高分子化學論文范文

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高分子化學論文

篇1

1.何為高分子化學

顧名思義,高分子就是相對分子質量很高的分子,它是高分子化合物的簡稱。高分子化合物,又稱聚合物或高聚物,是結構上由重復單元(低分子化合物—單體)連接而成的高相對分子質量化合物。高分子的相對分子質量非常的大,小到幾千,大到幾百萬、上千萬的都有。我們有時將相對分子質量較低的高分子化合物叫低聚物。高分子化學作為化學的一個分支,同樣也是從事制造和研究分子的科學,但其制造和研究的對象都是大分子,即由若干個原子按一定規律重復地連接成具有成千上萬甚至上百萬質量的、最大伸直長度可達毫米量級的長鏈分子,稱為高分子、大分子或聚合物。

2.高相對分子質量與高強度

相對分子質量和物質的性質是密切相關的,是決定物質性質的一個重要因素。只有相對分子質量高的化合物才有一定的機械力學性能,才能作為材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯,都是直鏈的烷烴化合物,但是分子量變化很大,其機械力學性能因而也有極大的區別。

3.高分子科學的主要內容

既然高分子化學是制造和研究大分子的科學,對大分子的反應和方法的研究,顯然是高分子化學最基本的研究內容。高分子科學不僅是研究化學問題,也是一門系統的科學。高分子科學的主要內容有:如何將低分子化合物連

接成高分子化合物,即聚合反應的研究。高分子化合物的結構與性質關系。不同性質的高分子,其結構必然是不同的。為了得到不同性質的高分子,就要去合成具有特殊結構的高分子。

二、高分子材料化學的應用

材料是人類社會文明發展階段的標志,是人類賴以生存和發展的物質基礎。它是指經過某種加工,具有一定結構、組分和性能,并可應用于一定用途的物質。上世紀半導體硅、高集成芯片、高分子材料的出現和廣泛應用,把人類由工業社會推向信息和知識經濟社會??梢哉f某一種新材料的問世及其應用,往往會引起人類社會的重大變革,材料是人類文明的重要標志。如果說現在人人離不開高分子材料,家家離不開高分子材料,處處離不開高分子材料,是一點也不過分的。高分子化合物的最主要的應用是以高分子材料的形式出現的,高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統合成材料,另外許多精細化工材料也都是高分子材料。

第一,塑料:一類是通用塑料,如容器、管道、家具、薄膜、鞋底與泡沫塑料等等;另一類叫工程塑料,其強度大,如汽車零部件、保險杠、洗衣機內的滾筒、電器的外殼等。

第二,纖維:人們開發出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物,通過不同的加工,生產出了各種纖維制品,極大地滿足著人類的需要。

第三,橡膠:天然橡膠的種類和品質都受到很大的限制,于是科學家們不斷開發出了各種人造橡膠,如丁苯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠等。

第四,精細化工:比如使得我們的世界變得豐富多彩的各種涂料產品,如家具漆、內外墻乳膠漆、汽車漆、飛機漆等。女孩子用的指甲油,使牙齒變白的增白劑也都是涂料。還有萬能膠、建筑用膠、醫用膠、結構膠等黏合劑,以及各種吸水樹脂等都是高分子產品。三、高分子化學與高科技的結合

當今社會,人們將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱,而材料又是能源和信息發展的物質基礎。自從合成有機高分子材料的那一天起,人們始終在不斷地研究、開發性能更優異、應用更廣泛的新型材料,來滿足計算機、光導纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機械工業等尖端技術發展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發展,出現了許多產量低、價格高、性能優異的新型高分子材料。

隨著生產和科學技術的發展,許多具有特殊功能的高分子材料也不斷涌現出來,如分離材料、光電材料、磁性材料、生物醫用材料、光敏材料、非線性光學材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活躍的領域,下面簡單介紹特種高分子材料:功能高分子是指當有外部刺激時,能通過化學或物理的方法做出相應反應的高分子材料;高性能高分子則是對外力有特別強的抵抗能力的高分子材料。它們都屬于特種高分子材料的范疇;特種高分子材料是指帶有特殊物理、力學、化學性質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(化學纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑)的范疇。

第一,力學功能材料:強化功能材料,如超高強材料、高結晶材料等;)彈材料,如熱塑性彈性體等。

第二,化學功能材料:分離功能材料,如分離膜、離子交換樹脂、高分子絡合物等;反應功能材料,如高分子催化劑、高分子試劑;生物功能材料,如固定化酶、生物反應器等。

第三,生物化學功能材料:人工臟器用材料,如人工腎、人工心肺等;高分子藥物,如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、高分子農藥等;生物分解材料,如可降解性高分子材料等。

可以預計,在今后很長的歷史時期中,特種與功能高分子材料研究將代表了高分子材料發展的主要方向。

四、高分子化學的可持續發展

研究高分子合成材料的環境同化,增加循環使用和再生使用,減少對環境的污染乃至用高分子合成材料治理環境污染,也是21世紀中高分子材料能否得到長足發展的關鍵問題之一。比如利用植物或微生物進行有實用價值的高分子的合成,在環境友好的水或二氧化碳等化學介質中進行化學合成,探索用前面提到的化學或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子,以及用合成高分子來處理污水和毒物,研究合成高分子與生態的相互作用,達到高分子材料與生態環境的和諧等。顯然這些都是屬于21世紀應當開展的綠色化學過程和材料的研究范疇。

參考文獻:

[1]馮新德.展望21世紀的高分子化學與工業[J].科學中國人,1997,(11)

篇2

【關鍵詞】高分子化學;雙語教學;教學改革;科研導向

隨著人類文明的進步與社會經濟生活的發展,能源危機、人類重大疾病相關問題、環境問題等一系列對全球造成影響的科學技術問題的出現使得化學學科、特別是高分子學科成為所有學科的中心學科。例如,基于共軛聚合物半導體材料的有機發光二極管、場效應晶體管和聚合物太陽電池等最新的科研成果將成為未來社會生活中主要的半導體元器件;高分子藥物的出現將能夠很大程度上對藥物釋放、藥物靶向性等方面進行控制而不需要增加更多的臨床藥物試驗;生物醫用高分子在改善人類生活質量方面更是意義非凡。而各種塑料、纖維、橡膠、涂料、粘合劑等高分子材料更是關系到人們衣、食、住、行的方方面面。可以說,現代人的生活已經離不開高分子化學和高分子材料。因此,對高分子科學的研究越來越受到國內外學者的關注。

高分子科學的誕生源于高分子合成化學,其基本概念源自于有機化學、物理化學等化學、材料學科,這種情況導致我國現有的高分子科學領域從業人員來源多樣。其中,從本科階段即接受高分子化學教育的比例依然很低,很多從事高分子材料、高分子化學、高分子物理、高分子工程等領域研究的人員本科主修為無機化學、物理化學、有機化學、材料學等專業。一定程度上,這些研究人員存在對高分子化學體系缺乏系統認知的可能。在我國高等學校進行高分子化學教學教育活動,是提高我國現有的高分子科學領域的從業人員基本素養與技能、促進我國高分子科學發展、壯大的重要途徑。

近年來,高等學校為主導的國家級或省級“協同創新中心”的設置,使我國高等學校進入新一輪的由教學型(教學科研型)大學向科研型大學轉變的歷程中。為快速實現這種轉變,培養高層次、研究型的高分子科學領域人才愈發顯得必要和重要。目前,主要的國際學術會議、頂級國際學術期刊均以英語為主。通過學術會議、、論文檢索等在這些國際知名的學術舞臺上進行高分子方面學術活動與信息交流,觀察國際高分子學科的發展動向,無疑是我國高分子學科跟進國際學術發展步伐和超越世界學術水平的基本條件。為此,我們必須建立培養能夠熟練使用英語進行高分子化學相關學科聽、說、讀、寫應用的國際性專業人才的教育體制和培養機制,強化我國高分子方面的科技隊伍建設。換言之,在本科階段開展高分子化學雙語教學,為培養具有國際化交流能力的研究生和高層次高分子科學從業者,對我國高分子學科的發展具有非常重要的意義。

在教學實踐中,我們發現完善教學內容,教學方式與手段,通過激發學生學習興趣和專業興趣,能克服其對雙語教學中英文的畏懼和排斥都有益處;制作精減的英文講義、多媒體課件深入研制等方法和措施的實施,安排學習英文講座視頻等都有利于雙語課程的講授。

3)利用視頻和錄像內容輔助教學。制作教學錄音和錄像,給學生共享,讓學生課下可以繼續觀摩課堂內容,培養其聽和說的能力。不斷構建新的新的本科雙語教育模式,使本科生能從雙語教學過程中分享課程教育國際化的機會,從中受益,并獲得在其他場所不能獲得的實踐和能力鍛煉,從而提高整體素質、創新意識及綜合能力。安排學生參加國際學術會議,到場聽取英語母語國家的專家匯報,同時錄制會議報告錄像和錄音。

4)組織學生檢索高分子化學基礎理論相關英文文獻、制作課件,并互相評閱,提升學生使用英文交流的能力。從科研的角度讓學生體會雙語教學“重點在讀懂、其次在會寫,然后是能聽懂和能說”的含義。

5)對于課堂教學效果的考察采用按照學習內容分段考核,并以英文形式呈現。例如,逐步聚合及其原理和聚酯、聚酰胺放在一起考核;自由基聚合物及其原理和實施方法一起考核;工程塑料、天然產物、環境污染和降解與穩定化放在一起考核等。這樣的做法,讓授課內容的排列更加緊湊,也讓學生更好的把握知識點的相關性。

6)強調背景預備知識積累,強化雙語教學對其他相關化學課程的關聯性,培養學生專業英語綜合素養,以期對學生閱讀英文文獻、其他相關英文課程教科書有所裨益。

總之,在過去幾年的高分子化學雙語教學中,我們通過合理的教學改革措施的使用,提高教學質量和教學效果,為將來這些接受良好英語授課培養的學生進入科研崗位,從事研究生學習打下良好的基礎。當然,這些方法也有繼續改進的空間,我們也將繼續進行深入研究與探索,總結經驗,探索培養具有創新意識和創造能力的高分子科學人才的新思路和新方法。

【參考文獻】

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[7]鄒漢濤,劉曉洪,黃年華,等.《高分子化學》教學方法的探討[J].武漢科技學院學報,2009(3):58~60.

