工科環(huán)境下《高分子化學(xué)》課程體系改革探索

張春玲 孫國恩 李莉莉 竇艷麗 侯甲子

摘要：結(jié)合工科環(huán)境下《高分子化學(xué)》教學(xué)中存在的一些問題，通過對教學(xué)內(nèi)容的完善，教學(xué)模式的改革，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。探索多層次實(shí)驗(yàn)體系，使學(xué)生更好地將理論知識與實(shí)踐相結(jié)合。

關(guān)鍵詞：高分子化學(xué)；教學(xué)改革；多層次實(shí)驗(yàn)體系

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）06-0104-02

近年來，隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，國家提出了建設(shè)“雙一流”大學(xué)戰(zhàn)略，這是推動教育改革的重要舉措。學(xué)科建設(shè)自始至終都要為知識創(chuàng)新服務(wù)，為國家和民族服務(wù)。一流學(xué)科是一流大學(xué)的支撐，“雙一流”不僅是一流大學(xué)的建設(shè)，核心是一流學(xué)科的建設(shè)。新形勢下以建設(shè)一流學(xué)科為目標(biāo)，對大學(xué)環(huán)境下的本科教學(xué)、人才培養(yǎng)以及科研創(chuàng)新等應(yīng)進(jìn)行重新審視和定位。以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，以提高學(xué)生實(shí)踐能力為重點(diǎn)，推動當(dāng)代科技與教育的充分結(jié)合，發(fā)揮教學(xué)與科研協(xié)同育人的作用，構(gòu)建寓教于研的合理人才培養(yǎng)模式，形成教育與科研靈活互動的穩(wěn)定培養(yǎng)機(jī)制，鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)中積極參與科學(xué)研究，在科研中深化學(xué)習(xí)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)高水平科學(xué)研究與高質(zhì)量人才培養(yǎng)相互促進(jìn)、同步提升，是高等教育發(fā)展所需要的理想狀態(tài)和價值追求。

大學(xué)從本質(zhì)上來講是培養(yǎng)人，而科學(xué)研究是現(xiàn)代大學(xué)的基本特性。一直以來，“洪堡精神”是西方中世紀(jì)大學(xué)向現(xiàn)代大學(xué)轉(zhuǎn)型的分水嶺，其核心理念是“自由的教學(xué)與科學(xué)研究相統(tǒng)一”，即堅持教學(xué)與科研相結(jié)合。同時，“洪堡精神”也確立了現(xiàn)代大學(xué)人才培養(yǎng)和科學(xué)研究的兩大功能。然而，這一思想并沒有在大學(xué)教育過程中詮釋如何將知識技能轉(zhuǎn)化為科研創(chuàng)新和實(shí)踐應(yīng)用的能力。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中難以把基本理論知識與實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合起來。

高分子材料與工程專業(yè)作為一門典型的工科專業(yè)，學(xué)生的發(fā)展主要是技術(shù)工程師、科學(xué)研究等方向。針對工科專業(yè)的特點(diǎn)，學(xué)生除了理論學(xué)習(xí)外，更重要的是理論結(jié)合實(shí)際，將理論應(yīng)用到實(shí)踐中，和實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)緊密結(jié)合，真正做到學(xué)以致用。因此，我們應(yīng)該做到“因材施教”，根據(jù)學(xué)生的興趣愛好及其自身特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生在校期間盡早做好個人職業(yè)規(guī)劃。無論學(xué)生想要往什么方向發(fā)展，都能夠在教師的幫助下將學(xué)到的理論知識靈活地運(yùn)用到實(shí)踐中去，將基礎(chǔ)理論知識與社會生活實(shí)踐緊密聯(lián)系起來。在這樣的背景下，就工科環(huán)境下高分子材料與工程專業(yè)基礎(chǔ)課——高分子化學(xué)課程教學(xué)過程中，如何能更好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、知識探索性和科研創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和綜合素質(zhì)，我們作了初步探索。

一、《高分子化學(xué)》課程現(xiàn)有內(nèi)容的“發(fā)展”與“完善”

