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關(guān)鍵詞:高分子化學(xué)及工藝學(xué),教學(xué)改革,職業(yè)教育,學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)
隨著教育改革的深入與發(fā)展,中等職業(yè)教育正經(jīng)受著巨大的沖擊,尤其是高校的擴(kuò)大招生,普高熱的持續(xù)升溫,致使中專(zhuān)招生出現(xiàn)滑坡,學(xué)生質(zhì)量急劇下降。其中一部分學(xué)生基礎(chǔ)較差,自卑心理強(qiáng),缺乏足夠的學(xué)習(xí)興趣與信心。這一切給教學(xué)造成了很大的困難。面對(duì)無(wú)法選擇適合教育的學(xué)生,只能選擇適合學(xué)生的教育,筆者在高分子化學(xué)及工藝學(xué)教學(xué)中,正視教育對(duì)象的入學(xué)基礎(chǔ),以“求新、求變、求異”為原則,以“精選內(nèi)容、淡化推導(dǎo)、加強(qiáng)應(yīng)用、突出能力”為宗旨,進(jìn)行了一系列的教學(xué)改革。
一、結(jié)合教學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行環(huán)境與人文教育滲透
任何一個(gè)學(xué)科的發(fā)展史都是科學(xué)與人文緊密結(jié)合、共同發(fā)展的歷史,通過(guò)學(xué)科發(fā)展史教育滲透人文教育不但能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)還能達(dá)到教書(shū)育人的目的。筆者在高分子科學(xué)發(fā)展史的教學(xué)中,通過(guò)我國(guó)解放前后高分子學(xué)科及工業(yè)發(fā)展情況的對(duì)比比較來(lái)教育學(xué)生樹(shù)立愛(ài)國(guó)精神。通過(guò)學(xué)科發(fā)展史上杰出科學(xué)家的感人事跡進(jìn)行人文精神教育。如介紹高分子科學(xué)始祖---Staudinger的大分子學(xué)說(shuō)以及科學(xué)史上有關(guān)高分子的概念的爭(zhēng)論,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)高分子概念的學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)通過(guò)科學(xué)家對(duì)真理的棄而不舍的追求精神感染學(xué)生,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。再比如介紹2000年高分子科學(xué)界諾貝爾得主白川英樹(shù)等科學(xué)家在科學(xué)探索中的合作精神,讓學(xué)生明白當(dāng)今世界科技發(fā)展之快,社會(huì)更需要懂得合作精神的人才,借此培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作意識(shí)。這樣的事例還很多,這兒就不一一列舉了。
再者就是密切結(jié)合教學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行環(huán)境教育滲透。比如結(jié)合廢舊高分子材料回收利用的教學(xué),筆者補(bǔ)充介紹了高分子材料廢棄物的利用至少有兩個(gè)基本意義,其一是解決環(huán)境污染問(wèn)題,保護(hù)人類(lèi)賴以生存的唯一的地球;其二是充分利用自然資源。高分子合成材料的單體主要來(lái)自石油。與其他自然資源一樣,從長(zhǎng)遠(yuǎn)看石油等資源不會(huì)“取之不盡,用之不竭”。人們必須采取積極手段,不僅必要而且可能做到“變廢為寶”。在教學(xué)中結(jié)合廢舊高分子材料資源利用問(wèn)題,導(dǎo)入環(huán)境保護(hù)意識(shí),導(dǎo)入生態(tài)平衡觀點(diǎn),導(dǎo)入可持續(xù)發(fā)展思想是培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境意識(shí)的重要環(huán)節(jié)。免費(fèi)論文。針對(duì)環(huán)境教育滲透筆者專(zhuān)門(mén)撰寫(xiě)有論文詳細(xì)介紹如何與教學(xué)緊密結(jié)合,這里也就不再多廢筆墨。
教學(xué)實(shí)踐證明,結(jié)合教學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行環(huán)境與人文教育滲透,不僅起到了教書(shū)育人的作用,還對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣起到很好的推進(jìn)作用。
二、 對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行歸納和調(diào)整
為保證在規(guī)定的學(xué)時(shí)內(nèi)完成教學(xué)任務(wù),除采用多媒體方式授課以外,還對(duì)目前教材中的內(nèi)容進(jìn)行歸納和調(diào)整。
首先是緒論部分,“緒論”,說(shuō)白了,就是每門(mén)課的開(kāi)場(chǎng)白,俗話說(shuō):“王婆賣(mài)瓜,自賣(mài)自夸”。這種“吹噓”是必要的,關(guān)鍵在于怎樣在“第一次課”中把它吹響、吹好,以便把學(xué)生的注意力、學(xué)習(xí)精力抓過(guò)來(lái)。調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。心理學(xué)研究表明,學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)與學(xué)習(xí)興趣水平有顯著相關(guān)。高水平的學(xué)習(xí)興趣,產(chǎn)生較大的學(xué)習(xí)動(dòng)力,使學(xué)生積極朝向?qū)W習(xí)活動(dòng),為取得優(yōu)異成績(jī)創(chuàng)造條件。而優(yōu)異的學(xué)習(xí)成績(jī)又可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,在學(xué)習(xí)活動(dòng)中產(chǎn)生積極愉快的情緒體驗(yàn)。學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)成績(jī)是相互影響的。在教學(xué)活動(dòng)中,教育者要注意培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生成績(jī)與學(xué)習(xí)興趣互為促進(jìn),達(dá)成良性循環(huán)。我們正處于e時(shí)代,信息來(lái)源廣,如何喚起學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的興趣并投入時(shí)間和注意力,值得授課者思量,而筆者以為僅有豐富的內(nèi)容是不夠的。心理學(xué)家皮亞杰強(qiáng)調(diào),在教育中應(yīng)特別重視興趣的誘發(fā),因?yàn)檎J(rèn)識(shí)是一種主動(dòng)積極的不間斷的建構(gòu)活動(dòng),不斷建構(gòu)自己的智力與思維能力。教育的目標(biāo)之一就是使學(xué)生能夠去主動(dòng)自發(fā)地學(xué)習(xí),就必須創(chuàng)設(shè)情景和條件,誘發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)起求知欲和好奇心。因此,在緒論教學(xué)中,在選擇教育內(nèi)容上要挑選有代表性的、新穎的材料。于是筆者將教材中的緒論與第六章聚合物結(jié)構(gòu)與性能的內(nèi)容進(jìn)行了整合,緒論課只介紹學(xué)生認(rèn)識(shí)高分子與高分子材料和高分子科學(xué)發(fā)展概況,讓學(xué)生對(duì)生活中的大量高分子材料有感性的認(rèn)識(shí),而將緒論中有關(guān)聚合物的基本概念、高分子鏈的形態(tài)結(jié)構(gòu)等理論性知識(shí)與第六章的聚合物的結(jié)構(gòu)與性能整合在一起作為第一章高分子基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行介紹。在高分子基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)章節(jié)中安排了高分子科學(xué)術(shù)語(yǔ)及基本概念(包括單體、高分子鏈的相關(guān)術(shù)語(yǔ)、高分子鏈形態(tài)的相關(guān)術(shù)語(yǔ)、重復(fù)單元、結(jié)構(gòu)單元、單體單元、聚合度、分子量及分子量分布、聚合物結(jié)構(gòu)式及聚合反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)規(guī)范等內(nèi)容)、聚合物結(jié)構(gòu)與性能(主要介紹聚合物的結(jié)構(gòu)層次、聚合物的宏觀狀態(tài)以及聚合物結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系)以及聚合物形成反應(yīng)與聚合實(shí)施方法等內(nèi)容。免費(fèi)論文。從而達(dá)到從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí),從生活中來(lái),又回到實(shí)踐中去,使學(xué)生感到學(xué)得實(shí)在,學(xué)有實(shí)用。免費(fèi)論文。
