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高分子科学基础精选(九篇)

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高分子科学基础

第1篇:高分子科学基础范文

自学是传统的教学方法,自古就有,历来为教育家们所重视。但从初中思想品德课来看,学生的自学多是敷衍了事,浅层次地在课本上划点内容,自学能力没有得到培养和发展,提出疑难问题就更无从谈起。原因在于学生缺乏自学的方法、动力、能力和习惯。因此,要切实提高学生的自学能力,真正凸显“自学质疑”环节的有效性,真正把学生的自学从“悬在空中”变为“落在实处”, 对学生的自学分类进行深入研究十分必要。

一、学生自学类型之间的关系

在九年级思品第十课《多种所有制经济共同发展》的教学中,根据教学目标“了解公有制为主体、多种所有制经济共同发展,是我国社会主义初级阶段的一项基本经济制度;理解国有经济在我国国民经济中处于主导地位,起着主导作用,集体经济是我国公有制经济的重要组成部分;理解非公有制经济的含义、地位和作用”的要求,引导型自学问题是:(1)写一写:我国社会主义初级阶段的基本经济制度是什么?确立这一制度的客观依据是什么?(2)填一填:(表略)(3)想一想:你质疑的问题有哪些?这里要求学生根据教师提出的学习要求,围绕相关学习素材进行自主学习,养成独立阅读、思考、尝试完成知识建构和基础练习的学习习惯。

同样是这一课,根据教学目标“增强公民意识,体会中国特色社会主义制度的优越性”的要求,独立型自学的问题是:下图是我国各种所有制经济固定资产投资占全国固定资产总投资的比重(表略)。

阅读上述图表材料,思考问题:(1)知识再现:上述材料主要反映了什么经济现象?(2)观点辨析:分析表格后,有同学认为,公有制经济的比重越来越小,主体地位已经动摇。也有同学认为,我国公有制经济的主体地位没有动摇。请你任选一个观点,阐述你的理由,参与辩论(写出你的答辩词)。(3)经验总结:实施这一制度有何意义?

上例旨在培养学生发现问题和提出问题的能力,同时还可初步培养学生的阅读理解能力和信息的提取与处理能力。

二、对学生自学分类的指导策略

1、引导型自学不是教学的一个具体步骤,而是贯穿于教学过程的各个环节,一般用“导学案”或“讲学稿”作载体。因此,引导型自学应抓好以下主要环节:

(1)预习。预习是引导型自学的起始阶段,是学生自学求知、主动探索的重要步骤。首先要在研读上下功夫。那种走马观花式的粗读一遍就了事的做法,是达不到预习效果的。

可先通读,了解教材的大概,进而细读,摸清教材的思路,对教材进行初步剖析,力求搞清其重点。其次,要独立思考。在预习中产生的一些想法和疑问,要及时记下来。再次,预习时不宜过早地查阅参考材料、忙于找答案解决疑难问题,那样会影响对教材的理解。

(2)上课。上课是学生接受知识的主要途径。会听课、听好课是学习的基本功,是提高自学能力的一个重要方面。因此,首先要把课听明白,其次要听记结合、录其精华。比如在《依法维护消费者权益》一框中,主问题“消费者可采取哪些方式来依法维权”就是精华,抓住这个“牛鼻子”,其它问题就迎刃而解了。 转贴于

(3)复习。复习是引导型自学的一个重要环节。在预习听课的基础上进行复习,有利于将所学的知识加以归纳整理,使其系统化;有利于消化理解教材内容,抓住知识的本质,掌握知识的关键和规律性,使其深刻化;有利于沟通已有知识和新学知识的内在联系,扩宽所学知识的范围,使知识综合化。复习是对知识进行整理、归纳、消化,这就必然促进学生智力的开发和自学能力的提高。

(4)应用。自学的目的在于应用。在进行迁移应用训练时,要注重独立性、规范性,要及时反馈。对迁移应用中发现的问题,要及时矫正,及时进行变式练习,以及时巩固学习效果,拓展思维,形成相关技能。

2、独立型自学是学生在课堂教学之外展开的,基本上脱离了教师的指导。

(1)确定自学内容。独立型自学内容的选择,应该在两个方面展开:一是进行专题式自学,这种自学一定要明确解决什么问题、达到什么要求,然后订出阅读计划,按照计划进行学习,使独立型自学成为引导型自学的继续、深化和扩展;二是根据个人的爱好和兴趣进行泛览式自学,这种浏览群书的自学不需要作深入的钻研,只要知道大概内容、有个模糊记忆就足够了。确定自学内容实际上是一个自我组织问题,无论选择哪方面的自学内容,都应量力而行、科学安排。

(2)学会独立读书。如何读好书,历来为人们所重视,古今中外的教育家为此总结了许多行之有效的办法。如浏览、钻研、精读、疑思、复习的“五步阅读法”等等,所有这些都是前人从读书实践中总结出来的经验,加以借鉴,不无裨益。

第2篇:高分子科学基础范文

关键词: 民族院校 《高分子材料进展》 教学方法

《高分子材料进展》课程是高分子材料专业的一门知识全面且内容丰富的专业限选课程。该课程以高分子物理、有机化学、聚合物材料研究方法、高分子化学、聚合物合成工艺等课程为基础,涉及面极为广泛[1]。课程总学时为32学时,参考教材为化学工业出版社出版的《高分子材料进展》,为研究生规划教材,全书共分为5章,分别简要地介绍高分子材料合成反应、高分子合成反应实施技术、多组分高分子材料、液晶高分子材料及功能高分子材料方面的研究进展。[2]考虑到《高分子材料进展》课程是高分子专业在大三的上学期开设,而且民族院校学生的专业基础较为薄弱,课程学时短的特点,因此重点讲解高分子材料领域中的发展重点和热点。本课程的教学目的是帮助学生对异彩纷呈的高分子材料发展的热点领域有一个相对完整的了解,达到开阔视野的目的。针对《高分子材料进展》课程涉及知识面广、学生基础差及对考查课不重视的特点,有必要在教学过程中不断改进教学方法和考试模式,以期获得较好的教学效果。[3]

一、本民族院校《高分子材料进展》课程的基本情况

针对我校民族学生基础知识薄弱,而《高分子材料进展》课程“内容多、范围广、课时少”的特点,我们重点介绍高分子材料中发展迅速、发展前景广阔的功能高分子材料,推荐的教材有《高分子材料进展》和《功能高分子材料》[4]等。该课程总学时为32学时,学分为2学分,课程类型为专业限选课,课程以高分子材料的合成方法进展、吸附分离功能高分子材料、高分子分离膜与膜分离技术、导电高分子、感光性高分子和医用高分子材料等功能高分子材料的进展为重点学习内容,同时穿插一些国内外近几年新发表的文献和专利,以及国内相关会议等。本教学采用多媒体教学方式,采用课堂提问和讨论等多种形式进行学习,期末通过考查的方式考核学生,采用写论文与平时成绩相结合的方法,平时成绩包括上课出勤和课堂讨论情况,论文成绩与平时成绩各占70%和30%。表1为《高分子材料进展》教学内容的设置及学时分配情况。

