高分子材料概論范例6篇

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高分子材料概論

高分子材料概論范文1

關鍵詞:功能高分子設計;雙語教學;探究式教學

中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)26-0210-02

“十二五”規劃指出,目前我國新材料產業正處于強勁發展階段,新材料產業約占國內生產總值的15%,預計年增長速度保持在20%以上。而其中的高分子材料由于獨特的結構和易改性、易加工的特點,使其擁有其他材料不可比擬、不可取代的優異性能,從而被廣泛應用于科學技術、國防建設和國民經濟各個領域,并已成為現代社會生活中衣食住行用各個方面不可缺少的材料。而其中功能高分子材料興起于上個世紀60年代,是高分子材料滲透到電子、生物、能源等領域后開發涌現出的新材料,指在其原有優異力學性能基礎上,還具備化學反應活性、導電性、光敏性、生物相容性、選擇分離性、仿生性、磁性等特定功能的高分子及其復合材料,近年來在高分子材料領域占主導地位。

而功能高分子設計課程就是面向功能高分子材料方向本科學生的概論性課程,是一門研究與功能高分子相關的分子設計與合成方法的學科,主要包括各種特殊的功能單體的設計與合成、各種活性聚合方法及當前高分子設計相關范疇的最新研究成果和方向。目的是使學生在已有的有機合成和高分子化學課程的基礎上,進一步掌握功能高分子的單體設計與合成、活性聚合方法等理念與技能,培養學生初步具有設計功能單體和選擇聚合方法的能力,并了解本學科方向前沿新動向,為今后學生在功能高分子材料領域就業或繼續深造打下基礎。如何讓功能高分子設計課程的教學更適應時代的要求,滿足和諧社會創新人才培養的需求,是我們必須研究和探索的問題。

如今,國內高校的功能高分子設計課程教學所存在的問題主要表現為兩方面:(1)以漢語教學為主。功能高分子設計課程中,一部分重要內容為講述先進功能高分子材料,需要緊跟該領域前沿性發展情況,而最新的研究成果基本都會以英文的形式出現在國際刊物、國際會議資料以及互聯網上,查閱英文文獻是獲取這些最新信息的主要途徑,并且國外已有許多原版教材可直接作為圖書資料使用[1,2],導致學生僅被動依靠教師翻譯講述,無法自主獲取該領域最新的研究成果,致使學生對學科發展前沿了解不足,固步自封,也不利于提高學生的專業英語水平。(2)以“注入式”教學方法為主[3,4]。通常由教師在講臺上講授分析原理、目的、內容及測試實例,不利于激發學生興趣,導致學生主觀能動性發揮不夠,不利于培養學生的綜合能力和創新思維。綜上所述,傳統的漢語主講,注入式教學為主的功能高分子設計課程教學無法保證高質量的教學效果和質量,不利于培養既具有扎實專業理論功底,又具有良好外語水平的創新型復合人才,所以,筆者在32課時的課堂實踐基礎上提出了采用雙語教學和探究式教學相結合的方法,主要包括以下四階段的探索。

一、專業英語的有效學習

功能高分子類專業課的雙語教學旨在促使學生獲取專業知識的同時提高英文運用能力。其中的教學核心是培養學生運用英文思考、求知、交流專業知識的能力,為學生今后在專業領域運用英文進行交流以及科學研究打下基礎,不可舍本逐末過多地注重英文語法與詞匯的講解,所以稱之為英語的“有效學習”。

選取化學工業出版社的《高分子材料專業英語》,進行常用高分子單體、有機試劑及實驗器具單詞的教學,從共有詞頭和詞根出發,比如聚合“poly-”和烴“-ene”等,目的使學生在4個課時內可以做到看懂常用單詞,但并不盲目追求拼寫與語法。

二、團隊合作的開放討論

在完成初期的英語學習后,將學生分為6~8人小組,給出8~10個專題講座方向,讓學生進行小組內部討論,找出本小組最感興趣的方向,隨后委派代表在課堂陳述,最終制定6個專題。目的是教授學生感興趣的專題,而不是照本宣科地講述功能高分子領域的“老三篇”。比如學生提出專題為“導電高分子材料在電子類產品上的應用”,既與傳統專題“導電功能材料”相關,又與當今信息時代的大環境切合,可以有效提高學生的主觀能動性,使學生思維碰撞,激發學生興趣,促進創造思維的發展。

在此過程中,讓學生充分表現、合作與競爭,使教師指導和學生自主探究相結合,傳授知識和解決問題相結合,單一性思考和求異性思維相結合。要密切關注討論的進程和存在的問題,及時進行調整和引導;充分調動學生討論的積極性,及時發現優點,特別是善于捕捉后進生的“閃光點”,及時給予鼓勵。

三、英文文獻的小組pk

在確定專題以后,采取“2-1-1”的4課時講座模式,即教師進行2課時的專題講座,學生進行1課時的文獻閱讀與表述,最后進行1課時的課堂大討論,要求小組學生分工將文獻進行總結梳理,得出自己的結論和解釋。不同的學生或者團隊可以就同一問題提出不同的解釋或看法。他們要能夠將自己的結論清楚地表達出來,大家共同探討,使大家思維相互碰撞,努力撞擊出創造思維的火花。

以“感光功能高分子材料”為例,教師主要講述感光類高分子材料的光作用機理、感光基團、常見感光高分子材料,并通過英文前沿文獻的講述讓學生了解感光高分子材料的應用,隨后布置小組分工英文文獻閱讀,在下次課堂上讓各個小組代表進行文獻講述。文獻講述不需要全篇翻譯,注重理解該感光材料的合成方法和過程,以及其制備的目的和意義,并能通過小組討論與自主思考去試圖提出該文獻的創新點及不足之處,做到不迷信文獻。講述完成以后,教師帶領所有小組對各小組的表現對進行點評與提問,模擬答辯模式,很好地鍛煉學生的口頭表述能力和心理素質。最后進行小組相互評分,評出感光功能高分子材料專題文獻講述的第一名,充分提升同學們的競爭意識,引爆課堂氣氛。

