大学高分子化学范文1
论文摘要：高分子化学是研究高分子化合物的合成、化学反应、物理化学、物理、加工成型、应用等方面的一门新兴的综合性学科。那么，高分子化学具体内容及高分子与生活、高科技的 发展 关系如何呢？以下作简单介绍。
人类从一开始即与高分子有密切关系， 自然 界的动植物包括人体本身，就是以高分子为主要成分而构成的，这些高分子早已被用作原料来制造生产工具和生活资料。人类的主要食物如淀粉、蛋白质等，也都是高分子。只是到了 工业 上大量合成高分子并得到重要应用以后，这些人工合成的化合物，才取得高分子化合物这个名称。但提到合成高分子材料（聚合物）的应用与发展，人们在想到它们极大地方便我们的生活的同时，很多人会想到“白色污染”，甚至将水污染、大气污染等各种环境问题的产生怪罪于高分子，这说明他们对高分子并不十分了解。当今社会高分子的功用无处不在，而人们认识高分子时，往往忽略了它带给人类生活的巨大变化和种种利益，不了解它为人类文明做出的贡献是巨大的。
一、高分子化学的内涵
1．何为高分子化学
顾名思义，高分子就是相对分子质量很高的分子，它是高分子化合物的简称。高分子化合物，又称聚合物或高聚物，是结构上由重复单元（低分子化合物—单体）连接而成的高相对分子质量化合物。高分子的相对分子质量非常的大，小到几千，大到几百万、上千万的都有。我们有时将相对分子质量较低的高分子化合物叫低聚物。高分子化学作为化学的一个分支，同样也是从事制造和研究分子的 科学 ，但其制造和研究的对象都是大分子，即由若干个原子按一定 规律 重复地连接成具有成千上万甚至上百万质量的、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子，称为高分子、大分子或聚合物。
2．高相对分子质量与高强度
相对分子质量和物质的性质是密切相关的，是决定物质性质的一个重要因素。只有相对分子质量高的化合物才有一定的机械力学性能，才能作为材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯，都是直链的烷烃化合物，但是分子量变化很大，其机械力学性能因而也有极大的区别。
3．高分子科学的主要内容
既然高分子化学是制造和研究大分子的科学，对大分子的反应和方法的研究，显然是高分子化学最基本的研究内容。高分子科学不仅是研究化学问题，也是一门系统的科学。高分子科学的主要内容有：如何将低分子化合物连
接成高分子化合物，即聚合反应的研究。高分子化合物的结构与性质关系。不同性质的高分子，其结构必然是不同的。为了得到不同性质的高分子，就要去合成具有特殊结构的高分子。
二、高分子材料化学的应用
材料是人类社会文明发展阶段的标志，是人类赖以生存和发展的物质基础。它是指经过某种加工，具有一定结构、组分和性能，并可应用于一定用途的物质。上世纪半导体硅、高集成芯片、高分子材料的出现和广泛应用，把人类由工业社会推向信息和知识 经济 社会。可以说某一种新材料的问世及其应用，往往会引起人类社会的重大变革，材料是人类文明的重要标志。如果说现在人人离不开高分子材料，家家离不开高分子材料，处处离不开高分子材料，是一点也不过分的。高分子化合物的最主要的应用是以高分子材料的形式出现的，高分子材料包括了塑料、纤维、橡胶三大传统合成材料，另外许多精细化工材料也都是高分子材料。
第一，塑料：一类是通用塑料，如容器、管道、家具、薄膜、鞋底与泡沫塑料等等；另一类叫工程塑料，其强度大，如汽车零部件、保险杠、洗衣机内的滚筒、电器的外壳等。
第二，纤维：人们开发出聚酯、尼龙、腈纶、维尼纶等高分子化合物，通过不同的加工，生产出了各种纤维制品，极大地满足着人类的需要。
第三，橡胶：天然橡胶的种类和品质都受到很大的限制，于是科学家们不断开发出了各种人造橡胶，如丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。
第四，精细化工：比如使得我们的世界变得丰富多彩的各种涂料产品，如家具漆、内外墙乳胶漆、汽车漆、飞机漆等。女孩子用的指甲油，使牙齿变白的增白剂也都是涂料。还有万能胶、建筑用胶、医用胶、结构胶等黏合剂，以及各种吸水树脂等都是高分子产品。
三、高分子化学与高科技的结合
当今社会，人们将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息 发展 的物质基础。自从合成有机高分子材料的那一天起，人们始终在不断地研究、开发性能更优异、应用更广泛的新型材料，来满足 计算 机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空间工程和机械 工业 等尖端技术发展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展，出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。
随着生产和 科学 技术的发展，许多具有特殊功能的高分子材料也不断涌现出来，如分离材料、光电材料、磁性材料、生物医用材料、光敏材料、非线性光学材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活跃的领域，下面简单介绍特种高分子材料：功能高分子是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应反应的高分子材料；高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。它们都属于特种高分子材料的范畴；特种高分子材料是指带有特殊物理、力学、化学性质和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料（化学纤维、塑料、橡胶、油漆涂料、粘合剂）的范畴。
