淺談腐蝕與防護專業高分子化學與物理選修課的教學改革

張敬雨，陳 建，林修洲

(四川理工學院 材料科學與工程學院，四川 自貢 643000)

淺談腐蝕與防護專業高分子化學與物理選修課的教學改革

張敬雨，陳 建，林修洲

(四川理工學院 材料科學與工程學院，四川 自貢 643000)

《高分子化學與物理》是腐蝕與防護專業一門重要的選修課。針對我校腐蝕與防護專業學科特色和學生專業背景，探討了高分子化學與物理選修課教學過程中存在的問題和不足，提出了選修課的教改措施。通過高分子化學與物理選修課教學內容和教材的合理選擇，基于教學-工程案例-實踐教學相結合的互動式教學方法，培養學生的學習興趣和獨立自主的科學思維，提高高分子化學選修課的教學質量。

教學改革；高分子化學；實踐教學

高分子化學隨著高分子科學與技術的不斷發展其重要性越來越明顯，成為了與無機化學、有機化學、分析化學和物理化學并列的第五大化學[1]。高分子化學和高分子物理作為重要的交叉學科理論課程，主要作為高分子相關專業必修課和選修課面向化學、化學工程、材料科學與工程、生物醫學及工程、藥學、生物工程等專業學生開設[2]。四川理工學院是四川省乃至西部地區最早開設材料腐蝕與防護專業的高校，該專業是我校材料科學與工程學院一門以腐蝕與防護為特色的專業，在四川乃至整個西部地區享譽盛名，定位準確特色鮮明，為四川國民經濟的建設和發展做出了很大貢獻的特色專業[3-4]。經過多年的建設，材料腐蝕與防護專業在校生規模位居全國榜首。專業特色課程涉及《金屬腐蝕理論與腐蝕控制》、《防腐蝕工程》、《腐蝕試驗與監測》等，涵蓋了從腐蝕與防護機理到防護應用的相關內容[5]。腐蝕與防護專業與涂料的制備和應用聯系緊密，而高分子化學包含了涂料的制備方法和合成機理等相關內容，是一門非常適合腐蝕與防護專業學生的選修課程[6]。該課程的課時數為36學時，隨著該專業的學科建設，為了更好的銜接腐蝕與防護專業內容，近兩年來逐步加入了一些高分子物理內容，最后把高分子化學和高分子物理合并成《高分子化學與物理》一門選修課程，課時變為48學時。筆者基于近年來的教學經歷，就如何完善高分子化學與物理選修課程的教學改革思路及如何提高選修課教學質量來談幾點心得和體會。

1 理論知識與專業特色相結合

材料腐蝕與防護學科交叉性和綜合性較強，與學校過程裝備與控制(化工機械)、化學工程與工藝，環境工程、安全工程、應用化學等相關專業互相依托，相互促進。而《高分子化學與物理》同樣是一門專業內容交叉性較強的課程，作為教師，需要不斷提升自身的教學、科研素質，更新教學理念，跟上目前學科形勢的發展變化。為了更好的符合腐蝕與防護專業課程的特色和知識背景，授課教材選定了由化學工業出版社出版、魏無際等編寫的《高分子化學與物理基礎》(第二版)。該教材兼顧了高分子化學和高分子物理內容，高分子化學內容為主，后面銜接部分高分子物理內容，分配較為均衡，注重系統性闡述高分子科學的基本概念、基本知識和基本理論等內容，對于涉及高分子科學前沿性研究和成果只做淺顯介紹[7]。

高分子課程的特點是內容豐富，要理解的概念和理論推導較多，需要教師在有限的課時內對教學內容進行梳理和調整，避免學生由于傳統灌輸式教學而產生的枯燥、厭煩心理[8]。因此，為滿足學生專業特色課程的需求，重點講述高分子的基礎概念，抓好逐步聚合和連鎖聚合兩部分內容，對聚合物的化學反應和高分子材料的基本力學性質做詳細講解，其它章節只做初步了解。教師課下應多收集較為典型的帶有腐蝕防護特色的教學案例，結合講課內容，及時更新教材的教學內容，以聚合反應機理、反應類型和分子量控制、引發方式等為授課主題并結合具體的案例，讓學生系統性的理解有關涂料合成方法和應用的專業知識，為今后的工作打下基礎[9]。例如以蘇通大橋和北京"鳥巢"建筑防腐蝕保護為例，對涉及到防腐環節的防腐蝕設計、防腐涂料的制備和選擇、防腐施工工藝和檢測等環節做系統性介紹，重點講述工程采用的防腐涂料種類，引申出工程中使用的富鋅底漆、環氧類中間漆、聚氨酯面漆等涂料品種，對幾種涂料的制備原理和合成方法做詳細講解，并結合教材中分子量分布、分子量控制等高分子基本概念，提高學生對高分子知識的興趣，加深對課程內容的理解，以不斷更新的工程案例與教材相結合，將學科發展前沿和教師的科研成果融入教學內容，提升該專業選修課的教學效果。

