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高分子材料的重要性范文1
【關鍵詞】高分子材料成型加工；工藝；實驗教學；改革；綜合能力
在高等職業教育從精英教育轉向高素質技能人才教育發展以后，創造性與適用性的實驗教學方法的重要性日益凸顯。高分子材料成型加工作為一門專業性強、實用性與系統性兼具、技術不斷快速發展的新興學科來說，高分子材料成型加工教學的實施需要通過理論教學和實踐教學的有機結合，培養學生良好的學習方法和探究性、創新性的思維方法。為此，探究性的實驗教學已經成為其教學過程中十分重要的教學手段與教學環節。隨著新材料技術的不斷發展，高分子材料特別塑料已經在各個領域得到了越來越廣泛地應用，已成為現代工業三大新型材料，高分子材料成型加工業已成為我國經濟發展的支柱產業。高分子材料成型加工是一門實踐性很強的學科，因此，對于高分子材料成型加工這門學科的教學來說，改革創新實驗教學，對保證本學科的整體教學效果和質量有著非常重要的意義。
一、高分子材料成型加工專業概述
高分子材料成型加工技術是以高分子材料的結構性能和改性制備、制品設計、成型工藝、模具設計與應用、性能檢測、設備應用等為研究對象的一門學科。開設主要課程有高分子化學基礎、高分子物理學、聚合物流變學、聚合物加工原理、高分子材料與配方、高分子材料成型工藝、塑料成型模具、塑料成型設備等。高分子材料成型加工工藝是高分子材料成型加工技術專業最為核心的課程。培養具有高分子材料成型加工專業基礎知識，能在高分子材料領域從事科學研究、技術開發、工藝設計、生產及經營管理等方面工作的高素質應用型專門技能人才。通過本專業的學習，學生應該掌握高分子材料的改性與配制方法；高分子材料的組成、結構和性能關系；聚合物加工流變學、成型加工工藝和成型模具設計的基本理論和基本技能；具有對高分子材料進行改性及加工工藝研究、設計和分析測試，并開發新型高分子材料及產品的初步能力；具有應用計算機進行模流分析、制品與模具設計應用的能力；具有對高分子材料改性及加工過程進行技術經濟分析和管理的初步能力。
二、高分子材料成型加工實驗教學的改革方法探索
（一） 對實驗課程進行系統性設計，讓其更具實操性
高分子材料成型加工技術是一門系統學科，其實驗教學課程也應該是一個具有系統性的課程。但在以往的課程設置中卻將實驗課程分割成了高分子化學實驗、高分子物理實驗、高分子成型加工實驗等若干個零碎的單元實驗，學生獲得的實驗知識散亂，無法形成系統的知識鏈和技能集群。因此，將相關實驗課程進行項目分類，按照案例模塊設計，將相關實驗有機地串聯成一門集趣味性、知識性和實踐性為一體的完整實驗教學課程，這樣知識間的聯系也更為緊密，使實驗課程的實操性更高。
（二）讓實驗的“驗證性”向“探究性”轉變，增加學生的自主性
現行的高分子材料成型加工實驗教材上，都是以驗證實驗的正確性作為實驗目的，實驗教材上已經將實驗方法、步驟、標準等介紹得非常清楚了，因此，學生只需要按照實驗教材上的步驟完成即可，整個過程很少有需要學生創新探索的地方。很顯然，這樣的實驗教學是無法滿足高職教育對于提高學生綜合實際應用能力的要求的。為此，在已有實驗標準基礎上，將“驗證性”實驗向“探究性”實驗轉變。讓學生自行設計方案，自行探究完整實驗應該如何做。學生將自己設定的實驗步驟完整地記錄下來，在實驗過程中如果出現了問題，學生根據自己的實驗步驟探究分析問題的癥結。例如在做PP樹脂熔體指數的測試實驗時，同時進行PP樹脂分子量的測定實驗，通過兩種實驗的對比研究，使學生真正懂得在同一環境因素條件下，熔體指數只是樹脂熔體流動性能好壞的表現形式，而高分子的大小才是樹脂熔體流動性好壞的內在決定因素。只有讓學生的所學在探究性的實驗教學中有所體現，學生才能切實得到實踐能力上的提升，才能不斷提升自身綜合素質。在這個過程中，學生分析與解決問題的能力才會得到有效提升。
（三）增加實驗教學的創意性與趣味性
高分子材料成型加工的實驗教學與一般化學實驗的不同之處在于，它的很多實驗都需要一個完整的工藝流程才能看到效果，有的單元實驗枯燥無味，因此，對于高分子材料成型加工實驗來說，增加一些創意性與趣味性是非常必要的。學生如果將做實驗當做自己的興趣來對待，所取得的教學效果會更好。以雙酚A型環氧樹脂的合成與粘接實驗為例，由于環氧樹脂是透明的，因此教師可以讓學生在實驗開始前自行準備一些喜歡的樹葉或者卡片之類的東西。當環氧預聚體合成出來以后可以將這些準備好的樹葉以及卡片等放到合成模具中，然后進行灌漿、封口以及加熱操作，待其固化以后就會得到一個非常漂亮的自制相框。在這一創意的啟發下，學生還可以發揮自己的才智制作出臺歷、鑰匙牌等小用具，這就使這樣的實驗變得非常的有趣。這些創意不僅讓學生獲得了成就感，同時也更加喜歡實驗課程。
（四）實施案例教學法來提高學生的實驗分析能力
高職院校教學的重要任務是引導學生學會學習，培養學生的自主學習能力和創新精神。案例教學法是一種以案例為基礎的教學法。在教師的指導下，根據教學目標和內容的需要，運用案例來個別說明展示，從實際案例出發，提出問題、分析問題、解決問題，通過師生的共同努力使學生達到舉一反三、理論聯系實際、融會貫通、增強知識、提高能力和水平的方法。它實現了以學生為主體，以培養學生的實踐能力和創新能力為基本價值取向，將理論與實踐有機地結合了起來，迅速、高效地解決實際問題。為了讓同學們掌握分析解決塑料制品應力開裂現象的方法，在實驗教學過程中，以學校高分子材料加工中心生產的某品牌的食用油包裝瓶蓋在使用過程中發生部分開裂現象為例，讓同學們分析發生開裂的原因。通過調查研究知道，瓶蓋發生開裂可能是加工溫度等工藝條件設定不合適、材料的選擇不夠正確、模具的冷卻系統和模具澆注系統結構不合理等因素造成。然后通過計算機模流分析，發現主要是澆口進澆方向不正確而引發的應力收縮開裂。為此，將進澆方向改為從瓶蓋側向進澆，使問題得到了解決。
三、結束語
綜上所述，對于實踐性比較強的高分子材料成型加工技術來說，實驗教學是教學環節中非常重要的一個部分。創新性實驗教學對于高分子材料成型加工學科的整體教學效果會產生至關重要的影響。實現高分子材料成型加工實驗教學的改進與改革，有利于提高學生的學習能力、綜合應用能力和解決實際問題的能力。對高分子材料成型加工的實驗教學進行改革，從對實驗課程進行系統性設計著手，讓其更具實操性；使實驗教學從“驗證性”向“探究性”轉變，增加學生的自主性；增加實驗教學的創意性與趣味性，以及實施案例教學法等，實現理論教學與實驗教學的有機結合，提高本學科教學的內涵質量和整體教學效果。
