“高分子材料專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)”教學(xué)改革研究

周仕龍　楊菁菁　楊潤(rùn)苗　朱云峰　周健

摘 要：為了達(dá)到培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的工程應(yīng)用型人才的目標(biāo)，本文從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置、教學(xué)方式和考核等方面對(duì)高分子材料專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了教學(xué)改革。通過改革，提高了學(xué)生對(duì)本專業(yè)的認(rèn)知，提高了其動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：高分子專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)；改革；教學(xué)方式；創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-7394（2017）02-0104-03

高分子材料具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、易加工成型等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)防建設(shè)、人民生活和尖端技術(shù)等領(lǐng)域已發(fā)展成為不可缺少的材料。隨著社會(huì)快速發(fā)展，新型高分子復(fù)合材料需求的增長(zhǎng)，新型高分子復(fù)合材料不斷被應(yīng)用到人們生活中[1]。因此，高分子復(fù)合材料在我國(guó)的高速發(fā)展需要大批綜合素質(zhì)高的高分子材料專業(yè)的高級(jí)技術(shù)人才。

2010年6月，為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，江蘇理工學(xué)院材料工程學(xué)院開始培養(yǎng)高分子材料方向的本科生，主要培養(yǎng)以高分子材料加工與應(yīng)用為主的應(yīng)用型本科人才。高分子材料專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)是高分子材料專業(yè)教學(xué)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，高分子材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)工作對(duì)大學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)、工作能力的鍛煉和專業(yè)知識(shí)的掌握起到重要的作用。然而，在現(xiàn)在的本科教學(xué)中，由于課時(shí)和實(shí)驗(yàn)條件有限，僅能滿足對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、成型加工和性能測(cè)試方法等進(jìn)行基本的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，以此達(dá)到幫助學(xué)生更加深刻掌握其實(shí)驗(yàn)原理、加工工藝和測(cè)試方法的目的；但是這樣并不能讓學(xué)生對(duì)所有的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，缺乏對(duì)學(xué)生的思考能力、創(chuàng)新能力、分析能力和動(dòng)手能力的培養(yǎng)。在多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們雖然積累了一些實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，但是也暴露了高分子材料專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的許多弊端。比如理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相脫節(jié)、學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性低、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路單一等，為了克服傳統(tǒng)這些弊端，對(duì)高分子材料專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了初步的改革。從教學(xué)內(nèi)容、方式和實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研相結(jié)合以及考核評(píng)定等方面進(jìn)行了改革，進(jìn)一步達(dá)到培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的工程應(yīng)用型人才的最終目標(biāo)。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置

在現(xiàn)有的高分子材料專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，與理論驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)比較，綜合設(shè)計(jì)分析性實(shí)驗(yàn)數(shù)量占比相對(duì)較少。綜合設(shè)計(jì)分析性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容體現(xiàn)了多門理論課程知識(shí)和多種實(shí)驗(yàn)技能運(yùn)用的融合。通過親身經(jīng)歷，學(xué)生將要了解一個(gè)研究項(xiàng)目從開發(fā)到結(jié)束的整個(gè)流程，掌握科學(xué)研究的基本方法，從而使其由被動(dòng)接受改變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。作為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，本課程應(yīng)增加綜合設(shè)計(jì)分析性實(shí)驗(yàn)，注重提高材料配方設(shè)計(jì)能力和材料性能測(cè)試分析能力以及開發(fā)新型功能高分子材料。我們希望學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，能夠更加深刻理解高分子材料的應(yīng)用，并結(jié)合理論知識(shí)設(shè)計(jì)研究新型功能高分子復(fù)合材料。在教學(xué)過程中，適當(dāng)結(jié)合國(guó)際相對(duì)比較前沿的石墨烯、碳纖維復(fù)合材料等新型功能性材料來增加學(xué)生對(duì)本課程的興趣，寄發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力[2]。并且給學(xué)生充分發(fā)揮創(chuàng)新能力的空間，以學(xué)生為主，教師引導(dǎo)，學(xué)生學(xué)會(huì)自主設(shè)計(jì)，從而來調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和積極能動(dòng)性。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的多樣化

