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对高分子材料的认识范文1
关键词:功能高分子材料;教学探讨;教学方法
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)32-0139-02
一、引言
《功能高分子材料》是材料化学、高分子材料、复合材料和应用化学专业的主干综合性课程,同时是一门以高分子化学和物理为基础,与生物学、物理学和医学等学科都有交叉的交叉学科。随着科技迅速发展,当前社会领域内对功能高分子的应用更为普遍,因其种类多、内容丰富成为新技术革命中不可或缺的关键材料并充斥在人类生活中,这使得《功能高分子材料》课程的教学显得尤为重要。高分子材料的功能化主要体现在对其组成及结构上的设计,而《功能高分子材料》的教学目的就是让学生在掌握关于功能高分子材料基本知识的基础上,可以制备和设计功能高分子材料。因此,提高对《功能高分子材料》课程教学方法的重视,打破传统的教学方式,对于培养出运用功能高分子材料的高素质优秀人才尤为重要。
二、教学内容和课程特点
《功能高分子材料》是一门专业选修课,同时是一门重要的核心主干课程,不仅要求学生了解并掌握高分子材料的基础知识,更要求学生具备动手设计和制备有关的功能高分子材料的能力。而这也就要求在功能高分子材料的教学过程中,始终贯穿高分子材料的分子“设计―结构―性能”之间的关系,这往往需要学生运用和掌握大量的高分子化学与高分子物理的基础知识。
三、目前《功能高分子材料》课程教学现状与存在的部分问题
首先,功能高分子是一门结构复杂、跨学科性强的专业学科。因此,该门课程在教学内容的选择上不能拘泥于在传统模式中选取某一本教材内容进行教授,而是应需要进一步的去完善和提炼综合各版本的优势内容,再进行教学内容的选取;其次,晦涩难懂的教学重点是要求学生理解高分子材料是怎样从组成、结构上进行设计而使材料功能化的,但理论知识往往比较刻板生硬,使得学生学习兴趣低下。那么,如何提高学生学习积极性是教学关键。传统的“填鸭式”教学并不适用于这门课程,因为在缺乏以学生兴趣作为保障的前提下,我们很难将内容多、更新快、知识点晦涩、难点较多的功能高分子材料这门学科讲清楚。因此,教师应充分考虑更新教学手段、教学方法以及考核方式,提高自身专业素养并调动学生积极性来克服这一困境。
四、《功能高分子材料》课程教学改革方法与实践
1.教材的选定和内容的精讲。目前多数学校对于这门课程安排的课时、学时较短,主要集中于学生找工作和考研的大四阶段。那么,这就有赖于授课教授前期对课程教学内容的精心设计,更要求教师掌握当代先进的高分子材料的前沿知识和发展进程,不断更新自我的知识结构,对课程内容进行系统的分析和归纳,突出课程重点,授课时选择精练重点,深入浅出进行授课,从而解决教学内容多与学时少之间的矛盾。其次,功能高分子是一门相对新兴的前沿学科,因此选择其内容要跟随时代的发展,不可将陈旧的知识拿来反复陈述,而是要跟上科学步伐不断更新、充实和完善授课内容,教师应多方面的关注功能高分子材料领域的前沿动态,不断积累并更新自己的知识量,将先进的学术成果及时应用到平时的教学过程中,使得学生对高分子材料充满好奇,从而提高学生学习功能高分子的积极性,进而牢固掌握高分子材料的基础知识。
2.多媒体教学与传统教学方式相结合。多媒体教学越来越广泛的应用于现代教学中,相比传统的板书口述的传输途径,多媒体具有生动形象的图片和模型、涵盖的信息更广、交互性更强的特点,更容易令学生理解和接受教学过程中复杂的知识难点。近些年,越来越多的课程都已经实行多媒体教学,由于功能高分子材料这门课程的新概念多并且涉猎领域广,引入多媒体辅助教育将更有利于学生直观感受有关功能高分子设计的实例,尤其是教师可利用各种软件、网络资源和视频,生动地展示各种原理模型,把抽象枯燥的功能高分子材料课程变得更加具象、具体,以此调动学生的各种感官、启发学生思考,从而激发学生参与到功能高分子学习中来的兴趣,加强学生对高分子材料中的教学难点的理解和掌握。然而任何事物都是具有两面性的,不能过分依赖多媒体教学,在教学过程中,对于某些特别重要的理论公式的学习和推导,通过多媒体教学难以使学生在较短的时间内完全理解,这时教师就应该采用传统的板书教学方式,通过板书并逐渐讲解过程使得学生能够慢慢理解,加强学生的记忆。总之,多种教学方法有机的结合才能达到完美的理想效果。
