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摘 要：随着高校招生规模不断扩大，本科生实验教学所承受的教学压力日益增大。如何保证扩招形势下的实验课教学质量已成为各高校亟待解决的重要问题。文章针对当前我校高分子物理实验教学中存在的问题，就如何提高教学效率和教学质量，在教学手段和教学内容等方面提出了一些见解。
关键词：大学扩招 高分子物理实验 实验教学教学改革 综合性实验
中图分类号：G642 文献标识码：A
实验教学在现代化学校教育体系中有着重要的地位和作用，实验教学是学校实施素质教育的重要内容，各类实验和实际操作训练，有利于加强实践环节的教学和训练，全面提高教育质量。高分子物理实验是高分子材料与科学研究的最基础的实验技术，是研究和表征聚合物结构和性能关系的一门实验科学。通过高分子物理实验的开设，可加深学生对高分子材料结构与性能关系的理解，学习聚合物材料各种性能的测定方法，了解近代测试技术的进步与发展，提高学生的动手能力和实验技能，培养学生的科学态度和工作作风，使学生逐步具备一定的从事科学研究的思维方法和能力。因此高分子物理实验课是培养高分子材料专业学生动手能力、实践能力和创新能力的的一门主要课程，是高分子材料专业本科生今后从事本专业技术工作或进一步深造的基本训练之一。
一、高分子物理实验教学现状与存在问题
连续几年的扩招，我校高分子材料专业的在校学生总数大幅度增加，但高分子物理实验教学硬件未能在短时期内得到相应补充和更新，使得本来就相对薄弱的实验教学更显得困难重重。目前我校高分子物理实验教学主要存在以下问题：
1 学生亲自动手的机会减少
由于实验仪器设备数量少，多为单台套，实验教学时间有限，而学生人数众多，每年200人，分组实验只能是十几人甚至二十几人一组，每位学生能够独立接触仪器设备的机会和时间都比较少，经常是一人动手，众人观摩，大部分学生缺乏足够的动手操作机会，学习兴趣降低。
2 指导教师工作量大，教学效率低
由于学生是初次接触这些实验设备和仪器，为了减少学生操作失误引起设备故障或损坏，在每一组学生开始实验前指导教师都需要讲解清楚仪器设备的工作原理，并进行示范操作，然后学生才能开始动手实验。这样一个实验指导教师要重复讲解、示范多次，花费时间多，教学效率低，而且由于每组人数较多，仍有部分学生抱怨看不到、听不清老师的讲解。
3 课内学生能够自由发挥、创新或更改实验过程的机会少
教师在实验指导书中把每个实验的实验目的、实验原理、测试方法、实验步骤和数据记录表格及数据处理方法等全部写清楚，学生只需“照单抓药”，按照实验指导书和教师的示范按部就班完成实验，这种统一模式、统一要求、齐步走的教学方法，一方面造成了学生对教师的过分依赖，另一方面抑制了学生个性思维的发展和创新能力的培养。
4 一些较为大型贵重的设备缺乏
一些较为大型贵重的设备缺乏，导致一些重要的经典的高分子物理实验如“聚合物温度一形变曲线的测定”、“GPC测定聚合物的分子量和分子量分布”、“动态粘弹谱仪测定聚合物的动态力学性能”等等无法开出。
二、改进措施
随着社会对高分子材料需求的日益增长和高分子的科学研究进一步深入，高分子材料的工业生产规模不断扩大，社会迫切需要大量素质高、能力强的高级技术人才，高分子物理实验教学作为高分子材料专业人才培养的重要环节不容忽视。…在大学扩招的新形势下如何利用有限的教学资源和教学时间取得最佳的教学效果，是笔者在高分子物理实验教学实践中一直在思考的问题。
1 借助多媒体教学手段提高教学效率
