董延茂　袁妍　周興　李繼航　麻伍軍

[摘 要] “高分子物理”作為材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)課，具有知識(shí)點(diǎn)多、深?yuàn)W抽象等特點(diǎn)，學(xué)習(xí)難度較大。以提高課程學(xué)習(xí)成效為切入點(diǎn)，以科研反哺教學(xué)為抓手，以概念、材料應(yīng)用、分子運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)變?nèi)矫鏄?gòu)建高分子物理知識(shí)體系，突出“組成—結(jié)構(gòu)—運(yùn)動(dòng)—性能—應(yīng)用”的教學(xué)主線，教學(xué)內(nèi)容緊密?chē)@“結(jié)構(gòu)”與“性能”展開(kāi)，“分子運(yùn)動(dòng)”作為橋梁和紐帶，討論高分子材料性能的變化規(guī)律，通過(guò)精選教學(xué)內(nèi)容，課內(nèi)開(kāi)展案例教學(xué)，提高學(xué)習(xí)興趣;課外開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)踐，促進(jìn)學(xué)生能力提升。通過(guò)教學(xué)改革，提高了教師的教學(xué)能力和教學(xué)效果，為培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新性人才提供了思路。

[關(guān)鍵詞] 高分子物理;問(wèn)題導(dǎo)向;科研反哺;案例教學(xué);創(chuàng)新實(shí)踐

[基金項(xiàng)目] 2018年度蘇州科技大學(xué)“‘高分子物理課程教學(xué)綜合改革項(xiàng)目”（2018KJZG-40）

[作者簡(jiǎn)介] 董延茂（1970—），男，遼寧大連人，博士，蘇州科技大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院教授（通信作者），主要從事高分子復(fù)合材料研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.0? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2021）45-0141-04? ?[收稿日期] 2021-03-22

“高分子物理”作為蘇州科技大學(xué)材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)必修課，上接“高分子化學(xué)”，下連“高分子成型與加工”，具有重要地位。“高分子物理”具有內(nèi)容抽象、概念繁多等特點(diǎn)，知識(shí)點(diǎn)難以掌握，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)效果有待提高?！案叻肿游锢怼苯虒W(xué)改革應(yīng)該從激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣著手，強(qiáng)化問(wèn)題導(dǎo)向[1]。例如，通過(guò)案例分析、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)增加師生互動(dòng)[2];在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，結(jié)合項(xiàng)目開(kāi)展創(chuàng)新性的高分子物理實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;針對(duì)高分子物理難講、難學(xué)的特點(diǎn)，可構(gòu)建以課堂為主，微信、慕課為輔的多元化學(xué)習(xí)環(huán)境，運(yùn)用傳統(tǒng)講授、類(lèi)比、互動(dòng)和問(wèn)題探究法等多種教學(xué)方法，注重過(guò)程化考核機(jī)制等教學(xué)改革措施[3];將專(zhuān)題講座教學(xué)法應(yīng)用于課程教學(xué)[4]。本文關(guān)注學(xué)生對(duì)“高分子物理”課程的學(xué)習(xí)興趣，以提高教學(xué)效果為切入點(diǎn)，通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、創(chuàng)新教育等方面進(jìn)行研究與實(shí)踐，總結(jié)出如下具體教學(xué)改革內(nèi)容。

一、理清主線，精選內(nèi)容

按照教學(xué)大綱，“高分子物理”課程目標(biāo)主要有三點(diǎn)：（1）深刻理解高分子化合物的結(jié)構(gòu)、分子運(yùn)動(dòng)及其材料性能，掌握高分子材料組成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。（2）深刻理解高分子的基本知識(shí)，了解高分子物理變化的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)模型，理解高分子電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等性能與高分子組成、結(jié)構(gòu)、表面與界面的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。（3）了解高分子物理與后續(xù)課程，如“高分子成型加工”的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)。知識(shí)架構(gòu)是課程教學(xué)設(shè)計(jì)的總綱，圍繞“高分子物理”課程的課程目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，以概念、材料應(yīng)用、分子運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)變?nèi)矫鏄?gòu)建高分子物理知識(shí)體系，突出“高分子組成—分子結(jié)構(gòu)—分子運(yùn)動(dòng)—性能—應(yīng)用”的教學(xué)主線，引進(jìn)高分子物理學(xué)科的最新成果，并以教案、課件、課外閱讀資料、網(wǎng)絡(luò)資源、視頻、實(shí)物、教學(xué)大綱、作業(yè)等形式為學(xué)生提供學(xué)習(xí)資料。教學(xué)內(nèi)容緊密?chē)@“結(jié)構(gòu)”與“性能”展開(kāi)，“分子運(yùn)動(dòng)”作為橋梁和紐帶，討論高分子材料性能的變化規(guī)律（見(jiàn)圖1）。在課程教學(xué)中，始終圍繞“組成—結(jié)構(gòu)—性能—應(yīng)用”的主線，通過(guò)關(guān)鍵詞串聯(lián)、章節(jié)內(nèi)容總結(jié)，方便學(xué)生記憶和理解。例如：在講授“高分子鏈的結(jié)構(gòu)”時(shí)，通過(guò)提煉“構(gòu)型”“構(gòu)象”“三級(jí)結(jié)構(gòu)”等關(guān)鍵詞，幫助學(xué)生掌握高分子近程結(jié)構(gòu)、遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)等各層次結(jié)構(gòu)的變化方式，掌握鏈柔性及其影響因素;在講授“高分子的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)”時(shí)，通過(guò)比較晶態(tài)、非晶態(tài)、液晶態(tài)等結(jié)構(gòu)及其性能的關(guān)系，幫助學(xué)生掌握高分子分子間作用力的種類(lèi)和影響，掌握聚合物取向現(xiàn)象、機(jī)理及應(yīng)用;在講授“聚合物的黏彈性”時(shí)，以力學(xué)松弛為主線，運(yùn)用分子結(jié)構(gòu)知識(shí)分析解釋聚合物的時(shí)溫等效原理等內(nèi)容[5]。

