改善高分子材料課程教學(xué)效果的幾點(diǎn)措施

郭明雨

【摘要】本文以高分子材料課程的教學(xué)實(shí)踐為基礎(chǔ)，結(jié)合高分子材料課程自身的特點(diǎn)，分析了上好緒論的重要性、多媒體教學(xué)、互動(dòng)式教學(xué)和高分子材料背后的故事的簡(jiǎn)述等教學(xué)手段，對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、改善教學(xué)效果的作用。

【關(guān)鍵詞】高分子材料 教學(xué)實(shí)踐 多媒體教學(xué) 互動(dòng)式教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）01-0215-02

高分子材料已成為人類社會(huì)衣、食、住、行等各個(gè)方面所不可或缺的材料，同時(shí)也在信息技術(shù)、生物技術(shù)、國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。[1]高分子材料課程是建立在高分子化學(xué)和高分子物理兩門課程的基礎(chǔ)之上，并與其它多門專業(yè)課程相交叉的綜合性課程。[2]它不僅直接與材料類等專業(yè)的學(xué)生將來(lái)從事的工作密切相關(guān)，也擔(dān)負(fù)著為我國(guó)高分子學(xué)科的蓬勃發(fā)展提供興趣濃厚、基礎(chǔ)扎實(shí)的人才儲(chǔ)備的任務(wù)。本文結(jié)合筆者近幾年高分子材料課程教學(xué)中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，擬就如何提高《高分子材料》課程的教學(xué)質(zhì)量和改善教學(xué)效果，談幾點(diǎn)體會(huì)。

一、講好緒論的重要性-“一見(jiàn)鐘情”

心理學(xué)家將人們最初接觸到的信息所形成的印象對(duì)我們以后的行為活動(dòng)和評(píng)價(jià)的影響，稱之為“第一印象效應(yīng)”。[3]有的時(shí)候第一印象真的會(huì)起到?jīng)Q定性的作用，進(jìn)而對(duì)某個(gè)人的心理活動(dòng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。因此，第一堂課緒論部分的內(nèi)容和講授方式至關(guān)重要，如能給聽(tīng)講學(xué)生留下深刻印象，使其對(duì)高分子材料這門課程“一見(jiàn)鐘情”，充分激發(fā)起學(xué)生的興趣，那以后的講授將會(huì)相對(duì)容易一些。

筆者開(kāi)堂首先向?qū)W生提出兩個(gè)問(wèn)題：1）什么是高分子材料？2）我們?yōu)槭裁匆獙W(xué)高分子材料？由于學(xué)過(guò)高分子化學(xué)和高分子物理這兩門課程，學(xué)生對(duì)第一個(gè)問(wèn)題并不陌生。基本都知道高分子材料主要包含橡膠、塑料、纖維、涂料和粘合劑五大類。針對(duì)學(xué)生的回答，筆者會(huì)進(jìn)一步告訴學(xué)生，隨著近代高分子學(xué)科的發(fā)展，這些傳統(tǒng)的高分子材料已經(jīng)不再傳統(tǒng)，而是開(kāi)始向功能化、智能化和精細(xì)化方向發(fā)展，[4]并與信息技術(shù)、生物技術(shù)等尖端技術(shù)形結(jié)合，共同推動(dòng)著社會(huì)進(jìn)步。如遇水膨脹橡膠、吸聲橡膠、導(dǎo)電塑料、抗菌塑料、磁性塑料、變色纖維、空調(diào)纖維、保健纖維、發(fā)光涂料、變色涂料和自清潔涂料等。

