高分子化學實驗教學改革的探索

汪鋼強，張光學，朱 琴

(1.湖北科技學院 非動力核技術研發中心，湖北 咸寧 437100；2.湖北科技學院 核技術與化學生物學院，湖北 咸寧 437100；3.湖北科技學院 國際學院，湖北 咸寧 437100)

高分子化學實驗教學改革的探索

汪鋼強1，張光學2，朱 琴3

(1.湖北科技學院 非動力核技術研發中心，湖北 咸寧 437100；2.湖北科技學院 核技術與化學生物學院，湖北 咸寧 437100；3.湖北科技學院 國際學院，湖北 咸寧 437100)

《高分子化學實驗》 課程是培養現代高分子專業，化工材料專業人才的重要實踐環節。本文針對目前《高分子化學實驗》 課程存在的不足提出一些富有成效的改進措施，包括優化實驗內容，改變教學觀念，創新教學方法，建設好實驗室開放制度，鼓勵學生開展探索性實驗等措施，來激發學生的學習興趣，提高學生的創新能力和實踐能力，使實驗教學、科學研究、產品應用相結合，努力培養出具有創新能力的復合型人才。

高分子化學實驗；教學改革；復合型人才

高分子材料是現代生活和工業生產中最為常見，應用非常廣泛的材料，它被廣泛應用于建筑、紡織服裝、電子信息、汽車工業、航空航天等各個領域中，對我國國民經濟起著舉足輕重的作用[1]，因此國家對未來高分子材料專業人才需求提出了更高的要求，要求培養出的學生實踐能力強，創新能力足，所以，高校在制定高分子化學實驗課程教學大綱時，應與時俱進，使培養出來的學生能夠適應當代社會的需求，學校與老師更應該從教學的各個方面來激發在校高分子化學相關專業的學生學習興趣，一改傳統上那種填鴨式的教學，努力提高學生的綜合能力，特別是其創新性能力，努力把他們培養成國家需要的復合型人才。

一、目前我校《高分子化學實驗》教學的不足

《高分子化學實驗》是高分子材料專業與應用化學專業學生的重要專業實驗課程, 通過與《高分子化學》專業基礎理論課程的結合, 使得學生在大學學習過程中, 做到理論與實踐有機結合, 鞏固基礎理論知識和基本技能的鍛煉。以目前我校現行的《高分子化學實驗》教學模式為例，雖然我校的應用化學專業和輻照化工專業的高分子化學實驗教學內容涵蓋了溶液聚合(丙烯酰胺的溶液聚合與乙酸乙烯酯的溶液聚合)、本體聚合(甲基丙烯酸甲酯本體聚合)、乳液聚合(乙酸乙烯酯的乳液聚合)、高分子化學反應(聚乙烯醇的制備和聚乙烯醇縮甲醛的制備)等實驗，例如：聚丙烯酰胺溶液聚合和乙酸乙烯酯的乳液聚合等。雖然這一些高分子化學實驗大都能夠在規定的學時內較好地完成高分子化學的核心內容，但是，通過這幾年的教學觀察發現，傳統教學方式已經不再適應現代的教學目標，與快速發展的現代社會需求還存在著一定的差距[2]。主要表現在：一是傳統實驗教學的內容大多僅局限于實驗教材上的實驗內容[2]，教材上所寫入的信息量不夠，很多教材上并沒有加入一些與生活生產實際相關的內容。這樣就導致學生在整個實驗過程中幾乎完全依賴實驗教材，在進行實驗過程中學生“照方捉藥”不加以思考，這樣學生就很難深入了解與理解相關的理論知識，同時也不能全面了解所做實驗的高分子化學材料在日常生活和生產中的應用現狀和前景，這樣導致學生的學習興趣不濃，實驗敷衍了事。二是傳統高分子化學實驗教學實驗內容多數是一些驗證性實驗，學生缺乏主觀能動性。由于實驗原理、實驗方案、實驗流程等內容都在教材中已經完整的寫了出來，所以，學生在做實驗過程中馬馬虎虎，草率了事，實驗過程從不觀察實驗現象，上交的實驗預習和實驗報告千篇一律，全班就一個版本。這樣開設實驗課程加強學生理解所學的高分子化學理論知識的初衷得不到落實，學生基本實驗技能也得不到鍛煉。三是傳統的教學方式只是在強調老師的教，較少強調學生的學。通常，傳統教學方式都是老師一個人在講臺上唱“獨角戲”，較少有學生的互動提問或小組討論學習方式，所以很多學生在上實驗課的時候從不聽講，之后就按實驗教程“照方捉藥”進行實驗。另外，高分子化學實驗通常反應需要的時間較長，很多學生在長時間的反應等待時，都在玩手機，上網聊天、打游戲，對課堂秩序產生不良影響。久而久之，引發學生的實驗興趣和實驗的主動性不強，不利于學生的思考能力、分析能力和解決問題的能力以及創新思維的培養，因此，有效的改變課堂教學方式與內容，是每一位教師都應該認真思考的問題。

