工程認(rèn)證背景下“高分子化學(xué)”課程改革的探索與實(shí)踐

葉秀芳，陳東初，常萌蕾，廖爽

（佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院材料科學(xué)與能源工程學(xué)院，廣東佛山528000）

“高分子化學(xué)”課程是高分子材料、材料加工、材料化學(xué)、材料科學(xué)與工程、化學(xué)與化學(xué)工程等學(xué)科重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一。通過該課程的學(xué)習(xí)，不僅能夠使學(xué)生掌握專業(yè)基本原理和基礎(chǔ)知識，同時(shí)，也為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)提供支持。在佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院建設(shè)創(chuàng)新型高水平理工科大學(xué)的背景下，材料化學(xué)專業(yè)于2016 年啟動(dòng)了工程教育認(rèn)證工作，并于2018 年成功通過臺灣中華工程教育協(xié)會(huì)（IEET）的工程教育認(rèn)證。自材料化學(xué)專業(yè)工程教育認(rèn)證工作啟動(dòng)至今，為配合工程教育認(rèn)證工作，讓學(xué)生能夠更好地理解和掌握相關(guān)理論，應(yīng)用“高分子化學(xué)”知識解決實(shí)際問題，滿足相關(guān)行業(yè)、企業(yè)對人才的培養(yǎng)要求，“高分子化學(xué)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持從人才培養(yǎng)目標(biāo)、課程建設(shè)等方面深化教學(xué)改革，積極探索“高分子化學(xué)”課程體系建設(shè)新舉措，提升教學(xué)效果，較好地實(shí)現(xiàn)了工程教育背景下課程的教學(xué)目標(biāo)。

本文將結(jié)合近年來對“高分子化學(xué)”課程的教學(xué)實(shí)踐，從教學(xué)目標(biāo)的制訂、課程建設(shè)和教學(xué)方法改革等方面，探討了在工程教育論證背景下開展“高分子化學(xué)”課程教學(xué)改革的幾點(diǎn)體會(huì)。

1 工程教育論證下課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對應(yīng)

工程教育認(rèn)證在目標(biāo)上強(qiáng)調(diào)與產(chǎn)業(yè)社會(huì)相結(jié)合，培養(yǎng)高質(zhì)量的工程類人才[1-2]。根據(jù)工程認(rèn)證的要求，工程教育總體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是通過分解的若干小目標(biāo)達(dá)成的，而這些小目標(biāo)則是由一系列的課程作為載體，通過課程的設(shè)置，支撐畢業(yè)要求的不同分解點(diǎn)[3]。具體來說，根據(jù)材料化學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，“高分子化學(xué)”課程支撐了4 個(gè)畢業(yè)要求中的5 個(gè)指標(biāo)點(diǎn)：①指標(biāo)點(diǎn)1～1:能夠?qū)⒉牧匣瘜W(xué)的基本概念運(yùn)用到工程問題的恰當(dāng)表述中；②指標(biāo)點(diǎn)1～3:了解材料的成分、結(jié)構(gòu)（組成）、性能之間的關(guān)系并能夠應(yīng)用于材料工程問題的分析中；③指標(biāo)點(diǎn)3～2:能夠根據(jù)目標(biāo)選取適當(dāng)?shù)脑牧吓c基礎(chǔ)工藝并確定研發(fā)方案；④指標(biāo)點(diǎn)9～2:能夠在從事材料生產(chǎn)、研究和開發(fā)的團(tuán)隊(duì)中承擔(dān)相應(yīng)角色；⑤指標(biāo)點(diǎn)10～2:了解材料學(xué)科發(fā)展趨勢并能與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通?；诖?，“高分子化學(xué)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)制訂“高分子化學(xué)”課程的總體目標(biāo)是：通過對本課程的學(xué)習(xí)，掌握“高分子化學(xué)”的基本概念和基本理論（培養(yǎng)目標(biāo)1），強(qiáng)化學(xué)生的高分子專業(yè)基礎(chǔ)理論知識的應(yīng)用（培養(yǎng)目標(biāo)2），培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決“高分子化學(xué)”問題的能力（培養(yǎng)目標(biāo)3），培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神（培養(yǎng)目標(biāo)4），培養(yǎng)學(xué)生的工程管理能力和環(huán)境友好意識（培養(yǎng)目標(biāo)5）。

