基于对分课堂教学模式的《高分子物理》课程教学

王林艳，白静静，翟 燕

(太原工业学院 材料工程系，山西 太原 030008)

目前，我院正处在大力推进特色鲜明和有重要影响的应用型本科院校建设阶段，同样对于我们高分子材料与工程专业的教育来说，其目标也必须是面向特色鲜明和应用型的专业建设。《高分子物理》一直作为高分子材料与工程专业一门重要的课程，近年来，在“厚基础、宽口径、强能力、高素质”原则的指导下，对专业课程的教学课时进行了相应的压缩，为保证在有限的教学时间内，使学生掌握该课程的主要内容，这就急需对该课程的教学内容进行完善整合，并在教学中不断更新教学方法、丰富教学手段，以期最大限度地提高教学效果[1-3]。

现在的课堂教学以讲授为主，虽然优秀的学生每时每刻都在配合老师，但也只是被动的接受，而生生，师生讨论的过程，使效力与能力对分，一半是教师教会的，一半是自己学会的。对分课堂[4]的原则是“内化吸收”，先是老师精讲留白，然后给学生时间内化吸收，这时不能讨论，有问题先记下，第三个阶段是讨论解决问题，最后是老师讲授回答问题。对分课堂分为当堂对方和隔堂对方，当堂对方是针对某个小知识点的对分，老师讲授到某个时刻停下来，一分钟学生独立学习，一分钟同桌讨论，一分钟教师抽查两个学生，继续讲授，当堂对方结束。隔堂对分是以作业为基础，引入差异化，个性化，反思性作业，让学生有收获，让学生提前梳理成果，发现问题，有备而来，让学生输出学习成果，通过生生，师生互动交流检验，完善学习成果。

本文作者的《高分子物理》课程教学正是基于对分课堂的教学模式，提出当堂引导式教学和隔堂反思式教学。

1 当堂引导式教学

老师讲授完一部分内容后，给学生3 min的时间思考即将要讲授的内容，再给学生3 min的时间，以临近座位的学生为三到五人的小组谈论，交换答案，然后由老师抽查部分学生，引导学生完成相关的内容。

例如，讲授聚合物的力学状态，即粘弹行为的五个区域[5-6]时，先由教师讲授清楚非晶态聚合物的三态，玻璃态，高弹态和粘流态，以及两个区域，玻璃化转变区域和粘流转变区域的温度区间、运动单元和力学特征等内容，如图1所示。在此基础上，结合结晶聚合物与非晶聚合物的结构异同点，老师提示学生结晶聚合物包含晶区和非晶区，非晶区服从于非晶态聚合物的力学状态，而晶区可能存在晶型转变和再结晶的过程，同时要考虑分子量的影响。先给出学生三分钟的时间思考结晶聚合物的力学状态，然后以临座位的三到五名同学为小组讨论三分钟，交换答案。第四个阶段是老师抽查一到两个小组的学生，并补充完整相关的内容。

图1 非晶态聚合物的温度-形变曲线

图2 晶态聚合物的温度-形变曲线(结晶度大于40%)

图3 晶态聚合物的温度-形变曲线(结晶度小于40%)

学生经过前三个阶段的学习，基本能完成高结晶度的温度-形变曲线分析，如图2所示，结晶度大于40%时，微晶体彼此连接，形成连续相，材料刚硬，观察不到明显的玻璃化转变；温度高于Tm时，晶区熔融，分子量大时，非晶区的Tf大于晶区的Tm，晶区熔融，先出现高弹态，后出现粘流态；分子量小时， Tf小于Tm，晶区熔融后，试样直接进入粘流态。但学生经常会忽视结晶度较小时的温度-形变曲线分析，如图3所示，结晶度小于40%时，无定形部分占比例较大，所表现的力学特征与无定形态相近，有玻璃化转变；Tg-Tm之间，高弹态与晶态共存，为柔韧的皮革状态。同样，老师先提示交联聚合物的结构特点及交联度的差异性，学生通过自我思考，小组讨论，最后老师抽查，补充完整内容。

学生在这种课堂引导式的教学方法中结合非晶聚合物，结晶聚合物和交联聚合物的结构异同点，能够在教师的引导下完成后两种结构的力学状态。老师讲授完非晶态聚合物的溶胀和溶解的特点，引导学生自己理解交联聚合物及结晶聚合物的溶胀和溶解特点。老师讲授完聚合物的蠕变过程后，引导学生自己完成聚合物的蠕变回复过程，以及交联聚合物的蠕变及恢复过程。通过之前结构的学习，老师引导学生完成非晶态聚合物的应力-应变行为中分子运动机理、影响因素等的分析。这种课堂引导式教学，学生的自我思考有助于更深入透彻的理解相关内容，小组讨论激发学习兴趣，碰撞火花。

2 隔堂反思性教学

隔堂反思性教学是以作业为基础，每班分八组，每组5名同学，针对课上内容反思日常生活中的一些现象和例子，课下小组讨论，下次课上汇报，促进团队合作，更好的理解相关知识。

“链段”是《高分子物理》课程中重要的概念[7-8]，等效自由连接链，Flory-Huggins格子模型理论，链的柔性，熵弹性和粘弹性等内容都要在深入透彻的理解“链段”概念的基础上才能学好后续的内容。什么是“链段”？单个化学键不能独立运动或旋转，因为高分子的链式结构，一个键运动必然要带动附近其它键一起运动。也就是说，一个键在空间的取向与相连的其它键有关。假设，高分子链中第 (i+1) 个键的取向与第1个键的取向无关，那么由这 i 个化学键组成的一段链就可以看成是一个独立的运动单元，称为“链段”。链段是随机的,链段长度是一个统计平均值。教材中给出的“链段”概念抽象而模糊，古语《君子之泽五世而斩》意思是指君子的品行和家风经过几代人之后就不复存在了，也指先辈积累的财富家产经过几代人就会败光了，以此来理解大分子链中能够独立运动的最小单元即“链段”的概念。并在此基础上，让学生课下小组讨论反思日常生活中的一些现象和例子更好的理解“链段”的概念。第二次课学生列举了风筝线，细铁丝，自行车的车链等很多例子。同样，基于蠕变和应力松弛，滞后和内耗的概念课下分组讨论日常生活中的一些现象，更好的理解相关内容。通过隔堂反思性教学，理论联系实际，更好的理解相关内容，生生互动交流检验，完善学习成果。