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材料是人類文明的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo),是直接推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的動(dòng)力。基于材料對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用,人們將信息、能源和材料并列為現(xiàn)代文明和生活的三大支柱。在三大支柱中,材料又是能源和信息的基礎(chǔ)。新材料既是當(dāng)代高新技術(shù)的重要組成部分,又是發(fā)展高新技術(shù)的重要支柱和突破口。伴隨著信息時(shí)代的來臨和材料設(shè)計(jì)、制備及加工的信息化處理,世界各國(guó)都將目光轉(zhuǎn)向具有“高、精、細(xì)”特征的新材料萬面,我國(guó)也將新材料作為重點(diǎn)發(fā)展的行業(yè)之一。鑒于此,國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展綱要(2006年-2020年)將新材料技術(shù)列為前沿技術(shù),提出新材料技術(shù)將向材料的結(jié)構(gòu)功能復(fù)合化、功能材料智能化、材料與器件集成化、制備和使用過程綠色化發(fā)展;要突破現(xiàn)代材料設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、表征與先進(jìn)制備加工技術(shù),在納米科學(xué)研究的基礎(chǔ)上發(fā)展納米材料與器件,開發(fā)超導(dǎo)材料、智能材料、能源材料等特種功能材料,開發(fā)超級(jí)結(jié)構(gòu)材料、新一代光電信息材料等新材料。這一切都預(yù)示著材料科學(xué)正經(jīng)歷著一次重大的變革。因此,加強(qiáng)材料科學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是時(shí)代的要求。
無機(jī)材料化學(xué)是材料化學(xué)家從材料科學(xué)、材料工藝和技術(shù)的角度出發(fā),把固體物理、固體化學(xué)相關(guān)理論和工程方面有關(guān)無機(jī)材料研究的化學(xué)內(nèi)容集中起來,加以分析、綜合和提高而形成的一門獨(dú)立學(xué)科。[2]無機(jī)材料化學(xué)研究的范圍非常廣泛,包括材料相關(guān)的基本概念和理論、制備原理、結(jié)構(gòu)表征、重要的材料類型及其相關(guān)性能等多方面的內(nèi)容,涉及了固體物理、固體化學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科的相關(guān)理論,是一門典型的交叉性學(xué)科。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來,材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展異常迅猛,材料科學(xué)與生命科學(xué)、信息科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等共同構(gòu)成了當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的前沿。展望21世紀(jì),材料科學(xué)技術(shù)研究開發(fā)的前沿有微電子材料、新型光電子材料、稀土功能材料、先進(jìn)陶瓷材料、高溫超導(dǎo)材料、納米材料等,[3]這些都屬于無機(jī)材料化學(xué)的研究范疇。因此,無機(jī)材料化學(xué)又是一門具有前沿性的學(xué)科?;趯W(xué)科背景和課程特點(diǎn),我們?cè)诖筮B理工大學(xué)教改項(xiàng)目的支持下,以提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為主線,以建設(shè)精品課程為目標(biāo),進(jìn)行了一系列教學(xué)改革和研究。
二、教學(xué)內(nèi)容的選取
高等學(xué)校教學(xué)中教材內(nèi)容的陳舊是影響創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的突出問題,也是高校課程改革的重點(diǎn)。目前,高校教材內(nèi)容不能適應(yīng)現(xiàn)代化人才培養(yǎng)的需要,內(nèi)容的先進(jìn)性方面不能適應(yīng)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的要求,不能適應(yīng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代創(chuàng)造型人才培養(yǎng)的要求。[4]特別是面對(duì)具有前沿性特點(diǎn)的材料化學(xué),教材的內(nèi)容相比速增長(zhǎng)和更新的新材料來說,嚴(yán)重滯后。而要培養(yǎng)創(chuàng)新型人才,掌握最新的科研成果對(duì)于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維非常重要。[5]向?qū)W生講授科學(xué)前沿知識(shí)可以激發(fā)學(xué)生們的求知欲,為他們提供一個(gè)創(chuàng)新的空間,使學(xué)生能夠近距離地感受創(chuàng)新的價(jià)值和創(chuàng)新帶來的激情。因此,挑選合適的教材是非常重要的。我們挑選了北京大學(xué)林建華、荊西平編寫的《無機(jī)材料化學(xué)》。該書將無機(jī)材料化學(xué)中重要的基礎(chǔ)問題做了全面的討論,這本教材最大的特點(diǎn)在于它介紹了無機(jī)材料化學(xué)領(lǐng)域的最新進(jìn)展,并附有近期發(fā)表在國(guó)際主流期刊上的相關(guān)文獻(xiàn),整本教材體現(xiàn)著材料科學(xué)、化學(xué)和物理等學(xué)科交叉與滲透的特點(diǎn)。如果學(xué)生對(duì)教材中的某些前沿內(nèi)容感興趣,可以在教材中找到相應(yīng)的參考文獻(xiàn),在圖書館下載后仔細(xì)閱讀。
課堂上僅傳授知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,教學(xué)內(nèi)容還要有一定的探索性,能讓學(xué)生有一定的思考空間。教學(xué)中,我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)來自科研一線的事例非常感興趣。因此在課堂上,我們以自身科研成果豐富教學(xué)內(nèi)容,結(jié)合自身科研經(jīng)歷令課堂生動(dòng)有趣,深化了教學(xué)效果。我們經(jīng)常把自己在科研工作中的體會(huì)、最新科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容,設(shè)計(jì)一些開放式的問題與學(xué)生探討,自覺地把創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)融入課堂教學(xué)之中。我們還結(jié)合相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容,穿插講解一些科學(xué)方法論的知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。例如,在講到固溶體合金的形成規(guī)律時(shí),我們向?qū)W生講述了現(xiàn)代物理冶金學(xué)重要?jiǎng)?chuàng)始人William Hume Rothery在聽力完全喪失、健康狀況非常不佳的情況下,憑借堅(jiān)強(qiáng)的毅力和非凡的生活熱情,在異常簡(jiǎn)陋的工作條件下,開創(chuàng)性地提出了著名的Hume Rothery準(zhǔn)則。這位杰出的科學(xué)家一生始終以樂觀向上的生活態(tài)度,堅(jiān)持不懈地勤奮工作著。學(xué)生們紛紛為Hume Rothery的人格魅力而傾倒,希望自己也能投身科學(xué),在某一領(lǐng)域取得杰出成就。我們經(jīng)常把本學(xué)科碰到的難題以及學(xué)科前沿的問題向?qū)W生進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕榻B,激發(fā)學(xué)生的民族自豪感,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和探究精神。例如,在講到第八章電介質(zhì)材料時(shí),我們將著名納米科學(xué)家王中林發(fā)表在《科學(xué)》上的氧化鋅“納米發(fā)電機(jī)”一文介紹給學(xué)生。在講到第九章超導(dǎo)材料時(shí),我們向?qū)W生們介紹了我國(guó)在超導(dǎo)材料的研制上一直處于國(guó)際領(lǐng)先水平,特別是2008年我國(guó)在高溫超導(dǎo)研究上取得重大突破,發(fā)現(xiàn)了一類新的高溫超導(dǎo)材料———鐵基超導(dǎo)材料,在全球范圍內(nèi)掀起了超導(dǎo)材料研究的新熱潮,并介紹了鐵基超導(dǎo)材料的結(jié)構(gòu)和性能。在講到第十二章發(fā)光材料時(shí),我們向?qū)W生介紹了大連路明集團(tuán)開發(fā)的“水立方幔態(tài)LED”在研發(fā)、制造、安裝中創(chuàng)造的7項(xiàng)“世界第一”。這些事例大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)章節(jié)內(nèi)容的興趣,同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的民族自豪感和投身科學(xué)的信心與決心。實(shí)踐表明,將科研引入教學(xué)過程,有力地促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和能力的提高,促使學(xué)生形成了正確的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度,大大提高了教學(xué)的實(shí)際效果。
三、教學(xué)方法的改革
教學(xué)手段和方法是提高教育質(zhì)量非常重要的一個(gè)方面。傳統(tǒng)的教學(xué)方法以教師為主導(dǎo),以傳授知識(shí)為目的,往往采取灌輸式教學(xué)方法,在很大程度上忽略了學(xué)生的主體地位和創(chuàng)造性,學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí),學(xué)習(xí)積極性不高,教學(xué)效果不理想。要改變過去那種單純傳授專業(yè)知識(shí)的教學(xué)方法,把培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)作為教學(xué)工作的重點(diǎn),我們必須對(duì)原有教學(xué)方法進(jìn)行改革,采取多樣化的教學(xué)手段激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
本課程的特點(diǎn)是知識(shí)點(diǎn)多而且分散,學(xué)生容易只見樹木、不見森林。為此,我們理出了一條課程主線,向?qū)W生清晰地展示各章節(jié)的作用以及章節(jié)之間的聯(lián)系(如圖1)。我們力爭(zhēng)做到講課內(nèi)容少而精,重點(diǎn)突出,主次分明,出現(xiàn)在不同章節(jié)但內(nèi)容相關(guān)的部分放在一起講解。例如,與Fermi面附近的能態(tài)密度相關(guān)的性質(zhì)有金屬材料的電子熱容和Pauli順磁性(第四章)、金屬材料的電導(dǎo)率(第九章)、超導(dǎo)材料的臨界溫度(第九章)等,將這些知識(shí)點(diǎn)放在一起進(jìn)行對(duì)比和總結(jié),學(xué)生對(duì)Fermi能級(jí)的概念就會(huì)有非常清晰和深刻的認(rèn)識(shí)。課程教學(xué)的重點(diǎn)在于使學(xué)生掌握該學(xué)科的思維方式和研究方法,給學(xué)生留有思考的足夠空間,能從多角度理解基本原理。古人云“授人以魚不如授人以漁”,這里強(qiáng)調(diào)的就是教授學(xué)生學(xué)習(xí)方法的重要性。[6]材料的組成和結(jié)構(gòu)決定了其物理性質(zhì),這是材料化學(xué)的核心和基礎(chǔ)。將鈣鈦礦材料的結(jié)構(gòu)(第三章)和其鐵電性質(zhì)(第八章)結(jié)合起來講解,學(xué)生不僅對(duì)該類材料的結(jié)構(gòu)和特殊的物理性質(zhì)有了深刻的認(rèn)識(shí),更深化了對(duì)結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系的理解,掌握了該課程的學(xué)習(xí)方法。
在實(shí)踐中,我們采取了傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)結(jié)合、自主學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)結(jié)合,基于問題學(xué)習(xí)、基于案例學(xué)習(xí)、研究型學(xué)習(xí)等多種形式的教學(xué)策略,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)和思考問題的效率。實(shí)踐表明,適度使用多媒體教學(xué),將材料實(shí)際應(yīng)用的照片、材料加工制作過程的視頻等圖片影視資料生動(dòng)地展示給學(xué)生,能為教學(xué)過程提供豐富的感性材料,豐富課堂教學(xué)內(nèi)容。鑒于新材料的發(fā)展日新月異,每天新概念、新構(gòu)想、新方法都在不斷涌現(xiàn),我們?cè)谡n堂上及時(shí)地將與課程內(nèi)容相關(guān)的最新文獻(xiàn)介紹給學(xué)生,課堂教學(xué)結(jié)束前提出下次課程內(nèi)容的前沿課題,讓學(xué)生在課前完成對(duì)這一前沿課題的研究報(bào)告。這樣一方面可以使這些學(xué)有余力的學(xué)生接觸到材料化學(xué)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展,培養(yǎng)他們對(duì)教材內(nèi)容的興趣并找到自己的科研興趣,另一方面可以讓學(xué)生看到自己知識(shí)結(jié)構(gòu)的不足,在學(xué)習(xí)中自覺地去完善自己。與此同時(shí),這也鍛煉了他們查閱文獻(xiàn)和英文閱讀的能力,為將來進(jìn)行專業(yè)科學(xué)研究奠定了一定的基礎(chǔ)。通過一個(gè)學(xué)期的嘗試,我們感到教學(xué)效果非常好,學(xué)生經(jīng)常在下課后圍著教師交流,提出各種材料學(xué)領(lǐng)域的前沿問題與教師探討。有幾個(gè)表現(xiàn)突出的學(xué)生已經(jīng)進(jìn)入到某些課題組,開展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)了。另外,在課堂上,我們結(jié)合自己的科研實(shí)踐,提出開放式的與課程內(nèi)容相關(guān)的問題,讓學(xué)生思考和回答。我們鼓勵(lì)學(xué)生提出不同的見解,這樣就增加了師生互動(dòng),活躍了課堂氣氛,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。我們將本課程教學(xué)方法作一總結(jié)列于表1中。
四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案設(shè)計(jì)
論文關(guān)鍵詞:材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)教學(xué),探索
