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【文章編號】0450-9889(2017)06C-0078-02
高分子材料是化工產(chǎn)品的一個分支,是目前發(fā)展最快、應(yīng)用前景最廣且最具生命力的一類化工產(chǎn)品;高分子行業(yè)的迅猛發(fā)展,急需大量復(fù)合型人才。而大多數(shù)高校高分子材料專業(yè)的人才培養(yǎng)側(cè)重在材料的合成等偏理論方面,對高分子材料加工成型為終極產(chǎn)品的工藝環(huán)節(jié)關(guān)注的程度不高。廣西大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)在化工材料加工工藝方面開設(shè)了系統(tǒng)的專業(yè)課程群,為“高分子材料成型與工藝”課程的設(shè)置打下了堅實的理論基礎(chǔ)。然而,廣西大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)沒有開設(shè)過高分子物理、高分子化學(xué)、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基礎(chǔ)等高分子基礎(chǔ)或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課程,且該專業(yè)作為一個覆蓋范圍廣泛的交叉的專業(yè),開設(shè)的專業(yè)課程很多,所有的專業(yè)課程學(xué)時都高度壓縮。在高分子材料理論知識缺乏、課程學(xué)時數(shù)少、無配套實驗的背景下,本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面對“高分子材料成型與工藝”課程教學(xué)改革進行探索。
一、教材的選用
廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院“高分子材料成型與工藝”課程剛開設(shè)時,選用的教材是史玉升等編著的《高分子材料成型工藝》,學(xué)生通過學(xué)習(xí)可以掌握高分子材料的制備、性能、成型、評價及應(yīng)用,全面系統(tǒng)地了解高分子材料成型技術(shù)的最新知識。教學(xué)過程中,學(xué)生反映這本教材的難度太大,因為“高分子材料成型與工藝”是一門專業(yè)技術(shù)課程,需在完成化工熱力學(xué)、化工原理、物理化學(xué)、有機化學(xué)、無機化學(xué)、分析化學(xué)、高分子物理和化學(xué)、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基礎(chǔ)等基礎(chǔ)理論課和專業(yè)基礎(chǔ)課程后,對學(xué)生進行綜合訓(xùn)練。
“高分子材料成型與工藝”課程是在大三第一學(xué)期開設(shè)的專業(yè)課,此時學(xué)生已經(jīng)修完化工熱力學(xué)、化工原理、物理化學(xué)、有機化學(xué)、無機化學(xué)、分析化學(xué)等基礎(chǔ)理論課,然而基本沒有學(xué)過高分子物理、高分子化學(xué)、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基礎(chǔ)等專業(yè)基礎(chǔ)課,高分子材料方面的基礎(chǔ)較差,加上這本教材講述的理論知識較少,所以學(xué)起來較吃力。根據(jù)學(xué)生的反映,學(xué)院及時更換了教材,采用周達飛等主編的《高分子材料成型加工》“九五”重點教材,該教材高度概括了高分子材料的最基礎(chǔ)的知識,對加工成型影響很大的高分子流變學(xué)基礎(chǔ)知識進行較全面深入的介紹,全面介紹了高分子材料成型加工最常用的基本工藝,也兼顧了新技術(shù)和新方法,難度適中,得到學(xué)生好評。
二、教學(xué)內(nèi)容的改革
高分子材料成型技術(shù)涉及化學(xué)、材料、材料加工、機械等多種學(xué)科,“高分子材料成型與工藝”課程是一門專業(yè)技術(shù)課程,需要廣泛的理論知識基礎(chǔ)。化學(xué)工程與工藝專業(yè)的學(xué)生基本無高分子材料理論基礎(chǔ)知識,學(xué)習(xí)起來的確難度很大。非高分子材料專業(yè)的“高分子材料成型與工藝”課程要以“高分子材料―成型加工―制品性能”這條主線展開教學(xué)內(nèi)容,重點掌握三者的關(guān)系,強調(diào)成型加工對制品性能的重要性,這是本課程的主題思想,也是高分子材料的工程特征;選用“九五”重?c教材《高分子材料成型加工》,充分利用國內(nèi)外重要專業(yè)期刊了解行業(yè)最新動態(tài),不斷更新及補充教學(xué)內(nèi)容,確保教學(xué)內(nèi)容的先進性;在教學(xué)內(nèi)容安排上,以高分子材料成型加工的大工程觀點為著眼點,以寬專業(yè)為目標,概況高分子材料理論基礎(chǔ)和概念(詳細的內(nèi)容指定參考范圍讓學(xué)生利用課外時間自學(xué)),從高分子材料的加工原理出發(fā),著重對成型加工工藝進行討論。從高分子材料的成型加工的共性出發(fā),對模壓、擠出、注塑及壓延四大成型技術(shù)及工藝進行重點講授,然后講授塑料、橡膠及復(fù)合材料的成型特點和區(qū)別,對于一些新的成型方法,以及教材中未涉及而在一些科技文獻中見報道的新的成型方法及工藝,教師建立了QQ群這樣的交流平臺,并將高分子領(lǐng)域權(quán)威的一些微信公眾號分享到平臺上,經(jīng)常轉(zhuǎn)發(fā)高分子材料國際國內(nèi)的重要進展到平臺,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,讓學(xué)生以興趣為導(dǎo)向自動組成興趣學(xué)習(xí)小組的方式進行自學(xué)。筆者首先通過課內(nèi)課外結(jié)合強化高分子理論基礎(chǔ)與概念,對成型加工影響最大的流變性在課堂上進行詳細介紹,而其他性能如穩(wěn)定性、電性能、光性能等材料性能則作為課外學(xué)習(xí)內(nèi)容,在有限的學(xué)時內(nèi),節(jié)選核心內(nèi)容,把高分子材料合成、性能、加工及相互間的影響規(guī)律簡要完整地介紹。比如教材中同一種成型方法按不同的應(yīng)用體系分成很多小結(jié),而教學(xué)過程中每種成型工藝僅以一種材料為代表來講,但不同章節(jié)會選不同的材料體系來進行,比如講橡膠的壓延,那么注塑可能選塑料,而擠出可能選復(fù)合材料,這樣來兼顧各類高分子材料的成型。
三、教學(xué)方法的改革
教學(xué)方法是影響教學(xué)目標是否能夠?qū)崿F(xiàn)、實現(xiàn)的程度和效率的關(guān)鍵。非高分子材料專業(yè)的“高分子材料成型與工藝”課程教學(xué)存在兩個難點:一是許多內(nèi)容涉及高分子加工機械、設(shè)備結(jié)構(gòu)及操作過程,這要求有實際感性認識和直觀性;二是該課程的理論性和實踐性都很強,如何在教學(xué)過程中實現(xiàn)理論與實際的結(jié)合,用理論來解釋生產(chǎn)中的實際問題,或以具體實例來說明理論,促使學(xué)生真正掌握知識。針對這些問題,“高分子材料成型與工藝”課程在教學(xué)過程中對教學(xué)方法、教學(xué)手段進行了改革。
