“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索*

何柏田，劉 茹，楊金燕

(嘉應(yīng)學(xué)院化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，廣東 梅州 514015)

高分子材料由于具有其質(zhì)輕、價(jià)廉、抗腐蝕能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，與金屬、水泥、木材等傳統(tǒng)材料并駕齊驅(qū)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中扮演著重要的作用[1-2]。高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)是材料的制備和開(kāi)發(fā)新型高分子材料的手段，是高分子學(xué)科中非常重要和實(shí)踐性極強(qiáng)的教學(xué)課程之一，此課程的有效開(kāi)設(shè)能夠?qū)柟毯屯卣垢叻肿訉?zhuān)業(yè)學(xué)生理論知識(shí)、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能、提高專(zhuān)業(yè)知識(shí)和思維能力[3-4]。嘉應(yīng)學(xué)院化學(xué)與環(huán)境學(xué)院的應(yīng)用化學(xué)學(xué)科是廣東省特色重點(diǎn)學(xué)科，而高分子方向應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)里的一個(gè)重要的方向，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的積累和發(fā)展，高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)形成了成熟的教學(xué)體系和模式[1]。然而，伴隨互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和虛擬現(xiàn)實(shí)等現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的教學(xué)模式將使得學(xué)生難以面對(duì)畢業(yè)后的工作任務(wù)和挑戰(zhàn)[5]。因此，如何培養(yǎng)實(shí)踐綜合能力強(qiáng)、創(chuàng)新思維活躍以及具備創(chuàng)新精神的應(yīng)用型高分子專(zhuān)業(yè)人才以滿(mǎn)足現(xiàn)代社會(huì)需求，是高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)所面臨的重要課題[6]。為此我們結(jié)合本校高分子化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)的情況與當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng) +”背景下對(duì)教育領(lǐng)域的創(chuàng)新改革要求，初步探索了高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)與“互聯(lián)網(wǎng) +”結(jié)合的教學(xué)創(chuàng)新模式。

1 我校高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的一些問(wèn)題

目前，我校開(kāi)展的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主(表1)，探索性和開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)幾乎沒(méi)有。上課以傳統(tǒng)型教學(xué)模式為主，其表現(xiàn)形式為學(xué)生寫(xiě)預(yù)習(xí)報(bào)告，教師講解、學(xué)生聽(tīng)課為主的“灌注式”，互聯(lián)網(wǎng)利用率極低。這種教學(xué)模式中，教師講解占據(jù)很大的時(shí)間，學(xué)生按課程教材中規(guī)定的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教學(xué)過(guò)程基本遵循“教師講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮怼鞔_操作步驟→提示注意事項(xiàng)→學(xué)生動(dòng)手驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)”。在這種教學(xué)模式下，存在幾個(gè)問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)于形式化，而且以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)居多，學(xué)生很難接觸到現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中不能獲得相應(yīng)的能力，綜合實(shí)踐能力也在逐漸減弱；(2)普遍存在學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程重視度不夠、興趣不高，對(duì)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容不了解，沒(méi)有良好的預(yù)習(xí)習(xí)慣。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，多數(shù)學(xué)生坐等教師講課，呆板被動(dòng)，缺乏實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。此外，由于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的限制，我校很多需要在惰性氣體氛圍下完成的實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行開(kāi)展，這將導(dǎo)致學(xué)生操作的實(shí)驗(yàn)類(lèi)型有限，對(duì)于一些無(wú)水無(wú)氧環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)不知道如何開(kāi)展。因此，通過(guò)把互聯(lián)網(wǎng)和高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，借助一些網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，能夠讓學(xué)生了解更多合成反應(yīng)類(lèi)型。

表1 高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用于高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