對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題，筆者緊接著便從衣、食、住、行到電子信息、生物醫(yī)藥、航空航天、軍事等尖端領(lǐng)域，依次結(jié)合實(shí)例簡(jiǎn)述高分子材料的實(shí)際應(yīng)用。如緩釋藥物就是在藥物表面包覆一層淀粉等生物相容性高分子材料；如果沒(méi)有輕質(zhì)塑料、橡膠，我們的汽車、飛機(jī)的耗油量將會(huì)增加多少；以及一些高性能纖維、橡膠在火箭、飛機(jī)、裝甲車、防火服、防彈衣和防彈頭盔中的應(yīng)用。這些實(shí)例會(huì)使學(xué)生突然覺(jué)得原來(lái)身邊常見(jiàn)的高分子材料還有如此神秘的一面，許多的高科技、國(guó)防軍工也離不開(kāi)高分子材料。課堂氣氛也隨之輕松活躍起來(lái)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣陡然提升。

二、材料的結(jié)構(gòu)-性能-應(yīng)用-高分子材料課程的主線

有了良好的第一印象，還要告訴學(xué)生怎么來(lái)學(xué)習(xí)這門課。筆者會(huì)告訴學(xué)生不同的高分子材料性能千差萬(wàn)別，即使同一種高分子材料利用不同的合成、加工方法，也可以體現(xiàn)出巨大的差異。如普通的聚乙烯大都用做薄膜、板材、管材等，而超高分子量的聚乙烯卻可以用來(lái)做防彈衣；有的塑料可以回收利用，有的卻不能；普通的衣服很容易著火，而芳綸1313則可以用作防火服等等。也就是說(shuō)高分子材料最終的應(yīng)用取決于其物理、化學(xué)和機(jī)械性能，這些性能又取決于材料本身的分子結(jié)構(gòu)與聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。高分子材料這門課程的內(nèi)容就是圍繞結(jié)構(gòu)-性能-應(yīng)用這條主線展開(kāi)的。[5]知道其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，就可推測(cè)、比較其大概性能，了解了其性能就大概知道其主要應(yīng)用領(lǐng)域。每一大類或要求學(xué)生掌握的有代表性的具體高分子材料，我們都會(huì)先從其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)入手，然后來(lái)講其相應(yīng)性能，最后是其對(duì)應(yīng)應(yīng)用。反過(guò)來(lái)，其實(shí)也可以由其應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)倒推其大概的性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。知道了這種環(huán)環(huán)相扣的關(guān)聯(lián)，學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握起來(lái)就會(huì)簡(jiǎn)單許多。

三、充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，建立生動(dòng)形象的多媒體課件

多媒體技術(shù)是集多種信息化技術(shù)為一體的綜合性現(xiàn)代化教學(xué)手段，可以達(dá)到圖文并茂、動(dòng)靜結(jié)合、聲像俱全、形式多樣的教學(xué)效果。[6]對(duì)于諸多日常生活中常見(jiàn)的高分子材料，通過(guò)一些簡(jiǎn)單的圖片學(xué)生就會(huì)與課程內(nèi)容對(duì)應(yīng)起來(lái)。但對(duì)于一些高分子材料的加工方法和特種高分子材料的特殊用途，理解甚至想象起來(lái)卻有一定的困難。這時(shí)，生動(dòng)形象的精美圖片、動(dòng)畫(huà)和短影片就可充分發(fā)揮其作用，簡(jiǎn)化、加深學(xué)生的理解和記憶。因此，在講到高分子材料的常用加工成型方法的時(shí)候，筆者會(huì)通過(guò)動(dòng)畫(huà)和影片向?qū)W生講解常用的塑料瓶、橡膠鞋、管材、板材和棒材是怎么造出來(lái)的；講到錦綸纖維的時(shí)候，會(huì)向?qū)W生展示1945年12月份，寒冷的早晨，紐約街頭成百上千的女士排隊(duì)購(gòu)買尼龍襪的照片，其場(chǎng)面絕不亞于現(xiàn)在“果粉”們排隊(duì)購(gòu)買蘋果平板電腦和手機(jī)的場(chǎng)景；講到可做防火服的芳綸1313的時(shí)候，筆者會(huì)向?qū)W生放映杜邦公司網(wǎng)頁(yè)上的芳綸1313制作的衣服與棉布衣服的震撼點(diǎn)燃對(duì)比影片；講到芳綸1414的時(shí)候，會(huì)向?qū)W生展示網(wǎng)上下載的不同威力的手槍射擊多層芳綸1414布的影片；講到棉纖維的時(shí)候，會(huì)向?qū)W生放映中國(guó)農(nóng)林衛(wèi)視網(wǎng)上的彩色棉花的短影片等等。但是，任何事物都具有兩面性，多媒體技術(shù)使用得當(dāng)，不僅可以使教學(xué)形式變得活潑新穎、直觀形象，還可以吸引學(xué)生的注意力，明顯提高教學(xué)效果；但如果使用不當(dāng)，則適得其反，會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生厭倦，甚至反感。[8]

