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關鍵詞：機械工程材料 高分子材料 教學改革

Reform and practice on teaching of polymer materials in mechanical engineering materials course

Dong Xufeng， Qi Min， Wang Weiqiang

Dalian university of technology， Dalian， 116024， China

Abstract： In most universities， metal material is the route of mechanical engineering materials course. Polymer materials have been a new type of engineering materials in the recent 50 years. Therefore， it is necessary to increase the proportion of polymer materials and make corresponding reform in the teaching of mechanical engineering materials. In this paper， the reform and practice experience on mechanical engineering materials in Dalian university of technology is introduced. Reforms were made in content， aim， process， method and reference books. The practice results indicated good teaching effect was obtained.

Key words： mechanical engineering materials； polymer materials； teaching reform

機械工程材料課程是面向非材料專業學生開設的介紹材料科學與工程基礎內容的課程，涉及專業包括機械、化工、船舶、汽車、航空航天等。目前大多數機械工程材料課程的講授以金屬材料為主線，內容涵蓋金屬材料的化學成分、組織結構、加工工藝與性能之間的關系等[1，2]。教學目的是讓非材料專業學生了解常用金屬材料的性能、應用范圍和加工工藝，初步掌握金屬材料的選用原則與方法，同時能夠對實際工程中與材料相關的基本問題進行正確分析和處理。

1 高分子材料教學改革原則

20世紀中期以來，大批新型高分子材料的合成拓展了人類使用材料的范圍。與金屬材料相比，高分子材料具有密度小、比強度高、原料豐富、成型簡單、成本低、耐腐蝕等優點。近年來一些性能優異的高分子材料在諸多領域呈現取代傳統鋼、鐵等金屬材料的趨勢，成為機械工程材料中不可忽視的一部分[3]。因此，在機械工程材料課程的教學過程中，須摒棄完全以金屬材料為主體的授課方法，適當增加高分子材料等新型工程材料的比重。因此，我校在2013年對機械工程材料32學時課程的教學計劃進行了調整，將高分子材料部分由之前的2學時增加到4學時，并確定了以下改革原則：

1.1 授課內容強調基礎性

高分子材料與機械類學生通常接觸到的金屬材料在結構、性能、制備工藝等方面有很大的區別。向機械類學生講授高分子材料，主要目的是讓他們對高分子材料有最基本的了解。在短短4學時內，不可能也沒必要將高分子材料相關的全部內容壓縮講授。這就決定了機械工程材料課程中高分子材料部分必須側重于基礎性知識，對于理論性、專業性太強的知識點必須舍棄。基礎性內容應當包括高分子材料的基本概念、分類、結構特點及常用工程高分子材料（工程塑料、工程橡膠及工程纖維）的基本力學性能[4-6]。

1.2 授課目標偏向工程性

高分子材料不僅可作為結構材料使用，也可以作為功能材料使用。對于非材料類專業的學生，特別是機械類專業的學生，更關心材料的力學性能和應用范圍。因此，在課程內容的安排上，應以與機械工程有關的機械性能為主，給出常用工程高分子材料的基本力學性能指標及適用領域。

1.3 授課過程重視學生的先修知識

大多數高校的機械工程材料課程以金屬材料為主線，在學習高分子材料之前，學生對金屬材料已經有基本了解。高分子材料與金屬材料之間存在較大差異，例如：高分子材料的聚集態結構以非晶結構為主，而金屬材料則以晶體結構為主；許多高分子材料，特別是橡膠類的高分子材料具有金屬材料所不具備的優良彈性等。學生先修知識的習慣思維在他們學習高分子材料時可能會引起沖突，因此在授課時必須對金屬材料與高分子材料的差異予以考慮。采用與金屬材料對比的方法學習高分子材料，有利于幫助學生澄清概念，更好地掌握高分子材料的知識。

1.4 教學方式應具有高效性

高分子材料課程涉及的概念繁多，容易混淆，對于機械類學生而言比較抽象，難以理解。在短短的4學時內，要想讓學生盡可能多的掌握高分子材料的相關基本概念，必須摒棄照本宣科或一味講授的教學方式。通過高效的教學方式，充分調動學生的積極性、主動性，引導學生思考，方能達到理想的教學效果。

1.5 提供擴展知識的參考書

由于高分子材料的性能、結構、制備工藝以及表征與金屬材料和陶瓷材料完全不同，而且目前在機械工程材料中高分子材料部分比例很少。為解決這一矛盾，在章節后面列出了比較系統的高分子材料性能、內容、結構、制備工藝以及表征方面的書籍，以供學生參考[7，8]。

2 高分子材料教學改革

根據以上原則，我們在2013年度的授課過程中對高分子材料的講授進行了調整，具體如下：

（1）授課內容及學時安排：高分子材料的基本概念（高分子、單體、鏈節，0.5學時），高分子材料的分類方法（按用途分類，按熱行為分類，按反應類型分類，按主鏈結構分類，0.5學時），高分子材料基本結構（簡單介紹近程結構、遠程結構、聚集態結構的概念，0.5學時）及物理狀態（玻璃態、高彈態和粘流態，0.5學時），典型工程塑料的力學性能和應用（1學時），典型合成橡膠的力學性能和應用（1學時）。

（2）重點講授常用工程高分子材料（工程塑料、工程橡膠及工程纖維）的基本力學性能及典型工程高分子材料的適用領域。

（3）授課過程中通過列表等方式將高分子材料的相關內容與金屬材料進行對比，一方面避免概念混淆，另一方面突出高分子材料與金屬材料的不同之處。

（4）采用啟發式教學模式，通過設問、模擬實驗、舉例、探究等方法引導學生思考；在多媒體課件中，采用豐富的圖片、動畫激發學生學習的積極性和主動性。

3 結束語

通過機械工程材料課程中高分子材料的教學方案改革，學生對這種新型工程材料有了基本且更為全面的了解，他們深刻認識到，高分子材料是機械工程材料領域中不可忽視的分支。

參考文獻

[1] 文九巴.機械工程材料[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2] 于永泗，齊民.機械工程材料[M].大連：大連理工大學出版社，2012.

[3] 張留成.高分子材料基礎[M].北京：化學工業出版社，2011.

[4] 高建綱，宋慶平，丁玉潔，吳之傳.工科非本專業《高分子化學》課程的教學探討[J].高分子通報，2009（5）：63-66.

[5] 韓順玉，柳海蘭.非高分子專業《高分子化學》課程教學實踐與探討[J].中國科教創新導刊，2010（35）：93.

[6] 詹茂盛，何利軍.“高分子材料課程信息化師生互動教學方法”研究與實踐[J].化工高等教育，2004（3）：69-71.

