《功能高分子材料》課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐*

賈 旭，焦書燕，李英華，喻國敏，王秀蓮，張留學(xué)

(中原工學(xué)院材料與化工學(xué)院，河南 鄭州 450007)

作為學(xué)歷教育中最高培養(yǎng)層次階段的研究生教育，其主要目的和任務(wù)就是培養(yǎng)學(xué)生具有良好的科研素養(yǎng)，并具有創(chuàng)新和實(shí)踐的能力和精神[1-2]。基于這樣的任務(wù)模式，研究生的課程教育就不僅需要給學(xué)生傳授基本的知識(shí)，更應(yīng)該在教學(xué)的過程中有針對(duì)性的培養(yǎng)學(xué)生的科研思維能力，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為學(xué)生的創(chuàng)造力。這就需要每一門課程的教學(xué)都要緊跟科技發(fā)展的步伐，及時(shí)對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式做出相應(yīng)的調(diào)整和改革，才能為培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力的人才提供合理、科學(xué)、高效的教學(xué)模式[3-4]。

《功能高分子材料》作為材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課，融合了高分子材料、高分子物理、高分子化學(xué)等方面的知識(shí)，涉及范圍廣泛，與多種學(xué)科的理論關(guān)系密切，也涉及到很多新的理論和技術(shù)。通過這門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可以了解和掌握新型的功能高分子材料，同時(shí)也為分子的設(shè)計(jì)和合成打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和思維，課程組不斷積極探索，總結(jié)和借鑒相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)本課程的課堂教學(xué)模式、學(xué)生任務(wù)布置以及考核方式都進(jìn)行了積極的改革和實(shí)踐，特別是在課程教學(xué)過程中加入專業(yè)課程思政的元素，旨在全方位的培養(yǎng)和提升學(xué)生的思維能力，取得了良好的教學(xué)效果。基于此，本文分別從課堂教育、學(xué)生課下任務(wù)、思政元素設(shè)計(jì)以及考核方式等方面所進(jìn)行的探索改革進(jìn)行闡述。

1 教學(xué)實(shí)施過程

1.1 課堂教育

課堂講授作為教學(xué)過程最為重要的環(huán)節(jié)，如何讓學(xué)生通過課堂學(xué)習(xí)，能夠高效的掌握所講授的知識(shí)信息，提升學(xué)習(xí)興趣熱情，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，是一個(gè)重要的課題。因此，我們?cè)诮虒W(xué)過程中采用LBL(Lecture-Based Learning method)與PBL(Problem-Based Learning method)、討論式方法(Seminar method)相結(jié)合的教學(xué)方式進(jìn)行，并在特定的章節(jié)配合案例教學(xué)(Case method)。具體實(shí)施過程：老師主要負(fù)責(zé)講解每一章節(jié)所涉及的有關(guān)概念，原理以及相關(guān)的研究歷程等基礎(chǔ)內(nèi)容，這樣學(xué)生可以清晰、準(zhǔn)確的掌握相關(guān)的領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)。老師也會(huì)提前給學(xué)生布置相關(guān)任務(wù)，例如查閱相關(guān)領(lǐng)域的前沿信息，包括合成方法的改進(jìn)、性能的提升等等。學(xué)生根據(jù)問題，課下提前準(zhǔn)備好相關(guān)資料。在老師講解結(jié)束后，將課堂進(jìn)行反轉(zhuǎn)，把課堂交給學(xué)生，由學(xué)生主導(dǎo)課堂，進(jìn)行分享、討論。此時(shí)，老師要對(duì)學(xué)生所分享的知識(shí)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，對(duì)表述不準(zhǔn)確的地方要及時(shí)糾正，同時(shí)，對(duì)學(xué)生沒有涉及到的知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)充。針對(duì)一些研究熱點(diǎn)方案，我們會(huì)搜集最新的研究成果作為案例素材，組織學(xué)生對(duì)這些素材展開熱烈討論，分析研究成果的來龍去脈，即：存在的問題→前人的研究基礎(chǔ)→提出擬解決的方案→材料的合成與表征→性能檢測(cè)并比較與預(yù)期結(jié)果的達(dá)成度→實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)并闡明作用。此外，我們也非常注重教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)共有四名老師，每位老師主講與自己研究領(lǐng)域相近的章節(jié)，便于實(shí)時(shí)跟蹤掌握最新研究成果。通過采用不同教學(xué)方式相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生樹立起嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S能力，有助于他們科研工作的開展。

1.2 學(xué)生課下任務(wù)

