高分子材料测试技术范例

高分子材料测试技术范文1

关键词：材料类专业　特色课程　教学

随着社会的进步与科技的发展，二十一世纪的人才培养已经入到一个崭新的阶段，而《教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》(教高[2007]1号)的，标志着高等学校本科教学质量与教学改革工程(简称“质量工程”)的正式启动。实施“质量工程”对于促进我国高等教育规模、结构、质量和效益全面协调可持续发展，对于构建和谐发展的高等教育新体系，都将产生深远的影响。河南理工大学积极贯彻文件精神，努力建设高水平理工科大学，将原有的基于无机硅酸盐专业基础的材料科学工程专业拓展为包含了无机硅酸盐、有机高分子、金属材料、纳米材料和复合材料在内的材料大类专业，拓宽了专业口径，大一至大三强化共同基础，在大四进行分专业方向教学，提高了学生的就业适应能力。

与之同时，随着专业覆盖面的扩大，原有课程的体系发生了改变和调整，《研究方法》课程是材料大类高分子方向大四上学期的一门必修课，课时也被压缩至32学时。在有限的学时中，如何进行课程内容的取舍，选择适合的教材，成为新形势下亟须解决的问题。

一、教材的选择与教学内容的思考

一本优秀的教材，是进行教学的基本条件，也是教学质量的保障。国内供高分子专业选用的教材较多，内容覆盖了光谱分析、热分析、电镜和X衍射分析等内容，全面介绍了各种高分子所用到的分析方法，适合于高分子专业学生使用。但是对于材料大类学生，由于其已经学过《材料测试》课程，其中过半内容已经先行学习过，而且材料大类学生在大二未开设《仪器分析》课程，对于红外、核磁、质谱等内容不熟悉，而这部分内容对于有机高分子材料又非常重要，因此有必要另行选择适合的教材。

在近几年的教学实践中，我们先后选择了多个版本教材用于教学，其中由常建华编写的《波谱原理及解析(第2版)》条理清晰，内容丰富，强调基础，便于教学，在我们的教学实践中得到了较好的效果。但是该书主要针对化学化工专业，书中高分子材料分析的例子较少，我们结合汪昆华及朱诚身所编教材，补充了高分子材料分析测试实例，使学生在牢固掌握各种分析测试的基础上，举一反三，理解各种分析测试在高分子材料中的应用，为学生的进一步深造和科研打下了良好基础。

二、双语教学的实践

随着中国改革开放的深入和经济建设的快速发展，无论是在经济领域还是科学技术方面，国际间的合作与交流显得越来越重要，社会对学有专长的国际型人才的需求量越来越大，要求越来越高。

开展专业课程双语教学，有助于提高学生外语水平，有助于培养全球化社会所需要的“双语兼通、文理兼容的复合型人才。德才兼备、身心健康的创新型人才，学贯中西、既有民族精神又有世界意识且善于合作的国际型双语人才”。

。我们在教学实践中，也认真学习教育部。省教育厅和学校相关文件，积极开展《高分子材料研究方法》课程双语教学实践与探索，主要参考教材为美国化学会2003年编写的Comprehensive Desk　Reference of Polymer Characterization and Analysis，该书内容丰富全面。题材新颖，但是难度较大，因此我们在教学实践中采用主教材为中文，教师采用英文讲授，英文考试的方法，这样既强化了学生专业外语词汇，又便于学生复习理解，在教学中获得了良好效果。

三、教学效果与改革方向

高分子材料测试技术范文2

关键词：高分子材料；降解；老化；进展

高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于内外因素的综合影响，逐步发生物理化学性质变化，物理机械性能变坏，以致最后丧失使用价值，这一过程称为“老化”。老化现象有如下几种:外观变化，材料发粘、变硬、变形、变色等；物理性质变化，溶解、溶胀和流变性能改变；机械性能变化和电性能变化等。引起高分子材料老化的内在因素有：材料本身化学结构、聚集态结构及配方条件等；外在因素有：物理因素，包括热、光、高能辐射和机械应力等；化学因素，包括氧、臭氧、水、酸、碱等的作用；生物因素，如微生物、昆虫的作用。老化往往是内外因素综合作用的极为复杂的过程。高分子材料的老化缩短了制品的使用寿命，并影响制品使用的经济性和环保性，了制品的应用范围。因此，研究引发高分子材料老化的原因及其微观机理具有非常重要的意义。近年来，高分子老化研究主要集中在探讨高分子材料老化的规律、机理，以及环境因素对材料老化的影响等方面，这些工作对于发展新的实验技术和测试方法，改善材料的生产技术、研制特种材料、逐步达到按指定性能设计新材料等具有重大的指导作用。

