高分子材料概念范文

导语：如何才能写好一篇高分子材料概念，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。

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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.

[4] 高建纲，宋庆平，丁玉洁，吴之传.工科非本专业《高分子化学》课程的教学探讨[J].高分子通报，2009（5）：63-66.

[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.

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关键词：高分子材料；教学；探索和实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）24-0219-02

《高分子材料》是材料科学与工程学科的重要组成部分，是材料专业类学生的一门重要课程。但对于非高分子专业的学生，一般只有这一门高分子专业课，且学时有限。为使学生掌握广泛的基础知识、扎实的专业知识，该课程要将《高分子物理》、《高分子化学》、《高分子材料加工》等课程内容融为一体，并加强与其他材料科学的相互贯通。笔者在几年的教学实践中不断探索，对这门课的教学内容、教学方法和教学效果评价体系等方面进行了总结。

一、明晰教学目标、突出教学重点、合理安排教学内容

通过《高分子材料》的教学，需要学生掌握“高分子材料科学基础”、“高分子化学”、“高分子物理”、“高分子成型加工”、“通用高分子材料”等理论知识。在有限的学时条件下，要使对于高分子完全陌生的学生理解并掌握这些基本概念与原理，授课内容的选择是非常重要的。在内容选取上，我们的原则是既要让学生掌握相关的理论知识，又要有所侧重，并注重课程与先修课程的联系和课程前后内容的衔接等。高分子材料的制备、结构、加工及性能之间存在着一系列的有机联系，我们讲述的内容既要有独立性又应注意前后的关联性。首先，结合以前所学知识，让学生掌握高分子材料科学的基础知识。其次，高分子化学部分，我们着重讲解聚合反应机理。高分子的合成按机理主要分为逐步聚合与连锁聚合。连锁聚合中，以自由基聚合研究得最为透彻，我们分别结合反应过程的热力学和动力学，分析自由基聚合各个阶段的特点。至于离子聚合和定向聚合等内容，给定思考题安排学生课后学习。对于学生自学有疑问的地方，教师可以在答疑时给予指导。逐步聚合中，又可分为线形缩聚和体型缩聚，我们一般只讲述线形缩聚部分，体型缩聚安排为课后学习内容。高分子物理部分，我们集中讲述高聚物的结构与性能间的关系。通过掌握高分子材料的合成原理和方法，了解高分子材料结构与性能之间的关系，从而逐步形成较为完整的高分子材料科学知识体系。为了培养实用性、创新型人才，我们在教学中还及时更新教学内容，将新知识、新理论和新技术充实到教学内容中，为学生提供符合时代需要的教学内容。

二、积极探索教学方法，提高课堂教学效果

在《高分子材料》的几年教授过程中，为提高课堂教学效果，笔者一直不断探索，总结了一系列教学方法。

1.表格教学法。《高分子材料》的课程中，有很多教学内容可以通过对比进行讲解，比如聚合物的聚合机理中的连锁聚合和逐步聚合、自由基聚合的各种实施方法等。笔者在实践中，发现表格教学法是个很有效的教学方法。该方法运用比较，比传统直述法更清晰，利于学生掌握相关知识的区别和联系，从而更好地接受知识，并对各知识点有更深刻的理解。比如在讲述高分子材料的合成方法时，可以先用表格列出本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合和溶液聚合四种实施方法，再在第一列列出配方、聚合场所、聚合机理、生产特征、产品特性、生产实例等与各实施方法对应的属性，然后一边讲解，一边将各属性填充，让学生接受知识点的同时也学习各属性的异同，从而加强对相关内容的理解和接受，也更利于学生记住相关内容。

2.示例教学法。示例教学法可以引发学生的学习动机，帮助学生理解抽象的事物和概念，发展学生的求知欲望。学生刚开始学习高分子材料，对有关知识和内容了解不多，专业术语比较陌生，但是日常生活中都接触过多种性能各异的高分子材料制品，对高分子材料性能的差异性有一定的感性认识。在讲课时可以引入这些实际的材料，既能提高学生的学习兴趣，也有利于更好地理解所学知识。比如在讲述高聚物粘弹性这部分内容时，高聚物区别于其他材料的最大特点是其粘弹性，由于高聚物分子运动的松弛时间正好我们能用肉眼观察到，所以才表现出这些现象。

3.启发教学法。《高分子材料》的教学中有不少抽象的概念、逻辑推理的演绎过程。老师在课堂上一味讲授专业知识和术语，学生学习热情不高。通过一边讲解，一边结合学科知识适当提出问题的启发式教学方式，能提高学生的学习兴趣和积极性，并能把一部分走神的学生拉回来。如讲到高分子结构时，先提出一个问题：“为什么橡胶和塑料的力学性能有这么大的差异？”给予学生适当时间思考后，再具体讲解高分子材料的结构，让学生带着问题听课，不但启迪了学生的思维，也使他们对所学内容有了更深刻的理解。

4.互动教学法。为了培养能解决实际问题的高素质人才，《高分子材料》的教学中，不应让学生死记硬背和生搬硬套，而应结合实际问题让学生思考，激发学生的发散思维。如讲到橡胶性能时，请同学们思考“如何提高橡胶的耐热温度”，再提示学生利用所学的高分子物理部分知识，从优化橡胶的结构入手，发动学生积极讨论，启迪思维，培养运用基础理论知识分析实际问题的能力。这种讨论式的教学方法，既活跃了学习气氛，启发学生思考问题，又可使学生对知识更好理解和掌握。在讲述高分子材料的合成时，经常通过合成反应式来表示合成过程和机理。我们一方面在课件编写中注意到让所有的反应方程式都不是一下显示出来，而是模仿板书一步一步显示，让学生有充分思考、接受的时间；另一方面，部分反应方程式让学生自己来写，旁边同学互相检查。通过这种方式，使学生更加熟悉并能深刻理解反应过程，其他同学的检查也能让同学发现自己意识不到的细节上容易出错的地方，了解出错的原因，补充没有掌握的知识点。

