高分子综合实验教学改革与探索*

叶龙强，张书艳，张雨露，惠贞贞，张雪梅，汪徐春

(1 安徽科技学院化学与材料工程学院，安徽 蚌埠 233100；2 蒙城县大兴中学，安徽 亳州 233500)

随着社会与经济的快速发展，各个领域对大学毕业生的要求也越来越高，不再仅仅满足于学生对理论知识的掌握，而是更加注重大学生的综合能力，特别是动手能力[1]。实验教学是本科教学的重要环节，它与理论课程相辅相成，是整个课程体系的实践延伸和理论深化。加强实验教学，对培养大学生创新能力、动手能力和分析问题解决问题的能力具有重要的意义[2]。我校以应用型高水平大学为定位，近些年持续不断的加强实验教学环节的投入，从十年前几乎没有实验教学，到现在实验比重平均占比30%左右，甚至一些课程的实验比重达到50%。高分子作为有机化学、无机化学、分析化学和物理化学之外的第五大化学课程，在化学领域占据越来越重要的地位，与高分子理论课相结合的高分子综合实验又是材料科学与工程专业重要的实践教学环节，其目的就是培养大学生理论与实践的结合能力，培养大学生的综合能力，为应用型高水平人才的培养打下坚实的基础。基于此，我们从材料科学与工程专业高分子综合实验入手，大力探索以培养大学生综合能力为指引的专业综合实验课程的教学改革。

1 实验内容的设置

我校材料科学与工程专业高分子理论课程主要有三门：高分子化学、高分子物理和高分子材料成型加工。传统的实验课主要以验证实验为主，每门课对应的实验是相互孤立的。比如高分子化学实验开设的经典实验“有机玻璃的合成”，在学生实验过程中，主要目的是合成有机玻璃，掌握合成方法，至于合成的有机玻璃性能如何，能用来做什么学生较少关注。而后两项内容是高分子物理和高分子材料成型加工相关的实验内容[3]。我校开设高分子综合实验的目的就是将这些孤立的实验结合起来。综合实验体现了多门理论课程知识和多种实验技能运用的结合。通过综合实验学习，学生将不再单独的记忆孤立的实验内容，而是能够掌握一个研究项目从开发到结束的整个流程，掌握科学研究的基本方法，使其由“被动接收”变为“主动学习”。目前越来越多的高校开设高分子综合实验，将高分子化学、高分子物理和高分子材料成型加工三门实验有机的结合在一起。但是作为应用型高水平人才的培养，高分子综合实验不仅需要将三门实验课联系在一起，还应当增加起始的实验设计部分，使整个课程变得更加完整，最终变为“产品设计——材料制备——性能测试——成型加工”一道完整有序的实验流程。表1列出的为我校改革后高分子综合实验的四个部分。这样，学生通过本门课程的学习，将更加深刻的理解高分子的应用，并能够通过实验结合理论，开发设计新型高分子材料。

表1 高分子综合实验分类

2 实验教学方式的多样化

2.1 小班教学

目前大多数高校都在加速推进小班教学，与理论课相比，实验课更应该采用小班教学。小班教学是指一个班分成多个小组进行实验，每小组分工明确，不仅提高实验效率，还能锻炼团队协作能力[4]。但是每个小组的人数不能过多，否则将会出现“几人实验其余看”的现象，大大影响实际学习质量。我校通常情况下一个班30人左右，分组一般是上课之前确定，两人一组，然后一直保持不变，直至课程结束。这样虽然方便，但是存在一定弊端。比如：高分子化学实验两人一组可以较好完成。而高分子物理和高分子材料成型加工一般需要大型仪器，仪器很难保证两人一台，这就需要三人以上一组，因此根据具体实验安排分组更为合理。我校开设的高分子综合实验分为四大块，每一块都需要专业的老师，因此在安排实验的过程中至少需要4位老师。尽量做到专业老师做专业的事，避免出现类似高分子化学的教师带高分子材料成型加工的实验课。

