《高分子物理》教学中的互动模式

龚春红　赵晓伟

摘要：阐述一种新颖的《高分子物理》课程教学方法。以课堂回答问题，课后分组调研及师生互换角色等教学模式提高教学效果。该方式既利于将高分子物理的基本知识与实际应用相结合，又利于提高学生的学习积极性和主动性。

关键词：高分子物理；互动教学；学习兴趣

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）53-0188-02

《高分子物理》课程是高分子材料与工程专业及相关专业的核心主干课程，是联系高分子合成化学和成型加工的重要桥梁。它充分揭示聚合物和小分子化合物在结构与性能上的显著差别，研究聚合物结构与性能之间的关系及分子运动的规律，为高聚物设计及其成型加工提供理论基础[1]。随着高等教育改革的推进，精简教学时数已成为必然趋势。近几年来，《高分子物理》经过数次课时调整，学时数减少到45学时左右。《高分子物理》相对来说是一门理论性较强的科目，课程内容的直接讲解很容易让人感到枯燥难懂。如何在有限的时间内，讲好《高分子物理》这样一门“教学内容多、抽象概念多、各种性能之间的关系多、数学推导多和所涉及的基础知识多”的课程[2]，对广大教学工作者提出了严峻的挑战。我们通过几年的高分子物理教学工作，发现通过将高分子物理的基本知识与生活中的具体实例相结合，以课堂回答问题，课后分组主题调研及学生上讲台等互动教学模式，不仅可以提供给学生更多的思考空间，帮助学生理解授课内容，同时也助于唤起学生对课程内容的兴趣并投入时间和注意力。

一、课堂互动

《高分子物理》全课程内容可分为三大部分：高聚物结构（多重结构）、高分子的模式运动及高聚物的性能。三大部分内容之间由一条主线贯穿：结构决定了高分子运动的模式，不同模式高分子运动的表现为多种性能。所以，在学习的过程中，必须抓住高聚物结构与性能关系这一主线，将分子运动作为桥梁，把零散知识融合成一体，才有可能学好《高分子物理》课程。教学过程应该是通过引导学生展开思维以逐渐理解和掌握相应知识的过程。教师的作用在于引导学生的思维和课堂的走向，及时进行归纳总结，而不是简单地讲解知识。在课堂上，尽量多举一些形象的例子，多做一些生动的比喻，将理论与实际相结合。比如在讲解应力集中时，先不来学习概念，而是结合生活提出问题：“大家都喜欢吃零食，但有没有人发现，很多的食品包装袋上都有一个小的豁口或者在边缘处做成锯齿状，这是有意还是无意？如果有意这样做，目的是什么？”同时拿出准备好的包装让学生当堂验证，在得到便于撕开的答案后，可以追问“为什么这样处理后易于撕开？”这样自然就引出应力集中的概念来。一方面通过生活中的例子，调动学生积极思考，活跃课堂气氛，变被动为主动学习，另一方面培养了学生学以致用的思想，加深印象，用所学知识来解释生活中的现象，可谓一举多得。再比如在讲解橡胶的交联对其力学性能的影响时，可以提问大家“为什么口香糖拉伸后形变不可回复，而橡皮筋却可以？”来加深大家对微观的分子链间相对位移与聚合物宏观形变之间关系的形象理解。另外，还根据课程安排，根据一些生活中的相关现象进行如下提问，引起大家的思考兴趣。如“为什么塑料绳捆扎物体时，无论你捆的多紧，过一段时间后，总是会变松？”“透明的塑料瓶，在外力作用下或在溶剂的作用下，会变得不透明，为什么？”“为什么用搅拌棒搅拌小分子溶液时，会开成一个旋涡，而高分子溶液却会沿搅拌棒爬升？”“橡胶与塑料有什么区别？能互相转变吗？”“常用的高分子材料，为什么有的是透明的，有的是不透明的？”“为什么塑料盆子经过夏天的长期暴晒后会变得很脆且易碎？”等等。通过这种交互式讨论，在课堂教学中，确立学生的主体地位，尊重学生的主体意识；创设民主、平等的课堂氛围，让学生充分发表自己对问题的看法，发挥学生的主观能动性，变被动接受为主动探索，使学生的创新意识、创造性思维能力得到不断发展[3]。注重强调高分子物理知识中涵盖的哲学思想，并将其应用到实际生活和学习中，与实际生活现象进行结合。比如粉笔很容易被掰断，而橡皮的断裂却表现为韧性断裂，其根本原因就是由于橡胶的分子量很高所导致的从量变到质量的特性。再比如，在探讨聚合物的分子量大小与其力学性能的关系时，我们从分子间作用力、化学键等本质因素出发，说明聚合物分子量的控制需要兼顾其力学性能和加工性能。进而指出，在工业生产上的要求是，在满足足够的机械强度下尽可能降低分子量，从而节约成本和利于加工。此外，在聚合物的凝聚态结构一章中，我们讲到对于高分子材料而言，分子取向有利于增加材料取向方向的强度，也就是说分子链处于无序状态时，易受外力的破坏。同样对于一个团队，如果没有团队精神，对于团队中的各个成员来说，各有自己的取向，而不肯顺从于集体。那么这个团队就不能集中强大的力量，而易受到外界干扰破坏。因此，实现其强大的凝聚力的方法就是大家有共同的想法与观点，团结一致，朝着共同的方向努力。在聚合物材料的力学性能一章中，应力集中是指受力材料在形状、尺寸急剧变化的局部或内部缺陷的附近出现的应力显著增大的现象。高分子材料如果存在缺陷，那么在缺陷处易发生断裂，即高分子材料的应力集中现象。所以，高分子材料存在的缺陷大大降低其使用价值。同样对于个人而言，某个缺点可能会成为阻碍我们在某些领域走向成功的障碍。正如木桶效应那样，最低的那块木桶决定盛水量的多少。因此，为了避免这些障碍，我们应该积极地克服自己的缺点，使自己尽可能变得完善，从而能使我们被充分地认可和实现自身的价值。

