＊吕凤柱 胡应模

（中国地质大学（北京）北京 100083）

1.工科背景下《高分子化学》课程改革需求

2017年，教育部高等教育司发布《关于开展新工科研究与实践的通知》，标志着新工科建设在我国已经从理论拓展到实际研究。学校以立德树人为引导，以培养具备多元化能力和创新精神的卓越工程人才为目标，开展课程体系、人才培养模式、教育教学质量提升和分类发展体系等系列改革[1]。《高分子化学》课程是化学和材料领域都涉及到的一个理论性很强的课程，是大多工科院校都开展的课程，其是高分子材料、材料加工、复合材料等相关学科的一门重要的基础课或专业课，也面临着教学内容调整、教学方法改进的系列挑战。《高分子化学》课程内容旨在让学生系统理解高分子学科的重要概念、牢固掌握高分子科学的基础理论，使学生较熟练地掌握高分子的合成、反应原理及控制方法，掌握高分子化学反应的特征，培养学生初步具有控制聚合反应及选择聚合方法的能力，为应用高分子化学知识解决相关领域内的实际问题夯实基础[2]。《高分子化学》在不同学科中所起作用不同，课时不同，尤其是在复合材料学科体系中，课时严重不足。这就需要在教学过程中，充分利用《高分子化学》课程的自身特点，在突出工科特色的基础上，将高分子化学中涉及的合成理论和方法和工业生产过程相结合，和科学研究相结合，探索应用型人才育人新模式。最终在学生毕业时实现以下4个目标：（1）掌握高分子结构和本体材料性能之间的关系，能够建立材料结构决定性能的唯物理论观；（2）能运用高分子化学中的基本原理，借助文献研究，分析高分子材料制备过程的影响因素，获得有效结论；（3）能够基于科学原理，通过文献研究或相关方法，提出和分析出高分子材料在工程应用中出现问题的解决方案；（4）能够站在环境保护和可持续发展的角度思考高分子材料和工程专业工程实践的可持续性，评价产品生命周期中可能对人类和环境造成的损害和隐患。经过多轮教学探索，根据授课过程中学生的反馈，作者探索出系列提高学生实践创新能力的方法，对于实现以上4个目标有很大的促进作用，应用过程中收到较好的效果。

2.《高分子化学》课程实践教学内容质量提升策略

(1)理论课内容的筛分和讲授

作为专业方向为材料、复合材料或相关学科的课程，《高分子化学》课时都相对较少；并且新工科背景下为了提高实践教学内容，理论课内容相对缩减，为了应对以上变化带来的不利影响，培养符合社会需求的多方位人才，把《高分子化学》和实际结合紧密，应用面广的逐步聚合中的缩聚、连锁聚合里的自由基聚合和聚合方法等内容重点详细讲解，把聚合机理与自由基聚合相同或相近的自由基共聚合、阴离子聚合和阳离子聚合的内容略讲，并且与自由基聚合进行对比讲授，只重点讲授和自由基聚合差别较大的引发体系。而对于配位聚合和开环聚合则可以采用翻转课堂对重点内容讲授或作为补充内容让学生自学。现在高校大都选用潘祖仁主编的《高分子化学》第五版，此版教材为国家级精品教材，受到同行的认可。图1给出了这个版本设计的章节内容、利用所涉及内容制备的广泛应用工业化高分子，以及据此划分的高分子化学课上内容的讲授级别。这样通过对《高分子化学》理论课堂内容的筛分和分类讲授，使理论课上教学内容精简且符合实际需求，进而留出更多时间可以开展和实践教学相关的内容，在有限课时内让学生学到最多内容。

图1 高分子化学课程内容和讲授优先级别

(2)高分子化学课上学生实践创新能力提高的方法和策略

学生实践创新能力主要包括如图2所示的总结概括能力、实践动手能力和创新能力。高分子化学课中对这些能力的提高都提出了相应的策略和方法，具体为：

图2 学生实践能力提高的主要策略和方法

①学生总结概括能力的提高策略

学生对已有知识的总结概括能力，把握重点的能力是其自身创新能力提高的前提。只有有意识的从已有的知识把握重点、提炼出有用的信息，才会有后期源源不断的发散思维，设计创造[3]。为了在《高分子化学》课上提高学生总结概括的能力，《高分子化学》课上增加了学生不拘泥于形式的总结每章的知识框架、提炼重点的环节。以大作业的形式要求学生可以采用框架图、思维导图、流程图和罗列的形式总结每章的知识脉络，根据老师上课讲解情况，标注重难点及需要掌握和了解的知识点。这有助于提高学生总结能力、大局意识、把握重点的能力，为后期勃发提供基础。此外，撰写读书报告对已有知识的总结和概括能力有更高的要求，需要学生把相近内容总结概括，也能最大程度的提高学生总结能力。因而对高分子化学理论课略讲的开环聚合和配位聚合部分，提前布置让学生结合一篇高档次英文文献撰写简短读书报告。报告中要求学生提炼文献中用到的方法和原理，制备步骤中每一步的作用和关键控制因素，最终材料特性和制备方法间的关系。这可以让学生既有大局意识，又能抓住重点，深入浅出的掌握关键知识点。凡事看起来容易，做起来难，从方方面面让学生自己动手，从细节深究原因，从表象探究本质，这对学生主动思维触动会较大，会较快提升自己总结、提炼、概括能力，而不是被动接受[4]。

