淺淡材料化學(xué)專業(yè)的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

丁能文　游維雄　陳軍　王春香　蔣鴻輝

[摘 要]高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)是我校材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的一門重要的實(shí)驗(yàn)課程，該課程既能使學(xué)生進(jìn)一步理解和掌握理論知識(shí)，又能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力及科研素養(yǎng)。通過讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等活動(dòng)，對(duì)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

[關(guān)鍵詞]材料化學(xué)專業(yè)；高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）06-0146-02

《高分子化學(xué)》是有機(jī)化學(xué)的后續(xù)課程，但同時(shí)更是高分子材料科學(xué)的啟蒙課程，是學(xué)生掌握高分子科學(xué)基本理論和分析、解決高分子材料加工過程中的問題的基礎(chǔ)課程。考慮到我校材料化學(xué)專業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向是高分子材料， 《高分子化學(xué)》被選為材料化學(xué)專業(yè)的核心課程。高分子化學(xué)是一門以聚合物合成實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的課程，聚合物合成實(shí)驗(yàn)教學(xué)有別于一般有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，但又是以有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，它是培育創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新人才的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是材料化學(xué)專業(yè)聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際的實(shí)用性教學(xué)。高分子化課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比于理論課程教學(xué)更具趣味性、實(shí)踐性、復(fù)雜性、研究創(chuàng)新性。高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)高分子化學(xué)的教學(xué)活動(dòng)中起著重要的推動(dòng)作用。

高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)屬于課程內(nèi)教學(xué)，開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容中有一部分能夠很好地體現(xiàn)高分子科學(xué)的發(fā)展成果，學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力在某種程度上能得到鍛煉。但是仍然存在相當(dāng)一部分驗(yàn)證性、認(rèn)知性的實(shí)驗(yàn)，而且實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)依然偏重于理論，注重高分子材料實(shí)用性的實(shí)驗(yàn)不多，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)高分子材料的制備與加工。在學(xué)生進(jìn)行高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生一般是按照已有的實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前教師對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)、難點(diǎn)、細(xì)節(jié)等方面進(jìn)行集中講解，學(xué)生只需按照教師提供的實(shí)驗(yàn)過程，即可順利完成實(shí)驗(yàn)。如此實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不但阻礙了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力、分析與解決問題的能力以及創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新意識(shí)的提高，還使學(xué)生對(duì)教師產(chǎn)生依賴，并且抑制了學(xué)生的獨(dú)立思考及創(chuàng)新能力的挖掘。

我校材料化學(xué)專業(yè)具有工科特色，和高分子材料專業(yè)比，材料化學(xué)專業(yè)的高分子材料相關(guān)課程的課時(shí)相對(duì)較少，開設(shè)《高分子材料化學(xué)》（《高分子化學(xué)》）、《高分子物理》與《高分子材料加工工藝學(xué)》，總共課時(shí)不到140學(xué)時(shí)。如何在有限的時(shí)間內(nèi)，使我校的材料化學(xué)專業(yè)的學(xué)生既能掌握高分子科學(xué)的理論基礎(chǔ)知識(shí)與學(xué)科前沿，又可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)高分子材料的興趣，是一個(gè)非常值得探討的問題。

