淺談《高分子物理實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)改革

張 林

(營(yíng)口理工學(xué)院，遼寧 營(yíng)口 115000)

高分子物理是一門(mén)理論性極強(qiáng)的課程，同時(shí)又與實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密相連。《高分子物理實(shí)驗(yàn)》是高分子物理這門(mén)學(xué)科的基礎(chǔ)，是高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)課[1-2]。通過(guò)開(kāi)展《高分子物理實(shí)驗(yàn)》一方面可以幫助學(xué)生強(qiáng)化高分子物理方面的理論知識(shí)，進(jìn)一步了解高分子結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，為研究高分子合成、高聚物的結(jié)構(gòu)與性能、高分子加工成型等方面提供一定的理論依據(jù)；另一方面可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉動(dòng)手能力，熟練掌握操作技能和儀器設(shè)備的操作方法，提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度。

由于最初的高分子物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)較低，實(shí)驗(yàn)條件有限，實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊，所開(kāi)設(shè)的高分子物理實(shí)驗(yàn)通常是經(jīng)典的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握最新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和研究手段。顯然，傳統(tǒng)教學(xué)模式與十八大提出的“全面實(shí)施素質(zhì)教育”培養(yǎng)創(chuàng)新人才的教育方針相悖。

為了更好的開(kāi)設(shè)這門(mén)課程，提高教學(xué)質(zhì)量，結(jié)合我校辦學(xué)特色及學(xué)生特點(diǎn)，我們從教學(xué)方式，教學(xué)內(nèi)容，考核制度幾個(gè)方面進(jìn)行改革，且取得了階段性的教學(xué)成果。幫助學(xué)生對(duì)這門(mén)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)從感性認(rèn)識(shí)上升到起理性認(rèn)知。

1 采用多樣化的教學(xué)方式

高分子物理實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)是研究高分子聚合物的結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系和基本規(guī)律[3]。我校開(kāi)設(shè)的高分子物理實(shí)驗(yàn)中,除了溶脹平衡法測(cè)聚合物的交聯(lián)度等少數(shù)實(shí)驗(yàn)外,其余大部分實(shí)驗(yàn)均需依托于大型儀器設(shè)備。但是目前大部分高校處于大型儀器設(shè)備數(shù)量少且實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)有限的狀態(tài)，因此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能實(shí)現(xiàn)每名學(xué)生親身學(xué)習(xí)操作儀器的教學(xué)目標(biāo)。

傳統(tǒng)的《高分子物理實(shí)驗(yàn)》普遍采用“圍觀”的教學(xué)方式，多名學(xué)生將一名老師和一臺(tái)儀器包圍起來(lái)聽(tīng)課。這種“圍觀”教學(xué)方式使得老師無(wú)法全面維持課堂紀(jì)律，易導(dǎo)致學(xué)生注意力分散不能掌握課程內(nèi)容，通常教學(xué)效果不佳[4]。

為此，我校大力提倡使用現(xiàn)代教育技術(shù)如多媒體輔助教學(xué)以吸引學(xué)生注意力提高學(xué)習(xí)興趣來(lái)提高教學(xué)質(zhì)量。

多媒體輔助教學(xué)相對(duì)于“圍觀”教學(xué)方式，其優(yōu)點(diǎn)在于能夠幫助學(xué)生對(duì)儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容建立起直觀認(rèn)識(shí)和全面了解，視頻演示帶來(lái)的真實(shí)感更容易吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是一種靈活、高效的教學(xué)方式。教師可以根據(jù)實(shí)際情況的變化，方便快捷的調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,且不受實(shí)驗(yàn)條件(比如具有一定危險(xiǎn)性，儀器設(shè)備數(shù)量不足或受損)的限制，使學(xué)生及時(shí)了解高分子物理方面相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展, 幫助學(xué)生增長(zhǎng)知識(shí)的同時(shí)也能拓寬眼界[5]。

2 教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)學(xué)科特點(diǎn)，與科研結(jié)果結(jié)合起來(lái)

高分子物理是一門(mén)新興學(xué)科，我們有必要把當(dāng)前的研究進(jìn)展和階段性研究成果在教學(xué)過(guò)程中介紹給學(xué)生。另外，為了幫助學(xué)生將高分子與小分子區(qū)別開(kāi)來(lái)，能夠更加透徹的理解高分子的特性，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上要著重體現(xiàn)學(xué)科特點(diǎn)[6，7]。

2.1 將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容

及時(shí)的把科研成果融入到教學(xué)內(nèi)容中，是有助于培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求的人才，實(shí)現(xiàn)了社會(huì)需求與人才培養(yǎng)的同步發(fā)展[8]。

以往差示掃描量熱法測(cè)聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)全部選用聚乙烯或聚丙烯為樣品，每組學(xué)生得到的DSC曲線幾乎完全相同，以致學(xué)生在結(jié)果分析時(shí)照貓畫(huà)虎互相抄襲。為改變這種現(xiàn)狀，我們挑選相關(guān)教師課題組所合成出的高分子產(chǎn)品為樣品，為了摸索最佳實(shí)驗(yàn)條件，學(xué)生們需查閱文獻(xiàn)了解產(chǎn)品性質(zhì)，分析譜圖找出玻璃化溫度、結(jié)晶溫度及熔融溫度，學(xué)生們參與可整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程，充分發(fā)揮他們的主觀能動(dòng)性，幫助他們更加?jì)故斓恼莆蘸瓦\(yùn)用DSC這門(mén)技術(shù)[9]。

2.2 體現(xiàn)學(xué)科特點(diǎn)

高分子與小分子的區(qū)別在于相對(duì)分子質(zhì)量的不同，通常將相對(duì)分子質(zhì)量高于約1萬(wàn)的稱(chēng)為高分子，相對(duì)分子質(zhì)量低于約1000的稱(chēng)為小分子。較高的相對(duì)分子質(zhì)量決定了高分子化合物具有特殊結(jié)構(gòu)。此外，受儀器設(shè)備數(shù)量的限制，通常以小組的形式完成高分子物理實(shí)驗(yàn)，每個(gè)小組均需按相同的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后依據(jù)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和討論，在一定程度上限制了學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此，在保證實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌_(kāi)出的前提，我們依據(jù)高分子物理學(xué)科特點(diǎn)，對(duì)部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均設(shè)定不同的實(shí)驗(yàn)條件并由各個(gè)小組分別完成。例如在“高聚物熔融指數(shù)的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)中，為了幫助學(xué)生更進(jìn)一步了解高聚物的流動(dòng)性，實(shí)驗(yàn)前讓各個(gè)小組分別設(shè)計(jì)出適用于測(cè)定低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯這四種聚合物熔融指數(shù)的實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后共享實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論。通過(guò)整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程，學(xué)生不僅掌握了熔融指數(shù)儀的操作方法和熔融指數(shù)的測(cè)試方法，而且較為全面地了解不同種類(lèi)高聚物的流動(dòng)特性[10，11]。

3 完善考評(píng)制度

實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)的不同之處在于它不僅講授理論知識(shí)，更注重培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生具備獨(dú)立設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)的能力。因此，實(shí)驗(yàn)考評(píng)應(yīng)貫穿實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整個(gè)過(guò)程，對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面、客觀的考察。為此，我們建立一套符合高分子物理實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的考評(píng)制度[12,13]。考核具體內(nèi)容包括課前實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，課堂表現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)操作，課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在此基礎(chǔ)上我們將實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作納入考核范圍，一方面幫助學(xué)生全面了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程，珍惜實(shí)驗(yàn)教師的勞動(dòng)成果，另一方面可以節(jié)省課堂時(shí)間提高效率。

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