在创新人才中的高分子物理教学探索范文

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【内容摘要】高分子物理实验教学改革是适应基础性、综合性、设计性多层次实验体系做出的重要调整。为充分发挥高分子学科培养创新型人才培养的学科优势，实验教学将朝着设计中融入科学、节约、环保的理念，对高分子实验体系、内容、教学实践、教学方法和手段进行优化改革，达到降低污染和能耗并显著提升实验教学效果的作用。形成以教学改革提升学生积极性，培养学生创新意识和科研兴趣的氛围。

【关键词】创新人才培养;高分子物理实验;教学改革

高分子材料和工程专业本科教学中高分子物理实验是培养学生创新意识和能力的重要环节，从理论视角出发结合实验教学发挥理论指导实践的内在规律，通过实验教学的改革加强对高分子结构和性能联系和规律的认识，并掌握科学的研究方法和实验技能，使学生的科学态度、实验思维以及实践能力获得综合提升。摆脱本科高校高分子物理实验教学项目设置混乱，系统性和联系性不强的问题。在新一轮实验教学改革中形成以培养创新人才为核心，以掌握基本实验原理、基本方法和操作技能为核心的实验改革。

一、高分子物理实验教学改革前面临的困境

(一)设备先进性无法长期保持。当前全国高校专业实验室在得到国家专项资金支持前基本都面临一个基本的现实，即高分子材料技术发展迅速，物理实验所需设备一般为大型机械设备，经费投资大，学校不可能一次性采购全部实验设备。因此很多高分子物理实验无法开展，或者只能依靠少数几台设备，勉强开展物理实验。学生以小组形式开展实训教学，实践机会少，学生真实操作的空间不够，实际操作能力无法获得根本提升，实践操作机会少，创新意识和能力的培养更无从谈起。另外，实验设备的更新换代迅速，学校多数老旧设备则以扎实学生理论知识为目的，在实训教学中的作用不强，学生无法在先进设备和现代化手段的支持下完成实际操作，实践创新得不到发展。

(二)无法落实开放性管理。实验室建设的目的是为学生、企业社会提供用于实训教学、培训和教学研究等服务。但实际上实训室的管理并没有完全按照开放性管理的要求落实，在满足学生实训的前提下，真正能面向企业、社会开放的时间非常少。主要受制于实训资源的限制，且实训体制机制不灵活、实训基地受时间空间等原因约束，导致学校实训室无法做到完全开放管理。无法实现开放管理就会造成实训室资源利用不足，学生无法按照教学之外的安排自己进行相关实验，专业见习、毕业设计实训教学环节若无法完全开放管理学生没有得到充足的资源支持，实验创新意识、能力、技能无法有效发挥。

二、实验教学改革对培创新人才的重要性

本科教育环境下，高分子物理实验在改革前缺乏系统性、综合性、设计性，实验项目设置过于混乱，不利于学生协同创新背景下学生创新能力和创造性思维的培养。实行实验教学改革后，实验教学注重生本教育理念在实验全程的贯穿，学生借助先进的实验仪器和现代化手段，自主探究学习，有助于培养科学严谨、敢于质疑、勇于创新的精神。并且使学生的实践能力得到提高和研究兴趣得到培养。

