是需要我們進行探索和研究的;5)高分子化學這門課程相關無論中英文教材均在理論綜合性,如何將這些貌似無用的枯燥理論加以應用,同時,在教學中從工程的角度予以描述,以彰顯其重要實用性作用,需要我們加以思考;6)某些高校尚不具備同時兼顧專業知識和相應英語水平的教師,學生極少有機會接觸國際交流的學術活動,缺乏感性認識,無法調動學習積極性。更多情況則是雙語教學流于形式,課上、課下全漢語,單純的授課課件是英語;或者脫離了知識傳遞的根本目標,語言障礙導致學生不能有效的掌握高分子化學的知識。這樣,雙語教學的“形”與“體”脫節,成為“兩張皮”。無論哪種情況的出現,對高分子化學雙語教學都會產生嚴重影響。另外,高分子化學雙語教學的執行情況的另一重要考量指標是教學質量。特別是以科學研究和國際交流為導向時,考察雙語教學的教學質量和教學效果的指標也需慎重考慮,并加以確認。在教學實踐中,我們發現完善教學內容,教學方式與手段,通過激發學生學習興趣和專業興趣,能克服其對雙語教學中英文的畏懼和排斥都有益處;制作精減的英文講義、多媒體課件深入研制等方法和措施的實施,安排學習英文講座視頻等都有利于雙語課程的講授。
1)高分子化學雙語教學的核心是知識而非形式。對于知識性的內容編排,我們的做法是做了三份相互關聯的輔助教材:a)專業術語的定義和解釋,并針對性的配插圖,方便學生理解和記憶;b)對于課程內容去蕪存菁,制作一份大約5萬字的全英文簡明讀本,內容從高分子化學歷史、命名法、聚合方法、原理、典型計算、逐步聚合和鏈式聚合、聚烯烴、活性聚合等內容進行覆蓋,完善高分子化學知識體系,使學生從整體上把握教材的主線,掌握高分子化學概念、分子量概念、各種聚合方法、聚合反應原理、高分子材料分類與理化特性等;c)收集經典英文文獻14篇。此外,對于上述內容另配置各一份講義,輔助閱讀。這樣做的目的包括:簡明讀本覆蓋了經典教材核心內容并包含教材內容總體的80%,重復利用教學和課余時間,讓全部學生盡可能的掌握這部分分內容而不是試圖讓學生學100%的內容,但只是掌握更低比例———當然,對于學有余力的同學,鼓勵其在教師輔助下,完成全部教學內容的掌握。
2)在教學方法上做出努力,采用高分子理論框架、線索教學法;講薄到講厚教學法;關鍵詞教學法;避免按章節步步為營的方法等。例如,理論框架、線索教學法的執行發方法是,每次課都用5分鐘左右,把課程內容以簡短的內容說明,并指出其與其他章節內容之間的關聯性,讓學生能更好的把握課程脈絡。“講薄到講厚”是指,每學期開學以兩次課分別用中文和英文分別解釋全部簡明教程相關講義,讓學生一開始就熟悉全部內容的關鍵處,這樣,其閱讀輔助材料和課堂學習思路更明確清晰,真正能明白課程“精要80%”的含義。“關鍵詞教學法”是指在厘清脈絡框架的基礎上,對輔助教材中文獻部分涉及的理論相關關鍵詞,集中突破,讓學生能理論和實踐兩方面都獲得提高。
3)利用視頻和錄像內容輔助教學。制作教學錄音和錄像,給學生共享,讓學生課下可以繼續觀摩課堂內容,培養其聽和說的能力。不斷構建新的新的本科雙語教育模式,使本科生能從雙語教學過程中分享課程教育國際化的機會,從中受益,并獲得在其他場所不能獲得的實踐和能力鍛煉,從而提高整體素質、創新意識及綜合能力。安排學生參加國際學術會議,到場聽取英語母語國家的專家匯報,同時錄制會議報告錄像和錄音。
4)組織學生檢索高分子化學基礎理論相關英文文獻、制作課件,并互相評閱,提升學生使用英文交流的能力。從科研的角度讓學生體會雙語教學“重點在讀懂、其次在會寫,然后是能聽懂和能說”的含義。
5)對于課堂教學效果的考察采用按照學習內容分段考核,并以英文形式呈現。例如,逐步聚合及其原理和聚酯、聚酰胺放在一起考核;自由基聚合物及其原理和實施方法一起考核;工程塑料、天然產物、環境污染和降解與穩定化放在一起考核等。這樣的做法,讓授課內容的排列更加緊湊,也讓學生更好的把握知識點的相關性。
6)強調背景預備知識積累,強化雙語教學對其他相關化學課程的關聯性,培養學生專業英語綜合素養,以期對學生閱讀英文文獻、其他相關英文課程教科書有所裨益。上述的教學思想和教學新方法的采用雖然在一定程度上大幅度增加了教師備課、授課工作量,但是從全局的角度看,能通過高分子化學單獨一門功課的教授,培養學生對專業英語的掌握,甚至到一定時間,可以接受全英文教學。在實施兩年后,我們大體有以下一些感受。1)教與學雙方的主動性都被調動起來,讓教學過程變得更豐富;教師自編教學講義,必然會更加熟悉,更加明白其意義,在講授過程中,看到自己的成果被學生接受,會更加有熱情。2)國際會議現場交流,前言文獻和研究內容引入課堂等顯著增加了學生對英文感性認識,增加其學習熱情,更有利于雙語教學的實施。3)全局教學、富有線索和邏輯的分段教學、合理的考核內容安排讓學生能更好的認識到自己學習的不足,避免學生到了期末才開始突擊學習的壓力和無奈,把問題發現在平時。通過階段考核,讓教師能合理的調節講授的節奏。4)課外文獻調研和互評報告能提供學生自主學習的靈活空間,讓學生能主動的進行自我培養,有利于獨立學習能力的提高??傊?在過去幾年的高分子化學雙語教學中,我們通過合理的教學改革措施的使用,提高教學質量和教學效果,為將來這些接受良好英語授課培養的學生進入科研崗位,從事研究生學習打下良好的基礎。當然,這些方法也有繼續改進的空間,我們也將繼續進行深入研究與探索,總結經驗,探索培養具有創新意識和創造能力的高分子科學人才的新思路和新方法。
【參考文獻】
[1]董建華.高分子通報[Z].2005(1),1.
[2]許一婷,戴李宗.關于《高分子化學》課程教學的幾點思考[J].廣東化工,2008(8):165-167.
[3]李麗.多媒體在高分子教學中的應用[J].高分子通報,2006(2):64-69.
[4]劉國勤,黃芳,劉天娥.《高分子材料》課程改革探討[J].河南科技,2008(2):6-26.
[5]王家喜.高分子化學教學改革初探[J].化學試劑,2009(4):307-309.
[6]宗惠娟,潘才元,徐文英.“高分子化學”教學中的幾點體會[J].高分子通報,1990(1):51-52.
[7]鄒漢濤,劉曉洪,黃年華,等.《高分子化學》教學方法的探討[J].武漢科技學院學報,2009(3):58~60.
[8]李麗.多媒體在高分子教學中的應用[J].高分子通報,2006(02).
[9]高瓊芝,王正輝.《高分子化學》雙語教學的實踐與探索[J].廣東化工,2004(08).
