《聚合物合成原理及工艺学》课堂教学效果改革

侯维敏+张晓琳+李鸣明+宫蕾+李秀平+詹世平

摘要：《聚合物合成原理及工艺学》是高分子材料与工程专业重要的必修专业核心课。但由于内容广博且理论联系實际紧密，而学生缺乏生产实践经验，给同学们的学习带来困难。本文探讨了为有效提高课堂教学效果及学生的工程实践能力，在教学内容、教学方法及教学手段等方面的探索。

关键词：聚合物合成原理；课堂教学效果；工程实践能力

《聚合物合成原理及工艺学》是以传统三大合成材料及先进高分子材料的工业生产为模型，以聚合物的大分子链设计——链结构控制——产品性能控制为主线，系统介绍了高分子材料的工业生产方法及重要品种高分子材料的生产工艺。本门课在高分子材料与工程专业中的地位非常重要，是一门必修的专业核心课，主要以有机化学、高分子化学、高分子物理、化工原理等课程为基础，重在培养学生的工程意识。但由于课程对先修课程的依赖性强，学生对先学知识掌握不牢而觉得内容晦涩难懂；并且由于课程内容广博，理论联系实际紧密，学生又没有任何生产实践经验而觉得知识枯燥乏味，导致听课效果差。针对这些问题，本文通过以下几方面的改革措施来探讨如何能够有效提高课堂教学效果及学生的工程实践能力。

一、梳理教学内容，突出重点

聚合物合成原理及工艺学以合成工艺为主线，主要介绍了高分子材料领域中重要品种的生产方法、结构、性能等方面的内容。我们目前选用的是赵德仁主编的第三版《高聚物合成工艺学》，主要包括两大部分内容，第一部分以工艺为主，介绍聚合方法，如自由基聚合、离子聚合、配位聚合、缩合聚合及逐步加成聚合的生产工艺；第二部分以聚合物品种为主，介绍材料性能应用及相应的生产方法，如通用塑料、工程塑料、生物降解高聚物、水溶性高聚物、合成纤维、合成橡胶等。这本教材非常经典，内容编排丰富。但由于课时少（32学时）与内容多相冲突，还有一些前后章节内容交叉，或是与其他专业课程内容重叠，不能采用全覆盖式讲授，因此适当调整精选了授课内容。

（一）课堂上重点讲授第一部分，介绍几大聚合方法。这些聚合方法在之前的高分子化学里着重讲过聚合机理等理论知识及计算，所以简单复习一下，主要着重生产工艺过程的详细介绍，包括原料准备与精制、催化剂或引发剂的准备与配制、聚合反应、分离过程、聚合物后处理、回收等具体生产过程，还会讲述过程中所涉及的设备、工艺条件、配方等。

（二）挑选教材中第二部分内容的聚合物品种作为实例，适当穿插进入第一部分的讲解。例如，讲到自由基悬浮聚合时，会引入有代表性的聚氯乙烯（PVC）的结构、性质、应用及生产工艺等来讲解，并举一些与生活贴近的应用实例，像PVC制作的保鲜膜，由于残留致癌单体氯乙烯，尽量不用，尤其不要用这种膜包装食物，还将它与聚乙烯（PE）膜比较，告诉学生们两者的区分方法；PVC人造革与聚氨酯（PU）人造革制作的仿皮衣皮革包的区分方法；PVC贴皮家具的制作过程等；讲解逐步加成聚合时，就主要以聚氨酯为代表来介绍生产工艺。

（三）书中第二部分内容以学生自学了解为主，学生可针对某个感兴趣的聚合物品种看书学习并查阅相关文献，最后整理提交一个专题报告，主要介绍该聚合物的结构、理化性质、生产方法及工艺、应用等，分数记入期末总成绩。

二、结合实践教学。提高工程能力

工程实践能力是工程师最重要、最基本的素质之一，也是高等院校工科专业教育的薄弱环节。《聚合物合成原理及工艺学》是实现聚合物材料从实验室规模到工业化生产必经之路，是理论联系实际的重要桥梁。本课程着重强调工程技术观点和实践经验训练，从而提高学生工程实践能力，培养学生分析和解决问题的能力，为今后学生从事高分子设计、改性、加工和应用奠定理论基础，并为从事工程技术工作打下良好的基础。所以本课程需要与实践教学环节紧密配合，才能实现上述目标。

（一）将实习与课堂教学相结合。认识实习和生产实习是实践教学的重要环节。《聚合物合成原理及工艺学》课程安排在认识实习和生产实习之间的学期里。我们选择了与本专业密切相关的一些生产企业去参观学习，如大连西太平洋石油化工有限公司，主要参观聚丙烯生产车间，同学们在工程师的带领及讲解下了解了聚丙烯的生产工艺流程和具体的生产装置，加深理解了课堂所学的知识；参观顺达聚氨酯的车间，工程师先用PPT介绍产品及工艺特点，然后参观具体生产工艺流程，讲述了从原料到最终产品加工包装的各个环节；在大连北方海鸥制漆厂参观了油漆的生产、表征及研发部门。然而我们也意识到学生在企业参观实习的时间毕竟非常有限，大学4年仅有4周时间。因而我们计划进一步加强校企联系，将定期聘请校内外专家或企业成功人士来学校进行一系列与生产实际或专业前沿发展密切相关的讲座，这样既可以开阔学生的视野也能提高工程实践能力，此外还能激发他们对课堂学习专业知识的兴趣。

