发布时间:2023-09-28 10:12:39
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇高分子化学的应用,期待它们能激发您的灵感。
关键词:教学;有机化学;高分子教学
中图分类号:G642 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2013)34-001-01
高分子化学即研讨聚合反应原理以及聚合方式的学科体系,是有关高分子材料的专业性课程,其与有机化学紧密联系,形成统一的高分子教学课程,帮助学生在学习过程中积极探讨,增强其学科原理的讨论,在有效完善授课质量的同时,促进我国化学教学更好的发展前景。本文将就有机化学在高分子化学教学中的实践应用,进行深入分析,实现我国科学领域的不断创新发展。
一、自由基组合方式
在高分子化学课程中有提到关于自由基聚合的链接成长反应堆的内容,其自由基分子结构组合中会存在着两种情况,即头-尾相接和头-头相接,但其主要是以头-尾相接为主。教学中采用电子效应或者是位阻效应对此类组合进行解析其是不太容易被人接受的。虽然通过长期的学习,学生基本全面了解了详尽的有机化学知识,但就实践教学情况分析而言,经过一段时间的停滞学习,学生会对之前所接受的知识感觉困惑、迷糊,甚至有可能完全忘记之前所涉及到的化学内容,所以定期带领学生回顾理论知识的学习是很有必要的。对于这种教学方法其实质就是唤醒学生过往的学科知识,调动学生学习兴趣,将其从自己所了解的、熟悉的知识体系中过渡到新知识内容的学习中来,使新旧知识体系更好的联系起来,在学习中实现师生的互动交流,帮助学生加深学科记忆,从而更好的实现课堂教学效果。
立体效应即位阻效应,是单体中的双键两个端点中的一个连接两个相同类型的氢原子,对于另外一个端点则应有效连接一个氢原子和一个取代基,这样可以明显看出由两个氢原子构造而成的那一端口位阻较小,所以自由基会优先选择侵入这一端口,帮助其建立头-尾相连的自由基形式。同时对于电子效应而言,在有机化学课程汇总中所涉及的关于自由基稳定性的探讨顺序具体是叔碳自由基较仲碳自由基稳定性较强,而仲碳自由基较伯碳自由基稳定性较强。这一系列稳定性反应都是受超共轭效应所控制的。在特殊情况下,教学人员会发现当自由基上的有苯基上有π键的取代基时,会在一定程度上发生p-π共轭效应,帮助自由基实现更强的稳定性能。只有有效的加强自由基的稳定性,才能更好的促成自由基的形成,实现其从头到尾的连接方式。通过此类易于让学生接受的方式教学,可以有效提高学生学习效率,提高其科研质量。
二、缩聚的副反应
在化学教程中有关于缩聚和逐步聚合中有提到关于缩聚的副反应,其副反应的作用大体上涵盖了消除、环化、链交换反应以及化学降解等。详细论述可以得出:第一,消除反应。在消除反应试验中,聚合反应的有效开展是受官能团化学作用影响的,其分解头里作用能在一定程度上阻碍聚合效应,在这之间最具代表性的要属脱羧反应了。针对于这一部分化学知识的讲解可以采用开放式提问法进行课堂教学,帮助学生回忆有关有机羧酸脱羧的课程,运用灵活的提问方式,如何种情况,何种结构会产生自由基脱羧效应。第二,环化反应。环化反应阻碍聚合反应的产生,环化与开环是两个不同层面的逆反应,相对而言,五、六元环化合物质是比较而言是相对稳定的,容易形成自由基。化学教学中成环原因是有机化学学习中的重点内容,是高分子化学学习中学生应重点把握的。第三,链交换反应。在缩聚反应副反应中,链交换反应的发生会在一定程度上缩小聚合物质的分散程度,其一般作用与两个大体分子链间的副反应。比如PET和尼龙共同加热,可以帮助其实现链的交换过程,从而形成了衔接式的聚酯一聚酰胺物质。第四,化学降解。在高分子链接中,其化学降解效应可以降低聚合物质聚合程度。比如,在PET和尼龙化化合反应过程中,其具体化合物质成分中的PET即酯基或者是尼龙成分即酰胺基相对而言容易与水、羧酸等化合物质发生反应,其实质性的理解即在有机化学学习中所遇到的羧酸类进行化合反应后所产生的衍生物质,具体而言即水的分解反应、醇的分解反应、酸的分解反应以及胺的分解反应等。
在有机化学根本性理论知识体系中,其相关化学知识内容有效的反映在高分子化学体制中的各个方面。如果能在高分子化学日常教学过程中,循序善诱,帮助学生更好的回顾有机化学知识要点,通过就的所学知识体系的牢固掌握将其运用到新的化学知识的学习中,实现学生思维的开拓与创新,从而指导学生更好的学习科学知识。
参考文献:
[1] 陈 静.侯文华.高分子化学教学中有机化学知识的融通实践[J].大学化学,2013(3).
【关键词】高分子;化学;发展;方向
中图分类号: F407 文献标识码: A
一、前言
我国高分子化学一直都是我国发展的重点,这项技术对于很多相关产业非常有帮助,高分子化学是高分子材料的研究基础,已经涉及到了机械行业,建筑行业等多个行业,因此发展高分子化学对于我国高分子材料行业是非常有帮助的。
二、现如今高分子化学的发展情况和应用范围
自从20世纪到现在,随着工业技术的快速发展,天然资源已经露出了疲态,科学家们已经开始使用高分子化学进行材料的合成。有数字表明,在之前的40年中,使用材料的速度正在以每10年五倍增长,人类三大合成材料,其中包括塑料、橡胶、纤维,在使用过程中表现出了令人惊讶的增长速度。新型的材料,特别表现在合成材料,在工业、建筑、农业、电子技术方面都被广泛使用,极大的支撑着人类的日常生活,是使国民经济持续发展的必要动力源泉。
相对分子质量和物质的性质是密切相关的,是决定物质性质的一个重要因素。只有相对分子质量高的化合物才有一定的机械力学性能,才能作为材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯,都是直链的烷烃化合物,但是分子量变化很大,其机械力学性能因而也有极大的区别。
三、高分子化学与高科技的结合
当今社会,人们将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱,而材料又是能源和信息发展的物质基础。自从合成有机高分子材料的那一天起,人们始终在不断地研究、开发性能更优异、应用更广泛的新型材料,来满足计算机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空间工程和机械工业等尖端技术发展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展,出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。
随着生产和科学技术的发展,许多具有特殊功能的高分子材料也不断涌现出来,如分离材料、光电材料、磁性材料、生物医用材料、光敏材料、非线性光学材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活跃的领域,下面简单介绍特种高分子材料:功能高分子是指当有外部刺激时,能通过化学或物理的方法做出相应反应的高分子材料;高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。它们都属于特种高分子材料的范畴;特种高分子材料是指带有特殊物理、力学、化学性质和功能的高分子材料,其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料(化学纤维、塑料、橡胶、油漆涂料、粘合剂)的范畴。
第一,力学功能材料:强化功能材料,如超高强材料、高结晶材料等;)弹材料,如热塑性弹性体等。
第二,化学功能材料:分离功能材料,如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等;反应功能材料,如高分子催化剂、高分子试剂;生物功能材料,如固定化酶、生物反应器等。
第三,生物化学功能材料:人工脏器用材料,如人工肾、人工心肺等;高分子药物,如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等;生物分解材料,如可降解性高分子材料等。
可以预计,在今后很长的历史时期中,特种与功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主要方向。
四、高分子材料化学的应用
材料是人类社会文明发展阶段的标志,是人类赖以生存和发展的物质基础。它是指经过某种加工,具有一定结构、组分和性能,并可应用于一定用途的物质。上世纪半导体硅、高集成芯片、高分子材料的出现和广泛应用,把人类由工业社会推向信息和知识经济社会。可以说某一种新材料的问世及其应用,往往会引起人类社会的重大变革,材料是人类文明的重要标志。如果说现在人人离不开高分子材料,家家离不开高分子材料,处处离不开高分子材料,是一点也不过分的。高分子化合物的最主要的应用是以高分子材料的形式出现的,高分子材料包括了塑料、纤维、橡胶三大传统合成材料,另外许多精细化工材料也都是高分子材料。
第一,塑料:一类是通用塑料,如容器、管道、家具、薄膜、鞋底与泡沫塑料等等;另一类叫工程塑料,其强度大,如汽车零部件、保险杠、洗衣机内的滚筒、电器的外壳等。
第二,纤维:人们开发出聚酯、尼龙、腈纶、维尼纶等高分子化合物,通过不同的加工,生产出了各种纤维制品,极大地满足着人类的需要。
第三,橡胶:天然橡胶的种类和品质都受到很大的限制,于是科学家们不断开发出了各种人造橡胶,如丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。
第四,精细化工:比如使得我们的世界变得丰富多彩的各种涂料产品,如家具漆、内外墙乳胶漆、汽车漆、飞机漆等。女孩子用的指甲油,使牙齿变白的增白剂也都是涂料。还有万能胶、建筑用胶、医用胶、结构胶等黏合剂,以及各种吸水树脂等都是高分子产品。
五、高分子化学的发展方向
1、使地球更加绿色化
在现在很多工业发达的城市,天空中都会飘着非常浓郁的黑烟,对人们的日常生活有非常严重的污染。绿色,在现在被认为是没有污染、再生性或者可以循环使用。在没有污染方面,我们需要做的就是减少工业废弃物的排放、相对的减少污染源。现在的情况表明,化学行业中具有污染和治理两个方面的性质,可以对绿色使用材料进行研究,也可以继续对环境造成恶化。例如:在研制的过程中使用的催化剂、溶解剂、中间物品等,在生产过程中产生的废气、废渣、废弃液体等都是对环境造成影响的主要元凶,若长期的进行排放,会对环境造成严重的影响,甚至会导致不可逆转的事情发生。
2、减少的自然资源的使用依赖
目前研究的高分子合成材料对石油具有很强的依赖性,众所周知,石油是经过地球非常漫长孕育才出现的,另外,石油也是现如今人类社会非常重要的能源,石油资源现在正在快速的减少,而且不能快速的进行补充,所以人们现在非常急切的找到可以代替石油使用的资源,这已经成为现在高分子化学研究中非常重要的课题。在对物质中原子和分子的比率进行调节,对物质的微观特性、宏观特性以及表面性质进行加强控制,也许这种物质就会满足一些行业的使用要求,当这种情况出现的时候就可以把这种物质作为材料使用。所以,在对材料进行配置的时候就会减少对不可再生资源的依赖程度,并对使用材料和环境进行相互协调,这是现如今化学研究当中非常重要的领域。现在很多高分子合成材料都非常依赖石油资源。想要解决目前的情况,可以对天然高分子进行利用,这其中也应该包含对无机高分子的不断探索和研究。
现在由石油合成的高分子材料,主要因为原子中以碳为主要元素,其中还含有少量的氮、氧等原子,所以被称为有机高分子。无机高分子是因为主链上的组成原子中不含碳。根据元素的性质进行判断,大约有40~50种元素可以成为长链分子。现在引起科学家高度重视的一种无机高分子,它的主链上都是硅原子,并且含有有机侧链的聚硅烷。
3、使高分子材料不断纳米化
现在很多高分子化学反应中的原子经过重新排列组合之后的反应空间要比原子的大小大出很多,所以,化学反应的研究要在一个受限空间之中进行。若在有限的空间中,像纳米量级的片层当中,小型分子由于和片层分子相互作用而且还在一个比较受限的空间内进行排列,之后产生单体聚合,聚合之后的产物的拓扑结构不会再受限的空间内进行全部的复制,这种情况和自由空间的结果完全不同。我们也许会在受限制空间内进行聚合反应的分子中提炼出高分子纳米化学的定义。化学的研究对象基本都是纳米量级的分子和原子,但是因为没有精细的方式,没有达到可以在纳米尺度上精确控制分子或者原子的程度,所以现如今很难做到对分子的精准设计,使化学的合成让人感觉非常的粗放。高分子化学在纳米程度上精要精确的按照分子设计,在此基础上确定分子链中的原子配比位置以及相互结合的方式,通过纳米技术对分子、原子和分子链进行非常精确的控制,达到对高分子各级结构的位置确定。这样就可以精确的控制新合成材料的功能和特性。
4、面向智能材料的高分子化学研究路线
20世纪的人类社会是以合成材料为标志的,在21世纪人类社会的标志将会是智能材料。高分子化学仍然是进入智能材料时期非常重要的组成部分。材料自身具有的功能可以根据外部条件的变化,有意识的进行调节和修复等一系列措施,这就是智能材料的基本定义。现在科学家已经了解高分子有软物质这一特征,简单说就是可以对外场具有反应。
六、结束语
综上所述,高分子化学已经发展到了非常不错的方向,在很多方面都有非常广阔的运用,目前高分子化学会朝着绿色以及环保方面进行发展,随着高分子化学不断取得突破,未来使用高分子材料的前景会更加的广阔。
参考文献
[1]王立艳.《高分子化学》理论与实践教学的整体优化研究[J].广州化工,2012,40(4):108-109.
