高分子化學(xué)的應(yīng)用
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高分子化學(xué)的應(yīng)用范文第1篇
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(huì)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(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)引起人類社會(huì)的重大變革，材料是人類文明的重要標(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(qiáng)度大，如汽車零部件、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(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)：
[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(guó)人,1997,(11)
[2]王守德,劉福田,程新.智能材料及其應(yīng)用進(jìn)展[J].濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版,2002,(01).
高分子化學(xué)的應(yīng)用范文第2篇
一、高分子化學(xué)的內(nèi)涵
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(huì)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(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，把人類由工業(yè)社會(huì)推向信息和知識(shí)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)引起人類社會(huì)的重大變革，材料是人類文明的重要標(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(qiáng)度大，如汽車零部件、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，極大地滿足著人類的需要。
高分子化學(xué)的應(yīng)用范文第3篇
關(guān)鍵詞:綠色化學(xué);高分子;設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
高分子化學(xué)是一門實(shí)用性和實(shí)驗(yàn)性都很強(qiáng)的學(xué)科,是化學(xué)、化工、材料等專業(yè)必須修讀的基礎(chǔ)課程,與原有的四大化學(xué)并列,成為第五大化學(xué)。高分子材料已深入到人類生活和生產(chǎn)的每個(gè)角落。
高分子化學(xué)教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn),在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等方面存在一定的局限性和不足之處,其完善需要經(jīng)歷一個(gè)不斷實(shí)踐和更新論證的過(guò)程。將高分子實(shí)驗(yàn)課中聚合物的分子設(shè)計(jì)、合成、加工和測(cè)試等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合,組成一門高分子科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程,是高分子教學(xué)改革的必然趨勢(shì)。
一、高分子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課開(kāi)設(shè)的必要性
廊坊師范學(xué)院化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院材料化學(xué)專業(yè)的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)于2008年開(kāi)設(shè)以來(lái),由本專業(yè)教師在部分科研成果及其他院校高分子化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資料和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容進(jìn)行了設(shè)定。高分子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè),為學(xué)生專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能的培訓(xùn)、動(dòng)手能力的培養(yǎng)以及思維創(chuàng)造力的提高等方面起到了積極的促進(jìn)作用。
設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁蠛蛯?shí)驗(yàn)條件,由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,并加以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力,提高學(xué)生探索新問(wèn)題的興趣、研究問(wèn)題的綜合能力。開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí),要注意緊緊圍繞學(xué)生的綜合能力、初步設(shè)計(jì)能力及創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)這一目標(biāo),注意與課程設(shè)計(jì)、課外科技活動(dòng)、集中的綜合訓(xùn)練相結(jié)合。
傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在與理論教學(xué)的配合上,是教師根據(jù)教學(xué)的一般規(guī)律或?qū)嶒?yàn)內(nèi)容安排的,而不是學(xué)生根據(jù)各自學(xué)習(xí)中的需要或進(jìn)一步探索的興趣所確定的,無(wú)法體現(xiàn)個(gè)性的發(fā)展。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)一般是前人做過(guò)的,經(jīng)過(guò)精簡(jiǎn)提煉,專門為教學(xué)而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)沒(méi)有次要的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的干擾,這對(duì)學(xué)生今后從事科學(xué)研究和對(duì)新事物的探索非常不利。在高校中開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),營(yíng)造培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的環(huán)境是非常必要的,有利于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。
二、注意培養(yǎng)綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展意識(shí)
1.綠色化學(xué)的核心內(nèi)容
綠色化學(xué)又稱環(huán)境無(wú)害化學(xué)或環(huán)境友好化學(xué),是指設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中,使用沒(méi)有或者盡可能小的產(chǎn)生環(huán)境副作用的化學(xué)品。綠色化學(xué)的核心內(nèi)容主要體現(xiàn)在:第一是減量,即減少三廢排放;第二是重復(fù)使用,如催化劑、載體等;第三是回收,可以有效地實(shí)現(xiàn)省資源、少污染、減成本的要求;第四是再生,是節(jié)省資源、能源,減少污染的有效途徑;第五是拒用,如不用有毒副作用及污染嚴(yán)重的原料,這是杜絕污染的最根本方法。
