＊葉遠松 郭舒雋 薛涵與 張于弛 王莉瑋 方潤

（閩江學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院 福建 350108）

實驗教學(xué)是高分子材料與工程專業(yè)本科教學(xué)工作的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)實踐技能和創(chuàng)新意識的重要環(huán)節(jié)，對學(xué)生適應(yīng)社會需求能力的提升發(fā)揮著重要推動作用[1]。閩江學(xué)院是一所地方應(yīng)用型本科高校，學(xué)校秉承“不求最大、但求最優(yōu)、但求適應(yīng)社會需要”的辦學(xué)理念，我校高分子材料與工程專業(yè)立足應(yīng)用型辦學(xué)定位，積極對接福建省材料、化工等區(qū)域優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，深度推進產(chǎn)教融合和校企合作，培養(yǎng)具有廣泛的化學(xué)化工理論基礎(chǔ)、扎實的高分子材料專業(yè)知識和實踐技能、良好的團隊合作意識和持續(xù)學(xué)習(xí)能力的應(yīng)用型人才[2]。為了確保人才培養(yǎng)目標的高質(zhì)量達成，近年來本專業(yè)圍繞實驗教學(xué)開展了一系列改革和探索。

1.《高分子材料綜合實驗》教學(xué)現(xiàn)狀及改革思路

《高分子材料綜合實驗》是高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生在完成基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)和基本實驗技能訓(xùn)練后開設(shè)的一門重要實驗課程。課程通過材料制備與測試、數(shù)據(jù)處理分析等綜合性實驗訓(xùn)練，鞏固和加深學(xué)生對高分子合成與反應(yīng)、結(jié)構(gòu)與性能理論知識的理解，提高學(xué)生的實驗操作技能和創(chuàng)新思維能力，為學(xué)生今后讀研深造、從事產(chǎn)品研發(fā)等工作奠定良好的基礎(chǔ)[3-4]。我校高分子材料專業(yè)于2015年開始開設(shè)《高分子材料綜合實驗》，課程自開設(shè)以來其教學(xué)體系建設(shè)不斷完善，整體實驗教學(xué)效果也逐步提升。然而在教學(xué)實踐中，我們發(fā)現(xiàn)課程仍存在一些深層次問題：首先，傳統(tǒng)的《高分子材料綜合實驗》課程項目設(shè)置雖具有一定的綜合性，但多為經(jīng)典的驗證性實驗，既沒有與企業(yè)的生產(chǎn)實際相銜接，也沒有體現(xiàn)學(xué)科專業(yè)的發(fā)展前沿，難以激發(fā)學(xué)生對實驗訓(xùn)練的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)造性思維。其次，教學(xué)方式主要以教師為中心，側(cè)重于專業(yè)知識與實驗技能的單向輸出和傳授，學(xué)生往往只是扮演著“操作工”角色，被動地成為課程內(nèi)容的接收者和執(zhí)行者。這些問題導(dǎo)致學(xué)生不論在學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)動力還是學(xué)習(xí)成效上均有欠缺，不利于應(yīng)用型人才的高質(zhì)量培養(yǎng)。為此，本課程教學(xué)團隊探索將“產(chǎn)出導(dǎo)向、學(xué)生中心和持續(xù)改進”的工程教育理念[5]與專業(yè)綜合實驗課程的教學(xué)緊密融合，從實驗教學(xué)角度探索一條適合應(yīng)用型高校高分子材料專業(yè)人才培養(yǎng)的有效途徑。

2.工程教育理念引領(lǐng)《高分子材料綜合實驗》教學(xué)改革的主要措施

(1)圍繞“產(chǎn)出導(dǎo)向”，持續(xù)優(yōu)化實驗內(nèi)容

以“產(chǎn)出導(dǎo)向”為目標，不斷優(yōu)化實驗項目，突出實驗內(nèi)容的綜合性、實用性和探索創(chuàng)新性。本課程已不再直接使用現(xiàn)成教材，而是從校企合作項目、企業(yè)生產(chǎn)實際以及教師科研成果中“尋找”實驗項目，依據(jù)本專業(yè)的學(xué)情特點和實驗室硬件條件設(shè)計實驗內(nèi)容并編制實驗指導(dǎo)書。課程共選取5個實驗項目，每個項目均包括樣品制備、測試與表征、數(shù)據(jù)分析討論等綜合實驗環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的理論知識應(yīng)用于解決實際生產(chǎn)問題或科研問題，實驗項目的主題及設(shè)計來源如表1所示。

