《生活中的高分子材料》课程教学方法探讨

＊赵 锐

（东北师范大学化学学院 吉林 130024）

化学是最重要的基础科学之一，与其他相关学科有着相互交融渗透，一直以来都有着迅速的发展，推动了社会进步和经济繁荣。在化学一级学科中，高分子学科与无机、有机、分析、物化并列作为二级学科，在化学领域有着举足轻重的地位。高分子材料也称为聚合物材料，被广泛应用于服装、包装、医疗、建筑、交通工具和军事武装设备等多个领域。按照分类来看，可分为：塑料、橡胶、纤维、黏合剂和涂料等，每个大类细分多达50余个种类。随着科学技术日益进步，高分子材料在生活中的重要性日益凸显，高分子材料已经广泛应用于国民经济的各个领域和我们的日常生活之中。高分子材料科学是一门基础学科，也是一门应用学科，与其他学科和领域的联系与交叉越来越密切。许多非化学专业的学生在学习和工作中都或多或少地涉及与高分子相关的实际问题，而这些非化学专业的学生的专业课程中并没有高分子相关课程。为了弥补非化学专业学生高分子相关知识的空白，笔者面向全校非化学专业学生开设自然科学通识类选修课程《生活中的高分子材料》，从培养学生学习兴趣、提升自主学习能力和提高学生综合素质入手，系统介绍高分子材料的概念及其应用，揭示高分子科学的含义，展现高分子材料在我们日常生活和生产中起到的重要作用。此门通识类选修课程的开设是十分有意义和有必要的，可以搭建学科之间的桥梁，为高校培养全面发展的优秀人才作出贡献。

1.《生活中的高分子材料》课程简介

通识教育作为高等教育的组成部分，是当今社会所有大学生都应当接受的非专业教育；其目的是为培养积极参与社会生活的、有社会责任感的、全面发展的社会人才；其内容是一种广泛的、非专业的、非功利性的基本知识、技能和态度的教育。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》中明确提出“我国高等教育承担着培养全面型、复合型的高级优秀人才、发展科学技术文化、促进现代化建设的重大任务”的要求，教育文化卫生体育领域专家代表座谈会上强调，高等教育要准确把握新发展格局对人才的新要求，深度融入社会发展进程，高质量培养各类人才。2016年在《国家教育事业发展“十三五”规划》中有针对性地提出“深化本科教育教学改革，探索通识教育与专业教育相结合的人才培养方式，推行模块化通识教育，促进文理交融”。

《生活中的高分子材料》作为一门面向学校各专业学生开设、由学生自主选择修读的自然科学通识类教育课程。系统地介绍了高分子材料的概念及其应用，着重介绍与日常生活和生产密切相关（衣食住行）的高分子材料；侧重介绍目前科研中热点的新型高分子材料。课程内容更贴近于实际生活（如介绍饮用水净化用离子交换树脂材料、高分子在护肤品中的应用、人造皮革中的高分子材料、衣服面料中的高分子材料、汽车中的高分子材料等），强调高分子材料的应用价值，提升课程的趣味性和科普性。课程注重基本概念、基本原理，具有前瞻性和国际视野。具体教学安排如下：第一章：材料与人类文明（介绍材料发展历史、进行高分子材料概述）；第二章：美丽着装－合成纤维（衣服面料中的高分子材料）；第三章：食品中的高分子－塑料、添加剂、蛋白质（天然高分子材料、膳食纤维、塑料瓶底部的“数字密码”）；第四章：健康生活的帮手－医用高分子材料（医用敷料、血液净化材料、组织支架）；第五章：饮用水净化神器－吸附高分子材料和高分子膜材料（离子交换树脂、高分子分离膜）；第六章：家装材料的主力军－高分子材料（热塑性塑料和热固性塑料、涂料、黏合剂）；第七章：汽车中的高分子材料；第八章：新型高分子材料（光功能高分子材料、特种高分子材料、自修复高分子材料）。

2.《生活中的高分子材料》教学方式

在教学方式设计中，考虑到选课学生非化学专业，对较为专业的知识接受程度有限，所以本课程以帮助学生建立对高分子材料课程的基本认知为出发点，着重增强课程的趣味性和学生的主动性，由“以教为主”变为“以学为主”，发挥学生在学习过程中的主导作用。在教学过程中，继承和发展传统课堂教学，有机融合多种新型教学方式，调动学生学习主动性，提升课堂教学质量。教学方式创新具体体现为以下几方面：