三、改革考核方式，提高学生综合素质

《高分子材料》的教学评价不但要考查学生基本理论知识的掌握情况，也要考查学生的再学习和独立思考解决问题的能力。为此，我们改变单一的一份试卷定成绩这种缺乏准确性和全面性的考试制度，将成绩的考核纳入每个教学环节中，为每个学生制订具体考核表，跟踪学生学习进展，使学生在学习中能随时了解自己的学习情况，督促自己不断学习、不断提高。其中考试方面根据课程的要求建立了《高分子材料试题库》，逐年对试题库的内容进行改进和更新，每年从试题库中抽取试题组成A、B两份试卷，严格考试要求和评分标准；另一方面，让学生选择一种新型高分子材料，查阅相关文献资料，描述它的合成、制备、结构、性能及应用前景，并撰写小论文；同时，增加学生课堂讨论、实验、作业等平时成绩的评分标准和比例。通过改革考核和评价体系，激励了学生的学习热情，锻炼了学生的实际能力，有利于培养高素质人才。

通过《高分子材料学》教学的探索和实践，初步探索了课程的教学思路和方法。在今后的教学中，我们还将不断总结经验，进一步完善教学过程中的各个环节，培养出既掌握专业知识，又具备分析问题、解决问题能力的能适应以后工作和科研需要的高素质人才。

参考文献：

[1]刘晶如，俞强，张洪文，等.高分子物理课程教学改革与实践[J].高分子通报，2010，（11）：111-113.

[2]张镭.高分子化学教学的改革与探索[J].高分子材料科学与工程，2002，18（3）：202-203.

[3]毛瑞.《陶瓷工艺学》教学的探索与实践[J].陶瓷研究与职业教育，2007，5（4）：44-46.

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关键词：高分子材料  可降解  生物

        我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列，每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解，以尽量减少对人类及环境的污染。生物可降解材料，是指在自然界微生物，如细菌、霉菌及藻类作用下，可完全降解为低分子的材料。这类材料储存方便，只要保持干燥，不需避光，应用范围广，可用于地膜、包装袋、医药等领域。生物可降解的机理大致有以下3 种方式： 生物的细胞增长使物质发生机械性破坏； 微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。按照上述机理，现将目前研究的几种主要的可生物可降解的高分子材料介绍如下。

        1、生物可降解高分子材料概念及降解机理

        生物可降解高分子材料是指在一定的时间和一定的条件下，能被微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的高分子材料。

        生物可降解的机理大致有以下3种方式：生物的细胞增长使物质发生机械性破坏；微生物对聚合物作用产生新的物质；酶的直接作用，即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。一般认为，高分子材料的生物可降解是经过两个过程进行的。首先，微生物向体外分泌水解酶和材料表面结合，通过水解切断高分子链，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摄入人体内，经过种种的代谢路线，合成为微生物体物或转化为微生物活动的能量，最终都转化为水和二氧化碳。

        因此，生物可降解并非单一机理，而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用，相互促进的物理化学过程。到目前为止，有关生物可降解的机理尚未完全阐述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、生物侵蚀及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除与材料本身性能有关外，还与材料温度、酶、ph值、微生物等外部环境有关。

        2、生物可降解高分子材料的类型

        按来源，生物可降解高分子材料可分为天然高分子和人工合成高分子两大类。按用途分类，有医用和非医用生物可降解高分子材料两大类。按合成方法可分为如下几种类型。

        2.1微生物生产型

        通过微生物合成的高分子物质。这类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，可用于制造不污染环境的生物可降解塑料。如英国ici 公司生产的“biopol”产品。

        2.2合成高分子型

        脂肪族聚酯具有较好的生物可降解性。但其熔点低，强度及耐热性差，无法应用。芳香族聚酯(pet) 和聚酰胺的熔点较高，强度好，是应用价值很高的工程塑料，但没有生物可降解性。将脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺) 制成一定结构的共聚物，这种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

        自然界中存在的纤维素、甲壳素和木质素等均属可降解天然高分子，这些高分子可被微生物完全降解，但因纤维素等存在物理性能上的不足，由其单独制成的薄膜的耐水性、强度均达不到要求，因此，它大多与其它高分子，如由甲壳质制得的脱乙酰基多糖等共混制得。

   2.4掺合型

        在没有生物可降解的高分子材料中，掺混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得产品具有相当程度的生物可降解性，这就制成了掺合型生物可降解高分子材料，但这种材料不能完全生物可降解。

        3、生物可降解高分子材料的开发

        3.1生物可降解高分子材料开发的传统方法

        传统开发生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化学合成法和微生物发酵法等。

        3.1.1天然高分子的改造法

        通过化学修饰和共混等方法，对自然界中存在大量的多糖类高分子，如淀粉、纤维素、甲壳素等能被生物可降解的天然高分子进行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法虽然原料充足，但一般不易成型加工，而且产量小，限制了它们的应用。

        3.1.2化学合成法

        模拟天然高分子的化学结构，从简单的小分子出发制备分子链上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，这些高分子化合物结构单元中含有易被生物可降解的化学结构或是在高分子链中嵌入易生物可降解的链段。化学合成法反应条件苛刻，副产品多，工艺复杂，成本较高。

        3.1.3微生物发酵法

        许多生物能以某些有机物为碳源，通过代谢分泌出聚酯或聚糖类高分子。但利用微生物发酵法合成产物的分离有一定困难，且仍有一些副产品。

   

