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有機高分子材料專業主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
問:高分子材料與工程專業的研究對象是什么?
答:高分子材料與工程是一門將理科、工科相結合的專業。高分子材料,又可以稱作石油化學工業。在發達國家,石油化學工業里60%~70%的產值是由高分子來體現的。高分子專業涉及合成與加工兩個方面,到了碩士階段分設理科的“高分子化學與物理”和工科的“高分子材料”兩個專業。
問:本科核心課程有哪些?高分子材料與工程專業的學生需要具備什么特質?
答:有機化學、物理化學、高分子化學、高分子物理、高分子材料、功能高分子導論。其中的高分子化學、高分子物理和高分子材料都有相對應的實驗課。
我認為一個專業需要各種各樣的人,高分子也是一樣。不能說哪類學生特別適合學這個專業,我倒覺得更應該是學生在選擇高分子后,能夠主動去適應這個體系,發揮自身的特點,不斷深入,持之以恒,這樣才能夠學好。
小編插話:如果能夠不斷深入學習,持之以恒,說不定就會像美劇《生活大爆炸》中的謝耳朵、霍華德他們一樣,成為厲害的物理學家或化學家!在學習的路上,就算腳踩荊棘也要大步前行,來看看都會遇到怎樣的困難吧。
問:在高分子材料與工程專業的學習過程中,有可能遇到的困難是什么?
答:困難主要在于從經典化學到高分子化學的改變。高分子是混合物,所以高分子化學的化學式,結構不明確。在經典化學中,化合物有明確的分子式,但到了高分子化學,很多時候我們只能說大概是這樣,不夠明確,這會令學生困惑。
等到學習高分子物理,困惑就更多。因為學科體系尚未完全建立,很多東西只是在一定條件下的研究過程中,覺得應該是那么回事,至今沒有定論。這種現象,對學生甚至老師來說,都是困惑的。
此外,高分子是大分子混合物,每一個聚合物的分子量有幾萬、幾十萬,甚至上百萬,分子量龐大,且混在一起,此時就需要統計理論來總結規律。高分子物理里有大量統計理論,而統計理論對一般人來講,很難理解。
問:大家是否有對高分子材料與工程專業的理解誤區?
答:很多人認為高分子材料是不環保的,特別是所謂的“白色污染”,這樣的說法并不科學。高分子材料從制造、使用、處置和無害化處理的多環節的綜合評價結果來看,是對環境污染最小和能量消耗最少的材料。國內之所以出現“白色污染”,是因為人們沒有養成良好的環境保護理念和垃圾分類處置的習慣。學習和掌握了高分子的相關知識,不僅可以成為你事業的方向,還可以使自己的生活過得更加健康和環保。
問:高分子材料與工程專業的畢業生,主要是面向哪些行業就業?
答:各行各業都可以。我們系大多數學生讀研究生、出國,真正本科一畢業就去工作的好像很少,碩士畢業很容易找工作。
關鍵詞:材料類專業 特色課程 教學
隨著社會的進步與科技的發展,二十一世紀的人才培養已經入到一個嶄新的階段,而《教育部財政部關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見》(教高[2007]1號)的,標志著高等學校本科教學質量與教學改革工程(簡稱“質量工程”)的正式啟動。實施“質量工程”對于促進我國高等教育規模、結構、質量和效益全面協調可持續發展,對于構建和諧發展的高等教育新體系,都將產生深遠的影響。河南理工大學積極貫徹文件精神,努力建設高水平理工科大學,將原有的基于無機硅酸鹽專業基礎的材料科學工程專業拓展為包含了無機硅酸鹽、有機高分子、金屬材料、納米材料和復合材料在內的材料大類專業,拓寬了專業口徑,大一至大三強化共同基礎,在大四進行分專業方向教學,提高了學生的就業適應能力。
與之同時,隨著專業覆蓋面的擴大,原有課程的體系發生了改變和調整,《高分子材料研究方法》課程是材料大類高分子方向大四上學期的一門必修課,課時也被壓縮至32學時。在有限的學時中,如何進行課程內容的取舍,選擇適合的教材,成為新形勢下亟須解決的問題。
一、教材的選擇與教學內容的思考
一本優秀的教材,是進行教學的基本條件,也是教學質量的保障。國內供高分子專業選用的教材較多,內容覆蓋了光譜分析、熱分析、電鏡和X衍射分析等內容,全面介紹了各種高分子所用到的分析測試方法,適合于高分子專業學生使用。但是對于材料大類學生,由于其已經學過《材料測試技術》課程,其中過半內容已經先行學習過,而且材料大類學生在大二未開設《儀器分析》課程,對于紅外、核磁、質譜等內容不熟悉,而這部分內容對于有機高分子材料又非常重要,因此有必要另行選擇適合的教材。
在近幾年的教學實踐中,我們先后選擇了多個版本教材用于教學,其中由常建華編寫的《波譜原理及解析(第2版)》條理清晰,內容豐富,強調基礎,便于教學,在我們的教學實踐中得到了較好的效果。但是該書主要針對化學化工專業,書中高分子材料分析的例子較少,我們結合汪昆華及朱誠身所編教材,補充了高分子材料分析測試實例,使學生在牢固掌握各種分析測試的基礎上,舉一反三,理解各種分析測試在高分子材料中的應用,為學生的進一步深造和科研打下了良好基礎。
二、雙語教學的實踐
隨著中國改革開放的深入和經濟建設的快速發展,無論是在經濟領域還是科學技術方面,國際間的合作與交流顯得越來越重要,社會對學有專長的國際型人才的需求量越來越大,要求越來越高。
開展專業課程雙語教學,有助于提高學生外語水平,有助于培養全球化社會所需要的“雙語兼通、文理兼容的復合型人才。德才兼備、身心健康的創新型人才,學貫中西、既有民族精神又有世界意識且善于合作的國際型雙語人才”。
教育部專門下文(教高函[2008]20號)于2008年批準北京大學《定量分析化學》等100門課程為2008年度雙語教學示范課程。我們在教學實踐中,也認真學習教育部。省教育廳和學校相關文件,積極開展《高分子材料研究方法》課程雙語教學實踐與探索,主要參考教材為美國化學會2003年編寫的Comprehensive Desk Reference of Polymer Characterization and Analysis,該書內容豐富全面。題材新穎,但是難度較大,因此我們在教學實踐中采用主教材為中文,教師采用英文講授,英文考試的方法,這樣既強化了學生專業外語詞匯,又便于學生復習理解,在教學中獲得了良好效果。
