高分子物理教学

高分子物理教学（精选12篇）

高分子物理教学 第1篇

1. 高分子物理的概念浅析。

高分子物理中的概念在给其定义时, 需同时兼顾两方面的内容, 即每一个概念有它的物理意义, 同时还要兼顾它属于高分子的范畴这一原则。所以, 教师在教学时需根据这一特征, 给每一概念一个准确的定义。同时在讲解每个概念时可应根据每一概念的特征, 通过说明、举例等方法, 阐明概念的外延, 从而加深学生对概念的理解。

2. 根据课程的特点进行的教学探索。

高分子物理教学在高分子及材料专业的本科阶段占有十分重要的地位, 高分子物理的知识同时还是高分子材料流变学、高分子材料成型加工等课程基础。对于硕士阶段的学习而言, 高分子物理基础知识, 同样具有十分重要的地位。高分子物理, 相对而言, 是一门很年轻的学科, 新知识大量涌现, 在教学工程中很有必要向学生传授本学科的最新进展, 引入一些新概念是解决这一问题的基本途径。譬如软物质、亚稳态及单链凝聚态等。

3. 比较相近概念的异同, 从而加深对概念的理解。

高分子物理中的许多概念之间存在着相互依存的关系, 有的概念必须建议在前一概念的基础之上, 有的几个概念成为一组, 相互之间的区别微妙, 需要认真理解, 仔细区分。

高分子的链结构一节, 存在大量的概念组, 如一级结构和二级结构、全同立构与间同立构、自由旋转链与自由结合链等。对于这些概念组中的概念, 必须准确地给出每个概念的内涵和外延, 这样才能使学生有正确的理解。在教学一级结构与二级结构时, 学生感觉记住这些难度较大, 为此, 我们可以采用表格的方式, 分别列出哪些是一级结构, 哪些是二级结构, 并且, 对作比较的每一条目, 都给出一个例子。如此, 学生就能准确理解哪些结构应归于一级结构, 哪些归于二级结构。

4. 启发、问题式教学法。

通过生活、科研中的案例, 教师提出问题, 启发学生思考, 使学生的注意力集中到对基本概念的学习上, 并产生要探求的欲望, 明确学习目的。

在柔性链及刚性链的教学时, 我们注意到, 柔性与刚性只是相对而言, 比如常温下的橡胶在低温时变成坚硬的物质, 从而失去高弹性, 即从柔性变成刚性。从而培养学生辩证地看待问题的能力。此时, 要求学生举出生活中接触到的聚合物的相似的例子, 从而引起他们的兴趣, 加深他们的印象。

5. 逆引式教学法。

在高分子物理课程的讲授中, 传统的做法是先讲解概念, 再联系生活或生产实例, 介绍其应用。为消除课堂中理论学习的沉闷感, 我们采用逆向引导的方式, 先引出实例, 罗列现象, 让学生从现象中提炼、发掘和验证高分子物理的理论、概念。

时温等效原理是高分子物理中的一个重要原理, 如果按照传统的教学方法讲解, 就算对教材上的每一句话逐句讲解, 效果也不好。为此, 我们在这个概念的教学中, 先让学生思考高分子的松弛行为, 以橡胶为例, 要得到低至某一很低的温度时天然橡胶的应力松弛行为, 由于温度太低, 松弛进行得很慢, 要得到完整的数据可能需要几个世纪, 那么如何解决这个问题呢?这时时温等效原理便派上了用场。如此一来, 激发了学生的求职欲望, 对这个概念的教学效果也会起到促进作用。

6. 弄清每个概念的适用范围。

高分子物理是一门相对说来较为年轻的学科, 许多基本问题还没有搞得很清楚, 一些基本概念还有待进一步澄清, 这是讲授专业课普遍遇到的问题。例如, 在聚合物结晶模型中, 每个模型的提出都有其研究背景, 都能解释一些特定的现象, 然而, 几乎每个模型都有它不能说明的问题。对于每一个概念都要讲清它提出的背景, 讲清它的适用范围。举例是一种很好的方法。

7. 有效利用多媒体资源。

现代高校教学已经摆脱了黑板加粉笔的传统方式, 多媒体教学手段的采用, 不仅大大节省了板书时间, 还使课堂教学生动起来。高分子物理中大量概念的教学, 如果配合使用多媒体动画, 就会收到事半功倍的效果。例如, 银纹与裂纹、冷拉等概念, 配合多媒体会加深学生对概念的理解。

8. 采用互动式教学法, 激发学生学习兴趣。

如果一味采用灌输的方式, 就会极大地挫伤学生学习的积极性。为此, 在高分子物理教学中, 可以采用启发、互动的方式引起学生的兴趣。即使学生的回答不够准确, 也要发现其中正确的部分, 并给予肯定, 使学生获得成功的感觉。例如, 学生在观察某一聚合物的熔点时, 给出的答案是100℃, 应该指出, 聚合物的熔点是一个温度范围, 一般是指一个熔限, 这样理解才是正确的。此时继续启发学生, 既然是一个范围, 那么究竟是指开始熔化的温度、熔化完全的温度还是这二者的平均值呢?这样学生会给出以上三种答案, 不必急于指出何者为正确。然后通个比较几个具体的例子说明, 一般而言, 聚合物的熔点是指聚合物完全熔化的温度。

9. 对于难度较大的概念, 采用类比的方法教学。

高分子物理中的概念, 有许多高度抽象, 理解难度较大, 不妨采用类比的方法, 使学生已有的知识得到顺利迁移, 从而轻松地学到新知识。例如, 聚合物的应力松弛及蠕变。这两个基本概念可以认为是从两个方面来描述同一个问题。学生已经学过的物质知识中, 光的波粒二象性正好与此类似, 都是从两个方面来看待同一种想象。于是, 学生对于聚合物的盈利松弛与蠕变理解起来也就没那么困难。

高分子物理中繁多而复杂的概念, 其教学方法的合理选取, 对于教学效果具有重要的作用。对于不同的概念, 在教学过程中须根据概念的特点、难易程度及学生已有的基础来选择教学方法。

参考文献

[1]朱平平, 何平笙, 杨海洋.高分子物理重点难点释疑.合肥:中国科学技术大学出版社, 2011.

[2]徐世爱, 张德震, 余若冰.高分子物理习题集.上海:华东理工大学出版社, 2007.

[3]何曼君, 张红东, 陈维孝, 董西侠.高分物理.上海:复旦大学出版社, 2011.

[4]王建其, 曹墨源, 周宇杰, 徐君庭, 沈烈.高分子通报, 2010, 8, 97-100.

高分子物理典型计算题汇总 第2篇

1、某碳链聚α-烯烃，平均分子量为M1000M0(M0为链节分子量，试计算以下各项数值：（1）完全伸直时大分子链的理论长度；（2）若为全反式构象时链的长度；（3）看作Gauss链时的均方末端距；（4）看作自由旋转链时的均方末端距；（5）当内旋转受阻时（受阻函数cos0.438）的均方末端距；（6）说明为什么高分子链在自然状态下总是卷曲的，并指出此种聚合物的弹性限度。

解：设此高分子链为—（—CH2—CHX—）n—，键长l=0.154nm,键角θ=109.5。

(1)Lmaxnl2((2)L反式nlsin21000M0)0.154308nmM020000.154sin109.5251.5nm22(3)h0nl220000.154247.35nm21cos94.86nm21cos1cos1cos11/310.438(5)h2nl220000.1542242.7nm21cos1cos11/310.438(4)hf,rnl22或(h2)1/215.6nm(6)因为LmaxL反式(h2)1/2,所以大分子链处于自然状态下是卷曲的,它的理论弹性限度是L反式/(hf,r)25倍.2、假定聚乙烯的聚合度2000，键角为109.5°，求伸直链的长度lmax与自由旋转链的根均方末端距之比值，并由分子运动观点解释某些高分子材料在外力作用下可以产生很大形变的原因。

解：对于聚乙烯链Lmax=（2/3）nl

(hf,r)

N=2×2000=4000（严格来说应为3999）

所以 Lmax/(hf,r)21/21/

2221/22nl

n/34000/336.5

可见，高分子链在一般情况下是相当卷曲的，在外力作用下链段运动的结果是使分子趋于伸展。于是在外力作用下某些高分子材料可以产生很大形变，理论上，聚合度为2000 的聚乙烯完全伸展可产生36.5倍形变。

注意：公式中的n为键数，而不是聚合度，本题中n为4000，而不是2000。

3、计算相对分子质量为106的线形聚苯乙烯分子的均方根末端距。（1）假定链自由取向（即自由结合）；（2）假定在一定锥角上自由旋转。解：n=2×106/104=19231 l=0.154nm(1)hf,jnl192310.154(hf,j)(2)hf,jnl

4、（1）计算相对分子质量为280000的线形聚乙烯分子的自由旋转链的均方末端距。键长为0.154nm，键角为109.5°；（2）用光散射法测得在θ溶剂中上述样品的链均方根末端距为56.7nm，计算刚性比值；（3）由自由旋转链的均方末端距求均方旋转半径。解：（1）hf,r2nl22100001.54949(nm)

（2）(h0/hf,r)（3）s

5、计算M=250000g/mol的聚乙烯链的均方根末端距，假定为等效自由结合链，链段长为18.5个C—C键。

解：每个CH2基团的相对分子质量为14g/mol，因而链段数

ne=2.5×10/(14×18.5)=9.65×10

链段长le=18.5bsinθ/2

式中θ=109.5°,b=0.154nm

2所以le=2.33nm，hlene72.4nm

5222221/2ln21.4nm

221cos22nl2(hf,r)1/2l2n30.2nm

1cos2222221/21.84

212h158nm2 66、已知顺式聚异戊二烯每个单体单元的长度是0.46nm，而且h16.2n（其中n为单体单元数目）。问这个大分子统计上的等效自由结合链的链段数和链段长度。解：因为h2nele222，Lmaxnele，联立此两方程，并解二元一次方程得 leh2/Lmax

neLmax/h因为 Lmax0.46n，(0.46n)20.013n所以ne16.2,le16.2n/(0.46n)0.352nm

7、试从下列高聚物的链节结构，定性判断分子链的柔性或刚性，并分析原因。

解：（1）柔性。因为两个对称的侧甲基使主链间距离增大，链间作用力减弱，内旋转位垒降低。（2）刚性。因为分子间有强的氢键，分子间作用力大，内旋转位垒高。（3）刚性。因为侧基极性大，分子间作用力大，内旋转位垒高。（4）刚性。因为主链上有苯环，内旋转较困难。（5）刚性。因为侧基体积大，妨碍内旋转，而且主链与侧链形成了大π键共轭体系，使链僵硬。