材料化學(xué)是一個(gè)理工結(jié)合、學(xué)科交叉的新興學(xué)科,在信息、能源、環(huán)境、航天等前沿科學(xué)領(lǐng)域起到越來越重要的作用。目前, 許多高校設(shè)置了材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn), 我們根據(jù)我校辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際條件,并結(jié)合蘇州經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)人才的需求,建立了與之相適應(yīng)的培養(yǎng)目標(biāo)及專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。為了讓學(xué)生了解先進(jìn)的材料合成與制備方法,掌握高技術(shù)材料性能的最佳測(cè)試技術(shù),具體設(shè)置了材料合成與加工和材料性能測(cè)試相結(jié)合的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱[1-2]。本文結(jié)合我們的教學(xué)實(shí)踐過程,談一下材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的一些做法和體會(huì)。
重視實(shí)驗(yàn)室建設(shè),保證教學(xué)質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)主要包括兩個(gè)方面,硬件條件和軟件條件。具體的說,硬件條件包括實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),實(shí)驗(yàn)儀器和大型設(shè)備的購(gòu)置等等;軟件條件包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱制定優(yōu)化,教師隊(duì)伍思想道德素質(zhì),教育教學(xué)能力等方面的建設(shè)。具備優(yōu)良的實(shí)驗(yàn)室硬件條件和優(yōu)秀的教師隊(duì)伍是保證教學(xué)質(zhì)量的必要條件。
1.實(shí)驗(yàn)室硬件條件建設(shè)
必要的基礎(chǔ)設(shè)施和優(yōu)良的實(shí)驗(yàn)條件,是順利開展實(shí)驗(yàn)課程,保障實(shí)驗(yàn)室安全的先決條件。我校材料化學(xué)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室面積達(dá)到500 m2,實(shí)驗(yàn)室分為材料合成實(shí)驗(yàn)室和材料性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)室兩部分,主要承擔(dān)了材料化學(xué)專業(yè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)和本科畢業(yè)論文等教學(xué)任務(wù)。
隨著現(xiàn)代化儀器技術(shù)的高速發(fā)展化學(xué)論文,培養(yǎng)掌握現(xiàn)代化測(cè)試技術(shù)的人才是社會(huì)發(fā)展的迫切需要。為此,我?;ù罅庖M(jìn)了一大批與材料化學(xué)專業(yè)有關(guān)的先進(jìn)測(cè)試儀器,并為材料化學(xué)專業(yè)開設(shè)了現(xiàn)代分析與測(cè)試實(shí)驗(yàn)課程,主要目的是引導(dǎo)學(xué)生全面熟悉和系統(tǒng)掌握測(cè)試材料的常規(guī)科研方法,包括紅外光譜、紫外分光光度計(jì)、熒光分光光度計(jì)、熱分析儀、比表面儀、納米粒度儀、電化學(xué)分析儀等儀器多種測(cè)試方法的介紹和使用,這些儀器偏向于基礎(chǔ)化學(xué)性質(zhì)研究,它有助于學(xué)生掌握材料的各項(xiàng)微觀性能。
同時(shí),我們還開設(shè)了用于研究材料電學(xué)、硬度、力學(xué)等性質(zhì)測(cè)試的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)儀器包含了納米Zeta電位測(cè)試儀、體積電阻測(cè)試儀、簡(jiǎn)支梁試驗(yàn)機(jī)、布氏硬度計(jì)、電熱平板硫化機(jī)、單螺桿擠出機(jī)、桌型老化試驗(yàn)機(jī)、氧指數(shù)儀等大型儀器。學(xué)生在學(xué)校里熟悉了這些儀器的操作和使用以后,我們還會(huì)積極聯(lián)系一些相關(guān)的單位,引導(dǎo)學(xué)生到企業(yè)進(jìn)行相關(guān)的實(shí)習(xí)操作,使學(xué)生能夠?qū)W(xué)到的理論知識(shí)和具體實(shí)際相結(jié)合。
2.實(shí)驗(yàn)室軟件條件建設(shè)
軟件條件建設(shè)的主要摘要對(duì)教學(xué)內(nèi)容深入了解,合理組織編排,采用合適的教育教學(xué)手段,與同學(xué)多做交流,不斷總結(jié)教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn),找到最佳的傳授知識(shí)手段。
2.1 緊跟專業(yè)方向特色,制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱
材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)從大三開始開設(shè),此時(shí)學(xué)生以及通過前兩年的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)掌握了實(shí)驗(yàn)的基本操作技術(shù),更容易接受一些較為專業(yè),相對(duì)復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,同時(shí)也要緊跟材料化學(xué)專業(yè)的專業(yè)方向特色,這就成了我們?cè)谥贫▽?shí)驗(yàn)教學(xué)大綱時(shí)的宗旨。
我校的材料化學(xué)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)分為高分子與無機(jī)兩個(gè)方向論文格式。我們根據(jù)理論課與實(shí)驗(yàn)課相銜接的原則,通過開設(shè)一些與高分子物理,高分子化學(xué),無機(jī)功能材料等課程相關(guān)的典型高分子和無機(jī)材料合成實(shí)驗(yàn)、性能表征及加工修飾實(shí)驗(yàn),加大對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)力度,使他們對(duì)高分子材料研究領(lǐng)域有更深一步的體會(huì),對(duì)高分子材料制備工藝、組成、結(jié)構(gòu)與性能之間的相互關(guān)系及其規(guī)律有更加明確和深刻的認(rèn)識(shí)。
2.2 精心選擇實(shí)驗(yàn),合理編排順序
我校根據(jù)材料化學(xué)的專業(yè)背景和培養(yǎng)目標(biāo),對(duì)材料化學(xué)高分子方向的實(shí)驗(yàn)總共安排8個(gè)實(shí)驗(yàn),其中6個(gè)為必修實(shí)驗(yàn),2個(gè)選修實(shí)驗(yàn)從教學(xué)大綱中的14個(gè)實(shí)驗(yàn)中根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選取。8個(gè)實(shí)驗(yàn)中有材料的合成實(shí)驗(yàn),也有材料性能加工測(cè)試實(shí)驗(yàn)化學(xué)論文,安排實(shí)驗(yàn)順序時(shí)我們依據(jù)連貫性的原則,盡量使兩個(gè)甚至三個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虼?lián)起來,形成一條鏈,例如,我們通過“聚乙烯醇縮甲醛(PVF)膠黏劑的制備及性能測(cè)定”這個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以掌握聚乙烯醇與甲醛在酸性條件下發(fā)生縮合反應(yīng)的基本原理,以及縮合反應(yīng)的具體實(shí)驗(yàn)技術(shù),最后收集到的產(chǎn)物我們可以作為下一個(gè)實(shí)驗(yàn)“GPC法測(cè)定聚合物分子量及分子量分布”的一個(gè)輔助測(cè)試原材料,學(xué)生可以進(jìn)一步了解凝膠滲透色譜的基本原理,掌握GPC法測(cè)定聚合物分子量及分子量分布的實(shí)驗(yàn)技術(shù)及數(shù)據(jù)處理。這樣的實(shí)驗(yàn)安排有利于將各自獨(dú)立的單個(gè)實(shí)驗(yàn)有效的串聯(lián)起來,增加實(shí)驗(yàn)的綜合性,更加有利于學(xué)生以后從事科學(xué)研究思路的培養(yǎng),提高學(xué)生分析、解決問題的能力。
2.3嚴(yán)格考核制度,提高學(xué)習(xí)效果
只有嚴(yán)格要求學(xué)生,規(guī)范考核制度,才能有效的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)積極性。我們的教學(xué)與考核方式采取實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作技能和實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜合評(píng)價(jià)的辦法,即實(shí)驗(yàn)前,試驗(yàn)中,試驗(yàn)后這樣一個(gè)辦法。實(shí)驗(yàn)總成績(jī)采用百分制記分,預(yù)習(xí)報(bào)告占總成績(jī)的30 %,實(shí)驗(yàn)操作技能考核占總成績(jī)的30 %,實(shí)驗(yàn)報(bào)告占總成績(jī)的40 %。只有嚴(yán)格要求學(xué)生寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告,他們才會(huì)去查閱本實(shí)驗(yàn)相關(guān)的文獻(xiàn)資料,對(duì)實(shí)驗(yàn)機(jī)理、實(shí)驗(yàn)步驟有相當(dāng)程度的熟悉和了解,尤其對(duì)于一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案有更多更好的想法與思路,同時(shí)也增加了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的樂趣性。在實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行過程中,老師對(duì)實(shí)驗(yàn)的過程進(jìn)行指導(dǎo)和監(jiān)督,對(duì)學(xué)生提問,考核學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)與理解程度,并予以打分。最后,實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜合反映了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解,數(shù)據(jù)處理等的完成情況化學(xué)論文,也是評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的一個(gè)重要因素。
2.4 加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè),提高教師素質(zhì)
具備一只優(yōu)秀的教師隊(duì)伍是保障本科教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)和前提。我校材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師和實(shí)驗(yàn)專職教師共計(jì)5人,其中教授2人,博士3人,碩士2人,已經(jīng)形成了一支年齡、學(xué)歷結(jié)構(gòu)較為合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍。實(shí)驗(yàn)專職教師實(shí)行坐班制,負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室相關(guān)儀器的日常管理和養(yǎng)護(hù)工作,根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)程表。我們嚴(yán)格要求實(shí)驗(yàn)教師認(rèn)真?zhèn)湔n,每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開始前都要做預(yù)實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的各種現(xiàn)象和各種注意點(diǎn)都記錄下來,對(duì)于一些實(shí)際的樣品,測(cè)出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),做到心中有數(shù)。實(shí)驗(yàn)教師在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)過程中要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,激發(fā)學(xué)生的潛能。激發(fā)學(xué)生的潛能可以有很多方法,比如說改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法,改變?cè)吓浔?改變模具形狀,改變測(cè)量方式等等,都是很好的嘗試[3]。教師的業(yè)務(wù)水平直接影響到實(shí)際的教學(xué)效果,所以教師在平時(shí)的教學(xué)過程中要注重積累,努力提高自身各方面素質(zhì)。
本課題分為兩部分.第一部分從日常生活用品很多是用金屬材料制成的入手,說明金屬材料包括純金屬和合金兩類,并從社會(huì)發(fā)展的歷史說明鐵、銅、鋁及其合金是人類使用最多的金屬材料.教材注意聯(lián)系學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn),配合實(shí)物照片介紹了金屬具有金屬光澤,能傳熱、導(dǎo)電,有延展性等重要物理性質(zhì),同時(shí)采用列表的方式,給出了一些常見金屬物理性質(zhì)的數(shù)據(jù),為如何利用金屬的物理性質(zhì)提供了重要依據(jù).教材把重點(diǎn)放在“討論”及對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)與用途關(guān)系的了解上,注意培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力.
第二部分重點(diǎn)介紹合金.教材用廚師在炒菜時(shí)常會(huì)在菜里加入各種調(diào)料以改善菜的色、香、味的事實(shí)作比喻,說明在純金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬,可以制得與純金屬性質(zhì)不同的合金,如生鐵和鋼等,這些合金具有某些比純金屬更好的性能.教材接著通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生親身體驗(yàn)合金與純金屬性質(zhì)的不同,了解為什么合金比純金屬具有更廣泛用途的原因.教材以列表的方式簡(jiǎn)略地介紹了一些常見合金的主要成分、性能和用途.教材還介紹了21世紀(jì)的重要金屬材料――鈦和鈦合金,連同在“化學(xué) 技術(shù) 社會(huì)”中介紹的高新科技的內(nèi)容――形狀記憶合金,在一定程度上體現(xiàn)了21世紀(jì)金屬材料的發(fā)展趨勢(shì),有利于拓寬學(xué)生的眼界.
二、教學(xué)過程
投影展示生產(chǎn)、生活中金屬制品的圖片.
學(xué)生看圖、思考.
提問圖片中的制品主要由什么材料制成?
講解金屬材料包括純金屬以及它們的合金.
