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1.何為高分子化學(xué)
顧名思義,高分子就是相對分子質(zhì)量很高的分子,它是高分子化合物的簡稱。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)連接而成的高相對分子質(zhì)量化合物。高分子的相對分子質(zhì)量非常的大,小到幾千,大到幾百萬、上千萬的都有。我們有時將相對分子質(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象都是大分子,即由若干個原子按一定規(guī)律重復(fù)地連接成具有成千上萬甚至上百萬質(zhì)量的、最大伸直長度可達(dá)毫米量級的長鏈分子,稱為高分子、大分子或聚合物。
2.高相對分子質(zhì)量與高強度
相對分子質(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)的一個重要因素。只有相對分子質(zhì)量高的化合物才有一定的機械力學(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)最基本的研究內(nèi)容。高分子科學(xué)不僅是研究化學(xué)問題,也是一門系統(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
材料是人類社會文明發(fā)展階段的標(biāo)志,是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。它是指經(jīng)過某種加工,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,把人類由工業(yè)社會推向信息和知識經(jīng)濟社會??梢哉f某一種新材料的問世及其應(yīng)用,往往會引起人類社會的重大變革,材料是人類文明的重要標(biāo)志。如果說現(xiàn)在人人離不開高分子材料,家家離不開高分子材料,處處離不開高分子材料,是一點也不過分的。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;另一類叫工程塑料,其強度大,如汽車零部件、保險杠、洗衣機內(nèi)的滾筒、電器的外殼等。
第二,纖維:人們開發(fā)出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物,通過不同的加工,生產(chǎn)出了各種纖維制品,極大地滿足著人類的需要。
第三,橡膠:天然橡膠的種類和品質(zhì)都受到很大的限制,于是科學(xué)家們不斷開發(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、汽車漆、飛機漆等。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,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)。自從合成有機高分子材料的那一天起,人們始終在不斷地研究、開發(fā)性能更優(yōu)異、應(yīng)用更廣泛的新型材料,來滿足計算機、光導(dǎo)纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機械工業(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,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,能通過化學(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外力有特別強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:強化功能材料,如超高強材料、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,在今后很長的歷史時期中,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足發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。比如利用植物或微生物進行有實用價值的高分子的合成,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)開展的綠色化學(xué)過程和材料的研究范疇。
參考文獻:
[1]馮新德.展望21世紀(jì)的高分子化學(xué)與工業(yè)[J].科學(xué)中國人,1997,(11)
[2]王守德,劉福田,程新.智能材料及其應(yīng)用進展[J].濟南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版,2002,(01).
1.何為高分子化學(xué)
顧名思義,高分子就是相對分子質(zhì)量很高的分子,它是高分子化合物的簡稱。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)連接而成的高相對分子質(zhì)量化合物。高分子的相對分子質(zhì)量非常的大,小到幾千,大到幾百萬、上千萬的都有。我們有時將相對分子質(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象都是大分子,即由若干個原子按一定規(guī)律重復(fù)地連接成具有成千上萬甚至上百萬質(zhì)量的、最大伸直長度可達(dá)毫米量級的長鏈分子,稱為高分子、大分子或聚合物。
2.高相對分子質(zhì)量與高強度
相對分子質(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)的一個重要因素。只有相對分子質(zhì)量高的化合物才有一定的機械力學(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)最基本的研究內(nèi)容。高分子科學(xué)不僅是研究化學(xué)問題,也是一門系統(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