8、由文献查得涤纶树脂的密度ρc=1.50×10kg/m, ρa=1.335×10kg/m,内聚能△E=66.67kJ/mol(单元)。今有一块1.42×2.96×0.51×10m的涤纶试样，质量为2.92×10kg，试由以上数据计算：（1）涤纶树脂试样的密度和结晶度；（2）涤纶树脂的内聚能密度。-

3-63

3m2.9210333解：（1）密度1.36210(kg/m)6V(1.422.960.51)10fc结晶度v或fcwa1.3621.33521.8%ca1.501.335ac23.3%ca

E66.671033（2）内聚能密度CED=473(J/cm)3VM0[1/(1.36210)]19文献值CED=476J/cm3。

9、已知聚丙烯的熔点Tm=176℃,结构单元熔化热△Hu=8.36kJ/mol，试计算：（1）平均聚合度分别为DP=6、10、30、1000的情况下，由于端链效应引起的Tm下降为多大？（2）若用第二组分和它共聚，且第二组分不进入晶格，试估计第二组分占10%摩尔分数时共聚物的熔点为多少？ 解：（1）112R0 TmTmHuDP式中：T=176℃=449K，R=8。31J/（mol·K），用不同DP值代入公式计算得到 0 Tm，1 = 377K（104℃），降低值176-104=72℃ Tm，2 = 403K（130℃），降低值176-130=46℃ Tm，3 = 432K（159℃），降低值176-159=17℃ Tm，4 = 448K（175℃），降低值176-175=1℃

可见，当DP＞1000时，端链效应可以忽略。（2）由于XA =0.9 , XB =0.1 11R0lnXATmTmHu,118.31ln0.9 Tm4498.361000

Tm=428.8K(156℃)

10、有全同立构聚丙烯试样一块，体积为1.42cm×2.96cm×0.51cm，质量为1.94g,试计算其比体积和结晶度.已知非晶态PP的比体积Va=1.174cm/g，完全结晶态PP的比体积

3Vc=1.068cm3/g。

1.422.960.511.105(cm3/g)1.94解：试样的比体积

VV1.1741.105vXca0.651VaVc1.1741.068V

11、试推导用密度法求结晶度的公式fcvca ca式中：ρ为样品密度；ρc为结晶部分密度；ρa为非晶部分密度。

解：VfcVc(1fc)VafcAkT(211NAkT(2)RT(2)已知0.964，T293KR8.3144107erg/(molK)，并且F/A，1，有下表数据: 所以

Mc3.4107

45、一交联橡胶试片，长2.8cm，宽1.0cm，厚0.2cm，质量0.518g，于25℃时将它拉伸1倍，测定张力为1.0kg，估算试样网链的平均相对分子质量。

解：由橡胶状态方程

因为RTMc(1)，2McRT1(2)f1524.910(kg/m)A0.21104m0.518103925(kg/m3)6V0.212.8102，R8。314J（mol/(K)，T298K9258.3142981(2)8.18(kg/mol)(或8180g/mol)4.910522

所以Mc

5246、将某种硫化天然橡胶在300K进行拉伸，当伸长1倍时的拉力为7.25×10N/m，拉

-63伸过程中试样的泊松比为0.5，根据橡胶弹性理论计算：每10m体积中的网链数；（2）初

-63始弹性模量E0和剪切模量G 0；（3）拉伸时每10m体积的试样放出的热量？

解：（1）根据橡胶状态方程

NkT(12)已知玻耳兹曼常量k1.381023J/K，7.25105N/m2，2，T300K1所以N7.25105[1.381023300(2)]11026(个网链/m3)4(2)剪切模量GNkT((3)拉伸模量因为0.5，所以E3G1.24106N/m212QTS，SNk(23)212所以QNkT(23)2代入N，k，T的数值，得Q4.14107J/m3(负值表明为放热)

47、用1N的力可以使一块橡胶在300K下从2倍伸长到3倍。如果这块橡胶的截面积为1mm2，计算橡胶内单位体积的链数，以及为恢复到2倍伸长所需的温升。

解：

15)7.2510(2)4.14105(N/m2)241 16 NkT(1/2)，FA于是有FNkTA(1/2)对于2，有对于3，有N2.121026m3(A为初始截面积)F2NkTA(21/4)7NkTA/4F3NkTA(31/9)26NkTA/9

F3F2NkTA(26/97/4)1.139NkTA1N如果新的温度为TN，则F326NkTA/97NkTNA/4因而TN(26/9)4/7495.2(K)，温升为195.2K。

48、某硫化橡胶的摩尔质量Mc5000g/mol，密度103kg/m3，现于300K拉伸1倍时，求：（1）回缩应力σ；（2）弹性模量E。解：

McRT1(2)RT1已知Mc5000g/mol，103kg/m3，T300K，2，R8.314J/(molK)1038.3143001则(1)(2)(22)873(kg/m2)或8.5103N/m250002Mc873kg/m2(2)E873kg/m21

49、一块理想弹性体，其密度为9.5×10kg/cm，起始平均相对分子质量为10，交联

3后网链相对分子质量为5×10，若无其他交联缺陷，只考虑末端校正，试计算它在室温（300K）时的剪切模量。

解：

352Mc9.510225103GNkT(1)8.314300(1)McMn5103103105RT4.75105(11052)4.310(N/m)5104

50、某个聚合物的粘弹性行为可以用模量为1010Pa的弹簧与粘度为1012Pa·s的粘壶的串联模型描述。计算突然施加一个1%应变，50s后固体中的应力值。

解：τ=η/E（其中τ为松弛时间，η为粘壶的粘度，E为弹簧的模量），所以τ=100s。σ=σ0exp（-t/τ）=E·exp（-t/100）-2-2其中 =10，t=50s，则σ=10×1010exp（-50/100）=108exp（-0.5）=0.61×108(Pa)251、25℃下进行应力松弛实验，聚合物模量减少至105N/m需要107h。用WLF方程计算100℃下模量减少到同样值需要多久？假设聚合物的Tg是25℃。

解：lgαT =lg（t100℃/ t25℃）=-17.44(100-25)/(51.6+100-25)=-10.33 t100℃/ t25℃= 4.66×10-11，t100℃= 4.66×10-11×107h= 4.66×10-4h 17

52、某PS试样其熔体粘度在160℃时为102Pa·s，试用WLF方程计算该样在120℃时的粘度。

解：根据WLF方程lg[η（T）/η（Tg）]=-17.44(T-Tg)/(51.6+T-Tg)(Tg=100℃)当T=160℃, η（T）=102Pa·s，得lgη（Tg）=11.376 又有lg[η（120）/η（Tg）]=-17.44(120-Tg)/(51.6+120-Tg)(Tg=100℃)lgη（120）=6.504 , η（120）=3.19×106Pa·s

53、已知某材料的Tg=100℃，问：根据WLF方程，应怎样移动图8-26中的曲线（即移动因子αT =？）才能获得100℃时的应力-松弛曲线？

解：lgαT =lg（tT/ tTg）=-17.44(T-Tg)/(51.6+T-Tg)=-17.44(150-100)/(51.6+150-100)=8.58 αT =2.6×10-9

254、聚异丁烯（PIB）的应力松弛模量在25℃和测量时间为1h下是3×105N/m，利用它的时-温等效转换曲线估计：（1）在-80℃和测量时间为1h的应力松弛模量为多少？（2）在什么温度下，使测定时间为10-6h，与-80℃和测量时间为1h，所得的模量值相同？

解：（1）由PIB的时-温等效转换曲线图8-27查到，在-80℃和测量时间为1h下，lgE（t）=9，即 E（t）=109N/m。

（2）已知PIB的Tg=75℃，根据题意，应用WLF方程

lg（1/ tTg）=-17.44(193-198)/(51.6+193-198)所以tTg =0.01345h=48s 由题意,在10-6h测得同样的E(t)的温度为T,两种情况下有相同的移动因子lgαT,所以 lg(10-6/1.01345)=-17.44(T-198)/(51.6+T-198), T=214K=-59℃。55、25℃时聚苯乙烯的杨氏模量为4.9×105lb/in，泊松比为0.35，问其切变模量和体积模量是多少？（以Pa表示）解：（1）因为E=2G（1+ν），E=4.9×105lb/in，ν=0.35，所以 G=4.9×105/2×1.35=1.815(lb/in)lb/in=0.6887×104Pa，G=1.25×109Pa(2)E=3B(1+ν）B=4.9×105/(3×0.3)=5.444×105(lb/in)

292 =(5.444×105×0.4536/0.102)/0.0254=3.75×10N/m56、100lb负荷施加于一试样，这个试样的有效尺寸是：长4in，宽1in，厚0.1in，如

2果材料的杨氏模量是3.5×1010dyn/cm，问加负荷时试样伸长了多少米？

解：σ=100lb/（1×0.1 in）=1000lb/ in=6.895×107dyn/cm

22E=3.5×1010dyn/cm

所以=σ/E=6.895×107/3.5×1010=1.97×10-3

△ l=﹒l=1.97×10-3×4in=7.88×10-3in =2×10-4 m 2

57、长1m、截面直径为0.002m的钢丝和橡皮筋，分别挂以0.1kg的重物时，各伸长多

22少？设钢丝和橡皮筋的杨氏模量分别为2×1011N/m和1×106N/m。

2解：E=σ/，=△l/l0，σ=0.1kg×9.8m·s-2/π(0.001)2 =31194 N/m 对钢丝 △l=l0·σ /E = 1×31194/(2×1011)=1.56×10-6(m)对橡皮筋△l=l0·σ /E = 1×31194/(1×106)=0.031(m)

58、有一块聚合物试件，其泊松比ν=0.3，当加外力使它伸长率达1%时，则其相应的体积增大多少？当ν=0时又如何？

解：由本体模量定义B=P/（△V/V0）

对于各向同性材料，各种模量之间有E=3B（1-2ν）和P≈（1/3）σ，σ=E 所以△V/V0 = P/B=[（1/3）E]/[E/3（1-2ν）]=（1-2ν） =（1-2×0.3）×0.01=0.004 即体积增大4‰。ν=0时，体积增大为1%。