開(kāi)發(fā)新型的、可生物降解的高分子材料,解決“白色污染”問(wèn)題;以及充分應(yīng)用可再生資源,即:采用可再生資源做化學(xué)化工原料,是綠色化學(xué)的重要任務(wù)和方向。眾所周知,“白色污染”是當(dāng)今社會(huì)的一大公害,塑料作為合成高分子材料,具有性能多樣、用途廣泛和價(jià)格優(yōu)廉的優(yōu)點(diǎn),已成為人類生產(chǎn)和生活中不可缺少的一種材料。然而,廢棄塑料造成很大的環(huán)境污染。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,應(yīng)注重強(qiáng)調(diào)高分子材料的環(huán)境同化,高分子材料的循環(huán)和再生技術(shù),探索高分子材料與生態(tài)環(huán)境的相互影響,實(shí)現(xiàn)高分子材料與生態(tài)環(huán)境的和諧等內(nèi)容。
2.綠色化學(xué)的重要指標(biāo)
綠色化學(xué)的一個(gè)重要指標(biāo)是原子利用率,其定義為:期望產(chǎn)品的摩爾質(zhì)量占化學(xué)方程式中按計(jì)量所得物質(zhì)的摩爾質(zhì)量的比值。高分子材料的制備包括單體的合成,聚合物的合成及聚合物的加工,前兩步都有一個(gè)原子利用率的問(wèn)題。要實(shí)現(xiàn)綠色化,只有在合成中提高原子利用率,才會(huì)真正減少?gòu)U物的生成。
綠色化學(xué)的理想是指:不使用有毒有害的物質(zhì),不產(chǎn)生有毒有害的廢棄物,不使用對(duì)環(huán)境有害的落后化學(xué)工藝。其目的是把現(xiàn)有的化學(xué)和化工生產(chǎn)的技術(shù)路線從“先污染,后治理”改為“從源頭上根除污染”。
3.開(kāi)設(shè)小量、半微量實(shí)驗(yàn)
有關(guān)綠色化學(xué)的教育才剛剛起步,國(guó)內(nèi)大多數(shù)學(xué)校尚未涉足。現(xiàn)有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容難以體現(xiàn)綠色化學(xué)思想,不少實(shí)驗(yàn)仍大量使用有毒有害藥品,產(chǎn)生大量的“三廢”,對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究推廣不夠。
傳統(tǒng)的常量實(shí)驗(yàn)藥品用量大,導(dǎo)致教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入大、資源利用率低、環(huán)境污染嚴(yán)重等?？梢栽谀承?shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)小量、半微量實(shí)驗(yàn)。這些小量、半微量實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和精密度等都提出了更高的要求。
綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展已成為企業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展必須考慮的因素。在設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)時(shí),盡可能地采用專業(yè)、簡(jiǎn)單高效的實(shí)驗(yàn)路線,教師在講授時(shí)將其他生產(chǎn)過(guò)程和工藝進(jìn)行對(duì)比,強(qiáng)調(diào)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保效益,讓學(xué)生充分體會(huì)到增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)和可持續(xù)發(fā)展對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性。通過(guò)給學(xué)生灌輸環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的理念,為學(xué)生今后生產(chǎn)設(shè)計(jì)和研究開(kāi)發(fā)等工作提供一個(gè)基本的思想準(zhǔn)則。
三、將科研與實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合起來(lái),開(kāi)發(fā)應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)
1.將廢舊高分子的綜合利用作為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
高分子化學(xué)是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科,是材料化學(xué)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課,對(duì)于材料化學(xué)專業(yè)的學(xué)生,學(xué)習(xí)高分子化學(xué)不僅要全面掌握高分子化學(xué)的理論知識(shí),更重要的是要學(xué)會(huì)高分子的實(shí)驗(yàn)方法以及在實(shí)際中的應(yīng)用。我們從廢舊高分子的綜合利用出發(fā),探討科研成果轉(zhuǎn)化為高分子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的研究與實(shí)踐。
廢舊高分子材料的綜合利用是綠色化學(xué)的重要組成部分,它將對(duì)減少環(huán)境污染具有重要的實(shí)際意義,同時(shí)又能獲得有價(jià)值的工業(yè)原料,對(duì)能源的再利用具有一定的意義。在我們的教學(xué)實(shí)踐中,在已經(jīng)具備的課題組成員大量前期科研成果基礎(chǔ)上,對(duì)廢舊聚苯乙烯、廢舊有機(jī)玻璃、廢舊聚氨酯和聚酯進(jìn)行再利用研究。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容包括對(duì)控制反應(yīng)的幾個(gè)因素:升溫速度、溫度、催化劑種類與用量、反應(yīng)時(shí)間等進(jìn)行優(yōu)選。這類設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)使學(xué)生對(duì)綠色化學(xué)的概念有一個(gè)深入理解,使學(xué)生增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)、掌握廢舊高分子材料的綜合利用方法,對(duì)從實(shí)際出發(fā)鍛煉自身科研能力有重要意義。
在高分子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,適時(shí)引入“降解”這一高分子學(xué)科中的重要概念,并適當(dāng)介紹高分子降解中的一些問(wèn)題,如生物、光、輻射、熱、機(jī)械及化學(xué)等因素引起的降解規(guī)律,并介紹相關(guān)高分子的設(shè)計(jì)方法。也就是讓學(xué)生正面理解“聚合”的同時(shí),也從反面理解了“降解與解聚”,這樣就形成了一個(gè)完整的教學(xué)體系。
2.將天然可降解高分子作為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
目前對(duì)付“白色污染”的方法一般是以填埋和焚燒為主,還有再生利用。再生利用的費(fèi)用較高,難以推廣,最好的方法是開(kāi)發(fā)能夠降解的環(huán)境友好材料。這種材料能夠在環(huán)境條件下分解成能納入自然生態(tài)循環(huán)的小分子物質(zhì)?，F(xiàn)在一般以淀粉、纖維素、甲殼素、殼聚糖等天然多糖為原料,采用共混或接枝等方法得到聚合物(如塑料),這類制品可以生物降解,最終轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水,納入生態(tài)良性循環(huán)。
