浅淡材料化学专业的高分子化学实验教学改革

丁能文　游维雄　陈军　王春香　蒋鸿辉

[摘 要]高分子化学实验是我校材料化学专业学生学习的一门重要的实验课程，该课程既能使学生进一步理解和掌握理论知识，又能培养学生的动手能力及科研素养。通过让学生参与实验的准备工作、实验设计等活动，对高分子化学实验教学进行改革，激发学生的学习兴趣，提高学生的基本实验能力。

[关键词]材料化学专业；高分子化学实验；教学改革

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）06-0146-02

《高分子化学》是有机化学的后续课程，但同时更是高分子材料科学的启蒙课程，是学生掌握高分子科学基本理论和分析、解决高分子材料加工过程中的问题的基础课程。考虑到我校材料化学专业的一个重要发展方向是高分子材料， 《高分子化学》被选为材料化学专业的核心课程。高分子化学是一门以聚合物合成实验为基础的课程，聚合物合成实验教学有别于一般有机化学实验，但又是以有机化学实验为基础，它是培育创业创新人才的一个重要环节，是材料化学专业联系生产实际的实用性教学。高分子化课程实验教学相比于理论课程教学更具趣味性、实践性、复杂性、研究创新性。高分子化学实验教学在整个高分子化学的教学活动中起着重要的推动作用。

高分子化学实验教学属于课程内教学，开设的实验课程内容中有一部分能够很好地体现高分子科学的发展成果，学生的实践与创新能力在某种程度上能得到锻炼。但是仍然存在相当一部分验证性、认知性的实验，而且实验教学环节依然偏重于理论，注重高分子材料实用性的实验不多，不利于学生学习有关高分子材料的制备与加工。在学生进行高分子化学实验过程中，学生一般是按照已有的实验过程进行实验。实验前教师对相关实验重点、难点、细节等方面进行集中讲解，学生只需按照教师提供的实验过程，即可顺利完成实验。如此实验教学，不但阻碍了学生发现问题的能力、分析与解决问题的能力以及创业创新意识的提高，还使学生对教师产生依赖，并且抑制了学生的独立思考及创新能力的挖掘。

我校材料化学专业具有工科特色，和高分子材料专业比，材料化学专业的高分子材料相关课程的课时相对较少，开设《高分子材料化学》（《高分子化学》）、《高分子物理》与《高分子材料加工工艺学》，总共课时不到140学时。如何在有限的时间内，使我校的材料化学专业的学生既能掌握高分子科学的理论基础知识与学科前沿，又可以激发学生学习高分子材料的兴趣，是一个非常值得探讨的问题。

一、分配学生参与教师的前期实验工作

前期实验工作是实验顺利进行的前提条件。相比基础课程中的无机、有机化学实验，高分子化学实验有更多的实验前期工作需要准备，包括检修与调试反应仪器装置、玻璃器皿的清洗、配制溶液（如提纯单体、引发剂）等。粘附在玻璃仪器上的聚合物难以清除，学生在清洗玻璃仪器等设备的过程中，既懂得实验的成功来之不易，又能初步掌握聚合物的溶解性质。如聚苯乙烯单体中一般要加入微量的对苯二酚等阻聚剂，以避免溶液在储存、运输的过程中发生聚合（变质）。所以为了使实验顺利进行，缩短反应时间，开始实验前，在教师的指导下学生采用减压蒸馏的方法对单体（加入阻聚剂）进行提纯。这样，学生既加深了对阻聚剂阻聚原理的理解，又掌握了减压蒸馏的操作方法。通过积极参与实验前的准备工作，学生懂得实验的成功不仅取决于实验过程，而且与实验前期工作密切相关，从而更加重视实验教学过程。更重要的是，通过参与教师实验前期工作的准备，加深了对课堂理论知识的理解，熟悉蒸馏、重结晶等提纯化学物质的方法。

二、设计能激发学生学习兴趣的实验

调动学生学习主动性的一个重要举措是激发学生的学习兴趣。要激发学生的学习兴趣，设计的实验最好是学生既熟悉又陌生的内容。如尼龙66的制备实验，尼龙绳、尼龙袜子等，生活中很常见，但是如何在实验中采用己二酰氯与己二胺的界面缩聚来制备学生却不清楚，这势必将大大提高学生主动参与实验的兴趣。而且实验装置相对简单，一个烧杯即可完成。当学生将有机相与水相混合后，在两相界面马上就能看到一层聚合物薄膜的生成，而且该层薄膜拉出之后，又立即生成新的聚合物薄膜，可以连续不断地拉出，形成纤维状物质。实验操作不复杂，成功率高，过程新颖，操作明了，学生学习的积极性高。

