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關鍵詞:高分子材料與工程專業;有機化學;教學現狀;教學改革
有機化學是化學學科中的一個十分重要的組成部分,它的主要研究對象是有機分子,從有機物結構入手,研究有機化合物的化學性質,在分子水平上探知未知世界的基礎學科。在我校,有機化學是面向化工學院、藥學院二年級,以及海洋學院一年級學生開設的專業基礎課程,是“大類培養”的主干課程。通過有機化學課程的學習,可使化學類學生掌握有機化學領域的基本理論、基本知識和實驗操作技能,把握有機化學發展領域的新概念、新動向和新技術,同時為后續專業課的學習打下堅實的基礎。
1.教學現狀
在工科院校,有機化學的教學課時“縮水”,如我校有機化學雖然是“大類培養”的重要專業基礎課,但是其課時數被壓縮到64個學時,教師必須在一個學期之內完成教學。而有機化學作為高分子材料與工程專業的基礎課,是高分子化學、高聚物合成工藝學、高分子材料學等后續專業課的基礎,學生必須在有限的課時數里掌握《有機化學》這門課程,難度大,任務重。另外,由于江蘇省高考制度,較大部分的學生高中階段選修的“物生”,進入大學后化學知識特別是有機化學基礎知識非常薄弱,一個教學班級里,學生的化學知識水平參差不齊。通常是剛進入大學的第一學期學習無機化學,對于選“物生”的學生來說,沒有化學基礎,一開始就挫傷他們學習化學的自信心。學習有機化學時,多數學生對有機化學的學習有畏懼感。如果入校時對專業認知不夠,不能看到有機化學學習對高分子材料與工程專業學習的重要性,更是對有機化學失去興趣。再者,有機化學課程自身的特點,由于有機物數量多,結構多變,機理難掌握。而工科院校的有機化學課時數又被壓縮,教師為了教授完大綱的教學內容,不得不采取“滿堂灌”教學方法,使得學生缺乏主動獲得知識的能力,被動“填鴨式”教學必然導致教學效果不理想。一學期教學結束,發現學生知識掌握不好,除了少部分拔尖的學生,大部分學生對這門重要的專業基礎課一知半解,學到的有機知識很少。
2.教學改革
結合有機化學學科規律,針對高分子材料與工程專業特點,對教學內容進行優化、取舍;改進教學手段,選聘高年級本科生、研究生做助理班主任,讓他們參與本科生教學,形成多元化的本科生教學隊伍;改革考核方式,實現高分子材料與工程專業有針對性的考核方式,教考分離。(1)改革教學內容有機化學的教學關鍵是引導學生“有機”這一學科,不同于其他幾門基礎化學課,有機化學基本不涉及計算,不涉及公式,說的是圖片的拼接,化學鍵的斷裂與重組,以構建新的有機分子。那么,在教學過程中如何引導學生使用“有機思維”思考問題才是關鍵。當我們談到如何面對課時數被壓縮這個問題,如果抓住“引導學生進入有機化學這個學科”這個關鍵問題,就能依據高分子材料與工程專業的培養方案,深入分析研究教學大綱和教學目標,對教學內容進行取舍。在改革教學內容時,還要考慮以下兩個方面問題:一是研讀多種版本的教材,最新版本的中、英文有機化學教材和專著等,從不同研讀、分析深度的教材方面,準確把握“基礎有機化學”教學重點、難點,結合高分子材料與工程專業的特點來取舍教學內容。二是關注高分子領域的研究前沿,發展動態,結合傳統的知識,推陳出新,把最新的知識信息教授于學生,引導學生了解最新的前沿,激發他們的興趣,使之感覺到目前所學知識的有用性。(2)改革教學手段我校近年實施了一項“班主任助理”制度,選派高年級本科生、研究生擔任本科生班級班主任助理,取得了很好的教學效果。高年級本科生、研究生參與本科生教學,形成多層次、多元化的本科生教學隊伍。高年級本科生已經學習了有機化學專業基礎課,經歷過有機化學的學習和考核,有自己的學習方法和技巧;他們已經進入高分子材料與工程專業課程學習,對哪些知識對專業課學習重要有切身體會;他們與低年級學生同屬于一個年齡階段,有更多的共同話題,溝通交流更容易,幫助學生及早發現自己的優缺點,揚長避短。高分子材料與工程研究方向的研究生,通常具有扎實的專業基礎知識,已經接觸了專業的前沿研究方向,可以對高分子材料與工程專業低年級學生的學業、思想及心理等方面給予關心和指導。而且本科生可以在研究生的帶領下主動做一些創新創業項目,這使得本科生更清楚自己在課堂學習中哪方面有不足,增強本科生對基礎知識學習的熱情,使他們在有機化學課堂學習中更積極、努力。(3)改革考核方式良好考核方式可以極大地促進學生的學習熱情,提高他們學習的積極性。目前,我院不同專業實行統一考試,如環境工程、化學工程、安全工程和高分子材料與工程等專業統一出卷,流水閱卷、統一登分,做到公正、準確。但是,這種“統一”的方法抹殺不同專業對有機化學需求的不同,使得教師和學生忽視基礎課對后續專業課的影響,結果是為了考試而學習,不能真正掌握自己專業需求的有機化學知識。為了提高學生的整體素質和學習積極性,我們應實現不同專業單獨出卷、單獨考核的方式。卷面上可以體現出適合高分子材料與工程專業的題目,結合他們的后續專業課程。哪些知識是有機化學這門課程必須掌握的基礎知識,哪些知識是關聯高分子材料與工程的專業知識。同時,建立針對性的有機化學試題庫,使學生接觸更多不同的題型,拓寬知識面。建立適合高分子材料與工程專業的有機化學試題庫,有機化學課程理論考試按照一定的難度系數、教學要求、考試范圍等,統一從試題庫里抽調,實現教考分離。
3.結語
為全面提升高分子材料與工程專業的有機化學教學質量,我們要結合有機化學學科規律,針對高分子材料與工程專業的專業特點,從學生的實際出發,認真分析總結,精選教學內容,創新教學手段,改革考核方式,不斷激發學生的學習興趣,以提高高分子材料與工程專業的人才培養質量。
參考文獻:
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關鍵詞:新型 高分子材料
1、新型高分子材料的分類
1.1高分子分離膜
高分子分離膜是用高分子材料制成的具有選擇透過的半透性薄膜。與以溫度梯度、壓力差、電位差或濃度梯度為動力,使液體混合物、氣體混合物或有機物、無機物的溶液等分離技術相比,具有高效、省能和潔凈的特點,因而被認為是支撐新技術革命的重大技術。膜的形式有多種,一般用的是空中纖維和平膜。應用高分子分離膜的推廣可以獲得巨大的經濟效益和社會效益。
1.2高分子磁性材料