展示本節(jié)課的知識(shí)要點(diǎn)
根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn),你所知道的金屬有哪些?你見過哪些金屬制品?請(qǐng)完成下表.
我所知道的金屬…我所見過的金屬制品…學(xué)生聯(lián)系生活和所學(xué)化學(xué)知識(shí),完成表格.
小結(jié):金屬的種類有很多,而我們最常見的金屬有鐵、鋁和銅.
設(shè)計(jì)意圖創(chuàng)設(shè)情景,增加學(xué)生的信息量,讓學(xué)生了解金屬材料在高新技術(shù)、國(guó)防建設(shè)、美化生活中的廣泛用途.
加深學(xué)生對(duì)金屬材料的認(rèn)識(shí),讓學(xué)生感覺到我們的生活離不開金屬材料,并培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣.
投影展示銅和鐵是人類使用較早的金屬,我國(guó)勞動(dòng)人民在商代就制造出精美的青銅器,春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就會(huì)冶鐵和煉鋼.鋁的利用要比銅和鐵晚得多,那僅僅是100多年前的事情.但由于鋁的密度小和具有抗腐蝕等優(yōu)良性能,現(xiàn)在世界上鋁的年產(chǎn)量已超過了銅,位于鐵之后,居第二位.
設(shè)計(jì)意圖歷史介紹.
下面我們就以銅、鐵為例,來對(duì)金屬的物理性質(zhì)進(jìn)行探討.(投影探究活動(dòng)的主題)
1.觀察它們的顏色和光澤.
2.感覺一下同體積不同金屬塊的質(zhì)量大小,由此判斷它們的密度大小.
3.試試不同金屬片是否容易被彎曲、折斷,并感覺它們硬度是否相同.
4.用電池和小燈泡等試試他們能否導(dǎo)電,并比較燈泡的亮度是否相同.
5.用手拿著金屬片的一端,在酒精燈火焰上方烘烤它的另一端(注意:時(shí)間不要長(zhǎng),防止?fàn)C傷),試試它能不能傳熱. 分組實(shí)驗(yàn) 使實(shí)驗(yàn)探究更有針對(duì)性,目的性.加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力及合作精神.體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程,嘗試探究成功的快樂.
分組進(jìn)行活動(dòng)與探究、完成報(bào)告、交流討論;教師巡視.
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明金屬具有什么性質(zhì)舉例說明該性質(zhì)的用途實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)五學(xué)生完成報(bào)告交流討論.
設(shè)計(jì)意圖培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)能力、分析能力.強(qiáng)化評(píng)價(jià)功能,通過評(píng)價(jià),拓展學(xué)生的思維空間.
教師板書.
實(shí)驗(yàn)1的結(jié)論金屬都有顏色、有光澤.
實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3的結(jié)論不同金屬的密度、硬度不同.金屬常能被彎曲,而且不易折斷.
實(shí)驗(yàn)4的結(jié)論金屬具有導(dǎo)電性,不同金屬的導(dǎo)電能力各不相同.
實(shí)驗(yàn)5的結(jié)論金屬具有導(dǎo)熱性.在學(xué)習(xí)《酸堿鹽》時(shí),我就采用激趣引入:“一日三餐,我們離不開食鹽;改良土壤酸性,少不了熟石灰;化學(xué)實(shí)驗(yàn),常用到酸、堿、鹽.”之后告訴學(xué)生,我們已經(jīng)感受到了酸堿鹽的廣泛應(yīng)用.在講《二氧化碳和一氧化碳》時(shí),對(duì)二氧化碳的密度、溶解性、是否支持燃燒及是否與水反應(yīng)的學(xué)習(xí),是讓學(xué)生先猜想,再通過教師演示實(shí)驗(yàn)及學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)探究來驗(yàn)證其猜想.課堂上將雪碧碳酸飲料振蕩后打開瓶蓋,觀察到冒出很多氣泡后,將氣體通入澄清石灰水,發(fā)現(xiàn)石灰水變渾濁.提出問題:為什么碳酸飲料會(huì)產(chǎn)生CO2?CO2如何檢驗(yàn)?從而明確CO2與石灰水反應(yīng)的原理,得出CO2檢驗(yàn)方法,從生活走進(jìn)化學(xué).通過學(xué)生熟悉的碳酸飲料來探究物質(zhì)的性質(zhì),調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生分析推理能力.展示細(xì)銅絲、薄銅片等.
介紹抽成細(xì)絲的性質(zhì)為延性,打軋成薄片的性質(zhì)為展性.金屬的延展性決定了金屬一般具有良好的機(jī)械強(qiáng)度.
總結(jié)并板書有顏色和光澤,常溫下為固態(tài)(汞除外);不同金屬的密度、硬度不同;金屬有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性,且熔點(diǎn)較高.
學(xué)生在教師的指引下歸納金屬的物理性質(zhì).
設(shè)計(jì)意圖整理知識(shí)點(diǎn),并讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何整理知識(shí).
討論1.制造飛機(jī)和制造機(jī)器底座,對(duì)所用金屬的密度和硬度會(huì)有什么要求?
2.電燈泡的燈絲是用金屬鎢制成的,你認(rèn)為它利用了鎢的哪些性質(zhì)?
學(xué)生思考,討論.
設(shè)計(jì)意圖體現(xiàn)知識(shí)的應(yīng)用性,聯(lián)系社會(huì),聯(lián)系生活.增強(qiáng)學(xué)生用化學(xué)知識(shí)服務(wù)生活的意識(shí).
教師:金屬不僅具有以上共性還有各自的特性.
學(xué)生分析、比較,討論交流匯報(bào).
投影一些金屬物理性質(zhì)的比較.(P3表8-1)
設(shè)計(jì)意圖增強(qiáng)化學(xué)課堂的趣味性,知識(shí)性.讓學(xué)生通過討論、比較,歸納出物質(zhì)的用途與哪些因素有關(guān).
投影金屬之最(課本P4)
教師:(投影展示)
1.為什么菜刀、鐮刀、錘子等用鐵制而不用鉛制?
2.銀的導(dǎo)電性比銅好,為什么電線一般用銅制而不用銀制?
3.為什么燈泡里的燈絲用鎢制而不用錫制?如果用錫制的話,可能會(huì)出現(xiàn)什么情況?
4.用來鑄造硬幣的金屬材料需要具有什么性質(zhì)?
學(xué)生閱讀并短時(shí)記憶.
設(shè)計(jì)意圖從生活入手,從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)符合新課程理念.為比較合金和組成它們的純金屬的性質(zhì)的差異做鋪墊,激發(fā)學(xué)生的探究欲望.
師生總結(jié)用途主要由性質(zhì)決定.還需考慮價(jià)格、資源,是否美觀,使用是否便利,廢料是否容易回收利用以及對(duì)環(huán)境的影響等.
投影展示飛機(jī)圖片,思考制造飛機(jī)的材料中為什么大量使用鋁合金而不用純鋁?
設(shè)疑什么是合金?
合金的性質(zhì)與其組分金屬有何不同?
合金的應(yīng)用范圍怎樣?
我們常用的合金有哪些?
哪些合金最有前途?
學(xué)生閱讀課本P4-5《合金》的內(nèi)容,并歸納出結(jié)論.
講解1.合金是在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬形成的具有金屬特征的物質(zhì).
介紹生鐵和鋼.
比較2.合金與組成它們的金屬性質(zhì)比較.
實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)8-1(備注:焊錫和錫的比較課外完成)
1.比較黃銅片和銅片的光澤、顏色.
2.將黃銅片和銅片互相刻劃,比較它們的硬度.
性質(zhì)比較現(xiàn)象黃銅銅焊錫錫光澤和顏色硬度結(jié)論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較黃銅片和銅片、焊錫和錫的硬度.學(xué)生回答.
設(shè)計(jì)意圖培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力.
合金的熔點(diǎn)與其組分金屬相比,又有何特點(diǎn)呢?組織課本第五頁(yè)“討論”:
查閱資料,了解焊錫和武德合金(鉛、鉍、錫和鎘組成的合金)的用途.根據(jù)下表提供的數(shù)據(jù),你能得到什么啟示?
純金屬合金鉛鎘鉍錫焊錫武德合金熔點(diǎn)/℃32732127123218370啟示合金的很多性能與組成它們的純金屬不同,從而使合金更容易適合于不同的用途.
學(xué)生分析表中數(shù)據(jù),交流討論得到的啟示.
設(shè)計(jì)意圖比較合金與組成它的純金屬熔點(diǎn)不同.
講解3.合金比純金屬具有更廣泛的用途.
學(xué)生舉例說明.
展示幾種常見合金的主要成分、性能和用途.
設(shè)計(jì)意圖師生互動(dòng),通過投影展示增強(qiáng)直觀性.
敘述合金在人類生活和生產(chǎn)中具有極為廣泛的應(yīng)用,尤其是在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的今天,新的金屬和合金一直在被不斷的發(fā)展和應(yīng)用.例如,鈦和鈦合金就是近30年來引起人們普遍重視和關(guān)注的一種新型金屬材料.
4.鈦和鈦合金新型金屬材料
展示鈦和鈦合金、新型金屬材料的有關(guān)資料.
小結(jié)課本P7.
學(xué)生舉例說明.
學(xué)生展示課前查閱有關(guān)“未來金屬──鈦和鈦合金”的資料(鈦合金的廣泛應(yīng)用,優(yōu)良性能,發(fā)展前景……).
讓學(xué)生逐步認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)的發(fā)展在開發(fā)新材料提高人類生存質(zhì)量方面的重大貢獻(xiàn).
布置課外作業(yè)習(xí)題4、5.
做一做家庭小實(shí)驗(yàn)――淬火與回火
布置學(xué)生在家里做一做淬火和回火的實(shí)驗(yàn),并寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告,在化學(xué)小組內(nèi)交流實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果.
設(shè)計(jì)意圖以學(xué)生發(fā)展為本,體現(xiàn)化學(xué)學(xué)習(xí)的可持續(xù)性.