三、注重开设实用、应用型实验

高分子化学实验教学为学生的创业、创新意识的培养提供了良好的环境条件，尤其是一些能结合实际生活的应用型高分子材料的制备，能使学生体会到高分子化学实验的实用价值，有利于激发学生走向的创业、创新。如在“聚丙烯酸型高吸水性树脂的制备”实验中，高吸水性树脂可用于日常生活用品如尿不湿等，由于该产物的实用性强，一方面可以提高学生动手实验的积极性；另外一方面也使学生深刻认识到高分子材料是一个与人们的日常生产生活息息相关的学科方向。类似的高分子材料还有粘接剂、涂料等，这些实验的开出将会使学生对未来从事该行业的信心倍增。

四、适当设计综合型实验

教材内高分子化学实验大多数是认知和验证型实验，学生只需要按实验参考书的步骤操作基本就能完成。如此实验虽然可以使学生的动手能力得到一定程度的提高，却不能使学生的综合能力、分析和解决问题的能力、创新的能力等方面得到合适的锻炼。综合型实验是内容和步骤较为复杂的实验，其中包含多个的知识点和基本实验操作，需要结合多方面的理论知识和技能，才能够顺利完成。综合型实验既能够训练学生综合运用所学理论和实践的技能，又能培养和提高其发现问题、分析问题、解决问题的能力。在综合型实验训练过程中，学生主动思考，敢于提出问题、分析问题和解决问题，学生的科学思考和创新意识获得很大的提升。

五、开设研究型实验

学生经过综合型实验的基本训练后，实验理论知识和专业实验技能都有了一定程度的提高。为了使学生了解高分子科学学科前沿、激发学生创业创新的动机，教师允许学生采取自愿组合的方式组成若干个科研兴趣小组。通过查阅文献资料，小组讨论提出实验方案，并与指导老师讨论方案的可行性，最后开展实验。结束时，上交实验记录由指导教师批阅给出评价，并讨论实验的得失。整个过程中，要求学生提交文献综述、可行性方案、实验报告或科研论文，锻炼写作科研论文的能力。显然研究型实验需要教师付出更多的劳动，为学生创造一个独立完成、接近实际科学研究的环境。研究型实验有利于提升学生分析问题、解决问题、独立工作、团队精神及创业创新等方面的综合能力。

六、改革实验成绩的考核方式

一个好的实验成绩考核方式要能够反映学生在实验教学过程中各个环节的表现。仅凭一份实验报告来评定学生的成绩是远远不够的，学生在预习实验、搭建装置、清洗仪器设备、打扫卫生等方面的工作都将得不到很好的体现，缺乏客观性和公正性。因此，可以借鉴无机、有机化学实验的考核方式，将实验成绩的评定方式细化：平时实验成绩60分，包括书写预习10分、统一服装5分、装置搭建10分、规范操作10分、卫生情况5分和提交报告20分；期末实验操作考试40分（随机抽取）。将实验成绩的评定标准在开课前公布，使学生不得不复习巩固所有开设的实验，从而达到熟练掌握各项实验技能的教学目标。

七、结束语

高分子材料作为我校材料化学专业一个重要的培养方向，《高分子化学》成为材料化学专业的核心课程，直接影响《高分子物理》《高分子材料加工工艺学》等后续课程的学习。我校材料化学教研室已通过对高分子化学实验教学的改革，在激发学生学习高分子化学科学的兴趣，提高学生的实践技能、创新能力和创业意识等方面有所收获。2015年3月5日，全国人民代表大会第十二届第三次会议开幕，国务院总理李克强同志在作政府工作报告中提及 “大众创业、万众创新”。今后，我们将秉成这一新理念，继续深入研究与探索，使高分子化学教学不断适应社会发展的要求，为培育更多材料化学领域的优秀人才做不懈的努力。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 于淑娟.高分子化学教学改革的实践与探索[J].广西师范学院学报（自然科学版），2009（3）：123 -125.

[2] 顾景梅，邹玉红，马小隆等.改进实验教学发挥实验室在培养高素质人才中的作用[J].实验室科学，2009（2）：35 -37.

[3] 刘宁，李田，王小丹，等.《高分子化学实验》课程的教学探讨[J].高分子通报，2011（7）：110 -112.

[责任编辑：罗 艳]