59、拉伸某试样，给出如下表数据。作应力-应变曲线图，并计算杨氏模量，屈服应力和屈服时的伸长率。这个材料的抗张强度是多少？

解：

所作应力-应变示意图示于图9-9。

2杨氏模量E=5×104lb/in = 3.44×108Pa

高分子物理教学 第3篇

关键词 高分子物理 实验教学 综合设计性实验

中图分类号：G642 文献标识码：A

高分子物理实验是高分子物理的重要组成部分，它既可以帮助学生建立和巩固高分子物理方面的基本概念和理论，又可以培养学生的动手能力和创新能力，其教学质量的高低直接影响到人才培养质量。合肥工业大学开设的高分子物理实验项目有：偏光显微镜观察聚合物结晶形态、粘度法测定高聚物的分子量、膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度、电子拉机测定聚合物应力-应变曲线、聚合物熔融指数的测定。这些实验均为验证性实验，学生只需在实验过程中按规定的操作步骤即可完成实验，不利于发挥学生的主观能动性，特别是不利于培养学生的创新意识。因而，高分子物理实验教学改革势在必行。笔者给合多年的实验教学经验，在以下方面做了教改尝试。

1 调整实验项目，增加综合设计性实验

此次改革的重点是在原开设的验证性实验的基础上增开两个综合设计性实验。综合设计型实验要求学生根据实验目的与要求，调研文献资料，选择原料与配方，设计实验方案。

首先以“支化对聚乙烯性能的影响”综合设计性实验为例加以说明：

下面是一个比较突出的设计方案：（1）使用示差扫描量热计（DSC）测定样品的结晶温度、熔融温度、结晶度。通过比较使学生明白支化破坏了链结构的规整性，使具有支化结构的低密度聚乙烯（LDPE）的结晶温度、熔融温度及结晶度低于具有相对规整结构的高密度聚乙烯（HDPE）；（2）采用偏光显微镜观察HDPE、LDPE的球晶形貌。通过比较使学生明白LDPE的晶体完善程度低于HDPE；（3）采用电子拉力机测定样品的应力-应变曲线，通过比较使学生理解支化对聚合物力学性能的影响规律；（4）采用邵氏硬度计测定样品的硬度，通过比较使学生理解为什么HDPE适合制作管材，而LDPE适合用于制作薄膜；（5）采用热变形温度仪测定样品的温度-形变曲线，通过比较使学生理解结晶度对PE温度-形变曲线及热变形温度的影响。

通过上述实验，能使学生对高分子学科中的聚集态结构、聚合物分子运动及聚合物物理性能之间的内在联系有更清楚的认识。

第二个综合设计性实验为“增塑剂对聚氯乙烯性能的影响”，下面给出一个比较突出的设计方案：（1）使用邵氏硬度計研究增塑剂对聚氯乙烯（PVC）硬度的影响，使学生理解增塑剂使PVC硬度下降的机理； （2） 采用电子拉力机测定样品的应力-应变曲线，通过比较使学生理解增塑剂对聚合物力学性能的影响原理；（3）采用DSC研究增塑剂对PVC玻璃化温度的影响，使学生理解增塑剂的“屏蔽氯原子”及降低分子间作用力效应，从而导致PVC玻璃化温度下降的原理；（4）采用热变形温度仪测定样品的温度-形变曲线，通过比较使学生了解增塑剂对PVC热变形温度及粘流温度的影响。

该实验能使学生对聚合物分子运动、玻璃化转变、粘弹转变、聚合物物理性能等抽象概念有更清楚的认识，并理解它们之间内在的联系。

实施结果表明：综合设计性实验的开设激发了学生的学习兴趣与创新意识，促使学生对所学理论知识的理解与融会贯通，提高了学生运用知识分析与解决问题的能力。

2 综合研究性实验的实施方法

（1）查阅文献资料。要求学生根据所选择的综合研究性实验项目查阅文献资料，锻炼其检索科技情报的能力。

（2）确定实验方案。在充分阅读文献资料的基础上，小组成员之间展开讨论，设计初步的实验方案，确定原材料、配方、成型加工方法、测试设备及测试条件等。并在教师的指导下修改与完善实验方案。

（3）实验研究。学生按照所制定的实验方案进行实验研究，并将实验结果及时向指导老师汇报，以确定实验数据的有效性，若实验数据无效，学生们要重新实验并获取新的数据。

（4）撰写实验报告。实验报告要求按照研究论文的格式书写，内容包括：论文标题、作者姓名、作者单位、中英文摘要、关键词、前言、实验部分、结果与讨论、参考文献。

（5）小组报告。以小组为单位采用PPT进行报告，学生主要就研究思路、实验结果与讨论进行陈述，陈述完毕后，评委教师提出相关问题，学生予以回答。

（6）成绩评定。指导教师可综合查阅文献、实验报告、小组报告、交流和提问、考勤等评定成绩。

3 结语

通过以上两个综合设计性实验的初步实施，教学效果反映优良。在以后的高分物理实验教学中，将继续尝试一些新的综合设计性实验。

基金项目：合肥工业大学2010 年度教学研究项目（XJ 2009207）

参考文献

[1] 李谷，冯开才，卢江，等.高分子物理实验教学新尝试[J].大学化学，2007.22（4）：42-44.

[2] 王冬梅，周俐军，张士强.工科高分子专业的高分子化学与物理实验教学的几点体会[J].高分子通报，2009.4：71-74.

[3] 杜滨阳，叶一兰，郑强.关于改进《高分子物理实验》课程的几点设想[J].高分子通报，2011.5：98-102.

浅谈高分子物理的教学 第4篇

在教材的编排方面, 通常包括以下内容:链结构、凝聚态结构、分子量和分子量分布、溶液、熵弹性、粘弹性、流变学、转变与松弛。这些内容即有联系, 围绕链的结构和运动;但理论上又相互独立, 存在大量的推导和抽象概念, 缺乏普适性的公式和原理。学生学习中普遍感觉到内容繁多, 没有头绪, 产生恐惧心理。特别是对于非高分子专业的学生, 接触过高分子化学但缺乏对成型加工的了解, 在了解结构与性能关系时缺乏形象的认识, 甚至怀疑这门课程的重要性。因此, 上好“高分子物理”这门课有一定的挑战性。而提高教学效果和教学质量的关键在于合理组织教学内容, 协调好课程各部分内容之间的关系, 做到“贯穿主线, 系统讲述”。

对于如何讲授高分子物理课程, 笔者有如下一些思考和体会。

1 明确高分子物理的意义

对于学生来说, 对一门课的重视程度很大程度上决定了学习效果, 而这种“重视程度”则取决于他们理解的该课程的“重要性”。对这样一门具有高度抽象性的课程, 强调其重要性则更加重要。这方面要给学生讲述运用高分子物理知识解决加工问题的实例, 也应介绍经典物理方法在处理高分子链中的局限性。

高分子具有小分子所不具有的独特性能, 其力、热、电、光性能等都存在独到的性能, 认识到这些性能的独特性, 能促使学生深入学习具有长链结构的特性, 从而认识多层次结构对性能的影响关系。

2 抓好核心, 系统讲述, 强化理论, 概念准确

高分子物理解决的是聚合物结构与性能之间的关系, 理解这种关系的核心则是理解聚合物的链结构。基于这种结构, 在课程讲述中要时刻注意和小分子的对比, 方便学生对比理解。在构象统计学中特别应当注意链段的概念, 它几乎贯穿了课程的始终, 清楚表明了高分子和小分子的不同。

朱平平[1]教授曾经提出高聚物结构与性能关系的三层次, 即通过分子运动联系“化学结构与材料性能”关系;通过产品设计联系“凝聚态结构与制品性能”关系和通过凝聚态物理知识来联系“电子态结构与材料功能”关系。这种联系的教学方法就很有利于知识点的归类, 有利于庞杂的概念的逻辑化记忆。另外对于重要的知识点和概念, 则应该准确表述, 强化记忆, 通过提问和作业的形式加深记忆

3 形象教学, 充分利用多媒体教学

高分子物理作为一门抽象性强、数学模型多的课程, 学习过程中会感觉有些吃力。因此在教学过程中, 通常将课本中的知识用生活中形象的事物来进行描述, 使学生产生感性认识, 激发兴趣。在这个过程中多媒体则体现了其优越性, 大量将图形图像展示出来, 辅以说明性的文字, 对于问题有极强的说服力。然而板书在公式推导、概念展示方面有独特的优势。因此实际的教学中, 应该是多媒体和板书的有机结合, 在精心设计的基础上, 有利于学生更好的理解课程内容。

4 重视课堂作业和课后作业的有机结合

针对热、高分子物理中大量出现的公式、概念, 作业是一种强化记忆的有效形式, 有研究证明作业能够显著提高学生的优秀率[2]。然而现阶段学生对待作业的态度则往往颇有些问题, 作业的重复率居高不下, 这样就一定程度上使作业的功能弱化, 因此对于作业应当是课堂作业和课后作业的结合。

对于思考性、概念性的问题以课后作业为主, 给学生充分的思考时间, 更好的消化相关内容。对于公式的理解和使用则侧重课堂作业, 这样学生在课堂学习对公式有初步了解的情况下, 通过计算可以迅速的巩固对相关知识点的理解, 实现对认识的加深。

5 结语

笔者认为, 高分子物理整个教学过程中, 首先使学生明确学习高分子物理的意义, 抓住分子链这个主线进行系统的讲述, 将术语真正地讲透彻, 关键概念和理论应重点强调。且要合理通过运用多种教学方法, 对于高度抽象的内容要注意形象化的解释来方便学生理解。同时, 要综合利用课堂作业和课后作业, 进一步巩固知识。另外, 鼓励学生进行大胆的创新的思考, 激发学习兴趣, 提升教学效果。

参考文献

[1]朱平平, 何平笙, 杨海洋, 全面提升高分子物理课程的教学质量, 2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集, (2005) .