一、化學(xué)教學(xué)價(jià)值
新課程改革使所有的教育活動(dòng)要圍繞體現(xiàn)學(xué)生主動(dòng)認(rèn)知、健康發(fā)展的核心價(jià)值而進(jìn)行?;瘜W(xué)教育價(jià)值在于其能夠奠定學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)基礎(chǔ),形成基本的化學(xué)觀念,提供化學(xué)學(xué)科獨(dú)特的認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的視角與完善“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”等化學(xué)思維結(jié)構(gòu)。但是,在傳統(tǒng)的化學(xué)教學(xué)領(lǐng)域中,大部分教師對(duì)化學(xué)教學(xué)價(jià)值的認(rèn)識(shí)還停留在“傳遞化學(xué)知識(shí)”上,部分教師雖然已經(jīng)關(guān)注到學(xué)生技能與技巧的發(fā)展,但大多為點(diǎn)綴。在教學(xué)實(shí)踐中,教師奉行的價(jià)值觀與理想中的教學(xué)價(jià)值觀并不一致,相去甚遠(yuǎn)。因此,我們要想轉(zhuǎn)變教學(xué)價(jià)值觀,就要在化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中不斷摸索、發(fā)展與完善。
二、“功能高分子材料”的化學(xué)教學(xué)價(jià)值
“功能高分子材料”是人教版高中化學(xué)選修5第五章第三節(jié)的內(nèi)容,是高中“有機(jī)化學(xué)”的最后一節(jié)內(nèi)容。在傳統(tǒng)教學(xué)中,我們會(huì)把這節(jié)課當(dāng)作科普內(nèi)容介紹給學(xué)生或安排學(xué)生自學(xué)。然而,經(jīng)過深入分析教材,我們就會(huì)發(fā)現(xiàn),這節(jié)容易被忽視的課,從各個(gè)方面都蘊(yùn)含著可實(shí)現(xiàn)的化學(xué)教學(xué)價(jià)值。功能高分子材料與學(xué)生的生產(chǎn)生活實(shí)際、高科技材料發(fā)展有著緊密的關(guān)系,能夠深層次地體現(xiàn)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)思維結(jié)構(gòu),運(yùn)用宏觀與微觀視角解決本節(jié)教學(xué)相關(guān)問題,能讓學(xué)生體驗(yàn)有機(jī)化學(xué)原理在解決實(shí)際問題中的重要作用。如何才能在教學(xué)實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)化學(xué)的教學(xué)價(jià)值,我結(jié)合“功能高分子材料”的教學(xué)實(shí)例,將具體分析如何在新課程改革的教學(xué)實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)化學(xué)教學(xué)價(jià)值。
1.奠定科學(xué)素養(yǎng)基礎(chǔ),形成基本的化學(xué)觀念
形成超越課堂的持久價(jià)值和遷移價(jià)值是化學(xué)學(xué)科具有強(qiáng)大生命力的體現(xiàn)。《高中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)從知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀等三個(gè)維度著手培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),在此基礎(chǔ)上形成基本的化學(xué)觀念,使之成為認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界、做出相關(guān)判斷的出發(fā)點(diǎn)與基本依據(jù)。這意味著化學(xué)教學(xué)不僅要提供給學(xué)生基本的化學(xué)知識(shí)、技能和方法,更重要的是要讓學(xué)生從化學(xué)視角去認(rèn)識(shí)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和生活,了解化學(xué)制品對(duì)人類的影響,形成如微粒觀、元素觀、分類觀、結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)等基本的化學(xué)觀念,懂得運(yùn)用化學(xué)知識(shí)去治理環(huán)境污染,合理地開發(fā)和利用化學(xué)資源,在面臨與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)問題的挑戰(zhàn)時(shí),做出更理智、更科學(xué)的決策。
圍繞“奠定科學(xué)素養(yǎng)基礎(chǔ)、形成基本的化學(xué)觀念”這一教學(xué)價(jià)值,我在“功能高分子材料”的教學(xué)過程中突出教學(xué)素材的選取和化學(xué)觀念的合理運(yùn)用。
在引入環(huán)節(jié),我展示了功能高分子材料在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,從新材料的實(shí)際應(yīng)用出發(fā),讓學(xué)生了解功能高分子材料,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注高科技產(chǎn)品與生產(chǎn)生活的緊密聯(lián)系。隨后,我會(huì)問同學(xué)們這樣一個(gè)問題:在沙漠治理和抗旱保水的過程中,我們需要一種高吸水性材料,如何獲得?這就將學(xué)生置身于解決實(shí)際問題的環(huán)境中,面對(duì)與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)問題的挑戰(zhàn),引導(dǎo)學(xué)生去探求化學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,引發(fā)他們進(jìn)行創(chuàng)新性思考。
為了解決這個(gè)問題,我讓同學(xué)們說說生活中常見的吸水性物質(zhì)有哪些?之后,我會(huì)從他們都熟知的物質(zhì)――棉花入手,分析其性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),引發(fā)學(xué)生有針對(duì)性的思考和研究,從而在明確其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與性質(zhì)關(guān)系的基礎(chǔ)上,對(duì)棉花的結(jié)構(gòu)按需進(jìn)行改造,合成能夠解決沙漠問題的高吸水性材料――聚丙烯酸鈉。所有的教學(xué)環(huán)節(jié)都在培養(yǎng)當(dāng)學(xué)生面臨與化學(xué)有關(guān)問題的挑戰(zhàn)時(shí)有運(yùn)用化學(xué)研究的一般思路做出科學(xué)決策的能力。
在我們完成探究高吸水性材料的性質(zhì)之后,我又以尿不濕為例拓展高吸水性材料的重要應(yīng)用,從應(yīng)用和結(jié)構(gòu)的角度比較聚丙烯酸鈉與聚丙烯酰胺性質(zhì)的異同,培養(yǎng)學(xué)生從化學(xué)視角分析生活中常見物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的異同,鞏固學(xué)生已有的基本認(rèn)識(shí)和觀念,培養(yǎng)學(xué)生觀察、對(duì)比和分析等科研能力。
這部分教學(xué)材料的選取始終突出化學(xué)的教學(xué)價(jià)值,圍繞奠定學(xué)生化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)基礎(chǔ)的要求,將化學(xué)課堂教學(xué)與學(xué)生生活體驗(yàn)、高新科技發(fā)展緊密聯(lián)系在一起,將各種素材在有機(jī)合成思想的指導(dǎo)下合理安排,落實(shí)官能團(tuán)性質(zhì)、有機(jī)合成思路等化學(xué)知識(shí),幫助學(xué)生主動(dòng)建立并鞏固化學(xué)觀念,引發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)與社會(huì)、科技的主動(dòng)關(guān)注與思考,嘗試運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)世界的問題。
2.提供化學(xué)學(xué)科獨(dú)特的認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的視角
微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性質(zhì)的關(guān)系是認(rèn)識(shí)客觀世界的一個(gè)思想方法,是化學(xué)不同于其他學(xué)科的最具特征的思維方式。化學(xué)的基本特點(diǎn)是在分子水平上研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)和變化,在微觀層面揭示事物一般的、本質(zhì)的與深層次的特征與聯(lián)系,因此,化學(xué)能幫助學(xué)生從宏觀與微觀視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng),使他們的認(rèn)識(shí)得以升華。
“功能高分子材料”一課的教學(xué)實(shí)踐源于學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn),我們可以從宏觀層面研究天然吸水性材料――棉花的宏觀性質(zhì)和外部特征,探究棉花具有一定吸水性和保水能力的原因。在這個(gè)過程中,學(xué)生能夠在問題的驅(qū)動(dòng)下主動(dòng)地分析棉花纖維素分子的功能基團(tuán)和分子骨架,自覺從微觀層面研究分子物質(zhì)的組成。結(jié)合素材分析微觀結(jié)構(gòu),我們會(huì)進(jìn)一步思考并討論如何通過改變結(jié)構(gòu),增強(qiáng)棉花的吸水能力和保水能力,進(jìn)而獲得強(qiáng)吸水性和強(qiáng)保水能力的高吸水性材料,從微觀分析進(jìn)入到宏觀觀察,進(jìn)而探究聚丙烯酸鈉的性質(zhì)和特征。
3.完善“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的化學(xué)思維結(jié)構(gòu)
化學(xué)研究既重視觀察與操作,又突出化學(xué)思維,從實(shí)現(xiàn)化學(xué)教學(xué)價(jià)值的角度看,建立并完善“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的化學(xué)思維結(jié)構(gòu)是化學(xué)教學(xué)的一個(gè)核心任務(wù)?;瘜W(xué)教學(xué)需要喚起學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行科學(xué)探索的意識(shí),更要優(yōu)化學(xué)生的科學(xué)思維結(jié)構(gòu)。
“功能高分子材料”一課通過改造和修飾功能基或分子骨架,合成所需要的功能高分子,將“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的體現(xiàn)從靜態(tài)結(jié)論轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)過程,讓學(xué)生從被動(dòng)地接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)運(yùn)用化學(xué)觀念。從完善“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的化學(xué)思維結(jié)構(gòu)視角出發(fā),我們通過對(duì)高吸水性樹脂的合成分析,遵循材料科技發(fā)展的路徑,從天然材料中得到啟發(fā),通過引入功能基團(tuán)和改造分子骨架,得到高性能材料,從結(jié)構(gòu)角度認(rèn)識(shí)性質(zhì),進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化,最終形成合成功能高分子材料的一般思路。例如,我會(huì)從學(xué)生熟知的天然吸水性材料――棉花開始,探究它的吸水性和保水性,分析哪些分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)會(huì)影響棉花的性質(zhì),認(rèn)識(shí)纖維素分子的分子骨架和功能基團(tuán)與棉花吸水性、保水性的關(guān)系。因?yàn)槊藁ǖ男再|(zhì)特點(diǎn)不能滿足沙漠治理的需要,如何在了解棉花的結(jié)構(gòu)后合成高吸水性材料?我會(huì)讓學(xué)生從纖維素分子的結(jié)構(gòu)入手,改造分子結(jié)構(gòu),通過對(duì)分子骨架的改造和功能基團(tuán)的修飾,設(shè)計(jì)出合成高吸水性材料的路線,合成聚丙烯酸鈉,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其性質(zhì),反映物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。
化學(xué)課程把形成學(xué)生主動(dòng)、健康發(fā)展的意識(shí)與能力作為其實(shí)施的核心價(jià)值,因此,我們要在化學(xué)教學(xué)活動(dòng)中,選取教學(xué)素材、設(shè)計(jì)探究活動(dòng)、安排教學(xué)程序,完成化學(xué)教學(xué)的真正任務(wù),實(shí)現(xiàn)化學(xué)教學(xué)的價(jià)值。
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(黑龍江大學(xué),黑龍江哈爾濱150080)
摘要:文章針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不利于培養(yǎng)學(xué)生自主研學(xué)能力和創(chuàng)新思維的問題,從“自主開放”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的內(nèi)涵與特點(diǎn)出發(fā),以黑龍江大學(xué)材料化學(xué)專業(yè)為例構(gòu)建了“自主開放”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,較為詳細(xì)地闡述了“自主開放”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的實(shí)施策略與相應(yīng)的評(píng)價(jià)體系。
關(guān)鍵詞:材料化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);模式
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1002-41()7( 2015 )01-0001-02
一、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的弊端
