新工科背景下淺談《功能高分子材料學》的教學改革

吳 英,王麗麗,王守玲,錢立武

(池州學院 化學與材料工程學院，安徽 池州 247000)

隨著新工業(yè)革命的進行，國家加速推進新工科建設。新工科的內(nèi)涵，是基于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國際競爭新形勢以及立德樹人新要求而提出的我國工程教育改革方向[1]。新工科建設的內(nèi)涵決定了新工科將階段推進，需要重點把握學與教、實踐與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、本土化與國際化三個任務，這就要求我國高校必需要加快建設和發(fā)展新工科。因此，一方面需主動設置和發(fā)展一批新興工科專業(yè)，另一方面需推動現(xiàn)有工科專業(yè)的改革創(chuàng)新[2]。高分子材料與工程已經(jīng)是一個比較成熟的工科專業(yè)了，功能高分子材料作為該專業(yè)的一門專業(yè)課，也需適應新形勢發(fā)展，本文主要基于新工科背景下就功能高分子材料學的教學提出一些建議。

1 課程的介紹

功能高分子材料通常是指當有外部刺激時，能通過化學或物理的方法做出響應的高分子材料[3]。與常規(guī)高分子材料相比,功能高分子材料具有明顯不同的物理化學性質(zhì)，而且具有某些特殊功能。主要包括力學功能高分子、化學功能高分子、物理化學功能高分子、生物化學功能高分子等[3]。功能高分子材料學作為高分子學科中的一個重要分支，由于其所包含的每一種高分子都具有特殊的功能。因此，《功能高分子材料學》的教學顯得十分重要[4]。

《功能高分子材料學》是我校高分子材料與工程專業(yè)大三年級學生的一門專業(yè)專長課，該課程是建立在高分子化學、高分子物理、物理化學及有機化學以及高分子材料成型加工原理等專業(yè)基礎(chǔ)課程上發(fā)展起來的更深層次的選修課程。本課程本著培養(yǎng)學生"基礎(chǔ)扎實，知識面寬，創(chuàng)新實踐"的宗旨，我們在論述功能高分子的基本原理，結(jié)構(gòu)和性能的基礎(chǔ)上，主要論述了在工程上應用較廣和具有重要應用價值的一些功能高分子材料，如吸附分離功能高分子、反應型功能高分子、光功能高分子、電功能高分子、醫(yī)用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。在闡述這些功能高分子材料時，對涉及的基本概念、基本原理作了詳細介紹，闡明了功能高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，同時也對發(fā)展方向，應用前景以及最新成果作了一定的介紹。本課程的教學目的是使學生掌握功能高分子的基礎(chǔ)知識及功能高分子的特性、結(jié)構(gòu)與性能、設計、制備等相關(guān)知識，并要求掌握主要幾種應用廣泛的功能高分子材料，為學生將來從事的工作及深造打下較好的基礎(chǔ)。

2 精確設計教學內(nèi)容，注意知識點之間的聯(lián)系

針對《功能高分子材料學》的教學對象為高分子材料與工程專業(yè)的學生，本著以生為本，設定科學合理的教學內(nèi)容，介于課時的限制，將重點介紹《功能高分子材料學》的吸附分離功能高分子、電功能高分子、高分子液晶材料和高分子功能膜材料等章節(jié)。在講授這些功能高分子材料過程中，對涉及的基本概念、基本原理作了介紹，重點闡明了功能高分子材料的結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，同時也對其制備方法和發(fā)展方向以及最新成果作了一定的介紹。比如在講述吸附分離功能高分子材料時，首先介紹了離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)是多孔性的、高度交聯(lián)的高分子共聚物，由此引出其制備方法主要是懸浮聚合，并回顧了高分子化學中懸浮聚合的相關(guān)知識點，舉例介紹了利用苯乙烯和二乙烯基苯和磺酸制備強酸型陽離子交換樹脂。由于通過懸浮聚合得到的多是球狀聚合物，而離子交換樹脂是多孔結(jié)構(gòu)，接著介紹了成孔技術(shù)——惰性溶劑成孔、致孔劑成孔和后交聯(lián)成孔技術(shù)；本章重點介紹了離子交換樹脂的吸附作用主要是化學吸附作用，其實質(zhì)主要是離子交換樹脂的離子與被吸附物質(zhì)發(fā)生離子交換，包括中性鹽分解反應、中和反應和復分解反應；最后介紹了離子交換樹脂的應用，主要是在水處理中的應用，包括水質(zhì)的軟化、水的脫鹽及高純水的制備[5]。另外，還有介紹了一些基本概念，比如交換容量等。

