《功能高分子材料》教学方法改革探索

刘引烽 晏伟 颜世峰 苏新艳

摘  要：在高分子专业课程中，《功能高分子材料》课程因其特殊的内容可以作为试点课程进行教学模式改革尝试，将以教为主转变为以学为主，把学习的主动权交给学生，培养学生自主学习能力、展示与交流能力、质疑与创新意识。这不仅对学生是一种锻炼，对教师也是一种挑战，从而达到教学相长、相互促进的良性循环。文章从课程目标、教学内容、教学方法、教材建设和教师成长五个方面加以阐述，对课程改革提出了建议。

关键词：功能高分子材料;专业课;教学方法;改革;能力培养

中图分类号：G642       文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）17-0129-04

Abstract： Among the professional courses for the major of polymer materials and engineering， "functional polymer materials" course can be attempted to be a pilot curriculum for reforming the teaching mode. The main change for the students will be from passive learning to active learning， i.e.， the learning initiative will be delivered to students， in order to enhance the ability of self-learning， displaying and communication skill， and query and innovation consciousness. This is not only an exercise for students， but also a challenge for teachers to achieve a virtuous cycle of mutually reinforcing both teaching and learning. A suggestion for the curriculum reform was proposed here through elaborating the course objectives， content， teaching methods， textbook revising and the young teachers' professional development.

Keywords： functional polymer materials; professional course; teaching mode; reform; ability training

引言

《功能高分子材料》课程是高分子材料专业课程之一。它对于拓宽学生视野、加深基础理论学习都具有重要的作用。大部分开设高分子专业的学校都会开设这门课程，即使是在环境专业、化工专业、应用化学专业也常将功能高分子材料课程作为学生的重要的选修课。

如何讲好这门课程，需要任课教师充分考虑自身专业的特点和学生学习该课程时所处的年级、知识储备等现状加以调整。

上海大学高分子专业从上世纪80年代末即开设《功能高分子材料》课程，至今已逾20年，其内容也从早期单一的化学功能高分子材料逐渐拓展到光电功能高分子材料和生物医用高分子材料，并将离子交换树脂和螯合树脂从化学功能高分子材料中加以分离，与拆分树脂、高分子分离膜、高吸水性树脂和高分子絮凝剂一起归并成为分离功能高分子材料。2000年左右又将发展迅速的生物医用高分子材料从《功能高分子材料》课程中剝离出来，独立成为一门全新的《生物医用高分子》课程，2010年起又新设《智能高分子》选修课，进一步将功能高分子材料中具有识别、响应、传感与自修复的高级功能高分子材料单列，以适应高分子材料的飞速发展现状。在教材选择方面，在自编讲义的基础上，2001年我们出版了《特种高分子材料》教材[1]，其内容涵盖特种高分子材料最为主要的功能高分子材料和生物医用高分子材料两大分支，后期功能高分子课程仅选择其功能材料部分作为教材，而将生物医用高分子材料作为参考。2005年我们对《功能高分子材料》课程进行了第一次课程建设，建设的重点是课件建设，实现了多媒体辅助教学，每一章节都建设了相应的课件、初步完成了PPT、视频、图片及flash动画演示辅助教学，同时设计制作了《功能高分子材料》课程网页。2017年我们对教材进行了修订，交由化学工业出版社出版，并列入了十三五普通高等教育规划教材[2]。

2010年《功能高分子材料》进行了第二次课程建设，其建设内容主要是对教学内容和教学形式的改革，借助于2010年在上海举办的世博会，教学小组对课程内容、教学形式进行了大胆的改革和创新，将课外自主学习放在了更为重要的位置上，课内教学则成为在教师指导下的同学间交流学习的场所;同时，我们将课程的教学模式更改为研讨课，在自主学习和相互交流过程中，《功能高分子材料》的课程学习取得了明显的成效。