[2]张宏刚.新型高分子化学注浆材料在碱沟煤矿的应用[J].中国高新技术企业,2011(34):63-64.
[3]何冰晶,王庆丰,刘维均,等.能量最低原理在高分子化学教学中的应用探索[J].高分子通报,2011(12):141-144.
[4]董建华.从高分子化学与衣食住行到高科技发展[J].化学通报,2012,74(8):675-682.
1.何为高分子化学
顾名思义,高分子就是相对分子质量很高的分子,它是高分子化合物的简称。高分子化合物,又称聚合物或高聚物,是结构上由重复单元(低分子化合物—单体)连接而成的高相对分子质量化合物。高分子的相对分子质量非常的大,小到几千,大到几百万、上千万的都有。我们有时将相对分子质量较低的高分子化合物叫低聚物。高分子化学作为化学的一个分支,同样也是从事制造和研究分子的科学,但其制造和研究的对象都是大分子,即由若干个原子按一定规律重复地连接成具有成千上万甚至上百万质量的、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子,称为高分子、大分子或聚合物。
2.高相对分子质量与高强度
相对分子质量和物质的性质是密切相关的,是决定物质性质的一个重要因素。只有相对分子质量高的化合物才有一定的机械力学性能,才能作为材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯,都是直链的烷烃化合物,但是分子量变化很大,其机械力学性能因而也有极大的区别。
3.高分子科学的主要内容
既然高分子化学是制造和研究大分子的科学,对大分子的反应和方法的研究,显然是高分子化学最基本的研究内容。高分子科学不仅是研究化学问题,也是一门系统的科学。高分子科学的主要内容有:如何将低分子化合物连
接成高分子化合物,即聚合反应的研究。高分子化合物的结构与性质关系。不同性质的高分子,其结构必然是不同的。为了得到不同性质的高分子,就要去合成具有特殊结构的高分子。
二、高分子材料化学的应用
材料是人类社会文明发展阶段的标志,是人类赖以生存和发展的物质基础。它是指经过某种加工,具有一定结构、组分和性能,并可应用于一定用途的物质。上世纪半导体硅、高集成芯片、高分子材料的出现和广泛应用,把人类由工业社会推向信息和知识经济社会。可以说某一种新材料的问世及其应用,往往会引起人类社会的重大变革,材料是人类文明的重要标志。如果说现在人人离不开高分子材料,家家离不开高分子材料,处处离不开高分子材料,是一点也不过分的。高分子化合物的最主要的应用是以高分子材料的形式出现的,高分子材料包括了塑料、纤维、橡胶三大传统合成材料,另外许多精细化工材料也都是高分子材料。
第一,塑料:一类是通用塑料,如容器、管道、家具、薄膜、鞋底与泡沫塑料等等;另一类叫工程塑料,其强度大,如汽车零部件、保险杠、洗衣机内的滚筒、电器的外壳等。
第二,纤维:人们开发出聚酯、尼龙、腈纶、维尼纶等高分子化合物,通过不同的加工,生产出了各种纤维制品,极大地满足着人类的需要。
第三,橡胶:天然橡胶的种类和品质都受到很大的限制,于是科学家们不断开发出了各种人造橡胶,如丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。
第四,精细化工:比如使得我们的世界变得丰富多彩的各种涂料产品,如家具漆、内外墙乳胶漆、汽车漆、飞机漆等。女孩子用的指甲油,使牙齿变白的增白剂也都是涂料。还有万能胶、建筑用胶、医用胶、结构胶等黏合剂,以及各种吸水树脂等都是高分子产品。三、高分子化学与高科技的结合
当今社会,人们将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱,而材料又是能源和信息发展的物质基础。自从合成有机高分子材料的那一天起,人们始终在不断地研究、开发性能更优异、应用更广泛的新型材料,来满足计算机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空间工程和机械工业等尖端技术发展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展,出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。
随着生产和科学技术的发展,许多具有特殊功能的高分子材料也不断涌现出来,如分离材料、光电材料、磁性材料、生物医用材料、光敏材料、非线性光学材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活跃的领域,下面简单介绍特种高分子材料:功能高分子是指当有外部刺激时,能通过化学或物理的方法做出相应反应的高分子材料;高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。它们都属于特种高分子材料的范畴;特种高分子材料是指带有特殊物理、力学、化学性质和功能的高分子材料,其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料(化学纤维、塑料、橡胶、油漆涂料、粘合剂)的范畴。
第一,力学功能材料:强化功能材料,如超高强材料、高结晶材料等;)弹材料,如热塑性弹性体等。
第二,化学功能材料:分离功能材料,如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等;反应功能材料,如高分子催化剂、高分子试剂;生物功能材料,如固定化酶、生物反应器等。
第三,生物化学功能材料:人工脏器用材料,如人工肾、人工心肺等;高分子药物,如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等;生物分解材料,如可降解性高分子材料等。
可以预计,在今后很长的历史时期中,特种与功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主要方向。
四、高分子化学的可持续发展
研究高分子合成材料的环境同化,增加循环使用和再生使用,减少对环境的污染乃至用高分子合成材料治理环境污染,也是21世纪中高分子材料能否得到长足发展的关键问题之一。比如利用植物或微生物进行有实用价值的高分子的合成,在环境友好的水或二氧化碳等化学介质中进行化学合成,探索用前面提到的化学或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子,以及用合成高分子来处理污水和毒物,研究合成高分子与生态的相互作用,达到高分子材料与生态环境的和谐等。显然这些都是属于21世纪应当开展的绿色化学过程和材料的研究范畴。
参考文献:
[1]冯新德.展望21世纪的高分子化学与工业[J].科学中国人,1997,(11)
[关键词]高分子化学实验;科研项目;人才培养
随着高分子科学的发展,高分子材料已渗透到日常生活和工业的各个部门,新的高分子聚合反应、聚合方法和新的高分子材料层出不穷。高分子化学是一门以实验为基础的学科,是学生深入理解高分子化学理论课程和进行高分子化学材料研究的必备课程,对加强学生的实践动手能力与创新能力培养等方面有着重要的作用[1-3]。传统的高分子化学实验教学模式基本是教师讲解、学生操作、学生提交实验报告、教师评分等。这种教学模式下,学生对实验课程缺乏足够的重视,往往只是按部就班地操作完,最后实验报告能够拿到合格的成绩就足够了,在实验过程中缺乏对过程和细节的深入思考,因此不利于学生综合素质的培养和创新能力的提升[4-6]。高分子化学是一门与时俱进的课程,高分子化学实验应该进一步体现这种发展趋势。因此,为了提高学生对高分子化学实验课程的热情与积极性,采用科研项目与高分子化学实验课程相结合的教学模式,不仅能够丰富实验教学内容,提高学生的实验技能和科研能力,也为培养出具有创新意识和创新思维的创新人才添砖加瓦。
1传统高分子化学实验教学中的问题
传统的高分子化学实验教学模式一般是固定的,即教师讲解理论知识与实验操作示范、学生根据教材的实验目的和老师的要求进行程序化操作、学生课后撰写实验报告并交给老师、教师根据实验结果的优劣进行实验报告评分等。学生在这种教学模式下很少会对实验设计、实验过程和细节等进行思考与讨论。对大部分学生来说,只要最后的实验考核是合格的就足够了,因此学生们往往是抱着完成任务的态度做实验。这种实验教学模式虽然实现了对学生动手能力的锻炼,但是难以督促学生学以致用,导致理论课和实验课是完全分离开来的,难以结合在一起。另外,这种固定模式和程序化的实验课程,难以锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,更难以培养出具有创新意识和创新能力的人才。高分子化学的发展与变化日新月异,高分子化学实验也应该进一步体现这种变化趋势,从而使得学生们更加深入地理解高分子化学的与时俱进。然而,由于实验室资源与资金的缺乏,传统的高分子化学实验课程内容经常是几年都固定不变的,对学科的新发展、新知识、新变化没有吸收与提升。这种内容固定、操作按部就班的实验课程很难调动学生的积极主动性,更难以引起学生对高分子化学的热爱与兴趣。
2科研项目与高分子化学实验相结合
高校教师一般会以自己的研究领域为基础,进行相关科研项目的申报。这些科研项目相对于高分子化学实验来说,都是一些具有前瞻性和创新性的研究。因此,将高校教师的科研项目融入高分子化学实验教学,对高分子化学实验传统教学模式进行改革,具有重要的意义。
2.1科研项目融入高分子化学实验课堂的意义