四、功能設計的綜合應用

最后4課時為考核課時,考核目的為讓學生具備可以初步具備設計特定功能高分子材料的能力,比如選取“我身邊的綜合功能高分子材料設備”,讓每小組選取生活中常用的物件,指出其所含有的兩種或多種功能高分子材料,并通過小組討論、課程復習及資料查閱指出如何設計新型的功能高分子材料來取代傳統材料。例如,有小組圍繞“手機”進行協作,指出手機的表觀柔感涂層為感光功能高分子材料,具有快速、綠色、高效的特點,可采取無機填料與高分子復合的方法進行性能改進;而手機的內層電路板為導電高分子材料,可通過先進的印刷電子的方法快速制備一體化電路,降低制作成本。由此,讓學生從更深層面上理解功能高分子材料擁有廣泛應用性的特點,消除了學生“學而無以致用”的疑慮,顯著提高了學生的主觀能動性,有效培養了學生的綜合能力和創新思維。

總之,在功能高分子設計課程中,開展雙語教學與探究式教學相結合的方法對于人才培養是一項非常有意義的工程,在教學實施過程中,因材施教、循序漸進,從教學的準備、策略、方法和細節等各環節精心設計及有效實施,并不斷探索與改進。培養出既具有深厚的專業知識基礎,又具有良好專業外語的運用能力,同時洞悉學科前沿的創新性復合人才。

參考文獻:

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高分子材料概論范文2

關鍵詞:CAI教學;高分子化學與物理;實例教學;教學改革

中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)20-0268-03

隨著高分子科學與技術的不斷發展,高分子科學已滲透于各個領域與學科,形成了一個無法替代的交叉學科[1]。對于與高分子相關的專業,專業課程一般設置高分子化學與高分子物理兩門課,其中高分子化學側重聚合反應機理的學習,高分子物理從分子運動的觀點出發重點介紹高聚物的結構與性能間的關系。對于食品科學與工程學院的包裝工程專業的學生一般將這兩門課揉合在一起,開設高分子化學與物理,課程48~72學時之間,要求掌握有關高分子的基本理論知識和應用技能。

對于在食品學院中的包裝工程專業,結合北京農學院的辦學定位和服務對象,學校專業定位在食品包裝技術以及與包裝相關的食品質量安全與控制[2]。要培養學生這兩個方面的能力,學生的學習內容必須涵蓋包裝中食品接觸材料生產、監管、檢測和風險評估等與衛生安全質量相關的各個方面。而講述這些內容的前提是掌握高分子化學與物理以及包裝材料學中關于食品接觸材料的各種知識點。我們只有在介紹高分子食品接觸材料的特性、用途、生產工藝的基礎上,才能讓學生懂得食品接觸材料安全衛生相關的質量控制和管理要素,培養學生對食品接觸材料安全衛生相關的質量控制能力,以及準確合理地選擇包裝材料進行食品產品包裝設計的能力。所以,高分子化學與物理是我們食品包裝專業非常重要的專業基礎課。

在學校“3+1”的教學模式[3]影響下,高分子化學與物理課程的學時數壓縮為56學時。在這樣少的學時條件下,要使那些對于高分子完全陌生的學生理解并掌握高分子的基本概念與原理,授課內容的選擇及講授方式是非常重要的。通過幾年不斷地嘗試和教學實踐,作者結合非高分子專業學生的特點,積極進行教學改革探索,積累了一定的教學經驗,取得了比較滿意的教學效果。本文結合我校高分子化學與高分子物理課程教學改革與探索的實際,就教學內容的選擇、完善以及教學方式與多媒體課件的研制方面提出一些自己的見解。

一、理論聯系實際,調整教學內容,加強實例教學

在傳統高分子專業的高分子化學課程中,高分子化學涉及的概念公式繁多,而且復雜難懂,要想完全靠死記硬背記住這些公式是比較困難的,而將這些公式熟練應用則更加困難[4,5]。對于食品包裝工程系的學生學習高分子化學對聚合物的化學反應部分應當有目的地選擇高分子包裝材料所涉及的化學反應進行講授,對于復雜的聚合反應速率方程的推導可以不學??芍攸c學習各種包裝材料如:聚乙烯,聚碳酸酯,聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯,聚乙烯醇,聚對二苯甲酸乙二醇酯等現實經濟生活中常用高分子材料的合成方法,重點講述他們的化學合成方法,催化,以及包裝材料中單體與催化劑的殘留造成的健康風險。在充分體現學科特點的前提下,適當削減了與專業關系不大的聚合反應機理部分的內容,如配位聚合反應的機理。在“聚合物的化學反應”章節中,增添了與專業相關的化學反應。

比如講述聚苯乙烯(PS)合成時,應當結合包裝專業特點來舉例聚苯乙烯合成過程對其在包裝工業上的應用具有深刻的影響,如聚苯乙烯發泡餐盒白色污染的風波[6]。向學生解釋為何2013年2月,國家發改委“21號令”,將被稱做白色污染且長久被認為有毒的一次性聚苯乙烯發泡餐具解禁。解禁依據是什么?通過聯系實際,同學們都急切想從專業角度得到解答。10年前國家禁止聚乙烯發泡餐盒的應用是基于以下考慮。

