新工科背景下淺談《功能高分子材料學(xué)》的教學(xué)改革

吳 英,王麗麗,王守玲,錢(qián)立武

(池州學(xué)院 化學(xué)與材料工程學(xué)院，安徽 池州 247000)

隨著新工業(yè)革命的進(jìn)行，國(guó)家加速推進(jìn)新工科建設(shè)。新工科的內(nèi)涵，是基于國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)新形勢(shì)以及立德樹(shù)人新要求而提出的我國(guó)工程教育改革方向[1]。新工科建設(shè)的內(nèi)涵決定了新工科將階段推進(jìn)，需要重點(diǎn)把握學(xué)與教、實(shí)踐與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、本土化與國(guó)際化三個(gè)任務(wù)，這就要求我國(guó)高校必需要加快建設(shè)和發(fā)展新工科。因此，一方面需主動(dòng)設(shè)置和發(fā)展一批新興工科專(zhuān)業(yè)，另一方面需推動(dòng)現(xiàn)有工科專(zhuān)業(yè)的改革創(chuàng)新[2]。高分子材料與工程已經(jīng)是一個(gè)比較成熟的工科專(zhuān)業(yè)了，功能高分子材料作為該專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課，也需適應(yīng)新形勢(shì)發(fā)展，本文主要基于新工科背景下就功能高分子材料學(xué)的教學(xué)提出一些建議。

1 課程的介紹

功能高分子材料通常是指當(dāng)有外部刺激時(shí)，能通過(guò)化學(xué)或物理的方法做出響應(yīng)的高分子材料[3]。與常規(guī)高分子材料相比,功能高分子材料具有明顯不同的物理化學(xué)性質(zhì)，而且具有某些特殊功能。主要包括力學(xué)功能高分子、化學(xué)功能高分子、物理化學(xué)功能高分子、生物化學(xué)功能高分子等[3]。功能高分子材料學(xué)作為高分子學(xué)科中的一個(gè)重要分支，由于其所包含的每一種高分子都具有特殊的功能。因此，《功能高分子材料學(xué)》的教學(xué)顯得十分重要[4]。

《功能高分子材料學(xué)》是我校高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)大三年級(jí)學(xué)生的一門(mén)專(zhuān)業(yè)專(zhuān)長(zhǎng)課，該課程是建立在高分子化學(xué)、高分子物理、物理化學(xué)及有機(jī)化學(xué)以及高分子材料成型加工原理等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程上發(fā)展起來(lái)的更深層次的選修課程。本課程本著培養(yǎng)學(xué)生"基礎(chǔ)扎實(shí)，知識(shí)面寬，創(chuàng)新實(shí)踐"的宗旨，我們?cè)谡撌龉δ芨叻肿拥幕驹?，結(jié)構(gòu)和性能的基礎(chǔ)上，主要論述了在工程上應(yīng)用較廣和具有重要應(yīng)用價(jià)值的一些功能高分子材料，如吸附分離功能高分子、反應(yīng)型功能高分子、光功能高分子、電功能高分子、醫(yī)用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。在闡述這些功能高分子材料時(shí)，對(duì)涉及的基本概念、基本原理作了詳細(xì)介紹，闡明了功能高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，同時(shí)也對(duì)發(fā)展方向，應(yīng)用前景以及最新成果作了一定的介紹。本課程的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握功能高分子的基礎(chǔ)知識(shí)及功能高分子的特性、結(jié)構(gòu)與性能、設(shè)計(jì)、制備等相關(guān)知識(shí)，并要求掌握主要幾種應(yīng)用廣泛的功能高分子材料，為學(xué)生將來(lái)從事的工作及深造打下較好的基礎(chǔ)。

2 精確設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，注意知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系

針對(duì)《功能高分子材料學(xué)》的教學(xué)對(duì)象為高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，本著以生為本，設(shè)定科學(xué)合理的教學(xué)內(nèi)容，介于課時(shí)的限制，將重點(diǎn)介紹《功能高分子材料學(xué)》的吸附分離功能高分子、電功能高分子、高分子液晶材料和高分子功能膜材料等章節(jié)。在講授這些功能高分子材料過(guò)程中，對(duì)涉及的基本概念、基本原理作了介紹，重點(diǎn)闡明了功能高分子材料的結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，同時(shí)也對(duì)其制備方法和發(fā)展方向以及最新成果作了一定的介紹。比如在講述吸附分離功能高分子材料時(shí)，首先介紹了離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)是多孔性的、高度交聯(lián)的高分子共聚物，由此引出其制備方法主要是懸浮聚合，并回顧了高分子化學(xué)中懸浮聚合的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，舉例介紹了利用苯乙烯和二乙烯基苯和磺酸制備強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。由于通過(guò)懸浮聚合得到的多是球狀聚合物，而離子交換樹(shù)脂是多孔結(jié)構(gòu)，接著介紹了成孔技術(shù)——惰性溶劑成孔、致孔劑成孔和后交聯(lián)成孔技術(shù)；本章重點(diǎn)介紹了離子交換樹(shù)脂的吸附作用主要是化學(xué)吸附作用，其實(shí)質(zhì)主要是離子交換樹(shù)脂的離子與被吸附物質(zhì)發(fā)生離子交換，包括中性鹽分解反應(yīng)、中和反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)；最后介紹了離子交換樹(shù)脂的應(yīng)用，主要是在水處理中的應(yīng)用，包括水質(zhì)的軟化、水的脫鹽及高純水的制備[5]。另外，還有介紹了一些基本概念，比如交換容量等。