三、教學效果與改革方向
關鍵詞:高分子材料;水土保持;應用
一、高分子材料在水土保持中起到的作用
1、有機高分子材料是一種水處理絮凝劑產品的聚合物,可以吸附水中的懸浮顆粒,在顆粒之間起鏈接架橋作用,使細顆粒形成比較大的絮團,并且加快了沉淀的速度。這一過程稱之為絮凝,因其中良好的絮凝效果PAM作為水處理的絮凝劑并且被廣泛用于污水處理。
2、在光照下能降解為二氧化碳、水和硝酸銨,對植物和封沒有任何危害和污染,可很好的應用于水土保持與農業、林業領域,具有抗旱保苗、增產增收、改良土壤、防風固沙多種功能而受到廣泛重視。
二、我國水土保持工作面臨的嚴峻形勢
我國是世界上水土流失最為嚴重的國家之一,據統計,我國水土流失面積356平方公里,占國土總面積的40%以上,嚴重的水土流失給社會發展和國家生態安全帶來嚴重危害。
1、耕地減少,土地退化嚴重。我國每五十年因水土流失毀掉耕地4000至6000萬畝,土地退化、削弱地力,加劇旱情發展。
2、泥沙淤積,堵塞河道。水土流失不可避免地造成泥沙淤積,堵塞河道和水庫,降低了河道行洪和水庫調蓄能力以及綜合能力的利用,加劇了洪澇災害,增加了防洪難度,影響航運和交通安全。
三、高分子材料在水土保持方面的應用
我國于80年代引進高分子材料技術和產品的,在90年代中期開始廣泛應用于水土保持方面,同時,在農業、林業、水利等領域發揮搞旱保苗、增產增收、改良土壤、防風固沙等多種功能而受到重視。
1、改良土壤。膠質分子上的負電荷吸附懸浮微粒,形成團粒結構,不僅能固定表土,穩定了封結構,保護了耕層,還可以改善封的透氣性、輸水性、提高了水的入滲性,減少土壤的板結,減少了化肥農藥流失,提高了化肥和農藥的利用率,從而提高了作物產量。在與土壤發生作用時,高分子材料主要是做為一種土壤板桔的調理劑,以防止土壤侵蝕、結殼,封翻耕也會更容易。可防止土壤侵蝕、結殼、變硬、鹽漬傾,土壤翻耕更為容易;有坡土壤灌溉表土流失率可降低95%,封水入滲性提高35%以上;氮磷淋溶損失減少80%。在干旱情況下,可提高種子出苗率及樹苗成活率,農田灌溉中使用高分子可磊大降低灌溉駕照水中的泥少含量,減少化肥和農藥流失,減輕了對河流水系的污染,將微量的聚丙烯酰胺加入封中,可以大大降低降雨過程中的水土流失,用聚丙烯酰胺制成膨脹截流代是一種使用簡便、快捷、節省人力和物力的新型防洪搶險和圍捻截流高分子材料。
2、抗旱節水。用高分子材料對農作物進行包衣處理,在干旱情況下可提高種子出苗率;據介紹,國內生產的一種高分子材料可使旱地水分率提高20%至30%。在大旱情況下,經播種試驗后,包衣作物種子成活率達到64%,未包衣的農作物種子成活率40%。
3、控制灌溉過程,發揮水土保持作用。農田灌溉中使用高分子材料,可大大降低灌溉回歸水中的泥沙含量,減少化肥和農藥損失,減輕了化肥農藥對河流水系的污染,減少了河道的疏浚工作量。在農田灌溉研究實驗中,泥沙含量降低了30%,水變清澈而更容易滲入土壤,水中農藥的含量明顯減少。
4、保肥。在減少土壤侵蝕量的同時,相對的減少了因土壤流失而引起的土壤養分流失。所以,處理后高分子材料在與土壤、水相遇時,產生的有機質、堿解氮、速改磷和速效鉀等含量會得到明顯的提高。
5、集雨。中等分子質量的高分子材料可降水入滲、減小地表徑流,但高分子質量的材料在增加劑量的情況下因所形成的分子鏈比較長,因而會堵塞土壤顆粒間孔隙,可減少土壤水份入滲,增加地表徑流,具有極好的集雨效果。用量越大,集雨效果越好,從而為干旱、半干旱地區集雨發揮了不可替代的作用。由于施用高分子材料的突出作用,從某種方面來講,也大大降低了河流水體中生物化學含氧量。
四、高分子材料在應用中遇到的問題
1、雖然高分子材料具有良好的水土保持效應,但實際應用中,影響其實際的因素確較多。即使有良好的水土保持效益,還需考慮其如地形特殊、土壤質地以及使用時機和方法。一些溝谷密謀為2.03至3.38km/km2,土壤有砂土、壤土等多種質地,土壤質量與坡度的差異給其高作用的發揮帶來了很大的困難。
2、高分子材料由于易揮發的特性,在晝夜溫差較大的地區和降水范圍較大的地區,選用高分子材料的時機和方法應斟酌起見。因此,在實際應用高分子材料前,應在試驗區進行具體自然狀況的多項試驗,在水土保持及水土流失治理過程中,仍會出問諸多問題,如由于施用量、施用方法和土壤質量等不同特點,有時會提高土壤水分入滲率,有時則會降低土壤入滲率,在高分子材料應用過程中,需要辯證看待,以尋找到使用高分子材料后各種因素所發生的變化,以提供重要的理論與實踐依據為要。
3、在旱作農業區要建立不同降雨量、作物產值和高分子成本條件下的經濟效益函數關系,保證其應用在經濟發展中的可行性。同時,也要加大新型高分子材料的研究,克服傳統高分子應用過程中的一些問題,提高其耐鹽堿強度,提高吸水倍數,降低成本。
五、高分子材料合成發展趨勢及建議
1、高分子材料的利用,對發展旱地農田水利、水土保持、減少水土流失,改善環境,以及我國經濟保持持續發展都具有重大的現實意義和深影響。高分子材料在水土保持中的應用前景十分廣闊。由于我國存在水資源緊缺和時空頒布不勻雙重問題,不僅北方旱區缺水,南沙很多地區存在季節性缺水。加上我國水肥農藥利用率低,保持水土,植樹造林是解決荒漠化的唯一出路,而在雨季旱季充分利用高分子材料進行吸水、放水作用的發揮,是解決干旱少雨地區成功水土保持的有效方法之一。
