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有機高分子材料概念范文1
關鍵詞:功能高分子材料;教學探討;教學方法
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)32-0139-02
一、引言
《功能高分子材料》是材料化學、高分子材料、復合材料和應用化學專業的主干綜合性課程,同時是一門以高分子化學和物理為基礎,與生物學、物理學和醫學等學科都有交叉的交叉學科。隨著科技迅速發展,當前社會領域內對功能高分子的應用更為普遍,因其種類多、內容豐富成為新技術革命中不可或缺的關鍵材料并充斥在人類生活中,這使得《功能高分子材料》課程的教學顯得尤為重要。高分子材料的功能化主要體現在對其組成及結構上的設計,而《功能高分子材料》的教學目的就是讓學生在掌握關于功能高分子材料基本知識的基礎上,可以制備和設計功能高分子材料。因此,提高對《功能高分子材料》課程教學方法的重視,打破傳統的教學方式,對于培養出運用功能高分子材料的高素質優秀人才尤為重要。
二、教學內容和課程特點
《功能高分子材料》是一門專業選修課,同時是一門重要的核心主干課程,不僅要求學生了解并掌握高分子材料的基礎知識,更要求學生具備動手設計和制備有關的功能高分子材料的能力。而這也就要求在功能高分子材料的教學過程中,始終貫穿高分子材料的分子“設計―結構―性能”之間的關系,這往往需要學生運用和掌握大量的高分子化學與高分子物理的基礎知識。
三、目前《功能高分子材料》課程教學現狀與存在的部分問題
首先,功能高分子是一門結構復雜、跨學科性強的專業學科。因此,該門課程在教學內容的選擇上不能拘泥于在傳統模式中選取某一本教材內容進行教授,而是應需要進一步的去完善和提煉綜合各版本的優勢內容,再進行教學內容的選?。黄浯?,晦澀難懂的教學重點是要求學生理解高分子材料是怎樣從組成、結構上進行設計而使材料功能化的,但理論知識往往比較刻板生硬,使得學生學習興趣低下。那么,如何提高學生學習積極性是教學關鍵。傳統的“填鴨式”教學并不適用于這門課程,因為在缺乏以學生興趣作為保障的前提下,我們很難將內容多、更新快、知識點晦澀、難點較多的功能高分子材料這門學科講清楚。因此,教師應充分考慮更新教學手段、教學方法以及考核方式,提高自身專業素養并調動學生積極性來克服這一困境。
四、《功能高分子材料》課程教學改革方法與實踐
1.教材的選定和內容的精講。目前多數學校對于這門課程安排的課時、學時較短,主要集中于學生找工作和考研的大四階段。那么,這就有賴于授課教授前期對課程教學內容的精心設計,更要求教師掌握當代先進的高分子材料的前沿知識和發展進程,不斷更新自我的知識結構,對課程內容進行系統的分析和歸納,突出課程重點,授課時選擇精練重點,深入淺出進行授課,從而解決教學內容多與學時少之間的矛盾。其次,功能高分子是一門相對新興的前沿學科,因此選擇其內容要跟隨時代的發展,不可將陳舊的知識拿來反復陳述,而是要跟上科學步伐不斷更新、充實和完善授課內容,教師應多方面的關注功能高分子材料領域的前沿動態,不斷積累并更新自己的知識量,將先進的學術成果及時應用到平時的教學過程中,使得學生對高分子材料充滿好奇,從而提高學生學習功能高分子的積極性,進而牢固掌握高分子材料的基礎知識。
2.多媒體教學與傳統教學方式相結合。多媒體教學越來越廣泛的應用于現代教學中,相比傳統的板書口述的傳輸途徑,多媒體具有生動形象的圖片和模型、涵蓋的信息更廣、交互性更強的特點,更容易令學生理解和接受教學過程中復雜的知識難點。近些年,越來越多的課程都已經實行多媒體教學,由于功能高分子材料這門課程的新概念多并且涉獵領域廣,引入多媒體輔助教育將更有利于學生直觀感受有關功能高分子設計的實例,尤其是教師可利用各種軟件、網絡資源和視頻,生動地展示各種原理模型,把抽象枯燥的功能高分子材料課程變得更加具象、具體,以此調動學生的各種感官、啟發學生思考,從而激發學生參與到功能高分子學習中來的興趣,加強學生對高分子材料中的教學難點的理解和掌握。然而任何事物都是具有兩面性的,不能過分依賴多媒體教學,在教學過程中,對于某些特別重要的理論公式的學習和推導,通過多媒體教學難以使學生在較短的時間內完全理解,這時教師就應該采用傳統的板書教學方式,通過板書并逐漸講解過程使得學生能夠慢慢理解,加強學生的記憶??傊?,多種教學方法有機的結合才能達到完美的理想效果。
