《生活中的高分子材料》課程教學(xué)方法探討

＊趙 銳

（東北師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院 吉林 130024）

化學(xué)是最重要的基礎(chǔ)科學(xué)之一，與其他相關(guān)學(xué)科有著相互交融滲透，一直以來(lái)都有著迅速的發(fā)展，推動(dòng)了社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)繁榮。在化學(xué)一級(jí)學(xué)科中，高分子學(xué)科與無(wú)機(jī)、有機(jī)、分析、物化并列作為二級(jí)學(xué)科，在化學(xué)領(lǐng)域有著舉足輕重的地位。高分子材料也稱為聚合物材料，被廣泛應(yīng)用于服裝、包裝、醫(yī)療、建筑、交通工具和軍事武裝設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域。按照分類來(lái)看，可分為：塑料、橡膠、纖維、黏合劑和涂料等，每個(gè)大類細(xì)分多達(dá)50余個(gè)種類。隨著科學(xué)技術(shù)日益進(jìn)步，高分子材料在生活中的重要性日益凸顯，高分子材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域和我們的日常生活之中。高分子材料科學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，也是一門應(yīng)用學(xué)科，與其他學(xué)科和領(lǐng)域的聯(lián)系與交叉越來(lái)越密切。許多非化學(xué)專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)和工作中都或多或少地涉及與高分子相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題，而這些非化學(xué)專業(yè)的學(xué)生的專業(yè)課程中并沒(méi)有高分子相關(guān)課程。為了彌補(bǔ)非化學(xué)專業(yè)學(xué)生高分子相關(guān)知識(shí)的空白，筆者面向全校非化學(xué)專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)自然科學(xué)通識(shí)類選修課程《生活中的高分子材料》，從培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提升自主學(xué)習(xí)能力和提高學(xué)生綜合素質(zhì)入手，系統(tǒng)介紹高分子材料的概念及其應(yīng)用，揭示高分子科學(xué)的含義，展現(xiàn)高分子材料在我們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)中起到的重要作用。此門通識(shí)類選修課程的開(kāi)設(shè)是十分有意義和有必要的，可以搭建學(xué)科之間的橋梁，為高校培養(yǎng)全面發(fā)展的優(yōu)秀人才作出貢獻(xiàn)。

1.《生活中的高分子材料》課程簡(jiǎn)介

通識(shí)教育作為高等教育的組成部分，是當(dāng)今社會(huì)所有大學(xué)生都應(yīng)當(dāng)接受的非專業(yè)教育；其目的是為培養(yǎng)積極參與社會(huì)生活的、有社會(huì)責(zé)任感的、全面發(fā)展的社會(huì)人才；其內(nèi)容是一種廣泛的、非專業(yè)的、非功利性的基本知識(shí)、技能和態(tài)度的教育。《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020）》中明確提出“我國(guó)高等教育承擔(dān)著培養(yǎng)全面型、復(fù)合型的高級(jí)優(yōu)秀人才、發(fā)展科學(xué)技術(shù)文化、促進(jìn)現(xiàn)代化建設(shè)的重大任務(wù)”的要求，教育文化衛(wèi)生體育領(lǐng)域?qū)＜掖碜剷?huì)上強(qiáng)調(diào)，高等教育要準(zhǔn)確把握新發(fā)展格局對(duì)人才的新要求，深度融入社會(huì)發(fā)展進(jìn)程，高質(zhì)量培養(yǎng)各類人才。2016年在《國(guó)家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中有針對(duì)性地提出“深化本科教育教學(xué)改革，探索通識(shí)教育與專業(yè)教育相結(jié)合的人才培養(yǎng)方式，推行模塊化通識(shí)教育，促進(jìn)文理交融”。

