劉艷輝，左繼成，賀　燕，門　爽，周金華

(沈陽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧　沈陽　110168)

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情境教學(xué)法在《高分子物理》授課中的應(yīng)用*

劉艷輝，左繼成，賀燕，門爽，周金華

(沈陽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧沈陽110168)

以提高學(xué)生學(xué)習(xí)高分物理這門專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)能力為目標，針對目前高分子材料專業(yè)學(xué)生在學(xué)《高分子物理》這門課時遇到的問題，如知識內(nèi)容抽象、難懂，教學(xué)方式枯燥等提出了情境教學(xué)法。根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗，闡述情境教學(xué)法在高分子物理教學(xué)中的優(yōu)勢，通過廣泛接觸式情境教學(xué)、簡易實驗式情境教學(xué)、多媒體模擬式情境教學(xué)三個方面介紹了情境教學(xué)模式的實施內(nèi)容和措施，使學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效率得以提高，取得較好效果。

情境教學(xué)法；高分子物理；教學(xué)研究；學(xué)習(xí)興趣；學(xué)習(xí)能力

如今，一系列的問題日益加劇了教育行業(yè)招生就業(yè)的緊迫性：如延遲退休政策的推出；產(chǎn)能過剩的局面擴展到了新興產(chǎn)業(yè)；進入到調(diào)整期的房地產(chǎn)行業(yè)對經(jīng)濟產(chǎn)生的負面影響；經(jīng)濟下行壓力日益增大。如今，大多工科院校陸續(xù)制定了以培養(yǎng)工程實踐人才為導(dǎo)向的教學(xué)計劃。我國也出臺了相應(yīng)的政策，如《國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》(國辦發(fā)[2015]36號)、《國務(wù)院關(guān)于進一步做好新形勢下就業(yè)創(chuàng)業(yè)工作的意見》(國發(fā)[2015]23號)。

但在原來工科學(xué)校本科教育中的精英化教育模式向大眾化工程教育模式轉(zhuǎn)型過程中的一系列問題越發(fā)明顯：學(xué)生基本功偏弱，原只靠老師講授條件下的教學(xué)模式無法適應(yīng)專業(yè)教學(xué)的需要；實踐教學(xué)中專業(yè)實驗課程學(xué)時少，多為驗證性實驗，各個教學(xué)單元連接不夠緊密等[1]

本著以“提高學(xué)生學(xué)習(xí)高分子物理能力”為目標，教學(xué)團隊成員在日常學(xué)習(xí)、生活、培訓(xùn)和教學(xué)中注意積累經(jīng)驗，經(jīng)多次教研活動討論，提出了以情境教學(xué)法提高學(xué)生學(xué)習(xí)高分子物理學(xué)習(xí)能力的見解。

1　情境教學(xué)法的內(nèi)涵及其在高分子物理學(xué)習(xí)中的積極作用

情境教學(xué)法是指在教學(xué)過程中，教師有目的地引入或創(chuàng)設(shè)具有一定情緒色彩的、以形象為主體的生動具體的場景，以引起學(xué)生一定的態(tài)度體驗，從而幫助學(xué)生理解教材，并使學(xué)生的心理機能能得到發(fā)展的教學(xué)方法。情境教學(xué)法的核心在于激發(fā)學(xué)生的情感[2-4]。

情境教學(xué)，是在對社會和生活進一步提煉和加工后才影響于學(xué)生的，具有豐富的教學(xué)內(nèi)容，并能在高分子分子物理教學(xué)中起到積極的作用。教師通過大量的情境再現(xiàn)，使學(xué)生身歷其境，可加深學(xué)生對高分子物理知識點及這門學(xué)科主線“結(jié)構(gòu)決定性能，性能是結(jié)構(gòu)的反映，高分子材料的性能通過分子運動來實現(xiàn)”的理解和運用，同時能起到理論聯(lián)系實際，提高學(xué)生對這門課的學(xué)習(xí)興趣，擴展學(xué)生思維的作用。和傳統(tǒng)的“填鴨式”枯燥的教學(xué)相比，情境教學(xué)法給學(xué)生留下深刻的印象，對高分子物理的知識理解更通透、更形象生動、更便于記憶。