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關鍵詞：高分子材料；教學；探索和實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）24-0219-02

《高分子材料》是材料科學與工程學科的重要組成部分，是材料專業類學生的一門重要課程。但對于非高分子專業的學生，一般只有這一門高分子專業課，且學時有限。為使學生掌握廣泛的基礎知識、扎實的專業知識，該課程要將《高分子物理》、《高分子化學》、《高分子材料加工》等課程內容融為一體，并加強與其他材料科學的相互貫通。筆者在幾年的教學實踐中不斷探索，對這門課的教學內容、教學方法和教學效果評價體系等方面進行了總結。

一、明晰教學目標、突出教學重點、合理安排教學內容

通過《高分子材料》的教學，需要學生掌握“高分子材料科學基礎”、“高分子化學”、“高分子物理”、“高分子成型加工”、“通用高分子材料”等理論知識。在有限的學時條件下，要使對于高分子完全陌生的學生理解并掌握這些基本概念與原理，授課內容的選擇是非常重要的。在內容選取上，我們的原則是既要讓學生掌握相關的理論知識，又要有所側重，并注重課程與先修課程的聯系和課程前后內容的銜接等。高分子材料的制備、結構、加工及性能之間存在著一系列的有機聯系，我們講述的內容既要有獨立性又應注意前后的關聯性。首先，結合以前所學知識，讓學生掌握高分子材料科學的基礎知識。其次，高分子化學部分，我們著重講解聚合反應機理。高分子的合成按機理主要分為逐步聚合與連鎖聚合。連鎖聚合中，以自由基聚合研究得最為透徹，我們分別結合反應過程的熱力學和動力學，分析自由基聚合各個階段的特點。至于離子聚合和定向聚合等內容，給定思考題安排學生課后學習。對于學生自學有疑問的地方，教師可以在答疑時給予指導。逐步聚合中，又可分為線形縮聚和體型縮聚，我們一般只講述線形縮聚部分，體型縮聚安排為課后學習內容。高分子物理部分，我們集中講述高聚物的結構與性能間的關系。通過掌握高分子材料的合成原理和方法，了解高分子材料結構與性能之間的關系，從而逐步形成較為完整的高分子材料科學知識體系。為了培養實用性、創新型人才，我們在教學中還及時更新教學內容，將新知識、新理論和新技術充實到教學內容中，為學生提供符合時代需要的教學內容。

二、積極探索教學方法，提高課堂教學效果

在《高分子材料》的幾年教授過程中，為提高課堂教學效果，筆者一直不斷探索，總結了一系列教學方法。

1.表格教學法。《高分子材料》的課程中，有很多教學內容可以通過對比進行講解，比如聚合物的聚合機理中的連鎖聚合和逐步聚合、自由基聚合的各種實施方法等。筆者在實踐中，發現表格教學法是個很有效的教學方法。該方法運用比較，比傳統直述法更清晰，利于學生掌握相關知識的區別和聯系，從而更好地接受知識，并對各知識點有更深刻的理解。比如在講述高分子材料的合成方法時，可以先用表格列出本體聚合、懸浮聚合、乳液聚合和溶液聚合四種實施方法，再在第一列列出配方、聚合場所、聚合機理、生產特征、產品特性、生產實例等與各實施方法對應的屬性，然后一邊講解，一邊將各屬性填充，讓學生接受知識點的同時也學習各屬性的異同，從而加強對相關內容的理解和接受，也更利于學生記住相關內容。

2.示例教學法。示例教學法可以引發學生的學習動機，幫助學生理解抽象的事物和概念，發展學生的求知欲望。學生剛開始學習高分子材料，對有關知識和內容了解不多，專業術語比較陌生，但是日常生活中都接觸過多種性能各異的高分子材料制品，對高分子材料性能的差異性有一定的感性認識。在講課時可以引入這些實際的材料，既能提高學生的學習興趣，也有利于更好地理解所學知識。比如在講述高聚物粘彈性這部分內容時，高聚物區別于其他材料的最大特點是其粘彈性，由于高聚物分子運動的松弛時間正好我們能用肉眼觀察到，所以才表現出這些現象。

3.啟發教學法。《高分子材料》的教學中有不少抽象的概念、邏輯推理的演繹過程。老師在課堂上一味講授專業知識和術語，學生學習熱情不高。通過一邊講解，一邊結合學科知識適當提出問題的啟發式教學方式，能提高學生的學習興趣和積極性，并能把一部分走神的學生拉回來。如講到高分子結構時，先提出一個問題：“為什么橡膠和塑料的力學性能有這么大的差異？”給予學生適當時間思考后，再具體講解高分子材料的結構，讓學生帶著問題聽課，不但啟迪了學生的思維，也使他們對所學內容有了更深刻的理解。

4.互動教學法。為了培養能解決實際問題的高素質人才，《高分子材料》的教學中，不應讓學生死記硬背和生搬硬套，而應結合實際問題讓學生思考，激發學生的發散思維。如講到橡膠性能時，請同學們思考“如何提高橡膠的耐熱溫度”，再提示學生利用所學的高分子物理部分知識，從優化橡膠的結構入手，發動學生積極討論，啟迪思維，培養運用基礎理論知識分析實際問題的能力。這種討論式的教學方法，既活躍了學習氣氛，啟發學生思考問題，又可使學生對知識更好理解和掌握。在講述高分子材料的合成時，經常通過合成反應式來表示合成過程和機理。我們一方面在課件編寫中注意到讓所有的反應方程式都不是一下顯示出來，而是模仿板書一步一步顯示，讓學生有充分思考、接受的時間；另一方面，部分反應方程式讓學生自己來寫，旁邊同學互相檢查。通過這種方式，使學生更加熟悉并能深刻理解反應過程，其他同學的檢查也能讓同學發現自己意識不到的細節上容易出錯的地方，了解出錯的原因，補充沒有掌握的知識點。

三、改革考核方式，提高學生綜合素質

《高分子材料》的教學評價不但要考查學生基本理論知識的掌握情況，也要考查學生的再學習和獨立思考解決問題的能力。為此，我們改變單一的一份試卷定成績這種缺乏準確性和全面性的考試制度，將成績的考核納入每個教學環節中，為每個學生制訂具體考核表，跟蹤學生學習進展，使學生在學習中能隨時了解自己的學習情況，督促自己不斷學習、不斷提高。其中考試方面根據課程的要求建立了《高分子材料試題庫》，逐年對試題庫的內容進行改進和更新，每年從試題庫中抽取試題組成A、B兩份試卷，嚴格考試要求和評分標準；另一方面，讓學生選擇一種新型高分子材料，查閱相關文獻資料，描述它的合成、制備、結構、性能及應用前景，并撰寫小論文；同時，增加學生課堂討論、實驗、作業等平時成績的評分標準和比例。通過改革考核和評價體系，激勵了學生的學習熱情，鍛煉了學生的實際能力，有利于培養高素質人才。

通過《高分子材料學》教學的探索和實踐，初步探索了課程的教學思路和方法。在今后的教學中，我們還將不斷總結經驗，進一步完善教學過程中的各個環節，培養出既掌握專業知識，又具備分析問題、解決問題能力的能適應以后工作和科研需要的高素質人才。

參考文獻：

[1]劉晶如，俞強，張洪文，等.高分子物理課程教學改革與實踐[J].高分子通報，2010，（11）：111-113.

[2]張鐳.高分子化學教學的改革與探索[J].高分子材料科學與工程，2002，18（3）：202-203.

[3]毛瑞.《陶瓷工藝學》教學的探索與實踐[J].陶瓷研究與職業教育，2007，5（4）：44-46.

