“高分子材料分析測試和研究方法實驗”課程的教學項目設計與初探

沈雪梅，張錦，李彤，朱林林，宋任遠，李席

（1.安徽省硅基新材料工程實驗室，安徽 蚌埠 233030；2.蚌埠學院虛擬仿真中心，安徽 蚌埠 233030）

我國高分子類專業設置于二十世紀50 年代，是從化學和化工類專業中形成和分離出來，經過前期的籌建，我校高分子材料與工程專業于2020年正式招生，培養從事與高分子材料相關的產品研發、工藝設計、生產管理、技術服務、科學研究等工作，具有創新創業精神和國際化視野的高素質應用型專門人才[1-2]?！案叻肿硬牧戏治鰷y試和研究方法”是一門綜合了高分子化學、高分子物理、現代儀器分析技術的實踐應用課程，是高分子材料與工程專業必修課，是在專業知識學習與應用中的工具型學科，具有舉足輕重的地位。與之配套的實驗課“高分子材料分析測試和研究方法實驗”，是應用理論知識解決實際問題的體現，是培養高分子材料工程師的基本訓練，是幫助學生鞏固課堂理論知識、鍛煉操作能力、培養創新意識的學科[3-5]。實驗課服務于理論課，又升華于理論課，實驗教學能夠讓學生活學活用專業知識，能夠對高分子材料制備與改性、成型加工、工藝設計、生產加工中復雜問題進行識別、歸納和總結，夯實就業競爭力，因此本課程在高分子材料與工程專業中具有十分重要的地位。

1 課程教學現狀

“高分子材料分析測試和研究方法實驗”是一門要求綜合應用學科知識，解決實際問題，具有較強理論聯系實踐的課程。在以往的實驗教學過程中發現，該實驗課各項測試方法和技術之間聯系不緊密，涉及的知識面寬而深，學習難度大，導致有些學生基礎知識跟不上；測試技術所涉及的原理知識枯燥無味，教師“填鴨式”講授，導致學生對基本原理的理解不夠深入，不能靈活運用所學知識，學生沒有學習興趣；實驗資源、條件有限，大型精密儀器數量少，操作復雜，經常由教師一人演示，學生得不到鍛煉的機會；實驗課考核沒有明確標準，缺乏對細節的考查，容易出現“人情分”的不公平情況，削弱學生主動參與的積極性。如何避免這些問題，如何將該門課程的知識精準地傳授給學生，讓學生真正地理解、學會每一項技術所包含的原理、使用方法和適用范圍，如何讓學生以后走向工作崗位，適應社會需求打下良好的基礎，是本門課程教學過程中需要深入改革的問題。

2 教學改革措施

2.1 教學項目的設計

為了提高學生對理論知識的理解，幫助學生掌握高分子的官能團結構、產物鑒別、聚集態、分子量、溶液特性、熱力學特性等，增加學生對儀器抽象的原理知識的理解，培養學生對儀器熟練運用的能力。選取“高分子材料分析測試與研究方法”理論課程的重難點知識內容，具體包含6個模塊（高分子的結構分析、高分子的鑒別、高分子的分子量測定、高分子的熱性能分析、高分子的流動性能測定、高分子的力學性能測定）[6-7]，精心設計實驗項目，讓學生通過參與實驗項目掌握模塊的理論知識，應用理論知識解決實際問題。該課程根據學時設置實驗項目數，每個實驗項目分小組進行，一組3～4 人，讓盡可能多的學生參與其中，見表1。

表1 教學項目設計

2.2 實驗教學方法及手段的優化

2.2.1 利用仿真軟件完善教學過程

實驗教學是實踐性教學的一種組織形式，學生在特定的環境中利用儀器設備，在人為控制條件下，引起實驗對象的變化，通過觀察、測定和分析，獲得知識與發展能力。但是由于環境、場地、儀器設備和操作條件的限制，極大制約了學生練習的機會，例如紅外光譜儀的操作條件對濕度、溫度、CO2氣體含量有較嚴苛的要求，嚴格限制操作人數。在信息化時代的背景下，虛擬仿真實驗平臺的出現可使上述制約問題迎刃而解[8]。我們借助“儀器分析”課程中的歐貝爾仿真軟件平臺上的資源，為學生提供了直觀、形象的“紫外-可見吸收仿真軟件”“紅外吸收光譜儀仿真軟件”，可有效緩解實驗資源與教學需求之間的矛盾，拓展現實實驗教學的時間和空間維度，從而有效提高實驗教學效率。