(一)現(xiàn)代化教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合?!案叻肿硬牧铣尚团c工藝”課程中許多內(nèi)容涉及高分子加工機械、設(shè)備結(jié)構(gòu)及操作過程,這要求有實際感性認識和直觀性,同時,該課程的理論性和實踐性都很強。筆者根據(jù)所選用教材,利用PowerPoint加入聲音、圖像、動畫、視頻等各種多媒體信息,并根據(jù)需要設(shè)計各種演示效果,將抽象、生澀難懂的知識形象生動地展示給學(xué)生,激起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、吸引他們的注意力,大大加深學(xué)生對知識的理解和印象。由于化學(xué)化工學(xué)院缺乏相應(yīng)的高分子材料成型教學(xué)設(shè)備,教學(xué)小組聯(lián)系外界資源制作了幾個基本成型工藝的微課,同時廣泛收集案例、動畫演示及成型錄像,不斷補充到授課內(nèi)容中,讓學(xué)生對高分子成型工藝及設(shè)備等有更直觀的認識,對課件內(nèi)容進行更新和完善,豐富課堂內(nèi)容,加大課堂信息量,使學(xué)生獲得對高分子材料成型加工的理性和感性雙重認識,使教學(xué)達到事半功倍的效果。
同時,教師也要注意吸取傳統(tǒng)教學(xué)中講解的優(yōu)點,將教師的語言、激情和應(yīng)變能力體現(xiàn)在多媒體教學(xué)中,并用眼神、情感、心靈與學(xué)生溝通,必要時還要進行板書,讓學(xué)生徹底把握一些關(guān)鍵問題。
(二)采用“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法和啟發(fā)式互動式教學(xué)。與傳統(tǒng)的以教師為主體的“填鴨式”“灌輸式”教學(xué)方式不同,筆者在部分知識點的授課中嘗試采用“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法,從傳統(tǒng)教學(xué)的講授、灌輸和教師主宰課堂,轉(zhuǎn)變?yōu)榻M織和引導(dǎo);從單純講解轉(zhuǎn)變?yōu)榕c學(xué)生進行適當?shù)慕涣骱吞接?。筆者在講述“高分子材料配方設(shè)計”這一章內(nèi)容時,并沒有按照書本來進行,而是布置了一道思考題“設(shè)計食品袋的配方”,讓學(xué)生通過自學(xué)課本內(nèi)容與上網(wǎng)查找相關(guān)知識等來完成這一思考題,并在學(xué)生完成后讓他們用PPT來展示成果,通過討論的形式與學(xué)生探討了配方設(shè)計中的一些原則與內(nèi)容。
啟發(fā)式互動式教學(xué)強調(diào)先讓學(xué)生積極思考,再進行適時啟發(fā);教師不僅要加強自身專業(yè)素養(yǎng)和知識積累,而且更重要的是建立師生互動的教學(xué)過程,并營造良好的課堂教學(xué)氛圍,實現(xiàn)教學(xué)相長;教師注意自己角色的轉(zhuǎn)變,良好的學(xué)習(xí)情境可使學(xué)生了解學(xué)習(xí)任務(wù)的必要性和與學(xué)習(xí)任務(wù)相關(guān)的學(xué)習(xí)信息,從而激發(fā)學(xué)習(xí)意愿和濃厚的學(xué)習(xí)興趣;在教學(xué)過程中,對于重要的知識點,通過案例教學(xué),與學(xué)生共同分析和討論,啟發(fā)學(xué)生進行思考,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
關(guān)鍵詞:高中化學(xué)教材;前沿科技;合成有機高分子化合物;六國比較
文章編號:1008-0546(2015)07-0057-03 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2015.07.020
21世紀,科學(xué)技術(shù)已廣泛融入到現(xiàn)代生活各個方面。高中化學(xué)教材中前沿科技知識的滲透和編入不僅能體現(xiàn)課程綜合化與融合性的要求,更能使學(xué)生深入認識本學(xué)科甚至是交叉學(xué)科領(lǐng)先的科學(xué)技術(shù)[1],讓學(xué)生意識到化學(xué)學(xué)習(xí)的意義和價值,認識到利用化學(xué)知識解決生活中問題的重要性,感受化學(xué)科學(xué)的實用性和創(chuàng)造性。世界各國高中化學(xué)教材均將科技前沿知識滲透到教學(xué)內(nèi)容中作為在教材內(nèi)容創(chuàng)新的重要方面,在保證內(nèi)容選擇的基礎(chǔ)性與時代性的和諧統(tǒng)一方面各有特色。合成有機高分子材料是現(xiàn)代科技硬件的重要載體,被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生、現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及國防科技、航空航天、信息通訊和生物工程等各個領(lǐng)域,是化學(xué)前沿科技最具代表性成果之一,也是學(xué)生認識化學(xué)科技在社會生活中應(yīng)用最好的學(xué)習(xí)資源。本文以合成有機高分子材料為切入點,通過研究世界發(fā)達國家高中化學(xué)教材在內(nèi)容選擇、編排與呈現(xiàn)方面滲透前沿科技成果的理念與做法,以期為我國高中化學(xué)教材內(nèi)容創(chuàng)新提供啟示。
一、研究對象
研究選取了中國、日本、澳大利亞、新加坡、美國、英國六國的主流高中化學(xué)教材作為研究對象,其名稱、出版社、出版信息見表1。
二、內(nèi)容選取
要認識合成有機高分子材料,“合成有機高分子化合物”是其重要的基礎(chǔ)。我們從“合成有機高分子化合物”內(nèi)容入手研究。
1. 選取比例
“合成有機高分子化合物”包含“合成有機高分子化合物基礎(chǔ)”(以下簡稱“合成基礎(chǔ)”,主要包含單體、聚合反應(yīng)、高分子化合物的結(jié)構(gòu)與合成高分子化合物的合成技術(shù)等內(nèi)容)、“合成高分子材料”(主要包含各類合成高分子材料的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、合成、用途、分類及處理等內(nèi)容)、“功能高分子材料”和“復(fù)合材料”四部分內(nèi)容。用該四部分內(nèi)容的知識點數(shù)目除以“合成有機高分子化合物”總知識點數(shù)目,所得百分比來表示各部分內(nèi)容選取的比例。六國高中化學(xué)教材中四部分內(nèi)容占“合成有機高分子化合物”的比例見圖1(左側(cè)餅形圖)。
由圖1可以看出,“合成高分子材料”在六國教材中均為最主要的內(nèi)容(比例均在60%以上);其次是“合成基礎(chǔ)”(比例平均在20%~30%);“功能高分子材料”各國差異較大:比例最大(11%)為中國教材,其次是日本教材(8%)、新加坡教材(5%),其他國家沒有該部分內(nèi)容;“復(fù)合材料”只有中國和澳大利亞教材涉及,比例均為2%。
