科研項目與化學實驗教學模式分析
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[摘要]高分子化學實驗是高分子教學和科研的重要組成部分，是培養(yǎng)高分子化學創(chuàng)新型人才的重要教學環(huán)節(jié)。針對傳統(tǒng)高分子化學實驗教學內(nèi)容陳舊、程序化和難以調(diào)動學生積極性等問題，提出了將科研項目融入高分子化學實驗課堂中的教學模式。通過將科研項目與高分子化學實驗相結合，能夠鍛煉學生的動手實踐能力，并有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，更有效地發(fā)揮實驗教學在高校人才培養(yǎng)上的作用。
[關鍵詞]高分子化學實驗；科研項目；人才培養(yǎng)
隨著高分子科學的發(fā)展，高分子材料已滲透到日常生活和工業(yè)的各個部門，新的高分子聚合反應、聚合方法和新的高分子材料層出不窮。高分子化學是一門以實驗為基礎的學科，是學生深入理解高分子化學理論課程和進行高分子化學材料研究的必備課程，對加強學生的實踐動手能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面有著重要的作用[1-3]。傳統(tǒng)的高分子化學實驗教學模式基本是教師講解、學生操作、學生提交實驗報告、教師評分等。這種教學模式下，學生對實驗課程缺乏足夠的重視，往往只是按部就班地操作完，最后實驗報告能夠拿到合格的成績就足夠了，在實驗過程中缺乏對過程和細節(jié)的深入思考，因此不利于學生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提升[4-6]。高分子化學是一門與時俱進的課程，高分子化學實驗應該進一步體現(xiàn)這種發(fā)展趨勢。因此，為了提高學生對高分子化學實驗課程的熱情與積極性，采用科研項目與高分子化學實驗課程相結合的教學模式，不僅能夠豐富實驗教學內(nèi)容，提高學生的實驗技能和科研能力，也為培養(yǎng)出具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維的創(chuàng)新人才添磚加瓦。
1傳統(tǒng)高分子化學實驗教學中的問題
傳統(tǒng)的高分子化學實驗教學模式一般是固定的，即教師講解理論知識與實驗操作示范、學生根據(jù)教材的實驗目的和老師的要求進行程序化操作、學生課后撰寫實驗報告并交給老師、教師根據(jù)實驗結果的優(yōu)劣進行實驗報告評分等。學生在這種教學模式下很少會對實驗設計、實驗過程和細節(jié)等進行思考與討論。對大部分學生來說，只要最后的實驗考核是合格的就足夠了，因此學生們往往是抱著完成任務的態(tài)度做實驗。這種實驗教學模式雖然實現(xiàn)了對學生動手能力的鍛煉，但是難以督促學生學以致用，導致理論課和實驗課是完全分離開來的，難以結合在一起。另外，這種固定模式和程序化的實驗課程，難以鍛煉學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，更難以培養(yǎng)出具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的人才。高分子化學的發(fā)展與變化日新月異，高分子化學實驗也應該進一步體現(xiàn)這種變化趨勢，從而使得學生們更加深入地理解高分子化學的與時俱進。然而，由于實驗室資源與資金的缺乏，傳統(tǒng)的高分子化學實驗課程內(nèi)容經(jīng)常是幾年都固定不變的，對學科的新發(fā)展、新知識、新變化沒有吸收與提升。這種內(nèi)容固定、操作按部就班的實驗課程很難調(diào)動學生的積極主動性，更難以引起學生對高分子化學的熱愛與興趣。
