高分子科学基础范文
时间：2023-06-12 16:37:50
导语：如何才能写好一篇高分子科学基础，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
【中国分类法】：G420
随着我国对科技应用型人才的需求急剧增加，福建工程学院将立足于建设成为优秀的科技应用型大学，向社会和企业培养输送优秀的科技应用型人才。科技应用型本科人才是介于学术型人才和技术型人才之间的工程应用型人才[1], 因此，在课程培养模式上应有一定的适应培养科技应用型人才的方法。原有的培养学术型人才的教学方法不再适应现在对科技应用型人才培养的要求，迫切需要对一系列本科课程教学进行改革。《高分子材料科学基础》课程是福建工程学院材料成型与控制工程专业中极其重要的一门专业基础课，通常在本科三年级上学期开设，此门课程构建了公共基础课与专业课程的一个桥梁，其教学成果的优劣直接关系到学生学习其它专业课程。因此，根据福建工程学院办学定位和特色，本文将对《高分子材料科学基础》课程教学方法的改革进行研究与探讨。
一 、运用实例激发专业激情
对于刚刚接触专业课的大三学生，专业兴趣对他们的培养十分重要，专业学习的兴趣一旦产生，对后续的专业课程学习将会起到事半功倍的效果。那么，我们如何来激发学生的这种专业学习兴趣呢？可以应用身边高分子材料应用的实例来激发学生的专业学习激情。例如，食物中的蛋白质、淀粉、御寒的棉、麻、丝、毛以及皮革，居住建筑的竹木等都是高分子材料；生活中随处可见的塑料饮料瓶、一次性塑料杯、各种各样的塑料玩具、尼龙绳、汽车轮胎等同样也是高分子材料。目前，形形的高分子材料在各个方面改变着人们的生活方式及生活环境，在提高人们生活质量方面起着极其重要的作用。高分子材料在逐渐替代传统的金属、陶瓷等材料，可以说人类正在经历高分子材料时代[2]。那么，如何去合成制备高分子材料呢？如何去表征及测试高分子材料的结构及性能呢？如何去加工制备高分子材料制品呢？如何去理解探究高分子材料的合成制备、结构和性能三者之间的关系呢？带着这些问题的提出，学生求知心切，想知道原因，将会大大激发学生进一步去学习这门专业基础课的兴趣。
二 、改革教学方法与手段
目前，基于电视录像、幻灯片、多媒体课件等多种形式的教学方法的采用，不仅提高了教学过程中的信息传递量和教学内容的科学性、先进性、趣味性,又加强了学生与老师的实时交流，从而提升了教学效果[3]。但对于应用性学科《高分子材料科学基础》来说，扎实的理论知识和良好的实践技能二者缺一不可。因此，仅仅靠多媒体教学还不能够达到理想的教学效果。例如，在对‘聚合物成型加工’这部分内容进行讲解时，完全可以把课堂搬进实验室。学生边参观注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、压延成型以及发泡成型等成型设备，老师边对这些设备的原理，加工方法，适合的高分子材料等进行详细的讲解。这种教学方法使抽象的理论基础知识与形象的实践应用有机的结合起来，不仅提高了学生的学习兴趣与热情，而且把课堂所学的理论知识达到学以致用的效果。
三 、改革实践教学环节
实践教学环节不仅是《高分子材料科学基础》课程建设的重要组成部分，而且是培养学生工程意识、创新能力和动手能力的重要途径。这对科技应用型本科教育尤为重要。因此，在这门课程的教学过程中，应大力改革实践教学的形式和内容。对于传统的实践教学环节，多数采取老师边操作边讲解的教学模式，让实验基地变成了仅仅是学生参观的地方。实践教学环节应该充分发挥实验基地的功能，让其不仅是学生参观的地方，更是学生把课堂所学的理论知识发挥的地方，让学生有更多的时间自己动手操作学习。这样不仅培养了学生的实际动手能力，而且更激发了其认真学好理论知识的积极性。另外，可以把教学实践环节与科研项目结合起来，加大综合性、创新性实践环节的比值，使学生尽早的进入科研实践活动。在解决工程中出现的实际问题的同时，学生得到了系统的科研实践能力的训练，同时避免了知识陈旧，紧跟科技应用前沿，为学生毕业后的社会工作做好充分的知识与实践能力的准备。
四 、考核方式与成绩评价标准多元化
传统的采取开卷或闭卷‘一考定终身’的考核方式已经无法满足科技应用型人才培养模式的需要。考核方式与成绩评价标准应以提高学生的综合素质和实践应用能力为主要目标。因此，《高分子材料科学基础》课程应采取多元化的评价标准，例如，笔试、课程小论文、实践创新课题研究、工程应用实训环节等。通过笔试重点考查学生对基础与理论知识的理解能力和应用能力，检测学生分析解决问题的能力。通过课程小论文侧重培养和锻炼学生综合应用材料知识、自主创新,并快速有效地获取分析材料信息资源、撰写科技论文的能力。通过实践创新课题研究考查学生理论联系实际和创新能力，并锻炼和培养其科学思考问题的思维习惯。通过工程应用实训环节考查学生利用基础知识解决实际应用问题的能力，为以后的工作打下坚实的基础。通过以上多元化的考查方式建立起以素质教育为本的考核体系，从而形成有利于培养具有良好综合能力的科技应用型人才的衡量标准。
小结
为了良好的适应培养科技应用型人才的培养方案，课程教学改革是一项任务艰巨、涉及面广、影响深远的系统工程。本文对《高分子材料科学基础》课程在教学方法与手段、实践教学环节、考核方式与成绩评价标准多元化等方面的改革进行了初步的探讨。强调教师应充分在立足于教材的基础上对教学方法进行改革，结合科技应用型人才的培养方案，注重实践教学环节，建立科学的评判制度评定学生成绩，从而形成培养学生综合能力的人才培养模式。
参考文献
[1]麦茂生，吕力．市域新建本科院校应用型本科人才培养模式的构建[J]．广西大学学报：哲学社会科学版，2008，30(11)：137-141．
篇2
关键词：高分子化学与物理;教学改革;科学研究;创新能力培养
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）43-0083-02
一、《高分子化学与物理》课程特点
经过高分子科学与技术的快速发展，高分子的理论发展与应用已经渗透到物理学、化学、材料学、生物学等各个学科与领域，具有鲜明的学科交叉特色。高分子化学与物理的研究成果已经进入了我们日常生活的每个方面[1-6]。作为一门多学科交叉、实用性很强的学科，高分子对各个工业部门和科技领域的渗透作用已成为不争的事实，所以在现行中国高等教育的本科专业中，如化学、应用化学、材料化学、材料物理、复合材料、轻化工程、包装工程、纺织工程、生物工程和环境工程等许多非高分子专业都将高分子相关知识作为必修课和选修课。
非本专业《高分子化学与物理》教学的侧重点在于阐述现代高分子科学已成熟的基本概念、基本知识、基本原理和基本测试方法，对涉及高分子科学研究前沿的理论、测试方法以及高分子的新产品介绍等内容点到为止，该课程的学习为轻化工程专业学生开启了一扇通往高分子科学的窗户，引导学生了解高分子化学在高分子学科中的地位，通晓课程的主要研究对象和研究内容，为后续专业基础课的学习和高分子在染整中的应用奠定基础[1，2]。通过多年的教学实践证实，对于轻化工程专业（染整方向）的本科生来说，《高分子化学与物理》课程教学呈现以下几方面的特点。
