《功能高分子材料》課程設計與實踐*

賈 旭，焦書燕，李英華，喻國敏，王秀蓮，張留學

(中原工學院材料與化工學院，河南 鄭州 450007)

作為學歷教育中最高培養(yǎng)層次階段的研究生教育，其主要目的和任務就是培養(yǎng)學生具有良好的科研素養(yǎng)，并具有創(chuàng)新和實踐的能力和精神[1-2]。基于這樣的任務模式，研究生的課程教育就不僅需要給學生傳授基本的知識，更應該在教學的過程中有針對性的培養(yǎng)學生的科研思維能力，進而轉化為學生的創(chuàng)造力。這就需要每一門課程的教學都要緊跟科技發(fā)展的步伐，及時對教學內容和教學模式做出相應的調整和改革，才能為培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力的人才提供合理、科學、高效的教學模式[3-4]。

《功能高分子材料》作為材料科學與工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課，融合了高分子材料、高分子物理、高分子化學等方面的知識，涉及范圍廣泛，與多種學科的理論關系密切，也涉及到很多新的理論和技術。通過這門課程的學習，學生不僅可以了解和掌握新型的功能高分子材料，同時也為分子的設計和合成打下堅實的基礎。為了更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和思維，課程組不斷積極探索，總結和借鑒相關教學經驗，對本課程的課堂教學模式、學生任務布置以及考核方式都進行了積極的改革和實踐，特別是在課程教學過程中加入專業(yè)課程思政的元素，旨在全方位的培養(yǎng)和提升學生的思維能力，取得了良好的教學效果。基于此，本文分別從課堂教育、學生課下任務、思政元素設計以及考核方式等方面所進行的探索改革進行闡述。

1 教學實施過程

1.1 課堂教育

課堂講授作為教學過程最為重要的環(huán)節(jié)，如何讓學生通過課堂學習，能夠高效的掌握所講授的知識信息，提升學習興趣熱情，進而培養(yǎng)學生的思維能力，是一個重要的課題。因此，我們在教學過程中采用LBL(Lecture-Based Learning method)與PBL(Problem-Based Learning method)、討論式方法(Seminar method)相結合的教學方式進行，并在特定的章節(jié)配合案例教學(Case method)。具體實施過程：老師主要負責講解每一章節(jié)所涉及的有關概念，原理以及相關的研究歷程等基礎內容，這樣學生可以清晰、準確的掌握相關的領域的基礎知識。老師也會提前給學生布置相關任務，例如查閱相關領域的前沿信息，包括合成方法的改進、性能的提升等等。學生根據(jù)問題，課下提前準備好相關資料。在老師講解結束后，將課堂進行反轉，把課堂交給學生，由學生主導課堂，進行分享、討論。此時，老師要對學生所分享的知識進行嚴格把關，對表述不準確的地方要及時糾正，同時，對學生沒有涉及到的知識進行補充。針對一些研究熱點方案，我們會搜集最新的研究成果作為案例素材，組織學生對這些素材展開熱烈討論，分析研究成果的來龍去脈，即：存在的問題→前人的研究基礎→提出擬解決的方案→材料的合成與表征→性能檢測并比較與預期結果的達成度→實驗結果總結并闡明作用。此外，我們也非常注重教學團隊的建設，教學團隊共有四名老師，每位老師主講與自己研究領域相近的章節(jié)，便于實時跟蹤掌握最新研究成果。通過采用不同教學方式相結合，培養(yǎng)學生樹立起嚴謹?shù)乃季S能力，有助于他們科研工作的開展。

1.2 學生課下任務

課下學習是學生消化知識、培養(yǎng)思維的重要途徑。為了全方位的培養(yǎng)學生樹立嚴謹?shù)目蒲兴季S模式，需要學生在課下查閱所學章節(jié)模塊的相關內容，特別是與自己研究課題相關的領域，了解該領域目前仍然存在的問題，新材料、新方法的開發(fā)以及最新的研究成果等方面的內容，并思考有沒有與自己研究課題結合的可能性，如果有，可以從哪些方面結合，能夠解決什么問題，旨在幫助學生樹立交叉研究的思維方式，拓寬研究視野。在“目標化合物路線設計”中，主要要求學生運用所學有關功能高分子的制備方法有關知識，查閱相關的文獻來合理設計出擬定的目標化合物的合成路線，盡可能的考慮到每一步可能會出現(xiàn)的問題，并給出解決方案。通過該模塊的訓練，旨在幫助學生培養(yǎng)嚴謹、細致的科研思維，并能合理的解決所出現(xiàn)的問題。在“研究調研”模塊，主要要求學生選取功能高分子材料中自己感興趣的一個研究領域的某一個方面，比如從應用領域、合成方法等方面展開調研，并形成一個小的調研案例。通過該模塊的訓練，旨在引導學生培養(yǎng)調研總結文獻的能力，通過調研文獻尋找有價值的信息。在“文獻綜述”模塊，要求學生選取功能高分子材料中的某一領域，并結合自己的研究方向，展開文獻綜述，要求學生對這個領域有一個全面的了解，相較于“研究調研”模塊，本模塊更注重培養(yǎng)學生思維的整體性和全面性，有助于學生對所研究課的宏觀把控。

