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化學畢業(yè)論文

高分子化學特色教學改革

時間:2022-10-07 14:25:53 化學畢業(yè)論文 我要投稿
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高分子化學特色教學改革

  高分子化學特色教學改革【1】

高分子化學特色教學改革

  摘要:為了提高相關(guān)專業(yè)學生對高分子化學課程知識的掌握能力,本文結(jié)合實際教學經(jīng)驗,針對該課程的特點,從教學內(nèi)容、教學方式、教學對象以及教學實驗拓展創(chuàng)新幾個方面探討了教學改革,突出了課程的特色化、針對性及實用性。

  旨在提高教學質(zhì)量,使同學們對高分子化學有更直接、更深刻的認識。

  文中特別強調(diào)了研究生教學與本科生教學的區(qū)別。

  關(guān)鍵詞:高分子化學;教學改革;教學質(zhì)量

  高分子化學是高分子專業(yè)和材料專業(yè)的理科及工科學生的必修課,也是其他化學、化工專業(yè)學生的選修課之一,是高分子科學及材料科學的基礎(chǔ),在化學相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)體系中占據(jù)相當重要的地位。

  所以,很多院校既在本科階段開設(shè)本課程,又在研究生階段開設(shè)相應(yīng)的必修和選修課程[2]。

  高分子化學的主要講授內(nèi)容[1]為各種聚合方法的反應(yīng)機理及其對聚合物結(jié)構(gòu)的影響,以及聚合物的化學改性方法。

  課程的目的在于使學生能夠通過高分子化學基礎(chǔ)知識的學習,指導(dǎo)科研和生產(chǎn)實踐活動。

  但是由于相對材料領(lǐng)域的其他學科來說,高分子化學還是一門比較年青的科學,許多理論還不太成熟,而且新材料和新的合成方法不斷涌現(xiàn),致使許多學生感覺無所適從,反映該課程涉及的內(nèi)容太多且難于掌握,在一定程度上影響了學習的興趣和掌握程度。

  為了提高學生學習的興趣及知識的掌握程度,本人就教學中存在的一些問題進行了思考并且提出了一些個人的解決意見。

  下面分別從教學內(nèi)容、教學方式、教學對象以及教學實驗拓展創(chuàng)新幾個方面分別闡述。

  一、關(guān)于教學方式

  以往的高分子化學課程多是采用講授法[3],這種方法的優(yōu)點是教師容易控制教學進程,能夠使學生在較短時間內(nèi)系統(tǒng)地掌握科學知識。

  但是,如果運用不得當,就會出現(xiàn)教師在講臺上激情澎湃,而學生卻聽得云里霧里的狀況,很可能由于聽不懂而失去興趣。

  所以我們根據(jù)授課對象的不同,改變不同的授課方式,通過調(diào)整教學方式,使難懂的知識變得易于接受,增加學生的學習興趣。

  比如在講授法的同時適當?shù)丶尤肓擞懻摻虒W法、互動教學法等。

  其中討論法教學特別適用于對研究生的教學,讓學生以小組為單位,圍繞最新的高分子前沿知識,查閱相關(guān)資料,并布置課后作業(yè),讓學生查找與某一知識點相關(guān)的前沿科研成果(如RAFT法在材料制備中的應(yīng)用),做成幻燈片,然后在課上以主題講座的形式向全體同學匯報、講解,并回答其他同學的問題。

  通過主動講解的方式,把被動思維轉(zhuǎn)化成主動思維。

  這樣既調(diào)動了大家的積極性,同時又豐富了大家的知識,使學生在深刻地掌握高分子學科的相關(guān)知識的同時,又鍛煉了研究生查閱文獻和學術(shù)報告的能力。

  互動教學法中,我們會讓學生提出一些自己感興趣的高分子相關(guān)問題,然后在課堂講授中予以回答。

  比如緩釋藥劑的釋放原理是什么、塑化劑為什么會到飲料中去、飲料瓶是如何成產(chǎn)的等等。

  學生提出的往往是生活中遇到的實際問題,將這樣的問題放到課堂,可以提高學習興趣,活躍課堂氣氛,加深學生對知識的理解。

  二、關(guān)于教學內(nèi)容

  高分子化學是一門化學類的專業(yè)課程,它不僅需要有機化學、物理化學等基礎(chǔ)化學專業(yè)背景知識,而且內(nèi)容豐富、知識點眾多,理論體系嚴謹,實踐性強。

