《天然高分子材料》課程教學(xué)研究

賀盟

【摘 要】《天然高分子材料》是材料科學(xué)與工程學(xué)院高分子材料與工程以及復(fù)合材料與工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課。針對本課程課堂教學(xué)過程中存在的一些問題和不足，本文探討教學(xué)內(nèi)容選擇、教學(xué)方法和教學(xué)手段的革新等方面對優(yōu)化教學(xué)質(zhì)量和提升學(xué)生綜合素質(zhì)的影響，目的在于拓寬相關(guān)專業(yè)學(xué)生的知識面，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性以及提升學(xué)生專業(yè)知識應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】天然高分子材料；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號： J905 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）02-0028-002

【Abstract】Natural polymer materials is a specialized elective course for polymer materials and engineering and composite materials and engineering in materials science and engineering college. For this course and some problems in the process of classroom teaching， this article discusses the teaching content selection， teaching methods and teaching means of innovation to optimize teaching quality and enhance students' comprehensive quality and the effect of aims to broaden the relevant professional knowledge of the students，increase the students' learning initiative and to improve students' knowledge application ability and innovation ability.

【Key words】Natural polymer materials；Teaching content；The quality of teaching

近年來，隨著能源與環(huán)境問題的日益凸顯，在自然界中含量尤為豐富且具有可再生性的天然高分子引起了人們極大的關(guān)注。天然高分子分布極為廣泛，它主要包括纖維素、淀粉、海藻酸、甲殼素和脫乙?；讱に兀ぞ厶牵?、膠原和明膠，因此利用這些天然高分子來構(gòu)建功能材料，一方面可望解決石油等化石燃料即將枯竭所帶來的能源危機問題，另一方面，這些天然高分子具有生物可降解性，不會像通過合成方法制得的聚合物塑料那樣產(chǎn)生“白色污染”等環(huán)境問題。開設(shè)《天然高分子材料》這門課程，可以使學(xué)生認(rèn)識到這些自然界中儲備豐富同時未被有效開發(fā)利用的可再生資源，熟悉它們的來源、提取方法以及相關(guān)功能材料的制備過程，這為社會發(fā)展和相關(guān)人才與技術(shù)儲備提供必要的基礎(chǔ)?！短烊桓叻肿硬牧稀肥躯}城工學(xué)院高分子材料與工程以及復(fù)合材料與工程專業(yè)三年級本科生的一門專業(yè)選修課，本課程在拓展學(xué)生在功能材料方面基本知識尤其是功能性天然高分子材料制備與應(yīng)用方面能夠起到重要作用，因而課程教學(xué)過程中要注重拓寬相關(guān)專業(yè)學(xué)生知識體系和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維意識。《天然高分子材料》主要介紹幾種含量尤為豐富的天然高分子如纖維素、淀粉和甲殼素的相關(guān)功能材料的制備及其應(yīng)用，旨在讓學(xué)生熟悉天然高分子同時灌輸天然高分子功能材料最新制備方法。

由于《天然高分子材料》課程具有較強的專業(yè)性和應(yīng)用型，同時隨著國內(nèi)外企業(yè)、高校以及研究所對天然高分子功能材料重視，相關(guān)材料制備的新方法以及新用途不斷涌現(xiàn)，因此課程教學(xué)也需要不斷改革，與時俱進，保障學(xué)生了解天然高分子材料最新前沿。此外，該課程是具有實際應(yīng)用性質(zhì)的專業(yè)課程，學(xué)生在學(xué)校圖書館或一些學(xué)術(shù)網(wǎng)站能夠較方便的獲取天然高分子材料制備方法的相關(guān)文獻和資料，其內(nèi)容較寬泛但難度相對低，相關(guān)知識和方法容易被學(xué)生熟悉和掌握?；诮鼇韺W(xué)生課堂學(xué)習(xí)情況和本院的基礎(chǔ)條件，本文從《天然高分子材料》課程教學(xué)內(nèi)容的選擇、教學(xué)方法和教學(xué)手段的革新等方面對優(yōu)化教學(xué)質(zhì)量的影響，可望拓寬相關(guān)專業(yè)學(xué)生的知識面并提高其創(chuàng)新與實踐能力。