3 多媒體與板書(shū)結(jié)合，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

多媒體教學(xué)相對(duì)于傳統(tǒng)板書(shū)教學(xué)，更加生動(dòng)立體，而且更直觀地展示功能高分子的應(yīng)用實(shí)例及制備過(guò)程。例如可以利用視屏播放出高分子液晶的制備及應(yīng)用。另外多媒體教學(xué)更易于突出教學(xué)的重難點(diǎn)，而且更有利于將最新的研究成果引入課堂，提高課堂效率。同時(shí)，對(duì)于一些特別重要的公式的推導(dǎo)和化學(xué)機(jī)理的推導(dǎo)，還是要建議采用傳統(tǒng)的板書(shū)，這樣才能讓學(xué)生更加容易理解。因此，在實(shí)際教學(xué)中，應(yīng)采用多媒體與板書(shū)結(jié)合的教學(xué)方法，這樣可以提高學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣。

設(shè)立“功能高分子材料學(xué)”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺(tái)，根據(jù)培養(yǎng)方案要求，制定本課程教學(xué)大綱，引入本學(xué)科前沿知識(shí)，在平臺(tái)上開(kāi)展課程通知：包括課前預(yù)習(xí)、課后作業(yè)以及網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷等形式，并提供課程材料及答疑討論等環(huán)節(jié)。提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生利用利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)， 擴(kuò)大知識(shí)面，提高學(xué)習(xí)能力。

4 理論聯(lián)系實(shí)際，開(kāi)展課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)

在新工科背景下，要求推進(jìn)現(xiàn)有課程的改革與創(chuàng)新?！豆δ芨叻肿硬牧蠈W(xué)》是與實(shí)踐緊密聯(lián)系的課程，故很有必要開(kāi)展課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)。課內(nèi)實(shí)踐在本課程教學(xué)中具有很重要的作用,可以培養(yǎng)學(xué)生們的創(chuàng)新實(shí)踐能力。本課程開(kāi)設(shè)7個(gè)學(xué)時(shí)的課內(nèi)實(shí)踐，目的是讓學(xué)生學(xué)以致用，提高自身的學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力。比如讓學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)和資料，整理總結(jié)近幾年來(lái)醫(yī)用功能高分子材料的研究新發(fā)現(xiàn)；撰寫(xiě)醫(yī)用功能高分子材料相關(guān)的論文。這樣一方面可以讓學(xué)生了解醫(yī)用功能高分子材料的相關(guān)理論知識(shí)，另一方面也可以鍛煉學(xué)生的論文寫(xiě)作能力?；蛘咦寣W(xué)生根據(jù)教材內(nèi)容結(jié)合自己的思想，討論設(shè)計(jì)一種特殊功能高分子材料，給出一定的依據(jù)及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；通過(guò)PPT展示的方法加深對(duì)功能高分子材料設(shè)計(jì)與合成的掌握。另外也可以在實(shí)驗(yàn)室制備功能高分子，比如離子交換樹(shù)脂等。

5 改善考核方法

傳統(tǒng)的課程考核方式，主要是根據(jù)學(xué)生的卷面成績(jī)及考勤來(lái)決定的。由于本課程引入了課內(nèi)實(shí)踐。為了更全面地反應(yīng)教學(xué)效果，我們采用"平時(shí)成績(jī)+課內(nèi)實(shí)踐+期末考試"的評(píng)價(jià)體系，其中平時(shí)成績(jī)(包括考勤和作業(yè)以及課堂表現(xiàn))占25%，課內(nèi)實(shí)踐成績(jī)占25%，期末考試成績(jī)占50%。在教學(xué)過(guò)程中，時(shí)刻以生為本，通過(guò)改革的實(shí)施，我們?nèi)〉昧溯^好的效果，學(xué)生的積極性和自主學(xué)習(xí)的能力提高了。

6 結(jié)語(yǔ)

《功能高分子材料學(xué)》這門(mén)課程主要是在論述功能高分子的基本理論和設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上，闡述了在工程上應(yīng)用較廣和具有重要應(yīng)用價(jià)值的一些功能高分子材料。對(duì)涉及的基本概念、基本原理作了介紹，闡明了功能高分子材料的結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，同時(shí)也對(duì)功能高分子材料的研究方向以及最新研究成果作了簡(jiǎn)要的介紹。并且處在新工科背景下，積極開(kāi)展了課內(nèi)實(shí)踐，使學(xué)生了解高分子材料學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，擴(kuò)大知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生掌握高分子材料基本知識(shí)與概念的同時(shí)，提升獨(dú)立自主和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

致謝

本課程的改革離不開(kāi)領(lǐng)導(dǎo)和老師的支持，感謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和老師的大力支持，同時(shí)感謝安徽省高校質(zhì)量工程項(xiàng)目(2014zjjh047，2017kfk119)和池州學(xué)院自然科學(xué)研究科研項(xiàng)目(2017ZR003)的支持。