（一）基础课程，衔接不够
对于轻化工程专业（染整方向）的本科生，高分子的学习显得尤为重要，一方面后续课程（如《纤维化学与物理》、《染整工艺原理》和《染料化学》等）的学习必须以高分子为学科背景，另一方面大学生的生产实习、创新学分实验、创新训练计划和本科毕业论文等实践性环节的开展也必须要有高分子基础，因此为了让染整方向的本科生了解和掌握高分子的基本理论知识和应用，开设了《高分子化学与物理》学科平台课程。该课程的学习必须以《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》的课程学习为基础，但江南大学轻化工程专业将《高分子化学与物理》课程设置在大二下学期，《物理化学》等课程也在此学期开设，因此课程开设时间过早，缺乏基础课程的知识，建议在大三上学期开设，以期获得较好的教学效果。
（二）内容多、学时少，课时紧张
《高分子化学与物理》课程主要包括高分子化学和高分子物理两个部分，其中高分子化学部分包括高分子科学的发展历史、发展趋势，基本概念、分类与命名、基本原理、高分子合成反应与方法等，涉及逐步聚合、自由基聚合、离子聚合、配位聚合和共聚合等;高分子物理部分则侧重于高分子的结构（如链结构、聚集态结构等）、分子运动、力学状态与转变，物理性能等。对于高分子专业的本科阶段，通常会开设《高分子化学》和《高分子物理》两门课程，分别在32至48学时不等;而对于轻化工程专业，只开设了《高分子化学与物理》一门课程，48学时，相对来说内容多、课时少。在这样的情况下，教学活动的有效开展、课程体系的完善、讲授内容的连贯与取舍等都显得非常重要，对任课老师是一种不小的挑战。
（三）注重理论，缺乏实践
《高分子化学与物理》是一门以实验为基础的自然科学，但轻化工程专业只开设理论学习课程，没有相关实验课程。为了使学生能够更好地掌握课程学习内容，同时培养学生的动手能力和分析、解决问题能力，提高学生的实验技能，相应的实验课程的开设显得非常迫切，能够让所学知识与理论在实验中得到验证，注重理论与实践的结合，让学生从最初的原料出发，选择合适的聚合方法与聚合反应，得到在实际生活中真正用得上的高分子产品。
二、教学改革举措
针对轻化工程专业《高分子化学与物理》的课程特点，结合本校的实际情况，要求学生在理解基本概念和掌握基础理论的基础上能够了解高分子的应用，重点培养他们的实践与创新能力，作者经过几年的教学实践和摸索，总结了几点教学改革举措。
（一）规划本科培养方案，合理调整课程设置
目前我校轻化工程专业的课程设置还存在一定的问题，建议对本科培养方案进行修改，在《高分子化学与物理》授课前完成《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》等基础课程的学习，这样才能提高学生的学习效率，增强他们的学习兴趣，便于更好地掌握相关理论与知识。
（二）多媒体资源课件与传统板书有效结合
多媒体课件具有丰富表现力、良好交互性和极大共享性等特点，它可以将枯燥乏味的理论知识直观化和形象化，能够充分调动和发挥学生学习的积极性和主动性。但在运用多媒体教学的同时也出现了诸如教师几乎不写板书，学生不记笔记等问题，严重影响了教与学的质量。建议对任课教师的教学大纲、考核方式、教学难点与重点等相关教学文件进行监督，要求授课过程中课件放映与传统板书相结合，将学生上课情况、学生主动参与积极性、平时作业等与学生的最终成绩挂钩，进行综合评定。
（三）增设实验课程，提高学生实践能力
《高分子化学与物理》是一门理论与实践相结合的课程，实验课是对理论课学习的有效补充，通过直观的现象和结果验证理论学习的真实性，帮助学生理解所学理论知识，因此实验课的教学显得尤为重要，建议在轻化工程专业开设实验课程，但涉及的实验众多，要求任课老师充分考虑实验的可操作性、重复性和可行性等方面，认真编写实验讲义。此外，学校和学院应重视实验室配套设施建设，突破实验教学完全依附于理论课程教学的传统框架，增加启发式实验和创新性实验所占比例额，注重验证性实验、启发式实验和创新性实验有效结合，开动学生的思维，发挥学生的潜质，提高学生的创新意识。
（四）理论联系实际，注重启发式教学
《高分子化学与物理》是一门相对来说比较抽象、枯燥的课程，但它也是一门应用性很强的课程，高分子材料用途广泛，遍及现代社会生活中衣、食、住、行、用等各个方面，因而在课程讲授时注重理论联系实际，将抽象的概论、理论与实际应用有机结合，将对课堂教学效果起到重要的促进作用。
三、创新能力的培养
（一）培养方案中开设新生研讨课和专业导论课
为了提高学生对专业的认同感以及学生的学习兴趣和热情，可以尝试在本科培养方案中针对大学新生开设新生研讨课和专业导论课，以趣味讲座和座谈的方式进行专业介绍，了解专业背景，告知学生轻化工程这个专业是以化学与高分子为学科背景的，加强学科平台课程的学习至关重要。
（二）实施学生双导师制
全面推进学生双导师制是确保创新型人才培养的重要手段，企业导师和校内导师组成课程小组，共同确定课程教学大纲、教学内容、教材及承担教学任务，使专业理论课程与行业实际需求紧密结合。
（三）强化实验课程学习和创新能力培养
实验课程采用自主设计实验，在实验大纲的规范下完成实验要求，将验证性实验、启发式实验和创新性实验有机结合。在国家大学生创新创业计划项目、江苏省大学生创新创业计划项目和江南大学大学生创新训练计划项目等资助下，实现学生创新训练的全参与和全覆盖，指导教师从选题开始就应该注重基础理论知识在创新实验中的应用，达到学以致用的目标。
（四）强化学生的毕业论文（设计）指导
毕业论文（设计）是学生毕业离校前最后一个实践性环节，也是所学基础理论知识得到充分应用的关键环节，因此可以从课题的选择、采取的技术路线、拟采用的研究方法和达到的预期目标等方面进行合理规划与设计，充分发挥学生所学知识与理论的应用，提升学生运用知识的综合能力，强化学生的专业基础。同时，轻化工程专业的毕业生中从事与高分子相关行业的人数众多，学科交叉特色鲜明，为学生的出国深造、攻读研究生和就业奠定坚实的高分子基础。
四、结语
根据国内外行业需求和自身特色，通过教学改革与实践，围绕复合型、创新型染整专业技术人才的培养目标，通过理论与实践相结合、教学和科研相结合、校内与校外相结合、科学素养与人文情怀相结合的人才培养模式，注重理论知识的传授与学生创新能力的培养相结合，全面提高和调动学生的学习积极性和学习兴趣，为学生的学习与工作奠定坚实的基础。
参考文献：
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[2]刘兆丽，曹亚峰，谭凤芝，李沅.非高分子专业高分子化学与物理教学的几点探索[J].科教导刊，2013，（1）：82-83.
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[4]胡建设，周爱娟，王宏光.高分子化学与物理实验教学探索与实践[J].高分子通报，2010，（5）：70-73.
