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【關鍵詞】高分子化學;雙語教學;教學改革;科研導向
隨著人類文明的進步與社會經濟生活的發展,能源危機、人類重大疾病相關問題、環境問題等一系列對全球造成影響的科學技術問題的出現使得化學學科、特別是高分子學科成為所有學科的中心學科。例如,基于共軛聚合物半導體材料的有機發光二極管、場效應晶體管和聚合物太陽電池等最新的科研成果將成為未來社會生活中主要的半導體元器件;高分子藥物的出現將能夠很大程度上對藥物釋放、藥物靶向性等方面進行控制而不需要增加更多的臨床藥物試驗;生物醫用高分子在改善人類生活質量方面更是意義非凡。而各種塑料、纖維、橡膠、涂料、粘合劑等高分子材料更是關系到人們衣、食、住、行的方方面面。可以說,現代人的生活已經離不開高分子化學和高分子材料。因此,對高分子科學的研究越來越受到國內外學者的關注。
高分子科學的誕生源于高分子合成化學,其基本概念源自于有機化學、物理化學等化學、材料學科,這種情況導致我國現有的高分子科學領域從業人員來源多樣。其中,從本科階段即接受高分子化學教育的比例依然很低,很多從事高分子材料、高分子化學、高分子物理、高分子工程等領域研究的人員本科主修為無機化學、物理化學、有機化學、材料學等專業。一定程度上,這些研究人員存在對高分子化學體系缺乏系統認知的可能。在我國高等學校進行高分子化學教學教育活動,是提高我國現有的高分子科學領域的從業人員基本素養與技能、促進我國高分子科學發展、壯大的重要途徑。
近年來,高等學校為主導的國家級或省級“協同創新中心”的設置,使我國高等學校進入新一輪的由教學型(教學科研型)大學向科研型大學轉變的歷程中。為快速實現這種轉變,培養高層次、研究型的高分子科學領域人才愈發顯得必要和重要。目前,主要的國際學術會議、頂級國際學術期刊均以英語為主。通過學術會議、、論文檢索等在這些國際知名的學術舞臺上進行高分子方面學術活動與信息交流,觀察國際高分子學科的發展動向,無疑是我國高分子學科跟進國際學術發展步伐和超越世界學術水平的基本條件。為此,我們必須建立培養能夠熟練使用英語進行高分子化學相關學科聽、說、讀、寫應用的國際性專業人才的教育體制和培養機制,強化我國高分子方面的科技隊伍建設。換言之,在本科階段開展高分子化學雙語教學,為培養具有國際化交流能力的研究生和高層次高分子科學從業者,對我國高分子學科的發展具有非常重要的意義。
在教學實踐中,我們發現完善教學內容,教學方式與手段,通過激發學生學習興趣和專業興趣,能克服其對雙語教學中英文的畏懼和排斥都有益處;制作精減的英文講義、多媒體課件深入研制等方法和措施的實施,安排學習英文講座視頻等都有利于雙語課程的講授。
3)利用視頻和錄像內容輔助教學。制作教學錄音和錄像,給學生共享,讓學生課下可以繼續觀摩課堂內容,培養其聽和說的能力。不斷構建新的新的本科雙語教育模式,使本科生能從雙語教學過程中分享課程教育國際化的機會,從中受益,并獲得在其他場所不能獲得的實踐和能力鍛煉,從而提高整體素質、創新意識及綜合能力。安排學生參加國際學術會議,到場聽取英語母語國家的專家匯報,同時錄制會議報告錄像和錄音。
4)組織學生檢索高分子化學基礎理論相關英文文獻、制作課件,并互相評閱,提升學生使用英文交流的能力。從科研的角度讓學生體會雙語教學“重點在讀懂、其次在會寫,然后是能聽懂和能說”的含義。
5)對于課堂教學效果的考察采用按照學習內容分段考核,并以英文形式呈現。例如,逐步聚合及其原理和聚酯、聚酰胺放在一起考核;自由基聚合物及其原理和實施方法一起考核;工程塑料、天然產物、環境污染和降解與穩定化放在一起考核等。這樣的做法,讓授課內容的排列更加緊湊,也讓學生更好的把握知識點的相關性。
6)強調背景預備知識積累,強化雙語教學對其他相關化學課程的關聯性,培養學生專業英語綜合素養,以期對學生閱讀英文文獻、其他相關英文課程教科書有所裨益。
總之,在過去幾年的高分子化學雙語教學中,我們通過合理的教學改革措施的使用,提高教學質量和教學效果,為將來這些接受良好英語授課培養的學生進入科研崗位,從事研究生學習打下良好的基礎。當然,這些方法也有繼續改進的空間,我們也將繼續進行深入研究與探索,總結經驗,探索培養具有創新意識和創造能力的高分子科學人才的新思路和新方法。
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摘要:
實驗教學是培養復合型創新人才的重要實踐環節,《高分子化學綜合實驗》是高分子材料科學與工程專業本科生的專業基礎課之一。本文針對目前高分子化學實驗教學體系中存在的問題探討了教學改革的途徑:通過開展多層次的教學內容,引入綜合型、設計型和趣味型實驗,結合現代教育技術,靈活應用互動式教學模式,引導學生對高分子科學的科研興趣,發揮學生的主觀能動性,并樹立嚴謹的科學態度,培養其獨立的思辨能力和創新能力。
