化學(xué)專業(yè)環(huán)保型高分子材料教學(xué)改革研究

趙 玥，周 啟，張 宇，邢樂紅，隋 朝

（牡丹江師范學(xué)院，黑龍江牡丹江 157011）

高分子材料是以高分子化合物的應(yīng)用研究為基礎(chǔ)，融合其他物質(zhì)優(yōu)化材料使用性能的學(xué)科。隨著綠色發(fā)展與低碳環(huán)保產(chǎn)業(yè)研究的不斷深入，化工技術(shù)人才的匱乏成為制約環(huán)保技術(shù)革新與推廣的關(guān)鍵因素。環(huán)保型材料研究課程是以材料的可持續(xù)開發(fā)與利用為目標(biāo)，培養(yǎng)兼具專業(yè)知識(shí)與綠色發(fā)展理念人才的重要課程，對(duì)原有的教學(xué)機(jī)制進(jìn)行創(chuàng)新調(diào)整，可以在加強(qiáng)環(huán)保型專業(yè)人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，助推現(xiàn)代教育體系建設(shè)戰(zhàn)略的落實(shí)，是高校當(dāng)前教育改革研究的重要課題。

1 環(huán)保型高分子材料教學(xué)改革的必要性與面臨的問題

1.1 課程調(diào)整的必要性

可持續(xù)戰(zhàn)略全面實(shí)行的背景下，相關(guān)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的綠色、長(zhǎng)效發(fā)展成為社會(huì)建設(shè)的主流，在對(duì)材料進(jìn)行開發(fā)與利用的過程中，不僅需要考慮材料的功能、成本、效益情況，還需要分析其對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響，平衡材料利用的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。高分子材料作為現(xiàn)代材料領(lǐng)域研究的重要方向，人們對(duì)材料的實(shí)際使用性能、回收處理等提出了更多元化的要求，以聚合物制品為例，由于該種高分子制品適用范圍廣泛，造價(jià)成本相對(duì)較低，生產(chǎn)工藝便捷，因此，成為當(dāng)前較為常見的生產(chǎn)生活用品材料。但與之相對(duì)應(yīng)的，聚合物污染嚴(yán)重、資源相對(duì)緊缺也成為相關(guān)生產(chǎn)與加工領(lǐng)域亟須解決的兩大問題?；诖?，在高分子材料的專業(yè)教育課程中，融入綠色發(fā)展與可持續(xù)建設(shè)理念，加強(qiáng)環(huán)保型材料的研究，對(duì)課程體系進(jìn)行針對(duì)性改革勢(shì)在必行。環(huán)保型高分子教學(xué)結(jié)合了綠色化學(xué)與材料技術(shù)的學(xué)科教育內(nèi)容，前者是指高分子合成的無害化等相關(guān)內(nèi)容，后者是指可降解高分子材料的合成與使用、環(huán)境穩(wěn)定高分子材料的回收和循環(huán)使用[1]。

1.2 教學(xué)難點(diǎn)

1.2.1 課程內(nèi)容革新速率慢，教學(xué)形式不合理

高分子材料教學(xué)屬于化工學(xué)科教學(xué)的基礎(chǔ)性課程，是必修專業(yè)之一。當(dāng)前，在教學(xué)課程中選用的教材是《高分子材料學(xué)》，囊括高分子化學(xué)，高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能，功能高分子材料，聚合物材料的性能，制備和應(yīng)用等多方面內(nèi)容。隨著材料研究與應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)的不斷突破創(chuàng)新，原有的教材內(nèi)容需要在及時(shí)革新的基礎(chǔ)上，逐步融入環(huán)保產(chǎn)業(yè)材料處理與應(yīng)用的熱點(diǎn)技術(shù)，滲透綠色發(fā)展理念，才能更好地滿足經(jīng)濟(jì)與環(huán)境可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。但從現(xiàn)階段高校材料專業(yè)教學(xué)課程體系的建設(shè)情況來看，存在課程內(nèi)容革新速率相對(duì)較慢的問題，與材料學(xué)前沿技術(shù)研究?jī)?nèi)容對(duì)接不暢，教學(xué)體系設(shè)置不合理，高分子材料專業(yè)課程改革需求迫切。