但是，随着科学技术的进步，尤其是高分子材料科学和技术的迅猛发展，我们感到，《功能高分子材料》课程还需要进一步加以改进。在教学内容方面需要拓展教学资源，在教学形式上应该更加注重学生自学能力、交流能力、质疑能力的培养。《功能高分子材料》虽然是一门专业选修课，但却是一门与其他学科交叉、渗透最为突出的课程，是一门与时俱进的课程，它不能墨守成规守着课本一成不变。随着科技的进步，功能高分子材料层出不穷，新的材料、新的功能不断涌现，为课程提供了丰富的新的内容。只有跟上形势、打开眼界，才能跟上功能高分子材料的发展步伐，才能领会功能高分子材料的魅力，才能真正掌握功能高分子材料的精髓。上海的地域优势为我们提供了优良的外部资源。高校、研究所和企业是创新的主体，上海分布着众多的高分子研究机构，也进驻了大量的世界500强的高分子材料企业，今后的世博会虽然不大可能再在上海召开了，但上海的展会业十分发达，吸引了全球顶级公司参展各种专业展会，这些资源都为本课程建设提供了极佳的外部条件。同时，课程建设作为提高本科教学效果的有效手段之一，学校和学院均制定了相关政策和措施，对参与课程建设的教师更为宽松的环境和要求，也设有相应的奖励措施，在制度上加以保证，对课程的进一步建设提供了根本的制度保障。

一、课程目标

我们认为，一门课程首先应该确立课程目标。《功能高分子材料》课程对学生的要求包括三个方面，一是掌握功能高分子材料的知识内容，二是学习能力与学习方法的培养，三是交流与质疑能力的锻炼。

1. 掌握知识内容。教学大纲设定了课程应该掌握的最基本的知识要点，主要包括各种功能高分子材料的定义、分类、功能原理、发展历程与应用等几个方面。但在有限的课时中，学习的知识总是有限的，我们不仅要求学生掌握知识内容，更要注意培养学生的创新能力。让学生在学习过程中更加注重了解各种功能材料其功能设计的创新思想和方法，这应该比功能材料有哪些品种、如何制备、是什么原理、有何应用等知识本身更为重要。

2. 培养学习能力。以往的教学往往注重的是知识本身。但我们认为仅仅如此则失去了大学学习的意义。课程教学的目标不能仅仅是掌握知识这么单一。我们不仅要通过课程的教学过程使学生掌握知识，更重要的是培养学生自主学习的能力，找到适合自己的学习方法，以适应现代知识爆炸、更新速度快的现状，适应将来在复杂多变、竞争激烈的社会中生存和发展的需要。

3. 锻炼交流与质疑能力。培养了学习能力，掌握了学习方法，学到了有用的知识，如果不能积极参与交流讨论，思维就会被禁锢。我们认为课程学习的另一个目标是锻炼学生的交流讨论与质疑的能力。所谓真理越辩越明，所谓思想交流才能碰撞出灵感的火花。只有通过交流，通过质疑，才能对知识本身有更为清晰的了解，对隐藏在功能高分子材料背后的设计思想有更为明朗的认识，才能厘清一些模糊不清的概念，从而达到知其然更知其所以然的较高层次，也才能有学一知百、融会贯通的能力。

二、教学内容

明确了课程学习的目标，接下来就需要仔细安排教学内容。

功能高分子材料是高分子材料的重要组成部分，涉及物质、能量和信息的贮存、传递和转换等诸多功能方面，包括化学功能、分离功能、电磁功能、光功能和各种能量转化功能等多种功能特性的高分子材料，是反映高分子材料领域前沿研究成果和多种实际运用的课程。因此，本课程需要不断更新教学内容，将不断涌现的新理论、新方法、新技术、新成果纳入到学生的视野中，在了解课程内容的过程中，能始终紧扣学科的前沿成果进行讨论。

