高分子材料与工程现状范文
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篇1
关键词: 高分子材料与工程专业 有机化学 教学现状 教学改革
有机化学是化学学科中的一个十分重要的组成部分,它的主要研究对象是有机分子,从有机物结构入手,研究有机化合物的化学性质,在分子水平上探知未知世界的基础学科。在我校,有机化学是面向化工学院、药学院二年级,以及海洋学院一年级学生开设的专业基础课程,是“大类培养”的主干课程。通过有机化学课程的学习,可使化学类学生掌握有机化学领域的基本理论、基本知识和实验操作技能,把握有机化学发展领域的新概念、新动向和新技术,同时为后续专业课的学习打下坚实的基础。
1.教学现状
在工科院校,有机化学的教学课时“缩水”,如我校有机化学虽然是“大类培养”的重要专业基础课,但是其课时数被压缩到64个学时,教师必须在一个学期之内完成教学。而有机化学作为高分子材料与工程专业的基础课,是高分子化学、高聚物合成工艺学、高分子材料学等后续专业课的基础,学生必须在有限的课时数里掌握《有机化学》这门课程,难度大,任务重。
另外,由于江苏省高考制度,较大部分的学生高中阶段选修的“物生”,进入大学后化学知识特别是有机化学基础知识非常薄弱,一个教学班级里,学生的化学知识水平参差不齐。通常是刚进入大学的第一学期学习无机化学,对于选“物生”的学生来说,没有化学基础,一开始就挫伤他们学习化学的自信心。学习有机化学时,多数学生对有机化学的学习有畏惧感。如果入校时对专业认知不够,不能看到有机化学学习对高分子材料与工程专业学习的重要性,更是对有机化学失去兴趣。
再者,有机化学课程自身的特点,由于有机物数量多,结构多变,机理难掌握。而工科院校的有机化学课时数又被压缩,教师为了教授完大纲的教学内容,不得不采取“满堂灌”教学方法,使得学生缺乏主动获得知识的能力,被动“填鸭式”教学必然导致教学效果不理想。一学期教学结束,发现学生知识掌握不好,除了少部分拔尖的学生,大部分学生对这门重要的专业基础课一知半解,学到的有机知识很少。
2.教学改革
结合有机化学学科规律,针对高分子材料与工程专业特点,对教学内容进行优化、取舍;改进教学手段,选聘高年级本科生、研究生做助理班主任,让他们参与本科生教学,形成多元化的本科生教学队伍;改革考核方式,实现高分子材料与工程专业有针对性的考核方式,教考分离。
(1)改革教学内容
有机化学的教学关键是引导学生“有机”这一学科,不同于其他几门基础化学课,有机化学基本不涉及计算,不涉及公式,说的是图片的拼接,化学键的断裂与重组,以构建新的有机分子。那么,在教学过程中如何引导学生使用“有机思维”思考问题才是关键。当我们谈到如何面对课时数被压缩这个问题,如果抓住“引导学生进入有机化学这个学科”这个关键问题,就能依据高分子材料与工程专业的培养方案,深入分析研究教学大纲和教学目标,对教学内容进行取舍。
在改革教学内容时,还要考虑以下两个方面问题:一是研读多种版本的教材,最新版本的中、英文有机化学教材和专著等,从不同研读、分析深度的教材方面,准确把握“基础有机化学”教学重点、难点,结合高分子材料与工程专业的特点来取舍教学内容。二是关注高分子领域的研究前沿,发展动态,结合传统的知识,推陈出新,把最新的知识信息教授于学生,引导学生了解最新的前沿,激发他们的兴趣,使之感觉到目前所学知识的有用性。
(2)改革教学手段
我校近年实施了一项“班主任助理”制度,选派高年级本科生、研究生担任本科生班级班主任助理,取得了很好的教学效果。高年级本科生、研究生参与本科生教学,形成多层次、多元化的本科生教学队伍。
高年级本科生已经学习了有机化学专业基础课,经历过有机化学的学习和考核,有自己的学习方法和技巧;他们已经进入高分子材料与工程专业课程学习,对哪些知识对专业课学习重要有切身体会;他们与低年级学生同属于一个年龄阶段,有更多的共同话题,沟通交流更容易,帮助学生及早发现自己的优缺点,扬长避短。
高分子材料与工程研究方向的研究生,通常具有扎实的专业基础知识,已经接触了专业的前沿研究方向,可以对高分子材料与工程专业低年级学生的学业、思想及心理等方面给予关心和指导。而且本科生可以在研究生的带领下主动做一些创新创业项目,这使得本科生更清楚自己在课堂学习中哪方面有不足,增强本科生对基础知识学习的热情,使他们在有机化学课堂学习中更积极、努力。
(3)改革考核方式
良好考核方式可以极大地促进学生的学习热情,提高他们学习的积极性。目前,我院不同专业实行统一考试,如环境工程、化学工程、安全工程和高分子材料与工程等专业统一出卷,流水阅卷、统一登分,做到公正、准确。但是,这种“统一”的方法抹杀不同专业对有机化学需求的不同,使得教师和学生忽视基础课对后续专业课的影响,结果是为了考试而学习,不能真正掌握自己专业需求的有机化学知识。
为了提高学生的整体素质和学习积极性,我们应实现不同专业单独出卷、单独考核的方式。卷面上可以体现出适合高分子材料与工程专业的题目,结合他们的后续专业课程。哪些知识是有机化学这门课程必须掌握的基础知识,哪些知识是关联高分子材料与工程的专业知识。同时,建立针对性的有机化学试题库,使学生接触更多不同的题型,拓宽知识面。建立适合高分子材料与工程专业的有机化学试题库,有机化学课程理论考试按照一定的难度系数、教学要求、考试范围等,统一从试题库里抽调,实现教考分离。
3.结语
为全面提升高分子材料与工程专业的有机化学教学质量,我们要结合有机化学学科规律,针对高分子材料与工程专业的专业特点,从学生的实际出发,认真分析总结,精选教学内容,创新教学手段,改革考核方式,不断激发学生的学习兴趣,以提高高分子材料与工程专业的人才培养质量。
参考文献:
[1]黄杰,周冕,李又兵,王选伦.高分子材料与工程专业《有机化学》教学改革探索与实践.广州化工,2014(42):186-187.
[2]陶传洲,刘玮炜,曹志凌,史大华,王建,程青芳.环境工程专业有机化学课程教学现状及改革.中国科教创新导刊,2010(34):78.
