耿潔婷 夏琳 華靜

摘 要：改革創(chuàng)新研究生實驗教學(xué)，能夠有效激發(fā)研究生的科研興趣，培養(yǎng)研究生的自主科研能力。文章結(jié)合教學(xué)實際，對高分子學(xué)科研究生的差示掃描量熱實驗的教學(xué)改革進行探討，提出研究生實驗教學(xué)改革的重點內(nèi)容：實現(xiàn)研究生在實驗中的全程化參與和自主化設(shè)計，并全面提升實驗教師師資力量。

關(guān)鍵詞：差示掃描量熱實驗;研究生;實驗教學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2021）26-0028-02

過去由于教育資源短缺，部分研究生在本科階段只在書本上學(xué)習(xí)實驗，或者只是集體觀摩教師演示實驗，對實驗一知半解，動手能力差。這導(dǎo)致研究生實驗教學(xué)專注于實驗原理、儀器操作等內(nèi)容的講解，教學(xué)內(nèi)容與本科實驗教學(xué)內(nèi)容相近?，F(xiàn)階段，經(jīng)過幾十年的教育教學(xué)改革與高校擴招，我國已成為教育大國，國家和地方財政對高校的資金投入日益增加，各項建設(shè)經(jīng)費使高校的實驗室條件得到很大改善，基礎(chǔ)性的分析材料和表征結(jié)構(gòu)的實驗儀器已基本普及，本科實驗教學(xué)質(zhì)量得到了顯著提升。因此，很多面向研究生的實驗教學(xué)方法已難以適應(yīng)現(xiàn)代高等教育的發(fā)展，實驗教學(xué)內(nèi)容與本科教學(xué)內(nèi)容雷同、不注重綜合性設(shè)計實驗等問題凸顯出來。

對現(xiàn)行研究生實驗課程的教學(xué)內(nèi)容與方法進行改革，是提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量的有效途徑。差示掃描量熱實驗（DSC）是將試樣與參比物置于程序降溫或升溫的相同環(huán)境中，用補償器測量使兩者溫度差值為零所必需的熱量對溫度（時間）的依賴關(guān)系的一種技術(shù)。本文以筆者所在學(xué)校的DSC實驗教學(xué)為例，分三個方面探討研究生教學(xué)的改革重點。

一、實驗的全程化參與

研究生實驗教學(xué)對于培養(yǎng)研究生的動手操作能力、科研創(chuàng)新能力具有重要作用。研究生實驗教學(xué)是為讀研期間或今后的獨立科研工作打基礎(chǔ)。研究生相對于本科生，有著更強的自主學(xué)習(xí)和理解能力，他們對實驗課本或講義中有文字說明的實驗?zāi)康?、原理、樣品制備、實驗操作步驟和注意事項等能夠較好地理解。為進一步加深他們的理解，教師可以錄制DSC操作視頻，如三維動畫原理講解、具體的實驗流程和安全規(guī)范等，并在開展實驗前讓研究生自行安排時間觀看。

開展上機實驗時，應(yīng)改變由相關(guān)人員將實驗全部準備好的實驗教學(xué)模式。樣品稱量、制樣、氣體打開、開機、制冷機打開、實驗數(shù)據(jù)設(shè)定、數(shù)據(jù)處理和關(guān)機等均需學(xué)生獨立完成。指導(dǎo)教師從發(fā)揮主導(dǎo)作用變成發(fā)揮輔導(dǎo)作用，只在一旁提醒監(jiān)督。研究生必須掌握DSC實驗的所有操作流程。

這種全程參與，能夠讓每個學(xué)生都擁有從前期準備到提交報告全程獨立完成實驗的機會，能夠加深學(xué)生對知識點的記憶。此方法可以調(diào)動學(xué)生的實驗積極性，使學(xué)生由被動接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，能夠提高學(xué)生的獨立操作能力、自學(xué)能力等。另外，此方法還能培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和統(tǒng)籌規(guī)劃的能力，幫助學(xué)生養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和認真細致的科研作風(fēng)，為其以后的科研工作打下基礎(chǔ)，進而實現(xiàn)培養(yǎng)科研人才的目標。

