２０１３年第５１１（总第１３３期） 墨竞哮 奄 ６５ 高分子化学实验教学实践＊ 王，ｊ、丹，潘育方，刘 宁，李 田 （广东药学院医药化工学院，广东中山５２８４５８） ［摘要］本文在深入分析高分子化学实验课程的教学目的、具备一定教学实践的基础上，探讨了对备课、 课堂教学、课后实验及考核三个环节的教学方法、教学观念，并据此进行了教学实践。结果表明，本研究 所提出的教学理念是可行的，教师和学生达到了双赢的教学效果。 ［关键词］高分子化学实验；教学观念；教学方法；探讨 Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ｔｅａｃｈｉｎｇ Ｗａｎｇ Ｘｉａｏｄａｎ，Ｐａｎ Ｙｕｆａｎｇ，Ｌｉｕ Ｎｉｎｇ，Ｌｉ Ｔｉａｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｆｔｅｒ ｆｕｌｌｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｃｏｕｒｓｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｓｕｂｊｅｃｔ ａｎｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ，ｔｈｅ ａｐｐｒｏａｃｈ ｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｆｏｒ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｉｎ ｉｎ－ｃｌａｓｓ ｔｅａｃｈｉｎｇ，ａｆｔｅｒ－ ｃｌａｓｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｅａｃｈｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｉｔ ｉｓ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ａｎｄ ｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｂｅｎｅｆｉｔ ｔｏ ｂｏｔｈ ｔｅａｃｈｅｒ ａｎｄ ｓｔｕｄｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；Ｔｅａｃｈｉｎｇ ｃｏｎｃｅｐｔ；Ｔｅａｃｈｉｎｇ ａｐｐｒｏａｃｈ；Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ 在高分子专业的科学研究中，实验是分析问 一、备课环节 题、解决问题的主要手段。ｌｌ１］对本校化学工程与工 （一）教学内容的选择 艺专业（药用高分子材料方向）学生来说，开设在 本课程仅３６学时，而高分子实验，尤其是高 大二第二学期的高分子化学实验课程是他们接触 分子聚合实验所需要的反应时间是特别长的。如 的第一门专业实验课程，也是他们了解高分子学 何在有限的３６学时里开设更多更全、具有代表性 科的第一扇实践知识之门。因此，这门实验课程 的实验，是我们首要考虑的实验内容问题。实验 的实施，对提高学生的专业课程兴趣至关重要。 教学应密切联系生产实际，加强各门知识的融会 为开设好这门课程，我们不断探索、改进，目前达 贯通，将分散的知识梳理、系统化，使学生受到全 到了很好的教学效果。总结这些年的教学经验， 面综合性训练。＿２ 综合考虑各理论知识点及生产 从教学内容、教学方式和考核评定等方面探讨，我 实际，我们选取了如表ｌ所示的８个有代表性的 们在备课、课堂教学、课后三个教学环节得到了以 实验。这８个实验几乎涵盖了各实施方法、聚合 下的一些教学体会。 