摘要：提出了探究式教學法在高分子化學實驗教學中的應用，結合當前高分子化學產業實際情況和綠色發展趨勢設計實驗，促使學生理解高分子化學實驗的特點及發展方向並激發學習積極性，掌握高分子化學基本理論知識和實驗設計技巧，同時使高分子化學實驗由“驗證式”向“探究式”轉換，提高學生的創新能力和綠色意識。
關鍵詞：高分子化學實驗教學改革；探究式教學；綠色化學
當今環境汙染問題日趨嚴重，對於化學化工行業“綠色化”發展的需求愈發明確、清晰［1－2］。高分子化學實驗是高分子專業的一門專業必修課，在高分子化學教學中佔有重要地位，可以有效地訓練學生的基本技能和綜合素質。但傳統高分子實驗中的試劑使用量很大，種類較多且大部分試劑都具有毒副作用和較強的揮發性，對環境影響很大；同時在教學過程中側重於實驗技能，對於學生的綠色化學意識、環保意識和責任意識相對較少。因此，通過高分子化學實驗的綠色化學教學改革，可以加深學生對理論知識的實踐理解，提高學生的創新意識和綠色意識［3－5］。為此，筆者在從事高分子化學實驗教學中進行了一些有益探索。
一、探究式教學概念
探究式教學，又稱發現法、研究法，是美國教育學家杜威在20世紀初提出的，他認為科學教育不僅僅要使學生掌握大量的理論知識，更重要的是學會科學研究的過程和方法［6－8］。其實古人在很多年前就提到“授人以魚，不如授人以漁”，已經明確表明了學會方法的重要性。探究式教學方法具體是指從學科研究領域或者從現實社會中選擇和確定一個主題，然後在教學中設定一個類似於科學研究的問題，以學生為主體，在教師的引導下，學生自覺、主動地探索科學知識，找出解決問題的方法，進行修改和完善，形成自己思想的學習過程。相比於傳統實驗教學方法，嘗試讓學生髮現實驗教學中存在的問題並主動地提出相應的解決方法，可以提高學生的參與度和積極性。探究式教學方法的實施可以促使教師教學方法和學生學習方式的轉變，有利於學生創新意識和動手能力的培養。
二、高分子化學實驗教學中存在的問題
傳統高分子化學實驗教學和有機化學實驗等實驗教學一樣，以“驗證式”實驗教學為主。使用的實驗教材，對每一個實驗的目的、原理、操作、注意事項等都有具體描述。課前學生預習翻看一遍，上課時教師講解一遍，最後學生按照教材上操作進行實驗過程“驗證”。學生對教材和教師存在著嚴重的依賴性，而且對實驗課也不重視，認為是理論課的附屬，因此無法充分發揮實驗課程的作用。目前高分子化學實驗教學中存在的主要弊端可以歸結為：
第一，“照方抓藥”式傳統教學方法無法有效調動學生的學習積極性、培養學生的獨立思考能力和創新能力，最終導致學生無法有效地使用這些實驗知識，在大四實習和畢業論文寫作時就表現出明顯的弱勢；
第二，教科書裡的方法與現代化工的綠色化、可持續發展方向的要求依然跟不上，教材裡描寫的原理和方法無法反映當今綠色化學的迫切要求［9－10］，即使是全國廣泛採用的新版教科書，依然沒有及時反映化工技術發展的.新成果，容易給學生造成“現行技術就是如此水準”的印象，導致很多學生畢業後就放棄了本專業。
三、探究式教學的實施策略
目前高分子化學實驗主要針對高分子專業三年級學生進行開課。高分子專業學生在開展高分子化學實驗時，已經經過了無機化學、分析化學和有機化學等化學實驗的訓練，具有一定的實驗操作技能，因此完全可以採用要求更高的探究式教學法來完成高分子化學實驗。教師不僅要向學生詳細地傳授知識（原因與機理），而且要求學生在探究學習的過程中，實現知識的掌握和科研能力的培養。在實驗過程中，教師根據教學內容、目標和學生實際情況，設定合適的探究性問題，並根據這些問題讓學生展開相應的實驗探究活動。