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高分子材料的重要性范文2
[關鍵詞] 案例教學 高分子材料加工 教學質量
大學專業課課堂教學在人才培養中占有重要地位,是傳授專業知識、培養學生技能、提高專業人才質量的重要手段。但是,現在工科專業課課程內容多,并且教材的變化很多時候無法跟上現實應用,這使得學生感覺學的東西難以理解,與實際應用脫節嚴重,應用性不強,很容易失去學習興趣,導致專業課的課堂教學效果差。如何進行大學工科專業課程的教學改革,提高專業課的教學效果,滿足未來經濟增長和社會發展的需要,發揮大學在我國作為培養未來一線創新人才主要基地的重要作用,是教師、學生共同關心的問題。
案例教學首創于哈佛大學商學院,是在學校教育發展到一定階段基礎上產生的,是指一種“親驗式”的教學方式,它是根據教學目的和培養目標的要求,以教學案例為基本教學素材,將學習者引入教育實踐的情景中分析問題和解決問題,培養學習者反思能力,挖掘其教育機制的一種教學方式的綜合。簡而言之,就是在教師的引導下,再現案例實景,把學生帶入特定事件的現場,深入角色,以提高學生實際運用知識能力的一種教學方法。案例具有高度的仿真性、培訓為主的功能性、情景典型性等特點,案例教學通過對事件情景逼真的記錄與描述,引導學生運用所學知識或工作經驗加以分析,以提高發現問題、分析問題與解決問題的能力。案例教學在經貿、管理、法學等學科的相關專業獲得了廣泛應用并取得了顯著的成效。
《高分子材料加工工藝》是高分子材料專業的重要專業必修課,講述高分子材料制品的性能、組成、結構和成型加工工藝的關系,使學生基本掌握高分子材料的重要品種的加工工藝,對于給定高分子材料制品,學生能夠靈活運用高分子材料加工工藝獲取高分子材料制品、具有開發新材料的能力。該門課程涉及的內容繁雜、且較為枯燥,但與實際應用結合非常緊密,一般安排在《高分子材料加工原理》課程之后開課。筆者在長期的工科專業課程《高分子材料加工工藝》的教學中發現:傳統教學方法的課堂教學質量和效果不如人意,傳統教學方法已經顯得力不從心,探討新的、行之有效的教學方法勢在必行;學生也普遍反映此門課程如果采取傳統的講授式教學,學生感覺知識就像是空中樓閣,較難深入理解和掌握,在與實際結合時也難以融會貫通,迫切期望進行相關教學改革,引入新的教學方法。
一、在《高分子材料加工工藝》課程中實施案例教學法的必要性
1.強化學生對理論知識的認知水平
《高分子材料加工原理》課程中,學生已經基本掌握了各種高分子材料加工工藝的基本理論知識。從掌握某種高分子材料加工工藝以及日后的深造或工作來說,這遠遠不夠,其余的需要在實踐中不斷摸索與體會。以PVC管材的擠出成型這個教學專題為例,案例教學是師生圍在加工機械――雙螺桿擠出機旁邊,從原料開始,直至得到成品,讓學生親眼看到完整的加工過程;然后,教師下達案例教學內容,學生根據具體的教學內容以及要求精心準備資料,分組討論并派代表小組發言;教師點評,并給出相應答案,講解其中的關鍵點和難點。
由此可以補充學生在之前的《高分子材料加工原理》課程中對高分子材料加工工藝的基本理論的掌握,加強并深化學生對基本理論的認知水平。
2.變“被動學習”為“主動學習”,釋放學生的創新性,提高課堂教學質量
大學的工科專業課,尤其是《高分子材料加工工藝》,涉及原材料的基本性能、紛繁復雜的各種高分子添加劑的基本性能,靈活多樣的加工工藝等,內容比較枯燥,加之開課對象基本為大三下學期或大四上學期的高年級學生,傳統的教學方法只能使學生困頓乏味、昏昏欲睡,教學質量可以想象。
如果采用案例教學,一方面,學生可以親眼見到、摸到具體的加工機械以及加工模式,相對于紙上談兵的傳統教學方式來說,案例教學法在學生心中留下的印象更加深刻;而且學生在課前需要查閱大量資料,模擬實際加工時出現的各種問題及并提出具體對策,這就需要學生通過自己的努力去積極主動的尋找答案,從而讓學生的“被動學習”成為“主動學習”,“主動思考”,極大的激發學生們的求知欲,進而釋放學生的創新性,同時一個小組合作一個教學專題,也鍛煉了學生們的團隊合作精神;另一方面,教師與學生之間不再是傳統的教與受的單向交流,而是互動式交流,學生大部分躍躍欲試,加上教師的技巧性的引導,大部分學生都能主動發表自己的意見,課堂氣氛大大活躍,學習的積極性得到提高,課堂教學質量得到有效提高。
3.培養學生理論聯系實際的能力
目前,我國的高等教學,尤其是工科教學中,培養學生理論聯系實際的能力顯得更為重要。對于高分子材料加工課程來說,高分子材料的品種如此之多,學生在課堂上不可能全部掌握,而且新的高分子材料及新的加工工藝不斷涌現。如果采用傳統的教學方法,學生僅僅在課堂上涉及幾種非常有限的加工工藝,而且采用的是傳統的教師講授式,學生對此門課程的掌握很可能也就止于這種孤立的高分子材料加工工藝。在日后的工作及深入學習中,當遇到某個新的高分子材料制品需要加工時,學生很可能根本無所適從,無處下手。如果采用案例教學法,對于給定高分子材料制品,從原材料的優選,到加工工藝的優選,以及具體加工工藝參數的優選及其對制品質量的影響規律,學生都會涉及并需要全面考慮,尤其重點和難點部分更需要深入討論和剖析。由此可以培養學生理論聯系實際的能力,增強學生對于今后不斷涌現的新材料、新品種、新工藝的適應性。
目前,工科相關專業課教學中,案例教學的應用實例屈指可數,能夠借鑒的成功經驗較少。筆者在實際的教學中總結并設計了一套案例教學法,在我校的高分子材料專業課程教學中取得了較好的效果。
二、《高分子材料加工工藝》課程案例教學法的實施模式
在《高分子材料加工原理》課程學習時,學生已經掌握了各種高分子材料加工工藝的基本理論知識。后續的《高分子材料加工工藝》課程教學采用案例教學法,具體的實施模式可劃分為五個模塊:
1.案例的選取
典型案例的選取是完成案例教學的基本保證之一?！陡叻肿硬牧霞庸すに嚒氛麄€課程內容包括:塑料制品的擠出成型、塑料制品的注射成型、塑料制品的壓延成型、塑料制品的壓制成型、塑料制品的二次成型五個教學專題。每個專題選取1～2個典型案例,對于這五個專題以外的其他知識點運用傳統教學方法進行教學。
