新工科背景下高分子物理實驗的教學(xué)改革研究

苑沛霖，王彥斌，蘇 瓊，賀 媛，孫初鋒，尹奮平

(西北民族大學(xué)化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730030)

《高分子物理實驗》課程是高分子材料與工程專業(yè)十分重要的實驗課程之一，也是引導(dǎo)學(xué)生對《高分子物理》理論課程所學(xué)知識的驗證及實際操作，具有十分重要的科學(xué)研究意義，也是培養(yǎng)學(xué)生理論與實際相結(jié)合能力的重要方法[1]。新工科概念的提出也向高校對工程學(xué)科學(xué)生的培養(yǎng)模式給出了更加細(xì)致的要求，實驗課程作為工科學(xué)生提升動手能力、培養(yǎng)解決問題能力的重要一環(huán)，在實踐教學(xué)中具有現(xiàn)實意義。

高分子物理課程是材料學(xué)、高分子材料與工程等專業(yè)十分重要的專業(yè)必修課程，由于理論教學(xué)階段涉及到物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等多方面知識的綜合體現(xiàn)，存在部分較為抽象的原理及現(xiàn)象解釋，學(xué)生在學(xué)習(xí)階段會遇到一定的困難。因此，高分子物理實驗課程的開設(shè)可以有效的解決概念化記憶模式的弊端，以實際操作和現(xiàn)象觀察等多方面直接感受使學(xué)生充分理解課程概念，并以實驗操作對理論教學(xué)進(jìn)行驗證和解釋，增強(qiáng)學(xué)生的親身體驗感，更加有效地引導(dǎo)學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)和對概念的理解。

目前，高分子物理實驗課程的教學(xué)過程中，依然存在這一定的問題，尤其體現(xiàn)在實驗種類較為單一且陳舊，課程教材雖有不斷完善，但內(nèi)容變化不大，僅涉及少量新型實驗的設(shè)計及操作，創(chuàng)新性存在一定的現(xiàn)實差距。由于高分子物理實驗課程的開展需要涉及長時間實驗操作，易導(dǎo)致課程教學(xué)時間不足，學(xué)生無法全身心投入長時間的實驗驗證過程。同時，由于實驗課程設(shè)計到部分大型實驗設(shè)備，且設(shè)備價格較高，部分高校無法承擔(dān)設(shè)備的采購及損耗，也造成了實驗水平無法提升的原因。

因此，為全面提升高分子物理實驗課程的教學(xué)水平，首先需要對課程進(jìn)行全新設(shè)計，并提高課程的新穎性，開展新實驗、新方法、新理念的創(chuàng)新模式，編寫全新的實驗課程教材，緊密聯(lián)系理論課程與實驗課程，在課堂教學(xué)階段對學(xué)生有興趣的概念和現(xiàn)象進(jìn)行整理，并根據(jù)學(xué)生的想法進(jìn)行課程設(shè)計，保證課程的順利開展和學(xué)生對于該實驗課程的喜愛程度，使學(xué)生更加愿意參與到實驗教學(xué)中，從而培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力[2]。同時，鼓勵學(xué)生對實驗方法在安全合理的范圍內(nèi)進(jìn)行自主化改進(jìn)，學(xué)生可根據(jù)自己的理解，對實驗進(jìn)行合理優(yōu)化或全新設(shè)計，驗證合理性后，可以在實驗教師的指導(dǎo)下進(jìn)行實驗過程的驗證，得到實驗結(jié)果。對理論符合規(guī)律但實驗效果不佳的課程實驗，鼓勵教師與學(xué)生在課下進(jìn)行研究，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入教師實驗室進(jìn)行理論研究和實際驗證，得出失敗原因并加以改成，可以有效的提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識。

