高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革初探

郝文莉　陳喜清　何　偉　吳　霞　王國振

（1.昌吉學(xué)院化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)系　新疆　昌吉　831100；2.新特能源股份有限公司　新疆　烏魯木齊　830011）

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高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革初探

郝文莉1陳喜清2何偉1吳霞1王國振1

（1.昌吉學(xué)院化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)系新疆昌吉831100；2.新特能源股份有限公司新疆烏魯木齊830011）

摘要：高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高分子化學(xué)教學(xué)的一門實(shí)踐課程，具有直觀性、實(shí)踐性和綜合性的特點(diǎn)。該文針對化學(xué)教育（雙語）和應(yīng)用化學(xué)兩個(gè)本科專業(yè)的學(xué)生高分子基礎(chǔ)知識薄弱、課時(shí)數(shù)短的特點(diǎn)，對高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，同時(shí)引入設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)，以增強(qiáng)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的趣味性和實(shí)用性，提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生對高分子的興趣，加深和鞏固學(xué)生的高分子基礎(chǔ)知識。

關(guān)鍵詞：高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)；驗(yàn)證性；趣味性；實(shí)用性

高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是昌吉學(xué)院化學(xué)教育（雙語）和應(yīng)用化學(xué)兩個(gè)本科專業(yè)學(xué)生的專業(yè)限選課。它不僅是驗(yàn)證高分子化學(xué)的相關(guān)聚合理論，而且在整個(gè)高分子化學(xué)的教學(xué)活動(dòng)中扮演著重要的角色。該門課程不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析能力、應(yīng)用和創(chuàng)新的能力，而且也為我院化學(xué)教育（雙語）和應(yīng)用化學(xué)兩個(gè)專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)提供了新的選題方向。

基于以上教學(xué)目的，結(jié)合我院化學(xué)教育（雙語）和應(yīng)用化學(xué)兩個(gè)專業(yè)學(xué)生實(shí)際情況與較短的教學(xué)時(shí)數(shù)，采取驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，引入設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式。通過本次實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革，在實(shí)驗(yàn)課中有目的的選擇了一些有趣味性，又和生活相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如有機(jī)玻璃工藝品的制備、白乳膠的制備及日常粘貼紙張的膠水的制備，加強(qiáng)了學(xué)生對高分子化學(xué)的感性認(rèn)識，對于他們積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)高分子化學(xué)的相關(guān)知識起到了很好地促進(jìn)作用。此外，在實(shí)驗(yàn)過程中，我們也有目的地設(shè)計(jì)一些探討性環(huán)節(jié)，以期可以提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，為化工及其相關(guān)專業(yè)將來進(jìn)一步深造和工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

1　以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)體系

高分子化學(xué)是昌吉學(xué)院為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求，為化學(xué)教育（雙語）和應(yīng)用化學(xué)兩個(gè)本科專業(yè)在大三下學(xué)期或大四上學(xué)期開設(shè)的限選專業(yè)課程，學(xué)生的高分子基礎(chǔ)知識薄弱，且課時(shí)數(shù)較短，要求相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分必須內(nèi)容緊湊且具有典型性。以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)能夠幫助學(xué)生加深對高分子化學(xué)的基本概念、基礎(chǔ)理論的認(rèn)知，熟悉常用儀器設(shè)備的使用，培養(yǎng)學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)操作技能，并對所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理地分析。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)所需的儀器設(shè)備與有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)相近，可在其基礎(chǔ)上進(jìn)行增改，節(jié)約實(shí)驗(yàn)場地及教學(xué)成本。因此，我院化學(xué)教育（雙語）和應(yīng)用化學(xué)兩個(gè)本科專業(yè)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，針對相應(yīng)知識體系，具體開設(shè)實(shí)驗(yàn)如表1所示［1-2］：

表1　高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)安排

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)又稱指導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)，是在已知實(shí)驗(yàn)結(jié)果的前提下，按照預(yù)先定好的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。聚合反應(yīng)時(shí)間一般為2h—3h，在等待的過程中可能使部分學(xué)生產(chǎn)生惰性。針對這一現(xiàn)狀，我們對傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，將實(shí)驗(yàn)與生活相結(jié)合，嘗試引入趣味性元素，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，使每個(gè)學(xué)生都積極參與進(jìn)來［3-4］。例如，在“甲基丙烯酸甲酯的本體聚合（有機(jī)玻璃工藝品的制備）”實(shí)驗(yàn)前，通知學(xué)生事先準(zhǔn)備一些小紀(jì)念品，待預(yù)聚物制備完成后將小紀(jì)念品放入相應(yīng)的模具中，低溫40℃聚合20h后高溫處理1h，冷卻、脫模制得透明的有機(jī)玻璃工藝品。還有在“苯乙烯的懸浮聚合—陽離子交換樹脂的制備”的實(shí)驗(yàn)中，分散劑采用聚乙烯醇，引發(fā)劑采用過氧化二苯甲酰，通過分析選取不同分散劑用量（A），不同引發(fā)劑用量（B）、不同攪拌速度（C），3個(gè)主要影響因素，每個(gè)因素有2個(gè)水平，采用L4（23）正交表，具體如表2和表3所示。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)束后進(jìn)行分析，確定最佳實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行總結(jié)。在總結(jié)交流的過程中，學(xué)生對懸浮聚合的基本概念和理論有了更加透徹地理解，實(shí)驗(yàn)技能也得到了很大的提高。

