新工科背景下浅谈《功能高分子材料学》的教学改革

吴 英,王丽丽,王守玲,钱立武

(池州学院 化学与材料工程学院，安徽 池州 247000)

随着新工业革命的进行，国家加速推进新工科建设。新工科的内涵，是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势以及立德树人新要求而提出的我国工程教育改革方向[1]。新工科建设的内涵决定了新工科将阶段推进，需要重点把握学与教、实践与创新创业、本土化与国际化三个任务，这就要求我国高校必需要加快建设和发展新工科。因此，一方面需主动设置和发展一批新兴工科专业，另一方面需推动现有工科专业的改革创新[2]。高分子材料与工程已经是一个比较成熟的工科专业了，功能高分子材料作为该专业的一门专业课，也需适应新形势发展，本文主要基于新工科背景下就功能高分子材料学的教学提出一些建议。

1 课程的介绍

功能高分子材料通常是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出响应的高分子材料[3]。与常规高分子材料相比,功能高分子材料具有明显不同的物理化学性质，而且具有某些特殊功能。主要包括力学功能高分子、化学功能高分子、物理化学功能高分子、生物化学功能高分子等[3]。功能高分子材料学作为高分子学科中的一个重要分支，由于其所包含的每一种高分子都具有特殊的功能。因此，《功能高分子材料学》的教学显得十分重要[4]。

《功能高分子材料学》是我校高分子材料与工程专业大三年级学生的一门专业专长课，该课程是建立在高分子化学、高分子物理、物理化学及有机化学以及高分子材料成型加工原理等专业基础课程上发展起来的更深层次的选修课程。本课程本着培养学生"基础扎实，知识面宽，创新实践"的宗旨，我们在论述功能高分子的基本原理，结构和性能的基础上，主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料，如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。在阐述这些功能高分子材料时，对涉及的基本概念、基本原理作了详细介绍，阐明了功能高分子材料的结构与性能之间的关系，同时也对发展方向，应用前景以及最新成果作了一定的介绍。本课程的教学目的是使学生掌握功能高分子的基础知识及功能高分子的特性、结构与性能、设计、制备等相关知识，并要求掌握主要几种应用广泛的功能高分子材料，为学生将来从事的工作及深造打下较好的基础。

2 精确设计教学内容，注意知识点之间的联系

针对《功能高分子材料学》的教学对象为高分子材料与工程专业的学生，本着以生为本，设定科学合理的教学内容，介于课时的限制，将重点介绍《功能高分子材料学》的吸附分离功能高分子、电功能高分子、高分子液晶材料和高分子功能膜材料等章节。在讲授这些功能高分子材料过程中，对涉及的基本概念、基本原理作了介绍，重点阐明了功能高分子材料的结构和性能之间的关系，同时也对其制备方法和发展方向以及最新成果作了一定的介绍。比如在讲述吸附分离功能高分子材料时，首先介绍了离子交换树脂的结构是多孔性的、高度交联的高分子共聚物，由此引出其制备方法主要是悬浮聚合，并回顾了高分子化学中悬浮聚合的相关知识点，举例介绍了利用苯乙烯和二乙烯基苯和磺酸制备强酸型阳离子交换树脂。由于通过悬浮聚合得到的多是球状聚合物，而离子交换树脂是多孔结构，接着介绍了成孔技术——惰性溶剂成孔、致孔剂成孔和后交联成孔技术；本章重点介绍了离子交换树脂的吸附作用主要是化学吸附作用，其实质主要是离子交换树脂的离子与被吸附物质发生离子交换，包括中性盐分解反应、中和反应和复分解反应；最后介绍了离子交换树脂的应用，主要是在水处理中的应用，包括水质的软化、水的脱盐及高纯水的制备[5]。另外，还有介绍了一些基本概念，比如交换容量等。

3 多媒体与板书结合，构建网络教学平台

多媒体教学相对于传统板书教学，更加生动立体，而且更直观地展示功能高分子的应用实例及制备过程。例如可以利用视屏播放出高分子液晶的制备及应用。另外多媒体教学更易于突出教学的重难点，而且更有利于将最新的研究成果引入课堂，提高课堂效率。同时，对于一些特别重要的公式的推导和化学机理的推导，还是要建议采用传统的板书，这样才能让学生更加容易理解。因此，在实际教学中，应采用多媒体与板书结合的教学方法，这样可以提高学生对该课程的学习兴趣。

设立“功能高分子材料学”网络教学综合平台，根据培养方案要求，制定本课程教学大纲，引入本学科前沿知识，在平台上开展课程通知：包括课前预习、课后作业以及网络问卷等形式，并提供课程材料及答疑讨论等环节。提高学生的学习兴趣，引导学生利用利用网络资源进行学习， 扩大知识面，提高学习能力。

4 理论联系实际，开展课内实践教学

在新工科背景下，要求推进现有课程的改革与创新。《功能高分子材料学》是与实践紧密联系的课程，故很有必要开展课内实践教学。课内实践在本课程教学中具有很重要的作用,可以培养学生们的创新实践能力。本课程开设7个学时的课内实践，目的是让学生学以致用，提高自身的学习和实践能力。比如让学生自己查阅文献和资料，整理总结近几年来医用功能高分子材料的研究新发现；撰写医用功能高分子材料相关的论文。这样一方面可以让学生了解医用功能高分子材料的相关理论知识，另一方面也可以锻炼学生的论文写作能力。或者让学生根据教材内容结合自己的思想，讨论设计一种特殊功能高分子材料，给出一定的依据及结构基础；通过PPT展示的方法加深对功能高分子材料设计与合成的掌握。另外也可以在实验室制备功能高分子，比如离子交换树脂等。

5 改善考核方法

传统的课程考核方式，主要是根据学生的卷面成绩及考勤来决定的。由于本课程引入了课内实践。为了更全面地反应教学效果，我们采用"平时成绩+课内实践+期末考试"的评价体系，其中平时成绩(包括考勤和作业以及课堂表现)占25%，课内实践成绩占25%，期末考试成绩占50%。在教学过程中，时刻以生为本，通过改革的实施，我们取得了较好的效果，学生的积极性和自主学习的能力提高了。

6 结语

《功能高分子材料学》这门课程主要是在论述功能高分子的基本理论和设计思想的基础上，阐述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料。对涉及的基本概念、基本原理作了介绍，阐明了功能高分子材料的结构和性能之间的关系，同时也对功能高分子材料的研究方向以及最新研究成果作了简要的介绍。并且处在新工科背景下，积极开展了课内实践，使学生了解高分子材料学的基础知识，扩大知识面，培养学生掌握高分子材料基本知识与概念的同时，提升独立自主和实践创新能力。

致谢

本课程的改革离不开领导和老师的支持，感谢学校领导和老师的大力支持，同时感谢安徽省高校质量工程项目(2014zjjh047，2017kfk119)和池州学院自然科学研究科研项目(2017ZR003)的支持。