“高分子物理”教学中科研反哺教学的路径探析

董延茂　袁妍　周兴　李继航　麻伍军

[摘 要] “高分子物理”作为材料化学专业的重要专业课，具有知识点多、深奥抽象等特点，学习难度较大。以提高课程学习成效为切入点，以科研反哺教学为抓手，以概念、材料应用、分子运动与转变三方面构建高分子物理知识体系，突出“组成—结构—运动—性能—应用”的教学主线，教学内容紧密围绕“结构”与“性能”展开，“分子运动”作为桥梁和纽带，讨论高分子材料性能的变化规律，通过精选教学内容，课内开展案例教学，提高学习兴趣;课外开展创新实践，促进学生能力提升。通过教学改革，提高了教师的教学能力和教学效果，为培养高素质创新性人才提供了思路。

[关键词] 高分子物理;问题导向;科研反哺;案例教学;创新实践

[基金项目] 2018年度苏州科技大学“‘高分子物理课程教学综合改革项目”（2018KJZG-40）

[作者简介] 董延茂（1970—），男，辽宁大连人，博士，苏州科技大学化学与生命科学学院教授（通信作者），主要从事高分子复合材料研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）45-0141-04   [收稿日期] 2021-03-22

“高分子物理”作为苏州科技大学材料化学专业的专业必修课，上接“高分子化学”，下连“高分子成型与加工”，具有重要地位。“高分子物理”具有内容抽象、概念繁多等特点，知识点难以掌握，学生学习兴趣、学习效果有待提高。“高分子物理”教学改革应该从激发学生的学习兴趣着手，强化问题导向[1]。例如，通过案例分析、网络教学平台增加师生互动[2];在实践教学环节，结合项目开展创新性的高分子物理实验，提升学生的学习兴趣;针对高分子物理难讲、难学的特点，可构建以课堂为主，微信、慕课为辅的多元化学习环境，运用传统讲授、类比、互动和问题探究法等多种教学方法，注重过程化考核机制等教学改革措施[3];将专题讲座教学法应用于课程教学[4]。本文关注学生对“高分子物理”课程的学习兴趣，以提高教学效果为切入点，通过对教学内容、教学方法、创新教育等方面进行研究与实践，总结出如下具体教学改革内容。

一、理清主线，精选内容

按照教学大纲，“高分子物理”课程目标主要有三点：（1）深刻理解高分子化合物的结构、分子运动及其材料性能，掌握高分子材料组成、结构与性能的关系。（2）深刻理解高分子的基本知识，了解高分子物理变化的热力学、动力学模型，理解高分子电学、热学、光学等性能与高分子组成、结构、表面与界面的关系，培养学生的创新精神。（3）了解高分子物理与后续课程，如“高分子成型加工”的关系，培养学生的工程意识。知识架构是课程教学设计的总纲，围绕“高分子物理”课程的课程目标和教学内容，以概念、材料应用、分子运动与转变三方面构建高分子物理知识体系，突出“高分子组成—分子结构—分子运动—性能—应用”的教学主线，引进高分子物理学科的最新成果，并以教案、课件、课外阅读资料、网络资源、视频、实物、教学大纲、作业等形式为学生提供学习资料。教学内容紧密围绕“结构”与“性能”展开，“分子运动”作为桥梁和纽带，讨论高分子材料性能的变化规律（见图1）。在课程教学中，始终围绕“组成—结构—性能—应用”的主线，通过关键词串联、章节内容总结，方便学生记忆和理解。例如：在讲授“高分子链的结构”时，通过提炼“构型”“构象”“三级结构”等关键词，帮助学生掌握高分子近程结构、远程结构等各层次结构的变化方式，掌握链柔性及其影响因素;在讲授“高分子的凝聚态结构”时，通过比较晶态、非晶态、液晶态等结构及其性能的关系，帮助学生掌握高分子分子间作用力的种类和影响，掌握聚合物取向现象、机理及应用;在讲授“聚合物的黏弹性”时，以力学松弛为主线，运用分子结构知识分析解释聚合物的时温等效原理等内容[5]。

二、开展案例教学，激发学习兴趣

课程教学中注重师生互动，通过案例教学启发、培养学生的学习兴趣，以及发现问题、分析问题、解决问题的能力;注重教学内容与工程应用之间的联系，通过测试、作业、讲座、线上交流和课下实验，开阔学生的视野，培养学生的研究能力;开展任务型专题教学，将教学内容设计成不同专题[6]。

“高分子物理”案例库的建设为“高分子物理”课程教学提供了坚实的保障（见表1）。这些案例大多来自日常生活和教师的科研实践。通过互动式教学，将生活和科研实例引入课堂，开展专题学习模式，同时采用综合型考核方式进行课堂教学改革，提高学生的学习兴趣[7]。在2020年新冠肺炎疫情期间，在线上教学过程中，结合防疫材料给学生布置了医用口罩所用高分子材料的相关作业和习题，学生很感兴趣，在完成作业的同时拓展了认知领域。经统计，2017—2019年，学生考试成绩的优良率由2017年的4.4%提高到2019年的10.1%，不及格人数由2017年的15.2%降到2019年的8.86%;毕业生在高分子相关领域的就业比例由2017年的35.2%提高到2019年的48.1%，就业单位对毕业生的能力评价良好;毕业生在高分子相关专业攻读硕士研究生学位的比例也明显提高。这些变化说明“高分子物理”课程的教学改革取得了初步成效。