2、近些年來,高分子材料的應用在干旱地區推廣應用面積逐年增加,同時也收到顯著效果。目前,世界上有機高分子材料的研究正在不斷地加強和深入。一方面,對重要的通用有機高分子材料繼續進行改進和推廣,使它們的性能不斷提高,應用范圍不斷擴大。例如,塑料一般作為絕緣材料被廣泛使用,但是近年來,為滿足電子工業需求又研制出具有優良導電性能的導電塑料。導電塑料已用于制造電池等,并可望在工業上獲得更廣泛的應用。另一方面,與人類自身密切相關、具有特殊功能的材料的研究也在不斷加強,并且取得了一定的進展,如仿生高分子材料、高分子智能材料等。這類高分子材料在宇航、建筑、機器人、仿生和醫藥領域已顯示出潛在的應用前景。總之,有機高分子材料的應用范圍正在逐漸擴展,高分子材料必將對人們的生產和生活產生越來越大的影響
關鍵詞:教學改革;高分子材料科學基礎;探討
【中國分類法】:G420
隨著我國對科技應用型人才的需求急劇增加,福建工程學院將立足于建設成為優秀的科技應用型大學,向社會和企業培養輸送優秀的科技應用型人才。科技應用型本科人才是介于學術型人才和技術型人才之間的工程應用型人才[1], 因此,在課程培養模式上應有一定的適應培養科技應用型人才的方法。原有的培養學術型人才的教學方法不再適應現在對科技應用型人才培養的要求,迫切需要對一系列本科課程教學進行改革。《高分子材料科學基礎》課程是福建工程學院材料成型與控制工程專業中極其重要的一門專業基礎課,通常在本科三年級上學期開設,此門課程構建了公共基礎課與專業課程的一個橋梁,其教學成果的優劣直接關系到學生學習其它專業課程。因此,根據福建工程學院辦學定位和特色,本文將對《高分子材料科學基礎》課程教學方法的改革進行研究與探討。
一 、運用實例激發專業激情
對于剛剛接觸專業課的大三學生,專業興趣對他們的培養十分重要,專業學習的興趣一旦產生,對后續的專業課程學習將會起到事半功倍的效果。那么,我們如何來激發學生的這種專業學習興趣呢?可以應用身邊高分子材料應用的實例來激發學生的專業學習激情。例如,食物中的蛋白質、淀粉、御寒的棉、麻、絲、毛以及皮革,居住建筑的竹木等都是高分子材料;生活中隨處可見的塑料飲料瓶、一次性塑料杯、各種各樣的塑料玩具、尼龍繩、汽車輪胎等同樣也是高分子材料。目前,形形的高分子材料在各個方面改變著人們的生活方式及生活環境,在提高人們生活質量方面起著極其重要的作用。高分子材料在逐漸替代傳統的金屬、陶瓷等材料,可以說人類正在經歷高分子材料時代[2]。那么,如何去合成制備高分子材料呢?如何去表征及測試高分子材料的結構及性能呢?如何去加工制備高分子材料制品呢?如何去理解探究高分子材料的合成制備、結構和性能三者之間的關系呢?帶著這些問題的提出,學生求知心切,想知道原因,將會大大激發學生進一步去學習這門專業基礎課的興趣。
二 、改革教學方法與手段
目前,基于電視錄像、幻燈片、多媒體課件等多種形式的教學方法的采用,不僅提高了教學過程中的信息傳遞量和教學內容的科學性、先進性、趣味性,又加強了學生與老師的實時交流,從而提升了教學效果[3]。但對于應用性學科《高分子材料科學基礎》來說,扎實的理論知識和良好的實踐技能二者缺一不可。因此,僅僅靠多媒體教學還不能夠達到理想的教學效果。例如,在對‘聚合物成型加工’這部分內容進行講解時,完全可以把課堂搬進實驗室。學生邊參觀注塑成型、擠塑成型、吹塑成型、壓延成型以及發泡成型等成型設備,老師邊對這些設備的原理,加工方法,適合的高分子材料等進行詳細的講解。這種教學方法使抽象的理論基礎知識與形象的實踐應用有機的結合起來,不僅提高了學生的學習興趣與熱情,而且把課堂所學的理論知識達到學以致用的效果。
三 、改革實踐教學環節
實踐教學環節不僅是《高分子材料科學基礎》課程建設的重要組成部分,而且是培養學生工程意識、創新能力和動手能力的重要途徑。這對科技應用型本科教育尤為重要。因此,在這門課程的教學過程中,應大力改革實踐教學的形式和內容。對于傳統的實踐教學環節,多數采取老師邊操作邊講解的教學模式,讓實驗基地變成了僅僅是學生參觀的地方。實踐教學環節應該充分發揮實驗基地的功能,讓其不僅是學生參觀的地方,更是學生把課堂所學的理論知識發揮的地方,讓學生有更多的時間自己動手操作學習。這樣不僅培養了學生的實際動手能力,而且更激發了其認真學好理論知識的積極性。另外,可以把教學實踐環節與科研項目結合起來,加大綜合性、創新性實踐環節的比值,使學生盡早的進入科研實踐活動。在解決工程中出現的實際問題的同時,學生得到了系統的科研實踐能力的訓練,同時避免了知識陳舊,緊跟科技應用前沿,為學生畢業后的社會工作做好充分的知識與實踐能力的準備。
四 、考核方式與成績評價標準多元化
傳統的采取開卷或閉卷‘一考定終身’的考核方式已經無法滿足科技應用型人才培養模式的需要。考核方式與成績評價標準應以提高學生的綜合素質和實踐應用能力為主要目標。因此,《高分子材料科學基礎》課程應采取多元化的評價標準,例如,筆試、課程小論文、實踐創新課題研究、工程應用實訓環節等。通過筆試重點考查學生對基礎與理論知識的理解能力和應用能力,檢測學生分析解決問題的能力。通過課程小論文側重培養和鍛煉學生綜合應用材料知識、自主創新,并快速有效地獲取分析材料信息資源、撰寫科技論文的能力。通過實踐創新課題研究考查學生理論聯系實際和創新能力,并鍛煉和培養其科學思考問題的思維習慣。通過工程應用實訓環節考查學生利用基礎知識解決實際應用問題的能力,為以后的工作打下堅實的基礎。通過以上多元化的考查方式建立起以素質教育為本的考核體系,從而形成有利于培養具有良好綜合能力的科技應用型人才的衡量標準。
小結
為了良好的適應培養科技應用型人才的培養方案,課程教學改革是一項任務艱巨、涉及面廣、影響深遠的系統工程。本文對《高分子材料科學基礎》課程在教學方法與手段、實踐教學環節、考核方式與成績評價標準多元化等方面的改革進行了初步的探討。強調教師應充分在立足于教材的基礎上對教學方法進行改革,結合科技應用型人才的培養方案,注重實踐教學環節,建立科學的評判制度評定學生成績,從而形成培養學生綜合能力的人才培養模式。
參考文獻
[1]麥茂生,呂力.市域新建本科院校應用型本科人才培養模式的構建[J].廣西大學學報:哲學社會科學版,2008,30(11):137-141.
