高分子物理實(shí)驗(yàn)課程改革的

Word第第頁(yè)高分子物理實(shí)驗(yàn)課程改革的關(guān)鍵詞:高分子物理試驗(yàn);教學(xué)改革;進(jìn)展

“高分子物理試驗(yàn)”課是協(xié)作高分子物理理論課開設(shè)的一門重要試驗(yàn)課程，它可以關(guān)心同學(xué)進(jìn)一步理解抽象的理論概念，提高他們的試驗(yàn)動(dòng)手力量，培育他們對(duì)高分子材料專業(yè)的學(xué)習(xí)愛好，進(jìn)而提高自身的創(chuàng)新力量。長(zhǎng)期以來(lái)，受傳統(tǒng)教學(xué)模式和不同層次學(xué)?？陀^條件的限制，高分子物理試驗(yàn)課程仍存在著一些普遍的問題，如，“澆灌式”教學(xué)、“圍觀式”教學(xué)的現(xiàn)象，基礎(chǔ)性試驗(yàn)較多，缺乏綜合型、設(shè)計(jì)型和討論型試驗(yàn)的問題，不易調(diào)動(dòng)同學(xué)的主觀能動(dòng)性，不利于因材施教的問題等等［1］。所以圍繞高分子物理試驗(yàn)課的教學(xué)改革討論，很多學(xué)者和老師發(fā)表了一些切實(shí)可行的方案，溝通了自己的教學(xué)閱歷。這些教學(xué)改革的討論主要圍繞以下幾方面進(jìn)行:一是教學(xué)的試驗(yàn)內(nèi)容和類型的改革;二是教學(xué)方法和模式的改革;三是大型儀器在高分子物理試驗(yàn)中的應(yīng)用改良;四是試驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)形式的優(yōu)化。本文對(duì)上述討論進(jìn)行總結(jié)，以求為進(jìn)一步做好高分子物理試驗(yàn)課程的改革理清思路。