篇2
关键词:流变学;人才培养;教学;方法
一、《高分子材料流变学》课程发展
高分子材料流变学是一门伴随着高分子科学和行业发展而逐步建立起来的重要学科,针对高分子材料特殊的流动变形行为及其机理展开研究,起到连接高分子结构性能和高分子工程的桥梁作用。
现在,高分子科学理论研究及工艺、设备的设计优化的发展进步离不开高分子材料流变学知识的辅助,整体发展趋势要求高分子专业人才必须具备基本的高分子材料流变学知识。
青岛科技大学自1986年起开始设立《高分子材料流变学》课程,是国内最早开设该课程的高校之一,迄今已有20多年的教学历史,同时跟踪学科的发展,教学团队亦针对学科的前沿问题开展科研工作,在国际上形成了一定的学术影响力。在长期的教学、科研实践积累和和对高分子流变学教学理解逐步深化的基础上,教学团队按照比较科学完整的体系,编写出版了《高分子材料流变学》教材,并得到国内院校的认可;另一方面,《高分子材料流变学》教学也凸现了专业特色,使学生质量有所提高。通过引导学生开展理论联系实际、针对性强的流变理论研究与工程设计实践,所培养的学生学科专业知识全面,了解学科发展前沿,在以后的科研和工作实践中展现出较强的解决问题能力。
二、《高分子材料流变学》的特点及教学原则
高分子材料流变学是随着高分子的合成、加工工程和实际应用的需要,于20世纪50年代逐步发展起来的新学科。一方面,深入其核心需要较多的数学、物理和力学基础;另一方面,其知识体系与高分子化学、高分子物理、高分子的加工工程等有机联系。《高分子材料流变学》完整的知识框架至少涵盖如下三方面的内容:①高分子结构流变学,其从分子运动角度出发,构筑分子结构模型,关联材料宏观力学响应行为和微观的分子运动过程,说明二者的联系。②高分子工程流变学,其从宏观唯象的角度出发,进行应力-应变或应变速率分析,研究与高分子材料加工工程有关的理论与技术问题。③流变测量学,运用流变学基本原理设计仪器设备,表征高分子材料的流变行为。
《高分子材料流变学》理论深奥、内容繁杂、学科交叉性强,其比较科学完整的教学体系,一方面要保证流变学理论的完备性,系统介绍复杂应力、应变描述、材料流变本构方程理论等,另一方面要适应高分子材料专业的要求,加强高分子熔体溶液奇异的非线性黏弹性等内容的教学,并解释说明在高分子加工和流变测量中出现的种种现象与规律。较之其他课程,《高分子材料流变学》对学生的数学物理素养和高分子背景知识有相当的要求,所以教学过程中存在“教师教学难,学生学习难”的两难通病。在长期的教学实践中,我们总结出了讲授《高分子材料流变学》应贯彻两个重要的教学原则:①首先要注意照顾学生的专业背景,对复杂的数学、力学公式和简单明确的基本概念采用不同的处理方法;强调逻辑清晰和语言简明,避开数学基础上的难点,详细诠释流变学抽象概念和基本物理量确切的物理意义,帮助学生尽快领会高分子流变学要点。②再者,注重流变学知识的实际应用,强调理论与实践结合。在保持课程应有的理论体系、系统性、严谨性的同时侧重介绍其在高分子合成的分子设计、高分子工程、高分子材料性能控制等方面的应用实例。
笔者在教学实践中,结合自己的科研实践,将自己从事的国家自然科学基金研究课题成果作为实例,介绍高分子流变的发展及其在高分子学科中的应用。实践证明,教师本身学以致用的实例示范可以引导学生能够尽快领会流变学知识,在科学与工程实践中发挥了良好作用。
三、具体教学方法
笔者从事《高分子材料流变学》的教学实践以来,深刻体会到这是一个不断加深对课程特点的认识,不断改进教学方法的过程。不仅要求授课教师对课程内容有深刻理解,同时在知识传授上亦需要“善巧方便”。下面几点,是笔者对教学方法的简单总结。
1.教师引导。在开始教授新的知识要点前,若能提供一个科研或工程应用中的实例引发学生的兴趣,则往往可获得较好的课堂教学效果。在课堂上,要注意鼓励学生主动学习,形成师生互动的氛围。若学生在课堂上有所疑问,可以暂停教学,增加学生讨论环节。结束时,简要介绍课程后续内容提要,利于学生自学。
2.理论结合实际。《高分子材料流变》是一门理论性和应用性都很强的交叉学科,其理论知识部分比较晦涩,必须与实际结合才能使学得的知识深化和牢固,也才能引起学生的兴趣。教学中会出现学生感觉内容艰深,兴趣不大的现象,在理论基础的学习过程中尤为明显。而当理论知识与实际背景结合时,学生往往饶有兴致。因此将理论知识寓于合适的实际背景中进行讲授,效果明显。当然这也需要教师本人有自己的科研实践作基础,能够跟踪高分子流变的发展前沿。
3.采用多媒体教学。教师无法强迫学生学习,其角色只是教学过程中的引导者。随着教学设备的完善,多媒体教学在授课中所占比重逐步增大。在教学实践中,我们发现多媒体丰富的信息传递模式可以有效抓取学生的注意力,激发好奇心;另外,多媒体教学中重点内容突出,有利于学生掌握知识点,还可以加大信息量,减少板书量,在有限的课时内讲授更多知识。
4.教师传授与学生自学相结合。在教学时数有限的条件下,为使学生学到更多知识,除教师摒弃传统板书,采用多媒体对基础理论等重要内容进行课堂授课外,可以采用的途径是发挥学生主观能动性。在研究生教学中,我们在相关书籍和文献中摘取一些流变学应用和发展前沿方面的内容供学生自学使用,以作为课堂教学内容的补充。另外,要求学生结合自己的研究课题,从中提炼出高分子材料流变学的科学问题,既加深理解学生对所学知识的理解,又帮助其较好地完成课题研究任务。
5.加强实验教学的促进作用。流变参数的测定是高分子材料流变学的重要方面,其本身就是流变学理论的实际应用之一,同时测量结果也反映了材料本身的结构特征。在“毛细管流变仪测量熔体流动行为”的相关实验中,我们训练学生表征所测样品的黏性、弹性特征,分析样品黏弹特性与其分子结构之间的关系。
通过实验教学,可以让学生了解如何在实际工作上应用流变学知识,对课堂教学起到良好的补充和促进作用。
四、结束语
通过《高分子材料流变学》教学内容的合理设置,教学方法的改进,为高分子材料行业培养出合格的有用人才,促进高分子材料行业繁荣发展,是教师的职责所在。在高分子材料行业发展迅速,新材料层出不穷,已有材料的加工改性也相当活跃的今天,材料表征、分子剪裁设计、加工工艺控制等方面都需大批高层次的掌握流变学的科研和技术人员。这既是对高分子材料专业的毕业生提出的新要求,也是《高分子材料流变学》学科发展的动力。在青岛科技大学的关心和资助下,《高分子材料流变学》课程正在进行教学改革以适应发展要求。因此笔者不避粗陋,将自己的粗浅的教学经验体会总结如上,同时也希望得到流变学教学工作上的诸位同仁的指导。
参考文献:
[1]吴其晔.聚合物流变学[M].北京:高等教育出版社,2002.
[2]徐青.更新观念推进课堂教学改革.中国高等教育[J].2008,(5):37-38.
篇3
关键词:高分子材料与工程;人才培养;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)09-0041-02
高分子材料是材料领域中的新秀,它的出现带来了材料领域的重大变革,在诸多行业中已逐渐成为不可替代的关键材料。高分子材料与工程专业具有跨学科、综合性的特点,既与化学、石油化工、精细化工等基础学科紧密联系,又和汽车、电子、环境等应用学科相辅相成[1]。
闽江学院高分子材料与工程专业建设以课程建设为中心,从改革课程体系、强化实践教学、改进教学方法等方面系统深入地开展建设,以达到“重基础理论、重创新精神、强实践技能、强综合素质”的人才培养要求。
一、优化课程结构
本专业的教学体系包括理论教学体系和实践教学体系。在理论教学体系中,课程结构又可分为校级公共基础课程、学科基础课程、专业核心课程等[2]。其中,公共基础课、学科基础课和专业核心课程分别安排63、29和4分,在总学分中分别占比35%、17%和28%。通过进一步深化教学内容改革,构建以专业核心课程和学科基础课程相结合、有利于学科交叉与融合、与经济社会发展相适应的课程体系。此外,还鼓励教师努力建立主干课的课程网站并加强精品课程建设。
在实践教学体系中,遵循从入学军训、金工实习、科研训练、认识实习、专业课程设计、毕业实习到最终的毕业论文(设计)的循序渐进过程,共计34学分,在总学分中占比20%,结合本科四年各课程的实验教学内容,形成较为完整的实践教学体系[3]。同时,为了使高分子材料与工程专业的毕业生具有更强的实践技能,还设计了创新实践环节,其中安排了与本专业相关的社会服务活动、开放实验室活动、专业学术讲座、学科竞赛以及创新创业实践计划项目等。
二、加强实践教学改革
实践教学是高等学校人才培养体系的重要组成部分,与理论教学起着相辅相成的作用。国内外对高分子材料实验实践教学提出多种想法,朱晶心等[4]把加强专业实验教学、提高实验质量、培养创新人才、提高创新能力等作为教学改革的重点。龚建良等[5]研究了高分子材料与工程专业实验教学体系的现状和不足,提出了高分子材料与工程专业实验教学新体系。付一政等[6]认为专业实验既要注意基础知识的综合应用和基本实验技能的训练,又要强调分析问题、解决问题、独立工作、协同配合、富于创新等综合能力的培养。在加强教学实践的建设工作中,结合近年来高分子专业实践教学经验,我们系统地规划和改革“高分子材料与工程专业”的学科基础和专业实践课程体系,使实践教学体系具有基础宽厚、层次分明、循序渐进的特点。
1.实验教学建设。实践教学的初始阶段应该是在学校内掌握基础实验技能,因此对本科阶段实验教学改革应特别重视。在实验教学中,从基础化学中精选出操作性强的实验,安排在本科一、二年级学习阶段对学生集中进行基本实验技能训练。专业实验课程主要安排在本科三、四年级进行,进一步培养学生的专业实验技能。以“循序渐进”为原则,以综合、创新能力的培养为目标,在完成单元性实验教育后,增设单元性设计实验(应用性实验),最后进入综合设计性实验,形成由浅入深、循序渐进的实验教育模式。在实验内容上,鼓励实验教师将自己的科研成果与综合设计性实验相结合,拓展学生对本专业发展前沿的认识。
在教学方法上,重点加强基本实验技能的训练,如组织学生参与专业实验准备、开放实验室训练、社会服务活动等均加深了学生对实验原理和流程的认识。此外,强调教学中激发学生对实验的兴趣。如让学生自行设计方案,引导学生到图书馆查阅相关文献及手册,设计实验方案等。通过积极思考和热烈讨论,不少学生都迫切希望马上进实验室验证自己的观点,从而激发了他们浓厚的实验热情。富有启发意义的实验教学方式发展了学生的创造思维,发挥了主观能动性,培养了独立思考能力,进而强化他们的综合专业素养[7]。
2.生产实习基地建设。由于历史原因,我系原有实习基地大多数是国有化工企业,目前普遍经营情况较差,设备陈旧,实习环境差。在这些单位实习,尽管联系方便、费用低,但实习效果不佳。而一些效益较好、技术先进、环保意识强的合资及独资企业担心学生来厂实习会影响生产,不愿积极配合学校完成实习的组织安排;即使接受了实习的任务,也只是让学生站在一旁观看,鲜有动手实践的机会。因此,我专业通过两条途径解决实习基地问题。一是针对效益差的国有化工企业,开展科研活动,与企业合作,走产学研相结合的路子。二是积极与新兴的合资企业、私营企业及乡镇企业联系,签订合作协议,为他们提供技术咨询,帮助他们培训一线操作工人。这样,企业就比较乐意接受学生到这些单位进行专业实习,让学生顶岗操作,视学生为本单位职工。学生在这样的实习单位实习,学习热情高,很好地巩固了专业知识。
三、突出专业特色建设
具有较强的创新意识和实践能力,是高分子材料与工程专业努力塑造的专业特色。在专业建设中,通过企业实习,利用生产现场的实际条件,将专业理论和生产实际相结合,最大限度地满足后续课程学习和人才培养目标的需求。专业教学团队注重生产实习基地的开发,健全实习质量保障体系,保障相对稳定的生产实习教师队伍,出版内容适当的生产实习教材。为保证实习教学质量,指导小组根据教学内容、实习地点进行了合理分工,发挥每位教师的长处,做好教学和组织管理工作。在实习单位内组织相对固定的对生产技术了解深入、有一定培训经验的一线工程技术人员组成实习教学队伍,在实习中发挥了巨大的作用。
结合科研实践培养专业人才,推进教学与研究一体化,是本专业建设的另一特色。为增加学生对专业发展的认识,培养他们创新思路和实践能力,本专业积极落实以教学促科研、以科研带教学的思路,组织学生参与专任教师的科研课题研究工作。目前由本专业12位教师主持的课题共30余项,其中省部级以上科研项目7项,市厅级项目19项,校企合作项目5项,每一项课题都有高年级本科生参与。此外,吸收部分专业学习热情较高的学生参与创新实践训练。目前本专业教师共承担12项大学生创新创业训练计划项目,其中国家级2项,省级5项,校级5项,科研实践工作的开展显著提高了本专业学生的专业素养和动手能力。
四、总结
闽江学院高分子材料与工程专业建设的成果表明,加强专业教学体系和实践体系改革,不仅能增强学生的动手能力,更重要的是能激发学生的求知欲,培养学生的创新意识和实践能力。我们不仅要对现有实验教学内容、教学方法及创新能力的培养方面提出改革要求,还要通过多层次开展实践教学,提高综合性实验和设计性实验等创新内容教学比例,进一步增强学生在实验中的主动性和创造性,以培养出更多具有创新能力的高素质专业人才。
参考文献:
[1]赵长生,顾宜.高分子材料与工程专业发展与现状[J].塑料工业,2008,36(1):70-71.