關鍵詞:
高分子化學實驗;教學改革;創新能力
高分子化學是高分子學科的重要領域之一,是以實驗為基礎的自然學科[1,2]。《高分子化學綜合實驗》是我校《高分子化學》精品課程建設中重要的實踐性教學環節,是高分子材料科學與工程專業和材料化學專業本科生的專業基礎課之一。實驗教學的目的是促進學生理解和掌握高分子化學理論知識并將其應用于實踐,從而增強動手能力以及分析問題、解決問題的能力[3~6]。我校的《高分子化學綜合實驗》課程已開展多年,課程中開設了一系列具有代表性的實驗,但在實踐過程中也逐漸暴露出了一些問題,譬如,實驗教學體系還不夠系統,實驗課內容中的驗證型實驗較多,難以提高學生的思辨能力和創新能力,教學方法和手段還不夠多樣化,不利于提高學生的學習積極性和增強教學效果。為提高教學質量,培養具有創新意識和創造能力的復合型人才,推進廣東省精品開放課程———《高分子化學》的建設,對《高分子化學綜合實驗》教學體系進行改革勢在必行。改革后的《高分子化學綜合實驗》除了能使學生在有限的實踐過程中有效鞏固本學科的理論知識,掌握基本實驗技能,還應提高其自身軟實力,通過實驗課的開展引導學生對科研探索產生興趣,發揮其主觀能動性形成創新思維,同時增強其發現問題和解決問題的能力。為建立這樣一套科學的《高分子化學綜合實驗》教學體系,應始終貫徹以學生為本的教學理念,從教學內容、教學方式、教學模式三方面系統開展教學改革。
1教學內容層次化:合理配置驗證型、趣味型、綜合型、設計型實驗
傳統的高分子化學實驗教學項目以驗證型實驗為主,實驗教材中寫明實驗目的、實驗原理、實驗注意事項等,教師在課前進行講解,課堂上學生依據講義中的操作流程進行實驗,并通過實驗結果驗證高分子化學的理論知識。目前,《高分子化學綜合實驗》中已開展的驗證型實驗包括引發劑分解速率的測定、膨脹計法測定自由基聚合動力學。盡管在進行驗證型實驗的過程中學生的基本操作技能得到了訓練,但是因為實驗結果是明確的,實驗留給學生思考和發揮創造力的余地非常有限[7,8]。為提高學生的工程素養和創新能力,應以充分調動學生主觀能動性為突破口,調整高分子化學實驗課的內容,引入設計型、綜合型、趣味型實驗項目,使教學內容更加層次化、系統化。
(1)設計型實驗的實施過程中,教師預先給定學生實驗設計要求,學生據此查閱相關文獻和資料,自主設計實驗方案并獨立完成實驗,通過觀察實驗現象分析實驗成功和失敗的原因以及影響實驗結果的各種因素,由此讓學生得到科學的思維訓練。例如,苯乙烯的懸浮聚合可以作為驗證型實驗,預先給定實驗條件,讓學生“照方抓藥”地進行實驗,也可以作為設計型實驗開展,不設定實驗條件,只提出實驗產物的設計要求———制備顆粒均勻、大小適中的聚苯乙烯粒子,讓學生從配方(包括分散劑類型與用量、單體和水的比例等)、反應溫度和攪拌策略等方面入手設計實驗方案,最終獨立完成實驗并評價產品是否達到要求。讓學生們始終帶著“如何實現設計要求”的問題,進行“調研設計實驗分析總結”的訓練過程,通過這種鍛煉能夠充分發揮他們的主觀能動性,大大提高其分析問題和解決問題的能力。下圖是兩組學生采用懸浮聚合所制備出的聚苯乙烯粒子,圖1(a)顯示顆粒直徑在1.5mm~4mm之間,若增加有機分散劑聚乙烯醇的使用量還可以制備直徑更小、粒徑分布更均勻的聚苯乙烯粒子,如圖1(b)所示。
(2)綜合型實驗的內容和過程較為復雜,涵蓋了不同的知識點,開展此類實驗能夠鍛煉學生綜合運用所學知識和實驗技術的能力,并有利于學生建立正確的科研思維和培養嚴謹的科研態度。譬如,以苯乙烯懸浮聚合為核心內容,可以從產品設計的角度出發,采用“原料精制單體聚合產品性能檢測”的思路將其擴展為綜合實驗內容。在苯乙烯懸浮聚合之前引入“苯乙烯單體和引發劑的精制”的實驗內容,可以使學生鞏固洗滌、萃取、蒸餾、結晶等基本實驗操作。將苯乙烯懸浮聚合延伸到聚合物的下游應用,如交聯聚苯乙烯粒子(聚苯乙烯離子交換樹脂骨架)的制備與性能的研究,可以使學生體驗一個較為完整的功能高分子材料合成的全過程。考慮到實驗的難度和復雜度,該實驗著重考察交聯劑的用量對交聯密度的影響。由于交聯劑/單體摩爾比對產物的交聯密度有影響,粒子最終會表現出不同的溶脹性。通過測定其在良溶劑中的溶脹度,學生可以非常直觀地獲得配方設計對聚合產物性能影響的相關知識。以苯乙烯懸浮聚合為核心內容,經過一系列擴展后建立的綜合型實驗涉及原料的提純、聚合反應、聚合物的改性以及性能評價的內容,該綜合實驗具有很好的系統性和延續性,既能全面提升學生的實驗技能又能培養學生全局思考實驗問題的能力,具有重要的教學實踐意義。