2　以提高能力為宗旨的高分子物理情境教學(xué)

2.1廣泛接觸式情境教學(xué)

這種模式基于學(xué)生身邊常用的高分子材料生活用品，如方便面的外包裝袋、帶包裝的電池、眼鏡的鏡片等等。在講述相應(yīng)的知識時就可以先提出問題，然后將這些高分子材料相應(yīng)的性質(zhì)加以運用提醒。如講到應(yīng)力集中知識點前可先提出問題“為什么食品外包裝袋加工成鋸齒形？”在講解關(guān)于取向與解取向理論時，提出電池的外包裝PVC熱收縮包裝膜特點：強度高，透明性好，防水防潮，防污染，絕緣性好，如何通過取向與解取向理論實現(xiàn)其功能化？”講述結(jié)晶度對高聚物的光學(xué)性能影響時，可提出“分子越規(guī)整，高聚物越易于結(jié)晶，對絕大多數(shù)高分子材料來講，結(jié)晶度高的材料透明度也大這句話是否正確？”經(jīng)學(xué)生討論思考后，說明聚碳酸酯PC即鏡片這種材料的分子鏈規(guī)整性差，幾乎不結(jié)晶，透明性好，而聚乙烯分子鏈規(guī)整，淬冷的條件下結(jié)晶度依然很高的問題。

2.2簡易實驗式情境教學(xué)

簡易實驗式情境教學(xué)形式要求教師課前充分備課，設(shè)計好課堂內(nèi)容。相應(yīng)的高分子物理知識點盡量和一些典型高分子材料相聯(lián)系。例如講解典型高聚物流體流動中的彈性表現(xiàn)時，對于韋森堡效應(yīng)，可以現(xiàn)場攪動雞蛋和水，通過觀察現(xiàn)象的不同，引出高聚物流體的爬桿現(xiàn)象，說明對聚合物熔體或濃溶液進行攪拌時，受到法相應(yīng)力的作用，流體會沿軸上升，發(fā)生包軸或爬桿現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是聚合物具有彈性的原因[5]，而小分子液體沒有此現(xiàn)象。

應(yīng)用注射器模擬磨具的磨口，現(xiàn)場觀察擠出的常溫處于流動態(tài)的高聚物尺寸，說明擠出物脹大現(xiàn)象，加快擠出速度，出現(xiàn)不穩(wěn)定性流動，例如波浪形、不穩(wěn)定破裂等。

2.3多媒體模擬式情境教學(xué)

在高分子物理中，有很多概念、理論生澀、難懂，既是課堂的難點又是重點內(nèi)容，是后續(xù)高分子材料的性能學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。如今，學(xué)生基本上是人手一個手提電腦，故可以利用多媒體計算機模擬式情境教學(xué)加速學(xué)習(xí)的進度，提高教學(xué)效果。這種模式要求學(xué)生課前在相應(yīng)的平臺下載教師做好的flash動畫或高分子材料專業(yè)常用軟件，如Macromedia Flash MX、Chem 3D、Materials Studio Modeling等。上課時，一人一機或兩人一機，構(gòu)建簡單聚合物模型，近距離觀察體驗使相應(yīng)的難點內(nèi)容深入淺出。例如，在講解構(gòu)象的概念及影響大分子鏈柔順性的因素時，老師可以先借助實物模型講解，然后，讓學(xué)生點擊老師做好的flash動畫進行深入了解，先分別觀看局部的2個4個C-C鍵繞著鍵軸旋轉(zhuǎn)的情況，在聯(lián)想分子量高達104～106甚至更大的分子鏈的單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)情況，從而導(dǎo)出高分子鏈在熔體中或是溶液中的形態(tài)為無規(guī)線團態(tài)[6-7]。另外，由高聚物內(nèi)旋轉(zhuǎn)過程中，相鄰的碳原子上取代基在空間中的距離變化，又可以引出四方面問題：一是范德華體積及排斥區(qū)域問題；二是內(nèi)旋轉(zhuǎn)過程中能量的變化；三是在晶體中，一些常見的高聚物如聚丙烯、聚四氟乙烯等是螺旋形構(gòu)象，而聚乙烯是平面鋸齒形構(gòu)象；四是影響分子鏈柔順性的因素。上述的問題僅憑借靜態(tài)二維平面圖很難講清楚，而這種近距離的演示模式彌補了二維圖形的缺陷，事實證明，三維描述內(nèi)旋轉(zhuǎn)過程能夠很大程度上降低學(xué)生們理解的難度，提高學(xué)生們學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果[8-9]。