表1 《高分子材料进展》教学内容的设置及学时分配

二、强化基础,突出重点

首先,《高分子材料进展》授课内容看似丰富多彩,千变万化,但是万变不离其宗,归根到底都是由高分子专业的基础知识衍生出来的,比如《高分子物理》、《高分子化学》中的经典理论和概念等。从另一个角度看这些材料的出现印证了基础知识的重要性,它们的诞生是经得起检验的理论和概念的应用和发展的。因此通过介绍高分子材料的前沿进展,既使学生对异彩纷呈的高分子材料世界有一定宽度的了解,又从深度上加强学生对基础知识的理解和掌握,使学生知道这些材料是如何得到的,自己又能通过什么途径得到想要的材料。

其次,因为《高分子材料进展》这门课的每一章都是高分子材料领域中发展迅速、成果颇丰的较大分支,独立出来都能独立设课,而在本课程中必须在几个课时内讲完,所以在授课过程中,什么该讲,什么略过,讲的这些内容是否能激发学生的兴趣,是该课程的一个教学难点,要求教师对这些前沿分支有全面而深入的理解,对它们所涉及的基础知识熟练掌握,这对教师的专业知识和教学方法提出了更高要求。

三、调动学生的学习积极性,启发式教学

《高分子材料进展》是学生在已经掌握高分子化学、高分子物理基础知识的前提下进行的学习。内容除了基本概念之外,有很多设计路线、研究方法,可以引导学生运用已学知识进行思考。比如第3章吸附分离高分子材料和第4章高分子分离膜及膜分离技术中涉及自由体积和渗透压的概念,这些都是《高分子物理》中学过的内容,通过回忆这些知识,使学生加深对这些基础知识的理解,并对基础知识的应用有一定的了解。其次,要注意生活中的实际例子或新闻报道中的最新科技进展中与所讲述内容相关的部分,通过联系生活实际,引出将要介绍的高分子材料。这样既能让学生认识到这类高分子材料的重要性,提高学习的积极性,又能让学生了解到这类材料的最新的研究成果,提高对科学研究的兴趣。如从全球都非常关注的环保问题出发,引出废水和废气处理方面的高分子吸附材料或高分子膜材料,介绍这些高分子材料的设计路线和原理,让学生从理论和实际相结合的角度深入理解所学的功能高分子知识。同时可以提出一些生活中材料的不足,让学生发挥主观能动性,提出解决这些材料不足之处的方法或设计新的功能高分子材料的想法。这样,学生的学习兴趣会大大提高,教学效果也会得到显著增强。

另外,还要有效利用网络资源,紧跟最新研究进展,适当补充新的教学内容。高分子材料进展课程是综述高分子材料领域发展热点的一门课程,所介绍的内容每隔一段时间可能都有新的研究成果诞生,我们应根据情况适当补充那些热门和重要的研究成果到教学内容中。比如该课的学时少,可以在课程快结束的几周时间重点介绍一些最新的前沿进展和相关会议,让学生了解到高分子材料的发展趋势,提高学生对高分子材料的兴趣。互联网资源丰富,内容更新快,是老师补充教学内容的最佳途径。目前,利用网络资源作为课堂教学的辅助手段,是学生喜闻乐见的形式。老师可以提供一些高分子专业的权威网页,方便学生浏览查阅。同时,可以鼓励学生在网上搜索最新的研究成果,再在课堂上以口头报告的形式传达给学生。这样,既能让学生对高分子材料进行全面的了解,又能让学生主动地参与教学,达到较好的教学效果。

四、科研与教学相结合,以科研促进教学

把科研引入本科教学是培养大学生创新能力的重要措施,也是高等教育的显著特点。在《高分子材料进展》课程本科教学过程中,正确有效地将教学与科研相结合,有利于提高教学效率,丰富教学内容,营造学术氛围并提高创新能力,全面提高教学质量。教师在课堂教学中可以介绍自己的科研成果,介绍本专业课题组正在研究探索的科研项目,引导学生参观实验室和课题组,鼓励学生积极参与到教师的科研中。例如,作者介绍自己硕士和博士期间所从事的科学研究,以及科研小组的一些趣闻趣事,激发学生的学习热情和学习兴趣。

总之,在高分子材料进展课程的教学过程中,教师首先应进行教材分析和学情分析,再采用比较适合的教学方法,在知识和技能的传授中针对民族学生基础差的弱点,采取强化基础、突出重点的教学方式,了解学生的情感态度与价值观,做到教学方法灵活多样,教学内容及时更新,这样才能调动学生的学习积极性和主动性。教师还应继续努力提高业务能力,理论联系实际,使学生在这门课程的学习中得到切实的收获。

参考文献:

[1]周立,孙荣欣.科技信息.2010,21,151.

[2]张留成,闫卫东,王家喜.高分子材料进展[M].北京:化学工业出版社,2005.

第3篇:高分子科学基础范文

关键词 本科教育 课程改革 实验能力 创新意识

中图分类号:G642 文献标识码:A

高分子材料以其质轻、耐蚀、易加工等性能,正处于迅速发展时期,随着新技术、新工艺、新设备不断涌现,越来越多的企业迫切需要大量创新能力强、综合素质高的高分子材料专业人才。建立面向市场和企业,适应现代高分子材料发展要求,培养具有创新精神和竞争能力强的复合型专业人才,已成为现有高校高分子材料与工程专业所面临的重要问题。①②③④本文结合我校高分子材料与工程近年来的教学实践,提出构建新的实验实践教学体系,实验教学分层次、按模块进行,加强了实验教学的基础性、系统性、综合性和创新性,增加实践教学比重,改变实践教学模式,加强学科平台建设,强化对学生创新性实验能力的培养。

1 创新性实验教学改革的必要性

实验和实践教学不同于理论教学,在很长时间里,实验和实践教学得不到应有的重视,实验和实践教学附属于理论教学,在实际教学过程中多是验证性和认知性实验,启发式、设计性以及综合性实验偏少,不利于学生创新能力和工程化能力的培养。高分子材料与工程专业是一门应用性较强的专业,以塑料、橡胶、胶黏剂、纤维、涂料为代表的高分子材料已在国民经济建设中发挥越来越重要的作用,因此培养更多创新能力的从事高分子材料的合成、改性、共混复合、加工成型等方面的高素质人才是社会发展的必然要求。