3.强化理论与实践紧密结合,培养创新性思维。教师在传授功能高分子材料的理论知识的同时应开设与此课程相关的开放实践课程,如开放性的设计实验。在教师指导下,学生自己动手设计、操作并最终提交实验结果,在整个实验操作中不仅需要现实性的应用学到的理论知识,还可以锻炼学生的自主创新能力。这种自己动手操作设计实验的方式不仅培养了学生的动手能力,更加深了学生对所学知识的理解;还可以带学生去功能高分子材料的工厂参观,切身感受理论结合实际的生产过程,开阔学生的视野,教学实践相结合使得教学成果更为显著。
4.从生活实际出发,激发学生学习动力。教师在教学活动中介绍功能高分子材料的时候,可以以生活中的实际例子或新闻报道中的最新科技进展为例子,让学生认识到功能高分子材料的重要性,同时让学生对最新的研究成果有所了解,从而提高学生们对科学研究的兴趣。例如,教师可以以环保问题为切入点,介绍对于废水、废气处理方面的功能高分子材料;在讲解导电高分子材料时,可以用“诺贝尔化学奖科学贡献―导电聚乙炔发现”的案例切入;在讲电致发光功能高分子材料时,可以先从熟悉的智能计算机谈起,慢慢讲解其屏幕发光机理和应用机制;讲解吸波材料时,教师则可以从各国隐身战斗机的发展入手,从材料的特殊功能入手,再慢慢引出高分子材料的不足之处,从而引导学生主动思考、发掘原因,引导学生获取解决问题的方法,感受到成功的乐趣增进自信,提高学习功能高分子的学习动机。总之,要让学生在学习中建立起功能高分子材料与现实生活的紧密联系,感受到功能高分子学习在未来职业和社会生活中的作用。
5.教学手段多样化,增强教与学的互动性。采取多种教学手段并用,增强互动性教学在功能高分子材料这门学科中是非常重要的,尤其是教与学的互动性,在一定程度上可以促进学生的学习兴趣,在互动中得到对知识的理解和掌握。在互动性教学中,教师可以提出一些问题并适当的给学生安排一些课下查阅资料的任务,锻炼学生的文献检索能力,并能在文献中了解和掌握更为前沿的学科知识;更可以放手安排让学生在讲台上讲授,这样不仅可以促进学生对知识的掌握,还可以锻炼学生的胆量和演讲能力。此外,还可以鼓励学生撰写一些功能高分子材料相关的综述性论文,在培养学生论文写作能力的同时也对功能高分子材料领域有一个广博的认知。总的来说,互动模式可以督促学生主动对知识进行获取,增强学习的效果。
6.科研与教学相融合,以科研促进教学。在功能高分子材料教学过程中,应将教学和科研有机的结合起来。科研教学一体化不但能够提高教师水平,把握前沿的功能高分子材料的知识,更能丰富关于功能高分子材料的教学内容,为学生营造浓郁的学术氛围,提高学生的科研素养和创新能力,进而全面提高关于功能高分子材料的教学质量。
7.改革考核方式,端正学习态度。学生的考核情况是反应教学效果的标准,教师应该随时注意自己的教学效果,随时做好查漏补缺的工作,并积极调整教学方式以达到预期的教学效果。传统的考核方式主要是通过考试成绩来评价这门课的教学效果,而在这种情况下,学生往往是阵前磨枪,突击复习,这种瞬时记忆导致学生知识点很快被忘却。因此,改革考核方式变得尤为重要。首先,重视课堂表现力和出勤率,培养学生上课的纪律性和交流思考能力,该方面要占总成绩的30%;其次,要注重课堂报告和文献检索能力,从而锻炼学生检索资料、撰写报告以及演讲能力,并占总成绩的20%;再次,为了培养学生理论联系实践的创新性思维能力,那么设计性试验和课后作业要占总成绩的20%;最后就是考查学生对概念、原理、性能以及实验设计方案的掌握,占总成绩的30%。这种全新的考核方式能够有效促进学生素质的提高,使得分数不再是衡量学生的标准,对功能高分子材料课程教学效果的提升起到了重要的作用。
五、结语
在随着科技的发展,功能高分子材料科学也在飞速发展,这就要求高分子专业的人才的素质也要与时俱进。因此,在功能高分子材料的课程教学过程中,教师要不断提升自身素质,并及时掌握高分子材料研究的前沿内容,系统归纳课程内容,改变教学观念运用多重教学手段,采用理论与实践结合的教学思路,培养学生独立思考、解决问题的能力,调动学生自主性和积极性,为该科研领域不断输送优秀人才。
参考文献:
[1]齐民华.功能高分子材料课程教学改革的思考[J].广东化工,2011,(05).
[2]周立,孙荣欣.《功能高分子材料》课程教学改革的探索[J].科技信息,2010,(21).
[3]吐尔逊・阿不都热依木,如仙古丽・加马力.关于《功能高分子材料与化学》课程教学的几点思考[J].广东化工,2011,(11).