二、主题调研

高分子是一门年轻的学科，知识体系形成较晚，而且发展速度较快。随着时代的不断进步，高分子物理学的内容也在不断地完善。我们在讲解高分子物理的课程中，时刻注意结合课堂知识，充分利用网络，针对不同的主题进行调研，了解学科前沿。通过该活动，不仅大大加强了课堂互动，丰富和活化了教学内容，使教学内容始终跟上时代的步伐，而且也利于提高大家对知识点的归纳总结和扩大知识面。我们通过调研发现，课下学生的学习积极性不高，相当一部分同学在课下利用网络玩游戏、看电影，真正用来学习的不多，为了调动课下学习的积极性，将课堂延伸到课下，将课堂上大家感兴趣的话题，如“液晶纺丝显示技术”、“生活中的高分子物理知识”、“高分子材料的发展新思路”、“智能高分子材料的研究进展”、“导电高分子”等以课题的形式布置下去，引导学生利用网络资源，查找相关内容，主动学习，同时可以利用课前10分钟，让调研的学生汇讲调研的情况等。再如对于聚合物改性及功能聚合物研究进展这部分，是大家关注的兴趣点之一，但教材涉及有限。我们在教学过程中，一方面，在课堂上将周围老师们的一些相关研究成果向大家进行简单介绍；另一方面，鼓励学生围绕相关主题，进行网络调研，以自主命题的方式撰写小论文，进行师生点评。在人的心灵深处都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者、研究者和探索者[4]。这种模式受到同学们的广泛欢迎并有效激发了其学习的积极性和主动性。endprint

三、课堂主题讲座

改变常规教师讲解的教学模式，在课程后期，鼓励大家分组对某个相关知识点进行全局对比、归纳和总结，然后以“教师”的身份进行课堂讲解。正如一句格言所讲：“如果只是告诉我，我会忘记；要是演示给我看，我会记住；如果让我参与其中，我就会明白！”这句话给出了“角色扮演”教学模式的核心。“角色扮演”教学模式最初是作为一种心理教育方法，后来被美国一些教学理论研究人员引入到学校课堂里，对其教育效果展开了实证性的探索。具体的做法是将全班同学分为多个小组，每个小组选一个主题进行材料准备，并各选派一名同学在课堂上扮演教师，负责给同学们讲述相关内容。指导老师从中引导，并在最后用较少的时间把相关的部分进行融会贯通，对疏漏的要点知识进行必要的补充。通过该活动，一方面可以加深对知识的印象，巩固所学内容；另一方面通过分工合作，很好地提高同学们的团队合作意识。通过各分组间的讲解讨论，老师的补充，归纳总结及比较学习所产生的关联效应学生可以大大增强学习和记忆效果，更好地掌握高分子物理的基本知识。比如，高分子物理中涉及到多种温度，如脆化温度、玻璃化转变温度、熔点、粘流温度、分解温度等，通过总结、归纳和对比它们各自与聚合物的分子结构之间的关系，有利于可以很好地理解和掌握分子结构的多重性及其运动的多重性，材料的力学性能和加工性能之间的关系及材料使用的温度范围等概念。再比如橡胶/弹性体、银纹/裂纹、非晶态/无定形态等，构造/构型/构象、高弹性/黏弹性、蠕变/应力松弛、应变软化/应变硬化、取向/解取向等术语，通过对比学习，可以加深同学们的印象，并进一步提高对相关高分子物理知识的理解。

总之，在高分子物理的整个教学过程中，除了紧紧抓住聚合物结构与性能相互关系这条主线，突出教学重点，深入浅出的课堂讲解外，有选择地补充高分子物理领域的最新进展，不断地完善教学内容、教学方法和教学手段也显得十分重要。通过生活中的实际例子与课堂的理论相结合、课后主题调研及学生分组讲解、讨论等模式的互动教学实践，我们成功激发了学生的学习积极性，让同学们感到既新奇，又有乐趣，变被动学习为主动研究，有效增强了学生主动解决实际问题的能力，从而提高了教学质量。

参考文献：

[1]金日光，华幼卿.高分子物理[M].北京：化学工业出版社，2000：6.

[2]何曼君，陈维孝，董西侠.《高分子物理》修订版[M].上海：复旦大学出版社，2000.

[3]罗华.开启学生的创新意识——谈交互式讨论教学法[J].天津师范大学学报（基础教育版），2002，3（4）：17-19.

[4]柳太江.激发学习兴趣引导有效探究[J].中学教学参考，2012，（2）：50.endprint