高分子化学论文范文
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导语:如何才能写好一篇高分子化学论文,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
1.何为高分子化学
顾名思义,高分子就是相对分子质量很高的分子,它是高分子化合物的简称。高分子化合物,又称聚合物或高聚物,是结构上由重复单元(低分子化合物—单体)连接而成的高相对分子质量化合物。高分子的相对分子质量非常的大,小到几千,大到几百万、上千万的都有。我们有时将相对分子质量较低的高分子化合物叫低聚物。高分子化学作为化学的一个分支,同样也是从事制造和研究分子的科学,但其制造和研究的对象都是大分子,即由若干个原子按一定规律重复地连接成具有成千上万甚至上百万质量的、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子,称为高分子、大分子或聚合物。
2.高相对分子质量与高强度
相对分子质量和物质的性质是密切相关的,是决定物质性质的一个重要因素。只有相对分子质量高的化合物才有一定的机械力学性能,才能作为材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯,都是直链的烷烃化合物,但是分子量变化很大,其机械力学性能因而也有极大的区别。
3.高分子科学的主要内容
既然高分子化学是制造和研究大分子的科学,对大分子的反应和方法的研究,显然是高分子化学最基本的研究内容。高分子科学不仅是研究化学问题,也是一门系统的科学。高分子科学的主要内容有:如何将低分子化合物连
接成高分子化合物,即聚合反应的研究。高分子化合物的结构与性质关系。不同性质的高分子,其结构必然是不同的。为了得到不同性质的高分子,就要去合成具有特殊结构的高分子。
二、高分子材料化学的应用
材料是人类社会文明发展阶段的标志,是人类赖以生存和发展的物质基础。它是指经过某种加工,具有一定结构、组分和性能,并可应用于一定用途的物质。上世纪半导体硅、高集成芯片、高分子材料的出现和广泛应用,把人类由工业社会推向信息和知识经济社会。可以说某一种新材料的问世及其应用,往往会引起人类社会的重大变革,材料是人类文明的重要标志。如果说现在人人离不开高分子材料,家家离不开高分子材料,处处离不开高分子材料,是一点也不过分的。高分子化合物的最主要的应用是以高分子材料的形式出现的,高分子材料包括了塑料、纤维、橡胶三大传统合成材料,另外许多精细化工材料也都是高分子材料。
第一,塑料:一类是通用塑料,如容器、管道、家具、薄膜、鞋底与泡沫塑料等等;另一类叫工程塑料,其强度大,如汽车零部件、保险杠、洗衣机内的滚筒、电器的外壳等。
第二,纤维:人们开发出聚酯、尼龙、腈纶、维尼纶等高分子化合物,通过不同的加工,生产出了各种纤维制品,极大地满足着人类的需要。
第三,橡胶:天然橡胶的种类和品质都受到很大的限制,于是科学家们不断开发出了各种人造橡胶,如丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。
第四,精细化工:比如使得我们的世界变得丰富多彩的各种涂料产品,如家具漆、内外墙乳胶漆、汽车漆、飞机漆等。女孩子用的指甲油,使牙齿变白的增白剂也都是涂料。还有万能胶、建筑用胶、医用胶、结构胶等黏合剂,以及各种吸水树脂等都是高分子产品。三、高分子化学与高科技的结合
当今社会,人们将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱,而材料又是能源和信息发展的物质基础。自从合成有机高分子材料的那一天起,人们始终在不断地研究、开发性能更优异、应用更广泛的新型材料,来满足计算机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空间工程和机械工业等尖端技术发展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展,出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。
随着生产和科学技术的发展,许多具有特殊功能的高分子材料也不断涌现出来,如分离材料、光电材料、磁性材料、生物医用材料、光敏材料、非线性光学材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活跃的领域,下面简单介绍特种高分子材料:功能高分子是指当有外部刺激时,能通过化学或物理的方法做出相应反应的高分子材料;高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。它们都属于特种高分子材料的范畴;特种高分子材料是指带有特殊物理、力学、化学性质和功能的高分子材料,其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料(化学纤维、塑料、橡胶、油漆涂料、粘合剂)的范畴。
第一,力学功能材料:强化功能材料,如超高强材料、高结晶材料等;)弹材料,如热塑性弹性体等。
第二,化学功能材料:分离功能材料,如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等;反应功能材料,如高分子催化剂、高分子试剂;生物功能材料,如固定化酶、生物反应器等。
第三,生物化学功能材料:人工脏器用材料,如人工肾、人工心肺等;高分子药物,如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等;生物分解材料,如可降解性高分子材料等。
可以预计,在今后很长的历史时期中,特种与功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主要方向。
四、高分子化学的可持续发展
研究高分子合成材料的环境同化,增加循环使用和再生使用,减少对环境的污染乃至用高分子合成材料治理环境污染,也是21世纪中高分子材料能否得到长足发展的关键问题之一。比如利用植物或微生物进行有实用价值的高分子的合成,在环境友好的水或二氧化碳等化学介质中进行化学合成,探索用前面提到的化学或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子,以及用合成高分子来处理污水和毒物,研究合成高分子与生态的相互作用,达到高分子材料与生态环境的和谐等。显然这些都是属于21世纪应当开展的绿色化学过程和材料的研究范畴。
参考文献:
[1]冯新德.展望21世纪的高分子化学与工业[J].科学中国人,1997,(11)
篇2
【关键词】高分子化学;双语教学;教学改革;科研导向