在講解影響分子鏈柔順性的因素時，可先給出聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚丙烯氰、聚氯乙烯、聚丁二烯、聚乙炔等高聚物，讓學(xué)生討論分析柔順性的大小。然后利用“Materials Studio Modeling”軟件來構(gòu)建上述碳原子數(shù)相等的聚合物。通過宏觀觀測末端距離的大小，判斷自己得出的結(jié)論是否正確。同樣在講解分子的構(gòu)型時可用上述軟件構(gòu)建全同、間同、無規(guī)立構(gòu)聚丙烯分子模型，比較其規(guī)整性。

多媒體模擬式情境教學(xué)使學(xué)生以前，只能靠想象理解的微觀分子運動聯(lián)系宏觀結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系，可以直接、栩栩如生展現(xiàn)，有用實體分子模型和圖片根本達不到的效果[1]。

3　結(jié)　語

情境教學(xué)以學(xué)生為主角，注重學(xué)生和教師間的互動，能使學(xué)生清楚地認識到高分子物理相應(yīng)的理論、概念在實際生活中的用處，能夠應(yīng)用相應(yīng)的理論解釋生活中常見的現(xiàn)象及工廠實踐中的問題，增進學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和動力，同時也會恰當(dāng)?shù)卣莆仗囟êx和意義，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的能力。

[1]劉艷輝,賀燕,門爽.面向工程實踐的高分子專業(yè)工作室教學(xué)模式構(gòu)建[J].牡丹江師范學(xué)院學(xué)報,2012(3):63-66.

[2]趙慧杰,蘇玉成.物理情境教學(xué)法的理論與實踐探究[J].教學(xué)與管理:理論版, 2015(10):105-107.

[3]戎科軍,李靜.淺談情境教學(xué)法在美術(shù)基礎(chǔ)課教學(xué)中的運用[J].商情,2009(1): 122-122.

[4]林秋帆.淺談農(nóng)村中學(xué)語文情境教學(xué)的創(chuàng)設(shè)[J].南方論刊, 2013(A01):63-65.

[5]金日光,華幼卿.高分子物理.2版[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006:275-279.

[6]公茂利,林秀玲.多媒體輔助高分子物理的典型教學(xué)過程分析[J].高分子通報, 2009(7):61-65.

[7]殷勤儉,周歌,何波兵,等.高分子科學(xué)實驗教學(xué)改革初探[J].高分子通報,2007(7): 65-68.

[8]賀燕,劉艷輝,周金華.高分子物理教學(xué)改革與實踐[J].牡丹江師范學(xué)院學(xué)報, 2011(2):63-64.

[9]公茂利,林秀玲.多媒體輔助高分子物理的典型教學(xué)過程分析[J].高分子通報, 2009(7):61-65.

Construction in the Course of Polymer Physics by Situational Teaching Method*

LIU Yan-hui, ZUO Ji-cheng, HE Yan, MEN Shuang, ZHOU Jin-hua

(College of Material Science and Engineering, Shenyang Ligong University, Liaoning Shenyang 110168, China)

The situational teaching method was constructed to improve to increase students’ enthusiasm and study efficiency. Series of problems in the teaching ofPolymerPhysicswere discussed, such as the knowledge was too abstract or obscure to understand, the content was too obscure to arouse the students’ enthusiasm. The content and measure of the situational teaching method were introduced through concrete three cases of widely contact situation teaching, sample experiment situation teaching and multimedia simulation situation teaching. Students’ enthusiasm was greatly increased and study efficiency was obtained.

situational teaching method;PolymerPhysics; teaching research; learning interest;learning ability

遼寧省科技廳資助項目(2015004001)；沈陽市科技局資助項目(F15-199-1-18)。

劉艷輝(1974-)，女，博士研究生，主要從事高分子物理教學(xué)和功能高分子材料研究工作。

O63

A

1001-9677(2016)016-0204-02