關鍵詞:高分子專業;實驗教學;改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)22-0098-02
長期以來,國內高校高分子材料專業教學偏重理論課,專業實驗課所受重視程度不夠,基本上還是傳統的實驗。針對現存問題,筆者所在高校進行了高分子材料專業實驗教學改革,取得了良好的教學效果。鑒于此,高分子材料本科專業實驗教學改革應著力于以下五個方面。
一、正確認識實驗教學的作用,提高實驗課程在專業培養計劃中的比重
正確認識實驗教學是提高實驗教學效果的基礎。高分子材料專業理論教學與實驗教學這兩個方面相對獨立、相互依存、相互促進。實驗教學與理論教學相比,更具有直觀性、趣味性和連貫性,對于培養學生的動手能力、科學能力和創新能力具有不可替代的作用。實驗教學內容以理論教學內容為基礎,但比理論教學內容更加注重實際,強調動手能力與運用知識的能力。學生通過實驗教學的各個環節,能提高分析問題、解決問題以及創新的能力。由于以往過于強調理論教學,對實驗教學重視不夠,因而高分子材料專業實驗教學課時少,在專業培養計劃中的比重相對較小。為改變這一狀況,本實驗課程新增了60課時用于綜合性實驗教學,另外還新增了課時用于設計性創新性實驗。這樣,高分子材料專業實驗教學課時大幅增加,為保證實驗教學質量打下了基礎。
二、引入開放式實驗教學模式
集中實驗教學有其本身的優點,能在規定的時間內訓練學生的基本實驗操作技能,引導學生形成科學的實驗方法和嚴謹的實驗作風。然而,所有專業實驗都集中開課的話,學生實驗的積極性和主動性難以提高,主觀能動性不能得到很好的調動,不利于創新能力的培養。針對集中實驗的缺點,需要做大幅的改革。在學生接受了一定的集中實驗訓練,具備基本實驗技能之后,新增了綜合性與設計性創新性實驗,以激發主觀能動性,鍛煉學生分析問題解決問題的能力。將該部分專業實驗設置為開放性實驗,學生根據自己的課表選擇實驗時間,預約實驗平臺進行實驗,可提高學生的實驗主動性,也能解決實驗場地與時間難以安排的問題,從而彌補了集中實驗教學的缺陷。
三、補充更新實驗儀器設備,并將科研儀器用于實驗教學
由于全校化學實驗教學的整合,高分子材料專業實驗儀器設備人均占有率下降,并且部分專業實驗教學儀器設備老化。通過申請專項經費,補充更新了實驗教學設備,保證學生能及時開展實驗。同時,針對開展綜合性實驗和設計性創新性實驗,為緩解實驗教學儀器設備的不足,學院測試中心為學生專業實驗提供免費測試分析服務。筆者所在學院測試中心由儀器分析中心和高分子材料加工中心兩部分組成,屬于211工程和985項目投資建設的公共實驗平臺,具有較大的規模,總面積達900平方米,擁有50余臺先進精密的大中型儀器設備,并且高端先進儀器設備還在不斷地引進當中。此外,還有雙螺桿擠出機、注射成型機、開煉機、密煉機和平板壓機等加工設備,面向高分子材料加工研究方向。該中心能為專業實驗教學提供強大的分析測試平臺支撐。學院還動員各課題組參與實驗教學,并可免費使用各課題組自有的儀器設備。
四、對實驗教學各部分內容進行合理組織,分階段進行教學
1.加強基礎實驗,訓練基本實驗技能。高分子材料專業基礎實驗以演示性和驗證性實驗為主,側重于某個反應、某個性能、單一操作的基本訓練,以鞏固和加深對專業基礎理論的理解,培養學生基本實驗操作技能,是養成良好實驗習慣的基本環節。通過這些基礎實驗的訓練,為后續的綜合性實驗和設計性創新型實驗打下了基礎。根據高分子材料三門專業課的內容,可以安排如表1所示的20個基礎實驗,基本涵蓋了高分子化學實驗、高分子物理實驗和高分子材料加工實驗。
2.增加綜合性實驗,提高綜合運用專業知識解決問題的能力。綜合性實驗要求對所學理論知識和基礎實驗知識進行有機融合,去解決比較復雜的實驗問題,其目的是綜合運用專業知識能力去分析和解決問題。綜合性實驗的選題在注重科學性的同時還要兼顧可行性和實用性,難度也要適中,最好能涵蓋高分子化學實驗、高分子物理實驗和高分子材料加工實驗這三部分內容。綜合性實驗要體現多門課程的融合,實驗操作涉及多種實驗技能的運用。在之前專業基本實驗的基礎上,再通過綜合性驗的訓練,讓學生經歷一個循序漸進的提高實驗技能的過程,掌握專業研究的基本方法。高分子材料專業綜合性實驗安排在基礎實驗之后進行,在大學第六個學期開課,綜合性實驗目錄如表2所示。
3.通過設計性創新性實驗提高創新能力。設計性創新性實驗本質上屬于“真刀真槍”的科研工作,共分為兩部分。第一部分是新型高分子材料實驗的設計,訓練學生實驗的構思、設計能力。學生與指導教師互選,共同確定感興趣的研究課題。學生查閱資料,了解課題研究背景與創新性,明確研究目標,提出具體實驗方案。與指導教師討論,修改、確定實驗方案,最后撰寫實驗設計報告。在上述實驗設計訓練的基礎上,可通過學校的PRP(Participation in Research Program)項目,開展創新性實驗工作,這是設計性創新性實驗的第二部分內容。PRP項目是我校專門為本科生開展創新性實驗提供的科研項目,有專門經費支持。通過師生互選,共同申報該類項目,學校批準后實施。PRP項目在老師指導下進課題組實驗室完成,屬于開放式實驗,包括課題立項、開題、中期匯報和結題答辯四個過程。
