王荔祖
埃克森美孚亚太研发有限公司200241
摘要：《高分子材料综合实验》是高分子材料与工程专业的一门必修课程，学生在学习《高分子化学》、《高分子物理》、《高分子材料研究方法》、《聚合物合成原理与工艺》和《高分子材料成型工艺与设备》等课程的基础上，开设的一门综合实践教学过程。通过本课程的学习，使学生了解与熟悉有关高分子材料制品制备、加工过程、分析测试及应用等的实验技术和方法；掌握过程开发的基本研究方法和常用的实验基本技能；培养学生创造性思维，提高实践动手能力。本文主要分析科教融合视域下高分子材料专业综合实验教学探索与实践
关键词：高分子材料；综合实验；科教融合；案例教学；综合能力
引言
巩固和运用所需专业知识，理论联系实际，培养应用观点，提高分析和解决实际问题的独立工作能力，培养学生的实际操作能力；掌握高分子材料产品分析的基本技能，并初步具备从事高分子材料的研究和开发的能力。培养学生事业心、使命感和务实精神，巩固专业实习、增强职业适应性，缩短自我追求和社会需要的差距；综合运用已学的高分子材料产品的制备、分析测试方法开发新产品；培养学生独立思考、综合分析、科学思维及创新能力。
一、实验设计思路
科教融合的教学实施不仅在内容上融入科研项目，教学模式也参照科研的形式。提前把实验内容发布给学生，以问题导学形式布置任务，让学生独立查阅文献找出解决办法，列出实验方案。先以团队的形式进行探讨，再与教师一起商讨实验方案的可行性，可确定几种实验方案，分组进行不同的实验方案。通过这些前期问题的设置，已经调动起学生探索的兴趣，迫不及待地准备大显身手。基于综合实验内容较多，耗时较长，故实验室可设置为开放性实验，有专任老师看管，每组学生可根据自己的空闲时间提前预约。根据实验复杂程度，以２～３个人一组为宜，遇到问题以便相互讨论，可提升交流能力、团队协作能力，故这也是一种提升学生能力的模式。引导学生实验现象的观察、实验数据的记录、处理。对于大型仪器，可采用仿真模拟、网络平台等，让学生了解仪器的使用方法，教师可设置一些问题进行测试，了解学生对仪器的操作掌握情况，通过测试的学生可进行操作，没通过的则继续学习。这样可减少学生对现代科研仪器的神秘感和距离感，从而进一步丰富实验内容提高实验兴趣。不同实验方法的结果进行比较，分析误差原因。通过差异性研究分析，可进一步提高学生分析问题、解决问题及创新能力。实验结果，以科技论文格式撰写，独立完成，对实验过程、现象、数据处理、谱图解析等进行归纳、整理、总结，提高学生的科技论文写作能力。实验考核涵盖实验过程各个环节的表现。通过各方面的实验训练，同学们对科研过程有了较全面的认识，在这个过程中，不仅具备了基本的科研能力，也提高了学生的创新和综合思维能力，有助于培养成具有良好科学素养的“厚基础、善实践、能创新、高素质”的新工科复合型创新人才。
二、科教融合实验案例设计背景及意义
高分子材料如今已经融入到国民经济各个部门和人们日常生活的各个方面，人类已进入高分子材料时代。但目前制备高分子材料的原料仍主要来自于化石资源，但约有５０％～６０％的原料在使用后无法回收利用，且难以在自然条件下降解，若燃烧则会释放出有害气体。因此说基于化石基高分子材料的生产和应用，带来资源匮乏和环境恶化的严重社会和经济问题，与目前倡导的生态文明建设相违背。为此各国纷纷加大投入并出台相应政策，鼓励寻找可替代的再生资源和发展可生物降解高分子材料，实现可持续发展和环境保护。我国为农业大国，每年的农业废弃物产量巨大，但目前其未得到充分利用，大量被燃烧或堆放，不仅是资源的浪费还导致环境污染。以农业废弃物为原料制备高分子材料不仅提高资源的利用效率，还使所制备材料更加绿色环保、安全及健康。在当代社会，随着科学技术的日益发展，重金属引起的环境污染愈加严重，不仅危害到人类的身体健康，还使整个生态体系遭到破坏，尤以水体环境中重金属污染问题较为突出。废水中的重金属可通过离子交换法、高分子螯合剂、化学沉淀法、氧化还原法、膜分离法、吸附法等。用吸附剂吸附水中重金属离子，操作简单、高效、无毒无害尤其受青睐。本文以花生壳为原料提取纤维素经改性制备吸附剂用于吸附镉离子的应用为例，探索科教融合的实践形式，以期促进科教融合教学的开展。
三、科教融合实验教学方法及步骤
（一）采用翻转课堂的教学模式进行授课
