《高分子化學》在高校化學教學中的展開與推進

趙焱　翁慧　白青龍

【摘 要】在普通高校化學專業(yè)學科設置中，高分子化學作為選修課程未受到重視，這與高分子化學在實際生產(chǎn)生活應用中的重要性嚴重不符。結合高分子材料在生產(chǎn)生活中的使用，調動學生學習課程的主動性，普及推廣《高分子化學》，在現(xiàn)有條件下推進這門課程的教學，拓寬化學專業(yè)學生的專業(yè)知識面并提高其專業(yè)水平。

【關鍵詞】高分子化學；高校教學；選修課程

《高分子化學》是一門專業(yè)素質較強的基礎課程，由于高分子材料在國民經(jīng)濟、工業(yè)生產(chǎn)、國防軍工等方面都有著廣泛的應用，所以在化學非高分子專業(yè)學生中普及高分子化學的知識對于化學人才的培養(yǎng)具有著重要意義。對于非高分子專業(yè)的學生來說，可以通過選修課對高分子化學進行了解和入門學習。從身邊的高分子材料開始，讓學生們切實體會到高分子材料對于人類的進步與科技的發(fā)展帶來了怎樣的推進作用。選修課課時較少，一般設定多為24-36學時，在有限的學時內(nèi)，系統(tǒng)深入的講解高分子化學的制備方法、反應機理、動力學推導等專業(yè)性較強的知識，學生接受的信息效果不好，后續(xù)的學習也會顯示出動力不足。所以在教學中應該以日常的例子入手，讓學生先認識到高分子材料學習的重要性，再貫徹一些實際應用案例使學生體驗到學習高分子的趣味性，再結合工業(yè)上的生產(chǎn)，用所學原理解決生產(chǎn)過程中的問題，使學生們能夠感受到學習高分子的奇妙，能夠融會貫通、學以致用。在教學中用多媒體課件輔助教學，結合圖片能更直觀地學習到高分子材料的相關知識。選修課應該更注重學科涉獵范圍的廣度，而不是學術學習與研究的深度，應該致力于拓寬學生的知識面，讓學生接觸到更多與化學有關的一些學科并有簡單直觀的認知，鑒于時間與精力上的分配問題，應該盡量設定一些生動有趣的科學原理及應用實例。在學科發(fā)展的指導方面，應該著眼于調動學生學習知識的積極性，不為修學分而學習，為了自身專業(yè)素養(yǎng)的提高而學習，重建學習氛圍并且推廣學科品牌。在以往的教學過程中，逐漸摸索出高分子化學選修課的教學模式，主要從以下幾方面展開教學。

1 高分子與人類歷史

人類文明中早就有了高分子材料使用的痕跡，中國古代四大文明中的造紙術就是使用天然高分子纖維素的化學過程，步驟大致分成：打漿、抄造、施膠三步[1]，造紙的步驟也就是處理高分子纖維素的步驟。在教學的過程中結合內(nèi)蒙古通遼市本地特色可以對學生講解一些實例，眾所周知通遼市是全國三大玉米產(chǎn)地之一，每年玉米秸稈的產(chǎn)量也十分龐大，但是作為一種無用的廢料，玉米秸稈現(xiàn)在常常被就地焚燒化成廢料，因為人們甚至不愿意付出運輸成本將其作為燃料。但是玉米秸稈中富含天然高分子纖維素，也就是古人都知道用來造紙的高分子材料，如果加以應用將會對通遼的經(jīng)濟做出很大的貢獻，同時還能讓農(nóng)民從本來無用的廢物中獲取利潤。當然纖維素的使用不僅僅局限在造紙方面，在高分子的學習中同學們可以了解到很多關于天然高分子纖維素的用途，開動腦筋、學以致用、理論聯(lián)系實際，會有更多關于材料使用的新思路。同時結合本地情況，學生在學習的過程中也會更多地關注相關的知識。