2科研項目與高分子化學實驗相結合
高校教師一般會以自己的研究領域為基礎，進行相關科研項目的申報。這些科研項目相對于高分子化學實驗來說，都是一些具有前瞻性和創(chuàng)新性的研究。因此，將高校教師的科研項目融入高分子化學實驗教學，對高分子化學實驗傳統(tǒng)教學模式進行改革，具有重要的意義。
2.1科研項目融入高分子化學實驗課堂的意義
高分子化學是一門與時俱進的課程。傳統(tǒng)的高分子化學主要以傳統(tǒng)高分子材料如塑料、橡膠、纖維素、涂料等為主，相應的高分子化學實驗也是以合成或改性傳統(tǒng)高分子材料為主。隨著高分子科學的發(fā)展，高分子化學領域的新材料層出不窮，這不僅體現(xiàn)在生活、軍事、工業(yè)等領域的新型功能材料。在科研項目中，高分子化學材料的應用也得到了廣泛的關注與認可，高分子化學領域的科研項目在化學領域的教師中占有較大的比重。在教師的科研項目中，涉及到的高分子化學材料通常具有較好的新穎性。因此，將科研項目的內(nèi)容融入高分子化學實驗課堂，不僅能夠豐富高分子化學實驗的教學內(nèi)容，提高學生對實驗的興趣和積極主動性，而且能夠培養(yǎng)學生的科研能力和科研思維。同時，教師也可能從學生們的思考與討論中，獲得新的想法。
2.2科研項目融入高分子化學實驗課堂的方法
高分子化學實驗的時間一般比較長。在等待的過程中，學生基本是在聊天，有的學生甚至在打游戲，很少有同學利用這個時間對實驗進行思考或者討論。這不僅浪費了寶貴的學習時間，而且不利于實驗的開展。即使后面實驗出現(xiàn)了問題，學生也不會花費過多的時間去尋找原因。因此，老師可以利用學生在等待實驗的過程中，將科研項目中較為簡單且與實驗有聯(lián)系的部分拿出來與學生討論。首先，將教師科研項目中與實驗相關的內(nèi)容拿給學生分組討論，通過與自己的實驗比較分析，并結合理論課程和實驗課程知識，讓學生提出問題。進一步，根據(jù)提出的問題，讓學生先自己進行分析，得出結論后與老師進行討論。然后，老師根據(jù)學生的討論情況，引導學生提出解決問題的方法。最后，根據(jù)以上討論的內(nèi)容，鼓勵學生進行進一步的創(chuàng)新，并鼓勵感興趣的學生利用課后時間進入教師所在實驗室進行深入的探索與研究。例如，傳統(tǒng)高分子化學實驗中，有一部分實驗內(nèi)容是“甲基丙烯酸甲酯的本體聚合”，如果老師的科研項目中有涉及到甲基丙烯酸甲酯或者本體聚合的內(nèi)容，就可以拿出來與學生進行討論，引導學生進行實驗課堂之外的新思考。通過“提出問題-分析問題-解決問題-創(chuàng)新實踐”這一過程，鍛煉學生的創(chuàng)新思維和科研意識，為將來進入實驗室進行畢業(yè)論文課題研究或科研項目研究打下良好的基礎。
2.3將科研項目內(nèi)容融入高分子化學實驗教學中
高分子化學實驗教學，一般會有多個老師負責。每位老師都有自己的研究領域或專技特長。高分子學科之所以發(fā)展如此迅速，其中很重要的一個原因是其具有比較強的應用性。因此，根據(jù)帶教老師的研究領域，可以對現(xiàn)有的一些高分子實驗進行改進。例如，在“雙酚A環(huán)氧樹脂的制備”實驗中，主要內(nèi)容是環(huán)氧樹脂的制備和環(huán)氧值的測定，而沒有涉及到環(huán)氧樹脂的應用。如果帶教老師的研究領域和科研項目與環(huán)氧樹脂相關，可以根據(jù)自己的科研項目內(nèi)容，在與其他帶教老師及實驗中心討論后，適當增加實驗內(nèi)容及應用。例如，可以增加不同制備時間下環(huán)氧樹脂的制備實驗，研究不同反應時間對環(huán)氧值的影響。同時，將具有不同環(huán)氧值的環(huán)氧樹脂進行粘結實驗，研究反應時間對環(huán)氧樹脂粘結性能的影響。這種將科研項目內(nèi)容與高分子實驗課程相結合的方式，不僅保留了經(jīng)典高分子化學實驗的內(nèi)容，同時豐富了實驗課程的內(nèi)容和方式，改變了傳統(tǒng)高分子化學實驗內(nèi)容一層不變的局面。此外，這種目的導向性的高分子化學實驗內(nèi)容，容易引起學生的思考與興趣，對于培養(yǎng)學生的科研思維和創(chuàng)新意識具有重要意義。
