高分子材料研究方法卓越课程建设的探索研究

陈明清 施冬健 段芳 张洪吉 李小杰

[摘 要]本课程以着力培养学生的创新意识、解决复杂工程问题的能力为导向，结合我校材料专业特色和在高分子材料研究方法上的教学经验，对高分子材料研究方法进行卓越课程建设，以学生为中心，改变传统的教学模式，理论与实践相结合，注重培养学生的创新意识、自主学习能力、知识应用等综合能力。

[关键词]卓越课程建设；复杂工程问题；创新意识；高分子材料

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2018）10-0040-03

高分子材料具有独特的结构和易改性、易加工、优良的化学惰性等特点，这些特点使其具有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能，让它能广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域。高分子材料的结构决定了其性能，对其结构的控制和改性，可获得不同特性的高分子材料。

高分子材料研究方法是高分子材料科学与工程专业的一门专业基础课。学生必须了解高分子材料的结构与性能的关系，初步掌握高分子材料的结构设计、课题选择、实验操作和材料性能调控方法，对其表征方法和测试仪器的结构原理及应用有充分的了解，掌握利用常规表征测试手段研究高分子材料的结构与性能。传统的课程设置是学习近代测试与表征技术的相关仪器的分析方法[1][2]，通过这些分析方法的基本原理、仪器构成及实验技术等内容，让学生掌握其在高分子结构、成分、形貌分析与性能研究中的应用，从而帮助他们加深对所学专业知识的理解。其内容枯燥、多而零散，无法调动学生的学习积极性，其概念的模糊也让学生容易混淆。为适应时代的发展以及学科建设、工程认证的需要，许多高校对此课程进行了大胆改革，构建了新的课程体系，使得此课程的功能、结构、内容、实施、评价等都发生了较大的改变[3][4][5][6]，能促进学生知识、能力、素质的全面协调发展，培养具有创新精神、实践能力和国际竞争力的高素质人才[7][8][9]。本课程进行卓越课程建设，期望通过改进教学方法和组织形式，改革考核方式，不断深化教学改革，切实推进教育创新，使枯燥的知识变得让学生易于接受，让学生的学习由被动变得更为主动，同时提高与锻炼学生的科学思维和创新能力。

一、卓越课程建设目标

本卓越课程以杨万泰教授主编的普通高等教育“十一五”国家级规划教材《聚合物材料表征与测试》为主要参考教材[10]，主要的教学内容是以该教材为基础建立起来的理论与实验相结合的课程体系。根据以学生为中心，培养学生的学习积极性与主动性、创新意识、解决复杂工程问题的能力为目标导向，我们将相关的前期课程知识进行有机的梳理，不断充实本领域最新的研究成果、典型的研究案例、最新的表征测试技术以及其他英语教学资源，完善课程教学大纲、课件、教案、题库以及教学视频，形成丰富的课程内外资源，精讲多练，增加课外学习训练任务，为学生提供更多自主思考和探索的空间，开展多种形式的讨论、英文科技文献翻译、课件制作、演讲展示、合成实验与表征操作，使该课程成为具有示范引领作用的课程体系。

二、教学内容改革

高分子材料研究方法课程综合了高分子制备、结构与性能、成型加工等基础知识的实践运用，是一门学科综合的课程。这就要求教师在讲授本课程的过程中，注意引导学生回顾高分子化学、高分子物理、聚合物流变学、聚合物合成工艺学、高分子成型加工等相关知识，让学生对高分子的知识体系形成一个完整的认识，对知识点的理解能融会贯通，能掌握和应用所学高分子材料方法课程中的知识，再培养学生通过分子测试技术研究如下内容的能力：1.由高分子化学合成所形成的分子结构；2.基于该分子结构以及成型加工工艺所形成的高分子材料的聚集体结构；3.由聚集态结构所决定的高分子材料的宏观性能。因此，教学内容中必须包括多种课程的相关知识，这样不仅有助于学生理解所学习的基本理论，而且可使学生明白“所学何用”，以此提高他们的学习兴趣和积极性，从而提高教学效率。

