高分子材料教學初探

史子興

摘要：高分子材料這門課程，學習內容多，規律雜，在教學過程中，需通過探索和調研，將高分子材料的知識點進行系統化歸納和總結，從兩個方面進行教學初探：從大量的高分子品種中提煉普適規律，讓學生能夠靈活學習并牢固掌握相關知識點；讓學生積極發現和研究生活中應用的高分子材料，實現從課本到實踐的轉換，從另一個角度加深理解所學的知識。

關鍵詞：高分子材料；本科教學；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，被廣泛應用在國民經濟的多個行業中，如服裝、包裝、醫療、交通工具和軍事武裝設備等。高分子材料課程是高分子專業學生在學習過專業基礎課——高分子化學和物理的基礎上，通過對高分子材料品種的基本認知，將高分子化學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計、制備和應用研究提供堅實的基礎。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，其品種還會不斷增加，因此在高分子材料的課程中教學難點有：品種多，規律雜，學生很難在短短的32個學時里去理解相關制備、結構、性能和應用的關系。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和歸納，從兩個方面進行了教學初探：①對大量品種的高分子材料的性能與特點進行提煉，尋找普適規律，讓很多知識點變得簡單易懂，提高學生學習效率；②讓學生尋找生活中的高分子材料，以應用為背景，研究高分子材料在應用中所起的作用，將書本知識變成鮮活的實際應用實例，從感性角度去理解并掌握相關的基礎知識。

一、提煉課本知識，尋找普適規律

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、結構、性能和應用領域。本人在教學過程中，以某些反復出現的典型聚合物，或者典型結構貫穿整個學習內容，通過橫向和縱向兩條主線，提煉高分子材料學習中的科學規律，為加深和理解相關的基礎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，除了出現在塑料章節中，也出現在彈性體章節中。本人教學中以聚苯乙烯主線，將塑料和彈性體兩部分的知識結合起來進行教學。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），聚苯乙烯結構為這一類優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點，一方面為彈性體材料提供力學性能，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建丁二烯—苯乙烯共聚橡膠，聚苯乙烯結構一方面可以調節共聚橡膠的力學性能，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，給學生講解其構建的塑料橡膠品種，一方面可以加深學生對聚苯乙烯這類塑料的認知，另一方面也加深學生對其相關彈性體材料的理解。

2.聚乙烯作為基體結構單元出現在塑料、橡膠和纖維中。聚乙烯的結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學習，可以把聚合物的結晶、取向等相關知識點融合起來，也把塑料、橡膠和纖維的相關知識點有機地結合在一起。

此外，在彈性體材料的教學過程中本人突出了雙鍵的功能和作用，讓學生理解飽和與不飽和橡膠的耐候性差別的原因，熱固性樹脂的交聯和橡膠硫化的相同和不同點，讓學生理解交聯結構對于熱固性樹脂和交聯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，引出分子鏈結構與材料的環境穩定性的關系。通過這些教學實例，可以同時把多種不相關的高分子材料緊密地聯系在一起，尋找規律，幫助學生夯實高分子材料的相關基礎知識。

二、讓學生在課后進行相關問題的探索，發揮學生的主觀能動性

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

在教學過程中首先確立生活中相關高分子材料的課題，讓學生在課后去了解各種各樣高分子材料的實際應用，并將這些高分子材料的知識進行歸類，寫出報告，優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）飲料瓶產品數字標識的探秘，讓學生明白了每個數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”展現在學生面前，加深學生對高分子材料中的基礎知識的理解，同時更加了解和熱愛所學專業。

三、結語

高分子材料是高分子專業的一門專業基礎課程，涉及高分子材料的制備、結構、性能與應用的關系。該課程的教學難點是種類多，知識點繁雜，缺乏一定的規律。通過在教學過程中不斷地摸索，總結一些共性的客觀規律，讓學生通過這些規律有效地理解相關的基礎知識點。同時，在課后，讓學生了解生活中的高分子，從應用的角度使課本枯燥的基礎知識點鮮活起來，進一步加深基礎知識點的理解和掌握。通過老師和學生的教學互動，提高學生對高分子材料的學習興趣，為今后開發新型高分子材料和從事復合材料相關的技術工作打下扎實的基礎。

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