近年来，多媒体技术越来越多地被应用于教学实践当中，使传统的教学方法、教材形式以及教学思想与教学理论都发生了变化，大大提高了教学效率。如果能够把具有丰富的高分子物理实验教学经验的教师和通晓软件设计的专业人员组织在一起，集体开发制作出一些具有开放性、智能化、系统化的高分子物理实验仿真教学课件，通过智能化仿真模拟功能，在微机屏幕上再现各类仪器的立体图形，对真实仪器的模拟操作通过鼠标、按钮、键盘的操作来完成；将实验仪器内部结构图以彩图的方式给出，结合文字说明以及模拟动画，实现视、听结合，把实验教学内容生动、形象、逼真地展现出来。这样学生可在虚拟实验环境下了解各种实验仪器设备的构造，学习其工作原理，熟悉操作方法和实验流程，不受实验仪器设备、实验材料和实验时间的限制，减少实物实验过程中的材料损耗以及因错误操作导致实验仪器设备的损坏，可大大提高实验课的效率。特别是可解决因实验经费不足或贵重实验仪器缺乏导致一些重要实验不能开出的问题，有利于学生了解和学习最新的实验技术和研究手段。同时也可避免传统实验课上一人动手，众人观摩的消极方式，每一个学生都可在虚拟条件下进行实验，不必担心安全问题，不必担心是否损坏了仪器和发生故障，可以轻松地进行实验，有利于提高学生的学习兴趣。
中国科技大学在国内高校首先提出把计算机模拟方法用于高分子物理实验教学，开发出多个计算机模拟实验，例如用“分子模拟”软件构建高分子并计算分子末端直线距离，用“分子模拟”软件计算聚丙烯酸甲酯的构象能量等。分子模拟法不但可以模拟分子的静态结构，也可以模拟分子的动态行为(如分子链的弯曲运动，分子间氢键的缔合作用与解缔行为，分子在表面的吸附行为以及分子的扩散等)，生动形象，学生学习兴趣高，教学效果良好。借鉴中国科技大学的成功经验，可结合我校的高分子材料学科教学和人才培养的侧重点，开发适合工科院校高分子物理实验教学的仿真教学软件，作为实验室现场教学的补充，缓解实验设备不足与学生人数众多的矛盾，变被动的、有限的验证或演示型实验教学为主动的随机的开拓型实验实践活动。当然高分子物理实验仿真教学软件的开发需要投入一定的精力和资金，需要学校和院系的大力支持，学校可通过立项方式予以支持，调动教师参与的积极性和主动性。
2 改革实验教学内容来提高教学质量
目前高分子物理实验课开设的多为最基础的实验。教学内容和实验设置基本上都是以验证、巩固或加深高分子物理课程的理论教学为主要目的，开设的实验大多是相对独立的，每个实验只对应于某一个知识点，彼此之间没有联系或联系不大。学生按指導老师或实验指导书规定的步骤或方法做实验，处于被动状态，根本不能调动和发挥学生的主观能动性和创造性，学生做完实验后得到的印象往往也是零散而不系统的。
现代实验教学的主要目的已不仅仅是让学生“验证理论、培养动手能力、掌握实验技能”，而是培养学生的思维能力、科研能力和创新能力。现代实验教学客观要求从传统的观察性、操作性与分析性实验转移到设计性、系统性与研究性的实验。因此， 高分子物理实验教学需要对传统的实验类型进行改革，减少验证性实验，充分利用现有的实验仪器设备，开设两到三个能把多个知识点结合起来的综合性实验。例如开设综合性实验“聚丙烯结构与性能的关系研究”，学生可以制备结晶度不同的聚丙烯、拉伸取向的聚丙烯、发泡的聚丙烯、填充聚丙烯等等，后研究不同的結构对于聚丙烯的加工流动性、力学性能、热学性能、光学性能等等性能的影响，而这些研究则需要通过如用偏光显微镜观察聚合物的球晶结构、熔体流动速率测试、拉伸性能测试、弯吐性能测试、维卡软化温度测试等等实验来实现。这样，一个综合性实验就把多个单一的、分散的验证性实验串接在一起。
