改善高分子材料课程教学效果的几点措施

郭明雨

【摘要】本文以高分子材料课程的教学实践为基础，结合高分子材料课程自身的特点，分析了上好绪论的重要性、多媒体教学、互动式教学和高分子材料背后的故事的简述等教学手段，对提高学生学习兴趣、改善教学效果的作用。

【关键词】高分子材料 教学实践 多媒体教学 互动式教学

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）01-0215-02

高分子材料已成为人类社会衣、食、住、行等各个方面所不可或缺的材料，同时也在信息技术、生物技术、国防和国民经济等各个领域得到日益广泛的应用。[1]高分子材料课程是建立在高分子化学和高分子物理两门课程的基础之上，并与其它多门专业课程相交叉的综合性课程。[2]它不仅直接与材料类等专业的学生将来从事的工作密切相关，也担负着为我国高分子学科的蓬勃发展提供兴趣浓厚、基础扎实的人才储备的任务。本文结合笔者近几年高分子材料课程教学中的实践经驗，拟就如何提高《高分子材料》课程的教学质量和改善教学效果，谈几点体会。

一、讲好绪论的重要性-“一见钟情”

心理学家将人们最初接触到的信息所形成的印象对我们以后的行为活动和评价的影响，称之为“第一印象效应”。[3]有的时候第一印象真的会起到决定性的作用，进而对某个人的心理活动产生深远影响。因此，第一堂课绪论部分的内容和讲授方式至关重要，如能给听讲学生留下深刻印象，使其对高分子材料这门课程“一见钟情”，充分激发起学生的兴趣，那以后的讲授将会相对容易一些。

笔者开堂首先向学生提出两个问题：1）什么是高分子材料？2）我们为什么要学高分子材料？由于学过高分子化学和高分子物理这两门课程，学生对第一个问题并不陌生。基本都知道高分子材料主要包含橡胶、塑料、纤维、涂料和粘合剂五大类。针对学生的回答，笔者会进一步告诉学生，随着近代高分子学科的发展，这些传统的高分子材料已经不再传统，而是开始向功能化、智能化和精细化方向发展，[4]并与信息技术、生物技术等尖端技术形结合，共同推动着社会进步。如遇水膨胀橡胶、吸声橡胶、导电塑料、抗菌塑料、磁性塑料、变色纤维、空调纤维、保健纤维、发光涂料、变色涂料和自清洁涂料等。

对于第二个问题，笔者紧接着便从衣、食、住、行到电子信息、生物医药、航空航天、军事等尖端领域，依次结合实例简述高分子材料的实际应用。如缓释药物就是在药物表面包覆一层淀粉等生物相容性高分子材料；如果没有轻质塑料、橡胶，我们的汽车、飞机的耗油量将会增加多少；以及一些高性能纤维、橡胶在火箭、飞机、装甲车、防火服、防弹衣和防弹头盔中的应用。这些实例会使学生突然觉得原来身边常见的高分子材料还有如此神秘的一面，许多的高科技、国防军工也离不开高分子材料。课堂气氛也随之轻松活跃起来，学生学习兴趣陡然提升。

二、材料的结构-性能-应用-高分子材料课程的主线

有了良好的第一印象，还要告诉学生怎么来学习这门课。笔者会告诉学生不同的高分子材料性能千差万别，即使同一种高分子材料利用不同的合成、加工方法，也可以体现出巨大的差异。如普通的聚乙烯大都用做薄膜、板材、管材等，而超高分子量的聚乙烯却可以用来做防弹衣；有的塑料可以回收利用，有的却不能；普通的衣服很容易着火，而芳纶1313则可以用作防火服等等。也就是说高分子材料最终的应用取决于其物理、化学和机械性能，这些性能又取决于材料本身的分子结构与聚集态结构。高分子材料这门课程的内容就是围绕结构-性能-应用这条主线展开的。[5]知道其结构特点，就可推测、比较其大概性能，了解了其性能就大概知道其主要应用领域。每一大类或要求学生掌握的有代表性的具体高分子材料，我们都会先从其结构特点入手，然后来讲其相应性能，最后是其对应应用。反过来，其实也可以由其应用领域来倒推其大概的性能、结构特点。知道了这种环环相扣的关联，学生学习、掌握起来就会简单许多。