对高分子材料的认识范文2
关键词:高分子材料;降解;老化;进展
高分子材料在加工、贮存和使用过程中,由于内外因素的综合影响,逐步发生物理化学性质变化,物理机械性能变坏,以致最后丧失使用价值,这一过程称为“老化”。老化现象有如下几种:外观变化,材料发粘、变硬、变形、变色等;物理性质变化,溶解、溶胀和流变性能改变;机械性能变化和电性能变化等。引起高分子材料老化的内在因素有:材料本身化学结构、聚集态结构及配方条件等;外在因素有:物理因素,包括热、光、高能辐射和机械应力等;化学因素,包括氧、臭氧、水、酸、碱等的作用;生物因素,如微生物、昆虫的作用。老化往往是内外因素综合作用的极为复杂的过程。高分子材料的老化缩短了制品的使用寿命,并影响制品使用的经济性和环保性,限制了制品的应用范围。因此,研究引发高分子材料老化的原因及其微观机理具有非常重要的意义。近年来,高分子老化研究主要集中在探讨高分子材料老化的规律、机理,以及环境因素对材料老化的影响等方面,这些工作对于发展新的实验技术和测试方法,改善材料的生产技术、研制特种材料、逐步达到按指定性能设计新材料等具有重大的指导作用。
1 户外因素对高分子材料老化行为的影响为的影响
高分子材料在户外曝露于太阳光和含氧大气中,分子链发生种种物理和化学变化,导致链断裂或交联,且伴随着生成含氧基团如酮、羧酸、过氧化物和醇,导致材料韧性和强度急剧下降。关于光氧化降解过程和防止这种降解过程的发生,已有很多研究报导,这些研究工作的基础是光化学效应,即物质在吸收光后所发生的反应。紫外波长300n m~400nm,能被含有羰基及双键的聚合物吸收,而使大分子链断裂,化学结构改变,导致材料性能劣化,因此历来是研究热点。Ibnelwaleed A.等通过自然环境曝露和人工加速试验,研究了不同支链形式LLDPE、HDPE的耐紫外光老化性能。Ibnelwaleed A.等从流变学角度分析了PE紫外光老化历程,发现LLDPE在紫外光老化过程中同时发生交联和断链,短支链含量高低和老化时间长短直接影响材料性能。另外,(Z-N)催化合成的LLDPE和茂金属催化合成的LLDPE降解机理相似,但是,对于相同重均分子量和支化度的PE,茂金属催化合成的LLDPE比齐格勒-纳塔催化合成的LLDPE耐降解,而且发现单体的类型对紫外光老化降解影响不大。在80℃和300W紫外光辐照条件下对有机硅和聚氨酯两种建筑密封胶进行5000小时人工加速老化试验。发现密封胶老化机理是由于辐照产生的热作用引起的,在老化开始阶段,热作用使密封胶交联;而在老化后阶段,主要发生分子量下降;紫外线辐射往往破坏侧链基团。
2高分子材料的老化性能
表征技术及应用在高分子材料老化研究中,性能表征方法对正确反映老化现象、认识并探索老化机理、进而采取合理措施改性,有着非常重要的作用。目前,在高分子材料老化研究中多种表征手段联用,对高分子材料性能进行多角度考察,深入了解高分子材料老化机理。LEi Song利用TEM、FTIR、X射线光电子能谱、燃烧量热法等方法考察了PC/TPOSS 的混合物结构和热降解行为,发现TPOSS显著影响PC的热降解过程,因为添加TPOSS明显降低混合物的热峰值,并且当TPOSS的添加量在2%时达到最低值。 利用热重分析、红外光谱分析、热解-气相色谱-质谱联用技术,考察了聚碳酸酯与聚硅氧烷的共混材料在氮保护条件下的热降解行为。研究发现,共混物主要的分解温度在430~550℃左右。添加聚硅氧烷可以降低聚碳酸酯在主要降解段的质量下降速率,在800℃时,添加聚硅氧烷的共混物的残渣比纯净的聚碳酸酯高,随着添加量的增加,残渣从最初的21%增加到45%,研究还发现,聚硅氧烷能促进交联反应和炭化。随着老化程度提高,弹性模量增加,应力和伸长率下降;老化较少的样品显示韧性,老化时间长久的样品显示更多的脆性;另外,老化材料的断裂,是由于结晶导致的应力开裂。S.Etienne利用低频拉曼散射(LFRS)、小角X射线散射(SAXS)和DSC,对PMMA、PS、PC、PEN物理老化过程的次级松弛,β松弛及相关α松弛过程进行了研究。利用直接插入探针质谱裂解研究了PC/PMMA共混物的热氧老化行为。还利用热刺激去极化电流法(TSDC)、动态介电谱(DDS)联用方法,研究了聚碳酸酯在玻璃化转变温度前后松弛时间的变化,得到PC样品的τ(Tg)为110s,通过τ(T)和τ(Tg)可以确定玻璃态-熔融态脆化指数m。
对高分子材料的认识范文3
关键词:高分子材料;教学;探索和实践
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)24-0219-02
