学科教育论文-高分子化学实验教学改革的探索.doc

学科教育论文-高分子化学实验教学改革的探索【摘要】高分子化学实验是高分子化学课程教学的重要环节和实践基础。本文主要阐述了作者结合本校实际情况,通过改进基础性实验并开设探索性实验,结合课题组科研方向开设研究性实验,以及结合地方能源特色开设应用性实验,对高分子化学实验教学进行了初步的改革和探索,取得了良好的教学效果。【关键词】高分子化学实验教学改革探索高分子化学是高分子材料与工程专业、应用化学专业理论教学课程的重要部分,是一门实践性很强的自然科学,与之相配套的高分子化学实验是这门学科的实践基础。高校实验教学的主要目标是培养学生的应用能力和创新能力。因此,高分子化学的实验教学环节不仅对建立和巩固高分子化学基本概念和基本理论,获取高分子化学知识具有重要作用,而且有利于培养学生的观察分析能力、研究动手能力、综合设计能力、创新意识和创新能力。由于目前教育模式和办学条件的限制,所开设的实验一般都是一些经典的验证性实验,教学内容步骤标准化、模式化,学生只能被动地接受,照方抓药,无须动脑思考、分析。这种方式固然能培养学生基本的实验技能和熟悉实验仪器的操作,但是这种灌输性的知识只能是死知识,难以培养学生分析问题、解决问题的能力,更谈不上对学生科学精神、科学方法的培养,造成了学生创新能力的普遍不足,同时也不利于提高学生的学习兴趣。结果使本科生教育中实验课比较“弱化”,我们把更多的时间用在帮助学生获取知识,识记知识。学生到大四做毕业论文的时候,问题也就暴露出来:实验操作不规范,操作技能比较差,实验意识也没有体现出来。针对这一问题,华东理工大学韩哲文教授、中国石油大学张晓云、武汉工程大学曾小平、四川大学江波等人对于高分子化学实验根据本校实际情况提出改“验证性”实验为“探索性”实验,并开发应用性实验。1-4钱浩等人提出实验教学增加网络化环节,使学生主动参与到教学的各个环节,以培养学生的科学思维习惯和动手能力。5祖立武等人提出了设计性实验,以启发学生的思维和创新意识,充分调动和发挥学生的主观能动性。6此外,高分子化学实验也已向微型化方向发展。7-9作者结合本校实际情况,结合本课题组科研方向,结合地方能源优势,对本校应用化学专业的高分子化学实验进行了初步的改革、探索、创新与实践。创建新的实验教学模式,革新实验内容并进行教学实践,取得了较好的教学效果,不仅提高了学生的动手能力与创新能力,更增强了学生对本学科的学习和科研探索的兴趣。1改进验证性实验,增设探索性、设计性实验验证性实验,能够帮助学生进一步掌握实验程序、有关仪器设备的熟练使用和相关实验内容及结果。但是,传统的验证性实验都是学生在实验教材、实验教师的指导下,提供详细的实验配方、工艺参数的前提下,在有限的时间内使用规定的仪器设备完成实验任务。因此,学生观察同样的实验现象、得到同样的实验结果,多年来学生写出来的实验报告基本上是千篇一律。一部分学生糊里糊涂只动手不动脑地完成实验,实验的现象和结果没有给他们留下太深的印象。此外,由于高分子实验时间较长,有些学生在等待过程中觉得没有意思,实验兴趣不高。这种实验教学方法,不利于学生创造思维能力的发挥,不利于培养学生分析问题和解决问题的能力,学生的动手能力受到一定的限制,甚至可能使部分学生产生惰性。因此,针对这一现象,我们对传统的验证性实验进行了改进,把高分子实验与艺术相结合,让高分子实验具有美的感觉,使学生觉得做实验是一种乐趣,极大地提高了学生的实验兴趣,充分调动了学生的实验积极性。如在甲基丙烯酸甲酯本体聚合制备有机玻璃的实验中,提前通知学生准备一些松树枝、花瓣或者小昆虫等,在预聚合完成之后将这些标本放入模具,然后灌入预聚合产物,再低温45聚合24小时,然后高温后处理,最后制得嵌有生物标本的精美的有机玻璃。这样使学生对高分子实验产生了浓烈的兴趣,在实验过程中表现出相当高的热情,而且实验结果让他们很有成就感,增加了实验的趣味性和创意性。此外,我们改一些基础性的验证性的实验为探索性、设计性的实验。