其次是聚合反應(yīng)部分,在講授時(shí)以聚合反應(yīng)機(jī)理為主線安排各項(xiàng)內(nèi)容,先講連鎖聚合的典型代表自由基聚合,再對(duì)比介紹逐步聚合,主要是自由基聚合與線型縮聚的對(duì)比,最后介紹聚合物的化學(xué)反應(yīng)。在聚合反應(yīng)教學(xué)中,有許多基本概念、原理相似或相關(guān);許多種類(lèi)聚合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制法、用途也相似或相關(guān),在學(xué)習(xí)中容易混淆。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這些易混淆的知識(shí)進(jìn)行比較歸納,同中求異,異中求同,就能使知識(shí)的理解更準(zhǔn)確、更全面、更深刻。同時(shí)為了節(jié)省教學(xué)時(shí)間,達(dá)到職業(yè)教育“夠用、實(shí)用、會(huì)用”的要求還減去一些理論推導(dǎo)工作,增加一些應(yīng)用知識(shí)的介紹,與生活中所了解到的大量高分子材料品種對(duì)上號(hào)。比如,在高分子的分子量控制,動(dòng)力學(xué)方程的建立等章節(jié)中多處出現(xiàn)一些類(lèi)似的數(shù)學(xué)推導(dǎo),在課堂上進(jìn)行講解需要大量課時(shí)。通過(guò)多年的實(shí)踐,把詳細(xì)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)以參考文獻(xiàn)的方式介紹給學(xué)生讓有興趣的、數(shù)理基礎(chǔ)好的學(xué)生去自修。這不僅滿足對(duì)豐富的高分子化學(xué)理論知識(shí)內(nèi)容的要求,也滿足了學(xué)有余力的學(xué)生需求,同時(shí),這對(duì)鼓勵(lì)自學(xué)、培養(yǎng)學(xué)習(xí)的能力和素質(zhì)也是有益的。
最后是工藝部分,這部分在于編寫(xiě)的教材中是兩章的內(nèi)容,一章為合成工藝,一章是加工工藝。在具體教學(xué)中為了節(jié)省學(xué)時(shí)數(shù),筆者也進(jìn)行了適度的增減和調(diào)整。在教學(xué)中抓住四種聚合方法和典型的產(chǎn)品進(jìn)行教學(xué),比如介紹本體聚合方法,接著就介紹乙烯高壓氣相本體聚合及其加工應(yīng)用,以此為代表說(shuō)明塑料的加工;介紹溶液聚合方法后筆者刪減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、再縮醛化制維尼綸的工藝,借此說(shuō)明纖維的加工。再就是采用比較對(duì)比的方法介紹懸浮聚合和乳液聚合,以丁苯橡膠的生產(chǎn)為例說(shuō)明橡膠的合成和加工工藝。教學(xué)實(shí)踐證明,將原本兩章的內(nèi)容變?yōu)橐徽逻M(jìn)行組織教學(xué),即節(jié)省教學(xué)時(shí)數(shù),又具體形象,使學(xué)生易于接受。
三、 采用多媒體授課
制作與教材配套的電子教案及課件,已在2002和2003級(jí)學(xué)生中試用,這樣不僅可以節(jié)約大量板書(shū)的時(shí)間,而且電子課件能做到圖文并茂、生動(dòng)直觀,大大豐富了課程的信息量,從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和注意力,使學(xué)生積極主動(dòng)地獲取知識(shí)。電子課件除信息量大、形象、直觀、準(zhǔn)確外,可以根據(jù)需要隨時(shí)切換到化工生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),既延伸了課堂又增強(qiáng)了課堂說(shuō)服力,使同學(xué)們真切地感受到理論來(lái)源于實(shí)際,又對(duì)實(shí)際有明確指導(dǎo)意義,認(rèn)識(shí)到知識(shí)的價(jià)值和意義,因而對(duì)創(chuàng)新充滿激情。
四、 增加教學(xué)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),建立一套合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方法
高分子實(shí)驗(yàn)是《高分子化學(xué)及工藝學(xué)》課程的重要組成部分。它不僅是為了強(qiáng)化所學(xué)的理論知識(shí),更重要的是通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法和技能;培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。因此,盡管教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)和實(shí)驗(yàn)條件有限,筆者仍創(chuàng)設(shè)條件開(kāi)設(shè)了有機(jī)玻璃、酚醛樹(shù)脂、尿醛樹(shù)脂、乙酸乙烯酯乳液聚合及聚乙烯醇縮甲醛--膠水的制備實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生比較兩大類(lèi)型的聚合反應(yīng)的特點(diǎn),感悟高分子化學(xué)反應(yīng)的特征,比空洞的理論說(shuō)教效果好得多。在課程實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,還可利用操作間隙與同學(xué)們討論相關(guān)原理、技術(shù)、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和安全等方面的問(wèn)題,及時(shí)、有意義地了解學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的興趣,準(zhǔn)確地把握學(xué)生在理論聯(lián)系實(shí)際、動(dòng)手能力和創(chuàng)造性思維方面的能力,有的放矢地去指出他們的不足之處。
為了避免實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限,一部分學(xué)生趕馬混騾,還建立了一套合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方法,把實(shí)驗(yàn)考核安排在各類(lèi)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行,著重考查學(xué)生基本操作與基本技能訓(xùn)練的效果,考核學(xué)生掌握知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)能力以及觀察分析和判斷實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力,具體做法可從以下四方面考核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī):實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)(15% )。要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真作好預(yù)習(xí)報(bào)告,了解和掌握實(shí)驗(yàn)原理、步驟和注意事項(xiàng);實(shí)驗(yàn)前提問(wèn)口試(15% )。