高分子材料的基本概念
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高分子材料的基本概念范文第1篇
关键词：高分子材料改性;教学改革;实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）41-0094-02
一、绪论
“高分子材料改性”是高等工科学校高分子材料与工程专业一门重要的专业课程。高分子改性的方法多种多样，各种不同门类的改性方法之间相互关联、相互依托，这不仅体现在理论范畴，而且体现在应用领域。通过本门课程学习，使学生掌握高分子材料改性的基本概念，改性原理、增强理论和技术，共混工艺以及聚合物改性的最新研究进展;了解常用的改性设备;培养学生运用所学的有关基础理论、基本知识去分析与解决实际问题的能力[1]。针对“高分子材料改性”课程的特点以及过去几年的教学实践，目前“高分子材料改性”课程教学中还存在以下3个主要问题：
1.授课计划和授课内容安排不合理。“高分子材料改性”课程主要包括聚合物共混的基本概念、聚合物共混过程与调控、共混物的形态、共混体系相容热力学、共混物性能的预测与影响因素、共混改性在塑料及橡胶等领域中的应用、共混方法在短纤维填充体系及纳米复合物材料中的应用、聚合物共混工艺与设备等。对于强调实际应用的高分子材料与工程专业的本科学时来说，该课程显得尤其重要[2]。根据授课计划安排，该课程开设32学时，存在着内容多、课时少、授课内容需要进一步提炼等问题，难以在规定学时内有效、连贯的开展教学活动。
2.缺乏实践环节。目前，“高分子材料改性”课程主要以讲授为主，缺乏实践环节，学生主动参与较少，导致学生感性认识不深。例如在第十章讲解高分子共混改性设备时，学生们难以区分同向双螺杆挤出机和异向双螺杆挤出机的物料输送方向，通过静态的二维或三维图片进行讲解时，其表现力度有限，无法有效地使学生理解和掌握两类双螺杆挤出机的工作原理和区别。
3.教材更新与完善。目前，江苏科技大学“高分子材料改性”课程选用的教材是2006年王国全老师编写的《聚合物共混改性原理与应用》。本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材、“十一五”国家重点图书。教材在广泛总结国内外高分子共混理论与应用成果的基础上，融入了王国全老师多年来在高分子材料共混领域的教学与科研实践经验编著而成[1]。目前，高分子共混改性等相关方法在高分子加工领域中的应用不断扩展和壮大，但是该教材自2007年第一次出版后没有进行过更新和修订，部分内容与当前发展现状不符，例如教材第七章介绍五大通用塑料产量时，依据2006年的统计数据，聚氯乙烯的产量仅次于聚乙烯居于第二位，而随着聚氯乙烯应用领域的进一步扩展，目前聚氯乙烯的产量已经超过聚乙烯位居第一位，因此，目前的教材并不完全适应于当前高分子材料与工程专业“高分子材料改性”课程的教学。
4.考核方式不全面。目前，“高分子材料改性”课程考核方式为平时成绩占30%，期末成绩占70%。平时成绩占比较低，期末成绩占比较高，出现部分学生平时不重视课后作业，期末考试时突击复习通过考试的现象。这样的考核方式无法反映出学生的真实水平和实际能力，也很难让学生的实际应用能力得以实质性提高。
二、教学改革方法与手段
针对高分子材料与工程专业“高分子材料改性”的特点和目前存在的问题，结合江苏科技大学的实际情况，要求学生在掌握聚合物共混改性原理和基本概念的基础上，培养学生分析和解决实际问题的能力，作者结合该课程的特点以及过去几年的教学实践，总结了几点教学改革方法。
（一）结合课程特点，调整授课计划和内容
针对授课内容多、学时少的问题，有必要对课程进行提炼整理，删除部分与聚合物共混改性无关的内容。例如教材第五章中相分离行为与均相结构稳定性的内容对于物理化学专业十分重要，但是对高分子材料与工程专业学生来说，只需要在第五章中加以概述就能满足本专业的教学要求。同时，对于后续的Flory-Huggins模型和状态方程理论部分为高分子物理讲授内容，也可以进行适当删减和提炼。另外，共混物的相界面学习对于分析多相共混体系的微观结构和性能至关重要，现有的授课计划中相关内容过于简单，无法满足高分子材料与工程专业学生的培养要求，因此有必要增加相关的授课内容。
