材料化學專業高分子物理實驗的教學改革探索

劉小英　鄭燕玉　黃妙齡　劉可慰　肖春妹　陳少云

【摘 要】高分子物理實驗是材料化學專業的一門實踐性很強的專業基礎課，針對目前我校高分子物理實驗傳統教學存在的問題，從教學內容、教學方法和教學考核三個方面進行改革探索，激發了學生積極主動性，提高了學生動手能力、創新能力及分析問題、解決問題的能力，取得了良好的教學效果。

【關鍵詞】高分子物理實驗;材料化學;教學改革

中圖分類號： G642;O631-4 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）30-0041-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.30.018

地方本科院校為適應地區經濟發展，加快轉型升級，重點培養當地社會需求的應用型人才。作為提升高校人才培養質量的重要環節和主要突破口，實踐教學是培養學生實踐動手能力、培育創新精神和保證人才培養質量的關鍵[1]。實驗教學是實踐教學的重要環節，加強實驗教學改革，提高學生的創新能力，已成為全面提高地方本科院校人才質量的迫切要求。泉州師范學院的材料化學專業成立于2006年，由于從師范類專業向應用型專業轉型，前期的教學資源和辦學條件較差，經過多年的探索實踐，本專業逐步呈現本地特色。本文以高分子物理實驗課程為例，探索如何在我校現狀下開展實驗教學改革，提高實驗教學成效，培養高素質專業人才。

高分子物理實驗是材料化學專業必修的一門實踐性很強的實驗課，目前，受傳統教學模式和客觀條件的限制，以操作型、驗證型實驗為主，不利于學生了解和學習最新的實驗技術和研究手段。實驗教學中，教師事先做好準備工作，并向學生講解實驗的原理、步驟、注意事項等，然后學生按部就班完成實驗，對實驗中出現的現象和問題未能主動思考，對實驗結果未能深入分析，整個實驗過程中，學生缺乏興趣，主觀能動性差，不利于學生創新能力的培養和個性思維的發展。如何提高實驗教學質量，以學生為本，充分發揮學生的主動性、積極性和創新性，是我校高分子物理實驗教學改革的重要方向。

1 “多元化”的教學內容

針對本校高分子物理實驗傳統教學模式存在的弊端，同時借鑒其他高校及專業實驗教學的優秀經驗，我們對教學內容進行了改革探索。我校材料化學專業學生個體差異明顯，素質與能力參差不齊，為了滿足不同層次學生的需要，將高分子物理實驗設置為基礎性實驗、綜合性實驗、設計性實驗、研究性實驗，由淺入深，由理論到應用，學生的自主性增大，變被動學習為主動學習，讓學生真正成為實驗主體，而教師在實驗中只起輔導作用，有利于學生自主學習能力的提高和研究興趣的培養。

1.1 整合基礎性實驗

我們結合課堂教學內容和實驗室現有條件，并圍繞“高分子結構與性能的關系”對實驗內容進行整合，設計了相應的基礎性實驗，包括3部分：（1）分子量的測試及分子量對性能的影響，開設實驗先后為粘度法測聚合物的溶度參數、GPC測試聚合物分子量及其分布、不同分子量聚合物的流變行為測試;（2）非晶態聚合物的結構和性能，開設實驗先后為聚合物的溫度-形變曲線測試、膨脹計法測試聚合物的玻璃化轉變溫度、非晶態聚合物的應力—應變曲線測試;（3）結晶聚合物的結構和性能，開設實驗先后為偏光顯微鏡法觀察聚合物球晶形態、密度法測定聚合物結晶度、結晶聚合物的應力—應變曲線測試。掌握基本實驗，培養基本的實驗操作技能，是每個學生必練的基本功、“童子功”。

1.2 加強綜合性實驗

傳統的驗證型教學模式中，實驗是獨立設置的，缺乏聯系性和系統性。通過綜合實驗的設計，學生加深對知識點關聯性的理解，融會貫通所學的專業知識。以“PMMA的結構與性能”實驗為例，學生完成高分子化學實驗中MMA的本體聚合與懸浮聚合后，一方面學生自己配置PMMA溶液，利用粘度法、GPC法分別測定兩種方法制備的PMMA的分子量及其分布，并測定其流變行為;另一方面，采用膨脹計法、DSC法和DMA法分別測定上述聚合物的玻璃化轉變溫度，并測定其力學性能。實踐表明，將多個實驗串聯后進行綜合性實驗教學，有利于學生高分子學科知識點的相互銜接和綜合實驗能力的培養。

1.3 增設設計性、研究性實驗

為適應高分子物理學科的快速發展，確保實驗內容的先進性、新穎性，需及時把新概念、新規律和新實驗事實介紹給學生，讓學生對最新科研進展有所了解，我們利用大學生創新創業項目、大學生科技創新項目及開放實驗室項目來開展一些設計性、研究性實驗項目。如聚合物的應力-應變曲線測定實驗中，以往選用不同交聯度的天然橡膠為樣品，每組學生得到的實驗數據類似，以致分析實驗結果時互相抄襲現象嚴重。為改變這種現狀，我們挑選相關教師課題組所合成的高分子產品為樣品，學生通過查閱文獻了解產品性質，摸索最佳實驗條件，確定詳細實驗方案，學生獨立完成實驗、解決實驗中問題和綜合分析實驗結果。設計性、研究性實驗的開設，讓學生成為實驗主體，有利于學生創新能力和科研興趣的培養。

