“互聯網+”背景下高分子化學實驗教學改革的探索*

何柏田，劉 茹，楊金燕

(嘉應學院化學與環境學院，廣東 梅州 514015)

高分子材料由于具有其質輕、價廉、抗腐蝕能力強等優勢，與金屬、水泥、木材等傳統材料并駕齊驅，在國民經濟和國防建設中扮演著重要的作用[1-2]。高分子化學實驗是材料的制備和開發新型高分子材料的手段，是高分子學科中非常重要和實踐性極強的教學課程之一，此課程的有效開設能夠對鞏固和拓展高分子專業學生理論知識、培養實驗技能、提高專業知識和思維能力[3-4]。嘉應學院化學與環境學院的應用化學學科是廣東省特色重點學科，而高分子方向應用化學專業里的一個重要的方向，經過長期的積累和發展，高分子化學實驗已經形成了成熟的教學體系和模式[1]。然而，伴隨互聯網、大數據和虛擬現實等現代先進技術的發展，現有的教學模式將使得學生難以面對畢業后的工作任務和挑戰[5]。因此，如何培養實踐綜合能力強、創新思維活躍以及具備創新精神的應用型高分子專業人才以滿足現代社會需求，是高分子化學實驗教學所面臨的重要課題[6]。為此我們結合本校高分子化學教學實驗開設的情況與當前“互聯網 +”背景下對教育領域的創新改革要求，初步探索了高分子化學實驗與“互聯網 +”結合的教學創新模式。

1 我校高分子化學實驗教學存在的一些問題

目前，我校開展的高分子化學實驗課程以驗證性實驗為主(表1)，探索性和開放性實驗幾乎沒有。上課以傳統型教學模式為主，其表現形式為學生寫預習報告，教師講解、學生聽課為主的“灌注式”，互聯網利用率極低。這種教學模式中，教師講解占據很大的時間，學生按課程教材中規定的實驗步驟進行實驗。教學過程基本遵循“教師講解實驗目的和原理→明確操作步驟→提示注意事項→學生動手驗證實驗”。在這種教學模式下，存在幾個問題：(1)實驗過于形式化，而且以驗證實驗居多，學生很難接觸到現代科學技術，在實驗的過程中不能獲得相應的能力，綜合實踐能力也在逐漸減弱；(2)普遍存在學生對實驗課程重視度不夠、興趣不高，對實驗課內容不了解，沒有良好的預習習慣。在實驗過程中，多數學生坐等教師講課，呆板被動，缺乏實驗的積極性和主動性，不利于學生綜合素質的培養。此外，由于實驗平臺的限制，我校很多需要在惰性氣體氛圍下完成的實驗無法進行開展，這將導致學生操作的實驗類型有限，對于一些無水無氧環境下的實驗不知道如何開展。因此，通過把互聯網和高分子化學實驗教學有機結合起來，借助一些網絡教學資源，能夠讓學生了解更多合成反應類型。

表1 高分子化學實驗課程

2 “互聯網+”應用于高分子化學實驗教學改革

學生在開展驗證型實驗的時候能夠理解和掌握實驗目的、實驗的基本原理以及實驗操作。但驗證型實驗是一些比較基礎的實驗，缺乏系統性和探索性，難以培養學生的綜合實踐能力。因此，需要將部分驗證性實驗改為探索性實驗，形成以驗證性為主，探索性實驗為輔的教學模式，這樣才能更好的激發學生的研究興趣，培養學生的科研能力。互聯網可以提供各種教學資源平臺，比如中國知網、萬方數據、中國大學MOOC、超星學習通等。尤其是在疫情期間，更是顯現了互聯網在教育領域的重要性。在高分子化學實驗教學方面，我們借助超星學習通平臺創建高分子化學實驗網絡課程，上傳一些演示性實驗視頻和在我校實驗室無法開展的實驗視頻，提出一些問題，積極引導學生充分利用網絡資源進行課后自習。此外，我們還給學生布置探索性的高分子綜合實驗，安排同學們通過互聯網查閱文獻，設計實驗方案，完成整個課題，激發學生對實驗課程的學習興趣。這不僅可以培養學生查閱資料，文獻獲取信息的技能，而且可以鍛煉學生自主探究的能力，更有利于培養創新型人才。

3 高分子化學實驗教學改革示例剖析，激發學生興趣

高分子化學實驗既可以合成新型高分子材料，又可以改性高分子材料。本科教學實驗中，通常開展經典的四大自由基聚合，包括本體聚合，懸浮聚合，溶液聚合，乳液聚合。但是這些聚合反應普遍存在實驗操作步驟單調、實驗耗時長、實驗現象變化不明顯等特點，如果實驗工藝沒有控制好，甚至可以發生爆聚，實驗完全沒有現象等情況，嚴重打擊了學生對這么課程的興趣。那么該如何提高學生對高分子化學實驗的興趣愛好呢？在互聯網+時代，我們就可以利用網絡，尋求一些更有利于引導學生對高分子化學實驗的產生興趣的途徑。比如，甲基丙烯酸甲酯的本體聚合實驗，這個實驗的條件已經比較成熟，采用預聚合和后聚合兩步聚合的方法以防反應體系發生爆聚現象。本體聚合的另一大優點是可進行澆鑄聚合，即將預聚合產物澆入模具中進行后聚合，反應完成后即可獲得成型的成品，包括板材類、棒狀類、管材類等產品[7-8]。那么我們是否可以通過澆鑄聚合的方法獲得基于甲基丙酸甲酯的裝飾品呢？在做實驗之前，要求同學們通過互聯網查閱文獻以及調研各種類型的裝飾品，是否可以通過性價比高的塑料裝飾品來代替一些昂貴的金銀飾品、翡翠玉石、古董擺件、名家畫作等。圖1為學生在實驗室通過本體聚合反應得到聚甲基丙酸甲酯的裝飾品。通過“互聯網+實驗”的教學模式對傳統高校實驗教學模式的改革，引導學生利用互聯網跨越課堂、校域、獲取各種各樣的信息，學生將不再單獨的記憶孤立的實驗內容，而是能夠掌握一個研究項目從開發到結束的整個流程，掌握科學研究的基本方法，使其由“被動接收”變為“主動學習”，大大激發了學生對實驗課程的興趣。

圖1 基于聚甲基丙烯酸甲酯的裝飾化產品Fig.1 Products based on polymethylated methacrylate (PMMA)

4 結 語

“互聯網+”背景下對高分子化學實驗教學改革對于地方院校是一個很好的機遇。本文從我校高分子化學實驗教學存在的問題，互聯網+在實驗中的應用以及實例剖析方面提出了“互聯網+”背景下地方院校的高分子化學實驗教學改革的若干改革建議。通過互聯網教學資源平臺，教師可以多樣化提供教學服務，彌補傳統教學中有限教學資源的不足。通過互聯網與實驗課的結合，既可以豐富學生知識儲備、開闊學生視野，又可以提高學生的綜合實能力，調動學生學習實驗課程的積極性。有利于培養學生自主學習能力和團隊協作精神，有利于提高學生分析和解決問題的能力，培養社會急需的應用創新型人才。