三、充分利用网络资源，建立生动形象的多媒体课件

多媒体技术是集多种信息化技术为一体的综合性现代化教学手段，可以达到图文并茂、动静结合、声像俱全、形式多样的教学效果。[6]对于诸多日常生活中常见的高分子材料，通过一些简单的图片学生就会与课程内容对应起来。但对于一些高分子材料的加工方法和特种高分子材料的特殊用途，理解甚至想象起来却有一定的困难。这时，生动形象的精美图片、动画和短影片就可充分发挥其作用，简化、加深学生的理解和记忆。因此，在讲到高分子材料的常用加工成型方法的时候，笔者会通过动画和影片向学生讲解常用的塑料瓶、橡胶鞋、管材、板材和棒材是怎么造出来的；讲到锦纶纤维的时候，会向学生展示1945年12月份，寒冷的早晨，纽约街头成百上千的女士排队购买尼龙袜的照片，其场面绝不亚于现在“果粉”们排队购买苹果平板电脑和手机的场景；讲到可做防火服的芳纶1313的时候，笔者会向学生放映杜邦公司网页上的芳纶1313制作的衣服与棉布衣服的震撼点燃对比影片；讲到芳纶1414的时候，会向学生展示网上下载的不同威力的手枪射击多层芳纶1414布的影片；讲到棉纤维的时候，会向学生放映中国农林卫视网上的彩色棉花的短影片等等。但是，任何事物都具有两面性，多媒体技术使用得当，不仅可以使教学形式变得活泼新颖、直观形象，还可以吸引学生的注意力，明显提高教学效果；但如果使用不当，则适得其反，会让学生产生厌倦，甚至反感。[8]

四、书本知识与实际生活的紧密联系

高分子材料与我们的实际生活联系非常紧密，抓住这个特点，可以让学生充分体会到本课程“学以致用”鲜明特征，激发学生学好本课程的志趣。但目前的高分子材料教材仍更偏重于材料的结构与性能的理论讲解，而对于其实际应用，往往仅用一些简短的文字描述，对学生来说仍较枯燥难记。为此，笔者在讲每一种高分子材料的应用的时候，会配一些生动的图片，加深学生的印象。同时，也会介绍一些书本上没有，但实际生活中随处可见的应用和一些新兴的应用实例。如在讲通用塑料一章的时候，笔者会向学生展示现实生活中的矿泉水瓶、各种塑料瓶、塑料袋上的“身份证”-由带三个箭头的等边三角形、数字代号和英文缩写代码组成的标识。告诉他们这些内容分别代表什么含义，为何会有不同的用途，怎样正确使用，并提醒其平时生活中多留意；讲解到密胺树脂（三聚氰胺甲醛树脂）的时候，会向其展示生活中由该树脂制作的各种仿瓷餐具，告诉他们怎样使用和检验家中的仿瓷餐具是否合格、安全；讲到尼龙的时候，会向他们简单介绍一下当今社会宣称的高科技双眼皮-“高分子双眼皮”，其实只不过是在眼皮上埋了一根尼龙线而已；我们每天带的树脂镜片，大多是聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯为基体的塑料；水族馆的水族箱和常见的鱼缸也是由聚甲基丙烯酸甲酯为基体的塑料做成的；所谓的可吸收手术缝合线（无需拆线）其实就是一些可生物降解的、具有良好生物相容性的高分子材料；[6]肾透析用的半透膜多是由高分子（如聚丙烯腈、聚乙烯醇等）中空纤维制成的等等。同时，在讲解这些应用的时候，笔者也会诱导学生由该材料的应用来推测其应具备的性能，再将这些性能与其结构特点对应起来。这样既可让学生感受到高分子材料与实际生活的密切关联性，又进一步巩固了课本上的有关结构与性能的理论知识。

五、学生参与的互动式教学

一门课程要取得好的教学效果，只有老师的精彩讲解还不够，还难免有一些学生走神、甚至打瞌睡。因此，还要想办法让学生参与进来，时不时的将其由被动的听讲者、接受者变为问题的解答者、讲解者和提问者。

为此，在讲较枯燥的理论知识的时候，笔者更多采用提问式教学法，以提高学生的警惕性，使其充分集中注意力。但教师运用这种方法的时候，也要注意提问的随机性，并以鼓励、诱导为主，避免挫伤学生的自尊心和积极性。此外，作为平时作业之一，笔者要求每位学生期末时，提交一篇小论文。让学生自选教材内或教材中没有讲到一种高分子材料，从其结构-性能的角度出发，来讲述其应用，尤其是教材上没有的尖端技术或新的应用领域，或者根据材料的性能，发挥自己的想象力，为其量身定做一些将来可能的应用。还有，笔者会留出几节课的时间，让学生自由结合，分成几个小组，分别就功能高分子材料的几个小主题，自己搜集材料，制作PPT，向其他同学讲解、答疑。给学生向其他同学展示自己的机会，体会备课、查资料、组织材料的过程及上讲台讲课的感觉。学生讲完后，笔者会根据学生的讲解和问答，进行补充完善，或者对其PPT制作、内容编排、肢体语言、表情、语调等给予适当指导。通过这些互动式教学手段，让学生主动参与进来，常常会增加学生的“主人翁”意识，了解一些讲课、作报告的简单技巧，学习兴趣和积极性大大提高。

