改善高分子材料課程教學(xué)效果的幾點(diǎn)措施

郭明雨

【摘要】本文以高分子材料課程的教學(xué)實(shí)踐為基礎(chǔ)，結(jié)合高分子材料課程自身的特點(diǎn)，分析了上好緒論的重要性、多媒體教學(xué)、互動(dòng)式教學(xué)和高分子材料背后的故事的簡(jiǎn)述等教學(xué)手段，對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、改善教學(xué)效果的作用。

【關(guān)鍵詞】高分子材料 教學(xué)實(shí)踐 多媒體教學(xué) 互動(dòng)式教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）01-0215-02

高分子材料已成為人類社會(huì)衣、食、住、行等各個(gè)方面所不可或缺的材料，同時(shí)也在信息技術(shù)、生物技術(shù)、國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。[1]高分子材料課程是建立在高分子化學(xué)和高分子物理兩門課程的基礎(chǔ)之上，并與其它多門專業(yè)課程相交叉的綜合性課程。[2]它不僅直接與材料類等專業(yè)的學(xué)生將來從事的工作密切相關(guān)，也擔(dān)負(fù)著為我國(guó)高分子學(xué)科的蓬勃發(fā)展提供興趣濃厚、基礎(chǔ)扎實(shí)的人才儲(chǔ)備的任務(wù)。本文結(jié)合筆者近幾年高分子材料課程教學(xué)中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，擬就如何提高《高分子材料》課程的教學(xué)質(zhì)量和改善教學(xué)效果，談幾點(diǎn)體會(huì)。

一、講好緒論的重要性-“一見鐘情”

心理學(xué)家將人們最初接觸到的信息所形成的印象對(duì)我們以后的行為活動(dòng)和評(píng)價(jià)的影響，稱之為“第一印象效應(yīng)”。[3]有的時(shí)候第一印象真的會(huì)起到?jīng)Q定性的作用，進(jìn)而對(duì)某個(gè)人的心理活動(dòng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。因此，第一堂課緒論部分的內(nèi)容和講授方式至關(guān)重要，如能給聽講學(xué)生留下深刻印象，使其對(duì)高分子材料這門課程“一見鐘情”，充分激發(fā)起學(xué)生的興趣，那以后的講授將會(huì)相對(duì)容易一些。

筆者開堂首先向?qū)W生提出兩個(gè)問題：1）什么是高分子材料？2）我們?yōu)槭裁匆獙W(xué)高分子材料？由于學(xué)過高分子化學(xué)和高分子物理這兩門課程，學(xué)生對(duì)第一個(gè)問題并不陌生?；径贾栏叻肿硬牧现饕鹉z、塑料、纖維、涂料和粘合劑五大類。針對(duì)學(xué)生的回答，筆者會(huì)進(jìn)一步告訴學(xué)生，隨著近代高分子學(xué)科的發(fā)展，這些傳統(tǒng)的高分子材料已經(jīng)不再傳統(tǒng)，而是開始向功能化、智能化和精細(xì)化方向發(fā)展，[4]并與信息技術(shù)、生物技術(shù)等尖端技術(shù)形結(jié)合，共同推動(dòng)著社會(huì)進(jìn)步。如遇水膨脹橡膠、吸聲橡膠、導(dǎo)電塑料、抗菌塑料、磁性塑料、變色纖維、空調(diào)纖維、保健纖維、發(fā)光涂料、變色涂料和自清潔涂料等。

對(duì)于第二個(gè)問題，筆者緊接著便從衣、食、住、行到電子信息、生物醫(yī)藥、航空航天、軍事等尖端領(lǐng)域，依次結(jié)合實(shí)例簡(jiǎn)述高分子材料的實(shí)際應(yīng)用。如緩釋藥物就是在藥物表面包覆一層淀粉等生物相容性高分子材料；如果沒有輕質(zhì)塑料、橡膠，我們的汽車、飛機(jī)的耗油量將會(huì)增加多少；以及一些高性能纖維、橡膠在火箭、飛機(jī)、裝甲車、防火服、防彈衣和防彈頭盔中的應(yīng)用。這些實(shí)例會(huì)使學(xué)生突然覺得原來身邊常見的高分子材料還有如此神秘的一面，許多的高科技、國(guó)防軍工也離不開高分子材料。課堂氣氛也隨之輕松活躍起來，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣陡然提升。