功能高分子材料的功能原理涉及多学科的相互渗透与交叉。该课程涵盖面广、内容多、更新快、原理复杂。如果只是一味地跟踪学科前沿成果而不注重基础理论的夯实，对于功能材料的理解就会流于肤浅，难以抓住其本质。本课程的另一项重要内容就是要注重培养学生探究理论原理的能力，归纳和总结的能力，从根本上把握功能高分子材料的设计思想和设计方法，培养自身创新能力;同时，在探究原理的过程中进一步强化高分子化学与高分子物理等专业基础课程，提高高分子专业体系的教学质量。在此方面对教师提出了更高的要求，需要教师能具有更为广泛的知识结构，更为扎实的理论基础，不仅能从原有的知识体系中帮助学生抓住功能材料的设计原理，而且要从新的功能材料中，发现功能设计的关键思想、关键方法。在与学生互动交流的过程中，不仅提高了学生的学习能力，同时也提高了教师自身的教学水平。

功能高分子材料不是停留在书本上的知识，是鲜活的研究课题，也有鲜活的应用。如何把学校、研究所和企业的前沿研究和实际应用带给学生，是提高本课程教学效果的重要途径。单一依靠课内的时间是难以完成的，因此需要推动学生走向学术前沿讲座、走向企业和各种展览会。例如参观学术团队的多肽合成研究，帮助学生了解化学功能高分子材料在多肽等生物活性物质的固相合成中的应用;在参观陶氏公司、3M公司或GE公司的分离膜研发中心和产品，让学生知晓分离膜产品结构和实际应用;各种学术讲座对拓宽学生的视野也可以起到积极的作用。此外，利用好互联网平台，利用好企业广告视频以及学术期刊上附加信息都可以给学生提供大量的课外学习资源来提高学习兴趣，丰富学习内容，强化知识结构。

三、教学方法

2010年以来，我校《功能高分子材料》课程主要采用研讨式教学模式，以课堂讨论为主，以学生自主学习为主。通过学生组成的学习协作小组，对某一专题进行学习资料的汇总、分析与整理，在课堂上与其他同学讨论，培养学生分析问题、解决问题的能力和协作学习、自主学习的能力;通过教师的适当引导，训练学生分析原理和功能之间的逻辑关系，比较和分析内在结构与外部条件对功能特性产生的影响。在总结交流的过程中，锻炼学生的展示才能、交流能力以及质疑提问的意识。

在给学生布置任务时，要充分引导学生了解和利用各类教学资源。如前所述，教学资源不仅来源于书本，还包括网络资源、企业资源、研究机构资源和博览会资源。如ACS、RSC、Elsevier、Wiley等各大出版社，Science Finder、中國知网等中外学术搜索引擎都含有丰富的研究论文及其附加的视频和图片信息，可以极大地丰富课程教学内容。上海驻扎了很多科研院所和高校，其研究内容一直处于该领域的前沿，即使是企业，包括外资企业、国有企业与民营企业，与功能高分子材料有关的产品也迅猛发展。利用这些资源，可以形成关于功能高分子材料的科研、生产、研发与应用的实例，通过整理可以形成丰富的感性资源。此外，充分调研和搜集上海工博会及各种有关功能材料的专业博览会资源，了解功能高分子材料的新发展和新应用，拓展学习资源。

教学过程中，组织学生利用好各类讲座也是拓宽教学资源的途径。可以引导学生通过功能高分子材料前沿领域的各种学术讲座，了解功能高分子的发展前沿;通过邀请企业专家来校讲座，从管理者角度、创业者角度以及创新发展角度，让学生了解功能高分子材料的实际应用，或者通过实际的案例，提出需要学生思考的问题，引出基本原理和方法;通过实际参观，包括功能高分子材料的生产领域和应用领域参观，增强学生对功能高分子材料的感性认识;通过参加在上海举办的各种展览会，了解行业发展动态和企业需求，从而加深对功能高分子材料的了解。

教学过程离不开课外辅导，利用好学校的校园论坛、教务处网络教学平台以及email和微信朋友圈等校园网络和社会网络资源进行辅助教学，是互联网时代给予我们的便利手段。应充分运用多种信息网络交流平台，使学生在课外能通过多种渠道对课程进行学习、研究、讨论、巩固功能高分子材料的相关知识内容，并就自己感兴趣的问题进行拓展性学习，培养学生自主学习能力;利用网上交流平台，开展学生与教师之间、学生与学生之间的讨论和交流，增强学生的学习兴趣，巩固和扩大学习成果。