随着人类文明的进步与社会经济生活的发展,能源危机、人类重大疾病相关问题、环境问题等一系列对全球造成影响的科学技术问题的出现使得化学学科、特别是高分子学科成为所有学科的中心学科。例如,基于共轭聚合物半导体材料的有机发光二极管、场效应晶体管和聚合物太阳电池等最新的科研成果将成为未来社会生活中主要的半导体元器件;高分子药物的出现将能够很大程度上对药物释放、药物靶向性等方面进行控制而不需要增加更多的临床药物试验;生物医用高分子在改善人类生活质量方面更是意义非凡。而各种塑料、纤维、橡胶、涂料、粘合剂等高分子材料更是关系到人们衣、食、住、行的方方面面。可以说,现代人的生活已经离不开高分子化学和高分子材料。因此,对高分子科学的研究越来越受到国内外学者的关注。
高分子科学的诞生源于高分子合成化学,其基本概念源自于有机化学、物理化学等化学、材料学科,这种情况导致我国现有的高分子科学领域从业人员来源多样。其中,从本科阶段即接受高分子化学教育的比例依然很低,很多从事高分子材料、高分子化学、高分子物理、高分子工程等领域研究的人员本科主修为无机化学、物理化学、有机化学、材料学等专业。一定程度上,这些研究人员存在对高分子化学体系缺乏系统认知的可能。在我国高等学校进行高分子化学教学教育活动,是提高我国现有的高分子科学领域的从业人员基本素养与技能、促进我国高分子科学发展、壮大的重要途径。
近年来,高等学校为主导的国家级或省级“协同创新中心”的设置,使我国高等学校进入新一轮的由教学型(教学科研型)大学向科研型大学转变的历程中。为快速实现这种转变,培养高层次、研究型的高分子科学领域人才愈发显得必要和重要。目前,主要的国际学术会议、顶级国际学术期刊均以英语为主。通过学术会议、、论文检索等在这些国际知名的学术舞台上进行高分子方面学术活动与信息交流,观察国际高分子学科的发展动向,无疑是我国高分子学科跟进国际学术发展步伐和超越世界学术水平的基本条件。为此,我们必须建立培养能够熟练使用英语进行高分子化学相关学科听、说、读、写应用的国际性专业人才的教育体制和培养机制,强化我国高分子方面的科技队伍建设。换言之,在本科阶段开展高分子化学双语教学,为培养具有国际化交流能力的研究生和高层次高分子科学从业者,对我国高分子学科的发展具有非常重要的意义。
在教学实践中,我们发现完善教学内容,教学方式与手段,通过激发学生学习兴趣和专业兴趣,能克服其对双语教学中英文的畏惧和排斥都有益处;制作精减的英文讲义、多媒体课件深入研制等方法和措施的实施,安排学习英文讲座视频等都有利于双语课程的讲授。
3)利用视频和录像内容辅助教学。制作教学录音和录像,给学生共享,让学生课下可以继续观摩课堂内容,培养其听和说的能力。不断构建新的新的本科双语教育模式,使本科生能从双语教学过程中分享课程教育国际化的机会,从中受益,并获得在其他场所不能获得的实践和能力锻炼,从而提高整体素质、创新意识及综合能力。安排学生参加国际学术会议,到场听取英语母语国家的专家汇报,同时录制会议报告录像和录音。
4)组织学生检索高分子化学基础理论相关英文文献、制作课件,并互相评阅,提升学生使用英文交流的能力。从科研的角度让学生体会双语教学“重点在读懂、其次在会写,然后是能听懂和能说”的含义。
5)对于课堂教学效果的考察采用按照学习内容分段考核,并以英文形式呈现。例如,逐步聚合及其原理和聚酯、聚酰胺放在一起考核;自由基聚合物及其原理和实施方法一起考核;工程塑料、天然产物、环境污染和降解与稳定化放在一起考核等。这样的做法,让授课内容的排列更加紧凑,也让学生更好的把握知识点的相关性。
6)强调背景预备知识积累,强化双语教学对其他相关化学课程的关联性,培养学生专业英语综合素养,以期对学生阅读英文文献、其他相关英文课程教科书有所裨益。
总之,在过去几年的高分子化学双语教学中,我们通过合理的教学改革措施的使用,提高教学质量和教学效果,为将来这些接受良好英语授课培养的学生进入科研岗位,从事研究生学习打下良好的基础。当然,这些方法也有继续改进的空间,我们也将继续进行深入研究与探索,总结经验,探索培养具有创新意识和创造能力的高分子科学人才的新思路和新方法。
【参考文献】
[2]许一婷,戴李宗.关于《高分子化学》课程教学的几点思考[J].广东化工,2008 (8):165-167.
[3]李丽.多媒体在高分子教学中的应用[J].高分子通报,2006(2):64-69.
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[5]王家喜.高分子化学教学改革初探[J].化学试剂,2009(4):307-309.
[7]邹汉涛,刘晓洪,黄年华,等.《高分子化学》教学方法的探讨[J].武汉科技学院学报,2009(3):58~60.
篇3
关键词:高分子化学及工艺学,教学改革,职业教育,学习兴趣培养
随着教育改革的深入与发展,中等职业教育正经受着巨大的冲击,尤其是高校的扩大招生,普高热的持续升温,致使中专招生出现滑坡,学生质量急剧下降。其中一部分学生基础较差,自卑心理强,缺乏足够的学习兴趣与信心。这一切给教学造成了很大的困难。面对无法选择适合教育的学生,只能选择适合学生的教育,笔者在高分子化学及工艺学教学中,正视教育对象的入学基础,以“求新、求变、求异”为原则,以“精选内容、淡化推导、加强应用、突出能力”为宗旨,进行了一系列的教学改革。
一、结合教学知识点进行环境与人文教育渗透
任何一个学科的发展史都是科学与人文紧密结合、共同发展的历史,通过学科发展史教育渗透人文教育不但能激发学生学习兴趣,同时还能达到教书育人的目的。笔者在高分子科学发展史的教学中,通过我国解放前后高分子学科及工业发展情况的对比比较来教育学生树立爱国精神。通过学科发展史上杰出科学家的感人事迹进行人文精神教育。如介绍高分子科学始祖---Staudinger的大分子学说以及科学史上有关高分子的概念的争论,加强学生对高分子概念的学习兴趣,同时通过科学家对真理的弃而不舍的追求精神感染学生,激发学生的学习热情。再比如介绍2000年高分子科学界诺贝尔得主白川英树等科学家在科学探索中的合作精神,让学生明白当今世界科技发展之快,社会更需要懂得合作精神的人才,借此培养学生的团结协作意识。这样的事例还很多,这儿就不一一列举了。
再者就是密切结合教学知识点进行环境教育渗透。比如结合废旧高分子材料回收利用的教学,笔者补充介绍了高分子材料废弃物的利用至少有两个基本意义,其一是解决环境污染问题,保护人类赖以生存的唯一的地球;其二是充分利用自然资源。高分子合成材料的单体主要来自石油。与其他自然资源一样,从长远看石油等资源不会“取之不尽,用之不竭”。人们必须采取积极手段,不仅必要而且可能做到“变废为宝”。在教学中结合废旧高分子材料资源利用问题,导入环境保护意识,导入生态平衡观点,导入可持续发展思想是培养学生环境意识的重要环节。免费论文。针对环境教育渗透笔者专门撰写有论文详细介绍如何与教学紧密结合,这里也就不再多废笔墨。