篇3
关键词新型高分子材料
1新型高分子材料的分类
1.1高分子分离膜
高分子分离膜是用高分子材料制成的具有选择透过性功能的半透性薄膜。与以温度梯度、压力差、电位差或浓度梯度为动力，使液体混合物、气体混合物或有机物、无机物的溶液等分离技术相比，具有高效、省能和洁净的特点，因而被认为是支撑新技术革命的重大技术。膜的形式有多种，一般用的是空中纤维和平膜。应用高分子分离膜的推广可以获得巨大的经济效益和社会效益。
1.2高分子磁性材料
高分磁性材料是人类在开拓磁与高分子聚合物新应用领域的同时，赋予磁与高分子传统应用以新的涵义和内容的材料之一。早期的磁性材料源于天然磁石，后来才利用磁铁矿烧结或铸造成为磁性体。现在工业常用的磁性材料有稀土类磁铁、铁氧体磁铁和铝镍钻合金磁铁等三种。它们的缺点是硬且脆加工性差。为了克服这些缺陷，将磁粉混炼于橡胶或塑料中制成的高分子磁性材料。这样制成的复合型高分子磁性材料，不仅比重轻，容易加工成复杂形状、尺寸精度高的制品，还能与其它的元件一体成型。因而这样的材料越来越受到人们的关注。高分子磁性材料主要可分为结构型和复合型两大类。目前具有实用价值的主要是复合型。
1.3光功能高分子材料
所谓光功能高分子材料指的是能够对光进行吸收、透射、转换、储存的一类高分子材料。这类材料主要包括光记录材料、光导材料、光加工材料、光转换系统材料、光学用塑料、光导电用材料、光合作用材料、光显示用材料等。光功能高分子材料可以制成品种繁多的线性光学材料，像普通的安全玻璃、各种棱镜、透镜等。利用高分子材料曲线传播的特性，又以开发出非线性的光学元件，如塑料光导纤维等。先进的信息储存元件光盘的基本材料就是高性能的聚碳酸脂和有机玻璃。
2开发新型高分子材料的重要意义
从高分子材料的出现到现代，世界工业科学不再只是对基础高分子材料的开发研究。从90代开始，科学家们就将注意力转到了高智能的高分子材料的开发上。现代工业对于新型高分子材料的需求日益增加。新型高分子材料的开发主要集中在制造工艺的改进上，以提高产品的性能，节约资源，减少环境的污染。就目前而言，以茂金属催化剂为代表的新一代聚烯烃催化剂的开发仍是高分子材料技术开发的热点之一。开发应用领域在不断扩大。在开发新聚合方法方面，着重于基团转移聚合、阴离子活性聚合和微乳液聚合的工业化。与此同时，我们要重视在降低和防止高分子材料在生产和使用过程中造成的环境污染。我们应该大力进行有利于保护环境的可降解高分子材料的研究开发。新型高分子材料的开发，不但能够满足现代工业发展对于材料工业的高要求，更重要的是能够促进能源与资源的节约，减少环境的污染，提高生产的能力，体现现代科技的高速发展。
3新型高分子材料的應用
现代高分子材料相对于传统材料（如玻璃）而言是后发展的材料，但其发展速度的应用广泛性却大大超过了传统材料。高分子材料不仅可以用于结构材料，还可以用于功能材料。现阶段新型高分子材料大致包括高分子分离膜，高分子复合材料，高分子磁性材料，光功能高分子材料这几大类。这些新型的高分子材料在人类的社会生活、医药卫生、工业生产和尖端技术等方方面面都有广泛的应用。例如，在生物的医用材料界中研制出的一系列的改性聚碳酸亚丙酯（PM-PPC）的新型高分子材料是腹壁缺损修复的高效材料；开发的苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂及聚酰亚胺等热固性树脂复合材料，这些材料比模量和比强度比金属还高，是国防、尖端技术等方面不可缺少的材料；在工业污水的处理中，在不添加任何药剂的情况下，可以利用新型高分子材料的物理法除去油田中的污水；同样，在药物的传递系统中应用新型的高分子材料，在包转材料中的应用，在药剂学中应用等等。
4结语
新型的高分子材料已经渗透于人类生活的各个方面。材料是是人类生活和生产的物质基础，人类用来制造各种产品的物质，是一个国家工业发展的重要基础和标志。随着时代的发展，技术的进步，高分子材料作为材料的重要组成部分越来越能影响人类的生活和工业的进步。不同于我们已经开发研究成熟的一些传统的材料，高分子材料的研究开发存在着无穷的潜力。正如一些科学家预言的那样，新型高分子材料的开发很有可能会带来现代材料界的一次重大改革。材料是人类用来制造各种产品的物质，是人类生活和生产的物质基础，是一个国家工业发展的重要基础和标志。我国国民经济和高技术已进入高速发展时期，需要日益增多的高性能、廉价的高分子材料，环境保护则要求发展环境协调、高效益的高分子材料制备和改性新技术，实施高分子材料绿色工程。作为材料重要组成部分的高分子材料随着时代的发展，技术的进步，越来越能影响人类的生活，工业的进步。
参考文献
[1] 董维煜.关于高分子材料成型加工技术的探讨[J].科技与企业，2014（13）.
[2] 罗华云，孙玲.高光注射成型技术的发展及应用[J].现代制造技术与装备，2009（04）.
篇4
关键词：高中化学教材；前沿科技；合成有机高分子化合物；六国比较
文章编号：1008-0546（2015）07-0057-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2015.07.020
21世纪，科学技术已广泛融入到现代生活各个方面。高中化学教材中前沿科技知识的渗透和编入不仅能体现课程综合化与融合性的要求，更能使学生深入认识本学科甚至是交叉学科领先的科学技术[1]，让学生意识到化学学习的意义和价值，认识到利用化学知识解决生活中问题的重要性，感受化学科学的实用性和创造性。世界各国高中化学教材均将科技前沿知识渗透到教学内容中作为在教材内容创新的重要方面，在保证内容选择的基础性与时代性的和谐统一方面各有特色。合成有机高分子材料是现代科技硬件的重要载体，被广泛应用于医药卫生、现代工农业生产以及国防科技、航空航天、信息通讯和生物工程等各个领域，是化学前沿科技最具代表性成果之一，也是学生认识化学科技在社会生活中应用最好的学习资源。本文以合成有机高分子材料为切入点，通过研究世界发达国家高中化学教材在内容选择、编排与呈现方面渗透前沿科技成果的理念与做法，以期为我国高中化学教材内容创新提供启示。
一、研究对象
研究选取了中国、日本、澳大利亚、新加坡、美国、英国六国的主流高中化学教材作为研究对象，其名称、出版社、出版信息见表1。
二、内容选取
要认识合成有机高分子材料，“合成有机高分子化合物”是其重要的基础。我们从“合成有机高分子化合物”内容入手研究。
1. 选取比例
“合成有机高分子化合物”包含“合成有机高分子化合物基础”（以下简称“合成基础”，主要包含单体、聚合反应、高分子化合物的结构与合成高分子化合物的合成技术等内容）、“合成高分子材料”（主要包含各类合成高分子材料的性质、结构、合成、用途、分类及处理等内容）、“功能高分子材料”和“复合材料”四部分内容。用该四部分内容的知识点数目除以“合成有机高分子化合物”总知识点数目，所得百分比来表示各部分内容选取的比例。六国高中化学教材中四部分内容占“合成有机高分子化合物”的比例见图1（左侧饼形图）。
由图1可以看出，“合成高分子材料”在六国教材中均为最主要的内容（比例均在60%以上）；其次是“合成基础”（比例平均在20%～30%）；“功能高分子材料”各国差异较大：比例最大（11%）为中国教材，其次是日本教材（8%）、新加坡教材（5%），其他国家没有该部分内容；“复合材料”只有中国和澳大利亚教材涉及，比例均为2%。
“合成高分子材料”包含“塑料”“化学纤维”和“合成橡胶”三部分内容。用同样的方法求得图1右侧饼形图的数据，可以看出，“塑料”在六国教材中所占比例均为最大（比例均在45%以上），其次分别为“化学纤维”和“合成橡胶”（美国和英国教材除外）。
2. 内容深度