3 多媒體與板書結(jié)合，構(gòu)建網(wǎng)絡教學平臺

多媒體教學相對于傳統(tǒng)板書教學，更加生動立體，而且更直觀地展示功能高分子的應用實例及制備過程。例如可以利用視屏播放出高分子液晶的制備及應用。另外多媒體教學更易于突出教學的重難點，而且更有利于將最新的研究成果引入課堂，提高課堂效率。同時，對于一些特別重要的公式的推導和化學機理的推導，還是要建議采用傳統(tǒng)的板書，這樣才能讓學生更加容易理解。因此，在實際教學中，應采用多媒體與板書結(jié)合的教學方法，這樣可以提高學生對該課程的學習興趣。

設立“功能高分子材料學”網(wǎng)絡教學綜合平臺，根據(jù)培養(yǎng)方案要求，制定本課程教學大綱，引入本學科前沿知識，在平臺上開展課程通知：包括課前預習、課后作業(yè)以及網(wǎng)絡問卷等形式，并提供課程材料及答疑討論等環(huán)節(jié)。提高學生的學習興趣，引導學生利用利用網(wǎng)絡資源進行學習， 擴大知識面，提高學習能力。

4 理論聯(lián)系實際，開展課內(nèi)實踐教學

在新工科背景下，要求推進現(xiàn)有課程的改革與創(chuàng)新。《功能高分子材料學》是與實踐緊密聯(lián)系的課程，故很有必要開展課內(nèi)實踐教學。課內(nèi)實踐在本課程教學中具有很重要的作用,可以培養(yǎng)學生們的創(chuàng)新實踐能力。本課程開設7個學時的課內(nèi)實踐，目的是讓學生學以致用，提高自身的學習和實踐能力。比如讓學生自己查閱文獻和資料，整理總結(jié)近幾年來醫(yī)用功能高分子材料的研究新發(fā)現(xiàn)；撰寫醫(yī)用功能高分子材料相關(guān)的論文。這樣一方面可以讓學生了解醫(yī)用功能高分子材料的相關(guān)理論知識，另一方面也可以鍛煉學生的論文寫作能力。或者讓學生根據(jù)教材內(nèi)容結(jié)合自己的思想，討論設計一種特殊功能高分子材料，給出一定的依據(jù)及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；通過PPT展示的方法加深對功能高分子材料設計與合成的掌握。另外也可以在實驗室制備功能高分子，比如離子交換樹脂等。

5 改善考核方法

傳統(tǒng)的課程考核方式，主要是根據(jù)學生的卷面成績及考勤來決定的。由于本課程引入了課內(nèi)實踐。為了更全面地反應教學效果，我們采用"平時成績+課內(nèi)實踐+期末考試"的評價體系，其中平時成績(包括考勤和作業(yè)以及課堂表現(xiàn))占25%，課內(nèi)實踐成績占25%，期末考試成績占50%。在教學過程中，時刻以生為本，通過改革的實施，我們?nèi)〉昧溯^好的效果，學生的積極性和自主學習的能力提高了。

6 結(jié)語

《功能高分子材料學》這門課程主要是在論述功能高分子的基本理論和設計思想的基礎(chǔ)上，闡述了在工程上應用較廣和具有重要應用價值的一些功能高分子材料。對涉及的基本概念、基本原理作了介紹，闡明了功能高分子材料的結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，同時也對功能高分子材料的研究方向以及最新研究成果作了簡要的介紹。并且處在新工科背景下，積極開展了課內(nèi)實踐，使學生了解高分子材料學的基礎(chǔ)知識，擴大知識面，培養(yǎng)學生掌握高分子材料基本知識與概念的同時，提升獨立自主和實踐創(chuàng)新能力。

致謝

本課程的改革離不開領(lǐng)導和老師的支持，感謝學校領(lǐng)導和老師的大力支持，同時感謝安徽省高校質(zhì)量工程項目(2014zjjh047，2017kfk119)和池州學院自然科學研究科研項目(2017ZR003)的支持。