《聚合物近代儀器分析》教學改革探索

林治濤，董抒華，譚洪生，申紅望，朱國全

(山東理工大學 材料科學與工程學院，山東 淄博 255049)

《聚合物近代儀器分析》是一門理論與實踐高度緊密結合的綜合性應用課程。通過對高分子研究中最常用的近代測試分析技術的基本原理、儀器構成及實驗技術進行簡明闡述的基礎上，應用典型實例及結果分析，著重介紹樣品前處理、分析流程、譜圖解析及各種測試分析技術在聚合物研究中的應用等主要內容[1-2]。在教學過程中，課程涉及的分析方法種類比較多，相關章節聯系不多，知識點獨立成章，覆蓋面廣，很多內容都不能在課堂上深入講解；教學內容專業性、綜合性和實踐性很強，需要有較好的高分子物理、高分子化學、有機化學等相關方面的知識，學生缺乏實踐經驗，理解不深刻、不透徹。針對《聚合物近代儀器分析》課程特點，有必要探索新的教學模式與方法，提高教學的有效性。

1 梳理知識點并對知識點進行分類，編寫各知識點的教學目標

美國著名教育學家布魯姆把教育目標分為兩個維度：一個是“知識維度”，主要有事實性知識、概念性知識、程序性知識和元認知知識；另一個是“認知過程”維度，主要包括記憶/回憶、理解、應用、分析、評價、創造[2-3]。以布魯姆教育目標分類理論指導，將各種儀器分析方法分為波譜分析、色譜分析、熱分析、顯微分析技術等幾個模塊，整理每種儀器分析方法中涉及到基本原理、儀器構造、實驗方法、應用的知識點，編寫各個知識點的知識維度與認知維度表。以儀器測試的基本原理和實驗方法及應用為主線，梳理重難點，明確學生要掌握的知識點。編寫教師主講類知識點以及學生自學類知識點的主要教學目標，通過目標導向式教學方法，采用不同的教學策略，從而明確知識的類別和認知過程要求。通過對知識點和教學目標的梳理，學生對各知識點的學習目標更加明確，明確了任務和方向，提高了課堂學習的時效性。

2 靈活采用多種教學方式和手段

2.1 網絡教學平臺的應用

《聚合物近代儀器分析》這門課所涉及的分析方法種類比較多，每種分析方法涉及的知識點也較多，由于課時所限，很多內容都不能在課堂上深入講解，針對課程的這種特點，有必要借助于網絡教學平臺，在上面發布一些學生自學的知識點和加強知識點深入理解的拓展類知識，提供學生學習此部分內容的參考書籍目錄、科技論文文獻索引目錄或生動形象的課件、視頻等，要求同學們在網上學習，開展網絡線上教學。而在課堂教學過程中則圍繞線上線下教學過程中產生的問題進行分組討論并解決問題，并且通過建立以學生自主學習為主的知識點和教師講授為主的知識點之間的聯系，使同學們能夠體會到自學的樂趣并提高其自主學習及解決問題的能力，根據以學生自主學習為主的知識點的難易程度和數量設置網絡學時，通過對教學過程進行科學化設計，實行“自學-聽課-討論-回答”啟發式、提問式、討論式、互動式等靈活多樣的教學方法，增強學生學習積極性和思考能力、分析問題與解決問題的能力。

同時，在教學平臺積極為學生提供擴充性學習資料，鼓勵學生通過網絡、圖書館、資料室查閱本學科領域的學術研究文獻，關注高分子材料的最新發展動態，加深對課堂內容的理解和掌握。向學生介紹并推薦本學科國內外重要學術期刊為課外閱讀材料。將Photoshop、TA Universal Analysis、XPSPEAK等圖像數據處理軟件及其使用教程放置在網絡教學平臺，讓學生熟悉這些軟件，并將這些軟件分析數據的步驟編輯成文檔放在教學平臺上，供學生學習使用。例如將用Origin軟件分峰處理碳材料的拉曼光譜、XPSPEAK分析材料表面官能團的教程等發布在教學平臺，同學們自己下載學習，能夠運用這些軟件來分析相關實驗數據。