高分子化学是一门与时俱进的课程。传统的高分子化学主要以传统高分子材料如塑料、橡胶、纤维素、涂料等为主,相应的高分子化学实验也是以合成或改性传统高分子材料为主。随着高分子科学的发展,高分子化学领域的新材料层出不穷,这不仅体现在生活、军事、工业等领域的新型功能材料。在科研项目中,高分子化学材料的应用也得到了广泛的关注与认可,高分子化学领域的科研项目在化学领域的教师中占有较大的比重。在教师的科研项目中,涉及到的高分子化学材料通常具有较好的新颖性。因此,将科研项目的内容融入高分子化学实验课堂,不仅能够丰富高分子化学实验的教学内容,提高学生对实验的兴趣和积极主动性,而且能够培养学生的科研能力和科研思维。同时,教师也可能从学生们的思考与讨论中,获得新的想法。
2.2科研项目融入高分子化学实验课堂的方法
高分子化学实验的时间一般比较长。在等待的过程中,学生基本是在聊天,有的学生甚至在打游戏,很少有同学利用这个时间对实验进行思考或者讨论。这不仅浪费了宝贵的学习时间,而且不利于实验的开展。即使后面实验出现了问题,学生也不会花费过多的时间去寻找原因。因此,老师可以利用学生在等待实验的过程中,将科研项目中较为简单且与实验有联系的部分拿出来与学生讨论。首先,将教师科研项目中与实验相关的内容拿给学生分组讨论,通过与自己的实验比较分析,并结合理论课程和实验课程知识,让学生提出问题。进一步,根据提出的问题,让学生先自己进行分析,得出结论后与老师进行讨论。然后,老师根据学生的讨论情况,引导学生提出解决问题的方法。最后,根据以上讨论的内容,鼓励学生进行进一步的创新,并鼓励感兴趣的学生利用课后时间进入教师所在实验室进行深入的探索与研究。例如,传统高分子化学实验中,有一部分实验内容是“甲基丙烯酸甲酯的本体聚合”,如果老师的科研项目中有涉及到甲基丙烯酸甲酯或者本体聚合的内容,就可以拿出来与学生进行讨论,引导学生进行实验课堂之外的新思考。通过“提出问题-分析问题-解决问题-创新实践”这一过程,锻炼学生的创新思维和科研意识,为将来进入实验室进行毕业论文课题研究或科研项目研究打下良好的基础。
2.3将科研项目内容融入高分子化学实验教学中
高分子化学实验教学,一般会有多个老师负责。每位老师都有自己的研究领域或专技特长。高分子学科之所以发展如此迅速,其中很重要的一个原因是其具有比较强的应用性。因此,根据带教老师的研究领域,可以对现有的一些高分子实验进行改进。例如,在“双酚A环氧树脂的制备”实验中,主要内容是环氧树脂的制备和环氧值的测定,而没有涉及到环氧树脂的应用。如果带教老师的研究领域和科研项目与环氧树脂相关,可以根据自己的科研项目内容,在与其他带教老师及实验中心讨论后,适当增加实验内容及应用。例如,可以增加不同制备时间下环氧树脂的制备实验,研究不同反应时间对环氧值的影响。同时,将具有不同环氧值的环氧树脂进行粘结实验,研究反应时间对环氧树脂粘结性能的影响。这种将科研项目内容与高分子实验课程相结合的方式,不仅保留了经典高分子化学实验的内容,同时丰富了实验课程的内容和方式,改变了传统高分子化学实验内容一层不变的局面。此外,这种目的导向性的高分子化学实验内容,容易引起学生的思考与兴趣,对于培养学生的科研思维和创新意识具有重要意义。
2.4将科研项目的资源与高分子化学实验共享
由于资金或平台的限制,大学生的高分子化学实验课程往往只进行最基础的研究,学生缺少进一步深入探索的机会与平台。而许多高校教师一般都有自己的科研资源或平台,因此,可以利用高校教师的实验室资源和平台,为那些对课程实验内容感兴趣的学生提供进一步研究的机会。例如,在“线性酚醛树脂的制备”实验中,主要内容是线性酚醛树脂的制备和固化,没有涉及到酚醛树脂的物理化学性能。众所周知,酚醛树脂的耐热性、拉伸性能、耐压性等影响了酚醛树脂的应用。尽管这些性质属于高分子物理领域范畴,但却是研究酚醛树脂必不可少的内容。因此,该实验课程结束后,可以带领对酚醛树脂感兴趣的同学,进入研究酚醛树脂教师的实验室。将学生实验得到的产品进行进一步的分析与研究,并要求学生提交相关的实验报告和心得体会。通过这种方式,不仅能够丰富实验教学内容、增强学生对实验的理解与认识、激发学生对实验的兴趣,还能够帮助对科研感兴趣的同学提前了解和掌握一些实验内容与技术,为将来进入实验室开展科研项目工作打下基础。
2.5鼓励学生将高分子化学实验内容拓展为大学生创新研究项目
目前贵州多所高校面向本科生开展了多种大学生创新研究项目,例如大学生开放性实验、“互联网+”项目、创新创业项目、创新计划等。这些项目的开展,离不开教师科研项目与平台的支持。在高分子化学实验课堂上,教师通过将科研项目与高分子化学实验相结合,鼓励学生对自己的实验进行思考与创新,提出自己的想法与观点。由于大学生专业知识和专业技能尚有不足,他们提出的想法往往还有所欠缺。教师可以通过上述提出的“提出问题-分析问题-解决问题-创新实践”模式,与学生进行深入讨论,直至最终确定出比较可行的思路和方案。大学生创新项目,一般要求学生具有一定的实验基础和创新能力,且申请的项目要有一定的新颖性,这就要求在培养学生的实验技能和创新思维方面下功夫。将大学教师的科研项目与高分子化学实验结合起来,可以更好地培养学生的科研素养与科研思维,有助于学生将实验内容拓展为创新研究项目。
关键词:高分子化学实验;协同创新;实验教学;建设
中图分类号:G642 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2013)33-013-01
高分子化学主要包括高分子化学、高分子物理以及高分子工艺。高分子化学主要就是研究高分子化合物合成、化学反应、物理化学、加工成型以及应用等方面的一门综合性学科。
一、高分子化学实验研究
霍夫曼和库特尔在1909年第一次提出C5H8的热聚合专利。一年后1910年海利斯和麦休斯用钠实验,也得到同样的结果C5H8。长期以来,人们对高分子物质研究也取得了一定的成果。有机化学家毕克斯在1920年的《关于聚合反应》一文中,明确提出,成为环状化合物和成为共价键结构的长链高分子化合根本不是一回事。在1922年,发现橡胶“溶液”仍然具有胶体性质。又于1924年明确提出了天然橡胶分子是高分子量的大分子,同时,将其溶于任何物得到的胶体和小分子结合得来的胶体不一样。分别在1926年和1928年,斯本先、多尔(1926)以及施道丁格(1928)同样认为纤维素分子可以从一个晶胞长入另一个晶胞而成为直链形状,而施道丁格并进一步提出,纤维素和橡胶分子的晶胞的大小或晶体的大小与线形高分子的长度无关,之后又在1930年,更进一步提出了高分子稀溶液的粘度和分子量之间的关系,从而引起了定量测定高分子分子量的兴起。1932年,施丁格发表了一部关于高分子有机化合物的总结性论著,标志高分子化学的建立。在此之后,高分子化学理论迅速发展,高分子工业也蓬勃兴起。尤其是1949年之后高分子化学的系统研究大规模地开展起来。
二、协同创新影响下的实验教学项目建设
在新形势下,科学技术正在不断发展,高分子材料也被广泛应用,这为基于协同创新的高分子化学实验提供了可能,加强了其与其他科之间的联系,进行了一系列的综合性以及创新性的实验教学项目的建设。
1、有机结合高分子化学、物理实验
由于高分子材料合成后是要对分子量和其分布量测定的,同时,对于高分子的乳液、溶液镍都也要进行测定,所以必须做到有机结合高分子化学实验和高分子物理实验。通过对高分子化学实验的安排,完成这些必要性能的测定。
2、结合高分子化学实验和食品质量标准
在实验中让学生学会思考、探索,将知识结合到实践中,学会解决问题,是以获得的丰富经验。就如环氧丙烷交联淀粉的制备,考虑它的应用范围,它属于一种粘稠剂,之前还做过食品添加剂,但是,它不符合《食品安全法》,其里面含有一定的氯元素的毒。因此学生对食品添加剂中高分子材料的应用作了研究,为保证聚合物的化学实验进行做了保证,同时,也让学生掌握了这种食物添加剂的检测办法。
3、结合高分子化学实验与药剂学实验
随着新型人才培养的需要,我们结合高分子化学实验与药剂学实验并且在实验中心增设了药剂学实验室。如高分子材料中的羧甲基纤维素钠就是药剂学常用的一种,我们同时也做过很多羧甲基纤维素钠方面的合成实验,甚至在最后得到一种混悬型液体药剂。这种药及对一些皮肤炎症(湿疹、荨麻疹以及丘疹等)效果十分好。
4、高分子化学实验结合固体废弃物处置
随着社会的进步,人们生活水平也有逐步提高,但是白色污染也日益困扰这我们,因此我们对这些高分子材料的废物回收工作必须加以重视,比如生活中最常见的,我们喝过的矿泉水瓶,它们都是聚对苯二甲酸乙二醇酯的,为此我们必须重视对这种高分子材料的矿泉水瓶进行回收,同时思考解决方案(乙二醇降解法),对其加以回收再利用。
5、协同创新影响下的高分子化学实验和水处理技术的结合
自2004年起,环境工程方面的水处理实验室就已开始运行,并将高分子材料运用在其中。为此,我们还专门开设聚苯胺的制备和它对铬离子吸附性进行研究。第一步,用溶液法制备聚苯胺;第二步,把制好的聚苯胺放在有铬离子的水质中;第三步,通过单因素分析实验得出结论:PH值对铬离子的吸附性影响很大。特别是PH值等于3时,去除率是最大的。通过实验,让我们认识到高分子材料对环境和水质方面的影响,为保护环境做了巨大贡献。
6、结合高分子化学实验和塑料成型工艺
由于新型创新人才培养的需要,我们必须加强对学校中实验基地建设,对学生接触塑料成型工艺一高分子化学实验结合到一起讲授,对学生开拓视野以及提高学习兴趣有很大影响,同时加强学生对此的了解。
综上所述,结合多门科学对高分子化学实验教学内容的建设意义十分重大,为此,我们在《高分子化学实验》中,增加了其与其它学科的紧密联系,保证实验内容的全面性、创新性以及导向性。
参考文献:
[1] 李青山,徐明双.微型高分子化学实验与思维创新教育[J].大学化学,2010(12).