“合成高分子材料”包含“塑料”“化學(xué)纖維”和“合成橡膠”三部分內(nèi)容。用同樣的方法求得圖1右側(cè)餅形圖的數(shù)據(jù),可以看出,“塑料”在六國教材中所占比例均為最大(比例均在45%以上),其次分別為“化學(xué)纖維”和“合成橡膠”(美國和英國教材除外)。
2. 內(nèi)容深度
從學(xué)習(xí)認知水平角度分析,發(fā)現(xiàn),日本教材在“合成高分子材料”、“合成基礎(chǔ)”部分內(nèi)容最深,難度最大。
日本教材在“塑料”部分介紹的塑料種類最多,包含聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尿素樹脂、酚醛樹脂、聚硅氧烷樹脂、聚醋酸乙烯酯、密胺樹脂和離子交換樹脂共10種;澳大利亞教材提到9種,新加坡教材5種,中國和英國教材僅為3種,美國教材最少,為2種。日本教材不僅包含的塑料種類最多,而且都深入詳細地介紹了每一種聚合物的性質(zhì)或結(jié)構(gòu)以及聚合反應(yīng)方程式和用途。澳大利亞教材雖然給出的塑料種類多,但是除了詳細介紹聚乙烯、聚氯乙烯這兩種聚合物,其他都是簡單介紹其性質(zhì)和用途。中國教材包含的塑料種類雖少,但對聚乙烯和酚醛樹脂兩種聚合物的介紹最為詳細。
在“化學(xué)纖維”部分,日本教材編入的化學(xué)纖維種類最多,包括合成纖維中的6-6尼龍、芳綸纖維、6-尼龍、滌綸、聚丙烯腈纖維、維綸,和人造纖維中的粘膠纖維、銅氨人造絲、醋酸鹽纖維共9種,并且從性質(zhì)、聚合反應(yīng)方程式、用途這幾個方面詳細地一一介紹。中國教材僅簡單提及“六大綸”。新加坡教材給出2種,澳大利亞和美國教材僅給出1種。
在“合成橡膠”部分,日本教材提到的合成橡膠種類最多,包含丁苯橡膠、腈基丁二烯橡膠、聚氯丁二烯共3種,并詳細介紹其性質(zhì)或符號以及聚合反應(yīng)方程式或用途。中國教材僅講到順丁橡膠一種,但從特點、聚合方程式以及橡膠的硫化和用途等方面很詳細地進行了介紹。美國教材僅提到丁苯橡膠的符號。
在“合成基礎(chǔ)”部分,日本教材提到的聚合反應(yīng)方式最多,包含加聚、縮聚、開環(huán)聚合、共聚合4種,中、澳、新、美、英五國教材僅呈現(xiàn)了加聚、縮聚2種。
3. 課程功能實現(xiàn)
從教材中“合成有機高分子化合物”內(nèi)容的課程功能實現(xiàn)角度分析,我們發(fā)現(xiàn)六國教材中澳、新、美、英教材更加注重對科學(xué)方法的教育:
(1)實施技術(shù)方法教育。澳大利亞教材把“合成有機高分子化合物”作為技術(shù)教育的重要內(nèi)容,占用一節(jié)的篇幅詳細介紹了7種修飾多功能高分子聚合物的手段和3種高分子材料成型技術(shù),以及各種手段和技術(shù)的應(yīng)用[2]。澳大利亞教材中該部分內(nèi)容將高分子合成的基礎(chǔ)原理和化工生產(chǎn)結(jié)合起來,是合成理論過渡到實踐的橋梁,實現(xiàn)了合成技術(shù)的“工藝化”,是培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)的有效內(nèi)容。
(2)滲透環(huán)保教育。新加坡和英國教材除了介紹塑料的廣泛應(yīng)用之外還選取較大量的內(nèi)容來講述其危害性,澳大利亞和美國教材詳細介紹了“分類回收法”的廢舊塑料處理方法,澳大利亞和中國教材提到了可降解高分子材料的研發(fā),這將有利于學(xué)生了解材料的使用與環(huán)保的關(guān)系。
(3)提升實踐能力。澳大利亞和美國教材詳細列出了塑料制品的回收標識、代表的類型名稱及性質(zhì)、應(yīng)用?;厥諛俗R也是健康證,學(xué)生可以在生活中根據(jù)編號來判斷塑料的種類和質(zhì)量,從而有利于幫助學(xué)生學(xué)會鑒別化學(xué)信息的真?zhèn)魏推焚|(zhì),養(yǎng)成獨立思考及反思的能力,培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維,同時啟發(fā)學(xué)生學(xué)會利用分類的方法解決生活中的化學(xué)問題,引導(dǎo)學(xué)生將化學(xué)知識應(yīng)用到實踐中去,提升學(xué)生的實踐能力。
三、組織編排分析
表2列出了各國教材中涉及“合成有機高分子化合物”內(nèi)容的章節(jié)編排情況。
依據(jù)教材中章節(jié)的設(shè)置,我們發(fā)現(xiàn)其組織編排方式有2種類型:(1)獨立成章。中國和日本教材分設(shè)兩章介紹有機高分子化合物,澳大利亞和新加坡教材設(shè)置一章。日本教材按合成有機高分子化合物的分類設(shè)章,而中國教材是按學(xué)習(xí)難度于必修2和選修5分設(shè)兩章,采用螺旋式的組織編排方式。(2)獨立成節(jié)。美國和英國教材如此。
依據(jù)教材編寫所體現(xiàn)的課程觀分類,其組織編排方式有2種類型:(1)學(xué)科中心設(shè)計取向。中、美、新教材以有組織的學(xué)科知識作為教材設(shè)計的基點,按照學(xué)科結(jié)構(gòu)為中心來組織學(xué)習(xí)內(nèi)容[3];(2)社會生活問題中心設(shè)計取向。日、澳、英教材以生活、社會問題作為教材編寫設(shè)計的基點,巧妙地將合成有機高分子化合物與生活實際聯(lián)系起來,使學(xué)生在潛移默化中學(xué)會利用所學(xué)知識原理更科學(xué)、深入地認識、利用生活中的有機高分子材料,更大限度地實現(xiàn)其教學(xué)價值。
另外,各國教材組織編排各具特色:(1)日本和澳大利亞教材設(shè)置了章的上級標題――“研究領(lǐng)域”,使知識體系更加系統(tǒng)、清晰;(2)澳大利亞和新加坡教材的節(jié)標題設(shè)置詳細、具體,核心概念界定清晰。中國教材章下的節(jié)標題少,每個節(jié)標題包含內(nèi)容范圍過大,且節(jié)標題下的小標題很少,導(dǎo)致框架不清晰,文字閱讀量大,不利于學(xué)生進行信息提取,加之該部分知識內(nèi)容多,分類復(fù)雜,這無形之中加大了學(xué)生學(xué)習(xí)難度。
四、結(jié)論與啟示
通過對六國教材“合成有機高分子化合物”內(nèi)容分析和組織編排的比較,我們可以獲得如下結(jié)論:
“合成有機高分子材料”均已成為高中化學(xué)教材中合成有機高分子化合物的核心內(nèi)容。教材中增加合成高分子材料種類與反應(yīng)類型,可為學(xué)生廣泛認識生活中的高分子材料奠定堅實的理論基礎(chǔ),使學(xué)生深入理解有機化學(xué)基礎(chǔ),拓展有機合成的創(chuàng)新性思維,以化學(xué)學(xué)科思維更科學(xué)深入地認識身邊的高分子材料制品;同時,高分子材料制備技術(shù)方法的介紹對于提升即將面臨職業(yè)定向的高中生的應(yīng)用創(chuàng)造能力和技術(shù)素養(yǎng)有著重要作用;再有基于合成有機高分子化合物的介紹,滲透環(huán)保意識,有利于使教材向多維化和融合性發(fā)展。