以塑料制品的擠出成型章節為例,此模塊部分的教學目標是:讓學生掌握常見塑料制品的擠出成型工藝。對于同一種加工工藝,當聚合物品種改變時,加工過程就存在一定程度的區別;對于同一種聚合物,加工工藝改變時,加工過程更是不同。因此,高分子材料加工涉及到聚合物品種以及加工工藝等兩方面的內容。下面,以塑料制品的擠出成型為例,談談如何選取典型案例進行案例教學。
能夠采用擠出成型工藝加工的塑料制品品種有:管材、薄膜、異型材以及板材、片材等;采用擠出成型加工管材的聚合物品種有:硬質與軟質聚氯乙烯PVC、聚乙烯PE、聚丙烯PP、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS、聚酰胺PA、聚碳酸酯PC、聚四氟乙烯PTFE等;采用擠出成型加工板材/片材的聚合物品種有:硬質與軟質PVC、PE、PP、ABS、PS、丙烯酸酯類等;采用擠出成型加工薄膜的聚合物品種有:PVC、PE、PP、聚偏二氯乙烯PVDC、PA等;采用擠出成型加工異型材的聚合物品種有:PVC、ABS、PE、PP等。在紛繁復雜的聚合物品種以及塑料制品品種中,PVC管材是擠出成型加工的制品品種中應用最廣泛的,因此,我們選取了PVC管材的擠出成型作為典型案例,以下均以此為例展開論述。
2.教學準備工作
教師深入細致地組織與指導是完成案例教學的基本保證之一。教師不僅要準備一份適合學生水平的高質量的案例,而且還需要準備一份案例教學的備課筆記,還應設想下一個分析討論模塊中可能出現的各種問題以及如何回答等。具體來說,教師方面的準備工作包括:對每個典型案例進行學時規劃,然后就教學內容、教學大綱、教案、教學指導與設計、時間與分組安排、考核方式等方面進行詳細設計,保證教學過程與內容的協調性和針對性。
對于PVC管材的擠出成型這個典型案例,教學內容至少包括:
1.PVC的基本性能:尤其是采用擠出成型時,需要注意的重要性能。
2. PVC的成型性能:PVC都可以采用哪些加工工藝進行加工,以及各種用途。
3.PVC管材的擠出成型:至少包括PVC管材的擠出成型工藝流程、關鍵工藝和關鍵工藝參數及其對PVC管材質量的影響規律等。此部分為整個案例分析的重點內容。
學生方面的準備工作:對于案例分析所涉及的各種高分子材料加工工藝的基本原理,學生已經在之前的課程中掌握。此部分學生需要針對具體的典型案例進行充分準備,分組做出發言提綱及講稿。以PVC管材的擠出成型為例,學生需要針對PVC的基本性能、PVC的成型性能、PVC管材的擠出成型等三個部分內容進行充分準備,尤其是PVC管材的擠出成型部分內容需要精心準備,后續的小組討論以及小組代表發言時更應以此為重點展開。
3.分析討論案例
分析討論是案例教學法的核心模塊。教師的精心組織和及時引導是這個模塊乃至整個案例教學成功與否的關鍵。此模塊先以組為單位進行討論,然后各小組選派代表向全班同學對整個案例進行闡述。
教師要注意案例教學只是手段,目的是在既定學時內完成教學大綱所規定的教學目標。整個案例的重點是PVC管材的擠出成型,小組討論以及代表發言均應以此為重點展開。案例的分析討論不宜信馬由韁,教師應該使用各種方法讓整個分析討論過程在可控范圍內進行。教師要做好充分的準備工作,在此階段啟發和組織學生在良好的氛圍中參與討論,使學生在討論中這種互動式學習中掌握大綱需要掌握的內容。
4.總結歸納案例
教師在此模塊的歸納總結以及點評,是整個案例教學的點睛之筆。討論結束后,教師根據教學的要求引導并和學生一起總結歸納,并簡單給出所討論案例的答案,指出本次案例討論的重點、難點以及主要解決的問題,并對本次討論的成功與不足之處做出點評。學生可在課后分組作學結。
5.案例演練
案例演練是案例教學的最后一個模塊,也是對該門課程考核方式的重大革新。在整個課程內容所有專題的典型案例教學結束后,教師將給出綜合性更強的案例,并作為課程考核的一部分。
所謂案例演練,選取某個具體制品(由幾個高分子材料部件組成),請根據各部件的使用環境要求,選擇材料類型并設計具體的制品配方,為各個部件選擇加工工藝,并確定制造各部件的關鍵工藝參數,最后將其組合成一個完整制品。整個過程沒有標準答案,只有最優方案。案例演練的實施模式為:
(1)選題
學生分組,每組在案例分析題庫中抽選一個作為該組的設計內容,也允許根據要求自命題目。
(2)完成設計
小組成員分工合作,根據要求完成設計。
(3)答辯及提問
每組選派一名代表在規定時間內匯報設計內容,提問并現場回答。
案例演練能夠讓學生對各種高分子材料加工工藝的認知更加深入,并融會貫通,形成高分子材料制品設計、生產和研究的科學思維,并養成“主動”探尋并“主動”獲取相關知識、綜合利用專業書籍、網絡、圖書館以及書店等多種途徑獲取知識的習慣,從中篩選出自己所需要的信息和知識,做知識的主人。
四、結論
本文結合《高分子材料加工工藝》課程的特點,提出了案例教學的模式,可以較好地解決教材穩定與教學內容不斷更新、基本原理穩定與高分子材料制品及加工工藝不斷發展之間的矛盾,能較好地適應工科領域日新月異的局面。
自實施案例教學以來,學生普遍反映:案例教學法所選取的典型案例和實際緊密結合,有助于他們對所學內容進行深入的理解和掌握、尤其是融會貫通的能力得到大大提高。案例教學在工科專業課程中的應用實例太少,具體實施模式還不成熟,而且對教師自身提出了更加嚴格的要求,需要教師在教學中積極更新自身知識結構,多總結多交流,不斷提升我國工科專業課程的教學質量。
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高分子材料的重要性范文3
關鍵詞：新課標；教育價值；基本策略
一、高中化學新教材的價值價值取向
（一）化學與新材料、新技術。材料是當今社會三大支柱產業之一，也是人類賴以生存和發展的物質基礎，是人類進步的一個重要里程碑。新教材在高一教材中介紹了高溫結構陶瓷、光導纖維、C60等新型無機非金屬材料；在高二教材中介紹了金屬陶瓷、超導材料等金屬材料，功能高分子材料、復合高分子材料等新型有機高分子材料；高三教材中氯堿工業里新型的離子交換膜等。材料是科學技術的先導，沒有新材料的發展，不可能使新的科學技術成為現實生產力。通過對新材料的學習，使學生明確學習化學的目的，提高學習興趣。