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關鍵詞：高分子材料  可降解  生物

        我國目前的高分子材料生產和使用已躍居世界前列，每年產生幾百萬噸廢舊物。如此多的高聚物迫切需要進行生物可降解，以盡量減少對人類及環境的污染。生物可降解材料，是指在自然界微生物，如細菌、霉菌及藻類作用下，可完全降解為低分子的材料。這類材料儲存方便，只要保持干燥，不需避光，應用范圍廣，可用于地膜、包裝袋、醫藥等領域。生物可降解的機理大致有以下3 種方式： 生物的細胞增長使物質發生機械性破壞； 微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。按照上述機理，現將目前研究的幾種主要的可生物可降解的高分子材料介紹如下。

        1、生物可降解高分子材料概念及降解機理

        生物可降解高分子材料是指在一定的時間和一定的條件下，能被微生物或其分泌物在酶或化學分解作用下發生降解的高分子材料。

        生物可降解的機理大致有以下3種方式：生物的細胞增長使物質發生機械性破壞；微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。一般認為，高分子材料的生物可降解是經過兩個過程進行的。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結合，通過水解切斷高分子鏈，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物攝入人體內，經過種種的代謝路線，合成為微生物體物或轉化為微生物活動的能量，最終都轉化為水和二氧化碳。

        因此，生物可降解并非單一機理，而是一個復雜的生物物理、生物化學協同作用，相互促進的物理化學過程。到目前為止，有關生物可降解的機理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在機體內的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關外，還與材料溫度、酶、ph值、微生物等外部環境有關。

        2、生物可降解高分子材料的類型

        按來源，生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類，有醫用和非醫用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。

        2.1微生物生產型

        通過微生物合成的高分子物質。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染環境的生物可降解塑料。如英國ici 公司生產的“biopol”產品。

        2.2合成高分子型

        脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點低，強度及耐熱性差，無法應用。芳香族聚酯(pet) 和聚酰胺的熔點較高，強度好，是應用價值很高的工程塑料，但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺) 制成一定結構的共聚物，這種共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。

        2.3天然高分子型

        自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質素等均屬可降解天然高分子，這些高分子可被微生物完全降解，但因纖維素等存在物理性能上的不足，由其單獨制成的薄膜的耐水性、強度均達不到要求，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質制得的脫乙酰基多糖等共混制得。

   2.4摻合型

        在沒有生物可降解的高分子材料中，摻混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得產品具有相當程度的生物可降解性，這就制成了摻合型生物可降解高分子材料，但這種材料不能完全生物可降解。

        3、生物可降解高分子材料的開發

        3.1生物可降解高分子材料開發的傳統方法

        傳統開發生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化學合成法和微生物發酵法等。

        3.1.1天然高分子的改造法

        通過化學修飾和共混等方法，對自然界中存在大量的多糖類高分子，如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足，但一般不易成型加工，而且產量小，限制了它們的應用。

        3.1.2化學合成法

        模擬天然高分子的化學結構，從簡單的小分子出發制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，這些高分子化合物結構單元中含有易被生物可降解的化學結構或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段。化學合成法反應條件苛刻，副產品多，工藝復雜，成本較高。

        3.1.3微生物發酵法

        許多生物能以某些有機物為碳源，通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發酵法合成產物的分離有一定困難，且仍有一些副產品。

   

;     3.2生物可降解高分子材料開發的新方法——酶促合成

        用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶學的發展，酶在有機介質中表現出了與其在水溶液中不同的性質，并擁有了催化一些特殊反應的能力，從而顯示出了許多水相中所沒有的特點。

        3.3酶促合成法與化學合成法結合使用

        酶促合成法具有高的位置及立體選擇性，而化學聚合則能有效的提高聚合物的分子量，因此，為了提高聚合效率，許多研究者已開始用酶促法與化學法聯合使用來合成生物可降解高分子材料

        4、生物可降解高分子材料的應用

        目前生物可降解高分子材料主要有兩方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解決環境污染問題，以保證人類生存環境的可持續發展。通常，對高聚物材料的處理主要有填埋、焚燒和再回收利用等3種方法，但這幾種方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物醫用材料。目前，我國一年約生產3000 多億片片劑與控釋膠囊劑，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是傳統的糖衣片，而國際上發達國家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我國的片劑制造水平與國際先進水平有很大的差距。國外片劑和薄膜衣片多采用羥丙基甲纖維素，羥丙纖維素、丙烯酸樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纖維素、鄰苯二甲酸醋酸纖維素、羥甲基纖維素鈉、微晶纖維素、羥甲基淀粉鈉等。

參考文獻：

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高分子材料：以高分子化合物為基礎的材料，高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復合材料，由千百個原子彼此以共價鍵結合形成相對分子質量特別大、具有重復結構單元的有機化合物。

高分子的分子量從幾千到幾十萬甚至幾百萬，所含原子數目一般在幾萬以上，而且這些原子是通過共價鍵連接起來的。高分子化合物中的原子連接成很長的線狀分子時，叫線型高分子(如聚乙烯的分子)。如果高分子化合物中的原子連接成網狀時，這種高分子由于一般都不是平面結構而是立體結構，所以也叫體型高分子。

二、高分子材料的結構特征

高分子材料的高分子鏈通常是由103~105個結構單元組成，高分子鏈結構和許許多多高分子鏈聚在一起的聚集態結構形成了高分子材料的特殊結構。

因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的結構特征(如同分異構體、幾何結構、旋轉異構)外，還具有許多特殊的結構特征。高分子結構通常分為鏈結構和聚集態結構兩個部分。鏈結構是指單個高分子化合物分子的結構和形態，所以鏈結構又可分為近程和遠程結構。近程結構屬于化學結構，也稱一級結構，包括鏈中原子的種類和排列、取代基和端基的種類、結構單元的排列順序、支鏈類型和長度等。遠程結構是指分子的尺寸、形態，鏈的柔順性以及分子在環境中的構象，也稱二級結構。聚集態結構是指高聚物材料整體的內部結構，包括晶體結構、非晶態結構、取向態結構、液晶態結構等有關高聚物材料中分子的堆積情況，統稱為三級結構。

三、高分子材料按來源分類

高分子材料按來源分，可分為天然高分子材料、半合成高分子材料（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。

天然高分子材料包括纖維素、蛋白質、蠶絲、橡膠、淀粉等。合成高分子材料以及以高聚物為基礎的，如各種塑料，合成橡膠，合成纖維、涂料與粘接劑等。

四、生活中的高分子材料

生活中的高分子材料很多，如蠶絲、棉、麻、毛、玻璃、橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復合材料等。下面就以塑料和纖維素舉例說明。

（一）、塑料

塑料是一種合成高分子材料，又可稱為高分子或巨分子，也是一般所俗稱的塑料或樹脂，可以自由改變形體樣式。是利用單體原料以合成或縮合反應聚合而成的材料，由合成樹脂及填料、增塑劑、穩定劑、劑、色料等添加劑組成的，它的主要成分是合成樹脂。

