立足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的《高分子物理》教學(xué)改革探索

葛鑫 邢瑞光 布林朝克 高占勇 可丹丹 李亞男 孫鶴 張邦文

摘要：根據(jù)復(fù)合材料與工程專業(yè)發(fā)展要求，從《高分子物理》課程自身特點(diǎn)出發(fā)，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式進(jìn)行了探索和改革。結(jié)果表明，改革和創(chuàng)新對提高學(xué)生的積極性、參與度和思考能力起到了良好的效果。

關(guān)鍵詞：《高分子物理》；教學(xué)方法；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）45-0143-02

一、專業(yè)與課程基本情況概述

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和對材料的要求不斷提高，傳統(tǒng)的單一組成材料日益無法滿足各個(gè)領(lǐng)域的需要。復(fù)合材料，特別是高分子復(fù)合材料作為材料科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)相對較為年輕的分支，在近幾年蓬勃發(fā)展，在某些方面已經(jīng)顯示出傳統(tǒng)單一組成材料無法比擬的優(yōu)勢，并已成為材料產(chǎn)業(yè)中極其重要的一員。我國開設(shè)復(fù)合材料與工程專業(yè)的高校從無到有，目前已經(jīng)超過30余所，并呈現(xiàn)持續(xù)增長的態(tài)勢。復(fù)合材料與工程專業(yè)的畢業(yè)生，直接面對復(fù)合材料工程技術(shù)領(lǐng)域的復(fù)雜問題，應(yīng)對化學(xué)、物理化學(xué)、高分子材料以及材料表面與界面相關(guān)領(lǐng)域的理論知識(shí)有較為深入的理解，同時(shí)在復(fù)合材料生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，包括工藝流程、具體操作等方面有很強(qiáng)的實(shí)踐能力。

我校復(fù)合材料與工程專業(yè)始建于2011年，是我校在辦好傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科的基礎(chǔ)上，面向內(nèi)蒙古自治區(qū)豐富的煤炭以及風(fēng)能資源優(yōu)勢，為服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)而建立的新興專業(yè)。本專業(yè)的目標(biāo)是立足于自治區(qū)，培養(yǎng)復(fù)合材料領(lǐng)域的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。根據(jù)本專業(yè)的要求，畢業(yè)生應(yīng)具備復(fù)合材料方面比較扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐能力，掌握復(fù)合材料的制備、組成、結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系的基本規(guī)律。與此同時(shí)，作為應(yīng)用型人才，畢業(yè)生應(yīng)具備比較強(qiáng)的實(shí)踐能力，包括復(fù)合材料的設(shè)計(jì)、制備和分析檢測等方面的技能。

本專業(yè)所涉及的復(fù)合材料主要是高分子基復(fù)合材料，因此高分子學(xué)科發(fā)展過程中產(chǎn)生的《高分子化學(xué)》和《高分子物理》兩門涉及高分子材料基本結(jié)構(gòu)與性能的課程即成為了本專業(yè)人才培養(yǎng)金字塔的兩大基石。《高分子物理》以“高分子結(jié)構(gòu)與性能之間的相互關(guān)系”為核心，在有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)等課程知識(shí)的基礎(chǔ)上，涉及大量的高等數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的知識(shí)。其課程體系龐雜繁復(fù)，其中某些環(huán)節(jié)涉及抽象模型和數(shù)學(xué)知識(shí)，給學(xué)生的學(xué)習(xí)和理解造成了比較大的困難，同時(shí)也對先修課程的掌握、理解和運(yùn)用程度提出了更高的要求。在進(jìn)行教學(xué)改革的探索過程中，我們的重點(diǎn)放在兩個(gè)方面：（1）根據(jù)本校學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和知識(shí)層次對課程的教學(xué)內(nèi)容和過程進(jìn)行調(diào)整，使學(xué)生能夠正確、充分理解課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)。（2）以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，使課程講授的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用和工程實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)理論知識(shí)在實(shí)踐過程中的指導(dǎo)作用。

