工科專業高分子化學課程教學的探索與實踐

武金龍，杜江華，郭生偉

(北方民族大學材料科學與工程學院，國家級實驗教學示范中心，寧夏 銀川 750021)

高分子化學是高分子學科中最重要的專業基礎課程之一。目前在國內眾多本科高校中的高分子、化學、化工及材料等相關理科或工科專業均有設置該課程的教學環節[1-3]。作為北方民族大學高分子材料與工程專業的核心基礎課程，高分子化學既是一門理論性較強的課程，也是一門實踐、應用型的學科。對于高分子材料與工程這樣的工科專業學生而言，在重視課程理論性的基礎上，我們更多地加強學生在實踐和應用方面能力的培養。尤其是在充分理解高分子聚合和化學反應理論的前提下，能夠根據實際情況設計和實施所需高分子材料的聚合機理、方法、控制手段等。根據近些年來的教學實踐，我們從教學內容選取、理論和實踐課程的遞進開設、課堂教學的管理，以及考核方式的改革等幾個方面都進行了相應的探索和嘗試。

1 高分子化學課程教學中存在的主要問題

人類對高分子材料的使用歷史已非常久遠，但是高分子化學作為一門學科被重視和研究的歷史卻并不很長。由于學科發展歷史較短，其理論體系還在不斷構建和完善中，高分子合成的新理論新方法新技術等不斷出現和發展，且時間間隔較短[4-6]。這就使得學生想要在短時間內同時學習和掌握好傳統的基本知識和最新理論、技術有了較大難度。此外，高分子化合物的相關概念同以往學生學習掌握的無機化學和有機化學中的小分子化合物的概念不同，在分子多級結構的復雜性、分子量的分散性以及其他一些理化性質方面都有較大差別。還出現了如聚合度、引發劑、動力學鏈長等全新的概念，這些都導致學生在對課程內容的理解方面有難度。

2 高分子化學課程教學改革的主要內容

2.1 教學內容的選取

我校高分子化學課程被安排在本科大二下學期開設，是本專業學生學習到的第一門高分子學科專業核心課。課程共有理論課64學時和實驗課32學時。選用潘祖仁主編的《高分子化學(第五版)》作為教學參考教材。這本教材作為高分子化學入門學習參考，由淺入深，內容精煉，堪稱我國高分子學界最經典教材之一，已被國內大量高校相關專業選用。

經過我校高分子化學課程多年來的教學實踐和體會，基于本校學生多數來自于我國少數民族地區或經濟欠發達地區基礎較為薄弱的生源特點和培養應用型專業技術人才目標的實際需要，我們對教材中的內容安排在課程講授過程中進行了有側重的選取和局部調整，在課程教學中引導和帶領學生解決什么是高分子、如何由小分子合成高分子，以及高分子與高分子、高分子與小分子之間如何反應和轉化這三個大問題。具體措施主要包括：

(1)增加課程初期的學時投入，以大量實例引導學生較快進入學科思維；

(2)以逐步和連鎖兩種聚合機理為主線，以縮聚、自由基聚合和離子聚合為重點闡釋高分子化合物合成過程中涉及到的理論、方法、技術等；

(3)減少配位聚合、開環聚合等其他聚合類型內容的學時。因這些內容還會在其他課程中出現，因此將部分內容調整為課下自學與教師答疑的形式；

(4)在把握高分子化合物化學反應特殊性的基礎上重點探討高分子的改性、功能化，及如何由高分子轉化為小分子化合物；

(5)將課程內容緊密結合學科發展動態和科研前沿熱點，以學科最新發展和動態引導學生進入相關課程內容，同時又使得學生在學習課程知識后能夠對相關最新動態有更好的理解。

例如，在課程初始階段(教材中第一章、第二章內容)安排更多學時，通過大量現實生活和實際生產中存在的一些現象、問題等實例的提出和求解，引導學生從直觀感和理論性兩個方面都更有效地感受和理解高分子化合物不同于小分子物質的本質，以及高分子物質是如何由小分子反應后得到的這一過程特點。又如，我們根據歷年教學效果的反饋情況將配位聚合、開環聚合(教材中第七章、第八章內容)的學時減少，部分內容設置為選學。選學并不意味著不學，而是將學習的自主權交給學生。由于這些聚合類型所適用的單體種類相對較少，而且這部分內容還會出現在其他課程中，所以學生可根據前期課程的基礎自學本部分內容，通過課下答疑和討論的形式對學生的學習進行指導和鞏固。再如，在教材第九章的內容學習中，引導學生對高分子的降解、解聚等內容增加更多關注。高分子材料在給人類社會帶來巨大便利的同時也面臨著日益嚴重的環保問題。如何能將現有廢棄高分子材料有效降解、再生，這是擺在高分子學科面前的一個非常重大的現實問題。我們希望學生學習高分子化學課程后除了掌握小分子合成高分子的方法外，還能在廢棄高分子材料的降解、再生方面有更多的關注和作為。