材料化學(xué)專業(yè)是化學(xué)與材料科學(xué)等多學(xué)科交叉領(lǐng)域中十分活躍的專業(yè),近年來對(duì)促進(jìn)科學(xué)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到越來越重要的作用,成為21世紀(jì)化學(xué)發(fā)展中的重要學(xué)科。作為材料化學(xué)專業(yè)課程的重要組成部分——材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn),其目標(biāo)不僅要訓(xùn)練學(xué)生掌握材料化學(xué)常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方法和技能,培養(yǎng)學(xué)生敏銳的觀察和分析問題的能力,更重要的是培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、創(chuàng)新思維和綜合能力。所以,材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)施素質(zhì)教育、促進(jìn)知識(shí)向能力轉(zhuǎn)化的重要而有效的途徑,它可以更大程度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,啟迪學(xué)習(xí)方法,培養(yǎng)觀察、思考、實(shí)踐、分析和解決問題的能力,是理論教學(xué)所不能替代的。目前,國(guó)內(nèi)各高校開設(shè)的材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)主要包括材料化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)、材料合成與制備實(shí)驗(yàn)、材料結(jié)構(gòu)與性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)等,所涉及的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是重復(fù)性的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。然而,陳舊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和“照方抓藥”式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,不僅難以激發(fā)學(xué)生的興趣,而且學(xué)生處于被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài),忽視了對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)?!笆谥贼~,不如授之以漁”。因而,在教學(xué)過程中,除了基本的教學(xué)任務(wù)外,還應(yīng)更多地涉及學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)方法,讓學(xué)生在“學(xué)會(huì)”的基礎(chǔ)上達(dá)到“會(huì)學(xué)”的目的。因此,構(gòu)建以學(xué)生為主體的材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,以適應(yīng)新世紀(jì)對(duì)材料化學(xué)人才的需求是亟待解決的問題。近幾年,各高校積極進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,建立了多種化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新模式。黑龍江大學(xué)材料化學(xué)專業(yè)也推進(jìn)了專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)改革,在“自主開放”專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式構(gòu)建和實(shí)施上進(jìn)行了有益的探索。
二、“自主開放”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的內(nèi)涵與特點(diǎn)
“自主開放”式專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué),即將部分科研成果轉(zhuǎn)化為本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,學(xué)生以小組為單位,根據(jù)自身興趣、理解以及實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件,綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí),自主選題并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。不同于傳統(tǒng)的化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn),“自主開放式”專業(yè)實(shí)驗(yàn)在內(nèi)容編排上不僅緊密聯(lián)系材料化學(xué)領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn),而且本身是系統(tǒng)性、科學(xué)性的完整課程體系,具有探究性、新穎性、前沿性和應(yīng)用性的特點(diǎn),可激發(fā)學(xué)生的研學(xué)興趣。此外,在整個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中,學(xué)生是主體,指導(dǎo)教師引導(dǎo)學(xué)生探究問難、建立自主研學(xué)方法,能更好地從科學(xué)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)技能、發(fā)現(xiàn)分析和解決問題能力等多角度提升學(xué)生的綜合素質(zhì),使學(xué)生具有創(chuàng)新和實(shí)踐精神?!白灾鏖_放”專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的構(gòu)建主要包括三個(gè)部分:搭建“自主開放式”專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)、建立多角度能力評(píng)定體系。
三、“自主開放”實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的搭建
“自主開放”式專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)依托于黑龍江大學(xué)材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程——材料加工與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建需考慮四方面問題:(1)材料化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn);(2)實(shí)驗(yàn)課題的多樣性、普適性、可操作性以及綜合性;(3)材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有儀器是否可以滿足合成實(shí)驗(yàn)、物性表征以及性能測(cè)試的需求;(4)本專業(yè)教師是否熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、相關(guān)的合成方法和性能測(cè)試,從而有效地指導(dǎo)學(xué)生。
實(shí)驗(yàn)室通過對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、指導(dǎo)教師科研領(lǐng)域以及教學(xué)和科研儀器等進(jìn)行梳理、整合,構(gòu)建了以復(fù)合微球合成及性能測(cè)試為目標(biāo)的開放式實(shí)驗(yàn)平臺(tái),其目的是讓學(xué)生理解材料的構(gòu)效關(guān)系。該平臺(tái)涉及膠體微球、半導(dǎo)體氧化物和貴金屬納米粒子等多種材料的合成方法以及性能測(cè)試。利用這個(gè)平臺(tái)學(xué)生要獨(dú)立完成兩個(gè)系列實(shí)驗(yàn),并規(guī)定所合成的材料要具有指定的性能。實(shí)驗(yàn)教材只給出各種膠體微球的性質(zhì)、應(yīng)用領(lǐng)域及相關(guān)機(jī)理,并列舉一些相關(guān)文獻(xiàn);而各種材料的合成方法、性能表征、性能測(cè)試方法以及各種材料復(fù)合對(duì)性能影響均不體現(xiàn)。學(xué)生合成什么復(fù)合微球、如何合成、如何表征、如何測(cè)試性能,均需通過調(diào)研文獻(xiàn)、歸納總結(jié)和設(shè)計(jì),并實(shí)施操作,從而充分體現(xiàn)“自主開放”式專業(yè)實(shí)驗(yàn)的自主性、開放性和探究性。
四、“自主開放”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施策略
實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利進(jìn)行的關(guān)鍵在于各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的細(xì)致籌劃、準(zhǔn)備和緊密銜接。為此,在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建成后,實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師根據(jù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,分組查閱文獻(xiàn)并歸納總結(jié)膠體微球(包括碳膠球、聚合物膠球以及無機(jī)氧化物膠球)、微球表面功能化、半導(dǎo)體氧化物(如Ti02、Zn0、2r02等)以及貴金屬的合成方法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法準(zhǔn)備了相關(guān)的藥品、儀器以及性能測(cè)試系統(tǒng),并在學(xué)院測(cè)試平臺(tái)申請(qǐng)了材料表征,以確認(rèn)實(shí)驗(yàn)合成的產(chǎn)品物質(zhì)結(jié)構(gòu)和形貌。
“自主開放”專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的具體實(shí)施步驟主要由選題、文獻(xiàn)調(diào)研、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)操作以及總結(jié)匯報(bào)五部分構(gòu)成。開課前,實(shí)驗(yàn)教師統(tǒng)一講解“自主開放”專業(yè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、操作方式,提供文獻(xiàn)檢索范圍,并規(guī)定五個(gè)階段的截止時(shí)間。實(shí)驗(yàn)組自主選擇所要合成的復(fù)合膠體微球、合成方法、物性表征和性能測(cè)試。在選題階段指導(dǎo)教師有意識(shí)地引導(dǎo)部分學(xué)生用不同的方法合成同種材料,或者用同種方法合成不同種材料,使各實(shí)驗(yàn)組的課題具有一定的關(guān)聯(lián)性和交叉性。實(shí)驗(yàn)組根據(jù)選題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。指導(dǎo)教師審核實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性、可行性及安全性,并檢查實(shí)驗(yàn)所需儀器、試劑是否齊備等。通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段的討論,指導(dǎo)教師引導(dǎo)學(xué)生修改和完善實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)方案修正后,學(xué)生還需考慮實(shí)驗(yàn)中涉及的藥品使用注意事項(xiàng)、儀器選擇及使用方法、操作步驟等問題。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作過程中,指導(dǎo)教師不僅監(jiān)督學(xué)生操作的規(guī)范性和安全性,并給予及時(shí)的指導(dǎo)或幫助;而且隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出問題,啟迪學(xué)生獨(dú)立思考,提高分析和解決問題的能力。只有當(dāng)學(xué)生在操作過程出現(xiàn)遺漏和錯(cuò)誤時(shí),指導(dǎo)教師才會(huì)提示學(xué)生并提供必要的講解。
課后學(xué)生不僅要提交系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,還要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)匯報(bào)。各實(shí)驗(yàn)組闡述本組實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)理念、控制步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)中的問題和經(jīng)驗(yàn)。通過總結(jié)交流,學(xué)生不僅可以系統(tǒng)地理解不同合成方法對(duì)同種材料性能的影響、不同材料性能差異的原因,加深對(duì)材料結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系的認(rèn)知,而且可以了解多種合成方法、多種材料性能,大大拓展了學(xué)生的知識(shí)面和思維方法。同時(shí),通過共同分享實(shí)驗(yàn)成功的經(jīng)驗(yàn)或失敗的教訓(xùn),增強(qiáng)自我效能感,為今后從事課題研究打下基礎(chǔ)。
五、構(gòu)建多角度“自主開放”實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力評(píng)價(jià)體系
關(guān)鍵詞:PBL-LBL教學(xué)模式;材料化學(xué);創(chuàng)新
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2017)11-0165-02
《材料化學(xué)》是一門以材料科學(xué)和化學(xué)學(xué)科相結(jié)合的新興交叉學(xué)科課程,它是綜合了材料科學(xué)、無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、高分子化學(xué)、分析化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)等內(nèi)容的一門課程,是目前我國(guó)高等學(xué)?;瘜W(xué)化工類專業(yè)常常開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程的開設(shè)有利于化學(xué)化工類專業(yè)學(xué)生了解掌握材料化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論,了解新材料的發(fā)展動(dòng)向,可為學(xué)生畢業(yè)后從事材料的研究和開發(fā)工作奠定基礎(chǔ)。因此,如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi),提高《材料化學(xué)》課程的教學(xué)效果,對(duì)培養(yǎng)具有新精神的化學(xué)、化工應(yīng)用型人才至關(guān)重要。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐,提出以問題為導(dǎo)向的PBL教學(xué)與傳統(tǒng)的LBL教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式,并應(yīng)用于《材料化學(xué)》的課程教學(xué)中,以期達(dá)到提高教學(xué)效果的目的。
一、PBL-LBL教學(xué)模式概述
