立足应用型人才培养的《高分子物理》教学改革探索

葛鑫 邢瑞光 布林朝克 高占勇 可丹丹 李亚男 孙鹤 张邦文

摘要：根据复合材料与工程专业发展要求，从《高分子物理》课程自身特点出发，对教学内容、教学方法和考核方式进行了探索和改革。结果表明，改革和创新对提高学生的积极性、参与度和思考能力起到了良好的效果。

关键词：《高分子物理》；教学方法；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）45-0143-02

一、专业与课程基本情况概述

近年来，随着科学技术的迅速发展和对材料的要求不断提高，传统的单一组成材料日益无法满足各个领域的需要。复合材料，特别是高分子复合材料作为材料科学领域的一个相对较为年轻的分支，在近几年蓬勃发展，在某些方面已经显示出传统单一组成材料无法比拟的优势，并已成为材料产业中极其重要的一员。我国开设复合材料与工程专业的高校从无到有，目前已经超过30余所，并呈现持续增长的态势。复合材料与工程专业的毕业生，直接面对复合材料工程技术领域的复杂问题，应对化学、物理化学、高分子材料以及材料表面与界面相关领域的理论知识有较为深入的理解，同时在复合材料生产和应用领域，包括工艺流程、具体操作等方面有很强的实践能力。

我校复合材料与工程专业始建于2011年，是我校在办好传统优势学科的基础上，面向内蒙古自治区丰富的煤炭以及风能资源优势，为服务区域经济而建立的新兴专业。本专业的目标是立足于自治区，培养复合材料领域的高素质应用型人才。根据本专业的要求，毕业生应具备复合材料方面比较扎实的理论基础和实践能力，掌握复合材料的制备、组成、结构与性能之间关系的基本规律。与此同时，作为应用型人才，毕业生应具备比较强的实践能力，包括复合材料的设计、制备和分析检测等方面的技能。

本專业所涉及的复合材料主要是高分子基复合材料，因此高分子学科发展过程中产生的《高分子化学》和《高分子物理》两门涉及高分子材料基本结构与性能的课程即成为了本专业人才培养金字塔的两大基石。《高分子物理》以“高分子结构与性能之间的相互关系”为核心，在有机化学、物理化学、分析化学等课程知识的基础上，涉及大量的高等数学、统计学等相关学科的知识。其课程体系庞杂繁复，其中某些环节涉及抽象模型和数学知识，给学生的学习和理解造成了比较大的困难，同时也对先修课程的掌握、理解和运用程度提出了更高的要求。在进行教学改革的探索过程中，我们的重点放在两个方面：（1）根据本校学生的学习能力和知识层次对课程的教学内容和过程进行调整，使学生能够正确、充分理解课程的重点、难点。（2）以培养应用型人才为目标，使课程讲授的理论知识与实际应用和工程实践相结合，促进理论知识在实践过程中的指导作用。

二、针对专业需要进行教学内容改革

1.对于教材的选用。我校位于内蒙古自治区中西部呼包鄂经济区的核心地带，结合自治区丰富的风电资源，我校周围风电企业和其他复合材料相关产业发展较为迅速，并已形成一定的规模。复合材料产业的发展也对该领域的工程应用人才提出了更高的要求。我校专业是结合自治区经济发展的迫切需求，顺应新兴材料产业发展的潮流建立并发展壮大起来的。在《高分子物理》课程开设后的几年之中，经过相关专业教师在教学过程中的不断探索和总结，目前选用何曼君等人编写的《高分子物理》（第三版）作为主要参考教材。该教材的内容涉及面较宽，阐述深入浅出，还附有详细的参考资料，适合作为本课程的主要教材。与此同时，由华幼卿、金日光主编的《高分子物理》（第四版）中很多内容的阐述和演绎非常清晰明了，有利于学生正确、深刻地理解一些知识点，因此也被选为本课程的参考教材配合使用。

2.对于教学内容和结构的设置。本课程是复合材料与工程系本科生的专业基础课，是学生学习专业课和从事本专业科研、生产工作必备的基本理论。课程的目的旨在使学生掌握高分子物理的基本概念和基本规律，正确地理解和掌握高聚物结构和性能之间的关系，为分析和解决高分子材料的科研和生产中的实际问题提供了坚实的理论基础。本课程的教学与学习主要侧重于准确理解高分子物理的基本概念和基本规律；掌握高聚物结构和性能之间的关系；对重要的公式要会推导，明确这些公式的物理意义，将理论知识与课后的习题练习和专业实验相结合，加深对高分子物理的理解，使学生能顺利学习后续的专业课，提高自学与更新本专业知识的能力。