关键词:金属材料;高分子化学;课程;教学
引言
金属高分子材料在我们生活中的很多领域都有非常广泛的应用。发展前景非常好,为了我国高分子化学领域走在世界的前列,作为培养未来研发人才的高校在相关教学过程中需要开拓思路,积极调整课程方案,通过最有效果的教学让学生成为我国高分子化学领域将来最得力的研发生产人员。
一、理论联系实际,让教学贴近科研,靠近生产
学习不是为了学习本身,学以致用才是学习的最终目标。在目前的很多课程设置和教学方案或者授课方法方式上,我们看到的不是学以致用,而是学以致学,为了学习而学习,为了学分而学,为了简单的成绩和通过毕业而学。为了能够最大程度的让学生体会到学以致用,每节课都要提前备课,充分准备,把该节课所讲内容在目前高分子化学科研、生产领域的应用情况对学生进行详细的介绍,提高他们对本节课的重视程度。在上课的时候,为了加深他们的印象,会在课文理论知识之外为他们充分准备课堂理论内容相关的科研成果和高分子化学实际生产领域的应用现状及前景。在可能的情况下,带领他们参观科研单位,参观生产基地,切身感受体会自己所学课程的巨大应用潜力和前景。让他们不只是理解理论知识,还要紧密的联系实际的科研和生产,为将来的职业规划做铺垫。
二、参与式教学强调学生的参与性与主体性
在课堂教学过程中,提倡参与式的互动式教学。从形式上对以往的授课进行改变,这就需要老师和同学都必须对课本有非常深入的了解,仅仅预习是不够的。所谓参与式教学就是要让学生参与到课堂中来,并不是以前老师在讲台上说同学在讲台下听这种完全没有交流没有互动的授课模式。同学要经过对授课内容的了解,经过思考提出自己的问题,老师则通过解答这些问题来有针对性的解决每个同学遇到的问题,让课堂变得有活力。除此之外课堂还要体现学生的主体性,以学生的视角为主,从学生的问题出发,让学生主导课堂,让学生有充分的思考空间,这就需要老师发掘和培养学生独立思考的能力,才能发挥出参与式教学的特色,否则课堂会陷入一种混乱的状态,老师既不能主导课堂,学生也没有学习和思考的动力,那样不是参与式教学的目标。
三、通过实验让理论联系科研,联系生产
实验在高分子化学教学中有非常重要的作用,首先可以通过实验让学生对生涩难懂的理论知识有直观的了解,对于已经学到的理论知识有验证的过程,也可应通过实验的动手操作过程增加同学对高分子化学的兴趣。除此之外,也能通过复杂的高分子化学实验来让学生观察高分子材料的外观特征,以及各种物理和化学变化在高分子材料上的感官表现,增加同学对高分子材料的熟悉程度。也可以安排同学进行独立的实验设计、实验实施和实验总结,提高他们的独立操作能力,也能最大限度的激发他们的创造力。 教学实验不应当停留在实验室,当有些非常复杂的实验或者对操作技术和实验设施设备要求比较高,在教学过程中无法进行实际操作的时候,可以通过多媒体技术进行实验教学。不管是图片、动画还是视频资料,都可以作为多媒体实验教学的教学工具,这样不仅可以立体的展现教学内容,还能通过多媒体的表现形式吸引同学的注意力,抓住同学的注意力,为实际的教学工作提供服务。这就需要老师有丰富的教学资源和实际操作技术,最好的情况是老师们可以按照自己的教学需求编制自己的多媒体实验教学内容,开展多种形式的教学工作。 作为实验教学,可以适当安排一些开放式实验教学。让学生根据自己所学的知识,查阅相关资料自行设计实验主题,在老师的协助下完善实验方案,同学之间按照兴趣和能力自由分组、自主选择实验设备和实验仪器,在老师的指导下,按照实验方案独立完成实验,并书写实验报告,这样可以通过独立操作实验锻炼学生的独立思考能力,动手操作能力,实验组织能力和团队合作能力。
四结束语
在金属材料工程专业高分子化学教学改革中,通过理论联系实际注重学以致用,提高学生对高分子化学课程的兴趣和学习积极性,通过参与式教学提高学生在课堂的参与程度并丰富参与方式,还能培养学生发现问题、独立思考问题和语言表达能力,通过实验教学培养同学对待科学严谨的态度和操作实验的能力,为我国将来的高分子化学的科研和实际生产培养扎实有用的人才。
参考文献
[1]陈传祥.金属材料工程专业高分子化学教学改革探索[J].《化工高等教育》,2007.(2).
[2]庄启昕,郑安呐,李欣欣,钱 军,李 慧,韩哲文.体现工科特色的高分子化学教学探索与实践.高分子通报,2008(11).
[3]高喜平,陆昶,姚大虎等.浅谈高分子化学实验的教学 改革[J].《化工时刊》,2011,25(3).
关键词:高分子化学;教学改革;教学质量
中图分类号:G642.0?摇 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)03-0032-03
高分子化学是高分子专业和材料专业的理科及工科学生的必修课,也是其他化学、化工专业学生的选修课之一,是高分子科学及材料科学的基础,在化学相关专业培养体系中占据相当重要的地位。所以,很多院校既在本科阶段开设本课程,又在研究生阶段开设相应的必修和选修课程[2]。高分子化学的主要讲授内容[1]为各种聚合方法的反应机理及其对聚合物结构的影响,以及聚合物的化学改性方法。课程的目的在于使学生能够通过高分子化学基础知识的学习,指导科研和生产实践活动。但是由于相对材料领域的其他学科来说,高分子化学还是一门比较年青的科学,许多理论还不太成熟,而且新材料和新的合成方法不断涌现,致使许多学生感觉无所适从,反映该课程涉及的内容太多且难于掌握,在一定程度上影响了学习的兴趣和掌握程度。为了提高学生学习的兴趣及知识的掌握程度,本人就教学中存在的一些问题进行了思考并且提出了一些个人的解决意见。下面分别从教学内容、教学方式、教学对象以及教学实验拓展创新几个方面分别阐述。
一、关于教学方式
以往的高分子化学课程多是采用讲授法[3],这种方法的优点是教师容易控制教学进程,能够使学生在较短时间内系统地掌握科学知识。但是,如果运用不得当,就会出现教师在讲台上激情澎湃,而学生却听得云里雾里的状况,很可能由于听不懂而失去兴趣。所以我们根据授课对象的不同,改变不同的授课方式,通过调整教学方式,使难懂的知识变得易于接受,增加学生的学习兴趣。比如在讲授法的同时适当地加入了讨论教学法、互动教学法等。其中讨论法教学特别适用于对研究生的教学,让学生以小组为单位,围绕最新的高分子前沿知识,查阅相关资料,并布置课后作业,让学生查找与某一知识点相关的前沿科研成果(如RAFT法在材料制备中的应用),做成幻灯片,然后在课上以主题讲座的形式向全体同学汇报、讲解,并回答其他同学的问题。通过主动讲解的方式,把被动思维转化成主动思维。这样既调动了大家的积极性,同时又丰富了大家的知识,使学生在深刻地掌握高分子学科的相关知识的同时,又锻炼了研究生查阅文献和学术报告的能力。互动教学法中,我们会让学生提出一些自己感兴趣的高分子相关问题,然后在课堂讲授中予以回答。比如缓释药剂的释放原理是什么、塑化剂为什么会到饮料中去、饮料瓶是如何成产的等等。学生提出的往往是生活中遇到的实际问题,将这样的问题放到课堂,可以提高学习兴趣,活跃课堂气氛,加深学生对知识的理解。
二、关于教学内容
高分子化学是一门化学类的专业课程,它不仅需要有机化学、物理化学等基础化学专业背景知识,而且内容丰富、知识点众多,理论体系严谨,实践性强。在教学过程中存在知识点众多、反应方程式复杂、反应机理抽象深奥等特点,相对较难理解记忆。尤其是作为选修课的时候,许多同学由于相关的化学背景知识掌握得不扎实,导致难以理解,甚至不理解,造成学习障碍,从而影响学习的兴趣。因此,如何把复杂的机理,例如配位聚合、开环聚合等,通过通俗易懂的方式将知识点深入浅出地传达给学生,是教学改革的关键问题。在实际教学过程中,我们将高分子化学中的反应过程、反应机理、聚合物立体构型等抽象难懂的教学内容,以立体或动画的形式表述出来,实现了聚合反应的“可视化”[4]。以丙烯的配位聚合为例,我们以三维动画的形式来表述,分子式是三维立体的,反应机理是动画的形式一步一步进行的,生动地向学生讲述了从配位到过渡态再到反应终态的过程,最后还用ChemOffice等专业化学软件绘出彩色立体并可以旋转的聚丙烯旋光异构的结构,直观形象地描绘出难以想象的三维立体结构。大量三维立体图、动画、视频等多媒体的综合运用,将高分子化学知识形象逼真地显示在荧屏上,从而多方位刺激学生的感官,达到“刺激-反应-强化”式现代教学方式[5]。这种方式有利于调动学生的学习积极性和提高学习兴趣,加深对知识点的理解,优化教学过程,提高教学质量,提高学生形象思维能力和课堂效率,实现最佳的学习效果。我们还将高分子教学与网络教学相结合,提供给学生相应的文献检索数据库(如CNKI、ISI等)和高分子领域主流杂志(如Macromolecules、Progress in Polymer Science、Polymer、高分子学报等),使学生可以在课堂以外有针对性地选择自己感兴趣的内容,进行深入的学习。尤其对于研究生教学,要强调高分子科学中前沿科学的讲解,注重结合科研的最新成果。高分子科学本身就是一门年轻的学科,随着时代的不断进步,其内容也在不断地发展与完善。如自由基活性聚合机理的提出、配位聚合机理的完善、树枝状聚合物的成功合成、活性可控乳液聚合方法、‘click化学’的出现,极大地丰富了高分子化学的内容。它们不同于经典的高分子化学反应,但又是当今研究的热点。这些新技术的机理往往还不太成熟,很难在近期内系统写入教科书中。所以我们在讲解高分子化学的课程中,要在深化基础知识的前提上,将前沿的科研成果作为实例,融合到教学过程中,从而丰富和活化教学内容,使教学内容始终跟上时代的步伐。总的来讲,学生更爱听一些高分子化学在实际应用方面的知识,所以在讲课中,作者还把自己以前的研究内容,如聚合物纳米微球的聚合方法、聚合物互穿网络、铬系非均相催化乙烯的配位聚合等与所讲知识结合起来,丰富了教学的内容,收到了比较理想的效果。
