包装工程专业的高分子物理教学改革

包装工程专业的高分子物理教学改革

摘要:针对高分子物理课程,紧扣轻工与食品专业与高分子物理课程之间紧密联系的部分,采用引入协同式教学、“线上-线下-实验”学习形式、案例式实验教学、参与式教学、启发式教学和探究式教学等教学手段,进行教学改革,让学生更好地学习高分子物理,掌握高分子物理的相关知识。以期培养出适应社会经济、科学技术发展需要,具有较高素质和综合知识的科学技术人才。

关键词:高分子物理;教学改革;协同式;案例式

教学改革需要符合学校以协同创新为引领的要求,能培养出面向工程、应用、社会、全程互动的,德、智、体、美、劳全面发展的,在包装设计方面充分掌握包装结构及容器造型设计、包装装潢设计的印刷、材料、机械和工艺等包装工程知识,适应科技技术发展、社会经济发展需要,高素质且具有丰富综合知识的高级工程科学技术人才。在学生的就业方向和应用领域方面,通过平时的教学过程夯实专业理论知识和提高实践能力,让毕业生更快地适应工作,增大择业竞争力,减少就业压力,实现包装工程专业的培养目标。高分子材料在日常生活中随处可见,如橡胶、棉、塑料、麻、纤维、玻璃、胶黏剂和高分子涂料等,以常见的材料——塑料为例,这个分类下的应用琳琅满目,最常用的矿泉水瓶就是由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成,快递中的泡沫塑料和外包装盒也是由PS(聚苯乙烯)加工而成,PE(聚乙烯)可以制成脸盆、保鲜膜甚至应用于医疗范围,就连水杯也是由聚碳酸酯(PC)制成,可以在100℃的高温下保持稳定,如今生活已经离不开这些材料[1]。学习高分子物理不仅能了解到这些基本的高分子材料,还能进一步了解高分子材料的分子运动,即玻璃态、高弹态、粘流态之间的转化。高分子物理与四大化学联系紧密,学好高分子物理,对四大化学的学习也有很大帮助。教学方法包括教师的教学方法和学生的学习方法,是教师和学生在教学过程中实现教学目的和任务要求的教学活动中行为方式的总称,是2种方法的统一。为实现教学方法的针对性和可行性,需要以学习方法为基础,才能达到预期目的。随着教学方式的不断变革,上课模式发生了创新性的变化,由传统传授式变成了以学生为主体的学习方式。高分子物理课程作为包装工程专业的必修课程,有必要在教学方法中进行创新,相互结合,提高教学质量,综合去运用协同式教学、“线上-线下-实验”学习形式、案例式实验教学、合作活动、主题汇报等教学方法。同时,让学生参与包装工程项目的探索性讨论,可以使学生的学习热情被激发,培养创造性的思维和独立思考能力。龚春丽等[2]提出削支强干实例教学、突出课程主线、激发学习兴趣的教改手段;常冠军和晁敏等[3—4]提出了把握教学主线的教改手段;梁红波等[5]提出了知识点模块化培育创新意识等教改方法。文中借鉴已有的教学改革手段,通过教学改革的手段,着重高分子物理课程与轻工、食品专业之间的紧密联系,将理论实践相结合,活跃课堂气氛,提高学生学习兴趣,以期取得成效。

1教学改革手段

1.1引入协同式教学

协同式教学即让老师和学生共同合作,协同地完成高分子物理学科所需掌握的知识内容。在高分子物理化学的课堂教学中,合理运用协同式教学手段,将多来源数据(如图书馆、中文数据库等获取的相关资源和补充素材)与课堂内容和包装工程专业所需的专业技能素养相结合,拓展学生的专业知识面,将理论知识与实践教学相结合,达到最好的授课效果。首先,学生指导自学,在学习内容后,列出一些相关的问题,让学生阅读教科书或参考书中的案例材料,并要求学生撰写案例研究报告;其次,在课堂上进行的讨论,在培养学生分析问题的方面,提供给学生一些案例材料,引导学生分析案例研究并准备讨论,在学生小组完成分析方案后,学生进行讨论和辩论;最后,解释分析,在老师阅读完学生撰写的案例研究报告和分析方案后,对其进行评价,并在课堂上将案例材料和列出的思考问题相结合,向学生解释案例材料中的所涉及到的高分子物理知识,并分析高分子物理知识涉及到的原理。

