高分子化学特色教学改革研究

刘巍，王静

摘要：为了提高相关专业学生对高分子化学课程知识的掌握能力，本文结合实际教学经验，针对该课程的特点，从教学内容、教学方式、教学对象以及教学实验拓展创新几个方面探讨了教学改革，突出了课程的特色化、针对性及实用性。旨在提高教学质量，使同学们对高分子化学有更直接、更深刻的认识。文中特别强调了研究生教学与本科生教学的区别。

关键词：高分子化学；教学改革；教学质量

中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）03-0032-03

高分子化学是高分子专业和材料专业的理科及工科学生的必修课，也是其他化学、化工专业学生的选修课之一，是高分子科学及材料科学的基础，在化学相关专业培养体系中占据相当重要的地位。所以，很多院校既在本科阶段开设本课程，又在研究生阶段开设相应的必修和选修课程[2]。高分子化学的主要讲授内容[1]为各种聚合方法的反应机理及其对聚合物结构的影响，以及聚合物的化学改性方法。课程的目的在于使学生能够通过高分子化学基础知识的学习，指导科研和生产实践活动。但是由于相对材料领域的其他学科来说，高分子化学还是一门比较年青的科学，许多理论还不太成熟，而且新材料和新的合成方法不断涌现，致使许多学生感觉无所适从，反映该课程涉及的内容太多且难于掌握，在一定程度上影响了学习的兴趣和掌握程度。为了提高学生学习的兴趣及知识的掌握程度，本人就教学中存在的一些问题进行了思考并且提出了一些个人的解决意见。下面分别从教学内容、教学方式、教学对象以及教学实验拓展创新几个方面分别阐述。

一、关于教学方式

以往的高分子化学课程多是采用讲授法[3]，这种方法的优点是教师容易控制教学进程，能够使学生在较短时间内系统地掌握科学知识。但是，如果运用不得当，就会出现教师在讲台上激情澎湃，而学生却听得云里雾里的状况，很可能由于听不懂而失去兴趣。所以我们根据授课对象的不同，改变不同的授课方式，通过调整教学方式，使难懂的知识变得易于接受，增加学生的学习兴趣。比如在讲授法的同时适当地加入了讨论教学法、互动教学法等。其中讨论法教学特别适用于对研究生的教学，让学生以小组为单位，围绕最新的高分子前沿知识，查阅相关资料，并布置课后作业，让学生查找与某一知识点相关的前沿科研成果（如RAFT法在材料制备中的应用），做成幻灯片，然后在课上以主题讲座的形式向全体同学汇报、讲解，并回答其他同学的问题。通过主动讲解的方式，把被动思维转化成主动思维。这样既调动了大家的积极性，同时又丰富了大家的知识，使学生在深刻地掌握高分子学科的相关知识的同时，又锻炼了研究生查阅文献和学术报告的能力。互动教学法中，我们会让学生提出一些自己感兴趣的高分子相关问题，然后在课堂讲授中予以回答。比如缓释药剂的释放原理是什么、塑化剂为什么会到饮料中去、饮料瓶是如何成产的等等。学生提出的往往是生活中遇到的实际问题，将这样的问题放到课堂，可以提高学习兴趣，活跃课堂气氛，加深学生对知识的理解。

二、关于教学内容

高分子化学是一门化学类的专业课程，它不仅需要有机化学、物理化学等基础化学专业背景知识，而且内容丰富、知识点众多，理论体系严谨，实践性强。在教学过程中存在知识点众多、反应方程式复杂、反应机理抽象深奥等特点，相对较难理解记忆。尤其是作为选修课的时候，许多同学由于相关的化学背景知识掌握得不扎实，导致难以理解，甚至不理解，造成学习障碍，从而影响学习的兴趣。因此，如何把复杂的机理，例如配位聚合、开环聚合等，通过通俗易懂的方式将知识点深入浅出地传达给学生，是教学改革的关键问题。在实际教学过程中，我们将高分子化学中的反应过程、反应机理、聚合物立体构型等抽象难懂的教学内容，以立体或动画的形式表述出来，实现了聚合反应的“可视化”[4]。以丙烯的配位聚合为例，我们以三维动画的形式来表述，分子式是三维立体的，反应机理是动画的形式一步一步进行的，生动地向学生讲述了从配位到过渡态再到反应终态的过程，最后还用ChemOffice等专业化学软件绘出彩色立体并可以旋转的聚丙烯旋光异构的结构，直观形象地描绘出难以想象的三维立体结构。大量三维立体图、动画、视频等多媒体的综合运用，将高分子化学知识形象逼真地显示在荧屏上，从而多方位刺激学生的感官，达到“刺激-反应-强化”式现代教学方式[5]。这种方式有利于调动学生的学习积极性和提高学习兴趣，加深对知识点的理解，优化教学过程，提高教学质量，提高学生形象思维能力和课堂效率，实现最佳的学习效果。我们还将高分子教学与网络教学相结合，提供给学生相应的文献检索数据库（如CNKI、ISI等）和高分子领域主流杂志（如Macromolecules、Progress in Polymer Science、Polymer、高分子学报等），使学生可以在课堂以外有针对性地选择自己感兴趣的内容，进行深入的学习。尤其对于研究生教学，要强调高分子科学中前沿科学的讲解，注重结合科研的最新成果。高分子科学本身就是一门年轻的学科，随着时代的不断进步，其内容也在不断地发展与完善。如自由基活性聚合机理的提出、配位聚合机理的完善、树枝状聚合物的成功合成、活性可控乳液聚合方法、‘click化学的出现，极大地丰富了高分子化学的内容。它们不同于经典的高分子化学反应，但又是当今研究的热点。这些新技术的机理往往还不太成熟，很难在近期内系统写入教科书中。所以我们在讲解高分子化学的课程中，要在深化基础知识的前提上，将前沿的科研成果作为实例，融合到教学过程中，从而丰富和活化教学内容，使教学内容始终跟上时代的步伐。总的来讲，学生更爱听一些高分子化学在实际应用方面的知识，所以在讲课中，作者还把自己以前的研究内容，如聚合物纳米微球的聚合方法、聚合物互穿网络、铬系非均相催化乙烯的配位聚合等与所讲知识结合起来，丰富了教学的内容，收到了比较理想的效果。