三、关于教学对象
高分子化学这门课程既对本科生又对研究生开设,但是学习的侧重点会有所不同,所以应采用不同的教学方式,选择不同的教学内容。对于本科教学,我们要抓住基础知识的讲解。初窥门径的学习,最重要的是要有直观的认识,要将知识点尽量讲得生动、具体;注重基础理论部分,同时也要注重开放性思维的培养。对于研究生教学,则应当关注更深层次的理论研究,并将其与所研究课题的内容联系起来,把所学的知识活学活用,理论落实到实际当中去。在正式讲课前,可以让学生对自己的研究方向、研究内容做一个简短的介绍,了解学生研究课题与高分子相关之处,这样在授课中,对于学生的研究课题有益的地方重点讲解,做到有的放矢。比如乳液聚合的讲解。对于本科生,基础地从乳化剂、聚合机理和动力学进行讲解,突出强调了成核机理、聚合场所和乳液聚合的三个阶段这些基础知识点,并以最为常用的醋酸乙烯酯乳液聚合为例(同时还进行了分组实验),与本体自由基聚合进行对比,让学生形象地认识到乳液聚合的特点,特别是乳液聚合可以同时提高聚合速率和聚合度。而对于研究生,有些学生已经在本科阶段学习过该课程,而且学生的接受能力也较本科生好,可以在帮学生梳理上述基础知识后,结合乳液聚合的新进展进行讲解。我们为学生介绍了可控活性乳液聚合,即将可控活性自由基聚合和乳液聚合结合起来,如RAFT乳液聚合、RATRP乳液聚合等;还介绍了以不同材料作为种子,进行的种子乳液聚合制备多种复合材料的方法。
四、关于教学实验拓展创新
高分子化学是高分子科学的基础,是一门以实验为基础的自然科学,但是它的理论部分略显枯燥,让人觉得难以理解,如何把理论与实验相结合,相得益彰,这是我们努力的重点方向。实验部分不仅可以验证聚合理论,理论的学习最终也是要为实验服务。合理引导与启发,更能为学生学习后继高分子课程奠定必要的认识基础。为此,我们在绪论、逐步聚合和连锁聚合等部分的讲述过程中穿插开设了相应的实验。在课程伊始的绪论部分,我们将PE、PP、尼龙6等聚合物工业原料颗粒带进课堂,让学生对聚合物有一个直观的认识,并分别以果冻和淀粉这两种的食物为例,来区别交联和线性聚合物。在逐步聚合部分,让学生分组进行了酚醛树脂的制备实验。以先对简短而又典型的聚合实验,展示缩聚反应的过程,并让不同组,加入不同的苯酚和甲醛配比,来说明凝胶点问题。在连锁聚合讲述过程中,我们插入了醋酸乙烯酯的乳液聚合,结合乳液聚合特点的讲述,使学生在实践中学习,显得更有效率,印象更加深刻。
我们要不断改进教学方法和教学内容,调动学生的积极性,力求学生能掌握知识要点,让学生学得明白,学得透彻。使学生在学习高分子化学课程后,能够融会贯通,指导生产实践和科研创新。
参考文献:
[1]潘祖仁.高分子化学[M].第4版.北京:化学工业出版社,2011.
通过学科间的有效协同,可建设一系列综合性、创新性实验项目。综合性实验项目的开设,经常出现学时不够用的问题。为此,有的老师将综合性实验拆成多个单元进行,如合成单元、结构测定单元、性能测定单元和应用单元,这是完全可以的。如果能在有限的学时内,完成包括合成单元在内的两个以上的单元,那么也可以成功开设综合性实验。所以,将综合性实验项目控制在有限的学时内,也是开设综合实验时应该注意的问题。有机结合如何做好高分子材料的回收工作,也成为了高分子化学工作者要解决的问题。夏季里,学生们废弃矿泉水瓶大都是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的,如何做好“PET矿泉水瓶的回收利用呢?”带着这个问题,学生们查阅资料提出不同的解决方案。要从高分子化学的角度解决这一问题的话,最终确定了乙二醇降解法进行PET的回收。高分子化学实验与水处理技术协同创新环境工程专业自2004年起进行招生,水处理实验室运行已有7年,将合成的高分子材料用于水质处理。
2高分子材料合成
高分子材料合成时间较长,选择水处理实验时间相对较短的比较合适。开设了“聚苯胺的制备及其对Cr(Ⅵ)离子吸附性研究”,先是采用溶液法制备聚苯胺,再将其应用于含有Cr(Ⅵ)离子的水质处理中,通过单因素分析实验发现,pH值对Cr(Ⅵ)离子的吸附影响较大,在pH值为3时,聚苯胺对Cr(Ⅵ)离子的去除率最大。学生在成功合成高分子材料后,可以及时观察或检测到水处理后的效果,打破了学生原有的高分子材料只会造成环境污染的浅显认识,使学生正确地认识到高分子材料在环境保护、尤其在水处理方面的贡献。有机结合仅以材料化学专业为例,就先后建设了德州鸿雁塑胶有限公司等12个校内外实习基地。学生在实习过程中,接触到塑料挤出成型工艺和塑料注塑成型工艺,将其与有机玻璃的浇铸成型技术,放在一起讲解,将课堂内容延伸至课堂外。尤其是受实习内容的影响,增强学生自主学习的意识,提高了学生的学习兴趣。
3基于校企合作的教材建设
不断更新网站内容,尤其是增加拓展训练、材料性能与测试、可替换实验和研究性实验,建成了《高分子化学实验》省级精品课程网站。建成了《高分子化学实验》省级精品课程并不是最终目的,不能停滞不前。为此,不断更新教育理念,改进教学内容和教学方法,增加课程教学特色。目前,网站共引入实验项目46项,且所有实验项目均经过试做,完全可行。为学生的自主性学习提供了便利,也为设计性实验、综合性实验、研究性实验的开设提供了依据。
1. 编写具有特色的实验教材
实验教材是学生实践课程的主要学习工具。为使学生通过实验更好的验证课堂教学理论,我们根据本校的实验条件编写了供高分子化学实验课程使用的参考资料。其特点在于所含聚合反应类型全面,实验贴近生活、有趣味性,制备了一些生活中常用的高分子产品,安排了一些探索性、设计性以及综合性实验,以调动学生的学习兴趣,培养学生在实验过程中发现问题,解决问题的能力。
2. 建设实验课程网站
建设实验课程网站,把可开设的实验都列入其中,并将实验大纲、讲义和课件等内容都放在网络上,让学生充分了解课程安排、课程要求等课程信息,可通过网上的资料提前预习实验项目,了解实验过程中的注意事项等。同时,网站的建设加入了对实验步骤、仪器构造、操作规程等的介绍,避免了实验开设过程中不必要的讲解时间,增加学生自主学习的时间和空间。
在高分子实验课中开展网上选课,将所有实验的信息放在网上,让学生在可开设的实验课范围内选择自己感兴趣的实验,提高学生求知的主动性和积极性。
3. 改进实验教学项目
高分子化学是一门以实验为基础的自然科学。传统的实验课程内容主要是验证性实验或指导性实验,是促进学生形成化学概念、理解和巩固化学知识的一种手段, 是一种依附于概念和理论的添加剂,处于一种从属地位,学生仅仅是按照教材已经规定好的实验操作步骤做一些重复性的工作,缺乏系统性、探索性和实用性,学生的学习主动性不高[2]。为适应高分子科学的飞速发展, 培养学生对高分子化学学科学习的主动性,激发学生去了解、学习、探索高分子化学的学科领域及高分子材料的来源,提高学生的动手能力、思维能力、求异能力、创新能力和科研能力,有必要对高分子化学实验教学项目进行改革和探索。
为使学生毕业后尽快适应突飞猛进的高分子领域, 我们认真做好现有教材的知识传授,结合重庆理工大学高分子材料科学与工程专业的特点及实际情况,精选出具有代表性的基础性实验,旨在让学生掌握高分子化学的基础理论和基本操作技能与实验方法。
由于基础性实验大多都属于验证性实验,创新性不强,教学内容僵化,不利于学生创造思维能力的发挥,不利于培养学生分析问题和解决问题的能力,学生的动手能力受到一定的限制,甚至可能使部分学生产生惰性的问题[4]。因此,我们对基础性实验进行了一系列调整,例如在制备聚甲基丙烯酸甲酯的实验过程中,我们让学生在制备的过程中,将自己的大头贴等嵌入制件,自制钥匙扣,手机链等小工艺品,这样大大调动了学生的积极性,在制备的过程中,学生更加积极的思考,并与老师交流互动,明显提高了教学效果。在增加趣味性实验的同时,我们还开发了一些联系生活实际的应用型实验,在实验中突出材料的有用性,使学生亲自体验高分子化学实验的实用价值, 激发创造动机。
此外,我们改一些基础性、验证性的实验为探索性、设计性的实验。让学生自主选择实验所用药品并设计实验过程,最终制得产物。由于不同的学生的实验过程不同,使得学生在实验过程中认真观察,对实验过程中的问题积极思考并与指导老师交流。通过这样的过程不但对实验的基本理论、基本概念理解更加透彻,同时提高了学生的思维逻辑性、严密性,对学生的全面发展具有积极的促进作用。
在学生都具备一定的实验基础,掌握了一定的实验技能后开设具有工程特色的综合性实验项目,这些项目可以是老师的科研项目,也可以是学生自主设计开发。要求每位学生进行一个综合实验,通过教学与科研相结合,学生可以系统地掌握原料的合成、高分子材料的制备及高分子材料性能与表征方法。用高水平的科研带动实验课教学,实验结束后,要求学生以论文形式完成实验报告,并认真分析讨论实验结果,分析实验成败的关键。综合实验项目有利于提高学生的科研能力、创新意识和综合分析能力。
