面向創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的《高分子化學(xué)》一流課程建設(shè)探索*

馬娟娟，王 妍，劉 霖，張?zhí)锪?，王慧?/p>

(江蘇海洋大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 連云港 222005)

以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式為特征的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，對工程科技人才提出了更高的要求。2017年教育部啟動新工科建設(shè)，在《新工科建設(shè)指南(“北京指南”)》中提出要“強(qiáng)化工程人才的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)，完善工科人才‘創(chuàng)意-創(chuàng)新-創(chuàng)業(yè)教育體系，以創(chuàng)新引領(lǐng)創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)業(yè)帶動就業(yè)”。

《高分子化學(xué)》是高分子材料與工程的專業(yè)核心課程，同時也是材料、化學(xué)、化工、輕工等專業(yè)學(xué)生廣泛修讀的專業(yè)課程，是四大化學(xué)之外的“第五大基礎(chǔ)化學(xué)課程”。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握高分子的基本概念、聚合反應(yīng)機(jī)理和動力學(xué)，聚合反應(yīng)實施方法等基本理論和基本技能，為從事高分子相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)工作和科學(xué)研究打下堅實的基礎(chǔ)。江蘇海洋大學(xué)高分子材料與工程專業(yè)于2009年開始正式招收全日制本科生，為江蘇省高等學(xué)校重點專業(yè)，江蘇省一流專業(yè)建設(shè)點。經(jīng)過十余年的建設(shè)，本課程在2021年被認(rèn)定為首批江蘇省本科線下一流課程。在新工科背景下，課程組積極推進(jìn)《高分子化學(xué)》教學(xué)內(nèi)容、模式、方法的改革創(chuàng)新，夯實理論基礎(chǔ)，強(qiáng)化工程訓(xùn)練，拓展學(xué)生視野，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識與實踐能力，以培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的高素質(zhì)人才。

1 《高分子化學(xué)》課程教學(xué)目標(biāo)和學(xué)情分析

根據(jù)江蘇海洋大學(xué)“應(yīng)用研究型”地方高校的辦學(xué)定位和本專業(yè)“復(fù)合應(yīng)用型工程技術(shù)人才”的培養(yǎng)目標(biāo)，課程目標(biāo)主要包括以下三個方面：(1)知識目標(biāo)：掌握高分子的基本概念，掌握合成高聚物的單體、引發(fā)劑及聚合反應(yīng)的機(jī)理及實施方法，掌握聚合反應(yīng)動力學(xué)及分子量控制的基本理論。(2)能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生初步具有控制聚合反應(yīng)和選擇聚合方法的能力，結(jié)合平行課程初步掌握結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，能夠?qū)Ω叻肿涌茖W(xué)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進(jìn)行正確表述和分析，并能夠設(shè)計和實施解決方案。(3)價值目標(biāo)：提升學(xué)生的愛國主義情懷，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和敬業(yè)精神，樹立高分子學(xué)科正確認(rèn)識觀，培養(yǎng)溝通交流能力與團(tuán)隊合作精神，養(yǎng)成求真務(wù)實、追求卓越的科研精神。

《高分子化學(xué)》核心內(nèi)容是聚合反應(yīng)機(jī)理和動力學(xué)，由于聚合反應(yīng)是微觀的隨機(jī)過程，加之聚合物本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，具有很多小分子有機(jī)反應(yīng)中未涉及的分子量、分子量分布、共聚組成、序列結(jié)構(gòu)等問題，機(jī)理抽象而復(fù)雜。同時課程內(nèi)容涵蓋了大量的聚合速率和聚合度等計算公式，它們都是基于一些合理假設(shè)和條件的基礎(chǔ)上建立模型，并經(jīng)過數(shù)學(xué)推導(dǎo)而獲得。在此過程中，需要用到大量的有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、高等數(shù)學(xué)等先修課程知識，因此如何充分理解這些公式的由來、明確公式的適用條件、并正確運(yùn)用公式解決問題成為教學(xué)過程中的難點、痛點。此外，作為20世紀(jì)發(fā)展起來的一門新興學(xué)科，有些理論如離子聚合、配位聚合等機(jī)理還在不斷發(fā)展中，新的理論和聚合實施方法不斷涌現(xiàn)。這些都導(dǎo)致學(xué)生容易產(chǎn)生畏難情緒，學(xué)習(xí)興趣降低，極大地影響教學(xué)效果。因此，如何化解上述這些問題，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)過程中遇到的困難，成為擺在每一位任課教師面前的重要課題。