高分磁性材料是人類在開拓磁與高分子聚合物新應用領域的同時,賦予磁與高分子傳統應用以新的涵義和內容的材料之一。早期的磁性材料源于天然磁石,后來才利用磁鐵礦燒結或鑄造成為磁性體。現在工業常用的磁性材料有稀土類磁鐵、鐵氧體磁鐵和鋁鎳鉆合金磁鐵等三種。它們的缺點是硬且脆加工性 差。為了克服這些缺陷,將磁粉混煉于橡膠或塑料中制成的高分子磁性材料。這樣制成的復合型高分子磁性材料,不僅比重輕,容易加工成復雜形狀、尺寸精度高的制品,還能與其它的元件一體成型。因而這樣的材料越來越受到人們的關注。高分子磁性材料主要可分為結構型和復合型兩大類。目前具有實用價值的主要是復合型。
1.3光功能高分子材料
所謂光功能高分子材料指的是能夠對光進行吸收、透射、轉換、儲存的一類高分子材料。這類材料主要包括光記錄材料、光導材料、光加工材料、光轉換系統材料、光學用塑料、光導電用材料、光合作用材料、光顯示用材料等。光功能高分子材料可以制成品種繁多的線性光學材料,像普通的安全玻璃、各種棱鏡、透鏡等。利用高分子材料曲線傳播的特性,又以開發出非線性的光學元件,如塑料光導纖維等。先進的信息儲存元件光盤的基本材料就是高性能的聚碳酸脂和有機玻璃。
2、開發新型高分子材料的重要意義
從高分子材料的出現到現代,世界工業科學不再只是對基礎高分子材料的開發研究。從90代開始,科學家們就將注意力轉到了高智能的高分子材料的開發上。現代工業對于新型高分子材料的需求日益增加。新型高分子材料的開發主要集中在制造工藝的改進上,以提高產品的性能,節約資源,減少環境的污染。就目前而言,以茂金屬催化劑為代表的新一代聚烯烴催化劑的開發仍是高分子材料技術開發的熱點之一。 開發應用領域在不斷擴大。 在開發新聚合方法方面, 著重于基團轉移聚合、陰離子活性聚合和微乳液聚合的工業化。與此同時,我們要重視在降低和防止高分子材料在生產和使用過程中造成的環境污染。我們應該大力進行有利于保護環境的可降解高分子材料的研究開發。新型高分子材料的開發, 不但能夠滿足現代工業發展對于材料工業的高要求,更重要的是能夠促進能源與資源的節約,減少環境的污染,提高生產的能力,體現現代科技的高速發展。
關鍵詞:高分子聚合物;燃燒;概念
1.高分子材料分類
(1)按照高分子材料的來源分類
按照高分子材料的來源可以分為天然高分子材料、半合成(改性天然高分子材料)高分子材料和合成高分子材料。
天然高分子材料。天然高分子材料是生命起源和進化的基礎。人類社會一開始就利用天然高分子材料作為生活資料和生產資料,并掌握了其加工技術。比如利用蠶絲、棉、毛織成織物,用木材、棉、麻造紙等。
改性的天然高分子材料。許多天然高分子材料經過人工改性,主要是用化學方法改性,獲得新的高分子材料,如把纖維素用化學反應的方法,改性獲得硝基纖維素、醋酸纖維素、羥甲基纖維素、再生纖維素,還有改性淀粉等。
合成高分子材料。合成高分子材料是指從結構和分子量都已知的小分子原量出發,通過一定的化學反應和聚合方法合成的聚合物。如:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、滌綸、腈綸、丁苯橡膠、氯丁橡膠、順丁橡膠等。
改性合成高分子材料。這一種本質上是從小分子單體合成的聚合物,只是得到的聚合物再經化學反應方法加以改性。如把聚醋酸乙烯醇解,獲得了聚乙烯醇,用化學反應使原有的合成高分子變成一種新的高分子材料,如氯化聚乙烯、氯化聚氯乙烯、ABS樹脂也屬于這一類。
(2)按照高分子材料的用途分類
按照高分子材料的用途可以分為塑料、橡膠、纖維、聚合物基復合材料、粘合劑、涂料、功能高分子等。
塑料是以合成樹脂或化學改性的高分子為主要成分,再加入填料、增塑劑和其他添加劑制得。通常按合成樹脂的特性分為熱固性塑料和熱塑性塑料;按用途又分為通用塑料和工程塑料。
橡膠是一類線型柔性高分子聚合物。它的特點是在很寬的溫度范圍內具有優異的彈性,所以又稱為彈性體。橡膠可分為天然橡膠和合成橡膠,天然橡膠是從自然界含膠植物中制取的一種高彈性物質;合成橡膠是用人工合成的方法制得的高分子彈性體。
纖維是指長度比直徑大很多倍,并具有一定韌性的纖細物質。纖維可分為天然纖維和化學纖維兩大類。天然纖維比如:棉花、羊毛、麻、蠶絲等;化學纖維指用天然的或合成的高分子化合物經過加工制得的纖維,前者稱人造纖維,后者稱合成纖維。
2.高分子材料燃燒特點
大多數聚合物都是可燃的,燃燒過程包括加熱、熱解、氧化、著火等步驟。燃燒過程是一種復雜的自由基連鎖反應過程,首先熱解產生碳氫物片段,再與氧反應產生自由基,然后開始鏈式反應,最終生成有毒的揮發物質。聚合物燃燒的性能指標有燃燒速度和氧指數。
(1)只含氫和碳的高聚物燃燒特點
像聚乙烯、聚丙烯高聚物中只含有氫和碳元素,這類高聚物易燃但
不猛烈,離開火焰后能繼續燃燒,燃燒時產生熔滴,火焰黃藍色,有害氣體是CO2、CO。
(2)含有氧的高聚物燃燒的主要特點
有機玻璃,賽璐珞等高聚物中含有氧元素,這類高聚物燃燒時易燃
而且猛烈,火焰呈黃色,燃燒時變軟,無熔滴,有害氣體是CO2、CO。
(3)含氮高聚物燃燒特點
脲甲醛丙酯、三聚氰胺甲醛樹脂,聚酰胺(尼龍)、聚氨脂、丁腈橡膠、聚丙烯腈等高聚物中都含有氮元素。燃燒時可以是難燃自熄,緩燃緩熄、易燃、燃燒時有熔滴,其有害氣體為NH3、NO2、HCN等。
(4)含鹵素的高聚物燃燒特點
像聚氯乙烯、聚氟乙烯等高聚物中都含有鹵素元素。這類高聚物燃燒時火焰呈黃色,無熔滴、有碳瘤,其突出特點是難燃、釋放的鹵化氫具有捕捉H、OH自由基的功能;燃燒產物中含有Cl2、HCl、HF、COCl2等有害氣體。
(5)酚醛樹脂的燃燒熱點
無燃料的為難燃自熄;有木粉填料的為緩燃緩熄,呈黃色火焰,冒黑煙、放出有毒的酚蒸氣。
3.高聚物燃燒產物的毒性
(1)高溫和缺氧對人的危害
火災中的空氣無疑溫度會急劇上升,氧氣濃度會急劇減少。70℃以上的熱空氣就會使呼吸道發生熱損傷而引起肺不張、肺水腫和肺炎等癥,在短時間內將導致死亡。人平常生活環境的氧濃度約為21%,在火災發生時大量氧被燃燒奪走,環境中氧濃度下降,當大氣中的氧濃度低到小于16%時人體就會出現呼吸急促脈搏加快,頭暈頭痛等癥狀,如果氧濃度小于10%,人3分鐘就會痙攣而死亡。
(2)一氧化碳、二氧化碳對人的危害