設計性創新性實驗是實驗教學方式方法的革新。由指導教師提出實驗項目、實驗目的,學生綜合運用專業知識設計實驗方案與具體步驟,在老師指導下完成實驗,最后總結,寫出實驗項目報告。通過設計性創新性實驗的訓練,動手能力、分析與解決問題的能力得到了提高,逐步了解科學研究的思路和方法,全方位地提升學生的創新能力。
五、采用實驗操作與實驗報告并重的評價方式
學生實驗成績的評價是實驗教學的重要環節,也是專業實驗教學改革的重要部分。以往基本上依據實驗報告做評價的方式存在嚴重弊端,需要進行改革。新的實驗成績的評價注重操作、注重過程、注重綜合運用知識的能力。根據實驗教學類型,成績評價有以下三種方式。對于基礎實驗,出勤和實驗預習報告占20%,實驗操作技能及實驗結果占50%,實驗報告占30%。對于綜合性實驗,實驗開題報告占30%,實驗操作技能及實驗結果占50%,實驗報告占20%。對于設計性綜合性實驗,考核成績由實驗總結報告成績和項目答辯的成績組成,分別占60%與40%的比重,強調綜合運用專業知識解決實際問題的能力。
綜上所述,對高分子材料專業實驗教學改革進行上述五個方面的改革實踐,并通過這一系列專業實驗的科學訓練,高分子材料專業學生能熟悉使用常見專業實驗儀器,達到掌握基本的實驗技能和實驗方法,綜合運用專業知識的能力得到加強,分析與解決問題的能力顯著提高,為畢業論文及以后的科研工作打下牢固的基礎。
參考文獻:
[1]卞軍.高分子材料與工程專業基礎實驗教學改革探析――借鑒美國大學理工科實驗教學及管理經驗[J].教育教學論壇,2014,(9):26C28.
[2]韓哲文高分子科學教程[M].第2版.上海:華東理工大學出版社,2011.
關鍵詞:聚合物 成型加工 復合材料 應用型本科院校
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)05(b)-0138-01
聚合物加工工藝是我校復合材料專業的一門重要的必修課程。它的目標是使學生了解從理論上了解影響聚合物性能的因素、成型加工中所需的添加劑、聚合物的結構與性質在成型加工中的變化,熟悉聚合物配方設計方法,掌握聚合物的成型加工方法以及工藝過程,培養獨立分析問題和解決問題的能力[2~5]。在教授的過程中,為了培養學生解決實際高分子材料成型加工中遇到的問題,我校復合材料專業增加了這門課程的實踐和實習的課時,這樣就減少了理論課的課時。我校這門課的課時僅為32課時,比起相應課程傳統的理論課時要少了很多。此外,我校的部分學生來源于職高。這類學生相對的數學和物理的基礎較為薄弱,使他們理解抽象理論較為困難,但是相對實踐能力較強,大部分同學都可以對實際成型加工進行操作。因此,如何上好這門課是這門課程的老師面臨的一大問題。
本文根據筆者闡述在“聚合物成型加工”教學過程中所做的思考和探索。從以下3方面進行課程改革。
1 重視理論基礎,突出從理論到實際的聯系
應用型本科院校的定位是在本科層次上培養有一定的理論基礎和較強實踐能力的應用人才[1]。可見,讓學生們知其然和知其所以然同樣重要。因此,要重視基礎理論的教學。除了物理化學、高分子物理、有機化學、高分子化學等專業基礎課是聚合物加工工藝的理論基礎以外,加工技術本身也有一定的理論基礎。而這些理論本身存在著內容分散化、概念抽象化、理論半經驗化等特點。這就又增加了教學的難度。由于學生已具備初步的實踐技能與知識,讓學生通過已有的知識和技能來理解所學習的理論是一種很好的教學方式。因此,在課程教學中,理論的講解亦是十分重要的,并且不單是理論的獨立講解,更重要的是建立從理論到實踐的關系。
聚合物加工工藝是采用各種成型加工設備,通過諸如混合、塑化、成型等手段將高分子原料轉變為塑料或橡膠制品的過程。這里包含了兩層意思:一是加工,是原料從固態變為可流動的狀態的過程;二是成型,是物料從流動狀態固化的過程。由此可見,聚合物的這些變化是聚合物加工工藝的主線。根據這個主線可以將課程的理論基礎分解為三個部分:(1)發生了那些變化;(2)為什么會發生變化;(3)如何發生變化。通過課程分解使這門課程的理論知識系統化,從而教給學生的加工過程中的實質性問題。
2 統籌管理相關課程的實踐教學體系
聚合物加工工藝是針對實際工程技術的一門課程[5]。因此,理論與實踐相結合顯得十分必要。對于實踐性較強的課程,實驗課的開設尤為重要。此外,此課程與高分子材料、復合材料等課程都有一定的相關度,部分內容有一定的重疊。因此在教學中,要充分考慮課程間的聯系。因此,我們對實驗教學進行了系統性的整合,建立了課程間的聯系。
2.1 設立專門的實驗課程
經過調查分析,我們發現高分子材料課程的部分實驗也涉及某種特定材料的成型加工,而復合材料的部分實驗設計幾種不同材料間的共混與復配,并且各實驗是獨立的。經過實驗,學生掌握的只是某種儀器設備的使用或材料生產的某個步驟,而對高分子材料的生產加工沒有系統的了解。所以,我們現將這幾門課的實驗全部分離,設立專門的實驗課程,并將其設計成系統性實驗。實驗總體分為三大部分:(1)材料的共混與復配。主要的實驗內容涉及高分子共混設備如開煉機、密煉機、擠出機等儀器的使用,高分子材料與添加劑的混合與復配;(2)材料的成型與后處理。主要的實驗內容涉及將復配好的物料通過模壓成型、注塑成型、壓延等手段將單一的材料或復合材料制成成品;(3)成品的性能檢測。