三、因材施教，改进教学方法和手段

根据本专业学生的知识水平、学习能力和专业培养的具体要求，并结合本课程的特点，在教学过程当中，应该对具体教学环节、教学内容和教学方式做出针对性的调整和改进，提高学生的学习积极性和对基础理论知识的掌握程度，从而达到人才培养目标。

1.对于抽象问题的具象化处理。《高分子物理》课程的重要特点是基础理论较多，有关概念、模型较为抽象（如高分子的手性结构、高分子凝聚态结构中的无规线团模型等），这给刚刚接触高分子科学的本科学生对课程的理解造成了非常大的困难。一方面，学生难以想象出模型的具体形象；另一方面，会给学生的后续学习造成很大的心理压力和抵触情绪。因此，在教学的过程中，教师应努力通过各种手段使一些抽象的概念具象化，便于学生理解。比如，使用球棍教学模型向学生演示手性结构的具体概念，通过实物演示，使学生理解手性异构体之间结构和性质的差别；再比如，使用五子棋或者围棋来进行格子模型及相关数学公式的演绎和推导；等等。通过对抽象问题的具象化，一方面能够提高学生对知识的掌握能力，另一方面能够提高学生的学习积极性。

2.将科学实验与生产实践引入理论教学之中。《高分子物理》课程作为高分子、复合材料相关专业的一门基础课程，涉及基础理论较多，实际操作和生产实践相对较少，这样很容易造成学生的理论知识和实践应用的脱节，理论无法得到有效地理解和灵活地应用。同时，作为工程师，毕业生无法将工程实际与晦涩难懂的理论知识结合起来，导致在遇到一些比较复杂的工程问题时，无法从理论角度进行阐释和解决。在教学过程中，我们着重将一些课程内容与有关专业实验，乃至生产实践中的有关内容结合起来。将理论与实践紧密结合，学以致用，理论知识指导实验操作，实践验证理论知识，可以大大加深学生对有关知识点的理解和记忆。与此同时，能够提高学生利用理论知识解决问题的能力，可谓一举两得。

3.灵活运用多种教学手段。作为高分子、高分子材料以及高分子复合材料相关学科的一门基础课，《高分子物理》所涉及的知识系统庞杂，抽象理论多，理解困难，并且需要学生综合、灵活运用各种基础科目的知识。在课程讲授的过程中，一方面，教师应该综合运用各种教学方式，包括谈话式、谈论式、实践活动式等，根据学生的知识水平和接受能力，不断调整讲授方式，从而使学生受益最大化。同时，应加强板书与多媒体教学的有机结合。最后，教师应该在掌握该门课程整体脉络的情况下，实现对相关知识的网络化和系统化，并能够在讲授的过程中将相互关联的知识串接、联系起来，形成一个有序化的知识网络体系。这样既有利于学生对关联知识点的理解和记忆，也能够对《高分子物理》形成一个更加系统化的认识。在讲授过程中加强学生的理解和记忆水平的基础上，应该定期组织学生讨论，解决本课程学习过程中遇到的疑难问题。在讨论过程当中，激发学生的思考能力、逻辑能力和学习热情，使学生更好地学习并理解该课程的知识。

四、课程考核与评价方式的多元化、科学化、合理化

作为一门复合材料学科的基础理论课，《高分子物理》以往以传统的笔试考核的方式，优点和缺点都很明显。优点是教师比较容易对成绩进行量化处理，考核过程相对简单。缺点是无法反映一名学生对该门课程学习和掌握的真实情况。为了改变这一状况，我们采取了更加多元化的考核方式将学生的平时表现所占最终成绩的比例加大。特别是学生在回答问题、小组讨论中表现出来的学习态度和思维能力，会对最终成绩产生较大的影响。与此同时，增加学生互评，作为教师评定成绩的一个参考，努力把更为科学、全面、合理的成绩呈现给学生。

在丰富考核方式的同时，我们繼续发扬期末笔试的优势。作为工科专业，我们的主要目标是培养复合材料方向的优秀工程师，因此我们在笔试中加大了应用题目的比例，把理论知识与实验操作，乃至生产实践结合起来，提高学生综合运用基础知识解决实际问题的能力，并取得了良好的效果。

《高分子物理》作为复合材料与工程专业的一门主干课，理论性强，涉及的基础学科较多，系统庞杂，其教学过程中的创新是一个需要多方面考虑的系统工程。在不断的教学探索过程中，我们从提高学生的学习积极性，参与程度，思考、应用能力入手，使本科目的有关知识内容更容易被学生所接受和运用，并取得了良好的教学效果。

参考文献：

[1]严伟.地方院校《高分子物理》课程教学探索与实践[J].广东化工，2016，（9）：266，271.

[2]万俊.高分子物理教学的探索与实践[J].广东化工，2016，（22）：187，194.