3.強化理論與實踐緊密結合,培養創新性思維。教師在傳授功能高分子材料的理論知識的同時應開設與此課程相關的開放實踐課程,如開放性的設計實驗。在教師指導下,學生自己動手設計、操作并最終提交實驗結果,在整個實驗操作中不僅需要現實性的應用學到的理論知識,還可以鍛煉學生的自主創新能力。這種自己動手操作設計實驗的方式不僅培養了學生的動手能力,更加深了學生對所學知識的理解;還可以帶學生去功能高分子材料的工廠參觀,切身感受理論結合實際的生產過程,開闊學生的視野,教學實踐相結合使得教學成果更為顯著。
4.從生活實際出發,激發學生學習動力。教師在教學活動中介紹功能高分子材料的時候,可以以生活中的實際例子或新聞報道中的最新科技進展為例子,讓學生認識到功能高分子材料的重要性,同時讓學生對最新的研究成果有所了解,從而提高學生們對科學研究的興趣。例如,教師可以以環保問題為切入點,介紹對于廢水、廢氣處理方面的功能高分子材料;在講解導電高分子材料時,可以用“諾貝爾化學獎科學貢獻―導電聚乙炔發現”的案例切入;在講電致發光功能高分子材料時,可以先從熟悉的智能計算機談起,慢慢講解其屏幕發光機理和應用機制;講解吸波材料時,教師則可以從各國隱身戰斗機的發展入手,從材料的特殊功能入手,再慢慢引出高分子材料的不足之處,從而引導學生主動思考、發掘原因,引導學生獲取解決問題的方法,感受到成功的樂趣增進自信,提高學習功能高分子的學習動機??傊?,要讓學生在學習中建立起功能高分子材料與現實生活的緊密聯系,感受到功能高分子學習在未來職業和社會生活中的作用。
5.教學手段多樣化,增強教與學的互動性。采取多種教學手段并用,增強互動性教學在功能高分子材料這門學科中是非常重要的,尤其是教與學的互動性,在一定程度上可以促進學生的學習興趣,在互動中得到對知識的理解和掌握。在互動性教學中,教師可以提出一些問題并適當的給學生安排一些課下查閱資料的任務,鍛煉學生的文獻檢索能力,并能在文獻中了解和掌握更為前沿的學科知識;更可以放手安排讓學生在講臺上講授,這樣不僅可以促進學生對知識的掌握,還可以鍛煉學生的膽量和演講能力。此外,還可以鼓勵學生撰寫一些功能高分子材料相關的綜述性論文,在培養學生論文寫作能力的同時也對功能高分子材料領域有一個廣博的認知??偟膩碚f,互動模式可以督促學生主動對知識進行獲取,增強學習的效果。
6.科研與教學相融合,以科研促進教學。在功能高分子材料教學過程中,應將教學和科研有機的結合起來。科研教學一體化不但能夠提高教師水平,把握前沿的功能高分子材料的知識,更能豐富關于功能高分子材料的教學內容,為學生營造濃郁的學術氛圍,提高學生的科研素養和創新能力,進而全面提高關于功能高分子材料的教學質量。
7.改革考核方式,端正學習態度。學生的考核情況是反應教學效果的標準,教師應該隨時注意自己的教學效果,隨時做好查漏補缺的工作,并積極調整教學方式以達到預期的教學效果。傳統的考核方式主要是通過考試成績來評價這門課的教學效果,而在這種情況下,學生往往是陣前磨槍,突擊復習,這種瞬時記憶導致學生知識點很快被忘卻。因此,改革考核方式變得尤為重要。首先,重視課堂表現力和出勤率,培養學生上課的紀律性和交流思考能力,該方面要占總成績的30%;其次,要注重課堂報告和文獻檢索能力,從而鍛煉學生檢索資料、撰寫報告以及演講能力,并占總成績的20%;再次,為了培養學生理論聯系實踐的創新性思維能力,那么設計性試驗和課后作業要占總成績的20%;最后就是考查學生對概念、原理、性能以及實驗設計方案的掌握,占總成績的30%。這種全新的考核方式能夠有效促進學生素質的提高,使得分數不再是衡量學生的標準,對功能高分子材料課程教學效果的提升起到了重要的作用。
五、結語
在隨著科技的發展,功能高分子材料科學也在飛速發展,這就要求高分子專業的人才的素質也要與時俱進。因此,在功能高分子材料的課程教學過程中,教師要不斷提升自身素質,并及時掌握高分子材料研究的前沿內容,系統歸納課程內容,改變教學觀念運用多重教學手段,采用理論與實踐結合的教學思路,培養學生獨立思考、解決問題的能力,調動學生自主性和積極性,為該科研領域不斷輸送優秀人才。
參考文獻:
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有機高分子材料概念范文2
關鍵詞:高分子材料;化工材料;發展現狀