2.2 建立校外實習基地
為了讓學生了解實際的生產過程,現場的實習十分必要。我校復合材料專業本著立足南京、服務南京的思想與南京市多家復合材料生產單位如肯特、滬江、海之美等建立了合作關系,使我校的學生有了多個教學實踐基地。學生在實習基地切身體會高分子的加工過程,通過認知實習、生產實習和畢業設計等方式進入生產的第一線,從而更深刻的理解和了解聚合物加工的理論和工藝。
3 改變考核方法
正如前所述,聚合物加工工藝的這門課程分為理論和實踐兩大部分。這兩部分教學內容存在很大的差異,就使得其教學方法必要多樣化。與此相適應的考核方式也應該多樣化。因此,在教學改革過程中,要針對不同教學內容和不同的教學方法,采用不同的考核方式。
對于理論部分的內容可以考試的方法進行考核,考察學生對理論的理解和掌握程度。對于實際的成型加工部分如擠出成型、模壓成型、注射成型等,考核內容除了理論內容外,增加部分來源于聚合物生產廠家的實際問題,主要考察學生解決實際問題的能力,采用讓學生自己查資料、做方案、集中討論的方式進行考核。
4 結語
聚合物加工工藝是復合材料專業的一門重要的專業課,通過重視理論基礎、突出從理論到實際的聯系,強加強課程間的聯系、建立系統的實踐教學體系,改變考核方法等措施讓學生在理解和掌握高分子成型加工的專業知識和基本技能。
參考文獻
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[3]周達飛.高分子材料成型加工[M].北京:中國輕工業出版社,2009:1-2.
關鍵詞: 涂料課程教學內容方法
涂料是一種精細化工產品,具有裝飾、保護、標志和賦予物體其它功能的作用,與國民經濟的發展、人民生活水平的提高、國家高科技和軍事技術的發展有密切的關系,從某種意義上說涂料工業的發展水平是國家現代化的標志之一。隨著高分子材料和科學的迅速發展,涂料的主要原料逐步由天然樹脂改成人工合成樹脂。涂料課程是建立在高分子化學、有機化學、無機化學、膠體化學、表面化學與表面物理、流變學、材料力學、腐蝕、粘結、微生物學、光學和顏色學科基礎上的一門綜合性學科[1],但不是這些學科的簡單加和,而有自身理論。隨著國內涂料工業的快速發展,涂料行業需要大量高層次產品開發和科學研究人員,為滿足涂料行業的這種要求,國內許多高校的高分子材料專業、化工專業和應用化學專業相繼開設了涂料課程。然而,由于開設時間不長、可用的教材很少、內容多、課時少,教師難以在短時間內將涂料行業所需的內容講深、講透。為使學生走向工作崗位后盡快熟悉行業特點,成為行家里手,涂料課程的本科教學內容和教學方法的設計就是必須考慮的首要問題。為此,筆者結合多年從事涂料課程教學與科研的經驗,并結合涂料課程的特點,作了一些探討。
一、特點及重要性
涂料是高分子合成的五大材料之一,涂料課程是高分子材料專業課之一,是一門理論性、實踐性很強的課程,涉及高分子化學、高分子物理、有機化學、無機化學、分析化學、光學、流變學、界面學、顏料學、工藝學和計算機等多學科高度交叉綜合的科學,但是它不是這些學科的簡單加和,而是有自身的理論。如涂料用樹脂的分子設計與合成理論、溶解理論、成膜和固化理論、顏料分散理論、配方原理及其評價方法理論、流動與流變理論、施工工藝、分析測試方法和手段等[2]。由于不同涂料品種施工方法各異,同樣的涂料品種在不同的底材上使用,其底材的處理方法和施工要求不同,因此,需要根據使用底材和性能要求選擇相應的涂料品種和合理的施工方案。
總體來說,涂料學科有如下特點:內容繁雜、涉及學科眾多,實際應用面廣。涂料科學對建筑、汽車、飛機、家電、造紙、印刷等行業中的有關研究等均具有重要意義。
二、教學內容
在涂料課程的教學中,教師應既保證一定廣度,又保證一定深度、新度,遵循基本理論與生產實踐相結合,材料宏觀性質與微觀結構分析結合,唯象性討論與數學分析結合的原則,少而精地設置內容。在教學內容上,教師對復雜的、深奧的知識點的講解應盡可能地簡單化和具體化,利用聯系發展觀,對大量的知識點盡可能地進行聯系和統一,使學生迅速并全面地掌握涂料的基礎知識,減輕學生的學習負擔;引入學科前沿。近年來高分子科學發展迅猛,每年都有大量學術,傳道、授業、解惑的教師必須緊跟學科發展趨勢,超越課本,在授課時穿插新進展。根據課程特點及重要性,結合高分子材料專業學生學習涂料課程的教學時間安排,教師在教學中應該重點講授以下內容:
1.涂料概述
主要介紹涂料的概念、組成、作用、分類、發展概況和發展趨勢,使學生掌握涂料和油漆的基本概念、分類和作用,了解涂料的發展歷史和面臨的挑戰,懂得涂料的發展趨勢和方向,激發學生對涂料的興趣,投身于涂料行業中,為以后進行涂料的科學研究打下基礎。
2.合成樹脂及其在涂料中的應用