表1 課程實驗項目的選題與來源

實驗項目1是來源于校企合作轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化項目，實驗通過在裱處涂層中添加無機納米片材形成“迷宮效應(yīng)”的方法解決了企業(yè)生產(chǎn)的軟質(zhì)聚氯乙烯（PVC）產(chǎn)品存在的油墨色遷移實際問題。實驗項目2是基于企業(yè)委托開發(fā)項目設(shè)計而成，要求學(xué)生結(jié)合所學(xué)的專業(yè)知識，通過查閱相關(guān)文獻資料自行設(shè)計共聚單體配比、引發(fā)劑品種、反應(yīng)溫度及時間等合成工藝條件。實驗項目3則是根據(jù)團隊教師服務(wù)當?shù)馗叻肿硬牧掀髽I(yè)的項目改造而成，針對企業(yè)生產(chǎn)的熱塑性聚氨酯（TPU）隔油地布用于油氣勘探時易于受到油類污染的問題，實驗采用臭氧引發(fā)接枝親水性大分子單體嘗試進行有效解決。實驗項目4源自“挑戰(zhàn)杯”福建省一等獎項目，通過溶液交聯(lián)聚合制備一種高陽離子度的聚電解質(zhì)凝膠材料并將其負載于基材上制成凝膠濾芯，考察凝膠濾芯對水中陰離子污染物的脫除能力。實驗項目5是科研反哺教學(xué)的體現(xiàn)，團隊教師將省自然科學(xué)基金項目研究成果簡化為這一超疏水表面制備的探索性實驗，探析材料結(jié)構(gòu)（微觀粗糙結(jié)構(gòu)）與性能（表面特殊浸潤性）間的內(nèi)在關(guān)系，在夯實高分子物理與化學(xué)理論知識的同時鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維和動手能力。

通過近幾年實驗項目的不斷迭代完善，本課程的實驗內(nèi)容更加貼近企業(yè)的生產(chǎn)實際和學(xué)科的發(fā)展前沿，并且其既涉及到通用高分子材料（塑料、橡膠、膠粘劑）的合成改性與配方工藝設(shè)計，也涉及到功能高分子材料（聚電解質(zhì)、超疏水聚合物）的制備與測試表征儀器（SEM、FT-IR、接觸角儀、微重量天平）的操作使用。富含自主性和探索性的實驗內(nèi)容產(chǎn)出成效顯著，極大地激發(fā)了學(xué)生對專業(yè)綜合實驗課程的學(xué)習(xí)熱情，同時幫助學(xué)生面對現(xiàn)實的應(yīng)用和科研問題，通過真學(xué)真做獲得真實的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，培養(yǎng)解決實際工程問題的能力。

(2)緊扣“學(xué)生中心”，活用智慧教學(xué)方法

堅持以學(xué)生為中心，充分運用翻轉(zhuǎn)課堂和雨課堂等智慧教學(xué)方法，有效促進師生間的良性互動，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。本課程摒棄以往課堂講解實驗內(nèi)容、指導(dǎo)實驗操作的常規(guī)實驗教學(xué)模式，將全部5個實驗項目的背景知識、實驗原理、操作步驟等內(nèi)容，制作成教學(xué)視頻并輔以實驗講義，課前推送給學(xué)生自主完成預(yù)習(xí)，讓學(xué)生帶著問題思考來做實驗。課堂上，教師則重點講解實驗操作要點、解答學(xué)生疑問，并通過流動檢查手段引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范化操作、準確記錄實驗現(xiàn)象與原始數(shù)據(jù)。每項實驗均設(shè)置課堂測試環(huán)節(jié)，通過雨課堂實時考查了解學(xué)生對實驗知識的掌握程度和薄弱之處。實驗結(jié)束后，增設(shè)討論環(huán)節(jié)，各小組對實驗數(shù)據(jù)分析討論，總結(jié)實驗成功或失敗的原因；對于實驗過程表現(xiàn)優(yōu)秀的小組，鼓勵與其他同學(xué)分享交流。此外，借助學(xué)校實施的實驗教學(xué)助手制度，通過培養(yǎng)本科生實驗教學(xué)助理，在雨課堂平臺上協(xié)助教師更好地開展課前、課中、課后的學(xué)習(xí)互動，使師生在實驗學(xué)習(xí)和操作上的交流更順暢、互動更高效。

以實驗項目5為例，課前學(xué)生通過視頻和講義自主學(xué)習(xí)表面潤濕性的相關(guān)理論知識，熟悉樣品制備與性能測試的操作方法。課中教師首先以荷葉為教具與學(xué)生們討論其為何“出淤泥而不染”，隨后結(jié)合科研項目成果引出仿荷葉的超疏水表面結(jié)構(gòu)設(shè)計思路，最后向?qū)W生重點講解模板法制備超疏水表面的操作要點和注意事項。在樣品制備過程中的模板制作、熱壓成膜、表面刻蝕等操作環(huán)節(jié)中，各小組的學(xué)生團結(jié)協(xié)作，授課教師流動檢查、參與討論，與學(xué)生們一起尋找問題的正確解決方案。實驗間隙，團隊教師在教學(xué)助理協(xié)助下，利用雨課堂向?qū)W生推送隨堂測試題，實時掌握學(xué)生對實驗知識和實驗方法的理解與運用。樣品制備好后進行接觸角和SEM測試，測試中落實學(xué)生的主體地位，小組學(xué)生合理分工、互相配合、全員參與，準確記錄原始實驗數(shù)據(jù)。測試結(jié)束后，小組學(xué)生一起分析實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果，結(jié)合所學(xué)的材料表面潤濕性理論，探索用Wenzel模型或Cassie模型解釋表面微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)對超疏水性的影響，加深對材料結(jié)構(gòu)與性能間關(guān)系的理解認識。