四、教材建设

在课程建设的同时，对配套教材也需要进行修订，以制定出符合课程要求的讲义，为达到更好的教学效果提供基本的保障。

本课程所用教材《特种高分子材料》，是上海大学出版社2001年出版的。该教材对散见的功能高分子材料进行归纳、分类、整理，各章比重较为均衡，较为符合教学规律，在内容上也特别注重功能设计的原理。尽管多年来，功能高分子材料已有了飞速的发展，功能高分子材料的种类、制备方法和应用领域都在很大程度上得以拓宽，但其功能原理并未改变。长期的教学实践证明，运用该教材收到了良好的教学效果。但不可否认的是，该教材还有许多不足之处，主要是，其一，功能高分子材料研究和生产的发展带来了新材料、新原理和新方法，需要及时加以补充;其二，新的教学模式要求有相应的配套教材。因此，积极组织该课程的配套教材建设，也是上好此课程的重要条件。对原有教材进行修订，必须补充新的内容，强化功能原理和功能设计，以适应功能高分子材料发展水平;同时建设课程多媒体讲义，以适应研讨课的教学模式，使学生能抓住教学重点，提出关键问题，能引导和启发学生思考，培养其对功能材料的结构设计能力。

五、教师成长

教师是教学的设计者、实施者，是学生学习的引导者。优秀的教师队伍，是人才培养的最关键因素。建设优秀的教师队伍既是课程建设的基础，也是重要的目标之一。

对于研讨课形式的《功能高分子材料》课程，由于课程节奏、内容的多变和学生讲解与讨论的不可控因素太多，在课程开始前需要任课教师统一思想，达成共识，做好前期准备。明确课程目标和工作任务，做好分工合作安排，拟定课程提纲，落实具体环节。通过各种调研活动，先行搜集课外优质资源，加以筛选，推荐给学生。在课堂教学中，组织好课程的讲解、讨论，引导好交流，把握好时间节奏，尤其要做好最后的总结，教师的最后总结可谓画龙点睛之笔。由于每次课程学生的讲法、讨论的问题都不可能相同，对教师的要求就会更高，通过每一节课的实践不断积累经验，在变化的课堂中增強课堂气氛和课堂内容的把控能力，通过自身的不断学习和科研实践来积累丰富的底蕴而增加气场，在教学实践过程中不断进行总结和提炼，形成自己独特的教学方法和教学模式，从而培养优秀的师资力量。同时教师间的团队合作、相互交流、相互切磋、取长补短，发挥各自的特长，对于师资队伍建设也颇为重要，通过培训与深造等形式可以进一步扶持年轻的师资力量成长。

六、结束语

在高分子专业课程中， 《功能高分子材料》课程因其特殊的内容可以作为试点课程进行教学模式改革尝试，将以教为主转变为以学为主，把学习的主动权交给学生，培养学生自主学习能力、展示与交流能力、质疑与创新能力。这样不仅对学生是一种锻炼，对教师也是一种挑战。改革的前提是需要做好前期的准备，对课程目标需要有明确的认识，对教学内容需要精心组织，在教学过程中需要有足够的底蕴对课程节奏加以调控，在课外也需要做好充分的辅导，同时对教材进行修订，对其内容进行筛选，才能达到教学相长、相互促进的良性循环。但是，任何事物都是一分为二的，如果没有前期充分的准备，没有一颗为学生培养着想的责任心，没有自身参与科学研究而积累的丰富底蕴，做如此的改变可能只会起到相反的作用，那么不仅学生学不好，也砸了教师和学校的口碑，那还不如不改。

参考文献：

[1]刘引烽.特种高分子材料[M].上海：上海大学出版社，2001.

[2]刘引烽.特种高分子材料[M].北京：化学工业出版社，2017.