一氧化碳是燃燒的最普遍、最重要的產物。二氧化碳的毒性比較小,主要是刺激呼吸中樞神經,但二氧化碳濃度高達7―10%時,人會出現意識不清、紫斑、數分鐘后死亡。當火災現場氧氣供應不足時,可燃物中的碳在燃燒時會產生較多的一氧化碳。一氧化碳是燃燒產物中最具有代表性的毒性氣體。一氧化碳吸入人體后,與血液中的血紅素(Hb)牢固結合,使血液的輸氧能力降低,從而導致腦細胞缺氧而出現頭痛、嘔吐、暈眩、嚴重時出現死亡。
關鍵詞:高分子材料學 表面工程 教學模式
中圖分類號:G642 文獻標識碼: A 文章編號:1672-1578(2012)04-0055-02
“高分子材料學”是我校材料科學與工程專業(表面工程方向)的一門專業課程。表面工程學生的就業領域主要為材料涂裝、防腐等,學生需要熟悉各種工程材料(金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料等)的基本性質、制備工藝以及表面處理方面的知識。“高分子材料學”主要介紹高分子材料的制備、性能、成型、改性及應用等方面的知識。
“高分子材料學”這門課共32學時,所選教材為化學工業出版社出版的《高分子材料基礎》。主要內容包括四部分:高分子材料的合成及制備、高分子材料的結構與性能、常見的高分子材料及其成型加工方法、高分子材料的改性及應用。該教材[1]濃縮了高分子材料與工程專業的四門專業主干課共192學時的內容,即高分子化學(48學時)、高分子物理(64學時)、高分子材料成型工藝(48學時)、聚合物改性原理及方法(32學時)。
1 “高分子材料學”講授過程中面臨的問題
“高分子材料學”課程的講授具有較大難度,主要表現在以下方面:
該課程涵蓋了高分子材料與工程專業學生的專業主干課內容,要深入講解這些內容,需要近200學時,而針對表面工程學生開設的“高分子材料學”僅僅只有32學時,時間緊,內容多,如何合理安排各部分內容占的比重是授課教師面臨的首要問題。
“高分子材料學”相關內容的學習,需要學生具備一定的化學基礎及力學基礎,而對表面工程的學生而言,因專業側重不同,化學課程及機械基礎課開設門類不如高分子材料與工程專業齊全,導致表面工程的學生在學習“高分子材料學”時,對教材內容的理解及掌握有一定難度。這對授課教師備課也提出了更高的要求,如何在有限的學時中適時補充相關背景知識幫助學生理解,是授課教師需要思考的另一問題。
“高分子材料學”雖為表面工程學生的專業課之一,但從歷年就業情況看,表面工程學生就業以金屬材料加工行業居多,而從事高分子材料加工行業的很少。故必然存在學生對該課程重視程度不夠,學習積極性不高的問題,因此授課教師也需要在教學模式上進行探索創新,充分調動學生學習的積極性,引導學生主動參與到教學過程中來。
2 “高分子材料學”課程教學模式探索
2.1梳理重點,側重剖析基本概念
“高分子材料學”學時有限,內容繁多,因此需要授課教師在備課時梳理出各章節的重要知識點和基本概念, 注意各部分內容的銜接,并找出線索將各章散落的知識點貫穿起來。
比如,在介紹高分子材料合成及制備時,著重講授加聚反應及縮聚反應的基本步驟,對比這兩種聚合反應的特點及反應產物特性,便于學生掌握常見高分子材料的合成反應類型,了解制備方法對材料性能的影響。考慮到表面工程學生的學科基礎及專業側重,對反應速率的計算等知識點不做要求。
再如,課程內容第二部分介紹高分子材料的結構與性能,這部分內容為承上啟下的重點章節,高分子材料的結構及性能特點在其合成過程中奠定基礎,并將在成型過程及改性中得以體現和完善。這部分內容體現了高分子材料與其他材料的本質區別,涉及的基本知識點很多,而且多為表面工程學生不熟悉的內容。因此,同樣需要通過對比,突出高分子與低分子的結構與性能差異,側重高分子溫度——形變關系,結晶過程及晶體結構等重要知識點的講解。
2.2因材施教,適時補充背景知識
“高分子材料學”中很多知識點的理解離不開有機化學、物理化學等基礎課程的支撐,而表面工程方向的學生并未開設相關課程。為此,需要教師在講授過程中適時補充背景知識。
例如,在講授高分子合成反應類型對材料性能的影響時,可簡要介紹常見化學基團的特點并聯想對應的高分子材料的性能特點及成型要點。以聚碳酸酯(PC)為例,這種材料采用縮聚反應制備,分子結構中含有酯基,酯基在一定條件下容易水解,因此可聯想到PC材料在成型時的高溫條件下應避免水分的存在,防止水解反應發生導致材料性能劣化。
此外,為彌補學生基礎知識的不足,講授時還可結合日常生活中的實例進行對照說明。在講授高分子結晶時,可聯想泡面模型以及珍珠形成等實例;講授高分子材料降解及添加劑功效時,可結合塑料制品長期暴曬變色發脆、塑料拖鞋逐漸由軟變硬等學生熟知的生活常識進行分析。
2.3結合專業,調動學生學習積極性
“高分子材料學”為考查科目,且表面工程的學生就業以金屬材料加工行業居多,學生誤認為這門課程與自己的專業及將來就業銜接不緊,從而對“高分子材料學”課程重視不夠,故學習積極性也不高。為此,授課教師應有意識的引導學生思考,并采用靈活的考核方式調動學生的積極性。
筆者在講授此門課程時,并未采用課堂考試的形式進行考核,而是給學生布置了“高分子材料與表面工程”為主題的課程論文撰寫任務,并讓學生制作出相關的PPT將自己的論文進行口頭陳述,最后根據其論文撰寫情況、PPT制作情況及陳述情況給出該門課程的成績[2]。課程論文的完成情況直接跟成績掛鉤,能有效調動學生的積極性及對課程的重視;課程論文的撰寫需要大量專業文獻為基礎,學生在撰寫論文的過程中能自覺關注及閱讀相關專業文獻,有利于拓寬其專業視野;制作PPT的過程是對課程論文內容的凝練,有利于學生理清思路掌握重點;口頭陳述環節能有效杜絕學生互相抄襲論文,教師也能通過學生的口頭陳述情況,觀察學生對該門課程基礎知識的掌握程度。
學生通過獨立搜集資料撰寫論文制作PPT并口頭陳述等環節的訓練,既能讓他們發現“高分子材料學”這門課程與所學專業的緊密聯系,也鍛煉了他們的資料搜集能力及口頭表達能力,為將來畢業答辯及就業面試打下基礎。
3 結語
高分子材料是非常重要的工程材料,對于表面工程的學生而言,應該熟悉并掌握這類工程材料的特性。“高分子材料學”雖然不是表面工程方向的專業主干課,但涵蓋了高分子材料相關的大量專業基礎知識,也是面向表面工程學生開設的唯一一門有關高分子材料的課程。授課教師應該積極進行教學模式的探索,激發學生的學習興趣,讓學生在有限的學時中掌握相關基礎知識。
參考文獻:
[1]張留成,瞿雄偉,丁會利編.高分子材料基礎[M].北京:中國輕工業出版社,2004.