新教材在“緒言”中首先介紹中科院北京真空物理實驗室研究院人員以超真空掃描隧道顯微鏡（STM）為手段在Si晶體表面開展原子操縱研究，取得了世界水平的成果；李遠哲教授與交叉分子束方法的研究等新科技的介紹。這既是很好的愛國主義教育，又把化學科學的進步與人類物質文明、精神文明的關系講明，使學生理解學習化學的重要性，激發學生學好化學的社會責任感。
（二）化學與能源。能源也是現代社會三大支柱產業之一。隨著人類經濟活動的日益增大，人們對能源的需求急劇增加?；瘜W反應所釋放的能量是現代能量的主要來源之一，研究化學反應中能量變化具有非?，F實的意義。高中化學新教材首次在化學教學中滲透了能量觀點，如，在高一化學
第一章里提出如何提高燃料的利用率，開發新能源等與社會相關的問題。在鹵素中新增了“海水資源及其綜合利用”，在幾種重要金屬中增加了“金屬的回收和資源保護”，在原電池一節介紹了化學電源和新型電池等?；瘜W與能量、能源觀點的建立，不僅僅是為了教育學生節約能源，樹立環境保護意識，更側重培養學生創新意識和創新能力，增強社會進步責任感。尤其是在第二輪新教材改革中增加了一些開放性問題的研究，有利于培養學生的創新能力、實踐能力、團結協作能力等。
（三）化學與環境。保護環境已成為當前和未來的一項全球性的重大課題。新教材中介紹了臭氧層的破壞、酸雨、溫室效應、光化學煙霧、白色垃圾、土壤以及水污染等環境污染問題及其防治。并將“居室中化學污染及防治”、“生活中常見污染物和防治污染”放在選學教材中。在治理這些環境污染問題中，化學已經并將繼續發揮重大作用，大幅度地增強了學生的社會環保責任感，增強了學習化學的興趣。與化學和能源一樣，化學與環境從可持續發展的角度來看，在化學教育中增強了化學與社會的聯系部分，因為環境科學是一門綜合性的學科，而環境化學是解決環境問題的“鑰匙”，環境教育與能源問題的提出對提高學生的創新意識和實踐能力，培養公民綜合素養有著重要的作用。這正是現代化學教育的藍圖規劃，現代化學教育價值觀的一種重要體現。
二、化學教育價值實現的基本策略
（一）主題型教學策略?！盎瘜W―人類進步的關鍵”是高中化學新課程的總主題，在整個高中化學教學過程中應該盡可能體現這一主題。如“糖類、蛋白質、油脂”可以“人類重要的營養物質”為主題；氮族元素結合生物圈中氮的循環以固氮為主題；硅和硅酸鹽工業、金屬和合成材料以材料為主題；化學反應與能量、原電池原理以開發新能源為主題；烴以石油化工為主題。主體型教學策略可以使學生認識到自己所學內容的社會價值及其實用性，有利于學生學習興趣的激發和保持。
（二）用途聯系型策略。在元素化合物教學中應該將現代最新的有價值的有關元素化合物用途納入教學之中。如在學習NO的性質時，可聯系醫學新成就，介紹NO對人體某些疾病的治療作用，然后提出問題：為什么大量NO吸入人體有害，而少量的NO吸入卻能治療某些疾??？在學習有機高分子材料時，可聯系智能高分子材料、導點高分子材料、醫用高分子材料、可降解高分子材料、高吸水性高分子材料等；在鹵素學習時，可聯系海水化學資源的開發、利用和飲水與消毒化學；在硅和硅酸鹽學習時，可聯系新型無機高分子材料等。
高分子材料的重要性范文4
關鍵詞：高分子材料性能與結構測試；項目化課程改革；教學改革；工作過程
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2013）03-0102-02
教育部《關于加強高職高專教育人才培養工作的意見》指出：“以培養高等技術應用型人才為根本任務；以適應社會需要為目標，以培養技術應用能力為主線，設計學生的知識、能力、素質結構和培養方案，畢業生應具有基本理論知識適度、技術應用能力強、知識面較寬、素質高等特點；以應用為主旨和特征構建課程和教學內容體系；實踐教學的主要目的是培養學生的技術應用能力，并在教學計劃中占有較大比重。”根據上述精神，我校把培養目標確定為：努力培養具有必要的理論知識，較強的實踐能力，較高人文素養與協作精神的技術應用型、復合型高級職業人才，對高分子材料性能與結構測試課程教學模式進行了改革探索。
項目化教學的提出
高分子材料性能與結構測試是高職高分子材料應用技術專業重要的專業核心課程。通過本課程的學習，應使學生熟練掌握高分子原材料檢驗的基本理論和各種分析儀器規范操作，應培養其對檢測結果的分析、報告和評價能力，并能使之養成科學嚴謹、認真負責、實事求是、團結協作的工作作風，形成良好的職業素質，為今后勝任高分子原材料檢驗崗位的工作打下堅實的基礎。然而，傳統的教學方式有很多弊端。主要原因如下：（1）學生學習興趣不高。該課程實踐性較強，而傳統的講課方式會較多地在課程上講解抽象的檢測原理和方法，學生感受不到這些內容的實際應用價值，無法具體地理解學習內容，因此，會出現興趣較低，學習積極性不高的現象。（2）學生難以系統地參與工作過程實踐。傳統的理論課加上實驗課的教學模式使得學生有一定的實踐機會。但單純的實驗課程比較單調，程序大體為：教師先講清楚實驗流程，指導注意事項，然后，學生根據實際課本上的實驗步驟操作。整個實驗下來，學生只是完成了過程，對實驗內容印象不深刻，很難培養學生的創新能力和實踐能力。
基于此，我們對本課程的教學進行了改革，使教學流程項目化。我們按照培養目標將課程綜合，細化成若干操作性很強的項目，教學以工作任務為中心，以真實的企業檢測項目為載體，同時，將理論知識、實踐操作、素質培養融于一體，通過具體項目讓學生在完成任務的過程中獲得知識、技能的提升。
項目化教學方案設計
（一）確定課程總體培養目標
能力目標 通過完成三個項目，使得學生具備采樣、制樣和樣品預處理的能力，能夠熟練、規范操作各種分析儀器，并能夠對大型分析儀器進行簡單維護和保養，對分析結果能夠處理并進行評價。通過完成整個分析檢驗的基本程序，培養具有執行分析檢驗方案的能力。
知識目標 通過完成三個項目，使學生掌握采樣、樣品處理的相關理論知識，并掌握高分子原材料化學分析中各種類型反應的基本原理和相關理論知識，掌握儀器分析中各種儀器的工作原理和使用方法，并掌握分析檢驗結果的數據處理方法。
綜合素質目標 通過完成三個項目，培養學生認真負責、科學嚴謹、實事求是的工作態度，具有團結協作精神、創新意識和自主學習能力，具有尊重標準、遵守標準的行為，具有環境保護意識、經濟意識、安全意識。
（二）確定本課程選用的項目