六、高分子材料发明使用背后的故事

我们现实生活中的每一种高分子材料，都经历过实验室的发现、设计与合成优化到工业化生产，最终深入到人们日常生活的过程。很多高分子材料的这一过程往往伴随着多或少的曲折甚至离奇的小故事。如貝克兰（Baekeland，Leo Hendrik）因发明酚醛树脂被称为“塑料之父”，且赚取巨大的经济利益，位居科学和商界两类名人堂。而这一切只是因为他比其英国同行詹姆斯·斯温伯恩爵士早一天递交专利申请。告诉学生一项科学研究的知识产权的及时性和重要性。讲到尼龙的时候，笔者不仅会讲其发明人卡罗瑟斯（Wallace Hume Carothers）对逐步聚合理论及整个塑料工业的巨大贡献，也会讲到他根据自己的研究经验得出的聚酯不适合做纤维的结论，而放弃了对聚酯的研究，从而错过如今聚酯纤维这一对日常生活影响至深的研究领域的憾事。还会讲到其本人对基础研究的热情、执着，及其偏执的人格最终导致的服氰化钾自杀而英年早逝的悲剧。告诫学生，科研需要严谨认真和适当的执着和激情，但生活、生命同样需要珍惜。聚四氟乙烯的发明及应用可以说充满了传奇色彩。其发明人杜邦公司的普朗克特（Roy J. Plunkett）在1938年4月6日将四氟乙烯收集、储存于钢瓶中，准备用于氟利昂的代用品的研究。可是当第二天打开钢瓶减压阀后，却没有气体溢出，将钢瓶称量后发现总质量也没有减少。锯开钢瓶后，发现了大量的白色粉末，这是聚四氟乙烯。普朗克特也因这一发明而享誉高分子科学史册，这也启发学生不要轻易放弃、忽视实验中的一些可疑、反常现象，这里边可能蕴含着伟大的发明。而聚四氟乙烯最初是在1942年被美国军方秘密用于原子弹的制造，来密封数公里长的、腐蚀性极强的六氟化铀气体（用于提炼U235）管道。到1954年，一个喜欢捕鱼的法国工程师利用其低磨阻性，将其涂在渔网上以防绳子粘连。其妻子看到聚四氟乙烯的光滑耐磨的特点后，则希望他试试涂在锅底，看能否防止煎炒食品时常出现的烧焦粘糊现象，于是风靡世界的“不粘锅”由此诞生。聚乙烯醇纤维早在1924年的时候就已被发现，但一直被其水溶性困扰而没有找到合适的用途，其相关研究也一直没有进展。但就是这一遇水溶解的特点，被美军巧妙地在第二次世界大战中用于制作铺设水雷的降落伞，使水雷落下后伞便溶于海水而不留下痕迹。这些应用实例启发学生，科研成果的转化离不开好奇心的驱使、对生活细致入微的观察、分析，并充分发挥想象力，“缺点”放在合适的位置，就是巨大的“优势”。这些背后的故事，不仅能适当调节课堂气氛，增加趣味性，让学生了解一些本学科相关的历史知识，还往往能给那些将来从事科学研究的学生提供一些榜样的激励和启迪，甚至学习、生活的启示。

最后，以上各种教学手段各有利弊，教师在实际的教学过程中，还应根据实际授课内容、学生的状态，不同的时间点、章节、知识点及客观条件，通过上述几种教学手段的有效融合，最大限度地取得良好的教学效果。

参考文献：

[1]董建华.从高分子化学与衣食住行到高科技发展[J].化学通报，2011，74（8）：675-682.

[2]陈宝书，栾道成，刘云强，丁士华.高分子材料课程改革探索与实[J].高等教育研究，2013，30（4）：40-41.

[3]张瑞平.教育管理中的“第一印象”[J].人民教育，2009，（23）：30-31.

[4]黄丽.高分子材料（第二版）[M].北京：化学工业出版社，2010，1-2.

[5]高长有，叶辰，马列，毛峥伟，仝维錾.高分子材料课程的讨论与互动式教学[J].高分子通报，2013，（6）：84-89.

[6]陈陆，王川庆，常洪涛，刘红英，皇甫和平.对多媒体教学方法的认识与实践[J].郑州牧业工程高等专科学校学报，2006，26（3）：66-67.

[7]何理平，吴端生，陈新，曹红峰.可吸收手术缝合线的研究进展[J].广东畜牧兽医科技，2010，35（2）：44-47

[8]徐世爱.改善分子物理教学效果的几点措施[J].化工高等教育，2013，（2）：80-83.