2.2 理論和實踐課程的遞進開設

為了使學生更好地理解和掌握理論課內容，我們采取了理論課與實踐課程遞進開設的方式。理論課在學期初先行開設，至學期中段第8～9周時理論課程進行至自由基聚合部分，此時開始高分子化學實驗課。我們選取了六個實驗項目作為實驗課內容，涵蓋了實驗室安全、常用設備與實驗操作、自由基聚合不同方法的實施、逐步縮聚的應用以及高分子材料改性等內容。這樣設置課程的開設時間就使得理論課的學習之后很快就進行了實驗課的實踐操作，能夠及時對理論知識的記憶和理解進行鞏固和提升。實驗課鼓勵學生“試錯”，通過分組設置不同的一些變量進行對比實驗，以此來驗證理論課上所學到的知識是否符合實際。

此外，除了高分子化學實驗課以外，還有一些實踐課程也踐行了一部分高分子化學課程的教學目標。例如，我們在大一期間安排的企業認知實習、大三及大四期間安排的企業畢業實習和選修實驗課等。這些實踐課程與高分子化學理論課遞進開設從直觀認知、理論學習及實踐應用的多個方面極大地增強了學生對課程內容的理解和把握的效果。與此同時，我們還鼓勵學生積極參與到教師科研團隊和課題組中，開展業余科研活動，使得學生學會將理論和實踐結合，并能夠運用到實際的研究和應用中。

2.3 加強課堂教學管理

課堂是教學環節的主戰場。一旦對這個主戰場管理不善，教學效果往往會大打折扣，而對于基礎較為薄弱、學習自主性不強的學生而言更甚。加之如今智能手機等電子設備的普及，導致學生課堂參與度不高，教學秩序面臨較大壓力，課堂教學管理也就顯得尤為重要。為提高學生課堂參與度，除了基本的令行禁止以外，我們采取了正向引導的方式，增加課堂提問和快速小組討論的形式，讓學生時刻動腦思考，提高注意力的集中度。此外，選取課程中的部分內容提前布置給學生進行課下的小組研討自主學習，最終以課堂小組匯報的形式呈現。例如，選取教材第二章中重要縮聚物的章節內容，通過小組課下自主研討學習，最終在課堂上匯報相關縮聚物的理化特性、合成制備方法、實際應用領域等知識點。這樣一些措施使得學生在課堂上不再是完全被動接受知識，而是具有一定主動性地思考、討論以及積極參與到教學的環節中。通過實踐發現，不少學生能夠對課程內容提出一些自己的疑惑和問題，愿意課下與教師進行討論，這表明學生們開始真正帶著思考學習課程。

2.4 考核方式的改革

課程考核是評價教學效果的重要措施，同時也是一個必不可少、至關重要的教學環節。我們將課程考核成績組成由原來的平時成績和期末成績比例3∶7調整為4∶6，提高平時教學中的過程性考核比重。平時成績的考核范圍主要包括出勤、課堂表現、分組討論、作業、期中測試等，教師根據學生平時的表現進行考核評定。期末成績的考核方式主要是期末閉卷考試。這樣的考核方式使得學生更加注重課程學習的過程，真正理解和踐行“不積跬步無以至千里”的學習思想，而且極大地避免了學生平時不學習，考前猛突擊的情況的出現。此外，這樣的考核方式也兼顧到了差異化和個性化培養的目的，能夠更多地鍛煉學生在組織討論、溝通交流、文獻檢索、知識總結、學術匯報等多方面的能力，鼓勵學生多向發展。

3 結語

教學內容和教學方法是教學過程中非常重要的組成部分，而教學目標則是首要重要的內容。作為專業核心基礎課程，高分子化學課程的教學目標絕不應該僅是教授給學生本課程的知識，還應在教學過程中注重理論聯系實踐，培養學生將所學知識運用到當下正在面臨的實際需求和應用中，將課程學習作為學生所在專業人才培養目標實現的重要導線和保障。經過幾年來多個教學周期的探索與實踐證明，這些舉措對提高我校高分子化學課程教學效果是行之有效和具有重要積極作用的。