机理等知识点，同时尽可能地结合生产实际，做到 ［作者简介］王小丹（１９７９一），女，讲师，硕士。 ＊基金项目：广东省教育科学“十二五”规划２０１１年度研究项目（编号：２０１１ＴＪＫ１４８）。 ６６ 高分子化学实验教学实践 了理论课和实验课相结合，实验课和实际工业应 用相结合的过渡。例如“甲基丙烯酸甲酯的本体 聚合”实验涵盖了工业上为避免爆聚所采取的方 法，“泡沫塑料”实验涵盖了泡沫塑料的应用。这 样有利于理论知识的巩固、理性认识到感性认识 要的时间可长达几十个小时，而我们选择的这些 实验都是经过实践、能够在短时间内完成的，这样 既可保证在有限的学时内开设更多的实验，又减 少了学生在聚合过程的等待时间，提高了学习的 积极性。 的过渡、学生综合能力的培养。另外，聚合反应需 表１ 各实验内容及其所涵盖的知识点 —— 实验内容—～ ～—～ 三 实施方法 聚合机理 反应类型 是工否业结应合用 １．甲基丙烯酸甲酯的本体聚合 本体聚合 自由基聚合 均聚反应 是 ２．对苯二甲酰氯与己二胺的缩聚 界面缩聚 逐步聚合 缩聚反应 否 ３．苯乙烯的悬浮聚合 悬浮聚合 自由基聚合 均聚反应 是 ４．苯乙烯与马来酸酐的交替共聚 溶液聚合 自由基共聚 交替共聚合 否 ５．乙酸乙烯酯的乳液聚合 乳液聚合 自由基聚合 均聚反应 是 ６．聚乙烯醇的制备 功能基转化 是 ７．聚乙烯醇的缩醛化反应 功能基转化 是 ８。软质聚氨酯泡沫塑料的制备 扩链、交联 是 注：聚乙烯醇的制备及其缩醛化反应属于综合性实验。 （二）实验教学内容的设置 面。作以上的实验排序，是以期达到环环相扣、提 如何在有效的学时里，让学生学到更多知识， 高学生综合分析问题能力的教学目的。 尤其是让学生在一个有效、有趣、轻松的氛围中达 因为整个高分子化学实验实际上可以总结为 到课程学习目的是我们的追求。因此，我们在教 聚合反应和聚合物的化学反应两大类。从理论上 学内容和教学方式上下了深功夫。再综合理论知 看，要么是聚合，要么是类似于有机化学的合成反 识循序渐进的教学需求，我们对教学内容作了如 应，非常单调枯燥。故而我们很有必要设计为趣 表Ｉ实验内容中的排序。 味性的实验，来提高学生学习的兴趣。但是实验 从理论教学角度，我们依次安排了对应表１ 毕竟是为理论知识服务的，不可能做到每个实验 序号的１．自由基均聚，２．逐步聚合，３．悬浮聚合 都能有趣生动。为了保证实验的趣味性和有效 方法，４．共聚合，５．乳液聚合和６、７、８聚合物的化 性，我们从学习的心理特点出发，表１的排序，实 学反应。 际上也是一个从实验的趣味性——单调性——趣 从实验的综合性、教学的有效性角度出发，我 味性的一个过程。首先，实验１在进行时，提前通 们将５、６、７依次排序进行实验。“６．聚乙烯醇的 知学生准备一些小纪念品、小饰品，在预聚合完成 制备”是通过聚乙酸乙烯酯的醇解制备得到的，尽 之后将这些物品放入模具中，注入预聚合产物并 管没有完全开设乙酸乙烯酯的溶液聚合，但是这 在模具开口处安装挂扣，低温４５℃聚合２４ ｈ后高 样的排序，再通过联想和提问式教学，将这两部分 温后处理，制得有机玻璃小挂件，既精美又有纪念 的知识联系起来，也能够加深学生对聚合物的化 意义。学生实验兴致由此高涨，实验过程很认真， 学反应、综合性高分子化学实验的认识。而“７．聚 实验效果也很好。实验２作为首次接触界面缩聚 乙烯醇的缩醛化反应”是必须在完成“６．聚乙烯醇 方法，完全不同于无机有机化学实验，学生可以很 的制备”之后才能实施的综合性实验。因此，聚乙 直观地从界面看到聚合物的生成。一边拉，一边 烯醇的缩醛化反应需安排在聚乙烯醇的制备后 看到聚合物不断生成，直到反应结束，非常有趣。 高分子化学实验教学实践 实验３中，各组同学的条件不同，可以得到不同颗 粒大小、不同形态和透明度的硬粒，甚至类珍珠状 的产品。这些产品都会让学生感到有趣、有成就 感。