塑料主要有以下特性：①大多數塑料質輕，化學性穩定,不會銹蝕；②耐沖擊性好；③具有較好的透明性和耐磨耗性；④絕緣性好，導熱性低；⑤一般成型性、著色性好，加工成本低；⑥大部分塑料耐熱性差，熱膨脹率大，易燃燒；⑦尺寸穩定性差，容易變形；⑧多數塑料耐低溫性差，低溫下變脆；⑨容易老化；⑩某些塑料易溶于溶劑。塑料的優點1、大部分塑料的抗腐蝕能力強，不與酸、堿反應。2、塑料制造成本低。3、耐用、防水、質輕。4、容易被塑制成不同形狀。5、是良好的絕緣體。6、塑料可以用于制備燃料油和燃料氣，這樣可以降低原油消耗。塑料的缺點1、回收利用廢棄塑料時，分類十分困難，而且經濟上不合算。2、塑料容易燃燒，燃燒時產生有毒氣體。3、塑料是由石油煉制的產品制成的，石油資源是有限的。

塑料的結構基本有兩種類型：第一種是線型結構，具有這種結構的高分子化合物稱為線型高分子化合物；第二種是體型結構，具有這種結構的高分子化合稱為體型高分子化合物。線型結構（包括支鏈結構）高聚物由于有獨立的分子存在，故有彈性、可塑性，在溶劑中能溶解，加熱能熔融，硬度和脆性較小的特點。體型結構高聚物由于沒有獨立的大分子存在，故沒有彈性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶脹，硬度和脆性較大。塑料則兩種結構的高分子都有，由線型高分子制成的是熱塑性塑料，由體型高分子制成的是熱固性塑料。

塑料的應用：透明塑料制成整體薄板車頂。薄板車頂的新概念基于透明靈活的聚碳酸酯或硅樹脂材料，可以被永久性地塑造成單個的聚碳酸酯薄板，也可作為可折疊鉸鏈和封條。拜耳材料科技研發的原型總共配備了四個靈活的薄板部件，形成了四扇“頂窗”，每扇窗都可單獨打開和關閉。導軌用于連接薄板部件，形成一個牢固、透明的聚碳酸酯車頂外殼。一個同樣透明的管子沿車頂結構中央縱向放置，在“頂窗”打開后用來調節折疊薄板。這樣可以形成三維立體結構，組件比平坦的薄板更加牢固。同時也大大降低了單個組件的數量。

（二）、纖維素

纖維素是由葡萄糖組成的大分子多糖。不溶于水及一般有機溶劑。是植物細胞壁的主要成分。纖維素是世界上最豐富的天然有機物，占植物界碳含量的50%以上。纖維素是自然界中存在量最大的一類有機化合物。它是植物骨架和細胞的主要成分。在棉花、亞麻和一般的木材中，含量都很高。

纖維素的結構：纖維素是一種復雜的多糖，分子中含有約幾千個單糖單元，即幾千個（C6H10O5）；相對分子質量從幾十萬至百萬；屬于天然有機高分子化合物；纖維素結構與淀粉不同，故性質有差異。

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一、強調學好藥用高分子的重要性，激發學生學習熱情

藥用高分子材料指的是一類具有良好生物相容性和安全性而應用于藥物制劑領域的高分子材料。高分子材料在藥學、制藥、制劑領域的應用具有久遠的歷史，早在遠古時期人類就懂得利用淀粉、纖維素、蛋白、多糖等天然高分子材料，尤其是在醫藥領域，古老的藥典中已經記載了應用天然高分子作為藥方的添加劑。20世紀30年代以來，藥用高分子材料更是迅速發展，例如聚維酮被成功合成并在隨后被作為血聚代用品而廣泛應用于藥劑工業。20實際50年代以來，藥物傳遞理論得到迅速發展，而藥用高分子材料是現代藥物傳遞體系的重要組成部分。當藥物傳遞不良時，病人服用的藥物只有很少一部分能作用在受體部位，大部分的藥物在傳遞過程中被破壞或浪費，不僅藥物利用率低而且可能產生較多副作用；而應用藥用高分子材料作為緩釋控釋體系或者包衣體系，可以極大提高藥物的藥理活性和減少藥物對人體的不良作用。隨著科技進步，藥用高分子材料也迅速發展。例如在制劑包衣方面，作為腸溶包衣材料的蟲膠被纖維素衍生物取代，丙烯酸樹脂又以其優良的性能和廣泛的適用能力而與纖維素衍生物同時大放異彩。可見，藥用高分子材料的基本知識，己經成為藥劑、制藥等領域的工作者必備的知識，在新藥設計、藥物開發、藥物利用、藥物包裝等方面發揮著重要作用。這些背景的介紹可以使學生對藥用髙分子材料在醫藥領域的重要性產生深刻的認識，從而激發學生對這門課程的學習熱情，更好地學習和掌握藥用高分子材料的相關知識。

二、結合藥學專業特點，組織授課內容

針對藥學專業的學生，教師授課時應注重針對學生的專業背景、特點和興趣來組織課堂內容。首先，要選擇適合的課本，我校藥用高分子材料學課程選用鄭俊民主編的《藥用高分子材料學》一書，該書由中國醫藥科技出版社出版，是全國高等醫藥院校藥物類規劃教材，也是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。該課本面向的正是藥學專業的學生，涵蓋了與藥學相關的高分子化學和高分子物理學知識，以高分子作為藥用輔料的應用為主要內容。其次，由于課程的教學時數為32學時，因此要合理分配各知識點的授課時間。高分子化學和高分子物理部分的重點放在高分子、交聯、柔性等基本概念和重要高分子化學反應如加聚反應、縮聚反應、連鎖聚合反應和逐步聚合反應，其中自由基聚合反應是重點和難點。要特別注意理論聯系實際，因此高分子溶液的配制也是這部分內容的重點，因為藥物制劑過程經常需要用到高分子溶液，而一般市售的藥用高分子大多是顆粒狀、粉末狀，如果將其直接用良溶劑溶解，則很容易聚結成團，得不到均勻分散的高分子溶液。例如聚乙烯醇和羧甲基纖維素在熱水中易溶，則應先用冷水潤濕、分散，然后加熱使其溶解，這樣才能得到均勻的高分子溶液。這樣的授課方式可以讓學生感受到這門課程的實用性，對這門課程更有學習的熱情。再者，講授高分子材料時要結構、性質、應用相聯系，讓學生知道高分子的結構決定了它的性質，而它的性質決定了其應用。例如淀粉在熱水中能發生溶脹，支鏈淀粉分子從淀粉中向水中擴散形成膠體溶液，而支鏈淀粉則仍以淀粉粒形式殘留在水中，通過離心可以很容易將直鏈淀粉和支鏈分離。這種性質與其結構有關，支鏈淀粉構成有序立體網絡，其中間被直鏈淀粉占據，形成固體溶液，在熱水中處于無序狀態的螺旋結構的直鏈淀粉分子伸展成線性脫離網絡，因而分散于水中形成膠體溶液。通過計對藥學專業特點的教學方式，可以使學生對這門課的學習更有興趣，也更容易掌握重點和難點。

