基于創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)的《現(xiàn)代高分子科學(xué)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

張躍飛　戴益民

摘 要 《現(xiàn)代高分子科學(xué)》是我?；瘜W(xué)專業(yè)碩士研究生的一門重要的學(xué)位課，是一門將《高分子化學(xué)》與《高分子物理》的基本原理和方法結(jié)合在一起的綜合性高分子課程，主要講述高分子的基本合成方法、理論及加工成型原理和應(yīng)用。本文介紹了我?！冬F(xiàn)代高分子科學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革，為了適應(yīng)我校的特色，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力及適應(yīng)社會(huì)的能力，在本課程的教學(xué)過(guò)程中，將高分子的基本合成原理及加工方法與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)于培養(yǎng)綜合素質(zhì)較高的復(fù)合型、創(chuàng)新型人才具有重要的意義。

關(guān)鍵詞 現(xiàn)代高分子科學(xué) 創(chuàng)新意識(shí) 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：TQ311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來(lái)越多的領(lǐng)域中都采用高分子材料來(lái)取代原來(lái)的金屬和無(wú)機(jī)非金屬材料，使得高分子材料在工業(yè)、軍事及人們的衣食住行等領(lǐng)域都受到了廣泛的應(yīng)用。而高分子材料的制備及加工成型離不開(kāi)高分子科學(xué)的基本原理和方法，因此，高分子科學(xué)成為目前化學(xué)領(lǐng)域最熱門的學(xué)科方向之一。高分子科學(xué)作為一門將化學(xué)、材料結(jié)合在一起的交叉學(xué)科，滲透到各個(gè)學(xué)科和行業(yè)。隨著高性能高分子材料的不斷開(kāi)發(fā)，高分子材料在各種不同領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，生產(chǎn)企業(yè)及社會(huì)對(duì)高分子學(xué)科方向的高素質(zhì)復(fù)合型人才的需求也越來(lái)越大?！冬F(xiàn)代高分子科學(xué)》是我?；瘜W(xué)專業(yè)碩士研究生的一門重要的專業(yè)學(xué)位必修課程，是一門將《高分子化學(xué)》與《高分子物理》的基本原理和方法結(jié)合在一起的綜合性高分子課程，主要內(nèi)容包括高分子合成的基本理論和方法、聚合反應(yīng)機(jī)理以及高分子材料加工的基本原理及應(yīng)用等，其中以高分子化學(xué)的講授為主。課程內(nèi)容多、理論性強(qiáng)、抽象概念和數(shù)學(xué)推導(dǎo)繁多，且仍處于不斷豐富和發(fā)展中，致使理論教學(xué)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

近年來(lái)，科技的發(fā)展促使新型的高性能高分子材料不斷出現(xiàn)，產(chǎn)品更新?lián)Q代速率加快，要求從事高分子學(xué)科的技術(shù)人員具備更強(qiáng)的綜合能力及較高的創(chuàng)新性思想。因此在本課程的理論教學(xué)中，繼續(xù)采用傳統(tǒng)的高分子科學(xué)教學(xué)體系，很難適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展對(duì)復(fù)合型、創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的要求。在這種形勢(shì)下，必須對(duì)高分子科學(xué)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力以及分析和解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)，才能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)的需要，達(dá)到培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的目的。本文介紹了我校在《現(xiàn)代高分子科學(xué)》教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面的具體改革措施，根據(jù)我?；瘜W(xué)專業(yè)的特點(diǎn)確定教學(xué)內(nèi)容，并結(jié)合高分子學(xué)科領(lǐng)域最新科研進(jìn)展及工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際講授高分子的基本合成方法、反應(yīng)機(jī)理及加工成型的基本原理和應(yīng)用，其目的是使學(xué)生牢固掌握并靈活運(yùn)用高分子科學(xué)的基本原理和方法，為在高分子材料相關(guān)領(lǐng)域從事研發(fā)和解決實(shí)際工程問(wèn)題奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，合理安排教學(xué)內(nèi)容

現(xiàn)代高分子科學(xué)的主要內(nèi)容涵蓋了高分子化學(xué)以及高分子物理的重要知識(shí)點(diǎn)，包括高分子的合成方法、反應(yīng)機(jī)理、聚合物的結(jié)晶及力學(xué)性能等。概念多，公式多，反應(yīng)機(jī)理及動(dòng)力學(xué)模型多，內(nèi)容抽象，再加上課堂教學(xué)總學(xué)時(shí)偏少，要將所有重要知識(shí)點(diǎn)講清講透的難度非常大。因此，在教學(xué)過(guò)程中如何根據(jù)本?；瘜W(xué)專業(yè)的特點(diǎn)合理安排課程內(nèi)容成為本課程教學(xué)改革要解決的首要問(wèn)題。對(duì)于課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)及成熟理論可適當(dāng)詳細(xì)講解，而對(duì)于聚合實(shí)施方法等相對(duì)容易的內(nèi)容，則可以讓學(xué)生自學(xué)，從而可以實(shí)現(xiàn)在有限的時(shí)間內(nèi)把重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容講深講透的目的，增強(qiáng)教學(xué)效果。例如，在高分子化學(xué)的內(nèi)容中，縮聚和自由基聚合是兩大類聚合反應(yīng)的代表，同時(shí)也是后續(xù)一些專業(yè)選修課程的理論基礎(chǔ)，因此對(duì)其這兩類聚合反應(yīng)的機(jī)理及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)可進(jìn)行重點(diǎn)講解。另外，也可重點(diǎn)介紹與我?；瘜W(xué)專業(yè)精細(xì)化工研究方向關(guān)系密切的知識(shí)點(diǎn)，例如定向配位聚合、連鎖聚合中的陰離子聚合等。

