高分子材料本科專業實驗教學改革研究

肖谷雨

摘要：本文根據作者所在高校高分子材料專業實驗教學的改革實踐，系統性指出高分子材料本科專業實驗教學改革應著力于五個方面：提高實驗課程在專業培養計劃中的比重；引入開放式實驗教學模式；補充更新實驗儀器設備，并用于實驗教學；合理組織實驗教學內容，分階段進行教學；采用實驗操作與實驗報告并重的評價方式。

關鍵詞：高分子專業；實驗教學；改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）22-0098-02

長期以來，國內高校高分子材料專業教學偏重理論課，專業實驗課所受重視程度不夠，基本上還是傳統的實驗。針對現存問題，筆者所在高校進行了高分子材料專業實驗教學改革，取得了良好的教學效果。鑒于此，高分子材料本科專業實驗教學改革應著力于以下五個方面。

一、正確認識實驗教學的作用，提高實驗課程在專業培養計劃中的比重

正確認識實驗教學是提高實驗教學效果的基礎。高分子材料專業理論教學與實驗教學這兩個方面相對獨立、相互依存、相互促進。實驗教學與理論教學相比，更具有直觀性、趣味性和連貫性，對于培養學生的動手能力、科學能力和創新能力具有不可替代的作用。實驗教學內容以理論教學內容為基礎，但比理論教學內容更加注重實際，強調動手能力與運用知識的能力。學生通過實驗教學的各個環節，能提高分析問題、解決問題以及創新的能力。由于以往過于強調理論教學，對實驗教學重視不夠，因而高分子材料專業實驗教學課時少，在專業培養計劃中的比重相對較小。為改變這一狀況，本實驗課程新增了60課時用于綜合性實驗教學，另外還新增了課時用于設計性創新性實驗。這樣，高分子材料專業實驗教學課時大幅增加，為保證實驗教學質量打下了基礎。

二、引入開放式實驗教學模式

集中實驗教學有其本身的優點，能在規定的時間內訓練學生的基本實驗操作技能，引導學生形成科學的實驗方法和嚴謹的實驗作風。然而，所有專業實驗都集中開課的話，學生實驗的積極性和主動性難以提高，主觀能動性不能得到很好的調動，不利于創新能力的培養。針對集中實驗的缺點，需要做大幅的改革。在學生接受了一定的集中實驗訓練，具備基本實驗技能之后，新增了綜合性與設計性創新性實驗，以激發主觀能動性，鍛煉學生分析問題解決問題的能力。將該部分專業實驗設置為開放性實驗，學生根據自己的課表選擇實驗時間，預約實驗平臺進行實驗，可提高學生的實驗主動性，也能解決實驗場地與時間難以安排的問題，從而彌補了集中實驗教學的缺陷。

三、補充更新實驗儀器設備，并將科研儀器用于實驗教學

由于全校化學實驗教學的整合，高分子材料專業實驗儀器設備人均占有率下降，并且部分專業實驗教學儀器設備老化。通過申請專項經費，補充更新了實驗教學設備，保證學生能及時開展實驗。同時，針對開展綜合性實驗和設計性創新性實驗，為緩解實驗教學儀器設備的不足，學院測試中心為學生專業實驗提供免費測試分析服務。筆者所在學院測試中心由儀器分析中心和高分子材料加工中心兩部分組成，屬于211工程和985項目投資建設的公共實驗平臺，具有較大的規模，總面積達900平方米，擁有50余臺先進精密的大中型儀器設備，并且高端先進儀器設備還在不斷地引進當中。此外，還有雙螺桿擠出機、注射成型機、開煉機、密煉機和平板壓機等加工設備，面向高分子材料加工研究方向。該中心能為專業實驗教學提供強大的分析測試平臺支撐。學院還動員各課題組參與實驗教學，并可免費使用各課題組自有的儀器設備。

四、對實驗教學各部分內容進行合理組織，分階段進行教學

1.加強基礎實驗，訓練基本實驗技能。高分子材料專業基礎實驗以演示性和驗證性實驗為主，側重于某個反應、某個性能、單一操作的基本訓練，以鞏固和加深對專業基礎理論的理解，培養學生基本實驗操作技能，是養成良好實驗習慣的基本環節。通過這些基礎實驗的訓練，為后續的綜合性實驗和設計性創新型實驗打下了基礎。根據高分子材料三門專業課的內容，可以安排如表1所示的20個基礎實驗，基本涵蓋了高分子化學實驗、高分子物理實驗和高分子材料加工實驗。