我國自上世紀80年代以來,開始致力于高分子化工材料的研發,并且將高分子化工材料用于多種領域,滿足了節能減排、高性能高科技等現代社會發展的要求。除了本文主要介紹三種材料以外,我國在烯類單體聚合、a―烯烴的聚合、乙烯基單體的光聚合與光刻膠等方面也取得很大的研究成果,隨著現代科技的發展以及社會發展的進一步需求,高分子化工材料將得到進一步的開發研究,并廣泛的應用于農業、工業、醫學、生物、能源等領域。高分子智能材料已經成為材料科學發展的一個重要研究領域,全世界各個國家科學家都在為此作不懈的努力。從人類歷史發展來看,任何一種重要材料的發明和利用,都能夠把人類改造自然,創造社會的能力提高到一個新的高度,并給社會生產力和人類生產生活帶來巨大的影響,使人類的物質文明建設和精神文明建設共同向前推進一大步。所以可以肯定的說,未來將會有更多更好更實用的智能材料出現在我們的面前。
一、高分子材料概念描述
所謂高分子材料是指由許多重復單元共價連接而成的,分子量很大的一類分子所組成的相關聚合物,并且具有粘彈性。高分子材料正在向以下幾方面發展:高功能化,高性能化,復合化,精細化和智能化。鑒于此,我國的高分子材料在進一步開發通用的基礎上,應該重點發展高分子材料品種、提高技術水平、擴大生產以進一步滿足市場需要。天然高分子是存在于動物、植物及生物體內的高分子物質,可分為天然纖維、天然樹脂、天然橡膠、動物膠等。合成高分子材料主要是指塑料、合成橡膠和合成纖維三大合成材料,此外還包括膠黏劑、涂料以及各種功能性高分子材料。合成高分子材料具有天然高分子材料所沒有的或較為優越的性能,較小的密度、較高的力學、耐磨性、耐腐蝕性、電絕緣性等。
二、高分子材料的應用分析
(一)聚烯烴材料
聚烯烴是高分子化工材料中用量最大的,也是應用范圍最廣的一種,主要在汽車、建筑、家電等領域得到廣泛的應用。聚烯烴是烯烴的聚合物,是由乙烯、丙烯1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烴以及某些環烯烴單獨聚合或共聚合而得到的一類熱塑性樹脂的總稱,主要通過高壓聚合或者低壓聚合如溶液法、漿液法等方法生產合成,主要品種有聚乙烯以及以乙烯為基礎的一些共聚物、聚丙烯以及以聚丙烯為基礎的丙烯共聚物。具有容易加工、綜合性能良好、原料豐富,價格低廉等優點。目前,各研究機構正在研究使用過渡金屬做催化劑,進行各類烯烴的聚合。近年來,隨著節能減排、低碳經濟以及可持續發展思想的深入,聚烯烴的合金化、高性能化和多樣化成為研究的方向和重點。
(二)高分子智能材料
高分子智能材料是通過有機和合成的方法,使無生命的有機材料變得具有生物功能的一種材料。其功能可隨外界條件的變化而有意識地調節、修飾和修復。形狀記憶高分子材料是指在一定條件下賦予高分子材料的起始裝態,當外部條件發生改變時,它可以改變成相應地形狀,并能固定其形態。當外部條件再次發生改變時,智能高分子材料以特定的規律和方式再一次發生變化并恢復至起始態。從而完成從起始記憶態到固定變形態再到恢復起始態的循環過程。自行調溫調光的新型建筑材料,成分是由水和聚合物構成的。在低溫時聚合物是成串排列的,為透明狀,能夠透過90%的光線。加熱時,這種聚合物就以纖維的形式聚合在一起,成乳白色,能夠阻擋90%的光線。并且這種可逆過程是在兩三度溫差范圍內完成的。具有傳感功能的高分子材料,這種與傳感器結合起來的高分子材料,已成為智能材料的一個新特點。例如,裝有壓電陶瓷傳感器的機器人,可以靈敏地感覺到軸承脫離時摩擦力突然變化的情況,并迅速作出握緊反應。
(三)稀土催化材料
稀土元素具有獨特的化學性能和物理組成,以稀土元素為基礎的稀土功能材料在信息、生物、新技術、新能源以及環境保護等現代科學技術和現代工業發展中起著十分重要的作用,稀土催化材料比傳統的貴金屬催化材料相比,具有資源豐度高、成本低、生產工藝水平高以及性能優越等方面的優勢。稀土催化材料不僅能夠提高生產效率,最重要的是能夠節約資源和能源,進而減少環境污染。上世紀60年代,中科院長春應用化學研究所運用稀土化合物組成新型催化劑用于二烯烴的聚合以及橡膠的制備,打破了傳統的Z-N催化劑,取得重大研究進展。目前稀土催化材料大量運用在能源環境領域中,如汽車尾氣凈化、工業廢氣以及人居環境凈化等方面。
(四)生物醫用材料
