高分子化學特色教學改革研究

劉巍，王靜

摘要：為了提高相關專業(yè)學生對高分子化學課程知識的掌握能力，本文結合實際教學經驗，針對該課程的特點，從教學內容、教學方式、教學對象以及教學實驗拓展創(chuàng)新幾個方面探討了教學改革，突出了課程的特色化、針對性及實用性。旨在提高教學質量，使同學們對高分子化學有更直接、更深刻的認識。文中特別強調了研究生教學與本科生教學的區(qū)別。

關鍵詞：高分子化學；教學改革；教學質量

中圖分類號：G642.0？搖 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）03-0032-03

高分子化學是高分子專業(yè)和材料專業(yè)的理科及工科學生的必修課，也是其他化學、化工專業(yè)學生的選修課之一，是高分子科學及材料科學的基礎，在化學相關專業(yè)培養(yǎng)體系中占據(jù)相當重要的地位。所以，很多院校既在本科階段開設本課程，又在研究生階段開設相應的必修和選修課程[2]。高分子化學的主要講授內容[1]為各種聚合方法的反應機理及其對聚合物結構的影響，以及聚合物的化學改性方法。課程的目的在于使學生能夠通過高分子化學基礎知識的學習，指導科研和生產實踐活動。但是由于相對材料領域的其他學科來說，高分子化學還是一門比較年青的科學，許多理論還不太成熟，而且新材料和新的合成方法不斷涌現(xiàn)，致使許多學生感覺無所適從，反映該課程涉及的內容太多且難于掌握，在一定程度上影響了學習的興趣和掌握程度。為了提高學生學習的興趣及知識的掌握程度，本人就教學中存在的一些問題進行了思考并且提出了一些個人的解決意見。下面分別從教學內容、教學方式、教學對象以及教學實驗拓展創(chuàng)新幾個方面分別闡述。

一、關于教學方式

以往的高分子化學課程多是采用講授法[3]，這種方法的優(yōu)點是教師容易控制教學進程，能夠使學生在較短時間內系統(tǒng)地掌握科學知識。但是，如果運用不得當，就會出現(xiàn)教師在講臺上激情澎湃，而學生卻聽得云里霧里的狀況，很可能由于聽不懂而失去興趣。所以我們根據(jù)授課對象的不同，改變不同的授課方式，通過調整教學方式，使難懂的知識變得易于接受，增加學生的學習興趣。比如在講授法的同時適當?shù)丶尤肓擞懻摻虒W法、互動教學法等。其中討論法教學特別適用于對研究生的教學，讓學生以小組為單位，圍繞最新的高分子前沿知識，查閱相關資料，并布置課后作業(yè)，讓學生查找與某一知識點相關的前沿科研成果（如RAFT法在材料制備中的應用），做成幻燈片，然后在課上以主題講座的形式向全體同學匯報、講解，并回答其他同學的問題。通過主動講解的方式，把被動思維轉化成主動思維。這樣既調動了大家的積極性，同時又豐富了大家的知識，使學生在深刻地掌握高分子學科的相關知識的同時，又鍛煉了研究生查閱文獻和學術報告的能力。互動教學法中，我們會讓學生提出一些自己感興趣的高分子相關問題，然后在課堂講授中予以回答。比如緩釋藥劑的釋放原理是什么、塑化劑為什么會到飲料中去、飲料瓶是如何成產的等等。學生提出的往往是生活中遇到的實際問題，將這樣的問題放到課堂，可以提高學習興趣，活躍課堂氣氛，加深學生對知識的理解。

二、關于教學內容

高分子化學是一門化學類的專業(yè)課程，它不僅需要有機化學、物理化學等基礎化學專業(yè)背景知識，而且內容豐富、知識點眾多，理論體系嚴謹，實踐性強。在教學過程中存在知識點眾多、反應方程式復雜、反應機理抽象深奧等特點，相對較難理解記憶。尤其是作為選修課的時候，許多同學由于相關的化學背景知識掌握得不扎實，導致難以理解，甚至不理解，造成學習障礙，從而影響學習的興趣。因此，如何把復雜的機理，例如配位聚合、開環(huán)聚合等，通過通俗易懂的方式將知識點深入淺出地傳達給學生，是教學改革的關鍵問題。在實際教學過程中，我們將高分子化學中的反應過程、反應機理、聚合物立體構型等抽象難懂的教學內容，以立體或動畫的形式表述出來，實現(xiàn)了聚合反應的“可視化”[4]。以丙烯的配位聚合為例，我們以三維動畫的形式來表述，分子式是三維立體的，反應機理是動畫的形式一步一步進行的，生動地向學生講述了從配位到過渡態(tài)再到反應終態(tài)的過程，最后還用ChemOffice等專業(yè)化學軟件繪出彩色立體并可以旋轉的聚丙烯旋光異構的結構，直觀形象地描繪出難以想象的三維立體結構。大量三維立體圖、動畫、視頻等多媒體的綜合運用，將高分子化學知識形象逼真地顯示在熒屏上，從而多方位刺激學生的感官，達到“刺激-反應-強化”式現(xiàn)代教學方式[5]。這種方式有利于調動學生的學習積極性和提高學習興趣，加深對知識點的理解，優(yōu)化教學過程，提高教學質量，提高學生形象思維能力和課堂效率，實現(xiàn)最佳的學習效果。我們還將高分子教學與網絡教學相結合，提供給學生相應的文獻檢索數(shù)據(jù)庫（如CNKI、ISI等）和高分子領域主流雜志（如Macromolecules、Progress in Polymer Science、Polymer、高分子學報等），使學生可以在課堂以外有針對性地選擇自己感興趣的內容，進行深入的學習。尤其對于研究生教學，要強調高分子科學中前沿科學的講解，注重結合科研的最新成果。高分子科學本身就是一門年輕的學科，隨著時代的不斷進步，其內容也在不斷地發(fā)展與完善。如自由基活性聚合機理的提出、配位聚合機理的完善、樹枝狀聚合物的成功合成、活性可控乳液聚合方法、‘click化學的出現(xiàn)，極大地豐富了高分子化學的內容。它們不同于經典的高分子化學反應，但又是當今研究的熱點。這些新技術的機理往往還不太成熟，很難在近期內系統(tǒng)寫入教科書中。所以我們在講解高分子化學的課程中，要在深化基礎知識的前提上，將前沿的科研成果作為實例，融合到教學過程中，從而豐富和活化教學內容，使教學內容始終跟上時代的步伐?？偟膩碇v，學生更愛聽一些高分子化學在實際應用方面的知識，所以在講課中，作者還把自己以前的研究內容，如聚合物納米微球的聚合方法、聚合物互穿網絡、鉻系非均相催化乙烯的配位聚合等與所講知識結合起來，豐富了教學的內容，收到了比較理想的效果。