1.2“线上-线下-实验”学习形式

在进行理论教学的同时,需要对知识进行加深,针对上课所学到知识进行巩固和验证,开展相关实验课程,这种线上线下结合的学习形式不仅能够加深学生记忆,还能让上课学到的知识更加实用。这能让教师利用每种模式的特点。这种混合模式能解决线上教学的局限性,同时增加教学的灵活性,并简化教学的过渡形式。混合教学模式比单纯的线上或线下教学模式更有效,其充分利用了2种教学模式的优势。与面对面学习相比,采用混合学习模式的学生在实践方法方面的知识水平和对课程的总体满意度会更高。这种混合模式可以从传统的面对面教学过渡到以技术为媒介的课堂,使学生有更多的机会继续进行面对面的教学,同时也具有在线教学实践和特点。在设计混合课程时,教师可以发挥更大的灵活性和选择性,能够为更多的学生优化教学。虽然混合模式在促进学生成功方面可能更实用,但并不是所有的教师都对在线技术有相同的熟练程度和支持。从传统的面对面课堂到纯粹的在线课堂的转变可能令人生畏,需要使用新的技能。课堂教学以多媒体教学为主,课外实践教学为辅,为了提高学生的学习兴趣,采用案例教学、小组讨论、探究式探究、参与式互动教学等灵活的教学模式。为了培养学生主动获取专业知识的能力,学生需要通过增加课外实践的训练内容,加强课程专业技能的训练。形成了课内与课外、理论与实践相结合的多层次、综合性的课程教学模式。

1.3案例式实验教学

近年来,案例式教学通过现实生活中真实场景的模拟让学生最大程度置身其中。通过教师在课堂上的讲解和师生之间的讨论,让学生掌握专业技能和相关知识理论。相比单一的理论教学,在理论知识中添加实验的内容,可以使二者相互联系,结合实际操作对理论进行验证,达到更好的学习效果[6]。要充分利用现有的科研设备,开展实验课,让每位学生动手操作,在操作过程进行思考,以产生对高分子物理的热爱。新实验课程旨在实现学生学习目标,激发学生的科研积极性,让学生为以后的实验课上使用的技术和方法做好准备,并将理论与实践相结合,确保学生理解每种技术;培养学生独立分析问题的能力,在图书馆和计算机中查找相关资料,提取资料中的关键信息,培养自主学习的习惯。学生要对自己的学习负责,要让学生知道学习是自己的事情,最终受益的人是自己。随着创新人才培养的促进,综合运用科技和研究正是我们所需要的,案例式实验教学在培养学生的创新能力和实践精神上效果非常显著。以聚合物的力学性能综合实验为案例。其实验目的是探究聚合物材料拉伸强度和断裂伸长率的意义和测试方法,通过应力-应变试验得到的曲线,判断聚合物材料的力学性能;介绍材料各项拉伸性能指标如何通过应力-应变曲线得到;介绍实验方法,取一个待测的实验材料在课堂上进行演示,细致到每步的操作,并且对每步操作都对应详细的讲解,之后让学生进行操作,并撰写实验报告。通过这个实验,让学生根据课程要求自主设计和开展有关聚合物的热性能实验,让学生掌握聚合物热稳定性耐热性能的测定,教师根据实验过程和实验结果进行验证评价。案例式教学的另一层意义是可以通过科研案例,培养学生的科学素养,进行思政教育。以聚乙烯的发现过程为例,德国化学家汉斯ꞏ冯ꞏ佩克曼在开展重氮甲烷的研究时,偶然在实验事故中得到过聚乙烯。后来英国化学家雷金纳德ꞏ奥斯瓦尔德ꞏ吉布森和英裔加拿大籍物理家弗里德里希ꞏ维勒在高温高压下进行乙烯与苯甲醛反应,得到“意外产物”。他们发现的“意外产物”具有优异的柔韧性、耐化学品和溶剂腐蚀,应用前景十分广阔。通过这2个实验事实教育学生,科学研究本身就是在不断地构思设计、实验实施、结果讨论与分析的循环调整中进行的,切不可随意删除一些数据,拼凑实验规律,更不要随意处理实验产品,也许会有惊喜的发现[7]。

1.4参与式教学

使学生成为教育教学生活的主体,这种教学方法叫作参与式教学。以多种教学活动的形式鼓励学生积极参与到课堂中,进行创造性的学习。主要以主题汇报的形式,让本科生课前查阅高分子物理课本,并根据查阅到的内容制作PPT进行汇报演讲,学生需要理解知识,并阐明认知过程,汇报后其他学生可以向汇报演讲的同学提问,再根据问答的内容对PPT进行完善,最后老师对优秀的学生给予肯定和评价。期末的时候要求学生上交规定字数的课程论文,这样能让每位学生对所感兴趣的部分更加了解,拓展了每位同学的知识面,还能锻每位同学的表达能力,提高学生的综合素质。

