高分子化学实验是高分子化学专业实验、是高分子化学专业本科生认识和实践高分子化学的基本实验。高分子化学专业实验与普通化学专业实验有所不同,对于高分子化学专业本科生来说,普通化学专业实验教学目的主要在于培养和提高学生在化学实验方面的基本实验能力、扩大学生化学在实验方面的知识面,高分子化学专业实验除要满足普通化学专业实验教学目的,还要针对工业生产现状、科技发展程度、学生就业状况、以及学生的进一步就学(读研)问题考虑。目前的高分子化学领域的科技发展水平较高、工业化生产程度也较高、我院高分子化学专业本科毕业生直接就业比例目前下降至三分之一以下、读研比例上升三分之二以上。
以往高分子化学实验教学主要针对本科毕业生就业的需求为重点、兼顾研究生科研教学需求,沿用的教材内容部分相对陈旧、设备落后,高分子化学专业实验的内容与目前高分子化学领域的科技发展水平以及工业化生产程度偏离较大,己经很难适应当前的各种需求。因此,作者依据教学前辈留下的宝贵教学经验、国内高校同仁提供的宝贵教学经验以及针对作者近些年的教学经验,归纳总结出改进与提高高分子化学实验教学的几点建议。
第一、改变高分子化学实验教学针对性。
由于高分子化学专业本科毕业生读研比例上升三分之二以上,所以高分子化学实验教学的针对性应以多数人的需求为重点兼顾少数人的需求为原则由本科毕业生就业的需求为重点、兼顾研究生科研教学需求的针对性转变为研究生科研教学需求为重点、兼顾本科毕业生就业的需求的针对性。就业的.本科毕业生需要的是生产技能,读研的本科毕业生需要的是科研技能,生产技能与科研技能有较大的差异,所以改变我院本科生高分子化学实验教学的针对性是很有必要的。
第二、调整高分子化学实验教学内容。
相对工业生产现状、科技发展程度,沿用的教材内容部分相对陈旧,需要对高分子化学实验教学内容作适当的调整。1.删除那些法律禁止的、已被工业生产淘汰的、产品危害人类生命健康与自然环境平衡的相关实验内容,如:某些产品中含有甲醇、甲苯、二甲苯、苯、丙酮等挥发性溶剂的实验教学内容。如果不删除这些内容,很容易给学生以误导;2.改进某些陈旧的实验教学内容,以适应当代科技发展。用膨胀计测定法研究乳液反应动力学的实验内容,是五六十年代的实验内容,由于该实验内容的结果可以直接测量到,具有极强的可视性,所以一直沿用到现在。
经我们儿年的实验教学发现,乳液聚合反应过程中,乳液体系体积改变的影响因素不单纯是液滴与胶粒间密度差别引起的,可能还涉及液滴或胶粒微观界面效应,纳米微观界面效应是近些年人们热衷研究的课题。如果配合其它的表征手段,用膨胀计测定法研究乳液反应历程中液滴或胶粒的微观界面效应,要比用膨胀计测定法研究引发剂用量对聚合发应速率的影响更能诱发学生的研究兴趣。3.添加一些近年来科技发展较为成熟的成果、方法、手段。如微乳液制备、无毒粘合剂制备等内容。
第三、将计算机模拟技术引入到高分子化学实验教学中。
随着科学技术的发展,计算机模拟技术己经成为科学研究中所使用的第三种研究手段,与理论研究与实验研究齐驱并驾,计算机模拟技术既可以验证理论或实验结果的正确性,又可以将理论研究与实验研究贯穿起来,揭示实验反应历程中奥秘。计算机模拟技术在高分子化学方面广泛应用于缩聚反应、共聚物的组成与序列、自由基聚合反应中的反应动力学及分子量分布、高分子链的降解、高分子互传网络与凝胶的形成、高分子的搏板反应自复制反应、本体聚合反应等。
通常在高分子化学实验中,我们更多的是依据经验进行操作,然后根据实验结果来判断实验的效果,并依据推理来确定反应历程。实验研究方法最大的优点是实验结果真实可靠,缺点是由实验结果确定的反应历程未必真实可靠,原因是反应过程的本身是一个黑匣子,人们很难直接观察到,部分实验借助仪器跟踪监测所确定的反应历程也可能揭示部分现象。尽管计算机模拟的结果并非真实,但计算机模拟的过程是可以直接观察到的,通过统计方法可以归纳总结各种现象的规律,能够全面揭示反应历程、解释实验结果。将计算机模拟技术引入到高分子化学实验教学中,将有利于全面揭示高分子化学的反应历程与机理,更好地解释实验结果与现象,同时也会让学生直接观察整个实验过程。
第四、培养学生的创新能力。
各行各业都在追求创新,创新是事业发展的动力,创新已成为高校科研主要的目标,创新能力也是衡量人才主要依据,所以培养学生的创新能力已成当务之急。在高分子化学实验教学中,如何培养学生的创新能力,值得探讨。
我们认为应将高分子化学实验教学内容分成几部分,首先是让学生了解熟悉高分子化学实验课并培养学生的实验基本功,包括仪器设备的安装、料液的加入、温度的控制、产品的评价。这一部分的高分子化学实验教学内容应该选定那些成熟、稳定的实验,由教师详细讲解和示范,学生严格按教材规定条件去做;其二是培养学生独立的实验能力,由于在高分子化学实验中,实验的成败写实验操作、原料、温度、搅拌速度等诸多影响因素密切相关,实验的成败更多取决于实验操作的个人经验,培养学生独立的实验能力实际上是让学生积累个人经验。
这一部分的高分子化学实验教学内容应该选定那些不稳定的、难点较大的实验,教师对实验的要点、注意事项进行讲解和示范,学生参考教材操作,并由学生总结出各自实验成败的经验,教师加以评价;其三是培养学生的创新能力,在学生独立的实验能力基础上,教师可选定某些己成熟、稳定的科技成果或在研课题中某一问题,由教师给出提示,由学生查阅资料、拟订实验方案并由教师确认后实施。这一部分,主要是让学生自己独立完成设计和实施实验,了解创新科研的过程,积累创新科研的经验,培养创新科研的勇气,从而培养学生的创新能力,并根据有无创新方法、产品出现作为鉴定学生的创新能力的标志。
我们在此提出四点改进与提高高分子化学实验教学的建议,可能有许多不足之处,希望与会的专家教授们提出宝贵的修改意见。
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