2.增加綜合性實驗，提高綜合運用專業知識解決問題的能力。綜合性實驗要求對所學理論知識和基礎實驗知識進行有機融合，去解決比較復雜的實驗問題，其目的是綜合運用專業知識能力去分析和解決問題。綜合性實驗的選題在注重科學性的同時還要兼顧可行性和實用性，難度也要適中，最好能涵蓋高分子化學實驗、高分子物理實驗和高分子材料加工實驗這三部分內容。綜合性實驗要體現多門課程的融合，實驗操作涉及多種實驗技能的運用。在之前專業基本實驗的基礎上，再通過綜合性驗的訓練，讓學生經歷一個循序漸進的提高實驗技能的過程，掌握專業研究的基本方法。高分子材料專業綜合性實驗安排在基礎實驗之后進行，在大學第六個學期開課，綜合性實驗目錄如表2所示。

3.通過設計性創新性實驗提高創新能力。設計性創新性實驗本質上屬于“真刀真槍”的科研工作，共分為兩部分。第一部分是新型高分子材料實驗的設計，訓練學生實驗的構思、設計能力。學生與指導教師互選，共同確定感興趣的研究課題。學生查閱資料，了解課題研究背景與創新性，明確研究目標，提出具體實驗方案。與指導教師討論，修改、確定實驗方案，最后撰寫實驗設計報告。在上述實驗設計訓練的基礎上，可通過學校的PRP（Participation in Research Program）項目，開展創新性實驗工作，這是設計性創新性實驗的第二部分內容。PRP項目是我校專門為本科生開展創新性實驗提供的科研項目，有專門經費支持。通過師生互選，共同申報該類項目，學校批準后實施。PRP項目在老師指導下進課題組實驗室完成，屬于開放式實驗，包括課題立項、開題、中期匯報和結題答辯四個過程。

設計性創新性實驗是實驗教學方式方法的革新。由指導教師提出實驗項目、實驗目的，學生綜合運用專業知識設計實驗方案與具體步驟，在老師指導下完成實驗，最后總結，寫出實驗項目報告。通過設計性創新性實驗的訓練，動手能力、分析與解決問題的能力得到了提高，逐步了解科學研究的思路和方法，全方位地提升學生的創新能力。

五、采用實驗操作與實驗報告并重的評價方式

學生實驗成績的評價是實驗教學的重要環節，也是專業實驗教學改革的重要部分。以往基本上依據實驗報告做評價的方式存在嚴重弊端，需要進行改革。新的實驗成績的評價注重操作、注重過程、注重綜合運用知識的能力。根據實驗教學類型，成績評價有以下三種方式。對于基礎實驗，出勤和實驗預習報告占20%，實驗操作技能及實驗結果占50%，實驗報告占30%。對于綜合性實驗，實驗開題報告占30%，實驗操作技能及實驗結果占50%，實驗報告占20%。對于設計性綜合性實驗，考核成績由實驗總結報告成績和項目答辯的成績組成，分別占60%與40%的比重，強調綜合運用專業知識解決實際問題的能力。

綜上所述，對高分子材料專業實驗教學改革進行上述五個方面的改革實踐，并通過這一系列專業實驗的科學訓練，高分子材料專業學生能熟悉使用常見專業實驗儀器，達到掌握基本的實驗技能和實驗方法，綜合運用專業知識的能力得到加強，分析與解決問題的能力顯著提高，為畢業論文及以后的科研工作打下牢固的基礎。

參考文獻：

[1]卞軍.高分子材料與工程專業基礎實驗教學改革探析——借鑒美國大學理工科實驗教學及管理經驗[J].教育教學論壇，2014，（9）：26–28.

[2]韓哲文高分子科學教程[M].第2版.上海：華東理工大學出版社，2011.

[3]莊啟昕，唐頌超，李欣欣，錢軍，劉小云，李慧.以工程和創新能力培養為核心，構建高分子化學實驗體系[J].實驗技術與管理，2011，（28）：249–250.

[4]胡建設，周愛娟，王宏光.高分子化學與物理實驗教學探索與實踐[J].高分子通報，2010，（3）：70–73.