1.3 思政元素設計

專業(yè)課在育人過程中具有“潤物細無聲”的效果。因此，我們在特定的知識點中融入社會主義核心價值觀，形成專業(yè)課程的“思政”契入點，旨在全面提升學生的愛國主義情懷、使命、擔當和責任感，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的新時代學生[5-6]。例如，在聚丙烯這個知識點，我們從聚丙烯的重要用途之一的熔噴布原料引入此次COVID-19疫情期間口罩生產的案例，向學生介紹危難當頭，中國軍工、石油、化工、機械等企業(yè)挺身而出，迅速轉產投產抗疫產品，在最短的時間內實現(xiàn)口罩的自給自足到出口援助世界，體現(xiàn)中國企業(yè)在重大災難前的責任與擔當，彰顯出我國集中力量辦大事的制度優(yōu)勢，增強學生的愛國主義情感。在高分子膜材料知識點，我們引入“魔肺ECMO”案例，向學生介紹目前我國醫(yī)院中所使用的ECMO設備基本來自進口，3M公司把控著PMP(聚4-甲基1-戊烯)特種材料最核心的技術，導致價格居高不下，也是國內無法推進研發(fā)具有自主知識產權ECMO設備的主要原因。通過該案例讓學生意識到在某些關鍵領域我國科技和產品與國際先進水平存在的巨大差距喚起學生的危機、憂患意識，激發(fā)學生知恥而后勇的學習熱情。在天然藥用高分子這部分內容中，引入東漢時期張仲景在《傷寒論》和《金匱要略》中記載的栓劑、洗劑、軟膏劑、糖漿劑及臟器制劑等十余種制劑的案例。在這些制劑中就首次記載了采用動物膠汁、煉蜜和淀粉糊等天然高分子為多種制劑的賦形劑，并且至今仍然沿用。向學生表明我們祖先的卓越智慧，我們的中醫(yī)藥是中華民族的瑰寶，堅定文化自信，讓學生對祖國文化的生命力持有的堅定信心。在高密度聚乙烯(HDPE)這部分內容中，從HDPE可以作為工程建設中優(yōu)異的防水防滲材料，尤其是在此次疫情期間“火神山”、“雷神山”兩座醫(yī)院建設使用時在“全封閉污水收集處理”展現(xiàn)出的巨大作用，給學生傳遞出此次建設奇跡的背后是強大祖國舉世無雙的資源調動能力和堅決徹底的執(zhí)行力。通過這些思政元素的加入，引導學生意識到作為當代知識青年，更應該具有責任感和使命感，潛心學習知識本領，勇于承擔社會責任，秉持創(chuàng)新、綠色的理念，樹立民族榮譽感和自豪感，把個人的小我融入祖國的大我，為祖國的發(fā)展貢獻自己的力量。

2 學生成績的考核方式

對于學生的考核方式，我們摒棄傳統(tǒng)的試卷考評，而采用全方位的過程性考核，從思想意識上引導學生重視平常的知識積累，而不是臨時抱佛腳，通過突擊復習通過考試，這樣有助于他們培養(yǎng)起嚴謹?shù)目蒲兴季S。學生的成績由課堂互動、目標化合物路線設計、研究調研和文獻綜述這幾部分構成。其中，課堂互動占比40%，主要基于每位學生對每一模塊領域的知識課下準備的情況以及課堂互動情況給出相應的成績；目標化合物路線設計占比15%，主要基于學生對給定的目標化合物合成路線設計的可行性給出成績；研究調研占比15%，主要根據(jù)學生對所選研究點的調研情況，主要參考學生對研究點的理解程度、語言表達、思維邏輯等角度綜合考量給出相應的成績；文獻綜述占比30%，主要根據(jù)學生對所選研究領域了解的全面性和整體性，同時參考學生的頁面排版、語言和邏輯情況，給出成績。最后，根據(jù)不同模塊的分數(shù)和權重給出總成績。通過這樣全方位、全過程的考核方式，能夠客觀、合理的給出成績，從而有助于促進學生思維模式的培養(yǎng)。

3 結 語

研究生課程教育除了注重知識講授，更應該注重研究生思維能力的培養(yǎng)。因此我們通過課程教學改革，采用了LBL、PBL與討論式方法相結合并在特定的章節(jié)配合案例教學的教學方式進行，并與學生積極開展互動，也培養(yǎng)壯大了教師隊伍，形成教學相長的良好氛圍。學生在課后查閱相關文獻，并完成目標化合物路線設計、研究調研和文獻綜述的訓練時，培養(yǎng)嚴謹?shù)乃季S能力。在教學過程中由知識點引入思政案例，進行課程思政教育，旨在全面提升學生的愛國主義情懷、使命、擔當和責任感，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的新時代青年。同時，采用全方位、全過程的考核方式來積極引導學生、培養(yǎng)學生。總之，從課堂教學設計、學生課后任務以及成績評定方式各個環(huán)節(jié)相互配合、補充來幫助學生樹立嚴謹?shù)乃季S能力及方式，有助于他們今后科研工作的開展。當然，任何教學方式也不是盡善盡美的，也需要根據(jù)學生的知識背景、科技的發(fā)展等變化進行不斷的探索和完善，從而提升教學質量，實現(xiàn)立德樹人的根本任務。