材料是人類社會文明發(fā)展階段的標(biāo)志,是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。它是指經(jīng)過某種加工,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,把人類由工業(yè)社會推向信息和知識經(jīng)濟社會。可以說某一種新材料的問世及其應(yīng)用,往往會引起人類社會的重大變革,材料是人類文明的重要標(biāo)志。如果說現(xiàn)在人人離不開高分子材料,家家離不開高分子材料,處處離不開高分子材料,是一點也不過分的。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;另一類叫工程塑料,其強度大,如汽車零部件、保險杠、洗衣機內(nèi)的滾筒、電器的外殼等。
第二,纖維:人們開發(fā)出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物,通過不同的加工,生產(chǎn)出了各種纖維制品,極大地滿足著人類的需要。
第三,橡膠:天然橡膠的種類和品質(zhì)都受到很大的限制,于是科學(xué)家們不斷開發(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、汽車漆、飛機漆等。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,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)。自從合成有機高分子材料的那一天起,人們始終在不斷地研究、開發(fā)性能更優(yōu)異、應(yīng)用更廣泛的新型材料,來滿足計算機、光導(dǎo)纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機械工業(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,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,能通過化學(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外力有特別強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:強化功能材料,如超高強材料、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,在今后很長的歷史時期中,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足發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。比如利用植物或微生物進行有實用價值的高分子的合成,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)開展的綠色化學(xué)過程和材料的研究范疇。
參考文獻:
[1]馮新德.展望21世紀(jì)的高分子化學(xué)與工業(yè)[J].科學(xué)中國人,1997,(11)
現(xiàn)在的大學(xué)生多數(shù)為獨生子女,在成長過程中,父母更多地注重他們的文化課學(xué)習(xí),忽略了對其動手能力和責(zé)任心的培養(yǎng);而中小學(xué)在這方面的重視程度也不夠,導(dǎo)致部分學(xué)生動手能力較差,責(zé)任心不強。在實驗過程中一方面表現(xiàn)為緊張、不敢操作;另一方面表現(xiàn)出對有毒有害物質(zhì)的回收處理認(rèn)識不夠,沒有環(huán)保意識,對水、電、易燃易爆等危險化學(xué)品的使用不當(dāng),安全意識淡薄。高分子化學(xué)實驗過程中,必然要接觸有機溶劑,易燃易爆、有毒有害物質(zhì),防火、防爆、防中毒、防止環(huán)境污染是學(xué)生時刻需要注意的問題。只有具備環(huán)保意識和安全意識,在實驗過程中具有強烈的責(zé)任心,才能防止環(huán)境污染現(xiàn)象的出現(xiàn)和安全事故的發(fā)生。高分子化學(xué)實驗正是培養(yǎng)學(xué)生這兩種意識的有效途徑。因此,我校教師在高分子化學(xué)實驗教學(xué)中采取了多種方式對學(xué)生進行環(huán)保與安全意識培養(yǎng)。
2環(huán)保意識培養(yǎng)
2.1在實驗教學(xué)中培養(yǎng)環(huán)保意識
北京的霧霾天氣,使身在其中的人們深切體會到惡劣環(huán)境對自身的不利影響。伴隨著工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展,大量化學(xué)污染物進入生態(tài)系統(tǒng),對全球生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重危害,給人類生存帶來巨大威脅。因此,環(huán)境問題越來越受到重視,對“三廢”的處理提出了更高的要求。在現(xiàn)有條件下,與高分子化學(xué)有關(guān)的生產(chǎn)不可能完全避免使用有毒有害物質(zhì),因此,對學(xué)生進行環(huán)保教育至關(guān)重要。高分子化學(xué)實驗教學(xué)是對學(xué)生進行環(huán)保教育的有效途徑,不僅要培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、分析和解決問題能力,還要重視傳授環(huán)保知識,使學(xué)生有機會、有能力利用所學(xué)知識,處理實驗中產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì),主動參與到環(huán)境保護工作中,增強學(xué)生的環(huán)保意識。
2.2加強污染物的回收管理
在高分子化學(xué)實驗中,常會用到有毒有害、易燃易爆的試劑,最大限度減少污染物排放是師生共同的責(zé)任。實驗教師要對學(xué)生實驗過程中產(chǎn)生的廢棄物進行嚴(yán)格管理,以增強學(xué)生的環(huán)保意識。實驗過程中,要求學(xué)生將所有有害物質(zhì)回收到指定的回收瓶中,對不能再利用的廢液進行無害化處理,對能再利用的進行提純、重復(fù)使用,減少有害物質(zhì)排放。如果在實驗過程中有有害氣體生成,則實驗必須在通風(fēng)櫥中進行,并對有害氣體進行無害化處理后再排放。實驗教師必須對實驗過程進行監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)問題及時解決,并提醒全體學(xué)生注意。通過一系列的措施,學(xué)生的環(huán)保意識不斷增強,處理有害物質(zhì)的能力也不斷提高。