三、運用多媒體教學手段

多媒體技術作為一種新的教學手段，可以將文字、圖像、動畫、視頻等數字資源整合在一個整體中。在藥用高分子教學中應用多媒體技術，具有很多的優勢。首先，多媒體技術可以在有限的時間內有效傳遞更大的信息量。其次，多媒體技術的應用可以將抽象的內容具體化，將靜止的內容動態化，更具有視覺沖擊的效果，使學生更容易接受新的知識。比如高分子反應這一章中的自由基聚合反應，其基元反應分成鏈引發、鏈增長、鏈轉移、鏈終止等，如果用傳統的板書教學手段，學生無法理解其瞬間反應的特征。而如果采用多媒體教學手段，可以將其反應過程立體化、整體化，幫助學生更容易理解這些反應。在教學過程中，筆者深刻體會到多媒體技術在這門課程教學的重要性，我們將在后續教學中探索如何更好地將多媒體和傳統教學相結合，更好得突出重點難點，更好地幫助學生理解抽象知識。

四、結語

篇6

關鍵詞:綠色化學;高分子;設計實驗

高分子化學是一門實用性和實驗性都很強的學科,是化學、化工、材料等專業必須修讀的基礎課程,與原有的四大化學并列,成為第五大化學。高分子材料已深入到人類生活和生產的每個角落。

高分子化學教學過程中發現,在實驗內容等方面存在一定的局限性和不足之處,其完善需要經歷一個不斷實踐和更新論證的過程。將高分子實驗課中聚合物的分子設計、合成、加工和測試等實驗內容有機結合,組成一門高分子科學實驗課程,是高分子教學改革的必然趨勢。

一、高分子設計實驗課開設的必要性

廊坊師范學院化學與材料科學學院材料化學專業的高分子化學實驗于2008年開設以來,由本專業教師在部分科研成果及其他院校高分子化學專業實驗教學資料和經驗的基礎上,對設計實驗的內容進行了設定。高分子設計實驗的開設,為學生專業實驗技能的培訓、動手能力的培養以及思維創造力的提高等方面起到了積極的促進作用。

設計性實驗是指給定實驗目的、要求和實驗條件,由學生自行設計實驗方案,并加以實現的實驗。設計性實驗有利于培養學生的實踐能力,提高學生探索新問題的興趣、研究問題的綜合能力。開設設計性實驗時,要注意緊緊圍繞學生的綜合能力、初步設計能力及創新意識培養這一目標,注意與課程設計、課外科技活動、集中的綜合訓練相結合。

傳統實驗在與理論教學的配合上,是教師根據教學的一般規律或實驗內容安排的,而不是學生根據各自學習中的需要或進一步探索的興趣所確定的,無法體現個性的發展。驗證性實驗一般是前人做過的,經過精簡提煉,專門為教學而設計的實驗,實驗沒有次要的實驗現象的干擾,這對學生今后從事科學研究和對新事物的探索非常不利。在高校中開設設計性實驗,營造培養學生創造性思維能力的環境是非常必要的,有利于提高學生的綜合素質和創新能力。

二、注意培養綠色環保和可持續發展意識

1.綠色化學的核心內容

綠色化學又稱環境無害化學或環境友好化學,是指設計和生產中,使用沒有或者盡可能小的產生環境副作用的化學品。綠色化學的核心內容主要體現在:第一是減量,即減少三廢排放;第二是重復使用,如催化劑、載體等;第三是回收,可以有效地實現省資源、少污染、減成本的要求;第四是再生,是節省資源、能源,減少污染的有效途徑;第五是拒用,如不用有毒副作用及污染嚴重的原料,這是杜絕污染的最根本方法。

開發新型的、可生物降解的高分子材料,解決“白色污染”問題;以及充分應用可再生資源,即:采用可再生資源做化學化工原料,是綠色化學的重要任務和方向。眾所周知,“白色污染”是當今社會的一大公害,塑料作為合成高分子材料,具有性能多樣、用途廣泛和價格優廉的優點,已成為人類生產和生活中不可缺少的一種材料。然而,廢棄塑料造成很大的環境污染。在實驗教學中,應注重強調高分子材料的環境同化,高分子材料的循環和再生技術,探索高分子材料與生態環境的相互影響,實現高分子材料與生態環境的和諧等內容。

2.綠色化學的重要指標

綠色化學的一個重要指標是原子利用率,其定義為:期望產品的摩爾質量占化學方程式中按計量所得物質的摩爾質量的比值。高分子材料的制備包括單體的合成,聚合物的合成及聚合物的加工,前兩步都有一個原子利用率的問題。要實現綠色化,只有在合成中提高原子利用率,才會真正減少廢物的生成。

綠色化學的理想是指:不使用有毒有害的物質,不產生有毒有害的廢棄物,不使用對環境有害的落后化學工藝。其目的是把現有的化學和化工生產的技術路線從“先污染,后治理”改為“從源頭上根除污染”。

3.開設小量、半微量實驗

有關綠色化學的教育才剛剛起步,國內大多數學校尚未涉足。現有的化學實驗課程的教學內容難以體現綠色化學思想,不少實驗仍大量使用有毒有害藥品,產生大量的“三廢”,對微型化學實驗研究推廣不夠。

傳統的常量實驗藥品用量大,導致教學經費投入大、資源利用率低、環境污染嚴重等。可以在某些實驗開設小量、半微量實驗。這些小量、半微量實驗對學生實驗技能、實驗的準確性和精密度等都提出了更高的要求。

綠色環保和可持續發展已成為企業生產和發展必須考慮的因素。在設計專業實驗時,盡可能地采用專業、簡單高效的實驗路線,教師在講授時將其他生產過程和工藝進行對比,強調整個實驗過程的經濟性和環保效益,讓學生充分體會到增強環保意識和可持續發展對社會經濟發展的重要性。通過給學生灌輸環保和可持續發展的理念,為學生今后生產設計和研究開發等工作提供一個基本的思想準則。

三、將科研與實驗教學結合起來,開發應用型實驗

1.將廢舊高分子的綜合利用作為設計實驗內容

高分子化學是一門應用性很強的化學基礎學科,是材料化學專業的重要專業基礎課,對于材料化學專業的學生,學習高分子化學不僅要全面掌握高分子化學的理論知識,更重要的是要學會高分子的實驗方法以及在實際中的應用。我們從廢舊高分子的綜合利用出發,探討科研成果轉化為高分子設計實驗的研究與實踐。

廢舊高分子材料的綜合利用是綠色化學的重要組成部分,它將對減少環境污染具有重要的實際意義,同時又能獲得有價值的工業原料,對能源的再利用具有一定的意義。在我們的教學實踐中,在已經具備的課題組成員大量前期科研成果基礎上,對廢舊聚苯乙烯、廢舊有機玻璃、廢舊聚氨酯和聚酯進行再利用研究。設計實驗的內容包括對控制反應的幾個因素:升溫速度、溫度、催化劑種類與用量、反應時間等進行優選。這類設計實驗的開設使學生對綠色化學的概念有一個深入理解,使學生增強環保意識、掌握廢舊高分子材料的綜合利用方法,對從實際出發鍛煉自身科研能力有重要意義。