及時(shí)檢測(cè)學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)情況,不合格不予準(zhǔn)許實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)操作(40%)。要求在教師的指導(dǎo)下,能正確地使用儀器,正確地掌握實(shí)驗(yàn)操作基本技術(shù);實(shí)驗(yàn)報(bào)告(20 )。要求學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后,對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真處理,解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的思考題進(jìn)行認(rèn)真回答;實(shí)驗(yàn)作風(fēng)、衛(wèi)生、紀(jì)律(10 )。要求實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持安靜、專(zhuān)心實(shí)驗(yàn)。其中實(shí)驗(yàn)報(bào)告除了考查學(xué)生所寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的規(guī)范性外,還著重考查了學(xué)生的分析討論部分??磳W(xué)生能否聯(lián)系已經(jīng)學(xué)過(guò)的理論和已掌握的知識(shí)技能,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)的方法和技術(shù)等做出綜合性的分析評(píng)價(jià)。對(duì)于有獨(dú)特見(jiàn)解或有創(chuàng)新思維學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,將給予“綜合分析討論附加分”,加以鼓勵(lì);而對(duì)于分析討論一般的報(bào)告,則不建議給予高分。實(shí)踐表明,這種考核方法能有效地促進(jìn)學(xué)生認(rèn)真對(duì)待實(shí)驗(yàn)的每個(gè)環(huán)節(jié),從而使學(xué)生的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技能得到更有效的訓(xùn)練和提高,還有利于培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。這些措施也有利于學(xué)生的觀察能力、獨(dú)立思考能力、綜合分析能力和創(chuàng)新思維能力的提高。同時(shí)也有利于教師全面、客觀、合理地評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)。
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高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)課程的理論『生與實(shí)踐性較強(qiáng),通過(guò)本專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí),學(xué)生可以掌握高分子材料相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí),為高分子材料結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用的進(jìn)一步研究打下良好的基礎(chǔ)。現(xiàn)代社會(huì)產(chǎn)業(yè)I央速發(fā)展,高分子材料在科技信息、航天空城、生物化學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)都發(fā)揮著重要的作用,為更好的提高專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量,滿足社會(huì)的應(yīng)用型人才需求,探討高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)改革與探索是非常必要的。
1高分子材料專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容的改革與探索
在現(xiàn)代教育環(huán)境下,為了明確高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)課程發(fā)展方向,提高高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量,應(yīng)結(jié)合專(zhuān)業(yè)教學(xué)需求出發(fā),從高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容人手,做好教學(xué)內(nèi)容的整合與優(yōu)化,在高分子材料專(zhuān)業(yè)課程原有教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,加以改革和探索,以豐富高分子材料專(zhuān)業(yè)課程內(nèi)容,更好的滿足專(zhuān)業(yè)學(xué)生的多元化需求,提高高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)成效。高分子材料專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容的改革與探索應(yīng)注意以下幾方面內(nèi)容:
1.1精簡(jiǎn)知識(shí)體系,凸顯教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容
在高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容改革與探索的過(guò)程中,應(yīng)就當(dāng)前高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)課程整體情況進(jìn)行全面分析,明確各基礎(chǔ)理論課、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)核心課之間的內(nèi)在聯(lián)系,課程體系如圖1所示,并明確不同課程在高分子材料專(zhuān)業(yè)課程體系中所發(fā)揮的作用,在此基礎(chǔ)上,對(duì)高分子材料專(zhuān)業(yè)課程資源加以優(yōu)化整合,精簡(jiǎn)高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)體系,凸顯教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容,置換重復(fù)教學(xué)內(nèi)容,在保證高分子材料專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)的實(shí)用性的同時(shí),提高高分子材料專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)效率,預(yù)留出一定的時(shí)間和空間,便于教師就專(zhuān)業(yè)課程中的難點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)陛的講解,從而切實(shí)提高高分子材料專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量。
1.2把握前沿優(yōu)化專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)結(jié)構(gòu)
現(xiàn)代社會(huì)飛速發(fā)展,尤其是在科學(xué)技術(shù)的支持下,材料行業(yè)相關(guān)信息及資源的更新速度也較快,因此在高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)改革與探索的過(guò)程中,要把握高分子材料專(zhuān)業(yè)與工程前沿,及時(shí)優(yōu)化專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)結(jié)構(gòu),更新高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系,促進(jìn)高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)的縱深化發(fā)展,豐富專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)素材,將高分子材料最新行業(yè)狀態(tài)及研究成果展現(xiàn)在學(xué)生面前,激發(fā)學(xué)生探索高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)的積極性,拓寬學(xué)生視野,從而切實(shí)提高高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)有效性。