2 教學(xué)改革思路與創(chuàng)新實踐

2.1 轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，堅持以生為本

教學(xué)理念指導(dǎo)教學(xué)實踐，傳統(tǒng)教學(xué)理念以“教師”為中心，重知識傳授輕能力培養(yǎng)，勢必導(dǎo)致機(jī)械僵化、千篇一律的教學(xué)實踐，培養(yǎng)出來的學(xué)生缺乏創(chuàng)新意識和能力。實施教學(xué)改革必須從轉(zhuǎn)變教學(xué)理念開始，克服長期積累起來的慣性和惰性。堅持“以生為本”，實現(xiàn)教師和學(xué)生角色的根本轉(zhuǎn)變。教師要從知識傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)者，由教案的嚴(yán)格執(zhí)行者轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)活動的設(shè)計者、組織者；學(xué)生要從被動接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿髡??？傊n堂教學(xué)的根本目的是培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)知識的能力和方法。堅持“以生為本”，需要建立和諧、民主、平等的師生關(guān)系，充分尊重和發(fā)展學(xué)生個性，讓學(xué)生在尊重、信任、理解和包容的氛圍中受到激勵和鼓舞。

2.2 重塑課程內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計

《高分子化學(xué)》課程內(nèi)容包括了緒論、縮聚和逐步聚合、自由基聚合、自由基共聚、聚合方法、離子聚合、配位聚合和聚合物的化學(xué)反應(yīng)等八個章節(jié)。授課過程中我們緊扣課程主線─“一個概念+兩類反應(yīng)+三個方面”，“一個概念”即高分子基本概念，“兩類反應(yīng)”即連鎖聚合和逐步聚合，“三個方面”即聚合機(jī)理、動力學(xué)和分子量的控制、聚合實施方法[1]。近年來教學(xué)團(tuán)隊堅持以學(xué)為中心，精耕細(xì)作每一節(jié)課，在問題導(dǎo)入、案例分析、操作設(shè)計等環(huán)節(jié)上下功夫，由淺入深，環(huán)環(huán)相扣，推進(jìn)課堂教學(xué)。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，不斷優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，實施差異化教學(xué)方案。針對“聚合機(jī)理”等理論性較強(qiáng)的內(nèi)容，使用動畫、微視頻等形象化教學(xué)手段，打破沉默課堂，通過雨課堂智慧教學(xué)工具，進(jìn)行多種形式的教學(xué)互動，增強(qiáng)課堂參與度。針對“聚合方法”等應(yīng)用性較強(qiáng)的內(nèi)容，采用圍合模式、討論模式，強(qiáng)化生生、師生互動，培養(yǎng)工程意識和工程能力。針對學(xué)科前沿進(jìn)展等開放性內(nèi)容，采用學(xué)生主題講座模式，引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)探究意識、學(xué)會探究方式，培養(yǎng)問題表述、交流溝通和思辨能力。

以配位聚合為例，我們以 “口罩的故事”短視頻作為導(dǎo)入，讓學(xué)生剪開口罩觀察其組成，提出問題“什么是立構(gòu)規(guī)整度？”帶著這個疑問，開啟新知識的講授，引領(lǐng)學(xué)生一起進(jìn)入聚丙烯的知識殿堂，講解立構(gòu)規(guī)整聚合物的概念；接著追根溯源，提出第二個問題“為什么立構(gòu)規(guī)整度99.5%的聚丙烯纖維可以制成熔噴布，成為口罩的心臟呢？”，結(jié)合實例分析立構(gòu)規(guī)整性對材料性能的影響；最后提出第三個問題“如何合成立構(gòu)規(guī)整聚合物呢?”，自然而然地引出Ziegler-Natta 引發(fā)劑。通過使用問題導(dǎo)向法，巧妙地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計將配位聚合的重難點串聯(lián)成“三問、三答”，引導(dǎo)學(xué)生自主探究、層層遞進(jìn)，讓學(xué)生們感受到知識不再是書本上冷冰冰的字，而是存在于生活中的方方面面，是生動的。

