有限學時下PBL教學法在高分子化學課程教學中的應用*

戴潤英，龔 磊，盧麗敏，劉 倩，黃喜根，魏 玲，邱 美，黃 忠，劉光斌

(江西農業大學理學院，江西 南昌 330045)

高分子化學是農林院校應用化學、材料化學、林產化工、食品工程、環境工程等專業的一門重要專業基礎課程。大學生掌握好高分子化學的理論知識，對理解生活中的高分子材料具有指導和科學作用。高分子化學理論性強、聚合反應機理和反應動力學抽象，在傳統講授式教學(Lecture Based Learning，LBL)教學過程中，多采用教師“滿堂灌”模式，學生學習效果差。郭麗華等采用情境化教學，讓學生理解高分子化學主體內容并形成長期記憶，認清教材中抽象的科學事實，取得較好教學效果[1]。為響應應用型本科人才培養需要，在教學要求不變前提下，我校應用化學專業高分子化學課程的理論學時數縮減到32學時。那么，在有限的學時下，如何激發學生對高分子化學的學習興趣，讓學生通過已掌握教材的知識點，獲取更多新知識，解決生活中高分子材料出現的問題，是每位高分子化學教師不斷思考的問題[1]。以問題為學習基礎(PBL)的教學方法，是以問題為導向，調動學生的發散性思維，快速高效地把教學大綱中的內容掌握好[2-3]。因此，筆者對高分子化學課程采用PBL的教學方法，以提高課堂教學效果和學生的綜合素質，用所掌握的理論知識解決實踐問題。

1 實施PBL教學法的必要性與可行性

PBL教學法是以問題為學習基礎(Problem Based Learning，PBL)的教學方法[3]。PBL教學法是應用型本科高校與社會接軌的重要途徑，它不僅可提高學生解決實際問題的能力，也可以引導學生思考，激發學生學習的內在動力，更是學生擺脫對教師和課堂依賴、逐步走向獨立和創新的必由之路[4]。在PBL教學方法中，教師可根據新材料和化工生產領域的各種實踐問題，負責設計提出問題，學生分析探討問題、教師輔助引導學生的教學方法。它強調學生的自主學習，這種學習方法符合大學生的求新、求趣、求變心理，有利于培養創新型和實用型的人才。素質教育重視對學生綜合素質的培養，而PBL教學法是一種以學生為中心、教師為引導的教學方法，學生在獲得真知的同時必然引起思維和行動方式、動手能力和探索意識以及團隊合作能力等綜合素質的提高[5]。

通過調查問卷2015級應用化學(應化)專業學生對高分子化學課程LBL教學效果，75%的學生反映：高分子化學理論課內容龐雜，聚合反應機理抽象難懂，教師“滿堂灌”教學方法，使得學生學習興趣遞減。要激發學生的學習興趣，變被動聽課為主動學習，提高理論課課堂教學效果刻不容緩。因此，實施PBL教學法具有必要性。此外，應用化學專業畢業生主要在化學工業、日用化工、精細化工、材料化學和新產品研發等領域工作，有近1/2畢業生繼續在化工相關專業深造，而且高分子化學是一門與生活實踐息息相關的課程，應用性較強。因此，施行PBL教學法具有可行性。

2 PBL教學法的設計實施

筆者對第五學期的高分子化學課程進行PBL教學，取得良好的教學效果，現介紹如下。

2.1 教學對象

2016級應用化學(應化)專業有3個班，其中應化1601班為分析化學方向，高分子化學對于他們是選修課程，不作為研究對象。應化1602班和1603班分別為精細化工方向和藥物化學方向，高分子化學課程是必修課程，這兩個班級人數分別為42人和43人，班級人數無明顯差距。以應化1602班作為PBL教學試驗班，應化1603班為對照班(LBL教學)。所有學生均經全國高等院校統一招生考試錄取，在入學成績和平均年齡方面相當，具有可比性。PBL教學試驗班和LBL教學對照班由同一位教師進行授課。對照班全程采用LBL教學方法。試驗班學生隨機分為7組，每組6人，各組選定一位組長。教師在講授《縮聚和逐步聚合》、《自由基聚合》、《自由基共聚》和《離子聚合》四章內容時采用PBL教學法，其他章節仍為LBL教學法。