（二）将课程设计、化工设计大赛与课堂教学相结合。本专业综合性课程设计安排在本课程结束后的学期，该课程设计与本专业课程内容紧密相关。由于本课程的第二部分内容由学生自行选择某个聚合物品种并查阅相关文献，在课程设计阶段，即可根据上学期提交的专题报告，继续完成相关的工艺和设备设计环节，最后还需附上工艺流程图及设备的工艺条件图。

（三）开放专业实验室，包括合成、加工、表征3个实验室，设备先进齐全，可以用于学生们的课外实践活动基地。例如，同学们可以根据课堂所学的自由基本体聚合实施方法来制备有机玻璃棒；采用喷雾干燥器处理乳液聚合产物，与采用破乳剂沉降析出产物对比，观察其形态大小等方面的不同；采用缩合聚合的界面缩聚的方法制备尼龙丝等；采用先进的二氧化碳超临界装置进行绿色聚合的研究探索。

（四）鼓励学生参加各种竞赛活动。例如，每年高分子材料与工程专业都组队参加辽宁省及全国化工设计大赛，曾获得过全国大学生化工设计竞赛二等奖；每年都组织申报大学生创新创业训练计划项目，让同学们早在大一大二就可以进入老师的课题组做创新实验，提高学生的科研兴趣及综合能力。这些项目为他们工程实践及创新能力的提高提供了很好的平台，并能将自己的研究成果凝练总结发表在学术期刊上，其中一项优秀的校级项目还被选中，获得辽宁省大学生创新创业训练计划项目资助并顺利结题。endprint

三、利用多媒体提高教学效果

《聚合物合成原理及工藝学》的课程内容与生产实践联系紧密，若全部以传统板书的形式进行教学，难以达到良好的教学效果，并且由于课时少内容多，传统的教学手段承载的容量有限，板书耗时。这时我们可利用多媒体，如视频、动画等将这些难以表述的内容清地显示在屏幕上，这样学生更容易接受和理解。本课程中涉及到大量的合成工艺流程图及单元设备图，可让学生采用Auto CAD软件参与绘制；针对工艺流程原理、反应机理、设备工作原理等抽象难懂的教学难点，采用Flash软件制作单个动画文件，直观形象地进行模拟；对于一些需要详细说明的教学重点和难点，使用动画也难达到满意的教学效果时，则利用网络资源搜集视频素材，例如回收的废旧塑料瓶如何制成涤纶衣服、制作聚氨酯泡沫座椅的过程、油漆的制作、石油的开采、合成橡胶的制备等视频。采用直观的单元设备图、工艺流程图、Flash动画、视频等多种媒体形式，大大地丰富了课程的教学内容，有利于激发学生的学习兴趣、加深学生对课程内容的透彻理解，从而达到常规教学手段难以达到的教学效果。

四、提高科研素养及环保意识

目前，随着国家现代化进程的加快，培养高素质人才是本科教学工作的重中之重。高素质主要体现在创新意识与能力，这就需要我们平时更注重学生科研思维的培养，增强其创新性实践意识，以适应社会发展需要。此外还需让学生加强环保意识，发展绿色科研之路，减少污染，保护地球环境。我们主要通过以下两方面的措施提高学生的科研素养及环保意识：

（一）引入学科前沿科研内容，寓科研于教学。例如，乳液聚合中的乳化剂属于表面活性剂，讲授时引入表面现象的介绍，通过图片和视频，介绍了科学家们通过向自然学习从而制备出仿生材料。例如，模拟荷叶的超疏水结构制备自清洁材料；研究水蝇如何实现轻松在水中站立跳跃，为今后开发微型水上交通工具提供思路。

（二）倡导学生积极参与环保行动，提高环保意识。在讲授教材第一章废旧塑料的回收时，针对这一主题与学生探讨解决方案，还介绍了如何将废旧塑料瓶加工处理变成涤纶毛衣；播放一次性泡沫塑料饭盒如何回收再利用的视频；讲解如何将废弃的虾蟹壳经过化学处理变成可吸收的手术缝合线壳聚糖的过程等。此外让同学们积极参与到环保行动中，做好垃圾分类、利用课余时间清理校园垃圾、减少一次性塑料的使用等这些力所能及的事情。

五、促进教师工程实践能力提升

教师是教学主体，教师的工程实践能力对学生学习效果及工程实践能力的提高起到至关重要的作用。由于目前高校教师尤其是青年教师，虽然学历很高，但大多是从此校门转入彼校门，缺乏实际工厂工作经验，讲课时重理论轻实践，因此亟待提高教师工程实践能力。我们需要建立一些长期合作的工厂实践基地，教师定期进行工程实践培训或去企业挂职锻炼，吸收积累生产一线的工程实践经验，做到理论结合实践；多鼓励青年教师参加工程实践培训课程及会议，例如参加Aspen软件培训，老师们可以利用软件完成实际工艺的模拟及优化；教师指导学生多参加全国化工设计大赛、创新创业大赛、挑战杯等项目。

六、结语

在《聚合物合成原理及工艺学》的课程教学中，为提高课堂教学效果，争取在有限的学时内让学生掌握更多专业基础知识，我们在教学内容及教学手段等多个方面进行了积极有效的改革探索与实践。主要采用精选教学内容、重视实践环节、利用多媒体、提高科研素养及环保意识、考核多样化、提高教师工程实践能力等一系列措施，不仅能提高课堂教学效果，还有助于培养学生的工程实践能力。endprint