《聚合物近代仪器分析》教学改革探索

林治涛，董抒华，谭洪生，申红望，朱国全

(山东理工大学 材料科学与工程学院，山东 淄博 255049)

《聚合物近代仪器分析》是一门理论与实践高度紧密结合的综合性应用课程。通过对高分子研究中最常用的近代测试分析技术的基本原理、仪器构成及实验技术进行简明阐述的基础上，应用典型实例及结果分析，着重介绍样品前处理、分析流程、谱图解析及各种测试分析技术在聚合物研究中的应用等主要内容[1-2]。在教学过程中，课程涉及的分析方法种类比较多，相关章节联系不多，知识点独立成章，覆盖面广，很多内容都不能在课堂上深入讲解；教学内容专业性、综合性和实践性很强，需要有较好的高分子物理、高分子化学、有机化学等相关方面的知识，学生缺乏实践经验，理解不深刻、不透彻。针对《聚合物近代仪器分析》课程特点，有必要探索新的教学模式与方法，提高教学的有效性。

1 梳理知识点并对知识点进行分类，编写各知识点的教学目标

美国著名教育学家布鲁姆把教育目标分为两个维度：一个是“知识维度”，主要有事实性知识、概念性知识、程序性知识和元认知知识；另一个是“认知过程”维度，主要包括记忆/回忆、理解、应用、分析、评价、创造[2-3]。以布鲁姆教育目标分类理论指导，将各种仪器分析方法分为波谱分析、色谱分析、热分析、显微分析技术等几个模块，整理每种仪器分析方法中涉及到基本原理、仪器构造、实验方法、应用的知识点，编写各个知识点的知识维度与认知维度表。以仪器测试的基本原理和实验方法及应用为主线，梳理重难点，明确学生要掌握的知识点。编写教师主讲类知识点以及学生自学类知识点的主要教学目标，通过目标导向式教学方法，采用不同的教学策略，从而明确知识的类别和认知过程要求。通过对知识点和教学目标的梳理，学生对各知识点的学习目标更加明确，明确了任务和方向，提高了课堂学习的时效性。

2 灵活采用多种教学方式和手段

2.1 网络教学平台的应用

《聚合物近代仪器分析》这门课所涉及的分析方法种类比较多，每种分析方法涉及的知识点也较多，由于课时所限，很多内容都不能在课堂上深入讲解，针对课程的这种特点，有必要借助于网络教学平台，在上面发布一些学生自学的知识点和加强知识点深入理解的拓展类知识，提供学生学习此部分内容的参考书籍目录、科技论文文献索引目录或生动形象的课件、视频等，要求同学们在网上学习，开展网络线上教学。而在课堂教学过程中则围绕线上线下教学过程中产生的问题进行分组讨论并解决问题，并且通过建立以学生自主学习为主的知识点和教师讲授为主的知识点之间的联系，使同学们能够体会到自学的乐趣并提高其自主学习及解决问题的能力，根据以学生自主学习为主的知识点的难易程度和数量设置网络学时，通过对教学过程进行科学化设计，实行“自学-听课-讨论-回答”启发式、提问式、讨论式、互动式等灵活多样的教学方法，增强学生学习积极性和思考能力、分析问题与解决问题的能力。

同时，在教学平台积极为学生提供扩充性学习资料，鼓励学生通过网络、图书馆、资料室查阅本学科领域的学术研究文献，关注高分子材料的最新发展动态，加深对课堂内容的理解和掌握。向学生介绍并推荐本学科国内外重要学术期刊为课外阅读材料。将Photoshop、TA Universal Analysis、XPSPEAK等图像数据处理软件及其使用教程放置在网络教学平台，让学生熟悉这些软件，并将这些软件分析数据的步骤编辑成文档放在教学平台上，供学生学习使用。例如将用Origin软件分峰处理碳材料的拉曼光谱、XPSPEAK分析材料表面官能团的教程等发布在教学平台，同学们自己下载学习，能够运用这些软件来分析相关实验数据。

