李唯真 宋仕強 王繼虎 陳凱敏

上海工程技術(shù)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 （上海 201620）

在新工科應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下，基于工程教育“學(xué)生為中心，產(chǎn)出為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)為驅(qū)動力”的理念，以培養(yǎng)學(xué)生在高分子材料領(lǐng)域具有解決實際工程問題的能力為目標(biāo)，作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，高分子物理課程需在保持基礎(chǔ)課程理論體系的系統(tǒng)性和完整性的同時提升學(xué)生的工程應(yīng)用能力。高分子物理課程的教學(xué)內(nèi)容與高分子化學(xué)、物理化學(xué)、流變學(xué)等學(xué)科交融性強，不僅涉及合成化學(xué)知識，還涉及物理化學(xué)、材料力學(xué)、電學(xué)、流變學(xué)等物理學(xué)知識和基本的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，知識點多且抽象。由此，通過改進(jìn)教學(xué)方法，借助線上線下教學(xué)相結(jié)合的模式，利用工程化問題的導(dǎo)入對高分子物理課程進(jìn)行重構(gòu)，使學(xué)生深入理解高分子材料的獨特性能和高分子專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展方向尤為重要。

1 建立以解決工程問題為中心的教學(xué)方法

教學(xué)方法的改革直接關(guān)系到教學(xué)思想的實現(xiàn)和教學(xué)效果的優(yōu)劣。在新工科應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的背景下，高分子物理課程首先要為學(xué)生搭建高分子物理的理論基礎(chǔ)，使后續(xù)的材料制備工藝、復(fù)合材料改性等實際問題具有科學(xué)分析的基礎(chǔ)；其次建立高分子材料結(jié)構(gòu)與物性關(guān)系的知識橋梁，增強學(xué)生對高分子材料工程領(lǐng)域的認(rèn)識，提升解決高分子材料工程問題的能力。

高分子物理課程概念抽象、內(nèi)容多、難度大，是學(xué)生普遍認(rèn)為難學(xué)的課程。其傳統(tǒng)的教學(xué)方法是教師系統(tǒng)講授，學(xué)生被動接受。教學(xué)過程缺少互動，教學(xué)方法單調(diào)，也導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性受到影響。同時，對于工科院校來說，高分子物理課程的授課學(xué)時不足，缺乏學(xué)科前沿知識和新材料動向的引入，使學(xué)生學(xué)習(xí)興趣受到影響。因此，對應(yīng)新工科應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，高分子物理課程教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法亟需優(yōu)化。在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)定上，需結(jié)合教學(xué)知識點，設(shè)計教學(xué)內(nèi)容對應(yīng)于高分子材料的設(shè)計、生產(chǎn)、成型加工及性能調(diào)控等復(fù)雜工程問題的分析與比較。保持教學(xué)內(nèi)容結(jié)合行業(yè)前沿與時俱進(jìn)，契合課程目標(biāo)，依據(jù)學(xué)科前沿動態(tài)與社會發(fā)展需求動態(tài)更新知識體系。探索建立線上線下混合式教學(xué)方法：課前設(shè)置線上任務(wù)點，開展以引入工程問題為導(dǎo)向的探究式教學(xué)；線下課堂教學(xué)注重理論體系的完整性，側(cè)重于對關(guān)鍵知識點的深入講解以及幫助學(xué)生理清知識點之間的脈絡(luò)。在保持線下課堂為獲取和消化知識的主要途徑的同時，根據(jù)線上學(xué)生的表現(xiàn)和狀態(tài)隨時調(diào)整教學(xué)安排，借助線上多元化的教學(xué)內(nèi)容及知識點的補充教學(xué)視頻實行多級重疊式教學(xué)。

2 線上線下混合式教學(xué)