二、《高分子化學實驗》教學改革方法

21 世紀的大學生，大多是“90”、“00”后，個性張揚、自我另類。要想培養這樣的學生從了解高分子化學基礎理論，到了解高分子材料的應用，再到熱愛高分子化學學科，再到學習高分子化學的主動性，再到對高分子化學實驗產生濃厚的學習興趣很不容易，因此，必須從源頭開始引導。

針對以上存在的問題，努力提高學生對高分子實驗的學習興趣，變“他要我學”為“我要學”，激發學生去了解、學習、探索高分子化學的學科領域。我們將采取以下一些有效的方法來加以改進[3]。

一是優化實驗課程內容，增加補充趣味性實驗與綜合設計性實驗相結合，在基礎性實驗內容中增加綜合性實驗內容，因為基礎性實驗通常是幫助學生了解和掌握一些基本的實驗操作技術和一些常用儀器設備的使用，在學生掌握了這一些基本操作技能和有關儀器設備的使用方法之后，我們可以適當的增加一些與實際生產相關的綜合性實驗。由于高分子聚合反應時間一般比較長，所以高分子化學實驗是一個長時間等待過程，學生在長時間的等待時就會覺得無意義、興趣不高。針對這一些情況，我們把實驗內容與生活、藝術相結合，讓實驗既具有日常生活的樂趣又有藝術美的感覺，最大限度地調動學生的興趣與積極性。

例如，學生們在學習完高分子化學理論知識之后，已經知道了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)被稱作有機玻璃，在“甲基丙烯酸甲酯的本體聚合”實驗之前，充分預習本實驗內容，并列舉現實生活中所用的PMMA材料，并告之我們隨身配戴的許多小飾品、小掛件都是PMMA材料做出來的，我們通過這個實驗也可以做出自己心愛的小飾品，所以可以提前讓學生自己準備一些小飾品與自制模具，在甲基丙烯酸甲酯預聚合完成之后，將預聚物與小飾品放入模具中，再把模具放60℃的烘箱內聚合12小時，制得有機玻璃小掛件，既精美又有紀念意義。同時，實驗結束后可以測量PMMA透光率與抗壓測試，比較其與普通玻璃的透光率與抗壓性，并列舉PMMA材料優勢與不足。讓學生充分掌握PMMA材料的用途與制備方法同時，了解PMMA材料的優劣。在引入了實驗趣味性同時，又增加了材料設計理念，將有助于開拓學生的視野，有利于綜合型技術人才的培養。

又如，在“聚丙烯酰胺(PAM)的制備”實驗內容中可以加入聚丙烯酰胺對污水處理等內容，測試加入PAM后與原污水的比較，這樣加入一些實際生產中常常用到或者見到的實驗內容，學生的學習的主動性、積極性和學習效果都能得到提高，那么教學效果也會得到大大的提升。