2.3 理論聯(lián)系實際，提高實踐和創(chuàng)新能力

《高分子化學(xué)》是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，在“雙一流”建設(shè)和“新工科”背景下，課程組通過多種途徑培養(yǎng)學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力。我校《高分子化學(xué)》課程包括理論教學(xué)64學(xué)時、實驗教學(xué)48學(xué)時，為了克服傳統(tǒng)教學(xué)中理論和實驗教學(xué)存在時空分離、無法有效相互支撐的問題，教學(xué)團(tuán)隊統(tǒng)籌安排教學(xué)進(jìn)程與實驗項目，在理論教學(xué)中進(jìn)行實驗方案的設(shè)計與討論，在實驗室中進(jìn)行方案的實施與問題總結(jié)，形成理論與實驗教學(xué)相互融合的一體化教學(xué)模式。在實驗過程中，改變簡單化和模式化的傳統(tǒng)教學(xué)方式，通過分組引入溫度、時間、原料配比等變量對聚合動力學(xué)及聚合物性能的影響，增加實驗項目的挑戰(zhàn)性，調(diào)動學(xué)生探索科學(xué)規(guī)律的積極性。通過這些改革措施既培養(yǎng)了高分子合成的基本實驗技能，更啟發(fā)了科研思維，提升發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力[2]。

此外，積極引導(dǎo)學(xué)生參與教師科研項目，承擔(dān)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，鼓勵學(xué)生參加“互聯(lián)網(wǎng)+”、挑戰(zhàn)杯等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和學(xué)科競賽，依托專業(yè)實驗室、功能復(fù)合材料中央與地方共建實驗室、江蘇省海洋功能材料實驗室等平臺，在實驗場地和指導(dǎo)教師的配備上給予大力支持。鼓勵師生將科技成果轉(zhuǎn)化，挖掘有競爭力的項目參加賽事、做好培育、給予支持。用科研帶動學(xué)習(xí)，利于學(xué)生將所學(xué)知識付諸實踐，培養(yǎng)良好的工程實踐能力、獨立思考能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊協(xié)作能力[3]。近五年來本專業(yè)學(xué)生共主持省級以上大創(chuàng)項目20余項，獲國家和省級專業(yè)競賽獎8項，一作或參與發(fā)表論文40余篇，授權(quán)發(fā)明專利10件。

2.4 多措并舉打造“雙師型”教學(xué)團(tuán)隊

在新工科背景下，圍繞產(chǎn)業(yè)需求，打造“雙師型”教學(xué)團(tuán)隊，構(gòu)建產(chǎn)教融合協(xié)同育人的新格局，是打通創(chuàng)新鏈條、促進(jìn)創(chuàng)新發(fā)展的重要支撐。專業(yè)教師不僅要具備扎實的理論知識和能力，還需具備一定的職業(yè)資格和行業(yè)從業(yè)經(jīng)歷。一方面，近幾年來多位任課教師赴企業(yè)掛職，擔(dān)任科技副總，助力企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)和新技術(shù)應(yīng)用，工程實踐能力顯著提升。通過掛職鍛煉豐富教學(xué)案例、拓寬科研視角，推動課程內(nèi)容與教學(xué)設(shè)計的持續(xù)迭代。目前，教學(xué)團(tuán)隊具有工程背景的比例已達(dá)100%。另一方面，我們聘請合作企業(yè)經(jīng)驗豐富的技術(shù)專家或資深管理人員擔(dān)任兼職教師，直接參與到教學(xué)活動中來。他們帶來了行業(yè)生產(chǎn)一線的新技術(shù)、新方向、新成果、新要求，促使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)大的學(xué)習(xí)動力和自我提升意識[4]。

2.5 課程思政與專業(yè)素養(yǎng)的有機(jī)融合

從航天航空高端裝備，海水淡化和海洋工程、醫(yī)療領(lǐng)域的仿生材料、到日常生活中各類高分子制品，高分子材料的應(yīng)用遍及社會經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)生活的方方面面。《高分子化學(xué)》課程中蘊(yùn)含著豐富的思政教育資源，課程組在教學(xué)中深入挖掘思政元素，建設(shè)課程思政案例庫，將社會責(zé)任感、專業(yè)認(rèn)同感、工匠精神、文化素養(yǎng)等融入教學(xué)目標(biāo)中。例如結(jié)合當(dāng)下抗擊疫情，從防護(hù)服、口罩、護(hù)目鏡、手套到“火神山”“雷神山”建筑材料等，隨處可見高分子材料的身影，說明高分子材料在這場沒有硝煙的戰(zhàn)役中做出了巨大貢獻(xiàn)，提高同學(xué)們的專業(yè)認(rèn)同感和自豪感[5]。再如介紹老一輩科學(xué)家何炳林院士、張俐娜院士等的奮斗歷程和學(xué)術(shù)成就，汲取他們愛國為民、鍥而不舍、執(zhí)著科研、求實創(chuàng)新的精神，這些中國科學(xué)家的先進(jìn)事跡對于激發(fā)學(xué)生的愛國主義和民族自信，幫助學(xué)生確立正確的人生觀和價值觀具有重要意義。