②实验教学的开展

新工科背景下，对学生进行培养的新工科教育是在新科技革命、新产业革命、新经济背景下工程教育改革的重大战略选择。以培养未来多元化、创新型卓越工程人才为目标。因而强化实践创新创业能力是国家对工科专业学生培养提出的要求[5-6]。创新创业能力的提高离不开实践教学。理论课程较强的《高分子化学》课离不开理论和实践结合的实验课程。《高分子化学》可以开设的实验课高达34个，而典型的高分子化学实验也有10个左右，在高分子化学课时不足的情况下，要想让学生对高分子实践体系有全面的了解和掌握，全部通过开设实验课实现很不切实际。因而可以采取的措施为对普通实验采用观摩，而对于典型实验要亲自动手操作的方法。

采用翻转课堂，利用网络资源[7-8]，把在学校不易实现的《高分子化学》实验引入到教学体系中。例如把从兄弟院校寻求帮助找到的实验录像、虚拟实验或教师自己录制的实验视频等上传到学习通等学习平台，而后利用翻转课堂让学生自己观摩理解。翻转课堂开展时，教师线上布置思考题，让学生高效把握实践内容，而后在线下课堂上短时间提纲挈领的讲解。这样涉及实验内容多，讨论有深度，有重点，既避免了实验内容在整个知识体系的短缺，又让学生拓宽视野。

进而从实验装置类型和实验原理的角度出发筛选出高分子的典型实验。《高分子化学》典型实验课可以用三个综合性实验囊括，开展从溶剂无水无氧处理，引发剂的预处理，单体纯化等原料预处理与聚合方法联系的本体聚合、乳液聚合和聚酯缩聚3个方面的综合实验。其他实验和以上三个相比大同小异，经过这三个实验，学生可以从原料预处理开始、实验装置搭建、聚合过程控制、产物纯化和表征等方面，全方位掌握高分子化学合成所面临的问题。这样经过典型实验装置搭建和操作训练，再加上前期翻转课堂对一些实验的观摩，形成了高分子化学实践内容的完整体系。使学生既有和高分子合成相关技能的总体认识，也有自身能力的实践锻炼。

③和科研相结合方案设计

能对给出要求的进项方案设计是学生实践创新能力提高的直接体现，也是最能发挥学生能动性，把理论和实践结合起来的教学环节[7]。《高分子化学》课程每章的理论部分讲授结束时，引入方案设计的内容，包括路线设计、投料设计、实验装置的搭建设计、工艺流程的设计，让学生理论联系实际，把实验设计依据和课上理论建立联系，提高学生解决实际问题的能力。《高分子化学》课程中除了第1章和第9章为基本概念外，其他章节内容都可以和科研或工业生产相结合，进行方案设计，即开展涉及不同聚合机理和方法的方案设计，而开展涉及自由基聚合和缩合聚合内容的设计为两个非常典型的方案设计。例如在自由基聚合理论内容讲授结束时，可以给学生布置作业，设计一定粒径聚苯乙烯微球的制备方案，逐步聚合理论内容结束时，可以让学生开展聚对苯二甲酸乙二醇酯的合成及其熔融纺丝方案设计。让学生提出制备方法、利用原理、工艺流程、投料比例计算原理、产品后处理方法等，让学生全方位理解一种方法的实施涉及到的方方面面；让学生思考问题更加切合实际。

(3)多方位评价体系促学生自我学习能力提高方法和策略

成绩评定是对学生学习效果的评价，是严把毕业出口关的一道防线。《高分子化学》课程考核采用“平时成绩+期末考试成绩”的方式进行。平时成绩占比40%。为了使40%的平时成绩真正体现学生平时学习状况，做到对学生平时表现的考评多样化，符合新时期对学生评价注重能力评价的要求[9]，平时成绩由签到、回答问题、方案设计、章节知识脉络总结、学生出题、课后作业的成绩等共同组成。方案设计、章节知识脉络总结等评价内容的引入更能反应同学们平时自主学习的能动性和创新能力。此外，《高分子化学》期末考试的内容也更加广泛，和实际联系更加紧密，更加生活化，例如在高分子化学机理考试方面，题目中以实际生活中使用的或遇到的高分子材料为出发点考试，考察学生对身边典型且常见高分子的合成方法和机理的掌握情况。让学生了解学习课程内容、学习知识是为生活实际需求服务，学习高分子化学知识是为了制备性能更好的高分子材料为目的，从而把理论和实际联系起来。学生的评价体系就是一个指挥棒，指导学生多思考、多设计、多联系实际，把《高分子化学》中的聚合理论和实践联系起来，定能起到促进作用，使学生实践创新能力得到提升。

3.《高分子化学》课程实践内容高质量实施的保障措施

无论何种教育方法和策略的高质量实施都需要有保障措施。《高分子化学》课程内容的实施主体是教师，《高分子化学》课程内容高质量的实施需要教师具有高度的责任感，对主动性强、自我管理能力强的学生起到引领和指导方向的作用；对于惰性较强，需要督促才能学习的学生，教师应参与到学生的学习中，答疑解惑，与学生共同成长；对于对自身要求较低，没有能动性的学生，教师要有足够的耐心，经常督促、常常提醒学生学习。但这还远远不够，任何事情靠教师的自觉性，靠教师的品德自我约束开展工作都不是长久的。教研室和学校的政策是促使改革实施的有利保障，中国地质大学（北京）根据国家对“双一流”大学教育的要求，制定了系列提高工科教育质量、促进工程认证、促进教育质量提升的政策和资助措施、每年有不分职称高低的教师教学技能大赛、对先进教师的评比和奖励。这些都将是动力和保障，促使教师在《高分子化学》课程改革中脚踏实地，做出成绩。