在高分子物理實驗課程中，部分實驗涉及實驗現(xiàn)象的觀察和實驗數(shù)據(jù)的記錄和計算，對學(xué)生理論知識的理解程度有較大的要求，在實驗教學(xué)過程中該部分課程主要由教師演示、計算方法講解的方式進(jìn)行，影響了實驗課程進(jìn)度。因此，在實驗教學(xué)階段更應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對實驗內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，提前了解實驗內(nèi)容和實驗原理，從理論課程教材入手，對實驗現(xiàn)象進(jìn)行具體化分析。由于化學(xué)實驗存在不確定性，尤其在化學(xué)定量實驗過程中，實驗條件的微量變化都會導(dǎo)致實驗結(jié)果的差異，所以應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生建立細(xì)節(jié)意識，在實驗過程中對每一步實驗流程進(jìn)行確定和仔細(xì)操作，從而得到更加準(zhǔn)確的實驗數(shù)據(jù)，也可以培養(yǎng)學(xué)生對于科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性[3]。

目前的高分子物理實驗教學(xué)評價過程中，主要以學(xué)生的實驗報告書寫和實驗操作能力進(jìn)行打分，嚴(yán)重限制了學(xué)生的自主

創(chuàng)新能力，甚至部分學(xué)生以完成作業(yè)的形式進(jìn)行實驗總結(jié)的撰寫和分析，對實驗數(shù)據(jù)簡單處理，沒有深入分析實驗誤差的出現(xiàn)原因[4]。因此，應(yīng)在實驗考核和教學(xué)評價階段進(jìn)行學(xué)生全方面的教學(xué)評價，引導(dǎo)學(xué)生在實驗結(jié)束后，深入了解實驗的內(nèi)涵和實驗意義，充分總結(jié)反應(yīng)機(jī)理和誤差出現(xiàn)原因，對失敗的實驗進(jìn)行反思分析，得到失敗原因并進(jìn)行重復(fù)實驗得到最終數(shù)據(jù)。鼓勵學(xué)生的實驗創(chuàng)新能力，通過對理論知識的深入了解，設(shè)計新型的實驗方案或?qū)ΜF(xiàn)有實驗設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，對提出創(chuàng)新實驗的同學(xué)給予加分獎勵，使學(xué)生的創(chuàng)新思維得到鍛煉，從而培養(yǎng)學(xué)生理論與實際的結(jié)合能力。

在高分子物理實驗課程的教學(xué)過程中，應(yīng)以一切為了學(xué)生為原則，以調(diào)動學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力為最佳形式，將“以學(xué)生為主題，以教師為主導(dǎo)”的教育教學(xué)模式充分觀測到實驗課程的教學(xué)改革中，將傳統(tǒng)化、單一化的傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式改變?yōu)槎嘣⑷婊慕虒W(xué)模式，綜合培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和處理問題的能力，以非標(biāo)準(zhǔn)化的教育教學(xué)模式使學(xué)生的特點得以充分發(fā)揮，提升學(xué)生科研能力啟蒙的關(guān)鍵作用。

在學(xué)生進(jìn)行高分子物理實驗的同時，可以在實驗過程中提升自己的思維模式，在實驗過程中了解專業(yè)相關(guān)知識，引導(dǎo)熱愛動手、有科研想法的學(xué)生積極加入教師科研項目中，在提升實驗操作的同時，學(xué)習(xí)更多有關(guān)高分子材料的知識，并在教師的指導(dǎo)下成立學(xué)術(shù)小組，申請相關(guān)科研創(chuàng)新項目，并將實驗過程取得的成果進(jìn)行學(xué)術(shù)論文發(fā)表或?qū)＠暾?，使學(xué)生可以在自己自主的情況下進(jìn)行知識學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的科技表達(dá)能力和團(tuán)隊意識

高分子物理課程的教學(xué)改革對高分子材料專業(yè)學(xué)生實驗?zāi)芰?、理解能力、動手能力、分析能力和?chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重大意義，以理論促實踐、以實踐提能力，有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提升。