四、書(shū)本知識(shí)與實(shí)際生活的緊密聯(lián)系

高分子材料與我們的實(shí)際生活聯(lián)系非常緊密，抓住這個(gè)特點(diǎn)，可以讓學(xué)生充分體會(huì)到本課程“學(xué)以致用”鮮明特征，激發(fā)學(xué)生學(xué)好本課程的志趣。但目前的高分子材料教材仍更偏重于材料的結(jié)構(gòu)與性能的理論講解，而對(duì)于其實(shí)際應(yīng)用，往往僅用一些簡(jiǎn)短的文字描述，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)仍較枯燥難記。為此，筆者在講每一種高分子材料的應(yīng)用的時(shí)候，會(huì)配一些生動(dòng)的圖片，加深學(xué)生的印象。同時(shí)，也會(huì)介紹一些書(shū)本上沒(méi)有，但實(shí)際生活中隨處可見(jiàn)的應(yīng)用和一些新興的應(yīng)用實(shí)例。如在講通用塑料一章的時(shí)候，筆者會(huì)向?qū)W生展示現(xiàn)實(shí)生活中的礦泉水瓶、各種塑料瓶、塑料袋上的“身份證”-由帶三個(gè)箭頭的等邊三角形、數(shù)字代號(hào)和英文縮寫(xiě)代碼組成的標(biāo)識(shí)。告訴他們這些內(nèi)容分別代表什么含義，為何會(huì)有不同的用途，怎樣正確使用，并提醒其平時(shí)生活中多留意；講解到密胺樹(shù)脂（三聚氰胺甲醛樹(shù)脂）的時(shí)候，會(huì)向其展示生活中由該樹(shù)脂制作的各種仿瓷餐具，告訴他們?cè)鯓邮褂煤蜋z驗(yàn)家中的仿瓷餐具是否合格、安全；講到尼龍的時(shí)候，會(huì)向他們簡(jiǎn)單介紹一下當(dāng)今社會(huì)宣稱的高科技雙眼皮-“高分子雙眼皮”，其實(shí)只不過(guò)是在眼皮上埋了一根尼龍線而已；我們每天帶的樹(shù)脂鏡片，大多是聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯為基體的塑料；水族館的水族箱和常見(jiàn)的魚(yú)缸也是由聚甲基丙烯酸甲酯為基體的塑料做成的；所謂的可吸收手術(shù)縫合線（無(wú)需拆線）其實(shí)就是一些可生物降解的、具有良好生物相容性的高分子材料；[6]腎透析用的半透膜多是由高分子（如聚丙烯腈、聚乙烯醇等）中空纖維制成的等等。同時(shí)，在講解這些應(yīng)用的時(shí)候，筆者也會(huì)誘導(dǎo)學(xué)生由該材料的應(yīng)用來(lái)推測(cè)其應(yīng)具備的性能，再將這些性能與其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)應(yīng)起來(lái)。這樣既可讓學(xué)生感受到高分子材料與實(shí)際生活的密切關(guān)聯(lián)性，又進(jìn)一步鞏固了課本上的有關(guān)結(jié)構(gòu)與性能的理論知識(shí)。