教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)思政元素融入課程的方式方法非常重要，要注意遵循教書育人規(guī)律和學(xué)生成長規(guī)律，要接地氣才能真正的入腦入心。為此，要在以下三個方面下功夫：第一，融入要自然恰當(dāng)，找準(zhǔn)思政教育融入的切入點。不能將思政內(nèi)容強(qiáng)行植入到學(xué)科教學(xué)中，避免造成思政內(nèi)容與教學(xué)知識“兩張皮”；第二，融入要嚴(yán)謹(jǐn)貼切。要注意結(jié)合當(dāng)前的社會熱點和社會發(fā)展需求，引發(fā)學(xué)生共鳴，才能達(dá)到春風(fēng)化雨、潤物無聲的教育效果；第三，要促進(jìn)教師教學(xué)能力的提升。教師作為課程思政建設(shè)“主力軍”，不僅要求知識水平、能力水平過硬，更要求政治覺悟、價值觀念過硬。為此，充分利用教師培訓(xùn)、專題研討等機(jī)會，全面提升教師開展課程思政的意識與能力，充分發(fā)揮課程育人功能，在具體教學(xué)中做到學(xué)科知識性與育人性并重。另外，學(xué)校每年定期舉辦課程思政教學(xué)比賽，通過開展課程思政教改課題立項，課程思政示范課程建設(shè)，課程思政公開課教學(xué)活動等多種方式，使課程思政的理念形成廣泛共識。使專業(yè)課程與思政課程同向同行，將顯性教育和隱性教育相統(tǒng)一，形成協(xié)同效應(yīng)，構(gòu)建三全育人大格局。

2.6 加強(qiáng)教學(xué)評價方式改革

教學(xué)團(tuán)隊對課程的考核方式進(jìn)行了改革，由傳統(tǒng)的終結(jié)性測評向形成性測評轉(zhuǎn)變，由單一的知識考核向多元的能力考核轉(zhuǎn)變。一方面加強(qiáng)過程性考核，增加平時考核頻率，豐富考核方式，總成績=平時成績×50%+期末成績×50%。構(gòu)建起“線上+線下”“課內(nèi)+課外”混合式教學(xué)評價模式，平時成績由課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(如雨課堂)訪問交流情況、MOOC線上學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)等綜合評定組成。使考核貫穿于學(xué)習(xí)的全過程，讓學(xué)生更加清晰自己的學(xué)習(xí)成果，讓教師更加了解課程的教學(xué)效果，以考促學(xué)，教學(xué)相長。

另一方面，為考核設(shè)定合理的挑戰(zhàn)度。在考核內(nèi)容中增加綜合性、設(shè)計性環(huán)節(jié)的比重，以考察學(xué)生為復(fù)雜工程問題設(shè)計解決方案的能力。在考核形式中增加分組答題的方式，采用“組內(nèi)互評+組間互評+老師評分”進(jìn)行評價，以考察學(xué)生問題的表述與溝通能力，以及團(tuán)隊協(xié)作等綜合素質(zhì)和能力，實現(xiàn)對能力目標(biāo)與價值目標(biāo)的考核。

3 結(jié) 語

針對大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的要求，結(jié)合省級一流課程建設(shè)的契機(jī)，從教學(xué)理念、教學(xué)模式與方法改革、師資建設(shè)等方面對《高分子化學(xué)》課程進(jìn)行了教學(xué)改革創(chuàng)新。近三年的教學(xué)實踐表明，改革之后的課程更受學(xué)生歡迎，學(xué)習(xí)積極性、主動性顯著提升，創(chuàng)新潛能得到激發(fā)。今后我們將繼續(xù)推進(jìn)課程建設(shè)和教學(xué)改革，著力提高創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力，培養(yǎng)“就業(yè)有能力、創(chuàng)業(yè)有潛力、深造有基礎(chǔ)、發(fā)展有后勁”的高素質(zhì)專業(yè)人才。