生物醫學材料指的是一類具有特殊性能、特種功能,用于人工器官、外科修復、理療康復、診斷、治療疾患,而對人體組織不會產生不良影響的材料。高分子合成的生物醫用材料通過分子設計和聚合,能夠獲得具有良好物理性能和生物相容性的生物材料,其中高分子軟材料常用做為人體軟組織如血管、食道和指關節等的替代品。合成的高分子硬材料可以用作人工硬腦膜、籠架球形的人工心臟瓣膜的球形閥等;液態的合成材料如室溫硫化硅橡膠可以用作注入式組織修補材料。
三、結束語
新型高分子材料對人們的日常生活和工作產生越來越大的影響,本文從幾個方面介紹新型智能高分子材料。主要包括高分子材料的含義,發展現狀和高分子材料的應用等幾方面內容。作為一種與國民經濟、高科技技術和現代化生活密切相關重要的材料已經在各個領域中發揮了巨大的作用,人類已經進入了高分子時代。
參考文獻:
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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。
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有機高分子材料概念范文4
關鍵詞 現代高分子科學 創新意識 教學改革
中圖分類號:TQ311 文獻標識碼:A
隨著科學技術的不斷進步,越來越多的領域中都采用高分子材料來取代原來的金屬和無機非金屬材料,使得高分子材料在工業、軍事及人們的衣食住行等領域都受到了廣泛的應用。而高分子材料的制備及加工成型離不開高分子科學的基本原理和方法,因此,高分子科學成為目前化學領域最熱門的學科方向之一。高分子科學作為一門將化學、材料結合在一起的交叉學科,滲透到各個學科和行業。隨著高性能高分子材料的不斷開發,高分子材料在各種不同領域的應用也越來越廣泛,生產企業及社會對高分子學科方向的高素質復合型人才的需求也越來越大?!冬F代高分子科學》是我?;瘜W專業碩士研究生的一門重要的專業學位必修課程,是一門將《高分子化學》與《高分子物理》的基本原理和方法結合在一起的綜合性高分子課程,主要內容包括高分子合成的基本理論和方法、聚合反應機理以及高分子材料加工的基本原理及應用等,其中以高分子化學的講授為主。課程內容多、理論性強、抽象概念和數學推導繁多,且仍處于不斷豐富和發展中,致使理論教學面臨嚴峻挑戰。
近年來,科技的發展促使新型的高性能高分子材料不斷出現,產品更新換代速率加快,要求從事高分子學科的技術人員具備更強的綜合能力及較高的創新性思想。因此在本課程的理論教學中,繼續采用傳統的高分子科學教學體系,很難適應現代社會發展對復合型、創新性人才培養的要求。在這種形勢下,必須對高分子科學的教學內容進行改革,加強對學生創新能力以及分析和解決實際問題能力的培養,才能適應社會發展對人才培養的需要,達到培養高素質創新型人才的目的。本文介紹了我校在《現代高分子科學》教學內容和教學方法等方面的具體改革措施,根據我校化學專業的特點確定教學內容,并結合高分子學科領域最新科研進展及工業生產實際講授高分子的基本合成方法、反應機理及加工成型的基本原理和應用,其目的是使學生牢固掌握并靈活運用高分子科學的基本原理和方法,為在高分子材料相關領域從事研發和解決實際工程問題奠定堅實的基礎。
1根據專業特點,合理安排教學內容
現代高分子科學的主要內容涵蓋了高分子化學以及高分子物理的重要知識點,包括高分子的合成方法、反應機理、聚合物的結晶及力學性能等。概念多,公式多,反應機理及動力學模型多,內容抽象,再加上課堂教學總學時偏少,要將所有重要知識點講清講透的難度非常大。因此,在教學過程中如何根據本?;瘜W專業的特點合理安排課程內容成為本課程教學改革要解決的首要問題。對于課程的重點、難點及成熟理論可適當詳細講解,而對于聚合實施方法等相對容易的內容,則可以讓學生自學,從而可以實現在有限的時間內把重點、難點內容講深講透的目的,增強教學效果。例如,在高分子化學的內容中,縮聚和自由基聚合是兩大類聚合反應的代表,同時也是后續一些專業選修課程的理論基礎,因此對其這兩類聚合反應的機理及反應動力學可進行重點講解。另外,也可重點介紹與我校化學專業精細化工研究方向關系密切的知識點,例如定向配位聚合、連鎖聚合中的陰離子聚合等。
2實行互動式、形象化教學,提高學習興趣
現代高分子科學是在有機化學的基礎上緊密結合數學、物理等學科的一門理論性學科。同時,它也是一門實踐性非常強的學科,其內容包括許多合成反應機理和反應動力學模型。在學習過程中,同學們普遍表示很難理解那些比較枯燥的推理過程。因此,在教學過程中如何提高同學們的學習興趣,增強其求知欲,變被動學習為主動學習,是在課程教學過程中需要解決的重要問題之一。
