农林类高校“高分子材料学”课堂教学模式多元化及其教学质量监控评价体系

    周亮　高慧　徐斌　张辉　汪钟凯

    摘 ?要：因社会发展对生物质材料人才的需求，农林类院校相继开设了材料类专业，对于材料类专业来说，“高分子材料学”一直是重要的专业基础课。但是相比较综合性或者工科类高校，农林类高校开设此项课程的教学环境存在先天不足，教学实践中也发现了诸多困难。针对上述难题，文章提出采用多元化的互动式课堂教学模式来提高教学效果，并给出了具体的教学案例。与此同时，针对互动教学过程中每个环节都需要进行教学质量监控，从而形成合理有效的评价体系。只有形成这样的閉环才可以确保“高分子材料学”课程教学质量稳步提升，生物质材料类人才培养质量也得到相应地提高。

    关键词：高分子材料学;多元化教学模式;教学质量监控

    中图分类号：G642 ? ? ? 文献标志码：A ? ? ? ? 文章编号：2096-000X（2021）13-0084-04

    Abstract： Due to the demand of the development of society for the talents of biomaterial， the specialty of biomaterial has been set up in agricultural and forestry colleges. For material major， "Polymer Materials Science" has always been an important professional basic course. However， compared with the comprehensive or engineering universities， the teaching environment of this course in agricultural and forestry universities is inherently inadequate， and many difficulties have been found in teaching practice. In view of the above problems， this paper puts forward the use of diversified interactive classroom teaching mode to improve the teaching effect， and gives specific teaching cases. At the same time， each link in the interactive teaching process needs to carry on the teaching quality control， thus forms the reasonable effective appraisal system. Only by forming such a closed loop can the teaching quality of the course of "Polymer Materials Science" be steadily improved and the training quality of biomaterial talents be correspondingly improved.

    Keywords： Polymer Materials Science; diversified teaching model; teaching quality control

    在“国家中长期科技发展规划纲要”中明确指出：“重点研究开发高效、低成本、大规模农林生物质的培育和化工产品等生产关键技术”。与此同时，林产工业原有生产木（竹）制品产业不断升级，提倡从低能耗、高附加值和资源化有效利用角度看待的林业所提供的木本资源，侧重于生物质材料与其他类型材料的复合。面对上述发展背景和趋势，部分农林院校结合自身特色，开设了以生物质材料学科为背景的材料类专业。目前，全国农林类本科院校中已有近四分之一的高校立足于自身的农林学科优势，增设生物质材料、生物质功能材料，以及偏向于生物质基高分子材料的材料科学与工程等本科新专业[1-2]。现代社会中，高分子材料已经发展成为人们生活中不可或缺的一类材料，简而言之，高分子材料就是由相对分子质量较低的小分子化合物为基础聚合成。因此对于材料类专业，“高分子材料学”一直是专业基础课模块中必不可少的课程，受到相关院校的普遍重视。然而，高分子材料学作为一门实践性很强的自然科学，它涉及到高分子合成、高分子物理和高分子加工三方面内容，涉及范围广，应用性强，与生产实际结合紧密。所以，“高分子材料学”课程不仅需要介绍高分子材料的发展史，以及当前社会中常见高分子材料制备、性能、成型、改性及应用等方面的知识，而且需要教师拓宽教学内容涵盖面;高分子材料是一门综合类学科，要求学生能熟练掌握四大化学以及物理等基础课程知识，才能进一步深入理解高分子材料结构、性能、加工工艺和应用之间的逻辑关系[3]。因此，对于“高分子材料学”的课堂和实践教学质量要求很高，否则学生将无法实现系统和深入学习，并影响后续课程知识的获取，最终降低人才培养的质量。农林高校材料类专业此课程教学难度相比较于综合类高校和工科类高校更大，一方面缺乏必要的前修课程教学效果的支撑，另一方面需要在有限学时内完成具有一定广度和深度的教学实践，对于教师和学生来说都是非常大的挑战。为此，本文将从课堂教学模式入手，结合自身教学实践，探讨如何开展多元化的教学，以及形成相应的教学质量监控和评价体系，确保实现教学效果实时反馈和教学方式的动态调整。

