工程认证背景下“高分子化学”课程改革的探索与实践

叶秀芳，陈东初，常萌蕾，廖爽

（佛山科学技术学院材料科学与能源工程学院，广东佛山528000）

“高分子化学”课程是高分子材料、材料加工、材料化学、材料科学与工程、化学与化学工程等学科重要的专业基础课之一。通过该课程的学习，不仅能够使学生掌握专业基本原理和基础知识，同时，也为后续专业课的学习提供支持。在佛山科学技术学院建设创新型高水平理工科大学的背景下，材料化学专业于2016 年启动了工程教育认证工作，并于2018 年成功通过台湾中华工程教育协会（IEET）的工程教育认证。自材料化学专业工程教育认证工作启动至今，为配合工程教育认证工作，让学生能够更好地理解和掌握相关理论，应用“高分子化学”知识解决实际问题，满足相关行业、企业对人才的培养要求，“高分子化学”课程教学团队坚持从人才培养目标、课程建设等方面深化教学改革，积极探索“高分子化学”课程体系建设新举措，提升教学效果，较好地实现了工程教育背景下课程的教学目标。

本文将结合近年来对“高分子化学”课程的教学实践，从教学目标的制订、课程建设和教学方法改革等方面，探讨了在工程教育论证背景下开展“高分子化学”课程教学改革的几点体会。

1 工程教育论证下课程教学目标与毕业要求指标点的对应

工程教育认证在目标上强调与产业社会相结合，培养高质量的工程类人才[1-2]。根据工程认证的要求，工程教育总体目标的实现是通过分解的若干小目标达成的，而这些小目标则是由一系列的课程作为载体，通过课程的设置，支撑毕业要求的不同分解点[3]。具体来说，根据材料化学专业的人才培养方案，“高分子化学”课程支撑了4 个毕业要求中的5 个指标点：①指标点1～1:能够将材料化学的基本概念运用到工程问题的恰当表述中；②指标点1～3:了解材料的成分、结构（组成）、性能之间的关系并能够应用于材料工程问题的分析中；③指标点3～2:能够根据目标选取适当的原材料与基础工艺并确定研发方案；④指标点9～2:能够在从事材料生产、研究和开发的团队中承担相应角色；⑤指标点10～2:了解材料学科发展趋势并能与业界同行及社会公众进行有效沟通。基于此，“高分子化学”课程教学团队制订“高分子化学”课程的总体目标是：通过对本课程的学习，掌握“高分子化学”的基本概念和基本理论（培养目标1），强化学生的高分子专业基础理论知识的应用（培养目标2），培养学生独立分析和解决“高分子化学”问题的能力（培养目标3），培养学生严谨的科学态度和创新精神（培养目标4），培养学生的工程管理能力和环境友好意识（培养目标5）。

在上述课程目标和课程对毕业要求的支撑指标体系下，指标点①和②与培养目标1 对应，指标点①②和③与培养目标2对应，指标点③和④与培养目标3对应，指标点③④和⑤与培养目标4对应，指标点②③和⑤与培养目标5 对应。通过课程培养目标与毕业要求指标点的对应关系，完成以课程为载体，通过课程小目标实现工程教育总目标。

2 工程教育论证下“高分子化学”课程体系的建设与优化

工程教育认证注重对目标达成的支撑，以培养成果为导向，强调与产业社会相结合。基于此，在“高分子化学”课程教学中需要培养学生的实践能力，提高工程意识，注重对学生创新创业意识和能力的培养。具体从以下两个方面进行。