高分子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中可以開(kāi)發(fā)一些能聯(lián)系實(shí)際生活的應(yīng)用型實(shí)驗(yàn),將教師的科研工作與實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密聯(lián)系起來(lái),體現(xiàn)出高分子科學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)用價(jià)值,能強(qiáng)烈地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。
基于此,在高分子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中我們?cè)黾恿恕皬奈r殼蟹殼制備甲殼素和殼聚糖并用于工業(yè)廢水的凈化”,本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是從綠色高分子角度出發(fā),將回收的蝦殼蟹殼經(jīng)水洗、稀酸浸泡、稀堿浸泡等方法先制備甲殼素,然后用堿煮的方法將制得的甲殼素進(jìn)行脫乙酰化,制備出殼聚糖初產(chǎn)品,再用沉淀法進(jìn)行純化得殼聚糖純品。將殼聚糖純品分別進(jìn)行脫乙酰度、平均分子量、灰份含量、水份含量的測(cè)定。將得到的甲殼素和殼聚糖用于工業(yè)廢水中重金屬離子和有機(jī)酸的吸附分離。
四、培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)思想和對(duì)高分子實(shí)驗(yàn)的興趣
興趣是學(xué)習(xí)的最大動(dòng)力,學(xué)生只有具有了學(xué)習(xí)興趣,才會(huì)主動(dòng)花時(shí)間和精力鉆研所學(xué)的內(nèi)容。目前,實(shí)驗(yàn)課幾乎全部是程式化過(guò)程,教師總是先講解實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟、注意事項(xiàng)等,學(xué)生被動(dòng)地聽(tīng),不去思考,機(jī)械地完成每一步操作,為實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)帶給學(xué)生的不是學(xué)習(xí)的興趣,更不用說(shuō)培養(yǎng)思考能力和興趣了。因此,在課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)階段,通過(guò)質(zhì)疑引思、舉例與聯(lián)想、歸納總結(jié)、啟發(fā)式教學(xué)等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)拓創(chuàng)新。
高分子化學(xué)的應(yīng)用范文第4篇
關(guān)鍵詞：高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)；改革；實(shí)踐
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）05-0024-02
高分子化學(xué)是嘉興學(xué)院材料與紡織工程學(xué)院高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生的核心基礎(chǔ)課程，它是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)，不僅能加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生熟練的實(shí)驗(yàn)操作，還可通過(guò)安裝實(shí)驗(yàn)裝置、觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，進(jìn)而分析現(xiàn)象、解決問(wèn)題，最終提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。由于本專業(yè)設(shè)立僅有5年時(shí)間，高分子化學(xué)專業(yè)課程的開(kāi)設(shè)也只有短短的3個(gè)學(xué)年，由于教學(xué)經(jīng)驗(yàn)有限及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的延遲，所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)一般都是一些典型的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)（如甲基丙烯酸甲酯的本體聚合、醋酸乙烯酯的乳液聚合等），學(xué)生往往不用動(dòng)腦思考，只要按照標(biāo)準(zhǔn)步驟動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)即可。基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)技能和熟悉實(shí)驗(yàn)儀器的操作，但是，往往難以培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，更不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)及學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的提高。等到學(xué)生到大四做畢業(yè)論文時(shí)，問(wèn)題也暴露出來(lái)：缺乏思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，實(shí)驗(yàn)意識(shí)沒(méi)體現(xiàn)出來(lái)。經(jīng)初步調(diào)研論證，結(jié)合本校實(shí)際情況，我們確定選擇即將開(kāi)展高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的高材09、10級(jí)學(xué)生作為這次實(shí)踐教學(xué)改革的試點(diǎn)，有計(jì)劃、有步驟地進(jìn)行高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革探索與實(shí)踐。
一、讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，珍惜實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生動(dòng)手能力
實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備工作是實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的保證。尤其是高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)前有大量實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，包括實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備調(diào)試、檢修工作；所需玻璃器皿的清洗工作，化學(xué)試劑的配制，如單體、引發(fā)劑的精制，溶液的配制等。這些工作都由實(shí)驗(yàn)老師來(lái)承擔(dān)，學(xué)生不了解實(shí)驗(yàn)的順利開(kāi)展凝聚著實(shí)驗(yàn)老師的大量勞動(dòng)，所以，往往不珍惜實(shí)驗(yàn)過(guò)程。在已開(kāi)展高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的09級(jí)同學(xué)中，我們讓學(xué)生適當(dāng)參與實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作，如玻璃儀器的清洗，做過(guò)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的人都知道，殘留高分子物質(zhì)的玻璃儀器難以清洗，同學(xué)在清洗玻璃儀器的過(guò)程中，既珍惜實(shí)驗(yàn)過(guò)程，又能初步了解高分子的性質(zhì)；甲基丙烯酸甲酯單體的蒸餾，在甲基丙烯酸甲酯溶液中往往加入微量的阻聚劑，以避免溶液在儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中發(fā)生聚合，所以為了縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高反應(yīng)效率，實(shí)驗(yàn)前學(xué)生在實(shí)驗(yàn)老師的指導(dǎo)下采用蒸餾的方式對(duì)單體進(jìn)行提純，加深理論課程中關(guān)于阻聚劑的理解。