《生活中的高分子材料》作為一門面向?qū)W校各專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)、由學(xué)生自主選擇修讀的自然科學(xué)通識(shí)類教育課程。系統(tǒng)地介紹了高分子材料的概念及其應(yīng)用，著重介紹與日常生活和生產(chǎn)密切相關(guān)（衣食住行）的高分子材料；側(cè)重介紹目前科研中熱點(diǎn)的新型高分子材料。課程內(nèi)容更貼近于實(shí)際生活（如介紹飲用水凈化用離子交換樹(shù)脂材料、高分子在護(hù)膚品中的應(yīng)用、人造皮革中的高分子材料、衣服面料中的高分子材料、汽車中的高分子材料等），強(qiáng)調(diào)高分子材料的應(yīng)用價(jià)值，提升課程的趣味性和科普性。課程注重基本概念、基本原理，具有前瞻性和國(guó)際視野。具體教學(xué)安排如下：第一章：材料與人類文明（介紹材料發(fā)展歷史、進(jìn)行高分子材料概述）；第二章：美麗著裝－合成纖維（衣服面料中的高分子材料）；第三章：食品中的高分子－塑料、添加劑、蛋白質(zhì)（天然高分子材料、膳食纖維、塑料瓶底部的“數(shù)字密碼”）；第四章：健康生活的幫手－醫(yī)用高分子材料（醫(yī)用敷料、血液凈化材料、組織支架）；第五章：飲用水凈化神器－吸附高分子材料和高分子膜材料（離子交換樹(shù)脂、高分子分離膜）；第六章：家裝材料的主力軍－高分子材料（熱塑性塑料和熱固性塑料、涂料、黏合劑）；第七章：汽車中的高分子材料；第八章：新型高分子材料（光功能高分子材料、特種高分子材料、自修復(fù)高分子材料）。

2.《生活中的高分子材料》教學(xué)方式

在教學(xué)方式設(shè)計(jì)中，考慮到選課學(xué)生非化學(xué)專業(yè)，對(duì)較為專業(yè)的知識(shí)接受程度有限，所以本課程以幫助學(xué)生建立對(duì)高分子材料課程的基本認(rèn)知為出發(fā)點(diǎn)，著重增強(qiáng)課程的趣味性和學(xué)生的主動(dòng)性，由“以教為主”變?yōu)椤耙詫W(xué)為主”，發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主導(dǎo)作用。在教學(xué)過(guò)程中，繼承和發(fā)展傳統(tǒng)課堂教學(xué)，有機(jī)融合多種新型教學(xué)方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提升課堂教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)方式創(chuàng)新具體體現(xiàn)為以下幾方面：

(1)體驗(yàn)式教學(xué)

體驗(yàn)式教學(xué)是一種以學(xué)生為主體，以活動(dòng)為載體，讓學(xué)生通過(guò)自己的感受去領(lǐng)悟知識(shí)，再回歸實(shí)踐的教學(xué)模式。體驗(yàn)式教學(xué)起源于20世紀(jì)初，早期教育學(xué)家?guī)鞝柼亍h恩將其應(yīng)用于課外教學(xué)中提升學(xué)員的人際交往能力和情緒管理能力，完善學(xué)員的心理和人格。20世紀(jì)90年代后，體驗(yàn)式教育在歐美國(guó)家迅速普及，我國(guó)的體驗(yàn)式教學(xué)起步較晚，近十年才逐漸引起教育工作者的關(guān)注。卡爾·羅杰斯曾說(shuō)：“相比于對(duì)知識(shí)的理解，體驗(yàn)式學(xué)習(xí)更有利于個(gè)人的理解和成長(zhǎng)變化”，為增強(qiáng)學(xué)生對(duì)高分子材料的直觀理解，不僅局限于圖片和想象，在教學(xué)中，設(shè)計(jì)了幾個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)在課堂上引領(lǐng)學(xué)生制備簡(jiǎn)單的高分子材料，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，讓學(xué)生切身感受到高分子材料的特性，體會(huì)到化學(xué)學(xué)科的魅力。

例如在第二章（美麗著裝－合成纖維）的學(xué)習(xí)中，筆者使用手持式紡絲機(jī)在課堂上向?qū)W生展示聚丙烯腈纖維（腈綸）的紡織過(guò)程，在課堂上帶領(lǐng)學(xué)生一起制備出腈綸，讓學(xué)生實(shí)際感受到聚合物纖維的生產(chǎn)及使用，真切感知高分子材料魅力。