論文關鍵詞:專題性教學實驗模式高分子專業實驗能力
論文摘要:專題性教學是一種全新的寓實驗教學于科學研究之中的實驗課程教學模式。它從生產實踐選擇研究專題,并建立專題實驗課組,改革實驗教學方法和考核手段,將多門專業課的實驗有機地結合統一。實踐證明.專題性教學應用于高分子材料專業實驗課中是可行的,它改變了陳舊的實驗教學模式,對于推動高等教育向產、學、研方向發展具有良好的效果。
1引言
實驗教學作為高校培養人才的重要環節,對提高學生的創新能力和實踐能力以及人格品質的培養具有理論教學不可替代的重要作用。實驗教學的主要任務是:①增加學生的感性認識,有利于學生接受和理解所學知識;②理論聯系實際,通過實驗鞏固和加深所學知識;③培養學生的實驗技能和觀察、分析、判斷及處理問題的綜合能力。我國高校一直以上述目的為任務進行實驗教學活動,但是在實行過程中向前兩項傾斜,從而導致大學畢業生普遍缺乏創造性思維、工作適應期較長,難以滿足新時期應用型、創新型人才培養的要求。為改變上述狀況,使大學生在有限的大學學習期間獲得較強的觀察問題、分析問題,以及運用所學知識處理和解決問題的能力,我院高分子材料系經過多年的專業教學實踐,結合專業培養目標及校外專業實習基地(企業)急需解決的生產技術問題,探索出一種全新的寓實驗教學與科學研究之中的實驗課程教學模式——專題性教學模式。該教學模式有效地實現了專業實驗教學目標,收到了良好的實踐效果。
2專題性教學的內涵及應用
2.1專題性教學的內涵
專題性教學是指教師從專業培養目標著眼,結合教學實驗現狀,精選實驗教學專題,學生在教師的指導下完成實驗學習任務的教學形式。其主要內容就是以專業體系理論為基礎,結合實驗、實訓內容及企業生產需求提出研究專題,創設一種類似科學研究的情境,指導學生圍繞擬定專題,查閱書籍及文獻資料,擬定實驗方案,進行實驗,完成專題研究。專題性教學的目的是要改變學生的學習方式,強調一種主動研究式的實驗學習過程,培養學生的創新精神和實踐能力,從而使學生在研究過程中主動地獲取知識,提高技能,并應用知識來解決實際問題。
2.2專題性教學在專業實驗課中的應用
實驗教學的改革不是簡單的教學方法上的改變,而是整個實驗教學體系的改革。根據“高分子材料與工程專業”實驗課程教學的培養目標,精選實驗課題,以所選專題作為主線和載體,貫穿于“高分子材料與工程專業”實驗課程中,以保證教學體系的完整。
(1)精選實驗課專題。經過專業教師到我系校外實習基地及相關高分子材料企業進行調研,近幾年來先后選擇了如下專題性實驗專題:①木粉填充聚丙烯的研究;②無鹵阻燃塑料的研究;③納米金剛石添加在塑料中的應用。教師精選好實驗課題后,于專業課開設前的上一學期下達給學生,并結合學生的實際為學生開設“文獻檢索”選修課。學生根據自己所選課題,利用業余時間查閱資料,撰寫實驗課題綜述,并于專業課開設學期初提交給教師。
(2)統一規,建立專題實驗課組。根據高分子材料與工程專業實驗課整體改革方案,整合多門專業課“高分子材料與助劑”、“塑料配方設計”、“塑料成型設備”、“塑料成型工藝”、“高分子性能測試”的實驗教學內容,建立3個專題實驗課組。合理安排實驗時問,由各實驗課負責人集體討論核定每門實驗課在該專題中應當承擔的教學內容,在此基礎上各實驗課負責人再分別就各自承擔的內容進行實驗規劃,做到每一個專題實驗都要有明確、合理、全面的設計思想。各實驗課負責人根據各自所承擔的教學內容構建專題實驗課組。
“高分子材料與助劑”、“塑料配方設計”實驗課為一實驗課組,主要根據材料的結構及性能的關系、材料的選用和塑料配方設計的基本原則,對專題材料進行選料及各種配方設計,制定出多套實驗配方方案。如2004級“高分子材料與工程”專業的學生選擇木粉填充聚丙烯課題組,其設計的幾個配方中,充分考慮木粉與聚丙烯的極性差異大、相容性差等問題,配方中填加各種份額的接枝材料、相容劑,考慮易于成型加工、增強等方面的問題,配方中填加不同份額的增強劑、內外劑等。尤其在木粉的添加量、粒徑方面作了研究。在無鹵阻燃材料的研制配方中,選用氫氧化鎂、氫氧化鋁、紅磷等無鹵阻燃劑及具有阻燃性能的添加劑對低密度聚乙烯(LDPE)進行阻燃性能的研究,以及對樹脂的力學能和加工性能影響的研究。
“塑料成型設備”、“塑料成型工藝”2門實驗課為同一實驗課組,主要研究同一配方下,選用不同的成型加工設備以及不同的加工工藝條件對材料性能產生的影響,制出標準樣件。在實驗過程中,隨時都有不可遇見的問題出現。每當出現問題時,引導學生找出問題、分析原因、通過進一步查閱資料、提出解決問題的辦法、修改工藝參數,而后再進行實驗,反復數次,最后加工出較為理想的材料,以便對材料進行性能測試。
“高分子性能測試”課為另一課組,綜合分析檢測各實驗課組的各種材料樣件的有關性能。綜合評價各種配方、各種工藝條件下制備的材料是否符合社會生產需求。這樣以精選的研究專題為載體,把相關的實驗知識、實驗技術和實驗方法有機地串連起來,使學生較早體驗參加科研和創新活動的樂趣。(3)改革教學方法和考核手段。在專題性專業實驗中,擺在學生面前的是一些有待解決的實際問題,學生沒有現成的書本照辦,學生主動參與的意識較強,但也顯得不知所措。教師要加強引導,使學生去掉急于求成的心理,認識到專題性專業實驗課題并非1節課、1本書、1門專業課和1種學習方式就能完成的,要注意把長期學習的各門課程知識形成體系。注意對所學知識綜合運用的訓練,引導學生分析有待解決的問題,根據專業基礎理論,查閱有關文獻資料,進行整理,提出解決問題的方案,這種寓實驗教學于科學研究之中的專題性實驗課教學模式,完全改變了以往專業實驗教學主要以訓練基本技能為主,實驗課的內容比較孤立、陳舊,也改變了以往按課程進行各自的專業實驗,其內容不可避免地會相互重復,導致有限的實驗經費不能最大限度地發揮作用的弊端。對專題性實驗教學的部分內容,我們采用開放式管理模式,學生在一定的時間范圍內根據實驗內容、自己的學習計劃和實驗室開放的時間自由選擇做實驗的時間。
專題性專業實驗課的考核內容主要包括:課題資料的查找、課題綜述的撰寫、開題報告的撰寫、實驗的準備、實驗的設計、技能的基本操作、實驗結果、實驗報告、以及畢業論文等諸方面??己说囊暯遣粌H注重結果,而更重視過程。在成績評定上實行“兩緊”,①開題報告的答辯從緊,要求學生對查閱資料進行綜述,講清實驗配方及選用工藝條件的依據;②實驗所用大型設備的使用技能要求從緊,嚴格規范按照操作程序操縱大型設備。
3應用于專業實驗課教學的意義
2004級學生就將專題型教學應用于專業實驗課教學,實踐證明:專題性教學由于內容新、措施完善、體系設計科學合理,從而取得了較大的成功。受到了學生的廣泛歡迎。
(1)實驗課體系科學合理。專題性教學模式將多門專業實驗課,統一規劃整合,并有機地結合統一,使學生將各門專業課程知識融會貫通,自成體系。更全面而系統地掌握本專業的知識和實驗技能,良好地訓練學生綜合運用所學知識的能力。也符合人們認識問題內在的規律性、系統性和完整性。并有效地避免了各學科實驗的重復和浪費,使有限的教學實驗經費最大限度地發揮作用。
(2)培養學生綜合能力。在專題性教學中,每一個專題都從查閱相關資料開始,基本按照科研流程進行;而選題又多來自企業生產的需求,其內容新,科學體系合理,完成這樣的專題,既訓練學生的認知能力也提高了學生的實驗技術技能,培養了學生分析、解決問題的能力。也易于激發和調動學生的學習興趣、積極性和創新意識。
