發布時間：2022-07-19 09:11:01
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇高分子化學實驗教學研究，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
摘 要：高分子化學實驗課是高分子及相關專業必修的專業基礎實驗課之一。如何提高高分子化學實驗課程的教學效果是高分子專業教學工作者不斷探索的重點。綜合前人的教學經驗，結合在高分子化學實驗教學中的體會，從學生"主體"意識的培養、合理的實驗內容的設置以及引入較強專業素養的教師隊伍等三個方面來論述了在提高高分子化學實驗教學效果中的思考。
關鍵詞：高分子化學實驗教學；“主體”意識；教學效果
高分子化學實驗課是許多院校高分子及相關專業學生的必修課［1］。高分子化學實驗不僅驗證高分子化學有關的聚合理論，如果合理引導與啟發，更能為學生學習后繼高分子相關課程奠定必要的認識基礎。如何通過高分子化學實驗來培養學生對本專業的興趣，提高學生的高分子專業素養，是高分子專業教學工作者不斷探索的重點。以前的一些教學改革的研究，大多側重于對教學方式和實驗內容進行改進，比如微型化實驗探索［2］ 、采用多媒體進行實驗教學［3］、開設研究性實驗［4-5］等等，很少涉及到學生主人翁精神的培養。本文綜合前人的研究，從學生“主體”意識的培養、實驗內容的設置以及教師隊伍的素質三個方面來論述如何提高高分子化學實驗教學效果，與同行商榷。
一、讓學生自覺成為實驗主體，從源頭提高學生學習興趣
高分子化學的基礎實驗對初入門的學生仍舊是全新的，通常實驗都是學生按照實驗講義預習，講義中十分詳細地寫著有關的實驗配方和操作工藝，學生只要依照講義“照方抓藥”即可，同樣配方的實驗，觀察同樣的實驗現象、得到同樣的實驗結果。一部分學生糊里糊涂只動手不動腦地完成實驗。實驗的現象和結果沒有給他們留下太深的印象，對學生觀察能力、分析問題和解決問題的能力以及創新意識的培養作用不大，甚至實驗的基本目的也難以在學生頭腦中留下深刻印象。有的學生甚至會產生惰性，對實驗采取敷衍的態度。因此，提高學生對高分子實驗的學習興趣，變“他要我學”為“我要學”，激發學生去了解、學習、探索高分子化學的學科領域。
21世紀的大學生，大多是“90”后，個性張揚、自我另類。要想培養這樣的學生從了解高分子化學基礎理論――了解高分子材料的應用――熱愛高分子化學學科――學習高分子化學的主動性――對高分子化學實驗產生濃厚的學習興趣很不容易，因此，必須從源頭開始引導。
（一）開展實驗動員
在學生開始做高分子實驗以前，專門安排一定的時間進行高分子實驗的動員會。借助現代教學手段，把實驗視頻、動畫、圖片、圖表和實物投影等有機地結合起來，形象生動，讓學生對高分子實驗有一個感官上愉悅的認識，從而對自己動手做實驗產生期待。
（二）提高對實驗預習的要求
通常實驗都是學生按照實驗講義預習，很多時候學生只是充當 “復印機”，將講義中有關的實驗配方和操作工藝照抄照搬到實驗預習報告上。至于實驗的機理是什么,涉及到哪些高分子化學理論,實驗中所用到的藥品哪些是中間體，哪些是引發劑，哪些是分散劑和乳化劑,為什么用這種中間體、引發劑、分散劑,實驗采用哪一種實施方法,還可以有哪些方法等等,大部分學生感到茫然無措。因此，在實驗開始前要求學生預習實驗內容，通過自己的思考，運用所學理論知識或搜集的信息、文獻資料寫出實驗預習報告。這樣寫出來的預習報告每一本都不一樣，學生就會有一種創造“自己的”實驗的感覺。
（三）保證學生單獨完成實驗
實驗時，要求學生按自己設計的預習報告進行實驗探索，如實記錄實驗現象和有關實驗數據，對照假設分析歸納，完善實驗報告。在條件允許情況下，應盡量安排學生一人一組進行實驗，并且每人保管一套實驗儀器。學生在實驗室擁有自己的實驗臺和實驗儀器，很符合“90后”自我的特點，能夠激發學生的責任心，大大提高學生的主人翁精神。
（四）總結評價
實驗結束后，教師先對實驗情況進行分類點評，有代表性的交流實驗探索過程，總結成功經驗，分析失敗原因。最后教師對本堂實驗課進行較為全面的評價，并對實驗效果比較好的同學給予肯定，推廣經驗。自己的努力得到老師積極地評價后，學生對實驗的興趣自然就會大增。
因此，讓學生成為高分子化學實驗的主體，使學生對高分子化學實驗產生濃厚的學習興趣，對學生觀察能力、分析問題和解決問題的能力以及創新意識的培養都很有益處。
二、設置合理的實驗內容
高分子化學實驗不僅可以驗證高分子化學有關的聚合理論，合理引導與啟發學生學習積極性，更能為學生學習后繼高分子課程奠定必要的認識基礎。但是，學生完成大量的基礎化學實驗后，常見的高分子合成實驗，由于缺乏新的操作和技能，加之聚合反應耗時較長，如自由基溶液聚合搭好裝置，加料后通常反應3小時以上，學生在等待的過程中覺得沒意思，不利于啟發學生的思維和創新意識，不利于調動和發揮學生的主觀能動性。因此，合理設置高分子實驗的內容是維持學生興趣的另一個重要方面。
