高分子化學的應用
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高分子化學的應用范文第1篇
1．何為高分子化學
顧名思義，高分子就是相對分子質量很高的分子，它是高分子化合物的簡稱。高分子化合物，又稱聚合物或高聚物，是結構上由重復單元（低分子化合物—單體）連接而成的高相對分子質量化合物。高分子的相對分子質量非常的大，小到幾千，大到幾百萬、上千萬的都有。我們有時將相對分子質量較低的高分子化合物叫低聚物。高分子化學作為化學的一個分支，同樣也是從事制造和研究分子的科學，但其制造和研究的對象都是大分子，即由若干個原子按一定規律重復地連接成具有成千上萬甚至上百萬質量的、最大伸直長度可達毫米量級的長鏈分子，稱為高分子、大分子或聚合物。
2．高相對分子質量與高強度
相對分子質量和物質的性質是密切相關的，是決定物質性質的一個重要因素。只有相對分子質量高的化合物才有一定的機械力學性能，才能作為材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯，都是直鏈的烷烴化合物，但是分子量變化很大，其機械力學性能因而也有極大的區別。
3．高分子科學的主要內容
既然高分子化學是制造和研究大分子的科學，對大分子的反應和方法的研究，顯然是高分子化學最基本的研究內容。高分子科學不僅是研究化學問題，也是一門系統的科學。高分子科學的主要內容有：如何將低分子化合物連
接成高分子化合物，即聚合反應的研究。高分子化合物的結構與性質關系。不同性質的高分子，其結構必然是不同的。為了得到不同性質的高分子，就要去合成具有特殊結構的高分子。
二、高分子材料化學的應用
材料是人類社會文明發展階段的標志，是人類賴以生存和發展的物質基礎。它是指經過某種加工，具有一定結構、組分和性能，并可應用于一定用途的物質。上世紀半導體硅、高集成芯片、高分子材料的出現和廣泛應用，把人類由工業社會推向信息和知識經濟社會。可以說某一種新材料的問世及其應用，往往會引起人類社會的重大變革，材料是人類文明的重要標志。如果說現在人人離不開高分子材料，家家離不開高分子材料，處處離不開高分子材料，是一點也不過分的。高分子化合物的最主要的應用是以高分子材料的形式出現的，高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統合成材料，另外許多精細化工材料也都是高分子材料。
第一，塑料：一類是通用塑料，如容器、管道、家具、薄膜、鞋底與泡沫塑料等等；另一類叫工程塑料，其強度大，如汽車零部件、保險杠、洗衣機內的滾筒、電器的外殼等。
第二，纖維：人們開發出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物，通過不同的加工，生產出了各種纖維制品，極大地滿足著人類的需要。
第三，橡膠：天然橡膠的種類和品質都受到很大的限制，于是科學家們不斷開發出了各種人造橡膠，如丁苯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠等。
第四，精細化工：比如使得我們的世界變得豐富多彩的各種涂料產品，如家具漆、內外墻乳膠漆、汽車漆、飛機漆等。女孩子用的指甲油，使牙齒變白的增白劑也都是涂料。還有萬能膠、建筑用膠、醫用膠、結構膠等黏合劑，以及各種吸水樹脂等都是高分子產品。
三、高分子化學與高科技的結合
當今社會，人們將能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息發展的物質基礎。自從合成有機高分子材料的那一天起，人們始終在不斷地研究、開發性能更優異、應用更廣泛的新型材料，來滿足計算機、光導纖維、激光、生物工程、海洋工程、空間工程和機械工業等尖端技術發展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發展，出現了許多產量低、價格高、性能優異的新型高分子材料。
隨著生產和科學技術的發展，許多具有特殊功能的高分子材料也不斷涌現出來，如分離材料、光電材料、磁性材料、生物醫用材料、光敏材料、非線性光學材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活躍的領域，下面簡單介紹特種高分子材料：功能高分子是指當有外部刺激時，能通過化學或物理的方法做出相應反應的高分子材料；高性能高分子則是對外力有特別強的抵抗能力的高分子材料。它們都屬于特種高分子材料的范疇；特種高分子材料是指帶有特殊物理、力學、化學性質和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料（化學纖維、塑料、橡膠、油漆涂料、粘合劑）的范疇。
第一，力學功能材料：強化功能材料，如超高強材料、高結晶材料等；)彈材料，如熱塑性彈性體等。
第二，化學功能材料：分離功能材料，如分離膜、離子交換樹脂、高分子絡合物等；反應功能材料，如高分子催化劑、高分子試劑；生物功能材料，如固定化酶、生物反應器等。
第三，生物化學功能材料：人工臟器用材料，如人工腎、人工心肺等；高分子藥物，如藥物活性高分子、緩釋性高分子藥物、高分子農藥等；生物分解材料，如可降解性高分子材料等。
可以預計，在今后很長的歷史時期中，特種與功能高分子材料研究將代表了高分子材料發展的主要方向。
四、高分子化學的可持續發展
研究高分子合成材料的環境同化，增加循環使用和再生使用，減少對環境的污染乃至用高分子合成材料治理環境污染，也是21世紀中高分子材料能否得到長足發展的關鍵問題之一。比如利用植物或微生物進行有實用價值的高分子的合成，在環境友好的水或二氧化碳等化學介質中進行化學合成，探索用前面提到的化學或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子，以及用合成高分子來處理污水和毒物，研究合成高分子與生態的相互作用，達到高分子材料與生態環境的和諧等。顯然這些都是屬于21世紀應當開展的綠色化學過程和材料的研究范疇。
參考文獻：
[1]馮新德.展望21世紀的高分子化學與工業[J].科學中國人,1997,(11)
[2]王守德,劉福田,程新.智能材料及其應用進展[J].濟南大學學報(自然科學版,2002,(01).
