化学高分子论文汇总十篇

时间:2023-06-07 15:44:10

化学高分子论文

化学高分子论文篇(1)

应用型人才培养的教学理念要求在继承传统教学优势的基础上,大力创新教育观念,坚持以学生为本,调动学生主动性[3]。作为一门实践教学活动,高分子化学实验教学要取得良好的教学效果,必然要更新教学理念。在应用型人才培养定位下,我们确立了以学生为中心地位,尊重学生意愿,充分发挥学生能动性、积极性和创新性的教学理念。在教学过程中,让学生占据课堂的主导地位,将教师的被动教变为学生的主动学,教师定位于学生实验的组织者。教师的主要作用不是讲解,而是组织学生主动思考、动手实验。课堂上,教师不再用权威性的语言告诉学生,什么时候准备实验,选择什么样的试剂,而是把自己融入学生中,和学生一起讨论和思考,学生由被动转为主动,成为实验教学的中心。鼓励学生自己制定标准,自己确定实验步骤,允许按自己设计的预习报告进行实验,如实记录实验现象和实验数据,自己分析实验过程中存在的问题及解决办法。实验结束,鼓励学生自己点评,交流实验过程,总结成功经验,分析失败原因。

1.2在教学载体上,为学生提供充实的实验材料

在教学过程中,教师工作的重点是为学生提供大量的学习资源,使学生处于一种可以选择的、能满足他们需求的自由实验环境。通过开发《高分子化学实验》课件增设多媒体教学内容,将实验项目、基本仪器操作使用等制作课件,并将课程资料上网,学生直接申请下载、预约实验。通过多媒体实验演示,让学生在较短的时间内,直观的掌握更多的实验内容,节省了课堂时间,提高了授课的实效性,为学生的个性培养和自主学习创造了有利的条件。学生也可自行拟定设计课题,学生自己查阅资料,预约教师进入实验室进行指导。对学生自己设计的或自带课题的实验,只要所设计的实验方案合理、实验条件许可,就允许进入实验室开展实验,让学生成为实验的主人。上述课程改革,《高分子化学实验》课程已被评为校级精品课程。另一方面,逐渐开放实验室和仪器设备。常用的玻璃仪器由学生自己保管。大型仪器,如红外光谱、元素分析、激光粒径测定仪、X射线衍射仪、扫描电镜等为学生全部免费开放,学生通过提前预约,可对实验中制备的化合物随时进行分析表征。

1.3改革教学内容,增设综合性和设计性实验

为了增强学生的实践能力和独立思考能力,在教学中注重理论与实践相结合,结合高分子化学的基本问题,将科研成果转化为可供学生实验的教学内容改革教学内容,重新编写《高分子化学实验》教学大纲和实验指导书,删除了部分内容陈旧的验证性和基础性实验,增设综合性、探索性和设计性实验,确保实验教学内容的先进性、新颖性。通过精选实验内容使学生加深对所学理论知识的认识,了解高分子化学领域的飞速发展和高分子材料在人们的日常生活和高科技领域中的应用,为学生将来走向工作岗位奠定基础。在教学内容上,不设置标准答案,挑选应用性和综合性强的实验。将传统的单纯“灌注式”理论教学转变为"教学-文献查找-文献综述-汇报交流-自主实验"的多环节、多方式、互动性、研究性、开放式教学。如实验内容上增选“聚乙烯醇的缩醛化制备胶水”的实验。此实验应用性很强,让学生通过实验亲身感受高分子化学的重要意义和实用价值,增强学生实际动手能力。学生在实验中表现出浓烈的兴趣,相互之间探讨实验的工艺过程和应该注意的事项,对制备的胶水质量互相比较并查找原因,收到了良好的教学效果。在"苯乙烯分散聚合的实验"中,对同一单体选用不同的分散剂,包括有机分散剂、无机分散剂及复合分散剂。通过改变引发剂用量、搅拌速度等,使不同组的学生在不同的聚合条件下进行实验,然后将实验结果进行比较、讨论和总结。对于设计性和研究性实验,教师提前一周告知实验内容,提供部分参考目录,供学生查阅。学生自己设计出可行性的实验方案,经教师批准后进行实验。目前已开设的设计性和研究性实验都是以高分子领域中的最新研究成果并结合本院教师的科研项目与科研经验开设的,如"温度和pH值敏感性水凝胶的制备及对药物的释放性能"、"无皂乳液聚合制备核-壳结构聚合物"等。设计性和研究性实验的开设,能够充分调动学生的学习积极性,发挥学生的主观能动性。使学生把自己所学的理论知识、书面知识和科学研究紧密相结合,提高了学生对于科学研究的认识,同时激发和促进了学生的科研兴趣。

1.4考核方式上,采取组合式考核,提高实验教学效果

实验考核是实验教学的重要环节,是激励学生学习和巩固知识、检查教学效果、改革教学方法的重要手段。多年来,我校沿袭的高分子化学实验考核办法是实验报告和期末理论笔试各占50%。该考核方法导致学生对实验预习、实验操作重视程度不够,考试前死记理论知识,综合实践能力薄弱。在应用型型人才培养的要求下,我们改革了传统的实验考核方法,建立了平时成绩、实验操作考核和笔试相结合的新型考核模式,使实验课的考核和评价能够更加科学化和合理化。在高分子化学实验的考核过程中,采取平时考核和实验考试考核相结合的办法。平时考核侧重于对学生平时学习情况的评价,包括实验预习、实验操作、实验记录、实验报告等内容。实验考试考核既要考查学生的实验基本操作和综合运用能力又要检验学生掌握的理论知识。考试之前教师设定合理的考核内容,包括在规定时间内完成一个完整的实验和理论抽查。实验考试时,将学生每4~5人一组进行分批考试,通过考察学生的基本实验操作,实验方案、仪器安装、结果处理以及产品质量等,考查学生掌握实验技能情况。实验结束后,教师根据实验过程的条理性、实验操作情况以及实验结果对学生实验考试进行评分。操作考试结束后,针对实验过程中的理论知识随机抽查3~5个简答题,考察学生对知识的掌握情况。通过平时考核和实验考试考核相结合的方式,能科学有效地对学生进行学习效果评定,提高学生学习的积极性。

化学高分子论文篇(2)

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:

化学高分子论文篇(3)

[关键词] 生物化学;论文质量;医学院校研究生

[中图分类号] G642[文献标识码] C [文章编号]1673-7210(2011)08(a)-119-02

Study on the degree thesis quality of biochemistry and molecular biology students in medical couege

FU Xinhua, YANG Xiaoyun, WANG Shouxun*

Department of Biochemistry and Molecular Biology, Weifang Medical College, Shandong Province, Weifang 261053, China

[Abstract] Training graduate students of biochemistry and molecular biology have an important station in biochemistry development. We reflected the practice of biochemistry and molecular biology training in medical graduate students to improve the quality of thesis.

[Key words] Biochemistry; Thesis quality; Medical graduate student

当前我国社会竞争日趋激烈,从而加大了对高学历、高素质人才的需求,高校招生规模的年平均增长率是26.9%。在此形势下,如何调整研究生的培养目标和教育模式,已成为各大高校研究生教育需要解决的当务之急,因此探讨研究生培养目标和教育模式具有重要意义。

医学生物化学与分子生物学研究生的培养和教育是造就高层次人才的渠道之一,如何加强对医学研究生培养全过程的质量监控,保证培养质量,是目前高校值得研究的重要课题。其中,建立医学院校生物化学与分子生物学研究生教学督导制度及对研究生学位论文进行质量监控,是保障培养质量的有效途径[1-2]。

1 我校生物化学与分子生物学研究生培养存在的问题

当前我校生物化学与分子生物学专业研究生实际培养工作中,存在一些问题,主要表现在:

1.1 对研究生培养环节的监控不到位

长期以来,研究生培养多注重对结果的评价,以研究成果、毕业论文和就业状况等来衡量研究生培养的优劣,而对研究生培养过程的监管不足。

1.2 导师对研究生培养过程的指导投入不足

随着研究生招生规模的扩大,每位导师指导的学生数量增多,导师整体负荷增大,师生间的直接互动减少,加之导师工作忙,事务多,时间和精力投入都难以到位,以致出现一些研究生培养“放羊”现象,如课题未经论证、开题报告时间滞后、毕业论文答辩匆忙等,从而制约了研究生的培养质量。

1.3 研究生学位论文质量有下滑趋势

招生规模扩大以后,导师压力增大,难以保证每个学生高质量的完成学位论文,造成同年毕业的研究生论文质量良莠不齐。

2 提高医学院校生物化学与分子生物学研究生学位论文质量的几点思考

研究生阶段的教育重在培养学生的科研能力,而学位论文能全面衡量研究生的综合水平。其中,论文选题和开题的严格把关是学位论文质量管理的一个重要方面,对保证和提高学位论文质量至关重要[3-4]。本文分析了医学院校生物化学与分子生物学硕士学位论文各环节存在的问题,提出了加强其质量监控的具体措施。

2.1 美国研究生教育模式

美国研究生教育在世界研究生教育中占重要地位,19世纪以来,美国以培养大学教师和高水平研究人才为研究生教育目标。研究生教育便担负起培养各学科高级研究人才的任务。从20世纪70年代至今,美国研究生的教育质量不断提高,美国研究生教育始终保持较高的整体质量、宏观质量和体系质量[3]。

