地方院校高分子化学实验课的探索*

王瑞娟,景钇淇

(玉林师范学院化学与食品科学学院，广西 玉林 537000)

高分子化学是本校化学与食品科学学院化学专业和材料化学专业的专业选修课程，高分子化学实验是在学生学习高分子化学理论课的同时开展的一门独立实验课程。该课程是面向化学和材料化学专业学生在大三第一学期开设的课程，共32个课时，涉及到8个实验。通过该课程的学习，使学生能够掌握高分子的基本实验技能；通过高分子化学实验操作，引导学生自主思考、自我反思，提高思考和实践能力，能正确理解实验目的和原理，正确处理实验数据，对实验结果给出合理解释；通过实验合作和小组讨论，解决实验过程中出现的问题，使学生具备沟通交流的能力和团队合作精神。基于我学院师范专业——化学的特色，结合学生就业去向——中学化学教师，如何提高学生的学科素养、实验技能、反思能力，是我们每位教师的一项重要任务。尤其是近年来随着师范认证工作的开展，所有师范专业的教师都面临此问题。本人在高分子化学实验课程教学过程中发现了一些问题，并对其进行了初步的探索和改进。

1 教学过程中存在的不足

(1)学生基础薄弱。高分子化学是一门以有机化学、物理化学、高等数学等课程为基础的课程[1]。高分子化学从第二章就涉及到物理化学课程中的动力学和热力学相关知识，但是此部分知识学生接触相对较晚，这是因为物理化学课程也是在大三才开展的基础课程，在高分子化学讲述到动力学和热力学的内容时，学生在物理化学课堂上还未接触到相关内容，导致了学生无法深入理解其相关内容；在教学过程中，通过与各年级学生交流发现，多数学生觉得有机化学较难，再加上“畏难”的心理作用，致使部分学生慢慢失去学习高分子化学的兴趣，从而对其相关实验“不感冒”。另外，学生对其所学内容觉得无法使用，因为今后的职业生涯和科研生活中涉及到内容很少，甚至没有。

(2)实验课的开展方式单一，实验项目新颖性不足。目前，实验课通常是一人一组，做同一实验方案，并且实验课的开展通常是教师先讲解并演示实验装置[2]，学生再按步操作。实验所用教材是自编教材，实验项目涉及单体和引发剂的精制、连锁反应，尤其是自由基聚合的四种聚合实施方法——甲基丙烯酸酯的本体聚合(有机玻璃的制备)、丙烯酰胺的水溶液聚合、苯乙烯的悬浮聚合和乳液聚合、醋酸乙烯酯的乳液聚合(白乳胶的制备)、聚乙烯醇的制备、聚乙烯醇缩甲醛(胶水)的合成等内容，这些实验大多数是以验证性和模仿性实验为主，缺少了综合性实验和设计性实验。实验所用到的仪器装置极为相似，一两次实验课后部分学生会觉得这些实验是一些简单的、机械性的重复实验，枯燥无味，致使部分学生失去积极主动性；学生对合成有机玻璃和胶水的实验相当感兴趣，实验结束后会颇有成就感，因为这两个实验的成品学生可以带出实验室，(有机玻璃可以作为饰品或纪念品，胶水可以日常使用)，而其他项目几乎不能激起学生做实验的热情。此外，相关理论内容授课较晚，致使学生难以理解聚合反应的机理，仅有少数同学能在实验课前查阅相关资料。

(3)考核内容涉及学生实验操作技能较少。目前该课程采用平时成绩占40%，主要包括实验预习报告、出勤以及卫生情况，实验报告成绩占60%，导致部分学生只重视实验结果，忽略实验过程(实验操作、现象)以及结果分析，甚至有少数学生为了追求高产率或转化率而抄袭他人实验数据，而不是寻找和分析自己实验失败或低产率的原因。虽然要求学生在写预习报告时，添加上实验中涉及的药品的物化性能等内容，但是多数学生却不会利用这些内容去设置实验参数设置，思考实验注意事项等，其工作仍处于一个简单的 “复制粘贴”阶段。

2 探索及改进的措施

(1)加强基础知识。在实验课开始前一两周，布置实验课的相关任务，督促学生充分利用学校资源和网络教学平台查阅实验产物的合成方法、合成原理以及应用等内容，加强文献检索，阅读和总结等能力，并通过小组讨论，将其内容向其他学生进行讲解与交流，在讨论中对聚合方法和原理等内容加深了解。此外，理论授课教师和实验授课教师改变传统的教学理念，不断改进教学方法，完善教学设计和教学内容，结合日常生活中常见的聚合物进行讲解聚合机理和应用等内容，激发学生的兴趣，使其化被动为主动去学习。学生对日常生活中涉及到物品或现象十分感兴趣，在讲解到与此相关的内容时学生会十分认真，充满激情，课下也能主动查阅和学习相关内容。