高分子化學的應用范文第2篇
一、高分子化學的內涵
1．何為高分子化學
顧名思義，高分子就是相對分子質量很高的分子，它是高分子化合物的簡稱。高分子化合物，又稱聚合物或高聚物，是結構上由重復單元（低分子化合物—單體）連接而成的高相對分子質量化合物。高分子的相對分子質量非常的大，小到幾千，大到幾百萬、上千萬的都有。我們有時將相對分子質量較低的高分子化合物叫低聚物。高分子化學作為化學的一個分支，同樣也是從事制造和研究分子的科學，但其制造和研究的對象都是大分子，即由若干個原子按一定規律重復地連接成具有成千上萬甚至上百萬質量的、最大伸直長度可達毫米量級的長鏈分子，稱為高分子、大分子或聚合物。
2．高相對分子質量與高強度
相對分子質量和物質的性質是密切相關的，是決定物質性質的一個重要因素。只有相對分子質量高的化合物才有一定的機械力學性能，才能作為材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯，都是直鏈的烷烴化合物，但是分子量變化很大，其機械力學性能因而也有極大的區別。
3．高分子科學的主要內容
既然高分子化學是制造和研究大分子的科學，對大分子的反應和方法的研究，顯然是高分子化學最基本的研究內容。高分子科學不僅是研究化學問題，也是一門系統的科學。高分子科學的主要內容有：如何將低分子化合物連接成高分子化合物，即聚合反應的研究。高分子化合物的結構與性質關系。不同性質的高分子，其結構必然是不同的。為了得到不同性質的高分子，就要去合成具有特殊結構的高分子。
二、高分子材料化學的應用
材料是人類社會文明發展階段的標志，是人類賴以生存和發展的物質基礎。它是指經過某種加工，具有一定結構、組分和性能，并可應用于一定用途的物質。上世紀半導體硅、高集成芯片、高分子材料的出現和廣泛應用，把人類由工業社會推向信息和知識社會。可以說某一種新材料的問世及其應用，往往會引起人類社會的重大變革，材料是人類文明的重要標志。如果說現在人人離不開高分子材料，家家離不開高分子材料，處處離不開高分子材料，是一點也不過分的。高分子化合物的最主要的應用是以高分子材料的形式出現的，高分子材料包括了塑料、纖維、橡膠三大傳統合成材料，另外許多精細化工材料也都是高分子材料。
第一，塑料：一類是通用塑料，如容器、管道、家具、薄膜、鞋底與泡沫塑料等等；另一類叫工程塑料，其強度大，如汽車零部件、保險杠、洗衣機內的滾筒、電器的外殼等。
第二，纖維：人們開發出聚酯、尼龍、腈綸、維尼綸等高分子化合物，通過不同的加工，生產出了各種纖維制品，極大地滿足著人類的需要。
高分子化學的應用范文第3篇
關鍵詞:綠色化學;高分子;設計實驗
高分子化學是一門實用性和實驗性都很強的學科,是化學、化工、材料等專業必須修讀的基礎課程,與原有的四大化學并列,成為第五大化學。高分子材料已深入到人類生活和生產的每個角落。
高分子化學教學過程中發現,在實驗內容等方面存在一定的局限性和不足之處,其完善需要經歷一個不斷實踐和更新論證的過程。將高分子實驗課中聚合物的分子設計、合成、加工和測試等實驗內容有機結合,組成一門高分子科學實驗課程,是高分子教學改革的必然趨勢。
一、高分子設計實驗課開設的必要性
廊坊師范學院化學與材料科學學院材料化學專業的高分子化學實驗于2008年開設以來,由本專業教師在部分科研成果及其他院校高分子化學專業實驗教學資料和經驗的基礎上,對設計實驗的內容進行了設定。高分子設計實驗的開設,為學生專業實驗技能的培訓、動手能力的培養以及思維創造力的提高等方面起到了積極的促進作用。
設計性實驗是指給定實驗目的、要求和實驗條件,由學生自行設計實驗方案,并加以實現的實驗。設計性實驗有利于培養學生的實踐能力,提高學生探索新問題的興趣、研究問題的綜合能力。開設設計性實驗時,要注意緊緊圍繞學生的綜合能力、初步設計能力及創新意識培養這一目標,注意與課程設計、課外科技活動、集中的綜合訓練相結合。
