基于“四元聯動”的高分子物理課程教學創新與實踐

摘"要：課程以新工科建設為指導，立德樹人為根本，學生為中心，結合專業特點，借助信息化手段，采用線上線下的混合式教學實現高分子物理課程的教學創新。通過“三階次”重構教學內容、多維度融合教學資源、“三段一反”的教學組織形式、“四化多樣雙反饋”的考核評價機制等開展課程教學體系的改革創新，培養學生理論聯系實際的能力，提高學生學習的內動力，幫助學生樹立正確的“三觀”。同時采用三維立體的教學方法和教學手段，有力提升學生的學習效果、高階的材料創新思維、實踐能力和綜合素養。

關鍵詞：高分子物理;教學創新;以學生為中心;四元聯動;融合

中圖分類號：G642"""文獻標志碼：A"""""文章編號：2096-000X（2025）03-0068-04

Abstract：Thecourseisguidedbytheconstructionofnewengineering，basedonmoraleducation，student-centered，combinedwithprofessionalcharacteristics，andwiththehelpofinformationtechnology，theteachinginnovationof\"PolymerPhysics\"isachievedthroughthecombinationofonlineandofflineteaching.Thereformandinnovationofthecurriculumteachingsystemarecarriedoutthrough\"three-order\"reconstructionofteachingcontent，multi-dimensionalintegrationofteachingresources，\"threeparagraphsandonereverse\"teachingorganizationform，and\"fourmodernizations，multipleanddoublefeedback\"assessmentandevaluationmechanism，soastocultivatestudents'abilitytocombinetheorywithpractice，improvestudents'internalmotivationforlearning，andhelpstudentsestablishcorrectthree-perspectives.Atthesametime，three-dimensionalteachingmethodsandteachingmeansareadoptedtoeffectivelyimprovestudents'learningeffect，advancedmaterialinnovationthinking，practicalabilityandcomprehensiveliteracy.

Keywords：PolymerPhysics;innovativeteaching;student-centered;four-elementlinkage;fusion

當今世界，新一輪科技革命與產業變革正以前所未有的速度席卷而來。我國正積極響應這一時代浪潮，全力推進創新驅動發展戰略及“中國制造2025”等宏偉藍圖，旨在通過科技的力量引領國家邁向新的發展階段。黨的十九大報告更是高瞻遠矚，明確提出要加速建設創新型國家，將創新視為推動國家發展的核心引擎，這一戰略眼光無疑為我們指明了前進的方向[1-2]。因此，培養與造就一支多元化、創新力爆棚的卓越工程人才隊伍，已成為我國產業轉型升級與國際競爭中不可或缺的智力基石與人才保障。這不僅是應對當前挑戰的迫切需求，更是為國家的長遠發展奠定堅實基礎的深遠布局。材料，作為經濟社會高質量發展的堅固基石，其重要性不言而喻。在追求高質量發展的道路上，我們面臨著諸多“卡脖子”的技術難題，這些難題如同攔路虎般阻礙我們前進的步伐。因此，要想在這些領域實現突破，構筑起屬于自己的技術高地，并在未來的全球創新版圖中占據一席之地，就必須在材料科學領域下大力氣，培養出一大批勇于探索、敢于創新的材料類拔尖人才[3-4]。

高分子物理是高分子材料及相關專業的重點專業基礎課，擔負著由理論到工程、由基礎到專業的橋梁作用，具有理論性、工程性強的特點，對學生的高分子專業素養及工程能力的培養起著至關重要的作用。通過高分子物理課程的學習，能夠使學生掌握高分子專業的基礎知識和基本原理，能夠在高分子的合成、加工和改性過程中應用“高分子結構—分子運動—性能—應用”之間的內在聯系發現問題、分析數據，具備分析復雜工程問題的能力，養成高分子學科的創新思維，為后續的高聚物成型加工工藝、聚合反應工程等專業課打下堅實的理論基礎，為從事高分子材料的性能改善和新品的開發等技術工作奠定良好的理論基礎。但隨著經濟社會發展、產業結構轉型和新工科建設的推進，高分子物理專業教學存在的問題日益凸顯，采用傳統的教學方式很難達到立德樹人的根本目的。高分子物理課程教學方法和模式的改革是培養高分子材料類創新型人才的核心和關鍵，這一迫切需求也是擺在我國高等教學改革創新面前的一個挑戰。

