工科环境下《高分子化学》课程体系改革探索
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作者:张春玲 孙国恩 李莉莉 窦艳丽 侯甲子
摘要：结合工科环境下《高分子化学》教学中存在的一些问题，通过对教学内容的完善，教学模式的改革，提高学生的学习兴趣。探索多层次实验体系，使学生更好地将理论知识与实践相结合。
关键词：高分子化学；教学改革；多层次实验体系
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）06-0104-02
近年来，随着现代科技的迅速发展，国家提出了建设“双一流”大学战略，这是推动教育改革的重要举措。学科建设自始至终都要为知识创新服务，为国家和民族服务。一流学科是一流大学的支撑，“双一流”不仅是一流大学的建设，核心是一流学科的建设。新形势下以建设一流学科为目标，对大学环境下的本科教学、人才培养以及科研创新等应进行重新审视和定位。以培养创新型人才为目标，以提高学生实践能力为重点，推动当代科技与教育的充分结合，发挥教学与科研协同育人的作用，构建寓教于研的合理人才培养模式，形成教育与科研灵活互动的稳定培养机制，鼓励学生在学习中积极参与科学研究，在科研中深化学习内容，实现高水平科学研究与高质量人才培养相互促进、同步提升，是高等教育发展所需要的理想状态和价值追求。
大学从本质上来讲是培养人，而科学研究是现代大学的基本特性。一直以来，“洪堡精神”是西方中世纪大学向现代大学转型的分水岭，其核心理念是“自由的教学与科学研究相统一”，即坚持教学与科研相结合。同时，“洪堡精神”也确立了现代大学人才培养和科学研究的两大功能。然而，这一思想并没有在大学教育过程中诠释如何将知识技能转化为科研创新和实践应用的能力。因此，学生在学习过程中难以把基本理论知识与实际生产应用有机地结合起来。
高分子材料与工程专业作为一门典型的工科专业，学生的发展主要是技术工程师、科学研究等方向。针对工科专业的特点，学生除了理论学习外，更重要的是理论结合实际，将理论应用到实践中，和实际工业生产紧密结合，真正做到学以致用。因此，我们应该做到“因材施教”，根据学生的兴趣爱好及其自身特点，引导学生在校期间尽早做好个人职业规划。无论学生想要往什么方向发展，都能够在教师的帮助下将学到的理论知识灵活地运用到实践中去，将基础理论知识与社会生活实践紧密联系起来。在这样的背景下，就工科环境下高分子材料与工程专业基础课——高分子化学课程教学过程中，如何能更好地提高学生的学习主动性、知识探索性和科研创造性，培养学生的创新意识和综合素质，我们作了初步探索。
一、《高分子化學》课程现有内容的“发展”与“完善”
《高分子化学》是高分子材料与工程专业中一门重要的基础课程，以有机化学、物理化学、分析化学和材料学等学科为基础，既是一门理论学科，又是一门应用学科。同时，《高分子化学》又是一门相对年轻的学科，其概念和理论仍处在不断完善及发展之中，教材中的内容偏重经典的基础理论。随着时代的不断进步，高分子专业人才培养对《高分子化学》课程提出了新的要求。
高分子化学课程不仅具有概念复杂、抽象难懂、内容繁杂的特点，同时内容丰富、知识点众多、理论体系严谨、实践性强。对于工科环境下的本科生来说，许多学生由于相关的化学背景知识掌握的不扎实。因此，在教学过程中存在的主要问题是反映方程式复杂、机理抽象深奥、内容比较枯燥，导致学生难以理解，甚至不理解，进而造成学习障碍，导致很多学生对《高分子化学》这门课程缺乏学习兴趣，或是在课堂上跟不上老师讲课的节奏。可见，如何把复杂的机理通过易懂的方式将知识点深入浅出地传达给学生是教学改革的关键问题。
《高分子化学》课程内容繁多，学生在学习过程中往往存在知识点不容易记忆的问题。因此，在授课过程中我们不拘泥于每章内容的排序，对知识点进行重组和精练。例如，高分子化学反应按照聚合机理分类，分成逐步聚合和连锁聚合。逐步聚合反应对应课程中的第二章“逐步聚合”的内容。连锁聚合反应以第三章“自由基聚合”的内容为主。这两章的内容应作为教学重点进行介绍，而且对其中的一些具体的难点和重点，则进行更详细地讲解，做到讲解透彻，使学生真正理解，充分消化，融会贯通。
