高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的選取與整合優(yōu)化

第40卷第×期當(dāng)代化工Vol.40，No.×201×年×月ContemporaryChemicalIndustry（頁眉作者不必填）×，201×基金項(xiàng)目：**省基金項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)：××××××。若沒有此項(xiàng)請(qǐng)刪除此行。收稿日期：2010-××-×× 作者簡(jiǎn)介：第一作者姓名（出生年1900-），性別，職稱，學(xué)位（學(xué)士以上學(xué)位），某省某市人，某年畢業(yè)于某學(xué)校某專業(yè)，研究方向：從事什么技術(shù)工作。E-mail：×××××，電話：××××××。通訊作者（通訊聯(lián)系人，指導(dǎo)教師）此項(xiàng)沒有可刪除：姓名（出生年1900-），性別，職稱，學(xué)位（學(xué)士以上學(xué)位），研究方向。E-mail：×××××，電話：××××××。高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的選取與整合優(yōu)化張欣茜遆曉南王英楊再磊（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院、新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院）[摘要]針對(duì)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，在同期專業(yè)課程門類較多、學(xué)生學(xué)科基礎(chǔ)相對(duì)薄弱、學(xué)時(shí)數(shù)有限的條件下，從單體和引發(fā)劑的精制、聚合實(shí)施方法、聚合物的化學(xué)反應(yīng)三個(gè)方面對(duì)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行選取與整合優(yōu)化；以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，引入設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)并緊密聯(lián)系實(shí)際開設(shè)應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)，各類型實(shí)驗(yàn)互相滲透、相互關(guān)聯(lián)，形成有機(jī)整體；增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的趣味性和實(shí)用性，有助于相關(guān)理論知識(shí)的深化，提高了實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量。[關(guān)鍵詞]化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選取整合優(yōu)化高分子化學(xué)是高分子材料與工程專業(yè)、應(yīng)用化學(xué)專業(yè)理論教學(xué)課程的重要組成部分，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的自然科學(xué)，與之相配套的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)則是其實(shí)踐基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要目標(biāo)是對(duì)理論知識(shí)的形象化、具體化應(yīng)用，以及培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。因此，高分子化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)不僅對(duì)建立與鞏固高分子化學(xué)基本概念和理論、強(qiáng)化高分子化學(xué)相關(guān)知識(shí)具有重要作用，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析能力、研究動(dòng)手能力和綜合設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力，同時(shí)也為我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了新的選題方向和實(shí)驗(yàn)手段。基于以上教學(xué)目的，對(duì)應(yīng)于理論教材——《高分子化學(xué)簡(jiǎn)明教程》[1]，我們從單體和引發(fā)劑的精制、聚合實(shí)施方法、聚合物的化學(xué)反應(yīng)三個(gè)方面來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取，并結(jié)合我校應(yīng)化專業(yè)學(xué)生實(shí)際情況與具體學(xué)時(shí)數(shù)，對(duì)所選內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化；以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，引入設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)并緊密聯(lián)系實(shí)際開設(shè)應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)。一、以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)構(gòu)建綜合實(shí)驗(yàn)體系高分子化學(xué)是新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院為適應(yīng)社會(huì)需求，針對(duì)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生，在大學(xué)三年級(jí)下學(xué)期開設(shè)的新增專業(yè)課程，同期專業(yè)課程門類較多、學(xué)生學(xué)科基礎(chǔ)相對(duì)薄弱、學(xué)時(shí)數(shù)有限，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分則需內(nèi)容緊湊、整體連貫、具有代表性。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生進(jìn)一步掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)規(guī)程和內(nèi)容，熟悉有關(guān)儀器設(shè)備的使用，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有所認(rèn)知；對(duì)建立高分子化學(xué)的基本概念、鞏固基礎(chǔ)理論、強(qiáng)化高分子化學(xué)相關(guān)知識(shí)具有非常重要的作用。