本课程教学内容增加了较长课时的实践教学部分，安排16学时的实验教学，以巩固和加深学生对理论知识的理解，使他们能切身体会到表征测试手段对高分子材料研究的重要性。本课程的实验部分避开传统的演示实验和已知物的验证性实验，采用以学生为主体的研究性实验方式，让学生自己以教师提供的未知单体来设计合成得到未知聚合物，再通过各种表征方法来检测分析聚合物的成分和结构，最后对测试结果进行分析，判断未知单体的结构以及聚合物的结构。通过这一整套聚合物的制备—测试—分析过程的亲身体验，学生能了解和体会科学研究的一般过程。这也能让学生知道怎么样去设计合成聚合物样品，合成的样品该去做什么表征测试；这个测试需要知道如何制样，从这个测试结果里面能得到什么信息。這些能加强学生综合能力的培养，进一步巩固和提高学生的实验技能，培养学生分析问题和解决问题的能力，为其将来参加实际工作打下良好的基础。

三、课程建设措施

（一）教学理念

不断学习国内外先进的教学理念，深刻领会工程认证的指标与要求，根据12个具体的指标点，坚持以学生为中心，培养学生的自主学习能力、外语能力、创新意识，以让学生应用已学过的基本理论知识，解决高分子材料合成与加工过程中的复杂工程问题的能力为目标导向，将相关的前期课程知识进行有机的梳理，不断充实最新的研究成果、典型的研究案例、最新的表征测试技术以及其他英语教学资源，注重理论和实践相结合，以达到培养创新型高分子材料与工程专业人才培养的目标。

（二）教学组织形式

本课程分为理论教学部分和实践教学部分。在理论教学部分避开传统的以教师讲授为主体的教学模式，采用以学生为中心的教学模式，充分调动学生的学习积极性和课堂的参与性。在实践教学部分避开传统的演示实验或已知物的验证性实验，采用以学生为主体的研究性实验方式，注重学生综合能力的培养。

1.以教师为主导，以学生为主体的启发式教学

改变教师“一言堂”式的教学为“教师主讲—互动讨论—课外拓展”的启发式教学。启发式教学是符合学生认识规律的，也是素质教育积极提倡的。它要求摆正师生在教学中的地位：教师的主导作用，学生的主体地位。学生认识活动是一个在教师指导下的由不知到知，由知之不多到知之较多的转化过程，没有教师的主导作用，学生的认识就不可能顺利的向前发展。因此，在课堂上教师应运用各种方法启发引导学生，调动学生的学习积极性、自觉性，促使他们自主地探索和学习知识。

2.培养学生的科研素养，采用激发学生创新能力的案例式教学

变“拘泥于课堂、局限于教材”为“课内外兼顾、经典知识与科技最新发展”相结合。在教学中广泛采用案例教学的方式，利用一些学生课外科技获奖案例或相关科研课题研究案例对学生进行案例分析和启发式教育，引导学生由感性认识上升到理性认识，让学生能用相关的理论知识对案例中的问题进行分析和解决，激发学生主动学习的积极性，鼓励学生参与相关课题研究、课外科技活动等创新活动，培养和提高学生的创新能力，加深學生对广义研究方法的理解，为其今后毕业设计的开展或将来走上工作岗位打下坚实的基础。

3.课堂讨论式的互动教学

变传统的“学习在课堂”为“多方位学习”。在教师的指导下，就课程中的主要疑难问题或教师设计的一些探究性课题，让学生以小组为单位，在分工合作明确、查阅相关资料的基础上，相互交流小组看法、相互启发、相互学习，将课堂和课外有机联系起来，培养学生自主式、合作式、研究式的学习方法。让学生能熟练掌握文献的查阅、基本专业英语、课题确定的原则与要求，能对复杂工程问题进行分解，掌握文献翻译的要点，知道如何总结文献的创新点，如何利用文献来提高自己的创新能力。

4.学以致用的实践式教学

本课程的实践部分避开传统的演示实验和对已知物的验证性实验，采用以学生为主体的研究性实验方式，让学生自己以教师提供的未知单体来设计合成得到未知聚合物，再通过各种表征方法来检测分析聚合物的成分和结构，最后对测试结果进行分析，判断未知单体和聚合物的结构。通过这一整套聚合物的制备—测试—分析过程的亲身体验，学生能了解和体会科学研究的一般过程，知道怎么样去设计合成聚合物样品，合成的样品该去做什么表征测试，测试需要怎么去制样，从这个测试结果里面能得到什么信息，从而加强学生综合能力的培养，进一步巩固和提高学生的实验技能，培养学生分析问题和解决问题的能力，为其将来参加实际工作打下良好的基础。