以高分子材料与工程专业实验课程建设为核心,深化实验教学改革,通过按模块教学,强化学生实验技能,增加以新产品设计开发为导向的创新性实验,兼顾趣味性和挑战性,通过老师的引导,在实验过程中培养学生如何分析问题和解决问题,提高学生工程创新能力。我校高分子材料与工程专业成立于1994年,2005年被批准为湖北省立项建设本科品牌专业,并于2010年通过合格验收,同年被批准为国家特色专业建设点,2012年被批准为湖北省普通高等学校战略性新兴(支柱)产业人才培养计划项目,是我校首批在一本进行招生的专业。高分子材料与工程专业是与湖北省国民经济和社会发展联系紧密的应用型本科专业,在湖北省内乃至中南地区具有较大影响,为地方经济建设培养了大批高层次应用人才,并提供了大量实用型科技成果。

2 创新性实验教学的具体措施

2.1 构建创新性人才实验培养方案,改革实验课程体系

制定创新性人才实验培养方案。高分子材料与工程专业是培养高分子材料及相关学科的基础理论知识,通过理论学习及实验、实践教学训练,掌握材料的制备、加工、分析测试等基本方法,能从事高分子材料成型加工和改性以及聚合物合成与相关产品的生产设计、研究、开发和技术管理等工作的创新型高级工程技术人才。⑤坚持“夯实理论基础、拓宽专业口径、增强工程和创新能力、提高科学素质”的人才培养思路。⑥注重理论和实践相统一,重视工程创新能力的培养,加强对新材料相关产业和领域发展趋势和人才需求研究,吸纳相关产业、行业和用人部门共同研究课程计划,制定与生产实践、社会发展需要相结合的培养方案。

改革实验课程体系。结合现代高分子材料发展状况,及时完善高分子材料与工程专业实验课程内容,补充高分子材料新技术、新工艺,参考国外知名大学的具体措施,我们在实验课程体系与教学内容等方面进行全面的改革,建立有利于学生实验创新能力培养的教学体系。根据学生认知能力的不同阶段和理论课程进度计划,按模块化设计优化实验教学内容。形成了由“化学基础实验”、“高分子化学与物理基础实验”、 “高分子工程实验” 和“高分子综合设计实验” 四个实验模块组成的高分子材料与工程专业实验教学新体系。其中化学基础实验模块不仅包括无机化学、有机化学、分析化学和物理化学四大基础化学实验,而且还涵盖仪器分析和化工原理实验,在编制新的实验课程体系时,结合高分子材料与工程专业的特点,对传统实验进行有目的的筛选、分类、整合和更新,突出学生基本技能的培养和训练。高分子化学与物理基础实验包含高分子物理和高分子化学实验内容,不仅巩固学生所学的高分子科学实验的基本理论,而且培养学生制备高分子材料、测试材料物理性能及高分子的结构表征和测试等技能。高分子工程实验模块包括橡胶、塑料、胶粘剂、涂料四大实验,从材料加工、成型、性能测试以及应用,独立设计实验内容,旨在培养学生的实际操作能力,分析和解决实际问题的能力。高分子综合设计实验模块是教学的最高层次,结合学生实际情况,有针对性选取实验内容,应体现实验的知识性、综合性和创新性。

2.2 加强实践教学建设与改革,强化学生实践创新能力

第4篇:高分子科学基础范文

摘要:《高分子纳米材料》是我校高分子材料专业开设的一门专业选修课。在分析了课程的目的、特点和教学存在问题的基础上,详细阐述了运用视频课程、颠倒课堂、电子产品辅助教学等多元化教学手段,实现本课程的教学改革。

关键词:高分子纳米材;教学改革;颠倒课堂

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)49-0080-03

一、引言

纳米科学与技术是20世纪80年代末期兴起的,经过三十多年的发展,纳米技术已逐步迈出实验室走向市场,其商业化应用在全球范围内迅速展开。全世界都认识到,纳米技术将引起新一轮的产业变革,未来拥有并掌握纳米技术及其应用的国家将更具备核心竞争力。纳米材料科学是涉及到凝聚态物理、胶体化学以及材料的表面和界面等多门学科的交叉科学,而高分子纳米材料同样是涉及高度交叉的综合性学。纳米结构的聚合物材料由于尺寸效应、表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应使材料具有独特的性能而在机械、光、电、磁、微处理器件、药物控释、环境保护、纳米反应器及生物化学等方面具有广阔的应用前景[1],从而掀起了对纳米结构聚合物材料研究的热潮。在纳米科技迅速发展的大背景下,很多高校的材料专业开设了“纳米材料”或“纳米技术”相关课程[2-3]。但据作者所知,江南大学是少数对高分子材料专业开设《高分子纳米材料》课程的高校之一,笔者结合自己的授课经验以及《高分子纳米材料》课程的特点,从其现在面临的题及采用多元化教学手段等方面研究探索该课程的教学改革。

二、课程特点及现有问题

《高分子纳米材料》课程介绍高分子纳米材料的独特性能、制备方法,并将其和学科发展前沿联系起来,主要教学内容侧重如下几个方面:(1)高分子纳米材料的基础知识(包括基本效应、特殊性质);(2)高分子纳米材料的制备方法;(3)高分子纳米材料的表征方法;(4)特殊功能的纳米材料(如高分子纳米复合材料、高分子纳米涂料、生物医用高分子纳米材料、光/电/磁性高分子纳米材料、超疏水/疏油(双疏)性高分子纳米材料);(5)高分子纳米材料的应用及生物安全性问题。涉及较多的应用研究型内容、既有理论又有实践,强调理论和实践的结合,且课程的知识点较多,知识的交叉性强。

本课程的开设旨在为具有高分子材料与工程学科背景的学生增加纳米科学及技术的基础知识。通过学习本课程,学生对高分子纳米材料的发展趋势和研究热点有了很深的理解,涉猎了未来高分子纳米材料的重大学科领域。学生的创新思维以及能力得到了不同程度的提升。

作为典型的交叉学科,《高分子纳米材料》课程的教学具有一定的难度。首先,课程内容涉及知识面广,该课程主要解决以下问题:“什么是纳米技术”、“怎么制备高分子纳米材料”、“高分子纳米材料的特殊功能”等,而特殊功能性就包括了光/电/磁性、pH/温度响应性、超双疏性等多部分内容。因此难于在有限的课堂教学时间内全面系统地深入介绍学科内容,容易导致没有节制的填鸭式教学,使学生无法在短时间内消化,影响后续课程的学习。如何准确把握课程的基础理论框架,引导学生开展自主学习,是授课教师在设计课程内容时需要解决的重要问题。其次,课程内容前沿性强,知识更新速度快,研究热点不断变化,新的研究方向与研究成果层出不穷。这就需要授课教师投入更多的时间和精力纵览多个学科的发展,以便能够站在学科的前沿引领学生去认知和创新性思考。再次,内容抽象,尽管纳米材料这门课较新,学生们兴趣较高,但在讲授过程中缺乏实物,无法为学生带来更直观的感觉,从而影响了学生进行独立的思考、个性思维的发展和创新能力的培养。

