摘要:專業必修課是高等師范高校課程設置的重要組成部份,目的在于迸發中學生的學習積極性、主動性和獨立性,擴寬中學生的知識面,因而專業必修課的開辦對于筑牢中學生的專業基礎,提升中學生的專業能力,提高就業競爭力意義重大。《高分子化學》是師范高校物理類專業的一門專業必修課,主要講授高分子物質的結構和性能,包括高分子的鏈結構、聚集態結構、高分子氨水、聚合物的熱學性質、流變性質、熱、電和光學性能等。課程內容多、概念多、數學推論多,教學面臨嚴峻的挑戰。在學時少、內容多、理論性強且具象難理解的情況下,從教學內容、教學手段、教學方式、實驗教學等多方面進行變革與探求,捉住課程的教學主線,融合多種教學方式,引導中學生積極思索,啟發中學生創新思維,提升教學質量。
關鍵詞:高分子化學;必修課;教學變革;創新
0序言
隨著高分子科學與技術不斷發展,高分子材料制品應用在生活、生產的各個領域中,成為一個重要的學科門類[1]。《高分子化學》是高分子材料、材料物理等專業及相關專業大專生的一門重要的專業基礎課或則必修課。《高分子化學》主要圍繞高分子物質的結構和性能以及兩者之間的互相關系,包括高分子的鏈結構、聚集態結構、高分子氨水、聚合物的熱學性質、流變性質、熱、電和光學性能等展開討論。課程內容多、概念多、數學推論多,教學面臨嚴峻的挑戰。在講授過程中,倘若中學生不能及時消化知識點,時間一長會認為區分不清,深奧難懂,興趣銳減,無法達到好的教學療效。基于此,各院校任課班主任針對自身中學特色和專業方向,認真思索,積極闡述課程的教學變革與創新,嘗試并施行了多種教學變革舉措,也取得了很大療效[25]。諸如,上海工業大學劉兆麗老師等[6]通過合理安排教學內容,多媒體教學與傳統教學手段相結合,實驗教學與理論教學相結合,課堂教學與課后交流答疑相結合等多種手段提升教學的交互性和生動性,從而調動中學生學習的主動性和積極性;上海石油化工大學的張世杰老師[7]通過結合工程實際對《高分子化學》課堂進行教學變革;南寧科技學院的張煥芝老師[8]覺得通過引入科研內容,可以促使《高分子化學》的教學;南京工程職業技術大學的侯文順老師[9]嘗試了《高分子化學》課程的項目化教學高分子物理實驗第二版,通過以講課班主任為項目委托方,講課班級中學生為項目接受方的工作情景舉辦教學活動,并就項目內容簽訂合同書,借助青年中學生腦子靈活、好奇心強、勇于探求的積極性,調動中學生探求問題、解決問題的自主學習的積極性;南寧師范大學劉括老師等[10]從教學內容、教學手段、教學方式以及實踐教學等方面進行了剖析,提出了一些看法。作為師范高校的一門專業必修課,課程的學習對于中學生把握專業基礎知識及技能有著重要的影響。作者仍然承當《高分子化學》的教學任務,經過幾年的教學實踐,從教學內容、教學手段、教學方式及實驗環節等多個方面進行了相應的變革與探求,取得了較好的教學療效,但受多種誘因的影響,仍存在一些問題值得思索。
1教學現況
作為專業必修課,《高分子化學》面臨的教學現況:1)教學課時少。《高分子化學》在其他高校高分子相關專業中是一門重要的專業基礎課,講課學時多為48~64學時[11]。而在師范高校物理類專業課程設置中,因為中學生培養目標和培養方案的差別,為專業必修課,學時數為30學時。2)教學內容多。高分子化學主要研究高分子材料結構與性能之間的內在聯系及基本規律,課程內容除了囊括高分子物理、有機物理、無機物理、物理物理、統計學和機率學等眾多基礎知識,但是課程大專有名詞多、基本概念多、內容繁雜、關系紛繁、數學推論繁雜等。對于剛才接觸這門課的中學生來說,假如不能及時消化知識點,都會造成區分不清,深奧難懂,因而學習興趣銳減,無法達到好的教學療效[12]。3)授課時間提早。專業必修課的開辦通常安排在大五年級,此時中學生面臨著考研和就業的雙重壓力,再加上中學生對專業必修課的注重程度普遍不如專業選修課,存在著“混學分”的思想,因而怎么降低中學生學習的興趣,提升教學療效,值得深思和研究。