2.2 教材與課件

選用高等教育規劃教材，《高分子化學》(第5版，化學工業出版社出版，潘祖仁主編)。課件為本課程組教師集體制作。

2.3 實施過程

在學習《自由基共聚》之前，提前一周，布置驅動問題：聚苯乙烯是一種無色透明的熱塑性塑料，低溫易脆裂。如果要得到耐候性好的輪胎或鞋底，該如何改性？以此為導火索，讓同學們根據此問題查閱文獻、搜集資料，課前思考共聚改性的目的和意義，針對具體的熱塑性聚合物如何優化其性能。課余，組長組織討論、撰寫提綱、學生代表制作PPT。課中，所有學生自主學習興趣濃厚，在課堂上探討、補充、修正并提出其他相關問題，小組成員共同作答，團隊協作解決問題，課堂氣氛活躍。教師在此過程中充當組織者的角色，適時啟發和引導，及時指出匯報學生的不足之處，并鼓勵學生開拓思維，踴躍發言，寓教于樂。最后教師點評總結：

(1)歸納性講解課前的驅動問題，在苯乙烯中加入丁二烯與其發生無規共聚，可得到耐候性優越的丁苯橡膠(SBR)，用于制造輪胎和鞋底；若將丁二烯與苯乙烯嵌段共聚，則可得到SBS熱塑性彈性體，可制成電纜及非輪胎橡膠制品；在苯乙烯聚合體系中加入丁二烯，使St在PB主鏈上接枝共聚合，形成具有高沖擊強度的高密度聚苯乙烯；相同的兩種單體，反應溫度、時間不同，加入順序不同，甚至加入摩爾比不同，發生的共聚類型不同，得到的聚合物性能完全不同。

(2)強調《自由基共聚》該章節的重點和難點內容，包括自由基共聚的類型(無規共聚、交替共聚、接枝共聚和嵌段共聚)、共聚的意義(改進大分子的結構與性能、增加品種、擴大應用范圍)。課后，認真復習，通過信息化渠道獲取自由基共聚的相關新進展，用理論知識解決實踐問題并分享學習成果，學生的綜合素質得到全面提高。

3 教學效果

在教學大綱范圍內，全部內容學習結束后，沒有任何復習的情況下舉行了一次期末考試，試驗班和對照班學生均需參加同樣試題的理論考試，試題由課程組集體出卷、閉卷考試、流水作業判卷。題型多樣，包括名詞解釋、填空題、簡答題、計算題和綜合應用題，滿分100分。試驗班應化1602班和對照班應化1603班學生這門課程的理論成績如表1所示。

表1 理論考試成績結果

表1結果顯示，對于相同考試內容，應化1602班的及格率和平均分顯著高于應化1603班，試驗班的優秀(80分以上)人數也多于對照班。可見，通過PBL教學方法，大大縮短了課堂學時數，取得較好的教學效果。

4 結 語

針對農林院校應用化學專業高分子化學課程理論性強、教學時數少、缺乏實踐課程等問題，探索了PBL教學法在2016級應化專業學生的高分子化學課程教學中的應用。試驗班和對照班學生理論成績考核測試表明，試驗班的及格率和平均分明顯高于對照班，試驗班的優秀學生人數也多于對照班。結果表明，在有限學時內，恰當地將PBL教學方法運用于高分子化學課程中，使理論性強、知識點較多的高分子化學課程變得生動起來，有助于活躍課堂氣氛，激發學生的學習興趣，增強團隊協作意識，用理論知識解決實踐問題，學生的綜合素質得到有效提高，教學效果得到顯著改善。