通過企業調研、職業分析、崗位任務分析，確定崗位核心技能，以工作任務為中心整合相應的知識、技能和態度，并參照化學檢驗工資格標準確定綜合性學習任務，以企業真實檢測項目為載體，實現舊學科體系的解構和新行動體系的重建，且每一個學習性任務都是一個完整的工作過程。作為教學項目必須具有典型性、可行性，符合學生的能力水平和教學規律，并且能將項目的理論知識與實踐技能結合起來，而且還要具有一定難度，使學生能夠運用已有知識來學習新的實用技能，解決過去從未遇到過的實際問題。經過與企業專家的共同協商，選取了5個真實檢測項目，項目都來自煙臺與威海地區高分子企業的高分子原材料檢測項目，共包含15個檢測任務，基本涵蓋了高分子原材料檢測的核心技能。
項目按照完成的途徑分為入門項目、主導項目和自主項目。根據各項內容具體要求，以“行動導向”為目標，分設不同的二級任務（見表1）。項目一為入門項目，注重基本知識與技能的培養，學生在完成第一個項目后，應掌握化學分析的基本理論知識和操作技能，了解化學檢驗的基本規范；項目二、三、四為主導項目，它們具備一定梯度，隨著項目進行，學生自主性加大，獨立工作能力得到提高；項目五為自主項目，難度增大，學生通過團隊協作完成工作，學生主體明顯，通過這個項目的完成提高學生的自主創新能力。
（三）教學實施方法
首次課的設計對于整個課程的進行具有很重要的意義，好的首課設計可以激發學生學習興趣，提高其學習積極性?？墒紫扔谜鎸嵉陌咐f明本課程的重要性，讓學生理解高分子原材料檢驗崗位作為企業生產管理“眼睛”的重要意義；然后介紹本課程的學習內容、學習方法、考核方式，使學生對本課程全面了解；再用視頻演示高分子原材料檢驗的全過程，讓學生對所學課程及今后工作有一個感性認識，清楚所要掌握的基本技能，從而使學生明確學習目的，激發學習興趣。最后進行基本技能的訓練，讓學生初步掌握高分子原材料檢驗的基本操作技能，并明白操作規范對于檢驗結果的意義，為后面的學習任務打下良好基礎。
對于每個項目任務的完成，教師在每次課結束前都向學生提供任務書，每一項工作任務都是一個完整的工作過程。學生在任務書的指導下可以查閱相關的資料，明確任務的內容。以橡膠配合劑天然碳酸鈣的檢測工作任務完成為例，來說明整個教學過程。
資訊 布置檢測任務，學生從工作任務中了解、分析完成任務的必要信息。學生利用課余時間通過網絡、圖書館查閱有關橡膠配合劑天然碳酸鈣檢測應該遵循的標準資料；熟悉檢測技術要求，查閱檢測所用的試劑和儀器，分析其檢測原理。
計劃 了解橡膠配合劑碳酸鈣檢測標準提煉碳酸鈣的檢測項目了解碳酸鈣檢測原理了解碳酸鈣檢測所用儀器與試劑分析檢測結果的計算原理。
決策 師生共同討論，對方案進行優化，確定橡膠配合劑碳酸鈣的檢測方案，選擇所采用的檢測試劑與儀器，教師講授相關理論知識。
實施 每組4個人分別選擇一種方案執行檢測任務。查閱檢測標準分析橡膠配合劑的性質確定檢測步驟填寫數據記錄單和檢測報告單得出檢測結論。
檢查 橡膠配合劑碳酸鈣的檢測方案；試劑的選用，儀器的使用情況；檢測步驟是否與方案一致；數據的記錄是否合理；結論是否合理。
評價 橡膠配合劑碳酸鈣的檢測是否符合標準；檢測過程中存在的問題；數據的分析記錄是否符合要求；完成任務過程中所體現出的職業素養。
基于真實檢測工作過程，采用資訊、計劃、決策、實施、檢查、評價六步教學法來進行教學。教學過程以學生為主體，教師作為引導者、服務者參與其中。在實施過程中，學生可以及時發現問題，修改計劃，重新實施，盡可能找到最佳的實施方案。在此過程中，不斷加深對知識的理解，同時也培養了學生的能力。
（四）考核方式
項目化教學的考核采用過程考核與期末考評相結合的方法，強調過程的重要性，將工作中的每一環節都納入考評范圍，教師、企業、學生都參與考評，實現了多元化的考核方式，提高了學生的積極性，促進了學生職業能力的培養?？己说膬热莅ㄟ^程考評（占60%）和期末考核（占40%），主要涉及方案制定、實操考評、檢測報告、素質考評、自查互查、協作能力、經濟意識、安全意識以及環保意識等方面。
教學改革的成效
通過近一年的項目化教學實踐，學生的學習興趣提高了，學習的積極性和主動性、自主學習能力得到了提高，學生的綜合應用知識解決實際問題的能力得到了改善。畢業生的崗位能力得到了加強，受到企業普遍歡迎。由于課程的開發和實施都是以企業真實項目為載體，以工作過程為導向，學生畢業后能夠很快勝任崗位工作。同時，由于在教學過程中比較注重學生的協作能力、實事求是的科學態度和嚴謹的工作作風的培養，使得學生綜合素質得到提高。
總之，項目化教學的方法不同于傳統教學方法。許多方面還需要職業院校的教師進一步深入探索和實踐。在項目選取、教學方法實施上都需要認真研究。我們的宗旨就是如何更大程度地提高學生的學習興趣，更大程度地提高學生的學習積極性和主動性，從而更好地發揮項目化教學的優勢，盡可能讓學生實現“零距離”就業。
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高分子材料的重要性范文5
[關鍵詞]工程教育認證；聚合物制備工程；課程教學研究
1準確定位培養目標，合理制定課程教學目標和教學內容
工程教育認證專業培養目標是對本專業畢業生在畢業后五年左右能夠到達的職業和專業成就的總體描述，畢業要求不僅要符合學校、專業辦學定位，還要適應社會經濟發展，同時還要兼顧學生可持續發展。江南大學高分子材料與工程專業始創于1997年，可追溯至1960年原無錫輕工業學院的塑料加工專業，1999年招收第一屆本科學生，2003年獲得學士學位授予權，同年獲得材料學碩士點，2006年和2010年分別入選江蘇省特色專業和國家特色專業，2012年材料學入選江蘇省“十二五”高等學校重點專業，專業根據學校總體辦學定位和輕工行業發展對高分子材料與工程專業人才的特殊需求，以涂料科學與技術、功能高分子材料與高分子材料加工為特色方向，將人才培養定位為：培養具有良好思想素質、人文社科素養和職業道德，系統掌握高分子材料與工程專業基礎知識與實踐技能，具備科學創新思維、不斷學習和適應發展的能力，具有安全與環保意識和國際視野，能夠在材料、化工、機械等相關領域，從事科學研究、技術開發、工程設計、生產及經營管理等工作的高層次工程技術人才。工程教育專業認證制度在以學生為中心、以產出為導向和質量持續改進三大基本理念指導下，從工程知識、問題分析、設計/開發解決方案、研究、使用現代工具、工程與社會、環境和可持續發展、職業規范、個人和團隊、溝通、項目管理和終身學習十二個方面開展學生畢業能力達成度的工程教育專業認證。