二、材料的結(jié)構(gòu)-性能-應(yīng)用-高分子材料課程的主線

有了良好的第一印象，還要告訴學(xué)生怎么來學(xué)習(xí)這門課。筆者會(huì)告訴學(xué)生不同的高分子材料性能千差萬別，即使同一種高分子材料利用不同的合成、加工方法，也可以體現(xiàn)出巨大的差異。如普通的聚乙烯大都用做薄膜、板材、管材等，而超高分子量的聚乙烯卻可以用來做防彈衣；有的塑料可以回收利用，有的卻不能；普通的衣服很容易著火，而芳綸1313則可以用作防火服等等。也就是說高分子材料最終的應(yīng)用取決于其物理、化學(xué)和機(jī)械性能，這些性能又取決于材料本身的分子結(jié)構(gòu)與聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。高分子材料這門課程的內(nèi)容就是圍繞結(jié)構(gòu)-性能-應(yīng)用這條主線展開的。[5]知道其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，就可推測(cè)、比較其大概性能，了解了其性能就大概知道其主要應(yīng)用領(lǐng)域。每一大類或要求學(xué)生掌握的有代表性的具體高分子材料，我們都會(huì)先從其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)入手，然后來講其相應(yīng)性能，最后是其對(duì)應(yīng)應(yīng)用。反過來，其實(shí)也可以由其應(yīng)用領(lǐng)域來倒推其大概的性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。知道了這種環(huán)環(huán)相扣的關(guān)聯(lián)，學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握起來就會(huì)簡(jiǎn)單許多。

三、充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，建立生動(dòng)形象的多媒體課件

多媒體技術(shù)是集多種信息化技術(shù)為一體的綜合性現(xiàn)代化教學(xué)手段，可以達(dá)到圖文并茂、動(dòng)靜結(jié)合、聲像俱全、形式多樣的教學(xué)效果。[6]對(duì)于諸多日常生活中常見的高分子材料，通過一些簡(jiǎn)單的圖片學(xué)生就會(huì)與課程內(nèi)容對(duì)應(yīng)起來。但對(duì)于一些高分子材料的加工方法和特種高分子材料的特殊用途，理解甚至想象起來卻有一定的困難。這時(shí)，生動(dòng)形象的精美圖片、動(dòng)畫和短影片就可充分發(fā)揮其作用，簡(jiǎn)化、加深學(xué)生的理解和記憶。因此，在講到高分子材料的常用加工成型方法的時(shí)候，筆者會(huì)通過動(dòng)畫和影片向?qū)W生講解常用的塑料瓶、橡膠鞋、管材、板材和棒材是怎么造出來的；講到錦綸纖維的時(shí)候，會(huì)向?qū)W生展示1945年12月份，寒冷的早晨，紐約街頭成百上千的女士排隊(duì)購(gòu)買尼龍襪的照片，其場(chǎng)面絕不亞于現(xiàn)在“果粉”們排隊(duì)購(gòu)買蘋果平板電腦和手機(jī)的場(chǎng)景；講到可做防火服的芳綸1313的時(shí)候，筆者會(huì)向?qū)W生放映杜邦公司網(wǎng)頁上的芳綸1313制作的衣服與棉布衣服的震撼點(diǎn)燃對(duì)比影片；講到芳綸1414的時(shí)候，會(huì)向?qū)W生展示網(wǎng)上下載的不同威力的手槍射擊多層芳綸1414布的影片；講到棉纖維的時(shí)候，會(huì)向?qū)W生放映中國(guó)農(nóng)林衛(wèi)視網(wǎng)上的彩色棉花的短影片等等。但是，任何事物都具有兩面性，多媒體技術(shù)使用得當(dāng)，不僅可以使教學(xué)形式變得活潑新穎、直觀形象，還可以吸引學(xué)生的注意力，明顯提高教學(xué)效果；但如果使用不當(dāng)，則適得其反，會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生厭倦，甚至反感。[8]