《高分子材料》是材料科学与工程学科的重要组成部分,是材料专业类学生的一门重要课程。但对于非高分子专业的学生,一般只有这一门高分子专业课,且学时有限。为使学生掌握广泛的基础知识、扎实的专业知识,该课程要将《高分子物理》、《高分子化学》、《高分子材料加工》等课程内容融为一体,并加强与其他材料科学的相互贯通。笔者在几年的教学实践中不断探索,对这门课的教学内容、教学方法和教学效果评价体系等方面进行了总结。
一、明晰教学目标、突出教学重点、合理安排教学内容
通过《高分子材料》的教学,需要学生掌握“高分子材料科学基础”、“高分子化学”、“高分子物理”、“高分子成型加工”、“通用高分子材料”等理论知识。在有限的学时条件下,要使对于高分子完全陌生的学生理解并掌握这些基本概念与原理,授课内容的选择是非常重要的。在内容选取上,我们的原则是既要让学生掌握相关的理论知识,又要有所侧重,并注重课程与先修课程的联系和课程前后内容的衔接等。高分子材料的制备、结构、加工及性能之间存在着一系列的有机联系,我们讲述的内容既要有独立性又应注意前后的关联性。首先,结合以前所学知识,让学生掌握高分子材料科学的基础知识。其次,高分子化学部分,我们着重讲解聚合反应机理。高分子的合成按机理主要分为逐步聚合与连锁聚合。连锁聚合中,以自由基聚合研究得最为透彻,我们分别结合反应过程的热力学和动力学,分析自由基聚合各个阶段的特点。至于离子聚合和定向聚合等内容,给定思考题安排学生课后学习。对于学生自学有疑问的地方,教师可以在答疑时给予指导。逐步聚合中,又可分为线形缩聚和体型缩聚,我们一般只讲述线形缩聚部分,体型缩聚安排为课后学习内容。高分子物理部分,我们集中讲述高聚物的结构与性能间的关系。通过掌握高分子材料的合成原理和方法,了解高分子材料结构与性能之间的关系,从而逐步形成较为完整的高分子材料科学知识体系。为了培养实用性、创新型人才,我们在教学中还及时更新教学内容,将新知识、新理论和新技术充实到教学内容中,为学生提供符合时代需要的教学内容。
二、积极探索教学方法,提高课堂教学效果
在《高分子材料》的几年教授过程中,为提高课堂教学效果,笔者一直不断探索,总结了一系列教学方法。
1.表格教学法。《高分子材料》的课程中,有很多教学内容可以通过对比进行讲解,比如聚合物的聚合机理中的连锁聚合和逐步聚合、自由基聚合的各种实施方法等。笔者在实践中,发现表格教学法是个很有效的教学方法。该方法运用比较,比传统直述法更清晰,利于学生掌握相关知识的区别和联系,从而更好地接受知识,并对各知识点有更深刻的理解。比如在讲述高分子材料的合成方法时,可以先用表格列出本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合和溶液聚合四种实施方法,再在第一列列出配方、聚合场所、聚合机理、生产特征、产品特性、生产实例等与各实施方法对应的属性,然后一边讲解,一边将各属性填充,让学生接受知识点的同时也学习各属性的异同,从而加强对相关内容的理解和接受,也更利于学生记住相关内容。
2.示例教学法。示例教学法可以引发学生的学习动机,帮助学生理解抽象的事物和概念,发展学生的求知欲望。学生刚开始学习高分子材料,对有关知识和内容了解不多,专业术语比较陌生,但是日常生活中都接触过多种性能各异的高分子材料制品,对高分子材料性能的差异性有一定的感性认识。在讲课时可以引入这些实际的材料,既能提高学生的学习兴趣,也有利于更好地理解所学知识。比如在讲述高聚物粘弹性这部分内容时,高聚物区别于其他材料的最大特点是其粘弹性,由于高聚物分子运动的松弛时间正好我们能用肉眼观察到,所以才表现出这些现象。
3.启发教学法。《高分子材料》的教学中有不少抽象的概念、逻辑推理的演绎过程。老师在课堂上一味讲授专业知识和术语,学生学习热情不高。通过一边讲解,一边结合学科知识适当提出问题的启发式教学方式,能提高学生的学习兴趣和积极性,并能把一部分走神的学生拉回来。如讲到高分子结构时,先提出一个问题:“为什么橡胶和塑料的力学性能有这么大的差异?”给予学生适当时间思考后,再具体讲解高分子材料的结构,让学生带着问题听课,不但启迪了学生的思维,也使他们对所学内容有了更深刻的理解。
