“高分子材料專業綜合實驗”教學改革研究

周仕龍　楊菁菁　楊潤苗　朱云峰　周健

摘 要：為了達到培養具有創新能力的工程應用型人才的目標，本文從實驗內容的設置、教學方式和考核等方面對高分子材料專業綜合實驗進行了教學改革。通過改革，提高了學生對本專業的認知，提高了其動手能力、創新能力和綜合素質。

關鍵詞：高分子專業綜合實驗；改革；教學方式；創新能力

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：2095-7394（2017）02-0104-03

高分子材料具有質量輕、強度高、耐高溫、耐化學腐蝕、易加工成型等優點，在國防建設、人民生活和尖端技術等領域已發展成為不可缺少的材料。隨著社會快速發展，新型高分子復合材料需求的增長，新型高分子復合材料不斷被應用到人們生活中[1]。因此，高分子復合材料在我國的高速發展需要大批綜合素質高的高分子材料專業的高級技術人才。

2010年6月，為了適應社會發展的需求，江蘇理工學院材料工程學院開始培養高分子材料方向的本科生，主要培養以高分子材料加工與應用為主的應用型本科人才。高分子材料專業綜合實驗是高分子材料專業教學中非常重要的一個環節，高分子材料專業實驗的教學工作對大學生的實驗技能的培養、工作能力的鍛煉和專業知識的掌握起到重要的作用。然而，在現在的本科教學中，由于課時和實驗條件有限，僅能滿足對實驗原理、成型加工和性能測試方法等進行基本的實驗證實，以此達到幫助學生更加深刻掌握其實驗原理、加工工藝和測試方法的目的；但是這樣并不能讓學生對所有的知識點進行實踐應用，缺乏對學生的思考能力、創新能力、分析能力和動手能力的培養。在多年的實驗教學中，我們雖然積累了一些實驗教學的經驗，但是也暴露了高分子材料專業綜合實驗教學體系的許多弊端。比如理論教學與實驗教學相脫節、學生的實驗積極性低、實驗設計思路單一等，為了克服傳統這些弊端，對高分子材料專業綜合實驗課程進行了初步的改革。從教學內容、方式和實驗教學與科研相結合以及考核評定等方面進行了改革，進一步達到培養具有創新能力的工程應用型人才的最終目標。

1 實驗內容的設置

在現有的高分子材料專業綜合實驗教學中，與理論驗證性實驗比較，綜合設計分析性實驗數量占比相對較少。綜合設計分析性實驗的內容體現了多門理論課程知識和多種實驗技能運用的融合。通過親身經歷，學生將要了解一個研究項目從開發到結束的整個流程，掌握科學研究的基本方法，從而使其由被動接受改變為主動學習。作為應用型人才的培養，本課程應增加綜合設計分析性實驗，注重提高材料配方設計能力和材料性能測試分析能力以及開發新型功能高分子材料。我們希望學生通過本課程的學習，能夠更加深刻理解高分子材料的應用，并結合理論知識設計研究新型功能高分子復合材料。在教學過程中，適當結合國際相對比較前沿的石墨烯、碳纖維復合材料等新型功能性材料來增加學生對本課程的興趣，寄發學生學習的動力[2]。并且給學生充分發揮創新能力的空間，以學生為主，教師引導，學生學會自主設計，從而來調動學生的實驗興趣和積極能動性。

2 實驗教學方式的多樣化

2.1 3D動畫教學和現場實驗操作相結合

3D動畫教學和現場實驗操作不僅在于完成實驗，更重要的是創造直觀而富有趣味的實驗情景，幫助學生更加深入地了解實驗儀器的組成結構、工作原理以及故障分析，幫助學生形成概念，掌握實驗儀器運作規律以及培養學生的觀察能力和思維能力。在3D動畫教學過程中，有步驟引導學生觀察實驗儀器工作原理，及時提出思考題，一方面讓學生思維不斷深化，促使學生進入自我思考狀態，培養學生創新思維；另一方面提供感性材料讓學生獲得生動的感性認識并形成概念建立規律。例如在進行“聚合物的熔融溫度和結晶溫度的測試實驗”教學時，首先通過3D動畫，讓學生了解差示掃描量熱儀的主要結構和工作原理。這樣在現場實驗操作講解時，更容易讓復雜的知識更加生動具體化。

2.2 小班教學與開放式教學相結合

小班教學就是指一個班分成多個小組（每組5人左右）進行實驗講解。這是由于資金有限，相同的儀器無法購買多部，尤其大型貴重儀器也許只有一臺。如果一個班所有學生同時開設同一個實驗的話，由于人數較多，儀器相對較少，教學效果不理想。本課程設想將一個班學生分為四個實驗小組，并且安排兩個任課老師實施小班教學。這樣任課老師一直帶相同的實驗，能夠更方便與學生進行溝通交流，并且能夠及時發現實驗過程中所遇到的問題，這樣才能提高教學質量。在實驗教學之前布置實驗預習思考題，從而引出做本次實驗的目的；針對綜合設計性實驗而言，任課教師提前布置，對學生進行分組安排，盡量讓其通過自己的預習和查閱相關文獻來得到相關方案，從而進行分組討論、確定最終方案，最后進過教師認可后進行本次實驗的實施[3]。

