新工科背景下高分子物理實驗的教學改革研究

苑沛霖，王彥斌，蘇 瓊，賀 媛，孫初鋒，尹奮平

(西北民族大學化工學院，甘肅 蘭州 730030)

《高分子物理實驗》課程是高分子材料與工程專業十分重要的實驗課程之一，也是引導學生對《高分子物理》理論課程所學知識的驗證及實際操作，具有十分重要的科學研究意義，也是培養學生理論與實際相結合能力的重要方法[1]。新工科概念的提出也向高校對工程學科學生的培養模式給出了更加細致的要求，實驗課程作為工科學生提升動手能力、培養解決問題能力的重要一環，在實踐教學中具有現實意義。

高分子物理課程是材料學、高分子材料與工程等專業十分重要的專業必修課程，由于理論教學階段涉及到物理、化學、數學等多方面知識的綜合體現，存在部分較為抽象的原理及現象解釋，學生在學習階段會遇到一定的困難。因此，高分子物理實驗課程的開設可以有效的解決概念化記憶模式的弊端，以實際操作和現象觀察等多方面直接感受使學生充分理解課程概念，并以實驗操作對理論教學進行驗證和解釋，增強學生的親身體驗感，更加有效地引導學生對課程的學習和對概念的理解。

目前，高分子物理實驗課程的教學過程中，依然存在這一定的問題，尤其體現在實驗種類較為單一且陳舊，課程教材雖有不斷完善，但內容變化不大，僅涉及少量新型實驗的設計及操作，創新性存在一定的現實差距。由于高分子物理實驗課程的開展需要涉及長時間實驗操作，易導致課程教學時間不足，學生無法全身心投入長時間的實驗驗證過程。同時，由于實驗課程設計到部分大型實驗設備，且設備價格較高，部分高校無法承擔設備的采購及損耗，也造成了實驗水平無法提升的原因。

因此，為全面提升高分子物理實驗課程的教學水平，首先需要對課程進行全新設計，并提高課程的新穎性，開展新實驗、新方法、新理念的創新模式，編寫全新的實驗課程教材，緊密聯系理論課程與實驗課程，在課堂教學階段對學生有興趣的概念和現象進行整理，并根據學生的想法進行課程設計，保證課程的順利開展和學生對于該實驗課程的喜愛程度，使學生更加愿意參與到實驗教學中，從而培養學生的實驗操作能力[2]。同時，鼓勵學生對實驗方法在安全合理的范圍內進行自主化改進，學生可根據自己的理解，對實驗進行合理優化或全新設計，驗證合理性后，可以在實驗教師的指導下進行實驗過程的驗證，得到實驗結果。對理論符合規律但實驗效果不佳的課程實驗，鼓勵教師與學生在課下進行研究，并引導學生進入教師實驗室進行理論研究和實際驗證，得出失敗原因并加以改成，可以有效的提升學生的創新能力和創新意識。

在高分子物理實驗課程中，部分實驗涉及實驗現象的觀察和實驗數據的記錄和計算，對學生理論知識的理解程度有較大的要求，在實驗教學過程中該部分課程主要由教師演示、計算方法講解的方式進行，影響了實驗課程進度。因此，在實驗教學階段更應引導學生對實驗內容進行預習，提前了解實驗內容和實驗原理，從理論課程教材入手，對實驗現象進行具體化分析。由于化學實驗存在不確定性，尤其在化學定量實驗過程中，實驗條件的微量變化都會導致實驗結果的差異，所以應引導學生建立細節意識，在實驗過程中對每一步實驗流程進行確定和仔細操作，從而得到更加準確的實驗數據，也可以培養學生對于科學研究的嚴謹性[3]。

目前的高分子物理實驗教學評價過程中，主要以學生的實驗報告書寫和實驗操作能力進行打分，嚴重限制了學生的自主

創新能力，甚至部分學生以完成作業的形式進行實驗總結的撰寫和分析，對實驗數據簡單處理，沒有深入分析實驗誤差的出現原因[4]。因此，應在實驗考核和教學評價階段進行學生全方面的教學評價，引導學生在實驗結束后，深入了解實驗的內涵和實驗意義，充分總結反應機理和誤差出現原因，對失敗的實驗進行反思分析，得到失敗原因并進行重復實驗得到最終數據。鼓勵學生的實驗創新能力，通過對理論知識的深入了解，設計新型的實驗方案或對現有實驗設計進行優化，對提出創新實驗的同學給予加分獎勵，使學生的創新思維得到鍛煉，從而培養學生理論與實際的結合能力。

在高分子物理實驗課程的教學過程中，應以一切為了學生為原則，以調動學生的主動學習能力為最佳形式，將“以學生為主題，以教師為主導”的教育教學模式充分觀測到實驗課程的教學改革中，將傳統化、單一化的傳統實驗教學模式改變為多元化、全面化的教學模式，綜合培養學生的科學素養和處理問題的能力，以非標準化的教育教學模式使學生的特點得以充分發揮，提升學生科研能力啟蒙的關鍵作用。

在學生進行高分子物理實驗的同時，可以在實驗過程中提升自己的思維模式，在實驗過程中了解專業相關知識，引導熱愛動手、有科研想法的學生積極加入教師科研項目中，在提升實驗操作的同時，學習更多有關高分子材料的知識，并在教師的指導下成立學術小組，申請相關科研創新項目，并將實驗過程取得的成果進行學術論文發表或專利申請，使學生可以在自己自主的情況下進行知識學習，培養學生的科技表達能力和團隊意識

高分子物理課程的教學改革對高分子材料專業學生實驗能力、理解能力、動手能力、分析能力和創新能力的培養具有重大意義，以理論促實踐、以實踐提能力，有利于學生綜合素質的提升。