  在教學過程中存在知識點眾多、反應(yīng)方程式復(fù)雜、反應(yīng)機理抽象深奧等特點,相對較難理解記憶。

  尤其是作為選修課的時候,許多同學由于相關(guān)的化學背景知識掌握得不扎實,導(dǎo)致難以理解,甚至不理解,造成學習障礙,從而影響學習的興趣。

  因此,如何把復(fù)雜的機理,例如配位聚合、開環(huán)聚合等,通過通俗易懂的方式將知識點深入淺出地傳達給學生,是教學改革的關(guān)鍵問題。

  在實際教學過程中,我們將高分子化學中的反應(yīng)過程、反應(yīng)機理、聚合物立體構(gòu)型等抽象難懂的教學內(nèi)容,以立體或動畫的形式表述出來,實現(xiàn)了聚合反應(yīng)的“可視化”[4]。

  以丙烯的配位聚合為例,我們以三維動畫的形式來表述,分子式是三維立體的,反應(yīng)機理是動畫的形式一步一步進行的,生動地向?qū)W生講述了從配位到過渡態(tài)再到反應(yīng)終態(tài)的過程,最后還用ChemOffice等專業(yè)化學軟件繪出彩色立體并可以旋轉(zhuǎn)的聚丙烯旋光異構(gòu)的結(jié)構(gòu),直觀形象地描繪出難以想象的三維立體結(jié)構(gòu)。

  大量三維立體圖、動畫、視頻等多媒體的綜合運用,將高分子化學知識形象逼真地顯示在熒屏上,從而多方位刺激學生的感官,達到“刺激-反應(yīng)-強化”式現(xiàn)代教學方式[5]。

  這種方式有利于調(diào)動學生的學習積極性和提高學習興趣,加深對知識點的理解,優(yōu)化教學過程,提高教學質(zhì)量,提高學生形象思維能力和課堂效率,實現(xiàn)最佳的學習效果。

  我們還將高分子教學與網(wǎng)絡(luò)教學相結(jié)合,提供給學生相應(yīng)的文獻檢索數(shù)據(jù)庫(如CNKI、ISI等)和高分子領(lǐng)域主流雜志(如Macromolecules、Progress in Polymer Science、Polymer、高分子學報等),使學生可以在課堂以外有針對性地選擇自己感興趣的內(nèi)容,進行深入的學習。

  尤其對于研究生教學,要強調(diào)高分子科學中前沿科學的講解,注重結(jié)合科研的最新成果。

  高分子科學本身就是一門年輕的學科,隨著時代的不斷進步,其內(nèi)容也在不斷地發(fā)展與完善。

  如自由基活性聚合機理的提出、配位聚合機理的完善、樹枝狀聚合物的成功合成、活性可控乳液聚合方法、‘click化學’的出現(xiàn),極大地豐富了高分子化學的內(nèi)容。

  它們不同于經(jīng)典的高分子化學反應(yīng),但又是當今研究的熱點。

  這些新技術(shù)的機理往往還不太成熟,很難在近期內(nèi)系統(tǒng)寫入教科書中。

  所以我們在講解高分子化學的課程中,要在深化基礎(chǔ)知識的前提上,將前沿的科研成果作為實例,融合到教學過程中,從而豐富和活化教學內(nèi)容,使教學內(nèi)容始終跟上時代的步伐。

  總的來講,學生更愛聽一些高分子化學在實際應(yīng)用方面的知識,所以在講課中,作者還把自己以前的研究內(nèi)容,如聚合物納米微球的聚合方法、聚合物互穿網(wǎng)絡(luò)、鉻系非均相催化乙烯的配位聚合等與所講知識結(jié)合起來,豐富了教學的內(nèi)容,收到了比較理想的效果。

