工科專業(yè)高分子化學(xué)課程教學(xué)的探索與實踐

武金龍，杜江華，郭生偉

(北方民族大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，國家級實驗教學(xué)示范中心，寧夏 銀川 750021)

高分子化學(xué)是高分子學(xué)科中最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。目前在國內(nèi)眾多本科高校中的高分子、化學(xué)、化工及材料等相關(guān)理科或工科專業(yè)均有設(shè)置該課程的教學(xué)環(huán)節(jié)[1-3]。作為北方民族大學(xué)高分子材料與工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，高分子化學(xué)既是一門理論性較強的課程，也是一門實踐、應(yīng)用型的學(xué)科。對于高分子材料與工程這樣的工科專業(yè)學(xué)生而言，在重視課程理論性的基礎(chǔ)上，我們更多地加強學(xué)生在實踐和應(yīng)用方面能力的培養(yǎng)。尤其是在充分理解高分子聚合和化學(xué)反應(yīng)理論的前提下，能夠根據(jù)實際情況設(shè)計和實施所需高分子材料的聚合機理、方法、控制手段等。根據(jù)近些年來的教學(xué)實踐，我們從教學(xué)內(nèi)容選取、理論和實踐課程的遞進開設(shè)、課堂教學(xué)的管理，以及考核方式的改革等幾個方面都進行了相應(yīng)的探索和嘗試。

1 高分子化學(xué)課程教學(xué)中存在的主要問題

人類對高分子材料的使用歷史已非常久遠，但是高分子化學(xué)作為一門學(xué)科被重視和研究的歷史卻并不很長。由于學(xué)科發(fā)展歷史較短，其理論體系還在不斷構(gòu)建和完善中，高分子合成的新理論新方法新技術(shù)等不斷出現(xiàn)和發(fā)展，且時間間隔較短[4-6]。這就使得學(xué)生想要在短時間內(nèi)同時學(xué)習(xí)和掌握好傳統(tǒng)的基本知識和最新理論、技術(shù)有了較大難度。此外，高分子化合物的相關(guān)概念同以往學(xué)生學(xué)習(xí)掌握的無機化學(xué)和有機化學(xué)中的小分子化合物的概念不同，在分子多級結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、分子量的分散性以及其他一些理化性質(zhì)方面都有較大差別。還出現(xiàn)了如聚合度、引發(fā)劑、動力學(xué)鏈長等全新的概念，這些都導(dǎo)致學(xué)生在對課程內(nèi)容的理解方面有難度。

2 高分子化學(xué)課程教學(xué)改革的主要內(nèi)容

2.1 教學(xué)內(nèi)容的選取

我校高分子化學(xué)課程被安排在本科大二下學(xué)期開設(shè)，是本專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)到的第一門高分子學(xué)科專業(yè)核心課。課程共有理論課64學(xué)時和實驗課32學(xué)時。選用潘祖仁主編的《高分子化學(xué)(第五版)》作為教學(xué)參考教材。這本教材作為高分子化學(xué)入門學(xué)習(xí)參考，由淺入深，內(nèi)容精煉，堪稱我國高分子學(xué)界最經(jīng)典教材之一，已被國內(nèi)大量高校相關(guān)專業(yè)選用。

經(jīng)過我校高分子化學(xué)課程多年來的教學(xué)實踐和體會，基于本校學(xué)生多數(shù)來自于我國少數(shù)民族地區(qū)或經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)基礎(chǔ)較為薄弱的生源特點和培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)技術(shù)人才目標的實際需要，我們對教材中的內(nèi)容安排在課程講授過程中進行了有側(cè)重的選取和局部調(diào)整，在課程教學(xué)中引導(dǎo)和帶領(lǐng)學(xué)生解決什么是高分子、如何由小分子合成高分子，以及高分子與高分子、高分子與小分子之間如何反應(yīng)和轉(zhuǎn)化這三個大問題。具體措施主要包括：