1高分子物理試驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容和類型的改革

試驗(yàn)課教學(xué)的內(nèi)容是試驗(yàn)課程的核心，所以開設(shè)什么內(nèi)容的試驗(yàn)項(xiàng)目始終是試驗(yàn)課程的中心任務(wù)。依據(jù)高分子物理試驗(yàn)課的特點(diǎn)，一般將試驗(yàn)項(xiàng)目類型分為驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性三大類。結(jié)合這幾種類型，各高校對(duì)試驗(yàn)課的內(nèi)容進(jìn)行著不斷的改革和完善。驗(yàn)證性試驗(yàn)是最基礎(chǔ)的一類試驗(yàn)。它的特點(diǎn)是每個(gè)試驗(yàn)內(nèi)容針對(duì)高分子物理的課堂教學(xué)中的某個(gè)學(xué)問點(diǎn)，不同試驗(yàn)之間關(guān)聯(lián)不大，但它們作用在于重點(diǎn)培育同學(xué)的基本操作力量，讓同學(xué)通過試驗(yàn)加深對(duì)理論學(xué)問的理解，為培育同學(xué)解決和分析實(shí)際問題的力量打好基礎(chǔ)［1］，因此該部分試驗(yàn)是必開內(nèi)容，并且在上述三類試驗(yàn)類型中所占比例最大。目前教學(xué)改革中涉及到這一部分內(nèi)容的改革改變不大，一般采納的都是教學(xué)大綱中的經(jīng)典試驗(yàn)。綜合試驗(yàn)一般分為三類［2］:(1)與高分子材料性質(zhì)的改變相關(guān)的綜合試驗(yàn);(2)與高分子材料或高分子化學(xué)課程相結(jié)合的綜合試驗(yàn);(3)與老師科研相結(jié)合的高分子物理試驗(yàn)。設(shè)置這些綜合試驗(yàn)，可以使同學(xué)進(jìn)一步加深對(duì)高分子物理理論學(xué)問的理解，提高同學(xué)綜合運(yùn)用學(xué)問分析和解決問題的力量，從而提高同學(xué)的綜合素養(yǎng)。這類試驗(yàn)往往是在驗(yàn)證性試驗(yàn)完成的基礎(chǔ)上再行開展。由于它們具有較大改變性，所以針對(duì)該類試驗(yàn)教學(xué)的改革內(nèi)容是大家討論的熱點(diǎn)。如徐世愛等［1］利用偏光顯微鏡開設(shè)的“結(jié)晶聚合物的熔融和動(dòng)力學(xué)”試驗(yàn)。同學(xué)通過該試驗(yàn)?zāi)芡瑫r(shí)觀看到聚合物在不同溫度下的結(jié)晶和熔融過程，以及球晶的生長(zhǎng)和形態(tài)改變等。該試驗(yàn)涉及聚合物結(jié)晶性能的很多學(xué)問點(diǎn)，是一個(gè)特別有代表性的高分子物理綜合試驗(yàn)項(xiàng)目。吳強(qiáng)等［3］通過開設(shè)熱塑性材料加工制備及其力學(xué)性能表征的綜合試驗(yàn)，使同學(xué)不僅可以了解多種熱塑性高分子材料的加工特性與力學(xué)特性，而且可以把握多種材料力學(xué)性能的表征手段。表達(dá)了高分子物理與材料加工相結(jié)合的特點(diǎn)。將高分子化學(xué)和高分子物理相結(jié)合來(lái)開設(shè)綜合試驗(yàn)是很多高校常選擇的方案。目前這類綜合試驗(yàn)的內(nèi)容重點(diǎn)表達(dá)在突出高分子化學(xué)的合成特點(diǎn)與高分子物理結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)相結(jié)合這方面。以苯乙烯的懸浮聚合和分子量測(cè)定為例，首先要求利用高分子化學(xué)學(xué)問完成苯乙烯的聚合，然后結(jié)合高分子物理學(xué)問，利用凝膠滲透色譜(或與激光光散射儀聯(lián)用)測(cè)定所制備的聚苯乙烯的分子量和分子量分布［4－6］。其它類似的試驗(yàn)如，趙成吉［7－8］將不同體系聚合物的制備與所得樣品的熱性能分析相結(jié)合，利用熱失重分析儀、差示掃描量熱儀和動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀等設(shè)備引導(dǎo)同學(xué)分析樣品的熱穩(wěn)定性、玻璃化轉(zhuǎn)變、模量等改變與其結(jié)構(gòu)的關(guān)系。劉晶如等［9］提出串聯(lián)多個(gè)簡(jiǎn)潔試驗(yàn)的思路改良綜合試驗(yàn)。他們以“聚丙烯的結(jié)晶形態(tài)”為例，在試驗(yàn)中加入成核劑，轉(zhuǎn)變樣品結(jié)晶過程，最終轉(zhuǎn)變其力學(xué)、光學(xué)和耐熱性能。將涉及到上述測(cè)試的幾個(gè)高分子物理試驗(yàn)串聯(lián)起來(lái)形成一個(gè)有機(jī)整體運(yùn)用于教學(xué)。朱利公平［10］提出采納組合化教學(xué)方法對(duì)高分子物理試驗(yàn)課程進(jìn)行改革，他們將本來(lái)簡(jiǎn)潔但關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)的試驗(yàn)組合在一起，選取典型的高聚物如全同聚丙烯、高密度聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯作為盲樣，由同學(xué)選取一種，結(jié)合上述組合試驗(yàn)的要求，自行設(shè)置試驗(yàn)方案和參數(shù)，分別完成試驗(yàn)設(shè)計(jì)。上述多種試驗(yàn)?zāi)苡行У匕l(fā)揮同學(xué)的主動(dòng)性和主動(dòng)性，提高動(dòng)手力量和創(chuàng)新力量，加深了同學(xué)對(duì)高分子物理各學(xué)問點(diǎn)的理解和關(guān)聯(lián)。設(shè)計(jì)性試驗(yàn)主要是依據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?、要求和條件，要求同學(xué)通過思索選擇原料及配方，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案。它們是在綜合試驗(yàn)基礎(chǔ)上的提升。設(shè)計(jì)性試驗(yàn)的開設(shè)給同學(xué)供應(yīng)了充分發(fā)揮自己主觀能動(dòng)性的空間，可以調(diào)動(dòng)同學(xué)的主動(dòng)性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)愛好和創(chuàng)新意識(shí)。這部分試驗(yàn)項(xiàng)目所占比例不宜過大，主要是針對(duì)學(xué)有余力的同學(xué)開設(shè)，試驗(yàn)過程中有很強(qiáng)的討論性質(zhì)。有時(shí)為了強(qiáng)度科學(xué)討論性特點(diǎn)，有的學(xué)校分的更細(xì)，把設(shè)計(jì)性和討論性試驗(yàn)分開來(lái)講。開設(shè)與高分子材料鑒定有關(guān)的試驗(yàn)就屬于常見的一類設(shè)計(jì)性試驗(yàn)。試驗(yàn)對(duì)象一般是形狀相同的聚合物材料，如高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的鑒定［1］，還有如聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯的混合物的鑒別［11］。為了完成這些試驗(yàn)，同學(xué)首先要從不同的動(dòng)身點(diǎn)考慮分析問題，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，然后設(shè)計(jì)試驗(yàn)步驟，選用不同的儀器表征等等，最終試驗(yàn)方案也不盡全都。通過這種設(shè)計(jì)型試驗(yàn)，同學(xué)可以有效地培育分析問題、解決問題的力量。與老師科研成果相結(jié)合又是開展該類試驗(yàn)的一個(gè)特點(diǎn)。如王繼虎等［12］將老師的?；痦?xiàng)目“功能化丙烯酸酯導(dǎo)電壓敏膠的研制”中的有些工作添加到高分子物理試驗(yàn)當(dāng)中進(jìn)行教學(xué)嘗試。李戰(zhàn)勝等［13］以不同材料分子量測(cè)定為對(duì)象開展科研與試驗(yàn)教學(xué)相融合的改革探究。史以俊等［14］以納米碳酸鈣改性聚丙烯為例，具體介紹了開展高分子物理討論性試驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施方法。吳廣峰等［15］介紹了通過梯度式設(shè)計(jì)試驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和結(jié)合科研試驗(yàn)的兩種途徑進(jìn)行高分子物理試驗(yàn)教學(xué)改革的工作。張予東［16－17］在這方面也做了一些嘗試工作。結(jié)合自身科研課題，指導(dǎo)學(xué)有余力的大三同學(xué)對(duì)聚甲醛的結(jié)晶行為、聚丙烯抗氧化劑的結(jié)晶和流變行為等項(xiàng)目開展討論性試驗(yàn)工作，同學(xué)反映良好，其中部分考上討論生的同學(xué)反饋信息，認(rèn)為這種試驗(yàn)經(jīng)受對(duì)他們科研素養(yǎng)的培育起了很好的關(guān)心作用。