（二）增加实践环节，提高学生的感性认识，培养学生解决实际问题能力
“高分子材料改性”是一门理论与实践并重的课程，部分授课内容较为抽象，学生只有通过亲自实践，才能对课堂学习的相关知识进行充分的理解和消化吸收。同时，实践环节的引入，学生们可以在实践过程中提高感性认识，培养学生的动手能力以及发现问题、查阅文献、相互合作去分析解决问题的能力，这对于学生将来的学习和工作都具有重要意义。另外，实践环节具有一定的趣味性，可以有效调动学生的学习积极性[3]。
（三）优化教学方法，发挥学生主动性
在以往的教学过程中发现，课堂上学生的参与程度少，课后缺乏主动复习，导致整体的教学效果不好。教学方法的改革应倡导以学生为主，激发学生自身作为学习主体的意识，使知识的学习从传统的灌输式教育方式向主动吸收式的方向转变，可以有效提高教学效果。例如可以将每堂课开始前的复习时间由以往的老师讲改为学生讲，上课前给学生5分钟时间简要总结上次课学习的主要知识点。这样做一方面可以有效帮助学生提高上课时的注意力，另一方面可以督促学生课后及时复习课堂知识，更加牢固的掌握知识，做到融会贯通。同时该方法的推广，还可以锻炼学生的幻灯片制作水平并给每一位学生提供一个展现自己的机会，增加学生的主体意识[4]。
（四）优化考核方法，引导学生全面发展
课程考核是检验教师教学效果和学生学习效果的重要方式和手段。以往的考核方式主要通过一张试卷来检查学生的学习情况，而学生往往可以通过突击性的复习取得较高的分数，这样的考核方式既不能准确反映老师的教学效果，亦不能充分反映学生对知识的掌握程度[5]。根据高分子材料改性课程的特点，笔者在实际的课程考核中尝试采取灵活多样的考核方式。一是增加平时成绩所占比重，将平时成绩所占的比重从30%提高至40%，使学生认识到平时学习的重要性;二是进一步增加随堂提问，提高学生上课时的注意力，减少课外作业在平时成绩中所占的比重;三是引入课前5分钟，让学生利用幻灯片总结复习上节课学习的内容，督促学生养成课后复习的良好习惯。
三、教学改革效果
“高分子材料改性”课程从江苏科技大学材料科学与工程学院高分子材料与工程专业2009级开设，目前已经开设7届。近三届学生的成绩分析表明，该课程平均优良率为92%。通过本课程的学习，使学生利用共混改性相关的基本知识去分析与解决实际问题的能力得到明显提高，很多同学参与了本科生的创新计划大赛，做了很多有意思的实验性课题，部分同学取得了较好的成绩。
四、结论
“高分子材料改性课程”教学改革是一项系统工程，笔者以培养学生有效利用共混改性相关的基本知识去解决实际应用问题为出发点，通过调整授课计划、增加实践环节、优化教学方法和考核方法，去引导学生树立良好的学习习惯，充分掌握高分子共混改性的相关知识点。实践证明，对“高分子材料改性课程”课程进行教学改革能够有效地激发学生的学习积极性和主动性，充分发挥学生自身潜力，为学生将来的学习与工作奠定坚实的基础。
参考文献：
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Teaching Reform of "Polymer Materials Modified" Course
ZHUO Qi-qi
（College of Material Science and Technology，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang，Jiangsu 212003，China）
高分子材料的基本概念范文第2篇
关键词：聚合物；流变学；教学；方法
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）26-0142-02