（一）合理的實驗體系的安排
對于高分子化學專業的新生來說，高分子實驗起著聯系理論和實際生產的橋梁的作用。本著這一宗旨，在課程的設計上，既要注重基礎，又要有所提高和創新。在本學院的課程體系中，既包含了驗證性質的高分子基礎實驗，又包括了提高層次的高分子綜合實驗課，還開設研究性質的設計性實驗。有利于學生循序漸進，逐漸提高學生的實驗能力。
（二）豐富的實驗內容
常見的高分子基礎實驗都是學生依照講義上的實驗內容進行，照單下藥，同樣配方的實驗，觀察同樣的實驗現象、得到同樣的實驗結果，這不利于提高學生的積極性，甚至于部分性急的學生不耐煩，創造條件導致實驗失敗。因此，用研究性實驗替代基礎驗證性實驗是一個很好的方法。讓學生把基礎實驗做成研究性實驗，即同時做實驗的同學分別完成不同配方的實驗，然后對實驗結果進行比較分析。一方面，由于實驗條件的變化會產生不同的結果，引發了學生的好奇心，他們在實驗過程中能夠應用已學理論知識對實驗現象分析，對實驗結果預測，可以幫助學生更深入的理解理論知識；另一方面，幾個學生進行不同實驗條件的探索、對比和總結，可以提高他們的協作精神，培養學生分析問題的能力和科學研究的探索精神。
（三）增加實驗的趣味性和創意性
很多學生都覺得做化學實驗比較枯燥，特別是高分子化學實驗，實驗時間比較長，過程變化慢，學生難以產生興趣。可以嘗試在這方面加以改進，在實驗前讓學生準備一些精美的樹葉或準備幾張自己的小畫片、小照片，實驗合成出聚甲基丙烯酸甲酯低聚體后加入少量顏料，調成一定顏色的透明漿料，然后讓學生將準備好的樹葉或小畫(照)片放到模具中，倒人預聚合產物進行灌漿、加熱后聚合處理，脫模后就得到一個自制的美麗畫框。這樣就可以使學生對實驗有了美的感覺，覺得做實驗是一種樂趣了。
三、提高教師隊伍的專業素養
一個好的專業教師必須具備很多優秀的品質,但是專業素養無疑是其中最重要的品質，因此提高高分子化學實驗教學效果，需要提高教師隊伍的專業素養。
（一）提高教師的專業素養
開展研究性基礎實驗以及研究性實驗,需要學生查閱大量的文獻資料，然后擬出實驗方案，根據方案進行實驗。這就對教師的知識背景有更高的要求。一方面需要實驗技能和教學經驗豐富的教授等高職稱的教師進實驗室擔任學生實驗的指導教師，提高指導層次；另一方面也需要較低職稱的教師了解高分子實驗的發展現狀和趨勢，提升自身實驗素養，提高教學效果。
（二）改進教學方法
在實驗教學手段上可以采用多媒體、網絡等先進手段代替傳統的黑板教學，讓學生更有效地利用資源，充分提高實驗教學的效果。在學生做實驗的過程中，教師應該融入到學生中間去，進行一對一的指導，這樣不僅有利于教師了解學生的實驗情況，更有利于增進學生和教師之間的關系，提高學生的實驗興趣和積極性。
教師深入研究高分子化學實驗，廣泛聯想，積極引導，不斷豐富實驗的內涵，會極大地激發學生的學習興趣與學習潛能，收到事半功倍的學習效果。
因此，讓學生自覺地成為實驗主體，合理地設置高分子化學實驗的內容，以及提升教師隊伍的專業素養，對于提高高分子化學實驗的教學效果有很大的促進作用。
摘要：高分子化學實驗課程可以幫助學生接受課堂高分子化學理論學習，鞏固高分子化學基本概念和理論，培養科學素質。文章介紹了嘉興學院對高分子化學實驗教學的改革和實踐，主要通過學生參與實驗前的部分準備工作、調整實驗項目、完善實驗考核制度及建設實驗課程的網站方面進行改革與實踐。通過兩個學期的初步實踐表明，高分子化學實驗教學的改革探索激發了學生的學習興趣，在提高學生的綜合實驗能力方面已初見成效。
關鍵詞：高分子化學實驗；改革；實踐
高分子化學是嘉興學院材料與紡織工程學院高分子材料科學與工程專業學生的優秀基礎課程，它是以實驗為基礎的自然科學。通過實驗課的教學，不僅能加深學生對理論知識的理解，培養學生熟練的實驗操作，還可通過安裝實驗裝置、觀察和記錄實驗現象，培養學生動手能力，進而分析現象、解決問題，最終提高學生的綜合素質和創新能力。由于本專業設立僅有5年時間，高分子化學專業課程的開設也只有短短的3個學年，由于教學經驗有限及實驗室建設的延遲，所開設的實驗一般都是一些典型的驗證性實驗（如甲基丙烯酸甲酯的本體聚合、醋酸乙烯酯的乳液聚合等），學生往往不用動腦思考，只要按照標準步驟動手完成實驗即可。基礎性的實驗可以培養學生基本的實驗技能和熟悉實驗儀器的操作，但是，往往難以培養學生分析問題、解決問題的能力，更不利于學生創新能力的培養及學生的學習興趣的提高。等到學生到大四做畢業論文時，問題也暴露出來：缺乏思考問題、解決問題的能力，實驗意識沒體現出來。經初步調研論證，結合本校實際情況，我們確定選擇即將開展高分子化學實驗課程的高材09、10級學生作為這次實踐教學改革的試點，有計劃、有步驟地進行高分子化學實驗教學模式的改革探索與實踐。