在聚合物制備課程中，重點承擔《工程教育認證標準》中的工程知識、問題分析、設計/開發解決方案3項能力的培養，根據畢業要求分解的指標點，在教學大綱中制定了課程支撐的主要教學目標和教學內容：(1)理解高聚物制備工程的基本概念、一般過程和方法，掌握常見高聚物的聚合方法、合成工藝和生產實踐；(2)掌握不同類型聚合機理和不同聚合實施方法的工藝特點，能夠確定聚合反應體系、聚合條件、聚合反應器和聚合工藝流程；(3)能夠對高聚物化學組成、分子結構、生產成本、性能和應用領域、使用安全和環境等因素進行綜合分析和判斷，科學合理設計高聚物制備方法和工藝，分析和解決實際工程問題；(4)掌握高聚物聚合方法和技術的發展趨勢和研究進展，能夠對高聚物制備方法和生產工藝進行優化和改進。在教學內容方面既注重基礎知識，又注意引入介紹先進的聚合物制備工程的新理論、新技術和新方法。以聚合物制備工程的工程觀點為著眼點，以寬專業為目標，在原有課程體系的基礎上，對課程知識體系進行合理優化，根據本專業特色，融入聚合反應工程、涂料化學、功能高分子材料、感光高分子等以及與聚合物制備工程相關的生產管理、環保、安全、法規等相關知識，注重課程建設的綜合性、交叉性、適應性。
2構建學生中心的教學體系，積極改進教學方法和手段
工程教育認證指導強調以學生為中心，注重培養學生的工程意識和解決復雜問題的能力。課堂教學是學生學習知識，提高綜合能力素質的重要環節，因此教師在教學實施過程中如何充分發揮學生的主動積極性，激發學生的學習興趣，提高學生專業能力成為一個急需解決的問題。聚合物制備工程是典型的以基礎理論和工程實踐緊密結合為特征的課程，我們主要采用啟發式教學、案例式教學和課堂討論的教學方法，根據課程內容靈活運用多媒體課件、視頻及實物等教學手段進行課堂授課，以學生為主體，引導學生進行自主學習。在教學過程中，將高分子化學基礎理論與聚合物實際生產和工業應用例子相結合，引導學生進行分析和討論，做到“知其然，知其所以然”，啟發學生運用理論知識解決復雜問題的能力。如在講解溶液聚合內容時，結合目前環保對涂料、膠粘劑行業對有機揮發物含量(VOC)的限制，要求合成的丙烯酸酯聚合物具有高固體份、低粘度(即分子量足夠低)，而對于電子材料行業干膜用丙烯酸酯光致抗蝕劑要求分子量足夠高，面對工業實際問題，要求學生綜合運用學過的理論知識從單體、引發劑、溶劑、鏈轉移劑方面及聚合工藝(溫度、單體滴加方式等)方面綜合考慮調控聚合物的分子量。另外，結合自己科研方面了解到國外干膜用丙烯酸酯光致抗蝕劑研究給學生介紹相關美國專利提出通過控制聚合工藝一釜合成兩種分子量的丙烯酸樹脂的新技術，通過以上案例介紹，學生表現出濃厚興趣、積極參與課堂討論，甚至課后查閱相關文獻與老師討論交流。又如在講授乳液聚合成核機理，通常膠束的尺寸為7~10納米，單體液滴的尺寸為幾個微米，因此膠束成為聚合的主要場所；如果控制乳化劑的量抑制膠束的產生，同時采用超聲等分散設備將單體液滴的尺寸進一步降低到50~500納米范圍，那么聚合的場所主要發生在哪里呢？學生通過討論得出在這種情況下，單體液滴成為聚合的主要場所(即細乳液聚合機理)。結合目前細乳液研究進展，單體液滴可以作為納米反應器，合成復合膠體粒子，如將無機納米粒子、聚合物分別分散溶解在單體液滴里，經細乳液聚合就可以合成有機無機納米復合粒子和兩種聚合物雜化的膠體粒子，該方法有效解決了無機納米粒子在聚合物中的分散與相容性難題，以及兩種聚合物不相容、宏觀相分離問題。通過以上案例討論使學生深入理解掌握了乳液、細乳液聚合機理，同時能夠根據特定要求設計制備一些復雜結構的膠體粒子。此外，聚合物制備工程強調聚合物合成過程中的聚合穩定性和單體轉化率，在授課過程中對于本體、溶液聚合中易發生的“爆聚”及懸浮、乳液聚合過程中的殘渣及殘余單體對于實際工業的危害必須加以強調，這些問題不僅影響生產、產品質量還涉及到安全、環保及工人健康問題，使學生充分認識到實際工業制備聚合物過程中聚合穩定性的重要性，培養學生具備較好的工程意識和工程思維?？傊?，通過采用啟發式教學、案例式教學和課堂討論的教學方法，學生不僅較好的掌握了聚合物合成的基本理論、技術，還能夠根據要求設計合成特定結構的高分子聚合物及初步具備分析解決復雜高分子工程問題的能力。
3質量持續改進
工程教育專業認證強調教學質量持續改進，要求建立持續有效的質量改進機制、質量監控與反饋機制。聚合物制備工程的教學質量考核從課程教學環節(出勤、課堂提問、小組討論和平時作業等)、期末考試環節(基礎知識、制備工藝和技術、設計合成等題型)、學生評價和教學質量鑒定(教學指導委員會專家)等多個方面開展，同時實施包含企業、學校、家長、教師和學生共同參與的質量跟蹤管理體系；我們依據課程具體支撐的畢業要求指標點進行課程教學目標達成度評價，分析教學目標、任務是否滿足畢業要求的達成，根據分析結果找出教學任務的不足之處，并提出持續改進措施，促進教學質量和學生學習效果的持續提高。
高分子材料的重要性范文6
2生物材料的類型與應用生物材料種類繁多,到目前為止,被詳細研究過的生物材料已經超過一千種,在醫學臨床上廣泛應用的也有幾十種,涉及材料學科各個領域。依據不同的分類標準,可以分為不同的類型。
2.1以材料的生物性能為分類標準根據材料的生物性能,生物材料可分為生物惰性材料、生物活性材料、生物降解材料和生物復合材料四類。
2.1.1生物惰性材料生物惰性材料是指一類在生物環境中能保持穩定,不發生或僅發生微弱化學反應的生物醫學材料,主要是生物陶瓷類和醫用合金類材料。由于在實際中不存在完全惰性的材料,因此生物惰性材料在機體內也只是基本上不發生化學反應,它與組織間的結合主要是組織長入其粗糙不平的表面形成一種機械嵌聯,即形態結合。生物惰性材料主要包括以下幾類:(1)氧化物陶瓷主要包括氧化鋁陶瓷和氧化鋯陶瓷.氧化鋁陶瓷中以純剛玉及其復合材料的人工關節和人工骨為主,具體包括純剛玉雙杯式人工髖關節;純剛玉—金屬復合型人工股骨頭;純剛玉—聚甲基丙烯酸酯—鈷鉻鉬合金鉸鏈式膝關節,其他人工骨、人工牙根等。(2)玻璃陶瓷該材料主要用來制作部分人工關節。(3)Si3N4陶瓷該類材料主要用來制作一些作為替代用的較小的人工骨,目前還不能用作承重材料。(4)醫用碳素材料它主要被作為制作人工心臟瓣膜等人工臟器以及人工關節等方面的材料。(5)醫用金屬材料該類材料是目前人體承重材料中應用最廣泛的材料,在其表面涂上活性生物材料后可增加它與人體環境的相容性.同時它還能制作各類其他人體骨的替代物。