第一，力学功能材料：强化功能材料，如超高强材料、高结晶材料等；)弹材料，如热塑性弹性体等。
第二，化学功能材料：分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等；反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂；生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。
第三，生物化学功能材料：人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等；高分子药物，如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等；生物分解材料，如可降解性高分子材料等。
可以预计，在今后很长的 历史 时期中，特种与功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主要方向。
四、高分子化学的可持续发展
研究高分子合成材料的环境同化，增加循环使用和再生使用，减少对环境的污染乃至用高分子合成材料治理环境污染，也是21世纪中高分子材料能否得到长足发展的关键问题之一。比如利用植物或微生物进行有实用价值的高分子的合成，在环境友好的水或二氧化碳等化学介质中进行化学合成，探索用前面提到的化学或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子，以及用合成高分子来处理污水和毒物，研究合成高分子与生态的相互作用，达到高分子材料与生态环境的和谐等。显然这些都是属于21世纪应当开展的绿色化学过程和材料的研究范畴。
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关键词：高分子化学；教学研究；有机化学；融通应用
中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2013）33-002-01
有机化学（Organic Chemistry）是一个名词，由瑞典化学家贝采里乌斯（Berzelius）在1806年提出的。当时是与无机化学相对立而命名的。同时，又被称为碳化合物的化学，其主要是研究有机化合物的结构、性质以及制备的一门学科，是化学中十分重要的一个分支。其中，含碳化合物被称为有机化合物，这是由于原先的化学家们认为含碳物质一定要由生物（有机体）才能制造，然而，1828年德国化学家弗里德里希・维勒（Friedrich Whler），在实验室中第一次成功合成尿素（一种生物分子），从此以后，有机化学便脱离传统所定义的范围，扩大为含碳物质的化学。
一、高分子化学
高分子化学主要包括高分子化学、高分子物理和高分子工艺，它是高分子科学的三大领域之一。高分子化学主要就是研究高分子化合物合成、化学反应、物理化学、加工成型以及应用等方面的一门综合性学科。在内容上，高分子化学和有机化学以及物理化学有直接关系，所以，我们必须学好这门学科，这对学生掌握有机化学知识的理解十分有利，同时，又为以后的学习打下一个坚实的基础。从而，我们要注意将有机化学知识融入到高分子化学的学习中，提高学生的学习兴趣，进而对学生的创新思维进行培养，学会融会贯通。
二、有机化学分类
对于有机化学我们可以从两方面进行不同分类。
1、有机化合物的碳原子结合的基本结构不同
（1）链状化合物，主要是其化合物分子中的碳原子连接成链状，最开始是在脂肪中发现的，因此可成为脂碳环化合物。
（2）碳环化合物，主要是其化合物分子中含有碳原子组成的环状结构，所以称之碳环化合物，其可以分为脂环族化合物以及芳香族化合物两大类，前者是和脂肪族化合物相似的碳环化合物；后者是其分子中还有苯环、稠苯体系的化合物。
（3）杂环化合物，在这类化合物中除了碳原子以外，还有其他元素的原子，所以就叫做杂环化合物。
2、依据官能团分类
官能团就是决定某一类化合物性质的主要原子、原子团。含有相同官能团的化合物，其化合物的基本性质相同。如下图：
三、高分子有机化学的反应
1、聚合反应
由有机小分子（单体）经过聚合反应制成的就是高分子化合物。聚合反应主要分为两类：
（1）缩聚反应
经过缩聚反应产生的缩聚物，如涤纶，学名聚对苯二甲酸乙二醇酯，它主要是对苯二甲酸和乙二醇合成的。这些都是官能团单体之间多次缩合小分子而成的。
（2）加聚反应
经过加聚反应产生的聚合物，如苯乙烯合成聚苯乙烯等，都是由于烯类单体的双键加成聚合成的。
在有机化学中，我们要通过学习熟练地掌握聚合反应的性质、特点。聚合反应中的缩聚反应和加聚反应是不同性质的，他们的结构、性能也不尽相同。缩聚是为了平衡反应通过官能团（二个或以上）的单体的缩合反应，并去掉某些小分子而成，这种情况属于逐步聚合，要有大于98%的高的基团反应程度才能得到高分子化合物并伴有副反应。加聚是烯类单体通过双键断裂相互加成并且在引发剂、光照等的作用下的聚合反应，在反应中没有生成小分子，这种情况属于连锁聚合，万一发生的话可以很快形成高分子化合物。但必须加快反应的转化率，同时，所得聚合物多属于碳链聚合物。
2、电子效应与位阻效应
电子效应与位阻效应作为有机化学中的重要内容，是高分子化学中的一个非常重要的体现，它涉及到化合物的稳定性以及反应机理的选择等多个方面。如单体对聚合机理的选择性直接影响着分子结构中的电子效应。又因为电子效应中包含着共轭效应以及诱导效应，正因为共轭和诱导作用，可以进行阴、阳离子和自由基聚合。单体中取代基的位阻效应影响着聚合动力学的影响，取代基中的多种效应（共轭效应、极性效应以及位阻效应等）影响了聚合中单体、自由基的活性，但是影响程度并不一样。