一、讓學生參與實驗前的準備工作，珍惜實驗教學，提高學生動手能力
實驗前期準備工作是實驗順利進行的保證。尤其是高分子化學實驗，在實驗前有大量實驗準備工作，包括實驗室儀器設備調試、檢修工作；所需玻璃器皿的清洗工作，化學試劑的配制，如單體、引發劑的精制，溶液的配制等。這些工作都由實驗老師來承擔，學生不了解實驗的順利開展凝聚著實驗老師的大量勞動，所以，往往不珍惜實驗過程。在已開展高分子化學實驗的09級同學中，我們讓學生適當參與實驗的準備工作，如玻璃儀器的清洗，做過高分子化學實驗的人都知道，殘留高分子物質的玻璃儀器難以清洗，同學在清洗玻璃儀器的過程中，既珍惜實驗過程，又能初步了解高分子的性質；甲基丙烯酸甲酯單體的蒸餾，在甲基丙烯酸甲酯溶液中往往加入微量的阻聚劑，以避免溶液在儲存、運輸的過程中發生聚合，所以為了縮短實驗時間，提高反應效率，實驗前學生在實驗老師的指導下采用蒸餾的方式對單體進行提純，加深理論課程中關于阻聚劑的理解。通過參與實驗前的準備工作，同學們懂得實驗的成功不僅取決于實驗過程，與實驗前的準備工作也密不可分，從而更加珍惜實驗教學過程，珍惜自己的實驗成果。更重要的是，實驗的準備工作又加深了對理論知識的理解。
二、結合嘉興學院高分子材料與工程專業特點及實際情況，改革優化實驗項目，著重培養學生思考問題、解決問題的能力及團隊精神
高分子化學是一門以實驗為基礎的自然科學。傳統的實驗課程內容主要是驗證性實驗。通過無機及分析化學、有機化學及物理化學的基礎實驗，已使學生掌握了基本儀器設備的使用和相關實驗操作。因此，在專業高分子化學實驗中，過多地開設驗證性實驗，不利于學生思考問題和解決問題能力的培養，不利于創新能力的培養。因此，必須對高分子化學實驗項目進行改革，主要包括：①基礎實驗項目的改進，鞏固及培養學生的基礎理論與操作技能。如聚甲基丙烯酸甲酯的制備，學生可根據興趣選擇懸浮聚合或本體聚合，確定實驗所需儀器設備及藥品。在實驗過程中，不同聚合方法有不同的實驗步驟及注意事項。如，本體聚合分為三階段進行，不同階段溫度不同，關鍵在于第一階段轉化率的控制，避免出現爆聚，反應時間相對較長，最終的實驗產品為板材；而懸浮聚合實質也是本體聚合，但由于分散介質的加入可以很好地進行傳質和傳熱，避免爆聚現象的發生，攪拌速度是控制實驗成敗的關鍵，聚合時間相對較短，最終的實驗產品為球狀小珠。同學之間對各自的實驗現象、產品外觀、產品性狀等進行熱烈討論，從而加深對于聚合方法的理解。②強化設計性、綜合性實驗，培養和提高學生的綜合素質及創新能力。開設具有工程特色的綜合性實驗項目，如聚醋酸乙烯酯乳液聚合實驗，擴展為一組設計性、綜合性實驗：從單體精制、引發劑精制、乳化劑的選擇與用量、到動態光散射法測定乳膠粒尺寸、穩定性的測定，最后在將其配制成乳膠漆，測定涂層性能與乳膠粒尺寸之間的關系。學生通過對整個材料制備及使用過程的全程跟蹤，掌握結構、性能與合成之間密切聯系，充分發揮學生的主動性、積極性、創造性，提高學生的工程能力，有利于引導學生參加大學生創新性實驗的科學研究，培養學生的工程觀念。③適當增加科研性實驗項目，培養學生的團隊精神，增強對本專業的了解與熱愛。為進一步激發學生的創新能力及參與科研的積極性，浙江省設立了大學生科技創新項目，嘉興學院每年也設立大學生研究訓練（SRT）計劃，本專業大部分09級的學生都參與到科研性實驗項目研究中。學生們呈現出前所未有的申報熱情，他們自愿組成實驗小組、每組成員3~5人，分工明確，團結合作。如作者本人就指導了一項浙江省大學生科技創新項目的研究，團隊負責人由08級同學擔任，主要成員為09級同學。項目開展之初，主要由08級同學設計并實驗，09級同學從旁學習并輔助完成實驗，項目進行中期，09級同學已掌握實驗方法與手段，具備獨立完成實驗能力，08級同學的主要精力可放在考研復習上面，順利完成新老接替的工作，培養了學生的團隊精神。同時，學生更多地接觸到高新技術和應用技術，開闊思路與視野，增強他們對于本專業的了解與熱愛。
④增加經典驗證性實驗的趣味性，提高學生的學習興趣。很多同學剛上大學的時候，嚴重缺乏對高分子材料科學與工程專業的了解，因此對于學習沒有興趣，甚至有些學生想要轉專業。為了培養學生的專業素養，提高學生的學習興趣，我們將一些經典的驗證性實驗與我們日常生活密切聯系起來，增加實驗的趣味性和實用性。如，制備有機玻璃板前，讓學生們準備一些干花、干樹葉或大頭貼，在注模過程中放入其中，等產品成型后，美感十足的玻璃板就制成了，學生們非常有成就感，同時提高了對于高分子化學實驗的興趣。
三、完善實驗考核制度，全面反映學生實驗各環節中的表現