4. 完善实验考核方式
为了客观、全面地反映学生的实验综合能力,我们完善了实验的考核方式,将实验成绩分为四个部分:(1)平时成绩,占总成绩的10 %,主要包括:出勤、预习报告、回答问题等;(2)操作成绩,占总成绩的30 %,主要包括:仪器的安装、操作的规范性以及实验安全,实验卫生等;(3)实验报告成绩,占总成绩的30 % ,主要包括:实验目的与原理及实验步骤及现象、结果与讨论等;(4)实验考试成绩,占总成绩的30%,教师根据本学期所开实验内容,提出考试题目,重点考核实验机理、仪器的安装与拆卸、实验过程与现象,学生随机抽题,现场完成。以上实验考核方式的完善,有利于改善学风,提高学生的主观能动性与实验综合素质。
通过学科间的有效协同,可建设一系列综合性、创新性实验项目。综合性实验项目的开设,经常出现学时不够用的问题。为此,有的老师将综合性实验拆成多个单元进行,如合成单元、结构测定单元、性能测定单元和应用单元,这是完全可以的。如果能在有限的学时内,完成包括合成单元在内的两个以上的单元,那么也可以成功开设综合性实验。所以,将综合性实验项目控制在有限的学时内,也是开设综合实验时应该注意的问题。有机结合如何做好高分子材料的回收工作,也成为了高分子化学工作者要解决的问题。夏季里,学生们废弃矿泉水瓶大都是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的,如何做好“PET矿泉水瓶的回收利用呢?”带着这个问题,学生们查阅资料提出不同的解决方案。要从高分子化学的角度解决这一问题的话,最终确定了乙二醇降解法进行PET的回收。高分子化学实验与水处理技术协同创新环境工程专业自2004年起进行招生,水处理实验室运行已有7年,将合成的高分子材料用于水质处理。
2高分子材料合成
高分子材料合成时间较长,选择水处理实验时间相对较短的比较合适。开设了“聚苯胺的制备及其对Cr(Ⅵ)离子吸附性研究”,先是采用溶液法制备聚苯胺,再将其应用于含有Cr(Ⅵ)离子的水质处理中,通过单因素分析实验发现,pH值对Cr(Ⅵ)离子的吸附影响较大,在pH值为3时,聚苯胺对Cr(Ⅵ)离子的去除率最大。学生在成功合成高分子材料后,可以及时观察或检测到水处理后的效果,打破了学生原有的高分子材料只会造成环境污染的浅显认识,使学生正确地认识到高分子材料在环境保护、尤其在水处理方面的贡献。有机结合仅以材料化学专业为例,就先后建设了德州鸿雁塑胶有限公司等12个校内外实习基地。学生在实习过程中,接触到塑料挤出成型工艺和塑料注塑成型工艺,将其与有机玻璃的浇铸成型技术,放在一起讲解,将课堂内容延伸至课堂外。尤其是受实习内容的影响,增强学生自主学习的意识,提高了学生的学习兴趣。
3基于校企合作的教材建设
不断更新网站内容,尤其是增加拓展训练、材料性能与测试、可替换实验和研究性实验,建成了《高分子化学实验》省级精品课程网站。建成了《高分子化学实验》省级精品课程并不是最终目的,不能停滞不前。为此,不断更新教育理念,改进教学内容和教学方法,增加课程教学特色。目前,网站共引入实验项目46项,且所有实验项目均经过试做,完全可行。为学生的自主性学习提供了便利,也为设计性实验、综合性实验、研究性实验的开设提供了依据。
4结论与展望
中图分类号:G643 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2015)22-003-01
《涂料工艺学》课程是本校材料化学专业的必修专业课,是研究涂料制造原理和涂装技术的学科,对学生今后从事相关科研和工业生产具有重要的意义[1]。《涂料工艺学》方面教材较多,各具特色。我们选择的是鲁钢老师主编,化学工业出版社出版的《涂料化学与涂装技术基础》[2]作为教材。该教材将涂料化学与涂装技术有机结合,深入浅出的阐述了涂料的基础知识,注重理论与实践相结合,使初学者能很容易掌握涂料基本组分的特点及涂装技术和设备。
从本专业课程系统看,《涂料工艺学》和《高分子化学》紧密相关,可以说后者是前者学习的基础。《涂料工艺学》中涉及到主要成膜物质都是高分子物质,在讲解相关主要成膜物质合成及其结构特点时,将《高分子化学》有关合成知识与《涂料工艺学》结合起来,有助于学生对新学知识的理解与应用,同时可使教学方式从“填鸭式”变成“启发式”教育,使学生积极主动的学习,培养学生的学习能力。在此,作者根据自己的心得,从有效利用《高分子化学》知识来帮助解释《涂料工艺学》有关概念的角度出发,具体探讨几点《涂料工艺学》教学中的体会。
一、酚醛树脂的合成
在《涂料化学与涂装技术基础》教材中2.2.2节中讲到酚醛树脂的合成及其结构特点。关于酚醛树脂的合成原理及合成过程,教材中对此做了说明,但不太详细。例如酚醛树脂的合成用酸催化且酚过量,为什么形成的是线形缩聚物?用碱催化且且醛过量时,为什么得到的是体型缩聚物?这一点《涂料化学与涂装技术基础》教材中没有提及,很多学生表示对这个问题不了解。这个问题可以用高分子化学的相关知识进行解释。高分子化学中体型缩聚这部分提到当有3或3以上官能度单体参与聚合,则将有可能成为体型缩聚。合成酚醛树脂属于2-3官能度体系,苯酚的官能度为3,甲醛的官能度为2,因此本体系有可能形成交联聚合物。当体系中苯酚过量时,反应生成的羟甲基会和甲醛发生反应,而不是羟甲基之间发生反应,因此不能形成体型聚合物。当体系中甲醛过量时,反应生成的羟甲基之间会进一步发生反应,形成体型缩聚物。 如果学生在理解原理的情况下掌握知识,学习显然会更加有效。
二、环氧树脂的合成
在《涂料化学与涂装技术基础》教材中2.2.3节中讲到环氧树脂的合成及双酚A与环氧氯丙烷的配比不同时,其生成物结构也就不同。对于环氧树脂的合成过程教材中讲的并不详细,学生理解起来存在一定的困难。因此,我们可以先回顾在高分子化学中双酚A环氧树脂的合成原理,帮助学生理解新学的知识。
首先在碱催化条件下,双酚A和环氧氯丙烷先缩合成低分子中间体。然后,双酚A的羟基使中间体的环氧端基开环,而后环氧氯丙烷的氯与羟端基反应,脱HCl,重新形成环氧端基,如此不断开环闭环,逐步聚合成分子量递增的环氧树脂。在这个反应中环氧氯丙烷是过量的。如果双酚A过量则得不到双酚A环氧树脂。
三、醇酸树脂的合成
在《涂料化学与涂装技术基础》教材中2.2.4节中讲到由醇解法制备醇酸树脂,需要先用油与甘油进行醇解,形成甘油的不完全脂肪酸酯,在与苯酐酯化制备醇酸树脂。而油与甘油反应生成甘油不完全脂肪酸酯的作用是什么?为什么要先进行这个反应,教材上并没有说明,这给学生理解带来了一定的困难。因此,可以联系高分子化学知识对这个问题进行解释,帮助学生理解这个问题。油与甘油作用,会发生脂肪酸再分配,生成甘油一酸酯和甘油二酸酯。生成的甘油一酸酯是为了将甘油的一个羟基进行封端,最终甘油一酸酯会继续和邻苯二甲酸酐发生反应,生成线形结构的醇酸树脂,而不是体型结构的树脂。联系前面我们讲到的高分子化学缩聚反应知识,可以清楚的将醇酸树脂的合成过程解释清楚,帮助学生加深理解,激发学生的学习兴趣。
在一切教学过程中,使学生在理解原理的基础上领悟相关知识都是最可取的方法。在《涂料工艺学》课程中很多反应时高分子聚合反应,其反应机理是以高分子化学反应为基础。因此,在《涂料工艺学》教学中,和前面的高分子化学知识多联系,对学生理解和掌握课程内容会有很大的帮助,从而达到最佳的学习效果。
参考文献:
1健全师资队伍保障机制
教师是应用型创新人才培养的践行者,教师知识水平、业务能力、对实验教学重视程度直接决定实验教学效果。然而,由于长期以来形成的实验指导教师是“教辅人员”的错误导向,实验师资队伍普遍存在年龄高、学历层次低、培训机会少等问题,使得实验教学水平无法得到有效提高。近年来,学院对实验教学给予了极大重视,进行了重大调整,将一些高学历的年轻教师补充到实验教学队伍中,形成了“老中青”相结合的实验教学队伍。老教师将丰富的教学经验传授给年轻教师,年轻教师将新的想法和研究项目融入实验教学,凝练出新的实验教学项目。学院非常重视“双师型”教师队伍的培养,选派教师利用寒暑假时间到企业锻炼,了解行业发展动态,以便教师将企业所见所闻融入实验教学。学院还采取相应措施鼓励教师参与实验教学改革,从而使近几年实验教学水平有了大幅提升。
2多手段结合,改进教学方法
我们改进了仅在实验室内讲解的传统授课模式,采取实验室外精讲与实验室内泛讲相结合的方式进行。在实验项目开始前一星期,教师利用多媒体等辅助教学手段在理论课教室对实验进行较为详细的讲解,播放实验教学短片进行实验演示,使学生对实验步骤、实验重点及注意事项等有较充分的认识。同时围绕实验项目提出一些问题,引导学生思考,让学生利用实验开始前的一个星期时间通过到图书馆或利用网络查阅文献资料寻找问题答案。在实验室的泛讲阶段围绕问题提问学生,并进行解析。由于实验开始前学生利用多种途径对实验进行了充分的预习和思考,避免了传统教学模式中学生仅看实验教材进行预习的单一模式,使学生能够更全面的预习实验,有助于学生更好的开展实验。为培养学生的创新能力,积极鼓励学生提出自己的实验方案,经与老师探讨实施。由于减少了在实验室内的集中讲解时间,学生可以在有限的实验学时内进行更多的实验操作,充分锻炼动手能力。做实验期间,不要求学生象在理论课堂一样鸦雀无声,允许学生充分讨论,鼓励他们提不同意见,进行交流互动。教师积极和学生交谈,倾听他们对实验的建议和感受,形成良好的互动氛围。通过互动交流,极大的提高了学生的实验主动性与积极性。