三、课程教学手段改革

为提高课堂教学质量,提高学生的综合能力,以使学生成为适应社会发展需要的复合型人才,教师必须转变教学理念,激发学生的学习兴趣、主动性、积极性[4]。

(一)课堂多样化教学法

传统教学方式中,老师在课堂上满堂灌,使学生缺乏思考,觉得学习枯燥无味,丧失学习激情。因此,应结合不同的教学内容,授课教师运用“提问式”、“讨论式”等方式方法结合起来讲授,注重与学生的互动。对于理论性较强的内容,多采用图片形式展示,如结合Photo Shop、AutoCAD等绘图软件制作一些多媒体教学课件,根据需要进行拆分和组合讲解,增强学生的直观认识,达到传统教学手段无可达到的演示效果。同时,注重语言的深入浅出,或理论联系实际,如在介绍超双疏高分子纳米材料部分课程时,从自然界中的荷叶效应开始解释,说明荷叶结构与性能关系,从而引入超双疏高分子纳米材料,在快速理解的同时,激发学生的学习热情和投身其研究的兴趣。

视频课件内容丰富、信息量大,教师可以制作或下载相关教学视频,引入更多与课程相关的新知识、新技术和新成果。如介绍生物医用高分子纳米材料在药物缓释领域的应用时,纳米材料怎样进入体内病变部位,怎么靶向、释放药物,达到治疗的效果,如果没有视频,学生很难理解、很难想象;而通过视频将其原理、过程更直观、更形象的展现在学生面前,让学生更容易、更有兴趣地去学习并掌握知识点。

另外,对于相关制备技术与创新应用方面,则要重视启发――探究式的教学,注重理论联系实际以及学生创新思维和能力的培养,比如对于高分子纳米材料的测试表征手段的教学,教师可以结合实验教学,带领学生参观所学习的相关仪器设备,动手操作仪器,这样既可以提高学生的学习兴趣,又可以巩固所学的理论知识,其实践能力也可以得到培养。

(二)颠倒课堂教学法

颠倒课堂教学法坚持“以学生为中心”的教学理念,借助于信息技术在时空上颠倒传统教学中教师的知识传授与学生的知识内化过程,让学生可以在家或课外通过观看教学教案、教学视频中教师的讲解,自主完成对新知识的学习,课堂上教师通过设计一些真实的问题情境,组织学生协作探究解决问题的方法,而学生可以通过与教师、同伴的交流讨论,实现对知识的吸收与深化[5]。颠倒课堂在国外已经取得了较好的效果,而在国内还鲜少尝试。

在《高分子纳米材料》课程中,可以根据需要有选择的对部分教学内容进行颠倒课堂。我们根据前期对学生的调查,学生们一致对生物医用高分子纳米材料非常感兴趣,有很多的问题想了解,如果还是以传统法教学,则无法较好的和他们讨论、回答他们问题,无法满足他们的好奇心。因而,在进行这部分内容教学时,可以采用颠倒课堂的方式。首先在班级的微信群或QQ群里上传教学PPT及相关视频,学生通过学习后,对生物医用高分子纳米材料的发展概况、基本知识、结构设计有了一定的了解;在课堂上,学生先提出问题,分组交流讨论、教师参与讨论;教师最后再补充知识、总结学生问题的基础上,再设计问题让学生深入思考,解决问题。

(三)教学与科学研究复合的教学法

为培养学生应用所学的知识解决实际问题的能力,教师可以将教学与科学研究进行复合。如结合教师们的课题,把最新的科研成果有机地融入课堂教学中,为学生讲解具体的高分子纳米材料制备及性能研究,并让其参与其中,将研究的样品实际展示给学生,调动学生兴趣,突出高分子纳米材料的趣味性、理论性、科学研究性和前瞻性,并加强学生的自主创新意识和科研能力。

另外,邀请国内外高分子纳米材料专家做专题报告和前沿讲座,使学生能够及时了解前沿技术与l展动态;结合教学内容,提出本学科的研究热点问题,与课堂讨论相结合,不仅增强了师生间的互动、活跃了课堂氛围。

(四)借助智能电子产品建立学习平台

21世纪以来,各类高大上的电子产品,如iPad、手机等已成为年轻人须臾不可离的随身之物,这类电子产品极大的分散了学生上课的注意力及降低了学生对学习的兴趣和主动性,因而一直不被教师、家长看好,将之拒于学校与课堂大门之外。然而,随着数字校园向智慧校园的迈进,手机的这种应用及趋势只会越来越频繁,全面禁止大学生在教学过程中接触手机只会适得其反。因此,应顺应学生的心意,改革和完善现行教学方式,在课堂教学、课后练习中有效利用智能电子产品,使其成为辅助教学的良好工具[6]。

在《高分子纳米材料》课程教学中,我们建立了班级QQ群、微信群,通过群平台进行信息、专题讨论、资源共享等,有利于及时消息、正确引导学生、掌握学生动态。教师对根据学生的学习能力、反馈信息,提供个性化的教学要求和实施目标。

微信公众号平台经常相关的知识、发展动向、微课等内容,这是一个可以让学生在课后补充学习的平台。因而,要求学生关注如“纳米人”、“高分子科学前沿”等公众号,认真学习和掌握高分子纳米材料的发展动向。同时,智能手机中的一些APP也对我们课程有很好的帮助,如ACS Mobile、RSC Mobile等,旗下杂志一有新的研究进展及时更新至APP中,让学生更及时了解高分子纳米材料的研究动态与最新成果。

四、结束语

作为本世纪最瞩目的前沿科技研究热点之一,高分子纳米材料也取得了长足发展,很多新的高分子纳米材料产品如高分子纳米涂层、高分子复合材料、药物缓释纳米材料等从实验室走向实际应用,成为保障人类生活和工业发展的重要基础。《高分子纳米材料》课程教学内容的选择要充分考虑到广度和深度的统一、基础和前沿的兼顾、新旧内容的衔接、理论联系实际、巧用电子产品的资源等多个方面。在整个教学过程中,学习者表现较积极,能主动发言并积极参与讨论,各个小组的汇报效果也较好,能够激发学习者的学习兴趣,培养学生创新意识及创新能力。

参考文献:

[1]Vikas Mittal.Advanced Polymer Nanoparticles,Synthesis and Surface Modifications.2011,CRC Press,Taylor & Francis Groups.

[2]刘玉芹,杜高翔,杨静.《纳米材料》课程教学内容与教学方法探讨[J].科技教育创新,2008(3):210-211.

[3]李本侠,王艳芬,胡路阳.浅论“纳米材料与纳米技术”[J].课程教学研究.2014,40(1):72-74.