目前美国研究生教育的评估力量主要来源于社会和高校自身,且以社会评估为主。内部评估遵循“宽进严出”的原则,从招生、课程学习、科学研究、中期考核、考试、论文写作、答辩等方面进行质量控制[4]。美国通常采用高校(系、科)评分的方法评价高校质量,通过评价高等院校的实际办学水平及在大学群与社会中的相对地位来促进其质量提升。培养过程有规范性要求,并严格按计划和程序实行淘汰[5]。

2.2 提高我国医学院校生物化学与分子生物学研究生论文质量的建议

根据我国的研究生培养目标,研究生应当具备从事科学研究和独立承担专门技术工作的能力。研究生教育规模迅速扩大,质量问题日益凸显,引起教育界及社会各界的关注[6]。质量管理系统的功能是对高校研究生培养质量保障系统的具体组织与执行,它直接决定了研究生培养质量保障系统功能的发挥。

2.2.1 研究生培养中期考核培养过程的督导包括导师遴选、培养条件、培养方案、课程设置等的监督、检查,重点是中期考核。实施中期考核是研究生培养过程的重要环节,中期考核未达标者,可给予一定形式的警示,令其限期达标。

2.2.2 对生物化学与分子生物学培养方案与研究生培养计划的审查与督导审查与督查是督导工作的重点。一方面对其培养方案进行审查,另一方面查阅所选学位点的研究生培养计划,重点审查其培养目标是否合适,课程设置与安排是否合理等。

2.2.3 加强教学与管理研究生部加强学籍管理、宏观管理、质量检查与评估等工作,全面监督课程设置、教学实施、成绩考核、论文评审、学位答辩等工作。

2.2.4 学位论文质量监控是重中之重学位论文监控包括开题报告、论文把关、质量评定、论文质量等级及学位授予。督导的重点是检查毕业论文质量,进一步完善论文“盲审”制度能更好地确保毕业论文质量。①开题报告质量监控:开题报告是提高论文质量的重要环节。开题报告重点检查文献是否满足论文课题的要求、有无书面报告书等。中期的学术报告或阶段总结重点检查论文进展情况、后期计划、存在问题及指导小组人员的评议意见,以促进论文质量的提高。②学位论文质量监控:研究生学位论文水平是评估研究生质量的重要指标之一,必须加强对研究生学位论文的质量监控与督导。学位论文的质量监控重点是检查论文质量,协助研究生部对论文进行质量抽查,将该部分论文送予外校专家进行双盲审查,查阅专家评审意见,并参加论文答辩会,提出意见,供导师、管理部门参考和质量抽查,从而保证论文质量。

2.2.5 开展对生物化学与分子生物学导师的督导工作着重从研究生的课堂、教学、文献综述、开题报告、论文中期检查、学术活动、学术交流、学位论文质量与论文答辩等方面对导师工作进行督导检查。

本文通过对生物化学与分子生物学专业研究生培养过程存在问题的分析,围绕加强研究生培养过程管理、全面提高研究生培养质量,从控制的重点、手段和主体等方面提出了进一步实施研究生培养质量监督控制的相关措施,以期对研究生培养工作有所裨益。

[参考文献]

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[4]王则温,章丽萍,张君.提高博士生培养质量的关键是建设高水平学科[J].学位与研究生教育,2002,(11):29-31.

[5]汤磊.医学硕士生课程教学质量评价模型实证研究[J].医学教育探索,2004,3(1):47.

化学高分子论文篇(4)

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,高等学校为主导的部级或省级“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。

在高等学校开展高分子化学双语教学存在诸多问题亟待解决。现有的双语教学限于学生专业英语基础薄弱、高分子化学本身内容庞杂、学生在以往几乎没有任何高分子化学学习经历和基础等多方面、多层次原因导致高分子化学双语教学过程中面临如下问题:1)学生的基础参差不齐,授课对象中有部分学生在高中阶段甚至从未学过化学;2)课程的知识体系中涉及较多的有机化学、物理化学理论;3)我们选用的教材是理工兼用、教材全面但缺乏系统和针对性,而英文教材价格昂贵、内容更是纷繁复杂;4)高分子化学双语课程的目标除了教给学生基本的高分子合成化学的基本原理和方法外,还需要使学生建立起英文思维的习惯和基础概念,如何实现这个目标,也是需要我们进行探索和研究的;5)高分子化学这门课程相关无论中英文教材均在理论综合性,如何将这些貌似无用的枯燥理论加以应用,同时,在教学中从工程的角度予以描述,以彰显其重要实用性作用,需要我们加以思考;6)某些高校尚不具备同时兼顾专业知识和相应英语水平的教师,学生极少有机会接触国际交流的学术活动,缺乏感性认识,无法调动学习积极性。更多情况则是双语教学流于形式,课上、课下全汉语,单纯的授课课件是英语;或者脱离了知识传递的根本目标,语言障碍导致学生不能有效的掌握高分子化学的知识。这样,双语教学的“形”与“体”脱节,成为“两张皮”。无论哪种情况的出现,对高分子化学双语教学都会产生严重影响。另外,高分子化学双语教学的执行情况的另一重要考量指标是教学质量。特别是以科学研究和国际交流为导向时,考察双语教学的教学质量和教学效果的指标也需慎重考虑,并加以确认。

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。

1)高分子化学双语教学的核心是知识而非形式。对于知识性的内容编排,我们的做法是做了三份相互关联的辅助教材:a)专业术语的定义和解释,并针对性的配插图,方便学生理解和记忆;b)对于课程内容去芜存菁,制作一份大约5万字的全英文简明读本,内容从高分子化学历史、命名法、聚合方法、原理、典型计算、逐步聚合和链式聚合、聚烯烃、活性聚合等内容进行覆盖,完善高分子化学知识体系,使学生从整体上把握教材的主线,掌握高分子化学概念、分子量概念、各种聚合方法、聚合反应原理、高分子材料分类与理化特性等;c)收集经典英文文献14篇。此外,对于上述内容另配置各一份讲义,辅助阅读。这样做的目的包括:简明读本覆盖了经典教材核心内容并包含教材内容总体的80%,重复利用教学和课余时间,让全部学生尽可能的掌握这部分分内容而不是试图让学生学100%的内容,但只是掌握更低比例――当然,对于学有余力的同学,鼓励其在教师辅助下,完成全部教学内容的掌握。

2)在教学方法上做出努力,采用高分子理论框架、线索教学法;讲薄到讲厚教学法;关键词教学法;避免按章节步步为营的方法等。例如,理论框架、线索教学法的执行发方法是,每次课都用5分钟左右,把课程内容以简短的内容说明,并指出其与其他章节内容之间的关联性,让学生能更好的把握课程脉络。“讲薄到讲厚”是指,每学期开学以两次课分别用中文和英文分别解释全部简明教程相关讲义,让学生一开始就熟悉全部内容的关键处,这样,其阅读辅助材料和课堂学习思路更明确清晰,真正能明白课程“精要80%”的含义。“关键词教学法”是指在厘清脉络框架的基础上,对辅助教材中文献部分涉及的理论相关关键词,集中突破,让学生能理论和实践两方面都获得提高。

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。

上述的教学思想和教学新方法的采用虽然在一定程度上大幅度增加了教师备课、授课工作量,但是从全局的角度看,能通过高分子化学单独一门功课的教授,培养学生对专业英语的掌握,甚至到一定时间,可以接受全英文教学。在实施两年后,我们大体有以下一些感受。1)教与学双方的主动性都被调动起来,让教学过程变得更丰富;教师自编教学讲义,必然会更加熟悉,更加明白其意义,在讲授过程中,看到自己的成果被学生接受,会更加有热情。2)国际会议现场交流,前言文献和研究内容引入课堂等显著增加了学生对英文感性认识,增加其学习热情,更有利于双语教学的实施。3)全局教学、富有线索和逻辑的分段教学、合理的考核内容安排让学生能更好的认识到自己学习的不足,避免学生到了期末才开始突击学习的压力和无奈,把问题发现在平时。通过阶段考核,让教师能合理的调节讲授的节奏。4)课外文献调研和互评报告能提供学生自主学习的灵活空间,让学生能主动的进行自我培养,有利于独立学习能力的提高。

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】

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化学高分子论文篇(5)

关键词: 互动式教学;高分子化学;教学改革

Key words: interactive teaching;polymer chemistry;teaching reform

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)29-0209-02

0 引言

教学的主要要素是教师与学生,二者在特定的教学环境中共同完成教学内容、任务及人才培养。教学的目的在于提高学生的学习能力、动手能力、创新能力以及应对社会挑战的应变能力,以培养学生的综合素质和终身学习能力为最终目的。近年来互动式教学模式作为改革传统教学模式的突破口,对促进教学改革、提高教学质量、培养学生综合素质具有重要意义。

1 互动式教学的内涵

互动式教学把教学过程视为师生互动的过程,并通过这种互动实现教学目标。教学过程中,师与生、教与学相互依存、相互制约,不可或缺,在教学过程中相互作用、相互影响、相互配合,形成一种互动关系。通过改变教师与学生之间的关系与地位,提倡以教师为主导,学生为主体,强调教学过程中的互动和多向信息的流动,强调知识与感情的双重互动,构建和谐的教学氛围,调动学生的主动性,给学生更多的参与和自我表达机会,发展学生个性,反馈学习效果,促进知识讲授与吸收理解的融合,达到促进教学改革、提高教学质量、培养学生综合素质的目的。