1.PS泡沫塑料餐具帶來白色污染的問題。

2.PS泡沫塑料餐具受熱65℃時或燃燒時會產生“二英”強致癌物的問題。

3.PS泡沫塑料餐具中含有殘存單體苯乙烯或在65℃以上使用會釋放出單體致毒的問題。

4.PS泡沫塑料餐具遇熱會釋放出二聚體、三聚體等危害人體物質的問題。

5.PS泡沫塑料餐具含雙酚類,導致生殖機能失常的問題。

6.PS泡沫塑料餐具難以回收利用。

7.PS泡沫塑料餐具不能耐高溫,高溫變形,不能在微波爐里使用。

從向學生介紹高分子化學中聚苯乙烯的分子構造,聚合機理,聚合方法以及化學反應后處理,我們就能解釋第2、3、4、5問題。從高分子化學專業的角度向學生講述“白色污染”的成因是管理不善及隨意丟棄垃圾的人,而不屬聚苯乙烯材料本身,PS泡沫塑料餐具≠“白色污染”,更不是造成“白色污染”的元兇。PS的生產過程是苯乙烯單體在高溫高壓和催化劑作用下,在密封的反應內,無氯條件下進行聚合反應,從而無產生二英的條件。PS泡沫塑料飯盒是直接采用食品級的PS材料,加入滑石粉、硬脂肪酸鈣、丁烷等,通過擠出、發泡制得,生產過程全部為物理混合過程,無化學反應,不具備產生二英的條件。如果我們工業界使用符合國家標準的食品級聚苯乙烯原料來制造一次性泡沫發泡飯盒,最終產品很難在單體殘留量上超標。而且,國外公布相關報告研究結果,明確澄清有關二聚體、三聚體環境荷爾蒙的問題,它們不屬所謂攏亂內分泌的化學物質。食品級PS材料中并沒有雙酚A,在加工過程中也不可能產生雙酚A副產物等。以上解釋都需要我們高分子化學的知識,通過理論聯系實際,我們能讓學生們對學習高分子化學對包裝材料的認識加深印象。

再如,講解聚碳酸酯(PC)[7]的逐步縮聚合成過程中,為了加深學生的理解,引入聚碳酸酯“雙酚A風波”。生產聚碳酸酯用到雙酚A,在材料與食品相接觸后,殘留雙酚A單體遷移進食品,造成一定的健康風險。從高分子化學角度,向學生解析為何2011年在歐盟和加拿大,雙酚A被列為有毒物質,被禁止用于生產嬰兒奶瓶。在PC實例中,通過聚合機理,單體結構,聚合單體殘留等高分子化學方面的知識向學生們展示PC食品接觸材料的優缺點。

同理,我們在講解聚氯乙烯(PVC)時[8],從分子結構的特點引入“塑化劑風波”,講述聚氯乙烯由于分子的剛性需要塑化劑才能加工成型,這與食品相接觸后必然造成有毒塑化劑的遷移。我們在講解各種包裝材料的高分子合成化學時,就應該通過現實生活的同學們已經有所耳聞、鮮活的例子來幫助學生對知識點的理解與記憶,提升他們對專業的學習興趣。

二、加強《高分子化學及物理》與《包裝材料學》的有機聯系

高分子物理部分以分子運動的觀點來聚合物的轉變與松弛,聚合物的粘彈性,聚合物的力學性能等內容。因為《高分子化學及物理》是為《包裝材料學》服務的,應讓學生重點掌握高分子結構與性能之間的關系。高分子物理部分是教學重點,在講解基本概念時,同時注意結合《包裝材料學》所涉及的結構與性能之間的關系,使《包裝材料學》與《高分子化學及物理》真正有機地融合起來。比如,在講解聚苯乙烯發泡餐盒的時候,我們還是可以通過餐盒禁止與解禁來講解其分子的構效關系與應用。以前禁用一次性聚苯乙烯泡沫飯盒,存在很多知識的誤區,比如對毒性的誤解與使用方法的不當。當加熱至聚苯乙烯的玻璃化轉變溫度(80~90℃)以上,PS轉變為高彈態,且保持這種狀態在較寬的范圍內,PS開始熱變形,熔融溫度為240℃,PS在高真空和330~380℃下劇烈降解。由于其分子結構的特性,一次性聚苯乙烯飯盒不能在70度以上或微波爐的情況下使用,這和聚丙烯餐盒使用是有很大差異的。由于知識普及不到位,許多人把一次性聚苯乙烯泡沫飯盒在高溫下加熱,在微波爐使用,造成飯盒溶化變形,并伴有刺激性氣味。如果我們知道使用說明,一次性聚苯乙烯餐盒在一定條件下使用是無毒,綠色,安全且價廉,比如,在外就餐,我們可以用價廉的一次性聚乙烯發泡餐盒打包你的冷卻后的剩飯剩菜而無需采用價格昂貴的替代產品。我們在講解聚苯乙烯高分子分子運動時,就應該把分子運動的特點引導到聚苯乙烯作為現實包裝材料由于分子運動的特點所帶來的優缺點。同理,我們講解聚氯乙烯分子[8]時,就需要結合高分子物理中分子運動的特點來講解的塑化劑溶出。講解聚乙烯醇(PVA)時,就應該把高聚物的結晶與分子之間的氫鍵作用引入到結晶與分子材料透氣透氧之間的關系上。

三、改進了教學手段,有效利用多媒體資源和化學作圖軟件,運用多種方法加深學生的理解

高分子化學與物理的基本概念繁多,有些概念很容易混淆,還有些概念很抽象,難于理解。針對抽象的概念,我們可以有效利用多媒體資源和化學作圖軟件,使基本概念的理解變得容易,大大增強了記憶的效果,避免了死記硬背。比如,高分子應力松弛與蠕變講述。對于蠕變,只是通過經典的教科書上的舉例,“如在懸掛的軟質PVC絲下面勾住一段一定質量的砝碼,軟絲會慢慢伸長,撤銷砝碼后,軟絲會慢慢地回縮”這種書本講解,筆者覺得不足以讓學生加深印象。而是應該通過形象的多媒體實驗演示或現實實驗來講解。由于實驗課時有限,筆者在課前對實驗進行錄像,然后在課堂上進行視頻演示,能很好地幫助學生理解。利用實驗能讓學生充分理解高分子聚合物的結構與性能之間的關系。