(2)开课方式多样化，更新实验项目。实验授课教师转变传统的教学理念，要充分调动和发挥学生的自主能动性，培养其创新能力和实践能力。在实验课前通过播放视频，或者分享相关的网站视频使学生充分的预习实验，了解实验过程中的影响因素，注意事项并结合文献，自主设计实验方案，或按照影响因素分组探讨不同因素对其产物的影响，观察实验现象，总结与分析实验结果，加深对实验的现象、机理以及影响因素等的理解[3,4]。正如有机玻璃制备的实验，本实验是按照已改进的方案进行[5]，采用分段聚合方法在试管中直接成型，并在预聚合过程中缓缓加入小树叶，成品为均匀透明的圆柱形玻璃制品。在开展实验课前两天，让学生寻找可以放置到实验中喜爱的小物品。在开展实验课时，同学们带来了各种各样的小饰品(不同颜色的鲜花，小草等)，在实验过程中，学生通过相互之间的对比，发现随着预聚合的时间增长，反应体系流动性减弱，且添加饰品的难度增大，这说明体系粘度随着聚合反应的进行不断增加；没有小饰品加入时，得到了透明的玻璃制品，然而当快速加入或使用外力加入小饰品时，成品中存在着较多气泡，这说明小饰品的加入速度或方式直接影响了成品的质量。又如醋酸乙烯酯的乳液聚合，本实验采用PVA和OP-10两种乳化剂，起乳化效果和稳定性比单独使用一种要好，提前一周让学生查阅相关文献，分大组设计实验方案，探讨乳化剂的用量、乳化剂的种类、搅拌速度、温度等因素对聚合产物的影响，在执行实验方案的过程中发现大多数同学能够完成自己所承担的任务，总结和分析其影响因素对产物的影响。

在接下来的教学过程中，将对实验课的开课时间和内容应根据理论课的授课进度调整和安排，这样能使学生能更好地把理论知识与实验课的内容结合起来，有助于理解聚合反应的机理。与此同时，结合学生的实际需求，利用材料化学专业聚合物成型加工实验课程中涉及到仪器设备，开设新的实验项目，比如日常生活用品(塑料花盆、杯子、笔筒等)的聚合物混合——塑化——注塑成型实验、聚合物的性能测试——拉伸、断裂和弯曲性能、老化等实验项目，使学生了解实验中所合成聚合物如何成为日常生活用品的模样，以及它们的性能是如何测试。学生从材料的合成到最终的成型这一系列实验过程的操作中，加深对聚合物的合成——结构和性能表征——成型等内容的了解，使其能够以高分子化学视角重新认识日常生活中无处不在的聚合物，从而学会利用高分子化学知识解释日常生活中的聚合物应用、成型、老化等问题或现象。

(3)考核方式多样化。注重预习报告，加大实验操作技能、实验现象以及分析问题能力比重。预习报告做出要求，实验涉及到的药品必须了解其等性能，思考实验参数设置的依据，并在课堂上提问。实验操作是学生学科素养和实验技能的体现，无论是作为中学教师还是以后的科研生活，这是至关重要的，在实验过程中，应加强对实验操作的监测，并对其打分，计入最终成绩。实验现象是实验成败、是否异常的直接表现[6]。比如苯乙烯的悬浮聚合过程中，体系应保持其无色透明，但是在实验过程中少数同学观察到反应体系变蓝的现象，并且随着聚合反应的时间延长，体系逐渐变为乳白色；在苯乙烯的乳液聚合实验过程中大多数学生都观察到类似的实验现象，通过对比分析有助于了解悬浮聚合和乳液聚合的特点。在悬浮聚合过程中，由于单体实在油相液滴内进行反应，采用油溶性引发剂，反应体系保持透明状态，但是由于搅拌速度过快，使体系中的小液滴和分散剂相互作用形成了乳液，在其接下来的聚合过程中主要以乳液聚合为主，随着反应的进行，粒子逐渐长大使整个体系变为乳白色；体系中观察到蓝色是因为引发剂与单体在较高温度下发生反应生成了的分子处于激发态而不稳定，分子衰变为基态或低激发态时发射出蓝色的荧光。实验结果的分析体现了学生的分析问题和反思能力。结合实验结果，对实验中影响因素、实验现象等分析和反思有利于提高其实验操作、学科素养等能力。因此，对实验报告的书写内容增加了实验现象，结果分析，体会与反思等内容，督促学生结合实验现象，独立完成实验报告的撰写，从而提高其分析问题和反思的能力。从其成效上来看，改善了部分学生错以为没有数据实验报告就不用写，提高了学生的分析问题的能力；另外，也能从实验报告的体会与反思部分，了解学生对实验课的想法或意见，从而有助于后续实验课程的改进。

3 结 语

总之，在高分子化学实验课程教学期间，改变传统的授课方式和考核方式，促使学生发挥其自主能动性，夯实学生的基础，提高其科学素养，培养其实践能力，分析和反思能力。通过合作与讨论提高其沟通能力。高分子化学实验课的探索不仅提高了对授课老师教学能力和教学环节监测的要求，也提高了对学生能动性和知识储备的要求。如何开展好该实验课，是一项长期艰巨的任务，在此过程需要老师和学生们的不断改进才能取得进步。