2實(shí)行互動(dòng)式、形象化教學(xué)，提高學(xué)習(xí)興趣

現(xiàn)代高分子科學(xué)是在有機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)上緊密結(jié)合數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科的一門理論性學(xué)科。同時(shí)，它也是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科，其內(nèi)容包括許多合成反應(yīng)機(jī)理和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，同學(xué)們普遍表示很難理解那些比較枯燥的推理過(guò)程。因此，在教學(xué)過(guò)程中如何提高同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)其求知欲，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，是在課程教學(xué)過(guò)程中需要解決的重要問(wèn)題之一。

“興趣是學(xué)習(xí)最好的老師”。只有當(dāng)學(xué)生帶著濃厚的興趣去學(xué)習(xí)，才會(huì)使“要我學(xué)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”，學(xué)生才會(huì)主動(dòng)探索看上去比較枯燥理論的內(nèi)在聯(lián)系和思考所遇到的問(wèn)題[4-5]。把枯燥的理論與豐富多彩的圖片以及直觀生動(dòng)的動(dòng)畫(huà)或視頻結(jié)合在一起，有利于激發(fā)學(xué)生的求知欲望和學(xué)習(xí)興趣。例如，在講解“緒論”部分時(shí)，首先讓大家介紹一下平時(shí)的衣食住行中與高分子有關(guān)的物質(zhì)，簡(jiǎn)單介紹其特點(diǎn)及對(duì)人類生活及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響，并準(zhǔn)備一些相關(guān)產(chǎn)品的圖片，如汽車輪胎、碳酸飲料瓶、微波爐餐具等，讓同學(xué)們對(duì)高分子及其應(yīng)用有初步了解，激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。

另外，為了進(jìn)一步提高課堂教學(xué)效果以及學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，可以采用一些比較具體、形象的內(nèi)容來(lái)代替平淡的文字描述。例如，可以采用成語(yǔ)典故“成也蕭何，敗也蕭何”來(lái)介紹聚合實(shí)施方法，以本體聚合為基礎(chǔ)，比較各種不同聚合實(shí)施方法的優(yōu)缺點(diǎn)。本體聚合的最大問(wèn)題是在反應(yīng)后期體系粘度會(huì)快速增加，導(dǎo)致反應(yīng)釜內(nèi)的聚合熱難以排出，從而出現(xiàn)自動(dòng)加速效應(yīng)，易引起爆聚等問(wèn)題；而在溶液聚合中，通過(guò)添加一定量的溶劑來(lái)解決體系粘度大和聚合熱難以排出的問(wèn)題。但加入溶劑也會(huì)帶來(lái)一些新的問(wèn)題，例如由于反應(yīng)物濃度降低而引起聚合速率下降、聚合效率降低，而且溶劑的回收也會(huì)造成生產(chǎn)成本的增加，那么這個(gè)溶劑就是所謂的“蕭何”。引入類似的典故，可以將書(shū)本中某些枯燥乏味的反應(yīng)機(jī)理等內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)槟芤饘W(xué)生興趣的內(nèi)容，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容的理解。

3結(jié)合學(xué)科最新進(jìn)展，穿插介紹高分子科學(xué)研究的熱門領(lǐng)域

在課堂教學(xué)中，不僅要把書(shū)本上的知識(shí)傳授給學(xué)生，還要讓學(xué)生了解和掌握本學(xué)科的發(fā)展動(dòng)向及趨勢(shì)。因此，任課教師必須不斷更新自己的知識(shí)，密切追蹤本學(xué)科的世界前沿，掌握其最新發(fā)展動(dòng)向，從而在課堂教學(xué)的過(guò)程中穿插介紹高分子科學(xué)領(lǐng)域的熱門方向，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的熱情。例如，在介紹定向配位聚合的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，可介紹由于定向聚合催化劑而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的科學(xué)家齊格納、納塔發(fā)現(xiàn)定向聚合的過(guò)程。然后可進(jìn)一步引深介紹由于發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電高分子而于2000年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的白川英樹(shù)、黑格爾以及狄米德。并結(jié)合近年剛獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的超分子化學(xué)，介紹目前高分子領(lǐng)域發(fā)展的新方向，比如超分子與高分子的自組裝、藝術(shù)性高分子等，讓學(xué)生對(duì)本學(xué)科領(lǐng)域的前沿和熱門領(lǐng)域有一個(gè)初步的了解，擴(kuò)大學(xué)生的視野和知識(shí)面，提高其綜合能力。

4結(jié)束語(yǔ)

在課堂教學(xué)改革中，對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革是其中最重要的手段之一。現(xiàn)代高分子科學(xué)課程作為我?；瘜W(xué)專業(yè)研究生一門非常重要的必修學(xué)位課，其理論性非常強(qiáng)，包含許多非常抽象且難以理解的概念，因此，任課教師需要不斷優(yōu)化課堂教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合多種教學(xué)手段，從而提高課堂教學(xué)的生動(dòng)性和交互性，將學(xué)生的被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，為真正培養(yǎng)高素質(zhì)的復(fù)合型、創(chuàng)新型人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

基金項(xiàng)目：長(zhǎng)沙理工大學(xué)研究生教研教改項(xiàng)目（編號(hào)：JG2015YB11，JG2014ZD04）。

作者簡(jiǎn)介：張躍飛（1974-），男，湖南邵東人，博士，教授，主要從事高分子科學(xué)相關(guān)課程的教學(xué)及高性能高分子材料的研究。

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