例如,結晶概念的詮釋,是比較難比喻生動而且易懂的。高聚物結晶分子的排列在書中被用很小的部分來講述,但是高分子結晶對高分子薄膜材料物理性質影響顯著,對于食品包裝的學生,急切需要知道結晶度與透氣性的構效關系,但是如此小的篇幅根本不能讓學生掌握高分子結晶的知識點。書本上的高分子晶體圖學生很難理解,這就需要我們教師去尋找更好的化學物質單晶圖,我們可以找剛性的芳香有機物的單晶圖來闡述分子間的各種力造成的分子有序堆積。通過這種舉例,可以讓學生更好的理解高分子鏈之間相互作用力造成的部分鏈段的有序堆積??梢?,生動的舉例對于抽象概念的理解是有很大幫助的。

使用多媒體可以將枯燥乏味的理論知識直觀和形象化,可以將教學過程生動地展示給學生,使學生更容易理解所學內容。對于高分子化學與物理中一些概念的講述,我們需要CAI教學[9],多利用化學分子結構軟件制作課件。通過化學軟件制作三維空間構型,再結合三維動畫,動態演示分子骨架旋轉,能輕松地帶學生進入微觀的分子世界,讓抽象的分子結構與概念形象化,有利我們教學。比如高分子鏈的柔性是由于分子內各個化學鍵和原子在不停地轉動或振動,高分子鏈的形狀時刻在變化著而造成的。如果我們制作動態三維的大分子的內旋轉圖,讓學生親眼目睹這個“動”,才能更好促進學生對分子動態旋轉以及高分子柔性的理解。

四、創設開放性的交流空間,鼓勵學生主動參與教學活動

在課程教學過程中,除老師引入實例教學、有效利用多媒體資源等教學措施以外,有時引申話題,創設開放性的交流空間,鼓勵學生主動參與教學活動也是非常重要的[10]。采取讓學生分組討論,查找文獻,撰寫小報告的形式拓展學生的知識面,培養學生自主學習的能力。如,高分子聚合的教學中,結合聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯等分子的結構特點說明其應用的基礎上,提出問題:“為什么限制聚氯乙烯在食品包裝保鮮膜上的應用?”“為什么限制聚碳酸酯在嬰兒奶瓶上的應用?”“為何聚苯乙烯餐盒只能在70度以下使用?”以及“為何聚乙烯醇容易結晶以及吸水,這些性質會給作為包裝材料的它帶來哪些優缺點?”然后學生分組從聚合物分子結構、柔韌性等角度討論,積極參與到教學活動中。每一個問題都與高分子的基礎知識息息相關,都是從一些實際現象引出問題,再通過理論分析加以解釋、歸納;這樣不僅可以引起學生興趣,重要的是可以加深學生對基本理論知識的理解和掌握,達到事半功倍的效果。

五、結語

高分子化學與物理是一門理論性強、概念抽象難懂且較難掌握的課程,作為包裝工程專業,特別是偏重食品包裝技術的學生的重要專業基礎課,學生需要在有限的學時里掌握高分子的基本概念和理論,教師則需要不斷地探索教學方法,采用多種手段提高教學的交互性和生動性,以調動學生學習的主動性和積極性,才能取得令人滿意的教學效果。

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[9]夏云波.淺談多媒體課件在物理教學中的使用[J].物理通報,2005,(9):47.

高分子材料概論范文3

在本課程中,我們只要把《材料工程設計概論》的內容優化為五大部分,第一部分是基本原理,主要涉及原子尺度結構、晶體結構、晶體缺陷以及非晶態與半晶態材料,安排4個學時;第二部分是有關材料的分類,主要分為金屬、陶瓷、聚合物、復合材料、半導體,對不同材料進行介紹,其中涉及各種現代先進材料,如高性能金屬材料、功能陶瓷、電子信息材料、生物醫用材料、航空材料、能源材料、感光材料等,安排8個學時;對于這兩部分的內容比較基礎,也比較通俗易懂,學生接受容易,所以安排的課時不需要太多;第三部分內容是有關材料的制備方法,主要包括金屬材料的制備、無機非金屬材料的制備、高分子材料的制備,如納米微粒的制備,主要有氣相、液相以及固相制備三種方法,安排4個學時;第四部分內容是有關材料的性質與應用,主要包括材料的力學性能、熱學性能、電學性能、光學性能、磁學性能,材料的性能決定了材料的用途,是材料實際應用的主要依據,是學生學以致用的基本,所以這部分是少學時教學中的重點,安排10個學時;第五部分也就是最后一部分是有關材料的表征方法,主要講述XRD、SEM、TEM等方法,安排6個學時。對《材料工程設計概論》課程的整體內容進行優化,并不只是簡單的增減,而是要將傳統內容與現代內容有機地結合起來,合理地刪減,精選材料化學基礎的內容,概要講解材料的分類,重點講解材料的制備和材料的性質與應用,是優化內容的關鍵。

做好多媒體課件,巧妙借助現代化的教學手段少學時《材料工程設計概論》課程最突出的特點是上課學時少、內容多,如果教師仍用黑板進行板書和教授,不僅費時、費力,效果還不好。而多媒體教學則可以彌補這一點。多媒體教學是當前比較先進的教學手段,它集圖、文、聲、像于一體,直觀化和具體化的特點能將抽象的概念變得更加生動、活潑、富有新意[3]。尤其是在講授晶體結構、晶體缺陷等復雜抽象的知識點時,更需要借助多媒體,只有通過多媒體向學生展示一些相關的實物模型或者播放一些相關的flash,學生們才能真實地了解這些離我們真實世界遙遠而抽象的知識;同時,與傳統的大學生不一樣,現在的大學生都是生活在日益更新的科技時代,新的科技產品可以引起他們強烈的興趣,所以相比教師只是純粹的默默地在課堂上講授,枯燥而毫無新意,多媒體教學的應用反而更有助于吸引學生的眼球,提高他們的注意力,從而激發他們對學習的熱情與興趣,提升了教學的質量;再者,多媒體教學的使用還豐富了教學的內容和方法,節省了教師板書時間,同時增加了課堂傳遞的信息量,一舉多得。當然,金無足赤人無完人,多媒體教學盡管好處多多,但也不是盡善盡美,所以在不能完全只依靠多媒體來達到教學目的,多媒體只不過是一種輔助工具而已,教師才是教學的主角。因此我們要制定多媒體課件準入制度,重視教師的主導地位,同時也應注意與傳統教學手段的結合。