高分子學(xué)科是在長期的生產(chǎn)實踐和科學(xué)實驗的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。高分子物理課程本身的學(xué)科特點決定了它的發(fā)展強烈依賴于工程化的改進(jìn)與科技的進(jìn)步。對于高分子材料工業(yè)來說，更歡迎實用性強的工程化專業(yè)課程。因此，為了適應(yīng)新工科的工程教育模式，高分子物理課程的課程目標(biāo)需要從培養(yǎng)傳統(tǒng)的“知識點的重復(fù)記憶能力”轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖鉀Q工程實際問題的綜合能力”。其課程學(xué)習(xí)的一個重要目標(biāo)是從復(fù)雜多變的實際問題中，用高分子物理的基本理論、觀點和方法分析、研究、計算或估算一般難度的工程實際問題，提高分析問題和解決問題的能力。但目前專業(yè)課學(xué)時相對減少，若按照傳統(tǒng)課堂授課模式，顯然難以將各類實際工程問題在有限的課堂階段進(jìn)行講授，無法使課堂內(nèi)容向深度和廣度發(fā)展。因此，線上線下混合式教學(xué)能在一定程度上彌補這方面的不足。如針對聚合物凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)章節(jié)，為激發(fā)學(xué)生深入思考凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)與綜合性能的聯(lián)系，在課前發(fā)布超高相對分子質(zhì)量聚乙烯材料介紹的任務(wù)點，從其在工業(yè)器材、軍事裝備、航天領(lǐng)域的應(yīng)用入手引發(fā)學(xué)生對整個章節(jié)的學(xué)習(xí)興趣，完成對相關(guān)背景知識的初步了解。在課堂上對分子鏈有序性、結(jié)晶態(tài)、非晶態(tài)、鏈柔性等概念進(jìn)行講解后，完成線上基礎(chǔ)作業(yè)任務(wù)點、超高相對分子質(zhì)量聚乙烯應(yīng)用研究案例分析任務(wù)點。后續(xù)在課堂上進(jìn)一步梳理凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)與分子間作用力、強度、韌性的關(guān)聯(lián)度，課后在線上發(fā)布問卷互動，針對超高相對分子質(zhì)量聚乙烯材料的應(yīng)用限制與凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)進(jìn)行討論，開拓創(chuàng)新型思維的培養(yǎng)?；谝陨纤悸方⒕€上教學(xué)平臺與線下課堂混合教學(xué)模式。

高分子物理課程重構(gòu)思路如圖1 所示。（1）利用線上平臺設(shè)置課前任務(wù)點，引入工程類實際案例，引出對應(yīng)章節(jié)的基本知識點及重點難點，開展探究式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而促進(jìn)課堂上引發(fā)式互動或翻轉(zhuǎn)課堂環(huán)節(jié)。（2）課堂教學(xué)著重對不同章節(jié)的知識點進(jìn)行分區(qū)梳理，按知識點的多重性劃分層次，構(gòu)建多而有序的知識點脈絡(luò)。（3）課堂上通過發(fā)布線上問卷，跟蹤學(xué)生對知識點的理解程度，幫助學(xué)生認(rèn)識到學(xué)習(xí)中的重點、難點以及存在的問題。（4）引入育人理念，培養(yǎng)工匠精神，激發(fā)科技報國的使命感。（5）課后，學(xué)生在線上平臺完成基礎(chǔ)作業(yè)與階段工程案例作業(yè)兩大任務(wù)，以產(chǎn)教融合工作為引導(dǎo)，在特定體系中運用所學(xué)知識，將所學(xué)基礎(chǔ)知識體現(xiàn)在實踐中，進(jìn)而對應(yīng)課內(nèi)知識點體系。（6）線上平臺設(shè)計SPOC（小規(guī)模限制性在線課程）資源內(nèi)容，增加優(yōu)質(zhì)教學(xué)視頻（幫助加深對知識概念的理解），與線下面授內(nèi)容相輔助搭建課程整體支架，幫助深層理解。基于以上環(huán)節(jié)，對高分子物理課程進(jìn)行重構(gòu)，擯棄“以教師為中心，以教材為中心，以課堂為中心”的傳統(tǒng)觀念，真正樹立“培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力”的現(xiàn)代教育理念。