;     3.2生物可降解高分子材料开发的新方法——酶促合成

        用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶学的发展，酶在有机介质中表现出了与其在水溶液中不同的性质，并拥有了催化一些特殊反应的能力，从而显示出了许多水相中所没有的特点。

        3.3酶促合成法与化学合成法结合使用

        酶促合成法具有高的位置及立体选择性，而化学聚合则能有效的提高聚合物的分子量，因此，为了提高聚合效率，许多研究者已开始用酶促法与化学法联合使用来合成生物可降解高分子材料

        4、生物可降解高分子材料的应用

        目前生物可降解高分子材料主要有两方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解决环境污染问题，以保证人类生存环境的可持续发展。通常，对高聚物材料的处理主要有填埋、焚烧和再回收利用等3种方法，但这几种方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物医用材料。目前，我国一年约生产3000 多亿片片剂与控释胶囊剂，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是传统的糖衣片，而国际上发达国家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我国的片剂制造水平与国际先进水平有很大的差距。国外片剂和薄膜衣片多采用羟丙基甲纤维素，羟丙纤维素、丙烯酸树脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、邻苯二甲酸醋酸纤维素、羟甲基纤维素钠、微晶纤维素、羟甲基淀粉钠等。

参考文献：

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高分子材料：以高分子化合物为基础的材料，高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。

高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万，所含原子数目一般在几万以上，而且这些原子是通过共价键连接起来的。高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时，叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。如果高分子化合物中的原子连接成网状时，这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构，所以也叫体型高分子。

二、高分子材料的结构特征

高分子材料的高分子链通常是由103~105个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。

因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特征。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。

三、高分子材料按来源分类

高分子材料按来源分，可分为天然高分子材料、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纤维素、蛋白质、蚕丝、橡胶、淀粉等。合成高分子材料以及以高聚物为基础的，如各种塑料，合成橡胶，合成纤维、涂料与粘接剂等。

四、生活中的高分子材料

生活中的高分子材料很多，如蚕丝、棉、麻、毛、玻璃、橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。下面就以塑料和纤维素举例说明。

（一）、塑料

塑料是一种合成高分子材料，又可称为高分子或巨分子，也是一般所俗称的塑料或树脂，可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、剂、色料等添加剂组成的，它的主要成分是合成树脂。

塑料主要有以下特性：①大多数塑料质轻，化学性稳定,不会锈蚀；②耐冲击性好；③具有较好的透明性和耐磨耗性；④绝缘性好，导热性低；⑤一般成型性、着色性好，加工成本低；⑥大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；⑦尺寸稳定性差，容易变形；⑧多数塑料耐低温性差，低温下变脆；⑨容易老化；⑩某些塑料易溶于溶剂。塑料的优点1、大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应。2、塑料制造成本低。3、耐用、防水、质轻。4、容易被塑制成不同形状。5、是良好的绝缘体。6、塑料可以用于制备燃料油和燃料气，这样可以降低原油消耗。塑料的缺点1、回收利用废弃塑料时，分类十分困难，而且经济上不合算。2、塑料容易燃烧，燃烧时产生有毒气体。3、塑料是由石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的。

塑料的结构基本有两种类型：第一种是线型结构，具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物；第二种是体型结构，具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。线型结构（包括支链结构）高聚物由于有独立的分子存在，故有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，故没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有，由线型高分子制成的是热塑性塑料，由体型高分子制成的是热固性塑料。

塑料的应用：透明塑料制成整体薄板车顶。薄板车顶的新概念基于透明灵活的聚碳酸酯或硅树脂材料，可以被永久性地塑造成单个的聚碳酸酯薄板，也可作为可折叠铰链和封条。拜耳材料科技研发的原型总共配备了四个灵活的薄板部件，形成了四扇“顶窗”，每扇窗都可单独打开和关闭。导轨用于连接薄板部件，形成一个牢固、透明的聚碳酸酯车顶外壳。一个同样透明的管子沿车顶结构中央纵向放置，在“顶窗”打开后用来调节折叠薄板。这样可以形成三维立体结构，组件比平坦的薄板更加牢固。同时也大大降低了单个组件的数量。

（二）、纤维素

纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50%以上。纤维素是自然界中存在量最大的一类有机化合物。它是植物骨架和细胞的主要成分。在棉花、亚麻和一般的木材中，含量都很高。

纤维素的结构：纤维素是一种复杂的多糖，分子中含有约几千个单糖单元，即几千个（C6H10O5）；相对分子质量从几十万至百万；属于天然有机高分子化合物；纤维素结构与淀粉不同，故性质有差异。

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一、强调学好药用高分子的重要性，激发学生学习热情

药用高分子材料指的是一类具有良好生物相容性和安全性而应用于药物制剂领域的高分子材料。高分子材料在药学、制药、制剂领域的应用具有久远的历史，早在远古时期人类就懂得利用淀粉、纤维素、蛋白、多糖等天然高分子材料，尤其是在医药领域，古老的药典中已经记载了应用天然高分子作为药方的添加剂。20世纪30年代以来，药用高分子材料更是迅速发展，例如聚维酮被成功合成并在随后被作为血聚代用品而广泛应用于药剂工业。20实际50年代以来，药物传递理论得到迅速发展，而药用高分子材料是现代药物传递体系的重要组成部分。当药物传递不良时，病人服用的药物只有很少一部分能作用在受体部位，大部分的药物在传递过程中被破坏或浪费，不仅药物利用率低而且可能产生较多副作用；而应用药用高分子材料作为缓释控释体系或者包衣体系，可以极大提高药物的药理活性和减少药物对人体的不良作用。随着科技进步，药用高分子材料也迅速发展。例如在制剂包衣方面，作为肠溶包衣材料的虫胶被纤维素衍生物取代，丙烯酸树脂又以其优良的性能和广泛的适用能力而与纤维素衍生物同时大放异彩。可见，药用高分子材料的基本知识，己经成为药剂、制药等领域的工作者必备的知识，在新药设计、药物开发、药物利用、药物包装等方面发挥着重要作用。这些背景的介绍可以使学生对药用髙分子材料在医药领域的重要性产生深刻的认识，从而激发学生对这门课程的学习热情，更好地学习和掌握药用高分子材料的相关知识。