综合性实验的开设要强调以学生为中心，将学生分成小组，要求学生在动手实验前根据给定的实验目的、实验要求和实验条件，进行独立思考，制定实验方案，并列出详细的实验步骤，经与任课老师讨论确认后，再动手进行实验。整个实验由学生独立完成，指导教师只在实验过程中进行监督，在关键性问题上进行提示，学生始终是实验活动的主体，充分发挥学生主观能动性和创造性，培养学生独立解决问题的能力。学生完成实验后，必须及时按要求总结实验数据，处理实验结果，写出有结论、有分析、有体会的小论文形式的实验报告，培养学生综合运用知识分析和解决问题的能力。这样也可杜绝当前实验教学中存在的学生实验课前预习只是照抄实验讲义，实验中完全依靠实验老师示范和指导，实验报告只简单罗列实验结果，不主动地去思考实验中的问题，不积极动手实验，对实验过程和实验结果不愿进行深入思考等等一系列不良学风。
当然，仿真实验教学是综合性实验教学顺利开展和取得良好效果的前提，学生必须先在仿真实验教学中熟悉各种实验仪器设备的构造、工作原理和操作方法，熟悉简单的基础性实验的实验过程，然后才能独立思考，设计出综合性实验的实验方案和步骤，才能进入实验室独立去操作实验设备完成实验。而学生在实验室中实际操作来完成综合性实验的过程又可检验其在仿真实验教学中的学习效果。所以仿真实验教学与综合性实验教学是相辅相成的，先进的实验教学手段与新的教学内容的结合，可以实现在有限的硬件配套和教学时间下教学效果的最优化。
三、结语
总之，高等教育的任务之一是培养具有创新精神和实践能力的专业人才，理论教学和实践教学共同构成了高等学校学生培养体系的支柱。实验教学正是培养工科大学生动手能力、创新能力和综合素质的一个重要的实践性教学环节。21世纪我国高校招生规模不断扩大，社会竞争更加激烈，对每一个大学生都提出了更高的要求。在高等教育改革不断深入的今天，采用新的教学方法和教学手段，解决实验教学面临的困难，使实验教学适应时代发展的需要，适应我国高等教育对人才培养的需要，是我们当前在教学实践中探索和努力的方向。
参考文献
[1]陈福林，从塑料工业的发展谈高分子材料与工程专业学生的就业状况和教学计划[J].广东工业大学学报(社会科学版)，2004(增刊)：108—109，140
[2]何平笙，杨小震，“分子的性质”软件用于高分子科学教学实验[J].高分子通报,2000(1)：86—89
[3]杨海洋，等，二维高分子链形态的计算机模拟[J].高分子通报，2003(5)：76—80
(文字编辑、责任校对：贾俊兰)
关键词：大学扩招 高分子物理实验 实验教学教学改革 综合性实验
中图分类号：G642 文献标识码：A
实验教学在现代化学校教育体系中有着重要的地位和作用，实验教学是学校实施素质教育的重要内容，各类实验和实际操作训练，有利于加强实践环节的教学和训练，全面提高教育质量。高分子物理实验是高分子材料与科学研究的最基础的实验技术，是研究和表征聚合物结构和性能关系的一门实验科学。通过高分子物理实验的开设，可加深学生对高分子材料结构与性能关系的理解，学习聚合物材料各种性能的测定方法，了解近代测试技术的进步与发展，提高学生的动手能力和实验技能，培养学生的科学态度和工作作风，使学生逐步具备一定的从事科学研究的思维方法和能力。因此高分子物理实验课是培养高分子材料专业学生动手能力、实践能力和创新能力的的一门主要课程，是高分子材料专业本科生今后从事本专业技术工作或进一步深造的基本训练之一。
一、高分子物理实验教学现状与存在问题
连续几年的扩招，我校高分子材料专业的在校学生总数大幅度增加，但高分子物理实验教学硬件未能在短时期内得到相应补充和更新，使得本来就相对薄弱的实验教学更显得困难重重。目前我校高分子物理实验教学主要存在以下问题：
1 学生亲自动手的机会减少
由于实验仪器设备数量少，多为单台套，实验教学时间有限，而学生人数众多，每年200人，分组实验只能是十几人甚至二十几人一组，每位学生能够独立接触仪器设备的机会和时间都比较少，经常是一人动手，众人观摩，大部分学生缺乏足够的动手操作机会，学习兴趣降低。
2 指导教师工作量大，教学效率低