一"課程教學的“痛點”問題

（一）"課程抽象難掌握

高分子理論抽象、數學模型多而雜，且實踐性較弱;課程使用教材多為專業經典教材，具權威性和代表性，但存在理論更新慢、內容枯燥、缺乏前沿性和時代性的特點，導致學生思維能力不足，對知識獲取沒興趣，難以實現有效互動[5]。

（二）"知識應用難轉化

由于高分子物理的理論性強及抽象思維，傳統教學中只注重理論知識的講解，較少涉及實際崗位能力要求，造成專業知識與實際崗位能力需求不適應，學生接觸高分子材料及制品生產，只知道現象，不懂得如何解決實際問題。

（三）"創新思維難建立

傳統教學注重理論知識的傳授，往往采用“滿堂灌”的模式，學生學習主動性和能動性降低，導致創新意識不足，可持續發展能力偏低，高階思維難建立。

（四）"思政元素輕挖掘

一直以來，在高分子物理課程教學中，未能充分體現課程思政教育對專業知識教學的積極引導作用，未能有效構建專業課程與思政教育協同育人的美好格局。任課教師對專業知識傳授與主流價值引領的關系缺乏正確的認識，缺少思政教育的主動意識，從而導致在高分子物理課程教學中重專業知識的講授而輕思政元素的挖掘。

二"進階式“四元聯動”的創新方法

（一）"構建以學生為中心的學習模式和教學模式

1"“四元聯動”促升學習內驅力

以學生發展、學生學習、學習效果為中心，教師通過內容的重構、過程的重塑，形成“四元聯動”，達到對學生價值觀的引領，專業工程能力和創新能力的培養以及良好行為習慣的養成。教師借助課堂講授、翻轉課堂、現場模擬等手段進行專業教育，并引導學生形成自主思考、自主學習、自主設計、自主解決問題的能力，加強過程教育（圖1）。

2"項目驅動促升實踐創新能力

在高分子理論教學和實驗教學等環節嵌入企業的崗位需求，通過“生活與項目中的高分子物理”專題學習與討論[4]、科教融合[5]等方式，激發學生自主創新、勇于探索的熱情，努力實現面向高分子材料應用型人才培養的教學、科研與學生實踐能力培養一體化的創新創業教學模式，滿足材料、化工、醫藥、能源和環保等領域對人才的需求。

（二）"構建以學生為中心的“思政領航、課程為基、科教融合、能力導向”的“四融合”課程教學體系

1"潛移默化，轉外形為內化

課程教師充分挖掘高分子物理課程思政元素，構建第一課堂思政和第二課堂思政有機結合的模式，將思政教育、專業教育、個人成長有機融合，貫穿于課前、課中及課后教學，同時加強師生間、生生間的深度互動，使學生自然接受，并引起情感共鳴，實現價值引領和知識傳授的有機統一，促進思想政治教育與高分子物理專業教學同頻共振，解決融合難的問題，提升學生自主學習動力，厚植學生正確的人生觀和價值觀，實現“三全育人”[5]。例如在講到“取向結構”時，通過觀看嫦娥五號成功發射的視頻報道，引發學生思考探月工程及嫦娥五號成功發射背后的意義;引導學生思考“織物版”國旗面對的環境及應具備的性能;將“織物版”國旗的高強度與纖維生產工藝有機融合，引出課程的主要內容——取向結構。通過嫦娥五號中第一面月面“織物版”國旗的展示，說明高分子材料及取向結構在航空航天領域的應用，增加學生對專業的認同感及社會責任感，同時啟發學生嫦娥五號的成功離不開黨的正確領導，離不開千千萬萬科技工作者勇于探索，協同攻堅的創新精神，并借此勉勵學生發揚“探月精神”，投身科技強國建設，助力實現中國夢。