[4]白绘宇,罗静,倪才华,东为富,刘晓亚,陈明清.高分子流变学教学的探讨-借鉴美国大学高分子流变学课程教学经验[J].2015,(7):89-93

第5篇:高分子科学基础范文

一、围绕高分子的链结构,认识高分子的结构与性能

高分子物理具有“教学内容多、抽象概念多、各种性能之间的关系多、数学推导多和所涉及的基础知识多”等特点。许多教材都包括以下内容:化学结构、链结构、凝聚态结构、分子量、构象统计、溶液、橡胶弹性、粘弹性、流变学、转变与松弛、玻璃态、高弹态、粘流态、力学性能、电学性能等,各项内容之间没有联系或只有微弱的联系,基本相互独立。[1-3]学生往往害怕学高分子物理,觉得内容庞杂,没有头绪。因此,提高教学效果和教学质量的关键在于合理组织教学内容,协调好课程各部分内容之间的关系,做到“贯穿主线,系统讲述”。

高分子由于其独特的链状结构,分子运动也显示出特殊性,从而使其诸多性能显著不同于小分子体系。本课程的讲述可以从高分子结构的基本特征出发,以与小分子的比较为主线,阐述高分子的聚集态结构、溶液性质、力学性能(粘弹性)和电学性能等内容。例如,高分子的概念是建立在与小分子进行比较的基础上确立的,可以追溯到上世纪20年代H. Staudinger提出高分子是由长链大分子构成的观点。然而,当时普遍认为高分子是由小分子的不饱和碳氢化合物缔合为胶体颗粒而形成的,于是一场激烈的论战持续了数十年,最后H. Staudinger以自己的实验结果取得了论战的胜利,并最终确立了高分子的概念。[3]

说到高分子的长链结构,在构象统计中,链段概念清楚地表明了高分子和小分子的不同。Flo-ry-Huggins高分子溶液的似晶格模型,Flory的非晶态结构的无规线团模型以及晶态结构的插线板模型,以及高分子粘性流动的de Gennes“蛇形模型”,都明确地提出了高分子的结构特征不是由整个分子链参与决定的,而是由组成高分子链的链段基元决定的。正是高分子的链结构,由于熵最大化的需要,高分子链在自然状态下总是趋向无规线团的形状。在外力作用下,线团形状发生变化,撤除外力后,高分子链会自动恢复到原先的状态。也正是这种熵弹性,高分子的运动才具有不同于小分子的特殊性。橡胶弹性直接来自于熵弹性。粘弹性也来自于熵弹性,由于高分子的长链结构,分子间往往相互缠绕、穿透,从而使高分子物质表现出异于小分子的超乎寻常的高粘度,这就是粘弹性的“粘”的根源。由于巨大的粘度,高分子链的运动往往表现出强烈的时间依赖性,即对外界的刺激的响应很难是瞬时的,会表现出显著的时间延迟,这就是松弛,包括聚合物的力学松弛和介电松弛都是如此。

可见,高分子不同于小分子的特殊性都可以追溯到高分子的长链结构上,高分子物理的大部分内容都已贯穿于这条主线之中。沿着这条主线,学生可以不必死记硬背,就能够很好地理解和掌握高分子物理的大部分知识。

二、分组调研,鼓励学生积极主动参与教学活动

在已完成高分子化学学习的基础上,学生对高分子的合成方法及高分子材料的特点有了一定的认识,但对高分子物理中的微观结构及其对材料性能的影响等几乎没有概念。为使学生尽快适应新的学习内容,掌握必要知识,笔者首先围绕高分子的长链结构这条主线,科学合理地系统安排各教学环节,同时还注重培养学生独立思考问题、分析问题的能力,鼓励学生积极主动参与到教学活动中来。

笔者把比较容易理解的知识列为自学内容,课堂进行提问检查;有些概念易产生混淆,就提前给学生思考题,组织学生进行课堂讨论,通过辩论,加深学生对问题的理解和认识;把还存有争议的一些理论介绍给学生,引导学生分析讨论,让学生在讨论过程中学会接受各种学术观点,培养创新能力,避免被传统观念束缚。

在课程的后半阶段,笔者引导学生分组调研,针对某一种具体的聚合物产品,从化学合成、结构分析、所具有的性能及应用出发,运用高分子物理中所讲述的知识,举办学习论坛,谈谈对高分子结构与性能的认识;参与研讨能促使学生课后复习、查阅相关资料,学生通过实例理解和掌握基本概念和基础知识,也可以从不同聚合物的角度,加深对高分子结构与性能的认识。

三、以科研促进教学,培养学生的创新意识

根据学科发展和课程特点,在不断进行教学改革、完善教学内容的同时,笔者还积极参加科学研究和教学研究工作,通过阅读大量国内外文献资料,跟踪学科发展动向,把握学科前沿课题,及时将国内外学者的最新研究成果和见解在教学过程中适时介绍给学生;引导学生放眼于整个高分子材料学科的研究状况,并将所学知识融会贯通,在国内外各种文献资料和最新科研成果中汲取营养、丰富自己,并积极开展对不同看法的自由辩论,培养学生的创新意识。例如,在讲述高分子的力学性能内容时,笔者专门拿出一些时间来介绍清华大学张希院士的研究成果———高分子单链的力学性能,[4]通过基于原子力显微镜技术的单分子拉伸的力谱的研究,来认识高分子体系中分子内与分子间的相互作用,弥补了现有教材的局限和不足,收到了良好效果。

第6篇:高分子科学基础范文

1.1授课内容强调基础性高分子材料与机械类学生通常接触到的金属材料在结构、性能、制备工艺等方面有很大的区别。向机械类学生讲授高分子材料,主要目的是让他们对高分子材料有最基本的了解。在短短4学时内,不可能也没必要将高分子材料相关的全部内容压缩讲授。这就决定了机械工程材料课程中高分子材料部分必须侧重于基础性知识,对于理论性、专业性太强的知识点必须舍弃。基础性内容应当包括高分子材料的基本概念、分类、结构特点及常用工程高分子材料(工程塑料、工程橡胶及工程纤维)的基本力学性能。

1.2授课目标偏向工程性高分子材料不仅可作为结构材料使用,也可以作为功能材料使用。对于非材料类专业的学生,特别是机械类专业的学生,更关心材料的力学性能和应用范围。因此,在课程内容的安排上,应以与机械工程有关的机械性能为主,给出常用工程高分子材料的基本力学性能指标及适用领域。

1.3授课过程重视学生的先修知识大多数高校的机械工程材料课程以金属材料为主线,在学习高分子材料之前,学生对金属材料已经有基本了解。高分子材料与金属材料之间存在较大差异,例如:高分子材料的聚集态结构以非晶结构为主,而金属材料则以晶体结构为主;许多高分子材料,特别是橡胶类的高分子材料具有金属材料所不具备的优良弹性等。学生先修知识的习惯思维在他们学习高分子材料时可能会引起冲突,因此在授课时必须对金属材料与高分子材料的差异予以考虑。采用与金属材料对比的方法学习高分子材料,有利于帮助学生澄清概念,更好地掌握高分子材料的知识。