2.3采用小量、半微量實驗
高分子化學(xué)實驗使用的很多是易燃和毒性較大的藥品,在實驗過程中可能會產(chǎn)生一些對人體和環(huán)境有害的物質(zhì),因此,盡可能減少實驗中的“三廢”排放量至關(guān)重要。高分子化學(xué)基礎(chǔ)實驗旨在培養(yǎng)學(xué)生的操作能力和觀察能力,要求實驗現(xiàn)象明顯。實踐證明,采用小量實驗完全可以滿足這兩方面的需要。當(dāng)學(xué)生具備基本操作技能后,復(fù)雜合成實驗可以采用半微量法進行。這樣既達(dá)到了實驗?zāi)康?,又?jié)約了藥品,縮短了實驗時間,減少了“三廢”的產(chǎn)生,減輕了對環(huán)境的污染。
2.4將環(huán)保能力列為考核內(nèi)容
對學(xué)生每次實驗中試劑取用情況、廢棄物回收處理情況、有害氣體處理情況進行記錄,并記入平時成績。在學(xué)期中的實驗筆試中加入廢棄化學(xué)物品的無害化處理方法內(nèi)容;在實驗操作考試中,安排廢棄物處理實驗,以抽簽方式確定考題,考試內(nèi)容有:廢棄單體和聚合物的處理,高濃度有機溶劑的處理,酸、堿廢液的處理,洗滌廢液的處理等。
3安全意識的培養(yǎng)
3.1安全教育貫穿教學(xué)始終
首先,在理論教學(xué)中進行安全意識教育。比如,講解緒論時,在介紹高分子化合物的合成特點和物理性質(zhì)后,及時舉例說明一些低燃點常用物質(zhì),如烷烴、乙醚、乙醇、丙酮、過氧化物等易燃易爆物質(zhì),告知使用時要注意防火、防爆。隨著教學(xué)的深入,逐步強化實驗安全教育,介紹常用化合物(如苯、甲苯、二甲苯、硝基苯、甲醛、苯酚等)的毒害性及使用注意事項,為實驗教學(xué)做好準(zhǔn)備。其次,在實驗教學(xué)中加強安全教育。在第一節(jié)實驗課上,采用講解、演示等教學(xué)方式,專門進行安全教育,強調(diào)水、電、易燃易爆物質(zhì)、有毒有害物質(zhì)的安全使用和事故處理辦法。隨著實驗的進行,要求學(xué)生在每次實驗課之前,必須弄清楚與實驗有關(guān)物質(zhì)的物理性質(zhì)和注意事項;實驗課中,實驗教師檢查并確認(rèn)學(xué)生的實驗裝置沒有錯誤后,學(xué)生方可繼續(xù)進行實驗;當(dāng)學(xué)生的實驗裝置或操作方法有誤時,可以請其他組的學(xué)生指出并糾正錯誤,以加深學(xué)生印象,有效防止類似錯誤的發(fā)生。
3.2利用多媒體課件輔助教學(xué)
為有效提高教學(xué)和安全教育效果,實驗教師還制作了多媒體課件供學(xué)生學(xué)習(xí)。比如基本操作中的“單體的精制”,需根據(jù)被精制單體的沸點選擇熱源,要求蒸餾時不能將燒瓶中液體蒸干。由于實驗課時有限,低沸點物質(zhì)的蒸餾和高沸點物質(zhì)的蒸餾不能都在課上進行。雖然教師在課上對此進行了多次強調(diào),但還是有很多學(xué)生在蒸餾操作中習(xí)慣性選擇第一次蒸餾時使用的熱源,而不考慮被蒸餾組分的沸點。還有些學(xué)生不知道何時停止蒸餾,往往一直將液體蒸干。利用多媒體輔助教學(xué)可以解決以上問題。學(xué)生可以在多媒體課件上看到不同熱源的選擇方法和蒸餾過程,也可以看到錯誤操作所造成的危害。通過多媒體輔助教學(xué),學(xué)生在這方面犯的錯誤明顯減少了。
3.3將安全意識納入考核范圍
為引起學(xué)生對實驗安全性的高度重視,我們將實驗安全內(nèi)容納入考核范圍,考核內(nèi)容包括物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)查閱,實驗裝置的安裝,實驗操作,化學(xué)試劑的安全量取,溶劑及產(chǎn)品的回收,實驗結(jié)束后水、電關(guān)閉。此外,在學(xué)期中安排一次實驗筆試考試,考試內(nèi)容包含安全操作注意事項和違規(guī)操作可能產(chǎn)生的后果;學(xué)期末安排一次實驗操作考試,考試內(nèi)容包括實驗裝置的搭建及易燃試劑的安全使用,反應(yīng)過程中產(chǎn)生的有毒氣體的處理方法等。教師在考前將要制備的目標(biāo)產(chǎn)物告訴學(xué)生,實驗方案和制備過程完全由學(xué)生獨自完成,一組學(xué)生(20人左右)由兩位教師監(jiān)考,最后給出操作考試成績。通過以上改革,學(xué)生的安全意識普遍增強,實驗教學(xué)進行到中期時,已經(jīng)看不到學(xué)生在實驗結(jié)束后不切斷電源、用明火提純易燃單體、用過的溶劑不回收等現(xiàn)象了。
4結(jié)語
1.1教學(xué)理念上,注重調(diào)動學(xué)生自身主動性
應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)理念要求在繼承傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上,大力創(chuàng)新教育觀念,堅持以學(xué)生為本,調(diào)動學(xué)生主動性[3]。作為一門實踐教學(xué)活動,高分子化學(xué)實驗教學(xué)要取得良好的教學(xué)效果,必然要更新教學(xué)理念。在應(yīng)用型人才培養(yǎng)定位下,我們確立了以學(xué)生為中心地位,尊重學(xué)生意愿,充分發(fā)揮學(xué)生能動性、積極性和創(chuàng)新性的教學(xué)理念。在教學(xué)過程中,讓學(xué)生占據(jù)課堂的主導(dǎo)地位,將教師的被動教變?yōu)閷W(xué)生的主動學(xué),教師定位于學(xué)生實驗的組織者。教師的主要作用不是講解,而是組織學(xué)生主動思考、動手實驗。課堂上,教師不再用權(quán)威性的語言告訴學(xué)生,什么時候準(zhǔn)備實驗,選擇什么樣的試劑,而是把自己融入學(xué)生中,和學(xué)生一起討論和思考,學(xué)生由被動轉(zhuǎn)為主動,成為實驗教學(xué)的中心。鼓勵學(xué)生自己制定標(biāo)準(zhǔn),自己確定實驗步驟,允許按自己設(shè)計的預(yù)習(xí)報告進行實驗,如實記錄實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù),自己分析實驗過程中存在的問題及解決辦法。實驗結(jié)束,鼓勵學(xué)生自己點評,交流實驗過程,總結(jié)成功經(jīng)驗,分析失敗原因。