“興趣是學習最好的老師”。只有當學生帶著濃厚的興趣去學習,才會使“要我學”變為“我要學”,學生才會主動探索看上去比較枯燥理論的內在聯系和思考所遇到的問題[4-5]。把枯燥的理論與豐富多彩的圖片以及直觀生動的動畫或視頻結合在一起,有利于激發學生的求知欲望和學習興趣。例如,在講解“緒論”部分時,首先讓大家介紹一下平時的衣食住行中與高分子有關的物質,簡單介紹其特點及對人類生活及國民經濟的影響,并準備一些相關產品的圖片,如汽車輪胎、碳酸飲料瓶、微波爐餐具等,讓同學們對高分子及其應用有初步了解,激發同學們的學習興趣。
另外,為了進一步提高課堂教學效果以及學生的學習效率,可以采用一些比較具體、形象的內容來代替平淡的文字描述。例如,可以采用成語典故“成也蕭何,敗也蕭何”來介紹聚合實施方法,以本體聚合為基礎,比較各種不同聚合實施方法的優缺點。本體聚合的最大問題是在反應后期體系粘度會快速增加,導致反應釜內的聚合熱難以排出,從而出現自動加速效應,易引起爆聚等問題;而在溶液聚合中,通過添加一定量的溶劑來解決體系粘度大和聚合熱難以排出的問題。但加入溶劑也會帶來一些新的問題,例如由于反應物濃度降低而引起聚合速率下降、聚合效率降低,而且溶劑的回收也會造成生產成本的增加,那么這個溶劑就是所謂的“蕭何”。引入類似的典故,可以將書本中某些枯燥乏味的反應機理等內容轉變為能引起學生興趣的內容,進一步加深學生對重點和難點內容的理解。
3結合學科最新進展,穿插介B高分子科學研究的熱門領域
在課堂教學中,不僅要把書本上的知識傳授給學生,還要讓學生了解和掌握本學科的發展動向及趨勢。因此,任課教師必須不斷更新自己的知識,密切追蹤本學科的世界前沿,掌握其最新發展動向,從而在課堂教學的過程中穿插介紹高分子科學領域的熱門方向,激發學生進一步學習的熱情。例如,在介紹定向配位聚合的相關內容時,可介紹由于定向聚合催化劑而獲得諾貝爾化學獎的科學家齊格納、納塔發現定向聚合的過程。然后可進一步引深介紹由于發現導電高分子而于2000年獲得諾貝爾化學獎的白川英樹、黑格爾以及狄米德。并結合近年剛獲得諾貝爾化學獎的超分子化學,介紹目前高分子領域發展的新方向,比如超分子與高分子的自組裝、藝術性高分子等,讓學生對本學科領域的前沿和熱門領域有一個初步的了解,擴大學生的視野和知識面,提高其綜合能力。
4結束語
在課堂教學改革中,對教學內容和教學方法的改革是其中最重要的手段之一。現代高分子科學課程作為我?;瘜W專業研究生一門非常重要的必修學位課,其理論性非常強,包含許多非常抽象且難以理解的概念,因此,任課教師需要不斷優化課堂教學內容,結合多種教學手段,從而提高課堂教學的生動性和交互性,將學生的被動學習變為主動學習,為真正培養高素質的復合型、創新型人才奠定堅實的基礎。
基金項目:長沙理工大學研究生教研教改項目(編號:JG2015YB11,JG2014ZD04)。
作者簡介:張躍飛(1974-),男,湖南邵東人,博士,教授,主要從事高分子科學相關課程的教學及高性能高分子材料的研究。
參考文獻
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有機高分子材料概念范文5
關鍵詞:保質設計;材料信息;模型研究
Abstract: Design for quality (Design For Quality, DFQ) also known as the "design for quality", is an emphasis on system design ideas and methods for quality. Design of material quality information at different stages through the analysis of products, building materials information model supporting dfq. This paper analyses the technological process design for quality and material information model, for technical exchange and reference.
