《天然高分子材料》課程教學研究

賀 盟

（鹽城工學院材料科學與工程學院，江蘇 鹽城 224051）

近年來，隨著能源與環境問題的日益凸顯，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、甲殼素和脫乙酰化甲殼素（殼聚糖）、膠原和明膠，因此利用這些天然高分子來構建功能材料，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生“白色污染”等環境問題。開設《天然高分子材料》這門課程，可以使學生認識到這些自然界中儲備豐富同時未被有效開發利用的可再生資源，熟悉它們的來源、提取方法以及相關功能材料的制備過程，這為社會發展和相關人才與技術儲備提供必要的基礎。《天然高分子材料》是鹽城工學院高分子材料與工程以及復合材料與工程專業三年級本科生的一門專業選修課，本課程在拓展學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用方面能夠起到重要作用，因而課程教學過程中要注重拓寬相關專業學生知識體系和激發學生的創新思維意識。《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功能材料的制備及其應用，旨在讓學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性和應用型，同時隨著國內外企業、高校以及研究所對天然高分子功能材料重視，相關材料制備的新方法以及新用途不斷涌現，因此課程教學也需要不斷改革，與時俱進，保障學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用性質的專業課程，學生在學校圖書館或一些學術網站能夠較方便的獲取天然高分子材料制備方法的相關文獻和資料，其內容較寬泛但難度相對低，相關知識和方法容易被學生熟悉和掌握。基于近來學生課堂學習情況和本院的基礎條件，本文從《天然高分子材料》課程教學內容的選擇、教學方法和教學手段的革新等方面對優化教學質量的影響，可望拓寬相關專業學生的知識面并提高其創新與實踐能力。

1 教學內容選擇

天然高分子材料課程在材料科學與工程學院屬于專業選修課，目前共有24學時，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，在課程教學內容的選擇上，應結合我校學生與師資實際情況，既充分考慮高分子與復合材料專業系課程建設要求，又要完成《天然高分子材料》的教學任務。《天然高分子材料》課程中涉及的天然高分子基本都屬于天然產物，這不同于《高分子化學》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，大部分高分子與復合材料專業系學生之前基本沒有接觸過天然高分子，同時對相關功能材料的制備方法了解的更少。綜上所述，在教學內容選擇上，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內容，系統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，比如以環氧氯丙烷為交聯劑通過化學交聯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，關于其他交聯劑如戊二醛、乙二醇二縮水甘油醚或者京尼平等交聯劑及其作用機制會一并介紹。此外，一些關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品例如高吸水可恢復性纖維素海綿沒有被囊括在本院所選用的華中科技大學出版的《天然高分子材料》教材內，所以在詳細講授課程內容的同時，需要進行該方面知識的擴充，通過介紹相關產品和工藝有深化學生對天然高分子功能材料實用性的認識。對于那些積極主動且學有余力的同學，可以通過學校開展的大學生創新實驗或實驗室開放項目等方式引入到實驗室參觀或加入相關課題組進行相關材料制備研究，同時可以推薦相關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習需求。為保持知識的先進性，在課堂教學中需要安排一些學時的時間專門為學生介紹天然高分子材料的前沿研究成果和實際工業最新進展，為本專業學生將來從事天然高分子開發與材料制備方面的工作和學習打下良好的基礎。

2 教學方法和手段革新

課堂教學是大學生獲取知識和技能的一種非常重要的方式，這有助于增進學生智力發展和提升創造性，同時是高等教育的主要途徑。因此在《天然高分子材料》教學過程中，教學方法和手段也應根據實際要求不斷革新，進而有效地幫助學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，使其具備相關材料制備的基本技能，進而提高教學質量。首先，我們將會充分利用學校先進的多媒體技術，通過動畫或工廠生產視頻等方式向學生更直觀的呈現相關制備方法，打破以往簡單的幻燈片放映與板書結合方式，同時結合當前天然高分子材料發展和一些具體的、有趣的且應用性很強的實例和技術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教學課件，盡可能最大限度的調動學生的興趣和激情，在輕松愉快的環境中，把天然高分子方面的知識自然地傳授給學生。其次，材料類專業近年獲批為江蘇省品牌專業，本院所培養人才應具備獨當一面的能力，因而教學過程中注重啟發學生創造性思維即采用啟發式教學方式，培養學生自主學習能力同時盡可能的培養學生獨立分析和解決問題的能力。

3 理論教學和實踐教學相結合

最近，學校工程碩士單位獲批，作為工程點碩士所在學院，材料科學與工程學院所培養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。在此大環境下學，我們在課堂教學中更應該注意培養學生的實驗操作能力。學生在進行相關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中的基礎知識與理論，同時和還能培養他們的應用課堂所學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學生理解和掌握天然高分子的基礎知識具有重要的作用，同時可鍛煉他們實驗能力和應用基礎知識能力。為了讓學生更加深刻地掌握天然高分子的知識，應該做到把教學內容中的理論知識反饋到材料制備方面的實驗中。基于以上，我們準備了一些功能材料制備方面的實驗項目，如纖維素（甲殼素）的低溫溶解與相關水凝膠材料的制備以及應用等課題。學生在任課老師的指導下，可以根據實際人數分成幾個小組（例如7人一組），然后根據學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實驗。通過進行相關實驗練習，既可以激發學生的好奇心，又能夠增強學生對《天然高分子材料》課程內容的理解，為后面 《高分子專業綜合實驗》和本科畢業論文的進行提供良好的基礎。

4 結束語

隨著時代不斷發展以及人們對能源和環境問題的關注，在理工科類院校尤其是注重工程能力培養的院校開設《天然高分子材料》課程是必然趨勢。在《天然高分子材料》課程的教學過程中，教學內容選擇、教學方法和手段的革新等教學改革符合我院高分子與復合材料類專業培養目標與方案，可望為社會培養出知識儲備豐富，能力突出的工程研究型人才。

［1］段久芳.天然高分子材料[M].武漢：華中科技大學出版社,2016.

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