應用教學新方法,靈活多變改進教學方法是提高教學質量與教學效果的重要途徑[4]。誠然,好的方法可以起到事半功倍的效果,而我們都知道傳統那種“填鴨式”的教學方法是不可取的,所以,我們應該探索新的教學方法,不拘一格,靈活多變,只要能吸引學生的興趣,提高教學的質量就是好的教學方法。主要做法如下:第一,萬事起步難,關鍵在于緒論。緒論是課程的首節內容,也是學生們接觸《材料工程設計概論》這門課的第一節課,學生對該門課還是一無所知的,所以教師這時候就不應該忽略緒論課的重要性,應該給學生講清課程的性質、目的與作用,解決“為什么學,學什么,怎樣學”的問題,為學生的日后課程學習提供一個明確的方向;第二,采用啟發式和問題式相結合的教學方法,側重培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力與意識;教學是教師傳授和學生學習的共同活動,在教學中,教師起著主導性作用,通過適當提問的方式,讓學生參與其中,激發他們帶著問題去思考并找到解決的方法,調動他們的學習積極性和主動性,發展他們對知識的探索和創新精神。同時,在實際教學過程中,教師要在給學生講“所以”的時候,更要講“之所以”,盡量避免學生知其然卻不知其所以然,對知識一知半解的局面出現。如“晶體的缺陷”的內容,除了讓學生知道晶體中存在缺陷外還要令學生明白為什么會存在缺陷,讓他們自己先去思考,這樣的話可以使得學生更深刻地理解教學的內容;第三,采用循環式教學方法,加強理論與實際相結合;材料科學屬于應用科學的范疇[5],在多年的教學與實踐中,發現材料科學中的許多知識與應用結合很緊密,例如從可口可樂的三種包裝可以看出材料的不同類型:易拉罐(金屬)、玻璃瓶(陶瓷)、塑料瓶(高分子),又如用一次性杯子去裝熱的開水杯子不會發生形變,但是用礦泉水水瓶的話卻會立刻發生很大的變形;這些都是學生日常看到的現象,教師可以把這些生活現象引入到課堂教學中,不但可以引發學生的好奇心,還可以更通俗易懂地向學生教授書本上的理論知識;通過理論跟實際的結合,可以讓學生學得簡單,學得快樂,老師也教得輕松,這是一種雙贏的結果。第四,精心設計課后作業,培養學生動手能力;作業是學生課后鞏固知識的重要有效途徑,因此課后的作業布置至關重要。教師不應該隨便在課本里給學生布置幾道課后習題作為課后作業,那樣的話學生很輕易就能上網找到課后答案,根本達不到鞏固知識的效果;為了避免這種情況,教師應該找一些其他的有代表性的題目作為作業,量不要太多,但是一定要學生自己去找資料才能完成,而不只是簡單的從課本上就能找到答案;通過這樣的方式,培養學生的動手能力,增強他們的自學能力以及達到鞏固知識的效果,從而提高教學質量。

在當今社會科技日益發展的趨勢下,《材料工程設計概論》的教學也必須進行不斷的改革,我們要以傳統的教學內容為參考,不斷地從優化教學內容、完善多媒體課件以及采用多種教學方法等多方面進行改進與改革,從而提出了一種適合少學時《材料工程設計概論》的教學模式,這種模式將有利于培養學生的獨立思考能力、創新能力以及自主動手能力??傊?,少學時的《材料工程設計概論》的改革正處于實踐與探索的階段,我們要積極的面對改革中所出現的問題并不斷地完善,除了教師的不斷努力,同時也要借鑒和學習其他高校成功的經驗,不斷完善少學時《材料工程設計概論》的教學內容。

作者:邱永福范洪波蘭善紅單位:東莞理工學院化學與環境工程學院

高分子材料概論范文4

    藥學專升本的課程設置與教學模式

    學生基礎存在著較明顯差異,對藥學知識的掌握情況參差不齊。針對這一特點,課程設置和教學內容應偏重補充、鞏固藥學專業基礎知識,并增加綜合性課程的比例,即以藥學專業知識為主干,以化學和基礎醫學為基礎,以外語、數學、計算機為基本手段,重點講授藥學領域的新技術、新成就和前沿性內容。全日制專升本的學制為2年,其中還有一個學期為畢業實習,真正只有3個學期的課程學習時間,科學合理地進行課程安排十分重要。根據藥學專業方向的需要,可將藥理學、藥物化學、藥物分析、藥物合成、藥劑學、生物藥劑學與藥代動力學、天然藥物資源的利用與開發、天然藥物化學、藥用植物學與生藥學等設為專業必修課;并增設生理學、臨床醫學概論等基礎性課程;有機化學、無機化學、分析化學等化學學科,在??破陂g已學過,也是入學考試的考察科目,不必重復開設,可適當增加化工原理、藥用高分子材料學、制劑工藝設計學等學科課時;同時,為提高學生外語水平、文獻檢索能力和綜合技能,開設英語、文獻檢索、計算機、醫藥數理統計等應用型和綜合性課程。另外,浙江中醫藥大學屬于以中醫學和中藥學為基礎的綜合性大學,可將中醫藥學相關知識如中藥學、中醫學概論、中藥炮制學、中藥商品學等課程設為公選課,讓學生根據興趣選修,利于他們結合藥學與中藥學知識,形成自身的特色和所長。教學模式由于專升本的學生具有一定的知識基礎,理論課程教學中應改變以往單純老師講、學生聽的被動模式,可借助錄像、多媒體、幻燈片等多種教學技術,開展問題式討論、案例分析、角色扮演等教學方式,增加老師與學生間的互動。教師在進行教學內容講授的基礎上,應結合學科的當前現狀及發展動態,啟發學生發現問題并解決問題,重點培養學生對藥學專業知識的綜合運用能力和協同合作能力。例如,藥劑學課程中講授靶向制劑章節時,課堂討論后老師要求學生選擇一種靶向制劑,圍繞其輔料、制備、優點和不足等,以小組為單位撰寫論文,并以PPT的形式進行課堂匯報,通過小組答辯、教師點評的形式予以評價。此種方式不僅極大地鞏固了相應的知識點,充分調動了學生學習的主動性。也提高了學生的語言表達能力和溝通組織能力。實驗課的教學則可融合藥學相關的理論知識和操作技能,把藥學各專業課程的獨立實驗相結合,設計成綜合性實驗。例如,阿司匹林腸溶片的制備,通過分組,分別完成藥物化學部分合成阿司匹林原料藥、藥物制劑部分制備阿司匹林片劑;藥物分析部分檢測阿司匹林原料及片劑的質量、藥理學部分進行藥效學和毒理學研究、生物藥劑學部分開展藥代動力學和穩定性研究等。這種模式有利于學生將理論知識與專業技能相銜接,優化他們的知識結構,提升知識的綜合運用能力,從而提高人才培養的質量。同時,教師的教學內容得以豐富,學生也對每一門課程的研究方向有了進一步的了解,不僅激發了他們的學習熱情,也為他們步入社會、更好地開展崗位工作奠定了良好的基礎。