圖1 高分子物理課程重構(gòu)示意圖

3 課程考核與評價方式的多元化

課程考核是測評教學(xué)目標(biāo)達(dá)到與否的重要手段，而傳統(tǒng)的閉卷考試形式很難評價學(xué)生對工程化能力的掌握。按工程教育認(rèn)證核心理念，高分子物理課程考核改革的核心是確定考核過程以學(xué)生能力檢測為目標(biāo)，把考核過程作為工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重要組成部分，著力培養(yǎng)專業(yè)基礎(chǔ)扎實、實踐能力強的專業(yè)型人才。高分子物理課程考核模式在傳統(tǒng)的課堂提問、課后作業(yè)和期末考試的基礎(chǔ)上增加改進(jìn)考核過程。

首先，除原有的課堂提問環(huán)節(jié)外，增加基于線上平臺的課堂問卷調(diào)查，學(xué)生通過回答對應(yīng)知識點的線上問卷可累積課堂表現(xiàn)積分。

其次，課后除布置針對理論知識的平時作業(yè)以外，利用網(wǎng)絡(luò)資源在線上平臺中引入：（1）作業(yè)互評。提高教學(xué)有效性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，解決拔尖學(xué)不夠、學(xué)習(xí)難、學(xué)不會的難題。（2）工程實踐類大作業(yè)。充分利用線上教學(xué)平臺、文獻(xiàn)查詢平臺、實驗課平臺（通過大型實驗設(shè)備和測試儀器資源學(xué)習(xí)先進(jìn)表征手段）。發(fā)布產(chǎn)教融合案例中的工程實踐問題、文獻(xiàn)節(jié)選內(nèi)容的闡述討論或高分子物理相關(guān)實驗的數(shù)據(jù)分析，以報告形式提交。在課程報告的撰寫方面，要求學(xué)生體現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析及自己的見解或疑問，著重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)分析與解決問題的能力。此類考核不僅檢驗了學(xué)生對本課程知識的掌握程度，更促進(jìn)學(xué)生對高分子材料前沿發(fā)展有一定程度的了解，以此提高學(xué)生分析及解決問題的能力。兩類線上考核與學(xué)生課堂表現(xiàn)和普通作業(yè)成績一并歸入平時成績中。

最后，線下考核以期末考核為主，考核題型的設(shè)計減少純記憶型題目，增加綜合型題目的比例，與線上考核內(nèi)容形成互補，支撐提高學(xué)生解決實際工程問題的能力。

4 結(jié)語

高分子物理課程作為培養(yǎng)高分子材料與工程專業(yè)人才的重要環(huán)節(jié)，進(jìn)行工程化、應(yīng)用型融入的線上線下混合的教學(xué)改革是非常必要的。通過3 個教學(xué)周期的教學(xué)改革，從實際工程問題入手的教學(xué)方式更有利于調(diào)動學(xué)生對專業(yè)研究領(lǐng)域探索的積極性，學(xué)生學(xué)習(xí)方式顯著變化，課堂互動氛圍明顯加強，同時學(xué)生的思維能力也得到相應(yīng)提高，對行業(yè)的深入了解也很有幫助。目前，存在個別學(xué)生線上學(xué)習(xí)進(jìn)度慢，學(xué)習(xí)動力不足的現(xiàn)象，導(dǎo)致線上教學(xué)內(nèi)容的組織實施進(jìn)度延遲。為提升學(xué)生線上學(xué)習(xí)動力，預(yù)采取闖關(guān)式進(jìn)度管理模式，設(shè)置進(jìn)度關(guān)卡，逾期未達(dá)標(biāo)即扣除之前累計的平時成績。該方法或可有效防止消極拖延意識。此外，可通過平臺數(shù)據(jù)跟蹤進(jìn)行一對一針對性幫扶，以提高整體教學(xué)質(zhì)量。