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虮ＷC課程的整體性，有利于學(xué)生知識(shí)體系的過渡。并且，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)所需儀器設(shè)備與有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)相近，可在其基礎(chǔ)上改裝、增補(bǔ)，以確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，節(jié)約實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地與教學(xué)成本。因此，我校應(yīng)化專業(yè)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)單元，針對(duì)相應(yīng)知識(shí)體系，開設(shè)：1．單體和引發(fā)劑的精制；2．聚合實(shí)施方法：2.1本體聚合——甲基丙烯酸甲酯的本體聚合(有機(jī)玻璃工藝品的制備)/聚氨酯的本體聚合(彩色泡沫塑料的制備)，2.2懸浮聚合——苯乙烯的懸浮聚合(陽離子交換樹脂的制備)，2.3乙酸乙烯酯的乳液聚合(白乳膠/乳膠漆的制備)，2.4乙酸乙烯酯的溶液聚合(膠水的制備=1\*ROMANI)；3．聚合物的化學(xué)反應(yīng)：3.1聚乙酸乙烯酯的醇解(膠水的制備=2\*ROMANII)，3.2聚乙烯醇縮甲醛的制備(膠水的制備=2\*ROMAN=3\*ROMANIII)；共三個(gè)模塊七個(gè)實(shí)驗(yàn)[2-4]。其中，實(shí)驗(yàn)1、2.4、3.1、3.2分別涉及高分子化學(xué)反應(yīng)體系、聚合反應(yīng)實(shí)施方法和聚合物的化學(xué)反應(yīng)三個(gè)方面，系統(tǒng)地呼應(yīng)了高分子化學(xué)的知識(shí)理論體系，包含了從乙酸乙烯酯單體、偶氮二異丁氰引發(fā)劑的精制到聚乙酸乙烯酯的制備、醇解，進(jìn)而縮甲醛化制得膠水的全部過程，構(gòu)成了一個(gè)綜合性有機(jī)整體，較為完整地體現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況。二、增加實(shí)驗(yàn)趣味性，引入設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)由于聚合反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，在高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中一般需長(zhǎng)時(shí)間等待，容易使其在等待反應(yīng)過程中覺得無意義、實(shí)驗(yàn)積極性不高。針對(duì)這一現(xiàn)象，我們對(duì)傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，把實(shí)驗(yàn)與藝術(shù)、生活相結(jié)合，讓高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有美的感覺和生活樂趣，極大地提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，充分調(diào)動(dòng)了實(shí)驗(yàn)積極性。實(shí)驗(yàn)“2.1本體聚合”包括兩組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可自行選擇其中一組進(jìn)行。在“甲基丙烯酸甲酯的本體聚合”中，提前通知學(xué)生準(zhǔn)備一些小紀(jì)念品以及掛扣，在預(yù)聚合完成之后將這些物品放入模具中，注入預(yù)聚合產(chǎn)物并在端面安裝掛扣，低溫45℃聚合24小時(shí)后高溫后處理，制得有機(jī)玻璃小掛件，既精美又具有紀(jì)念意義。在“聚氨酯的本體聚合”中，實(shí)驗(yàn)室提供各色染料，并讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)各式紙質(zhì)模具，以制備其喜愛的彩色泡沫塑料。在增加實(shí)驗(yàn)趣味性的同時(shí)，引入了材料設(shè)計(jì)理念，有助于開拓學(xué)生視野，培養(yǎng)綜合型技術(shù)人才。此外，為了更有效地理解聚合反應(yīng)機(jī)理和聚合反應(yīng)影響因素、進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，我們?cè)谝延械尿?yàn)證性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行深入，引入探索性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)“2.1本體聚合——甲基丙烯酸甲酯的本體聚合(有機(jī)玻璃工藝品的制備)”中，采用試管為模具，并分別編號(hào)，將預(yù)聚物注入試管中后，直接進(jìn)行高溫后處理，觀察不同后處理反應(yīng)時(shí)間和溫度對(duì)產(chǎn)品外觀、硬度等的影響。在實(shí)驗(yàn)“2.2懸浮聚合——苯乙烯的懸浮聚合(陽離子交換樹脂的制備)”中，選用不同的分散劑，改變引發(fā)劑用量、攪拌速度等，讓各組學(xué)生在不同的聚合條件下進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)比討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行總結(jié)。在交流總結(jié)的過程中，學(xué)生對(duì)懸浮聚合的基本概念和理論有了更加透徹的理解，實(shí)驗(yàn)操作技能也得到了很大的提高。此外，通過討論總結(jié)增強(qiáng)了學(xué)生思維的邏輯性與嚴(yán)密性，其語言組織和表達(dá)能力也得到一定程度的提高，對(duì)學(xué)生的全面發(fā)展具有積極的促進(jìn)作用。在上述實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)過程中，引導(dǎo)一些學(xué)有余力的優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)，尤其是指導(dǎo)其自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：如“陽離子交換樹脂的制備”實(shí)驗(yàn)中，讓部分學(xué)生進(jìn)行初步的正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以了解反應(yīng)工藝優(yōu)化方法。