1.2在教學(xué)載體上,為學(xué)生提供充實的實驗材料
在教學(xué)過程中,教師工作的重點是為學(xué)生提供大量的學(xué)習(xí)資源,使學(xué)生處于一種可以選擇的、能滿足他們需求的自由實驗環(huán)境。通過開發(fā)《高分子化學(xué)實驗》課件增設(shè)多媒體教學(xué)內(nèi)容,將實驗項目、基本儀器操作使用等制作課件,并將課程資料上網(wǎng),學(xué)生直接申請下載、預(yù)約實驗。通過多媒體實驗演示,讓學(xué)生在較短的時間內(nèi),直觀的掌握更多的實驗內(nèi)容,節(jié)省了課堂時間,提高了授課的實效性,為學(xué)生的個性培養(yǎng)和自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造了有利的條件。學(xué)生也可自行擬定設(shè)計課題,學(xué)生自己查閱資料,預(yù)約教師進入實驗室進行指導(dǎo)。對學(xué)生自己設(shè)計的或自帶課題的實驗,只要所設(shè)計的實驗方案合理、實驗條件許可,就允許進入實驗室開展實驗,讓學(xué)生成為實驗的主人。上述課程改革,《高分子化學(xué)實驗》課程已被評為校級精品課程。另一方面,逐漸開放實驗室和儀器設(shè)備。常用的玻璃儀器由學(xué)生自己保管。大型儀器,如紅外光譜、元素分析、激光粒徑測定儀、X射線衍射儀、掃描電鏡等為學(xué)生全部免費開放,學(xué)生通過提前預(yù)約,可對實驗中制備的化合物隨時進行分析表征。
1.3改革教學(xué)內(nèi)容,增設(shè)綜合性和設(shè)計性實驗
為了增強學(xué)生的實踐能力和獨立思考能力,在教學(xué)中注重理論與實踐相結(jié)合,結(jié)合高分子化學(xué)的基本問題,將科研成果轉(zhuǎn)化為可供學(xué)生實驗的教學(xué)內(nèi)容改革教學(xué)內(nèi)容,重新編寫《高分子化學(xué)實驗》教學(xué)大綱和實驗指導(dǎo)書,刪除了部分內(nèi)容陳舊的驗證性和基礎(chǔ)性實驗,增設(shè)綜合性、探索性和設(shè)計性實驗,確保實驗教學(xué)內(nèi)容的先進性、新穎性。通過精選實驗內(nèi)容使學(xué)生加深對所學(xué)理論知識的認(rèn)識,了解高分子化學(xué)領(lǐng)域的飛速發(fā)展和高分子材料在人們的日常生活和高科技領(lǐng)域中的應(yīng)用,為學(xué)生將來走向工作崗位奠定基礎(chǔ)。在教學(xué)內(nèi)容上,不設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)答案,挑選應(yīng)用性和綜合性強的實驗。將傳統(tǒng)的單純“灌注式”理論教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)?教學(xué)-文獻查找-文獻綜述-匯報交流-自主實驗"的多環(huán)節(jié)、多方式、互動性、研究性、開放式教學(xué)。如實驗內(nèi)容上增選“聚乙烯醇的縮醛化制備膠水”的實驗。此實驗應(yīng)用性很強,讓學(xué)生通過實驗親身感受高分子化學(xué)的重要意義和實用價值,增強學(xué)生實際動手能力。學(xué)生在實驗中表現(xiàn)出濃烈的興趣,相互之間探討實驗的工藝過程和應(yīng)該注意的事項,對制備的膠水質(zhì)量互相比較并查找原因,收到了良好的教學(xué)效果。在"苯乙烯分散聚合的實驗"中,對同一單體選用不同的分散劑,包括有機分散劑、無機分散劑及復(fù)合分散劑。通過改變引發(fā)劑用量、攪拌速度等,使不同組的學(xué)生在不同的聚合條件下進行實驗,然后將實驗結(jié)果進行比較、討論和總結(jié)。對于設(shè)計性和研究性實驗,教師提前一周告知實驗內(nèi)容,提供部分參考目錄,供學(xué)生查閱。學(xué)生自己設(shè)計出可行性的實驗方案,經(jīng)教師批準(zhǔn)后進行實驗。目前已開設(shè)的設(shè)計性和研究性實驗都是以高分子領(lǐng)域中的最新研究成果并結(jié)合本院教師的科研項目與科研經(jīng)驗開設(shè)的,如"溫度和pH值敏感性水凝膠的制備及對藥物的釋放性能"、"無皂乳液聚合制備核-殼結(jié)構(gòu)聚合物"等。設(shè)計性和研究性實驗的開設(shè),能夠充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。使學(xué)生把自己所學(xué)的理論知識、書面知識和科學(xué)研究緊密相結(jié)合,提高了學(xué)生對于科學(xué)研究的認(rèn)識,同時激發(fā)和促進了學(xué)生的科研興趣。
1.4考核方式上,采取組合式考核,提高實驗教學(xué)效果
實驗考核是實驗教學(xué)的重要環(huán)節(jié),是激勵學(xué)生學(xué)習(xí)和鞏固知識、檢查教學(xué)效果、改革教學(xué)方法的重要手段。多年來,我校沿襲的高分子化學(xué)實驗考核辦法是實驗報告和期末理論筆試各占50%。該考核方法導(dǎo)致學(xué)生對實驗預(yù)習(xí)、實驗操作重視程度不夠,考試前死記理論知識,綜合實踐能力薄弱。在應(yīng)用型型人才培養(yǎng)的要求下,我們改革了傳統(tǒng)的實驗考核方法,建立了平時成績、實驗操作考核和筆試相結(jié)合的新型考核模式,使實驗課的考核和評價能夠更加科學(xué)化和合理化。在高分子化學(xué)實驗的考核過程中,采取平時考核和實驗考試考核相結(jié)合的辦法。平時考核側(cè)重于對學(xué)生平時學(xué)習(xí)情況的評價,包括實驗預(yù)習(xí)、實驗操作、實驗記錄、實驗報告等內(nèi)容。實驗考試考核既要考查學(xué)生的實驗基本操作和綜合運用能力又要檢驗學(xué)生掌握的理論知識??荚囍敖處熢O(shè)定合理的考核內(nèi)容,包括在規(guī)定時間內(nèi)完成一個完整的實驗和理論抽查。實驗考試時,將學(xué)生每4~5人一組進行分批考試,通過考察學(xué)生的基本實驗操作,實驗方案、儀器安裝、結(jié)果處理以及產(chǎn)品質(zhì)量等,考查學(xué)生掌握實驗技能情況。實驗結(jié)束后,教師根據(jù)實驗過程的條理性、實驗操作情況以及實驗結(jié)果對學(xué)生實驗考試進行評分。操作考試結(jié)束后,針對實驗過程中的理論知識隨機抽查3~5個簡答題,考察學(xué)生對知識的掌握情況。通過平時考核和實驗考試考核相結(jié)合的方式,能科學(xué)有效地對學(xué)生進行學(xué)習(xí)效果評定,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
