材料化學(xué)專業(yè)高分子物理實驗的教學(xué)改革探索

劉小英　鄭燕玉　黃妙齡　劉可慰　肖春妹　陳少云

【摘 要】高分子物理實驗是材料化學(xué)專業(yè)的一門實踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，針對目前我校高分子物理實驗傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)考核三個方面進(jìn)行改革探索，激發(fā)了學(xué)生積極主動性，提高了學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力及分析問題、解決問題的能力，取得了良好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】高分子物理實驗;材料化學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號： G642;O631-4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）30-0041-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.30.018

地方本科院校為適應(yīng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，加快轉(zhuǎn)型升級，重點培養(yǎng)當(dāng)?shù)厣鐣枨蟮膽?yīng)用型人才。作為提升高校人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)和主要突破口，實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力、培育創(chuàng)新精神和保證人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵[1]。實驗教學(xué)是實踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，加強(qiáng)實驗教學(xué)改革，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，已成為全面提高地方本科院校人才質(zhì)量的迫切要求。泉州師范學(xué)院的材料化學(xué)專業(yè)成立于2006年，由于從師范類專業(yè)向應(yīng)用型專業(yè)轉(zhuǎn)型，前期的教學(xué)資源和辦學(xué)條件較差，經(jīng)過多年的探索實踐，本專業(yè)逐步呈現(xiàn)本地特色。本文以高分子物理實驗課程為例，探索如何在我校現(xiàn)狀下開展實驗教學(xué)改革，提高實驗教學(xué)成效，培養(yǎng)高素質(zhì)專業(yè)人才。

高分子物理實驗是材料化學(xué)專業(yè)必修的一門實踐性很強(qiáng)的實驗課，目前，受傳統(tǒng)教學(xué)模式和客觀條件的限制，以操作型、驗證型實驗為主，不利于學(xué)生了解和學(xué)習(xí)最新的實驗技術(shù)和研究手段。實驗教學(xué)中，教師事先做好準(zhǔn)備工作，并向?qū)W生講解實驗的原理、步驟、注意事項等，然后學(xué)生按部就班完成實驗，對實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題未能主動思考，對實驗結(jié)果未能深入分析，整個實驗過程中，學(xué)生缺乏興趣，主觀能動性差，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和個性思維的發(fā)展。如何提高實驗教學(xué)質(zhì)量，以學(xué)生為本，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性、積極性和創(chuàng)新性，是我校高分子物理實驗教學(xué)改革的重要方向。

1 “多元化”的教學(xué)內(nèi)容

針對本校高分子物理實驗傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的弊端，同時借鑒其他高校及專業(yè)實驗教學(xué)的優(yōu)秀經(jīng)驗，我們對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革探索。我校材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生個體差異明顯，素質(zhì)與能力參差不齊，為了滿足不同層次學(xué)生的需要，將高分子物理實驗設(shè)置為基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、設(shè)計性實驗、研究性實驗，由淺入深，由理論到應(yīng)用，學(xué)生的自主性增大，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，讓學(xué)生真正成為實驗主體，而教師在實驗中只起輔導(dǎo)作用，有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提高和研究興趣的培養(yǎng)。

1.1 整合基礎(chǔ)性實驗

我們結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容和實驗室現(xiàn)有條件，并圍繞“高分子結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系”對實驗內(nèi)容進(jìn)行整合，設(shè)計了相應(yīng)的基礎(chǔ)性實驗，包括3部分：（1）分子量的測試及分子量對性能的影響，開設(shè)實驗先后為粘度法測聚合物的溶度參數(shù)、GPC測試聚合物分子量及其分布、不同分子量聚合物的流變行為測試;（2）非晶態(tài)聚合物的結(jié)構(gòu)和性能，開設(shè)實驗先后為聚合物的溫度-形變曲線測試、膨脹計法測試聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、非晶態(tài)聚合物的應(yīng)力—應(yīng)變曲線測試;（3）結(jié)晶聚合物的結(jié)構(gòu)和性能，開設(shè)實驗先后為偏光顯微鏡法觀察聚合物球晶形態(tài)、密度法測定聚合物結(jié)晶度、結(jié)晶聚合物的應(yīng)力—應(yīng)變曲線測試。掌握基本實驗，培養(yǎng)基本的實驗操作技能，是每個學(xué)生必練的基本功、“童子功”。