關鍵詞:流變學;人才培養;教學;方法
一、《高分子材料流變學》課程發展
高分子材料流變學是一門伴隨著高分子科學和行業發展而逐步建立起來的重要學科,針對高分子材料特殊的流動變形行為及其機理展開研究,起到連接高分子結構性能和高分子工程的橋梁作用。
現在,高分子科學理論研究及工藝、設備的設計優化的發展進步離不開高分子材料流變學知識的輔助,整體發展趨勢要求高分子專業人才必須具備基本的高分子材料流變學知識。
青島科技大學自1986年起開始設立《高分子材料流變學》課程,是國內最早開設該課程的高校之一,迄今已有20多年的教學歷史,同時跟蹤學科的發展,教學團隊亦針對學科的前沿問題開展科研工作,在國際上形成了一定的學術影響力。在長期的教學、科研實踐積累和和對高分子流變學教學理解逐步深化的基礎上,教學團隊按照比較科學完整的體系,編寫出版了《高分子材料流變學》教材,并得到國內院校的認可;另一方面,《高分子材料流變學》教學也凸現了專業特色,使學生質量有所提高。通過引導學生開展理論聯系實際、針對性強的流變理論研究與工程設計實踐,所培養的學生學科專業知識全面,了解學科發展前沿,在以后的科研和工作實踐中展現出較強的解決問題能力。
二、《高分子材料流變學》的特點及教學原則
高分子材料流變學是隨著高分子的合成、加工工程和實際應用的需要,于20世紀50年代逐步發展起來的新學科。一方面,深入其核心需要較多的數學、物理和力學基礎;另一方面,其知識體系與高分子化學、高分子物理、高分子的加工工程等有機聯系。《高分子材料流變學》完整的知識框架至少涵蓋如下三方面的內容:①高分子結構流變學,其從分子運動角度出發,構筑分子結構模型,關聯材料宏觀力學響應行為和微觀的分子運動過程,說明二者的聯系。②高分子工程流變學,其從宏觀唯象的角度出發,進行應力-應變或應變速率分析,研究與高分子材料加工工程有關的理論與技術問題。③流變測量學,運用流變學基本原理設計儀器設備,表征高分子材料的流變行為。
《高分子材料流變學》理論深奧、內容繁雜、學科交叉性強,其比較科學完整的教學體系,一方面要保證流變學理論的完備性,系統介紹復雜應力、應變描述、材料流變本構方程理論等,另一方面要適應高分子材料專業的要求,加強高分子熔體溶液奇異的非線性黏彈性等內容的教學,并解釋說明在高分子加工和流變測量中出現的種種現象與規律。較之其他課程,《高分子材料流變學》對學生的數學物理素養和高分子背景知識有相當的要求,所以教學過程中存在“教師教學難,學生學習難”的兩難通病。在長期的教學實踐中,我們總結出了講授《高分子材料流變學》應貫徹兩個重要的教學原則:①首先要注意照顧學生的專業背景,對復雜的數學、力學公式和簡單明確的基本概念采用不同的處理方法;強調邏輯清晰和語言簡明,避開數學基礎上的難點,詳細詮釋流變學抽象概念和基本物理量確切的物理意義,幫助學生盡快領會高分子流變學要點。②再者,注重流變學知識的實際應用,強調理論與實踐結合。在保持課程應有的理論體系、系統性、嚴謹性的同時側重介紹其在高分子合成的分子設計、高分子工程、高分子材料性能控制等方面的應用實例。
筆者在教學實踐中,結合自己的科研實踐,將自己從事的國家自然科學基金研究課題成果作為實例,介紹高分子流變的發展及其在高分子學科中的應用。實踐證明,教師本身學以致用的實例示范可以引導學生能夠盡快領會流變學知識,在科學與工程實踐中發揮了良好作用。
三、具體教學方法
筆者從事《高分子材料流變學》的教學實踐以來,深刻體會到這是一個不斷加深對課程特點的認識,不斷改進教學方法的過程。不僅要求授課教師對課程內容有深刻理解,同時在知識傳授上亦需要“善巧方便”。下面幾點,是筆者對教學方法的簡單總結。
1.教師引導。在開始教授新的知識要點前,若能提供一個科研或工程應用中的實例引發學生的興趣,則往往可獲得較好的課堂教學效果。在課堂上,要注意鼓勵學生主動學習,形成師生互動的氛圍。若學生在課堂上有所疑問,可以暫停教學,增加學生討論環節。結束時,簡要介紹課程后續內容提要,利于學生自學。
2.理論結合實際。《高分子材料流變》是一門理論性和應用性都很強的交叉學科,其理論知識部分比較晦澀,必須與實際結合才能使學得的知識深化和牢固,也才能引起學生的興趣。教學中會出現學生感覺內容艱深,興趣不大的現象,在理論基礎的學習過程中尤為明顯。而當理論知識與實際背景結合時,學生往往饒有興致。因此將理論知識寓于合適的實際背景中進行講授,效果明顯。當然這也需要教師本人有自己的科研實踐作基礎,能夠跟蹤高分子流變的發展前沿。
3.采用多媒體教學。教師無法強迫學生學習,其角色只是教學過程中的引導者。隨著教學設備的完善,多媒體教學在授課中所占比重逐步增大。在教學實踐中,我們發現多媒體豐富的信息傳遞模式可以有效抓取學生的注意力,激發好奇心;另外,多媒體教學中重點內容突出,有利于學生掌握知識點,還可以加大信息量,減少板書量,在有限的課時內講授更多知識。
4.教師傳授與學生自學相結合。在教學時數有限的條件下,為使學生學到更多知識,除教師摒棄傳統板書,采用多媒體對基礎理論等重要內容進行課堂授課外,可以采用的途徑是發揮學生主觀能動性。在研究生教學中,我們在相關書籍和文獻中摘取一些流變學應用和發展前沿方面的內容供學生自學使用,以作為課堂教學內容的補充。另外,要求學生結合自己的研究課題,從中提煉出高分子材料流變學的科學問題,既加深理解學生對所學知識的理解,又幫助其較好地完成課題研究任務。
5.加強實驗教學的促進作用。流變參數的測定是高分子材料流變學的重要方面,其本身就是流變學理論的實際應用之一,同時測量結果也反映了材料本身的結構特征。在“毛細管流變儀測量熔體流動行為”的相關實驗中,我們訓練學生表征所測樣品的黏性、彈性特征,分析樣品黏彈特性與其分子結構之間的關系。
通過實驗教學,可以讓學生了解如何在實際工作上應用流變學知識,對課堂教學起到良好的補充和促進作用。
四、結束語
通過《高分子材料流變學》教學內容的合理設置,教學方法的改進,為高分子材料行業培養出合格的有用人才,促進高分子材料行業繁榮發展,是教師的職責所在。在高分子材料行業發展迅速,新材料層出不窮,已有材料的加工改性也相當活躍的今天,材料表征、分子剪裁設計、加工工藝控制等方面都需大批高層次的掌握流變學的科研和技術人員。這既是對高分子材料專業的畢業生提出的新要求,也是《高分子材料流變學》學科發展的動力。在青島科技大學的關心和資助下,《高分子材料流變學》課程正在進行教學改革以適應發展要求。因此筆者不避粗陋,將自己的粗淺的教學經驗體會總結如上,同時也希望得到流變學教學工作上的諸位同仁的指導。
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關鍵詞:教學探索;生物功能材料;生物醫用高分子
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)38-0198-02
