在創(chuàng)新人才中的高分子物理教學(xué)探索范文

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【內(nèi)容摘要】高分子物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是適應(yīng)基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)計(jì)性多層次實(shí)驗(yàn)體系做出的重要調(diào)整。為充分發(fā)揮高分子學(xué)科培養(yǎng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的學(xué)科優(yōu)勢，實(shí)驗(yàn)教學(xué)將朝著設(shè)計(jì)中融入科學(xué)、節(jié)約、環(huán)保的理念，對高分子實(shí)驗(yàn)體系、內(nèi)容、教學(xué)實(shí)踐、教學(xué)方法和手段進(jìn)行優(yōu)化改革，達(dá)到降低污染和能耗并顯著提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的作用。形成以教學(xué)改革提升學(xué)生積極性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和科研興趣的氛圍。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新人才培養(yǎng);高分子物理實(shí)驗(yàn);教學(xué)改革

高分子材料和工程專業(yè)本科教學(xué)中高分子物理實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的重要環(huán)節(jié)，從理論視角出發(fā)結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)揮理論指導(dǎo)實(shí)踐的內(nèi)在規(guī)律，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革加強(qiáng)對高分子結(jié)構(gòu)和性能聯(lián)系和規(guī)律的認(rèn)識(shí)，并掌握科學(xué)的研究方法和實(shí)驗(yàn)技能，使學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)思維以及實(shí)踐能力獲得綜合提升。擺脫本科高校高分子物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目設(shè)置混亂，系統(tǒng)性和聯(lián)系性不強(qiáng)的問題。在新一輪實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中形成以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為核心，以掌握基本實(shí)驗(yàn)原理、基本方法和操作技能為核心的實(shí)驗(yàn)改革。

一、高分子物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革前面臨的困境

(一)設(shè)備先進(jìn)性無法長期保持。當(dāng)前全國高校專業(yè)實(shí)驗(yàn)室在得到國家專項(xiàng)資金支持前基本都面臨一個(gè)基本的現(xiàn)實(shí)，即高分子材料技術(shù)發(fā)展迅速，物理實(shí)驗(yàn)所需設(shè)備一般為大型機(jī)械設(shè)備，經(jīng)費(fèi)投資大，學(xué)校不可能一次性采購全部實(shí)驗(yàn)設(shè)備。因此很多高分子物理實(shí)驗(yàn)無法開展，或者只能依靠少數(shù)幾臺(tái)設(shè)備，勉強(qiáng)開展物理實(shí)驗(yàn)。學(xué)生以小組形式開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)，實(shí)踐機(jī)會(huì)少，學(xué)生真實(shí)操作的空間不夠，實(shí)際操作能力無法獲得根本提升，實(shí)踐操作機(jī)會(huì)少，創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)更無從談起。另外，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新?lián)Q代迅速，學(xué)校多數(shù)老舊設(shè)備則以扎實(shí)學(xué)生理論知識(shí)為目的，在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的作用不強(qiáng)，學(xué)生無法在先進(jìn)設(shè)備和現(xiàn)代化手段的支持下完成實(shí)際操作，實(shí)踐創(chuàng)新得不到發(fā)展。

(二)無法落實(shí)開放性管理。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的目的是為學(xué)生、企業(yè)社會(huì)提供用于實(shí)訓(xùn)教學(xué)、培訓(xùn)和教學(xué)研究等服務(wù)。但實(shí)際上實(shí)訓(xùn)室的管理并沒有完全按照開放性管理的要求落實(shí)，在滿足學(xué)生實(shí)訓(xùn)的前提下，真正能面向企業(yè)、社會(huì)開放的時(shí)間非常少。主要受制于實(shí)訓(xùn)資源的限制，且實(shí)訓(xùn)體制機(jī)制不靈活、實(shí)訓(xùn)基地受時(shí)間空間等原因約束，導(dǎo)致學(xué)校實(shí)訓(xùn)室無法做到完全開放管理。無法實(shí)現(xiàn)開放管理就會(huì)造成實(shí)訓(xùn)室資源利用不足，學(xué)生無法按照教學(xué)之外的安排自己進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，專業(yè)見習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)若無法完全開放管理學(xué)生沒有得到充足的資源支持，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新意識(shí)、能力、技能無法有效發(fā)揮。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革對培創(chuàng)新人才的重要性

本科教育環(huán)境下，高分子物理實(shí)驗(yàn)在改革前缺乏系統(tǒng)性、綜合性、設(shè)計(jì)性，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置過于混亂，不利于學(xué)生協(xié)同創(chuàng)新背景下學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。實(shí)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革后，實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重生本教育理念在實(shí)驗(yàn)全程的貫穿，學(xué)生借助先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器和現(xiàn)代化手段，自主探究學(xué)習(xí)，有助于培養(yǎng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神。并且使學(xué)生的實(shí)踐能力得到提高和研究興趣得到培養(yǎng)。

三、以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為基礎(chǔ)的高分子物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

