“高分子材料专业综合实验”教学改革研究

周仕龙　杨菁菁　杨润苗　朱云峰　周健

摘 要：为了达到培养具有创新能力的工程应用型人才的目标，本文从实验内容的设置、教学方式和考核等方面对高分子材料专业综合实验进行了教学改革。通过改革，提高了学生对本专业的认知，提高了其动手能力、创新能力和综合素质。

关键词：高分子专业综合实验；改革；教学方式；创新能力

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：2095-7394（2017）02-0104-03

高分子材料具有质量轻、强度高、耐高温、耐化学腐蚀、易加工成型等优点，在国防建设、人民生活和尖端技术等领域已发展成为不可缺少的材料。随着社会快速发展，新型高分子复合材料需求的增长，新型高分子复合材料不断被应用到人们生活中[1]。因此，高分子复合材料在我国的高速发展需要大批综合素质高的高分子材料专业的高级技术人才。

2010年6月，为了适应社会发展的需求，江苏理工学院材料工程学院开始培养高分子材料方向的本科生，主要培养以高分子材料加工与应用为主的应用型本科人才。高分子材料专业综合实验是高分子材料专业教学中非常重要的一个环节，高分子材料专业实验的教学工作对大学生的实验技能的培养、工作能力的锻炼和专业知识的掌握起到重要的作用。然而，在现在的本科教学中，由于课时和实验条件有限，仅能满足对实验原理、成型加工和性能测试方法等进行基本的实验证实，以此达到帮助学生更加深刻掌握其实验原理、加工工艺和测试方法的目的；但是这样并不能让学生对所有的知识点进行实践应用，缺乏对学生的思考能力、创新能力、分析能力和动手能力的培养。在多年的实验教学中，我们虽然积累了一些实验教学的经验，但是也暴露了高分子材料专业综合实验教学体系的许多弊端。比如理论教学与实验教学相脱节、学生的实验积极性低、实验设计思路单一等，为了克服传统这些弊端，对高分子材料专业综合实验课程进行了初步的改革。从教学内容、方式和实验教学与科研相结合以及考核评定等方面进行了改革，进一步达到培养具有创新能力的工程应用型人才的最终目标。

1 实验内容的设置

在现有的高分子材料专业综合实验教学中，与理论验证性实验比较，综合设计分析性实验数量占比相对较少。综合设计分析性实验的内容体现了多门理论课程知识和多种实验技能运用的融合。通过亲身经历，学生将要了解一个研究项目从开发到结束的整个流程，掌握科学研究的基本方法，从而使其由被动接受改变为主动学习。作为应用型人才的培养，本课程应增加综合设计分析性实验，注重提高材料配方设计能力和材料性能测试分析能力以及开发新型功能高分子材料。我们希望学生通过本课程的学习，能够更加深刻理解高分子材料的应用，并结合理论知识设计研究新型功能高分子复合材料。在教学过程中，适当结合国际相对比较前沿的石墨烯、碳纤维复合材料等新型功能性材料来增加学生对本课程的兴趣，寄发学生学习的动力[2]。并且给学生充分发挥创新能力的空间，以学生为主，教师引导，学生学会自主设计，从而来调动学生的实验兴趣和积极能动性。

2 实验教学方式的多样化

2.1 3D动画教学和现场实验操作相结合

3D动画教学和现场实验操作不仅在于完成实验，更重要的是创造直观而富有趣味的实验情景，帮助学生更加深入地了解实验仪器的组成结构、工作原理以及故障分析，帮助学生形成概念，掌握实验仪器运作规律以及培养学生的观察能力和思维能力。在3D动画教学过程中，有步骤引导学生观察实验仪器工作原理，及时提出思考题，一方面让学生思维不断深化，促使学生进入自我思考状态，培养学生创新思维；另一方面提供感性材料让学生获得生动的感性认识并形成概念建立规律。例如在进行“聚合物的熔融温度和结晶温度的测试实验”教学时，首先通过3D动画，让学生了解差示扫描量热仪的主要结构和工作原理。这样在现场实验操作讲解时，更容易让复杂的知识更加生动具体化。

2.2 小班教学与开放式教学相结合

小班教学就是指一个班分成多个小组（每组5人左右）进行实验讲解。这是由于资金有限，相同的仪器无法购买多部，尤其大型贵重仪器也许只有一台。如果一个班所有学生同时开设同一个实验的话，由于人数较多，仪器相对较少，教学效果不理想。本课程设想将一个班学生分为四个实验小组，并且安排两个任课老师实施小班教学。这样任课老师一直带相同的实验，能够更方便与学生进行沟通交流，并且能够及时发现实验过程中所遇到的问题，这样才能提高教学质量。在实验教学之前布置实验预习思考题，从而引出做本次实验的目的；针对综合设计性实验而言，任课教师提前布置，对学生进行分组安排，尽量让其通过自己的预习和查阅相关文献来得到相关方案，从而进行分组讨论、确定最终方案，最后进过教师认可后进行本次实验的实施[3]。