2高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)方式的改革與探索
2.1創(chuàng)設(shè)生活化教學(xué)情境
高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)課程的理論『生較強(qiáng),應(yīng)用范圍廣,為營(yíng)造和諧、輕松且生動(dòng)的教學(xué)氛圍,在專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)過(guò)程中,教師可將生活中與高分子材料相關(guān)的產(chǎn)品引入課堂教學(xué)中,吸引學(xué)生的注意力,激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究知識(shí)的欲望,推進(jìn)高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)活動(dòng)的順利開(kāi)展。比如在講解聚苯乙烯材料時(shí),教師可先讓學(xué)生想一想,并說(shuō)一說(shuō)生活中聚苯乙烯有哪些用途,比如泡沫,包裝盒等。通過(guò)生活化問(wèn)題的創(chuàng)設(shè),促使學(xué)生紛紛展開(kāi)思考,在生活化情境下參與學(xué)習(xí)活動(dòng)的過(guò)程中,學(xué)生對(duì)高分子材料的理解更為深入,對(duì)高分子材料的探索欲望也更加濃厚。在成功吸引學(xué)生注意力后,教師可引出專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容,就聚苯乙烯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及不足等進(jìn)行講解,引導(dǎo)學(xué)生挖掘該材料的深層次思考??梢哉f(shuō),生活化教學(xué)睛境的創(chuàng)設(shè),有助于增強(qiáng)學(xué)生的l青感體驗(yàn),促使其更加積極主動(dòng)的參與到專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)中,對(duì)于學(xué)生自主探究能力的提升具有重要意義。
2.2采取多樣化的教學(xué)手段
現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展新時(shí)期,科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步,為高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)提供了可靠的技術(shù)支持,在豐富專(zhuān)業(yè)課程信息的同時(shí),改善了教學(xué)效率。針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方式下文字量較大的l青況,在高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)改革的過(guò)程中,應(yīng)基于多媒體教學(xué)技術(shù)出發(fā),將圖片、動(dòng)畫(huà)、視頻等資源應(yīng)用于專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)中,豐富教學(xué)手段,創(chuàng)新教學(xué)方法,創(chuàng)設(shè)輕松、和諧且充分趣味性的教學(xué)氛圍,將抽象知識(shí)形象化展現(xiàn)出來(lái),增強(qiáng)學(xué)生的視聽(tīng)感受,有側(cè)重點(diǎn)的開(kāi)展專(zhuān)業(yè)課程教學(xué),從而促進(jìn)高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量的提升。
比如在高分子材料專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)過(guò)程中,對(duì)聚酰胺樹(shù)脂進(jìn)行講解時(shí),教師可向?qū)W生簡(jiǎn)單介紹尼龍名字的由來(lái),合成纖維材料是由英國(guó)和美國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)研制出來(lái)的,為紀(jì)念這一研究成果,以兩國(guó)首都城市英文首字母來(lái)名為,即NewYork和London,Nylon由此得名。通過(guò)這一故事的講解,學(xué)生對(duì)高分子材料課程的興趣被激發(fā),參與高分子材料課程教學(xué)活動(dòng)的積極性也明顯提升。
2.3實(shí)現(xiàn)院校專(zhuān)業(yè)與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)
在高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)改革與探索的過(guò)程中,院校專(zhuān)業(yè)與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的有效方式之一,便于學(xué)生將高分子材料專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)與實(shí)踐緊密結(jié)合起來(lái),在探究問(wèn)題并解決問(wèn)題的過(guò)程中,鞏固學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí),強(qiáng)化其實(shí)踐應(yīng)用能力,為學(xué)生走向工作崗位更好的發(fā)揮個(gè)人價(jià)值打下良好的基礎(chǔ)。在高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)改革的過(guò)程中,要全面把握社會(huì)發(fā)展形勢(shì)及行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài),了解企業(yè)對(duì)人才的多元化需求,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注自我就業(yè)方向,并通過(guò)實(shí)地參觀來(lái)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)高分子材料實(shí)際生產(chǎn)的體驗(yàn),提高學(xué)生表達(dá)交際能力與實(shí)踐應(yīng)用能力。
關(guān)鍵詞:高分子化學(xué);高分子物理;多媒體教學(xué)
中圖分類(lèi)號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2013)46-0053-02
