面向創新創業能力培養的《高分子化學》一流課程建設探索*

馬娟娟，王 妍，劉 霖，張田林，王慧彥

(江蘇海洋大學環境與化學工程學院，江蘇 連云港 222005)

以新技術、新產業、新業態和新模式為特征的新經濟蓬勃發展，對工程科技人才提出了更高的要求。2017年教育部啟動新工科建設，在《新工科建設指南(“北京指南”)》中提出要“強化工程人才的創新創業能力培養，完善工科人才‘創意-創新-創業教育體系，以創新引領創業、創業帶動就業”。

《高分子化學》是高分子材料與工程的專業核心課程，同時也是材料、化學、化工、輕工等專業學生廣泛修讀的專業課程，是四大化學之外的“第五大基礎化學課程”。通過本課程的學習，使學生掌握高分子的基本概念、聚合反應機理和動力學，聚合反應實施方法等基本理論和基本技能，為從事高分子相關領域的工程技術工作和科學研究打下堅實的基礎。江蘇海洋大學高分子材料與工程專業于2009年開始正式招收全日制本科生，為江蘇省高等學校重點專業，江蘇省一流專業建設點。經過十余年的建設，本課程在2021年被認定為首批江蘇省本科線下一流課程。在新工科背景下，課程組積極推進《高分子化學》教學內容、模式、方法的改革創新，夯實理論基礎，強化工程訓練，拓展學生視野，著力培養學生的創新精神、創業意識與實踐能力，以培養適應社會需求的高素質人才。

1 《高分子化學》課程教學目標和學情分析

根據江蘇海洋大學“應用研究型”地方高校的辦學定位和本專業“復合應用型工程技術人才”的培養目標，課程目標主要包括以下三個方面：(1)知識目標：掌握高分子的基本概念，掌握合成高聚物的單體、引發劑及聚合反應的機理及實施方法，掌握聚合反應動力學及分子量控制的基本理論。(2)能力目標：培養學生初步具有控制聚合反應和選擇聚合方法的能力，結合平行課程初步掌握結構與性能的關系，能夠對高分子科學領域復雜工程問題進行正確表述和分析，并能夠設計和實施解決方案。(3)價值目標：提升學生的愛國主義情懷，培養創新精神和敬業精神，樹立高分子學科正確認識觀，培養溝通交流能力與團隊合作精神，養成求真務實、追求卓越的科研精神。

《高分子化學》核心內容是聚合反應機理和動力學，由于聚合反應是微觀的隨機過程，加之聚合物本身結構的復雜性，具有很多小分子有機反應中未涉及的分子量、分子量分布、共聚組成、序列結構等問題，機理抽象而復雜。同時課程內容涵蓋了大量的聚合速率和聚合度等計算公式，它們都是基于一些合理假設和條件的基礎上建立模型，并經過數學推導而獲得。在此過程中，需要用到大量的有機化學、物理化學、高等數學等先修課程知識，因此如何充分理解這些公式的由來、明確公式的適用條件、并正確運用公式解決問題成為教學過程中的難點、痛點。此外，作為20世紀發展起來的一門新興學科，有些理論如離子聚合、配位聚合等機理還在不斷發展中，新的理論和聚合實施方法不斷涌現。這些都導致學生容易產生畏難情緒，學習興趣降低，極大地影響教學效果。因此，如何化解上述這些問題，激發學習興趣，幫助學生克服學習過程中遇到的困難，成為擺在每一位任課教師面前的重要課題。

2 教學改革思路與創新實踐

2.1 轉變教學理念，堅持以生為本

教學理念指導教學實踐，傳統教學理念以“教師”為中心，重知識傳授輕能力培養，勢必導致機械僵化、千篇一律的教學實踐，培養出來的學生缺乏創新意識和能力。實施教學改革必須從轉變教學理念開始，克服長期積累起來的慣性和惰性。堅持“以生為本”，實現教師和學生角色的根本轉變。教師要從知識傳授者轉變為引導者，由教案的嚴格執行者轉變為教學活動的設計者、組織者；學生要從被動接受者轉變為主動探索者。總之，課堂教學的根本目的是培養學生自主學習知識的能力和方法。堅持“以生為本”，需要建立和諧、民主、平等的師生關系，充分尊重和發展學生個性，讓學生在尊重、信任、理解和包容的氛圍中受到激勵和鼓舞。