(2)雙線教學(xué)輔助授課

雙線教學(xué)是將線上教學(xué)與線下教學(xué)以某種科學(xué)方式融合，實(shí)現(xiàn)兩種教學(xué)形態(tài)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，適應(yīng)教育信息化時(shí)代的發(fā)展需要。此外，雙線教學(xué)對(duì)課堂教育的延續(xù)起到了極為重要的作用。

例如在《生活中的高分子材料》課程設(shè)置中，我固定設(shè)置了每?jī)蓚€(gè)星期一次的線上教學(xué)，以答疑、多媒體課堂等形式呈現(xiàn)給學(xué)生。在線上教學(xué)中，通過(guò)設(shè)計(jì)多樣化的教學(xué)情境，篩選并編輯豐富的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，營(yíng)造濃厚的學(xué)習(xí)氛圍。并給予學(xué)生一定的選擇空間，自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，通過(guò)后臺(tái)大數(shù)據(jù)了解到學(xué)生的理論、實(shí)踐偏好，為線下教學(xué)的授課側(cè)重提供參考依據(jù)。

(3)跨學(xué)科教學(xué)

“跨學(xué)科教育”是相對(duì)于專業(yè)化的分科教育而言的學(xué)科融合教育形式，是針對(duì)某一現(xiàn)實(shí)問(wèn)題將多個(gè)學(xué)科的知識(shí)融為一體，以實(shí)施教學(xué)、解決問(wèn)題的過(guò)程。跨學(xué)科教學(xué)能夠超越學(xué)科的整體概念，為學(xué)生提供更為全面地思想和理解。高分子材料因其學(xué)科特性，可與多個(gè)學(xué)科融合教學(xué)，如醫(yī)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、環(huán)境學(xué)等，為幫助學(xué)生更好理解，筆者在課上將關(guān)聯(lián)學(xué)科通過(guò)情境整合和內(nèi)容整合的方式融入該學(xué)科，實(shí)現(xiàn)“高分子+”的課堂效果，多方向整合提高了學(xué)科融合黏度，也能有效幫助學(xué)生發(fā)散思維，更好地達(dá)到育人效果。

例如筆者結(jié)合選課學(xué)生的專業(yè)，設(shè)置了“燙發(fā)中的高分子化學(xué)”“3D打印與高分子”“殖民與橡膠”“高分子材料與專業(yè)英語(yǔ)”“古詩(shī)詞中的高分子材料”“洗護(hù)用品中的高分子材料”等專題，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程的同時(shí)，聯(lián)系本專業(yè)跨學(xué)科思考，更貼近生活、貼近自己專業(yè)地去學(xué)習(xí)討論高分子材料，既能加深對(duì)高分子材料的理解，又能鍛煉綜合思考能力，取得更好的課程效果。

(4)翻轉(zhuǎn)課堂

翻轉(zhuǎn)課堂也稱顛倒課堂，是指對(duì)傳統(tǒng)授課方式的翻轉(zhuǎn)或顛倒，即通過(guò)調(diào)整學(xué)生的課前、課上及課后時(shí)間，實(shí)現(xiàn)知識(shí)獲取的主動(dòng)權(quán)由教師傳授向?qū)W生自主學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換。翻轉(zhuǎn)課堂的教育理念是“學(xué)生本位”，確定了學(xué)生在課堂教學(xué)中的主體地位，相比較于傳統(tǒng)課堂，更加回歸學(xué)習(xí)本質(zhì)，改變了以往“教師在講臺(tái)講，學(xué)生在臺(tái)下聽(tīng)”的傳統(tǒng)模式。傳統(tǒng)教學(xué)模式雖然強(qiáng)調(diào)教師的主導(dǎo)地位，但過(guò)于注重知識(shí)單向傳輸，忽視了學(xué)生的主體地位，不利于活躍學(xué)生的開(kāi)拓思維，已經(jīng)逐漸難以滿足學(xué)生的需求。翻轉(zhuǎn)課堂則倡導(dǎo)學(xué)生通過(guò)自學(xué)提前掌握傳統(tǒng)課堂中的基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)自主設(shè)計(jì)課程、講授課程、教師講評(píng)學(xué)生授課情況等環(huán)節(jié)，達(dá)到對(duì)知識(shí)的深化和提升，讓學(xué)生真正切身去自主學(xué)習(xí)高分子、認(rèn)知高分子、加深對(duì)高分子相關(guān)知識(shí)的理解和運(yùn)用。