《高分子化学》除了一些聚合机理的内容之外，还有一些聚合方法的介绍。随着科技的发展，新的聚合方法和合成技术不断涌现，这对传统的高分子化学概念提出了挑战。在《高分子化学》的教学过程中，可结合工业生产实际与最新科研进展来讲授高分子材料的制备方法和结构特点，从而为在相关材料领域的研究和开发打下坚实的基础。
二、教学模式的改革
提高教学质量、推动教学模式的改革具有十分重要的意义。教学资源的逐步优化和深入应用是教学质量得以进一步提高的基点，课程则是教学内容的有机载体。随着教学的不断深化，以教师“板书”为主的传统教学模式正在逐渐被立体化的教学模式所取代[10]。目前，《高分子化学》课程已经采用了多媒体教学的方式。《高分子化学》课程内容枯燥，因此授课时应尽量将PPT课件制作得生动有趣。比如课件里面应该尽可能多地插入一些图片和动画，通过这些图片与动画，将枯燥的高分子化学理论知识生动形象地展示给学生，以便大大提高学生的学习兴趣，有效减少学生上课“开小差”的现象。
三、高分子化学实验的改革
高分子化学以聚合反应、聚合物化学反应的机理和动力学为主干。虽然这门课程和实际联系紧密，但教材中基础理论较多，相应计算公式较多。《高分子化学》课程教授将教给学生扎实的理论知识，作为与《高分子化学》配套的实验课程《高分子化学实验》将教给学生系统的实验技能和研究方法。传统的《高分子化学实验》往往作为理论课程的依附教学，开设的实验项目比较陈旧，偏重于一些验证性的实验，没有系统的研究思路，缺乏独立性和主动性。具有综合性、探索性的创新型实验，更是少之又少。
目前开展的《高分子化学实验》，已经无法完全体现当代高分子化学学科的发展，同时，一成不变的实验内容，和封闭传统的教学方式，难以引起学生对实验的兴趣和激发他们的探索精神，更不能实现对学生创新能力和解决问题能力的培养。学生难以把理论知识与实际应用有机联系起来，缺乏将高分子化学课程的知识技能转化为科研创新能力和实践应用能力的培养。 经过长期的探索、实践和总结，建立了“基础实验+综合实验+开放性实验”的多层次《高分子化学實验》教学体系。学生在完成基础课程内容之后，增加综合性实验，将传统的高分子化学实验与材料性能测试与表征实验结合与优化，设计成一系列综合性实验，如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）综合性实验，包括单体精制、催化剂精制、PMMA本体聚合或悬浮聚合、PMMA的红外测试、粘度法测定PMMA分子量和热性能测试。这种综合性实验可以帮助学生系统地了解和掌握原料的准备和处理、高分子材料的合成、性能与表征方法。在基础实验和综合性实验的基础上，开设探索性、综合性更高的开放性实验内容。开放性实验不仅在实验内容上开放，而且在形式和时间上开放，让学生在实验设计和准备过程中拥有更多自由安排的空间。
“基础实验+综合实验+开放性实验”多层次实验体系不仅扩展了学生知识的深度和广度，提高了学生动手能力和解决实际问题的能力，同时也激发了学生的学习积极性，使学生会动脑筋，勤于思考，并运用自己所学的知进行联想、启迪思维，使自己的综合分析能力得到全面发展，从而培养学生的探索精神、创新精神。
四、结束语
教学改革是一个漫长的过程。经过长期的探索、实践和总结，根据多年讲授《高分子化学》中所遇到的问题提出了一些关于教学内容、教学模式、实验等方面的建议，探索形式多样的、有利于培养具有工科特色学生的高分子化学教学改革。教学不单是要教会学生书本的知识，还要帮助学生把握本学科的发展方向。在教学之外，以培养学生学习兴趣为切入点，引导学生将理论与实践相结合，使学生既具有扎实的理论知识，又具有科研创新能力。完善课程内容、改革教学模式，大胆尝试多层次实验体系，为建设“双一流”环境下优质本科教学课程，培养创新型人才而努力。
参考文献：
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[2]王文嫔，郭宗侠.“双一流”背景下理工类本科人才培养[J].教育教学论坛，2017，36（9）：96-97.
[3]李延保.双一流背景下高校人才培养目标如何定位[Z].第七届“教育与中国未来”论坛演讲，2015.
[4]刘宝存.洪堡大学理念述评[J].清华大学教育研究，2002，（4）：63-69.
[5]王国建.也谈《高分子化学》课程教学的工学特色[J].广州化工，2013，（8）：90-93.
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