2.2 课堂教学

课堂教学主要采用多媒体教学，以提高教学内容的可视性和趣味性，充分调动学生的学习积极性。教学过程中充分采用“比较教学法”，将各种分析方法的优缺点和异同点进行纵横向比较，并列表汇总，消除学习中的“孤岛现象”。例如，对红外光谱和拉曼光谱进行比较，对电子显微镜和光学显微镜成像的异同点、电子束的折射与光的折射异同点进行比较，电子衍射与X射线衍射的区别，对X射线与物质的相互作用和进行比较。教学过程中充分采用 “实例解剖法”通过对与日常生活密切有关的典型高分子材料的剖析，缩短课程与实际生活的距离，使学生真切体会到课程的价值，并理解和深化所学内容，达到学会如何灵活和正确选择应用主要仪器分析方法进行分析聚合物的结构和成分技能，而非死记硬背某些内容。例如通过对均聚聚丙烯的DSC曲线和XRD曲线进行分析，分别来求结晶度，比较两种方法的不同点，在分析比较的过程中，同学们学会两种分析方法的同时，对聚丙烯的晶体结构有了更深层次的理解。在整个教学过程中，要反复向学生强调成分-结构-性能的关系，灌输仪器分析是理解聚合物结构成分与性能的关系的桥梁和纽带这一理念，以增强学生学习的主动性和自觉性。

3 实践教学

本课程共有四个课内实验，实验教学贯穿整个本科教学过程始终。实验以老师讲解操作为主、学生操作为辅的方法进行。课前将实验教学大纲、实验课安排、实验指导书、相关实验技术操作步骤ppt和视频发布于网络教学平台。学生要按实验教学大纲要求自己编制实验技术路线和实验流程(包括实验研究目的、实验原理、实验仪器设备、实验步骤、数据的记录与整理、结果分析)，完成整个实验过程。实验报告占总成绩的50%，主要内容包括实验目的、实验原理、仪器与试剂、实验过程、实验记录、数据处理、结果讨论；平时表现占50%，包括考勤情况、认真进行实验操作、按时完成实验内容、爱护并按操作规程使用仪器、创新思路、没有明显的失误、实验结果准确等。

在课外，带学生去工厂生产实习和认识实习的时候，让同学们在工厂的产品质量检测部门进行实习，让他们感受所学课程知识的重要性。学生跟随老师做科学研究和参加大学生创新创业大赛的时候，会接触到对材料的某种性能进行测试，这

就涉及到测试样品的制备、测试条件的选择、数据的分析等，在这个过程中对学生们进行悉心地指导。同时，将自己和其他老师的科研成果与课堂教学联系起来，使同学们觉得《聚合物近代仪器分析》这门课对其未来的发展非常有帮助，学这门课程非常有意义，真正感受这门课重要性和实用性。在学习的过程中，同学们也会意识到高分子物理、高分子化学、有机化学等课程知识的重要性，使已经学习过的知识更扎实，真正做到理论和实践相结合。

4 考核方式改革

本课程采用以过程性考核为主的考核方式，丰富过程考核形式，加强阶段性的测评。学生成绩包括平时成绩和期末考试成绩两部分，两部分各占50%。平时成绩组成：考勤和平时表现占5%；课后作业占8%；翻转课堂占5%；实验占8%；教学平台在线测试占8%；答疑讨论占5%；学生笔记5%；教学平台使用情况占6%，主要包括根据进入课程次数、阅读课程材料次数、参与课程问卷、阅读试题次数、在线时长、学习播客次数和时长等。通过过程性考核方式改革，充分调动了学生学习的积极性和主动性，保证了教学质量。

5 结束语

聚合物近代仪器分析课程的教学改革通过梳理知识点并对知识点进行分类，编写各知识点的教学目标，借助于网络教学平台开展线上线下混合式教学的模式，灵活采用多种教学方式和手段，做好课内实验和课外实践教学工作，进行过程性考核方式的改革。通过改革，实现教学手段、教学内容呈现形式、教学组织形式等创新，提升学生主动学习能力，培养学生创新精神与实践能力。