三、关于教学对象

高分子化学这门课程既对本科生又对研究生开设，但是学习的侧重点会有所不同，所以应采用不同的教学方式，选择不同的教学内容。对于本科教学，我们要抓住基础知识的讲解。初窥门径的学习，最重要的是要有直观的认识，要将知识点尽量讲得生动、具体；注重基础理论部分，同时也要注重开放性思维的培养。对于研究生教学，则应当关注更深层次的理论研究，并将其与所研究课题的内容联系起来，把所学的知识活学活用，理论落实到实际当中去。在正式讲课前，可以让学生对自己的研究方向、研究内容做一个简短的介绍，了解学生研究课题与高分子相关之处，这样在授课中，对于学生的研究课题有益的地方重点讲解，做到有的放矢。比如乳液聚合的讲解。对于本科生，基础地从乳化剂、聚合机理和动力学进行讲解，突出强调了成核机理、聚合场所和乳液聚合的三个阶段这些基础知识点，并以最为常用的醋酸乙烯酯乳液聚合为例（同时还进行了分组实验），与本体自由基聚合进行对比，让学生形象地认识到乳液聚合的特点，特别是乳液聚合可以同时提高聚合速率和聚合度。而对于研究生，有些学生已经在本科阶段学习过该课程，而且学生的接受能力也较本科生好，可以在帮学生梳理上述基础知识后，结合乳液聚合的新进展进行讲解。我们为学生介绍了可控活性乳液聚合，即将可控活性自由基聚合和乳液聚合结合起来，如RAFT乳液聚合、RATRP乳液聚合等；还介绍了以不同材料作为种子，进行的种子乳液聚合制备多种复合材料的方法。

四、关于教学实验拓展创新

高分子化学是高分子科学的基础，是一门以实验为基础的自然科学，但是它的理论部分略显枯燥，让人觉得难以理解，如何把理论与实验相结合，相得益彰，这是我们努力的重点方向。实验部分不仅可以验证聚合理论，理论的学习最终也是要为实验服务。合理引导与启发，更能为学生学习后继高分子课程奠定必要的认识基础。为此，我们在绪论、逐步聚合和连锁聚合等部分的讲述过程中穿插开设了相应的实验。在课程伊始的绪论部分，我们将PE、PP、尼龙6等聚合物工业原料颗粒带进课堂，让学生对聚合物有一个直观的认识，并分别以果冻和淀粉这两种的食物为例，来区别交联和线性聚合物。在逐步聚合部分，让学生分组进行了酚醛树脂的制备实验。以先对简短而又典型的聚合实验，展示缩聚反应的过程，并让不同组，加入不同的苯酚和甲醛配比，来说明凝胶点问题。在连锁聚合讲述过程中，我们插入了醋酸乙烯酯的乳液聚合，结合乳液聚合特点的讲述，使学生在实践中学习，显得更有效率，印象更加深刻。

我们要不断改进教学方法和教学内容，调动学生的积极性，力求学生能掌握知识要点，让学生学得明白，学得透彻。使学生在学习高分子化学课程后，能够融会贯通，指导生产实践和科研创新。

参考文献：

[1]潘祖仁.高分子化学[M].第4版.北京：化学工业出版社，2011.

[2]王家喜.高分子化学教学改革初探[J].化学试剂，2009，31（4），307-309.

[3]刘坤成.从四个基本环节入手提高数学课堂教学实效性[J].新课程（教研），2010，（6），163-164.endprint