二、實驗的自主化設(shè)計

高分子學(xué)科科研工作要求研究生具有獨立設(shè)計實驗和操作實驗的能力，并能根據(jù)課題方向查閱相關(guān)文獻。而一般文獻中往往只給出實驗原理、樣品名稱和簡單的實驗條件，這就需要研究生獨立地鉆研探索、設(shè)計方案并統(tǒng)籌實驗。所以，實驗教學(xué)必須注重培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能和創(chuàng)新思維。為此，研究生實驗教學(xué)必須改變以往驗證性實驗的教學(xué)思路，改為自主設(shè)計性實驗。

實驗項目可由學(xué)生自由選擇，學(xué)生可選擇硫化程度不同的硫化膠、組分配比不同的共混膠、熱加工歷史不同的高分子材料、結(jié)晶度不同的高分子材料、課題組自己合成出來的高分子材料等進行實驗。實驗之前，學(xué)生需要對實驗結(jié)果進行科學(xué)預(yù)測，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果設(shè)定實驗程序，如測試溫度區(qū)間、升降溫速率、恒溫時間、氣氛選擇等。指導(dǎo)教師主要是幫助學(xué)生分析實驗程序設(shè)定的合理性與可行性。實驗操作分兩個部分，一是考察合成工藝或加工工藝對高分子結(jié)構(gòu)的影響，二是考察儀器的設(shè)計參數(shù)對實驗結(jié)果的影響。圖1和圖2為某研究生實驗的兩部分內(nèi)容，分別測試了再生料的加入量對PP熔融的影響和降溫速度對PP結(jié)晶行為的影響。實驗結(jié)束后，需自行處理數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論，分析實驗成敗，并生成下次實驗的改進方案，進而構(gòu)建并完善符合高分子學(xué)科研究生水平的實驗教學(xué)內(nèi)容，為下一步科研工作打下基礎(chǔ)。

實驗的自主化設(shè)計能夠為全面推進研究生素質(zhì)教育提供保障。通過實驗的自主化設(shè)計，研究生的創(chuàng)新精神、科研實踐能力及科學(xué)素質(zhì)均能得到有效提升。研究生普遍反映參加完DSC實驗課后，學(xué)習(xí)興趣和積極性明顯提高，感覺實驗不再枯燥、機械，自己由被動接受知識變?yōu)橹鲃铀魅≈R。通過課前預(yù)習(xí)、查閱文獻、樣品選取、參數(shù)設(shè)定等實驗的自主化設(shè)計，學(xué)生提高了自學(xué)能力，拓展了科研視角，接觸到新的實驗技術(shù)和方法，使各學(xué)科知識得以融會貫通。

三、師資力量的配備

要完成以上教學(xué)內(nèi)容，實現(xiàn)教學(xué)目標，需要有專門人員進行全程監(jiān)管。理論課教師平時忙于授課與科研，很難有大量時間和精力用于指導(dǎo)實驗教學(xué)，因此，實驗教師在實驗教學(xué)中起著至關(guān)重要的作用。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，大量高精尖設(shè)備引進高校實驗室，設(shè)備更新?lián)Q代速度大大加快，實驗教師要熟練掌握這些先進儀器設(shè)備的操作技術(shù)，還要注重開發(fā)儀器設(shè)備的更多用途，為研究生全程化參與和自主化設(shè)計實驗保駕護航。為此，實驗教師不僅需要具備匹配的專業(yè)知識技能，還要具備廣博的理論基礎(chǔ)知識。實驗教學(xué)與理論教學(xué)應(yīng)被擺在同等重要的位置，實驗教師應(yīng)不斷豐富實驗內(nèi)容、更新實驗手段，把新的知識第一時間補充到實驗教學(xué)中，培養(yǎng)研究生獨立思考問題并解決問題的能力，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，并及時發(fā)現(xiàn)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題，有針對性地改進或改革?？傊?，建設(shè)一支素質(zhì)優(yōu)良的實驗師資隊伍，是確保實驗教學(xué)質(zhì)量的保障。

筆者所在學(xué)校以DSC實驗教學(xué)為試點，每周拿出兩天時間為研究生教學(xué)實驗服務(wù)，由實驗技術(shù)好且有時間的專職實驗教師負責實驗教學(xué)及管理。想要上DSC實驗課的研究生可以在網(wǎng)上預(yù)約，選擇合適的時間段進行實驗。