2 互动式教学的组织方式

互动式教学的组织方式与所授课程有关。教师在进行互动式教学的设计过程中,采取的组织方式应考虑课程性质、教学环境与条件、学生层次等因素。高分子化学是高分子材料及相关专业的专业基础课,在专业课程教学中具有重要地位。其教学质量对于学生进一步学习本专业的其他专业课程有着重要的作用。高分子材料作为一种新兴的材料由于其性能的多样性在许多领域得到广泛应用。但是,由于高分子化学的许多理论尚不成熟,新技术和新方法不断涌现,而高分子形成的机理与结构的多样性和复杂性,存在从小分子到高分子的变化等原因,使许多学生反映该课程许多内容比较难掌握,一定程度上影响了学生的学习积极性。为了解决这一问题,作者从教学内容、教学安排、教学方法等方面进行教学改革,在高分子06~10级进行了互动式教学探索与实践,取得了良好的教学效果。

2.1 精选教学内容,做好教学安排 在教学过程中,我们采用由潘祖仁教授编写的《高分子化学》(第五版)作为授课教材,该教材获得了部级优秀教材。该教材分连锁聚合与逐步聚合两大块,共八章内容。首先在制定教学计划时,针对各章节的内容,在教学形式上进行了适当的安排,第一章概述、第二、三、四、六、七章的逐步、自由基、自由机共聚、离子和配位聚合机理与动力学部分采用教师精讲,其他内容采用教师引导、学生自学、网上讨论与交流、学生主讲等互动式教学模式。在开学前,作者利用校园网的优势,在教学平台中设立高分子化学网站,将课程简介、教学大纲、教学资源(电子教案、课件、教学录像、习题、学习指导、参考文献目录、学科发展等等)、实践教学、主讲教师等信息通过网站将高分子化学整体内容展示给学生,使学生对高分子化学内容有了宏观的了解,提高了学生学习的主动性。在开学的第一周作者向学生公布教学安排与教学形式,将需要学生自学与主讲的内容以课题方式公布,让学生提早做好思想准备,留下充足的时间做准备,配合教师开展互动教学。

2.2 精讲教学内容,为实施互动式教学打好基础 在实施互动教学之前,教师应对概述及基本理论进行详尽深入的讲解,为实施互动式教学打好基础。首先,课程的引入对学生学习该课程至关重要。因此上好绪论可以调动学生的学习兴趣和主动性。在高分子化学的第一课中,作者以高分子化学的高分子量为主线,通过举例日常生活接触的高分子材料与性能及用途,使学生完成了从小分子到高分子概念的转变,以不同分子量不同结构的聚合物与性能之间的关系,引出高分子化学的基本概念、结构、性能、种类。层层深入,紧抓主题,消除学生对高分子化学的陌生感,以便把学生的注意力集中起来,调动学生的学习兴趣与积极性;通过人类对高分子材料性能的要求,结合当前航天、电子、国防、建筑、医学、农业等科技发展对高分子材料特殊性的要求及相应的解决方法,增加学生探究新奇的兴趣,激发学生的创新意识。

其次,通过对基本概念、机理及动力学等基础知识的透彻讲解核对重点难点的深入分析,为其它内容的学习与知识的拓展,为实施互动式教学打好基础。作者在教学过程中发现高分子化学的重点与难点较多,主要为聚合反应动力学,如:自由集聚合动力学及聚合度、自由机共聚动力学及组成、逐步聚合机理与动力学、单体的聚合能力等内容,由于学生接触的动力学知识较少,基础比较薄弱,对这一部分的内容不容易理解,因此,在教学过程中,对反应机理和动力学进行详细的讲解与推导,对建立的聚合反应动力学的各种模型进行分析和讨论,分析动力学模型中个变量的关系、影响因素及在实际生产中的指导意义。通过例题、习题的训练,使学生尽可能深入理解、掌握这些基本知识,并且会灵活运用。在教师的精讲阶段,有意识地向学生推荐与所学内容相关的参考文献与网站,引导学生查询与高分子化学有关的资料,了解高分子的研究进展与发展方向,同时,为后阶段进行的互动式教学搜集资料,进行备案。

2.3 开设高分子化学在线交流,进行互动式网上辅导

在高分子化学网站上,开设了高分子化学在线交流,只要是本校校园网的用户,都可以直接进入该论坛,进行网上提问、解答、讨论、和建议,亦可上传文献资料、作业。经过近5年的运行,共有500余人参加,发表帖子4000余篇,多数为学生的提问和经过自主调研写的高分子综述论文。从中可以看出,学生学习的积极性和主动性很高。从学生所提的问题来看,大部分问题质量很高,涉及高分子化学的基本理论、高分子材料的合成技术及应用、高分子改性方法及技术、高分子设计、高分子研究发展与发展趋势、新方法与新技术等方面内容。对于学生提出的问题,教师与其他学生都可以进行解答,对于不同的观点,大家可以进行讨论,同时参考文献资料,找出正确答案。由于高分子化学的在线交流的公开与透明,在解答学生提出的问题过程中,得到提高。学生通过提问和解答其他同学的问题,加深了对高分子化学基本知识的理解,通过攥写高分子综述论文,开拓了视野,提高了专业知识和素质。开设高分子化学在线交流,进行互动式网上辅导,真正起到了教学相长的目的。

2.4 鼓励学生走上讲台,进行师生互动是课堂教学 教师在讲授基本理论之后,从讲台退到台下成为课堂教学的主导者,学生从台下来到台上成为课堂教学的主体,完成角色的转化。根据课程内容与高分子学科特征,作者制定了“聚合反应引发剂/催化剂的种类与运用”、“活性自由基聚合”、“乳液聚合的发展”、“新型高分子材料及应用”4个课题开展活动,在开学的第一周教师向学生公布。学生自由组合选定课题,在教室的指导下进行自主调研,根据综述论文的格式完成论文,同时制作成课件上传至高分子化学网站,通过教师与同学的评比,每一个课题选举代表发言,对所选课题进行讲解,利用一节课的时间阐述自己的观点并且回答教师与学生的提问,最后教师进行补充、总结和评价。教师的肯定与鼓励是学生参与互动教学的积极性大增,提高了教学效果。实践证明,进行师生互动实践课堂教学达到了较好的教学效果。学生反映这项活动不仅给自己充分的展现个性的平台,通过活动,自己的调研、文献综述和演讲能力得到了提高,也体会到教师备课和组织教学的艰辛,学生的积极性与自觉性大大增加。

3 互动式教学体会

本科教育的最终目的是培养学生的综合素质和终身学习能力。通过高分子化学互动式教学方法的探究与实践,促进了教学改革、提高了教学质量、培养了学生的综合素质。这一年的教学实践,得到以下几点体会:

3.1 在教学过程中,正确处理教与学、师与生的关系,二者相互作用、相互影响、相互配合,形成一种互动关系。教学过程是通过教师的教、学生的学来实现教学目的的,不仅仅是教师讲,学生听。通过互动式教学方法给学生更多的参与和自我表达的机会,调动学生学习的积极性和主动性;同时,学生的主动学习与探索,也促进了教师教学水平的提高,教学相长,提高了教学质量,培养了学生的综合素质和终身学习能力。

3.2 充分利用互联网资源的优势,开展教学活动。教师利用互联网,进行教学安排和网上辅导,学生利用互联网,进行网上学习、提问、答疑;师生利用互联网资源,丰富教材内容,拓宽专业知识、了解专业发展趋势。

3.3 多媒体与传统教学方式相结合。多媒体利用文字、动画、声音、色彩将教学内容形象、直观化,对教学模式、方法产生了重大影响,受到师生的欢迎与认可。但是,在教学过程中学生过分关注多媒体画面,从而影响了与教师的沟通与互动。在高分子化学教学过程中,采用多媒体与传统教学相结合的模式,教师通过语言、表情、动作、板书结合多媒体与学生进行互动,达到了较好的教学效果。

参考文献:

[1]夏京文.大学互动式教学的实施方法、制约因素与对策研究[J]网络财富,2008,8:21-23.

[2]潘祖仁.高分子化学(第五版)[M].2007,8.

[3]黄美荣.高分子化学课程教学中难点剖析[J].建材高教理论与实践,1999,01:77-79.

[4]李丽.多媒体在高分子化学教学中的应用[J].高分子通报,2006,02:64-69.