高分子物理教学 第5篇

【摘要】针对高分子物理课程的特点，作者在高分子物理课堂教学中，从高分子物理历史背景、基本概念公式、理论联系实际并结合典型案例以及充分利用多媒体四个方面阐述了如何提高高分子物理课堂教学效果，并培养学生的专业学习兴趣和专业思维能力。

【关键词】高分子物理 教学效果

高分子物理是研究高分子的结构、性能及其相互关系的学科，它与高分子材料的合成、加工、应用等都有非常密切的内在联系，是高分子专业的一门非常重要的专业基础课程。本课程的学习对学生深入掌握专业基础知识和基本技能有着深远的影响。然而高分子物理具有概念多而抽象、结构纷繁而复杂、性能多变等特点被公认为高分子专业最难讲和最难学的专业课。不少学生认为高分子物理理论性强、数学推导多等，因而课堂上缺乏足够学习兴趣。另外一些学生反应平时课堂上能够听懂老师授课内容，但是在实际中遇到高分子物理具体问题，感觉不知如何解决等问题。针对以上存在的典型问题，高分子物理老师对该课程教学进行改革研究，探索各种教学方法如案例教学、启发式、问答式互动教学等。作者所在学校将此课程安排在大学三年级的第一学期进行，此阶段的学生对于该专业的认识还比较局限，笔者在高分子物理课堂教学中采取了一些适合本专业特点的方法和措施，以提高教学效果，培养学生的专业学习兴趣、积极性和专业思维能力。在此过程中，作者有以下一些体会和感受。

1注重高分子物理史的讲解

高分子物理的每个概念、公式，都有其出现的时间和年代，都是为解决一定的问题而提出的。适当讲授高分子物理史，帮助学生通过高分子物理历史讯号和高分子物理科学家认识高分子物理，有助于学生了解本学科的发展，积累一定的感性认识。比如在讲解高分子的链结构高分子链的交联时，引入橡胶硫化的发明史:两千五百年前亚马逊河流域的印地安人将橡胶树汁徐在脚上，发明了橡胶靴子，不过一天后靴子会逐渐解体，直到1839年，Goodyear将橡胶原汁加入硫，使橡胶分子发生交联制造出稳定的橡胶，开启了橡胶工业的时代。另外，结合本系涂料专业特色，给学生介绍目前涂料的发展前沿自愈合涂料，其基本原理是高分子之间通过氢键作用产生物理交联.通过以上讲解使学生认识到交联的重要性及对材料性能的影响，体会高分子物理的魅力，同时也扩大了学生的知识面，加深学生对高分子物理知识的理解。

2深入浅出地讲授基本概念、基本公式

基本概念多是高分子物理课程的一个突出特点，一些概念高度抽象、不好理解，这对于刚刚接触高分子物理的学生们来说，理解起来有相当的难度。如果在讲解过程中，照本宣科，学生不仅印象不深，还会出现前学后忘，而且容易把概念相互混淆。那么，如何达到“多而不乱”、“多而不忘”的学习效果呢?以“高分子链无规线团”概念为例，课本上的定义比较抽象，难理解，在讲课时可以将其具体化，并以Staudinger当时认为高分子链是硬梆梆的竿子，但这并不能显示橡胶的弹性特性，Kuhn提出高分子链象意大利面条一样有弹性、柔韧性的长链分子，以上高分子链形象生动的比喻加深了学生对高分子链构象的理解。再以“玻璃态和橡胶态”概念为例，把高分子链段比作蛇，因为蛇是冷血动物，其体内热量主要来自周围的环境，在温度低的时候被冻僵保持不动以节省能量，这种状态这有点类似高分子的玻璃态，在温度高的时候从外界获得能量可以运动，这点与聚合物的橡胶态类似，以上比喻使学生很容易理解玻璃态和橡胶态聚合物的链段运动情况，而且印象深刻不容易忘记。又如交联橡胶弹性的统计力学应力一应变状态方程非常重要，它将聚合物微观结构与其宏观力学性能联系起来，课本上推导比较复杂，步骤多、公式多，不好理解而且容易忘。事实上只要抓住内能对橡胶弹性的贡献为零，橡胶弹性的本质是嫡弹性，按照以下思路推导，思路比较清晰而且好理解，学生也就很容易理解公式中各参数的物理意义。

3理论联系实际并结合典型案例教学

高分子物理理论性强，应用性也很强，高分子物理教材限于篇幅主要阐述基本原理、基本理论、等方面的内容，应用方面讲得比较少。对于教师在讲授这些基本知识的时候，不能只是简单的以课本上高度概括的语言来描述，应注意理论联系实际，并穿插丰富的，不断更新的例子来说明，这样可以使学生能够更好的理解和掌握高分子物理。如在聚合物的.液晶态一节中课本上对著名的芳纶纤维聚对苯二甲酞对苯二胺(杜邦公司的商品名为Kevlar)介绍较少，在讲解中可以详细分析该聚合物结构与性能的关系，其由刚性长分子构成而且其分子链沿长度方向高度取向，并且分子间有很强的氢键作用，其强度是钢丝的5-6倍，因此由该纤维组成的织物能防止子弹的穿过，因此可用来做防弹背心。此外，该液晶态聚合物熔点在500℃以上，很难熔融加工，结晶性很强也很难溶解，杜邦公司StephanieKwolek选用复合溶剂N一甲基毗咯烷酮和少量无机盐氯化钙使其溶解，而氯化钙的作用主要是破坏分子间的氢键，从而解决了溶解问题，以上案例使学生深刻的理解了液晶聚合物的结构与性能，而且还了解了其溶解的原理和加工的方法。作者主要从事有机无机纳米复合材料的研究，积累了一些有关纳米复合材料结构与性能的照片、数据与样品。在“高分子玻璃化转变、结晶、高分子的力学行为、粘弹性”等章节中列举了较多的本课题组的研究成果和体会，不仅使学生加深了对多组分体系结构与性能的了解，还引发了同学对科研的兴趣，使学生认识到学习理论的重要性，提高了学习的主动性。

4充分运用多媒体教学

高分子物理学中涉及很多聚合物和许多抽象的概念，模型、公式和曲线，学生凭空难想象也难以理解。充分运用多媒体教学，使抽象的教学内容具体化、清晰化，同时能大大增加课堂信息量、提高教学效率。如由于学生在大三上半学期同时学习高分子化学和高分子物理，在高物讲解中涉及到一些聚合物学生对其结构组成还不熟悉，在制作课件时作者就充分考虑到这点在课件中给出聚合物的分子结构式，帮助学生理解聚合物结构特点。在如在讲解高分子的构型与构象、高分子的晶态结构中像单晶、球晶、串晶、球晶生长等、高分子的溶解过程、高分子粘弹性的四元件模型可通过图片、FLASH动画，可以让学生们能够从多角度、直观、形象、生动地进行观察，使难以理解的内容形象化，有助于学生发挥学习的主动性，积极思考，并兴趣盎然地参与教学活动。

中学化学教学中的高分子材料 第6篇

中学化学中教学中的高分子材料知识点与生活密切相关，在化学选修科目中，介绍了高分子材料的在生活中起了日益重要的作用。在生活中，我们会经常碰到高分子材料，那么，高分子材料有哪些特有的现象呢？

我们先介绍下高分子材料，高分子材料，以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料。

天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代社会中，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。常用的高分子材料按使用特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和功能高分子基复合材料等。

高分子材料在我们的生活中使用越来越广泛，我们可以试着用一些高分子材料的基本知识来解释生活中碰到的一些高分子材料的特有现象。

一 为什么用塑料绳绑东西会越绑越松

日常生活中，我们经常用塑料绳绑东西，可你会发现，用塑料绳绑东西，我们越想绑紧，可不久会发现，塑料绳很快好像变长了似的，变得很松垮，于是再使劲绑起，可依然会发现，过了一会又变松了，这是为什么呢？

这里就要提到一个基本概念---力学松弛，什么叫力学松弛呢？应力松弛，是指高分子材料在总应变不变的条件下，由于试样内部的粘性应变随时间不断增长，使回弹应变分量随时间逐渐降低，从而导致回弹应力随时间逐渐降低的现象。

我们生活中使用的塑料绳（有的地方叫化学绳）是由线性的聚乙烯或聚丙烯制成，这类高分子材料是典型的非交联线性高分子，在绑紧的过程中，线性的高分子链被拉长，表面看起来很紧，但随着时间的延长，线性高分子链发生了滑移，这种滑移是不可恢复的，链发生滑移后，塑料绳被拉伸的变长了，开始变得不能绑紧，假如此时再使劲绑紧，则线性链继续发生滑移。所以用塑料绳绑东西，绑的越紧最后就会变得越松，松弛发生的厉害。因此，有经验的人用塑料绳绑东西时，都不要绑的太紧，防止线性高分子链发生严重应力松弛。

那怎么样才能避免这种现象呢？要用交联的高分子材料，交联的高分子材料通过交联剂使线性高分子链变成了网状结构，高分子网络链被拉伸变形后，仍能有力的回复。如用橡胶绳绑的话会大大改善这种现象，如橡皮筋绑就会好很多，如用交联很完善的东西绑，譬如用自行车内胎的那种橡胶绑，则基本不会发生松弛现象，会绑的很紧，不信你试试？

二 早上起床刷牙挤牙膏-挤出胀大

我们早上起来刷牙挤牙膏时，发现牙膏从牙膏管口寄出时，牙膏好像突然变大了好多？ 这是因为什么原因呢？

这里就涉及到高分子的一个重要特性---蠕变性。所谓高分子的蠕变，蠕变是指材料在恒定载荷作用下，变形随时间而增大的过程。蠕变是由材料的分子和原子结构的重新调整引起的，这一过程可用延滞时间来表征。当卸去外力时，材料的变形部分地回复或完全地回复到起始状态，这就是结构重新调整的另一现象。

牙膏中含有大量的高分子化合物，如湿润剂、香料、起泡剂等等，这些高分子链在牙膏管中是都是呈自然卷曲的，在被挤出牙膏管口那狭小位置时，高分子链在管口的作用下被迫发生链的舒展成线性状态，在挤出管口后，外力小时，高分子链在无外力作用下回自然呈卷曲状态，从而使体积变大。

三 泡泡糖要咀嚼后才能吹泡泡

好多人都喜欢吹泡泡糖，刚入嘴的时候，比较硬，后来不断的咀嚼后泡泡糖就变得很软，居然能吹出泡泡来？这又是为什么呢？这里我们又要学到一个高分子材料特有的特性---玻璃化转变。

一般来说，高分子材料在不同温度下有三种力学状态，它们是玻璃态、高弹态和粘流态。在温度较低时，材料为刚性固体状，与玻璃相似，在外力作用下只会发生非常小的形变，此状态即为玻璃态：当温度继续升高到一定范围后，材料的形变明显地增加，并在随后的一定温度区间形变相对稳定，此状态即为高弹态，温度继续升高形变量又逐渐增大，材料逐渐变成粘性的流体，此时形变不可能恢复，此状态即为粘流态。

