University Chemistry ›› 2021, Vol. 36 ›› Issue (12): 2103022.doi: 10.3866/PKU.DXHX202103022
• Study and Reform of Chemical Education • Previous Articles Next Articles
Received:2021-03-11
Accepted:2021-05-17
Published:2021-05-19
Contact:
Lin Guo
E-mail:guolin@qdu.edu.cn
Lin Guo. Innovative Teaching and First-Class Course Construction of Polymer Chemistry[J].University Chemistry, 2021, 36(12): 2103022.
"
| 难点、“痛点” | 原因分析 | 解决思路 | 解决方法与途径 |
| 自由基聚合的机理;共聚合类型、共聚物类型及共聚物组成曲线随竞聚率的变化,以及与竞聚率、单体转化率的关系;缩聚中聚合物拓扑结构[ | 微观、抽象、随机、复杂、综合,存在序列结构、分子量、分子量分布,乃至组成、组成分布问题,并且综合用到了有机化学(反应及机理)、物理化学(动力学),概率论的相关知识 | 通过计算机辅助降低问题的学习难度及理解难度 | 可视化(借助Director、Gaussian软件、高分子化学在线解题软件)、工具化(借助高分子化学MCAI软件,高分子化学在线解题软件),建立典型体系,直接基于普遍情况推导出普适通式,并在此过程中自然引入相关参数及其定义 对于自由基聚合及线型缩聚,在讲授其聚合度控制及相关计算时,采取了在讲清不同体系聚合度概念的基础上,建立典型体系、导出通式[ 对于自由基共聚,在讲授共聚物组成及其相关计算时,一方面,采取了由微观(序列结构)到宏观(组成),并辅以图解的方法[ 对于体型缩聚,在讲授Carothers法预测凝胶点时,采取了在推导公式过程中自然引入平均官能度普适定义的方法[ |
| 缩聚反应中的官能团等活性假设;自由基聚合中的自由基等活性假设、长分子链假设以及稳态假设;共聚合中的无前末端效应、活性中心等活性、长分子链、无解聚假设等;聚合物合成设计 | 定量处理相关问题时需要基于合理假设,建立近似模型,并且需要综合运用有机化学(机理),物理化学(动力学)的相关知识 | 知识的迁移及综合运用 | 在讲清概念及全面、透彻分析体系、理解问题的基础上,启发、引导学生思考,并运用相关课程所学知识,基于典型体系,建立模型并推导普适公式;借用有机化学中学到的切断法,把聚合物合成设计问题转变为有机化学问题 |
| 对于各种聚合反应以及聚合物的化学反应的理解,包括,自由基聚合中链增长反应的加成方式及所得聚合物的序列结构,烯丙基单体的自阻聚,单体及自由基的活性;阴离子聚合中引发剂的引发活性以及引发剂与单体的匹配关系、通过活性阴离子聚合合成嵌段共聚物时的加料顺序。阳离子聚合中易发生链转移及异构化聚合;三聚甲醛均聚得到的聚甲醛热稳定性较差以及如何改善等等 | 需要综合运用有机化学,乃至物理化学、无机化学的相关知识 | 知识的迁移及综合运用 | 在讲清概念及全面、透彻分析体系、理解问题的基础上,启发、引导学生思考,并运用相关课程所学知识,准确、全面理解相关问题 讲清、讲透、讲对 |
| 聚合反应的热力学、动力学问题的理解;平衡缩聚中化学平衡的影响 | 需要综合运用物理化学的相关知识 | 问题转换及知识迁移 | 将聚合反应视作化学反应的一种,将高分子化学(中的聚合反应相关的物理化学)问题“脱壳”并转换成相应的物理化学问题 |
| PVA中H-H结构(头-头结构)含量的测定、光引发速率方程的建立,偶氮类及过氧类引发剂分解速率的测定等 | 需要综合运用有机化学及分析化学的相关知识 | 问题转换、知识的迁移及综合运用 | 将所涉及的反应转换为相应的有机化学反应(邻二醇所特有的、可定量进行的氧化反应),将相关的测定转换成普通的分析化学测定(氧化还原滴定)问题 |
| Lewis酸碱理论、水溶性氧化还原引发体系及其引发反应,配位聚合中活性中心结构及配位问题、定向问题的理解等 | 需要综合运用无机化学的相关知识 | 问题转换及知识的综合运用 | 将问题转换成无机化学问题,并调用无机化学中学到的相关知识进行理解 |
| 光引发特点的理解、辐射引发与光引发的特点差异等 | 需要综合运用大学物理的相关知识 | 改变思考问题的角度,进行问题转换或“脱壳” | 将问题转换成相应的物理问题 |