2與大型儀器應(yīng)用相關(guān)的高分子物理試驗(yàn)教學(xué)改革

由于很多高分子物理試驗(yàn)都要用到大型精密儀器，對(duì)儀器的依靠性強(qiáng)是高分子物理試驗(yàn)的特點(diǎn)，如何應(yīng)用好相關(guān)的大型儀器服務(wù)高分子物理試驗(yàn)，很多學(xué)校在這方面進(jìn)行了有益的探究。唐萍等［18］結(jié)合本單位大型儀器用于高分子物理試驗(yàn)教學(xué)的狀況強(qiáng)調(diào)大型儀器在高分子物理試驗(yàn)教學(xué)中具有獨(dú)特作用。目前，在高分子物理試驗(yàn)教學(xué)改革中商量較多是與熱分析儀器相關(guān)的高分子物理試驗(yàn)。如趙成吉分別進(jìn)行了熱重分析儀［7］、示差掃描量熱儀［19］、動(dòng)態(tài)機(jī)械分析儀［20］在高分子物理試驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的實(shí)例分析。翁秀蘭［21］、李明玲［22］、姚芳［23］、劉素霞［24］和于欣欣［25］等老師以熱分析技術(shù)或熱分析儀器為題探討了其在試驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用狀況。王艷色等［26］利用DSC技術(shù)對(duì)PET材料的熱轉(zhuǎn)變?cè)囼?yàn)進(jìn)行細(xì)致討論，從而用于同學(xué)試驗(yàn)教學(xué)。致所以大家把熱分析儀器作為熱點(diǎn)進(jìn)行高分子試驗(yàn)課方面的商量，這至少說明兩個(gè)緣由:一是熱分析儀器在高分子物理試驗(yàn)中應(yīng)用已特別普及;二是熱分析技術(shù)是與物質(zhì)性能測(cè)試相關(guān)的`一類技術(shù)，涉及到多種熱分析儀器，聯(lián)系著高分子物理的很多理論學(xué)問點(diǎn)，可以衍生出多項(xiàng)試驗(yàn)內(nèi)容。其次與高分子物理試驗(yàn)改革涉及較多的儀器是用于聚合物的球晶測(cè)試的偏光顯微鏡，其中代表性的工作是羊海棠等［27］以偏光顯微鏡觀看為例具體探討了其在高分子物理試驗(yàn)項(xiàng)目改革中作用。另外，劉宇艷等［28］以聚合物分子量測(cè)試的滲透色譜儀為例，列舉了在GPC試驗(yàn)中常見的一些問題，商量了凝膠填料的種類、不同的裝柱方法、溶劑以及樣品濃度、柱溫轉(zhuǎn)變等對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。疏瑞文［29］和唐萍［30］分別將旋轉(zhuǎn)流變儀和門尼黏度儀應(yīng)用于本科試驗(yàn)教學(xué)中，從而關(guān)心同學(xué)加深對(duì)聚合物流變性質(zhì)、分子鏈及鏈段運(yùn)動(dòng)等相關(guān)理論學(xué)問的理解與穩(wěn)固。