我们通常把玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变，它所对应的转变温度即是玻璃化转变温度，或是玻璃化温度。

泡泡糖的主要成分是聚醋酸乙烯酯，它的玻璃化温度在28度左右，一般情况下低于其玻璃化温度，其几乎没有流动性保持很好的形态，而在嘴里咀嚼后，高于其玻璃化温度，泡泡糖发生玻璃化转变，有玻璃态向高弹态转变，呈现出高弹态，所以嚼泡泡糖的时候刚开始嚼两下是吹不出泡泡的，等温度升高后，嚼软了以后才行。

四 矿泉水瓶灌入热水后，变成白色

生活中经常用到矿泉水瓶，有时候，会在矿泉水瓶灌入热水，于是会发生一个奇特的现象，透明的矿泉水瓶很快变成白色，这又是为什么呢？

判断一种材料是否透明，要看当中是否含有对光产生衍射、反射和吸收是物质，晶区的结构规整性比较好，容易有反射和散射，这些结构使光线不能透过，结晶度越低越透明，无定形区譬如玻璃是典型的无定性物质，光线就能很好的透过，透明性就很好。

矿泉水瓶是由聚对苯二甲酸乙二酯组成，聚对苯二甲酸乙二酯本身属于易结晶高分子材料，制作矿泉水瓶时，是在高温下吹作法制备的，然后经过退火处理，消除结晶区域才具有光学透明性的。当在矿泉水瓶中加入热水后，聚对苯二甲酸乙二酯在高温下分子链发生重新取向运动，重新产生产生结晶区域从而丧失透明性。

《高分子物理》课程教学的几点思考 第7篇

关键词：高分子物理,课堂教学,教学质量,教学方法

《高分子物理》课程是高等学校高分子专业学生必修的专业基础课。本课程以高分子结构为基础,从高分子结构运动变化规律的角度介绍高分子物理的基本概念和基本理论,揭示“聚合物结构-分子运动-性能”之间的联系[1]。《高分子物理》的内容主要包括高分子形态,高分子溶液,高分子凝聚态物理,高分子机械性能,以及高分子的电学、光学、表面与界面等方面的专业知识。高分子物理课程主要体现以下几个特点:内容多、概念多、关系多、数学推导多、多学科交叉,这给课程讲授和学习带来了许多困难[2,3]。在此情况下,作为一名刚刚讲授本课程的教师将会面临更大的挑战。对于如何讲授好《高分子物理》课程,作者有如下一些思考。

1 加强互动,促进学生主动学习

《高分子物理》课程具有较强的抽象性,对于专业基础知识积累较少的本科三年级学生来说,采用以课堂讲授为主的传统教学方法,学生对于本课程的许多概念和原理理解起来难度较大。注重师生互动在很大程度上会改善学生对问题的理解。课堂教学是一个教学相长的过程,要发挥学生作为课堂教学的主体作用,使他们真正参与到教学活动中来。比如教师在讲授知识点前先提出问题,引导学生思考,然后根据学生的问题展开知识点的学习。课堂上教师与学生经常围绕某个重点、难点问题展开讨论,使学生通过思考和提问领会和掌握学习内容。

促进学生主动学习也是提高学生对于所学知识理解的一个重要手段。比如教师在课后为学生布置若干讨论题,鼓励学生针对问题展开讨论;开展课外科技活动和各种竞赛,激励学生主动参与,查阅资料,独立思考,教师通过指导使其完善;加强平时考核,改变一门课程一张卷、一个成绩的做法,杜绝“平时不努力、考前紧突击、死记加硬背,靠后就忘记”的现象,采用多点记分制,加强学生平时自主学习习惯的养成。

2 提高教师自身教学素质

讲好课是每一个教师体现自身价值、成就事业的重要标志之一。而要想讲好课必须提高自身教学素质。好的教学素质表现在以下几个方面:

(1)认真负责的教学态度。

水平再高的教师,态度不认真,教学不下功夫,也讲不好课。相反,一个新教师,只要下功夫研究教学、学习其他教师的长处,发挥自己的特色,在实践中不断的总结、创新、必定会取得好的教学效果;

(2)扎实过硬的教学基本功

具有扎实过硬的基本功要做到教学内容准确精通,吃透教学内容,对于课程有自己深刻的理解和体会,成为自己的知识;难点重点要处理好,重点要突出,难点分散,主要问题讲授清楚,次要问题可以留给学生自学;条理清楚、层次分明,讲授有逻辑性;叙述清晰、表达生动,内容充实饱满;板书整洁,书写流利,严格标准,科学规范。

(3)合理科学的教学方法

采用启发式、互动式、激发式、参与式的教学方法,避免灌输式过多,参与式过少;结论型过多,问题型过少;封闭式过多,发散式过少的教学方法。

3 合理运用多媒体,提高教学效果

随着现代教育技术和科技的发展,多媒体授课逐渐增多,因此多媒体授课的质量与总体教学质量的关系越来越大。与传统教学相比,多媒体教学改变了传统教学中粉笔加板书的单一表现形式。采用多媒体计算机辅助教学信息量大、节省时间,提高了讲课效率,比如授课过程中图、表的讲解,复杂公式的推导过程等,采用多媒体节省了大量时间;多媒体手段的采用使教学更直观、生动、强化记忆。比如在多媒体教学中运用动画过程描述《高分子物理》课程中的GPC测定分子量的过程、不同高分子材料在拉伸过程的形变、结晶高分子的结晶和熔融过程等帮助学生更直接的了解高分子物理中的基本物理问题;多媒体教学可以扩大教学的知识面,扩展学生的专业基础知识。现代社会网络飞速发展,教师通过网络可以搜集大量的相关课程的前沿信息,而这些信息可以通过多媒体的手段展现给学生,激发学生对于所学专业知识的学习热情。当然,多媒体组合教学是提高教学质量的重要手段之一,但不是唯一的方法,在组织教学过程中要适度使用,要与其他科学的教学方法、手段协调,配合。

4 提高教师科研素质,寓科研于教学

大学是教学问,同样也是做学问的地方,大学老师开展科研工作也是时代对于教师提出的更高要求。大学教师从事科学研究是传授知识、培养人才的需要。作为教师要想把课程讲的精彩、讲出水平,除了要对所授课程熟练精通,而且还需要有自己对于知识应用的体会,课堂上讲的不都是写在教材上的别人的东西,而且还有自己亲身研究过的、用过的知识。通过科研提高了学术水平,积累了经验,讲出的课会更有滋味。大学老师从事科研也是知识创新的需要。大学教师位于学科、专业的前沿,不仅要了解、掌握本领域的新理论、新技术,而且有责任在知识创新方面做出贡献,通过参与科研应用知识、创新知识,从而提高学术水平,达到教研相长。

5 结 语

在知识经济迅猛发展的今天,大学对于教师也提出了更高的要求。作为一名合格的大学教师必须不断的创新教学方法、教学手段,激发学生学习热情,培养学生的主动学习能力。努力提高自身的教学素质和参与科学研究。爱岗、敬业、求实、创新,为促进我国教育事业的发展贡献自己的力量。

参考文献

[1]王德海.高分子物理[M].北京:化学工业出版社,2010:1-2.

[2]翟震,郗向丽,李海梅,等.《高分子物理》教学改革的几点探讨[J].河南教育学院学报,2002,11(1):15-16.

高分子物理教学 第8篇

《高分子物理实验》是高分子材料与工程专业必修的一门实践性极强的专业主干课程, 通过本实验课程的教学, 能有效强化学生的专业实验动手能力, 提高其发现问题、分析问题和解决问题的能力[1,2]。本文以《高分子物理实验》课程为例, 探索如何在独立学院开展实验教学改革, 构建实验教学新体系, 提高实验教学水平, 切实有效地培养高素质的“应用型”本科专业人才。

1 改革《高分子物理实验》课程教学内容

独立学院是现代高等教育发展模式的重要组成部分, 经过十几年的发展, 其规模不断扩大, 目前全国已有逾300所独立学院, 约30%的本科生培养由独立学院承担。针对独立学院生源、师资和办学模式等独特性, 大多数独立学院的办学目标为培养“高级应用型专业人才”, 该目标定位凸显了独立学院相对于传统本科院校的特殊性, 同时比起高等职业技术学院具有更高的要求[3]。

为了使《高分子物理实验》课程教学内容与培养“高级应用型专业人才”这一目标相契合, 我们在认真学习兄弟院校相关课程建设成果的基础上, 结合我院实验室现有的设备条件, 对该实验课程内容进行优化, 选择高分子物理实验中具有代表性的6个实验, 包括:粘度法测定聚合物的相对分子质量、偏光显微镜法观察聚合物球晶结构、热塑性塑料熔体流动速率的测定、电子拉力机法测定高聚物的应力-应变曲线、相差显微镜法观察高分子合金的织态结构和差示扫描量热法分析聚合物的特征转变温度, 在参考本课程其他优秀教材的基础上[4,5], 将这些实验汇编成符合本院实际的《高分子物理实验》教材, 实验内容偏重培养学生的实际动手能力, 力求使学生在实验方法和实验技术上得到全面均衡的训练。

2 激发学生学习兴趣

高分子是一门与日常生活和工农业生产实践联系非常紧密的实用科学, 传统的《高分子物理实验》课程教学过程中所使用的实验试剂往往与实际生活脱节, 导致学生在学习过程中对该课程产生一定的距离感, 实验热情不足[6]。为了提高学生在进行高分子物理实验时的兴趣和积极性, 我们在实验教学过程中紧密联系实际, 力求使知识与生活相结合。例如, 在“电子拉力机法测定高聚物的应力-应变曲线”教学过程中, 让学生先行准备生活中典型的纤维、塑料和橡胶等材料若干种, 在进入实验室之前, 学生对自己准备的实验材料的性能已有一个模糊的认识。在进行具体实验之前首先提出一个启发性的问题:在日常生活中, 我们常用脆韧和软硬等词描述材料的性能, 这些性能与本实验中的应力-应变曲线有何联系?学生将带着这些问题开始实验, 以此激发他们的求知欲和学习兴趣, 通过具体实验结果来验证其理论课程中学到的知识, 使其对典型的聚合物机械性能指标等基本概念和基本实验方法的掌握更加深入, 避免了“操作工”式的实验教学模式[7], 有力地促进理论教学成效, 也加深了对本专业的了解与热爱。