在高分子實驗教學中,適時引入“降解”這一高分子學科中的重要概念,并適當介紹高分子降解中的一些問題,如生物、光、輻射、熱、機械及化學等因素引起的降解規律,并介紹相關高分子的設計方法。也就是讓學生正面理解“聚合”的同時,也從反面理解了“降解與解聚”,這樣就形成了一個完整的教學體系。

2.將天然可降解高分子作為設計實驗內容

目前對付“白色污染”的方法一般是以填埋和焚燒為主,還有再生利用。再生利用的費用較高,難以推廣,最好的方法是開發能夠降解的環境友好材料。這種材料能夠在環境條件下分解成能納入自然生態循環的小分子物質。現在一般以淀粉、纖維素、甲殼素、殼聚糖等天然多糖為原料,采用共混或接枝等方法得到聚合物(如塑料),這類制品可以生物降解,最終轉化為二氧化碳和水,納入生態良性循環。

高分子設計實驗中可以開發一些能聯系實際生活的應用型實驗,將教師的科研工作與實驗教學緊密聯系起來,體現出高分子科學實驗的實用價值,能強烈地激發學生的創造性。

基于此,在高分子設計實驗中我們增加了“從蝦殼蟹殼制備甲殼素和殼聚糖并用于工業廢水的凈化”,本設計實驗是從綠色高分子角度出發,將回收的蝦殼蟹殼經水洗、稀酸浸泡、稀堿浸泡等方法先制備甲殼素,然后用堿煮的方法將制得的甲殼素進行脫乙酰化,制備出殼聚糖初產品,再用沉淀法進行純化得殼聚糖純品。將殼聚糖純品分別進行脫乙酰度、平均分子量、灰份含量、水份含量的測定。將得到的甲殼素和殼聚糖用于工業廢水中重金屬離子和有機酸的吸附分離。

四、培養學生綠色化學思想和對高分子實驗的興趣

興趣是學習的最大動力,學生只有具有了學習興趣,才會主動花時間和精力鉆研所學的內容。目前,實驗課幾乎全部是程式化過程,教師總是先講解實驗原理、操作步驟、注意事項等,學生被動地聽,不去思考,機械地完成每一步操作,為實驗而實驗。實驗帶給學生的不是學習的興趣,更不用說培養思考能力和興趣了。因此,在課程實驗教學階段,通過質疑引思、舉例與聯想、歸納總結、啟發式教學等方法來實現開拓創新。

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關鍵詞： 聚合物材料 成型加工 教學改革 課程建設

聚合物的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、新產品的重要手段，是高分子學科的重要組成部分，已形成獨特的理論體系和技術方法[1]。因此，聚合物成型加工課程與高分子化學和高分子物理課程一起，成為高分子材料專業學生最重要的專業基礎課程。為使學生以大工程的整體觀來了解和掌握聚合物的成型加工，這門課程將涉及諸多內容，包括影響聚合物性能的物理化學因素、添加劑的分類和作用、配方設計方法、聚合物流變學、成型加工設備、成型工藝條件及控制等。如何使學生通過本課程的學習，具備高分子材料科學的專業知識和專業素養；培養學生解決實際問題和創新科研的能力，為以后從事高分子材料制品的研發、設計和生產工作奠定堅實的理論與實踐基礎，一直是廣大高分子專業教師在教學過程中關注的重點[2]。這需要我們在多方面進行改革。

1.課堂教學改革

1.1明確培養目標，強化理論基礎。

江蘇大學高分子材料與工程專業成立于2002年，最初聚合物成型加工課程主要圍繞塑料和橡膠的主要品種及其制品的生產原料、成型工藝、加工方法、材料、性能和產品質量控制等內容開展教學。我們在總結前幾屆畢業生從事工作的實際情況和企業對本專業畢業生在知識結構、能力要求的基礎上，于2012年再次修訂了本科生培養計劃。本科院校需要培養既有一定理論基礎，又具備較強實踐能力的高素質應用型人才，這與高職類院校主要培養服務于生產一線的操作型、技能型人才不同。具體到聚合物成型加工這門與實踐聯系緊密的課程，在教學過程中，仍然要重視對基礎理論知識的講解，讓學生不僅“知其然”，更“知其所以然”。除了高分子物理、高分子化學及聚合物流變學等聚合物成型加工的基礎理論外，成型加工技術本身也存在系統的原理知識，不容忽視。教師在課程教學中應注意結合本學科前沿研究領域和最新研究動態、介紹重點科技成果，豐富和活化教學內容，使教學跟上時代的步伐，讓學生能夠掌握更多、更新的專業知識。

1.2圍繞課程主線，精心組織教學內容。

在成型加工課程學習中，學生需要系統學習和掌握聚合物的加工流變性能、聚合物加工過程中的物理化學變化、助劑的作用及配方設計原理、各種物料的混合和分散機理，以及成型加工的設備和工藝等。與其他課程相比，聚合物成型加工的課程內容較為龐雜而分散，理論知識的半經驗性較強，這給課堂教學帶來了一定的困難。因此，抓住課程內容的主線，突出理論重點就顯得尤為重要。

根據聚合物成型加工涉及的主體內容，本課程主要圍繞“高分子材料—成型加工—制品性能”這條主線來組織教學內容。教學過程中，要著重講明高分子材料的成型加工不是簡單的工藝操作，高分子材料、成型加工、制品性能這三方面是相互關聯的，制品的性能取決于高分子材料和成型加工方法及工藝的選擇，而制品的性能又反過來指導聚合物的改性、應用及加工，優化成型工藝。因此，如何抓住教學主線，讓學生全面掌握高分子材料、成型加工及制品性能各自特性及相互關系，使學生融會貫通、舉一反三，是這門課程教學的重點。

在教學過程中，始終圍繞教學主線，從高分子材料的結構與性能和材料的加工原理出發，以成型加工的工程觀點為著眼點，剖析各種高分子材料成型加工的共性和區別，這樣可以使原本較為分散的理論知識相對集中并系統化，讓學生更為清楚地了解和掌握抽象概念和半經驗理論所反映的實質問題。比如在講解聚合物材料的壓制成型時，分別介紹了適用的熱固性塑料、橡膠及復合材料的特性及成型工藝性能，不同加工方法和成型工藝條件生產制品的特點及控制條件，并通過具體的例子說明了成型加工工藝與制品性能的相互關系。這樣的講解生動地體現了“高分子材料—成型加工—制品性能”這條高分子材料成型加工的主線，使教學內容由龐雜繁多變得簡單易懂，通過理論結合實際，強化了學生的專業知識，教學效果良好。

1.3結合課程特征，采取靈活教學方法。

聚合物材料制品的性能既與聚合物本身的性質有關，同時又在很大程度上受到成型加工過程的影響。這其中不但涉及很多高分子化學和物理的理論問題，而且與生產實際密切相關。因此，本課程是一門理論性和實際性都很強的課程，如何在教學過程中將基礎理論和生產實際結合起來，用理論知識來解釋具體生產中遇到的實際問題，或以實驗和實際生產中的具體例子來說明基礎理論，使學生在學習過程中掌握專業知識，是本課程教學的核心問題。