(3)注重實驗全過程。由于每一專題是貫穿于學生在學校一年半的專業課實驗教學中,學生集實驗知識、實驗技術和實驗方法的訓練為一體,不單重視結果,更注重過程。以滲透式的方式培養學生的科學素質,這些素質包括敢于懷疑、敢于創新和不追求功利的精神,實事求是的科學態度和規范嚴謹的科學方法。
(4)與生產實際相結合。專題性教學不是單純的為教而教,它是在引導學生進行科學實驗的同時,幫助企業解決生產中的實際問題,直接為社會生產服務,體現了它的服務性。
(5)提前進入畢業設計。將專題性教學實驗課題與學生“畢業論文”課題嫁接,較早地引導學生撰寫課題綜述、開題報告,創造條件使學生參加科研活動,將畢業論文(設計)工作前移與專業課實驗融合貫通這對于解決困饒學生撰寫“畢業論文”(畢業設計)無從下手等問題也開辟了一條有效的途徑。
因此,專題性教學在夯實學生理論基礎、增加學生實踐經驗、培養學生科研能力和解決實際問題的能力推動高等教育向產、學、研方向發展,以及理論結合實際等方面都有著十分重要的意義。
關鍵詞:輕化工程;高分子化學與物理;教學方法;生產實踐;科學研究
中圖分類號:G642.4?搖 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)50-0071-02
一、引言
隨著高分子科學與技術的不斷發展,高分子科學已滲透于各個學科與領域,形成了一個無法替代的交叉學科。對于江南大學輕化工程專業(染整方向)的本科生,要求掌握有關高分子的基本理論知識和應用技能,開設了《高分子化學與物理》課程。主要包括高分子化學和高分子物理兩個部分,其中高分子化學部分側重高分子合成的基本理論知識,高分子物理部分則側重于高分子的結構與性能[1-3]。該課程是輕化工程專業的學科平臺課之一,課程的學時數為48學時,在這樣少的學時條件下,要使那些對于高分子完全陌生的學生理解并掌握高分子的基本概念與原理,合理安排授課內容和講授方式是非常重要的。通過不斷地嘗試和教學實踐,作者積累了一定的教學經驗,取得了比較滿意的教學效果。
二、課堂教學方法嘗試
(一)課堂教學與專業基礎課相結合
雖然高分子化學和物理的基礎知識所涉及的面較廣,理論性較強,但對于輕化工程專業(染整方向)的本科生來說,要求不很深,希望學生在理解基本概念和掌握基礎理論的基礎上能夠靈活地運用,并為后續課程的學習打下堅實的基礎,培養他們分析與解決實際問題的能力。例如在講授逐步聚合反應機理和特點時,通常會介紹聚氨酯的合成,概念很抽象,難于理解??膳c后續專業課《纖維化學與物理》的內容進行有效結合,采用舉例的方法加深學生的理解,避免死記硬背。例如介紹聚氨酯彈性纖維(俗稱“氨綸”),這種纖維織物具有很好的回彈性,穿著時伸縮自如,增強了舒適感,并能顯現出優美的體型和曲線美,可制作各種內衣、游泳衣、緊身衣、彈力褲和絲襪等,在日常生活中具有廣泛的應用。再如,在講授自由基共聚合時,就可與《纖維化學與物理》和《染整工藝原理》課程中腈綸的染色進行結合,均聚聚丙烯腈制得的纖維不易染色,手感及彈性都較差,還常呈現脆性,不適應紡織加工和服用的要求,為此聚合時加入少量第二單體(結構單體,通常選用含酯基的乙烯基單體,可以減弱聚丙烯腈大分子間的作用力,改善纖維的手感和彈性,克服纖維脆性,有利于染料分子進入纖維內部)和第三單體(染色單體,使纖維引入具有染色性能的基團,改善纖維的染色性能,一般選用可離子化的乙烯基單體),一般成纖聚丙烯腈大多采用三元共聚物。從而有利于學生深入理解自由基共聚合的意義。
(二)課堂教學與生活、生產實踐相結合
理論聯系實際,密切貼近生活。通過大學生工業見習、實習提高輕化工程專業(染整方向)本科生理論知識學習與生產實踐相結合的能力。認識實習的目的在于認識與專業對口的相關生產工藝流程和設備結構、原理等,促進學生在完成業務實習目的的基礎上,實現勞動教育和認識社會教育相結合。因此,我們利用暑假安排學生參與高聚物合成和加工的相關工業見習。生產實習的主要目的是使學生將學習過的專業理論知識具體化并得到鞏固提高,通過深入生產現場進行調查研究,參與生產勞動操作,充當生產一線工人,養成良好的工作作風。這些工作擴大了輕化工程專業(染整方向)學生的知識面,加深了基礎知識的理論。
此外,高分子材料已成為現代社會生活中衣、食、住、行、用各個方面所不可缺少的材料。日常生活中常見的制品所用的原料很多都是高分子材料,為了幫助學生認知聚合物,在講授聚合物的分類和應用時,將具體的生活制品用圖片的形式展示給學生,可以幫助學生更形象生動地記憶聚合物的名稱和具體應用。例如可以講解“限塑令”、保鮮膜的質量問題、汽車輪胎、電腦外殼、裝修過程使用的涂料、油漆等,每一個都與高分子的基礎知識息息相關,也是學生關心的話題。所以,在教學過程中,我們盡量避免單純講授抽象的基本的概念和理論,而是從一些實際現象引出問題,再通過理論分析加以解釋、歸納,這樣不僅可以引起學生興趣,重要的是可以加深學生對基本理論知識的理解和掌握,達到事半功倍的效果。
(三)課堂教學與科學研究相結合
江南大學紡織服裝學院是學?!?11”工程重點建設學科,形成了紡紗、織布、染整和服裝設計與表演等完整的學科體系,尤其在紡織材料的研究與開發方面具有很強的實力,依托科研背景和科研實力,培養學生的創新能力,促進教學質量的提高。因此,除了教授學生基礎理論知識以外,還可以充分利用學校自身的科研資源優勢,結合學科的發展方向,引導優秀的學生參與前沿的科學研究,激發學生的創新潛能和創造力。如在國家、江蘇省和江南大學等各級大學生創新訓練計劃的支持下,以大三學生作為項目負責人,吸收他們參與到課題研究中,在導師指導下進行自主選題和實驗方案設計,使得學生了解了相關領域的科研動態,將學習的理論知識進行應用,加深了基本概念的掌握與理解,培養了學生的科研興趣,提高了學生將知識轉化為生產力的能力。有效建立了科研與教學協調發展、科研促進教學的機制與體制,對創新型人才的培養起著重要的作用,是提高專業人才培養質量的需要、實現教學創新與培養創新性人才的需要。
例如,在講授高分子溶液時,就可與自身的研究方向進行有效的結合。我們知道生產實踐中可分為濃溶液(如油漆、涂料、膠粘劑、紡絲液、制備復合材料用到的樹脂溶液——電影膠片片基等)和稀溶液(如分子量測定及分子量分布)。而在科學研究中,正是利用高分子的濃溶液(紡絲液)經過靜電紡絲就可制備直徑小于1000nm的纖維(俗稱“納米纖維”),這種纖維因具有較大的比表面積、獨特的網路結構和豐富的孔隙率等優異性能而備受研究人員的關注,可望廣泛應用于過濾和分離材料、防護服、固定酶、生物醫學(如細胞支架、創傷敷料、組織工程、藥物緩釋和DNA傳輸)、電子器械(如傳感器和晶體管)和能源應用(染料敏化太陽能電池、鋰離子電池和生物燃料電池)等,在制作課堂幻燈片時引入直觀的圖片,并加以說明。這些知識的引入可有助于加深學生對基本概念的理解,也拓展了學生對微觀納米材料的認識,提高了學生進一步學習和從事科研工作的興趣。
三、結語
通過近幾年的課堂教學方法改革,提高了學生的學習興趣和對知識的理解,為后續課程的學習奠定了一定的基礎。通過這些措施,更好地培養了學生的創新意識,提高了學生的創新能力,而且該專業的畢業生中有很多人從事與高分子相關的行業,學科交叉特色明顯。本文簡單介紹了江南大學輕化工程專業(染整方向)本科生課程《高分子化學與物理》的教學改革的嘗試,對其他開設輕化工程專業的高校有一定的參考意義。
參考文獻:
[1]徐曉冬.非高分子專業《高分子化學與物理》教學中的幾點體會[J].高分子通報,2010,(5):74-78.