教学实践证明,结合教学知识点进行环境与人文教育渗透,不仅起到了教书育人的作用,还对培养学生的学习兴趣起到很好的推进作用。
二、 对课程内容进行归纳和调整
为保证在规定的学时内完成教学任务,除采用多媒体方式授课以外,还对目前教材中的内容进行归纳和调整。
首先是绪论部分,“绪论”,说白了,就是每门课的开场白,俗话说:“王婆卖瓜,自卖自夸”。这种“吹嘘”是必要的,关键在于怎样在“第一次课”中把它吹响、吹好,以便把学生的注意力、学习精力抓过来。调动起学生的学习兴趣。心理学研究表明,学生的学习成绩与学习兴趣水平有显著相关。高水平的学习兴趣,产生较大的学习动力,使学生积极朝向学习活动,为取得优异成绩创造条件。而优异的学习成绩又可提高学生的学习兴趣,在学习活动中产生积极愉快的情绪体验。学习兴趣与学习成绩是相互影响的。在教学活动中,教育者要注意培养学生的学习兴趣,使学生成绩与学习兴趣互为促进,达成良性循环。我们正处于e时代,信息来源广,如何唤起学生对课程内容的兴趣并投入时间和注意力,值得授课者思量,而笔者以为仅有丰富的内容是不够的。心理学家皮亚杰强调,在教育中应特别重视兴趣的诱发,因为认识是一种主动积极的不间断的建构活动,不断建构自己的智力与思维能力。教育的目标之一就是使学生能够去主动自发地学习,就必须创设情景和条件,诱发学生的学习兴趣,激发起求知欲和好奇心。因此,在绪论教学中,在选择教育内容上要挑选有代表性的、新颖的材料。于是笔者将教材中的绪论与第六章聚合物结构与性能的内容进行了整合,绪论课只介绍学生认识高分子与高分子材料和高分子科学发展概况,让学生对生活中的大量高分子材料有感性的认识,而将绪论中有关聚合物的基本概念、高分子链的形态结构等理论性知识与第六章的聚合物的结构与性能整合在一起作为第一章高分子基础知识进行介绍。在高分子基础知识学习章节中安排了高分子科学术语及基本概念(包括单体、高分子链的相关术语、高分子链形态的相关术语、重复单元、结构单元、单体单元、聚合度、分子量及分子量分布、聚合物结构式及聚合反应方程式的书写规范等内容)、聚合物结构与性能(主要介绍聚合物的结构层次、聚合物的宏观状态以及聚合物结构与性能的关系)以及聚合物形成反应与聚合实施方法等内容。免费论文。从而达到从感性认识上升到理性认识,从生活中来,又回到实践中去,使学生感到学得实在,学有实用。免费论文。
其次是聚合反应部分,在讲授时以聚合反应机理为主线安排各项内容,先讲连锁聚合的典型代表自由基聚合,再对比介绍逐步聚合,主要是自由基聚合与线型缩聚的对比,最后介绍聚合物的化学反应。在聚合反应教学中,有许多基本概念、原理相似或相关;许多种类聚合物的结构、性质、制法、用途也相似或相关,在学习中容易混淆。通过引导学生对这些易混淆的知识进行比较归纳,同中求异,异中求同,就能使知识的理解更准确、更全面、更深刻。同时为了节省教学时间,达到职业教育“够用、实用、会用”的要求还减去一些理论推导工作,增加一些应用知识的介绍,与生活中所了解到的大量高分子材料品种对上号。比如,在高分子的分子量控制,动力学方程的建立等章节中多处出现一些类似的数学推导,在课堂上进行讲解需要大量课时。通过多年的实践,把详细的数学推导以参考文献的方式介绍给学生让有兴趣的、数理基础好的学生去自修。这不仅满足对丰富的高分子化学理论知识内容的要求,也满足了学有余力的学生需求,同时,这对鼓励自学、培养学习的能力和素质也是有益的。
最后是工艺部分,这部分在于编写的教材中是两章的内容,一章为合成工艺,一章是加工工艺。在具体教学中为了节省学时数,笔者也进行了适度的增减和调整。在教学中抓住四种聚合方法和典型的产品进行教学,比如介绍本体聚合方法,接着就介绍乙烯高压气相本体聚合及其加工应用,以此为代表说明塑料的加工;介绍溶液聚合方法后笔者删减了教材中丁二烯的配位溶液聚合,而是增加了醋酸乙烯酯溶液聚合并醇解、再缩醛化制维尼纶的工艺,借此说明纤维的加工。再就是采用比较对比的方法介绍悬浮聚合和乳液聚合,以丁苯橡胶的生产为例说明橡胶的合成和加工工艺。教学实践证明,将原本两章的内容变为一章进行组织教学,即节省教学时数,又具体形象,使学生易于接受。
三、 采用多媒体授课
制作与教材配套的电子教案及课件,已在2002和2003级学生中试用,这样不仅可以节约大量板书的时间,而且电子课件能做到图文并茂、生动直观,大大丰富了课程的信息量,从而提高了学生的学习兴趣和注意力,使学生积极主动地获取知识。电子课件除信息量大、形象、直观、准确外,可以根据需要随时切换到化工生产现场,既延伸了课堂又增强了课堂说服力,使同学们真切地感受到理论来源于实际,又对实际有明确指导意义,认识到知识的价值和意义,因而对创新充满激情。
四、 增加教学的实验环节,建立一套合理的实验教学考核方法
高分子实验是《高分子化学及工艺学》课程的重要组成部分。它不仅是为了强化所学的理论知识,更重要的是通过实验可以训练学生科学实验的方法和技能;培养学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力。因此,尽管教学学时数和实验条件有限,笔者仍创设条件开设了有机玻璃、酚醛树脂、尿醛树脂、乙酸乙烯酯乳液聚合及聚乙烯醇缩甲醛--胶水的制备实验。通过实验让学生比较两大类型的聚合反应的特点,感悟高分子化学反应的特征,比空洞的理论说教效果好得多。在课程实验过程中,还可利用操作间隙与同学们讨论相关原理、技术、知识、经验和安全等方面的问题,及时、有意义地了解学生对知识掌握的兴趣,准确地把握学生在理论联系实际、动手能力和创造性思维方面的能力,有的放矢地去指出他们的不足之处。
为了避免实验设备有限,一部分学生赶马混骡,还建立了一套合理的实验教学考核方法,把实验考核安排在各类实验中进行,着重考查学生基本操作与基本技能训练的效果,考核学生掌握知识和运用知识能力以及观察分析和判断实验现象的能力,具体做法可从以下四方面考核学生的实验成绩:实验预习(15% )。要求学生在实验前认真作好预习报告,了解和掌握实验原理、步骤和注意事项;实验前提问口试(15% )。及时检测学生预习实验情况,不合格不予准许实验;实验操作(40%)。要求在教师的指导下,能正确地使用仪器,正确地掌握实验操作基本技术;实验报告(20 )。要求学生做完实验后,对实验数据进行认真处理,解释实验现象,并对相关实验的思考题进行认真回答;实验作风、卫生、纪律(10 )。要求实验过程中保持安静、专心实验。其中实验报告除了考查学生所写实验报告的规范性外,还着重考查了学生的分析讨论部分。看学生能否联系已经学过的理论和已掌握的知识技能,对实验结果、实验条件、实验的方法和技术等做出综合性的分析评价。对于有独特见解或有创新思维学生的实验报告,将给予“综合分析讨论附加分”,加以鼓励;而对于分析讨论一般的报告,则不建议给予高分。实践表明,这种考核方法能有效地促进学生认真对待实验的每个环节,从而使学生的各项实验技能得到更有效的训练和提高,还有利于培养学生认真、严谨、实事求是的科学态度。这些措施也有利于学生的观察能力、独立思考能力、综合分析能力和创新思维能力的提高。同时也有利于教师全面、客观、合理地评价学生的实验成绩。