从学习认知水平角度分析，发现，日本教材在“合成高分子材料”、“合成基础”部分内容最深，难度最大。
日本教材在“塑料”部分介绍的塑料种类最多，包含聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尿素树脂、酚醛树脂、聚硅氧烷树脂、聚醋酸乙烯酯、密胺树脂和离子交换树脂共10种；澳大利亚教材提到9种，新加坡教材5种，中国和英国教材仅为3种，美国教材最少，为2种。日本教材不仅包含的塑料种类最多，而且都深入详细地介绍了每一种聚合物的性质或结构以及聚合反应方程式和用途。澳大利亚教材虽然给出的塑料种类多，但是除了详细介绍聚乙烯、聚氯乙烯这两种聚合物，其他都是简单介绍其性质和用途。中国教材包含的塑料种类虽少，但对聚乙烯和酚醛树脂两种聚合物的介绍最为详细。
在“化学纤维”部分，日本教材编入的化学纤维种类最多，包括合成纤维中的6-6尼龙、芳纶纤维、6-尼龙、涤纶、聚丙烯腈纤维、维纶，和人造纤维中的粘胶纤维、铜氨人造丝、醋酸盐纤维共9种，并且从性质、聚合反应方程式、用途这几个方面详细地一一介绍。中国教材仅简单提及“六大纶”。新加坡教材给出2种，澳大利亚和美国教材仅给出1种。
在“合成橡胶”部分，日本教材提到的合成橡胶种类最多，包含丁苯橡胶、腈基丁二烯橡胶、聚氯丁二烯共3种，并详细介绍其性质或符号以及聚合反应方程式或用途。中国教材仅讲到顺丁橡胶一种，但从特点、聚合方程式以及橡胶的硫化和用途等方面很详细地进行了介绍。美国教材仅提到丁苯橡胶的符号。
在“合成基础”部分，日本教材提到的聚合反应方式最多，包含加聚、缩聚、开环聚合、共聚合4种，中、澳、新、美、英五国教材仅呈现了加聚、缩聚2种。
3. 课程功能实现
从教材中“合成有机高分子化合物”内容的课程功能实现角度分析，我们发现六国教材中澳、新、美、英教材更加注重对科学方法的教育：
（1）实施技术方法教育。澳大利亚教材把“合成有机高分子化合物”作为技术教育的重要内容，占用一节的篇幅详细介绍了7种修饰多功能高分子聚合物的手段和3种高分子材料成型技术，以及各种手段和技术的应用[2]。澳大利亚教材中该部分内容将高分子合成的基础原理和化工生产结合起来，是合成理论过渡到实践的桥梁，实现了合成技术的“工艺化”，是培养学生技术素养的有效内容。
（2）渗透环保教育。新加坡和英国教材除了介绍塑料的广泛应用之外还选取较大量的内容来讲述其危害性，澳大利亚和美国教材详细介绍了“分类回收法”的废旧塑料处理方法，澳大利亚和中国教材提到了可降解高分子材料的研发，这将有利于学生了解材料的使用与环保的关系。
（3）提升实践能力。澳大利亚和美国教材详细列出了塑料制品的回收标识、代表的类型名称及性质、应用。回收标识也是健康证，学生可以在生活中根据编号来判断塑料的种类和质量，从而有利于帮助学生学会鉴别化学信息的真伪和品质，养成独立思考及反思的能力，培养学生的批判性思维，同时启发学生学会利用分类的方法解决生活中的化学问题，引导学生将化学知识应用到实践中去，提升学生的实践能力。
三、组织编排分析
表2列出了各国教材中涉及“合成有机高分子化合物”内容的章节编排情况。
依据教材中章节的设置，我们发现其组织编排方式有2种类型：（1）独立成章。中国和日本教材分设两章介绍有机高分子化合物，澳大利亚和新加坡教材设置一章。日本教材按合成有机高分子化合物的分类设章，而中国教材是按学习难度于必修2和选修5分设两章，采用螺旋式的组织编排方式。（2）独立成节。美国和英国教材如此。
依据教材编写所体现的课程观分类，其组织编排方式有2种类型：（1）学科中心设计取向。中、美、新教材以有组织的学科知识作为教材设计的基点，按照学科结构为中心来组织学习内容[3]；（2）社会生活问题中心设计取向。日、澳、英教材以生活、社会问题作为教材编写设计的基点，巧妙地将合成有机高分子化合物与生活实际联系起来，使学生在潜移默化中学会利用所学知识原理更科学、深入地认识、利用生活中的有机高分子材料，更大限度地实现其教学价值。
另外，各国教材组织编排各具特色：（1）日本和澳大利亚教材设置了章的上级标题――“研究领域”，使知识体系更加系统、清晰；（2）澳大利亚和新加坡教材的节标题设置详细、具体，核心概念界定清晰。中国教材章下的节标题少，每个节标题包含内容范围过大，且节标题下的小标题很少，导致框架不清晰，文字阅读量大，不利于学生进行信息提取，加之该部分知识内容多，分类复杂，这无形之中加大了学生学习难度。
四、结论与启示
通过对六国教材“合成有机高分子化合物”内容分析和组织编排的比较，我们可以获得如下结论：
“合成有机高分子材料”均已成为高中化学教材中合成有机高分子化合物的核心内容。教材中增加合成高分子材料种类与反应类型，可为学生广泛认识生活中的高分子材料奠定坚实的理论基础，使学生深入理解有机化学基础，拓展有机合成的创新性思维，以化学学科思维更科学深入地认识身边的高分子材料制品；同时，高分子材料制备技术方法的介绍对于提升即将面临职业定向的高中生的应用创造能力和技术素养有着重要作用；再有基于合成有机高分子化合物的介绍，渗透环保意识，有利于使教材向多维化和融合性发展。
我国高中化学教材在核心内容的选取上同各国一致，并采取由浅入深螺旋式的组织编排方式，这些是值得肯定的，但合成高分子化合物类型单一，缺乏与生活相联系和对科学方法的渗透这些问题值得我们深思。由此我们提出如下建议：在内容选取方面，应适当丰富合成高分子化合物的种类；充分发挥前沿科技类内容所特有的教育功能，注重对技术方法、环保意识、实践能力和批判性思维的教育，全面提升学生的应用和创新能力。在组织编排上，前沿科技类内容更适合采取社会生活问题中心设计编排，注重化学与社会生活实际的紧密联系；对于内容繁杂的部分建议采用细致详细的标题设置，同时可选择性增设“研究领域”等标题。
参考文献
[1] 王瑞政，周青，阙丽丽. 化学前沿学科知识在美国化学教材中的体现[J]. 化学教学，2009，01：58-61
篇5
关键词：高分子材料,；材料成型； 控制技术
中图分类号： TB324文献标识码：A 文章编号：
前言
随着现代社会科技水平的提高和科技工作者的努力，高分子材料成型技术得到了飞速的发展，在现代化的工业建设中起着越来越重要的作用。下面通过简要叙述高分子材料成型的基本原理、高分子材料成型过程中的控制。探析高分子材料成型及其控制技术。
1.高分子材料成型的基本原理及问题
通常，在传统的高分子工业生产中,高分子材料的制备和加工成型是两个截然不同的工艺过程。制备过程主要是化学过程：单体、催化剂及其他助剂通过反应堆或其他合成反应器生成聚合物。聚合反应往往需要几小时甚至数十小时, 部分聚合反应还需要在高温、高压或真空等条件下进行。聚合反应结束后再分离、提纯、脱挥和造粒等后处理工序。制备过程流程长、能耗高、环境污染严重,增加了制造成本。合成的聚合物再通过加工成型,得到制品。一般采用挤塑、注塑、吹塑或压延等成型工艺,设备投资大。此外,加工过程中,聚合物需要再次熔融,增加了能耗。高分子材料反应加工是将高分子材料的合成和加工成型融为一体,赋予传统的加工设备(如螺杆挤出机等)以合成反应器的功能。单体、催化剂及其他助剂或需要进行化学改性的聚合物由挤出机的加料口加入,在挤出机中进行化学反应形成聚合物或经化学改性的新型聚合物。同时,通过在挤出机头安装适当的口模,直接得到相应的制品。反应加工具有应周期短(只需几分到十几分钟)、生产连续、无需进行复杂的分离提纯和溶剂回收等后处理过程、节约能源和资源、环境污染小等诸多优点。
高分子材料的性能不仅依赖于大分子的化学和链结构,而且在很大程度上依赖于材料的形态。聚合物形态主要包括结晶、取向等, 多相聚合物还包括相形态( 如球、片、棒、纤维及共连续相等) 。聚合物制品形态主要是在加工过程中复杂的温度场与外力场作用下原位形成的。