2.1.2生物活性材料生物活性材料是一類能誘出或調節生物活性的生物醫學材料。但是,也有人認為生物活性是增進細胞活性或新組織再生的性質?，F在,生物活性材料的概念已建立了牢固的基礎,其應用范圍也大大擴充.一些生物醫用高分子材料,特別是某些天然高分子材料及合成高分子材料都被視為生物活性材料.羥基磷灰石是一種典型的生物活性材料。由于人體骨的主要無機質成分為該材料,故當材料植入體內時不僅能傳導成骨,而且能與新骨形成骨鍵合。在肌肉、韌帶或皮下種植時,能與組織密合,無炎癥或刺激反應.生物活性材料主要有以下幾類:
(1)羥基磷灰石,它是目前研究最多的生物活性材料之一,作為最有代表性的生物活性陶瓷—羥基磷灰石(簡稱HAP)材料的研究,在近代生物醫學工程學科領域一直受到人們的密切關注.羥基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]是脊椎動物骨和齒的主要無機成分,結構也非常相近,與動物體組織的相容性好、無毒副作用、界面活性優于各類醫用鈦合金、硅橡膠及植骨用碳素材料。因此可廣泛應用于生物硬組織的修復和替換材料,如口腔種植、牙槽脊增高、耳小骨替換、脊椎骨替換等多個方面.另外,在HA生物陶瓷中耳通氣引流管、頜面骨、鼻梁、假眼球以及填充用HA顆粒和抑制癌細胞用HA微晶粉方面也有廣泛的應用.又因為該材料受到本身脆性高、抗折強度低的限制,因此在承重材料應用方面受到了限制.現在該材料已引起世界各國學者的廣泛關注。目前制備多孔陶瓷和復合材料是該材料的重要發展方向,涂層材料也是重要分支之一。該類材料以醫用為目的,主要包括制粉、燒結、性能實驗和臨床應用幾部分。
(2)磷酸鈣生物活性材料這種材料主要包括磷酸鈣骨水泥和磷酸鈣陶瓷纖維兩類.前者是一種廣泛用于骨修補和固定關節的新型材料,有望部分取代傳統的PMMA有機骨水泥.國內研究抗壓強度已達60MPa以上。后者具有一定的機械強度和生物活性,可用于無機骨水泥的補強及制備有機與無機復合型植入材料。
(3)磁性材料生物磁性陶瓷材料主要為治療癌癥用磁性材料,它屬于功能性活性生物材料的一種。把它植入腫瘤病灶內,在外部交變磁場作用下,產生磁滯熱效應,導致磁性材料區域內局部溫度升高,借以殺死腫瘤細胞,抑制腫瘤的發展。動物實驗效果良好。
(4)生物玻璃生物玻璃主要指微晶玻璃,包括生物活性微晶玻璃和可加工生物活性微晶玻璃兩類。目前關于該方向的研究已成為生物材料的主要研究方向之一。
2.1.3生物降解材料所謂可降解生物材料是指那些在被植入人體以后,能夠不斷的發生分解,分解產物能夠被生物體所吸收或排出體外的一類材料,主要包括β-TCP生物降解陶瓷和生物陶瓷藥物載體兩類,前者主要用于修復良性骨腫瘤或瘤樣病變手術刮除后所致缺損,而后者主要用作微藥庫型載體,可根據要求制成一定形狀和大小的中空結構,用于各種骨科疾病。
2.1.4生物復合材料生物復合材料又稱為生物醫用復合材料,它是由兩種或兩種以上不同材料復合而成的生物醫學材料,并且與其所有單體的性能相比,復合材料的性能都有較大程度的提高的材料。制備該類材料的目的就是進一步提高或改善某一種生物材料的性能。該類材料主要用于修復或替換人體組織、器官或增進其功能以及人工器官的制造,它除應具有預期的物理化學性質之外,還必須滿足生物相容性的要求,這里不僅要求組分材料自身必須滿足生物相容性要求,而且復合之后不允許出現有損材料生物學性能的性質。按基材分生物復合材料可分為高分子基、金屬基和陶瓷基三類,它們既可以作為生物復合材料的基材,又可作為增強體或填料,它們之間的相互搭配或組合形成了大量性質各異的生物醫學復合材料,利用生物技術,一些活體組織、細胞和誘導組織再生的生長因子被引入了生物醫學材料,大大改善了其生物學性能,并可使其具有藥物治療功能,已成為生物醫學材料的一個十分重要的發展方向,根據材料植入體內后引起的組織反應類型和水平,它又可分為近于生物惰性的、生物活性的、可生物降解和吸收等幾種類型。人和動物中絕大多數組織均可視為復合材料,生物醫學復合材料的發展為獲得真正仿生的生物材料開辟了廣闊的途徑。
2.2以材料的屬性為分類標準
2.2.1生物醫用金屬材料生物醫用金屬材料是用作生物醫學材料的金屬或合金,又稱外科用金屬材料或醫用金屬材料,是一類惰性材料,這類材料具有高的機械強度和抗疲勞性能,是臨床應用最廣泛的承力植入材料。該類材料的應用非常廣泛,及硬組織、軟組織、人工器官和外科輔助器材等各個方面,除了要求它具有良好的力學性能及相關的物理性質外,優良的抗生理腐蝕性和生物相容性也是其必須具備的條件。醫用金屬材料應用中的主要問題是由于生理環境的腐蝕而造成的金屬離子向周圍組織擴散及植入材料自身性質的退變,前者可能導致毒副作用,后者常常導致植入的失敗。已經用于臨床的醫用金屬材料主要有不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金等三大類。此外,還有形狀記憶合金、貴金屬以及純金屬鉭、鈮、鋯等。
2.2.2生物醫用高分子材料醫用高分子材料是生物醫學材料中發展最早、應用最廣泛、用量最大的材料,也是一個正在迅速發展的領域。它有天然產物和人工合成兩個來源,該材料除應滿足一般的物理、化學性能要求外,還必須具有足夠好的生物相容性。按性質醫用高分子材料可分為非降解型和可生物降解型兩類。對于前者,要求其在生物環境中能長期保持穩定,不發生降解、交聯或物理磨損等,并具有良好的物理機械性能。并不要求它絕對穩定,但是要求其本身和少量的降解產物不對機體產生明顯的毒副作用,同時材料不致發生災難性破壞。該類材料主要用于人體軟、硬組織修復體、人工器官、人造血管、接觸鏡、膜材、粘接劑和管腔制品等方面。這類材料主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等.而可降解型高分子主要包括膠原、線性脂肪族聚酯、甲殼素、纖維素、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚己丙酯等。它們可在生物環境作用下發生結構破壞和性能蛻變,其降解產物能通過正常的新陳代謝或被機體吸收利用或被排出體外,主要用于藥物釋放和送達載體及非永久性植入裝置.按使用的目的或用途,醫用高分子材料還可分為心血管系統、軟組織及硬組織等修復材料。用于心血管系統的醫用高分子材料應當著重要求其抗凝血性好,不破壞紅細胞、血小板,不改變血液中的蛋白并不干擾電解質等。