《高分子化學(xué)》是高分子材料與工程專業(yè)中一門重要的基礎(chǔ)課程，以有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)和材料學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)，既是一門理論學(xué)科，又是一門應(yīng)用學(xué)科。同時，《高分子化學(xué)》又是一門相對年輕的學(xué)科，其概念和理論仍處在不斷完善及發(fā)展之中，教材中的內(nèi)容偏重經(jīng)典的基礎(chǔ)理論。隨著時代的不斷進(jìn)步，高分子專業(yè)人才培養(yǎng)對《高分子化學(xué)》課程提出了新的要求。

高分子化學(xué)課程不僅具有概念復(fù)雜、抽象難懂、內(nèi)容繁雜的特點(diǎn)，同時內(nèi)容豐富、知識點(diǎn)眾多、理論體系嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)踐性強(qiáng)。對于工科環(huán)境下的本科生來說，許多學(xué)生由于相關(guān)的化學(xué)背景知識掌握的不扎實(shí)。因此，在教學(xué)過程中存在的主要問題是反映方程式復(fù)雜、機(jī)理抽象深奧、內(nèi)容比較枯燥，導(dǎo)致學(xué)生難以理解，甚至不理解，進(jìn)而造成學(xué)習(xí)障礙，導(dǎo)致很多學(xué)生對《高分子化學(xué)》這門課程缺乏學(xué)習(xí)興趣，或是在課堂上跟不上老師講課的節(jié)奏?？梢?，如何把復(fù)雜的機(jī)理通過易懂的方式將知識點(diǎn)深入淺出地傳達(dá)給學(xué)生是教學(xué)改革的關(guān)鍵問題。

《高分子化學(xué)》課程內(nèi)容繁多，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中往往存在知識點(diǎn)不容易記憶的問題。因此，在授課過程中我們不拘泥于每章內(nèi)容的排序，對知識點(diǎn)進(jìn)行重組和精練。例如，高分子化學(xué)反應(yīng)按照聚合機(jī)理分類，分成逐步聚合和連鎖聚合。逐步聚合反應(yīng)對應(yīng)課程中的第二章“逐步聚合”的內(nèi)容。連鎖聚合反應(yīng)以第三章“自由基聚合”的內(nèi)容為主。這兩章的內(nèi)容應(yīng)作為教學(xué)重點(diǎn)進(jìn)行介紹，而且對其中的一些具體的難點(diǎn)和重點(diǎn)，則進(jìn)行更詳細(xì)地講解，做到講解透徹，使學(xué)生真正理解，充分消化，融會貫通。

《高分子化學(xué)》除了一些聚合機(jī)理的內(nèi)容之外，還有一些聚合方法的介紹。隨著科技的發(fā)展，新的聚合方法和合成技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這對傳統(tǒng)的高分子化學(xué)概念提出了挑戰(zhàn)。在《高分子化學(xué)》的教學(xué)過程中，可結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際與最新科研進(jìn)展來講授高分子材料的制備方法和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從而為在相關(guān)材料領(lǐng)域的研究和開發(fā)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

二、教學(xué)模式的改革

提高教學(xué)質(zhì)量、推動教學(xué)模式的改革具有十分重要的意義。教學(xué)資源的逐步優(yōu)化和深入應(yīng)用是教學(xué)質(zhì)量得以進(jìn)一步提高的基點(diǎn)，課程則是教學(xué)內(nèi)容的有機(jī)載體。隨著教學(xué)的不斷深化，以教師“板書”為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式正在逐漸被立體化的教學(xué)模式所取代[10]。目前，《高分子化學(xué)》課程已經(jīng)采用了多媒體教學(xué)的方式。《高分子化學(xué)》課程內(nèi)容枯燥，因此授課時應(yīng)盡量將PPT課件制作得生動有趣。比如課件里面應(yīng)該盡可能多地插入一些圖片和動畫，通過這些圖片與動畫，將枯燥的高分子化學(xué)理論知識生動形象地展示給學(xué)生，以便大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效減少學(xué)生上課“開小差”的現(xiàn)象。