  三、關(guān)于教學對象

  高分子化學這門課程既對本科生又對研究生開設(shè),但是學習的側(cè)重點會有所不同,所以應(yīng)采用不同的教學方式,選擇不同的教學內(nèi)容。

  對于本科教學,我們要抓住基礎(chǔ)知識的講解。

  初窺門徑的學習,最重要的是要有直觀的認識,要將知識點盡量講得生動、具體;注重基礎(chǔ)理論部分,同時也要注重開放性思維的培養(yǎng)。

  對于研究生教學,則應(yīng)當關(guān)注更深層次的理論研究,并將其與所研究課題的內(nèi)容聯(lián)系起來,把所學的知識活學活用,理論落實到實際當中去。

  在正式講課前,可以讓學生對自己的研究方向、研究內(nèi)容做一個簡短的介紹,了解學生研究課題與高分子相關(guān)之處,這樣在授課中,對于學生的研究課題有益的地方重點講解,做到有的放矢。

  比如乳液聚合的講解。

  對于本科生,基礎(chǔ)地從乳化劑、聚合機理和動力學進行講解,突出強調(diào)了成核機理、聚合場所和乳液聚合的三個階段這些基礎(chǔ)知識點,并以最為常用的醋酸乙烯酯乳液聚合為例(同時還進行了分組實驗),與本體自由基聚合進行對比,讓學生形象地認識到乳液聚合的特點,特別是乳液聚合可以同時提高聚合速率和聚合度。

  而對于研究生,有些學生已經(jīng)在本科階段學習過該課程,而且學生的接受能力也較本科生好,可以在幫學生梳理上述基礎(chǔ)知識后,結(jié)合乳液聚合的新進展進行講解。

  我們?yōu)閷W生介紹了可控活性乳液聚合,即將可控活性自由基聚合和乳液聚合結(jié)合起來,如RAFT乳液聚合、RATRP乳液聚合等;還介紹了以不同材料作為種子,進行的種子乳液聚合制備多種復(fù)合材料的方法。

  四、關(guān)于教學實驗拓展創(chuàng)新

  高分子化學是高分子科學的基礎(chǔ),是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學,但是它的理論部分略顯枯燥,讓人覺得難以理解,如何把理論與實驗相結(jié)合,相得益彰,這是我們努力的重點方向。

  實驗部分不僅可以驗證聚合理論,理論的學習最終也是要為實驗服務(wù)。

  合理引導(dǎo)與啟發(fā),更能為學生學習后繼高分子課程奠定必要的認識基礎(chǔ)。

  為此,我們在緒論、逐步聚合和連鎖聚合等部分的講述過程中穿插開設(shè)了相應(yīng)的實驗。

  在課程伊始的緒論部分,我們將PE、PP、尼龍6等聚合物工業(yè)原料顆粒帶進課堂,讓學生對聚合物有一個直觀的認識,并分別以果凍和淀粉這兩種的食物為例,來區(qū)別交聯(lián)和線性聚合物。

  在逐步聚合部分,讓學生分組進行了酚醛樹脂的制備實驗。

  以先對簡短而又典型的聚合實驗,展示縮聚反應(yīng)的過程,并讓不同組,加入不同的苯酚和甲醛配比,來說明凝膠點問題。

  在連鎖聚合講述過程中,我們插入了醋酸乙烯酯的乳液聚合,結(jié)合乳液聚合特點的講述,使學生在實踐中學習,顯得更有效率,印象更加深刻。

  我們要不斷改進教學方法和教學內(nèi)容,調(diào)動學生的積極性,力求學生能掌握知識要點,讓學生學得明白,學得透徹。

  使學生在學習高分子化學課程后,能夠融會貫通,指導(dǎo)生產(chǎn)實踐和科研創(chuàng)新。

  參考文獻:

  [1]潘祖仁.高分子化學[M].第4版.北京:化學工業(yè)出版社,2011.

  [2]王家喜.高分子化學教學改革初探[J].化學試劑,2009,31(4),307-309.

  [3]劉坤成.從四個基本環(huán)節(jié)入手提高數(shù)學課堂教學實效性[J].新課程(教研),2010,(6),163-164.