[2]胡治元.高分子材料应用技术专业教改的思路与实践[J].洛阳工业高等专科学校学报,2007,17(6):42-46.
[3]王慧敏,郑耀臣,崔孟忠,等.高分子材料与工程专业实验教学的改革与实践[J].化工高等教育,2007,(5):39-41.
[4]朱晶心,马彦龙.高分子材料专业的教学改革实践与思考[J].太原理工大学学报(社会科学版),2001,19(12):77-78.
[5]龚建良,吴宇雄,谭惠平,等.高分子材料与工程专业实验教学体系改革初探[J].高教论坛,2006,(4):56-58.
[6]付一政,李迎春,刘亚青,等.高分子材料与工程综合实验教学探索与实践[J].太原科技,2008,(3):90-91.
[7]彭进,夏绍灵,刘国勤.高分子材料与工程专业实践教学改革研究[J].新乡师范高等专科学校学报,2007,21(5):102-104.
篇4
关键词: 聚合物材料 成型加工 教学改革 课程建设
聚合物的成型加工是获取高分子材料制品、体现材料特性和开发新材料、新产品的重要手段,是高分子学科的重要组成部分,已形成独特的理论体系和技术方法[1]。因此,聚合物成型加工课程与高分子化学和高分子物理课程一起,成为高分子材料专业学生最重要的专业基础课程。为使学生以大工程的整体观来了解和掌握聚合物的成型加工,这门课程将涉及诸多内容,包括影响聚合物性能的物理化学因素、添加剂的分类和作用、配方设计方法、聚合物流变学、成型加工设备、成型工艺条件及控制等。如何使学生通过本课程的学习,具备高分子材料科学的专业知识和专业素养;培养学生解决实际问题和创新科研的能力,为以后从事高分子材料制品的研发、设计和生产工作奠定坚实的理论与实践基础,一直是广大高分子专业教师在教学过程中关注的重点[2]。这需要我们在多方面进行改革。
1.课堂教学改革
1.1明确培养目标,强化理论基础。
江苏大学高分子材料与工程专业成立于2002年,最初聚合物成型加工课程主要围绕塑料和橡胶的主要品种及其制品的生产原料、成型工艺、加工方法、材料、性能和产品质量控制等内容开展教学。我们在总结前几届毕业生从事工作的实际情况和企业对本专业毕业生在知识结构、能力要求的基础上,于2012年再次修订了本科生培养计划。本科院校需要培养既有一定理论基础,又具备较强实践能力的高素质应用型人才,这与高职类院校主要培养服务于生产一线的操作型、技能型人才不同。具体到聚合物成型加工这门与实践联系紧密的课程,在教学过程中,仍然要重视对基础理论知识的讲解,让学生不仅“知其然”,更“知其所以然”。除了高分子物理、高分子化学及聚合物流变学等聚合物成型加工的基础理论外,成型加工技术本身也存在系统的原理知识,不容忽视。教师在课程教学中应注意结合本学科前沿研究领域和最新研究动态、介绍重点科技成果,丰富和活化教学内容,使教学跟上时代的步伐,让学生能够掌握更多、更新的专业知识。
1.2围绕课程主线,精心组织教学内容。
在成型加工课程学习中,学生需要系统学习和掌握聚合物的加工流变性能、聚合物加工过程中的物理化学变化、助剂的作用及配方设计原理、各种物料的混合和分散机理,以及成型加工的设备和工艺等。与其他课程相比,聚合物成型加工的课程内容较为庞杂而分散,理论知识的半经验性较强,这给课堂教学带来了一定的困难。因此,抓住课程内容的主线,突出理论重点就显得尤为重要。
根据聚合物成型加工涉及的主体内容,本课程主要围绕“高分子材料—成型加工—制品性能”这条主线来组织教学内容。教学过程中,要着重讲明高分子材料的成型加工不是简单的工艺操作,高分子材料、成型加工、制品性能这三方面是相互关联的,制品的性能取决于高分子材料和成型加工方法及工艺的选择,而制品的性能又反过来指导聚合物的改性、应用及加工,优化成型工艺。因此,如何抓住教学主线,让学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关系,使学生融会贯通、举一反三,是这门课程教学的重点。
在教学过程中,始终围绕教学主线,从高分子材料的结构与性能和材料的加工原理出发,以成型加工的工程观点为着眼点,剖析各种高分子材料成型加工的共性和区别,这样可以使原本较为分散的理论知识相对集中并系统化,让学生更为清楚地了解和掌握抽象概念和半经验理论所反映的实质问题。比如在讲解聚合物材料的压制成型时,分别介绍了适用的热固性塑料、橡胶及复合材料的特性及成型工艺性能,不同加工方法和成型工艺条件生产制品的特点及控制条件,并通过具体的例子说明了成型加工工艺与制品性能的相互关系。这样的讲解生动地体现了“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,使教学内容由庞杂繁多变得简单易懂,通过理论结合实际,强化了学生的专业知识,教学效果良好。
1.3结合课程特征,采取灵活教学方法。
聚合物材料制品的性能既与聚合物本身的性质有关,同时又在很大程度上受到成型加工过程的影响。这其中不但涉及很多高分子化学和物理的理论问题,而且与生产实际密切相关。因此,本课程是一门理论性和实际性都很强的课程,如何在教学过程中将基础理论和生产实际结合起来,用理论知识来解释具体生产中遇到的实际问题,或以实验和实际生产中的具体例子来说明基础理论,使学生在学习过程中掌握专业知识,是本课程教学的核心问题。
因此,我们根据聚合物成型加工课程具有很强的综合性和实践性的特点,借助于江苏大学目前多数教室都安装了多媒体教学设备的优势,将图像、声音、动画和视频等各种多媒体信息引入到教学过程中,利用工厂和车间的场景图像、成型设备的实物照片、加工工艺过程的动画仿真模拟等信息对授课内容进行补充和深化。这样不但可以丰富课堂内容,增加信息量,而且可以大大加深学生对基础知识的理解和印象,使学生对成型加工原理和工艺获得理性和感性的双重认识,从而提高教学效率。
为进一步将课堂教学与实际生产结合起来,在教学中紧密贴近工厂实际,江苏大学高分子材料与工程专业专门安排了两门为期各两周的课程设计,即高分子材料生产工艺设计和聚合物反应工程及设备设计。让学生在专业教师的指导下,针对具体的通用或特种高分子材料(如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等)及其制品,设计出相关聚合物材料及其产品项目内容,包括原料品种、型号选择、工艺流程及设备确定、产品质量检测,以及厂房布局和规模,等等。通过课程设计,可以有效地让学生系统地掌握所学知识,并获得一定的灵活应用的能力,为后期的毕业设计乃至毕业后走上工作岗位打下基础。
2.实验实践教学改革
前面已经谈到,聚合物材料成型加工是一门实践性很强的专业课程,仅凭课堂教学是难以真正实现教学目标的,并且容易使学生学习时感觉枯燥,实际工作时不能学以致用。因此,这门课程的实验是不可缺少的。只有让学生在实验室和工厂中实地了解和直观认识成型设备、工艺控制和生产线管理,对聚合物成型加工的整个工艺流程进行整体和全面的认知,他们才有可能创造性地利用学习的理论知识来真正解决生产中遇到的具体问题[3]。
目前江苏大学高分子材料与工程专业建有约200m2的专业实验室,购置有注塑机、挤出成型机、高速混合机、平板硫化仪等成型加工设备,以及拉伸实验机、冲击实验仪、硬度仪、紫外老化仪、高低温实验箱等各种材料及制品性能检测仪器。利用这些仪器设备,我们围绕课程主线,将聚合物材料的制备、成型加工、结构表征及性能测试等方面有机地联系起来,开设了一系列的综合性实验。比如,在聚合物的注射模塑成型实验中,要求学生从原料的选择开始,分析原料的结构和性能特点,有针对性地设定成型加工工艺参数,并在注塑成型得到制品后,对其熔点、熔融指数、热变形温度及力学性能等进行表征和测试。通过对这些聚合物原料—成型加工工艺—制品性能数据之间关系的分析与总结,使学生形成科学研究的思路,掌握解决实际问题的方法。