高分子反应加工分为两个部分：反应挤出和反应注射成型。目前国内外研究与开发的热点集中在反应挤出领域。高分子材料的反应挤出通常包括两个方面：一是将反应单体、对话及核反应助剂直接引入螺杆挤出机,在连续挤出的过程中发生聚合反应,生成聚合物；二是将一种或数种聚合物引入螺杆挤出机, 并在挤出机的适当部位加入反应单体、催化剂或反应助剂, 在连续挤出的过程中,使单体发生均聚或与聚合物共聚,或使聚合物间发生偶联、接枝、酯交换等反应, 对聚合物进行化学改性或形成新的聚合物。反应加工过程中涉及的化学反应有自由基引发聚合、负( 或正) 离子引发聚合、缩聚、加聚等多种反应类型, 与传统反应需数小时或十几小时相比,其反应时间往往只有几分钟或几十分钟。
高分子材料的合成和制备一般是由几个化工单元操作组成的,高分子反应加工把多个单元操作熔为一体,有关能量的传递和平衡,物料的输运和平衡问题,与一般单个化工单元操作截然不同。由于反应加工过程中发生的化学反应(聚合)多为放热反应,传统聚合过程是利用溶剂和缓慢反应解决传热与传质问题的,而在聚合反应加工过程中,物料的温度在数分钟内将达到 400-800℃,若不将反应过程中产生的热及时的脱除,物料将发生降解和炭化。传统的加工过程是通过设备给聚合物加热,而聚合反应加工中是需要快速将聚合生成的热量通过设备移去,因此,必须从化学工程和工程热物理学两个方面开展相应的基础研究。
高分子材料的物理机械性能、热性能、加工性能等均取决于其化学结构、分子结构和凝聚态的形态结构,而高分子材料的形态结构则与加工工艺有着密切的关系。
流变学是研究物体流动和变形的科学,高分子材料流变学是其成型加工成制备的理论基础。伴随化学反应的高分子材料的流变性质则有其自身的规律和特点。因此, 研究反应加工过程中的化学流变学问题将为反应加工过程的正常进行和反应产物加工成制品提供重要的理论基础。
2高分子材料成型过程中的控制
一般说来，在六七十年代主要重视的是单一聚合物在通常加工过程中的形态；到了七八十 年代以通常聚合物共混物相形态形成规律以及单一聚合物在特殊加工条件下形态成为主要研究对象；九十 年代以来,主要从控制聚合物形态规律出发, 研究新型聚合物、新型加工过程中聚合物形态形成、发展及调控, 通过新型形态及特殊形态的形成,获得性能独特的单一或多相高分分子材料。
我国是自 20 世纪 80 年代以来,对聚合物及其共混物在加工中形态发展和控制给予了高度重视。方向上大体是与国际同步的。近年来,我们国家主要研究内容涉及高分子材料加工过程中形态控制的科学问题,包括高分子在复杂温度、外力等各种外场作用下聚合物形态结构演化、形成规律以及在温度、压力等各种极端状态下高分子聚集态结构的特点。在已取得的理论成果知道下,开发了多种新型高分子材料,有的产生了良好经济效益。多数聚合物多相体系不相溶,给共混物加工中形态控制和稳定带来困难。通常是加入第三组分改善体系的相容性。聚合物加工中制品处于非等温场中,制品温度对其形态及性能有很大影响。但在通常聚合物加工中制品温度控制非常盲目,原因是很难知道不同制品位置温度随时间的变化关系。关键是要弄清楚聚合物及其共混物在非等温场作用下制品温度随时间变化关系。研究微纤对基体聚合物结晶形态、结构的影响,发现不仅拉伸流动行式成核和纤维成核,而且发现纤维在拉伸流动场作用下辅助成核。将导电离子组装到微纤中, 使微纤在体系中形成导电三维网络结构,从而显著降低体系的导电逾渗值和独特的 PTC(电阻正温度效应)和 NTC(电阻负温度效应)效应。
高分子材料的形态与物理力学性能之间有密不可分的关系,这是高分子材料研究中的一个永恒课题。与其他材料相比, 高分子材料的形态表现出特有的复杂性：高分子链有复杂的拓扑结构、共聚构型和刚柔性,可以通过现有的合成方法进行分子设计和结构调整；高分子长链结构使得其熔体有粘弹性；高分子的驰豫时间很宽,并在很小的应变作用下出现强烈的非线。
3高分子材料的发展趋势
高分子材料的高性能化：现有的高分子材料虽已有很高的强度和韧性,某些品种甚至超过钢铁,但从理论上推算,还有很大的潜力。另外,为了各方面的应用, 进一步提高耐高温、耐磨、耐老化等方面的性能是高分子材料发展的重要方向。改善加工成形工艺、共混、复合等方法, 是提高性能的主要途径。
高分子材料的功能化：高功能化主要是指具有特定作用能力的高分子材料。这种特定作用能力, 即“特定功能”是由于高分子上的基团或分子结构或两者共同作用的结果。这类高分子材料又称为功能高分子。例如, 高吸水性材料、光致抗蚀材料、高分子分离膜、高分子催化剂等,都是功能化方面的研究方向。
高分子材科的生物化：生物化是高分子材料发展最快的一个方向。各种医用高分子就属于这一范畴。有人认为,除人脑仅 1.5kg 重的大脑外,其他一切器官均可用高分子材料代替。此外, 生命的基础,细胞、蛋白质、胰岛素等也均属于高分子。生物化于是成为高分子科学的一个最主要发展方向。如合成或模拟天然高分子,使之具有类似的生物活性,代替天然的组织或器官。
结束语
综上所述，在科技日益进步的今天，我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工技术与装备的道路，把握技术前沿，培育自主知识产权。促进科学研究与产业界的结合，加快成果转化为生产力的进程，加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展是必由之路。
参考文献：
[1] 高分子材料的发展方向.国家自然科学基金委员会.高分子材料科学.科学出版社，1994.
[2] 史玉升,李远才,杨劲松.高分子材料成型工艺[M].化学工业出版社，2006.
篇6
关键词：机械工程材料 高分子材料 教学改革
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
机械工程材料课程是面向非材料专业学生开设的介绍材料科学与工程基础内容的课程，涉及专业包括机械、化工、船舶、汽车、航空航天等。目前大多数机械工程材料课程的讲授以金属材料为主线，内容涵盖金属材料的化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系等[1，2]。教学目的是让非材料专业学生了解常用金属材料的性能、应用范围和加工工艺，初步掌握金属材料的选用原则与方法，同时能够对实际工程中与材料相关的基本问题进行正确分析和处理。
1 高分子材料教学改革原则
20世纪中期以来，大批新型高分子材料的合成拓展了人类使用材料的范围。与金属材料相比，高分子材料具有密度小、比强度高、原料丰富、成型简单、成本低、耐腐蚀等优点。近年来一些性能优异的高分子材料在诸多领域呈现取代传统钢、铁等金属材料的趋势，成为机械工程材料中不可忽视的一部分[3]。因此，在机械工程材料课程的教学过程中，须摒弃完全以金属材料为主体的授课方法，适当增加高分子材料等新型工程材料的比重。因此，我校在2013年对机械工程材料32学时课程的教学计划进行了调整，将高分子材料部分由之前的2学时增加到4学时，并确定了以下改革原则：
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[4-6]。
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[7，8]。
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
通过机械工程材料课程中高分子材料的教学方案改革，学生对这种新型工程材料有了基本且更为全面的了解，他们深刻认识到，高分子材料是机械工程材料领域中不可忽视的分支。
参考文献
[1] 文九巴.机械工程材料[M].北京：机械工业出版社，2009.
