《天然高分子材料》课程教学研究

贺 盟

（盐城工学院材料科学与工程学院，江苏 盐城 224051）

近年来，随着能源与环境问题的日益凸显，在自然界中含量尤为丰富且具有可再生性的天然高分子引起了人们极大的关注。天然高分子分布极为广泛，它主要包括纤维素、淀粉、海藻酸、甲壳素和脱乙酰化甲壳素（壳聚糖）、胶原和明胶，因此利用这些天然高分子来构建功能材料，一方面可望解决石油等化石燃料即将枯竭所带来的能源危机问题，另一方面，这些天然高分子具有生物可降解性，不会像通过合成方法制得的聚合物塑料那样产生“白色污染”等环境问题。开设《天然高分子材料》这门课程，可以使学生认识到这些自然界中储备丰富同时未被有效开发利用的可再生资源，熟悉它们的来源、提取方法以及相关功能材料的制备过程，这为社会发展和相关人才与技术储备提供必要的基础。《天然高分子材料》是盐城工学院高分子材料与工程以及复合材料与工程专业三年级本科生的一门专业选修课，本课程在拓展学生在功能材料方面基本知识尤其是功能性天然高分子材料制备与应用方面能够起到重要作用，因而课程教学过程中要注重拓宽相关专业学生知识体系和激发学生的创新思维意识。《天然高分子材料》主要介绍几种含量尤为丰富的天然高分子如纤维素、淀粉和甲壳素的相关功能材料的制备及其应用，旨在让学生熟悉天然高分子同时灌输天然高分子功能材料最新制备方法。

由于《天然高分子材料》课程具有较强的专业性和应用型，同时随着国内外企业、高校以及研究所对天然高分子功能材料重视，相关材料制备的新方法以及新用途不断涌现，因此课程教学也需要不断改革，与时俱进，保障学生了解天然高分子材料最新前沿。此外，该课程是具有实际应用性质的专业课程，学生在学校图书馆或一些学术网站能够较方便的获取天然高分子材料制备方法的相关文献和资料，其内容较宽泛但难度相对低，相关知识和方法容易被学生熟悉和掌握。基于近来学生课堂学习情况和本院的基础条件，本文从《天然高分子材料》课程教学内容的选择、教学方法和教学手段的革新等方面对优化教学质量的影响，可望拓宽相关专业学生的知识面并提高其创新与实践能力。

1 教学内容选择

天然高分子材料课程在材料科学与工程学院属于专业选修课，目前共有24学时，然而，天然高分子材料种类繁多且不同种类天然高分子材料制备方法大同小异，所以，在课程教学内容的选择上，应结合我校学生与师资实际情况，既充分考虑高分子与复合材料专业系课程建设要求，又要完成《天然高分子材料》的教学任务。《天然高分子材料》课程中涉及的天然高分子基本都属于天然产物，这不同于《高分子化学》中通过小分子单体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备过程中原材料的获取主要是来自于自然界中动植物，例如棉花、芦苇、虾蟹壳、海藻、海鞘以及广大农作物中。此外，大部分天然高分子例如纤维素和甲壳素很难溶解同时不能熔融，其材料加工方法亦不同于常规合成聚合物的熔融挤出成型等方法。因此，大部分高分子与复合材料专业系学生之前基本没有接触过天然高分子，同时对相关功能材料的制备方法了解的更少。综上所述，在教学内容选择上，我们将以自然界含量最丰富的纤维素、甲壳素和淀粉为本课程主要教学内容，系统介绍这三种天然高分子各类功能材料的制备方法以及相关用途，在介绍某一种普适方法的同时会拓展到其他的天然高分子，比如以环氧氯丙烷为交联剂通过化学交联法制备纤维素水凝胶可以拓展到甲壳素、壳聚糖和明胶等其他天然高分子水凝胶材料的制备，关于其他交联剂如戊二醛、乙二醇二缩水甘油醚或者京尼平等交联剂及其作用机制会一并介绍。此外，一些关于天然高分子材料制备的最新的方法和工艺以及最新制备出的产品例如高吸水可恢复性纤维素海绵没有被囊括在本院所选用的华中科技大学出版的《天然高分子材料》教材内，所以在详细讲授课程内容的同时，需要进行该方面知识的扩充，通过介绍相关产品和工艺有深化学生对天然高分子功能材料实用性的认识。对于那些积极主动且学有余力的同学，可以通过学校开展的大学生创新实验或实验室开放项目等方式引入到实验室参观或加入相关课题组进行相关材料制备研究，同时可以推荐相关材料制备的研究论文、最新功能材料类著作等方式来满足他们的学习需求。为保持知识的先进性，在课堂教学中需要安排一些学时的时间专门为学生介绍天然高分子材料的前沿研究成果和实际工业最新进展，为本专业学生将来从事天然高分子开发与材料制备方面的工作和学习打下良好的基础。