在上述課程目標(biāo)和課程對畢業(yè)要求的支撐指標(biāo)體系下，指標(biāo)點(diǎn)①和②與培養(yǎng)目標(biāo)1 對應(yīng)，指標(biāo)點(diǎn)①②和③與培養(yǎng)目標(biāo)2對應(yīng)，指標(biāo)點(diǎn)③和④與培養(yǎng)目標(biāo)3對應(yīng)，指標(biāo)點(diǎn)③④和⑤與培養(yǎng)目標(biāo)4對應(yīng)，指標(biāo)點(diǎn)②③和⑤與培養(yǎng)目標(biāo)5 對應(yīng)。通過課程培養(yǎng)目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系，完成以課程為載體，通過課程小目標(biāo)實(shí)現(xiàn)工程教育總目標(biāo)。

2 工程教育論證下“高分子化學(xué)”課程體系的建設(shè)與優(yōu)化

工程教育認(rèn)證注重對目標(biāo)達(dá)成的支撐，以培養(yǎng)成果為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)與產(chǎn)業(yè)社會(huì)相結(jié)合?；诖耍凇案叻肿踊瘜W(xué)”課程教學(xué)中需要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，提高工程意識，注重對學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和能力的培養(yǎng)。具體從以下兩個(gè)方面進(jìn)行。

2.1 “高分子化學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

“高分子化學(xué)”具有內(nèi)容豐富，知識點(diǎn)眾多，一些基礎(chǔ)理論亟待更新和完善等特點(diǎn)[4-5]。在有限的課堂教學(xué)學(xué)時(shí)中，難以完成包括“高分子化學(xué)”的基本概念和理論模型、不同聚合反應(yīng)（機(jī)理、動(dòng)力學(xué)及其影響因素）、聚合物間化學(xué)反應(yīng)、聚合方法等在內(nèi)的全部內(nèi)容。因此，在實(shí)際教學(xué)過程中，必須按照課程培養(yǎng)目標(biāo)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。主要遵從以下原則：①在教學(xué)過程中，注重教學(xué)內(nèi)容的經(jīng)典與現(xiàn)代、基礎(chǔ)性與先進(jìn)性的關(guān)系。如在聚合反應(yīng)機(jī)理的學(xué)習(xí)中，安排足夠的學(xué)時(shí)在聚合理論相對成熟的自由基聚合反應(yīng)教學(xué)中，這樣的教學(xué)安排有利于加強(qiáng)學(xué)生對聚合反應(yīng)相關(guān)知識的理解，掌握聚合反應(yīng)的學(xué)習(xí)規(guī)律，為后續(xù)其他聚合反應(yīng)的學(xué)習(xí)提供良好的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)；同時(shí)，為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展對人才培養(yǎng)的要求，根據(jù)學(xué)科發(fā)展最新動(dòng)態(tài)，在聚合反應(yīng)機(jī)理教學(xué)中，注重安排合適的學(xué)時(shí)，緊跟高分子材料聚合方法發(fā)展前沿，結(jié)合教師的科研情況，對一些新的聚合反應(yīng)及其實(shí)施方法進(jìn)行學(xué)習(xí)和討論，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力；②課程重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容的教學(xué)時(shí)間適當(dāng)傾斜。在有限的課堂教學(xué)中，教師難以將所有的課本內(nèi)容面面俱到地講完，因此，教師要注意把握教學(xué)內(nèi)容的重難點(diǎn)，并提醒學(xué)生課程學(xué)習(xí)需要掌握的重點(diǎn)內(nèi)容，讓學(xué)生在課程的學(xué)習(xí)中分清主次，各有側(cè)重，快速提高學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)效率；③注重建設(shè)立體化、優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)課堂講授與課后自學(xué)的互補(bǔ)。高分子課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)依托現(xiàn)代信息技術(shù)，構(gòu)建開發(fā)了“高分子化學(xué)”網(wǎng)絡(luò)課程、“高分子化學(xué)”網(wǎng)上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并實(shí)現(xiàn)課程資源的開放共享。在“高分子化學(xué)”網(wǎng)絡(luò)課程投入使用后，教師積極引導(dǎo)學(xué)生充分利用數(shù)字化的“高分子化學(xué)”課程資源進(jìn)行課后自學(xué)。依托“高分子化學(xué)”網(wǎng)絡(luò)課程和“高分子化學(xué)”網(wǎng)上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生不受時(shí)間和空間制約，根據(jù)自身情況，既可以對課堂講授的重難點(diǎn)課程內(nèi)容進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)，也可以對課堂無法展開的相關(guān)知識進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)。通過課后自學(xué)，加強(qiáng)對課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，提升知識的應(yīng)用能力，了解“高分子化學(xué)”學(xué)科發(fā)展趨勢，拓寬專業(yè)視野，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