1 户外因素对高分子材料老化行为的影响为的影响

高分子材料在户外曝露于太阳光和含氧大气中，分子链发生种种物理和化学变化，导致链断裂或交联，且伴随着生成含氧基团如酮、羧酸、过氧化物和醇，导致材料韧性和强度急剧下降。关于光氧化降解过程和防止这种降解过程的发生，已有很多研究报导，这些研究工作的基础是光化学效应，即物质在吸收光后所发生的反应。紫外波长300n m～400nm，能被含有羰基及双键的聚合物吸收，而使大分子链断裂，化学结构改变，导致材料性能劣化，因此历来是研究热点。Ibnelwaleed A.等通过自然环境曝露和人工加速试验，研究了不同支链形式LLDPE、HDPE的耐紫外光老化性能。Ibnelwaleed A.等从流变学角度分析了PE紫外光老化历程，发现LLDPE在紫外光老化过程中同时发生交联和断链，短支链含量高低和老化时间长短直接影响材料性能。另外，(Z-N)催化合成的LLDPE和茂金属催化合成的LLDPE降解机理相似，但是，对于相同重均分子量和支化度的PE，茂金属催化合成的LLDPE比齐格勒－纳塔催化合成的LLDPE耐降解，而且发现单体的类型对紫外光老化降解影响不大。在80℃和300W紫外光辐照条件下对有机硅和聚氨酯两种建筑密封胶进行5000小时人工加速老化试验。发现密封胶老化机理是由于辐照产生的热作用引起的，在老化开始阶段，热作用使密封胶交联；而在老化后阶段，主要发生分子量下降；紫外线辐射往往破坏侧链基团。

2高分子材料的老化性能

表征技术及应用在高分子材料老化研究中，性能表征方法对正确反映老化现象、认识并探索老化机理、进而采取合理措施改性，有着非常重要的作用。目前，在高分子材料老化研究中多种表征手段联用，对高分子材料性能进行多角度考察，深入了解高分子材料老化机理。Lei Song利用TEM、FTIR、X射线光电子能谱、燃烧量热法等方法考察了PC/TPOSS 的混合物结构和热降解行为，发现TPOSS显著影响PC的热降解过程，因为添加TPOSS明显降低混合物的热峰值，并且当TPOSS的添加量在2％时达到最低值。 利用热重分析、红外光谱分析、热解－气相色谱－质谱联用技术，考察了聚碳酸酯与聚硅氧烷的共混材料在氮保护条件下的热降解行为。研究发现，共混物主要的分解温度在430～550℃左右。添加聚硅氧烷可以降低聚碳酸酯在主要降解段的质量下降速率，在800℃时，添加聚硅氧烷的共混物的残渣比纯净的聚碳酸酯高，随着添加量的增加，残渣从最初的21％增加到45％，研究还发现，聚硅氧烷能促进交联反应和炭化。随着老化程度提高，弹性模量增加，应力和伸长率下降；老化较少的样品显示韧性，老化时间长久的样品显示更多的脆性；另外，老化材料的断裂，是由于结晶导致的应力开裂。S.Etienne利用低频拉曼散射(LFRS)、小角X射线散射(SAXS)和DSC，对PMMA、PS、PC、PEN物理老化过程的次级松弛，β松弛及相关α松弛过程进行了研究。利用直接插入探针质谱裂解研究了PC/PMMA共混物的热氧老化行为。还利用热刺激去极化电流法(TSDC)、动态介电谱(DDS)联用方法，研究了聚碳酸酯在玻璃化转变温度前后松弛时间的变化，得到PC样品的τ（Tg）为110s，通过τ(T)和τ（Tg）可以确定玻璃态－熔融态脆化指数m。

高分子材料测试技术范文3

关键词：高分子材料；流变学；全英文教学；教学评价

中图分类号：G2.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）07-0129-02

一、全英文教学实施的目的及其本质

随着经济全球化、教育国际化进程的加快，为满足经济发展、学术交流和学习国外先进技术的需要，为了实现高校能够培养出既具有扎实的专业基础知识又具有较好的外语运用能力的高素质、复合型人才的目标，在高校专业课程中实施全英文教学是我国高等教育发展的必然选择。因此，在2001年教育部下发的《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》的通知中指出：为适应经济全球化和科技的挑战，本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学[1]，对高校的全英文教学做出了要求和方针指导。此后，全英文教学课程在各高校中迅速发展起来，也为后续的全英文教学打下了良好的基础。实施全英文教学的目的，从总体上讲就是培养出能够熟练运用外语的专业技术人才，以推动我国经济的发展和适应教育国际化的需要[2]。

1.高分子材料加工流变学课程全英文教学影响因素研究。高分子材料加工流变学课程是材料成型与控制工程、高分子材料及高分子材料加工成型等专业的专业基础课，既有较深的理论性，又有较强的创新性和实践性。涵盖了材料、加工以及测试等方面的知识，其授课对象是工科类的本科大三学生。对本课程进行全英文教学的教学目的，一方面是希望相应专业学生掌握本课程的专业知识，另一方面希望将国外本学科先进的理论和实验方法引入国内的教学课堂，在学生了解国际先进理念的基础上，学会用外语思考、解决问题，为以后的工作学习打下基础。但在实际的教学实践中我们发现由于受多种因素的影响，高分子材料加工流变学课程的全英文教学在起步阶段还是遇到了一系列困难、面临着一定的阻力，具体影响因素主要包括如下几个方面。

