李奕國，汪 謝

(1 寧波大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，浙江 寧波 315211；2 安慶師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，安徽 安慶 246133)

《高分子物理》是研究高分子材料的結(jié)構(gòu)、性能及其相互關(guān)系的一門學(xué)科，與高分子的合成、改性、加工與應(yīng)用等密切相關(guān)。學(xué)好《高分子物理》不僅可以理解高分子材料多層次結(jié)構(gòu)與性能間的相互關(guān)系，同時能夠指導(dǎo)解決高分子材料加工和使用過程中的工程與應(yīng)用問題[1]。但由于《高分子物理》課程內(nèi)容繁雜、概念抽象、公式晦澀難懂等問題，難以吸引學(xué)生的注意力和激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，是公認(rèn)的難教又難學(xué)的課程之一[1-3]。即使面對如國內(nèi)頂尖高校中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)強(qiáng)勢的高分子材料與工程專業(yè)的優(yōu)秀學(xué)生，要教好《高分子物理》課程也并非易事[1]。因此，要緊密結(jié)合學(xué)科發(fā)展規(guī)律[4]、科研進(jìn)展[5]、地方特色[6]、培養(yǎng)模式[7]、專業(yè)特點(diǎn)[8]、時代特征[9]、產(chǎn)業(yè)需求[10]等的改變，持續(xù)不斷的開展教學(xué)研究和改革?；趶V泛的教學(xué)研究，進(jìn)而革新教學(xué)方法，縱使晦澀難懂的《高分子物理》課程內(nèi)容也可以變得“詩情畫意”[11]，原本死氣沉沉的《高分子物理》課堂也能像講《三國演義》一樣豐富多彩[12]。

《高分子物理》之所以難學(xué)，主要是因為學(xué)生難以厘清各部分內(nèi)容的內(nèi)在邏輯。在本文中，筆者通過打破經(jīng)典教材的固有順序，將課程內(nèi)容重新進(jìn)行模塊化設(shè)計，進(jìn)而基于自身的教學(xué)實踐，并以平行班作為參比對象，對比研究了新型模塊教學(xué)法和傳統(tǒng)順序教學(xué)法的實際教學(xué)效果。發(fā)現(xiàn)基于模塊教學(xué)法授課班級學(xué)生的期末考試卷面成績明顯高于采用順序教學(xué)法的平行班級，一定程度上反應(yīng)了課程教學(xué)效果的有效提高。最后，通過比較模塊教學(xué)法相對于順序教學(xué)法的優(yōu)勢，對其提高教學(xué)效果的可能原因進(jìn)行了分析和總結(jié)。

1 數(shù)據(jù)來源的教學(xué)情況介紹

1.1 授課課程簡介

本研究中所采用的數(shù)據(jù)源于安慶師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院材料化學(xué)本科專業(yè)2018-2020屆共計9個自然班級370名學(xué)生《高分子物理》課程的實際教學(xué)。該課程理論教學(xué)時長為51學(xué)時，教材采用國內(nèi)經(jīng)典的教材之一，即由何曼君等人主編、復(fù)旦大學(xué)出版社出版的《高分子物理》(第三版)。

1.2 教學(xué)活動安排

具體的教學(xué)活動安排見表1。第一年，A教師因缺乏經(jīng)驗，故和B教師一樣采用順序教學(xué)法，即依據(jù)教材目錄，按照從前到后的內(nèi)容順序，分別為2018屆1-2班和3-4班授課。第二年，A教師發(fā)現(xiàn)教材內(nèi)容順序和自己對課程的理解存在較大出入，決定依據(jù)個人理解對課程內(nèi)容進(jìn)行模塊化設(shè)計(詳見1.3節(jié))，再基于模塊教學(xué)法開展了面向2019屆1班的探索性教學(xué)，B教師仍采用順序教學(xué)法教授平行2班課程。第三年，為消除平行班的授課差異，兩位教師按一人一半、B先A后的方式講授了2020屆3個班級的課程。

表1 安慶師范大學(xué)材料化學(xué)本科專業(yè)2018-2020屆《高分子物理》課程的教學(xué)活動安排和期末考核總結(jié)Table 1 The course arrangement and final-examination summary of Polymer Physics of major in materials chemistry during 2018-2020 of Anqing Normal University