(3)關(guān)注“持續(xù)改進”，持續(xù)引導(dǎo)學(xué)習(xí)成效

在教師教學(xué)層面，除了課程教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化和教學(xué)手段的創(chuàng)新，教學(xué)團隊還注重綜合實驗課程的教學(xué)評價與信息反饋，推動教學(xué)成效的持續(xù)改進。團隊教師根據(jù)學(xué)生的實驗表現(xiàn)（預(yù)習(xí)情況、實驗操作、實驗報告撰寫等）對課程教學(xué)效果和教學(xué)目標達成度進行自評，再通過學(xué)生評教、同行和督導(dǎo)聽課、專家查閱相關(guān)教學(xué)材料等途徑廣泛收集反饋意見，據(jù)此不斷改進和完善課程的教學(xué)體系、內(nèi)容與方法。

在學(xué)生學(xué)習(xí)層面，綜合實驗課成績不應(yīng)是課程學(xué)習(xí)的終點，而應(yīng)成為學(xué)生參加大創(chuàng)項目、專業(yè)學(xué)科競賽、考研深造等的“敲門磚”?；诒菊n程對學(xué)生專業(yè)知識、實驗技能、分析能力和創(chuàng)新思維的強化和訓(xùn)練，團隊教師們積極指導(dǎo)課程學(xué)生參加“全國大學(xué)生高分子材料實驗實踐大賽”“全國大學(xué)生高分子材料實驗實踐虛擬仿真大賽”和“全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽”等專業(yè)學(xué)科競賽。同時，通過專業(yè)教研會議將實驗課上表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生推薦給相關(guān)教師參與大創(chuàng)項目訓(xùn)練，或推薦給聯(lián)系企業(yè)實習(xí)鍛煉。通過多樣化的正向反饋將學(xué)生的課程學(xué)習(xí)成效與未來持續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)、就業(yè)工作緊密聯(lián)系在一起，達成幫助學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)成長的教學(xué)目標。

3.《高分子材料綜合實驗》教學(xué)改革實施成效

經(jīng)過近幾年持續(xù)融合工程教育理念的教學(xué)改革實踐，本課程學(xué)生的學(xué)習(xí)成績、實驗操作技能、主動學(xué)習(xí)態(tài)度與持續(xù)學(xué)習(xí)熱情均有了明顯改善，綜合應(yīng)用與創(chuàng)新能力也得到了顯著提升。授課過程中學(xué)生通過多樣化途徑主動參與教學(xué)互動，課堂參與度大大提高，教師也能及時了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況并能更有針對性地答疑解惑。近三年課程學(xué)生成績“良好”以上的比例從58%提升至81%，學(xué)生畢業(yè)后在工作中的實踐動手與創(chuàng)新能力也深受用人單位好評。此外，綜合實驗課程的操作技能訓(xùn)練、創(chuàng)新思維培養(yǎng)以及授課團隊教師的積極引導(dǎo)，為學(xué)生在后續(xù)的學(xué)科競賽、大創(chuàng)項目等科研創(chuàng)新訓(xùn)練中取得好成績提供了有力保障。近年來本課程學(xué)習(xí)優(yōu)秀的學(xué)生榮獲了“全國大學(xué)生高分子材料實驗實踐大賽”“挑戰(zhàn)杯大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽”“全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽”等學(xué)科競賽獎項18項，主持國家級、省級和校級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目30余項。

4.結(jié)語

綜合實驗課程是高分子材料與工程本科專業(yè)重要的實驗教學(xué)課程。作為地方高校，針對原有課程教學(xué)模式不利于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的問題，我們以“產(chǎn)出導(dǎo)向、學(xué)生中心和持續(xù)改進”的工程教育理念為指導(dǎo)，分別從實驗內(nèi)容、教學(xué)方法和持續(xù)學(xué)習(xí)三個方面對綜合實驗課程的教學(xué)進行了改革與探索。實踐表明，這些改革增強了學(xué)生對專業(yè)實驗的學(xué)習(xí)熱情，提升了學(xué)生的綜合實驗技能，為他們的專業(yè)學(xué)習(xí)和持續(xù)成長打下了堅實基礎(chǔ)。今后我們還需繼續(xù)深入融合工程教育理念，不斷完善綜合實驗課程的教學(xué)體系和運行機制，助力地方學(xué)校高分子材料專業(yè)應(yīng)用型人才的高質(zhì)量培養(yǎng)。