充分利用网络信息技术，搭建虚实结合，线上线下有机融合的立体化、多元化教学资源，有效提升学生学习的主动性和积极性。针对目前实验课程的设计方案，如果依然采用传统的课堂教学，是很难满足要求的，而且会极大地增加教师的工作量。因此，本课题组依托现代网络信息技术，制作了大量教学视频讲义。视频讲义由三部分组成，包括实验原理的讲解、实验操作过程演示及３Ｄ动画过程或实际生厂工艺流程。通过色彩丰富，形象生动的３Ｄ动画展示仪器内部动作原理及物料状态，又或者引入工业生产视频片段，增加课程趣味性，有利于学生将抽象的概念立体化，生动化。同时，在视频讲义的设计过程中，设计大量的思考空间，以疑导学，引导学生主动思考。通过视频授课，实现点对点的多次重复教学，不仅降低了教师的工作强度，也有利于学生充分利用碎片化的课余时间。实验课程本身要求很强的实践性，而预习过程，课后复习过程又要求有大量的数字资源进行支撑，这样才能有效提高教学质量。因此，老师们在视频化讲义基础上，开发了相应的学习网站，增加了课程报告提交、在线论坛、优秀课程报告展示及实验室／大型仪器预约等模块，从实验教学各个环节，多方位丰富教学资源。例如，专门开设了教学互动论坛，目的是为同学们提供在线交流和发表意见的平台，所有同学都可以参与，有效提高实验教学的互动性，课堂不再拘泥于教室或实验室中，而是随时随地实现一对一答疑解惑。同时，通过在线讨论，帮助教师进行资源的收集和素材的整理，根据同学们热点讨论的问题，针对性地安排教学的重点和难点，实现实验教学对课堂教学效果的检验和反馈。
（二）理论与实践相结合，提高专业认同感和成就感
将科技前沿、最新研究成果动态、应用融入到教学内容，理论联系实践，有助于学生对理论知识的理解，拓宽视野，丰富知识，同时了解自己所学专业有所用，增加专业成就感和专业情怀。近年，大学生尤其是化工类大学生，专业认同感较低，看到的都是负面影响，如环境污染、对身体有害等。顾在就业时对化工类工作有抵触，大多就业方向选择与所学专业不相关。教师科研基本涉及解决一些实际问题，将其转化为综合实验，学生就能体会到专业的重要性、实用性，继而转化为动力，增加自己的专业认同感和责任感。
（三）教学内容和毕业设计相结合
高分子专业综合实验课程安排在大学四年级第一学期，而毕业设计安排在大学四年级第二学期。如何使高分子专业综合实验课程和毕业设计相互促进、相互巩固，达到更高的效果是非常关键的。这是因为专业综合实验实际上就是一个微缩的毕业论文，有了熟练的专业综合实验技能，有利于开展毕业论文工作。实验老师在进行实验项目讲解时可以根据学生的兴趣爱好适当增加一些授课老师的研究性内容，这样可以调动学生的积极性和提高学生对本课程的重视。这样也更容易让老师和学生之间更加了解、更加信任。
（四）思政教育，增加社会责任感
随着我国时代的发展、经济全球化及信息化，大学生的思想观念、价值取向受多元文化的冲击，思政教育成为高校面临的重要课题。化工类大学生思政教育尤其重要，如何坚守职业道德，不被利欲熏心，树立正确的价值观，坚持以人为本，绿色、环保、可持续发展。把工程伦理教育贯穿在专业学习始终，实践教学更能彰显其重要性。把绿色发展、“原子经济”、环保理念贯穿在产品生产整个过程，使学生把这些意识植根于心，成为一种习惯，赋予良好的社会责任感。
结束语
科教融合，将新的科研成果转化为教学内容，增强了实验教学的趣味性挑战性、提高了学生的积极主动性，培养了学生的专业认同感、社会责任感，树立正确的生态价值观，对培养新工科创新型复合人才具有重要意义。教师科研“花生壳制备吸附剂并用于水中重金属离子的处理”设计为教学实验项目，涵盖可再生资源的利用、绿色发展理念及水体污染处理等当今研究热点问题，体现了知识跨界交叉融合。
参考文献：
［1］张倩，李明，王军，等．“新工科”培养模式下自动化专业综合实验构建［J］．实验技术与管理，2020，37(1):163-166．
［2］钟登华．新工科建设的内涵与行动［J］．高等工程教育研究，2017(3):1-6．
［3］戴亚虹，李宏，邬杨波．新工科背景下“学践研创”四位一体实践教学体系改革［J］．实验技术与管理，2017，34(12):189-195．
［4］委福祥，王延庆，刘洪涛，等．“新工科”背景下材料专业实践教学体系探索［J］．实验室研究与探索，2019，38(1):197-200．
［5］徐晓飞，丁效华．中国大学教学面向可持续竞争力的新工科人才培养模式改革探索［J］．中国大学教学，2017(6):6-10．