《高分子化学》在高校化学教学中的展开与推进

赵焱　翁慧　白青龙

【摘 要】在普通高校化学专业学科设置中，高分子化学作为选修课程未受到重视，这与高分子化学在实际生产生活应用中的重要性严重不符。结合高分子材料在生产生活中的使用，调动学生学习课程的主动性，普及推广《高分子化学》，在现有条件下推进这门课程的教学，拓宽化学专业学生的专业知识面并提高其专业水平。

【关键词】高分子化学；高校教学；选修课程

《高分子化学》是一门专业素质较强的基础课程，由于高分子材料在国民经济、工业生产、国防军工等方面都有着广泛的应用，所以在化学非高分子专业学生中普及高分子化学的知识对于化学人才的培养具有着重要意义。对于非高分子专业的学生来说，可以通过选修课对高分子化学进行了解和入门学习。从身边的高分子材料开始，让学生们切实体会到高分子材料对于人类的进步与科技的发展带来了怎样的推进作用。选修课课时较少，一般设定多为24-36學时，在有限的学时内，系统深入的讲解高分子化学的制备方法、反应机理、动力学推导等专业性较强的知识，学生接受的信息效果不好，后续的学习也会显示出动力不足。所以在教学中应该以日常的例子入手，让学生先认识到高分子材料学习的重要性，再贯彻一些实际应用案例使学生体验到学习高分子的趣味性，再结合工业上的生产，用所学原理解决生产过程中的问题，使学生们能够感受到学习高分子的奇妙，能够融会贯通、学以致用。在教学中用多媒体课件辅助教学，结合图片能更直观地学习到高分子材料的相关知识。选修课应该更注重学科涉猎范围的广度，而不是学术学习与研究的深度，应该致力于拓宽学生的知识面，让学生接触到更多与化学有关的一些学科并有简单直观的认知，鉴于时间与精力上的分配问题，应该尽量设定一些生动有趣的科学原理及应用实例。在学科发展的指导方面，应该着眼于调动学生学习知识的积极性，不为修学分而学习，为了自身专业素养的提高而学习，重建学习氛围并且推广学科品牌。在以往的教学过程中，逐渐摸索出高分子化学选修课的教学模式，主要从以下几方面展开教学。

1 高分子与人类历史

人类文明中早就有了高分子材料使用的痕迹，中国古代四大文明中的造纸术就是使用天然高分子纤维素的化学过程，步骤大致分成：打浆、抄造、施胶三步[1]，造纸的步骤也就是处理高分子纤维素的步骤。在教学的过程中结合内蒙古通辽市本地特色可以对学生讲解一些实例，众所周知通辽市是全国三大玉米产地之一，每年玉米秸秆的产量也十分庞大，但是作为一种无用的废料，玉米秸秆现在常常被就地焚烧化成废料，因为人们甚至不愿意付出运输成本将其作为燃料。但是玉米秸秆中富含天然高分子纤维素，也就是古人都知道用来造纸的高分子材料，如果加以应用将会对通辽的经济做出很大的贡献，同时还能让农民从本来无用的废物中获取利润。当然纤维素的使用不仅仅局限在造纸方面，在高分子的学习中同学们可以了解到很多关于天然高分子纤维素的用途，开动脑筋、学以致用、理论联系实际，会有更多关于材料使用的新思路。同时结合本地情况，学生在学习的过程中也会更多地关注相关的知识。