二、開(kāi)展案例教學(xué)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

課程教學(xué)中注重師生互動(dòng)，通過(guò)案例教學(xué)啟發(fā)、培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力;注重教學(xué)內(nèi)容與工程應(yīng)用之間的聯(lián)系，通過(guò)測(cè)試、作業(yè)、講座、線上交流和課下實(shí)驗(yàn)，開(kāi)闊學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生的研究能力;開(kāi)展任務(wù)型專(zhuān)題教學(xué)，將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成不同專(zhuān)題[6]。

“高分子物理”案例庫(kù)的建設(shè)為“高分子物理”課程教學(xué)提供了堅(jiān)實(shí)的保障（見(jiàn)表1）。這些案例大多來(lái)自日常生活和教師的科研實(shí)踐。通過(guò)互動(dòng)式教學(xué)，將生活和科研實(shí)例引入課堂，開(kāi)展專(zhuān)題學(xué)習(xí)模式，同時(shí)采用綜合型考核方式進(jìn)行課堂教學(xué)改革，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[7]。在2020年新冠肺炎疫情期間，在線上教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合防疫材料給學(xué)生布置了醫(yī)用口罩所用高分子材料的相關(guān)作業(yè)和習(xí)題，學(xué)生很感興趣，在完成作業(yè)的同時(shí)拓展了認(rèn)知領(lǐng)域。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2017—2019年，學(xué)生考試成績(jī)的優(yōu)良率由2017年的4.4%提高到2019年的10.1%，不及格人數(shù)由2017年的15.2%降到2019年的8.86%;畢業(yè)生在高分子相關(guān)領(lǐng)域的就業(yè)比例由2017年的35.2%提高到2019年的48.1%，就業(yè)單位對(duì)畢業(yè)生的能力評(píng)價(jià)良好;畢業(yè)生在高分子相關(guān)專(zhuān)業(yè)攻讀碩士研究生學(xué)位的比例也明顯提高。這些變化說(shuō)明“高分子物理”課程的教學(xué)改革取得了初步成效。

三、理論結(jié)合實(shí)踐，促進(jìn)創(chuàng)新實(shí)踐

為提升“高分子物理”課程的教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量，課程組把創(chuàng)新教育融入專(zhuān)業(yè)課程教育中。注重啟發(fā)、研討式教學(xué)方法的運(yùn)用[8]，注意培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題的能力，將日常生活中所遇到的各種涉及高分子物理知識(shí)的問(wèn)題帶進(jìn)課堂，引導(dǎo)學(xué)生思考、發(fā)現(xiàn)和分析，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)高分子物理的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新精神。

1.教師在課程教學(xué)中介紹了最新研究和實(shí)踐成果，吸引學(xué)生關(guān)注高分子科技進(jìn)展。承擔(dān)理論教學(xué)的教師同時(shí)指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)和“第二課堂”的創(chuàng)新實(shí)踐，注重開(kāi)發(fā)創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。教師開(kāi)發(fā)了20余項(xiàng)創(chuàng)新性與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，包括高吸水樹(shù)脂的制備及性能研究，聚丙烯固相接枝丙烯酸及其表征，聚丙烯酰胺基可降解絮凝劑的設(shè)計(jì)合成與應(yīng)用，阻燃環(huán)氧樹(shù)脂膠黏劑的合成、配制和應(yīng)用，單分散聚苯乙烯微球的制備及光學(xué)性能研究，阻燃保溫聚氨酯泡沫塑料的制備與性能研究，溫敏性水凝膠的制備與性能研究，苯丙乳液聚合及外墻乳膠漆的配制，乙酸乙烯酯/丙烯酸丁酯共聚乳液制備及其紙塑覆膜性能研究，有機(jī)玻璃工藝品的制備與性能檢測(cè)，等等。這些教學(xué)內(nèi)容引進(jìn)了教師的最新科研成果，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、加深知識(shí)理解具有良好的作用[9]。學(xué)生課下在教師的指導(dǎo)下進(jìn)入“科技創(chuàng)新訓(xùn)練營(yíng)”“新材料學(xué)科綜合訓(xùn)練中心”等科研訓(xùn)練項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。學(xué)生積極參加“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽、課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽、中國(guó)大學(xué)生高分子材料創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽（PMC）、中國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等學(xué)科競(jìng)賽，并取得了PMC大賽全國(guó)一等獎(jiǎng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽全國(guó)銀獎(jiǎng)等榮譽(yù)。