2 高分子與日常生活

高分子材料已經(jīng)滲透在人們的日常生活中，我們已經(jīng)離不開高分子材料了。產(chǎn)量第一的合成纖維聚酯纖維就是現(xiàn)在服裝的主要原料之一，全名是聚對苯二甲酸乙二醇酯（滌綸），也就是我國70年代眾人熟悉的布料“的確良”。這種化纖因為穿著感涼爽、耐磨、不易褶皺、易著色等優(yōu)點受到人們的追捧。但是現(xiàn)代人認為天然材料更為健康，所以會選用棉、麻等材質，但是百分百純棉的衣服不耐穿、易形變、易褪色，百分百麻制品穿著不舒適、而且不易著色，所以現(xiàn)代服裝材料常使用天然材料與化纖材料混紡的方法得到綜合性能更為優(yōu)良的纖維材料。課堂上學生在接觸這些新知識的同時喜歡用已有的認知去解釋新知識，教學中講到這點時同學們最喜歡做的是把自己衣服翻起來看看標簽，是否自己穿的衣服中也含有滌綸纖維。在高分子教學的課堂上，利用高分子科學與實際應用緊密聯(lián)系的特點，在教學中體現(xiàn)學科優(yōu)勢，是教好這門課的一大優(yōu)勢。學生們摸摸身上的衣服所體會的手感，看看材料外部形貌所形成的第一印象，比簡單枯燥的說教來得更為有效。利用學科優(yōu)勢，結合學科特點，融進綜合素質選修課教學，更能廣泛普及高分子知識。

3 高分子與生物醫(yī)學

高分子化學方法制備的材料在生物醫(yī)學領域里也有著廣泛的應用，其中一個典型例子是人造關節(jié)的使用[2]。在高分子關節(jié)未出現(xiàn)的時候，人們使用金屬材料來制造人造關節(jié)，例如：人工髖關節(jié)、人工股骨頭。但是金屬人造關節(jié)耐磨性不佳、密度大、不耐腐蝕，并且患者常感覺到疼痛。使用高分子材料超高分子量聚乙烯制作的人造關節(jié)可以很好的解決上述問題，這種塑料材質的人造骨與人體有很好的相容性，耐磨、耐腐蝕、密度較小，植入后患者沒有嚴重的不適感并且可以大幅度延長使用年限。而且手術成本也不高，一個超高分子量聚乙烯人造股骨頭的置換手術費用約為1.5萬元，攜帶時間可以延長到20年，生物醫(yī)學上的這個進步得益于高分子材料的優(yōu)異性能。此外，人造腎也是一種高分子滲透膜材料，人體腎器官喪失的功能可以由合成高分子材料來完成，還有人造皮膚、人造心臟、醫(yī)療器械等都是高分子材料應用的典型例子。

4 高分子與仿生材料

中國古代有一個名句“出淤泥而不染，濯清漣而不妖”，這句古詩在體現(xiàn)古人高風亮節(jié)修養(yǎng)的同時，也說出了一個材料學中的典型原理——材料表面的超疏水現(xiàn)象。當帶有淤泥的水滴流經(jīng)荷葉表面的時候，水滴不會停留不會浸潤而是順著荷葉留下。這種現(xiàn)象是由于荷葉表面雖然看似光滑，但是在顯微鏡下可以清晰的看到荷葉表面有很多突起，而且每個突起上面還有很多納米級別的二級突起，這使得液滴與荷葉表面接觸時接觸角很大、接觸面積很小，所以液滴在荷葉表面不會停留或者浸潤而是順著傾斜角度流下[3]。利用荷葉表面的超疏水結構特點，人們制造出防水防污的商務服裝，還可以做成耐臟的建筑物表面涂層等等。此外模仿蜘蛛絲制備的高分子超強纖維在航天航空、國防、醫(yī)學、工業(yè)等領域都有著廣闊的應用前景。

高分子化學以及利用高分子化學制備出的高分子材料在國民經(jīng)濟和國家發(fā)展的方方面面都起著重要的應用，占據(jù)著不可替代的地位。所以高分子化學這門課在化學專業(yè)學生教學中的普及勢在必行。但是迫于主流基礎課教學任然在學生學習與考研中占有主導地位，高分子化學作為一門新興學科只能以次要專業(yè)學科排入教學安排中。鑒于高分子化學現(xiàn)在面臨的情況，在教學中調動學生學習高分子知識的興趣比生硬地安排教學將會更為有效地引導學生學習。在實際教學中可以參照以上提到的幾點，從興趣點入手，有效引導教學。

【參考文獻】

[1]董炎明.奇妙的高分子世界.化學工業(yè)出版社，2012.

[2]章俊，胡興斌，李雄.生物醫(yī)用高分子材料在醫(yī)療中的應用.醫(yī)學技術，2008，1：30-35.

[3]文金迎，孟飛，趙陽.微結構可降解高分子仿生防污材料研究綜述.內(nèi)江科技，2017，2：70-71.endprint