聚合物流变学是学科间形成的一门研究高分子材料的流动和变形的交叉学科，涉及到高分子物理、高分子化学、流体力学和高等数学等学科，它在高分子材料专业中起到了承上启下的作用，是以高分子物理和化学为基础，服务于聚合物材料成型工艺的一门课程，因此本学科内容上会体现交叉学科的特点。它在培养高分子材料成型与控制方向的人才具有重要意义，学好这门课非常关键。但是由于诸多抽象概念和一些公式的推导，使得未曾接触过生产实际过程的学生在学习的过程中会多多少少遇到一些困难，在学习中对于如何理解流变学基本概念和原理也成为教学的一个重要环节。通过聚合物流变学的教学和学生的反馈，也积累了一点体会。接下来围绕如何将这门教学工作做好并改进，提高教学效果，浅谈一下看法。
一、注重基本概念的讲解
聚合物流变学作为一门交叉学科，是以高分子物理和高分子化学为基础，考虑到学生基础的差异化特点，比如一些其他学科涉及到的概念以及一些公式的推导及运用，在教学过程中要做到耐心施教，尽管这些在其他学科的教学中曾经介绍过。一本教材，既要考虑到内容上的丰富又要做到基础知识上的精练，那么在一本教材中出现一些概念的不予提及还是在所难免，这就要在备课阶段做好充分的准备，在课件中有所呈现，课上展示给学生。注重学生的基础和差异，在课上适当做好讲解和分析，比如说在讲解剪切速率之前，就要把剪切运动详细描述清楚，以便学生能够理解得更加透彻和全面。由于课时有限，也并不是说课上要讲解得面面俱到，还是有重点和非重点之分，对于重点内容中的基本概念要做到讲到和强调，那么对于非重点的内容在适当讲解下可以让学生在课下自行消化体会，这也有助于学生学习能力的提高。
二、增加交流的频率
聚合物流变学的特点之一就是概念多，公式推导多，那么这一过程仅仅是老师的讲解是不够的，也同时需要学生的参与。比如说，讲到高分子流体的流变模型这一章节，其中一个很重要的知识点是黏弹性流体的特点，那么讲完黏弹性的特点以后，会提出一个问题：举例说明生活中一些塑料制品和加工中的黏弹性现象。这就需要课上学生的思考，将黏弹性特点与生活中见到的黏弹性现象联系起来，同学举的例子多种多样，这就调动了课堂上课的积极性，课上的思考很重要，也尽量课上将知识点消化理解，另外，讲课与听课永远是两种心理，两种状态，可以抽出几节课供学生支配，让大家自己上台去讲，那么在准备的过程中，学生也会对如何理解一个章节有更深的体会，如何抓住与突出重点有更深的理解，那么在以后的听课与学习过程中更会有的放矢，宏观上去理解聚合物流变学的精髓所在。还有一个问题是聚合物流变学这类教材都会涉及到大量高等数学的推导及运用，学生在听课的同时，会对此感到头疼与畏惧，高等数学基础比较薄弱的同学会对这门课程丧失信心，其实这是完全没有必要的，也就是我们说的第一点，学生的基础差异性问题，在涉及到数学公式的时候，教师会适当提及，这是什么公式，课下自己去复习数学公式，更重要的是怎么根据流变学现象去建立数学模型从而去解决问题，那么这一点怎么交流呢？那就是老师不应该所有的数学公式都自己去顺水推舟去推导，把这部分的讲解分一部分给学生，这不仅加强了学生在高数方面的知识体系重复再现能力，更提高了积极性，作为一个参与者的动脑推理能力。课上的时间分给学生并不意味着浪费时间，知识没传播到位，反而这种主动会加深学生自己的印象和提高学生的能力。
以上说的是课上的交流方式，那么课下的交流可以用作业来检验，那么作业的布置也体现了一个老师教学工作的水平。我们使用的这本教材是石铁钧的《高分子流变学基础》[1]，教材中每一章节就没有复习题和思考题，为了解决这个问题，教师就要在备课阶段多下功夫，编一些有价值的习题，供同学们思考。通过作业发现问题，在上课时针对作业进行讲解，使学生对聚合物流变学理解得更深更透彻，这是课下的交流传递方式，通过课上弥补缺陷，我认为这也是上这门课必不可少的一个环节。
三、介绍当前研究动态