涂料用合成樹脂也就是成膜物,是涂料中的最重要成分,對涂料的性能起著主要作用。本章重點介紹在涂料工業中使用量大面廣的合成樹脂,如醇酸樹脂、氨基樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂和聚氨酯樹脂等品種,特別是醇酸樹脂,因為它幾乎可以用在所有的涂料品種之中,要掌握它們的組成、合成原理、制備方法、性能和用途等。這是高分子材料專業學生學習涂料課程的優勢,因為這些內容在高分子化學、聚合物基復合材料、高分子合成等其它課程中也有簡單介紹,但具有不同的側重點,應講清講透,這是提高涂料性能的關鍵所在。
3.溶劑和溶解理論
溶劑用于溶解成膜樹脂,涂料在成膜后,溶劑基本上全部揮發到大氣中去,其中溶劑包含有機溶劑和水,由于有機溶劑對人體和環境都有很大的危害,因此應盡量減少有機溶劑的使用。在涂料課程的教學中,教師應使學生掌握溶劑的類型、溶解性、毒性、揮發性,學會根據溶解理論選用溶劑或混合溶劑改善涂料性能,了解它對環境和人類的危害,盡量使用無毒無害的有機溶劑,或使用高固體份涂料、水性涂料和粉末涂料,開發綠色環保涂料,減少溶劑對環境和人類的危害。
4.顏料及分散理論
顏料和填料賦予涂料所需要的顏色、遮蓋底材,改變涂料的流變性能,降低成本。如何使之在涂料中穩定分散是教學的重點。
5.涂料的成膜理論
包括涂料施工在被涂物件表面和使其形成固態的連續的涂膜兩個過程。主要講授涂料常見的幾種施工方法,如刷涂、噴涂、浸涂和靜電噴涂,也介紹各種材料的表面處理方法。學生通過教學能明白“三分涂料,七分施工”的道理,懂得涂料施工的重要性,掌握溶劑性涂料和乳膠漆成膜的原理。
6.涂料的性能評價
本章主要學習涂料的力學性能及其涂膜性能的檢測方法,包括涂料的原始狀態、貯存性能、施工性能、成膜性能、機械性能、粘結性能、戶外耐久性等。懂得涂料檢測的特點是以物理檢測為主、以漆膜質量檢驗為主,學會使用各種涂料檢測設備。
三、教學方法
教學過程中采取怎樣的教學方法,應視課程性質、特點和內容來定。教改目的就是改革和優化教學模式,按不同教學內容采取相應手段和方法,來提高教學質量、減輕學習負擔、培養學生綜合能力。
1.教師引導
教師是教學改革的主體,充分發揮教師的主導作用是教改成功的關鍵。為讓學生能進行課程銜接及為課后自學鋪墊,每次課開始時應對上節課內容簡單回顧,以勾起學生的記憶,結束時對下次課內容提要,以有利于學生自學。另外,學生在課堂上有發言的欲望,如能正確引導,增加學生討論環節,能夠起到很好的效果,提高學生學習的興趣,但限于教學內容和學時的矛盾,往往無法展開。
2.理論聯系實際
涂料是一門理論性和應用性都很強的交叉學科,理論知識比較晦澀,必須與實際結合才能使學得的知識深化和牢固,也才能引起學生的興趣。在理論基礎的學習過程中,學生往往感覺內容艱深,興趣不大,而當與實際背景結合,目前,涂料行業快速發展,油漆和涂料廠遍地開花,學生可以去涂料生產廠和使用部門參觀和學習,學習涂料生產方法和檢測方法,了解生產設備和檢測儀器設備,知道施工方法與涂裝的產品。特別是與當前比較熱的汽車、航天、生物、軍事等結合時,學生往往很有興致,注意力高度集中,因此將理論知識寓于合適的實際背景中進行講授,效果明顯。
3.采用多媒體教學[3]
教師無法強迫學生學習,只能指導學生學習,在教學過程中起引導作用。多媒體教學手段是將文字、聲音、圖象、動畫等集合在一起通過課堂教學來實施,通過多種方式來刺激學生的感官,促進學生開展記憶、思考、探討等活動,使教學內容從單調的文字形式轉變為多種生動的形式,將枯燥乏味的理論知識變得直觀、形象,使學生更易理解所學內容。多媒體教學通過聲像可以刺激學生的好奇心,突出重點,有利于學生掌握知識點,還可以加大信息量,減少板書量,在有限的課時內講授更多知識,同時可以將可將涂料生產設備、檢測設備、施工設備和涂裝后的工件等在屏幕上展現,將過程以動畫展示,彌補語言的障礙,加深學生自己的理解,而不是領悟教師的理解。教師應利用網絡對教學內容適時更新,做到教學與科研的互動,多引用與課程有關的實例,增加了教學內容,加強學生對書本知識的掌握。
4.課堂教學與課后自學相結合
由于教學時數有限,為在有限的時間內使學生學到更多的涂料知識,教師除摒棄傳統板書,采用多媒體對基礎理論等重要內容進行課堂授課外,也可發揮學生主觀能動性,結合目前已出版的涂料書籍和研究論文,有選擇地引導學生自學一些應用及發展前沿的內容,以作為課堂教學內容的補充,使學生加深理解。
5.開設實驗課
為加深學生對涂料理論的理解,在教學過程中教師應配合開設實驗課。一般應開設的實驗課有醇酸樹脂的制備、苯丙乳液聚合、乳膠漆的制造、涂料性能檢測等,通過實驗,訓練學生進行涂料生產和科學研究的方法,培養學生的動手能力、分析和解決問題的能力。
四、結語
涂料行業快速發展,已滲透到科學技術各個領域和日常生活各個角落,科技含量越來越高,需要大批高層次的掌握涂料的科研和技術人員,這對高分子材料專業的畢業生提出了新要求,我們要積極適應這種要求。改革現有的涂料教學內容,改進教學方法,為涂料行業培養合格的人才,促進涂料行業的快速發展。
參考文獻:
[1]洪嘯吟,馮漢保.涂料化學[M].北京:科學出版社,2001.
