高分子化学实验教学改革与实践

摘要：高分子化学实验课程可以帮助学生接受课堂高分子化学理论学习，巩固高分子化学基本概念和理论，培养科学素质。文章介绍了嘉兴学院对高分子化学实验教学的改革和实践，主要通过学生参与实验前的部分准备工作、调整实验项目、完善实验考核制度及建设实验课程的网站方面进行改革与实践。通过两个学期的初步实践表明，高分子化学实验教学的改革探索激发了学生的学习兴趣，在提高学生的综合实验能力方面已初见成效。

关键词：高分子化学实验；改革；实践

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2012）05-0024-02

高分子化学是嘉兴学院材料与纺织工程学院高分子材料科学与工程专业学生的核心基础课程，它是以实验为基础的自然科学。通过实验课的教学，不仅能加深学生对理论知识的理解，培养学生熟练的实验操作，还可通过安装实验装置、观察和记录实验现象，培养学生动手能力，进而分析现象、解决问题，最终提高学生的综合素质和创新能力。由于本专业设立仅有5年时间，高分子化学专业课程的开设也只有短短的3个学年，由于教学经验有限及实验室建设的延迟，所开设的实验一般都是一些典型的验证性实验（如甲基丙烯酸甲酯的本体聚合、醋酸乙烯酯的乳液聚合等），学生往往不用动脑思考，只要按照标准步骤动手完成实验即可。基础性的实验可以培养学生基本的实验技能和熟悉实验仪器的操作，但是，往往难以培养学生分析问题、解决问题的能力，更不利于学生创新能力的培养及学生的学习兴趣的提高。等到学生到大四做毕业论文时，问题也暴露出来：缺乏思考问题、解决问题的能力，实验意识没体现出来。经初步调研论证，结合本校实际情况，我们确定选择即将开展高分子化学实验课程的高材09、10级学生作为这次实践教学改革的试点，有计划、有步骤地进行高分子化学实验教学模式的改革探索与实践。

一、让学生参与实验前的准备工作，珍惜实验教学，提高学生动手能力

实验前期准备工作是实验顺利进行的保证。尤其是高分子化学实验，在实验前有大量实验准备工作，包括实验室仪器设备调试、检修工作；所需玻璃器皿的清洗工作，化学试剂的配制，如单体、引发剂的精制，溶液的配制等。这些工作都由实验老师来承担，学生不了解实验的顺利开展凝聚着实验老师的大量劳动，所以，往往不珍惜实验过程。在已开展高分子化学实验的09级同学中，我们让学生适当参与实验的准备工作，如玻璃仪器的清洗，做过高分子化学实验的人都知道，残留高分子物质的玻璃仪器难以清洗，同学在清洗玻璃仪器的过程中，既珍惜实验过程，又能初步了解高分子的性质；甲基丙烯酸甲酯单体的蒸馏，在甲基丙烯酸甲酯溶液中往往加入微量的阻聚剂，以避免溶液在储存、运输的过程中发生聚合，所以为了缩短实验时间，提高反应效率，实验前学生在实验老师的指导下采用蒸馏的方式对单体进行提纯，加深理论课程中关于阻聚剂的理解。通过参与实验前的准备工作，同学们懂得实验的成功不仅取决于实验过程，与实验前的准备工作也密不可分，从而更加珍惜实验教学过程，珍惜自己的实验成果。更重要的是，实验的准备工作又加深了对理论知识的理解。

