基于工程教育認(rèn)證理念的《高分子材料研究方法》教學(xué)方法探索

吳 丹 賀國文 肖谷清 劉賽文

（湖南城市學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院 湖南·益陽 413000）

近年來，各大高校高度重視工程教育專業(yè)認(rèn)證工作，并圍繞“以成果為導(dǎo)向”、“以學(xué)生為中心”和“持續(xù)改進(jìn)”三大先進(jìn)教育教學(xué)理念積極推進(jìn)相關(guān)工作的實(shí)施和開展以提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。《高分子材料研究方法》主要介紹高分子材料結(jié)構(gòu)和性能的現(xiàn)代分析方法、原理及這些研究方法在高分子材料研發(fā)和實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，是材料類專業(yè)學(xué)生非常重要的一門專業(yè)核心課程。該課程不僅要求學(xué)生掌握各種現(xiàn)代分析技術(shù)的原理和相關(guān)譜圖的分析方法，更要求學(xué)生能夠靈活運(yùn)用這些材料分析技術(shù)去輔助解決材料研發(fā)及實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中的問題。從以往的教學(xué)、課程考核以及學(xué)生的反饋來看，大部分學(xué)生能夠基本掌握各種分析技術(shù)的原理并進(jìn)行簡單的譜圖分析，然而當(dāng)面對(duì)實(shí)際生產(chǎn)問題以及綜合性問題時(shí)學(xué)生往往不知所措，可見其對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解不夠透徹，思維能力、知識(shí)的遷移能力以及綜合問題分析能力較為薄弱。這主要源于兩個(gè)方面的原因：首先，該課程涉及的知識(shí)廣泛、概念多且抽象、實(shí)踐性強(qiáng)，要求學(xué)生具備廣泛的知識(shí)面和扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，而我校學(xué)生基礎(chǔ)較為薄弱，學(xué)習(xí)缺乏系統(tǒng)性，學(xué)生感到學(xué)習(xí)難度大、興趣不足。其次，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力差，學(xué)習(xí)目的性不強(qiáng)，習(xí)慣性地被動(dòng)接受學(xué)習(xí)，無法很好地將所學(xué)新知識(shí)與已學(xué)知識(shí)建立聯(lián)系并內(nèi)化新知識(shí)，導(dǎo)致知識(shí)體系凌亂不系統(tǒng)。為此，本文針對(duì)學(xué)生在《高分子材料研究方法》課程學(xué)習(xí)過程中存在的問題，結(jié)合該課程的特點(diǎn)，基于工程教育認(rèn)證理念，對(duì)該課程的教學(xué)方法進(jìn)行了探索。

1 合理組織教學(xué)內(nèi)容，增加教學(xué)邏輯性

對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)和加工是促進(jìn)學(xué)生將已有知識(shí)與將要學(xué)習(xí)的知識(shí)有效關(guān)聯(lián)，內(nèi)化新知識(shí)，從而進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。教學(xué)邏輯性要符合學(xué)生知識(shí)的認(rèn)知規(guī)律和形成規(guī)律。《高分子材料研究方法》課程內(nèi)容涵蓋材料組成與結(jié)構(gòu)表征、分子量及其分布測(cè)定、形態(tài)形貌表征、熱分析及性能表征等多種研究方法，而不同研究方法之間又存在一定的聯(lián)系和共性。首先，可根據(jù)不同研究方法的作用機(jī)理和實(shí)際應(yīng)用的相似性，遵循循序漸進(jìn)的原則，將教學(xué)內(nèi)容連貫起來。如紅外光譜、紫外光譜、拉曼光譜、核磁共振譜及X射線光電子能譜等波譜技術(shù)都是基于光與物質(zhì)的相互作用來進(jìn)行組成與結(jié)構(gòu)分析。可先從學(xué)生最熟悉的紫外光譜、紅外光譜開始學(xué)習(xí)，繼而介紹與紅外光譜應(yīng)用互補(bǔ)的拉曼光譜，最后再系統(tǒng)地學(xué)習(xí)較為復(fù)雜的核磁共振譜和X射線電子能譜。這樣由易到難，由淺入深入的學(xué)習(xí)可增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)信心，降低學(xué)習(xí)焦慮感。其次，在教學(xué)過程中要注意新舊知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)和有效銜接，找到學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)以提高學(xué)習(xí)效果。學(xué)生在前期的專業(yè)基礎(chǔ)課中已接觸過紅外光譜譜圖，但對(duì)紅外光譜的原理及譜圖的規(guī)律并不清楚。可由一張學(xué)生熟悉的紅外光譜圖作為引入，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)其原理及譜圖的規(guī)律進(jìn)行思考，進(jìn)而用雙原子的振動(dòng)模型來揭露紅外光譜的本質(zhì)及振動(dòng)頻率大小的計(jì)算及規(guī)律。