1.2.2 偏重理論內(nèi)容講解，實(shí)訓(xùn)機(jī)會(huì)較少

化學(xué)專業(yè)材料學(xué)是一門對(duì)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力要求較高的課程，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)、頂崗實(shí)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生可以將理論知識(shí)與工作實(shí)踐有效對(duì)接起來，在不斷積累從業(yè)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，學(xué)以致用，更全面、系統(tǒng)地了解高分子材料在環(huán)保領(lǐng)域的適用形勢(shì)。然而，在實(shí)踐教學(xué)課程的設(shè)置過程中，受技術(shù)、資源、理念等方面的限制，高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)課程的比例普遍較低，偏重理論知識(shí)的分析與講解，學(xué)生參與實(shí)訓(xùn)活動(dòng)的機(jī)會(huì)較少。與此同時(shí)，由于缺少實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，教師在開展實(shí)驗(yàn)課程時(shí)，通常更注重實(shí)驗(yàn)流程的規(guī)范性指導(dǎo)，學(xué)生很難進(jìn)行自主、獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，不利于學(xué)生自主探究、發(fā)散思維、實(shí)踐觀察等方面能力的培養(yǎng)。此外，高校與相關(guān)社會(huì)組織、企事業(yè)單位、研究部門等方面的合作形式單一，在專項(xiàng)培訓(xùn)項(xiàng)目、實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)等項(xiàng)目中，沒有發(fā)揮統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)的作用。在校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面，現(xiàn)代技術(shù)引進(jìn)力度不足，實(shí)訓(xùn)客觀環(huán)境建設(shè)有待加強(qiáng)。

2 環(huán)保型高分子材料教學(xué)的優(yōu)化改革策略

2.1 貫徹現(xiàn)代環(huán)保發(fā)展理念，明確專業(yè)教學(xué)目標(biāo)

高等教育領(lǐng)域是培養(yǎng)現(xiàn)代化、高素質(zhì)人才的重要陣地。新時(shí)期，環(huán)境開發(fā)與保護(hù)理念的不斷轉(zhuǎn)變，人們逐步樹立起了低碳節(jié)能、環(huán)境協(xié)調(diào)的發(fā)展意識(shí)，環(huán)保型新材料的開發(fā)與應(yīng)用備受人們關(guān)注。化工專業(yè)應(yīng)在明確整體教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，基于經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、社會(huì)效益均衡發(fā)展的現(xiàn)代化建設(shè)理念，在實(shí)踐型人才培養(yǎng)過程中，結(jié)合高分子材料領(lǐng)域人才供需結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化形式，不斷調(diào)整課程大綱與教學(xué)任務(wù)，對(duì)課程體系進(jìn)行針對(duì)性改革，在不斷革新前沿材料學(xué)相關(guān)教學(xué)理念與技術(shù)的同時(shí)，強(qiáng)化與環(huán)保型材料研究領(lǐng)域的對(duì)接，構(gòu)建產(chǎn)教高效融合的教學(xué)機(jī)制。

2.2 合理運(yùn)用PBL教學(xué)模式，強(qiáng)化學(xué)生自主探究與創(chuàng)新意識(shí)的 培養(yǎng)