[2] 于永泗，齐民.机械工程材料[M].大连：大连理工大学出版社，2012.
[3] 张留成.高分子材料基础[M].北京：化学工业出版社，2011.
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[5] 韩顺玉，柳海兰.非高分子专业《高分子化学》课程教学实践与探讨[J].中国科教创新导刊，2010（35）：93.
[6] 詹茂盛，何利军.“高分子材料课程信息化师生互动教学方法”研究与实践[J].化工高等教育，2004（3）：69-71.
篇7
关键词：功能高分子设计；双语教学；探究式教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）26-0210-02
“十二五”规划指出，目前我国新材料产业正处于强劲发展阶段，新材料产业约占国内生产总值的15%，预计年增长速度保持在20%以上。而其中的高分子材料由于独特的结构和易改性、易加工的特点，使其拥有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能，从而被广泛应用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域，并已成为现代社会生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料。而其中功能高分子材料兴起于上个世纪60年代，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料，指在其原有优异力学性能基础上，还具备化学反应活性、导电性、光敏性、生物相容性、选择分离性、仿生性、磁性等特定功能的高分子及其复合材料，近年来在高分子材料领域占主导地位。
而功能高分子设计课程就是面向功能高分子材料方向本科学生的概论性课程，是一门研究与功能高分子相关的分子设计与合成方法的学科，主要包括各种特殊的功能单体的设计与合成、各种活性聚合方法及当前高分子设计相关范畴的最新研究成果和方向。目的是使学生在已有的有机合成和高分子化学课程的基础上，进一步掌握功能高分子的单体设计与合成、活性聚合方法等理念与技能，培养学生初步具有设计功能单体和选择聚合方法的能力，并了解本学科方向前沿新动向，为今后学生在功能高分子材料领域就业或继续深造打下基础。如何让功能高分子设计课程的教学更适应时代的要求，满足和谐社会创新人才培养的需求，是我们必须研究和探索的问题。
如今，国内高校的功能高分子设计课程教学所存在的问题主要表现为两方面：（1）以汉语教学为主。功能高分子设计课程中，一部分重要内容为讲述先进功能高分子材料，需要紧跟该领域前沿性发展情况，而最新的研究成果基本都会以英文的形式出现在国际刊物、国际会议资料以及互联网上，查阅英文文献是获取这些最新信息的主要途径，并且国外已有许多原版教材可直接作为图书资料使用[1，2]，导致学生仅被动依靠教师翻译讲述，无法自主获取该领域最新的研究成果，致使学生对学科发展前沿了解不足，固步自封，也不利于提高学生的专业英语水平。（2）以“注入式”教学方法为主[3，4]。通常由教师在讲台上讲授分析原理、目的、内容及测试实例，不利于激发学生兴趣，导致学生主观能动性发挥不够，不利于培养学生的综合能力和创新思维。综上所述，传统的汉语主讲，注入式教学为主的功能高分子设计课程教学无法保证高质量的教学效果和质量，不利于培养既具有扎实专业理论功底，又具有良好外语水平的创新型复合人才，所以，笔者在32课时的课堂实践基础上提出了采用双语教学和探究式教学相结合的方法，主要包括以下四阶段的探索。
一、专业英语的有效学习
功能高分子类专业课的双语教学旨在促使学生获取专业知识的同时提高英文运用能力。其中的教学核心是培养学生运用英文思考、求知、交流专业知识的能力，为学生今后在专业领域运用英文进行交流以及科学研究打下基础，不可舍本逐末过多地注重英文语法与词汇的讲解，所以称之为英语的“有效学习”。
选取化学工业出版社的《高分子材料专业英语》，进行常用高分子单体、有机试剂及实验器具单词的教学，从共有词头和词根出发，比如聚合“poly-”和烃“-ene”等，目的使学生在4个课时内可以做到看懂常用单词，但并不盲目追求拼写与语法。
二、团队合作的开放讨论
在完成初期的英语学习后，将学生分为6～8人小组，给出8～10个专题讲座方向，让学生进行小组内部讨论，找出本小组最感兴趣的方向，随后委派代表在课堂陈述，最终制定6个专题。目的是教授学生感兴趣的专题，而不是照本宣科地讲述功能高分子领域的“老三篇”。比如学生提出专题为“导电高分子材料在电子类产品上的应用”，既与传统专题“导电功能材料”相关，又与当今信息时代的大环境切合，可以有效提高学生的主观能动性，使学生思维碰撞，激发学生兴趣，促进创造思维的发展。
在此过程中，让学生充分表现、合作与竞争，使教师指导和学生自主探究相结合，传授知识和解决问题相结合，单一性思考和求异性思维相结合。要密切关注讨论的进程和存在的问题，及时进行调整和引导；充分调动学生讨论的积极性，及时发现优点，特别是善于捕捉后进生的“闪光点”，及时给予鼓励。
三、英文文献的小组pk
在确定专题以后，采取“2-1-1”的4课时讲座模式，即教师进行2课时的专题讲座，学生进行1课时的文献阅读与表述，最后进行1课时的课堂大讨论，要求小组学生分工将文献进行总结梳理，得出自己的结论和解释。不同的学生或者团队可以就同一问题提出不同的解释或看法。他们要能够将自己的结论清楚地表达出来，大家共同探讨，使大家思维相互碰撞，努力撞击出创造思维的火花。
以“感光功能高分子材料”为例，教师主要讲述感光类高分子材料的光作用机理、感光基团、常见感光高分子材料，并通过英文前沿文献的讲述让学生了解感光高分子材料的应用，随后布置小组分工英文文献阅读，在下次课堂上让各个小组代表进行文献讲述。文献讲述不需要全篇翻译，注重理解该感光材料的合成方法和过程，以及其制备的目的和意义，并能通过小组讨论与自主思考去试图提出该文献的创新点及不足之处，做到不迷信文献。讲述完成以后，教师带领所有小组对各小组的表现对进行点评与提问，模拟答辩模式，很好地锻炼学生的口头表述能力和心理素质。最后进行小组相互评分，评出感光功能高分子材料专题文献讲述的第一名，充分提升同学们的竞争意识，引爆课堂气氛。
四、功能设计的综合应用
最后4课时为考核课时，考核目的为让学生具备可以初步具备设计特定功能高分子材料的能力，比如选取“我身边的综合功能高分子材料设备”，让每小组选取生活中常用的物件，指出其所含有的两种或多种功能高分子材料，并通过小组讨论、课程复习及资料查阅指出如何设计新型的功能高分子材料来取代传统材料。例如，有小组围绕“手机”进行协作，指出手机的表观柔感涂层为感光功能高分子材料，具有快速、绿色、高效的特点，可采取无机填料与高分子复合的方法进行性能改进；而手机的内层电路板为导电高分子材料，可通过先进的印刷电子的方法快速制备一体化电路，降低制作成本。由此，让学生从更深层面上理解功能高分子材料拥有广泛应用性的特点，消除了学生“学而无以致用”的疑虑，显著提高了学生的主观能动性，有效培养了学生的综合能力和创新思维。
总之，在功能高分子设计课程中，开展双语教学与探究式教学相结合的方法对于人才培养是一项非常有意义的工程，在教学实施过程中，因材施教、循序渐进，从教学的准备、策略、方法和细节等各环节精心设计及有效实施，并不断探索与改进。培养出既具有深厚的专业知识基础，又具有良好专业外语的运用能力，同时洞悉学科前沿的创新性复合人才。
参考文献：
[1]徐丹，黎盛，李代明.包装材料学课程双语教学实践与探索[J].中国轻工教育，2012，（6），72-74.