此外,聚合物材料成型加工具有很强的工程应用性,需要学生建立起大工程的整体观。要达到这样的教学水平和目标,仅靠课堂的学习和实验室实验是不够的,还应该让学生到工厂、车间参观实践,实地了解成型设备、工艺控制及生产线管理等,使学生对工业化生产有具体、直观的感受。
针对这样的问题和现状,本专业积极与周边高分子材料企业加强联系和交流,目前已建成近10个实习实践基地,涉及聚合物成型加工领域的各个方面,包括模压发泡成型、压延成型、注射成型、挤出成型等。通过与这些企业的合作,学生可以现场实地对各种成型加工涉及的原料准备和处理、设备、工艺流程、质量控制等实际生产过程进行近距离的感受。在此基础上,组织学生针对成型过程中的某一感兴趣的内容,或参观实践中发现的具体问题进行资料查阅和文献调研,对涉及该内容和问题的基本原理和基础知识进行更深入的学习,在此基础上提出解决问题的思路和方案并验证。这样就使学生真正将基础理论与实际应用结合起来,掌握科研的方法,培养科学的思维,成为真正有创造力的人才。
参考文献:
[1]周达飞,唐颂超.高分子材料成型加工(第二版),北京:中国轻工业出版社,2006.
[2]李宝铭,张星,郑玉婴.高分子材料成型与加工课程建设初探,化工高等教育,2010,3:39-42.
[3]程丝,王新波.高分子材料专业聚合物加工实验的改进与探索,高校实验室工作研究,2009,2:50-51.
篇5
(一)添加导电填料
这类方法通常是将各种无机导电填料掺入高分子材料基体中,目前此方法中所使用的无机导电填料主要是碳系填料、金属类填料等。
(二)与结构型导电高分子材料共混
导电高分子材料中的高分子(或聚合物)是由许多小的重复出现的结构单元组成,当在材料两端加上一定的电压,材料中就有电流通过,即具有导体的性质,凡同时具备上述两项性质的材料称为导电高分子材料。与金属导体不同,它属于分子导电物质。根本上讲,此类导电高分子材料本身就可以作为抗静电材料,但由于这类高分子一般分子刚性大、不溶不熔、成型困难、易氧化和稳定性差,无法直接单独应用,一般作导电填料与其它高分子基体进行共混,制成抗静电复合型材料,这类抗静电高分子复合材料具有较好的相容性,效果更好更持久。
(三)添加抗静电剂法
1.有机小分子抗静电剂。有机小分子抗静电剂是一类具有表面活性剂特征结构的有机物质,其结构通式为RYx,其中R为亲油基团,x为亲水基团,Y为连接基。分子中非极性部分的亲油基和极性部分的亲水基之间应具有适当的平衡与高分子材料要有一定的相容性,C12以上的烷基是典型的亲油基团,羟基、羧基、磺酸基和醚键是典型的亲水基团,此类有机小分子抗静电剂可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型4大类:阳离子型抗静电剂;阴离子型抗静电剂;非离子型抗静电剂;两性型抗静电剂。
导电机理无论是外涂型还是内加型,高分子材料用抗静电剂的作用机理主要有以下4种:(1)抗静电剂的亲水基增加制品表面的吸湿性,吸收空气中的水分子,形成“海一岛”型水性的导电膜。(2)离子型抗静电剂增加制品表面的离子浓度,从而增加导电性。(3)介电常数大的抗静电剂可增加摩擦体间隙的介电性。(4)增加制品的表面平滑性,降低其表面的摩擦系数。概括起来一是降低制品的表面电阻,增加导电性和加快静电电荷的漏泄;二是减少摩擦电荷的产生。
2.永久性抗静电剂。永久性抗静电剂是一类相对分子质量大的亲水性高聚物,它们与基体树脂有较好的相容性,因而效果稳定、持久、性能较好。它们在基体高分子中的分散程度和分散状态对基体树脂抗静电性能有显著影响。亲水性聚合物在特殊相溶剂存在下,经较低的剪切力拉伸作用后,在基体高分子表面呈微细的筋状,即层状分散结构,而中心部分呈球状分布,这种“蕊壳”结构中的亲水性聚合物的层状分散状态能有效地降低共混物表面电阻,并且具有永久性抗静电性能。
二、我国高分子材料抗静电技术的发展状况
我国许多科研机构和生产企业已陆续开发出一些品种,以非离子表面活性剂为主,目前常用的品种有,大连轻工研究院开发的硬化棉籽单甘醇、ABPS(烷基苯氧基丙烷磺酸钠)、DPE(烷基二苯醚磺酸钾);上海助剂厂开发目前多家企业生产的抗静电剂SN(十八烷基羟乙基二甲胺硝酸盐),另外该厂生产的抗静电剂PM(硫酸二甲酯与乙醇胺的络合物)、抗静电剂P(磷酸酯与乙醇胺的缩合物);北京化工研究院开发的ASA一10(三组份或二组份硬脂酸单甘酯复合物)、ASA一150(阳离子与非离子表面活性剂复合物),近年来又开发出ASH系列、ASP系列和AB系列产品,其中ASA系列抗静电剂由多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯化合物等非离子表面活性剂;ASB系列产品则为有机硼表面活性剂(主要是硼酸双多元醇脂与环氧乙烷加成物的脂肪酸酯)与其他非离子表面活性剂复合而成;ASH和ASP系列主要是阳离子与非离子表面活性复合而成,杭州化工研究所开发的HZ一1(羟乙基脂肪胺与一些配合剂复合物)、CH(烷基醇酰胺);天津合成材料工业研究所开发的IC一消静电剂(咪唑一氯化钙络合物);上海合成洗涤剂三厂开发生产的SH系列塑料抗静电剂,已经形成系列产品,在使用效果和性能上处于国内领先地位,部分品种可以替代进口,如SH一102(季铵盐型两性表面活性剂)、SH一103、104、105等(均为季铵盐型阳离子表面活性剂),SH抗静电剂属于结构较新的带多羟基阳离子表面活性剂;济南化工研究所JH一非离子型抗静电剂。(聚氧乙烯烷基胺复合物)等;河南大学开发的KF系列等,如KF一100(非离子多羟基长碳链型抗静电剂)、KF-101(醚结构、多羟基阳离子永久型抗静电剂),另外还有聚氧乙烯醚类抗静电剂,聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯专用抗静电剂202、203、204等;抗静电剂TM系列产品也是目前国内常用的,主要用于合成纤维领域。
从抗静电剂发展来看,高分子型的永久抗静电剂是最为看好的产品,尤其是在精密的电子电气领域,目前国内多家科研机构利用聚合物合金化技术开发出高分子量永久型抗静电剂方面已取得明显进展。
三、结语
我国合成材料抗静电剂行业发展前景较好,针对目前国内研究、生产、应用与需求现状,对我国合成材料抗静电剂工业发展提出以下建议。
(一)加大新品种开发力度
近年来国外开发的高性能伯醇多聚氧化乙醚类非离子型表面活性剂;用于聚碳酸酯的脂肪酸单缩水甘油酯;用于磁带工业的添加了聚氯化乙烯醚醇的磷酸衍生物;适应于聚烯烃、聚氯乙烯、聚氨酯等多种合成材料的多元醇脂肪酸酯和三聚氰胺加成物等,总之国内科研院所应根据我国合成材料制品要求,开发出多种高性能、环保无毒的抗静电品种,并不断强化应用技术研究,以满足国内需求。
(二)加快复合抗静电剂和母粒的研究与生产
今后要加快多种结构抗静电剂及其他塑料助剂的复配,向适应范围广、效率高、系列化、多功能、复合型等方向发展。另外合成材料多功能母粒作为助剂已经成为今后合成树脂加工改性的重要原材料,如着色、阻燃、抗菌、成核等母粒在国内开发方兴未艾,国内要加快抗静电母粒的开发与研究,促进我国抗静电剂工业发展。
参考文献:
[1]高绪珊、童俨,导电纤维及抗静电纤维[M].北京:纺织工业出版社,1991.148154.
