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《高分子化学实验》课程“双一流”建设背景下教学改革探索

2023-10-26 86 上传者：管理员

摘要：本文以“双一流”建设为背景，以《高分子化学实验》课程为研究对象，并结合多年的教学实践经验，简要介绍了在教学过程中所遇到的一些问题。基于“双一流”建设对创新人才培养的理念，我们提出了相应的教学改革措施，涉及到实验课程的教学内容、教学方法以及考核方式等方面。这些措施旨在培养和提高学生的学习主动性和创新能力，从而推进《高分子化学实验》课程的建设。

关键词：
创新人才
双一流建设
教学改革
高分子化学实验
高等教育体系
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随着中国高等教育体系不断完善和发展，“双一流”建设成为当前教育界的热门话题。“双一流”建设旨在提升我国高等教育的综合实力，增强其国际竞争力，从而实现我国高等教育由大国向强国的转变。在这一进程中，培养顶尖创新人才是一个重要目标，也是打造“双一流”高校的基础所在。而课程建设则被视为拔尖人才培养的重要支撑和基础，同时也是“双一流”建设的核心所在[1,2,3,4]。

《高分子化学实验》是高分子材料与工程专业学生必修的一门实践性课程，对于培养创新人才和推动科技进步具有重要意义。通过学习这门课程，学生不仅能够深入理解高分子化学的基本知识和原理，还能够熟练、规范地进行高分子化学实验操作，并掌握相关的实验技术和基本技能[5]。同时，还培养学生观察实验现象、分析实验结果以及认真做好原始记录的能力。通过正确处理实验数据并撰写实验报告，能够提升学生的综合实验操作能力、创新能力、分析问题和处理问题的能力。此外，实验课还可以培养学生严谨的科学态度和良好的实验习惯，使其能够独立完成一些研究性工作，并为将来从事相关领域的工作打下坚实的基础。

1、《高分子化学实验》课程现状分析

1.1实验项目验证性为主，不利于创新思维培养

高校在开设《高分子化学实验》课程时，通常以聚合方法为主线设置实验项目，内容包括本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合和溶液聚合等化学反应，开设项目基本如下，甲基丙烯酸甲酯的本体聚合、苯乙烯的悬浮聚合、乙酸乙烯酯的乳液聚合、聚醋酸乙烯酯的溶液聚合、聚乙烯醇的制备及缩醛化反应等。然而，这些实验项目基本都是验证性的，仅停留在对学生实验操作技能培养的层面[6,7]，对学生分析问题、解决问题的能力很难得到提升，且实验项目之间相对独立，缺乏相互联系，也会导致学生对实验内容理解不深刻，缺乏探索性，不利于培养学生的创新思维能力。

1.2教学方式呆板，学生参与度低

传统《高分子化学实验》课程采用单向传输的“填鸭式”教学模式。在实验前，任课教师详细介绍实验目的、原理、步骤和条件等，要求学生按部就班地进行实验。这种教学方式使得学生无需思考，只需按照指示进行实验操作。课堂上师生互动少，久而久之，学生认为实验只是模仿操作。这种传统教学方式限制了学生创新思维的发展，不利于培养学生的综合实践能力[8]。另一方面，传统的实验项目内容往往陈旧无趣，与科研前沿脱节，这些问题都会影响学生做实验的兴趣。

1.3课程考核方式单一，对学生的评价不够全面

在传统实验课中，课程的考核往往只依赖于纸质的实验报告，这种方式只能区分出哪些学生认真对待实验和哪些学生不认真对待实验，无法区分优秀和良好的学生。有些学生甚至不需要动手操作，仅通过抄袭他人的实验报告来通过考核。显然，这样的考核方式不仅无法达到我们的教学目标，也无法保证考核的公平性。

1.4对实验环保及安全的重视度不够

《高分子化学实验》课程是为了让学生掌握聚合反应的基本原理和实验方法而设置的一门专业实验课。课程中，学生会用到多种有机溶剂和实验药品，其中一些具有易燃、易爆、毒性和腐蚀性等特点，比如乙醇、丙酮、过氧化苯甲酰、四氯化碳、浓硫酸、浓盐酸和氢氧化钠等。老师在教授这门课时主要注重实验内容的讲解与考核，对环保和安全意识的培养不够重视，导致，学生在实验操作中环保和安全意识的淡薄，对有毒有害物质的回收处理认识不足[8]。部分学生会随意将实验废弃物倒入下水道，不按规定使用水、电、易燃易爆等危险化学品。