2.2 “高分子化學(xué)”課程體系的建設(shè)

為支撐工程師核心能力培養(yǎng)，課程團(tuán)隊(duì)注重加強(qiáng)“高分子化學(xué)”課程體系建設(shè)，針對材料化學(xué)專業(yè)目前沒有開設(shè)專門的“高分子化學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程的局面，從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)：①依托材料科學(xué)與工程學(xué)院虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心，建設(shè)了包括拉伸虛擬實(shí)驗(yàn)、壓縮虛擬實(shí)驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)虛擬實(shí)驗(yàn)、彎曲與扭轉(zhuǎn)組合變形虛擬實(shí)驗(yàn)、彈性模量與泊松比虛擬實(shí)驗(yàn)在內(nèi)的一批“高分子化學(xué)”網(wǎng)上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可不受儀器和場地的限制，學(xué)生可以隨時(shí)隨地，無限次重復(fù)操作使用，不僅節(jié)約了學(xué)校硬件購買及維修上的費(fèi)用，同時(shí)有利于學(xué)生全面認(rèn)識和操作儀器設(shè)備。而且，在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中設(shè)置了學(xué)生操作中容易犯的錯(cuò)誤及操作注意事項(xiàng)，當(dāng)學(xué)生有錯(cuò)誤操作時(shí)就會(huì)觸發(fā)系統(tǒng)，自動(dòng)給出溫馨提示，這樣學(xué)生做實(shí)驗(yàn)相當(dāng)于身邊有一個(gè)教師在提供實(shí)時(shí)指導(dǎo)，一方面有效減少教師工作量，另一方面也增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，保證教學(xué)質(zhì)量；②豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，依托“高分子材料”“材料成型與加工”“現(xiàn)代材料測試方法”等實(shí)驗(yàn)課程中的相關(guān)內(nèi)容，對“高分子化學(xué)”的理論知識進(jìn)行驗(yàn)證和探索；③積極探索新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，依托課外知識競賽和科研訓(xùn)練等載體，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新訓(xùn)練、“挑戰(zhàn)杯”等科技競賽活動(dòng)，開展創(chuàng)新性、綜合性開發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將課堂理論教學(xué)與知識在具體項(xiàng)目的應(yīng)用中有機(jī)結(jié)合起來，重視知識的工程運(yùn)用，鍛煉學(xué)生運(yùn)用“高分子化學(xué)”的基本原理以及設(shè)計(jì)滿足實(shí)際應(yīng)用需求的高分子材料的能力，強(qiáng)化學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力；④重視專業(yè)實(shí)習(xí)，深化、拓寬專業(yè)知識。充分利用生產(chǎn)實(shí)習(xí)、認(rèn)識實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）等實(shí)踐教學(xué)契機(jī)，讓學(xué)生能運(yùn)用其“高分子化學(xué)”知識完成具有特殊功能要求的高分子材料的設(shè)計(jì)、研發(fā)工作，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、解決實(shí)際工程問題的能力。

3 工程教育論證下課程教學(xué)方法的改革探索

在教學(xué)過程中，將啟發(fā)式教學(xué)方法貫穿于各教學(xué)環(huán)節(jié)，將教師科研過程中切實(shí)用到的與理論力學(xué)相關(guān)的實(shí)例用于知識點(diǎn)的講解，努力將傳授知識、思維方式和專業(yè)工程實(shí)踐相結(jié)合，提倡多種思維方式，活躍學(xué)術(shù)思想；積極建設(shè)數(shù)字化教學(xué)資源，構(gòu)建立體化、優(yōu)質(zhì)的“高分子化學(xué)”網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)資源，探索混合式教學(xué)模式、課堂教學(xué)與線上自學(xué)模式在“高分子化學(xué)”教學(xué)中的應(yīng)用[6]；借助多媒體技術(shù)對課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)通過動(dòng)畫模擬或模型進(jìn)行講解和演示，激發(fā)學(xué)生的求知欲，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性；在課程實(shí)踐教學(xué)中，建設(shè)“高分子化學(xué)”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，探索任務(wù)驅(qū)動(dòng)法等教學(xué)方法的運(yùn)用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力；完善適應(yīng)于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)要求的考試制度。通過上述教學(xué)方法的改革，取得了較好的教學(xué)效果，課程的學(xué)生評價(jià)分?jǐn)?shù)名列前茅，任課教師多次獲得佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院教學(xué)質(zhì)量評估優(yōu)秀獎(jiǎng)和教學(xué)成果獎(jiǎng)。