2結(jié)語
導(dǎo)電高分子的發(fā)現(xiàn)充滿了戲劇性。1967年,白川英樹的研究生做實驗時錯用了一千倍的催化劑,加上攪拌器湊巧停止,在溶液表面生成了銀色的薄膜狀物。白川英樹以此為切入點,進行了深入細(xì)致的研究,終于發(fā)現(xiàn)制備膜狀聚乙炔的有效方法。1975年,美國的Macdiarmid教授偶然見到白川英樹的金屬光澤的膜狀聚乙炔后,立即邀請他去美國與Heeger合作研究。后來,三人一起獲得了2000年諾貝爾化學(xué)獎,也被傳為佳話。與硝酸纖維素、炭黑增強橡膠等發(fā)現(xiàn)一樣,聚乙炔膜的發(fā)現(xiàn)也是“偶然的”。這個故事也教育我們合作的重要性“。這是我的idea,說出去會不會被別人學(xué)去了?”具有知識保護意識固然重要,合作交流能夠更快、更有效地促進研究的發(fā)展,科研中需要有團隊精神。
二、Crothers與尼龍66
深受女士喜愛的尼龍襪無疑是引出縮聚反應(yīng)的最佳例子。尼龍襪在全美首次發(fā)售時,每人限購一雙,500萬雙當(dāng)天告罄,沒有買到尼龍襪的人在裸腿上畫紋路冒充絲襪。那么引起如此轟動的商品是如何制造出來的?這個問題吊起了學(xué)生的胃口,他們對相應(yīng)的知識特別用心。1928年,杜邦公司成立了基礎(chǔ)化學(xué)研究所,Crothers受聘擔(dān)任該所的負(fù)責(zé)人,并決心利用二元醇和二元酸的縮聚來支持當(dāng)時剛剛提出的高分子學(xué)說。在實驗中,同事偶然發(fā)現(xiàn)熔融的聚酯可以抽絲,Crothers意識到這是紡絲原料的特性,并展開了大量的研究??朔鞣N困難后,最終得到了尼龍66纖維。尼龍66的出現(xiàn)不僅有力的支持了高分子學(xué)說,也深入改變了人們的生活。尼龍的發(fā)現(xiàn)離不開Crothers。同樣讓人稱道的還有杜邦公司,能夠在經(jīng)濟大蕭條時期拿出一筆巨款支持沒有明確應(yīng)用目的的基礎(chǔ)研究,需要敏銳的眼光和巨大的勇氣。注重基礎(chǔ)研究,在今天也有著重要的借鑒意義。
三、塑料之父———Baekeland
作為第一種人造聚合物———酚醛樹脂的發(fā)明者,Baekeland是一個傳奇人物。他21歲就獲得了博士學(xué)位,專利意識非常強。發(fā)明Velox相紙后,故意在專利中省略一兩步。結(jié)果柯達(dá)公司不得不兩次出資購買。在發(fā)明酚醛樹脂后,Baekeland及時申請了專利(僅比同行早一天),也得到了塑料之父之稱。Baekeland的幸運和知識產(chǎn)權(quán)保護意識讓人感嘆不已。酚醛樹脂的發(fā)明也是一個成功的科研案例。Baekeland敏銳地意識到絕緣材料在剛剛興起的電力工業(yè)中的巨大市場,將研究目標(biāo)確定為尋找天然絕緣材料的替代品。他沒有立即進行實驗,先是充分進行了文獻調(diào)研。發(fā)現(xiàn)早在1872年德國化學(xué)家Vaeyer曾把苯酚和甲醛混合產(chǎn)生一種樹脂狀物質(zhì),指出在實驗中應(yīng)防止它的產(chǎn)生。Baekeland反其道而行之,加熱加壓來加快反應(yīng),得到琥珀樣的樣品,并最終掌握了酚醛樹脂的制備方法。他于1907年申請了專利,這年也被視為塑料元年。這個故事充分說明了科學(xué)研究的選題和文獻調(diào)研的重要性,在閱讀文獻時要注意批判性閱讀,不迷信已有的解釋。
四、配位聚合和Ziegler-Natta
1953年Ziegler在用乙基鋁使乙烯加成的一次偶然失敗中發(fā)現(xiàn),鎳會抑制反應(yīng)進行,其他過渡金屬也有類似作用。他給博士生Breil的論文題目是“系統(tǒng)地實驗整個周期表的元素”來對這一作用進行研究!有趣的是,最終研究得到了一種能使乙烯迅速聚合成為高分子量聚乙烯的催化劑。事實恰好與預(yù)料的相反,這充分說明,和預(yù)期不同的結(jié)果不見得是壞結(jié)果!Natta的成功無疑是跟蹤世界研究前沿的結(jié)果。他在Ziegler催化劑研究之初就派人過去接受指導(dǎo)。在用改進后的催化劑進行了丙烯聚合后,Natta發(fā)現(xiàn)它含有高結(jié)晶部分,敏銳地“把新的結(jié)晶聚合物的結(jié)構(gòu)歸之于主鏈或至少相當(dāng)長部分的主鏈上的不對稱碳原子都采取了相同的構(gòu)型”。Natta文章因未披露催化劑的本質(zhì)這一關(guān)鍵問題,初審被拒稿。而作為編輯的Flory則意識到了文章不尋常的意義,更改了裁決才使得文章得以發(fā)表。與Ziegler-Natta的成功相對的是,1943年Fischer希望能找到使乙烯聚合成油的方法,發(fā)現(xiàn)“當(dāng)三氯化鋁與四氯化鈦并用作催化劑時,液態(tài)產(chǎn)物減少而有利于生成固態(tài)物”,因此似乎是失望多于希望。另外,Ziegler的學(xué)生Wesslan制備聚丙烯后,發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的熔點高于聚乙烯,他肯定自己錯了,他不相信支化會提高石蠟烴的熔點。他沒有認(rèn)識到熔點升高的意義。這兩個故事也從反面再次印證了如何看待實驗中的意外。高分子史上還有更多的歷史故事,如“的確良”(滌綸),田中耕一發(fā)現(xiàn)質(zhì)譜離子化新方法,聚四氟乙烯和高壓聚乙烯的發(fā)現(xiàn)等。在高分子化學(xué)教學(xué)中適當(dāng)穿插相應(yīng)的歷史故事,不僅可以增加課堂的趣味性,還有助于學(xué)生了解科學(xué)家思考問題的方式,學(xué)習(xí)他們成功的經(jīng)驗和失敗的教訓(xùn),培養(yǎng)學(xué)生思考研究的能力。
