劉瑞來，丁曉紅

（武夷學(xué)院 生態(tài)與資源工程學(xué)院，武夷山 福建 354300）

進(jìn)入21世紀(jì)，人們生活水平的不斷提高，對(duì)科技發(fā)展需求日益提高。其中生命科學(xué)、能源科學(xué)、材料科學(xué)、信息技術(shù)和納米科學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域技術(shù)得到了迅猛發(fā)展[1]。材料科學(xué)作為眾多科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)學(xué)科，有著舉足輕重的地位[2]。高分子材料作為材料學(xué)的一個(gè)分支，其研究領(lǐng)域包括橡膠、塑料、纖維、膠黏劑、涂料和復(fù)合材料等，廣泛應(yīng)用于電氣電子工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、航空航天、生物工程、環(huán)境保護(hù)、能源存儲(chǔ)和醫(yī)療器械等國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，為新技術(shù)革命發(fā)揮著重要作用。我國對(duì)高分子材料的基礎(chǔ)研究、工業(yè)化生產(chǎn)和實(shí)際技術(shù)應(yīng)用投入了大量的人力和物力。其中，高分子材料與工程專業(yè)人才的培養(yǎng)是高分子材料學(xué)科能否快速發(fā)展的關(guān)鍵。如何培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取知識(shí)能力、工程實(shí)踐能力、工程創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，成為高校人才培養(yǎng)的重點(diǎn)[3-5]。

高分子材料檢測(cè)方法講述的是利用各種大型儀器分析和檢測(cè)高分子材料的各種性能，包括結(jié)構(gòu)鑒定、熱性能、形貌分析和力學(xué)性能等，是一門理論性和實(shí)踐性并重的課程。通過本門課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握高分子材料研究中最常用的測(cè)試分析技術(shù)，涵蓋結(jié)構(gòu)鑒定、形貌表征分析、熱分析、分子量及分子量分布、力學(xué)性能和吸附性能研究等。掌握各種大型分析儀器的工作原理、儀器組成、儀器維護(hù)等；掌握大型儀器檢測(cè)中樣品制備、測(cè)試、Origin繪圖、譜圖分析等。培養(yǎng)學(xué)生解決高分子實(shí)際問題的能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和培養(yǎng)造就高級(jí)高分子技術(shù)人才打好一定基礎(chǔ)。然而該課程內(nèi)容廣、實(shí)踐性強(qiáng)、課程理論層次深、多學(xué)科交叉以及教學(xué)重、難點(diǎn)分散等特點(diǎn)，這些都對(duì)任課教師知識(shí)儲(chǔ)備和學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)提出較高的要求。根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該課程教學(xué)過程的現(xiàn)狀及普遍存在的問題提出幾點(diǎn)探究，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)和提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型、創(chuàng)新性人才培養(yǎng)目標(biāo)。

1 課程現(xiàn)狀

以武夷學(xué)院高分子專業(yè)為例，對(duì)該門課程進(jìn)行教學(xué)現(xiàn)狀分析。本課程教材為陳厚等主編、2013年化學(xué)工業(yè)出版社出版的《高分子材料分析測(cè)試與研究方法（第二版）》。該教材分為7章分別為結(jié)構(gòu)鑒定、分子量及分子量分布的測(cè)定、形態(tài)及形貌表征、熱分析技術(shù)、流變性研究、力學(xué)性能測(cè)定和吸附性能測(cè)定。該課程應(yīng)該是理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐相結(jié)合的一門課程，然而在培養(yǎng)方案中，該課程并無實(shí)踐課，因此學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)感到單一、枯燥、難懂，從而影響到后續(xù)的學(xué)習(xí)。

2 教學(xué)存在問題

2.1 課程內(nèi)容過廣、深度不夠

《高分子材料分析測(cè)試與研究方法》總共分為七章，幾乎涵蓋了高分子材料所有的檢測(cè)方法，內(nèi)容非常齊全，但是其內(nèi)容深度不夠，大部分測(cè)試方法理論部分講授極少、實(shí)例應(yīng)用較少，大部分內(nèi)容蜻蜓點(diǎn)水，沒有深度。例如，第一章節(jié)結(jié)構(gòu)鑒定，包括紅外光譜、拉曼光譜、紫外光譜、熒光光譜、質(zhì)譜法、氣相色譜、核磁共振、毛細(xì)管電泳、X射線分析和X射線光電子能譜。第一章就涵蓋了10種大型儀器的檢測(cè)方法。以紅外光譜為例，該部分只有3頁內(nèi)容介紹紅外光譜，對(duì)紅外光譜的工作原理、儀器結(jié)構(gòu)、維護(hù)與保養(yǎng)、紅外光譜圖的解析只是用少量的文字帶過，學(xué)生一知半解，無法到達(dá)滿意的教學(xué)效果。