    一、课堂教学模式的多元化实践

    本科教学的核心是塑造新时代人才。结合当前林业科技发展需求所制定的培养计划的实施、学生综合素质以及实践能力的培养，不仅仅需要靠有效的课堂教学活动去落实知识传授[4]，而且还需要落实在课堂之外的实践中。对于农林类高校开设的“高分子材料学”课程来说，普遍学时有限，内容繁多。如果按照以前那种整个教学过程主要是通过教师的灌输，学生以被动接受的方式进行，则会造成教师教得吃力、学生学得费劲，最后的局面是教不动和学不动，完全达不到预期教学目标。因此，需要从教学模式中寻找突破口，增加教学过程中学生的参与度，提倡互动教学和案例教学。具体可以从以下几个方面着手：

    （一）梳理重点，侧重剖析基本概念

    “高分子材料学”是一门内容繁多，多门学科交叉的课程，而且受限于授课时间，因此授课教师在备课时需要梳理出各章节的知识点及一些基本定义， 并且需要注意每一部分内容的衔接，以一条主线将各个章节散落的知识点串联起来。比如，在讲授高分子材料合成及制备时，不仅以板书的形式讲授材料合成反应的机理及步骤，而且需要引入实质的高分子材料合成事例，并对聚合反应的特点及对应的反应产物特性进行深度剖析，以便学生理解并掌握普通易见高分子材料的合成与制备，以及不同类型聚合合成方法对高分子材料性能的影响。再如，高分子材料的结构及性能特性在其制备过程中奠定基础， 并将在成型加工过程中得以完善，这部分内容是高分子材料与其他材料的本质区别，涉及的知识面比较广。所以，在授课过程中，需要进行事例对比，例如，相比较于小分子，高分子结构与性能的差异性关系，与此同时，侧重高分子凝聚态、取向结构以及晶体结构等重要知识点的讲解。

    （二）因材施教，适时补充基础知识

    “高分子材料学”是一门多学科交叉的综合性课程，其概念性内容与四大化学（有机化学、分析化学、物理化学、生物化学）、物理、复合材料学等基础课程息息相关。因此，教师在授课过程中需要适时补充相关背景知识。例如，在讲授高分子材料中常见化学基团的特点及其对材料性能的影响。以聚酰胺（PA）为例，这种材料多采用熔融缩聚反应制备，分子结构中含有强极性的酰胺键，酰胺键可以保证聚酰胺有较高的结晶度和熔点（180～260℃），因此可联想到PA材料在成型时需要较高的温度。

    1. 对于高分子科学与工程专业而言，需要开设《物理化学》《有机化学》《高分子化学》《高分子物理》和《化工原理》等基础课程。本校材料科学与工程专业高分子前修课程只有《高分子化学与物理》，受限于教学课时，对于高分子结构基础和加工原理等内容涉及很少，因此调整大纲内容，增加高分子加工工艺学内容。注重培养学生的理论思维与实践能力，实现并轨前行，为学生今后参加相关专业的硕士研究生入学考试以及参与行业内工作奠定基础。

    2. 通过对后续课程《化学纤维概论》《聚合物复合材料学》和《胶合材料学》教学内容的了解，精简了本课程中相关内容，避免无意义的重复。

    3. 结合专业特点，补充讲解了天然高分子材料及其功能化应用的内容，以生物质基功能高分子材料蓬勃发展的态势巩固学生的专业思想。

    （三）充分利用多媒体技术

    与传统的板书教学方式相比，多媒体教学是一种新兴的、先进的教学模式，有利于提高课堂教学效率，同时内容丰富、形式生动的媒体视听信息利于激发学生的學习兴趣，实现教与学的有机结合。因此，当下高分子专业教师所面临的亟需解决的课题便是如何利用多媒体教学模式培养新时代创新型高素质专业人才，助力人才强国战略。

    多媒体技术与教学的有机结合，减少了教师上课时书写板书的劳累，其丰富生动的感性材料有利于教学的优化。新兴的多媒体教学模式，其独有的图文并茂方式能够有效地激发学生的学习兴趣，促使学生迸发出强大的自主学习动力。综上所述，多媒体教学不仅是一种新兴的教学方法，而且已经成为促进教学领域变革的重要因素。

    （四）灵活运用实例教学

    教师在教学过程中应该做到理论联系实际，为避免在教学过程中机械式灌输所带来的枯燥无味等现象，可以应用相关知识去解释生活中高分子现象，结合日常生活中的实例进行对照说明，激发学生兴趣，活跃课堂气氛。如在讲授PVA树脂时，不仅要让学生知道PVA树脂的主要成分，以及其性能和结构之间的关系，还要联系常见的PVA树脂薄膜、纤维等实际应用;如讲授PMMA树脂时，联想到常见的玻璃，例如窗户、玻璃幕墙，进而引出有机玻璃PMMA及其优缺点。寓教于乐，将书本上的知识点糅合到学生所关心的话题中。如讲授高分子材料结晶，可联想渔网及冰块形成等实例;教授高分子材料降解及助剂等功效时，可结合PE塑料制品长期暴晒变色发脆等学生熟知的生活常识，并结合生活案例灵活运用课本知识进行分析。