参考文献:
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5.于. 高分子化学及工艺学 [M].北京: 化学工业出版社, 2000年
篇4
一、从天然树脂到合成树脂
一些树木的分泌物常会形成树脂,不过琥珀却是树脂的化石,虫胶虽然也被看成树脂,但却是紫胶虫分泌在树上的沉积物。由虫胶制成的虫胶漆,最初只用作木材的防腐剂,但随着电机的发明又成为最早使用的绝缘漆。然而进入20世纪后,天然产物已无法满足电气化的需要,促使人们不得不寻找新的廉价代用品。
早在1872年德国化学家拜耳(A.Bayer)首先发现苯酚与甲醛在酸性条件下加热时能迅速结成红褐色硬块或粘稠物,但因它们无法用经典方法纯化而停止实验。20世纪以后,苯酚已经能从煤焦油中大量获得,甲醛也作为防腐剂大量生产,因此二者的反应产物更加引人关注,希望开发出有用的产品,尽管先后有许多人为之花费了巨大劳动,但都没有达到预期结果。1904年,贝克兰和他的助手也开展这项研究,最初目的只是希望能制成代替天然树脂的绝缘漆,经过三年的艰苦努力,终于在1907年的夏天,不仅制出了绝缘漆,而且还制出了真正的合成可塑性材料——Bakelite,它就是人们熟知的“电木”、“胶木”或酚醛树脂。
Bakelite一经问世,很快厂商发现,它不但可以制造多种电绝缘品,而且还能制日用品,爱迪生(T.Edison)用于制造唱片,不久又在广告中宣称:已经用Bakelite制出上千种产品,于是一时间把贝克兰的发明誉为20世纪的“炼金术”。
以煤焦油为原粒的酚醛树脂,在1940年以前一直居各种合成树脂产量之首,每年达20多万吨,但此后随着石油化工的发展,聚合型的合成树脂如:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及聚苯乙烯的产量也不断扩大,随着众多年产这类产品10万吨以上大型厂的建立,它们已成当今产量最多的四类合成树脂。合成树脂再加上添加剂,通过各种成型方法即得到塑料制品,到今天塑料的品种有几十种,世界年产量在1.2亿吨左右,我国也在500万吨以上,它们已经成为生产、生活及国防建设的基础材料。
二、从天然纤维到合成纤维
人类使用棉、毛、丝、麻等天然纤维的历史已经有几千年,但由于全球人口的不断增加和对纺织品质量的更高要求,从19世纪起,人们就为寻求新的纺织品原料而努力。
1846年制成硝化纤维;1857年制成铜氨纤维;1865年制成醋酸纤维;1891年制成粘胶纤维。由于粘胶纤维的原料是来源丰富的木材浆粕、棉短绒及棉纱下脚料等,再加上制成的纤维性能好,以至它的产量到20世纪50年代已经超过羊毛。
尽管上述几种称为“纤维素纤维”或“人造纤维”的出现是继纺织机械发明之后的又一次纺织革命,但它仍意味着人只是用化学方法,对天然植物纤维的再加工,而通过化学方法,制取全合成的、性能更为优异的纺织纤维阶段,才迎来了第三次纺织革命。
1928年32岁的美国化学家卡罗塞斯(W.H.Carothers)博士从大学岗位上应聘到杜邦公司,负责对不久前才兴起的高分子化学的基础研究,他们研究了多种脂肪族二元酸与二醇或二元胺的缩合反应,由于保证了反应物料的严格配比,从而获得分子量很高的缩聚物,但大多数产物的熔点偏低、不耐水,虽然有的可以抽丝,但不适于用做纺织纤维。反复不断地失败使卡罗塞斯在精神上受到很大打击,以至身上经常携带着一小瓶准备自杀的氰化钾。一直到工作6年后的1934年,终于在合成的数百种产品中,找到有希望成为优良纺织纤维的聚酰胺-66,尼龙(Nylon)是它在投产时公司使用的商品名。
杜邦公司为了使它工业化,动员了230多名各方面专家,花费2200万美元,到1939年始正式投产。这一成功不仅是合成纤维的第一次重大突破,也是高分子科学的重要进展。
尼龙投产后,杜邦公司马上宣布他们生产了比蜘蛛丝还细,比钢还结实的全新有机纤维。尽管当时第二次世界大战已经开始,仍然引起各方面关注。用它织成的女丝袜,销售第一天就卖出400万双,报纸上还报道了当时许多销售店曾引起“尼龙骚动”的场面,可惜的是卡罗塞斯本人却没有看到这种情况。41岁的他,虽然知道尼龙的研究已经取得突破性进展,但却总感到心力交瘁地被失败所缠绕,终于在1937年服毒自杀,留下深深的遗憾。
1938年德国研制出聚酰胺-6,即聚己内酰胺;1941年英国制出了聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维,商品名Dacron、“的确凉”、或涤纶;1939年德国人又研制出聚丙烯腈纤维,但到1949年才在美国投产,商品名Orlon,我国称腈纶,此又出现多种新型合成纤维,满足了多种需要,但从应用范围和技术成熟等方面看,仍以上述几种为主,其产量约占总量的90%。
三、从天然橡胶到合成橡胶
自然界中虽然含有橡胶的植物很多,但能大量采胶的主要是生长在热带雨区的巴西橡胶树。从树中流出的胶乳,经过凝胶等工艺制成的生橡胶,最初只用于制造一些防水织物、手套、水壶等,但它受温度的影响很大,热时变粘,冷时变硬、变脆,因而用途很少。
1839年美国一家小型橡胶厂的厂主古德易(Goodyear)经过反复摸索,发现生橡胶与硫黄混合加热后能成为一种弹性好、不发粘的弹性体,这一发现推进了橡胶工业迅速发展。在这之前,橡胶的年产量只有388吨,但到1937年已增加到100万吨,即100年间增加了2000倍,这在天然物质利用史上是十分罕见的,尤其是1920年以后,由于汽车工业兴起,进一步扩大需求,以致世界各国开始把天然橡胶作为军用战略物资加以控制,这就迫使美、德等汽车大国,但却是天然橡胶的穷国开展合成橡胶的研究,这种研究是以制造与天然橡胶相同物质为目的开始的,因为人们已知它是由多个异戊二烯分子通过顺式加成形成的聚合体。
1914年爆发第一次世界大战,德国由于受到海上封锁,开展了强制性的合成橡胶研制和生产,终于实现了以电石为原料合成甲基橡胶的工作,到终战的1918年,共生产出2350吨。
战后,由于暂时性天然橡胶过剩,使合成橡胶的生产也告中止,但其研究工作仍在进行。先后研制成聚硫橡胶(1931年投产)、氯丁橡胶(1932年)、丁苯橡胶(1934年)、丁腈橡胶(1937年)等。
第二次世界大战期间,尤其是日本偷袭珍珠港、占领东南亚后,美国开始扩大合成橡胶生产,并纳入国防计划,1942年产量达84.5万吨,其中丁苯橡胶为70.5万吨。1950年以后,由于出现了齐格勒纳塔催化剂,在这种催化剂的作用下,生产出三种新型的定向聚合橡胶,其中的顺丁橡胶,由于它的优异性能,到20世纪80年代产量已上升到仅次于丁苯橡胶的第二位。此后又有热塑性橡胶、粉末橡胶和液体橡胶等问世,进一步满足了尖端科技发展的需要。