实施开放式教学主要包括以下三点：①学生自身的思维开放性：允许有兴趣的学生课后进行自主设计开放实验，老师实验教学时要生动有趣、思维活跃， 授课内容深入浅出，鼓励学生积极思考，多与学生交流，耐心地解答学生实验中遇到的疑惑。②实验室开放性管理：平时非上课时间也能定时、预约向学生开放，让专业学生不仅可以使用实验室，还可以承担起维护实验室的职责，这样可以有更多的机会让专业学生对实验设备多了解、多接触、多使用。③实验项目的开放性：学生的研究内容可以多样化，只要实验室可以提供学生所需要的试剂和仪器，都可允许其在实验室进行各种课题研究，给予学生充分思考、自由发挥的空间，让他们在课后能够学到更多的知识。最终，通过这些途径可以增加学生对不同专业领域的研究兴趣。

2.3 教学内容和毕业设计相结合

高分子專业综合实验课程安排在大学四年级第一学期，而毕业设计安排在大学四年级第二学期。如何使高分子专业综合实验课程和毕业设计相互促进、相互巩固，达到更高的效果是非常关键的。这是因为专业综合实验实际上就是一个微缩的毕业论文，有了熟练的专业综合实验技能，有利于开展毕业论文工作。实验老师在进行实验项目讲解时可以根据学生的兴趣爱好适当增加一些授课老师的研究性内容，这样可以调动学生的积极性和提高学生对本课程的重视。这样也更容易让老师和学生之间更加了解、更加信任。在以后的毕业设计中，如果学生对某个领域的研究性内容有兴趣，就可以跟着这个领域的任课老师进行相关的毕业论文工作。这样做，不仅提高学生的实验动手能力，开拓学生的思维能力，而且加深对相关高分子应用领域的理解，有助于帮助学生从事相关方面的科研工作[4]。

2.4 实验教学与科研相结合

将实验教学和科学研究两者有机统一，可以达到相辅相成的效果。在实验教学过程中引入部分纵向和横向科研项目，使得学生以科研的方式完成实验课程的内容，从而来提高学生的动手能力和创新能力。这样既能激发学生对科题研究的兴趣，又能提高学生设计分析和解决问题的能力 [5]。实验教学与科研相结合主要包括以下几个方面：①科研课题引入实验教学：在高分子专业综合实验的教学中，选择教师科研课题的某个方面作为实验教学项目。②安排学生加入教师科研小组：从大二下学期开始，通过理论知识考核的学生可以自愿加入自己感兴趣的相关专业老师的课题组进行项目研究，使学生通过科学研究的工作来锻炼自己，从而提高学习的能力。③学生自发成立科技创新实践小组：以学生为主体，老师为主导，进行相关项目的科学研究。

3 实验考核评定的改革

随着社会的发展，越来越重视学生的动手能力、思考能力、综合分析能力和独立操作能力。但是目前实验教学考核方式单一，缺少系统化的考核模式，因此建立一套有利于培养学生综合分析能力的实验教学考核模式迫在眉睫。本实验采用弹性考核，最终成绩有三部分组成：平时成绩占40%、实验报告占30%和结课考试占30%。平时成绩主要涉及出勤率、实验预习报告，实验过程问答察和动手操作，这有利于学生养成科学严谨的态度，为将来的工作打下良好的基础；实验报告包括实验结果分析和自己的心得；结课考试包括口头讲解实验原理和实际操作能力的考评。

4 结语

高分子材料专业综合实验的初步改革，符合了社会经济的发展需要，符合了社会对大学的教育提出的要求和本科教学质量工程的建设。高分子材料专业综合实验的改革，有利于培养理论联系实际的实验学习理论，有利于培养对实验结果集数据的判断和分析能力，有利于加深学生对本专业和学科的理解并有利于学生的动手能力、创新能力和综合素质的提高，为学生的就业和考研提供了有力的保障。因此，我们要进一步参加科学研究，使课程内容更加优化，课程体系进一步完善，达到具有地方特色的本科人才培养目标，使我们的毕业生真正成为具有创新能力的工程应用型人才。

参考文献：

[1] 王小丹，潘育方，刘宁，等.《高分子专业综合实验》教学体系构建和探索[J].广东化工，2014，41（22）：185-186.

[2] 张桂霞，刘素花，冯钠，等.高分子材料专业实验教学改革初探[J].实验科学与技术，2012，10（6）：40-41.

[3] 马雪刚，张志明.高分子专业实验的整合与综合设计[J].广东化工，2014，42（5）：131-132.

[4] 倪利勇，顾晓勤，鄢奉林，等.面向应用型人才培养的工程材料课程实验改革与实践[J].轻工科技，2014，12（7）：196-197.

[5] 廖华勇.高分子材料专业实验教学研究[J].现代商贸工业，2011（2）：187-188.

Research on Teaching Reform of Comprehensive Experiment of Polymer Materials

ZHOU Shi-long， YANG Jing-jing， YANG Run-miao， ZHU Yun-feng， ZHOU Jian

（School of Materials Engineering， Jiangsu University of Technology， Changzhou 213001， China）

Abstract： In order to achieve the goal of cultivating engineering applied talents with innovation ability， the teaching reforms of polymer comprehensive experiment had been carried. This paper discussed the reforms in the three aspects，including experiment curriculum，teaching methods and teaching evaluation. Through the reforms， the students' awareness of the professional， their practical ability， creative ability and comprehensive quality were enhanced.

Key words： polymer comprehensive experiment； reform； teaching methods； creative ability

責任编辑 祁秀春