[2]武利民.涂料技術基礎[M].北京:化學工業出版社,2007.
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。考核的視角不僅注重結果,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。
相比基礎性實驗,綜合性實驗的設置和開展對學生各課程知識的掌握在廣度和深度上均提出了更高的要求,也使得學生能夠對分屬于不同課程的知識點有了更為深刻的認識,通過相互對比和驗證,有助于專業知識的全面掌握和理解。但鑒于實驗開展仍然遵循著學生預習、老師講授、動手操作和課后交報告的傳統模式,雖然實驗指導老師針對實驗可以設計不同的反應歷程,讓不同組別的學生獲得迥異的結果,但實驗結論的預測性很強,一些意外問題的發生也會在指導教師的預料之中,并能夠很快給出解決方案,這對于提升學生在主觀能動學習能力的效果很有限。另外,本校開展的高分子實驗在內容的編排上還存在著較為明顯的學科界限,還不能完全融合高分子化學、高分子物理和高分子成型加工原理等課程內容,因此很有必要開設具有創新型的研究型實驗課程。
2實驗開設時機
鑒于此類研究型實驗的開展往往需要比較集中的時間段,高分子材料教研室經過多次商討,確定本實驗的學時為90學時(30學時/周×3周),將主要的實驗內容集中安排在大四上學期的最后3周內完成。此時,一方面學生已經完成了所有的理論課程的學生和各類基礎實驗的訓練,為本實驗的開展提供了先決條件;其次,在此時間段有關校園招聘活動也會告一段落,可以保證學生有充足的時間和精力完成實驗;最后,此次實驗訓練也為下一學期的本科畢業設計(論文)的開展提供一次很好的預演,能夠有效地消除學生對畢業設計(論文)的恐慌和迷茫心理。
3實驗內容的優化設計
根據王新平等[5]的觀點,創新型實驗必須具有實驗結果的不確定性和探索性、實驗設計程序的自主性和開放性,以及實驗過程的可行性和可操縱性等基本要素。因而,這類實驗的開展必然會對實驗人員(包括指導教師和學生)、實驗設備和場地等諸多方面提出了更高的要求。根據創新型實驗內容設計的三點原則[5]和本專業教研室老師的科研情況,教研室選擇了“導電性高分子材料的制備及其應用”這一開放性較強的實驗。通過多方面的探討和論證,我們嘗試設計了一個以摻雜聚苯胺的合成、表征及其在聚丙烯和天然橡膠中的應用為主線的研究型實驗,實驗內容和所需基本學時安排如下:(1)學生分組,布置實驗的側重方向(一組在聚丙烯中的應用,一組在天然橡膠中的應用),安排相關文獻的查詢和閱讀,著重了解聚苯胺的特性和合成方法、聚丙烯和天然橡膠的性能和加工特性,溫習有關設備的操作和安全注意事項(30學時)。(2)根據分組,學生在老師的指導下搭建實驗平臺,進行聚苯胺的合成,分別采用化學氧化聚合法、乳液聚合法、微乳液聚合法和分散聚合法制得一系列經過質子酸或無機酸摻雜改性的聚苯胺,經純化干燥后備用(30學時)。(3)用高阻計測試聚苯胺的電導率,X射線衍射儀分析產物的物相結構,紅外光譜儀觀察產物的特征官能團,并在掃描電鏡下觀察產物的形貌,并比較不同組別間所得聚苯胺產物在性能和外觀上的異同(15學時)。(4)各組同學在制得合格的聚苯胺后,按照預先選定的應用方向,分別添加到聚丙烯或天然橡膠中制成復合材料,前者在雙螺桿擠出機中完成,而后者在雙輥開煉機和平板硫化機中進行。(30學時)(5)將所得復合材料進行標準化制樣后,分別用萬能電子試驗機、擺錘式沖擊試驗機和高阻計測試復合材料的拉伸性能、沖擊韌性和電導率隨聚苯胺添加量的變化規律并記錄實驗結果;用掃描電鏡觀察復合材料斷面形貌,分析破壞機制,探討材料的強度和韌性變化的機理(15學時)。(6)學生整理數據,并撰寫實驗報告。報告要求參照本科畢業論文的模板和格式,須包括引言、實驗過程、結果與討論、結論和參考文獻等主要部分(30學時)。其中(1)和(6)要求學生利用課余時間分別在實驗周的前后一周內完成,不占用實驗周的學時。在整個實驗進行過程中,如因出現不可抗力或意外情況導致實驗進展不順利,可通過與實驗室管理人員協調,利用周六和周日的時間進行彌補,以保證學生有充足的實驗時間。通過這樣一個研究型實驗的設計和內容編排,不但使學生能夠將有機化學、高分子化學、高分子物理、高分子成型加工原理以及材料現代測試與分析技術等課程中散落的知識點進行有機串聯,還同時大大增強了學生對高分子材料從合成、表征到應用的整體認識。在實驗過程出現不可預料的事件時,合理引導學生利用理論知識去分析問題,并通過查找資料尋求解決問題的方法,有力地推動了學生在理論知識和實踐應用方面的融會貫通,極大地提升了學生的主觀能動性。
4實驗課程考核
本實驗的考核采用過程管理與結果考核并用的模式,主要分為以下三個方面:(1)學生實驗表現(40%):指導教師觀察并記錄學生在實驗中的表現,包括實驗時間的合理安排、實驗平臺的正確搭建、實驗藥品和原料的適用和管理,以及意外情況出現時的應對措施等。(2)綜合報告撰寫(40%):要求每一位學生在查閱文獻和整理資料的基礎上,獨立分析實驗數據,撰寫一份符合要求的實驗報告。(3)教師提問考核(20%):學生提交報告期間,指導教師根據報告內容進行提問,考核學生對實驗過程和報告內容的熟悉程度,同時考察學生在實驗數據分析中的邏輯性,進一步深化學生對實驗的印象,達到初步培養學生科研素質的目的。
5結語與展望