2教學變革
2.1教學內容的梳理整合
高分子化學主要研究高分子材料的結構與性能,其研究的對象是高分子,因而,教學內容緊緊圍繞“分子量大”帶來的一系列特殊結構和性能進行梳理。諸如,分子量大使得高分子材料只有固態和液態而沒有氣態;分子量大造成的不均一性;分子量大使得分子運動單元具有多重性;分子量大使得分子運動具有粘彈性;分子量大使得氨水和熔融的黏度大,具有非牛頓流體的特點;分子量大使得高分子材料具有硬度、硬度等熱學性能;等等。捉住“大”這條教學主線展開講解,從最小的結構單元擴充至整個分子,再到集聚態結構;從熱學性能擴充至熱性能、電性能、光學性能等,結構和性能之間則通過分子運動來實現。專業必修課的教學本意是實現中學生“選我所愛,愛我所選”,迸發中學生的學習積極性、主動性和獨立性,擴寬中學生的知識面,提高中學生社會適應能力[13]。針對《高分子化學》課時少、內容多的情況下,將公式的推論過程納入選學內容,加強公式的內涵和應用。據悉,對于中學生無法理解和把握的知識點采用短詞短語記憶法。諸如,中學生已學習了有機物理課程,對結構單元以及整個分子結構的理解相對容易,但對于集聚態結構中的晶態、非晶態結構等相對難懂,因為此前學習的課程中涉及的集聚態內容不多,因而,在述說時與小分子的晶態和非晶態結構對比講解,總結出“兩句話,八個字”,即共聚物的晶態比小分子的晶態無序得多,簡化為“序中有亂”;共聚物的非晶態比小分子的非晶態有序的多,簡化為“亂中有序”,高度概括出了高分子的晶態結構和非晶態結構特點,中學生容易理解,更加深了記憶。
2.2教學手段的豐富多彩
《高分子化學》中有許多具象的理論知識,僅依賴板書無法完全展示教學內容,班主任講解時常常費神吃力,中學生理解困難[14];利用多媒體教學,融合文字、圖形、聲音、動畫、影像等多種信息,形象、生動地展示出不容易講清楚或無法理解的內容,達到了挺好地教學療效[15]。這些多媒體教學手段,除了減小了教學信息量,也促使無法講解的內容更直觀、形象。諸如,述說鏈段和柔性一節,因為涉及分子的內旋轉運動,非常是隨著碳鏈下降的內旋轉過程,中學生不易想像和理解,通過動漫演示從一個碳-碳單鍵,到2個碳-碳單鍵,再到3個,4個,……形象地詮釋了碳鏈的下降所對應的內旋轉運動以及鏈的空間運動,之后引入鏈段和蓬松性的概念,再擴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,中學生更容易把握。課堂上,還可以通過班主任或則中學生動手操作進行演示,如述說取向態結構時,讓中學生拉伸打算好的薄膜樣條,對比拉伸前后不同方向的性能差別,理解各向同性和各向異性,并延展到生活中的纖維制品和薄膜制品,將書本上的理論知識過渡到實際生活中的應用,擴寬了中學生的知識面。據悉,利用于現代的通信手段,構建QQ交流群,隨時就中學生提出的各類疑惑進行解答,將課堂學習延續到課下。
2.3教學方式的靈活多樣