2.教师的影响因素分析。教师的专业基础知识和外语能力是讲授好高分子材料加工流变学全英文课的关键，但在教学中，许多在本学科教学、科研均非常突出的老师，由于外语能力不强，无法全面地应用外语进行专业知识的系统讲解。而且很多年轻教师虽然外语水平不错，但也仅限于阅读、写作水平较高，用外语进行授课及引导学生用外语进行思维时仍然显得力不从心。除外语能力之外，由于高分子材料加工流变学课是一门前沿课程，还要求教师具有很强的发展意识和开阔视野，以培养学生的创新能力，引导学生进入学科前沿，这就对全英文教师进行海外留学和继续深造提出了一定要求。

3.学生的影响因素分析。由于全英文教学涉及到了外语，由此增加了学生的学习难度和学习时间，虽然许多同学已通过英语四、六级考试，具备了一定的英语基础，但在实际学习专业课程时由于受到词汇和专业语言的影响，在学习中还是感觉压力较大，觉得自己不具备用外语学习较高专业知识的能力。此外，由于学生外语水平不均衡，在授课过程中需综合考虑的因素较多，既不能由于语言的原因使得课程过于浅显，亦不能挫伤外语水平不高的同学的积极性。所以，学生的学习态度和外语水平对本课程的全英文教学效果具有一定的影响。

4.教材的影响因素分析。在全英文教学过程中选用的英文教材对全英文课程教学的影响十分重大。原版教材语言地道、例证突出、实践性强，但学生在具体学习时一方面感觉理论知识不够深刻、专业知识难度系数小，另一方面厚重的外语教学又让学生望而却步，不愿详读。此外，许多符号、单位名称等各国规范也不尽相同，讲授、学习过程中需进行一定的换算、对译，这也在无形中增加了学生的学习难度。教材是学习的基本工具，一旦选用不合适的教材将会在很大程度上影响学生的学习。因此，在全英文教学中，教材的影响因素也不容小觑。

5.教学方法的影响因素分析。在双语教学的基础上，有条件的高校全英文课程教学陆续开展，因此，很多方面处于探索阶段。由于国内外高校在对学生的培养理念、课程的教学大纲和授课模式等方面存在着许多差异，若在高分子材料加工流变学全英文教学课程中单纯采用我们传统的专业课授课方式进行讲授，将在很大程度上影响教学成果，更达不到教学目的。因为讲授教学法指的是教师通过口头语言，加以板书的形式向学生传授信息，是一种教师讲、学生听的活动。这种教学方法与许多外文教材的专业难度低、注重实际案例与实践创新的模式不相符合。因此，在全英文教学中，授课方法需要做一定的改进。

二、促进高分子材料加工流变学课程全英文教学发展的措施研究

通过对高分子材料加工流变学课程全英文教学的多方面影响因素的分析，提出了如下发展措施。

1.提高、完善全英文教师师资队伍。教师是本课程教学的关键因素，缺乏高素质的教师就缺少推动全英文教学发展的动力。。其次，在全英文教师队伍中适当增加外教和留学归国人员数量，让具有国外学校背景和国内学习背景的教师在外语能力和教学理论上达到一个无缝衔接。再次，由于教师的专业能力水平是教学的关键，因此全英文教师的教学和科研要相互结合，把教学融入科研，把科研贯穿教学，使教学和科研相互推动、相互促进，以达到教研相长的目的。最后，需要建立全英文课程研究小组，全英文教师共同讨论教学内容，制作教学课件，相互评价教学成果。总之，不断完善的师资定会大力促进全英文教学的发展。

2.改进全英文课程教学方法。以往的中文专业课程（非实验课）的教学方式主要是讲授法，该法是课堂教学的传统形式[3]。由于这种以教师为主、学生为辅的被动式学习法不太符合外文教材工程实例、探讨环节多的模式特征，也不能充分调动学生的学习积极性、培养其思考的创造性，所以在改进传统授课方式的基础上，提倡使用启发式教学法和互动式教学法。启发式教学法，是充分发挥教师主导作用和调动学生学习积极性的一种有效方法[4]，就是根据教学目的、内容、学生的知识水平和知识规律，运用各种教学手段，采用启发诱导办法传授知识、培养能力，使学生积极主动地去学习，以促进学生身心发展。教师用全英文讲授高分子材料加工流变学时，应尽量多提出一些问题，并引导学生用外语思考并回答，此过程既可以锻炼学生的思维能力、外语表达能力，又能培养学生运用专业知识解答问题的能力。而互动式教学法则是指在教学过程中充分发挥教师和学生双方的主观能动性，形成师生之间相互对话、相互讨论、相互观摩、相互交流和相互促进的一种教学方法[5]。在这种活跃自主的学习气氛下，学生能够踊跃发言，其学习自主性和积极性将会大大提高，由此克服自己羞于用外进行表达的心理顾虑，提高其学习质量。在互动式教学中，教师除了设立小组讨论等形式外，还应鼓励学生评讲所讲授课件的内容，以此来锻炼学生提出问题、解决问题的能力。