篇3

關鍵詞:高分子化學及工藝學,教學改革,職業教育,學習興趣培養

 

隨著教育改革的深入與發展,中等職業教育正經受著巨大的沖擊,尤其是高校的擴大招生,普高熱的持續升溫,致使中專招生出現滑坡,學生質量急劇下降。其中一部分學生基礎較差,自卑心理強,缺乏足夠的學習興趣與信心。這一切給教學造成了很大的困難。面對無法選擇適合教育的學生,只能選擇適合學生的教育,筆者在高分子化學及工藝學教學中,正視教育對象的入學基礎,以“求新、求變、求異”為原則,以“精選內容、淡化推導、加強應用、突出能力”為宗旨,進行了一系列的教學改革。

一、結合教學知識點進行環境與人文教育滲透

任何一個學科的發展史都是科學與人文緊密結合、共同發展的歷史,通過學科發展史教育滲透人文教育不但能激發學生學習興趣,同時還能達到教書育人的目的。筆者在高分子科學發展史的教學中,通過我國解放前后高分子學科及工業發展情況的對比比較來教育學生樹立愛國精神。通過學科發展史上杰出科學家的感人事跡進行人文精神教育。如介紹高分子科學始祖---Staudinger的大分子學說以及科學史上有關高分子的概念的爭論,加強學生對高分子概念的學習興趣,同時通過科學家對真理的棄而不舍的追求精神感染學生,激發學生的學習熱情。再比如介紹2000年高分子科學界諾貝爾得主白川英樹等科學家在科學探索中的合作精神,讓學生明白當今世界科技發展之快,社會更需要懂得合作精神的人才,借此培養學生的團結協作意識。這樣的事例還很多,這兒就不一一列舉了。

再者就是密切結合教學知識點進行環境教育滲透。比如結合廢舊高分子材料回收利用的教學,筆者補充介紹了高分子材料廢棄物的利用至少有兩個基本意義,其一是解決環境污染問題,保護人類賴以生存的唯一的地球;其二是充分利用自然資源。高分子合成材料的單體主要來自石油。與其他自然資源一樣,從長遠看石油等資源不會“取之不盡,用之不竭”。人們必須采取積極手段,不僅必要而且可能做到“變廢為寶”。在教學中結合廢舊高分子材料資源利用問題,導入環境保護意識,導入生態平衡觀點,導入可持續發展思想是培養學生環境意識的重要環節。免費論文。針對環境教育滲透筆者專門撰寫有論文詳細介紹如何與教學緊密結合,這里也就不再多廢筆墨。

教學實踐證明,結合教學知識點進行環境與人文教育滲透,不僅起到了教書育人的作用,還對培養學生的學習興趣起到很好的推進作用。

二、 對課程內容進行歸納和調整

為保證在規定的學時內完成教學任務,除采用多媒體方式授課以外,還對目前教材中的內容進行歸納和調整。

首先是緒論部分,“緒論”,說白了,就是每門課的開場白,俗話說:“王婆賣瓜,自賣自夸”。這種“吹噓”是必要的,關鍵在于怎樣在“第一次課”中把它吹響、吹好,以便把學生的注意力、學習精力抓過來。調動起學生的學習興趣。心理學研究表明,學生的學習成績與學習興趣水平有顯著相關。高水平的學習興趣,產生較大的學習動力,使學生積極朝向學習活動,為取得優異成績創造條件。而優異的學習成績又可提高學生的學習興趣,在學習活動中產生積極愉快的情緒體驗。學習興趣與學習成績是相互影響的。在教學活動中,教育者要注意培養學生的學習興趣,使學生成績與學習興趣互為促進,達成良性循環。我們正處于e時代,信息來源廣,如何喚起學生對課程內容的興趣并投入時間和注意力,值得授課者思量,而筆者以為僅有豐富的內容是不夠的。心理學家皮亞杰強調,在教育中應特別重視興趣的誘發,因為認識是一種主動積極的不間斷的建構活動,不斷建構自己的智力與思維能力。教育的目標之一就是使學生能夠去主動自發地學習,就必須創設情景和條件,誘發學生的學習興趣,激發起求知欲和好奇心。因此,在緒論教學中,在選擇教育內容上要挑選有代表性的、新穎的材料。于是筆者將教材中的緒論與第六章聚合物結構與性能的內容進行了整合,緒論課只介紹學生認識高分子與高分子材料和高分子科學發展概況,讓學生對生活中的大量高分子材料有感性的認識,而將緒論中有關聚合物的基本概念、高分子鏈的形態結構等理論性知識與第六章的聚合物的結構與性能整合在一起作為第一章高分子基礎知識進行介紹。在高分子基礎知識學習章節中安排了高分子科學術語及基本概念(包括單體、高分子鏈的相關術語、高分子鏈形態的相關術語、重復單元、結構單元、單體單元、聚合度、分子量及分子量分布、聚合物結構式及聚合反應方程式的書寫規范等內容)、聚合物結構與性能(主要介紹聚合物的結構層次、聚合物的宏觀狀態以及聚合物結構與性能的關系)以及聚合物形成反應與聚合實施方法等內容。免費論文。從而達到從感性認識上升到理性認識,從生活中來,又回到實踐中去,使學生感到學得實在,學有實用。免費論文。

其次是聚合反應部分,在講授時以聚合反應機理為主線安排各項內容,先講連鎖聚合的典型代表自由基聚合,再對比介紹逐步聚合,主要是自由基聚合與線型縮聚的對比,最后介紹聚合物的化學反應。在聚合反應教學中,有許多基本概念、原理相似或相關;許多種類聚合物的結構、性質、制法、用途也相似或相關,在學習中容易混淆。通過引導學生對這些易混淆的知識進行比較歸納,同中求異,異中求同,就能使知識的理解更準確、更全面、更深刻。同時為了節省教學時間,達到職業教育“夠用、實用、會用”的要求還減去一些理論推導工作,增加一些應用知識的介紹,與生活中所了解到的大量高分子材料品種對上號。比如,在高分子的分子量控制,動力學方程的建立等章節中多處出現一些類似的數學推導,在課堂上進行講解需要大量課時。通過多年的實踐,把詳細的數學推導以參考文獻的方式介紹給學生讓有興趣的、數理基礎好的學生去自修。這不僅滿足對豐富的高分子化學理論知識內容的要求,也滿足了學有余力的學生需求,同時,這對鼓勵自學、培養學習的能力和素質也是有益的。

最后是工藝部分,這部分在于編寫的教材中是兩章的內容,一章為合成工藝,一章是加工工藝。在具體教學中為了節省學時數,筆者也進行了適度的增減和調整。在教學中抓住四種聚合方法和典型的產品進行教學,比如介紹本體聚合方法,接著就介紹乙烯高壓氣相本體聚合及其加工應用,以此為代表說明塑料的加工;介紹溶液聚合方法后筆者刪減了教材中丁二烯的配位溶液聚合,而是增加了醋酸乙烯酯溶液聚合并醇解、再縮醛化制維尼綸的工藝,借此說明纖維的加工。再就是采用比較對比的方法介紹懸浮聚合和乳液聚合,以丁苯橡膠的生產為例說明橡膠的合成和加工工藝。教學實踐證明,將原本兩章的內容變為一章進行組織教學,即節省教學時數,又具體形象,使學生易于接受。

三、 采用多媒體授課

制作與教材配套的電子教案及課件,已在2002和2003級學生中試用,這樣不僅可以節約大量板書的時間,而且電子課件能做到圖文并茂、生動直觀,大大豐富了課程的信息量,從而提高了學生的學習興趣和注意力,使學生積極主動地獲取知識。電子課件除信息量大、形象、直觀、準確外,可以根據需要隨時切換到化工生產現場,既延伸了課堂又增強了課堂說服力,使同學們真切地感受到理論來源于實際,又對實際有明確指導意義,認識到知識的價值和意義,因而對創新充滿激情。