青島農業大學化學與藥學院生物功能材料專業成立于2011年,專業成立時間短,國內開設此專業的院校也非常少。開設的專業課程主要有:《高分子化學與物理》、《生物醫用高分子材料》、《可降解與吸收材料》、《生物材料學》、《無機生物材料》等。其中,《生物醫用高分子材料》是生物功能材料專業的重要專業課程,界定該課程的講授內容、探討其講授方法、發展其教學規劃、增強該課程的培養效果,是非常有意義的一項課題。《生物醫用高分子材料》課程是一門交叉課程,醫學、生命科學、化學及材料等學科專業均有開設,相互之間密切相連,其研究與開發兼有重大的社會與經濟需求。此課程在生物功能材料專業中開設,有利于學生對生物醫用高分子的概念、分類、結構、應用等的學習,培養學生對生物功能材料的研究興趣,提高其自主思考、創新能力。相對于《無機化學》、《有機化學》、《分析化學》等基礎課程,生物醫用高分子的相關研究尚短,理論不成熟、系統,且內容眾多、繁瑣,而該課程開課學時僅32學時。這樣的課時設置給我們的授課帶來了極大難度。如何上好《生物醫用高分子材料》、如何在有限的時間內對該課程進行系統的講解,讓學生對《生物醫用高分子材料》課程有一個清晰、系統的認識,將是該課程授課教師需要重點探索的問題。作者從事高分子、生物材料的相關教學工作,具有一定的教學經驗,就如何更好地開展《生物醫用高分子材料》課程教學,凸顯其在生物功能材料專業中的作用,介紹相關見解和體會如下。
一、課程內容與學生(生物功能材料專業)素質、能力之間構效關系的建立
課程內容是學生接觸到的直觀材料,是指導學生思考、分析、學習的基本要素。課程內容選擇的適當與否,直接關系到所培養學生素質、能力的高低。選擇合適的講授內容,應遵循原則如下:
1.課程內容是否可引起學生的興趣?興趣是學生學習的動力。課程內容的設計是引導學生學習的第一步,一個優秀的課程內容預示著成功了一半。本教學中部分章節重點講述人工器官、醫療診斷用高分子材料,如牙科材料、眼科材料、醫用縫合線等,貼近生活中的應用,一下子拉近了生物醫用高分子材料與大家的距離,在讓學生感覺有趣的情況下引發他們的思考,做到事半功倍的效果。同時,讓學生真正了解到課堂上學習的知識是有用的、與生活密切相關的,擊潰社會、校園傳播的“讀書無用論”,激發學生學習的興趣、動力。
2.課程內容是否與專業人才培養目標息息相關?本專業為生物功能材料,致力于生物功能材料高素質、強能力人才的培養,選擇課程內容時應密切聯系“生物”、“功能”、“材料”三概念。選擇一本《生物醫用高分子材料》教材,并不意味著本教材所有內容均需詳細講解,與專業人才培養相關的重點講解,不相關的則可只言片語帶過。如緒論中對生物醫用高分子材料的發展、由來的講解,可用0.5學時或更少的時間講述;而對該材料的生物相容性、安全性評價及其應用,則需重點講述。有目的、有選擇性地講授課程內容,突出重點,結合實際應用講解。
3.課程內容是否緊跟學術前沿?《生物醫用高分子材料》課程中,部分章節對典型的生物醫用高分子材料進行了講解,如聚乳酸、聚磷酸酯等。本科學生主要專注于理論知識的學習,及一定程度創新、動手能力的培養,對于化學、材料合成方法、技術的發展知之甚少。講授《生物醫用高分子材料》課程時,適當介紹相關材料研究的最新熱點,如聚乳酸的合成方法、特殊的性能等,有利于學生綜合素質能力的培養。
4.課程內容與開設課時是否匹配?針對課時較少的現狀,需對教學內容進行合理的安排。首先講述高分子材料的生物相容性、安全性,及其和生物體的相互作用;再次講述生物醫用高分子材料在人工器官、醫療診斷、藥物緩控釋、組織工程等領域中的應用;接著講述生物醫用高分子材料的性能及其改性;最后依據前面信息,總結關系規律,講述生物醫用高分子材料的設計方法。這樣既保證了對該課程的系統講解,使學生對生物醫用高分子材料的基本概念、分類及應用有了初步了解,又沒有因為課程過難或過多給學生造成負擔。
二、教學方法的優化探討
眾所周知,大學的課堂基本上都是教師高談闊論,學生按部就班,到了考試周就劃重點,瘋狂背,及格就萬事大吉,但這并不是我們設計的目標結果,我們的目標是希望每一位學生都真真正正地學到知識。因此,有必要建立良好的教學方法、教學模式、教學手段。教學方法是教師和學生為了實現共同的教學目標,完成共同的教學任務,在教學過程中運用的方式與手段的總稱。包括教師教的方法(教授法)和學生學的方法(學習方法)兩大方面,是教授方法與學習方法的統一。教授法必須依據學習法,否則便會因缺乏針對性和可行性而不能有效地達到預期的目的。但由于教師在教學過程中處于主導地位,所以在教法與學法中,教法處于主導地位。在課堂上應使用多媒體與板書相結合的教學方法。多媒體教學可具體、直觀、生動地表達抽象的現象,促進學生對知識的理解、吸收。比如,制作材料合成、加工、性能表征及應用的視頻,打破傳統的“說―聽”教學模式。新的方法是積極鼓勵引導學生參與到課堂中來,激發學生學習的積極性,努力讓學生主動學,讓學習效率更高。材料包括材料的組成、材料的性能、材料的使用,三者之間環環相扣,抓住了這一點就能很好的讓同學們更好地理解一種材料的產生,更能鍛煉同學們的整體思維。鼓勵同學們自主學習,學生在課堂的時間是非常短暫的,更多的是課余時間,老師在課堂上提出幾個探討性的問題,鼓勵同學們成立小組相互討論,引導同學們上網查詢資料,到圖書館資料室查資料,增加自己的眼見,豐富知識。使同學們在課堂學的知識能理論聯系實際,學以致用。在課堂上講到一種材料,如硅膠,可以作為隆胸的材料等。通過具體實際的例證說明此種材料的用途,加深同學們的理解。在課堂上讓同學們認真地做筆記,在做筆記的同時也加深了理解,同時也能讓同學們更加深入的思考。同時在教學過程中,應開展互動式教學,促進教師、學生之間的緊密溝通交流。作者在課堂上采取提問、討論與學生上講臺相結合的教學方法,增加了教與學雙方的主動性,取得了較好的效果。比如在講述生物醫用高分子材料相容性與安全性知識點時,在課前教師可先提出問題:補牙時使用劣質材料,則會導致牙齒發炎、疼痛,分析其原因、闡述理由。讓學生通過預習和查閱資料獨立思考,得出自己的結論。下次上課時,可讓學生先就自己的結論相互討論,教師進行糾正或補充。這樣既促使學生進行了課前預習,也提高了學生的自學能力。
三、結語
以上就是我們對生物醫用高分子材料課程教學內容、教學方法的探索和改革,改革的目的是讓同學們更好地理解學習知識,讓學習的效率更高。更好地培養專業基礎知識穩扎、具有創新性思維的優秀專業人才,而達到這一目的,無疑改革和創新才是動力源泉與保證。
參考文獻:
[1]喻湘華,鄢國平,李亮,郭慶忠,杜飛鵬,郭俊芳,張橋.材料化學專業生物醫用高分子課程教學探索[J].教改論壇,2012,26(1):58-59.
[2]趙長生.《生物醫用高分子材料》[M].北京:化學工業出版社,2009.