    （五）推动实现翻转课堂

    作者在讲授此门课程时，利用课余时间，尝试进行翻转课堂教学。在讲解一类高分子材料之后，要求学生们以小组的形式收集同类型高分子材料的结构、性能和应用，并准备PPT汇报，根据汇报内容对小组进行提问，以增加教学的互动性。综合每个小组的PPT制作情况及课堂中的陈述情况，给出该门课程的成绩。提高课程论文在成绩中的占比，课程论文的完成情况直接跟课程成绩挂钩，能有效调动学生对课程的重视及上课积极性;一篇优秀的课程论文需要查阅大量专业文献，学生在撰写论文的过程中能自觉关注及阅读相关专业文献，有利于拓宽其专业视野;制作课程PPT是对学生实践能力的锻炼，有利于学生理清学习思路并发散思维，开拓学习视野;课堂中的PPT口头陈述环节不仅是培养学生的口头表达能力，而且是学生对课程基础知识的掌握度的有效展示，更是学生自主学习能力的展示。通过独立进行线上线下资料搜集→课程论文撰写→课程汇报PPT制作→口头陈述与问答等环节的锻炼，一方面可以提高学生对“高分子材料学”的认识度，另一方面可以有效地锻炼他们资料收集与归类整理的能力及语言表达能力，为将来毕业答辩及升学面试打下坚实的基础。

    （六）逐步实施双语教学

    对于部分理论不深，比较容易理解的内容，采取双语教学，拓展同学们课堂学习内容，有利于学生们更早接触专业英语，为开展创新性学习进行铺垫。例如在讲授高分子材料中的橡胶材料时，可以采取自由组合的方式，将班级学生划分为多个小组，不同的小组选择不同类型的橡胶材料为主题，并根据主题进行讨论，适时采用英语进行讨论、交流，不仅有利于转变学生的学习思维，扭转被动学习模式，而且有利于增强学生的双语实践。

    综上，课堂时间可以划分为三个过程：即讲授、理解消化和讨论[5]。针对双语课程教学的特性，教师不仅需要保证知识教授课程中的完整性、准确性，而且需要注重教学的灵活性和趣味性，激发学生学习主观能动性，进而实现学生学习能力和水平的提高。

    二、课堂教学质量监控和评价体系

    教学质量监控是高校提高教学质量最有效的办法，也成为维护学科专业教学质量的“利器”[6]。因此，国内各高校立足于自身发展的特点及本科教学评估的各项指标，逐渐建立起具有自身特色的教学质量监控评估体系。课堂教学质量监控的研究内容主要集中在：如何实现全面的教学监控过程，及时发现并解决影响教学质量的主要问题;如何有效引导和精准把控教学建设的方向，保证落实各项教学建设中的改革精神;如何公平公正地评定教学效果以及课程建设过程中的监控结果[7]。目前，国内大部分高校的课堂教学质量监控和评价体系的研究内容主要为：

    1. 教学督导组机制。聘请经验丰富的退休教学管理人员与教研室组成校院两级督学小组，负责管理和监控日常课堂教学及教学建设工作，及时解决教学工作中出现的问题。

    2. 教师教学质量评价机制。教学工作的主体是教师，由教研室负责教师的聘任、试讲和教学效果评价工作。

    3. 学生信息员反馈机制。教学工作的客体是学生，聘任班级成绩优异的学生担任教学质量监督信息员，及时反馈教学秩序、教学质量、教学环境等信息。

    4. 与应届和往届毕业生畅聊，询问真实教学效果。大学教育培养的是能适应未来工作环境的人才，无论毕业后是直接就业，还是继续深造，在未来实际工作环境中的能力和表现才是衡量大学教育的试金石。为了更好地了解“高分子材料学”课程教学质量的好坏，推动后续的教学改革，在材料科学与工程系的统一组织下，对应届和往届毕业生通过面对面交谈和网络沟通等多种方式，询问“高分子材料学”课程学习对其毕业和继续深造的作用，得到了较为全面的反馈。比如：某应届同学认为，该课程内容丰富多样，全面地讲解了高分子材料学的发展和应用。“课堂中，老师讲述典型高分子材料的形式，理论联系实际地分析、讲解高分子加工的基本原理和用途。不仅让我们在知识和理论上深深受益，还让我们的思维方法得到了极大地提高，为我在研究生期间开展类似学习，打下了很好的基础。”当然也有学生反映课堂教学速度过快，为了讲授更多内容，而导致部分内容粗浅而过。这些反馈对课程教学内容调整和教学方式多元化改进都起到了直接的推动作用，最为关键的是明确了调整和改进的具体落脚点。

