新工科背景下高分子物理實驗的教學改革研究

摘" 要：文章旨在探討新工科背景下高分子物理實驗教學的創新模式。通過引入信息化教學手段、采用模塊化教學模式以及設置與地方經濟緊密相關的實驗項目，致力于提高實驗教學的實用性和前瞻性。研究方法包括文獻綜述、實地考察和案例分析，以深入了解當前高分子物理實驗教學的問題與需求。結論表明，教學改革顯著提升了學生的學習興趣和實踐能力，為培養具有創新精神和實踐能力的新工科人才提供了有力支持。文章還提出了優化教學資源配置、加強校企合作等建議，以進一步推動高分子物理實驗教學的改革。

關鍵詞：新工科；高分子物理；實驗教學；教學改革

中圖分類號：G64" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1673-7164（2025）08-0067-04

在新工科教學理念的推動下，高校課堂正經歷著更具創新導向特征的轉型。具體而言，作為材料科學領域核心的高分子物理課程，其在鍛煉學生實操和創新思維方面扮演著關鍵角色。目前，這一課程的教學模式存在不少短板，與新工科的高標準尚有差距。鑒于此，本研究致力于剖析高分子物理實驗課程在新工科教育體系下的有效途徑。目標在于通過提高教學質量，培育具備前瞻性思維與實際操作能力的優秀人才。

一、新工科背景下高分子物理實驗教學改革的重要性

（一）適應新工科教育理念，培養創新型人才

新工科教育模式著重于培養學生的創新理念、實際操作技能、跨學科整合的能力和國際視野。在這一框架下，材料科學中的高分子物理實驗環節扮演著至關重要的角色，不僅在于理論的傳授，更在于創新人才的塑造。［1］

首先，實驗教學改革的首要任務是加深學生對高分子物理基礎知識的實際理解。實驗課的互動性和實際操作環節可以使學生直觀地掌握材料的結構與性能特點，以及其制備過程，促進理論與實踐的有機結合。其次，學生通過參與具有設計性質和綜合性質的實驗，將有機會親自策劃實驗流程、選擇合適的實驗技術，對結果進行分析，這有助于培養他們解決問題的能力和創新思維。再次，此類實驗的設置鼓勵學生將學到的理論知識運用到真實世界的場景中，提高他們解決具體問題的實際能力。最后，推進高分子物理實驗教育的改革還意味著促進學科間的融合和國際合作。納入跨學科的實驗內容和技術，不僅拓寬了學生的知識視野，還有助于形成綜合性的學術理解和應用能力。與此同時，通過與國際上的實驗室合作，教師也能夠吸收和引入世界領先的技術和教學法，從而提升我國在全球教育中的競爭力和影響力。

（二）提升實驗教學質量，促進教育資源優化配置

改革高分子物理實驗教學有助于提升課程質量，并確保教育資源得到更合理地運用。［2］首先，更新實驗內容與設備，使課程與新工科標準及學生需求對齊，是提升教學效果的關鍵。實驗內容的現代化能夠緊跟科技發展趨勢，點燃學生學習的熱情；而先進的設備則為學生提供高水準的實驗條件。其次，對教學方法的改進能夠提高教學效率與適應性。引入項目化和探索式學習不僅增強了學生的興趣和主動性，而且通過虛擬仿真等技術手段拓展了實驗體驗，進一步滿足了學生的學習需求。最后，優化評價體系可以更全面地衡量學生的學習成果與教師的教學水平。與僅關注實驗結果的傳統評價方法不同，新的評價方式更加重視對學生的實踐技能和創新能力的發展，也考量教師在教學方法和創新方面的表現。這種評價形式能夠全方位反映教學效果。