實施開放式教學主要包括以下三點：①學生自身的思維開放性：允許有興趣的學生課后進行自主設計開放實驗，老師實驗教學時要生動有趣、思維活躍， 授課內容深入淺出，鼓勵學生積極思考，多與學生交流，耐心地解答學生實驗中遇到的疑惑。②實驗室開放性管理：平時非上課時間也能定時、預約向學生開放，讓專業學生不僅可以使用實驗室，還可以承擔起維護實驗室的職責，這樣可以有更多的機會讓專業學生對實驗設備多了解、多接觸、多使用。③實驗項目的開放性：學生的研究內容可以多樣化，只要實驗室可以提供學生所需要的試劑和儀器，都可允許其在實驗室進行各種課題研究，給予學生充分思考、自由發揮的空間，讓他們在課后能夠學到更多的知識。最終，通過這些途徑可以增加學生對不同專業領域的研究興趣。

2.3 教學內容和畢業設計相結合

高分子專業綜合實驗課程安排在大學四年級第一學期，而畢業設計安排在大學四年級第二學期。如何使高分子專業綜合實驗課程和畢業設計相互促進、相互鞏固，達到更高的效果是非常關鍵的。這是因為專業綜合實驗實際上就是一個微縮的畢業論文，有了熟練的專業綜合實驗技能，有利于開展畢業論文工作。實驗老師在進行實驗項目講解時可以根據學生的興趣愛好適當增加一些授課老師的研究性內容，這樣可以調動學生的積極性和提高學生對本課程的重視。這樣也更容易讓老師和學生之間更加了解、更加信任。在以后的畢業設計中，如果學生對某個領域的研究性內容有興趣，就可以跟著這個領域的任課老師進行相關的畢業論文工作。這樣做，不僅提高學生的實驗動手能力，開拓學生的思維能力，而且加深對相關高分子應用領域的理解，有助于幫助學生從事相關方面的科研工作[4]。

2.4 實驗教學與科研相結合

將實驗教學和科學研究兩者有機統一，可以達到相輔相成的效果。在實驗教學過程中引入部分縱向和橫向科研項目，使得學生以科研的方式完成實驗課程的內容，從而來提高學生的動手能力和創新能力。這樣既能激發學生對科題研究的興趣，又能提高學生設計分析和解決問題的能力 [5]。實驗教學與科研相結合主要包括以下幾個方面：①科研課題引入實驗教學：在高分子專業綜合實驗的教學中，選擇教師科研課題的某個方面作為實驗教學項目。②安排學生加入教師科研小組：從大二下學期開始，通過理論知識考核的學生可以自愿加入自己感興趣的相關專業老師的課題組進行項目研究，使學生通過科學研究的工作來鍛煉自己，從而提高學習的能力。③學生自發成立科技創新實踐小組：以學生為主體，老師為主導，進行相關項目的科學研究。

3 實驗考核評定的改革

隨著社會的發展，越來越重視學生的動手能力、思考能力、綜合分析能力和獨立操作能力。但是目前實驗教學考核方式單一，缺少系統化的考核模式，因此建立一套有利于培養學生綜合分析能力的實驗教學考核模式迫在眉睫。本實驗采用彈性考核，最終成績有三部分組成：平時成績占40%、實驗報告占30%和結課考試占30%。平時成績主要涉及出勤率、實驗預習報告，實驗過程問答察和動手操作，這有利于學生養成科學嚴謹的態度，為將來的工作打下良好的基礎；實驗報告包括實驗結果分析和自己的心得；結課考試包括口頭講解實驗原理和實際操作能力的考評。

4 結語

高分子材料專業綜合實驗的初步改革，符合了社會經濟的發展需要，符合了社會對大學的教育提出的要求和本科教學質量工程的建設。高分子材料專業綜合實驗的改革，有利于培養理論聯系實際的實驗學習理論，有利于培養對實驗結果集數據的判斷和分析能力，有利于加深學生對本專業和學科的理解并有利于學生的動手能力、創新能力和綜合素質的提高，為學生的就業和考研提供了有力的保障。因此，我們要進一步參加科學研究，使課程內容更加優化，課程體系進一步完善，達到具有地方特色的本科人才培養目標，使我們的畢業生真正成為具有創新能力的工程應用型人才。

參考文獻：

[1] 王小丹，潘育方，劉寧，等.《高分子專業綜合實驗》教學體系構建和探索[J].廣東化工，2014，41（22）：185-186.

[2] 張桂霞，劉素花，馮鈉，等.高分子材料專業實驗教學改革初探[J].實驗科學與技術，2012，10（6）：40-41.

[3] 馬雪剛，張志明.高分子專業實驗的整合與綜合設計[J].廣東化工，2014，42（5）：131-132.

[4] 倪利勇，顧曉勤，鄢奉林，等.面向應用型人才培養的工程材料課程實驗改革與實踐[J].輕工科技，2014，12（7）：196-197.

[5] 廖華勇.高分子材料專業實驗教學研究[J].現代商貿工業，2011（2）：187-188.

Research on Teaching Reform of Comprehensive Experiment of Polymer Materials

ZHOU Shi-long， YANG Jing-jing， YANG Run-miao， ZHU Yun-feng， ZHOU Jian

（School of Materials Engineering， Jiangsu University of Technology， Changzhou 213001， China）

Abstract： In order to achieve the goal of cultivating engineering applied talents with innovation ability， the teaching reforms of polymer comprehensive experiment had been carried. This paper discussed the reforms in the three aspects，including experiment curriculum，teaching methods and teaching evaluation. Through the reforms， the students' awareness of the professional， their practical ability， creative ability and comprehensive quality were enhanced.

Key words： polymer comprehensive experiment； reform； teaching methods； creative ability

責任編輯 祁秀春