長江大學化學與環境工程學院,湖北基金項目:湖北省高等學校教學研究項目(2008203)。
【摘要】
系統研究了《塑料成型模具設計》課程體系教學模式,從工業發展、人才需求、教學方法、實踐教學、考核方式等方面闡述了該課程存在的問題,并提出了改革措施。
【關鍵詞】
模具設計;教學模式;教學改革
1.引言
《塑料成型模具設計》是高等學校高分子材料與工程專業的專業課程之一,其課程體系包含《高分子物理》、《塑料成型加工原理》、《聚合物流變學》、《專業實習》、《專業實驗》和《塑料成型模具課程設計》等課程。其教學內容繁雜多樣,理論內容更顯枯燥乏味,如果采用傳統的教學模式進行講解,學生難于理解不易接受。由于課程的內容信息量大而且抽象,模具圖形多而且結構復雜,很難與實際聯系起來,在進行模具設計時易思維混亂[1]。這些情況對國內各高校的高分子材料與工程專業教學和人才培養工作產生了深刻的影響。湖南工業大學、上海工程技術大學、常州輕工職業技術學院等高校都建設了《塑料成型模具設計》精品課程[2]。本文系統研究了《塑料成型模具設計》課程體系傳統教學模式,從工業發展、人才需求、教學方法、教學手段、實踐教學、考核方式等闡述了該課程存在的問題,并提出改革措施,以期在一定程度上促進該專業課的教學。
2.傳統教學模式現狀分析
2.1課程內容滯后于工業發展和人才需求
《塑料成型模具設計》課程對學生的理論基礎和應用設計能力具有較高要求。隨著塑料制品的廣泛使用和科學技術的進步在不停發展,工業發展和新技術的應用對設計人員提出了更高的要求[3]。傳統的《塑料成型模具設計》課程偏重理論教學,對實踐教學重視程度不高。課程內容更是局限于教材知識,完全跟不上工業技術的發展和人才需要。目前,該課程急需在原有基礎上豐富和完善教學內容,將前沿工業技術和相關科研成果引入到課堂教學中,使教學內容能與工業發展同步,突出課程的實用性和先進性。同時,需要優化課程結構,加強實驗課和實踐課,增強學生對模具的認知能力和設計的動手操作能力,提高學生的自主學習能力和創新能力,使學生能滿足市場需求。
2.2陳舊的教學方法不利于學生對知識的接受
教學是教師“教”與學生“學”的互動過程,教學過程中的教學方法直接影響學的生學習主動性和對知識的接受?!端芰铣尚湍>咴O計》課程的基礎是建立在空間幾何和機械自動化基礎上的,如果學生這方面的基礎不好,對于復雜結構模具識別和運行動作分析就難于進行,更談不上靈活應用和獨立設計。教師應充分利用多媒體課件,詳細展示與講解模具結構及模具運行過程,使學生易于接受。同時,對傳統的“填鴨式”教學方法進行改革,廣泛采用“講練式”、“現場討論式”、“啟發式”等主動式的教學方法[4],近來發展起來的“案例教學法”、“小組討論法”和“項目化教學”等教學方法更有利于學生對知識的接受,并培養學生的獨立設計能力和創新能力。
2.3薄弱的實踐教學阻礙了學生的創新能力培養
實踐課程是培養學生動手能力和創新能力的主要方式,對課程教學質量優劣起著直接作用。實踐教學主要包括實驗、實習和課程設計,傳統教學中,此類實踐教學往往重視程度不高,且流于形式,不注重結果。實際上,實驗課能是培養學生動手操作能力的主要方式,實習課程有利于學生接觸生產和形成感觀認知,而課程設計則培養了學生的獨立設計能力和創新能力。忽視實踐教學會導致學生缺乏主動思考能力和主觀能動性,并使學生的學習興趣下降。實踐課程與理論課程是相輔相成的,理論課程指導實踐課程,實踐課程反過來支持理論課程,只有這二者相互融匯貫通才能培養起學生學習的興趣,調動學生的學習主動性和創新能力。
2.4傳統考核方式削弱了學生獨立設計能力
《塑料成型模具設計》建立在工程制圖、塑料配方、成型工藝、機械結構、聚合物性能的基礎上,在模具設計過程中,學生必須能將基礎理論知識靈活運用到生產實際中,從而解決工程問題。塑料成型模具具有高度的復雜性,初步設計完成的模具通常會存在這樣或那樣的問題,這些問題常常很難通過理論設計解決。模具結構參數的調節要結合生產工藝參數,往往要經多次現場試模和修模、改模才能最終確定一套合理的參數組合。傳統的筆試考核方式注重理論設計而忽略了課程實踐,使用學生的知識水平停留在紙上談兵階段,而對實際動手設計和生產問題則束手無策。
3.教學模式改革結果分析
《塑料成型模具設計》課程體系龐大,相關課程較多,需要的理論基礎涵蓋多學科領域,傳統教學模式需要從教學方法、教學內容、實踐教學和考核方式等方面進行全面改革和實踐,以適應工業技術發展和市場人才需求。
作者:曲寶龍 秦少雄 顏學敏 肖圍 單位:長江大學文理學院
參考文獻:
[1]徐帆穎,徐承意.《塑料成型工藝及模具設計》教學模式探索[J].商情,2013:(49),79.