我國高中化學(xué)教材在核心內(nèi)容的選取上同各國一致,并采取由淺入深螺旋式的組織編排方式,這些是值得肯定的,但合成高分子化合物類型單一,缺乏與生活相聯(lián)系和對科學(xué)方法的滲透這些問題值得我們深思。由此我們提出如下建議:在內(nèi)容選取方面,應(yīng)適當豐富合成高分子化合物的種類;充分發(fā)揮前沿科技類內(nèi)容所特有的教育功能,注重對技術(shù)方法、環(huán)保意識、實踐能力和批判性思維的教育,全面提升學(xué)生的應(yīng)用和創(chuàng)新能力。在組織編排上,前沿科技類內(nèi)容更適合采取社會生活問題中心設(shè)計編排,注重化學(xué)與社會生活實際的緊密聯(lián)系;對于內(nèi)容繁雜的部分建議采用細致詳細的標題設(shè)置,同時可選擇性增設(shè)“研究領(lǐng)域”等標題。
參考文獻
[1] 王瑞政,周青,闕麗麗. 化學(xué)前沿學(xué)科知識在美國化學(xué)教材中的體現(xiàn)[J]. 化學(xué)教學(xué),2009,01:58-61
關(guān)鍵詞:高分子材料;貫通式教學(xué);實驗案例;創(chuàng)新;創(chuàng)業(yè)
引言
高分子材料科學(xué)與工程是一門理論與實踐緊密結(jié)合的專業(yè),實驗和實踐教學(xué)是高校高分子材料專業(yè)學(xué)生必修環(huán)節(jié)。但是,傳統(tǒng)教學(xué)模式下的高分子材料加工工程實驗明顯存在專業(yè)實驗“按部就班”和實踐過程“走馬觀花”等問題。此外,還有實驗教學(xué)內(nèi)容相對陳舊,與我國工業(yè)化發(fā)展程度脫軌;實驗課時間少且死板,不利于實驗的深入開展;只注重已經(jīng)成熟的實驗操作與報告書寫,不利于創(chuàng)新思維的培養(yǎng);實驗設(shè)備陳舊,許多新的實驗無法滿足我國現(xiàn)今創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。與歐美等先進高校的高分子材料專業(yè)實驗、實踐課程相比,我國高校學(xué)生普遍存在動手操作能力弱、安全意識不足和解決實際問題能力差等缺點。以美國阿克倫大學(xué)高分子加工實驗課程為例,實驗課時間長,且強調(diào)學(xué)生親自己動手,并鼓勵使用拍照、錄像等手段得到各種數(shù)據(jù),實驗報告內(nèi)容豐富。即使實驗失敗,只要學(xué)生對失敗的原因分析透徹,依然可以得到完美的分數(shù)。根據(jù)學(xué)生的反饋,這樣的學(xué)習(xí)方法普遍比單純的理論灌輸和死板的實驗更加有效,實驗過程更具體驗性。他們還將試驗內(nèi)容與工程實踐緊密結(jié)合,將試驗內(nèi)容拓展到課外,加深高分子科學(xué)與工程的理解和應(yīng)用。近年來,我國對創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)型人才的培養(yǎng)日益重視,推動傳統(tǒng)實驗、實踐課程改革和激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力日益重要,增加綜合型、研究創(chuàng)新型、實踐型實驗是大勢所趨。
相對于基礎(chǔ)型和綜合型實驗的“驗證性”而言,研究型實驗具有不確定性、探索性、自主性、開放性與可操作性等“探索性”特點。作為學(xué)生由知識學(xué)習(xí)向科學(xué)研究、工程應(yīng)用轉(zhuǎn)變的銜接點,研究實踐型創(chuàng)新實驗涉及多學(xué)科知識的交叉運用,側(cè)重于運用所學(xué)知識、文獻查閱和基本技能等手段應(yīng)用,并要求實驗結(jié)果以研究論文和工程實踐報告的形式完成,其設(shè)置重在培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題能力,更具挑戰(zhàn)性。我校高分子材料專業(yè)方向已在綜合化學(xué)實驗基礎(chǔ)上,開設(shè)了自主研究型實驗。通過學(xué)生與感興趣的導(dǎo)師聯(lián)系,共同確定實驗方向,在五周內(nèi)完成實驗設(shè)計、實驗操作、實驗分析、報告撰寫等相關(guān)內(nèi)容。收到了較好的效果。為加強該專業(yè)的工程實踐體驗,我們在此基礎(chǔ)上拓展設(shè)計了貫通式實驗.即在自主研究型實驗技術(shù)基礎(chǔ)上,進入實際生產(chǎn)一線進行工程實踐,貫通理論與實踐,建立理論研究與工程應(yīng)用的關(guān)系。具體是結(jié)合聯(lián)系導(dǎo)師的轉(zhuǎn)化成果,將研究型實驗延伸,進行三天的工程實踐,嘗試將學(xué)生基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識和產(chǎn)業(yè)化實踐結(jié)合運用,培養(yǎng)學(xué)生的工程認知和實踐能力。本文以高分子材料反應(yīng)共混改性瀝青材料的高分子加工試驗為例,探討了該貫通式實驗教學(xué)設(shè)計思路、目的、試驗步驟、報告撰寫方法以及實驗心得等,以期促進貫通式試驗教學(xué)的開展。這對培養(yǎng)我國迫切需要科技成果轉(zhuǎn)化背景下的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)人才有重要意義。
1貫通式實驗教學(xué)思路
該貫通式試驗案例教學(xué)是以我校比較成熟的產(chǎn)業(yè)化特色項目高分子材料反應(yīng)共混改性瀝青展開。首先指導(dǎo)老師布置課題,講解貫通式實驗的目的、方法和意義等過程,實驗小組根據(jù)講解內(nèi)容選擇高等級公路用改性瀝青材料為課題展開研究。研究小組通過查閱文獻、小組內(nèi)討論和教師的共同探討,決定以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)改性瀝青為主題開展本次貫通型實驗。其次,通過以SBS反應(yīng)共混瀝青改性、結(jié)構(gòu)表征、性能測試為主線的研究型實驗,旨在提高學(xué)生創(chuàng)新意識以及創(chuàng)新能力,培養(yǎng)其團隊意識,了解和熟悉開展科研工作的方法。最后,通過工程實踐和產(chǎn)學(xué)研交流,貫通試驗室研究與工程實踐的聯(lián)系與區(qū)別,建立室驗式開發(fā)研究、工程放大生產(chǎn)和工程應(yīng)用之間的關(guān)系。
2貫通式實驗教學(xué)方法及步驟
貫通式實驗教學(xué)方法是用討論式、啟發(fā)式教學(xué)方法;以學(xué)生為主,允許失敗,多次嘗試,提倡提出問題和解決問題的鍛煉模式;講究基礎(chǔ)理論、專業(yè)實驗和工程實踐相結(jié)合,融匯貫通的模式。貫通式實驗教學(xué)包括以下步驟:(1)師生雙向選擇導(dǎo)師公布課題后進行師生雙向選擇,通過與導(dǎo)師交流,達成合作關(guān)系,挑選組長并布置研究實踐內(nèi)容和任務(wù);(2)設(shè)計課題學(xué)生通過導(dǎo)師指導(dǎo)查找課題領(lǐng)域的前沿文章,以及和老師討論,設(shè)計出切實可行的實驗方案,培養(yǎng)學(xué)生獨立設(shè)計實驗的能力;(3)實驗操作小組成員們利用已有基礎(chǔ)實驗知識結(jié)合專業(yè)知識的了解,比如通過實驗過程既熟悉了紅外光譜、光學(xué)顯微鏡等儀器的使用方法,又接觸到了傳統(tǒng)教學(xué)實驗難以接觸的新型實驗設(shè)備如高速剪切機、膠體磨和低溫延度計等設(shè)備;(4)數(shù)據(jù)總結(jié)與討論小組成員將所得試驗結(jié)果進行整理作圖,分析討論試驗結(jié)果;(5)工程實踐通過參觀學(xué)習(xí)生產(chǎn)流水線,與操作工人、車間主任和總工程師交流學(xué)習(xí);(6)課程總結(jié)與評價與指導(dǎo)老師交流實踐過程的問題與收獲,撰寫研究報告和實踐報告。