二、结合药学专业特点，组织授课内容

针对药学专业的学生，教师授课时应注重针对学生的专业背景、特点和兴趣来组织课堂内容。首先，要选择适合的课本，我校药用高分子材料学课程选用郑俊民主编的《药用高分子材料学》一书，该书由中国医药科技出版社出版，是全国高等医药院校药物类规划教材，也是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。该课本面向的正是药学专业的学生，涵盖了与药学相关的高分子化学和高分子物理学知识，以高分子作为药用辅料的应用为主要内容。其次，由于课程的教学时数为32学时，因此要合理分配各知识点的授课时间。高分子化学和高分子物理部分的重点放在高分子、交联、柔性等基本概念和重要高分子化学反应如加聚反应、缩聚反应、连锁聚合反应和逐步聚合反应，其中自由基聚合反应是重点和难点。要特别注意理论联系实际，因此高分子溶液的配制也是这部分内容的重点，因为药物制剂过程经常需要用到高分子溶液，而一般市售的药用高分子大多是颗粒状、粉末状，如果将其直接用良溶剂溶解，则很容易聚结成团，得不到均匀分散的高分子溶液。例如聚乙烯醇和羧甲基纤维素在热水中易溶，则应先用冷水润湿、分散，然后加热使其溶解，这样才能得到均匀的高分子溶液。这样的授课方式可以让学生感受到这门课程的实用性，对这门课程更有学习的热情。再者，讲授高分子材料时要结构、性质、应用相联系，让学生知道高分子的结构决定了它的性质，而它的性质决定了其应用。例如淀粉在热水中能发生溶胀，支链淀粉分子从淀粉中向水中扩散形成胶体溶液，而支链淀粉则仍以淀粉粒形式残留在水中，通过离心可以很容易将直链淀粉和支链分离。这种性质与其结构有关，支链淀粉构成有序立体网络，其中间被直链淀粉占据，形成固体溶液，在热水中处于无序状态的螺旋结构的直链淀粉分子伸展成线性脱离网络，因而分散于水中形成胶体溶液。通过计对药学专业特点的教学方式，可以使学生对这门课的学习更有兴趣，也更容易掌握重点和难点。

三、运用多媒体教学手段

多媒体技术作为一种新的教学手段，可以将文字、图像、动画、视频等数字资源整合在一个整体中。在药用高分子教学中应用多媒体技术，具有很多的优势。首先，多媒体技术可以在有限的时间内有效传递更大的信息量。其次，多媒体技术的应用可以将抽象的内容具体化，将静止的内容动态化，更具有视觉冲击的效果，使学生更容易接受新的知识。比如高分子反应这一章中的自由基聚合反应，其基元反应分成链引发、链增长、链转移、链终止等，如果用传统的板书教学手段，学生无法理解其瞬间反应的特征。而如果采用多媒体教学手段，可以将其反应过程立体化、整体化，帮助学生更容易理解这些反应。在教学过程中，笔者深刻体会到多媒体技术在这门课程教学的重要性，我们将在后续教学中探索如何更好地将多媒体和传统教学相结合，更好得突出重点难点，更好地帮助学生理解抽象知识。

四、结语

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关键词:绿色化学;高分子;设计实验

高分子化学是一门实用性和实验性都很强的学科,是化学、化工、材料等专业必须修读的基础课程,与原有的四大化学并列,成为第五大化学。高分子材料已深入到人类生活和生产的每个角落。

高分子化学教学过程中发现,在实验内容等方面存在一定的局限性和不足之处,其完善需要经历一个不断实践和更新论证的过程。将高分子实验课中聚合物的分子设计、合成、加工和测试等实验内容有机结合,组成一门高分子科学实验课程,是高分子教学改革的必然趋势。

一、高分子设计实验课开设的必要性

廊坊师范学院化学与材料科学学院材料化学专业的高分子化学实验于2008年开设以来,由本专业教师在部分科研成果及其他院校高分子化学专业实验教学资料和经验的基础上,对设计实验的内容进行了设定。高分子设计实验的开设,为学生专业实验技能的培训、动手能力的培养以及思维创造力的提高等方面起到了积极的促进作用。

设计性实验是指给定实验目的、要求和实验条件,由学生自行设计实验方案,并加以实现的实验。设计性实验有利于培养学生的实践能力,提高学生探索新问题的兴趣、研究问题的综合能力。开设设计性实验时,要注意紧紧围绕学生的综合能力、初步设计能力及创新意识培养这一目标,注意与课程设计、课外科技活动、集中的综合训练相结合。

传统实验在与理论教学的配合上,是教师根据教学的一般规律或实验内容安排的,而不是学生根据各自学习中的需要或进一步探索的兴趣所确定的,无法体现个性的发展。验证性实验一般是前人做过的,经过精简提炼,专门为教学而设计的实验,实验没有次要的实验现象的干扰,这对学生今后从事科学研究和对新事物的探索非常不利。在高校中开设设计性实验,营造培养学生创造性思维能力的环境是非常必要的,有利于提高学生的综合素质和创新能力。

二、注意培养绿色环保和可持续发展意识

1.绿色化学的核心内容

绿色化学又称环境无害化学或环境友好化学,是指设计和生产中,使用没有或者尽可能小的产生环境副作用的化学品。绿色化学的核心内容主要体现在:第一是减量,即减少三废排放;第二是重复使用,如催化剂、载体等;第三是回收,可以有效地实现省资源、少污染、减成本的要求;第四是再生,是节省资源、能源,减少污染的有效途径;第五是拒用,如不用有毒副作用及污染严重的原料,这是杜绝污染的最根本方法。