學(xué)生在開(kāi)展驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的時(shí)候能夠理解和掌握實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)的基本原理以及實(shí)驗(yàn)操作。但驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)是一些比較基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)，缺乏系統(tǒng)性和探索性，難以培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。因此，需要將部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探索性實(shí)驗(yàn)，形成以驗(yàn)證性為主，探索性實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)模式，這樣才能更好的激發(fā)學(xué)生的研究興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力?；ヂ?lián)網(wǎng)可以提供各種教學(xué)資源平臺(tái)，比如中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)、中國(guó)大學(xué)MOOC、超星學(xué)習(xí)通等。尤其是在疫情期間，更是顯現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)在教育領(lǐng)域的重要性。在高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，我們借助超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)創(chuàng)建高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)課程，上傳一些演示性實(shí)驗(yàn)視頻和在我校實(shí)驗(yàn)室無(wú)法開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)視頻，提出一些問(wèn)題，積極引導(dǎo)學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行課后自習(xí)。此外，我們還給學(xué)生布置探索性的高分子綜合實(shí)驗(yàn)，安排同學(xué)們通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查閱文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，完成整個(gè)課題，激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)興趣。這不僅可以培養(yǎng)學(xué)生查閱資料，文獻(xiàn)獲取信息的技能，而且可以鍛煉學(xué)生自主探究的能力，更有利于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

3 高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革示例剖析，激發(fā)學(xué)生興趣

高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)既可以合成新型高分子材料，又可以改性高分子材料。本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，通常開(kāi)展經(jīng)典的四大自由基聚合，包括本體聚合，懸浮聚合，溶液聚合，乳液聚合。但是這些聚合反應(yīng)普遍存在實(shí)驗(yàn)操作步驟單調(diào)、實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象變化不明顯等特點(diǎn)，如果實(shí)驗(yàn)工藝沒(méi)有控制好，甚至可以發(fā)生爆聚，實(shí)驗(yàn)完全沒(méi)有現(xiàn)象等情況，嚴(yán)重打擊了學(xué)生對(duì)這么課程的興趣。那么該如何提高學(xué)生對(duì)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣愛(ài)好呢？在互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代，我們就可以利用網(wǎng)絡(luò)，尋求一些更有利于引導(dǎo)學(xué)生對(duì)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)生興趣的途徑。比如，甲基丙烯酸甲酯的本體聚合實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的條件已經(jīng)比較成熟，采用預(yù)聚合和后聚合兩步聚合的方法以防反應(yīng)體系發(fā)生爆聚現(xiàn)象。本體聚合的另一大優(yōu)點(diǎn)是可進(jìn)行澆鑄聚合，即將預(yù)聚合產(chǎn)物澆入模具中進(jìn)行后聚合，反應(yīng)完成后即可獲得成型的成品，包括板材類(lèi)、棒狀類(lèi)、管材類(lèi)等產(chǎn)品[7-8]。那么我們是否可以通過(guò)澆鑄聚合的方法獲得基于甲基丙酸甲酯的裝飾品呢？在做實(shí)驗(yàn)之前，要求同學(xué)們通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查閱文獻(xiàn)以及調(diào)研各種類(lèi)型的裝飾品，是否可以通過(guò)性?xún)r(jià)比高的塑料裝飾品來(lái)代替一些昂貴的金銀飾品、翡翠玉石、古董擺件、名家畫(huà)作等。圖1為學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)本體聚合反應(yīng)得到聚甲基丙酸甲酯的裝飾品。通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)模式對(duì)傳統(tǒng)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革，引導(dǎo)學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)跨越課堂、校域、獲取各種各樣的信息，學(xué)生將不再單獨(dú)的記憶孤立的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而是能夠掌握一個(gè)研究項(xiàng)目從開(kāi)發(fā)到結(jié)束的整個(gè)流程，掌握科學(xué)研究的基本方法，使其由“被動(dòng)接收”變?yōu)椤爸鲃?dòng)學(xué)習(xí)”，大大激發(fā)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的興趣。

圖1 基于聚甲基丙烯酸甲酯的裝飾化產(chǎn)品Fig.1 Products based on polymethylated methacrylate (PMMA)

4 結(jié) 語(yǔ)

“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下對(duì)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革對(duì)于地方院校是一個(gè)很好的機(jī)遇。本文從我校高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題，互聯(lián)網(wǎng)+在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用以及實(shí)例剖析方面提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下地方院校的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的若干改革建議。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)資源平臺(tái)，教師可以多樣化提供教學(xué)服務(wù)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)中有限教學(xué)資源的不足。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與實(shí)驗(yàn)課的結(jié)合，既可以豐富學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備、開(kāi)闊學(xué)生視野，又可以提高學(xué)生的綜合實(shí)能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)課程的積極性。有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，有利于提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)社會(huì)急需的應(yīng)用創(chuàng)新型人才。