通過(guò)參與實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，同學(xué)們懂得實(shí)驗(yàn)的成功不僅取決于實(shí)驗(yàn)過(guò)程，與實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作也密不可分，從而更加珍惜實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，珍惜自己的實(shí)驗(yàn)成果。更重要的是，實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作又加深了對(duì)理論知識(shí)的理解。
二、結(jié)合嘉興學(xué)院高分子材料與工程專業(yè)特點(diǎn)及實(shí)際情況，改革優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，著重培養(yǎng)學(xué)生思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力及團(tuán)隊(duì)精神
高分子化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容主要是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)無(wú)機(jī)及分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)及物理化學(xué)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，已使學(xué)生掌握了基本儀器設(shè)備的使用和相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作。因此，在專業(yè)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，過(guò)多地開(kāi)設(shè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，不利于學(xué)生思考問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)，不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，必須對(duì)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行改革，主要包括：①基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的改進(jìn)，鞏固及培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)理論與操作技能。如聚甲基丙烯酸甲酯的制備，學(xué)生可根據(jù)興趣選擇懸浮聚合或本體聚合，確定實(shí)驗(yàn)所需儀器設(shè)備及藥品。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不同聚合方法有不同的實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)。如，本體聚合分為三階段進(jìn)行，不同階段溫度不同，關(guān)鍵在于第一階段轉(zhuǎn)化率的控制，避免出現(xiàn)爆聚，反應(yīng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，最終的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品為板材；而懸浮聚合實(shí)質(zhì)也是本體聚合，但由于分散介質(zhì)的加入可以很好地進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱，避免爆聚現(xiàn)象的發(fā)生，攪拌速度是控制實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵，聚合時(shí)間相對(duì)較短，最終的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品為球狀小珠。同學(xué)之間對(duì)各自的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、產(chǎn)品外觀、產(chǎn)品性狀等進(jìn)行熱烈討論，從而加深對(duì)于聚合方法的理解。②強(qiáng)化設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力。開(kāi)設(shè)具有工程特色的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如聚醋酸乙烯酯乳液聚合實(shí)驗(yàn)，擴(kuò)展為一組設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)：從單體精制、引發(fā)劑精制、乳化劑的選擇與用量、到動(dòng)態(tài)光散射法測(cè)定乳膠粒尺寸、穩(wěn)定性的測(cè)定，最后在將其配制成乳膠漆，測(cè)定涂層性能與乳膠粒尺寸之間的關(guān)系。學(xué)生通過(guò)對(duì)整個(gè)材料制備及使用過(guò)程的全程跟蹤，掌握結(jié)構(gòu)、性能與合成之間密切聯(lián)系，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性，提高學(xué)生的工程能力，有利于引導(dǎo)學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的科學(xué)研究，培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念。③適當(dāng)增加科研性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，增強(qiáng)對(duì)本專業(yè)的了解與熱愛(ài)。為進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力及參與科研的積極性，浙江省設(shè)立了大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目，嘉興學(xué)院每年也設(shè)立大學(xué)生研究訓(xùn)練（SRT）計(jì)劃，本專業(yè)大部分09級(jí)的學(xué)生都參與到科研性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目研究中。學(xué)生們呈現(xiàn)出前所未有的申報(bào)熱情，他們自愿組成實(shí)驗(yàn)小組、每組成員3~5人，分工明確，團(tuán)結(jié)合作。如作者本人就指導(dǎo)了一項(xiàng)浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目的研究，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人由08級(jí)同學(xué)擔(dān)任，主要成員為09級(jí)同學(xué)。項(xiàng)目開(kāi)展之初，主要由08級(jí)同學(xué)設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)，09級(jí)同學(xué)從旁學(xué)習(xí)并輔助完成實(shí)驗(yàn)，項(xiàng)目進(jìn)行中期，09級(jí)同學(xué)已掌握實(shí)驗(yàn)方法與手段，具備獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?8級(jí)同學(xué)的主要精力可放在考研復(fù)習(xí)上面，順利完成新老接替的工作，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。同時(shí)，學(xué)生更多地接觸到高新技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)，開(kāi)闊思路與視野，增強(qiáng)他們對(duì)于本專業(yè)的了解與熱愛(ài)。