[2]张淑琴,抗静电剂,化工百科全书,第1版,化学工业出版社,1995(4):667.
[3]陈湘宁、王天文,用于最佳静电防护的本征导电聚合物的最新进展[J].化工新型材料,2002,30(11):4750.
[论文关键词]高分子材料抗静电研究
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关键词:高分子材料; 专业英语; 教学改革
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1006-3315(2013)11-153-002
高分子材料相对于传统材料如玻璃、陶瓷、金属等而言是后起的材料,但其发展的速度及应用的广泛性却大大超越了这些传统材料,已成为工业、农业、国防和科技等领域的必不可少的材料。高分子材料除了作为通用材料使用外,同时向着功能化、智能化和复合化发展,这些都要求高分子材料专业的学生及时了解国内外研究进展和发展趋势,具备阅读英语专业资料的能力。
高分子材料专业英语作为高分子材料专业开设的一门专业基础课,是大学英语教学的一个重要组成部分。学生毕业后无论在企业、科研机构或高校进一步学习或工作,只要从事科技开发,需要大量查阅英文科技信息资料,这些信息多存在于当前发表的专利、期刊等专业文献中。因此,培养高分子材料学生的专业英语技能是科学研究和实际工作的迫切需要。针对目前高分子材料专业英语的实际教学状况,本文从高分子材料专业英语的特点着手,对于词汇教学、课堂教学内容,教学方法,考核方式等方面进行了研究和教学实践。
一、专业英语词汇教学
专业词汇是用来专门描述某一学科、某一领域中的具体事物或者过程的词汇,一般其词义较单一,应用范围仅限于专业领域。专业英语词汇是学习专业英语的基础,因此要求学生必须掌握大量的专业英语词汇。经过大学英语的学习,学生积累了丰富的普通词汇,对于浩繁复杂的专业词汇还知之甚少。这些专业词汇看似难识别和难记忆,但实际上大多数专业词汇的构成是有规律的,不少是由一些含有具体意义部件,即词根、前缀、后缀等所构成的组合体。如高分子材料专业中常见的表示元素的词缀有hydro-(氢),-oxy(氧),thio-(硫),chloro-(氯),fluoro-(氟);bromo-(溴)等;表示数量的词缀有poly-(聚,多),mono-(单);di-(二),tri-(三),tetra-(四),penta-(五)等;表示化学基团的词缀有methyl-(甲基),ethyl-(乙基),propyl-(丙基),butyl-(丁基),vinyl-(乙烯基),phenyl-(苯基)等;烷烃多以-ane结尾,烯烃多以-ene结尾,醇类多以-ol结尾等;表示属性的词缀有thermo-(热),electro-(电),cyclo-(环),opto-(光)等。以polytetrafluoroethylene(PTFE,聚四氟乙烯)为例分析,该词汇是由poly-,tetra-,fluoro-,ethyl-,-ene五个词缀构成,取前四个词缀的首字母就构成PTFE,记忆起来就简便多了。课堂上讲授这些规律对于学生专业词汇的掌握就会收到事半功倍的效果,同时也激发了学生学习的兴趣。
二、以教材内容为基础,适当补充教学内容
目前高分子材料专业英语的教材有不少,覆盖了高分子化学、高分子物理和高分子材料加工等课程内容。但这些内容大多摘选自国外早期的原版专业书籍,不少内容陈旧,体裁单一,一方面不能反映高分子材料专业发展现状,同时让学生感到应用性不强,缺乏学习兴趣。针对以上教材内容的缺陷,笔者在有选择的讲述教材内容的同时,精心选择一些著名国际高分子专业期刊,如《Macromlecules》、《Polymer》、《Macromolecular Rapid Communications》等期刊的部分相关内容作为教材的补充,同时鼓励学生上网搜索一些相关资料,如美国化学会下的Chemical & Engineering News下有关高分子材料方面的报道,这些内容反映当今高分子材料发展的前沿,拓宽了学生的知识面。同时考虑到学生毕业之后在工作中或进一步深造中会接触到专利、说明书、技术标准、市场报告等多种体裁的专业文献,在课堂教学中适当增加这部分实用性的内容,起到学以致用的效果。
三、课堂理论教学方法的革新
专业英语教学内容一般为专业知识的论述,具有很强的逻辑性和学术性。为提高学生的专业英语阅读、翻译、初步写作的能力,笔者采取的方法如下。
1.师生互动是专业英语教学的重要手段
传统专业英语的教学模式是先讲解词汇,再阅读和翻译课文,这样的课堂单调且冗长,学生学习兴趣不高。考虑到语言教学的特殊性,为达到好的教学效果,需要学生在课堂中的积极参与,尝试改变以往教师讲学生听的简单教学模式,采用多种形式与学生互动交流。通过提前布置作业,学生做好预习工作,每次带着问题上课,在课堂上再随机指定学生朗读并讲解翻译,其他同学进行补充或修正,最后教师结合专业内容进行点评,并讲解相关的重要知识点和专业词汇。这样,充分调动每个学生的学习积极性,使之从被动学习变成主动学习,加深了学生对教学内容的理解和认识。
2.适当进行多媒体教学,丰富课堂教学内容
现在多媒体及网络等教学手段已广泛引入到课堂教学中,这些教学手段使课堂教学更加直观生动,增大了课堂的信息量,提高课堂效率,激发了学习兴趣。为此,在每次课文内容讲解结束后,笔者播放一些相关内容的科普性英文短片,比如介绍高分子材料合成、成型、应用等方面。由于刚学完相关内容,所以学生表现出浓厚的兴趣,通过看、听、讲述,留下了直观的知识,同时也锻炼了学生的听说能力。把一些信息量大、实用性强的专利、论文、技术标准等专业资料制作成多媒体课件进行课堂讲解,在有限的课堂时间内给学生传递了较多的信息内容,提高了课堂效率。
3.教学效果的检验
考核方式是教学中的重要环节,是检验教学效果和巩固学生所需知识的重要手段。考核主要涉及两个层次,平时考核与期末考试。平时主要考核学生以英语为工具进行专业信息交流的能力,期末考试则通过试卷形式检验学生对专业词汇的掌握情况,以及快速阅读科技论文并从中获取信息的能力。在完成每一阶段的教学环节后,教师要不断总结,了解学生对所授知识的掌握程度,确定考核指标,根据考核结果来修正下一阶段的目标,设计下一阶段的教学内容。平时的阶段性考核可以有多种方式,如根据教学内容,学生抽签选择一个题目用英语讲述,考察听说能力。或针对知识点,把常见的错误总结出来,引导学生纠错,考察语法知识的掌握情况。在课堂教学将结束的时候,我们对学生进行分组合作完成一次科研课题的汇报,学生自行分工,查找资料、设计制作多媒体课件、上台汇报讲演。在这个过程中,学生不但提高了自己的专业英语水平,还培养了团队合作的能力。
四、结束语
综上所述,对于高分子材料专业的学生而言,高分子材料专业英语是继大学英语后非常重要的英语教学课程,教学应培养学生以英语为工具解决专业学习中的实际问题的能力,为学生今后毕业设计、实际工作或进一步深造学习奠定良好的基础。为此,从教学内容、教学方法及考核方式及内容等方面改革高分子材料专业英语的教学是很有必要的。
