“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索*

何柏田，劉 茹，楊金燕

(嘉應(yīng)學(xué)院化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，廣東 梅州 514015)

高分子材料由于具有其質(zhì)輕、價(jià)廉、抗腐蝕能力強(qiáng)等優(yōu)勢，與金屬、水泥、木材等傳統(tǒng)材料并駕齊驅(qū)，在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中扮演著重要的作用[1-2]。高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)是材料的制備和開發(fā)新型高分子材料的手段，是高分子學(xué)科中非常重要和實(shí)踐性極強(qiáng)的教學(xué)課程之一，此課程的有效開設(shè)能夠?qū)柟毯屯卣垢叻肿訉I(yè)學(xué)生理論知識(shí)、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能、提高專業(yè)知識(shí)和思維能力[3-4]。嘉應(yīng)學(xué)院化學(xué)與環(huán)境學(xué)院的應(yīng)用化學(xué)學(xué)科是廣東省特色重點(diǎn)學(xué)科，而高分子方向應(yīng)用化學(xué)專業(yè)里的一個(gè)重要的方向，經(jīng)過長期的積累和發(fā)展，高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)形成了成熟的教學(xué)體系和模式[1]。然而，伴隨互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和虛擬現(xiàn)實(shí)等現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的教學(xué)模式將使得學(xué)生難以面對(duì)畢業(yè)后的工作任務(wù)和挑戰(zhàn)[5]。因此，如何培養(yǎng)實(shí)踐綜合能力強(qiáng)、創(chuàng)新思維活躍以及具備創(chuàng)新精神的應(yīng)用型高分子專業(yè)人才以滿足現(xiàn)代社會(huì)需求，是高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)所面臨的重要課題[6]。為此我們結(jié)合本校高分子化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)開設(shè)的情況與當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng) +”背景下對(duì)教育領(lǐng)域的創(chuàng)新改革要求，初步探索了高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)與“互聯(lián)網(wǎng) +”結(jié)合的教學(xué)創(chuàng)新模式。

1 我校高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的一些問題

目前，我校開展的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主(表1)，探索性和開放性實(shí)驗(yàn)幾乎沒有。上課以傳統(tǒng)型教學(xué)模式為主，其表現(xiàn)形式為學(xué)生寫預(yù)習(xí)報(bào)告，教師講解、學(xué)生聽課為主的“灌注式”，互聯(lián)網(wǎng)利用率極低。這種教學(xué)模式中，教師講解占據(jù)很大的時(shí)間，學(xué)生按課程教材中規(guī)定的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教學(xué)過程基本遵循“教師講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮怼鞔_操作步驟→提示注意事項(xiàng)→學(xué)生動(dòng)手驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)”。在這種教學(xué)模式下，存在幾個(gè)問題：(1)實(shí)驗(yàn)過于形式化，而且以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)居多，學(xué)生很難接觸到現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)的過程中不能獲得相應(yīng)的能力，綜合實(shí)踐能力也在逐漸減弱；(2)普遍存在學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程重視度不夠、興趣不高，對(duì)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容不了解，沒有良好的預(yù)習(xí)習(xí)慣。在實(shí)驗(yàn)過程中，多數(shù)學(xué)生坐等教師講課，呆板被動(dòng)，缺乏實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。此外，由于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的限制，我校很多需要在惰性氣體氛圍下完成的實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行開展，這將導(dǎo)致學(xué)生操作的實(shí)驗(yàn)類型有限，對(duì)于一些無水無氧環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)不知道如何開展。因此，通過把互聯(lián)網(wǎng)和高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，借助一些網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，能夠讓學(xué)生了解更多合成反應(yīng)類型。

表1 高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用于高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