3.完善全英文教学评价机制。全英文教学评价我们暂且分为学生考核和教师评价两个方面。在对学生的考核中，不能仅仅只注重最终的期末考试成绩，而应突出高分子材料加工流变学专业课的特点，将学生的平时上课表现、课后作业、实验设计能力和操作能力计入考核机制，减少卷面考试比例，重点培养学生的专业实验能力和研究能力。对于教师的评价建议应建立相应的评价机制和激励机制。教学评价机制主要指有高分子材料加工测试专业的评估督导对教师的授课情况、课前预习、课后考核情况、学生的接受情况等进行评价，这些评估督导应具有丰富的科研、专业知识，还应具有很强的语言运用能力和全英文教学经验，以保证评价的合理、准确。而激励机制的运用，主要目的是一方面要大力认可全英文教师为全英文教学所做的努力，对教师的工作成绩予以肯定，另一方面在工作量计算、专业培训、外语培训等方面学校应给予适当关照。

4.通过建立学院间的交流合作机制，促进全英文教学发展。全英文课程的开设涉及专业与外语两个方面，任何一方的缺少或薄弱都将大大影响全英文课的开设和效果。。在外语能力方面，外语学院应给予其他学院全英文授课教师、学生语言运用的指导。例如，外语学院可开设教师听说提高班，对全英文教师的口语运用进行帮助；而对学生，除却课堂指导外，可开设各学院专业英语指导小组，利用课后时间解答学生在全英文学习中遇到的语言方面的问题。

三、结论

本文通过高分子材料加工流变学全英文教学的实践，探讨了全英文教学的影响因素，探索出了高分子材料加工流变学课程全英文教学发展的措施，对促进专业课程全英文教学的发展具有积极的意义。

参考文献：

[1]教育部.关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见[Z].2001-08-28.

[2]陈坚，张亚梅.本科材料学专业基础课全英文教学的探索与思考―以材料热力学为例[J].东南大学学报（哲学社会科学版），2013，（15）.

[3]周风，黄孔辰，赵保纬.讲授法、自学法、讨论法在语文教学中的效果比较实验[J].上海教育科研，1982，（04）.

高分子材料测试技术范文4

关键词:绿色化学;高分子;设计实验

高分子化学是一门实用性和实验性都很强的学科,是化学、化工、材料等专业必须修读的基础课程,与原有的四大化学并列,成为第五大化学。高分子材料已深入到人类生活和生产的每个角落。

高分子化学教学过程中发现,在实验内容等方面存在一定的局限性和不足之处,其完善需要经历一个不断实践和更新论证的过程。将高分子实验课中聚合物的分子设计、合成、加工和测试等实验内容有机结合,组成一门高分子科学实验课程,是高分子教学改革的必然趋势。

一、高分子设计实验课开设的必要性

廊坊师范学院化学与材料科学学院材料化学专业的高分子化学实验于2008年开设以来,由本专业教师在部分科研成果及其他院校高分子化学专业实验教学资料和经验的基础上,对设计实验的内容进行了设定。高分子设计实验的开设,为学生专业实验技能的培训、动手能力的培养以及思维创造力的提高等方面起到了积极的促进作用。

设计性实验是指给定实验目的、要求和实验条件,由学生自行设计实验方案,并加以实现的实验。设计性实验有利于培养学生的实践能力,提高学生探索新问题的兴趣、研究问题的综合能力。开设设计性实验时,要注意紧紧围绕学生的综合能力、初步设计能力及创新意识培养这一目标,注意与课程设计、课外科技活动、集中的综合训练相结合。

传统实验在与理论教学的配合上,是教师根据教学的一般规律或实验内容安排的,而不是学生根据各自学习中的需要或进一步探索的兴趣所确定的,无法体现个性的发展。验证性实验一般是前人做过的,经过精简提炼,专门为教学而设计的实验,实验没有次要的实验现象的干扰,这对学生今后从事科学研究和对新事物的探索非常不利。在高校中开设设计性实验,营造培养学生创造性思维能力的环境是非常必要的,有利于提高学生的综合素质和创新能力。

二、注意培养绿色环保和可持续发展意识

1.绿色化学的核心内容

绿色化学又称环境无害化学或环境友好化学,是指设计和生产中,使用没有或者尽可能小的产生环境副作用的化学品。绿色化学的核心内容主要体现在:第一是减量,即减少三废排放;第二是重复使用,如催化剂、载体等;第三是回收,可以有效地实现省资源、少污染、减成本的要求;第四是再生,是节省资源、能源,减少污染的有效途径;第五是拒用,如不用有毒副作用及污染严重的原料,这是杜绝污染的最根本方法。

