高分子物理项目化教学法改革模式的探讨

王贺云 魏忠 吕银 于二雷 陈凯

【摘要】针对传统高分子物理教学中存在的问题，提出项目驱动教学的改革模式，从课程的设计主线，课程内容中结合项目研究，多做案例分析，通过网络教学平台，增加师生互动，在实践教学环节，结合项目开展创新性的高分子物理实验这四个方面提升学生学习兴趣，提高应用知识的能力，从而提升教学效果。

【关键词】高分子物理 项目化教学法 教学改革 混合式教学

【基金项目】本论文由石河子大学课堂教学改革项目KG201529及石河子大学混合式教学改革专项BL2016006资助。

【中图分类号】G640 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）45-0185-01

随着社会的发展，合成高分子材料已经成为现代文明的重要标志之一，现代社会对“基础扎实，知识面宽，创新能力强，素质高”高分子人才的需求越来越旺盛。如何培养适应时代需求的人才已经成为高分子材料专业教师迫切需要解决的问题。高分子物理是高分子材料专业学生的一门必修课，是以聚合物为研究对象，揭示聚合物结构及其共性分子的运动规律的一门基础课程，是联系高分子化学与聚合物加工成型工艺学的重要桥梁。高分子物理课程特点是概念多，数学推导多，理论抽象，知识点之间联系薄弱，因此对教师和学生的知识系统提出了较高的要求。

一、高分子物理教学中存在问题

高分子物理课程每章内容基本遵循材料现象，数学模型建立或者理论推导，数学模型应用或对材料性能影响这几方面展开，而在学习过程中内容繁多，概念抽象，而且与实际联系较少，造成学生感觉学而无用，对课程的学习缺乏动力。在教学模式上，高分子物理教学，大部分停留在“老师讲，学生听，课堂加实践”的传统教学模式，教学质量主要取决于教师水平和实践教学条件。学习高分子课程的主要目的是为了更好的利用高分子材料，以及为特殊的应用场合设计更为有效的高分子材料提供理论依据的，既为生产服务的，因此，以实际科研或生产中出现的问题为例进行分析，更加生动形象。

二、项目驱动教学法改革模式在高分子物理课程中的应用

项目驱动教学是一种以项目为引导，以项目为驱动的教学模式，让学生在所要完成的项目驱动下展开教学活动。

1.“以高分子的链结构为中心，建立构效关系”的课程主线

高分子物理课程一个突出特点就是基本概念多，专有名词多，其中高分子与小分子在性能上的不同主要取決于高分子独特的长链结构，所以本课程我们是通过高分子链的基本结构入手，阐明了聚合物的构象与熵弹性、聚合物粘弹性、聚合物凝聚态及聚合物运动学等相关内容。长链高分子是由链节组成，链节之间通过δ单键进行连接，δ单键的内旋转使高分子链产生不同的构象，高分子链的这种结构特点使其具有和小分子不同的性能，构象的不同使高分子链具有弹性；而聚合物的长链结构，在聚合物运动时会表现出运动单元不同的层级，因此展现出粘弹特性；高分子链结构决定了分子之间很强的内聚能，明显区别于小分子之处，因此强的分子间作用力使高分子没有气态，高分子之间强的相互作用力可以通过最新的项目研究成果——利用全范德华力作用原理制备的仿生干型高分子粘结材料——壁虎胶帮助学生深刻理解这一概念。

2.结合项目研究，多做案例分析

虽然本课程的学习重点是高分子物理的基本概念和基本规律，正确地理解和掌握高聚物结构和性能之间的关系，但是学习本课程的目的是为分析和解决高分子材料的科研和生产中的问题提供坚实的理论基础。因此，以生产实例或者项目实施过程中出现的有趣现象为例进行理论的讲解，会更加贴近实际，生动形象。比如在讲玻璃化转变温度这个概念的时候，可以介绍天然橡胶在常温下是柔软的弹性材料，但是在-100℃时却会变成坚硬的固体材料，虽然在这个过程中天然橡胶的化学结构没有发生变化，但是由于在不同的温度下材料处于不同的运动状态，因此使材料呈现出不同的力学性能。

3.开展网络平台教学活动，增强师生互动

基于网络在线的教学模式已经成为大学基础教学改革的主要手段，根据在线教学+课堂教学的混合式教学模式，针对教学内容、课后习题和教学评价方式进行综合设计，营造“学生主体，老师主导”的学习氛围。通过共享网络平台，学生可以在课内外学习教师制作的翻转课件，提交作业，完成测试，进行自主练习，查看成绩和老师的反馈，共享学习笔记等资料，参与论坛中的课程讨论，通过博客与同学共享任务文件，在博客、微课或论坛中评论同学的作业，回答学生问题。在平台搭建师生项目联系网，由本专业老师提供相关科研小课题，感兴趣的同学可以通过SRP、挑战杯、全国大学生创新创业计划和互联网+项目的形式进行项目申报参与到科研中来，学生兴趣与参与度较高，通过实际参与，激发学生的学习乐趣，提供学生思索和寻求答案的空间。

4.开设结合项目的创新型高分子物理实验

高分子物理实验是培养学生综合应用各种实验仪器与操作能力的重要环节，因此在实验内容的设计上，既要考虑理论课程的知识结构、重难点，又要贯彻落实课程及专业的培养目标，在有限的教学时间里将课程理论-实际性能的关系充分展示，让学生在实验过程中将所学理论与实践相结合，加深对理论的认识。在实验教学仪器方面，既要考虑理论在实际中的“可视性”，又要兼顾学科前沿的发展现状，既有简单易操作的仪器，也要增加大型先进的测试仪器，培养学生的兴趣，坚定其专业思想。结合课程主要四大块内容：“1.晶体结构-各种结晶形态-结晶模型-结晶度的测定；2.分子量和分子量分布，各种平均分子量和分子量分布的测定方法和适用范围；3.分子运动的特点（运动单元的多重性，时间依赖性和温度依赖性）-与材料性能关系-各种研究方法；4.高分子溶液溶解过程特点-Flory格子理论-混合热、混合熵及混合自由能的计算-两种相分离和相平衡现象”。

面向未来的教学改革需要现代化的教学思想，需要前瞻性的教学理念。这些教学理念包括从专业教育向综合素质教育，从重知识传授向能力培养转变，从封闭式学校教育模式向开放型的产学研三结合的教育模式的转变，从标准化培养模式向个性化、选择性培养模式转变，从维持性学习向创新性学习的转变。项目驱动教学法在提高学生理论与实践的综合应用能力和分析解决问题能力、学生综合素质方面有良好的导向作用，因此，以项目为引导，以任务为驱动的教学方法对专业课程的学习是一个很好的方法。

参考文献：

[1]朱平平， 何平笙， 杨海洋. 浅谈高分子物理课程的教学方法[J]. 高分子通报，2007 （8）：55-58.

[2]余若冰，徐世爱，张德震. 高分子物理教学几点思考和体会[J]. 化工高等教育，2014（3）：93-95.