    藥學專升本畢業論文導師制的開展

    由于目前大多數藥學高等院校往往提前一年甚至一年半進行畢業論文的導師選報工作,而此時專升本學生剛剛入校,在校時間較短,不知道導師的專業方向,導師也不清楚學生各方面的情況,相互間缺乏了解,造成了專升本學生難以找到適宜的畢業論文指導老師。因此,學校在專升本學生進校后應給予學生與導師充分交流的機會,通過在網站上導師的相關信息、與導師的見面會等方式,使學生與導師間相互熟悉,在雙方相互了解的基礎上,首先由學生自愿選擇導師,導師再對學生進行一定的考核,合格后開展論文指導。學生在導師的指導下,自選課題或參與導師的科研課題,進行文獻查閱、方案設計、實驗開展、論文撰寫等一系列工作。由于此時專升本學生也正在藥學專業課程的學習過程中,學生也可結合畢業論文工作的實施過程中遇到的問題,在理論課堂上尋求解決的方法,從而形成理論與實踐相互促進的良性循環。而導師也應結合學生的個性差異因材施教,依據畢業論文計劃表,要求學生完成開題報告、文獻綜述、外文翻譯等任務后進入實驗室;同時指導學生在畢業環節合理安排好畢業課題、實習、考研等的時間,協助解決在實驗過程中出現的問題,引導學生開展畢業論文工作,順利地完成學業和就業。

高分子材料概論范文5

[關鍵詞]專業建設;實驗室;教研室;課題組;素質教育

[中圖分類號]G642.8[文獻標識碼]A[文章編號]10054634(2016)05005804

0引言

2014年,在“五四”北大師生座談會上講話指出,全國高等院校要走在教育改革的前列,緊緊圍繞立德樹人的根本任務,加快構建充滿活力、富有效率、更加開放、有利于學校科學發展的體制機制,當好教育改革排頭兵。十八屆三中全會針對高等教育改革發展,提出了創新高校人才培養機制,促進高校辦出特色爭創一流的新要求。

當前,我國的教育發展還存在著3個“不相適應”:一是教育培養能力同社會發展對高質量多樣化人才需要不相適應;二是教育資源相對短缺同人民群眾對良好教育期盼不相適應;三是教育體制機制約束同增強教育活力不相適應[1]。因此,特色專業建設的培養已經成為許多高校獲得競爭力的戰略手段。在新形勢下,創新人才培養已成為專業建設的重要內容。創新精神除了要學生掌握扎實的基礎知識,更需要大量的實踐活動。目前,我國大學教育普遍偏重知識的傳遞,學生的實踐動手能力整體水平較低。2009年,麥克斯公司對大學生就業狀況的調查表明,約有42%的本科畢業生認為母校的專業教學最應該改進的是實習和實踐教學[2]。

2010年始,石家莊鐵道大學材料科學與工程學院對培養模式和辦學體系進行了試點改革。學院通過合并原有的教研室和實驗室,組建了無機非金屬材料系、金屬材料系、高分子材料系、材料科學系與功能材料系。以優化教學資源配置、全面提高大學生素質、能力培養和創新精神為目的,建立以人才培養為本,社會需求為導向的專業建設目標,以系為單位,實現教研室、實驗室和課題組“三位一體”專業建設和管理。

1“三位一體”專業建設的理論基礎

“三位一體”是指教研室、實驗室和課題組合而為一,從主任、教師到學生均為一身三職,在教學、實驗和科研中承擔角色,并融為一體,相互促進。系主任全面負責協調與組織全系教師的課程教學、實驗教學與科學研究;各任課教師按特長與研究方向,合理分配實驗室管理與實驗教學任務;研究生、本科生提前進入課題組,分配到各實驗室,學習之余,積極開展科學研究,并承擔一定的實驗操作與管理職能。

充分發揮科研與教學的互動,實現理論與實踐的融合。教學與科研是學校教師最主要的兩個工作方面,處理好二者的關系,無論對社會發展,還是對學校發展,以及對教師個人發展,都意義重大。學術水平的直接體現就是科研水平,沒有科研,就很難產生名師,教學水平也很難提高,可以說,科研是產生名師的基礎。教學手段和方法的創新和深化的基礎是科研。教學水平的提高可以為未來的科研提供一個好的人才隊伍基礎。教學過程是一個師生互動和教學相長的過程,是一個知識的發現過程,有利于科研的進一步深化。支持學生參與科學研究,強化實踐教學環節。