2.2 重塑課程內容，優化教學設計

《高分子化學》課程內容包括了緒論、縮聚和逐步聚合、自由基聚合、自由基共聚、聚合方法、離子聚合、配位聚合和聚合物的化學反應等八個章節。授課過程中我們緊扣課程主線─“一個概念+兩類反應+三個方面”，“一個概念”即高分子基本概念，“兩類反應”即連鎖聚合和逐步聚合，“三個方面”即聚合機理、動力學和分子量的控制、聚合實施方法[1]。近年來教學團隊堅持以學為中心，精耕細作每一節課，在問題導入、案例分析、操作設計等環節上下功夫，由淺入深，環環相扣，推進課堂教學。根據教學內容的特點和學生的認知規律，不斷優化教學設計，實施差異化教學方案。針對“聚合機理”等理論性較強的內容，使用動畫、微視頻等形象化教學手段，打破沉默課堂，通過雨課堂智慧教學工具，進行多種形式的教學互動，增強課堂參與度。針對“聚合方法”等應用性較強的內容，采用圍合模式、討論模式，強化生生、師生互動，培養工程意識和工程能力。針對學科前沿進展等開放性內容，采用學生主題講座模式，引導學生加強探究意識、學會探究方式，培養問題表述、交流溝通和思辨能力。

以配位聚合為例，我們以 “口罩的故事”短視頻作為導入，讓學生剪開口罩觀察其組成，提出問題“什么是立構規整度？”帶著這個疑問，開啟新知識的講授，引領學生一起進入聚丙烯的知識殿堂，講解立構規整聚合物的概念；接著追根溯源，提出第二個問題“為什么立構規整度99.5%的聚丙烯纖維可以制成熔噴布，成為口罩的心臟呢？”，結合實例分析立構規整性對材料性能的影響；最后提出第三個問題“如何合成立構規整聚合物呢?”，自然而然地引出Ziegler-Natta 引發劑。通過使用問題導向法，巧妙地進行教學設計將配位聚合的重難點串聯成“三問、三答”，引導學生自主探究、層層遞進，讓學生們感受到知識不再是書本上冷冰冰的字，而是存在于生活中的方方面面，是生動的。

2.3 理論聯系實際，提高實踐和創新能力

《高分子化學》是一門以實驗為基礎的自然學科，在“雙一流”建設和“新工科”背景下，課程組通過多種途徑培養學生的實踐和創新能力。我校《高分子化學》課程包括理論教學64學時、實驗教學48學時，為了克服傳統教學中理論和實驗教學存在時空分離、無法有效相互支撐的問題，教學團隊統籌安排教學進程與實驗項目，在理論教學中進行實驗方案的設計與討論，在實驗室中進行方案的實施與問題總結，形成理論與實驗教學相互融合的一體化教學模式。在實驗過程中，改變簡單化和模式化的傳統教學方式，通過分組引入溫度、時間、原料配比等變量對聚合動力學及聚合物性能的影響，增加實驗項目的挑戰性，調動學生探索科學規律的積極性。通過這些改革措施既培養了高分子合成的基本實驗技能，更啟發了科研思維，提升發現問題、分析問題、解決問題的能力[2]。

此外，積極引導學生參與教師科研項目，承擔大學生創新創業項目，鼓勵學生參加“互聯網+”、挑戰杯等創新創業大賽和學科競賽，依托專業實驗室、功能復合材料中央與地方共建實驗室、江蘇省海洋功能材料實驗室等平臺，在實驗場地和指導教師的配備上給予大力支持。鼓勵師生將科技成果轉化，挖掘有競爭力的項目參加賽事、做好培育、給予支持。用科研帶動學習，利于學生將所學知識付諸實踐，培養良好的工程實踐能力、獨立思考能力、創新能力和團隊協作能力[3]。近五年來本專業學生共主持省級以上大創項目20余項，獲國家和省級專業競賽獎8項，一作或參與發表論文40余篇，授權發明專利10件。