五、結(jié)語
1.1網(wǎng)絡(luò)書本相結(jié)合,充分做好實驗預(yù)習(xí)工作
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上獲取信息的興趣與能力都不斷增強。因此我們將傳統(tǒng)的預(yù)習(xí)報告與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)相結(jié)合,充分幫助學(xué)生詳細(xì)了解實驗原理和意義,熟悉實驗操作,增強實驗意識。如在每次實驗前,都要求學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)自主探索該實驗與實際生活的聯(lián)系,比如有機玻璃的制備,學(xué)生可以了解到有機玻璃目前被廣泛應(yīng)用于廣告裝潢、銘牌制作上等等,在課堂上與其他同學(xué)就相關(guān)應(yīng)用前景進行討論,并將自己的想法融入實驗過程,這增強了學(xué)生的主人翁和創(chuàng)新意識。同時,我們在實驗中心網(wǎng)站上制作實驗動畫,展示實驗儀器的使用,實驗裝置的裝搭,幫助學(xué)生更直觀的了解實驗過程。并明示一些突況的處理方法,做到有備無患,例如在制備尼龍66的實驗中,原料己二胺是強有機堿,強腐蝕性,我們通過動畫的形式告知學(xué)生在稱取過程中一定要小心,一旦沾到皮膚,應(yīng)立即用大量清水沖洗,并用3%的冰醋酸或1%硼酸冷敷傷口。
1.2情景帶入,邊講邊做,讓學(xué)生成為實驗主導(dǎo)
實驗課是將理論轉(zhuǎn)化為實踐,學(xué)生應(yīng)該成為實驗的主導(dǎo)。我們每次實驗開始前都會先創(chuàng)設(shè)情境,將現(xiàn)實問題的解決與實驗緊密聯(lián)系起來,把照方抓藥的實驗課轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的實踐課。基于充分的課前預(yù)習(xí)工作,課程中教師重點強調(diào)實驗的重要環(huán)節(jié)和容易出現(xiàn)的意外事件。學(xué)生以小組為單位,每個小組都會接到一個實驗相關(guān)的問題,如在苯乙烯的乳液聚合實驗中,向?qū)W生提問乳化劑在乳液聚合中的作用等,實驗結(jié)束后進行小組討論,分析實驗結(jié)果,得出問題答案。實驗過程中有任何問題都可以隨時跟老師交流,學(xué)生帶著問題做實驗,在實驗中探尋答案,成為主導(dǎo),教師從知識“傳教者”變成“軍師”,這樣激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)意愿,提高了實驗課的質(zhì)量。
1.3認(rèn)真總結(jié)實驗報告,強化實驗結(jié)果與理論的聯(lián)系
在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,實驗報告往往流于形式,學(xué)生只是簡單記錄實驗過程。我們則要求學(xué)生對實驗中遇到的問題進行記錄并查閱資料予以解答,反思實驗課與理論課的聯(lián)系,并盡量多的列舉出其他相似的應(yīng)用,以此鞏固學(xué)生的理論知識。
2量化考核標(biāo)準(zhǔn),激勵學(xué)生認(rèn)真完成實驗的各個環(huán)節(jié)
實驗期末考核并不能真正說明學(xué)生的實驗情況,出勤率、預(yù)習(xí)報告、實驗操作、實驗報告結(jié)果和衛(wèi)生,也是反映學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)情況的重要指標(biāo)。因此在實驗考核中綜合了平時成績和考核成績兩部分。出勤率要求學(xué)生做到全勤,不遲到、不早退;預(yù)習(xí)報告要求書寫規(guī)范,步驟詳盡;實驗操作要求學(xué)生在整個實驗過程中操作規(guī)范,認(rèn)真觀察實驗現(xiàn)象并記錄;實驗報告中實驗現(xiàn)象分析是否客觀,實驗結(jié)果是否符合預(yù)期,課堂上的思考題是否總結(jié)到位等;實驗結(jié)束后的值日工作,要求學(xué)生檢查關(guān)閉儀器,整理教室衛(wèi)生。期末綜合考核以設(shè)計性實驗為主,教師給出一個實驗題目,要求學(xué)生提前搜集資料,結(jié)合本學(xué)期其他實驗的操作方法,在考試現(xiàn)場自行選擇儀器,裝搭實驗裝置,處理實驗結(jié)果,教師根據(jù)現(xiàn)場操作技能和解決問題的能力等進行評判。
3結(jié)語
關(guān)鍵詞:高分子化學(xué)與物理;教學(xué)改革;科學(xué)研究;創(chuàng)新能力培養(yǎng)
中圖分類號:G642.0 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)43-0083-02
一、《高分子化學(xué)與物理》課程特點
經(jīng)過高分子科學(xué)與技術(shù)的快速發(fā)展,高分子的理論發(fā)展與應(yīng)用已經(jīng)滲透到物理學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)等各個學(xué)科與領(lǐng)域,具有鮮明的學(xué)科交叉特色。高分子化學(xué)與物理的研究成果已經(jīng)進入了我們?nèi)粘I畹拿總€方面[1-6]。作為一門多學(xué)科交叉、實用性很強的學(xué)科,高分子對各個工業(yè)部門和科技領(lǐng)域的滲透作用已成為不爭的事實,所以在現(xiàn)行中國高等教育的本科專業(yè)中,如化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、材料化學(xué)、材料物理、復(fù)合材料、輕化工程、包裝工程、紡織工程、生物工程和環(huán)境工程等許多非高分子專業(yè)都將高分子相關(guān)知識作為必修課和選修課。