2、教学改革措施

与普通高职类院校着重培养操作技能型人才不同，“双一流”本科院校的培养目标是培养具备一定理论基础和实践能力的高素质创新型人才。为使课程更加符合“双一流”建设目标，提高学生对高分子化学实验的理解和培养其创新思维能力，针对当前课程存在的问题，本文提出以下教学改革措施：

2.1优化实验课程的项目设置

对现有的实验项目进行了重新整合，开展对比实验项目。之前，我校开设的高分子化学实验项目中，例如，甲基丙烯酸甲酯的本体聚合、乙酸乙烯酯的乳液聚合、苯乙烯的悬浮聚合和聚醋酸乙烯酯的溶液聚合等实验项目之间相互独立，缺乏对比和联系，学生在进行实验时机械地按照书上给出的步骤操作，并没有主动思考和创新。为此，我们重新整合相关实验项目，开设甲基丙烯酸甲酯的本体聚合和悬浮聚合对比实验、乙酸乙烯酯的乳液聚合和溶液聚合对比实验等，将本体聚合与悬浮聚合以及乳液聚合与溶液聚合进行对比。这样，学生在完成实验时，可以清晰地对比不同聚合方法的选择条件、特点以及引发剂的选用原则等基础理论知识。

鼓励学生积极查阅文献，自主设计实验方案。为打破原有的验证性和演示性实验的限制，实验前，教师可以提出对聚合产物的要求，让学生思考并设计自己的实验方案，然后进行实验。学生通过这一系列的实验学习过程(包括查资料、设计、实验、分析、总结和掌握)，能够更好地理解和掌握知识。例如，在苯乙烯的悬浮聚合的实验中，教师提出对聚合物颗粒大小的要求，让学生自己选择适合的分散剂、引发剂以及相应的用量。最后，学生将得到的聚合物与最初设计的结果进行比对，并分析实际操作过程中出现的问题。这种开放设计型的实验项目，能促使学生自主学习和独立思考，从而提高他们的自主学习能力。

同时，将《高分子化学实验》与《高分子理实验》相关联，促进学生对合成的高分子产物进行性能表征的能力。学生需要对产物的性质进行分析，如产率、分子量、粘度、固体含量、成膜性和吸水性等，以评价实验方案设计的合理性。同样，在苯乙烯的悬浮聚合的实验，我们引入了凝胶渗透色谱法来测定聚合物的分子量，学生需要对合成的聚合物进行分子量、分子量分布的测试。通过这样的设计，学生会积极思考自己合成产品的分子量大小以及影响因素。这种关联教学方法可以帮助学生更全面地理解和应用所学知识，培养创新思维和实践能力，使他们具备解决实际问题的能力。

2.2改进教学方法，注重教学内容的趣味性

为了更好地调动学生学习的积极性，我将传统的实验教学模式与研讨式教学方法相结合。在这种教学模式下，教师不再是单纯地传授知识，而是成为实验的引导者和组织者，让学生充分参与到实验中。在每次实验课程前，布置一些讨论问题给学生，然后在实验课上让学生通过主动发言或随机抽查的方式参与讨论。这种研讨式教学方法能够激发学生的思考和参与欲望，使他们成为知识建构的主体。在研讨过程中，学生需根据问题进行思考、分析，并提出自己的见解和理由。这样的过程可以帮助他们培养批判性思维和问题解决能力。同时，可以通过小组讨论和合作实验，学生之间可以互相交流和分享想法，有助于培养学生的合作能力和沟通能力，也可以从其他同学的观点和解决方法中获得启示，促进互动和共同学习。

为了提高学生的主动性和兴趣，我们通过增加实验内容的趣味性来激发学生的参与度。例如，在甲基丙烯酸甲酯本体聚合实验中，可以让学生自行设计各种有趣的模具，并添加干花、小饰品和颜料等材料，制作出个性化的有机玻璃制品。在乙酸乙烯酯的乳液聚合实验中，可以让学生利用制备得到的白乳胶，粘合纸张、木材等生活用品，学生自然会主动思考如何使白乳胶的胶粘性能加强。通过增加贴近生活的实验内容，使学生更加享受做实验的过程，并激发他们对高分子化学的兴趣。此外，在教学中，我们将科研融入到课堂教学中，向学生介绍最新科研动态，使他们了解到高分子化学领域的前沿研究和应用进展，拓宽学生的视野，同时激发他们对科研的好奇心和兴趣[9,10]。