参考文献:
[1]曹同玉,冯连芳,张菊华.高分子材料与工程专业英语[M]北京:化学工业出版社,2011
篇7
关键词:高分子材料 抗静电 研究
静电广泛地存在于自然界和日常生活之中,如人们每时每刻呼吸的空气每厘米就含有100500个带电粒子;自然界的雷电;干燥季节里人身上化纤衣物由于摩擦起电而粘附在身体上,这一切都是比较常见的静电现象。实际上,静电在生物工程中有着重要的应用。
一、高分子抗静电的方法概述
高聚物表面聚集的电荷量取决于高聚物本身对电荷泄放的性质,其主要泄放方式为表面传导、本体传导以及向周围的空气中辐射,三者中以表面传导为主要途径。因为表面电导率一般大于体积电导率,所以高聚物表面的静电主要受组成它的高聚物表面电导所支配。因此,通过提高高聚物表面电导率或体积电导率使高聚物材料迅速放电可防止静电的积聚。抗静电剂是一类添加在树脂或涂布于高分子材料表面以防止或消除静电产生的化学添加剂,添加抗静电剂是提高高分子材料表面电导率的有效方法,而提高高聚物体积电导率可采用添加导电填料、添加抗静电剂或与其它导电分子共混技术等。
(一)添加导电填料
这类方法通常是将各种无机导电填料掺入高分子材料基体中,目前此方法中所使用的无机导电填料主要是碳系填料、金属类填料等。
(二)与结构型导电高分子材料共混
导电高分子材料中的高分子(或聚合物)是由许多小的重复出现的结构单元组成,当在材料两端加上一定的电压,材料中就有电流通过,即具有导体的性质,凡同时具备上述两项性质的材料称为导电高分子材料。与金属导体不同,它属于分子导电物质。根本上讲,此类导电高分子材料本身就可以作为抗静电材料,但由于这类高分子一般分子刚性大、不溶不熔、成型困难、易氧化和稳定性差,无法直接单独应用,一般作导电填料与其它高分子基体进行共混,制成抗静电复合型材料,这类抗静电高分子复合材料具有较好的相容性,效果更好更持久。
(三)添加抗静电剂法
1.有机小分子抗静电剂。有机小分子抗静电剂是一类具有表面活性剂特征结构的有机物质,其结构通式为ryx,其中r为亲油基团,x为亲水基团,y为连接基。分子中非极性部分的亲油基和极性部分的亲水基之间应具有适当的平衡与高分子材料要有一定的相容性,c12以上的烷基是典型的亲油基团,羟基、羧基、磺酸基和醚键是典型的亲水基团,此类有机小分子抗静电剂可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型4大类:阳离子型抗静电剂;阴离子型抗静电剂;非离子型抗静电剂;两性型抗静电剂。
导电机理无论是外涂型还是内加型,高分子材料用抗静电剂的作用机理主要有以下4种:(1)抗静电剂的亲水基增加制品表面的吸湿性,吸收空气中的水分子,形成“海一岛”型水性的导电膜。(2)离子型抗静电剂增加制品表面的离子浓度,从而增加导电性。(3)介电常数大的抗静电剂可增加摩擦体间隙的介电性。(4)增加制品的表面平滑性,降低其表面的摩擦系数。概括起来一是降低制品的表面电阻,增加导电性和加快静电电荷的漏泄;二是减少摩擦电荷的产生。
2.永久性抗静电剂。永久性抗静电剂是一类相对分子质量大的亲水性高聚物,它们与基体树脂有较好的相容性,因而效果稳定、持久、性能较好。它们在基体高分子中的分散程度和分散状态对基体树脂抗静电性能有显著影响。亲水性聚合物在特殊相溶剂存在下,经较低的剪切力拉伸作用后,在基体高分子表面呈微细的筋状,即层状分散结构,而中心部分呈球状分布,这种“蕊壳”结构中的亲水性聚合物的层状分散状态能有效地降低共混物表面电阻,并且具有永久性抗静电性能。
二、我国高分子材料抗静电技术的发展状况
我国许多科研机构和生产企业已陆续开发出一些品种,以非离子表面活性剂为主,目前常用的品种有,大连轻工研究院开发的硬化棉籽单甘醇、abps(烷基苯氧基丙烷磺酸钠)、dpe(烷基二苯醚磺酸钾);上海助剂厂开发目前多家企业生产的抗静电剂sn(十八烷基羟乙基二甲胺硝酸盐),另外该厂生产的抗静电剂pm(硫酸二甲酯与乙醇胺的络合物)、抗静电剂p(磷酸酯与乙醇胺的缩合物);北京化工研究院开发的asa一10(三组份或二组份硬脂酸单甘酯复合物)、asa一150(阳离子与非离子表面活性剂复合物),近年来又开发出ash系列、asp系列和ab系列产品,其中asa系列抗静电剂由多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯化合物等非离子表面活性剂;asb系列产品则为有机硼表面活性剂(主要是硼酸双多元醇脂与环氧乙烷加成物的脂肪酸酯)与其他非离子表面活性剂复合而成;ash和asp系列主要是阳离子与非离子表面活性复合而成,杭州化工研究所开发的hz一1(羟乙基脂肪胺与一些配合剂复合物)、ch(烷基醇酰胺);天津合成材料工业研究所开发的ic一消静电剂(咪唑一氯化钙络合物);上海合成洗涤剂三厂开发生产的sh系列塑料抗静电剂,已经形成系列产品,在使用效果和性能上处于国内领先地位,部分品种可以替代进口,如sh一102(季铵盐型两性表面活性剂)、sh一103、104、105等(均为季铵盐型阳离子表面活性剂),sh抗静电剂属于结构较新的带多羟基阳离子表面活性剂;济南化工研究所jh一非离子型抗静电剂。(聚氧乙烯烷基胺复合物)等;
河南大学开发的kf系列等,如kf一100(非离子多羟基长碳链型抗静电剂)、kf-101(醚结构、多羟基阳离子永久型抗静电剂),另外还有聚氧乙烯醚类抗静电剂,聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯专用抗静电剂202、203、204等;抗静电剂tm系列产品也是目前国内常用的,主要用于合成纤维领域。
从抗静电剂发展来看,高分子型的永久抗静电剂是最为看好的产品,尤其是在精密的电子电气领域,目前国内多家科研机构利用聚合物合金化技术开发出高分子量永久型抗静电剂方面已取得明显进展。
三、结语
我国合成材料抗静电剂行业发展前景较好,针对目前国内研究、生产、应用与需求现状,对我国合成材料抗静电剂工业发展提出以下建议。
(一)加大新品种开发力度
近年来国外开发的高性能伯醇多聚氧化乙醚类非离子型表面活性剂;用于聚碳酸酯的脂肪酸单缩水甘油酯;用于磁带工业的添加了聚氯化乙烯醚醇的磷酸衍生物;适应于聚烯烃、聚氯乙烯、聚氨酯等多种合成材料的多元醇脂肪酸酯和三聚氰胺加成物等,总之国内科研院所应根据我国合成材料制品要求,开发出多种高性能、环保无毒的抗静电品种,并不断强化应用技术研究,以满足国内需求。
(二)加快复
合抗静电剂和母粒的研究与生产
今后要加快多种结构抗静电剂及其他塑料助剂的复配,向适应范围广、效率高、系列化、多功能、复合型等方向发展。另外合成材料多功能母粒作为助剂已经成为今后合成树脂加工改性的重要原材料,如着色、阻燃、抗菌、成核等母粒在国内开发方兴未艾,国内要加快抗静电母粒的开发与研究,促进我国抗静电剂工业发展。
参考文献:
[1]高绪珊、童俨,导电纤维及抗静电纤维[m].北京:纺织工业出版社,1991.148154.