非本專業(yè)《高分子化學(xué)與物理》教學(xué)的側(cè)重點在于闡述現(xiàn)代高分子科學(xué)已成熟的基本概念、基本知識、基本原理和基本測試方法,對涉及高分子科學(xué)研究前沿的理論、測試方法以及高分子的新產(chǎn)品介紹等內(nèi)容點到為止,該課程的學(xué)習(xí)為輕化工程專業(yè)學(xué)生開啟了一扇通往高分子科學(xué)的窗戶,引導(dǎo)學(xué)生了解高分子化學(xué)在高分子學(xué)科中的地位,通曉課程的主要研究對象和研究內(nèi)容,為后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)和高分子在染整中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)[1,2]。通過多年的教學(xué)實踐證實,對于輕化工程專業(yè)(染整方向)的本科生來說,《高分子化學(xué)與物理》課程教學(xué)呈現(xiàn)以下幾方面的特點。
(一)基礎(chǔ)課程,銜接不夠
對于輕化工程專業(yè)(染整方向)的本科生,高分子的學(xué)習(xí)顯得尤為重要,一方面后續(xù)課程(如《纖維化學(xué)與物理》、《染整工藝原理》和《染料化學(xué)》等)的學(xué)習(xí)必須以高分子為學(xué)科背景,另一方面大學(xué)生的生產(chǎn)實習(xí)、創(chuàng)新學(xué)分實驗、創(chuàng)新訓(xùn)練計劃和本科畢業(yè)論文等實踐性環(huán)節(jié)的開展也必須要有高分子基礎(chǔ),因此為了讓染整方向的本科生了解和掌握高分子的基本理論知識和應(yīng)用,開設(shè)了《高分子化學(xué)與物理》學(xué)科平臺課程。該課程的學(xué)習(xí)必須以《有機化學(xué)》、《物理化學(xué)》和《無機化學(xué)》的課程學(xué)習(xí)為基礎(chǔ),但江南大學(xué)輕化工程專業(yè)將《高分子化學(xué)與物理》課程設(shè)置在大二下學(xué)期,《物理化學(xué)》等課程也在此學(xué)期開設(shè),因此課程開設(shè)時間過早,缺乏基礎(chǔ)課程的知識,建議在大三上學(xué)期開設(shè),以期獲得較好的教學(xué)效果。
(二)內(nèi)容多、學(xué)時少,課時緊張
《高分子化學(xué)與物理》課程主要包括高分子化學(xué)和高分子物理兩個部分,其中高分子化學(xué)部分包括高分子科學(xué)的發(fā)展歷史、發(fā)展趨勢,基本概念、分類與命名、基本原理、高分子合成反應(yīng)與方法等,涉及逐步聚合、自由基聚合、離子聚合、配位聚合和共聚合等;高分子物理部分則側(cè)重于高分子的結(jié)構(gòu)(如鏈結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)等)、分子運動、力學(xué)狀態(tài)與轉(zhuǎn)變,物理性能等。對于高分子專業(yè)的本科階段,通常會開設(shè)《高分子化學(xué)》和《高分子物理》兩門課程,分別在32至48學(xué)時不等;而對于輕化工程專業(yè),只開設(shè)了《高分子化學(xué)與物理》一門課程,48學(xué)時,相對來說內(nèi)容多、課時少。在這樣的情況下,教學(xué)活動的有效開展、課程體系的完善、講授內(nèi)容的連貫與取舍等都顯得非常重要,對任課老師是一種不小的挑戰(zhàn)。
(三)注重理論,缺乏實踐
《高分子化學(xué)與物理》是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué),但輕化工程專業(yè)只開設(shè)理論學(xué)習(xí)課程,沒有相關(guān)實驗課程。為了使學(xué)生能夠更好地掌握課程學(xué)習(xí)內(nèi)容,同時培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和分析、解決問題能力,提高學(xué)生的實驗技能,相應(yīng)的實驗課程的開設(shè)顯得非常迫切,能夠讓所學(xué)知識與理論在實驗中得到驗證,注重理論與實踐的結(jié)合,讓學(xué)生從最初的原料出發(fā),選擇合適的聚合方法與聚合反應(yīng),得到在實際生活中真正用得上的高分子產(chǎn)品。
二、教學(xué)改革舉措
針對輕化工程專業(yè)《高分子化學(xué)與物理》的課程特點,結(jié)合本校的實際情況,要求學(xué)生在理解基本概念和掌握基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上能夠了解高分子的應(yīng)用,重點培養(yǎng)他們的實踐與創(chuàng)新能力,作者經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐和摸索,總結(jié)了幾點教學(xué)改革舉措。
(一)規(guī)劃本科培養(yǎng)方案,合理調(diào)整課程設(shè)置
目前我校輕化工程專業(yè)的課程設(shè)置還存在一定的問題,建議對本科培養(yǎng)方案進行修改,在《高分子化學(xué)與物理》授課前完成《有機化學(xué)》、《物理化學(xué)》和《無機化學(xué)》等基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí),這樣才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,增強他們的學(xué)習(xí)興趣,便于更好地掌握相關(guān)理論與知識。
(二)多媒體資源課件與傳統(tǒng)板書有效結(jié)合
多媒體課件具有豐富表現(xiàn)力、良好交互性和極大共享性等特點,它可以將枯燥乏味的理論知識直觀化和形象化,能夠充分調(diào)動和發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。但在運用多媒體教學(xué)的同時也出現(xiàn)了諸如教師幾乎不寫板書,學(xué)生不記筆記等問題,嚴(yán)重影響了教與學(xué)的質(zhì)量。建議對任課教師的教學(xué)大綱、考核方式、教學(xué)難點與重點等相關(guān)教學(xué)文件進行監(jiān)督,要求授課過程中課件放映與傳統(tǒng)板書相結(jié)合,將學(xué)生上課情況、學(xué)生主動參與積極性、平時作業(yè)等與學(xué)生的最終成績掛鉤,進行綜合評定。