| 单体/反应物质浓度或单体转化率随时间的变化、聚合速率随时间的变化、聚合速率随时间的变化率,稳态假设成立时(聚合初期或未发生自动加速之前)自由基聚合速率方程的积分式,或单体转化率与聚合时间的关系式,线性缩聚中聚合物数均聚合度随聚合时间的变化率,共聚物的序列分布等 | 需要综合运用高等数学(原函数、一阶导、二阶导,微积分,概率论)的相关知识 | 进行问题转换或“脱壳” | 将问题抽象为数学问题,然后从数学的角度解决或帮助理解 |
| 不存在链转移的自由基乳液聚合中,聚合物数均聚合度的计算公式到底应该是 | 不同教科书中可能有不同的表述,甚至不同的观点 | 进行问题转换,或抽象为数学问题 | 启发、引导学生将问题抽象为数学问题,并尝试从数学的角度理解、推导出正确的计算公式和进一步据此做出正确判断 |
| 阴离子聚合中所谓的“单体的pKa”到底应该是什么的问题 | 教科书中表述模糊或不够准确,甚至错误 | 将问题转换为有机化学问题,调用相关的有机化学、无机化学的知识来理解 | 启发、引导学生通过独立思考,找到解决问题的思路,并借助已有的有机化学知识,基于严密的逻辑,进行正确理解,并自主得到答案 |
| “r1 > 1,r2 > 1”时发生的是否就是嵌段共聚(“嵌段”共聚),得到的是否就是嵌段共聚物 | 同上 | 基于所学概念及严密的逻辑进行推演,找到验证的角度及指标,进而在高分子化学在线解题软件支撑下进行探究,得出正确结论 | 启发、引导学生通过独立思考,找到解决问题的思路及方法,并在高分子化学解题软件的支撑下,进行探究,自主找到答案,做出判断 |
| 工程教育专业认证培养目标要求中的非技术指标的实现 | 如何找到合适的应用例、工具;任务布置及完成、评价方式 | 将借助计算机处理实验数据引入高分子化学教学,将实践性作业、综合性作业、小组作业、探究性作业、跨学科作业、分层次作业、弹性作业、个性化作业、合作学习、课堂汇报交流(翻转课堂)、自评互评引入高分子化学教学,培养学生的合作意识、合作精神、合作能力,沟通表达能力,以及评价能力、使用现代工具解决复杂专业问题的意识及能力 | 通过自由基聚合(以及缩聚、共聚合的)自编习题及布置小组作业[ |
| 课程思政 | 如何找到合适的切入点(时机、内容、结合点、话题或案例),将课程思政与课程内容及课程特点、热点事件、热点话题等自然融合,使之真正有用、有效,并能避免刻意及可能由此引起的逆反 | 结合课程特点引发学生的哲学思考,培养学生的辩证思维,并加深对所学专业问题的理解 | 把高分子化学在的问题变成哲学问题,或者将高分子化学中遇到的具体问题转换成哲学中的应用例或可借助哲学进行哲学思考的应用例 |
| 团队教学时的平行班教学质量提升与控制问题 | 承担不同平行班教学的团队成员的专业背景、教学经验、教学投入、教学方法、对现代教学技术的熟悉及掌握程度、对教学的追求,乃至教学能力、对课程内容的熟悉、理解程度、对课程相关学科知识的熟悉程度或知识面、阅历等可能存在差异 | 想办法采取措施做到“同步、同质、同效”。通过必要和有效的措施保障,采取同步的形式,按照同质的标准要求组织实施,追求达到同效的目标 | 加强交流,相互借鉴,共同提高,老教师“传帮带”+团队全体成员,特别是年轻成员的“比学赶帮超”,采取想办法提高团队全体成员的课程教学能力及教学水平的内部改进与提高方式,争取做到优质+“同步、同质、同效”,而非采取让学生选老师的外部促进与淘汰的方式,使教学效果暂时不太理想的团队成员有改进、提高的机会,并能得到改进所需的帮助 |
| 1 | 周长忍. 大学化学, 1988, 3 (4), 58. |
| 2 | 屠湘同. 大学化学, 1989, 4 (2), 23. |
| 3 | 宗惠娟; 潘才元; 徐文英. 高分子通报, 1990, (1), 51. |
| 4 | 徐文书; 周长忍. 大学化学, 1990, 5 (6), 16. |
| 5 | 周其凤. 大学化学, 1995, 10 (2), 63. |
| 6 | 戴鹏; 张其锦. 大学化学, 1998, 13 (1), 32. |
| 7 | 黄美荣. 建材高教理论与实践, 1999, (1), 77. |
| 8 | 黄美荣. 建材高教理论与实践, 2000, (5), 75. |
| 9 | 黄美荣. 大学化学, 2001, 16 (2), 35. |
| 10 |
黄美荣; 李新贵. 高分子通报, 2004, (2), 96.