3、合成与改性高分子化合物
作为高分子化学中的教学内容，高分子化合物的改性十分重要，它是以高分子材料的性能与引入功能制备新的聚合以及扩大应用范围为主要目的。通常有共聚化学改性以及聚合物化学改性等改性方法。它融入了很多相关的有机化学知识，使其在高分子化学教学中得到融通实践。
综上所述，将有机化学知识融入到高分子化学教学中，不仅使学生的学习兴趣提高了，更加有效的保证了教学效果。
参考文献：
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【文章编号】0450-9889（2017）06C-0078-02
高分子材料是化工产品的一个分支，是目前发展最快、应用前景最广且最具生命力的一类化工产品；高分子行业的迅猛发展，急需大量复合型人才。而大多数高校高分子材料专业的人才培养侧重在材料的合成等偏理论方面，对高分子材料加工成型为终极产品的工艺环节关注的程度不高。广西大学化学工程与工艺专业在化工材料加工工艺方面开设了系统的专业课程群，为“高分子材料成型与工艺”课程的设置打下了坚实的理论基础。然而，广西大学化学工程与工艺专业没有开设过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等高分子基础或专业基础课程，且该专业作为一个覆盖范围广泛的交叉的专业，开设的专业课程很多，所有的专业课程学时都高度压缩。在高分子材料理论知识缺乏、课程学时数少、无配套实验的背景下，本文从教学内容、教学方法、创新能力培养等方面对“高分子材料成型与工艺”课程教学改革进行探索。
一、教材的选用
广西大学化学化工学院“高分子材料成型与工艺”课程刚开设时，选用的教材是史玉升等编著的《高分子材料成型工艺》，学生通过学习可以掌握高分子材料的制备、性能、成型、评价及应用，全面系统地了解高分子材料成型技术的最新知识。教学过程中，学生反映这本教材的难度太大，因为“高分子材料成型与工艺”是一门专业技术课程，需在完成化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学、高分子物理和化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等基础理论课和专业基础课程后，对学生进行综合训练。
“高分子材料成型与工艺”课程是在大三第一学期开设的专业课，此时学生已经修完化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学等基础理论课，然而基本没有学过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等专业基础课，高分子材料方面的基础较差，加上这本教材讲述的理论知识较少，所以学起来较吃力。根据学生的反映，学院及时更换了教材，采用周达飞等主编的《高分子材料成型加工》“九五”重点教材，该教材高度概括了高分子材料的最基础的知识，对加工成型影响很大的高分子流变学基础知识进行较全面深入的介绍，全面介绍了高分子材料成型加工最常用的基本工艺，也兼顾了新技术和新方法，难度适中，得到学生好评。
二、教学内容的改革
高分子材料成型技术涉及化学、材料、材料加工、机械等多种学科，“高分子材料成型与工艺”课程是一门专业技术课程，需要广泛的理论知识基础。化学工程与工艺专业的学生基本无高分子材料理论基础知识，学习起来的确难度很大。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程要以“高分子材料―成型加工―制品性能”这条主线展开教学内容，重点掌握三者的关系，强调成型加工对制品性能的重要性，这是本课程的主题思想，也是高分子材料的工程特征；选用“九五”重?c教材《高分子材料成型加工》，充分利用国内外重要专业期刊了解行业最新动态，不断更新及补充教学内容，确保教学内容的先进性；在教学内容安排上，以高分子材料成型加工的大工程观点为着眼点，以宽专业为目标，概况高分子材料理论基础和概念（详细的内容指定参考范围让学生利用课外时间自学），从高分子材料的加工原理出发，着重对成型加工工艺进行讨论。从高分子材料的成型加工的共性出发，对模压、挤出、注塑及压延四大成型技术及工艺进行重点讲授，然后讲授塑料、橡胶及复合材料的成型特点和区别，对于一些新的成型方法，以及教材中未涉及而在一些科技文献中见报道的新的成型方法及工艺，教师建立了QQ群这样的交流平台，并将高分子领域权威的一些微信公众号分享到平台上，经常转发高分子材料国际国内的重要进展到平台，引导学生关注，激发学生的学习积极性，让学生以兴趣为导向自动组成兴趣学习小组的方式进行自学。笔者首先通过课内课外结合强化高分子理论基础与概念，对成型加工影响最大的流变性在课堂上进行详细介绍，而其他性能如稳定性、电性能、光性能等材料性能则作为课外学习内容，在有限的学时内，节选核心内容，把高分子材料合成、性能、加工及相互间的影响规律简要完整地介绍。比如教材中同一种成型方法按不同的应用体系分成很多小结，而教学过程中每种成型工艺仅以一种材料为代表来讲，但不同章节会选不同的材料体系来进行，比如讲橡胶的压延，那么注塑可能选塑料，而挤出可能选复合材料，这样来兼顾各类高分子材料的成型。
三、教学方法的改革