4.互动教学法。为了培养能解决实际问题的高素质人才,《高分子材料》的教学中,不应让学生死记硬背和生搬硬套,而应结合实际问题让学生思考,激发学生的发散思维。如讲到橡胶性能时,请同学们思考“如何提高橡胶的耐热温度”,再提示学生利用所学的高分子物理部分知识,从优化橡胶的结构入手,发动学生积极讨论,启迪思维,培养运用基础理论知识分析实际问题的能力。这种讨论式的教学方法,既活跃了学习气氛,启发学生思考问题,又可使学生对知识更好理解和掌握。在讲述高分子材料的合成时,经常通过合成反应式来表示合成过程和机理。我们一方面在课件编写中注意到让所有的反应方程式都不是一下显示出来,而是模仿板书一步一步显示,让学生有充分思考、接受的时间;另一方面,部分反应方程式让学生自己来写,旁边同学互相检查。通过这种方式,使学生更加熟悉并能深刻理解反应过程,其他同学的检查也能让同学发现自己意识不到的细节上容易出错的地方,了解出错的原因,补充没有掌握的知识点。
三、改革考核方式,提高学生综合素质
《高分子材料》的教学评价不但要考查学生基本理论知识的掌握情况,也要考查学生的再学习和独立思考解决问题的能力。为此,我们改变单一的一份试卷定成绩这种缺乏准确性和全面性的考试制度,将成绩的考核纳入每个教学环节中,为每个学生制订具体考核表,跟踪学生学习进展,使学生在学习中能随时了解自己的学习情况,督促自己不断学习、不断提高。其中考试方面根据课程的要求建立了《高分子材料试题库》,逐年对试题库的内容进行改进和更新,每年从试题库中抽取试题组成A、B两份试卷,严格考试要求和评分标准;另一方面,让学生选择一种新型高分子材料,查阅相关文献资料,描述它的合成、制备、结构、性能及应用前景,并撰写小论文;同时,增加学生课堂讨论、实验、作业等平时成绩的评分标准和比例。通过改革考核和评价体系,激励了学生的学习热情,锻炼了学生的实际能力,有利于培养高素质人才。
通过《高分子材料学》教学的探索和实践,初步探索了课程的教学思路和方法。在今后的教学中,我们还将不断总结经验,进一步完善教学过程中的各个环节,培养出既掌握专业知识,又具备分析问题、解决问题能力的能适应以后工作和科研需要的高素质人才。
参考文献:
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[2]张镭.高分子化学教学的改革与探索[J].高分子材料科学与工程,2002,18(3):202-203.
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对高分子材料的认识范文4
关键词:高分子专业;实验教学;改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)22-0098-02
长期以来,国内高校高分子材料专业教学偏重理论课,专业实验课所受重视程度不够,基本上还是传统的实验。针对现存问题,笔者所在高校进行了高分子材料专业实验教学改革,取得了良好的教学效果。鉴于此,高分子材料本科专业实验教学改革应着力于以下五个方面。
一、正确认识实验教学的作用,提高实验课程在专业培养计划中的比重
正确认识实验教学是提高实验教学效果的基础。高分子材料专业理论教学与实验教学这两个方面相对独立、相互依存、相互促进。实验教学与理论教学相比,更具有直观性、趣味性和连贯性,对于培养学生的动手能力、科学能力和创新能力具有不可替代的作用。实验教学内容以理论教学内容为基础,但比理论教学内容更加注重实际,强调动手能力与运用知识的能力。学生通过实验教学的各个环节,能提高分析问题、解决问题以及创新的能力。由于以往过于强调理论教学,对实验教学重视不够,因而高分子材料专业实验教学课时少,在专业培养计划中的比重相对较小。为改变这一状况,本实验课程新增了60课时用于综合性实验教学,另外还新增了课时用于设计性创新性实验。这样,高分子材料专业实验教学课时大幅增加,为保证实验教学质量打下了基础。
二、引入开放式实验教学模式
集中实验教学有其本身的优点,能在规定的时间内训练学生的基本实验操作技能,引导学生形成科学的实验方法和严谨的实验作风。然而,所有专业实验都集中开课的话,学生实验的积极性和主动性难以提高,主观能动性不能得到很好的调动,不利于创新能力的培养。针对集中实验的缺点,需要做大幅的改革。在学生接受了一定的集中实验训练,具备基本实验技能之后,新增了综合性与设计性创新性实验,以激发主观能动性,锻炼学生分析问题解决问题的能力。将该部分专业实验设置为开放性实验,学生根据自己的课表选择实验时间,预约实验平台进行实验,可提高学生的实验主动性,也能解决实验场地与时间难以安排的问题,从而弥补了集中实验教学的缺陷。
三、补充更新实验仪器设备,并将科研仪器用于实验教学