1 基于工作過程教學簡介
基于工作過程的課程體系,是一種以任務為驅動,以項目為載體的教學模式。高等教育的人才培養目標需突出學生綜合職業能力的培養。高校更應該結合各類企事業單位對人才的需求,參照基于工作過程的課程體系,構建基于工作過程的課程體系建設的改革發展之路。
目前,課程設計方法越來越被高職院校所重視。所謂工作過程,是指為完成工作任務并獲得工作成果而進行的一個完整的工作程序,包含若干個既相對獨立又相互聯系的工作環節。由于畢業生所對應的相關職業的工作過程特征不同,各院校的情況和辦學條件也不同,因此,引進這種課程設計方法時,在強調這種課程設計方法優點和有利條件的同時,一定要注意不同類型院校和專業存在的各自特點及不利因素。我院在進幾年的課改過程中積累了一定經驗,對課程改革有一定研究。基于工作過程的教學,以工作過程為參照系,以完成職業工作應具備的專業技術能力項目為依據,針對行動順序的每一個工作環節知識、能力要求傳授相關的課程內容,組織技能訓練,突出學生在校學習與實際工作的一致性,實現理論知識與實踐技能的整合。
2 高分子材料加工專業“工作過程”內容設計
高分子材料加工的職業能力是一種綜合能力,要求教師在教授的同時要將高分子材料常見的各種加工方法、加工手段以實踐的方式教給同學,這就需要為學生模擬真實的工作情景,通過以項目任務為依托的教學使學生置身于真實的或模擬的學習工作世界中。在教學中,每個學生會根據自身的知識結構與實際經驗,會給出不同的解決任務的方案與策略,產生的學習效果不是唯一的,而是多樣化的。讓同學在正確認識高分子材料結構和組成以及合理的配方設計基礎上,能夠選擇合適的加工設備、加工工藝和加工方法制備高分子材料制品的過程。
教學內容可以以實際的“工作任務”為依托項目。“工作內容”的設計要結合本學科前沿研究領域和發展動態,介紹重點科技成果,增加教學信息量,使課程教學內容滿足時代的要求,使學生掌握更多、更新的專業知識。教學過程通過不同的高分子材料產品項目、確定合適的加工技術及其方法。理論教學內容與實踐教學內容通過項目或者是工作任務緊密地結合在一起。課程涉及到的高分子制品成型加工典型工作任務如下圖所示:
主要是根據制品使用需求、選擇出合適的高分子材料,并進行合理的助劑選擇,進行配方設計,如不合適提出改性辦法等,為生產開發決策提供完整依據。
通過項目任務的實施,使學生能針對產品的具體要求合理的設計成型加工方案,能對所設計方案進行合理的性能分析與測試,進而掌握塑料、橡膠制品加工設計的原理與方法。為將來從事高分子材料、復合材料的生產打下堅實的基礎。
通過以下項目:“市政用木塑復合柵欄材料的成型加工”、“冰箱抽屜專用料加工設計”、“抗沖擊阻燃電視機殼專用料成型加工”、“低成本鼠標墊加工”、“聚乙烯發泡鞋底設計”、“霓虹燈管專用料設計”、“PP汽車保險杠專用料設計”、“奧運志愿微笑圈手環配方設計與制作”的實施,讓同學能夠通過能夠設計塑料產品的配方,能找出成型加工方案設計難點,提出解決方法的能力。能夠設計橡膠產品的配方,能找出成型加工設計難點,提出解決方法的能力,能夠分析測試塑料材料配方的基本性能,能夠分析測試橡膠材料的基本性能。
配合上述8個項目及相關拓展任務的訓練,組織學生討論、總結、歸納如下相關知識:了解塑料的物理性能、流動特性、成型過程中的物理、化學變化情況。了解橡膠的物理性能、流動特性、成型過程中的物理、化學變化情況。掌握常用通用塑料和通用工程塑料塑料的特性、分類以及塑料配方的組成和對應的成型加工工藝。掌握常用天然橡膠和合成橡膠的特性、分類以及橡膠配方的組成和對應的相關成型加工。 轉貼于
通過訓練讓同學以下能力得到提高:(1)培養學生自我學習,尋求探索物質之本性的興趣與能力;(2)對事物性質的分析方法—內外因分析法;(3)培養學生信息獲取的素質與能力(圖表查閱、專利、手冊、網絡資源等);(4)逐步形成綜合分析問題的素質與能力;(5)增強環境保護意識、經濟意識、安全意識;(6)專業外語單詞的學習與筑固;(7)團隊合作意識的形成。
3 “基于工作過程”教學對教師的要求
(1)專任教師實踐能力的提高。作為一線教師,在實行相關實踐教學過程中,一定要具有高分子材料加工生產的職業經驗,清楚高分子加工企業的工作過程和經營過程,只有這樣才能找出高分子材料生產的工作任務作為具有教育的項目。
(2)專業教學團隊的建立。基于工作過程的教學法涉及多學科教學內容,高分子材料加工生產需要有機械設備、加工工藝、原料配方、制品材料測試、產品檢驗等一系列知識,因此對絕大多數教師而言,很難獨自一人很好地完成教學工作。這就要求教師具有跨學科的能力,團隊協作的能力,不僅要嫻熟本學科的專業知識與技能,還要了解相鄰專業、相關學科及跨學科的知識與技能。
(3)學習情境設計能力的掌握。在本教學法中,學習情境的設計好壞決定了傳授知識結構的合理性、能否激發同學學習的興趣。如何在項目教學中合理有效的利用學習的資源和協作學習的環境是教師最主要的工作,這要求教師熟悉項目內容中所用的高分子材料的基礎知識,并準備好項目開展過程中可能涉及到的有關知識。
4 結束語
在專業課程體系中,高分子成型加工是門重要的核心課程,是高分子加工專業學生必須掌握的專業知識和技能。在老師的指導下,用工廠的管理模式,讓學生親自動手設計和制造相關高分子產品,加深領會和掌握材料加工過程工藝設計的要點以及生產工藝與實際生產之間的聯系。但以往教育方式存在著一定的不足,且與當前工廠的需求相脫節,于是筆者根據自己的教學經驗,在新的基于工作過程的教學理念指導下對高分子成型加工課程進行改革,以提高學生的學習興趣和求知欲望。
基金項目:教育部高等學校高職高專化工技術類專業教學指導委員會2009年度規劃課題,課題編號HJKT-2009-034Y;常州工程職業技術學院教育研究課題《“基于工作過程的項目化教學方法”在高分子成型加工課程改革中的應用》,課題編號:10JY022
參考文獻
[1]應力恒.基于工作過程的課程項目化教學改革[J].中國職業技術教育,2008(22).
[2]虞麗娟.深化課程體系改革提高人才創新能力[J].中國高等教育,2008(15).