我们使用的教材是石铁钧的《高分子流变学基础》，该书出版时间为2009年，距离现在也有了几年的时间。这门课程的教学内容应该配合现实发展的需要，不断吸收新内容，扩大本科教学的知识体系，给学生讲文献是一个直接有效的方法，我认为也是非常必要的一个环节。对于本科生来讲，并未过多地接触过文献，首先应该教会学生如何利用本校的电子图书馆的资源，如何查阅自己喜欢的一个课题内容，如何了解一个新的未知领域。在课堂上，给学生讲一些国内外最新的流变学现状以及相关科研工作者都是如何去研究这方面问题的，以及流变学的最新热点是什么，只有弄清楚了这些，学生才会从另一个角度去认识流变学，去认识生活中的流变现象，而不仅仅停留在书本表层，从而开拓学生的视野，增加学习的热情，真正提高学习的能力。对于将来要攻读研究生的同学来说，自主查阅文献的能力对于将来的他们来讲也是大有裨益。
学生在查阅文献且阅读完文献之后，也可以让学生来讲解文献，并提出自己的想法和问题，对于一个问题或是一张图表有什么样的看法，有什么样的疑问，都可以上课的时候拿出来讲，所以说看文献是一个思考的过程，是一个获取灵感的渠道，本科生看文献大可不必看那么深，但是要知道看文献的好处，教师可以在私下查阅一些国际上接近前沿的一些文献，把其中的精髓讲给学生，让他们知道科学研究是这样来思考和实践的，从这个角度出发，学生也就知道了自己该从教材中去吸取什么样的精华，收获什么样的心得，达到什么样的目的。
四、理论实践并用
学校在开这门课的同时，应该配有实验课，聚合物流变学这门课程是实践性很强的一门课程，光靠理论说教显然达不到学生掌握流变学知识的目的，有了这个实验条件，那么可以更直接清晰地让学生近距离地接触这些流变学涉及到的仪器，显得就不那么枯燥，记起来也更加深刻，比如我们讲到本教材第六章[1]，流变仪的基本原理及应用这一环节，那么就可以针对具体的比如说毛细管流变仪、旋转流变仪、转矩流变仪进行详细讲解，并且区分他们的不同及适用条件各是什么样子的，这样学生是直接接触认识的，并且亲身体验参与其中，为学生将来进入工作岗位也打下了基础，这样才达到了将知识和实践结合，所以说，学校开这门课的同时，应该为学生创造这样的实验条件，让学生在这方面不仅仅停留在课本上，也要丰富他们的实验经历。
那么介绍以上较大型仪器是在实验室进行的，对于一些小型实验可以在课堂上演示，比如说是黏弹效应、爬杆效应、无管虹吸现象以及剪切变稀现象等等，这些显然可以在课堂完成，需要教师做好这方面的准备工作，可以举一些例子现场演示更有助于学生的理解和对流变学基本概念的把握，学生学习起来也就能激发出更多的热情和更多的积极性。总的来说，教材中还是以基础知识为主，占的篇幅较大，而偏实际的生产应用可能就一语带过了，而这门课又是实践性这么强的一门课程，这就要求学生去深刻理解概念，教师常举例并且示范，引导学生要有一个爱观察生活的眼睛，总结生活中出现的流变学现象，将实践和理论相结合，最终将这门课的精髓和实质应用到材料成型，应用到生产实践，从而去指导实践。
五、改革考核方式
教材内容介绍完毕，考试作为教学的尾声也同时是检验学生学习的一个手段，也是学生最关心的，学生成绩的结果不仅关系到学生的学习情况也反映了教师的教学水平。有的学生比较擅长死记硬背，那么如果把死记硬背这个方法用到聚合物流变学这门课程可能是有些难度，如果是这样的话，可能要背的东西简直是太多了，而且背起来毫无章法且会感到头疼，所以死记硬背在这门课中是不适用的。对于这门课程的考核方法可以采用总评成绩等于卷面成绩和平时成绩的总和，那么平时成绩是包含出勤情况、课堂讨论、平时作业的，那么这部分可以占30%，实验课操作成绩占30%，最后的40%是卷面成绩，这样就避免了学生死记硬背，如果那样的话考试是很容易不过关的，这样就会引导学生将平时的注意力也分散给其他方面，让他们认识到平时成绩的思考和实验操作的实践技能是同等重要的环节，这样才会赋予这门课综合性，也赋予了学生创造性的思维，这门课才学得真正有意义，在考试的时候可以采取开卷或者闭卷的形式，根据题型的内容来定，不管是什么样的题型，考查点和落脚点肯定是考查学生对基本概念的把握和流变现象的理解，重点内容突出，考有价值的题目，不考偏题怪题，这样我们学习这门课的目的也就达到了。
六、结束语
