课程建设是高校人才培养的核心要素，不断提升专业课程教学质量对于培养前沿科技人才具有重要意义。上海科技大学物质科学与技术学院开设的高分子物理（含实验）是高分子材料方向的核心课程，也是材料科学与工程（上科大“双一流”建设学科）和生物医学工程专业的本科生专业课。
高分子物理（含实验）课程涉及基础知识面广、学科跨度大，学生知识背景、所选先导课程差异较大，授课难度很大。遵循上科大“通、专、新”的本科教育特色，授课团队对课程体系和教学方法进行了持续优化，将课堂教学和实验实践充分结合。通过设计课堂演示实验（虚拟实验设计）、开发原创可视化项目、挖掘创新实验选题、构建线下线上教学系统等方法创新，确保具有不同学科基础的学生都能够充分理解掌握课程的核心知识。近日，“高分子物理（含实验）”课程获得2022年度上海高校市级重点课程立项。
创新教学方法让课堂生动有趣
“高分子物理”的授课内容强调基础，重视理论推导，引入对学科热点、难点的分析和讨论，同时又把高分子物理的知识和实际联系起来，让学生更加深刻理解课程内容。2019级材料科学与工程专业本科生姚韵灏第一次上高分子物理时，被室友拉到了教室第一排，“就此与高分子物理结下不解之缘”。他说，高分子物理是本科期间最难以忘怀的一门课。在课堂上，授课老师会从“高速行驶的汽车为什么更容易爆胎”“啤酒瓶为什么用玻璃而不是塑料制作” “餐厅里的拉面怎么制作才能更好吃”等问题入手，把高分子物理的知识和实际联系起来，引导学生积极思考。
“我们的授课思路是从点到面，从概括到详细。”课程负责人、物质科学与技术学院助理教授凌盛杰介绍，高分子物理虽然以理论推导为基础，但同时也与人们日常生活息息相关。从日常所见引入科学思考是课程的一个有益尝试，日常生活中的很多问题都跟高分子链的结构和运动密切相关。“从这些问题出发来讲授高分子物理的相关理论，能够让同学们更容易理解，而且更好地将理论与实践相结合。” 凌盛杰说。
2022级材料科学与工程专业博士研究生杨硕在本科阶段学习了高分子物理。他说，回想起来依然觉得这是一门非常贴近日常生活的专业课。“我们学习理解高分子在微观上的性质是如何影响到其宏观的物理特性，学会了从高分子本源的结构与性能关联来解释它在日常生活中涉及的现象或应用。”
虚拟实验设计让课程紧跟科技前沿
如何在传统教学模式上结合上科大的优势实现课程体系的创新，是高分子物理（含实验）课程建设的一个重要思考。“理论、实验与研究的有机结合是一个重要建设方向，我们充分利用小班化教学优势，针对性地开发设计了一系列科研型的高分子物理实验，鼓励学生们从多个知识维度思考同一实验或科学问题。” 凌盛杰介绍，例如教学团队开发了“蜘蛛丝是否真的能防弹”综合型实验项目，不仅与高分子的层级结构、黏弹性、动静态力学等知识点关联，而且还需要结合光谱表征、力学/热学分析与分子模拟等研究方法。
学科高度交叉融合是未来科学和工程发展的趋势。高分子研究已经从“经验尝试”向“导向设计”方向发展，高分子学科也逐渐进入了实验分析与理论模拟相结合的材料设计阶段。相应地，高分子课程体系也需要适应未来高分子专业人才培养的要求。本课程中引入了计算模拟和机器学习指导高分子设计的教学，并于2019年申请了由谷歌支持的教育部产学合作协同育人项目“基于TensorFlow机器学习开发高分子学科新课程环节”。随着计算模拟和机器学习辅助材料设计等新知识引入本科生课堂教学，学生能够了解并利用相关知识和平台进行高分子理论分析和材料设计。目前，授课团队已设计了2种具有普适性的高分子材料模拟和数据分析开源实验用于教学。
思想政治教育融入课程体系
培养科技创新创业人才，需要让学生建立复合交叉的知识结构。在课程介绍和理论教学环节，授课教师会穿插讲述高分子科学的发展历史和代表人物事迹，培养学生的科学精神和求知欲。2019级生物医学工程专业本科生苏睿表示，高分子物理课堂风格很有特色，学生并非被动地接受传统的知识框架，而是在高分子科学的历史轨迹中发掘整个学科的发展脉络。在高分子运动等章节中，教师会深入讲解我国高分子学科和产业目前所面临的各类“卡脖子”技术难题，引导学生认识到学好高分子物理的重要性，树立成才报国的使命感和责任感。
“高分子物理”是一门既有用又有趣的课程。随着计算模拟演示引入高分子物理课堂和实验教学实践中，未来同学们会更加直接地理解和掌握先进的高分子材料制备和表征技术。“生动有趣的课堂，才华横溢的教师、热心耐心的助教都会给你留下非常深刻的印象。”