在實(shí)踐教學(xué)過程中，教師可以結(jié)合PBL教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)法，加強(qiáng)學(xué)生發(fā)散思維、探究意識(shí)、分析總結(jié)能力、創(chuàng)新意識(shí)等方面的培養(yǎng)。PBL教學(xué)法的基本教學(xué)模式為“提出問題—建立假設(shè)—收集資料—論證假設(shè)—總結(jié)”的過程，注重學(xué)生主觀積極性的引導(dǎo)，運(yùn)用該種教學(xué)方法可以有效激發(fā)學(xué)生的自主探究、實(shí)踐創(chuàng)新方面的意識(shí)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、組織管理能力也有著重要作用[2]。以礦泉水塑料瓶的回收與處理為例，在對(duì)PET高分子材料的實(shí)際處理技術(shù)進(jìn)行分析與講解時(shí)，教師可以引進(jìn)生活中實(shí)際案例，運(yùn)用PBL教學(xué)引導(dǎo)模式，提出“塑料瓶是如何回收利用的？”。讓學(xué)生提出假設(shè)，并基于假設(shè)收集相關(guān)技術(shù)資料，對(duì)自己的觀點(diǎn)進(jìn)行佐證。教師對(duì)學(xué)生的假設(shè)進(jìn)行分析、總結(jié)，對(duì)塑料瓶的分類、清潔與破碎流程進(jìn)行講解。然后在實(shí)驗(yàn)的過程中，使用改性助劑，與破碎后的PET材料、工程材料進(jìn)行混合，經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)后形成高性能的合金材料。該種處理方法解決了生活中常見塑料瓶的回收與處理問題，同時(shí)，基于實(shí)驗(yàn)示范，讓學(xué)生直觀了解到高分子聚合物的加工流程，對(duì)于提升學(xué)生分析、實(shí)踐能力，樹立環(huán)保意識(shí)有著重要的引導(dǎo)作用。

2.3 積極引進(jìn)前沿材料學(xué)知識(shí)，推進(jìn)教學(xué)課程的信息化建設(shè)

當(dāng)前階段，環(huán)保型材料生產(chǎn)與加工領(lǐng)域的高分子材料無害化、循環(huán)性應(yīng)用研究不斷深入，為有效對(duì)新型材料的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行普及、提升專業(yè)教學(xué)實(shí)效性，需要高校加快前沿專業(yè)知識(shí)的革新，全面推進(jìn)材料教學(xué)課程的信息化建設(shè)[3]。

2.3.1 加快“大數(shù)據(jù)+”教學(xué)體系的建設(shè)

在教學(xué)體系優(yōu)化改革進(jìn)程中，高校應(yīng)加快專業(yè)教學(xué)信息化體系的建設(shè)，積極引進(jìn)大數(shù)據(jù)、3D打印、人工智能、CAD等現(xiàn)代技術(shù)，支持學(xué)生開展實(shí)踐創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，加大數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備、第二課堂等現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)施的建設(shè)投入，構(gòu)建起集網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、教研為一體的教學(xué)平臺(tái)。在校園環(huán)境建設(shè)方面，高校應(yīng)在正確認(rèn)識(shí)信息技術(shù)帶來改革影響的基礎(chǔ)上，全面推進(jìn)智慧校園系統(tǒng)的建設(shè)，建立起以學(xué)生差異化需求為導(dǎo)向的教學(xué)環(huán)境，依托于智慧校園系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)教學(xué)信息的共享，針對(duì)性地提升化工專業(yè)環(huán)保方向研究的質(zhì)效。

2.3.2 對(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源進(jìn)行高效整合

互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，化工專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的資源更豐富。以聚合物成型加工課程為例，教師可以全面、系統(tǒng)講解塑料廢棄、分類、處理與再生加工流程，通過線上與線下塑料回收機(jī)制的研究、實(shí)際案例分析等，對(duì)廢塑料回收固廢代謝拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖、企業(yè)的固廢流向、再生加工的清潔生產(chǎn)環(huán)節(jié)等進(jìn)行深入分析講解，并在合理整合教學(xué)資源的基礎(chǔ)上，普及現(xiàn)代環(huán)保型材料開發(fā)、應(yīng)用與處理前沿技術(shù)與理念，讓學(xué)生加深對(duì)延程減排、清潔生產(chǎn)、末端回用等技術(shù)的認(rèn)識(shí)，并在實(shí)驗(yàn)過程中合理進(jìn)行驗(yàn)證。

2.4 深化校企合作項(xiàng)目，拓展實(shí)訓(xùn)活動(dòng)平臺(tái)