教学方法是影响教学目标是否能够实现、实现的程度和效率的关键。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程教学存在两个难点：一是许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程，这要求有实际感性认识和直观性；二是该课程的理论性和实践性都很强，如何在教学过程中实现理论与实际的结合，用理论来解释生产中的实际问题，或以具体实例来说明理论，促使学生真正掌握知识。针对这些问题，“高分子材料成型与工艺”课程在教学过程中对教学方法、教学手段进行了改革。
（一）现代化教学与传统教学相结合。“高分子材料成型与工艺”课程中许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程，这要求有实际感性认识和直观性，同时，该课程的理论性和实践性都很强。笔者根据所选用教材，利用PowerPoint加入声音、图像、动画、视频等各种多媒体信息，并根据需要设计各种演示效果，将抽象、生涩难懂的知识形象生动地展示给学生，激起学生学习的兴趣、吸引他们的注意力，大大加深学生对知识的理解和印象。由于化学化工学院缺乏相应的高分子材料成型教学设备，教学小组联系外界资源制作了几个基本成型工艺的微课，同时广泛收集案例、动画演示及成型录像，不断补充到授课内容中，让学生对高分子成型工艺及设备等有更直观的认识，对课件内容进行更新和完善，丰富课堂内容，加大课堂信息量，使学生获得对高分子材料成型加工的理性和感性双重认识，使教学达到事半功倍的效果。
同时，教师也要注意吸取传统教学中讲解的优点，将教师的语言、激情和应变能力体现在多媒体教学中，并用眼神、情感、心灵与学生沟通，必要时还要进行板书，让学生彻底把握一些关键问题。
（二）采用“任务驱动”教学法和启发式互动式教学。与传统的以教师为主体的“填鸭式”“灌输式”教学方式不同，笔者在部分知识点的授课中尝试采用“任务驱动”教学法，从传统教学的讲授、灌输和教师主宰课堂，转变为组织和引导；从单纯讲解转变为与学生进行适当的交流和探讨。笔者在讲述“高分子材料配方设计”这一章内容时，并没有按照书本来进行，而是布置了一道思考题“设计食品袋的配方”，让学生通过自学课本内容与上网查找相关知识等来完成这一思考题，并在学生完成后让他们用PPT来展示成果，通过讨论的形式与学生探讨了配方设计中的一些原则与内容。
启发式互动式教学强调先让学生积极思考，再进行适时启发；教师不仅要加强自身专业素养和知识积累，而且更重要的是建立师生互动的教学过程，并营造良好的课堂教学氛围，实现教学相长；教师注意自己角色的转变，良好的学习情境可使学生了解学习任务的必要性和与学习任务相关的学习信息，从而激发学习意愿和浓厚的学习兴趣；在教学过程中，对于重要的知识点，通过案例教学，与学生共同分析和讨论，启发学生进行思考，培养学生的创新能力。
大学高分子化学范文4
关键词：高中化学教材；前沿科技；合成有机高分子化合物；六国比较
文章编号：1008-0546（2015）07-0057-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2015.07.020
21世纪，科学技术已广泛融入到现代生活各个方面。高中化学教材中前沿科技知识的渗透和编入不仅能体现课程综合化与融合性的要求，更能使学生深入认识本学科甚至是交叉学科领先的科学技术[1]，让学生意识到化学学习的意义和价值，认识到利用化学知识解决生活中问题的重要性，感受化学科学的实用性和创造性。世界各国高中化学教材均将科技前沿知识渗透到教学内容中作为在教材内容创新的重要方面，在保证内容选择的基础性与时代性的和谐统一方面各有特色。合成有机高分子材料是现代科技硬件的重要载体，被广泛应用于医药卫生、现代工农业生产以及国防科技、航空航天、信息通讯和生物工程等各个领域，是化学前沿科技最具代表性成果之一，也是学生认识化学科技在社会生活中应用最好的学习资源。本文以合成有机高分子材料为切入点，通过研究世界发达国家高中化学教材在内容选择、编排与呈现方面渗透前沿科技成果的理念与做法，以期为我国高中化学教材内容创新提供启示。
一、研究对象
研究选取了中国、日本、澳大利亚、新加坡、美国、英国六国的主流高中化学教材作为研究对象，其名称、出版社、出版信息见表1。
二、内容选取
要认识合成有机高分子材料，“合成有机高分子化合物”是其重要的基础。我们从“合成有机高分子化合物”内容入手研究。
1. 选取比例
“合成有机高分子化合物”包含“合成有机高分子化合物基础”（以下简称“合成基础”，主要包含单体、聚合反应、高分子化合物的结构与合成高分子化合物的合成技术等内容）、“合成高分子材料”（主要包含各类合成高分子材料的性质、结构、合成、用途、分类及处理等内容）、“功能高分子材料”和“复合材料”四部分内容。用该四部分内容的知识点数目除以“合成有机高分子化合物”总知识点数目，所得百分比来表示各部分内容选取的比例。六国高中化学教材中四部分内容占“合成有机高分子化合物”的比例见图1（左侧饼形图）。
由图1可以看出，“合成高分子材料”在六国教材中均为最主要的内容（比例均在60%以上）；其次是“合成基础”（比例平均在20%～30%）；“功能高分子材料”各国差异较大：比例最大（11%）为中国教材，其次是日本教材（8%）、新加坡教材（5%），其他国家没有该部分内容；“复合材料”只有中国和澳大利亚教材涉及，比例均为2%。
“合成高分子材料”包含“塑料”“化学纤维”和“合成橡胶”三部分内容。用同样的方法求得图1右侧饼形图的数据，可以看出，“塑料”在六国教材中所占比例均为最大（比例均在45%以上），其次分别为“化学纤维”和“合成橡胶”（美国和英国教材除外）。
2. 内容深度
从学习认知水平角度分析，发现，日本教材在“合成高分子材料”、“合成基础”部分内容最深，难度最大。