3貫通式實驗教學(xué)效果與心得
貫通式實驗教學(xué)摒棄了傳統(tǒng)實驗機械、死板、陳舊的教學(xué)方式,為老師教學(xué)以及學(xué)生學(xué)習(xí)都帶來了創(chuàng)新的想法和創(chuàng)業(yè)的火花。貫通式實驗教學(xué)效果總結(jié)有如下四點:
(1)培養(yǎng)了研究方法和團隊協(xié)作意識實驗小組通過前期選題,查閱大量的資料,了解目前高分子科學(xué)領(lǐng)域的新的研究方向。實驗過程中,小組成員們接觸到并使用了許多傳統(tǒng)實驗教學(xué)中難覓蹤影的儀器,SBS、石油瀝青等材料的特性,開闊了他們的視野,真正體驗了科學(xué)研究的過程。分工明確,通過各成員間的協(xié)作配合,共同完成。提高了實驗操作技能以及與他人合作的能力。在實驗過程中不斷思考并對實驗方案進行改進,定期與老師見面并報告相關(guān)進展,最后完成整個實驗部分;
(2)培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考分析問題和總結(jié)升華能力數(shù)據(jù)總結(jié)處理階段,通過分析實驗結(jié)果,學(xué)會了用統(tǒng)計方法軟件對所得數(shù)據(jù)進行處理,對實驗現(xiàn)象運用理論知識做出合理的解釋。對有疑惑的問題,小組成員之間隨時進行討論分析,并查閱相關(guān)文獻,進一步試驗驗證,最后找到了問題的根源。將所有結(jié)果整理并書寫成報告。通過對實驗結(jié)果進行分析與寫作,培養(yǎng)了他們獨立思考、清晰表達、總結(jié)升華的能力;
(3)培養(yǎng)了學(xué)生工程化思維在工業(yè)實際生產(chǎn)階段,進一步考察工廠生產(chǎn)環(huán)節(jié),書寫工程實習(xí)報告,豐富學(xué)生的社會適應(yīng)能力,并為迅速進入企業(yè)工作奠定良好的基礎(chǔ)。例如,在工廠實踐階段,認識了實驗室實驗與工程試驗的差別,深化了化學(xué)工程中原材料、操作單元選擇原則,化工原理中“三傳一反”的理解。以攪拌裝置的設(shè)計為例,大型攪拌槳根據(jù)物料粘度設(shè)計的原理,SBS與瀝青混合加料時的弱攪拌與反應(yīng)后的強攪拌槳葉的不同;以我國早期SBS改性瀝青生產(chǎn)時,為解決高熔體粘度的SBS與低粘度瀝青的分散性通過膠體磨等特殊設(shè)備強化剪切變形實現(xiàn)分散;還可以通過選擇SBS的嵌段比例、分子量等手段提高其在瀝青中的分散性;
(4)培養(yǎng)了創(chuàng)業(yè)思維通過與市場、采購和財務(wù)部門人員的交流,了解到企業(yè)的市場信息是生產(chǎn)的前提,市場信息是基于大量使用數(shù)據(jù)和與用戶溝通相結(jié)合而得到的。市場原材料信息、市場銷售信息反饋到研發(fā)部門進行開發(fā),形成原材料進入、加工制造和產(chǎn)品銷售與服務(wù)一體化的運轉(zhuǎn)格局,為以后創(chuàng)業(yè)思維的培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。工程化思維對促進學(xué)生校內(nèi)培養(yǎng)有積極的影響。通過工程化實踐鍛煉了學(xué)生將高分子專業(yè)理論知識用于實踐,并通過實踐加深了對理論知識的學(xué)習(xí)。例如,深入了解了高分子材料工程的共同點,是解決高性能與易加工、經(jīng)濟性三者的矛盾,環(huán)境污染治理與經(jīng)濟性的矛盾。學(xué)習(xí)了公司治理結(jié)構(gòu),了解公司的發(fā)展核心,一是靠管理,二是靠科技。團隊協(xié)作是公司高效運轉(zhuǎn)的保障,注重團隊建設(shè)。在此過程中,也培養(yǎng)了團隊協(xié)作能力,更快融入將來的工作融合貫通,認識平時所學(xué)知識的重要性,促進專業(yè)知識的學(xué)習(xí)。
在基礎(chǔ)理論與工程化生產(chǎn)方面,還認識到室內(nèi)基礎(chǔ)研究試驗與工程化生產(chǎn)相輔相成,工程化提出問題必須通過基礎(chǔ)研究指導(dǎo)才能獲得突破。基礎(chǔ)理論指導(dǎo)工程化實踐,工程化實踐又不能局限于基礎(chǔ)理論,還需考慮社會因素、市場因素和環(huán)境因素等。在生產(chǎn)應(yīng)用方面,深刻理會了“安全第一”是一切生產(chǎn)的根本。工廠的安全教育,為以后試驗室及工程化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。工程化放大生產(chǎn)是無數(shù)實驗室試驗的總結(jié),也是指導(dǎo)實驗室小試、中試和放大生產(chǎn)的根本。穩(wěn)定化、規(guī)?;a(chǎn)是市場化應(yīng)用的根本保障,標準的試驗方法和嚴格的產(chǎn)品檢測是市場應(yīng)用的根基。市場是科研的主要推動力,基礎(chǔ)研究是推動科研進行的源動力。
4貫通式教學(xué)總結(jié)
貫通式實驗教學(xué)通過自主探索實驗和工程實踐體驗的方式,增強了高分子材料專業(yè)教學(xué)的趣味性、探索性和創(chuàng)造性,不但對培養(yǎng)學(xué)生提出問題和解決問題的能力有積極作用,而且還有利于高校和企業(yè)培養(yǎng)創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)人才。貫通式實驗教學(xué)的難點在于,建立良好的產(chǎn)學(xué)研信任關(guān)系和學(xué)生的積極主動性的配合。此外,指導(dǎo)教師的精細設(shè)計和企業(yè)、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的大力支持也必不可少,有必要進一步深入挖掘適合貫通式實驗教學(xué)的課題,深化與企業(yè)的合作關(guān)系,協(xié)同培養(yǎng)發(fā)掘創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)人才。當然,該貫通式實驗教學(xué)仍處于探索之中,在培養(yǎng)時間、培養(yǎng)模式、培養(yǎng)效果等方面還值得商榷??傊炌ㄊ綄嶒灲虒W(xué)的不確定性、探索性、自主性、開放性與體驗性更契合當前學(xué)生對實驗課的需求以及國家對創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)能力人才的培養(yǎng),值得進一步推廣和完善。
參考文獻:
[1]王新平,楊菊萍,張麗,等.高分子通報,2010(7):97~102.