(1)增加課程初期的學(xué)時投入，以大量實例引導(dǎo)學(xué)生較快進入學(xué)科思維；

(2)以逐步和連鎖兩種聚合機理為主線，以縮聚、自由基聚合和離子聚合為重點闡釋高分子化合物合成過程中涉及到的理論、方法、技術(shù)等；

(3)減少配位聚合、開環(huán)聚合等其他聚合類型內(nèi)容的學(xué)時。因這些內(nèi)容還會在其他課程中出現(xiàn)，因此將部分內(nèi)容調(diào)整為課下自學(xué)與教師答疑的形式；

(4)在把握高分子化合物化學(xué)反應(yīng)特殊性的基礎(chǔ)上重點探討高分子的改性、功能化，及如何由高分子轉(zhuǎn)化為小分子化合物；

(5)將課程內(nèi)容緊密結(jié)合學(xué)科發(fā)展動態(tài)和科研前沿?zé)狳c，以學(xué)科最新發(fā)展和動態(tài)引導(dǎo)學(xué)生進入相關(guān)課程內(nèi)容，同時又使得學(xué)生在學(xué)習(xí)課程知識后能夠?qū)ο嚓P(guān)最新動態(tài)有更好的理解。

例如，在課程初始階段(教材中第一章、第二章內(nèi)容)安排更多學(xué)時，通過大量現(xiàn)實生活和實際生產(chǎn)中存在的一些現(xiàn)象、問題等實例的提出和求解，引導(dǎo)學(xué)生從直觀感和理論性兩個方面都更有效地感受和理解高分子化合物不同于小分子物質(zhì)的本質(zhì)，以及高分子物質(zhì)是如何由小分子反應(yīng)后得到的這一過程特點。又如，我們根據(jù)歷年教學(xué)效果的反饋情況將配位聚合、開環(huán)聚合(教材中第七章、第八章內(nèi)容)的學(xué)時減少，部分內(nèi)容設(shè)置為選學(xué)。選學(xué)并不意味著不學(xué)，而是將學(xué)習(xí)的自主權(quán)交給學(xué)生。由于這些聚合類型所適用的單體種類相對較少，而且這部分內(nèi)容還會出現(xiàn)在其他課程中，所以學(xué)生可根據(jù)前期課程的基礎(chǔ)自學(xué)本部分內(nèi)容，通過課下答疑和討論的形式對學(xué)生的學(xué)習(xí)進行指導(dǎo)和鞏固。再如，在教材第九章的內(nèi)容學(xué)習(xí)中，引導(dǎo)學(xué)生對高分子的降解、解聚等內(nèi)容增加更多關(guān)注。高分子材料在給人類社會帶來巨大便利的同時也面臨著日益嚴重的環(huán)保問題。如何能將現(xiàn)有廢棄高分子材料有效降解、再生，這是擺在高分子學(xué)科面前的一個非常重大的現(xiàn)實問題。我們希望學(xué)生學(xué)習(xí)高分子化學(xué)課程后除了掌握小分子合成高分子的方法外，還能在廢棄高分子材料的降解、再生方面有更多的關(guān)注和作為。

2.2 理論和實踐課程的遞進開設(shè)

為了使學(xué)生更好地理解和掌握理論課內(nèi)容，我們采取了理論課與實踐課程遞進開設(shè)的方式。理論課在學(xué)期初先行開設(shè)，至學(xué)期中段第8～9周時理論課程進行至自由基聚合部分，此時開始高分子化學(xué)實驗課。我們選取了六個實驗項目作為實驗課內(nèi)容，涵蓋了實驗室安全、常用設(shè)備與實驗操作、自由基聚合不同方法的實施、逐步縮聚的應(yīng)用以及高分子材料改性等內(nèi)容。這樣設(shè)置課程的開設(shè)時間就使得理論課的學(xué)習(xí)之后很快就進行了實驗課的實踐操作，能夠及時對理論知識的記憶和理解進行鞏固和提升。實驗課鼓勵學(xué)生“試錯”，通過分組設(shè)置不同的一些變量進行對比實驗，以此來驗證理論課上所學(xué)到的知識是否符合實際。