2.本課程將校內(nèi)與校外相結(jié)合，通過(guò)產(chǎn)教融合引進(jìn)企業(yè)工程師、行業(yè)專(zhuān)家來(lái)課堂上課，課下聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）、學(xué)科競(jìng)賽、實(shí)習(xí)實(shí)踐，開(kāi)闊學(xué)生視野，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生在高分子領(lǐng)域就業(yè)創(chuàng)業(yè)。

為了全面科學(xué)地測(cè)量與評(píng)價(jià)學(xué)生的能力，本課程從課程教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)途徑，從課堂表現(xiàn)、平時(shí)測(cè)評(píng)、期中考試、期末考試、產(chǎn)學(xué)研合作單位反饋、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)測(cè)評(píng)、后修課程評(píng)價(jià)及其課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）、用人單位等多個(gè)方面，測(cè)量與評(píng)價(jià)學(xué)生在“高分子物理”課程學(xué)習(xí)中獲得的能力。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容、開(kāi)展案例教學(xué)、課內(nèi)外教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。以科研反哺教學(xué)為抓手，保證了“高分子物理”課程的教學(xué)成效，促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新能力的提升。

參考文獻(xiàn)

[1]徐世愛(ài).淺談高分子物理課程建設(shè)的實(shí)踐與體會(huì)[C]//中國(guó)化學(xué)會(huì)高分子學(xué)科委員會(huì).中國(guó)化學(xué)會(huì)2017全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題S：高分子教育與學(xué)科發(fā)展.成都：中國(guó)化學(xué)會(huì)，2017.

[2]王賀云，魏忠，呂銀，等.高分子物理項(xiàng)目化教學(xué)法改革模式的探討[J].課程教育研究，2017（45）：185.

[3]鄧偉，劉立柱，陳宇飛，等.“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代高分子物理課程的教學(xué)改革[J].高師理科學(xué)刊，2017，37（6）：88-90.

[4]張麗華，謝海波，魯圣軍，等.專(zhuān)題講座教學(xué)在高分子物理課程中的實(shí)踐與探索——以動(dòng)態(tài)黏彈性為例[J].科技視界，2018（16）：168-170.

[5]趙呈孝，雷文.對(duì)《高分子物理》課程教學(xué)的幾點(diǎn)思考[J].當(dāng)代化工研究，2017（10）：56-57.

[6]邱海霞.任務(wù)型專(zhuān)題教學(xué)在高分子物理中的實(shí)踐[J].高分子通報(bào)，2016（7）：91-94.

[7]雷文，趙呈孝，余旺旺，等.《高分子物理》案例庫(kù)的建設(shè)研究[J].高分子通報(bào)，2018（2）：66-69.

[8]周應(yīng)學(xué)，楊小紅，羅璐，等.基于知識(shí)構(gòu)架型的高分子物理課程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].化工時(shí)刊，2018，32（3）：50-52.

[9]朱利平，唐安琪，吳子良，等.《高分子物理實(shí)驗(yàn)》的組合化教學(xué)實(shí)踐[J].高分子通報(bào)，2017（12）：65-69.

Study on the Path of Scientific Research Back Feeding Teaching in the Polymer Physics Course

DONG Yan-mao， YUAN Yan， ZHOU Xing， LI Ji-hang， MA Wu-jun

（School of Chemistry and Life Sciences， Suzhou University of Science and Technology， Suzhou， Jiangsu 215009， China）

Abstract： As an important professional course of material chemistry major， the Polymer Physics course has a large number of profound and abstract knowledge points and is difficult to learn. Taking the improvement of learning effect of the course as the starting point， taking scientific research back feeding teaching as an effective means， a polymer physics knowledge system is constucted in three aspects： concept， material application， and molecular movement and transformation， highlighting the teaching line of “composition—structure—movement—performance—application”. The teaching content is closely centered on “structure” and “performance”， and “molecular motion” is used as a link to discuss the change law of polymer material properties. Through careful selection of teaching content， case teaching is carried out in class to improve students learning interest and innovative practice outside class is conducted to promote the improvement of students ability. The teaching reform improves teachers teaching ability and teaching effect， which provides ideas for the cultivation of high-quality innovative talents.

Key words： Polymer Physics; problem orientation; scientific research back feeding teaching; case teaching; innovation practice