2 將思維導(dǎo)圖應(yīng)用到教學(xué)中，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

思維導(dǎo)圖是利用文字、符號(hào)等形象直觀的載體把抽象、復(fù)雜的概念和知識(shí)點(diǎn)按照一定的層次結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系繪制成一幅脈絡(luò)清晰的圖像。《高分子材料研究方法》中的不同研究方法都是圍繞“原理—譜圖解析—應(yīng)用”這一主線展開的。可在課前要求學(xué)生按照“原理—譜圖解析—應(yīng)用”這一主線繪制思維導(dǎo)圖，并輔以少量練習(xí)題鞏固基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)。然后，根據(jù)學(xué)生的作業(yè)情況以及思維導(dǎo)圖的繪制情況分析學(xué)生的已有知識(shí)、對(duì)新知識(shí)的掌握情況及學(xué)習(xí)的困難點(diǎn)，并據(jù)此設(shè)計(jì)合理的教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行教學(xué)。課后，學(xué)生再根據(jù)課堂的學(xué)習(xí)情況對(duì)思維導(dǎo)圖進(jìn)一步完善和優(yōu)化。繪制思維導(dǎo)圖的過程是學(xué)生主動(dòng)建立新舊知識(shí)聯(lián)系的過程，可將抽象知識(shí)具體化，零碎知識(shí)系統(tǒng)化，復(fù)雜問題簡單化，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率、自主學(xué)習(xí)能力和思維能力。

3 采用多元化教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)

教學(xué)過程是教與學(xué)有機(jī)統(tǒng)一的過程，教師應(yīng)始終圍繞“以學(xué)生為中心”和“以成果為導(dǎo)向”的理念，啟發(fā)誘導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，把蘊(yùn)藏在學(xué)生身上的巨大學(xué)習(xí)潛能開發(fā)出來，從而不斷提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。在教學(xué)過程中，教師可根據(jù)不同現(xiàn)代分析方法的特征選擇性采用多媒體輔助、啟發(fā)式教學(xué)、案例教學(xué)等方式或多種教學(xué)模式相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)，來引導(dǎo)激發(fā)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)。

3.1 多媒體和互聯(lián)網(wǎng)有機(jī)結(jié)合

現(xiàn)代化多媒體教學(xué)手段集圖像、視頻、聲音和文字為一體，可將課程中大量的儀器原理、儀器結(jié)構(gòu)以及分析測(cè)試結(jié)果形象、直觀地呈現(xiàn)在屏幕上，使原本枯燥乏味、抽象的知識(shí)變得生動(dòng)起來。這樣能夠吸引學(xué)生的注意力，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。如在講凝膠色譜（GPC）時(shí)，用flash動(dòng)畫演示聚合物在流動(dòng)相和固定相中的分配過程，加深學(xué)生對(duì)原理的理解。而對(duì)于 GPC儀器結(jié)構(gòu)則可利用虛擬仿真軟件或動(dòng)圖向?qū)W生展示。此外，在課程教學(xué)中還可以結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)，將材料人微信公眾號(hào)、小木蟲論壇、科學(xué)網(wǎng)、儀器信息網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)資源介紹給學(xué)生，使學(xué)生能夠在課后根據(jù)個(gè)人需要及興趣自主深入地學(xué)習(xí)各種現(xiàn)代材料分析方法，更加清楚地了解儀器結(jié)構(gòu)、測(cè)試樣品制備和圖譜分析，了解最新的測(cè)試方法動(dòng)態(tài)，學(xué)習(xí)他人寶貴實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)知識(shí)綜合運(yùn)用能力。