(1)体验式教学

体验式教学是一种以学生为主体，以活动为载体，让学生通过自己的感受去领悟知识，再回归实践的教学模式。体验式教学起源于20世纪初，早期教育学家库尔特·汉恩将其应用于课外教学中提升学员的人际交往能力和情绪管理能力，完善学员的心理和人格。20世纪90年代后，体验式教育在欧美国家迅速普及，我国的体验式教学起步较晚，近十年才逐渐引起教育工作者的关注。卡尔·罗杰斯曾说：“相比于对知识的理解，体验式学习更有利于个人的理解和成长变化”，为增强学生对高分子材料的直观理解，不仅局限于图片和想象，在教学中，设计了几个简单的实验在课堂上引领学生制备简单的高分子材料，在实验过程中，让学生切身感受到高分子材料的特性，体会到化学学科的魅力。

例如在第二章（美丽着装－合成纤维）的学习中，笔者使用手持式纺丝机在课堂上向学生展示聚丙烯腈纤维（腈纶）的纺织过程，在课堂上带领学生一起制备出腈纶，让学生实际感受到聚合物纤维的生产及使用，真切感知高分子材料魅力。

(2)双线教学辅助授课

双线教学是将线上教学与线下教学以某种科学方式融合，实现两种教学形态的优势互补，适应教育信息化时代的发展需要。此外，双线教学对课堂教育的延续起到了极为重要的作用。

例如在《生活中的高分子材料》课程设置中，我固定设置了每两个星期一次的线上教学，以答疑、多媒体课堂等形式呈现给学生。在线上教学中，通过设计多样化的教学情境，筛选并编辑丰富的网络优质教学资源，营造浓厚的学习氛围。并给予学生一定的选择空间，自主选择学习内容，通过后台大数据了解到学生的理论、实践偏好，为线下教学的授课侧重提供参考依据。

(3)跨学科教学

“跨学科教育”是相对于专业化的分科教育而言的学科融合教育形式，是针对某一现实问题将多个学科的知识融为一体，以实施教学、解决问题的过程。跨学科教学能够超越学科的整体概念，为学生提供更为全面地思想和理解。高分子材料因其学科特性，可与多个学科融合教学，如医学、物理学、生物学、环境学等，为帮助学生更好理解，笔者在课上将关联学科通过情境整合和内容整合的方式融入该学科，实现“高分子+”的课堂效果，多方向整合提高了学科融合黏度，也能有效帮助学生发散思维，更好地达到育人效果。

例如笔者结合选课学生的专业，设置了“烫发中的高分子化学”“3D打印与高分子”“殖民与橡胶”“高分子材料与专业英语”“古诗词中的高分子材料”“洗护用品中的高分子材料”等专题，让学生在学习本课程的同时，联系本专业跨学科思考，更贴近生活、贴近自己专业地去学习讨论高分子材料，既能加深对高分子材料的理解，又能锻炼综合思考能力，取得更好的课程效果。

(4)翻转课堂

翻转课堂也称颠倒课堂，是指对传统授课方式的翻转或颠倒，即通过调整学生的课前、课上及课后时间，实现知识获取的主动权由教师传授向学生自主学习转换。翻转课堂的教育理念是“学生本位”，确定了学生在课堂教学中的主体地位，相比较于传统课堂，更加回归学习本质，改变了以往“教师在讲台讲，学生在台下听”的传统模式。传统教学模式虽然强调教师的主导地位，但过于注重知识单向传输，忽视了学生的主体地位，不利于活跃学生的开拓思维，已经逐渐难以满足学生的需求。翻转课堂则倡导学生通过自学提前掌握传统课堂中的基础知识，通过自主设计课程、讲授课程、教师讲评学生授课情况等环节，达到对知识的深化和提升，让学生真正切身去自主学习高分子、认知高分子、加深对高分子相关知识的理解和运用。

例如在《生活中的高分子材料》课程中，笔者将一部分课堂时间让渡于学生，学生自主报名选择自己感兴趣并与自身专业相关的模块为全体学生讲授，再由教师点评学生讲解的知识，深挖知识点。在课程之初，主动报名参加翻转课堂的学生比较少，随着课程的推进，报名的学生越来越多，最后有40%的学生报名参加翻转课堂，相比较于传统课堂，更贴近“学以致用”的教学目的，帮助学生建构更加高层次的思维模式，达到融会贯通的学习效果。