化学高分子论文篇(6)

关键词:《〈论语〉选读》 评价方式 课堂教学

《论语》是一部阐释儒家文化精髓的经典,在文学方面具有自己独特的价值,而且《论语》和孔子在传统中占有极其重要的地位,在现实生活中仍具有重大影响,所以许多教师对于《〈论语〉选读》的教学,是喜忧参半:喜的是高中阶段也有了传统的经典文学著作的主题性教材,高中生也可以比较系统地触摸古代经典,传承文化精髓;忧的是凭自己的能力,能否很好解读经典,传承经典,还有高中的学生是否会对同一主题的内容相对集中的学习感到枯燥而身心疲惫。

事实上,从《〈论语〉选读》开课以来,笔者在校内外听了一些同事的随堂课和公开课,发觉《〈论语〉选读》的教学现状的确有些不容乐观。现将看到的两种主要课堂类型作简要分析:

一、以梳理文言字词句和疏通文意为重点的梳理式教学。日前,听了同事教学《仁者爱人》一课,这节课分成三大环节:(一)弄清字面意思,采用问答的方式讲解12处,约花时17分钟;(二)归纳字词句知识,师生从找通假字并写出本字,到点明活用词的类型及其活用后的意思,再到归纳本文句式类型并作口头翻译,探析细致,约花时19分钟;(三)概括整章内容,分析了三个问题且以教师概括为主,约花时9分钟。从这个简录的教学过程中,我们可以看出这位教师把一节课的教学重点定在梳理文言字词句和疏通文意上。当然疏通文意是深入理解文本和联系现实扩展延伸的前提,是非常重要的,但如果只是机械地疏通文意,而不能有机融入文本、深入理解文本和联系现实,长此以往,必然导致学生丧失研习《〈论语〉选读》的兴趣。这样的选修课还有什么存在的意义,不过是多了一本文言文的教材增加了学生的负担而已。

二、以教师为中心的灌输式课型。《〈论语〉选读》教学指导意见指出:选修课教学首先要有合理的定位。它不同于大学中文系的古代文学选修课,不追求系统和深度;也不同于中学的必修模块教学,不必过于讲究字字落实,句句翻译。语言文字的理解和文化内涵的探究都要兼顾。有些教师也认真阅读了选修课程模块教学指导意见,但是没有全面地科学地理解其精神,或者拘泥于自身的教学习惯,以致在教学实践中,设计的教学思路往往以教师为中心而忽视了学生的存在。有的教师教学思路不可谓不清晰,教学流程不可谓不顺畅,但整堂课学生只是尽配合教师回答问题的义务,根本没有创造性发挥的机会。只有师生的一问一答,没有生生的交流。这种忽视学生之间交流互动的做法,长期“坚持”下去,必然导致学生对《〈论语〉选读》选修课学习兴趣和热情的丧失。

以上两种课型,是目前《〈论语〉选读》教学呈现的主体课型,这样的教学模式不仅会增加学生的学习负担,而且会影响学生文化视野和思维空间的拓展,传统文化素养的提高,进而使得选修课的设置初衷面目全非。

当然,《〈论语〉选读》教学现状的形成有其深层原因:

其一是对教学内容的把握不准。语文出版社出版的《〈论语〉选读》在前言中就指出:《〈论语〉选读》是“文化论著研读”系列选修课的一种,本课程的核心目标是培养正确解读和批判继承传统文化的能力。“学习《论语》是我们精神上的寻根,是对精神家园的寻觅。从文本处理的角度,按照王荣生教授的理论,《〈论语〉选读》应是‘定篇’的定位,学习的目的是熟知经典。”[1]可是我们的许多教师还是将教学内容定位在对字词句式的把握这一层面。

其二是对浙江高考卷中《〈论语〉选读》试题的出题形式没有很好的把握。“任何一个模块的教学评价内容是多元的,比如《〈论语〉选读》,即使明确是文化论著,也可以从字词句、篇章结构、文化常识等不同的层面进行评价。在文化这个层面上还有经义和体悟之分,也就是说是考查对内容准确理解,还是考查阅读感悟。”[2]的确,评价是多元的,但从出题的形式来看,以2009年浙江语文高考试卷为例,试卷考查了对《论语》片段的理解,要求“考生根据孔子与子贡的对话,概括出一条教学原则”。所选的两段话内含孔子的教育原则,有启发式、举一反三、身教重于言教、潜移默化、无言之教和有言之教相结合等,这考查体现了注重《论语》文化层面的特色。高考是根据模块的内容确定考试内容,我们教学也应该将这高考的评价方向作为我们教学的重点方向。因此这考题倒是给我们提出了“我们的教育应该如何正确看待经典,如何重读经典”的新命题。

那么,我们教师在课堂教学中究竟该如何把握《〈论语〉选读》呢?

首先是把握《〈论语〉选读》的教学内容。“确定教学内容,需要考虑内容的价值。不是文本所有的内容都可进入教学视野的。教学内容的价值应有一定的导向性,也就是所谓的‘价值取向’。首先它应具有情感价值。教学的内容要能引发学生情感的共鸣,激起学生思考、探究、质疑的活力。”[3]《论语》是语录体著作,总体来说情节性不强、趣味性不足。于是我们教学的关键是把握《论语》中有趣的细节,设计有趣味的问题,以提高学生探索的兴趣。在观摩名师执教《克己复礼》一课时,执教者向学生提了这么一个问题:“孔子是春秋时代的北极星辰,‘居其所’,而他的弟子们‘众星共之’,孔子和他的弟子们在那个时代形成了教育界斑斓多彩的星空图。今天我们将要学习的《克己复礼》这一课中,涉及了五颗星,即颜渊、子路、有子、子夏、宰我,你猜孔子最喜欢谁,最不喜欢谁,按你所猜的孔子对弟子们的喜欢程度排个序,并说明理由?”话一说完,教室里立刻热闹起来。学生从 弟子们提问的内容、说话时的态度、孔子与之对答时的评价,甚至从注释各个角度展开激烈的争论,虽然最终没有形成一个统一的排序,但学生由这个趣味性的提问展开了对文本的探究,体会到了探究的乐趣,读出了文字背后的意思。如有学生说,孔子对子夏不太满意,从“色难。有事,弟子服其劳,有酒食,先生馔,曾是认为孝乎?”可看出,可能孔子认为子夏做到了“有事弟子服其务,有酒食,先生馔”,但没有做到“色”,即在父母面前没有保持敬爱和悦的神色态度,如果子夏做到了孝,孔子只答“色难”就可以了。从此类的解读中可看出学生的思维是处于积极活跃的状态。而且在激发学生情感兴趣的同时也牢牢吸引了学生对《论语》文字、文章、文化三个层面知识的掌握。

叶圣陶先生在《文艺作品的鉴赏》中说:“文字是一道桥梁。这边的桥堍站着读者,那边的桥堍站着作者。通过了这一道桥梁,读者才和作者见面。不但会面,并且了解作者的心情,和作者的心情相契合。文学作品的创作,绝不是随便取许多文字拼凑在一起。作者着手创作,必然对于人生先有所见和所感。读者阅读,是要通过文字去接触作者的所见所感。”《论语》虽是孔子弟子及其再传弟子所作,但在阅读作品时,我们还是可以深入揣摩孔夫子的内心世界,获得对中华传统儒家文化的真切体会。

其次注重课型安排的多样化。《〈论语〉选读》教学指导意见已推荐了六种课型,并且说明“六种课型,只是相对的分类,并不是不变的规定。教师在教学过程中完全而且应该有所侧重,有所兼容,有所选择,有所创造”。结合本人的实际操作和同行的经验,我另向大家推荐两种行之有效的课型。(一)是电视讲座课。毕竟大多数中学教师,对《论语》的研究不是那么深入,作一次生动、深刻的解读讲座确实有点勉为其难,幸好中央电视台的“百家讲坛”请了几位知名大学教授讲《论语》,我们一线教师可从网上下载,给学生开一个间接的讲座。在《克己复礼》的课后,可以给学生看看中国政法大学方加尔教授的讲座《孔子眼中的“礼”》;在《君子之风》的课后,可以给学生看看北京师范大学于丹教授的《〈论语〉心得——君子之道》。这些深入浅出的讲座可以丰富学生对孔子思想的理解。(二)是学术散文朗读课。有关孔子《论语》的心得、论著汗牛充栋,教师可以精选一些此类学术散文的名家朗读录音给学生听,让学生借助于感性的文字材料增进对孔子和《论语》内容的理解。比如《知其不可而为之》的课后,可以让学生听听鲍鹏山先生的学术散文《孔子:黑暗王国的残烛》(节选部分)的录音朗读,它可以让学生更形象地理解孔子的那种“知其不可而为之”的执著精神和殉道精神。多样化的课型有助于激发学生选修《〈论语〉选读》的欲望,让教师在学生期待的眼光中走进课堂,让学生在愉悦的心境下接受熏陶。

最后注重对话交流多元化。新课程早已实施,对话理论和互动理论也早已深入人心,但在具体的教学过程中,仍是以师生单线对话交流为主,极少出现生生的多向对话交流。其实作为阅读的主体,学生由于个性气质、生活经验、阅读积累的差异,其阅读的体验肯定会有所不同,教师要鼓励学生结合文本读出个性,读出“自我”,同时及时横向关注他人的体验成果。因此,尊重学生的体验,特别关注生生之间的交流,是阅读真正有效进行的根本保证。例如,笔者在执教《君子之风》一课时,针对大家都比较敏感的“利”与“义”的话题,让学生随意发言,以期引起争论,并展开对话交流。有学生认为“小人喻于利”太绝对化了,例如国家领导人都是将国家利益放在至高位置,但他们并非小人。有学生认为,当代社会谁不是在被“利”牵着鼻子走,学生也在为了获取“知识之利”而不断努力。有学生认为利有公私之分,读书求知识也不单单为个人,是为社会做更大的贡献,甚至有“为中华之崛起而读书”。有学生认为孔子并不反对正当的求利,反对求利的是后世的儒家,孔子认为在义和利相冲突时,主张重义轻利。

学生的回答在探讨和争论中一步步接近真相,才把对孔子的“利义之辩”的理解引入更高的水平。笔者认为,正是给了学生畅所欲言的平台,才能激发起他们积极思索,积极发言的兴趣。正如学生课后所说的:“这种让大家畅所欲言的形式,使大家处于一种主动上课的状态,而不是被动听课的状态。”虽然貌似热闹的形式主义不是新课改的追求,但是课堂上沉闷而无生气也决不是选修课课堂的特点。新课程特别是选修课更要充分尊重学生自主学习、合作学习、探究学习的权利,让学生充分体验“过程”,使课堂“活”起来,“活”得有质量。

另外,教师也应注意引导学生将古代经典联系实际,关心现实,投身社会,提高对社会现象的观察分析能力和解决实际问题的能力。这是一个比较难的命题,须在今后的教学实践中不断探索。