在教学过程中, 教师的“教”与学生的“学”是不可分割的, 需要教师和学生双方配合。我们在教学过程中鼓励学生大胆质疑, 采用讲授、提问和讨论相结合的互动式教学方法[8,9]。例如:在讲解“差示扫描量热法分析聚合物的特征转变温度”时, 让学生首先自行分组讨论, 一些高分子材料在不同季节具有明显不同的使用性能, 其间的原理是什么?在讨论的过程中引导学生将这些实际问题与聚合物玻璃化转变温度等基本概念联系起来。学生的实验兴趣和学习主动性提高后, 其最终实验教学效果将得到有效加强。

3 改革实验评价体系

传统的实验课程成绩主要以学生上交的实验报告为依据, 这种评价方式存在较大的弊端。实验教学相对于理论课程有其独特性, 由于实验过程中存在较多的不确定性, 同一个实验项目, 可能不同的学生会做出不同的实验结果, 很难仅仅通过最终结果来判定其优劣。甚至, 有少数同学的实验报告存在抄袭现象, 若仅以实验报告为依据, 其最终成绩可能高于一些认真做实验的同学。这些“唯结果论”造成的不良现象将给学生带来消极的影响, 并打击其实验积极性和主动性。实验课程的主要目的应为培养学生解决实验过程中遇到的问题和合理分析实验结果的能力, 因此, 我们认为实验过程和实验后的思考与总结比实验过程更为重要[10]。

基于此, 我们建立新的评价机制来考核学生, 其最终实验成绩由以下几部分组成: (1) 实验前查阅文献资料, 预习实验并制定实验计划; (2) 实验过程中对仪器设备的的操作熟练程度和原始数据记录情况 (此部分作为重点考察内容, 突出和强调学生对基本实验技能的掌握情况) ; (3) 分析实验结果, 解释实验现象; (4) 总结实验, 阐述实验心得与体会。这种评价体系更加符合独立学院“培养高级应用型专业人才”的特点, 可综合考量学生对理论知识的掌握程度和具体实验的能力, 并培养其认真踏实的学风和严谨求实的科学精神。

4 完善教学体系

在传统的教学观念中, 理论教学与实验教学之间泾渭分明, 独立开展。而将理论教学与实验教学两者有机结合, 对于取得理想的教学效果是必不可少的。因此, 在实验教学内容与进度的安排上, 不能机械地将其视为理论教学的附属而迁就理论教学进度, 而应设法将两者实现模糊结合, 使学生在不同的学习进程中自如学习[10]。

同时, 《高分子物理实验》课程不仅与《高分子物理》课程密切相关, 还作为《高分子复合材料》、《高聚物材料性能分析》和《聚合物材料改性》等课程学习以及毕业论文和相关专业科研实验的基础。目前各门课程均按自己的要求独立授课, 教师之间缺乏必要的联系、沟通与协调, 相应地, 在知识传授过程中难免出现重复、脱节和遗漏等现象。为解决以上问题, 需设法做好《高分子物理实验》教学与其他高分子相关课程之间的衔接工作, 并构建合理的高分子材料与工程专业师资平台与教学梯队[11,12]。

高分子物理教学 第9篇

材料化学专业是材料学的一个分支,研究材料在制备、生产、应用和废弃过程中的化学性质,根据化学的基本理论和方法对材料在工业生产和使用中与化学有关的问题进行应用基础理论和方法研究以及实验开发研究的一门科学,研究范围涵盖整个材料领域,包括无机材料、金属材料及高分子材料等。另外,材料化学是材料学与化学的交叉学科,其所涉及的领域极为广泛,因此结合地方特色,各个院校的材料化学专业的人才培养模式和方案也不同［1］。我校的材料化学专业是理学专业,于2004 年开始招收第一届本科生,主要定位于高分子材料和电子材料方向［2］。高分子物理是高分子科学的一个分支,是研究高分子物质的物理性质的一门学科,讲解的是高分子的物理性质与结构,确切地说,就是高分子物质的结构、结构演变与各层次结构单元的运动规律［3 － 4］。在我校材料化学的人才培养方案中,高分子物理一直以来作为一门专业基础课,学生对这门课的掌握程度将直接影响对后续课如高分子材料、材料化学、材料科学基础及电子材料的学习。在这里,结合作者多年在这门课上的教学经验及材料化学专业培养要求,浅谈一下高分子物理在材料化学专业中的教学改革措施及方案,以供同行们参考。

1 就业导向下的教学模式改革与实践

改革开放以来,我国的高等教育取得了飞速发展,特别是进入21 世纪,高等教育已从以前的精英教育进入大众化教育,但是高等教育也出现了许多问题。高等教育与社会需求脱节,高校毕业生就业难的现象突出。产生这些问题的一个重要原因就是以知识传递和复制为特征的传统课程设计和教学方法与社会对学生实际能力要求之间的矛盾［5］。为解决学生就业难的问题,高等学校积极地调整专业课程的课程设计和培养方案,不断地调研和实地考察,拓展学科领域和市场进行对接,以满足社会对人才实际能力和多样化的需求。高分子物理课程理论较深且比较抽象,所涉及的知识面也较广泛。如果运用传统教学方法,学生学习起来感觉就会比较吃力,接受知识也比较困难,而且毕业后在工作中感觉不会用这些知识甚至用不上这些知识。对于应用型院校的高分子物理教学,应该以学生就业为目的,以学生能够接受为前提,对于理论较深且与应用较远的应该弱化。例如,玻璃化温度转变Tg是聚合物非常重要的温度,当聚合物温度达到Tg时,很多力学性质( 比容、线膨胀系数、折光率、扩散系数、动态力学损耗) 都将得到很大的改变,而且,聚合物Tg的高低将直接决定了其使用范围。为了帮助学生理解Tg这一重要温度,在授课时,可以用不同Tg的高分子材料( 如橡胶、聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS及聚碳酸酯PC等) 来进行演示,通过其分子链结构进一步讲解影响Tg高低的因素及它们的应用领域。这样,学生就会对聚合物的Tg有一个比较深的认识,在以后的工作中遇到这些材料时,对其性质及应用领域也会有更深入的了解。

2 创新人才培养驱动下的教学模式改革与实践

拔尖创新人才,是指具有创新意识、创新思维、创新知识基础,在具备创新条件的环境中进行创新实践并最终取得创新成果的人才［6］。创新人才培养模式要做到 “三个注重”,即注重 “学思结合”、“知行统一”、“因材施教”。这是针对当前人才培养过程中存在的重灌输轻启发、重理论轻实践、重共性轻个性等弊端提出的,是新的人才培养模式的核心与精髓［7］。高分子物理是一门新兴的、 发展快的学科, 从1920 年H. Staudinger发表划时代的文献 《论聚合》 提出高分子聚合物的概念到至今还不足100 年的时间,但是高分子材料已从通用高分子发展到工程高分子,高分子材料已包括塑料、橡胶、纤维、涂料及粘合剂等,渗透到我们生活的各个角落。教科书内容一般都是相对成熟的理论和方法,随着人们对事物的深入认识及科学技术的发展,包括高分子物理理论也得以不断发展和完善,原先有着争议的理论经过人们的论证,逐渐被澄清,而原先被人们接受的理论则有可能引起争议。这就要求任课教师时刻关注文献知识及学科的发展,跟上时代的脚步,不断用新的理论知识及教学方法来教授学生。例如高分子合金是由两种或两种以上高分子材料构成的复合体系,可以综合应用几种聚合物的优点,从而具有优异的性能,这时可以继续向学生们介绍已经成熟的ABS树脂( 丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物) 及SBS树脂( 苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物) ,讲解其如何利用各个组分的优点而具有优异性能的以及它们的应用领域,然后继续介绍一些高分子领域的最新进展。为了进行创新人才培养,鼓励学生们参与到老师的科研项目中去,这样。不但可以将理论应用到实践中去,还可以对理论知识有更深入全面的了解,笔者每年都指导一定数量的学生参与到科研项目中去,通过科研项目的训练和培养,先后有学生获得了学校优秀毕业论文、学校科技创新奖及广东省大学生 “生物化学实验技能”大赛奖项,也对学生的创新能力起到了一定的作用。

3 理论与应用一体化教学模式改革与实践

为培养高素质应用型创新人才,加强学生的实践动手能力,应用型本科院校的实践教学要整合课内实验、课程实验、综合实验、实习实训、社会调查、学科竞赛、科研创新和毕业设计( 论文) 等实践环节,合理安排各实践环节,形成系统化的实践教学课程体系［8］。高分子物理是一门新兴学科,是在人们长期的生产实践和科学实验的基础上逐渐发展起来的,它的最大特点是实践早于理论,其很多理论知识都是基于人们为解释观察到的某种实验现象而建立起来的,因此,在讲授高分子物理时一定要理论与实践相结合,这样,更符合教学规律及人们对事物的认识,学生也更容易接受。上第一节高分子物理课时,可以随身携带一些常见的高分子材料如塑料袋、塑料杯、矿泉水瓶、橡胶及纤维等,向学生们介绍这些高分子材料的主要成分及结构,进一步介绍高分子材料在其它领域的应用如交通运输、航空航天、体育用品及电子产品等,可以拉近学生们和高分子材料间的距离。另外,为了使高分子物理实验课程教学内容适应应用型人才培养这一目标,结合我院实验室现有的实验条件,选择了几个具有代表性的实验,包括: 膨胀计法测定聚合物的玻璃化转变温度、高聚物溶度参数的测定、密度法测定聚合物结晶度及高分子材料力学性能测定等实验。通过这些实验的开设,可以使学生们了解聚合物玻璃化转变温度( Tg)及影响因素、聚合物溶解度与溶剂溶度参数间的关系、聚合物的晶区与非晶区以及高分子材料的力学性能及影响因素。内容偏重学生的实际动手操作,目的是加强学生的动手能力培养。通过实验操作的培训,达到了理论和实践的有机结合。

4 结语

高分子物理教学 第10篇

关键词：高分子物理,高聚物实际强度,影响因素,教学改革

高分子材料作为最重要的材料品种之一,对于人类社会的可持续性发展具有重要意义。目前很多国内高校都开设了高分子材料与工程专业。《高分子物理》作为专业基础课,从微观角度( 分子链结构、分子量及分布、分子运动) 、不同状态( 聚集态结构、溶液性质) 、外在性能( 力学性能、电学性能) 等角度,对高分子材料的物理特性进行了全面阐述。通过 《高分子物理》的学习,可以使学生获得从物理学角度深入理解高分子材料的能力,对于后续的专业课 《高分子材料》、 《高分子成型加工基础》、《高分子流变学》等的学习均具有重要意义。但因为课程理论性太强、概念抽象,学生普遍反映学习难度较大。

