功能高分子材料课程的教学实践与探索
功能高分子材料课程的教学实践与探索 自从20世纪以来，高分子学科发展迅猛，各种新材料、新理论、新模 型、新应用不断涌现，在传统的高分子化学与高分子物理的基础上发展出功能高 分子材料这一重要分支。功能高分子材料是本科高分子材料专业的专业课，也是 化学、材料等相关专业的专业选修课程。功能高分子材料课程教学内容较多，主 要包括反应型高分子、导电高分子、电活性高分子、液晶高分子、吸附型高分子、 光敏高分子、高分子功能膜、医用高分子等内容。该课程通过系统地总结功能高 分子材料的合成、结构、性能、应用和研究方法，使学生掌握功能高分子的基本 性质、结构-性能关系、设计方法和制备策略，了解功能高分子研究的方法和应 用领域，从而对功能高分子材料具有全面的认识和深入的理解。1贯彻结构-性能关系的教学主线 目前合成纤维、合成橡胶、塑料、涂料、高分子粘合剂等高分子材料 的应用十分广泛，然而该类材料分子内缺乏反应基团，化学与物理性质较为单一， 属于常规高分子材料。相对而言，功能高分子材料则具有光、电、力、热、磁、 化学、生物等性能，在化工、环保、能源、信息、医药、农业等领域具有独特的 应用价值。功能高分子材料之所以具有不同于常规高分子材料的独特性能，主要 与其结构具有直接关系。功能高分子材料学科的主要任务是研究影响材料性能的 因素，尤其是结构与性能之间的关系，从而设计出满足工业生产与人们生活所需 的各种新型功能材料。因而结构-性能关系在功能高分子材料课程中具有重要地 位，它不仅是学生理解材料性能的理论基础，同时也是设计新型功能材料的所遵 循的规律。因而，在课堂教学过程中需要贯彻结构-性能关系的教学主线，使学 生能够利用结构-性能关系来理解每一类功能高分子的性质特点，进而以此为基 础有能力学习并设计新型功能高分子材料。
尽管材料学科中结构-性能关系的研究已经很多，但是功能高分子材 料有其自身特点，即存在分子、超分子、微观、宏观等不同层次的结构。层次不 同的结构对于材料性能具有不同的影响，因而功能高分子材料的结构-性能关系 是学生最难掌握的内容，既是教学的重点也是难点。对此，在课堂教学过程中不 仅需要在课程的概述部分重点讲述不同层次结构对于材料性能的影响规律，而且 需要在每一章结合实例具体讲解不同类型高分子材料的结构-性能关系，从而使 学生能够深入理解并掌握该重要规律。
功能高分子材料的结构具有元素组成、官能团结构、高分子链段结构、高分子微观构象结构、材料的超分子结构和聚集态、材料的宏观结构等不同的层 次，依次包括原子、原子团、链段、分子、超分子的微观尺度结构以及宏观结构， 其中官能团结构和分子链结构是两个重点内容，前者决定了分子的大部分化学性 质，而后者主要影响材料的物理化学性质。例如，高分子还原剂的还原能力来源 于分子中包含的有机锡、硫醇等还原性基团，而高分子骨架主要使还原剂的分子 量增大、溶解度降低，从而在保持小分子还原剂的还原能力的同时具有不溶性， 从而使产物的分离纯化工艺大大简化。
2通过前沿进展专题补充知识结构 功能高分子材料是一门交叉学科，涉及化工、电子、信息、生命、医 学、能源等多个领域，并与相关学科存在深入而广泛的交叉融合，因而功能高分 子材料的知识结构也在随着其它学科的发展而迅速变化。为了适应功能高分子材 料知识更新快的特点，不仅需要在课堂教学中介绍完整的知识体系，而且要补充 相关领域不断产生的最新进展。然而由于教材的版本更新相对较慢，所以需要在 课堂教学过程中针对每一章节加入前沿进展专题，以补充相关的最新知识。