2.2.2 利用生活現象激發學習興趣

“高分子材料分析測試和研究方法實驗”作為一門實踐性很強的課程，其教學目的是培養能夠發現問題、解決問題、創新型的工程技術人才。因此，為了調動學生的學習積極性，在教學方法上采取理論聯系實際和課堂互動相結合的方式。在授課過程中，可將測試分析技術與高分子專業課中的知識點相結合，提出實際問題，引導學生用所學到的理論知識來解答，既活躍了課堂氣氛，激發了學生的探索熱情，又鍛煉了學生解決實際問題的能力，讓學生真正感受到現代測試分析儀器在材料領域的廣泛應用[9]。例如在講授“聚乙烯PE熔體流動速率的測定”時，引入生活中塑料制品的生產成型過程，塑料的熔體流動對充模脫模的影響，思考熔體流動速率測定時如何選擇熱塑性材料的壓力和溫度？學生通過回顧相關知識點，相互討論，發散思維，在操作中積累經驗，獲得答案。

2.2.3 利用多媒體提高教學效果

實驗教材中對實驗原理及操作步驟進行了詳細描述，對實驗反應現象的描述較少甚至沒有，因此在整個實驗過程中，學生對實驗操作較為生疏或是機械地照本宣科地操作，對操作順序或現象不做過多思考，靠教材作為單一的教學材料，難以完成實驗課程教學目標。隨著科技的發展，多媒體教學的滲入，在授課過程中將實驗的操作流程及實驗結果錄制為音視頻[3]，建立與課程內容配套的實驗影像資源，并在教學過程中借助多媒體設備進行展示，配合實驗操作，以此能夠使整個教學過程更加完善。教師也可以將實驗影像資源上傳到線上教學平臺，使學生能夠隨時隨地反復觀看實驗操作流程，從而提高課前預習、課后復習的效果。

2.3 實驗課考核標準的制定和量化

實驗課成績記錄及考核辦法是檢驗學生學習情況、激發學生主動獲取知識、檢驗教學效果的重要教學環節，制定一個能夠激發學生學習興趣又能體現教學效果、合理公正的考核標準具有十分重要的意義[10]。但是，在實驗課中學生的成績評定一直沒有統一且量化的標準，因而容易出現打“人情分”的情況，因此，我們在學院特色的形成性考核標準的基礎上進行增設和量化，采用過程性考核和期末考核聯合的方式，多方位考查學生對知識的掌握情況。過程性考核內容具體包含考勤、實驗預習、課堂提問或參與討論、課堂紀律、實驗操作、實驗記錄、實驗結果、實驗態度、分析解決問題。期末考核主要以實驗報告為準，實驗報告考核內容針對實驗實際操作的梳理、分析解決問題的能力、譜圖和數據的解析是否正確、課后問題的思考、文獻或資料的檢索情況給出相應的評分。具體量化細則如表2和表3。

表2 過程性考核的檢查項目及分值細化表

表3 實驗報告的檢查項目及分值細化表

學生的課程期末綜合成績計算公式如下：

綜合成績=過程性考核分值*40%+期末考核分值*60%

其中，過程性考核分值=所有實驗項目過程性考核分值的總和/實驗項目數；期末考核分值=實驗報告所有項目考核分值的總和/實驗項目數。

最后，根據綜合成績評定課程考核等級，其中大于等于90 分為優秀；大于等于70 分小于90 分為良好；大于等于60分小于70分為及格；小于60分為不及格。

3 結束語

通過與相關專業老師交流研討并實踐教學大綱的修訂、教學項目的設計、教學方法的改進、教學考核的細化，加強提升了教師的教學和育人能力；把復雜難懂的知識變成淺顯易懂、富有意思的授課內容，結合公平公正的考核形式，有效提高了學生的學習動力和學習效果；更新實驗教學內容，改進實驗教學方法，鍛煉學生基本實踐操作技能，訓練學生嚴謹的創新科學思維，推進高素質應用型專門人才培養步伐，為人才服務社會起到積極的引導作用。