隨著高分子材料在日常生活和生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用,高分子科學(xué)作為一門(mén)交叉學(xué)科,滲透到各個(gè)領(lǐng)域與學(xué)科,企業(yè)和社會(huì)對(duì)高分子專(zhuān)業(yè)的人才需求越來(lái)越大。然而,國(guó)內(nèi)開(kāi)設(shè)高分子專(zhuān)業(yè)的高校畢竟有限,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)的需求。為了滿足社會(huì)和企業(yè)對(duì)高分子專(zhuān)業(yè)人才的需求,許多非高分子專(zhuān)業(yè)的相關(guān)專(zhuān)業(yè)為了提高學(xué)生的綜合能力,滿足社會(huì)對(duì)高分子專(zhuān)業(yè)人才的需求,開(kāi)設(shè)一部分高分子方面的專(zhuān)業(yè)課。然而,由于學(xué)時(shí)有限,非高分子專(zhuān)業(yè)在開(kāi)設(shè)高分子方面專(zhuān)業(yè)課時(shí),往往將相關(guān)的兩門(mén)或多門(mén)高分子專(zhuān)業(yè)課糅合在一起,一方面,在不影響其他專(zhuān)業(yè)課學(xué)時(shí)的同時(shí),使該專(zhuān)業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握了一定的高分子方面的知識(shí);另一方面,提高了學(xué)生的綜合專(zhuān)業(yè)能力,以滿足社會(huì)和企業(yè)的需求?!陡叻肿踊瘜W(xué)與物理》課程是很多高校的非高分子專(zhuān)業(yè)為了滿足社會(huì)需求所開(kāi)設(shè)的一門(mén)綜合性高分子課程,它是將高分子專(zhuān)業(yè)的《高分子化學(xué)》與《高分子物理》進(jìn)行糅合,主要講述高分子的基本理論和應(yīng)用,內(nèi)容比較抽象,概念繁多,課程的學(xué)時(shí)數(shù)又較少,這使得授課的內(nèi)容和講授方式的選擇尤為重要。通過(guò)近五年的不斷改革和實(shí)踐,筆者積累了一定的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),取得了較滿意的教學(xué)效果,本論文將近年來(lái)在高分子化學(xué)與物理教學(xué)過(guò)程的體會(huì)與非高分子專(zhuān)業(yè)的教師進(jìn)行探討。
一、根據(jù)教學(xué)對(duì)象,安排教學(xué)內(nèi)容
《高分子化學(xué)與物理》是針對(duì)非高分子專(zhuān)業(yè)的本科生開(kāi)設(shè)的一門(mén)高分子課程,非高分子專(zhuān)業(yè)的本科生對(duì)高分子方面的知識(shí)完全陌生,要使他們?cè)跊](méi)有基礎(chǔ)的情況下,理解并掌握比較抽象的鏈段、分子鏈的柔順性、均方末端距、高斯鏈、等效自由連接鏈和液晶等概念,教學(xué)的效果很難想象。因此,如何使教學(xué)內(nèi)容由簡(jiǎn)入難、由相識(shí)到陌生、由具體到形象,這就要求教師根據(jù)所講授對(duì)象的特點(diǎn),選定教學(xué)內(nèi)容。東北石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)和化學(xué)專(zhuān)業(yè)均開(kāi)設(shè)了《高分子化學(xué)與物理》專(zhuān)業(yè)課,學(xué)時(shí)數(shù)均為48學(xué)時(shí),只有理論,沒(méi)有實(shí)驗(yàn),安排的學(xué)期均在大學(xué)三年級(jí)下學(xué)期。由于兩個(gè)專(zhuān)業(yè)前期學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)課不同,學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)掌握也不盡相同,雖然兩個(gè)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生均學(xué)習(xí)了《有機(jī)化學(xué)》、《物理化學(xué)》等基礎(chǔ)課程。然而應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)這門(mén)課程之前,還學(xué)習(xí)了《合成材料助劑》、《精細(xì)化學(xué)品化學(xué)》、《水溶性高分子》等專(zhuān)業(yè)課,對(duì)高分子的基本概念、合成原理及應(yīng)用有一定的了解。因此,在同時(shí)對(duì)這兩個(gè)專(zhuān)業(yè)講授《高分子化學(xué)與物理》時(shí),在課程內(nèi)容的安排上,會(huì)存在不同。筆者通過(guò)近幾年的教學(xué)實(shí)踐,將兩專(zhuān)業(yè)的所學(xué)《高分子化學(xué)與物理》課程進(jìn)行了較詳細(xì)的內(nèi)容區(qū)分,化學(xué)專(zhuān)業(yè)的課程內(nèi)容安排傾向于高分子的基本概念、自由基聚合機(jī)理、高分子的分子結(jié)構(gòu)和高分子的性能等基本理論以及高分子的發(fā)展前景,而對(duì)于陰離子聚合、配位聚合、高分子結(jié)構(gòu)與性能的構(gòu)效關(guān)系只做一般性的介紹。應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)的課程內(nèi)容安排則傾向于逐步聚合、鏈?zhǔn)骄酆?、共聚合以及聚合物的化學(xué)變化,高分子化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,聚合反應(yīng)的動(dòng)力學(xué),聚合方法等。同時(shí),在教學(xué)過(guò)程中,課堂講授與學(xué)生自學(xué)相結(jié)合,對(duì)教學(xué)內(nèi)容中的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)講解,通過(guò)習(xí)題的方式將學(xué)生難以理解的內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)習(xí),加深學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解。通過(guò)對(duì)課程系統(tǒng)、有針對(duì)性的安排,使具有不同高分子基礎(chǔ)的學(xué)生在學(xué)習(xí)《高分子化學(xué)與物理》的過(guò)程中,感到輕松、易懂,提高教學(xué)效果。
二、針對(duì)抽象內(nèi)容,合理使用多媒體
《高分子化學(xué)與物理》的主要內(nèi)容不僅包括《高分子化學(xué)》中的自由基聚合、逐步聚合、離子聚合、配位聚合以及共聚等聚合反應(yīng)的機(jī)理、過(guò)程以及聚合反應(yīng)的動(dòng)力學(xué),而且還包括《高分子物理》中的高分子的分子結(jié)構(gòu)、高分子的運(yùn)動(dòng)、高分子的力學(xué)性能以及高分子的電學(xué)熱學(xué)等性質(zhì),概念較多、公式多、內(nèi)容抽象,尤其是聚合反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)、聚合反應(yīng)機(jī)理以及高分子的結(jié)構(gòu)與各種性能之間的關(guān)系,機(jī)理的表述和公式的推導(dǎo)繁雜,板書(shū)費(fèi)時(shí)費(fèi)力,僅僅依賴“黑板+粉筆”的教學(xué)模式,很難在較少的學(xué)時(shí)內(nèi)將這些抽象的重點(diǎn)內(nèi)容講解清楚。多媒體輔助教學(xué)具有處理信息量大、質(zhì)量高、共享性好、交互性強(qiáng)等特點(diǎn),能夠形象、直觀、生動(dòng)地將傳統(tǒng)教學(xué)手段難以表達(dá)的抽象教學(xué)內(nèi)容有條理地表現(xiàn)出來(lái),拓寬課堂教學(xué)的知識(shí)體系,提高教學(xué)質(zhì)量。如《高分子化學(xué)》中的自由基聚合反應(yīng)機(jī)理和聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)理論性強(qiáng),該理論是建立在增長(zhǎng)鏈自由基等活性假定、穩(wěn)態(tài)假設(shè)和聚合總速率等于鏈增長(zhǎng)速率三個(gè)基本假設(shè)的基礎(chǔ)上,內(nèi)容抽象;又如鏈段、分子鏈的柔順性、高斯鏈以及均方末端距等概念,對(duì)非高分子專(zhuān)業(yè)的學(xué)生,很難在短時(shí)間內(nèi)理解掌握,使用多媒體可將這些抽象枯燥乏味的理論知識(shí)直觀和形象化,利用多媒體中的動(dòng)畫(huà)過(guò)程將這些抽象的理論過(guò)程生動(dòng)地展示給學(xué)生,使學(xué)生在較少的學(xué)時(shí)內(nèi)更快地理解所學(xué)的內(nèi)容,加大教學(xué)信息量,同時(shí)能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。然而,《高分子化學(xué)與物理》課程中概念抽象、公式繁多,多媒體課件雖然能將抽象的內(nèi)容具體化,但是多媒體顯示過(guò)快,學(xué)生很難在短時(shí)間內(nèi)真正對(duì)多媒體中顯示的概念和公式充分地理解掌握,這樣會(huì)使學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣。因此,針對(duì)這門(mén)課,不能完全使用多媒體教學(xué),應(yīng)該將多媒體教學(xué)與板書(shū)教學(xué)相結(jié)合,聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)公式的推導(dǎo)用板書(shū)一步一步進(jìn)行推導(dǎo),多媒體可將板書(shū)推導(dǎo)過(guò)程進(jìn)行復(fù)習(xí)或重復(fù)演示,這樣學(xué)生可以在板書(shū)推導(dǎo)過(guò)程動(dòng)腦思考跟上老師的思路,同時(shí)多媒體使學(xué)生對(duì)老師板書(shū)教學(xué)過(guò)程沒(méi)有真正理解掌握的內(nèi)容進(jìn)一步復(fù)習(xí)鞏固,從而提高教學(xué)質(zhì)量。
