高分子材料與工程專業(yè)高分子化學(xué)實驗教學(xué)體系的構(gòu)建與成效論文

時間：2022-10-10 18:40:36 化學(xué)畢業(yè)論文我要投稿

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　　摘要：概述了目前國內(nèi)高校高分子材料與工程專業(yè)高分子化學(xué)實驗教學(xué)存在的共性問題和關(guān)鍵問題。提出了高分子材料與工程專業(yè)高分子化學(xué)實驗課程由基礎(chǔ)技能實驗，綜合設(shè)計實驗，研究創(chuàng)新實驗三個模塊組成的新教學(xué)體系，并在每個模塊中引入一些綜合性和應(yīng)用性的實驗教學(xué)內(nèi)容。實踐證明所構(gòu)建的實驗教學(xué)體系在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、應(yīng)用與實踐能力方面起到了較好的效果。

高分子材料與工程專業(yè)高分子化學(xué)實驗教學(xué)體系的構(gòu)建與成效論文

　　關(guān)鍵詞：高分子材料；高分子化學(xué)；實驗教學(xué)

　　高分子化學(xué)實驗是高分子化學(xué)課程教學(xué)的一種最有效的實踐教學(xué)形式，它可以幫助和促進學(xué)生課堂理論知識的學(xué)習(xí)與消化，建立和鞏固高分子化學(xué)基本概念和理論，獲取高分子化學(xué)知識，培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)和操作技能。我國著名化學(xué)家戴安邦指出：“只傳授化學(xué)知識和技術(shù)的化學(xué)教育是片面的，全面的化學(xué)教育要求既傳授化學(xué)知識和技巧，又訓(xùn)練科學(xué)方法與思維，還培養(yǎng)科學(xué)精神和品德，學(xué)生在化學(xué)實驗中是學(xué)習(xí)的主體，在教師指導(dǎo)下進行實驗，訓(xùn)練用實驗解決化學(xué)問題，使各項智力皆得到發(fā)展”。這番話指出了開設(shè)化學(xué)實驗課的深刻內(nèi)涵和重要價值。2004年國家教育部頒布的《普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作水平評估方案》在評估指標(biāo)的二級指標(biāo)“實踐教學(xué)”中，從“實踐教學(xué)內(nèi)容與體系，綜合性、設(shè)計性實驗課的比例及效果，實驗室開放”三個方面明確了實踐教學(xué)改革和發(fā)展的方向。近幾年高校的化學(xué)類實驗教學(xué)改革取得了令人矚目的成果。高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)是很多高校在近年來新開設(shè)的專業(yè)，在實驗教學(xué)與改革方面的成果積累較少，尤其高分子化學(xué)實驗教學(xué)采用陳舊的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法依然居多。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)高校高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)的高分子化學(xué)實驗教學(xué)依然不同程度地存在一些問題。

　　一、高分子化學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀剖析

　　1。實驗教學(xué)體系和內(nèi)容欠爭理

　　多數(shù)的實驗教學(xué)附屬于理論教學(xué)，沒有單獨設(shè)課和單獨考核，實驗課時相對較少雖然有些高校高分子化學(xué)實驗已經(jīng)獨立設(shè)課，但僅作為考查課。實驗教學(xué)內(nèi)容中傳統(tǒng)的、陳舊的實驗較多，而體現(xiàn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展成果的實驗很少認(rèn)知性、驗證性實驗所占的比理偏高，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的綜合性、設(shè)計性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性的實驗偏少，而且實驗環(huán)節(jié)偏重于理論，突出高分子材料應(yīng)用性特點的實驗太少，不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念。

　　2。實驗教學(xué)方法單一

　　學(xué)生按照實驗講義預(yù)習(xí)，然后進實驗室。實驗前教師把實驗?zāi)康�、實驗原理、儀器使用方法、測試方法、實驗步驟和數(shù)據(jù)記錄表格及數(shù)據(jù)處理方法等進行詳細(xì)的集中講解。學(xué)生只需按教師指導(dǎo)的過程按部就班或者依照講義“照方抓藥”，就可以完成一個實驗。一部分學(xué)生糊里糊涂地來到實驗室，只動手不動腦地完成實驗，然后又迷迷糊糊地離開實驗室。實驗的現(xiàn)象和結(jié)果沒有給他們留下太深的印象，對學(xué)生觀察能力、分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新意識的培養(yǎng)都很不夠。這種統(tǒng)一模式、統(tǒng)一要求、齊步走的教學(xué)方法，一方面造成了學(xué)生對教師的過分依賴，另一方面抑制了學(xué)生個性思維的發(fā)展和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