傳統實驗在與理論教學的配合上,是教師根據教學的一般規律或實驗內容安排的,而不是學生根據各自學習中的需要或進一步探索的興趣所確定的,無法體現個性的發展。驗證性實驗一般是前人做過的,經過精簡提煉,專門為教學而設計的實驗,實驗沒有次要的實驗現象的干擾,這對學生今后從事科學研究和對新事物的探索非常不利。在高校中開設設計性實驗,營造培養學生創造性思維能力的環境是非常必要的,有利于提高學生的綜合素質和創新能力。
二、注意培養綠色環保和可持續發展意識
1.綠色化學的核心內容
綠色化學又稱環境無害化學或環境友好化學,是指設計和生產中,使用沒有或者盡可能小的產生環境副作用的化學品。綠色化學的核心內容主要體現在:第一是減量,即減少三廢排放;第二是重復使用,如催化劑、載體等;第三是回收,可以有效地實現省資源、少污染、減成本的要求;第四是再生,是節省資源、能源,減少污染的有效途徑;第五是拒用,如不用有毒副作用及污染嚴重的原料,這是杜絕污染的最根本方法。
開發新型的、可生物降解的高分子材料,解決“白色污染”問題;以及充分應用可再生資源,即:采用可再生資源做化學化工原料,是綠色化學的重要任務和方向。眾所周知,“白色污染”是當今社會的一大公害,塑料作為合成高分子材料,具有性能多樣、用途廣泛和價格優廉的優點,已成為人類生產和生活中不可缺少的一種材料。然而,廢棄塑料造成很大的環境污染。在實驗教學中,應注重強調高分子材料的環境同化,高分子材料的循環和再生技術,探索高分子材料與生態環境的相互影響,實現高分子材料與生態環境的和諧等內容。
2.綠色化學的重要指標
綠色化學的一個重要指標是原子利用率,其定義為:期望產品的摩爾質量占化學方程式中按計量所得物質的摩爾質量的比值。高分子材料的制備包括單體的合成,聚合物的合成及聚合物的加工,前兩步都有一個原子利用率的問題。要實現綠色化,只有在合成中提高原子利用率,才會真正減少廢物的生成。
綠色化學的理想是指:不使用有毒有害的物質,不產生有毒有害的廢棄物,不使用對環境有害的落后化學工藝。其目的是把現有的化學和化工生產的技術路線從“先污染,后治理”改為“從源頭上根除污染”。
3.開設小量、半微量實驗
有關綠色化學的教育才剛剛起步,國內大多數學校尚未涉足。現有的化學實驗課程的教學內容難以體現綠色化學思想,不少實驗仍大量使用有毒有害藥品,產生大量的“三廢”,對微型化學實驗研究推廣不夠。
傳統的常量實驗藥品用量大,導致教學經費投入大、資源利用率低、環境污染嚴重等。可以在某些實驗開設小量、半微量實驗。這些小量、半微量實驗對學生實驗技能、實驗的準確性和精密度等都提出了更高的要求。
綠色環保和可持續發展已成為企業生產和發展必須考慮的因素。在設計專業實驗時,盡可能地采用專業、簡單高效的實驗路線,教師在講授時將其他生產過程和工藝進行對比,強調整個實驗過程的經濟性和環保效益,讓學生充分體會到增強環保意識和可持續發展對社會經濟發展的重要性。通過給學生灌輸環保和可持續發展的理念,為學生今后生產設計和研究開發等工作提供一個基本的思想準則。
三、將科研與實驗教學結合起來,開發應用型實驗
1.將廢舊高分子的綜合利用作為設計實驗內容
高分子化學是一門應用性很強的化學基礎學科,是材料化學專業的重要專業基礎課,對于材料化學專業的學生,學習高分子化學不僅要全面掌握高分子化學的理論知識,更重要的是要學會高分子的實驗方法以及在實際中的應用。我們從廢舊高分子的綜合利用出發,探討科研成果轉化為高分子設計實驗的研究與實踐。
廢舊高分子材料的綜合利用是綠色化學的重要組成部分,它將對減少環境污染具有重要的實際意義,同時又能獲得有價值的工業原料,對能源的再利用具有一定的意義。在我們的教學實踐中,在已經具備的課題組成員大量前期科研成果基礎上,對廢舊聚苯乙烯、廢舊有機玻璃、廢舊聚氨酯和聚酯進行再利用研究。設計實驗的內容包括對控制反應的幾個因素:升溫速度、溫度、催化劑種類與用量、反應時間等進行優選。這類設計實驗的開設使學生對綠色化學的概念有一個深入理解,使學生增強環保意識、掌握廢舊高分子材料的綜合利用方法,對從實際出發鍛煉自身科研能力有重要意義。