1 教改总体思路

为改善学习效果,作者在授课过程中针对教学难点,结合工程实际深入浅出的进行教学,积极调动学生的学习兴趣和积极性。

本文以影响高聚物实际强度的因素为例,对教改思路进行介绍。在授课过程中,应该首先阐述何谓高聚物的实际强度。高聚物材料的强度虽然受到高分子材料的分子链结构、组成、聚集态结构等内在因素的影响,但也会受到成型加工及分析测试条件等外在因素的影响。所以我们感受到的高聚物的实际强度是内外因素共同作用的外在表现,并非绝对恒定的。同一种材料在不同条件下也可能会表现出完全不同的性能,如: 顺式-1,4 - 聚丁二烯橡胶在室温下表现出高弹性,但将其降温至-150 ℃ 则会表现出塑料的性能。

2 授课内容( 影响高聚物实际强度的因素)

2. 1 内在因素( 高分子本身结构、结晶和取向、共聚和共混)

通过讲授要使学生认识到: 世间万物所表现出的千差万别的性质,均是由其独特的物质结构组成所决定的。高分子材料虽然构成元素只有碳、氢、氧、氮、硫等几种,但受到元素间多变的结合方式、聚集态方式( 结晶与否、晶型差异、结晶完善度不同) 、分子间作用力的类型和强度等因素影响,而表现出非常多样性的外在性能( 与其它类材料相比)［1］。

各种因素通过实例分述如下:

2. 1. 1 高分子本身结构

( 1) 分子结构相似,但刚性不同

聚乙烯PE和聚丙烯PP均为聚烯烃类材料( 长链脂肪族物质) ,分子结构和化学组成相似,PP的分子链结构与PE相比,差异在于将PE重复单元中的一个氢原子用甲基( 脂肪族基团)进行了取代,仅此而已。但此种结构导致PP的分子链刚性大于PE,故PP材料的拉伸模量高于PE,而韧性相对较差,同时分子链的结构规整性受到破坏,PP的结晶度明显低于PE。

( 2) 分子链上引入不同类的基团

还以聚乙烯PE为例,如果将其重复单元中的一个氢原子用苯环( 芳香族基团) 取代后将变成聚苯乙烯PS。PS的分子链刚性明显大于PE和PP,故其拉伸和弯曲模量明显高于PE和PP,但由于苯环对于分子链结构规整性的破坏作用太大,故PS ( 市售常见类型) 完全无法结晶,表现出比较明显的脆性,需要进行增韧改性为HIPS才具有应用价值［2］。

同为聚酯类物质,脂肪族聚酯的分子链柔性太大,故其力学性能表现为软韧。当在脂肪族聚酯的分子链上引入苯环类芳杂环基团后将得到芳香族聚酯材料( 如聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT) 。则PET或PBT的分子链刚性明显增大,玻璃化转变温度上升,材料的强度和模量也明显高于脂肪族聚酯。

( 3) 分子链间的相互作用力

高分子主链的化学键强度和分子间作用力会对材料强度产生决定性影响。如果在高分子链间引入氢键等相互作用,能使高分子强度和刚性明显提高。以尼龙( 聚酰胺) 类材料为例,由于不同高分子链中的酰胺基团间存在很强的氢键相互作用,导致尼龙的刚性、韧性、熔点都很高,并且随氢键密度的提高,这些性能呈现规律性变化,详见表1。

( 4) 交联

高分子材料在受到外力作用时,高分子链间会发生相对滑移,高分子链间存在的相互作用力( 物理作用) 会对滑移过程产生阻碍作用,使材料表现出较高的力学性能和抵抗外力破坏的能力［3］。高分子材料中交联现象的发生,使分子链间存在化学键连接,其键能明显高于氢键、范德华力等物理作用,会对高分子链间发生的相对滑移产生更显著的阻碍作用,提高材料的强度,降低形变量。

如硅烷交联聚乙烯: 先在聚乙烯上接枝硅烷,然后成型为管材等产品,最后将产品浸入热水中,利用硅烷的水解反应,使不同分子链间形成化学键连接。与纯聚乙烯相比,硅烷交联聚乙烯的拉伸强度、冲击强度和耐热性明显提高。但交联度过高,高分子材料会明显发脆。故交联度的控制也要适中。

( 5) 分子量

聚乙烯作为结构最简单的高聚物,其分子链结构与甲烷、乙烷、丙烷等直链烷烃是非常相似的,只是聚乙烯的分子量是直链烷烃的数百倍。分子量的明显差异导致聚乙烯为固体状态,具有高力学性能和实用价值,可以作为结构材料使用; 而直链烷烃随分子量提升,物理状态从气态逐渐转变为液态和固态,但其并不具有力学性能。

同时对于聚乙烯来说,也存在类似规律。分子量比较低的聚乙烯是以蜡状形式存在的,即聚乙烯蜡,其并不具有力学性能,只是作为润滑剂使用。

2. 1. 2 结晶和取向

等规聚丙烯存在同质多晶现象,可能形成多种晶型: α、β、γ、δ 和拟六方晶。与常见的 α 晶型相比,β 晶型等规聚丙烯室温和低温冲击强度较高,热变形温度高,在高速拉伸下表现出较高的韧性和延展性,不易脆裂。高聚物的同质多晶现象是普遍存在的,多种类型晶体会同时共存,所以材料的实际强度也会受到各种晶型比例的影响。

取向是在化学纤维、薄膜、板材成型过程中普遍采用的技术。通过取向使高聚物的分子链实现定向规整排列,使材料在一维或二维层面实现强度提升,例如在聚丙烯薄膜生产中采用的双向拉伸技术。

2. 1. 3 共聚和共混

共聚反应能够使不同的单体以化学键连接成为新型高聚物,从根本上改变高聚物的化学结构,并进而改变高聚物的结晶形态、分子链间作用力,使材料表现出完全不同的综合性能。由乙烯均聚而成的聚乙烯,由于具有非常规整的对称性,表现出极强的结晶能力,对外表现出典型结晶性塑料的各项性能( 虽然其玻璃化转变温度低于室温) 。但将乙烯与辛烯或丁烯发生共聚反应后得到的POE,由于分子链的对称性受到了严重损害,所以POE无法结晶,对外表现为无定形聚合物。同时由于玻璃化转变温度低于室温,所以表现出高弹性,被称为热塑性弹性体。

从总体的角度看,如果把共聚反应看作将不同种聚合物以化学键连接在一起,形成了一种全新的高聚物。而共混技术就是将不同种聚合物物理性的混合在一起,分子链间无化学键连接。共混组分的加入可以有效的改变树脂基体的某方面性能,甚至发挥1 + 1 > 2 的效果,显著影响高聚物的实际性能。

2. 2 外在因素

( 1) 与成型相关的因素: 应力集中物、增塑剂、填料( 粉状、纤维状)

从高分子物理角度看,无论是应力集中物、增塑剂还是填料,均是在高分子材料中存在的 “异物”。其中应力集中物是在成型过程中无意产生的缺陷,包括: 裂缝、空隙、缺口、银纹和杂质。而增塑剂或填料则是有意混入高聚物中,以发挥某种特定功能。这些 “异物”由于与高分子材料的化学结构差距很大,故均与高分子基体间存在 “相容性”问题。其对高分子实际性能的影响,也多于 “相容性”有关。所以对于增塑剂和填料来说,改善与高分子的相容性成为首要课题。而应力集中物则以通过改善成型工艺、设备,使其尽量减少为重点。

( 2) 与测试相关的因素: 外力作用速度、温度

高聚物的实际性能是通过操作测试仪器,按照测试标准进行测试得到的。所以其会受到测试条件和环境的显著影响。以拉伸测试为例,如果采用较高的拉伸速度,高分子链没有足够的时间进行构型、构象、分子链间相对位置的调整,所以表现出刚性较高,韧性较低。从力学性能参数方面看,就会发现拉伸模量、强度较高而断裂伸长率较低。如果拉伸时的环境温度较高,则高分子链的运动能力增强,导致材料的拉伸模量、强度较低而断裂伸长率较高。

3 结语

高分子物理教学 第11篇

关键词　高分子科学导论　案例教学　考核机制

包装材料对包装的发展起到巨大的推动作用，有时甚至引起发展上质的飞跃。①高分子材料作为现代包装材料的一个极为重要的组成部分，是包装工程专业学生必须掌握的知识。高分子科学导论主要包括高分子的合成与化学反应、高分子结构与性能的关系、高分子的分析与表征、典型高分子材料的性质与应用，以及高分子科学的发展历程和研究前沿。②知识点多，内容繁杂，而教学时数只有48学时。如何安排好教学的内容、教学重点，按照包装工程专业是需求进行课程建设，成为一个非常有意义的课题。课程内容丰富、实用性强，是包装工程专业学生的必修课程。如何强化学生的参与意识，提高教学效果，本文从以下三个方面进行了探索和总结。

1　教学内容上，突出以专业特点为导向

教学大纲的完善和更新是教学内容建设的基本骨架。现代教学理念认为，教学大纲不是教学内容的堆砌，而是教学的指导性文件。③④课程大纲的完善是以创新教育理念为指导，传授知识和培养能力为主线，并要充分地展示课程教学设计思想。根据我校高分子科学导论教学时数少，同时专业方向又是以包装材料和包装工艺为主要方向，以食品、药品及化妆品包装为主要应用领域，如何选择甚至编写合适的教材，如何确定本课程包含的各部分内容，合理分配学时，成为提升高分子科学导论教学效果的一个非常重要的因素。在本课程的教学中，在对第一部分高分子合成化学部分的学习中，主要精力集中在对于反应基本原理的认识和各种高分子化合物的命名及分子量的影响因素。而不对聚合理论做深入探讨。在第二部分，高分子材料结构与性能的相关知识中，对材料的力学性能进行了着重介绍。作为包装容器的设计、加工和使用，这是考察材料的关键点，同时还需要介绍相关的耐热、耐化学性及其他一些基本性能。使得学生在课程学习后，对材料的基本理化性能有一个初步认识。第三部分是将材料的加工，对于包装材料而言，如何将粒料通过注射、吹塑、模压等方式制备成包装容器，这是一个能激发学生学习兴趣的部分，也是与学生将来从事包装职业联系最紧密的部分。因此，从内容上、从学时上予以加强。尤其是针对我校包装专业比较偏重的食品包装，各种液状货品的包装容器（如各种瓶、壶、桶）以及各种薄膜的主要原材料（　PE、PP、PET、PA　等）和主要加工工艺（挤出吹塑成型、注塑吹塑成型、注塑成型、单/双向拉伸等）进行了较为详细的展开。