三、以创新人才培养为基础的高分子物理实验教学改革

(一)发挥先进实验教学仪器的利器优势，形成基本实验技能和现代手段相结合的特点。高分子物理实验教学中一般受制于实验仪器数量的限制，多采用小组合作的教学方法，学生对同一实验项目的操作和数据处理只能按照统一要求和步骤进行，并且学生也只能依据自己的实验数据进行处理和讨论，学生创新意识和能力受制于有限的实验资源束缚［1］。随着中央专项教育经费的支持，多所理工类本科高校高分子和材料工程作为学校的重点学科进行建设，高分子物理实验经过教学新一轮的改革后，多数学校的教学条件得到改善，先进的实验仪器和现代化的实验手段被引入实验教学，使该专业实验教学条件得到极大提升，尤其对于学生实验教学相关的项目实践、专业实习、毕业设计和科研工作等环节教学工作逐渐接轨。在现代化实验手段的支持下，学生可以借助信息技术工具查阅实验资料，独立完成实验设计和方案的制定，并完成实验操作流程，对学生独立思考研究能力和创新能力培养提供更高质、高效的技术支撑。当前基于以现代科技仪器和手段支撑实验项目多达60余项，其中基于功能砌块组装的多尺度复合材料构效调控研究、基于Cu2O微纳米晶杂化材料的构筑、能带调控及其传感机理研究、具有特定孔道结构的新型金属－有机骨架设计及其多功能复合效应研究、可见光响应型Cu2O/Bi2WO6催化剂的构筑及光催化降解SCFA制取氢气和烷痉的机理等项目研究以取得突破进展。通过些年的实验教学改革探索，学生普遍反映先进的仪器设备和现代化手段提升高分子分子量的表征手段和实验技能的掌握，对多种先进仪器的原理和操作方法得以应用，达到实验教学改革的目的，学生的实践能力和创新能力获得提升并基本满足实验教学各环节的仪器使用需求。

(二)整合实验项目的融合资源效果，突出高分子物理实验和高分子化学实验的融合趋势。综合性是本次高分子物理实验教学改革的重要导向，不同于以往的高分子物理实验项目和高分子化学实验以及高分子成型实验单独开设，形成高分子物理实验和高分子化学实验同时开设的专业人才培养方案，进一步整合实验项目，促进不同项目的衔接和成果转化。改革实验教学后，高分子物理实验中很多实验材料来源于高分子化学实验成果的转化。在实验课程改革后，高分子化学和物理实验在同一学期开设，例如学生自完成经典的化学基础实验苯乙烯悬浮聚合后可以完成聚苯乙烯溶液的配置，并在之后的通过示差扫描仪、热机械检测仪、动态扭辩分析仪等先进设备对聚合物溶液的性质、形态结构、聚合物的热性质、熔体流变性能等高分子物理基础知识进行掌握［2］。高分子物理实验教学改革的实践证明，高分子物理实验和高分子化学实验是相互融合、相互促进的两门基础课程，学生可以对自己制备的实验样品进行成果转化，更加积极主动地参与实验课程，且提升实验效果，并培养了学生的创新思维和意识，对高分子材料的研究更感兴趣。

(三)以科研和实验教学结合的改革为契机，发挥经典实验项目和创新实验项目的互补优势。经典实验项目是教学中不可或缺的组成部分。高分子物理实验中有几个必不可少的实验，如粘度法测定高分子聚合物的分子量、聚合物体积电阻系数和表面电阻系数的测定、聚合物温度和形变曲线的测定、聚合物的动态力学扭辩分析等经典物理实验。这些实验使学生掌握基本的物理实验知识，学生借助经典实验熟练掌握并可以独立完成操作。同时创新实验项目的设立可以在导师的指导下进行，同学们可以借助先进仪器，应用先进的实验手段独立完成实验方案设计，并在导师的支持下敲定实验方案，利用开放的实验管理体系进行物理实验，对于出现的问题可以及时和导师沟通，在实验室管理体系的支持下，思考和分析实验数据并形成完整的实验报告。以凝胶渗透色谱测定聚合物分子量以及结构分布实验为例，实验的主要目的是学生掌握GPC操作技术，学生可以参与整个实验过程，变被动为主动，实验兴趣很大程度上被调动起来。开放的实验环境下，导师可以提前布置研究任务，让学生提前掌握实验文献和研究背景，并在实验前对实验结果进行预判和假设，通过实验过程的全程参与解决问题，让学生在自主学习中成为实验教学的主体，增进对实验技术、手段、方法等的了解，为实验创新意识和能力的培养提供平台。

【参考文献】

［1］李战胜，唐萍，王艳色，张春庆，李健丰，曹玉明．科研与实验教学融合的高分子物理实验教学改革［J］．化工高等教育，2016，33(4):70～72

［2］刘晶如，俞强，朱梦冰．高分子物理实验教学改革与学生实践创新能力的培养［J］．化工高等教育，2015，32(5):62～64，99.

作者:刘彦彬 单位: 衡水学院讲师