四、 增加教學的實驗環節,建立一套合理的實驗教學考核方法

高分子實驗是《高分子化學及工藝學》課程的重要組成部分。它不僅是為了強化所學的理論知識,更重要的是通過實驗可以訓練學生科學實驗的方法和技能;培養學生的動手能力、分析問題和解決問題的能力。因此,盡管教學學時數和實驗條件有限,筆者仍創設條件開設了有機玻璃、酚醛樹脂、尿醛樹脂、乙酸乙烯酯乳液聚合及聚乙烯醇縮甲醛--膠水的制備實驗。通過實驗讓學生比較兩大類型的聚合反應的特點,感悟高分子化學反應的特征,比空洞的理論說教效果好得多。在課程實驗過程中,還可利用操作間隙與同學們討論相關原理、技術、知識、經驗和安全等方面的問題,及時、有意義地了解學生對知識掌握的興趣,準確地把握學生在理論聯系實際、動手能力和創造性思維方面的能力,有的放矢地去指出他們的不足之處。

為了避免實驗設備有限,一部分學生趕馬混騾,還建立了一套合理的實驗教學考核方法,把實驗考核安排在各類實驗中進行,著重考查學生基本操作與基本技能訓練的效果,考核學生掌握知識和運用知識能力以及觀察分析和判斷實驗現象的能力,具體做法可從以下四方面考核學生的實驗成績:實驗預習(15% )。要求學生在實驗前認真作好預習報告,了解和掌握實驗原理、步驟和注意事項;實驗前提問口試(15% )。及時檢測學生預習實驗情況,不合格不予準許實驗;實驗操作(40%)。要求在教師的指導下,能正確地使用儀器,正確地掌握實驗操作基本技術;實驗報告(20 )。要求學生做完實驗后,對實驗數據進行認真處理,解釋實驗現象,并對相關實驗的思考題進行認真回答;實驗作風、衛生、紀律(10 )。要求實驗過程中保持安靜、專心實驗。其中實驗報告除了考查學生所寫實驗報告的規范性外,還著重考查了學生的分析討論部分。看學生能否聯系已經學過的理論和已掌握的知識技能,對實驗結果、實驗條件、實驗的方法和技術等做出綜合性的分析評價。對于有獨特見解或有創新思維學生的實驗報告,將給予“綜合分析討論附加分”,加以鼓勵;而對于分析討論一般的報告,則不建議給予高分。實踐表明,這種考核方法能有效地促進學生認真對待實驗的每個環節,從而使學生的各項實驗技能得到更有效的訓練和提高,還有利于培養學生認真、嚴謹、實事求是的科學態度。這些措施也有利于學生的觀察能力、獨立思考能力、綜合分析能力和創新思維能力的提高。同時也有利于教師全面、客觀、合理地評價學生的實驗成績。

參考文獻:

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篇4

一、從天然樹脂到合成樹脂

一些樹木的分泌物常會形成樹脂,不過琥珀卻是樹脂的化石,蟲膠雖然也被看成樹脂,但卻是紫膠蟲分泌在樹上的沉積物。由蟲膠制成的蟲膠漆,最初只用作木材的防腐劑,但隨著電機的發明又成為最早使用的絕緣漆。然而進入20世紀后,天然產物已無法滿足電氣化的需要,促使人們不得不尋找新的廉價代用品。

早在1872年德國化學家拜耳(A.Bayer)首先發現苯酚與甲醛在酸性條件下加熱時能迅速結成紅褐色硬塊或粘稠物,但因它們無法用經典方法純化而停止實驗。20世紀以后,苯酚已經能從煤焦油中大量獲得,甲醛也作為防腐劑大量生產,因此二者的反應產物更加引人關注,希望開發出有用的產品,盡管先后有許多人為之花費了巨大勞動,但都沒有達到預期結果。1904年,貝克蘭和他的助手也開展這項研究,最初目的只是希望能制成代替天然樹脂的絕緣漆,經過三年的艱苦努力,終于在1907年的夏天,不僅制出了絕緣漆,而且還制出了真正的合成可塑性材料——Bakelite,它就是人們熟知的“電木”、“膠木”或酚醛樹脂。

Bakelite一經問世,很快廠商發現,它不但可以制造多種電絕緣品,而且還能制日用品,愛迪生(T.Edison)用于制造唱片,不久又在廣告中宣稱:已經用Bakelite制出上千種產品,于是一時間把貝克蘭的發明譽為20世紀的“煉金術”。

以煤焦油為原粒的酚醛樹脂,在1940年以前一直居各種合成樹脂產量之首,每年達20多萬噸,但此后隨著石油化工的發展,聚合型的合成樹脂如:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及聚苯乙烯的產量也不斷擴大,隨著眾多年產這類產品10萬噸以上大型廠的建立,它們已成當今產量最多的四類合成樹脂。合成樹脂再加上添加劑,通過各種成型方法即得到塑料制品,到今天塑料的品種有幾十種,世界年產量在1.2億噸左右,我國也在500萬噸以上,它們已經成為生產、生活及國防建設的基礎材料。

二、從天然纖維到合成纖維

人類使用棉、毛、絲、麻等天然纖維的歷史已經有幾千年,但由于全球人口的不斷增加和對紡織品質量的更高要求,從19世紀起,人們就為尋求新的紡織品原料而努力。

1846年制成硝化纖維;1857年制成銅氨纖維;1865年制成醋酸纖維;1891年制成粘膠纖維。由于粘膠纖維的原料是來源豐富的木材漿粕、棉短絨及棉紗下腳料等,再加上制成的纖維性能好,以至它的產量到20世紀50年代已經超過羊毛。

盡管上述幾種稱為“纖維素纖維”或“人造纖維”的出現是繼紡織機械發明之后的又一次紡織革命,但它仍意味著人只是用化學方法,對天然植物纖維的再加工,而通過化學方法,制取全合成的、性能更為優異的紡織纖維階段,才迎來了第三次紡織革命。

1928年32歲的美國化學家卡羅塞斯(W.H.Carothers)博士從大學崗位上應聘到杜邦公司,負責對不久前才興起的高分子化學的基礎研究,他們研究了多種脂肪族二元酸與二醇或二元胺的縮合反應,由于保證了反應物料的嚴格配比,從而獲得分子量很高的縮聚物,但大多數產物的熔點偏低、不耐水,雖然有的可以抽絲,但不適于用做紡織纖維。反復不斷地失敗使卡羅塞斯在精神上受到很大打擊,以至身上經常攜帶著一小瓶準備自殺的氰化鉀。一直到工作6年后的1934年,終于在合成的數百種產品中,找到有希望成為優良紡織纖維的聚酰胺-66,尼龍(Nylon)是它在投產時公司使用的商品名。

杜邦公司為了使它工業化,動員了230多名各方面專家,花費2200萬美元,到1939年始正式投產。這一成功不僅是合成纖維的第一次重大突破,也是高分子科學的重要進展。

尼龍投產后,杜邦公司馬上宣布他們生產了比蜘蛛絲還細,比鋼還結實的全新有機纖維。盡管當時第二次世界大戰已經開始,仍然引起各方面關注。用它織成的女絲襪,銷售第一天就賣出400萬雙,報紙上還報道了當時許多銷售店曾引起“尼龍騷動”的場面,可惜的是卡羅塞斯本人卻沒有看到這種情況。41歲的他,雖然知道尼龍的研究已經取得突破性進展,但卻總感到心力交瘁地被失敗所纏繞,終于在1937年服毒自殺,留下深深的遺憾。

1938年德國研制出聚酰胺-6,即聚己內酰胺;1941年英國制出了聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維,商品名Dacron、“的確涼”、或滌綸;1939年德國人又研制出聚丙烯腈纖維,但到1949年才在美國投產,商品名Orlon,我國稱腈綸,此又出現多種新型合成纖維,滿足了多種需要,但從應用范圍和技術成熟等方面看,仍以上述幾種為主,其產量約占總量的90%。

三、從天然橡膠到合成橡膠

自然界中雖然含有橡膠的植物很多,但能大量采膠的主要是生長在熱帶雨區的巴西橡膠樹。從樹中流出的膠乳,經過凝膠等工藝制成的生橡膠,最初只用于制造一些防水織物、手套、水壺等,但它受溫度的影響很大,熱時變粘,冷時變硬、變脆,因而用途很少。

1839年美國一家小型橡膠廠的廠主古德易(Goodyear)經過反復摸索,發現生橡膠與硫黃混合加熱后能成為一種彈性好、不發粘的彈性體,這一發現推進了橡膠工業迅速發展。在這之前,橡膠的年產量只有388噸,但到1937年已增加到100萬噸,即100年間增加了2000倍,這在天然物質利用史上是十分罕見的,尤其是1920年以后,由于汽車工業興起,進一步擴大需求,以致世界各國開始把天然橡膠作為軍用戰略物資加以控制,這就迫使美、德等汽車大國,但卻是天然橡膠的窮國開展合成橡膠的研究,這種研究是以制造與天然橡膠相同物質為目的開始的,因為人們已知它是由多個異戊二烯分子通過順式加成形成的聚合體。