2.4將科研項目的資源與高分子化學實驗共享
由于資金或平臺的限制，大學生的高分子化學實驗課程往往只進行最基礎的研究，學生缺少進一步深入探索的機會與平臺。而許多高校教師一般都有自己的科研資源或平臺，因此，可以利用高校教師的實驗室資源和平臺，為那些對課程實驗內(nèi)容感興趣的學生提供進一步研究的機會。例如，在“線性酚醛樹脂的制備”實驗中，主要內(nèi)容是線性酚醛樹脂的制備和固化，沒有涉及到酚醛樹脂的物理化學性能。眾所周知，酚醛樹脂的耐熱性、拉伸性能、耐壓性等影響了酚醛樹脂的應用。盡管這些性質(zhì)屬于高分子物理領域范疇，但卻是研究酚醛樹脂必不可少的內(nèi)容。因此，該實驗課程結束后，可以帶領對酚醛樹脂感興趣的同學，進入研究酚醛樹脂教師的實驗室。將學生實驗得到的產(chǎn)品進行進一步的分析與研究，并要求學生提交相關的實驗報告和心得體會。通過這種方式，不僅能夠豐富實驗教學內(nèi)容、增強學生對實驗的理解與認識、激發(fā)學生對實驗的興趣，還能夠幫助對科研感興趣的同學提前了解和掌握一些實驗內(nèi)容與技術，為將來進入實驗室開展科研項目工作打下基礎。
2.5鼓勵學生將高分子化學實驗內(nèi)容拓展為大學生創(chuàng)新研究項目
目前貴州多所高校面向本科生開展了多種大學生創(chuàng)新研究項目，例如大學生開放性實驗、“互聯(lián)網(wǎng)+”項目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、創(chuàng)新計劃等。這些項目的開展，離不開教師科研項目與平臺的支持。在高分子化學實驗課堂上，教師通過將科研項目與高分子化學實驗相結合，鼓勵學生對自己的實驗進行思考與創(chuàng)新，提出自己的想法與觀點。由于大學生專業(yè)知識和專業(yè)技能尚有不足，他們提出的想法往往還有所欠缺。教師可以通過上述提出的“提出問題-分析問題-解決問題-創(chuàng)新實踐”模式，與學生進行深入討論，直至最終確定出比較可行的思路和方案。大學生創(chuàng)新項目，一般要求學生具有一定的實驗基礎和創(chuàng)新能力，且申請的項目要有一定的新穎性，這就要求在培養(yǎng)學生的實驗技能和創(chuàng)新思維方面下功夫。將大學教師的科研項目與高分子化學實驗結合起來，可以更好地培養(yǎng)學生的科研素養(yǎng)與科研思維，有助于學生將實驗內(nèi)容拓展為創(chuàng)新研究項目。
3結語
為培養(yǎng)適應21世紀發(fā)展的創(chuàng)新型人才，高校首先應鍛煉學生的動手實踐能力和創(chuàng)新能力，而實驗教學在培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力上有著舉足輕重的作用。通過對高分子化學實驗教學模式的探索與改革，將科研項目與高分子化學實驗相結合，能夠充分利用高校現(xiàn)有資源，更有效地發(fā)揮實驗教學在人才培養(yǎng)上的作用。同時，將科研項目與高分子化學實驗相結合的教學模式，不局限于實驗過程和結果的重現(xiàn)而是注重問題的提出，對于啟迪學生思維和培養(yǎng)學生從事科研工作的興趣與能力具有重要作用。學生在這種教學模式下鍛煉的分析問題、解決問題等思維和能力，對畢業(yè)后的個人發(fā)展能夠起到積極作用。
參考文獻
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作者：蘭天宇 單位：貴州民族大學