功能高分子材料课程的教学实践与探索

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1、功能高分子材料课程的教学实践与探索自从20世纪以来，高分子学科发展迅猛，各种新材料、新理论、新模型、新应用不断涌现，在传统的高分子化学与高分子物理的基础上发展出功能高分子材料这一重要分支。功能高分子材料是本科高分子材料专业的专业课，也是化学、材料等相关专业的专业选修课程。功能高分子材料课程教学内容较多，主要包括反应型高分子、导电高分子、电活性高分子、液晶高分子、吸附型高分子、光敏高分子、高分子功能膜、医用高分子等内容。该课程通过系统地总结功能高分子材料的合成、结构、性能、应用和研究方法，使学生掌握功能高分子的基本性质、结构-性能关系、设计方法和制

2、备策略，了解功能高分子研究的方法和应用领域，从而对功能高分子材料具有全面的认识和深入的理解。1贯彻结构-性能关系的教学主线目前合成纤维、合成橡胶、塑料、涂料、高分子粘合剂等高分子材料的应用十分广泛，然而该类材料分子内缺乏反应基团，化学与物理性质较为单一，属于常规高分子材料。相对而言，功能高分子材料则具有光、电、力、热、磁、化学、生物等性能，在化工、环保、能源、信息、医药、农业等领域具有独特的应用价值。功能高分子材料之所以具有不同于常规高分子材料的独特性能，主要与其结构具有直接关系。功能高分子材料学科的主要任务是研究影响材料性能的因素，尤其是结构与

3、性能之间的关系，从而设计出满足工业生产与人们生活所需的各种新型功能材料。因而结构-性能关系在功能高分子材料课程中具有重要地位，它不仅是学生理解材料性能的理论基础，同时也是设计新型功能材料的所遵循的规律。因而，在课堂教学过程中需要贯彻结构-性能关系的教学主线，使学生能够利用结构-性能关系来理解每一类功能高分子的性质特点，进而以此为基础有能力学习并设计新型功能高分子材料。尽管材料学科中结构-性能关系的研究已经很多，但是功能高分子材料有其自身特点，即存在分子、超分子、微观、宏观等不同层次的结构。层次不同的结构对于材料性能具有不同的影响，因而功能高分子材

4、料的结构-性能关系是学生最难掌握的内容，既是教学的重点也是难点。对此，在课堂教学过程中不仅需要在课程的概述部分重点讲述不同层次结构对于材料性能的影响规律，而且需要在每一章结合实例具体讲解不同类型高分子材料的结构-性能关系，从而使学生能够深入理解并掌握该重要规律。功能高分子材料的结构具有元素组成、官能团结构、高分子链段结构、高分子微观构象结构、材料的超分子结构和聚集态、材料的宏观结构等不同的层次，依次包括原子、原子团、链段、分子、超分子的微观尺度结构以及宏观结构，其中官能团结构和分子链结构是两个重点内容，前者决定了分子的大部分化学性质，而后者主要影

5、响材料的物理化学性质。例如，高分子还原剂的还原能力于分子中包含的有机锡、硫醇等还原性基团，而高分子骨架主要使还原剂的分子量增大、溶解度降低，从而在保持小分子还原剂的还原能力的同时具有不溶性，从而使产物的分离纯化工艺大大简化。2通过前沿进展专题补充知识结构功能高分子材料是一门交叉学科，涉及化工、电子、信息、生命、医学、能源等多个领域，并与相关学科存在深入而广泛的交叉融合，因而功能高分子材料的知识结构也在随着其它学科的发展而迅速变化。为了适应功能高分子材料知识更新快的特点，不仅需要在课堂教学中介绍完整的知识体系，而且要补充相关领域不断产生的最新进展。

6、然而由于教材的版本更新相对较慢，所以需要在课堂教学过程中针对每一章节加入前沿进展专题，以补充相关的最新知识。例如，近年来纳米科技发展迅猛，新型的高分子-纳米复合功能材料成为当前的研究热点，各种新颖的研究成果不断涌现，极大丰富了功能高分子材料的构成与应用。根据这些变化，教学中增加了高分子光电功能纳米材料的专题，重点介绍共轭高分子与富勒烯、量子点等复合材料在太阳能电池中的应用进展；在医用高分子材料一章，针对当前高分子在药物输运与控制释放方面的研究进展，归纳了响应性高分子载药专题，列举对于化学、光、热、磁等外界刺激信号具有响应能力的高分子载药体系。由于

7、相关领域在肿瘤治疗中具有重要应用价值，同时载药体系往往具有有趣的控制释放机理，提高了学生的学习兴趣，也补充了教材在相关内容上的不足。3利用多媒体增强教学内容的表现力功能高分子材料课程的知识点较多，信息量很大，而教材中的图形较少，大多为文字内容。心理学的研究表明，人们在学习过程中依靠单一的文字阅读获得知识时容易疲劳，记忆与理解的效率也会降低；相对而言，人们对于形象信息的感知速度更快，记忆能力更强。为此，授课过程中需要借助Po].2版.北京：化学工业出版社，2013.[2]刘永红，纪仁杰.教、辅、研三位一体培养创新人才的方法研究[J].高等理科教学，

8、2013，108（2）：80-83.[3]石爽，封禄田.多媒体在高分子科学教学中的应用[J].科技教育，2011，03，195.[4]李