如在悬浮聚合的实验中,我们选用不同的聚合单体甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯,对同一单体选用不同的分散剂,包括有机分散剂如聚乙烯醇、无极分散剂如无机盐类及复合分散剂,以及改变引发剂用量、改变搅拌速度等,使不同组的学生在不同的聚合条件下进行实验,然后将实验结果进行比较、讨论并进行总结。由于不同的学生做实验条件不同,使得学生在实验过程中能够积极主动且仔细认真地观察实验现象并进行记录,对于实验过程中出现的问题积极思考并乐于向指导老师求教。在进行结果讨论时,学生积极发言,讨论气氛活跃,在交流的过程中不但对实验的基本理论、基本概念理解更加透彻,同时对实验过程的一些操作技能通过相互间的交流得到了很大的提高。此外,在讨论、总结的过程中,于无形中提高了学生的思维逻辑性、严密性,以及语言组织能力和表达能力,对学生的全面发展具有积极的促进作用。2紧密结合科研,开设研究性实验为了进一步提高高分子化学实验的教学效果,我们在验证性实验、探索性实验的基础上,开设了与作者课题组科研紧密相关的研究性实验。聚合物微球乳液目前作为制备21世纪新型材料光子晶体的前驱材料,其合成备受关注。结合作者的科研项目以及科研经验,开设的实验内容有:(1)乳液聚合制备小粒径单分散聚苯乙烯微球(2)苯乙烯的无皂乳液聚合(3)单分散聚甲基丙烯酸甲酯微乳液的制备(4)单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)微球核壳乳液聚合(5)分散聚合法制备单分散聚丙烯酰胺微球作为与科研相关的研究性实验,我们要求学生提前两周选题,然后查阅文献,设计实验方案、确定自己的实验条件,如选用引发剂、分散剂、搅拌速度等,确定实验步骤,然后写出书面实验方案,交指导老师审核。实验方案以学生为主,支持学生采用不同方法进行实验,鼓励设计方案在符合科学的前提下具有鲜明的个性和创新之处。研究性实验以学生为主体,能够充分调动学生的学习积极性,发挥学生的主观能动性。而且,使学生能够把自己所学的理论知识、书面知识和科学研究紧密的相结合,提高了学生对于科学研究的进一步认识,同时激发和促进了学生的科研兴趣。在研究性实验教学过程中,学生通过自主地参与科学研究的各个环节,掌握了实施科学研究应具备的科学方法,从而形成从事科学研究的能力。研究性教学模式不仅注重实验技能和观察能力的培养,更强调研究能力和科学态度的培养。总之,把高分子化学实验和科研紧密结合,运用科研成果推动和促进教学,不仅拓宽了科研领域,而且加大了教学的深度,提高了教学水平。3紧密联系实际,开设应用性实验高分子材料在日益迅速发展的现代社会中,在工业、农业、军事、航天、医药及人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用。因此,在高分子化学实验的教学中,为了提高学生的实验积极性,培养创新精神,我们开发了一些紧密联系生活实际的应用性实验,可使学生亲身感受到高分子化学实验的实用价值,能强烈激发学生的创造动机。例如,我们在设计高聚物的官能团侧基反应实验时,选取了聚乙烯醇的缩醛化制备107胶水这一实验。此实验操作比较简单,但是应用性很强。学生在实验中表现出浓烈的兴趣,对于自己的实验结果和别的同学进行比较,相互之间探讨实验的工艺过程和应该注意的事项,收到了良好的效果。此外,由于我校地处石油资源丰富地区,油田化学试剂如驱油剂、堵水调剖剂等用量很大,因此我们在实验教学过程中,紧密结合地方能源,开设了丙烯酰胺-丙烯酸-丙烯腈三元共聚合成油田堵水调剖剂(吸水膨胀物)的实验。按照不同的工艺配方,让不同组的学生尝试制备分别适用于淡水和盐水体系的堵水调剖剂,并让他们进行吸水倍数的测试并进行比较,然后结合工业生产的实际,找出最佳配方。这些与生活实际和工业生产紧密相联的实验的开设,不但提高了学生实验积极性,而且使学生能够理论联系实际,更能深刻的理解理论知识,同时使学生觉得自己学有所用,更加坚定了学生刻苦学习、奋发向上的信心!总之,我们根据本校实际情况,结合自身有利条件,对高分子化学实验从开设