三、理论结合实践，促进创新实践

为提升“高分子物理”课程的教学效果和人才培养质量，课程组把创新教育融入专业课程教育中。注重启发、研讨式教学方法的运用[8]，注意培养学生发现问题、分析问题的能力，将日常生活中所遇到的各种涉及高分子物理知识的问题带进课堂，引导学生思考、发现和分析，培养学生对高分子物理的学习兴趣和创新精神。

1.教师在课程教学中介绍了最新研究和实践成果，吸引学生关注高分子科技进展。承担理论教学的教师同时指导学生实验和“第二课堂”的创新实践，注重开发创新实践教学内容。教师开发了20余项创新性与设计性实验，包括高吸水树脂的制备及性能研究，聚丙烯固相接枝丙烯酸及其表征，聚丙烯酰胺基可降解絮凝剂的设计合成与应用，阻燃环氧树脂胶黏剂的合成、配制和应用，单分散聚苯乙烯微球的制备及光学性能研究，阻燃保温聚氨酯泡沫塑料的制备与性能研究，温敏性水凝胶的制备与性能研究，苯丙乳液聚合及外墙乳胶漆的配制，乙酸乙烯酯/丙烯酸丁酯共聚乳液制备及其纸塑覆膜性能研究，有机玻璃工艺品的制备与性能检测，等等。这些教学内容引进了教师的最新科研成果，对提高学生的学习兴趣、加深知识理解具有良好的作用[9]。学生课下在教师的指导下进入“科技创新训练营”“新材料學科综合训练中心”等科研训练项目，培养学生的创新实践能力，解决复杂工程问题的能力。学生积极参加“挑战杯”大学生创业计划竞赛、课外学术科技作品竞赛、中国大学生高分子材料创新创业大赛（PMC）、中国“互联网+”大学生创新创业大赛等学科竞赛，并取得了PMC大赛全国一等奖、“互联网+”大赛全国银奖等荣誉。

2.本課程将校内与校外相结合，通过产教融合引进企业工程师、行业专家来课堂上课，课下联合指导毕业设计（论文）、学科竞赛、实习实践，开阔学生视野，提高学生的创新能力，促进学生在高分子领域就业创业。

为了全面科学地测量与评价学生的能力，本课程从课程教学、实践教学两个途径，从课堂表现、平时测评、期中考试、期末考试、产学研合作单位反馈、创新创业指导教师评价、实验测评、后修课程评价及其课程设计、毕业设计（论文）、用人单位等多个方面，测量与评价学生在“高分子物理”课程学习中获得的能力。

四、结语

通过优选教学内容、开展案例教学、课内外教学实践相结合，提升了学生的学习兴趣。以科研反哺教学为抓手，保证了“高分子物理”课程的教学成效，促进了学生创新能力的提升。

参考文献

[1]徐世爱.浅谈高分子物理课程建设的实践与体会[C]//中国化学会高分子学科委员会.中国化学会2017全国高分子学术论文报告会摘要集——主题S：高分子教育与学科发展.成都：中国化学会，2017.

[2]王贺云，魏忠，吕银，等.高分子物理项目化教学法改革模式的探讨[J].课程教育研究，2017（45）：185.

[3]邓伟，刘立柱，陈宇飞，等.“互联网+”时代高分子物理课程的教学改革[J].高师理科学刊，2017，37（6）：88-90.

[4]张丽华，谢海波，鲁圣军，等.专题讲座教学在高分子物理课程中的实践与探索——以动态黏弹性为例[J].科技视界，2018（16）：168-170.

[5]赵呈孝，雷文.对《高分子物理》课程教学的几点思考[J].当代化工研究，2017（10）：56-57.

[6]邱海霞.任务型专题教学在高分子物理中的实践[J].高分子通报，2016（7）：91-94.

[7]雷文，赵呈孝，余旺旺，等.《高分子物理》案例库的建设研究[J].高分子通报，2018（2）：66-69.

[8]周应学，杨小红，罗璐，等.基于知识构架型的高分子物理课程教学设计与实践[J].化工时刊，2018，32（3）：50-52.

[9]朱利平，唐安琪，吴子良，等.《高分子物理实验》的组合化教学实践[J].高分子通报，2017（12）：65-69.

Study on the Path of Scientific Research Back Feeding Teaching in the Polymer Physics Course

DONG Yan-mao， YUAN Yan， ZHOU Xing， LI Ji-hang， MA Wu-jun

（School of Chemistry and Life Sciences， Suzhou University of Science and Technology， Suzhou， Jiangsu 215009， China）

Abstract： As an important professional course of material chemistry major， the Polymer Physics course has a large number of profound and abstract knowledge points and is difficult to learn. Taking the improvement of learning effect of the course as the starting point， taking scientific research back feeding teaching as an effective means， a polymer physics knowledge system is constucted in three aspects： concept， material application， and molecular movement and transformation， highlighting the teaching line of “composition—structure—movement—performance—application”. The teaching content is closely centered on “structure” and “performance”， and “molecular motion” is used as a link to discuss the change law of polymer material properties. Through careful selection of teaching content， case teaching is carried out in class to improve students learning interest and innovative practice outside class is conducted to promote the improvement of students ability. The teaching reform improves teachers teaching ability and teaching effect， which provides ideas for the cultivation of high-quality innovative talents.

Key words： Polymer Physics; problem orientation; scientific research back feeding teaching; case teaching; innovation practice