提高高分子物理课堂教学效果的几点体会.doc
提高高分子物理课堂教学效果的几点体会【论文关键词】高分子物理 教学效果【论文摘要】针对高分子物理课程的特点,作者在高分子物理课堂教学中,从高分子物理历史背景、基本概念公式、理论联系实际并结合典型案例以及充分利用多媒体四个方面阐述了如何提高高分子物理课堂教学效果,并培养学生的专业学习兴趣和专业思维能力。高分子物理是研究高分子的结构、性能及其相互关系的学科,它与高分子材料的合成、加工、应用等都有非常密切的内在联系,是高分子专业的一门非常重要的专业基础课程。本课程的学习对学生深入掌握专业基础知识和基本技能有着深远的影响。然而高分子物理具有概念多而抽象、结构纷繁而复杂、性能多变等特点被公认为高分子专业最难讲和最难学的专业课。不少学生认为高分子物理理论性强、数学推导多等,因而课堂上缺乏足够学习兴趣。另外一些学生反应平时课堂上能够听懂老师授课内容,但是在实际中遇到高分子物理具体问题,感觉不知如何解决等问题。针对以上存在的典型问题,高分子物理老师对该课程教学进行改革研究,探索各种教学方法如案例教学、启发式、问答式互动教学等。作者所在学校将此课程安排在大学三年级的第一学期进行,此阶段的学生对于该专业的认识还比较局限,笔者在高分子物理课堂教学中采取了一些适合本专业特点的方法和措施,以提高教学效果,培养学生的专业学习兴趣、积极性和专业思维能力。在此过程中,作者有以下一些体会和感受。1注重高分子物理史的讲解高分子物理的每个概念、公式,都有其出现的时间和年代,都是为解决一定的问题而提出的。适当讲授高分子物理史,帮助学生通过高分子物理历史讯号和高分子物理科学家认识高分子物理,有助于学生了解本学科的发展,积累一定的感性认识。比如在讲解高分子的链结构高分子链的交联时,引入橡胶硫化的发明史:两千五百年前亚马逊河流域的印地安人将橡胶树汁徐在脚上,发明了橡胶靴子,不过一天后靴子会逐渐解体,直到1839年,Goodyear将橡胶原汁加入硫,使橡胶分子发生交联制造出稳定的橡胶,开启了橡胶工业的时代。另外,结合本系涂料专业特色,给学生介绍目前涂料的发展前沿自愈合涂料,其基本原理是高分子之间通过氢键作用产生物理交联.通过以上讲解使学生认识到交联的重要性及对材料性能的影响,体会高分子物理的魅力,同时也扩大了学生的知识面,加深学生对高分子物理知识的理解。2深入浅出地讲授基本概念、基本公式基本概念多是高分子物理课程的一个突出特点,一些概念高度抽象、不好理解,这对于刚刚接触高分子物理的学生们来说,理解起来有相当的难度。如果在讲解过程中,照本宣科,学生不仅印象不深,还会出现前学后忘,而且容易把概念相互混淆。那么,如何达到“多而不乱”、“多而不忘”的学习效果呢?以“高分子链无规线团”概念为例,课本上的定义比较抽象,难理解,在讲课时可以将其具体化,并以Staudinger当时认为高分子链是硬梆梆的竿子,但这并不能显示橡胶的弹性特性,Kuhn提出高分子链象意大利面条一样有弹性、柔韧性的长链分子,以上高分子链形象生动的比喻加深了学生对高分子链构象的理解。再以“玻璃态和橡胶态”概念为例,把高分子链段比作蛇,因为蛇是冷血动物,其体内热量主要来自周围的环境,在温度低的时候被冻僵保持不动以节省能量,这种状态这有点类似高分子的玻璃态,在温度高的时候从外界获得能量可以运动,这点与聚合物的橡胶态类似,以上比喻使学生很容易理解玻璃态和橡胶态聚合物的链段运动情况,而且印象深刻不容易忘记。又如交联橡胶弹性的统计力学应力一应变状态方程非常重要,它将聚合物微观结构与其宏观力学性能联系起来,课本上推导比较复杂,步骤多、公式多,不好理解而且容易忘。事实上只要抓住内能对橡胶弹性的贡献为零,橡胶弹性的本质是嫡弹性,按照以下思路推导,思路比较清晰而且好理解,学生也就很容易理解公式中各参数的物理意义。3理论联系实际并结合典型案例教学高分子物理理论性强,应用性也很强,高分子物理教材限于篇幅主要阐述基本原理、基本理论、等方面的内容,应用方面讲得比较少。对于教师在讲授这些基本知识的时候,不能只是简单的以课本上高度概括的语言来描述,应注意理论联系实际,并穿插丰富的,不断更新的例子来说明,这样可以使学生能够更好的理解和掌握高分子物理。如在聚合物的液晶态一节中课本上对着名的芳纶纤维聚对苯二甲酞对苯二胺(杜邦公司的商品名为Kevlar)介绍较少,在讲解中可以详细分析该聚合物结构与性能的关系,其由刚性长分子构成而且其分子链沿长度方向高度取向,并且分子间有很强的氢键作用,其强度是钢丝的5-6倍,因此由该纤维组成的织物能防止子弹的穿过,因此可用来做防弹背心。此外,该液晶态聚合物熔点在500以上,很难熔融加工,结晶性很强也很难溶解,杜邦公司Stephanie Kwolek选用复合溶剂N一甲基毗咯烷酮和少量无机盐氯化钙使其溶解,而氯化钙的作用主要是破坏分子间的氢键,从而解决了溶解问题,以上案例使学生深刻的理解了液晶聚合物的结构与性能,而且还了解了其溶解的原理和加工的方法。作者主要从事有机无机纳米复合材料的研究,积累了一些有关纳米复合材料结构与性能的照片、数据与样品。在“高分子玻璃化转变、结晶、高分子的力学行为、粘弹性”等章节中列举了较多的本课题组的研究成果和体会,不仅使学生加深了对多组分体系结构与性能的了解,还引发了同学对科研的兴趣,使学生认识到学习理论的重要性,提高了学习的主动性。4充分运用多媒体教学高分子物理学中涉及很多聚合物和许多抽象的概念,模型、公式和曲线,学生凭空难想象也难以理解。充分运用多媒体教学,使抽象的教学内容具体化、清晰化,同时能大大增加课堂信息量、提高教学效率。如由于学生在大三上半学期同时学习高分子化学和高分子物理,在高物讲解中涉及到一些聚合物学生对其结构组成还不熟悉,在制作课件时作者就充分考虑到这点在课件中给出聚合物的分子结构式,帮助学生理解聚合物结构特点。在如在讲解高分子的构型与构象、高分子的晶态结构中像单晶、球晶、串晶、球晶生长等、高分子的溶解过程、高分子粘弹性的四元件模型可通过图片、FLASH动画,可以让学生们能够从多角度、直观、形象、生动地进行观察,使难以理解的内容形象化,有助于学生发挥学习的主动性,积极思考,并兴趣盎然地参与教学活动。总之,高分子物理作为高分子专业的最重要的专业基础课,教师应在教学过程中培养学生对高分子物理的学习兴趣,激发他们的学习热情,使学生想学,并使其具有自主学习的能力和具有一定的专业思维能力,为学生学习后续专业课程或今后从事高分子相关工作奠定良好的基础。