  高分子化學實驗教學改革與實踐【2】

  摘要:高分子化學實驗課程可以幫助學生接受課堂高分子化學理論學習,鞏固高分子化學基本概念和理論,培養(yǎng)科學素質(zhì)。

  文章介紹了嘉興學院對高分子化學實驗教學的改革和實踐,主要通過學生參與實驗前的部分準備工作、調(diào)整實驗項目、完善實驗考核制度及建設(shè)實驗課程的網(wǎng)站方面進行改革與實踐。

  通過兩個學期的初步實踐表明,高分子化學實驗教學的改革探索激發(fā)了學生的學習興趣,在提高學生的綜合實驗?zāi)芰Ψ矫嬉殉跻姵尚А?/p>

  關(guān)鍵詞:高分子化學實驗;改革;實踐

  高分子化學是嘉興學院材料與紡織工程學院高分子材料科學與工程專業(yè)學生的核心基礎(chǔ)課程,它是以實驗為基礎(chǔ)的自然科學。

  通過實驗課的教學,不僅能加深學生對理論知識的理解,培養(yǎng)學生熟練的實驗操作,還可通過安裝實驗裝置、觀察和記錄實驗現(xiàn)象,培養(yǎng)學生動手能力,進而分析現(xiàn)象、解決問題,最終提高學生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

  由于本專業(yè)設(shè)立僅有5年時間,高分子化學專業(yè)課程的開設(shè)也只有短短的3個學年,由于教學經(jīng)驗有限及實驗室建設(shè)的延遲,所開設(shè)的實驗一般都是一些典型的驗證性實驗(如甲基丙烯酸甲酯的本體聚合、醋酸乙烯酯的乳液聚合等),學生往往不用動腦思考,只要按照標準步驟動手完成實驗即可。

  基礎(chǔ)性的實驗可以培養(yǎng)學生基本的實驗技能和熟悉實驗儀器的操作,但是,往往難以培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力,更不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)及學生的學習興趣的提高。

  等到學生到大四做畢業(yè)論文時,問題也暴露出來:缺乏思考問題、解決問題的能力,實驗意識沒體現(xiàn)出來。

  經(jīng)初步調(diào)研論證,結(jié)合本校實際情況,我們確定選擇即將開展高分子化學實驗課程的高材09、10級學生作為這次實踐教學改革的試點,有計劃、有步驟地進行高分子化學實驗教學模式的改革探索與實踐。

  一、讓學生參與實驗前的準備工作,珍惜實驗教學,提高學生動手能力

  實驗前期準備工作是實驗順利進行的保證。

  尤其是高分子化學實驗,在實驗前有大量實驗準備工作,包括實驗室儀器設(shè)備調(diào)試、檢修工作;所需玻璃器皿的清洗工作,化學試劑的配制,如單體、引發(fā)劑的精制,溶液的配制等。

  這些工作都由實驗老師來承擔,學生不了解實驗的順利開展凝聚著實驗老師的大量勞動,所以,往往不珍惜實驗過程。

  在已開展高分子化學實驗的09級同學中,我們讓學生適當參與實驗的準備工作,如玻璃儀器的清洗,做過高分子化學實驗的人都知道,殘留高分子物質(zhì)的玻璃儀器難以清洗,同學在清洗玻璃儀器的過程中,既珍惜實驗過程,又能初步了解高分子的性質(zhì);甲基丙烯酸甲酯單體的蒸餾,在甲基丙烯酸甲酯溶液中往往加入微量的阻聚劑,以避免溶液在儲存、運輸?shù)倪^程中發(fā)生聚合,所以為了縮短實驗時間,提高反應(yīng)效率,實驗前學生在實驗老師的指導(dǎo)下采用蒸餾的方式對單體進行提純,加深理論課程中關(guān)于阻聚劑的理解。