例如在《生活中的高分子材料》課程中，筆者將一部分課堂時(shí)間讓渡于學(xué)生，學(xué)生自主報(bào)名選擇自己感興趣并與自身專業(yè)相關(guān)的模塊為全體學(xué)生講授，再由教師點(diǎn)評(píng)學(xué)生講解的知識(shí)，深挖知識(shí)點(diǎn)。在課程之初，主動(dòng)報(bào)名參加翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)生比較少，隨著課程的推進(jìn)，報(bào)名的學(xué)生越來(lái)越多，最后有40%的學(xué)生報(bào)名參加翻轉(zhuǎn)課堂，相比較于傳統(tǒng)課堂，更貼近“學(xué)以致用”的教學(xué)目的，幫助學(xué)生建構(gòu)更加高層次的思維模式，達(dá)到融會(huì)貫通的學(xué)習(xí)效果。

(5)專題分組討論

專題分組討論是由教師將學(xué)生合理分組，提供可供選擇的專題題目，在問(wèn)題指引下，學(xué)生們?cè)谛〗M內(nèi)自學(xué)、討論得出觀點(diǎn)后，選出代表在課堂匯報(bào)小組成果。分組討論教學(xué)法是目前比較受歡迎的一種教學(xué)方法。在分組討論過(guò)程中，學(xué)生在小組中各自承擔(dān)一定的職責(zé)，共同分享學(xué)習(xí)成果，能夠增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，提高學(xué)習(xí)效率。

例如，在本門課程中筆者在課堂中不定時(shí)選擇幾個(gè)研討主題給學(xué)生選擇，學(xué)生在組內(nèi)討論感興趣的選題，通過(guò)收集資料、素材整合得出相對(duì)完整的觀點(diǎn)，選出代表在全班面前做總結(jié)發(fā)言，有效調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，鍛煉了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提升了課堂質(zhì)效。

(6)綜合測(cè)評(píng)學(xué)生能力

有效的課程考核機(jī)制能夠顯著提高教學(xué)效果。不再以單一的期末考試成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)學(xué)生，而是采用多元考核評(píng)價(jià)機(jī)制為學(xué)生綜合測(cè)評(píng)能力，能夠激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維，幫助學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，從而提升教學(xué)效果。

例如《生活中的高分子材料》在教學(xué)設(shè)計(jì)中將過(guò)程考核與期末測(cè)評(píng)相結(jié)合，突出過(guò)程考核的重要地位，將平時(shí)作業(yè)、學(xué)生授課、出席課堂、團(tuán)隊(duì)討論等過(guò)程考核納入總成績(jī)，結(jié)合期末論文或期末設(shè)計(jì)的期末測(cè)評(píng)，共同得出學(xué)生的學(xué)科得分。

3.教學(xué)實(shí)踐效果反饋

以2021秋季學(xué)期《生活中的高分子材料》全校通識(shí)性選修課被授課學(xué)生為調(diào)查對(duì)象，進(jìn)行了課程目標(biāo)調(diào)查問(wèn)卷（有效問(wèn)卷數(shù)：100份），調(diào)查題目與調(diào)查結(jié)果如圖1所示，通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷，可以得到如下教學(xué)效果反饋：

圖1 2021秋季學(xué)期《生活中的高分子材料》課程被授課學(xué)生課程目標(biāo)調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果（有效問(wèn)卷數(shù)：100份）

(1)完善了學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)