开发新型的、可生物降解的高分子材料,解决“白色污染”问题;以及充分应用可再生资源,即:采用可再生资源做化学化工原料,是绿色化学的重要任务和方向。众所周知,“白色污染”是当今社会的一大公害,塑料作为合成高分子材料,具有性能多样、用途广泛和价格优廉的优点,已成为人类生产和生活中不可缺少的一种材料。然而,废弃塑料造成很大的环境污染。在实验教学中,应注重强调高分子材料的环境同化,高分子材料的循环和再生技术,探索高分子材料与生态环境的相互影响,实现高分子材料与生态环境的和谐等内容。

2.绿色化学的重要指标

绿色化学的一个重要指标是原子利用率,其定义为:期望产品的摩尔质量占化学方程式中按计量所得物质的摩尔质量的比值。高分子材料的制备包括单体的合成,聚合物的合成及聚合物的加工,前两步都有一个原子利用率的问题。要实现绿色化,只有在合成中提高原子利用率,才会真正减少废物的生成。

绿色化学的理想是指:不使用有毒有害的物质,不产生有毒有害的废弃物,不使用对环境有害的落后化学工艺。其目的是把现有的化学和化工生产的技术路线从“先污染,后治理”改为“从源头上根除污染”。

3.开设小量、半微量实验

有关绿色化学的教育才刚刚起步,国内大多数学校尚未涉足。现有的化学实验课程的教学内容难以体现绿色化学思想,不少实验仍大量使用有毒有害药品,产生大量的“三废”,对微型化学实验研究推广不够。

传统的常量实验药品用量大,导致教学经费投入大、资源利用率低、环境污染严重等。可以在某些实验开设小量、半微量实验。这些小量、半微量实验对学生实验技能、实验的准确性和精密度等都提出了更高的要求。

绿色环保和可持续发展已成为企业生产和发展必须考虑的因素。在设计专业实验时,尽可能地采用专业、简单高效的实验路线,教师在讲授时将其他生产过程和工艺进行对比,强调整个实验过程的经济性和环保效益,让学生充分体会到增强环保意识和可持续发展对社会经济发展的重要性。通过给学生灌输环保和可持续发展的理念,为学生今后生产设计和研究开发等工作提供一个基本的思想准则。

三、将科研与实验教学结合起来,开发应用型实验

1.将废旧高分子的综合利用作为设计实验内容

高分子化学是一门应用性很强的化学基础学科,是材料化学专业的重要专业基础课,对于材料化学专业的学生,学习高分子化学不仅要全面掌握高分子化学的理论知识,更重要的是要学会高分子的实验方法以及在实际中的应用。我们从废旧高分子的综合利用出发,探讨科研成果转化为高分子设计实验的研究与实践。

废旧高分子材料的综合利用是绿色化学的重要组成部分,它将对减少环境污染具有重要的实际意义,同时又能获得有价值的工业原料,对能源的再利用具有一定的意义。在我们的教学实践中,在已经具备的课题组成员大量前期科研成果基础上,对废旧聚苯乙烯、废旧有机玻璃、废旧聚氨酯和聚酯进行再利用研究。设计实验的内容包括对控制反应的几个因素:升温速度、温度、催化剂种类与用量、反应时间等进行优选。这类设计实验的开设使学生对绿色化学的概念有一个深入理解,使学生增强环保意识、掌握废旧高分子材料的综合利用方法,对从实际出发锻炼自身科研能力有重要意义。

在高分子实验教学中,适时引入“降解”这一高分子学科中的重要概念,并适当介绍高分子降解中的一些问题,如生物、光、辐射、热、机械及化学等因素引起的降解规律,并介绍相关高分子的设计方法。也就是让学生正面理解“聚合”的同时,也从反面理解了“降解与解聚”,这样就形成了一个完整的教学体系。

2.将天然可降解高分子作为设计实验内容

目前对付“白色污染”的方法一般是以填埋和焚烧为主,还有再生利用。再生利用的费用较高,难以推广,最好的方法是开发能够降解的环境友好材料。这种材料能够在环境条件下分解成能纳入自然生态循环的小分子物质。现在一般以淀粉、纤维素、甲壳素、壳聚糖等天然多糖为原料,采用共混或接枝等方法得到聚合物(如塑料),这类制品可以生物降解,最终转化为二氧化碳和水,纳入生态良性循环。

。

基于此,在高分子设计实验中我们增加了“从虾壳蟹壳制备甲壳素和壳聚糖并用于工业废水的净化”,本设计实验是从绿色高分子角度出发,将回收的虾壳蟹壳经水洗、稀酸浸泡、稀碱浸泡等方法先制备甲壳素,然后用碱煮的方法将制得的甲壳素进行脱乙酰化,制备出壳聚糖初产品,再用沉淀法进行纯化得壳聚糖纯品。将壳聚糖纯品分别进行脱乙酰度、平均分子量、灰份含量、水份含量的测定。将得到的甲壳素和壳聚糖用于工业废水中重金属离子和有机酸的吸附分离。

