有限学时下PBL教学法在高分子化学课程教学中的应用*

戴润英，龚 磊，卢丽敏，刘 倩，黄喜根，魏 玲，邱 美，黄 忠，刘光斌

(江西农业大学理学院，江西 南昌 330045)

高分子化学是农林院校应用化学、材料化学、林产化工、食品工程、环境工程等专业的一门重要专业基础课程。大学生掌握好高分子化学的理论知识，对理解生活中的高分子材料具有指导和科学作用。高分子化学理论性强、聚合反应机理和反应动力学抽象，在传统讲授式教学(Lecture Based Learning，LBL)教学过程中，多采用教师“满堂灌”模式，学生学习效果差。郭丽华等采用情境化教学，让学生理解高分子化学主体内容并形成长期记忆，认清教材中抽象的科学事实，取得较好教学效果[1]。为响应应用型本科人才培养需要，在教学要求不变前提下，我校应用化学专业高分子化学课程的理论学时数缩减到32学时。那么，在有限的学时下，如何激发学生对高分子化学的学习兴趣，让学生通过已掌握教材的知识点，获取更多新知识，解决生活中高分子材料出现的问题，是每位高分子化学教师不断思考的问题[1]。以问题为学习基础(PBL)的教学方法，是以问题为导向，调动学生的发散性思维，快速高效地把教学大纲中的内容掌握好[2-3]。因此，笔者对高分子化学课程采用PBL的教学方法，以提高课堂教学效果和学生的综合素质，用所掌握的理论知识解决实践问题。

1 实施PBL教学法的必要性与可行性

PBL教学法是以问题为学习基础(Problem Based Learning，PBL)的教学方法[3]。PBL教学法是应用型本科高校与社会接轨的重要途径，它不仅可提高学生解决实际问题的能力，也可以引导学生思考，激发学生学习的内在动力，更是学生摆脱对教师和课堂依赖、逐步走向独立和创新的必由之路[4]。在PBL教学方法中，教师可根据新材料和化工生产领域的各种实践问题，负责设计提出问题，学生分析探讨问题、教师辅助引导学生的教学方法。它强调学生的自主学习，这种学习方法符合大学生的求新、求趣、求变心理，有利于培养创新型和实用型的人才。素质教育重视对学生综合素质的培养，而PBL教学法是一种以学生为中心、教师为引导的教学方法，学生在获得真知的同时必然引起思维和行动方式、动手能力和探索意识以及团队合作能力等综合素质的提高[5]。

通过调查问卷2015级应用化学(应化)专业学生对高分子化学课程LBL教学效果，75%的学生反映：高分子化学理论课内容庞杂，聚合反应机理抽象难懂，教师“满堂灌”教学方法，使得学生学习兴趣递减。要激发学生的学习兴趣，变被动听课为主动学习，提高理论课课堂教学效果刻不容缓。因此，实施PBL教学法具有必要性。此外，应用化学专业毕业生主要在化学工业、日用化工、精细化工、材料化学和新产品研发等领域工作，有近1/2毕业生继续在化工相关专业深造，而且高分子化学是一门与生活实践息息相关的课程，应用性较强。因此，施行PBL教学法具有可行性。

2 PBL教学法的设计实施

笔者对第五学期的高分子化学课程进行PBL教学，取得良好的教学效果，现介绍如下。

2.1 教学对象

2016级应用化学(应化)专业有3个班，其中应化1601班为分析化学方向，高分子化学对于他们是选修课程，不作为研究对象。应化1602班和1603班分别为精细化工方向和药物化学方向，高分子化学课程是必修课程，这两个班级人数分别为42人和43人，班级人数无明显差距。以应化1602班作为PBL教学试验班，应化1603班为对照班(LBL教学)。所有学生均经全国高等院校统一招生考试录取，在入学成绩和平均年龄方面相当，具有可比性。PBL教学试验班和LBL教学对照班由同一位教师进行授课。对照班全程采用LBL教学方法。试验班学生随机分为7组，每组6人，各组选定一位组长。教师在讲授《缩聚和逐步聚合》、《自由基聚合》、《自由基共聚》和《离子聚合》四章内容时采用PBL教学法，其他章节仍为LBL教学法。

2.2 教材与课件

选用高等教育规划教材，《高分子化学》(第5版，化学工业出版社出版，潘祖仁主编)。课件为本课程组教师集体制作。

2.3 实施过程

在学习《自由基共聚》之前，提前一周，布置驱动问题：聚苯乙烯是一种无色透明的热塑性塑料，低温易脆裂。如果要得到耐候性好的轮胎或鞋底，该如何改性？以此为导火索，让同学们根据此问题查阅文献、搜集资料，课前思考共聚改性的目的和意义，针对具体的热塑性聚合物如何优化其性能。课余，组长组织讨论、撰写提纲、学生代表制作PPT。课中，所有学生自主学习兴趣浓厚，在课堂上探讨、补充、修正并提出其他相关问题，小组成员共同作答，团队协作解决问题，课堂气氛活跃。教师在此过程中充当组织者的角色，适时启发和引导，及时指出汇报学生的不足之处，并鼓励学生开拓思维，踊跃发言，寓教于乐。最后教师点评总结：

(1)归纳性讲解课前的驱动问题，在苯乙烯中加入丁二烯与其发生无规共聚，可得到耐候性优越的丁苯橡胶(SBR)，用于制造轮胎和鞋底；若将丁二烯与苯乙烯嵌段共聚，则可得到SBS热塑性弹性体，可制成电缆及非轮胎橡胶制品；在苯乙烯聚合体系中加入丁二烯，使St在PB主链上接枝共聚合，形成具有高冲击强度的高密度聚苯乙烯；相同的两种单体，反应温度、时间不同，加入顺序不同，甚至加入摩尔比不同，发生的共聚类型不同，得到的聚合物性能完全不同。

(2)强调《自由基共聚》该章节的重点和难点内容，包括自由基共聚的类型(无规共聚、交替共聚、接枝共聚和嵌段共聚)、共聚的意义(改进大分子的结构与性能、增加品种、扩大应用范围)。课后，认真复习，通过信息化渠道获取自由基共聚的相关新进展，用理论知识解决实践问题并分享学习成果，学生的综合素质得到全面提高。

3 教学效果

在教学大纲范围内，全部内容学习结束后，没有任何复习的情况下举行了一次期末考试，试验班和对照班学生均需参加同样试题的理论考试，试题由课程组集体出卷、闭卷考试、流水作业判卷。题型多样，包括名词解释、填空题、简答题、计算题和综合应用题，满分100分。试验班应化1602班和对照班应化1603班学生这门课程的理论成绩如表1所示。

表1 理论考试成绩结果

表1结果显示，对于相同考试内容，应化1602班的及格率和平均分显著高于应化1603班，试验班的优秀(80分以上)人数也多于对照班。可见，通过PBL教学方法，大大缩短了课堂学时数，取得较好的教学效果。

4 结 语

针对农林院校应用化学专业高分子化学课程理论性强、教学时数少、缺乏实践课程等问题，探索了PBL教学法在2016级应化专业学生的高分子化学课程教学中的应用。试验班和对照班学生理论成绩考核测试表明，试验班的及格率和平均分明显高于对照班，试验班的优秀学生人数也多于对照班。结果表明，在有限学时内，恰当地将PBL教学方法运用于高分子化学课程中，使理论性强、知识点较多的高分子化学课程变得生动起来，有助于活跃课堂气氛，激发学生的学习兴趣，增强团队协作意识，用理论知识解决实践问题，学生的综合素质得到有效提高，教学效果得到显著改善。