  通過參與實驗前的準備工作,同學們懂得實驗的成功不僅取決于實驗過程,與實驗前的準備工作也密不可分,從而更加珍惜實驗教學過程,珍惜自己的實驗成果。

  更重要的是,實驗的準備工作又加深了對理論知識的理解。

  二、結(jié)合嘉興學院高分子材料與工程專業(yè)特點及實際情況,改革優(yōu)化實驗項目,著重培養(yǎng)學生思考問題、解決問題的能力及團隊精神

  高分子化學是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學。

  傳統(tǒng)的實驗課程內(nèi)容主要是驗證性實驗。

  通過無機及分析化學、有機化學及物理化學的基礎(chǔ)實驗,已使學生掌握了基本儀器設(shè)備的使用和相關(guān)實驗操作。

  因此,在專業(yè)高分子化學實驗中,過多地開設(shè)驗證性實驗,不利于學生思考問題和解決問題能力的培養(yǎng),不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

  因此,必須對高分子化學實驗項目進行改革,主要包括:①基礎(chǔ)實驗項目的改進,鞏固及培養(yǎng)學生的基礎(chǔ)理論與操作技能。

  如聚甲基丙烯酸甲酯的制備,學生可根據(jù)興趣選擇懸浮聚合或本體聚合,確定實驗所需儀器設(shè)備及藥品。

  在實驗過程中,不同聚合方法有不同的實驗步驟及注意事項。

  如,本體聚合分為三階段進行,不同階段溫度不同,關(guān)鍵在于第一階段轉(zhuǎn)化率的控制,避免出現(xiàn)爆聚,反應(yīng)時間相對較長,最終的實驗產(chǎn)品為板材;而懸浮聚合實質(zhì)也是本體聚合,但由于分散介質(zhì)的加入可以很好地進行傳質(zhì)和傳熱,避免爆聚現(xiàn)象的發(fā)生,攪拌速度是控制實驗成敗的關(guān)鍵,聚合時間相對較短,最終的實驗產(chǎn)品為球狀小珠。

  同學之間對各自的實驗現(xiàn)象、產(chǎn)品外觀、產(chǎn)品性狀等進行熱烈討論,從而加深對于聚合方法的理解。

 、趶娀O(shè)計性、綜合性實驗,培養(yǎng)和提高學生的綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力。

  開設(shè)具有工程特色的綜合性實驗項目,如聚醋酸乙烯酯乳液聚合實驗,擴展為一組設(shè)計性、綜合性實驗:從單體精制、引發(fā)劑精制、乳化劑的選擇與用量、到動態(tài)光散射法測定乳膠粒尺寸、穩(wěn)定性的測定,最后在將其配制成乳膠漆,測定涂層性能與乳膠粒尺寸之間的關(guān)系。

  學生通過對整個材料制備及使用過程的全程跟蹤,掌握結(jié)構(gòu)、性能與合成之間密切聯(lián)系,充分發(fā)揮學生的主動性、積極性、創(chuàng)造性,提高學生的工程能力,有利于引導(dǎo)學生參加大學生創(chuàng)新性實驗的科學研究,培養(yǎng)學生的工程觀念。

 、圻m當增加科研性實驗項目,培養(yǎng)學生的團隊精神,增強對本專業(yè)的了解與熱愛。

  為進一步激發(fā)學生的創(chuàng)新能力及參與科研的積極性,浙江省設(shè)立了大學生科技創(chuàng)新項目,嘉興學院每年也設(shè)立大學生研究訓(xùn)練(SRT)計劃,本專業(yè)大部分09級的學生都參與到科研性實驗項目研究中。

  學生們呈現(xiàn)出前所未有的申報熱情,他們自愿組成實驗小組、每組成員3~5人,分工明確,團結(jié)合作。

  如作者本人就指導(dǎo)了一項浙江省大學生科技創(chuàng)新項目的研究,團隊負責人由08級同學擔任,主要成員為09級同學。

  項目開展之初,主要由08級同學設(shè)計并實驗,09級同學從旁學習并輔助完成實驗,項目進行中期,09級同學已掌握實驗方法與手段,具備獨立完成實驗?zāi)芰Γ?8級同學的主要精力可放在考研復(fù)習上面,順利完成新老接替的工作,培養(yǎng)了學生的團隊精神。

