《聚合物材料的表面與界面》課程教改探討*

謝向宇，劉 淵，羅 軍

(貴陽(yáng)學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550005)

表面與界面在某一材料與外界或其它材料的接觸過(guò)程中都存在，與人們的日常及生活聯(lián)系緊密；此外，表面或界面的性能與結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)材料的整體性能產(chǎn)生重大的影響，甚至有時(shí)候可以決定該材料的應(yīng)用價(jià)值[1]。因此，在材料科學(xué)領(lǐng)域中，隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，材料的表面與界面科學(xué)扮演著越來(lái)越重要的角色?！毒酆衔锊牧系谋砻媾c界面》這門課程的特點(diǎn)主要有：基本的理論知識(shí)多、定律和公式繁雜、具有較強(qiáng)的抽象性、涉及到的相關(guān)材料的種類復(fù)雜、課程內(nèi)容繁多等。因此，與其他課程比起來(lái)，材料科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生們會(huì)感受到這是一門較難學(xué)習(xí)的課程。那么，對(duì)于這門課程的任課老師來(lái)說(shuō)，如何讓該門課程的內(nèi)容在有限的授課時(shí)間內(nèi)講得較為通俗易懂，使學(xué)生能在充分把握與理解相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)的同時(shí)及時(shí)了解該領(lǐng)域的最新發(fā)展趨勢(shì)與方向，從而初步具備解決該領(lǐng)域中相關(guān)問(wèn)題的能力，是十分具有挑戰(zhàn)性的[2]。為了提高本專業(yè)學(xué)生的理論知識(shí)與解決相關(guān)實(shí)際問(wèn)題的能力，就需要對(duì)《聚合物材料的表面與界面》課程進(jìn)行教學(xué)改革。

1 現(xiàn)有《聚合物材料的表面與界面》課程教授方法

我院材料科學(xué)與工程專業(yè)目前使用的《聚合物材料的表面與界面》的教材(楊彪主編)是由中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版。該教材主要關(guān)注聚合物材料設(shè)計(jì)、加工、應(yīng)用過(guò)程中所涉及的表面和界面的問(wèn)題及其解決思路、方法，教材條理清晰，兼顧理論性和實(shí)用性。全書(shū)的切入點(diǎn)是新型聚合物的研究及表征方法并結(jié)合基礎(chǔ)研究，此外將聚合物材料表界面研究新成果融入教材以解決實(shí)際問(wèn)題為落腳點(diǎn)[3]。教師在課堂上采用的教學(xué)手段主要是課堂教學(xué)，同時(shí)采取多媒體作為輔助教學(xué)的手段。但是，該門課程的應(yīng)用性和理論性都較強(qiáng)，牽涉到的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)繁多，例如聚合物共混體系的表界面有大量的反應(yīng)過(guò)程涉及聚合物共混理論的知識(shí)，而學(xué)生對(duì)其中很多知識(shí)點(diǎn)都較生疏，因此在知識(shí)點(diǎn)的講解過(guò)程中教師有必要給學(xué)生留出一定時(shí)間來(lái)進(jìn)行回憶；加之，表面與界面的基礎(chǔ)理論又涉及到熱力學(xué)的有關(guān)知識(shí)或內(nèi)容，抽象性較強(qiáng)，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)理解起來(lái)會(huì)較為困難。因此，任課教師如何在有限的課堂時(shí)間內(nèi)合理地安排知識(shí)內(nèi)容，有效地傳授教學(xué)重難點(diǎn)是一個(gè)需要引起重視的問(wèn)題。另外，本門課程是專業(yè)選修課，學(xué)生普遍對(duì)選修課的重視程度較低，而且部分學(xué)生在上課期間專注于手機(jī)導(dǎo)致思維跟不上老師，這些情況都使得課堂的順利有效推進(jìn)更具有挑戰(zhàn)性。