基于問題為導(dǎo)向的教學(xué)(Problem-Based Learning,簡(jiǎn)稱PBL),是以問題為導(dǎo)向,學(xué)生為主體的一種教學(xué)方法,它由美國(guó)的Barrows教授1969年首創(chuàng),其內(nèi)涵是將學(xué)生置于復(fù)雜的、有意義的問題情景中,通過對(duì)問題的解決來學(xué)習(xí)相應(yīng)的科學(xué)知識(shí),進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新精神。這種方法最早應(yīng)用于醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的教學(xué),由于其教學(xué)效果顯著,目前已擴(kuò)展到其他的學(xué)科與專業(yè)。PBL教學(xué)要求學(xué)生具備較為系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)踐能力,因此開展此類教學(xué)通常是在中高年級(jí)的本科生中進(jìn)行。這種教學(xué)模式能為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)自主學(xué)習(xí)的氛圍,讓學(xué)生去積極思考問題,并充分表達(dá)自己的觀點(diǎn),尋求解決問題的途徑,使課堂氣氛輕松、活躍。教師提出問題后,學(xué)生可以通過查閱書籍、文獻(xiàn),或使用互聯(lián)網(wǎng)查找,再進(jìn)行分組討論。分組討論不僅能發(fā)表自己的見解,而且還能從其他同學(xué)那里獲取知識(shí),通過溝通、協(xié)作,培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)工作意識(shí)。
傳統(tǒng)教學(xué)模式(Lecture-Based Learning,簡(jiǎn)稱LBL),是以教師為主體,注重教師對(duì)課堂知識(shí)的講授。這種模式教師能夠系統(tǒng)、全面地傳授課程的基礎(chǔ)理論知識(shí),能夠有效地完成課程的預(yù)定目標(biāo)。LBL教學(xué)法由于其系統(tǒng)、完整、深入等優(yōu)點(diǎn)在許多課程的教學(xué)中仍廣泛應(yīng)用。但這種教學(xué)模式,忽視了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性,削弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心,教學(xué)中的雙向互動(dòng)較少,極大地制約了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
鑒于兩種教學(xué)模式的特點(diǎn),目前已有許多教學(xué)工作者嘗試將PBL和LBL教學(xué)模式進(jìn)行整合,充分發(fā)揮二者優(yōu)勢(shì),彌補(bǔ)各自的不足。
二、PBL-LBL相結(jié)合教學(xué)模式在《材料化學(xué)》課程中的應(yīng)用
當(dāng)前,國(guó)內(nèi)很多高校對(duì)《材料化學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容通常設(shè)置為二個(gè)模塊,第一模塊主要涉及材料化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí),如材料的結(jié)構(gòu)、性能、制備和材料化學(xué)熱力學(xué)等;第二模塊主要按金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料、功能材料、納米材料等介紹一些材料的特點(diǎn)和性質(zhì)。從課程的內(nèi)容來看,第一模塊主要是一些基本概念、基本定理或基礎(chǔ)知識(shí);第二模塊主要是對(duì)傳統(tǒng)材料和新型功能材料的了解和認(rèn)識(shí),這部分的內(nèi)容量較大,而且由于材料化學(xué)發(fā)展變化十分迅速,各種新型材料不斷涌現(xiàn),材料化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容也須不斷更新。由于該課程是一門交叉性很強(qiáng)的學(xué)科,同時(shí)涵蓋的知識(shí)內(nèi)容又非常廣,加之課程的學(xué)時(shí)有限,所以在以往的傳統(tǒng)LBL教學(xué)中教師只能對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)和各種材料的基本性能做簡(jiǎn)要的介紹,這就造成講授的內(nèi)容量少且淺,而且這種被動(dòng)式的教學(xué)方式扼殺了學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的主動(dòng)性、積極性和實(shí)踐性,不能很好地將所學(xué)的知識(shí)與實(shí)際問題相結(jié)合,不能很好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和創(chuàng)新精神。
根據(jù)《材料化學(xué)》課程的特點(diǎn),我們嘗試在該課程的教學(xué)中采用PBL和LBL相結(jié)合的教學(xué)模式,避免單一傳統(tǒng)模式的不足。對(duì)于《材料化學(xué)》課程第一模塊中基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)和基本定理,我們采用傳統(tǒng)的LBL教學(xué)方法,以教師為主導(dǎo)作用在課堂上進(jìn)行統(tǒng)一講解,通過一定學(xué)時(shí)的講解,學(xué)生能夠基本掌握材料結(jié)構(gòu),材料制備等基礎(chǔ)知識(shí)。第二模塊的教學(xué),我們采用PBL教學(xué)方法,通過前面內(nèi)容的學(xué)習(xí),學(xué)生已掌握一定的基礎(chǔ)知識(shí),能夠?qū)φn程學(xué)習(xí)中遇到的問題進(jìn)行分析,總結(jié)和討論。如在學(xué)習(xí)“金屬材料”章節(jié),提出如下相關(guān)問題:金屬的提煉方法有哪些?鋼鐵材料的分類、冶煉原理如何??jī)?chǔ)氫合金電極材料研究進(jìn)展?等;在學(xué)習(xí)“無機(jī)非金屬材料”章節(jié),提出如下問題:傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料分類、原料、制備方法有哪些?如何從廢鋼渣中提取白炭黑?鋰離子電池正極材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)?石墨烯材料制備的方法及應(yīng)用有哪些?材料常用的表征方式有哪些,各自的作用是什么?在學(xué)習(xí)“高分子材料”章節(jié),提出的問題有:常用高分子材料分類,特點(diǎn)及應(yīng)用是什么?結(jié)合懸浮聚合的原理,說明懸浮聚合工藝所需的主要組分及其作用?結(jié)合生活實(shí)際,談?wù)勔环N功能性高分子材料?按照上述相關(guān)的問題,學(xué)生們分成小組,課下查閱資料做好PPT,然后在課堂上講解,教師最后再對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行總結(jié)和補(bǔ)充。通過這種模式的教學(xué),調(diào)動(dòng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,同時(shí)可將學(xué)到的理論知識(shí)來解決實(shí)際的問題,這極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣。
三、PBL-LBL相結(jié)合教學(xué)模式應(yīng)用中的幾點(diǎn)思考
1.基于問題的PBL教學(xué)模式中,設(shè)置的問題是學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣源泉,是課堂教學(xué)的起點(diǎn),對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、分析問題及解決問題能力起重要作用。教師應(yīng)根據(jù)授課大綱和教學(xué)目標(biāo)與要求,由易到難地設(shè)計(jì)與課程教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的教學(xué)問題,而且提出的問題應(yīng)多與社會(huì)生產(chǎn)或科研實(shí)踐相結(jié)合,從而達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)新能力的教學(xué)效果,并最終實(shí)現(xiàn)提高課堂教學(xué)質(zhì)量的教學(xué)改革目標(biāo)。因此,《材料化學(xué)》課程中設(shè)置的問題,我們還需要不斷的修訂和完善。
2.在PBL-LBL教W模式中,教師扮演著多重角色,對(duì)教師的綜合素質(zhì)提出了更高的要求,教師需要不斷加強(qiáng)理論學(xué)習(xí),掌握科技前沿發(fā)展的動(dòng)態(tài),拓展知識(shí)面,并將最新的一些科技發(fā)展成果不斷充實(shí)到課程教學(xué)中。教師要認(rèn)識(shí)到自己既是知識(shí)的傳授者,又是知識(shí)的傾聽者、解答者和總結(jié)者。在教學(xué)過程中,學(xué)生通過LBL和PBL兩個(gè)階段的學(xué)習(xí),既夯實(shí)了基礎(chǔ)理論知識(shí),又在小組討論和資料查閱中擴(kuò)展了大量的課外知識(shí),當(dāng)學(xué)生在討論過程中提出問題,教師應(yīng)能夠自如地解答。
3.需要建立和完善與PBL-LBL教學(xué)模式相適應(yīng)的課程教學(xué)效果評(píng)價(jià)方法。要改變傳統(tǒng)的重結(jié)果輕過程的評(píng)價(jià)方式,大力推進(jìn)過程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的評(píng)價(jià)模式,加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)過程的監(jiān)控,注重學(xué)生學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng),克服學(xué)生將學(xué)習(xí)的最終目的定位于考試成績(jī)的“應(yīng)試教育”弊病。把知識(shí)傳授為導(dǎo)向的評(píng)價(jià)模式轉(zhuǎn)變到以能力發(fā)展為導(dǎo)向的評(píng)價(jià)機(jī)制上,要不斷完善成績(jī)?cè)u(píng)分體系,學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)應(yīng)貫穿于整個(gè)課程學(xué)習(xí)之中。如《材料化學(xué)》課程第一模塊學(xué)習(xí)后,進(jìn)行一次課程學(xué)習(xí)評(píng)價(jià);在對(duì)PBL教學(xué)效果評(píng)價(jià)中,應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià):回答問題的內(nèi)容是否準(zhǔn)備充分、PPT制作效果如何、講解是否清晰準(zhǔn)確、回答問題是否正確等,同時(shí)為鼓勵(lì)學(xué)生積極參與PBL教學(xué)過程,對(duì)積極提問、發(fā)言的同學(xué)也應(yīng)給予加分獎(jiǎng)勵(lì)。
四、結(jié)語
PBL-LBL相結(jié)合的教學(xué)模式適合《材料化學(xué)》課程教學(xué)改革的要求,能夠幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)和掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)的同時(shí),提高學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新和團(tuán)隊(duì)合作精神。探索運(yùn)用PBL-LBL教學(xué)模式有助于學(xué)校進(jìn)一步推進(jìn)學(xué)習(xí)、應(yīng)用、探究、創(chuàng)新“四位一體”應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)進(jìn)程,達(dá)到深化教學(xué)改革的目標(biāo)。
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Application and Exploration of PBL-LBL Teaching Model in Material Chemistry Course
CHAI Bo,GAO Xin-lei,WANG Ting-ting,ZHU Yu-chan,YANG Xiao-hong
(School of Chemical and Environmental Engineering,Wuhan Polytechnic University,Wuhan 430023,China)
關(guān)鍵詞:材料類專業(yè);物理化學(xué);教學(xué)改革;建議
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2016)37-0128-02
物理化學(xué)課程是高?;瘜W(xué)專業(yè)最重要的一門基礎(chǔ)課程,該課程內(nèi)容豐富、前后連貫、邏輯推理清晰、理論性強(qiáng),不僅可對(duì)化學(xué)、化工、環(huán)境專業(yè)學(xué)生開設(shè),也可為生物、材料、食品、水建等專業(yè)學(xué)生設(shè)置。隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,高等學(xué)校不斷深化教學(xué)改革,全面提高教學(xué)質(zhì)量,對(duì)物理化學(xué)學(xué)科的課程講授和發(fā)展也提出了更高的要求。結(jié)合我校的實(shí)際情況,以及我們近幾年在建設(shè)校級(jí)精品課程的探索與實(shí)踐,重新審視材料科學(xué)與工程專業(yè)物理化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)環(huán)節(jié),發(fā)現(xiàn)目前我校材料專業(yè)物理化學(xué)課程教學(xué)中還存在以下的問題:
1.現(xiàn)行的教學(xué)計(jì)劃中,無機(jī)化學(xué)相關(guān)課程以及后續(xù)一些專業(yè)課,與物理化學(xué)授課內(nèi)容中有一些重復(fù)之處。
2.教材中抽象理論太多,造成了學(xué)生對(duì)這門基礎(chǔ)課程產(chǎn)生了比較枯燥無味的感覺;加之內(nèi)容多,課時(shí)量有限,老師在課堂講授中不能針對(duì)某一化學(xué)原理或原理推導(dǎo)過程進(jìn)行深入的剖析和講解。
3.與之配套的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課,經(jīng)常采用多個(gè)班級(jí)集中循環(huán)進(jìn)行試驗(yàn)的模式,有時(shí)理論部分未講授到,但實(shí)驗(yàn)課程因?yàn)檠h(huán)時(shí)間到,又必須開始,即實(shí)驗(yàn)內(nèi)容超前于理論教學(xué)的進(jìn)度,或者理論課早已講授完畢,而實(shí)驗(yàn)課程卻推后進(jìn)行,學(xué)生不能及時(shí)將理論和實(shí)驗(yàn)相聯(lián)系,無法達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。目前我校物理化學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,基本以驗(yàn)證基礎(chǔ)理論為主,缺少綜合性、設(shè)計(jì)性及性能測(cè)試試驗(yàn),因此物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)體系缺少培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的意識(shí)以及提高學(xué)生動(dòng)手能力的舞臺(tái)。
因此,需要積極推進(jìn)課程體系改革,充實(shí)和更新教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué),從而全面提高物理化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量和效果。
一、優(yōu)化整合相關(guān)學(xué)科內(nèi)容,打破學(xué)科壁壘,構(gòu)建新的教學(xué)體系