    此外，为达到精准控制教学过程，提高教学质量的目的，评价结果经学院审核后应纳入教师晋职、评优的年度考核体系。

    三、农林类高校“高分子材料学”课程建设的发展方向

    近年来，随着生物质材料、生物质能源、生物质精细化学品等新兴产业的快速发展，开发市场前景广阔、环境友好和附加值高的低成本石油基替代产品成为新课题。在全球生物质材料高速发展的情形下，结合当前国家林业科技发展的战略需求，需要在材料科學与工程专业的框架内，突出自身办学特色[8]。农林高校的材料类专业与传统意义上综合性大学或工科类高校开办的材料类专业，如金属材料工程、无机非金属、高分子材料科学与工程等相比较，可以明显看出后者经历了不断地探索和发展，均已形成较为成熟的人才培养体系、明确的专业定位和良好的就业前景，而前者虽然从社会可持续发展的角度出发，具有明显的时代发展优势，但是这种以新型生物质材料为导向的材料专业建设，如何在前有同类专业竞争激烈，后有专业形象待塑造、定位待明晰的环境下脱颖而出，办出农林院校材料专业的特色和优势，培养出既懂生物质材料，又兼具类材料专业技能的复合型人才是一个需要切实思考的问题。在思考上述问题的同时，如何实时和准确地反映出课堂教学效果，采取何种方式或方法对课程体系建立与实施进行质量监控，以及触发相应的管理机制同样引起各界同仁的深思。

    四、结束语

    随着新兴的生物质高分子材料的迅速发展，人才需求日益增大，高素质新型创新型人才的培养成为了当前高校的主要方向，学生不仅要掌握高分子基础理论知识，还要具有分析和解决高分子材料相关问题的能力。授课教师应该积极探索教学模式，提高教学效果，不仅让学生在有限的学时中掌握相关基础知识，还要培养其分析与处理问题的能力，为学生毕业后的就业和继续深造创造有利条件。需要注意的是，在进行课程建设的同时，应该切实加强相应的教学质量监控和评价工作，将课程建设和课堂教学效果监控相结合，做好系统化设计、精细化实施和体系化监控，并努力形成教学质量监控长效机制，即建立一套集全程性、全员性、科学性于一体的自我分析、自我监控的质量管理体制，使教学质量得到持续性整改和稳定性提高，培养出全面发展的高素质人才。

    参考文献：

    [1]刘景宏.农林院校材料与工程专业阶梯式实习教学模式探索[J].中国林业教育，2012，30（5）：11-13.

    [2]吴其胜，张长森，邓育新，等.面向宽口径应用型材料科学与工程专业人才培养模式的研究与实践[J].化工高等教育，2010，27（3）：15-19+38.

    [3]盛旭敏，李又兵，周冕.“高分子材料学”课程教学模式思考与探索[J].读与写（教育教学刊），2012，9（4）：55+119.

    [4]宋剑斌，杨文斌.关于《高分子材料学》教学改革的建议[J].科学大众（科学教育），2013（5）：136.

    [5]余东升，常幸.“高分子材料学”双语课程教学的探索[J].广东化工，2016，43（16）：234-235.

    [6]吴立平，刘凤丽.应用型本科高校教学质量监控体系及运行机制构建[J].黑龙江高教研究，2016（1）：35-37.

    [7]孔桂英.构建“以人为本”的地方应用型高校教学质量监控与保障体系[J].教育观察，2016，5（5）：47-49.

    [8]江萍，吴义强，罗卫华，等.林业高校高分子材料与工程专业创新人才培养的研究与实践[J].教育教学论坛，2017（43）：150-151.

    基金项目：2017年度各专合委省级教研项目“农林院校材料科学与工程专业课程体系及其教学质量监控的研究”（编号：2017jyxm1211）;安徽农业大学2017年度校级质量工程精品资源共享课“高分子材料学”（编号：33）

    作者简介：周亮（1983-），男，汉族，安徽合肥人，博士，副教授，研究方向：高分子材料。