三、講授與答疑相結(jié)合,發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性
《高分子化學(xué)與物理》是一門(mén)抽象、枯燥的課程。課堂是教學(xué)過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié),在講授的過(guò)程中,如何調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性使學(xué)生將枯燥的理論教學(xué)與實(shí)際生活相結(jié)合呢?在《高分子化學(xué)與物理》的講授過(guò)程中,尤其要時(shí)刻注意教學(xué)的趣味性。如何將高分子材料的力學(xué)性能、各種彈性數(shù)學(xué)模型、高分子的溶解過(guò)程以及高分子的電學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)性質(zhì)等抽象的理論在較短的時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生真正的理解掌握呢?教學(xué)的方式或方法非常重要,教師可以結(jié)合日常生活中的例子,通過(guò)多媒體動(dòng)畫(huà)或?qū)嶒?yàn)演示展示給學(xué)生,使學(xué)生在學(xué)習(xí)抽象理論的同時(shí),了解這些理論在實(shí)際生產(chǎn)和生活的應(yīng)用。如在講授彈性數(shù)學(xué)模型時(shí),可通過(guò)彈簧的形變過(guò)程形象地展示給學(xué)生,也可以利用彈性橡膠在受外力作用時(shí)的形變過(guò)程將這些模型展示給學(xué)生,激發(fā)學(xué)生的興趣。當(dāng)然,僅僅依賴課堂的講授是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,由于大學(xué)教師上課結(jié)束后,與學(xué)生交流很少,學(xué)生對(duì)課堂中的一些重點(diǎn)和難點(diǎn)仍百思不得其解,這些會(huì)影響他們學(xué)習(xí)的興趣、熱情甚至信心。因此,教師應(yīng)針對(duì)課程內(nèi)容,適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合實(shí)際,留出一部分答疑時(shí)間,與學(xué)生交流,了解學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程存在的問(wèn)題,及時(shí)解決學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的難點(diǎn),讓學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣?!陡叻肿踊瘜W(xué)與物理》規(guī)定的講課課時(shí)非常有限,然而課程內(nèi)容繁多,理論性又強(qiáng),要想使學(xué)生真正掌握這門(mén)課程,教師就必須在以課堂教學(xué)為主的同時(shí),安排適當(dāng)?shù)拇鹨蓵r(shí)間,及時(shí)解決學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。東北石油大學(xué)的應(yīng)用化學(xué)和化學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)《高分子化學(xué)與物理》這門(mén)課程時(shí),任課教師通過(guò)課上講授和課下答疑相結(jié)合的教學(xué)模式,使抽象、難懂的理論知識(shí)變得易懂,學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性大大提高,也大大提高了教學(xué)質(zhì)量。
《高分子化學(xué)與物理》是一門(mén)概念抽象、理論性強(qiáng)的課程,作為東北石油大學(xué)應(yīng)用化學(xué)和化學(xué)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,講授這門(mén)課程的教師通過(guò)多年不斷的探索,采用多媒體與板書(shū)相結(jié)合、講授與答疑相結(jié)合的教學(xué)方法,大大調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,使非高分專(zhuān)業(yè)的學(xué)生能在沒(méi)有高分子專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)的條件下,能很好地理解和掌握高分子專(zhuān)業(yè)知識(shí),提高了教學(xué)的質(zhì)量。同時(shí),講授該課程的教師從課程教授對(duì)象、課程內(nèi)容、講課方式以及師生互動(dòng)等多方面進(jìn)行了總結(jié),只有認(rèn)真做好每一個(gè)環(huán)節(jié),合理地運(yùn)用多媒體教學(xué)手段,不斷提高自身的素質(zhì)和專(zhuān)業(yè)知識(shí),才能提高教學(xué)質(zhì)量,成為一名合格的專(zhuān)業(yè)教師。
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1.何為高分子化學(xué)
顧名思義,高分子就是相對(duì)分子質(zhì)量很高的分子,它是高分子化合物的簡(jiǎn)稱。高分子化合物,又稱聚合物或高聚物,是結(jié)構(gòu)上由重復(fù)單元(低分子化合物—單體)連接而成的高相對(duì)分子質(zhì)量化合物。高分子的相對(duì)分子質(zhì)量非常的大,小到幾千,大到幾百萬(wàn)、上千萬(wàn)的都有。我們有時(shí)將相對(duì)分子質(zhì)量較低的高分子化合物叫低聚物。高分子化學(xué)作為化學(xué)的一個(gè)分支,同樣也是從事制造和研究分子的科學(xué),但其制造和研究的對(duì)象都是大分子,即由若干個(gè)原子按一定規(guī)律重復(fù)地連接成具有成千上萬(wàn)甚至上百萬(wàn)質(zhì)量的、最大伸直長(zhǎng)度可達(dá)毫米量級(jí)的長(zhǎng)鏈分子,稱為高分子、大分子或聚合物。
2.高相對(duì)分子質(zhì)量與高強(qiáng)度
相對(duì)分子質(zhì)量和物質(zhì)的性質(zhì)是密切相關(guān)的,是決定物質(zhì)性質(zhì)的一個(gè)重要因素。只有相對(duì)分子質(zhì)量高的化合物才有一定的機(jī)械力學(xué)性能,才能作為材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯,都是直鏈的烷烴化合物,但是分子量變化很大,其機(jī)械力學(xué)性能因而也有極大的區(qū)別。
3.高分子科學(xué)的主要內(nèi)容
既然高分子化學(xué)是制造和研究大分子的科學(xué),對(duì)大分子的反應(yīng)和方法的研究,顯然是高分子化學(xué)最基本的研究?jī)?nèi)容。高分子科學(xué)不僅是研究化學(xué)問(wèn)題,也是一門(mén)系統(tǒng)的科學(xué)。高分子科學(xué)的主要內(nèi)容有:如何將低分子化合物連
接成高分子化合物,即聚合反應(yīng)的研究。高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系。不同性質(zhì)的高分子,其結(jié)構(gòu)必然是不同的。為了得到不同性質(zhì)的高分子,就要去合成具有特殊結(jié)構(gòu)的高分子。
二、高分子材料化學(xué)的應(yīng)用