(一)發(fā)揮先進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的利器優(yōu)勢，形成基本實(shí)驗(yàn)技能和現(xiàn)代手段相結(jié)合的特點(diǎn)。高分子物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一般受制于實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量的限制，多采用小組合作的教學(xué)方法，學(xué)生對同一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的操作和數(shù)據(jù)處理只能按照統(tǒng)一要求和步驟進(jìn)行，并且學(xué)生也只能依據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和討論，學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力受制于有限的實(shí)驗(yàn)資源束縛［1］。隨著中央專項(xiàng)教育經(jīng)費(fèi)的支持，多所理工類本科高校高分子和材料工程作為學(xué)校的重點(diǎn)學(xué)科進(jìn)行建設(shè)，高分子物理實(shí)驗(yàn)經(jīng)過教學(xué)新一輪的改革后，多數(shù)學(xué)校的教學(xué)條件得到改善，先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器和現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)手段被引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使該專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件得到極大提升，尤其對于學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)的項(xiàng)目實(shí)踐、專業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和科研工作等環(huán)節(jié)教學(xué)工作逐漸接軌。在現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)手段的支持下，學(xué)生可以借助信息技術(shù)工具查閱實(shí)驗(yàn)資料，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和方案的制定，并完成實(shí)驗(yàn)操作流程，對學(xué)生獨(dú)立思考研究能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供更高質(zhì)、高效的技術(shù)支撐。當(dāng)前基于以現(xiàn)代科技儀器和手段支撐實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多達(dá)60余項(xiàng)，其中基于功能砌塊組裝的多尺度復(fù)合材料構(gòu)效調(diào)控研究、基于Cu2O微納米晶雜化材料的構(gòu)筑、能帶調(diào)控及其傳感機(jī)理研究、具有特定孔道結(jié)構(gòu)的新型金屬－有機(jī)骨架設(shè)計(jì)及其多功能復(fù)合效應(yīng)研究、可見光響應(yīng)型Cu2O/Bi2WO6催化劑的構(gòu)筑及光催化降解SCFA制取氫氣和烷痙的機(jī)理等項(xiàng)目研究以取得突破進(jìn)展。通過些年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索，學(xué)生普遍反映先進(jìn)的儀器設(shè)備和現(xiàn)代化手段提升高分子分子量的表征手段和實(shí)驗(yàn)技能的掌握，對多種先進(jìn)儀器的原理和操作方法得以應(yīng)用，達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的目的，學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力獲得提升并基本滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)各環(huán)節(jié)的儀器使用需求。

(二)整合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的融合資源效果，突出高分子物理實(shí)驗(yàn)和高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的融合趨勢。綜合性是本次高分子物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要導(dǎo)向，不同于以往的高分子物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)以及高分子成型實(shí)驗(yàn)單獨(dú)開設(shè)，形成高分子物理實(shí)驗(yàn)和高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)同時(shí)開設(shè)的專業(yè)人才培養(yǎng)方案，進(jìn)一步整合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，促進(jìn)不同項(xiàng)目的銜接和成果轉(zhuǎn)化。改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)后，高分子物理實(shí)驗(yàn)中很多實(shí)驗(yàn)材料來源于高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)成果的轉(zhuǎn)化。在實(shí)驗(yàn)課程改革后，高分子化學(xué)和物理實(shí)驗(yàn)在同一學(xué)期開設(shè)，例如學(xué)生自完成經(jīng)典的化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)苯乙烯懸浮聚合后可以完成聚苯乙烯溶液的配置，并在之后的通過示差掃描儀、熱機(jī)械檢測儀、動(dòng)態(tài)扭辯分析儀等先進(jìn)設(shè)備對聚合物溶液的性質(zhì)、形態(tài)結(jié)構(gòu)、聚合物的熱性質(zhì)、熔體流變性能等高分子物理基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行掌握［2］。高分子物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)踐證明，高分子物理實(shí)驗(yàn)和高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)是相互融合、相互促進(jìn)的兩門基礎(chǔ)課程，學(xué)生可以對自己制備的實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化，更加積極主動(dòng)地參與實(shí)驗(yàn)課程，且提升實(shí)驗(yàn)效果，并培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和意識(shí)，對高分子材料的研究更感興趣。

(三)以科研和實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合的改革為契機(jī)，發(fā)揮經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的互補(bǔ)優(yōu)勢。經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是教學(xué)中不可或缺的組成部分。高分子物理實(shí)驗(yàn)中有幾個(gè)必不可少的實(shí)驗(yàn)，如粘度法測定高分子聚合物的分子量、聚合物體積電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)的測定、聚合物溫度和形變曲線的測定、聚合物的動(dòng)態(tài)力學(xué)扭辯分析等經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握基本的物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)，學(xué)生借助經(jīng)典實(shí)驗(yàn)熟練掌握并可以獨(dú)立完成操作。同時(shí)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)立可以在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行，同學(xué)們可以借助先進(jìn)儀器，應(yīng)用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，并在導(dǎo)師的支持下敲定實(shí)驗(yàn)方案，利用開放的實(shí)驗(yàn)管理體系進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，對于出現(xiàn)的問題可以及時(shí)和導(dǎo)師溝通，在實(shí)驗(yàn)室管理體系的支持下，思考和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并形成完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。以凝膠滲透色譜測定聚合物分子量以及結(jié)構(gòu)分布實(shí)驗(yàn)為例，實(shí)驗(yàn)的主要目的是學(xué)生掌握GPC操作技術(shù)，學(xué)生可以參與整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，變被動(dòng)為主動(dòng)，實(shí)驗(yàn)興趣很大程度上被調(diào)動(dòng)起來。開放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，導(dǎo)師可以提前布置研究任務(wù)，讓學(xué)生提前掌握實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)和研究背景，并在實(shí)驗(yàn)前對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)判和假設(shè)，通過實(shí)驗(yàn)過程的全程參與解決問題，讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體，增進(jìn)對實(shí)驗(yàn)技術(shù)、手段、方法等的了解，為實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)提供平臺(tái)。

【參考文獻(xiàn)】

［1］李戰(zhàn)勝，唐萍，王艷色，張春慶，李健豐，曹玉明．科研與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合的高分子物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革［J］．化工高等教育，2016，33(4):70～72

［2］劉晶如，俞強(qiáng)，朱夢冰．高分子物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［J］．化工高等教育，2015，32(5):62～64，99.

作者:劉彥彬 單位: 衡水學(xué)院講師