二、當前高分子物理實驗教學改革存在的問題

（一）實驗教學內容與教學方法的滯后

面對高分子物理實驗教學的挑戰，更新教學內容和方法已成為迫切需求。目前，實驗課程內容往往未能跟上高分子科學的快速進步，諸多理論與實踐的最新成果未能及時融入教學中。這導致學生對新知識和技術的需求得不到充分滿足，影響了他們在該領域的進一步學習和成長。教學方法的單一和過時問題也不容忽視。傳統的教學模式未能充分激發學生的實踐和創新潛能。實驗教學資源的缺乏，包括先進設備和軟件工具的短缺，限制了學生獲得高質量實驗體驗和學習機會。這些問題需要通過教學改革加以解決，以便提升教學品質，培育具有創新能力和實際操作技能的高分子科學人才。

（二）實驗教學資源配置與管理的不足

在高分子物理實驗教學改革中，資源配置與管理尤為重要，但許多院校在這方面面臨挑戰。資源方面，高分子物理實驗往往需要依賴高端設備，這些設備費用昂貴，導致部分院校因經費限制無法提供完備的實驗設施。設備短缺限制了學生的實際操作機會，進而影響了其技能的提升。教師隊伍方面，某些院校面臨師資力量不足的問題，或是實驗教師缺乏足夠的教學經驗和實驗技巧。這種現象使學生在實驗中得不到恰當地指導，進而影響了教學成效。管理方面，實驗課程安排的不合理、實驗成績評定的不公正等問題依然存在。這些管理上的疏漏降低了學生的學習熱情，也損害了實驗教學的嚴謹性和權威性?？偟膩碚f，需要通過綜合性的改革措施及時糾正問題，從而提高實驗教學的整體水平。

三、新工科教育的核心理念及其對高分子物理實驗教學的要求

（一）新工科教育的核心理念

在新時代的教育發展中，新工科教育是關鍵趨勢，其核心在于培育學生的創新能力和實際操作技巧。這一教育模式既滿足了快速變化的科技和產業需求，又促進了學生的全面成長。新工科教育強調多學科的融合，鼓勵學生跨越學科界限，整合不同的知識與技能，以應對復雜的問題。它還強調校企合作，緊密融合教育、研究與產業，增強學生的應用能力和適應社會的能力。此理念對于高分子物理實驗教學提出了新要求。作為材料科學的關鍵組成部分，高分子物理實驗教學在培養學生的創新精神和動手能力方面扮演著重要角色。新工科的要求使教學不只是基礎理論與實驗技術的傳授，更重要的是要加強學生的創新思考和實踐技能的培養。通過改革和創新實驗教學方法，目標是使學生能掌握最新的高分子物理知識與技術，并具備解決實際問題的能力，為將來在科研與產業界的工作打下堅實的基礎。［3］

（二）新工科教育對高分子物理實驗教學的要求

新工科教育對高分子物理實驗課程提出了一系列要求，以提高教學效果和學生能力。首先，要求更新實驗課程內容，確保與科技進步同步。這意味著必須整合最新的科研成果和實驗技術，使課程內容緊貼實際和科研前沿，激勵學生探索和學習知識的熱情。其次，需要創新教學方法。教師應采用多元化的教學策略，例如項目驅動學習和探究式學習，激發學生興趣。教師還應重現實踐技能和創新思維的培養，引導學生自行設計實驗、選擇方法、分析數據，全面提升學生的實際操作能力。實驗設施必須現代化。高分子物理實驗需要配備最新的設備和軟件，以提供全面的實驗學習體驗。學校應負責設備的維護和升級，保障教學活動的高效運行。最后，要加強實驗教學的管理。這包括制訂詳細的實驗計劃、建立完善的評估體系，以及加強過程監管，確保實驗教學達到既定的高質量標準，有效促進學生技能的提升。

四、新工科背景下高分子物理實驗教學改革的有效策略

（一）更新實驗內容

在新工科教育理念的推動下，高分子物理實驗教學需要進行根本性改革以適應快速的科技進步和行業變化。實驗課程內容的刷新是此次改革的核心。本研究著重于如何通過加入與新材料和新技術相關的實驗，以及融入實際應用場景的項目，全面更新和豐富高分子物理實驗教學內容。［4］