　　3。實驗?zāi)蹖W(xué)手段落后

　　在現(xiàn)代信息技術(shù)迅速發(fā)展的今天，雖然網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)在理論教學(xué)中得到了普遍應(yīng)用，但虛擬、仿真等實驗技術(shù)手段未能在實驗教學(xué)中推廣應(yīng)用。這樣對于一些耗費過高、時間過長、毒性過大、危險性過高的實驗，只能最低限度地開設(shè)，且開設(shè)過程中費用大和危險性高，導(dǎo)致學(xué)生對此類重要實驗缺乏足夠的認(rèn)知和感受的機會。

　　二、新教學(xué)模塊的實踐性探索與成效

　　針對目前國內(nèi)高校高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)高分子化學(xué)實驗教學(xué)中存在的一些問題，借鑒其他化學(xué)實驗教學(xué)改革的優(yōu)秀成果，提出了基礎(chǔ)技能實驗、綜合設(shè)計實驗、研究創(chuàng)新型實驗的三個高分子化學(xué)實驗教學(xué)模塊體系，并在每個模塊中結(jié)合常熟理工學(xué)院教師的科研成果引入_些新的實驗教學(xué)內(nèi)容，采用開放式實驗教學(xué)方法。通過實驗教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)新的體系和教學(xué)方法在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和工程實踐能力方面起到了較好的效果。

　　1�；A(chǔ)技能實驗教學(xué)模塊

　　基礎(chǔ)技能實驗?zāi)K構(gòu)建的目的著重建立高分子化學(xué)實驗與相關(guān)基礎(chǔ)理論知識之間的有機聯(lián)系。培養(yǎng)學(xué)生的實驗安全意識、清潔衛(wèi)生習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒瀾B(tài)度。訓(xùn)練學(xué)生掌握熟練規(guī)范的實驗操作技能和技巧，為后續(xù)的實驗教學(xué)模塊的實施打下良好的基礎(chǔ)。

　　基礎(chǔ)技能實驗?zāi)K的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計在課時總量的40%～50%為宜，課時數(shù)約30學(xué)時，開設(shè)8～10個實驗。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計涉及到高分子化學(xué)反應(yīng)機理，如自由基、陰離子，陽離子等連鎖反應(yīng)機理，縮聚、基團轉(zhuǎn)移聚合等逐步反應(yīng)機理，開環(huán)聚合反應(yīng)機理等。在實驗實施方法方面涉及到本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合、熔融縮聚、界面縮聚等。如設(shè)計膨脹計發(fā)測定苯乙烯本體聚合動力學(xué)實驗，讓學(xué)生直觀感受到了誘導(dǎo)期概念、聚合過程體積減小的現(xiàn)象以及聚合物溶液的粘性特征等非常重要的高分子化學(xué)理論知識。設(shè)計過硫酸鉀引發(fā)甲基丙烯酸甲酯自乳化聚合實驗，除讓學(xué)生明確了乳液聚合的基本原理外，還了解到了聚合物大分子鏈端基的重要作用。設(shè)計己二酰氯和己二胺界面縮聚實驗，讓學(xué)生深入理解了界面縮聚的概念和聚合物的可紡成纖性能等主要高分子知識。通過設(shè)計一些自由基、陰離子、陽離子等連鎖反應(yīng)機理的實驗，使學(xué)生進一步掌握了活性中心的概念，同時在實驗過程中認(rèn)知了這些引發(fā)劑的活性、安全使用和貯存事項。

　　2。綜合設(shè)計實驗教學(xué)模塊

　　綜合設(shè)計實驗教學(xué)模塊旨在培養(yǎng)學(xué)生較強的實際動手能力，自主設(shè)計和分析解決問題的能力。本實驗?zāi)K是實驗教學(xué)的較高層次，注重學(xué)生實驗的自主設(shè)計性和綜合性。

　　教學(xué)內(nèi)容設(shè)計在課時總量的20%～25%為宜，課時數(shù)約15學(xué)時，開設(shè)2～3個實驗。本教學(xué)模塊的特點之一是實驗內(nèi)容的綜合性，可以將同一門課的幾個實驗，或者是幾門課的實驗組合在一起，形成一個大實驗。本教學(xué)模塊的特點之二是實驗方案的靈活性和設(shè)計性，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的自主實驗和學(xué)習(xí)的意識和良好習(xí)慣。例如關(guān)于高分子合成實驗先確定好采用的聚合機理和聚合方法，在原材料配方組成、引發(fā)劑種類及用量、合成溫度等工藝條件方面給出一個大致的框架，然后讓學(xué)生在所給的框架內(nèi)進行自行設(shè)計和實施實驗。譬如懸浮法制備聚苯乙烯珠粒實驗，水的用量范圍為苯乙烯質(zhì)量的100%～200%、分散劑為磷酸鈣或聚乙烯醇兩種、引發(fā)劑過氧化二苯甲酰用量為苯乙烯質(zhì)量的0。2%～1。0%、反應(yīng)溫度設(shè)定在75℃～85℃范圍等。學(xué)生通過自行設(shè)計的方案實施實驗獲得了不同的實驗結(jié)果，通過對不同組之間實驗結(jié)果的綜合分析，找到了影響懸浮法制備聚苯乙烯珠粒的一些因素，激發(fā)了學(xué)生動手實驗的興趣，發(fā)揮了學(xué)生自主實驗和學(xué)習(xí)的主觀能動性。