(5)专题分组讨论

专题分组讨论是由教师将学生合理分组，提供可供选择的专题题目，在问题指引下，学生们在小组内自学、讨论得出观点后，选出代表在课堂汇报小组成果。分组讨论教学法是目前比较受欢迎的一种教学方法。在分组讨论过程中，学生在小组中各自承担一定的职责，共同分享学习成果，能够增强团队协作意识，调动学生课堂学习的积极主动性，提高学习效率。

例如，在本门课程中笔者在课堂中不定时选择几个研讨主题给学生选择，学生在组内讨论感兴趣的选题，通过收集资料、素材整合得出相对完整的观点，选出代表在全班面前做总结发言，有效调动了学生的积极性，锻炼了学生团队协作能力，提升了课堂质效。

(6)综合测评学生能力

有效的课程考核机制能够显著提高教学效果。不再以单一的期末考试成绩评价学生，而是采用多元考核评价机制为学生综合测评能力，能够激发学生的自主学习能力和创新思维，帮助学生主动学习，从而提升教学效果。

例如《生活中的高分子材料》在教学设计中将过程考核与期末测评相结合，突出过程考核的重要地位，将平时作业、学生授课、出席课堂、团队讨论等过程考核纳入总成绩，结合期末论文或期末设计的期末测评，共同得出学生的学科得分。

3.教学实践效果反馈

以2021秋季学期《生活中的高分子材料》全校通识性选修课被授课学生为调查对象，进行了课程目标调查问卷（有效问卷数：100份），调查题目与调查结果如图1所示，通过调查问卷，可以得到如下教学效果反馈：

图1 2021秋季学期《生活中的高分子材料》课程被授课学生课程目标调查问卷结果（有效问卷数：100份）

(1)完善了学生的知识结构

《生活中的高分子材料》作为一门通识性选修课，通过选修课程，使学生能够了解高分子材料的基本概念和规律，掌握当今高分子材料的研究和发展现状，开拓了视野，拓展了知识面，使学生知识结构趋于完整。

(2)提升了学生的综合素养

课程中以学生为课堂主体的教学理念，着重培养了学生自主学习的习惯和能力，提升了学生主动查阅中英文学习资料的能力，提高了学生融合其他学科的知识来解决所学学科问题的能力。

(3)增强了学生的团队协作能力

课程中分组学习的方式，培养了学生的团队协作精神，帮助学生掌握了沟通合作技能，初步养成良好的科学素养与科学精神。

由此可见，该课程让学生在知识结构、综合素质、团队协作能力等方面有显著提高，有利于今后学生学习成绩提升和科研素质的养成。

4.现存问题及其原因

一是实践教学较少。在化学学科中，实验占据着重要地位，但《生活中的高分子材料》的实验课程安排较少，现有设置仅能为学生提供有限的实践机会。这方面主要原因是课程为选修课，且学校的实验室有限，经费支撑不够。

二是授课对象有限。本门选修课每学期开设一次，仅面向100名学生开放，无法满足更多有兴趣的学生的选课需求。这方面原因是教学安排受限，授课教师不足。

三是课程深度有限。选修课作为自然通识类课程，专业深度有限，课程设置较为通俗易懂，不能满足学生更深的学习需求。这方面原因是课程授课对象多为非本专业学生，为让更多学生接受课程内容，课程设置上以科普性、通识性为主。

5.改进方向

一是多种方式提供实践机会。一方面尽可能为本课程争取学校的支持，为学生提供更多的实验实践机会。另一方面可以通过录制实验过程，通过线上教学时间为学生播放视频，达到身临其境的效果，让学生更多体验不同的高分子材料制备实验。

二是利用MOOC慕课等线上教学平台面向更多学生教学。继续打磨教学计划和教学内容，加入MOOC慕课平台等，上线视频课程，让更多有兴趣的学生能够通过多种方式选修本课，摆脱时空限制，进一步发扬高分子材料的魅力。

三是针对有更深层次学习需求的学生，提供可供学习的平台，如为学生推荐院内设置的专业课、较高水平的慕课等，满足学生的学习需求，多与学生沟通交流，为学生答疑解惑。

6.结语

综上所述，《生活中的高分子材料》课程作为一门自然科学通识类教育课程，秉持以学生为主体的教学理念，采用多种教学方式，有效提升了课堂质量，优化了学生知识结构、提升了学生综合素养、增强了学生团队协作能力，规避了沉闷的“无效课堂”陷阱，为同类院校自然通识类选修课教学提供了有益尝试。