④增加經(jīng)典驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的趣味性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。很多同學(xué)剛上大學(xué)的時(shí)候，嚴(yán)重缺乏對(duì)高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)的了解，因此對(duì)于學(xué)習(xí)沒(méi)有興趣，甚至有些學(xué)生想要轉(zhuǎn)專業(yè)。為了培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，我們將一些經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與我們?nèi)粘Ｉ蠲芮新?lián)系起來(lái)，增加實(shí)驗(yàn)的趣味性和實(shí)用性。如，制備有機(jī)玻璃板前，讓學(xué)生們準(zhǔn)備一些干花、干樹(shù)葉或大頭貼，在注模過(guò)程中放入其中，等產(chǎn)品成型后，美感十足的玻璃板就制成了，學(xué)生們非常有成就感，同時(shí)提高了對(duì)于高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。
三、完善實(shí)驗(yàn)考核制度，全面反映學(xué)生實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)
我們進(jìn)一步細(xì)化與完善了實(shí)驗(yàn)的考核方式，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)均得到不同程度的體現(xiàn)。以往我們只根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)評(píng)定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)，學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)裝置的安裝、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的清洗、實(shí)驗(yàn)室的清掃等工作都不能得到體現(xiàn)，缺乏客觀、公正、全面的實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制。因此，我們借鑒比較傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的考核機(jī)制，將實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定細(xì)化：預(yù)習(xí)報(bào)告20分，實(shí)驗(yàn)著裝10分，實(shí)驗(yàn)裝置20分，操作規(guī)范20分，實(shí)驗(yàn)結(jié)果20分，衛(wèi)生情況10分。將實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)公布給學(xué)生，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)規(guī)范觀念，從實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)開(kāi)始直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束清掃實(shí)驗(yàn)室的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程都能認(rèn)真完成，從而改善學(xué)生不注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的現(xiàn)象，增加了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。
四、建設(shè)實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)站，有助于學(xué)生的課前預(yù)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性
在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)前，教師要詳細(xì)地講解實(shí)驗(yàn)原理、方法、步驟、儀器使用、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等，甚至要把實(shí)驗(yàn)從頭到尾演示一遍，讓學(xué)生看得清清楚楚，學(xué)生完全不用預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，也不用思考問(wèn)題，這樣就造成了學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的忽視。在理論教學(xué)中，多采用先進(jìn)的多媒體教學(xué)手段，但在嘉興學(xué)院大部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，還沒(méi)有利用多媒體的教學(xué)模式。而多媒體的生動(dòng)性、可重復(fù)性可以讓學(xué)生直觀感受實(shí)驗(yàn)操作，可以很好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)。因此，我們正逐步建設(shè)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)站，初步將實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)大綱、講義等內(nèi)容放到網(wǎng)站上。編制實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件，如實(shí)驗(yàn)過(guò)程所涉及的基本儀器、基本操作、基本裝置、注意事項(xiàng)等。實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)站的建成，方便學(xué)生的課前預(yù)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。為了進(jìn)一步完善課程網(wǎng)站的建設(shè)，我們還擬采用Flash演示等手段，幫助學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)步驟，了解注意事項(xiàng)。目前，實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)絡(luò)的正在逐步建設(shè)與完善中。
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高分子化學(xué)的應(yīng)用范文第5篇