二、針對專業(yè)需要進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容改革

1.對于教材的選用。我校位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中西部呼包鄂經(jīng)濟(jì)區(qū)的核心地帶，結(jié)合自治區(qū)豐富的風(fēng)電資源，我校周圍風(fēng)電企業(yè)和其他復(fù)合材料相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為迅速，并已形成一定的規(guī)模。復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也對該領(lǐng)域的工程應(yīng)用人才提出了更高的要求。我校專業(yè)是結(jié)合自治區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需求，順應(yīng)新興材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的潮流建立并發(fā)展壯大起來的。在《高分子物理》課程開設(shè)后的幾年之中，經(jīng)過相關(guān)專業(yè)教師在教學(xué)過程中的不斷探索和總結(jié)，目前選用何曼君等人編寫的《高分子物理》（第三版）作為主要參考教材。該教材的內(nèi)容涉及面較寬，闡述深入淺出，還附有詳細(xì)的參考資料，適合作為本課程的主要教材。與此同時(shí)，由華幼卿、金日光主編的《高分子物理》（第四版）中很多內(nèi)容的闡述和演繹非常清晰明了，有利于學(xué)生正確、深刻地理解一些知識(shí)點(diǎn)，因此也被選為本課程的參考教材配合使用。

2.對于教學(xué)內(nèi)容和結(jié)構(gòu)的設(shè)置。本課程是復(fù)合材料與工程系本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課和從事本專業(yè)科研、生產(chǎn)工作必備的基本理論。課程的目的旨在使學(xué)生掌握高分子物理的基本概念和基本規(guī)律，正確地理解和掌握高聚物結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，為分析和解決高分子材料的科研和生產(chǎn)中的實(shí)際問題提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。本課程的教學(xué)與學(xué)習(xí)主要側(cè)重于準(zhǔn)確理解高分子物理的基本概念和基本規(guī)律；掌握高聚物結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系；對重要的公式要會(huì)推導(dǎo)，明確這些公式的物理意義，將理論知識(shí)與課后的習(xí)題練習(xí)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，加深對高分子物理的理解，使學(xué)生能順利學(xué)習(xí)后續(xù)的專業(yè)課，提高自學(xué)與更新本專業(yè)知識(shí)的能力。

三、因材施教，改進(jìn)教學(xué)方法和手段

根據(jù)本專業(yè)學(xué)生的知識(shí)水平、學(xué)習(xí)能力和專業(yè)培養(yǎng)的具體要求，并結(jié)合本課程的特點(diǎn)，在教學(xué)過程當(dāng)中，應(yīng)該對具體教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式做出針對性的調(diào)整和改進(jìn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握程度，從而達(dá)到人才培養(yǎng)目標(biāo)。

1.對于抽象問題的具象化處理?！陡叻肿游锢怼氛n程的重要特點(diǎn)是基礎(chǔ)理論較多，有關(guān)概念、模型較為抽象（如高分子的手性結(jié)構(gòu)、高分子凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)中的無規(guī)線團(tuán)模型等），這給剛剛接觸高分子科學(xué)的本科學(xué)生對課程的理解造成了非常大的困難。一方面，學(xué)生難以想象出模型的具體形象；另一方面，會(huì)給學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)造成很大的心理壓力和抵觸情緒。因此，在教學(xué)的過程中，教師應(yīng)努力通過各種手段使一些抽象的概念具象化，便于學(xué)生理解。比如，使用球棍教學(xué)模型向?qū)W生演示手性結(jié)構(gòu)的具體概念，通過實(shí)物演示，使學(xué)生理解手性異構(gòu)體之間結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的差別；再比如，使用五子棋或者圍棋來進(jìn)行格子模型及相關(guān)數(shù)學(xué)公式的演繹和推導(dǎo)；等等。通過對抽象問題的具象化，一方面能夠提高學(xué)生對知識(shí)的掌握能力，另一方面能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2.將科學(xué)實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)實(shí)踐引入理論教學(xué)之中?！陡叻肿游锢怼氛n程作為高分子、復(fù)合材料相關(guān)專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，涉及基礎(chǔ)理論較多，實(shí)際操作和生產(chǎn)實(shí)踐相對較少，這樣很容易造成學(xué)生的理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用的脫節(jié)，理論無法得到有效地理解和靈活地應(yīng)用。同時(shí)，作為工程師，畢業(yè)生無法將工程實(shí)際與晦澀難懂的理論知識(shí)結(jié)合起來，導(dǎo)致在遇到一些比較復(fù)雜的工程問題時(shí)，無法從理論角度進(jìn)行闡釋和解決。在教學(xué)過程中，我們著重將一些課程內(nèi)容與有關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)，乃至生產(chǎn)實(shí)踐中的有關(guān)內(nèi)容結(jié)合起來。將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，學(xué)以致用，理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)踐驗(yàn)證理論知識(shí)，可以大大加深學(xué)生對有關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解和記憶。與此同時(shí)，能夠提高學(xué)生利用理論知識(shí)解決問題的能力，可謂一舉兩得。

