高分子材料教學(xué)初探

史子興

摘要：高分子材料這門課程，學(xué)習(xí)內(nèi)容多，規(guī)律雜，在教學(xué)過程中，需通過探索和調(diào)研，將高分子材料的知識點進行系統(tǒng)化歸納和總結(jié)，從兩個方面進行教學(xué)初探：從大量的高分子品種中提煉普適規(guī)律，讓學(xué)生能夠靈活學(xué)習(xí)并牢固掌握相關(guān)知識點；讓學(xué)生積極發(fā)現(xiàn)和研究生活中應(yīng)用的高分子材料，實現(xiàn)從課本到實踐的轉(zhuǎn)換，從另一個角度加深理解所學(xué)的知識。

關(guān)鍵詞：高分子材料；本科教學(xué)；初探

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）33-0063-02

高分子材料是一種除金屬和陶瓷外很重要的材料，被廣泛應(yīng)用在國民經(jīng)濟的多個行業(yè)中，如服裝、包裝、醫(yī)療、交通工具和軍事武裝設(shè)備等。高分子材料課程是高分子專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)過專業(yè)基礎(chǔ)課——高分子化學(xué)和物理的基礎(chǔ)上，通過對高分子材料品種的基本認知，將高分子化學(xué)和高分子物理知識進一步融會貫通，為今后涉及高分子材料的設(shè)計、制備和應(yīng)用研究提供堅實的基礎(chǔ)。高分子材料按照分類來看可分為：塑料、橡膠和纖維及黏合劑和涂料等，從每個大類再細分，可達50多個品種。隨著新型高分子材料的不斷研制和開發(fā)，其品種還會不斷增加，因此在高分子材料的課程中教學(xué)難點有：品種多，規(guī)律雜，學(xué)生很難在短短的32個學(xué)時里去理解相關(guān)制備、結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用的關(guān)系。本人通過不斷地摸索和探討，將高分子材料眾多的知識點進行總結(jié)和歸納，從兩個方面進行了教學(xué)初探：①對大量品種的高分子材料的性能與特點進行提煉，尋找普適規(guī)律，讓很多知識點變得簡單易懂，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率；②讓學(xué)生尋找生活中的高分子材料，以應(yīng)用為背景，研究高分子材料在應(yīng)用中所起的作用，將書本知識變成鮮活的實際應(yīng)用實例，從感性角度去理解并掌握相關(guān)的基礎(chǔ)知識。

一、提煉課本知識，尋找普適規(guī)律

高分子材料的知識點多而分散，每種高分子材料有其獨特的制備方法、結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用領(lǐng)域。本人在教學(xué)過程中，以某些反復(fù)出現(xiàn)的典型聚合物，或者典型結(jié)構(gòu)貫穿整個學(xué)習(xí)內(nèi)容，通過橫向和縱向兩條主線，提煉高分子材料學(xué)習(xí)中的科學(xué)規(guī)律，為加深和理解相關(guān)的基礎(chǔ)知識提供一種的新的思路，下面舉兩個例子。

1.聚苯乙烯類高聚物：聚苯乙烯是一類塑料，除了出現(xiàn)在塑料章節(jié)中，也出現(xiàn)在彈性體章節(jié)中。本人教學(xué)中以聚苯乙烯主線，將塑料和彈性體兩部分的知識結(jié)合起來進行教學(xué)。聚苯乙烯作為塑料有著良好的加工性能，但聚苯乙烯比較脆，很難單獨作為塑料來使用，利用彈性體進行增韌，出現(xiàn)了高抗沖聚苯乙烯。在塑料中，還有一類含有聚苯乙烯的三元共聚物（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯，ABS），聚苯乙烯結(jié)構(gòu)為這一類優(yōu)良的塑料提供了良好的加工性能。在彈性體范疇，在聚苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段（SBS）熱塑性彈性體中，聚苯乙烯作為物理交聯(lián)點，一方面為彈性體材料提供力學(xué)性能，另一方面在熱塑成型中利用聚苯乙烯的良好加工性能，賦予SBS熱塑成型功能。此外，苯乙烯作為共聚單體參與構(gòu)建丁二烯—苯乙烯共聚橡膠，聚苯乙烯結(jié)構(gòu)一方面可以調(diào)節(jié)共聚橡膠的力學(xué)性能，另一方面也賦予其良好的加工性能。通過以聚苯乙烯為主線，給學(xué)生講解其構(gòu)建的塑料橡膠品種，一方面可以加深學(xué)生對聚苯乙烯這類塑料的認知，另一方面也加深學(xué)生對其相關(guān)彈性體材料的理解。

2.聚乙烯作為基體結(jié)構(gòu)單元出現(xiàn)在塑料、橡膠和纖維中。聚乙烯的結(jié)晶行為使其成為一類典型的“以柔克剛”的塑料；而通過乙烯和丙烯的共聚，破壞了聚乙烯的結(jié)晶能力，乙丙共聚物則變成了一類典型的飽和彈性體材料；在纖維中，超高分子量聚乙烯是一類高強纖維。通過聚乙烯及其共聚物的相關(guān)學(xué)習(xí)，可以把聚合物的結(jié)晶、取向等相關(guān)知識點融合起來，也把塑料、橡膠和纖維的相關(guān)知識點有機地結(jié)合在一起。