2.1 “高分子化学”课程教学内容的优化

“高分子化学”具有内容丰富，知识点众多，一些基础理论亟待更新和完善等特点[4-5]。在有限的课堂教学学时中，难以完成包括“高分子化学”的基本概念和理论模型、不同聚合反应（机理、动力学及其影响因素）、聚合物间化学反应、聚合方法等在内的全部内容。因此，在实际教学过程中，必须按照课程培养目标，对教学内容进行优化。主要遵从以下原则：①在教学过程中，注重教学内容的经典与现代、基础性与先进性的关系。如在聚合反应机理的学习中，安排足够的学时在聚合理论相对成熟的自由基聚合反应教学中，这样的教学安排有利于加强学生对聚合反应相关知识的理解，掌握聚合反应的学习规律，为后续其他聚合反应的学习提供良好的学习经验；同时，为适应社会发展对人才培养的要求，根据学科发展最新动态，在聚合反应机理教学中，注重安排合适的学时，紧跟高分子材料聚合方法发展前沿，结合教师的科研情况，对一些新的聚合反应及其实施方法进行学习和讨论，激发学生的学习主动性，培养学生的创新能力；②课程重点和难点内容的教学时间适当倾斜。在有限的课堂教学中，教师难以将所有的课本内容面面俱到地讲完，因此，教师要注意把握教学内容的重难点，并提醒学生课程学习需要掌握的重点内容，让学生在课程的学习中分清主次，各有侧重，快速提高学习效果和学习效率；③注重建设立体化、优质的教学资源，实现课堂讲授与课后自学的互补。高分子课程教学团队依托现代信息技术，构建开发了“高分子化学”网络课程、“高分子化学”网上虚拟仿真实验项目，并实现课程资源的开放共享。在“高分子化学”网络课程投入使用后，教师积极引导学生充分利用数字化的“高分子化学”课程资源进行课后自学。依托“高分子化学”网络课程和“高分子化学”网上虚拟仿真实验项目，学生不受时间和空间制约，根据自身情况，既可以对课堂讲授的重难点课程内容进行反复学习，也可以对课堂无法展开的相关知识进行拓展学习。通过课后自学，加强对课堂学习内容的理解，提升知识的应用能力，了解“高分子化学”学科发展趋势，拓宽专业视野，激发学生学习的主动性和积极性。

2.2 “高分子化学”课程体系的建设

为支撑工程师核心能力培养，课程团队注重加强“高分子化学”课程体系建设，针对材料化学专业目前没有开设专门的“高分子化学”实验课程的局面，从以下几个方面加强实践教学：①依托材料科学与工程学院虚拟仿真实验中心，建设了包括拉伸虚拟实验、压缩虚拟实验、扭转虚拟实验、弯曲与扭转组合变形虚拟实验、弹性模量与泊松比虚拟实验在内的一批“高分子化学”网上虚拟仿真实验项目。通过虚拟仿真实验可不受仪器和场地的限制，学生可以随时随地，无限次重复操作使用，不仅节约了学校硬件购买及维修上的费用，同时有利于学生全面认识和操作仪器设备。而且，在虚拟仿真实验教学中设置了学生操作中容易犯的错误及操作注意事项，当学生有错误操作时就会触发系统，自动给出温馨提示，这样学生做实验相当于身边有一个教师在提供实时指导，一方面有效减少教师工作量，另一方面也增强了学生的学习效果，保证教学质量；②丰富实验教学内容，依托“高分子材料”“材料成型与加工”“现代材料测试方法”等实验课程中的相关内容，对“高分子化学”的理论知识进行验证和探索；③积极探索新实验教学模式，依托课外知识竞赛和科研训练等载体，鼓励学生积极参加大学生创业创新训练、“挑战杯”等科技竞赛活动，开展创新性、综合性开发设计实验教学，将课堂理论教学与知识在具体项目的应用中有机结合起来，重视知识的工程运用，锻炼学生运用“高分子化学”的基本原理以及设计满足实际应用需求的高分子材料的能力，强化学生的工程能力和创新能力；④重视专业实习，深化、拓宽专业知识。充分利用生产实习、认识实习、毕业论文（设计）等实践教学契机，让学生能运用其“高分子化学”知识完成具有特殊功能要求的高分子材料的设计、研发工作，培养和锻炼学生理论联系实际、解决实际工程问题的能力。

3 工程教育论证下课程教学方法的改革探索

在教学过程中，将启发式教学方法贯穿于各教学环节，将教师科研过程中切实用到的与理论力学相关的实例用于知识点的讲解，努力将传授知识、思维方式和专业工程实践相结合，提倡多种思维方式，活跃学术思想；积极建设数字化教学资源，构建立体化、优质的“高分子化学”网络课程教学资源，探索混合式教学模式、课堂教学与线上自学模式在“高分子化学”教学中的应用[6]；借助多媒体技术对课程中的重点和难点通过动画模拟或模型进行讲解和演示，激发学生的求知欲，调动学生的学习主动性；在课程实践教学中，建设“高分子化学”虚拟仿真实验项目，探索任务驱动法等教学方法的运用，提高学生的学习和创新能力；完善适应于创新型人才培养要求的考试制度。通过上述教学方法的改革，取得了较好的教学效果，课程的学生评价分数名列前茅，任课教师多次获得佛山科学技术学院教学质量评估优秀奖和教学成果奖。