然后是实验４、５、６，这几个都没有什么明显 的有趣生动的实验现象，但作为理论学习又是必 需的。再然后是实验７，我们安排学生做不同的 缩醛化反应，就可以得到不同用途的胶黏剂基质。 课堂上让学生根据不同缩醛化所得到的产品用不 同的材料进行粘附能力测试，而粘附能力既跟不 同的缩醛化反应有关，也跟基质的聚合度有关。 而基质聚合度的大小，就跟前面的实验５和６做 得好不好有关。这样就跟前面单调的实验５和６ 联系起来了，显出这两个实验的重要性，因而受到 了学生的重视。之所以将泡沫塑料放在最后一 个，一是这个实验趣味性较高，学生会觉得整个高 分子实验从有趣开始到有趣结束，容易接受和喜 欢；二是这个实验比较轻松，放在最后一个，也可 以缓和整个实验课程的气氛。 二、课堂教学环节——开放式教学 为了达到“有效、有趣、轻松的学习氛围”这个 目标，我们同样也在教学方式上不断改进。开放 式教学就是我们提倡的一种教学方式。例如，在 “苯乙烯的悬浮聚合”实验中，搅拌速度、分散剂的 选择、分散剂的用量、油水比等都是影响聚合成败 及产品形态的关键因素。在讲授这个实验的前一 个实验课堂上，我们给学生列出实验室能够提供 的分散剂，让学生自己设计这些因素，然后分组实 验。实验结束后即可看到实验的成败、产品的形 态和透明度等，学生可以进行很直观地对比：为什 么有的产品呈沙状、有的呈珍珠状、有的大小不 一、有的很透明、有的成乳白色不透明状，然后进 行各种因素分析，得出最佳的悬浮聚合条件。甚 至有的学生由于好奇心，在反应过程中偷偷地停 下搅拌来观察反应现象导致团聚成块状无法得到 颗粒的失败都可以作为反面教材，让学生明白悬 浮聚合中搅拌的重要性。 三、课后环节 （一）开放实验室 通过教学方式的改变，我们在验证性实验基 础上深度引入了探索性、设计性实验，使学生在有 限的实验学时里学得更多。但实验学时毕竟是有 限的，有时候一个实验的开展、探讨，并不仅仅是 上课的４个学时所能够满足的。仍以悬浮聚合这 个实验为例，各种各样形态的颗粒样品提起了一 些学生的研究兴趣，但他们又不满足于实验课堂 上其他同学的实验结果，希望能够自己动手，做一 个完整的实验体系。如我们用的机械搅拌器没有 办法测定搅拌速度，但学生希望能够做精确的搅 拌速度影响因素，故需要课后有比较多的时间去 做详细的实验设计和实验实施。因此非常有必要 在课后、学生的空余时间里开放实验室，让学生的 后续研究能够得到进一步的开展。 开放性实验不仅仅是实验室和实验时间的 开放，更是实验项目、研究课题的开放。＿３ 我们 通常并不限定学生的研究内容，只要实验室可 以为学生提供的试剂、仪器，都可供学生做各 种课题研究用。开放实验室的反馈很好，学生 非常感谢实验室的开放。觉得开放实验室提 供了他们自由发挥的空问，让他们在课后学得 更多，一些学生甚至改变了兴趣，毕业后从事 与此相关的技术研究。 （二）参与教师科研项目 鼓励学生参与教师科研项目，进行研究型 实验，既培养了学生科学思维能力，又解决了 科研人手不足的问题，使得研究成果能够及时 转化为实验教学内容，达到科研和教学相互促 进、共同发展。ｌ＿４ 我们鼓励有兴趣的学生不限 年级，都可以参与教师的科研项目。有的学生 从大二开始就跟教师进行研究型实验，培养了 科学思维能力、思考能力、动手能力。到 大四，这些参与教师科研的学生又到外面参加 其他类型的毕业实习，参与社会实践。这些经 历对他们无论走向社会工作岗位，还是继续求 学，都是非常有利的。而教师也解决了科研人 手问题，师生收到了双赢的效果。 （三）考核评定 实验教学考核是实验教学改革的重要环节。 必须建立一套有利于培养学生创新能力等综合能 力的实验教学考核模式。［５ 目前的实验教学考核 不足主要表现为考核方式单一，缺少科学合理的 考核模式，学生只要按部就班完成实验任务就可 以得到高实验成绩ｏ￣Ｃ我们认为作为一门实验课 程，考察学生的动手能力、思考能力、综合分析能 力和操作能力比掌握理论更为重要。