教學方式是否得當,對教學療效起著至關重要的作用,防止“一言堂”和“填鴨式”說教,引入豐富多彩的教學方式,使課堂教學愈發開放和融合。諸如,可依照設定的主題進行分組討論,也可以由中學生提出問題進行討論,降低中學生與班主任之間的互動,活躍課堂氛圍,使中學生由被動的想逐步過渡到主動思索,降低中學生的求知欲。據悉,也可以采用講堂、參觀、見習等形式提升中學生學習熱情。雖然高分子化學課程理論性較強,但因為高分子材料應用廣泛,塑膠、橡膠、纖維、涂料、膠粘劑等應用在生活的各個領域,中學生對生活中的高分子材料制品有一定的感知和認知,因而,選取主題討論時最好結合生活應用,像日用塑膠產品上的標記、商品標簽的辨識、長期掛在衣帽勾上的衣物掛鉤處的變型等諸這么類的主題,中學生興趣更濃,互動療效更好[16]。據悉,也可結合中學生實驗中的操作進行互動,比如物理實驗中膠塞打孔導尿的操作,就怎么選擇打孔器進行主題討論,結果發覺,有一部份朋友選擇比插入的玻璃管半徑略粗一點的打孔器,另外一部份朋友選擇半徑相同的打孔器,結合這個問題講解橡膠的粘彈性和擠出物的脹大效應。近些年來,高分子科學發展突飛猛進,新材料新產品不斷涌現,大量學術論文公開發表,任課班主任必須緊隨學科發展前沿,及時傳授新知識、新發展,跟上時代的腳步[17]。據悉,還可以結合自身的科研成果,豐富教學內容。
2.4實驗教學的緊密配合
生動的實驗教學可以活躍理論教學的沉悶氛圍,豐富多彩的實驗內容可以充實單調的理論講授,提升中學生的學習興趣。根據往年教學計劃,第1周即開始理論課,實驗課推遲1周開始,因為實驗囊括整個理論課教學內容,經常出現實驗提早于理論課的現象。雖然實驗指導班主任會講解實驗原理,但受時間限制中學生無法完全理解和把握,致使中學生被動地實驗。等到理論課講解到該內容時,中學生可能因實驗已經結束而一知半解,實驗課和理論課的教學療效均不理想。針對這些現象,任課班主任開課前與實驗老師進行溝通,及時調整實驗項目,甚至可將實驗課推遲幾周開始,防止實驗在前理論在后的現象,增強實驗課和理論課的教學療效。
2.5實踐環節的創新訓練
在講課過程中發覺部份朋友對高分子科學領域有著濃烈的興趣,而課上的時間已無法滿足她們強烈的求知欲和鉆研精神,因而,結合學院生創新創業訓練項目,讓一些學習興趣濃烈的中學生組成科研小組,通過申報學院生創新創業訓練項目,獲得經費支持,進行科研實訓活動,進一步啟發中學生的創新思維。目前為止,《高分子化學》專業必修課的開辦早已有3年時間,每年均有中學生報考西南師范學院、東北學院等中學的高分子相關方向的碩士研究生。2016年科研小組申報的課題“紅外波譜(FTIR)法剖析快餐乳品用塑膠包裝材料的成份及安全評價”獲批北京師范學院學院生創新訓練計劃項目,發表學術論文1篇[18];2017年科研小組申報的課題“氣相色譜-質譜聯用法測定兒童泡沫塑膠中甲丙酯的濃度”獲批江蘇省學院生創新訓練計劃項目支持,目前實驗正在進行中。
3教學反省
《高分子化學》作為師范高校物理類專業的一門專業必修課,雖然學時少、內容多、理論性強、難理解,但在嚴格闡述基本概念的基礎上,抓住結構與性能互相關系這條主線,采用多種教學方式和教學手段,也能增強教與學的互動性,加強實驗環節的教學療效,有助于提升教學質量。但是,在教學過程中仍存在一些值得思索的方面:1)高分子化學屬于交叉學科,涉及物理、數學和化學學知識,對任課班主任的知識水平提出了更高的要求。作為專業必修課的任課班主任,須要勤于研究教學內容,不斷吸納新知識和新方式,積極進行教學變革與創新,將知識傳授到位。2)中學生選課存在盲目性。一方面彰顯在中學生對課程的簡單理解,存在著“想當然”的選課思想,缺少必要的引導;另一方面,中學生常常憑興趣選課,選課分散,沒有與考研、就業相結合,缺乏整體規劃和學業設計。3)學校對專業必修課的注重程度常常高于選修課,致使專業必修課的教學資源、教師配備不足,須要降低專業必修課的教學投入和人才引進,等等。其實,提升專業必修課的教學質量,對實現培養目標起著重要的作用。
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作者:孫秋菊初增澤武士威李娜單位:北京師范學院物理化工大學