由于学生是初次接触这些实验设备和仪器，为了减少学生操作失误引起设备故障或损坏，在每一组学生开始实验前指导教师都需要讲解清楚仪器设备的工作原理，并进行示范操作，然后学生才能开始动手实验。这样一个实验指导教师要重复讲解、示范多次，花费时间多，教学效率低，而且由于每组人数较多，仍有部分学生抱怨看不到、听不清老师的讲解。
3 课内学生能够自由发挥、创新或更改实验过程的机会少
教师在实验指导书中把每个实验的实验目的、实验原理、测试方法、实验步骤和数据记录表格及数据处理方法等全部写清楚，学生只需“照单抓药”，按照实验指导书和教师的示范按部就班完成实验，这种统一模式、统一要求、齐步走的教学方法，一方面造成了学生对教师的过分依赖，另一方面抑制了学生个性思维的发展和创新能力的培养。
4 一些较为大型贵重的设备缺乏
一些较为大型贵重的设备缺乏，导致一些重要的经典的高分子物理实验如“聚合物温度一形变曲线的测定”、“GPC测定聚合物的分子量和分子量分布”、“动态粘弹谱仪测定聚合物的动态力学性能”等等无法开出。
二、改进措施
随着社会对高分子材料需求的日益增长和高分子的科学研究进一步深入，高分子材料的工业生产规模不断扩大，社会迫切需要大量素质高、能力强的高级技术人才，高分子物理实验教学作为高分子材料专业人才培养的重要环节不容忽视。…在大学扩招的新形势下如何利用有限的教学资源和教学时间取得最佳的教学效果，是笔者在高分子物理实验教学实践中一直在思考的问题。
1 借助多媒体教学手段提高教学效率
近年来，多媒体技术越来越多地被应用于教学实践当中，使传统的教学方法、教材形式以及教学思想与教学理论都发生了变化，大大提高了教学效率。如果能够把具有丰富的高分子物理实验教学经验的教师和通晓软件设计的专业人员组织在一起，集体开发制作出一些具有开放性、智能化、系统化的高分子物理实验仿真教学课件，通过智能化仿真模拟功能，在微机屏幕上再现各类仪器的立体图形，对真实仪器的模拟操作通过鼠标、按钮、键盘的操作来完成；将实验仪器内部结构图以彩图的方式给出，结合文字说明以及模拟动画，实现视、听结合，把实验教学内容生动、形象、逼真地展现出来。这样学生可在虚拟实验环境下了解各种实验仪器设备的构造，学习其工作原理，熟悉操作方法和实验流程，不受实验仪器设备、实验材料和实验时间的限制，减少实物实验过程中的材料损耗以及因错误操作导致实验仪器设备的损坏，可大大提高实验课的效率。特别是可解决因实验经费不足或贵重实验仪器缺乏导致一些重要实验不能开出的问题，有利于学生了解和学习最新的实验技术和研究手段。同时也可避免传统实验课上一人动手，众人观摩的消极方式，每一个学生都可在虚拟条件下进行实验，不必担心安全问题，不必担心是否损坏了仪器和发生故障，可以轻松地进行实验，有利于提高学生的学习兴趣。
中国科技大学在国内高校首先提出把计算机模拟方法用于高分子物理实验教学，开发出多个计算机模拟实验，例如用“分子模拟”软件构建高分子并计算分子末端直线距离，用“分子模拟”软件计算聚丙烯酸甲酯的构象能量等。分子模拟法不但可以模拟分子的静态结构，也可以模拟分子的动态行为(如分子链的弯曲运动，分子间氢键的缔合作用与解缔行为，分子在表面的吸附行为以及分子的扩散等)，生动形象，学生学习兴趣高，教学效果良好。借鉴中国科技大学的成功经验，可结合我校的高分子材料学科教学和人才培养的侧重点，开发适合工科院校高分子物理实验教学的仿真教学软件，作为实验室现场教学的补充，缓解实验设备不足与学生人数众多的矛盾，变被动的、有限的验证或演示型实验教学为主动的随机的开拓型实验实践活动。当然高分子物理实验仿真教学软件的开发需要投入一定的精力和资金，需要学校和院系的大力支持，学校可通过立项方式予以支持，调动教师参与的积极性和主动性。
2 改革实验教学内容来提高教学质量
