材料化学专业高分子物理实验的教学改革探索

刘小英　郑燕玉　黄妙龄　刘可慰　肖春妹　陈少云

【摘 要】高分子物理实验是材料化学专业的一门实践性很强的专业基础课，针对目前我校高分子物理实验传统教学存在的问题，从教学内容、教学方法和教学考核三个方面进行改革探索，激发了学生积极主动性，提高了学生动手能力、创新能力及分析问题、解决问题的能力，取得了良好的教学效果。

【关键词】高分子物理实验;材料化学;教学改革

中图分类号： G642;O631-4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）30-0041-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.30.018

地方本科院校为适应地区经济发展，加快转型升级，重点培养当地社会需求的应用型人才。作为提升高校人才培养质量的重要环节和主要突破口，实践教学是培养学生实践动手能力、培育创新精神和保证人才培养质量的关键[1]。实验教学是实践教学的重要环节，加强实验教学改革，提高学生的创新能力，已成为全面提高地方本科院校人才质量的迫切要求。泉州师范学院的材料化学专业成立于2006年，由于从师范类专业向应用型专业转型，前期的教学资源和办学条件较差，经过多年的探索实践，本专业逐步呈现本地特色。本文以高分子物理实验课程为例，探索如何在我校现状下开展实验教学改革，提高实验教学成效，培养高素质专业人才。

高分子物理实验是材料化学专业必修的一门实践性很强的实验课，目前，受传统教学模式和客观条件的限制，以操作型、验证型实验为主，不利于学生了解和学习最新的实验技术和研究手段。实验教学中，教师事先做好准备工作，并向学生讲解实验的原理、步骤、注意事项等，然后学生按部就班完成实验，对实验中出现的现象和问题未能主动思考，对实验结果未能深入分析，整个实验过程中，学生缺乏兴趣，主观能动性差，不利于学生创新能力的培养和个性思维的发展。如何提高实验教学质量，以学生为本，充分发挥学生的主动性、积极性和创新性，是我校高分子物理实验教学改革的重要方向。

1 “多元化”的教学内容

针对本校高分子物理实验传统教学模式存在的弊端，同时借鉴其他高校及专业实验教学的优秀经验，我们对教学内容进行了改革探索。我校材料化学专业学生个体差异明显，素质与能力参差不齐，为了满足不同层次学生的需要，将高分子物理实验设置为基础性实验、综合性实验、设计性实验、研究性实验，由浅入深，由理论到应用，学生的自主性增大，变被动学习为主动学习，让学生真正成为实验主体，而教师在实验中只起辅导作用，有利于学生自主学习能力的提高和研究兴趣的培养。

1.1 整合基础性實验

我们结合课堂教学内容和实验室现有条件，并围绕“高分子结构与性能的关系”对实验内容进行整合，设计了相应的基础性实验，包括3部分：（1）分子量的测试及分子量对性能的影响，开设实验先后为粘度法测聚合物的溶度参数、GPC测试聚合物分子量及其分布、不同分子量聚合物的流变行为测试;（2）非晶态聚合物的结构和性能，开设实验先后为聚合物的温度-形变曲线测试、膨胀计法测试聚合物的玻璃化转变温度、非晶态聚合物的应力—应变曲线测试;（3）结晶聚合物的结构和性能，开设实验先后为偏光显微镜法观察聚合物球晶形态、密度法测定聚合物结晶度、结晶聚合物的应力—应变曲线测试。掌握基本实验，培养基本的实验操作技能，是每个学生必练的基本功、“童子功”。

1.2 加强综合性实验

传统的验证型教学模式中，实验是独立设置的，缺乏联系性和系统性。通过综合实验的设计，学生加深对知识点关联性的理解，融会贯通所学的专业知识。以“PMMA的结构与性能”实验为例，学生完成高分子化学实验中MMA的本体聚合与悬浮聚合后，一方面学生自己配置PMMA溶液，利用粘度法、GPC法分别测定两种方法制备的PMMA的分子量及其分布，并测定其流变行为;另一方面，采用膨胀计法、DSC法和DMA法分别测定上述聚合物的玻璃化转变温度，并测定其力学性能。实践表明，将多个实验串联后进行综合性实验教学，有利于学生高分子学科知识点的相互衔接和综合实验能力的培养。

1.3 增设设计性、研究性实验

为适应高分子物理学科的快速发展，确保实验内容的先进性、新颖性，需及时把新概念、新规律和新实验事实介绍给学生，让学生对最新科研进展有所了解，我们利用大学生创新创业项目、大学生科技创新项目及开放实验室项目来开展一些设计性、研究性实验项目。如聚合物的应力-应变曲线测定实验中，以往选用不同交联度的天然橡胶为样品，每组学生得到的实验数据类似，以致分析实验结果时互相抄袭现象严重。为改变这种现状，我们挑选相关教师课题组所合成的高分子产品为样品，学生通过查阅文献了解产品性质，摸索最佳实验条件，确定详细实验方案，学生独立完成实验、解决实验中问题和综合分析实验结果。设计性、研究性实验的开设，让学生成为实验主体，有利于学生创新能力和科研兴趣的培养。