[2]张晖，张积家.双语水平和双语经验队大学生创造力态度的影响[J].现代教育论坛，2011，（4），26-30.
[3]吕明生，王淑军.食品分析课程教学实践与实践[J].科教文汇，2008，（1），44-47.
篇8
关键词:高分子 新型技术 化学
中图分类号:O63 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(a)-0102-01
从19世纪中期开始到现在,经过了这么长时间的不断发展,高分子体系已经从高分子改性逐渐向高分子合成、构筑、光电功能高分子等方向转变。人们的生活也从高分子化学中受益匪浅,小到日常可见的材料、油漆以及涂料等,大到在科研研究方面使用的高分子聚合物、分离膜、酶、树脂等。现在对高分子化学的研究方向已经转向了新功能材料,在目前快速发展的情况下看,高分子化学会和其它学科相互之间相继结合穿插,一定会在纳米材料、智能等一系列研究领域中广泛使用,适应现代化可持续发展的目标,使所有研究项目都向绿色科学方向发展。
1 现如今高分子化学的发展情况
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。
2 高分子化学不同领域的使用分析
使用高分子化学的研究都处于高端技术领域,它的发展方向一定会和社会发展的方向和各种行业发展要求相适应。以后的高分子化学一定会其它领域相互融合,高分子材料的使用注定会减少人类对自然资源的依赖程度,逐渐向纳米、绿色和智能等方向转变,在实现可持续发展的目标中占据了非常重要的位置。
2.1 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。
2.2 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。
2.3 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。
2.4 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。
3 结语
随着社会的不断发展,人类把能源、信息以及材料称为支撑科技革命的重要力量,而且材料也是能源以及信息不断发展的基础所在。从出现合成有机高分子材料开始,人类就在不断的进行研究和探索,希望可以找到使用广泛的新型材料,可以广泛的使用在计算机、生物、海洋等一系列领域当中。高分子材料正在向高性能、多功能方向不断前进,正在不断适应快速发展的今天,出现了很多功能非常强健并且广泛使用的高分子材料。
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.
篇9
一、高分子材料与工程
高分子材料与工程专业培养具备高分子材料与工程等方面的知识，能在高分子材料的合成、改性、分析测试和加工成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。
本专业学生主要学习高聚物化学与物理的基本理论和高分子材料的组成、结构与性能知识及高分子成型加工技术知识。
学习课程
聚合物加工原理、聚合物成型工艺、聚合物流变学、高分子物理、高分子化学、物理化学、有机化学
毕业生具备的专业知识与能力
掌握高分子材料的合成、改性的方法;
掌握高分子材料的组成、结构和性能关系;
掌握聚合物加工流变学、成型加工工艺和成型模具设计的基本理论和基本技能;
具有对高分子材料进行改性及加工工艺研究、设计和分析测试，并开发新型高分子材料及产品的初步能力;
具有应用计算机的能力;
具有对高分子材料改性及加工过程进行技术经济分析和管理的初步能力。
就业方向
该专业毕业生可到石油化工、电子电器、建材、汽车、包装、航空航天、军工、轻纺及医药等系统的科研(设计)院所、企业从事塑料、橡胶、化纤、涂料、粘合剂、复合材料的合成、加工、应用、生产技术管理和市场开发等工作，以及为高新技术领域研究开发高性能材料、功能材料、生物医用材料、光电材料、精细高分子材料和其它特种高分子材料，也可到高等院校从事教学、科研工作。
高分子材料与工程专业的20所大学
二、复合材料与工程专业
复合材料与工程专业培养具有良好的思想素质，强烈的社会责任感，健康的体魄和健全的心理素质、德、智、体全面发展，掌握新型复合材料生产原理和生产工艺、能胜任无机材料、高分子材料、新型复合材料等生产企业基层管理工作和实际岗位操作，具有较高综合素质，“用得上、留得住”的应用型人才。
专业特色
该专业既重视学生数学、力学和材料科学的基础理论培养，又重视学生的工程能力训练，并对有关专业课实行教学内容的国际接轨。课程设置注重基础理论与工程的结合、自然科学知识教育与文化素质教育结合，理论与实践相结合。学校会设有工程设计制图课程设计、工程训练、下厂实习、毕业实习、毕业设计和毕业论文等实践环节。实验有高分子物理实验、高分子化学实验、复合材料制备与加工实验、材料性能测试实验等 。
就业方向
本专业学生毕业后可毕业生可以就业于与复合材料相关的汽车、建筑、电机、电子、航空航天、国防军工、信息通讯、轻工、化工等有关企业和公司，担任工程研究 人员、工程师和营销管理人员，从事设计、研发、分析、生产、测试、评价、营销、管理等工作;也可以在高等院校、研究设计院所从事科研教学工作。
开设院校
哈尔滨工业大学、西北工业大学、华东理工大学、南京工业大学、青岛大学、青岛科技大学、长江大学、中北大学、河北工程大学等
篇10
【关键词】点、面结合；知识点；教学新模式；探讨
0 引言
《高分子物理》是一门新兴的学科，是在长期的生产实践和科学经验的基础上逐渐发展起来的，是高等工科院校高分子材料科学与工程专业的核心主干课程，是研究高分子结构与性能间关系的科学，也是研究聚合物分子运动规律的科学[1]。通过本课程的学习使学生掌握聚合物的多层次结构分子运动及主要物理机械性能的基本概念理论和研究方法。为高分子设计、改性、加工、应用奠定基础，对学生深入掌握专业知识有深远影响。然而《高分子物理》概念多、抽象、结构纷繁且性能多变，被视为高分子专业最难讲授和最难学的专业课程。不少同学认为，高分子物理理论性强、推导多、在课堂教学中缺乏学习兴趣，同学们在学习过程中普遍感到无从下手，力不从心[2]。
针对以上问题对该课程教学方法进行研究，以增强教学效果、调动学生的学习积极性。对现有的教学模式进行改革，采用点、面立体教学模式，让学生充分了解各个知识点，通过引入多种、全面的教学方法，让学生从整体上了解高分子物理的基本概率和理论知识。
1 点、面立体教学模式
以课本上的知识点中心，发散到和这个知识点相关的各个知识面，采用不同教学手段相结合。首先课本上理论讲授知识点，结合当前的科研相关成果，讲解这个知识点的应用，结合计算机模拟技术建立形象的思维，通过实体的图形数据深入的理解知识点，达到能够熟悉掌握并灵活应用的效果。
教学初期让学生对高分子物理这门课程有个总体的认识，大概理解这个课程是做什么用，和我们以前学习的高分子课程有什么不同，在整个高分子专业课程中的地位和重要性。从总体的面上，帮助学生理顺各章节之间的内在联系，明确课程前后内容的逻辑关系，完善高分子物理知识体系框架结构，强化高分子结构内涵，重视高分子运动机制描述，突出高分子性能与结构和运动之间关系的关联[3]。高分子物理学的主要内容包括结构、分子运动及性能，结构包括高分子链结构、聚集态结构；性能包括力学性能、热性能、电学性能、光学性能及表面与界面性能等； 分子运动则包括高分子的三种状态及松弛转变[4]。授课时应将各个知识点的内容详细的讲解、推导，让学生真正从