我們進一步細化與完善了實驗的考核方式，使學生在實驗各環節中的表現均得到不同程度的體現。以往我們只根據學生的實驗報告來評定學生的實驗成績，學生在整個實驗過程中的預習、實驗裝置的安裝、實驗設備的清洗、實驗室的清掃等工作都不能得到體現，缺乏客觀、公正、全面的實驗考核機制。因此，我們借鑒比較傳統的有機化學實驗的考核機制，將實驗成績的評定細化：預習報告20分，實驗著裝10分，實驗裝置20分，操作規范20分，實驗結果20分，衛生情況10分。將實驗成績的評定標準公布給學生，加強學生的實驗規范觀念，從實驗預習開始直到實驗結束清掃實驗室的整個實驗過程都能認真完成，從而改善學生不注重實驗教學過程的現象，增加了學生的主觀能動性。
四、建設實驗課程網站，有助于學生的課前預習，提高學生學習的自主性
在以往的實驗教學前，教師要詳細地講解實驗原理、方法、步驟、儀器使用、數據記錄、數據處理及實驗注意事項等，甚至要把實驗從頭到尾演示一遍，讓學生看得清清楚楚，學生完全不用預習實驗，也不用思考問題，這樣就造成了學生對于實驗教學的忽視。在理論教學中，多采用先進的多媒體教學手段，但在嘉興學院大部分實驗教學中，還沒有利用多媒體的教學模式。而多媒體的生動性、可重復性可以讓學生直觀感受實驗操作，可以很好地進行實驗的預習。因此，我們正逐步建設高分子化學實驗課程網站，初步將實驗課的教學大綱、講義等內容放到網站上。編制實驗教學課件，如實驗過程所涉及的基本儀器、基本操作、基本裝置、注意事項等。實驗課程網站的建成，方便學生的課前預習，提高學生學習的自主性。為了進一步完善課程網站的建設，我們還擬采用Flash演示等手段，幫助學生掌握實驗步驟，了解注意事項。目前，實驗課程網絡的正在逐步建設與完善中。
摘 要：加強對高分子化學實驗教學內容的建設，保證教學質量，以獲得更好的教學效果。本文首先了解什么是高分子化學，其次，通過高分子化學實驗的研究，對協同創新思想影響下的實驗項目建設進行分析，以保證實驗內容可以更加全面、先進。
關鍵詞：高分子化學實驗；協同創新；實驗教學；建設
高分子化學主要包括高分子化學、高分子物理以及高分子工藝。高分子化學主要就是研究高分子化合物合成、化學反應、物理化學、加工成型以及應用等方面的一門綜合性學科。
一、高分子化學實驗研究
霍夫曼和庫特爾在1909年第一次提出C5H8的熱聚合專利。一年后1910年海利斯和麥休斯用鈉實驗，也得到同樣的結果C5H8。長期以來，人們對高分子物質研究也取得了一定的成果。有機化學家畢克斯在1920年的《關于聚合反應》一文中，明確提出，成為環狀化合物和成為共價鍵結構的長鏈高分子化合根本不是一回事。在1922年，發現橡膠“溶液”仍然具有膠體性質。又于1924年明確提出了天然橡膠分子是高分子量的大分子，同時，將其溶于任何物得到的膠體和小分子結合得來的膠體不一樣。分別在1926年和1928年，斯本先、多爾（1926）以及施道丁格（1928）同樣認為纖維素分子可以從一個晶胞長入另一個晶胞而成為直鏈形狀，而施道丁格并進一步提出，纖維素和橡膠分子的晶胞的大小或晶體的大小與線形高分子的長度無關，之后又在1930年，更進一步提出了高分子稀溶液的粘度和分子量之間的關系，從而引起了定量測定高分子分子量的興起。1932年，施丁格發表了一部關于高分子有機化合物的總結性論著，標志高分子化學的建立。在此之后，高分子化學理論迅速發展，高分子工業也蓬勃興起。尤其是1949年之后高分子化學的系統研究大規模地開展起來。
二、協同創新影響下的實驗教學項目建設
在新形勢下，科學技術正在不斷發展，高分子材料也被廣泛應用，這為基于協同創新的高分子化學實驗提供了可能，加強了其與其他科之間的聯系，進行了一系列的綜合性以及創新性的實驗教學項目的建設。
1、有機結合高分子化學、物理實驗
由于高分子材料合成后是要對分子量和其分布量測定的，同時，對于高分子的乳液、溶液鎳都也要進行測定，所以必須做到有機結合高分子化學實驗和高分子物理實驗。通過對高分子化學實驗的安排，完成這些必要性能的測定。
2、結合高分子化學實驗和食品質量標準
在實驗中讓學生學會思考、探索，將知識結合到實踐中，學會解決問題，是以獲得的豐富經驗。就如環氧丙烷交聯淀粉的制備，考慮它的應用范圍，它屬于一種粘稠劑，之前還做過食品添加劑，但是，它不符合《食品安全法》，其里面含有一定的氯元素的毒。因此學生對食品添加劑中高分子材料的應用作了研究，為保證聚合物的化學實驗進行做了保證，同時，也讓學生掌握了這種食物添加劑的檢測辦法。
3、結合高分子化學實驗與藥劑學實驗
隨著新型人才培養的需要，我們結合高分子化學實驗與藥劑學實驗并且在實驗中心增設了藥劑學實驗室。如高分子材料中的羧甲基纖維素鈉就是藥劑學常用的一種，我們同時也做過很多羧甲基纖維素鈉方面的合成實驗，甚至在最后得到一種混懸型液體藥劑。這種藥及對一些皮膚炎癥（濕疹、蕁麻疹以及丘疹等）效果十分好。
4、高分子化學實驗結合固體廢棄物處置
隨著社會的進步，人們生活水平也有逐步提高，但是白色污染也日益困擾這我們，因此我們對這些高分子材料的廢物回收工作必須加以重視，比如生活中最常見的，我們喝過的礦泉水瓶，它們都是聚對苯二甲酸乙二醇酯的，為此我們必須重視對這種高分子材料的礦泉水瓶進行回收，同時思考解決方案（乙二醇降解法），對其加以回收再利用。