3高分子物理試驗(yàn)教學(xué)方法和模式的改革探究

除了對(duì)試驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行改革外，很多新的教學(xué)方法和模式也被各高校主動(dòng)地探究和嘗試，如開展網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)教學(xué)，開發(fā)新的教學(xué)軟件和模型，開發(fā)新的試驗(yàn)教學(xué)演示視頻、仿真試驗(yàn)等，改良試驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)方式等等。這方面的工作中國(guó)科技高校開展的很有代表性，以朱平平、何平笙為代表的老師先后發(fā)表了四十余篇與之相關(guān)的教改論文［31－32］。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)展，利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開展教學(xué)活動(dòng)的模式越來(lái)越被人們接受。如朱平平［32］、王賀云［33］和苗繼斌等［34］均提到進(jìn)展網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)拓展新的教學(xué)渠道。將網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)用于高分子物理試驗(yàn)課程教學(xué)可以為師生帶來(lái)許多便利，如為同學(xué)供應(yīng)自學(xué)環(huán)境，閱讀、下載試驗(yàn)教學(xué)資料，隨時(shí)了解開設(shè)試驗(yàn)的詳細(xì)指導(dǎo)內(nèi)容，師生在線溝通等等。另外，朱平公平［31－32］還將分子模擬技術(shù)引入到高分子物理試驗(yàn)課程中，他們先后開發(fā)了5個(gè)高分子物理的計(jì)算機(jī)試驗(yàn):用“分子模擬”軟件構(gòu)建聚乙烯、全同立構(gòu)聚丙烯分子，并計(jì)算它們末端的直線距離;用“分子模擬”軟件計(jì)算聚丙烯酸甲酯的構(gòu)象能量，開展二維高分子鏈形態(tài)的計(jì)算機(jī)模擬，高分子鏈均方末端距、均方半徑與聚合度之間的標(biāo)度關(guān)系的計(jì)算，受限空間大分子鏈的穿越過程模擬。這些形象化的分子模擬技術(shù)有效地彌補(bǔ)了實(shí)體分子模型和課堂教學(xué)難易到達(dá)的效果，是試驗(yàn)教學(xué)的新模式。部分試驗(yàn)已在國(guó)內(nèi)其它高校得到普及應(yīng)用。開放式試驗(yàn)教學(xué)也是改善高分子物理試驗(yàn)教學(xué)很好的模式。唐萍等［35］實(shí)行試驗(yàn)時(shí)間開放、試驗(yàn)設(shè)備開放、試驗(yàn)人員開放的三開放試驗(yàn)?zāi)Ｊ竭M(jìn)行了高分子物理試驗(yàn)的開放式教學(xué)改革和摸索，取得了良好的教學(xué)效果。吳廣峰等［36］將開放式與互動(dòng)式試驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，在敏捷中表達(dá)自主創(chuàng)新。張葵花［37］以應(yīng)用型本科院校高分子材料與工程專業(yè)的同學(xué)為對(duì)象，開綻開放式高分子物理試驗(yàn)教學(xué)改革探究。上述這些教學(xué)方法的共同特點(diǎn)是調(diào)動(dòng)同學(xué)的主動(dòng)性和主動(dòng)性，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，從而使同學(xué)在完成試驗(yàn)的過程中加深對(duì)基礎(chǔ)理論學(xué)問的理解。

4高分子物理試驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)方式的改革

在改良高分子物理試驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)方式方面，多數(shù)學(xué)校認(rèn)同強(qiáng)調(diào)試驗(yàn)過程管理的觀點(diǎn)。如杜濱陽(yáng)等［2］、胡建設(shè)等［6］、苗繼斌等［34］在創(chuàng)新考核方式過程中，建議試驗(yàn)老師從試驗(yàn)預(yù)習(xí)開頭，指導(dǎo)同學(xué)留意試驗(yàn)操作的詳情、關(guān)注同學(xué)對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)象的觀看，加重這部分考核的權(quán)重。然后老師要對(duì)試驗(yàn)報(bào)告的點(diǎn)評(píng)，讓同學(xué)參加對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的商量。降低試驗(yàn)報(bào)告和期末筆試在考核中所占的權(quán)重，從而使試驗(yàn)課的考核和評(píng)價(jià)更加全面、合理，力求客觀評(píng)價(jià)高分子物理試驗(yàn)的教學(xué)效果。這種試驗(yàn)考核方式的改良，轉(zhuǎn)變了部分同學(xué)僅想照方抓藥的惰性試驗(yàn)操作思想，提高了同學(xué)的主觀能動(dòng)性和仔細(xì)思索的學(xué)風(fēng)。朱平公平［38］還具體介紹了高分子物理試驗(yàn)課程試驗(yàn)報(bào)告的規(guī)