由于全校化学实验教学的整合,高分子材料专业实验仪器设备人均占有率下降,并且部分专业实验教学仪器设备老化。通过申请专项经费,补充更新了实验教学设备,保证学生能及时开展实验。同时,针对开展综合性实验和设计性创新性实验,为缓解实验教学仪器设备的不足,学院测试中心为学生专业实验提供免费测试分析服务。笔者所在学院测试中心由仪器分析中心和高分子材料加工中心两部分组成,属于211工程和985项目投资建设的公共实验平台,具有较大的规模,总面积达900平方米,拥有50余台先进精密的大中型仪器设备,并且高端先进仪器设备还在不断地引进当中。此外,还有双螺杆挤出机、注射成型机、开炼机、密炼机和平板压机等加工设备,面向高分子材料加工研究方向。该中心能为专业实验教学提供强大的分析测试平台支撑。学院还动员各课题组参与实验教学,并可免费使用各课题组自有的仪器设备。
四、对实验教学各部分内容进行合理组织,分阶段进行教学
1.加强基础实验,训练基本实验技能。高分子材料专业基础实验以演示性和验证性实验为主,侧重于某个反应、某个性能、单一操作的基本训练,以巩固和加深对专业基础理论的理解,培养学生基本实验操作技能,是养成良好实验习惯的基本环节。通过这些基础实验的训练,为后续的综合性实验和设计性创新型实验打下了基础。根据高分子材料三门专业课的内容,可以安排如表1所示的20个基础实验,基本涵盖了高分子化学实验、高分子物理实验和高分子材料加工实验。
2.增加综合性实验,提高综合运用专业知识解决问题的能力。综合性实验要求对所学理论知识和基础实验知识进行有机融合,去解决比较复杂的实验问题,其目的是综合运用专业知识能力去分析和解决问题。综合性实验的选题在注重科学性的同时还要兼顾可行性和实用性,难度也要适中,最好能涵盖高分子化学实验、高分子物理实验和高分子材料加工实验这三部分内容。综合性实验要体现多门课程的融合,实验操作涉及多种实验技能的运用。在之前专业基本实验的基础上,再通过综合性验的训练,让学生经历一个循序渐进的提高实验技能的过程,掌握专业研究的基本方法。高分子材料专业综合性实验安排在基础实验之后进行,在大学第六个学期开课,综合性实验目录如表2所示。
3.通过设计性创新性实验提高创新能力。设计性创新性实验本质上属于“真刀真枪”的科研工作,共分为两部分。第一部分是新型高分子材料实验的设计,训练学生实验的构思、设计能力。学生与指导教师互选,共同确定感兴趣的研究课题。学生查阅资料,了解课题研究背景与创新性,明确研究目标,提出具体实验方案。与指导教师讨论,修改、确定实验方案,最后撰写实验设计报告。在上述实验设计训练的基础上,可通过学校的PRP(Participation in Research Program)项目,开展创新性实验工作,这是设计性创新性实验的第二部分内容。PRP项目是我校专门为本科生开展创新性实验提供的科研项目,有专门经费支持。通过师生互选,共同申报该类项目,学校批准后实施。PRP项目在老师指导下进课题组实验室完成,属于开放式实验,包括课题立项、开题、中期汇报和结题答辩四个过程。
设计性创新性实验是实验教学方式方法的革新。由指导教师提出实验项目、实验目的,学生综合运用专业知识设计实验方案与具体步骤,在老师指导下完成实验,最后总结,写出实验项目报告。通过设计性创新性实验的训练,动手能力、分析与解决问题的能力得到了提高,逐步了解科学研究的思路和方法,全方位地提升学生的创新能力。
五、采用实验操作与实验报告并重的评价方式
学生实验成绩的评价是实验教学的重要环节,也是专业实验教学改革的重要部分。以往基本上依据实验报告做评价的方式存在严重弊端,需要进行改革。新的实验成绩的评价注重操作、注重过程、注重综合运用知识的能力。根据实验教学类型,成绩评价有以下三种方式。对于基础实验,出勤和实验预习报告占20%,实验操作技能及实验结果占50%,实验报告占30%。对于综合性实验,实验开题报告占30%,实验操作技能及实验结果占50%,实验报告占20%。对于设计性综合性实验,考核成绩由实验总结报告成绩和项目答辩的成绩组成,分别占60%与40%的比重,强调综合运用专业知识解决实际问题的能力。
综上所述,对高分子材料专业实验教学改革进行上述五个方面的改革实践,并通过这一系列专业实验的科学训练,高分子材料专业学生能熟悉使用常见专业实验仪器,达到掌握基本的实验技能和实验方法,综合运用专业知识的能力得到加强,分析与解决问题的能力显著提高,为毕业论文及以后的科研工作打下牢固的基础。
参考文献:
[1]卞军.高分子材料与工程专业基础实验教学改革探析――借鉴美国大学理工科实验教学及管理经验[J].教育教学论坛,2014,(9):26C28.