2"逐層遞進，化抽象為形象

首先，階次化重構教學內容。圍繞結構-性能-分子運動的基本理論體系，引入“學科前沿”和“工程實際”案例，階次化重構教學內容，把抽象的結構與性能關系形象化，解決知識難內化的困境（圖2）。滲透專業思想，反映學科前沿;注重課程思政，德育智育并重;促進文理交融，彰顯課程溫度;課外知識拓展，強化創新能力，提高課程的高階性、創新性和挑戰度，進而激發學生的學習興趣[6-7]。

其次，多維度融合教學資源。全面構筑學科前沿與工程實際相融合、線上與線下相融合、虛擬仿真與課堂實驗相融合的多階立體化教學資源。利用高分子物理實驗室、材料成型加工虛擬仿真教學資源及網絡課程，虛實結合呈現材料結構與性能的關系，使理論教學內容變得立體化、動態化、形象化，增加課堂教學的有效性;建立高分子案例資源庫，豐富教學內容，提高課程學習趣味性;將企業技術研發、工程能力等要求嵌入到課程中，突出課程應用，培養實踐能力，解決理論與實踐脫節的問題，提高學生專業自豪感、工程應用能力和創新思維[8]。

3"循序漸進，提升高階思維

實施“課前有任務、課中有互動、課后有實踐、全程教學反思”的“三段一反”教學組織形式（圖3）。

課前有任務：通過超星平臺和QQ群同步發放學習任務，學生查閱資料，小組討論，課堂展示。教師根據展示情況，歸納總結，增加討論、辯論環節，實現課堂翻轉。

課中有互動：通過智慧課堂和翻轉課堂引入案例，深入互動，討論、分析案例中的材料結構和性能的知識點，突破重、難點，提升學生學習興趣;同時在課堂穿插思政元素，引領學生的價值觀。例如在高分子凝聚態章節中，引入液晶紡絲的案例，從液晶分類、液晶結構和液晶紡絲原理等方面講解液晶在紡絲工程實踐中的具體應用。同時引入周其鳳院士在甲殼素側鏈型液晶上所作的貢獻，有助于培養學生的大國工匠精神和科學精神。

課后有實踐：依托高分子物理實驗進行項目設計實驗，對所用知識點歸納并應用，深化課堂內容。課程結束后，組織學生參加創新創業競賽，參與教師科研，帶領學生參與企業的項目研發，邀請企業工程師到校講課，結合材料的生產工藝，講解某個或多個高分子材料在具體生產中的加工應用。

全程有反思：每個階段結束后，對該階段的效果從學生參與度、目標達成度等方面進行全方位的客觀評價，針對問題及時調整，持續改進。

4"科學評價，化被動為主動

科學設置形成性評價體系，提升評價維度，延伸評價深度，拓展評價廣度，形成“四化多樣雙反饋”的考核評價機制，給教與學提供進階動力[9-10]。課程評價體系與學生能力相對接，構建多元評價體系，強調過程評價。從課前任務完成、課堂互動學習、小組合作探究、成果展示、章節小測和期末考試等多方面評價學生學習效果，客觀真實地反映課程教學目標的達成度。同時，通過實時反饋和階段反饋不斷地整改計劃，力求完善，實時迭代，提高成效（圖4）。

（三）"采用三維立體的教學方法和教學手段

1"“線上”和“線下”立體結合，激發學習內驅力

充分發揮中國大學慕課等在線課程平臺，并結合自建課程資源（超星平臺），利用線下教學的聚焦性和深刻性以及情感交流的真實性，線上的補充性和協同性以及素材積累的便捷性，注重以學定教，“教”服務于“學”，服從于“學”。教師因材施教，師生互動互變;促進學生自主學習、主動學習、線上線下混合式學習，提升學習能力和思維品質;變“要我學”為“我要學”“我能學”“我會學”，學習有目標、有興趣、有動力、有責任。