聚合物流变学在高分子材料工程专业是重要的一门课程，不可不学，必不可少。由于聚合物流变学这门学科交叉性较强的特点，一定要理清教学思路，突出其精髓所在和其实用性，学生学习的过程难免会遇到困难。俗话说，兴趣是最好的老师。如何调动其学生的兴趣才是教学的目标之一，变被动为主动，改进教学方法与和学生交流是必不可少的环节，对教学内容的改革是一个长期的过程，教学也是一个漫长发展的过程，需要不断去改进，大家一起思考，一起提建议，把这门课程上得轻松，上得更好，为培养高分子材料工程方面的人才而努力。以上是作者在教学过程中一些粗浅的想法，供广大同行参考，也请大家多加指正。
高分子材料的基本概念范文第3篇
关键词：CAI教学；高分子化学与物理；实例教学；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）20-0268-03
随着高分子科学与技术的不断发展，高分子科学已渗透于各个领域与学科，形成了一个无法替代的交叉学科[1]。对于与高分子相关的专业，专业课程一般设置高分子化学与高分子物理两门课，其中高分子化学侧重聚合反应机理的学习，高分子物理从分子运动的观点出发重点介绍高聚物的结构与性能间的关系。对于食品科学与工程学院的包装工程专业的学生一般将这两门课揉合在一起，开设高分子化学与物理，课程48～72学时之间，要求掌握有关高分子的基本理论知识和应用技能。
对于在食品学院中的包装工程专业，结合北京农学院的办学定位和服务对象，学校专业定位在食品包装技术以及与包装相关的食品质量安全与控制[2]。要培养学生这两个方面的能力，学生的学习内容必须涵盖包装中食品接触材料生产、监管、检测和风险评估等与卫生安全质量相关的各个方面。而讲述这些内容的前提是掌握高分子化学与物理以及包装材料学中关于食品接触材料的各种知识点。我们只有在介绍高分子食品接触材料的特性、用途、生产工艺的基础上，才能让学生懂得食品接触材料安全卫生相关的质量控制和管理要素，培养学生对食品接触材料安全卫生相关的质量控制能力，以及准确合理地选择包装材料进行食品产品包装设计的能力。所以，高分子化学与物理是我们食品包装专业非常重要的专业基础课。
在学校“3+1”的教学模式[3]影响下，高分子化学与物理课程的学时数压缩为56学时。在这样少的学时条件下，要使那些对于高分子完全陌生的学生理解并掌握高分子的基本概念与原理，授课内容的选择及讲授方式是非常重要的。通过几年不断地尝试和教学实践，作者结合非高分子专业学生的特点，积极进行教学改革探索，积累了一定的教学经验，取得了比较满意的教学效果。本文结合我校高分子化学与高分子物理课程教学改革与探索的实际，就教学内容的选择、完善以及教学方式与多媒体课件的研制方面提出一些自己的见解。
一、理论联系实际，调整教学内容，加强实例教学
在传统高分子专业的高分子化学课程中，高分子化学涉及的概念公式繁多，而且复杂难懂，要想完全靠死记硬背记住这些公式是比较困难的，而将这些公式熟练应用则更加困难[4，5]。对于食品包装工程系的学生学习高分子化学对聚合物的化学反应部分应当有目的地选择高分子包装材料所涉及的化学反应进行讲授，对于复杂的聚合反应速率方程的推导可以不学。可重点学习各种包装材料如：聚乙烯，聚碳酸酯，聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯，聚乙烯醇，聚对二苯甲酸乙二醇酯等现实经济生活中常用高分子材料的合成方法，重点讲述他们的化学合成方法，催化，以及包装材料中单体与催化剂的残留造成的健康风险。在充分体现学科特点的前提下，适当削减了与专业关系不大的聚合反应机理部分的内容，如配位聚合反应的机理。在“聚合物的化学反应”章节中，增添了与专业相关的化学反应。
比如讲述聚苯乙烯（PS）合成时，应当结合包装专业特点来举例聚苯乙烯合成过程对其在包装工业上的应用具有深刻的影响，如聚苯乙烯发泡餐盒白色污染的风波[6]。向学生解释为何2013年2月，国家发改委“21号令”，将被称做白色污染且长久被认为有毒的一次性聚苯乙烯发泡餐具解禁。解禁依据是什么？通过联系实际，同学们都急切想从专业角度得到解答。10年前国家禁止聚乙烯发泡餐盒的应用是基于以下考虑。
