高分子材料教学初探

史子兴

摘要：高分子材料这门课程，学习内容多，规律杂，在教学过程中，需通过探索和调研，将高分子材料的知识点进行系统化归纳和总结，从两个方面进行教学初探：从大量的高分子品种中提炼普适规律，让学生能够灵活学习并牢固掌握相关知识点；让学生积极发现和研究生活中应用的高分子材料，实现从课本到实践的转换，从另一个角度加深理解所学的知识。

关键词：高分子材料；本科教学；初探

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）33-0063-02

高分子材料是一种除金属和陶瓷外很重要的材料，被广泛应用在国民经济的多个行业中，如服装、包装、医疗、交通工具和军事武装设备等。高分子材料课程是高分子专业学生在学习过专业基础课——高分子化学和物理的基础上，通过对高分子材料品种的基本认知，将高分子化学和高分子物理知识进一步融会贯通，为今后涉及高分子材料的设计、制备和应用研究提供坚实的基础。高分子材料按照分类来看可分为：塑料、橡胶和纤维及黏合剂和涂料等，从每个大类再细分，可达50多个品种。随着新型高分子材料的不断研制和开发，其品种还会不断增加，因此在高分子材料的课程中教学难点有：品种多，规律杂，学生很难在短短的32个学时里去理解相关制备、结构、性能和应用的关系。本人通过不断地摸索和探讨，将高分子材料众多的知识点进行总结和归纳，从两个方面进行了教学初探：①对大量品种的高分子材料的性能与特点进行提炼，寻找普适规律，让很多知识点变得简单易懂，提高学生学习效率；②让学生寻找生活中的高分子材料，以应用为背景，研究高分子材料在应用中所起的作用，将书本知识变成鲜活的实际应用实例，从感性角度去理解并掌握相关的基础知识。

一、提炼课本知识，寻找普适规律

高分子材料的知识点多而分散，每种高分子材料有其独特的制备方法、结构、性能和应用领域。本人在教学过程中，以某些反复出现的典型聚合物，或者典型结构贯穿整个学习内容，通过横向和纵向两条主线，提炼高分子材料学习中的科学规律，为加深和理解相关的基础知识提供一种的新的思路，下面举两个例子。

1.聚苯乙烯类高聚物：聚苯乙烯是一类塑料，除了出现在塑料章节中，也出现在弹性体章节中。本人教学中以聚苯乙烯主线，将塑料和弹性体两部分的知识结合起来进行教学。聚苯乙烯作为塑料有着良好的加工性能，但聚苯乙烯比较脆，很难单独作为塑料来使用，利用弹性体进行增韧，出现了高抗冲聚苯乙烯。在塑料中，还有一类含有聚苯乙烯的三元共聚物（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯，ABS），聚苯乙烯结构为这一类优良的塑料提供了良好的加工性能。在弹性体范畴，在聚苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段（SBS）热塑性弹性体中，聚苯乙烯作为物理交联点，一方面为弹性体材料提供力学性能，另一方面在热塑成型中利用聚苯乙烯的良好加工性能，赋予SBS热塑成型功能。此外，苯乙烯作为共聚单体参与构建丁二烯—苯乙烯共聚橡胶，聚苯乙烯结构一方面可以调节共聚橡胶的力学性能，另一方面也赋予其良好的加工性能。通过以聚苯乙烯为主线，给学生讲解其构建的塑料橡胶品种，一方面可以加深学生对聚苯乙烯这类塑料的认知，另一方面也加深学生对其相关弹性体材料的理解。

2.聚乙烯作为基体结构单元出现在塑料、橡胶和纤维中。聚乙烯的结晶行为使其成为一类典型的“以柔克刚”的塑料；而通过乙烯和丙烯的共聚，破坏了聚乙烯的结晶能力，乙丙共聚物则变成了一类典型的饱和弹性体材料；在纤维中，超高分子量聚乙烯是一类高强纤维。通过聚乙烯及其共聚物的相关学习，可以把聚合物的结晶、取向等相关知识点融合起来，也把塑料、橡胶和纤维的相关知识点有机地结合在一起。

此外，在弹性体材料的教学过程中本人突出了双键的功能和作用，让学生理解饱和与不饱和橡胶的耐候性差别的原因，热固性树脂的交联和橡胶硫化的相同和不同点，让学生理解交联结构对于热固性树脂和交联橡胶的性能的重要性；通过材料加工过程中是否需要干燥的主题，引出分子链结构与材料的环境稳定性的关系。通过这些教学实例，可以同时把多种不相关的高分子材料紧密地联系在一起，寻找规律，帮助学生夯实高分子材料的相关基础知识。

二、让学生在课后进行相关问题的探索，发挥学生的主观能动性

高分子材料品种多，知识点多，而课堂教学只有32学时，因此非常希望学生利用课后时间消化吸收相关的知识点。利用高分子材料在生活中的广泛应用，可以引导学生探索高分子材料在日常生活中的广泛应用，把书中枯燥的知识变得鲜活起来，也有利于学生对相关知识的掌握。

在教学过程中首先确立生活中相关高分子材料的课题，让学生在课后去了解各种各样高分子材料的实际应用，并将这些高分子材料的知识进行归类，写出报告，优秀的报告可以展示在课堂上。我们大致确立如下的一些课题：（1）饮料瓶产品数字标识的探秘，让学生明白了每个数字代表的聚合物品种：01代表聚酯（PET）（对苯二甲酸乙二醇酯），常用于矿泉水瓶；02代表高密度聚乙烯（HDPE），用于清洁用瓶；03代表聚氯乙烯类（PVC），用于雨衣和薄膜等；04代表低密度聚乙烯（LDPE），常用于保鲜膜；05代表聚丙烯（PP），常用于水杯等；06代表聚苯乙烯类（PS），用于快餐盒；07代表其他类塑料，包括ABS树脂（ABS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）、聚乳酸（PLA）、尼龙与玻璃纤维强化塑料。（2）运动鞋里面的高分子：运动鞋主要分为鞋底和鞋面的高分子材料，涉及弹性体和纤维两大类的材料，鞋底通常使用的材料是热塑性的聚氨酯，保证耐磨性；鞋面材料通常为尼龙或者聚酯材料，保证透气性。（3）衣服标签的秘密：目前的衣服材质通常是混纺材料，通常含有聚酯纤维、腈纶纤维和一些天然纤维（羊毛、麻类），通过衣服标签的内容研究，可以了解哪些纤维品种是我们衣服常用的品种。（4）七孔被的秘密：七孔被通常很轻很保暖，这类带有孔的纤维是通过模仿棉纤维中的孔，通过孔中的空气，达到保暖目的的同时，减轻重量。通过这些专题的研究，可以让书本知识“鮮活地”展现在学生面前，加深学生对高分子材料中的基础知识的理解，同时更加了解和热爱所学专业。

三、结语

高分子材料是高分子专业的一门专业基础课程，涉及高分子材料的制备、结构、性能与应用的关系。该课程的教学难点是种类多，知识点繁杂，缺乏一定的规律。通过在教学过程中不断地摸索，总结一些共性的客观规律，让学生通过这些规律有效地理解相关的基础知识点。同时，在课后，让学生了解生活中的高分子，从应用的角度使课本枯燥的基础知识点鲜活起来，进一步加深基础知识点的理解和掌握。通过老师和学生的教学互动，提高学生对高分子材料的学习兴趣，为今后开发新型高分子材料和从事复合材料相关的技术工作打下扎实的基础。

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