2 教學形式的多樣化

2.1 合理的教學結構

高分子化學與物理課程信息量較大[10]，學生對于理論知識尤其是高分子物理內容和高分子化學動力學公式的推導理解存在較大困難，因此在教學過程中應注意多種教學形式相結合的形式來提高教學質量。多媒體教學是一種目前高校普遍采用的教學手段，在整個教學過程中，根據學生的專業特色和專業知識積累程度的不同，通過精心的教學設計，合理運用PPT、視頻播放和實物案例等教學形式，有機結合傳統板書形式的教學手段，形成較為合理的教學結構，可以將枯燥乏味的理論知識和教學過程直觀化、形象化、生動化地展示給學生，同時可以加大教學信息量，減少板書量，在有限的時間內講授更多的知識，使學生對所學內容更容易理解，充分調動學生學習的積極性，從而達到最佳的教學效果。例如在講解緒論中高分子分類和命名內容時播放一段介紹"凱夫拉"高分子材料的小視頻，讓學生迅速、高效的了解凱夫拉商品的命名方式、發展歷史和產品特性。結合教材詳細介紹它的商品命名法、習慣命名發、材料的系統命名法以及高分子的結構式、英文縮寫和聚合方法等，并發給學生一些事先從周邊工廠收集到的芳綸纖維教學道具以加強教學效果。

2.2 互動式教學法

互動式教學是一種非常有效的教學方法，通過課堂提問(每次授課最初5～10分鐘的課堂提問)和互換講臺(同學扮演老師的角色)增加教學的趣味性和互動性。課堂提問可事先布置好問題，下次課時利用10分鐘左右的時間進行抽點式提問，根據回答的問題進行鼓勵式點評，以此來增強學生的榮譽感和學習主動性。例如在講聚合方法內容前，讓學生準備關于橡膠方面的內容[11]，對橡膠的歷史、橡膠的組成成分、橡膠填料、橡膠的硫化和橡膠產品種類等進行提問，并結合人工合成橡膠的聚合方式和聚合機理做總結講解，加深學生對該部分教學內容的理解，有效提高教學效果。此外，對于連鎖聚合和逐步聚合動力學的推導內容，同樣可以采取抽點的形式讓同學課下準備后上臺來講解。這種做法使得學生為了在課上講的精彩而在課下仔細閱讀相關內容，在教師講解該教學內容時變得容易理解。此外，學生對于同學的講課關注度通常大于對教師講課的關注，偶爾互換下角色，不僅能夠提高課堂的講課效果，還能讓學生站在教師的角度體會講課的過程，增進師生之間的理解和感情。

2.3 教學和實訓平臺相結合

針對腐蝕與防護專業學生的教學目的，有必要增加高分子化學與物理的實踐教學環節。課堂教學和現場實習相結合的實踐教學課程方式能夠使得理論教學內容現實化，讓學生更好的掌握高分子內容，增強學生的興趣，培養他們的動手能力和實驗技能。學院已經建立了腐蝕與防護實訓平臺，常用的工程涂料種類齊全，在親自動手合成涂料的過程中，對噴砂處理、刷涂和噴涂方式和涂料成分等環節有更加直觀的了解。通過普林斯頓電化學工作站、高溫特殊腐蝕介質模擬裝置、鹽霧試驗箱等手段加強對涂料檢測和失效的理解；通過橡膠混煉機和橡膠硫化的演示操作讓學生了解橡膠(生膠)與各種配合劑混合的加工工藝，清楚橡膠變"熟"的過程，加強交聯、體型結構大分子等概念的理解。理論教學內容和實踐環節的結合會顯著提高該專業選修課的教學質量。