回顾过去,展望未来,在新世纪里新技术将更加迅猛发展,与此同时,作为技术革命物质基础的,以合成高分子为代表的新材料的研制和开发,也将越来越起着重要作用。
参考文献
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关键词: 民族院校 《高分子材料进展》 教学方法
《高分子材料进展》课程是高分子材料专业的一门知识全面且内容丰富的专业限选课程。该课程以高分子物理、有机化学、聚合物材料研究方法、高分子化学、聚合物合成工艺等课程为基础,涉及面极为广泛[1]。课程总学时为32学时,参考教材为化学工业出版社出版的《高分子材料进展》,为研究生规划教材,全书共分为5章,分别简要地介绍高分子材料合成反应、高分子合成反应实施技术、多组分高分子材料、液晶高分子材料及功能高分子材料方面的研究进展。[2]考虑到《高分子材料进展》课程是高分子专业在大三的上学期开设,而且民族院校学生的专业基础较为薄弱,课程学时短的特点,因此重点讲解高分子材料领域中的发展重点和热点。本课程的教学目的是帮助学生对异彩纷呈的高分子材料发展的热点领域有一个相对完整的了解,达到开阔视野的目的。针对《高分子材料进展》课程涉及知识面广、学生基础差及对考查课不重视的特点,有必要在教学过程中不断改进教学方法和考试模式,以期获得较好的教学效果。[3]
一、本民族院校《高分子材料进展》课程的基本情况
针对我校民族学生基础知识薄弱,而《高分子材料进展》课程“内容多、范围广、课时少”的特点,我们重点介绍高分子材料中发展迅速、发展前景广阔的功能高分子材料,推荐的教材有《高分子材料进展》和《功能高分子材料》[4]等。该课程总学时为32学时,学分为2学分,课程类型为专业限选课,课程以高分子材料的合成方法进展、吸附分离功能高分子材料、高分子分离膜与膜分离技术、导电高分子、感光性高分子和医用高分子材料等功能高分子材料的进展为重点学习内容,同时穿插一些国内外近几年新发表的文献和专利,以及国内相关会议等。本教学采用多媒体教学方式,采用课堂提问和讨论等多种形式进行学习,期末通过考查的方式考核学生,采用写论文与平时成绩相结合的方法,平时成绩包括上课出勤和课堂讨论情况,论文成绩与平时成绩各占70%和30%。表1为《高分子材料进展》教学内容的设置及学时分配情况。
表1 《高分子材料进展》教学内容的设置及学时分配
二、强化基础,突出重点
首先,《高分子材料进展》授课内容看似丰富多彩,千变万化,但是万变不离其宗,归根到底都是由高分子专业的基础知识衍生出来的,比如《高分子物理》、《高分子化学》中的经典理论和概念等。从另一个角度看这些材料的出现印证了基础知识的重要性,它们的诞生是经得起检验的理论和概念的应用和发展的。因此通过介绍高分子材料的前沿进展,既使学生对异彩纷呈的高分子材料世界有一定宽度的了解,又从深度上加强学生对基础知识的理解和掌握,使学生知道这些材料是如何得到的,自己又能通过什么途径得到想要的材料。
其次,因为《高分子材料进展》这门课的每一章都是高分子材料领域中发展迅速、成果颇丰的较大分支,独立出来都能独立设课,而在本课程中必须在几个课时内讲完,所以在授课过程中,什么该讲,什么略过,讲的这些内容是否能激发学生的兴趣,是该课程的一个教学难点,要求教师对这些前沿分支有全面而深入的理解,对它们所涉及的基础知识熟练掌握,这对教师的专业知识和教学方法提出了更高要求。
三、调动学生的学习积极性,启发式教学
《高分子材料进展》是学生在已经掌握高分子化学、高分子物理基础知识的前提下进行的学习。内容除了基本概念之外,有很多设计路线、研究方法,可以引导学生运用已学知识进行思考。比如第3章吸附分离高分子材料和第4章高分子分离膜及膜分离技术中涉及自由体积和渗透压的概念,这些都是《高分子物理》中学过的内容,通过回忆这些知识,使学生加深对这些基础知识的理解,并对基础知识的应用有一定的了解。其次,要注意生活中的实际例子或新闻报道中的最新科技进展中与所讲述内容相关的部分,通过联系生活实际,引出将要介绍的高分子材料。这样既能让学生认识到这类高分子材料的重要性,提高学习的积极性,又能让学生了解到这类材料的最新的研究成果,提高对科学研究的兴趣。如从全球都非常关注的环保问题出发,引出废水和废气处理方面的高分子吸附材料或高分子膜材料,介绍这些高分子材料的设计路线和原理,让学生从理论和实际相结合的角度深入理解所学的功能高分子知识。同时可以提出一些生活中材料的不足,让学生发挥主观能动性,提出解决这些材料不足之处的方法或设计新的功能高分子材料的想法。这样,学生的学习兴趣会大大提高,教学效果也会得到显著增强。
另外,还要有效利用网络资源,紧跟最新研究进展,适当补充新的教学内容。高分子材料进展课程是综述高分子材料领域发展热点的一门课程,所介绍的内容每隔一段时间可能都有新的研究成果诞生,我们应根据情况适当补充那些热门和重要的研究成果到教学内容中。比如该课的学时少,可以在课程快结束的几周时间重点介绍一些最新的前沿进展和相关会议,让学生了解到高分子材料的发展趋势,提高学生对高分子材料的兴趣。互联网资源丰富,内容更新快,是老师补充教学内容的最佳途径。目前,利用网络资源作为课堂教学的辅助手段,是学生喜闻乐见的形式。老师可以提供一些高分子专业的权威网页,方便学生浏览查阅。同时,可以鼓励学生在网上搜索最新的研究成果,再在课堂上以口头报告的形式传达给学生。这样,既能让学生对高分子材料进行全面的了解,又能让学生主动地参与教学,达到较好的教学效果。
四、科研与教学相结合,以科研促进教学
把科研引入本科教学是培养大学生创新能力的重要措施,也是高等教育的显著特点。在《高分子材料进展》课程本科教学过程中,正确有效地将教学与科研相结合,有利于提高教学效率,丰富教学内容,营造学术氛围并提高创新能力,全面提高教学质量。教师在课堂教学中可以介绍自己的科研成果,介绍本专业课题组正在研究探索的科研项目,引导学生参观实验室和课题组,鼓励学生积极参与到教师的科研中。例如,作者介绍自己硕士和博士期间所从事的科学研究,以及科研小组的一些趣闻趣事,激发学生的学习热情和学习兴趣。
总之,在高分子材料进展课程的教学过程中,教师首先应进行教材分析和学情分析,再采用比较适合的教学方法,在知识和技能的传授中针对民族学生基础差的弱点,采取强化基础、突出重点的教学方式,了解学生的情感态度与价值观,做到教学方法灵活多样,教学内容及时更新,这样才能调动学生的学习积极性和主动性。教师还应继续努力提高业务能力,理论联系实际,使学生在这门课程的学习中得到切实的收获。
参考文献:
[1]周立,孙荣欣.科技信息.2010,21,151.
[2]张留成,闫卫东,王家喜.高分子材料进展[M].北京:化学工业出版社,2005.