5、協同創新影響下的高分子化學實驗和水處理技術的結合
自2004年起，環境工程方面的水處理實驗室就已開始運行，并將高分子材料運用在其中。為此，我們還專門開設聚苯胺的制備和它對鉻離子吸附性進行研究。第一步，用溶液法制備聚苯胺；第二步，把制好的聚苯胺放在有鉻離子的水質中；第三步，通過單因素分析實驗得出結論：PH值對鉻離子的吸附性影響很大。特別是PH值等于3時，去除率是最大的。通過實驗，讓我們認識到高分子材料對環境和水質方面的影響，為保護環境做了巨大貢獻。
6、結合高分子化學實驗和塑料成型工藝
由于新型創新人才培養的需要，我們必須加強對學校中實驗基地建設，對學生接觸塑料成型工藝一高分子化學實驗結合到一起講授，對學生開拓視野以及提高學習興趣有很大影響，同時加強學生對此的了解。
綜上所述，結合多門科學對高分子化學實驗教學內容的建設意義十分重大，為此，我們在《高分子化學實驗》中，增加了其與其它學科的緊密聯系，保證實驗內容的全面性、創新性以及導向性。
[摘 要]高分子化學實驗是我校材料化學專業學生學習的一門重要的實驗課程，該課程既能使學生進一步理解和掌握理論知識，又能培養學生的動手能力及科研素養。通過讓學生參與實驗的準備工作、實驗設計等活動，對高分子化學實驗教學進行改革，激發學生的學習興趣，提高學生的基本實驗能力。
[關鍵詞]材料化學專業；高分子化學實驗；教學改革
《高分子化學》是有機化學的后續課程，但同時更是高分子材料科學的啟蒙課程，是學生掌握高分子科學基本理論和分析、解決高分子材料加工過程中的問題的基礎課程。考慮到我校材料化學專業的一個重要發展方向是高分子材料， 《高分子化學》被選為材料化學專業的優秀課程。高分子化學是一門以聚合物合成實驗為基礎的課程，聚合物合成實驗教學有別于一般有機化學實驗，但又是以有機化學實驗為基礎，它是培育創業創新人才的一個重要環節，是材料化學專業聯系生產實際的實用性教學。高分子化課程實驗教學相比于理論課程教學更具趣味性、實踐性、復雜性、研究創新性。高分子化學實驗教學在整個高分子化學的教學活動中起著重要的推動作用。
高分子化學實驗教學屬于課程內教學，開設的實驗課程內容中有一部分能夠很好地體現高分子科學的發展成果，學生的實踐與創新能力在某種程度上能得到鍛煉。但是仍然存在相當一部分驗證性、認知性的實驗，而且實驗教學環節依然偏重于理論，注重高分子材料實用性的實驗不多，不利于學生學習有關高分子材料的制備與加工。在學生進行高分子化學實驗過程中，學生一般是按照已有的實驗過程進行實驗。實驗前教師對相關實驗重點、難點、細節等方面進行集中講解，學生只需按照教師提供的實驗過程，即可順利完成實驗。如此實驗教學，不但阻礙了學生發現問題的能力、分析與解決問題的能力以及創業創新意識的提高，還使學生對教師產生依賴，并且抑制了學生的獨立思考及創新能力的挖掘。
我校材料化學專業具有工科特色，和高分子材料專業比，材料化學專業的高分子材料相關課程的課時相對較少，開設《高分子材料化學》（《高分子化學》）、《高分子物理》與《高分子材料加工工藝學》，總共課時不到140學時。如何在有限的時間內，使我校的材料化學專業的學生既能掌握高分子科學的理論基礎知識與學科前沿，又可以激發學生學習高分子材料的興趣，是一個非常值得探討的問題。
一、分配學生參與教師的前期實驗工作
前期實驗工作是實驗順利進行的前提條件。相比基礎課程中的無機、有機化學實驗，高分子化學實驗有更多的實驗前期工作需要準備，包括檢修與調試反應儀器裝置、玻璃器皿的清洗、配制溶液（如提純單體、引發劑）等。粘附在玻璃儀器上的聚合物難以清除，學生在清洗玻璃儀器等設備的過程中，既懂得實驗的成功來之不易，又能初步掌握聚合物的溶解性質。如聚苯乙烯單體中一般要加入微量的對苯二酚等阻聚劑，以避免溶液在儲存、運輸的過程中發生聚合（變質）。所以為了使實驗順利進行，縮短反應時間，開始實驗前，在教師的指導下學生采用減壓蒸餾的方法對單體（加入阻聚劑）進行提純。這樣，學生既加深了對阻聚劑阻聚原理的理解，又掌握了減壓蒸餾的操作方法。通過積極參與實驗前的準備工作，學生懂得實驗的成功不僅取決于實驗過程，而且與實驗前期工作密切相關，從而更加重視實驗教學過程。更重要的是，通過參與教師實驗前期工作的準備，加深了對課堂理論知識的理解，熟悉蒸餾、重結晶等提純化學物質的方法。
二、設計能激發學生學習興趣的實驗
調動學生學習主動性的一個重要舉措是激發學生的學習興趣。要激發學生的學習興趣，設計的實驗最好是學生既熟悉又陌生的內容。如尼龍66的制備實驗，尼龍繩、尼龍襪子等，生活中很常見，但是如何在實驗中采用己二酰氯與己二胺的界面縮聚來制備學生卻不清楚，這勢必將大大提高學生主動參與實驗的興趣。而且實驗裝置相對簡單，一個燒杯即可完成。當學生將有機相與水相混合后，在兩相界面馬上就能看到一層聚合物薄膜的生成，而且該層薄膜拉出之后，又立即生成新的聚合物薄膜，可以連續不斷地拉出，形成纖維狀物質。實驗操作不復雜，成功率高，過程新穎，操作明了，學生學習的積極性高。