3 科研素質的培養

腐蝕與防護專業的學生畢業后通常從事工程第一線或者涂料研發的工作。在工作中往往會遇到各種施工和實際問題，學會敏銳的抓住實際生產問題，運用科學的思維考慮問題，通過科學的手段解決問題是該專業學生需要掌握的科研工作技能。在高分子選修課的教學過程中，可以通過一些工程實例，結合教師自身的科研項目，向學生灌輸科學研究的思路，學會運用科學的手段來解決今后工作和研究中遇到的實際問題。例如列舉一些工程案例，讓學生提交一篇小論文(設計)，對教師提出的案例中存在的問題做出調查并提出解決方案。通過小論文或小設計環節，不僅培養了學生的科研興趣，同時也完成了大部分課程成績的考核。比如以某跨海大橋工程中橋梁防腐蝕施工為例，讓學生查閱文獻資料，了解橋梁工程中通常采用的防腐蝕手段以及所用的防腐涂料種類，每種涂料的優缺點，然后通過綜合比較和思考，運用自己所學的專業知識，最后對該工程提出自己的施工方案，并簡要說明理由。在整個小論文(設計)過程中，不僅鍛煉了學生的科研技能和獨立思考問題的能力，同時提高了選修課的教學效果和教學質量。

4 結語

高分子化學與物理選修課是一門交叉性課程，與腐蝕與防護專業相關課程聯系緊密，涉及內容較多，需要教師持續更新教學內容與之相適應，提高自身的知識層面，不斷探究相應的教學方法和教學手段，培養學生的學習興趣、自主學習能力和科學意識，提高選修課的教學質量。

[1] 潘祖仁. 高分子化學(第五版)[M].北京: 化學工業出版社, 2011:1-4.

[2] 武照強. 《高分子化學與物理》課程教學初探[J].山東化工, 2014(01):123-124.

[3] 龔 敏,孫 山,謝 華. 地方院校工程教育綜合改革探索與實踐-以四川理工學院為例[J]. 重慶科技學院學報(社會科學版), 2012(13):169-171.

[4] 龔 敏,張 婷,孫 山. 我國高等工程教育:現狀、問題與思路[J]. 黑龍江教育(高教研究與評估), 2010(12):1-3.

[5] 龔 敏. 金屬腐蝕理論及腐蝕控制[M]. 北京: 化學工業出版社, 2009:2-5.

[6] 張 濤,翟 燕. 高分子材料與工程專業應用型人才培養模式的教學改革與探索[J]. 山東化工, 2016(10):115-117.

[7] 魏無際, 俞 強, 崔益華主編. 高分子化學與物理基礎[M]. 北京: 化學工業出版社, 2011:1-4.

[8] 徐曉冬. 非高分子專業《高分子化學與物理》教學中的幾點體會[J]. 高分子通報, 2010(05):74-78.

[9] 黃海霞. 應用化學專業《高分子化學與物理》課程教學探索[J]. 廣州化工, 2013(12):240-241.

[10] 朱國全, 譚洪生, 董抒華, 等. 《功能高分子材料》教學的一點心得[J]. 山東化工, 2017(01):115-117.

[11] 沈 梅, 王洪振, 辛振祥. 《橡膠工廠與工藝設計》課程教學改革的研究與實踐[J]. 山東化工, 2015(17):139-140.

(本文文獻格式：張敬雨，陳 建，林修洲.淺談腐蝕與防護專業高分子化學與物理選修課的教學改革[J].山東化工，2017，46(06)：134-135，137.)

Exploration on Teaching Reform of Polymer Chemistry and Physics Elective Course for Corrosion and Protection Majored Students

ZhangJingyu，ChenJian，LinXiuzhou

(College of Materials Science and Engineering, Sichuan University of Science and Engineering, Zigong 643000, China)

"Polymer Chemistry and Physics" is an important elective course of materials corrosion and protection professional. The paper introduces some problems in the teaching process of Polymer Chemistry, which are on the basis of the characteristics of material chemistry specialty and students' knowledge background in our university. And the teaching reform ideas and methods are considered to start from the selection of teaching content, interactive and heuristic teaching methods, and curriculum evaluation. Through Class teaching - Engineering case - Practical teaching, the learning interest of students is cultivated, the learning activity and independence are reinforced, and the teaching level of polymer chemistry elective course is improved.

educational reform; polymer chemistry; practical teaching

2017-02-16

國家自然科學基金項目(51572177)；四川理工學院教改項目(JG-1422、JG-1154)；教育部高等學校“本科專業綜合改革試點”項目(ZG0454)

張敬雨(1980—)，河北唐山人，講師，碩士研究生，主要從事高分子、碳納米材料的教學與研究。

G642.0

A

1008-021X(2017)06-0134-02