开发新型的、可生物降解的高分子材料,解决“白色污染”问题;以及充分应用可再生资源,即:采用可再生资源做化学化工原料,是绿色化学的重要任务和方向。众所周知,“白色污染”是当今社会的一大公害,塑料作为合成高分子材料,具有性能多样、用途广泛和价格优廉的优点,已成为人类生产和生活中不可缺少的一种材料。然而,废弃塑料造成很大的环境污染。在实验教学中,应注重强调高分子材料的环境同化,高分子材料的循环和再生技术,探索高分子材料与生态环境的相互影响,实现高分子材料与生态环境的和谐等内容。

2.绿色化学的重要指标

绿色化学的一个重要指标是原子利用率,其定义为:期望产品的摩尔质量占化学方程式中按计量所得物质的摩尔质量的比值。高分子材料的制备包括单体的合成,聚合物的合成及聚合物的加工,前两步都有一个原子利用率的问题。要实现绿色化,只有在合成中提高原子利用率,才会真正减少废物的生成。

绿色化学的理想是指:不使用有毒有害的物质,不产生有毒有害的废弃物,不使用对环境有害的落后化学工艺。其目的是把现有的化学和化工生产的技术路线从“先污染,后治理”改为“从源头上根除污染”。

3.开设小量、半微量实验

有关绿色化学的教育才刚刚起步,国内大多数学校尚未涉足。现有的化学实验课程的教学内容难以体现绿色化学思想,不少实验仍大量使用有毒有害药品,产生大量的“三废”,对微型化学实验研究推广不够。

传统的常量实验药品用量大,导致教学经费投入大、资源利用率低、环境污染严重等。可以在某些实验开设小量、半微量实验。这些小量、半微量实验对学生实验技能、实验的准确性和精密度等都提出了更高的要求。

绿色环保和可持续发展已成为企业生产和发展必须考虑的因素。在设计专业实验时,尽可能地采用专业、简单高效的实验路线,教师在讲授时将其他生产过程和工艺进行对比,强调整个实验过程的经济性和环保效益,让学生充分体会到增强环保意识和可持续发展对社会经济发展的重要性。通过给学生灌输环保和可持续发展的理念,为学生今后生产设计和研究开发等工作提供一个基本的思想准则。

三、将科研与实验教学结合起来,开发应用型实验

1.将废旧高分子的综合利用作为设计实验内容

高分子化学是一门应用性很强的化学基础学科,是材料化学专业的重要专业基础课,对于材料化学专业的学生,学习高分子化学不仅要全面掌握高分子化学的理论知识,更重要的是要学会高分子的实验方法以及在实际中的应用。我们从废旧高分子的综合利用出发,探讨科研成果转化为高分子设计实验的研究与实践。

废旧高分子材料的综合利用是绿色化学的重要组成部分,它将对减少环境污染具有重要的实际意义,同时又能获得有价值的工业原料,对能源的再利用具有一定的意义。在我们的教学实践中,在已经具备的课题组成员大量前期科研成果基础上,对废旧聚苯乙烯、废旧有机玻璃、废旧聚氨酯和聚酯进行再利用研究。设计实验的内容包括对控制反应的几个因素:升温速度、温度、催化剂种类与用量、反应时间等进行优选。这类设计实验的开设使学生对绿色化学的概念有一个深入理解,使学生增强环保意识、掌握废旧高分子材料的综合利用方法,对从实际出发锻炼自身科研能力有重要意义。

在高分子实验教学中,适时引入“降解”这一高分子学科中的重要概念,并适当介绍高分子降解中的一些问题,如生物、光、辐射、热、机械及化学等因素引起的降解规律,并介绍相关高分子的设计方法。也就是让学生正面理解“聚合”的同时,也从反面理解了“降解与解聚”,这样就形成了一个完整的教学体系。

2.将天然可降解高分子作为设计实验内容

目前对付“白色污染”的方法一般是以填埋和焚烧为主,还有再生利用。再生利用的费用较高,难以推广,最好的方法是开发能够降解的环境友好材料。这种材料能够在环境条件下分解成能纳入自然生态循环的小分子物质。现在一般以淀粉、纤维素、甲壳素、壳聚糖等天然多糖为原料,采用共混或接枝等方法得到聚合物(如塑料),这类制品可以生物降解,最终转化为二氧化碳和水,纳入生态良性循环。

高分子设计实验中可以开发一些能联系实际生活的应用型实验,将教师的科研工作与实验教学紧密联系起来,体现出高分子科学实验的实用价值,能强烈地激发学生的创造性。

基于此,在高分子设计实验中我们增加了“从虾壳蟹壳制备甲壳素和壳聚糖并用于工业废水的净化”,本设计实验是从绿色高分子角度出发,将回收的虾壳蟹壳经水洗、稀酸浸泡、稀碱浸泡等方法先制备甲壳素,然后用碱煮的方法将制得的甲壳素进行脱乙酰化,制备出壳聚糖初产品,再用沉淀法进行纯化得壳聚糖纯品。将壳聚糖纯品分别进行脱乙酰度、平均分子量、灰份含量、水份含量的测定。将得到的甲壳素和壳聚糖用于工业废水中重金属离子和有机酸的吸附分离。

四、培养学生绿色化学思想和对高分子实验的兴趣

兴趣是学习的最大动力,学生只有具有了学习兴趣,才会主动花时间和精力钻研所学的内容。目前,实验课几乎全部是程式化过程,教师总是先讲解实验原理、操作步骤、注意事项等,学生被动地听,不去思考,机械地完成每一步操作,为实验而实验。实验带给学生的不是学习的兴趣,更不用说培养思考能力和兴趣了。因此,在课程实验教学阶段,通过质疑引思、举例与联想、归纳总结、启发式教学等方法来实现开拓创新。

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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.