《〈论语〉选读》课堂是我们师生共同感受经典魅力的舞台,应该是多姿多彩的,我们期待更多富有创意的教学方式让《〈论语〉选读》课堂靓起来。

参考文献

化学高分子论文篇(7)

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889(2017)06C-0078-02

高分子材料是化工产品的一个分支,是目前发展最快、应用前景最广且最具生命力的一类化工产品;高分子行业的迅猛发展,急需大量复合型人才。而大多数高校高分子材料专业的人才培养侧重在材料的合成等偏理论方面,对高分子材料加工成型为终极产品的工艺环节关注的程度不高。广西大学化学工程与工艺专业在化工材料加工工艺方面开设了系统的专业课程群,为“高分子材料成型与工艺”课程的设置打下了坚实的理论基础。然而,广西大学化学工程与工艺专业没有开设过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等高分子基础或专业基础课程,且该专业作为一个覆盖范围广泛的交叉的专业,开设的专业课程很多,所有的专业课程学时都高度压缩。在高分子材料理论知识缺乏、课程学时数少、无配套实验的背景下,本文从教学内容、教学方法、创新能力培养等方面对“高分子材料成型与工艺”课程教学改革进行探索。

一、教材的选用

广西大学化学化工学院“高分子材料成型与工艺”课程刚开设时,选用的教材是史玉升等编著的《高分子材料成型工艺》,学生通过学习可以掌握高分子材料的制备、性能、成型、评价及应用,全面系统地了解高分子材料成型技术的最新知识。教学过程中,学生反映这本教材的难度太大,因为“高分子材料成型与工艺”是一门专业技术课程,需在完成化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学、高分子物理和化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等基础理论课和专业基础课程后,对学生进行综合训练。

“高分子材料成型与工艺”课程是在大三第一学期开设的专业课,此时学生已经修完化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学等基础理论课,然而基本没有学过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等专业基础课,高分子材料方面的基础较差,加上这本教材讲述的理论知识较少,所以学起来较吃力。根据学生的反映,学院及时更换了教材,采用周达飞等主编的《高分子材料成型加工》“九五”重点教材,该教材高度概括了高分子材料的最基础的知识,对加工成型影响很大的高分子流变学基础知识进行较全面深入的介绍,全面介绍了高分子材料成型加工最常用的基本工艺,也兼顾了新技术和新方法,难度适中,得到学生好评。

二、教学内容的改革

高分子材料成型技术涉及化学、材料、材料加工、机械等多种学科,“高分子材料成型与工艺”课程是一门专业技术课程,需要广泛的理论知识基础。化学工程与工艺专业的学生基本无高分子材料理论基础知识,学习起来的确难度很大。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程要以“高分子材料―成型加工―制品性能”这条主线展开教学内容,重点掌握三者的关系,强调成型加工对制品性能的重要性,这是本课程的主题思想,也是高分子材料的工程特征;选用“九五”重c教材《高分子材料成型加工》,充分利用国内外重要专业期刊了解行业最新动态,不断更新及补充教学内容,确保教学内容的先进性;在教学内容安排上,以高分子材料成型加工的大工程观点为着眼点,以宽专业为目标,概况高分子材料理论基础和概念(详细的内容指定参考范围让学生利用课外时间自学),从高分子材料的加工原理出发,着重对成型加工工艺进行讨论。从高分子材料的成型加工的共性出发,对模压、挤出、注塑及压延四大成型技术及工艺进行重点讲授,然后讲授塑料、橡胶及复合材料的成型特点和区别,对于一些新的成型方法,以及教材中未涉及而在一些科技文献中见报道的新的成型方法及工艺,教师建立了QQ群这样的交流平台,并将高分子领域权威的一些微信公众号分享到平台上,经常转发高分子材料国际国内的重要进展到平台,引导学生关注,激发学生的学习积极性,让学生以兴趣为导向自动组成兴趣学习小组的方式进行自学。笔者首先通过课内课外结合强化高分子理论基础与概念,对成型加工影响最大的流变性在课堂上进行详细介绍,而其他性能如稳定性、电性能、光性能等材料性能则作为课外学习内容,在有限的学时内,节选核心内容,把高分子材料合成、性能、加工及相互间的影响规律简要完整地介绍。比如教材中同一种成型方法按不同的应用体系分成很多小结,而教学过程中每种成型工艺仅以一种材料为代表来讲,但不同章节会选不同的材料体系来进行,比如讲橡胶的压延,那么注塑可能选塑料,而挤出可能选复合材料,这样来兼顾各类高分子材料的成型。

三、教学方法的改革

教学方法是影响教学目标是否能够实现、实现的程度和效率的关键。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程教学存在两个难点:一是许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程,这要求有实际感性认识和直观性;二是该课程的理论性和实践性都很强,如何在教学过程中实现理论与实际的结合,用理论来解释生产中的实际问题,或以具体实例来说明理论,促使学生真正掌握知识。针对这些问题,“高分子材料成型与工艺”课程在教学过程中对教学方法、教学手段进行了改革。

(一)现代化教学与传统教学相结合。“高分子材料成型与工艺”课程中许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程,这要求有实际感性认识和直观性,同时,该课程的理论性和实践性都很强。笔者根据所选用教材,利用PowerPoint加入声音、图像、动画、视频等各种多媒体信息,并根据需要设计各种演示效果,将抽象、生涩难懂的知识形象生动地展示给学生,激起学生学习的兴趣、吸引他们的注意力,大大加深学生对知识的理解和印象。由于化学化工学院缺乏相应的高分子材料成型教学设备,教学小组联系外界资源制作了几个基本成型工艺的微课,同时广泛收集案例、动画演示及成型录像,不断补充到授课内容中,让学生对高分子成型工艺及设备等有更直观的认识,对课件内容进行更新和完善,丰富课堂内容,加大课堂信息量,使学生获得对高分子材料成型加工的理性和感性双重认识,使教学达到事半功倍的效果。

同时,教师也要注意吸取传统教学中讲解的优点,将教师的语言、激情和应变能力体现在多媒体教学中,并用眼神、情感、心灵与学生沟通,必要时还要进行板书,让学生彻底把握一些关键问题。

(二)采用“任务驱动”教学法和启发式互动式教学。与传统的以教师为主体的“填鸭式”“灌输式”教学方式不同,笔者在部分知识点的授课中尝试采用“任务驱动”教学法,从传统教学的讲授、灌输和教师主宰课堂,转变为组织和引导;从单纯讲解转变为与学生进行适当的交流和探讨。笔者在讲述“高分子材料配方设计”这一章内容时,并没有按照书本来进行,而是布置了一道思考题“设计食品袋的配方”,让学生通过自学课本内容与上网查找相关知识等来完成这一思考题,并在学生完成后让他们用PPT来展示成果,通过讨论的形式与学生探讨了配方设计中的一些原则与内容。

启发式互动式教学强调先让学生积极思考,再进行适时启发;教师不仅要加强自身专业素养和知识积累,而且更重要的是建立师生互动的教学过程,并营造良好的课堂教学氛围,实现教学相长;教师注意自己角色的转变,良好的学习情境可使学生了解学习任务的必要性和与学习任务相关的学习信息,从而激发学习意愿和浓厚的学习兴趣;在教学过程中,对于重要的知识点,通过案例教学,与学生共同分析和讨论,启发学生进行思考,培养学生的创新能力。

(三)课堂讲授与问题讨论相结合。在教学过程中,始终围绕教学主线,但又避免单一过多地讲解相关理论,适时将高分子成型的基本理论与实际生活和生产相结合,与学生进行分析和讨论, 激发学生学习的积极性和主动性。以学生日常生活中常用的各种饮料瓶子和水杯等为例,分别介绍它们的主要原材料(PP、PC等)、配方和主要成型工艺(挤出吹塑成型、注塑吹塑成型、注塑成型、压制成型等),不同成型工艺生产的瓶子和水杯具有不同的特性,并纵向对比了各种成型加工方法、工艺及特点等,在讲述的过程中还给学生灌输了环保安全的意识。在讲述过程中,学生拿着各自不同的饮料瓶或水杯,或观察色泽、透明性,或捏捏比较它们的硬度,看看瓶底找找原材料的主要成分,相互还交换瓶子或水杯进行研究,课堂气氛非常好。课后学生反映通过使用这个具体的例子教学,让他们深刻地理解了原材料、配方、成型工艺等与材料制品性能的关系。此例子生动地体现了“高分子材料―成型加工―制品性能”这条高分子材料成型加工的主线,从而使教学内容由庞杂繁多变得简单易懂,通过理论结合实际,强化了学生的专业知识,教学效果甚佳。

(四)理论与实践相结合。“高分子材料成型与工艺”是一门理论性和实践性很强的课程,不仅要求学生尽可能地掌握每种加工工艺所依据的原理、生产控制因素以及在加工中高分子材料所发生的物理化学变化,熟知影响制品性能的各种因素,而且要学会选择和运用合适的加工O备、加工方法和加工工艺。笔者通过理论与实践相结合,将自己指导的一项专业实验项目设计为一个开放性的综合性的实验“高分子材料/阴离子型钙基膨润土功能材料合成与成型”,感兴趣的学生利用课余时间参与,让学生全面了解原材料、制备方法、工艺过程、成型加工方法等综合知识,并理解各种因素的变化对最终功能材料性能及结构的影响。这不仅激发了学生的学习兴趣,调动学生学习的积极性和主动性,而且可使学生不仅获得理论的认识,更能获得感观的认识,进一步提高教学质量和学习效率。