三、注重開設實用、應用型實驗
高分子化學實驗教學為學生的創業、創新意識的培養提供了良好的環境條件，尤其是一些能結合實際生活的應用型高分子材料的制備，能使學生體會到高分子化學實驗的實用價值，有利于激發學生走向的創業、創新。如在“聚丙烯酸型高吸水性樹脂的制備”實驗中，高吸水性樹脂可用于日常生活用品如尿不濕等，由于該產物的實用性強，一方面可以提高學生動手實驗的積極性；另外一方面也使學生深刻認識到高分子材料是一個與人們的日常生產生活息息相關的學科方向。類似的高分子材料還有粘接劑、涂料等，這些實驗的開出將會使學生對未來從事該行業的信心倍增。
四、適當設計綜合型實驗
教材內高分子化學實驗大多數是認知和驗證型實驗，學生只需要按實驗參考書的步驟操作基本就能完成。如此實驗雖然可以使學生的動手能力得到一定程度的提高，卻不能使學生的綜合能力、分析和解決問題的能力、創新的能力等方面得到合適的鍛煉。綜合型實驗是內容和步驟較為復雜的實驗，其中包含多個的知識點和基本實驗操作，需要結合多方面的理論知識和技能，才能夠順利完成。綜合型實驗既能夠訓練學生綜合運用所學理論和實踐的技能，又能培養和提高其發現問題、分析問題、解決問題的能力。在綜合型實驗訓練過程中，學生主動思考，敢于提出問題、分析問題和解決問題，學生的科學思考和創新意識獲得很大的提升。
五、開設研究型實驗
學生經過綜合型實驗的基本訓練后，實驗理論知識和專業實驗技能都有了一定程度的提高。為了使學生了解高分子科學學科前沿、激發學生創業創新的動機，教師允許學生采取自愿組合的方式組成若干個科研興趣小組。通過查閱文獻資料，小組討論提出實驗方案，并與指導老師討論方案的可行性，最后開展實驗。結束時，上交實驗記錄由指導教師批閱給出評價，并討論實驗的得失。整個過程中，要求學生提交文獻綜述、可行性方案、實驗報告或科研論文，鍛煉寫作科研論文的能力。顯然研究型實驗需要教師付出更多的勞動，為學生創造一個獨立完成、接近實際科學研究的環境。研究型實驗有利于提升學生分析問題、解決問題、獨立工作、團隊精神及創業創新等方面的綜合能力。
六、改革實驗成績的考核方式
一個好的實驗成績考核方式要能夠反映學生在實驗教學過程中各個環節的表現。僅憑一份實驗報告來評定學生的成績是遠遠不夠的，學生在預習實驗、搭建裝置、清洗儀器設備、打掃衛生等方面的工作都將得不到很好的體現，缺乏客觀性和公正性。因此，可以借鑒無機、有機化學實驗的考核方式，將實驗成績的評定方式細化：平時實驗成績60分，包括書寫預習10分、統一服裝5分、裝置搭建10分、規范操作10分、衛生情況5分和提交報告20分；期末實驗操作考試40分（隨機抽取）。將實驗成績的評定標準在開課前公布，使學生不得不復習鞏固所有開設的實驗，從而達到熟練掌握各項實驗技能的教學目標。
七、結束語
高分子材料作為我校材料化學專業一個重要的培養方向，《高分子化學》成為材料化學專業的優秀課程，直接影響《高分子物理》《高分子材料加工工藝學》等后續課程的學習。我校材料化學教研室已通過對高分子化學實驗教學的改革，在激發學生學習高分子化學科學的興趣，提高學生的實踐技能、創新能力和創業意識等方面有所收獲。2015年3月5日，全國人民代表大會第十二屆第三次會議開幕，國務院總理同志在作政府工作報告中提及 “大眾創業、萬眾創新”。今后，我們將秉成這一新理念，繼續深入研究與探索，使高分子化學教學不斷適應社會發展的要求，為培育更多材料化學領域的優秀人才做不懈的努力。
摘要：
實驗教學是培養復合型創新人才的重要實踐環節，《高分子化學綜合實驗》是高分子材料科學與工程專業本科生的專業基礎課之一。本文針對目前高分子化學實驗教學體系中存在的問題探討了教學改革的途徑：通過開展多層次的教學內容，引入綜合型、設計型和趣味型實驗，結合現代教育技術，靈活應用互動式教學模式，引導學生對高分子科學的科研興趣，發揮學生的主觀能動性，并樹立嚴謹的科學態度，培養其獨立的思辨能力和創新能力。
關鍵詞：
高分子化學實驗；教學改革；創新能力