1 教學(xué)內(nèi)容選擇

天然高分子材料課程在材料科學(xué)與工程學(xué)院屬于專業(yè)選修課，目前共有24學(xué)時，然而，天然高分子材料種類繁多且不同種類天然高分子材料制備方法大同小異，所以，在課程教學(xué)內(nèi)容的選擇上，應(yīng)結(jié)合我校學(xué)生與師資實際情況，既充分考慮高分子與復(fù)合材料專業(yè)系課程建設(shè)要求，又要完成《天然高分子材料》的教學(xué)任務(wù)?！短烊桓叻肿硬牧稀氛n程中涉及的天然高分子基本都屬于天然產(chǎn)物，這不同于《高分子化學(xué)》中通過小分子單體聚合方法得到的合成聚合物，因此在天然高分子功能材料制備過程中原材料的獲取主要是來自于自然界中動植物，例如棉花、蘆葦、蝦蟹殼、海藻、海鞘以及廣大農(nóng)作物中。此外，大部分天然高分子例如纖維素和甲殼素很難溶解同時不能熔融，其材料加工方法亦不同于常規(guī)合成聚合物的熔融擠出成型等方法。因此，大部分高分子與復(fù)合材料專業(yè)系學(xué)生之前基本沒有接觸過天然高分子，同時對相關(guān)功能材料的制備方法了解的更少。綜上所述，在教學(xué)內(nèi)容選擇上，我們將以自然界含量最豐富的纖維素、甲殼素和淀粉為本課程主要教學(xué)內(nèi)容，系統(tǒng)介紹這三種天然高分子各類功能材料的制備方法以及相關(guān)用途，在介紹某一種普適方法的同時會拓展到其他的天然高分子，比如以環(huán)氧氯丙烷為交聯(lián)劑通過化學(xué)交聯(lián)法制備纖維素水凝膠可以拓展到甲殼素、殼聚糖和明膠等其他天然高分子水凝膠材料的制備，關(guān)于其他交聯(lián)劑如戊二醛、乙二醇二縮水甘油醚或者京尼平等交聯(lián)劑及其作用機制會一并介紹。此外，一些關(guān)于天然高分子材料制備的最新的方法和工藝以及最新制備出的產(chǎn)品例如高吸水可恢復(fù)性纖維素海綿沒有被囊括在本院所選用的華中科技大學(xué)出版的《天然高分子材料》教材內(nèi)，所以在詳細(xì)講授課程內(nèi)容的同時，需要進行該方面知識的擴充，通過介紹相關(guān)產(chǎn)品和工藝有深化學(xué)生對天然高分子功能材料實用性的認(rèn)識。對于那些積極主動且學(xué)有余力的同學(xué)，可以通過學(xué)校開展的大學(xué)生創(chuàng)新實驗或?qū)嶒炇议_放項目等方式引入到實驗室參觀或加入相關(guān)課題組進行相關(guān)材料制備研究，同時可以推薦相關(guān)材料制備的研究論文、最新功能材料類著作等方式來滿足他們的學(xué)習(xí)需求。為保持知識的先進性，在課堂教學(xué)中需要安排一些學(xué)時的時間專門為學(xué)生介紹天然高分子材料的前沿研究成果和實際工業(yè)最新進展，為本專業(yè)學(xué)生將來從事天然高分子開發(fā)與材料制備方面的工作和學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