1.4教学方式应具有高效性高分子材料课程涉及的概念繁多,容易混淆,对于机械类学生而言比较抽象,难以理解。在短短的4学时内,要想让学生尽可能多的掌握高分子材料的相关基本概念,必须摒弃照本宣科或一味讲授的教学方式。通过高效的教学方式,充分调动学生的积极性、主动性,引导学生思考,方能达到理想的教学效果。

1.5提供扩展知识的参考书由于高分子材料的性能、结构、制备工艺以及表征与金属材料和陶瓷材料完全不同,而且目前在机械工程材料中高分子材料部分比例很少。为解决这一矛盾,在章节后面列出了比较系统的高分子材料性能、内容、结构、制备工艺以及表征方面的书籍,以供学生参考。

2高分子材料教学改革

根据以上原则,我们在2013年度的授课过程中对高分子材料的讲授进行了调整,具体如下:(1)授课内容及学时安排:高分子材料的基本概念(高分子、单体、链节,0.5学时),高分子材料的分类方法(按用途分类,按热行为分类,按反应类型分类,按主链结构分类,0.5学时),高分子材料基本结构(简单介绍近程结构、远程结构、聚集态结构的概念,0.5学时)及物理状态(玻璃态、高弹态和粘流态,0.5学时),典型工程塑料的力学性能和应用(1学时),典型合成橡胶的力学性能和应用(1学时)。(2)重点讲授常用工程高分子材料(工程塑料、工程橡胶及工程纤维)的基本力学性能及典型工程高分子材料的适用领域。(3)授课过程中通过列表等方式将高分子材料的相关内容与金属材料进行对比,一方面避免概念混淆,另一方面突出高分子材料与金属材料的不同之处。(4)采用启发式教学模式,通过设问、模拟实验、举例、探究等方法引导学生思考;在多媒体课件中,采用丰富的图片、动画激发学生学习的积极性和主动性。

3结束语

第7篇:高分子科学基础范文

关键词: 高分子物理 教学团队 选择性教学 学习兴趣

高分子物理是高等理工科院校高分子专业学生重要的基础课程之一,如何进行这门课的教学,有很多方法,比如采用多媒体教学、互动式教学、形象教学等[1]。本文主要从加强学科之间老师的联系和沟通、有效组织教学团队、选择性教学、激发学生兴趣等方面探讨如何上好《高分子物理》这门课程。

1.加强不同学科之间教师的联系和沟通

高分子物理是一门以数学、物理和化学(物理化学、有机化学和结构化学等)等课程为基础的课程。如果这些课程没学好,就很难将高分子物理这门课程学好。纵观目前的基础课程教学,只是为教而教。因此我们应该与这些相关课程的授课教师进行沟通和交流,让他们在教学过程中有的放矢地对相关内容进行重点讲述,在讲述这些课程的时候能够举例说明这些内容在高分子物理课程中的应用。例如:物理化学这门课程其实是在高分子物理课程的重要基础。学生在物理化学课程中学习到的吉布斯自由能、熵变、焓变等内容都要在高分子物理课程中“聚合物溶液”这个章节进行应用与延伸。如果化学系相关老师在向学生传授这些内容时能够提及其在高分子物理中的应用,那么高分子方向的学生对其所学的知识就会更感兴趣。从而更加重视这些基础课的学习,为专业基础课如高分子物理课程的学习打下良好基础。

2.组建教学团队

笔者认为除了教学方法方式的改进外,还应该从整个专业的角度进行教学团队的组织和建设。前苏联著名教育实践家和教育理论家苏霍姆林斯基曾说:“哪个学校里有一位优秀的数学教师,数学就会成为学生最喜爱、最感兴趣的学科,就会在许多学生身上发现杰出的数学才能。”这说明了优秀教师对培养出色学生的重要性。在现如今知识大爆炸的时代,人们的研究内容越来越精细化。就高分子这门科学来说,基本上可以说没有精通高分子各个方向的全才,都是专才,对聚合物加工过程比较熟悉的人,对高分子溶液可能只懂得皮毛。如果只有一个老师讲授这门课程,教学效果就难以令人满意。因此我们提出组建教学团队。高分子物理课程的各个章节都有各自的特点,我们可以针对各个学校自身特点和学院本专业的老师在各个研究领域的特长,分别开展教学。这样可以使课程内容的讲解更深入浅出、更丰富。

组建教学团队的时候,我们应考虑老中青的结合。由于老教师有着丰富的教学经验,因此可充分发挥他们的传帮带的作用。中年教师起到中流砥柱的作用,一方面他们经过多年的教学,具有了丰富的教学经验,另一方面他们精力充沛,思维活跃,对专业方向的发展把握得比较准确。年青教师虽然教学经验少,但他们具有学习能力强,易于接受新思想、新教法等特点,敢于去开拓和探索。他们在这样的教学团队中可以不断地进步,最终发展成为经验丰富、能够独当一面的教师。

3.选择性教学

大学课程的教学并非全覆盖式的教学,除了讲述专业课程的基本知识外,课程内容还可以根据教师自身的特点确定讲解要点。因此,我们应根据各自学校高分子专业的学科特色和科研特色,教师的科研方向,构建自己的高分子物理课程的教学体系。可以编写具有自己专业特色的高分子物理教材或讲义。复旦大学何曼君新版《高分子物理》教材是目前很多高校选用的教材,这本书偏重理论,省略了一些实际的应用。例如这本书省略了熔融指数的讲解,其实这种方法是工业界目前普遍采用高分子熔体的流动性表征方法。这可能与复旦大学高分子科学系研究方向主要偏向理论方面有关。所以这本书并不适合一般的工科院校的学生使用。

各个高校院系高分子专业的老师的研究方向都有侧重点,不可能完全涵盖高分子学科的所有内容。例如,我们学院的老师的研究均不涉及液晶这一领域。所以这章的内容我们基本不作为重点讲述,只是一带而过。其实台湾地区、英国等高等学校的高分子物理课程早已采用选择性教学,他们上课的内容相对简单得多。但是事实证明,他们培养出的人才在科研界和工业界都是非常优秀的,这也充分说明高分子物理课程的内容不在乎是否讲得全而在乎是否讲得精。

4.激发学生兴趣

伟大的科学家爱因斯坦说:“兴趣是最好的老师。”如果使学生对这门课程感兴趣,他们自然就会学好。因此我们要多途径地激发学生学习《高分子物理》课程的兴趣。

首先,把老师的科研成果与高分子物理课程的知识点联系起来。结合科研工作中发现的问题及研究成果,给学生讲述高分子物理的知识,避免了单纯讲授概念的抽象性和不连贯性,激发了学生浓厚的科研兴趣[2]。