五、學(xué)生參與的互動(dòng)式教學(xué)

一門課程要取得好的教學(xué)效果，只有老師的精彩講解還不夠，還難免有一些學(xué)生走神、甚至打瞌睡。因此，還要想辦法讓學(xué)生參與進(jìn)來(lái)，時(shí)不時(shí)的將其由被動(dòng)的聽(tīng)講者、接受者變?yōu)閱?wèn)題的解答者、講解者和提問(wèn)者。

為此，在講較枯燥的理論知識(shí)的時(shí)候，筆者更多采用提問(wèn)式教學(xué)法，以提高學(xué)生的警惕性，使其充分集中注意力。但教師運(yùn)用這種方法的時(shí)候，也要注意提問(wèn)的隨機(jī)性，并以鼓勵(lì)、誘導(dǎo)為主，避免挫傷學(xué)生的自尊心和積極性。此外，作為平時(shí)作業(yè)之一，筆者要求每位學(xué)生期末時(shí)，提交一篇小論文。讓學(xué)生自選教材內(nèi)或教材中沒(méi)有講到一種高分子材料，從其結(jié)構(gòu)-性能的角度出發(fā)，來(lái)講述其應(yīng)用，尤其是教材上沒(méi)有的尖端技術(shù)或新的應(yīng)用領(lǐng)域，或者根據(jù)材料的性能，發(fā)揮自己的想象力，為其量身定做一些將來(lái)可能的應(yīng)用。還有，筆者會(huì)留出幾節(jié)課的時(shí)間，讓學(xué)生自由結(jié)合，分成幾個(gè)小組，分別就功能高分子材料的幾個(gè)小主題，自己搜集材料，制作PPT，向其他同學(xué)講解、答疑。給學(xué)生向其他同學(xué)展示自己的機(jī)會(huì)，體會(huì)備課、查資料、組織材料的過(guò)程及上講臺(tái)講課的感覺(jué)。學(xué)生講完后，筆者會(huì)根據(jù)學(xué)生的講解和問(wèn)答，進(jìn)行補(bǔ)充完善，或者對(duì)其PPT制作、內(nèi)容編排、肢體語(yǔ)言、表情、語(yǔ)調(diào)等給予適當(dāng)指導(dǎo)。通過(guò)這些互動(dòng)式教學(xué)手段，讓學(xué)生主動(dòng)參與進(jìn)來(lái)，常常會(huì)增加學(xué)生的“主人翁”意識(shí)，了解一些講課、作報(bào)告的簡(jiǎn)單技巧，學(xué)習(xí)興趣和積極性大大提高。