2.1 3D動(dòng)畫教學(xué)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合

3D動(dòng)畫教學(xué)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)操作不僅在于完成實(shí)驗(yàn)，更重要的是創(chuàng)造直觀而富有趣味的實(shí)驗(yàn)情景，幫助學(xué)生更加深入地了解實(shí)驗(yàn)儀器的組成結(jié)構(gòu)、工作原理以及故障分析，幫助學(xué)生形成概念，掌握實(shí)驗(yàn)儀器運(yùn)作規(guī)律以及培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和思維能力。在3D動(dòng)畫教學(xué)過程中，有步驟引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)儀器工作原理，及時(shí)提出思考題，一方面讓學(xué)生思維不斷深化，促使學(xué)生進(jìn)入自我思考狀態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維；另一方面提供感性材料讓學(xué)生獲得生動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)并形成概念建立規(guī)律。例如在進(jìn)行“聚合物的熔融溫度和結(jié)晶溫度的測(cè)試實(shí)驗(yàn)”教學(xué)時(shí)，首先通過3D動(dòng)畫，讓學(xué)生了解差示掃描量熱儀的主要結(jié)構(gòu)和工作原理。這樣在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)操作講解時(shí)，更容易讓復(fù)雜的知識(shí)更加生動(dòng)具體化。

2.2 小班教學(xué)與開放式教學(xué)相結(jié)合

小班教學(xué)就是指一個(gè)班分成多個(gè)小組（每組5人左右）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)講解。這是由于資金有限，相同的儀器無法購(gòu)買多部，尤其大型貴重儀器也許只有一臺(tái)。如果一個(gè)班所有學(xué)生同時(shí)開設(shè)同一個(gè)實(shí)驗(yàn)的話，由于人數(shù)較多，儀器相對(duì)較少，教學(xué)效果不理想。本課程設(shè)想將一個(gè)班學(xué)生分為四個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，并且安排兩個(gè)任課老師實(shí)施小班教學(xué)。這樣任課老師一直帶相同的實(shí)驗(yàn)，能夠更方便與學(xué)生進(jìn)行溝通交流，并且能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程中所遇到的問題，這樣才能提高教學(xué)質(zhì)量。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)之前布置實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)思考題，從而引出做本次實(shí)驗(yàn)的目的；針對(duì)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)而言，任課教師提前布置，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組安排，盡量讓其通過自己的預(yù)習(xí)和查閱相關(guān)文獻(xiàn)來得到相關(guān)方案，從而進(jìn)行分組討論、確定最終方案，最后進(jìn)過教師認(rèn)可后進(jìn)行本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)施[3]。

實(shí)施開放式教學(xué)主要包括以下三點(diǎn)：①學(xué)生自身的思維開放性：允許有興趣的學(xué)生課后進(jìn)行自主設(shè)計(jì)開放實(shí)驗(yàn)，老師實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)要生動(dòng)有趣、思維活躍， 授課內(nèi)容深入淺出，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，多與學(xué)生交流，耐心地解答學(xué)生實(shí)驗(yàn)中遇到的疑惑。②實(shí)驗(yàn)室開放性管理：平時(shí)非上課時(shí)間也能定時(shí)、預(yù)約向?qū)W生開放，讓專業(yè)學(xué)生不僅可以使用實(shí)驗(yàn)室，還可以承擔(dān)起維護(hù)實(shí)驗(yàn)室的職責(zé)，這樣可以有更多的機(jī)會(huì)讓專業(yè)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備多了解、多接觸、多使用。③實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開放性：學(xué)生的研究?jī)?nèi)容可以多樣化，只要實(shí)驗(yàn)室可以提供學(xué)生所需要的試劑和儀器，都可允許其在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行各種課題研究，給予學(xué)生充分思考、自由發(fā)揮的空間，讓他們?cè)谡n后能夠?qū)W到更多的知識(shí)。最終，通過這些途徑可以增加學(xué)生對(duì)不同專業(yè)領(lǐng)域的研究興趣。

2.3 教學(xué)內(nèi)容和畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合

高分子專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程安排在大學(xué)四年級(jí)第一學(xué)期，而畢業(yè)設(shè)計(jì)安排在大學(xué)四年級(jí)第二學(xué)期。如何使高分子專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程和畢業(yè)設(shè)計(jì)相互促進(jìn)、相互鞏固，達(dá)到更高的效果是非常關(guān)鍵的。這是因?yàn)閷I(yè)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)際上就是一個(gè)微縮的畢業(yè)論文，有了熟練的專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)技能，有利于開展畢業(yè)論文工作。實(shí)驗(yàn)老師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目講解時(shí)可以根據(jù)學(xué)生的興趣愛好適當(dāng)增加一些授課老師的研究性內(nèi)容，這樣可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和提高學(xué)生對(duì)本課程的重視。這樣也更容易讓老師和學(xué)生之間更加了解、更加信任。在以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，如果學(xué)生對(duì)某個(gè)領(lǐng)域的研究性內(nèi)容有興趣，就可以跟著這個(gè)領(lǐng)域的任課老師進(jìn)行相關(guān)的畢業(yè)論文工作。這樣做，不僅提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，開拓學(xué)生的思維能力，而且加深對(duì)相關(guān)高分子應(yīng)用領(lǐng)域的理解，有助于幫助學(xué)生從事相關(guān)方面的科研工作[4]。