一、分配學(xué)生參與教師的前期實(shí)驗(yàn)工作

前期實(shí)驗(yàn)工作是實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的前提條件。相比基礎(chǔ)課程中的無機(jī)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)有更多的實(shí)驗(yàn)前期工作需要準(zhǔn)備，包括檢修與調(diào)試反應(yīng)儀器裝置、玻璃器皿的清洗、配制溶液（如提純單體、引發(fā)劑）等。粘附在玻璃儀器上的聚合物難以清除，學(xué)生在清洗玻璃儀器等設(shè)備的過程中，既懂得實(shí)驗(yàn)的成功來之不易，又能初步掌握聚合物的溶解性質(zhì)。如聚苯乙烯單體中一般要加入微量的對(duì)苯二酚等阻聚劑，以避免溶液在儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)倪^程中發(fā)生聚合（變質(zhì)）。所以為了使實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，縮短反應(yīng)時(shí)間，開始實(shí)驗(yàn)前，在教師的指導(dǎo)下學(xué)生采用減壓蒸餾的方法對(duì)單體（加入阻聚劑）進(jìn)行提純。這樣，學(xué)生既加深了對(duì)阻聚劑阻聚原理的理解，又掌握了減壓蒸餾的操作方法。通過積極參與實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，學(xué)生懂得實(shí)驗(yàn)的成功不僅取決于實(shí)驗(yàn)過程，而且與實(shí)驗(yàn)前期工作密切相關(guān)，從而更加重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程。更重要的是，通過參與教師實(shí)驗(yàn)前期工作的準(zhǔn)備，加深了對(duì)課堂理論知識(shí)的理解，熟悉蒸餾、重結(jié)晶等提純化學(xué)物質(zhì)的方法。

二、設(shè)計(jì)能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的實(shí)驗(yàn)

調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的一個(gè)重要舉措是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)最好是學(xué)生既熟悉又陌生的內(nèi)容。如尼龍66的制備實(shí)驗(yàn)，尼龍繩、尼龍襪子等，生活中很常見，但是如何在實(shí)驗(yàn)中采用己二酰氯與己二胺的界面縮聚來制備學(xué)生卻不清楚，這勢(shì)必將大大提高學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)的興趣。而且實(shí)驗(yàn)裝置相對(duì)簡單，一個(gè)燒杯即可完成。當(dāng)學(xué)生將有機(jī)相與水相混合后，在兩相界面馬上就能看到一層聚合物薄膜的生成，而且該層薄膜拉出之后，又立即生成新的聚合物薄膜，可以連續(xù)不斷地拉出，形成纖維狀物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)操作不復(fù)雜，成功率高，過程新穎，操作明了，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性高。

三、注重開設(shè)實(shí)用、應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)

高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為學(xué)生的創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)提供了良好的環(huán)境條件，尤其是一些能結(jié)合實(shí)際生活的應(yīng)用型高分子材料的制備，能使學(xué)生體會(huì)到高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)用價(jià)值，有利于激發(fā)學(xué)生走向的創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)新。如在“聚丙烯酸型高吸水性樹脂的制備”實(shí)驗(yàn)中，高吸水性樹脂可用于日常生活用品如尿不濕等，由于該產(chǎn)物的實(shí)用性強(qiáng)，一方面可以提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的積極性；另外一方面也使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到高分子材料是一個(gè)與人們的日常生產(chǎn)生活息息相關(guān)的學(xué)科方向。類似的高分子材料還有粘接劑、涂料等，這些實(shí)驗(yàn)的開出將會(huì)使學(xué)生對(duì)未來從事該行業(yè)的信心倍增。

四、適當(dāng)設(shè)計(jì)綜合型實(shí)驗(yàn)

教材內(nèi)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)大多數(shù)是認(rèn)知和驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只需要按實(shí)驗(yàn)參考書的步驟操作基本就能完成。如此實(shí)驗(yàn)雖然可以使學(xué)生的動(dòng)手能力得到一定程度的提高，卻不能使學(xué)生的綜合能力、分析和解決問題的能力、創(chuàng)新的能力等方面得到合適的鍛煉。綜合型實(shí)驗(yàn)是內(nèi)容和步驟較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，其中包含多個(gè)的知識(shí)點(diǎn)和基本實(shí)驗(yàn)操作，需要結(jié)合多方面的理論知識(shí)和技能，才能夠順利完成。綜合型實(shí)驗(yàn)既能夠訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論和實(shí)踐的技能，又能培養(yǎng)和提高其發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。在綜合型實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練過程中，學(xué)生主動(dòng)思考，敢于提出問題、分析問題和解決問題，學(xué)生的科學(xué)思考和創(chuàng)新意識(shí)獲得很大的提升。