（三）考核方式

本课程变“一卷定终身”的考核方式为“注重学习过程、多方位立体式”的全面评价。在注重学生理论知识学习的同时，更注重学生科研思维和动手能力的培养，构建知识与能力并重的考核方式。扭转当前学生学习只是为分数、挣学分，学并不能致用的状况，同时这也是以人为本，重视并尊重个体差异的表现。

成绩由平时成绩、课程作业、实验成绩、期末成绩四部分构成。其中平时成绩占10%，包括课堂出勤、课堂参与、专题讨论等；课程大作业占30%，包括课程作业的书写格式，以及对文献的理解和个人见解；实验成绩占30%，包括实验的操作规范性、实验设计的合理性、实验结果的准确性以及实验报告的完成质量；期末成绩占30%，考题注重知识的灵活应用。这种多元化的考核方式既考查了学生的理论知识掌握程度，也考查了学生对知识的灵活运用能力，能让学生将理论学习与实践有机结合起来，达到了全面考核学生学习状况的目的。

四、课程建设效果分析

通过三年来对高分子材料研究方法卓越课程的探索与建设，我们全面完善了该课程的教学大纲、教学内容、课件以及教学组织形式，并逐步形成了以学生为主体，以培养学生全面发展为理念的教学模式，学生的外语能力、PPT制作能力、表达与组织能力、自主学习能力等得到明显提升。另外，该课程还提高了学生的学习效率，完成了该课程的教学视频拍摄和仪器操作视频拍摄，形成了较为完备的网络教学环境，可供学生自主学习和课后巩固。

对近两年参加卓越课程的学生成绩与未参加卓越课程的学生成绩进行横向比较可以发现，参加卓越课程班级的学生成绩平均分和优秀率要明显高于其他两个班级，这说明卓越课程的开展确实提高了学生的学习效果。

通过近三年的学习，学生也对本课程给予了高度评价。他们认为：课程授课内容丰富多彩，能联系实际、结合最新的科技前沿，拓宽知识面，教师善于引导学生独立思考；教师的讲课内容贯穿性很好，讲解内容扩展较多，能联系实际，提问、讨论交流活跃；课程培养了他们的综合素质；课堂紧张而刺激，除了书本的知识，教师还会拓展到课本之外，举例充分，益于理解，课堂交流十分丰富；课程很幽默生动，学到很多表征方法和研究思路，受益匪浅；教师很擅长培养学生的发散性思维；课件、板书有利于学习理解，质量高。

五、总结

通过高分子材料研究方法卓越课程的建设，对教学内容、课件以及教学组织形式等的改革，我们逐步形成了以学生为主体，以培养学生全面发展为理念的教学模式，取得了良好的教学效果，所在班级学生的保研率、继续深造率均高于平行班级，学生的精神面貌、自主学习能力、组织协调能力、分析问题与解决问题的能力、创新能力等得到了明显的提高，但对少部分基础较差的学生能力的针对性教育尚有待改善。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 段芳，陈明清，刘晓亚，施冬健，东为富.关于《高分子材料研究方法》课程的教学改革与实践[J].广州化工，2012（22）： 183-184.

[2] 陈卫星，李永飞，王正品，马爱洁，罗春燕.高分子材料研究方法课程的教学探索[J].化学教育，2016（8）： 12-14.

[3] 倪才华，陈明清，刘晓亚.高分子材料科学实验[M].北京：化学工业出版社，2015.

[4] 曾文进，闵永刚.知识点串讲法在《高分子材料研究方法》授课中的应用[J].科技资讯，2015（18）： 187.

[5] 刘晓亚，陈明清，倪忠斌.强化实践性环节培养创新能力[J].包装工程，2003（4）： 184-186.

[6] 李青山，杨庆祥，张士良，于金库，王明智.高分子专业实验教学改革与思维创新能力培养研究[J].高分子通报，2008（12）： 80-84.

[7] 唐萍，王艳色，张春庆，李战胜，张守海，李健丰，曹玉明.高分子材料专业连续性实验教学的实践与探索[J].实验室科学，2017（4）： 104-106.

[8] 聂晓波，吴红枚，张莹，单德才.翻转课堂时代“高分子材料及应用”课程教学改革研究[J].教书育人（高教论坛），2017（9）： 107-109.

[9] 曾文进，闵永刚.知识点串讲法在《高分子材料研究方法》授课中的应用[J].科技资讯，2015（16）：167.

[10] 杨万泰.聚合物材料表征与测试[M].北京：中国轻工业出版社，2008.

[责任编辑：陈 明]