2 教学方法和手段革新

课堂教学是大学生获取知识和技能的一种非常重要的方式，这有助于增进学生智力发展和提升创造性，同时是高等教育的主要途径。因此在《天然高分子材料》教学过程中，教学方法和手段也应根据实际要求不断革新，进而有效地帮助学生更好地理解和掌握天然高分子功能材料制备方式与用途，使其具备相关材料制备的基本技能，进而提高教学质量。首先，我们将会充分利用学校先进的多媒体技术，通过动画或工厂生产视频等方式向学生更直观的呈现相关制备方法，打破以往简单的幻灯片放映与板书结合方式，同时结合当前天然高分子材料发展和一些具体的、有趣的且应用性很强的实例和技术比如利用天然高分子海绵制备的油水分离材料，不断地更新和丰富相关教学课件，尽可能最大限度的调动学生的兴趣和激情，在轻松愉快的环境中，把天然高分子方面的知识自然地传授给学生。其次，材料类专业近年获批为江苏省品牌专业，本院所培养人才应具备独当一面的能力，因而教学过程中注重启发学生创造性思维即采用启发式教学方式，培养学生自主学习能力同时尽可能的培养学生独立分析和解决问题的能力。

3 理论教学和实践教学相结合

最近，学校工程硕士单位获批，作为工程点硕士所在学院，材料科学与工程学院所培养本科生会不断地强化实验操作和研究能力，注重材料方面的工程能力。在此大环境下学，我们在课堂教学中更应该注意培养学生的实验操作能力。学生在进行相关功能材料制备实验过程中不仅能够更好地理解和验证课堂教学中的基础知识与理论，同时和还能培养他们的应用课堂所学的知识去分析解决实验操作过程所遇到问题的能力。《天然高分子材料》是一门具有较强专业性和注重实践性的课程，安排天然高分子功能材料课程实验对本专业学生理解和掌握天然高分子的基础知识具有重要的作用，同时可锻炼他们实验能力和应用基础知识能力。为了让学生更加深刻地掌握天然高分子的知识，应该做到把教学内容中的理论知识反馈到材料制备方面的实验中。基于以上，我们准备了一些功能材料制备方面的实验项目，如纤维素（甲壳素）的低温溶解与相关水凝胶材料的制备以及应用等课题。学生在任课老师的指导下，可以根据实际人数分成几个小组（例如7人一组），然后根据学院实验室条件进行自主选题或任课教师安排课题等方式完成相关实验。通过进行相关实验练习，既可以激发学生的好奇心，又能够增强学生对《天然高分子材料》课程内容的理解，为后面 《高分子专业综合实验》和本科毕业论文的进行提供良好的基础。

4 结束语

随着时代不断发展以及人们对能源和环境问题的关注，在理工科类院校尤其是注重工程能力培养的院校开设《天然高分子材料》课程是必然趋势。在《天然高分子材料》课程的教学过程中，教学内容选择、教学方法和手段的革新等教学改革符合我院高分子与复合材料类专业培养目标与方案，可望为社会培养出知识储备丰富，能力突出的工程研究型人才。

［1］段久芳.天然高分子材料[M].武汉：华中科技大学出版社,2016.

［2］邓萌，程捷，罗云杰.能力导向教学模式在《天然高分子材料》课程中的应用[J].高分子通报，2015(6):80-84.