2.2 課程重理論，輕實(shí)踐

高分子材料檢測(cè)方法的課程為32學(xué)時(shí)，全部為理論課，無實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能動(dòng)性差，課堂學(xué)習(xí)目的性不強(qiáng)，導(dǎo)致“聽，不知所云”“學(xué)，不知所用”現(xiàn)象[6]。以紅外光譜為例，紅外光譜的基本工作原理為“用一定頻率的紅外線聚焦照射被分析的試樣，如果分子中某個(gè)基團(tuán)的振動(dòng)頻率與照射紅外線相同就會(huì)產(chǎn)生共振，這個(gè)基團(tuán)就吸收一定頻率的紅外線，把分子吸收的紅外線的情況用儀器記錄下來，便能得到全面反映試樣成份特征的光譜，從而推測(cè)化合物的類型和結(jié)構(gòu)”。光從文字上去理解紅外光譜的工作原理是比較難懂的。如果有一臺(tái)紅外光譜儀，測(cè)試一個(gè)有機(jī)物樣品，結(jié)合樣品得到的譜圖去分析介紹紅外光譜的工作原理，這樣更加深入淺出、直觀、易懂。另外單純的理論課教學(xué)枯燥，容易使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)、棄學(xué)心理。

2.3 學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不足

由于課程內(nèi)容過廣、深度不夠、重理論、輕實(shí)踐，學(xué)時(shí)不足，課程內(nèi)容難度較大。因此，大部分學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)主動(dòng)性不強(qiáng)、積極性不高、過渡依賴于教師講授，屬于填鴨式教學(xué)。不利于學(xué)生學(xué)習(xí)自主能力提高、創(chuàng)新思維培養(yǎng)、實(shí)踐動(dòng)手能力培養(yǎng)，最終不利于應(yīng)用型、創(chuàng)新性人才培養(yǎng)[7]。

2.4 授課方式單一

目前該課程主要以講授為主，輔以板書和多媒體教學(xué)手段，該方式已經(jīng)無法滿足新工科條件下大學(xué)生對(duì)于課堂的要求。因此，對(duì)于本身就較為枯燥無聊的工科課程的學(xué)習(xí)非常被動(dòng)，不利于學(xué)生知識(shí)的消化和吸收[7-8]。

3 教學(xué)改革建議

3.1 教學(xué)內(nèi)容整合

教材涉及內(nèi)容廣泛，但是內(nèi)容泛泛而深度不夠。因此根據(jù)高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)時(shí)數(shù)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，整合后的內(nèi)容包括：紅外光譜、紫外光譜、核磁共振譜圖、質(zhì)譜、氣相色譜、凝膠滲透色譜法、熱重分析、差示掃描量熱分析、掃描電鏡和透射電鏡、X-射線粉末衍射和比表面積分析儀。其中紅外光譜、核磁共振譜圖、掃描電鏡分別為4個(gè)學(xué)時(shí)，其余8個(gè)內(nèi)容分別為2個(gè)學(xué)時(shí)，合計(jì)理論學(xué)時(shí)為28個(gè)學(xué)時(shí)。通過以上11個(gè)大型分析儀器學(xué)習(xí)，已基本上能滿足學(xué)生日常科研和工作需要，其余大型分析儀器，以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主。

