《阻聚和缓聚》课程教学设计

徐守芳

(临沂大学 材料科学与工程学院,山东 临沂 276005)

阻聚和缓聚这一节为高分子化学课程第三章自由基聚合的最后一部分内容，不是本章的重点讲授内容，因此一般教师授课时做简单处理，很少有老师将此节内容参加讲课比赛。但是本章节内容通过精心的课程安排，同样可取得良好的教学效果。同时，由于本节内容讲授前已经把自由基聚合的重点内容，如聚合机理、聚合速率、聚合度、引发剂等讲解完成，本节的讲授过程可以采用讨论式、翻转课堂等教学模式。笔者将本节内容经过精心课程设计，取得了良好的授课效果，得到了学院老师和同学的一致好评。

1 游戏式课程引入

一个精彩的课程引入可以激发学生对本节课的兴趣，使学生了解本次授课的任务，起到事半功倍的作用。案例式引入[1]、复习式引入[2]、问题导向式引入[3]等是大家常用的引入方式。在阻聚和缓聚这一节中，考虑到阻聚和缓聚的概念在第三章前面的授课内容如引发剂、聚合速率、聚合度中多次出现过，我们将阻聚剂归为“自由基聚合中最熟悉的陌生人”，以“猜猜他是谁”这种游戏的风格引入课程。一次给定四个条件，让大家随着信息的逐渐增加，猜出本节课的主角。给定的四个条件依次是：它使聚合速率降低，它使聚合度降低，它使引发效率降低，它使聚合过程出现诱导期。随着条件的给出，同学逐渐猜出了它的真实身份为阻聚剂。但是哪些物质是自由基聚合的阻聚剂，它的阻聚机理又是什么呢？由此引入本次课的授课内容。这个游戏式的引入，使同学了解了阻聚剂在自由基聚合过程中的作用，又明确了本次课程的学习任务。

2 讨论式讲解

在简单了解了阻聚和缓聚的概念后，进入了本节的第一个重点内容：阻聚剂的阻聚机理。阻聚剂按照结构分为分子型和稳定自由基型，按照阻聚机理分为加成型、链转移型和电荷转移型。在具体讲解三种阻聚机理前，首先抛出一个问题：根据已学知识，把阻聚剂按照阻聚机理分类，并说出分类依据。让同学分组讨论后，找三组同学给出他们的答案，列于黑板上，然后进行验证。通过讨论式学习，让学生变被动学习为主动学习[4]。

加成型阻聚剂以苯醌、硝基苯和氧气为代表进行讲解，讲解时阻聚的加成反应式不是重点内容，而重点强调加成型阻聚的特点，如阻聚效率高，电子效应的影响。氧气因兼具高温的引发作用，作为一类特殊的阻聚剂，做重点强调。此外可以联系文献中聚合物的制备步骤中常出现的通氮除氧这一环节，了解氧气的阻聚作用。链转移型的阻聚剂发生的为链转移反应，此前在自由基聚合基元反应和聚合度这二节中均出现过链转移反应，同学对发生链转移反应的条件比较熟悉，因此可以准确的匹配阻聚剂和链转移机理。如芳胺、酚等具有活泼氢的分子。具有自由基捕捉剂之称的DPPH (1,1-二苯基-2-三硝基苯肼) 做重点讲授。对电荷转移型了解其阻聚机理，解释为什么工业上应避免使用碳钢或铜质的反应釜和管道就可以。

至此完成了本章第一个重点内容的讲授，如何过渡到第二个重点内容“烯丙基单体的自阻聚作用”呢？在此，我们通过了情景引入式进行了知识点的过渡。“醋酸烯丙酯在进行自由基聚合，聚合过程发现聚合速率很低，无法得到高聚物，原因是什么”？由于刚学过了阻聚和缓聚，同学们大多数猜测为体系不纯洁，内含阻聚剂等杂质，应将体系提纯等操作。教师接着引导：在对体系经过除杂后，仍无法提高聚合度，又是什么原因呢？测定了该反应的聚合速率、链转移速率，发现它具有衰减链转移的特征，至此揭示该现象的本质。

3 课程延伸

在完成了本次授课的主要内容后，可以让学生讨论阻聚剂的利与弊，可以如何对阻聚剂的机理加以合理使用？如可以利率阻聚剂存储单体，测定引发剂的引发速率，终止聚合反应等。由此将课程延伸至常用单体的精制方法。将理论课与实验课进行有机的结合。

课程最后，为学生讲授一个自己和阻聚剂发生的真实故事，教育学生活学活用知识，不自满，要谦逊。笔者实验需用到丙烯酸甲酯，花“重金”从Sigma公司购买一瓶丙烯酸甲酯，拿到货后发现瓶内试剂为固体。遂认为“由于未人为添加阻聚剂，单体已经通过热聚合等方式聚合在瓶内”，对持“单体结冰凝固”意见的老师“嗤之以鼻”。后来证明确实由于气温低(飘雪的冬天)导致单体结冰凝固。

最后给学生留一个思考题。有阻聚剂存在会使聚合过程出现诱导期，那聚合反应过程出现诱导期均是阻聚剂存在引起的吗？如三氧六环的阳离子开环聚合、己内酰胺的阴离子开环聚合均存在诱导期，产生的原因是什么呢？通过这样一个问题，让学生有探索问题答案的欲望，提高学生的学习兴趣。

本次课程设计，有激发学生兴趣的游戏式引入，有一波三折、高潮迭起的课程讲授，有对学生进行人文教育的课程小结。整个课程设计紧张有序，可以为相关授课老师提供参考。