工程认证理念下的《高分子物理》课程教学改革与实践.pdf
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1、226 教育智库工程认证理念下的高分子物理课程教学改革与实践高分子物理是材料科学与工程专业的专业基础课,是揭示高分子材料结构与性能之间内在联系基本规律的科学,与高分子材料的合成、加工、改性、应用等都有非常密切的内在联系1。此门课程对夯实学生专业基础和提高学生解决工程问题的能力具有十分重要的意义,但却存在内容多、概念多、头绪多、关系多、数学推导多等特点,很多知识较抽象,学习难度较大。并且现在大学生多喜欢玩手机等电子产品,从书本和课堂上获得知识的热情不高,急需调动学生学习的积极性。因此,如何改变教学方式,提高教学效果,对每一位高分子物理教学人员来说,都是至关重要的。此外,随着中国加入国际工程教育专
2、业认证体系华盛顿协议,“学生中心、产出导向、持续改进”的工程教育理念逐渐影响到高等学校工科专业的建设,并促进课程质量改革和发展2。2020年笔者所在的天津工业大学纪艳红赵莉芝王文一赵义平张雯(天津工业大学材料科学与工程学院天津300387)摘要:高分子物理一向被认为是一门抽象的、老师难教、学生难学的重要基础课。笔者及所在的高分子物理教学团队以“学生中心、产出导向、持续改进”的工程教育理念为指导,从紧紧围绕结构-分子运动-性能关系的主线、结合生活中的应用实例、运用混合式教学方式、启发学生对知识点进行纵向梳理与总结四个方面开展了教学改革与实践,使学生获得高分子物理基础知识的同时,帮助学生建立科学思
3、维,培养学生分析问题和解决问题的能力,为从事工程实践奠定基础。关键词:高分子物理;工程教育专业认证;结构-分子运动-性能主线;应用实例;混合式教学;纵向归纳总结基金项目:教育部第二批新工科研究与实践项目(E-CL20201909);天津市普通高等学校本科教学质量与教学改革研究计划项目(A201005802);天津市教育科学规划重点课题(BIE210029);中国学位与研究生教育学会学位与研究生教育研究重点课题(2020ZDB129);2021年天津市教育科学规划课题(HIE210388);2021年“纺织之光”中国纺织工业联合会高等教育教学改革研究项目(2021BKJGLX630)。材料科学与
4、工程学院积极开展了材料科学与工程专业认证申请工作,并得到了受理、进入自评阶段,因而对高分子物理课程的教学也提出了更高的要求。依据材料科学与工程专业毕业生培养目标,笔者及所在的高分子物理教学团队修订了高分子物理课程的教学大纲,使之更符合材料科学与工程专业工程认证的要求,课程目标与相关毕业要求指标点的对应关系如表1所示。在此基础上,我们以工程教育理念为指导,从紧紧围绕结构-分子运动-性能关系这一主线、结合生活中的应用实例、运用混合式教学方式、启发学生对知识点进行纵向梳理与总结等四个方面,开展了提高高分子物理课程教学效果的探索与实践,使学生获得高分子物理基础知识的同时,帮助学生建立科学思维,培养学生
5、分析问题和解决问题的能力,为今后从事工程实践奠定基础。227教育智库基于工程认证理念开展的教学改革结构-分子运动-性能关系的主线。高分子物理课程前1-4章主要涉及高分子的结构,后面6-10章主要涉及高分子的性能,而结构与性能之间的联系正是通过第5章高分子的运动联系起来的3。在课程讲授过程中,我们注重紧紧围绕高分子的结构-分子运动-性能这条主线,将众多零散的知识点联系起来,形成“知识树”,增加知识点之间的逻辑性和条理性。使学生能够对知识点融会贯通,深刻理解结构是决定分子运动的内在条件,性能是分子运动的宏观表现,微观结构特征要在材料的宏观性质上表现出来,则必须通过材料内部分子的运动来实现。通过对高
6、分子结构-分子运动-性能关系的学习,引导学生养成勤于思考的良好学习习惯,培养学生的逻辑思维能力和分析问题解决问题能力。结合生活中的应用实例。高分子物理中涉及很多抽象的内容,因此在讲解过程中,如果能将抽象的知识与生活中的实例相结合,使抽象的内容变得形象、具体,无疑将加强学生对内容的认识与理解。比如讲取向对高分子性能的影响时,可结合聚丙烯(PP)捆扎绳纵向强度很高、横向却很容易撕开,薄膜为什么各个方向强度都很好,矿泉水瓶是如何制备的等生活实例来讲解;讲高分子的溶胀现象时,可结合膨胀玩具“小恐龙的破壳与长大”、一次性烟灰缸等实例来进行讲解;讲影响玻璃化转变温度的因素时,可结合如何去除粘在衣服上的口香
7、糖、高速行驶的汽车为什么容易爆胎等实例进行讲解。将生活中的应用实例引入课堂,与高分子物理知识相联系,不仅加深学生对高分子物理知识的理解,还激发了学生的学习热情,更引导他们善于在生活中发现问题、思考问题、解决问题,为从事工程实践奠定基础4。运用混合式教学方式。传统的授课方式下,主要以老师的课堂讲授为主,学生在课前和课后学习的热情并不高。并且在课堂上,一个老师要往往对应两个班、甚至更多班的学生,很难快速摸清每一位学生对知识的掌握情况。同时,在如今发达的网络信息时代,学生对手机、平板等电子产品的渴望又比较强。因此,我们在教学中运用雨课堂平台开展了线上线下混合式教学。课前,将一些视频、动画、课件等预习
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