《高分子材料流變學》的課程特點與教學體會

摘要：高分子學科的發展和人才需求的變化使高分子流變學知識在專業教學中的地位變得越來越重要。本文簡單介紹了青島科學大學《高分子材料流變學》課程的發展歷史，歸納了課程內容上特點和教學上應注意教學原則；結合作者的教學實踐，對教學過程中采用的教學方法和手段進行了初步的探討。

關鍵詞：流變學；人才培養；教學；方法

一、《高分子材料流變學》課程發展

高分子材料流變學是一門伴隨著高分子科學和行業發展而逐步建立起來的重要學科，針對高分子材料特殊的流動變形行為及其機理展開研究，起到連接高分子結構性能和高分子工程的橋梁作用。

現在，高分子科學理論研究及工藝、設備的設計優化的發展進步離不開高分子材料流變學知識的輔助，整體發展趨勢要求高分子專業人才必須具備基本的高分子材料流變學知識。

青島科技大學自1986年起開始設立《高分子材料流變學》課程，是國內最早開設該課程的高校之一，迄今已有20多年的教學歷史，同時跟蹤學科的發展，教學團隊亦針對學科的前沿問題開展科研工作，在國際上形成了一定的學術影響力。在長期的教學、科研實踐積累和和對高分子流變學教學理解逐步深化的基礎上，教學團隊按照比較科學完整的體系，編寫出版了《高分子材料流變學》教材，并得到國內院校的認可；另一方面，《高分子材料流變學》教學也凸現了專業特色，使學生質量有所提高。通過引導學生開展理論聯系實際、針對性強的流變理論研究與工程設計實踐，所培養的學生學科專業知識全面，了解學科發展前沿，在以后的科研和工作實踐中展現出較強的解決問題能力。

二、《高分子材料流變學》的特點及教學原則

高分子材料流變學是隨著高分子的合成、加工工程和實際應用的需要，于20世紀50年代逐步發展起來的新學科。一方面，深入其核心需要較多的數學、物理和力學基礎；另一方面，其知識體系與高分子化學、高分子物理、高分子的加工工程等有機聯系。《高分子材料流變學》完整的知識框架至少涵蓋如下三方面的內容：①高分子結構流變學，其從分子運動角度出發，構筑分子結構模型，關聯材料宏觀力學響應行為和微觀的分子運動過程，說明二者的聯系。②高分子工程流變學，其從宏觀唯象的角度出發，進行應力－應變或應變速率分析，研究與高分子材料加工工程有關的理論與技術問題。③流變測量學，運用流變學基本原理設計儀器設備，表征高分子材料的流變行為。

《高分子材料流變學》理論深奧、內容繁雜、學科交叉性強，其比較科學完整的教學體系，一方面要保證流變學理論的完備性，系統介紹復雜應力、應變描述、材料流變本構方程理論等，另一方面要適應高分子材料專業的要求，加強高分子熔體溶液奇異的非線性黏彈性等內容的教學，并解釋說明在高分子加工和流變測量中出現的種種現象與規律。較之其他課程，《高分子材料流變學》對學生的數學物理素養和高分子背景知識有相當的要求，所以教學過程中存在“教師教學難，學生學習難”的兩難通病。在長期的教學實踐中，我們總結出了講授《高分子材料流變學》應貫徹兩個重要的教學原則：①首先要注意照顧學生的專業背景，對復雜的數學、力學公式和簡單明確的基本概念采用不同的處理方法；強調邏輯清晰和語言簡明，避開數學基礎上的難點，詳細詮釋流變學抽象概念和基本物理量確切的物理意義，幫助學生盡快領會高分子流變學要點。②再者，注重流變學知識的實際應用，強調理論與實踐結合。在保持課程應有的理論體系、系統性、嚴謹性的同時側重介紹其在高分子合成的分子設計、高分子工程、高分子材料性能控制等方面的應用實例。