二是改變教學觀念，創新教學方法[4]。“授人以魚, 不如授人以漁”。教學的目的不僅僅是簡單的傳授知識, 更重要的是要讓學生養成主動積極的學習態度，提高其自我學習能力，激發他們的學習興趣。激發學生的學習興趣就是要注重啟發性誘導，要注重學生學習方法的指導，把學生的學習時間還給學生，把學習思考的時間還給他們，把主動提問權還給學生，把課后評議權還給學生。例如：在聚甲基丙烯酸甲酯合成(PMMA)實驗中，我們可以在合成出來的PMMA中，加入一些小飾品或小蟲子形成 “人工琥珀”等內容，但是實踐證明產品中往往會有氣泡產生，會使學生產生挫敗感，如何避免學生產生挫敗感呢？我們可以在做實驗前開展小組討論，把學生分成幾個小組，先將已往學生實驗室遇到的實驗現象展現給大家：(1) 如何排出預聚階段產生氣泡；(2) 澆模時產生的氣泡又將如何除去；(3) 在后聚合的高溫反應階段，可能會出現大量的氣泡，甚至可能出現爆聚現象，如何控制這個反應？等等這些問題，可以先讓學生們圍繞這些實驗現象展開討論，通過查閱文獻或者網絡資料，提出自己的解決方法，再根據自己提出的改進方案進行實驗，實驗結束后老師再進行總結，總結得出一些較好的控制方法和技巧，這樣使所有學生都參與到整個教學實驗過程中來，不會讓他們在實驗進程中感到無聊沒事做，只能玩手機來打發時間，這樣極大的調動了課堂學習氛圍。

三是緊密聯系實際，開設綜合設計實驗[5]。高分子材料涉及人類生活的方方面面，學生在日常生活工作中將會越來越多的接觸和應用到高分子化學的相關知識。因此，為了更加緊密聯系生活實際，提倡學以致用，提高學生的創新力和對實驗的積極性，在高分子化學實驗的過程中，我們把一些驗證性實驗內容設置成綜合性、實用性實驗，并拓展了部分驗證性實驗產品的應用價值，使學生能夠親身感受到高分子化學材料的實用意義。

例如：在原驗證性 “乙酸乙烯酯的溶液聚合” 實驗基礎上，我們把實驗設置成“乙酸乙烯酯的溶液聚合”—“聚乙酸乙烯酯的醇解”—“聚乙烯醇縮甲醛的制備”實驗，三個實驗綜合成一個綜合性實驗——工業膠水的制備。又如，在“乙酸乙烯酯的乳液聚合” 實驗中，在所得產品中添加一定量鄰苯二甲酸丁酯，制得粘合劑白乳膠，在白乳膠中加入適量顏料，可進一步制得市場上出售的各色乳膠漆。這些綜合性設計實驗有效地整合了自由基聚合、聚合方法、聚合物化學反應相關理論知識與產品的用途，實驗操作簡單，產品非常直觀，具有很強的教學意義和應用性。

這些與生產和生活實際緊密相聯的綜合性實用性實驗的開設，不僅提高了學生的學習積極性，而且還能使學生學以致用，理論聯系實際，在一定程度上促使學生對一些高分子材料的工業生產有所了解，深化其理論知識，堅定了本專業的信念，將有利于人才培養和教學活動有效進行。

四是建設好實驗室開放制度，鼓勵學生開展探索性實驗[6～8]。因為高分子化學實驗課程學時(4學時)有限，但是一般高分子化學反應時間(2-5小時)都比較長，學生在規定的4學時內一般都很難完成高分子材料的合成制備，以及其性能測試與表征實驗內容。通過開放實驗室，一方面學生可以繼續進行性能測試實驗等，另一方面學生可根據個人的興趣，進行一些探索性高分子化學實驗研究。但是開放實驗室不是讓學生毫無目的的進行實驗，開放實驗室后更加應該加強學生的管理與指導，應該委派老師或學生加強實驗室安全檢查，對于實驗中可能出現的問題要有預見性，和對實驗過程中存在的問題進行及時的解答。鼓勵學生利用空余時間多參與老師們的科研項目，多接觸一些工業產業化項目研究，通過產學研相結合，用高水平的科研實驗來帶動和擴展實驗課教學，培養了學生的初步科研能力和創新意識。

五是改進實驗課程考核方式。為了更加客觀全面地反映學生的實驗綜合能力和實驗教學效果，必須改變以往的高分子化學實驗的考核方式，應當注重學生技能的考核，減少學生機械記憶的負擔。在高分子化學實驗考核時，采用“平時實驗成績(占40%)+ 期末實驗操作考試(占60%)”相結合的評價考核機制，其中平時實驗成績主要包括: 平時考勤(占20%)、實驗預習(占20%)、實驗操作(占20%)、實驗紀律(占10%)、實驗報告(占30%)。期末實驗操作考試以“聚乙烯醇縮甲醛的制備”實驗進行，主要考查學生的基本實驗技能與實驗素養。實驗操作考試評分如表1：

