高分子材料研究方法卓越課程建設的探索研究

陳明清 施冬健 段芳 張洪吉 李小杰

[摘 要]本課程以著力培養學生的創新意識、解決復雜工程問題的能力為導向，結合我校材料專業特色和在高分子材料研究方法上的教學經驗，對高分子材料研究方法進行卓越課程建設，以學生為中心，改變傳統的教學模式，理論與實踐相結合，注重培養學生的創新意識、自主學習能力、知識應用等綜合能力。

[關鍵詞]卓越課程建設；復雜工程問題；創新意識；高分子材料

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）10-0040-03

高分子材料具有獨特的結構和易改性、易加工、優良的化學惰性等特點，這些特點使其具有其他材料不可比擬、不可取代的優異性能，讓它能廣泛用于科學技術、國防建設和國民經濟各個領域。高分子材料的結構決定了其性能，對其結構的控制和改性，可獲得不同特性的高分子材料。

高分子材料研究方法是高分子材料科學與工程專業的一門專業基礎課。學生必須了解高分子材料的結構與性能的關系，初步掌握高分子材料的結構設計、課題選擇、實驗操作和材料性能調控方法，對其表征方法和測試儀器的結構原理及應用有充分的了解，掌握利用常規表征測試手段研究高分子材料的結構與性能。傳統的課程設置是學習近代測試與表征技術的相關儀器的分析方法[1][2]，通過這些分析方法的基本原理、儀器構成及實驗技術等內容，讓學生掌握其在高分子結構、成分、形貌分析與性能研究中的應用，從而幫助他們加深對所學專業知識的理解。其內容枯燥、多而零散，無法調動學生的學習積極性，其概念的模糊也讓學生容易混淆。為適應時代的發展以及學科建設、工程認證的需要，許多高校對此課程進行了大膽改革，構建了新的課程體系，使得此課程的功能、結構、內容、實施、評價等都發生了較大的改變[3][4][5][6]，能促進學生知識、能力、素質的全面協調發展，培養具有創新精神、實踐能力和國際競爭力的高素質人才[7][8][9]。本課程進行卓越課程建設，期望通過改進教學方法和組織形式，改革考核方式，不斷深化教學改革，切實推進教育創新，使枯燥的知識變得讓學生易于接受，讓學生的學習由被動變得更為主動，同時提高與鍛煉學生的科學思維和創新能力。

一、卓越課程建設目標

本卓越課程以楊萬泰教授主編的普通高等教育“十一五”國家級規劃教材《聚合物材料表征與測試》為主要參考教材[10]，主要的教學內容是以該教材為基礎建立起來的理論與實驗相結合的課程體系。根據以學生為中心，培養學生的學習積極性與主動性、創新意識、解決復雜工程問題的能力為目標導向，我們將相關的前期課程知識進行有機的梳理，不斷充實本領域最新的研究成果、典型的研究案例、最新的表征測試技術以及其他英語教學資源，完善課程教學大綱、課件、教案、題庫以及教學視頻，形成豐富的課程內外資源，精講多練，增加課外學習訓練任務，為學生提供更多自主思考和探索的空間，開展多種形式的討論、英文科技文獻翻譯、課件制作、演講展示、合成實驗與表征操作，使該課程成為具有示范引領作用的課程體系。

二、教學內容改革

高分子材料研究方法課程綜合了高分子制備、結構與性能、成型加工等基礎知識的實踐運用，是一門學科綜合的課程。這就要求教師在講授本課程的過程中，注意引導學生回顧高分子化學、高分子物理、聚合物流變學、聚合物合成工藝學、高分子成型加工等相關知識，讓學生對高分子的知識體系形成一個完整的認識，對知識點的理解能融會貫通，能掌握和應用所學高分子材料方法課程中的知識，再培養學生通過分子測試技術研究如下內容的能力：1.由高分子化學合成所形成的分子結構；2.基于該分子結構以及成型加工工藝所形成的高分子材料的聚集體結構；3.由聚集態結構所決定的高分子材料的宏觀性能。因此，教學內容中必須包括多種課程的相關知識，這樣不僅有助于學生理解所學習的基本理論，而且可使學生明白“所學何用”，以此提高他們的學習興趣和積極性，從而提高教學效率。