篇6
关键词:功能高分子材料;教学探讨;教学方法
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)32-0139-02
一、引言
《功能高分子材料》是材料化学、高分子材料、复合材料和应用化学专业的主干综合性课程,同时是一门以高分子化学和物理为基础,与生物学、物理学和医学等学科都有交叉的交叉学科。随着科技迅速发展,当前社会领域内对功能高分子的应用更为普遍,因其种类多、内容丰富成为新技术革命中不可或缺的关键材料并充斥在人类生活中,这使得《功能高分子材料》课程的教学显得尤为重要。高分子材料的功能化主要体现在对其组成及结构上的设计,而《功能高分子材料》的教学目的就是让学生在掌握关于功能高分子材料基本知识的基础上,可以制备和设计功能高分子材料。因此,提高对《功能高分子材料》课程教学方法的重视,打破传统的教学方式,对于培养出运用功能高分子材料的高素质优秀人才尤为重要。
二、教学内容和课程特点
《功能高分子材料》是一门专业选修课,同时是一门重要的核心主干课程,不仅要求学生了解并掌握高分子材料的基础知识,更要求学生具备动手设计和制备有关的功能高分子材料的能力。而这也就要求在功能高分子材料的教学过程中,始终贯穿高分子材料的分子“设计―结构―性能”之间的关系,这往往需要学生运用和掌握大量的高分子化学与高分子物理的基础知识。
三、目前《功能高分子材料》课程教学现状与存在的部分问题
首先,功能高分子是一门结构复杂、跨学科性强的专业学科。因此,该门课程在教学内容的选择上不能拘泥于在传统模式中选取某一本教材内容进行教授,而是应需要进一步的去完善和提炼综合各版本的优势内容,再进行教学内容的选取;其次,晦涩难懂的教学重点是要求学生理解高分子材料是怎样从组成、结构上进行设计而使材料功能化的,但理论知识往往比较刻板生硬,使得学生学习兴趣低下。那么,如何提高学生学习积极性是教学关键。传统的“填鸭式”教学并不适用于这门课程,因为在缺乏以学生兴趣作为保障的前提下,我们很难将内容多、更新快、知识点晦涩、难点较多的功能高分子材料这门学科讲清楚。因此,教师应充分考虑更新教学手段、教学方法以及考核方式,提高自身专业素养并调动学生积极性来克服这一困境。
四、《功能高分子材料》课程教学改革方法与实践
1.教材的选定和内容的精讲。目前多数学校对于这门课程安排的课时、学时较短,主要集中于学生找工作和考研的大四阶段。那么,这就有赖于授课教授前期对课程教学内容的精心设计,更要求教师掌握当代先进的高分子材料的前沿知识和发展进程,不断更新自我的知识结构,对课程内容进行系统的分析和归纳,突出课程重点,授课时选择精练重点,深入浅出进行授课,从而解决教学内容多与学时少之间的矛盾。其次,功能高分子是一门相对新兴的前沿学科,因此选择其内容要跟随时代的发展,不可将陈旧的知识拿来反复陈述,而是要跟上科学步伐不断更新、充实和完善授课内容,教师应多方面的关注功能高分子材料领域的前沿动态,不断积累并更新自己的知识量,将先进的学术成果及时应用到平时的教学过程中,使得学生对高分子材料充满好奇,从而提高学生学习功能高分子的积极性,进而牢固掌握高分子材料的基础知识。
2.多媒体教学与传统教学方式相结合。多媒体教学越来越广泛的应用于现代教学中,相比传统的板书口述的传输途径,多媒体具有生动形象的图片和模型、涵盖的信息更广、交互性更强的特点,更容易令学生理解和接受教学过程中复杂的知识难点。近些年,越来越多的课程都已经实行多媒体教学,由于功能高分子材料这门课程的新概念多并且涉猎领域广,引入多媒体辅助教育将更有利于学生直观感受有关功能高分子设计的实例,尤其是教师可利用各种软件、网络资源和视频,生动地展示各种原理模型,把抽象枯燥的功能高分子材料课程变得更加具象、具体,以此调动学生的各种感官、启发学生思考,从而激发学生参与到功能高分子学习中来的兴趣,加强学生对高分子材料中的教学难点的理解和掌握。然而任何事物都是具有两面性的,不能过分依赖多媒体教学,在教学过程中,对于某些特别重要的理论公式的学习和推导,通过多媒体教学难以使学生在较短的时间内完全理解,这时教师就应该采用传统的板书教学方式,通过板书并逐渐讲解过程使得学生能够慢慢理解,加强学生的记忆。总之,多种教学方法有机的结合才能达到完美的理想效果。
3.强化理论与实践紧密结合,培养创新性思维。教师在传授功能高分子材料的理论知识的同时应开设与此课程相关的开放实践课程,如开放性的设计实验。在教师指导下,学生自己动手设计、操作并最终提交实验结果,在整个实验操作中不仅需要现实性的应用学到的理论知识,还可以锻炼学生的自主创新能力。这种自己动手操作设计实验的方式不仅培养了学生的动手能力,更加深了学生对所学知识的理解;还可以带学生去功能高分子材料的工厂参观,切身感受理论结合实际的生产过程,开阔学生的视野,教学实践相结合使得教学成果更为显著。
4.从生活实际出发,激发学生学习动力。教师在教学活动中介绍功能高分子材料的时候,可以以生活中的实际例子或新闻报道中的最新科技进展为例子,让学生认识到功能高分子材料的重要性,同时让学生对最新的研究成果有所了解,从而提高学生们对科学研究的兴趣。例如,教师可以以环保问题为切入点,介绍对于废水、废气处理方面的功能高分子材料;在讲解导电高分子材料时,可以用“诺贝尔化学奖科学贡献―导电聚乙炔发现”的案例切入;在讲电致发光功能高分子材料时,可以先从熟悉的智能计算机谈起,慢慢讲解其屏幕发光机理和应用机制;讲解吸波材料时,教师则可以从各国隐身战斗机的发展入手,从材料的特殊功能入手,再慢慢引出高分子材料的不足之处,从而引导学生主动思考、发掘原因,引导学生获取解决问题的方法,感受到成功的乐趣增进自信,提高学习功能高分子的学习动机。总之,要让学生在学习中建立起功能高分子材料与现实生活的紧密联系,感受到功能高分子学习在未来职业和社会生活中的作用。
5.教学手段多样化,增强教与学的互动性。采取多种教学手段并用,增强互动性教学在功能高分子材料这门学科中是非常重要的,尤其是教与学的互动性,在一定程度上可以促进学生的学习兴趣,在互动中得到对知识的理解和掌握。在互动性教学中,教师可以提出一些问题并适当的给学生安排一些课下查阅资料的任务,锻炼学生的文献检索能力,并能在文献中了解和掌握更为前沿的学科知识;更可以放手安排让学生在讲台上讲授,这样不仅可以促进学生对知识的掌握,还可以锻炼学生的胆量和演讲能力。此外,还可以鼓励学生撰写一些功能高分子材料相关的综述性论文,在培养学生论文写作能力的同时也对功能高分子材料领域有一个广博的认知。总的来说,互动模式可以督促学生主动对知识进行获取,增强学习的效果。
6.科研与教学相融合,以科研促进教学。在功能高分子材料教学过程中,应将教学和科研有机的结合起来。科研教学一体化不但能够提高教师水平,把握前沿的功能高分子材料的知识,更能丰富关于功能高分子材料的教学内容,为学生营造浓郁的学术氛围,提高学生的科研素养和创新能力,进而全面提高关于功能高分子材料的教学质量。
7.改革考核方式,端正学习态度。学生的考核情况是反应教学效果的标准,教师应该随时注意自己的教学效果,随时做好查漏补缺的工作,并积极调整教学方式以达到预期的教学效果。传统的考核方式主要是通过考试成绩来评价这门课的教学效果,而在这种情况下,学生往往是阵前磨枪,突击复习,这种瞬时记忆导致学生知识点很快被忘却。因此,改革考核方式变得尤为重要。首先,重视课堂表现力和出勤率,培养学生上课的纪律性和交流思考能力,该方面要占总成绩的30%;其次,要注重课堂报告和文献检索能力,从而锻炼学生检索资料、撰写报告以及演讲能力,并占总成绩的20%;再次,为了培养学生理论联系实践的创新性思维能力,那么设计性试验和课后作业要占总成绩的20%;最后就是考查学生对概念、原理、性能以及实验设计方案的掌握,占总成绩的30%。这种全新的考核方式能够有效促进学生素质的提高,使得分数不再是衡量学生的标准,对功能高分子材料课程教学效果的提升起到了重要的作用。
五、结语
在随着科技的发展,功能高分子材料科学也在飞速发展,这就要求高分子专业的人才的素质也要与时俱进。因此,在功能高分子材料的课程教学过程中,教师要不断提升自身素质,并及时掌握高分子材料研究的前沿内容,系统归纳课程内容,改变教学观念运用多重教学手段,采用理论与实践结合的教学思路,培养学生独立思考、解决问题的能力,调动学生自主性和积极性,为该科研领域不断输送优秀人才。
参考文献:
[1]齐民华.功能高分子材料课程教学改革的思考[J].广东化工,2011,(05).