3激发学习热情,改进实验教学内容
传统的高分子化学实验项目主要是验证性实验,学生按照实验教材规定的实验步骤进行操作。虽然通过验证性实验能使学生掌握实验设备和仪器的安装与使用,动手能力得到了锻炼,所学的理论知识得到了巩固,但由于学生按固定的实验模式进行实验,在一定程度上限制了学生主观能动性的发挥,也不利于学生创新能力的培养[5]。为使学生能够通过实验巩固理论知识,我们保留了部分基本的实验项目,但对实验步骤进行了适当的设计。如在甲基丙烯酸甲酯的本体聚合(有机玻璃的制备)实验中,我们提前让学生准备一些卡片、植物标本等,在预聚物制备完成后将准备好的标本放入模具,然后浇铸成模,继续进行后续实验,最终得到嵌有标本的有机玻璃制品。通过这一实验,学生不仅巩固了所学的本体聚合理论知识,而且得到了有纪念意义的制品。在标本选择准备阶段,学生围绕何种样品能够加入预聚物中作为标本进行了深入的思考,在发挥学生主观能动性的同时也培养了其分析问题的能力。在乙酸乙烯酯的乳液聚合实验(白乳胶的制备)中,不同的小组选择不同的实验原料配比进行实验,反应结束后,让学生用自制的白乳胶进行木板粘合,直接检验所合成产品的应用性能,然后不同小组进行比较,得出最优的原料配比,并围绕结论进行讨论分析。学生通过这一实验不仅巩固了理论知识,也与实际应用接轨,激发了学习兴趣和积极性,使得学生感觉到实验不再枯燥,起到了事半功倍的效果。随着科技的发展,高分子学科领域不断有新的研究成果出现,并被广泛应用。因此,为使学生能更好的了解学科发展,并掌握相应的实验技能,需要将较为成熟的新技术补充到实验内容中。譬如可逆加成-断裂链转移聚合作为“活性”自由基聚合的一种,由于其适用单体范围广、反应条件温和不受聚合实施方法限制等优点,自1998年提出以来已成为高分子合成研究领域最活跃的方向之一,并且今后还会继续发展[6]。我们将“苯乙烯的可逆加成-断裂链转移聚合”实验加入到高分子化学实验中。学生在该实验进行时表现出了极大的学习热情,同时也了解了可逆加成-断裂链转移聚合的特点和基本操作方法,为今后可能从事该领域的相关研究奠定了基础。
4细化考核方式,全方位评价学习效果
客观、全面、科学的评定实验成绩对于评价学习效果、调动学生的积极性和主动性具有显著的促进作用。我们改变了以往仅依靠实验报告进行成绩评定的模式,细化考核方式,由平时成绩和期末考试成绩组成实验总成绩。平时成绩包括考勤、实验预习、实验操作、实验现象/数据记录、实验结果讨论与分析、思考题回答情况等,逐项评分,不单纯注重实验结果,更注重实验态度、过程、实验结果的分析和讨论。期末考试采取实际操作和口试相结合的方法进行,均从试题库中抽题作答。
5结语
关键字:高分子导论 独立学院 教学
自1920年德国科学家H.Staudinger提出大分子概念以来,高分子科学迅猛发展,现已发展成为一门独立的学科,它是塑料、合成纤维、合成橡胶三大合成材料生产的理论基础,在国民经济建设与科学技术发展中占有重要的地位。高分子科学既是一门基础学科,又是一门应用学科,其内容包括高分子物理、高分子化学、高分子加工和高分子材料;课程知识点多,概念多,理论性强,比较抽象,学习难度较大。在独立学院应用化学专业开设高分子导论课程有很重要的意义,但是教学学时数较少(本校为34学时),而且在大学期间只有这一门高分子相关课程。所以如何用较少的时间,引导学生掌握基本的专业知识,为其今后工作或继续深造打下基础,是每个教师都应该思考的问题。
1、独立学院的学生培养目标及特点
独立学院是指实施本科以上学历教育的普通高等学校与国家机构以外的社会组织或者个人合作,利用非国家财政性经费具备的实施本科学历教育的高等学校[1],在我国的高等教育中起着越来越重要的作用。独立学院也称三本院校,既不同于普通高等教育、又不同于高等职业教育,招生录取线主要介于二者之间。
1.1 培养目标
独立学院的学生属于本科层次,通过大学期间的学习应该成长为既有一定理论基础,又具备较强实践能力的高素质应用型人才,与一本、二本院校培养的研究型人才有着明显区别。
1.2 学生特点
独立学院作为普通高等教育的重要组成部分,学生既有一般大学生的通性,也有自身比较突出的特点[2]。分析我校应用化学专业学生情况,发现存在以下几个特点:
a.入学时对专业知识掌握较少,甚至有部分江苏考生在高中阶段都没有选修化学;
b.对本专业缺乏归属感,很多学生是调剂生,部分学生认为所学知识用处不大;
c.自控能力不强,无故旷课、不交作业、考试突击等现象较多;
d.学习动力不足,积极性不高,课程知识掌握较差,甚至有同学出现挂科现象;
e.动手能力较强,对社会实践的要求比较强烈。
2、教学建议
根据本校应用化学专业开设高分子导论课程几年的情况,结合同行经验[3-4]、自身教学体会和学生意见,对独立学院高分子导论课程的教学提出以下几点建议:
2.1 教师观念转变
由于独立学院的办学及专业建设年限较短,目前师资力量主要依附母体院校。一部分教师是从母体院校外聘的兼职教师,教学经验丰富,但是自身在母体院校已承担较重的教学或科研任务,精力有限,而且多年来形成了一本、二本的教学定势,惯于按照研究型大学或教学科研并重型高校的培养目标进行教学,往往会把内容讲的过深,理论性太强,常常使学生感到学习困难,甚至发出“想把我们培养成科学家”的感慨。另一部分教师是学校自有年轻教师,他们教学经验不足,容易受到自己学习体会或老教师教学经验的影响,短时间内难以很好的根据独立学院“三本”的生源特点进行教学。教师应该明确独立学院培养应用型人才的目标,并且贯彻在整个教学过程中。
2.2 合理选择教材
独立学院的学生学习主动性不够,课后主动复习和预习的情况很少,寻找相关书本文献学习的更少,所得知识大都依赖于课本和课堂,所以参考教材的选用很重要。
高分子导论教材版本较多,主要章节包括概论、链式聚合反应、逐步聚合反应、聚合物的化学反应、聚合物的结构、聚合物的性质、高分子材料、聚合物的成型加工等。这些教材主要是面对普通高等教育,整体内容理论性较强,对学生的学习基础及学习能力有一定的要求。鉴于目前还没有一本专门适用于独立学院的教材,本校目前选用董炎明编著的《高分子科学简明教程》(科学出版社),该教材内容通俗易懂,而且书中有很多小故事,可以提高学生的学习兴趣。教师要随时关注教材信息,寻找更为适合的教材。
2.3 明确教学内容侧重点
应用化学专业开设高分子导论课程的目的,是为了引导学生进入高分子的世界,理解和掌握高分子科学的基本框架、概念和原理,为以后进一步学习或从事相关行业工作提供知识储备,所以在教学的深度上要求相对偏低,但是作为仅有的一门高分子课程,课程内容要有代表性。
高分子科学四个知识板块中,高分子化学和高分子物理是讲解重点,安排28学时左右,而高分子材料和高分子加工则重在与实践结合,以讲座或参观的形式学习。
在高分子化学的学习中,紧紧围绕“如何合成聚合物”这条主线,重点介绍自由基聚合和逐步聚合,离子聚合和聚合物的化学反应作为次重点,而配位聚合则可以安排学生自学。其中涉及到很多公式,比如自由基聚合反应动力学部分,有引发速率方程、链增长速率方程、稳态假设下的自由基浓度方式、聚合总速率方程等[5],弱化公式的推导,而将关注度放在公式的理解应用上。
高分子物理则围绕着“聚合物结构和性能关系”这条主线,重在二者的对应关系。此部分涉及到较多的曲线,比如线性非晶态聚合物的形变-温度曲线,聚合物的应力-应变曲线,重点介绍曲线各段所代表的意义、对应的结构要求、相互的异同之点,而对精确的曲线函数推导完全忽略,所涉及到的比较前沿的结构模型也适当弱化。
2.4 充分调动学生的积极性
独立学院的学生学习主动性不够,而且在遇到困难时容易产生自卑、畏缩心理,所以要充分利用各种资源,将多媒体教学和板书教学相结合,将理论讲解和实物、模型演示相结合,将课本知识和实际应用相结合,通过多种授课方式,调动学生的学习积极性,提高教学效果。 转贴于
2.4.1 培养良好的学习习惯
独立学院的学生中课前不预习、上课不听讲或旷课、课后不复习、作业抄袭、考试突击等的现象比较多,反映出学生的学习态度、学习习惯方面存在一定的缺陷,这些都严重影响了教学效果的实现。
针对这些现象,可以采取以下这些引导性的措施:
a.课前布置预习题,并在上课时提问,培养学生的预习习惯;
b.讲课之前列出本堂课主要要解决的问题或知识点,在下课之前以课堂作业的形式解答上交,让学生带着问题学习,提高课堂听讲的效率;
c.课后习题不单要对课堂内容进行检查,还要包括部分拓展性内容,引导学生查阅相关书籍、文献或是网络资源,培养独立学习的习惯;
d.将学生分成若干个小组,选取某种实用的高分子材料,课后查阅相关知识,相互讨论,并选取代表以讲课的形式在课堂上进行十分钟左右的成果展示,培养学生协作精神,锻炼学生的演讲能力。
2.4.2 充分利用多媒体教学
现今多媒体技术非常发达,对其有效利用可以大大提高教学的效果,这方面已经有很多教师进行了探索[6-7]。多媒体教学的重要部分是多媒体课件,课件并不是教材的简单重复,而要突出教学重点和难点,图文并茂、形象生动。充分利用多媒体资源的同时,也不能完全摒弃板书教学,比如对于某些特别重要的理论公式的学习和推导,学生难以在较短的时间内完全理解,这时就应该采用传统的板书教学方式。