(3)興趣是最好的教師,采用有趣的與日常生活密切相關的實驗項目,做到趣味性與知識性、實用性結合,寓教于樂激發學生們的興趣,可以顯著提高教學成效。例如,在高分子化學實驗內容中引入甲基丙烯酸甲酯的本體聚合(有機玻璃的制備)實驗,學生可以自制有機玻璃相框或有機玻璃墜,將心愛的相片、小掛件、干花鑲嵌在自己合成出的有機玻璃中。為了讓有機玻璃制品更美觀,還可以加入不同的著色劑,制備顏色各異的有機玻璃制品,實驗過程因此而變得充滿樂趣。學生們對該實驗表現出了極大的興趣。為了制備出合乎自己心意的“作品”,學生們會自發對反應條件進行優化,密切觀察實驗現象,防止聚合時產生氣泡或溫度失控發生爆聚而制備出失敗的產品。在后期的熱處理過程中,有部分學生很急切地盼望看到“作品”,在課余時間也會來實驗室查看熱處理過程是否已經完成。由于上課人數較多,實驗課都是分批次進行的,通過對比可以發現后批次進行該實驗的學生會比第一批學生準備更充分,制備出更多美觀和特別的“作品”,這也反映了學生們對實驗有濃厚的興趣,融入了更多的設計理念,有助于激發學生的創新意識。圖2展示的是學生通過本體聚合制作的成功、失敗或有缺陷的有機玻璃制品。
2教學方式多樣化:應用多媒體、虛擬化、網絡教學等現代教育技術
高分子化學實驗的教學普遍采用的是“言傳身教”的方式,學生需要在有限的學時內掌握實驗要領,這種單一的教學方式會限制教學質量的提升。借力于現代教育技術,普及視頻教學、虛擬化教學、教學網站的應用能豐富教學方式,提高學生們的學習興趣與學習效率,強化教學效果。
(1)視頻教學:相對于文字講義、口頭講解的方式,視頻演示的優勢在于能夠使學生對高分子化學實驗有一個初步的感性認識,預先從心理層面接受實驗內容和掌握實驗方法,提高實驗成功率,增加教學質量。譬如,根據高分子化學實驗教學大綱,可以將甲基丙烯酸甲酯本體聚合、發泡聚氨酯的制備等教學內容拍攝成教學錄像,向學生演示基本實驗流程,突出實驗操作中的要點、難點、注意事項等,讓學生對實驗流程和儀器設備的使用方法獲得直觀地認識。須注意的是,教學視頻雖然能再現實驗過程,但不能替代學生親自動手操作的環節,所謂“會看不一定會做”,只有實踐才能讓學生真正掌握實驗技巧。
(2)虛擬化教學:對于一些受限于實驗條件難以開展的實驗教學項目(如原子轉移自由基聚合)或具有一定危險性的實驗項目(如高溫、高壓聚合等)可以應用虛擬化教學方式,通過模擬仿真實驗過程,演示實驗現象,穿插操作要點和注意事項等,讓學生開拓眼界,學習更多的實驗技術和研究方法。原子轉移自由基聚合是“活性”自由基聚合的一種,因為具有巨大的應用前景而受到廣發關注,引入“ATRP的動力學研究”的實驗內容有助于學生們掌握“活性”自由基聚合的原理和特點。盡管如此,在本科實驗教學過程中開展ATRP實驗項目難度很大。ATRP通常以亞銅/胺絡合物作為催化組分,由于聚合所采用的催化劑量很少,即使存在微量的氧氣就能大大降低催化劑的活性,導致聚合難以進行。因而,除氧的效率對于聚合的成敗十分關鍵。首先,聚合之前須對反應溶液以及反應釜預先除氧,加料和取樣時也應避免引入空氣,這對學生們的操作技術要求很高,相對于普通自由基聚合,該聚合方法的成功率大大降低,實踐教學效果難以收到理想效果。其次,通入反應體系中的惰性氣體須預先經過除氧柱才能使用,并且該除氧柱中的填料事先必須活化(用H2或CO還原),該活化過程危險性極高,存在潛在的安全隱患,因而“ATRP的動力學研究”不適合納入本科生的實踐教學。采用仿真技術將“ATRP的動力學研究”制作成虛擬的演示實驗,則能有效地化解以上問題。根據實驗流程可以將“ATRP的動力學研究”的演示實驗分解為惰性氣體凈化、反應器和反應混合物的除氧、聚合反應(包括引發、增長、終止)、取樣和干燥稱量等步驟,可有效促進學生們對ATRP原理的理解。此外,聚合過程中ATRP催化劑的顏色會發生變化,因而該仿真實驗具有良好的指示性和演示度。
(3)實驗教學網站:建設專門的實驗教學網站,上傳課件、講義和教學視頻,方便學生有效利用課余時間進行預習,有助于提高學習效率。此外,還可以通過網站開辟答疑專區,促進教師和學生們之間或者不同班級、不同專業的學生們之間的交流,營造良好的學習氣氛,互相促進和互相提高。總之,一切教學方式都應以提高學生自主學習效率,激發學生學習興趣,提高教學效果為宗旨。
3教學模式人性化:靈活應用互動式教學
傳統的高分子化學實驗課主要采用教師預先講授繼而學生動手實踐的教學模式,無法達到現代教育以樹立學生創新意識和培養學生創新能力為宗旨的教學要求,而采用互動式教學模式能活躍課堂氣氛和促進師生之間的交流,是適應當代教學需求的一種教學模式。例如,在實驗課堂中,授課教師可以隨機抽取平時已經做過的實驗考察學生的掌握情況。問題歸納法也是互動式教學方式的一種。在批改完實驗報告之后,教師可組織學生們進行歸納和總結,分析各個實驗成功和失敗的原因,讓他們對實驗現象和結果分析得更為透徹,提升學習積極性。互動式教學過程中師生互為主體,學生發言可以幫助自己整理思路,強化對實驗項目所涉及知識要點的理解以及對實驗技術的掌握。若遇到學生對實驗結果存在疑問,想通過再一次的實踐驗證自己推斷的情況,授課教師應預留時間和提供實驗場所、試劑、器材等,有效組織二次課堂的方式,用開放和包容的心態為學生開啟探求真理的大門。