1.PS泡沫塑料餐具带来白色污染的问题。
2.PS泡沫塑料餐具受热65℃时或燃烧时会产生“二英”强致癌物的问题。
3.PS泡沫塑料餐具中含有残存单体苯乙烯或在65℃以上使用会释放出单体致毒的问题。
4.PS泡沫塑料餐具遇热会释放出二聚体、三聚体等危害人体物质的问题。
5.PS泡沫塑料餐具含双酚类，导致生殖机能失常的问题。
6.PS泡沫塑料餐具难以回收利用。
7.PS泡沫塑料餐具不能耐高温，高温变形，不能在微波炉里使用。
从向学生介绍高分子化学中聚苯乙烯的分子构造，聚合机理，聚合方法以及化学反应后处理，我们就能解释第2、3、4、5问题。从高分子化学专业的角度向学生讲述“白色污染”的成因是管理不善及随意丢弃垃圾的人，而不属聚苯乙烯材料本身，PS泡沫塑料餐具≠“白色污染”，更不是造成“白色污染”的元凶。PS的生产过程是苯乙烯单体在高温高压和催化剂作用下，在密封的反应内，无氯条件下进行聚合反应，从而无产生二英的条件。PS泡沫塑料饭盒是直接采用食品级的PS材料，加入滑石粉、硬脂肪酸钙、丁烷等，通过挤出、发泡制得，生产过程全部为物理混合过程，无化学反应，不具备产生二英的条件。如果我们工业界使用符合国家标准的食品级聚苯乙烯原料来制造一次性泡沫发泡饭盒，最终产品很难在单体残留量上超标。而且，国外公布相关报告研究结果，明确澄清有关二聚体、三聚体环境荷尔蒙的问题，它们不属所谓拢乱内分泌的化学物质。食品级PS材料中并没有双酚A，在加工过程中也不可能产生双酚A副产物等。以上解释都需要我们高分子化学的知识，通过理论联系实际，我们能让学生们对学习高分子化学对包装材料的认识加深印象。
再如，讲解聚碳酸酯（PC）[7]的逐步缩聚合成过程中，为了加深学生的理解，引入聚碳酸酯“双酚A风波”。生产聚碳酸酯用到双酚A，在材料与食品相接触后，残留双酚A单体迁移进食品，造成一定的健康风险。从高分子化学角度，向学生解析为何2011年在欧盟和加拿大，双酚A被列为有毒物质，被禁止用于生产婴儿奶瓶。在PC实例中，通过聚合机理，单体结构，聚合单体残留等高分子化学方面的知识向学生们展示PC食品接触材料的优缺点。
同理，我们在讲解聚氯乙烯（PVC）时[8]，从分子结构的特点引入“塑化剂风波”，讲述聚氯乙烯由于分子的刚性需要塑化剂才能加工成型，这与食品相接触后必然造成有毒塑化剂的迁移。我们在讲解各种包装材料的高分子合成化学时，就应该通过现实生活的同学们已经有所耳闻、鲜活的例子来帮助学生对知识点的理解与记忆，提升他们对专业的学习兴趣。
二、加强《高分子化学及物理》与《包装材料学》的有机联系
高分子物理部分以分子运动的观点来聚合物的转变与松弛，聚合物的粘弹性，聚合物的力学性能等内容。因为《高分子化学及物理》是为《包装材料学》服务的，应让学生重点掌握高分子结构与性能之间的关系。高分子物理部分是教学重点，在讲解基本概念时，同时注意结合《包装材料学》所涉及的结构与性能之间的关系，使《包装材料学》与《高分子化学及物理》真正有机地融合起来。比如，在讲解聚苯乙烯发泡餐盒的时候，我们还是可以通过餐盒禁止与解禁来讲解其分子的构效关系与应用。以前禁用一次性聚苯乙烯泡沫饭盒，存在很多知识的误区，比如对毒性的误解与使用方法的不当。当加热至聚苯乙烯的玻璃化转变温度（80～90℃）以上，PS转变为高弹态，且保持这种状态在较宽的范围内，PS开始热变形，熔融温度为240℃，PS在高真空和330～380℃下剧烈降解。由于其分子结构的特性，一次性聚苯乙烯饭盒不能在70度以上或微波炉的情况下使用，这和聚丙烯餐盒使用是有很大差异的。由于知识普及不到位，许多人把一次性聚苯乙烯泡沫饭盒在高温下加热，在微波炉使用，造成饭盒溶化变形，并伴有刺激性气味。如果我们知道使用说明，一次性聚苯乙烯餐盒在一定条件下使用是无毒，绿色，安全且价廉，比如，在外就餐，我们可以用价廉的一次性聚乙烯发泡餐盒打包你的冷却后的剩饭剩菜而无需采用价格昂贵的替代产品。我们在讲解聚苯乙烯高分子分子运动时，就应该把分子运动的特点引导到聚苯乙烯作为现实包装材料由于分子运动的特点所带来的优缺点。同理，我们讲解聚氯乙烯分子[8]时，就需要结合高分子物理中分子运动的特点来讲解的塑化剂溶出。讲解聚乙烯醇（PVA）时，就应该把高聚物的结晶与分子之间的氢键作用引入到结晶与分子材料透气透氧之间的关系上。