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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.

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一、教学内容

据大多数学生反映《高分子化学》这门课程很难学习，因为这门课内容较多且比较分散，而且涉及的聚合反应类型之间关联程度不大，因此对课程重点和系统性不容易把握住。教师授课时要运用一定的技巧，如对于比较难的问题要讲透彻，不能让学生处于懵懂状态；而对于阳离子聚合、配位聚合、聚合物的化学反应等可为学生做较简单介绍，将节省下来的时间为学生讲解难点和重点；而为了使学生更好地掌握本门课程的精髓，教师授课时要避免将教材内容“填鸭式”灌输给学生，应有针对性、侧重地讲解，少讲精讲，主要讲解以下内容：

1.高分子的概述。

对于一门课程的学习首先要了解此课程的基本概念，在《高分子化学》这门课程开始进入正式内容教授前，向学生介绍高分子的概述是很必要的事。为了让学生更好地了解自己即将学习的课程，需要介绍高分子的基本概念、高分子的发展历史、高分子的现状及分类和代表产品，通过介绍使学生对高分子有详细认知，并调动他们学习高分子的热情，积极认真地探索和学习相关知识，为以后投身于高分子行业打下牢固的基础。

2.聚合反应。

《高分子化学》这门课程涉及的聚合反应众多，如自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合等，而对于这些聚合反应的教授可按照以下三步来。

首先，需要对各种聚合方法的基本概念和聚合机理进行详细介绍，使学生对各种聚合反应有个大致了解，聚合机理要重点讲解及掌握，如自由基聚合为用自由基引发，使链增长（链生长）自由基不断增长的聚合反应。

其次，对各个聚合反应中涉及的基元反应进行讲解及特点概括，如自由基聚合的基元反应的特点是：慢引发、快增长、速终止、可转移。这些特点的概括使学生对各个聚合反应更好地记忆。

最后，介绍各个聚合反应具有的微观动力学方程，以自由基聚合为例[2]。

每个聚合反应均按照这三步讲授，使学生学起来条理明晰，不至于晕头转向。

二、教学方法

学生对课程的掌握程度与自己的学习态度有关，与老师的教学方法也有关。下面介绍一些教学方法及教学方面的建议：

1.多媒体和板书结合教学。

近年来多媒体教学已成为教学的一种重要方式，为教学带来了很大方便，如生动展示各种反应模型，特别是一些三维立体模型[3]。然而据统计，大部分学生不喜欢多媒体教学，以为老师使用制作好的PPT进行讲解时，节奏很快，对那些没有提前预习的学生来说，很难跟上老师的节奏。另一方面多媒体教学使老师与学生间缺乏交流，从而教学质量下降。最后PPT设计不合理，照搬课本上的文字，缺乏趣味。因此老师在授课过程中应该进行适量的板书教学，如讲授聚合机理时，利用板书教学，能清楚地描绘出反应过程、电子转移过程、化学键的破坏及产生过程，学生比较容易接受。

2.突出重点。

如上所述，教师授课时要有针对性、侧重点讲解，少讲精讲，这样不但学生的学习压力降低，而且老师可以利用节省下来的时间为学生介绍一些相关课外知识，开阔其眼界。

3.理论联系实际，知识与实践统一。

为了使学生更好地掌握这门课程，老师授课的同时应该开设相应实验课，将理论在实践中运用，并且在实践中更好地掌握理论。我校在确立高分子化学作为高分子材料专业主干课程的同时配套了高分子化学实验、高分子生产实习及高分子科学实践等教学环节。

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[关键词] 任务驱动教学法；双语课；教学方法

[中图分类号] G642.4 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634（2014）01-0078-04

0 引言

2001年教育部印发了《关于加强高等学校本科教学工作，提高教学质量的若干意见》，鼓励高校“积极推动使用英语等外语进行教学”[1]，我国高等学校各专业纷纷开设了双语课程。经过10余年的努力与发展，我国高校双语课的开课数量与教学质量均有大幅度提高。据武汉大学的数据调查显示，截至2009年，被调查的135所高校中已有132所开设了双语教学课，开课率高达97.8% [2]。虽然各级教育机构对双语教学的重视程度和投入力度不断加大，但是受到教师、教材以及学生水平等众多因素的限制，我国高校双语课的教学效果仍然有待提高。尤其是对于师资水平、学生水平有限的地方性高校，“双语教学”更是成为本科教学中的“鸡肋”――食之无味，弃之可惜。虽然目前学术界将制约我国双语教学水平的主要原因归咎于“师资、教材和学生”[3]，但不可否认的是，正确合理的教学理论指导和教学方法的缺失也是双语教学水平提高受限的重要因素[3]。

“任务驱动法”是一种建立在建构主义学习理论基础上的教学方法，起源于20世纪80年代中期，最早应用于外语类课程的教学实践中并取得良好的效果[4，5]，在计算机、信息类教学中也有广泛应用[6，7]。任务驱动教学过程中，教师根据教学大纲中的内容要求及培养目的设计相关任务，使学生在真实情境的驱使下，通过探究完成任务或解决问题的过程，学习和掌握教学要求的内容，并培养学生提出问题、分析问题、解决问题的综合能力。此方法将以往以教师传授知识、学生被动接受为主的传统教学理念，转变为以解决问题、完成任务为主的多维、互动式的教学理念，使学生处于积极的学习状态之中，每一位学生根据自己对当前问题的理解，运用共有的知识和自己特有的经验提出方案、解决问题[8]。2010年，胡静等[9]通过普通双语教学法和任务驱动教学法在“健康评估”双语课中的教学实践，对比了两届学生在同一阶段的考评结果以及学生对课程的认可度，结果显示采用任务驱动教学法的教学效果和学生对课程的认可度明显优于传统双语教学法。