其次,教师应进行案例教学或者形象化教学,把日常生活中的生活现象、发生的实事新闻与高分子物理课程的知识点联系起来。例如,时温等效原理是高分子物理教学中很重要的一个原理,它的内容是:同一个力学松弛既可以在温度较高和较短的时间内观察到,又可以在较低的温度和较长的时间内观察到,因此升高温度和延长观察时间,对于高分子运动是等效的,对高聚物的黏弹也是等效的。因此我们在讲授“时温等效原理”这一概念时,可举下面的例子:一件雨衣挂在墙上,夏天我们可以发现它很快变形、老化,而冬天几乎看不出它的变化。这就是由于冬天和夏天的温度差别很大,造成不同雨衣力学松弛的速度不同,如果想观察到雨衣在冬天也有变形、老化现象就需要更长时间。这就是时温等效原理。这样举例讲解时温等效原理,非常直观、形象和易懂。

以上基本上都是从教师的教的方面阐述如何激发学生对高分子物理这门课程的兴趣,如何上好这门课。其实教和学应该统一起来。经常有老师说现在的学生习惯于被动学习。那么如何调动学生的学习积极性,培养学生对高分子物理课程的兴趣呢?我认为应鼓励学生通过参加国家大学创新实验、上海市创新实验、大学生创新计划等方式,使学生参与到高分子领域的研究中,培养其探索未知领域的好奇心,从而培养其对这些课程的兴趣。培养学生查阅文献的能力和自学能力,如有的章节或个别问题,可以布置给他们,让他们课后查资料,上课时讨论。这样往往会收到事半功倍的效果。

参考文献:

第8篇:高分子科学基础范文

论文摘要:高分子化学是研究高分子化合物的合成、化学反应、物理化学、物理、加工成型、应用等方面的一门新兴的综合性学科。那么,高分子化学具体内容及高分子与生活、高科技的发展关系如何呢?以下作简单介绍。

人类从一开始即与高分子有密切关系,自然界的动植物包括人体本身,就是以高分子为主要成分而构成的,这些高分子早已被用作原料来制造生产工具和生活资料。人类的主要食物如淀粉、蛋白质等,也都是高分子。只是到了工业上大量合成高分子并得到重要应用以后,这些人工合成的化合物,才取得高分子化合物这个名称。但提到合成高分子材料(聚合物)的应用与发展,人们在想到它们极大地方便我们的生活的同时,很多人会想到“白色污染”,甚至将水污染、大气污染等各种环境问题的产生怪罪于高分子,这说明他们对高分子并不十分了解。当今社会高分子的功用无处不在,而人们认识高分子时,往往忽略了它带给人类生活的巨大变化和种种利益,不了解它为人类文明做出的贡献是巨大的。

一、高分子化学的内涵

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;)弹性功能材料,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

第9篇:高分子科学基础范文

【关键词】高分子材料成型加工 教学改革 课程设计

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2014)14-0010-02

在高分子科学的学科构架中,形成了高分子化学、高分子物理、高分子工程三个基础性分支学科,以及功能高分子及高分子新材料两个综合性研究领域。高分子材料成型加工属于高分子工程研究的范畴,高分子工程的主要研究线索是,研究在外场(剪切力、振动力、温度、压力等)作用下,高分子的链运动、相态及结构的变化规律和控制条件,从而发展聚合物成型的新方法和新技术。

高分子材料是材料领域的后起之秀,它具有许多其他材料不可比拟的突出性能,在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域已成为不可缺少的材料。大多数高分子材料需要经过成型加工才能形成制品,无论金属、陶瓷、玻璃还是天然材料,没有哪一种材料能像高分子材料那样,其最终结构与性能都强烈依赖于加工过程。高分子材料加工过程是控制聚合物制品结构和性能的中心环节,内容涉及高分子物理、高分子化学、聚合物流变学、机械、计算机模拟等多学科,其任务是了解高分子材料的加工特性,确定最适宜加工条件,制取最佳性能产品,为合成具有预期性能的高分子材料提供理论依据。

高分子材料成型加工是高分子材料与工程专业最重要的专业核心课程之一。高分子材料成型加工的工程本质决定了它是一门多学科交叉、科学与工程紧密结合的学科。为使学生建立起大工程的观点,理解其精髓,本课程的讲授会涉及以上诸多学科的内容,要使学生在有限的学时内掌握这门课的基本内容,并且通过对高分子材料成型加工课程的学习,具有高分子材料及其制品设计、生产和研究的科学思维以及创新研究素质,无论对授课老师还是学生而言都是一个新的挑战。笔者结合自身讲授高分子材料成型加工课程的教学实践,在课程体系、教学内容、教学方法等方面提出以下几点看法。

一 加强课程的横向联系

高分子材料的生产有三大关键要素:适宜的材料组成、正确的成型加工方法、配套的成型机械及成型模具。要生产出一个有使用价值,能够利用现有成型设备进行加工的高分子材料制品,必须同时满足以上三个要素。高分子材料生产三个要素之间相互联系、相互影响,是一个不可分割的有机整体。从这个意义上来看,高分子材料成型加工与成型机械的联系应是非常密切的。

高分子材料成型加工与高分子材料成型机械是高分子材料与工程专业的两门专业基础课,这两门课程在本质上有密切的联系,高分子材料成型加工课程包括原材料树脂、助剂、配方设计、成型设备、成型模具、工艺条件及控制等方面,高分子材料成型设备课程主要讲述不同加工方法所采用的成型设备,如开炼机、密炼机、挤出机、注塑机、压延机、中空吹塑机等,从其包括的课程内容看,成型加工和成型机械相互渗透、相互联系,也有交叉重叠的内容,因此有必要对这两门课程的教学内容从整体的高度重新进行规划。

在这个原则的指导下,教师在教学中可以按照原材料、设备、工艺这三大要素组织教学内容,从而把两门课的知识点有机地融合起来,加强课程的横向联系,打破传统的教学模式,培养学生的大工程观。如在讲授聚氯乙烯(PVC)管材挤出成型工艺这部分内容时,教师首先讲授挤出所用的原材料配方(PVC树脂、各种助剂),由于PVC树脂牌号众多,不同牌号的树脂制备方法不同,树脂的性能也不同,在加工过程中所选用的工艺也会有所差异,因此,教师在开始讲授成型工艺时,有必要使学生具备原材料选择这个意识。然后介绍管材成型所需的设备(包括挤出机类型、机头口模、螺杆结构、螺杆组合、传动系统、控制系统、辅机)。如在讲解螺杆时,可分析各种螺杆结构参数对成型加工的影响,各种不同混合、混炼元件的螺杆组合所具有的加工特性,并结合PVC管材生产工艺特点,讲解生产PVC管材所用螺杆的选用原则。在讲解挤出机机头口模时,可将机头口模流道的设计、口模类型等涉及成型机械的内容引入课堂中,使学生掌握有关机头口模设计的基本原则。最后,讲授PVC管材生产的工艺条件及控制方法(螺杆转速、牵引速度、挤出机及机头温度)及其对制品性能的影响。