傳統(tǒng)的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)為一些經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，教學(xué)內(nèi)容步驟標(biāo)準(zhǔn)化、模式化，學(xué)生只能被動(dòng)的接收，按方抓藥，無(wú)須動(dòng)腦思考、分析。這種教學(xué)方式的優(yōu)點(diǎn)是保證了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行，培養(yǎng)了學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)技能和熟悉實(shí)驗(yàn)儀器的操作，但對(duì)于學(xué)生動(dòng)手能力、思考能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、研究能力的培養(yǎng)效果甚微。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式不利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、分析解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，且造成學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降，使得實(shí)驗(yàn)課程“弱化”，而把大部分的時(shí)間放在了幫助學(xué)生獲取知識(shí)和記憶知識(shí)上，忽略了實(shí)驗(yàn)課程在整個(gè)大學(xué)教育過(guò)程中的重要性和必要性。導(dǎo)致學(xué)生到大四畢業(yè)論文環(huán)節(jié)，則充分暴露了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范、實(shí)驗(yàn)技能較差、實(shí)驗(yàn)意識(shí)薄弱、科學(xué)研究精神欠缺等缺點(diǎn)。很多教師已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程的缺點(diǎn)和局限性，也提出了很多的教學(xué)改革方法，其中包括了研究性高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程。研究性高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程讓學(xué)生參與了實(shí)驗(yàn)配方設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析討論，突出了學(xué)生作為課堂主體，教師輔助學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)課程，提高課堂上教師與學(xué)生的互動(dòng)，活躍了課堂氣氛，激發(fā)了學(xué)生的興趣，有利于學(xué)生深化理論知識(shí)的理解，充分鍛煉動(dòng)手能力、綜合分析能力、科學(xué)研究能力，為學(xué)生的綜合全面發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)有文獻(xiàn)雖然充分論述了研究性實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)和作用，但尚沒(méi)有文獻(xiàn)從備課到實(shí)施、總結(jié)、詳細(xì)論述研究性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)施方法。張玉琦等提出了在實(shí)驗(yàn)課程中增設(shè)研究性實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合聚合物微球乳液實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提出了新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，但沒(méi)有詳細(xì)地?cái)⑹鋈绾卧O(shè)計(jì)并實(shí)施該實(shí)驗(yàn)。張曉云提出了將研究性實(shí)驗(yàn)替代基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，并簡(jiǎn)單的介紹了《丙烯酰胺的水溶液聚合》實(shí)驗(yàn)的做法，也沒(méi)有詳細(xì)深入的分析、研究和介紹各環(huán)節(jié)的實(shí)施方法與注意事項(xiàng)。胡先海等詳細(xì)介紹了在高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用研究性學(xué)習(xí)需要采用的幾種研究方式，并詳細(xì)解讀了各種研究方式的優(yōu)點(diǎn)。但這些研究方式可能無(wú)法在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中全部應(yīng)用。不同的實(shí)驗(yàn)采用的研究方法也不同。但文獻(xiàn)未結(jié)合某個(gè)實(shí)驗(yàn)詳細(xì)介紹研究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)施方案。本文根據(jù)作者理念和文獻(xiàn)報(bào)道的關(guān)于研究性實(shí)驗(yàn)的理論，結(jié)合具體的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)《有機(jī)玻璃的制備》，詳細(xì)論述了該高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)如何設(shè)計(jì)成研究性實(shí)驗(yàn)，介紹各環(huán)節(jié)需要做的工作及其作用。
2研究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施
2．1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
根據(jù)對(duì)研究性實(shí)驗(yàn)的理念和理解，從充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生參與每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)主體的目標(biāo)出發(fā)，教師從軟件和硬件上準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)。對(duì)于《有機(jī)玻璃制備》實(shí)驗(yàn)，教師需要根據(jù)四大聚合方法之一的本體聚合理論知識(shí)，分析該實(shí)驗(yàn)方案中各實(shí)驗(yàn)參數(shù)是否可變？可變范圍為多少？變化后對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程其他參數(shù)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否有影響。各實(shí)驗(yàn)參數(shù)之間具有一定的關(guān)聯(lián)性，例如其它條件一致，反應(yīng)溫度降低，反應(yīng)時(shí)間則會(huì)延長(zhǎng)，或引發(fā)劑用量越低，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要注意到各參數(shù)之間的相互關(guān)聯(lián)性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)參數(shù)是否可變，修改指導(dǎo)書(shū)內(nèi)容，將可變的實(shí)驗(yàn)參數(shù)空白。在上課之前，要求學(xué)生根據(jù)已學(xué)的理論知識(shí)，并查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，初步確定自己的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。在動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)之間，教師和學(xué)生討論相關(guān)參數(shù)的可行性，學(xué)生需說(shuō)明采用這個(gè)數(shù)據(jù)的理由和依據(jù)。通過(guò)上述準(zhǔn)備工作，教師能夠更好地指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)參數(shù)的制定，對(duì)于學(xué)生定的不合理實(shí)驗(yàn)參數(shù)具有一定的預(yù)測(cè)。有利于在課程中，順利完成實(shí)驗(yàn)參數(shù)的探討和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。學(xué)生通過(guò)參與上述實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)計(jì)，對(duì)該實(shí)驗(yàn)的理論知識(shí)進(jìn)一步進(jìn)行了復(fù)習(xí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理把握更加準(zhǔn)確，充分理解各原料作用和各實(shí)驗(yàn)參數(shù)內(nèi)在含義。同時(shí)，有利于促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自主思考、獨(dú)立研究能力和查閱文獻(xiàn)等科學(xué)研究基礎(chǔ)功底，為后續(xù)該實(shí)驗(yàn)的順利開(kāi)展、大四本科畢業(yè)環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行，以及今后工作打下良好的基礎(chǔ)。