依托科研平臺,促進專業實驗室建設。理論教學是實驗教學的前提,實驗教學是理論知識的應用,實驗與理論的結合將起到事半功倍的效果。通過系室合并合作,可以集中和充實實驗室的技術力量,完善實驗室建設發展規劃,提高實驗教學水平和管理水平。優化教學資源配置提高辦學效益,專業實驗室一定要改變一臺設備,甚至一個實驗室一年僅開放一次的擺設性實驗。應以科研為依托,以綜合性、設計性實驗為基礎,充分利用好現有實驗教學資源,針對性、系統性地進行建設和規劃[3,4]。科研項目對實驗室建設的促進,以科研經費擴大專業實驗室的規模,資源共享、科研與教學互補。專業實驗室利用強有力的學科支持和科研能力,積極組織爭取各種層次的縱向和橫向課題,爭取重點實驗室和重點學科建設專項經費,在課題經費中提取一定比例的經費,用于購置先進的儀器設備、培養實驗技術人員,實現實驗手段的現代化,使實驗技術人員的工作能力和素質得到提高,實驗室的整體水平也相應提高。

以師資隊伍建設為基礎、人才培養為根本、市場需求為導向,促進專業的可持續性發展。通過師生協作,相互激勵,促進人才隊伍建設。加強學研產結合,增強科技研發能力,提高人才培養質量。

2“三位一體”化專業建設模式的實踐

以石家莊鐵道大學材料科學與工程學院材料科學系為例,介紹在教學、實驗室管理、課題研究以及團隊建設等方面的改革措施與實施效果。

2.1教學改革與實踐

1) 2011年度,結合教學大綱的修訂工作,優化了專業課程的教師配備,保障了每門課程由2~3位教師進行課程建設,保證了課程內容和教學質量。尤其是在目前我系師資力量比較緊張的情況下,積極吸納與學科方向相關的有經驗的教師加入到課題建設隊伍中。

高分子材料概論范文6

復合材料結構與性能是針對復合材料與工程專業大四學生開設的一門專業必修課,其內容涉及樹脂基體、增強材料、增強材料的鋪層和復合材料的夾層結構等多個方面,是一門理論聯系實踐應用、基礎知識和科學發展前沿并行的課程。我們從充分利用信息技術、理論聯系實際、啟發式教學和考試方式多元化等多方面進行了課程改革和實踐,以提高學生的學習興趣和創新能力。

[關鍵詞]

課程改革;課程實踐;啟發式;教育

復合材料結構與性能是本校針對復合材料與工程專業大四學生開設的一門專業必修課程。本課程是在學生學完了材料學概論、樹脂基復合材料、復合材料工程實驗等專業課程之后,為進一步拓寬學生的專業知識面、培養學生綜合知識的運用能力而開設的,目的是培養其在復合材料原材料的選擇、改性、結構設計方面綜合運用知識解決實際問題的能力。復合材料結構與性能的教學內容包括復合材料概述、樹脂基體材料結構與性能、高性能增強材料、增強材料鋪層結構與性能及復合材料夾層結構等。復合材料概述部分重點介紹復合材料結構所包含的三個結構層次和復合材料的發展及應用近況;樹脂基體材料部分主要介紹聚合物分子結構對性能的影響及基體材料的最新研究進展,讓同學們通過學習掌握分子結構設計原理,初步具備從性能角度出發篩選合成原料的能力;增強材料鋪層結構與性能和復合材料夾層結構部分突出復合材料結構的可設計性,根據復合材料結構件的受力情況,介紹增強材料鋪設方式設計和夾芯材料選擇的理論依據。不同于大學基礎理論課,大學專業課的課堂教學內容必須緊跟本學科技術的發展。課堂教學中,教師在介紹完基礎理論知識后,一定要配合實際的生產應用案例對其進行應用說明,這樣有利于學生理解和掌握此知識點,并能通過實際的應用案例理解單純追求某一性能指標是沒有意義的,實際應用過程中應考慮工藝性能、應用性能、節能環保等綜合因素。該課程為新開課,在教學內容、教學素材、教學方法等方面還需要進一步完善和改革,以適應復合材料現代科學技術的飛速發展。

一、充分利用信息化資源,豐富教學內容

在教學過程中,我們充分利用信息化資源、信息化技術來輔助教學,豐富教學內容,利用多媒體技術進行高密度的知識傳授,增大教學信息量,并借助圖片、動畫、視頻等媒介,增強學生的理解力,加深他們的記憶。[1]我們在傳統的PPT中加入實物圖片、工藝圖片、三維設計動畫、復合材料生產視頻等,以豐富教學內容,把學生關心的一些復合材料應用領域的相關知識(復合材料原料、工藝及應用等)直接向學生演示出來,從而與文字講義相呼應,給相對枯燥的教學注入興趣和活力。多媒體教學(如制作動畫、錄像、圖片和三維模型等)將原本抽象的、不易理解的復合材料多相結構生動、形象地展現出現,便于學生理解和記憶,加深對復合材料結構的理解,深層次理解復合材料結構對性能的影響。我們在查閱大量國內外文獻的基礎上,編寫了適合本課程教學特點的電子課件,并根據需要采用大量生動、形象的工藝流程圖介紹復合材料的生產工藝,以實物圖片介紹復合材料的應用領域,采用動畫、視頻的形式介紹復合材料不同層次的結構及結構設計對性能的影響。對于較難理解的章節,采用模型或模擬輔助教學可以提高教學效果。為了讓學生較好地了解復合材料領域的發展,教師需要密切關注該行業國內外的發展動向,及時查閱相關的文獻資料,獲取與國際接軌的最新知識、先進教材和信息。教師需要適時地參加國內外復合材料展覽會,對國內外參展公司的展品、設備和技術圖片進行拍照、錄像并整理,將其融入課程內容;還可以參加復合材料相關的學術研討會,密切關注復合材料領域的新技術、新工藝的發展和應用,及時更新本課程的教學內容。