四、培养学生绿色化学思想和对高分子实验的兴趣

兴趣是学习的最大动力,学生只有具有了学习兴趣,才会主动花时间和精力钻研所学的内容。目前,实验课几乎全部是程式化过程,教师总是先讲解实验原理、操作步骤、注意事项等,学生被动地听,不去思考,机械地完成每一步操作,为实验而实验。实验带给学生的不是学习的兴趣,更不用说培养思考能力和兴趣了。因此,在课程实验教学阶段,通过质疑引思、举例与联想、归纳总结、启发式教学等方法来实现开拓创新。

高分子材料测试技术范文5

【关键词】材料分析方法与测试技术　高分子专业　教学改革

【中图分类号】G 【文献标识码】A 【文章编号】2095-30（2012）11-0252-01

一、前言

随着现代科学技术的发展与进步，《材料分析方法与测试技术》课程于二十世纪末出现在材料类专业高等教育中，并逐步发展成为一门专业主干课程。传统的教学理念、教学内容与方法等均受到一定的冲击，为得到更好的教学效果，需要进行有效的改革。我们在课程教学过程中，主要采用了四种手段进行辅助教学改革，即多媒体教学、演示教学、实训教学和开放式实验教学，通过以上改革取得了较好的教学效果。

二、《材料分析方法与测试技术》课程内容与特点

本课程是化学学科的一个重要分支，它是以物质的物理和物理化学性质为基础建立起来的一门课程，主要是利用仪器对物质进行定性定量分析。本课程所包括的分析方法很多，目前有数十种之多。每一种分析方法均具有各异的原理，所测量的物理量也不同，故仪器操作过程及应用范围大相径庭。本课程主要包括电化学分析法、光学分析法、色谱分析法、热分析法以及其他仪器分析法[1-5]，如图1所示。

1.知识覆盖面广，学科交叉性强

。

2.理论性强

课程涉及了众多分析方法与分析技术，包含了各学科的理论知识，故需要较高的理论基础。同时，各种分析仪器的原理均不相同，每种方法应用的范围也各有差异，所以课程学习理论性较强。

3.实训性高，即实操要求高

近年来，众多高校配置了一些较为先进的现代分析设备，这些仪器均需要对使用者进行充分系统的培训，这就要求学生在理论基础达标后，对仪器进行实际操作，并能灵活应用于自身的专业实验中。

4.某些章节过于抽象

由于某些大型精密分析仪器，价格昂贵，对工作条件和环境要求高，无法对学生开展现场教学或开放实验。。

三、《材料分析方法与测试技术》课程教学现状与问题

20世纪四十年代末，物理学使分析化学的方法明显增多，而仪器分析则逐步发展成为的一门学科，20世纪末，材料分析方法与测试技术基于分析化学、仪器分析的基础发展而来。。

1．教学文件的完善教材更新缓慢，且针对性差

2．课程本身缺乏体系

3．课程缺乏实践教学，均以表面介绍为主

四、《材料分析方法与测试技术》课程教学改革方法与效果

1．多媒体教学

多媒体教学是20世纪80年代开始出现的一种现代化教学手段。。

2．与专业实验、综合实训、专业实训课程建立有机结合

《材料分析方法与测试技术》使学生掌握了更多的分析检测方法与手段，提供了广泛的思维方式，为学生综合实训、专业实训、毕业论文等提供了必要的知识基础。传统的专业实验、综合实训、专业实训均以常规测试方法为基础，而经过本课程教学后，为学生提供了更多的方法与手段。

为保证课程的教学与实训有效的结合，课程教学分为两大部分：常规教学与开放实验。均提供一部分时间作为仪器介绍，包括仪器操作，仪器分析实例讲解，仪器在专业应用发展概述等。同时，提供仪器开放时间，使有兴趣的学生能够进一步熟悉仪器。经过各课程间有机结合，起到了较好的改革效果，主要体现在：

（1）提高了学生的动手能力。学生对专业分析测试技术有了较为全面的掌握，并能够实际操作使用仪器。

（2）提高了学生发现问题解决问题的能力。作为工科院校，培养工程类人才是我们的首要目标，通过本课程的教学，学生能够机敏的发现专业生产实践问题并利用所学知识解决问题。

3．演示教学

本课程配置了实验时间10-12小时。在常规课程讲授后，在专业实验室内对学生进行现场演示教学，这样可有效地提高教学质量并降低学生的学习难度。

4．开放实验

开放实验是由学生为主，教师为辅。从提出方案、设计路线、具体实验操作等均由学生完成，通过开放实验能够进一步提高高分子材料专业学生的高分子材料理论知识和工程能力，提高学生的团队意识和动手分析能力，培养学生科研创新精神。其中在开放实验中，学生经常性利用现代分析仪器进行分析测试，这就要求学生必须具有较高的理论基础与仪器操作水平。同时这又在一定程度上有效地增进了本门课程的教学水平。

参考文献：

[1]潘志娟.　纤维材料近代测试技术[M].　中国纺织出版社，2005.