《生活中的高分子材料》作為一門通識(shí)性選修課，通過(guò)選修課程，使學(xué)生能夠了解高分子材料的基本概念和規(guī)律，掌握當(dāng)今高分子材料的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，開(kāi)拓了視野，拓展了知識(shí)面，使學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)趨于完整。

(2)提升了學(xué)生的綜合素養(yǎng)

課程中以學(xué)生為課堂主體的教學(xué)理念，著重培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣和能力，提升了學(xué)生主動(dòng)查閱中英文學(xué)習(xí)資料的能力，提高了學(xué)生融合其他學(xué)科的知識(shí)來(lái)解決所學(xué)學(xué)科問(wèn)題的能力。

(3)增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力

課程中分組學(xué)習(xí)的方式，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，幫助學(xué)生掌握了溝通合作技能，初步養(yǎng)成良好的科學(xué)素養(yǎng)與科學(xué)精神。

由此可見(jiàn)，該課程讓學(xué)生在知識(shí)結(jié)構(gòu)、綜合素質(zhì)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等方面有顯著提高，有利于今后學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)提升和科研素質(zhì)的養(yǎng)成。

4.現(xiàn)存問(wèn)題及其原因

一是實(shí)踐教學(xué)較少。在化學(xué)學(xué)科中，實(shí)驗(yàn)占據(jù)著重要地位，但《生活中的高分子材料》的實(shí)驗(yàn)課程安排較少，現(xiàn)有設(shè)置僅能為學(xué)生提供有限的實(shí)踐機(jī)會(huì)。這方面主要原因是課程為選修課，且學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室有限，經(jīng)費(fèi)支撐不夠。

二是授課對(duì)象有限。本門選修課每學(xué)期開(kāi)設(shè)一次，僅面向100名學(xué)生開(kāi)放，無(wú)法滿足更多有興趣的學(xué)生的選課需求。這方面原因是教學(xué)安排受限，授課教師不足。

三是課程深度有限。選修課作為自然通識(shí)類課程，專業(yè)深度有限，課程設(shè)置較為通俗易懂，不能滿足學(xué)生更深的學(xué)習(xí)需求。這方面原因是課程授課對(duì)象多為非本專業(yè)學(xué)生，為讓更多學(xué)生接受課程內(nèi)容，課程設(shè)置上以科普性、通識(shí)性為主。

5.改進(jìn)方向

一是多種方式提供實(shí)踐機(jī)會(huì)。一方面盡可能為本課程爭(zhēng)取學(xué)校的支持，為學(xué)生提供更多的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐機(jī)會(huì)。另一方面可以通過(guò)錄制實(shí)驗(yàn)過(guò)程，通過(guò)線上教學(xué)時(shí)間為學(xué)生播放視頻，達(dá)到身臨其境的效果，讓學(xué)生更多體驗(yàn)不同的高分子材料制備實(shí)驗(yàn)。

二是利用MOOC慕課等線上教學(xué)平臺(tái)面向更多學(xué)生教學(xué)。繼續(xù)打磨教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)內(nèi)容，加入MOOC慕課平臺(tái)等，上線視頻課程，讓更多有興趣的學(xué)生能夠通過(guò)多種方式選修本課，擺脫時(shí)空限制，進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)高分子材料的魅力。

三是針對(duì)有更深層次學(xué)習(xí)需求的學(xué)生，提供可供學(xué)習(xí)的平臺(tái)，如為學(xué)生推薦院內(nèi)設(shè)置的專業(yè)課、較高水平的慕課等，滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，多與學(xué)生溝通交流，為學(xué)生答疑解惑。

6.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，《生活中的高分子材料》課程作為一門自然科學(xué)通識(shí)類教育課程，秉持以學(xué)生為主體的教學(xué)理念，采用多種教學(xué)方式，有效提升了課堂質(zhì)量，優(yōu)化了學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)、提升了學(xué)生綜合素養(yǎng)、增強(qiáng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，規(guī)避了沉悶的“無(wú)效課堂”陷阱，為同類院校自然通識(shí)類選修課教學(xué)提供了有益嘗試。