日本教材在“塑料”部分介绍的塑料种类最多，包含聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尿素树脂、酚醛树脂、聚硅氧烷树脂、聚醋酸乙烯酯、密胺树脂和离子交换树脂共10种；澳大利亚教材提到9种，新加坡教材5种，中国和英国教材仅为3种，美国教材最少，为2种。日本教材不仅包含的塑料种类最多，而且都深入详细地介绍了每一种聚合物的性质或结构以及聚合反应方程式和用途。澳大利亚教材虽然给出的塑料种类多，但是除了详细介绍聚乙烯、聚氯乙烯这两种聚合物，其他都是简单介绍其性质和用途。中国教材包含的塑料种类虽少，但对聚乙烯和酚醛树脂两种聚合物的介绍最为详细。
在“化学纤维”部分，日本教材编入的化学纤维种类最多，包括合成纤维中的6-6尼龙、芳纶纤维、6-尼龙、涤纶、聚丙烯腈纤维、维纶，和人造纤维中的粘胶纤维、铜氨人造丝、醋酸盐纤维共9种，并且从性质、聚合反应方程式、用途这几个方面详细地一一介绍。中国教材仅简单提及“六大纶”。新加坡教材给出2种，澳大利亚和美国教材仅给出1种。
在“合成橡胶”部分，日本教材提到的合成橡胶种类最多，包含丁苯橡胶、腈基丁二烯橡胶、聚氯丁二烯共3种，并详细介绍其性质或符号以及聚合反应方程式或用途。中国教材仅讲到顺丁橡胶一种，但从特点、聚合方程式以及橡胶的硫化和用途等方面很详细地进行了介绍。美国教材仅提到丁苯橡胶的符号。
在“合成基础”部分，日本教材提到的聚合反应方式最多，包含加聚、缩聚、开环聚合、共聚合4种，中、澳、新、美、英五国教材仅呈现了加聚、缩聚2种。
3. 课程功能实现
从教材中“合成有机高分子化合物”内容的课程功能实现角度分析，我们发现六国教材中澳、新、美、英教材更加注重对科学方法的教育：
（1）实施技术方法教育。澳大利亚教材把“合成有机高分子化合物”作为技术教育的重要内容，占用一节的篇幅详细介绍了7种修饰多功能高分子聚合物的手段和3种高分子材料成型技术，以及各种手段和技术的应用[2]。澳大利亚教材中该部分内容将高分子合成的基础原理和化工生产结合起来，是合成理论过渡到实践的桥梁，实现了合成技术的“工艺化”，是培养学生技术素养的有效内容。
（2）渗透环保教育。新加坡和英国教材除了介绍塑料的广泛应用之外还选取较大量的内容来讲述其危害性，澳大利亚和美国教材详细介绍了“分类回收法”的废旧塑料处理方法，澳大利亚和中国教材提到了可降解高分子材料的研发，这将有利于学生了解材料的使用与环保的关系。
（3）提升实践能力。澳大利亚和美国教材详细列出了塑料制品的回收标识、代表的类型名称及性质、应用。回收标识也是健康证，学生可以在生活中根据编号来判断塑料的种类和质量，从而有利于帮助学生学会鉴别化学信息的真伪和品质，养成独立思考及反思的能力，培养学生的批判性思维，同时启发学生学会利用分类的方法解决生活中的化学问题，引导学生将化学知识应用到实践中去，提升学生的实践能力。
三、组织编排分析
表2列出了各国教材中涉及“合成有机高分子化合物”内容的章节编排情况。
依据教材中章节的设置，我们发现其组织编排方式有2种类型：（1）独立成章。中国和日本教材分设两章介绍有机高分子化合物，澳大利亚和新加坡教材设置一章。日本教材按合成有机高分子化合物的分类设章，而中国教材是按学习难度于必修2和选修5分设两章，采用螺旋式的组织编排方式。（2）独立成节。美国和英国教材如此。
依据教材编写所体现的课程观分类，其组织编排方式有2种类型：（1）学科中心设计取向。中、美、新教材以有组织的学科知识作为教材设计的基点，按照学科结构为中心来组织学习内容[3]；（2）社会生活问题中心设计取向。日、澳、英教材以生活、社会问题作为教材编写设计的基点，巧妙地将合成有机高分子化合物与生活实际联系起来，使学生在潜移默化中学会利用所学知识原理更科学、深入地认识、利用生活中的有机高分子材料，更大限度地实现其教学价值。
另外，各国教材组织编排各具特色：（1）日本和澳大利亚教材设置了章的上级标题――“研究领域”，使知识体系更加系统、清晰；（2）澳大利亚和新加坡教材的节标题设置详细、具体，核心概念界定清晰。中国教材章下的节标题少，每个节标题包含内容范围过大，且节标题下的小标题很少，导致框架不清晰，文字阅读量大，不利于学生进行信息提取，加之该部分知识内容多，分类复杂，这无形之中加大了学生学习难度。
四、结论与启示
通过对六国教材“合成有机高分子化合物”内容分析和组织编排的比较，我们可以获得如下结论：
“合成有机高分子材料”均已成为高中化学教材中合成有机高分子化合物的核心内容。教材中增加合成高分子材料种类与反应类型，可为学生广泛认识生活中的高分子材料奠定坚实的理论基础，使学生深入理解有机化学基础，拓展有机合成的创新性思维，以化学学科思维更科学深入地认识身边的高分子材料制品；同时，高分子材料制备技术方法的介绍对于提升即将面临职业定向的高中生的应用创造能力和技术素养有着重要作用；再有基于合成有机高分子化合物的介绍，渗透环保意识，有利于使教材向多维化和融合性发展。
我国高中化学教材在核心内容的选取上同各国一致，并采取由浅入深螺旋式的组织编排方式，这些是值得肯定的，但合成高分子化合物类型单一，缺乏与生活相联系和对科学方法的渗透这些问题值得我们深思。由此我们提出如下建议：在内容选取方面，应适当丰富合成高分子化合物的种类；充分发挥前沿科技类内容所特有的教育功能，注重对技术方法、环保意识、实践能力和批判性思维的教育，全面提升学生的应用和创新能力。在组织编排上，前沿科技类内容更适合采取社会生活问题中心设计编排，注重化学与社会生活实际的紧密联系；对于内容繁杂的部分建议采用细致详细的标题设置，同时可选择性增设“研究领域”等标题。
参考文献
[1] 王瑞政，周青，阙丽丽. 化学前沿学科知识在美国化学教材中的体现[J]. 化学教学，2009，01：58-61
大学高分子化学范文5
关键词:高分子 新型技术 化学