材料是人類(lèi)社會(huì)文明發(fā)展階段的標(biāo)志,是人類(lèi)賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。它是指經(jīng)過(guò)某種加工,具有一定結(jié)構(gòu)、組分和性能,并可應(yīng)用于一定用途的物質(zhì)。上世紀(jì)半導(dǎo)體硅、高集成芯片、高分子材料的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用,把人類(lèi)由工業(yè)社會(huì)推向信息和知識(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)??梢哉f(shuō)某一種新材料的問(wèn)世及其應(yīng)用,往往會(huì)引起人類(lèi)社會(huì)的重大變革,材料是人類(lèi)文明的重要標(biāo)志。如果說(shuō)現(xiàn)在人人離不開(kāi)高分子材料,家家離不開(kāi)高分子材料,處處離不開(kāi)高分子材料,是一點(diǎn)也不過(guò)分的。高分子化合物的最主要的應(yīng)用是以高分子材料的形式出現(xiàn)的,高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統(tǒng)合成材料,另外許多精細(xì)化工材料也都是高分子材料。
第一,塑料:一類(lèi)是通用塑料,如容器、管道、家具、薄膜、鞋底與泡沫塑料等等;另一類(lèi)叫工程塑料,其強(qiáng)度大,如汽車(chē)零部件、保險(xiǎn)杠、洗衣機(jī)內(nèi)的滾筒、電器的外殼等。
第二,纖維:人們開(kāi)發(fā)出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物,通過(guò)不同的加工,生產(chǎn)出了各種纖維制品,極大地滿足著人類(lèi)的需要。
第三,橡膠:天然橡膠的種類(lèi)和品質(zhì)都受到很大的限制,于是科學(xué)家們不斷開(kāi)發(fā)出了各種人造橡膠,如丁苯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠等。
第四,精細(xì)化工:比如使得我們的世界變得豐富多彩的各種涂料產(chǎn)品,如家具漆、內(nèi)外墻乳膠漆、汽車(chē)漆、飛機(jī)漆等。女孩子用的指甲油,使牙齒變白的增白劑也都是涂料。還有萬(wàn)能膠、建筑用膠、醫(yī)用膠、結(jié)構(gòu)膠等黏合劑,以及各種吸水樹(shù)脂等都是高分子產(chǎn)品。三、高分子化學(xué)與高科技的結(jié)合
當(dāng)今社會(huì),人們將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱,而材料又是能源和信息發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。自從合成有機(jī)高分子材料的那一天起,人們始終在不斷地研究、開(kāi)發(fā)性能更優(yōu)異、應(yīng)用更廣泛的新型材料,來(lái)滿足計(jì)算機(jī)、光導(dǎo)纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機(jī)械工業(yè)等尖端技術(shù)發(fā)展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發(fā)展,出現(xiàn)了許多產(chǎn)量低、價(jià)格高、性能優(yōu)異的新型高分子材料。
隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,許多具有特殊功能的高分子材料也不斷涌現(xiàn)出來(lái),如分離材料、光電材料、磁性材料、生物醫(yī)用材料、光敏材料、非線性光學(xué)材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活躍的領(lǐng)域,下面簡(jiǎn)單介紹特種高分子材料:功能高分子是指當(dāng)有外部刺激時(shí),能通過(guò)化學(xué)或物理的方法做出相應(yīng)反應(yīng)的高分子材料;高性能高分子則是對(duì)外力有特別強(qiáng)的抵抗能力的高分子材料。它們都屬于特種高分子材料的范疇;特種高分子材料是指帶有特殊物理、力學(xué)、化學(xué)性質(zhì)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(化學(xué)纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑)的范疇。
第一,力學(xué)功能材料:強(qiáng)化功能材料,如超高強(qiáng)材料、高結(jié)晶材料等;)彈材料,如熱塑性彈性體等。
第二,化學(xué)功能材料:分離功能材料,如分離膜、離子交換樹(shù)脂、高分子絡(luò)合物等;反應(yīng)功能材料,如高分子催化劑、高分子試劑;生物功能材料,如固定化酶、生物反應(yīng)器等。
第三,生物化學(xué)功能材料:人工臟器用材料,如人工腎、人工心肺等;高分子藥物,如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、高分子農(nóng)藥等;生物分解材料,如可降解性高分子材料等。
可以預(yù)計(jì),在今后很長(zhǎng)的歷史時(shí)期中,特種與功能高分子材料研究將代表了高分子材料發(fā)展的主要方向。
四、高分子化學(xué)的可持續(xù)發(fā)展
研究高分子合成材料的環(huán)境同化,增加循環(huán)使用和再生使用,減少對(duì)環(huán)境的污染乃至用高分子合成材料治理環(huán)境污染,也是21世紀(jì)中高分子材料能否得到長(zhǎng)足發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一。比如利用植物或微生物進(jìn)行有實(shí)用價(jià)值的高分子的合成,在環(huán)境友好的水或二氧化碳等化學(xué)介質(zhì)中進(jìn)行化學(xué)合成,探索用前面提到的化學(xué)或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子,以及用合成高分子來(lái)處理污水和毒物,研究合成高分子與生態(tài)的相互作用,達(dá)到高分子材料與生態(tài)環(huán)境的和諧等。顯然這些都是屬于21世紀(jì)應(yīng)當(dāng)開(kāi)展的綠色化學(xué)過(guò)程和材料的研究范疇。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵字:新型高分子材料;高分子材料應(yīng)用;新型高分子材料的開(kāi)發(fā)
引言:
高分子材料是指由相對(duì)分子質(zhì)量較大的化合物分子構(gòu)成的材料。按其來(lái)源,高分子材料可分為天然,合成,半合成材料,包括了塑料,合成纖維,合成橡膠,涂料,粘合劑和高分子基復(fù)合材料。從1907年高分子酚醛樹(shù)脂的出現(xiàn)以來(lái),高分子材料因其普遍具有許多金屬和無(wú)機(jī)材料所無(wú)法取代的優(yōu)點(diǎn)而獲得迅速的發(fā)展。然而,現(xiàn)在大規(guī)模生產(chǎn)的還只是在尋常條件下能夠使用的高分子物質(zhì),即通用高分子。它們存在著機(jī)械強(qiáng)度和剛性差、耐熱性低等缺點(diǎn),而現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展對(duì)高分子材料提出了更高的要求。于是新型高分子材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用尤為重要。納米、導(dǎo)電、生物醫(yī)用、生物可降解、耐高溫、高強(qiáng)度、高模量、高沖擊性、耐極端條件等高性能的新型高分子材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用不但能解決現(xiàn)階段的高分子材料所面臨的問(wèn)題,而且也將積極地推動(dòng)高分子材料向功能化、智能化、精細(xì)化方向的發(fā)展。與此同時(shí),我國(guó)十二五計(jì)劃也將高分子材料的開(kāi)發(fā)研究納入了其中,作為其重要研究方向之一的新型高分子材料的開(kāi)發(fā)研究必將會(huì)極大地推動(dòng)我國(guó)材料技術(shù)的發(fā)展。
一、簡(jiǎn)述高分子材料
1.高分子材料