本課程教學內容增加了較長課時的實踐教學部分，安排16學時的實驗教學，以鞏固和加深學生對理論知識的理解，使他們能切身體會到表征測試手段對高分子材料研究的重要性。本課程的實驗部分避開傳統的演示實驗和已知物的驗證性實驗，采用以學生為主體的研究性實驗方式，讓學生自己以教師提供的未知單體來設計合成得到未知聚合物，再通過各種表征方法來檢測分析聚合物的成分和結構，最后對測試結果進行分析，判斷未知單體的結構以及聚合物的結構。通過這一整套聚合物的制備—測試—分析過程的親身體驗，學生能了解和體會科學研究的一般過程。這也能讓學生知道怎么樣去設計合成聚合物樣品，合成的樣品該去做什么表征測試；這個測試需要知道如何制樣，從這個測試結果里面能得到什么信息。這些能加強學生綜合能力的培養，進一步鞏固和提高學生的實驗技能，培養學生分析問題和解決問題的能力，為其將來參加實際工作打下良好的基礎。

三、課程建設措施

（一）教學理念

不斷學習國內外先進的教學理念，深刻領會工程認證的指標與要求，根據12個具體的指標點，堅持以學生為中心，培養學生的自主學習能力、外語能力、創新意識，以讓學生應用已學過的基本理論知識，解決高分子材料合成與加工過程中的復雜工程問題的能力為目標導向，將相關的前期課程知識進行有機的梳理，不斷充實最新的研究成果、典型的研究案例、最新的表征測試技術以及其他英語教學資源，注重理論和實踐相結合，以達到培養創新型高分子材料與工程專業人才培養的目標。

（二）教學組織形式

本課程分為理論教學部分和實踐教學部分。在理論教學部分避開傳統的以教師講授為主體的教學模式，采用以學生為中心的教學模式，充分調動學生的學習積極性和課堂的參與性。在實踐教學部分避開傳統的演示實驗或已知物的驗證性實驗，采用以學生為主體的研究性實驗方式，注重學生綜合能力的培養。

1.以教師為主導，以學生為主體的啟發式教學

改變教師“一言堂”式的教學為“教師主講—互動討論—課外拓展”的啟發式教學。啟發式教學是符合學生認識規律的，也是素質教育積極提倡的。它要求擺正師生在教學中的地位：教師的主導作用，學生的主體地位。學生認識活動是一個在教師指導下的由不知到知，由知之不多到知之較多的轉化過程，沒有教師的主導作用，學生的認識就不可能順利的向前發展。因此，在課堂上教師應運用各種方法啟發引導學生，調動學生的學習積極性、自覺性，促使他們自主地探索和學習知識。

2.培養學生的科研素養，采用激發學生創新能力的案例式教學

變“拘泥于課堂、局限于教材”為“課內外兼顧、經典知識與科技最新發展”相結合。在教學中廣泛采用案例教學的方式，利用一些學生課外科技獲獎案例或相關科研課題研究案例對學生進行案例分析和啟發式教育，引導學生由感性認識上升到理性認識，讓學生能用相關的理論知識對案例中的問題進行分析和解決，激發學生主動學習的積極性，鼓勵學生參與相關課題研究、課外科技活動等創新活動，培養和提高學生的創新能力，加深學生對廣義研究方法的理解，為其今后畢業設計的開展或將來走上工作崗位打下堅實的基礎。

3.課堂討論式的互動教學

變傳統的“學習在課堂”為“多方位學習”。在教師的指導下，就課程中的主要疑難問題或教師設計的一些探究性課題，讓學生以小組為單位，在分工合作明確、查閱相關資料的基礎上，相互交流小組看法、相互啟發、相互學習，將課堂和課外有機聯系起來，培養學生自主式、合作式、研究式的學習方法。讓學生能熟練掌握文獻的查閱、基本專業英語、課題確定的原則與要求，能對復雜工程問題進行分解，掌握文獻翻譯的要點，知道如何總結文獻的創新點，如何利用文獻來提高自己的創新能力。

4.學以致用的實踐式教學

本課程的實踐部分避開傳統的演示實驗和對已知物的驗證性實驗，采用以學生為主體的研究性實驗方式，讓學生自己以教師提供的未知單體來設計合成得到未知聚合物，再通過各種表征方法來檢測分析聚合物的成分和結構，最后對測試結果進行分析，判斷未知單體和聚合物的結構。通過這一整套聚合物的制備—測試—分析過程的親身體驗，學生能了解和體會科學研究的一般過程，知道怎么樣去設計合成聚合物樣品，合成的樣品該去做什么表征測試，測試需要怎么去制樣，從這個測試結果里面能得到什么信息，從而加強學生綜合能力的培養，進一步鞏固和提高學生的實驗技能，培養學生分析問題和解決問題的能力，為其將來參加實際工作打下良好的基礎。