高分子化學是高分子學科的重要領域之一，是以實驗為基礎的自然學科［1，2］。《高分子化學綜合實驗》是我校《高分子化學》精品課程建設中重要的實踐性教學環節，是高分子材料科學與工程專業和材料化學專業本科生的專業基礎課之一。實驗教學的目的是促進學生理解和掌握高分子化學理論知識并將其應用于實踐，從而增強動手能力以及分析問題、解決問題的能力［3～6］。我校的《高分子化學綜合實驗》課程已開展多年，課程中開設了一系列具有代表性的實驗，但在實踐過程中也逐漸暴露出了一些問題，譬如，實驗教學體系還不夠系統，實驗課內容中的驗證型實驗較多，難以提高學生的思辨能力和創新能力，教學方法和手段還不夠多樣化，不利于提高學生的學習積極性和增強教學效果。為提高教學質量，培養具有創新意識和創造能力的復合型人才，推進廣東省精品開放課程———《高分子化學》的建設，對《高分子化學綜合實驗》教學體系進行改革勢在必行。改革后的《高分子化學綜合實驗》除了能使學生在有限的實踐過程中有效鞏固本學科的理論知識，掌握基本實驗技能，還應提高其自身軟實力，通過實驗課的開展引導學生對科研探索產生興趣，發揮其主觀能動性形成創新思維，同時增強其發現問題和解決問題的能力。為建立這樣一套科學的《高分子化學綜合實驗》教學體系，應始終貫徹以學生為本的教學理念，從教學內容、教學方式、教學模式三方面系統開展教學改革。
1教學內容層次化：合理配置驗證型、趣味型、綜合型、設計型實驗
傳統的高分子化學實驗教學項目以驗證型實驗為主，實驗教材中寫明實驗目的、實驗原理、實驗注意事項等，教師在課前進行講解，課堂上學生依據講義中的操作流程進行實驗，并通過實驗結果驗證高分子化學的理論知識。目前，《高分子化學綜合實驗》中已開展的驗證型實驗包括引發劑分解速率的測定、膨脹計法測定自由基聚合動力學。盡管在進行驗證型實驗的過程中學生的基本操作技能得到了訓練，但是因為實驗結果是明確的，實驗留給學生思考和發揮創造力的余地非常有限［7，8］。為提高學生的工程素養和創新能力，應以充分調動學生主觀能動性為突破口，調整高分子化學實驗課的內容，引入設計型、綜合型、趣味型實驗項目，使教學內容更加層次化、系統化。
（1）設計型實驗的實施過程中，教師預先給定學生實驗設計要求，學生據此查閱相關文獻和資料，自主設計實驗方案并獨立完成實驗，通過觀察實驗現象分析實驗成功和失敗的原因以及影響實驗結果的各種因素，由此讓學生得到科學的思維訓練。例如，苯乙烯的懸浮聚合可以作為驗證型實驗，預先給定實驗條件，讓學生“照方抓藥”地進行實驗，也可以作為設計型實驗開展，不設定實驗條件，只提出實驗產物的設計要求———制備顆粒均勻、大小適中的聚苯乙烯粒子，讓學生從配方（包括分散劑類型與用量、單體和水的比例等）、反應溫度和攪拌策略等方面入手設計實驗方案，最終獨立完成實驗并評價產品是否達到要求。讓學生們始終帶著“如何實現設計要求”的問題，進行“調研設計實驗分析總結”的訓練過程，通過這種鍛煉能夠充分發揮他們的主觀能動性，大大提高其分析問題和解決問題的能力。下圖是兩組學生采用懸浮聚合所制備出的聚苯乙烯粒子，圖1（a）顯示顆粒直徑在1．5mm～4mm之間，若增加有機分散劑聚乙烯醇的使用量還可以制備直徑更小、粒徑分布更均勻的聚苯乙烯粒子，如圖1（b）所示。
（2）綜合型實驗的內容和過程較為復雜，涵蓋了不同的知識點，開展此類實驗能夠鍛煉學生綜合運用所學知識和實驗技術的能力，并有利于學生建立正確的科研思維和培養嚴謹的科研態度。譬如，以苯乙烯懸浮聚合為優秀內容，可以從產品設計的角度出發，采用“原料精制單體聚合產品性能檢測”的思路將其擴展為綜合實驗內容。在苯乙烯懸浮聚合之前引入“苯乙烯單體和引發劑的精制”的實驗內容，可以使學生鞏固洗滌、萃取、蒸餾、結晶等基本實驗操作。將苯乙烯懸浮聚合延伸到聚合物的下游應用，如交聯聚苯乙烯粒子（聚苯乙烯離子交換樹脂骨架）的制備與性能的研究，可以使學生體驗一個較為完整的功能高分子材料合成的全過程。考慮到實驗的難度和復雜度，該實驗著重考察交聯劑的用量對交聯密度的影響。由于交聯劑／單體摩爾比對產物的交聯密度有影響，粒子最終會表現出不同的溶脹性。通過測定其在良溶劑中的溶脹度，學生可以非常直觀地獲得配方設計對聚合產物性能影響的相關知識。以苯乙烯懸浮聚合為優秀內容，經過一系列擴展后建立的綜合型實驗涉及原料的提純、聚合反應、聚合物的改性以及性能評價的內容，該綜合實驗具有很好的系統性和延續性，既能全面提升學生的實驗技能又能培養學生全局思考實驗問題的能力，具有重要的教學實踐意義。
（3）興趣是最好的教師，采用有趣的與日常生活密切相關的實驗項目，做到趣味性與知識性、實用性結合，寓教于樂激發學生們的興趣，可以顯著提高教學成效。例如，在高分子化學實驗內容中引入甲基丙烯酸甲酯的本體聚合（有機玻璃的制備）實驗，學生可以自制有機玻璃相框或有機玻璃墜，將心愛的相片、小掛件、干花鑲嵌在自己合成出的有機玻璃中。為了讓有機玻璃制品更美觀，還可以加入不同的著色劑，制備顏色各異的有機玻璃制品，實驗過程因此而變得充滿樂趣。學生們對該實驗表現出了極大的興趣。為了制備出合乎自己心意的“作品”，學生們會自發對反應條件進行優化，密切觀察實驗現象，防止聚合時產生氣泡或溫度失控發生爆聚而制備出失敗的產品。在后期的熱處理過程中，有部分學生很急切地盼望看到“作品”，在課余時間也會來實驗室查看熱處理過程是否已經完成。由于上課人數較多，實驗課都是分批次進行的，通過對比可以發現后批次進行該實驗的學生會比第一批學生準備更充分，制備出更多美觀和特別的“作品”，這也反映了學生們對實驗有濃厚的興趣，融入了更多的設計理念，有助于激發學生的創新意識。圖2展示的是學生通過本體聚合制作的成功、失敗或有缺陷的有機玻璃制品。