中图分类号:O63 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(a)-0102-01
从19世纪中期开始到现在,经过了这么长时间的不断发展,高分子体系已经从高分子改性逐渐向高分子合成、构筑、光电功能高分子等方向转变。人们的生活也从高分子化学中受益匪浅,小到日常可见的材料、油漆以及涂料等,大到在科研研究方面使用的高分子聚合物、分离膜、酶、树脂等。现在对高分子化学的研究方向已经转向了新功能材料,在目前快速发展的情况下看,高分子化学会和其它学科相互之间相继结合穿插,一定会在纳米材料、智能等一系列研究领域中广泛使用,适应现代化可持续发展的目标,使所有研究项目都向绿色科学方向发展。
1 现如今高分子化学的发展情况
自从20世纪到现在,随着工业技术的快速发展,天然资源已经露出了疲态,科学家们已经开始使用高分子化学进行材料的合成。有数字表明,在之前的40年中,使用材料的速度正在以每10年五倍增长,人类三大合成材料,其中包括塑料、橡胶、纤维,在使用过程中表现出了令人惊讶的增长速度。新型的材料,特别表现在合成材料,在工业、建筑、农业、电子技术方面都被广泛使用,极大的支撑着人类的日常生活,是使国民经济持续发展的必要动力源泉。
2 高分子化学不同领域的使用分析
使用高分子化学的研究都处于高端技术领域,它的发展方向一定会和社会发展的方向和各种行业发展要求相适应。以后的高分子化学一定会其它领域相互融合,高分子材料的使用注定会减少人类对自然资源的依赖程度,逐渐向纳米、绿色和智能等方向转变,在实现可持续发展的目标中占据了非常重要的位置。
2.1 使地球更加绿色化
在现在很多工业发达的城市,天空中都会飘着非常浓郁的黑烟,对人们的日常生活有非常严重的污染。绿色,在现在被认为是没有污染、再生性或者可以循环使用。在没有污染方面,我们需要做的就是减少工业废弃物的排放、相对的减少污染源。现在的情况表明,化学行业中具有污染和治理两个方面的性质,可以对绿色使用材料进行研究,也可以继续对环境造成恶化。例如:在研制的过程中使用的催化剂、溶解剂、中间物品等,在生产过程中产生的废气、废渣、废弃液体等都是对环境造成影响的主要元凶,若长期的进行排放,会对环境造成严重的影响,甚至会导致不可逆转的事情发生。
2.2 减少的自然资源的使用依赖
目前研究的高分子合成材料对石油具有很强的依赖性,众所周知,石油是经过地球非常漫长孕育才出现的,另外,石油也是现如今人类社会非常重要的能源,石油资源现在正在快速的减少,而且不能快速的进行补充,所以人们现在非常急切的找到可以代替石油使用的资源,这已经成为现在高分子化学研究中非常重要的课题。在对物质中原子和分子的比率进行调节,对物质的微观特性、宏观特性以及表面性质进行加强控制,也许这种物质就会满足一些行业的使用要求,当这种情况出现的时候就可以把这种物质作为材料使用。所以,在对材料进行配置的时候就会减少对不可再生资源的依赖程度,并对使用材料和环境进行相互协调,这是现如今化学研究当中非常重要的领域。现在很多高分子合成材料都非常依赖石油资源。想要解决目前的情况,可以对天然高分子进行利用,这其中也应该包含对无机高分子的不断探索和研究。
现在由石油合成的高分子材料,主要因为原子中以碳为主要元素,其中还含有少量的氮、氧等原子,所以被称为有机高分子。无机高分子是因为主链上的组成原子中不含碳。根据元素的性质进行判断,大约有40～50种元素可以成为长链分子。现在引起科学家高度重视的一种无机高分子,它的主链上都是硅原子,并且含有有机侧链的聚硅烷。
2.3 使高分子材料不断纳米化
现在很多高分子化学反应中的原子经过重新排列组合之后的反应空间要比原子的大小大出很多,所以,化学反应的研究要在一个受限空间之中进行。若在有限的空间中,像纳米量级的片层当中,小型分子由于和片层分子相互作用而且还在一个比较受限的空间内进行排列,之后产生单体聚合,聚合之后的产物的拓扑结构不会再受限的空间内进行全部的复制,这种情况和自由空间的结果完全不同。我们也许会在受限制空间内进行聚合反应的分子中提炼出高分子纳米化学的定义。化学的研究对象基本都是纳米量级的分子和原子,但是因为没有精细的方式,没有达到可以在纳米尺度上精确控制分子或者原子的程度,所以现如今很难做到对分子的精准设计,使化学的合成让人感觉非常的粗放。高分子化学在纳米程度上精要精确的按照分子设计,在此基础上确定分子链中的原子配比位置以及相互结合的方式,通过纳米技术对分子、原子和分子链进行非常精确的控制,达到对高分子各级结构的位置确定。这样就可以精确的控制新合成材料的功能和特性。
2.4 面向智能材料的高分子化学研究路线
20世纪的人类社会是以合成材料为标志的,在21世纪人类社会的标志将会是智能材料。高分子化学仍然是进入智能材料时期非常重要的组成部分。材料自身具有的功能可以根据外部条件的变化,有意识的进行调节和修复等一系列措施,这就是智能材料的基本定义。现在科学家已经了解高分子有软物质这一特征,简单说就是可以对外场具有反应。
3 结语
随着社会的不断发展,人类把能源、信息以及材料称为支撑科技革命的重要力量,而且材料也是能源以及信息不断发展的基础所在。从出现合成有机高分子材料开始,人类就在不断的进行研究和探索,希望可以找到使用广泛的新型材料,可以广泛的使用在计算机、生物、海洋等一系列领域当中。高分子材料正在向高性能、多功能方向不断前进,正在不断适应快速发展的今天,出现了很多功能非常强健并且广泛使用的高分子材料。
参考文献
[1]王立艳.《高分子化学》理论与实践教学的整体优化研究[J].广州化工,2012,40(4):108-109.
[2]张宏刚.新型高分子化学注浆材料在碱沟煤矿的应用[J].中国高新技术企业,2011(34):63-64.