随着教学过程的深入，学生在基本理解高分子物理的研究内容和特点后，需要让学生深入理解高分子物理中基本术语，高分子物理课程中有许多内涵相近、相关或相互对应的术语。如高分子、大分子，非晶态、无定形态，银纹、裂纹等是内涵相近的术语，构造、构型、构象，高弹性、黏弹性，滞后、力学损耗、损耗因子，蠕变、应力松弛，松弛时间、推迟时间，屈服强度、极限强度、拉伸强度、冲击强度、弯曲强度等是内涵相关的术语，近程结构、远程结构，结晶态、非晶态，动态模量、动态柔量，应变软化、应变硬化，有规立构聚合物、无规立构聚合物，取向、解取向等可视为内涵相对的术语[5]。在高分子物理课程的教学中，对众多基本术语的深入讲解是一个首要和基本的任务。对于这些基本术语是否理解和掌握，意味着对有关基本概念是否理解和掌握，在理解基本概率的基础上，结合当前和这个知识点相关的科研成果，让学生能够真实的感受这个知识点很有用。
在仔细理解各个知识点后，将知识点发散到各个面，结合当前的研究热点或研究进展，全面的介绍和讲授的知识点相关的研究工作。真正做到能够即学即用，达到事半功倍的效果。
2 实例讲授高分子物理非晶态聚合物的玻璃化转变
2.1 课本知识点讲授
玻璃化转变现象是非常复杂的，至今还没有比较完善的理论可以解释实验事实。现有的玻璃化转变理论包括：自由体积理论、热力学理论、动力学理论、模态耦合理论、固体模型理论等。每一种理论只能解决玻璃化转变中部分实验现象，课本中重点讨论自由体积理论。
自由体积理论最初由Fox和Flory提出来的，主要工作是由Turnbull和Cohen完成。自由体积理论认为：液体或固体的体积由两部分组成，一部分是被分子占据的体积，称为已占体积；另一部分是未被占据的体积，称为自由体积。后者以“空穴”的形式分散于整个物质之中，自由体积的存在为分子链通过转动和位移调整构象提供可能性。当高聚物冷却时，自由体积先逐渐减小，到达某一温度时，自由体积达到最低值，维持不变。此时，高聚物进入玻璃态。因而高聚物的玻璃态可视为等自由状态[1]。
在玻璃态下，聚合物温度随温度升高发生的膨胀，只是由于正常的分子膨胀过程造成的，包括分子振动振幅的增加和键长的变化。到玻璃化转变点，分子热运动已具有足够的能量，而且自由体积也开始解冻而参加到整个膨胀的过程中去，因而链段获得了足够的运动能量和必要自由空间，从冻结进入运动。
2.2 玻璃化转变知识点推导演示
理论知识点讲授之后，需要给学生推导理论的由来和公式的演算过程，虽然大部分的推导书本上有，但是有些省略的步骤，可能让学生不能独自的完全推导出来。结合自由体积理论示意图推导，可以将Doolittle方程和WLF方程做个简单的介绍，然后推导得到自聚合物的自由体积分数等于2.5%，直接在黑板上板书整个过程，让学生能够体会到公式是有根据，同时增强学生学习高分子物理学中公式的信心，应该会有很好的效果。
实验中研究玻璃化转变，主要方法是聚合物发生玻璃化变化时，测量发生急剧变化的物理性能，主要有测比容、线膨胀系数、折光率、溶剂在聚合物中的扩散系数、比热容、动力学损耗等随温度的变化，可以重点讲述比较典型的几类，如图1、图2、图3：
通过课本上的部分实验数据，让学生能够直观的理解玻璃化转变温度的客观性，加深对玻璃化转变温度公式的理解。
2.3 玻璃化转变知识点发散到知识面
结合当前玻璃化转变的研究热点，将知识点发散到面，使学生更加全面的理解知识点。近些年来，非晶态聚合物玻璃化转变研究的热点比较多，在给学生讲授的时候，可以选择一个熟悉的研究热点进行讲解。如大分子物质如聚合物、蛋白质分子等受限于纳米孔洞的玻璃化转变，Schonhals[6]发现聚二甲基硅氧烷（PDMS）受限于2.5～20nm孔洞中的链段运动性均较本体强，随着孔径的减小受限体系的温度依赖性由VFT行为转变为Arrhenius行为；Russell[7]等人应小角 X射线散射（SAXS）和中子散射的方法发现，聚苯乙烯链（PS）受限于比其本体状态链尺寸小的氧化铝孔洞中时，由于高分链之间缠结的减少，链整体的运动性增强，粘度降低。DSC实验表明链段运动的分布变宽，但其运动性并没有发生明显变化；Richterli[8]等人应用中子自旋回波的方法研究了聚二甲基硅氧烷受限于 26nmAAO孔洞中的动力学行为，第一次发现了在分子受限于纳米孔洞，在紧邻孔壁表面的强吸附层与孔中心本体层之间存在一个中间相，它的链松弛行为受到固定在孔壁上链的影响（如图4所示）。Kinimicht[9]等人应用NMR的方法研究受限的高分子熔体，发现高分子熔体即使在比其自身尺度大得多的受限空间中，其tube-reptation模型算得的有效管径都小r本体状态，“紧缩效应”（corest effect）的概念被用来解释这一实验现象。
图4 受限于AAO纳米孔洞中高分子链的三层模型
教师在讲课时，可以重点讲解一个受限条件下玻璃态转变研究成果，让学生从目前的科研中感受到学习的知识点很有必要，而且研究的前景十分宽广，激发学生学习的动力和兴趣。
3 思考和探索
高分子物理的总体课时并不多，所以不是所有的章节都需要采用点、面结合的教学方式，需要合理分配教学课时，尽量在有限的教学课时里，让学生充分掌握学习知识的方法，提高兴趣。首先使学生明确学习高分子物理的意义，将术语真正地讲透彻，在教学过程中牢牢地把握住教学主线，注意方式方法，例如从某个知识点强化理论概念，然后立体的发散到和知识点相关的面，并通过运用多种教学方法，形成一个知识的空间网络结构，使学生牢固掌握高分子物理中的知识。结合现有的一些科研热点，调动学生的积极性，使其主动参与到教学活动中来，培养创新意识。我们主要是激发学生学习兴趣，只有这样才能提高运用知识的能力，开拓眼界，启发思维，使认知过程不断充实提高，达到提升教学质量的目的。
4 体会
高分子物理是一门难学难教的课程，作为高分子材料与工程本科专业重要的基础课，对学生后续学习其它专业课有深远的影响。总之，在高分子物理的教学过程中，应突出重要知识点的详细讲解、推导，然后有这个知识点发散到相关的知识面，形成以这个知识点为中心的空间知识网，对学生牢固的掌握知识将会有很大的帮助，提高学生对课程内容的理解，培养和提高学生分析、解决问题的能力。但是在讲授的过程中，由于受到教学课时的限制，需要整体把握，不能对每个知识点面面俱到，需要有筛选的进行该方法的教学。
【参考文献】
[1]何曼君，张红东，陈维孝，等. 高分子物理[M]. 北京：复旦大学出版社， 2007.
[2]张焕芝. 《高分子物理》课程教学改革的探索[J]. 科技信息，2013（17）：177-177.
[3]付文， 王丽. 高分子物理教学改革探讨[J]. 化工高等教育， 2010， 27（5）：69-71.
[4]余若冰， 徐世爱， 张德震. 高分子物理教学几点思考和体会[J]. 化工高等教育， 2014， 31（3）：93-95.
[5]侯维敏， 詹世平. 提高高分子物理课堂教学效果的实践与探索[J]. 长春教育学院学报， 2014， 30（13）.
[6]Dobriyal P. Enhanced mobility of confined polymers[J]. Nature Materials， 2007， 6（12）：961-965.
[7]Krutyeva M， Wischnewski A， Monkenbusch M， et al. Effect of nanoconfinement on polymer dynamics： surface layers and interphases.[J]. Physical Review Letters， 2013， 110（10）：1214-1222.