關鍵詞: 涂料課程教學內容方法
涂料是一種精細化工產品,具有裝飾、保護、標志和賦予物體其它功能的作用,與國民經濟的發展、人民生活水平的提高、國家高科技和軍事技術的發展有密切的關系,從某種意義上說涂料工業的發展水平是國家現代化的標志之一。隨著高分子材料和科學的迅速發展,涂料的主要原料逐步由天然樹脂改成人工合成樹脂。涂料課程是建立在高分子化學、有機化學、無機化學、膠體化學、表面化學與表面物理、流變學、材料力學、腐蝕、粘結、微生物學、光學和顏色學科基礎上的一門綜合性學科[1],但不是這些學科的簡單加和,而有自身理論。隨著國內涂料工業的快速發展,涂料行業需要大量高層次產品開發和科學研究人員,為滿足涂料行業的這種要求,國內許多高校的高分子材料專業、化工專業和應用化學專業相繼開設了涂料課程。然而,由于開設時間不長、可用的教材很少、內容多、課時少,教師難以在短時間內將涂料行業所需的內容講深、講透。為使學生走向工作崗位后盡快熟悉行業特點,成為行家里手,涂料課程的本科教學內容和教學方法的設計就是必須考慮的首要問題。為此,筆者結合多年從事涂料課程教學與科研的經驗,并結合涂料課程的特點,作了一些探討。
一、特點及重要性
涂料是高分子合成的五大材料之一,涂料課程是高分子材料專業課之一,是一門理論性、實踐性很強的課程,涉及高分子化學、高分子物理、有機化學、無機化學、分析化學、光學、流變學、界面學、顏料學、工藝學和計算機等多學科高度交叉綜合的科學,但是它不是這些學科的簡單加和,而是有自身的理論。如涂料用樹脂的分子設計與合成理論、溶解理論、成膜和固化理論、顏料分散理論、配方原理及其評價方法理論、流動與流變理論、施工工藝、分析測試方法和手段等[2]。由于不同涂料品種施工方法各異,同樣的涂料品種在不同的底材上使用,其底材的處理方法和施工要求不同,因此,需要根據使用底材和性能要求選擇相應的涂料品種和合理的施工方案。
總體來說,涂料學科有如下特點:內容繁雜、涉及學科眾多,實際應用面廣。涂料科學對建筑、汽車、飛機、家電、造紙、印刷等行業中的有關研究等均具有重要意義。
二、教學內容
在涂料課程的教學中,教師應既保證一定廣度,又保證一定深度、新度,遵循基本理論與生產實踐相結合,材料宏觀性質與微觀結構分析結合,唯象性討論與數學分析結合的原則,少而精地設置內容。在教學內容上,教師對復雜的、深奧的知識點的講解應盡可能地簡單化和具體化,利用聯系發展觀,對大量的知識點盡可能地進行聯系和統一,使學生迅速并全面地掌握涂料的基礎知識,減輕學生的學習負擔;引入學科前沿。近年來高分子科學發展迅猛,每年都有大量學術,傳道、授業、解惑的教師必須緊跟學科發展趨勢,超越課本,在授課時穿插新進展。根據課程特點及重要性,結合高分子材料專業學生學習涂料課程的教學時間安排,教師在教學中應該重點講授以下內容:
1.涂料概述
主要介紹涂料的概念、組成、作用、分類、發展概況和發展趨勢,使學生掌握涂料和油漆的基本概念、分類和作用,了解涂料的發展歷史和面臨的挑戰,懂得涂料的發展趨勢和方向,激發學生對涂料的興趣,投身于涂料行業中,為以后進行涂料的科學研究打下基礎。
2.合成樹脂及其在涂料中的應用
涂料用合成樹脂也就是成膜物,是涂料中的最重要成分,對涂料的性能起著主要作用。本章重點介紹在涂料工業中使用量大面廣的合成樹脂,如醇酸樹脂、氨基樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂和聚氨酯樹脂等品種,特別是醇酸樹脂,因為它幾乎可以用在所有的涂料品種之中,要掌握它們的組成、合成原理、制備方法、性能和用途等。這是高分子材料專業學生學習涂料課程的優勢,因為這些內容在高分子化學、聚合物基復合材料、高分子合成等其它課程中也有簡單介紹,但具有不同的側重點,應講清講透,這是提高涂料性能的關鍵所在。
3.溶劑和溶解理論
溶劑用于溶解成膜樹脂,涂料在成膜后,溶劑基本上全部揮發到大氣中去,其中溶劑包含有機溶劑和水,由于有機溶劑對人體和環境都有很大的危害,因此應盡量減少有機溶劑的使用。在涂料課程的教學中,教師應使學生掌握溶劑的類型、溶解性、毒性、揮發性,學會根據溶解理論選用溶劑或混合溶劑改善涂料性能,了解它對環境和人類的危害,盡量使用無毒無害的有機溶劑,或使用高固體份涂料、水性涂料和粉末涂料,開發綠色環保涂料,減少溶劑對環境和人類的危害。
4.顏料及分散理論
顏料和填料賦予涂料所需要的顏色、遮蓋底材,改變涂料的流變性能,降低成本。如何使之在涂料中穩定分散是教學的重點。
5.涂料的成膜理論
包括涂料施工在被涂物件表面和使其形成固態的連續的涂膜兩個過程。主要講授涂料常見的幾種施工方法,如刷涂、噴涂、浸涂和靜電噴涂,也介紹各種材料的表面處理方法。學生通過教學能明白“三分涂料,七分施工”的道理,懂得涂料施工的重要性,掌握溶劑性涂料和乳膠漆成膜的原理。
6.涂料的性能評價
本章主要學習涂料的力學性能及其涂膜性能的檢測方法,包括涂料的原始狀態、貯存性能、施工性能、成膜性能、機械性能、粘結性能、戶外耐久性等。懂得涂料檢測的特點是以物理檢測為主、以漆膜質量檢驗為主,學會使用各種涂料檢測設備。
三、教學方法
教學過程中采取怎樣的教學方法,應視課程性質、特點和內容來定。教改目的就是改革和優化教學模式,按不同教學內容采取相應手段和方法,來提高教學質量、減輕學習負擔、培養學生綜合能力。
1.教師引導
教師是教學改革的主體,充分發揮教師的主導作用是教改成功的關鍵。為讓學生能進行課程銜接及為課后自學鋪墊,每次課開始時應對上節課內容簡單回顧,以勾起學生的記憶,結束時對下次課內容提要,以有利于學生自學。另外,學生在課堂上有發言的欲望,如能正確引導,增加學生討論環節,能夠起到很好的效果,提高學生學習的興趣,但限于教學內容和學時的矛盾,往往無法展開。
2.理論聯系實際
涂料是一門理論性和應用性都很強的交叉學科,理論知識比較晦澀,必須與實際結合才能使學得的知識深化和牢固,也才能引起學生的興趣。在理論基礎的學習過程中,學生往往感覺內容艱深,興趣不大,而當與實際背景結合,目前,涂料行業快速發展,油漆和涂料廠遍地開花,學生可以去涂料生產廠和使用部門參觀和學習,學習涂料生產方法和檢測方法,了解生產設備和檢測儀器設備,知道施工方法與涂裝的產品。特別是與當前比較熱的汽車、航天、生物、軍事等結合時,學生往往很有興致,注意力高度集中,因此將理論知識寓于合適的實際背景中進行講授,效果明顯。
3.采用多媒體教學[3]
教師無法強迫學生學習,只能指導學生學習,在教學過程中起引導作用。多媒體教學手段是將文字、聲音、圖象、動畫等集合在一起通過課堂教學來實施,通過多種方式來刺激學生的感官,促進學生開展記憶、思考、探討等活動,使教學內容從單調的文字形式轉變為多種生動的形式,將枯燥乏味的理論知識變得直觀、形象,使學生更易理解所學內容。多媒體教學通過聲像可以刺激學生的好奇心,突出重點,有利于學生掌握知識點,還可以加大信息量,減少板書量,在有限的課時內講授更多知識,同時可以將可將涂料生產設備、檢測設備、施工設備和涂裝后的工件等在屏幕上展現,將過程以動畫展示,彌補語言的障礙,加深學生自己的理解,而不是領悟教師的理解。教師應利用網絡對教學內容適時更新,做到教學與科研的互動,多引用與課程有關的實例,增加了教學內容,加強學生對書本知識的掌握。
4.課堂教學與課后自學相結合
由于教學時數有限,為在有限的時間內使學生學到更多的涂料知識,教師除摒棄傳統板書,采用多媒體對基礎理論等重要內容進行課堂授課外,也可發揮學生主觀能動性,結合目前已出版的涂料書籍和研究論文,有選擇地引導學生自學一些應用及發展前沿的內容,以作為課堂教學內容的補充,使學生加深理解。
5.開設實驗課
為加深學生對涂料理論的理解,在教學過程中教師應配合開設實驗課。一般應開設的實驗課有醇酸樹脂的制備、苯丙乳液聚合、乳膠漆的制造、涂料性能檢測等,通過實驗,訓練學生進行涂料生產和科學研究的方法,培養學生的動手能力、分析和解決問題的能力。
四、結語
涂料行業快速發展,已滲透到科學技術各個領域和日常生活各個角落,科技含量越來越高,需要大批高層次的掌握涂料的科研和技術人員,這對高分子材料專業的畢業生提出了新要求,我們要積極適應這種要求。改革現有的涂料教學內容,改進教學方法,為涂料行業培養合格的人才,促進涂料行業的快速發展。
參考文獻:
[1]洪嘯吟,馮漢保.涂料化學[M].北京:科學出版社,2001.