2.4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研相結(jié)合

將實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科學(xué)研究?jī)烧哂袡C(jī)統(tǒng)一，可以達(dá)到相輔相成的效果。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中引入部分縱向和橫向科研項(xiàng)目，使得學(xué)生以科研的方式完成實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容，從而來提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。這樣既能激發(fā)學(xué)生對(duì)科題研究的興趣，又能提高學(xué)生設(shè)計(jì)分析和解決問題的能力 [5]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研相結(jié)合主要包括以下幾個(gè)方面：①科研課題引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)：在高分子專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，選擇教師科研課題的某個(gè)方面作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。②安排學(xué)生加入教師科研小組：從大二下學(xué)期開始，通過理論知識(shí)考核的學(xué)生可以自愿加入自己感興趣的相關(guān)專業(yè)老師的課題組進(jìn)行項(xiàng)目研究，使學(xué)生通過科學(xué)研究的工作來鍛煉自己，從而提高學(xué)習(xí)的能力。③學(xué)生自發(fā)成立科技創(chuàng)新實(shí)踐小組：以學(xué)生為主體，老師為主導(dǎo)，進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目的科學(xué)研究。

3 實(shí)驗(yàn)考核評(píng)定的改革

隨著社會(huì)的發(fā)展，越來越重視學(xué)生的動(dòng)手能力、思考能力、綜合分析能力和獨(dú)立操作能力。但是目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式單一，缺少系統(tǒng)化的考核模式，因此建立一套有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合分析能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核模式迫在眉睫。本實(shí)驗(yàn)采用彈性考核，最終成績(jī)有三部分組成：平時(shí)成績(jī)占40%、實(shí)驗(yàn)報(bào)告占30%和結(jié)課考試占30%。平時(shí)成績(jī)主要涉及出勤率、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)過程問答察和動(dòng)手操作，這有利于學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，為將來的工作打下良好的基礎(chǔ)；實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和自己的心得；結(jié)課考試包括口頭講解實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)際操作能力的考評(píng)。

4 結(jié)語(yǔ)

高分子材料專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的初步改革，符合了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，符合了社會(huì)對(duì)大學(xué)的教育提出的要求和本科教學(xué)質(zhì)量工程的建設(shè)。高分子材料專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的改革，有利于培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)理論，有利于培養(yǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果集數(shù)據(jù)的判斷和分析能力，有利于加深學(xué)生對(duì)本專業(yè)和學(xué)科的理解并有利于學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的提高，為學(xué)生的就業(yè)和考研提供了有力的保障。因此，我們要進(jìn)一步參加科學(xué)研究，使課程內(nèi)容更加優(yōu)化，課程體系進(jìn)一步完善，達(dá)到具有地方特色的本科人才培養(yǎng)目標(biāo)，使我們的畢業(yè)生真正成為具有創(chuàng)新能力的工程應(yīng)用型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王小丹，潘育方，劉寧，等.《高分子專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)》教學(xué)體系構(gòu)建和探索[J].廣東化工，2014，41（22）：185-186.

[2] 張桂霞，劉素花，馮鈉，等.高分子材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2012，10（6）：40-41.

[3] 馬雪剛，張志明.高分子專業(yè)實(shí)驗(yàn)的整合與綜合設(shè)計(jì)[J].廣東化工，2014，42（5）：131-132.

[4] 倪利勇，顧曉勤，鄢奉林，等.面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的工程材料課程實(shí)驗(yàn)改革與實(shí)踐[J].輕工科技，2014，12（7）：196-197.

[5] 廖華勇.高分子材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011（2）：187-188.

Research on Teaching Reform of Comprehensive Experiment of Polymer Materials

ZHOU Shi-long， YANG Jing-jing， YANG Run-miao， ZHU Yun-feng， ZHOU Jian

（School of Materials Engineering， Jiangsu University of Technology， Changzhou 213001， China）

Abstract： In order to achieve the goal of cultivating engineering applied talents with innovation ability， the teaching reforms of polymer comprehensive experiment had been carried. This paper discussed the reforms in the three aspects，including experiment curriculum，teaching methods and teaching evaluation. Through the reforms， the students' awareness of the professional， their practical ability， creative ability and comprehensive quality were enhanced.

Key words： polymer comprehensive experiment； reform； teaching methods； creative ability

責(zé)任編輯 祁秀春