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关键词:高分子材料;高分子化学;实验教学
高分子化学实验是高分子化学课程教学的一种最有效的实践教学形式,它可以帮助和促进学生课堂理论知识的学习与消化,建立和巩固高分子化学基本概念和理论,获取高分子化学知识,培养科学素质和操作技能。我国著名化学家戴安邦指出:“只传授化学知识和技术的化学教育是片面的,全面的化学教育要求既传授化学知识和技巧,又训练科学方法与思维,还培养科学精神和品德,学生在化学实验中是学习的主体,在教师指导下进行实验,训练用实验解决化学问题,使各项智力皆得到发展”。这番话指出了开设化学实验课的深刻内涵和重要价值。2004年国家教育部颁布的《普通高等学校本科教学工作水平评估方案》在评估指标的二级指标“实践教学”中,从“实践教学内容与体系,综合性、设计性实验课的比例及效果,实验室开放”三个方面明确了实践教学改革和发展的方向。近几年高校的化学类实验教学改革取得了令人瞩目的成果。高分子材料科学与工程专业是很多高校在近年来新开设的专业,在实验教学与改革方面的成果积累较少,尤其高分子化学实验教学采用陈旧的教学内容和教学方法依然居多。通过调研发现,目前国内高校高分子材料科学与工程专业的高分子化学实验教学依然不同程度地存在一些问题。
一、高分子化学实验教学现状剖析
1.实验教学体系和内容欠争理
多数的实验教学附属于理论教学,没有单独设课和单独考核,实验课时相对较少虽然有些高校高分子化学实验已经独立设课,但仅作为考查课。实验教学内容中传统的、陈旧的实验较多,而体现现代科学技术发展成果的实验很少认知性、验证性实验所占的比理偏高,培养学生创新能力的综合性、设计性、应用性和创新性的实验偏少,而且实验环节偏重于理论,突出高分子材料应用性特点的实验太少,不利于培养学生的工程观念。
2.实验教学方法单一
学生按照实验讲义预习,然后进实验室。实验前教师把实验目的、实验原理、仪器使用方法、测试方法、实验步骤和数据记录表格及数据处理方法等进行详细的集中讲解。学生只需按教师指导的过程按部就班或者依照讲义“照方抓药”,就可以完成一个实验。一部分学生糊里糊涂地来到实验室,只动手不动脑地完成实验,然后又迷迷糊糊地离开实验室。实验的现象和结果没有给他们留下太深的印象,对学生观察能力、分析问题和解决问题的能力以及创新意识的培养都很不够。这种统一模式、统一要求、齐步走的教学方法,一方面造成了学生对教师的过分依赖,另一方面抑制了学生个性思维的发展和创新能力的培养。
3.实验嫩学手段落后
在现代信息技术迅速发展的今天,虽然网络技术、多媒体技术等现代教学技术在理论教学中得到了普遍应用,但虚拟、仿真等实验技术手段未能在实验教学中推广应用。这样对于一些耗费过高、时间过长、毒性过大、危险性过高的实验,只能最低限度地开设,且开设过程中费用大和危险性高,导致学生对此类重要实验缺乏足够的认知和感受的机会。
二、新教学模块的实践性探索与成效
针对目前国内高校高分子材料科学与工程专业高分子化学实验教学中存在的一些问题,借鉴其他化学实验教学改革的优秀成果,提出了基础技能实验、综合设计实验、研究创新型实验的三个高分子化学实验教学模块体系,并在每个模块中结合常熟理工学院教师的科研成果引入_些新的实验教学内容,采用开放式实验教学方法。通过实验教学实践发现新的体系和教学方法在培养学生的创新意识和工程实践能力方面起到了较好的效果。
1.基础技能实验教学模块
基础技能实验模块构建的目的着重建立高分子化学实验与相关基础理论知识之间的有机联系。培养学生的实验安全意识、清洁卫生习惯和严谨的实验态度。训练学生掌握熟练规范的实验操作技能和技巧,为后续的实验教学模块的实施打下良好的基础。
基础技能实验模块的教学内容设计在课时总量的40%~50%为宜,课时数约30学时,开设8~10个实验。教学内容设计涉及到高分子化学反应机理,如自由基、阴离子,阳离子等连锁反应机理,缩聚、基团转移聚合等逐步反应机理,开环聚合反应机理等。在实验实施方法方面涉及到本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合、熔融缩聚、界面缩聚等。如设计膨胀计发测定苯乙烯本体聚合动力学实验,让学生直观感受到了诱导期概念、聚合过程体积减小的现象以及聚合物溶液的粘性特征等非常重要的高分子化学理论知识。设计过硫酸钾引发甲基丙烯酸甲酯自乳化聚合实验,除让学生明确了乳液聚合的基本原理外,还了解到了聚合物大分子链端基的重要作用。设计己二酰氯和己二胺界面缩聚实验,让学生深入理解了界面缩聚的概念和聚合物的可纺成纤性能等主要高分子知识。通过设计一些自由基、阴离子、阳离子等连锁反应机理的实验,使学生进一步掌握了活性中心的概念,同时在实验过程中认知了这些引发剂的活性、安全使用和贮存事项。
2.综合设计实验教学模块
综合设计实验教学模块旨在培养学生较强的实际动手能力,自主设计和分析解决问题的能力。本实验模块是实验教学的较高层次,注重学生实验的自主设计性和综合性。
教学内容设计在课时总量的20%~25%为宜,课时数约15学时,开设2~3个实验。本教学模块的特点之一是实验内容的综合性,可以将同一门课的几个实验,或者是几门课的实验组合在一起,形成一个大实验。本教学模块的特点之二是实验方案的灵活性和设计性,侧重培养学生的自主实验和学习的意识和良好习惯。例如关于高分子合成实验先确定好采用的聚合机理和聚合方法,在原材料配方组成、引发剂种类及用量、合成温度等工艺条件方面给出一个大致的框架,然后让学生在所给的框架内进行自行设计和实施实验。譬如悬浮法制备聚苯乙烯珠粒实验,水的用量范围为苯乙烯质量的100%~200%、分散剂为磷酸钙或聚乙烯醇两种、引发剂过氧化二苯甲酰用量为苯乙烯质量的0.2%~1.0%、反应温度设定在75℃~85℃范围等。学生通过自行设计的方案实施实验获得了不同的实验结果,通过对不同组之间实验结果的综合分析,找到了影响悬浮法制备聚苯乙烯珠粒的一些因素,激发了学生动手实验的兴趣,发挥了学生自主实验和学习的主观能动性。
3.研究创新实验教学模块
设置研究创新实验教学模块培养学生的科研和创新意识、提高学生的综合素质和应用开发能力,为实现培养高质量的应用型人才的教育目标提供重要的教学内容实体支撑。 本实验模块是实验教学的最高层次,注重学生实验的独立自主陛、综合性、应用性和创新性,教学内容设计在课时总量的20%~25%为宜,课时数约15学时,开设2~3个实验。本实验教学模块的特点之一是实验项目的独立自主性和综合性。也就是说确定好实验项目之后,让学生在实验教师指导下独立自主地进行实验项目方案的调研、设计、实施和结果分析。本实验教学模块的特点之二是实验项目的应用性和创新性,所拟定实验项目必须关联生产实践中的聚合物产品,充分体现实验项目的应用性。实验项目设计主要针对这些高分子产品生产实践中存在的共性问题和关键问题的解决来进行设计。通过研究创新实验的实施,发现学生学习积极性很高,乐此不疲,为培养学生创新意识和展示高分子化学实验的应用性特征提供了最佳学习平台,尤其是开发一些联系生活实际的应用型实验,可使学生亲身感受到高分子化学实验的实用价值,能强烈激发学生的创造动机。此外,研究创新实验往往需要多名学生共同完成,有利于培养学生的团队合作精神。例如,聚氨酯绝缘漆的制备及性能测定实验,每个学生做一个实验配方,每5名学生一组,5名学生的实验结果综合在一起可以得出高分子树脂配方组成与漆膜性能之间的关系曲线,以及固化条件与漆膜性能之间的关系曲线。在实验过程中,5名学生要共同安排实验方案,尽量保持操作的一致性,最后得出的结果要呈规律性变化。如果有一名学生操作有误,这个实验点就会落在规律性以外,影响其他学生对实验现象的观察。因此,实施研究创新实验项目对教师也提出了更高要求。在每次实验前,教师要指导学生拟定方案,并对可能出现的实验现象和各种影响因素进行分析,实验过程中,又有多种意外的实验现象出现,这势必要求师生共同分析和讨论造成这些现象的原因,帮助学生透过现象深刻理解事物的本质。这样做需要教师有相当的知识储备量,并且要求教师也不断进取,充分体现了教学相长的教育理念。
三、结论
基础技能实验、综合设计实验、研究创新实验+教学模块教学的实践证明教学效果显著,特别对提高学生综合实践能力、激发学生理论课学习兴趣、培养学生创新意识和应用开发技能取得了预期效果。基础技能实验模块的教学效果主要体现在实验现象与相关基础理论知识之间的有机联系,高分子化学实验操作技能和技巧的掌握和规范。综合设计实验的教学效果主要体现在学生自主设计和分析解决问题的能力培养。研究创新实验的教学效果主要体现在学生科研和创新意识的建立,以及学生团队意识和应用开发能力的培养。
参考文献
[1]李晓,等_高分子化工方向专业的课程体系设计[J].化工高等教育,200I,(1):50-52.