1914年爆發第一次世界大戰,德國由于受到海上封鎖,開展了強制性的合成橡膠研制和生產,終于實現了以電石為原料合成甲基橡膠的工作,到終戰的1918年,共生產出2350噸。

戰后,由于暫時性天然橡膠過剩,使合成橡膠的生產也告中止,但其研究工作仍在進行。先后研制成聚硫橡膠(1931年投產)、氯丁橡膠(1932年)、丁苯橡膠(1934年)、丁腈橡膠(1937年)等。

第二次世界大戰期間,尤其是日本偷襲珍珠港、占領東南亞后,美國開始擴大合成橡膠生產,并納入國防計劃,1942年產量達84.5萬噸,其中丁苯橡膠為70.5萬噸。1950年以后,由于出現了齊格勒納塔催化劑,在這種催化劑的作用下,生產出三種新型的定向聚合橡膠,其中的順丁橡膠,由于它的優異性能,到20世紀80年代產量已上升到僅次于丁苯橡膠的第二位。此后又有熱塑性橡膠、粉末橡膠和液體橡膠等問世,進一步滿足了尖端科技發展的需要。

回顧過去,展望未來,在新世紀里新技術將更加迅猛發展,與此同時,作為技術革命物質基礎的,以合成高分子為代表的新材料的研制和開發,也將越來越起著重要作用。

參考文獻

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關鍵詞: 民族院校 《高分子材料進展》 教學方法

《高分子材料進展》課程是高分子材料專業的一門知識全面且內容豐富的專業限選課程。該課程以高分子物理、有機化學、聚合物材料研究方法、高分子化學、聚合物合成工藝等課程為基礎,涉及面極為廣泛[1]。課程總學時為32學時,參考教材為化學工業出版社出版的《高分子材料進展》,為研究生規劃教材,全書共分為5章,分別簡要地介紹高分子材料合成反應、高分子合成反應實施技術、多組分高分子材料、液晶高分子材料及功能高分子材料方面的研究進展。[2]考慮到《高分子材料進展》課程是高分子專業在大三的上學期開設,而且民族院校學生的專業基礎較為薄弱,課程學時短的特點,因此重點講解高分子材料領域中的發展重點和熱點。本課程的教學目的是幫助學生對異彩紛呈的高分子材料發展的熱點領域有一個相對完整的了解,達到開闊視野的目的。針對《高分子材料進展》課程涉及知識面廣、學生基礎差及對考查課不重視的特點,有必要在教學過程中不斷改進教學方法和考試模式,以期獲得較好的教學效果。[3]

一、本民族院?!陡叻肿硬牧线M展》課程的基本情況

針對我校民族學生基礎知識薄弱,而《高分子材料進展》課程“內容多、范圍廣、課時少”的特點,我們重點介紹高分子材料中發展迅速、發展前景廣闊的功能高分子材料,推薦的教材有《高分子材料進展》和《功能高分子材料》[4]等。該課程總學時為32學時,學分為2學分,課程類型為專業限選課,課程以高分子材料的合成方法進展、吸附分離功能高分子材料、高分子分離膜與膜分離技術、導電高分子、感光性高分子和醫用高分子材料等功能高分子材料的進展為重點學習內容,同時穿插一些國內外近幾年新發表的文獻和專利,以及國內相關會議等。本教學采用多媒體教學方式,采用課堂提問和討論等多種形式進行學習,期末通過考查的方式考核學生,采用寫論文與平時成績相結合的方法,平時成績包括上課出勤和課堂討論情況,論文成績與平時成績各占70%和30%。表1為《高分子材料進展》教學內容的設置及學時分配情況。

表1 《高分子材料進展》教學內容的設置及學時分配

二、強化基礎,突出重點

首先,《高分子材料進展》授課內容看似豐富多彩,千變萬化,但是萬變不離其宗,歸根到底都是由高分子專業的基礎知識衍生出來的,比如《高分子物理》、《高分子化學》中的經典理論和概念等。從另一個角度看這些材料的出現印證了基礎知識的重要性,它們的誕生是經得起檢驗的理論和概念的應用和發展的。因此通過介紹高分子材料的前沿進展,既使學生對異彩紛呈的高分子材料世界有一定寬度的了解,又從深度上加強學生對基礎知識的理解和掌握,使學生知道這些材料是如何得到的,自己又能通過什么途徑得到想要的材料。

其次,因為《高分子材料進展》這門課的每一章都是高分子材料領域中發展迅速、成果頗豐的較大分支,獨立出來都能獨立設課,而在本課程中必須在幾個課時內講完,所以在授課過程中,什么該講,什么略過,講的這些內容是否能激發學生的興趣,是該課程的一個教學難點,要求教師對這些前沿分支有全面而深入的理解,對它們所涉及的基礎知識熟練掌握,這對教師的專業知識和教學方法提出了更高要求。

三、調動學生的學習積極性,啟發式教學

《高分子材料進展》是學生在已經掌握高分子化學、高分子物理基礎知識的前提下進行的學習。內容除了基本概念之外,有很多設計路線、研究方法,可以引導學生運用已學知識進行思考。比如第3章吸附分離高分子材料和第4章高分子分離膜及膜分離技術中涉及自由體積和滲透壓的概念,這些都是《高分子物理》中學過的內容,通過回憶這些知識,使學生加深對這些基礎知識的理解,并對基礎知識的應用有一定的了解。其次,要注意生活中的實際例子或新聞報道中的最新科技進展中與所講述內容相關的部分,通過聯系生活實際,引出將要介紹的高分子材料。這樣既能讓學生認識到這類高分子材料的重要性,提高學習的積極性,又能讓學生了解到這類材料的最新的研究成果,提高對科學研究的興趣。如從全球都非常關注的環保問題出發,引出廢水和廢氣處理方面的高分子吸附材料或高分子膜材料,介紹這些高分子材料的設計路線和原理,讓學生從理論和實際相結合的角度深入理解所學的功能高分子知識。同時可以提出一些生活中材料的不足,讓學生發揮主觀能動性,提出解決這些材料不足之處的方法或設計新的功能高分子材料的想法。這樣,學生的學習興趣會大大提高,教學效果也會得到顯著增強。

另外,還要有效利用網絡資源,緊跟最新研究進展,適當補充新的教學內容。高分子材料進展課程是綜述高分子材料領域發展熱點的一門課程,所介紹的內容每隔一段時間可能都有新的研究成果誕生,我們應根據情況適當補充那些熱門和重要的研究成果到教學內容中。比如該課的學時少,可以在課程快結束的幾周時間重點介紹一些最新的前沿進展和相關會議,讓學生了解到高分子材料的發展趨勢,提高學生對高分子材料的興趣。互聯網資源豐富,內容更新快,是老師補充教學內容的最佳途徑。目前,利用網絡資源作為課堂教學的輔助手段,是學生喜聞樂見的形式。老師可以提供一些高分子專業的權威網頁,方便學生瀏覽查閱。同時,可以鼓勵學生在網上搜索最新的研究成果,再在課堂上以口頭報告的形式傳達給學生。這樣,既能讓學生對高分子材料進行全面的了解,又能讓學生主動地參與教學,達到較好的教學效果。

四、科研與教學相結合,以科研促進教學

把科研引入本科教學是培養大學生創新能力的重要措施,也是高等教育的顯著特點。在《高分子材料進展》課程本科教學過程中,正確有效地將教學與科研相結合,有利于提高教學效率,豐富教學內容,營造學術氛圍并提高創新能力,全面提高教學質量。教師在課堂教學中可以介紹自己的科研成果,介紹本專業課題組正在研究探索的科研項目,引導學生參觀實驗室和課題組,鼓勵學生積極參與到教師的科研中。例如,作者介紹自己碩士和博士期間所從事的科學研究,以及科研小組的一些趣聞趣事,激發學生的學習熱情和學習興趣。

總之,在高分子材料進展課程的教學過程中,教師首先應進行教材分析和學情分析,再采用比較適合的教學方法,在知識和技能的傳授中針對民族學生基礎差的弱點,采取強化基礎、突出重點的教學方式,了解學生的情感態度與價值觀,做到教學方法靈活多樣,教學內容及時更新,這樣才能調動學生的學習積極性和主動性。教師還應繼續努力提高業務能力,理論聯系實際,使學生在這門課程的學習中得到切實的收獲。

參考文獻:

[1]周立,孫榮欣.科技信息.2010,21,151.

[2]張留成,閆衛東,王家喜.高分子材料進展[M].北京:化學工業出版社,2005.