在高分子實驗教學中,適時引入“降解”這一高分子學科中的重要概念,并適當介紹高分子降解中的一些問題,如生物、光、輻射、熱、機械及化學等因素引起的降解規律,并介紹相關高分子的設計方法。也就是讓學生正面理解“聚合”的同時,也從反面理解了“降解與解聚”,這樣就形成了一個完整的教學體系。
2.將天然可降解高分子作為設計實驗內容
目前對付“白色污染”的方法一般是以填埋和焚燒為主,還有再生利用。再生利用的費用較高,難以推廣,最好的方法是開發能夠降解的環境友好材料。這種材料能夠在環境條件下分解成能納入自然生態循環的小分子物質。現在一般以淀粉、纖維素、甲殼素、殼聚糖等天然多糖為原料,采用共混或接枝等方法得到聚合物(如塑料),這類制品可以生物降解,最終轉化為二氧化碳和水,納入生態良性循環。
高分子設計實驗中可以開發一些能聯系實際生活的應用型實驗,將教師的科研工作與實驗教學緊密聯系起來,體現出高分子科學實驗的實用價值,能強烈地激發學生的創造性。
基于此,在高分子設計實驗中我們增加了“從蝦殼蟹殼制備甲殼素和殼聚糖并用于工業廢水的凈化”,本設計實驗是從綠色高分子角度出發,將回收的蝦殼蟹殼經水洗、稀酸浸泡、稀堿浸泡等方法先制備甲殼素,然后用堿煮的方法將制得的甲殼素進行脫乙酰化,制備出殼聚糖初產品,再用沉淀法進行純化得殼聚糖純品。將殼聚糖純品分別進行脫乙酰度、平均分子量、灰份含量、水份含量的測定。將得到的甲殼素和殼聚糖用于工業廢水中重金屬離子和有機酸的吸附分離。
四、培養學生綠色化學思想和對高分子實驗的興趣
興趣是學習的最大動力,學生只有具有了學習興趣,才會主動花時間和精力鉆研所學的內容。目前,實驗課幾乎全部是程式化過程,教師總是先講解實驗原理、操作步驟、注意事項等,學生被動地聽,不去思考,機械地完成每一步操作,為實驗而實驗。實驗帶給學生的不是學習的興趣,更不用說培養思考能力和興趣了。因此,在課程實驗教學階段,通過質疑引思、舉例與聯想、歸納總結、啟發式教學等方法來實現開拓創新。
高分子化學的應用范文第4篇
關鍵詞：高分子化學實驗；改革；實踐
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2012）05-0024-02
高分子化學是嘉興學院材料與紡織工程學院高分子材料科學與工程專業學生的核心基礎課程，它是以實驗為基礎的自然科學。通過實驗課的教學，不僅能加深學生對理論知識的理解，培養學生熟練的實驗操作，還可通過安裝實驗裝置、觀察和記錄實驗現象，培養學生動手能力，進而分析現象、解決問題，最終提高學生的綜合素質和創新能力。由于本專業設立僅有5年時間，高分子化學專業課程的開設也只有短短的3個學年，由于教學經驗有限及實驗室建設的延遲，所開設的實驗一般都是一些典型的驗證性實驗（如甲基丙烯酸甲酯的本體聚合、醋酸乙烯酯的乳液聚合等），學生往往不用動腦思考，只要按照標準步驟動手完成實驗即可。基礎性的實驗可以培養學生基本的實驗技能和熟悉實驗儀器的操作，但是，往往難以培養學生分析問題、解決問題的能力，更不利于學生創新能力的培養及學生的學習興趣的提高。等到學生到大四做畢業論文時，問題也暴露出來：缺乏思考問題、解決問題的能力，實驗意識沒體現出來。經初步調研論證，結合本校實際情況，我們確定選擇即將開展高分子化學實驗課程的高材09、10級學生作為這次實踐教學改革的試點，有計劃、有步驟地進行高分子化學實驗教學模式的改革探索與實踐。
一、讓學生參與實驗前的準備工作，珍惜實驗教學，提高學生動手能力