【参考文献】

[1]史玉升,李远才,杨劲松.高分子材料成型工艺[M].北京:化学工业出版社,2006

[2]唐颂超.高分子材料成型加工课程建设与教学改革[J].化工高等教育,2008(1)

[3]周达飞,唐颂超.高分子材料成型加工[M].北京:中国轻工业出版社,2005

化学高分子论文篇(8)

【关键词】 结构化学 课程论文 创新思维

《结构化学》是理科院校化学专业的一门重要基础理论专业课。这门课程以严谨的数学逻辑推导为基础,建立比较抽象的理论概念,学生一般感到难学难懂。因此,学生易缺乏学习的积极性,影响到教学效果。根据结构化学教学的特点,我们在教学中,设置课程论文作为激励学生学习知识和评价教学效果的手段。对此, 我们在教学实践中, 在掌握学生基本学习情况的基础上,根据本课程的教学内容和教学特点,设置与教学目标和教学要求相适应的,注重理论研究和解释实际实验现象的课程论文题目,引导学生尝试应用结构化学/量子化学的理论计算结果来解释化学实验,深入了解分子结构和理论性质,揭示其内在规律性。从而在应用理论的过程中加深对理论知识的认识,提高学生的学习积极性,取得较好的教学效果。

1 设置课程论文的重要性

与其他化学专业课程不同,《结构化学》的内容主要是抽象理论,缺乏合适的配套实验对所学理论知识进行加深、拓宽和巩固。该门课程的对象一般是大学三年级学生,具有相当的化学专业知识。设置课程论文可以让学生在搜寻研究对象或者范围时,对以前专业知识进行回顾和分析,思考大学一年级以来学习的知识是否存在可以采用结构化学理论解释的地方,引发学生对化学知识、原理和现象进行思考,在自由选择题目范围的情况下,激发学生的学习和研究兴趣。在指导学生进行课程论文研究时,注意讲述一般科学研究的方法和步骤及科学工作者所应当具备的科学道德,全面提升学生的科学素养。在指导学生进行课程论文撰写时,着重讲授一般论文的写作格式,培养学生的逻辑思维,提高学生的书面表达能力,形成一定论文写作规范。这对于一般理工科学生尤其重要。设置的课程论文同时为四年级毕业论文研究阶段所需要的逻辑思维和论文写作打下基础。

2 理论化学计算软件的讲授

让学生进行课程论文研究,首先必须先教导学生使用理论化学的计算软件,让计算软件成为学生进行课程论文研究的工具,所以教师本身需要对该类软件非常熟悉,同时具备利用该类软件进行科学研究的能力和经验,这对教师的教学和科研能力有较高的要求。在众多量子化学理论计算软件中,HyperChem比较适合一般学生使用。可视化软件使深奥的理论计算结果形象化、直观化进行表达,让学生好学易懂,同时操作简单,适合用来作为课程论文研究的计算软件。在实际教学中,我们只需要1学时就能教会学生有关HyperChem的基本操作和应用于简单的理论计算。谭君[1]介绍了HyperChem软件的一些使用操作和特点,这里不再重复叙述。

3 科学研究思维和步骤的指导

授之以鱼不若授之以渔,所以我们在课堂上,教导学生一般的科学研究思维和步骤。课堂上以苯环上亲电取代反应的定位规律作为计算例子,采用Hyperchem软件计算各原子电荷并解释定位规律的实验现象。众所周知,苯环上的取代基分为邻对位定位基和间位定位基两类。这里选择了氨基和甲醛基分别作为邻对位定位基和间位定位基两类代表,通过计算其量子化学指数,讨论其计算结果,从理论上解释定位效应。

首先分析影响亲电反应的因素。一般认为碳原子的电子云密度是主要因素,所以我们可以通过计算苯环上的碳原子电荷来解析亲电反应规律。

在Hyperchem构造并以PM3分别计算氨基苯和苯甲醛,按display中的labels,选定charge项,在分子中显示各碳原子的电荷分布。

电荷分布显示氨基苯上邻位和对位的C原子带负电荷,分别为-0.191和-0.169,均大于间位C原子电荷(-0.05),所以对于氨基苯来说,亲电基团会首先进攻邻位和对位。而在苯甲醛的情况恰好相反,间位C原子电荷为最负,为-0.119。亲电基团会首先进攻间位。根据上述计算结果和讨论,应用原子电荷的规律变化很好地解释了亲电取代定位规则。

转贴于   4 拟定结构化学计算题目

自由选择题目范围,可以激发学生的学习和研究兴趣,教学中,我们设定以下方向(题目):

① 药物分子的结构与活性关系

通过对分子的结构计算,讨论结构与活性关系,寻找分子活性中心和主要影响活性的因素。

② 化学反应原理与规律解释

以理论方法计算和解释常见化学反应的产物与规律,如丁二烯的加成反应。

③ 分子结构与性质

计算出分子的量化指数,寻找量化指数与分子性质的关系,如HOMO、LUMO与颜色的关系。

④ 光谱的移动

研究分子结构与光谱移动的关系,如分子中的键长的变化直接影响红外吸收峰的移动。

⑤ 分子的结构/构型/构象

以理论方法研究分子的结构、具体构型和构象。

⑥ 分子间的相互作用

分子间的作用一般为氢键和范德华作用,与化合键作用相比,属于弱作用,是生物大分子主要相互作用。

5 论文指导与创新思维模式的培育

创新思维的特征是求同与求异的统一、发散与收敛思维的统一、敏锐的直觉与理论思维的统一。课程论文布置下去以后,学生在对课题的思考会有许多新的问题和新的想法,我们要鼓励学生在对新的问题进行创新思维。安排课程讨论,将学生的想法在课堂上讨论,尊重学生的新想法,引导学生将课堂学习的结构化学理论知识应用于课程论文研究中。

具有独立思考判断能力是学生创新思维模式的主要表现。传统教师讲、学生听的缺乏互动的教学模式已表现出许多弊端,影响了学生独立思考和动手的素质及其能力的形成。学生自己选题,成为培养学生独立思考判断能力跨出的第一步,也是重要的一步。独立开展课程论文研究,进一步培养学生独立思考判断能力。因此,教学的重点应放在课程论文研究的过程上,而非结论。教会学生从抽象的数理推导中评选出适合个体所需的条件。同时,学生只有具备独立的思考判断能力和获取知识的能力,才能在终身教育过程中面对日新月异的世界,不断实现知识的更新[2]。

【参考文献】

化学高分子论文篇(9)

 

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,这部分在于红军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:

1.张其锦. 非本专业的“高分子化学”教学中的几点体会 [J]. 教育与现代化,1995(3):28-31

2.冉蓉,丁泽扬,潘固平,王跃川.轻化工程专业的“高分子化学'课程教学改革[J]. 皮革科学与工程, 2004,14(1):52-54

3.王香梅,张丽华. 关于《高分子物理》课程教学的思考 [J].华北工学院学报(社科版),2003,19(1):42-44

4.韩冬冰、王慧敏. 高分子材料概论 [M].北京: 中国石化出版社, 2003年

化学高分子论文篇(10)

文章编号:1005-6629(2011)12-0063-05 中图分类号:G633.8 文献标识码:B

在现代化学史上,20世纪的二十到三十年代是个关键时期,因为它正是现代化学建立的初期。以共价键的提出为契机,现代化学家和部分物理学家开始着手奠定现代化学的理论基础。例如,量子化学和高分子化学两个领域。在量子化学领域,以美国化学家鲍林为代表,展开了对分子结构的准确描述和对化学键本质的探索,这方面的内容在前文中已作介绍。在本文中,将重点陈述和探讨德国化学家施陶丁格,为建立高分子理论而走过的艰难历程,以及他为高分子合成材料的发展所作出的历史性贡献。

1 化学实践召唤创新的高分子理论

施陶丁格(Hermann Staudinger,1881~1965),德国有机化学家和高分子化学家,出身于沃尔姆斯一个知识分子家庭,父亲是位哲学教授。施陶丁格自幼爱好化学和化学实验,曾就读于达姆施塔特大学、慕尼黑大学,1903年获哈雷大学博士学位。后赴斯特拉斯堡大学深造,1907年任该校讲师,1908年任卡尔斯鲁厄工业学院副教授,1912年任苏黎世工业大学有机化学教授。1926年任弗赖堡大学化学教授,1940年任该大学高分子化学研究所所长,一直工作到1951年退休并任名誉教授终生。

施陶丁格从事高分子化合物研究,为此付出了常人难以想象的心血和代价。其重要原因在于,他所面临的研究对象既是古老的又是新生的,无论是高分子化合物的性质,还是高分子化合物的分子结构以及高分子化合物的改性和合成,都存在着新的实践和旧的理论或新的理论与传统观点之间的冲突。众所周知,高分子化合物自古以来就有之,一般称之谓“天然高分子物质”,它与人类的生活密切相关。例如,作为食物的蛋白质和淀粉,作为织物纤维的棉、毛和丝,作为涂料的天然树脂和油漆等都属于这类物质。不过在古代都是采集来这些物资后直接加以利用,没有什么化学加工,因此还谈不上对高分子物质的化学研究。早先,人们虽然天天在与天然高分子物质打交道,但对它们的本性却一无所知。随着社会生产力和化学技术的发展,从19世纪中叶开始,人们逐步涉及对天然高分子物质的化学改性的实践活动,已使它们更适应于工业、生活中某种需要的性能要求。而正是在这种化学改性的实践过程中,有些化学家开始了对天然高分子物质本性的探求。