高分子材料(macromolecular material),以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料?;境煞譃榫酆衔铮蛞云浜械木酆衔锏男再|(zhì)為其主要性能特征的材料。高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料,通常分子量大于10000,包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料,高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合體。
2.國(guó)內(nèi)外高分子材料開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀
高分子材料與金屬材料和無(wú)機(jī)非金屬材料共同構(gòu)成了應(yīng)用性材料科學(xué)的最重要的三個(gè)領(lǐng)域。高分子材料憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)了巨大的市場(chǎng)。
世界高分子材料工業(yè)正在高速地發(fā)展著。世界合成樹(shù)脂量從1950年的1.5M工增長(zhǎng)到2005年的212M工,每年大概以5%的增長(zhǎng)率在迅速地增長(zhǎng)?,F(xiàn)在塑料的產(chǎn)量早已超過(guò)了木材和水泥等結(jié)構(gòu)材料的總產(chǎn)量。合成橡膠的產(chǎn)量也已超過(guò)了天然橡膠,而合成纖維的年產(chǎn)量在上個(gè)世紀(jì)80年代就已經(jīng)達(dá)到了棉花、羊毛等天然和人造纖維的2倍。對(duì)于我國(guó)而言,目前我國(guó)是世界上最大的樹(shù)脂進(jìn)口國(guó),每年進(jìn)口的樹(shù)脂數(shù)量大約是世界樹(shù)脂總貿(mào)易的25%到30%。我國(guó)的樹(shù)脂合成工業(yè)正高速地發(fā)展當(dāng)中,樹(shù)脂合成能力也在飛速地提高中。然而與西方發(fā)達(dá)國(guó)家仍然存在著差距。
3.開(kāi)發(fā)新型高分子材料的重要意義和途徑
自上世紀(jì)30年代高分子材料的出現(xiàn)開(kāi)始到現(xiàn)代,世界工業(yè)科學(xué)不再只是滿足與對(duì)基礎(chǔ)高分子材料的開(kāi)發(fā)研究,從90代開(kāi)始,科學(xué)家們就將注意力集中到了高功能,高智能的高分子材料開(kāi)發(fā)上?,F(xiàn)代工業(yè)對(duì)于新型高分子材料的需求日益強(qiáng)烈。像納米高分子材料,通常是將納米微粒與聚合物基材進(jìn)行復(fù)合,利用其特殊性質(zhì)來(lái)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品,這比研究全新的聚合物材料投資少,周期短,生產(chǎn)成本低。與普通改性材料不同,納米粒子具有特殊的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)等,這些效應(yīng)的綜合作用導(dǎo)致了改性后的高分子材料具有特殊性能。比如,納米粒子巨大的比表面積產(chǎn)生的表面效應(yīng),可使經(jīng)納米粒子改性后的高分子材料的機(jī)械性能、熱傳導(dǎo)性、觸媒性質(zhì)、破壞韌性等均與一般材料不同,有的材料還具有了新的阻燃性和阻隔性。
新型高分子材料的開(kāi)發(fā)主要是集中在制造工藝的改進(jìn)上,以提高產(chǎn)品的性能,減少環(huán)境的污染,節(jié)約資源。就目前而言,合成樹(shù)脂新品種、新牌號(hào)和專(zhuān)用樹(shù)脂仍然層出不窮,以茂金屬催化劑為代表的新一代聚烯烴催化劑開(kāi)發(fā)仍然是高分子材料技術(shù)開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)之一。在開(kāi)發(fā)新聚合方法方面,著重于陰離子活性聚合、基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合和微乳液聚合的工業(yè)化。在第二次世界大戰(zhàn)中發(fā)展起來(lái)的高分子復(fù)合技術(shù),以及出現(xiàn)于50年代的高分子合金化技術(shù)后。新的復(fù)合技術(shù)和合金化技術(shù)層出不窮。新型高分子材料的開(kāi)發(fā),不但能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展對(duì)于材料工業(yè)的高要求,更能夠促進(jìn)能源與資源的節(jié)約,減少環(huán)境的污染,提高生產(chǎn)能力,更能體現(xiàn)出現(xiàn)代科技的高速發(fā)展。
二、新型高分子材料的應(yīng)用
現(xiàn)代高分子材料是相對(duì)于傳統(tǒng)材料如玻璃而言是后起的材料,但其發(fā)展的速度應(yīng)用的廣泛性卻大大超越了傳統(tǒng)材料。高分子材料既可以用于結(jié)構(gòu)材料,也可以用于功能材料。
現(xiàn)階段新型高分子材料大致包括高分子分離膜,高分子磁性材料,光功能高分子材料,高分子復(fù)合材料這幾大類(lèi):
第一,高分子分離膜是用高分子材料制成的具有選擇透過(guò)的半透性薄膜。采用這樣的薄膜,以壓力差、溫度梯度、濃度梯度或電位差為動(dòng)力,與以往傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比,更加的省能、高效和潔凈等,被認(rèn)為是支撐新技術(shù)革命的重大技術(shù)。
第二,高分子磁性材料是磁與高分子材料相結(jié)合的新的應(yīng)用。早期磁性材料具有硬且脆,加工性差等缺點(diǎn)。將磁粉混煉于塑料或橡膠中制成的高分子磁性材料,這樣制成的復(fù)合型高分子磁性材料,比重輕、容易加工成尺寸精度高和復(fù)雜形狀的制品,還能與其它元件一體成型等。
第三,光功能高分子材料,是指能夠?qū)膺M(jìn)行透射、吸收、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)換的一類(lèi)高分子材料。目前,這一類(lèi)材料已有很多,應(yīng)用也很廣泛。
第四,高分子復(fù)合材料是指高分子材料和不同性質(zhì)組成的物質(zhì)復(fù)合粘結(jié)而成的多相材料。高分子復(fù)合材料最大優(yōu)點(diǎn)具有各種材料的長(zhǎng)處,如高強(qiáng)度、質(zhì)輕、耐溫、耐腐蝕、絕熱、絕緣等性質(zhì)。
這些新型的高分子材料在人類(lèi)社會(huì)生活,工業(yè)生產(chǎn),醫(yī)藥衛(wèi)生和尖端技術(shù)等方方面面都有著廣泛的應(yīng)用。例如,在生物醫(yī)用材料界上,研制出的一系列的改性聚碳酸亞丙酯(PM-PPC)新型高分子材料是腹壁缺損修復(fù)的高效材料:在工業(yè)污水的處理上,在不添加任何藥劑的情況下,利用新型高分子材料物理法除去油田中的污水:開(kāi)發(fā)的聚酰亞胺等熱固性樹(shù)脂及苯乙烯、聚丙烯等熱塑性樹(shù)脂復(fù)合材料,這些材料比強(qiáng)度和比模量比金屬還高,是國(guó)防、尖端技術(shù)方面不可缺少的材料;同樣,在藥物傳遞系統(tǒng)中應(yīng)用新型高分子材料,在藥劑學(xué)中應(yīng)用,在包轉(zhuǎn)材料中的應(yīng)用等等。新型高分子材料已經(jīng)滲透于人類(lèi)生活的各個(gè)方面。
三、綜述
材料是人類(lèi)用來(lái)制造各種產(chǎn)品的物質(zhì),是人類(lèi)生活和生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ),是一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和標(biāo)志。作為材料重要組成部分的高分子材料隨著時(shí)代的發(fā)展,技術(shù)的進(jìn)步,越來(lái)越能影響人類(lèi)的生活。新型高分子材料的不斷開(kāi)發(fā)像納米技術(shù)、熒光技術(shù)、導(dǎo)電技術(shù)、生物技術(shù)等的實(shí)施必將使得高分子材料在工業(yè)化的應(yīng)用中不斷進(jìn)步。區(qū)別于我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)研究成熟的一些傳統(tǒng)材料,高分子材料的研究開(kāi)發(fā)存在著無(wú)窮的潛力。正如一些科學(xué)家預(yù)言的那樣,新型高分子材料的開(kāi)發(fā)將有可能會(huì)帶來(lái)現(xiàn)代材料界的一次重大革命。
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