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《聚合物流變學(xué)》課程中研討式教學(xué)法的運(yùn)用分析論文
《聚合物流變學(xué)》是高等院校材料與高分子相關(guān)專業(yè)廣泛開設(shè)的一門專業(yè)課，主要介紹聚合物材料的流動(dòng)與形變規(guī)律，及其與分子鏈、聚集態(tài)等微觀結(jié)構(gòu)特征之間的聯(lián)系。隨著碳素、無(wú)機(jī)礦物、結(jié)構(gòu)與功能陶瓷等無(wú)機(jī)材料在聚合物基復(fù)合材料中的規(guī)�；瘧�(yīng)用，流變學(xué)的理論與應(yīng)用研究日益拓展，與先導(dǎo)工業(yè)、工程和高新技術(shù)產(chǎn)生了密切的聯(lián)系。因此，掌握流變學(xué)知識(shí)對(duì)拓寬“無(wú)機(jī)非金屬材料工程”、“高分子材料與工程”等專業(yè)學(xué)生的知識(shí)面和就業(yè)領(lǐng)域具有重要意義。本文針對(duì)材料類專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，著重探討改革材料類專業(yè)《聚合物流變學(xué)》課堂教學(xué)方法的新思路。
一、實(shí)施《聚合物流變學(xué)》課程教學(xué)改革的必要性
作為力學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)交叉的邊緣學(xué)科，流變學(xué)既包含流動(dòng)模型、本構(gòu)方程等復(fù)雜的數(shù)學(xué)、物理問(wèn)題，還涉及實(shí)踐性較強(qiáng)的流變測(cè)量學(xué)，并與聚合物加工、改性等工程應(yīng)用緊密結(jié)合。要學(xué)好這門課，學(xué)生必須具備扎實(shí)的理論功底和較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力。近年來(lái)，青島科技大學(xué)[1]、上海交通大學(xué)[2]、廈門大學(xué)[3]、湘潭大學(xué)[4]等國(guó)內(nèi)高校在流變學(xué)的教學(xué)改革與教材建設(shè)方面取得了豐碩的成果。然而，流變學(xué)教學(xué)中仍然普遍存在教材深度過(guò)大、教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際結(jié)合性不強(qiáng)等問(wèn)題。根據(jù)工科專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)，授課時(shí)如果機(jī)械地灌輸數(shù)學(xué)物理方程等理論知識(shí)，會(huì)使課程變得晦澀難懂，勢(shì)必降低學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；另一方面，課堂上如果只注重教學(xué)內(nèi)容的灌輸，缺乏適當(dāng)?shù)膸熒?dòng)，就很難在信息、思想和情感上與學(xué)生全面溝通，由此造成學(xué)生對(duì)上課缺乏興趣，課后很少會(huì)自覺地鞏固復(fù)習(xí)；此外，材料類專業(yè)《聚合物流變學(xué)》的授課學(xué)時(shí)一般不超過(guò)32學(xué)時(shí)，難以面面俱到地闡述流變學(xué)基礎(chǔ)理論，而且如果覆蓋面過(guò)大，重點(diǎn)內(nèi)容就難以突出，對(duì)于學(xué)生基礎(chǔ)理論的掌握和實(shí)踐技能的培養(yǎng)均難達(dá)到預(yù)期效果。
筆者從材料學(xué)科的發(fā)展方向與人才培養(yǎng)要求出發(fā)，改變單純、平淡的教學(xué)關(guān)系，將研討式教學(xué)模式[5~7]引入《聚合物流變學(xué)》的課堂教學(xué)。這種嘗試是把教學(xué)雙方都看作統(tǒng)一教學(xué)活動(dòng)的主體，在一種平等、自由的心理氛圍中探討學(xué)問(wèn)。此時(shí)，學(xué)生作為學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體作用被真正激活。鼓勵(lì)學(xué)生以小組為單位，圍繞專業(yè)領(lǐng)域中的流變學(xué)課題主動(dòng)地檢索信息，開展相關(guān)研究活動(dòng)，在實(shí)踐創(chuàng)新中學(xué)習(xí)理論知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng)新意識(shí)的發(fā)展，提高對(duì)多學(xué)科交叉的復(fù)合型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。