4小結
高分子化學實驗教學改革是一項系統工程,應始終以學生為本,從教學內容、教學方式、教學模式三方面進行,改革后的高分子化學實驗教學除了應該促進學生掌握基礎知識,提高實驗技能之外,更要發揮學生的主觀能動性,引導其產生科研興趣,樹立創新意識和培養創新能力。改革過程中教育者應明確改革目標,不斷修正或改變教學方法,為培養高層次的創新人才不斷努力。
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[關鍵詞]高分子基礎教學;信息化教改設計;課程思政設計;教學診斷與反思;職業技術教育教學
受疫情影響,各大院校都面臨傳統線下教學模式難以開展的現狀。為響應教育部的“停課不停學”的號召,維持正常教學秩序和教學計劃,各院校紛紛在疫情防控期間開展在線教學和疫情后常態化教學模式改革的推廣應用。化工專業領域學習課程《高分子基礎》的教學也要打破傳統,建立基于職教云和在線虛擬仿真操作網絡平臺的課程設計體系,充分利用網絡課程和在線虛擬仿真操作的交互性、共享性、開放性和自主性等基本特征,開展線上線下混合式教學改革活動,并結合課程教學資源挖掘“課程思政”內涵,在潤物細無聲中達到德技雙修的教學目標。
1《高分子基礎》信息化教改的設計理念
《高分子基礎》課程信息化教學改革設計理念是以就業為導向,根據行業專家對高分子化工類專業所涵蓋的崗位群進行職業能力分析,以單體來源、合成方法、路線到聚合成原理、方法為主線,緊緊圍繞主線的需要選擇課程內容,圍繞與職業活動相關的“項目”工作過程,借助信息化手段與技術展開教學,創設學習—工作情境,以職業能力分析為依據,以工作任務為載體,設定職業能力培養目標,綜合考核學生的專業能力、方法能力和社會能力。
2《高分子基礎》信息化教改的設計思路
《高分子基礎》信息化教改的設計思路首先是要做好課程的整體設計,從設計說明,學情和教材分析,學習目標和內容、教學模式和方法設計、學習資源、企業崗位實踐和考核設計等方面做好全面布局和實施計劃,并根據“課程思政”教學改革工作總體目標,遵循教書育人規律和學生成長規律,明確課程育人目標、在課程整體設計中體現課程思政,挖掘思政素材。其次,教師還要在教學實施過程中精心做好每一次課的教學單元設計,優化課程單元教學方案、健全評價體系,實現紅專并進。
3《高分子基礎》信息化教改具體實踐
3.1精選現有的網絡資源,設計教學活動整體方案,優化首次單元教學。本課程的教學活動整體設計為兩大模塊,模塊一為理論知識學習,可細分為五個教學情景,即識別聚合物與聚合反應、連鎖聚合、逐步聚合、聚合物化學反應和聚合方法;模塊二為高分子合成基本技術,即高分子合成儀器和裝置認識學習情景,高分子合成實訓基本操作。要想在有限的課時內實現行之有效的教學改革,首先需要遵循“對崗位、依規程、練操作”的課程建設理念,整體教學設計時要精選現有的網絡資源,完善符合本課程特點的校本資源,并在平臺上進行課程信息分類,包括課程介紹、教學標準、課程導學、單元教學設計等教學信息;教學資源包括PPT、教案、試題庫以及微課視頻。其次是做好首次課教學設計優化。心理學研究表明,學生的學習成績與學習興趣有顯著相關性。首次課講好,才能將學生的注意力抓起來,調動其學習興趣。心理學家皮亞杰強調,在教學過程中應特別重視學習興趣的誘發,因為認識是一種積極主動的不間斷的建構活動,不斷構建自身的智力和思維能力。教學的目標之一是使學生能夠自發的學習,就必須創設有趣的學習情景,激發學生的好奇心和求知欲。因此,首次課對誘發學生的學習興趣是十分重要的,值得授課者思量。在首次教學中,結合當下疫情防控中應用到的高分子材料進行介紹,再通過現實生活中高分子材料在衣、食、住、行等方面的廣泛應用舉例,讓學生感受到本課程所教授的高分子材料的實用性和廣泛性,借此消除學生對本學習領域的陌生感,進而再通過高分子界的名人逸事潤物細無聲進行課程思政,激發學生的學習熱情。學習激情調動后,緊接著布置整體教學設計任務,以便學生積極主動配合教學,使本課程信息化教學改革起好步并開好頭。3.2堅持改革創新,優化線上線下混合式教學過程。目前一次完整的單元教學設計,包括課前、課中、課后三階段,每個階段都必須根據本次課的教學內容進行精心設計。綜合使用職教云平臺資源建設、騰訊課堂直播、QQ群答疑多平臺混合模式展開教學,全方位多維度達成課程教學目標。