對(duì)于我校材料科學(xué)與工程專業(yè),按照2013版教學(xué)大綱的要求和已制定的教學(xué)計(jì)劃,其中包含的課程,如無機(jī)化學(xué)、無機(jī)非金屬材料、催化作用原理、膠體與界面化學(xué)等專業(yè)課,它們都與物理化學(xué)課程密切相關(guān),有些課程如催化作用原理和膠體與界面化學(xué),直接是從物理化學(xué)的大體系中劃分出去的。由于我院材料專業(yè)招生時(shí)間不長(zhǎng),而這些課程總是不同的教師授課,教師之間就授課內(nèi)容未來得及進(jìn)行充分的交流,經(jīng)過幾年的授課,發(fā)現(xiàn)同一知識(shí)點(diǎn)的簡(jiǎn)單重復(fù)難以避免。因此,建議課程組就這一現(xiàn)象,加強(qiáng)教師間的交流與合作,將這些課程的內(nèi)容進(jìn)行有效的整合,突破原來以學(xué)科和專業(yè)來劃分的粗放型的課程體系,建立起適合于自己專業(yè)的有效課程體系,是目前我院物理化學(xué)教學(xué)改革的一項(xiàng)重要任務(wù)。
我校材料學(xué)科專業(yè)物理化學(xué)課程采用的是南京大學(xué)沈文霞主編的《物理化學(xué)核心教程》第二版教材,主要的授課內(nèi)容包括熱力學(xué)(熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、化學(xué)平衡和相平衡)和動(dòng)力學(xué)部分(包括化學(xué)反應(yīng)速率、電化學(xué)、表面現(xiàn)象和膠體化學(xué)),共56課學(xué)時(shí),大學(xué)二年級(jí)上半年授課;而無機(jī)化學(xué),同分析化學(xué)一起共48學(xué)時(shí),無機(jī)部分主要講授熱化學(xué)(熱力學(xué)第一定律)、稀溶液的性質(zhì)、膠體溶液、化學(xué)平衡及化學(xué)反應(yīng)速率;根據(jù)教學(xué)大綱的安排,膠體和界面化學(xué)、催化作用原理這兩門課程各安排24個(gè)學(xué)時(shí),在大學(xué)三年級(jí)下學(xué)期開展。通過幾年授課,經(jīng)老師觀察和學(xué)生反映不難發(fā)現(xiàn),以上所述這些課程,在知識(shí)內(nèi)容上相互之間都存在著一定的重復(fù)性和交叉性。
針對(duì)課程內(nèi)容重復(fù)的問題,為了避免盲目浪費(fèi)學(xué)時(shí)數(shù),有效改善不同課程之間的重復(fù)授課,充分利用大學(xué)課堂掌握更多的知識(shí),使我們?cè)谡n堂上的幾十分鐘內(nèi)有效地完成教學(xué)任務(wù),這里提議對(duì)材料系開設(shè)的幾門相關(guān)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合,使每門課都有其側(cè)重點(diǎn),建議組建一個(gè)全新的教學(xué)體系,同時(shí)要照顧到這些學(xué)科知識(shí)的完整性和獨(dú)立性。例如,講授無機(jī)化學(xué)課程時(shí),建議把化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)平衡作為重點(diǎn)內(nèi)容詳細(xì)講授,而其他內(nèi)容,如電化學(xué)、相平衡和化學(xué)反應(yīng)速率這些內(nèi)容作為物理化學(xué)課程的授課側(cè)重點(diǎn)。物理化學(xué)理論課程中的膠體、表面現(xiàn)象則可放在膠體和界面化學(xué)以及催化作用原理這兩門課程中主要講授,物理化學(xué)課程就不講授這部分內(nèi)容。這樣既節(jié)省了時(shí)間,又突出了重點(diǎn),不僅使教學(xué)內(nèi)容獨(dú)立而完整,還可以適當(dāng)減輕因課時(shí)量小帶來的物理化學(xué)的教學(xué)壓力,彌補(bǔ)了物理化學(xué)課程內(nèi)容多、課時(shí)少的矛盾,老師在授課的過程中再也不擔(dān)心時(shí)間不夠用而只能淺顯的表述;對(duì)于學(xué)生來說,仍然是掌握了整個(gè)物理化學(xué)的原理,而且更加堅(jiān)實(shí)。
二、掌握專業(yè)知識(shí)框架,改革教學(xué)方法
通過對(duì)物理化學(xué)課堂的觀察,發(fā)現(xiàn)學(xué)生們剛開始對(duì)這門課還保持有神秘感,大多數(shù)同學(xué)對(duì)這門課還是很有興趣的,加之從師哥師姐們那里聽說這門課容易掛科,因此學(xué)生們剛開始上課的時(shí)候都很認(rèn)真。但是隨著課程的深入,部分同學(xué)開始松懈,開始排斥這門課程,以至于后來干脆放棄學(xué)習(xí)。經(jīng)過細(xì)心調(diào)查分析發(fā)現(xiàn),學(xué)生們?cè)谑W(xué)習(xí)興趣后,慢慢迷失在這門課程中。盡管老師在課堂上一再?gòu)?qiáng)調(diào)要理清楚各章節(jié)之間內(nèi)容的聯(lián)系,重點(diǎn)記憶關(guān)鍵結(jié)論,但大部分同學(xué)仍然做不到,不能掌握物理化學(xué)課程的知識(shí)框架,也沒有選擇性的記憶關(guān)鍵問題,總是被動(dòng)地接受課堂上講授的內(nèi)容,甚至被很多的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程迷惑。而實(shí)際上這門課程內(nèi)容銜接緊密,邏輯性很強(qiáng)。把各章節(jié)之間的知識(shí)框架理清楚之后,就坦然的接受和明白了各章的結(jié)論,也有利于知識(shí)點(diǎn)的重點(diǎn)記憶。在教學(xué)過程中,注重課程之間的聯(lián)系,通過知識(shí)點(diǎn)的連接和相關(guān)內(nèi)容銜接相關(guān)的課程,及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生把所學(xué)的內(nèi)容納入到學(xué)科的框架中,幫助學(xué)生建立較完整的知識(shí)框架,不要迷失在盲目的理論推導(dǎo)中。
物理化學(xué)這門課理論性很強(qiáng),內(nèi)容較多而抽象,公式又多,學(xué)生接受很困難,這就對(duì)老師的課堂教學(xué)提出了更高的要求。為了能夠進(jìn)行有效的課堂教學(xué),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,常把日常生活現(xiàn)象中涉及的物理化學(xué)原理介紹給學(xué)生。比如,舉例高溫下食物容易變質(zhì)的問題,聯(lián)系化學(xué)動(dòng)力學(xué)的理論加以說明;講解溫度對(duì)反應(yīng)平衡和反應(yīng)速率的雙重影響時(shí),例舉合成氨工業(yè)中如何選擇最佳溫度;涉及講授表面化學(xué)的理論時(shí),可以例舉農(nóng)民鋤地能防止水分蒸發(fā)的現(xiàn)象,或者小氣泡、液滴、呈球形的現(xiàn)象,加以解釋后,學(xué)生就會(huì)對(duì)表面性質(zhì)有清晰的認(rèn)識(shí);講授滲透壓的時(shí)候,聯(lián)系滲透壓的作用,提問為什么肥料用多了農(nóng)作物會(huì)“燒死”?打吊瓶時(shí)為什么會(huì)感覺到疼痛?讓學(xué)生帶著問題聽課,面對(duì)生活中各種現(xiàn)象去思考,多問幾個(gè)為什么,自己到物理化學(xué)中去尋找答案,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的興趣,也就達(dá)到了提高教學(xué)質(zhì)量的目的。
除此之外,在課堂上還可以采用小班討論或者Seminar討論式教學(xué)模式,以教師和學(xué)生為共同的教學(xué)主體,就某些共同關(guān)注的問題,在和諧的氣氛中進(jìn)行討論,加強(qiáng)教師和學(xué)生之間的交流和溝通。課下,利用我校教務(wù)處網(wǎng)站的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái),與學(xué)生進(jìn)行課下的交流和習(xí)題討論、小測(cè)驗(yàn)等,與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式相比,它具有互動(dòng)性、合作性、學(xué)術(shù)性的優(yōu)勢(shì)。
三、強(qiáng)化配套實(shí)驗(yàn)教學(xué)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)在物理化學(xué)課程的教學(xué)中占有十分重要的地位,它與物理化學(xué)課程緊密配合,鞏固和加深對(duì)物理化學(xué)原理的理解,提高學(xué)生對(duì)知識(shí)靈活應(yīng)用的創(chuàng)新能力,還培養(yǎng)了觀察和分析問題的能力。
為了避免實(shí)驗(yàn)課程超前理論課程,建議在學(xué)習(xí)完物理化學(xué)相關(guān)理論后,及時(shí)在學(xué)期后半學(xué)期開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程。課程組已經(jīng)設(shè)置獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課并計(jì)算學(xué)分,如:配合表面現(xiàn)象,開展了液體表面張力的測(cè)定實(shí)驗(yàn)、粉體粒度分析實(shí)驗(yàn);為了鞏固反應(yīng)速率反應(yīng)章節(jié)的學(xué)習(xí),開設(shè)蔗糖反應(yīng)速率常數(shù)、乙酸乙酯反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)等。同時(shí),也應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)所學(xué)理論,合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,開展綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),增加設(shè)計(jì)研究型實(shí)驗(yàn),根據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的題目、要求等內(nèi)容,讓學(xué)生查閱相關(guān)資料,并利用學(xué)過的理論知識(shí),選用相關(guān)的儀器、藥品,分析實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)和關(guān)鍵步驟等,自行完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、并上講臺(tái)講授實(shí)驗(yàn),以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。
經(jīng)過幾年的探索和實(shí)踐,我院化學(xué)化工學(xué)院材料專業(yè)物理化學(xué)課程的教學(xué)改革將有助于提高學(xué)校物理化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量和效果,促進(jìn)了物理化學(xué)這門校級(jí)精品課程的建設(shè)和發(fā)展。
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關(guān)鍵詞:材料表界面;多元化教學(xué);教學(xué)改革
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2012)12-0073-03
一、引言
材料產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的支柱產(chǎn)業(yè)之一,而任何材料都有與外界接觸的表面或者與其他材料區(qū)分的界面,材料表界面的結(jié)構(gòu)和性能直接影響材料的整體性能,材料的腐蝕、老化、硬化、破壞、印刷、涂膜、粘結(jié)、復(fù)合等無不與材料的表界面密切有關(guān)。因此了解材料表面及界面的有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí),并在此基礎(chǔ)上掌握材料表面與界面問題的控制規(guī)律和改善措施,對(duì)材料行業(yè)的從業(yè)者以及技術(shù)研究人員具有重要意義。鑒于此,我院材料化學(xué)本科專業(yè)將“材料表界面”設(shè)置為專業(yè)必修課程,第5個(gè)學(xué)期開課。本課程主要包括表面化學(xué)、表面活性劑、以及四大類材料(高分子材料、金屬材料、無機(jī)非金屬材料和復(fù)合材料)表界面和表面測(cè)試技術(shù)等四大部分內(nèi)容[1]。當(dāng)前,深化高等教育教學(xué)改革,提高教學(xué)質(zhì)量始終是高等院校的核心任務(wù)之一。在本課程授課過程中,筆者發(fā)現(xiàn)由于本課程與表界面工程實(shí)際問題緊密聯(lián)系,單一的課堂理論授課方式收效不明顯,難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,因此嘗試將將錄像教學(xué)、多媒體教學(xué)、自學(xué)、科研文獻(xiàn)輔助教學(xué)等方法引入常規(guī)課堂教學(xué),并與開放式討論、以及實(shí)踐性教學(xué)等方法相結(jié)合,將多元化教學(xué)應(yīng)用到本課程的教學(xué)中,對(duì)該課程進(jìn)行了一系列教學(xué)改革。
二、常規(guī)課堂教學(xué)中的新嘗試
(一)從日常生活中的表界面現(xiàn)象入手,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
興趣是點(diǎn)燃智慧的火花,是探索知識(shí)的動(dòng)力。在教學(xué)中只有激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,才能充分調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。因此,教師應(yīng)注意教學(xué)的趣味性,以及教學(xué)內(nèi)容和日常生活的聯(lián)系,能使學(xué)生在愉悅的氣氛中學(xué)習(xí),喚起學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望。如筆者在講到材料表面浸潤(rùn)性的內(nèi)容時(shí),對(duì)學(xué)生提出一連串的問題:“荷葉為什么能出淤泥與不染”,“耐油污材料的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在哪里”,“決定液體在固體表面浸潤(rùn)性的最本質(zhì)因素是什么”等?學(xué)生們聽了這一連串的問題后感到學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)可以解決很多實(shí)際問題,大大激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)積極性。在介紹表面活性劑的相關(guān)知識(shí)時(shí),先舉一系列與日常生活貼近的例子,如活性劑在日常清潔用品、在油田采油、在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)如農(nóng)藥中的應(yīng)用實(shí)例,引導(dǎo)學(xué)生從身邊司空見慣的事物中進(jìn)行思考,啟發(fā)學(xué)生將材料表界面知識(shí)應(yīng)用于生活實(shí)踐,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
(二)引用科研論文資料,豐富教學(xué)內(nèi)容,幫助學(xué)生理解