四、書本知識(shí)與實(shí)際生活的緊密聯(lián)系

高分子材料與我們的實(shí)際生活聯(lián)系非常緊密，抓住這個(gè)特點(diǎn)，可以讓學(xué)生充分體會(huì)到本課程“學(xué)以致用”鮮明特征，激發(fā)學(xué)生學(xué)好本課程的志趣。但目前的高分子材料教材仍更偏重于材料的結(jié)構(gòu)與性能的理論講解，而對(duì)于其實(shí)際應(yīng)用，往往僅用一些簡(jiǎn)短的文字描述，對(duì)學(xué)生來說仍較枯燥難記。為此，筆者在講每一種高分子材料的應(yīng)用的時(shí)候，會(huì)配一些生動(dòng)的圖片，加深學(xué)生的印象。同時(shí)，也會(huì)介紹一些書本上沒有，但實(shí)際生活中隨處可見的應(yīng)用和一些新興的應(yīng)用實(shí)例。如在講通用塑料一章的時(shí)候，筆者會(huì)向?qū)W生展示現(xiàn)實(shí)生活中的礦泉水瓶、各種塑料瓶、塑料袋上的“身份證”-由帶三個(gè)箭頭的等邊三角形、數(shù)字代號(hào)和英文縮寫代碼組成的標(biāo)識(shí)。告訴他們這些內(nèi)容分別代表什么含義，為何會(huì)有不同的用途，怎樣正確使用，并提醒其平時(shí)生活中多留意；講解到密胺樹脂（三聚氰胺甲醛樹脂）的時(shí)候，會(huì)向其展示生活中由該樹脂制作的各種仿瓷餐具，告訴他們?cè)鯓邮褂煤蜋z驗(yàn)家中的仿瓷餐具是否合格、安全；講到尼龍的時(shí)候，會(huì)向他們簡(jiǎn)單介紹一下當(dāng)今社會(huì)宣稱的高科技雙眼皮-“高分子雙眼皮”，其實(shí)只不過是在眼皮上埋了一根尼龍線而已；我們每天帶的樹脂鏡片，大多是聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯為基體的塑料；水族館的水族箱和常見的魚缸也是由聚甲基丙烯酸甲酯為基體的塑料做成的；所謂的可吸收手術(shù)縫合線（無需拆線）其實(shí)就是一些可生物降解的、具有良好生物相容性的高分子材料；[6]腎透析用的半透膜多是由高分子（如聚丙烯腈、聚乙烯醇等）中空纖維制成的等等。同時(shí)，在講解這些應(yīng)用的時(shí)候，筆者也會(huì)誘導(dǎo)學(xué)生由該材料的應(yīng)用來推測(cè)其應(yīng)具備的性能，再將這些性能與其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)應(yīng)起來。這樣既可讓學(xué)生感受到高分子材料與實(shí)際生活的密切關(guān)聯(lián)性，又進(jìn)一步鞏固了課本上的有關(guān)結(jié)構(gòu)與性能的理論知識(shí)。

五、學(xué)生參與的互動(dòng)式教學(xué)

一門課程要取得好的教學(xué)效果，只有老師的精彩講解還不夠，還難免有一些學(xué)生走神、甚至打瞌睡。因此，還要想辦法讓學(xué)生參與進(jìn)來，時(shí)不時(shí)的將其由被動(dòng)的聽講者、接受者變?yōu)閱栴}的解答者、講解者和提問者。