1.5启发式教学

启发式的教学方法在教学中更加注重学生个人的学习能力、分析问题的能力和解决问题的能力,在教学中设置层层递进、逐步深入的问题让学生去进行思考,环环相扣推导正确答案,在这个过程中将知识点之间联系起来,从而更好地掌握所学内容。启发式教学的重点:要有民主自由的课堂氛围,有利于引导学生积极参与;设计问题应合理,问题应根据学生个人学习基础和心理发展水平,合理设计问题,具有一定挑战性的同时也不能过高超出学生的自身能力;保持课堂热情高涨,在这样的状态下师生间可通过高效的“问”与“答”实现思想的碰撞;教师应该对每章的内容都有深层理解,并且将其反馈给学生。现代课堂更应该重点培养学生自我思考和学习的能力,只有结合以上几点,才能有效培养,深入贯彻启发式教学[8]。

1.6探究式教学

为了能够在教学过程中提高学生自我学习的能力,需要在教学中打破传统模式,以学生为中心,让学生进行自主学习、探究和思考,这样的教学模式叫作探究式教学,具有更高效的学习效果。探究式教学模式目前主要存在以下3种:在探究式教学中,教师提出问题,并且给出解决办法,学生对此进行自主探究;在提出问题后,教师不提供解决方案,学生对问题进行学习和交流探讨,在这个过程中,学生会对相关信息进行提取,并归纳总结,课程中学到的理论知识得到应用和巩固;课堂翻转教学模式,在翻转式教学中,学生与老师角色互换,问题由学生自己提出并解决,让学生作为学习的主体,在教学、学习过程中掌握主动权,有效提高科研创新能力[9]。1.7协同合作能力培养协作课程围绕学习者持续和频繁的互动而设计,大部分交流发生在这里。这些交流可以在公开的班级讨论中进行,对所有学生开放,或者在小组会议上,只有同团队的学生可以参加。在协作环境中,教师的角色类似于引导者,提出问题,让学生参与到自己的对话中,并定期介入,从小组讨论中综合关键思想。合作活动让学习者有更多的机会增加社交存在感和在线社区意识,当与同伴一起工作而不是单独或仅与老师时,焦虑和不确定性会减少,原因是学习者与他们的队友交流时可以共同找到解决复杂问题的方法。除了改善社会情绪氛围,合作活动提供了增强学习的机会。由于影响认知过程的特定机制,学生在参与集体活动时学到的东西更多。这些机制包括小组讨论中冲突或分歧的解决、知识更丰富的同伴提供解释的内化和自我解释效应,因为向他人解释可以澄清自己的理解。同时,在虚拟团队中工作可以让学生反思他人的书面贡献,并鼓励他们在写之前阐述自己的想法。在以技术为中介的环境中,团队协作的成功与否在很大程度上取决于学习群体的有效性。诸如个人缺乏承诺、对活动了解不足等问题可能会减少潜在学习优势。尽管有这些潜在的缺点,但合作活动仍特别重要,要最大限度地避免这些缺点的出现。

2结语

教学方式要在不断的改革创新中才会有所进步,要不断摸索才能找到更适合学生的教学方法。当今社会,教学应该更注重创新和实践能力的培养,让学生更多地去思考,去实践,俗话说得好:“实践出真知。”应让学生在实践中进行思考,思考后进行实践。做任何事情都要求讲究方法,教学的方法也不是固定不变,重要的是选择最适合当下情况的教学方法。传统教学方法会让学生产生厌倦感,用启发引发的方式让学生自己去进行思考,多与学生进行交流,让他们乐在其中,真正地学到相关知识,在今后的实习工作中能够运用结合,并非为了获得学分而学习这门课,而是为今后的发展储备。教学内容的选择和更新拓宽了学生的知识体系,同时还促进了对新知识的认知,拓宽了专业视野。通过协同式教学、"线上-线下"学习形式、案例式实验教学、参与式教学、讨论式教学、启发式教学、探究式教学等教学方法的有机结合和综合应用,充分发挥了学生在学习中的主导地位,激发了学生的学习兴趣,提高了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,提高了学生的素质,培养学生的创新能力与积极向上的精神。通过普通成绩与期末考试考核相结合,学生的学习不再局限于被动式,在学习中转变为主动,学生更注重自主学习,从而从死记硬背的模式中解放出来,在这样的学习模式下,在遇到实际问题时会有更好的分析和解决的能力,并且学生团结合作、语言表达、文献综述、创新创业等能力都能得到提升。

作者:黄丽婕 黄崇杏 赵辉 刘杨 段青山 单位:广西大学 轻工与食品工程学院