Keywords: Design for quality; information; model research
中圖分類號:S611 文獻標識碼:A文章編號:
材料信息是制造質量信息的一個重要內容,也是研究和建立統一的、實現保質設計過程中各階段信息交換與共享的基礎。質量保證設計(DFQ)是將質量保證和質量管理融入到產品設計中的一種新的設計方法,能為產品設計和工藝設計人員提供實現產品質量所需要的所有信息,包括概念設計、初步設計、詳細設計、工藝設計,并將質量管理與控制融入設計中。然而,目前國內外對保質設計依然存在很多問題,例如關于材料信息建模及利用的研究對制造過程的信息掌握不夠;在設計時對制造過程的質量控制實際能力考慮不充分;大多數研究沒有考慮到信息表示從面向設計者的信息模型到面向計算機內部存儲的物理數據庫轉化,以及對材料信息與CAD/CAPP/PDM/ERP等集成研究也不充分等等。材料信息可有效支持保質設計決策,給設計人員提供有關質量控制的實際狀況與能力方面的相關質量信息,從而避免設計與制造脫節問題的發生,更好的幫助設計人員根據質量控制的實際狀況與能力設計產品的質量指標,設計出更多既實用又高質量的產品。
1. 關于保質設計中有關材料信息需求分析
產品設計在產品整個生命周期內占有越來越重要的位置。“質量”首先是設計出來的,產品設計階段是質量保證的首要環節,是質量保證實施的源頭。質量保證應從傳統的生產過程質量控制向產品設計、開發質量控制轉變,從制造過程控制向前推進到設計過程控制,基于保質設計的材料信息需求模型如圖1所示,它可劃分為功能設計、概念設計、詳細設計和工藝設計等4個階段,每一設計階段通過來自設計、工藝、供銷、財務及管理等部門的人員組成DFQ小組協同工作,采用綜合的、整體性的、并行的產品設計方法。概念設計是根據產品規劃提出設計要求表(包括合理設計要求和設計參數)進行產品功能原理設計,形成產品工程設計說明書,概念設計從其它屬性中了解設計需求、信息來源等材料信息;初步設計是概念設計的繼續、詳細設計的基礎,主要工作是根據產品的功能,進行產品總體方案的設計和確定。這一階段既要確定產品的總體結構,又要確定產品零部件的結構和各零部件之間的連接方式,初步設計從材料類型中了解滿足設計要求的材料種類;詳細設計是對初步設計階段完成的產品結構方案進行細化工作。在這一階段,主要完成產品結構總圖的設計、零部件圖的設計、零件可加工性檢查、零件可裝配性檢查等,詳細設計根據材料性能屬性作出選材決策;工藝設計是根據產品零部件圖進行產品工藝文件的編制、工裝夾具的設計,最后,制定相應的產品標準。工藝設計需要從制造屬性和基本屬性中了解被選材料的實際質量情況。優化是保質設計思想的具體體現。因為只有對設計過程的每一階段的設計結果進行評價和優化,才能早期發現問題,早期解決,避免前期的設計錯誤造成后期的重新設計,保證整個設計過程最優化,提高設計效率和設計質量。
2.關于保質設計的材料信息模型分析
根據設計各階段對材料信息的需求,用來描述材料信息的屬性有基本屬性、性能屬性、材料類型、制造屬性及其它屬性等。基本屬性表明了材料管理方面信息;性能屬性表明材料物理和化學性能方面信息;材料類型屬性表明了材料主要有金屬材料、無機非金屬、有機高分子材料、復合材料等種類,每種材料又可進一步細分,比如有機高分子材料可分為功能高分子材料、合成橡膠、纖維和塑料;制造屬性表明了材料在制造過程中可切削性、變形程度、可成型性等方面信息;在其它屬性中添加了方便產品設計和工藝人員來獲取材料信息的設計需求、信息來源、存在形式、存儲格式等。設計需求信息表明在某一設計階段對材料信息是否有需求。信息來源主要包括企業內部信息源和外部信息源,企業內部信息源有產品設計團隊、生產制造、質量檢驗管理、設備維修管理、人力資源等;企業外部信息源則包括供應廠商、外協加工廠等。存在形式主要有以文檔、圖表、各類信息系統、專業技術人員知識等形式存在。存儲格式針對不同信息存在形式會有所不同,如文檔形式存在