[2]方惠群.　仪器分析[M].　科学出版社，2002.

[3]李青山，杨秀英，陈明彪.　高分子材料鉴别技术[M].　化学工业出版社，2012.

[4]曾幸荣.　高分子近代测试分析技术[M].　华南理工大学出版社，2007.

[5]王晓春，张希艳.　材料现代分析与测试技术[M].　国防工业出版社，2010.

[6]赵永福，罗杨合，张志.　专业化特色《仪器分析》课程教学改革探索与实践[J].　广东化工，2012，39（6）：　242-244.

高分子材料测试技术范文6

关键词:高分子材料;高分子化学;实验教学

高分子化学实验是高分子化学课程教学的一种最有效的实践教学形式，它可以帮助和促进学生课堂理论知识的学习与消化，建立和巩固高分子化学基本概念和理论，获取高分子化学知识，培养科学素质和操作技能。我国著名化学家戴安邦指出:“只传授化学知识和技术的化学教育是片面的，全面的化学教育要求既传授化学知识和技巧，又训练科学方法与思维，还培养科学精神和品德，学生在化学实验中是学习的主体，在教师指导下进行实验，训练用实验解决化学问题，使各项智力皆得到发展”。这番话指出了开设化学实验课的深刻内涵和重要价值。2004年国家教育部颁布的《普通高等学校本科教学工作水平评估方案》在评估指标的二级指标“实践教学”中，从“实践教学内容与体系，综合性、设计性实验课的比例及效果，实验室开放”三个方面明确了实践教学改革和发展的方向。近几年高校的化学类实验教学改革取得了令人瞩目的成果。高分子材料科学与工程专业是很多高校在近年来新开设的专业，在实验教学与改革方面的成果积累较少，尤其高分子化学实验教学采用陈旧的教学内容和教学方法依然居多。通过调研发现，目前国内高校高分子材料科学与工程专业的高分子化学实验教学依然不同程度地存在一些问题。

一、高分子化学实验教学现状剖析

1.实验教学体系和内容欠争理

多数的实验教学附属于理论教学，没有单独设课和单独考核，实验课时相对较少虽然有些高校高分子化学实验已经设课，但仅作为考查课。实验教学内容中传统的、陈旧的实验较多，而体现现代科学技术发展成果的实验很少认知性、验证性实验所占的比理偏高，培养学生创新能力的综合性、设计性、应用性和创新性的实验偏少，而且实验环节偏重于理论，突出高分子材料应用性特点的实验太少，不利于培养学生的工程观念。

2.实验教学方法单一

学生按照实验讲义预习，然后进实验室。实验前教师把实验目的、实验原理、仪器使用方法、测试方法、实验步骤和数据记录表格及数据处理方法等进行详细的集中讲解。学生只需按教师指导的过程按部就班或者依照讲义“照方抓药”，就可以完成一个实验。一部分学生糊里糊涂地来到实验室，只动手不动脑地完成实验，然后又迷迷糊糊地离开实验室。实验的现象和结果没有给他们留下太深的印象，对学生观察能力、分析问题和解决问题的能力以及创新意识的培养都很不够。这种统一模式、统一要求、齐步走的教学方法，一方面造成了学生对教师的过分依赖，另一方面抑制了学生个性思维的发展和创新能力的培养。

3.实验嫩学手段落后

在现代信息技术迅速发展的今天，虽然网络技术、多媒体技术等现代教学技术在理论教学中得到了普遍应用，但虚拟、仿真等实验技术手段未能在实验教学中推广应用。这样对于一些耗费过高、时间过长、毒性过大、危险性过高的实验，只能最低限度地开设，且开设过程中费用大和危险性高，导致学生对此类重要实验缺乏足够的认知和感受的机会。

二、新教学模块的实践性探索与成效

针对目前国内高校高分子材料科学与工程专业高分子化学实验教学中存在的一些问题，借鉴其他化学实验教学改革的优秀成果，提出了基础技能实验、综合设计实验、研究创新型实验的三个高分子化学实验教学模块体系，并在每个模块中结合常熟理工学院教师的科研成果引入_些新的实验教学内容，采用开放式实验教学方法。通过实验教学实践发现新的体系和教学方法在培养学生的创新意识和工程实践能力方面起到了较好的效果。