為此，在講較枯燥的理論知識(shí)的時(shí)候，筆者更多采用提問式教學(xué)法，以提高學(xué)生的警惕性，使其充分集中注意力。但教師運(yùn)用這種方法的時(shí)候，也要注意提問的隨機(jī)性，并以鼓勵(lì)、誘導(dǎo)為主，避免挫傷學(xué)生的自尊心和積極性。此外，作為平時(shí)作業(yè)之一，筆者要求每位學(xué)生期末時(shí)，提交一篇小論文。讓學(xué)生自選教材內(nèi)或教材中沒有講到一種高分子材料，從其結(jié)構(gòu)-性能的角度出發(fā)，來講述其應(yīng)用，尤其是教材上沒有的尖端技術(shù)或新的應(yīng)用領(lǐng)域，或者根據(jù)材料的性能，發(fā)揮自己的想象力，為其量身定做一些將來可能的應(yīng)用。還有，筆者會(huì)留出幾節(jié)課的時(shí)間，讓學(xué)生自由結(jié)合，分成幾個(gè)小組，分別就功能高分子材料的幾個(gè)小主題，自己搜集材料，制作PPT，向其他同學(xué)講解、答疑。給學(xué)生向其他同學(xué)展示自己的機(jī)會(huì)，體會(huì)備課、查資料、組織材料的過程及上講臺(tái)講課的感覺。學(xué)生講完后，筆者會(huì)根據(jù)學(xué)生的講解和問答，進(jìn)行補(bǔ)充完善，或者對(duì)其PPT制作、內(nèi)容編排、肢體語言、表情、語調(diào)等給予適當(dāng)指導(dǎo)。通過這些互動(dòng)式教學(xué)手段，讓學(xué)生主動(dòng)參與進(jìn)來，常常會(huì)增加學(xué)生的“主人翁”意識(shí)，了解一些講課、作報(bào)告的簡(jiǎn)單技巧，學(xué)習(xí)興趣和積極性大大提高。