三、關于教學對象

高分子化學這門課程既對本科生又對研究生開設，但是學習的側重點會有所不同，所以應采用不同的教學方式，選擇不同的教學內容。對于本科教學，我們要抓住基礎知識的講解。初窺門徑的學習，最重要的是要有直觀的認識，要將知識點盡量講得生動、具體；注重基礎理論部分，同時也要注重開放性思維的培養(yǎng)。對于研究生教學，則應當關注更深層次的理論研究，并將其與所研究課題的內容聯(lián)系起來，把所學的知識活學活用，理論落實到實際當中去。在正式講課前，可以讓學生對自己的研究方向、研究內容做一個簡短的介紹，了解學生研究課題與高分子相關之處，這樣在授課中，對于學生的研究課題有益的地方重點講解，做到有的放矢。比如乳液聚合的講解。對于本科生，基礎地從乳化劑、聚合機理和動力學進行講解，突出強調了成核機理、聚合場所和乳液聚合的三個階段這些基礎知識點，并以最為常用的醋酸乙烯酯乳液聚合為例（同時還進行了分組實驗），與本體自由基聚合進行對比，讓學生形象地認識到乳液聚合的特點，特別是乳液聚合可以同時提高聚合速率和聚合度。而對于研究生，有些學生已經在本科階段學習過該課程，而且學生的接受能力也較本科生好，可以在幫學生梳理上述基礎知識后，結合乳液聚合的新進展進行講解。我們?yōu)閷W生介紹了可控活性乳液聚合，即將可控活性自由基聚合和乳液聚合結合起來，如RAFT乳液聚合、RATRP乳液聚合等；還介紹了以不同材料作為種子，進行的種子乳液聚合制備多種復合材料的方法。

四、關于教學實驗拓展創(chuàng)新

高分子化學是高分子科學的基礎，是一門以實驗為基礎的自然科學，但是它的理論部分略顯枯燥，讓人覺得難以理解，如何把理論與實驗相結合，相得益彰，這是我們努力的重點方向。實驗部分不僅可以驗證聚合理論，理論的學習最終也是要為實驗服務。合理引導與啟發(fā)，更能為學生學習后繼高分子課程奠定必要的認識基礎。為此，我們在緒論、逐步聚合和連鎖聚合等部分的講述過程中穿插開設了相應的實驗。在課程伊始的緒論部分，我們將PE、PP、尼龍6等聚合物工業(yè)原料顆粒帶進課堂，讓學生對聚合物有一個直觀的認識，并分別以果凍和淀粉這兩種的食物為例，來區(qū)別交聯(lián)和線性聚合物。在逐步聚合部分，讓學生分組進行了酚醛樹脂的制備實驗。以先對簡短而又典型的聚合實驗，展示縮聚反應的過程，并讓不同組，加入不同的苯酚和甲醛配比，來說明凝膠點問題。在連鎖聚合講述過程中，我們插入了醋酸乙烯酯的乳液聚合，結合乳液聚合特點的講述，使學生在實踐中學習，顯得更有效率，印象更加深刻。

我們要不斷改進教學方法和教學內容，調動學生的積極性，力求學生能掌握知識要點，讓學生學得明白，學得透徹。使學生在學習高分子化學課程后，能夠融會貫通，指導生產實踐和科研創(chuàng)新。

參考文獻：

[1]潘祖仁.高分子化學[M].第4版.北京：化學工業(yè)出版社，2011.

[2]王家喜.高分子化學教學改革初探[J].化學試劑，2009，31（4），307-309.

[3]劉坤成.從四個基本環(huán)節(jié)入手提高數(shù)學課堂教學實效性[J].新課程（教研），2010，（6），163-164.endprint