三、緊密聯(lián)系實(shí)際，開設(shè)應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)高分子材料在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、航天、醫(yī)藥及人們的日常生活等方面發(fā)揮著越來越重要的作用，學(xué)生在專業(yè)實(shí)習(xí)和日后的工作中將會(huì)越來越多的接觸和應(yīng)用到高分子化學(xué)的相關(guān)知識(shí)。因此，為了緊密聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際，倡導(dǎo)知識(shí)學(xué)以致用，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性和應(yīng)用創(chuàng)新能力，在高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，我們結(jié)合驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)置了一定比例的應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)，并拓展了部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)品應(yīng)用價(jià)值，使學(xué)生能夠親身感受到高分子化學(xué)的實(shí)用意義。在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)“2.4乙酸乙烯酯的溶液聚合”的基礎(chǔ)上，我們?cè)O(shè)置了實(shí)驗(yàn)“3.1聚乙酸乙烯酯的醇解”、實(shí)驗(yàn)“3.2聚乙烯醇縮甲醛的制備”，三個(gè)實(shí)驗(yàn)組合形成綜合性應(yīng)用實(shí)驗(yàn)——107膠水的制備；有效地整合了自由基聚合、聚合實(shí)施方法和聚合物化學(xué)反應(yīng)相關(guān)理論知識(shí)，實(shí)驗(yàn)操作相對(duì)簡(jiǎn)單，目標(biāo)產(chǎn)品直觀明確，具有很強(qiáng)的教學(xué)意義和應(yīng)用性。實(shí)驗(yàn)“2.2苯乙烯的懸浮聚合”的產(chǎn)品為陽離子交換樹脂，可將其填充于空心玻璃管中制成分離柱，應(yīng)用于重金屬陽離子污水處理和純水制備中，通過簡(jiǎn)單的電導(dǎo)率測(cè)定，觀察所得樹脂的離子交換吸附能力。此外，按照常見工業(yè)配方，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)“2.3乙酸乙烯酯的乳液聚合”產(chǎn)品的酸度并添加一定量鄰苯二甲酸丁酯，攪拌冷卻后可制得粘合劑白乳膠；在白乳膠中加入適量水稀釋并混入顏料，可進(jìn)一步制得各色乳膠漆。這些與生活實(shí)際和工業(yè)生產(chǎn)緊密相聯(lián)的應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，不但提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性，而且使其能夠理論聯(lián)系實(shí)際，在一定程度上對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有所了解，深化理論知識(shí)的同時(shí)堅(jiān)定學(xué)習(xí)信念，有利于教學(xué)活動(dòng)的順利有效進(jìn)行。四、發(fā)展和努力方向由于高分子化學(xué)在我校為新開課程，教學(xué)和實(shí)驗(yàn)條件相對(duì)不成熟，所以，目前應(yīng)化專業(yè)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)暫時(shí)停留在以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的初級(jí)階段；主要方式為學(xué)生在教材和實(shí)驗(yàn)教師的指導(dǎo)下，按照確定的實(shí)驗(yàn)配方、工藝參數(shù)，在有限的時(shí)間內(nèi)使用規(guī)定的儀器設(shè)備完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不利于學(xué)生創(chuàng)造思維能力的發(fā)揮和分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)。在今后的實(shí)踐教學(xué)中，我們將致力于開發(fā)適用于大農(nóng)科特色的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將教學(xué)實(shí)驗(yàn)與科研課題有機(jī)地結(jié)合起來，增大設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例，增加網(wǎng)絡(luò)化仿真實(shí)驗(yàn)[5-8]；使學(xué)生主動(dòng)參與到教學(xué)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，充分調(diào)動(dòng)和發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維習(xí)慣和動(dòng)手能力，啟發(fā)其創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新意識(shí)；為學(xué)生以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和就業(yè)創(chuàng)造條件，為社會(huì)培養(yǎng)優(yōu)秀人才做出自己不懈的努力。參考文獻(xiàn):[1]熊聯(lián)明.高分子化學(xué)簡(jiǎn)明教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.[2]張玥.高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.[3]韓哲文.高分子科學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].上海：華東理工大學(xué)出版社，2005.[4]沈新元.高分子材料與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教程[M].北京：中國(guó)紡織出版社，2010.[5]莊啟昕，承建軍，韓哲文.高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革的探索[J].化工高等教育，2005，4：69-83.

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