“互联网+”背景下高分子化学实验教学改革的探索*

何柏田，刘 茹，杨金燕

(嘉应学院化学与环境学院，广东 梅州 514015)

高分子材料由于具有其质轻、价廉、抗腐蚀能力强等优势，与金属、水泥、木材等传统材料并驾齐驱，在国民经济和国防建设中扮演着重要的作用[1-2]。高分子化学实验是材料的制备和开发新型高分子材料的手段，是高分子学科中非常重要和实践性极强的教学课程之一，此课程的有效开设能够对巩固和拓展高分子专业学生理论知识、培养实验技能、提高专业知识和思维能力[3-4]。嘉应学院化学与环境学院的应用化学学科是广东省特色重点学科，而高分子方向应用化学专业里的一个重要的方向，经过长期的积累和发展，高分子化学实验已经形成了成熟的教学体系和模式[1]。然而，伴随互联网、大数据和虚拟现实等现代先进技术的发展，现有的教学模式将使得学生难以面对毕业后的工作任务和挑战[5]。因此，如何培养实践综合能力强、创新思维活跃以及具备创新精神的应用型高分子专业人才以满足现代社会需求，是高分子化学实验教学所面临的重要课题[6]。为此我们结合本校高分子化学教学实验开设的情况与当前“互联网 +”背景下对教育领域的创新改革要求，初步探索了高分子化学实验与“互联网 +”结合的教学创新模式。

1 我校高分子化学实验教学存在的一些问题

目前，我校开展的高分子化学实验课程以验证性实验为主(表1)，探索性和开放性实验几乎没有。上课以传统型教学模式为主，其表现形式为学生写预习报告，教师讲解、学生听课为主的“灌注式”，互联网利用率极低。这种教学模式中，教师讲解占据很大的时间，学生按课程教材中规定的实验步骤进行实验。教学过程基本遵循“教师讲解实验目的和原理→明确操作步骤→提示注意事项→学生动手验证实验”。在这种教学模式下，存在几个问题：(1)实验过于形式化，而且以验证实验居多，学生很难接触到现代科学技术，在实验的过程中不能获得相应的能力，综合实践能力也在逐渐减弱；(2)普遍存在学生对实验课程重视度不够、兴趣不高，对实验课内容不了解，没有良好的预习习惯。在实验过程中，多数学生坐等教师讲课，呆板被动，缺乏实验的积极性和主动性，不利于学生综合素质的培养。此外，由于实验平台的限制，我校很多需要在惰性气体氛围下完成的实验无法进行开展，这将导致学生操作的实验类型有限，对于一些无水无氧环境下的实验不知道如何开展。因此，通过把互联网和高分子化学实验教学有机结合起来，借助一些网络教学资源，能够让学生了解更多合成反应类型。

表1 高分子化学实验课程

2 “互联网+”应用于高分子化学实验教学改革

学生在开展验证型实验的时候能够理解和掌握实验目的、实验的基本原理以及实验操作。但验证型实验是一些比较基础的实验，缺乏系统性和探索性，难以培养学生的综合实践能力。因此，需要将部分验证性实验改为探索性实验，形成以验证性为主，探索性实验为辅的教学模式，这样才能更好的激发学生的研究兴趣，培养学生的科研能力。互联网可以提供各种教学资源平台，比如中国知网、万方数据、中国大学MOOC、超星学习通等。尤其是在疫情期间，更是显现了互联网在教育领域的重要性。在高分子化学实验教学方面，我们借助超星学习通平台创建高分子化学实验网络课程，上传一些演示性实验视频和在我校实验室无法开展的实验视频，提出一些问题，积极引导学生充分利用网络资源进行课后自习。此外，我们还给学生布置探索性的高分子综合实验，安排同学们通过互联网查阅文献，设计实验方案，完成整个课题，激发学生对实验课程的学习兴趣。这不仅可以培养学生查阅资料，文献获取信息的技能，而且可以锻炼学生自主探究的能力，更有利于培养创新型人才。

3 高分子化学实验教学改革示例剖析，激发学生兴趣

高分子化学实验既可以合成新型高分子材料，又可以改性高分子材料。本科教学实验中，通常开展经典的四大自由基聚合，包括本体聚合，悬浮聚合，溶液聚合，乳液聚合。但是这些聚合反应普遍存在实验操作步骤单调、实验耗时长、实验现象变化不明显等特点，如果实验工艺没有控制好，甚至可以发生爆聚，实验完全没有现象等情况，严重打击了学生对这么课程的兴趣。那么该如何提高学生对高分子化学实验的兴趣爱好呢？在互联网+时代，我们就可以利用网络，寻求一些更有利于引导学生对高分子化学实验的产生兴趣的途径。比如，甲基丙烯酸甲酯的本体聚合实验，这个实验的条件已经比较成熟，采用预聚合和后聚合两步聚合的方法以防反应体系发生爆聚现象。本体聚合的另一大优点是可进行浇铸聚合，即将预聚合产物浇入模具中进行后聚合，反应完成后即可获得成型的成品，包括板材类、棒状类、管材类等产品[7-8]。那么我们是否可以通过浇铸聚合的方法获得基于甲基丙酸甲酯的装饰品呢？在做实验之前，要求同学们通过互联网查阅文献以及调研各种类型的装饰品，是否可以通过性价比高的塑料装饰品来代替一些昂贵的金银饰品、翡翠玉石、古董摆件、名家画作等。图1为学生在实验室通过本体聚合反应得到聚甲基丙酸甲酯的装饰品。通过“互联网+实验”的教学模式对传统高校实验教学模式的改革，引导学生利用互联网跨越课堂、校域、获取各种各样的信息，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”，大大激发了学生对实验课程的兴趣。

图1 基于聚甲基丙烯酸甲酯的装饰化产品Fig.1 Products based on polymethylated methacrylate (PMMA)

4 结 语

“互联网+”背景下对高分子化学实验教学改革对于地方院校是一个很好的机遇。本文从我校高分子化学实验教学存在的问题，互联网+在实验中的应用以及实例剖析方面提出了“互联网+”背景下地方院校的高分子化学实验教学改革的若干改革建议。通过互联网教学资源平台，教师可以多样化提供教学服务，弥补传统教学中有限教学资源的不足。通过互联网与实验课的结合，既可以丰富学生知识储备、开阔学生视野，又可以提高学生的综合实能力，调动学生学习实验课程的积极性。有利于培养学生自主学习能力和团队协作精神，有利于提高学生分析和解决问题的能力，培养社会急需的应用创新型人才。