教學過程設計如圖1所示:課前,教師在網絡平臺上傳課程任務和相關課件及微課資源,做好學生自主學習的領路人;學生接受學習任務后,自主學習線上資源,完成預習任務。學生還可以充分利用平臺的交互性,在課前回復里將疑問及時反饋給教師,便于教師更好地了解學生預習情況并及時調整上課內容和授課方式方法。課中,教師依據課前預習情況有的放矢的強化學生的薄弱知識點,在課堂適當的時候插入名人逸事活躍課堂氣氛,吸引學生注意力并充分調動其學習興趣,然后循序漸進,提出相關問題,引導學生深入思考。在教學中不要一味的采用“灌入”式教學,應將課中更多的時間交還給學生,開展小組合作討論式教學,讓學生更加積極主動參與教學活動,從而激發學生學習的積極性。學完一個重要知識點后,要及時進行檢測,這也是檢驗線上線下教學成果的關鍵階段。教師可以通過設計線上線下相結合的教學方案,進一步鞏固知識點的學習。線上,學生按時完成平臺上的討論、提問、頭腦風暴、小測驗等形式的活動,教師及時批閱反饋,利用平臺共享性讓學生更快知道自己學習中的不足;線下,教師可采取抽查或學生互評的方式,全面地了解學生學習中可能遇到的困難,根據學生遇到的各種困難、問題和不足,有針對性的進行面對面指導。線上線下結合的方式,也將對沒有按時參與并提交教學活動的學生有更好的督促作用。課后,教師及時引導學生梳理知識點,并用思維導圖進行歸納總結。布置適量課后練習以鞏固復習消化當堂所學的相關知識,并推送相關學習拓展資源。3.3精心設計實踐教學方案,在模塊二實踐教學環節中引入執業操作規范,采用翻轉課堂教學融入思政元素。本課程理論教學僅僅36學時,為了鞏固學生的理論知識,并使學生將來就業能適應新產品研發及小試實驗工作崗位,本課程還設計了為期一周26學時的集中訓練實操。精選代表性實訓項目,并將學生分成4~5人小組,每組派一人擔任小組長,負責仿真軟件教師站學員成績檢測匯報并配合教師做好實訓項目預習報告檢查工作。實訓第一天先集中線下講解,并選派做事認真負責的學生配合實驗教輔人員做好一周實驗項目的前期準備工作;然后根據抽查預習情況,將學生分成兩路分別在實驗室和仿真練習室進行四個實驗項目實操訓練和典型的聚合反應單元仿真操作,然后進行交換。兩名指導教師分別下組到學生中進行實訓項目實操指導,另外指導教師再根據職教云平臺中反饋的學生完成提問、討論等教學活動的情況,進行點評,并針對完成任務困難的學生,一對一指導。模塊二實踐教學環節設計特色之一是采用虛實結合方式完成實踐性教學。即精選具有代表性的聚合合成實驗和北京東方仿真公司開發的典型聚合反應單元仿真操作軟件兩者結合,讓學生在完成實訓項目工作任務的過程之中,引出該項目所涉及的相關理論知識,達到職業教育“必須,夠用,實用”的教學要求。特色之二是利用往屆學生仿真操作錄像引領學生模仿操作,指導大多數學生初步學習練習,學習效果較高,并鼓勵學生練熟后再錄制下來進行展評,起到很好的示范引領和激勵作用。針對個別學生操作中的問題,通過學生發起屏幕分享實施個性化指導,并通過騰訊課堂錄播回看功能兼顧類似問題學生的分享指導,起到很好的教學效果。特色之三利用實踐教學中聚合反應時間較長,學生搭建裝置投料生產穩態監控等待結果的碎片化時間進行課程思政。再比如結合聚合物的識別任務,將高分子材料專業大賽的比賽項目之一滲透到教學任務之中;同時將高分子材料鑒別操作賽項操作規范引入實踐教學任務訓練之中。在培養學生專業技能的同時,也兼顧學生的職業素養,培養其求真務實、精益求精的工匠精神和踏實嚴謹、追求卓越、熱愛勞動等優秀品質。特色之四是采用翻轉課堂教學融入思政元素,將有限的專業課程教學延伸至課外,指導學生利用業余時間查閱資料,收集整理與課程教學內容相關的思政教學元素,制作項目匯報課件、輪流匯報講課、組內點評、別組提問及教師點評。在項目匯報教學活動中實施課程思政并做好評價測評。要求教師課前深入挖掘思政素材,將任務分解到每個小組,并設計好匯報測評考評表。學習情景匯報測評表設計如下:這樣學生既在查閱資料的過程中鍛煉了檢索、歸納、概括知識的能力,在匯報測評過程中又鍛煉了語言表達能力,極大地拓寬了學生的視野,也無形中滲透了課程思政元素,培養了學生積極進取、奉獻社會的情懷。
4信息化教改診斷與反思