因此， 我们设定的最后成绩评定分为三个部分：平时成 绩、操作考试和笔试。这三部分（下转第１０４页） １０４ 从一道习题谈络合掩蔽下共存离子效应系数的计算 ＥＭＹ］＋ＥＮＹ］一Ｃ （１４） 取不同的ｋ值，将对应的ＥＭ ］和ＩＮ ］的计算 结果列于下表，并作图。 联合（１１）、（１２）和（１４）这３个式子，可推得 ＥＭ ］＋［－Ｎ ］ｚｃ。 １０。・。。 １０ ・。。 １０。・。。 １０ ・。。 １０ ・。。 １０。・。。 １０一 。。 １０一 ・。。 １０—０－。０ １０一 ・。。 １０— ‘ｏ０ ｌｇｋ ５．００ ４．Ｏ０ ３．ＯＯ ２．ＯＯ １．ＯＯ Ｏ．ＯＯ —１．ＯＯ 一２．０Ｏ 一３．ＯＯ ～４．ＯＯ 一５．０Ｏ ［Ｍ ］／ｆ（９／６） Ｏ．３１５ ０．９９０ ３．０７ ９．Ｏ９ ２４．Ｏ ５０．０ ７６．Ｏ ９Ｏ．９ ９６．９ ９９．Ｏ ９９．７ ＥＮ ］／ｃ（％） ９９．７ ９９．Ｏ ９６．９ ９Ｏ．９ ７６．Ｏ ５Ｏ．０ ２４．Ｏ ９．０９ ３．Ｏ７ Ｏ．９９０ Ｏ．３１５ 、、＼ ／／， ＦＮ ］没有数量级的差异，也不至于太大。这时更 重要的是寻找合适的络合掩蔽剂，使其能够满足 （５）式或（７）式，才能对Ｍ离子进行准确滴定。 （文字编辑：吴文水） 参考文献： ＼ 釜 ／ 【Ｎ 】 苔 ８ 墨 苫 ／ ． ｌ ？ ＞ ？一 ｛ ｌ ［１］陶增宁．关于混合离子络合滴定教学的看法ＥＪ］．化 学通报，１９８１，（１）：４７—５１． ＼ ．】 ＼ Ｅ２３童沈阳，李克安，刘锋．分析化学中的副反应函数和 掩蔽函数ＥＪ３．化学通报，１９８４，（８）：４３—４７． Ｅ３３武汉大学主编．分析化学上册（第５版）ＥＭ３．北京： 高等教育出版社，２００６．１７８． 由计算结果可知，Ｍ离子和Ｎ离子的浓度相 当时，如不满足（６）式或（８）式，只要ｌｇＫＭｖ＞ ｌｇＫＮＹ或ｌｇＫＭ，Ｙ＞ｌｇＫ ，ｖ，此时用分析浓度ｃ 代 替平衡浓度［Ｎ］或［－Ｎ ］对共存离子效应进行估 算，仍然是意义的。虽有误差，但ｃ胃和［Ｎ］或 ［４］赵中一，邱海鸥．分析化学辅导与习题详解［Ｍ］．武 汉：华中科技大学出版社，２００８．８７—８８． （上接第６７页）的权重分别为０．６、０．２和０．２。 作为实验课程，平时的操作、实验报告、课堂上解 ［１］胡先海，刘瑾，朱绍峰等．高分子化学实验教学中开 展研究性学习的初探［Ｊ］．合肥师范学院学报，２００９，２７ （６）：７６—７７． 决实验过程中出现各种问题的能力及实验后对实 验的分析讨论是真正体现学生能力的根本。因 此，将包括回答问题、动手操作、实验报告等内容 的平时成绩的权重定为０．６是很合理的。而操作 考试有时安排为平时实验课堂的操作抽查，或者 在实验课程结束后的定题，然后由学生随机抽题， 根据题目来完成相应的操作。理论考试则侧重于 一Ｅ２３方杰，崔宝发，李凌燕．开放实验室拓宽提高学生综 合能力的渠道［Ｊ］．中国现代教育装备，２０１０，（９）： １０５—１０７． Ｅ３３吴兴应，张新桥，李云等．基于培养大学生创新能力 的开放性实验教学质量评价体系的研究ＥＪ３．实验室科 学，２０１２，１５（６）：１６１—１６３． 些基础理论和实验过程中出现的问题，要求学 Ｅ４３颜七笙，童怀水，游泳．建立开放实验室培养创新人才 的探索与实践ＥＪ］．东华理工学院学报（社会科学版）， ２００５，２４（４）：３９８—４００． 生分析问题，并提出解决这些问题的方法。多方 面多方位多角度的考察，能很好地完成本课程的 教学任务，收到很好的教学效果。 （文字编辑：吴文水） 参考文献： ［５］张俊然，刘晓莉．基础化学实验考核模式的改革与实 践ＥＪ］．实验室科学，２００８，（２）；４６—４７． Ｅ６］尹立苹，刘雁红，韩聪．高校实验教学考核模式的研 究与探索＿Ｊ］．实验科学与技术，２００９，７（５）：７３—７５．