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关键词:装饰材料;发展趋势
中图分类号:J525 文献标识码:A 文章编号:1005-5312(2010)19-0043-01
一、建筑装饰材料市场各领域发展现状
装饰业的发展带动了装饰材料行业的快速发展,新材料的研发和使用也促进了装饰行业的进步。从总体上来看,改革开放以来,我国建筑装饰材料行业随着房地产、建筑装饰业的发展得到了快速发展。目前,中国已经成为世界上装饰材料生产大国、消费大国和出口大国。材料主导产品不仅在总量上连续多年位居世界第一,而且人均消费指数已接近和高于世界先进水平。
二、装饰材料的发展趋势
(一)趋向于绿色环保化
健康是福,拥有健康就拥有最大的财富。如今人们越来越热衷于无毒的装饰材料,特别是装修时必不可少的漆类装饰材料,比如不含甲醛的环保无毒墙面漆和木器漆。甲醛是一种无色,有强烈刺激性气味的有毒气体,甲醛在常温下是气态,通常以水溶液形式出现。其37%的水溶液称为福尔马林,医学和科研部门常用于标本的防腐保存。此溶液沸点为19.5℃,故在室温时极易挥发,随着温度的上升挥发速度加快。在我国有毒化学品优先控制名单中甲醛列居第二位。甲醛已被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。研究表明,墙面漆和漆类家具中含有甲醛,其释放期长达3―15年,长期吸入这种气体对人体有很大危害,可诱发支气管哮喘、头痛、头晕、乏力、恶心、呕吐、甚至致癌。因此这种新型的无毒漆越来越普遍的应用在家装和公装中,因为谁都不愿意家里有一颗危害健康的“定时炸弹”。
(二)趋向于高分子复合型材料
高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,高分子复合材料最大优点是博各种材料之长,如高强度、质轻、耐温、耐腐蚀、防潮防湿、绝热、绝缘、无挥发性、无毒无害等特点。因此高分子复合材料越来越多的应用在室内装饰中。例如用高分子复合材料做的门防水、防火、隔音效果都很好而且高强度高韧性,传统全木门造价高、无法耐腐蚀、几乎没有防火特点且需要消耗很多木材,高分子门弥补了全木门的缺陷。用高分子复合材料做的地板比起传统木质地板具有强度高、耐水性好、稳定性好、防火、防滑、防白蚁、安装和保养简单而且更加经济,再加上复合地板与实木地板相比能够大量节约稀有木材资源,起到很好的节能环保作用。由于现代建筑向高层发展,对材料的重量有了更加严格的要求,由于高分子材料具有质量轻、强度高的特征,因此高分子材料在高层建筑中应用十分广泛。在制作家具时,利用高分子面板贴面比传统的油漆漆面操作更加简单快捷、美观,高分子面板花色多样、光泽度高、装饰性强,能使普通木材显得珍贵豪华,耐磨防水,因此容易清洁,能防蛀防腐且无任何有害气体释放。
(三)趋向于产品的多功能性
装饰材料的多功能性可以解决产品功能单一,提高了产品的使用价值,避免了资源浪费,一物多用的设计使其越来越深受消费者的喜爱。例如中空玻璃、夹层玻璃、热反射玻璃,不但能调节了室内光线,也能调节室内的空气,节约了能源。各种发泡型、泡沫型吸声板,不仅装饰了室内,还降低了噪声。
(四)趋向于大规格、高精度
陶瓷墙地砖,以往的幅面均较小,施工周期长又没有大规格陶瓷地转美观,从这些年陶瓷地转发展历程来看,地转的发展趋势是大规格、高精度和薄型。现国外多采用 300 mm× 300 mm、400 mm× 400 mm,甚至1 000 mm×1 000 mm的墙地砖,如意大利的面砖,2 000 mm×2 000 mm幅面的长度尺寸精度为±0.2%,直角度为±0.1%。
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2010年12月17日,黑龙江省推出《黑龙江省新材料产业发展规划》,旨在通过加快发展新材料等新兴产业,调整现有产业结构,转变经济发展方式,促进老工业基地振兴。为加快推进黑龙江省“经济区”建设和实施“十大工程”发展战略,黑龙江省着力培育新材料产业以提高经济发展核心竞争力,计划在未来5至6年间,重点发展10个新材料产业群,推进100个技术改造、研发和招商引资项目,打造具有较高水平的国家新材料产业化基地,这其中与材料化学密切相关的产业有聚烯烃材料及工程塑料产业群、高性能纤维及复合材料产业群、精细化工材料产业群。基于以上国情、省情,社会迫切需要大量面向基层和生产一线,清楚高分子材料的成分结构、性质、制备合成与使用性能之间的关系,较好地掌握材料化学专业的基础理论、专业知识和基本技能,能够在高分子材料与工程、轻工、化工等领域从事科学研究、技术应用、生产及经营管理等方面工作,素质高、能力强、知识面宽的材料化学专业的配方工程师、工艺工程师、研发工程师、质量工程师、环境工程师、安全工程师、销售工程师、营销工程师等服务于地方经济和国家建设的应用型高级专门人才。为此,材料化学专业的培养目标定位为:培养适应国家发展和地方经济建设需要的,德、智、体、美全面发展,基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高,具有创新精神,系统掌握高分子材料的基础理论、专业知识和基本技能,具备在生产第一线从事高分子材料应用开发、生产、管理和经营销售等方面工作的能力与素质,在轻工、化工等原材料生产行业、产品加工行业、生产管理部门、质量监督部门,从事本专业相关的技术、管理、营销、科学研究或教学等方面工作的具有创新意识和实践能力的应用型高级专门人才。
培养标准细化
CDIO工程教育将工科专业培养目标归纳为工程推理、个人品质、交流能力和设计能力等四个一级指标,具体分为17个二级指标进而细化分解为73个三级指标,这些详细的知识、能力和素质要求,为工科专业合理设计课程体系,制定课程目标,组织教学,评估教学效果奠定了基础,同时也为教师、学生理解专业培养目标、学习效果,明确课程目标提供了依据。依据CDIO工程教育模式,将材料化学专业培养标准细化为以下指标:
1掌握材料化学相关的基础与专业知识,了解材料化学专业发展现状和趋势具有从事材料化学及相关工作所需的科学技术知识及一定的人文和社会科学知识,树立科学的人生观、价值观,具有较强的社会责任感和良好的工程职业道德,具有基本的使用外语、计算机的能力,掌握自然科学基础知识,了解管理学、技术经济学等经济管理知识;掌握从事材料化学及相关工作所需的核心工程基础知识,建立材料化学知识体系,具有应用所学知识处理、解决高分子材料与工程及相关工程技术问题的能力;建立完整的材料化学及相关领域专业知识结构体系,掌握高分子材料及相关产品的选材、加工、处理、检测及评价能力,了解材料化学专业发展现状和趋势。
2具有适应材料化学及相关工程发展的个人职业技能和职业道德具备推理和解决材料化学及相关工程问题的能力,具有在材料化学及相关工程实践中发现问题、表述问题能力,并依据专业知识进行定性分析和不确定性分析,根据实际情况可以进行一定的建模,策划,最后提出解决问题的方法和建议;掌握材料化学及相关工程的实验与发现知识,掌握常用高分子材料的种类、性能、应用及改性方法,能够针对产品性能要求合理选材;熟悉本专业有关材料常用的制备与加工方法,了解相关测试设备组成、原理和使用,能够分析解决生产一线现场出现的问题;具备处理常见的材料化学及相关工程实际问题的能力:原材料选择,实际加工工艺选择,具体工艺参数制定,加工工艺实际操作,加工过程操作,成品检验方式方法,检验结果分析与评价等,具备系统思维能力;具有较强的个人能力与积极的态度,工作积极主动,具有执着、变通的性格,具有创造性思维、批判性思维,具有终身学习的习惯,对自己的实践和资源能进行高效的管理;具有良好的职业能力与道德,具备严谨的职业言行,有强烈的责任感;能主动进行合理的职业规划,实时了解材料化学及相关专业科技发展现状与趋势。
3在解决材料化学及相关工程的问题时具备良好的人际交往能力通过参加创新人才培养计划项目,社团活动,各种竞赛活动,培养组建高效团队,独立分配团队工作任务和计划的能力、团结协作的精神、科技创新能力、领导能力、组织和协调的能力;能够使用多种交流媒介(语言、电子和多媒体、书稿等),在跨文化环境下进行沟通、表达与人际交往;具有在交流中高效地获得信息回馈,并进行相应加工处理的能力。
4能够在企业和社会环境下对材料化学及相关工程进行构思,设计,实施和运行了解材料化学工程师在外部和社会环境下的角色和责任,明确材料化学专业对社会的影响,了解社会对材料化学专业的规范和需求;具有认识和融入不同的企业文化,参与制定企业策略、目标和计划,进行技术创新和成功运行一个团队的能力;具有独立设计材料化学及相关工程项目的能力,设计的项目功能完备、体系合理清晰,并具有进行项目实施能力;在外部和社会环境进行成熟的材料化学及相关工程项目系统的设计,具有对项目进行模块划分能力,具有在设计中综合运用所掌握知识的能力,具有再学习,进行知识更新的能力;在外部和社会环境下根据设计内容进行系统的开发和分工协作;具有进行项目实施、产品加工制造、成品测试和检验等全过程的综合能力;熟悉掌握材料化学及相关产品加工制造、成品测试和检验过程,对产品检验结果进行科学分析评价反馈,修改产品设计书或进行加工技术反馈。
专业教育内容与课程体系的确定
按照顶层设计的方法,在分析材料化学专业毕业生应具备的知识、能力、素质结构等要求的基础上,遵循高等工程教育规律,将各种要求转化成通识教育内容、专业教育内容和综合教育内容三大部分,进而构建知识体系。材料化学专业通识教育内容包括:人文社会科学、自然科学、经济管理、工具、体育、通识教育实践训练等知识体系。材料化学专业教育内容包括:学科专业基础、本学科专业、专业教育实践训练等知识体系。材料化学专业综合教育内容包括:素质拓展、创新创业教育等知识体系。知识体系由知识领域、知识单元和知识点三个层次组成。在每个知识体系中包含一个或多个知识领域,每个知识领域有核心(必修)知识单元和一般(选修)知识单元,知识单元又包含若干个知识点。核心知识单元是本专业在本科教学中必要的最基本的知识单元。一般知识单元是指未包含在核心知识单元内的那些知识单元。在探索人才培养模式进行课程设置的同时,组织教师学习和理解CDIO工程教育的理念,并落实到每门课程的教学和实践之中,要求教师在教学之前先搞清楚所授课程在本专业知识结构中的地位和作用,以相互有机联系的方式传授知识和培养能力。教师以培养目标为导向,明确列出每门课程的知识点和学习的要求,以及对卓越工程师能力培养的贡献,使学生对所学习的专业知识形成较清醒的认识。在教学过程中教师应结合自己的工程经历,从实际或教材提供的工程技术及产品中,提出问题,引导学生思考,并引导学生带着问题寻找解决方案,同时应用所学知识探究新的规律和知识。#p#分页标题#e#
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