[2]周立,孙荣欣.《功能高分子材料》课程教学改革的探索[J].科技信息,2010,(21).
[3]吐尔逊・阿不都热依木,如仙古丽・加马力.关于《功能高分子材料与化学》课程教学的几点思考[J].广东化工,2011,(11).
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英文名称:Acta Chimica Sinica
主管单位:中国科学院
主办单位:中国化学会;中国科学院上海有机化学研究所
出版周期:半月
出版地址:上海市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:0567-7351
国内刊号:31-1320/O6
邮发代号:4-209
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1933
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
SCI 科学引文索引(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
百种重点期刊 中科双高期刊
联系方式
期刊简介
《化学学报》(半月刊)创刊于1953年,由中国化学会主办。刊载化学各学科领域基础研究和应用基础研究的原始性、首创性成果,涉及物理化学、无机化学、有机化学、分析化学和高分子化学等,目前设以下4个栏目。
研究专题
报道学科带头人或著名化学家的系列研究成果,系统介绍本人及其课题组开展的工作和取得的学术成就,并对所研究领域的未来做出展望;
研究通讯
迅速报道学术价值显著的重要研究工作的最新成果;
研究论文
报道学术价值显著、实验数据完整、具有原始性和创新性的研究成果;
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关键词:聚合物;成型加工;教学模式;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)03-0268-02
一、前言
目前,全球聚合物材料年产量达数亿吨,在人们的生活和生产中具有不可替代的作用。聚合物制品的性能取决于聚合物本身的性质和成型工艺等。聚合物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的重要手段,是高分子材料学科的重要组成部分,这其中包含了许多高分子物理和高分子化学的相关问题,而且与生产实践密切相关。为了使学生能够全面了解和把握聚合物的成型加工技术,《聚合物成型加工》课程涵盖了诸多内容,包括影响聚合物性能的物理化学因素、添加剂、配方设计、聚合物流变学、聚合物共混与制备、成型加工设备、成型工艺等内容,是一门理论性和实践性紧密结合的课程。[1]
如何在教学过程中将基础理论和生产实践相结合,用理论知识来解决生产中遇到的问题,或通过实践中的具体例子来丰富和解释课程中的理论问题,使学生通过对本课程的学习真正掌握相关专业知识,具有高分子材料及其制品设计、生产和研究的科学思维以及创新研究素质,是本课程教学的核心问题。
鉴于上述特点,要学好本课程,就要求学生对高分子化学与高分子物理、成型加工的设备与工艺有一定的感知,讲授内容要有直观性。传统单一板书的授课方式已经难以满足该课程的教学要求,不易达到优秀的教学效果。[2]
针对这些问题,本课程在教学过程中对教学方法、教学模式进行了有益的改革与探索。将课堂讲授、动画仿真、实践教学、课外科研、生产实习相结合,形成了一套课内课外联动以提高教学质量和学习效果的新模式。
二、课堂教学改革
在课堂教学方面,首先要让学生明确聚合物成型加工是一门综合性和实用性很强的学科,近年来发展迅速,新技术和新产品层出不穷,社会和企业对相关人才的需求十分迫切,学好该课程对学生的未来大有裨益,从而激发学生学习的主动性和积极性。在教学过程中,一方面要重视对基础理论知识的讲解,让学生“知其然”又“知其所以然”,例如在讲解压延薄膜时要让学生知道薄膜存在各项异性,更要让他们知晓为何会产生各项异性,如何削弱或者利用各项异性设计想要的产品;另一方面,教师在课程教学中应注意结合成型加工领域的研究前沿和最新发展动态,介绍先进的成型加工设备、工艺和科技成果,丰富和活化教学内容,使教学内容与时代的步伐接轨,让学生能够掌握更多、更新的专业知识。
根据聚合物成型加工涉及的主体内容和本学科特色,该课程以“材料―设备―工艺―制品”为主线、以培养学生扎实的工程素养为目标来组织教学内容。在教学过程中,从高分子材料的加工原理出发,以成型加工的工程观点为着眼点,剖析各种聚合物材料或制品适合的成型加工方法,比较不同成型加工方法之间的共性和区别,使原本宽泛的课程内容集中化、系统化,便于学生归纳、总结和掌握抽象概念以及所涉及的实质问题。
在教学过程中,加强互动式教学[3],通过教师与学生双方平等交流、探讨甚至辩论,加深学生对知识和现象的理解,进而激发教学双方的主动性、积极性和探索性,提高教学效果。考虑到本课程信息量大、知识点多,本课程教学还采用先进的技术手段辅助教学,使课程内容形象直观准确,在有限的课时内对课程全面系统、深入简出地讲解,让学生更容易的接收和理解。例如,采用多媒体授课可以根据需要随时由理论知识切换到相关的生产现场,既延伸了课堂又增强了授课的说服力,使同学们认识到理论来源于实际而又指导实际的事实,认识到学习本课程的价值和意义。在多媒体课件中增加了丰富的图片和三维动画,可以对学生原本陌生的加工设备、成型工艺、加工原理进行形象的演示,其效果远胜于教师的板书和口授。多媒体教学所选取的图片和动画素材源于国内外相关的精彩报告、精品课件以及在生产现场拍摄的与课程内容相关的聚合物成型加工过程,内容包括压制成型、挤出管材、注射成型、吹塑薄膜、二次成型(“注―拉―吹”工艺)、压延薄膜等,实现了课程的多媒体化、可视化,使学生对聚合物材料成型加工艺有了实际的感性认识,对成型加工过程有了“身临其境”的效果。
另外,课堂教学还充分利用学校的中试车间资源,将与成型加工设备相关的课堂由教室延伸到车间,教师与学生面对真实设备(如挤出机、吹膜机、注射剂等)一起学习其结构、组合、工作原理等。该尝试很好的克服了理论课程讲授时学生对所讲理论缺乏感性认识;成型工艺试验时学生对所做实验缺乏理论认知等矛盾。