二、结合嘉兴学院高分子材料与工程专业特点及实际情况，改革优化实验项目，着重培养学生思考问题、解决问题的能力及团队精神

高分子化学是一门以实验为基础的自然科学。传统的实验课程内容主要是验证性实验。通过无机及分析化学、有机化学及物理化学的基础实验，已使学生掌握了基本仪器设备的使用和相关实验操作。因此，在专业高分子化学实验中，过多地开设验证性实验，不利于学生思考问题和解决问题能力的培养，不利于创新能力的培养。因此，必须对高分子化学实验项目进行改革，主要包括：①基础实验项目的改进，巩固及培养学生的基础理论与操作技能。如聚甲基丙烯酸甲酯的制备，学生可根据兴趣选择悬浮聚合或本体聚合，确定实验所需仪器设备及药品。在实验过程中，不同聚合方法有不同的实验步骤及注意事项。如，本体聚合分为三阶段进行，不同阶段温度不同，关键在于第一阶段转化率的控制，避免出现爆聚，反应时间相对较长，最终的实验产品为板材；而悬浮聚合实质也是本体聚合，但由于分散介质的加入可以很好地进行传质和传热，避免爆聚现象的发生，搅拌速度是控制实验成败的关键，聚合时间相对较短，最终的实验产品为球状小珠。同学之间对各自的实验现象、产品外观、产品性状等进行热烈讨论，从而加深对于聚合方法的理解。②强化设计性、综合性实验，培养和提高学生的综合素质及创新能力。开设具有工程特色的综合性实验项目，如聚醋酸乙烯酯乳液聚合实验，扩展为一组设计性、综合性实验：从单体精制、引发剂精制、乳化剂的选择与用量、到动态光散射法测定乳胶粒尺寸、稳定性的测定，最后在将其配制成乳胶漆，测定涂层性能与乳胶粒尺寸之间的关系。学生通过对整个材料制备及使用过程的全程跟踪，掌握结构、性能与合成之间密切联系，充分发挥学生的主动性、积极性、创造性，提高学生的工程能力，有利于引导学生参加大学生创新性实验的科学研究，培养学生的工程观念。③适当增加科研性实验项目，培养学生的团队精神，增强对本专业的了解与热爱。为进一步激发学生的创新能力及参与科研的积极性，浙江省设立了大学生科技创新项目，嘉兴学院每年也设立大学生研究训练（SRT）计划，本专业大部分09级的学生都参与到科研性实验项目研究中。学生们呈现出前所未有的申报热情，他们自愿组成实验小组、每组成员3~5人，分工明确，团结合作。如作者本人就指导了一项浙江省大学生科技创新项目的研究，团队负责人由08级同学担任，主要成员为09级同学。项目开展之初，主要由08级同学设计并实验，09级同学从旁学习并辅助完成实验，项目进行中期，09级同学已掌握实验方法与手段，具备独立完成实验能力，08级同学的主要精力可放在考研复习上面，顺利完成新老接替的工作，培养了学生的团队精神。同时，学生更多地接触到高新技术和应用技术，开阔思路与视野，增强他们对于本专业的了解与热爱。

④增加经典验证性实验的趣味性，提高学生的学习兴趣。很多同学刚上大学的时候，严重缺乏对高分子材料科学与工程专业的了解，因此对于学习没有兴趣，甚至有些学生想要转专业。为了培养学生的专业素养，提高学生的学习兴趣，我们将一些经典的验证性实验与我们日常生活密切联系起来，增加实验的趣味性和实用性。如，制备有机玻璃板前，让学生们准备一些干花、干树叶或大头贴，在注模过程中放入其中，等产品成型后，美感十足的玻璃板就制成了，学生们非常有成就感，同时提高了对于高分子化学实验的兴趣。

三、完善实验考核制度，全面反映学生实验各环节中的表现

我们进一步细化与完善了实验的考核方式，使学生在实验各环节中的表现均得到不同程度的体现。以往我们只根据学生的实验报告来评定学生的实验成绩，学生在整个实验过程中的预习、实验装置的安装、实验设备的清洗、实验室的清扫等工作都不能得到体现，缺乏客观、公正、全面的实验考核机制。因此，我们借鉴比较传统的有机化学实验的考核机制，将实验成绩的评定细化：预习报告20分，实验着装10分，实验装置20分，操作规范20分，实验结果20分，卫生情况10分。将实验成绩的评定标准公布给学生，加强学生的实验规范观念，从实验预习开始直到实验结束清扫实验室的整个实验过程都能认真完成，从而改善学生不注重实验教学过程的现象，增加了学生的主观能动性。

四、建设实验课程网站，有助于学生的课前预习，提高学生学习的自主性

在以往的实验教学前，教师要详细地讲解实验原理、方法、步骤、仪器使用、数据记录、数据处理及实验注意事项等，甚至要把实验从头到尾演示一遍，让学生看得清清楚楚，学生完全不用预习实验，也不用思考问题，这样就造成了学生对于实验教学的忽视。在理论教学中，多采用先进的多媒体教学手段，但在嘉兴学院大部分实验教学中，还没有利用多媒体的教学模式。而多媒体的生动性、可重复性可以让学生直观感受实验操作，可以很好地进行实验的预习。因此，我们正逐步建设高分子化学实验课程网站，初步将实验课的教学大纲、讲义等内容放到网站上。编制实验教学课件，如实验过程所涉及的基本仪器、基本操作、基本装置、注意事项等。实验课程网站的建成，方便学生的课前预习，提高学生学习的自主性。为了进一步完善课程网站的建设，我们还拟采用Flash演示等手段，帮助学生掌握实验步骤，了解注意事项。目前，实验课程网络的正在逐步建设与完善中。

参考文献：

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课题项目：本课题为嘉兴学院2011年校教学改革项目（70111071）；中国纺织工业协会教育教学改革项目