[2]張興宏,曾素林,張瀅瀅,涂克華,王齊.高分子通報,2016(4):104~108.
[3]施燕琴,陳思,馬猛,吳波震,王旭.高分子通報,2016(1):94~97.
[4]武衛(wèi)莉,劉喜軍,賈宏葛,佟麗,程偉東.高分子通報,2016(2):102~106.
[5]牛余忠,楊正龍,陳厚,劉希光,蒙延峰.化學(xué)教育,2014,(20):27~30.
[6]張安強,吳水珠,劉海敏,潘其維,劉述梅.化學(xué)教育,2014,(10):19~21.
[7]張玉琦,王俏,宋延衛(wèi).教育教學(xué)研究,2010,(3):132~134.
[8]馮海柯.廣州化工,2013,41(9):243~244.
【關(guān)鍵詞】 高分子建筑材料、工程質(zhì)量檢測
當前,隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展,建設(shè)工程同樣得到大力的發(fā)展,新技術(shù)、新工藝、新材料不斷被運用到一些新的建設(shè)工程中。高分子材料是現(xiàn)代工程中已經(jīng)成為一種不可缺少的材料,由于有機高分子合成材料的原料(石油、煤等)來源廣泛,高分子材料生產(chǎn)效率高,產(chǎn)品具有質(zhì)量輕、強度高、耐腐蝕、易成型、易加工、多功能等優(yōu)點,因此在工程領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛。
目前,化學(xué)建材主要應(yīng)用在塑料給排水管道、建筑塑料門窗、防水材料、壁紙、涂料、塑料裝飾板、塑料地板、建筑內(nèi)外保溫材料、膠粘劑等各類產(chǎn)品?;瘜W(xué)建材是一種節(jié)能型建筑材料,一方面是能替代粘土、木材等寶貴稀缺的不可再生的自然資源;另一方面其生產(chǎn)的能耗也遠遠低于傳統(tǒng)建材,通常每生產(chǎn)1噸建材的能耗,高分子建材:鋼建材:鋁建材=1:4.5:8。[1]另外化學(xué)建材隔熱性能更是強于傳統(tǒng)建材。還有就是高分子建材在化學(xué)防腐、裝飾效果以及使用壽命方面(塑料管可使用50 年,而鑄鐵管只有10-20年)更是具有難于相比的優(yōu)越性。[1]隨著運用的普及和生產(chǎn)的優(yōu)化,我國高分子建材產(chǎn)品正在成為繼鋼材、水泥、木材之后的我國第四大類的建筑材料。
進入21世紀以來,隨著我國GDP高速發(fā)展,我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和房地產(chǎn)市場規(guī)模急劇增長,高分子建材被大量運用在建設(shè)工程中,其產(chǎn)品質(zhì)量在整個建設(shè)工程質(zhì)量中所占的比重變的更大,由此高分子建材質(zhì)量標準體系也逐步在我國建立。以下本文結(jié)合作者所處工程質(zhì)量檢測行業(yè)從工程運用方面介紹幾大類運用比較廣泛的高分子建材在建設(shè)工程中的質(zhì)量監(jiān)督檢測。
一、建筑涂料
工程項目中建筑涂料應(yīng)用廣泛,品種繁多,現(xiàn)在廣泛被運用的是聚合物涂料,其產(chǎn)品種類多,易施工,影響涂料產(chǎn)品質(zhì)量和使用性能的重要參數(shù)是涂料的粘度。工程質(zhì)量檢測中相對應(yīng)的主要檢測參數(shù)就是干燥時間、耐水性、耐堿性、耐老化性、耐溫變性、黏結(jié)強度等。我們工程質(zhì)量檢測對于建筑涂料的檢測主要是由建設(shè)主管部門的質(zhì)量監(jiān)督驗收標準要求下見證取樣,委托相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量驗收所需必要參數(shù),然后按照其產(chǎn)品國家標準和相關(guān)性能檢測國家及行業(yè)標準。建筑涂料檢測過程中,主要是重視樣品的制樣,試驗環(huán)境的控制,這兩個步驟對試驗結(jié)果的準確起著很大的作用。
二、塑料管材、管件
無論是房屋建筑工程還是市政工程現(xiàn)在都離不開給排水工程,為了節(jié)省鋼鐵、水泥等原材料,現(xiàn)在越來越多的使用塑料管材管件。相對于鑄鐵管材和鋼筋混凝土管材更因為其生產(chǎn)工藝簡便、節(jié)約能耗,質(zhì)量輕便,耐腐蝕,施工方便被大量工程采用。建筑給水排水及采暖工程的施工質(zhì)量驗收規(guī)范中規(guī)定了相對應(yīng)管材管件在給排水工程運用中主要質(zhì)量要求,由于施工中要對管材加工,并且管材的使用環(huán)境的不同,我們主要針對管材管材產(chǎn)品的剛度,彎曲強度,沖擊強度,縱向回縮率,老化試驗等主要參數(shù)進行檢測。針對管道系統(tǒng)施工有內(nèi)水壓力,通球試驗等檢測項目。而拉伸強度、維卡軟化溫度是影響管材管件各種強度,使用性能的決定性物理參數(shù),也是我們對塑料管材乃是其他塑料制品的重要的檢測參數(shù)。隨著大量的管材管件被運用到工程建設(shè)中,塑料管材管件產(chǎn)業(yè)形成了一個成熟的產(chǎn)業(yè),逐步形成了一系列產(chǎn)品與性能的標準體系,由于標準繁多就不再一一贅述。
三、塑料型材、門窗
高分子材料生產(chǎn)制成的塑料型材門窗、型材由于其材料本身具有的低傳熱系數(shù),以加工性成為國家推薦的節(jié)能環(huán)保工程材料。塑料型材主要用于組裝塑料門窗,根據(jù)建筑裝飾裝修工程想相關(guān)的質(zhì)量驗收規(guī)范的有關(guān)要求,除了對型材的外觀、尺寸的偏差、加熱后的尺寸變化、落錘沖擊、加熱后的狀態(tài)、型材的可焊接性等性能參數(shù)進行檢測,還要求對其材料性能(如維卡軟化溫度、彎曲彈性模量、簡支梁沖擊強度、拉伸強度及老化試驗)。完成型材的檢測試驗,還應(yīng)對其制成的門窗產(chǎn)品,按照相關(guān)產(chǎn)品標準進行門窗的抗風(fēng)壓性能、氣密性能、水密性能、傳熱系數(shù)這幾個最重要的性能進行檢測,保證門窗在施工過程中符合相應(yīng)的質(zhì)量要求。塑料型材和門窗的檢測標準主要有《塑料窗》GB/T3108、《建筑外窗保溫性能分級及檢測方法》GB/T8484、《門、窗用未增塑聚氯乙烯(PVC―U)型材》等。
四、塑料保溫材料
隨著國家經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施,國家對節(jié)能環(huán)保越來越重視,在工程建設(shè)中,建筑節(jié)能環(huán)保成為衡量工程質(zhì)量的一項重要重要指標。建筑板材是建設(shè)節(jié)能建筑的主要材料,其中包含EPS板、XPS板、硬質(zhì)泡沫聚氨酯、保溫裝飾板和水泥基復(fù)合保溫砂漿,這些材料能夠很好地改善建筑物的保溫隔熱效果,從而減少建筑能耗。由建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量的驗收規(guī)程和外墻外保溫施工技術(shù)相關(guān)規(guī)程的標準要求,工程質(zhì)量的檢測試驗中對塑料保溫材料除了常規(guī)的外觀尺寸有一般要求,重點還要施工過程所用產(chǎn)品的原材料的抗拉強度、導(dǎo)熱系數(shù)、壓縮強度、吸水率、燃燒性能等性能參數(shù)進行檢測,以確保節(jié)能工程的施工過程中產(chǎn)品的實際效果和安全性。
五、高分子防水材料