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關鍵詞:計算機;科學技術;材料;高分子;制備
中圖分類號:TB383.1 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2014) 04-0000-01
從概念上來看,計算機高分子復合材料則是屬于將高聚物以及相應增強材料或者是填充材料有機組成的多相復合體,這種材料的基體是有機聚合物,在此基礎上連續纖維是增強材料組成。高分子復合材料之所以可以屬于理想載體,這主要是其所擁有的高模量特性與高強度纖維。擁有特別好粘結性能的基體材料可以牢固粘合纖維,還可以讓纖維對剪切載荷與壓縮承受。具備特別優良的復合在基體與纖維兩者從而能夠將這兩者的優點充分顯示,還讓結構設計可以做到最佳狀態實現。針對這樣的情況,高分子復合材料是屬于一類最廣泛應用與最迅速發展的復合材料。
一、計算機高分子復合材料特性與結構
(一)特性。一是用于良好的耐疲勞性能。相對來說計算機高分子復合材料包含著基體與纖維界面可以對擴散裂紋進行有效的阻止,相當一部分金屬材料疲勞強度極限是這種金屬材料拉伸極限的三成至五成,那么聚酯復合材料或者是碳纖維相對來說則是這種材料拉伸極限的七成至八成范圍之內;二是比模量與比強度都大。在計算機高分子復合材料當中,在玻璃纖維復合材料中往往不管是比模量還是比強度都會比較高,比強度聚合物材料當中的增強有機纖維、硼纖維、碳纖維是三倍至五倍的鈦合金強度,而在進行比模量則是四倍以上的金屬所具備的模量,那么所具備的性能在某一特定范圍內在不同纖維排列進行變動;三是良好減震性。不僅計算機結構形狀影響受力結構自震頻率,自震頻率和結構材料比模量平方根呈現正比例關系,這也就是指復合材料具備比較高的比模量,那么相應也會存在著比較高的自震頻率。而且在這一過程當中,復合材料存在吸振能力在界面上,這樣就可以對阻尼振動在所使用材料。從相關試驗結果顯示,停止振動輕合金梁必須九秒,同樣大小的振動停止在碳纖維復合材料梁僅僅是2.5秒;四是可設計性的各向異性與性能。各向異性這是高分子復合材料的一個突出特點,那么性能可設計性預期存在相關性。按照不同工程結構使用條件與載荷分布,那么在對鋪層設計與相應材料選取以便來對既定要求滿足;五是統一性的結構和材料。在對高分子復合材料進行制造的過程當中,還應該做到對相應制件獲取,也就是所謂的一次成型,一次成型同樣可以使用在復雜形狀結構的大型制件當中,往往從一般的工程塑料實現卻比較困難;六是過載時擁有良好的安全性。往往存在著足夠的增強纖維在符合材料當中,如果過載材料擯棄少量的纖維斷裂的時候,那么則會將相應的載荷在尚未破壞的纖維當中實施迅速的重新分配,那么可以在短時間內整個構建并不會對相應承載能力失去。
(二)結構。往往聚合物這是計算機高分子復合材料的基體,那么精彩使用的則有酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、各種熱塑性聚合物、環氧樹脂。往往基體從一邊意義上比較是屬于單一性質的聚合物,那么其中聚合物是其中的主要成分,還應該將其他的輔助材料包含其中。在這些基體材料當中,相應的其他組成成分還有稀釋劑、固化劑、催化劑、增韌劑等,這些輔助材料同樣是屬于高分子復合材料基體當中必不可少的組成成分。正是在高分子復合材料當中加入這些輔助材料,這樣就可以將形式多樣的使用性能提供給復合材料,將成本有效降低,將應用范圍擴大,將工藝性進行改進。
對聚合物性質與結構的關系進行了解則是對聚合物結構實施研究的根本目的,這樣就可以對聚合物材料能夠正確的使用與選擇,從而可以對聚合物極其復合材料的成型加工工藝條件更好掌握。將其性能進行有效改變,達到具備指定性能的聚合物合成與設計的目的。
那么在高分子復合材料當中,相應的結構性能主要包含著:將外界環境狀態進行隔絕以便做到對內部物體實施相應的保護;對裝置各個儀器、配件等這些附件的空間進行提供;結構當中可能承受的各種載荷,以便做到對使用壽命內的安全做到確保。
二、計算機高分子復合材料制備
從本質上來看,制備計算機高分子復合材料其主要就是設計配方。配方的設計絕對不屬于經驗性與簡單組合各種原料,這是屬于充分研究計算機高分子材料性能和結構關系背景下實施綜合所獲得的結果。如果相應的制品具備良好的效果,并不應該將其停留在設計配方的層面,還包含著成型設備選型與設計成型加工工藝,設計模具、設計制品外觀、設計結構等。有鑒于此,那么對其進行更為嚴格的規定,這也就是指設計制品。相應的部分就是設計配方,要想獲得比較好的制品,除開相應的配方設計比較好,還應該依賴于其他要素對其進行配合。
而針對制品所做的設計則是立足于科學判斷與預測制品的使用性能、結構、形狀等因素,從而對計算機高分子材料實施正確選用與充分把握。在設計制品的過程當中所把握的原則為經濟、高效、實用,按照這樣的思路,這也就是指計算機制品生產效率要高、實用性要強、成本要低、成型加工工藝要好,以便做到對人們需求的滿足。而且在這一過程當中,還應該對能夠進行選擇的計算機高分子化合物多樣性的品種、計算機制品應用領域特殊性等這些因素進行考慮。
根據相關文獻資料顯示,當前往往具備兩種設備配方的方法:一是多因素的變量配方設計方法,從這種方法的適用范圍來看,往往是只能一個因素影響材料制品性能的佩服。通常具體來看主要有斐波那契搜集法、平分法、逐步提高法、拋物線法、黃金分割法、分批實驗法等;另外一個則是指多因素變量配方設計方法,這種方法則是指制品的性能受到兩個或者是兩個以上因素影響的佩服。具體來看,主要有回歸分析法、正交設計法。
三、結束語
總而言之,在計算機高分子復合材料擁有各種各樣的制備方法,如果選取的材料不同,那么相應的加工方法也并不相同,甚至在同一種材料當中也可以具備好幾種方法,這樣就必須按照實際情況來實施相應的選擇與斟酌,在對生產成本降低的過程中,還應該做到對優質產品獲得,這樣就能夠得到最佳的性價比。可是在研究過程還看到雖然高分子復合材料擁有比較好性能,更廣應用范圍,可是依然存在著部分缺點,這就應該在今后對其實施進一步改善研究。
參考文獻:
[1]李侃社,王琪.導熱高分子材料研究進展[J].功能材料,2002(02).