4.1教學效果。結合時展,構建信息化教學環境,增強學生學習興趣,提高學習效率,提升學習效果。強化課堂設計,教師不僅傳遞知識,更關注學生能力的培養和訓練,點亮學生的心智,促進德智體美勞全面發展。從北京東方仿真公司易思在線平臺上記錄的學生練習典型聚合反應單元操作數據分析,全部同學經過多次反復練習后,成績均能達到九十分以上。4.2教學反思。美國學者波斯納提出教師成長=經驗+反思。教師應從教學內容、方法、手段、順序和效果五個方面進行反思,記錄整個教學過程中的成功與失敗并進行整理、分析從而進一步創新教育教學模式與方法,提高自身教學水平,為課程思政教育的開展創造前提。尤其是首次課不僅要優化教學設計,還要及時反思,因為首次課主要引導學生進入高分子世界,起入門的作用,重在培養學生學習的興趣,使學生在輕松愉悅的情景中探索高分子世界的神奇,引導學生正確的理解高分子的概念之間的區別與聯系。同時結合學習任務和背景知識進行課程施政教學,重點進行人文和環境教育滲透,對學生進行精神境界的熏陶,激發學生探索真知的熱情。興趣是最好的老師,教學活動中充分調動學生參與學習活動,突出學生主體地位,體現“做中學、做中教”;讓積極參與學生帶動學習不積極的,讓基礎好的帶領基礎薄弱的,這樣能起到事半功倍的作用。
綜上所述,通過課前、課中、課后精心的教學設計,利用智慧職教云平臺和學習QQ群等信息化的手段,采用線上線下混合式教學,運用多種教學方法,充分調動學生對高分子基礎課程的學習興趣,并在潤物細無聲中融入思政元素,有效解決教學的重難點。這樣的教學設計得到了同行和學生的一致好評,可為其他課程教學或者其他相關學科教學提供借鑒。
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關鍵詞:功能高分子材料;教學探討;教學方法
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)32-0139-02
一、引言
《功能高分子材料》是材料化學、高分子材料、復合材料和應用化學專業的主干綜合性課程,同時是一門以高分子化學和物理為基礎,與生物學、物理學和醫學等學科都有交叉的交叉學科。隨著科技迅速發展,當前社會領域內對功能高分子的應用更為普遍,因其種類多、內容豐富成為新技術革命中不可或缺的關鍵材料并充斥在人類生活中,這使得《功能高分子材料》課程的教學顯得尤為重要。高分子材料的功能化主要體現在對其組成及結構上的設計,而《功能高分子材料》的教學目的就是讓學生在掌握關于功能高分子材料基本知識的基礎上,可以制備和設計功能高分子材料。因此,提高對《功能高分子材料》課程教學方法的重視,打破傳統的教學方式,對于培養出運用功能高分子材料的高素質優秀人才尤為重要。
二、教學內容和課程特點
《功能高分子材料》是一門專業選修課,同時是一門重要的核心主干課程,不僅要求學生了解并掌握高分子材料的基礎知識,更要求學生具備動手設計和制備有關的功能高分子材料的能力。而這也就要求在功能高分子材料的教學過程中,始終貫穿高分子材料的分子“設計―結構―性能”之間的關系,這往往需要學生運用和掌握大量的高分子化學與高分子物理的基礎知識。
三、目前《功能高分子材料》課程教學現狀與存在的部分問題
首先,功能高分子是一門結構復雜、跨學科性強的專業學科。因此,該門課程在教學內容的選擇上不能拘泥于在傳統模式中選取某一本教材內容進行教授,而是應需要進一步的去完善和提煉綜合各版本的優勢內容,再進行教學內容的選取;其次,晦澀難懂的教學重點是要求學生理解高分子材料是怎樣從組成、結構上進行設計而使材料功能化的,但理論知識往往比較刻板生硬,使得學生學習興趣低下。那么,如何提高學生學習積極性是教學關鍵。傳統的“填鴨式”教學并不適用于這門課程,因為在缺乏以學生興趣作為保障的前提下,我們很難將內容多、更新快、知識點晦澀、難點較多的功能高分子材料這門學科講清楚。因此,教師應充分考慮更新教學手段、教學方法以及考核方式,提高自身專業素養并調動學生積極性來克服這一困境。
四、《功能高分子材料》課程教學改革方法與實踐
1.教材的選定和內容的精講。目前多數學校對于這門課程安排的課時、學時較短,主要集中于學生找工作和考研的大四階段。那么,這就有賴于授課教授前期對課程教學內容的精心設計,更要求教師掌握當代先進的高分子材料的前沿知識和發展進程,不斷更新自我的知識結構,對課程內容進行系統的分析和歸納,突出課程重點,授課時選擇精練重點,深入淺出進行授課,從而解決教學內容多與學時少之間的矛盾。其次,功能高分子是一門相對新興的前沿學科,因此選擇其內容要跟隨時代的發展,不可將陳舊的知識拿來反復陳述,而是要跟上科學步伐不斷更新、充實和完善授課內容,教師應多方面的關注功能高分子材料領域的前沿動態,不斷積累并更新自己的知識量,將先進的學術成果及時應用到平時的教學過程中,使得學生對高分子材料充滿好奇,從而提高學生學習功能高分子的積極性,進而牢固掌握高分子材料的基礎知識。