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对高分子材料的认识范文5
通过学科间的有效协同,可建设一系列综合性、创新性实验项目。综合性实验项目的开设,经常出现学时不够用的问题。为此,有的老师将综合性实验拆成多个单元进行,如合成单元、结构测定单元、性能测定单元和应用单元,这是完全可以的。如果能在有限的学时内,完成包括合成单元在内的两个以上的单元,那么也可以成功开设综合性实验。所以,将综合性实验项目控制在有限的学时内,也是开设综合实验时应该注意的问题。有机结合如何做好高分子材料的回收工作,也成为了高分子化学工作者要解决的问题。夏季里,学生们废弃矿泉水瓶大都是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的,如何做好“PET矿泉水瓶的回收利用呢?”带着这个问题,学生们查阅资料提出不同的解决方案。要从高分子化学的角度解决这一问题的话,最终确定了乙二醇降解法进行PET的回收。高分子化学实验与水处理技术协同创新环境工程专业自2004年起进行招生,水处理实验室运行已有7年,将合成的高分子材料用于水质处理。
2高分子材料合成
高分子材料合成时间较长,选择水处理实验时间相对较短的比较合适。开设了“聚苯胺的制备及其对Cr(Ⅵ)离子吸附性研究”,先是采用溶液法制备聚苯胺,再将其应用于含有Cr(Ⅵ)离子的水质处理中,通过单因素分析实验发现,pH值对Cr(Ⅵ)离子的吸附影响较大,在pH值为3时,聚苯胺对Cr(Ⅵ)离子的去除率最大。学生在成功合成高分子材料后,可以及时观察或检测到水处理后的效果,打破了学生原有的高分子材料只会造成环境污染的浅显认识,使学生正确地认识到高分子材料在环境保护、尤其在水处理方面的贡献。有机结合仅以材料化学专业为例,就先后建设了德州鸿雁塑胶有限公司等12个校内外实习基地。学生在实习过程中,接触到塑料挤出成型工艺和塑料注塑成型工艺,将其与有机玻璃的浇铸成型技术,放在一起讲解,将课堂内容延伸至课堂外。尤其是受实习内容的影响,增强学生自主学习的意识,提高了学生的学习兴趣。
3基于校企合作的教材建设
不断更新网站内容,尤其是增加拓展训练、材料性能与测试、可替换实验和研究性实验,建成了《高分子化学实验》省级精品课程网站。建成了《高分子化学实验》省级精品课程并不是最终目的,不能停滞不前。为此,不断更新教育理念,改进教学内容和教学方法,增加课程教学特色。目前,网站共引入实验项目46项,且所有实验项目均经过试做,完全可行。为学生的自主性学习提供了便利,也为设计性实验、综合性实验、研究性实验的开设提供了依据。
4结论与展望
对高分子材料的认识范文6
【关键词】塑料;材料;教学体会;教学方法
塑料材料科学是当今世界的带头学科之一,而高分子材料是材料领域的新秀,目前高分子材料在尖端科技、国防建设和国民经济各领域都得到了广泛的应用,已成为现代生活中衣、食、住、行、用各个方面所不可缺少的材料,近年来,随着高分子材料应用领域的发展,单一的材料已不能满足许多性能要求。塑料材料学已成为科研、技术开发和实际生产中各个环节必不可少的技术手段[1-3]。
《塑料材料学》课程是我校高分子材料加工专业最重要的核心课程之一,该课程的教学目的是希望学生通过学习掌握聚合物的化学改性、聚合物的填充改性、纤维增强改性聚合物复合材料、聚合物的共混改性及聚合物/无机纳米复合材料这几个方面的改性技术。为以后走向工作岗位,适应社会人才需求打下良好的基础。因此,本课程在材料学科中,有着十分重要的地位。在本文中,我们首先介绍该课程的教学特点,并结合近几年塑料材料学技术发展的新情况和我们在该课程中的教学经验,谈一谈该课程的教学体会和教学方法。
1 该课程的主要特点
《塑料材料学》课程实际上是一门综合了高分子物理、高分子化学、高分子成型加工[4-6]等基础知识的实践运用课程,它不仅讲述了各种改性方法的基本原理,更重要的是传授如何运用这些技术手段对已有高分子材料进行改性;可直接指导以后的生产和科研工作,促进高分子材料科学与技术的发展。因此,这是一门要求综合运用高分子材料学科的各种知识、并要求进行实际操作的具有较强的理论联系实践的课程,它具有综合性和实践性较强,及知识前沿性的特点。
2 该课程的教学体会和教学方法
2.1 教学内容有所侧重