六、高分子材料發(fā)明使用背后的故事

我們現(xiàn)實(shí)生活中的每一種高分子材料，都經(jīng)歷過實(shí)驗(yàn)室的發(fā)現(xiàn)、設(shè)計(jì)與合成優(yōu)化到工業(yè)化生產(chǎn)，最終深入到人們?nèi)粘Ｉ畹倪^程。很多高分子材料的這一過程往往伴隨著多或少的曲折甚至離奇的小故事。如貝克蘭（Baekeland，Leo Hendrik）因發(fā)明酚醛樹脂被稱為“塑料之父”，且賺取巨大的經(jīng)濟(jì)利益，位居科學(xué)和商界兩類名人堂。而這一切只是因?yàn)樗绕溆?guó)同行詹姆斯·斯溫伯恩爵士早一天遞交專利申請(qǐng)。告訴學(xué)生一項(xiàng)科學(xué)研究的知識(shí)產(chǎn)權(quán)的及時(shí)性和重要性。講到尼龍的時(shí)候，筆者不僅會(huì)講其發(fā)明人卡羅瑟斯（Wallace Hume Carothers）對(duì)逐步聚合理論及整個(gè)塑料工業(yè)的巨大貢獻(xiàn)，也會(huì)講到他根據(jù)自己的研究經(jīng)驗(yàn)得出的聚酯不適合做纖維的結(jié)論，而放棄了對(duì)聚酯的研究，從而錯(cuò)過如今聚酯纖維這一對(duì)日常生活影響至深的研究領(lǐng)域的憾事。還會(huì)講到其本人對(duì)基礎(chǔ)研究的熱情、執(zhí)著，及其偏執(zhí)的人格最終導(dǎo)致的服氰化鉀自殺而英年早逝的悲劇。告誡學(xué)生，科研需要嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真和適當(dāng)?shù)膱?zhí)著和激情，但生活、生命同樣需要珍惜。聚四氟乙烯的發(fā)明及應(yīng)用可以說充滿了傳奇色彩。其發(fā)明人杜邦公司的普朗克特（Roy J. Plunkett）在1938年4月6日將四氟乙烯收集、儲(chǔ)存于鋼瓶中，準(zhǔn)備用于氟利昂的代用品的研究。可是當(dāng)?shù)诙齑蜷_鋼瓶減壓閥后，卻沒有氣體溢出，將鋼瓶稱量后發(fā)現(xiàn)總質(zhì)量也沒有減少。鋸開鋼瓶后，發(fā)現(xiàn)了大量的白色粉末，這是聚四氟乙烯。普朗克特也因這一發(fā)明而享譽(yù)高分子科學(xué)史冊(cè)，這也啟發(fā)學(xué)生不要輕易放棄、忽視實(shí)驗(yàn)中的一些可疑、反?，F(xiàn)象，這里邊可能蘊(yùn)含著偉大的發(fā)明。而聚四氟乙烯最初是在1942年被美國(guó)軍方秘密用于原子彈的制造，來密封數(shù)公里長(zhǎng)的、腐蝕性極強(qiáng)的六氟化鈾氣體（用于提煉U235）管道。到1954年，一個(gè)喜歡捕魚的法國(guó)工程師利用其低磨阻性，將其涂在漁網(wǎng)上以防繩子粘連。其妻子看到聚四氟乙烯的光滑耐磨的特點(diǎn)后，則希望他試試涂在鍋底，看能否防止煎炒食品時(shí)常出現(xiàn)的燒焦粘糊現(xiàn)象，于是風(fēng)靡世界的“不粘鍋”由此誕生。聚乙烯醇纖維早在1924年的時(shí)候就已被發(fā)現(xiàn)，但一直被其水溶性困擾而沒有找到合適的用途，其相關(guān)研究也一直沒有進(jìn)展。但就是這一遇水溶解的特點(diǎn)，被美軍巧妙地在第二次世界大戰(zhàn)中用于制作鋪設(shè)水雷的降落傘，使水雷落下后傘便溶于海水而不留下痕跡。這些應(yīng)用實(shí)例啟發(fā)學(xué)生，科研成果的轉(zhuǎn)化離不開好奇心的驅(qū)使、對(duì)生活細(xì)致入微的觀察、分析，并充分發(fā)揮想象力，“缺點(diǎn)”放在合適的位置，就是巨大的“優(yōu)勢(shì)”。這些背后的故事，不僅能適當(dāng)調(diào)節(jié)課堂氣氛，增加趣味性，讓學(xué)生了解一些本學(xué)科相關(guān)的歷史知識(shí)，還往往能給那些將來從事科學(xué)研究的學(xué)生提供一些榜樣的激勵(lì)和啟迪，甚至學(xué)習(xí)、生活的啟示。

最后，以上各種教學(xué)手段各有利弊，教師在實(shí)際的教學(xué)過程中，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際授課內(nèi)容、學(xué)生的狀態(tài)，不同的時(shí)間點(diǎn)、章節(jié)、知識(shí)點(diǎn)及客觀條件，通過上述幾種教學(xué)手段的有效融合，最大限度地取得良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]董建華.從高分子化學(xué)與衣食住行到高科技發(fā)展[J].化學(xué)通報(bào)，2011，74（8）：675-682.

[2]陳寶書，欒道成，劉云強(qiáng)，丁士華.高分子材料課程改革探索與實(shí)[J].高等教育研究，2013，30（4）：40-41.

[3]張瑞平.教育管理中的“第一印象”[J].人民教育，2009，（23）：30-31.

[4]黃麗.高分子材料（第二版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010，1-2.

[5]高長(zhǎng)有，葉辰，馬列，毛崢偉，仝維鏨.高分子材料課程的討論與互動(dòng)式教學(xué)[J].高分子通報(bào)，2013，（6）：84-89.

[6]陳陸，王川慶，常洪濤，劉紅英，皇甫和平.對(duì)多媒體教學(xué)方法的認(rèn)識(shí)與實(shí)踐[J].鄭州牧業(yè)工程高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2006，26（3）：66-67.

[7]何理平，吳端生，陳新，曹紅峰.可吸收手術(shù)縫合線的研究進(jìn)展[J].廣東畜牧獸醫(yī)科技，2010，35（2）：44-47

[8]徐世愛.改善分子物理教學(xué)效果的幾點(diǎn)措施[J].化工高等教育，2013，（2）：80-83.