1.3 模塊化課程設(shè)計

筆者依據(jù)課程教學(xué)大綱，抓住高分子多級結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系的核心是分子運(yùn)動的課程邏輯，重新組合了教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建了如表2所示的三個模塊、七個部分的教學(xué)課件。同時，在教學(xué)過程中，著重構(gòu)建和強(qiáng)化模塊之間和模塊內(nèi)部內(nèi)容的相互聯(lián)系。一方面，以“結(jié)構(gòu)是分子運(yùn)動的基礎(chǔ)、性質(zhì)是分子運(yùn)動的反映”為核心邏輯構(gòu)建三大模塊間的聯(lián)系，即建立“鏈節(jié)→鍵長鍵角變化→普彈性”、“鏈段→內(nèi)旋轉(zhuǎn)(構(gòu)象變化)→高彈性”、“整鏈→分子流動→粘性”的對應(yīng)關(guān)系，使學(xué)生清楚不同級別結(jié)構(gòu)單元對應(yīng)于不同層次的分子運(yùn)動、不同層次分子運(yùn)動則體現(xiàn)出不同尺度的材料形變性質(zhì)。另一方面，確定“低級結(jié)構(gòu)決定高級結(jié)構(gòu)、高層次分子運(yùn)動需要低層次分子運(yùn)動的協(xié)同、大尺度形變包含小尺度形變”的模塊內(nèi)基本邏輯，幫助學(xué)生理解不同級別結(jié)構(gòu)、不同層次分子運(yùn)動和不同尺度形變性質(zhì)的內(nèi)部關(guān)聯(lián)和相互影響。最后，以高分子特有的運(yùn)動基元——鏈段為紐帶，下接鏈節(jié)、上連分子鏈，構(gòu)建鏈節(jié)內(nèi)部作用強(qiáng)弱→構(gòu)象轉(zhuǎn)變難易→鏈段大小→高彈性好壞的課程主線，為學(xué)生搭建完整的課程架構(gòu)，助其掌握課程的重要內(nèi)容。

表2 《高分子物理》課程模塊及其與教材內(nèi)容的對應(yīng)關(guān)系Table 2 The course modules and their relationship with the contents of textbook of Polymer Physics

2 教學(xué)效果對比和原因分析

基于表1的課程教學(xué)安排和期末考核情況，筆者以材料化學(xué)專業(yè)2018-2020年三屆學(xué)生期末考試卷面成績?yōu)橹饕罁?jù)，開展了傳統(tǒng)順序教學(xué)法和新型模塊化教學(xué)法實際教學(xué)效果的對比研究。

2.1 教師特質(zhì)的影響

教師特質(zhì)能在一定程度上影響課程的教學(xué)效果。由于A、B教師講授2018屆課程時均采用了順序教學(xué)法，因此可用該組數(shù)據(jù)說明這一因素的影響。從表1中四個班級的平均分和及格率可看出，1、4班要優(yōu)于2、3班。但很明顯，1、4班平均分都在64分左右，同時及格率都超過60%，且差異小于4%。也就是說，A、B教師的教學(xué)班級均出現(xiàn)了優(yōu)劣班，因此1、4班與2、3班的成績差異應(yīng)歸屬于班級自身因素的影響。為了說明這點(diǎn)，圖1A給出了2018屆4個班級卷面成績按授課教師綜合后的分布情況。顯然，兩位教師授課班級的綜合成績分布基本相同，同時計算可得1-2班和3-4班的綜合平均成績和及格率分別為62.29分、58.14%和60.45分、56.18%，且班級最高分和最低分也無明顯差距，充分說明在采用相同的順序教學(xué)法時，A、B教師的個人特質(zhì)對期末卷面成績綜合分布的影響很小。特別強(qiáng)調(diào)的是，此次期末考試抽取的A卷是A教師命題(表1)，因此1-2班綜合卷面成績相對3-4班的微弱優(yōu)勢應(yīng)歸因于主講教師的命題優(yōu)勢，進(jìn)一步削弱了任課教師特質(zhì)對教學(xué)效果的可能影響。因此，后續(xù)分析中可忽略教師特質(zhì)的作用。

圖1 采用不同教學(xué)法授課的(A)2018、(B)2019和(C)2020屆各班級期末考試卷面成績分布圖Fig.1 The distribution of test scores of the classes in (A) 2018,(B) 2019, and (C) 2020 via varied teaching methods