這些問題的設定要合適，既有一定的針對性，又要有一定的難度，但是學生通過努力後可以得到解決。雖然教材上的實驗步驟非常經典，但與現實生產特別是“綠色化學”要求存在一定的差距，因此我們在開展高分子化學實驗的探究性實驗時，主要針對教材中實驗方案的“綠色性”展開探究性研究。針對這個問題，要求學生在預習過程中，通過查閱文獻資料，提出實驗中違反“綠色化學”的地方，然後再提出更為合理的實驗方案來解決教材中實驗方案存在的問題，並在教師的指導下改進實驗方案；最後在開展實驗過程中，將學生分成兩個組分別採用改進實驗方案和教材上的實驗方案展開實驗，在實驗中進行比較分析，總結兩套實驗方案的優缺點。例如，《高分子化學實驗》中的雙酚A環氧樹脂製備實驗［11］，該實驗主要存在以下三個問題：
一，該反應用到的化學試劑用量是過量的，完全可以用較少的化學試劑用量來完成整個實驗，但是化學試劑的最終用量需要根據最後產品的使用量進行倒推設計；
二，在該反應中用到苯作為環氧樹脂的溶劑，而苯是一種劇毒性的試劑，那麼有沒有可能選擇一種可以實現相似功能，但是無毒或者低毒性的其他試劑來替代呢？通過查閱資料，甲苯完全可以作為環氧樹脂的溶劑，而且毒性低的多；
三，在黏結實驗中，教材中採用了揮發性很強的刺激性劇毒乙二胺作為固化劑，而事實上環氧樹脂的固化劑很多，目前已經有許多低毒甚至無毒的固化劑來替代乙二胺，如多乙烯多胺，而且多乙烯多胺固化後的環氧樹脂具有更好的黏結強度。採用探究式教學法，就可以讓學生從這三個角度進入，通過查閱文獻資料設計更為合理綠色的的實驗方案，還可以進一步根據實驗結果寫出科研小論文，接受真正的科研鍛鍊，同時，對綠色化學有更深入的理解。
因此，採用探究式教學法不但可以培養學生積極的科學探索精神、合作精神，有利於提高學生的實踐動手能力和創新能力，同時由於學生採用的實驗方案與教材多少會有一些差異，而且實驗方案會有學生心理上一些期待，從而有利於學生學習積極性的提高，更加認真負責的去完成整個實驗過程，避免學生在實驗間隙聊天玩手機等開小差。
四、探究式教學的考核方式
實驗的考核方式對學生的學習積極性具有非常重要的影響。傳統實驗考核主要分為兩塊：平時成績（40%），主要包括實驗預習（10%）和實驗操作（30%）；實驗報告成績（60%），主要包括考核實驗結果（20%）和實驗報告（40%）［12］。但探究式教學法由於採用了超越教材的實驗方案，因此要求考核的重點和考核面都有所改變。比如，預習設計實驗時，學生需要大量的時間查閱資料來尋找實驗中有違“綠色化學”的地方，並設計合適的實驗方案；完成實驗後，學生需要對實驗結果進行詳細的對比分析討論，總結傳統和改進後實驗方案的優缺點，並寫出自己的實驗心得。這兩部分內容在以前的實驗考核中比例很少，甚至沒有，但探究式教學法中這兩塊內容可以在很大程度上反映學生的主動性和創新性，因此這兩塊內容在最後成績中所佔的比重需要大幅提高。為此，我們將實驗預習的考核比例提高到20%；作為探究性實驗，實驗結果往往具有不確定性，因此實驗結果比例降為10%，而傳統和對比實驗結果的分析討論是探究式實驗教學的重要組成部分，是在實驗報告中一起上交完成，因此實驗報告的比例提高到50%，其中實驗對比分析討論部分為20%，其他實驗報告部分為30%，促使學生認真地對實驗結果進行分析總結。
五、結語
採用探究式教學方法，通過設定合理的實驗目標，在教師的指導下，讓學生積極地設計合理的實驗方案並實施，可以促使學生更為專注認真地去完成實驗，提高學生的學習主動性和積極性，鍛鍊學生分析問題和解決問題的能力，取得了良好的教學效果。
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