3.靈活運(yùn)用多種教學(xué)手段。作為高分子、高分子材料以及高分子復(fù)合材料相關(guān)學(xué)科的一門基礎(chǔ)課，《高分子物理》所涉及的知識(shí)系統(tǒng)龐雜，抽象理論多，理解困難，并且需要學(xué)生綜合、靈活運(yùn)用各種基礎(chǔ)科目的知識(shí)。在課程講授的過程中，一方面，教師應(yīng)該綜合運(yùn)用各種教學(xué)方式，包括談話式、談?wù)撌?、?shí)踐活動(dòng)式等，根據(jù)學(xué)生的知識(shí)水平和接受能力，不斷調(diào)整講授方式，從而使學(xué)生受益最大化。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)板書與多媒體教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。最后，教師應(yīng)該在掌握該門課程整體脈絡(luò)的情況下，實(shí)現(xiàn)對相關(guān)知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)化和系統(tǒng)化，并能夠在講授的過程中將相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)串接、聯(lián)系起來，形成一個(gè)有序化的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系。這樣既有利于學(xué)生對關(guān)聯(lián)知識(shí)點(diǎn)的理解和記憶，也能夠?qū)Α陡叻肿游锢怼沸纬梢粋€(gè)更加系統(tǒng)化的認(rèn)識(shí)。在講授過程中加強(qiáng)學(xué)生的理解和記憶水平的基礎(chǔ)上，應(yīng)該定期組織學(xué)生討論，解決本課程學(xué)習(xí)過程中遇到的疑難問題。在討論過程當(dāng)中，激發(fā)學(xué)生的思考能力、邏輯能力和學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)并理解該課程的知識(shí)。

四、課程考核與評價(jià)方式的多元化、科學(xué)化、合理化

作為一門復(fù)合材料學(xué)科的基礎(chǔ)理論課，《高分子物理》以往以傳統(tǒng)的筆試考核的方式，優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都很明顯。優(yōu)點(diǎn)是教師比較容易對成績進(jìn)行量化處理，考核過程相對簡單。缺點(diǎn)是無法反映一名學(xué)生對該門課程學(xué)習(xí)和掌握的真實(shí)情況。為了改變這一狀況，我們采取了更加多元化的考核方式將學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)所占最終成績的比例加大。特別是學(xué)生在回答問題、小組討論中表現(xiàn)出來的學(xué)習(xí)態(tài)度和思維能力，會(huì)對最終成績產(chǎn)生較大的影響。與此同時(shí)，增加學(xué)生互評，作為教師評定成績的一個(gè)參考，努力把更為科學(xué)、全面、合理的成績呈現(xiàn)給學(xué)生。

在豐富考核方式的同時(shí)，我們繼續(xù)發(fā)揚(yáng)期末筆試的優(yōu)勢。作為工科專業(yè)，我們的主要目標(biāo)是培養(yǎng)復(fù)合材料方向的優(yōu)秀工程師，因此我們在筆試中加大了應(yīng)用題目的比例，把理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作，乃至生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合起來，提高學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，并取得了良好的效果。

《高分子物理》作為復(fù)合材料與工程專業(yè)的一門主干課，理論性強(qiáng)，涉及的基礎(chǔ)學(xué)科較多，系統(tǒng)龐雜，其教學(xué)過程中的創(chuàng)新是一個(gè)需要多方面考慮的系統(tǒng)工程。在不斷的教學(xué)探索過程中，我們從提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，參與程度，思考、應(yīng)用能力入手，使本科目的有關(guān)知識(shí)內(nèi)容更容易被學(xué)生所接受和運(yùn)用，并取得了良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]嚴(yán)偉.地方院?！陡叻肿游锢怼氛n程教學(xué)探索與實(shí)踐[J].廣東化工，2016，（9）：266，271.

[2]萬俊.高分子物理教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].廣東化工，2016，（22）：187，194.