（三）考核方式

本課程變“一卷定終身”的考核方式為“注重學習過程、多方位立體式”的全面評價。在注重學生理論知識學習的同時，更注重學生科研思維和動手能力的培養，構建知識與能力并重的考核方式。扭轉當前學生學習只是為分數、掙學分，學并不能致用的狀況，同時這也是以人為本，重視并尊重個體差異的表現。

成績由平時成績、課程作業、實驗成績、期末成績四部分構成。其中平時成績占10%，包括課堂出勤、課堂參與、專題討論等；課程大作業占30%，包括課程作業的書寫格式，以及對文獻的理解和個人見解；實驗成績占30%，包括實驗的操作規范性、實驗設計的合理性、實驗結果的準確性以及實驗報告的完成質量；期末成績占30%，考題注重知識的靈活應用。這種多元化的考核方式既考查了學生的理論知識掌握程度，也考查了學生對知識的靈活運用能力，能讓學生將理論學習與實踐有機結合起來，達到了全面考核學生學習狀況的目的。

四、課程建設效果分析

通過三年來對高分子材料研究方法卓越課程的探索與建設，我們全面完善了該課程的教學大綱、教學內容、課件以及教學組織形式，并逐步形成了以學生為主體，以培養學生全面發展為理念的教學模式，學生的外語能力、PPT制作能力、表達與組織能力、自主學習能力等得到明顯提升。另外，該課程還提高了學生的學習效率，完成了該課程的教學視頻拍攝和儀器操作視頻拍攝，形成了較為完備的網絡教學環境，可供學生自主學習和課后鞏固。

對近兩年參加卓越課程的學生成績與未參加卓越課程的學生成績進行橫向比較可以發現，參加卓越課程班級的學生成績平均分和優秀率要明顯高于其他兩個班級，這說明卓越課程的開展確實提高了學生的學習效果。

通過近三年的學習，學生也對本課程給予了高度評價。他們認為：課程授課內容豐富多彩，能聯系實際、結合最新的科技前沿，拓寬知識面，教師善于引導學生獨立思考；教師的講課內容貫穿性很好，講解內容擴展較多，能聯系實際，提問、討論交流活躍；課程培養了他們的綜合素質；課堂緊張而刺激，除了書本的知識，教師還會拓展到課本之外，舉例充分，益于理解，課堂交流十分豐富；課程很幽默生動，學到很多表征方法和研究思路，受益匪淺；教師很擅長培養學生的發散性思維；課件、板書有利于學習理解，質量高。

五、總結

通過高分子材料研究方法卓越課程的建設，對教學內容、課件以及教學組織形式等的改革，我們逐步形成了以學生為主體，以培養學生全面發展為理念的教學模式，取得了良好的教學效果，所在班級學生的保研率、繼續深造率均高于平行班級，學生的精神面貌、自主學習能力、組織協調能力、分析問題與解決問題的能力、創新能力等得到了明顯的提高，但對少部分基礎較差的學生能力的針對性教育尚有待改善。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 段芳，陳明清，劉曉亞，施冬健，東為富.關于《高分子材料研究方法》課程的教學改革與實踐[J].廣州化工，2012（22）： 183-184.

[2] 陳衛星，李永飛，王正品，馬愛潔，羅春燕.高分子材料研究方法課程的教學探索[J].化學教育，2016（8）： 12-14.

[3] 倪才華，陳明清，劉曉亞.高分子材料科學實驗[M].北京：化學工業出版社，2015.

[4] 曾文進，閔永剛.知識點串講法在《高分子材料研究方法》授課中的應用[J].科技資訊，2015（18）： 187.

[5] 劉曉亞，陳明清，倪忠斌.強化實踐性環節培養創新能力[J].包裝工程，2003（4）： 184-186.

[6] 李青山，楊慶祥，張士良，于金庫，王明智.高分子專業實驗教學改革與思維創新能力培養研究[J].高分子通報，2008（12）： 80-84.

[7] 唐萍，王艷色，張春慶，李戰勝，張守海，李健豐，曹玉明.高分子材料專業連續性實驗教學的實踐與探索[J].實驗室科學，2017（4）： 104-106.

[8] 聶曉波，吳紅枚，張瑩，單德才.翻轉課堂時代“高分子材料及應用”課程教學改革研究[J].教書育人（高教論壇），2017（9）： 107-109.

[9] 曾文進，閔永剛.知識點串講法在《高分子材料研究方法》授課中的應用[J].科技資訊，2015（16）：167.

[10] 楊萬泰.聚合物材料表征與測試[M].北京：中國輕工業出版社，2008.

[責任編輯：陳 明]