本文结合高分子材料与工程专业双语课“高分子材料科学技术概论”（Introduction to Polymer Science and Technology ）的教学实践，对“任务驱动教学法”在本课程教学实践中的应用进行了探讨和解析。教学过程中根据专业特点及课程教学大纲的要求，以增长专业知识、培养学习兴趣、提高科技英语阅读写作水平为目标，对驱动任务的制定和分析、驱动任务的分解完成以及实施过程中存在的问题进行了探讨，为“任务驱动教学法”在双语教学实践中的进一步拓展提供了依据。

1 驱动任务的制定

我国双语课程开设的主要出发点是旨在通过双语教学培养学生国际化的职业能力和科研能力，以适应时展和需要。具体而言，一是从职业能力方面，改变学生“哑巴英语”、“聋子英语”的状态，使其在大学英语的基础上，掌握一定的专业术语，能够参与到国际化的工作交流中，如英文工作环境以及国际会议等；二是从国际化的科研能力来说，改变过去大学生对国外文献资料零接触的状态，使其初步具备搜集阅读和理解运用国外相关文献的能力，为学术研究开拓宽广的视野，打开获得外部信息观念的通道，从而把握本专业国际学术前沿的发展动态，向世界先进学术研究水准看齐[10]。“高分子材料科学技术概论”是高分子材料科学与工程专业任选课程之一，主要介绍高分子材料方面的基本概念、发展历史，聚合物的合成、加工以及结构与性能，目的是使学生在学习专业课之前对日常生活中接触到的聚合物材料有一个基本的认识和了解，激发其学习兴趣。另外，在介绍专业知识的基础上，加强学生对学术期刊论文、专利等科技论文格式的认识，使其初步具备专业科技论文的检索、阅读、分析和总结能力。传统的双语课教学主要采用英文课件，通过教师双语授课、学生被动接受的方式进行。然而，由于专业英语与大学英语的区别，加之专业基础知识的缺乏，使部分同学对课件内容及老师的英文讲述难以理解，从而影响了其对课程内容的接受水平。“任务驱动教学法”以“驱动任务”作为学生学习探索的推动力，使学生由被动接受转变为主动学习，有助于提高学习效果。

任务驱动教学方法的实施过程通常包括：设计任务、提出任务、分析任务、自主协作完成任务、交流评价5个环节。其中，设计合理有效的“驱动任务”是整个教学过程的关键，任务的完整性、难易程度及是否典型、能否引起学生兴趣等都将直接影响到学生课堂上探究式学习的效果。根据课程教学大纲及教学目的的要求，本课程的驱动任务设计过程中主要考虑在以下方面对学生进行训练：（1）专业知识的学习和掌握，如聚合物的合成反应及其实施方法、聚合物的结构与性能等；（2）专业类科技英语的学习和掌握，如组织学生通过英文课本、期刊、网站了解专业知识及行业发展前沿；（3）文献检索平台的使用，如学校图书馆、电子数据库的使用等；（4）科技论文的分类及格式要求，如区分研究型论文与综述性论文在写作方法及格式的异同，掌握专利文献的结构组成等；（5）多媒体课件的制作，如多媒体课件的设计、动画等；（6）中英文口头表述及交流互动，如“会议模式”的口头汇报及回答问题等；（7）任务分解及分工合作，即组内同学根据老师布置的任务对其进行分解后，大家分工合作，共同完成任务；（8）相互学习交流，由于不同学生的具体任务不同，大家在任务完成后可以相互学习交流，达到共同提高的目的。

“高分子科学技术概论”为概论型课程，主要涉及的专业内容包括高分子化学（介绍高分子的合成与制备反应）、高分子物理（介绍高聚物的结构与性能）、高分子材料成型工艺学（介绍常用高分子的成型方法及工艺条件）、高分子材料（介绍常用高分子的性能及应用）等。因此，驱动任务的设计在综合考虑其他能力锻炼的同时，要紧紧围绕相关的教学内容，难易适中，注重兴趣的培养。如针对高分子材料部分的内容，传统的教学方式只是枯燥的讲解何种材料具有何种性能，学生缺乏感性认识，学习兴趣不佳。在任务驱动教学法中，设定的驱动任务是以生活中常见的高分子材料制品为例，比如安排学生找出塑料盆是什么高分子材料组成的，该材料的制备方法、性能以及应用范围，制品配方设计包括哪些成分以及配方设计中应考虑的因素，产品的成型方法、成型条件等等。本方法充分调动了学生的好奇心，并以此为动力完成后续学习任务。另外，作为双语课程，更好的利用英语这一媒介采集和输出信息也是本课程重要的学习目的之一。因此，驱动任务也应该注意鼓励学生利用英文教材、网络等途径进行专业英语方面的了解和学习。

2 驱动任务的分析与分解

由于专业知识的限制，学生对任务的分析可能不够全面，教师在此过程中需要进行指导。“驱动任务”的设定通常以教学大纲为依据，因此教师在给出驱动任务后，应该根据教学大纲的内容及要求，对驱动任务进行充分的分析，使学生知道此任务设定的目的，明白完成此任务需要了解和掌握哪方面的知识，从而提高学习的针对性和任务完成的效率。例如对于上述任务，其设计目标是使学生对聚合物合成、结构与性能、塑料配方设计、高分子材料成型方法等多方面内容有一个基本的了解和掌握。教师在任务分析过程中除了提示学生充分考虑本任务涉及的知识外，也应该注意对相关知识的拓展及思考。例如，塑料盆的成型加工是采用何种方法，除此之外高分子材料还有哪些常用的成型方法；每种成型方法的特点及适用的高聚物类型以及产品类型、各成型加工条件的确定方法以及应注意的问题等，而所有这些问题的根源则是高分子材料的结构与性能的关系。学生对这些问题的思考与学习，对于其在以后的工作过程中将所学的理论知识学以致用、解决实际工程技术问题具有非常重要的意义。