在新材料和新技術如納米技術與復合材料技術快速進步的背景下，高分子物理的實驗課程應與這些趨勢保持同步，并將新的科研發現與技術應用于教學過程中。以納米材料為例，其獨特的尺寸效應和物理化學屬性為多個領域帶來了廣泛的應用前景。為此，教學中可以加入制備納米材料的實驗，讓學生參與實際操作，并通過使用先進的表征工具來分析材料性能。這類實驗不僅可以增強學生對納米材料制備原理和技術的理解，還有助于提升他們的實驗操作能力和科學研究素質。作為一類性能卓越的新型材料，高分子復合材料因其多樣的應用而被廣泛研究。要使學生精通這些材料的生產和性質分析技術，教師可以引入專門針對高分子復合材料的實驗項目。在該項目中，學生將有機會設計制作流程和選擇材料配比，隨后親自操作實驗，測試并分析結果。此類實驗不僅能夠激發學生的創新思維，提升他們的實操技巧，也將加深他們對高分子復合材料廣泛應用的認識。

除了探索新技術和新材料，實驗教學還應該注重實用性，將理論與實際場景相結合。目前，高分子材料的環保與醫療應用正成為研究的焦點。教師可以開發相關實驗，幫助學生了解高分子材料在這些領域內的使用現狀和未來發展。例如，在環境保護方面，學生可以通過實驗學習如何制備用于水處理和空氣凈化的高分子材料，并評估它們的效能。在醫療領域，實驗項目可以圍繞高分子材料在藥物遞送系統和生物相容性方面的應用，使學生認識到這些材料在醫療上的潛力和面臨的挑戰。通過這些實驗，學生能夠加深對高分子材料應用的理解，并培養他們將知識運用到解決實際問題的能力。通過結合真實應用場景的實驗項目，學生能深入掌握高分子材料在不同領域的運用，并洞察相關行業的進展。這類項目不僅能點燃學生的熱情和求知欲，還能培育他們的創新意識和動手實踐技巧。更重要的是，實驗使學生得以將理論知識轉化為解決實際問題的工具，從而提升他們的整體素養和市場競爭力。

（二）引入創新教學方法

在新工科教學理念的推動下，改進高分子物理實驗課程不僅涉及更新其內容以匹配新興材料和技術的演進，還涵蓋采納創新的教育手段。這種方式旨在激發學生的興趣和積極性，增強他們的動手操作能力和創新能力。

第一，翻轉課堂的運用。翻轉課堂作為一種創新教學策略，打破了常規的教育模式。在這種模式下，學生通過自主預習如觀看教學視頻和閱讀材料等手段來準備課堂內容，而課堂時間則用于深入討論和問題解決，從而加強知識的理解與運用。在高分子物理的實驗教學環節，此方法讓學生事先掌握實驗的理論基礎和操作細節，為實驗課做好準備。課上，教師能夠針對學生自學過程中的疑惑提供指導，促進深層次的思考和交流，增進對實驗原理的領悟。翻轉課堂還能為學生提供更多實操時機，助力他們在實踐中加固和擴展學術知識。第二，項目式學習的引入。項目式學習，作為一種學生主導的教學手段，通過讓學生親自參與項目的全程，從設計到評估，旨在培育他們的實踐技能、創造力和團隊協作能力。將其應用于高分子物理實驗課程，學生能更深刻地理解高分子材料的多領域應用及其在科學研究和產業界的關鍵地位。參與真實項目的規劃和執行，學生不僅能親歷實驗流程，掌握核心實驗操作和策略，還能提升解決現實問題的能力。項目式學習的推行，進一步促進學生創新思維的激發，并鼓勵他們在實驗探索中嘗試新方法與新方向，拓寬實驗的潛在應用范圍。