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關鍵詞:功能高分子材料;教學探討;教學方法

中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)32-0139-02

一、引言

《功能高分子材料》是材料化學、高分子材料、復合材料和應用化學專業的主干綜合性課程,同時是一門以高分子化學和物理為基礎,與生物學、物理學和醫學等學科都有交叉的交叉學科。隨著科技迅速發展,當前社會領域內對功能高分子的應用更為普遍,因其種類多、內容豐富成為新技術革命中不可或缺的關鍵材料并充斥在人類生活中,這使得《功能高分子材料》課程的教學顯得尤為重要。高分子材料的功能化主要體現在對其組成及結構上的設計,而《功能高分子材料》的教學目的就是讓學生在掌握關于功能高分子材料基本知識的基礎上,可以制備和設計功能高分子材料。因此,提高對《功能高分子材料》課程教學方法的重視,打破傳統的教學方式,對于培養出運用功能高分子材料的高素質優秀人才尤為重要。

二、教學內容和課程特點

《功能高分子材料》是一門專業選修課,同時是一門重要的核心主干課程,不僅要求學生了解并掌握高分子材料的基礎知識,更要求學生具備動手設計和制備有關的功能高分子材料的能力。而這也就要求在功能高分子材料的教學過程中,始終貫穿高分子材料的分子“設計―結構―性能”之間的關系,這往往需要學生運用和掌握大量的高分子化學與高分子物理的基礎知識。

三、目前《功能高分子材料》課程教學現狀與存在的部分問題

首先,功能高分子是一門結構復雜、跨學科性強的專業學科。因此,該門課程在教學內容的選擇上不能拘泥于在傳統模式中選取某一本教材內容進行教授,而是應需要進一步的去完善和提煉綜合各版本的優勢內容,再進行教學內容的選?。黄浯?,晦澀難懂的教學重點是要求學生理解高分子材料是怎樣從組成、結構上進行設計而使材料功能化的,但理論知識往往比較刻板生硬,使得學生學習興趣低下。那么,如何提高學生學習積極性是教學關鍵。傳統的“填鴨式”教學并不適用于這門課程,因為在缺乏以學生興趣作為保障的前提下,我們很難將內容多、更新快、知識點晦澀、難點較多的功能高分子材料這門學科講清楚。因此,教師應充分考慮更新教學手段、教學方法以及考核方式,提高自身專業素養并調動學生積極性來克服這一困境。

四、《功能高分子材料》課程教學改革方法與實踐

1.教材的選定和內容的精講。目前多數學校對于這門課程安排的課時、學時較短,主要集中于學生找工作和考研的大四階段。那么,這就有賴于授課教授前期對課程教學內容的精心設計,更要求教師掌握當代先進的高分子材料的前沿知識和發展進程,不斷更新自我的知識結構,對課程內容進行系統的分析和歸納,突出課程重點,授課時選擇精練重點,深入淺出進行授課,從而解決教學內容多與學時少之間的矛盾。其次,功能高分子是一門相對新興的前沿學科,因此選擇其內容要跟隨時代的發展,不可將陳舊的知識拿來反復陳述,而是要跟上科學步伐不斷更新、充實和完善授課內容,教師應多方面的關注功能高分子材料領域的前沿動態,不斷積累并更新自己的知識量,將先進的學術成果及時應用到平時的教學過程中,使得學生對高分子材料充滿好奇,從而提高學生學習功能高分子的積極性,進而牢固掌握高分子材料的基礎知識。

2.多媒體教學與傳統教學方式相結合。多媒體教學越來越廣泛的應用于現代教學中,相比傳統的板書口述的傳輸途徑,多媒體具有生動形象的圖片和模型、涵蓋的信息更廣、交互性更強的特點,更容易令學生理解和接受教學過程中復雜的知識難點。近些年,越來越多的課程都已經實行多媒體教學,由于功能高分子材料這門課程的新概念多并且涉獵領域廣,引入多媒體輔助教育將更有利于學生直觀感受有關功能高分子設計的實例,尤其是教師可利用各種軟件、網絡資源和視頻,生動地展示各種原理模型,把抽象枯燥的功能高分子材料課程變得更加具象、具體,以此調動學生的各種感官、啟發學生思考,從而激發學生參與到功能高分子學習中來的興趣,加強學生對高分子材料中的教學難點的理解和掌握。然而任何事物都是具有兩面性的,不能過分依賴多媒體教學,在教學過程中,對于某些特別重要的理論公式的學習和推導,通過多媒體教學難以使學生在較短的時間內完全理解,這時教師就應該采用傳統的板書教學方式,通過板書并逐漸講解過程使得學生能夠慢慢理解,加強學生的記憶。總之,多種教學方法有機的結合才能達到完美的理想效果。

3.強化理論與實踐緊密結合,培養創新性思維。教師在傳授功能高分子材料的理論知識的同時應開設與此課程相關的開放實踐課程,如開放性的設計實驗。在教師指導下,學生自己動手設計、操作并最終提交實驗結果,在整個實驗操作中不僅需要現實性的應用學到的理論知識,還可以鍛煉學生的自主創新能力。這種自己動手操作設計實驗的方式不僅培養了學生的動手能力,更加深了學生對所學知識的理解;還可以帶學生去功能高分子材料的工廠參觀,切身感受理論結合實際的生產過程,開闊學生的視野,教學實踐相結合使得教學成果更為顯著。

4.從生活實際出發,激發學生學習動力。教師在教學活動中介紹功能高分子材料的時候,可以以生活中的實際例子或新聞報道中的最新科技進展為例子,讓學生認識到功能高分子材料的重要性,同時讓學生對最新的研究成果有所了解,從而提高學生們對科學研究的興趣。例如,教師可以以環保問題為切入點,介紹對于廢水、廢氣處理方面的功能高分子材料;在講解導電高分子材料時,可以用“諾貝爾化學獎科學貢獻―導電聚乙炔發現”的案例切入;在講電致發光功能高分子材料時,可以先從熟悉的智能計算機談起,慢慢講解其屏幕發光機理和應用機制;講解吸波材料時,教師則可以從各國隱身戰斗機的發展入手,從材料的特殊功能入手,再慢慢引出高分子材料的不足之處,從而引導學生主動思考、發掘原因,引導學生獲取解決問題的方法,感受到成功的樂趣增進自信,提高學習功能高分子的學習動機??傊?,要讓學生在學習中建立起功能高分子材料與現實生活的緊密聯系,感受到功能高分子學習在未來職業和社會生活中的作用。

5.教學手段多樣化,增強教與學的互動性。采取多種教學手段并用,增強互動性教學在功能高分子材料這門學科中是非常重要的,尤其是教與學的互動性,在一定程度上可以促進學生的學習興趣,在互動中得到對知識的理解和掌握。在互動性教學中,教師可以提出一些問題并適當的給學生安排一些課下查閱資料的任務,鍛煉學生的文獻檢索能力,并能在文獻中了解和掌握更為前沿的學科知識;更可以放手安排讓學生在講臺上講授,這樣不僅可以促進學生對知識的掌握,還可以鍛煉學生的膽量和演講能力。此外,還可以鼓勵學生撰寫一些功能高分子材料相關的綜述性論文,在培養學生論文寫作能力的同時也對功能高分子材料領域有一個廣博的認知。總的來說,互動模式可以督促學生主動對知識進行獲取,增強學習的效果。

6.科研與教學相融合,以科研促進教學。在功能高分子材料教學過程中,應將教學和科研有機的結合起來??蒲薪虒W一體化不但能夠提高教師水平,把握前沿的功能高分子材料的知識,更能豐富關于功能高分子材料的教學內容,為學生營造濃郁的學術氛圍,提高學生的科研素養和創新能力,進而全面提高關于功能高分子材料的教學質量。

7.改革考核方式,端正學習態度。學生的考核情況是反應教學效果的標準,教師應該隨時注意自己的教學效果,隨時做好查漏補缺的工作,并積極調整教學方式以達到預期的教學效果。傳統的考核方式主要是通過考試成績來評價這門課的教學效果,而在這種情況下,學生往往是陣前磨槍,突擊復習,這種瞬時記憶導致學生知識點很快被忘卻。因此,改革考核方式變得尤為重要。首先,重視課堂表現力和出勤率,培養學生上課的紀律性和交流思考能力,該方面要占總成績的30%;其次,要注重課堂報告和文獻檢索能力,從而鍛煉學生檢索資料、撰寫報告以及演講能力,并占總成績的20%;再次,為了培養學生理論聯系實踐的創新性思維能力,那么設計性試驗和課后作業要占總成績的20%;最后就是考查學生對概念、原理、性能以及實驗設計方案的掌握,占總成績的30%。這種全新的考核方式能夠有效促進學生素質的提高,使得分數不再是衡量學生的標準,對功能高分子材料課程教學效果的提升起到了重要的作用。

五、結語

在隨著科技的發展,功能高分子材料科學也在飛速發展,這就要求高分子專業的人才的素質也要與時俱進。因此,在功能高分子材料的課程教學過程中,教師要不斷提升自身素質,并及時掌握高分子材料研究的前沿內容,系統歸納課程內容,改變教學觀念運用多重教學手段,采用理論與實踐結合的教學思路,培養學生獨立思考、解決問題的能力,調動學生自主性和積極性,為該科研領域不斷輸送優秀人才。

參考文獻:

[1]齊民華.功能高分子材料課程教學改革的思考[J].廣東化工,2011,(05).