三、高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改革

高分子化學(xué)以聚合反應(yīng)、聚合物化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理和動力學(xué)為主干。雖然這門課程和實(shí)際聯(lián)系緊密，但教材中基礎(chǔ)理論較多，相應(yīng)計算公式較多。《高分子化學(xué)》課程教授將教給學(xué)生扎實(shí)的理論知識，作為與《高分子化學(xué)》配套的實(shí)驗(yàn)課程《高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)》將教給學(xué)生系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技能和研究方法。傳統(tǒng)的《高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)》往往作為理論課程的依附教學(xué)，開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比較陳舊，偏重于一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，沒有系統(tǒng)的研究思路，缺乏獨(dú)立性和主動性。具有綜合性、探索性的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，更是少之又少。

目前開展的《高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)》，已經(jīng)無法完全體現(xiàn)當(dāng)代高分子化學(xué)學(xué)科的發(fā)展，同時，一成不變的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，和封閉傳統(tǒng)的教學(xué)方式，難以引起學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的興趣和激發(fā)他們的探索精神，更不能實(shí)現(xiàn)對學(xué)生創(chuàng)新能力和解決問題能力的培養(yǎng)。學(xué)生難以把理論知識與實(shí)際應(yīng)用有機(jī)聯(lián)系起來，缺乏將高分子化學(xué)課程的知識技能轉(zhuǎn)化為科研創(chuàng)新能力和實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

經(jīng)過長期的探索、實(shí)踐和總結(jié)，建立了“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)+綜合實(shí)驗(yàn)+開放性實(shí)驗(yàn)”的多層次《高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)體系。學(xué)生在完成基礎(chǔ)課程內(nèi)容之后，增加綜合性實(shí)驗(yàn)，將傳統(tǒng)的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)與材料性能測試與表征實(shí)驗(yàn)結(jié)合與優(yōu)化，設(shè)計成一系列綜合性實(shí)驗(yàn)，如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）綜合性實(shí)驗(yàn)，包括單體精制、催化劑精制、PMMA本體聚合或懸浮聚合、PMMA的紅外測試、粘度法測定PMMA分子量和熱性能測試。這種綜合性實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生系統(tǒng)地了解和掌握原料的準(zhǔn)備和處理、高分子材料的合成、性能與表征方法。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開設(shè)探索性、綜合性更高的開放性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。開放性實(shí)驗(yàn)不僅在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上開放，而且在形式和時間上開放，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計和準(zhǔn)備過程中擁有更多自由安排的空間。

“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)+綜合實(shí)驗(yàn)+開放性實(shí)驗(yàn)”多層次實(shí)驗(yàn)體系不僅擴(kuò)展了學(xué)生知識的深度和廣度，提高了學(xué)生動手能力和解決實(shí)際問題的能力，同時也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生會動腦筋，勤于思考，并運(yùn)用自己所學(xué)的知進(jìn)行聯(lián)想、啟迪思維，使自己的綜合分析能力得到全面發(fā)展，從而培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、創(chuàng)新精神。

四、結(jié)束語

教學(xué)改革是一個漫長的過程。經(jīng)過長期的探索、實(shí)踐和總結(jié)，根據(jù)多年講授《高分子化學(xué)》中所遇到的問題提出了一些關(guān)于教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、實(shí)驗(yàn)等方面的建議，探索形式多樣的、有利于培養(yǎng)具有工科特色學(xué)生的高分子化學(xué)教學(xué)改革。教學(xué)不單是要教會學(xué)生書本的知識，還要幫助學(xué)生把握本學(xué)科的發(fā)展方向。在教學(xué)之外，以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為切入點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生將理論與實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生既具有扎實(shí)的理論知識，又具有科研創(chuàng)新能力。完善課程內(nèi)容、改革教學(xué)模式，大膽嘗試多層次實(shí)驗(yàn)體系，為建設(shè)“雙一流”環(huán)境下優(yōu)質(zhì)本科教學(xué)課程，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才而努力。

參考文獻(xiàn)：

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