表1 聚乙烯醇縮甲醛的制備實驗操作考試評分細則

通過實驗考核方式的改進和完善，嚴肅考風考紀, 對于考核不及格的學生, 必須補考或重修, 正確引導學生樹立優良的學風, 加強學生的實驗積極性與實驗綜合素質培養。

六是提高教師隊伍的專業素養。一名優秀的教師應該具備多種優秀的品質，但是專業素養無疑是教學中最重要的品質，為了提高實驗教學效果，就必須提高教師隊伍的專業素養。例如，學生在開展基礎實驗以及研究性實驗時，需要學生查閱大量的文獻資料，然后根據文獻資料提出自己的實驗方案，再根據實驗方案進行實驗，這時就對教師的知識背景有更高的要求，學生在進步教師也必須要更進一步。另外，在學生進行實驗過程中，教師應該融入到學生中間去，細心指導，這樣有利于教師了解學生，更有利于增進教師和學生之間的感情。課后教師應該繼續深入研究高分子化學實驗相關內容，收集與高分子化學實驗相關的素材，為豐富課堂內容做好準備。還有，在鼓勵學生進行高分子化學科學研究時，應該聘請經驗豐富的教授等高職稱的教師進實驗室擔任學生實驗的指導教師，提高指導層次，提高教學效果。

另外，我們還可以通過開展系列與實際生產相關的高分子化學講座，通過改進實驗考核方式，加強實驗教材建設，更新教材內容等措施來培養現代化建設新型人材[9，10]。

三、結語

通過優化實驗內容能夠完善學生的理論知識結構，使學生系統地掌握高分子實驗技術、高分子材料的合成及性能表征的方法等；通過改變教學觀念、創新教學方法，可以促發學生的學習興趣、激發他們的創造性思維以及創新能力，為培養現代新型應用型人才提供新的途徑；健全實驗室開放制度，鼓勵學生積極參與科研性項目，教學與科研相結合全面提高學生的創新能力、實踐能力；通過改進考核方式嚴把教學質量關。總之，通過高分子化學實驗教學體系的改革，培養學生的創新能力和實踐能力，符合現代化建設人才培養的需要。

[1] 王麗梅. 基于創新性應用型人才培養的高分子化學實驗教學體系建設[J].高分子化學通報, 2012, (9)： 97～100.

[2] 魏瑋, 李治全, 劉曉亞. 智能手機在《高分子化學實驗》教學中應用的構想與探討[J].教育教學論壇, 2015,(24)： 253～254.

[3] 程 捷, 羅云杰, 閆紅強. 《高分子化學實驗》課程的教學改革與學生實踐能力培養[J].高分子化學通報, 2012,(1)： 117～119.

[4] 程文喜, 陳金身, 苗蔚, 等. 高分子材料科學與工程專業綜合實驗教學改革與探索[J].廣州化工, 2015,(43)： 206～207.

[5] 張欣茜，景偉文，王英，楊再磊. 《高分子化學實驗》教學內容的選取與整合優化[J].廣東化工, 2012,(39)： 137～138.

[6] 張曉云, 孫曉麗. 高分子化學教學中科學發展史教育的功效[J].廣州化工, 2015,(43)：237～240.

[7] 李新娟, 徐桂清, 胡志國. 高分子化學開放性實驗開設初探[J].高分子化學通報, 2011,(7)： 113～115.

[8] 覃忠瓊，李真. 提高高分子化學實驗教學效果的幾點思考[J].安徽理工大學學報( 社會科學版), 2011,(13)： 85～87.

[9] 沈清明, 盧曉梅, 宇文力輝. 高分子化學實驗教學改革實踐與大學生創新能力的培養[J].江蘇教育學院學報( 自然科學), 2013,(29)： 28～30.

[10] 余梅芳, 李敬芬, 姚建萍. 高分子化學實驗教學教改模式的探索[J].湖州職業技術學院學報, 2008,(1)： 34～35.

2095-4654(2017)06-0129-04

2017-08-12

湖北科技學院博士科研啟動基金和教學研究項目(Nos. BK1434，2014-XB-021，KY14039)資助項目

G642.0

A

吳惠娟