2.2 課堂教學

課堂教學主要采用多媒體教學，以提高教學內容的可視性和趣味性，充分調動學生的學習積極性。教學過程中充分采用“比較教學法”，將各種分析方法的優缺點和異同點進行縱橫向比較，并列表匯總，消除學習中的“孤島現象”。例如，對紅外光譜和拉曼光譜進行比較，對電子顯微鏡和光學顯微鏡成像的異同點、電子束的折射與光的折射異同點進行比較，電子衍射與X射線衍射的區別，對X射線與物質的相互作用和進行比較。教學過程中充分采用 “實例解剖法”通過對與日常生活密切有關的典型高分子材料的剖析，縮短課程與實際生活的距離，使學生真切體會到課程的價值，并理解和深化所學內容，達到學會如何靈活和正確選擇應用主要儀器分析方法進行分析聚合物的結構和成分技能，而非死記硬背某些內容。例如通過對均聚聚丙烯的DSC曲線和XRD曲線進行分析，分別來求結晶度，比較兩種方法的不同點，在分析比較的過程中，同學們學會兩種分析方法的同時，對聚丙烯的晶體結構有了更深層次的理解。在整個教學過程中，要反復向學生強調成分-結構-性能的關系，灌輸儀器分析是理解聚合物結構成分與性能的關系的橋梁和紐帶這一理念，以增強學生學習的主動性和自覺性。

3 實踐教學

本課程共有四個課內實驗，實驗教學貫穿整個本科教學過程始終。實驗以老師講解操作為主、學生操作為輔的方法進行。課前將實驗教學大綱、實驗課安排、實驗指導書、相關實驗技術操作步驟ppt和視頻發布于網絡教學平臺。學生要按實驗教學大綱要求自己編制實驗技術路線和實驗流程(包括實驗研究目的、實驗原理、實驗儀器設備、實驗步驟、數據的記錄與整理、結果分析)，完成整個實驗過程。實驗報告占總成績的50%，主要內容包括實驗目的、實驗原理、儀器與試劑、實驗過程、實驗記錄、數據處理、結果討論；平時表現占50%，包括考勤情況、認真進行實驗操作、按時完成實驗內容、愛護并按操作規程使用儀器、創新思路、沒有明顯的失誤、實驗結果準確等。

在課外，帶學生去工廠生產實習和認識實習的時候，讓同學們在工廠的產品質量檢測部門進行實習，讓他們感受所學課程知識的重要性。學生跟隨老師做科學研究和參加大學生創新創業大賽的時候，會接觸到對材料的某種性能進行測試，這

就涉及到測試樣品的制備、測試條件的選擇、數據的分析等，在這個過程中對學生們進行悉心地指導。同時，將自己和其他老師的科研成果與課堂教學聯系起來，使同學們覺得《聚合物近代儀器分析》這門課對其未來的發展非常有幫助，學這門課程非常有意義，真正感受這門課重要性和實用性。在學習的過程中，同學們也會意識到高分子物理、高分子化學、有機化學等課程知識的重要性，使已經學習過的知識更扎實，真正做到理論和實踐相結合。

4 考核方式改革

本課程采用以過程性考核為主的考核方式，豐富過程考核形式，加強階段性的測評。學生成績包括平時成績和期末考試成績兩部分，兩部分各占50%。平時成績組成：考勤和平時表現占5%；課后作業占8%；翻轉課堂占5%；實驗占8%；教學平臺在線測試占8%；答疑討論占5%；學生筆記5%；教學平臺使用情況占6%，主要包括根據進入課程次數、閱讀課程材料次數、參與課程問卷、閱讀試題次數、在線時長、學習播客次數和時長等。通過過程性考核方式改革，充分調動了學生學習的積極性和主動性，保證了教學質量。

5 結束語

聚合物近代儀器分析課程的教學改革通過梳理知識點并對知識點進行分類，編寫各知識點的教學目標，借助于網絡教學平臺開展線上線下混合式教學的模式，靈活采用多種教學方式和手段，做好課內實驗和課外實踐教學工作，進行過程性考核方式的改革。通過改革，實現教學手段、教學內容呈現形式、教學組織形式等創新，提升學生主動學習能力，培養學生創新精神與實踐能力。