2.2 3D动画教学和实验操作相结合

随着网络的迅速发展，动画教学越来越多的出现在理论课堂中[5]。与理论课相比，实验课更适合动画教学。通过动画，将实验直观而富有趣味的展现在学生面前，可以帮助学生更加深刻的了实验操作步骤、实验仪器的组成和具体的工作原理，帮助学生形成3D空间概念，掌握仪器的运行规律以及培养学生的思维能力。比如在高分子材料成型加工的实验中，老师不可能将仪器拆除给学生介绍仪器的各个组成。通过动画解析，可以直观的让学生看到某台仪器是如何组装如何工作的，再对着实物仪器进行讲解，将大大提高学生仪器操作的能力，同时更容易让复杂的知识更加生动具体化。

2.3 开放教学

我们将高分子综合实验分为产品设计、材料制备、性能测试和成型加工四大块。首先强调的就是产品设计，这要求任课教师不能再照搬书本的实验让学生进行实验，而是要发挥学生的自主能力。任课教师提前布置，让每个小组提前查阅文献，设计实验方案，经与老师讨论认可后再进行实验。实施开放式教学能够激发学生的思维和兴趣。比如某一组学生想要做一个杯子，那个首先学生要先了解杯子的主要配方是什么？杯子要具有哪些性能？形状是什么样？在经过查阅资料，确定实验方案后，逐步推进实验过程，从设计、制备、性能检测到最后得到实验产品，所得的产品学生自己保留做纪念。这样一个流程下来，学生对实验的记忆将会更加深刻，同时还有助于理论课的理解。

课后的实验室开放也非常有必要。综合实验学时毕竟有限，在学习的过程中，一些学生对高分子实验产生浓厚的兴趣。为了维持学生的积极性，代课老师可以在课下对学生进行指导，让学生做自己感兴趣的实验，甚至参与到老师的科研项目中去。因此，开放性实验不仅是实验室的开放，更是实验项目和研究课题的开放。这些项目和课题的研究将会成为学生毕业论文的重要组成部分。

3 教学内容为毕业论文打基础

我校将高分子综合实验安排在大四上学期，而毕业论文在下学期。与高分子综合实验一样，我校高分子方向的学生毕业论文也遵循“产品设计——材料制备——性能测试——成型加工”四道程序，所以毕业论文其实就是一个放大版的综合实验。有了高分子综合实验的基础，将有利于毕业论文的开展。所以，代课老师在进行综合实验的讲解时，可适当的增加自己相关的研究内容，同时加强同学生在实验间隙的沟通，这样将有利于学生积极性的调动和对本课程的重视。如果学生对代课教师的研究内容感兴趣，可以主动联系代课老师，跟着代课教师做毕业论文，这样既能加深对高分子领域的理解，也有助于将来从事高分子相关的科研或就业工作。

4 综合考核评定的改革

高分子综合实验考核是实验教学改革的重要环节，因此必须建立一套有助于提高学生综合能力的考核方式。目前实验教学考核方式单一，大多数情况下，只要学生每次上课都来，按部就班完成实验任务就能得到较高的分数[6]。但是作为一门综合性的实验，不能仅仅通过出勤率和做了实验来简单的评定等级给出分数。高分子综合实验既有验证性实验，又有探索性实验[7]。验证性实验是经过长期总结得出的，只要按照实验书上进行操作都可以完成实验，而探索性实验很难保证得到想要的实验结果，甚至实验结果失败。如果单纯的按实验有没有完成来评分，将会导致学生更多的选择验证性实验，而不愿进行探索性实验，这将极大减弱学生自主创新的能力。因此，应当建立过程考核为主，强调知识、技术和素质目标相结合的评价机制，实施弹性考核，最终为创新型人才的培养奠定基础。

5 结 语

高分子综合实验包含高分子多门课程的知识点。本文从实验内容设置、实验教学方式、服务毕业论文和最终成绩考核评定四个方面提出了高分子综合实验方面的若干改革建议。通过该课程的学习，使学生能够真正掌握“产品设计——材料制备——性能测试——成型加工”这一主线。高分子综合实验的改革，有利于培养学生理论联系实际的实验能力，有利于培养学生自主创新的能力，有利于加深学生的团队协作能力。希望通过该课程的改革，使我们的毕业生真正成为具有创新能力的应用型人才。