(三)增設(shè)實驗課程,提高學(xué)生實踐能力
《高分子化學(xué)與物理》是一門理論與實踐相結(jié)合的課程,實驗課是對理論課學(xué)習(xí)的有效補充,通過直觀的現(xiàn)象和結(jié)果驗證理論學(xué)習(xí)的真實性,幫助學(xué)生理解所學(xué)理論知識,因此實驗課的教學(xué)顯得尤為重要,建議在輕化工程專業(yè)開設(shè)實驗課程,但涉及的實驗眾多,要求任課老師充分考慮實驗的可操作性、重復(fù)性和可行性等方面,認(rèn)真編寫實驗講義。此外,學(xué)校和學(xué)院應(yīng)重視實驗室配套設(shè)施建設(shè),突破實驗教學(xué)完全依附于理論課程教學(xué)的傳統(tǒng)框架,增加啟發(fā)式實驗和創(chuàng)新性實驗所占比例額,注重驗證性實驗、啟發(fā)式實驗和創(chuàng)新性實驗有效結(jié)合,開動學(xué)生的思維,發(fā)揮學(xué)生的潛質(zhì),提高學(xué)生的創(chuàng)新意識。
(四)理論聯(lián)系實際,注重啟發(fā)式教學(xué)
《高分子化學(xué)與物理》是一門相對來說比較抽象、枯燥的課程,但它也是一門應(yīng)用性很強的課程,高分子材料用途廣泛,遍及現(xiàn)代社會生活中衣、食、住、行、用等各個方面,因而在課程講授時注重理論聯(lián)系實際,將抽象的概論、理論與實際應(yīng)用有機結(jié)合,將對課堂教學(xué)效果起到重要的促進作用。
三、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
(一)培養(yǎng)方案中開設(shè)新生研討課和專業(yè)導(dǎo)論課
為了提高學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)同感以及學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情,可以嘗試在本科培養(yǎng)方案中針對大學(xué)新生開設(shè)新生研討課和專業(yè)導(dǎo)論課,以趣味講座和座談的方式進行專業(yè)介紹,了解專業(yè)背景,告知學(xué)生輕化工程這個專業(yè)是以化學(xué)與高分子為學(xué)科背景的,加強學(xué)科平臺課程的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。
(二)實施學(xué)生雙導(dǎo)師制
全面推進學(xué)生雙導(dǎo)師制是確保創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要手段,企業(yè)導(dǎo)師和校內(nèi)導(dǎo)師組成課程小組,共同確定課程教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教材及承擔(dān)教學(xué)任務(wù),使專業(yè)理論課程與行業(yè)實際需求緊密結(jié)合。
(三)強化實驗課程學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)
實驗課程采用自主設(shè)計實驗,在實驗大綱的規(guī)范下完成實驗要求,將驗證性實驗、啟發(fā)式實驗和創(chuàng)新性實驗有機結(jié)合。在國家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目、江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目和江南大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目等資助下,實現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練的全參與和全覆蓋,指導(dǎo)教師從選題開始就應(yīng)該注重基礎(chǔ)理論知識在創(chuàng)新實驗中的應(yīng)用,達(dá)到學(xué)以致用的目標(biāo)。
(四)強化學(xué)生的畢業(yè)論文(設(shè)計)指導(dǎo)
畢業(yè)論文(設(shè)計)是學(xué)生畢業(yè)離校前最后一個實踐性環(huán)節(jié),也是所學(xué)基礎(chǔ)理論知識得到充分應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié),因此可以從課題的選擇、采取的技術(shù)路線、擬采用的研究方法和達(dá)到的預(yù)期目標(biāo)等方面進行合理規(guī)劃與設(shè)計,充分發(fā)揮學(xué)生所學(xué)知識與理論的應(yīng)用,提升學(xué)生運用知識的綜合能力,強化學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)。同時,輕化工程專業(yè)的畢業(yè)生中從事與高分子相關(guān)行業(yè)的人數(shù)眾多,學(xué)科交叉特色鮮明,為學(xué)生的出國深造、攻讀研究生和就業(yè)奠定堅實的高分子基礎(chǔ)。
四、結(jié)語
根據(jù)國內(nèi)外行業(yè)需求和自身特色,通過教學(xué)改革與實踐,圍繞復(fù)合型、創(chuàng)新型染整專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)目標(biāo),通過理論與實踐相結(jié)合、教學(xué)和科研相結(jié)合、校內(nèi)與校外相結(jié)合、科學(xué)素養(yǎng)與人文情懷相結(jié)合的人才培養(yǎng)模式,注重理論知識的傳授與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)相結(jié)合,全面提高和調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣,為學(xué)生的學(xué)習(xí)與工作奠定堅實的基礎(chǔ)。
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