1.1天然高分子物质的核心改性

首先应该提到的是橡胶的加工工艺。据记载,哥伦布第二次航海(1493-1496)到达拉丁美洲的海地时,曾发现当地土著人已经开始利用天然橡胶。1735年,法国科学院考察队在南美洲亚马逊河河谷发现野生橡胶树林;1876年,橡胶树中最重要的品种海维亚巴西橡胶被移植到英国,其后又移植到锡兰(现斯里兰卡),而在今日马来西亚、印度尼西亚、泰国及越南等地得到了大发展。19~20世纪之交,亚洲地区橡胶的出口量已经达到7000多吨。而要将大量天然橡胶变为适合人们所需的橡胶制品,需要一系列的橡胶加工工艺将其改性。

第一步是解决固体生胶的溶解问题。最初是采用添加松节油和乙醚,后改进采用橡胶与硫磺及少量铅粉共煮变成弹性既好,又不发粘,而且坚韧的制品。这便是最早将线型天然橡胶分子用硫磺作交联剂,使其形成网状结构的成功尝试。这种硫化工艺从1885年开始被广泛采用并运用于橡胶轮胎的制造。20世纪初期,这种硫化橡胶工艺获得了进一步发展,其主要表现是硫化促进剂(苯胺)和补强剂(碳黑)的应用,以促进硫化过程的加速和硫化温度的降低。这不仅降低了成本,而且改善了橡胶轮胎的强度和耐磨性,从而提高了生产效率和产品质量。

其次,天然纤维素的化学改性也是一项意义重大的天然高分子加工工艺。主要涉及硝化纤维即“火药棉”的制造和“人造丝”的制作。1846年,瑞士化学家申拜恩(C.F.Schonbein)用硝酸一硫酸混合酸处理纤维素得到了火药棉(含氮量在12.0~13.5%,相当于纤维素三硝酸)。起初火药棉不稳定易爆炸,后经对产品长时间的水煮打浆处理、经干燥得到化学稳定的硝化棉。1868年,有化学家建议把压缩的硝化棉用作高级炸药;1875年,瑞典化学家诺贝尔(A.B.Nobel,1833~1896)发现硝化甘油和火药棉(或硝化棉)混合可以生成一种比较稳定而又具有强大爆炸性的胶状物(含有92%的硝化甘油和8%的火药棉);它是最强烈的炸药之一,常用于爆破岩石、开山筑路。如果把其中的硝化甘油的比例减少,可以得到慢性炸药,用于作炮弹的发射药,具有重要的军事意义。

关于诺贝尔,值得推荐的是他把一生都献给了科学事业。他的主要化学发明都与炸药有关,每一次化学实验都是在死神的威胁下进行的。为了向大自然索取动力,他宁愿付出血的代价。尤其令人崇敬的是,他把因从事与炸药有关的商业活动而积蓄的财产设立一项专用基金,并立下遗嘱:“将上述财产兑换成现金,然后进行安全可靠的投资,以这份资金成立一个基金会,将基金所产生的利息每年将给在前一年中为人类作出杰出贡献的人。”一一这就是当今学术界最高荣誉诺贝尔奖的由来。

改性后的纤维素(硝酸纤维以及后来兴起的醋酸纤维)更广泛的用途则是制作人造丝。“人造丝”的想法是人们受自然界生物功能的启示而产生的。通常人们对蜘蛛、蚕等昆虫吐丝结网作茧的奇妙自然现象颇感兴趣。作为先行者是一些动物学家详细地研究了吐丝的蝶、蛾类的生理构造,发现它们的体内有许多粘稠的液体,通过它们的小口吐出,遇到空气便会凝结成丝。有些化学家从中也受到某种启迪,试图用人工方法仿制出类似的粘液,然后通过小孔进行抽丝。前面提到的申拜恩,在1846年制得的纤维素硝酸酯溶于有机溶液后,就具有这种类似粘液的性能。1855年,安地玛尔(A Andemars)以桑树枝为纤维原料,将其硝酸酯溶在乙醚一乙醇混合溶液中后,再把所得粘液通过毛细针管挤压到空气中,溶剂蒸发后就凝固成光亮、柔韧的丝,从而获得世界上第一根人造丝(Artificial Silk)。但这种物质极易爆燃,妨碍了它的工业化生产。后经法国技师夏东奈(H.de Chardonnet)革新,把棉花的硝化纤维素用NH4HS脱硝转化成安全脱硝硝化纤维素,再把它溶于酒精一乙醚后抽成人造丝,并于1889年,在巴黎国际博览会上展出,引起轰动,受到人们的赞赏。1891年,

夏东奈在法国贝尚松建厂,日产约50公斤,成为世界上第一家人造丝厂。这项天然纤维素改性的加工工艺的成功,向人们展现了人造丝的光辉前景,并有力推动了这方面的研究。

1.2高分子物质本性的探究

正是在对天然高分子物质进行化学改性的化学实验和生产实践中,化学家们开始了对高分子物质的性质与结构的理论性探究。这种探究长期以来进展缓慢,是跟高分子物质本身的复杂特性有着密切关系,例如,化学家们―直搞不清高分子的分子量究竟是多少;为什么它难于透过半透膜而类似胶体;为什么它没有固定的熔点和沸点且不太容易形成结晶等问题。以当时流行的化学观点来看,这些独特的性质是很难理解的。于是,个别化学家开始尝试一种对高分子物质性质的理论解释。

早在1861年,胶体化学的奠基人、英国化学家格雷阿姆(T.Graham,1805~1869)曾将高分子物质与胶体相比较,认为高分子是由一些小的结晶分子形成的;并从高分子溶液具有胶体的某些性质着眼,提出了所谓“高分子的胶体理论”。该理论在一定程度上解释了某些高分子的特性,得到较多称谓“胶体论者”的化学家们的支持。他们套用胶体化学的理论观念来阐述高分子物质的可能存在的结构,认为:“纤维素是葡萄糖的缔合体”,即认为它是一种小分子的物理集合。19世纪末,随着人们对胶体一系列物理化学特性的发现及展开,一些从事胶体化学研究的物理化学家进一步助推了“高分子胶体论”,并将其引伸为“高分子聚集体论”。该理论认为:胶体是一种物理的凝聚体,而有胶体性质的高分子化合物不仅是一种小分子的物理聚合或缔合;而且它还是由小分子借分子间的范德华力而结合产生的聚集体所组成。该理论强调高分子特性和分子外部作用力的对直与关联。

20世纪初期,当施陶丁格初登高分子化合物研究舞台之际,他所面临的理论境况是:胶体论者或聚合体论者主导着高分子化合物性质与结构研究的局面。对于施陶丁格来说面临着这样的抉择:要么顺应胶体论或聚集体论的潮流去推波助澜;要么努力创新去开拓研究高分子化合物性质与结构的新途径。施陶丁格选择的是后者,因为他崇尚:“研究学术,最重要的是需要具有自由的意志和独立的精神;没有自由思想、没有独立精神,就不可能发现科学真理,亦即不能研究学术理论”。基于长期从事有机合成反应的研究,施陶丁格大胆着手对这种新途径的探究。他从1908年就开始了对人工合成橡胶的研究,发明了“异戊二烯合成法”。1912年到1926年,施陶丁格就任瑞士苏黎世工业大学教授期间,还着重研究了乙烯酮、异戊二烯等不饱和烯烃。他从这些化合物的大量反应中发现和归纳出一个很值得关注的规律性特点,即这类化合物不仅容易与其他物质发生加成反应,而且它们自己还能进行自聚(即自身加成)。这样所生成的物质虽然在化学成分上与原来的单体没有什么不同,但化学性质和物理、机械性能都表现出极大差异。于是他指出:这不是一般的有机合成,而是一种新型的反应,即加成聚合反应;由苯乙烯聚合成聚苯乙烯就是典型的案例。异丁烯、醋酸乙烯酯等单体的聚合反应也产生类似的结果。很多实验表明,高分子物质可以由低分子单体物质经化学键(共价键)重复连接聚合而成。这―重要发现后来就导致高分子理论的诞生。

从20世纪20年代起,施陶丁格在论文中首先使用“Makromolekul”(高分子)这一名词来标记这类聚合物;并不断阐明他的这种观点,强调指出:“这类聚合物的微粒是真正的分子,并不是小分子的物理集合(或缔合)物。而且事实上,休想用别的任何试剂使它变成我们通常所说的那种典型的低分子溶液”。显然,施陶丁格的这种新观点是与当时流行的并占主导地位的“胶体论”或“聚集体论”的观点是相对立的。于是,一场激烈的学术论争已经不可避免。

2 学术论争中诞生的高分子理论

1922年,施陶丁格明确提出了高分子是由长键大分子构成的观点,他把当时作为小分子聚合体的一批有胶体特性的物质(橡胶、纤维素、淀粉、蛋白质等)看成是由成千上万个碳原子通过聚合反应由共价键连接起来的长链状大分子(或高分子)。这种创新的高分子观念动摇了胶体论或聚集体论的基础。同时,由于施陶丁格的高分子理念超越了当时的分子概念,跟传统的观念相抵触而互不相容,故遭到胶体论者或聚集体论者激烈反对。不少持保留态度的学者曾劝阻他:离开大分子(或高分子)这个概念吧!根本不可能有大分子那样的东西存在;有的甚至责难他缺乏足够的实验根据又无法证明所谓的高分子的分子量是多少。