因此，我們根據聚合物成型加工課程具有很強的綜合性和實踐性的特點，借助于江蘇大學目前多數教室都安裝了多媒體教學設備的優勢，將圖像、聲音、動畫和視頻等各種多媒體信息引入到教學過程中，利用工廠和車間的場景圖像、成型設備的實物照片、加工工藝過程的動畫仿真模擬等信息對授課內容進行補充和深化。這樣不但可以豐富課堂內容，增加信息量，而且可以大大加深學生對基礎知識的理解和印象，使學生對成型加工原理和工藝獲得理性和感性的雙重認識，從而提高教學效率。

為進一步將課堂教學與實際生產結合起來，在教學中緊密貼近工廠實際，江蘇大學高分子材料與工程專業專門安排了兩門為期各兩周的課程設計，即高分子材料生產工藝設計和聚合物反應工程及設備設計。讓學生在專業教師的指導下，針對具體的通用或特種高分子材料（如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等）及其制品，設計出相關聚合物材料及其產品項目內容，包括原料品種、型號選擇、工藝流程及設備確定、產品質量檢測，以及廠房布局和規模，等等。通過課程設計，可以有效地讓學生系統地掌握所學知識，并獲得一定的靈活應用的能力，為后期的畢業設計乃至畢業后走上工作崗位打下基礎。

2.實驗實踐教學改革

前面已經談到，聚合物材料成型加工是一門實踐性很強的專業課程，僅憑課堂教學是難以真正實現教學目標的，并且容易使學生學習時感覺枯燥，實際工作時不能學以致用。因此，這門課程的實驗是不可缺少的。只有讓學生在實驗室和工廠中實地了解和直觀認識成型設備、工藝控制和生產線管理，對聚合物成型加工的整個工藝流程進行整體和全面的認知，他們才有可能創造性地利用學習的理論知識來真正解決生產中遇到的具體問題[3]。

目前江蘇大學高分子材料與工程專業建有約200m2的專業實驗室，購置有注塑機、擠出成型機、高速混合機、平板硫化儀等成型加工設備，以及拉伸實驗機、沖擊實驗儀、硬度儀、紫外老化儀、高低溫實驗箱等各種材料及制品性能檢測儀器。利用這些儀器設備，我們圍繞課程主線，將聚合物材料的制備、成型加工、結構表征及性能測試等方面有機地聯系起來，開設了一系列的綜合性實驗。比如，在聚合物的注射模塑成型實驗中，要求學生從原料的選擇開始，分析原料的結構和性能特點，有針對性地設定成型加工工藝參數，并在注塑成型得到制品后，對其熔點、熔融指數、熱變形溫度及力學性能等進行表征和測試。通過對這些聚合物原料—成型加工工藝—制品性能數據之間關系的分析與總結，使學生形成科學研究的思路，掌握解決實際問題的方法。

此外，聚合物材料成型加工具有很強的工程應用性，需要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，僅靠課堂的學習和實驗室實驗是不夠的，還應該讓學生到工廠、車間參觀實踐，實地了解成型設備、工藝控制及生產線管理等，使學生對工業化生產有具體、直觀的感受。

針對這樣的問題和現狀，本專業積極與周邊高分子材料企業加強聯系和交流，目前已建成近10個實習實踐基地，涉及聚合物成型加工領域的各個方面，包括模壓發泡成型、壓延成型、注射成型、擠出成型等。通過與這些企業的合作，學生可以現場實地對各種成型加工涉及的原料準備和處理、設備、工藝流程、質量控制等實際生產過程進行近距離的感受。在此基礎上，組織學生針對成型過程中的某一感興趣的內容，或參觀實踐中發現的具體問題進行資料查閱和文獻調研，對涉及該內容和問題的基本原理和基礎知識進行更深入的學習，在此基礎上提出解決問題的思路和方案并驗證。這樣就使學生真正將基礎理論與實際應用結合起來，掌握科研的方法，培養科學的思維，成為真正有創造力的人才。

參考文獻：

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

[2]李寶銘，張星，鄭玉嬰.高分子材料成型與加工課程建設初探，化工高等教育，2010，3：39-42.

[3]程絲，王新波.高分子材料專業聚合物加工實驗的改進與探索，高校實驗室工作研究，2009，2：50-51.

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關鍵詞： 高分子材料與工程專業 有機化學 教學現狀 教學改革

有機化學是化學學科中的一個十分重要的組成部分，它的主要研究對象是有機分子，從有機物結構入手，研究有機化合物的化學性質，在分子水平上探知未知世界的基礎學科。在我校，有機化學是面向化工學院、藥學院二年級，以及海洋學院一年級學生開設的專業基礎課程，是“大類培養”的主干課程。通過有機化學課程的學習，可使化學類學生掌握有機化學領域的基本理論、基本知識和實驗操作技能，把握有機化學發展領域的新概念、新動向和新技術，同時為后續專業課的學習打下堅實的基礎。

1.教學現狀

在工科院校，有機化學的教學課時“縮水”，如我校有機化學雖然是“大類培養”的重要專業基礎課，但是其課時數被壓縮到64個學時，教師必須在一個學期之內完成教學。而有機化學作為高分子材料與工程專業的基礎課，是高分子化學、高聚物合成工藝學、高分子材料學等后續專業課的基礎，學生必須在有限的課時數里掌握《有機化學》這門課程，難度大，任務重。

另外，由于江蘇省高考制度，較大部分的學生高中階段選修的“物生”，進入大學后化學知識特別是有機化學基礎知識非常薄弱，一個教學班級里，學生的化學知識水平參差不齊。通常是剛進入大學的第一學期學習無機化學，對于選“物生”的學生來說，沒有化學基礎，一開始就挫傷他們學習化學的自信心。學習有機化學時，多數學生對有機化學的學習有畏懼感。如果入校時對專業認知不夠，不能看到有機化學學習對高分子材料與工程專業學習的重要性，更是對有機化學失去興趣。

再者，有機化學課程自身的特點，由于有機物數量多，結構多變，機理難掌握。而工科院校的有機化學課時數又被壓縮，教師為了教授完大綱的教學內容，不得不采取“滿堂灌”教學方法，使得學生缺乏主動獲得知識的能力，被動“填鴨式”教學必然導致教學效果不理想。一學期教學結束，發現學生知識掌握不好，除了少部分拔尖的學生，大部分學生對這門重要的專業基礎課一知半解，學到的有機知識很少。

2.教學改革

結合有機化學學科規律，針對高分子材料與工程專業特點，對教學內容進行優化、取舍；改進教學手段，選聘高年級本科生、研究生做助理班主任，讓他們參與本科生教學，形成多元化的本科生教學隊伍；改革考核方式，實現高分子材料與工程專業有針對性的考核方式，教考分離。

（1）改革教學內容

有機化學的教學關鍵是引導學生“有機”這一學科，不同于其他幾門基礎化學課，有機化學基本不涉及計算，不涉及公式，說的是圖片的拼接，化學鍵的斷裂與重組，以構建新的有機分子。那么，在教學過程中如何引導學生使用“有機思維”思考問題才是關鍵。當我們談到如何面對課時數被壓縮這個問題，如果抓住“引導學生進入有機化學這個學科”這個關鍵問題，就能依據高分子材料與工程專業的培養方案，深入分析研究教學大綱和教學目標，對教學內容進行取舍。