2.2 教學(xué)方法的影響

排除了教師特質(zhì)的作用，我們能更清楚地分析教學(xué)方法對課程教學(xué)效果的影響。如表1所示，A、B教師在講授2019屆課程時分別采用了模塊教學(xué)法和順序教學(xué)法。與基于相同順序教學(xué)法時2018屆的類似成績分布不同，采用不同教學(xué)方法后，2019屆兩個班級期末考試的卷面成績出現(xiàn)了明顯分化，如圖1B所示。采用模塊教學(xué)法后，1班卷面成績不及格人數(shù)占比低至18.4%，而60-89中間分?jǐn)?shù)段的學(xué)生占比顯著增加，并呈現(xiàn)一定的正態(tài)分布趨勢；相反，仍采用順序教學(xué)法的2班卷面成績不及格率高達(dá)62.0%。更具體地，從表1可知，1班及格率是2班2.15倍、最低分則高達(dá)4.56倍、平均分高出14.65分，但最高分卻很接近。這充分說明基于新型模塊教學(xué)法授課學(xué)生的卷面成績要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)順序教學(xué)法的授課對象。另外，通過縱向?qū)Ρ冗@兩屆學(xué)生的卷面最高分、最低分和B教師授課班級的成績分布可推測出，2019屆試卷難度要略大于2018屆。特別地，2019屆學(xué)生期末考試抽取的是B教師命題的B卷，消除了任課教師的命題優(yōu)勢。這些結(jié)果強(qiáng)烈證明新型模塊教學(xué)法的教學(xué)效果要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)順序教學(xué)法。

為消除平行班的明顯差異，A、B教師按一人一半、B先A后的方式共同講授了2020屆課程，即B教師按照教材順序講授第一、二、四、五和六共5章內(nèi)容，A講授第三、七、八和九共4章內(nèi)容。盡管A教師在后半程教學(xué)過程中不斷強(qiáng)調(diào)課程內(nèi)容模塊及模塊間的邏輯關(guān)系，教學(xué)效果仍不理想，如圖1C所示。不難發(fā)現(xiàn)，2020屆3個班級的卷面成績再次呈現(xiàn)與傳統(tǒng)順序教學(xué)法的類似分布(圖1A)。無論是最高分、平均分，還是及格率都遠(yuǎn)不及2019屆采用模塊教學(xué)法的1班(圖1B)；其綜合平均分57.53和及格率44.79%甚至低于基于順序教學(xué)法、獨(dú)自授課的2018屆學(xué)生的綜合表現(xiàn)，卻接近于2018屆最差的4班。這樣的結(jié)果再次說明了采用新型模塊教學(xué)法的優(yōu)異教學(xué)效果。

2.3 可能的原因分析

如前所述，《高分子物理》之所以難，主要在于學(xué)生難以掌握課程內(nèi)容的內(nèi)在邏輯，學(xué)到的通常是孤立的知識點(diǎn)。而作為課程總結(jié)的期末考試，除了常規(guī)的單個知識點(diǎn)，更多問題需要學(xué)生結(jié)合高分子多級結(jié)構(gòu)和性能經(jīng)由分子運(yùn)動相聯(lián)系的內(nèi)在邏輯，綜合思考后方能正確解答。在按課程目錄的順序教學(xué)法中，教師不容易講清課程的主要邏輯，學(xué)生更是難以厘清各部分內(nèi)容的邏輯關(guān)系。因此，期末考試結(jié)果常不盡人意。基于課程邏輯將教材內(nèi)容模塊化，并在授課過程中不斷強(qiáng)化模塊內(nèi)和模塊間的邏輯關(guān)系，不僅有助于學(xué)生理解課程內(nèi)容，也為學(xué)生勾勒出清晰的課程內(nèi)容邏輯導(dǎo)圖。如此，學(xué)生不僅不用死記硬背課程知識點(diǎn)，提高了針對基礎(chǔ)知識點(diǎn)的考核得分，而且可以融會貫通，輕松解答關(guān)聯(lián)前后課程內(nèi)容的綜合試題。因此，基于新模塊教學(xué)法更容易獲得良好的教學(xué)效果。另外，不同的授課教師往往傳輸給學(xué)生不同的思維邏輯，故此筆者認(rèn)為，當(dāng)前大學(xué)廣泛采用的兩教師甚至多教師混合的授課方式，并不利于提高邏輯性較強(qiáng)課程的實際教學(xué)效果。

3 結(jié) 語

以安慶師范大學(xué)材料化學(xué)專業(yè)2018～2020屆9個班級《高分子物理》課程教學(xué)的真實數(shù)據(jù)，對比研究了傳統(tǒng)順序教學(xué)法和新型模塊教學(xué)法的課程教學(xué)效果。結(jié)果表明，基于模塊教學(xué)法授課班級的實際教學(xué)效果明顯優(yōu)于采用順序教學(xué)法授課的平行班級。其原因在于，模塊教學(xué)法有助于增強(qiáng)學(xué)生對課程內(nèi)容邏輯關(guān)系的理解，助其掌握課程內(nèi)容的邏輯導(dǎo)圖，進(jìn)而順利解決涉及多章節(jié)知識點(diǎn)的綜合性考題，實現(xiàn)了對課程教學(xué)效果的提高。另外，當(dāng)前大學(xué)廣泛采用的多教師共同授課方式并不利于課程內(nèi)容邏輯的有效建立，易降低課程實際教學(xué)效果，不建議運(yùn)用于內(nèi)容邏輯性強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。