大学高分子化学范文6
关键词：多元统计；数据挖掘；成绩分析；分析模型
中图分类号：G424.7 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2017）09-0062-04
高校学生成绩一直是直接评价学生学业水平的重要指标，也是间接评价高校教师教学效果及高校教学管理水平的指标之一。目前各高校常用的成绩分析主要集中于课程成绩总分、平均分、及格率、优秀率、方差、成绩分布曲线（柱状）图等简单的一些分析与统计，对学生的评价一般采取各科成绩加权平均后再排名，这些统计与排名能从一定程度上反映课程的教学情况及学生学习效果，但是学科的多样性、题目的难易程度、题目分值高低、教学方式、学生自身等因素对学生取得的成绩存在不同程度的影响，因此传统的成绩分析是比较片面和笼统的，不能全面反映学生各学科学习的优劣，以及学生学习的效果。本文基于大数据挖掘的理念，在成绩分析中引入多元统计分析的常用方法，构建了较为全面的高校成绩分析通用模型，基于该模型和大数据挖掘方法的应用使成绩分析比传统方法更全面、更具有指导意义。
一、成绩分析的常用方法
因学生成绩数据量巨大，要从海量的成绩数据中挖掘出隐藏、有用的信息，需采用基于大数据挖掘的数据分析方法，才能有效全面地反映学生的学习情况。常用的可应用于成绩分析的方法主要有相关性分析、因子分析、聚类分析等多元统计分析方法。
1.相关性分析
相关性分析，百度百科中的解释是研究样本对象之间是否存在某种依存关系，并对具体有依存关系的现象探讨其相关方向以及相关程度，是研究随机变量之间相关关系的一种统计方法。根据相关分析的定义、特点以及学生成绩影响因素的多样性，可以利用相关分析方法进行学生成绩与各影响因素之间相关性的分析，揭示各因素对学生成绩的影响规律，根据发现的规律，通过对影响因素的正向干预，提高学生学习效果，促进学生学业的发展。
2.因子分析
因子分析是根据相关性大小把变量分组，使同组内的变量之间相关性较高，但不同组变量相关性较低，每组变量代表一个基本结构，这个基本结构称为公共因子。对于所研究的问题就可试图用最少个数不可测的所谓公共因子的线性函数与特殊因子之和来描述原来观测的每一变量。[1]由此可知，分析得出的公共因子跟原始因子是关系紧密的，公共因子能反映绝大部分原始信息，通^提取公共因子，从而简化对事物的认识与分析。在成绩分析中，比如一个学生某学科的成绩非常好，则其他成绩也非常好，这些课程之间就存在一种隐藏的共性因子关系。各专业培养方案设置是否合理，培养了学生哪些方面的能力，采用因子分析方法就能方便地得出结论，从而使对学生的评价更加合理、简单、清晰易懂。
3.聚类分析
聚类分析是一种探索性的分析方法。它是将一批样本或变量按照它们在性质上的亲疏程度加以分类，实质是按照距离远近将数据分为若干个类别， 以使类别内数据的差异尽可能小、类别间的差异尽可能大。[2]比如可以采用聚类分析方法对学生成绩进行聚类分析，根据结果反映每位学生在各方面的能力发展状况――是否有偏科、是否有某些方面特长等，便于学校开展针对性的学生学业支持与辅导工作，帮助学生弥补不足，平衡各学科的学习。
二、高校多维成绩分析模型
高校成绩分析涉及的对象、因素纷繁复杂。学生成绩一方面反映学生的学习行为及其知识掌握程度，另一方面反映专业课程设置及教师在课程教学过程中的知识传授能力和教学质量。因此，为理清影响学生成绩各因素之间的关系，明确高校成绩分析的方向，笔者建立了如图1所示的多维成绩分析模型，学生成绩分析工作可以从三个维度来进行，即以成绩本身为中心的分析、以学生为中心的分析、以课程为中心的分析。
1.以成绩为中心的分析
以成绩为中心的分析是指对成绩自身的统计规律性分析，主要是频数和直方图分析，包括峰度、偏度、最高分、最低分、平均分、标准差、方差、优良中差的频数、区分度等分析。从对某课程成绩频数和直方图的一些分析，可以得出该课程学生成绩的大致分布、试卷难易程度、区分度等信息，使教学单位对该门课程的教学有一个基本了解，为以后教学、考核评价的调整等提供决策依据。以成绩为中心的分析是目前各高校最基本、最常规的成绩分析模型，各高校一般明确规定教研室或任课教师在期末考试成绩录入之后，就要对课程成绩进行频数和直方图的分析，结合试卷分析，最后得出结论并书面存档。
2.以课程为中心的成绩分析
课堂教学的四大要素是学生、教师、教学内容、教学媒体。课堂教学中课堂的组织形式、教师的教学、教学媒体的选择等都是为课程内容服务的，即它们提供给学生学习的一切有利内容和条件。因此课堂教学中除学生之外的三大要素均可以归纳为课程这一要素，以课程为中心的成绩分析是指从课程各要素出发，采用大数据分析方法进行成绩分析，包括分析课程知识点的难易程度不同、任课教师不同、上课对象不同、教学内容呈现的媒介不同、教师教学方法和教学模式不同、考试难度不同、评价方式不同（总结性评价还是过程性评价）等对学生课程成绩或知识掌握程度的影响。
以课程为中心的成绩分析模型能够真实反映课程教学内容设置、教师教学方法、教学模式等因素对学生学习效果产生的影响，因此能够为学校的专业培养方案设置以及课程内容改革、教学方法改革、师资配置等提供良好的决策参考。
3.以学生为中心的成绩分析
以学生为中心的成绩分析是指从学生角度出发，分析学生个人特性、学习习惯等方面的特征和行为与课程成绩之间的关系，以及学生个体各方面能力的发展情况。比如分析学生的个性、上网行为、图书借阅行为等对课程成绩的影响；学生的民族、地域、生源地分布与课程成绩之间的关系、学生的学习过程努力程度、考勤等对课程成绩的影响；分析学生所有课程成绩之间的关系，找出公共能力因子，分析得出学生各项能力的发展，并根据其聚类结果对学生进行分类，评估每位学生各项能力（德智体）如研究能力、实践能力、身体素质等的发展情况，分析专业培养方案设置的合理性，确定对学习困难生的帮扶辅导计划等。
上述模型中三个维度的成绩分析基本涵盖了学生成绩分析的各方面因素，它们各自侧重点不同，可以单独进行，也可以联合进行。在实际的成绩分析中，想要通过成绩挖掘出教与学各方面较为全面的隐性知识，通常需要涉及多个维度的成绩分析，它们相互联系、相互影响。