2.2.3生物醫用無機非金屬材料或稱為生物陶瓷。生物醫用非金屬材料,又稱生物陶瓷。包括陶瓷、玻璃、碳素等無機非金屬材料。此類材料化學性能穩定,具有良好的生物相容性。一般來說,生物陶瓷主要包括惰性生物陶瓷、活性生物陶瓷和功能活性生物陶瓷三類。其中惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷在前面已經簡要作了介紹,而功能活性生物陶瓷是近年來提出的一個新概念.隨著生物陶瓷材料研究的深入和越來越多醫學問題的出現,對生物陶瓷材料的要求也越來越高。原先的生物陶瓷材料無論是生物惰性的還是生物活性的,強調的是材料在生物體內的組織力學環境和生化環境的適應性,而現在組織電學適應性和能參與生物體物質、能量交換的功能已成為生物材料應具備的條件。因此,又提出了功能活性生物材料的概念。它主要包括以下兩類:(1)模擬性生物陶瓷材料該類材料是將天然有機物(如骨膠原、纖維蛋白以及骨形成因子等)和無機生物材料復合,來模擬人體硬組織成分和結構,以改善材料的力學性能和手術的可操作性,并能發揮天然有機物的促進人體硬組織生長的特性。(2)帶有治療功能的生物陶瓷復合材料該類材料是利用骨的壓電效應能刺激骨折愈合的特點,使壓電陶瓷與生物活性陶瓷復合,在進行骨置換的同時,利用生物體自身運動對置換體產生的壓電效應來刺激骨損傷部位的早期硬組織生長。具體來說是由于腫瘤中血管供氧不足,當局部被加熱到43~45℃時,癌細胞很容易被殺死。現在最常用的是將鐵氧體與生物活性陶瓷復合,填充在因骨腫瘤而產生的骨缺損部位,利用外加交變磁場,充填物因磁滯損耗而產生局部發熱,殺死癌細胞,又不影響周圍正常組織?，F在,功能活性生物陶瓷的研究還處于探索階段,臨床應用鮮有報道,但其發展應用前景是很光明的。各種不同種類的生物陶瓷的物理、化學和生物性能差別很大,在醫學領域用途也不同.尤其是功能活性陶瓷更有不可估量的發展前途.臨床應用中,生物陶瓷存在的主要問題是強度和韌性較差.氧化鋁、氧化鋯陶瓷耐壓、耐磨和化學穩定性比金屬、有機材料都好,但其脆性的問題也沒有得到解決。生物活性陶瓷的強度則很難滿足人體承力較大部位的需要。
2.2.4生物醫用復合材料此類材料在2.1.4中已有介紹,此處不再詳述
2.2.5生物衍生材料生物衍生材料是由經過特殊處理的天然生物組織形成的生物醫用材
料,也稱為生物再生材料.生物組織可取自同種或異種動物體的組織.特殊處理包括維持組織原有構型而進行的固定、滅菌和消除抗原性的輕微處理,以及拆散原有構型、重建新的物理形態的強烈處理.由于經過處理的生物組織已失去生命力,生物衍生材料是無生命力的材料.但是,由于生物衍生材料或是具有類似于自然組織的構型和功能,或是其組成類似于自然組織,在維持人體動態過程的修復和替換中具有重要作用.主要用于人工心瓣膜、血管修復體、皮膚掩膜、纖維蛋白制品、骨修復體、鞏膜修復體、鼻種植體、血液唧筒、血漿增強劑和血液透析膜等.
3.生物材料的性能評價目前關于生物材料性能評價的研究主要集中在生物相容性方面.因為生物相容性是生物材料研究中始終貫穿的主題.它是指生命體組織對生物材料產生反應的一種性能,該材料既能是非活性的又能是活性的.一般是指材料與宿主之間的相容性,包括組織相容性和血液相容性.現在普遍認為,生物相容性包括兩大原則,一是生物安全性原則,二是生物功能性原則.生物安全性是植入體內的生物材料要滿足的首要性能,是材料與宿主之間能否結合完好的關鍵.關于生物材料生物學評價標準的研究始于20世紀70年代,目前形成了從細胞水平到整體動物的較完整的評價框架.國際標準化組織(ISO)以10993編號了17個相關標準,同時對生物學評價方法也進行了標準化.迫于現代社會動物保護和減少動物試驗的壓力,國際上各國專家對體外評價方法進行了大量的研究,同時利用現代分子生物學手段來評價生物材料的安全性、使評價方法從整體動物和細胞水平深入到分子水平.主要在體外細胞毒性試驗、遺傳性和致癌性試驗以及血液相容性評價方法等方面進行了一些研究.但具體評價方法和指標都未統一,更沒有標準化.隨著對生物材料生物相容性的深入研究,人們發現評價生物材料對生物功能的影響也很重要.關于這一方面的研究主要是體外法。具體來說側重于對細胞功能的影響和分子生物學評價方面的一些研究。總之,關于生物功能性的原則是提出不久的一個新的生物材料的評價方面,它必將隨著研究的不斷深入而向前發展.而涉及材料的化學穩定性、疲勞性能、摩擦、磨損性能的生物材料在人體內長期埋植的穩定性是需要開展評價研究的一個重要方面。
4生物材料的發展趨勢展望生物材料科學是20世紀新興學科中最耀眼的新星之一?，F在,生物材料科學已成為一門與人類現代醫療保健系統密切相關的邊緣學科。其重要性不僅因為它與人類自身密切相關,還因為它跨越了材料、醫學、物理、生物化學和現代高科技等諸多學科領域?，F在對于該材料的研究已從被動地適應生物環境發展到有目的地設計材料,以達到與生物組織的有機連接。并隨著生命科學和材料科學的發展,生物材料必將走向功能性半生命方向。生物材料的臨床應用已從短期的替換和填充發展成永久性牢固種植,并與其它高科技(如電子技術、信息處理技術)相結合,制備富有應用潛力的醫療器械。生物材料的研究在世界各國也日益受到重視.四年一次的世界生物材料大會代表著國際上生物材料研究的發展動態和目前的水平。分析認為,以下幾個方面是生物材料今后研究發展的幾個主要方向:
(1)發展具有主動誘導、激發人體組織和器官再生修復功能的,能參與人體能量和物質交換產生相互結合的功能性活性生物材料,將成為生物材料研究的主要方向之一。
(2)把生物陶瓷與高分子聚合物或生物玻璃進行二元或多元復合,來制備接近人體骨真實情況的骨修復或替代材料將成為研究的重要方向之一。
(3)制備接近天然人骨形態的、納微米相結合的、用于承重的、多孔型生物復合材料將成為方向之一。
(4)用于延長藥效時間、提高藥物效率和穩定性、減少用量及對機體的毒副作用的藥物傳遞材料將成為研究熱點之一。
(5)血液相容性人工臟器材料的研究也是突破方向之一。
(6)如何能夠制備出納米尺寸的生物材料的工藝以及納米生物材料本身將成為研究熱點之一。