目前高分子物理实验课开设的多为最基础的实验。教学内容和实验设置基本上都是以验证、巩固或加深高分子物理课程的理论教学为主要目的，开设的实验大多是相对独立的，每个实验只对应于某一个知识点，彼此之间没有联系或联系不大。学生按指導老师或实验指导书规定的步骤或方法做实验，处于被动状态，根本不能调动和发挥学生的主观能动性和创造性，学生做完实验后得到的印象往往也是零散而不系统的。
现代实验教学的主要目的已不仅仅是让学生“验证理论、培养动手能力、掌握实验技能”，而是培养学生的思维能力、科研能力和创新能力。现代实验教学客观要求从传统的观察性、操作性与分析性实验转移到设计性、系统性与研究性的实验。因此， 高分子物理实验教学需要对传统的实验类型进行改革，减少验证性实验，充分利用现有的实验仪器设备，开设两到三个能把多个知识点结合起来的综合性实验。例如开设综合性实验“聚丙烯结构与性能的关系研究”，学生可以制备结晶度不同的聚丙烯、拉伸取向的聚丙烯、发泡的聚丙烯、填充聚丙烯等等，后研究不同的結构对于聚丙烯的加工流动性、力学性能、热学性能、光学性能等等性能的影响，而这些研究则需要通过如用偏光显微镜观察聚合物的球晶结构、熔体流动速率测试、拉伸性能测试、弯吐性能测试、维卡软化温度测试等等实验来实现。这样，一个综合性实验就把多个单一的、分散的验证性实验串接在一起。
综合性实验的开设要强调以学生为中心，将学生分成小组，要求学生在动手实验前根据给定的实验目的、实验要求和实验条件，进行独立思考，制定实验方案，并列出详细的实验步骤，经与任课老师讨论确认后，再动手进行实验。整个实验由学生独立完成，指导教师只在实验过程中进行监督，在关键性问题上进行提示，学生始终是实验活动的主体，充分发挥学生主观能动性和创造性，培养学生独立解决问题的能力。学生完成实验后，必须及时按要求总结实验数据，处理实验结果，写出有结论、有分析、有体会的小论文形式的实验报告，培养学生综合运用知识分析和解决问题的能力。这样也可杜绝当前实验教学中存在的学生实验课前预习只是照抄实验讲义，实验中完全依靠实验老师示范和指导，实验报告只简单罗列实验结果，不主动地去思考实验中的问题，不积极动手实验，对实验过程和实验结果不愿进行深入思考等等一系列不良学风。
当然，仿真实验教学是综合性实验教学顺利开展和取得良好效果的前提，学生必须先在仿真实验教学中熟悉各种实验仪器设备的构造、工作原理和操作方法，熟悉简单的基础性实验的实验过程，然后才能独立思考，设计出综合性实验的实验方案和步骤，才能进入实验室独立去操作实验设备完成实验。而学生在实验室中实际操作来完成综合性实验的过程又可检验其在仿真实验教学中的学习效果。所以仿真实验教学与综合性实验教学是相辅相成的，先进的实验教学手段与新的教学内容的结合，可以实现在有限的硬件配套和教学时间下教学效果的最优化。
三、结语
总之，高等教育的任务之一是培养具有创新精神和实践能力的专业人才，理论教学和实践教学共同构成了高等学校学生培养体系的支柱。实验教学正是培养工科大学生动手能力、创新能力和综合素质的一个重要的实践性教学环节。21世纪我国高校招生规模不断扩大，社会竞争更加激烈，对每一个大学生都提出了更高的要求。在高等教育改革不断深入的今天，采用新的教学方法和教学手段，解决实验教学面临的困难，使实验教学适应时代发展的需要，适应我国高等教育对人才培养的需要，是我们当前在教学实践中探索和努力的方向。
参考文献
[1]陈福林，从塑料工业的发展谈高分子材料与工程专业学生的就业状况和教学计划[J].广东工业大学学报(社会科学版)，2004(增刊)：108—109，140
[2]何平笙，杨小震，“分子的性质”软件用于高分子科学教学实验[J].高分子通报,2000(1)：86—89
[3]杨海洋，等，二维高分子链形态的计算机模拟[J].高分子通报，2003(5)：76—80
(文字编辑、责任校对：贾俊兰)