1.2 加強(qiáng)綜合性實驗

傳統(tǒng)的驗證型教學(xué)模式中，實驗是獨立設(shè)置的，缺乏聯(lián)系性和系統(tǒng)性。通過綜合實驗的設(shè)計，學(xué)生加深對知識點關(guān)聯(lián)性的理解，融會貫通所學(xué)的專業(yè)知識。以“PMMA的結(jié)構(gòu)與性能”實驗為例，學(xué)生完成高分子化學(xué)實驗中MMA的本體聚合與懸浮聚合后，一方面學(xué)生自己配置PMMA溶液，利用粘度法、GPC法分別測定兩種方法制備的PMMA的分子量及其分布，并測定其流變行為;另一方面，采用膨脹計法、DSC法和DMA法分別測定上述聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并測定其力學(xué)性能。實踐表明，將多個實驗串聯(lián)后進(jìn)行綜合性實驗教學(xué)，有利于學(xué)生高分子學(xué)科知識點的相互銜接和綜合實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。

1.3 增設(shè)設(shè)計性、研究性實驗

為適應(yīng)高分子物理學(xué)科的快速發(fā)展，確保實驗內(nèi)容的先進(jìn)性、新穎性，需及時把新概念、新規(guī)律和新實驗事實介紹給學(xué)生，讓學(xué)生對最新科研進(jìn)展有所了解，我們利用大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、大學(xué)生科技創(chuàng)新項目及開放實驗室項目來開展一些設(shè)計性、研究性實驗項目。如聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線測定實驗中，以往選用不同交聯(lián)度的天然橡膠為樣品，每組學(xué)生得到的實驗數(shù)據(jù)類似，以致分析實驗結(jié)果時互相抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重。為改變這種現(xiàn)狀，我們挑選相關(guān)教師課題組所合成的高分子產(chǎn)品為樣品，學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)了解產(chǎn)品性質(zhì)，摸索最佳實驗條件，確定詳細(xì)實驗方案，學(xué)生獨立完成實驗、解決實驗中問題和綜合分析實驗結(jié)果。設(shè)計性、研究性實驗的開設(shè)，讓學(xué)生成為實驗主體，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力和科研興趣的培養(yǎng)。

2 “多樣化”的教學(xué)方法

傳統(tǒng)高分子物理實驗普遍采用“澆灌式”教學(xué)，教師講、學(xué)生聽，然后教師指導(dǎo)學(xué)生做實驗，教學(xué)過程中學(xué)生依賴性強(qiáng)，經(jīng)常出現(xiàn)“圍觀”現(xiàn)象。這種教學(xué)方式單一、呆板，學(xué)生提不起興趣，不利于學(xué)生深入理解實驗內(nèi)容，更談不上主動查閱相關(guān)資料和提出有價值的問題[2]。如何改善這一境況，讓學(xué)生由被動聽為主動學(xué)，充分發(fā)揮實驗主體作用，提高教學(xué)質(zhì)量，引起了我們一線教師的關(guān)注。

2.1 “線上線下混合式”實驗教學(xué)

目前我校高分子物理實驗所依托的大型儀器設(shè)備數(shù)量少且實驗課時有限，為提高學(xué)生上課時實驗技能訓(xùn)練的效率和質(zhì)量，我們采用“線上線下混合式”的教學(xué)模式。實驗課前，教師將實驗教學(xué)資源上傳到學(xué)校網(wǎng)絡(luò)平臺，為學(xué)生提供線上教學(xué)資源，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。在講解實驗中，教師針對學(xué)生線上學(xué)習(xí)遇到問題進(jìn)行指導(dǎo)，將更多時間的時間用于疑難點的分析討論上。實驗后，學(xué)生將實驗結(jié)果、實驗內(nèi)容的疑問等上傳至平臺，教師進(jìn)行線上解答?；旌鲜綄嶒灲虒W(xué)更能結(jié)合學(xué)生特點，給學(xué)生更多學(xué)習(xí)思考知識的空間和理解運用知識的時間，更能激發(fā)和吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2 “教師主導(dǎo)、學(xué)生主體”實驗教學(xué)