2 “多樣化”的教學方法

傳統高分子物理實驗普遍采用“澆灌式”教學，教師講、學生聽，然后教師指導學生做實驗，教學過程中學生依賴性強，經常出現“圍觀”現象。這種教學方式單一、呆板，學生提不起興趣，不利于學生深入理解實驗內容，更談不上主動查閱相關資料和提出有價值的問題[2]。如何改善這一境況，讓學生由被動聽為主動學，充分發揮實驗主體作用，提高教學質量，引起了我們一線教師的關注。

2.1 “線上線下混合式”實驗教學

目前我校高分子物理實驗所依托的大型儀器設備數量少且實驗課時有限，為提高學生上課時實驗技能訓練的效率和質量，我們采用“線上線下混合式”的教學模式。實驗課前，教師將實驗教學資源上傳到學校網絡平臺，為學生提供線上教學資源，供學生自主學習。在講解實驗中，教師針對學生線上學習遇到問題進行指導，將更多時間的時間用于疑難點的分析討論上。實驗后，學生將實驗結果、實驗內容的疑問等上傳至平臺，教師進行線上解答。混合式實驗教學更能結合學生特點，給學生更多學習思考知識的空間和理解運用知識的時間，更能激發和吸引學生的學習興趣。

2.2 “教師主導、學生主體”實驗教學

俗話說，授人以魚不如授人以漁。實驗教學中，我們應該改變教師講解、示范，學生模仿、亦步亦趨的傳統教學模式，采用“教師主導和學生主體”的教學模式[3]。實驗課前，教師檢查學生的預習情況，對未按規定預習者，令其緩做實驗;在講解實驗中，教師對實驗關鍵之處提出質疑，讓學生邊做實驗邊思考;實驗后，教師在批改學生實驗報告簽字時對操作步驟提出問題，檢查學生是否認真做實驗、做記錄，同時，積極引導與支持學生提出新問題。實驗課程由“教師講、學生聽和做”的單向交往的教學方式改變為“教師主導和學生主體”的形式，讓學生真正成為實驗主體，在教師的合理引導和組織下進行主動自發的學習。

2.3 “開放式”實驗教學

傳統高分子物理實驗教學方法主要以講解、驗證為主，學生做實驗常處于被動狀態，缺少學習積極性，嚴重抑制了學生的獨立思考能力和創新精神。運用開放式實驗教學，實驗中指導教師主要起啟發、引導的作用，幫助學生解決問題。結合我校專業實驗教學現狀和設備條件，為激發學生的主動性，提高大型儀器設備的利用率，我們嘗試實驗時間開放、實驗設備開放、實驗人員開放的三開放實驗模式[4]。開放式實驗教學的實施，充分發揮學生的積極性，充分鍛煉學生的實驗動手能力，提高學生綜合分析問題、解決問題的能力。

3 教學考核的改革

考核是實驗教學的重要環節，是教師檢查教學效果和考察學生學習效果的重要手段[5]。實驗教學注重培養學生實際動手能力、分析問題和解決問題的能力，使學生具備運用知識并獨立完成實驗的能力。因此，實驗考核應貫穿整個實驗教學過程，對學生進行全面、客觀的評定。為此，我們摒棄了傳統的以實驗報告和期末筆試成績為主的實驗考核方式，建立一套符合高分子物理實驗特點，有利于培養學生綜合能力的考核方式[6]。考核具體內容包括課前準備工作、實驗預習，課堂表現及實驗操作技能，課后實驗報告，實驗考試。教學實踐中發現，采用平時考核和實驗考試考核相結合的方式，有效提高學生的學習效果，有利于科學評價教師的教學效果。

4 結語

為實現應用型地方本科院校材料化學專業的人才培養目標，作為專業實踐教學的重要環節，高分子物理實驗教學的改革非常必要，對改善教學效果，提高人才培養質量起著重要作用。我校材化專業結合本校辦學特色，對高分子物理實驗教學進行了探索性改革，有助于激發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性，提高學生的實驗技能、動手能力與創新能力，為應用型人才的培養與創新型人才的塑造奠定基礎。

【參考文獻】

[1]陳永正.校企合力強化高校實踐教學[N].中國教育報，2015-03-03（8）.

[2]苗繼斌，周偉斌.應用型人才培養對高分子物理實驗教學的需求[J].廣州化工，2017，45（11）：210-211.

[3]劉晶如，俞強，朱夢冰.高分子物理實驗教學改革與學生實踐創新能力的培養[J].化工高等教育，2015（5）：62-64

[4]唐萍，張春慶，李戰勝，李健豐，曹玉明.高分子物理實驗開放式教學改革與探索[J].實驗室科學，2015，18（1）：89-90

[5]姚列明，霍中生，李業鳳.研究性物理實驗教學與創新型人才培養[J].實驗室研究與探索，2011，30（3）：124-126.

[6]張林.淺談《高分子物理實驗》的教學改革[J].化工時刊，2017，31（8）：46-47