3.2 啟發(fā)式教學(xué)

在課堂上，教師要適時(shí)創(chuàng)設(shè)情境，多提發(fā)散性問題，啟發(fā)學(xué)生思考。例如在講解激光拉曼這章節(jié)內(nèi)容時(shí)，學(xué)生對(duì)拉曼散射沒有概念，教師可從生活中“晴朗的天空為什么呈藍(lán)色”的散射現(xiàn)象開始引入教學(xué)，可在吸引學(xué)生注意力的同時(shí)激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)拉曼光譜的興趣，進(jìn)而通過散射能級(jí)能譜的分析引導(dǎo)并啟發(fā)學(xué)生對(duì)拉曼原理及特征的深入理解。

3.3 采用案例式教學(xué)

案例式教學(xué)法的應(yīng)用，讓學(xué)生能夠更好地學(xué)以致用，充分提高學(xué)生學(xué)習(xí)的能動(dòng)性，能夠使學(xué)生在學(xué)習(xí)中提升發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力。如熱重分析技術(shù)是一種物理分析手段，其原理比較簡單易懂，而當(dāng)面對(duì)相關(guān)實(shí)際問題時(shí)學(xué)生又感到無從下手，不能準(zhǔn)確分析并判斷材料發(fā)生熱失重的原因及機(jī)理。對(duì)于該章節(jié)的學(xué)習(xí)，可先通過填充尼龍的熱失重曲線分析讓學(xué)生初步了解熱重的原理、譜圖特點(diǎn)及應(yīng)用等知識(shí)。進(jìn)而再通過“不粘鍋涂層成分分析”、“炭黑填充聚乙烯材料中的炭黑含量的分析”、“汽車油箱的成分分析”等案例讓學(xué)生逐步掌握熱重分析技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用及解析方法和技巧。

4 改進(jìn)教學(xué)評(píng)價(jià)體系，凸出學(xué)生主體性

教學(xué)評(píng)價(jià)是持續(xù)改進(jìn)的基礎(chǔ)。一方面，教學(xué)評(píng)價(jià)體系應(yīng)采用多元化評(píng)價(jià)模式，將教師評(píng)價(jià)學(xué)生和學(xué)生評(píng)價(jià)學(xué)生以及學(xué)生的自評(píng)合理地結(jié)合起來，促進(jìn)學(xué)生正確的地認(rèn)識(shí)自我、評(píng)價(jià)自我、提高自我，成為學(xué)習(xí)的主人。另一方面，教學(xué)考核體系應(yīng)由傳統(tǒng)的知識(shí)性考核向能力考核進(jìn)行轉(zhuǎn)變，采取過程性評(píng)價(jià)與總結(jié)性評(píng)價(jià)并進(jìn)的方式，對(duì)學(xué)生課前、課中及課后的各方面學(xué)習(xí)情況及表現(xiàn)進(jìn)行考核。課前主要考核思維導(dǎo)圖繪制情況、預(yù)習(xí)任務(wù)完成情況及搜集信息補(bǔ)充學(xué)習(xí)情況等，要體現(xiàn)努力程度高于正確率。課中主要考核學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、合作互助精神、討論發(fā)言質(zhì)量、創(chuàng)造性等，并要體現(xiàn)重在參與，且質(zhì)量高于數(shù)量。課后主要考察思維導(dǎo)圖完善情況、作業(yè)完成情況、反饋、自評(píng)等。

5 結(jié)語

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，培養(yǎng)學(xué)生思維能力及自主學(xué)習(xí)能力是提高教學(xué)效果和保障教學(xué)輸出質(zhì)量的關(guān)鍵。教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者，要以學(xué)生為中心組織教學(xué)，并遵循學(xué)生的發(fā)展規(guī)律靈活運(yùn)用各種教學(xué)方法和技巧來引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)。此外，教學(xué)也是一個(gè)持續(xù)改進(jìn)的過程，教師在做好教學(xué)評(píng)價(jià)的同時(shí)，更應(yīng)充分利用教學(xué)評(píng)價(jià)及反饋不斷調(diào)整和改進(jìn)教學(xué)策略，以提高教學(xué)效果。