五、開設(shè)研究型實(shí)驗(yàn)

學(xué)生經(jīng)過綜合型實(shí)驗(yàn)的基本訓(xùn)練后，實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能都有了一定程度的提高。為了使學(xué)生了解高分子科學(xué)學(xué)科前沿、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新的動(dòng)機(jī)，教師允許學(xué)生采取自愿組合的方式組成若干個(gè)科研興趣小組。通過查閱文獻(xiàn)資料，小組討論提出實(shí)驗(yàn)方案，并與指導(dǎo)老師討論方案的可行性，最后開展實(shí)驗(yàn)。結(jié)束時(shí)，上交實(shí)驗(yàn)記錄由指導(dǎo)教師批閱給出評(píng)價(jià)，并討論實(shí)驗(yàn)的得失。整個(gè)過程中，要求學(xué)生提交文獻(xiàn)綜述、可行性方案、實(shí)驗(yàn)報(bào)告或科研論文，鍛煉寫作科研論文的能力。顯然研究型實(shí)驗(yàn)需要教師付出更多的勞動(dòng)，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)獨(dú)立完成、接近實(shí)際科學(xué)研究的環(huán)境。研究型實(shí)驗(yàn)有利于提升學(xué)生分析問題、解決問題、獨(dú)立工作、團(tuán)隊(duì)精神及創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新等方面的綜合能力。

六、改革實(shí)驗(yàn)成績的考核方式

一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)成績考核方式要能夠反映學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的表現(xiàn)。僅憑一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告來評(píng)定學(xué)生的成績是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，學(xué)生在預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)、搭建裝置、清洗儀器設(shè)備、打掃衛(wèi)生等方面的工作都將得不到很好的體現(xiàn)，缺乏客觀性和公正性。因此，可以借鑒無機(jī)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的考核方式，將實(shí)驗(yàn)成績的評(píng)定方式細(xì)化：平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績60分，包括書寫預(yù)習(xí)10分、統(tǒng)一服裝5分、裝置搭建10分、規(guī)范操作10分、衛(wèi)生情況5分和提交報(bào)告20分；期末實(shí)驗(yàn)操作考試40分（隨機(jī)抽取）。將實(shí)驗(yàn)成績的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)在開課前公布，使學(xué)生不得不復(fù)習(xí)鞏固所有開設(shè)的實(shí)驗(yàn)，從而達(dá)到熟練掌握各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技能的教學(xué)目標(biāo)。

七、結(jié)束語

高分子材料作為我校材料化學(xué)專業(yè)一個(gè)重要的培養(yǎng)方向，《高分子化學(xué)》成為材料化學(xué)專業(yè)的核心課程，直接影響《高分子物理》《高分子材料加工工藝學(xué)》等后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。我校材料化學(xué)教研室已通過對(duì)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)高分子化學(xué)科學(xué)的興趣，提高學(xué)生的實(shí)踐技能、創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)意識(shí)等方面有所收獲。2015年3月5日，全國人民代表大會(huì)第十二屆第三次會(huì)議開幕，國務(wù)院總理李克強(qiáng)同志在作政府工作報(bào)告中提及 “大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”。今后，我們將秉成這一新理念，繼續(xù)深入研究與探索，使高分子化學(xué)教學(xué)不斷適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的要求，為培育更多材料化學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)秀人才做不懈的努力。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 于淑娟.高分子化學(xué)教學(xué)改革的實(shí)踐與探索[J].廣西師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009（3）：123 -125.

[2] 顧景梅，鄒玉紅，馬小隆等.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室在培養(yǎng)高素質(zhì)人才中的作用[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2009（2）：35 -37.

[3] 劉寧，李田，王小丹，等.《高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程的教學(xué)探討[J].高分子通報(bào)，2011（7）：110 -112.

[責(zé)任編輯：羅 艷]