2．2實(shí)驗(yàn)預(yù)演
為了使教師對(duì)不同參數(shù)下的實(shí)驗(yàn)進(jìn)程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有一個(gè)整體的把握，教師需要對(duì)不同參數(shù)下的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)演，把握各參數(shù)之間的關(guān)系，更好的指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定，并進(jìn)行理論指導(dǎo)。但是，由于高分子化學(xué)的特殊性，實(shí)驗(yàn)條件存在一定的變化范圍，加上可變的實(shí)驗(yàn)參數(shù)較多，因此，可設(shè)計(jì)出的配方數(shù)較多。在預(yù)演環(huán)節(jié)，教師不可能對(duì)所有參數(shù)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)演，為了對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行具有一個(gè)清晰、整體的把握，對(duì)預(yù)期的上下限參數(shù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)演，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊襁M(jìn)行、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否明顯、實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間是否在課時(shí)內(nèi)，實(shí)驗(yàn)是否存在一定的危險(xiǎn)性等，調(diào)整各參數(shù)的上下限范圍，防止實(shí)驗(yàn)的不可進(jìn)行和危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)的發(fā)生。在《有機(jī)玻璃制備》實(shí)驗(yàn)中，從理論分析來(lái)說(shuō)，反應(yīng)溫度越低，引發(fā)劑用量越低，聚合反應(yīng)速率越慢，當(dāng)?shù)椭烈欢ǔ潭葧r(shí)，反應(yīng)有可能無(wú)法進(jìn)行，因此需要對(duì)低溫、低引發(fā)劑條件下的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)演，掌握該條件下，各步反應(yīng)所需的時(shí)間和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。相反，當(dāng)反應(yīng)溫度較高，引發(fā)劑用量較多時(shí)，反應(yīng)速率越快。由于該實(shí)驗(yàn)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)速率過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致爆聚現(xiàn)象的發(fā)生，因此需要對(duì)高溫、高引發(fā)劑含量的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行預(yù)演。為了對(duì)不同條件下的實(shí)驗(yàn)進(jìn)程和實(shí)驗(yàn)參數(shù)有良好的把握，需要對(duì)中等條件的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)演，比較低溫、低引發(fā)劑，高溫、高引發(fā)劑和中溫、中等含量引發(fā)劑的實(shí)驗(yàn)進(jìn)程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有何不同。根據(jù)實(shí)驗(yàn)預(yù)演結(jié)果、實(shí)驗(yàn)課時(shí)的安排、硬件條件等客觀因素，修改實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍，以便于更好的指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)預(yù)演步驟，教師對(duì)各實(shí)驗(yàn)參數(shù)下的實(shí)驗(yàn)進(jìn)程和實(shí)驗(yàn)步驟做到了心中有數(shù)，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行能夠起到良好的指導(dǎo)作用。
2．3學(xué)生預(yù)習(xí)
作為學(xué)習(xí)的主體，需要對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，聯(lián)系理論知識(shí)，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程和基礎(chǔ)理論知識(shí)有一個(gè)基礎(chǔ)的了解。并羅列操作和理論問(wèn)題，方便在課堂上解決，加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握。在提高動(dòng)手能力的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合。教師的一切努力，只為學(xué)生能夠掌握知識(shí)，提高動(dòng)手能力，鍛煉學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，提高解決問(wèn)題的科研能力。教師在力所能及的范圍內(nèi)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，但如果學(xué)生不配合，教師努力的效果就會(huì)大打折扣。因此，學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是非常重要的，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。對(duì)于《有機(jī)玻璃制備》實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在預(yù)習(xí)過(guò)程中，需要做好以下幾方面的內(nèi)容：
（1）該實(shí)驗(yàn)的基本原理；
（2）實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程；
（3）操作和理論上存在的問(wèn)題；
（4）根據(jù)理論知識(shí)和查閱文獻(xiàn)，初步確定本組實(shí)驗(yàn)參數(shù)。這一步需要小組學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作，共同確定。經(jīng)過(guò)預(yù)習(xí)，學(xué)生復(fù)習(xí)了理論知識(shí)，初步掌握了實(shí)驗(yàn)的操作。并通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作，提高了學(xué)生的協(xié)作精神，小組互通有無(wú)，共同提高。