實驗前期準備工作是實驗順利進行的保證。尤其是高分子化學實驗，在實驗前有大量實驗準備工作，包括實驗室儀器設備調試、檢修工作；所需玻璃器皿的清洗工作，化學試劑的配制，如單體、引發劑的精制，溶液的配制等。這些工作都由實驗老師來承擔，學生不了解實驗的順利開展凝聚著實驗老師的大量勞動，所以，往往不珍惜實驗過程。在已開展高分子化學實驗的09級同學中，我們讓學生適當參與實驗的準備工作，如玻璃儀器的清洗，做過高分子化學實驗的人都知道，殘留高分子物質的玻璃儀器難以清洗，同學在清洗玻璃儀器的過程中，既珍惜實驗過程，又能初步了解高分子的性質；甲基丙烯酸甲酯單體的蒸餾，在甲基丙烯酸甲酯溶液中往往加入微量的阻聚劑，以避免溶液在儲存、運輸的過程中發生聚合，所以為了縮短實驗時間，提高反應效率，實驗前學生在實驗老師的指導下采用蒸餾的方式對單體進行提純，加深理論課程中關于阻聚劑的理解。通過參與實驗前的準備工作，同學們懂得實驗的成功不僅取決于實驗過程，與實驗前的準備工作也密不可分，從而更加珍惜實驗教學過程，珍惜自己的實驗成果。更重要的是，實驗的準備工作又加深了對理論知識的理解。
二、結合嘉興學院高分子材料與工程專業特點及實際情況，改革優化實驗項目，著重培養學生思考問題、解決問題的能力及團隊精神
高分子化學是一門以實驗為基礎的自然科學。傳統的實驗課程內容主要是驗證性實驗。通過無機及分析化學、有機化學及物理化學的基礎實驗，已使學生掌握了基本儀器設備的使用和相關實驗操作。因此，在專業高分子化學實驗中，過多地開設驗證性實驗，不利于學生思考問題和解決問題能力的培養，不利于創新能力的培養。因此，必須對高分子化學實驗項目進行改革，主要包括：①基礎實驗項目的改進，鞏固及培養學生的基礎理論與操作技能。如聚甲基丙烯酸甲酯的制備，學生可根據興趣選擇懸浮聚合或本體聚合，確定實驗所需儀器設備及藥品。在實驗過程中，不同聚合方法有不同的實驗步驟及注意事項。如，本體聚合分為三階段進行，不同階段溫度不同，關鍵在于第一階段轉化率的控制，避免出現爆聚，反應時間相對較長，最終的實驗產品為板材；而懸浮聚合實質也是本體聚合，但由于分散介質的加入可以很好地進行傳質和傳熱，避免爆聚現象的發生，攪拌速度是控制實驗成敗的關鍵，聚合時間相對較短，最終的實驗產品為球狀小珠。同學之間對各自的實驗現象、產品外觀、產品性狀等進行熱烈討論，從而加深對于聚合方法的理解。②強化設計性、綜合性實驗，培養和提高學生的綜合素質及創新能力。開設具有工程特色的綜合性實驗項目，如聚醋酸乙烯酯乳液聚合實驗，擴展為一組設計性、綜合性實驗：從單體精制、引發劑精制、乳化劑的選擇與用量、到動態光散射法測定乳膠粒尺寸、穩定性的測定，最后在將其配制成乳膠漆，測定涂層性能與乳膠粒尺寸之間的關系。學生通過對整個材料制備及使用過程的全程跟蹤，掌握結構、性能與合成之間密切聯系，充分發揮學生的主動性、積極性、創造性，提高學生的工程能力，有利于引導學生參加大學生創新性實驗的科學研究，培養學生的工程觀念。③適當增加科研性實驗項目，培養學生的團隊精神，增強對本專業的了解與熱愛。為進一步激發學生的創新能力及參與科研的積極性，浙江省設立了大學生科技創新項目，嘉興學院每年也設立大學生研究訓練（SRT）計劃，本專業大部分09級的學生都參與到科研性實驗項目研究中。學生們呈現出前所未有的申報熱情，他們自愿組成實驗小組、每組成員3~5人，分工明確，團結合作。如作者本人就指導了一項浙江省大學生科技創新項目的研究，團隊負責人由08級同學擔任，主要成員為09級同學。項目開展之初，主要由08級同學設計并實驗，09級同學從旁學習并輔助完成實驗，項目進行中期，09級同學已掌握實驗方法與手段，具備獨立完成實驗能力，08級同學的主要精力可放在考研復習上面，順利完成新老接替的工作，培養了學生的團隊精神。同時，學生更多地接觸到高新技術和應用技術，開闊思路與視野，增強他們對于本專業的了解與熱愛。
④增加經典驗證性實驗的趣味性，提高學生的學習興趣。很多同學剛上大學的時候，嚴重缺乏對高分子材料科學與工程專業的了解，因此對于學習沒有興趣，甚至有些學生想要轉專業。為了培養學生的專業素養，提高學生的學習興趣，我們將一些經典的驗證性實驗與我們日常生活密切聯系起來，增加實驗的趣味性和實用性。如，制備有機玻璃板前，讓學生們準備一些干花、干樹葉或大頭貼，在注模過程中放入其中，等產品成型后，美感十足的玻璃板就制成了，學生們非常有成就感，同時提高了對于高分子化學實驗的興趣。