2.多媒體教學與傳統教學方式相結合。多媒體教學越來越廣泛的應用于現代教學中,相比傳統的板書口述的傳輸途徑,多媒體具有生動形象的圖片和模型、涵蓋的信息更廣、交互性更強的特點,更容易令學生理解和接受教學過程中復雜的知識難點。近些年,越來越多的課程都已經實行多媒體教學,由于功能高分子材料這門課程的新概念多并且涉獵領域廣,引入多媒體輔助教育將更有利于學生直觀感受有關功能高分子設計的實例,尤其是教師可利用各種軟件、網絡資源和視頻,生動地展示各種原理模型,把抽象枯燥的功能高分子材料課程變得更加具象、具體,以此調動學生的各種感官、啟發學生思考,從而激發學生參與到功能高分子學習中來的興趣,加強學生對高分子材料中的教學難點的理解和掌握。然而任何事物都是具有兩面性的,不能過分依賴多媒體教學,在教學過程中,對于某些特別重要的理論公式的學習和推導,通過多媒體教學難以使學生在較短的時間內完全理解,這時教師就應該采用傳統的板書教學方式,通過板書并逐漸講解過程使得學生能夠慢慢理解,加強學生的記憶。總之,多種教學方法有機的結合才能達到完美的理想效果。
3.強化理論與實踐緊密結合,培養創新性思維。教師在傳授功能高分子材料的理論知識的同時應開設與此課程相關的開放實踐課程,如開放性的設計實驗。在教師指導下,學生自己動手設計、操作并最終提交實驗結果,在整個實驗操作中不僅需要現實性的應用學到的理論知識,還可以鍛煉學生的自主創新能力。這種自己動手操作設計實驗的方式不僅培養了學生的動手能力,更加深了學生對所學知識的理解;還可以帶學生去功能高分子材料的工廠參觀,切身感受理論結合實際的生產過程,開闊學生的視野,教學實踐相結合使得教學成果更為顯著。
4.從生活實際出發,激發學生學習動力。教師在教學活動中介紹功能高分子材料的時候,可以以生活中的實際例子或新聞報道中的最新科技進展為例子,讓學生認識到功能高分子材料的重要性,同時讓學生對最新的研究成果有所了解,從而提高學生們對科學研究的興趣。例如,教師可以以環保問題為切入點,介紹對于廢水、廢氣處理方面的功能高分子材料;在講解導電高分子材料時,可以用“諾貝爾化學獎科學貢獻―導電聚乙炔發現”的案例切入;在講電致發光功能高分子材料時,可以先從熟悉的智能計算機談起,慢慢講解其屏幕發光機理和應用機制;講解吸波材料時,教師則可以從各國隱身戰斗機的發展入手,從材料的特殊功能入手,再慢慢引出高分子材料的不足之處,從而引導學生主動思考、發掘原因,引導學生獲取解決問題的方法,感受到成功的樂趣增進自信,提高學習功能高分子的學習動機。總之,要讓學生在學習中建立起功能高分子材料與現實生活的緊密聯系,感受到功能高分子學習在未來職業和社會生活中的作用。
5.教學手段多樣化,增強教與學的互動性。采取多種教學手段并用,增強互動性教學在功能高分子材料這門學科中是非常重要的,尤其是教與學的互動性,在一定程度上可以促進學生的學習興趣,在互動中得到對知識的理解和掌握。在互動性教學中,教師可以提出一些問題并適當的給學生安排一些課下查閱資料的任務,鍛煉學生的文獻檢索能力,并能在文獻中了解和掌握更為前沿的學科知識;更可以放手安排讓學生在講臺上講授,這樣不僅可以促進學生對知識的掌握,還可以鍛煉學生的膽量和演講能力。此外,還可以鼓勵學生撰寫一些功能高分子材料相關的綜述性論文,在培養學生論文寫作能力的同時也對功能高分子材料領域有一個廣博的認知。總的來說,互動模式可以督促學生主動對知識進行獲取,增強學習的效果。
6.科研與教學相融合,以科研促進教學。在功能高分子材料教學過程中,應將教學和科研有機的結合起來。科研教學一體化不但能夠提高教師水平,把握前沿的功能高分子材料的知識,更能豐富關于功能高分子材料的教學內容,為學生營造濃郁的學術氛圍,提高學生的科研素養和創新能力,進而全面提高關于功能高分子材料的教學質量。
7.改革考核方式,端正學習態度。學生的考核情況是反應教學效果的標準,教師應該隨時注意自己的教學效果,隨時做好查漏補缺的工作,并積極調整教學方式以達到預期的教學效果。傳統的考核方式主要是通過考試成績來評價這門課的教學效果,而在這種情況下,學生往往是陣前磨槍,突擊復習,這種瞬時記憶導致學生知識點很快被忘卻。因此,改革考核方式變得尤為重要。首先,重視課堂表現力和出勤率,培養學生上課的紀律性和交流思考能力,該方面要占總成績的30%;其次,要注重課堂報告和文獻檢索能力,從而鍛煉學生檢索資料、撰寫報告以及演講能力,并占總成績的20%;再次,為了培養學生理論聯系實踐的創新性思維能力,那么設計性試驗和課后作業要占總成績的20%;最后就是考查學生對概念、原理、性能以及實驗設計方案的掌握,占總成績的30%。這種全新的考核方式能夠有效促進學生素質的提高,使得分數不再是衡量學生的標準,對功能高分子材料課程教學效果的提升起到了重要的作用。
五、結語
在隨著科技的發展,功能高分子材料科學也在飛速發展,這就要求高分子專業的人才的素質也要與時俱進。因此,在功能高分子材料的課程教學過程中,教師要不斷提升自身素質,并及時掌握高分子材料研究的前沿內容,系統歸納課程內容,改變教學觀念運用多重教學手段,采用理論與實踐結合的教學思路,培養學生獨立思考、解決問題的能力,調動學生自主性和積極性,為該科研領域不斷輸送優秀人才。