學(xué)生在開展驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的時(shí)候能夠理解和掌握實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)的基本原理以及實(shí)驗(yàn)操作。但驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)是一些比較基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)，缺乏系統(tǒng)性和探索性，難以培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。因此，需要將部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探索性實(shí)驗(yàn)，形成以驗(yàn)證性為主，探索性實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)模式，這樣才能更好的激發(fā)學(xué)生的研究興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。互聯(lián)網(wǎng)可以提供各種教學(xué)資源平臺(tái)，比如中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)、中國大學(xué)MOOC、超星學(xué)習(xí)通等。尤其是在疫情期間，更是顯現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)在教育領(lǐng)域的重要性。在高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，我們借助超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)創(chuàng)建高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)課程，上傳一些演示性實(shí)驗(yàn)視頻和在我校實(shí)驗(yàn)室無法開展的實(shí)驗(yàn)視頻，提出一些問題，積極引導(dǎo)學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行課后自習(xí)。此外，我們還給學(xué)生布置探索性的高分子綜合實(shí)驗(yàn)，安排同學(xué)們通過互聯(lián)網(wǎng)查閱文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，完成整個(gè)課題，激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)興趣。這不僅可以培養(yǎng)學(xué)生查閱資料，文獻(xiàn)獲取信息的技能，而且可以鍛煉學(xué)生自主探究的能力，更有利于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

3 高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革示例剖析，激發(fā)學(xué)生興趣

高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)既可以合成新型高分子材料，又可以改性高分子材料。本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，通常開展經(jīng)典的四大自由基聚合，包括本體聚合，懸浮聚合，溶液聚合，乳液聚合。但是這些聚合反應(yīng)普遍存在實(shí)驗(yàn)操作步驟單調(diào)、實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象變化不明顯等特點(diǎn)，如果實(shí)驗(yàn)工藝沒有控制好，甚至可以發(fā)生爆聚，實(shí)驗(yàn)完全沒有現(xiàn)象等情況，嚴(yán)重打擊了學(xué)生對(duì)這么課程的興趣。那么該如何提高學(xué)生對(duì)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣愛好呢？在互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代，我們就可以利用網(wǎng)絡(luò)，尋求一些更有利于引導(dǎo)學(xué)生對(duì)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)生興趣的途徑。比如，甲基丙烯酸甲酯的本體聚合實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的條件已經(jīng)比較成熟，采用預(yù)聚合和后聚合兩步聚合的方法以防反應(yīng)體系發(fā)生爆聚現(xiàn)象。本體聚合的另一大優(yōu)點(diǎn)是可進(jìn)行澆鑄聚合，即將預(yù)聚合產(chǎn)物澆入模具中進(jìn)行后聚合，反應(yīng)完成后即可獲得成型的成品，包括板材類、棒狀類、管材類等產(chǎn)品[7-8]。那么我們是否可以通過澆鑄聚合的方法獲得基于甲基丙酸甲酯的裝飾品呢？在做實(shí)驗(yàn)之前，要求同學(xué)們通過互聯(lián)網(wǎng)查閱文獻(xiàn)以及調(diào)研各種類型的裝飾品，是否可以通過性價(jià)比高的塑料裝飾品來代替一些昂貴的金銀飾品、翡翠玉石、古董擺件、名家畫作等。圖1為學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室通過本體聚合反應(yīng)得到聚甲基丙酸甲酯的裝飾品。通過“互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)模式對(duì)傳統(tǒng)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革，引導(dǎo)學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)跨越課堂、校域、獲取各種各樣的信息，學(xué)生將不再單獨(dú)的記憶孤立的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而是能夠掌握一個(gè)研究項(xiàng)目從開發(fā)到結(jié)束的整個(gè)流程，掌握科學(xué)研究的基本方法，使其由“被動(dòng)接收”變?yōu)椤爸鲃?dòng)學(xué)習(xí)”，大大激發(fā)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的興趣。

圖1 基于聚甲基丙烯酸甲酯的裝飾化產(chǎn)品Fig.1 Products based on polymethylated methacrylate (PMMA)

4 結(jié) 語

“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下對(duì)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革對(duì)于地方院校是一個(gè)很好的機(jī)遇。本文從我校高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題，互聯(lián)網(wǎng)+在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用以及實(shí)例剖析方面提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下地方院校的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的若干改革建議。通過互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)資源平臺(tái)，教師可以多樣化提供教學(xué)服務(wù)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)中有限教學(xué)資源的不足。通過互聯(lián)網(wǎng)與實(shí)驗(yàn)課的結(jié)合，既可以豐富學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備、開闊學(xué)生視野，又可以提高學(xué)生的綜合實(shí)能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)課程的積極性。有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，有利于提高學(xué)生分析和解決問題的能力，培養(yǎng)社會(huì)急需的應(yīng)用創(chuàng)新型人才。