的信息有Office、XML、STEP等格式;圖表信息有CAD、VRML等格式;各類
信息系統如CAD/CAPP/CAM/PDM/PLM/ERP/MRPⅡ/MIS等中的信息大多以關系數據庫格式儲存;技術人員知識則是以隱性方式存儲在專家頭腦里,屬于企業無形資產?;诖私⒘酥С直Y|設計的材料信息模型如圖2所示。面向質量設計環境下,初步設計、詳細設計和工藝設計都需要材料信息的支持,初步設計從材料類型中了解滿足設計要求的材料種類;詳細設計根據材料性能屬性作出選材決策;工藝設計需要從制造屬性和基本屬性中了解被選材料的實際質量情況。
3. 關于STEP材料質量信息模型分析
產品數據交換標準(StandardforTheExchangeofProductmodeldata,STEP)是一個關于產品信息表達與交換的國際標準,目標是提供整個產品生命周期內的產品信息描述和交換的中性機制,使產品數據能夠在異構計算機系統之間進行共享與交換,從而滿足產品生命周期內各階段對產品信息的不同需求及保證對產品信息理解的一致性。支持保質設計的制造質量信息系統采用STEP的信息建模工具EXPRESS-G來描述基于STEP材料信息模型。它可以支持應用系統共享模型信息,并通過STEP中性文件方式實現與非STEP模型應用系統的數據交換,實現保質設計的材料信息表示從面向設計者的信息模型到面向計算機內部存儲的物理數據庫轉化。材料類是金屬材料類、無機非金屬類、復合材料類和有機高分子類的父類,材料類的屬性描述材料基本管理信息、制造屬性信息及為方便設計和工藝人員管理而添加的信息,它被金屬材料類、無機非金屬類、復合材料類和有機高分子類繼承。金屬材料類是鋼鐵類、鋁和鋁合金類、鈦類、形狀記憶合金類、非晶態合金類、超導材料類和半導體材料類的父類;無機非金屬類是陶瓷類、玻璃類、耐火材料類、水泥類、發光材料類和無機合成高分子類的父類;復合材料類是纖維復合材料類、其它類型復合材料類的父類,而玻璃鋼類、硼纖維類和碳纖維類是纖維復合材料類的子類,層疊復合材料類和細粒復合材料類是其它類型復合材料類的子類;有機高分子類是塑料類、纖維類、合成橡膠類和功能高分子材料類的父類。設計人員根據材料信息的不同需求,分別從不同抽象層次獲取相關信息,從材料角度方面來確保設計質量目標在制造過程中的實現。其它面向質量設計的結構化制造質量信息也可按照此方法建立相應的STEP模型,方便其與其它應用系統的信息成。
有機高分子材料概念范文6
關鍵詞:聚合物 成型加工 復合材料 應用型本科院校
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)05(b)-0138-01
聚合物加工工藝是我校復合材料專業的一門重要的必修課程。它的目標是使學生了解從理論上了解影響聚合物性能的因素、成型加工中所需的添加劑、聚合物的結構與性質在成型加工中的變化,熟悉聚合物配方設計方法,掌握聚合物的成型加工方法以及工藝過程,培養獨立分析問題和解決問題的能力[2~5]。在教授的過程中,為了培養學生解決實際高分子材料成型加工中遇到的問題,我校復合材料專業增加了這門課程的實踐和實習的課時,這樣就減少了理論課的課時。我校這門課的課時僅為32課時,比起相應課程傳統的理論課時要少了很多。此外,我校的部分學生來源于職高。這類學生相對的數學和物理的基礎較為薄弱,使他們理解抽象理論較為困難,但是相對實踐能力較強,大部分同學都可以對實際成型加工進行操作。因此,如何上好這門課是這門課程的老師面臨的一大問題。
本文根據筆者闡述在“聚合物成型加工”教學過程中所做的思考和探索。從以下3方面進行課程改革。
1 重視理論基礎,突出從理論到實際的聯系