3 驱动任务的完成

教师根据课程内容设定驱动任务后，需要对学生进行分组，要求每一组的同学相互协作，共同完成资料搜集、整理、幻灯片制作等工作。每一个驱动任务都可以分解为多个子任务，因此需要多名同学共同努力完成。一般每组学生4～6人，选取组中“中坚力量”为小组长，负责组织协调本组的学习活动，并详细记录问题探究的进展，每次课后要向教师汇报学习的情况。驱动任务主要靠学生在课下通过图书馆、互联网等多种途径搜集资料来完成。根据授课计划以及各组任务的难易程度，各小组的具体任务及完成时限要求将有所不同。因此，要求小组长切实做好任务分配及协调工作，保证大家进度一致，并在汇报前将工作做完。最后，小组任务的完成情况采用“学术会议”的组织模式，由小组代表采用多媒体课件进行汇报，汇报语言要求50%以上用英语。

下面以驱动任务“列出常用塑料的回收标志并找出对应的聚合物在生活用品中的应用及其基本物理化学性能和使用过程中应注意的问题”为例介绍任务的分解及完成要求。本任务主要可以分解为以下几个子任务：（1）塑料的回收标志及其对应的聚合物；（2）回收标志中的英文缩写对应的中英文全称；（3）回收标志中各种材料的化学组成及机械、物理性能；（4）针对回收标志1～7分别找出生活中5个实例并根据实际用途区别其性能差异。最后要求小组内成员将各自负责的内容整理汇总，并做好幻灯片以便课上汇报交流。由此可见，驱动任务的完成过程需要小组全体成员在教师的指导下共同合作完成，任务完成质量取决于各子任务的完成情况以及成员的团结合作，是集体智慧的结晶。任务的完成过程除了需要学生借助互联网、书籍等渠道查阅大量文献资料之外，还要求学生对生活中的塑料制品进行观察思考，有助于提高其学习兴趣。

4 交流评价

交流评价与归纳是总结、反思与巩固的阶段，这一过程应在每一组汇报以后进行。小组汇报结束后，作为观众的同学可以针对其讲述内容提出问题，并由汇报小组成员回答。学生通过问答或者讨论的形式获得知识，并实现信息的传播。交流的目的：（1）通过相互评价，加深学生对该任务的认识，将小组的研究结果汇报给其他同学，使“学”者的身份转换为“师”者，通过汇报内容传达教学大纲的要求；（2）总结完成任务的过程方法，发现和解决倾向性问题，促使学生进行反思，把所学会的知识内化；（3）锻炼学生在多媒体制作、口头表达自己思想、辩论自己观点等方面的能力。评价可以采用个人自评、组内互评、组间互评、教师点评等多种评价相结合的方法，使评价做到公平、公正。教师在整个过程中起指导、组织和补充的作用，使学生真正成为学习的主体。在这一模式下，学生可以通过计算机互联网随时获取帮助，并随时成为“教师”。这一方法完全改变了传统的教学方式，使因材施教真正落到实处，让每个学习者都能将学习当作一种享受。

5 运用中存在的问题

通过合理有效的驱动任务，大大调动了学生的学习动力，使兴趣成为其学习的内动力，效果是不言而喻的。但是，在此教学方法的应用过程中仍然存在着一些问题和需要注意的地方。具体来说主要有以下几个方面。

1）教学进度不易把握。驱动任务的完成过程需要耗费大量的课余时间，而原来的课堂授课时间很大一部分被交流和评价所占据。根据教学内容安排，如果汇报小组的准备不够充分，就会影响到教学进度。这就需要教师严格要求并在课下投入大量的精力对任务的完成情况进行督促和指导。另外，教师需要准备备用材料，以防止有的小组任务完成得不够全面。

2）课堂管理亟待改进。课堂的交流与评价时间应该防止部分学生“开小差”，游离于课堂讨论之外。针对这一问题，教师要认真观察，必要时采取提问的方式促使学生投入到课堂讨论中。

3）评价上有困难。由于任务的完成工作多在课下进行，在小组内可能会出现部分同学“偷懒”、不积极参与的情况。这要求教师和小组长做好协调和督促工作，针对每一位同学的具体任务，教师做到心中有数，并及时与小组长沟通任务进展情况。

4）如何达到“双语”这一目的。完成驱动任务往往需要查阅大量的文献和资料，能采用英文这一工具除了要求学生具有较高的英文水平之外，对学生专业基础知识和专业英语的掌握也是一个不小的挑战。否则，学生面对满眼不认识的单词往往不知所措，无法利用英文完成相应的任务。因此，如何增强学生面对大篇幅英文资料的信心，使课程真正达到“双语”课程设置的目的也有待后期的研究和实践。

6 结束语

本文结合“高分子材料科学技术概论”双语课程的实践教学，对“任务驱动教学法”在双语课教学中的应用进行了探讨。通过对学生的问卷调查显示本方法可以有效地调动学生的学习积极性并使兴趣成为其积极探索的内在动力，同时提高了其专业知识掌握、资料检索、多媒体课件制作、口头表述等综合素质，教学效果有效提高，也受到学生的广泛好评。针对实施过程中仍然存在的一些问题，在以后的教学过程中应该采取相应措施加以改善。

参考文献

[1]教育部.关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见[EB/OL].（2001-08-28）[2013-03-04]..