[2]周立,孫榮欣.《功能高分子材料》課程教學改革的探索[J].科技信息,2010,(21).

[3]吐爾遜?阿不都熱依木,如仙古麗?加馬力.關于《功能高分子材料與化學》課程教學的幾點思考[J].廣東化工,2011,(11).

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英文名稱:Acta Chimica Sinica

主管單位:中國科學院

主辦單位:中國化學會;中國科學院上海有機化學研究所

出版周期:半月

出版地址:上海市

種:中文

本:大16開

國際刊號:0567-7351

國內刊號:31-1320/O6

郵發代號:4-209

發行范圍:國內外統一發行

創刊時間:1933

期刊收錄:

CA 化學文摘(美)(2009)

SCI 科學引文索引(美)(2009)

CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)

Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)

中國科學引文數據庫(CSCD―2008)

核心期刊:

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊榮譽:

百種重點期刊 中科雙高期刊

聯系方式

期刊簡介

《化學學報》(半月刊)創刊于1953年,由中國化學會主辦??d化學各學科領域基礎研究和應用基礎研究的原始性、首創性成果,涉及物理化學、無機化學、有機化學、分析化學和高分子化學等,目前設以下4個欄目。

研究專題

報道學科帶頭人或著名化學家的系列研究成果,系統介紹本人及其課題組開展的工作和取得的學術成就,并對所研究領域的未來做出展望;

研究通訊

迅速報道學術價值顯著的重要研究工作的最新成果;

研究論文

報道學術價值顯著、實驗數據完整、具有原始性和創新性的研究成果;

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關鍵詞:聚合物;成型加工;教學模式;教學改革

中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)03-0268-02

一、前言

目前,全球聚合物材料年產量達數億噸,在人們的生活和生產中具有不可替代的作用。聚合物制品的性能取決于聚合物本身的性質和成型工藝等。聚合物成型加工是獲取高分子材料制品、體現材料特性和開發新材料的重要手段,是高分子材料學科的重要組成部分,這其中包含了許多高分子物理和高分子化學的相關問題,而且與生產實踐密切相關。為了使學生能夠全面了解和把握聚合物的成型加工技術,《聚合物成型加工》課程涵蓋了諸多內容,包括影響聚合物性能的物理化學因素、添加劑、配方設計、聚合物流變學、聚合物共混與制備、成型加工設備、成型工藝等內容,是一門理論性和實踐性緊密結合的課程。[1]

如何在教學過程中將基礎理論和生產實踐相結合,用理論知識來解決生產中遇到的問題,或通過實踐中的具體例子來豐富和解釋課程中的理論問題,使學生通過對本課程的學習真正掌握相關專業知識,具有高分子材料及其制品設計、生產和研究的科學思維以及創新研究素質,是本課程教學的核心問題。

鑒于上述特點,要學好本課程,就要求學生對高分子化學與高分子物理、成型加工的設備與工藝有一定的感知,講授內容要有直觀性。傳統單一板書的授課方式已經難以滿足該課程的教學要求,不易達到優秀的教學效果。[2]

針對這些問題,本課程在教學過程中對教學方法、教學模式進行了有益的改革與探索。將課堂講授、動畫仿真、實踐教學、課外科研、生產實習相結合,形成了一套課內課外聯動以提高教學質量和學習效果的新模式。

二、課堂教學改革

在課堂教學方面,首先要讓學生明確聚合物成型加工是一門綜合性和實用性很強的學科,近年來發展迅速,新技術和新產品層出不窮,社會和企業對相關人才的需求十分迫切,學好該課程對學生的未來大有裨益,從而激發學生學習的主動性和積極性。在教學過程中,一方面要重視對基礎理論知識的講解,讓學生“知其然”又“知其所以然”,例如在講解壓延薄膜時要讓學生知道薄膜存在各項異性,更要讓他們知曉為何會產生各項異性,如何削弱或者利用各項異性設計想要的產品;另一方面,教師在課程教學中應注意結合成型加工領域的研究前沿和最新發展動態,介紹先進的成型加工設備、工藝和科技成果,豐富和活化教學內容,使教學內容與時代的步伐接軌,讓學生能夠掌握更多、更新的專業知識。

根據聚合物成型加工涉及的主體內容和本學科特色,該課程以“材料―設備―工藝―制品”為主線、以培養學生扎實的工程素養為目標來組織教學內容。在教學過程中,從高分子材料的加工原理出發,以成型加工的工程觀點為著眼點,剖析各種聚合物材料或制品適合的成型加工方法,比較不同成型加工方法之間的共性和區別,使原本寬泛的課程內容集中化、系統化,便于學生歸納、總結和掌握抽象概念以及所涉及的實質問題。

在教學過程中,加強互動式教學[3],通過教師與學生雙方平等交流、探討甚至辯論,加深學生對知識和現象的理解,進而激發教學雙方的主動性、積極性和探索性,提高教學效果??紤]到本課程信息量大、知識點多,本課程教學還采用先進的技術手段輔助教學,使課程內容形象直觀準確,在有限的課時內對課程全面系統、深入簡出地講解,讓學生更容易的接收和理解。例如,采用多媒體授課可以根據需要隨時由理論知識切換到相關的生產現場,既延伸了課堂又增強了授課的說服力,使同學們認識到理論來源于實際而又指導實際的事實,認識到學習本課程的價值和意義。在多媒體課件中增加了豐富的圖片和三維動畫,可以對學生原本陌生的加工設備、成型工藝、加工原理進行形象的演示,其效果遠勝于教師的板書和口授。多媒體教學所選取的圖片和動畫素材源于國內外相關的精彩報告、精品課件以及在生產現場拍攝的與課程內容相關的聚合物成型加工過程,內容包括壓制成型、擠出管材、注射成型、吹塑薄膜、二次成型(“注―拉―吹”工藝)、壓延薄膜等,實現了課程的多媒體化、可視化,使學生對聚合物材料成型加工藝有了實際的感性認識,對成型加工過程有了“身臨其境”的效果。

另外,課堂教學還充分利用學校的中試車間資源,將與成型加工設備相關的課堂由教室延伸到車間,教師與學生面對真實設備(如擠出機、吹膜機、注射劑等)一起學習其結構、組合、工作原理等。該嘗試很好的克服了理論課程講授時學生對所講理論缺乏感性認識;成型工藝試驗時學生對所做實驗缺乏理論認知等矛盾。

三、課外教學改革

雖然上述課堂教學改革探索收到了良好的效果,但仍然未能真正實現教學目標,并且容易使學生眼高手低,實際工作時不能學以致用?!毒酆衔锍尚图庸ぁ肥且婚T實踐性很強的專業課程。因此,有必要對該課程開設配套的實驗和實踐教學。讓學生在實驗室和工廠中真實地了解和直觀認識成型設備、工藝流程和制品的后處理與性能,開發學生的創新與創造力,培養學生用知識武裝自己、解決實際問題的能力。

為此,江南大學通過開設為期兩周的聚合物成型工藝實驗、組織課外科研興趣小組、組織學生參加高分子成型加工生產實習等課外環節,提高學生對《聚合物成型加工》的理解和學以致用的能力。

首先,圍繞“材料―設備―工藝―制品”這條課程主線,將聚合物材料的選擇、制備、成型加工以及性能測試等方面有機地聯系起來,開設了一系列綜合性成型工藝實驗,包括包括聚丙烯的擠出和注塑、聚乙烯的擠出吹膜、聚氯乙烯的開煉機和密煉機混煉、聚氯乙烯混合物的壓制成型等試驗項目,這些實驗涵蓋了《聚合物成型加工》課程的主要成型工藝。例如,在聚合物的注射成型實驗中,要求學生根據原料的結構與物性,優化成型加工工藝參數(溫度、壓力、保壓時間),并對注塑制品的沖擊/拉伸/彎曲/熱變形溫度等性能進行測試。通過理論學習與實驗實踐的交叉和對“材料―設備―工藝―制品―性能”之間關系的分析與構建,讓學生系統有效地掌握所學知識,并獲得靈活應用知識的能力,為下一步畢業設計和就業奠定良好的基礎。

其次,本專業教師以開展國家級、省級、校級大學生創新實踐活動為契機,積極組織學生參與聚合物制備、改性、制品設計等方面的創新課題。學生則分組參與自行設計或者與導師共同商定的課題研究,全面參與研究方案的制定、原材料的選擇、共混配方與工藝的優化、制品的制備、制品的設計與性能測試、結果的總結匯報等過程。在專業導師的指導下,通過興趣小組開展創新課題實踐,不僅加深了學生對本課程內容的理解和掌握,還培養了科研創新的能力、分析問題的能力、解決問題的能力、團隊協作的能力以及查閱文獻和撰寫報告的能力。舉辦課外興趣小組活動五年多來,不少興趣小組對自己的創新成果申請專利或者撰寫論文,取得較好的效果,學生參與踴躍,目前興趣小組對學生的覆蓋面達80%以上。