2 面向應(yīng)用型材料專業(yè)課程教學(xué)改革舉措

2.1 提高認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)與實(shí)踐的結(jié)合

材料科學(xué)與工程專業(yè)作為工科專業(yè)，主要的培養(yǎng)目標(biāo)是材料方向的優(yōu)秀工程師，因此在理論課程的講授過(guò)程中，也應(yīng)該將基礎(chǔ)理論與實(shí)際生產(chǎn)生活相結(jié)合，從而提高學(xué)生充分運(yùn)用基本理論知識(shí)來(lái)解決生產(chǎn)實(shí)踐中的實(shí)際問(wèn)題的能力[4]。因此，教師需要高度關(guān)注及重視《聚合物材料的表面與界面》這門課程的教學(xué)方法、規(guī)律以及目標(biāo)定位。雖然該門課程是專業(yè)選修課，但它可以為學(xué)生畢業(yè)后的深造、研究學(xué)習(xí)與工作奠定必要的基礎(chǔ)，它是對(duì)高分子物理、高分子化學(xué)的應(yīng)用的擴(kuò)展與延伸，拓展了聚合物有關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)在生產(chǎn)實(shí)踐中的運(yùn)用。因此，教師在授課過(guò)程中要及時(shí)更新知識(shí)，高度重視其實(shí)踐性?！毒酆衔锊牧系谋砻媾c界面》與很多領(lǐng)域息息相關(guān)、緊密相連，故任課教師要想充分把握好課堂，就必須了解甚至熟悉其涉及到的相關(guān)方面的知識(shí)；且教師需要及時(shí)有效地把握發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展熱點(diǎn)，如伴隨著聚合物材料仿生和功能化的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的新學(xué)術(shù)趨勢(shì)與熱點(diǎn)，同時(shí)，教師也要關(guān)注其他涉及到的相關(guān)學(xué)科的發(fā)展前沿與熱點(diǎn)。

此外，其中的實(shí)踐性是教師需要特別關(guān)注的問(wèn)題，教學(xué)內(nèi)容要與具體的生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)，把企業(yè)或者工廠與所講授的內(nèi)容結(jié)合起來(lái)，相互滲透[5]。基于此，教師需要做的前期工作就是要及時(shí)了解工廠或企業(yè)用人的需求，充分調(diào)研他們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)，洞察實(shí)際實(shí)踐過(guò)程中存在的問(wèn)題，以便能在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中有效地、有針對(duì)性地為學(xué)生講授相關(guān)的知識(shí)或問(wèn)題。除此以外，若能邀請(qǐng)公司工廠的人員來(lái)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼n堂教學(xué)，對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)愿望是非常有效的，因?yàn)橐痪€的工作人員對(duì)表面與界面的理解認(rèn)識(shí)、對(duì)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和需求及行業(yè)中存在的問(wèn)題的看法或洞悉都更為深刻清晰。

2.2 因材施教，改進(jìn)教學(xué)方法和手段

《聚合物材料的表面與界面》作為一門選修課，其教學(xué)要求就與必修課程有所區(qū)別，其教學(xué)內(nèi)容需要依照學(xué)生在就業(yè)及繼續(xù)深造學(xué)習(xí)等來(lái)制定；教學(xué)手段也要根據(jù)所教內(nèi)容、學(xué)生的水平和基礎(chǔ)及有關(guān)的生活學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行取舍。在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)該依照本課程的特點(diǎn)，結(jié)合本專業(yè)學(xué)生的相關(guān)能力、基礎(chǔ)及培養(yǎng)目標(biāo)和要求，來(lái)改進(jìn)或調(diào)整該課程的具體教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)環(huán)節(jié)等，學(xué)生的積極性得到提高、對(duì)課程內(nèi)容熟練掌握，這有助于達(dá)到該課程的實(shí)踐性要求，即培養(yǎng)應(yīng)用型人才。這門課程最大的特點(diǎn)是基本的理論知識(shí)點(diǎn)對(duì)、抽概念、模型等抽象性較強(qiáng)(如Laplace方程、聚合物共混物熱力學(xué)模型等)，以上這些因素都增加了學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容理解的難度，同時(shí)也會(huì)讓學(xué)生在后面的學(xué)習(xí)中出現(xiàn)抗拒心理、學(xué)習(xí)壓力大等問(wèn)題。鑒于此，教師在授課過(guò)程中應(yīng)使用一定的方式方法來(lái)讓抽象的問(wèn)題具體化，使學(xué)生更容易理解相關(guān)抽象概念。通過(guò)使抽象變?yōu)榫唧w的方法，不僅能增強(qiáng)學(xué)生在學(xué)習(xí)該門課程過(guò)程中的積極性，還能加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握與理解程度，從而使相關(guān)能力得以提高。例如教師講授固-液界面的潤(rùn)濕原理時(shí)，可以延后介紹概念及相關(guān)機(jī)理，以自然界中的潤(rùn)濕現(xiàn)象作為切入點(diǎn)，如水黽在水面上自由行走、荷葉效應(yīng)出淤泥而不染等，讓學(xué)生帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)及理解知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)而激起學(xué)生的求知欲望，與此同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生去自學(xué)探究，向課本及查閱文獻(xiàn)尋找答案，理解潤(rùn)濕效應(yīng)，逐步延伸至接觸角、Young方程等知識(shí)。