三、以W生为中心的成绩分析应用
以中国药科大学2014级药物化学专业34门必修课成绩为例进行成绩分析，使用SPSS 22.0统计软件，利用因子分析、聚类分析的统计方法对成绩数据进行挖掘，旨在分析出有利于教学管理和学生评价的有效信息。
1.数据准备
以2014级药物化学专业大一至大三共计6个学期的必修课成绩及加权平均分为样本，删除几名留级学生之后，共87名学生，35门必修课。课程包括程序设计语言、大学英语（一）、大学英语（二）、大学英语（三）、大学英语（四）、分析化学（上）、分析化学（下）、分析化学实验（上）、分析化学实验（下）、高等数学（一）、高等数学（二）、计算机应用基础、马克思主义基本原理概论、思想和中国特色社会主义理论体系概论、生物化学与分子生物学、生物化学与分子生物学实验、数理统计、思想道德修养与法律基础、体育（一）、体育（二）、体育（三）、体育（四）、无机化学、无机化学实验、物理化学（上）、物理化学（下）、物理化学实验、物理学（一）、物理学（二）、物理学实验、有机化学（一）、有机化学（二）、有机化学实验（一）、有机化学实验（二）、中国近现代史纲要。成绩为缺考的科目以0分计。
2.因子分析
用SPSS22.0打开学生成绩表，进入“分析-降维-因子分析”菜单，在打开的界面中分别设置相关参数。相关性矩阵选择“KMO和Bartlett的球形度检验”，因子分析抽取方法采用“主成分”分析方法，提取特征值大于1的因子旋转方法选择“最大方差法”并输出旋转解和载荷图，最后将因子得分保存为变量，确定后得到以下输出及分析结果。
（1）因子分析的可行性分析。如表1所示，KMO的结果为0.858，接近1，说明成绩变量间存在较强的相关性；Bartlett球形检验结果P值为0，小于0.01，因此该样本适合做因子分析。
（2）采用主成分分析法进行抽取和最大方差法旋转后得到的总方差解释矩阵结果如表2所示，共提取了8个特征值大于1的因子，累计方差贡献率72.165%，说明35门必修课共抽取了8个公共因子，这8个因子能解释原始变量72.165%的信息。
（3）根据旋转后的成分矩阵（略）中各门必修课在各因子上载荷值的大小，可以分析得出各因子所代表的学生习得的潜在能力，即教学培养学生各方面的能力。物理学（一）、物理学（二）、数理统计、高等数学（一）、高等数学（二）、有机化学（一）、有机化学（二）、分析化学（上）、分析化学（下）、无机化学、物理化学（上）、物理化学（下）、生物化学与分子生物学等课程在第一个因子上载荷值较高，反映的是学生在物理、数学等学科基础之上向专业基础能力发展的课程，可以将第一个因子命名为专业基础能力因子；大学英语（一）、大学英语（二）、大学英语（三）、大学英语（四）在第二个因子上载荷值较高，可以命名为英语能力因子；物理学实验、有机化学实验（―）、有机化学实验（二）、分析化学实验（上）、分析化学实验（下）、生物化学与分子生物学实验、无机化学实验、物理化学实验等实验类课程在第三和第四个因子上载荷值较高，同样的实验课分布在2个因子上，可能是因为实验的性质、内容或考核评价的方式差异导致的，可以将第三、四个因子合并命名为专业实践操作能力因子；马克思主义基本原理概论、思想和中国特色社会主义理论体系概论、中国近现代史纲要课程在第五个因子上载荷值较高，可以命名为人文社科素养因子；体育（二）、体育（四）在第六个因子，体育（一）、体育（三）在第七个因子上载荷值较高，可以合并命名为身体素质能力因子；第八个因子只有思想道德修养与法律基础载荷值较高，可以命名为学生的思想修养与法律能力因子。至此我们可以得出中国药科大学2014级药物化学专业前3年的培养方案，从6个方面培养学生的能力，可以看出该专业的前3年培养方案较为全面地培养了学生德智体各方面的能力，能让学生得到均衡发展。
在以上分析的基础上，可以根据表2旋转载荷平方和里的方差贡献率以及综合因子得分公式计算得出每位学生的综合因子得分，根据得分进行综合排名，可以与传统的加权平均分排名进行对比，从中可发现传统排名无法反映出来的一些问题，因篇幅所限，此过程不再赘述。
3.聚类分析
在上述因子分析过程中，得到了8个反应学生成绩信息的公共因子，利用保存的8个公共因子得分系数进行聚类分析，将学生进行快速聚类，可根据最终分类进一步对学生的学业发展提供针对性的指导。
在SPSS 22.0软件中，选择“分析-分类-K平均值聚类”，进入操作界面，选择因子分析过程中保存的8个公共因子，最大迭代次数输入20，统计选项选择初始聚类中心和ANOVA表，保存每位学生的聚类及距离为变量。分别以K=2、3、4、5进行快速聚类分析，根据各输出结果中ANOVA表中的F值和显著性检验值对比分析，当K=3时，各类别之间的差异性最显著，因此将此样本分为3类比较合适。当K=3时，最终聚类中心如表3所示，每个类别中的个案数量如表4所示。
从表3、表4可以分析得出，第一类学生共45人，这类学生除人文社科素养能力、身体素养能力较弱之外，其他各方面的能力发展较为均衡，基本上不存在太多偏科现象，各学科均衡发展，属于稳定发展型人才，应该继续保持，建议适当加强人文社科素养、身体素养方面的培养。第二类学生共32人，这类学生与第一类学生恰好相反，人文社科素养与身体素养能力较强，但专业基础能力、实践操作能力等一般，需加强专业学科、英语能力等方面的学习。第三类学生人数较少，共10人，这类学生存在较明显的偏科现象，除专业基础能力的学科较好之外，其他各项能力方面的课程成绩一般，尤其英语能力、实践操作能力、身体素养能力等较差，需加强这方面课程的学习，建议校学生学业指导中心重点关注这类学生，提供必要的学业指导和支持，以促进他们能够均衡发展。
四、结束语
信息化时代，通过建立多维成绩分析模型，采用大数据挖掘方法，对学生成绩进行全面的多元统计分析，可以避免传统成绩分析存在的问题。多维成绩分析模型在高校中的应用，能使学校及时掌握学生的学习状态及能力发展水平，发现和解决教师教学和学生学习中潜在的问题，为教师开展课程内容、教学模式改革，考核评价方式改革，管理部门的教学管理、人才培养方案改革，学风建设，学业支持与辅导等工作提供数据支撑，从而提高高校教学质量和人才培养质量。
参考文献：