三、完善實驗考核制度，全面反映學生實驗各環節中的表現
我們進一步細化與完善了實驗的考核方式，使學生在實驗各環節中的表現均得到不同程度的體現。以往我們只根據學生的實驗報告來評定學生的實驗成績，學生在整個實驗過程中的預習、實驗裝置的安裝、實驗設備的清洗、實驗室的清掃等工作都不能得到體現，缺乏客觀、公正、全面的實驗考核機制。因此，我們借鑒比較傳統的有機化學實驗的考核機制，將實驗成績的評定細化：預習報告20分，實驗著裝10分，實驗裝置20分，操作規范20分，實驗結果20分，衛生情況10分。將實驗成績的評定標準公布給學生，加強學生的實驗規范觀念，從實驗預習開始直到實驗結束清掃實驗室的整個實驗過程都能認真完成，從而改善學生不注重實驗教學過程的現象，增加了學生的主觀能動性。
四、建設實驗課程網站，有助于學生的課前預習，提高學生學習的自主性
在以往的實驗教學前，教師要詳細地講解實驗原理、方法、步驟、儀器使用、數據記錄、數據處理及實驗注意事項等，甚至要把實驗從頭到尾演示一遍，讓學生看得清清楚楚，學生完全不用預習實驗，也不用思考問題，這樣就造成了學生對于實驗教學的忽視。在理論教學中，多采用先進的多媒體教學手段，但在嘉興學院大部分實驗教學中，還沒有利用多媒體的教學模式。而多媒體的生動性、可重復性可以讓學生直觀感受實驗操作，可以很好地進行實驗的預習。因此，我們正逐步建設高分子化學實驗課程網站，初步將實驗課的教學大綱、講義等內容放到網站上。編制實驗教學課件，如實驗過程所涉及的基本儀器、基本操作、基本裝置、注意事項等。實驗課程網站的建成，方便學生的課前預習，提高學生學習的自主性。為了進一步完善課程網站的建設，我們還擬采用Flash演示等手段，幫助學生掌握實驗步驟，了解注意事項。目前，實驗課程網絡的正在逐步建設與完善中。
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高分子化學的應用范文第5篇
傳統的高分子化學實驗為一些經典的驗證性實驗，教學內容步驟標準化、模式化，學生只能被動的接收，按方抓藥，無須動腦思考、分析。這種教學方式的優點是保證了實驗教學的順利進行，培養了學生基本的實驗技能和熟悉實驗儀器的操作，但對于學生動手能力、思考能力、團隊協作能力、研究能力的培養效果甚微。這種實驗教學方式不利于培養學生的科學精神、分析解決問題的能力和創新能力，且造成學生學習興趣下降，使得實驗課程“弱化”，而把大部分的時間放在了幫助學生獲取知識和記憶知識上，忽略了實驗課程在整個大學教育過程中的重要性和必要性。導致學生到大四畢業論文環節，則充分暴露了學生實驗操作不規范、實驗技能較差、實驗意識薄弱、科學研究精神欠缺等缺點。很多教師已經認識到了傳統實驗課程的缺點和局限性，也提出了很多的教學改革方法，其中包括了研究性高分子化學實驗課程。研究性高分子化學實驗課程讓學生參與了實驗配方設計、實驗的實施，實驗結果的分析討論，突出了學生作為課堂主體，教師輔助學生完成實驗課程，提高課堂上教師與學生的互動，活躍了課堂氣氛，激發了學生的興趣，有利于學生深化理論知識的理解，充分鍛煉動手能力、綜合分析能力、科學研究能力，為學生的綜合全面發展奠定堅實的基礎。現有文獻雖然充分論述了研究性實驗的優點和作用，但尚沒有文獻從備課到實施、總結、詳細論述研究性實驗的實驗方案和實施方法。張玉琦等提出了在實驗課程中增設研究性實驗，并結合聚合物微球乳液實驗項目提出了新的實驗內容，但沒有詳細地敘述如何設計并實施該實驗。張曉云提出了將研究性實驗替代基礎驗證性實驗，并簡單的介紹了《丙烯酰胺的水溶液聚合》實驗的做法，也沒有詳細深入的分析、研究和介紹各環節的實施方法與注意事項。胡先海等詳細介紹了在高分子化學實驗教學中采用研究性學習需要采用的幾種研究方式，并詳細解讀了各種研究方式的優點。但這些研究方式可能無法在一個實驗中全部應用。不同的實驗采用的研究方法也不同。但文獻未結合某個實驗詳細介紹研究性實驗設計及實施方案。本文根據作者理念和文獻報道的關于研究性實驗的理論，結合具體的高分子化學實驗《有機玻璃的制備》，詳細論述了該高分子化學實驗如何設計成研究性實驗，介紹各環節需要做的工作及其作用。