六、高分子材料發(fā)明使用背后的故事

我們現(xiàn)實(shí)生活中的每一種高分子材料，都經(jīng)歷過(guò)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)現(xiàn)、設(shè)計(jì)與合成優(yōu)化到工業(yè)化生產(chǎn)，最終深入到人們?nèi)粘Ｉ畹倪^(guò)程。很多高分子材料的這一過(guò)程往往伴隨著多或少的曲折甚至離奇的小故事。如貝克蘭（Baekeland，Leo Hendrik）因發(fā)明酚醛樹(shù)脂被稱為“塑料之父”，且賺取巨大的經(jīng)濟(jì)利益，位居科學(xué)和商界兩類名人堂。而這一切只是因?yàn)樗绕溆?guó)同行詹姆斯·斯溫伯恩爵士早一天遞交專利申請(qǐng)。告訴學(xué)生一項(xiàng)科學(xué)研究的知識(shí)產(chǎn)權(quán)的及時(shí)性和重要性。講到尼龍的時(shí)候，筆者不僅會(huì)講其發(fā)明人卡羅瑟斯（Wallace Hume Carothers）對(duì)逐步聚合理論及整個(gè)塑料工業(yè)的巨大貢獻(xiàn)，也會(huì)講到他根據(jù)自己的研究經(jīng)驗(yàn)得出的聚酯不適合做纖維的結(jié)論，而放棄了對(duì)聚酯的研究，從而錯(cuò)過(guò)如今聚酯纖維這一對(duì)日常生活影響至深的研究領(lǐng)域的憾事。還會(huì)講到其本人對(duì)基礎(chǔ)研究的熱情、執(zhí)著，及其偏執(zhí)的人格最終導(dǎo)致的服氰化鉀自殺而英年早逝的悲劇。告誡學(xué)生，科研需要嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真和適當(dāng)?shù)膱?zhí)著和激情，但生活、生命同樣需要珍惜。聚四氟乙烯的發(fā)明及應(yīng)用可以說(shuō)充滿了傳奇色彩。其發(fā)明人杜邦公司的普朗克特（Roy J. Plunkett）在1938年4月6日將四氟乙烯收集、儲(chǔ)存于鋼瓶中，準(zhǔn)備用于氟利昂的代用品的研究。可是當(dāng)?shù)诙齑蜷_(kāi)鋼瓶減壓閥后，卻沒(méi)有氣體溢出，將鋼瓶稱量后發(fā)現(xiàn)總質(zhì)量也沒(méi)有減少。鋸開(kāi)鋼瓶后，發(fā)現(xiàn)了大量的白色粉末，這是聚四氟乙烯。普朗克特也因這一發(fā)明而享譽(yù)高分子科學(xué)史冊(cè)，這也啟發(fā)學(xué)生不要輕易放棄、忽視實(shí)驗(yàn)中的一些可疑、反常現(xiàn)象，這里邊可能蘊(yùn)含著偉大的發(fā)明。而聚四氟乙烯最初是在1942年被美國(guó)軍方秘密用于原子彈的制造，來(lái)密封數(shù)公里長(zhǎng)的、腐蝕性極強(qiáng)的六氟化鈾氣體（用于提煉U235）管道。到1954年，一個(gè)喜歡捕魚(yú)的法國(guó)工程師利用其低磨阻性，將其涂在漁網(wǎng)上以防繩子粘連。其妻子看到聚四氟乙烯的光滑耐磨的特點(diǎn)后，則希望他試試涂在鍋底，看能否防止煎炒食品時(shí)常出現(xiàn)的燒焦粘糊現(xiàn)象，于是風(fēng)靡世界的“不粘鍋”由此誕生。聚乙烯醇纖維早在1924年的時(shí)候就已被發(fā)現(xiàn)，但一直被其水溶性困擾而沒(méi)有找到合適的用途，其相關(guān)研究也一直沒(méi)有進(jìn)展。但就是這一遇水溶解的特點(diǎn)，被美軍巧妙地在第二次世界大戰(zhàn)中用于制作鋪設(shè)水雷的降落傘，使水雷落下后傘便溶于海水而不留下痕跡。這些應(yīng)用實(shí)例啟發(fā)學(xué)生，科研成果的轉(zhuǎn)化離不開(kāi)好奇心的驅(qū)使、對(duì)生活細(xì)致入微的觀察、分析，并充分發(fā)揮想象力，“缺點(diǎn)”放在合適的位置，就是巨大的“優(yōu)勢(shì)”。這些背后的故事，不僅能適當(dāng)調(diào)節(jié)課堂氣氛，增加趣味性，讓學(xué)生了解一些本學(xué)科相關(guān)的歷史知識(shí)，還往往能給那些將來(lái)從事科學(xué)研究的學(xué)生提供一些榜樣的激勵(lì)和啟迪，甚至學(xué)習(xí)、生活的啟示。

最后，以上各種教學(xué)手段各有利弊，教師在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際授課內(nèi)容、學(xué)生的狀態(tài)，不同的時(shí)間點(diǎn)、章節(jié)、知識(shí)點(diǎn)及客觀條件，通過(guò)上述幾種教學(xué)手段的有效融合，最大限度地取得良好的教學(xué)效果。

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