另外，要想學(xué)好本門課程，學(xué)生還需要具備靈活運(yùn)用已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的其他有關(guān)基礎(chǔ)科目知識(shí)的能力，綜合且充分地運(yùn)用這些知識(shí)來(lái)幫助學(xué)習(xí)。而教師則需要依照學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)和能力來(lái)改善自己的授課方式，在授課過(guò)程中綜合運(yùn)用各種教學(xué)手段和方法，如實(shí)踐活動(dòng)、談話、討論等方法，以期使學(xué)生能在這門課程的學(xué)習(xí)中實(shí)現(xiàn)受益最大化。與此同時(shí)，在授課期間加強(qiáng)板書(shū)教學(xué)與多媒體教學(xué)的有效聯(lián)系和結(jié)合也是必要的。任課教師首先要掌握理清該門課程的整體框架結(jié)構(gòu)或脈絡(luò)，以便能對(duì)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)化、條理化的整理總結(jié)，這樣可以保證在授課期間能有效而全面地將涉及到的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)在一起，從而形成一個(gè)網(wǎng)格化的知識(shí)體系[6]。這樣一來(lái)，就可以讓學(xué)生通過(guò)課堂的學(xué)習(xí)，對(duì)該門課程的內(nèi)容有更系統(tǒng)、更全面、更清晰的認(rèn)識(shí)和理解，也有助于學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握和記憶。此外，除了要加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解記憶外，在授課期間，教師還應(yīng)該重視學(xué)生的課堂或課后討論，利用定期討論的方式來(lái)解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的疑問(wèn)。通過(guò)討論，還可以促使學(xué)生獨(dú)立思考，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，激起他們的學(xué)習(xí)興趣和熱情，這些都有利于學(xué)生更好掌握和理解該課程的內(nèi)容。

2.3 改進(jìn)課程考核與評(píng)價(jià)方式

作為材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門基礎(chǔ)理論課，《聚合物材料的表面與界面》傳統(tǒng)的考核方式都是筆試，考核方式較為單一，無(wú)法有效地反映學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)和理解情況，也不利于考查學(xué)生的能力提高程度及相關(guān)學(xué)習(xí)情況，因此在本課程中可采用平時(shí)成績(jī)、論文成績(jī)、答辯成績(jī)的復(fù)合考核方式。這種方式主要通過(guò)論文撰寫的方式，對(duì)某聚合物材料表面改性方式進(jìn)行研究，考察學(xué)生檢索CNKI等數(shù)據(jù)庫(kù)的文獻(xiàn)、處理利用文獻(xiàn)資料以及運(yùn)用理論知識(shí)分析問(wèn)題的能力，從而達(dá)到提高學(xué)生撰寫學(xué)術(shù)報(bào)告或論文的能力，牢固學(xué)生的理論知識(shí)基礎(chǔ)并拓寬知識(shí)視野，為學(xué)生之后的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)[7]。此外，教師可布置學(xué)生制作總結(jié)性的PPT或報(bào)告、論文等，并讓學(xué)生分組來(lái)進(jìn)行答辯，這樣，可以從多方面使學(xué)生的口頭表達(dá)能力、自主思考能力及隨機(jī)應(yīng)變能力得到鍛煉和提高。設(shè)置答辯環(huán)節(jié)，可以為學(xué)生提供一個(gè)鍛煉自己、提高自己的平臺(tái)，也能為學(xué)生之后會(huì)面臨的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)、就業(yè)面試等打下一定的基礎(chǔ)。通過(guò)這種區(qū)別于傳統(tǒng)筆試的考核模式，不僅可以解決傳統(tǒng)筆試考核方式中存在的缺點(diǎn)和不足，還可以激發(fā)學(xué)生主動(dòng)去分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的自覺(jué)性和積極性，從而使相應(yīng)的能力得以提高。

3 結(jié) 語(yǔ)

《聚合物材料的表面與界面》作為材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門主干課，其中涉及的基礎(chǔ)學(xué)科繁多，系統(tǒng)繁雜，基礎(chǔ)理論知識(shí)點(diǎn)多，所以教學(xué)過(guò)程中的相關(guān)創(chuàng)新是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程。對(duì)該課程的教學(xué)進(jìn)行改革，可以進(jìn)一步激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們分析解決生產(chǎn)生活中碰到的實(shí)際問(wèn)題的能力，可以拓寬他們的知識(shí)視野，同時(shí)也能讓知識(shí)的理論性和實(shí)踐性緊密結(jié)合起來(lái)，是培養(yǎng)滿足社會(huì)需求的材料學(xué)科應(yīng)用型人才的有效途徑。