化工專業(yè)具有較強(qiáng)的實(shí)踐性、綜合性特征，在推進(jìn)現(xiàn)代化人才培養(yǎng)目標(biāo)有效落實(shí)的進(jìn)程中，高校應(yīng)在合理安排實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、時(shí)間的基礎(chǔ)上，拓寬學(xué)生參與實(shí)訓(xùn)的平臺(tái)，深化與相關(guān)企業(yè)、研究部門、社會(huì)組織等單位的聯(lián)系。一方面，學(xué)校應(yīng)基于學(xué)生的實(shí)踐訓(xùn)練需求，加強(qiáng)校內(nèi)專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，打造智能化、開放性的實(shí)訓(xùn)教學(xué)管理平臺(tái)。學(xué)?？梢越Y(jié)合高分子材料化學(xué)課程的設(shè)置情況，開放網(wǎng)上預(yù)約系統(tǒng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室使用申請(qǐng)進(jìn)行自動(dòng)審核，利用門禁刷卡形式對(duì)獲得使用權(quán)限的學(xué)生發(fā)放準(zhǔn)入許可。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室智能化管理系統(tǒng)可以對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)室利用情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，記錄相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為化工專業(yè)學(xué)生提供靈活、便利的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)平臺(tái)；另一方面，學(xué)校應(yīng)深化與企業(yè)間的聯(lián)合，整合資源加快校外實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)，在專項(xiàng)技能培訓(xùn)、就業(yè)生涯規(guī)劃、頂崗實(shí)習(xí)、高新科技研發(fā)等項(xiàng)目中進(jìn)行深入交流與合作。

2.5 優(yōu)化專業(yè)教學(xué)評(píng)價(jià)體系建設(shè)

專業(yè)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)機(jī)制是通過學(xué)生課堂表現(xiàn)與考核成果，評(píng)估專業(yè)課程教學(xué)實(shí)效性的檢驗(yàn)機(jī)制?；诂F(xiàn)代化工專業(yè)高素質(zhì)人才綜合培養(yǎng)目標(biāo)，制定、調(diào)整教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制時(shí)，不僅需要注重對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)理論知識(shí)的全方位考察，同時(shí)，還需要進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)、環(huán)保思維等綜合能力的評(píng)估。如在社會(huì)實(shí)踐項(xiàng)目評(píng)估過程中，學(xué)校應(yīng)積極鼓勵(lì)學(xué)生參與假期實(shí)踐活動(dòng)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等項(xiàng)目。實(shí)習(xí)結(jié)束后，由學(xué)生提交實(shí)習(xí)報(bào)告，與教師評(píng)價(jià)、企業(yè)評(píng)價(jià)等相關(guān)結(jié)果結(jié)合，作為學(xué)生實(shí)踐成績(jī)?cè)u(píng)定的參考，并將學(xué)生實(shí)習(xí)成績(jī)納入教學(xué)評(píng)估考察體系中，完善教學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)。需要注意的是，每個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目均應(yīng)配備有實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師，教師參與實(shí)習(xí)指導(dǎo)與考核，以滿足學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)的教育引導(dǎo)需求。

3 結(jié)語

高等教育領(lǐng)域現(xiàn)代人才培養(yǎng)目標(biāo)的不斷轉(zhuǎn)變，對(duì)化工專業(yè)教學(xué)課程體系提出了創(chuàng)新改革的要求，推進(jìn)了綠色發(fā)展理念在高分子材料相關(guān)教育中的全面落實(shí)，建立起以實(shí)踐型、高素質(zhì)人才為導(dǎo)向的教育模式，成為高校教育改革的重要方向。在探索新時(shí)期教育改革路徑的過程中，高校應(yīng)在明確環(huán)保型化工專業(yè)人才培育目標(biāo)的基礎(chǔ)上，通過設(shè)置形式多樣的教學(xué)方法對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行革新，合理運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)，完善教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制，拓展學(xué)生參與實(shí)訓(xùn)活動(dòng)的平臺(tái)等形式，優(yōu)化化學(xué)專業(yè)課程體系，面向環(huán)保領(lǐng)域輸送更多的專業(yè)人才。