3.2 改革授課模式，融入多元教學(xué)手段

建立以課堂教學(xué)為主、自主學(xué)習(xí)為輔、實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的多元教學(xué)體系。其中理論學(xué)時(shí)為28個(gè)學(xué)時(shí)，實(shí)踐學(xué)時(shí)為22個(gè)學(xué)時(shí)，即每個(gè)大型分析儀器安排2個(gè)實(shí)踐課時(shí)。以紅外光譜圖為例詳細(xì)敘述多元教學(xué)體系的實(shí)施。課前先將紅外光譜圖需要了解和掌握的知識(shí)點(diǎn)發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生課前通過查閱文獻(xiàn)、收集資料等方式制作PPT課件，通過制作PPT方式自主學(xué)習(xí)，對(duì)紅外光譜圖有一個(gè)大概的了解，帶著疑問聽課，學(xué)習(xí)目的性更強(qiáng)。課堂教學(xué)過程中根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，突出重難點(diǎn)，運(yùn)用提問式、互動(dòng)式和參與式等教學(xué)手段，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和目標(biāo)。結(jié)合筆者科研實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，引入科研案例、工程案例和最新科研前沿，讓學(xué)生切身體會(huì)到本課程的重要性和實(shí)用性，開闊學(xué)生視野，提高實(shí)踐和創(chuàng)新能力。紅外光譜的理論課程講授完成后，讓學(xué)生上機(jī)操作紅外光譜儀（實(shí)踐操作每個(gè)儀器2個(gè)學(xué)時(shí)）。例如如何測(cè)試一個(gè)未知的有機(jī)化合物，通過紅外譜圖判斷其含有哪些基團(tuán)。實(shí)踐操作過程包括樣品制備、測(cè)試、儀器維護(hù)、Origin繪圖、譜圖分析等。對(duì)該過程的操作和譜圖分析評(píng)分，作為成績考核的一部分。

3.3 建立教研相融、提升創(chuàng)新能力機(jī)制

高分子檢測(cè)方法是一門理論抽象、實(shí)踐性強(qiáng)、更新速度快的實(shí)用課程，缺乏實(shí)踐訓(xùn)練能力的培養(yǎng)。對(duì)于科研大型儀器缺乏的地方高校而言，實(shí)踐訓(xùn)練能力的培養(yǎng)尤為突出。因此如何將教學(xué)與科研相結(jié)合顯得尤為重要[9]。以紅外光譜測(cè)試為例，講授如何在教學(xué)中引入科研，讓學(xué)生更加徹底理解教學(xué)內(nèi)容。如“物質(zhì)的紅外光譜是其分子結(jié)構(gòu)的反映，譜圖中的吸收峰與分子中各基團(tuán)的振動(dòng)形式相對(duì)應(yīng)”，該內(nèi)容為紅外光譜圖的核心重點(diǎn)，如何理解這句話意思，對(duì)紅外譜圖的掌握起到了至關(guān)重要的作用。因此筆者引入了科研過程中發(fā)表的紅外光譜圖，如圖1所示。圖1b中1 729和1 429 cm-1處分別為聚丙烯酸分子支鏈羧基上C=O伸縮振動(dòng)峰和丙烯酸鏈節(jié)-CH變形振動(dòng)吸收峰，圖1a中并沒有出現(xiàn)上述兩個(gè)特征吸收峰，而圖1c中出現(xiàn)了上述兩個(gè)特征吸收峰，說明聚丙烯酸成功接枝到纖維素納米纖維上。因?yàn)榧t外光譜中吸收峰與分子中各基團(tuán)的振動(dòng)形式是一一相對(duì)關(guān)系。通過引入科研過程中碰到的現(xiàn)象，讓學(xué)生對(duì)紅外譜圖的核心重點(diǎn)有了深刻的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自主創(chuàng)新能力。

圖1 紅外光譜圖：a)纖維素納米纖維，b)聚丙烯酸，c)纖維素接枝聚丙烯酸[10]Fig.1 Infrared spectrum:a)cellulose nanofiber;b)polyacrylic acid;c)cellulose grafted polyacrylic acid[10]

3.4（平時(shí)考核+實(shí)踐考核+PPT制作+期末考試）四位一體的評(píng)價(jià)體系建立

傳統(tǒng)的考核方式為平時(shí)成績30%、期末考試70%，這種考核方式很難提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和自主學(xué)習(xí)能力。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)主體的地位，引入四位一體的評(píng)價(jià)體系，包括平時(shí)考核20%、實(shí)踐考核25%、PPT制作25%、期末考試30%。其中，平時(shí)成績由出勤率、課堂表現(xiàn)和課后作業(yè)組成；實(shí)踐考核包括制樣、大型儀器操作和維護(hù)、origin作圖及其譜圖分析等。PPT制作包括課件、視頻動(dòng)畫和課堂試講等組成；通過四位一體的評(píng)價(jià)體系建立，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，提升學(xué)生分析、解決問題和實(shí)際動(dòng)手能力，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。

4 總結(jié)

針對(duì)該課程普遍存在的問題，提出的教學(xué)改革建議，包括教學(xué)內(nèi)容整合，融入多元教學(xué)手段，建立教研相融和四位一體的評(píng)價(jià)體系。以期引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，提升分析問題、解決問題和實(shí)際動(dòng)手能力，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型、創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。