應用型本科院校的定位是在本科層次上培養有一定的理論基礎和較強實踐能力的應用人才[1]??梢姡寣W生們知其然和知其所以然同樣重要。因此,要重視基礎理論的教學。除了物理化學、高分子物理、有機化學、高分子化學等專業基礎課是聚合物加工工藝的理論基礎以外,加工技術本身也有一定的理論基礎。而這些理論本身存在著內容分散化、概念抽象化、理論半經驗化等特點。這就又增加了教學的難度。由于學生已具備初步的實踐技能與知識,讓學生通過已有的知識和技能來理解所學習的理論是一種很好的教學方式。因此,在課程教學中,理論的講解亦是十分重要的,并且不單是理論的獨立講解,更重要的是建立從理論到實踐的關系。
聚合物加工工藝是采用各種成型加工設備,通過諸如混合、塑化、成型等手段將高分子原料轉變為塑料或橡膠制品的過程。這里包含了兩層意思:一是加工,是原料從固態變為可流動的狀態的過程;二是成型,是物料從流動狀態固化的過程。由此可見,聚合物的這些變化是聚合物加工工藝的主線。根據這個主線可以將課程的理論基礎分解為三個部分:(1)發生了那些變化;(2)為什么會發生變化;(3)如何發生變化。通過課程分解使這門課程的理論知識系統化,從而教給學生的加工過程中的實質性問題。
2 統籌管理相關課程的實踐教學體系
聚合物加工工藝是針對實際工程技術的一門課程[5]。因此,理論與實踐相結合顯得十分必要。對于實踐性較強的課程,實驗課的開設尤為重要。此外,此課程與高分子材料、復合材料等課程都有一定的相關度,部分內容有一定的重疊。因此在教學中,要充分考慮課程間的聯系。因此,我們對實驗教學進行了系統性的整合,建立了課程間的聯系。
2.1 設立專門的實驗課程
經過調查分析,我們發現高分子材料課程的部分實驗也涉及某種特定材料的成型加工,而復合材料的部分實驗設計幾種不同材料間的共混與復配,并且各實驗是獨立的。經過實驗,學生掌握的只是某種儀器設備的使用或材料生產的某個步驟,而對高分子材料的生產加工沒有系統的了解。所以,我們現將這幾門課的實驗全部分離,設立專門的實驗課程,并將其設計成系統性實驗。實驗總體分為三大部分:(1)材料的共混與復配。主要的實驗內容涉及高分子共混設備如開煉機、密煉機、擠出機等儀器的使用,高分子材料與添加劑的混合與復配;(2)材料的成型與后處理。主要的實驗內容涉及將復配好的物料通過模壓成型、注塑成型、壓延等手段將單一的材料或復合材料制成成品;(3)成品的性能檢測。
2.2 建立校外實習基地
為了讓學生了解實際的生產過程,現場的實習十分必要。我校復合材料專業本著立足南京、服務南京的思想與南京市多家復合材料生產單位如肯特、滬江、海之美等建立了合作關系,使我校的學生有了多個教學實踐基地。學生在實習基地切身體會高分子的加工過程,通過認知實習、生產實習和畢業設計等方式進入生產的第一線,從而更深刻的理解和了解聚合物加工的理論和工藝。
3 改變考核方法
正如前所述,聚合物加工工藝的這門課程分為理論和實踐兩大部分。這兩部分教學內容存在很大的差異,就使得其教學方法必要多樣化。與此相適應的考核方式也應該多樣化。因此,在教學改革過程中,要針對不同教學內容和不同的教學方法,采用不同的考核方式。
對于理論部分的內容可以考試的方法進行考核,考察學生對理論的理解和掌握程度。對于實際的成型加工部分如擠出成型、模壓成型、注射成型等,考核內容除了理論內容外,增加部分來源于聚合物生產廠家的實際問題,主要考察學生解決實際問題的能力,采用讓學生自己查資料、做方案、集中討論的方式進行考核。
4 結語
聚合物加工工藝是復合材料專業的一門重要的專業課,通過重視理論基礎、突出從理論到實際的聯系,強加強課程間的聯系、建立系統的實踐教學體系,改變考核方法等措施讓學生在理解和掌握高分子成型加工的專業知識和基本技能。
參考文獻
[1]尹飛鴻.工程類應用型本科教學質量保障體系的研究[J].上海工程技術大學教育研究,2007(3):22-25.
[2]郭正虹,方征平,程捷.聚合物成型加工課程教學改革初探[J].高分子通報,2011(1):105-108.
[3]周達飛.高分子材料成型加工[M].北京:中國輕工業出版社,2009:1-2.