表3　苯乙烯的懸浮聚合——陽離子交換樹脂的制備的正交計(jì)算表

利用直觀分析方式，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解析。

對于A（分散劑用量）、B（引發(fā)劑用量）、C（攪拌速度）因素而言，由表3可以直觀地發(fā)現(xiàn)，各因素水平最大差值分別為差值越大，說明該因素各個(gè)水平變化帶來的差別也就越大，表明其對產(chǎn)率影響作用也越大，則我們可以清楚地知道，各因素的影響順序應(yīng)為：A＞B＞C，即：分散劑用量＞引發(fā)劑用量＞攪拌速度。

2　理論聯(lián)系實(shí)際，增設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)

高分子材料由于其獨(dú)特的性能及易加工的特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事和醫(yī)藥各個(gè)領(lǐng)域，成為人們?nèi)粘Ｉ罡鱾€(gè)方面不可或缺的材料。新疆有很多和高分子相關(guān)的化工企業(yè)，學(xué)生在今后的專業(yè)實(shí)習(xí)及工作當(dāng)中會(huì)接觸和應(yīng)用到很多和高分子化學(xué)相關(guān)知識。因此，在高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，開設(shè)一定比例的綜合性實(shí)驗(yàn)，既拓展了部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的應(yīng)用價(jià)值，又能使學(xué)生真實(shí)感受到高分子化學(xué)的實(shí)際應(yīng)用。

在“乙酸乙烯酯的乳液聚合（白乳膠/乳膠漆的制備）”的實(shí)驗(yàn)中，事先通知學(xué)生準(zhǔn)備小型白色模具，按照工業(yè)常見配方，調(diào)節(jié)產(chǎn)品的酸度并添加一定量鄰苯二甲酸丁酯，攪拌冷卻后制得黏合劑白乳膠；在白乳膠中加入適量水稀釋并混入相應(yīng)顏料，制得各色乳膠漆，涂在學(xué)生準(zhǔn)備好的各式物品上。還有在“聚乙烯醇縮甲醛的制備（膠水的制備）”的實(shí)驗(yàn)中，將制備好的膠水涂抹在學(xué)生事先準(zhǔn)備好的紙張上，各組同學(xué)對比膠水的粘接性能及固化時(shí)間［5］。

由于高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)在我院為新增課程，實(shí)驗(yàn)條件相對不成熟。所以，目前化學(xué)教育（雙語）和應(yīng)用化學(xué)兩個(gè)專業(yè)高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)停留在以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的階段。學(xué)生在教材和實(shí)驗(yàn)教師的指導(dǎo)下及已知實(shí)驗(yàn)結(jié)果的前提下，按照預(yù)先定好的實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。這種教學(xué)模式不利于培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析能力、應(yīng)用和創(chuàng)新能力。通過本課程改革，在一定程度上彌補(bǔ)了我系開設(shè)高分子實(shí)驗(yàn)條件的不足，提高了我系高分子實(shí)驗(yàn)教學(xué)的水平。通過選取與生活接近的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增強(qiáng)了學(xué)生對高分子實(shí)驗(yàn)的興趣，有利于加深學(xué)生對高分子化學(xué)等相關(guān)知識的認(rèn)識，為將來從事相關(guān)專業(yè)的研究和工作打下良好的基礎(chǔ)。在今后的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們進(jìn)一步將教學(xué)實(shí)驗(yàn)與科研項(xiàng)目結(jié)合起來，開設(shè)一定比例的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，選擇合適的實(shí)驗(yàn)題目提前告訴學(xué)生，讓學(xué)生自己查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，自行設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方法，使學(xué)生主動(dòng)參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，充分調(diào)動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(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，為學(xué)生以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和就業(yè)奠定基礎(chǔ)［6-7］。

參考文獻(xiàn)：

［1］董炎明.高分子化學(xué)簡明教程［M］.北京：科學(xué)出版社，2013.

［2］何衛(wèi)東，金邦坤，郭麗萍.高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)［M］.合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2012.

［3］覃忠瓊，李真.提高高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的幾點(diǎn)思考［J］.安徽理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，11（3）：85-87.

［4］張欣茜，景偉文，王英，等.《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.廣東化工.2012，39（1）：137-138.

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［6］張巧玲，劉有智，杜栓麗，等.高分子實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的幾點(diǎn)探索［J］.高分子通報(bào)，2010，（7）：107-111.

［7］余兆菊.高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索［J］.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù).2010，8（2）：118-119.

中圖分類號：O631

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-6469（2016）03-0109-03

收稿日期：2016-03-20

基金項(xiàng)目：新疆大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“PET-PMMT外包裝材料的研制”（201610997019）。

第一作者簡介：郝文莉（1989-），女，陜西延安人，昌吉學(xué)院化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)系助教，研究方向：高聚物改性及其應(yīng)用性能研究。