在改革教學內容時，還要考慮以下兩個方面問題：一是研讀多種版本的教材，最新版本的中、英文有機化學教材和專著等，從不同研讀、分析深度的教材方面，準確把握“基礎有機化學”教學重點、難點，結合高分子材料與工程專業的特點來取舍教學內容。二是關注高分子領域的研究前沿，發展動態，結合傳統的知識，推陳出新，把最新的知識信息教授于學生，引導學生了解最新的前沿，激發他們的興趣，使之感覺到目前所學知識的有用性。

（2）改革教學手段

我校近年實施了一項“班主任助理”制度，選派高年級本科生、研究生擔任本科生班級班主任助理，取得了很好的教學效果。高年級本科生、研究生參與本科生教學，形成多層次、多元化的本科生教學隊伍。

高年級本科生已經學習了有機化學專業基礎課，經歷過有機化學的學習和考核，有自己的學習方法和技巧；他們已經進入高分子材料與工程專業課程學習，對哪些知識對專業課學習重要有切身體會；他們與低年級學生同屬于一個年齡階段，有更多的共同話題，溝通交流更容易，幫助學生及早發現自己的優缺點，揚長避短。

高分子材料與工程研究方向的研究生，通常具有扎實的專業基礎知識，已經接觸了專業的前沿研究方向，可以對高分子材料與工程專業低年級學生的學業、思想及心理等方面給予關心和指導。而且本科生可以在研究生的帶領下主動做一些創新創業項目，這使得本科生更清楚自己在課堂學習中哪方面有不足，增強本科生對基礎知識學習的熱情，使他們在有機化學課堂學習中更積極、努力。

（3）改革考核方式

良好考核方式可以極大地促進學生的學習熱情，提高他們學習的積極性。目前，我院不同專業實行統一考試，如環境工程、化學工程、安全工程和高分子材料與工程等專業統一出卷，流水閱卷、統一登分，做到公正、準確。但是，這種“統一”的方法抹殺不同專業對有機化學需求的不同，使得教師和學生忽視基礎課對后續專業課的影響，結果是為了考試而學習，不能真正掌握自己專業需求的有機化學知識。

為了提高學生的整體素質和學習積極性，我們應實現不同專業單獨出卷、單獨考核的方式。卷面上可以體現出適合高分子材料與工程專業的題目，結合他們的后續專業課程。哪些知識是有機化學這門課程必須掌握的基礎知識，哪些知識是關聯高分子材料與工程的專業知識。同時，建立針對性的有機化學試題庫，使學生接觸更多不同的題型，拓寬知識面。建立適合高分子材料與工程專業的有機化學試題庫，有機化學課程理論考試按照一定的難度系數、教學要求、考試范圍等，統一從試題庫里抽調，實現教考分離。

3.結語

為全面提升高分子材料與工程專業的有機化學教學質量，我們要結合有機化學學科規律，針對高分子材料與工程專業的專業特點，從學生的實際出發，認真分析總結，精選教學內容，創新教學手段，改革考核方式，不斷激發學生的學習興趣，以提高高分子材料與工程專業的人才培養質量。

參考文獻：

[1]黃杰，周冕，李又兵，王選倫.高分子材料與工程專業《有機化學》教學改革探索與實踐.廣州化工，2014（42）：186-187.

[2]陶傳洲，劉瑋煒，曹志凌，史大華，王建，程青芳.環境工程專業有機化學課程教學現狀及改革.中國科教創新導刊，2010（34）：78.

篇9

一、教學內容

據大多數學生反映《高分子化學》這門課程很難學習，因為這門課內容較多且比較分散，而且涉及的聚合反應類型之間關聯程度不大，因此對課程重點和系統性不容易把握住。教師授課時要運用一定的技巧，如對于比較難的問題要講透徹，不能讓學生處于懵懂狀態；而對于陽離子聚合、配位聚合、聚合物的化學反應等可為學生做較簡單介紹，將節省下來的時間為學生講解難點和重點；而為了使學生更好地掌握本門課程的精髓，教師授課時要避免將教材內容“填鴨式”灌輸給學生，應有針對性、側重地講解，少講精講，主要講解以下內容：

1.高分子的概述。

對于一門課程的學習首先要了解此課程的基本概念，在《高分子化學》這門課程開始進入正式內容教授前，向學生介紹高分子的概述是很必要的事。為了讓學生更好地了解自己即將學習的課程，需要介紹高分子的基本概念、高分子的發展歷史、高分子的現狀及分類和代表產品，通過介紹使學生對高分子有詳細認知，并調動他們學習高分子的熱情，積極認真地探索和學習相關知識，為以后投身于高分子行業打下牢固的基礎。

2.聚合反應。

《高分子化學》這門課程涉及的聚合反應眾多，如自由基聚合、陰離子聚合、陽離子聚合等，而對于這些聚合反應的教授可按照以下三步來。

首先，需要對各種聚合方法的基本概念和聚合機理進行詳細介紹，使學生對各種聚合反應有個大致了解，聚合機理要重點講解及掌握，如自由基聚合為用自由基引發，使鏈增長（鏈生長）自由基不斷增長的聚合反應。

其次，對各個聚合反應中涉及的基元反應進行講解及特點概括，如自由基聚合的基元反應的特點是：慢引發、快增長、速終止、可轉移。這些特點的概括使學生對各個聚合反應更好地記憶。

最后，介紹各個聚合反應具有的微觀動力學方程，以自由基聚合為例[2]。

每個聚合反應均按照這三步講授，使學生學起來條理明晰，不至于暈頭轉向。

二、教學方法

學生對課程的掌握程度與自己的學習態度有關，與老師的教學方法也有關。下面介紹一些教學方法及教學方面的建議：

1.多媒體和板書結合教學。

近年來多媒體教學已成為教學的一種重要方式，為教學帶來了很大方便，如生動展示各種反應模型，特別是一些三維立體模型[3]。然而據統計，大部分學生不喜歡多媒體教學，以為老師使用制作好的PPT進行講解時，節奏很快，對那些沒有提前預習的學生來說，很難跟上老師的節奏。另一方面多媒體教學使老師與學生間缺乏交流，從而教學質量下降。最后PPT設計不合理，照搬課本上的文字，缺乏趣味。因此老師在授課過程中應該進行適量的板書教學，如講授聚合機理時，利用板書教學，能清楚地描繪出反應過程、電子轉移過程、化學鍵的破壞及產生過程，學生比較容易接受。

2.突出重點。

如上所述，教師授課時要有針對性、側重點講解，少講精講，這樣不但學生的學習壓力降低，而且老師可以利用節省下來的時間為學生介紹一些相關課外知識，開闊其眼界。

3.理論聯系實際，知識與實踐統一。

為了使學生更好地掌握這門課程，老師授課的同時應該開設相應實驗課，將理論在實踐中運用，并且在實踐中更好地掌握理論。我校在確立高分子化學作為高分子材料專業主干課程的同時配套了高分子化學實驗、高分子生產實習及高分子科學實踐等教學環節。

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》，鼓勵高校“積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。“任務驅動教學法”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。“驅動任務”的設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]..