2　在教学方法上，辅助以案例教学

掌握和运用好的教学方法是提高教学质量的重要手段，也是课程建设的重要内容。⑤案例教学是一种非常行之有效的教学方式，能更加直观地让学生理解书本知识，联系实际。例如在讲高分子材料的应用的内容时，对身边的包装产品进行举例，例如牙膏是我们生活中不可或缺的日用品，因此市场竞争十分激烈。国际牙膏巨头美国高露洁公司在进入我国牙膏市场以前，曾做过大量的市场调查发现，牙膏包装的同质化竞争严重。针对这些特点，高露洁采用了创新的复合管塑料内包装。结果大获成功，在短短的几年时间内，迅速占领了我国1/3的牙膏市场份额。这个例子，充分让学生认识到，高分子材料对于传统材料的替代作用及其适用范围十分广阔，从而激发了学生的学习兴趣。在讲述高分子注射成型工艺时候，拿出在工厂收集的残次样品，对气眼、流痕、欠注、银纹/水花、缩痕、熔接痕等常见问题进行分析。以气眼为例，是由于困在型腔内气体不能被及时排出，易导致出现表面起泡，制件内部夹气，注塑不满等现象。其改进方法，从产品结构设计上，减少厚度的不一致，尽量保证壁厚均匀。这些处理手段，又都可以通过前期所学的高分子化学和高分子物理相关的链段运动、熔体流动、聚集态变化等相关知识进行解释。从而使所学知识得到综合体现，提高了学生的联想、归纳能力，深化了对理论知识的理解，同时有助于其将来在工作中分析并解决一些实际问题。

3　优化考核模式，多重手段调动学生学习积极性

构建课堂教学模式时，主要采用教师引导，充分地调动学生的主动性教学方法，而考核方式的优化，则是对学生一种非常有效的激励方式。为了提高学生的学习兴趣，将考核方式改为论文+PPT讲述+期末考试的模式，其中平时考勤、作业占二十分，论文占二十分，PPT讲述占二十分，期末考试占四十分。考虑到学生还处于大二阶段，尚未接触到文献调研等课程，经过简单教授学生如何使用百度等网络搜索引擎以及初步学习使用中国知网，重庆维普等中文数据库，武装了学生的文献调研手段，同时也充分调动学生的积极性，促使学生发挥主观能动性去查阅文献资料和标准，并按照正规的综述论文格式规范进行撰写。学生虽然还比较稚嫩，在专业领域几乎尚无法真正领会，但初步的锻炼，拓展了专业视野，深化了对本专业的认识，提高了用所学知识去发现问题、分析问题并进行归纳的能力。虽然还不能提出和解决较为复杂的问题，但这种锻炼已经起到了非常显著的效果。大二第二学期，包装专业学生就可以以高分子材料为出发点，申请大学生创新的科技项目，其申请数每年都占到本专业的很大部分。另一个考核内容是将学生按四人一组进行分组，每组做个PPT并请一位同学进行讲述，考核成绩作为该组四位同学的成绩。通过做PPT讲述，学生需要自行组织图片和说明，并进行PPT的设计，直至最后讲述。十分钟的讲述和五分钟的提问，有助于并在一定程度上能集思广益，学生之间相互交流和讨论。再经过最后的考试，学生需要对所学课程进行一个全面的复习和总结，三者结合，使得学生对整个学习内容都有较为直观、详尽的认识。

4　结语

高分子物理教学 第12篇

但在原来工科学校本科教育中的精英化教育模式向大众化工程教育模式转型过程中的一系列问题越发明显:学生基本功偏弱,原只靠老师讲授条件下的教学模式无法适应专业教学的需要;实践教学中专业实验课程学时少,多为验证性实验,各个教学单元连接不够紧密等[1]

本着以“提高学生学习高分子物理能力”为目标,教学团队成员在日常学习、生活、培训和教学中注意积累经验,经多次教研活动讨论,提出了以情境教学法提高学生学习高分子物理学习能力的见解。

1 情境教学法的内涵及其在高分子物理学习中的积极作用

情境教学法是指在教学过程中,教师有目的地引入或创设具有一定情绪色彩的、以形象为主体的生动具体的场景,以引起学生一定的态度体验,从而帮助学生理解教材,并使学生的心理机能能得到发展的教学方法。情境教学法的核心在于激发学生的情感[2,3,4]。

情境教学,是在对社会和生活进一步提炼和加工后才影响于学生的,具有丰富的教学内容,并能在高分子分子物理教学中起到积极的作用。教师通过大量的情境再现,使学生身历其境,可加深学生对高分子物理知识点及这门学科主线“结构决定性能,性能是结构的反映,高分子材料的性能通过分子运动来实现”的理解和运用,同时能起到理论联系实际,提高学生对这门课的学习兴趣,扩展学生思维的作用。和传统的“填鸭式”枯燥的教学相比,情境教学法给学生留下深刻的印象,对高分子物理的知识理解更通透、更形象生动、更便于记忆。

2 以提高能力为宗旨的高分子物理情境教学

2.1 广泛接触式情境教学

这种模式基于学生身边常用的高分子材料生活用品,如方便面的外包装袋、带包装的电池、眼镜的镜片等等。在讲述相应的知识时就可以先提出问题,然后将这些高分子材料相应的性质加以运用提醒。如讲到应力集中知识点前可先提出问题“为什么食品外包装袋加工成锯齿形?”在讲解关于取向与解取向理论时,提出电池的外包装PVC热收缩包装膜特点:强度高,透明性好,防水防潮,防污染,绝缘性好,如何通过取向与解取向理论实现其功能化?”讲述结晶度对高聚物的光学性能影响时,可提出“分子越规整,高聚物越易于结晶,对绝大多数高分子材料来讲,结晶度高的材料透明度也大这句话是否正确?”经学生讨论思考后,说明聚碳酸酯PC即镜片这种材料的分子链规整性差,几乎不结晶,透明性好,而聚乙烯分子链规整,淬冷的条件下结晶度依然很高的问题。

2.2 简易实验式情境教学

简易实验式情境教学形式要求教师课前充分备课,设计好课堂内容。相应的高分子物理知识点尽量和一些典型高分子材料相联系。例如讲解典型高聚物流体流动中的弹性表现时,对于韦森堡效应,可以现场搅动鸡蛋和水,通过观察现象的不同,引出高聚物流体的爬杆现象,说明对聚合物熔体或浓溶液进行搅拌时,受到法相应力的作用,流体会沿轴上升,发生包轴或爬杆现象。这种现象是聚合物具有弹性的原因[5],而小分子液体没有此现象。

应用注射器模拟磨具的磨口,现场观察挤出的常温处于流动态的高聚物尺寸,说明挤出物胀大现象,加快挤出速度,出现不稳定性流动,例如波浪形、不稳定破裂等。

2.3 多媒体模拟式情境教学

在高分子物理中,有很多概念、理论生涩、难懂,既是课堂的难点又是重点内容,是后续高分子材料的性能学习的基础。如今,学生基本上是人手一个手提电脑,故可以利用多媒体计算机模拟式情境教学加速学习的进度,提高教学效果。这种模式要求学生课前在相应的平台下载教师做好的flash动画或高分子材料专业常用软件,如Macromedia Flash MX、Chem 3D、Materials Studio Modeling等。上课时,一人一机或两人一机,构建简单聚合物模型,近距离观察体验使相应的难点内容深入浅出。例如,在讲解构象的概念及影响大分子链柔顺性的因素时,老师可以先借助实物模型讲解,然后,让学生点击老师做好的flash动画进行深入了解,先分别观看局部的2个4个C-C键绕着键轴旋转的情况,在联想分子量高达104~106甚至更大的分子链的单键内旋转情况,从而导出高分子链在熔体中或是溶液中的形态为无规线团态[6,7]。另外,由高聚物内旋转过程中,相邻的碳原子上取代基在空间中的距离变化,又可以引出四方面问题:一是范德华体积及排斥区域问题;二是内旋转过程中能量的变化;三是在晶体中,一些常见的高聚物如聚丙烯、聚四氟乙烯等是螺旋形构象,而聚乙烯是平面锯齿形构象;四是影响分子链柔顺性的因素。上述的问题仅凭借静态二维平面图很难讲清楚,而这种近距离的演示模式弥补了二维图形的缺陷,事实证明,三维描述内旋转过程能够很大程度上降低学生们理解的难度,提高学生们学习兴趣和学习效果[8,9]。

在讲解影响分子链柔顺性的因素时,可先给出聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚丙烯氰、聚氯乙烯、聚丁二烯、聚乙炔等高聚物,让学生讨论分析柔顺性的大小。然后利用“Materials Studio Modeling”软件来构建上述碳原子数相等的聚合物。通过宏观观测末端距离的大小,判断自己得出的结论是否正确。同样在讲解分子的构型时可用上述软件构建全同、间同、无规立构聚丙烯分子模型,比较其规整性。

多媒体模拟式情境教学使学生以前,只能靠想象理解的微观分子运动联系宏观结构和性能的关系,可以直接、栩栩如生展现,有用实体分子模型和图片根本达不到的效果[1]。

3 结语

情境教学以学生为主角,注重学生和教师间的互动,能使学生清楚地认识到高分子物理相应的理论、概念在实际生活中的用处,能够应用相应的理论解释生活中常见的现象及工厂实践中的问题,增进学生学习兴趣和动力,同时也会恰当地掌握特定含义和意义,增加学生学习的能力。

摘要：以提高学生学习高分物理这门专业基础课的学习能力为目标,针对目前高分子材料专业学生在学《高分子物理》这门课时遇到的问题,如知识内容抽象、难懂,教学方式枯燥等提出了情境教学法。根据教学经验,阐述情境教学法在高分子物理教学中的优势,通过广泛接触式情境教学、简易实验式情境教学、多媒体模拟式情境教学三个方面介绍了情境教学模式的实施内容和措施,使学生的学习积极性和学习效率得以提高,取得较好效果。

关键词：情境教学法,高分子物理,教学研究,学习兴趣,学习能力

参考文献

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