2教學方式多樣化：應用多媒體、虛擬化、網絡教學等現代教育技術
高分子化學實驗的教學普遍采用的是“言傳身教”的方式，學生需要在有限的學時內掌握實驗要領，這種單一的教學方式會限制教學質量的提升。借力于現代教育技術，普及視頻教學、虛擬化教學、教學網站的應用能豐富教學方式，提高學生們的學習興趣與學習效率，強化教學效果。
（1）視頻教學：相對于文字講義、口頭講解的方式，視頻演示的優勢在于能夠使學生對高分子化學實驗有一個初步的感性認識，預先從心理層面接受實驗內容和掌握實驗方法，提高實驗成功率，增加教學質量。譬如，根據高分子化學實驗教學大綱，可以將甲基丙烯酸甲酯本體聚合、發泡聚氨酯的制備等教學內容拍攝成教學錄像，向學生演示基本實驗流程，突出實驗操作中的要點、難點、注意事項等，讓學生對實驗流程和儀器設備的使用方法獲得直觀地認識。須注意的是，教學視頻雖然能再現實驗過程，但不能替代學生親自動手操作的環節，所謂“會看不一定會做”，只有實踐才能讓學生真正掌握實驗技巧。
（2）虛擬化教學：對于一些受限于實驗條件難以開展的實驗教學項目（如原子轉移自由基聚合）或具有一定危險性的實驗項目（如高溫、高壓聚合等）可以應用虛擬化教學方式，通過模擬仿真實驗過程，演示實驗現象，穿插操作要點和注意事項等，讓學生開拓眼界，學習更多的實驗技術和研究方法。原子轉移自由基聚合是“活性”自由基聚合的一種，因為具有巨大的應用前景而受到廣發關注，引入“ATRP的動力學研究”的實驗內容有助于學生們掌握“活性”自由基聚合的原理和特點。盡管如此，在本科實驗教學過程中開展ATRP實驗項目難度很大。ATRP通常以亞銅／胺絡合物作為催化組分，由于聚合所采用的催化劑量很少，即使存在微量的氧氣就能大大降低催化劑的活性，導致聚合難以進行。因而，除氧的效率對于聚合的成敗十分關鍵。首先，聚合之前須對反應溶液以及反應釜預先除氧，加料和取樣時也應避免引入空氣，這對學生們的操作技術要求很高，相對于普通自由基聚合，該聚合方法的成功率大大降低，實踐教學效果難以收到理想效果。其次，通入反應體系中的惰性氣體須預先經過除氧柱才能使用，并且該除氧柱中的填料事先必須活化（用H2或CO還原），該活化過程危險性極高，存在潛在的安全隱患，因而“ATRP的動力學研究”不適合納入本科生的實踐教學。采用仿真技術將“ATRP的動力學研究”制作成虛擬的演示實驗，則能有效地化解以上問題。根據實驗流程可以將“ATRP的動力學研究”的演示實驗分解為惰性氣體凈化、反應器和反應混合物的除氧、聚合反應（包括引發、增長、終止）、取樣和干燥稱量等步驟，可有效促進學生們對ATRP原理的理解。此外，聚合過程中ATRP催化劑的顏色會發生變化，因而該仿真實驗具有良好的指示性和演示度。
（3）實驗教學網站：建設專門的實驗教學網站，上傳課件、講義和教學視頻，方便學生有效利用課余時間進行預習，有助于提高學習效率。此外，還可以通過網站開辟答疑專區，促進教師和學生們之間或者不同班級、不同專業的學生們之間的交流，營造良好的學習氣氛，互相促進和互相提高。總之，一切教學方式都應以提高學生自主學習效率，激發學生學習興趣，提高教學效果為宗旨。
3教學模式人性化：靈活應用互動式教學
傳統的高分子化學實驗課主要采用教師預先講授繼而學生動手實踐的教學模式，無法達到現代教育以樹立學生創新意識和培養學生創新能力為宗旨的教學要求，而采用互動式教學模式能活躍課堂氣氛和促進師生之間的交流，是適應當代教學需求的一種教學模式。例如，在實驗課堂中，授課教師可以隨機抽取平時已經做過的實驗考察學生的掌握情況。問題歸納法也是互動式教學方式的一種。在批改完實驗報告之后，教師可組織學生們進行歸納和總結，分析各個實驗成功和失敗的原因，讓他們對實驗現象和結果分析得更為透徹，提升學習積極性。互動式教學過程中師生互為主體，學生發言可以幫助自己整理思路，強化對實驗項目所涉及知識要點的理解以及對實驗技術的掌握。若遇到學生對實驗結果存在疑問，想通過再一次的實踐驗證自己推斷的情況，授課教師應預留時間和提供實驗場所、試劑、器材等，有效組織二次課堂的方式，用開放和包容的心態為學生開啟探求真理的大門。
4小結
高分子化學實驗教學改革是一項系統工程，應始終以學生為本，從教學內容、教學方式、教學模式三方面進行，改革后的高分子化學實驗教學除了應該促進學生掌握基礎知識，提高實驗技能之外，更要發揮學生的主觀能動性，引導其產生科研興趣，樹立創新意識和培養創新能力。改革過程中教育者應明確改革目標，不斷修正或改變教學方法，為培養高層次的創新人才不斷努力。
作者:趙穎 羅美香 蔣智杰 姜蕾 張安強 吳水珠 單位:華南理工大學材料科學與工程學院