2 教學(xué)方法和手段革新

課堂教學(xué)是大學(xué)生獲取知識和技能的一種非常重要的方式，這有助于增進學(xué)生智力發(fā)展和提升創(chuàng)造性，同時是高等教育的主要途徑。因此在《天然高分子材料》教學(xué)過程中，教學(xué)方法和手段也應(yīng)根據(jù)實際要求不斷革新，進而有效地幫助學(xué)生更好地理解和掌握天然高分子功能材料制備方式與用途，使其具備相關(guān)材料制備的基本技能，進而提高教學(xué)質(zhì)量。首先，我們將會充分利用學(xué)校先進的多媒體技術(shù)，通過動畫或工廠生產(chǎn)視頻等方式向?qū)W生更直觀的呈現(xiàn)相關(guān)制備方法，打破以往簡單的幻燈片放映與板書結(jié)合方式，同時結(jié)合當(dāng)前天然高分子材料發(fā)展和一些具體的、有趣的且應(yīng)用性很強的實例和技術(shù)比如利用天然高分子海綿制備的油水分離材料，不斷地更新和豐富相關(guān)教學(xué)課件，盡可能最大限度的調(diào)動學(xué)生的興趣和激情，在輕松愉快的環(huán)境中，把天然高分子方面的知識自然地傳授給學(xué)生。其次，材料類專業(yè)近年獲批為江蘇省品牌專業(yè)，本院所培養(yǎng)人才應(yīng)具備獨當(dāng)一面的能力，因而教學(xué)過程中注重啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維即采用啟發(fā)式教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力同時盡可能的培養(yǎng)學(xué)生獨立分析和解決問題的能力。

3 理論教學(xué)和實踐教學(xué)相結(jié)合

最近，學(xué)校工程碩士單位獲批，作為工程點碩士所在學(xué)院，材料科學(xué)與工程學(xué)院所培養(yǎng)本科生會不斷地強化實驗操作和研究能力，注重材料方面的工程能力。在此大環(huán)境下學(xué)，我們在課堂教學(xué)中更應(yīng)該注意培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力。學(xué)生在進行相關(guān)功能材料制備實驗過程中不僅能夠更好地理解和驗證課堂教學(xué)中的基礎(chǔ)知識與理論，同時和還能培養(yǎng)他們的應(yīng)用課堂所學(xué)的知識去分析解決實驗操作過程所遇到問題的能力。《天然高分子材料》是一門具有較強專業(yè)性和注重實踐性的課程，安排天然高分子功能材料課程實驗對本專業(yè)學(xué)生理解和掌握天然高分子的基礎(chǔ)知識具有重要的作用，同時可鍛煉他們實驗?zāi)芰蛻?yīng)用基礎(chǔ)知識能力。為了讓學(xué)生更加深刻地掌握天然高分子的知識，應(yīng)該做到把教學(xué)內(nèi)容中的理論知識反饋到材料制備方面的實驗中?；谝陨?，我們準(zhǔn)備了一些功能材料制備方面的實驗項目，如纖維素（甲殼素）的低溫溶解與相關(guān)水凝膠材料的制備以及應(yīng)用等課題。學(xué)生在任課老師的指導(dǎo)下，可以根據(jù)實際人數(shù)分成幾個小組（例如7人一組），然后根據(jù)學(xué)院實驗室條件進行自主選題或任課教師安排課題等方式完成相關(guān)實驗。通過進行相關(guān)實驗練習(xí)，既可以激發(fā)學(xué)生的好奇心，又能夠增強學(xué)生對《天然高分子材料》課程內(nèi)容的理解，為后面《高分子專業(yè)綜合實驗》和本科畢業(yè)論文的進行提供良好的基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

隨著時代不斷發(fā)展以及人們對能源和環(huán)境問題的關(guān)注，在理工科類院校尤其是注重工程能力培養(yǎng)的院校開設(shè)《天然高分子材料》課程是必然趨勢。在《天然高分子材料》課程的教學(xué)過程中，教學(xué)內(nèi)容選擇、教學(xué)方法和手段的革新等教學(xué)改革符合我院高分子與復(fù)合材料類專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)與方案，可望為社會培養(yǎng)出知識儲備豐富，能力突出的工程研究型人才。

【參考文獻】

[1]段久芳.天然高分子材料[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2016.

[2]鄧萌，程捷，羅云杰.能力導(dǎo)向教學(xué)模式在《天然高分子材料》課程中的應(yīng)用[J].高分子通報，2015（6）：80-84.