2 “多样化”的教学方法

传统高分子物理实验普遍采用“浇灌式”教学，教师讲、学生听，然后教师指导学生做实验，教学过程中学生依赖性强，经常出现“围观”现象。这种教学方式单一、呆板，学生提不起兴趣，不利于学生深入理解实验内容，更谈不上主动查阅相关资料和提出有价值的问题[2]。如何改善这一境况，让学生由被动听为主动学，充分发挥实验主体作用，提高教学质量，引起了我们一线教师的关注。

2.1 “线上线下混合式”实验教学

目前我校高分子物理实验所依托的大型仪器设备数量少且实验课时有限，为提高学生上课时实验技能训练的效率和质量，我们采用“线上线下混合式”的教学模式。实验课前，教师将实验教学资源上传到学校网络平台，为学生提供线上教学资源，供学生自主学习。在讲解实验中，教师针对学生线上学习遇到问题进行指导，将更多时间的时间用于疑难点的分析讨论上。实验后，学生将实验结果、实验内容的疑问等上传至平台，教师进行线上解答。混合式实验教学更能结合学生特点，给学生更多学习思考知识的空间和理解运用知识的时间，更能激发和吸引学生的学习兴趣。

2.2 “教师主导、学生主体”实验教学

俗话说，授人以鱼不如授人以渔。实验教学中，我们应该改变教师讲解、示范，学生模仿、亦步亦趋的传统教学模式，采用“教师主导和学生主体”的教学模式[3]。实验课前，教师检查学生的预习情况，对未按规定预习者，令其缓做实验;在讲解实验中，教师对实验关键之处提出质疑，让学生边做实验边思考;实验后，教师在批改学生实验报告签字时对操作步骤提出问题，检查学生是否认真做实验、做记录，同时，积极引导与支持学生提出新问题。实验课程由“教师讲、学生听和做”的单向交往的教学方式改变为“教师主导和学生主体”的形式，让学生真正成为实验主体，在教师的合理引导和组织下进行主动自发的学习。

2.3 “开放式”实验教学

传统高分子物理实验教学方法主要以讲解、验证为主，学生做实验常处于被动状态，缺少学习积极性，严重抑制了学生的独立思考能力和创新精神。运用开放式实验教学，实验中指导教师主要起启发、引导的作用，帮助学生解决问题。结合我校专业实验教学现状和设备条件，为激发学生的主动性，提高大型仪器设备的利用率，我们尝试实验时间开放、实验设备开放、实验人员开放的三开放实验模式[4]。开放式实验教学的实施，充分发挥学生的积极性，充分锻炼学生的实验动手能力，提高学生综合分析问题、解决问题的能力。

3 教学考核的改革

考核是实验教学的重要环节，是教师检查教学效果和考察学生学习效果的重要手段[5]。实验教学注重培养学生实际动手能力、分析問题和解决问题的能力，使学生具备运用知识并独立完成实验的能力。因此，实验考核应贯穿整个实验教学过程，对学生进行全面、客观的评定。为此，我们摒弃了传统的以实验报告和期末笔试成绩为主的实验考核方式，建立一套符合高分子物理实验特点，有利于培养学生综合能力的考核方式[6]。考核具体内容包括课前准备工作、实验预习，课堂表现及实验操作技能，课后实验报告，实验考试。教学实践中发现，采用平时考核和实验考试考核相结合的方式，有效提高学生的学习效果，有利于科学评价教师的教学效果。

4 结语

为实现应用型地方本科院校材料化学专业的人才培养目标，作为专业实践教学的重要环节，高分子物理实验教学的改革非常必要，对改善教学效果，提高人才培养质量起着重要作用。我校材化专业结合本校办学特色，对高分子物理实验教学进行了探索性改革，有助于激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，提高学生的实验技能、动手能力与创新能力，为应用型人才的培养与创新型人才的塑造奠定基础。

【参考文献】

[1]陈永正.校企合力强化高校实践教学[N].中国教育报，2015-03-03（8）.

[2]苗继斌，周伟斌.应用型人才培养对高分子物理实验教学的需求[J].广州化工，2017，45（11）：210-211.

[3]刘晶如，俞强，朱梦冰.高分子物理实验教学改革与学生实践创新能力的培养[J].化工高等教育，2015（5）：62-64

[4]唐萍，张春庆，李战胜，李健丰，曹玉明.高分子物理实验开放式教学改革与探索[J].实验室科学，2015，18（1）：89-90

[5]姚列明，霍中生，李业凤.研究性物理实验教学与创新型人才培养[J].实验室研究与探索，2011，30（3）：124-126.

[6]张林.浅谈《高分子物理实验》的教学改革[J].化工时刊，2017，31（8）：46-47