2研究性實驗設計和實施
2．1實驗準備
根據對研究性實驗的理念和理解，從充分調動學生學習興趣，讓學生參與每一個教學環節，體現學生學習主體的目標出發，教師從軟件和硬件上準備實驗。對于《有機玻璃制備》實驗，教師需要根據四大聚合方法之一的本體聚合理論知識，分析該實驗方案中各實驗參數是否可變？可變范圍為多少？變化后對實驗過程其他參數、實驗現象、實驗結果是否有影響。各實驗參數之間具有一定的關聯性，例如其它條件一致，反應溫度降低，反應時間則會延長，或引發劑用量越低，反應時間越長。在設計實驗時，需要注意到各參數之間的相互關聯性。根據實驗參數是否可變，修改指導書內容，將可變的實驗參數空白。在上課之前，要求學生根據已學的理論知識，并查找相關文獻資料，初步確定自己的實驗參數。在動手做實驗之間，教師和學生討論相關參數的可行性，學生需說明采用這個數據的理由和依據。通過上述準備工作，教師能夠更好地指導學生實驗參數的制定，對于學生定的不合理實驗參數具有一定的預測。有利于在課程中，順利完成實驗參數的探討和設計環節。學生通過參與上述實驗參數的設計，對該實驗的理論知識進一步進行了復習，對實驗原理把握更加準確，充分理解各原料作用和各實驗參數內在含義。同時，有利于促進學生的自主學習、自主思考、獨立研究能力和查閱文獻等科學研究基礎功底，為后續該實驗的順利開展、大四本科畢業環節的順利進行，以及今后工作打下良好的基礎。
2．2實驗預演
為了使教師對不同參數下的實驗進程和實驗現象有一個整體的把握，教師需要對不同參數下的實驗進行預演，把握各參數之間的關系，更好的指導學生實驗參數的設定，并進行理論指導。但是，由于高分子化學的特殊性，實驗條件存在一定的變化范圍，加上可變的實驗參數較多，因此，可設計出的配方數較多。在預演環節，教師不可能對所有參數的實驗進行預演，為了對實驗進行具有一個清晰、整體的把握，對預期的上下限參數實驗進行預演，并根據實驗能否進行、實驗現象是否明顯、實驗所需時間是否在課時內，實驗是否存在一定的危險性等，調整各參數的上下限范圍，防止實驗的不可進行和危險性實驗的發生。在《有機玻璃制備》實驗中，從理論分析來說，反應溫度越低，引發劑用量越低，聚合反應速率越慢，當低至一定程度時，反應有可能無法進行，因此需要對低溫、低引發劑條件下的實驗進行預演，掌握該條件下，各步反應所需的時間和實驗現象。相反，當反應溫度較高，引發劑用量較多時，反應速率越快。由于該實驗為放熱反應，反應速率過快，會導致爆聚現象的發生，因此需要對高溫、高引發劑含量的實驗條件進行預演。為了對不同條件下的實驗進程和實驗參數有良好的把握，需要對中等條件的實驗進行預演，比較低溫、低引發劑，高溫、高引發劑和中溫、中等含量引發劑的實驗進程和實驗現象有何不同。根據實驗預演結果、實驗課時的安排、硬件條件等客觀因素，修改實驗參數范圍，以便于更好的指導學生實驗參數的設定。經過實驗預演步驟，教師對各實驗參數下的實驗進程和實驗步驟做到了心中有數，對整個實驗進行能夠起到良好的指導作用。
2．3學生預習
作為學習的主體，需要對整個實驗內容進行預習，聯系理論知識，對整個實驗的操作過程和基礎理論知識有一個基礎的了解。并羅列操作和理論問題，方便在課堂上解決，加深對知識的理解和掌握。在提高動手能力的同時，實現理論與實踐的結合。教師的一切努力，只為學生能夠掌握知識，提高動手能力，鍛煉學生理論聯系實際，提高解決問題的科研能力。教師在力所能及的范圍內，提高學生的學習積極性，但如果學生不配合，教師努力的效果就會大打折扣。因此，學生預習實驗內容是非常重要的，為后續實驗課程的開展奠定基礎。對于《有機玻璃制備》實驗，學生在預習過程中，需要做好以下幾方面的內容：
（1）該實驗的基本原理；
（2）實驗的操作過程；
（3）操作和理論上存在的問題；