二、《聚合物流變學(xué)》研討式教學(xué)改革的實(shí)踐過(guò)程
1.研討式教學(xué)的方案設(shè)計(jì)。研討式教學(xué)是擴(kuò)充課堂講授的教學(xué)形式。在《聚合物流變學(xué)》課程中開展研討式教學(xué)的關(guān)鍵目標(biāo)之一就是解決基礎(chǔ)理論與應(yīng)用實(shí)際的結(jié)合問(wèn)題。聚合物流變學(xué)中重要的研究工作是通過(guò)抽象的數(shù)學(xué)模型（如本構(gòu)方程）揭示應(yīng)力與應(yīng)變、應(yīng)力與應(yīng)變速率的復(fù)雜關(guān)系。然而，材料類專業(yè)的本科生在數(shù)學(xué)建模、高分子物理等方面普遍基礎(chǔ)薄弱，對(duì)于上述理論問(wèn)題難以準(zhǔn)確理解與領(lǐng)悟。因此，教師在設(shè)計(jì)研討課題的時(shí)候，有意識(shí)地融入了生活實(shí)際和前沿課題中的流變學(xué)問(wèn)題，其中包括塑料、橡膠、樹脂、油漆等工業(yè)材料，瀝青、石油等地質(zhì)材料，肌肉、筋腱、骨骼、血液等生物體，以及紡織纖維、紙漿、化妝品、油料、食品等輕工和生活用品原料。教師從如此廣闊的素材中精心選取學(xué)生熟悉的專題，抽象拆解出基本的流變模型，并且盡可能將問(wèn)題細(xì)化，便于學(xué)生小范圍協(xié)作攻關(guān)。在選題時(shí)著重關(guān)注新舊知識(shí)的連接點(diǎn)，內(nèi)容以所學(xué)內(nèi)容與知識(shí)結(jié)構(gòu)作為基點(diǎn)，使教學(xué)知識(shí)環(huán)環(huán)相扣，節(jié)節(jié)相連，避免出現(xiàn)課程、教學(xué)與學(xué)習(xí)彼此分裂的現(xiàn)象。最后，制定出報(bào)告與討論的程序，并且合理分配課堂精講和研討交流的時(shí)間。
2.研討式教學(xué)的組織實(shí)施。（1）教師課堂精講。教師摒棄“灌輸式”的教學(xué)方式，針對(duì)研討課題所涉及的理論知識(shí)點(diǎn)有的放矢地剖析和講解，通過(guò)視頻、動(dòng)畫、圖像等多媒體手段生動(dòng)地呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)形象化的學(xué)習(xí)情境，調(diào)動(dòng)起學(xué)生的參與意識(shí)，啟發(fā)學(xué)生的思維活動(dòng)。教師在授課過(guò)程中會(huì)特別介紹流變學(xué)發(fā)展的最新成就，擴(kuò)展學(xué)生的專業(yè)視野，并且注重培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)，引導(dǎo)學(xué)生課后自學(xué)與研討的基本方向。（2）學(xué)生課后準(zhǔn)備。學(xué)生可以在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上選擇感興趣的研討課題，每組3~4人組成研究團(tuán)隊(duì)。長(zhǎng)沙理工大學(xué)圖書館擁有完備的數(shù)字資源，學(xué)生在課后可以利用中、英文數(shù)據(jù)庫(kù)查閱文獻(xiàn)資料，了解相關(guān)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀與最新成果，弄清楚所需研究和解決的關(guān)鍵問(wèn)題。隸屬于本專業(yè)的材料實(shí)驗(yàn)中心配備了注塑機(jī)、流延機(jī)、混煉機(jī)、毛細(xì)管流變儀、熔體流動(dòng)速率測(cè)試儀、旋轉(zhuǎn)粘度儀等聚合物加工與流變性能測(cè)試設(shè)備，教師在課堂教學(xué)中已經(jīng)詳細(xì)介紹了這些設(shè)備的工作原理，學(xué)生只需對(duì)照說(shuō)明書即可掌握設(shè)備的操作方法，并自行設(shè)計(jì)、完成相應(yīng)的專題實(shí)驗(yàn)，最終，將文獻(xiàn)信息與實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理成的專題研究報(bào)告。