  同時,學生更多地接觸到高新技術(shù)和應(yīng)用技術(shù),開闊思路與視野,增強他們對于本專業(yè)的了解與熱愛。

 、茉黾咏(jīng)典驗證性實驗的趣味性,提高學生的學習興趣。

  很多同學剛上大學的時候,嚴重缺乏對高分子材料科學與工程專業(yè)的了解,因此對于學習沒有興趣,甚至有些學生想要轉(zhuǎn)專業(yè)。

  為了培養(yǎng)學生的專業(yè)素養(yǎng),提高學生的學習興趣,我們將一些經(jīng)典的驗證性實驗與我們?nèi)粘I蠲芮新?lián)系起來,增加實驗的趣味性和實用性。

  如,制備有機玻璃板前,讓學生們準備一些干花、干樹葉或大頭貼,在注模過程中放入其中,等產(chǎn)品成型后,美感十足的玻璃板就制成了,學生們非常有成就感,同時提高了對于高分子化學實驗的興趣。

  三、完善實驗考核制度,全面反映學生實驗各環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)

  我們進一步細化與完善了實驗的考核方式,使學生在實驗各環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)均得到不同程度的體現(xiàn)。

  以往我們只根據(jù)學生的實驗報告來評定學生的實驗成績,學生在整個實驗過程中的預(yù)習、實驗裝置的安裝、實驗設(shè)備的清洗、實驗室的清掃等工作都不能得到體現(xiàn),缺乏客觀、公正、全面的實驗考核機制。

  因此,我們借鑒比較傳統(tǒng)的有機化學實驗的考核機制,將實驗成績的評定細化:預(yù)習報告20分,實驗著裝10分,實驗裝置20分,操作規(guī)范20分,實驗結(jié)果20分,衛(wèi)生情況10分。

  將實驗成績的評定標準公布給學生,加強學生的實驗規(guī)范觀念,從實驗預(yù)習開始直到實驗結(jié)束清掃實驗室的整個實驗過程都能認真完成,從而改善學生不注重實驗教學過程的現(xiàn)象,增加了學生的主觀能動性。

  四、建設(shè)實驗課程網(wǎng)站,有助于學生的課前預(yù)習,提高學生學習的自主性

  在以往的實驗教學前,教師要詳細地講解實驗原理、方法、步驟、儀器使用、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理及實驗注意事項等,甚至要把實驗從頭到尾演示一遍,讓學生看得清清楚楚,學生完全不用預(yù)習實驗,也不用思考問題,這樣就造成了學生對于實驗教學的忽視。

  在理論教學中,多采用先進的多媒體教學手段,但在嘉興學院大部分實驗教學中,還沒有利用多媒體的教學模式。

  而多媒體的生動性、可重復(fù)性可以讓學生直觀感受實驗操作,可以很好地進行實驗的預(yù)習。

  因此,我們正逐步建設(shè)高分子化學實驗課程網(wǎng)站,初步將實驗課的教學大綱、講義等內(nèi)容放到網(wǎng)站上。

  編制實驗教學課件,如實驗過程所涉及的基本儀器、基本操作、基本裝置、注意事項等。

  實驗課程網(wǎng)站的建成,方便學生的課前預(yù)習,提高學生學習的自主性。

  為了進一步完善課程網(wǎng)站的建設(shè),我們還擬采用Flash演示等手段,幫助學生掌握實驗步驟,了解注意事項。

  目前,實驗課程網(wǎng)絡(luò)的正在逐步建設(shè)與完善中。

  參考文獻:

  [1]余兆菊.高分子化學實驗教學的探索[J].實驗科學與技術(shù),2010,(8):118-119.

  [2]宋麗娜.淺談高分子化學實驗教學改革[J].廣東工業(yè)大學學報(社會科學版),2009,(9):233-234.

  [3]祖立武,張小舟,王雅珍.高分子化學設(shè)計性實驗的教學實踐[J].高師理科學刊,2007,(27):94-96.

  [4]張巧玲,劉有智,杜栓麗,王香梅.高分子實驗教學改革的幾點探索[J].高分子通報,2010,(7):107-110.

  [5]張曉云.提高高分子化學實驗效果的嘗試[J].高分子通報,2007,(10):62-64.

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