二、授課內容注重理論與實踐相結合

復合材料結構與性能是一門實用性較強的課程,單純以文字的形式介紹復合材料結構與性能,特別是復合材料的夾層結構,很難介紹清楚,學生也很難想象,難以理解。因此,教學中一定要理論聯系實踐,以案例的形式講授知識,如以風力發電機葉片、雷達罩、飛機機翼的結構為例,分別介紹其選材、結構,并解釋原材料選擇原因、結構設計的原理、性能特點、國內外的技術差距等。作為教師,將自己科研工作的實際應用案例加入課程講授,理論聯系實際,豐富課程內容的實用性,是非常必要的。不同高校復合材料專業的研究領域、研究特色不同,有的高校側重于增強材料的研究與開發(如東華大學),有的高校重點研究復合材料結構件的設計制造(如武漢理工大學),而本校復合材料專業側重于高性能樹脂基體材料的研究與開發。在本課程的講授過程中,我們將本校樹脂基體方面取得的研究成果按相應類別穿插在課程內容中,如將耐腐蝕的乙烯基酯樹脂、高殘炭酚醛、脂環族環氧樹脂、高性能芳炔樹脂、高性能透波樹脂等內容加入課程,分析其結構與性能特點。我校在復合材料增強材料、增強材料的鋪設方式、復合材料結構的設計方面開展的研究工作較少,如果要想在這幾章內容的教學中聯系實踐,教師需要做很多資料收集工作,特別是針對增強材料鋪設方式和夾層結構部分,需要到相應的研究單位、生產單位進行調研,制作相應圖片、三維模型、動畫及視頻,以豐富教學內容,便于學生理解。[2]

三、改進授課方式,采用啟發式教學,讓學生根據自己的興趣點進行自主學習

復合材料結構與性能是復合材料專業大四學生的專業必修課,他們在此之前已經學完了大部分的專業課程,已基本掌握了復合材料的專業知識。本課程的目的是進一步拓寬學生的知識面,培養學生的創新思維,實現與畢業課題研究、社會工作的銜接。因此,教學中應該改變以往的“老師講、學生記”的方式,鼓勵學生運用前面學過的專業知識去思考,激發創新思維,從中獲得運用知識解決問題的成就感。教師可以提出現在行業中的難題,讓同學們通過查找資料尋找解決方法,發揮大學生精力旺盛、創新性強的特點。[3-4]這也對教師提出了要求:要緊跟本學科的發展,與復合材料相關企業建立密切聯系,了解本專業新型的原材料、成型技術、成型設備及新型制品結構。在復合材料概述中介紹新型的復合材料時,同學們對“自修復復合材料”非常感興趣,但課上僅僅介紹了“自修復復合材料”的設計原理和性能特點及其在航天領域中的應用前景,教學中若能夠以實物圖片展示此材料的使用案例,以錄像展示生產工藝過程,并提出應用過程中有待解決的問題,則可以更生動、具體地體現該材料的結構與性能的關系。我們采用了啟發式教學方法,建立教師和學生間雙向互動的課堂氣氛。教師采用提問的方式啟發和調動學生的主觀能動性,讓學生對問題進行思考;當堂課不能解決的問題,則要求學生課后查找資料,以小論文的形式提交解決方案;鼓勵學生探索科學前沿,激發學生對科學研究的興趣。比如我們給學生留的課后作業為“你認為最有發展前景的復合材料是哪種類型?解釋其原因”和“熱固性樹脂復合材料和熱塑性樹脂基復合材料的優缺點及其發展趨勢”。課余時間,學生們根據自己的興趣愛好去查找相關的資料,了解該類復合材料的結構、性能、應用及發展情況。這樣不僅能夠拓展學生的知識面,還能夠激發其對復合材料科研的興趣。[5-6]

四、考核方式多元化,培養學生思考問題、解決問題的能力

復合材料專業課程大多采用閉卷考試的方式進行考核,考試形式重于內容,考試分數重于能力,平時認真聽課、認真思考的同學考試的分數倒不一定比背講義、背課后題的同學高,這樣打擊了應用能力較強的同學的學習積極性,也與本課程的培養方案相悖。復合材料結構與性能是大四上半學期的專業必修課,是理論與實踐相結合的一門課,旨在引導學生運用所學知識發現實際生產中的問題并解決問題,傳統的靠知識點記憶的考核方式顯然已不適用于本課程,課程改革也應在考核方法上有所體現。根據知識點的不同,本課程宜采用多元化的方式對學生進行考核。重要的概念、原理、工藝、聚合物結構及性能等要求學生掌握的知識點可采用閉卷考試,而不同類型復合材料的性能特點、發展及應用方面的知識是動態發展的,可以采用開卷考試的方式。這樣學生可以在課下查閱大量的文獻資料,詳細了解復合材料的發展趨勢,激發學習興趣,拓展專業知識面。對于綜合知識的運用,即從選擇原材料、成型工藝選擇、增強材料的鋪設方式、夾層結構設計等方面設計某復合材料結構件,則采用小論文的形式考核,如設計輕質高強的工字梁結構。多元化的考核方式可以使學生成為學習的主體,有利于調動學生的積極性,并培養學生綜合運用知識的能力。我們通過教學題材的更新、教學內容的多樣化、教學方法和考核方式的改革,力爭從教師講授向學生在老師的啟發下自主學習的模式轉變,從而達到提高學生學習主動性、激發學生創新性的目的。課程改革和創新需要在實際教學過程中摸索,我們將結合復合材料新技術的發展,繼續探索復合材料結構與性能教學新模式。

作者:宋寧 侯銳鋼 周權 陳麒 王帆 方俊 倪禮忠 單位:華東理工大學材料科學與工程學院特種功能高分子材料及相關技術教育部重點實驗室

參考文獻:

[1]趙洪凱,肖力光,劉亞冰,等.《復合材料》課程建設與教學研究[J].廣州化工,2010,38(10):229-230,236.

[2]鄧洪.材料化學專業《復合材料》課程建設與教學研究[J].中南林業科技大學學報(社會科學版),2009,3(3):142-144.

[3]曹尤,王麗華,谷亞新.具有土木建筑特色的聚合物復合材料課程建設[J].沈陽建筑大學學報(社會科學版),2012,14(3):326-328.

[4]楊曉潔.“英特爾”未來教育與課改理念的融合———《復合材料》教學設計與反思[J].教育科研論壇,2010(7):56-57.

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