現(xiàn)有教材的編寫一般偏重于強(qiáng)調(diào)知識(shí)系統(tǒng)的邏輯性,偏重理論教學(xué)和反映學(xué)科體系的基本原理,由于篇幅原因在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力、創(chuàng)新意識(shí)和探索精神方面的內(nèi)容較少。而高等教育教學(xué)改革強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)創(chuàng)新人才。因此在課堂教學(xué)中,根據(jù)所授課內(nèi)容,適當(dāng)引入一些科學(xué)研究文獻(xiàn)進(jìn)行介紹和剖析,幫助學(xué)生培養(yǎng)研究型和探索型思維是創(chuàng)新教育理念的體現(xiàn)??茖W(xué)研究文獻(xiàn)輔助教學(xué)在拓寬學(xué)生思維的同時(shí)也加深了學(xué)生對(duì)相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解,達(dá)到了更深層次的教學(xué)效果。比如在無機(jī)非金屬材料表界面教學(xué)內(nèi)容中,在介紹陶瓷三相結(jié)構(gòu),即玻璃相、晶相以及氣相三相結(jié)構(gòu)時(shí),以“高溫過濾支撐體用SiC基多孔陶瓷的制備與表征”[2]一文為例,以實(shí)際的掃描電鏡微觀結(jié)構(gòu)圖片對(duì)燒結(jié)過程中粘結(jié)劑用量多少對(duì)陶瓷晶粒大小、氣孔大小以及玻璃相存在比例的影響進(jìn)行了直接展示,并通過實(shí)際數(shù)據(jù)的介紹使學(xué)生充分理解陶瓷材料界面微觀結(jié)構(gòu)特征對(duì)多孔陶瓷氣孔率、抗彎強(qiáng)度等主要性能具有直接的影響作用。這樣學(xué)生不僅了解到陶瓷材料存在三相結(jié)構(gòu),還充分認(rèn)識(shí)到三相比例及微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜影響因素以及陶瓷材料相結(jié)構(gòu)所決定的陶瓷復(fù)雜界面特征。而在介紹固—固—固三相晶界構(gòu)型中講到“從能量角度考慮,彎曲晶界不穩(wěn)定,如果溫度足夠高,彎曲的晶界會(huì)沿著曲率運(yùn)動(dòng),使界面減小,通過消耗周圍的小晶粒使多邊形晶粒長(zhǎng)大。”時(shí),為了讓學(xué)生充分理解,除了在原理上從表面張力的角度進(jìn)行解釋,還以“燒結(jié)溫度對(duì)碳化硅陶瓷力學(xué)性能的影響”[3]一文為例,以掃描電鏡微觀圖片展示了不同燒結(jié)溫度下SiC陶瓷的斷面形貌,學(xué)生可以直觀觀察到燒結(jié)溫度為2130℃時(shí),晶粒細(xì)小,但孔隙較多,致密度不高;2190℃時(shí),結(jié)構(gòu)細(xì)密,晶粒尚未明顯增大;而2220℃時(shí),晶粒開始長(zhǎng)大,大小晶粒并存,致密度最好;繼續(xù)升高到2250℃,晶粒異常長(zhǎng),晶間疏松反而引起致密度下降。通過這一實(shí)例的展示,同學(xué)們不僅能夠更深的體會(huì)在高溫下,晶粒長(zhǎng)大,即彎曲的晶界沿曲率運(yùn)動(dòng)使界面減小的過程,還了解到對(duì)于陶瓷來講,晶粒的大小要控制到比較合適的尺度,并非越大越好。從以上實(shí)例可以看到,對(duì)于教材中的一些結(jié)論,加以實(shí)際科研素材中的實(shí)例進(jìn)行實(shí)物闡述,一方面激發(fā)了學(xué)生科學(xué)研究的興趣,另一方面可以加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和把握,達(dá)到學(xué)以致用的目的。
(三)適當(dāng)?shù)淖詫W(xué)環(huán)節(jié)
人類知識(shí)的總量隨著社會(huì)的發(fā)展不斷增加。在知識(shí)激增、科學(xué)技術(shù)日新月異的今天,自學(xué)是人們適應(yīng)不斷發(fā)展變化新生活的重要途徑。因此,培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力是大學(xué)教育的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于教材中的少數(shù)章節(jié),屬于常識(shí)性知識(shí)的介紹,涉及的內(nèi)容以及相關(guān)原理相對(duì)簡(jiǎn)單,若在課堂上花大量時(shí)間講解,因?qū)W生覺得太通俗易懂,可能會(huì)缺乏興趣和熱情。對(duì)于這樣的內(nèi)容安排學(xué)生自學(xué),一方面可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性,同時(shí)也可以鍛煉他們的自學(xué)能力。比如在第10章“復(fù)合材料的界面”第三節(jié)中關(guān)于“高性能纖維表面處理”一節(jié)中,主要介紹了碳纖維和有機(jī)纖維的表面處理方法,包括表面清潔處理、表面氧化處理、表面涂層、表面沉積無機(jī)物、電聚合處理、低溫等離子處理以及表面接枝等七大類方法,每一類方法里面還有具體的分類。
(四)錄像教學(xué)
視頻資料以其直觀、信息量大,使學(xué)生獲得視角、聽覺、感覺、文字等全方位的刺激并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為特點(diǎn),能夠大幅提高教學(xué)效果與教學(xué)效率[4]。在本課程54學(xué)時(shí)的教學(xué)過程中,為了調(diào)劑學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),在部分內(nèi)容中穿插使用了視頻資料。比如在講完聚合物的表面張力相關(guān)內(nèi)容后,播放了一段對(duì)低表面能含氟聚合物的分子結(jié)構(gòu)、特殊性能進(jìn)行介紹的錄像,通過生動(dòng)的錄像資料,使學(xué)生領(lǐng)會(huì)聚合物表面張力與其實(shí)際應(yīng)用的緊密聯(lián)系。通過觀看錄像,寓學(xué)于樂,給學(xué)生營(yíng)造了一種寬松、自由、的學(xué)習(xí)氛圍,調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)氣氛。但是在錄像教學(xué)中,要遵循適度性原則,過于頻繁或者錄像時(shí)間太長(zhǎng),可能導(dǎo)致教學(xué)缺乏嚴(yán)肅性,使學(xué)生思想跑題。在本課程的學(xué)習(xí)中,總共使用了3次錄像教學(xué),每次時(shí)間在10~15分鐘左右。
三、學(xué)生老師角色互換法
學(xué)生與老師之間進(jìn)行角色互換是一種新穎的教學(xué)方法,它把老師對(duì)學(xué)生的教育建立在師生平等的基礎(chǔ)上,把課堂還給學(xué)生,讓每個(gè)學(xué)生都融入課堂,主動(dòng)參與到教學(xué)當(dāng)中,每一個(gè)學(xué)生都有表現(xiàn)自己的機(jī)會(huì),他們對(duì)知識(shí)的被動(dòng)接受也就變?yōu)榱酥鲃?dòng)吸收,不僅大大提高了教學(xué)效果,也實(shí)現(xiàn)了素質(zhì)教育中以點(diǎn)帶面、全面合作型的學(xué)習(xí)方式[5]。比如本課程第8章“金屬材料的表面”中第5節(jié)為“金屬的表面改性”,而由于篇幅有限,在教材中主要針對(duì)“干式被覆方法”進(jìn)行了介紹,雖然“濕式被覆方法”也是金屬表面改性處理方法中應(yīng)用得比較多的一大類方法,但在教材中只是提及,沒有進(jìn)行闡述。而恰好本院“材料化學(xué)”專業(yè)第6學(xué)期的“材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課”中有三個(gè)實(shí)驗(yàn)主要?jiǎng)t針對(duì)金屬表面的濕式被覆改性方法進(jìn)行體驗(yàn)。因此考慮到對(duì)本課程內(nèi)容的擴(kuò)充以及對(duì)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容進(jìn)行先修理論學(xué)習(xí)兩方面的需求,將這部分內(nèi)容添加到教學(xué)設(shè)計(jì)中。
主要教學(xué)方法為老師先給出三個(gè)相關(guān)主題,分別為“鋁的陽極氧化”,“鋼鐵的磷化處理”以及“鋼鐵表面電鍍鋅”。然后將學(xué)生分成小組,5~6人為一組,為營(yíng)造競(jìng)爭(zhēng)的氣氛,每?jī)山M分派同一個(gè)主題,相同主題的小組可以選擇不同側(cè)重點(diǎn),要求同學(xué)們自己搞好分工協(xié)作,通過查閱圖書館資料,電子文獻(xiàn)資料等制作ppt。主要內(nèi)容要求包括該方法的目的、原理、主要體系的特點(diǎn)分析,影響因素(前處理/電流密度/添加劑/后處理等)和影響規(guī)律以及整個(gè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展前景。準(zhǔn)備工作完成后各小組在指定的課堂時(shí)間進(jìn)行講解,講解過程中要求每個(gè)成員都參與,每人講解一個(gè)小部分。在該方法實(shí)施的過程中老師的主要責(zé)任在于首先從講稿的寫作和PPT制作開始把關(guān),在學(xué)生講解過程中進(jìn)行糾錯(cuò)和補(bǔ)充;講解完畢后教師針對(duì)學(xué)生的講解進(jìn)行總結(jié)。這種教學(xué)方式中學(xué)生參與性的提高極大地提升了學(xué)生的積極性,同時(shí)也鍛煉和提高了學(xué)生的自學(xué)能力和表達(dá)能力,對(duì)學(xué)生利用各種資源獲取信息和知識(shí)的能力進(jìn)行了初步培訓(xùn)。
四、實(shí)踐性教學(xué)
實(shí)踐教學(xué)是鞏固理論知識(shí)和加深對(duì)理論認(rèn)識(shí)的有效途徑,是理論聯(lián)系實(shí)際、培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法和提高動(dòng)手能力的重要平臺(tái)。然而在現(xiàn)有教學(xué)體系中,往往是實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)體系完全分開。比如在本課程第11章“材料表面表征技術(shù)”的教學(xué)中,給學(xué)生介紹了顯微鏡和能譜技術(shù)等理論知識(shí)體系后,利用學(xué)?,F(xiàn)有資源,組織學(xué)生參觀了大型表面測(cè)試儀器,掃描探針顯微鏡、透射電子顯微鏡、XRD衍射儀等,通過相關(guān)儀器負(fù)責(zé)老師對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀器的組成介紹以及實(shí)際樣品的測(cè)試演示,促使學(xué)生把理論知識(shí)與實(shí)際操作相結(jié)合,可以更深刻體會(huì)材料表面微觀分析手段在材料研究中的重要意義,并了解主要測(cè)試方法的原理和適用性,為自己在以后的技術(shù)研究工作或者科學(xué)研究工作中正確使用這些儀器打下基礎(chǔ)。
五、結(jié)束語
多元化教學(xué)方法在材料表界面課程中的應(yīng)用,是筆者在教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上,針對(duì)材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的需求進(jìn)行的新嘗試,通過教學(xué)實(shí)踐證明,多元化教學(xué)的教學(xué)效果明顯,大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣明顯增加。這種多元化教學(xué)方式已取得了一定的成效,但仍需完善,尤其在對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面,需要在今后的實(shí)踐教學(xué)中不斷探索和改進(jìn),以取得更好的效果。
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[4]石冬蓮,石高宏.淺談視頻資料在教學(xué)中的應(yīng)用——以國(guó)際金融精品課程建設(shè)為例[J].時(shí)代經(jīng)貿(mào)(中下旬),2009,(3):200-201.
一、強(qiáng)化學(xué)習(xí)意識(shí),提高素質(zhì)能力
下派后備干部下派前大多從事某一部門工作,工作內(nèi)容單純,工作范圍狹窄。但下派擔(dān)任的工作后,工作環(huán)境、工作對(duì)象、工作身份與以前大不相同,作為一名新兵,要想順利完成組織交給的任務(wù),要求下派后備干部必須有甘當(dāng)小學(xué)生的精神,重視學(xué)習(xí),加強(qiáng)學(xué)習(xí)。要提高自身的思想、理論和政策水平,增強(qiáng)全面貫徹黨的路線、方針、政策的自覺性。同時(shí),還要注重向?qū)嵺`學(xué)習(xí),向周圍的同志學(xué)習(xí),尤其要堅(jiān)持向基層群眾學(xué)習(xí),力求吃透所下派單位的工作路數(shù)、力求把握分管戰(zhàn)線的工作特點(diǎn)和規(guī)律,學(xué)習(xí)解決現(xiàn)實(shí)問題,做好工作所必需的方法和藝術(shù),學(xué)習(xí)工作經(jīng)驗(yàn)和綜合協(xié)調(diào)處理各種矛盾的才能,并悉心領(lǐng)會(huì)和運(yùn)用,使自身素質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)得到盡快提高,進(jìn)而提高工作能力和水平。
二、強(qiáng)化配合意識(shí),擺正自身位置
組織部門選調(diào)優(yōu)秀后備干部到基層鍛煉,這是加強(qiáng)干部隊(duì)伍建設(shè)的一項(xiàng)積極舉措,基層對(duì)下派人員也都高度重視,做了很好的工作安排。越是這樣,下派人員自身越要找準(zhǔn)位置,處理好與領(lǐng)導(dǎo)、與同事、與工作的關(guān)系,越要擺正位置,贏得領(lǐng)導(dǎo)和基層的理解支持,不可以自己畫地為牢,自我圈定交往范圍,結(jié)交一部分人,排斥一部分人,而要珍惜共事之緣份,不獨(dú)斷專行,不攬權(quán)越權(quán),不爭(zhēng)功諉過,不計(jì)較挑剔,以真心、真情影響他們。一方面要謙虛謹(jǐn)慎。無論是對(duì)待班子成員,對(duì)待老領(lǐng)導(dǎo)、老同志,對(duì)待一般干部,乃至普通群眾,都要始終擺正自己的位置,不急不躁,不擺架子,不指手畫腳,以平和謙虛的心態(tài)對(duì)待每一個(gè)人,尤其對(duì)班子成員,要互相支持不爭(zhēng)權(quán),互相尊重不刁難,互相配合不拆臺(tái),不搞親親疏疏,坦誠(chéng)相見,建立起互相信任同志關(guān)系。另一方面要協(xié)調(diào)溝通。為防止工作上出現(xiàn)疏漏,要堅(jiān)持向主要領(lǐng)導(dǎo)勤匯報(bào)、勤請(qǐng)示,與班子成員勤打招呼,多通氣,與基層勤溝通、多交流,妥善處理工作中內(nèi)與外、上與下、大與小、急與緩的關(guān)系,做到“鞍前不越位”,“馬后不掉隊(duì)”,把綜合協(xié)調(diào)落實(shí)到每個(gè)環(huán)節(jié),避免工作中相互碰車、打亂仗的現(xiàn)象。
三、強(qiáng)化實(shí)干意識(shí),做好本職工作
下派人員都希望到新單位后有所作為,能夠干出一番成績(jī),留下一些業(yè)績(jī),以實(shí)績(jī)回報(bào)組織的信任和群眾的厚望。這就要求下派干部認(rèn)真踐行“三個(gè)代表”重要思想,以最佳的精神狀態(tài)全身心地投入到工作中來,堅(jiān)持求真務(wù)實(shí)的工作作風(fēng),以咬定青山不放松的韌勁,善始善終地完成自己的工作任務(wù)和既定目標(biāo),對(duì)自己分管和協(xié)助的各項(xiàng)工作,心有所想,言有所指,行有所果,想一件就辦一件,辦一件就成一件,以實(shí)干贏得干部群眾的肯定和認(rèn)可。工作中要敢于碰硬,作為下派后備干部,必須要有不計(jì)個(gè)人得失,不計(jì)名利,不怕吃虧的胸懷和氣魄,責(zé)無旁貸地敢于接觸矛盾,敢于碰硬,敢于解決問題。尤其對(duì)一些棘手的矛盾和問題,在掌握具體情況后,由誰來解決,怎么解決,該拍板時(shí)就拍板,工作一定要干脆利索,不能拖泥帶水。堅(jiān)持調(diào)查研究,弄清實(shí)際情況,是做好一切工作的基礎(chǔ)。下派后備干部要想盡快熟悉下派單位的實(shí)際情況,有效開展工作,必須把抓好調(diào)研作為一個(gè)基本功來對(duì)待。只要時(shí)間允許,就要多深入基層,多走家串巷工廠,廣詢民意,廣納群信,廣求善策,抓緊熟悉情況,熟悉工作,較早實(shí)現(xiàn)角色意識(shí)的轉(zhuǎn)變,盡可能把問題研究透一點(diǎn),把建議提得準(zhǔn)一點(diǎn),把工作做得細(xì)一點(diǎn),當(dāng)好參謀助手,出好點(diǎn)子,為班子決策提供高層次、高深度的東西。