課下學(xué)習(xí)是學(xué)生消化知識(shí)、培養(yǎng)思維的重要途徑。為了全方位的培養(yǎng)學(xué)生樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲兴季S模式，需要學(xué)生在課下查閱所學(xué)章節(jié)模塊的相關(guān)內(nèi)容，特別是與自己研究課題相關(guān)的領(lǐng)域，了解該領(lǐng)域目前仍然存在的問題，新材料、新方法的開發(fā)以及最新的研究成果等方面的內(nèi)容，并思考有沒有與自己研究課題結(jié)合的可能性，如果有，可以從哪些方面結(jié)合，能夠解決什么問題，旨在幫助學(xué)生樹立交叉研究的思維方式，拓寬研究視野。在“目標(biāo)化合物路線設(shè)計(jì)”中，主要要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)有關(guān)功能高分子的制備方法有關(guān)知識(shí)，查閱相關(guān)的文獻(xiàn)來合理設(shè)計(jì)出擬定的目標(biāo)化合物的合成路線，盡可能的考慮到每一步可能會(huì)出現(xiàn)的問題，并給出解決方案。通過該模塊的訓(xùn)練，旨在幫助學(xué)生培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的科研思維，并能合理的解決所出現(xiàn)的問題。在“研究調(diào)研”模塊，主要要求學(xué)生選取功能高分子材料中自己感興趣的一個(gè)研究領(lǐng)域的某一個(gè)方面，比如從應(yīng)用領(lǐng)域、合成方法等方面展開調(diào)研，并形成一個(gè)小的調(diào)研案例。通過該模塊的訓(xùn)練，旨在引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)調(diào)研總結(jié)文獻(xiàn)的能力，通過調(diào)研文獻(xiàn)尋找有價(jià)值的信息。在“文獻(xiàn)綜述”模塊，要求學(xué)生選取功能高分子材料中的某一領(lǐng)域，并結(jié)合自己的研究方向，展開文獻(xiàn)綜述，要求學(xué)生對(duì)這個(gè)領(lǐng)域有一個(gè)全面的了解，相較于“研究調(diào)研”模塊，本模塊更注重培養(yǎng)學(xué)生思維的整體性和全面性，有助于學(xué)生對(duì)所研究課的宏觀把控。

1.3 思政元素設(shè)計(jì)

專業(yè)課在育人過程中具有“潤物細(xì)無聲”的效果。因此，我們?cè)谔囟ǖ闹R(shí)點(diǎn)中融入社會(huì)主義核心價(jià)值觀，形成專業(yè)課程的“思政”契入點(diǎn)，旨在全面提升學(xué)生的愛國主義情懷、使命、擔(dān)當(dāng)和責(zé)任感，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的新時(shí)代學(xué)生[5-6]。例如，在聚丙烯這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，我們從聚丙烯的重要用途之一的熔噴布原料引入此次COVID-19疫情期間口罩生產(chǎn)的案例，向?qū)W生介紹危難當(dāng)頭，中國軍工、石油、化工、機(jī)械等企業(yè)挺身而出，迅速轉(zhuǎn)產(chǎn)投產(chǎn)抗疫產(chǎn)品，在最短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)口罩的自給自足到出口援助世界，體現(xiàn)中國企業(yè)在重大災(zāi)難前的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)，彰顯出我國集中力量辦大事的制度優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)學(xué)生的愛國主義情感。在高分子膜材料知識(shí)點(diǎn)，我們引入“魔肺ECMO”案例，向?qū)W生介紹目前我國醫(yī)院中所使用的ECMO設(shè)備基本來自進(jìn)口，3M公司把控著PMP(聚4-甲基1-戊烯)特種材料最核心的技術(shù)，導(dǎo)致價(jià)格居高不下，也是國內(nèi)無法推進(jìn)研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)ECMO設(shè)備的主要原因。通過該案例讓學(xué)生意識(shí)到在某些關(guān)鍵領(lǐng)域我國科技和產(chǎn)品與國際先進(jìn)水平存在的巨大差距喚起學(xué)生的危機(jī)、憂患意識(shí)，激發(fā)學(xué)生知恥而后勇的學(xué)習(xí)熱情。在天然藥用高分子這部分內(nèi)容中，引入東漢時(shí)期張仲景在《傷寒論》和《金匱要略》中記載的栓劑、洗劑、軟膏劑、糖漿劑及臟器制劑等十余種制劑的案例。在這些制劑中就首次記載了采用動(dòng)物膠汁、煉蜜和淀粉糊等天然高分子為多種制劑的賦形劑，并且至今仍然沿用。向?qū)W生表明我們祖先的卓越智慧，我們的中醫(yī)藥是中華民族的瑰寶，堅(jiān)定文化自信，讓學(xué)生對(duì)祖國文化的生命力持有的堅(jiān)定信心。在高密度聚乙烯(HDPE)這部分內(nèi)容中，從HDPE可以作為工程建設(shè)中優(yōu)異的防水防滲材料，尤其是在此次疫情期間“火神山”、“雷神山”兩座醫(yī)院建設(shè)使用時(shí)在“全封閉污水收集處理”展現(xiàn)出的巨大作用，給學(xué)生傳遞出此次建設(shè)奇跡的背后是強(qiáng)大祖國舉世無雙的資源調(diào)動(dòng)能力和堅(jiān)決徹底的執(zhí)行力。通過這些思政元素的加入，引導(dǎo)學(xué)生意識(shí)到作為當(dāng)代知識(shí)青年，更應(yīng)該具有責(zé)任感和使命感，潛心學(xué)習(xí)知識(shí)本領(lǐng)，勇于承擔(dān)社會(huì)責(zé)任，秉持創(chuàng)新、綠色的理念，樹立民族榮譽(yù)感和自豪感，把個(gè)人的小我融入祖國的大我，為祖國的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

