高分子綜合實驗教學改革與探索*

葉龍強，張書艷，張雨露，惠貞貞，張雪梅，汪徐春

(1 安徽科技學院化學與材料工程學院，安徽 蚌埠 233100；2 蒙城縣大興中學，安徽 亳州 233500)

隨著社會與經(jīng)濟的快速發(fā)展，各個領域?qū)Υ髮W畢業(yè)生的要求也越來越高，不再僅僅滿足于學生對理論知識的掌握，而是更加注重大學生的綜合能力，特別是動手能力[1]。實驗教學是本科教學的重要環(huán)節(jié)，它與理論課程相輔相成，是整個課程體系的實踐延伸和理論深化。加強實驗教學，對培養(yǎng)大學生創(chuàng)新能力、動手能力和分析問題解決問題的能力具有重要的意義[2]。我校以應用型高水平大學為定位，近些年持續(xù)不斷的加強實驗教學環(huán)節(jié)的投入，從十年前幾乎沒有實驗教學，到現(xiàn)在實驗比重平均占比30%左右，甚至一些課程的實驗比重達到50%。高分子作為有機化學、無機化學、分析化學和物理化學之外的第五大化學課程，在化學領域占據(jù)越來越重要的地位，與高分子理論課相結(jié)合的高分子綜合實驗又是材料科學與工程專業(yè)重要的實踐教學環(huán)節(jié)，其目的就是培養(yǎng)大學生理論與實踐的結(jié)合能力，培養(yǎng)大學生的綜合能力，為應用型高水平人才的培養(yǎng)打下堅實的基礎?；诖?，我們從材料科學與工程專業(yè)高分子綜合實驗入手，大力探索以培養(yǎng)大學生綜合能力為指引的專業(yè)綜合實驗課程的教學改革。

1 實驗內(nèi)容的設置

我校材料科學與工程專業(yè)高分子理論課程主要有三門：高分子化學、高分子物理和高分子材料成型加工。傳統(tǒng)的實驗課主要以驗證實驗為主，每門課對應的實驗是相互孤立的。比如高分子化學實驗開設的經(jīng)典實驗“有機玻璃的合成”，在學生實驗過程中，主要目的是合成有機玻璃，掌握合成方法，至于合成的有機玻璃性能如何，能用來做什么學生較少關(guān)注。而后兩項內(nèi)容是高分子物理和高分子材料成型加工相關(guān)的實驗內(nèi)容[3]。我校開設高分子綜合實驗的目的就是將這些孤立的實驗結(jié)合起來。綜合實驗體現(xiàn)了多門理論課程知識和多種實驗技能運用的結(jié)合。通過綜合實驗學習，學生將不再單獨的記憶孤立的實驗內(nèi)容，而是能夠掌握一個研究項目從開發(fā)到結(jié)束的整個流程，掌握科學研究的基本方法，使其由“被動接收”變?yōu)椤爸鲃訉W習”。目前越來越多的高校開設高分子綜合實驗，將高分子化學、高分子物理和高分子材料成型加工三門實驗有機的結(jié)合在一起。但是作為應用型高水平人才的培養(yǎng)，高分子綜合實驗不僅需要將三門實驗課聯(lián)系在一起，還應當增加起始的實驗設計部分，使整個課程變得更加完整，最終變?yōu)椤爱a(chǎn)品設計——材料制備——性能測試——成型加工”一道完整有序的實驗流程。表1列出的為我校改革后高分子綜合實驗的四個部分。這樣，學生通過本門課程的學習，將更加深刻的理解高分子的應用，并能夠通過實驗結(jié)合理論，開發(fā)設計新型高分子材料。

表1 高分子綜合實驗分類

2 實驗教學方式的多樣化

2.1 小班教學

目前大多數(shù)高校都在加速推進小班教學，與理論課相比，實驗課更應該采用小班教學。小班教學是指一個班分成多個小組進行實驗，每小組分工明確，不僅提高實驗效率，還能鍛煉團隊協(xié)作能力[4]。但是每個小組的人數(shù)不能過多，否則將會出現(xiàn)“幾人實驗其余看”的現(xiàn)象，大大影響實際學習質(zhì)量。我校通常情況下一個班30人左右，分組一般是上課之前確定，兩人一組，然后一直保持不變，直至課程結(jié)束。這樣雖然方便，但是存在一定弊端。比如：高分子化學實驗兩人一組可以較好完成。而高分子物理和高分子材料成型加工一般需要大型儀器，儀器很難保證兩人一臺，這就需要三人以上一組，因此根據(jù)具體實驗安排分組更為合理。我校開設的高分子綜合實驗分為四大塊，每一塊都需要專業(yè)的老師，因此在安排實驗的過程中至少需要4位老師。盡量做到專業(yè)老師做專業(yè)的事，避免出現(xiàn)類似高分子化學的教師帶高分子材料成型加工的實驗課。