[2]曲寶龍,秦少雄,廖海星.高分子材料與工程專業《塑料成型模具設計》課程教學改革探討[J].甘肅科技,2010:26(2),185-187.
關鍵詞:現代科技;能源;新理念;實驗探究;能力培養
【中圖分類號】G633.8
【文獻標識碼】C
【文章編號】1671-8437(2012)01-0111-02
實現教育現代化,不僅是教學手段的現代化,更重要的是實現教學內容的現代化?,F行人教版中學化學必修選修教材從吸收新知識、注意與其他學科的聯系與配合、具體確定各項能力訓練的要點等方面實現了教材內容的現代化,從而為加速中學化學教學改革和提高教學質量創造條件。
一、關注現代科技發展,適量吸收新的科學成果。
化學的發展除了對物質世界的認識具有重要的意義外,還對國民經濟,人類生活以及生活的發展有著非常密切的關系。在蓬勃發展的21世紀,現代化學正在幫助人類更好地解決能源,醫療,環保,交通,國防乃至空間探測等重大問題。這種發展趨勢決定了化學在新的科學技術領域具有重要的地位,其中最突出的是化學與材料科學、能源、環??茖W、生命科學、農業生產等的聯系,所以化學教育要緊跟現代化的步伐,結合化學學科的特點,把新的知識引進教材,納入教學體系。
材料對人類和社會的進步都有著重要的意義,新材料的發明和利用與技術進步密切相關。如果沒有半導體的工業化就不可能有目前的計算機技術;沒有現代化的高溫、高強度結構材料就沒有今天的宇航工業;沒有低耗的光導纖維就沒有當前正在快速發展的光通訊……這些都說明新興技術的基礎是高新技術的突破口。新教材以必學、選學、閱讀或資料的形式編入了高新技術的有關知識,如在“硅”中增加了“新型無機非金屬材料”,像我們展示了高溫結構陶瓷,半導體陶瓷,光導纖維等材料的性能和它們在現代原子能工業,半導體工業,激光,電子,航天等科技領域里所發揮的獨特作用以及今后的研制方向。隨著材料科學的不斷發展,金屬材料已從傳統的鋼鐵材料,有色金屬材料及合金材料發展為包括稀土金屬,金屬結構材料等在內的金屬材料體系。為使中學生了解這一發展,教材在“幾種重要的金屬”中編入了“新型的金屬材料”作為教學內容。原有材料對有機高分子材料的介紹只限于傳統的塑料,合成橡膠,合成纖維三大類,而事實上高分子材料種類的增多好熱產量的增長遠遠超過無機材料。所以對新型的有機高分子材料進行適當介紹,對于開闊學生視野,擴大知識面是很有必要的。為體現化學學科特點,對這些功能高分子材料的性能和用途的介紹表現出了化學與我們的實際生活密切相關,如利用高分子膜淡化海水等。
能源是維持人類生存和發展的物質條件,如發展工業、農業、國防、科學技術以及提高人民生活水平都需要有充足的能源。面對新技術發展的挑戰,化石能源的缺乏已無法滿足人類的需要,人類面臨的迫切問題是要積極探索和開發新型能源,在開發新能源的過程中,化學科學發揮了巨大的優勢。教材在必修和選修中都介紹了許多新型能源的優勢,如生物能,潮汐能,風能,太陽能,氫能等。在電化學中也介紹了原電池的發展過程,要求學生了解燃料電池的工作原理。
在世界人口日益增長,生產不斷發展,人類生活水平不斷提高的過程中,環境保護已然成為當前一項全球性的重大課題,保護和改善生態環境,防治環境污染是全世界共同關注的問題。在教材的化學實驗,都強調了有毒氣體的吸收和廢液的處理。在介紹氧族和氮族元素及其化合物中,要求學生知道二氧化硫,氮氧化合物是形成酸雨的物質因素,酸雨的危害極為嚴重,是使得金屬腐蝕的重要原因之一,教材還指出金屬腐蝕的損失金額幾乎是國內GDP的2%-4%,數字相當驚人。以使學生了解環境和社會發展的關系,使學生認識到環境污染的嚴重性,環境保護和環境改造的迫切性和可能性,進一步增強了學生的環保意識。此外,教材還充分挖掘當今科學前沿科研所包含的基本概念和基本理論,使當代中學生逐步學會用已經掌握的知識和概念去理解前沿科學的新發現。
二、貫徹新理念,提高全面素質,注重各項能力培養。
中學化學非常注重學生能力的培養和提高,這也是使學生適應現代化的迫切需要。
1 培養學生的觀察能力
觀察力是指善于全面、深入、正確地認識事物的能力。細致,正確的觀察可以使學生獲得完整、全面的感性知識,它是記憶、表達的基礎和前提。中學化學教材中配有大量的演示實驗,實驗現象生動地展示激發了學生的觀察興趣,使學生自覺觀察、樂于觀察,養成良好的觀察習慣。實驗探究要求學生觀察細致,全面比較。教師在指導探究實驗中要有重點。諸如“焰色反應”,“鈉和水的反應”“彩色噴泉”等等,根據不同物質的不同性質,觀察應有側重。教材還通過習題要求學生對周圍生活和自然現象進行觀察。
2 培養學生的思維能力
思維能力是智力活動的核心,良好的思維能力有助于發展學生的聯系能力和知識遷移能力,開拓學生的思路,加深學生對所學知識的理解和記憶。
在中學化學教材中,雖然教學時間有限,但是其內容相對完整并擁有獨立的知識結構。在必修教材中,對于元素化合物知識的安排上,側重于介紹各族元素中的重要元素及其化合物的知識,在學習元素化合物知識時主要從物質結構、元素周期律以及氧化還原反應等基本理論出發,加深對元素的理解。在選修模塊中除了側重于化學反應過程中的一些重要規律外,還對有機物的相關知識進行了更加系統、全面的學習。在學習某一具體物質時,教材以該物質的化學性質為核心,還對物質的制備,用途等方面進行了講解,在物質的用途上聯系生產實際,這樣使得化學教材具有了時代氣息,同時也便于學生對元素化合物各個方面、各個層次進行分析、比較、綜合、概括、判斷、推理等過程發展思維能力。
3 培養學生的動手能力
新課標要求在對現行中學化學教材進行教學時必須注意探究性實驗的重要性,并在實踐中培養學生的邏輯思維能力,這要求教師要注意幾點:一是為學生提供動手實驗的機會?;瘜W實驗具有很強的技能性,因此,實驗必須通過多次認認真真的練習,否則不可能到達既定要求。所以教材不僅安排了許多演示實驗,還對學生自己的家庭實驗也作了多處提示。二是確保實驗內容的多樣性。僅以學生實驗為例,教材中就安排了基本操作、元素化合物性質的探究性等諸多的實驗,實驗結果都是要靠學生自己去觀察,總結的。實驗內容豐富,實驗方式不拘一格,鼓勵學生搞一些課外探究和實驗用品制作。三是強調實驗和制作設計的應用性。中學教材中所涉及的實驗具有明顯的應用性,如粗鹽的提純,蒸餾水的制取,鋁熱反應,水果原電池等無不體現化學實驗的應用性。為了培養學生的動手能力并取得良好的效果,大綱強調了探究實驗的必要性。
4 培養學生的表達能力
培養語言表達能力是素質教育的基本內容之一,提高全民族的語言表達能力也是現代化社會所提倡的,良好的語言表達能力也是現代人才的基本技能,現代人才要有良好的溝通和協同合作的能力。
5 培養學生的自覺自學能力
現代教育理念要求人才活到老,學到老。自學是現代人才必備的素質,在中學階段,自學能力是學生綜合能力的重要組成部分,在知識不斷更新的時代,文盲不再是指那些目不識丁的人,而是指沒有自學能力的人,也就是說,落后于時代的人就可能是文盲,所以,只有通過不斷地學習才能跟上時代的步伐,樂于接受新鮮事物,而對新鮮事物的了解是可以通過自學獲得的。中學生在學校里學到的知識是有限的,有了較強的自學能力可以使他們在未來的學習和工作中繼續學習和提高,創造性的為社會服務,為社會進步貢獻自己的力量。