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【關鍵詞】高職電氣自動化、實踐教學、新方向
【中圖分類號】TM762
【文獻標識碼】A
【文章編號】1672-5158(2012)12-0233—01
高職電氣自動化實踐教學是高職教育教學的必要組成部分,實踐教學也是高職教育發展的必須,通過實踐教學,讓學生們在實踐中認真的理解理論知識。在實踐中接觸實物,在實踐中總結經驗教訓,在實踐中獲得真知。實踐教學不是一句口號,需要的是從教學理念到基本設施的投入。因此,在高職電氣自動化的實踐教學中要注意實踐的過程和方向。
一、高職電氣自動化實踐教學的新方向
電氣自動化與人們的生活息息相關,而電氣自動化專業是一理工結合的專業,它與機械、計算機技術融為一體的交叉性學科。高職教育對電氣自動化專業教學的根本任務是培養運用性的技術人才,實踐教學正是培養運用性技術人才的必要途徑。
(一)課堂師生問的實踐教學
課常師生問的實踐教學是對課常理論教學的深化和補充。以技術見長的高職教育需要的是專業技術,課常上的實踐教學給予學生一個很好的機會,在課堂上趁著剛學完理論知識的余熱,如有親自動手實踐的機會,不僅能讓學生們更好的熟悉機械的工作原理,也可以逐漸培養學勤于動手實踐的好習慣。課堂上的師生實踐教學,一方面,讓學生親自動手,培養的是學生做實驗,熱愛實驗的學習興趣;另一方面,老師當堂的指導很有針對性,沒有偶然的存在,可以讓學生們第一時間明白自己所犯的錯誤;再者,課堂上的師生合作可以增加師生們的感情。
(二)特定試驗中學生問的實踐教學
電氣自動化專業涉及的專業知識面比較廣,從電路知識,到藝術設計,再到相關的計算機技術,這些知識都需要專門的實驗,通過特定實驗熟悉特定電路等具有代表性的線路。這些特定的實驗都是根據特定章節設定的,特定的實驗是為了加強對某一實用性的技能知識的掌握和理解。并且這些特定的實驗在以后的工作中都有著很強的實用性。通過特定實驗中學生問的實踐教學安排,讓學生們盡早的接觸以后工作中所遇到的實物,為學生們在以后出社會盡快適應工作打下良好的基礎。安排特定實驗的實踐教學,為學生的工作發展提供良好的實驗基礎。
(三)課外實踐小組問的實踐教學
課外實踐主要是針對課堂實踐教學而組織的活動,通過課外實踐對指定的科技課題項目進行教學不僅可以對喜好發明、創新的學生提供一定的支持和鼓勵,還能夠培養學生的團結合作能力。電氣自動化專業自身涉及到機械和計算機的技術,而這些方面是值得去創新去挖掘的。高職教學本身就是以實踐,技能專業運用為主,對科技課題項目的實踐教學是對理論知識更深的研究,使之轉化為可看可觸摸的實物。在課外實踐的實踐教學中,老師的職責在于給學生提供一些必備的資料和相應的技術依據。但很大程度上還是依靠學生們自己去尋找思路,尋找課題的出發點。學生們通過合作與專研的過程,可以大大培養彼此之間的友誼,進而培養學生之間的合作精神,這樣一來,整個團隊的學習效率就會大大提高。課外實踐小組的實踐教學不僅為學生提供了自我展示的舞臺,還給學生科研發明提供了良好的平臺。
(四)校與校之間的實踐教學
加強高職院校間的相互實踐教學,也是高職電氣自動化的實踐教學新方向新的延伸。電氣自動化專業涉及到的專業知識面是相當廣泛的,因此每個院校自身所擅長的專業知識是不同的,比如有的院校是以機械學院起家的,那么它的機械方面肯定是優勢學科;有的學校是以電子科技起家,那么它的自動化肯定是優勢學科;有的學校是以計算機技術起家,那么它的計算機專業自然是主打學科。既然自身院校沒有那么多的優勢,完全可以依靠加強校與校之間的實踐教學來促進雙方弱勢學科的交流,達到雙贏共同提高的目的。校與校之間的實踐教學說到底還是依靠學生自己的交際能力,教師只是作為學生們的指導和提供技術指導而存在的,這就在一定程度上鍛煉了學生的交際能力和自主學習的能力。校與校之間的實踐教學是一種新型的教學模式,這種新興的教學模式可以給自身薄弱學科的提升帶來契機。
二、探索高職電氣自動化實踐教學新方向的意義
(一)把理論教學和實踐教學有機的結合
高職電氣自動化實踐教學的新方向給高職教育帶來更大的發展契機,將理論教學與實踐教學有效的結合在一起,這種教學模式成為了高職教育教學的一大特色。在重視理論教學的同時,注重實踐教學,不僅讓學生充分掌握書本理論知識,還可以讓學生在掌握理論知識的基礎上,充分實踐所學知識,讓學生有足夠的機會展現自我,同時可更進一步、更深刻的理解所學理論知識。實踐教學可以讓學生在實踐過程中大膽地去嘗試,充分發揮自己的思維,讓自身所學知識在實踐活動中得到充分分應用,對理論知識從牢記到熟練掌握專業技能。理論教學與實踐教學的有效結合,不僅對感知教學理念有深刻的影響,對告知電氣自動化實踐教學新方向也有重要意義。
(二)增強學生們的動手、思維能力