面对种种对高分子理论的非议,施陶丁格没有退缩。他―方面认真地思考反对者的质疑,深入地对高分子概念进行再论证;另―方面设法在理论与实践的结合上去解决高分子物质的分子量的测定问题。此时,关键是要直面责难、大胆宣传正确的理论主张。为此,施陶丁格先后在1924年及1926年召开的德国博物学及医学会议上、1925年召开的德国化学会的会议上多次详细介绍和阐明了自己的高分子理论,跟“胶体论者”或“聚集体论者”展开了面对面的学术辩论。这场持续多年的学术论争,主要围绕三大焦点问题而展开。

2.1橡胶加氢过程实质的研判

胶体论者或聚集体论者认为,天然橡胶等是通过小分子之间的范德华力而缔合起来的;这种缔合归结于异戊二烯的不饱和状态。他们甚至预言:橡胶加氢将会破坏这种缔合,得到的产物将是一种低沸点的小分子(或低分子)烷烃。施陶丁格从理论与实践的结合上加以批驳。他首先研究了天然橡胶的加氢过程,结果得到的是加氢橡胶而不是低分子烷烃;并且加氢橡胶在性质上与天然橡胶几乎没有什么区别。实践结果增强了施陶丁格关于天然橡胶是由长链大分子构成的信念。随后他又将成果推广到多聚甲醛和聚苯乙烯,指出它们的结构同样是由共价键形成的长链状大分子。

2.2高分子溶液的粘度和分子量的关联

施陶丁格认为,测定高分子溶液的粘度可以换算出其分子量,而根据分子量的多少就可以确定它是大分子还是小分子。“胶体论者”或“聚集体论者”则认为,粘度和分子量没有直接的关联。由于当时缺乏必要的实验证明,施陶丁格起初显得比较被动,但他没有就此却步。1927年他提出:通过测定高分子稀溶液的粘度来验证高分子具有惊人巨大的分子量,这在实践中是有规律可循的。经过多年的努力,他终于在粘度和分子量之间建立起了定量关系式,这项工作在1936年导致了著名“施陶丁格粘度公式”的诞生:η=KmM,其中η代表高分子溶液的特性粘度、M为分子量、Km是由高分子的种类、溶剂性质和温度、浓度等因素所决定的常数。当Km为常数时,粘度与分子量之间存在线性关系,从而揭示出了粘度与分子结构间的内在联系。实验可以证明,任何一种高分子溶液的粘度总是与它的长链分子中的链节数(或单体的数目)成比例。

2.3高分子结构中晶胞与其分子的关系

学术论争双方都使用x射线衍射法来测定纤维素结构和拉伸橡胶的数据,均发现单体(小分子)与晶胞大小很接近,但双方对此的看法却截然不同;“胶体论者”或“聚集体论者”认为一个晶胞就是一个分子,晶胞通过晶格力相互缔合形成高分子;施陶丁格则认为,晶胞大小与高分子本身大小无关,一个高分子可以穿过许多晶胞,从一个结晶区通过一个无定形区,然后再进入另一个结晶区。双方对同一实验观测事实有着不同的解释,可见科学的解释有时与科学的实验同样重要。正当双方观点争执不下时,出现了一个转机,那就是在1923~1925年期间,瑞典化学家斯维德贝里(Theodor Svedberg,1884~1971)发明了超速离心机,获得比地球表面的重力加速度大几十万倍的力场,由此可利用沉降速度法测定出蛋白质的分子量在1.2万~200万之间(系指平均分子量)。同时,还创造出电泳和吸附方法,用以分离和提纯胶体和高分子化合物。这一事实,为施陶丁格的高分子聚合物的存在及其理论提供了直接的证明。1926年,斯维德贝里因发明超速离心机并用于研究高分散胶体物质和高分子化合物而荣获诺贝尔化学奖。

以此为转机,学术辩论双方的力量发生了显著的变化。在1928年召开的德国化学会上,除个别人仍持保留态度外大多数有机化学家和物理化学家都放弃了原先持有的“胶体论”或“聚合体论”观点。有两位主要反对者(马克和迈耶)则公开承认错误,同时高度评价了施陶丁格的科学思想、理论与实践以及坚韧不拔的科学精神。令人感动的是,他们还以实际行动具体协助施陶丁格完善与发展高分子理论。有机化学家和物理化学家们开始统一在高分子科学思想理论的旗帜之下。1932年,施陶丁格总结了自己的高分子理论,出版了划时代的名著《高分子有机化合物》,标志了高分子学科的诞生。

3 高分子理论经受住实践的检验

在学术论争中诞生的高分子理论是否是科学真理,最终还得经受实践的检验。实践表明,直至20世纪30年代末,美国化学家卡罗瑟斯(W.H.Carothers,1896~1937)在高分子理论指引下,按照缩聚反应的原理,研制成功了人造尼龙纤维,施陶丁格的高分子理论由此才得到科学界的普遍接受、认可和赏识。那是在1927年,美国伊利诺斯大学和哈佛大学的年轻化学教授卡罗瑟斯接受杜邦公司的邀请,研究高分子物质的合成和结构问题。他先通过二元醇和二元酸进行缩合聚酯反应的研究,对反应物配比严格要求,从而发现了缩合聚合的规律。1930年,他与助手希尔发现乙二醇与癸二酸缩合而得到的聚酯,其熔融物能拉伸成长纤维状的细丝,具有可纺性。而且冷却后仍可拉伸,强度和弹性并随增加担脂肪醇与脂肪酯的缩聚物熔点偏低,而且易水解,所以不适用作纤维使用。于是,他们转而集中精力研究聚酰胺,以二元胺替代二元醇,发现聚酰胺具有聚酯的各种特性,熔点高、耐水性也好。

卡罗瑟斯及其助手以极大的韧性合成了_上百种聚酰胺,最终筛选出由己二胺和己二酸反应生成的聚合物,命名为“Nylon-66”(即尼龙66,两个“6”分别代表二胺和二酸中的碳原子数),由此奠定了熔体纺丝的生产工艺流程,包括缩聚、熔体纺丝及在室温下的冷拉伸等。尼龙66的生产规模发展很快,当时的杜邦公司曾用“我们生产如钢丝一样结实,像蜘蛛网那样纤细的具有美丽光泽的尼龙丝”的广告吸引顾客,加上可观的商业利润和市场需求的刺激,各国开始陆续建厂投产。以高分子化学工艺为基础的人工合成纤维材料开始走向世界。

正是高分子理论的建立,人造尼龙纤维的试制成功和大分子量测定方法的完善(渗透压法及光散射法相继成为有效的测定高分子物质分子量的手段)使高分子化学成为发展最迅速、应用最广泛的新兴学科之一。施陶丁格本人由于在这方面做出的开创性贡献而荣获1953年诺贝尔化学奖。

施陶丁格在高分子领域研究取得成功以后,开始按照早年的设想,将研究的重点逐步转向生物学领域。不过从实质上看,只是拓展了高分子的研究范围。事实上,他当初选择高分子这―课题时,就曾考虑到他与植物学的密切关系。早在1926年,他就曾预言大分子(或高分子)化合物在有生命的有机体中,特别是蛋白质之类的化合物中起着重要作用。于是一旦时机成熟,他顺理成章地将大分子(或高分子)概念引入生物学,积极倡导分子生物学的建立。他和妻子、植物生理学家玛格达-福特合作研究高分子和植物生理学的关系,在科学探索的道路上开始了新的征程。

要证明大分子(或高分子)同样存在于动植物等有生命的生物体内,施陶丁格夫妇俩认为最好能找到除了粘度法以外的其他方法,以证明高分子确实存在及其具体存在的方式。经过两年多的努力,他们利用电子显微镜等现代观测手段,终于用事实证明了生物体内存在着大分子(或高分子)即糖、脂、蛋白质和核酸及其衍生物等生物大分子。可是这项有重要意义的工作因希特勒法西斯的上台和第二次世界大战的爆发而被迫中断,施陶丁格所在的研究所毁于战火。第二次世界大战一结束,施陶丁格立即恢复了_一度中断的关于生物有机体中大分子的研究。1947年,他的新著《高分子化学和生物学》出版。在该著作中,施陶丁格尝试性地描绘了分子生物学的概貌,为分子生物学这一前沿学科的建立与发展打下了必要基础。此外他还关注着高分子化学的进展,为了配合高分子学科的继续发展,1947年起,他还主持编辑了《高分子化学》这一专业杂志。1961年,发行了新版《高分子有机化合物:橡胶和纤维素》。

总之,以20世纪30年代施陶丁格建立起现代高分子学说为开端,新的合成高分子化合物被不断地开发出来,尤其是20世纪50年代以后,伴随着石油化工的发展,高分子化学工业日新月异,发展迅猛。如今,塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料及胶粘剂等高分子材料在日常生活中的应用已无所不在,同时也遍及所有工业部门和科技领域。随着高分子化学工业的高速发展,新颖的高分子材料给传统的材料结构带来了深刻变化。这就要求人们继续深化它们的结构与性能特征以及所涉及的基本理论,并探索高分子新的制法及其加工工艺。这样一门以有机化学、物理化学、生物化学、分子物理学等为基础的新科学一一“高分子科学”就应运而生。

迄今为止,高分子科学已成为一门相当完整、相对独立的基础科学分支。从施陶丁格的“高分子化学”到如今的“高分子科学”,人们对高分子化合物及其合成的研究又完成了一次认识上和实践上的飞跃。抚今追昔,人们不禁深深怀念施陶丁格的创新精神和杰出贡献。可以期望,施陶丁格和他的“高分子”理念将久远地共存于人们的心中。

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