2.2 3D動畫教學和實驗操作相結(jié)合

隨著網(wǎng)絡的迅速發(fā)展，動畫教學越來越多的出現(xiàn)在理論課堂中[5]。與理論課相比，實驗課更適合動畫教學。通過動畫，將實驗直觀而富有趣味的展現(xiàn)在學生面前，可以幫助學生更加深刻的了實驗操作步驟、實驗儀器的組成和具體的工作原理，幫助學生形成3D空間概念，掌握儀器的運行規(guī)律以及培養(yǎng)學生的思維能力。比如在高分子材料成型加工的實驗中，老師不可能將儀器拆除給學生介紹儀器的各個組成。通過動畫解析，可以直觀的讓學生看到某臺儀器是如何組裝如何工作的，再對著實物儀器進行講解，將大大提高學生儀器操作的能力，同時更容易讓復雜的知識更加生動具體化。

2.3 開放教學

我們將高分子綜合實驗分為產(chǎn)品設計、材料制備、性能測試和成型加工四大塊。首先強調(diào)的就是產(chǎn)品設計，這要求任課教師不能再照搬書本的實驗讓學生進行實驗，而是要發(fā)揮學生的自主能力。任課教師提前布置，讓每個小組提前查閱文獻，設計實驗方案，經(jīng)與老師討論認可后再進行實驗。實施開放式教學能夠激發(fā)學生的思維和興趣。比如某一組學生想要做一個杯子，那個首先學生要先了解杯子的主要配方是什么？杯子要具有哪些性能？形狀是什么樣？在經(jīng)過查閱資料，確定實驗方案后，逐步推進實驗過程，從設計、制備、性能檢測到最后得到實驗產(chǎn)品，所得的產(chǎn)品學生自己保留做紀念。這樣一個流程下來，學生對實驗的記憶將會更加深刻，同時還有助于理論課的理解。

課后的實驗室開放也非常有必要。綜合實驗學時畢竟有限，在學習的過程中，一些學生對高分子實驗產(chǎn)生濃厚的興趣。為了維持學生的積極性，代課老師可以在課下對學生進行指導，讓學生做自己感興趣的實驗，甚至參與到老師的科研項目中去。因此，開放性實驗不僅是實驗室的開放，更是實驗項目和研究課題的開放。這些項目和課題的研究將會成為學生畢業(yè)論文的重要組成部分。

3 教學內(nèi)容為畢業(yè)論文打基礎

我校將高分子綜合實驗安排在大四上學期，而畢業(yè)論文在下學期。與高分子綜合實驗一樣，我校高分子方向的學生畢業(yè)論文也遵循“產(chǎn)品設計——材料制備——性能測試——成型加工”四道程序，所以畢業(yè)論文其實就是一個放大版的綜合實驗。有了高分子綜合實驗的基礎，將有利于畢業(yè)論文的開展。所以，代課老師在進行綜合實驗的講解時，可適當?shù)脑黾幼约合嚓P(guān)的研究內(nèi)容，同時加強同學生在實驗間隙的溝通，這樣將有利于學生積極性的調(diào)動和對本課程的重視。如果學生對代課教師的研究內(nèi)容感興趣，可以主動聯(lián)系代課老師，跟著代課教師做畢業(yè)論文，這樣既能加深對高分子領域的理解，也有助于將來從事高分子相關(guān)的科研或就業(yè)工作。

4 綜合考核評定的改革

高分子綜合實驗考核是實驗教學改革的重要環(huán)節(jié)，因此必須建立一套有助于提高學生綜合能力的考核方式。目前實驗教學考核方式單一，大多數(shù)情況下，只要學生每次上課都來，按部就班完成實驗任務就能得到較高的分數(shù)[6]。但是作為一門綜合性的實驗，不能僅僅通過出勤率和做了實驗來簡單的評定等級給出分數(shù)。高分子綜合實驗既有驗證性實驗，又有探索性實驗[7]。驗證性實驗是經(jīng)過長期總結(jié)得出的，只要按照實驗書上進行操作都可以完成實驗，而探索性實驗很難保證得到想要的實驗結(jié)果，甚至實驗結(jié)果失敗。如果單純的按實驗有沒有完成來評分，將會導致學生更多的選擇驗證性實驗，而不愿進行探索性實驗，這將極大減弱學生自主創(chuàng)新的能力。因此，應當建立過程考核為主，強調(diào)知識、技術(shù)和素質(zhì)目標相結(jié)合的評價機制，實施彈性考核，最終為創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)奠定基礎。

5 結(jié) 語

高分子綜合實驗包含高分子多門課程的知識點。本文從實驗內(nèi)容設置、實驗教學方式、服務畢業(yè)論文和最終成績考核評定四個方面提出了高分子綜合實驗方面的若干改革建議。通過該課程的學習，使學生能夠真正掌握“產(chǎn)品設計——材料制備——性能測試——成型加工”這一主線。高分子綜合實驗的改革，有利于培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的實驗能力，有利于培養(yǎng)學生自主創(chuàng)新的能力，有利于加深學生的團隊協(xié)作能力。希望通過該課程的改革，使我們的畢業(yè)生真正成為具有創(chuàng)新能力的應用型人才。