防水工程作為建設(shè)工程一個重要的分項工程,在建筑工程的屋頂防水和地下室防水,市政橋梁的防水工程中廣泛運用,對建設(shè)項目使用功能和使用壽命有著重要影響作用。防水材料使用做多的是防水卷材,而柔性防水卷材在防水工程的應(yīng)用中處于主導(dǎo)地位,使用面廣。常用的防水卷材按照原材料的組成不同可分為瀝青防水卷材,高聚物改性瀝青防水卷材和合成高分子防水卷材這三大類。瀝青防水卷材是屬低檔防水卷材,僅適用于低等級的防水工程;高聚物改性瀝青防水卷材是屬中低檔的防水卷材;合成高分子防水卷材是新型的比較高檔防水卷材,第一種防水卷材由于工藝復(fù)雜,施工難度大,具有施工對環(huán)境影響大,逐漸被淘汰,后面介紹的兩種卷材現(xiàn)在市場上運用的比較廣泛。為保證防水卷材的長期性能,各標準在規(guī)定了常規(guī)力學(xué)及物化性能的同時,均對產(chǎn)品的耐人工氣候老化性能作出了規(guī)定。
六、高分子建材檢測技術(shù)現(xiàn)狀
高分子建材在工程項目質(zhì)量檢測中,隨著現(xiàn)在各種生產(chǎn)工藝的提高,各種企業(yè)標準,行業(yè)標準繁多,就是連國家質(zhì)量監(jiān)督機構(gòu)規(guī)定的一些國家標準之間有很多不同要求,造成在工程項目要求中有一些爭議,影響工程的設(shè)計,施工。隨著國家日益推進的標準化建設(shè),亟待有關(guān)部門修訂和統(tǒng)一一些關(guān)鍵參數(shù)的檢測步驟及要求,以方便給予生產(chǎn)企業(yè)與使用高分子檢測的工程項目參建各方有更明確的標準。作為工程檢測部門,也有更明確的引用規(guī)范并可以建立科學(xué)準確的操作說明,得到更可靠的數(shù)據(jù)結(jié)果。
綜上所述,我國建設(shè)工程中高分子建材已經(jīng)相當普及,不僅表現(xiàn)在產(chǎn)量迅速增長.而且表現(xiàn)在新品種日益增多,產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。作為建設(shè)工程質(zhì)量檢測行業(yè),應(yīng)積極主動了解國家相關(guān)產(chǎn)品標準,以及結(jié)合工程質(zhì)量驗收規(guī)范更新,清晰相關(guān)高分子建材工程運用方向,制定合理有效的檢測方案,按標準進行試驗檢測,科學(xué)準確為工程項目提供可靠有效的檢測數(shù)據(jù),為工程項目的施工質(zhì)量提供有力參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞: 卓越工程師 高分子專業(yè) 實驗教學(xué)模式
“卓越計劃”(全稱“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”)是高校工程教育改革的一項重大舉措,其目的是培養(yǎng)一批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)社會發(fā)展需要的工程技術(shù)類人才,為我國建設(shè)創(chuàng)新型國家、提升國家核心競爭力提供堅實的人才支撐和智力保證[1]。高分子材料已深入到人類生活和生產(chǎn)的每一個角落,在結(jié)構(gòu)材料中與金屬材料、無機材料形成三足鼎立。高分子化工也在化工工藝中與無機化工、有機化工平分秋色。高分子科學(xué)是一門實用性很強的學(xué)科,對學(xué)生的實驗操作技能和動手能力提出了很高的要求。該專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后絕大部分都將進入與專業(yè)相關(guān)企業(yè)、公司、科研機構(gòu)等,投身到生產(chǎn)、科研第一線。在此“卓越計劃”的大背景下,培養(yǎng)一批創(chuàng)新性強的高分子材料工程師人才,探索高分子材料專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)“卓越計劃”的培養(yǎng)模式,改革和創(chuàng)新工程人才教育理念,著力解決工程材料領(lǐng)域中的實踐性和創(chuàng)新性問題,具有深遠的意義[2]。
1.高分子專業(yè)實驗教學(xué)現(xiàn)狀
目前國內(nèi)高校高分子專業(yè)均強調(diào)以培養(yǎng)高分子材料科學(xué)家為目標,忽視了對高分子材料工程師的培養(yǎng)。相對于“卓越計劃”培養(yǎng)背景,現(xiàn)實的工程教育也偏離于工程實際,實驗課程的設(shè)置與實際脫節(jié),而且教學(xué)過程一直以來過分強調(diào)理論基礎(chǔ)知識的灌輸,往往重視學(xué)生的學(xué)業(yè)成績而忽視對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),導(dǎo)致理論與實踐脫節(jié),操作技能、創(chuàng)新能力、分析解決問題能力較差。而實驗內(nèi)容多以驗證型實驗為主,難以適應(yīng)“卓越計劃”對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求。學(xué)生進行實驗教材以外的實驗訓(xùn)練不夠,不利于培養(yǎng)知識、能力、素質(zhì)三者綜合發(fā)展的卓越工程師人才。另外,實驗教學(xué)師資隊伍水平參差不齊,以及不客觀、不科學(xué)的實驗教學(xué)評價體系等,這些都難以達到優(yōu)異的創(chuàng)新實驗教學(xué)效果。
2.完善實驗課程資源建設(shè),提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性
2.1實驗教材建設(shè)。
實驗教材是學(xué)生了解實驗內(nèi)容、實驗原理、實驗裝置和操作的主要途徑。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,新的儀器設(shè)備及測試手段不斷涌現(xiàn),舊教材中的設(shè)備型號已經(jīng)不能滿足實驗教學(xué)的需要。因此,學(xué)校應(yīng)根據(jù)各自實驗室的配備情況,編寫真正適合自己的教材或?qū)嶒炛笇?dǎo)書。教材應(yīng)配合教學(xué)體系建設(shè),包括基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)計性、研究性實驗,為實驗課程的順利開設(shè)提供依據(jù)。
2.2實驗教學(xué)課件制作。
實現(xiàn)教育信息化的關(guān)鍵在于多媒體課件系統(tǒng)的開發(fā)與研制。為了配合信息化教學(xué)環(huán)境,切實提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性,應(yīng)積極研制高分子專業(yè)實驗的相關(guān)課件。如在綜合性實驗的表征部分應(yīng)用到很多大型儀器設(shè)備,就應(yīng)該開發(fā)大型儀器設(shè)備的實驗教學(xué)課件,可以使學(xué)生在比較全面地了解儀器工作原理、構(gòu)造、操作和數(shù)據(jù)處理方法之后再使用儀器,不但可以利用有限的資源開闊學(xué)生的視野,提高大型儀器教學(xué)的覆蓋面,而且可以避免儀器在使用過程中的不必要的損壞。