2.4 多措并舉打造“雙師型”教學團隊

在新工科背景下，圍繞產業需求，打造“雙師型”教學團隊，構建產教融合協同育人的新格局，是打通創新鏈條、促進創新發展的重要支撐。專業教師不僅要具備扎實的理論知識和能力，還需具備一定的職業資格和行業從業經歷。一方面，近幾年來多位任課教師赴企業掛職，擔任科技副總，助力企業產品研發和新技術應用，工程實踐能力顯著提升。通過掛職鍛煉豐富教學案例、拓寬科研視角，推動課程內容與教學設計的持續迭代。目前，教學團隊具有工程背景的比例已達100%。另一方面，我們聘請合作企業經驗豐富的技術專家或資深管理人員擔任兼職教師，直接參與到教學活動中來。他們帶來了行業生產一線的新技術、新方向、新成果、新要求，促使學生產生強大的學習動力和自我提升意識[4]。

2.5 課程思政與專業素養的有機融合

從航天航空高端裝備，海水淡化和海洋工程、醫療領域的仿生材料、到日常生活中各類高分子制品，高分子材料的應用遍及社會經濟和生產生活的方方面面。《高分子化學》課程中蘊含著豐富的思政教育資源，課程組在教學中深入挖掘思政元素，建設課程思政案例庫，將社會責任感、專業認同感、工匠精神、文化素養等融入教學目標中。例如結合當下抗擊疫情，從防護服、口罩、護目鏡、手套到“火神山”“雷神山”建筑材料等，隨處可見高分子材料的身影，說明高分子材料在這場沒有硝煙的戰役中做出了巨大貢獻，提高同學們的專業認同感和自豪感[5]。再如介紹老一輩科學家何炳林院士、張俐娜院士等的奮斗歷程和學術成就，汲取他們愛國為民、鍥而不舍、執著科研、求實創新的精神，這些中國科學家的先進事跡對于激發學生的愛國主義和民族自信，幫助學生確立正確的人生觀和價值觀具有重要意義。

教學過程中，我們發現思政元素融入課程的方式方法非常重要，要注意遵循教書育人規律和學生成長規律，要接地氣才能真正的入腦入心。為此，要在以下三個方面下功夫：第一，融入要自然恰當，找準思政教育融入的切入點。不能將思政內容強行植入到學科教學中，避免造成思政內容與教學知識“兩張皮”；第二，融入要嚴謹貼切。要注意結合當前的社會熱點和社會發展需求，引發學生共鳴，才能達到春風化雨、潤物無聲的教育效果；第三，要促進教師教學能力的提升。教師作為課程思政建設“主力軍”，不僅要求知識水平、能力水平過硬，更要求政治覺悟、價值觀念過硬。為此，充分利用教師培訓、專題研討等機會，全面提升教師開展課程思政的意識與能力，充分發揮課程育人功能，在具體教學中做到學科知識性與育人性并重。另外，學校每年定期舉辦課程思政教學比賽，通過開展課程思政教改課題立項，課程思政示范課程建設，課程思政公開課教學活動等多種方式，使課程思政的理念形成廣泛共識。使專業課程與思政課程同向同行，將顯性教育和隱性教育相統一，形成協同效應，構建三全育人大格局。

2.6 加強教學評價方式改革

教學團隊對課程的考核方式進行了改革，由傳統的終結性測評向形成性測評轉變，由單一的知識考核向多元的能力考核轉變。一方面加強過程性考核，增加平時考核頻率，豐富考核方式，總成績=平時成績×50%+期末成績×50%。構建起“線上+線下”“課內+課外”混合式教學評價模式，平時成績由課堂表現、作業完成情況、網絡教學平臺(如雨課堂)訪問交流情況、MOOC線上學習數據等綜合評定組成。使考核貫穿于學習的全過程，讓學生更加清晰自己的學習成果，讓教師更加了解課程的教學效果，以考促學，教學相長。

另一方面，為考核設定合理的挑戰度。在考核內容中增加綜合性、設計性環節的比重，以考察學生為復雜工程問題設計解決方案的能力。在考核形式中增加分組答題的方式，采用“組內互評+組間互評+老師評分”進行評價，以考察學生問題的表述與溝通能力，以及團隊協作等綜合素質和能力，實現對能力目標與價值目標的考核。

3 結 語

針對大學生創新創業能力培養的要求，結合省級一流課程建設的契機，從教學理念、教學模式與方法改革、師資建設等方面對《高分子化學》課程進行了教學改革創新。近三年的教學實踐表明，改革之后的課程更受學生歡迎，學習積極性、主動性顯著提升，創新潛能得到激發。今后我們將繼續推進課程建設和教學改革，著力提高創新思維和創造能力，培養“就業有能力、創業有潛力、深造有基礎、發展有后勁”的高素質專業人才。