要加強師生互動，鼓勵學生提問、討論和發表自己的觀點。在新工科的教育模式中，高分子物理的實驗課程著重提升師生之間的互動以及學生的主動參與度。教師可通過構建開放性問題和組織互動討論的方式，促進學生的提問、交流和獨立思考。這種做法不僅能夠增強學生的學習熱情和主動探索精神，還能夠鍛煉他們的邏輯思考和言語表達技巧。與此同時，教師應該重視并整合學生的反饋，優化教學策略和實驗教學內容，以期提升教學的質量和學生的滿意度。綜上所述，采納創新教育手段是新工科教學環境下，對高分子物理實驗課程改進的關鍵。諸如翻轉課堂和項目式學習的現代化教學方法，可有效提高學生積極性和興趣，增強他們的實操技能與創新能力。加強師生之間的相互作用和學生的課堂參與度，是提升教學品質與學生滿意度的重要因素。因此，未來的高分子物理實驗課應當持續追求和應用教學創新，培養具有高質量的專業人才，從而為教育領域做出更深遠的影響。

（三）加強實驗設備建設

受新工科教學哲學的影響，高分子物理的實驗課程正迎來獨特的發展機會及挑戰。實驗設施是實驗教育的基礎，其先進程度和完善性直接決定了實驗教學的品質。鑒于此，重視和提升實驗設施的現代化水平，是適應新工科發展要求的關鍵行動，也是高分子物理實驗課程改革的核心內容之一。［5］

隨著新技術和新材料的快速發展，高分子物理的實驗教學設備需求也在不斷進化。為了適應這些變化，有必要增加對先進實驗設備的投資。這些設備需要滿足高效率、高精度及高穩定性的標準，以適應繁復的實驗要求，并提升實驗教學的水平。在選擇設備時，教師應綜合考慮設備現階段的適應性與長遠的前瞻性。適應性確保設備能夠回應現有實驗需求，前瞻性確保其能適應未來發展。深入洞察市場趨勢和科學研究的最新進展是選擇具有長期價值設備的關鍵。

五、結語

本研究針對新工科教育背景下的高分子物理實驗教學現狀進行了深入探討，指出了若干亟待解決的問題。并基于這些發現，構建了一整套教學改革方案，通過案例驗證了這些方案的成效。這些改進措施不僅旨在提升課程教學的整體水平，更是為了加強學生的創新能力和動手能力。未來還應持續追蹤高分子物理實驗教學的新發展，致力于研究與實踐更高效、科學的教學策略，以促進創新型人才的成長。

參考文獻：

［1］ 戰艷虎，李光，王雙雙，等. 基于工程教育認證和科教融合的《高分子物理實驗》教學改革［J］. 高分子通報，2023，36（06）：764- 768.

［2］ 張葵花，代正偉，吳雯. 基于工程創新能力培養的高分子物理實驗混合式教學改革研究：以嘉興學院為例［J］. 嘉興學院學報，2021，33（02）：140-144.

［3］ 苑沛霖，王彥斌，蘇瓊，等. 新工科背景下高分子物理實驗的教學改革研究［J］. 山東化工，2020，49（18）：140+142.

［4］ 劉小英，鄭燕玉，黃妙齡，等. 材料化學專業高分子物理實驗的教學改革探索［J］. 科技視界，2019（30）：41-42.

［5］ 章日超，鐘美玲，臧東勉. 高分子物理實驗教學改革研究［J］. 西部素質教育，2018，4（11）：183.

（責任編輯：邵秋露）

基金項目：本文系教育部產學合作協同育人項目“‘新工科’創新理念下《高分子物理》教學模式創新改革”（項目編號：230901375 211152）；教育部產學合作協同育人項目“基于數字技術的高分子物理實驗教學改革路徑創新研究”（項目編號：25010 21222）階段性成果。

作者簡介：王立春（1980—），男，博士，常州工學院化工與材料學院高級工程師，研究方向為高分子阻燃材料、新型電線電纜材料、碳纖維復合材料；王季平（1990—），男，博士，常州工學院化工與材料學院講師，研究方向為高分子物理理論模擬、高分子結晶；張煜桁（1992—），男，博士，常州工學院化工與材料學院副教授，研究方向為半導體催化材料的制備、光催化、環境催化、分析檢測。