2.3信息化教學(xué)環(huán)境建設(shè)。
信息化教學(xué)環(huán)境建設(shè)是一種資源共享的多媒體教學(xué)、學(xué)習(xí)環(huán)境的建設(shè),存放著教學(xué)必需的資料,是該領(lǐng)域知識、方法、各種媒體和資源的集合,是為了專門存放和有效使用這些資源而建立的場所。建成高分子專業(yè)實驗課程網(wǎng)站,把實驗課程大綱和課件等內(nèi)容都存放在網(wǎng)站上。讓學(xué)生充分了解實驗安排、實驗要求等信息,提前預(yù)習(xí)實驗原理、實驗項目內(nèi)容,掌握實驗過程中的注意事項。通過瀏覽課程網(wǎng)站,學(xué)生對實驗步驟、儀器構(gòu)造、操作規(guī)程等都能做到心里有數(shù),進入實驗室后就可有條不紊地進行實驗。網(wǎng)站的建設(shè)減少了實驗開設(shè)過程中不必要的講解時間,增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時間和空間。學(xué)生可以根據(jù)需要隨時上機預(yù)習(xí),遇到不甚理解的地方可以反復(fù)觀看,大大提高了實驗預(yù)習(xí)的效率,也提高了學(xué)生求知的主動性和積極性[3]。
3.優(yōu)化實驗教學(xué)模式,推進實驗教學(xué)體系改革
3.1改革實驗課教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
采用啟發(fā)式實驗教學(xué),充分激發(fā)學(xué)生對實驗課程的興趣,是優(yōu)化實驗教學(xué)模式的前提。實驗教學(xué)與理論教學(xué)不僅需要教師的語言傳授,更多的是需要教師的肢體語言去傳授,尤其是實驗操作技能的教學(xué)。忽視或淡化后者的重要性,就無法完成實驗教學(xué)所賦予的使命。實驗課的教學(xué),教師要以職業(yè)活動為導(dǎo)向,以工程素質(zhì)為基礎(chǔ),突出能力目標,以學(xué)生為主體,以實驗項目為載體,以實訓(xùn)為手段,設(shè)計出知識、理論、實踐一體化的實驗項目。必須把培養(yǎng)學(xué)生“自我學(xué)習(xí)能力”放在突出的位置上,因此在每次實驗課之前,都要求學(xué)生充分預(yù)習(xí)實驗的目的、重點和難點內(nèi)容,對實驗中可能出現(xiàn)的問題及解決方法等有初步了解。在實驗中,改變過去逐一講解的做法,而是把需要講解的內(nèi)容融會于各個問題之中,使學(xué)生產(chǎn)生疑問,渴望得到解答,從而激發(fā)起學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生在課外查閱資料,反復(fù)思考,并寫出預(yù)習(xí)報告。由此培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動學(xué)習(xí)的意識,調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性,同時也鍛煉了自學(xué)能力。此外,為了消除學(xué)生對教師的過分依賴性,對于實驗中出現(xiàn)的問題即所謂的“異?,F(xiàn)象”,建議一般不采取有問必答的方式直接回答,而是有意識地引導(dǎo)他們把已有的知識與在實驗中遇到的問題結(jié)合起來分析。要進一步創(chuàng)設(shè)“問題情境”,提出一些富有啟發(fā)性的新穎問題及其解決辦法。實驗結(jié)束前,再進行總結(jié)性討論,教師進一步提出一些綜合性和探索性的問題來引導(dǎo)學(xué)生的思維活動[4]。
3.2強化學(xué)生的實驗技能訓(xùn)練。
實驗技能是學(xué)生實驗?zāi)芰Φ幕竟?,是培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為幫助學(xué)生夯實實驗基礎(chǔ),必須對基本操作技能進行強化訓(xùn)練。在學(xué)生操作之前,明確向?qū)W生提出本次實驗的基本操作。對所有的操作都進行詳細講述、準確示范。注意整體示范和分解示范相結(jié)合。整體示范時主要針對操作的順序流暢;分解示范時則要注意動作的規(guī)范和放慢,使學(xué)生便于觀察和模仿。無論是手工操作還是儀器操作,都要讓學(xué)生學(xué)會操作,還要讓學(xué)生懂得為什么要這樣操作,認識什么是最科學(xué)、合理的操作方式和操作技巧。學(xué)生實驗中要注意嚴把操作質(zhì)量關(guān),對學(xué)生的每一步操作都進行認真仔細的觀察,發(fā)現(xiàn)不足之處,及時給予糾正和反復(fù)示范。特別是對于動手能力差的學(xué)生,更要反復(fù)細致地對其給予單獨的啟發(fā)指導(dǎo),引導(dǎo)他們既要動手又要動腦,并讓其反復(fù)練習(xí)和比較正誤兩方面的操作所帶來的影響。為了引起學(xué)生對提高實驗操作技能的高度重視,應(yīng)有計劃、系統(tǒng)而且細致地觀察幾位學(xué)生的實驗,然后對其在實驗工作中存在的缺點問題進行個別的耐心指導(dǎo)。
3.3開設(shè)設(shè)計性和研究性實驗。
保證每門實驗課程至少包含2項綜合型實驗,對各知識點進行交叉、綜合應(yīng)用,將高分子專業(yè)課實驗項目進行綜合,將各課程體系的知識有機地結(jié)合起來。在綜合型實驗過程中,應(yīng)讓學(xué)生事先了解實驗相關(guān)知識點,掌握實驗原理,指導(dǎo)教師僅在技術(shù)和設(shè)備使用上與學(xué)生進行交流,學(xué)生之間互相探討。教師在原則上不做具體指導(dǎo),只介紹一些實踐經(jīng)驗,啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生如何發(fā)現(xiàn)實驗存在的問題,這樣改變原先按部就班的實驗過程,為培養(yǎng)了學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新意識提供了條件,進而在實驗過程中培養(yǎng)了學(xué)生解決具體問題的能力。
4.結(jié)語
深化教學(xué)改革,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,全面完成卓越計劃規(guī)定的各項任務(wù),需要從事人才培養(yǎng)的教師和實驗人員不斷地研究、探索和思考,轉(zhuǎn)變教學(xué)理念,實施創(chuàng)新教育,注重訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維,特別是培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。不斷推進本科教育改革,發(fā)揮實驗教學(xué)作用,使大學(xué)更好地發(fā)揮培養(yǎng)創(chuàng)新人才的搖籃作用,實現(xiàn)卓越計劃的培養(yǎng)目標。
參考文獻:
[1]曾永衛(wèi),劉國榮.“卓越計劃”背景下科學(xué)構(gòu)建實踐教學(xué)體系探析[J].中國大學(xué)教學(xué),2011(7):75-78.
[2]張建勛,陳國鐵.“卓越計劃”背景下的工程類高校人才培養(yǎng)模式探討[J].中國建設(shè)教育,2010(9):4-7.