三、改进了教学手段，有效利用多媒体资源和化学作图软件，运用多种方法加深学生的理解
高分子化学与物理的基本概念繁多，有些概念很容易混淆，还有些概念很抽象，难于理解。针对抽象的概念，我们可以有效利用多媒体资源和化学作图软件，使基本概念的理解变得容易，大大增强了记忆的效果，避免了死记硬背。比如，高分子应力松弛与蠕变讲述。对于蠕变，只是通过经典的教科书上的举例，“如在悬挂的软质PVC丝下面勾住一段一定质量的砝码，软丝会慢慢伸长，撤销砝码后，软丝会慢慢地回缩”这种书本讲解，笔者觉得不足以让学生加深印象。而是应该通过形象的多媒体实验演示或现实实验来讲解。由于实验课时有限，笔者在课前对实验进行录像，然后在课堂上进行视频演示，能很好地帮助学生理解。利用实验能让学生充分理解高分子聚合物的结构与性能之间的关系。
例如，结晶概念的诠释，是比较难比喻生动而且易懂的。高聚物结晶分子的排列在书中被用很小的部分来讲述，但是高分子结晶对高分子薄膜材料物理性质影响显著，对于食品包装的学生，急切需要知道结晶度与透气性的构效关系，但是如此小的篇幅根本不能让学生掌握高分子结晶的知识点。书本上的高分子晶体图学生很难理解，这就需要我们教师去寻找更好的化学物质单晶图，我们可以找刚性的芳香有机物的单晶图来阐述分子间的各种力造成的分子有序堆积。通过这种举例，可以让学生更好的理解高分子链之间相互作用力造成的部分链段的有序堆积。可见，生动的举例对于抽象概念的理解是有很大帮助的。
使用多媒体可以将枯燥乏味的理论知识直观和形象化，可以将教学过程生动地展示给学生，使学生更容易理解所学内容。对于高分子化学与物理中一些概念的讲述，我们需要CAI教学[9]，多利用化学分子结构软件制作课件。通过化学软件制作三维空间构型，再结合三维动画，动态演示分子骨架旋转，能轻松地带学生进入微观的分子世界，让抽象的分子结构与概念形象化，有利我们教学。比如高分子链的柔性是由于分子内各个化学键和原子在不停地转动或振动，高分子链的形状时刻在变化着而造成的。如果我们制作动态三维的大分子的内旋转图，让学生亲眼目睹这个“动”，才能更好促进学生对分子动态旋转以及高分子柔性的理解。
四、创设开放性的交流空间，鼓励学生主动参与教学活动
在课程教学过程中，除老师引入实例教学、有效利用多媒体资源等教学措施以外，有时引申话题，创设开放性的交流空间，鼓励学生主动参与教学活动也是非常重要的[10]。采取让学生分组讨论，查找文献，撰写小报告的形式拓展学生的知识面，培养学生自主学习的能力。如，高分子聚合的教学中，结合聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯等分子的结构特点说明其应用的基础上，提出问题：“为什么限制聚氯乙烯在食品包装保鲜膜上的应用？”“为什么限制聚碳酸酯在婴儿奶瓶上的应用？”“为何聚苯乙烯餐盒只能在70度以下使用？”以及“为何聚乙烯醇容易结晶以及吸水，这些性质会给作为包装材料的它带来哪些优缺点？”然后学生分组从聚合物分子结构、柔韧性等角度讨论，积极参与到教学活动中。每一个问题都与高分子的基础知识息息相关，都是从一些实际现象引出问题，再通过理论分析加以解释、归纳；这样不仅可以引起学生兴趣，重要的是可以加深学生对基本理论知识的理解和掌握，达到事半功倍的效果。
五、结语
高分子化学与物理是一门理论性强、概念抽象难懂且较难掌握的课程，作为包装工程专业，特别是偏重食品包装技术的学生的重要专业基础课，学生需要在有限的学时里掌握高分子的基本概念和理论，教师则需要不断地探索教学方法，采用多种手段提高教学的交互性和生动性，以调动学生学习的主动性和积极性，才能取得令人满意的教学效果。
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[9]夏云波.浅谈多媒体课件在物理教学中的使用[J].物理通报，2005，（9）：47.