（4）根據理論知識和查閱文獻，初步確定本組實驗參數。這一步需要小組學生團結協作，共同確定。經過預習，學生復習了理論知識，初步掌握了實驗的操作。并通過團隊合作，提高了學生的協作精神，小組互通有無，共同提高。
2．4實驗實施
實驗的實施是整個實驗課程的中心環節。優秀的實驗方案設計，需要良好的實驗實施才能實現最終的目的。因此，教師需要根據課時對每個環節進行細致的安排，確保實驗的順利進行以及學生對知識的掌握。根據前期的實驗設計、準備、預演，實驗的實施可按照以下步驟開展：
（1）教師介紹本次實驗的內容，以及該實驗設計的基礎理論知識；
（2）從基礎理論知識引出實驗參數的設定，小組匯報本組實驗參數及其設定理由，由同學討論是否合適，教師引導，并最終確定參數；
（3）教師根據各組參數設定情況，有目的的引導各組學生參數的分布。盡量使各組實驗參數具有一定的差異性，并具有不同的實驗現象和實驗結果；
（4）教師演示實驗操作。對于特別需要注意的環節，則著重說明；
（5）學生操作實驗；
（6）在實驗實施過程中，由學生或教師提出問題，學生觀察實驗現象，通過理論與實際的結合，教師與學生互動探討問題。對于《有機玻璃制備》實驗過程中，可能出現的問題如下：
（1）在預聚過程中，錐形瓶為什么需要晃動？晃動頻率不同，對結果是否有差異？措施：可以讓一組學生嘗試不晃動錐形瓶，觀察現象。現象：出現爆聚。學生觀察有機玻璃制備過程中的爆聚現象。解釋：甲基丙烯酸甲酯聚合是一個放熱反應，晃動錐形瓶主要是為了將反應熱釋放，并讓單體流動，各處單體均勻聚合。晃動頻率不同，主要影響散熱及不同位置單體聚合程度的差異。晃動過慢也會出現爆聚。
（2）達到預聚的時間存在差異的原因是什么？解釋：主要取決于引發劑的用量及預聚合溫度。引發劑用量較多、聚合溫度越高，完成預聚時間就越短。反之，時間越長。
（3）在灌模時，產生氣泡的原因是什么？如何防止氣泡產生？解釋：由于模具三面封閉，一端開口，里面存有空氣。如果豎直模具直接倒入液體，液體充滿開口端，里面的空氣無法排出，則容易產生氣泡。措施：將模具傾斜，從模具的較低處緩慢注入，將模具里的空氣從無液體的開口處緩慢趕出，液體充滿模具，則無氣泡。
（4）灌模后，為什么還是需要低溫聚合后，再高溫聚合？措施：將一組樣品直接置于高溫下聚合過夜，觀察現象。現象：模具中的預聚體也會出現爆聚的現象，出現大量的氣泡，并溢出模具。解釋：預聚后體系中聚合物分子量較小，如果直接高溫聚合，仍會產生爆聚。通過實驗課程的實施，學生能夠系統的掌握整個實驗的操作及其注意事項，對不同參數帶來的影響也有了感觀的認識，加深了對理論知識的理解，提高了動手能力，并養成了研究比較的良好科研精神，為后續的本科畢業論文提前做好訓練。
2．5總結報告
總結報告是實驗課程的成果總結，反應了學生對實驗操作和理論知識的掌握，是教師考察課堂教學效果的重要手段。對于研究性實驗，其報告需要充分體現研究性。實驗的總結報告需要包含以下幾方面的內容：
（1）全班實驗參數和實驗數據匯總；
（2）根據各小組實驗現象和實驗結果差異，教師引導學生討論，探討差異存在的原因；
（3）以小論文的形式提交實驗總結報告。鍛煉學生科研寫作能力，為后續的本科畢業論文和工作奠定基礎。對于《有機玻璃制備》實驗，可能出現的問題如下：
（1）預聚程度的控制。溫度越低，引發劑越少，預聚合的時間越長；
（2）預聚程度的把握。預聚程度對后續的操作和實驗具有一定的影響，預聚程度過低，倒進模具時容易漏液，預聚程度過高，太粘稠，不易倒入模具，且容易爆聚；
（3）產品出現氣泡。產品出現氣泡的原因可能有：a．倒入模具時未趕出氣泡；b．預聚程度過低，小分子單體殘留過多，小分子揮發導致氣泡；
（4）產品透明度。氣泡、表面光潔度對有機玻璃的透明性具有較大的影響。通過上述總結，學生學會了有機玻璃的制備，并掌握了其中的基礎理論知識。并深刻理解如何控制有機玻璃產品質量，學到了理論課堂上學不到的知識，深化了理論知識，鍛煉了科學研究能力。
3小結