在實(shí)踐探索的過(guò)程中，學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力得到了很好的鍛煉。（3）師生研討交流。教師在每學(xué)期安排1~2次專題研討課，鼓勵(lì)學(xué)生以論文、PPT等形式將研究性學(xué)習(xí)的成果展示出來(lái)，使學(xué)生從知識(shí)“輸入者”變成知識(shí)“輸出者”.在課堂討論環(huán)節(jié)，教師的角色是研討活動(dòng)的組織者，負(fù)責(zé)對(duì)學(xué)生的研究報(bào)告進(jìn)行指導(dǎo)和點(diǎn)評(píng)，還要引導(dǎo)學(xué)生思考一些報(bào)告中容易忽視的重要問(wèn)題，在發(fā)散思維中尋求新的思路。在此基礎(chǔ)上，利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)優(yōu)勢(shì)，將專題研討延伸到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，利用電子郵件、留言板等形式增強(qiáng)師生間的交流互動(dòng)，進(jìn)一步鞏固了課程的學(xué)習(xí)效果。（4）學(xué)生成績(jī)的考核評(píng)定。僅以期末試卷評(píng)定學(xué)生成績(jī)的方式受到考生狀態(tài)、考題設(shè)計(jì)等因素的制約，往往不能準(zhǔn)確反映出學(xué)生掌握知識(shí)的真實(shí)水平。相反，可能使部分學(xué)生養(yǎng)成“平時(shí)上課散漫，考前集中突擊”的不良學(xué)習(xí)習(xí)慣，成績(jī)及格后很少會(huì)反思自己學(xué)習(xí)方面的不足，甚至?xí)a(chǎn)生輕視學(xué)習(xí)和考試的僥幸心理。
為了更好地適應(yīng)研討式教學(xué)改革的目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生由被動(dòng)的“輸入性學(xué)習(xí)”向主動(dòng)的“研究性學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變，任課教師對(duì)《聚合物流變學(xué)》的成績(jī)考核評(píng)定方式也進(jìn)行了相應(yīng)的改革。改革后的考核成績(jī)將由學(xué)生平時(shí)成績(jī)和期終考試成績(jī)兩部分組成，如表1所示，其最突出的特點(diǎn)在于加大平時(shí)成績(jī)占考核總成績(jī)的比重（60%），并將學(xué)生在研討環(huán)節(jié)的表現(xiàn)作為平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定的重要依據(jù)。新的考核方式可以更加客觀地檢查學(xué)生的知識(shí)和能力水平，以及教師的教學(xué)效果，以便學(xué)生與教師分別改進(jìn)自己的學(xué)習(xí)與教學(xué)。
三、《聚合物流變學(xué)》研討式教學(xué)改革的成效
開展《聚合物流變學(xué)》課程教學(xué)改革以來(lái)，學(xué)生上課時(shí)專注度更高，勤于思考，課堂氣氛非�；钴S。學(xué)生的邏輯思維、外文閱讀、實(shí)驗(yàn)操作、語(yǔ)言表達(dá)、答辯技巧等素質(zhì)都有了不同程度的提升，而且掌握了一些大型儀器設(shè)備的測(cè)量原理與操作方法。學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握和運(yùn)用能力明顯提高，本課程考核的及格率已連續(xù)兩年達(dá)到100%,優(yōu)良率接近70%.更為可喜的是，一些研究團(tuán)隊(duì)以研討課題為基礎(chǔ)，申請(qǐng)了省級(jí)或校級(jí)的大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，相關(guān)研究成果已在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。由此可見，研討式教學(xué)法對(duì)于培養(yǎng)材料類專業(yè)學(xué)生的獨(dú)立思考和實(shí)踐創(chuàng)新能力卓有成效。
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