高分子材料的基本概念范文第4篇
一、围绕高分子的链结构,认识高分子的结构与性能
高分子物理具有“教学内容多、抽象概念多、各种性能之间的关系多、数学推导多和所涉及的基础知识多”等特点。许多教材都包括以下内容:化学结构、链结构、凝聚态结构、分子量、构象统计、溶液、橡胶弹性、粘弹性、流变学、转变与松弛、玻璃态、高弹态、粘流态、力学性能、电学性能等,各项内容之间没有联系或只有微弱的联系,基本相互独立。[1-3]学生往往害怕学高分子物理,觉得内容庞杂,没有头绪。因此,提高教学效果和教学质量的关键在于合理组织教学内容,协调好课程各部分内容之间的关系,做到“贯穿主线,系统讲述”。
高分子由于其独特的链状结构,分子运动也显示出特殊性,从而使其诸多性能显著不同于小分子体系。本课程的讲述可以从高分子结构的基本特征出发,以与小分子的比较为主线,阐述高分子的聚集态结构、溶液性质、力学性能(粘弹性)和电学性能等内容。例如,高分子的概念是建立在与小分子进行比较的基础上确立的,可以追溯到上世纪20年代H. Staudinger提出高分子是由长链大分子构成的观点。然而,当时普遍认为高分子是由小分子的不饱和碳氢化合物缔合为胶体颗粒而形成的,于是一场激烈的论战持续了数十年,最后H. Staudinger以自己的实验结果取得了论战的胜利,并最终确立了高分子的概念。[3]
说到高分子的长链结构,在构象统计中,链段概念清楚地表明了高分子和小分子的不同。Flo-ry-Huggins高分子溶液的似晶格模型,Flory的非晶态结构的无规线团模型以及晶态结构的插线板模型,以及高分子粘性流动的de Gennes“蛇形模型”,都明确地提出了高分子的结构特征不是由整个分子链参与决定的,而是由组成高分子链的链段基元决定的。正是高分子的链结构,由于熵最大化的需要,高分子链在自然状态下总是趋向无规线团的形状。在外力作用下,线团形状发生变化,撤除外力后,高分子链会自动恢复到原先的状态。也正是这种熵弹性,高分子的运动才具有不同于小分子的特殊性。橡胶弹性直接来自于熵弹性。粘弹性也来自于熵弹性,由于高分子的长链结构,分子间往往相互缠绕、穿透,从而使高分子物质表现出异于小分子的超乎寻常的高粘度,这就是粘弹性的“粘”的根源。由于巨大的粘度,高分子链的运动往往表现出强烈的时间依赖性,即对外界的刺激的响应很难是瞬时的,会表现出显著的时间延迟,这就是松弛,包括聚合物的力学松弛和介电松弛都是如此。
可见,高分子不同于小分子的特殊性都可以追溯到高分子的长链结构上,高分子物理的大部分内容都已贯穿于这条主线之中。沿着这条主线,学生可以不必死记硬背,就能够很好地理解和掌握高分子物理的大部分知识。
二、分组调研,鼓励学生积极主动参与教学活动
在已完成高分子化学学习的基础上,学生对高分子的合成方法及高分子材料的特点有了一定的认识,但对高分子物理中的微观结构及其对材料性能的影响等几乎没有概念。为使学生尽快适应新的学习内容,掌握必要知识,笔者首先围绕高分子的长链结构这条主线,科学合理地系统安排各教学环节,同时还注重培养学生独立思考问题、分析问题的能力,鼓励学生积极主动参与到教学活动中来。
笔者把比较容易理解的知识列为自学内容,课堂进行提问检查;有些概念易产生混淆,就提前给学生思考题,组织学生进行课堂讨论,通过辩论,加深学生对问题的理解和认识;把还存有争议的一些理论介绍给学生,引导学生分析讨论,让学生在讨论过程中学会接受各种学术观点,培养创新能力,避免被传统观念束缚。
在课程的后半阶段,笔者引导学生分组调研,针对某一种具体的聚合物产品,从化学合成、结构分析、所具有的性能及应用出发,运用高分子物理中所讲述的知识,举办学习论坛,谈谈对高分子结构与性能的认识;参与研讨能促使学生课后复习、查阅相关资料,学生通过实例理解和掌握基本概念和基础知识,也可以从不同聚合物的角度,加深对高分子结构与性能的认识。
三、以科研促进教学,培养学生的创新意识
根据学科发展和课程特点,在不断进行教学改革、完善教学内容的同时,笔者还积极参加科学研究和教学研究工作,通过阅读大量国内外文献资料,跟踪学科发展动向,把握学科前沿课题,及时将国内外学者的最新研究成果和见解在教学过程中适时介绍给学生;引导学生放眼于整个高分子材料学科的研究状况,并将所学知识融会贯通,在国内外各种文献资料和最新科研成果中汲取营养、丰富自己,并积极开展对不同看法的自由辩论,培养学生的创新意识。例如,在讲述高分子的力学性能内容时,笔者专门拿出一些时间来介绍清华大学张希院士的研究成果———高分子单链的力学性能,[4]通过基于原子力显微镜技术的单分子拉伸的力谱的研究,来认识高分子体系中分子内与分子间的相互作用,弥补了现有教材的局限和不足,收到了良好效果。
高分子材料的基本概念范文第5篇
[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]..