筆者在教學實踐中，結合自己的科研實踐，將自己從事的國家自然科學基金研究課題成果作為實例，介紹高分子流變的發展及其在高分子學科中的應用。實踐證明，教師本身學以致用的實例示范可以引導學生能夠盡快領會流變學知識，在科學與工程實踐中發揮了良好作用。

三、具體教學方法

筆者從事《高分子材料流變學》的教學實踐以來，深刻體會到這是一個不斷加深對課程特點的認識，不斷改進教學方法的過程。不僅要求授課教師對課程內容有深刻理解，同時在知識傳授上亦需要“善巧方便”。下面幾點，是筆者對教學方法的簡單總結。

1.教師引導。在開始教授新的知識要點前，若能提供一個科研或工程應用中的實例引發學生的興趣，則往往可獲得較好的課堂教學效果。在課堂上，要注意鼓勵學生主動學習，形成師生互動的氛圍。若學生在課堂上有所疑問，可以暫停教學，增加學生討論環節。結束時，簡要介紹課程后續內容提要，利于學生自學。

2.理論結合實際。《高分子材料流變》是一門理論性和應用性都很強的交叉學科，其理論知識部分比較晦澀，必須與實際結合才能使學得的知識深化和牢固，也才能引起學生的興趣。教學中會出現學生感覺內容艱深，興趣不大的現象，在理論基礎的學習過程中尤為明顯。而當理論知識與實際背景結合時，學生往往饒有興致。因此將理論知識寓于合適的實際背景中進行講授，效果明顯。當然這也需要教師本人有自己的科研實踐作基礎，能夠跟蹤高分子流變的發展前沿。

3.采用多媒體教學。教師無法強迫學生學習，其角色只是教學過程中的引導者。隨著教學設備的完善，多媒體教學在授課中所占比重逐步增大。在教學實踐中，我們發現多媒體豐富的信息傳遞模式可以有效抓取學生的注意力，激發好奇心；另外，多媒體教學中重點內容突出，有利于學生掌握知識點，還可以加大信息量，減少板書量，在有限的課時內講授更多知識。

4.教師傳授與學生自學相結合。在教學時數有限的條件下，為使學生學到更多知識，除教師摒棄傳統板書，采用多媒體對基礎理論等重要內容進行課堂授課外，可以采用的途徑是發揮學生主觀能動性。在研究生教學中，我們在相關書籍和文獻中摘取一些流變學應用和發展前沿方面的內容供學生自學使用，以作為課堂教學內容的補充。另外，要求學生結合自己的研究課題，從中提煉出高分子材料流變學的科學問題，既加深理解學生對所學知識的理解，又幫助其較好地完成課題研究任務。

5.加強實驗教學的促進作用。流變參數的測定是高分子材料流變學的重要方面，其本身就是流變學理論的實際應用之一，同時測量結果也反映了材料本身的結構特征。在“毛細管流變儀測量熔體流動行為”的相關實驗中，我們訓練學生表征所測樣品的黏性、彈性特征，分析樣品黏彈特性與其分子結構之間的關系。

通過實驗教學，可以讓學生了解如何在實際工作上應用流變學知識，對課堂教學起到良好的補充和促進作用。

四、結束語

通過《高分子材料流變學》教學內容的合理設置，教學方法的改進，為高分子材料行業培養出合格的有用人才，促進高分子材料行業繁榮發展，是教師的職責所在。在高分子材料行業發展迅速，新材料層出不窮，已有材料的加工改性也相當活躍的今天，材料表征、分子剪裁設計、加工工藝控制等方面都需大批高層次的掌握流變學的科研和技術人員。這既是對高分子材料專業的畢業生提出的新要求，也是《高分子材料流變學》學科發展的動力。在青島科技大學的關心和資助下，《高分子材料流變學》課程正在進行教學改革以適應發展要求。因此筆者不避粗陋，將自己的粗淺的教學經驗體會總結如上，同時也希望得到流變學教學工作上的諸位同仁的指導。

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