此外,學校和學院加強與周邊高分子材料企業的聯系和交流,建立了10個實習實踐基地,涉及聚合物成型加工的各個領域,包括橡膠模壓成型、聚丙烯注射成型、多層擠出成型等。本專業每年由學院組織、專業老師帶隊,帶領本專業相關年級全體學生深入到企業一線,參觀學習聚合物成型加工的生產過程,聽取工廠技術人員的相關介紹,實地了解成型設備、工藝流程、質量控制及生產線管理等,使學生對工業化生產有具體、直觀的認識,真正將基礎理論與實際應用結合起來,讓學生掌握科學的方法,培養科學的思維,成為真正社會和企業所需要的有創造力的有用人才。

四、結語

綜上所述,《聚合物成型加工》具有很強的工程應用性,學習該課程時要求學生建立起大工程的整體觀。要達到這樣的教學水平和目標,既要充分利用現代化的教學手段豐富課堂教學內容,又要借助課外資源充分調動學生參與實驗實踐的積極性,將理論學習與實踐教學緊密結合,發揮其協同效應。通過近年來對本課程教學改革與探索,發現課內課外聯動的教學模式能較好的適應本課程的教學要求,具有更好的教學效果。

參考文獻:

[1]周達飛,唐頌超.高分子材料成型加工(第二版)[M].北京:中國輕工業出版社,2006.

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首先是看,一般來說顏色越深的塑料毒性越大,因為深顏色的染料一般毒性很大。給塑料染色還有一個很重要的原因就是原料是廢塑料,為了掩蓋原來的顏色。

第二是聞,只要塑料有異味,是絕對不能裝食品的,異味一般是制品中添加助劑、染料等其他輔料或殘余單體的味道。

第三是摸,裝食物的塑料一般摸起來光滑,如果手感不光滑,尤其是發黏的,一定不能裝食物。

塑料水杯不利健康

塑料杯因其多變的造型、鮮艷的顏色、不怕摔打的特性,受到許多人的喜愛。其實,塑料屬于高分子化學材料,常含有聚丙乙烯或PVC聚氯乙烯等有毒的化學物質,用塑料杯裝熱水或開水時,這些有毒的化學物質很容易析入水中。另外,塑料杯易生細菌,不易洗凈,因為塑料表面看似光滑,實際它的內部微觀構造有很多孔隙,易藏留污物。如選用塑料杯,應選擇符合國家標準的食用級塑料所制的水杯。

當心鄰苯二甲酸鹽和酚甲烷

據美國最新一期《環境觀察》雜志報道,一種廣泛存在于塑料玩具、奶瓶和其他塑料消費品中的人工合成化學物質――鄰苯二甲酸鹽,可能危害男嬰的生殖器官,影響孩子的性征發育,甚至引起生殖系統的癌癥。幾乎在同時,一份發表在《內分泌月刊》上的論文指出,酚甲烷也是一種在塑料制品中常用的化學物質,可能導致女性患上乳腺癌。

慎選慎用塑料食品袋

如何有效降低使用塑料制品的危害,有關專家提醒廣大消費者,在選擇和使用塑料食品袋或一次性餐盒時要慎選慎用。

購買熟食、點心等直接入口的食物時,最好自帶餐具或標準塑料食品袋。購買標準塑料食品袋,最好到正規的商場(店)購買知名品牌的產品,產品的外包裝袋上要有中文標識,標有廠名、廠址和執行標準,并在明顯處注明“食品用”字樣。同時,冰箱里的冷藏、冷凍食品也應該用保鮮膜或保鮮袋,不要用普通的塑料袋代替。

禁用彩色塑料袋直接盛裝食品。因為塑料袋染色的顏料滲透性較強,遇油和遇熱時容易使顏料中的化學成分滲出。塑料袋還會釋放有毒氣體,侵入到食品當中。

如何選用微波爐專用飯盒

飯盒的材質不盡相同,有的標有微波爐專用字樣,但材質卻有PP和PP+PS之分;有的則連適用于什么、什么材質等都沒有標明。

PP是指聚丙烯,具有極好的機械性能和熱性能,應用于各種性能層合材料和包裝材料方面。PS俗稱硬膠。普通硬膠硬而脆,敲打時發出金屬般的“叮當”聲,響聲清脆,俗稱“響膠”。這種材料可應用于包裝,而且無毒無味,使用起來也很安全。

篇10

[關鍵詞] 任務驅動教學法;雙語課;教學方法

[中圖分類號] G642.4 [文獻標識碼] A [文章編號] 1005-4634(2014)01-0078-04

0 引言

2001年教育部印發了《關于加強高等學校本科教學工作,提高教學質量的若干意見》,鼓勵高?!胺e極推動使用英語等外語進行教學”[1],我國高等學校各專業紛紛開設了雙語課程。經過10余年的努力與發展,我國高校雙語課的開課數量與教學質量均有大幅度提高。據武漢大學的數據調查顯示,截至2009年,被調查的135所高校中已有132所開設了雙語教學課,開課率高達97.8% [2]。雖然各級教育機構對雙語教學的重視程度和投入力度不斷加大,但是受到教師、教材以及學生水平等眾多因素的限制,我國高校雙語課的教學效果仍然有待提高。尤其是對于師資水平、學生水平有限的地方性高校,“雙語教學”更是成為本科教學中的“雞肋”――食之無味,棄之可惜。雖然目前學術界將制約我國雙語教學水平的主要原因歸咎于“師資、教材和學生”[3],但不可否認的是,正確合理的教學理論指導和教學方法的缺失也是雙語教學水平提高受限的重要因素[3]。

“任務驅動法”是一種建立在建構主義學習理論基礎上的教學方法,起源于20世紀80年代中期,最早應用于外語類課程的教學實踐中并取得良好的效果[4,5],在計算機、信息類教學中也有廣泛應用[6,7]。任務驅動教學過程中,教師根據教學大綱中的內容要求及培養目的設計相關任務,使學生在真實情境的驅使下,通過探究完成任務或解決問題的過程,學習和掌握教學要求的內容,并培養學生提出問題、分析問題、解決問題的綜合能力。此方法將以往以教師傳授知識、學生被動接受為主的傳統教學理念,轉變為以解決問題、完成任務為主的多維、互動式的教學理念,使學生處于積極的學習狀態之中,每一位學生根據自己對當前問題的理解,運用共有的知識和自己特有的經驗提出方案、解決問題[8]。2010年,胡靜等[9]通過普通雙語教學法和任務驅動教學法在“健康評估”雙語課中的教學實踐,對比了兩屆學生在同一階段的考評結果以及學生對課程的認可度,結果顯示采用任務驅動教學法的教學效果和學生對課程的認可度明顯優于傳統雙語教學法。

本文結合高分子材料與工程專業雙語課“高分子材料科學技術概論”(Introduction to Polymer Science and Technology )的教學實踐,對“任務驅動教學法”在本課程教學實踐中的應用進行了探討和解析。教學過程中根據專業特點及課程教學大綱的要求,以增長專業知識、培養學習興趣、提高科技英語閱讀寫作水平為目標,對驅動任務的制定和分析、驅動任務的分解完成以及實施過程中存在的問題進行了探討,為“任務驅動教學法”在雙語教學實踐中的進一步拓展提供了依據。

1 驅動任務的制定

我國雙語課程開設的主要出發點是旨在通過雙語教學培養學生國際化的職業能力和科研能力,以適應時展和需要。具體而言,一是從職業能力方面,改變學生“啞巴英語”、“聾子英語”的狀態,使其在大學英語的基礎上,掌握一定的專業術語,能夠參與到國際化的工作交流中,如英文工作環境以及國際會議等;二是從國際化的科研能力來說,改變過去大學生對國外文獻資料零接觸的狀態,使其初步具備搜集閱讀和理解運用國外相關文獻的能力,為學術研究開拓寬廣的視野,打開獲得外部信息觀念的通道,從而把握本專業國際學術前沿的發展動態,向世界先進學術研究水準看齊[10]。“高分子材料科學技術概論”是高分子材料科學與工程專業任選課程之一,主要介紹高分子材料方面的基本概念、發展歷史,聚合物的合成、加工以及結構與性能,目的是使學生在學習專業課之前對日常生活中接觸到的聚合物材料有一個基本的認識和了解,激發其學習興趣。另外,在介紹專業知識的基礎上,加強學生對學術期刊論文、專利等科技論文格式的認識,使其初步具備專業科技論文的檢索、閱讀、分析和總結能力。傳統的雙語課教學主要采用英文課件,通過教師雙語授課、學生被動接受的方式進行。然而,由于專業英語與大學英語的區別,加之專業基礎知識的缺乏,使部分同學對課件內容及老師的英文講述難以理解,從而影響了其對課程內容的接受水平?!叭蝿镇寗咏虒W法”以“驅動任務”作為學生學習探索的推動力,使學生由被動接受轉變為主動學習,有助于提高學習效果。