三、课外教学改革
虽然上述课堂教学改革探索收到了良好的效果,但仍然未能真正实现教学目标,并且容易使学生眼高手低,实际工作时不能学以致用。《聚合物成型加工》是一门实践性很强的专业课程。因此,有必要对该课程开设配套的实验和实践教学。让学生在实验室和工厂中真实地了解和直观认识成型设备、工艺流程和制品的后处理与性能,开发学生的创新与创造力,培养学生用知识武装自己、解决实际问题的能力。
为此,江南大学通过开设为期两周的聚合物成型工艺实验、组织课外科研兴趣小组、组织学生参加高分子成型加工生产实习等课外环节,提高学生对《聚合物成型加工》的理解和学以致用的能力。
首先,围绕“材料―设备―工艺―制品”这条课程主线,将聚合物材料的选择、制备、成型加工以及性能测试等方面有机地联系起来,开设了一系列综合性成型工艺实验,包括包括聚丙烯的挤出和注塑、聚乙烯的挤出吹膜、聚氯乙烯的开炼机和密炼机混炼、聚氯乙烯混合物的压制成型等试验项目,这些实验涵盖了《聚合物成型加工》课程的主要成型工艺。例如,在聚合物的注射成型实验中,要求学生根据原料的结构与物性,优化成型加工工艺参数(温度、压力、保压时间),并对注塑制品的冲击/拉伸/弯曲/热变形温度等性能进行测试。通过理论学习与实验实践的交叉和对“材料―设备―工艺―制品―性能”之间关系的分析与构建,让学生系统有效地掌握所学知识,并获得灵活应用知识的能力,为下一步毕业设计和就业奠定良好的基础。
其次,本专业教师以开展国家级、省级、校级大学生创新实践活动为契机,积极组织学生参与聚合物制备、改性、制品设计等方面的创新课题。学生则分组参与自行设计或者与导师共同商定的课题研究,全面参与研究方案的制定、原材料的选择、共混配方与工艺的优化、制品的制备、制品的设计与性能测试、结果的总结汇报等过程。在专业导师的指导下,通过兴趣小组开展创新课题实践,不仅加深了学生对本课程内容的理解和掌握,还培养了科研创新的能力、分析问题的能力、解决问题的能力、团队协作的能力以及查阅文献和撰写报告的能力。举办课外兴趣小组活动五年多来,不少兴趣小组对自己的创新成果申请专利或者撰写论文,取得较好的效果,学生参与踊跃,目前兴趣小组对学生的覆盖面达80%以上。
此外,学校和学院加强与周边高分子材料企业的联系和交流,建立了10个实习实践基地,涉及聚合物成型加工的各个领域,包括橡胶模压成型、聚丙烯注射成型、多层挤出成型等。本专业每年由学院组织、专业老师带队,带领本专业相关年级全体学生深入到企业一线,参观学习聚合物成型加工的生产过程,听取工厂技术人员的相关介绍,实地了解成型设备、工艺流程、质量控制及生产线管理等,使学生对工业化生产有具体、直观的认识,真正将基础理论与实际应用结合起来,让学生掌握科学的方法,培养科学的思维,成为真正社会和企业所需要的有创造力的有用人才。
四、结语
综上所述,《聚合物成型加工》具有很强的工程应用性,学习该课程时要求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,既要充分利用现代化的教学手段丰富课堂教学内容,又要借助课外资源充分调动学生参与实验实践的积极性,将理论学习与实践教学紧密结合,发挥其协同效应。通过近年来对本课程教学改革与探索,发现课内课外联动的教学模式能较好的适应本课程的教学要求,具有更好的教学效果。
参考文献:
[1]周达飞,唐颂超.高分子材料成型加工(第二版)[M].北京:中国轻工业出版社,2006.
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首先是看,一般来说颜色越深的塑料毒性越大,因为深颜色的染料一般毒性很大。给塑料染色还有一个很重要的原因就是原料是废塑料,为了掩盖原来的颜色。
第二是闻,只要塑料有异味,是绝对不能装食品的,异味一般是制品中添加助剂、染料等其他辅料或残余单体的味道。
第三是摸,装食物的塑料一般摸起来光滑,如果手感不光滑,尤其是发黏的,一定不能装食物。
塑料水杯不利健康
塑料杯因其多变的造型、鲜艳的颜色、不怕摔打的特性,受到许多人的喜爱。其实,塑料属于高分子化学材料,常含有聚丙乙烯或PVC聚氯乙烯等有毒的化学物质,用塑料杯装热水或开水时,这些有毒的化学物质很容易析入水中。另外,塑料杯易生细菌,不易洗净,因为塑料表面看似光滑,实际它的内部微观构造有很多孔隙,易藏留污物。如选用塑料杯,应选择符合国家标准的食用级塑料所制的水杯。
当心邻苯二甲酸盐和酚甲烷
据美国最新一期《环境观察》杂志报道,一种广泛存在于塑料玩具、奶瓶和其他塑料消费品中的人工合成化学物质――邻苯二甲酸盐,可能危害男婴的生殖器官,影响孩子的性征发育,甚至引起生殖系统的癌症。几乎在同时,一份发表在《内分泌月刊》上的论文指出,酚甲烷也是一种在塑料制品中常用的化学物质,可能导致女性患上乳腺癌。
慎选慎用塑料食品袋
如何有效降低使用塑料制品的危害,有关专家提醒广大消费者,在选择和使用塑料食品袋或一次性餐盒时要慎选慎用。
购买熟食、点心等直接入口的食物时,最好自带餐具或标准塑料食品袋。购买标准塑料食品袋,最好到正规的商场(店)购买知名品牌的产品,产品的外包装袋上要有中文标识,标有厂名、厂址和执行标准,并在明显处注明“食品用”字样。同时,冰箱里的冷藏、冷冻食品也应该用保鲜膜或保鲜袋,不要用普通的塑料袋代替。
禁用彩色塑料袋直接盛装食品。因为塑料袋染色的颜料渗透性较强,遇油和遇热时容易使颜料中的化学成分渗出。塑料袋还会释放有毒气体,侵入到食品当中。
如何选用微波炉专用饭盒
饭盒的材质不尽相同,有的标有微波炉专用字样,但材质却有PP和PP+PS之分;有的则连适用于什么、什么材质等都没有标明。
PP是指聚丙烯,具有极好的机械性能和热性能,应用于各种性能层合材料和包装材料方面。PS俗称硬胶。普通硬胶硬而脆,敲打时发出金属般的“叮当”声,响声清脆,俗称“响胶”。这种材料可应用于包装,而且无毒无味,使用起来也很安全。
篇10
[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]..