2 高分子与日常生活

高分子材料已经渗透在人们的日常生活中，我们已经离不开高分子材料了。产量第一的合成纤维聚酯纤维就是现在服装的主要原料之一，全名是聚对苯二甲酸乙二醇酯（涤纶），也就是我国70年代众人熟悉的布料“的确良”。这种化纤因为穿着感凉爽、耐磨、不易褶皱、易着色等优点受到人们的追捧。但是现代人认为天然材料更为健康，所以会选用棉、麻等材质，但是百分百纯棉的衣服不耐穿、易形变、易褪色，百分百麻制品穿着不舒适、而且不易着色，所以现代服装材料常使用天然材料与化纤材料混纺的方法得到综合性能更为优良的纤维材料。课堂上学生在接触这些新知识的同时喜欢用已有的认知去解释新知识，教学中讲到这点时同学们最喜欢做的是把自己衣服翻起来看看标签，是否自己穿的衣服中也含有涤纶纤维。在高分子教学的课堂上，利用高分子科学与实际应用紧密联系的特点，在教学中体现学科优势，是教好这门课的一大优势。学生们摸摸身上的衣服所体会的手感，看看材料外部形貌所形成的第一印象，比简单枯燥的说教来得更为有效。利用学科优势，结合学科特点，融进综合素质选修课教学，更能广泛普及高分子知识。

3 高分子与生物医学

高分子化学方法制备的材料在生物医学领域里也有着广泛的应用，其中一个典型例子是人造关节的使用[2]。在高分子关节未出现的时候，人们使用金属材料来制造人造关节，例如：人工髋关节、人工股骨头。但是金属人造关节耐磨性不佳、密度大、不耐腐蚀，并且患者常感觉到疼痛。使用高分子材料超高分子量聚乙烯制作的人造关节可以很好的解决上述问题，这种塑料材质的人造骨与人体有很好的相容性，耐磨、耐腐蚀、密度较小，植入后患者没有严重的不适感并且可以大幅度延长使用年限。而且手术成本也不高，一个超高分子量聚乙烯人造股骨头的置换手术费用约为1.5万元，携带时间可以延长到20年，生物医学上的这个进步得益于高分子材料的优异性能。此外，人造肾也是一种高分子渗透膜材料，人体肾器官丧失的功能可以由合成高分子材料来完成，还有人造皮肤、人造心脏、医疗器械等都是高分子材料应用的典型例子。

4 高分子与仿生材料

中国古代有一个名句“出淤泥而不染，濯清涟而不妖”，这句古诗在体现古人高风亮节修养的同时，也说出了一个材料学中的典型原理——材料表面的超疏水现象。当带有淤泥的水滴流经荷叶表面的时候，水滴不会停留不会浸润而是顺着荷叶留下。这种现象是由于荷叶表面虽然看似光滑，但是在显微镜下可以清晰的看到荷叶表面有很多突起，而且每个突起上面还有很多纳米级别的二级突起，这使得液滴与荷叶表面接触时接触角很大、接触面积很小，所以液滴在荷叶表面不会停留或者浸润而是顺着倾斜角度流下[3]。利用荷叶表面的超疏水结构特点，人们制造出防水防污的商务服装，还可以做成耐脏的建筑物表面涂层等等。此外模仿蜘蛛丝制备的高分子超强纤维在航天航空、国防、医学、工业等领域都有着广阔的应用前景。

高分子化学以及利用高分子化学制备出的高分子材料在国民经济和国家发展的方方面面都起着重要的应用，占据着不可替代的地位。所以高分子化学这门课在化学专业学生教学中的普及势在必行。但是迫于主流基础课教学任然在学生学习与考研中占有主导地位，高分子化学作为一门新兴学科只能以次要专业学科排入教学安排中。鉴于高分子化学现在面临的情况，在教学中调动学生学习高分子知识的兴趣比生硬地安排教学将会更为有效地引导学生学习。在实际教学中可以参照以上提到的几点，从兴趣点入手，有效引导教学。

【参考文献】

[1]董炎明.奇妙的高分子世界.化学工业出版社，2012.

[2]章俊，胡兴斌，李雄.生物医用高分子材料在医疗中的应用.医学技术，2008，1：30-35.

[3]文金迎，孟飞，赵阳.微结构可降解高分子仿生防污材料研究综述.内江科技，2017，2：70-71.endprint