任務驅動教學方法的實施過程通常包括:設計任務、提出任務、分析任務、自主協作完成任務、交流評價5個環節。其中,設計合理有效的“驅動任務”是整個教學過程的關鍵,任務的完整性、難易程度及是否典型、能否引起學生興趣等都將直接影響到學生課堂上探究式學習的效果。根據課程教學大綱及教學目的的要求,本課程的驅動任務設計過程中主要考慮在以下方面對學生進行訓練:(1)專業知識的學習和掌握,如聚合物的合成反應及其實施方法、聚合物的結構與性能等;(2)專業類科技英語的學習和掌握,如組織學生通過英文課本、期刊、網站了解專業知識及行業發展前沿;(3)文獻檢索平臺的使用,如學校圖書館、電子數據庫的使用等;(4)科技論文的分類及格式要求,如區分研究型論文與綜述性論文在寫作方法及格式的異同,掌握專利文獻的結構組成等;(5)多媒體課件的制作,如多媒體課件的設計、動畫等;(6)中英文口頭表述及交流互動,如“會議模式”的口頭匯報及回答問題等;(7)任務分解及分工合作,即組內同學根據老師布置的任務對其進行分解后,大家分工合作,共同完成任務;(8)相互學習交流,由于不同學生的具體任務不同,大家在任務完成后可以相互學習交流,達到共同提高的目的。

“高分子科學技術概論”為概論型課程,主要涉及的專業內容包括高分子化學(介紹高分子的合成與制備反應)、高分子物理(介紹高聚物的結構與性能)、高分子材料成型工藝學(介紹常用高分子的成型方法及工藝條件)、高分子材料(介紹常用高分子的性能及應用)等。因此,驅動任務的設計在綜合考慮其他能力鍛煉的同時,要緊緊圍繞相關的教學內容,難易適中,注重興趣的培養。如針對高分子材料部分的內容,傳統的教學方式只是枯燥的講解何種材料具有何種性能,學生缺乏感性認識,學習興趣不佳。在任務驅動教學法中,設定的驅動任務是以生活中常見的高分子材料制品為例,比如安排學生找出塑料盆是什么高分子材料組成的,該材料的制備方法、性能以及應用范圍,制品配方設計包括哪些成分以及配方設計中應考慮的因素,產品的成型方法、成型條件等等。本方法充分調動了學生的好奇心,并以此為動力完成后續學習任務。另外,作為雙語課程,更好的利用英語這一媒介采集和輸出信息也是本課程重要的學習目的之一。因此,驅動任務也應該注意鼓勵學生利用英文教材、網絡等途徑進行專業英語方面的了解和學習。

2 驅動任務的分析與分解

由于專業知識的限制,學生對任務的分析可能不夠全面,教師在此過程中需要進行指導?!膀寗尤蝿铡钡脑O定通常以教學大綱為依據,因此教師在給出驅動任務后,應該根據教學大綱的內容及要求,對驅動任務進行充分的分析,使學生知道此任務設定的目的,明白完成此任務需要了解和掌握哪方面的知識,從而提高學習的針對性和任務完成的效率。例如對于上述任務,其設計目標是使學生對聚合物合成、結構與性能、塑料配方設計、高分子材料成型方法等多方面內容有一個基本的了解和掌握。教師在任務分析過程中除了提示學生充分考慮本任務涉及的知識外,也應該注意對相關知識的拓展及思考。例如,塑料盆的成型加工是采用何種方法,除此之外高分子材料還有哪些常用的成型方法;每種成型方法的特點及適用的高聚物類型以及產品類型、各成型加工條件的確定方法以及應注意的問題等,而所有這些問題的根源則是高分子材料的結構與性能的關系。學生對這些問題的思考與學習,對于其在以后的工作過程中將所學的理論知識學以致用、解決實際工程技術問題具有非常重要的意義。

3 驅動任務的完成

教師根據課程內容設定驅動任務后,需要對學生進行分組,要求每一組的同學相互協作,共同完成資料搜集、整理、幻燈片制作等工作。每一個驅動任務都可以分解為多個子任務,因此需要多名同學共同努力完成。一般每組學生4~6人,選取組中“中堅力量”為小組長,負責組織協調本組的學習活動,并詳細記錄問題探究的進展,每次課后要向教師匯報學習的情況。驅動任務主要靠學生在課下通過圖書館、互聯網等多種途徑搜集資料來完成。根據授課計劃以及各組任務的難易程度,各小組的具體任務及完成時限要求將有所不同。因此,要求小組長切實做好任務分配及協調工作,保證大家進度一致,并在匯報前將工作做完。最后,小組任務的完成情況采用“學術會議”的組織模式,由小組代表采用多媒體課件進行匯報,匯報語言要求50%以上用英語。

下面以驅動任務“列出常用塑料的回收標志并找出對應的聚合物在生活用品中的應用及其基本物理化學性能和使用過程中應注意的問題”為例介紹任務的分解及完成要求。本任務主要可以分解為以下幾個子任務:(1)塑料的回收標志及其對應的聚合物;(2)回收標志中的英文縮寫對應的中英文全稱;(3)回收標志中各種材料的化學組成及機械、物理性能;(4)針對回收標志1~7分別找出生活中5個實例并根據實際用途區別其性能差異。最后要求小組內成員將各自負責的內容整理匯總,并做好幻燈片以便課上匯報交流。由此可見,驅動任務的完成過程需要小組全體成員在教師的指導下共同合作完成,任務完成質量取決于各子任務的完成情況以及成員的團結合作,是集體智慧的結晶。任務的完成過程除了需要學生借助互聯網、書籍等渠道查閱大量文獻資料之外,還要求學生對生活中的塑料制品進行觀察思考,有助于提高其學習興趣。

4 交流評價

交流評價與歸納是總結、反思與鞏固的階段,這一過程應在每一組匯報以后進行。小組匯報結束后,作為觀眾的同學可以針對其講述內容提出問題,并由匯報小組成員回答。學生通過問答或者討論的形式獲得知識,并實現信息的傳播。交流的目的:(1)通過相互評價,加深學生對該任務的認識,將小組的研究結果匯報給其他同學,使“學”者的身份轉換為“師”者,通過匯報內容傳達教學大綱的要求;(2)總結完成任務的過程方法,發現和解決傾向性問題,促使學生進行反思,把所學會的知識內化;(3)鍛煉學生在多媒體制作、口頭表達自己思想、辯論自己觀點等方面的能力。評價可以采用個人自評、組內互評、組間互評、教師點評等多種評價相結合的方法,使評價做到公平、公正。教師在整個過程中起指導、組織和補充的作用,使學生真正成為學習的主體。在這一模式下,學生可以通過計算機互聯網隨時獲取幫助,并隨時成為“教師”。這一方法完全改變了傳統的教學方式,使因材施教真正落到實處,讓每個學習者都能將學習當作一種享受。

5 運用中存在的問題

通過合理有效的驅動任務,大大調動了學生的學習動力,使興趣成為其學習的內動力,效果是不言而喻的。但是,在此教學方法的應用過程中仍然存在著一些問題和需要注意的地方。具體來說主要有以下幾個方面。

1)教學進度不易把握。驅動任務的完成過程需要耗費大量的課余時間,而原來的課堂授課時間很大一部分被交流和評價所占據。根據教學內容安排,如果匯報小組的準備不夠充分,就會影響到教學進度。這就需要教師嚴格要求并在課下投入大量的精力對任務的完成情況進行督促和指導。另外,教師需要準備備用材料,以防止有的小組任務完成得不夠全面。

2)課堂管理亟待改進。課堂的交流與評價時間應該防止部分學生“開小差”,游離于課堂討論之外。針對這一問題,教師要認真觀察,必要時采取提問的方式促使學生投入到課堂討論中。

3)評價上有困難。由于任務的完成工作多在課下進行,在小組內可能會出現部分同學“偷懶”、不積極參與的情況。這要求教師和小組長做好協調和督促工作,針對每一位同學的具體任務,教師做到心中有數,并及時與小組長溝通任務進展情況。

4)如何達到“雙語”這一目的。完成驅動任務往往需要查閱大量的文獻和資料,能采用英文這一工具除了要求學生具有較高的英文水平之外,對學生專業基礎知識和專業英語的掌握也是一個不小的挑戰。否則,學生面對滿眼不認識的單詞往往不知所措,無法利用英文完成相應的任務。因此,如何增強學生面對大篇幅英文資料的信心,使課程真正達到“雙語”課程設置的目的也有待后期的研究和實踐。

6 結束語

本文結合“高分子材料科學技術概論”雙語課程的實踐教學,對“任務驅動教學法”在雙語課教學中的應用進行了探討。通過對學生的問卷調查顯示本方法可以有效地調動學生的學習積極性并使興趣成為其積極探索的內在動力,同時提高了其專業知識掌握、資料檢索、多媒體課件制作、口頭表述等綜合素質,教學效果有效提高,也受到學生的廣泛好評。針對實施過程中仍然存在的一些問題,在以后的教學過程中應該采取相應措施加以改善。

參考文獻

[1]教育部.關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見[EB/OL].(2001-08-28)[2013-03-04]..