2．4實(shí)驗(yàn)實(shí)施
實(shí)驗(yàn)的實(shí)施是整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程的中心環(huán)節(jié)。優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，需要良好的實(shí)驗(yàn)實(shí)施才能實(shí)現(xiàn)最終的目的。因此，教師需要根據(jù)課時(shí)對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)致的安排，確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行以及學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握。根據(jù)前期的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備、預(yù)演，實(shí)驗(yàn)的實(shí)施可按照以下步驟開(kāi)展：
（1）教師介紹本次實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，以及該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論知識(shí)；
（2）從基礎(chǔ)理論知識(shí)引出實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定，小組匯報(bào)本組實(shí)驗(yàn)參數(shù)及其設(shè)定理由，由同學(xué)討論是否合適，教師引導(dǎo)，并最終確定參數(shù)；
（3）教師根據(jù)各組參數(shù)設(shè)定情況，有目的的引導(dǎo)各組學(xué)生參數(shù)的分布。盡量使各組實(shí)驗(yàn)參數(shù)具有一定的差異性，并具有不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
（4）教師演示實(shí)驗(yàn)操作。對(duì)于特別需要注意的環(huán)節(jié)，則著重說(shuō)明；
（5）學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)；
（6）在實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中，由學(xué)生或教師提出問(wèn)題，學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過(guò)理論與實(shí)際的結(jié)合，教師與學(xué)生互動(dòng)探討問(wèn)題。對(duì)于《有機(jī)玻璃制備》實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可能出現(xiàn)的問(wèn)題如下：
（1）在預(yù)聚過(guò)程中，錐形瓶為什么需要晃動(dòng)？晃動(dòng)頻率不同，對(duì)結(jié)果是否有差異？措施：可以讓一組學(xué)生嘗試不晃動(dòng)錐形瓶，觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象：出現(xiàn)爆聚。學(xué)生觀察有機(jī)玻璃制備過(guò)程中的爆聚現(xiàn)象。解釋：甲基丙烯酸甲酯聚合是一個(gè)放熱反應(yīng)，晃動(dòng)錐形瓶主要是為了將反應(yīng)熱釋放，并讓單體流動(dòng)，各處單體均勻聚合?；蝿?dòng)頻率不同，主要影響散熱及不同位置單體聚合程度的差異。晃動(dòng)過(guò)慢也會(huì)出現(xiàn)爆聚。
（2）達(dá)到預(yù)聚的時(shí)間存在差異的原因是什么？解釋：主要取決于引發(fā)劑的用量及預(yù)聚合溫度。引發(fā)劑用量較多、聚合溫度越高，完成預(yù)聚時(shí)間就越短。反之，時(shí)間越長(zhǎng)。
（3）在灌模時(shí)，產(chǎn)生氣泡的原因是什么？如何防止氣泡產(chǎn)生？解釋：由于模具三面封閉，一端開(kāi)口，里面存有空氣。如果豎直模具直接倒入液體，液體充滿開(kāi)口端，里面的空氣無(wú)法排出，則容易產(chǎn)生氣泡。措施：將模具傾斜，從模具的較低處緩慢注入，將模具里的空氣從無(wú)液體的開(kāi)口處緩慢趕出，液體充滿模具，則無(wú)氣泡。
（4）灌模后，為什么還是需要低溫聚合后，再高溫聚合？措施：將一組樣品直接置于高溫下聚合過(guò)夜，觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象：模具中的預(yù)聚體也會(huì)出現(xiàn)爆聚的現(xiàn)象，出現(xiàn)大量的氣泡，并溢出模具。解釋：預(yù)聚后體系中聚合物分子量較小，如果直接高溫聚合，仍會(huì)產(chǎn)生爆聚。通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)施，學(xué)生能夠系統(tǒng)的掌握整個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作及其注意事項(xiàng)，對(duì)不同參數(shù)帶來(lái)的影響也有了感觀的認(rèn)識(shí)，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解，提高了動(dòng)手能力，并養(yǎng)成了研究比較的良好科研精神，為后續(xù)的本科畢業(yè)論文提前做好訓(xùn)練。
2．5總結(jié)報(bào)告
總結(jié)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)課程的成果總結(jié)，反應(yīng)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作和理論知識(shí)的掌握，是教師考察課堂教學(xué)效果的重要手段。對(duì)于研究性實(shí)驗(yàn)，其報(bào)告需要充分體現(xiàn)研究性。實(shí)驗(yàn)的總結(jié)報(bào)告需要包含以下幾方面的內(nèi)容：
（1）全班實(shí)驗(yàn)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總；
（2）根據(jù)各小組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異，教師引導(dǎo)學(xué)生討論，探討差異存在的原因；
（3）以小論文的形式提交實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告。鍛煉學(xué)生科研寫作能力，為后續(xù)的本科畢業(yè)論文和工作奠定基礎(chǔ)。對(duì)于《有機(jī)玻璃制備》實(shí)驗(yàn)，可能出現(xiàn)的問(wèn)題如下：
（1）預(yù)聚程度的控制。溫度越低，引發(fā)劑越少，預(yù)聚合的時(shí)間越長(zhǎng)；
（2）預(yù)聚程度的把握。預(yù)聚程度對(duì)后續(xù)的操作和實(shí)驗(yàn)具有一定的影響，預(yù)聚程度過(guò)低，倒進(jìn)模具時(shí)容易漏液，預(yù)聚程度過(guò)高，太粘稠，不易倒入模具，且容易爆聚；
（3）產(chǎn)品出現(xiàn)氣泡。產(chǎn)品出現(xiàn)氣泡的原因可能有：a．倒入模具時(shí)未趕出氣泡；b．預(yù)聚程度過(guò)低，小分子單體殘留過(guò)多，小分子揮發(fā)導(dǎo)致氣泡；
（4）產(chǎn)品透明度。氣泡、表面光潔度對(duì)有機(jī)玻璃的透明性具有較大的影響。通過(guò)上述總結(jié)，學(xué)生學(xué)會(huì)了有機(jī)玻璃的制備，并掌握了其中的基礎(chǔ)理論知識(shí)。并深刻理解如何控制有機(jī)玻璃產(chǎn)品質(zhì)量，學(xué)到了理論課堂上學(xué)不到的知識(shí)，深化了理論知識(shí)，鍛煉了科學(xué)研究能力。
3小結(jié)