關鍵詞:實驗課程;改造;高分子化學;項目化;實踐
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)12-0229-02
項目化教學已在職業教育領域基本推行,形成全項目化、附屬項目化、單一項目化三種基本形式[1]。對教學改革剛剛起步的職業院校而言,單一課程項目化是最佳試點和切入點。本文從改造實驗課程入手,以《高分子化學》課程為例進行了單一課程項目化的實踐與評價。
一、實驗課程項目化改造的優勢
項目是以實際職業活動、企業工作為背景,按照認識論的要求改造過的一件具體工作[2]。課程項目化改造的核心是要將知識點、能力點轉化為一個或多個可供學生參與、操作的工作項目,確保學生在完成工作的過程中學習專業知識、訓練專業技能,同時培養有關的職業素養。目前,不少院校和教師在單一課程項目化過程中,堅持選擇真實工作項目[1,3,4],但在實踐過程中需要面臨從工作空間到教育空間的轉換[4],而對實驗課程項目化改造則因為課程體系均屬于教育空間而容易實踐。
1.訓練內容針對化。真實工作項目往往是綜合的、復雜的,其知識涉及多門課程,教學實踐難免出現知識的交叉。這一點對于單一項目化課程體系的教學實踐影響巨大,容易導致教學目標和教學內容的分散。高分子材料合成生產過程中除了涉及合成機理、物料選擇和配比、反應條件及控制原理、材料性能的控制及測定等高分子專業知識外,還涉及物料衡算、熱量衡算、設備選型、工藝流程設計等應用化工技術專業知識。真實的工作項目很多內容與《高分子化學》結合并不緊密。實驗課程改造更有利于針對高分子專業相關知識和技能進行傳輸和訓練。
2.訓練結果可視化。項目化課程教學評價更加重視形成性評價,即以項目完成過程中實現的結果或產品為依據,對學生知識水平和能力水平進行評價。形成性成果特別是真實工作項目的成果依賴于教學實踐的硬件平臺?;ゎ愓n程形成性成果產生需要的硬件平臺相對于信息類和電子類而言較為復雜和龐大,產生形成性成果難度較大。實驗課程改造可以利用實驗和實訓平臺,不僅可以完成方案設計類的形成性成果,還能產生最終產品,實現訓練結果可視化的直接效果。
二、項目化改造的注意事項
課程項目化設計要堅持以任務為中心、典型產品為載體的原則[2,5-7],而改造現有的實驗課程必須注意以下事項。
1.項目篩選要典型化?!陡叻肿踊瘜W》是一門工程類課程,其中不少理論基于一定假設,為了指導生產,產生了經驗公式、經驗值。經驗公式、經驗值的出現導致了相同的產品可以由不同工藝設計實現,這也導致了教學內容和結論的不穩定。職業院校生源類型復雜化,學生素質參差不齊,要確保大多數學生能力能夠得到提升,就需要穩定教學內容,確保結論的規律性。而典型化的實驗項目正符合高分子聚合規律,合成工藝也相對成熟,有利于學生把握規律和訓練要領。
2.能力訓練要重復化。職業技能是心智技能和操作技能在特定職業場所的具體化。技能的培養不同于認知過程,必須經過原型定性、原型操作、原型內化三個階段[8]。教學項目的設計必須為內化過程留有空間,可以通過反復訓練來實現,同時配合操作對象多樣化,以提高原型的概況程度和適用性。不同的項目和子任務設計時,必須體現訓練的反復強化來提高訓練效果。
3.項目和子任務的設計要具體化。明確的任務是科學設計和準確操作的前提,也是生產符合要求、產品獲得合理評價的前提。方案設計過于寬泛就不能得到直接印證,教師就無法對學生是否掌握選擇能力做出直接判斷,學生也就不能明確知識、技能掌握情況,進行自我調節,保持學習主動性和積極性。只有項目和子任務設計具體化,才能實現項目化教學的完整性和有效性。
三、改造項目的設計
項目的設計分為確定篩選項目、確定子任務、設計評價體系三個環節。
1.確定篩選項目。項目的篩選按照4個步驟進行:確定課程能力培養目標,確定教學核心,比對聚合方法,對比高分子化學聚合實驗。按照以上步驟,本項目化實踐共確定了5個課程能力模塊:物料選擇、聚合方法選擇、分子量估算、反應條件設置和反應平臺搭建,比對并確定制備柱狀有機玻璃產品、制備白乳膠和制備線性酚醛樹脂三個項目及可視化產品。
2.確定子任務。首先,按照實驗方案設計和實施過程對項目進行分解,形成單一操作訓練環節,確保能夠覆蓋項目實施;第二,對相關單一操作進行適當整合,形成較為完整的訓練過程,即子任務;第三,對各子任務進行設計對照檢查,確保各項任務起始于訓練的內容(或概括為標題),落實于形成性產品,能夠涵蓋教學知識點和能力點,具有操作性。以制備白乳膠為例,展示子任務設計對照檢查,如表1所示。
3.設計評價體系。評價體系的設計按照知識和能力并重、過程和結果并重的指導思想進行,分過程評價、能力評價、知識評價三部分。過程考核評價內容包括日??记凇⒆尤蝿諈⑴c情況兩個方面,其中子任務參與情況包括小組討論情況、觀點公開闡述情況、操作現場表現情況,占總體評價的20%;能力評價以形成性成果為依據,內容包括子任務成果評價、合成產品質量、項目完成匯報,占總體評價的40%;知識評價包括閉卷理論試題和開卷理論試題,其中閉卷題為基本知識,開卷理論試題為綜合分析題。
通過三個評價模塊,既可以對學生專業知識掌握程度做出評價,對操作、表達、書寫、查閱資料的能力進行評價,又可以對學生在學習、討論、交流、操作過程中表現出的敬業精神、團隊協作精神做出判斷。
四、課程項目的實施
整體教學按照3個項目依次實施,單一項目按照子任務順序進行實施。其中,子任務8――實驗室聚合可以依據學期或學年教學學時的多少進行調整訓練次數,既能夠機動安排教學過程,又能確保反復多次訓練。教學組織形式基本模式為告知目標―引入任務―訓練準備―訓練―深化―歸納―評估。訓練形式根據任務和工藝實踐進行多樣化設計,包括填寫原料卡、設計工藝參數及流程、繪制工藝流程圖、研討、實操等。
五、初步評價
《高分子化學》項目化教學已經實踐了3年,近2年運行較為穩定。對2012級和2013級學生成績進行對比,平均分數分別為66.0和67.7;及格率分別為78.2%和92.8%。經過對兩個年級的問卷調查,對《高分子化學》項目化教學法能夠適應的占94.7%;通過完成3個項目24個子任務,認為對合成方案設計有基本思路的占36.8%,認為在實驗操作能力方面有提高的占100%。2012級在1年之后,仍然能夠回憶起教學內容的占42.1%;對于《高分子化學》項目化教學整體滿意的占84.2%?;趯嶒炚n程改造實踐,《高分子化學》項目化是針對單一課程項目化的一種嘗試,就學生如何在訓練能力的同時能夠形成較為完整的知識體系和如何促進學生能力持續提升的問題上還存在不足。本項目化教學實踐將從編寫對應的項目化教材入手繼續探索,以期達到更加良好的效果。
參考文獻:
[1]張松斌.高職專業課程基于真實場景的項目化設計研究[J].職業技術教育,2012,33(26):45-48.