此外，除了高分子化學(xué)實驗課以外，還有一些實踐課程也踐行了一部分高分子化學(xué)課程的教學(xué)目標。例如，我們在大一期間安排的企業(yè)認知實習(xí)、大三及大四期間安排的企業(yè)畢業(yè)實習(xí)和選修實驗課等。這些實踐課程與高分子化學(xué)理論課遞進開設(shè)從直觀認知、理論學(xué)習(xí)及實踐應(yīng)用的多個方面極大地增強了學(xué)生對課程內(nèi)容的理解和把握的效果。與此同時，我們還鼓勵學(xué)生積極參與到教師科研團隊和課題組中，開展業(yè)余科研活動，使得學(xué)生學(xué)會將理論和實踐結(jié)合，并能夠運用到實際的研究和應(yīng)用中。

2.3 加強課堂教學(xué)管理

課堂是教學(xué)環(huán)節(jié)的主戰(zhàn)場。一旦對這個主戰(zhàn)場管理不善，教學(xué)效果往往會大打折扣，而對于基礎(chǔ)較為薄弱、學(xué)習(xí)自主性不強的學(xué)生而言更甚。加之如今智能手機等電子設(shè)備的普及，導(dǎo)致學(xué)生課堂參與度不高，教學(xué)秩序面臨較大壓力，課堂教學(xué)管理也就顯得尤為重要。為提高學(xué)生課堂參與度，除了基本的令行禁止以外，我們采取了正向引導(dǎo)的方式，增加課堂提問和快速小組討論的形式，讓學(xué)生時刻動腦思考，提高注意力的集中度。此外，選取課程中的部分內(nèi)容提前布置給學(xué)生進行課下的小組研討自主學(xué)習(xí)，最終以課堂小組匯報的形式呈現(xiàn)。例如，選取教材第二章中重要縮聚物的章節(jié)內(nèi)容，通過小組課下自主研討學(xué)習(xí)，最終在課堂上匯報相關(guān)縮聚物的理化特性、合成制備方法、實際應(yīng)用領(lǐng)域等知識點。這樣一些措施使得學(xué)生在課堂上不再是完全被動接受知識，而是具有一定主動性地思考、討論以及積極參與到教學(xué)的環(huán)節(jié)中。通過實踐發(fā)現(xiàn)，不少學(xué)生能夠?qū)φn程內(nèi)容提出一些自己的疑惑和問題，愿意課下與教師進行討論，這表明學(xué)生們開始真正帶著思考學(xué)習(xí)課程。

2.4 考核方式的改革

課程考核是評價教學(xué)效果的重要措施，同時也是一個必不可少、至關(guān)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。我們將課程考核成績組成由原來的平時成績和期末成績比例3∶7調(diào)整為4∶6，提高平時教學(xué)中的過程性考核比重。平時成績的考核范圍主要包括出勤、課堂表現(xiàn)、分組討論、作業(yè)、期中測試等，教師根據(jù)學(xué)生平時的表現(xiàn)進行考核評定。期末成績的考核方式主要是期末閉卷考試。這樣的考核方式使得學(xué)生更加注重課程學(xué)習(xí)的過程，真正理解和踐行“不積跬步無以至千里”的學(xué)習(xí)思想，而且極大地避免了學(xué)生平時不學(xué)習(xí)，考前猛突擊的情況的出現(xiàn)。此外，這樣的考核方式也兼顧到了差異化和個性化培養(yǎng)的目的，能夠更多地鍛煉學(xué)生在組織討論、溝通交流、文獻檢索、知識總結(jié)、學(xué)術(shù)匯報等多方面的能力，鼓勵學(xué)生多向發(fā)展。

3 結(jié)語

教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法是教學(xué)過程中非常重要的組成部分，而教學(xué)目標則是首要重要的內(nèi)容。作為專業(yè)核心基礎(chǔ)課程，高分子化學(xué)課程的教學(xué)目標絕不應(yīng)該僅是教授給學(xué)生本課程的知識，還應(yīng)在教學(xué)過程中注重理論聯(lián)系實踐，培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識運用到當下正在面臨的實際需求和應(yīng)用中，將課程學(xué)習(xí)作為學(xué)生所在專業(yè)人才培養(yǎng)目標實現(xiàn)的重要導(dǎo)線和保障。經(jīng)過幾年來多個教學(xué)周期的探索與實踐證明，這些舉措對提高我校高分子化學(xué)課程教學(xué)效果是行之有效和具有重要積極作用的。