2.3丰富考核方式，建立良好的评价体系

传统的考核方式仅依据实验报告来评判学生的学习效果已经不适用于现在的要求，这种方式不科学且无法满足应用型人才培养的需求[11,12]。为客观、全面地反映高分子化学实验的教学效果，并培养学生的综合实验能力，我们建立了一套符合《高分子化学实验》课程特点的综合评定方式进行考核。考核内容包括五个部分：实验预习(20%)、实验操作(20%)、产物性状分析(10%)、实验报告(20%)和期末实验考核(30%)。这样可以更加客观、全面地评价学生在《高分子化学实验》课程中的表现和能力。在实验预习方面，我们考查学生对于实验目的、原理、流程以及安全注意事项等内容的掌握程度。在实验操作方面，我们主要关注学生的操作规范度、违规情况、记录准确性以及仪器使用后的整理清理情况。产物性状分析则着重考察聚合样品的产率、外观和合格率等方面。实验报告主要考察学生对于实验现象的分析、结果处理和思考题的准确度。而期末实验考核则是通过选取已完成的实验项目，让学生在短时间内进行操作，并根据表现给予相应的成绩。这种综合评定方式可以更加全面地了解学生在高分子化学实验中的能力和水平，避免了单一依据实验报告来评判的不科学性。同时，也能够减少抄袭现象的发生，保证考核结果的真实性和准确性。

当然，要对每位同学进行精准的考核，教师需要付出大量且细致的努力。之前一名教师同时指导几十人的实验课程组织方式已经无法满足现在的要求，必须提高师生比例，降低每批次学生人数。此外，每个学生还需选择不同的配方或实验条件进行实验，实验结束后他们需要独立处理数据，并根据对实验结果的分析得出自己的结论。这种组织方式有多重好处：一方面，教师能够及时观察到学生在操作过程中不规范的行为并纠正，培养学生优秀的实验技能和严谨求实的态度；另一方面，它还能帮助学生形成初级科研观念。只有这样才能确保教学效果的有效评估和学生能力的全面培养。

2.4通过实验教学强化绿色、环保实验意识

《高分子化学实验》是一个相对比较危险的实验课程。为了减少安全事故和环境污染的发生概率，进入实验室的学生必须要有强烈的责任心，且具备安全意识和环保意识。因此，在实验教学中进行安全与环保意识的培养是非常必要的。福州大学材料科学与工程学院在《高分子化学实验》中增加了实验室安全的教学环节。这一环节主要着重讲解高分子化学实验的基本操作规范、实验室的安全因素以及常见的危害和预防措施，同时也介绍了安全管理制度等方面的内容。除此之外，在日常教学中，我们还利用课堂时间向学生展示与环境污染相关的图片和视频，以使他们充分意识到环境污染对人类生活造成的严重影响。我们希望通过这种方式培养学生对绿色化学重要性的认识，并增强他们对环境保护责任的意识，从而加强他们的绿色环保意识培养，帮助他们建立绿色化学思想。

为了贯彻绿色化学教育理念，我们在设计高分子化学实验教学内容时注重减少浪费和环境污染[8]。我们深入挖掘各个实验之间的联系，并将它们有机地串联起来，使得上一个实验的产物可以成为下一个实验的原料，以最大限度地减小对环境的影响。比如，在高分子化学实验中，我们通过醋酸乙烯酯的乳液聚合和聚醋酸乙烯酯的醇解反应制备聚乙烯醇，并将其作为聚乙烯醇的缩醛化反应的原料使用。此外，我们还将高分子化学实验与高分子物理实验结合起来，将合成的产物用于分子量测定、粘度测定和溶度参数测定等高分子物理实验中。这种设计不仅能够达到实验教学目的，同时也能尽量减少资源浪费和环境污染。我们希望通过这种方法培养学生对绿色化学意识的重视，使他们在日常生活中更加注重资源利用和环境保护。

3、结语

在“双一流”建设的背景下，高校教学改革既是机遇也是挑战。本文以《高分子化学实验》课程为例，通过分析现状和挖掘问题，提出了相应的教学改革措施。这些改革措施有效地提高了《高分子化学实验》课程的教学质量，使其从枯燥、抽象的课程转变为学生心目中有趣、具体的课程。这不仅有助于培养具有综合素质的创新型人才，还为后续一流专业及一流课程的建设提供了参考价值。

参考文献:

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[3]刘亦武,谭井华,黄杰,等.“双一流背景下高分子材料与工程专业人才培养策略探索[J].科教导刊,2022(36):84-86.

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