在授课过程中,教师并非要将其内容全部灌输给学生,而是重点突出和注重课程衔接。教学内容要符合实际生产应用及科研的需要,并结合最新改性技术技术在本专业的主要应用情况及前沿发展动向。因此,目前本课程教学主要立足于聚合物的化学改性、聚合物的填充改性、纤维增强改性聚合物复合材料、聚合物的共混改性及聚合物/无机纳米复合材料这几个方面,同时,还研究各种改性技术的基本原理及实际应用要求,选用有代表性的示例,更好地向学生传授,以培养他们对实际生产和科研工作中存在问题的分析和处理能力。
2.2 理论联系实际,增加实践性教学环节
为了调动学生的学习主动性,培养高素质的创新型人才,在教学方法上采用理论联系实际和讲授与讨论相结合的方式。《塑料材料学》是一门实用性较强的课程,要求结合实际问题来分析和理解理论知识,死记硬背和生搬硬套,都不利于学生对知识的理解和接受,因此,适当增设一些实践操作课,开展实践性教学也是教学内容中必要的部分,在教学实践上,让学生参与样品的制备及仪器的实际操作,并结合课程内容来独立分析和解决问题,是实践性教学的目的所在。在老师的指导下,让学生学会亲自操作一些仪器,并对得到的图谱进行解析,使学生的科研能力得到初步的培养和锻炼。也培养了他们分析问题和解决问题的能力。
此外,还可以开设小型科研活动,结合实际问题通过一两个系列实验,激发学生发散思维。如提出请同学们“研究PE材料表面热氧老化的机理”,这样教学形式从过去单一的验证转变为学生自主资料查阅、交流、思考、设计实验、制备样品,并对材料进行综合性能评价及结构的分析,包括利用热分析、全反射红外光谱技术、差谱技术及表面能谱技术等,分析在不同温度、不同时间及有氧和无氧条件下,PE材料表面老化前后的结构变化,从而推断其热氧老化的机理,学生通过一系列的学习和实践,不仅掌握了高分子材料的制备,研究的基本原理和方法,更重要的是培养他们自觉学习、独立思考及独立科研的能力。
2.3 灵活运用多媒体教学手段
多媒体教学是将文字、图像、声音等集合在一起通过课堂教学来实施的一种手段[7],目前,用来制作课件的工具有PowerPoint Author Ware以及Flash,不仅能够使课件图文并茂,而且可以产生动画效果,将枯燥乏味的理论知识直观化和形象化[8]。这样,一方面可以充分调动学生在整节课堂上的学习积极性和兴趣;另一方面,使学生能够更加容易地理解所讲授的内容,虽然多媒体课件能够起到很好的教学效果,但是并不能完全地替代板书。对于需要重点强调的内容以及一些重要反应式和理论公式的推导,我们必须要在课堂上进行板书,以加深学生们的印象。因为虽然塑料材料学更偏重于应用,但是其应用却是建立在理论学习的基础之上的,只有奠定了坚实的理论基础,才能够更好地开发和应用已有的改性技术。因此,我们在课堂上进行多媒体教学的同时,绝不可忽视板书所起的作用。
2.4 注重教学效果反馈,提高教学质量
建立健全配套的教学管理制度是课程建设的重要内容,它应与学校整体管理制度结合起来,在管理内容方面涉及教学质量的评估、教学质量的监控、学分制管理、考试考核以及教师的聘用、考评、奖惩等[9]。我们在讲授塑料材料学试课程时,是把教学效果和教学过程的管理有机结合起来的,在严格教学管理的同时,充分调动教与学的积极性。目前,我们采用的方法主要是通过定期问卷调查的形式来跟踪教学质量。有两种问卷,一种是不记名的问卷,一般有2个问题:(1)你对该课程的学习兴趣如何?提供5个答案供选择,分别为:很“感兴趣”、“比较感兴趣”、“一般感兴趣”、“不感兴趣”和“很不感兴趣”;(2)对课程讲授的合理化建议。另一种是记名的问卷,有3~4个问题,内容与当节课堂讲授的知识相关,并且至少有2个问题是延伸性的。通过这两种问卷的调查,可以较好地认识教学环节中存在的不足之处,了解学生课堂学习的状况,并进一步改进教学方法,提高教学效果。在以后的教学过程中,我们还计划采取另外一种方法,即首先在课程讲授前期提供一些塑料材料学相关的题目,然后将学生分为不同的小组,让其选择感兴趣的题目并利用空余时间制作PPT,在课程后期派出各个小组的代表上讲台进行演讲,每人讲3~5min,讲完后大家提问题,然后再由教师进行点评,总的时间限定在2个学时。这样做的目的,也是想充分调动学生的学习积极性,进一步加深他们对高分子改性技术的认识和理解。
3 结论
塑料材料学课程是一门应用性较强的综合性课程,并随着我国材料应用领域的发展而快速发展,在高职高专院校高分子材料加工专业开设该课程以及提高其教学质量的要求愈加迫切。因此,我们需要积极地采取各种措施去适应这种新的要求,改进教学方法,提高教学质量,为高分子材料加工行业培养出优秀的专业技术人才,以推动其更加健康有序地发展。
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