　　3。研究創(chuàng)新實驗教學(xué)模塊

　　設(shè)置研究創(chuàng)新實驗教學(xué)模塊培養(yǎng)學(xué)生的科研和創(chuàng)新意識、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和應(yīng)用開發(fā)能力，為實現(xiàn)培養(yǎng)高質(zhì)量的應(yīng)用型人才的教育目標(biāo)提供重要的教學(xué)內(nèi)容實體支撐。本實驗?zāi)K是實驗教學(xué)的最高層次，注重學(xué)生實驗的獨立自主陛、綜合性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性，教學(xué)內(nèi)容設(shè)計在課時總量的20%～25%為宜，課時數(shù)約15學(xué)時，開設(shè)2～3個實驗。本實驗教學(xué)模塊的特點之一是實驗項目的獨立自主性和綜合性。也就是說確定好實驗項目之后，讓學(xué)生在實驗教師指導(dǎo)下獨立自主地進行實驗項目方案的調(diào)研、設(shè)計、實施和結(jié)果分析。本實驗教學(xué)模塊的特點之二是實驗項目的應(yīng)用性和創(chuàng)新性，所擬定實驗項目必須關(guān)聯(lián)生產(chǎn)實踐中的聚合物產(chǎn)品，充分體現(xiàn)實驗項目的應(yīng)用性。實驗項目設(shè)計主要針對這些高分子產(chǎn)品生產(chǎn)實踐中存在的共性問題和關(guān)鍵問題的解決來進行設(shè)計。通過研究創(chuàng)新實驗的實施，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性很高，樂此不疲，為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新

　　意識和展示高分子化學(xué)實驗的應(yīng)用性特征提供了最佳學(xué)習(xí)平臺，尤其是開發(fā)一些聯(lián)系生活實際的應(yīng)用型實驗，可使學(xué)生親身感受到高分子化學(xué)實驗的實用價值，能強烈激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造動機。此外，研究創(chuàng)新實驗往往需要多名學(xué)生共同完成，有利于培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神。例如，聚氨酯絕緣漆的制備及性能測定實驗，每個學(xué)生做一個實驗配方，每5名學(xué)生一組，5名學(xué)生的實驗結(jié)果綜合在一起可以得出高分子樹脂配方組成與漆膜性能之間的關(guān)系曲線，以及固化條件與漆膜性能之間的關(guān)系曲線。在實驗過程中，5名學(xué)生要共同安排實驗方案，盡量保持操作的一致性，最后得出的結(jié)果要呈規(guī)律性變化。如果有一名學(xué)生操作有誤，這個實驗點就會落在規(guī)律性以外，影響其他學(xué)生對實驗現(xiàn)象的觀察。因此，實施研究創(chuàng)新實驗項目對教師也提出了更高要求。在每次實驗前，教師要指導(dǎo)學(xué)生擬定方案，并對可能出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象和各種影響因素進行分析，實驗過程中，又有多種意外的實驗現(xiàn)象出現(xiàn)，這勢必要求師生共同分析和討論造成這些現(xiàn)象的原因，幫助學(xué)生透過現(xiàn)象深刻理解事物的本質(zhì)。這樣做需要教師有相當(dāng)?shù)闹R儲備量，并且要求教師也不斷進取，充分體現(xiàn)了教學(xué)相長的教育理念。

　　三、結(jié)論

　　基礎(chǔ)技能實驗、綜合設(shè)計實驗、研究創(chuàng)新實驗+教學(xué)模塊教學(xué)的實踐證明教學(xué)效果顯著，特別對提高學(xué)生綜合實踐能力、激發(fā)學(xué)生理論課學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和應(yīng)用開發(fā)技能取得了預(yù)期效果�；A(chǔ)技能實驗?zāi)K的教學(xué)效果主要體現(xiàn)在實驗現(xiàn)象與相關(guān)基礎(chǔ)理論知識之間的有機聯(lián)系，高分子化學(xué)實驗操作技能和技巧的掌握和規(guī)范。綜合設(shè)計實驗的教學(xué)效果主要體現(xiàn)在學(xué)生自主設(shè)計和分析解決問題的能力培養(yǎng)。研究創(chuàng)新實驗的教學(xué)效果主要體現(xiàn)在學(xué)生科研和創(chuàng)新意識的建立，以及學(xué)生團隊意識和應(yīng)用開發(fā)能力的培養(yǎng)。

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