1.基础技能实验教学模块

。培养学生的实验安全意识、清洁卫生习惯和严谨的实验态度。训练学生掌握熟练规范的实验操作技能和技巧，为后续的实验教学模块的实施打下良好的基础。

基础技能实验模块的教学内容设计在课时总量的40%～50%为宜，课时数约30学时，开设8～10个实验。教学内容设计涉及到高分子化学反应机理，如自由基、阴离子，阳离子等连锁反应机理，缩聚、基团转移聚合等逐步反应机理，开环聚合反应机理等。在实验实施方法方面涉及到本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合、熔融缩聚、界面缩聚等。如设计膨胀计发测定苯乙烯本体聚合动力学实验，让学生直观感受到了诱导期概念、聚合过程体积减小的现象以及聚合物溶液的粘性特征等非常重要的高分子化学理论知识。设计过硫酸钾引发甲基丙烯酸甲酯自乳化聚合实验，除让学生明确了乳液聚合的基本原理外，还了解到了聚合物大分子链端基的重要作用。设计己二酰氯和己二胺界面缩聚实验，让学生深入理解了界面缩聚的概念和聚合物的可纺成纤性能等主要高分子知识。通过设计一些自由基、阴离子、阳离子等连锁反应机理的实验，使学生进一步掌握了活性中心的概念，同时在实验过程中认知了这些引发剂的活性、安全使用和贮存事项。

2.综合设计实验教学模块

综合设计实验教学模块旨在培养学生较强的实际动手能力，自主设计和分析解决问题的能力。本实验模块是实验教学的较高层次，注重学生实验的自主设计性和综合性。

教学内容设计在课时总量的20%～25%为宜，课时数约15学时，开设2～3个实验。本教学模块的特点之一是实验内容的综合性，可以将同一门课的几个实验，或者是几门课的实验组合在一起，形成一个大实验。本教学模块的特点之二是实验方案的灵活性和设计性，侧重培养学生的自主实验和学习的意识和良好习惯。例如关于高分子合成实验先确定好采用的聚合机理和聚合方法，在原材料配方组成、引发剂种类及用量、合成温度等工艺条件方面给出一个大致的框架，然后让学生在所给的框架内进行自行设计和实施实验。譬如悬浮法制备聚苯乙烯珠粒实验，水的用量范围为苯乙烯质量的100%～200%、分散剂为磷酸钙或聚乙烯醇两种、引发剂过氧化二苯甲酰用量为苯乙烯质量的0.2%～1.0%、反应温度设定在75℃～85℃范围等。学生通过自行设计的方案实施实验获得了不同的实验结果，通过对不同组之间实验结果的综合分析，找到了影响悬浮法制备聚苯乙烯珠粒的一些因素，激发了学生动手实验的兴趣，发挥了学生自主实验和学习的主观能动性。

3.研究创新实验教学模块

设置研究创新实验教学模块培养学生的科研和创新意识、提高学生的综合素质和应用开发能力，为实现培养高质量的应用型人才的教育目标提供重要的教学内容实体支撑。 　 本实验模块是实验教学的最高层次，注重学生实验的自主陛、综合性、应用性和创新性，教学内容设计在课时总量的20%～25%为宜，课时数约15学时，开设2～3个实验。本实验教学模块的特点之一是实验项目的自主性和综合性。也就是说确定好实验项目之后，让学生在实验教师指导下自主地进行实验项目方案的调研、设计、实施和结果分析。本实验教学模块的特点之二是实验项目的应用性和创新性，所拟定实验项目必须关联生产实践中的聚合物产品，充分体现实验项目的应用性。实验项目设计主要针对这些高分子产品生产实践中存在的共性问题和关键问题的解决来进行设计。。此外，研究创新实验往往需要多名学生共同完成，有利于培养学生的团队合作精神。例如，聚氨酯绝缘漆的制备及性能测定实验，每个学生做一个实验配方，每5名学生一组，5名学生的实验结果综合在一起可以得出高分子树脂配方组成与漆膜性能之间的关系曲线，以及固化条件与漆膜性能之间的关系曲线。在实验过程中，5名学生要共同安排实验方案，尽量保持操作的一致性，最后得出的结果要呈规律性变化。如果有一名学生操作有误，这个实验点就会落在规律性以外，影响其他学生对实验现象的观察。因此，实施研究创新实验项目对教师也提出了更高要求。在每次实验前，教师要指导学生拟定方案，并对可能出现的实验现象和各种影响因素进行分析，实验过程中，又有多种意外的实验现象出现，这势必要求师生共同分析和讨论造成这些现象的原因，帮助学生透过现象深刻理解事物的本质。这样做需要教师有相当的知识储备量，并且要求教师也不断进取，充分体现了教学相长的教育理念。

三、结论

基础技能实验、综合设计实验、研究创新实验+教学模块教学的实践证明教学效果显著，特别对提高学生综合实践能力、激发学生理论课学习兴趣、培养学生创新意识和应用开发技能取得了预期效果。。综合设计实验的教学效果主要体现在学生自主设计和分析解决问题的能力培养。研究创新实验的教学效果主要体现在学生科研和创新意识的建立，以及学生团队意识和应用开发能力的培养。

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