2 學(xué)生成績的考核方式

對(duì)于學(xué)生的考核方式，我們摒棄傳統(tǒng)的試卷考評(píng)，而采用全方位的過程性考核，從思想意識(shí)上引導(dǎo)學(xué)生重視平常的知識(shí)積累，而不是臨時(shí)抱佛腳，通過突擊復(fù)習(xí)通過考試，這樣有助于他們培養(yǎng)起嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲兴季S。學(xué)生的成績由課堂互動(dòng)、目標(biāo)化合物路線設(shè)計(jì)、研究調(diào)研和文獻(xiàn)綜述這幾部分構(gòu)成。其中，課堂互動(dòng)占比40%，主要基于每位學(xué)生對(duì)每一模塊領(lǐng)域的知識(shí)課下準(zhǔn)備的情況以及課堂互動(dòng)情況給出相應(yīng)的成績；目標(biāo)化合物路線設(shè)計(jì)占比15%，主要基于學(xué)生對(duì)給定的目標(biāo)化合物合成路線設(shè)計(jì)的可行性給出成績；研究調(diào)研占比15%，主要根據(jù)學(xué)生對(duì)所選研究點(diǎn)的調(diào)研情況，主要參考學(xué)生對(duì)研究點(diǎn)的理解程度、語言表達(dá)、思維邏輯等角度綜合考量給出相應(yīng)的成績；文獻(xiàn)綜述占比30%，主要根據(jù)學(xué)生對(duì)所選研究領(lǐng)域了解的全面性和整體性，同時(shí)參考學(xué)生的頁面排版、語言和邏輯情況，給出成績。最后，根據(jù)不同模塊的分?jǐn)?shù)和權(quán)重給出總成績。通過這樣全方位、全過程的考核方式，能夠客觀、合理的給出成績，從而有助于促進(jìn)學(xué)生思維模式的培養(yǎng)。

3 結(jié) 語

研究生課程教育除了注重知識(shí)講授，更應(yīng)該注重研究生思維能力的培養(yǎng)。因此我們通過課程教學(xué)改革，采用了LBL、PBL與討論式方法相結(jié)合并在特定的章節(jié)配合案例教學(xué)的教學(xué)方式進(jìn)行，并與學(xué)生積極開展互動(dòng)，也培養(yǎng)壯大了教師隊(duì)伍，形成教學(xué)相長的良好氛圍。學(xué)生在課后查閱相關(guān)文獻(xiàn)，并完成目標(biāo)化合物路線設(shè)計(jì)、研究調(diào)研和文獻(xiàn)綜述的訓(xùn)練時(shí)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S能力。在教學(xué)過程中由知識(shí)點(diǎn)引入思政案例，進(jìn)行課程思政教育，旨在全面提升學(xué)生的愛國主義情懷、使命、擔(dān)當(dāng)和責(zé)任感，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的新時(shí)代青年。同時(shí)，采用全方位、全過程的考核方式來積極引導(dǎo)學(xué)生、培養(yǎng)學(xué)生。總之，從課堂教學(xué)設(shè)計(jì)、學(xué)生課后任務(wù)以及成績?cè)u(píng)定方式各個(gè)環(huán)節(jié)相互配合、補(bǔ)充來幫助學(xué)生樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S能力及方式，有助于他們今后科研工作的開展。當(dāng)然，任何教學(xué)方式也不是盡善盡美的，也需要根據(jù)學(xué)生的知識(shí)背景、科技的發(fā)展等變化進(jìn)行不斷的探索和完善，從而提升教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)立德樹人的根本任務(wù)。