[2]戴士弘.論課程項目[J].清遠職業技術學院學報,2010,3(4):1-10.
[3]陳曉松,高煒斌,王自瑛.高職《高分子化學》項目化教學的體會與思考[J].化工時刊,2010,24(9):63-66.
[4]王玲.高職項目課程由工作空間向教育空間轉化的技術規范[J].職業技術教育,2013,34(34):42-46.
[5]趙方,蘇詠梅.基于CDIO的高職電子專業項目化教學探索與實踐[J].教育與職業,2014,(24):110-111.
[6]李季輝,王常武,于家新.基于項目式教學的Linux應用技術教學改革[J].計算機教育,2015,(1):99-101.
關鍵詞:化學;教學情境;北京奧運
文章編號:1005-6629(2008)04-0036-03中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
教學情境是指知識在其中得以存在和應用的環境背景或活動背景[1]。真實的、適合學生實際和發展的教學情境能夠提供豐富的學習素材,同時在整個學習過程激發、推動、強化、維持、調整學生的情感活動、認知活動和實踐活動,有效促進學習。
隨著2008年的臨近,北京奧運的氣息已經傳遍了神州大地的每一個角落,中國人民正在通過自己的勤勞與智慧,努力承辦一屆以“綠色奧運、科技奧運、人文奧運”為理念的“有特色、高水平”的奧運盛會。北京奧會中蘊含著大量與化學學科知識密切相關的內容,是教師創設教學情境的新視點,化學教學中教師應該敏銳地關注和提取相關信息,創設具有基礎性、現實性、思想性、現代性和基于學生經驗的教學情境,引導學生有效學習。
1 綠色奧運中的化學
所謂“綠色奧運”就是指用保護環境、保護資源、保護生態平衡的可持續發展思想籌辦奧運會,廣泛開展環境保護的宣傳教育活動,促進北京和中國環?;A設施的建設和生態環境的改善,倡導綠色健康的生活方式和消費方式。在這個理念中蘊含著豐富的“綠色化學”知識及情感態度價值觀教育的素材,基于“綠色奧運”背景創設教學情境,能有效地引導學生樹立環境意識,樹立綠色化學理念,形成正確的化學價值觀。
1.1北京奧運火炬體現“綠色奧運”理念
我國奧運火炬“祥云”設計師章駿曾介紹說,“祥云”長72厘米,重985克,除了適合各個火炬手使用、媒體拍攝及飽含科技含量外,“祥云”的設計還體現了“綠色奧運”的理念?!跋樵啤笔褂萌剂蠟楸?,這種燃料價格低廉,燃燒后只產生二氧化碳和水,不會對環境造成污染。除此之外,火炬外形的制作材料也都是可回收的環保材料。
2007年北京市中考化學的一道試題即以上述資料為素材設計,突出對化學核心知識與化學基本概念的考查:
為體現綠色奧運的理念,北京奧運會采用丙烷作為火炬燃料,丙烷燃燒時發出亮黃色火焰,反應生成水和二氧化碳,該反應的化學方程式為_____。
在教學中,以上述資料作為情景素材,創設教學情境,可以引導學生探討奧運火炬選擇丙烷作為燃料的意義,討論是否有更好的燃料可以選擇,繼而學習烷烴的相關性質,如燃燒后的產物和釋放的能量等,同時引導學生深入認識綠色化學的意義與價值。
1.2通過大氣污染防治創設情境
2006年12月25日北京市環保局網站上了題為“北京市民迎來第238個達標天 空氣質量目標實現”的一則消息:
“24日中午,市環保監測中心的數據顯示,當天北京市區空氣污染指數85,空氣質量為良。至此,今年我市市區空氣質量二級和好于二級的天數已達238天,今年市政府確定的在直接關系群眾生活方面擬辦的重要實事之一,即‘全年市區空氣質量二級和好于二級的天數達到65%’的目標實現了。同時,也標志著自1999年以來我市空氣質量連續8年得到改善。今年到目前為止的空氣質量達標天比1998年的100天增加了138天?!?/p>
這一令人振奮的消息,展示了北京市區空氣質量的大轉變,張顯著北京向“綠色奧運”邁進的信心與成效。
同樣,2007年北京市中考化學一道試題,也體現了奧運與環保的密切關系。
北京奧運會將有數以萬計的觀眾。針對觀看比賽時產生的垃圾,下列說法正確的是____。
①這些垃圾應隨身帶出賽場
②這些垃圾應送到垃圾焚燒發電廠,焚燒發電
③這些垃圾中的塑料制品不要丟棄,避免“白色污染”。
上述情景素材可引發什么是大氣污染、引起大氣污染的人為因素有哪些、什么是環境污染指數(API)、從化學的角度如何防治大氣污染、良好的大氣環境給運動員們帶來了哪些益處等學習任務,引導學生深入地學習。
1.3 通過污水處理創設情境
在北京申奧時,曾經對世界做出了這樣的承諾:2008年,北京中心城區污水處理率要達到90%,再生水回用率要達到50%。
北京奧運官方網站訊,為實現奧運承諾,北京市區建成9座污水處理廠和配套管網設施,城區日污水處理能力已達到291萬噸/日。2006年市區年處理污水近8億立方米,污水處理率達到90%以上,提前1年實現奧運承諾目標。北京市把再生水利用作為新水源加以開發利用。讓再生水成為農業灌溉、河湖景觀用水、工業冷卻等的主要水源。2006年全市利用再生水3.6億立方米,再生水用量達到全市年用水量的10%。今年利用中水可以達到4.8億立方米,占全市用水量的14%。實現再生水回用達到50%的承諾目標。2008年將利用再生水6億立方米。
高中化學選修課程《化學與生活》中的“化學與環境保護”主題,課程內容標準要求學習污水處理中主要的化學方法及其原理, 調查污水排放和處理情況,撰寫調查報告, 提出改進建議[2], 教學中可利用上述素材創設情境,使學生真切地了解污水處理和再利用的重要意義,進一步引導學生從媒體與網絡中收集當地的污水排放與處理情況,形成調查報告,并提出切實可行的意見和建議。
2科技奧運中的化學
所謂“科技奧運”就是指緊密結合國內外科技最新進展,集成全國科技創新成果,舉辦一屆高科技含量的體育盛會;提高北京科技創新能力,推進高新技術成果的產業化和在人民生活中的廣泛應用,使北京奧運會成為展示新技術成果和創新實力的窗口。這一理念結合材料科學、生物化學、分析化學的相關知識,可以為學生創設具有時效性并且觸及化學科技前沿的教學情境,使學生切身感受化學在現代科技、現代體育中的應用,感受化學在社會發展和提高人們物質生活以及精神生活中的重要作用。
2.1水立方映射出科技之光