俗話說，授人以魚不如授人以漁。實驗教學(xué)中，我們應(yīng)該改變教師講解、示范，學(xué)生模仿、亦步亦趨的傳統(tǒng)教學(xué)模式，采用“教師主導(dǎo)和學(xué)生主體”的教學(xué)模式[3]。實驗課前，教師檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，對未按規(guī)定預(yù)習(xí)者，令其緩做實驗;在講解實驗中，教師對實驗關(guān)鍵之處提出質(zhì)疑，讓學(xué)生邊做實驗邊思考;實驗后，教師在批改學(xué)生實驗報告簽字時對操作步驟提出問題，檢查學(xué)生是否認(rèn)真做實驗、做記錄，同時，積極引導(dǎo)與支持學(xué)生提出新問題。實驗課程由“教師講、學(xué)生聽和做”的單向交往的教學(xué)方式改變?yōu)椤敖處熤鲗?dǎo)和學(xué)生主體”的形式，讓學(xué)生真正成為實驗主體，在教師的合理引導(dǎo)和組織下進(jìn)行主動自發(fā)的學(xué)習(xí)。

2.3 “開放式”實驗教學(xué)

傳統(tǒng)高分子物理實驗教學(xué)方法主要以講解、驗證為主，學(xué)生做實驗常處于被動狀態(tài)，缺少學(xué)習(xí)積極性，嚴(yán)重抑制了學(xué)生的獨立思考能力和創(chuàng)新精神。運用開放式實驗教學(xué)，實驗中指導(dǎo)教師主要起啟發(fā)、引導(dǎo)的作用，幫助學(xué)生解決問題。結(jié)合我校專業(yè)實驗教學(xué)現(xiàn)狀和設(shè)備條件，為激發(fā)學(xué)生的主動性，提高大型儀器設(shè)備的利用率，我們嘗試實驗時間開放、實驗設(shè)備開放、實驗人員開放的三開放實驗?zāi)Ｊ絒4]。開放式實驗教學(xué)的實施，充分發(fā)揮學(xué)生的積極性，充分鍛煉學(xué)生的實驗動手能力，提高學(xué)生綜合分析問題、解決問題的能力。

3 教學(xué)考核的改革

考核是實驗教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是教師檢查教學(xué)效果和考察學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要手段[5]。實驗教學(xué)注重培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力、分析問題和解決問題的能力，使學(xué)生具備運用知識并獨立完成實驗的能力。因此，實驗考核應(yīng)貫穿整個實驗教學(xué)過程，對學(xué)生進(jìn)行全面、客觀的評定。為此，我們摒棄了傳統(tǒng)的以實驗報告和期末筆試成績?yōu)橹鞯膶嶒灴己朔绞剑⒁惶追细叻肿游锢韺嶒炋攸c，有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的考核方式[6]。考核具體內(nèi)容包括課前準(zhǔn)備工作、實驗預(yù)習(xí)，課堂表現(xiàn)及實驗操作技能，課后實驗報告，實驗考試。教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，采用平時考核和實驗考試考核相結(jié)合的方式，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，有利于科學(xué)評價教師的教學(xué)效果。

4 結(jié)語

為實現(xiàn)應(yīng)用型地方本科院校材料化學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，作為專業(yè)實踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，高分子物理實驗教學(xué)的改革非常必要，對改善教學(xué)效果，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量起著重要作用。我校材化專業(yè)結(jié)合本校辦學(xué)特色，對高分子物理實驗教學(xué)進(jìn)行了探索性改革，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的實驗技能、動手能力與創(chuàng)新能力，為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)與創(chuàng)新型人才的塑造奠定基礎(chǔ)。

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