教学内容改革是21世纪高等教育教学改革的重点,将高分子材料成型加工与成型机械有机结合起来,重新组织课程内容既有利于教师的教学与学生的学习,增强理论教学的课堂教学效果,同时节约下来的理论教学课时可用于实践教学环节,培养学生的动手能力和创新意识,提高在社会上的竞争力,也符合高分子材料加工行业对本专业毕业生所提出来的越来越高的要求。

二 按课程主线组织教学内容

本课程以“材料―成型加工―制品性能”这条高分子材料成型加工的主线组织教学内容,重点了解和掌握高分子材料、成型加工工艺、制品性能三者的关系;材料的不同与成型加工方法的关系;同样的材料用不同的加工工艺方法或加工工艺条件,所得制品的性能为何不同;制品的性能

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* 基金项目:广东石油化工学院教育科学研究基金项目

与材料本身的性质有何关系等,强调了成型加工对制品性能的重要性,即高分子材料最终的结构与性能强烈依赖于加工过程这一独特之处,这是本课程的主题思想――高分子材料的工程特征,教师在教学过程中,将这一主题思想贯彻始终是本课程教学的首要目标。

在教学过程中,任课教师应将高分子科学基础理论与实际生产和日常用品的例子相结合,与学生进行分析和讨论,启发学生在学习过程中牢牢抓住本课程的主题思想。对于聚合物来说,具体结构决定了它的性能,同一种链结构的聚合物,由于成型加工条件的不同,分子链的排列与堆砌方式会有所不同,从而形成不同的聚集态结构,聚集态结构不同,制品性能也大不相同。如生产聚丙烯注塑件时,聚丙烯注塑制品最终的物理性能不仅与本身分子量和结晶性等有关,而且与注射工艺条件的控制有关。不同的工艺条件导致聚丙烯具有不同的微观结构,而微观结构又直接影响聚丙烯注塑制品的强度、韧性、硬度以及成型加工等性能。如聚丙烯注塑件的光学性能会受到注射成型条件的影响,聚丙烯注塑件在冷却过程中,由于塑件不同部位的温度场、应力场的分布不同,从而会造成注塑件内不均匀的体积收缩和密度分布,因此严重影响了塑件的光学性能和力学性能。这些例子很好地体现了“高分子材料―成型加工―制品性能”这条高分子材料成型加工的主线。

三 对教学方法进行改革

1.多媒体教学

高分子材料成型加工属于专业技术课,教学内容具有很强的理论性和实践性,许多内容涉及成型机械的结构以及具体的操作过程,在学生大多缺少实际感性认识的情况下,单纯依靠文字的板书进行课堂教学,学生难以理解,教学效果不理想。因此,课堂讲授可借鉴国内一些院校的聚合物成型加工精品课程网站的教学资源来制作多媒体课件,通过结合所用的教材,有选择性地将多媒体动画仿真和图片资料补充到电子课件中,不断修改完善课件内容,增加课堂信息量,提高教学效果,激发学生的学习兴趣。为了加深学生对实际生产过程各种机械设备、操作工艺的认识,教师可通过收集各种高分子材料成型加工厂的生产视频,然后在课堂上进行播放讲解,可增加学生对高分子材料成型加工工艺的感性认识。如在讲薄膜的中空吹塑时,大多数学生对旋转机头的工作方式比较陌生,笔者通过给学生播放带有旋转机头口模的中空吹塑生产过程,学生在录像中可以很直观地看到旋转机头在工作中的运行情况,以及旋转机头如何调整薄膜厚度的工作原理,这些都使学生感受到课本的理论知识并不是枯燥的,它来源于生产实际,并对生产实际起到指导作用。

除了在课堂上引入多媒体课件外,教师还可向学生推荐一些著名的专业网站,包括美国塑料工程师学会(SPE)、美国塑料工业协会(SPI)、中国注塑技术论坛、聚合物技术网等,鼓励学生了解加工工程的前沿发展,从而提高学生的学习兴趣。

2.案例教学

为了提高学生分析问题和解决问题的能力,经常以日常生活中常用高分子材料制品进行案例教学,帮助学生认知高分子材料成型加工的整个过程,如日常用到的笔记本外壳、空调外壳、排水管、薄膜、泡沫塑料、汽车轮胎等,启发学生去思考,然后进行讨论,针对常用制品分析所用的原材料、成型方法和工艺,使学生在看得见、摸得着的实例中体会所学知识,这样的教学方法提升了学生学习效率和学习效果。在实际教学中,教师可给学生提供一些案例,如某个工厂某批次的注射件出现了应力开裂现象,试让学生讨论分析其中的原因,并提出解决方案。通过课堂讨论,学生从这一案例中可学到包括原材料、成型方法、成型工艺条件(温度、压力)、制品性能(应力开裂)在内的许多知识点,很好地将高分子材料基础理论与生产实际相结合,学生可以充分理解“高分子材料―成型加工―制品性能”这一课程的主题思想。

3.课程设计

作为大工程观教育理念的一部分,培养具有敏锐工程师意识的学生是工科教学的一个重要目标,高分子材料成型加工课程作为一门实践性很强的学科,可为学生将来走进企业站稳脚跟打下良好的基础,因此,在教学中引入项目教学的理念,让学生利用各种校内外的资源及自身的经验,通过完成给定的工作任务来获得知识与技能。本专业的课程设计是以高分子材料生产流程为主线,实现项目教学,以培养学生的创新能力。

设计内容可以典型的通用高分子材料(如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等)的生产任务为依托建构、设计出一个高分子材料产品生产项目(包括厂址的选择、原料选择、配方设计、高分子材料加工方法、设备的选型以及生产成本的核算等)。它有效地解决了传统教学中理论与实践相脱离的弊端,使理论教学内容与实践教学内容通过课程设计紧密地结合在一起。在设计的过程中,学生通过互联网查找大量的资料、数据,通过到企业调查,掌握了许多第一手资料,在这个过程学生可以概括性地知道所学专业的主要工作内容及其在整个生产过程中所起的作用。

四 结束语

高分子材料成型加工是一门实践性很强的专业技术课程。结合该门课程自身的特点,通过采取加强课程间的联系,抓住课程主线教学、改革教学方法等措施,力图改变该课程课堂讲授效果不高、学生学习积极性普遍较低等现象。

在不断深化教学改革的过程中,要想使学生学有所得、融会贯通,首先应提高学生在高分子材料产品的设计、生产和研究等方面的综合应用能力,从而培养具有卓越工程师意识的高分子材料专业技术人才。

参考文献

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[2]胡杰、袁新华、曹顺生.《高分子材料成型加工》课程教学中的几点思考[J].科技创新导报,2010(4)

[3]李宝铭、张星、郑玉婴.高分子材料成型与加工课程建设初探[J].化工高等教育,2010(3):39~41