國家游泳中心又被稱為“水立方”(Water Cube),位于北京奧林匹克公園內,是北京為2008年夏季奧運會修建的主游泳館,也是2008年北京奧運會標志性建筑物之一。2008年奧運會期間,國家游泳中心承擔游泳、跳水、花樣游泳、水球等比賽,賽后將建成為具有國際先進水平的、集游泳、運動、健身、休閑于一體的中心。
“水立方”的外形看上去就像一個藍色的水盒子,而墻面就像一團無規則的泡泡。這個泡泡所用的材料是“ETFE”。這種材料耐腐蝕性、保溫性俱佳,自清潔能力強。國外的抗老化試驗證明,它可以使用15至20年。猶如一個個“水泡泡”的ETFE膜具有較好抗壓性,厚度僅如同一張紙的ETFE膜構成的氣枕,甚至可以承受一輛汽車的重量。
ETFE的中文名為乙烯-四氟乙烯共聚物。ETFE既具有類似聚四氟乙烯的優良性能,又具有類似聚乙烯易加工的性能,還有耐溶劑和耐輻射的性能[3]。ETFE膜材的厚度通常小于0.20mm,是一種透明膜材。ETFE膜材常做成氣墊應用于膜結構中。最早的ETFE工程已有20余年的歷史,其中最著名的是英國的伊甸園。
在高中化學選修模塊《化學與技術》“高分子化合物與材料”、《有機化學基礎》“合成高分子材料”等課題的教學中,教師可應用上述情景素材,配合展示水立方的效果圖和實景圖,提供關于水立方的新聞采訪錄像等,創設教學情境,更好地學習高分子材料的特性及其價值,兩種聚合反應(加成聚合反應和縮合聚合反應),鼓勵并組織學生進行小組討論,舉例說明已知的高分子材料的成功應用實例,并共同展望高分子材料的應用前景。
2.2拒絕運動場上的化學幽靈――興奮劑
體育運動中的興奮劑是指國際體育組織規定的禁用物質和禁用方法的統稱。以前由國際奧委會醫學委員會,現在由世界反興奮劑機構每年公布一份禁用物質和禁用方法的清單,簡稱《禁用清單》[4]。體育運動中的“興奮劑”,不單指藥物,也包括禁用方法和其它生理物質,例如血液、尿液和含有違禁藥物成分的食品添加劑、營養補品、飲料等,只要這些生理物質以“非正常量或通過不正常途徑”攝入人體,也是興奮劑。再如用血液回輸以增強體內紅細胞值的方法、尿液輸入膀胱以逃避檢測的方法,都屬于使用興奮劑。在一些食品、飲品、補品中含有某種禁止使用的化學成分且超出限制量,也是興奮劑。目前國際奧林匹克運動委員會規定:“競技運動員使用任何形式的藥物和以非正常量或通過不正常途徑攝入生理物質,企圖以人為的或不正常的方式提高競技能力即被認為使用了興奮劑”[5]。
北京奧運官方網站訊,2007年11月12日,中國反興奮劑中心正式揭牌。中心面積約5500平方米,擁有目前世界上最大的興奮劑檢測實驗室。中心下設興奮劑檢查、教育信息等6個部門。該中心的工作人員中,除國內相關專業的專家和志愿者外,另有20名從國外興奮劑檢測機構聘請的專家。同世界其他三十幾個得到世界反興奮劑機構(WADA)認證的實驗室相比,中國反興奮劑中心的儀器是世界上最先進的。在奧運會期間,中心預計將進行4500例興奮劑檢查。同時,中國反興奮劑中心還承擔著反興奮劑的宣傳教育工作,發揚公平競爭的體育精神,并培養運動員和教練員的主動抵制興奮劑的意識。
這一情境的創設,有利于幫助學生樹立體育道德和公平競爭的意識,了解常用化學檢測方法及其應用。結合高中化學選修課程《實驗化學》中的《化學實驗基礎》,引導學生利用查閱的文獻資料,認識現代的化學分析手段和儀器,例如:紅外、色譜、原子吸收光譜、核磁共振等現代化學分析測試技術。
2.3“鳥巢”中的化學
“鳥巢”是2008年北京奧運會主體育場。由2001年普利茨克獎獲得者赫爾佐格(Herzog)、 德梅?。―e Meuron)與中國建筑師李興剛等合作完成的巨型體育場設計,形態如同孕育生命的“巢”,它更像一個搖籃,寄托著人類對未來的希望?!傍B巢”外形結構主要由巨大的門式鋼架組成,共有24根桁架柱,現已完成24根桁架柱整柱及2根下柱吊裝。國家體育場建筑頂面呈鞍形,長軸為332.3米,短軸為296.4米,最高點高度為68.5米,最低點高度為42.8米。
托起“鳥巢”最關鍵的“肩部”結構的,就是為“鳥巢”量身打造的“Q460”鋼材。Q460是一種低合金高強度鋼。Q代表鋼材的強度,460代表460兆帕。Q460就是鋼材受力強度達到460兆帕時才會發生塑性變形,這個強度要比一般鋼材大?!癚460”建筑可用鋼是中國科研人員經過三次技術“攻關”才研制出來的,它不僅在鋼材厚度和使用范圍都是前所未有的, 而且它具有良好的抗震性、抗低溫性、可焊性等特點[6]?!癚460”鋼材這一自主創新成果用于“鳥巢”的主體結構,是這種鋼材在國內建筑上的首次使用,而這次使用的鋼板厚度達110毫米,也是史無前例的,在國家標準中,“Q460”的最大厚度只是100毫米。
高中化學課程《化學 必修1》中的“常見無機物及其應用”主題的教學中,可運用上述情景素材引導學生認識金屬的通性以及合金的特性,初步了解各種鋼材的原料配比與相應的應用價值,幫助學生學會材料的基本分類方法。在選修模塊《化學與技術》“化學材料的制造和應用”主題中還可以引導學生推測“Q460”的基本成分,引發深層次的研究性學習。同時,上述素材也是引導學生認識我國現代材料研究和材料工業發展,認識新材料的發展方向,認識和欣賞化學對現代科技與社會發展重大貢獻的重要資料。
3 討論
運用上述情景素材創設教學情境,除了要體現情境作用的真實性與時效性,還應特別注意發揮好情境作用的全程性與發展性,激發學生學習的興趣,特別是繼續學習的愿望和潛能。在教學中教師除了要引導學生學習相關化學知識的外,還要根據情境的特點,發展學生的文獻檢索與分析、信息分類、數據分析、文字表達、討論與交流、總結與分析、解決問題等能力,引導學生樹立健康意識、公平意識、正確價值觀念等。
參考文獻:
[1]劉知新.化學教學論.[M] 北京:高等教育出版社,2004: 124.
[2]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準(試驗).[M] 北京:高等教育出版社,2006:16.
[3]李君,向陽.ETFE膜材在建筑中的應用.[J] 建筑創作,2004,(1):128.
[4]郭啟華,錢春燕等.化學與申奧.[J] 化學教育,2001,(6):5.