此外，在彈性體材料的教學(xué)過程中本人突出了雙鍵的功能和作用，讓學(xué)生理解飽和與不飽和橡膠的耐候性差別的原因，熱固性樹脂的交聯(lián)和橡膠硫化的相同和不同點，讓學(xué)生理解交聯(lián)結(jié)構(gòu)對于熱固性樹脂和交聯(lián)橡膠的性能的重要性；通過材料加工過程中是否需要干燥的主題，引出分子鏈結(jié)構(gòu)與材料的環(huán)境穩(wěn)定性的關(guān)系。通過這些教學(xué)實例，可以同時把多種不相關(guān)的高分子材料緊密地聯(lián)系在一起，尋找規(guī)律，幫助學(xué)生夯實高分子材料的相關(guān)基礎(chǔ)知識。

二、讓學(xué)生在課后進行相關(guān)問題的探索，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性

高分子材料品種多，知識點多，而課堂教學(xué)只有32學(xué)時，因此非常希望學(xué)生利用課后時間消化吸收相關(guān)的知識點。利用高分子材料在生活中的廣泛應(yīng)用，可以引導(dǎo)學(xué)生探索高分子材料在日常生活中的廣泛應(yīng)用，把書中枯燥的知識變得鮮活起來，也有利于學(xué)生對相關(guān)知識的掌握。

在教學(xué)過程中首先確立生活中相關(guān)高分子材料的課題，讓學(xué)生在課后去了解各種各樣高分子材料的實際應(yīng)用，并將這些高分子材料的知識進行歸類，寫出報告，優(yōu)秀的報告可以展示在課堂上。我們大致確立如下的一些課題：（1）飲料瓶產(chǎn)品數(shù)字標識的探秘，讓學(xué)生明白了每個數(shù)字代表的聚合物品種：01代表聚酯（PET）（對苯二甲酸乙二醇酯），常用于礦泉水瓶；02代表高密度聚乙烯（HDPE），用于清潔用瓶；03代表聚氯乙烯類（PVC），用于雨衣和薄膜等；04代表低密度聚乙烯（LDPE），常用于保鮮膜；05代表聚丙烯（PP），常用于水杯等；06代表聚苯乙烯類（PS），用于快餐盒；07代表其他類塑料，包括ABS樹脂（ABS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）、聚乳酸（PLA）、尼龍與玻璃纖維強化塑料。（2）運動鞋里面的高分子：運動鞋主要分為鞋底和鞋面的高分子材料，涉及彈性體和纖維兩大類的材料，鞋底通常使用的材料是熱塑性的聚氨酯，保證耐磨性；鞋面材料通常為尼龍或者聚酯材料，保證透氣性。（3）衣服標簽的秘密：目前的衣服材質(zhì)通常是混紡材料，通常含有聚酯纖維、腈綸纖維和一些天然纖維（羊毛、麻類），通過衣服標簽的內(nèi)容研究，可以了解哪些纖維品種是我們衣服常用的品種。（4）七孔被的秘密：七孔被通常很輕很保暖，這類帶有孔的纖維是通過模仿棉纖維中的孔，通過孔中的空氣，達到保暖目的的同時，減輕重量。通過這些專題的研究，可以讓書本知識“鮮活地”展現(xiàn)在學(xué)生面前，加深學(xué)生對高分子材料中的基礎(chǔ)知識的理解，同時更加了解和熱愛所學(xué)專業(yè)。

三、結(jié)語

高分子材料是高分子專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及高分子材料的制備、結(jié)構(gòu)、性能與應(yīng)用的關(guān)系。該課程的教學(xué)難點是種類多，知識點繁雜，缺乏一定的規(guī)律。通過在教學(xué)過程中不斷地摸索，總結(jié)一些共性的客觀規(guī)律，讓學(xué)生通過這些規(guī)律有效地理解相關(guān)的基礎(chǔ)知識點。同時，在課后，讓學(xué)生了解生活中的高分子，從應(yīng)用的角度使課本枯燥的基礎(chǔ)知識點鮮活起來，進一步加深基礎(chǔ)知識點的理解和掌握。通過老師和學(xué)生的教學(xué)互動，提高學(xué)生對高分子材料的學(xué)習(xí)興趣，為今后開發(fā)新型高分子材料和從事復(fù)合材料相關(guān)的技術(shù)工作打下扎實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]林璟，鄭成，毛桃嫣.高分子材料課程的頂層設(shè)計與開放性教學(xué)探討[J].化工高等教育，2014，（4）：33-36.

[2]肖谷雨.高分子材料本科專業(yè)實驗教學(xué)改革研究[J].教育教學(xué)論壇，2016，（6）：98-99.

[3]葉秀芳，高永輝，陳東初，劉戈璐.“高分子材料”課程教學(xué)改革初探[J].科教文匯（上旬刊），2014，（1）.

[4]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.

[5]高長有，葉辰，馬列，毛崢偉，仝維鋆.高分子材料課程的討論與互動式教學(xué)[J].高分子通報，2013，（6）：84-88.