高分子化学实验教学内容的选取与整合优化

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1、高分子化学实验教学内容的选取与整合优化张欣茜遆晓南王英杨再磊（新疆农业大学化学工程学院、新疆农业大学食品科学与药学学院）[摘要]针对应用化学专业，在同期专业课程门类较多、学生学科基础相对薄弱、学时数有限的条件下，从单体和引发剂的精制、聚合实施方法、聚合物的化学反应三个方面对高分子化学实验内容进行选取与整合优化；以验证性实验为基础，引入设计性实验并紧密联系实际开设应用性实验，各类型实验互相渗透、相互关联，形成有机整体；增强了实验的趣味性和实用性，有助于相关理论知识的深化，提高了实验课教学质量。[关键词]化学实验内容选取整合优化高分子

2、化学是高分子材料与工程专业、应用化学专业理论教学课程的重要组成部分，是一门实践性很强的自然科学，与之相配套的高分子化学实验则是其实践基础。　　实验教学的主要目标是对理论知识的形象化、具体化应用，以及培养学生动手能力和创新能力。因此，高分子化学的实验教学环节不仅对建立与巩固高分子化学基本概念和理论、强化高分子化学相关知识具有重要作用，而且有利于培养学生的观察分析能力、研究动手能力和综合设计创新能力，同时也为我校应用化学专业学生毕业设计提供了新的选题方向和实验手段。基于以上教学目的，对应于理论教材——《高分子化学简明教程》[1]，我们

3、从单体和引发剂的精制、聚合实施方法、聚合物的化学反应三个方面来进行实验内容的选取，并结合我校应化专业学生实际情况与具体学时数，对所选内容进行整合优化；以验证性实验为基础，引入设计性实验并紧密联系实际开设应用性实验。一、以验证性实验为基础构建综合实验体系高分子化学是新疆农业大学化学工程学院为适应社会需求，针对应用化学专业学生，在大学三年级下学期开设的新增专业课程，同期专业课程门类较多、学生学科基础相对薄弱、学时数有限，相应的实验教学部分则需内容紧凑、整体连贯、具有代表性。验证性实验能够帮助学生进一步掌握相关实验规程和内容，熟悉有关仪

4、器设备的使用，并对实验结果有所认知；对建立高分子化学的基本概念、巩固基础理论、强化高分子化学相关知识具有非常重要的作用。验证性实验能够保证课程的整体性，有利于学生知识体系的过渡。并且，验证性实验所需仪器设备与有机化学实验相近，可在其基础上改装、增补，以确保实验的顺利进行，节约实验场地与教学成本。因此，我校应化专业高分子化学实验以验证性实验为基础单元，针对相应知识体系，开设：1．单体和引发剂的精制；2．聚合实施方法：2.1本体聚合——甲基丙烯酸甲酯的本体聚合(有机玻璃工艺品的制备)/聚氨酯的本体聚合(彩色泡沫塑料的制备)，2.2悬浮

5、聚合——苯乙烯的悬浮聚合(阳离子交换树脂的制备)，2.3乙酸乙烯酯的乳液聚合(白乳胶/乳胶漆的制备)，2.4乙酸乙烯酯的溶液聚合(胶水的制备I)；3．聚合物的化学反应：3.1聚乙酸乙烯酯的醇解(胶水的制备II)，3.2聚乙烯醇缩甲醛的制备(胶水的制备III)；共三个模块七个实验[2-4]。其中，实验1、2.4、3.1、3.2分别涉及高分子化学反应体系、聚合反应实施方法和聚合物的化学反应三个方面，系统地呼应了高分子化学的知识理论体系，包含了从乙酸乙烯酯单体、偶氮二异丁氰引发剂的精制到聚乙酸乙烯酯的制备、醇解，进而缩甲醛化制得胶水的全

6、部过程，构成了一个综合性有机整体，较为完整地体现了工业生产的实际情况。二、增加实验趣味性，引入设计性实验由于聚合反应时间较长，在高分子化学实验过程中一般需长时间等待，容易使其在等待反应过程中觉得无意义、实验积极性不高。针对这一现象，我们对传统的验证性实验进行了改进，把实验与艺术、生活相结合，让高分子化学实验具有美的感觉和生活乐趣，极大地提高了学生的实验兴趣，充分调动了实验积极性。实验“2.1本体聚合”包括两组实验，学生可自行选择其中一组进行。在“甲基丙烯酸甲酯的本体聚合”中，提前通知学生准备一些小纪念品以及挂扣，在预聚合完成之后将

7、这些物品放入模具中，注入预聚合产物并在端面安装挂扣，低温45℃聚合24小时后高温后处理，制得有机玻璃小挂件，既精美又具有纪念意义。在“聚氨酯的本体聚合”中，实验室提供各色染料，并让学生自行设计各式纸质模具，以制备其喜爱的彩色泡沫塑料。在增加实验趣味性的同时，引入了材料设计理念，有助于开拓学生视野，培养综合型技术人才。此外，为了更有效地理解聚合反应机理和聚合反应影响因素、进一步提高实验教学效果，我们在已有的验证性实验基础上进行深入，引入探索性、设计性实验。在实验“2.1本体聚合——甲基丙烯酸甲酯的本体聚合(有机玻璃工艺品的制备)”中

8、，采用试管为模具，并分别编号，将预聚物注入试管中后，直接进行高温后处理，观察不同后处理反应时间和温度对产品外观、硬度等的影响。在实验“2.2悬浮聚合——苯乙烯的悬浮聚合(阳离子交换树脂的制备)”中，选用不同的分散剂，改变引发剂用量、搅拌速度等，让各