2"“產學研用”的立體案例教學，提升實踐能力

將科研成果和企業真實工程問題作為教學案例，呈現工程場景，引導學生發現問題、分析問題、解決問題，提高學生運用理論解決復雜工程問題的能力。例如讓學生參與企業的高分子產品的配方設計及生產，從基體材料的選擇、助劑的添加、成型工藝的調節（由材料的結構和性能決定）到產品性能表征等流程，從而讓學生自行建立從理論知識到工程實踐應用的思維體系。

3"以“賽”促“學”的立體教學，激發創新思維

新工科建設背景下，以科技創新為核心，夯實學生理論知識基礎，以創新創業“挑戰杯”和“互聯網+”競賽作為實踐載體，以解決科研項目中的問題為導向，結合高分子物理知識點，學習高分子的研究方法，從而鞏固理論的教學效果，調動學生的創新思維，培養發現問題、分析問題、解決問題的能力，達到培養學生運用理論知識進行實踐操作的技能。例如通過參加大學生創新訓練計劃項目，學生從課題申報書撰寫，設計高分子復合材料，高分子性能測試及表征等，在整個過程中，學會設計實驗方法，獨立完成操作過程，培養學生的綜合素質和創新能力。強化高分子理論與實踐的聯系，做到以賽促學、賽學結合，培養創新型新工科人才。

三"創新點

（一）"模式創新

建立了以學生為中心的“四元聯動”的課程學習模式，強調教師引導學生，內容契合學生，過程吸引學生;創建了“課程項目+工程創新能力”一體化教學模式，課程教學中，校企共同設計一系列崗位能力課程模塊，將高分子企業崗位的專業技能和崗位需求融入高分子物理課程教學中，把課程的核心內容和職業技能緊密結合，強化學生專業綜合能力，實現工程創新能力要求與專業人才培養無縫對接。

（二）"教學體系創新

構建了“思政領航、課程為基、科教融合、能力導向”的教學體系。即以專業課程思政為引領，產業需求與課程教學相融合，課程為基礎，能力培養與綜合素質提高為導向的課程教學體系，將價值塑造、知識傳授和能力培養融為一體，將知識化抽象為形象，讓學生充分感知專業魅力，增強課程學習自豪感，有力提升學生知識內化能力和學習熱情。

（三）"教學方法和手段創新

采用了“三維立體”的教學手段，即“線上”“線下”立體相結合、“產學研”立體案例、“以賽促學”的立體教學方式，結合新時代大學生的特點和學習需求，創新教育教學方法和手段，使學生近距離接觸、設計高分子材料，激發學生的學習興趣，提高學生自主學習的動力，培養創新思維和提高動手實踐能力。

四"結束語

針對高分子物理課程理論抽象繁雜等問題，課程團隊提出以學生為中心，構建了“四元聯動”課程學習模式和“課程項目+工程創新能力”的教學模式;搭建“思政領航、課程為基、科教融合、能力導向”的課程教學體系，通過“三階次”重構教學內容、多維度融合教學資源、“三段一反”的教學組織形式、“四化多樣雙反饋”的考核評價機制等開展課程教學體系的創新改革;同時采用“三維立體”的教學方法和教學手段，有力提升了學生的學習效果、高階的材料創新思維、實踐能力和綜合素養。

參考文獻：

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基金項目：福建省本科高校教育教學研究項目“基于進階式四元聯動的《高分子物理》課程教學創新與實踐探索”（FBJY20230280）;福建省一流虛擬仿真教學“高壓聚乙烯合成工藝虛擬仿真實踐教學”（SJYLKC20231111）;武夷學院校級教研教改項目“《橡膠加工工藝學》‘四新’示范課程”（KC20231022SX）

第一作者簡介：劉淑瓊（1985-），女，漢族，福建南安人，博士，副教授，碩士研究生導師。研究方向為生物醫用高分子材料。

*通信作者：劉瑞來（1984-），男，漢族，福建寧德人，博士，副教授。研究方向為功能高分子材料。