多媒体教学中可以利用各种化学软件实现分子结构的模拟、构型的转变等,直观形象,对高分子的链结构、构型转变等抽象知识点的学习很有帮助,还可以将简单高分子实验制作成视频,比如学生在学习自由基聚合中的自动加速效应时,由于没有感官印象而难以掌握,可以通过视频将这一过程直观的展示出来,让学生通过观察去分析理解。
2.4.3 紧密联系生活
教学内容与生产生活紧密联系,能很大程度提高学生学习的积极性。高分子科学支撑着庞大的高分子工业,与生活联系密切,在教学中要将理论与实际结合,提高学生的兴趣。生活中到处都是高分子制品,在讲述高聚物名称和结构时,展示此种聚合物的制品,引导学生通过制品的特点来推断聚合物的特点,加深印象,还可以简单介绍行业内代表性的生产及加工单位。独立学院多有产学研共建平台、学生实训基地,在条件允许的情况下,组织学生参观高分子生产加工基地,了解比较成熟的高分子合成工艺,高分子材料的加工成型过程等。
2.5 改革考核体系
考核是教学成果的主要检测手段之一,传统的考核方式是一张试卷定生死,存在诸多弊端,建议将课程考核方式分为两部分,一部分是平时的课堂表现,包括出勤率、作业完成情况等,这部分的比例可以适当提高,从而使学生更加注重课堂的互动环节;另一部分是期中和期末理论考试,采取开卷与闭卷相结合的形式。
高分子导论的主要理论考核内容是高分子化学和高分子物理,这是两个虽有联系但相互独立的方向,可以分别考试,同比重计入总分。考试可以采取开卷闭卷相结合的方式,高分子化学中反应动力学部分有很多的公式,学生记忆上存在困难,可以适当采取开卷或半开卷的形式,而高分子物理中多是对规律的解释和应用,采取闭卷的形式。
3、结语
高分子导论作为一门知识点多、理论性强、学习难度大的课程,在独立学院学生基础薄弱、课时数少的情况下进行教学,目前尚在探索阶段,还存在不少问题。教师需要不断的改进教学方法,培养学生良好的学习习惯,充分调动学生的学习积极性,这样才能取得令人满意的教学效果。
参考文献
[1] 中华人民共和国教育部令,第26号:独立学院设置与管理办法,2008年2月22日
[2] 于丽波,本三院校学生特点分析,科技信息,2011,8:69
[3] 方征平 郭正虹,在独立学院开展高分子物理教学的几点思考,高分子通报,2009,8:74-78
[4] 徐晓冬,非高分子专业《高分子化学与物理》教学中的几点体会,高分子通报,2010,5:74-78
[5] 董炎明 张海良,高分子科学简明教程,科学出版社,2008
关键词:高职;高分子材料化学基础;内容;改革
《高分子材料化学基础》是高分子材料加工技术专业一门必修的专业基础课,是以高中(包括中专、技校、职高)化学基础为起点,以高分子化学知识为核心内容,融入高分子化学所必要的无机化学、有机化学、物理化学知识,构建本专业基本的化学知识体系,培养本专业所需化学实验操作基本技能,为学习后续的《塑料材料》、《高分子材料成型加工基础》、《塑料测试技术》、《塑料混配技术》、《塑料成型技术》等课程打基础。显然该课程是高分子材料加工技术重要的专业基础课。但从目前该课程的内容体系来看,学科体系明显,内容体系仍是无机化学、有机化学、物理化学及高分子化学知识体系的机械组合,其结果是课程内容多而杂,理论深而涩,给该课程的教学带来困难而且教学效果欠佳,可以认为目前该课程体系无法适应高职教育的要求,所以很有必要对该门课程的内容进行改革。
一、课程教学内容改革的依据
本门课程教学内容改革的依据主要考虑如下三点:第一是考虑高分子材料加工技术毕业生主要就业岗位对化学知识、技能及态度的需要,保证毕业生在就业岗位上具有够用的化学基础知识与从事化学实验室工作的技能;第二是考虑毕业生职业生涯发展的需要,要让学生掌握能够支持其进一步提高其专业水平所需的化学知识,为他们的职业发展提供后劲;第三是考虑目前高职生源的高中化学知识的掌握程度以及学习能力的实际情况。
为了掌握高分子材料加工技术专业毕业生的主要就业岗位对化学基础知识、技能及态度的要求,我们对湖南塑料行业校企联盟企业进行了走访调查,调查的主要企业有湖南路路通塑业有限公司、湖南神塑科技有限公司、南车集团时代工程塑料有限公司、湖南科天新材料有限公司、湖南省塑料研究所、湖南益达塑业有限公司、株洲三鑫塑胶科技有限公司、株洲创业塑料有限公司,另外还对25家塑料加工企业通过电子邮件发送调查表进行了调查,28家外省企业进行了电话访问调查,调查塑料加工企业达到61家。调查结果表明我校高分子材料加工技术专业毕业生就业主要有四大技术工作岗位,分别是塑料挤出技术员岗位、塑料注射技术员岗位、塑料配方技术员岗位、塑料测试技术员岗位。我们根据这四个主要技术岗位所需要的化学基础知识进行了问卷调查,发出问卷调查表207份,回收调查表198份。《高分子材料化学基础》教学内容需求调查表如表1所示。
从调查表中我们可以看出,《高分子材料化学基础》七个单元的内容对我校毕业生主要就业岗位都是需要的,其中以塑料配方技术员对《高分子材料化学基础》知识要求最高,统计需要数据达到1247次,其它三个就业的主要岗位对《高分子材料化学基础》内容要求相关不大,均超过了1100次,就业的其它岗位对本门课程的要求相对不高,只有934次。由此我们可以得出,《高分子材料化学基础》对本专业主要就业技术岗位来说非常重要,但对在其它岗位上就业的毕业生重要性相对降低。就各单元来说,以“碳链高聚物及其单体”单元最为重要,调查表中统计次数达964次,调查企业对象认为最不重要的内容是“高聚物合成”单元,只有573次,其次不重要的是“高聚物化学反应”单元,为707次,其它单元的统计次数多在800次左右,这几个单元的内容是可以认为是很重要的。
通过本次调查,我们知道了《高分子材料化学基础》哪些内容对毕业生就业岗位是最重要及很重要的,哪些内容相对不重要,为我们对《高分子材料化学基础》课程教学内容的选取找到了可靠的依据。
对于教学内容的选取我们也不能完全采取实用主义的办法,也就是说不是采用学生在企业的就业岗位用到那些知识我们就教授那些知识,高等职业教育属于国民教育序列中的高等教育,还需要考虑学生职业生涯的发展,也就是说为学生提供能够支撑其后续发展所必需的化学基础知识。采取的措施是在学生高中化学知识的基础上,将高等教育层次的化学基本的原理、理论融入各教学单元中,提高学生化学基本知识与技能,达到高分子材料加工技术专业大专层次所必需的化学基础。
同时我们还要考虑目前高职生源的实际情况,目前高职生源一般来说对高中化学课程掌握的情况不理想,学习能力也有待提高,所以我们选取《高分子材料化学基础》内容时也不能脱离生源基础的实际情况,没有必要将过深的化学理论纳入教学内容,不然学生无法掌握教学内容,反而造成不利于提高教学质量的影响,如结构化学的内容、化学反应机理的动力学分析等内容不必作为《高分子材料化学基础》的内容,以往的教学实践也证明过深的教学内容对学生学习本门课程是不利的。容易造成学生失去学习的信心与兴趣,从而从整体上影响课程教学效果。
二、教学内容的整合
如前所述,目前《高分子材料化学基础》的内容体系是无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学等多门化学课的机械组合,每门课的教学课时在以往的教学中都在100个学时以上,即总课时在400学时以上,要在96学时的《高分子材料化学基础》这门课教授完原来400学时以上的内容,显然不对教学内容进行整合是不可能教授完相关内容,所以必须对高分子材料加工技术专业化学基础的教学内容进行整合,整合的依据就有前面所述的三个考虑。在课程内容的整合过程中,必须防止以前出现的几大化学内容简单的机械的组合,为此要正确把握好这几门化学基础课中相关内容的整合和优化,按照高分子材料加工技术专业人才培养目标对知识、技能及态度的要求,科学地进行“综合”,严格地把握好对相关课程内容“取”与“舍”的尺度。课程内容整合是为了改变以往按单一学科系统分别设置课程,各课程自成一体,缺乏联系,重理论而轻实践的现象和课程与课程间的内容重复,为此我们重新设计了《高分子材料化学基础》的内容结构体系,课程内容体系如表3所示。
从《高分子材料化学基础》教学内容新体系可以看出,新的内容体系打破了原来的几大化学课程内容机械组合的学科体系,考虑课程的职业性,是根据本专业毕业生就业岗位对本门课程知识、技能及态度的需要来设计内容,没有学科体系的影响。将无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学这四门课的内容根据职业岗位的需要进行了取舍,整合为一门课程,即《高分子材料化学基础》。需要调整课程结构,重新优化课程内容,处理好相关内容的衔接。高分子材料化学基础以高分子材料为主线,无机化学部分容入各教学单元中,有机化学与高分子化学知识密切结合,物理化学内容也容入相关教学单元,舍去过深理论性教学内容,教学内容结合实际,提高学生学习本门课程的兴趣,从而提高教学效果。课后最后一个单元是综合训练,教学内容有高分子溶液的配制、常用高分子材料的鉴别及聚乙烯醇涂料的制备实验等,这些教学内容结合生产及生活实际,很好地实现了课程教学目标,教学实践证明,学生在学习这些内容时兴趣昂然,取得了较好的教学效果。
三、课程整合注意问题及效果