doi: 10.3969/j.issn.1003-3726.2004.02.015 |
| 11 | 邓奎林; 钟海滨; 张朋飞; 任晓波; 宋津津; 田华; 王素娟. 大学化学, 2010, 25 (3), 67. |
| 12 | 何卫东; 白如科; 潘才元. 高分子通报, 2010, (7), 103. |
| 13 | 何卫东; 白如科; 潘才元. 高分子通报, 2010, (10), 116. |
| 14 | 张道洪; 程新建; 李廷成; 张爱清. 大学化学, 2013, 28 (4), 77. |
| 15 | 唐黎明. 高分子通报, 2014, (7), 104. |
| 16 | 唐黎明. 高分子通报, 2017, (4), 72. |
| 17 | 彭志平. 大学化学, 2020, 35 (5), 184. |
| 18 | 丁绪银; 寸菲; 谢美然. 大学化学, 2020, 35 (1), 105. |
| 19 | 刘轶; 林权; 刘堃; 张皓; 宋文龙; 史作森; 崔占臣; 张恺; 张俊虎. 大学化学, 2021, 36 (8), 2011017. |
| 20 | 孟志芬. 大学化学, 2021, 36 (2), 2001002. |
| 21 | 郭霖. 高分子通报, 1996, (4), 252. |
| 22 | 郭霖. 高分子通报, 1997, (3), 195. |
| 23 |
郭霖. 化学通报, 1998, (6), 58.
doi: 10.3969/j.issn.0441-3776.1998.06.019 |
| 24 | 郭霖; 肖育军. 化学研究与应用, 1998, 10 (4), 436. |
| 25 |
郭霖. 化学通报, 2001, (8), 524.
doi: 10.3969/j.issn.0441-3776.2001.08.014 |
| 26 | 郭霖. 计算机与应用化学, 2001, 18 (6), 596. |
| 27 |
郭霖; 高勇; 梁学建; 张兴利. 计算机与应用化学, 2002, 19 (4), 508.
doi: 10.3969/j.issn.1001-4160.2002.04.041 |
| 28 | 郭霖; 隋坤艳; 丛海林; 张小艳; 王久兴; 王彦欣. 大学化学, 2021, 36 (4), 2005037. |
| 29 | 郭霖; 隋坤艳; 胡浩; 王久兴; 王逸凡; 张小艳; 彭乔虹; 随欣. 大学化学, 2021, 36 (8), 2009004. |
| 30 | 郭霖; 王婧; 姜安宝; 丛海林; 隋坤艳; 王逸凡; 张小艳; 王久兴; 黄林军; 胡浩; 等. 高分子通报, 2021, (1), 84. |
| 31 | 郭霖; 丛海林; 隋坤艳; 王彦欣; 王逸凡; 张小艳; 王久兴. 高分子通报, 2021, (3), 75. |
| 32 | 郭霖. 高分子通报, 2021, (7), 79. |
| 33 | 郭霖. 高分子通报, 2021, (8), 49. |
| 34 | 郭霖. 大学化学, 1998, 13 (5), 57. |
| 35 | 郭霖. 大学化学, 2021, 36 (12), 2101004. |
| 36 | 潘祖仁. 高分子化学, 第5版 北京: 化学工业出版社, 2011. |
| 37 | 唐黎明; 庹新林. 高分子化学, 第2版 北京: 清华大学出版社, 2016. |
| 38 | 张兴英. 高分子化学, 第2版 北京: 化学工业出版社, 2013. |
| 39 | 中国工程教育专业认证协会. 工程教育认证一本通, 北京: 教育科学出版社, 2015, 46 |
| 40 | 潘才元. 高分子化学, 第2版 合肥: 中国科学技术大学出版社, 2012. |
| 41 | Odian G. Principles of Polymerization 4th ed NY, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2004. |
| 42 | 江波; 殷勤俭; 王亚宁; 王槐三. 高分子化学教程, 第5版 北京: 科学出版社, 2019. |
| 43 | 张邦华; 朱常英; 郭天瑛. 近代高分子科学, 北京: 化学工业出版社, 2006. |
| 44 | 卢江; 梁晖. 高分子化学, 北京: 化学工业出版社, 2005. |
| 45 | 曹渊; 刘作华; 张云怀. 大学化学, 2006, 21 (3), 18. |
| 46 | 裴伟伟. 大学化学, 2003, 18 (2), 3. |
| 47 | 王夔. 大学化学, 1988, 3 (4), 14. |
| 48 | 中华人民共和国教育部新闻发布会: 介绍2021年春节前期学校疫情防控和教育教学工作有关情况. (2021-02-23)[2021-02-26]. http://www.moe.gov.cn/gbh/live/2021/52921 |
| 49 | (a) 洛杉矶抗旱相关美国加州推抗旱新方法, 水库投放近1亿塑料球. (2015-08-14)[2021-03-10]. http://www.xinhuanet.com/world/2015-08/14/c_128125462.htm |
| (b)美国洛杉矶推抗旱新方法水库, 投放9600万塑料球. (2015-08-12)[2021-03-10]. http://world.people.com.cn/n/2015/0812/c157278-27451176.html | |
| 50 | 颜静; 李宇琛; 钟丰璘; 闫毅. 大学化学, 2020, 35 (12), 71. |
| 51 | 金邦坤; 朱平平. 大学化学, 2020, 35 (12), 64. |
| 52 | 常静; 商闯; 魏玉萍. 大学化学, 2020, 35 (12), 77. |
| 53 | 毛泽东. 毛泽东选集(实践论). 北京: 人民出版社, 1964, 273. |
| 54 | 秦四勇; 李琳; 江华芳. 大学化学, 2021, 36 (3), 2007053. |
|
||
